KR20180057355A - 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 - Google Patents

압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180057355A
KR20180057355A KR1020160155876A KR20160155876A KR20180057355A KR 20180057355 A KR20180057355 A KR 20180057355A KR 1020160155876 A KR1020160155876 A KR 1020160155876A KR 20160155876 A KR20160155876 A KR 20160155876A KR 20180057355 A KR20180057355 A KR 20180057355A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
sensor
rim
touch
sensing unit
Prior art date
Application number
KR1020160155876A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101958323B1 (ko
Inventor
김세엽
김본기
서봉진
Original Assignee
주식회사 하이딥
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 하이딥 filed Critical 주식회사 하이딥
Priority to KR1020160155876A priority Critical patent/KR101958323B1/ko
Priority to PCT/KR2017/006228 priority patent/WO2018097435A1/ko
Priority to JP2017122053A priority patent/JP6235747B1/ja
Priority to US15/663,920 priority patent/US10248260B2/en
Priority to EP17190148.1A priority patent/EP3324277A1/en
Priority to CN201710831337.0A priority patent/CN108089743B/zh
Priority to CN201721182567.0U priority patent/CN207198821U/zh
Publication of KR20180057355A publication Critical patent/KR20180057355A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101958323B1 publication Critical patent/KR101958323B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144—Digitisers, 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0447—Position sensing using the local deformation of sensor cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13338—Input devices, e.g. touch panels
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04107—Shielding in digitiser, i.e. guard or shielding arrangements, mostly for capacitive touchscreens, e.g. driven shields, driven grounds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0448—Details of the electrode shape, e.g. for enhancing the detection of touches, for generating specific electric field shapes, for enhancing display quality
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/40—OLEDs integrated with touch screens

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

실시형태에 따른 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치는, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는, 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서를 포함하고, 상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 중앙 압력 센서의 면적보다 작을 수 있다.

Description

압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치{PRESSURE SENSING UNIT AND TOUCH INPUT DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력 감지부의 감도를 유지하면서도 압력 감지부에 포함되는 채널의 수가 줄어든 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 스크린은, 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널과 터치 입력 수단인 터치 센서(touch sensor)로 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서는 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 스크린상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
이러한 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하기 위한 압력 감지부는 복수의 압력 센서뿐만 아니라 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및/또는 ESD의 영향을 줄일 수 있는 ESD 보호 전극 등을 포함할 수 있는데, 이러한 압력 감지부에 포함되는 채널 수가 많아짐에 따라, 요구되는 압력 센서 제어기의 핀 수가 많아지고, 압력 감지부와 FPCB와의 연결에 필요한 면적이 넓어지고, 압력 감지부와 FPCB 사이의 연결구조 또한 복잡해지는 문제가 있다. 따라서 압력 감지부의 감도를 유지하면서도 압력 감지부에 포함되는 채널의 수를 줄일 필요성이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 터치 압력을 검출하기 위한 압력 감지부의 감도를 유지하면서도 압력 감지부에 에 포함된 채널의 수가 줄어든 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치는, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는, 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서를 포함하고, 상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 중앙 압력 센서의 면적보다 작을 수 있다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따른 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치는, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는, 서로 연결된 복수의 압력 센서로 구성되고 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서를 포함하고, 상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 복수의 압력 센서의 면적의 합보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 터치 압력을 검출하는데 사용되는 압력 감지부는, 제1절연층; 제2절연층; 및 상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 배치되고, 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서;을 포함하고, 상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 중앙 압력 센서의 면적보다 작을 수 있다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따른 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 터치 압력을 검출하는데 사용되는 압력 감지부는, 제1절연층; 제2절연층; 및 상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 배치되고, 서로 연결된 복수의 압력 센서로 구성되고 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서;를 포함하고, 상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 복수의 압력 센서의 면적의 합보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 터치 압력을 검출하기 위한 압력 감지부의 감도를 유지하면서도 압력 감지부에 에 포함된 채널의 수가 줄어든 터치 입력 장치를 제공할 수 있다.
도1a 및 도1b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 정전 용량 방식의 터치 센서 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 위치, 터치 압력 및 디스플레이 동작을 제어하기 위한 제어 블록을 예시한다.
도3a 내지 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이 모듈의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도4a 내지 도4g는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력 센서가 형성되는 예를 예시한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 센서시트의 단면을 예시한다
도6a 내지 도6c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 압력 센서의 실시예를 나타내는 단면도이다.
도7a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이다.
도7b는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부가 배치된 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이다.
도7d 내지 도7h는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부의 평면도이다.
도7i는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부가 배치된 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이다.
도8a 내지 도8d는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 센서의 형태를 예시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치를 설명한다. 이하에서는 정전용량 방식의 터치 센서(10)를 예시하나 임의의 방식으로 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 센서(10)가 적용될 수 있다.
도1a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 정전 용량 방식의 터치 센서(10) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다. 도1a를 참조하면, 터치 센서(10)는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 상기 터치 센서(10)의 동작을 위해 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(12), 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)으로부터 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(11)를 포함할 수 있다.
도1a에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도1a에서는 터치 센서(10)의 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)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.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.
도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 후술하게 될 디스플레이 패널(200A)의 상면에 형성될 수 있다.
또한, 도8c에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 어느 하나는 디스플레이 패널(200A)의 상면에 형성되고, 나머지 하나는 후술하게될 커버의 하면에 형성되거나 디스플레이 패널(200A)의 내부에 형성될 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)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 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver) 및 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동부(12)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
감지부(11)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서(10)를 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 감지부(11)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cm: 14)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(11)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서(10)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(13)는 구동부(12)와 감지부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(13)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(13)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(11)에 전달하여 감지부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도1a에서 구동부(12) 및 감지부(11)는 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미도시)를 구성할 수 있다. 터치 검출 장치는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출 장치는 터치 센서(10)를 포함하는 터치 입력 장치에서 후술하게될 터치 센서 제어기(1100)에 해당하는 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서(10)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC에 포함된 구동부(12) 및 감지부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 예컨대 터치 회로 기판(이하 터치PCB로 지칭) 상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(Cm)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서(10)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도1a에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm, mutual capacitance)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(11)에서 감지하여 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서(10)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서(10)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서(10)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
위에서는 구동 전극(TX)과 수신 전극(RX) 사이의 상호 정전용량 변화량에 기초하여, 터치 위치를 감지하는 터치 센서(10)의 동작 방식에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도1b와 같이, 자기 정전용량(self capacitance)의 변화량에 기초하여 터치 위치를 감지하는 것도 가능하다.
도1b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 또다른 정전용량 방식의 터치 센서(10) 및 이의 동작을 설명하기 위한 개략도이다. 도1b에 도시된 터치 센서(10)에는 복수의 터치 전극(30)이 구비된다. 복수의 터치 전극(30)은 도8d에 도시된 바와 같이, 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
제어부(13)에 의해 생성된 구동제어신호는 구동부(12)에 전달되고, 구동부(12)는 구동제어신호에 기초하여, 소정 시간에 미리 설정된 터치 전극(30)에 구동신호를 인가한다. 또한, 제어부(13)에 의해 생성된 감지제어신호는 감지부(11)에 전달되고, 감지부(11)는 감지제어신호에 기초하여, 소정 시간에 미리 설정된 터치 전극(30)으로부터 감지신호를 입력받는다. 이때, 감지신호는 터치 전극(30)에 형성된 자기 정전용량 변화량에 대한 신호일 수 있다.
이때, 감지부(11)가 감지한 감지신호에 의하여, 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치가 검출된다. 예컨대, 터치 전극(30)의 좌표를 미리 알고 있기 때문에, 터치 센서(10)의 표면에 대한 객체의 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있게 된다.
이상에서는, 편의상 구동부(12)와 감지부(11)가 별개의 블록으로 나뉘어 동작하는 것으로 설명되었지만, 터치 전극(30)에 구동신호를 인가하고, 터치 전극(30)으로부터 감지신호를 입력받는 동작을 하나의 구동 및 감지부에서 수행하는 것도 가능하다.
이상에서 터치 센서(10)로서 정전용량 방식의 터치 센서 패널이 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 여부 및 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)는 전술한 방법 이외의 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.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 위치, 터치 압력 및 디스플레이 동작을 제어하기 위한 제어 블록을 예시한다. 디스플레이 기능 및 터치 위치 검출에 더하여 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치(1000)에서 제어 블록은 전술한 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 제어기(1100), 디스플레이 패널을 구동하기 위한 디스플레이 제어기(1200) 및 압력을 검출하기 위한 압력 센서 제어기(1300)를 포함하여 구성될 수 있다. 디스플레이 제어기(1200)는 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 메인보드(main board) 상의 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등으로부터 입력을 받아 디스플레이 패널(200A)에 원하는 내용을 디스플레이 하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다. 이러한 제어회로는 디스플레이 회로 기판(이하 디스플레이PCB로 지칭)에 실장될 수 있다. 이러한 제어회로는 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC(graphic controller IC) 및 기타 디스플레이 패널(200A) 작동에 필요한 회로를 포함할 수 있다.
압력 감지부를 통해 압력을 검출하기 위한 압력 센서 제어기(1300)는 터치 센서 제어기(1100)의 구성과 유사하게 구성되어 터치 센서 제어기(1100)와 유사하게 동작할 수 있다. 구체적으로, 압력 센서 제어기(1300)가 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 구동부, 감지부 및 제어부를 포함하고, 감지부로가 감지한 감지 신호에 의하여 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이 때, 압력 센서 제어기(1300)는 터치 센서 제어기(1100)가 실장된 터치PCB에 실장될 수도 있고, 디스플레이 제어기(1200)가 실장된 디스플레이PCB에 실장될 수도 있다.
실시예에 따라, 터치 센서 제어기(1100), 디스플레이 제어기(1200) 및 압력 센서 제어기(1300)는 서로 다른 구성요소로서 터치 입력 장치(1000)에 포함될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 제어기(1100), 디스플레이 제어기(1200) 및 압력 센서 제어기(1300)는 각각 서로 다른 칩(chip)으로 구성될 수 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)의 프로세서(1500)는 터치 센서 제어기(1100), 디스플레이 제어기(1200) 및 압력 센서 제어기(1300)에 대한 호스트(host) 프로세서로서 기능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 셀폰(cell phone), PDA(Personal Data Assistant), 스마트폰(smartphone), 태블랫 PC(tablet Personal Computer), MP3 플레이어, 노트북(notebook) 등과 같은 디스플레이 화면 및/또는 터치 스크린을 포함하는 전자 장치를 포함할 수 있다.
이와 같은 터치 입력 장치(1000)를 얇고(slim) 경량(light weight)으로 제작하기 위해, 전술한 바와 같이 별개로 구성되는 터치 센서 제어기(1100), 디스플레이 제어기(1200) 및 압력 센서 제어기(1300)가 실시예에 따라 하나 이상의 구성으로 통합될 수 있다. 이에 더하여 프로세서(1500)에 이들 각각의 제어기가 통합되는 것도 가능하다. 이와 더불어, 실시예에 따라 디스플레이 패널(200A)에 터치 센서(10) 및/또는 압력 감지부가 통합될 수 있다.
실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200A) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다. 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 패널(200A)은 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.
도3a 및 도3b는 본 발명의 따른 터치 입력 장치(1000)에서 디스플레이 모듈(200)의 구성을 설명하기 위한 개념도이다. 먼저, 도3a를 참조하여, LCD 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)을 포함하는 디스플레이 모듈(200)의 구성을 설명하기로 한다.
도3a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(200)은 LCD 패널인 디스플레이 패널(200A), 디스플레이 패널(200A) 상부에 배치되는 제1편광층(271) 및 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치되는 제2편광층(272)을 포함할 수 있다. 또한, LCD 패널인 디스플레이 패널(200A)은 액정 셀(liquid crystal cell)을 포함하는 액정층(250), 액정층(250)의 상부에 배치되는제1기판층(261) 및 액정층(250)의 하부에 배치되는 제2기판층(262)을 포함할 수 있다. 이때, 제1기판층(261)은 컬러필터 글라스(color filter glass)일 수 있고, 제2기판층(262)은 TFT 글라스(TFT glass)일 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1기판층(261) 및 제2기판층(262) 중 적어도 하나는 플라스틱과 같은 벤딩(bending) 가능한 물질로 형성될 수 있다. 도3a에서 제2기판층(262)은, 데이터 라인(data line), 게이트 라인(gate line), TFT, 공통 전극(Vcom: common electrode) 및 픽셀 전극(pixel electrode) 등을 포함하는 다양한 층으로 이루어질 수 있다. 이들 전기적 구성요소들은, 제어된 전기장을 생성하여 액정층(250)에 위치한 액정들을 배향시키도록 작동할 수 있다.
다음으로, 도3b를 참조하여, OLED 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)을 포함하는 디스플레이 모듈(200)의 구성을 설명하기로 한다.
도3b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(200)은 OLED 패널인 디스플레이 패널(200A), 디스플레이 패널(200A) 상부에 배치되는 제1편광층(282)을 포함할 수 있다. 또한, OLED 패널인 디스플레이 패널(200A)은 OLED(Organic Light-Emitting Diode)를 포함하는 유기물층(280), 유기물층(280)의 상부에 배치되는 제1기판층(281) 및 유기물층(280) 하부에 배치되는 제2기판층(283)을 포함할 수 있다. 이때, 제1기판층(281)은 인캡 글라스(Encapsulation glass)일 수 있고, 제2기판층(283)은 TFT 글라스(TFT glass)일 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1기판층(281) 및 제2기판층(283) 중 적어도 하나는 플라스틱과 같은 벤딩(bending) 가능한 물질로 형성될 수 있다. 도3d 내지 도3f에 도시된 OLED 패널의 경우, 게이트 라인, 데이터 라인, 제1전원라인(ELVDD), 제2전원라인(ELVSS) 등의 디스플레이 패널(200A)의 구동에 사용되는 전극을 포함할 수 있다. OLED(Organic Light-Emitting Diode) 패널은 형광 또는 인광 유기물 박막에 전류를 흘리면 전자와 정공이 유기물층에서 결합하면서 빛이 발생하는 원리를 이용한 자체 발광형 디스플레이 패널로서, 발광층을 구성하는 유기물질이 빛의 색깔을 결정한다.
구체적으로, OLED는 유리나 플라스틱 위에 유기물을 도포해 전기를 흘리면, 유기물이 광을 발산하는 원리를 이용한다. 즉, 유기물의 양극과 음극에 각각 정공과 전자를 주입하여 발광층에 재결합시키면 에너지가 높은 상태인 여기자(excitation)를 형성하고, 여기자가 에너지가 낮은 상태로 떨어지면서 에너지가 방출되어 특정한 파장의 빛이 생성되는 원리를 이용하는 것이다. 이때, 발광층의 유기물에 따라 빛의 색깔이 달라진다.
OLED는 픽셀 매트릭스를 구성하고 있는 픽셀의 동작특성에 따라 라인 구동 방식의 PM-OLED(Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode)와 개별 구동 방식의 AM-OLED(Active-matrix Organic Light-Emitting Diode)가 존재한다. 양자 모두 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 디스플레이 모듈을 매우 얇게 구현할 수 있고, 각도에 따라 명암비가 일정하고, 온도에 따른 색 재현성이 좋다는 장점을 갖는다. 또한, 미구동 픽셀은 전력을 소모하지 않는다는 점에서 매우 경제적이다.
동작 면에서 PM-OLED는 높은 전류로 스캐닝 시간(scanning time) 동안만 발광을 하고, AM-OLED는 낮은 전류로 프레임 시간(frame time)동안 계속 발광 상태를 유지한다. 따라서, AM-OLED는 PM-OLED에 비해서 해상도가 좋고, 대면적 디스플레이 패널 구동이 유리하며, 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한, 박막 트랜지스터(TFT)를 내장하여 각 소자를 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 정교한 화면을 구현하기 쉽다.
또한, 유기물층(280)은 HIL(Hole Injection Layer, 정공주입층), HTL(Hole Transfer Layer, 정공수송층), EIL(Emission Material Layer, 전자주입층), ETL(Electron Transfer Layer, 전자수송층), EML(Electron Injection Layer, 발광층)을 포함할 수 있다.
각 층에 대해 간략히 설명하면, HIL은 정공을 주입시키며, CuPc 등의 물질을 이용한다. HTL은 주입된 정공을 이동시키는 기능을 하고, 주로, 정공의 이동성(hole mobility)이 좋은 물질을 이용한다. HTL은 아릴라민(arylamine), TPD 등이 이용될 수 있다. EIL과 ETL은 전자의 주입과 수송을 위한 층이며, 주입된 전자와 정공은 EML에서 결합되어 발광한다. EML은 발광되는 색을 표현하는 소재로서, 유기물의 수명을 결정하는 호스트(host)와 색감과 효율을 결정하는 불순물(dopant)로 구성된다. 이는, OLED 패널에 포함되는 유기물층(280)의 기본적인 구성을 설명한 것일 뿐, 본 발명은 유기물층(280)의 층구조나 소재 등에 한정되지 않는다.
유기물층(280)은 애노드(Anode)(미도시)와 캐소드(Cathode)(미도시) 사이에 삽입되며, TFT가 온(On) 상태가 되면, 구동 전류가 애노드에 인가되어 정공이 주입되고 캐소드에는 전자가 주입되어, 유기물층(280)으로 정공과 전자가 이동하여 빛을 발산한다.
당해 기술분야의 당업자에게는, LCD 패널 또는 OLED 패널이 디스플레이 기능을 수행하기 위해 다른 구성을 더 포함할 수 있으며 변형이 가능함이 자명할 것이다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 디스플레이 패널(200A) 및 디스플레이 패널(200A)를 구동하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 패널(200A)이 LCD 패널인 경우, 디스플레이 모듈(200)은 제2편광층(272) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(미도시: backlight unit)을 포함하여 구성될 수 있고, LCD패널의 작동을 위한 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC 및 기타 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)은 디스플레이 패널(200A) 및 디스플레이 패널(200A)를 구동하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 패널(200A)이 LCD 패널인 경우, 디스플레이 모듈(200)은 제2편광층(272) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(미도시: backlight unit)을 포함하여 구성될 수 있고, LCD패널의 작동을 위한 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC 및 기타 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)는 디스플레이 모듈(200) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 외부에 배치되는 경우, 디스플레이 모듈(200) 상부에는 터치 센서 패널이 배치될 수 있고, 터치 센서(10)가 터치 센서 패널에 포함될 수 있다. 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 터치 센서 패널의 표면일 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 제1기판층(261,281)의 상면에 형성될 수 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 디스플레이 모듈(200)의 외면으로서 도3a 및 도3b에서 상부면 또는 하부면이 될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 실시예에 따라 터치 센서(10) 중 적어도 일부는 디스플레이 패널(200A) 내에 위치하도록 구성되고 터치 센서(10) 중 적어도 나머지 일부는 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 터치 센서(10)를 구성하는 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 어느 하나의 전극은 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있으며, 나머지 전극은 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하도록 구성될 수도 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)를 구성하는 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 어느 하나의 전극은 제1기판층(261,281) 상면에 형성될 수 있으며, 나머지 전극은 제1기판층(261,281) 하면 또는 제2기판층(262,283) 상면에 형성될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 제1기판층(261,281)의 하면 또는 제2기판층(262,283)의 상면에 형성될 수 있다.
디스플레이 패널(200A) 내부에 터치 센서(10)가 배치되는 경우, 터치 센서 동작을 위한 전극이 추가로 배치될 수도 있으나, 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하는 다양한 구성 및/또는 전극이 터치 센싱을 위한 터치 센서(10)로 이용될 수도 있다. 구체적으로, 디스플레이 패널(200A)이 LCD 패널인 경우, 터치 센서(10)에 포함되는 전극 중 적어도 어느 하나는 데이터 라인(data line), 게이트 라인(gate line), TFT, 공통 전극(Vcom: common electrode) 및 픽셀 전극(pixel electrode) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(200A)이 OLED 패널인 경우, 터치 센서(10)에 포함되는 전극 중 적어도 어느 하나는 데이터 라인(data line), 게이트 라인(gate line), 제1전원라인(ELVDD) 및 제2전원라인(ELVSS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 터치 센서(10)는 도1a에서 설명된 구동전극 및 수신전극으로 동작하여 구동전극 및 수신전극 사이의 상호정전용량에 따라 터치 위치를 검출할 수 있다. 또한, 터치 센서(10)는 도1b에서 설명된 단일 전극(30)으로 동작하여 단일 전극(30) 각각의 자기정전용량에 따라 터치 위치를 검출할 수 있다. 이 때, 터치 센서(10)에 포함되는 전극이 디스플레이 패널(200A)의 구동에 사용되는 전극일 경우, 제1 시간구간에 디스플레이 패널(200A)을 구동하고, 제1 시간구간과 다른 제2 시간구간에 터치 위치를 검출할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 터치 압력을 검출하기 위하여, 터치 위치를 검출하는데 사용되는 전극 및 디스플레이를 구동하는데 사용되는 전극과는 다른, 별도의 센서를 배치하여 압력 감지부로 사용하는 경우에 대해서 예를 들어 상세하게 살펴본다.
본 발명의 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서가 형성된 커버층(100)과 디스플레이 패널(200A)을 포함하는 디스플레이 모듈(200) 사이가 OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제로 라미네이션되어 있을 수 있다. 이에 따라 터치 센서의 터치 표면을 통해 확인할 수 있는 디스플레이 모듈(200)의 디스플레이 색상 선명도, 시인성 및 빛 투과성이 향상될 수 있다.
도4a 내지 도4g는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에서 압력 센서가 형성되는 예를 예시한다.
도4a 및 이하의 일부 도면에서 디스플레이 패널(200A)이 커버층(100)에 직접 라미네이션되어 부착된 것으로 도시되나, 이는 단지 설명의 편의를 위한 것이며 제1편광층(271,282)이 디스플레이 패널(200A) 상부에 위치한 디스플레이 모듈(200)이 커버층(100)에 라미네이션 되어 부착될 수 있으며, LCD 패널이 디스플레이 패널(200A)인 경우, 제2편광층(272) 및 백라이트 유닛이 생략되어 도시된 것이다.
도4a 내지 도4g를 참조한 설명에서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)로서 터치 센서가 형성된 커버층(100)이 도3a 및 도3b에 도시된 디스플레이 모듈(200) 상에 접착제로 라미네이션되어 부착된 것을 예시하나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서(10)가 도3a 및 도3be에 도시된 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도4a 내지 도4d에서 터치 센서(10)가 형성된 커버층(100)이 디스플레이 패널(200A)을 포함하는 디스플레이 모듈(200)을 덮는 것이 도시되나, 터치 센서 (10)는 디스플레이 모듈(200) 내부에 위치하고 디스플레이 모듈(200)이 유리와 같은 커버층(100)으로 덮인 터치 입력 장치(1000)가 본 발명의 실시예로 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 셀폰(cell phone), PDA(Personal Data Assistant), 스마트폰(smartphone), 태블랫 PC(tablet Personal Computer), MP3 플레이어, 노트북(notebook) 등과 같은 터치 스크린을 포함하는 전자 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 기판(300)은, 예컨대 터치 입력 장치(1000)의 최외곽 기구인 하우징(320)과 함께 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 회로기판 및/또는 배터리가 위치할 수 있는 실장공간 (310) 등을 감싸는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 회로기판에는 메인보드(main board)로서 중앙 처리 유닛인 CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor) 등이 실장되어 있을 수 있다. 기판(300)을 통해 디스플레이 모듈(200)과 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 회로기판 및/또는 배터리가 분리되고, 디스플레이 모듈(200)에서 발생하는 전기적 노이즈 및 회로기판에서 발생하는 노이즈가 차단될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10) 또는 커버층(100)이 디스플레이 모듈(200), 기판(300), 및 실장공간(310)보다 넓게 형성될 수 있으며, 이에 따라 하우징(320)이 터치 센서(10)와 함께 디스플레이 모듈(200), 기판(300) 및 회로기판을 감싸도록, 하우징(320)이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서(10)를 통해 터치 위치를 검출하고, 터치 위치를 검출하는데 사용되는 전극 및 디스플레이를 구동하는데 사용되는 전극과는 다른, 별도의 센서를 배치하여 압력 감지부로 사용하여 터치 압력을 검출할 수 있다. 이때, 터치 센서(10)는 디스플레이 모듈(200)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
이하에서 압력 검출을 위한 구성을 총괄하여 압력 감지부로 지칭한다. 예컨대, 도4a에 도시된 실시예에서 압력 감지부는 센서시트(440)를 포함할 수 있고, 도4b에 도시된 실시예에서 압력 감지부는 압력 센서(450,460)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치는 도4a에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)를 포함하는 센서시트(440)가 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치될 수 있으며, 4b에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성될 수도 있다.
압력 감지부는 예컨대, 에어갭(airgap)으로 이루어진 스페이서층(420)을 포함하여 구성되며, 이에 대해서는 도4a 내지 도4g를 참조하여 상세하게 살펴본다.
실시예에 따라 스페이서층(420)은 에어갭(air gap)으로 구현될 수 있다. 스페이서층은 실시예에 따라 충격흡수물질로 이루어질 수 있다. 스페이서층(420)은 실시예에 따라 유전 물질(dielectric material)로 채워질 수 있다. 실시예에 따라 스페이서층(420)은 압력의 인가에 따라 수축하고 압력의 해제시에 원래의 형태로 복귀하는 회복력을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 실시예에 따라 스페이서층(420)은 탄성폼(elastic foam)으로 형성될 수 있다. 또한, 스페이서층이 디스플레이 모듈(200) 하부에 배치되므로, 투명한 물질이거나 불투명한 물질일 수 있다.
또한, 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200) 하부에 배치되는 기판(300)에 형성되거나 기판(300) 자체가 기준 전위층 역할을 할 수 있다. 또한, 기준 전위층은 기판(300) 상부에 배치되고 디스플레이 모듈(200)의 하부에 배치되며, 디스플레이 모듈(200)을 보호하는 기능을 수행하는 커버(미도시)에 형성되거나, 커버 자체가 기준 전위층 역할을 할 수 있다. 터치 입력 장치(1000)에 압력 인가시 디스플레이 패널(200A)이 휘어지고, 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 기준 전위층과 압력 센서(450,460)와의 거리가 변할 수 있다. 또한, 기준 전위층과 압력 센서(450,460) 사이에는 스페이서층이 배치될 수도 있다. 구체적으로, 디스플레이 모듈(200)과 기준 전위층이 배치된 기판(300) 사이 또는 디스플레이 모듈(200)과 기준 전위층이 배치된 커버 사이에 스페이서층이 배치될 수 있다.
또한, 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 기준 전위층은 디스플레이 패널(200A)의 제1기판층(261,281)의 상면 또는 하면, 또는 제2기판층(262,283)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. 터치 입력 장치(1000)에 압력 인가시 디스플레이 패널(200A)이 휘어지고, 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 기준 전위층과 압력 센서(450,460)와의 거리가 변할 수 있다. 또한, 기준 전위층과 압력 센서(450,460) 사이에는 스페이서층이 배치될 수도 있다. 도 3a 및 도3b에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 경우, 스페이서층이 디스플레이 패널(200A)의 상부 또는 내부에 배치될 수도 있다.
마찬가지로, 실시예에 따라 스페이서층은 에어갭(air gap)으로 구현될 수 있다. 스페이서층은 실시예에 따라 충격흡수물질로 이루어질 수 있다. 스페이서층은 실시예에 따라 유전 물질(dielectric material)로 채워질 수 있다. 실시예에 따라 스페이서층은 압력의 인가에 따라 수축하고 압력의 해제시에 원래의 형태로 복귀하는 회복력을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 실시예에 따라 스페이서층은 탄성폼(elastic foam)으로 형성될 수 있다. 또한, 스페이서층이 디스플레이 패널(200A) 상부 또는 내부에 배치되므로, 투명한 물질일 수 있다.
실시예에 따라, 스페이서층이 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 경우, 스페이서층은 디스플레이 패널(200A) 및/또는 백라이트 유닛의 제조시에 포함되는 에어갭(air gap)일 수 있다. 디스플레이 패널(200A) 및/또는 백라이트 유닛이 하나의 에어갭을 포함하는 경우 해당 하나의 에어갭이 스페이서층의 기능을 수행할 수 있으며, 복수 개의 에어갭을 포함하는 경우 해당 복수개의 에어갭이 통합적으로 스페이서층의 기능을 수행할 수 있다.
도4c는 본 발명의 도4a에 도시된 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 사시도이다. 도4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1예에서 센서시트(440)는 터치 입력 장치(1000)에서 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)은 센서시트(440)를 배치하기 위해서 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치되는 스페이서층을 포함할 수 있다.
이하에서, 터치 센서(10)에 포함된 전극과 구분이 명확하도록, 압력을 검출하기 위한 센서(450 및 460)를 압력 센서(450,460)로 지칭한다. 이때, 압력 센서(450,460)는 디스플레이 패널(200A)의 전면이 아닌 후면에 배치되므로 투명 물질뿐 아니라 불투명 물질로 구성되는 것도 가능하다. 디스플레이 패널(200A)이 LCD 패널인 경우, 백라이트 유닛으로부터 빛이 투과되어야 하므로, 압력 센서(450,460)는 ITO와 같은 투명한 물질로 구성될 수 있다.
이때, 압력 센서(450,460)가 배치되는 스페이서층(420)을 유지하기 위해서 기판(300) 상부의 테두리를 따라 소정 높이를 갖는 프레임(330)이 형성될 수 있다. 이 때, 프레임(330)은 접착 테이프(미도시)로 커버층(100)에 접착될 수 있다. 도4c에서 프레임(330)은 기판(300)의 모든 테두리(예컨대, 4각형의 4면)에 형성된 것이 도시되나, 프레임(330)은 기판(300)의 테두리 중 적어도 일부(예컨대, 4각형의 3면)에만 형성될 수도 있다. 실시예에 따라, 프레임(330)은 기판(300)의 상부면에 기판(300)과 일체형으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 프레임(330)은 탄성이 없는 물질로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 커버층(100)을 통하여 디스플레이 패널(200A)에 압력이 인가되는 경우 커버층(100)과 함께 디스플레이 패널(200A)이 휘어질 수 있으므로 프레임(330)이 압력에 따라 형체의 변형이 없더라도 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.
도4d는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치의 단면도이다. 도4d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서(450,460)가 스페이서층(420) 내로서 디스플레이 패널(200A)하부면 상에 배치될 수 있다.
압력 검출을 위한 압력 센서는 제1센서(450)와 제2센서(460)를 포함할 수 있다. 이때, 제1센서(450)와 제2센서(460) 중 어느 하나는 구동센서일 수 있고 나머지 하나는 수신센서일 수 있다. 구동센서에 구동신호를 인가하고 수신센서를 통해 압력이 인가됨에 따라 변하는 전기적 특성에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 획득할 수 있다. 예를 들면, 전압이 인가되면, 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이에 상호 정전용량이 생성될 수 있다.
도4e는 도4d에 도시된 터치 입력 장치(1000)에 압력이 인가된 경우의 단면도이다. 기판(300)의 상부면은 노이즈 차폐를 위해 그라운드(ground) 전위를 가질 수 있다. 객체(500)를 통해 커버층(100)의 표면에 압력을 인가하는 경우 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)은 휘어지거나 눌릴 수 있다. 이에 따라 그라운드 전위면과 압력 센서(450,460) 사이의 거리(d)가 d'로 감소할 수 있다. 이러한 경우, 상기 거리(d)의 감소에 따라 기판(300)의 상부면으로 프린징 정전용량이 흡수되므로 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이의 상호 정전용량은 감소할 수 있다. 따라서, 수신센서를 통해 획득되는 감지신호에서 상호 정전용량의 감소량을 획득하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다.
도4e에서는 기판(300)의 상부면이 그라운드 전위, 즉 기준 전위층인 경우에 대하여 설명하였지만, 기준 전위층이 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치될 수 있다. 이 때, 객체(500)를 통해 커버층(100)의 표면에 압력을 인가하는 경우 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)은 휘어지거나 눌릴 수 있다. 이에 따라 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치된 기준 전위층과 압력 센서(450,460) 사이의 거리가 변하고, 이에 따라 수신센서를 통해 획득되는 감지신호에서 정전용량 변화량을 획득하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서, 디스플레이 패널(200A)은 압력을 인가하는 터치에 따라 휘어지거나 눌릴 수 있다. 실시예에 따라 디스플레이 패널(200A)이 휘어지거나 눌릴 때 가장 큰 변형을 나타내는 위치는 상기 터치 위치와 일치하지 않을 수 있으나, 디스플레이 패널(200A)은 적어도 상기 터치 위치에서 휘어짐을 나타낼 수 있다. 예컨대, 터치 위치가 디스플레이 패널(200A)의 테두리 및 가장자리 등에 근접하는 경우 디스플레이 패널(200A)이 휘어지거나 눌리는 정도가 가장 큰 위치는 터치 위치와 다를 수 있으나, 디스플레이 패널(200A)은 적어도 상기 터치 위치에서 휘어짐 또는 눌림을 나타낼 수 있다.
제1센서(450)와 제2센서(460)는 동일한 층에 형성된 형태에 있어서, 도4d 및 도4e에 도시된 제1센서(450)와 제2센서(460) 각각은 도8a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 복수의 센서로 구성될 수 있다. 여기서 복수의 제1센서(450)는 제1축 방향으로 서로 이어진 형태이고, 복수의 제2센서(460)는 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 서로 이어진 형태이며, 제1센서(450) 및 제2센서(460) 중 적어도 하나는 각각의 복수의 마름모꼴 형태의 센서가 브릿지를 통해 연결되어 제1센서(450)와 제2센서(460)가 서로 절연된 형태일 수 있다. 또한, 이 때, 도6에 도시된 제1센서(450)와 제2센서(460)는 도8b에 도시된 형태의 센서로 구성될 수 있다.
이상에서 터치 압력은 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이의 상호 정전용량의 변화로부터 검출되는 것이 예시된다. 하지만, 압력 감지부는 제1센서(450)와 제2센서(460) 중 어느 하나의 압력 센서만을 포함하도록 구성될 수 있으며, 이러한 경우 하나의 압력 센서와 그라운드층(기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 기준 전위층) 사이의 정전용량, 즉 자기 정전용량의 변화를 검출함으로써 터치 압력의 크기를 검출할 수도 있다. 이때, 구동신호는 상기 하나의 압력 센서에 인가되고, 압력 센서와 그라운드층 사이의 자기 정전용량 변화가 상기 압력 센서로부터 감지될 수 있다.
예컨대, 도4d에서 압력 센서는 제1센서(450)만을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 기판(300)과 제1센서(450) 사이의 거리 변화에 따라 야기되는 제1센서(450)와 기판(300) 사이의 정전용량 변화로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 터치 압력이 커짐에 따라 거리(d)가 감소하므로 기판(300)과 제1센서(450) 사이의 정전용량은 터치 압력이 증가할수록 커질 수 있다. 이때, 압력 센서는, 상호 정전용량 변화량 검출 정밀도를 높이기 위해 필요한, 빗살 형태 또는 삼지창 형상을 가질 필요는 없으며, 하나의 판(예컨대, 사각판) 형상을 가질 수도 있으며, 도8d에 도시된 바와 같이 복수의 제1센서(450)가 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있다.
도4f는 압력 센서(450,460)가 스페이서층(420) 내로서 기판(300)의 상부면 및 디스플레이 모듈(200)의 하부면 상에 형성된 경우를 예시한다. 이 때, 도4a에 도시된 바와 같이 압력 감지부가 센서시트로 구성되는 경우, 센서시트는 제1센서(450)를 포함하는 제1센서시트(440-1)와 제2센서(460)를 포함하는 제2센서시트(440-2)로 구성될 수 있다. 이때, 제1센서(450)와 제2센서(460) 중 어느 하나는 기판(300) 상에 형성되고 나머지 하나는 디스플레이 모듈(200)의 하부면 상에 형성될 수 있다. 도4g에서는 제1센서(450)가 기판(300) 상에 형성되고 제2센서(460)가 디스플레이 모듈(200)의 하부면상에 형성된 것을 예시한다.
도4g는 압력 센서(450,460)가 스페이서층(420) 내로서 기판(300)의 상부면 및 디스플레이 패널(200A)의 하부면 상에 형성된 경우를 예시한다. 이 때, 제1센서(450)는 디스플레이 패널(200A)의 하부면 상에 형성되고, 제2센서(460)는, 제2센서(460)가 제1절연층(470) 상에 형성되고 제2절연층(471)이 제2센서(460) 상에 형성되는, 센서시트의 형태로 기판(300)의 상부면에 배치될 수 있다.
객체(500)를 통해 커버층(100)의 표면에 압력을 인가하는 경우 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)은 휘어지거나 눌릴 수 있다. 이에 따라 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이의 거리(d)가 감소할 수 있다. 이러한 경우, 상기 거리(d)의 감소에 따라 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이의 상호 정전용량은 증가할 수 있다. 따라서, 수신센서를 통해 획득되는 감지신호에서 상호 정전용량의 증가량을 획득하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다. 이때, 도4g에서 제1센서(450)와 제2센서(460)는 서로 다른 층에 형성되므로, 제1센서(450) 및 제2센서(460)는 빗살형상 또는 삼지창 형상을 가질 필요는 없으며 제1센서(450) 및 제2센서(460) 중 어느 하나는 하나의 판(예컨대, 사각판) 형상을 가질 수도 있으며, 다른 하나는 도8d에 도시된 바와 같이 복수의 센서가 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있다.
상기에서는 도4b에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 디스플레이 패널(200A)의 하면에 직접 형성되는 실시예를 기준으로 설명하였으나 도4a에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 포함된 센서시트(440)가 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치되는 실시예에도 모두 적용 가능하다.
이 경우, 기판(300)의 상부면 또한 노이즈 차폐를 위해 그라운드 전위를 가질 수 있다. 도5는 본 발명의 실시예에 따른 센서시트의 단면을 예시한다. 도5의 (a)를 참조하여 설명하면, 압력 센서(450,460)를 포함하는 센서시트(440)가 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 상에 부착된 경우의 단면을 예시한다. 이때, 센서시트(440)에서 압력 센서(450,460)는 제1절연층(470)과 제2절연층(471) 사이에 위치하므로, 압력 센서(450,460)가 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)과 단락되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 터치 입력 장치(1000)의 종류 및/또는 구현 방식에 따라, 압력 센서(450,460)가 부착되는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)이 그라운드 전위를 나타내지 않거나 약한 그라운드 전위를 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)과 절연층(470) 사이에 그라운드 전극(ground electrode: 미도시)을 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 그라운드 전극과 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 사이에는 또 다른 절연층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 이때, 그라운드 전극(미도시)은 압력 센서인 제1센서(450)와 제2센서(460) 사이에 생성되는 정전용량의 크기가 너무 커지는 것을 방지할 수 있다.
제1센서(450)와 제2센서(460)는 실시예에 따라 서로 다른 층에 구현되어 센서층을 구성하여도 무방하다. 도5의 (b)는 제1센서(450)와 제2센서(460)가 서로 다른 층에 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도5의 (b)에 예시된 바와 같이, 제1센서(450)는 제1절연층(470) 상에 형성되고 제2센서(460)는 제1센서(450) 상에 위치하는 제2절연층(471) 상에 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 제2센서(460)는 제3절연층(472)으로 덮일 수 있다. 즉, 센서시트(440)는 제1절연층(470) 내지 제3절연층(472), 제1센서(450) 및 제2센서(460)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1센서(450)와 제2센서(460)는 서로 다른 층에 위치하므로 서로 오버랩(overlap)되도록 구현될 수 있다. 예컨대, 제1센서(450)와 제2센서(460)는 도8c에 도시된 바와 같이, MXN의 구조로 배열된 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 패턴과 유사하게 형성될 수 있다. 이때, M 및 N은 1 이상의 자연수 일 수 있다. 또는, 도8a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 제1센서(450)와 제2센서(460)가 각각 다른 층에 위치할 수도 있다.
도5의 (c)는 센서시트(440)가 제1센서(450)만을 포함하여 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도5의 (c)에 예시된 바와 같이, 제1센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 상에 배치될 수 있다.
도5의 (d)는 제1센서(450)를 포함하는 제1센서시트(440-1)가 기판(300) 상에 부착되고 제2센서(460)를 포함하는 제2센서시트(440-2)가 디스플레이 모듈(200)에 부착된 경우의 단면을 예시한다. 도5의 (d)에 예시된 바와 같이, 제1센서(450)를 포함하는 제1센서시트(440-1)는 기판(300) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제2센서(460)를 포함하는 제2센서시트(440-2)는 디스플레이 모듈(200)의 하부면 상에 배치될 수 있다.
도5의 (a)와 관련하여 설명된 바와 마찬가지로, 압력 센서(450,460)가 부착되는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)이 그라운드 전위를 나타내지 않거나 약한 그라운드 전위를 나타내는 경우, 도5의 (a) 내지 (d)에서 센서시트(440)는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)과 제1절연층(470, 470-1, 470-2) 사이에 그라운드 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이때, 센서시트(440)는 그라운드 전극(미도시)과 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 사이에 추가의 절연층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 압력 센서(450,460)는 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성될 수 있다. 도6a 내지 도6c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 압력 센서의 실시예를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도6a는 LCD 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)에 형성된 압력 센서(450,460)를 도시한다. 구체적으로, 도6a에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450,460)가 제2기판층(262) 하면에 형성될 수 있다. 이 때, 압력 센서(450,460)가 제2편광층(272) 하면에 형성될 수도 있다. 터치 입력 장치(1000)에 압력이 인가되면, 상호 정전용량 변화량에 기초하여 터치 압력을 검출하는 경우에는, 구동센서(450)에 구동신호가 인가되고, 압력 센서(450,460)와 이격된 기준 전위층과 압력 센서(450,460)와의 거리 변화에 따라 변화하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 전기적 신호를 수신센서(460)로부터 수신한다. 자기 정전용량 변화량에 기초하여 터치 압력을 검출하는 경우에는, 압력 센서(450,460)에 구동신호가 인가되고, 압력 센서(450,460)와 이격된 기준 전위층과 압력 센서(450,460)와의 거리 변화에 따라 변화하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 전기적 신호를 압력 센서(450,460)로부터 수신한다. 여기서 기준전위층은 기판(300)이거나 디스플레이 패널(200A)과 기판(300) 사이에 배치되며, 디스플레이 패널(200A)을 보호하는 기능을 수행하는 커버일 수 있다.
다음으로, 도6b는 OLED 패널(특히, AM-OLED 패널)을 이용하는 디스플레이 패널(200A)의 하부면에 형성된 압력 센서(450,460)를 도시한다. 구체적으로, 압력 센서(450,460)가 제2기판층(283) 하면에 형성될 수 있다. 이때, 압력을 검출하는 방법은 도6a에서 설명한 방법과 동일하다.
OLED 패널의 경우, 유기물층(280)에서 빛이 발광하므로, 유기물층(280) 하부에 배치된 제2기판층(283)의 하면에 형성되는 압력 센서(450,460)는 불투명한 물질로 구성될 수 있다. 하지만 이 경우, 디스플레이 패널(200A) 하면에 형성된 압력 센서(450,460)의 패턴이 사용자에게 보일 수 있기 때문에, 압력 센서(450,460)를 제2기판층(283) 하면에 직접 형성시키기 위하여, 제2기판층(283) 하면에 블랙 잉크와 같은 차광층을 도포한 후, 차광층 상에 압력 센서(450,460)를 형성시킬 수 있다.
또한, 도6b에서는 제2기판층(283)의 하면에 압력 센서(450,460)가 형성되는 것으로 도시되었지만, 제2기판층(283)의 하부에 제3기판층(미도시)가 배치되고, 제3기판층의 하면에 압력 센서(450,460)가 형성될 수 있다. 특히 디스플레이 패널(200A)이 플렉서블 OLED 패널일 경우, 제1기판층(281), 유기물층(280) 및 제2기판층(283)으로 구성된 디스플레이 패널(200A)이 매우 얇고 잘 휘어지기 때문에, 제2기판층(283)의 하부에 상대적으로 잘 휘어지지 않는 제3기판층을 배치할 수 있다.
다음으로, 도6c는 OLED 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A) 내에 형성된 압력 센서(450,460)를 도시한다. 구체적으로, 압력 센서(450,460)가 제2기판층(283) 상면에 형성될 수 있다. 이때, 압력을 검출하는 방법은 도6a에서 설명한 방법과 동일하다.
또한, 도6c에서는 OLED 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)에 대하여 예를 들어 설명하였지만, LCD 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)의 제2기판층(272) 상면에 압력 센서(450,460)가 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도6a 내지 도6c에서는 압력 센서(450,460)가 제2기판층(272,283)의 상면 또는 하면에 형성되는 것에 대하여 설명하였지만, 압력 센서(450,460)가 제1기판층(261,281)의 상면 또는 하면에 형성되는 것도 가능하다.
또한, 도6a 내지 도6c에서는 압력 센서(450,460)가 포함된 압력 감지부가 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되는 것에 대하여 설명하였지만, 압력 감지부가 기판(300)에 직접 형성되고, 전위층이 디스플레이 패널(200A)이거나 디스플레이 패널(200A)과 기판(300) 사이에 배치되며, 디스플레이 패널(200A)을 보호하는 기능을 수행하는 커버일 수 있다.
또한, 도6a 내지 도6c에서는 기준전위층이 압력 감지부의 하부에 배치되는 것에 대하여 설명하였지만, 기준전위층이 디스플레이 패널(200A)의 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 기준전위층이 디스플레이 패널(200A)의 제1기판층(261,281)의 상면 또는 하면, 또는 제2기판층(262,283)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 정전용량 변화량을 감지하기 위한 압력 센서(450,460)는 도4g에 설명한 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되는 제1센서(450) 및 센서시트의 형태로 구성된 제2센서(460)로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1센서(450)는 도6a 내지 도6c에 설명한 바와 같이 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되고, 제2센서(460)는 도4g에서 설명한 바와 같이 센서시트의 형태로 구성되어 터치 입력 장치(1000)에 부착될 수 있다.
도7a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이며, 압력 감지부가 디스플레이 모듈(200)의 하부면(201)에 배치된 경우를 나타낸다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부가 적용되는 터치 입력 장치(1000)에서 압력 센서 제어기(1300)와 터치 센서 제어기(1100)가 하나의 IC로 통합되어 구동되는 경우, 통합된 IC의 제어부는 터치 센서 (10)의 스캐닝을 수행함과 동시에 압력 감지부의 스캐닝을 수행하도록 하거나, 또는 통합된 IC의 제어부는 시분할하여 제1시간구간에는 터치 센서(10)의 스캐닝을 수행하도록 하고 제1시간구간과는 다른 제2시간구간에는 압력 감지부의 스캐닝을 수행하도록 제어신호를 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450,460)는 전기적으로 압력 센서 제어기(1300)의 구동부 및/또는 감지부에 연결되어야 하는데, 일반적으로, 도7a에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450)로부터 연장된 트레이스(451)가 제1 연결부(600)을 통해 제1PCB(160)에 형성된 제1 연결선 패턴(161)의 일단과 연결되고, 상기 연결선 패턴(161)의 타단은 압력 센서 제어기(1300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제1PCB(160)은 터치PCB일 수도 있고, 디스플레이PCB일 수도 있다.
이 때, 도7a에 도시된 압력 감지부는 9개의 압력 센서(450)로 구성되어 있으므로, 각각의 압력 센서(450)로부터 연장된 트레이스(451) 또한 9개이므로, 9개의 트레이스(451)가 서로 각각 절연되어 제1 연결선 패턴(161)과 연결되도록 제1 연결부(600)의 면적이 커져야하고 그 구조 또한 복잡해질 수 있다. 또한, 마찬가지로 제1 연결선 패턴(161)의 면적 또한 9개 각각의 채널에 대응되도록 커져야하고, 압력 센서 제어기(1300)에 할당되어야하는 핀의 수 또한 커지게 된다. 더욱이, 도7a에는 도시되지 않았지만, 압력 감지부가 온도 또는 디스플레이 노이즈의 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및/또는 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극 등을 더 포함하는 경우, 채널의 수가 더 많아지므로, 그에 따라 제1 연결부(600)의 면적 및 복잡성, 제1 연결선 패턴(161)의 면적, 및 압력 센서 제어기(1300)에 할당되는 핀의 수가 더 커질 수 있다.
도7b 및 도7c는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부가 배치된 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이며, 도7d 내지 도7j는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부의 평면도이다.
채널 수를 줄이기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부는 복수의 압력 센서가 아니라 하나의 압력 센서를 포함할 수 있다. 하지만, 이 경우, 압력이 인가되는 위치와 관계없이 하나의 채널에서 수신되는 정전용량으로부터 압력을 검출하게 되므로, 압력 인가 위치에 따라 감도가 떨어질 수 있다. 구체적으로, 압력 감지부에서 검출되는 정전용량의 변화는 압력 인가에 따른 정전용량의 변화 및 온도 또는 디스플레이 노이즈 등 기타 노이즈에 의한 정전용량의 변화를 포함하는데, 정전용량은 센서의 면적에 비례하기 때문에, 압력 감지부가 하나의 채널로 구성되는 경우, 전체 정전용량의 변화 중에 실제 압력 인가에 의한 정전용량의 변화가 상대적으로 크거나 작은 것에 관계없이 동일한 값이 계산되므로, 압력 인가 위치에 따라 감도가 떨어질 수 있다. 더욱 구체적으로, 동일한 압력을 인가할 경우, 터치 입력 장치(1000)의 중앙 영역에서는 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 많이 휘어지는 반면 터치 입력 장치(1000)의 테두리 영역에서는 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 상대적으로 덜 휘어지게 된다. 따라서, 터치 입력 장치(1000)의 중앙 영역에 압력이 인가될 때의 검출되는 정전용량의 변화에는 실제 압력 인가에 의한 정전용량의 변화가 큰 부분을 차지하는 반면, 터치 입력 장치(1000)의 테두리 영역에 압력이 인가될 때의 검출되는 정전용량의 변화에는 실제 압력 인가에 의한 정전용량의 변화가 상대적으로 작은 부분을 차지할 수 있다. 따라서, 터치 입력 장치(1000)의 테두리 영역에서의 SNR이 떨어질 수 있다. 따라서, 터치 입력 장치(1000)에서 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)가 상대적으로 많이 휘어지는 영역과 상대적으로 적게 휘어지는 영역을 구분하여, 상대적으로 적게 휘어지는 영역의 SNR을 향상시키는 것이 바람직하다.
도7b에 도시된 바와 같이, 터치 입력 장치(1000)에서 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)가 상대적으로 많이 휘어지는 영역인 중앙 영역에 대응하여 상대적으로 넓은 면적의 중앙 압력 센서(550)가 배치될 수 있고, 상대적으로 적게 휘어지는 영역인 테두리 영역에 대응하여 상대적으로 좁은 면적의 테두리 압력 센서(551)가 배치될 수 있다. 즉, 본 명의 실시예에 따른 압력 감지부는 1개의 중앙 압력 센서(550) 및 복수의 테두리 압력 센서(551)를 포함할 수 있다. 이 때, 각각의 테두리 압력 센서(551)의 면적은 중앙 압력 센서(550)의 면적보다 작을 수 있다.
도7c에 도시된 바와 같이, 터치 입력 장치(1000)에서 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)가 상대적으로 많이 휘어지는 영역인 중앙 영역에 배치된 복수의 압력 센서가 서로 연결되어 구성된 중앙 압력 센서(550)가 배치될 수 있고, 상대적으로 적게 휘어지는 영역인 테두리 영역에 대응하여 상대적으로 좁은 면적의 테두리 압력 센서(551)가 배치될 수 있다. 즉, 본 명의 실시예에 따른 압력 감지부는 서로 연결된 복수의 압력 센서로 구성된 중앙 압력 센서(550) 및 복수의 테두리 압력 센서(551)를 포함할 수 있다. 이 때, 각각의 테두리 압력 센서(551)의 면적은 중앙 압력 센서(550)를 구성하는 복수의 압력 센서의 면적의 합보다 작을 수 있다.
이 때, 중앙 압력 센서(550)를 구성하는 복수의 압력 센서가 압력 감지부 내에서 연결되지 않고, 압력 센서 제어기(1300) 내에서 소프트웨어적으로 연결될 수 있다. 즉, 압력 센서 제어기(1300)가 중앙 압력 센서(550)를 구성하는 복수의 압력 센서 각각으로부터 전기적 특성에 대한 정보를 포함하는 신호를 입력받고, 압력 센서 제어기(1300)가 각각의 신호로부터 산출한 압력의 크기에 대응되는 값들에 기초하여 하나의 중앙 압력 센서(550)로부터 감지되는 압력 값을 산출할 수 있다. 이 경우, 제1 연결부(600)의 면적 및 복잡성, 제1 연결선 패턴(161)의 면적, 및 압력 센서 제어기(1300)에 할당되는 핀의 수가 줄어들지는 않지만, 중앙 영역 대비 테두리 영역에서의 SNR을 향상시킬 수는 있다.
또한, 테두리 압력 센서(551)는 4개로 구성되어, 각각의 테두리 압력 센서(551)는 압력 감지부가 배치되는 영역 중애서 가장 적게 휘어지는 영역에 대응되는 압력 감지부의 4개의 꼭지점 영역에 각각 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 감지부는, 도7b에 도시된 바와 같이, 십자가 형태의 중앙 압력 센서(550) 및, 4개의 사각형 형태의 테두리 압력 센서(551)로 구성될 수 있고, 도7d에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 형태의 중앙 압력 센서(550) 및 4개의 삼각형 형태의 테두리 압력 센서(551)로 구성될 수 있고, 도7e에 도시된 바와 같이, 타원 형태의 중앙 압력 센서(550) 및 4개의 오목한 빗변을 갖는 삼각형 형태의 테두리 압력 센서(551)로 구성될 수 있다. 이와 같이 상대적으로 적게 휘어지는 테두리 영역에 대응되는 센서의 면적을 작게 함으로써, 테두리 영역에서의 SNR을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 압력 감지부가 1개의 중앙 압력 센서(550) 및 4개의 테두리 압력 센서(551)로 구성될 경우, 도7a에 도시된 압력 감지부에 비하여 감도는 크게 떨어지지 않게 유지하면서, 압력 감지부를 채널 수가 4개 줄어든 5개의 채널만으로 구성할 수 있다.
도7f는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부의 평면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부는, 도7f에 도시된 바와 같이, 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서(552)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 기준 센서(552)에서 검출되는 정전용량은 압력 인가에 의하여는 거의 변화하지 않고, 주로 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의하여만 변화하는 것이 바람직하므로, 기준 센서(552)는 압력이 인가되더라도 휘어짐이 없거나 매우 작은 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로, 테두리 압력 센서(551)의 외곽에 배치될 수 있다. 이 경우, 도7f에 도시된 바와 같이 압력 감지부를 총 6개의 채널만으로 구성할 수 있다.
도7g는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부의 평면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부는 도7g에 도시된 바와 같이 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극(553)을 더 포함할 수 있다. ESD 보호 전극(553)은 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)를 바깥쪽에서 둘러싸는 형태로 배치될 수 있으며, 압력 감지부가 터치 입력 장치(1000)에 배치될 때, 터치 입력 장치(1000)의 테두리 영역에 위치하도록 배치될 수 있다. 구체적으로 ESD 보호 전극(553)은 디스플레이 모듈(200)의 테두리 영역에 위치하도록 배치될 수 있다. 이렇게 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)를 둘러싸는 형태로 ESD 보호 전극(553)을 배치시킴으로써, 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)의 외부로부터 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551))로 전달되는 ESD를 최대한 ESD 보호 전극(553)에서 흡수하여 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)를 통한 회로 손상을 줄일 수 있다. ESD 보호 전극(553)으로부터 연장된 트레이스 또한 제1 연결부(600)를 통하여 제1PCB(160)의 접지 전극과 연결되어, ESD 보호 전극(553)에서 흡수한 ESD를 접지 전극을 통하여 외부로 방출시킬 수 있다. 이 경우, 압력 감지부를 1개의 중앙 압력 센서(550), 4개의 테두리 압력 센서(551) 및 1개의 ESD 보호 전극(553)으로 구성하여 총 6개의 채널만으로 구성할 수 있다. 또한, 도7g에 도시된 바와 같이 압력 감지부가 기준 센서(552)까지 포함하는 경우, 압력 감지부를 총 7개의 채널만으로 구성할 수 있다.
도7h는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부의 평면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부는, 도7h에 도시된 바와 같이, 4개의 테두리 압력 센서(551)가 서로 연결되어 하나의 채널을 구성할 수 있다. 이 경우, 도7b에 도시된 압력 감지부에 비하여 테두리 영역에서의 SNR이 조금 떨어질 수 있지만, 압력 감지부를 2개의 채널로만 구성할 수 있으므로, 제1 연결부(600)의 면적 및 복잡성, 제1 연결선 패턴(161)의 면적, 및 압력 센서 제어기(1300)에 할당되는 핀의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다. 도7h에서는 테두리 압력 센서(551)가 4개인 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않으며, 복수의 테두리 압력 센서(551) 중 임의의 개수의 테두리 압력 센서(551)를 서로 연결하여 하나의 채널을 구성할 수 있다. 따라서, 복수의 테두리 압력 센서(551)를 복수의 센서세트로 나누어 해당 센서세트에 포함되는 센서를 서로 연결하여 센서세트 갯수 만큼의 채널을 구성하는 것도 가능하다. 즉, 복수의 테두리 압력 센서(551)는 N개의 센서세트를 구성하여, N개의 채널을 구성하고, 압력 감지부는 총 N+1개의 채널을 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도7h에 도시된 압력 감지부에서 2개의 테두리 압력 센서씩 묶어서 2개의 센서세트를 구성하여 4개의 테두리 압력 센서(551)로부터 2개의 채널을 구성하고, 압력 감지부는 중앙 압력 센서(550)를 포함하여 총 3개의 채널을 구성하는 것도 가능하다.
도7i는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부가 배치된 터치 입력 장치의 일부를 터치 표면의 반대방향에서 바라본 도면이다. 도7b 내지 도7h에서는 압력 감지부가 도4a에 도시된 바와 같이, 센서시트(440)의 형태로 터치 입력 장치(1000)에 배치되는 것에 대하여 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 도4b 및 도6a 내지 도6c에 도시된 바와 같이, 압력 감지부에 포함된 센서가 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되는 경우에도 적용 가능하다. 구체적으로, 도7i에 도시된 바와 같이, 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)가 디스플레이 패널(200A)의 하면(201)에 직접 형성될 수 있다. 이와 같이, 압력 감지부가 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되는 경우, 압력 감지부가 디스플레이 패널(200A)과 더욱 가까워지므로, 센서시트(440) 형태의 압력 감지부보다 디스플레이 노이즈의 영향이 더 커질 수 있다. 따라서, 중앙 압력 센서(550) 보다 상대적으로 면적이 작은 테두리 압력 센서(551)를 별도로 구성하는 것이 더욱 효과적이다. 또한, 압력 감지부가 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되는 경우, 도7i에 도시된 바와 같이, 중앙 압력 센서(550) 및 테두리 압력 센서(551)로부터 연장된 트레이스 또한 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되므로, 이러한 트레이스를 제1PCB(160)까지 연결시키기 위하여는 일반적인 커넥터를 사용할 수 없고, 이방전도성필름, 실버 페이스트와 같은 전도성 잉크, 또는 전도성 테이프를 사용할 수 있다. 이방전도성필름을 사용하는 경우, 고온 고압의 본딩이 필요하기 때문에, 디스플레이 영역에 대응되는 위치에서는 적용할 수 없고, 터치 입력 장치의 테두리 영역에서만 적용 가능하다. 또한, 전도성 잉크 또는 전도성 테이프를 사용하는 경우, 채널 당 본딩 면적이 크기 때문에, 많은 수의 채널을 연결하는데 어려움이 있다. 또한, 도7i에 도시된 바와 같이, 추가 FPCB(360) 및 추가 FPCB(360)상에 형성된 추가 연결선 패턴(361)을 통하여 제1PCB(160)에 연결될 수 있다. 따라서, 도7b 내지 도7h와 같이, 채널 수를 줄이는 것이 더욱 효과적이다.
도7j는 본 발명의 실시예에 따른 또다른 압력 감지부의 평면도이다. 이상에서는, 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450)가 전극으로 구성되고, 압력 감지부에서 감지하는 전기적 특성으로서 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따른 정전용량 변화량을 검출하여 압력의 크기를 검출하는 것에 대하여 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450)가 도7j에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지로 구성되고, 압력 감지부에서 감지하는 전기적 특성으로서 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 변하는 압력 센서(450)의 저항값의 변화량을 검출하여 압력의 크기를 검출할 수도 있다. 이 경우에도 도7b 내지 도7i에서 설명한 동일한 방법이 적용 가능하다.
또한, 이상에서 실시예를 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, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 터치 센서 11: 감지부
12: 구동부 13: 제어부
100: 커버층 200: 디스플레이 모듈
300: 기판 450, 460: 압력 센서

Claims (24)

  1. 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 있어서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고,
    상기 압력 감지부는, 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서를 포함하고,
    상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 중앙 압력 센서의 면적보다 작은,
    터치 입력 장치.
  2. 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 있어서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고,
    상기 압력 감지부는, 서로 연결된 복수의 압력 센서로 구성되고 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서를 포함하고,
    상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 복수의 압력 센서의 면적의 합보다 작은,
    터치 입력 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 테두리 압력 센서는 4개이고,
    각각의 테두리 압력 센서는, 상기 압력 감지부의 4개의 꼭지점 영역에 각각 배치되는,
    터치 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서 및 상기 각각의 테두리 압력 센서에 각각 대응되는 5개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 6개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 7개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서 및 상기 연결된 테두리 압력 센서에 대응되는 2개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 연결된 테두리 압력 센서 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 3개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 4개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서 및 상기 N개의 전극세트에 각각 대응되는 N+1개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 N개의 전극세트 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 N+2개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 감지부는 온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 압력 감지부는 상기 중앙 압력 센서, 상기 N개의 전극세트, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 N+3개의 채널을 구성하는,
    터치 입력 장치.
  13. 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 터치 압력을 검출하는데 사용되는 압력 감지부에 있어서,
    제1절연층;
    제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 배치되고, 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서;를 포함하고,
    상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 중앙 압력 센서의 면적보다 작은,
    압력 감지부.
  14. 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치의 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 터치 압력을 검출하는데 사용되는 압력 감지부에 있어서,
    제1절연층;
    제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 배치되고, 서로 연결된 복수의 압력 센서로 구성되고 압력을 검출하기 위한 1개의 중앙 압력 센서 및 압력을 검출하기 위한 복수의 테두리 압력 센서;를 포함하고,
    상기 테두리 압력 센서 각각의 면적은 상기 복수의 압력 센서의 면적의 합보다 작은,
    압력 감지부.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 테두리 압력 센서는 4개이고,
    각각의 테두리 압력 센서는, 상기 압력 감지부의 4개의 꼭지점 영역에 각각 배치되는,
    압력 감지부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 중앙 압력 센서 및 상기 각각의 테두리 압력 센서에 각각 대응되는 5개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  17. 제15항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 6개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  18. 제15항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 7개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  19. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서 및 상기 연결된 테두리 압력 센서에 대응되는 2개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  20. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 연결된 테두리 압력 센서 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 3개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  21. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 각각의 테두리 압력 센서, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 7개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  22. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서 및 상기 N개의 전극세트에 각각 대응되는 N+1개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  23. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 N개의 전극세트 및 상기 기준 센서에 각각 대응되는 N+2개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
  24. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    온도 또는 디스플레이 노이즈 등에 의한 영향을 보상하기 위한 기준 센서 및 ESD의 영향을 줄이기 위한 ESD 보호 전극;을 더 포함하고,
    상기 복수의 테두리 압력 센서는 N개의 전극세트로 구성되고,
    상기 각각의 전극세트에 포함되는 테두리 압력 센서는 서로 연결되고,
    상기 중앙 압력 센서, 상기 N개의 전극세트, 상기 기준 센서 및 상기 ESD 보호 전극에 각각 대응되는 N+3개의 채널을 구성하는,
    압력 감지부.
KR1020160155876A 2016-11-22 2016-11-22 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 KR101958323B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155876A KR101958323B1 (ko) 2016-11-22 2016-11-22 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
PCT/KR2017/006228 WO2018097435A1 (ko) 2016-11-22 2017-06-15 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
JP2017122053A JP6235747B1 (ja) 2016-11-22 2017-06-22 圧力感知部及びこれを含むタッチ入力装置
US15/663,920 US10248260B2 (en) 2016-11-22 2017-07-31 Pressure sensing unit and touch input device including the same
EP17190148.1A EP3324277A1 (en) 2016-11-22 2017-09-08 Pressure sensing unit and touch input device including the same
CN201710831337.0A CN108089743B (zh) 2016-11-22 2017-09-14 压力感测部及含其的触摸输入装置
CN201721182567.0U CN207198821U (zh) 2016-11-22 2017-09-14 压力感测部及含其的触摸输入装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155876A KR101958323B1 (ko) 2016-11-22 2016-11-22 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180057355A true KR20180057355A (ko) 2018-05-30
KR101958323B1 KR101958323B1 (ko) 2019-03-15

Family

ID=59829290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160155876A KR101958323B1 (ko) 2016-11-22 2016-11-22 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10248260B2 (ko)
EP (1) EP3324277A1 (ko)
JP (1) JP6235747B1 (ko)
KR (1) KR101958323B1 (ko)
CN (2) CN207198821U (ko)
WO (1) WO2018097435A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102518133B1 (ko) * 2018-04-11 2023-04-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
DE102019213127A1 (de) * 2018-08-31 2020-03-05 Mando Corporation Vorrichtung für einen nichtkontaktiven sensor mit esd-schutzstruktur
KR102647742B1 (ko) 2018-10-15 2024-03-14 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 및 표시 장치
JP6991405B2 (ja) * 2019-09-04 2022-01-12 三菱電機株式会社 タッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラム
CN113300906B (zh) * 2021-04-21 2022-04-15 深圳市精泰达科技有限公司 一种PCIe测试治具Lane自动切换方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140072960A (ko) * 2012-12-05 2014-06-16 삼성전자주식회사 촉각센서
US20150309625A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Novatek Microelectronics Corp. Touch panel module and electrostatic discharging method
CN105260058A (zh) * 2015-06-17 2016-01-20 希迪普公司 用于检测压力的电极片及包括该电极片的触摸输入装置
KR20160048424A (ko) * 2014-10-24 2016-05-04 주식회사 하이딥 터치 입력 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4917170B2 (ja) * 2008-02-27 2012-04-18 独立行政法人科学技術振興機構 カーボンナノチューブ支持体及びその製造方法
US9383881B2 (en) * 2009-06-03 2016-07-05 Synaptics Incorporated Input device and method with pressure-sensitive layer
CN101943975B (zh) * 2009-07-09 2015-12-16 敦泰科技有限公司 超薄型互电容触摸屏及组合式超薄型触摸屏
JP5658493B2 (ja) * 2010-06-30 2015-01-28 京セラ株式会社 触感呈示装置及び触感呈示装置の制御方法
US8686960B2 (en) * 2010-04-23 2014-04-01 Lester F. Ludwig Piecewise-linear and piecewise-affine transformations for high dimensional touchpad (HDTP) output decoupling and corrections
KR101084782B1 (ko) * 2010-05-06 2011-11-21 삼성전기주식회사 터치스크린 장치
WO2012068421A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-24 Aviat Networks, Inc. Systems and methods of backhaul optimization
JP2013142613A (ja) * 2012-01-11 2013-07-22 Seiko Epson Corp センサー基板、検出装置、電子機器及びロボット
US20140021603A1 (en) * 2012-07-23 2014-01-23 Rf Micro Devices, Inc. Using an interconnect bump to traverse through a passivation layer of a semiconductor die
JP6139185B2 (ja) * 2013-03-07 2017-05-31 日本写真印刷株式会社 圧力検出装置
KR20160068439A (ko) * 2014-12-05 2016-06-15 삼성전자주식회사 하이브리드 터치 기반 전자 장치 및 그 제어 방법
KR101598412B1 (ko) * 2015-02-11 2016-02-29 주식회사 하이딥 전극 시트 및 터치 입력 장치
CN104635992B (zh) * 2015-03-11 2017-07-04 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及显示装置
JP5797866B1 (ja) * 2015-07-14 2015-10-21 日本写真印刷株式会社 圧電センサおよび圧力検出装置
CN105183257B (zh) * 2015-09-17 2017-02-22 京东方科技集团股份有限公司 触摸屏及其压力触控检测方法
CN204965385U (zh) * 2015-10-15 2016-01-13 京东方科技集团股份有限公司 一种内嵌式触摸屏及显示装置
CN105677130B (zh) * 2016-04-08 2018-10-02 京东方科技集团股份有限公司 压感触控方法、压感触控装置及压感式触摸屏

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140072960A (ko) * 2012-12-05 2014-06-16 삼성전자주식회사 촉각센서
US20150309625A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Novatek Microelectronics Corp. Touch panel module and electrostatic discharging method
KR20160048424A (ko) * 2014-10-24 2016-05-04 주식회사 하이딥 터치 입력 장치
CN105260058A (zh) * 2015-06-17 2016-01-20 希迪普公司 用于检测压力的电极片及包括该电极片的触摸输入装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101958323B1 (ko) 2019-03-15
CN108089743A (zh) 2018-05-29
EP3324277A1 (en) 2018-05-23
CN207198821U (zh) 2018-04-06
US10248260B2 (en) 2019-04-02
WO2018097435A1 (ko) 2018-05-31
CN108089743B (zh) 2021-03-09
JP2018085089A (ja) 2018-05-31
US20180143737A1 (en) 2018-05-24
JP6235747B1 (ja) 2017-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101583765B1 (ko) 스마트폰
KR101908463B1 (ko) 터치 입력 장치
US11561636B2 (en) Touch input device for detecting pressure with display noise compensation
KR101958323B1 (ko) 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
KR20170030253A (ko) 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 압력 검출 가능한 터치 입력 장치
KR101835009B1 (ko) 터치 입력 장치
KR102084467B1 (ko) 터치 입력 장치
KR102044802B1 (ko) 측면에 가해지는 압력을 감지하는 터치 입력 장치
KR102044804B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101852413B1 (ko) 복수의 압력을 감지할 수 있는 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
KR101865303B1 (ko) 터치 입력 장치
US10481714B2 (en) Touch input device
KR101649986B1 (ko) 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 압력 검출 가능한 터치 입력 장치
KR102124622B1 (ko) 터치입력장치의 공통모드노이즈 제거 방법 및 동일 방법으로 구현된 터치입력장치
KR101880434B1 (ko) 터치 입력 장치와 터치 입력 장치의 커패시턴스 측정 방법
KR101865302B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101995815B1 (ko) 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
KR102044800B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101874786B1 (ko) 복수의 전기적 특성을 검출하는 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
KR101811417B1 (ko) 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 압력 검출 가능한 터치 입력 장치
KR102018155B1 (ko) 터치 입력 장치
KR20170013146A (ko) 스마트폰

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right