WO2018097435A1 - 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 - Google Patents

압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 Download PDF

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sensor
pressure sensor
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김본기
서봉진
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주식회사 하이딥
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensing unit and a touch input device including the same, and more particularly, to a pressure sensing unit having a reduced number of channels included in the pressure sensing unit while maintaining the sensitivity of the pressure sensing unit, and a touch input device including the same. will be.
  • input devices are used for the operation of the computing system.
  • input devices such as buttons, keys, joysticks, and touch screens are used. Due to the easy and simple operation of the touch screen, the use of the touch screen is increasing in the operation of the computing system.
  • the touch screen may constitute a touch surface of the touch input device with a transparent panel having a touch-sensitive surface and a touch sensor which is a touch input means.
  • a touch sensor may be attached to the front of the display screen such that the touch-sensitive surface covers the visible side of the display screen.
  • the pressure sensing unit for detecting the touch pressure may include not only a plurality of pressure sensors but also a reference sensor for compensating the influence of temperature or display noise, and / or an ESD protection electrode for reducing the influence of ESD.
  • the number of channels included in the pressure sensing unit increases, the number of pins of the pressure sensor controller required increases, the area required for connecting the pressure sensing unit and the FPCB increases, and the connection structure between the pressure sensing unit and the FPCB There is also the problem of becoming complicated. Therefore, there is a need to reduce the number of channels included in the pressure sensing unit while maintaining the sensitivity of the pressure sensing unit.
  • An object of the present invention is to provide a touch input device in which the number of channels included in the pressure sensing unit is reduced while maintaining the sensitivity of the pressure sensing unit for detecting the touch pressure.
  • a touch input device capable of detecting touch pressure includes a display panel; And a pressure sensing unit disposed under the display panel, wherein the pressure sensing unit includes one central pressure sensor for detecting pressure and a plurality of edge pressure sensors for detecting pressure, and the edge pressure sensor Each area may be smaller than the area of the central pressure sensor.
  • a touch input device capable of detecting touch pressure may include a display panel; And a pressure sensing unit disposed under the display panel, wherein the pressure sensing unit comprises a plurality of pressure sensors connected to each other and includes a central pressure sensor for detecting pressure and a plurality of edge pressures for detecting pressure And an area of each of the edge pressure sensors may be smaller than the sum of the areas of the plurality of pressure sensors.
  • a pressure sensing unit disposed below the display panel of the touch input device including the display panel according to an embodiment of the present invention and used to detect touch pressure may include: a first insulating layer; A second insulating layer; And a central pressure sensor disposed between the first insulating layer and the second insulating layer, the central pressure sensor for detecting pressure, and a plurality of edge pressure sensors for detecting pressure, the area of each of the edge pressure sensors. May be smaller than the area of the central pressure sensor.
  • a pressure sensing unit disposed below the display panel of the touch input device including the display panel according to another embodiment of the present invention and used to detect touch pressure may include: a first insulating layer; A second insulating layer; And a central pressure sensor disposed between the first insulating layer and the second insulating layer, the plurality of pressure sensors connected to each other, and a plurality of edge pressure sensors for detecting pressure.
  • the area of each of the edge pressure sensors may be smaller than the sum of the areas of the plurality of pressure sensors.
  • the present invention it is possible to provide a touch input device in which the number of channels included in the pressure sensing unit is reduced while maintaining the sensitivity of the pressure sensing unit for detecting the touch pressure.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams of a capacitive touch sensor included in a touch input device according to an embodiment of the present invention, and a configuration for an operation thereof.
  • FIG. 2 illustrates a control block for controlling touch position, touch pressure, and display operation in a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3B are conceptual views illustrating a configuration of a display module in a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A to 4G illustrate an example in which a pressure sensor is formed in a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a cross section of a sensor sheet according to an embodiment of the invention.
  • 6A to 6C are cross-sectional views illustrating embodiments of a pressure sensor directly formed on various display panels of a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a view of a part of the touch input device according to the embodiment of the present invention as viewed from the opposite direction of the touch surface.
  • 7B is a view of a part of the touch input device in which the pressure sensing unit is disposed according to an embodiment of the present invention as viewed from the opposite direction of the touch surface.
  • FIG. 7D to 7H are plan views of a pressure sensing unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7I is a view of a part of the touch input device in which another pressure sensing unit is disposed in an opposite direction of the touch surface according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A to 8D are diagrams illustrating a shape of a sensor included in a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • a touch input device capable of detecting pressure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the capacitive touch sensor 10 is illustrated, but a touch sensor 10 capable of detecting a touch position in any manner may be applied.
  • the touch sensor 10 includes a plurality of driving electrodes TX1 to TXn and a plurality of receiving electrodes RX1 to RXm, and a plurality of driving electrodes for operation of the touch sensor 10. Touch by receiving a detection signal including information on the capacitance change according to the touch on the touch surface from the driving unit 12 for applying a driving signal to the TX1 to TXn, and the plurality of receiving electrodes (RX1 to RXm) And a detector 11 for detecting a touch position.
  • the touch sensor 10 may include a plurality of driving electrodes TX1 to TXn and a plurality of receiving electrodes RX1 to RXm.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm of the touch sensor 10 form an orthogonal array, the present invention is not limited thereto.
  • the electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may have any number of dimensions and application arrangements thereof, including diagonal, concentric circles, and three-dimensional random arrangements.
  • n and m are positive integers and may have the same or different values, and may vary in size according to embodiments.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be arranged to cross each other.
  • the driving electrode TX includes a plurality of driving electrodes TX1 to TXn extending in the first axis direction
  • the receiving electrode RX includes a plurality of receiving electrodes extending in the second axis direction crossing the first axis direction. RX1 to RXm).
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm are formed on the same layer.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on an upper surface of the display panel 200A, which will be described later.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed on different layers.
  • any one of the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the receiving electrodes RX1 to RXm is formed on the upper surface of the display panel 200A, and the other one is formed on the lower surface of the cover to be described later or the display panel. It may be formed inside the 200A.
  • the plurality of driving electrodes TX1 to TXn and the plurality of receiving electrodes RX1 to RXm may be formed of a transparent conductive material (eg, tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), or the like. Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide).
  • a transparent conductive material eg, tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), or the like. Oxide) or ATO (Antimony Tin Oxide).
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may be formed of another transparent conductive material or an opaque conductive material.
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may include at least one of silver ink, copper, silver silver, and carbon nanotubes (CNT). Can be.
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX may be implemented with a metal mesh.
  • the driving unit 12 may apply a driving signal to the driving electrodes TX1 to TXn.
  • the driving signal may be applied to one driving electrode at a time from the first driving electrode TX1 to the nth driving electrode TXn in sequence.
  • the driving signal may be repeatedly applied again. This is merely an example, and a driving signal may be simultaneously applied to a plurality of driving electrodes in some embodiments.
  • the sensing unit 11 provides information about the capacitance Cm 14 generated between the driving electrodes TX1 to TXn to which the driving signal is applied and the receiving electrodes RX1 to RXm through the receiving electrodes RX1 to RXm.
  • the sensing signal may be a signal in which the driving signal applied to the driving electrode TX is coupled by the capacitance Cm 14 generated between the driving electrode TX and the receiving electrode RX.
  • a process of sensing the driving signals applied from the first driving electrode TX1 to the nth driving electrode TXn through the receiving electrodes RX1 to RXm may be referred to as scanning the touch sensor 10. Can be.
  • the detector 11 may include a receiver (not shown) connected to each of the reception electrodes RX1 to RXm through a switch.
  • the switch is turned on in a time interval for detecting the signal of the corresponding receiving electrode RX, so that the detection signal from the receiving electrode RX can be detected at the receiver.
  • the receiver may comprise an amplifier (not shown) and a feedback capacitor coupled between the negative input terminal of the amplifier and the output terminal of the amplifier, i.e., in the feedback path. At this time, the positive input terminal of the amplifier may be connected to ground.
  • the receiver may further include a reset switch connected in parallel with the feedback capacitor. The reset switch may reset the conversion from current to voltage performed by the receiver.
  • the negative input terminal of the amplifier may be connected to the corresponding receiving electrode RX to receive a current signal including information on the capacitance Cm 14, and then integrate and convert the current signal into a voltage.
  • the sensor 11 may further include an analog to digital converter (ADC) for converting data integrated through a receiver into digital data. Subsequently, the digital data may be input to a processor (not shown) and processed to obtain touch information about the touch sensor 10.
  • the detector 11 may include an ADC and a processor.
  • the controller 13 may perform a function of controlling the operations of the driver 12 and the detector 11. For example, the controller 13 may generate a driving control signal and transmit the driving control signal to the driving unit 12 so that the driving signal is applied to the predetermined driving electrode TX at a predetermined time. In addition, the control unit 13 generates a detection control signal and transmits the detection control signal to the detection unit 11 so that the detection unit 11 receives a detection signal from a predetermined reception electrode RX at a predetermined time to perform a preset function. can do.
  • the driver 12 and the detector 11 may configure a touch detection device (not shown) capable of detecting whether the touch sensor 10 is touched and the touch position.
  • the touch detection apparatus may further include a controller 13.
  • the touch detection apparatus may be integrated and implemented on a touch sensing integrated circuit (IC) corresponding to the touch sensor controller 1100 to be described later in the touch input device including the touch sensor 10.
  • the driving electrode TX and the receiving electrode RX included in the touch sensor 10 are included in the touch sensing IC through, for example, conductive traces and / or conductive patterns printed on a circuit board. It may be connected to the driving unit 12 and the sensing unit 11.
  • the touch sensing IC may be located on a circuit board on which a conductive pattern is printed, such as a touch circuit board (hereinafter referred to as a touch PCB). According to an embodiment, the touch sensing IC may be mounted on a main board for operating the touch input device.
  • a touch PCB touch circuit board
  • a capacitance Cm having a predetermined value is generated at each intersection point of the driving electrode TX and the receiving electrode RX, and such capacitance when an object such as a finger approaches the touch sensor 10.
  • the value of can be changed.
  • the capacitance may represent mutual capacitance (Cm).
  • the electrical characteristics may be detected by the sensing unit 11 to detect whether the touch sensor 10 is touched and / or the touch position. For example, the touch and / or the position of the touch on the surface of the touch sensor 10 formed of the two-dimensional plane including the first axis and the second axis may be sensed.
  • the position of the touch in the second axis direction may be detected by detecting the driving electrode TX to which the driving signal is applied.
  • the position of the touch in the first axis direction can be detected by detecting a change in capacitance from the received signal received through the receiving electrode RX when the touch sensor 10 is touched.
  • the operation method of the touch sensor 10 that detects the touch position has been described based on the mutual capacitance change amount between the driving electrode TX and the receiving electrode RX, but the present invention is not limited thereto. That is, as shown in FIG. 1B, the touch position may be sensed based on the amount of change in self capacitance.
  • FIG. 1B is a schematic diagram illustrating another capacitive touch sensor 10 included in a touch input device according to another embodiment of the present invention, and an operation thereof.
  • the touch sensor 10 illustrated in FIG. 1B includes a plurality of touch electrodes 30.
  • the plurality of touch electrodes 30 may be arranged in a lattice shape at regular intervals, but is not limited thereto.
  • the driving control signal generated by the control unit 13 is transmitted to the driving unit 12, and the driving unit 12 applies the driving signal to the preset touch electrode 30 at a predetermined time based on the driving control signal.
  • the sensing control signal generated by the controller 13 is transmitted to the sensing unit 11, and the sensing unit 11 receives the sensing signal from the touch electrode 30 preset at a predetermined time based on the sensing control signal.
  • Receive input In this case, the detection signal may be a signal for the change amount of the magnetic capacitance formed in the touch electrode 30.
  • the driving unit 12 and the sensing unit 11 are described as being divided into separate blocks, but the driving signal is applied to the touch electrode 30 and the sensing signal is input from the touch electrode 30. It is also possible to perform in one driving and sensing unit.
  • the capacitive touch sensor panel has been described in detail as the touch sensor 10, the touch sensor 10 for detecting whether or not a touch is detected in the touch input device 1000 according to an embodiment of the present invention
  • Surface capacitive, projected capacitive, resistive, SAW (surface acoustic wave), infrared, optical imaging, and distributed signals other than those described above It can be implemented using any touch sensing scheme such as dispersive signal technology and acoustic pulse recognition scheme.
  • the control block includes a touch sensor controller 1100 for detecting the aforementioned touch position and a display controller for driving the display panel. 1200 and a pressure sensor controller 1300 for detecting pressure.
  • the display controller 1200 receives input from a central processing unit (CPU), an application processor (AP), or the like, which is a central processing unit on a main board for operating the touch input device 1000, to the display panel 200A. It may include a control circuit to display the desired content. Such a control circuit may be mounted on a display circuit board (hereinafter referred to as display PCB).
  • display PCB display circuit board
  • Such control circuits may include display panel control ICs, graphic controller ICs, and other circuits necessary for operating the display panel 200A.
  • the pressure sensor controller 1300 for detecting pressure through the pressure sensing unit may be configured similarly to the configuration of the touch sensor controller 1100 to operate similarly to the touch sensor controller 1100.
  • the pressure sensor controller 1300 may include a driving unit, a sensing unit, and a control unit, and may detect a magnitude of pressure by a sensing signal detected by the sensing unit.
  • the pressure sensor controller 1300 may be mounted on a touch PCB on which the touch sensor controller 1100 is mounted, or may be mounted on a display PCB on which the display controller 1200 is mounted.
  • the touch sensor controller 1100, the display controller 1200, and the pressure sensor controller 1300 may be included in the touch input device 1000 as different components.
  • the touch sensor controller 1100, the display controller 1200, and the pressure sensor controller 1300 may be configured with different chips.
  • the processor 1500 of the touch input device 1000 may function as a host processor for the touch sensor controller 1100, the display controller 1200, and the pressure sensor controller 1300.
  • the touch input device 1000 may be a cell phone, a personal data assistant (PDA), a smartphone, a tablet PC, an MP3 player, a notebook, or the like. It may include an electronic device including the same display screen and / or a touch screen.
  • PDA personal data assistant
  • smartphone a tablet PC
  • MP3 player a notebook
  • notebook or the like. It may include an electronic device including the same display screen and / or a touch screen.
  • the touch sensor controller 1100, the display controller 1200, and the pressure sensor controller 1300 which are separately configured as described above, are manufactured. Can be integrated into one or more configurations, depending on the embodiment. In addition, each of these controllers may be integrated into the processor 1500. In addition, in some embodiments, the touch sensor 10 and / or the pressure sensing unit may be integrated into the display panel 200A.
  • the touch sensor 10 for detecting a touch position may be located outside or inside the display panel 200A.
  • the display panel 200A of the touch input device 1000 according to the embodiment is included in a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), and the like. It may be a display panel. Accordingly, the user may perform an input operation by performing a touch on the touch surface while visually confirming the screen displayed on the display panel.
  • 3A and 3B are conceptual views illustrating the configuration of the display module 200 in the touch input device 1000 according to the present invention.
  • FIG. 3A a configuration of a display module 200 including a display panel 200A using an LCD panel will be described.
  • the display module 200 includes a display panel 200A, which is an LCD panel, a first polarization layer 271 disposed on the display panel 200A, and a lower portion of the display panel 200A.
  • the polarizing layer 272 may be included.
  • the display panel 200A which is an LCD panel, includes a liquid crystal layer 250 including a liquid crystal cell, a first substrate layer 261 and a liquid crystal layer 250 disposed on the liquid crystal layer 250. It may include a second substrate layer 262 disposed under the.
  • the first substrate layer 261 may be a color filter glass
  • the second substrate layer 262 may be a TFT glass.
  • the first substrate layer 261 and the second substrate layer 262 may be formed of a bendable material such as plastic.
  • the second substrate layer 262 is formed of various layers including a data line, a gate line, a TFT, a common electrode (Vcom), a pixel electrode, and the like. Can be done. These electrical components can operate to produce a controlled electric field to orient the liquid crystals located in the liquid crystal layer 250.
  • the display module 200 may include a display panel 200A, which is an OLED panel, and a first polarization layer 282 disposed on the display panel 200A.
  • the display panel 200A which is an OLED panel, has an organic layer 280 including an organic light-emitting diode (OLED), a first substrate layer 281 disposed above the organic layer 280, and a lower portion of the organic layer 280.
  • the second substrate layer 283 may be disposed.
  • the first substrate layer 281 may be encapsulation glass
  • the second substrate layer 283 may be TFT glass.
  • at least one of the first substrate layer 281 and the second substrate layer 283 may be formed of a bendable material such as plastic.
  • an electrode used to drive the display panel 200A such as a gate line, a data line, a first power line ELVDD, and a second power line ELVSS, may be included.
  • OLED (Organic Light-Emitting Diode) panel is a self-luminous display panel using the principle that light is generated when electrons and holes combine in the organic material layer when electric current flows through the fluorescent or phosphorescent organic thin film. Determine the color
  • OLED uses a principle that the organic material emits light when the organic material is applied to glass or plastic to flow electricity.
  • the organic material emits light when the organic material is applied to glass or plastic to flow electricity.
  • excitons are formed in a high energy state. Is to use the generated principle.
  • the color of light varies according to the organic material of the light emitting layer.
  • OLED is composed of line-driven passive-matrix organic light-emitting diode (PM-OLED) and individual-driven active-matrix organic light-emitting diode (AM-OLED) depending on the operating characteristics of the pixels constituting the pixel matrix.
  • PM-OLED passive-matrix organic light-emitting diode
  • AM-OLED active-matrix organic light-emitting diode
  • the PM-OLED emits light only during a scanning time at a high current
  • the AM-OLED maintains light emission during a frame time at a low current. Therefore, the AM-OLED has the advantages of better resolution, greater area display panel driving, and lower power consumption than PM-OLED.
  • each device can be individually controlled by embedding a thin film transistor (TFT), so it is easy to realize a sophisticated screen.
  • TFT thin film transistor
  • the organic material layer 280 may include a HIL (Hole Injection Layer), a HTL (Hole Transfer Layer), an EIL (Emission Material Layer), an ETL (Electron Transfer Layer), and an EML. (Electron Injection Layer, light emitting layer) may be included.
  • HIL Hole Injection Layer
  • HTL Hole Transfer Layer
  • EIL emission Material Layer
  • ETL Electrode Transfer Layer
  • EML Electrometic Injection Layer, light emitting layer
  • HIL injects holes, using a material such as CuPc.
  • HTL functions to move the injected holes, and mainly uses materials having good hole mobility.
  • EIL and ETL are layers for the injection and transport of electrons, and the injected electrons and holes combine and emit light in the EML.
  • EML is a material expressing the color emitted, and is composed of a host that determines the lifetime of the organic material and a dopant that determines the color and efficiency. This is merely to describe the basic configuration of the organic material layer 280 included in the OLED panel, the present invention is not limited to the layer structure or material of the organic material layer 280.
  • the organic layer 280 is inserted between an anode (not shown) and a cathode (not shown).
  • a driving current is applied to the anode to inject holes, and the cathode is injected into the cathode. Electrons are injected, and holes and electrons move to the organic layer 280 to emit light.
  • the LCD panel or OLED panel may further include other configurations and may be modified to perform display functions.
  • the display module 200 of the touch input device 1000 may include a configuration for driving the display panel 200A and the display panel 200A.
  • the display module 200 may include a backlight unit (not shown) disposed below the second polarization layer 272, and may include an LCD panel. It may further include a display panel control IC, a graphic control IC and other circuitry for the operation of.
  • the display module 200 of the touch input device 1000 may include a configuration for driving the display panel 200A and the display panel 200A.
  • the display module 200 may include a backlight unit (not shown) disposed below the second polarization layer 272, and may include an LCD panel. It may further include a display panel control IC, a graphic control IC and other circuitry for the operation of.
  • the touch sensor 10 for detecting a touch position in the touch input device 1000 may be located outside or inside the display module 200.
  • a touch sensor panel may be disposed on the display module 200, and the touch sensor 10 may be a touch sensor panel. Can be included.
  • the touch surface for the touch input device 1000 may be a surface of the touch sensor panel.
  • the touch sensor 10 When the touch sensor 10 is disposed inside the display module 200 in the touch input device 1000, the touch sensor 10 may be configured to be positioned outside the display panel 200A. In detail, the touch sensor 10 may be formed on upper surfaces of the first substrate layers 261 and 281. In this case, the touch surface of the touch input device 1000 may be an upper surface or a lower surface of FIGS. 3A and 3B as an outer surface of the display module 200.
  • the touch sensor 10 When the touch sensor 10 is disposed inside the display module 200 in the touch input device 1000, at least some of the touch sensors 10 may be configured to be positioned in the display panel 200A according to an embodiment, and the touch sensor At least some of the other portions 10 may be configured to be positioned outside the display panel 200A.
  • any one of the driving electrode TX and the receiving electrode RX constituting the touch sensor 10 may be configured to be positioned outside the display panel 200A, and the remaining electrodes are inside the display panel 200A. It may be configured to be located at.
  • any one of the driving electrode TX and the receiving electrode RX constituting the touch sensor 10 may be formed on upper surfaces of the first substrate layers 261 and 281, and the remaining electrodes are formed on the first substrate layer ( 261 and 281 may be formed on the bottom surface or the top surface of the second substrate layers 262 and 283.
  • the touch sensor 10 When the touch sensor 10 is disposed inside the display module 200 in the touch input device 1000, the touch sensor 10 may be configured to be positioned inside the display panel 200A. In detail, the touch sensor 10 may be formed on the bottom surface of the first substrate layers 261 and 281 or the top surface of the second substrate layers 262 and 283.
  • an electrode for operating the touch sensor may be additionally disposed, but various configurations and / or electrodes positioned inside the display panel 200A may perform touch sensing. It may be used as a touch sensor 10 for.
  • the display panel 200A is an LCD panel
  • at least one of the electrodes included in the touch sensor 10 may include a data line, a gate line, a TFT, and a common electrode (Vcom: common).
  • Vcom common electrode
  • at least one of an electrode and a pixel electrode and when the display panel 200A is an OLED panel, at least one of the electrodes included in the touch sensor 10 is a data line.
  • the gate line may include at least one of a gate line, a first power line ELVDD, and a second power line ELVSS.
  • the touch sensor 10 may operate as the driving electrode and the receiving electrode described with reference to FIG. 1A to detect the touch position according to the mutual capacitance between the driving electrode and the receiving electrode.
  • the touch sensor 10 may operate as the single electrode 30 described in FIG. 1B to detect the touch position according to the self capacitance of each of the single electrodes 30.
  • the electrode included in the touch sensor 10 is an electrode used to drive the display panel 200A
  • the display panel 200A is driven in the first time interval, and the second time is different from the first time interval.
  • the touch position may be detected in the section.
  • a sensor other than the electrode used to detect the touch position and the electrode used to drive the display is disposed and used as a pressure sensing unit. For example, look at in detail.
  • an adhesive such as OCA (Optically Clear Adhesive) is formed between the cover layer 100 on which a touch sensor for detecting a touch position is formed and the display module 200 including the display panel 200A. It may be laminated. Accordingly, display color clarity, visibility, and light transmittance of the display module 200 which can be checked through the touch surface of the touch sensor may be improved.
  • OCA Optically Clear Adhesive
  • FIG. 4A to 4G illustrate an example in which a pressure sensor is formed in the touch input device according to the present invention.
  • the display panel 200A is directly attached and laminated to the cover layer 100 in FIGS. 4A and some drawings below, this is merely for convenience of description and the first polarization layers 271 and 282 are the display panel 200A.
  • the upper display module 200 may be laminated and attached to the cover layer 100.
  • the LCD panel is the display panel 200A, the second polarizing layer 272 and the backlight unit are omitted.
  • a cover layer 100 having a touch sensor formed as a touch input device 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention is coated on the display module 200 shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the touch input device 1000 according to the embodiment of the present invention may also include a case in which the touch sensor 10 is disposed inside the display module 200 shown in FIGS. 3A and 3B. Can be. More specifically, in FIG. 4A to FIG. 4D, the cover layer 100 on which the touch sensor 10 is formed covers the display module 200 including the display panel 200A, but the touch sensor 10 is the display module.
  • the touch input device 1000 disposed inside the 200 and covered with the cover layer 100 such as glass may be used as an exemplary embodiment of the present invention.
  • the touch input device 1000 may be a cell phone, a personal data assistant (PDA), a smartphone, a tablet PC, an MP3 player, a notebook, or the like. It may include an electronic device including the same touch screen.
  • PDA personal data assistant
  • smartphone a tablet PC
  • MP3 player a notebook
  • notebook a notebook
  • the substrate 300 may be, for example, a circuit board for operating the touch input device 1000 together with the housing 320 which is the outermost mechanism of the touch input device 1000. And / or wrap the mounting space 310 in which the battery may be located.
  • a circuit board for operating the touch input device 1000 may be mounted with a central processing unit (CPU) or an application processor (AP) as a main board.
  • CPU central processing unit
  • AP application processor
  • the circuit board and / or the battery for the operation of the display module 200 and the touch input device 1000 are separated through the substrate 300, and the electrical noise generated from the display module 200 and the noise generated from the circuit board Can be blocked.
  • the touch sensor 10 or the cover layer 100 may be formed wider than the display module 200, the substrate 300, and the mounting space 310, and thus the housing 320 may be formed.
  • the housing 320 may be formed to surround the display module 200, the substrate 300, and the circuit board together with the touch sensor 10.
  • the touch input device 1000 detects a touch position through the touch sensor 10, and is different from an electrode used to detect a touch position and an electrode used to drive a display. May be disposed and used as a pressure sensing unit to detect touch pressure.
  • the touch sensor 10 may be located inside or outside the display module 200.
  • the pressure sensing unit may include a sensor sheet 440, and in the embodiment illustrated in FIG. 4B, the pressure sensing unit may include pressure sensors 450 and 460.
  • a sensor sheet 440 including pressure sensors 450 and 460 may be disposed between the display module 200 and the substrate 300. As described above, the pressure sensors 450 and 460 may be directly formed on the lower surface of the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit includes a spacer layer 420 formed of an air gap, which will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4G.
  • the spacer layer 420 may be embodied as an air gap.
  • the spacer layer may be made of an impact absorbing material according to an embodiment.
  • the spacer layer 420 may be filled with a dielectric material in some embodiments.
  • the spacer layer 420 may be formed of a material having a recovery force that contracts upon application of pressure and returns to its original shape upon release of pressure.
  • the spacer layer 420 may be formed of an elastic foam.
  • the spacer layer since the spacer layer is disposed under the display module 200, the spacer layer may be a transparent material or an opaque material.
  • the reference potential layer may be disposed under the display module 200.
  • the reference potential layer may be formed on the substrate 300 disposed under the display module 200 or the substrate 300 may serve as the reference potential layer.
  • the reference potential layer is disposed on the substrate 300 and disposed below the display module 200, and formed on a cover (not shown) that functions to protect the display module 200, or the cover itself is a reference. It can serve as a dislocation layer.
  • a spacer layer may be disposed between the reference potential layer and the pressure sensors 450 and 460.
  • a spacer layer may be disposed between the display module 200 and the substrate 300 on which the reference potential layer is disposed or between the cover on which the display module 200 and the reference potential layer are disposed.
  • the reference potential layer may be disposed in the display module 200.
  • the reference potential layer may be disposed on the top or bottom surface of the first substrate layers 261 and 281 of the display panel 200A or the top or bottom surface of the second substrate layers 262 and 283.
  • a spacer layer may be disposed between the reference potential layer and the pressure sensors 450 and 460.
  • a spacer layer may be disposed on or inside the display panel 200A.
  • the spacer layer may be implemented with an air gap.
  • the spacer layer may be made of an impact absorbing material according to an embodiment.
  • the spacer layer may be filled with a dielectric material in accordance with an embodiment.
  • the spacer layer may be formed of a material having a recovery force that contracts upon application of pressure and returns to its original form upon release of pressure.
  • the spacer layer may be formed of an elastic foam.
  • the spacer layer since the spacer layer is disposed on or inside the display panel 200A, the spacer layer may be a transparent material.
  • the spacer layer when the spacer layer is disposed inside the display module 200, the spacer layer may be an air gap included in manufacturing the display panel 200A and / or the backlight unit.
  • the air gap may function as a spacer layer, and when the display panel 200A and / or the backlight unit includes the air gap, the plurality of air gaps may be integrated. As a result, the spacer layer may function.
  • FIG. 4C is a perspective view of the touch input device 1000 according to the embodiment shown in FIG. 4A of the present invention.
  • the sensor sheet 440 may be disposed between the display module 200 and the substrate 300 in the touch input device 1000.
  • the touch input device 1000 may include a spacer layer disposed between the display module 200 of the touch input device 1000 and the substrate 300 to arrange the sensor sheet 440.
  • the sensors 450 and 460 for detecting pressure are referred to as pressure sensors 450 and 460 so as to be clearly distinguished from the electrodes included in the touch sensor 10.
  • the pressure sensors 450 and 460 since the pressure sensors 450 and 460 are disposed on the rear surface of the display panel 200A, the pressure sensors 450 and 460 may be made of an opaque material as well as a transparent material.
  • the pressure sensors 450 and 460 may be made of a transparent material such as ITO.
  • a frame 330 having a predetermined height may be formed along the edge of the upper portion of the substrate 300.
  • the frame 330 may be attached to the cover layer 100 with an adhesive tape (not shown).
  • the frame 330 is formed on all edges of the substrate 300 (eg, four sides of a quadrilateral), but the frame 330 is formed of at least a portion of the edges of the substrate 300 (eg, a quadrilateral). Only on three sides).
  • the frame 330 may be integrally formed with the substrate 300 on the upper surface of the substrate 300.
  • the frame 330 may be made of a material having no elasticity.
  • the display panel 200A when pressure is applied to the display panel 200A through the cover layer 100, the display panel 200A may be bent together with the cover layer 100. Even if there is no deformation of the body, the magnitude of the touch pressure can be detected.
  • FIG. 4D is a cross-sectional view of a touch input device including a pressure sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4D, pressure sensors 450 and 460 according to an embodiment of the present invention may be disposed on the bottom surface of the display panel 200A as the spacer layer 420.
  • the pressure sensor for detecting pressure may include a first sensor 450 and a second sensor 460.
  • any one of the first sensor 450 and the second sensor 460 may be a driving sensor, and the other may be a receiving sensor.
  • a driving signal may be applied to the driving sensor and a sensing signal including information on electrical characteristics that change as pressure is applied through the receiving sensor may be obtained. For example, when a voltage is applied, mutual capacitance may be generated between the first sensor 450 and the second sensor 460.
  • FIG. 4E is a cross-sectional view when pressure is applied to the touch input device 1000 shown in FIG. 4D.
  • the upper surface of the substrate 300 may have a ground potential for noise shielding.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent or pressed. Accordingly, the distance d between the ground potential surface and the pressure sensors 450 and 460 may be reduced to d '.
  • the fringe capacitance is absorbed to the upper surface of the substrate 300 as the distance d decreases, the mutual capacitance between the first sensor 450 and the second sensor 460 may decrease. . Therefore, the magnitude of the touch pressure may be calculated by obtaining a reduction amount of mutual capacitance from the detection signal obtained through the reception sensor.
  • the reference potential layer may be disposed in the display module 200.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent or pressed. Accordingly, the distance between the reference potential layer disposed inside the display module 200 and the pressure sensors 450 and 460 is changed, and thus the magnitude of the touch pressure can be calculated by acquiring a change in capacitance from a detection signal acquired through the receiving sensor. Can be.
  • the display panel 200A may be bent or pressed in response to a touch applying a pressure.
  • the position showing the largest deformation when the display panel 200A is bent or pressed may not coincide with the touch position, but the display panel 200A may indicate bending at least at the touch position.
  • the touch position is close to the edge and the edge of the display panel 200A, the position where the display panel 200A is bent or pressed the most may be different from the touch position, but the display panel 200A may be at least the touch position. It may indicate bending or pressing at.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 are formed on the same layer, and each of the first sensor 450 and the second sensor 460 illustrated in FIGS. 4D and 4E is illustrated in FIG. 8A. As shown, it may be composed of a plurality of sensors having a rhombic shape.
  • the plurality of first sensors 450 are connected to each other in the first axis direction
  • the plurality of second sensors 460 are connected to each other in the second axis direction perpendicular to the first axis direction.
  • At least one of the 450 and the second sensor 460 may have a plurality of rhombus-shaped sensors connected through a bridge such that the first sensor 450 and the second sensor 460 are insulated from each other.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 illustrated in FIG. 6 may be configured as a sensor of the type shown in FIG. 8B.
  • the touch pressure is detected from a change in mutual capacitance between the first sensor 450 and the second sensor 460.
  • the pressure sensing unit may be configured to include only one pressure sensor of the first sensor 450 and the second sensor 460, in which case one pressure sensor and a ground layer (substrate 300 or display module ( The magnitude of the touch pressure may be detected by detecting a change in capacitance, that is, a self capacitance, between the reference potential layers disposed therein.
  • a driving signal may be applied to the one pressure sensor, and a change in magnetic capacitance between the pressure sensor and the ground layer may be detected from the pressure sensor.
  • the pressure sensor may include only the first sensor 450.
  • the first sensor 450 and the substrate caused by the change of the distance between the substrate 300 and the first sensor 450 may be configured.
  • the magnitude of the touch pressure can be detected from the capacitance change between 300. Since the distance d decreases as the touch pressure increases, the capacitance between the substrate 300 and the first sensor 450 may increase as the touch pressure increases.
  • the pressure sensor does not need to have a comb-tooth shape or trident shape, which is necessary to increase the mutual capacitance variation detection accuracy, and may have a single plate (eg, rectangular plate) shape, as shown in FIG. 8D.
  • the plurality of first sensors 450 may be arranged in a grid shape at regular intervals.
  • the sensor sheet when the pressure sensing unit includes the sensor sheet, the sensor sheet includes the first sensor sheet 440-1 and the second sensor 460 including the first sensor 450. It may be composed of a second sensor sheet (440-2). In this case, any one of the first sensor 450 and the second sensor 460 may be formed on the substrate 300 and the other may be formed on the lower surface of the display module 200.
  • the first sensor 450 is formed on the substrate 300 and the second sensor 460 is formed on the lower surface of the display module 200.
  • FIG. 4G illustrates the case where the pressure sensors 450 and 460 are formed in the spacer layer 420 on the upper surface of the substrate 300 and the lower surface of the display panel 200A.
  • the first sensor 450 is formed on the lower surface of the display panel 200A
  • the second sensor 460 includes a second sensor 460 formed on the first insulating layer 470.
  • the second insulating layer 471 may be disposed on the upper surface of the substrate 300 in the form of a sensor sheet, which is formed on the second sensor 460.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A When pressure is applied to the surface of the cover layer 100 through the object 500, the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent or pressed. Accordingly, the distance d between the first sensor 450 and the second sensor 460 may be reduced. In this case, as the distance d decreases, the mutual capacitance between the first sensor 450 and the second sensor 460 may increase. Therefore, the magnitude of the touch pressure may be calculated by acquiring an increase amount of mutual capacitance from the detection signal obtained through the reception sensor. In this case, since the first sensor 450 and the second sensor 460 are formed on different layers in FIG. 4G, the first sensor 450 and the second sensor 460 do not have to have a comb shape or a trident shape.
  • One of the first sensor 450 and the second sensor 460 may have a shape of one plate (for example, a square plate), and the other may have a plurality of sensors at regular intervals as shown in FIG. 8D. It may be arranged in a grid shape.
  • the pressure sensors 450 and 460 are directly formed on the lower surface of the display panel 200A as illustrated in FIG. 4B, but the sensor sheets including the pressure sensors 450 and 460 are illustrated as shown in FIG. 4A. All of the embodiments in which the 440 is disposed between the display module 200 and the substrate 300 may be applicable.
  • the upper surface of the substrate 300 may also have a ground potential for noise shielding.
  • 5 illustrates a cross section of a sensor sheet according to an embodiment of the invention. Referring to FIG. 5A, a cross section of the case in which the sensor sheet 440 including the pressure sensors 450 and 460 is attached on the substrate 300 or the display module 200 is illustrated. In this case, since the pressure sensors 450 and 460 are positioned between the first insulating layer 470 and the second insulating layer 471 in the sensor sheet 440, the pressure sensors 450 and 460 are the substrate 300 or the display module 200. Short circuiting can be prevented.
  • the substrate 300 or the display module 200 to which the pressure sensors 450 and 460 are attached may not exhibit a ground potential or may exhibit a weak ground potential.
  • the touch input device 1000 according to the embodiment of the present invention may further include a ground electrode (not shown) between the substrate 300 or the display module 200 and the insulating layer 470.
  • another insulating layer (not shown) may be further included between the ground electrode and the substrate 300 or the display module 200.
  • the ground electrode may prevent the size of the capacitance generated between the first sensor 450 and the second sensor 460, which are pressure sensors, from becoming too large.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 may be implemented in different layers according to the exemplary embodiment to configure the sensor layer.
  • 5B illustrates a cross section when the first sensor 450 and the second sensor 460 are implemented on different layers.
  • the first sensor 450 is formed on the first insulating layer 470
  • the second sensor 460 is second insulating positioned on the first sensor 450. May be formed on layer 471.
  • the second sensor 460 may be covered with a third insulating layer 472. That is, the sensor sheet 440 may include a first insulating layer 470 to a third insulating layer 472, a first sensor 450 and a second sensor 460.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 are located on different layers, they may be implemented to overlap each other.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 may be formed similar to the pattern of the driving electrode TX and the receiving electrode RX arranged in the structure of MXN, as shown in FIG. 8C. .
  • M and N may be one or more natural numbers.
  • the first sensor 450 and the second sensor 460 having a rhombic shape may be located on different layers.
  • FIG. 5C illustrates a cross section when the sensor sheet 440 includes only the first sensor 450.
  • the sensor sheet 440 including the first sensor 450 may be disposed on the substrate 300 or the display module 200.
  • FIG. 5D illustrates a second sensor sheet 440-attached with a first sensor sheet 440-1 including a first sensor 450 on a substrate 300 and including a second sensor 460.
  • An example in which 2) is attached to the display module 200 is illustrated.
  • the first sensor sheet 440-1 including the first sensor 450 may be disposed on the substrate 300.
  • the second sensor sheet 440-2 including the second sensor 460 may be disposed on the bottom surface of the display module 200.
  • the sensor sheet 440 may further include a ground electrode (not shown) between the substrate 300 or the display module 200 and the first insulating layers 470, 470-1, and 470-2. Can be. In this case, the sensor sheet 440 may further include an additional insulating layer (not shown) between the ground electrode (not shown) and the substrate 300 or the display module 200.
  • the pressure sensors 450 and 460 may be directly formed on the display panel 200A.
  • 6A to 6C are cross-sectional views illustrating an embodiment of a pressure sensor directly formed on various display panels in a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 6A shows pressure sensors 450 and 460 formed in display panel 200A using an LCD panel.
  • pressure sensors 450 and 460 may be formed on the bottom surface of the second substrate layer 262.
  • the pressure sensors 450 and 460 may be formed on the lower surface of the second polarization layer 272.
  • a driving signal is applied to the pressure sensors 450 and 460, and changes according to a change in the distance between the reference potential layer spaced apart from the pressure sensors 450 and 460 and the pressure sensors 450 and 460.
  • An electrical signal including information on the capacitance is received from the pressure sensors 450 and 460.
  • the reference potential layer may be a substrate 300 or a cover disposed between the display panel 200A and the substrate 300 and performing a function of protecting the display panel 200A.
  • FIG. 6B shows pressure sensors 450 and 460 formed on the bottom surface of the display panel 200A using an OLED panel (especially an AM-OLED panel).
  • the pressure sensors 450 and 460 may be formed on the bottom surface of the second substrate layer 283.
  • the method of detecting the pressure is the same as the method described in Fig. 6a.
  • the pressure sensors 450 and 460 formed on the bottom surface of the second substrate layer 283 disposed under the organic layer 280 may be made of an opaque material.
  • the second substrate since the pattern of the pressure sensors 450 and 460 formed on the bottom surface of the display panel 200A may be visible to the user, the second substrate may be directly formed on the bottom surface of the second substrate layer 283. After applying a light blocking layer such as black ink on the lower surface of the layer 283, pressure sensors 450 and 460 may be formed on the light blocking layer.
  • pressure sensors 450 and 460 are formed on the bottom surface of the second substrate layer 283, but a third substrate layer (not shown) is disposed below the second substrate layer 283. Pressure sensors 450 and 460 may be formed on the lower surface of the three substrate layer.
  • the display panel 200A is a flexible OLED panel
  • the display panel 200A composed of the first substrate layer 281, the organic material layer 280, and the second substrate layer 283 is very thin and well bent
  • a third substrate layer that is relatively hard to be bent may be disposed below the substrate layer 283.
  • Fig. 6C shows pressure sensors 450 and 460 formed in display panel 200A using an OLED panel.
  • pressure sensors 450 and 460 may be formed on an upper surface of the second substrate layer 283.
  • the method of detecting the pressure is the same as the method described in Fig. 6a.
  • the display panel 200A using the OLED panel has been described as an example, but pressure sensors 450 and 460 are formed on the upper surface of the second substrate layer 272 of the display panel 200A using the LCD panel. It is possible.
  • the pressure sensors 450 and 460 are formed on the top or bottom surfaces of the second substrate layers 272 and 283, but the pressure sensors 450 and 460 are on the top and bottom surfaces of the first substrate layers 261 and 281. It is also possible to be formed in.
  • the pressure sensing unit including the pressure sensors 450 and 460 is directly formed on the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit is directly formed on the substrate 300 and the potential layer is formed on the display panel. It may be 200A or a cover disposed between the display panel 200A and the substrate 300 to perform a function of protecting the display panel 200A.
  • the reference potential layer is disposed below the pressure sensing unit.
  • the reference potential layer may be disposed inside the display panel 200A.
  • the reference potential layer may be disposed on the top or bottom surface of the first substrate layers 261 and 281 of the display panel 200A, or the top or bottom surface of the second substrate layers 262 and 283.
  • the pressure sensors 450 and 460 for detecting the capacitance change amount are formed of the first sensor 450 and the sensor sheet formed directly on the display panel 200A. It may be composed of a second sensor 460 configured in the form. Specifically, the first sensor 450 is formed directly on the display panel 200A as described with reference to FIGS. 6A to 6C, and the second sensor 460 is configured in the form of a sensor sheet as described with reference to FIG. 4G and is touched. It may be attached to the input device 1000.
  • FIG. 7A is a view of a part of the touch input device according to the embodiment of the present invention viewed from the opposite direction of the touch surface, and illustrates a case where the pressure sensing unit is disposed on the lower surface 201 of the display module 200.
  • the control unit performs scanning of the pressure sensor at the same time as scanning of the touch sensor 10, or the control unit of the integrated IC is time-division so that the scanning of the touch sensor 10 is performed in the first time interval and the first time
  • the control signal may be generated to perform scanning of the pressure sensing unit in a second time section different from the section.
  • the pressure sensors 450 and 460 included in the pressure sensing unit should be electrically connected to the driving unit and / or the sensing unit of the pressure sensor controller 1300.
  • the trace 451 extending from the pressure sensor 450 is connected to one end of the first connection line pattern 161 formed in the first PCB 160 through the first connection unit 600, and the other end of the connection line pattern 161. May be electrically connected to the pressure sensor controller 1300.
  • the first PCB 160 may be a touch PCB or a display PCB.
  • the pressure sensing unit shown in FIG. 7A is composed of nine pressure sensors 450, nine traces 451 extending from each pressure sensor 450 are also nine, so that the nine traces 451 are mutually different.
  • the area of the first connection part 600 needs to be large so as to be insulated from each other and connected to the first connection line pattern 161, and the structure thereof may also be complicated.
  • the area of the first connection line pattern 161 must be increased to correspond to each of the nine channels, and the number of pins to be allocated to the pressure sensor controller 1300 is also increased. Furthermore, although not shown in FIG.
  • the pressure sensing unit when the pressure sensing unit further includes a reference sensor for compensating the influence of temperature or display noise, and / or an ESD protection electrode for reducing the influence of ESD, the number of channels increases. Accordingly, the area and complexity of the first connector 600, the area of the first connector line pattern 161, and the number of pins allocated to the pressure sensor controller 1300 may be greater.
  • FIGS. 7B and 7C are views of a part of the touch input device in which the pressure sensing unit is disposed according to an embodiment of the present invention, as viewed from the opposite direction of the touch surface, and FIGS. 7D to 7J illustrate the pressure sensing unit according to the exemplary embodiment of the present invention. Top view.
  • the pressure sensing unit may include one pressure sensor instead of a plurality of pressure sensors.
  • the sensitivity may be lowered according to the pressure application position.
  • the change in capacitance detected by the pressure sensing unit includes a change in capacitance due to pressure application and a change in capacitance due to other noise such as temperature or display noise, because the capacitance is proportional to the area of the sensor.
  • the same value is calculated regardless of whether the change in capacitance due to actual pressure is relatively large or small during the change in the total capacitance, so that the sensitivity may decrease depending on the pressure applying position.
  • the change in capacitance detected when the pressure is applied may occupy a relatively small portion of the change in capacitance caused by actual pressure application. Therefore, the SNR of the edge area of the touch input device 1000 may drop. Therefore, in the touch input device 1000, the cover layer 100 and the display panel 200A may be divided into a relatively large curved area and a relatively small curved area, thereby improving SNR of a relatively small curved area.
  • a central pressure sensor 550 having a relatively large area corresponds to a central area in which the cover layer 100 and the display panel 200A are relatively bent in the touch input device 1000.
  • the edge pressure sensor 551 having a relatively narrow area may be disposed to correspond to the edge area, which is a relatively less curved area. That is, the pressure sensing unit according to the embodiment of the present invention may include one central pressure sensor 550 and a plurality of edge pressure sensors 551. In this case, an area of each edge pressure sensor 551 may be smaller than that of the central pressure sensor 550.
  • a plurality of pressure sensors arranged in a central region which is a region where the cover layer 100 and the display panel 200A are relatively curved in the touch input device 1000, are connected to each other.
  • 550 may be disposed, and a rim pressure sensor 551 having a relatively narrow area may be disposed to correspond to the rim area, which is a relatively less curved area.
  • the pressure sensing unit may include a central pressure sensor 550 and a plurality of edge pressure sensors 551 including a plurality of pressure sensors connected to each other. At this time, the area of each edge pressure sensor 551 may be smaller than the sum of the areas of the plurality of pressure sensors constituting the central pressure sensor 550.
  • the plurality of pressure sensors constituting the central pressure sensor 550 may be connected in software in the pressure sensor controller 1300 without being connected in the pressure sensing unit. That is, the pressure sensor controller 1300 receives a signal including information on electrical characteristics from each of the plurality of pressure sensors constituting the central pressure sensor 550, and the pressure sensor controller 1300 calculates from each signal.
  • the pressure value detected from one central pressure sensor 550 may be calculated based on values corresponding to the magnitude of the pressure. In this case, the area and complexity of the first connector 600, the area of the first connector line pattern 161, and the number of pins allocated to the pressure sensor controller 1300 are not reduced. It can be improved.
  • the edge pressure sensor 551 is composed of four, each of the edge pressure sensor 551 may be disposed in each of the four vertex areas of the pressure sensing unit corresponding to the least bending area in the region where the pressure sensing unit is disposed. have.
  • the pressure sensing unit may include a central pressure sensor 550 having a cross shape and four edge pressure sensors 551 having four rectangular shapes, and as shown in FIG. 7D.
  • the pressure sensing unit when the pressure sensing unit is composed of one central pressure sensor 550 and four edge pressure sensors 551, the pressure sensing unit is maintained while the sensitivity is not significantly reduced as compared with the pressure sensing unit shown in FIG. 7A. It can be configured with only five channels, four fewer.
  • Figure 7f is a plan view of another pressure sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensing unit according to the exemplary embodiment of the present invention may further include a reference sensor 552 for compensating the influence of temperature or display noise.
  • the reference sensor 552 since the capacitance detected by the reference sensor 552 is hardly changed by the application of pressure, and is preferably changed only by the temperature or the display noise, the reference sensor 552 is not bent even if the pressure is applied. It can be placed in a missing or very small position. Specifically, it may be disposed outside the edge pressure sensor 551. In this case, as shown in FIG. 7F, the pressure sensing unit may be configured with only six channels in total.
  • FIG. 7g is a plan view of another pressure sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensing unit according to the exemplary embodiment of the present invention may further include an ESD protection electrode 553 to reduce the influence of the ESD as shown in FIG. 7G.
  • the ESD protection electrode 553 may be disposed to surround the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551 from the outside, and when the pressure sensing unit is disposed on the touch input device 1000, the touch input device ( It may be disposed so as to be located in the border area of the (1000).
  • the ESD protection electrode 553 may be disposed to be positioned at an edge region of the display module 200.
  • ESD protection electrode 553 in the form surrounding the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551, the central pressure sensor 550 from the outside of the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551.
  • ESD delivered to the edge pressure sensor 551 may be absorbed by the ESD protection electrode 553 as much as possible to reduce circuit damage through the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551.
  • a trace extending from the ESD protection electrode 553 is also connected to the ground electrode of the first PCB 160 through the first connection part 600 to discharge the ESD absorbed by the ESD protection electrode 553 to the outside through the ground electrode. Can be.
  • the pressure sensing unit may be configured by one central pressure sensor 550, four edge pressure sensors 551, and one ESD protection electrode 553, and may include only six channels in total.
  • the pressure sensing unit may include only seven channels in total.
  • Figure 7h is a plan view of another pressure sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure detector according to the exemplary embodiment of the present invention may connect four edge pressure sensors 551 to each other to form one channel.
  • the SNR of the edge region may be slightly lower than that of the pressure sensing unit shown in FIG. 7B, but since the pressure sensing unit may be configured with only two channels, the area and complexity of the first connection unit 600 and the first connection line may be reduced.
  • the area of the pattern 161 and the number of pins allocated to the pressure sensor controller 1300 may be greatly reduced.
  • FIG. 7H the case in which the edge pressure sensors 551 are four has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and any number of edge pressure sensors 551 of the plurality of edge pressure sensors 551 may be connected to each other to connect one channel. Can be configured. Accordingly, the plurality of edge pressure sensors 551 may be divided into a plurality of sensor sets, and the sensors included in the sensor set may be connected to each other to configure as many channels as the number of sensor sets. In other words, the plurality of edge pressure sensors 551 may constitute N sensor sets to form N channels, and the pressure sensing unit may configure N + 1 channels in total. For example, in the pressure sensing unit shown in FIG. 7H, two edge pressure sensors are bundled to configure two sensor sets to configure two channels from four edge pressure sensors 551, and the pressure sensing unit includes a central pressure sensor ( It is also possible to configure a total of three channels, including 550.
  • FIG. 7I is a view of a part of the touch input device in which another pressure sensing unit is disposed in an opposite direction of the touch surface according to the embodiment of the present invention; FIG. In FIGS. 7B to 7H, as illustrated in FIG. 4A, the pressure sensing unit is disposed in the touch input device 1000 in the form of a sensor sheet 440, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the sensor included in the pressure sensing unit may be applied directly to the display panel 200A.
  • the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551 may be directly formed on the bottom surface 201 of the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit when the pressure sensing unit is directly formed on the display panel 200A, since the pressure sensing unit is closer to the display panel 200A, the influence of the display noise may be greater than that of the pressure sensing unit in the form of the sensor sheet 440. . Therefore, it is more effective to separately configure the edge pressure sensor 551 having a smaller area than the central pressure sensor 550.
  • the pressure sensing unit when the pressure sensing unit is directly formed on the display panel 200A, as shown in FIG. 7I, a trace extending from the central pressure sensor 550 and the edge pressure sensor 551 is also directly formed on the display panel 200A.
  • a general connector may not be used to connect such traces to the first PCB 160, and an anisotropic conductive film, a conductive ink such as silver paste, or a conductive tape may be used.
  • anisotropic conductive film since high temperature and high pressure bonding is required, it cannot be applied at a position corresponding to the display area, but only at the edge area of the touch input device.
  • a conductive ink or a conductive tape since the bonding area per channel is large, it is difficult to connect a large number of channels.
  • the first FPCB 360 and the additional connection line pattern 361 formed on the additional FPCB 360 may be connected to the first PCB 160. Therefore, as shown in Figs. 7B to 7H, it is more effective to reduce the number of channels.
  • Figure 7j is a plan view of another pressure sensing unit according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensor 450 included in the pressure sensing unit is configured as an electrode, and as the electrical characteristics detected by the pressure sensing unit, the amount of pressure is detected by detecting an amount of change in capacitance caused by bending of the display panel 200A.
  • the present invention is not limited thereto, and the pressure sensor 450 included in the pressure sensing unit includes a strain gauge as shown in FIG. 7J, and the display panel 200A is an electrical characteristic detected by the pressure sensing unit.
  • the magnitude of the pressure may be detected by detecting an amount of change in the resistance value of the pressure sensor 450 that changes as the deflection occurs. Also in this case, the same method described in FIGS. 7B to 7I is applicable.

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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
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.

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.
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