KR20180019850A - 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템 - Google Patents
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Abstract
터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템이 개시된다. 포스-터치 패널은 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들, 절연층, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함한다. 절연층은 구동 라인들 아래에 형성된다. 터치-센싱 라인들은 구동 전극들 각각에 커버되도록 절연층의 아래에 배치된다. 포스-센싱 라인들은 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된다. 이에 따라, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성하므로써, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여할 수 있다.
Description
본 발명은 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다.
사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린 상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈의 성능을 저하시키지 않으면서 터치 스크린 상의 터치에 따른 터치 위치뿐 아니라 터치의 압력(또는 포스) 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다.
이러한 점을 고려하여, 터치 스크린 상의 터치의 위치뿐 아니라 터치 포스의 크기를 검출할 수 있는 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치가 제안되었다.
또한, 디스플레이 모듈의 시인성(visibility) 및 광 투과율을 저하시키지 않고 터치 위치 및 터치의 포스 크기를 검출할 수 있도록 구성된, 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치가 제안되었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있도록 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능이 부여된 포스-터치 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 포스-터치 패널을 갖는 포스-터치 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 포스-터치 패널을 갖는 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 포스-터치 패널은 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들, 절연층, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함한다. 상기 절연층은 상기 구동 라인들 아래에 형성된다. 상기 터치-센싱 라인들은 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된다. 상기 포스-센싱 라인들은 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된다.
일실시예에서, 상기 구동 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 구동 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다.
일실시예에서, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 터치-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다.
일실시예에서, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 상기 포스-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 가질 수 있다.
일실시예에서, 상기 구동 라인은 제1 축을 따라 연장되고, 상기 터치-센싱 라인 및 상기 포스-센싱 라인 각각은 제2 축을 따라 연장될 수 있다.
일실시예에서, 상기 포스-센싱 전극들 각각의 크기는 상기 구동 전극들 각각의 크기보다 작을 수 있다.
일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 구동 전극들 각각은 상기 포스-센싱 전극들 각각을 완전하게 커버할 수 있다.
일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성될 수 있다.
일실시예에서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성된 영역 내에 형성될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 포스-터치 감지 장치는 포스-터치 패널, 구동부, 터치 센싱부, 포스 센싱부 및 제어부를 포함한다. 상기 포스-터치 패널은 패널은 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들, 절연층, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함한다. 상기 절연층은 상기 구동 라인들 아래에 형성된다. 상기 터치-센싱 라인들은 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된다. 상기 포스-센싱 라인들은 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된다. 상기 구동부는 상기 구동 라인들 각각에 구동 신호를 제공한다. 상기 터치 센싱부는 상기 터치-센싱 라인들 각각에서 터치-센싱 신호를 수신한다. 상기 포스 센싱부는 상기 포스-센싱 라인들 각각에서 포스-센싱 신호를 수신한다. 상기 제어부는 상기 구동부, 상기 터치 센싱부 및 상기 포스 센싱부의 동작을 제어하고, 상기 터치-센싱 신호들을 근거로 터치 여부 및 터치 위치를 연산하고, 상기 포스-센싱 신호들을 근거로 포스 여부 및 포스 위치를 연산한다.
일실시예에서, 상기 터치-센싱 신호는 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 신호이고, 상기 포스-센싱 신호는 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 신호일 수 있다.
일실시예에서, 상기 구동부, 상기 터치 센싱부, 상기 포스 센싱부 및 상기 제어부는 싱글칩에 구현될 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 디스플레이 시스템은 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널 위에 배치된 포스-터치 패널을 포함한다. 상기 포스-터치 패널은 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들, 절연층, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함한다. 상기 절연층은 상기 구동 라인들 아래에 형성된다. 상기 터치-센싱 라인들은 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된다. 상기 포스-센싱 라인들은 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된다.
이러한 포스-터치 패널, 이를 갖는 포스-터치 감지 장치 및 디스플레이 시스템에 의하면, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성하므로써, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여할 수 있다. 이에 따라, 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 터치가 없을 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 없는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 6a는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 6b는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 있는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 8a는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8b는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 포스 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 비도전성 재질에 의해 포스가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 10a는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 도 1에 도시된 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 포스-터치 패널을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 터치가 없을 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 없는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 6a는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 6b는 도 5의 포스-터치 패널에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 핑거에 의해 포스가 있는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 8a는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 8b는 도 7의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 포스 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 포스-터치 패널에서 비도전성 재질에 의해 포스가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 10a는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 10b는 도 9의 포스-터치 패널에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 포스-센싱 전극의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 검출 장치는 포스-터치 패널(100), 구동부(110), 터치 센싱부(120), 포스 센싱부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
포스-터치 패널(100)은 복수의 구동 라인들(TXL1~TXLn), 복수의 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 및 복수의 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 포함한다.
도 1에서, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)이 서로 직교 어레이(즉, 매트릭스 형상)를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다.
또한, 도 1에서, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)이 서로 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동 라인들(TXL1~TXLn) 각각은 제1 축 방향으로 연장된 복수의 구동 전극들을 포함하고, 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 각각은 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 연장된 복수의 터치-센싱 전극들을 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm) 각각은 제1 축 방향과 교차하는 제2 축 방향으로 연장된 복수의 포스-센싱 전극들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 포스-터치 패널(100)에서, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 절연층(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 하나의 절연층(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 제1 절연층(미도시)의 일면에 그리고 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)은 상기 제1 절연층과 다른 제2 절연층(미도시)의 일면상에 형성될 수 있다.
구동 라인들(TXL1~TXLn), 터치-센싱 라인(TRL1~TRLm) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)은 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다.
구동부(110)는 포스-터치 패널(100)의 동작을 위해 구동 라인들(TXL1~TXLn)에 구동 신호를 인가한다. 본 실시예에서, 구동 신호는 제1 구동 라인(TX1)부터 제n 구동 라인(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동 라인에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동 신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동 라인들에 구동 신호가 동시에 인가될 수도 있다.
터치 센싱부(120)는 포스-터치 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 터치-센싱 신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출한다. 터치 센싱부(120)는 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)을 통해 구동 신호가 인가된 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm) 사이에 생성된 정전용량(CT)에 관한 정보를 포함하는 터치-센싱 신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 터치-센싱 신호는 구동 라인(TXL)에 인가된 구동 신호가 구동 라인(TXL)과 터치-센싱 라인(TRL) 사이에 생성된 정전용량(CT)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1 구동 라인(TXL1)부터 제n 구동 라인(TXLn)까지 인가된 구동 신호를 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)을 통해 감지하는 과정은 포스-터치 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
터치 센싱부(120)는 각각의 터치-센싱 라인들(TRL1~TRLm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 스위치는 해당 터치-센싱 라인(TRL)의 신호를 감지하는 시간 구간에 온(on)되어서 터치-센싱 라인(TRL)으로부터 터치-센싱 신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다.
상기 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함할 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+) 입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 리셋 스위치는 상기 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 상기 증폭기의 부입력단은 해당 터치-센싱 라인(TRL)과 연결되어 정전용량(CT)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다.
터치 센싱부(120)는 상기 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(analog to digital converter; ADC) (미도시)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 터치 센싱부(120)는 상기 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함할 수 있다.
포스 센싱부(130)는 포스-터치 패널(100)의 터치 표면에 대한 포스에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 포스-센싱 신호를 수신하여 포스 및 포스 위치를 검출한다. 포스 센싱부(130)는 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 통해 구동 신호가 인가된 구동 라인들(TXL1~TXLn)과 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm) 사이에 생성된 정전용량(CF)에 관한 정보를 포함하는 포스-센싱 신호를 수신함으로써 포스 여부 및 포스 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 포스-센싱 신호는 구동 라인(TXL)에 인가된 구동 신호가 구동 라인(TXL)과 포스-센싱 라인(FRL) 사이에 생성된 정전용량(CF)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1 구동 라인(TXL1)부터 제n 구동 라인(TXLn)까지 인가된 구동 신호를 포스-센싱 라인들(FRL1~FRLm)을 통해 감지하는 과정은 포스-터치 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
제어부(140)는 구동부(110), 터치 센싱부(120) 및 포스 센싱부(130)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(140)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(200)에 전달하여 구동 신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동 라인(TXL)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 감지제어신호를 생성한 후 터치 센싱부(120)에 전달하여 터치 센싱부(120)가 소정 시간에 미리 설정된 터치-센싱 라인(TRL)으로부터 터치-센싱 신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 1에서 구동부(110) 및 터치 센싱부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 제어부(140)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 포스-터치 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 포스-터치 패널(100)에 포함된 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인(FRL)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴 등을 통해서 터치 센싱 IC(미도시)에 포함된 구동부(110) 및 터치 센싱부(120)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판 상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동 라인(TXL), 터치-센싱 라인(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 포스-터치 패널(100)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도 1에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm)(mutual capacitor)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 터치 센싱부(120)에서 감지하여 포스-터치 패널(100)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1 축과 제2 축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 포스-터치 패널(100)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 포스-터치 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동 신호가 인가된 구동 라인(TXL)을 검출함으로써 터치의 제2 축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 포스-터치 패널(100)에 대한 터치시 터치-센싱 라인(TRL)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1 축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
이상에서 포스-터치 패널(100)로서 상호 정전용량 방식의 포스-터치 패널이 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 여부 및 터치 위치를 검출하기 위한 포스-터치 패널(100)은 전술한 방법 이외의 자체 정전용량 방식, 표면 정전용량 방식, 프로젝티드(projected) 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식(SAW: surface acoustic wave), 적외선(infrared) 방식, 광학적 이미징 방식(optical imaging), 분산 신호 방식(dispersive signal technology) 및 음성 펄스 인식(acoustic pulse recognition) 방식 등 임의의 터치 센싱 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 위치를 검출하기 위한 포스-터치 패널(100)은 디스플레이 모듈(미도시) 위에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈은 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이 패널에 표시된 화면을 시각적으로 확인하면서 터치 표면에 터치를 수행하여 입력 행위를 수행할 수 있다. 이때, 디스플레이 모듈은 터치 입력 장치(100)의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 입력을 받아 디스플레이 패널에 원하는 내용을 디스플레이 하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 포스-터치 패널(100)을 개략적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 도 2의 포스-터치 패널(100)을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 포스-터치 패널(100)은 복수의 구동 라인들(TXL), 구동 라인들(TXL) 아래에 배치된 절연층(ISL), 절연층(ISL) 아래에 배치된 복수의 터치-센싱 라인들(TRL) 및 터치-센싱 라인들(TRL)에 인접하게 절연층(ISL) 아래에 배치된 복수의 포스-센싱 라인들(FRL)을 포함한다. 본 실시예에서, 구동 라인들(TXL)은 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에 가깝고, 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)은 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀다. 이에 따라, 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)은 디스플레이 모듈에 가깝게 배치되고, 구동 라인들(TXL)은 디스플레이 모듈에서 멀게 배치된다.
구동 라인들(TXL) 각각은 직렬 연결된 복수의 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4)을 포함하고, 절연층(ISL) 위에 형성된다. 본 실시예에서, 구동 라인들(TXL) 각각은 제1 축을 따라 연장되고, 제2 축을 따라 형성된다. 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 구동 라인들(TXL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 구동 전극들(TX1, TX2, TX3, TX4) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
절연층(ISL)은 구동 라인들(TXL) 아래에 형성된다. 본 실시예에서, 절연층(ISL)의 위에는 구동 라인들(TXL)이 형성되고, 절연층(ISL)의 아래에는 터치-센싱 라인들(TRL) 및 포스-센싱 라인들(FRL)이 형성된다.
터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 직렬 연결된 복수의 터치-센싱 전극들(TRX) 및 서로 인접하는 터치-센싱 전극들(TRX)을 연결하는 터치-연결부재(TRC)를 포함한다. 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 구동 전극들(TE1, TE2, TX3, TX4) 각각에 커버되도록 절연층(ISL)의 아래에 배치된다.
본 실시예에서, 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 제2 축을 따라 형성된다. 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 직렬 연결된 복수의 포스-센싱 전극들(FRX) 및 서로 인접하는 포스-센싱 전극들(FRX)을 연결하는 포스-연결부재(FRC)를 포함한다. 가입-센싱 라인들 각각은 터치-센싱 라인들(TRL)과 동일한 평면상에 배치된다. 즉, 가입-센싱 라인들 각각과 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 동일한 층에서 형성될 수 있다. 또한, 가입-센싱 라인들 각각과 터치-센싱 라인들(TRL) 각각은 동일한 재질에서 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 제2 축을 따라 연장되고, 제1 축을 따라 형성된다. 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 다이아몬드 형상을 갖고, 포스-센싱 라인들(FRL) 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는다. 포스-센싱 전극들(FRX) 각각의 크기는 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각의 크기보다 작다. 본 실시예에서, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 다이아몬드 형상인 것을 도시하였으나, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 원형상, 삼각형상, 오각형상 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 평면상에서 관찰할 때, 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각은 포스-센싱 전극들(FRX) 각각을 완전하게 커버할 수 있다. 특히, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4) 각각의 일부 영역에 정사영되도록 배치된다. 이에 따라, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 캐패시터의 제1 전극을 정의할 수 있고, 포스-센싱 전극들(FRX)에 정사영되는 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)의 일부 영역은 캐패시터의 제2 전극을 정의할 수 있다.
또한, 평면상에서 관찰할 때, 터치-센싱 전극들(TRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성될 수 있다.
또한, 평면상에서 관찰할 때, 포스-센싱 전극들(FRX) 각각은 구동 전극들(TX1, TE2, TX3, TX4)이 형성된 영역 내에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 터치가 없을 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다.
도 4를 참조하면, 구동 전극(TX)이 구동될 때, 구동 전극(TX)과 터치-센싱 전극(TRX)간에는 분수 모양으로 좌우 대칭인 플럭스 라인이 형성된다. 이때, 형성되는 플럭스 라인은 터치-플럭스(touch-flux)로 칭한다.
한편, 구동 전극(TX)이 구동될 때, 구동 전극(TX)과 포스-센싱 전극(FRX)간에는 세기가 강한 플럭스 라인이 형성된다. 이때, 형성되는 플럭스 라인은 포스-플럭스(force-flux)로 칭한다.
도 5는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 핑거에 의해 포스가 없는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 6a는 도 5의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 6b는 도 5의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 터치 및 소프트 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 내지 도 6b를 참조하면, 누르는 압력이 거의 없이 핑거와 같은 도전체에 의해 소프트 터치가 발생되면, 터치-플럭스 라인이 도전체에 흡수되어 터치-센싱 전극(TRX)에 유입되는 터치-플럭스의 량이 감소한다. 이에 따라, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값이 감소되어 터치가 인식된다.
반면에, 포스-플럭스는 압력이 없었으므로 구동 전극(TX)과 포스-센싱 전극(FRX) 사이의 간극 변화 역시 없다. 따라서, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 변동되지 않고, 포스 역시 인식되지 않는다.
도 7은 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 핑거에 의해 포스가 있는 터치가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 8a는 도 7의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 8b는 도 7의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 포스 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 내지 도 8b를 참조하면, 도 5에서 설명된 소프트 터치에 비해 압력이 추가적으로 인가되면, 터치-플럭스 라인은 더 많이 핑거에 흡수되기 때문에 터치-센싱 전극(TRX)에 유입되는 플럭스 라인의 밀도와 수는 감소한다. 따라서, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값은 더욱더 감소하여 터치는 더욱 강하게 느껴진다.
한편, 추가적으로 인가되는 압력으로 인해 핑거에 접하는 커버 글래스, 상기 커버 글래스 아래의 OCA 필름 등이 아래 방향으로 휘게 되고, 그로 인하여 구동 전극(TX), ITO, OCA 필름 및 포스-센싱 전극(FRX) 간의 두께는 감소된다. 따라서, 포스-플럭스는 좁혀진 두 전극간의 거리로 인해 강한 플럭스 라인이 형성되며, 이로 인해 도 8b에 나타낸 바와 같이 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 오히려 증가한다.
즉,
(여기서, A는 중첩되는 전극의 면적, d는 중첩되는 전극간의 간격이다)의 식에서 거리 d가 감소하였으므로 정전용량 값은 증가한다.
도 9는 본 발명에 따른 포스-터치 패널(100)에서 비도전성 재질에 의해 포스가 이루어질 때 정전용량 플럭스 라인을 도시한다. 도 10a는 도 9의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다. 도 10b는 도 9의 포스-터치 패널(100)에서 이루어지는 언터치 및 터치에 의한 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값을 개략적으로 설명하기 위한 그래프이다.
도 9 내지 도 10b를 참조하면, 절연 재질이나 비전도성 재질로 압력을 가하면, 터치-플럭스는 비전도성 재질을 통과하여 터치-센싱 전극(TRX)으로 그대로 유입된다. 따라서, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 절연 재질이나 비전도성 재질의 터치로 인한 터치-센싱 전극(TRX)의 정전용량 기준값(즉, 뮤추얼 캐패시턴스의 기준값)은 변화가 거의 없다.
한편, 절연 재질이나 비전도성 재질의 압력으로 인하여 구동 전극(TX), ITO, OCA 필름 및 포스-센싱 전극(FRX) 간의 두께는 감소된다. 따라서, 포스-플럭스는 좁혀진 두 전극간의 거리로 인해 세기가 강한 플럭스 라인이 형성되며, 이로 인해 도 10b에 나타낸 바와 같이 포스-센싱 전극(FRX)의 정전용량 값은 오히려 증가한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사용자의 핑거나 비전도성 매질 등에 터치되는 면에 가깝게 구동 라인들을 배치하고, 사용자의 핑거 등에 터치되는 면에서 멀도록 터치-센싱 라인들 및 포스-센싱 라인들을 배치하여 포스-터치 패널을 형성한다. 이에 따라, 포스-터치 패널에 터치-센싱 기능 및 포스-센싱 기능을 부여하여 터치 스크린 상의 터치 위치뿐 아니라 터치 포스를 검출할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 포스-터치 패널
110 : 구동부
120 : 터치 센싱부 130 : 포스 센싱부
140 : 제어부 TXL1~TXLn : 구동 라인들
TRL1~TRLm : 터치-센싱 라인들 FRL1~FRLm : 포스-센싱 라인들
ISL : 절연층 TX1, TX2, TX3, TX4 : 구동 전극들
TRB : 터치-센싱 전극들 TRC : 터치-연결부재
FRB : 포스-센싱 전극들 FRC : 포스-연결부재
120 : 터치 센싱부 130 : 포스 센싱부
140 : 제어부 TXL1~TXLn : 구동 라인들
TRL1~TRLm : 터치-센싱 라인들 FRL1~FRLm : 포스-센싱 라인들
ISL : 절연층 TX1, TX2, TX3, TX4 : 구동 전극들
TRB : 터치-센싱 전극들 TRC : 터치-연결부재
FRB : 포스-센싱 전극들 FRC : 포스-연결부재
Claims (13)
- 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들;
상기 구동 라인들 아래에 형성된 절연층;
복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된 복수의 터치-센싱 라인들; 및
복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. - 제1항에 있어서, 상기 구동 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 구동 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. - 제1항에 있어서, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 터치-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. - 제1항에 있어서, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 다이아몬드 형상을 갖고,
상기 포스-센싱 라인들 각각은 다이아몬드 형상이 직렬 연결된 띠 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널. - 제1항에 있어서, 상기 구동 라인은 제1 축을 따라 연장되고, 상기 터치-센싱 라인 및 상기 포스-센싱 라인 각각은 제2 축을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
- 제1항에 있어서, 상기 포스-센싱 전극들 각각의 크기는 상기 구동 전극들 각각의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
- 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 구동 전극들 각각은 상기 포스-센싱 전극들 각각을 완전하게 커버하는 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
- 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 터치-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성되지 않은 영역을 커버하도록 형성된 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
- 제1항에 있어서, 평면상에서 관찰할 때, 상기 포스-센싱 전극들 각각은 상기 구동 전극들이 형성된 영역 내에 형성된 것을 특징으로 하는 포스-터치 패널.
- 복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들과, 상기 구동 라인들 아래에 형성된 절연층과, 복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된 복수의 터치-센싱 라인들 및 복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하는 포스-터치 패널;
상기 구동 라인들 각각에 구동 신호를 제공하는 구동부;
상기 터치-센싱 라인들 각각에서 터치-센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부;
상기 포스-센싱 라인들 각각에서 포스-센싱 신호를 수신하는 포스 센싱부; 및
상기 구동부, 상기 터치 센싱부 및 상기 포스 센싱부의 동작을 제어하고, 상기 터치-센싱 신호들을 근거로 터치 여부 및 터치 위치를 연산하고, 상기 포스-센싱 신호들을 근거로 포스 여부 및 포스 위치를 연산하는 제어부를 포함하는 포스-터치 감지 장치. - 제10항에 있어서, 상기 터치-센싱 신호는 상기 구동 전극과 상기 터치-센싱 전극 사이에 형성되는 정전용량에 의해 커플링된 신호이고,
상기 포스-센싱 신호는 상기 구동 전극과 상기 포스-센싱 전극 사이에 형성된 정전용량에 의해 커플링된 신호인 것을 특징으로 하는 포스-터치 감지 장치. - 제10항에 있어서, 상기 구동부, 상기 터치 센싱부, 상기 포스 센싱부 및 상기 제어부는 싱글칩에 구현된 것을 특징으로 하는 포스-터치 감지 장치.
- 디스플레이 패널; 및
상기 디스플레이 패널 위에 배치된 포스-터치 패널을 포함하되, 상기 포스-터치 패널은,
복수의 구동 전극들이 직렬 연결된 복수의 구동 라인들;
상기 구동 라인들 아래에 형성된 절연층;
복수의 터치-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 구동 전극들 각각에 커버되도록 상기 절연층의 아래에 배치된 복수의 터치-센싱 라인들; 및
복수의 포스-센싱 전극들이 직렬 연결되고, 상기 터치-센싱 라인들과 동일한 평면상에 배치된 복수의 포스-센싱 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| WO2014045847A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社村田製作所 | タッチパネル |
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|---|---|---|---|---|
| WO2014045847A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社村田製作所 | タッチパネル |
| KR20160012690A (ko) * | 2014-07-25 | 2016-02-03 | 전자부품연구원 | 정전용량방식의 터치 패널 |
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