KR20160117719A

KR20160117719A - 터치 센서 장치

Info

Publication number: KR20160117719A
Application number: KR1020150044556A
Authority: KR
Inventors: 강성구
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-10-11
Also published as: US10564743B2; KR102325188B1; US20160291710A1

Abstract

본 발명은 터치 센서 장치에 관한 것으로, 특히 원형의 터치 감지 영역을 포함하는 터치 센서 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 가상의 중심점으로부터 멀어지는 방향으로 차례대로 배치되어 있는 복수의 터치 센서를 포함하는 터치 감지 영역을 포함하고, 상기 복수의 터치 센서의 면적은 상기 중심으로부터 멀어질수록 점차 커지고, 상기 복수의 터치 센서 중 한 터치 센서는 서로 마주하는 제1 및 제2 터치 전극을 포함하고, 상기 제1 터치 전극의 폭은 제1 방향을 따라 좁아지고, 상기 제2 터치 전극의 폭은 상기 제1 방향을 따라 넓어진다.

Description

터치 센서 장치{TOUCH SENSOR DEVICE}

본 발명은 터치 센서 장치에 관한 것으로, 특히 원형의 터치 감지 영역을 포함하는 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 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.

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.

터치 센서를 구성하는 터치 전극은 터치 감지 가능한 터치 감지 영역에 위치하며, 이러한 터치 감지 영역은 표시 장치에서 영상이 표시되는 표시 영역과 중첩할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치의 가격 경쟁력을 높이면서 터치 감지 영역이 비사각형, 예를 들어 원형 또는 타원형인 터치 센서 장치에 적합한 터치 센서 장치의 구조를 제공하는 것이다. 이와 함께 멀티 터치를 감지할 수 있고 터치 위치를 정확히 감지할 수 있는 터치 센서 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치는 가상의 중심점으로부터 멀어지는 방향으로 차례대로 배치되어 있는 복수의 터치 센서를 포함하는 터치 감지 영역을 포함하고, 상기 복수의 터치 센서의 면적은 상기 중심으로부터 멀어질수록 점차 커지고, 상기 복수의 터치 센서 중 한 터치 센서는 서로 마주하는 제1 및 제2 터치 전극을 포함하고, 상기 제1 터치 전극의 폭은 제1 방향을 따라 좁아지고, 상기 제2 터치 전극의 폭은 상기 제1 방향을 따라 넓어진다.

상기 제1 방향은 상기 중심점을 중심으로 한 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다.

상기 터치 감지 영역은 적어도 하나의 가상의 경계선을 기준으로 복수의 도메인으로 분할되고, 상기 복수의 도메인 각각에 상기 복수의 터치 센서가 위치할 수 있다.

상기 터치 센서의 외측 가장자리는 변은 상기 중심점을 중심으로 한원, 타원, 또는 호를 이룰 수 있다.

상기 제1 및 제2 터치 전극은 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함할 수 있다.

상기 복수의 터치 센서와 연결되어 있는 복수의 터치 배선, 그리고 상기 터치 배선과 연결되어 있는 적어도 하나의 터치 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 터치 배선은 상기 터치 감지 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.

상기 터치 배선은 상기 복수의 도메인 중 이웃한 도메인 사이의 경계 영역에 위치하는 부분을 더 포함할 수 있다.

상기 터치 배선은 상기 제1 및 제2 터치 전극과 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함할 수 있다.

상기 터치 배선은 상기 제1 및 제2 터치 전극 중 폭이 가장 넓은 부분과 연결되어 있을 수 있다.

상기 복수의 터치 센서와 연결되어 있는 복수의 터치 배선, 그리고 상기 터치 배선과 연결되어 있으며 상기 터치 감지 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 위치하는 복수의 터치 구동부를 포함하고, 상기 복수의 터치 구동부 각각은 상기 복수의 도메인 중 이웃한 도메인 사이의 경계 영역에 대응하는 곳에 위치할 수 있다.

상기 복수의 터치 센서는 상기 중심점에 가장 가까이 위치하는 제1 터치 센서를 포함하고, 상기 제1 터치 센서는 하나의 터치 전극을 포함할 수 있다.

상기 제1 터치 센서가 포함하는 상기 터치 전극은 대략 원형 또는 부채꼴일 수 있다.

상기 제1 터치 센서의 외측 가장자리는 변은 상기 중심점을 중심으로 한 호를 이룰 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.

또한 터치 감지 영역이 비사각형, 예를 들어 원형 또는 타원형인 터치 센서 장치에 적합한 터치 센서 장치의 구조가 제공될 수 있다.

또한 터치 감지 영역이 비사각형, 예를 들어 원형 또는 타원형인 터치 센서 장치가 복수의 지점에 대한 터치를 감지할 수 있고 정확하게 터치 위치를 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이고,
도 2는 도 1의 표시 장치를 II-II 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이다.

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.

이제 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)는 외부 물체에 의한 접촉을 감지할 수 있다. 여기서 접촉이란 사용자의 손과 같은 외부 물체가 터치 센서 장치(1)의 터치면에 직접적으로 닿는 경우뿐만 아니라 외부 물체가 터치 센서 장치(1)에 접근하거나 접근한 상태에서 움직이는(hovering) 경우도 포함한다.

도 1을 참조하면, 평면 구조를 볼 때 터치 센서 장치(1)는 외부 물체의 접촉을 감지할 수 있는 영역인 터치 감지 영역(TA)과 그 바깥쪽, 즉 터치 감지 영역(TA)의 주변에 위치하는 주변 영역(PA)을 포함한다. 주변 영역(PA)은 데드 스페이스(dead space)라고도 한다. 주변 영역(PA)에서는 외부 물체의 접촉을 대부분 감지할 수 없으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)의 터치 감지 영역(TA)은 사각형이 아닌 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 터치 감지 영역(TA)은 원형 또는 타원형일 수 있다.

터치 감지 영역(TA)의 가운데에 가상의 중심점(O)이 위치하고, 중심점(O)을 지나는 적어도 하나의 가상의 경계선(CL1, CL2)에 의해 복수의 도메인(A1, A2, A3, A4)으로 분할될 수 있다. 원형의 터치 감지 영역(TA)의 경우 중심점(O)은 원의 중심일 수 있다. 도 1은 터치 감지 영역(TA)이 중심점(O)을 지나는 두 개의 경계선(CL1, CL2)에 의해 네 개의 도메인(A1, A2, A3, A4)으로 분할된 예를 도시한다. 중심점(O)을 지나는 두 개의 경계선(CL1, CL2)이 서로 직교하는 경우 분할된 네 개의 도메인(A1, A2, A3, A4)은 서로 대체로 동일한 면적을 가질 수 있다.

이웃하는 도메인(A1, A2, A3, A4) 사이에는 중심점(O)을 지나는 경계선(CL1, CL2)의 주변 영역인 경계 영역(B1, B2, B3, B4)이 위치할 수 있다.

터치 감지 영역(TA)의 각 도메인(A1, A2, A3, A4)에는 터치 센서가 위치하며, 각 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 터치 센서가 포함하는 터치 전극의 형태, 배치 등은 서로 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에서는 각 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 터치 센서가 포함하는 터치 전극의 형태, 배치 등이 서로 동일한 것을 예로 들어 설명한다.

한 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 터치 센서는 중심점(O)으로부터 멀어지는 방향으로, 즉 중심점(O)으로부터 바깥쪽으로 차례대로 위치하는 복수의 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)를 포함한다. 도 1은 한 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 복수의 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 수가 여섯 개인 경우를 예로서 도시하고 있으나 그 수가 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센서 장치(1)의 사이즈, 터치 해상도 등에 따라 더 적거나 더 많을 수 있다.

터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 외측 또는 내측 가장자리 변(edge)은 곡선을 이루어 원, 타원 또는 호(arc)를 이루거나 적어도 하나의 꼭지점을 포함하는 꺾인 변을 이룰 수 있다. 또한 터치 감지 영역(TA)이 대략 원형일 경우 중심점(O)으로부터 각 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 안쪽 가장자리 변 또는 바깥쪽 가장자리 변까지의 거리는 대체로 일정할 수 있다.

한 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 폭은 대략 일정할 수 있다. 또한 한 도메인(A1, A2, A3, A4)에서 서로 다른 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 폭은 서로 동일할 수도 있고 중심점(O)으로부터의 위치에 따라 다를 수도 있다. 여기서 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 폭은 중심점(O)을 시작점으로 한 반직선 방향의 폭을 의미한다. 한 도메인(A1, A2, A3, A4)에서 서로 다른 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 폭이 다른 경우, 중심점(O)으로부터의 멀어질수록 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 폭이 점차 커지거나 작아질 수 있다.

중심점(O)으로부터 먼 곳에 위치하는 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)일수록 그 면적은 점차 넓어질 수 있다. 이에 따라 한 도메인(A1, A2, A3, A4)에서 제1 터치 센서(110)의 면적이 가장 작고 중심점(O)으로부터 가장 먼 곳에 위치하는 터치 센서(150)의 면적이 가장 클 수 있다.

서로 다른 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하며 중심점(O)으로부터 대략 동일한 순서에 위치하는 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 도메인(A1, A2, A3, A4)의 경계에서 대략 서로 정렬되어 있을 수 있다. 특히 복수의 도메인(A1, A2, A3, A4)을 포함하는 전체 터치 감지 영역(TA)에서 볼 때 중심점(O)으로부터 대략 동일한 순서에 위치하는 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 함께 대략적인 동심원을 이룰 수 있다.

중심점(O)에 가장 가깝게 위치하는 제1 터치 센서(110)는 원형 또는 부채꼴 형태를 가질 수 있다. 또한 도 1에 도시한 바와 같이 전체 터치 감지 영역(TA)에서 볼 때 제1 터치 센서(110)는 함께 대략적인 원형을 이룰 수 있다.

서로 다른 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하며 중심점(O)으로부터 대략 동일한 위치에 있는 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 물리적, 전기적으로 분리되어 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면 하나의 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 하나의 터치 전극을 포함할 수도 있고 복수의 터치 전극을 포함할 수도 있다. 도 1은 제1 터치 센서(110)를 제외한 하나의 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)가 복수의 터치 전극을 포함하는 예를 도시한다.

도 1을 참조하면, 제1 터치 센서(110)를 제외한 하나의 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)는 서로 마주하는 한 쌍의 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)을 포함할 수 있다.

제1 터치 센서(110)를 제외한 하나의 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)가 포함하는 한 쌍의 마주하는 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)의 특징은 서로 유사하므로 하나의 터치 센서, 예를 들어 제2 터치 센서(120)가 포함하는 한 쌍의 터치 전극(120a, 120b)에 대해서 설명한다.

터치 전극(120a, 120b) 중 제1 터치 전극(120a)은 터치 센서(120)의 영역에서 어느 한쪽 길이 방향으로 폭이 점차 좁아지고 제2 터치 전극(120b)은 반대쪽 길이 방향으로 폭이 점차 좁아질 수 있다. 터치 센서(120)가 중심점(O)을 중심으로 하여 대략 호 모양을 이루고 있으므로 제1 터치 전극(120a)은 중심점(O)을 중심으로 대략 시계 방향으로 폭이 점차 좁아지고 제2 터치 전극(120b)은 반시계 방향으로 폭이 점차 좁아질 수 있다. 즉, 제1 터치 전극(120a)은 방위각(azimuthal angle)이 변화하는 방향 중 어느 한 방향으로 폭이 점차 좁아지고 제2 터치 전극(120b)은 그 와 동일한 방향으로 폭이 점차 넓어질 수 있다.

제1 터치 전극(120a)과 제2 터치 전극(120a, 120b)의 이격 거리는 대체로 일정할 수 있다. 제1 및 제2 터치 전극(120a, 120b) 각각은 중심점(O)을 중심으로 하여 휘어진 대략 삼각형 형태 또는 휘어진 쐐기(wedge) 또는 낫(sickle) 형태를 가질 수 있다.

제1 터치 센서(110)는 하나의 터치 전극을 포함할 수 있다. 각 도메인(A1, A2, A3, A4)에 위치하는 제1 터치 센서(110)는 부채꼴 형태를 가질 수 있다.

제1 터치 센서(110)가 포함하는 터치 전극, 그리고 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)가 포함하는 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)의 면적은 중심점(O)으로부터 멀어질수록 점차 커질 수 있다.

터치 센서 장치(1)는 제1 터치 센서(110)가 포함하는 터치 전극, 그리고 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)가 포함하는 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b) 각각과 연결되어 있는 복수의 터치 배선(200)을 포함한다. 터치 배선(200)은 이웃한 도메인(A1, A2, A3, A4) 사이의 경계 영역(B1, B2, B3, B4)에 위치하는 부분 및/또는 주변 영역(PA)에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.

터치 배선(200)은 적어도 하나의 터치 구동부(500)와 연결되어 구동 신호를 인가받거나 터치 감지로 생성된 터치 신호를 전달할 수 있다. 터치 구동부(500)는 주변 영역(PA)에 위치할 수 있다. 구체적으로, 터치 구동부(500)는 이웃한 도메인(A1, A2, A3, A4) 사이의 영역에 대응하는 주변 영역(PA)에 위치할 수 있다.

터치 구동부(500)는 회로 기판 및 이에 장착되거나 형성된 구동 회로를 포함하거나 주변 영역(PA)에 집적된 구동 회로 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 도 1은 터치 센서 장치(1)과 하나의 터치 구동부(500)를 포함하는 예를 도시하나 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에서는 도시의 편의를 위해 일부 터치 배선(200)에 대해서만 주변 영역(PA)에 위치하는 부분을 도시하였으나, 나머지 터치 배선(200)도 도시된 부분에서 연장되어 터치 구동부(500)와 연결되어 있다. 특히 터치 구동부(500)가 도 1에 도시한 바와 같이 가상의 경계선(CL2)에 대응하는 영역에 위치할 때 터치 구동부(500)에 인접한 경계 영역(B4)에 위치하는 부분을 포함하는 터치 배선(200)은 주변 영역(PA)으로 연장되지 않고 터치 구동부(500)에 직접 연결될 수 있다.

터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)과 연결된 터치 배선(200)은 각 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)에서 폭이 가장 넓은 쪽에 연결되어 있을 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 터치 센서 장치(1)의 단면 구조로 볼 때 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)와 터치 배선(200)은 기판(10) 위에 형성되어 있다. 기판(10)은 터치 센서 장치(1)가 포함하는 별도의 기판일 수도 있고, 터치 센서 장치(1)를 포함하는 전자 장치, 예를 들어 표시 장치가 포함하는 기판 또는 절연층일 수 있다. 기판(10)은 유연성을 가지는 플렉서블 필름일 수도 있고 강성을 가질 수도 있다.

터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 포함하는 터치 전극은 빛이 투과될 수 있도록 소정의 투과도 이상을 가질 수 있다. 예를 들어 터치 전극은 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 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 포함하는 모든 터치 전극은 동일한 층에 위치하며 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

터치 배선(200)은 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 포함하는 터치 전극과 동일한 층에 위치하며 동일한 물질로 형성될 수도 있고 다른 층에 위치할 수도 있다. 도 2는 터치 배선(200)이 터치 전극과 동일한 층에 위치하며 동일한 물질로 형성되는 예를 도시한다.

그러면 도 1을 참조하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)가 터치를 감지하는 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 정전 용량 방식의 터치 센서일 수 있다. 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 포함하는 터치 전극은 터치 구동부(500) 구동 신호로 입력받아 소정 전하량으로 충전되고 손가락 등의 외부 물체의 접촉이 있으면 전하량에 변화가 생겨 이에 따른 터치 신호를 터치 배선(200)을 통해 터치 구동부(500)로 내보낼 수 있다. 터치 구동부(500)는 터치 신호를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 판단할 수 있다. 이를 자가 정전 용량 방식(self-capacitance type)이라 한다.

특히 본 발명의 한 실시예와 같이 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)가 폭이 반대 방향으로 변하는 한 쌍의 터치 전극(120a, 120b, 130a, 130b 140a, 140b, 150a, 150b)을 포함하면 해당 터치 센서(120, 130, 140, 150, ...)의 영역에서 터치 위치의 시계 방향 또는 반시계 방향 상에서의 각을 정확히 구별할 수 있다.

그러면 대표적으로 터치 센서(120)에 외부 물체가 터치되었을 때를 예를 들어 터치 위치를 구별하는 방법에 대해 설명한다.

손가락과 같은 외부 물체가 예를 들어 터치 센서(120)의 영역에 접촉하여 터치 영역을 형성하면, 터치 영역은 제1 터치 전극(120a)과 중첩하는 제1영역 및 제2 터치 전극(120b)과 중첩하는 제2영역을 포함할 수 있다. 제1영역에서 손가락과 제1 터치 전극(120a)은 제1 축전기를 형성하고, 제2영역에서 손가락과 제2 터치 전극(120b)은 제2 축전기를 형성한다. 제1 축전기의 용량과 제2 축전기의 용량은 각각 제1영역 및 제2 영역의 면적에 비례한다.

제1 및 제2 터치 전극(120a, 120b)의 폭이 중심점(O)을 중심으로 한 시계 방향 또는 반시계 방향을 따라 점차 변하므로 터치 센서(120)에서 외부 물체의 터치 위치가 다를 때 제1 축전기와 제2 축전기의 용량 및 전하량 변화에 차이가 생긴다. 이러한 차이를 이용해 터치 센서(120)에서 터치 지점의 기준선으로부터의 방위각, 예를 들어 가상의 경계선(CL1, CL2)으로부터의 각을 감지할 수 있다.

또한 본 발명의 한 실시예와 같이 중심점(O)으로부터 다른 거리에 위치하는 복수의 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)를 동심원 형태로 배치함으로써 중심점(O)으로부터의 거리가 다른 지점의 터치를 구분할 수 있다.

이에 따라 터치 감지 영역(TA)에서 터치 위치는 극좌표(polar coordinates)의 좌표들, 즉 중심점(O)으로부터의 거리(반경이라 함)와 시초선으로부터의 각도(방위각이라 함)를 모두 감지할 수 있어 정확한 터치 위치를 판단할 수 있다. 또한 비사각형, 특히 원형의 터치 감지 영역(TA)을 포함하는 터치 센서 장치(1)에 적합한 극좌표를 이용해 터치 위치를 판단하므로 원형 터치 센서 장치(1)에 적합한 사용자 인터페이스/경험(UI, UX)을 구현할 수 있다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)를 포함하는 표시 장치(1000)는 원형 또는 타원형의 비사각형 터치 감지 영역(TA)에 대응하는 표시 영역을 포함할 수 있다. 표시 영역은 주변 영역(PA)에 위치하는 영역도 포함할 수 있다. 표시 영역에는 사용자 인터페이스인 복수의 아이콘(300)이 표시되어 있을 수 있다. 터치 감지 영역(TA)과 표시 영역이 원형인 경우 아이콘(300)을 원형으로 배치하고 터치하도록 하는 것이 사용자 경험상 편리하다. 이러한 표시 장치(1000)에서 터치 위치를 파악하기 위해 앞에서 설명한 바와 같이 극좌표를 이용하면 터치 감지 영역(TA)의 대부분 영역에서의 터치 위치를 정확히 감지할 수 있다. 나아가 터치 센서 장치(1)의 구동 방법을 단순하게 할 수 있어 구동 측면에서도 유리하다.

또한 본 발명의 한 실시예에 따르면 복수의 터치 센서(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 포함하는 모든 터치 전극들이 동일한 층에 위치하며 동일한 물질로 이루어지므로 단일층으로 구성된다. 따라서 복수의 층으로 터치 센서를 구성하는 종래 기술에 비해 제조 공정을 줄이고 제조 시간을 줄일 수 있으므로 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.

도 1에 도시한 실시예에 따르면 터치 감지 영역(TA)이 중심점(O)을 지나는 두 개의 가상의 경계선(CL1, CL2)에 의해 네 개의 도메인(A1, A2, A3, A4)으로 분할하였으나, 도메인의 개수는 사용자 인터페이스, 구동 방법 등의 조건에 따라 적절히 정해질 수 있다. 특히 도메인(A1, A2, A3, A4)의 개수를 4개 이상으로 하면 정확한 터치 위치를 파악하기가 용이할 수 있다.

그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)는 앞에서 설명한 터치 센서 장치와 대부분 동일하나 터치 센서를 구동하는 복수의 터치 구동부(500a, 500b)를 포함할 수 있다. 즉, 터치 구동부가 복수의 곳에 마련될 수 있다.

도 5는 터치 센서 장치(1)가 두 개의 터치 구동부(500a, 500b)를 포함하는 예를 도시하나 세 개 이상의 터치 구동부를 포함할 수도 있다. 이 경우 제1 터치 구동부(500a)는 주변 영역(PA) 중 가상의 경계선(CL2)에 대응하는 영역에 위치할 수 있고, 제2 터치 구동부(500b)는 주변 영역(PA) 중 가상의 경계선(CL1)에 대응하는 영역에 위치할 수 있다.

이와 같이 터치 센서 장치(1)가 여러 곳에 위치하는 복수의 터치 구동부(500a, 500b)를 포함하면 주변 영역(PA)에 형성되는 터치 배선(200)의 수를 줄일 수 있어 터치 센서 장치(1)의 주변 영역(PA)의 면적을 줄일 수 있어 좁은 베젤을 원하는 사용자의 요구에 부응할 수 있다.

다음 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 6을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치의 평면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)는 앞에서 설명한 도 1 및 도 2에 도시한 터치 센서 장치(1)와 대부분 동일하나 터치 감지 영역(TA)이 하나의 경계선(CL1)에 두 개의 도메인(A5, A6)으로 분할되는 예를 도시한다.

분할된 두 개의 도메인(A5, A6)은 서로 대체로 동일한 면적을 가질 수 있으며 서로 대칭의 형태를 가질 수 있다.

이웃하는 도메인(A5, A6) 사이에는 중심점(O)을 지나는 경계선(CL1)의 주변 영역인 경계 영역(B1, B3)이 위치할 수 있다.

터치 감지 영역(TA)의 각 도메인(A5, A6)에는 터치 센서가 위치한다.

한 도메인(A5, A6)에 위치하는 터치 센서는 중심점(O)으로부터 바깥쪽으로 차례대로 위치하는 복수의 터치 센서(110, 120, ..., 160)를 포함한다. 각 터치 센서(110, 120, ..., 160)는 반원 또는 반원의 호 형태를 가질 수 있다.

중심점(O)으로부터 먼 곳에 위치하는 터치 센서(110, 120, ..., 160)일수록 그 면적은 넓어질 수 있다.

터치 센서 장치(1)는 제1 터치 센서(110)가 포함하는 터치 전극, 그리고 터치 센서(120, ..., 160)가 포함하는 터치 전극(120a, 120b, ..., 160a, 160b) 각각과 연결되어 있는 복수의 터치 배선(200)을 포함한다. 터치 배선(200)은 경계 영역(B1, B3)에 위치하는 부분 및/또는 주변 영역(PA)에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.

터치 배선(200)은 주변 영역(PA)에 위치하는 터치 구동부(500)에 연결될 수 있다. 터치 구동부(500)는 이웃한 도메인(A5, A6) 사이의 영역에 대응하는 주변 영역(PA)에 위치할 수 있다.

터치 전극(120a, 120b, ..., 160a, 160b)과 연결된 터치 배선(200)은 각 터치 전극(120a, 120b, ..., 160a, 160b)에서 폭이 가장 넓은 쪽에 연결되어 있을 수 있다.

이 밖에, 앞에서 설명한 여러 실시예의 특징 및 효과가 도 6에 도시한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1) 및 이를 포함하는 표시 장치에 동일하게 적용될 수 있다.

지금까지 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서 장치(1)가 적어도 하나의 가상의 경계선(CL1, CL2)에 의해 복수의 도메인으로 분할된 예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, 터치 감지 영역(TA)은 하나의 도메인으로만 구성될 수 있으며, 하나의 도메인은 중심점(O)으로부터 다른 거리에 위치하는 복수의 터치 센서를 포함할 수도 있다. 복수의 터치 센서 각각은 반지름이 다른 동심원 형태로 배치될 수 있고, 각 터치 센서는 폭이 변하며 서로 마주하는 한 쌍의 터치 전극을 포함할 수 있다. 이 경우 각 터치 전극은 중심점(O)을 중심으로 대략 360도에 가까운 방위각을 따라 형성되어 있을 수 있으며, 방위각을 따라 그 폭이 변할 수 있다. 또한 중심점(O)에 가장 가까이 위치하는 제1 터치 센서(110)는 대략 원형일 수 있다.

이 밖의 특징은 앞에서 설명한 실시예의 특징과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

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.

1: 터치 센서 장치
10: 기판
110, 120, 130, 140, 150, 160: 터치 센서
120a, 120b, 130a, 130b, 140a, 140b, 150a, 150b, 160a, 160b: 터치 전극
200: 터치 배선
300: 아이콘
500, 500a, 500b: 터치 구동부
1000: 표시 장치
A1, A2, A3, A3: 도메인
B1, B2, B3, B4: 경계 영역
CL1, CL2: 가상의 경계선
PA: 주변 영역
TA: 터치 감지 영역

Claims

가상의 중심점으로부터 멀어지는 방향으로 차례대로 배치되어 있는 복수의 터치 센서를 포함하는 터치 감지 영역을 포함하고,
상기 복수의 터치 센서의 면적은 상기 중심으로부터 멀어질수록 점차 커지고,
상기 복수의 터치 센서 중 한 터치 센서는 서로 마주하는 제1 및 제2 터치 전극을 포함하고,
상기 제1 터치 전극의 폭은 제1 방향을 따라 좁아지고, 상기 제2 터치 전극의 폭은 상기 제1 방향을 따라 넓어지는
터치 센서 장치.
제1항에서,
상기 제1 방향은 상기 중심점을 중심으로 한 시계 방향 또는 반시계 방향인 터치 센서 장치.
제2항에서,
상기 터치 감지 영역은 적어도 하나의 가상의 경계선을 기준으로 복수의 도메인으로 분할되고,
상기 복수의 도메인 각각에 상기 복수의 터치 센서가 위치하는
터치 센서 장치.
제3항에서,
상기 터치 센서의 외측 가장자리는 변은 상기 중심점을 중심으로 한원, 타원, 또는 호를 이루는 터치 센서 장치.
제4항에서,
상기 제1 및 제2 터치 전극은 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 장치.
제5항에서,
상기 복수의 터치 센서와 연결되어 있는 복수의 터치 배선, 그리고
상기 터치 배선과 연결되어 있는 적어도 하나의 터치 구동부
를 더 포함하는 터치 센서 장치.
제6항에서,
상기 터치 배선은 상기 터치 감지 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 위치하는 부분을 포함하는 터치 센서 장치.
제7항에서,
상기 터치 배선은 상기 복수의 도메인 중 이웃한 도메인 사이의 경계 영역에 위치하는 부분을 더 포함하는 터치 센서 장치.
제8항에서,
상기 터치 배선은 상기 제1 및 제2 터치 전극과 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 장치.
제6항에서,
상기 터치 배선은 상기 제1 및 제2 터치 전극 중 폭이 가장 넓은 부분과 연결되어 있는 터치 센서 장치.
제5항에서,
상기 복수의 터치 센서와 연결되어 있는 복수의 터치 배선, 그리고
상기 터치 배선과 연결되어 있으며 상기 터치 감지 영역의 주변에 위치하는 주변 영역에 위치하는 복수의 터치 구동부
를 포함하고,
상기 복수의 터치 구동부 각각은 상기 복수의 도메인 중 이웃한 도메인 사이의 경계 영역에 대응하는 곳에 위치하는
터치 센서 장치.
제1항에서,
상기 제1 및 제2 터치 전극은 동일한 층에 위치하며 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 장치.
제1항에서,
상기 터치 감지 영역은 적어도 하나의 가상의 경계선을 기준으로 복수의 도메인으로 분할되고,
상기 복수의 도메인 각각에 상기 복수의 터치 센서가 위치하는
터치 센서 장치.
제13항에서,
상기 복수의 터치 센서와 연결되어 있는 복수의 터치 배선을 더 포함하고,
상기 터치 배선은 상기 복수의 도메인 중 이웃한 도메인 사이의 경계 영역에 위치하는 부분을 포함하는
터치 센서 장치.
제14항에서,
상기 터치 배선은 상기 제1 및 제2 터치 전극과 동일한 층에 위치하고 동일한 물질을 포함하는 터치 센서 장치.
제1항에서,
상기 복수의 터치 센서는 상기 중심점에 가장 가까이 위치하는 제1 터치 센서를 포함하고,
상기 제1 터치 센서는 하나의 터치 전극을 포함하는
터치 센서 장치.
제16항에서,
상기 제1 터치 센서가 포함하는 상기 터치 전극은 대략 원형 또는 부채꼴인 터치 센서 장치.
제17항에서,
상기 터치 감지 영역은 적어도 하나의 가상의 경계선을 기준으로 복수의 도메인으로 분할되고,
상기 복수의 도메인 각각에 상기 복수의 터치 센서가 위치하는
터치 센서 장치.
제18항에서,
상기 제1 터치 센서의 외측 가장자리는 변은 상기 중심점을 중심으로 한 호를 이루는 터치 센서 장치.