KR20170114449A - 터치 윈도우, 터치 디바이스 및 압력 감지 방법 - Google Patents

터치 윈도우, 터치 디바이스 및 압력 감지 방법 Download PDF

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KR20170114449A
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Abstract

실시예에 따른 터치 윈도우는, 커버 케이스에 수용되고, 유효 영역 및 비유효 영역을 포함하는 기판; 상기 유효 영역 상의 터치 감지 전극 상기 비유효 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 압력 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 감지 전극은, 일 방향으로 연장하는 제 1 터치 감지 전극; 상기 제 1 터치 감지 전극과 다른 방향으로 연장하는 제 2 터치 감지 전극을 포함하고, 상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극은 서로 교차하며 노드 영역을 형성하고, 상기 압력 감지 전극은, 상기 비유효 영역 상에서 상기 노드 영역의 연장선과 대응되는 위치에 배치된다.

Description

터치 윈도우, 터치 디바이스 및 압력 감지 방법{TOUCH WINDOW, TOUCH DEVICE AND METHOD FOR PRESS SENSING}
실시예는 터치 윈도우, 터치 디바이스 및 압력 감지 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 전자 제품에서 디스플레이 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 윈도우가 적용되고 있다.
이러한 터치 윈도우는 크게 저항막 방식의 터치 윈도우와 정전 용량 방식의 터치 윈도우로 구분될 수 있다. 저항막 방식의 터치 윈도우는 입력 장치의 압력에 의하여 유리와 전극이 단락되어 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 윈도우는 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다.
또한, 최근에는 터치에 따른 위치 검출뿐만 아니라, 터치의 힘에 의한 압력을 감지하거나 또는 압력의 세기를 감지하여 다양한 동작을 수행하는 압력 센서가 주목받고 있다.
이러한 압력 센서의 경우, 두 지점에서의 멀티 터치를 할 때, 각각의 지점에서의 압력을 인식하는 것이 어려울 수 있다.
또한, 터치되는 위치에 따라 압력을 감지하는 감도가 불균일할 수 있어, 정밀한 압력 인식이 어려울 수 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 터치 윈도우 및 이를 포함하는 터치 디바이스가 요구된다.
실시예는 멀티 터치에 따른 압력 감지가 용이한 터치 윈도우 및 압력 감지 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 터치 윈도우는, 커버 케이스에 수용되고, 유효 영역 및 비유효 영역을 포함하는 기판; 상기 유효 영역 상의 터치 감지 전극 상기 비유효 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 압력 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 감지 전극은, 일 방향으로 연장하는 제 1 터치 감지 전극; 상기 제 1 터치 감지 전극과 다른 방향으로 연장하는 제 2 터치 감지 전극을 포함하고, 상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극은 서로 교차하며 노드 영역을 형성하고, 상기 압력 감지 전극은, 상기 비유효 영역 상에서 상기 노드 영역의 연장선과 대응되는 위치에 배치된다.
실시예에 따른 터치 윈도우는 기판 상에 직접 압력을 감지하는 전극을 배치할 수 있다. 자세하게, 기판의 비유효 영역 상에 압력 감지 전극을 배치할 수 있다.
이에 따라, 기판과 압력 감지 전극을 일체화할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 터치 윈도우는 압력을 감지하는 별도의 압력 감지층을 생략할 수 있다.
따라서, 별도의 압력 감지층 따른 터치 디바이스의 두께 증가를 방지할 수 있어, 슬림한 두께의 터치 윈도우 및 이를 포함하는 터치 디바이스를 구현할 수 있다.
또한, 기판의 비유효 영역 상에 압력 감지 전극을 배치함으로써, 터치 감지 전극의 배치 위치에 제한을 받지 않으므로, 다양한 타입의 터치 디바이스에 적용될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 터치 디바이스는 터치 감지 전극에서 인식되는 좌표에 따라 서로 다른 압력 감지 전극들이 활성화되고, 이에 따라, 기판에서 인가되는 힘에 따른 각각의 압력을 감지할 수 있다.
즉, 서로 다른 지점에서 압력이 감지될 때, 서로 다른 압력 감지 전극들에서 압력을 감지할 수 있다. 따라서, 두 영역에서 터치 및 힘이 인가되는 경우, 각각의 영역에서 인가되는 압력을 용이하게 감지할 수 있다.
또한, 두 번째의 힘에 따른 압력을 감지할 때, 첫 번째의 힘에 따른 압력을 0으로 보정한 후 감지하므로, 보다 정밀한 압력의 크기를 감지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치 디바이스의 분리 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 터치 디바이스의 단면도를 도시한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 압력 감지 전극 및 터치 감지 전극의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 터치 디바이스의 압력 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 실시예들에 따른 터치 디바이스가 적용되는 터치 디바이스 장치의 일례를 도시한 도면들이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 터치 윈도우 및 이를 포함하는 터치 디바이스를 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 터치 윈도우는 기판(300), 터치 감지 전극(810, 820), 압력 감지 전극(400)을 포함할 수 있다.상기 기판(300)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(300)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(300)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 또는 사파이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(300)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(300)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.
사파이어는 유전율 등 전기 특성이 매우 뛰어나 터치 반응 속도를 획기적으로 올릴수 있을 뿐 아니라 호버링(Hovering) 등 공간 터치를 쉽게 구현 할 수 있고 표면 강도가 높아 커버 기판으로도 적용 가능한 물질이다. 여기서, 호버링이란 디스플레이에서 약간 떨어진 거리에서도 좌표를 인식하는 기술을 의미한다.
또한, 상기 기판(300)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 상기 기판(300)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(300)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한, 상기 기판(300)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
또한, 상기 기판(300)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 즉, 상기 기판(300)을 포함하는 터치 디바이스도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 터치 디바이스는 휴대가 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.
상기 기판(300)은 커버 기판일 수 있다. 또는 상기 기판(300) 상에는 별도의 커버 기판이 더 배치될 수 있다.
상기 기판(300)에는 유효 영역(AA)및 비유효 영역(UA)이 정의될 수 있다.
상기 유효 영역(AA)에서는 디스플레이가 표시될 수 있고, 상기 유효 영역(AA) 주위에 배치되는 상기 비유효 영역(UA)에서는 디스플레이가 표시되지 않을 수 있다.
또한, 상기 유효 영역(AA) 및 상기 비유효 영역(UA) 중 적어도 하나의 영역에서는 입력 장치(예를 들어, 손가락 또는 스타일러스 펜 등)의 압력 및 위치를 감지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 유효 영역(AA) 상에는 터치 감지 전극이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 유효 영역 상에는 일 방향으로 연장하는 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 1 터치 감지 전극(810)과 다른 방향으로 연장하는 제 2 터치 감지 전극(820)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및/또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 광의 투과를 방해하지 않으면서 전기가 흐를 수 있도록 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다,
일례로, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및/또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 및/또는 벤딩이 구현된 터치 디바이스를 제조할 때, 자유도를 향상할 수 있다.
또는, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및/또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 및/또는 벤딩이 구현된 터치 다바이스를 제조할 때, 자유도를 향상할 수 있다.
나노 와이어 또는 탄소나노튜브(CNT)와 같은 나노 합성체를 사용하는 경우 흑색으로 구성할 수 도 있으며, 나노 파우더의 함량제어를 통해 전기전도도를 확보 하면서 색과 반사율 제어가 가능한 장점이 있다.
또는, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및/또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 감지 전극은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 및/또는 벤딩이 구현된 터치 디바이스를 제조할 때, 자유도를 향상할 수 있다.
또는, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및/또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 감지 전극은 서로 교차하며 배치되는 복수 개의 서브 전극들을 포함할 수 있고, 이러한 서브 전극들에 의해 상기 감지 전극은 전체적으로 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
상기 터치 감지 전극이 메쉬 형상을 가짐으로써, 유효 영역 상에서 상기 감지 전극의 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 즉, 상기 터치 감지 전극이 금속으로 형성되어도, 패턴이 보이지 않게 할 수 있다. 또한, 상기 터치 감지 전극이 대형 크기의 터치 윈도우에 적용되어도 터치 윈도우의 저항을 낮출 수 있다.
자세하게, 상기 터치 감지 전극은 서로 교차하는 복수 개의 서브 전극들에 의해 형성되는 메쉬선 및 상기 메쉬선 사이의 메쉬 개구부를 포함할 수 있다.
상기 메쉬선의 선폭은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 메쉬선의 선폭이 약 0.1㎛ 미만인 메쉬 선은 제조 공정 상 불가능할 수 있고, 약 10㎛를 초과하는 경우, 감지 전극 패턴이 외부에서 시인되어 시인성이 저하될 수 있다. 또는, 메쉬선의 선폭은 약 1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 또는, 상기 메쉬선의 선폭은 약 1.5㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.
또한, 상기 메쉬선의 두께는 약 100㎚ 내지 약 500㎚ 일 수 있다. 상기 메쉬선의 두께가 약 100㎚ 미만인 경우, 전극 저항이 높아져서 전기적 특성이 저하될 수 있고, 약 500㎚을 초과하는 경우, 터치 윈도우의 전체적인 두께가 두꺼워지고, 공정 효율이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 감지 전극 메쉬선의 두께는 약 150㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 메쉬선의 두깨는 약 180㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다.
상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 기판(300) 상에 배치될 수 있다, 자세하게, 상기 터치 감지 전극은 상기 기판(300)의 유효 영역(AA) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 기판(300)의 동일한 면 상에 배치될 수 있다.
또는, 상기 기판 상에 다른 기판 예를 들어, 제 1 기판이 더 배치될 수 있고, 상기 제 1 터치 감지 전극(810)은 상기 기판의 일면 상에 배치되고, 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 제 1 기판의 일면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 기판(300)의 비유효 영역 상에는 상기 터치 감지 전극과 연결되는 배선 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 배선 전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배선 전극은 앞서 설명한 상기 감지 전극과 동일하거나 또는 상이한 전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 터치 감지 전극은 노드 영역을 형성할 수 있다. 상기 노드 영역은 상기 터치 감지 전극에 의해 위치가 감지되는 영역으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 노드 영역은 상기 입력 장치에 의해 상기 커버 기판의 일면으로 압력이 인가되는 영역의 위치로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 노드 영역은 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820) 중 적어도 하나의 터치 감지 전극에 의해 위치가 감지되는 영역으로 정의될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 서로 다른 방향으로 연장하며 서로 교차될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 서로 교차되는 영역에서 복수 개의 노드 영역(N)들을 형성할 수 있다.
즉, 상기와 같이 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)을 이용하여 뮤츄얼 캡 방식에 의해 위치가 감지되는 경우 상기 노드 영역(N)은 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 서로 교차되는 영역으로 정의될 수 있다.
그러나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820) 이용하여 셀프 캡 방식에 의해 위치가 감지되는 경우 상기 노드 영역(N)은 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 또는 상기 제 2 터치 감지 전극(820)에 의해 위치가 감지되는 영역으로 정의될 수 있다.
이하에서는, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)을 이용하여 뮤츄얼 캡 방식에 의해 위치가 감지되는 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 상기 노드 영역(N)들은 가상의 연장선을 형성할 수 있다. 자세하게, 상기 노드 영역(N)들은 상기 제 1 터치 감지 전극(810)이 연장하는 방향으로 연장하는 가상의 제 1 연장선 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)이 연장하는 방향으로 연장하는 가상의 제 2 연장선을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제 1 연장선(EL1)은 상기 제 1 터치 감지 전극(810)이 연장하는 방향과 동일 또는 유사할 수 있고, 상기 제 2 연장선(EL2)은 상기 제 2 터치 감지 전극(820)이 연장하는 방향과 동일 또는 유사할 수 있다.
상기 비유효 영역(UA) 상에는 압력 감지 전극(400)이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 압력 감지 전극(400)은 상기 비유효 영역(UA) 상에서 상기 제 1 연장선(EL1) 및 상기 제 2 연장선(EL2)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 압력 감지 전극(400)은 제 1 압력 감지 전극(401) 및 제 2 압력 감지 전극(402)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 압력 감지 전극(400)은 상기 제 1 연장선(EL1)들과 대응되는 위치의 비유효 영역 상에 배치되는 복수 개의 제 1 압력 감지 전극(401)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 감지 전극(400)은 상기 제 2 연장선(EL2)들과 대응되는 위치의 비유효 영역 상에 배치되는 복수 개의 제 2 압력 감지 전극(402)을 포함할 수 있다
즉, 상기 제 1 압력 감지 전극(401)들은 상기 제 1 터치 감지 전극(810)이 연장하는 연장선과 대응하는 상기 비유효 영역(UA) 상에 배치될 수 있고, 상기 제 2 압력 감지 전극(402)들은 상기 제 2 터치 감지 전극(820)이 연장하는 연장선과 대응하는 상기 비유효 영역(UA) 상에 배치될 수 있다.
이러한 터치 윈도우는 커버 케이스(100) 및 표시 패널(200)과 결합되어 터치 디바이스에 적용될 수 있다.
상기 커버 케이스(100)는 상기 표시 패널(200) 및 상기 터치 윈도우를 수용할 수 있다. 즉, 상기 표시 패널(200) 및 상기 터치 윈도우는 상기 커버 케이스(100)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 커버 케이스(100)는 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 케이스(100)는 금속 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 케이스(100)는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 커버 케이스(100)는 미들 프레임일 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 케이스(100)는 터치 디바이스의 구동을 위해 복수 개의 부품들이 실장되는 미들 프레임일 수 있다.
상기 커버 케이스(100)는 하부 지지부(110) 및 측부 지지부(120)를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 커버 케이스(100)는 상기 하부 지지부(110) 및 상기 하부 지지부(110)의 가장자리 영역에서 벤딩(bending)되어 연장되는 측부 지지부(120)를 포함할 수 있다. 상기 하부 지지부(110) 및 상기 측부 지지부(120)는 일체로 형성될 수 있다.
자세하게, 상기 측부 지지부(120)는 상기 하부 지지부(110)의 끝단에서 상기 하부 지지부(110)가 연장하는 방향과 다른 방향으로 연장하며, 상기 하부 지지부(110)로부터 구부러질 수 있다.
예를 들어, 상기 측부 지지부(120)는 상기 하부 지지부(110)와 상기 측부 지지부(120)가 수직, 예각 또는 둔각의 각도를 가지도록 상기 하부 지지부(110)의 끝단으로부터 휘어지며 연장할 수 있다.
도면에서는 상기 하부 지지부(110)가 사각형 형상을 가지는 것에 대해 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 하부 지지부(110)는 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 측부 지지부(120)는 상기 하부 지지부(110)의 가장자리 영역을 둘러싸며 형성될 수 있다.
상기 측부 지지부(120)는 제 1 측부 지지부(121) 및 제 2 측부 지지부(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 측부 지지부(120)는 상기 하부 지지부(110)의 가장자리로부터 절곡되어 연장되는 제 1 측부 지지부(121) 및 상기 제 1 측부 지지부(121)로부터 상기 제 1 측부 지지부(121)가 연장되는 방향으로 연장되며 형성되는 제 2 측부 지지부(122)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 측부 지지부(121) 및 상기 제 2 측부 지지부(122)는 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 1 측부 지지부(121) 및 상기 제 2 측부 지지부(122)는 서로 다른 크기의 폭으로 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 측부 지지부(121)의 폭(W1)은 상기 제 2 측부 지지부(122)의 폭(W2)보다 클 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면은 부분적으로 노출될 수 있다. 또한, 상기 제 1 측부 지지부(121)는 상기 하부 지지부(110)와 단차를 가지면서 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 측부 지지부(122)의 측면은 노출될 수 있다.
상기 표시 패널(200)은 상기 커버 케이스(100) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널(200)은 상기 커버 케이스(100)의 내부에서 상기 하부 지지부(110) 상에 배치될 수 있다.
상기 표시 패널(200)은 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(220)을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(200)이 액정표시패널인 경우, 상기 표시 패널(200)은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor,TFT)와 화소전극을 포함하는 제 1 기판(210)과 컬러필터층들을 포함하는 제 2 기판(220)이 액정층을 사이에 두고 합착된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 표시 패널(200)은 박막트랜지스터, 칼라필터 및 블랙매트릭스가 제 1 기판(210)에 형성되고, 제 2 기판(220)이 액정층을 사이에 두고 상기 제 1 기판(210)과 합착되는 COT(color filter on transistor)구조의 액정표시패널일 수도 있다. 즉, 상기 제 1 기판(210) 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 컬러필터층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판(210)에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극을 형성한다. 이때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화하기 위해 블랙매트릭스를 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하도록 형성할 수도 있다.
또한, 상기 표시 패널(200)이 액정표시패널인 경우, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널(200) 배면에서 광을 제공하는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(200)이 유기전계발광표시패널인 경우, 상기 표시 패널(200)은 별도의 광원이 필요하지 않은 자발광 소자를 포함한다. 상기 표시 패널(200)은 제 1 기판(210) 상에 박막트랜지스터가 형성되고, 상기 박막트랜지스터와 접촉하는 유기발광소자가 형성된다. 상기 유기발광소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기발광층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기발광소자 상에 인캡슐레이션을 위한 봉지 기판 역할을 하는 제 2 기판(220)을 더 포함할 수 있다.
앞서 설명한 터치 감지 전극은 표시 패널(200)에 배치될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 표시 패널(200) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 감지 전극은 상기 제 1 기판(210)과 상기 제 2 기판(220) 사이에 배치될 수 있다.
또는, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 기판(300) 및 상기 표시 패널 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 터치 감지 전극(810)은 상기 기판(300)의 유효 영역(AA) 상에 배치되고, 상기 제 2 터치 감지 전극(820)은 상기 표시 패널(200)의 제 2 기판(220) 상에 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 압력 감지 전극(400)은 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 제 2 서브 압력 감지 전극(420)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420) 사이에는 절연층(500)이 배치되어, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 서로 절연될 수 있다.
상기 절연층(500)은 수지 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 절연층(500)은 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지 또는 에폭시계 수지 중 적어도 하나의 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연층(500)은 리지드할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410)과 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)의 거리를 일정하게 유지할 수 있고, 이에 의해, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(420)을 그라운드 전극으로 활용하며, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)만을 압력 감지 전극으로 활용하여 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 커버 케이스의 거리 변화에 따른 압력을 감지할 수 있다.
상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 상기 제 1 측부 지지부(121)과 이격하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면과 이격하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리(D1)는 약 50㎛ 이상일 수 있다.
상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면이 약 50㎛ 미만의 거리로 이격하며 배치되는 경우, 거리 차이가 작아, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리 차이에 따른 압력 변화를 효과적으로 감지할 수 없어, 감도가 저하될 수 있다.
상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 보호층(600)에 의해 보호될 수 있다. 자세하게, 상기 보호층(600)은 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)을 둘러싸며 배치되고, 이에 따라, 외부로 노출되는 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)의 손상 또는 변형을 방지할 수 있다. 상기 보호층(600)은 상기 절연층(500)과 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 측부 지지부(121)의 상면에는 접착층(600)이 배치될 수 있다. 상기 접착층(600)은 탄성을 가질 수 있다, 즉, 상기 접착층(600)은 탄성 접착층일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(600)은 실리콘계 수지 등을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 접착층(600)은 폼 테이프일 수 있다.
상기 접착층(600)은 상기 보호층(500)과 접착하며 배치될 수 있다. 상기 접착층(600)에 의해 상기 압력 감지 부재(400)는 상기 커버 케이스(100) 내부에 고정될 수 있다.
상기 압력 감지 전극(400)은 상기 기판(300)의 일면 상에 접촉되는 입력 장치의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 상기 기판(300)은 제 1면(300a) 및 제 2면(300b)을 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 기판(300)의 제 1면(300a) 상에 입력 장치가 접촉될 때, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리 변화에 따라 입력 장치의 접촉에 따른 압력을 감지할 수 있다.
상기 압력 감지 전극(400)은 셀프 캡(self-Cap) 방식 또는 뮤추얼캡(Mutual-Cap) 방식으로 구동될 수 있다.
예를 들어, 상기 압력 감지 전극(400)은 셀프 캡 방식으로 구동될 수 있다. 이때, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410)은 외부의 노이즈를 차단하는 그라운드 전극의 역할을 하고, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리 변화에 따라 입력 장치의 접촉에 따른 압력을 감지할 수 있다.
또는, 상기 압력 감지 전극(400)은 뮤추얼 캡 방식으로 구동될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)에 의해 입력 장치의 접촉에 따른 압력을 감지할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)과 상기 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리 변화에 따라 입력 장치의 접촉에 따른 압력을 감지할 수 있다. 또한, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410)은 이러한 신호를 수신하는 전극의 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)은 EMR(electro magnetic resonance) 전극을 포함할 수 있다.상기 EMR 전극은 루프 형상, 코일 형상 또는 나선형 형상 등 다양한 형상의 전극으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)이 EMR 전극을 포함하는 경우, 상기 기판의 일면으로부터 입력 장치에 의해 압력이 가해질 때, 압력 감지 전극과 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리가 변화하고, 이러한 변화 값에 따라, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)의 공진 주파수가 변화될 수 있다.
즉, 상기 압력 감지 전극과 제 1 측부 지지부(121)의 상면의 거리 변화에 따라, 상기 제 1 서브 압력 감지 전극(410) 및 상기 제 2 서브 압력 감지 전극(420)의 캐패시턴스(C) 값과 인덕턴스(L) 값이 변화하고 이에 따라 압력의 세기에 따른 압력의 크기 및 압력이 가해지는 방향을 감지하여, 입력장치의 접촉에 따른 압력을 감지할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 측부 지지부(121) 즉, 상기 커버 케이스는 그라운드 되어 접지 전극의 역할을 할 수 있다.
도 4 및 도 5는 상기 입력 장치에 의해 기판의 일면(300a) 상으로 힘이 인가되는 경우에 따른 압력 감지 흐름도를 도시한 도면들이다.
도 4는 복수 개의 노드 영역들 중 어느 하나의 노드 영역에서 입력 장치에 의해 접촉 또는 힘이 인가되는 경우의 압력 감지 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)에 의해 형성되는 복수 개의 노드 영역(N)들 중 어느 하나의 노드 영역 상에서 입력 장치의 의해 제 1 힘이 인가될 수 있다.
이어서, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)에 의해 상기 노드 영역(N)의 위치를 감지할 수 있다.
이어서, 접촉되는 노드 영역의 인전합 노드 영역에서 다른 힘들이 인가되는지를 확인한 후, 다른 힘들이 인가되지 않는 경우, 압력 감지 전극들이 활성화될 수 있다.
자세하게, 상기 노드 영역을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역의 비유효 영역 상에 각각 배치되는 제 1 압력 감지 전극(401) 및 제 2 압력 감지 전극(402)들이 활성화되고, 상기 제 1 압력 감지 전극(401) 및 상기 제 2 압력 감지 전극(402)들에 의해 상기 제 1힘에 따른 제 1 압력을 감지할 수 있다.
도 5는 복수 개의 노드 영역들 중 복수의 노드 영역에서 입력 장치에 의해 접촉 또는 힘이 인가되는 경우의 압력 감지 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)에 의해 형성되는 복수 개의 노드 영역(N)들 중 제 1 노드 영역(N1) 상에서 입력 장치의 의해 제 1 힘이 인가될 수 있다.
이어서, 상기 제 1 터치 감지 전극(810) 및 상기 제 2 터치 감지 전극(820)에 의해 상기 제 1 노드 영역(N1)의 위치를 감지할 수 있다.
이어서, 상기 제 1 노드 영역(N1)에 인가되는 힘에 의해 압력 감지 전극들이 활성화될 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 노드 영역(N1)을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역의 비유효 영역 상에 각각 배치되는 제 1 압력 감지 전극(401) 및 제 2 압력 감지 전극(402)들이 활성화될고, 상기 제 1 압력 감지 전극(401) 및 상기 제 2 압력 감지 전극(402)들에 의해 상기 제 1힘에 따른 제 1 압력을 감지할 수 있다.
이어서, 복수 개의 노드 영역(N)들 중 제 1 노드 영역(N1)과 다른 영역이 제 2 노드 영역(N2)상에도 입력 장치의 의해 제 2 힘이 인가될 수 있다.
이어서, 상기 제 2 노드 영역(N1)에 인가되는 제 2 힘에 의해 압력 감지 전극들이 활성화될 수 있다.
먼저, 상기 제 1 힘에 의해 측정되는 압력 크기를 0으로 보정한 후, 제 2 힘에 따른 제 2 압력을 측정할 수 있다.
자세하게, 상기 제 2 노드 영역(N2)을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역의 비유효 영역 상에 각각 배치되는 제 1 압력 감지 전극(401) 및 제 2 압력 감지 전극(402)들이 활성화되고, 상기 제 1 압력 감지 전극(401) 및 상기 제 2 압력 감지 전극(402)들에 의해 상기 제 2힘에 따른 제 2 압력을 감지할 수 있다.
실시예에 따른 터치 디바이스는 기판 상에 직접 압력을 감지하는 전극을 배치할 수 있다. 자세하게, 기판의 비유효 영역 상에 압력 감지 전극을 배치할 수 있다.
이에 따라, 기판과 압력 감지 전극을 일체화할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 터치 디바이스는 압력을 감지하는 별도의 압력 감지층을 생략할 수 있다.
따라서, 별도의 압력 감지층 따른 터치 디바이스의 두께 증가를 방지할 수 있어, 슬림한 두께의 터치 디바이스를 구현할 수 있다.
또한, 기판의 비유효 영역 상에 압력 감지 전극을 배치함으로써, 터치 감지 전극의 배치 위치에 제한을 받지 않으므로, 다양한 타입의 터치 디바이스에 적용될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 터치 디바이스는 터치 감지 전극에서 인식되는 좌표에 따라 서로 다른 압력 감지 전극들이 활성화되고, 이에 따라, 기판에서 인가되는 힘에 따른 각각의 압력을 감지할 수 있다.
즉, 서로 다른 지점에서 압력이 감지될 때, 서로 다른 압력 감지 전극들에서 압력을 감지할 수 있다. 따라서, 두 영역에서 터치 및 힘이 인가되는 경우, 각각의 영역에서 인가되는 압력을 용이하게 감지할 수 있다.
또한, 두 번째의 힘에 따른 압력을 감지할 때, 첫 번째의 힘에 따른 압력을 0으로 보정한 후 감지하므로, 보다 정밀한 압력의 크기를 감지할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여, 앞서 설명한 실시예들에 따른 터치 디바이스가 적용되는 디스플레이 장치의 일례를 설명한다.
도 6을 참고하면, 터치 디바이스 장치의 일례로서, 이동식 단말기가 도시되어 있다. 상기 이동식 단말기는 유효 영역(AA) 및 비유효 영역(UA)을 포함할 수 있다. 상기 유효 영역(AA)은 손가락 등의 터치에 의해 터치 신호를 감지하고, 상기 비유효 영역에는 명령 아이콘 패턴부 및 로고 등이 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 터치 디바이스는 휘어지는 플렉서블(flexible) 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 터치 디바이스 장치는 플렉서블 터치 디바이스 장치일 수 있다. 따라서, 사용자가 손으로 휘거나 구부릴 수 있다. 이러한 플렉서블 터치 디바이스는 스마트 와치(smart watch, 1000) 등의 웨어러블 터치 등에 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 이러한 터치 디바이스는 이동식 단말기 등의 터치 디바이스 장치뿐만 아니라 자동차 네비게이션에도 적용될 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 이러한 터치 디바이스는 차량 내에도 적용될 수 있다. 즉, 상기 터치 디바이스는 차량 내에서 터치 디바이스가 적용될 수 있는 다양한 부분에 적용될 수 있다. 따라서, PND(Personal Navigation Display)뿐만 아니라, 계기판(dashboard) 등에 적용되어 CID(Center Information Display)도 구현할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 이러한 터치 디바이스 장치는 다양한 전자 제품에 사용될 수 있음은 물론이다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 커버 케이스에 수용되고, 유효 영역 및 비유효 영역을 포함하는 기판;
    상기 유효 영역 상의 터치 감지 전극
    상기 비유효 영역 상에 배치되는 적어도 하나의 압력 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 감지 전극은,
    일 방향으로 연장하는 제 1 터치 감지 전극;
    상기 제 1 터치 감지 전극과 다른 방향으로 연장하는 제 2 터치 감지 전극을 포함하고,
    상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극은 서로 교차하며 노드 영역을 형성하고,
    상기 압력 감지 전극은, 상기 비유효 영역 상에서 상기 노드 영역의 연장선과 대응되는 위치에 배치되는 터치 윈도우.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극은 상기 기판의 일면 상에 배치되는 터치 윈도우.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상의 제 1 기판을 더 포함하고,
    상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극은 상기 기판 및 상기 제 1 기판 중 어느 하나의 일면 상에 배치되는 터치 윈도우.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 영역의 연장선은,
    상기 제 1 감지 전극이 연장하는 방향으로 연장하는 복수 개의 제 1 연장선들; 및
    상기 제 2 감지 전극이 연장하는 방향으로 연장하는 복수 개의 제 2 연장선들을 포함하고,
    상기 압력 감지 전극은,
    상기 제 1 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 복수 개의 제 1 압력 감지 전극들; 및
    상기 제 2 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 복수 개의 제 2 압력 감지 전극들을 포함하는 터치 윈도우.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 커버 기판을 포함하는 터치 윈도우.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 입력 장치에 의해 힘이 인가되는 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면을 포함하는 터치 윈도우.
  7. 제 8항에 있어서,
    상기 노드 영역은 서로 이격하는 제 1 노드 영역 및 제 2 노드 영역을 포함하고,
    상기 입력 장치에 의해 상기 제 1 노드 영역에 힘이 인가되는 경우, 상기 제 1 노드 영역을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 제 1 압력 감지 전극 및 제 2 압력 감지 전극에 의해 제 1 압력이 감지되는 터치 윈도우.
  8. 제 9항에 있어서,
    상기 입력 장치에 의해 제 1 노드 영역 및 제 2 노드 영역에 동시에 힘이 인가되는 경우,
    상기 제 2 노드 영역을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 제 1 압력 감지 전극 및 제 2 압력 감지 전극에 의해 제 2 압력이 감지되는 터치 윈도우.
  9. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 압력이 감지되기 전에 제 1 압력은 0으로 보정되는 터치 윈도우.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 터치 윈도우; 및
    상기 터치 윈도우 상의 표시 패널을 포함하는 터치 디바이스,
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 터치 감지 전극 또는 상기 제 2 터치 감지 전극은 상기 표시 패널 상에 배치되는 터치 디바이스.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 2 터치 감지 전극 중 적어도 하나의 전극은 상기 표시 패널 내부에 배치되는 터치 디바이스.
  13. 일 방향으로 연장하는 제 1 터치 감지 전극 및 상기 제 1 터치 감지 전극과 다른 방향으로 연장하는 제 2 터치 감지 전극에 의해 형성되는 노드 영역들 중 어느 하나의 노드 영역에 입력 장치에 의해 제 1 힘을 인가하는 단계; 및
    상기 제 1힘에 의해 압력이 인가되는 노드 영역을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 제 1 압력 감지 전극 및 제 2 압력 감지 전극에 의해 제 1 압력이 감지되는 단계를 포함하는 압력 감지 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 압력이 감지되는 단계 이후에,
    상기 노드 영역들 중 다른 노드 영역에 입력 장치에 의해 제 2 힘을 인가하는 단계;
    상기 제 1 압력의 크기가 0으로 보정되는 단계; 및
    상기 제 2힘에 의해 압력이 인가되는 다른 노드 영역을 통과하는 제 1 연장선 및 제 2 연장선과 대응되는 영역에 배치되는 제 1 압력 감지 전극 및 제 2 압력 감지 전극에 의해 제 2 압력이 감지되는 단계를 포함하는 압력 감지 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 힘 및 상기 제 2 힘은 동시에 인가되는 압력 감지 방법.
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