KR20160072909A - 터치 센서 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서 장치에 관한 것으로, 특히 플렉서블 터치 센서 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 제1 터치 감지 영역 및 제2 터치 감지 영역을 포함하고, 상기 제1 터치 감지 영역 및 상기 제2 터치 감지 영역은 각각 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향은 상기 제2 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 다르다.

Description

터치 센서 장치{TOUCH SENSOR DEVICE}
본 발명은 터치 센서 장치에 관한 것으로, 특히 플렉서블 터치 센서 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 전자 장치는 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 관찰자가 터치면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근하거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 터치면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다.
이러한 여러 전자 장치의 터치 감지 기능은 터치 센서를 통해 구현될 수 있다. 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.
예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서는 감지 신호를 전달할 수 있는 복수의 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 터치 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 감지하여 터치 여부와 터치 위치 등을 알아낼 수 있다. 정전 용량식 터치 센서는 터치를 센싱할 수 있는 터치 감지 영역에 배치되어 있는 복수의 터치 전극 및 터치 전극과 연결되어 있는 터치 배선을 포함할 수 있다. 터치 배선은 터치 전극에 감지 입력 신호를 전달하거나 터치에 따라 생성된 터치 전극의 감지 출력 신호를 터치 구동부에 전달할 수 있다.
이러한 터치 센서는 표시 장치에 내장되거나(in-cell type) 표시 장치의 바깥쪽 면에 직접 형성되거나(on-cell type) 별도의 터치 센서부가 표시 장치에 부착되어(add-on cell type) 사용될 수 있다. 특히 플렉서블 표시 장치의 경우 터치 센서가 형성된 필름 또는 판 형태의 별도의 터치 센서 장치를 형성한 후 이를 표시 패널 위에 부착(add-on cell type)하는 방법이 사용되기도 한다.
표시 장치, 터치 센서 장치 등의 여러 전자 장치가 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하는 경우 그 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있어 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 유연성(flexible)이 높은 PI 등의 플라스틱 기판을 사용하는 플렉서블 전자 장치가 활발히 개발되고 있다. 이 경우 플렉서블 터치 센서 장치는 예를 들어 구부러지거나(bendable) 접히거나(foldable) 휘거나(curved) 말릴 수 있거나(rollable) 적어도 한 방향으로 늘어나거나(stretchable) 신축성(elasticity)이 있어 변형되는 부분을 가질 수 있다.
플렉서블 터치 센서 장치의 변형되는 부분에 위치하는 도전층은 터치 센서 장치가 벤딩(bending) 또는 폴딩(folding) 등 변형될 때 변형력(stress)을 받아 크랙 등의 불량이 발생될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 터치 센서 장치가 구부러지거나 접히는 등 변형될 때 도전층이 받는 변형력을 작게 하여 변형에 의한 터치 센서의 불량을 방지하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 제1 터치 감지 영역 및 제2 터치 감지 영역을 포함하고, 상기 제1 터치 감지 영역 및 상기 제2 터치 감지 영역은 각각 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향은 상기 제2 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 다르다.
상기 복수의 제1 터치 전극은 제1 방향으로 배열되어 있고, 상기 제1 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 상기 제1 방향이 이루는 제1각은 상기 제2 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 상기 제1 방향이 이루는 제2각보다 작을 수 있다.
상기 제2각은 45도 이상이고 90도보다 작을 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치할 수 있다.
상기 제2 연결부는 상기 제2 터치 전극과 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있고, 상기 제2 터치 감지 영역의 곡률 반경은 상기 제1 터치 감지 영역의 곡률 반경보다 작을 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역은 실질적으로 평평할 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역의 상기 제1 방향의 폭은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 터치 전극은 상기 제1 연결부와 연결되어 있는 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치할 수 있다.
상기 제2 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 제1 터치 감지 영역 및 제2 터치 감지 영역을 포함하고, 상기 제1 터치 감지 영역은 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극, 상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부, 그리고 상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제2 터치 감지 영역은 복수의 제3 터치 전극, 그리고 상기 복수의 제3 터치 전극 각각과 연결되어 있는 복수의 터치 배선을 포함하고, 상기 제2 터치 감지 영역에서 상기 복수의 제3 터치 전극은 서로 분리되어 있다.
상기 제2 터치 감지 영역은 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있고, 상기 제2 터치 감지 영역의 곡률 반경은 상기 제1 터치 감지 영역의 곡률 반경보다 작을 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역은 실질적으로 평평할 수 있다.
상기 제1 터치 감지 영역의 상기 제1 방향의 폭은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 플렉서블 터치 센서 장치가 구부러지거나 접히는 등 변형될 때 도전층이 받는 변형력을 작게 하여 변형에 의한 터치 센서의 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역에 대한 확대도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역에 대한 확대도이고,
도 4는 도 3에 도시한 터치 센서 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형되는 모습을 나타낸 도면이고,
도 6은 종래 기술에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고,
도 8은 종래 기술에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역의 단면도로서 터치 센서 장치가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역의 단면도로서 터치 센서 장치가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형되는 모습을 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역에 위치하는 터치 전극을 나타낸 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제1 영역의 일부에 대한 확대도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 제2 영역의 일부에 대한 확대도이고, 도 4는 도 3에 도시한 터치 센서 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형되는 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)는 외부 물체에 의한 접촉을 감지할 수 있다. 여기서 접촉이란 사용자의 손과 같은 외부 물체가 터치 센서 장치(400)의 윗면에 직접적으로 닿는 경우뿐만 아니라 외부 물체가 터치 센서 장치(400)에 접근하거나 접근한 상태에서 움직이는(hovering) 경우도 포함한다.
도 1을 참조하면, 평면 구조를 볼 때 터치 센서 장치(400)는 외부 물체에 의한 접촉을 감지할 수 있는 영역인 터치 감지 영역(TA)과 그 바깥쪽의 비감지 영역(DA)을 포함한다. 비감지 영역(DA)은 데드 스페이스(dead space)라고도 한다.
터치 센서 장치(400)는 단면 구조로 볼 때 터치 기판(401)과 그 위에 형성되어 있는 적어도 하나의 터치 전극층을 포함한다.
터치 기판(401)은 유연성을 가지는 플렉서블 필름을 포함할 수 있다. 터치 기판(401)은 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰 또는 폴리이미드 등의 플라스틱을 포함할 수 있다.
터치 전극층은 복수의 터치 전극(410, 420) 및 이에 연결되어 있는 복수의 터치 배선(411, 421)을 포함한다. 복수의 터치 전극(410, 420)은 터치 감지 영역(TA)에 주로 위치하고, 터치 배선(411, 421)은 터치 감지 영역(TA)에 위치할 수도 있고 비감지 영역(DA)에 위치할 수도 있다.
터치 전극(410, 420)은 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 가질 수 있다. 예를 들어 터치 전극(410, 420)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 금속 나노와이어(metal nanowire), PEDOT 등의 도전성 폴리머(conductive polymer), 메탈메쉬(metal mesh), 탄소 나노 튜브(CNT), 얇은 금속층 등의 투명한 도전 물질을 적어도 하나 포함할 수 있다.
터치 배선(411, 421)은 터치 전극(410, 420)이 포함하는 투명한 도전 물질 및/또는 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 물질을 포함할 수 있다.
터치 배선(411, 421)은 터치 전극(410, 420)과 동일한 층에 위치하는 부분을 포함할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
터치 전극(410, 420)은 다양한 방식으로 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서를 형성한다. 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식의 터치 센서일 수 있다. 본 실시예에서는 정전 용량 방식의 터치 센서를 예를 들어 설명하기로 하나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
정전 용량 방식의 터치 센서는 터치 전극(410, 420) 중 하나가 터치 구동부로부터 감지 입력 신호를 입력받고 외부 물체의 접촉에 따라 변화하는 감지 출력 신호를 생성하여 터치 구동부로 내보낼 수 있다.
터치 전극(410, 420)이 외부 물체와 자가 감지 축전기(self-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 터치 전극(410, 420)은 감지 입력 신호를 입력 받은 후 소정 전하량으로 충전된 후 손가락 등의 외부 물체에 의한 접촉이 있으면 자가 감지 축전기의 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호가 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호의 변화를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
서로 인접한 터치 전극(410, 420)끼리 상호 감지 축전기(mutual-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 두 터치 전극(410, 420) 중 하나가 터치 구동부로부터 감지 입력 신호를 입력받아 상호 감지 축전기가 소정 전하량으로 충전된다. 이후 손가락 등의 외부 물체에 의한 접촉이 있으면 상호 감지 축전기의 충전 전하량에 변화가 생기고 변화된 전하량은 나머지 터치 전극(410, 420)을 통해 감지 출력 신호로서 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
본 실시예에서는 상호 감지 축전기를 형성하는 터치 센서를 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서의 터치 전극(410, 420)은 복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)을 포함할 수 있다. 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 서로 분리되어 있다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 서로 동일한 층에 위치할 수 있다.
제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 각각은 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 터치 센서의 감도 향상을 위해 돌출부를 가지는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)은 터치 감지 영역(TA)에서 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 분산되어 배치될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(410)은 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치되고, 복수의 제2 터치 전극(420)도 열 방향 및 행 방향을 따라 각각 복수 개씩 배치될 수 있다.
동일한 행 또는 열에 배열된 복수의 제1 터치 전극(410)은 터치 감지 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 마찬가지로 동일한 열 또는 행에 배열된 복수의 제2 터치 전극(420)의 적어도 일부는 터치 감지 영역(TA) 내부 또는 외부에서 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이 동일한 행에 배치된 복수의 제1 터치 전극(410)이 터치 감지 영역(TA) 내부에서 서로 연결되어 있는 경우 동일한 열에 배치된 복수의 제2 터치 전극(420)이 터치 감지 영역(TA) 내부에서 서로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 각 행에 위치하는 복수의 제1 터치 전극(410)은 제1 연결부(412)를 통해 서로 연결되어 있고, 각 열에 위치하는 복수의 제2 터치 전극(420)은 제2 연결부(422)를 통해 서로 연결되어 있을 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422)는 제2 터치 전극(420)과 동일한 층에 위치하고 제2 터치 전극(420)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 즉, 제2 터치 전극(420)과 제2 연결부(422)는 서로 일체화되어 있을 수 있으며 동시에 패터닝될 수 있다.
서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412)는 제1 터치 전극(410)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(410)과 제1 연결부(412)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 별도의 공정에서 패터닝될 수 있다. 제1 터치 전극(410)과 제1 연결부(412)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
제1 연결부(412)와 제2 연결부(422) 사이에는 절연막(430)이 위치하여 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)를 서로 절연시킨다. 절연막(430)은 제1 연결부(412)와 제2 연결부(422)의 교차부마다 배치된 복수의 독립된 섬형의 절연체일 수 있다. 절연막(430)은 제2 연결부(422)가 제2 터치 전극(420)과 연결될 수 있도록 제2 터치 전극(420)의 적어도 일부를 드러낼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 절연막(430)은 터치 기판(401) 위에 전면적으로 형성될 수도 있으며, 이웃한 제1 터치 전극(410)의 연결을 위해 제1 터치 전극(410)의 일부 위에 위치하는 절연막(430)이 제거되어 있을 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 달리, 서로 이웃한 제1 터치 전극(410) 사이를 연결하는 제1 연결부(412)가 제1 터치 전극(410)과 동일한 층에 위치하며 제1 터치 전극(410)과 일체화되어 있고, 서로 이웃한 제2 터치 전극(420) 사이를 연결하는 제2 연결부(422)는 제2 터치 전극(420)과 다른 층에 위치할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 터치 센서 장치(400)의 x축 방향의 폭(Wx)이 y축 방향의 폭(Wy)보다 짧은 경우 x축 방향으로 배열된 제1 터치 전극(410)을 연결하는 제1 연결부(412)가 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 다른 층에 위치할 수 있다.
도 1을 참조하면, 각 행의 서로 연결된 제1 터치 전극(410)은 제1 터치 배선(411)을 통해 터치 구동부(도시하지 않음)와 연결되고, 각 열의 서로 연결된 제2 터치 전극(420)은 제2 터치 배선(421)을 통해 터치 구동부와 연결될 수 있다. 제1 터치 배선(411)과 제2 터치 배선(421)은 비감지 영역(DA)에 위치할 수 있으나, 이와 달리 터치 감지 영역(TA)에 위치할 수도 있다.
제1 터치 배선(411)과 제2 터치 배선(421)의 끝부분은 터치 센서 장치(400)의 비감지 영역(DA)에서 패드부(450)를 형성할 수 있다.
제1 터치 배선(411)은 감지 입력 신호를 제1 터치 전극(410)에 입력하거나 감지 출력 신호를 패드부(450)를 통해 터치 구동부로 출력할 수 있다. 제2 터치 배선(421)은 감지 입력 신호를 제2 터치 전극(420)에 입력하거나 감지 출력 신호를 패드부(450)를 통해 터치 구동부로 출력할 수 있다.
터치 구동부는 터치 센서의 동작을 제어한다. 터치 구동부는 터치 센서에 감지 입력 신호를 전달하거나 감지 출력 신호를 입력받아 처리할 수 있다. 터치 구동부는 감지 출력 신호를 처리하여 터치 여부 및 터치 위치 등의 터치 정보를 생성할 수 있다.
서로 이웃하는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 터치 센서로서 기능하는 상호 감지 축전기(mutual sensing capacitor)를 형성할 수 있다. 상호 감지 축전기는 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420) 중 하나를 통해 감지 입력 신호를 입력 받고 외부 물체의 접촉에 의한 전하량 변화를 감지 출력 신호로서 나머지 터치 전극을 통해 출력할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 달리 복수의 제1 터치 전극(410)과 복수의 제2 터치 전극(420)은 서로 분리되어 각각 터치 배선(도시하지 않음)을 통해 터치 구동부와 연결될 수도 있다. 이 경우 각 터치 전극(410, 420)은 터치 센서로서 자가 감지 축전기를 형성할 수 있다. 자가 감지 축전기는 감지 입력 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 손가락 등의 외부 물체의 접촉이 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호를 출력할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)의 터치 감지 영역(TA)은 제1 터치 감지 영역(TA1)과 제2 터치 감지 영역(TA2)을 포함한다.
제1 터치 감지 영역(TA1)은 대략 고정된 형태를 유지할 수 있고, 제2 터치 감지 영역(TA2)은 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형될 수 있거나 평평한 상태가 아닌 변형된 상태일 수 있다.
터치 센서 장치(400)의 제조 과정 또는 터치 센서 장치(400)를 표시 장치와 같은 다른 전자 장치에 부착하는 과정 또는 사용하는 과정에서, 제1 터치 감지 영역(TA1)은 대략 고정된 형태를 유지할 수 있고, 제2 터치 감지 영역(TA2)은 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형될 수 있거나 평평한 상태가 아닌 변형된 상태일 수 있다. 예를 들어 제1 터치 감지 영역(TA1)은 도 5에 도시한 바와 같이 평평한 형태(flat)를 유지할 수 있고 제2 터치 감지 영역(TA2)은 적어도 한 방향으로 구부러지거나 접히거나 휘어질 수 있는 유연성(flexibility)을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 터치 감지 영역(TA1)과 제2 터치 감지 영역(TA2)은 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형될 수 있거나 평평한 상태가 아닌 변형된 상태일 수 있다. 이 경우 제2 터치 감지 영역(TA2)의 곡률 반경은 제1 터치 감지 영역(TA1)의 곡률 반경보다 작을 수 있다. 터치 센서 장치(400)의 제1 터치 감지 영역(TA1)이 유연성을 가지지 않고 고정된 형태를 가지는 경우 제1 터치 감지 영역(TA1)의 곡률 반경은 매우 커서 실질적으로 평평할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)의 제2 터치 감지 영역(TA2)이 x축 방향을 따라 구부러지거나 접히거나 휘어질 수 있는 경우를 예로 들고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 제1 터치 감지 영역(TA1)과 제2 터치 감지 영역(TA2)의 유연성과 같은 기계적 특성이 다를 때 제1 터치 감지 영역(TA1)의 터치 전극층의 구조는 제2 터치 감지 영역(TA2)과 터치 전극층의 구조와 다를 수 있다. 이에 따라 제1 터치 감지 영역(TA1)과 제2 터치 감지 영역(TA2)의 터치 센서에 불량이 생기는 것을 막고 정상적으로 터치 감지를 감지할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)의 제1 터치 감지 영역(TA1)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(A)은 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(B)과 다를 수 있다.
더 구체적으로, 제2 터치 감지 영역(TA2)이 x축 방향으로 변형될 수 있을 때 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(B)이 제1 터치 감지 영역(TA1)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(A)보다 클 수 있다. 예를 들어 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(B)은 대략 45도 이상이고 90도보다 작을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 터치 감지 영역(TA1)에 위치하는 제1 연결부(412)의 연장 방향(m)이 x축 방향과 이루는 각(A)은 0도 이상 45도 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 제2 터치 감지 영역(TA2)에서 x축 방향과 대략 45도 이상의 큰 각을 이루는 제1 연결부(412)와 제1 터치 전극(410)과의 전기적 연결을 위해 제1 터치 전극(410)은 돌출부(41)를 포함할 수 있다. 돌출부(41)는 인접한 제2 터치 전극(420)의 영역을 향하여 돌출하며 x축 방향에 대해 비스듬하게 돌출될 수 있다. 이에 따라 돌출부(41)와 인접한 제2 터치 전극(420)은 돌출부(41)의 형태와 맞물린 오목한 부분을 포함할 수 있다. 제1 연결부(412)는 제2 연결부(422)를 사이에 두고 서로 마주하는 두 제1 터치 전극(410)의 돌출부(41)와 접촉하여 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)에서 제1 터치 감지 영역(TA1)의 면적이 제2 터치 감지 영역(TA2)의 면적보다 클 수 있다. 제1 터치 감지 영역(TA1)의 x축 방향의 폭(Wx)이 y축 방향의 폭(Wy)보다 짧은 경우 제1 터치 감지 영역(TA1)보다 작은 면적을 가지는 제2 터치 감지 영역(TA2)의 x축 방향의 폭은 y축 방향의 폭보다 작을 수 있다.
이와 같이 제1 터치 감지 영역(TA1)의 x축 방향의 폭(Wx)이 y축 방향의 폭(Wy)보다 짧은 경우 x축 방향으로 배열된 제1 터치 전극(410)을 연결하는 제1 연결부(412)가 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)과 다른 층에 위치할 수 있다. 그러면 제1 터치 감지 영역(TA1)에서 제1 연결부(412)의 연장 방향이 y축보다는 x축 방향에 가깝고 제1 터치 감지 영역(TA1)이 x축 방향의 폭(Wx)이 y축 방향의 폭(Wy)보다 작으므로 제1 연결부(412)의 장변이 길게 연결되어 보이는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1 연결부(412)의 장변이 뻗는 방향에 대체로 동일한 방향으로 복수의 제1 연결부(412)가 배열되어 있는 것을 최소화할 수 있다. 그러면 터치 센서 장치(400)가 표시 장치 등의 전자 장치에 부착되어 사용되는 경우 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 제1 터치 감지 영역(TA1)에서 제1 연결부(412)와 전자 장치에서 나타내는 격자 무늬 사이에서 발생하는 모아레가 시인되는 것을 줄일 수 있다.
도 6은 종래 기술에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 만약 종래와 같이 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)가 y축 방향보다 x축 방향에 더 가깝게 연장되어 있으면 x축 방향으로 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형(BD)이 이루어질 때 제1 연결부(412)에 가해지는 변형력(F1)이 커서 제1 연결부(412)에 크랙과 같은 불량이 발생하기 쉽다. 여기서 변형력(F1)은 인장 변형력(tensile stress) 또는 압축 변형력(compressive stress)일 수 있다. 특히 제1 연결부(412)는 터치 전극층 중 상부층에 위치하므로 변형력(F1)에 의한 크랙 발생에 가장 취약할 수 있으며 저저항을 위해 두껍게 형성되는 경우 크랙 발생 가능성은 더욱 높아진다.
그러나 도 7을 참조하면, 본 발명의 한 실시예와 같이 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)가 x축 방향보다 y축 방향에 더 가깝게 연장되어 있으면 x축 방향으로 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형(BD)이 이루어져도 제1 연결부(412)에 가해지는 변형력(F2)이 상대적으로 작아 제1 연결부(412)에 크랙과 같은 불량이 발생하지 않는다. 제1 연결부(412)가 터치 전극층 중 상부층에 위치하여도 제1 연결부(412)에 가해지는 변형력(F2)이 작으므로 제1 연결부(412)에 불량이 발생할 가능성을 낮출 수 있다. 따라서 제2 터치 감지 영역(TA2)을 원하는 형태로 접거나 구부리는데 유리할 수 있다.
도 8은 종래 기술에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역의 단면도로서 터치 센서 장치가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역의 단면도로서 터치 센서 장치가 변형될 때 변형되는 영역에 위치하는 연결부에 가해지는 변형력을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)를 단면 구조로 볼 때에도 종래와 같이 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)가 x축 방향으로 길게 형성되어 있으면 터치 센서 장치(400)가 x축 방향으로 구부러지거나 접히거나 휘어질 때 바깥쪽에 위치하는 제1 연결부(412)에 가해지는 변형력(F1)이 상당히 크다.
그러나 도 9를 참조하면, 본 발명의 한 실시예와 같이 제2 터치 감지 영역(TA2)에 위치하는 제1 연결부(412)가 x축 방향보다 y축 방향에 더 가깝게 연장되어 있으면 x축 방향으로 형성된 길이가 작아진다. 따라서 터치 센서 장치(400)가 x축 방향으로 구부러지거나 접히거나 휘어져도 제1 연결부(412)에 가해지는 변형력(F2)이 상대적으로 작다.
따라서 제2 터치 감지 영역(TA2)이 굴곡 등의 변형에 유리한 구조를 가질 수 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부가 변형되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부 영역에 위치하는 터치 전극을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(400)는 앞에서 설명한 실시예에 따른 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 제2 터치 감지 영역(TA2)의 구조가 다를 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 제2 터치 감지 영역(TA2)에는 동일한 층에 위치하는 복수의 터치 전극(440)이 위치할 수 있다. 복수의 터치 전극(440)은 y축 방향을 따라 배열되어 있을 수 있으며 서로 분리되어 있을 수 있다. 터치 전극(440) 각각은 터치 배선(441)과 연결되어 터치 구동부와 연결될 수 있다. 이 경우 터치 전극(440)은 터치 센서로서 자가 감지 축전기를 형성할 수 있다. 터치 전극(440)은 터치 배선(441)을 통해 감지 입력 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 손가락 등의 외부 물체의 접촉이 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 입력 신호와 다른 감지 출력 신호를 터치 배선(441)을 통해 터치 구동부로 출력할 수 있다.
본 실시예에 따르면 터치 센서 장치(400)의 제조 과정 또는 다른 전자 장치와의 합착 과정 또는 사용 과정에서 구부러지거나 접히거나 휘어지는 등 변형이 이루어지는 제2 터치 감지 영역(TA2)에서 터치 전극(440)과 다른 층에 위치하는 연결부가 존재하지 않는다. 따라서 변형시 크랙이 발생하기 쉬운 도전층이 없으므로 변형에 의한 터치 센서의 불량을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서 제1 터치 감지 영역(TA1)의 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)으로 이루어지는 상호 감지 축전기로 이루어지는 터치 센서에 입력되는 구동 신호는 제2 터치 감지 영역(TA2)의 터치 전극(440)으로 이루어지는 자가 감지 축전기로 이루어지는 터치 센서에 입력되는 구동 신호와 다를 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
400: 터치 센서 장치
401: 터치 기판
410, 420, 440: 터치 전극
411, 421, 441: 터치 배선
412, 422: 연결부
430: 절연막

Claims (20)

  1. 제1 터치 감지 영역 및 제2 터치 감지 영역을 포함하고,
    상기 제1 터치 감지 영역 및 상기 제2 터치 감지 영역은 각각
    복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극,
    상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부, 그리고
    상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부
    를 포함하고,
    상기 제1 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향은 상기 제2 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 다른
    터치 센서 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 터치 전극은 제1 방향으로 배열되어 있고,
    상기 제1 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 상기 제1 방향이 이루는 제1각은 상기 제2 터치 감지 영역에 위치하는 상기 제1 연결부의 연장 방향과 상기 제1 방향이 이루는 제2각보다 작은
    터치 센서 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제2각은 45도 이상이고 90도보다 작은 터치 센서 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치하는 터치 센서 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제2 연결부는 상기 제2 터치 전극과 동일한 층에 위치하고,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하는 절연막을 더 포함하는
    터치 센서 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있는 터치 센서 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있고,
    상기 제2 터치 감지 영역의 곡률 반경은 상기 제1 터치 감지 영역의 곡률 반경보다 작은
    터치 센서 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 실질적으로 평평한 터치 센서 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역의 상기 제1 방향의 폭은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향의 폭보다 작은 터치 센서 장치.
  10. 제4항에서,
    상기 제1 터치 전극은 상기 제1 연결부와 연결되어 있는 돌출부를 포함하는 터치 센서 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치하는 터치 센서 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제2 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있는 터치 센서 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있고,
    상기 제2 터치 감지 영역의 곡률 반경은 상기 제1 터치 감지 영역의 곡률 반경보다 작은
    터치 센서 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 실질적으로 평평한 터치 센서 장치.
  15. 제1 터치 감지 영역 및 제2 터치 감지 영역을 포함하고,
    상기 제1 터치 감지 영역은
    복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극,
    상기 복수의 제1 터치 전극 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극을 연결하는 제1 연결부, 그리고
    상기 복수의 제2 터치 전극 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극을 연결하는 제2 연결부
    를 포함하고,
    상기 제2 터치 감지 영역은 복수의 제3 터치 전극, 그리고 상기 복수의 제3 터치 전극 각각과 연결되어 있는 복수의 터치 배선을 포함하고,
    상기 제2 터치 감지 영역에서 상기 복수의 제3 터치 전극은 서로 분리되어 있는
    터치 센서 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제2 터치 감지 영역은 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있는 터치 센서 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 상기 제1 방향으로 변형되어 있거나 변형될 수 있고,
    상기 제2 터치 감지 영역의 곡률 반경은 상기 제1 터치 감지 영역의 곡률 반경보다 작은
    터치 센서 장치.
  18. 제16항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역은 실질적으로 평평한 터치 센서 장치.
  19. 제16항에서,
    상기 제1 터치 감지 영역의 상기 제1 방향의 폭은 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향의 폭보다 작은 터치 센서 장치.
  20. 제15항에서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 전극의 상부층에 위치하는 터치 센서 장치.
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