KR20180000397A - 터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 터치 센서는, 기판; 상기 기판 상에 제공되는 다수의 압력 센서; 및 상기 압력 센서로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 터치의 세기를 산출하고, 상기 기판이 굴곡된 형태를 판단하는 센서 제어부를 포함하고, 상기 센서 제어부는, 상기 기판이 굴곡된 형태를 참조하여 상기 터치의 세기를 보상할 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법{TOUCH SENSOR AND METHOD FOR SENSING TOUCH USING THEREOF}
본 발명은 터치 센서 및 이를 이용한 터치 감지 방법에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 세기를 파악하는 터치 센서를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 다양한 형상으로 굴곡진 기판의 형태에 상관없이 터치의 세기가 균일하게 인지될 수 있도록 하는 터치 센서를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는, 기판; 상기 기판 상에 제공되는 다수의 압력 센서; 및 상기 압력 센서로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 터치의 세기를 산출하고, 상기 기판이 굴곡된 형태를 판단하는 센서 제어부를 포함하고, 상기 센서 제어부는, 상기 기판이 굴곡된 형태를 참조하여 상기 터치의 세기를 보상할 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 압력 센서로부터 출력되는 신호를 수신하는 센서 감지부; 및 상기 센서 감지부에서 수신한 신호로부터 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 획득하는 기판 형상 판단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 압력 센서로 구동 전압을 공급하는 센서 구동부를 더 포함하고, 상기 구동 전압은, 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보에 대응하여 보상될 수 있다.
또한, 상기 기판은 플랫한 영역, 볼록하게 굴곡된 영역 및 오목하게 굴곡된 영역을 포함하고, 상기 기판이 플랫한 영역에 위치하는 제1 압력 센서에는 기준 구동 전압이 공급될 수 있다.
또한, 상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 위치하는 제2 압력 센서에는 제1 보상 구동 전압이 공급되고, 상기 제1 보상 구동 전압은 상기 기준 구동 전압보다 클 수 있다.
또한, 상기 볼록하게 굴곡된 영역은, 제1 곡률을 갖는 제1 서브 영역과, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는 제2 서브 영역을 포함하고, 상기 제1 서브 영역에 공급되는 제1 보상 구동 전압은, 상기 제2 서브 영역에 공급되는 제1 보상 구동 전압보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 위치하는 제3 압력 센서에는 제2 보상 구동 전압이 공급되고, 상기 제2 보상 구동 전압은 상기 기준 구동 전압보다 작을 수 있다.
또한, 상기 오목하게 굴곡된 영역은, 제1 곡률을 갖는 제1 서브 영역과, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는 제2 서브 영역을 포함하고, 상기 제1 서브 영역에 공급되는 제2 보상 구동 전압은, 상기 제2 서브 영역에 공급되는 제2 보상 구동 전압보다 작을 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 압력 센서로부터 출력되는 신호를 참조로 하여 상기 터치의 세기를 산출하고, 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보에 대응하는 보정 상수를 이용하여 최종 터치의 세기를 산출하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 상기 터치가 입력될 때, 상기 최종 터치의 세기는 상기 터치의 세기 보다 클 수 있다.
또한, 상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 상기 터치가 입력될 때, 상기 최종 터치의 세기는 상기 터치의 세기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 기판 상에 제공되며, 상기 기판의 굴곡된 형태를 유지시키는 단위 셀을 구비하는 필름을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단위 셀은, 제1 전극; 상기 제1 전극과 이격되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공되는 유체층을 포함하며, 상기 유체층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 단단해질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 감지 방법은, 기판 상에 위치하는 압력 센서를 이용한 터치 감지 방법에 있어서, 상기 압력 센서로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 기판이 굴곡된 형태를 판단하는 단계; 상기 기판이 굴곡된 형태에 대응하여, 상기 압력 센서로 공급되는 구동 전압을 보상하는 단계; 상기 기판 상에 터치가 입력되면, 상기 압력 센서로부터 감지 신호를 획득하는 단계; 및 상기 감지 신호를 이용하여 상기 터치의 세기를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판이 굴곡된 형태는, 상기 기판이 휘어진 방향 및 상기 기판의 곡률을 참조로 하여 판단될 수 있다.
또한, 상기 기판이 플랫한 영역에 위치하는 압력 센서에는 기준 구동 전압을 공급하고, 상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 위치하는 압력 센서에는 상기 기준 구동 전압보다 큰 제1 보상 구동 전압을 공급하고, 상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 위치하는 압력 센서에는 상기 기준 구동 전압보다 작은 제2 보상 구동 전압을 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 세기를 파악하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 형상으로 굴곡진 기판의 형태에 상관없이 터치의 세기가 균일하게 인지될 수 있도록 하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 오목하게 굴곡진 영역에 대하여는 낮은 구동 전압을 인가함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 압력 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 압력 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 터치 센서의 굴곡진 영역에 터치가 입력된 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함하는 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서가 휘어진 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 압력 센서로부터 획득한 감지 신호의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 보상 구동 전압의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압력 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 의한 필름을 포함하는 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 필름을 나타낸 도면이다.
도 11c는 도 11b에 도시된 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 그를 이용한 터치 감지 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(100)는 기판(110)과 복수의 압력 센서들(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판(110)은 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)할 수 있다.
또한, 기판(110)이 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)함에 따라, 터치 센서(100) 전체가 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)할 수 있다.
기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
예를 들어, 기판(110)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시클로올레핀 폴리머(COP) 및 시클로올레핀 코폴리머(COC) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 압력 센서들(120)은 기판(110)의 일면에 위치할 수 있다. 즉, 압력 센서들(120)은 기판(110)의 상면에 위치할 수도 있으며, 기판(110)의 하면에 위치할 수도 있다.
상기 압력 센서들(120)은 터치로 인하여 압력이 가해지는 경우 이를 감지하며, 후술할 센서 제어부에서는 상기 압력 센서들(120)에서 출력되는 신호를 이용하여 압력의 세기 등을 검출할 수 있다.
도 1에서는 설명의 편의를 위하여, 가로 방향(x 방향)을 따라 3개의 압력 센서들(120)이 배치되고, 세로 방향(y 방향)을 따라 8개의 압력 센서들(120)이 배치된 것으로 도시하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 센서(100)에 구비되는 압력 센서들(120)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 1에서는 압력 센서들(120)이 규칙적으로 배치되어 있으나 본 발명이 이에 제한되지는 않는다.
또한, 압력 센서들(120)은 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 압력 센서들(120)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 도 1에는 도시되지 않았으나, 본 발명에 의한 터치 센서(100)는 정전용량 변화량을 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 압력 센서(120)가 압력의 세기뿐만 아니라 정전용량 변화량을 감지하는 기능을 수행할 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 압력 센서의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 압력 센서(120)는 제1 도전체(1210), 제2 도전체(1220) 및 상기 제1 및 제2 도전체(1210, 1220) 사이에 제공된 가변 저항 요소(1230)를 포함할 수 있다.
상기 제1 도전체(1210)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(1210)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브 (Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
상기 제1 도전체(1210)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전체(1210)는 서로 연결된 스트라이프 형상일 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전체(1220)는 상기 제1 도전체(1210)와 이격되며 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 상기 제1 도전체(1210)를 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 제1 도전체(1210)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 도전체(1220) 또한, 도면 상에서는 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전체(1220)는 서로 연결되며 상기 제1 도전체(1210)와 교차하는 스트라이프 형상일 수 있다.
다음으로, 상기 가변 저항 요소(1230)는 상기 제1 도전체(1210)와 상기 제2 도전체(1220) 사이에 제공될 수 있다.
상기 가변 저항 요소(1230)는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 상기 제1 도전체(1210)와 상기 제2 도전체(1220) 사이에서 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함한다.
예를 들어, 가변 저항 요소(1230)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소(1230)의 저항은 감소할 수 있다. 또는, 그와 반대로 가변 저항 요소(1230)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소(1230)의 저항이 증가할 수도 있다.
가변 저항 요소(1230)는 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소(1230)는 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다.
가변 저항 요소(1230)는 PZT(lead zirconate titanate)와 PVDF(polyvinylidene fluoride) 등과 같은 압전 물질(piezo-electric materials), 카본 파우더(carbon powder), QTC(Quantum tunnelling composite), 실리콘(silicone), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 및 그래핀(graphene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항 요소(1230)는 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다.
상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다. 상기 나노 입자는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 압력 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
특히, 도 3에는 압력 센서(120)에 압력이 인가되지 않은 상태를 도시하였으며, 도 4에는 압력 센서(120)에 압력(F)이 인가된 상태를 도시하였다.
도 3을 참조하면, 압력 센서(120)에 압력이 인가되지 않은 경우, 제1 도전체(1210)와 제2 도전체(1220)는 가변 저항 요소(1230)를 사이에 두고 제1 거리로 이격되며, 가변 저항 요소(1230)는 제1 저항(R1)을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 압력 센서(120)에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 도전체(1210)와 제2 도전체(1220) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 가변 저항 요소(1230)의 형태가 변화될 수 있다. 즉, 가변 저항 요소(1230)의 저항은 제1 저항(R1)에서 제2 저항(R2)으로 변화될 수 있다.
결국, 저항이 변화된 정도를 참조로 하여 압력의 세기 등을 검출할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 도전체(1210)와 제2 도전체(1220)는 별도의 배선을 통해 후술할 센서 제어부에 연결될 수 있다.
상기 센서 제어부는 제1 도전체(1210)와 제2 도전체(1220) 사이의 거리 변화에 따른 저항 변화(ΔR)를 감지함으로써 상기 외부로부터의 압력(F)을 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명에 의한 터치 센서의 굴곡진 영역에 터치가 입력된 것을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 압력 센서는 생략하고 터치 센서(100)의 개략적인 형상만을 도시하였다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 기판(110)은 가요성을 가지므로 볼록하게 휘어질 수도 있고, 오목하게 휘어질 수도 있다.
이와 같이 휘어진 기판(110) 상에 터치가 입력되면, 기판(110)이 휘어진 형상에 따라 기판(110)과 손가락 사이의 접촉 면적이 달라질 수 있다.
예를 들어, 볼록하게 굴곡된 영역(A)에 터치가 입력될 때 상기 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적(CA1)은, 오목하게 굴곡된 영역(B)에 터치가 입력될 때의 상기 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적(CA2)보다 작게 된다.
한편, 플랫한 영역에 터치 입력될 때 상기 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적은, 볼록하게 굴곡된 영역(A)에 터치가 입력될 때 접촉 면적(CA1)보다 크고, 오목하게 굴곡된 영역(B)에 터치가 입력될 때의 접촉 면적(CA2)보다 작을 수 있다.
또한, 제1 곡률을 갖도록 볼록하게 굴곡된 영역에 터치가 입력되는 경우, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖도록 볼록하게 굴곡된 영역에 터치 입력되는 경우와 비교할 때, 상기 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적(CA1)이 상대적으로 작아진다.
이와 달리, 제1 곡률을 갖도록 오목하게 굴곡된 영역에 터치가 입력되는 경우, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖도록 오목하게 굴곡된 영역에 터치 입력되는 경우와 비교할 때, 상기 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적(CA2)이 상대적으로 더 커진다.
즉, 기판(110)이 볼록하게 휘어졌는지, 오목하게 휘어졌는지를 나타내는 기판(110)의 휨 방향과, 휘어짐 정도(예를 들어, 곡률)에 따라 상기 기판(110)과 손가락 사이의 접촉 면적이 달라질 수 있다.
한편, 터치의 세기는, 압력, 및 터치 센서와 손가락(400)이 접촉되는 면적을 함께 고려하여 산출될 수 있다. 즉, 터치의 세기는 압력 및 접촉 면적에 비례할 수 있다.
따라서, 볼록하게 굴곡된 영역에 터치가 입력되는 경우, 접촉 면적이 줄어들어, 실제 사용자가 기판(110)에 가한 힘보다 작은 값을 갖는 터치 세기가 산출될 수 있다.
이와 반대로, 오목하게 굴곡된 영역에 터치가 입력되는 경우, 접촉 면적이 넓어져, 실제 사용자가 기판(110)에 가한 힘보다 큰 값을 갖는 터치 세기가 산출될 수 있다.
따라서, 기판(110)의 형태에 상관없이, 같은 힘으로 터치를 입력하면 같은 값을 갖는 터치 세기를 산출하는 터치 센서(100)를 제공할 필요가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함하는 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(100)는 센서 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(130)는, 센서 구동부(131), 센서 감지부(132), 기판 형상 판단부(133), 및 연산부(134)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서 구동부(131)는 압력 센서들(120)로 구동 전압(Vd, Vc)을 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 센서 구동부(131)는 압력 센서들(120)의 제2 도전체(1220)로 구동 전압(Vd, Vc)을 인가할 수 있다.
상기 기판(110)이 휘어진 부분 없이 플랫한 상태인 경우, 센서 구동부(131)는 모든 압력 센서들(120)로 동일한 크기를 갖는 구동 전압(Vd)을 인가할 수 있다.
이와 달리, 기판(110)이 휘어진 경우, 굴곡된 형태를 참조로 하여 보상된 구동 전압(Vc)을 인가할 수 있다. 즉, 일부의 압력 센서들로는 제1 값을 갖는 구동 전압을 인가하고, 일부의 압력 센서들로는 제2 값을 갖는 구동 전압을 인가하는 등 기판(110)의 형태에 따라 서로 다른 크기를 갖는 구동 전압을 제공할 수 있다.
센서 감지부(132)는 압력 센서들(120)로부터 출력되는 신호(So)를 획득하는 기능을 수행할 수 있다.
센서 감지부(132)는 상기 신호(So)를 후술할 기판 형상 판단부(133)나 연산부(134)로 전달한다.
기판 형상 판단부(133)는, 센서 감지부(132)에서 수신한 신호(So)로부터 기판(110)이 굴곡된 형태를 판단하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판(110)이 굴곡된 형태는, 기판(110)이 휘어진 방향과 휘어진 정도(기판의 곡률)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
기판 형상 판단부(133)는, 센서 구동부(131)에서 보상된 구동 전압을 생성하여 출력할 수 있도록 기판(110)이 굴곡된 형태에 대한 정보를 포함하는 보상 신호(Sc)를 센서 구동부(131)로 전달할 수 있다.
또는, 기판 형상 판단부(133)는 기판(110)이 굴곡된 형태를 참조로 하여 보상된 구동 전압을 생성함에 따라, 상기 보상 신호(Sc)에 보상된 구동 전압(Vc)에 대한 정보 자체가 포함될 수도 있다.
센서 감지부(132)에서 수신한 신호를 이용하여 기판(110)이 굴곡된 형태를 판단하는 방법에 대하여는, 이하에서 도 7 내지 도 9를 참조로 하여 상세히 살펴 보도록 한다.
마지막으로, 연산부(134)는 센서 감지부(132)에서 수신한 신호를 이용하여 터치의 위치, 세기 등을 산출하는 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서가 휘어진 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 의한 기판(110)은 가요성을 가지므로, 사용자 임의로 그 형상을 변형 시킬 수 있다. 즉, 기판(110)의 형상은 다양하게 변형 가능하다.
다만, 설명의 편의를 위하여, 도 7에 도시된 것과 같이, 압력 센서들(120)이 기판(110)의 상부에 위치하고, 기판(110)은 볼록하게 굴곡된 영역(BA1), 플랫한 영역(PA) 및 오목하게 굴곡된 영역(BA2)을 포함하는 것으로 상정하여 설명하도록 한다.
볼록하게 굴곡된 영역(BA1)은 제1 곡률을 갖도록 굴곡된 제1 서브 볼록 영역(SBA1a)과 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖도록 굴곡된 제2 서브 볼록 영역(SBA1b)를 포함할 수 있다.
또한, 오목하게 굴곡된 영역(BA2)은 제1 곡률을 갖도록 굴곡된 제1 서브 오목 영역(SBA2a)과 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖도록 굴곡된 제2 서브 오목 영역(SBA2b)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 압력 센서들(120)은 제1 압력 센서들(121), 제2 압력 센서들(122) 및 제3 압력 센서들(123)을 포함할 수 있다.
제1 압력 센서들(121)은 기판(110)이 플랫한 영역(PA)에 위치하고, 제2 압력 센서들(122)은 기판(110)이 볼록하게 굴곡된 영역(BA1)에 위치하며, 제3 압력 센서들(123)은 기판(110)이 오목하게 굴곡된 영역(BA2)에 위치할 수 있다.
제1 압력 센서들(121), 제2 압력 센서들(122) 및 제3 압력 센서들(123) 각각은, 도 2를 참조로 하여 상술한 압력 센서(120)와 동일한 것일 수 있다.
다만, 제1 압력 센서들(121)은 플랫한 영역(PA)에 위치하므로, 가변 저항 요소의 형상에는 변화가 없다.
제2 압력 센서들(122)은 볼록하게 굴곡된 영역(BA1)에 위치하므로, 가변 저항 요소의 면적이 넓어지도록 늘어 난다.
제3 압력 센서들(123)은 오목하게 굴곡된 영역(BA2)에 위치하므로, 가변 저항 요소가 압축되어 좁아진다.
한편, 도 7에 도시된 것과 달리, 압력 센서들(120)이 기판(110)의 하부에 위치하는 경우, 제2 압력 센서들(122)의 가변 저항 요소와 제3 압력 센서들(123)의 가변 저항 요소의 형상은 상술한 것과 반대로 변화될 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조로 하여, 기판(110)이 도 7에 도시된 것과 같이 휘어진 경우, 기판 형상 판단부(133)에서 기판(110)의 굴곡된 상태를 판단하는 방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 8은 압력 센서로부터 획득한 감지 신호의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다. 특히, 압력 센서들(120) 각각으로 동일한 구동 전압이 인가되고, 기판(110) 상에 아무런 터치도 입력되지 않았을 때의 감지 신호를 나타내는 파형이다.
먼저, 도 8의 파형 (a)는 제1 압력 센서들(121)의 감지 신호를 나타내는 것으로, 상기 감지 신호는 제1 전압(V1)일 수 있다.
다음으로, 도 8의 파형 (b) 및 (c)는 제2 압력 센서들(122)의 감지 신호를 나타내는 것이다. 제2 압력 센서들(122)의 감지 신호는 제2 전압(V2) 또는 제3 전압(V3)일 수 있다.
기판(110)이 볼록하게 휘어짐에 따라 제2 압력 센서들(122)의 가변 저항 요소의 면적이 넓어지도록 늘어 나고, 따라서 가변 저항 요소의 저항이 변화된다. 즉, 제2 압력 센서들(122)은 제1 압력 센서들(121)의 감지 신호보다 큰 값을 갖는 신호를 출력한다.
한편, 볼록하게 굴곡된 영역(BA1)의 곡률에 따라 감지 신호의 크기는 달라 질 수 있다.
파형 (b)는 제1 서브 볼록 영역(SBA1a)에 위치하는 제2 압력 센서들(122a)의 감지 신호를 나타내는 것이고, 파형 (c)는 제2 서브 볼록 영역(SBA1b)에 위치하는 제2 압력 센서들(122b)의 감지 신호를 나타내는 것이다.
파형 (b)와 파형 (c)를 참조하면, 제1 서브 볼록 영역(SBA1a)에 위치하는 제2 압력 센서들(122a)의 감지 신호의 크기는, 제2 서브 볼록 영역(SBA1b)에 위치하는 제2 압력 센서들(122b)의 감지 신호보다 크다.
즉, 곡률이 큰 영역에 위치하는 압력 센서일수록 저항 값의 변화가 큼을 알 수 있다.
다음으로, 도 8의 파형 (d) 및 (e)는 제3 압력 센서들(123)의 감지 신호를 나타내는 것이다. 제3 압력 센서들(123)의 감지 신호는 제4 전압(V4) 또는 제5 전압(V5)일 수 있다.
기판(110)이 오목하게 휘어짐에 따라 제3 압력 센서들(123)의 가변 저항 요소가 압축되어 줄어들고, 따라서 가변 저항 요소의 저항이 변화된다. 즉, 제3 압력 센서들(123)은 제1 압력 센서들(121)의 감지 신호보다 작은 값을 갖는 신호를 출력한다.
한편, 오목하게 굴곡된 영역(BA2)의 곡률에 따라 감지 신호의 크기는 달라 질 수 있다.
파형 (d)는 제1 서브 오목 영역(SBA2a)에 위치하는 제3 압력 센서들(123a)의 감지 신호를 나타내는 것이고, 파형 (e)는 제2 서브 오목 영역(SBA2b)에 위치하는 제3 압력 센서들(123b)의 감지 신호를 나타내는 것이다.
파형 (d)와 파형 (e)를 참조하면, 제1 서브 오목 영역(SBA2a)에 위치하는 제3 압력 센서들(123a)의 감지 신호는, 제2 서브 오목 영역(SBA2b)에 위치하는 제3 압력 센서들(123b)의 감지 신호보다 변화량이 크다.
즉, 곡률이 큰 영역에 위치하는 압력 센서일수록 저항 값의 변화가 큼을 알 수 있다.
결론적으로, 저항 값의 변화가 없는 제1 압력 센서들(121)의 감지 신호를 기준 신호라고 할 때, 기판 형상 판단부(133)는, 기준 신호보다 큰 신호가 출력되는지 작은 신호가 출력되는지에 대한 정보로부터, 기판(110)이 볼록하게 굴곡되었는지 오목하게 굴곡되었는지 판단할 수 있다. 즉, 기판(110)의 휨 방향을 판단할 수 있다.
또한, 기판 형상 판단부(133)는, 전압 변화량의 절대값으로부터 기판(110)이 큰 곡률을 갖도록 굴곡되었는지 작은 곡률을 갖도록 굴곡되었는지 그 정도를 판단할 수 있다.
한편, 도 8에서는 제2 압력 센서(122)에서 기준 전압보다 큰 신호가 출력되고, 제3 압력 센서(123)에서 기준 전압보다 작은 신호가 출력되는 것으로 설명하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 압력 센서들(120)로부터 출력되는 신호를 감지하는 감지 회로의 구성에 따라, 제2 압력 센서(122)에서 기준 전압보다 작은 신호가 출력되고, 제3 압력 센서(123)에서 기준 전압보다 큰 신호가 출력될 수도 있다. 또한, 압력 센서들(120)이 기판(110)의 상부에 위치하는지 하부에 위치하는지에 따라서도 변경될 수 있다.
이하에서는 도 9를 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따라, 기판(110)이 굴곡된 형태를 참조로 하여 터치의 압력 세기가 보상되는 방법에 대하여 살펴보도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의하여 보상된 구동 전압의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다. 특히, 기판이 도 7에 도시된 것과 같이 휘어졌을 때 터치의 압력 세기가 보상되는 방법을 설명하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 구동 전압의 크기를 조절함으로써 터치의 압력 세기를 보상할 수 있다.
도 9의 파형 (a)는 제1 압력 센서들(121)로 공급되는 구동 전압을 나타내는 것으로, 상기 구동 전압은 기준 구동 전압(Vd)일 수 있다.
다음으로, 도 9의 파형 (b) 및 (c)는 제2 압력 센서들(122)로 공급되는 구동 전압을 나타내는 것이다. 제2 압력 센서들(122)로 공급되는 구동 전압은 제1 보상 전압(Vc1) 또는 제2 보상 전압(Vc2)일 수 있다.
도 9에 도시된 것과 같이, 제1 보상 전압(Vc1) 및 제2 보상 전압(Vc2)은 기준 구동 전압(Vd)보다 큰 값을 갖는다. 즉, 구동 전압의 크기가 커진 만큼 제2 압력 센서들(122)에서 감지하여 출력하는 감지 신호의 크기 또한 커질 수 있다. 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적이 줄어들더라도 제2 압력 센서들(122)에 의한 감지 신호가 커지므로, 연산부(134)에서 최종적으로 산출하는 터치의 세기는 감소하지 않을 수 있다.
또한, 볼록하게 굴곡된 영역의 곡률에 따라 제2 압력 센서들(122)에 공급되는 구동 전압의 크기는 달라질 수 있다.
파형 (b)는 제1 서브 볼록 영역(SBA1a)에 위치하는 제2 압력 센서들(122a)에 공급되는 제1 보상 구동 전압을 나타내는 것이고, 파형 (c)는 제2 서브 볼록 영역(SBA1b)에 위치하는 제2 압력 센서들(122b)에 공급되는 제2 보상 구동 전압을 나타내는 것이다.
파형 (b)와 파형 (c)를 참조하면, 제1 보상 구동 전압(Vc1)은 제2 보상 구동 전압(Vc2)보다 크다.
즉, 곡률이 큰 볼록 영역에 위치하는 압력 센서일수록 큰 값을 갖는 구동 전압을 인가 받을 수 있다.
다음으로, 도 9의 파형 (d) 및 (e)는 제3 압력 센서들(123)로 공급되는 구동 전압을 나타내는 것이다. 제3 압력 센서들(123)로 공급되는 구동 전압은 제3 보상 구동 전압(Vc3) 또는 제4 보상 구동 전압(Vc4)일 수 있다.
도 9에 도시된 것과 같이, 제3 보상 구동 전압(Vc3) 및 제4 보상 구동 전압(Vc4)은 기준 구동 전압(Vd)보다 작은 값을 갖는다. 즉, 구동 전압의 크기가 작아진 만큼 제3 압력 센서들(123)에서 감지하여 출력하는 감지 신호의 크기 또한 작아질 수 있다. 기판(110)과 손가락(400) 사이의 접촉 면적이 넓어지더라도 제3 압력 센서들(123)에 의한 감지 신호가 작아지므로, 연산부(134)에서 최종적으로 산출하는 터치의 세기는 증가하지 않을 수 있다.
또한, 오목하게 굴곡된 영역의 곡률에 따라 제3 압력 센서들(123)에 공급되는 구동 전압의 크기는 달라질 수 있다.
파형 (d)는 제1 서브 오목 영역(SBA2a)에 위치하는 제3 압력 센서들(123a)로 공급되는 보상 구동 전압을 나타내는 것이고, 파형 (e)는 제2 서브 오목 영역(SBA2b)에 위치하는 제3 압력 센서들(123b)로 공급되는 보상 구동 전압을 나타내는 것이다.
파형 (d)와 파형 (e)를 참조하면, 제3 보상 구동 전압(Vc3)은 제4 보상 구동 전압(Vc4)보다 작다.
즉, 곡률이 큰 오목 영역에 위치하는 압력 센서일수록 작은 값을 갖는 구동 전압을 인가 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 터치의 세기는, 터치 센서(100)와 손가락(400) 사이의 접촉 면적과 압력을 고려하여 산출될 수 있다.
다만, 기판(110)이 휘어지는 경우 휘어진 방향, 휘어진 정도에 따라 터치 센서(100)와 손가락(400) 사이의 접촉 면적이 상이해 지며, 이로 인하여 터치 입력의 세기 산출 시 오차가 발생하게 된다.
본 발명에 따르면, 도 9를 참조로 하여 설명한 바와 같이, 접촉 면적이 좁아지는 영역(즉, 볼록하게 굴곡된 영역(BA1))에 위치하는 압력 센서들(122)에는 큰 구동 전압을 인가하고, 접촉 면적이 넓어지는 영역(즉, 오목하게 굴곡된 영역(BA2))에 위치하는 압력 센서들(123)에는 작은 구동 전압을 인가 함으로써 접촉 면적에 의한 오차를 상쇄할 수 있다.
즉, 기판(110)의 형상에 영향을 받지 않고 터치의 세기를 산출할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 세기의 보상 방법에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 연산부(134)는, 기판이 휘어진 경우, 보정 상수를 이용하여 터치 세기를 보상할 수 있다. 이 때, 보정 상수의 값은 기판(110)이 휘어진 방향, 휘어진 정도에 따라 다르게 적용될 수 있다.
기판(110)이 도 7에 도시된 것과 같이 휘어진 경우를 예로 들면, 터치가 플랫한 영역(PA)에 입력되는 경우, 즉 제1 압력 센서들(121)이 상기 터치를 감지하게 된다. 이 때, 연산부(134)는 제1 압력 센서(121)에 의한 감지 신호를 참조로 하여 터치 세기를 산출하되, 상기 산출된 터치 세기에 별다른 보정을 수행하지 않을 수 있다.
이와 달리, 볼록하게 굴곡된 영역(BA1)에 터치가 입력되는 경우 제2 압력 센서들(122)이 상기 터치를 감지하게 된다. 이 때, 연산부(134)는 제2 압력 센서(122)에 의한 감지 신호를 참조로 하여 터치 세기를 산출하되, 보정 상수를 이용하여 상기 터치 세기의 값이 커지도록 보정하여 최종 터치 세기를 산출한다.
또한, 볼록하게 굴곡된 영역의 곡률에 따라 보정 상수의 값이 달라질 수 있다. 즉, 제1 서브 볼록 영역(SBA1a)에 터치가 입력될 때 연산부(134)에서 사용되는 보정 상수는, 제2 서브 볼록 영역(SBA1b)에 터치가 입력될 때 연산부(134)에서 사용되는 보정 상수보다 클 수 있다.
다음으로, 오목하게 굴곡된 영역(BA2)에 터치가 입력되는 경우 제3 압력 센서들(123)이 상기 터치를 감지하게 된다. 이 때, 연산부(134)는 제3 압력 센서(123)에 의한 감지 신호를 참조로 하여 터치 세기를 산출하되, 보정 상수를 이용하여 상기 터치 세기의 값이 작아지도록 보정하여 최종 터치 세기를 산출한다.
또한, 오목하게 굴곡된 영역의 곡률에 따라 보정 상수의 값이 달라질 수 있다. 즉, 제1 서브 오목 영역(SBA2a)에 터치가 입력될 때 연산부(134)에서 사용되는 보정 상수는, 제2 서브 오목 영역(SBA2b)에 터치가 입력될 때 연산부(134)에서 사용되는 보정 상수보다 작을 수 있다.
한편, 본 발명의 압력 센서들(120)은 가변 저항 요소(1230)를 이용하여 압력을 감지하는 압력 센서인 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 따른 터치 센서는 정전용량 변화량을 이용하여 압력을 감지하는 압력 센서를 구비할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압력 센서와 그 동작 방법을 설명하도록 한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압력 센서와 그의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 본 발명에 따른 압력 센서(120')는 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)를 포함할 수 있다.
제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)는 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250) 사이에는 별도의 구성요소가 위치할 수 있다.
제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)는 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중층을 포함할 수 있다.
제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한, 제2 도전체(1250)는 제1 도전체(1240)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 10a는 압력 센서(120')에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시한 것이며, 도 10b은 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 10a를 참조하면, 압력 센서(120')에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250) 사이에는 제1 정전 용량(C1)이 형성된다.
도 10b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 압력 센서(120')에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)의 정전 용량은 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 정전 용량(C1)은 인가되는 압력(F)에 의해 제2 정전 용량(C2)으로 변화될 수 있다.
결국, 제1 도전체(1240)와 제2 도전체(1250)의 상호 정전 용량은 외부로부터 인가되는 압력(F)에 대응하여 변경될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 의한 필름을 포함하는 터치 센서를 나타낸 도면이고, 도 11b는 도 11a에 도시된 필름을 나타낸 도면이며, 도 11c는 도 11b에 도시된 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는, 기판(110), 상기 기판(110)의 일면에 위치하는 압력 센서들(120) 및 상기 기판의 다른 일면에 위치하는 필름(140)을 더 포함할 수 있다. 도 11a에 도시된 것과 같이 상기 필름(140)은 기판(110)의 하면에 위치할 수 있고, 또는 기판(110)의 상면에 위치할 수도 있다.
본 발명에 의한 필름(140)은, 기판(110)에 소정의 힘을 가하여 휘어지도록 형태를 변형시킨 후, 더 이상 상기 힘을 계속 가하지 않더라도 기판(110)이 변형된 형태를 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 본 발명에 의한 필름(140)은 절연층(141) 및 상기 절연층(141)의 일면에 위치하는 복수의 단위 셀들(142)을 포함할 수 있다.
도 11c를 참조하면, 단위 셀(142)은 제1 전극(143), 제2 전극(145) 및 상기 제1 및 제2 전극(143, 145) 사이에 제공된 유체층(147)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 전극(143)은 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(143)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브 (Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
상기 제1 전극(143)은 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(143) 서로 연결된 스트라이프 형상일 수 있다.
다음으로, 상기 제2 전극(145)은 상기 제1 전극(143)과 이격되며 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 상기 제1 전극(143)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 제1 전극(143)과 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 전극(145) 또한, 도면 상에서는 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(145)은 서로 연결되며 상기 제1 전극(143)과 교차하는 스트라이프 형상일 수 있다.
다음으로, 유체층(147)은 스마트 플루이드(smart fluid)로서, 전기장 또는 자기장에 의하여 유체의 성질(예를 들어, 점성 또는 탄성 등)이 변하는 물질을 포함한다.
구체적으로, 비전도성 용매에 표면 화학 처리된 폴리머 입자, 무기물 입자 또는 기능성 코팅 처리된 입자 등이 분산되어 있는 통상의 전기점성유체(electro-rheological fluid)이거나, 낮은 투자율의 용매에 상자성 입자 등이 분산되어 있는 통상의 자기점성유체(magneto-rheological fluid)일 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1 전극(143) 및 제2 전극(145)에는 전압을 인가할 수 있는 배선이 연결될 수 있다.
제1 전극(143) 및 제2 전극(145)에 전압을 인가하여 단위 셀들(142)을 구동시키면, 유체층(147)이 굳어 단단해지고, 구동을 중단하면 다시 플렉서블한 상태가 된다.
즉, 기판(110)을 원하는 형상으로 구부린 후 단위 셀들을 구동시키면 기판(110)이 원래의 상태로 복원되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 단위 셀들(142)의 형상, 단위 셀들(142)의 배치 구조 등은 도 11a 및 도 11b에 도시된 것에 제한되지 않으며, 단위 셀들(142)의 형상, 단위 셀들(142)의 배치 구조 등은 다양하게 변경될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 터치 센서
110: 기판
120: 압력 센서
130: 센서 제어부
131: 센서 구동부
132: 센서 감지부
133: 기판 형상 판단부
134: 연산부
140: 필름

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공되는 다수의 압력 센서; 및
    상기 압력 센서로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 터치의 세기를 산출하고, 상기 기판이 굴곡된 형태를 판단하는 센서 제어부를 포함하고,
    상기 센서 제어부는,
    상기 기판이 굴곡된 형태를 참조하여 상기 터치의 세기를 보상하는 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 제어부는,
    상기 압력 센서로부터 출력되는 신호를 수신하는 센서 감지부; 및
    상기 센서 감지부에서 수신한 신호로부터 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 획득하는 기판 형상 판단부를 더 포함하는 터치 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서 제어부는,
    상기 다수의 압력 센서로 구동 전압을 공급하는 센서 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동 전압은, 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보에 대응하여 보상되는 터치 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판은, 플랫한 영역, 볼록하게 굴곡된 영역 및 오목하게 굴곡된 영역을 포함하고,
    상기 기판이 플랫한 영역에 위치하는 제1 압력 센서에는 기준 구동 전압이 공급되는 터치 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 위치하는 제2 압력 센서에는 제1 보상 구동 전압이 공급되고, 상기 제1 보상 구동 전압은 상기 기준 구동 전압보다 큰 터치 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 볼록하게 굴곡된 영역은,
    제1 곡률을 갖는 제1 서브 영역과, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는 제2 서브 영역을 포함하고,
    상기 제1 서브 영역에 공급되는 제1 보상 구동 전압은, 상기 제2 서브 영역에 공급되는 제1 보상 구동 전압보다 큰 터치 센서.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 위치하는 제3 압력 센서에는 제2 보상 구동 전압이 공급되고, 상기 제2 보상 구동 전압은 상기 기준 구동 전압보다 작은 터치 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오목하게 굴곡된 영역은,
    제1 곡률을 갖는 제1 서브 영역과, 상기 제1 곡률보다 작은 제2 곡률을 갖는 제2 서브 영역을 포함하고,
    상기 제1 서브 영역에 공급되는 제2 보상 구동 전압은, 상기 제2 서브 영역에 공급되는 제2 보상 구동 전압보다 작은 터치 센서.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 센서 제어부는,
    상기 압력 센서로부터 출력되는 신호를 참조로 하여 상기 터치의 세기를 산출하고,
    상기 터치의 세기와, 상기 기판의 곡률 및 휘어진 방향 중 적어도 어느 하나에 대한 정보에 대응하는 보정 상수를 이용하여 최종 터치의 세기를 산출하는 연산부를 더 포함하는 터치 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 상기 터치가 입력될 때, 상기 최종 터치의 세기는 상기 터치의 세기 보다 큰 터치 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 상기 터치가 입력될 때, 상기 최종 터치의 세기는 상기 터치의 세기보다 작은 터치 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공되며, 상기 기판의 굴곡된 형태를 유지시키기 위한 단위 셀을 구비하는 필름을 더 포함하는 터치 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단위 셀은,
    제1 전극;
    상기 제1 전극과 이격되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제공되는 유체층을 포함하며,
    상기 유체층은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압이 인가되면 단단해지는 터치 센서.
  14. 기판 상에 위치하는 압력 센서를 이용한 터치 감지 방법에 있어서,
    상기 압력 센서로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 기판이 굴곡된 형태를 판단하는 단계;
    상기 기판이 굴곡된 형태에 대응하여, 상기 압력 센서로 공급되는 구동 전압을 보상하는 단계;
    상기 기판 상에 터치가 입력되면, 상기 압력 센서로부터 감지 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 감지 신호를 이용하여 상기 터치의 세기를 산출하는 단계를 포함하는 터치 감지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판이 굴곡된 형태는, 상기 기판이 휘어진 방향 및 상기 기판의 곡률을 참조로 하여 판단되는 터치 감지 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기판이 플랫한 영역에 위치하는 압력 센서에는 기준 구동 전압을 공급하고,
    상기 기판이 볼록하게 굴곡된 영역에 위치하는 압력 센서에는 상기 기준 구동 전압보다 큰 제1 보상 구동 전압을 공급하며,
    상기 기판이 오목하게 굴곡된 영역에 위치하는 압력 센서에는 상기 기준 구동 전압보다 작은 제2 보상 구동 전압을 공급하는 터치 감지 방법.
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