KR20170111801A - 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치 - Google Patents

평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170111801A
KR20170111801A KR1020160037905A KR20160037905A KR20170111801A KR 20170111801 A KR20170111801 A KR 20170111801A KR 1020160037905 A KR1020160037905 A KR 1020160037905A KR 20160037905 A KR20160037905 A KR 20160037905A KR 20170111801 A KR20170111801 A KR 20170111801A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
electrodes
pressure sensing
pressure
electrode
Prior art date
Application number
KR1020160037905A
Other languages
English (en)
Inventor
김남수
박원웅
Original Assignee
주식회사 지니틱스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 지니틱스 filed Critical 주식회사 지니틱스
Priority to KR1020160037905A priority Critical patent/KR20170111801A/ko
Publication of KR20170111801A publication Critical patent/KR20170111801A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338Input devices, e.g. touch panels
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • H01L41/113

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

동일한 압력을 입력장치의 어떤 지점에 가하더라도 동일한 커패시턴스를 얻을 수 있는 압력감지 장치로서, 복수 개의 전극들을 포함하며, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있는 압력감지층을 포함하며, 상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들의 면적이 점차 작아지도록 되어 있다.

Description

평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치{Pressure detecting device having standardization pattern structure}
본 발명은 전자장치로서, 특히 사용자 입력으로서의 압력을 감지하는 장치에 관한 것이다.
휴대형 사용자 기기를 비롯한 사용자 기기에는 그동안 2차원 평면상의 감지위치를 감지할 수 있는 입력장치가 제공되었다. 이 입력장치는 예컨대, 사용자 입력위치에 관한 x,y의 두 개의 좌표값을 계산할 수 있는 값을 출력할 수 있다. 대표적으로 사용자 터치 입력 영역에 배치된 전극들을 이용하여, 상기 전극에서 형성되는 정전식 용량변화가 터치입력 여부에 의해 결정되는 원리를 이용한 입력장치의 예를 많이 찾아볼 수 있다.
한편, 사용자 경험의 다양성과 효율성을 높이기 위하여, 사용자 입력 시 입력장치에 가해지는 압력을 측정할 수 있는 장치에 대한 연구가 최근 진행되고 있다. 이러한 압력감지장치를 상술한 입력장치와 함께 사용하는 경우 x,y,z의 세 가지 방향에 관한 입력값을 얻을 수 있으므로 압력감지장치를 3D감지장치라고 부르는 경우도 있다.
종래에는 입력장치의 표면에 동일한 힘으로 가압하는 경우, 가압하는 위치에 따라 커패시턴스가 달라진다는 문제가 있다. 본 발명에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 장치의 표면을 가압하여 입력을 받는 장치에서 입력 장치의 표면의 어느 부분을 터치하여도 동일한 변화값(감도값)을 얻을 수 있는 전극 패턴을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 관점에 따른 압력감지장치는, 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및 상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;을 포함한다. 상기 전극층에 대해 압력이 가해지면 상기 전극층이 휘었다가 상기 압력이 사라지면 상기 전극층이 원상태로 복원되도록 되어 있다. 그리고 상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부로 갈수록, 상기 압력감지층에서 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적의 비율이 점차 줄어들도록 되어 있다.
이때, 상기 복수 개의 전극들 중 서로 다른 면적을 갖는 제1전극 및 제2전극에 각각 동일한 압력을 가했을 경우, 상기 제1전극에서의 커패시턴스 값과 상기 제2전극에서의 커패시턴스 값은 동일하도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 압력감지장치는, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 도전층은 바닥부에 의해 정의된다. 상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며, 상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 각각 동일한 압력을 가했을 경우, 상기 제1전극과 상기 도전층 간의 제1거리와 상기 제2전극과 상기 도전층 간의 제2거리는 서로 다를 수 있다.
이때, 상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값을 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및 상기 기판과 상기 바닥부 사이에 배치된 탄성층;을 포함할 수 있다. 그리고 상기 탄성층은, 상기 탄성층의 제1지점에 제1압력이 가해지는 경우 상기 제1지점의 두께가 감소하고, 상기 제1압력이 사라지는 경우에는 상기 제1지점의 두께가 원상태로 복원될 수 있다.
이때, 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및 상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며, 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 압력감지장치는, 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및 상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;을 포함한다. 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층, 및 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 탄성 기판은, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있다. 그리고, 서로 구분되며 서로 동일한 면적을 갖는 상기 탄성 기판 상의 제1영역 및 상기 탄성 기판 상의 제2영역에 대하여, 상기 제1영역의 제1중심부와 상기 지지부 사이의 제1최소거리가 상기 제2영역의 제2중심부와 상기 지지부 사이의 제2최소거리보다 큰 경우, 상기 제1영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제1면적은 상기 제2영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제2면적에 비하여 작다.
이때, 상기 압력감지장치는, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며, 상기 도전층은 상기 바닥부에 의해 정의될 수 있다. 상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며, 상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 탄성 기판의 제1지점에 제1압력이 가해진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제1거리는 상기 제1압력이 사라진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제2거리보다 더 작을 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 전극들은 상기 전극층 상에서 행렬형태로 배치되어 있을 수 있다. 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스는 서로 독립적으로 측정될 수 있다. 상기 지지부는 상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며, 상기 전극층의 가장자리로부터 상기 전극층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적의 밀도는 점차 줄어들도록 되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면 입력 장치의 표면의 어느 부분을 터치하여도 동일한 변화값(감도값)을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지층의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 전극들을 나타낸 평면도이다.
도 5a는 도 4에서 A-A'를 따라 자른 단면도를 나타낸 것고, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판에 압력이 가해졌을 때의 모습을 나타낸 것이다.
도 6a는 터치 지점을 감지하기 위한 종래의 커패시턴스 측정 회로의 일 실시예를 나타낸 것이고, 도 6b는 도 6a의 적분회로의 출력 그래프를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1에서 압력감지장치(1)는 프레임(30), 상기 프레임(30) 상의 압력감지층(20), 상기 압력감지층(20) 상의 차폐층(40), 및 상기 차폐층(40) 위의 디스플레이 모듈(10)을 포함할 수 있다. 그리고 압력감지장치(1)는 디스플레이 모듈(10) 상에 2D 감지전극층(50), 및 2D 감지전극층(50) 상의 커버층(60)을 더 포함할 수 있다.
이때, 압력감지층(20)은 디스플레이 모듈(10)의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함할 수 있다. 그리고 압력감지층(20)은, 압력감지층(20)에 대하여 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있을 수 있다. 상기 화면의 반대쪽 면 방향은 도 1에서 아래쪽을 향하는 방향을 의미한다.
그리고 프레임(30)은 디스플레이 모듈(10) 및 압력감지층(20)을 감싸도록 되어 있다. 압력감지층(20), 차폐층(40), 디스플레이 모듈(10), 2D 감지전극층(50), 및 커버층(60)은 프레임(30)의 바깥으로 이탈하지 않도록 프레임(30)의 내부에 존재할 수 있다.
프레임(30)은 압력감지층(20)에 대면하는 도전성의 바닥부(31)를 포함할 수 있다. 바닥부(31)를 제외한 프레임(30)의 나머지 부분은 전도체일 수도 있고 아닐 수도 있다. 상기 바닥부(31)는 전극층과 평행하게 배치되는 전도층으로서 기능할 수 있다.
디스플레이 모듈(10)에서 출력되는 화면을 본 사용자는, 커버층(60)에 손가락을 터치하여 도 1의 아래쪽 방향으로 압력을 가할 수 있다. 이 압력은 2D 감지전극층(50), 디스플레이 모듈(10), 차폐층(40), 및 압력감지층(20)에 순차적으로 전달될 수 있다.
도 1의 실시예에서 압력감지층(20)은 3D 감지전극층(21) 및 탄성층(22)을 포함할 수 있다. 탄성층(22)는 3D 감지전극층(21)과 동일한 면적을 갖거나 유사한 면적을 가질 수 있다.
3D 감지전극층(21)은, 그 일부 지점에 아래 방향으로의 압력이 가해지면 압력이 가해진 부분 및 그 주변부만이 아래쪽으로 볼록하게 변형될 수 있다. 상기 압력이 해제되면 상기 볼록하게 변형된 부분은 탄성층(22)의 복원력에 의해 복원될 수 있다.
디스플레이 모듈(10)에서는 전자기 노이즈가 발생할 수 있다. 이때, 상기 전자기 노이즈는 압력감지층(20)에서 압력을 감지하는 데에 방해가 될 수 있다. 따라서, 디스플레이 모듈(10)과 압력감지층(20) 사이에 차폐층(40)을 배치되도록 되어 있다. 즉, 차폐층(40)이 디스플레이 모듈(10) 모듈에서 발생하는 전자기 노이즈가 압력감지층(20)으로 흘러가는 것을 막을 수 있다.
도 2는 도 1에서 압력감지층(20)의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
도 1에서는 3D 감지전극층(21) 아래에 탄성층(22)이 제공되지만, 도 2에서는 3D 감지전극층(21) 아래에, 3D 감지전극층(21)의 가장자리부의 일부 또는 전부를 따라 배치된 지지부(23)가 제공될 수 있다. 이때, 3D 감지전극층(21)은, 그 일부 지점에 아래 방향으로의 압력이 가해지면 압력이 가해진 부분 및 그 주변부만이 아래쪽으로 볼록하게 변형될 수 있다. 상기 압력이 해제되면 상기 볼록하게 변형된 부분의 형상은 복원되어야 한다. 이를 위하여 3D 감지전극층(21) 자체에 탄성 및 복원력을 제공하는 층이 제공될 수 있다.
이때, 지지부(23)는 프레임(30)과 3D 감지전극층(21)의 결합을 위한 양면 테잎(poron tape)일 수 있다.
<3D 감지전극층의 구조 및 작동원리의 예>
압력감지층(20)은 복수 개의 전극들을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지층의 구조를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 차폐층(40), 압력감지층(20), 및 프레임(30, 31)이 순서대로 배치되어 있을 수 있다. 이때, 압력감지층(20)은 기판(24)과 복수 개의 전극(80)을 포함하는 3D 감지전극층(21), 및 탄성층(22)을 포함할 수 있다.
전극(80)들로 구성되는 층을 이하 '전극층'이라고 지칭할 수 있다. 전극층은 기판(24)과는 구분되는 개념일 수도 있다. 그리고 전극층은 압력감지층에 포함되는 개념일 수 있다.
3D 감지전극층(21)이 셀프 방식인 경우, 복수 개의 동일한 전극(80)들이 배치되어 있을 수 있으며, 손가락과 같은 전도체에 의해 압력이 가해지면 탄성층(22)의 높이(d)가 줄어들게 된다. 이때, 상기 전극(80)들과 상기 전도체 사이에 발생하는 C3D(Self) 값은 증가하게 된다.
도 3과 같은 방법으로, C3D값의 변화감지를 통해 3D터치 여부를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 전극들을 나타낸 평면도이다.
중간지점(C)에 위치한 전극(80, 82)을 중심으로 A, A', B, 및 B' 방향으로 갈수록 전극의 면적이 커지도록 전극(80, 84, 86)들이 배치될 수 있다. 즉, 전극(80, 82)의 면적<전극(80, 84)의 면적<전극(80, 86)의 면적이 성립할 수 있다.
도 5a는 도 4에서 A-A'를 따라 자른 단면도를 나타낸 것이다.
본 실시예에서는 기판(24) 아래에 전극들(80, 82, 84, 86)이 배치되어 있으나, 다른 실시예에서는 기판(24)의 위에 배치될 수도 있다.
전극(80, 82)을 중심으로 좌우로 갈수록 전극들의 가로길이(w1, w2, w3)가 증가함을 알 수 있다. 즉, 전극들의 가로길이는 w1<w2<w3 일 수 있다.
복수 개의 전극(80, 82, 84, 86) 아래에는 탄성층(22) 및 프레임(30, 31)이 배치되어 있을 수 있다.
도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(24)에 압력이 가해졌을 때의 모습을 나타낸 것이다.
도 5b는 전극(80, 82)의 부근에 F1의 힘으로 압력이 가해진 경우이고, 도 5c는 전극(80, 84)의 부근에 동일한 F1의 힘으로 압력이 가해진 경우이다.
도 5b와 같이 압력이 가해진 경우, 압력이 가해진 부분인 전극(80, 82) 부분이 탄성층(22) 방향으로 내려가게 되며, 이때 전극(80, 82)과 프레임(30, 31) 사이의 거리 즉, 탄성층의 높이는 d1이 될 수 있다.
도 5c와 같이 압력이 가해진 경우, 압력이 가해진 부분인 전극(80, 84) 부분이 탄성층(22) 방향으로 내려가게 되며, 이때 전극(80, 84)과 프레임(30, 31) 사이의 거리 즉, 탄성층의 높이는 d2가 될 수 있다.
도 5b 및 도 5c와 같이, 동일한 압력(F1)을 가하더라도, 전극(80, 82)을 중심으로 좌측 또는 우측에서 전극(80, 82)으로 갈수록 탄성층의 높이는 달라질 수 있으며, 전극(80, 82) 방향으로 갈수록 탄성층의 높이는 낮아짐을 알 수 있다. 즉, 중심부에서 가장자리로 갈수록 기판(24)의 휘어지는 정도가 심해질 수 있다.
종래에는 전극들의 면적이 동일하기 때문에, 휘어지는 정도에 따라서 커패시턴스의 값이 달라진다는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는, 중심부로 갈수록 전극의 면적이 줄어드는 구성을 취하고 있기 때문에, 면적비를 통해 상기 문제를 해결할 수 있다. 즉, 복수 개의 전극들의 패턴 면적 비율을 이용하여 보상함으로써 어느 곳을 가압하여도 동일한 커패시턴스 값을 얻을 수 있다.
전극(80)의 면적이 커질수록, 전극과 프레임(30, 31) 사이의 간격이 좁아질수록 커패시턴스 값은 커질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 전극과 프레임(30, 31) 사이의 간격이 넓은 부분은 전극의 면적을 증가시킴으로써, 각 전극에 동일한 압력을 가했을 때, 동일한 커패시턴스 값을 얻을 수 있다.
압력감지장치(1)는 상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값을 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다. 상기 측정부는 적분회로를 포함할 수 있다.
도 6a는 터치 지점을 감지하기 위한 종래의 커패시턴스 측정 회로(적분회로)의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 6a에 따르면, 제1스위치(Ø1) 및 제2스위치(Ø2)의 스위칭 동작을 통해, 터치패드(Touch Pad, 감지전극)에 형성된 커패시턴스에 비례하는 경향을 갖는 전류가 두 개의 연산증폭기(OA1, OA2)의 각 피드백 경로를 형성하는 피드백 커패시터(CS1, CS2)에 축적된다. 그 결과 VOUT1과 VOUT2의 출력 그래프는 예컨대 도 6b와 같이 될 수 있다.
도 6b의 그래프에서 참조번호 1은 제1스위치(Ø1) 및 제2스위치(Ø2)의 개별상태변화에 따른 1회의 '스위칭구간'을 나타내며, 참조번호 2는 상기 스위칭구간이 각 스위치에 대하여 각각 M회 반복되어 상기 적분회로가 리셋되기 전까지의 총 시간길이를 나타내는 '적분구간'을 나타낸다. 즉, 1회의 적분구간은 각 스위치에 대한 M회의 스위칭구간을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 적분회로의 VOUT1과 VOUT2의 차이값을 상기 리셋되기 직전에 검출함으로써 상기 터치패드에 형성된 커패시턴스의 값을 알아낼 수 있다. VOUT1과 VOUT2는 상기 두 개의 피드백 커패시터(CS1, CS2)의 양단에 축적되는 전하의 크기에 비례할 수 있다. 도 6b에서, 예컨대 적분구간(2)은 각 스위치에 대하여 각각 3개(M=3)의 스위칭구간을 포함하여 이루어질 수 있다.
<2D 감지전극층의 구조의 예>
2D 감지전극층의 구조의 예로서, 등록특허 '10-1278283'을 참조할 수 있다. 등록특허 '10-1278283'의 도 1을 참조하면, 터치스크린 장치는 보호 윈도우, 감지 전극, 유전체층, 및 동작 전극을 포함한다. 이때, 감지전극, 유전체층, 및 동작 전극을 통칭하여 전극층이라고 할 수 있다. 상기 보호 윈도우는 본 발명의 커버층(60)에 해당할 수 있고, 상기 전극층은 본 발명의 2D 감지전극층(50)에 대응할 수 있다.
등록특허 '10-1278283'의 도 5를 참조하면, 감지전극과 구동 전극(동작 전극)의 패턴 구조를 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1에서의 압력감지장치(1)는 디스플레이 모듈(10)과 2D 감지전극층(50) 각각의 구성을 구분하여 포함하는 구조를 취하는 경우일 수 있다. 반면, 도 7에서의 압력감지장치(1)는 디스플레이 모듈(10)과 2D 감지전극층(50)이 일체형의 구조를 취하는 경우일 수 있다. 예컨대, OCTA(On Cell Touch AMOLED)/OCTL(On Cell Touch LCD)/In Cell의 구조를 취하는 경우일 수 있다.
도 8은 도 7에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
도 8에서의 압력감지층의 변형된 구조는 도 2와 동일할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.
10 : 디스플레이 모듈 20 : 압력감지층
21 : 3D 감지전극층 22 : 탄성층
23 : 지지부 24 : 기판
30 : 프레임 31 : 바닥부
40 : 차폐층 50 : 2D 감지전극층
60 : 커버층 80, 82, 84, 86 : 전극

Claims (11)

  1. 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및
    상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;
    을 포함하며,
    상기 전극층에 대해 압력이 가해지면 상기 전극층이 휘었다가 상기 압력이 사라지면 상기 전극층이 원상태로 복원되도록 되어 있고,
    상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적이 점차 줄어들도록 되어 있는,
    압력감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 전극들 중 서로 다른 면적을 갖는 제1전극 및 제2전극에 각각 동일한 압력을 가했을 경우,
    상기 제1전극에서의 커패시턴스 값과 상기 제2전극에서의 커패시턴스 값은 동일하도록 되어 있는,
    압력감지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함하며,
    상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며,
    상기 도전층은 바닥부에 의해 정의되며,
    상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며,
    상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있는,
    압력감지장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각각 동일한 압력을 가했을 경우, 상기 제1전극과 상기 도전층 간의 제1거리와 상기 제2전극과 상기 도전층 간의 제2거리는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 압력감지장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값을 측정하는 측정부를 더 포함하는, 압력감지장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압력감지층은,
    상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및
    상기 기판과 상기 바닥부 사이에 배치된 탄성층;
    을 포함하며,
    상기 탄성층은, 상기 탄성층의 제1지점에 제1압력이 가해지는 경우 상기 제1지점의 두께가 감소하고, 상기 제1압력이 사라지는 경우에는 상기 제1지점의 두께가 원상태로 복원되는 것을 특징으로 하는,
    입력감지장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압력감지층은,
    상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및
    상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며, 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부
    를 포함하는,
    입력감지장치.
  8. 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및
    상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;
    을 포함하며,
    상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층, 및 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를 포함하며,
    상기 탄성 기판은, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있으며,
    서로 구분되며 서로 동일한 면적을 갖는 상기 탄성 기판 상의 제1영역 및 상기 탄성 기판 상의 제2영역에 대하여, 상기 제1영역의 제1중심부와 상기 지지부 사이의 제1최소거리가 상기 제2영역의 제2중심부와 상기 지지부 사이의 제2최소거리보다 큰 경우, 상기 제1영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제1면적은 상기 제2영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제2면적에 비하여 작은 것을 특징으로 하는,
    압력감지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함하며,
    상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며,
    상기 도전층은 상기 바닥부에 의해 정의되며,
    상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며,
    상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있는,
    압력감지장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 탄성 기판의 제1지점에 제1압력이 가해진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제1거리는 상기 제1압력이 사라진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제2거리보다 더 작은, 압력감지장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 전극들은 상기 전극층 상에서 행렬형태로 배치되어 있으며,
    상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스는 서로 독립적으로 측정되도록 되어 있으며,
    상기 지지부는 상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며,
    상기 전극층의 가장자리로부터 상기 전극층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적의 밀도는 점차 줄어들도록 되어 있는,
    압력감지장치.
KR1020160037905A 2016-03-29 2016-03-29 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치 KR20170111801A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160037905A KR20170111801A (ko) 2016-03-29 2016-03-29 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160037905A KR20170111801A (ko) 2016-03-29 2016-03-29 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170129889A Division KR20170117999A (ko) 2017-10-11 2017-10-11 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170111801A true KR20170111801A (ko) 2017-10-12

Family

ID=60141647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160037905A KR20170111801A (ko) 2016-03-29 2016-03-29 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170111801A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108363513A (zh) * 2018-02-12 2018-08-03 京东方科技集团股份有限公司 一种触控基板及其制备方法、触控显示装置
CN113168269A (zh) * 2019-10-07 2021-07-23 普瑞有限公司 具有触摸屏或触摸板以及其中具有滑入配合触觉的输入部件的输入设备
KR20240045156A (ko) 2022-09-29 2024-04-05 최상식 압력 평준화 장치를 이용한 가공 소재의 하중 압력 평준화 및 평탄화 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108363513A (zh) * 2018-02-12 2018-08-03 京东方科技集团股份有限公司 一种触控基板及其制备方法、触控显示装置
CN108363513B (zh) * 2018-02-12 2022-02-01 京东方科技集团股份有限公司 一种触控基板及其制备方法、触控显示装置
CN113168269A (zh) * 2019-10-07 2021-07-23 普瑞有限公司 具有触摸屏或触摸板以及其中具有滑入配合触觉的输入部件的输入设备
CN113168269B (zh) * 2019-10-07 2024-04-02 普瑞有限公司 具有触摸屏或触摸板以及其中具有滑入配合触觉的输入部件的输入设备
KR20240045156A (ko) 2022-09-29 2024-04-05 최상식 압력 평준화 장치를 이용한 가공 소재의 하중 압력 평준화 및 평탄화 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10452215B2 (en) Mutual capacitive force sensor and touch display device with force sensing function and force sensing method thereof
US10073560B2 (en) Differential force and touch sensing
JP5888686B2 (ja) 近接・接触センサ
KR102358388B1 (ko) 터치 위치와 가압력을 검출하기 위한 용량 센서
US8755175B2 (en) Operation device
KR101660600B1 (ko) 힘과 근접 조합의 감지
US9904382B2 (en) Rear piezoelectric operation input device and front information display device
KR101752940B1 (ko) 투영형 정전 용량 터치 감지
TWI482055B (zh) 資訊輸入裝置及使用於資訊輸入裝置之壓力檢測單元
JP5540797B2 (ja) センサ装置および表示装置
TWI545472B (zh) 壓力檢測部及具備壓力檢測部的資訊輸入裝置
TWI491860B (zh) 壓力檢測單元及壓力檢測裝置
KR100898221B1 (ko) 정전용량방식 터치스크린 및 그 제조방법
US20140176485A1 (en) Touch screen, portable electronic device, and method of operating a touch screen
JP2015056005A (ja) センサ装置、入力装置及び電子機器
KR20100000358A (ko) 센서일체형 터치입력장치 및 이를 이용한 작용힘의 세기 및위치 획득방법
KR20170111801A (ko) 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치
JP5184423B2 (ja) 情報入力装置
KR102092640B1 (ko) 압력 터치 센서 장치
JP4756097B1 (ja) 入力装置
KR20170117999A (ko) 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치
KR20110128533A (ko) 복층 구조의 정전용량식 입력장치
JP5350860B2 (ja) 情報入力装置
CN116761991A (zh) 力输入定位
KR20190046769A (ko) 압력 센서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application