KR20180066582A - 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법 - Google Patents

터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 방법은, 디스플레이 화면을 통해 소정의 객체를 디스플레이할 수 있는 터치 입력 장치에서, 상기 객체에 소정의 메모를 삽입하는 방법으로서, 상기 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 상기 객체로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별하는, 판별 단계; 상기 객체로 입력된 터치가 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상이면, 상기 객체에 종속되고 소정의 데이터가 저장될 수 있는 메모창을 상기 디스플레이 화면에 표시하는, 메모 표시 단계; 및 상기 메모창에 상기 데이터가 기록되면, 상기 객체에 소정의 메모 마크를 표시하는, 메모 마크 표시 단계;를 포함한다.

Description

터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법{METHOD FOR INSERTING MEMO INTO OBJECT DISPLAYED IN TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 소정의 객체에 메모를 삽입하는 방법에 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 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 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, 터치 스크린 상의 터치에 따른 터치 위치뿐 아니라 터치의 압력 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다.
본 발명의 목적은, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은, 사용자가 메모가 삽입된 객체를 직관적으로 확인할 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은, 사용자가 객체에 삽입된 메모를 쉽게 수정할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 방법은, 디스플레이 화면을 통해 소정의 객체를 디스플레이할 수 있는 터치 입력 장치에서, 상기 객체에 소정의 메모를 삽입하는 방법으로서, 상기 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 상기 객체로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별하는, 판별 단계; 상기 객체로 입력된 터치가 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상이면, 상기 객체에 종속되고 소정의 데이터가 저장될 수 있는 메모창을 상기 디스플레이 화면에 표시하는, 메모 표시 단계; 및 상기 메모창에 상기 데이터가 기록되면, 상기 객체에 소정의 메모 마크를 표시하는, 메모 마크 표시 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 사용하면, 단순 터치와 구별되는 다른 터치를 이용하여 직관적이고 쉽게 객체에 메모를 삽입할 수 있다.
또한, 사용자가 객체에 메모가 있는지 여부를 메모 마크를 통해 직관적으로 확인할 수 있는 이점이 있다.
또한, 사용자가 객체에 삽입된 메모를 쉽게 수정할 수 있는 이점이 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 도4f는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력 센서가 형성되는 예를 예시한다.
도5a 내지 도5e는 실시예에 따른 압력 센서에 포함되는 압력 센서의 패턴을 예시한다.
도6a 및 도6b는 실시예에 따른 압력 센서의 터치 입력 장치에 대한 부착 위치를 예시한다.
도7a 내지 도7f는 실시예에 따른 압력 센서의 구조적 단면을 예시한다.
도8a 및 도8b는 실시예에 따른 압력 센서가 디스플레이 모듈 맞은편 기판에 부착되는 경우를 예시한다.
도9a 및 도9b는 실시예에 따른 압력 센서가 디스플레이 모듈에 부착되는 경우를 예시한다.
도10a 및 도10b는 실시예에 따른 압력 센서의 부착 방법을 예시한다.
도11a 내지 도11c는 실시예에 따른 압력 센서를 터치 센싱 회로에 연결하는 방법을 예시한다.
도12a 내지 도12c는 실시예에 따른 압력 센서가 복수의 채널을 포함하는 경우를 예시한다.
도13a는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대한 압력 터치 무게에 따른 정규화된 정전용량 변화의 차이를 나타내는 그래프이다.
도13b는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대한 소정 횟수의 압력 터치 전과 후에 압력 터치에 따른 정규화된 정전용량 변화 차이 및 이들 사이의 편차를 나타내는 그래프이다.
도13c는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대해 인가된 압력을 해제한 후 검출되는 정규화된 압력 차이의 변화를 나타내는 그래프이다.
도14a 내지 도14d는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에 포함되는 전극의 형태를 예시하는 도면이다.
도15a 내지 도15b는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에서 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 스트레인 게이지의 실시예를 나타내는 단면도이다.
도16a 내지 도16d는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에서 스트레인 게이지가 적용되는 예를 예시한다.
도17a, 도17d 내지 도17f는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에 사용되는 압력을 감지할 수 있는 예시적인 압력 센서(또는 힘 센서)의 평면도이다.
도17b 및 도17c는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에 적용될 수 있는 예시적인 스트레인 게이지를 도시한다.
도17g 내지 도17i는 본 발명에 따른 터치 입력 장치의 압력 센서(또는 힘 센서)가 형성된 디스플레이 패널의 배면도이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 19 내지 도 22는 도 18에 도시된 각 단계들을 구체적으로 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 23는 메모 확인 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 24는 메모 수정 단계를 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 25 내지 도 26은 도 24에 도시된 메모 수정 단계를 부가적으로 설명하기 위한 예시 도면들이다.
도 27 내지 도 31은, 도 18에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법의 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 32 내지 도 33은 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 화면으로 다수의 사진들이 디스플레이되는 사진보관함(Album)을 보여주는 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.
도14a 및 도14b에 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, 도14c에 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, 도6a 내지 6i에서 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 도7d에 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 힘(또는 압력)을 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 센서를 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, 감지부가 감지한 감지 신호에 의하여 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이 때, 압력 센서 제어기(1300)는 터치 센서 제어기(1100)가 실장된 터치 PCB에 실장될 수도 있고, 디스플레이 제어기(1200)가 실장된 디스플레이 PCB에 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 센서가 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.
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.
이상에서는 터치 여부 및/또는 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 센서 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에 대해서 살펴보았다. 실시예에 따른 압력 검출 모듈을 전술한 터치 입력 장치(1000)에 적용함으로써, 터치 여부 및/또는 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기 또한 용이하게 검출할 수 있다. 특히, 디스플레이 모듈(200)에 대한 충격완화 및 디스플레이 패널(200A)의 화질을 유지하기 위해서 기판(300)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 압력 센서와 탄성 물질을 삽입하여 터치 입력 장치(1000)가 제조될 수 있다. 실시예에서는 이러한 탄성 물질을 압력 센서에 결합하여 디스플레이 모듈(200)에 대한 충격완화 및 디스플레이 모듈의 품질을 보장하면서도 압력 검출을 위한 갭(gap)을 안정적으로 유지하고자 한다. 이하에서는 터치 입력 장치(1000)에 실시예에 따른 압력 센서를 적용하여 터치 압력을 검출하는 경우에 대해서 예를 들어 상세하게 살펴본다.
도4a 내지 도4f는 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 도4f를 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 도3b에 도시된 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도4a 내지 도4c에서 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 전극을 배치하여 압력 센서로 사용하여 터치 압력을 검출할 수 있다. 이때, 터치 센서(10)는 디스플레이 모듈(200)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
이하에서 압력 감지 또는 검출을 위한 구성을 총괄하여 압력 감지부(400)로 지칭한다. 압력 감지부(400)는 압력 검출 모듈일 수도 있다.
실시예에서 압력 감지부(400)는 압력 센서(450,460) 및/또는 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 여기서, 도 4a에서의 압력 감지부(400)는 압력 센서(450,460) 및/또는 스페이서층(420)을 포함하고, 전극 시트(440)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(450, 460)는 전극 시트(440) 내부에 배치되고, 전극 시트(440)가 디스플레이 모듈(200)에 부착될 수 있다. 여기서, 도 4b에서의 압력 감지부(400)는 압력 센서(450,460) 및/또는 스페이서층(420)을 포함하되, 압력 센서(450, 460)가 디스플레이 모듈(200)에 직접 형성될 수 있다.
압력 감지부(400)는 예컨대, 에어갭(airgap)으로 이루어진 스페이서층(420)을 포함하여 구성되며, 이에 대해서는 도4a 내지 도4f를 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 감지부(400)와의 거리가 변할 수 있다. 또한, 기준 전위층과 압력 감지부(400) 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 감지부(400)와의 거리가 변할 수 있다. 또한, 기준 전위층과 압력 감지부(400) 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 스페이서층(420)은 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.
이하에서, 터치 센서(10)에 포함된 전극과 구분이 명확하도록, 압력을 검출하기 위한 전극(450 및 460)을 압력 센서(450,460)으로 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. 도4b에서 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 제1압력센서(450)와 제2압력센서(460)를 포함할 수 있다. 이때, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 중 어느 하나는 구동전극일 수 있고 나머지 하나는 수신전극일 수 있다. 구동전극에 구동신호를 인가하고 수신전극을 통해 감지신호를 획득할 수 있다. 전압이 인가되면, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(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 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량은 감소할 수 있다. 따라서, 수신전극을 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 수신전극을 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.
제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 동일한 층에 형성된 형태에 있어서, 도4d 및 도4e에 도시된 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 각각은 도14a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 복수의 전극으로 구성될 수 있다. 여기서 복수의 제1압력센서(450)는 제1축 방향으로 서로 이어진 형태이고, 복수의 제2압력센서(460)는 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 서로 이어진 형태이며, 제1압력센서(450) 및 제2압력센서(460) 중 적어도 하나는 각각의 복수의 마름모꼴 형태의 전극이 브릿지를 통해 연결되어 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 절연된 형태일 수 있다. 또한, 이 때, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 도14b에 도시된 형태의 전극으로 구성될 수 있다.
이상에서 터치 압력은 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량의 변화로부터 검출되는 것이 예시된다. 하지만, 압력 감지부(400)는 제1압력센서(450)과 제2압력센서(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 제1압력 센서(450)만을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 기판(300)과 제1압력 센서(450) 사이의 거리 변화에 따라 야기되는 제1압력센서(450)와 기판(300) 사이의 정전용량 변화로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 터치 압력이 커짐에 따라 거리(d)가 감소하므로 기판(300)과 제1압력센서(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, 도14d에 도시된 바와 같이 복수의 제1압력센서(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 패널(200A)의 하부면 상에 형성된 경우를 예시한다. 이 때, 제1압력센서(450)는 디스플레이 패널(200A)의 하부면 상에 형성되고, 제2압력센서(460)는, 제2압력센서(460)가 제1절연층(470) 상에 형성되고 제2절연층(471)이 제2압력센서(460) 상에 형성되는, 전극 시트의 형태로 기판(300)의 상부면에 배치될 수 있다. 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 도14c에 도시된 바와 같이 구성될 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 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 거리(d)가 감소할 수 있다. 이러한 경우, 상기 거리(d)의 감소에 따라 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량은 증가할 수 있다. 따라서, 수신전극을 통해 획득되는 감지신호에서 상호 정전용량의 증가량을 획득하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다. 이때, 도4f에서 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 서로 다른 층에 형성되므로, 제1압력센서(450) 및 제2압력센서(460)는 빗살형상 또는 삼지창 형상을 가질 필요는 없으며 제1압력센서(450) 및 제2압력센서(460) 중 어느 하나는 하나의 판(예컨대, 사각판) 형상을 가질 수도 있으며, 다른 하나는 도14d에 도시된 바와 같이 복수의 전극이 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있다.
도5a 내지 도5e는 실시예에 따른 압력 센서에 포함되는 압력 센서의 패턴을 예시한다.
도5a 내지 도5c는 제1실시예 및 제2실시예에 적용될 수 있는 압력 센서 패턴을 예시한다. 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량이 변화함에 따라 터치 압력의 크기를 검출할 때, 검출 정확도를 높이기 위해서 필요한 정전용량 범위를 생성하도록 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)의 패턴을 형성할 필요가 있다. 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 마주하는 면적이 크거나 길이가 길수록 생성되는 정전용량의 크기가 커질 수 있다. 따라서, 필요한 정전용량 범위에 따라 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 마주하는 면적의 크기, 길이 및 형상 등을 조절하여 설계할 수 있다. 도5b 및 도5c에는, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 동일한 층에 형성되는 경우로서 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 마주하는 길이가 상대적으로 길도록 압력 센서가 형성된 경우를 예시한다. 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 다른 층에 위치하는 경우에는 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 오버랩(overlap)되도록 구현될 수도 있다.
제1실시예 및 제2실시예에서 터치 압력은 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량의 변화로부터 검출되는 것이 예시된다. 하지만, 압력 센서(450, 460)가 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 중 어느 하나의 압력 센서만을 포함하도록 구성될 수 있으며, 이러한 경우 하나의 압력 센서와 그라운드층(디스플레이 모듈(200) 또는 기판(300)) 사이의 정전용량 변화를 검출함으로써 터치 압력의 크기를 검출할 수도 있다.
예컨대, 도4a 내지 4e에서 압력 센서는 제1압력센서(450)만을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 디스플레이 모듈(200)과 제1압력센서(450) 사이의 거리 변화에 따라 야기되는 제1압력센서(450)과 기준 전위층 사이의 자기 정전용량 변화로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 터치 압력이 커짐에 따라 거리(d)가 감소하므로 기준 전위층과 제1압력센서(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, 도5d에 예시된 바와 같이 판(예컨대, 사각판) 형상을 가질 수 있다.
도5e는 제3실시예에 적용될 수 있는 압력 센서 패턴을 예시한다. 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 서로 다른 층에 위치하므로 서로 오버랩되도록 구현될 수 있다. 도5e에 도시된 바와 같이, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 서로 직교하도록 배치하여 정전용량의 변화량 감지 민감도가 향상될 수 있다. 제3실시예에서, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 도5d에 예시된 바와 같이 판 형상을 갖도록 구현될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 터치 입력 장치(1000)에서 압력을 검출하기 위한 압력 감지부(400)는 압력 센서(450, 460) 및 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이상에서 스페이서층(420)은 기판(300)과 디스플레이 모듈(200) 사이의 공간으로 예시되었으나, 스페이서층(420)은 압력 센서(450, 460)과 기준 전위층(예컨대, 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200)) 사이에 위치하여, 압력을 갖는 터치에 따라 눌릴 수 있는 구성을 지칭할 수 있다.
이때, 압력 센서(450, 460)을 통해 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 압력의 크기를 감지하는 경우, 균일한 감지 성능을 갖기 위해서 스페이서층(420)의 휘어짐 정도 및 이의 회복력이 균일할 필요가 있다. 예컨대, 동일한 압력 크기로 터치 입력 장치(1000)를 다수 회 터치하는 경우 매번 압력 크기를 동일하게 검출할 수 있기 위해서는 스페이서층(420)이 상기 압력에 의해 눌리는 정도가 동일해야 한다. 예컨대, 반복되는 터치를 통해 스페이서층(420)이 변형되어 스페이서층(420)의 갭(gap)이 감소하는 경우에는 압력 감지부(400)의 균일한 성능을 보장할 수 없다. 따라서, 압력 감지부(400)의 압력 검출 성능을 보장하기 위해서 이러한 스페이서층(420)의 갭(gap)을 안정적으로 확보하는 것이 중요하다.
이에 따라, 실시예에서는 이러한 스페이서층(420)으로서 빠른 회복력을 갖는 탄성폼(elastic foam)을 이용할 수 있다. 실시예에 따른 탄성폼을 갖는 압력 감지부(400)는 터치 입력 장치(1000)의 기판(300)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 탄성폼을 포함하도록 압력 감지부(400)을 구성함으로써, 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 추가의 탄성 물질을 삽입하지 않고도 디스플레이 모듈(200)에 대한 충격을 완화하고 디스플레이 패널(200A)의 화질을 유지시킬 수 있다.
이때, 실시예에 따른 압력 감지부(400)에 포함되는 탄성폼은 충격이 인가되었을 때 눌리는 등 형태가 변할 수 있는 유연성을 가짐으로써 충격흡수 역할을 수행하면서도 복원력을 가져 압력 검출에 대한 성능 균일성을 제공할 수 있어야 한다.
또한, 탄성폼은 디스플레이 모듈(200)에 인가되는 충격을 완화할 수 있도록 충분한 두께가 형성될 필요가 있으며 이와 동시에 압력 검출의 민감도를 높일 수 있도록 압력 센서(450, 460)과 기준 전위층 사이의 거리가 너무 멀지 않게 하는 두께로 형성될 필요가 있다. 예컨대, 실시예에 따른 탄성폼은 10μm 내지 1mm의 두께로 형성될 수 있다. 탄성폼이 10μm보다 얇게 형성되면 충분히 충격을 흡수할 수 없고 1mm보다 두꺼운 경우 기준 전위층과 압력 센서(450, 460) 사이 또는 제1압력센서와 제2압력센서 사이의 거리가 멀어 압력 검출의 민감도가 저하될 수 있다.
예컨대, 실시예에 따른 탄성폼은 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리에스테르(Polyester), 폴리프로필렌(Polypropylene) 및 아크릴(Acrylic) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
도6a 및 도6b는 실시예에 따른 압력 감지부(400)의 터치 입력 장치에 대한 부착 위치를 예시한다. 도6a에 예시된 바와 같이, 압력 감지부(400)는 기판(300)의 상부면상에 부착되도록 구성될 수 있다. 또한 도6b에 예시된 바와 같이, 압력 감지부(400)는 디스플레이 모듈(200)의 하부면상에 부착되도록 구성될 수 있다. 이하에서는 압력 감지부(400)가 기판(300)의 상부면상에 부착되는 경우에 대해서 먼저 살펴본다.
도7a 내지 도7f는 실시예에 따른 압력 센서의 구조적 단면을 예시한다.
도7a에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 압력 센서 모듈(400)에서 압력 센서(450, 460)는 제1절연층(410)과 제2절연층(411) 사이에 위치한다. 예컨대, 제1절연층(410) 상에 압력 센서(450, 460)을 형성한 후 제2절연층(411)으로 압력 센서(450, 460)을 덮을 수 있다. 이때, 제1절연층(410)과 제2절연층(411)은 폴리이미드(polyimide)와 같은 절연 물질일 수 있다. 제1절연층(410)은 PET(Polyethylene terephthalate)일 수 있고 제2절연층(411)은 잉크(ink)로 이루어진 덮개층(cover layer)일 수 있다. 압력 센서(450, 460)는 구리(copper)와 알루미늄 같은 물질을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1절연층(410)과 제2절연층(411) 사이 및 압력 센서(450, 460)과 제1절연층(410) 사이는 액체 접착체(liquid bond) 와 같은 접착제(미도시)로 접착될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 압력 센서(450, 460)는, 제1절연층(410) 위에 압력 센서 패턴에 상응하는 관통 구멍을 갖는 마스크(mask)를 위치시킨 후 전도성 스프레이(spray)를 분사함으로써 형성될 수 있다.
도7a에서 압력 감지부(400)는 탄성폼(440)을 더 포함하며 탄성폼(440)은, 제2절연층(411)의 일면으로서 제1절연층(410)과 반대방향에 형성될 수 있다. 추후, 압력 감지부(400)가 기판(300)에 부착될 때 제2절연층(411)을 기준으로 기판(300) 측에 탄성폼(440)이 배치될 수 있다.
이때, 압력 감지부(400)을 기판(300)에 부착하기 위해서 소정 두께를 갖는 접착 테이프(430)가 탄성폼(430)의 외곽에 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 접착 테이프(430)는 양면 접착 테이프일 수 있다. 이때, 접착 테이프(430)는 탄성폼(430)을 제2절연층(411)에 접착하는 역할도 수행할 수 있다. 이때, 탄성폼(430) 외곽에 접착 테이프(430)를 배치시킴으로써 압력 감지부(400)의 두께를 효과적으로 줄일 수 있다.
도7a에 예시된 압력 감지부(400)가 도7a의 하단 방향에 위치하는 기판(300)에 부착되는 경우, 압력 센서(450, 460)는 도4c를 참조하여 설명된 바와 같이 압력을 검출하도록 동작할 수 있다. 예컨대, 압력 센서(450, 460)는 디스플레이 모듈(200) 측에 배치된 것으로서 기준 전위층은 기판(300)면이고 탄성폼(440)은 스페이서층(420)에 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(1000)를 상부에서 터치하는 경우 탄성폼(440)이 눌려 압력 센서(450, 460)과 기준 전위층인 기판(300) 사이의 거리가 감소하고, 이에 따라 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량이 감소할 수 있다. 이러한 정전용량 변화를 통해 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.
도7b는 도7a를 참조한 압력 감지부(400)과 유사하며 이하에서는 그 차이점을 위주로 설명한다. 도7b에서는 도7a와 달리, 탄성폼(440) 외곽에 위치하는 접착 테이프(430)를 통해서 압력 감지부(400)가 기판(300)에 부착되지 않는다. 도7b에서는 탄성폼(440)을 제2절연층(411)에 접착하기 위해 제1접착 테이프(431)와, 압력 감지부(400)을 기판(300)에 접착하기 위해 탄성폼(440) 상에 제2접착 테이프(432)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2접착 테이프(431, 432)를 배치함으로써 탄성폼(440)을 제2절연층(411)에 견고하게 부착하고 또한 압력 감지부(400)을 기판(300)에 견고하게 부착할 수 있다. 실시예에 따라, 도7b에 예시된 압력 감지부(400)는 제2절연층(411)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1접착 테이프(431)가 압력 센서(450, 460)을 직접 덮는 커버층의 역할을 수행하면서 탄성폼(440)을 제1절연층(410) 및 압력 센서(450, 460)에 부착하는 역할을 수행할 수 있다. 이는 이하의 도7c 내지 도7f의 경우에도 적용될 수 있다.
도7c는 도7a에 도시된 구조의 변형예이다. 도7c에서는 탄성폼(440)에 탄성폼(440)의 높이를 관통하는 홀(H: hole)을 형성하여 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치시 탄성폼(440)이 잘 눌려지도록 할 수 있다. 홀(H)에는 공기가 채워질 수 있다. 탄성폼(440)이 잘 눌려지는 경우 압력 검출의 민간도가 향상될 수 있다. 또한, 탄성폼(400)에 홀(H)을 형성함으로써 압력 감지부(400)을 기판(300) 등에 부착시에 공기로 인해 탄성폼(400)의 표면이 돌출되는 현상을 제거할 수 있다. 도7c에서는 탄성폼(400)을 제2절연층(411)에 견고하게 접착시키기 위해서 접착 테이프(430) 외에 제1접착 테이프(431)을 더 포함할 수 있다.
도7d는 도7b에 도시된 구조의 변형예로서, 도7c에서와 마찬가지로 탄성폼(440)에 탄성폼(440)의 높이를 관통하는 홀(H)이 형성되어 있다.
도7e는 도7b에 도시된 구조의 변형예로서, 제1절연층(410)의 일면으로서 탄성폼(440)과 다른 방향의 일면에 제2 탄성폼(441)을 더 포함한다. 이러한 제2 탄성폼(441)은 추후 터치 입력 장치(1000)에 압력 감지부(400)가 부착되었을 때 디스플레이 모듈(200)에 전달되는 충격을 최소화하기 위해 추가로 형성될 수 있다. 이때, 제2 탄성폼(441)을 제1절연층(410)에 접착하기 위해 제3접착층(433)을 더 포함할 수 있다.
도7f는 도4d를 참조하여 설명된 바와 같이 압력을 검출하도록 동작할 수 있는 압력 감지부(400)의 구조를 예시한다. 도7f에서는 탄성폼(440)을 사이에 두고 제1압력센서(450, 451)과 제2압력센서(460, 461)이 배치된 압력 감지부(400)의 구조가 도시된다. 도7b를 참조하여 설명한 구조와 유사하게, 제1압력센서(450, 451)은 제1절연층(410)과 제2절연층(411) 사이에 형성되고 제1접착 테이프(431), 탄성폼(440) 및 제2접착 테이프(432)가 형성될 수 있다. 제2압력센서(460, 461)은 제3절연층(412)과 제4절연층(413) 사이에 형성되고 제4절연층(413)이 제2접착 테이프(432)를 통해 탄성폼(440)의 일면측에 부착될 수 있다. 이때, 제3절연층(412)의 기판측 일면에는 제3접착 테이프(433)가 형성될 수 있으며, 제3접착 테이프(433)를 통해 압력 감지부(400)가 기판(300)에 부착될 수 있다. 도7b를 참조하여 설명한 바와 같이, 실시예에 따라, 도7f에 예시된 압력 감지부(400)는 제2절연층(411) 및/또는 제4절연층(413)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1접착 테이프(431)가 제1압력센서(450, 451)을 직접 덮는 커버층의 역할을 수행하면서 탄성폼(440)을 제1절연층(410) 및 제1압력센서(450, 451)에 부착하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제2접착 테이프(432)가 제2압력센서(460, 461)을 직접 덮는 커버층의 역할을 수행하면서 탄성폼(440)을 제3절연층(412) 및 제2압력센서(460, 461)에 부착하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치를 통해 탄성폼(440)이 눌리고 이에 따라 제1압력센서(450, 451)과 제2압력센서(460, 461) 사이의 상호 정전용량이 증가할 수 있다. 이러한 정전용량의 변화를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1압력센서(450, 451)과 제2압력센서(460, 461) 중 어느 하나를 그라운드(ground)로 하여 나머지 하나의 전극을 통해 자기 정전용량을 감지할 수 있다.
도7f의 경우 전극을 단일층으로 형성하는 경우보다, 압력 감지부(400)의 두께 및 제조 단가는 증가하나, 압력 감지부(400) 외부에 위치하는 기준 전위층의 특성에 따라 변하지 않는 압력 검출 성능이 보장될 수 있다. 즉, 도7f와 같이 압력 감지부(400)을 구성함으로써 압력 검출시 외부 전위(그라운드) 환경에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 압력 감지부(400)가 적용되는 터치 입력 장치(1000)의 종류에 무관하게 동일한 압력 감지부(400)의 사용이 가능하다.
도8a 및 도8b는 실시예에 따른 압력 센서가 디스플레이 모듈 맞은편 기판에 부착되는 경우를 예시한다. 도8a는 도7b에 예시된 구조의 압력 감지부(400)가 기판(300)의 상부면상에 부착된 경우를 예시한다. 8b는 도7e에 예시된 구조의 압력 감지부(400)가 기판(300)의 상부면상에 부착된 경우를 예시한다. 이때, 터치 입력 장치(1000)의 제조 과정에 따라 압력 감지부(400)과 디스플레이 모듈(200) 사이에는 에어갭이 위치할 수 있다. 터치에 따라 이러한 에어갭이 눌리더라도 압력 센서(450, 460)과 기판(300) 사이의 거리가 가까워 압력 검출 성능에 미치는 영향은 크지 않을 수 있다.
도8a에서는 기판(300)이 기준 전위층으로서 기능하는 경우이며, 실시예에 따라 도7a 내지 도7d의 변형된 형태가 기판(300)에 부착되는 경우도 가능하다. 도8a에서는 압력 감지부(400)에서 탄성폼(440)이 압력 센서(450, 460)에 대해서 상대적으로 기판(300) 측에 가깝게 형성되어 있으나, 탄성 폼(440)이 압력 센서(450, 460)에 대해서 상대적으로 디스플레이 모듈(200) 측에 가깝게 형성되어 있는 압력 감지부(400)가 기판(300)에 부착될 수도 있다. 즉, 탄성폼(440)이 제1절연층(410)의 상부에 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 기준 전위층은 디스플레이 모듈(200)이 될 수 있다.
도9a 및 도9b는 실시예에 따른 압력 센서가 디스플레이 모듈에 부착되는 경우를 예시한다.
도7a 내지 도7e에 예시된 구조의 압력 감지부(400)는 상하를 반전시키면 디스플레이 모듈(200)에 부착될 수도 있다. 도9a에서는 도7b에 예시된 구조의 압력 감지부(400)을 상하 반전시켜 디스플레이 모듈(200)에 부착한 경우를 예시한다. 이때, 터치에 따라 탄성폼(440)이 눌림으로써 압력 센서(450, 460)과 기준 전위층인 디스플레이 모듈(200) 사이의 거리가 감소하여, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량이 감소할 수 있다. 이러한 정전용량의 변화를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 변형된 압력 감지부(400)의 구조가 사용될 수 있다. 도9b에서는 도7b에 예시된 압력 감지부(400)의 변형된 구조를 상하 반전시켜 디스플레이 모듈(200)에 부착한 경우를 예시한다. 도9b에서는 탄성폼(400)가 압력 센서(450, 460)과 디스플레이 모듈(200) 사이에 위치하지 않고 압력 센서(450, 460)과 기판(300) 사이에 위치하도록 압력 감지부(400)가 구성될 수 있다. 이 경우, 압력 검출을 위한 기준 전위층은 기판(300)이 될 수 있다. 따라서, 터치에 따라 탄성폼(440)이 눌리고 압력 센서(450, 460)과 기준 전위층인 기판(300) 사이의 거리가 감소하여, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이의 상호 정전용량이 감소할 수 있다. 이러한 정전용량 변화로부터 터치 압력을 검출할 수 있다. 이 경우, 기판(300)과 압력 감지부(400) 사이에 위치할 수 있는 에어갭 또한 탄성폼(440)과 함께 터치에 따른 정전용량 변화를 유도하는데 이용될 수 있다.
이상에서 살펴본 압력 감지부(400)는 터치가 디스플레이 모듈의 상면 측에서 이루어진 경우를 상정하여 설명되나, 실시예에 따른 압력 감지부(400)는 터치 입력 장치(1000)의 하면 측에서 압력을 인가하는 경우에도 터치 압력을 감지할 수 있도록 변형될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부(400)가 적용되는 터치 입력 장치(1000)를 통해 압력을 검출하기 위해서 압력 센서(450, 460)에서 발생하는 정전용량의 변화를 감지할 필요가 있다. 따라서, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 중 구동전극에는 구동신호가 인가될 필요가 있고 수신전극으로부터 감지신호를 획득하여 정전용량의 변화량으로부터 터치 압력을 산출해야 한다. 실시예에 따라, 압력 검출의 동작을 위한 압력 센싱 IC 형태로 압력 검출 장치를 추가로 포함하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부(400)는 압력 검출을 위한 압력 센서(450, 460)을 포함하는 도7 등에 예시된 구조뿐 아니라 이러한 압력 검출 장치를 포괄하는 구성일 수 있다.
이러한 경우, 도1에 예시된 바와 같이, 구동부(120), 감지부(110) 및 제어부(130)와 유사한 구성을 중복하여 포함하게 되므로 터치 입력 장치(1000)의 면적 및 부피가 커지는 문제점이 발생할 수 있다.
실시예에 따라, 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100)의 작동을 위한 터치 검출 장치를 이용하여, 압력 센서(450, 460)에 압력 검출을 위한 구동신호를 인가하고 압력 센서(450, 460)으로부터 감지신호를 입력받아 터치 압력을 검출할 수도 있다. 이하에서는, 제1압력센서(450)가 구동전극이고 제2압력센서(460)가 수신전극인 경우를 가정하여 설명한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부(400)가 적용되는 터치 입력 장치(1000)에서 제1압력센서(450)는 구동부(120)로부터 구동신호를 인가받고 제2압력센서(460)는 감지신호를 감지부(110)에 전달할 수 있다. 제어부(130)는 터치 센서 패널(100)의 스캐닝을 수행함과 동시에 압력 검출의 스캐닝을 수행하도록 하거나, 또는 제어부(130)는 시분할하여 제1시간구간에는 터치 센서 패널(100)의 스캐닝을 수행하도록 하고 제1시간구간과는 다른 제2시간구간에는 압력 검출의 스캐닝을 수행하도록 제어신호를 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)는 전기적으로 구동부(120) 및/또는 감지부(110)에 연결되어야 한다. 이때, 터치 센서 패널(100)을 위한 터치 검출 장치는 터치 센싱 IC(150)로서 터치 센서 패널(100)의 일단 또는 터치 센서 패널(100)와 동일 평면상에 형성되는 것이 일반적이다. 압력 감지부(400)에 포함된 압력 센서(450, 460)는 임의의 방법으로 터치 센서 패널(100)의 터치 검출 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 압력 센서(450, 460)는 디스플레이 모듈(200)에 포함된 제2PCB(210)를 이용하여 커넥터(connector)를 통해 터치 검출 장치에 연결될 수 있다.
도10a 및 도10b는 압력 센서(450, 460)을 포함하는 압력 감지부(400)가 디스플레이 모듈(200)의 하부면에 부착되는 경우를 나타낸다. 도10a 및 도10b에서 디스플레이 모듈(200)은 하부면 일부에 디스플레이 패널의 작동을 위한 회로가 실장된 제2PCB(210)가 도시된다.
도10a는 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)가 디스플레이 모듈(200)의 제2PCB(210)의 일단에 연결되도록 압력 감지부(400)을 디스플레이 모듈(200)의 하부면에 부착하는 경우를 예시한다. 제2PCB(210) 상에는 압력 센서(450, 460)을 터치 센싱 IC(150) 등 필요한 구성까지 전기적으로 연결할 수 있도록 도전성 패턴이 인쇄되어 있을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도11a 내지 도11c를 참조하여 설명한다. 도10a에 예시된 압력 센서(450, 460)을 포함하는 압력 감지부(400)의 부착 방법은 기판(300)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
도10b는 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)을 포함하는 압력 감지부(400)가 디스플레이 모듈(200)의 제2PCB(210)에 일체형으로 형성된 경우를 예시한다. 예컨대, 디스플레이 모듈(200)의 제2PCB(210) 제작시에 제2PCB에 일정 면적(211)을 할애하여 미리 디스플레이 패널의 작동을 위한 회로뿐 아니라 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460)에 해당하는 패턴까지 인쇄할 수 있다. 제2PCB(210)에는 제1압력센서(450) 및 제2압력센서(460)을 터치 센싱 IC(150) 등 필요한 구성까지 전기적으로 연결하는 도전성 패턴이 인쇄되어 있을 수 있다.
도11a 내지 도11c는 압력 센서(450, 460)을 터치 센싱 IC(150)에 연결하는 방법을 예시한다. 도11a 내지 도11c에서 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 모듈(200)의 외부에 포함된 경우로서, 터치 센서 패널(100)의 터치 검출 장치가 터치 센서 패널(100)을 위한 제1PCB(160)에 실장된 터치 센싱 IC(150)에 집적된 경우를 예시한다.
도11a에서 디스플레이 모듈(200)에 부착된 압력 센서(450, 460)가 제1커넥터(121)를 통해 터치 센싱 IC(150)까지 연결되는 경우를 예시한다. 도11a에 예시된 바와 같이, 스마트폰과 같은 이동 통신 장치에서 터치 센싱 IC(150)는 제1커넥터(connector: 121)를 통해서 디스플레이 모듈(200)을 위한 제2PCB(210)에 연결된다. 제2PCB(210)는 제2커넥터(224)를 통해서 메인보드로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 터치 센싱 IC(150)는 제1커넥터(121) 및 제2커넥터(224)를 통해서 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 CPU 또는 AP와 신호를 주고 받을 수 있다.
이때, 도11a에서는 압력 감지부(400)가 도10b에 예시된 바와 같은 방식으로 디스플레이 모듈(200)에 부착된 것이 예시되나 도10a에 예시된 바와 같은 방식으로 부착된 경우에도 적용될 수 있다. 제2PCB(210)에는 압력 센서(450, 460)가 제1커넥터(121)를 통해 터치 센싱 IC(150)까지 전기적으로 연결될 수 있도록 도전성 패턴이 인쇄되어 있을 수 있다.
도11b에서 디스플레이 모듈(200)에 부착된 압력 센서(450, 460)가 제3커넥터(473)를 통해서 터치 센싱 IC(150)까지 연결되는 경우가 예시된다. 도11b에서 압력 센서(450, 460)는 제3커넥터(473)를 통해서 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 메인보드까지 연결되고, 추후 제2커넥터(224) 및 제1커넥터(121)를 통해서 터치 센싱 IC(150)까지 연결될 수 있다. 이때, 압력 센서(450, 460)는 제2PCB(210)와 분리된 추가의 PCB 상에 인쇄될 수 있다. 또는 실시예에 따라 압력 센서(450, 460)는 도7에 예시된 바와 같은 구조로 터치 입력 장치(1000)에 부착되어 압력 센서(450, 460)으로부터 전도성 트레이스등을 연장시켜 커넥터(473)를 통해 메인보드까지 연결될 수도 있다.
압력전극(450, 460)가 제2PCB(210) 상에 인쇄되거나 제2PCB와 분리된 추가의 PCB상에 인쇄되는 경우에도, 압력전극(450, 460)가 인쇄된 PCB부분과 압력전극(450, 460)을 통합적으로 압력 감지부(400)로 지칭할 수 있다.
도11c에서 압력 센서(450, 460)가 제4커넥터(474)를 통해서 직접 터치 센싱 IC(150)로 연결되는 경우가 예시된다. 도11c에서 압력 센서(450, 460)는 제4커넥터(474)를 통해 제1PCB(160)까지 연결될 수 있다. 제1PCB(160)에는 제4커넥터(474)부터 터치 센싱 IC(150)까지 전기적으로 연결하는 도전성 패턴이 인쇄되어 있을 수 있다. 이에 따라, 압력 센서(450, 460)는 제4커넥터(474)를 통해서 터치 센싱 IC(150)까지 연결될 수 있다. 이때, 압력 센서(450, 460)는 제2PCB(210)와 분리된 추가의 PCB 상에 인쇄될 수 있다. 제2PCB(210)와 추가의 PCB는 서로 단락되지 않도록 절연되어 있을 수 있다. 또는 실시예에 따라 압력 센서(450, 460)는 도7에 예시된 바와 같은 구조로 터치 입력 장치(1000)에 부착되어 압력 센서(450, 460)으로부터 전도성 트레이스등을 연장시켜 커넥터(474)를 통해 제1PCB(160)까지 연결될 수도 있다. 여기서, 제4커넥터(474)는 도11c와 달리, 제2PCB(210)와 직접 연결될 수도 있다.
도11b 및 도11c의 연결 방법은 압력 센서(450, 460)가 디스플레이 모듈(200)의 하부면뿐 아니라 기판(300)상에 형성된 경우에도 적용될 수 있다.
도11a 내지 도11c에서는 터치 센싱 IC(150)가 제1PCB(160) 상에 형성된 COF(chip on film) 구조를 가정하여 설명되었다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 본 발명은 터치 센싱 IC(150)가 터치 입력 장치(1000)의 실장공간(310) 내의 메인보드 상에 실장되는 COB(chip on board) 구조의 경우에도 적용될 수 있다. 도11a 내지 도11c에 대한 설명으로부터 당해 기술분야의 당업자에게 다른 실시예의 경우에 압력 센서(450, 460)의 커넥터를 통한 연결이 자명할 것이다.
이상에서는 구동전극으로서 제1압력센서(450)가 하나의 채널을 구성하고 수신전극으로서 제2압력센서(460)가 하나의 채널을 구성하는 압력 센서(450, 460)에 대해서 살펴보았다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 구동전극 및 수신전극은 각각 복수개의 채널을 구성하여 다중터치(multi touch)에 따라 다중의 압력 검출이 가능할 수 있다.
도12a 내지 도12c는 본 발명의 압력 센서가 복수의 채널을 구성하는 경우를 예시한다. 도12a에서는 제1압력센서(450-1, 450-2)과 제2압력센서(460-1, 460-2) 각각이 2개의 채널을 구성하는 경우가 예시된다. 도12a에서는 제1채널을 구성하는 제1압력센서(450-1)과 제2압력센서(460-1)이 제1압력 감지부(400)에 포함되고 제2채널을 구성하는 제1압력센서(450-2)과 제2압력센서(460-2)이 제2압력 감지부(400)에 포함되는 것을 예시하나, 2개의 채널을 구성하는 제1압력센서(450-1, 450-2)과 제2압력센서(460-1, 460-2)이 모두 하나의 압력 감지부(400)에 포함되도록 구성될 수 있다. 도12b에서는 제1압력센서(450)는 2개의 채널(450-1, 450-2)을 구성하나 제2압력센서(460)는 1개의 채널을 구성하는 경우가 예시된다. 도12c에서는 제1압력센서(450-1 내지 450-5)과 제2압력센서(460-1, 460-5) 각각이 5개의 채널을 구성하는 경우가 예시된다. 이 경우에도 5개의 채널을 구성하는 전극이 모두 하나의 압력 감지부(400)에 포함되도록 구성될 수 있다.
도12a 내지 도12c는 압력 센서가 단수 또는 복수의 채널을 구성하는 경우를 예시하며 다양한 방법으로 압력 센서가 단수 또는 복수의 채널로 구성될 수 있다. 도12a 내지 도12c에서 압력 센서(450, 460)가 터치 센싱 IC(150)에 전기적으로 연결되는 경우가 예시되지 않았으나, 도11a 내지 도11c 및 기타의 방법으로 압력 센서(450, 460)가 터치 센싱 IC(150)에 연결될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 기존의 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있도록 하는 터치 센서 패널을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지부(400)을 적용함으로써 해당 터치 입력 장치(1000)를 통해 터치 압력을 용이하게 검출할 수 있다. 기존의 터치 입력 장치(1000)에 최소한의 변경을 수행한 후 본 발명의 압력 감지부(400)을 배치함으로써, 기존의 터치 입력 장치(1000)를 이용해 터치 압력을 검출할 수 있다.
도13a 내지 도13c의 실험에서 도8a에 예시된 바와 같은 구조를 갖는 터치 입력 장치(1000)에 대해서 수행되었다. 이하의 실험에서 압력 감지부(400)에 포함되는 탄성폼(440)은 폴리 프로필렌을 포함하여 제작되었다.
도13a는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대한 압력 터치의 무게에 따른 정규화된 정전용량 변화의 차이를 나타내는 그래프이다. 도13a에서는 터치 입력 장치(1000)에 대해서 0gf(gram force), 100gf,…, 1000gf로 터치 표면을 누를 때 압력 검출 장치에서 계산된, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이에 발생하는 정전용량 변화의 차이를 정규화한 그래프이다. 여기서, 상기 정전용량 변화의 차이는 터치 입력 장치(1000)를 0gf로 압력 터치한 경우와 해당 무게의 gf로 압력 터치한 경우의 정전용량 변화의 차이를 나타낸다. 비록, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 무게의 크기에 따라 정전용량 변화의 차이가 정비례하여 변화하지는 않더라도 단조 증가 형태로 변화하므로, 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치시 압력의 크기를 검출하는 것이 가능하다.
도13b는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대한 소정 횟수의 압력 터치 전과 후에 압력 터치에 따른 정규화된 정전용량 변화의 차이 및 이들의 편차를 나타내는 그래프이다. 도13b의 실험은 4개 세트(set)의 터치 입력 장치(1000)에 대해서 각각 수행되었다. 도13b 상단 그래프에서 A 및 B는 800gf의 무게로 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에 대해서 10만회 압력 터치를 수행하기 전 및 후를 표시한다. A 및 B는 각각 800gf로 터치 입력 장치(1000)의 터치 표면을 눌렀을 때 압력 검출 장치에서 계산된, 제1압력센서(450)과 제2압력센서(460) 사이에 발생하는 정전용량 변화의 차이를 정규화한 값이다. 10만회 터치 전(A)과 터치 후(B)에 발생하는 정전용량 변화의 차이 값이 동일하지 않지만 그 편차는 매우 미미함을 알 수 있다.
도13b 하단에는 그래프 A와 그래프 B의 정전용량 변화의 차이 값 사이의 편차가 표시된다. 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)를 10만회 압력 터치하기 전 및 후에 발생하는 정전용량 변화의 차이 값 사이의 편차가 5% 이내임을 알 수 있다. 도13b로부터, 실시예에 따른 탄성폼을 이용하는 압력 감지부(400)을 장기간 사용하는 경우에도 압력 검출 성능이 균일하게 유지될 수 있음을 알 수 있다.
도13c는 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치에 대해 인가된 압력을 해제한 후 검출되는 정규화된 압력 차이의 변화를 나타내는 그래프이다. 도13c에서 800gf로 터치 입력 장치(1000)의 터치 표면을 눌렀을 때 압력 검출 장치에서 계산된 압력의 크기를 1로 표시하고, 이러한 압력 인가가 해제된 후 계산된 압력의 크기 변화를 나타낸다. 도13c를 참조하면, 압력 인가가 해제된 후 최대 압력 크기인 1의 90%에서 10%에 도달할 때까지 걸리는 시간은 대략 0.7초에 해당함을 할 수 있다. 이와 같이, 실시예에 따른 탄성폼을 포함하는 압력 감지부(400)을 이용하는 경우 압력 터치의 해제 후 복원력이 높아 연속된 압력 터치에도 압력 검출의 정밀도가 저하되는 것이 방지될 수 있다. 이때, 실시예에 따라 필요한 복원 속도는 차이가 있을 수 있다. 실시예에 따라 최대 압력 크기의 90%부터 10%에 도달하는 시간이 1초 이내일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 스트레인 게이지(450)는 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성될 수 있다. 도15a 내지 도15b는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에서 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 스트레인 게이지의 실시예를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도15a는 LCD 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)에 형성된 스트레인 게이지(450)를 도시한다. 구체적으로, 도15a에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지(450)가 제2기판층(262) 하면에 형성될 수 있다. 이 때, 스트레인 게이지(450)가 제2편광층(272) 하면에 형성될 수도 있다. 다음으로, 도15b는 OLED 패널(특히, AM-OLED 패널)을 이용하는 디스플레이 패널(200A)의 하부면에 형성된 스트레인 게이지(450)를 도시한다. 구체적으로, 스트레인 게이지(450)가 제2기판층(283) 하면에 형성될 수 있다.
OLED 패널의 경우, 유기물층(280)에서 빛이 발광하므로, 유기물층(280) 하부에 배치된 제2기판층(283)의 하면에 형성되는 스트레인 게이지(450)는 불투명한 물질로 구성될 수 있다. 하지만 이 경우, 디스플레이 패널(200A) 하면에 형성된 스트레인 게이지(450)의 패턴이 사용자에게 보일 수 있기 때문에, 스트레인 게이지(450)를 제2기판층(283) 하면에 직접 형성시키기 위하여, 제2기판층(283) 하면에 블랙 잉크와 같은 차광층을 도포한 후, 차광층 상에 스트레인 게이지(450)를 형성시킬 수 있다.또한, 도15b에서는 제2기판층(283)의 하면에 스트레인 게이지(450)가 형성되는 것으로 도시되었지만, 제2기판층(283)의 하부에 제3기판층(미도시)가 배치되고, 제3기판층의 하면에 스트레인 게이지(450)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.
도16a 내지 도16d는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에서 스트레인 게이지가 적용되는 예를 예시한다.
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.
도16a 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.
도16a 내지 도16d를 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 도3b에 도시된 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도16a 및 도16b에서 터치 센서가 형성된 커버층(100)이 디스플레이 패널(200A)를 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 발행하는 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.
이하에서, 터치 센서(10)에 포함된 전극과 구분이 명확하도록, 압력 또는 힘을 검출하기 위한 압력 센서(450)를 스트레인 게이지일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서(10)를 통해 터치 위치를 검출하고, 디스플레이 모듈(200)에 형성된 스트레인 게이지(450)로부터 터치 압력(또는 힘)을 검출할 수 있다. 이때, 터치 센서(10)는 디스플레이 모듈(200)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 에어갭(airgap)으로 이루어진 스페이서층(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 스페이서층(420)은 실시예에 따라 충격흡수물질로 이루어질 수 있다. 스페이서층(420)은 실시예에 따라 유전 물질(dielectric material)로 채워질 수 있다.
이때, 스트레인 게이지(450)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, 스트레인 게이지(450)는 ITO와 같은 투명한 물질로 구성될 수 있다.
이때, 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. 도5b에서 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 압력(또는 힘)이 인가되는 경우 커버층(100)과 함께 디스플레이 패널(200A)이 휘어질 수 있으므로 프레임(330)이 압력(또는 힘)에 따라 형체의 변형이 없더라도 터치 압력(또는 힘)의 크기를 검출할 수 있다.
도16c는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 게이지를 포함하는 터치 입력 장치의 단면도이다. 도16c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 게이지(450)는 디스플레이 패널(200A) 하면에 형성될 수 있다.
도16d는 도16c에 도시된 터치 입력 장치(1000)에 압력(또는 힘)이 인가된 경우의 단면도이다. 기판(300)의 상부면은 노이즈 차폐를 위해 그라운드(ground) 전위를 가질 수 있다. 객체(500)를 통해 커버층(100)의 표면에 압력(또는 힘)을 인가하는 경우 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)은 휘어지거나 눌릴 수 있다. 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라, 디스플레이 패널(200A)에 형성된 스트레인 게이지(450)가 변형되고, 그에 따라 스트레인 게이지(450)의 저항값이 변할 수 있다. 이러한 저항값의 변화로부터 터치 압력(또는 힘)의 크기를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서, 디스플레이 패널(200A)은 압력(또는 힘)을 인가하는 터치에 따라 휘어지거나 눌릴 수 있다. 디스플레이 패널(200A)은 터치에 따라 변형을 나타내도록 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.
도17a, 도17d 내지 도17f는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에 사용되는 압력(또는 힘)을 감지할 수 있는 예시적인 압력(또는 힘) 센서의 평면도이다. 이 경우, 압력(또는 힘) 센서는 스트레인 게이지(strain gauge)일 수 있다. 스트레인 게이지는 스트레인 양에 비례하여 전기 저항이 달라지는 장치로, 일반적으로 금속 결합된 스트레인 게이지가 사용될 수 있다.
스트레인 게이지에 사용될 수 있는 재료로는, 투명 물질로, 전도성 고분자(PEDOT: polyethyleneioxythiophene), ITO(indium tin oxide), ATO(Antimony tin oxide), 탄소나노튜브(CNT: carbon nanotubes), 그래핀(graphene), 산화갈륨아연(gallium zinc oxide), 인듐갈륨아연산화물(IGZO: indium gallium zinc oxide), 산화주석(SnO2), 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화갈륨(Ga2O3), and 산화카드뮴(CdO), 기타 도핑된 금속 산화물, 압전 저항 소자(piezoresistive element), 압전 저항 반도체 물질(piezoresistive semiconductor materials), 압전 저항 금속 물질(piezoresistive metal material), 은 나노 와이어(silver nanowire), 백금 나노 와이어(platinum nanowire), 니켈 나노 와이어(nickel nanowire), 기타 금속 나노 와이어(metallic nanowires) 등이 사용될 수 있다. 불투명 물질로는, 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver), 탄소 나노튜브(CNT: carbon nanotube), 콘스탄탄 합금(Constantan alloy), 카르마 합금(Karma alloys), 도핑된 다결정질 실리콘(polycrystalline silicon), 도핑된 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 도핑된 단결정 실리콘(single crystal silicon), 도핑된 기타 반도체 물질(semiconductor material) 등이 사용될 수 있다.
도17a에 도시된 바와 같이, 금속 스트레인 게이지는 격자형 방식으로 정렬된 금속 호일로 구성될 수 있다. 격자형 방식은 평행 방향으로 변형되기 쉬운 금속 와이어 또는 호일의 변형량을 극대화시킬 수 있다. 이 때, 도17a에 도시된 스트레인 게이지(450)의 수직방향 격자 단면은 전단 변형률(shear strain)과 포아송 변형률(Poisson Strain)의 효과를 감소시키기 위해 최소화될 수 있다.
도17a의 예에서, 스트레인 게이지(450)는 휴지(at rest) 상태에 있는 동안, 즉, 스트레인되지 않거나 다르게 변형되지 않은 동안 접촉하지는 않지만 서로 가까이 배치된 트레이스(traces)(451)을 포함할 수 있다. 스트레인 게이지는 스트레인 또는 힘의 부재시 1.8KΩ ±0.1%와 같은 공칭 저항(nominal resistance)을 가질 수 있다. 스트레인 게이지의 기본 파라미터로 변형률에 대한 민감도가 게이지 계수(GF)로 표현될 수 있다. 이 때, 게이지 계수는 길이의 변화(변형률)에 대한 전기 저항 변화의 비율로 정의될 수 있고, 다음과 같이 스트레인ε의 함수로서 표현할 수 있다.
Figure pat00001
여기서 △R은 스트레인 게이지 저항의 변화량이고, R은 비변형(undeformed) 스트레인 게이지의 저항이고, GF는 게이지 계수이다.
이 때, 저항의 작은 변화를 측정하기 위해, 스트레인 게이지는 대부분의 경우 전압 구동 소스가 있는 브리지 설정에서 사용된다.
도17b 및 도17c는 본 발명에 따른 터치 입력 장치에 적용될 수 있는 예시적인 스트레인 게이지를 도시한다. 도17b의 예에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지는 네 개의 다른 저항(R1, R2, R3, R4로 도시됨)을 갖는 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)(3000)에 포함되어, 가해진 힘을 나타내는 (다른 저항기들에 대한) 게이지의 저항 변화를 감지할 수 있다. 브리지(3000)는 힘 센서 인터페이스(미도시)에 결합되어, 터치 제어기(미도시)로부터 구동 신호(전압 VEX)를 수신하여 스트레인 게이지를 구동하고, 처리를 위해 가해진 힘을 나타내는 감지 신호(전압 VO)를 터치 제어기로 송신할 수 있다. 이 때, 브리지(3000)의 출력 전압(VO)은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00002
상기 등식에서 R1/R2 = R4/R3인 경우, 출력 전압(VO)은 0이 된다. 이 조건하에서 브리지(3000)는 균형을 이룬 상태이다. 이 때, 브리지(3000)에 포함된 저항 중 어느 하나의 저항값이 변경되면 0이 아닌 출력 전압(VO)이 출력된다.
이 때, 도17c에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지(450)가 RG이고, RG가 변화하는 경우, 스트레인 게이지(450) 저항의 변화는 브리지에 불균형을 가져오며 0이 아닌 출력 전압(VO)을 생성한다. 스트레인 게이지(450)의 공칭 저항이 RG일 때, 변형으로 유도된 저항의 변화 △R은 상기 게이지 계수 등식을 통해 ΔR = RG×GF×ε로 표현할 수 있다. 이 때, R1 = R2이고 R3 = RG라고 가정할 때 상기 브리지 등식을 VO/VEX 의 스트레인ε에 대한 함수로 다시 쓰면, 다음과 같다.
Figure pat00003
비록 도17c의 브리지가 단지 하나의 스트레인 게이지(450)만 포함하지만, 도17b의 브리지에 포함된 R1, R2, R3, R4로 도시된 위치에 네 개의 스트레인 게이지까지 사용될 수 있고, 이 경우 게이지들의 저항 변화는 가해진 힘을 감지하는데 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
도17c 및 도17d에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지(450)가 형성된 디스플레이 패널(200A)에 힘이 가해지면, 디스플레이 패널(200A)은 휘어지고, 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 트레이스(451)가 늘어나고, 트레이스(451)가 더 길고 더 좁아지게 되어 스트레인 게이지(450)의 저항이 증가하게 된다. 가해지는 힘이 증가함에 따라, 스트레인 게이지(450)의 저항은 그에 대응하여 증가할 수 있다. 따라서, 압력 센서 제어기(1300)가 스트레인 게이지(450)의 저항값의 상승을 검출하면, 그 상승은 디스플레이 패널(200A)에 가해진 힘으로 해석될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 브리지(3000)는 압력 센서 제어기(1300)와 통합될 수 있고, 이 경우 저항(R1, R2, R3) 중 적어도 하나 이상은 압력 센서 제어기(1300) 내의 저항으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 저항(R2, R3)은 압력 센서 제어기(1300) 내의 저항들로 대체되고, 스트레인 게이지(450) 및 저항(R1)으로 브리지(3000)를 형성할 수 있다. 이로써 브리지(3000)가 차지하는 공간이 줄어들 수 있다.
도17a에 도시된 스트레인 게이지(450)는 트레이스(451)이 수평방향으로 정렬되어 있으므로, 수평방향의 변형에 대하여 트레이스(451)의 길이 변화가 크므로 수평방향의 변형에 대한 감도는 높으나, 수직방향의 변형에 대하여는 트레이스(451)의 길이 변화가 상대적으로 작으므로, 수직방향의 변형에 대한 감도는 낮다. 도6d에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지(450)가 복수의 세부 영역을 포함하고, 각각의 세부영역에 포함된 트레이스(451)의 정렬 방향을 다르게 구성할 수 있다. 이렇게 정렬 방향이 다른 트레이스(451)들을 포함하는 스트레인 게이지(450)를 구성함으로써, 변형 방향에 대한 스트레인 게이지(450)의 감도 차이를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 도17a 및 도17d에 도시된 바와 같이 하나의 스트레인 게이지(450)를 형성하여 단일 채널로 구성된 힘 센서를 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 도17e에 도시된 바와 같이 복수의 스트레인 게이지(450)를 형성하여 복수 채널로 구성된 힘 센서를 구비할 수도 있다. 이러한 복수 채널로 구성된 힘 센서를 이용하여 복수의 터치에 대한 복수의 힘 각각의 크기를 동시에 센싱할 수도 있다.
온도 증가는 가해진 힘이 없어도 디스플레이 패널(200A)을 팽창시키고, 그 결과 디스플레이 패널(200A)에 형성된 스트레인 게이지(450)가 늘어날 수 있기 때문에, 온도 변화는 스트레인 게이지(450)에 악영향을 미칠 수 있다. 그 결과, 스트레인 게이지(450)의 저항이 증가하고 스트레인 게이지(450)에 가해진 힘으로 잘못 해석될 수 있다.
온도 변화를 보상하기 위해, 도17c에 도시된 브리지(3000)의 저항(R1, R2, R3) 중 적어도 하나 이상이 서미스터(thermistor)로 대체될 수 있다. 서미스터의 온도에 의한 저항 변화는 스트레인 게이지(450)가 형성된 디스플레이 패널(200A)의 열 팽창으로 인한 스트레인 게이지(450)의 온도에 의한 저항 변화에 대응할 수 있고, 그럼으로써 온도에 의한 출력 전압(VO)의 변화를 줄여줄 수 있다.
또한, 두 개의 게이지를 사용하여 온도 변화의 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 도17f에 도시된 바와 같이, 수평방향으로의 변형이 일어날 때, 스트레인 게이지(450)의 트레이스(451)는 변형 방향과 평행한 수평방향으로 정렬될 수 있고, 더미 게이지(460)의 트레이스(461)는 변형 방향과 직교하는 수직방향으로 정렬될 수 있다. 이 때, 변형은 스트레인 게이지(450)에 영향을 미치고 더미 게이지(460)에는 영향을 거의 미치지 않으나, 온도는 스트레인 게이지(450) 및 더미 게이지(460) 모두에 같은 영향을 미친다. 따라서, 온도 변화가 두 게이지에 동일하게 적용되므로, 두 게이지의 공칭 저항 RG의 비율은 변하지 않는다. 이 때, 이러한 두 게이지가 휘트스톤 브리지의 출력 노드를 공유하는 경우, 즉, 두 게이지가 도6b의 R1과 R2인 경우, 혹은 R3와 R4인 경우, 브리지(3000)의 출력 전압(VO) 또한 변하지 않으므로, 온도 변화의 영향을 최소화할 수 있다.
도17g 내지 도17i는 본 발명에 따른 터치 입력 장치의 힘 센서가 형성된 디스플레이 패널의 배면도이다.
스트레인 게이지(450)의 트레이스(451)는 변형 방향과 평행한 방향으로 정렬되는 것이 바람직하므로, 도17g에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)의 가장자리 영역에서는 디스플레이 패널(200A)의 테두리와 수직한 방향으로 스트레인 게이지(450)의 트레이스(451)가 정렬되도록 배치할 수 있다. 더욱 구체적으로는 디스플레이 패널(200A)의 가장자리는 고정되어 있으므로, 디스플레이 패널(200A)에 힘이 인가될 때, 디스플레이 패널(200A)의 중심과 힘이 인가되는 위치를 잇는 직선과 평행한 방향으로의 변형이 가장 클 수 있다. 따라서, 스트레인 게이지(450)가 배치되는 위치와 디스플레이 패널(200A)의 중심을 잇는 직선과 평행한 방향으로 스트레인 게이지(450)의 트레이스(451)가 정렬되도록 배치하는 것이 바람직하다.
반면, 더미 게이지(460)의 트레이스(461)는 변형 방향과 수직한 방향으로 정렬되는 것이 바람직하므로, 도17g에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)의 가장자리 영역에서는 디스플레이 패널(200A)의 테두리와 평행한 방향으로 더미 게이지(460)의 트레이스(461)가 정렬되도록 배치할 수 있다. 더욱 구체적으로는 디스플레이 패널(200A)의 가장자리는 고정되어 있으므로, 디스플레이 패널(200A)에 힘이 인가될 때, 디스플레이 패널(200A)의 중심과 힘이 인가되는 위치를 잇는 직선과 수직한 방향으로의 변형이 가장 작을 수 있다. 따라서, 더미 게이지(460)가 배치되는 위치와 디스플레이 패널(200A)의 중심을 잇는 직선과 수직한 방향으로 더미 게이지(460)의 트레이스(461)가 정렬되도록 배치하는 것이 바람직하다.
이 때, 도17g에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지(450)와 더미 게이지(460)가 한 쌍을 이루어서 서로 인접한 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 위치간의 온도 차이는 크지 않을 수 있으므로, 더욱 온도 변화의 영향을 최소화 할 수 있다.
또한, 예를 들어, 도17h에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)의 테두리를 따라, 디스플레이 패널(200A)의 테두리와 평행한 방향으로 정렬된 트레이스(461)를 갖는 복수의 더미 게이지(460)를 배치할 수도 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(200A)의 가장자리 영역은 힘에 의한 변형량이 매우 작으므로, 디스플레이 패널(200A)의 가장자리 영역에 배치된 더미 게이지(460)는 온도 변화 영향을 보상하는 데에 더욱 효과적일 수 있다. 또한, 예를 들어, 도17i에 도시된 바와 같이, 더미 게이지(460)가 변형량이 가장 작은 디스플레이 패널(200A)의 네 코너영역에 배치될 수 있고, 더미 게이지(460)의 트레이스가 변형량이 가장 큰 방향과 수직한 방향으로 정렬되도록 배치될 수 있다.
이상에서는 외부로부터의 압력(또는 힘)을 감지할 수 있는 다양한 실시 형태에 따른 터치 입력 장치를 설명하였다. 이하에서는, 상술한 다양한 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 도 18 이하의 도면들을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법은, 판별 단계(1810), 메모 표시 단계(1820), 및 메모 마크 표시 단계(1840)를 포함한다. 여기서, 1820 단계와 1840 단계 사이에 메모에 소정의 데이터가 저장되는지 여부를 판별하는 단계(1830)가 더 포함될 수 있다.
도 18에 도시된 각 단계들을 구체적으로 설명하기 위해서, 도 19 내지 도 22를 참조한다.
도 19를 참조하면, 도 18에 도시된 판별 단계(1810)는, 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 객체(Ob1)로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별하는 단계이다.
여기서, 디스플레이 화면은, 터치 입력 장치(1000)의 커버층(100)을 통해서 표시되는 것을 의미한다. 디스플레이 화면은, 도 2에 도시된 디스플레이 제어기(1200)에 의해 제어될 수 있다.
객체(Ob1)는 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 대상으로서, 도 19에 도시된 문자 메시지(text message)를 포함하는 개념이다. 객체(Ob1)는 도 19에 도시된 문자 메시지뿐만 아니라, 사진, 동영상 및 문서 등을 포함한다.
압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치는, 단순 터치(또는 탭 터치)와 구별되는 터치로서, 구체적으로, 압력 터치는 터치 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 압력이, 미리 설정된 기준 압력 이상인 터치를 의미한다. 롱 터치는 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 터치 시간이 미리 설정된 기준 시간 이상인 터치를 의미한다. 면적 터치는 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 터치 면적이 미리 설정된 기준 면적 이상인 터치를 의미한다. 여기서, 터치 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 압력이 기준 압력 미만이면, 상기 터치는 단순 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 어느 하나가 될 수 있다. 터치 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 시간이 기준 시간 미만이면, 상기 터치는 단순 터치 및 면적 터치 중 어느 하나가 될 수 있다. 그리고, 터치 입력 장치(1000)의 커버층(100)으로 입력되는 터치에 수반된 터치 면적이 기준 면적 미만이면, 상기 터치는 단순 터치가 될 수 있다.
도 19를 참조하면, 사용자의 손(h)이 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 객체(Ob1)를 터치하면, 터치 입력 장치(1000)는 객체(Ob1)로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 프로세서(1500)가 터치 센서 제어기(1100)로부터 터치 위치를 제공받고, 압력 센서 제어기(1300)로부터 터치 위치별 압력의 크기를 제공받아 객체(Ob1)으로 입력되는 터치의 종류를 판별할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 메모창(MW)이 디스플레이 화면이 표시될 때, 메모창(MW)의 일 부분이 객체(Ob1)에 연결되도록 표시될 수 있다. 이렇게 메모창(MW)의 일 부분이 객체(Ob1)에 연결되도록 표시되면, 표시된 메모창(MW)이 어떤 객체(Ob1)에 종속되는 것인지 사용자가 직관적으로 이해 및 확인할 수 있다.
도 20a 및 도 21을 참조하면, 도 18에 도시된 메모 표시 단계(1820)는 객체(Ob1)로 입력된 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인 경우에, 디스플레이 화면에 메모창(MW)을 표시하는 단계이다.
여기서, 메모창(MW)은 객체(Ob1)에 종속되고, 메모창(MW)에는 소정의 데이터가 저장될 수 있다. 메모창(MW)에 저장되는 데이터는, 텍스트, 그림, 사진, 동영상 및 문서를 포함한다.
도 20a에서는, 메모창(MW)에 데이터로서 텍스트가 기록 및 저장될 수 있도록 커서(C)가 표시되어 있다. 도 21에서는 메모창(MW’)에 사용자의 손(h)에 그립된 펜(p)에 의해 그려진 그림이 표시되어 있다. 이렇게 다양한 형태의 데이터가 메모창(MW, MW’)에 표시 및 저장될 수 있다.
한편, 도 18에 도시된 메모 표시 단계(1820)는, 메모창(MW)를 표시하지 않고, 객체(Ob1)의 뒷면을 표시할 수 있다 도 20b를 참조하여 설명한다.
도 20b를 참조하면, 도 18에 도시된 메모 표시 단계(1820)는, 객체(Ob1)로 입력된 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인 경우에, 디스플레이 화면에 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)을 표시하는 단계이다. 디스플레이 화면에 표시되는 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)은 도 20b에 도시된 바와 같이 전면이 표시될 수도 있고, 일부만 표시될 수도 있다.
표시된 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에는 소정의 데이터가 저장될 수 있다. 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에 저장되는 데이터는, 텍스트, 그림, 사진, 동영상 및 문서를 포함한다. 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에 데이터로서 텍스트가 기록 및 저장될 수 있도록 커서(C)가 표시되어 있다. 여기서, 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에는, 도 21과 같이, 사용자의 손(h)에 그립된 펜(p)에 의해 그려진 그림이 표시될 수도 있다.
도 22를 참조하면, 도 18에 도시된 메모 마크 표시 단계(1840)는 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 객체(Ob1’)에 소정의 메모 마크(CM)를 표시하는 단계이다.
여기서, 메모 마크 표시 단계(1840)는, 도 21a에서 도시된 메모창(MW, MW’) 또는 도 21b에 도시된 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에 소정의 데이터가 저장된 경우에 수행될 수 있다. 즉, 도 20a에 도시된 메모창(MW, MW’)에 소정의 데이터가 저장되는지 여부를 판별하는 단계(1830) 또는 도 21b에 도시된 객체(Ob1)의 뒷면(Ob1-b)에 소정의 데이터가 저장되는지 여부를 판별하는 단계가 선행될 수 있다. 예를 들어, 메모창(MW, MW’)에 도 20a 내지 도 21과 같은 소정의 데이터가 기록되면, 객체(Ob1’)에 메모 마크(CM)가 표시되고, 메모창(MW, MW’)에 소정의 데이터가 기록되지 않으면, 객체(Ob1’)에 메모 마크(CM)는 표시되지 않거나 메모창(MW, MW’)이 삭제될 수 있다. 이러한 도 18에 도시된 1830 단계와 1840단계는, 도 2에 도시된 프로세서(1500)에서 수행될 수 있다.
메모 마크(CM)는 객체(Ob1’)의 일 부분에 표시될 수 있는데, 예를 들어, 도 22와 같이, 객체(Ob1’)의 우측 하단부에 ‘M’자 형상으로 표시될 수 있다.
이와 같이, 도 18 내지 도 22에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법을 사용하면, 소정의 객체에 사용자가 원하는 메모를 삽입할 수 있고, 이후 사용자는 객체에 표시된 메모 마크를 쉽게 인지하여 해당 객체에 소정의 메모가 삽입되어 있음을 직관적으로 파악할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법은, 메모 확인 단계를 더 포함할 수 있다. 도 23a 내지 도 23b을 참조하여 설명한다.
도 23a을 참조하면, 메모 확인 단계는, 도 22에 도시된 메모 마크(CM)가 표시된 객체(Ob1’)로 단순 터치, 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되는 경우, 소정의 데이터가 저장된 메모창(MW’)이 디스플레이 화면에 표시되는 단계이다. 이러한 메모 확인 단계를 더 포함하면, 사용자는 메모 마크(CM)가 표시된 객체(Ob1’)에 어떠한 메모가 있는지를 쉽고 직관적으로 확인할 수 있다.
도 23b을 참조하면, 메모 확인 단계는, 도 22에 도시된 메모 마크(CM)가 표시된 객체(Ob1’)로 단순 터치, 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되는 경우, 소정의 데이터가 저장된 객체(Ob1’)의 뒷면(Ob1’-b)이 디스플레이 화면에 표시되는 단계이다. 이러한 메모 확인 단계를 더 포함하면, 사용자는 메모 마크(CM)가 표시된 객체(Ob1’)에 어떠한 메모가 있는지를 쉽고 직관적으로 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법은, 메모 수정 단계를 더 포함할 수 있다. 도 24내지 도 26을 참조하여 설명한다.
도 24를 참조하면, 메모 수정 단계는, 도 23a을 참조하여 설명한 메모창 확인 단계 또는 도 23b를 참조하여 설명한 객체의 뒷면 확인 단계에 의해서 디스플레이 화면에 표시된 메모창(MW’) 또는 객체의 뒷면(Ob1’-b)으로 단순 터치, 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되는 경우, 메모창(MW’) 또는 객체의 뒷면(Ob1’-b)이 수정가능한 상태로 변경되는 단계이다. 여기서, 메모창(MW’) 또는 객체의 뒷면(Ob1’-b)이 수정가능한 상태로 변경된다는 의미는, 도 25에 도시된 바와 같이, 메모창(MW’) 또는 객체의 뒷면(Ob1’-b)에 커서(C)가 생성되고, 디스플레이 화면 하단부에 가상 키보드 창(K)이 생성되는 상태를 의미할 수 있다. 또한, 도 26에 도시된 바와 같이, 메모창(MW’) 또는 객체의 뒷면(Ob1’-b)에 직접 사용자의 손(h)에 그립된 펜(P)에 의한 그림이 그려질 수 있는 상태 혹은 디스플레이 화면의 하단부에 사용자의 손(h)에 그립된 펜(P)에 의한 그림이 그려질 수 있는 보드(b)가 생성되는 상태를 의미할 수 있다. 이러한 메모 수정 단계를 더 포함하면, 사용자는 객체(Ob1’)에 삽입된 메모를 쉽고 빠르게 수정(변경, 추가, 삭제 등)할 수 있는 이점이 있다.
도 27 내지 도 31은, 도 18에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법의 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 27 내지 도 31에 도시된 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법은, 소정의 객체가 사진인 것으로 가정한 것이다.
도 27을 참조하면, 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 사진(Ob2)으로 입력되는 사용자의 손(h)에 의한 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 터치 입력 장치(1000)가 판별한다.
도 28a 내지 28b을 참조하면, 도 27에서 사용자의 손(h)에 의한 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나이면, 터치 입력 장치(1000)는 메모창(MW) 또는 사진의 뒷면(Ob2-b)을 디스플레이 화면에 표시한다. 메모창(MW) 또는 사진의 뒷면(Ob2-b)에는 소정의 데이터가 저장될 수 있도록 커서(C)가 표시될 수 있고, 가상 키보드 창(K)이 디스플레이 화면에 더 표시될 수 있다. 한편, 도 29에는 메모창(MW)에는 소정의 데이터가 그림으로 저장될 수 있는데, 이를 위해 사용자는 자신의 손(h)에 그립된 펜(P)을 사용하여 메모창(MW’)에 또는 가상 보드(b)에 직접 그림을 그릴 수 있다. 도 29에 도시된 예는 도 28b에 도시된 사진의 뒷면(Ob2-b)에도 적용될 수 있다.
도 30을 참조하면, 도 28 및 도 29에 도시된 메모창(MW, MW’)에 소정의 데이터가 기록 및 저장되면, 터치 입력 장치(1000)는 사진(Ob2’)에 소정의 메모 마크(CM)를 표시할 수 있다.
도 31a 내지 도 31b를 참조하면, 메모 마크(CM)가 표시된 사진(Ob2)으로 단순 터치, 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되는 경우, 터치 입력 장치(1000)는 소정의 데이터가 저장된 메모창(MW’) 또는 사진의 뒷면(Ob2’-b)이 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.
여기서, 도 24 내지 도 26에 도시된 메모 수정 단계가 더 적용될 수 있다.
도 32는 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 화면으로 다수의 사진들이 디스플레이되는 사진보관함(Album)을 보여주는 도면이다.
도 32를 참조하면, 다수의 사진들 중 메모 마크(CM)가 표시된 사진들이 쉽게 식별됨을 확인할 수 있다. 사용자는 사진보관함에 저장된 사진들 중에서 메모 마크(CM)가 표시된 사진을 단순 터치, 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 하나 이상으로 터치하면, 터치 입력 장치(1000)는 도 33에 도시된 바와 같이, 해당 사진의 메모창(MW’) 또는 사진의 뒷면(Ob2’-b)을 디스플레이 화면에 표시할 수 있다.
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.

Claims (12)

  1. 디스플레이 화면을 통해 소정의 객체를 디스플레이할 수 있는 터치 입력 장치에서, 상기 객체에 소정의 메모를 삽입하는 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 상기 객체로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별하는, 판별 단계;
    상기 객체로 입력된 터치가 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상이면, 상기 객체에 종속되고 소정의 데이터가 저장될 수 있는 메모창을 상기 디스플레이 화면에 표시하는, 메모 표시 단계; 및
    상기 메모창에 상기 데이터가 기록되면, 상기 객체에 소정의 메모 마크를 표시하는, 메모 마크 표시 단계;
    를 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모 마크가 표시된 상기 객체로 단순 터치, 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되면, 상기 데이터가 저장된 상기 메모창이 상기 디스플레이 화면에 표시되는, 메모 확인 단계;를 더 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메모 확인 단계에 의해서 상기 디스플레이 화면에 표시된 상기 메모창으로 상기 단순 터치, 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되면, 상기 메모창이 수정가능한 상태로 변경되는, 메모 수정 단계;를 더 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  4. 디스플레이 화면을 통해 소정의 객체를 디스플레이할 수 있는 터치 입력 장치에서, 상기 객체에 소정의 메모를 삽입하는 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 화면에 디스플레이되고 있는 상기 객체로 입력되는 터치가 압력 터치, 롱 터치 및 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상인지를 판별하는, 판별 단계;
    상기 객체로 입력된 터치가 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 어느 하나 이상이면, 소정의 데이터가 저장될 수 있는 상기 객체의 뒷면을 상기 디스플레이 화면에 표시하는, 메모 표시 단계; 및
    상기 객체의 뒷면에 상기 데이터가 기록되면, 상기 객체에 소정의 메모 마크를 표시하는, 메모 마크 표시 단계;
    를 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 메모 마크가 표시된 상기 객체로 단순 터치, 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되면, 상기 데이터가 저장된 상기 객체의 뒷면이 상기 디스플레이 화면에 표시되는, 메모 확인 단계;를 더 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 메모 확인 단계에 의해서 상기 디스플레이 화면에 표시된 상기 객체의 뒷면으로 상기 단순 터치, 상기 압력 터치, 상기 롱 터치 및 상기 면적 터치 중 적어도 하나 이상이 입력되면, 상기 객체의 뒷면이 수정가능한 상태로 변경되는, 메모 수정 단계;를 더 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 메모 표시 단계는, 상기 객체의 뒷면의 전부 또는 일부를 상기 디스플레이 화면에 표시하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메모 마크 표시 단계에서, 상기 메모 마크는 상기 객체의 일 부분에 표시되는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 객체는, 문자 메시지, 사진, 동영상 및 파일 중 어느 하나 이상인, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 데이터는, 텍스트, 사진, 동영상 및 파일 중 어느 하나 이상인, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메모 표시 단계는, 커서를 표시하고, 상기 디스플레이 화면에 가상 키보드 창을 표시하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메모 마크 표시 단계에서, 상기 데이터가 기록되지 않으면, 상기 객체에 상기 메모 마크를 삽입하지 않는 단계를 더 포함하는, 터치 입력 장치에서 디스플레이되는 객체에 메모를 삽입하는 방법.
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