KR20180087524A - 터치 센서 및 이를 포함하는 마우스 - Google Patents

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KR20180087524A
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김무겸
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 터치 센서는, 아일랜드 패턴들과 상기 아일랜드 패턴들 사이에 연결되는 브릿지 패턴들을 포함하는 베이스층과, 상기 아일랜드 패턴들 상에 배치되며, 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 터치를 감지하는 센서 화소들을 포함한다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 마우스{TOUCH SENSOR AND MOUSE INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시 예는 터치 센서 및 이를 포함하는 마우스에 관한 것이다.
터치 센서를 구현하는 방식으로는 광학 방식, 열감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 터치 센서(capacitive touch sensor)는 사람의 손 또는 물체의 접촉에 따라 정전용량이 변화되는 지점을 검출하여 터치 위치를 파악할 수 있는 것으로서, 멀티 터치의 검출이 용이하고 정확도가 뛰어나 최근 널리 사용되고 있다.
또한, 최근에는 터치 센서를 이용하여 터치 위치뿐만 아니라 지문 및 터치 압력까지 검출함으로써, 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
정전용량 방식의 지문 센서는 사람의 손가락이 도전성 감지 전극에 근접할 때 지문의 골(valley)과 융선(ridge) 형상에 따른 정전용량의 변화를 검출함으로써, 지문의 모양(지문 패턴)을 획득할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 연신(延伸)이 가능하며, 사용자의 지문을 효과적으로 감지할 수 있는 터치 센서와, 이를 포함하는 마우스를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 센서는, 아일랜드 패턴들과 상기 아일랜드 패턴들 사이에 연결되는 브릿지 패턴들을 포함하는 베이스층과, 상기 아일랜드 패턴들 상에 배치되며, 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 터치를 감지하는 센서 화소들을 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고, 상기 센서 화소들 중 제i(i는 2 이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는, 센서 전극과, 게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터와, 게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터와, 상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 브릿지 패턴들 상에 배치되며, 상기 아일랜드 패턴들 상으로 연장되어 상기 센서 화소들과 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 브릿지 패턴들 상에서 굴곡을 갖는 물결 무늬 형상으로 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 아일랜드 패턴들 상에서 적어어도 일부가 직선 형상을 갖도록 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 화소는, 게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 터치가 발생한 경우, 상기 센서 전극은 상기 사용자의 손가락과 제2 커패시터를 형성할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 출력 전류의 크기는 상기 제2 커패시터의 정전용량의 변화에 대응하여 변화될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 인가되는 게이트 전압은 하기의 수식에 의해 정의되며, Vg = Vcom +{Vc1/(Vc1+Vc2)}*Vs, 상기 Vg는 상기 게이트 전압이고, 상기 Vcom은 상기 기준 전압선을 통해 상기 제2 트랜지스터에 제공되는 기준 전압이고, 상기 Vc1은 상기 제1 커패시터의 정전용량이고, 상기 Vc2는 상기 제2 커패시터의 정전용량이고, 상기 Vs는 상기 제i 센서 주사선을 통해 제공되는 센서 주사 신호의 전압 변화량을 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 기준 전압선으로 기준 전압을 제공하는 전원 공급부와, 상기 센서 주사선들로 센서 주사 신호를 순차적으로 공급하는 센서 주사 구동부와, 상기 출력선들을 통해 제공되는 상기 출력 전류를 이용하여 지문을 검출하는 리드아웃 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 터치 감지 영역과 상기 터치 감지 영역의 주변에 제공되는 주변 영역을 포함하는 기판을 더 포함하고, 상기 베이스층은 상기 터치 감지 영역 상에 배치되며, 상기 전원 공급부, 상기 센서 주사 구동부, 및 상기 리드아웃 회로 중 적어도 하나는 상기 주변 영역 상에 배치될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 전극은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 전극은 평면상으로 볼 때 상기 커패시터 전극과 중첩될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 아일랜드 패턴들 각각은 사각 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마우스는, 마우스 본체와, 상기 마우스 본체 상에 배치되며, 사용자의 입력을 수신하는 적어도 하나의 버튼부와, 사용자의 터치를 감지하여 터치 정보를 생성하는 터치 센서를 포함하고, 상기 터치 센서는, 아일랜드 패턴들과 상기 아일랜드 패턴들에 연결되는 브릿지 패턴들을 포함하는 베이스층과, 상기 아일랜드 패턴들 상에 배치되며, 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 터치를 감지하는 센서 화소들을 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 터치 센서는, 상기 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고, 상기 센서 화소들 중 제i(i는 2 이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는, 센서 전극과, 게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터와, 게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터와, 상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 센서 화소는, 게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 터치가 발생한 경우, 상기 센서 전극은 상기 사용자의 손가락과 제2 커패시터를 형성하고, 상기 출력 전류의 크기는 상기 제2 커패시터의 정전용량의 변화에 대응하여 변화될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 터치 센서는, 상기 기준 전압선으로 기준 전압을 제공하는 전원 공급부와, 상기 센서 주사선들로 센서 주사 신호를 순차적으로 공급하는 센서 주사 구동부와, 상기 출력선들을 통해 제공되는 상기 출력 전류를 이용하여 지문을 검출하는 리드아웃 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 터치 센서는 상기 마우스 본체의 표면 및 상기 버튼부의 표면 중 적어도 하나의 표면에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서 및 이를 포함하는 마우스에 따르면, 아일랜드 패턴과 브릿지 패턴 구조에 의해 연신이 가능하며, 아일랜드 패턴 상에 배치된 센서 화소를 이용하여 지문을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 센서 화소의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 커패시터의 정전 용량이 지문의 융선 및 골에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 센서 화소의 실시 예를 나타낸 등가 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 센서 화소의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서의 기판을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서의 베이스층을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7b에 도시된 영역 P1의 확대도이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 센서를 포함하는 마우스의 사시도이다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 센서를 포함하는 마우스의 측면도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서(100)는 사용자에 의한 터치를 인식할 수 있다.
예컨대, 터치 센서(100)에 의해 구현 가능한 인식 동작은 터치가 발생한 위치에 대한 식별, 터치된 손가락의 지문 인식, 및 터치 압력에 대한 감지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
터치 센서(100)는 기판(SUB), 다수의 센서 화소들(SP), 센서 주사 구동부(110), 리드 아웃(read-out) 회로(120), 및 전원 공급부(130)를 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(SUB)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예컨대, 기판(SUB)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 기판(SUB)을 구성하는 재료는 다양하게 변경될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
센서 화소들(SP)은 기판(SUB) 상에 위치할 수 있다. 또한, 센서 화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn) 및 출력선들(O1~Om)과 연결될 수 있다.
센서 화소들(SP)은 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 주사 신호를 입력받을 수 있으며, 센서 화소들(SP)은 터치 상태에 대응하는 소정의 출력 전류를 센서 주사 신호의 공급 기간 동안 출력선들(O1~Om)로 출력할 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)은 기판(SUB) 상에 위치할 수 있으며, 제1 방향(예컨대, x축 방향)으로 연장되어 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다.
출력선들(O1~Om)은 기판(SUB) 상에 위치할 수 있으며, 제2 방향(예컨대, y축 방항)으로 연장되고 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다.
또한, 센서 화소들(SP)은 기준 전압선들(P1~Pm)과 연결될 수 있으며, 이를 통해 기준 전압(Vcom)을 공급받을 수 있다.
기준 전압선들(P1~Pm)은 제2 방향으로 연장되고 라인 단위로 센서 화소들(SP)과 연결될 수 있다. 예컨대, 기준 전압선들(P1~Pm)은 출력선들(O1~Om)과 평행하게 배치될 수 있다.
다만, 기준 전압선들(P1~Pm)의 배치 방향은 다양하게 변경될 수 있으며, 일례로 센서 주사선들(SS0~SSn)과 평행하게 배치될 수도 있다.
기준 전압선들(P1~Pm)은 서로 동일한 전위를 유지하기 위하여, 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 기준 전압선들(P1~Pm)은 기판(SUB)의 외곽부에서 별도의 배선(Pa)을 통해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
센서 주사 구동부(110)는 센서 주사선들(SS0~SSn)을 통해 센서 화소들(SP)로 센서 주사 신호들을 공급할 수 있다. 예컨대, 센서 주사 구동부(110)는 순차적으로 센서 주사 신호를 센서 주사선들(SS0~SSn)로 출력할 수 있다.
센서 주사 신호는 상기 센서 주사 신호를 공급받는 트랜지스터를 턴-온시킬 수 있는 전압 레벨을 가질 수 있다.
센서 주사선들(SS0~SSn)과의 연결을 위하여, 센서 주사 구동부(110)는 기판(SUB) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(SUB)과 연결될 수 있다.
리드 아웃 회로(120)는 출력선들(O1~Om)을 통해 센서 화소들(SP)로부터 출력되는 신호(예컨대, 출력 전류)를 입력받을 수 있다.
예컨대, 센서 주사 구동부(110)가 순차적으로 센서 주사 신호를 공급하는 경우 센서 화소들(SP)은 라인 단위로 선택되고, 리드 아웃 회로(120)는 라인 단위의 센서 화소들(SP)로부터 출력 전류를 차례대로 입력받을 수 있다.
이때, 리드 아웃 회로(120)는 출력 전류의 변화량을 센싱함으로써, 현재 터치 정보를 인식할 수 있다.
예컨대, 터치 정보는 터치 센서(100)에 발생된 터치의 위치, 상기 터치에 의해 인가된 압력, 및 손가락 지문에 포함된 골(valley)과 융선(ridge) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
출력선들(O1~Om)과의 연결을 위하여, 리드 아웃 회로(120)는 기판(SUB) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(SUB)과 연결될 수 있다.
전원 공급부(130)는 기준 전압선들(P1~Pm)을 통해 센서 화소들(SP)로 기준 전압(Vcom)을 공급할 수 있다.
또한, 기준 전압선들(P1~Pm)과의 연결을 위하여, 전원 공급부(130)는 기판(SUB) 상에 직접 실장되거나, 연성 회로 기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 기판(SUB)과 연결될 수 있다.
도 1에서는 센서 주사 구동부(110), 리드 아웃 회로(120), 및 전원 공급부(130)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 필요에 따라 통합될 수 있다.
또한, 센서 주사 구동부(110), 리드 아웃 회로(120), 및 전원 공급부(130)는 칩 온 글래스(Chip On Glass), 칩 온 플라스틱(Chip On Plastic), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package), 칩 온 필름(Chip On Film) 등과 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 센서 화소의 평면도이다. 특히, 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 제i 센서 주사선(SSi) 및 제j 출력선(Oj)과 연결된 센서 화소(SP)를 도시하기로 한다. (여기서, i는 2이상의 정수이며, j는 자연수이다.)
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 센서 화소(SP)는 센서 전극(240), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 제3 트랜지스터(T3), 및 커패시터 전극(250)을 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 출력 전류를 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극(223)과 연결되는 제1 전극(212), 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극(213), 센서 전극(240)과 연결되는 게이트 전극(214), 및 상기 제1 전극(212) 및 상기 제2 전극(213) 사이에 연결되는 반도체층(211)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(214), 제1 전극(212), 및 제2 전극(213)은 각각 컨택홀(CH1, CH2, CH3)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제1 트랜지스터(T1)는 센서 전극(240)의 전위에 대응하여 제j 출력선(Oj)으로 출력되는 출력 전류를 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 연결되는 제1 전극(222), 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(212)과 연결되는 제2 전극(223), 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극(224), 및 상기 제1 전극(222)과 상기 제2 전극(223) 사이에 연결되는 반도체층(221)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 트랜지스터(T2)의 제1 전극(222) 및 제2 전극(223)은 각각 컨택홀(CH4, CH5)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극(212)으로는 기준 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)과 센서 전극(240) 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되는 제1 전극(232), 센서 전극(240)에 연결되는 제2 전극(233), 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극(234), 및 상기 제1 전극(232)과 상기 제2 전극(233) 사이에 연결되는 반도체층(231)을 포함할 수 있다.
또한, 제3 트랜지스터(T3)의 제1 전극(232) 및 제2 전극(233)은 각각 컨택홀(CH6, CH7)을 통하여 다른 구성요소와 연결될 수 있다.
따라서, 제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서 전극(240)의 전압은 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
커패시터 전극(250)은 센서 전극(240)과 중첩하여 위치할 수 있으며, 이에 따라 센서 전극(240)과 함께 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 커패시터 전극(250)은 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다. 예컨대, 커패시터 전극(250)은 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(224)를 통해 제i 센서 주사선(SSi)과 연결될 수 있다.
이때, 커패시터 전극(250)과 제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(224)은 제i 센서 주사선(SSi)과 동일 물질로 형성될 수 있다.
센서 전극(240)은 커패시터 전극(250)과 커패시터를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 손가락 등의 터치에 대응하여 커패시터를 형성할 수 있다.
또한, 센서 전극(240)은 도전성 재료를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 도전성 재료는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 및 투명 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 금속은 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 및 납 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 도전성 고분자는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물, 및 이들의 혼합물 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 도전성 고분자는 PEDOT/PSS 화합물로 이루어진 폴리티오펜계가 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 투명 도전성 물질은 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 및 그래핀 (graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 커패시터의 정전 용량이 지문의 융선 및 골에 따라 변화하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 3a에서는 센서 화소(SP) 상에 손가락(300)의 융선(310)이 위치한 경우를 도시하였고, 도 3b에서는 센서 화소(SP) 상에 손가락(300)의 골(320)이 위치한 경우를 도시하였다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 센서 전극(240)과 커패시터 전극(250)은 제1 커패시터(C1)를 형성할 수 있다. 센서 전극(240)과 커패시터 전극(250)은 서로 이격되어 위치할 수 있으며, 그 사이에는 적어도 하나의 절연층(미도시)이 위치할 수 있다.
또한, 지문 인식을 위해 사용자의 손가락(300)이 센서 화소(SP) 상에 위치하는 경우, 센서 전극(240)과 손가락(300)은 제2 커패시터(C2)를 형성할 수 있다.
이때, 제2 커패시터(C2)는 가변 커패시터로서, 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 센서 전극(240) 상에 지문의 융선(310) 또는 골(320)이 위치하는지 여부에 따라 변화될 수 있다.
즉, 융선(310)과 센서 전극(240)의 거리는 골(320)과 센서 전극(240) 사이의 거리보다 짧으므로, 도 3a와 같이 융선(310)이 센서 전극(240) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량과, 도 3b와 같이 골(320)이 센서 전극(240) 상에 위치한 경우의 제2 커패시터(C2)의 정전 용량은 서로 상이할 수 있다.
제2 커패시터(C2)의 정전 용량의 변화는 센서 화소(SP)의 출력 전류에 영향을 미치게 되므로, 리드 아웃 회로(120)는 출력 전류의 변화량을 감지하여 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 센서 화소의 실시 예를 나타낸 등가 회로도이고, 도 5는 도 4에 도시된 센서 화소의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
특히, 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 제i 센서 주사선(SSi), 제i-1 센서 주사선(SSi-1) 및 제j 출력선(Oj)과 연결된 센서 화소(SP)를 도시하기로 한다. 또한, 도 5에서는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 공급되는 센서 주사 신호와 제i 센서 주사선(SSi)에 공급되는 센서 주사 신호를 도시하였다.
도 4를 참조하면, 센서 화소(SP)는 제1 커패시터(C1), 제1 트랜지스터(T1), 제2 트랜지스터(T2), 및 제3 트랜지스터(T3)를 포함할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제1 커패시터(C1)는 센서 전극(240)과 커패시터 전극(250)에 의해 형성될 수 있다.
또한, 제2 커패시터(C2)는 가변 커패시터로서, 앞서 살펴본 바와 같이 센서 전극(240)과 사용자의 손가락(300)에 의해 형성될 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)의 정전용량은 센서 전극(240)과 손가락(300) 사이의 거리, 센서 전극(240) 상에 지문의 골 또는 융선이 위치하는지 여부, 터치에 의한 압력의 세기 등에 따라 변화될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극과 연결되는 제1 전극, 제j 출력선(Oj)과 연결되는 제2 전극, 및 센서 전극(240)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
즉, 제1 트랜지스터(T1)는 제j 출력선(Oj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)로부터 제j 출력선(Oj)으로 흐르는 출력 전류(Io)를 제어할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 연결되는 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결되는 제2 전극, 및 제i 센서 주사선(SSi)과 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
즉, 제2 트랜지스터(T2)는 제j 기준 전압선(Pj)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i 센서 주사선(SSi)에 연결될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로는 기준 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되는 제1 전극, 센서 전극(240)에 연결되는 제2 전극, 및 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결되는 게이트 전극을 포함할 수 있다.
즉, 제3 트랜지스터(T3)는 제2 노드(N2)와 제j 기준 전압선(Pj) 사이에 연결되며, 게이트 전극이 제i-1 센서 주사선(SSi-1)에 연결될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급되는 경우 턴-온될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)가 턴-온되는 경우, 센서 전극(240)의 전압은 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
제1 커패시터는 제3 트랜지스터의 제2 전극과 연결된 센서 전극(240)과 제i 센서 주사선(SSi)과 연결된 커패시터 전극(250)을 포함할 수 있다.
즉, 제1 커패시터(C1)는 제2 노드(N2)와 제i 센서 주사선(SSi) 사이에 연결될 수 있다.
제1 노드(N1)는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 제2 트랜지스터(T2)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이며, 제2 노드(N2)는 센서 전극(240), 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극, 및 제3 트랜지스터(T3)의 제2 전극이 공통적으로 접속되는 노드이다.
여기서, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제1 전극은 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나로 설정되고, 트랜지스터들(T1, T2, T3)의 제2 전극은 제1 전극과 다른 전극으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극이 소스 전극으로 설정되면 제2 전극은 드레인 전극으로 설정될 수 있다.
또한, 도 4에서는 예시적으로 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 PMOS 트랜지스터인 것으로 도시하였으나, 다른 실시 예에서는 트랜지스터들(T1, T2, T3)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 기간(P1) 동안 제i-1 센서 주사선(SSi-1)으로 센서 주사 신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제1 기간(P1)에서는 제3 트랜지스터(T3)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제1 노드(N1)는 제j 기준 전압선(Pj)으로부터 인가되는 기준 전압(Vcom)으로 초기화될 수 있다.
그 후, 제2 기간(P2) 동안 제i 센서 주사선(SSi)으로 센서 주사 신호가 공급될 수 있다.
따라서, 제2 기간(P2)에서는 제2 트랜지스터(T2)가 온 상태를 유지할 수 있으며, 제j 기준 전압선(Pj)으로부터 제2 트랜지스터(T2)와 제1 트랜지스터(T1)를 통해 제j 출력선(Oj)으로 출력 전류(Io)가 흐를 수 있다.
이때, 제1 트랜지스터(T1)는 게이트 전압(제1 노드(N1)에 인가된 전압)에 대응하여 출력되는 출력 전류(Io)의 양을 제어할 수 있다.
예를 들어, 출력 전류(Io)는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압에 따라 변화될 수 있으며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전압은 하기와 같은 수식에 따라 결정될 수 있다.
Vg = Vcom +{Vc1/(Vc1+Vc2)}*Vs
여기서, Vg는 게이트 전압이고, Vcom은 기준 전압이고, Vc1은 제1 커패시터(C1)의 정전 용량이고, Vc2는 제2 커패시터(C2)의 정전 용량이고, Vs는 제i 센서 주사선(SSi)에 공급된 센서 주사 신호의 전압 변화량이다.
앞서 설명한 바와 같이, 리드 아웃 회로(12)는 출력 전류(Io)를 이용하여 터치의 발생 여부 및 사용자의 지문을 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서의 기판을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 기판(SUB)은 상부에 형성되는 센서 화소들(SP) 등을 지지하는 구조물일 수 있으며, 연신(延伸) 가능한 것으로서 적어도 일 방향으로 늘어나거나 줄어들 수 있다.
또한, 기판(SUB)은 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 제공될 수 있다. 기판(SUB)이 직사각형의 판상으로 제공되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 기판(SUB)은 원형, 곡면 모서리를 포함하는 직사각형 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
기판(SUB)은 터치 감지 영역(TA)과 주변 영역(NA)을 포함할 수 있다.
주변 영역(NA)에는 센서 화소들(SP)을 구동하기 위한 구성 요소들(예컨대, 센서 주사 구동부(110), 리드 아웃 회로(120), 및 전원 공급부(130))이 배치될 수 있다.
예를 들어, 주변 영역(NA)은 터치 감지 영역(TA)의 외측에 존재할 수 있으며, 터치 감지 영역(TA)의 적어도 일부를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
터치 감지 영역(TA)에는 다수의 센서 화소들(SP)이 배치될 수 있고, 이에 따라 터치 감지 영역(TA)에서는 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
터치 감지 영역(TA)은 제1 영역(AA1)과 제2 영역(AA2)을 포함할 수 있다.
제1 영역(AA1) 상에는 후술할 베이스층의 아일랜드 패턴과 브릿지 패턴이 제공될 수 있다. 따라서, 제1 영역(AA1)의 형상은 아일랜드 패턴과 브릿지 패턴의 형상에 대응될 수 있다.
제2 영역(AA2)은 제1 영역(AA1)의 주변 영역으로서, 제1 영역(AA1)의 외측에 존재하며, 제1 영역(AA1)의 테두리를 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. 제2 영역(AA2) 상에는 베이스층이 제공되지 않을 수 있다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서의 베이스층을 나타낸 도면이다.
도 7a를 참조하면, 베이스층(BA)은 아일랜드(island) 형태로 이루어질 수 있으며, 아일랜드 패턴(IS)과 브릿지 패턴(BR)를 포함할 수 있다.
아일랜드 패턴(IS)은 제1 방향(예컨대, x축 방향) 및 제2 방향(예컨대, y축 방향)을 따라 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 서로 인접한 아일랜드 패턴들(IS)은 브릿지 패턴(BR)을 통해 서로 연결될 수 있다.
아일랜드 패턴(IS) 상에는 센서 화소(SP)가 배치될 수 있다. 실시 예에 따라, 하나의 아일랜드 패턴(IS) 상에는 단일의 센서 화소(SP)가 배치되거나, 복수의 센서 화소들(SP)이 배치될 수 있다.
또한, 아일랜드 패턴(IS)과 브릿지 패턴(BR) 상에는 센서 주사선들(SS0~SSn), 출력선들(O1~Om), 및 기준 전압선들(P1~Pm)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 터치 센서(100)의 기판(SUB)은 연신될 수 있다. 기판(SUB)이 연신되는 경우, 아일랜드 패턴(IS) 사이의 간격이 증가 또는 감소할 수 있다. 이때, 각 아일랜드 패턴(IS)의 형상은 변형되지 않을 수 있으며, 아일랜드 패턴(IS) 상에 배치된 센서 화소(SP)의 구조도 변형되지 않을 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(SUB)이 연신되는 경우, 아일랜드 패턴(IS)의 폭 및 높이는 증가 또는 감소되지 않을 수 있다.
한편, 기판(SUB)이 연신되는 경우 아일랜드 패턴(IS)을 연결하는 브릿지 패턴들(BR)이 변형될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 내지 제4 아일랜드 패턴(IS1 내지 IS4)이 도시되어 있으며, 제1 내지 제4 아일랜드 패턴(IS1 내지 IS4) 각각과 연결된 제1 내지 제12 브릿지 패턴(BR1 내지 BR12)이 도시되어 있다.
특히, 도 7에서는 제1 내지 제4 아일랜드 패턴(IS1 내지 IS4) 상에 배치된 제1 내지 제4 센서 화소들(SP1 내지 SP4)을 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 센서 화소(SP)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 7에서는 설명의 편의를 위해 제i-1 센서 주사선(SSi-1), 제i 센서 주사선(SSi), 제i+1 센서 주사선(SSi+1), 제j 출력선(Oj), 제j+1 출력선(Oj+1), 제j 기준 전압선(Pj), 및 제j+1 기준 전압선(Pj+1)을 도시하기로 한다.
아일랜드 패턴은 브릿지 패턴과 연결될 수 있으며, 각 아일랜드 패턴은 브릿지 패턴을 통해 서로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 아일랜드 패턴(IS1)의 제1 변은 제1 브릿지 패턴(BR1)과 연결되고, 제2 변은 제2 브릿지 패턴(BR2)과 연결되고, 제3 변은 제6 브릿지 패턴(BR6)과 연결되고, 제4 변은 제5 브릿지 패턴(BR5)과 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 아일랜드 패턴(IS2)의 제1 변은 제5 브릿지 패턴(BR5)과 연결되고, 제2 변은 제7 브릿지 패턴(BR7)과 연결되고, 제3 변은 제10 브릿지 패턴(BR10)과 연결되고, 제4 변은 제9 브릿지 패턴(BR9)과 연결될 수 있다.
예컨대, 제3 아일랜드 패턴(IS3)의 제1 변은 제3 브릿지 패턴(BR3)과 연결되고, 제2 변은 제4 브릿지 패턴(BR4)과 연결되고, 제3 변은 제8 브릿지 패턴(BR8)과 연결되고, 제4 변은 제6 브릿지 패턴(BR6)과 연결될 수 있다.
예컨대, 제4 아일랜드 패턴(IS4)의 제1 변은 제7 브릿지 패턴(BR7)과 연결되고, 제2 변은 제8 브릿지 패턴(BR8)과 연결되고, 제3 변은 제12 브릿지 패턴(BR12)과 연결되고, 제4 변은 제11 브릿지 패턴(BR11)과 연결될 수 있다.
즉, 제1 아일랜드 패턴(IS1)은 제5 브릿지 패턴(BR5)을 통해 제2 아일랜드 패턴(IS2)과 연결되고, 제6 브릿지 패턴(BR6)을 통해 제3 아일랜드 패턴(IS3)과 연결될 수 있다.
또한, 제4 아일랜드 패턴(IS4)은 제7 브릿지 패턴(BR7)을 통해 제2 아일랜드 패턴(IS2)과 연결되고, 제8 브릿지 패턴(BR8)을 통해 제3 아일랜드 패턴(IS3)과 연결될 수 있다.
동일 행에 배치된 센서 화소(SP)는 동일한 센서 주사선들과 연결될 수 있다. 즉, 동일 행에 배치된 센서 화소(SP)는 동일한 센서 주사선들을 통해 센서 주사신호를 센서 주사 구동부(110)로부터 공급받을 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 센서 화소들(SP1 및 SP2) 각각은 제j-1 센서 주사선(SSi-1) 및 제j 센서 주사선(SSi)에 연결되어 센서 주사 신호를 공급받을 수 있다.
예컨대, 제3 및 제4 센서 화소들(SP3 및 SP4) 각각은 제j 센서 주사선(SSi) 및 제j+1 센서 주사선(SSi+1)에 연결되어 센서 주사 신호를 공급받을 수 있다.
이때, 제j-1 센서 주사선(SSi-1)은 제1 브릿지 패턴(BR1), 제5 브릿지 패턴(BR5), 제9 브릿지 패턴(BR9) 상에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 아일랜드 패턴(IS1 및 IS2) 상에 배치될 수 있다.
그리고, 제j 센서 주사선(SSi)은 제2 브릿지 패턴(BR2), 제5 브릿지 패턴(BR5), 제6 브릿지 패턴(BR6), 제7 브릿지 패턴(BR7), 제8 브릿지 패턴(BR8), 및 제10 브릿지 패턴(BR10) 상에 배치될 수 있고, 제1 내지 제4 아일랜드 패턴(IS1 내지 IS4) 상에 배치될 수 있다.
그리고, 제j+1 센서 주사선(SSi+1)은 제3 브릿지 패턴(BR3), 제4 브릿지 패턴(BR4), 제8 브릿지 패턴(BR8), 제11 브릿지 패턴(BR11), 및 제12 브릿지 패턴(BR12) 상에 배치될 수 있고, 제3 및 제4 아일랜드 패턴(IS3 및 IS4) 상에 배치될 수 있다.
동일 열에 배치된 센서 화소(SP)는 동일한 출력선 및 기준 전압선과 연결될 수 있다. 즉, 동일 열에 배치된 센서 화소(SP)는 동일한 기준 전압선을 통해 전원 공급부(130)로부터 기준전압(Vcom)을 공급받으며, 동일한 출력선을 통해 리드 아웃 회로(120)에 출력 전류(Io)를 출력할 수 있다.
예컨대, 제1 및 제3 센서 화소들(SP1 및 SP3) 각각은 제j 출력선(Oj)과 제j 기준 전압선(Pj)에 연결되어, 제j 출력선(Oj)으로부터 기준전압(Vcom)을 공급받고, 제j 기준 전압선(Pj)으로 출력 전류(Io)를 출력할 수 있다.
예컨대, 제2 및 제4 센서 화소들(SP2 및 SP4) 각각은 제j+1 출력선(Oj+1)과 제j+1 기준 전압선(Pj+1)에 연결되어, 제j+1 출력선(Oj+1)으로부터 기준전압(Vcom)을 공급받고, 제j+1 기준 전압선(Pj+1)으로 출력 전류(Io)를 출력할 수 있다.
이때, 제j+1 출력선(Oj+1)과 제j+1 기준 전압선(Pj+1)은 제7 브릿지 패턴(BR7), 제9 브릿지 패턴(BR9), 및 제12 브릿지 패턴(BR12) 상에 배치될 수 있고, 제2 및 제4 아일랜드 패턴(IS2 및 IS4) 상에 배치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서는 아일랜드 패턴(IS)이 사각형상으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 아일랜드 패턴(IS)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 브릿지 패턴(BR)의 형상도 도 7a 및 도 7b에 도시된 것에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에서는 하나의 아일랜드 패턴(IS)에 네 개의 브릿지 패턴(BR)이 연결된 실시 예를 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 아일랜드 패턴(IS)에 연결되는 브릿지 패턴(BR)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에서는 하나의 아일랜드 패턴(IS) 상에 하나의 센서 화소(SP)가 배치된 실시 예를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 아일랜드 패턴(IS) 상에 복수의 센서 화소(SP)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 배선들의 개수는 아일랜드 패턴(IS) 상에 배치된 복수의 센서 화소(SP)의 개수에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다.
도 8은 도 7b에 도시된 영역 P1의 확대도이다.
도 8을 참조하면, 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)은 제5 브릿지 패턴(BR5) 상에서 굴곡을 갖는 물결 무늬 형상으로 배치될 수 있다.
브릿지 패턴(BR)은 연신 가능한 것으로서, 일 방향으로 늘어나거나 줄어들 수 있다. 따라서, 제5 브릿지 패턴(BR5)이 일 방향으로 늘어나거나 줄어드는 변형에 대응하여 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)도 변형될 수 있다.
이때, 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)이 늘어나거나 줄어드는 경우, 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)에 단선이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)은 변형에 의한 단선을 방지하기 위해 제5 브릿지 패턴(BR5) 상에서 물결 무늬의 형상으로 배치될 수 있다.
제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)이 물결 무늬 형상으로 배치되는 경우, 변형에 따른 스트레스가 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)에 인가되더라도, 물결 무늬 형상의 굴곡에 의해 쉽게 늘어나거나 줄어들 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)을 물결 무늬 형상으로 배치하여 단선 등의 결함을 효과적으로 예방할 수 있다.
도 8에서는 제5 브릿지 패턴(BR5) 상에 배치된 제i-1 센서 주사선(SSi-1)과 제i 센서 주사선(SSi)에 대한 실시 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 센서 주사선들(SS0 내지 SSn), 출력선들(O1 내지 Om), 및 기준 전압선들(P1 내지 Pm)도 물결 무늬 형상으로 브릿지 패턴(BR) 상에 배치될 수 있다.
한편, 도 8에는 도시되지 않았지만, 브릿지 패턴이 변형되더라도 아일랜드 패턴의 형상은 변형되지 않을 수 있다. 따라서, 아일랜드 패턴(IS) 상에서 주사선들(SS0 내지 SSn), 출력선들(O1 내지 Om), 및 기준 전압선들(P1 내지 Pm)은 굴곡이 없는 직선 형상으로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 아일랜드 패턴(IS) 상에서 센서 주사선들(SS0 내지 SSn), 출력선들(O1 내지 Om), 및 기준 전압선들(P1 내지 Pm)도 물결 무늬 형상으로 배치될 수 있다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 센서를 포함하는 마우스의 사시도이고, 도 9b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 센서를 포함하는 마우스의 측면도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 마우스(500)는 본체(BD), 본체(BD)의 상부에 배치되어 사용자의 손을 지지하는 상부커버(TC), 사용자의 손가락에 의해 클릭되는 제1 및 제2 버튼부(BT1 및 BT2)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 마우스(500)는 사용자의 손에 파지되어 사용자의 명령을 입력하기 위한 입력장치로서, 컴퓨터 등의 장치와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
또한, 도 9a과 도 9b에서는 도시되지 않았지만, 본체(BD)의 하면(BOT)에는 마우스의 움직임을 감지하기 위한 회전볼(미도시)이 배치될 수 있다. 실시 예에 따라, 마우스(500)는 본체(BD)의 하면(BOT)에 감지센서(미도시)를 구비하고, 상기 감지센서를 통해 본체(BD)의 움직임을 인식할 수 있다.
본체(BD)는 하면(BOT)이 책상의 상면 또는 지면에 지지되도록 평평하게 형성될 수 있고, 상부 커버(TC)의 상면(TOP)이 사용자의 손바닥에 감기도록 일부가 상방으로 돌출되어 라운드 형상으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 버튼부(BT1 및 BT2)는 상부 커버(TC)의 라운드 형상에 대응하여, 측면에서 볼 때 소정의 곡률을 갖는 곡선 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 마우스(500)는 지문을 감지하는 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 터치 센서(TS1)는 제1 버튼부(BT1)에 배치될 수 있고, 제2 터치 센서(TS2)는 제2 버튼부(BT2)에 배치될 수 있고, 제3 터치 센서(TS3)는 본체(BD)의 측면에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 버튼부(BT1 및 BT2)와, 본체(BD)의 측면은 소정의 곡률을 가질 수 있고, 이와 대응하여 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)는 소정의 곡률을 갖는 곡선 형상으로 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)는 상술한 도 1 내지 도 8의 터치 센서(100)로 구현될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)는 연신이 가능하기 때문에 곡선 형상으로 형성되더라도 사용자의 지문을 효과적으로 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 마우스(500)는 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)를 이용하여 보안 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 마우스(500)와 연결된 컴퓨터는 마우스(500)에 주기적으로 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)에 지문 인식을 요청하고, 지문 인식 결과에 따라 마우스(500)의 사용을 제한하거나 허용할 수 있다. 즉, 컴퓨터는 지문 인식 결과에 따라, 정당한 사용자에게 마우스(500)의 사용을 허가하고, 정당하지 않은 사용자에게 마우스(500)의 사용을 허가하지 않을 수 있다.
도 9a 및 도 9b에서는 제1 내지 제3 터치 센서(TS1 내지 TS3)가 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 터치 센서의 개수, 위치, 모양 등이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 터치 센서 110: 센서 주사 구동부
120: 리드 아웃 회로 130: 전원 공급부
SP: 센서 화소 SUB: 기판
BA: 베이스층 IS: 아일랜드 패턴
BR: 브릿지 패턴 500: 마우스
BD: 본체 TC: 상부 커버
BT1: 제1 버튼부 BT2: 제2 버튼부

Claims (20)

  1. 아일랜드 패턴들과 상기 아일랜드 패턴들 사이에 연결되는 브릿지 패턴들을 포함하는 베이스층; 및
    상기 아일랜드 패턴들 상에 배치되며, 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 터치를 감지하는 센서 화소들을 포함하는 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고,
    상기 센서 화소들 중 제i(i는 2 이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는,
    센서 전극;
    게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 더 포함하는 터치 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 브릿지 패턴들 상에 배치되며, 상기 아일랜드 패턴들 상으로 연장되어 상기 센서 화소들과 연결되는 터치 센서.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 브릿지 패턴들 상에서 굴곡을 갖는 물결 무늬 형상으로 배치되는 터치 센서.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서 주사선들 및 상기 출력선들은 상기 아일랜드 패턴들 상에서 적어어도 일부가 직선 형상을 갖도록 배치되는 터치 센서.
  6. 제2항에 있어서, 상기 센서 화소는,
    게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함하는 터치 센서.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 터치가 발생한 경우, 상기 센서 전극은 상기 사용자의 손가락과 제2 커패시터를 형성하는 터치 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 출력 전류의 크기는 상기 제2 커패시터의 정전용량의 변화에 대응하여 변화되는 터치 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 상기 게이트 전극에 인가되는 게이트 전압은 하기의 수식에 의해 정의되며,
    Vg = Vcom +{Vc1/(Vc1+Vc2)}*Vs
    상기 Vg는 상기 게이트 전압이고, 상기 Vcom은 상기 기준 전압선을 통해 상기 제2 트랜지스터에 제공되는 기준 전압이고, 상기 Vc1은 상기 제1 커패시터의 정전용량이고, 상기 Vc2는 상기 제2 커패시터의 정전용량이고, 상기 Vs는 상기 제i 센서 주사선을 통해 제공되는 센서 주사 신호의 전압 변화량을 의미하는 터치 센서.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기준 전압선으로 기준 전압을 제공하는 전원 공급부;
    상기 센서 주사선들로 센서 주사 신호를 순차적으로 공급하는 센서 주사 구동부; 및
    상기 출력선들을 통해 제공되는 상기 출력 전류를 이용하여 지문을 검출하는 리드아웃 회로를 더 포함하는 터치 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    터치 감지 영역과 상기 터치 감지 영역의 주변에 제공되는 주변 영역을 포함하는 기판을 더 포함하고,
    상기 베이스층은 상기 터치 감지 영역 상에 배치되며,
    상기 전원 공급부, 상기 센서 주사 구동부, 및 상기 리드아웃 회로 중 적어도 하나는 상기 주변 영역 상에 배치되는 터치 센서.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 센서 전극은 투명 도전성 물질로 형성되는 터치 센서.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 센서 전극은 평면상으로 볼 때 상기 커패시터 전극과 중첩되는 터치 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 아일랜드 패턴들 각각은 사각 형상을 갖는 터치 센서.
  15. 마우스 본체;
    상기 마우스 본체 상에 배치되며, 사용자의 입력을 수신하는 적어도 하나의 버튼부; 및
    사용자의 터치를 감지하여 터치 정보를 생성하는 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    아일랜드 패턴들과 상기 아일랜드 패턴들에 연결되는 브릿지 패턴들을 포함하는 베이스층; 및
    상기 아일랜드 패턴들 상에 배치되며, 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 터치를 감지하는 센서 화소들을 포함하는 마우스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 터치 센서는,
    상기 센서 화소들과 연결되는 센서 주사선들 및 출력선들을 더 포함하고,
    상기 센서 화소들 중 제i(i는 2 이상의 정수) 센서 주사선 및 제j(j는 자연수) 출력선과 연결되는 센서 화소는,
    센서 전극;
    게이트 전극이 상기 센서 전극에 연결되며, 상기 제j 출력선을 통해 출력되는 출력 전류를 제어하는 제1 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 제i 센서 주사선에 연결되며, 기준 전압선과 상기 제1 트랜지스터 사이에 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    상기 센서 전극과 제1 커패시터를 형성하며, 상기 제i 센서 주사선에 연결되는 커패시터 전극을 더 포함하는 마우스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 센서 화소는,
    게이트 전극이 제i-1 주사선에 연결되며, 상기 기준 전압선과 상기 센서 전극 사이에 연결되는 제3 트랜지스터를 더 포함하는 마우스.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 터치가 발생한 경우, 상기 센서 전극은 상기 사용자의 손가락과 제2 커패시터를 형성하고,
    상기 출력 전류의 크기는 상기 제2 커패시터의 정전용량의 변화에 대응하여 변화되는 마우스.
  19. 제16항에 있어서, 상기 터치 센서는,
    상기 기준 전압선으로 기준 전압을 제공하는 전원 공급부;
    상기 센서 주사선들로 센서 주사 신호를 순차적으로 공급하는 센서 주사 구동부; 및
    상기 출력선들을 통해 제공되는 상기 출력 전류를 이용하여 지문을 검출하는 리드아웃 회로를 더 포함하는 마우스.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 마우스 본체의 표면 및 상기 버튼부의 표면 중 적어도 하나의 표면에 배치되는 마우스.
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