WO2018151481A1 - 터치 입력 장치 - Google Patents

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WO2018151481A1
WO2018151481A1 PCT/KR2018/001820 KR2018001820W WO2018151481A1 WO 2018151481 A1 WO2018151481 A1 WO 2018151481A1 KR 2018001820 W KR2018001820 W KR 2018001820W WO 2018151481 A1 WO2018151481 A1 WO 2018151481A1
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sensor
pressure
touch
disposed
display panel
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이치웅
김세엽
김본기
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주식회사 하이딥
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    • G06F2203/04803—Split screen, i.e. subdividing the display area or the window area into separate subareas

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensing unit and a touch input device including the same, and more particularly, to detect a magnitude of pressure applied to an input area of a touch input device by using a pressure sensor disposed at a position adjacent to the input area.
  • the present invention relates to a touch input device.
  • 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.
  • a touch input device there is an input function disposed in an input area such as a home key and performing a corresponding function according to the magnitude of pressure. Since the input function requires a separate physical pressure sensor, the cost increases, and Due to a separate pressure sensor, there is a problem in that the size of the touch input device is limited. In addition, when a pressure electrode using a change in capacitance rather than a physical pressure sensor is disposed, it is difficult to detect an appropriate pressure value by a circuit disposed below the input region.
  • An object of the present invention is to provide a touch input device that can detect the magnitude of the pressure applied to the input region by using a pressure sensor disposed at a position adjacent to the input region.
  • a touch input device includes a cover layer including a display area and an input area; A display panel disposed below the display area; And a pressure sensing unit disposed under the display panel and positioned at a position adjacent to the input area, wherein the pressure sensing unit includes a pressure sensor, and when pressure is applied to the cover layer, the cover layer and the When the display panel is bent, the cover layer and the display panel are bent, the electrical characteristics of the pressure sensor change, and when pressure is applied to the input region, the pressure applied to the input region from the electrical characteristics of the pressure sensor. The size of can be detected.
  • a touch input device includes a cover layer including a display area and an input area; A display panel disposed below the display area; And a pressure sensing unit disposed under the display panel, wherein the pressure sensing unit includes a plurality of pressure sensors, and when pressure is applied to the cover layer, the cover layer and the display panel are bent, and the cover As the layer and the display panel are bent, the electrical characteristics of the plurality of pressure sensors change, and when pressure is applied to the display area, the magnitude of the pressure applied to the display area is detected from the electrical characteristics of the plurality of pressure sensors.
  • the magnitude of the pressure applied to the input region may be detected from an electrical property of the pressure sensor disposed at a position adjacent to the input region among the plurality of pressure sensors.
  • a touch input device capable of detecting a magnitude of pressure applied to an input area by using a pressure sensor disposed at a position adjacent to the input area may be provided.
  • 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 and 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 is a perspective view of a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • 4B to 4E are plan views of the touch input device according to the embodiment of the present invention.
  • 5A to 5H are views of the touch input device according to the embodiment of the present invention, in which the pressure sensing unit is disposed, as viewed from below.
  • 6A to 6E, 7A to 7J, and 8 are cross-sectional views taken along line B-B 'of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in Fig. 4A.
  • FIGS. 5C and 8 are cross-sectional views when pressure is applied to the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 5C and 8.
  • FIG. 9C is a cross-sectional view when pressure is applied to the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5D.
  • 11A, 11B and 11D to 11G are cross-sectional views taken along line AA ′ of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A.
  • 11C is an exploded perspective view of a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a cross section of a sensor sheet according to an embodiment of the invention.
  • FIGS. 13A to 13C are cross-sectional views illustrating an embodiment of a pressure sensor directly formed on various display panels of a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14A to 14D 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.
  • the OLED panel shown in FIG. 2 may include 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.
  • 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.
  • holes and electrons are injected into the anode and cathode of the organic material and recombined in the light emitting layer, excitons are formed in a high energy state, and energy is emitted as the excitons fall to a low energy state to emit light having a specific wavelength. 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 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.
  • 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
  • FIGS. 4B to 4E are plan views of the touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • the touch input device 1000 may include a display area 110 and an input area.
  • the input area may be a home key 121, a speaker 122, a camera 123, a back key, a menu key, and the like.
  • the cover layer 100 included in the touch input device 1000 may include a display area 110 and an input area.
  • the display panel 200A may be disposed under the display area 110 of the cover layer 100.
  • the touch input device 1000 may further include a non-display area 120.
  • the cover layer 100 included in the touch input device 1000 may include the display area 110 and the non-display area 120.
  • the display panel 200A may be disposed under the display area 110 of the cover layer 100, and the display panel 200A may not be disposed under the non-display area 120 of the cover layer 100. Can be.
  • the input region may be disposed in the non-display region 120.
  • the touch input device 1000 may include a touch position sensing region 130 and a non-touch position sensing region 140.
  • the touch location sensing area 130 may be the same as or different from the display area 110.
  • non-touch position sensing region 140 may be the same as or different from non-display region 120.
  • the touch location sensing area 130 may include the display area 110.
  • the touch sensor 10 for detecting the touch location may be disposed below the display area 110.
  • the touch sensor 10 may be integrally formed under the display area 110 of the cover layer 100 or may be included in the display panel 200A disposed under the display area 110.
  • the touch sensor 10 for detecting the touch location may be disposed under the non-display area 120 of the cover layer 100.
  • the touch sensor 10 may be integrally formed under the non-display area 110 of the cover layer 100.
  • an input area of the touch input device 1000 according to the present invention may be disposed in the display area 110.
  • the display area 110 may be disposed in the entire area of the touch input device 1000 according to the present invention.
  • the entire area of the cover layer 100 included in the touch input device 1000 may be the display area 110.
  • an input area of the touch input device 1000 according to the present invention may be disposed in the display area 110.
  • 5A to 5H are views of the touch input device according to the embodiment of the present invention, in which the pressure sensing unit is disposed, as viewed from below.
  • 5A to 5H illustrate the substrate 300 and the housing (so that the pressure sensor 450 of the pressure sensing unit disposed under the display panel 200A of the touch input device 1000 according to the present invention) can be seen.
  • the touch input device 1000 in a state where 320 is removed is viewed from below.
  • 6A to 6E, 7A to 7J, and 8 are cross-sectional views taken along line B-B 'of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in Fig. 4A.
  • 6A to 6E are cross-sectional views taken along line BB 'of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A to which the OLED panel is applied as the display panel 200A
  • FIGS. 7A to 7J are the display panel 200A.
  • 4B is a cross-sectional view of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A to which the LCD panel is applied
  • FIG. 8 is a view of the touch input device 1000 shown in FIG. 4A with the pressure sensor shown in FIG. B-B 'cross section.
  • the pressure sensing unit may be disposed in the display area 110.
  • the pressure sensor 450 included in the pressure sensing unit may be disposed at a position adjacent to an input area disposed in the non-display area 120 of the display area 110, and may be disposed below the display panel 200A. have.
  • the pressure sensor 450 may be integrally formed on the bottom surface of the display panel 200A. At this time, as shown in FIG. 5F, the pressure sensor 450 may be electrically connected to the first PCB 160 through the trace 451 extending from the pressure sensor 450.
  • the trace 451 may be formed directly on the bottom surface of the display panel 200A, similarly to the pressure sensor 450.
  • the first PCB 160 may be a touch PCB or a display PCB.
  • the pressure sensor 450 may be electrically connected to the main board through the first connector 170 formed in the first PCB 160.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may further include a separate touch sensor that detects whether a touch is input to an input area disposed in the non-display area 120. Specifically, a touch sensor (not shown) for detecting whether a touch is input to the home key 121 shown in FIGS. 5A, 5F, 6A, and 7A may be further included.
  • the separate touch sensor may be a sensor that simply detects whether a touch is present, or may be a user authentication sensor including a function for authenticating a user. For example, it may be a fingerprint sensor.
  • the pressure sensor 450 since the pressure sensor 450 is disposed only in a part of the display area 110, the pressure sensor 450 is applied to the input area disposed in the non-display area 120 without detecting the magnitude of the pressure applied to the display area 110. Only the magnitude of the pressure being detected can be detected.
  • a pressure sensor 450 may be directly formed on the bottom surface of the second substrate layer 283, and the touch input device 1000 according to the present invention may be used.
  • the touch input device 1000 may further include a backlight unit 200B disposed under the second polarization layer 272.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a spacer layer 420 disposed between the backlight unit 200B and the substrate 300, as shown in FIG. 7B.
  • the touch input device 1000 is disposed under the backlight unit 200B and surrounds the display panel 200A and the backlight unit 200B and the scan 350, the scan 350, and the substrate. It may include a spacer layer 420 disposed between the (300).
  • the scan 350 functions to protect the display panel 200A and the backlight unit 200B and may be fixed to the cover layer 100 or the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of a sensor sheet 440.
  • the sensor sheet 440 including the pressure sensor 450 is disposed at a position adjacent to an input area disposed in the non-display area 120 of the display area 110 and attached to the lower portion of the display panel 200A. Can be.
  • the sensor sheet 440 when the OLED panel is applied as the display panel 200A, the sensor sheet 440 may be attached to the lower surface of the second substrate layer 283, and the touch input device 1000 according to the present invention may be used. May include a spacer layer 420 disposed between the sensor sheet 440 and the substrate 300. As shown in FIG.
  • the touch input device 1000 when the LCD panel is applied as the display panel 200A, the touch input device 1000 according to the present invention includes a backlight unit 200B and a backlight unit 200B disposed below the display panel 200A. ) And a spacer 350 disposed between the sensor sheet 440 and the substrate 300 and the scan 350 having the sensor sheet 440 attached to the lower surface thereof.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of a sensor sheet 440.
  • the sensor sheet 440 including the pressure sensor 450 may be disposed at a position adjacent to an input region disposed in the non-display region 120 of the display region 110, and may be attached to the upper portion of the substrate 300. Can be.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a spacer disposed between the sensor sheet 440 and the display panel 200A. Layer 420 may be included. As shown in FIGS.
  • the touch input device 1000 when the LCD panel is applied as the display panel 200A, the touch input device 1000 according to the present invention may include a backlight unit 200B and a backlight disposed below the display panel 200A.
  • the spacer layer 420 may be disposed between the unit 200B and the sensor sheet 440.
  • the touch input device 1000 according to the present invention further includes a scan 350 disposed between the backlight unit 200B and the spacer layer 420. It may also include. 7F to 7I, the sensor groove 301 is formed in the substrate 300 of the touch input device 1000 according to the present invention, and at least a portion of the sensor sheet 440 is formed in the sensor groove ( 301).
  • a pressure sensor 450 may be disposed in a part of the sensor sheet 440 inserted into the sensor groove 301.
  • the upper surface of the sensor sheet 440 and the upper surface of the region where the sensor groove 301 of the substrate 300 is not disposed are located on the same plane. can do.
  • the upper surface of the sensor sheet 440 and the upper surface of the region where the sensor groove 301 of the substrate 300 is not disposed are located on the same plane.
  • the spacer layer 420 in the region of the spacer layer 420 disposed on the sensor sheet 440 and the region of the spacer layer 420 disposed on the substrate 300 on which the sensor sheet 440 is not disposed. ) Has the same thickness.
  • the thickness of the sensor sheet 440 may be equal to the depth of the sensor groove 301.
  • the touch input device 1000 according to the present invention is inserted into the sensor groove 301 and disposed below the sensor sheet 440 inserted into the sensor groove 301.
  • the spacer layer 425 may further include a groove spacer layer 425. In this case, the sum of the thickness of the sensor sheet 440 and the thickness of the groove spacer layer 425 may be equal to the depth of the sensor groove 301.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of a sensor sheet 440.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a backlight unit 200B and a backlight unit disposed below the display panel 200A.
  • the scan 350 may be disposed under the 200B, and the spacer layer 420 may be disposed between the scan 350 and the substrate 300.
  • the sensor sheet 440 may be spaced apart from the backlight unit 200B and disposed on an upper surface of the scan 350.
  • an additional spacer layer (not shown) may be disposed between the sensor sheet 440 and the backlight unit 200B.
  • the pressure sensor 450 may be electrically connected to the main board through the second connection part 180 formed on the sensor sheet 440 including the pressure sensor 450.
  • the sensor sheet 440 may further include a separate touch sensor that detects whether a touch is input to an input area disposed in the non-display area 120. That is, the separate touch sensor may be disposed below the input area disposed in the non-display area 110 and integrally formed with the pressure sensing unit.
  • the sensor sheet 440 may further include a separate touch sensor 550 for detecting whether a touch is input to the home key 121.
  • the separate touch sensor 550 may be a sensor that simply detects whether a touch is present, or may be a user authentication sensor including a function for authenticating a user. For example, it may be a fingerprint sensor.
  • the pressure sensor 450 since the pressure sensor 450 is disposed only in a part of the display area 110, the pressure sensor 450 is applied to the input area disposed in the non-display area 120 without detecting the magnitude of the pressure applied to the display area 110. Only the pressure being detected can be detected.
  • the pressure sensor 450 may be disposed in the display area 110.
  • the pressure sensor 450 may be disposed over the entire area of the display area 110.
  • the pressure sensor 450 since the pressure sensor 450 is disposed over the entire area of the display area 110, the pressure sensor 450 also detects the pressure applied to the display area 110 and is applied to the input area disposed in the non-display area 120. Pressure can also be detected. Specifically, as illustrated in FIGS.
  • the plurality of pressure sensors 450 are used to detect the magnitude of the pressure applied to the display area 110, and the non-display area of the pressure sensor 450 (
  • the pressure applied to the input area disposed in the non-display area 120 may be detected using the pressure sensor A disposed at a position adjacent to the input area disposed in the 120.
  • the magnitude of the pressure applied to the home key 121 can be detected by using the pressure sensor A disposed at a position adjacent to the home key 121.
  • a separate touch sensor (not shown) may be further included, and the separate touch sensor may be a sensor that simply detects whether a touch is present, or may be a user authentication sensor including a function for authenticating a user. .
  • the present invention is not limited thereto, and the pressure sensor 450 may be attached to the bottom surface of the display panel 200A in the form of the sensor sheet 440.
  • the substrate 300 may be attached to the upper surface of the substrate 300.
  • the display panel 200A may be applied to an LCD panel as well as an OLED panel.
  • pressure is applied to an input region disposed in the non-display region 120 without a separate touch sensor 550 disposed in the input region disposed in the non-display region 120. It can be judged.
  • the touch location sensing area 130 is the same as the display area 110, if the touch location is not sensed by the touch sensor 10 disposed below the display area 110, the pressure is in the non-display area 120. It may be determined to be applied to the arranged input area.
  • the pressure is non- It may be determined to be applied to an input area disposed in the display area 120.
  • the touch location sensing area 130 includes the display area 110, when the touch location is not sensed by the touch sensor 10, the pressure is displayed in the non-display area ( It may be determined that it is applied to the input region disposed in the 120.
  • the pressure sensing unit may be disposed in the display area 110.
  • the pressure sensor 450 included in the pressure sensing unit may be disposed at a position adjacent to the input area disposed in the display area 110, and may be disposed below the display panel 200A.
  • the pressure sensor 450 may be integrally formed on the bottom surface of the display panel 200A.
  • the pressure sensor 450 may be electrically connected to the first PCB 160 through the trace 451 extending from the pressure sensor 450.
  • the trace 451 may be formed directly on the bottom surface of the display panel 200A, similarly to the pressure sensor 450.
  • the first PCB 160 may be a touch PCB or a display PCB.
  • the pressure sensor 450 may be electrically connected to the main board through the first connector 170 formed in the first PCB 160.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may detect whether a touch is input to an input area disposed in the display area 110. In detail, when a touch position is detected by the touch sensor 10 disposed under the input area disposed in the display area 110, it may be determined that pressure is applied to the input area disposed in the display area 110. .
  • the touch input device 1000 according to the present invention may further include a user authentication sensor including a function for authenticating a separate user for detecting whether a touch is input to the input area.
  • the user authentication sensor may be, for example, a fingerprint recognition sensor.
  • the pressure sensor 450 may be disposed in the form of FIGS. 6A through 6E and 7A through 7J. Specifically, as shown in FIG. 6A, when the OLED panel is applied as the display panel 200A, the pressure sensor 450 may be directly formed on the bottom surface of the second substrate layer 283, and the touch input according to the present invention may be performed. Device 1000 may include a spacer layer 420 disposed between pressure sensor 450 and substrate 300. As shown in FIGS. 7A and 7B, when the LCD panel is applied as the display panel 200A, the pressure sensor 450 may be directly formed on the bottom surface of the second substrate layer 262 or the bottom surface of the second polarization layer 272.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may further include a backlight unit 200B disposed under the second polarization layer 272.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a spacer layer 420 disposed between the backlight unit 200B and the substrate 300, as shown in FIG. 7B.
  • the touch input device 1000 according to the present invention is disposed under the backlight unit 200B and surrounds the display panel 200A and the backlight unit 200B and the scan 350, the scan 350, and the substrate. It may include a spacer layer 420 disposed between the (300).
  • the scan 350 functions to protect the display panel 200A and the backlight unit 200B and may be fixed to the cover layer 100 or the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of a sensor sheet 440.
  • the sensor sheet 440 including the pressure sensor 450 may be disposed at a position adjacent to the input area of the display area 110, for example, the home key 121, and may be attached to the lower portion of the display panel 200A.
  • the sensor sheet 440 may be attached to the lower surface of the second substrate layer 283, and the touch input device 1000 according to the present invention may be used. May include a spacer layer 420 disposed between the sensor sheet 440 and the substrate 300. As shown in FIG.
  • the touch input device 1000 when the LCD panel is applied as the display panel 200A, the touch input device 1000 according to the present invention includes a backlight unit 200B and a backlight unit 200B disposed below the display panel 200A. ) And a spacer 350 disposed between the sensor sheet 440 and the substrate 300 and the scan 350 having the sensor sheet 440 attached to the lower surface thereof.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of a sensor sheet 440.
  • the sensor sheet 440 including the pressure sensor 450 may be disposed at a position adjacent to an input area of the display area 110, for example, the home key 121, and may be attached to an upper portion of the substrate 300.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a spacer disposed between the sensor sheet 440 and the display panel 200A. Layer 420 may be included. As shown in FIGS.
  • the touch input device 1000 when the LCD panel is applied as the display panel 200A, the touch input device 1000 according to the present invention may include a backlight unit 200B and a backlight disposed below the display panel 200A.
  • the spacer layer 420 may be disposed between the unit 200B and the sensor sheet 440.
  • the touch input device 1000 according to the present invention further includes a scan 350 disposed between the backlight unit 200B and the spacer layer 420. It may also include. 7F to 7I, the sensor groove 301 is formed in the substrate 300 of the touch input device 1000 according to the present invention, and at least a portion of the sensor sheet 440 is formed in the sensor groove ( 301).
  • a pressure sensor 450 may be disposed in a part of the sensor sheet 440 inserted into the sensor groove 301.
  • the upper surface of the sensor sheet 440 and the upper surface of the region where the sensor groove 301 of the substrate 300 is not disposed are located on the same plane. can do.
  • the upper surface of the sensor sheet 440 and the upper surface of the region where the sensor groove 301 of the substrate 300 is not disposed are located on the same plane.
  • the spacer layer 420 in the region of the spacer layer 420 disposed on the sensor sheet 440 and the region of the spacer layer 420 disposed on the substrate 300 on which the sensor sheet 440 is not disposed. ) Has the same thickness.
  • the thickness of the sensor sheet 440 may be equal to the depth of the sensor groove 301.
  • the touch input device 1000 according to the present invention is inserted into the sensor groove 301 and disposed below the sensor sheet 440 inserted into the sensor groove 301.
  • the spacer layer 425 may further include a groove spacer layer 425. In this case, the sum of the thickness of the sensor sheet 440 and the thickness of the groove spacer layer 425 may be equal to the depth of the sensor groove 301.
  • the pressure sensing unit according to the present invention may be disposed in the display area 110 in the form of the sensor sheet 440.
  • the touch input device 1000 according to the present invention may include a backlight unit 200B and a backlight unit disposed below the display panel 200A.
  • the scan 350 may be disposed under the 200B, and the spacer layer 420 may be disposed between the scan 350 and the substrate 300.
  • the sensor sheet 440 may be spaced apart from the backlight unit 200B and disposed on an upper surface of the scan 350.
  • an additional spacer layer (not shown) may be disposed between the sensor sheet 440 and the backlight unit 200B.
  • the pressure sensor 450 may be disposed in the display area 110.
  • the pressure sensor 450 may be disposed over the entire area of the display area 110.
  • the pressure sensor 450 may also detect the pressure applied to the display area 110 and may also detect the pressure applied to the input area.
  • the magnitude of the pressure applied to the display area 110 is detected using the plurality of pressure sensors 450, and the pressure sensor 450 is disposed at a position adjacent to the input area. The pressure applied to the input area can be detected using the pressure sensor A.
  • the magnitude of the pressure applied to the home key 121 can be detected by using the pressure sensor A disposed at a position adjacent to the home key 121.
  • it may further include a user authentication sensor that includes a function for authenticating a separate user.
  • FIG. 8 illustrates that the pressure sensor 450 is directly formed on the bottom surface of the display panel 200A, the present invention is not limited thereto, and the pressure sensor 450 may be attached to the bottom surface of the display panel 200A in the form of the sensor sheet 440.
  • the substrate 300 may be attached to the upper surface of the substrate 300.
  • the display panel 200A may be applied to an LCD panel as well as an OLED panel.
  • the touch input device 1000 may determine whether pressure is applied to the input area. When the touch position is detected by the touch sensor 10 disposed below the input area, it may be determined that pressure is applied to the input area.
  • FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views when pressure is applied to the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 5C and 8, and FIG. 9C is a touch according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5D. It is sectional drawing when a pressure is applied to an input device.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line BB 'of FIG. 4A when pressure is applied to an input area disposed in the non-display area 120 of the touch input device 1000 shown in FIGS. 5C and 8, and FIG. 9B.
  • FIG. 9C is a view of the touch input device 1000 shown in FIG. 5D.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4A when pressure is applied to an input area disposed in the display area 110.
  • FIG. 10A and 10B illustrate warpage of a display panel when pressure is applied to the touch input device according to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 5C and 8.
  • FIG. 10A is a diagram showing the bending of the display panel when a pressure is applied to the non-display area 120 of the touch input device 1000 shown in FIGS. 5C and 8, and
  • FIG. FIG. 8 illustrates the bending of a display panel when pressure is applied to the display area 110 of the touch input device 1000 illustrated in FIG. 8.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent.
  • the electrical characteristics of the pressure sensor 450 disposed under the display panel 200A may change, and the electrical characteristics of the pressure sensor 450 may change.
  • the magnitude of the applied pressure can be detected.
  • FIG. 9A when pressure is applied to an input region disposed in the non-display region 120, a pressure sensor disposed at a position adjacent to the input region disposed in the non-display region 120 may be used.
  • the magnitude of the pressure applied to the input region disposed in the non-display region 120 can be detected from the electrical properties of A).
  • FIG. 9C when pressure is applied to the input region disposed in the display region 110, the magnitude of the pressure applied to the input region is detected from the electrical characteristics of the pressure sensor disposed at a position adjacent to the input region. can do.
  • the touch input device 1000 illustrated in FIG. 8 has been described above by way of example, the same method also applies to the touch input device 1000 illustrated in FIGS. 5A to 5H, 6A to 6E, and 7A to 7J.
  • To detect the pressure applied to the non-display area 120 Specifically, when pressure is applied to the cover layer 100 in the touch input device 1000 illustrated in FIGS. 6A to 6B and 7A to 7C, the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent. have. At this time, as the cover layer 100 and the display panel 200A are bent, the distance between the pressure sensor 450 disposed below the display panel 200A and the reference potential layer disposed below the pressure sensor 450 changes.
  • the capacitance detected by the pressure sensor 450 may vary according to the distance between the pressure sensor 450 and the reference potential layer.
  • the reference potential layer may be the substrate 300. Therefore, the magnitude of the applied pressure can be detected from the capacitance detected by the pressure sensor 450.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A may be bent. .
  • the capacitance detected by the pressure sensor 450 may vary according to the distance between the pressure sensor 450 and the reference potential layer.
  • the reference potential layer may be a lower surface of the display panel 200A, a potential layer positioned on the display panel 200A, or may be the scan 350. Therefore, the magnitude of the applied pressure can be detected from the capacitance detected by the pressure sensor 450.
  • the groove spacer layer 425 when the home spacer layer 425 is disposed below the pressure sensor 450, the groove spacer layer 425 is disposed below the pressure sensor 450 and the home spacer layer 425.
  • One region of the substrate 300 may be a reference potential layer.
  • the groove spacer layer 425 since the groove spacer layer 425 may have a smaller thickness than the spacer layer 420, when the pressure is detected through a change in thickness of the groove spacer layer 425, the pressure is detected through the spacer layer 420. It may be more sensitive.
  • the magnitude of the pressure applied to the display area 110 may be detected from the electrical characteristics of the pressure sensor disposed under the display panel 200A. .
  • the pressure is applied to the display area 110. It may not be clearly distinguished from the case. Specifically, when the pressure is applied to the display area 110 by the non-conductor, since the touch position is not sensed by the touch sensor 10 disposed below the display area 110, the input disposed in the non-display area 120 is input. It may not be distinguished from the case where pressure is applied to the region.
  • the cover layer 100 corresponding to the position where the pressure is applied is applied.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A corresponding to the display area 110 at the position adjacent to the position where the pressure is applied most are bent relatively less.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A corresponding to the pressure applied position are provided.
  • the cover layer 100 and the display panel 200A corresponding to the display area 110 at a position adjacent to the most bent and pressure- applied position may be relatively less bent.
  • the pressure is applied to the home key 121 included in the non-display area 120 and the pressure is applied to the position where the pressure sensor A included in the display area 110 and adjacent to the home key 121 is disposed.
  • 10A and 10B when pressure is applied to the position where the pressure sensor A is disposed, the pressure is applied from the pressure sensor A rather than when the pressure is applied to the home key 121.
  • the amount of change in the detected electrical property is greater, and the number of other pressure sensors B adjacent to the pressure sensor A in which the electrical property changes is also larger. That is, the profile of the electrical characteristics detected from the pressure sensor 450 when pressure is applied to the display region 110 and the pressure sensor 450 when pressure is applied to the input region disposed in the non-display region 120.
  • the profile of the electrical characteristic detected from) may be different. Accordingly, it may be determined whether pressure is applied to the input region disposed in the non-display region 120 based on the profile of the electrical characteristic detected from the pressure sensor 450.
  • the input region is disposed in the non-display region 120 as illustrated in FIG. 9B.
  • the display region is illustrated.
  • the function corresponding to the input area may be executed.
  • the separate touch sensor is a user authentication sensor
  • a function corresponding to the input area may be executed. For example, when the magnitude of the pressure applied to the home key 121 is greater than or equal to a predetermined value, the initial screen may be displayed on the display area 110.
  • the volume adjustment setting screen may be displayed, and when the magnitude of the pressure applied to the camera 123 is greater than or equal to the predetermined value, the photographing application may be executed. .
  • the backward function can be executed, and when the magnitude of the pressure applied to the menu key is greater than or equal to the predetermined value, the menu bar can be displayed. The function corresponding to the input area as described above may be executed even when the touch input device 1000 is in the standby mode.
  • FIG. 11A, 11B and 11D to 11G are cross-sectional views taken along line AA ′ of the touch input device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4A, and FIG. 11C is an exploded perspective view of the touch input device according to the embodiment of the present invention. .
  • the display panel 200A is shown as directly attached and laminated to the cover layer 100, but 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 second polarizing layer 272 and the backlight unit are omitted.
  • a cover layer 100 in which a touch sensor is formed as the touch input device 1000 according to an 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 illustrated in FIGS. 3A and 3B. Can be. More specifically, in FIGS. 11A to 11C, the cover layer 100 in which the touch sensor 10 is formed covers the display module 200 including the display panel 200A, but the touch sensor 10 may be a 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. 11B, the pressure sensing unit may include the 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 shown in FIG. 11B. As described above, the pressure sensors 450 and 460 may be formed directly on the lower surface of the display panel 200A.
  • the pressure sensing unit includes a spacer layer 420 formed of, for example, an air gap, which will be described in detail with reference to FIGS. 11A to 11G.
  • 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. 11C is a perspective view of the touch input device 1000 according to the embodiment shown in FIG. 11A 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 edge 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. 11D 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. 11D, 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. 11E is a cross-sectional view when pressure is applied to the touch input device 1000 shown in FIG. 11D.
  • 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 shown in FIGS. 11D and 11E is shown in FIG. 14A. 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 FIGS. 13A to 13C may be configured as sensors of the type shown in FIG. 14B.
  • 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 in 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 have 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, square plate) shape, as shown in FIG. 14D.
  • 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.
  • 11G 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. 11G, 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 spaced at regular intervals as shown in FIG. 14D. 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. 11B, but the sensor sheets including the pressure sensors 450 and 460 are illustrated as shown in FIG. 11A. All of the embodiments in which the 440 is disposed between the display module 200 and the substrate 300 may be applicable. In detail, the sensor sheet 440 including the pressure sensors 450 and 460 may be attached to the lower surface of the display module 200 or may be attached to the upper surface of the substrate 300.
  • FIG. 12 illustrates a cross section of a sensor sheet according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 12A 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.
  • 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.
  • 12B 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 disposed 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. .
  • M and N may be one or more natural numbers.
  • a rhombic first sensor 450 and a second sensor 460 may be located on different layers.
  • FIG. 12C 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. 12 (d) shows 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.
  • 13A to 13C 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. 13A 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 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. 13B shows pressure sensors 450 and 460 formed on the bottom surface of the display panel 200A using the OLED panel (especially 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 pressure is the same as the method described with reference to Fig. 13A.
  • 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.
  • a third substrate layer that is relatively hard to be bent may be disposed below the substrate layer 283.
  • Fig. 13C 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 pressure is the same as the method described with reference to Fig. 13A.
  • 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 which are directly formed 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. 13A to 13C, and the second sensor 460 is configured in the form of a sensor sheet as described with reference to FIG. 11G to be touched. It may be attached to the input device 1000.
  • the controller of the integrated IC may be connected to the touch sensor 10.
  • the scanning of the pressure sensing unit may be performed simultaneously with the scanning, or the controller of the integrated IC may be time-divided to perform scanning of the touch sensor 10 in the first time interval, and a second time interval different from the first time interval.
  • the control signal may be generated to perform scanning of the pressure sensing unit.
  • 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, and the pressure sensor changing as the display panel 200A is bent as an electrical characteristic detected by the pressure sensing unit ( The magnitude of the pressure may be detected by detecting the amount of change in the resistance value 450.
  • an object may be to provide a touch input device capable of detecting a magnitude of pressure applied to an input region by using a pressure sensor disposed at a position adjacent to the input region.

Abstract

실시형태에 따른 터치 입력 장치는, 디스플레이 영역 및 입력 영역을 포함하는 커버층; 상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 상기 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는 압력 센서를 포함하고, 상기 커버층에 압력이 인가되면, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어짐에 따라 상기 압력 센서의 전기적 특성이 변화하고, 상기 입력 영역에 압력이 인가되면, 상기 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출할 수 있다.

Description

터치 입력 장치
본 발명은 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 입력 장치의 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 센서를 이용하여 검출할 수 있는 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 홈키 등과 같은 입력 영역에 배치되고 압력의 크기에 따라 대응되는 기능을 수행하는 입력기능이 있는데, 그러한 입력 기능을 위하여 별도의 물리적 압력 센서를 구비해야하므로, 비용이 증가하고, 그러한 별도의 압력 센서로 인하여 터치 입력 장치의 크기를 줄이는데 한계가 있는 문제가 있다. 또한 물리적 압력 센서가 아닌 정전용량의 변화를 이용한 압력전극을 배치할 경우, 해당 입력 영역 하부에 배치되는 회로 등에 의하여 적절한 압력값을 검출하는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 센서를 이용하여 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치는, 디스플레이 영역 및 입력 영역을 포함하는 커버층; 상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 상기 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는 압력 센서를 포함하고, 상기 커버층에 압력이 인가되면, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어짐에 따라 상기 압력 센서의 전기적 특성이 변화하고, 상기 입력 영역에 압력이 인가되면, 상기 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치는, 디스플레이 영역 및 입력 영역을 포함하는 커버층; 상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고, 상기 압력 감지부는 복수의 압력 센서를 포함하고, 상기 커버층에 압력이 인가되면, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어짐에 따라 상기 복수의 압력 센서의 전기적 특성이 변화하고, 상기 디스플레이 영역에 압력이 인가되면 상기 복수의 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 디스플레이 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출하고, 상기 입력 영역에 압력이 인가되면 상기 복수의 압력 센서 중 상기 입력 영역에 인접한 위치에 배치된 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 센서를 이용하여 검출할 수 있는 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 및 도3b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이 모듈의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도4a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 사시도이다.
도4b 내지 도4e는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 평면도이다.
도5a 내지 도5h는 압력 감지부가 배치된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치를 아래쪽에서 바라본 도면이다.
도6a 내지 도6e, 도7a 내지 도7j, 및 도8은 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 B-B' 단면도이다.
도9a 및 도9b는 도5c 및 도8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도이다.
도9c는 도5d에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도이다.
도10a 및 도10b는 도5c 및 도8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 디스플레이 패널의 휘어짐을 나타내는 도면이다.
도11a, 도11b 및 도11d 내지 도11g는 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 A-A' 단면도이다.
도11c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 분해 사시도이다.
도12는 본 발명의 실시예에 따른 센서시트의 단면을 예시한다
도13a 내지 도13c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 압력 센서의 실시예를 나타내는 단면도이다.
도14a 내지 도14d는 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.
도14a 및 도14b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 후술하게 될 디스플레이 패널(200A)의 상면에 형성될 수 있다.
또한, 도14c에 도시된 바와 같이, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 어느 하나는 디스플레이 패널(200A)의 상면에 형성되고, 나머지 하나는 후술하게될 커버의 하면에 형성되거나 디스플레이 패널(200A)의 내부에 형성될 수 있다.
복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver) 및 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동부(12)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
감지부(11)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 관한 정보를 포함하는 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 예컨대, 감지신호는 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(Cm: 14)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서(10)를 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 감지부(11)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cm: 14)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(11)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서(10)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(13)는 구동부(12)와 감지부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(13)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(13)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(11)에 전달하여 감지부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도1a에서 구동부(12) 및 감지부(11)는 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미도시)를 구성할 수 있다. 터치 검출 장치는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출 장치는 터치 센서(10)를 포함하는 터치 입력 장치에서 후술하게될 터치 센서 제어기(1100)에 해당하는 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서(10)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC에 포함된 구동부(12) 및 감지부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 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 도14d에 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. 도b에 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 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)는 디스플레이 모듈(200) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 외부에 배치되는 경우, 디스플레이 모듈(200) 상부에는 터치 센서 패널이 배치될 수 있고, 터치 센서(10)가 터치 센서 패널에 포함될 수 있다. 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 터치 센서 패널의 표면일 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 제1기판층(261,281)의 상면에 형성될 수 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 디스플레이 모듈(200)의 외면으로서 도3a 및 도3b에서 상부면 또는 하부면이 될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 실시예에 따라 터치 센서(10) 중 적어도 일부는 디스플레이 패널(200A) 내에 위치하도록 구성되고 터치 센서(10) 중 적어도 나머지 일부는 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 터치 센서(10)를 구성하는 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 어느 하나의 전극은 디스플레이 패널(200A) 외부에 위치하도록 구성될 수 있으며, 나머지 전극은 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하도록 구성될 수도 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)를 구성하는 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 어느 하나의 전극은 제1기판층(261,281) 상면에 형성될 수 있으며, 나머지 전극은 제1기판층(261,281) 하면 또는 제2기판층(262,283) 상면에 형성될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서(10)가 디스플레이 모듈(200)의 내부에 배치되는 경우, 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 제1기판층(261,281)의 하면 또는 제2기판층(262,283)의 상면에 형성될 수 있다.
디스플레이 패널(200A) 내부에 터치 센서(10)가 배치되는 경우, 터치 센서 동작을 위한 전극이 추가로 배치될 수도 있으나, 디스플레이 패널(200A) 내부에 위치하는 다양한 구성 및/또는 전극이 터치 센싱을 위한 터치 센서(10)로 이용될 수도 있다. 구체적으로, 디스플레이 패널(200A)이 LCD 패널인 경우, 터치 센서(10)에 포함되는 전극 중 적어도 어느 하나는 데이터 라인(data line), 게이트 라인(gate line), TFT, 공통 전극(Vcom: common electrode) 및 픽셀 전극(pixel electrode) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(200A)이 OLED 패널인 경우, 터치 센서(10)에 포함되는 전극 중 적어도 어느 하나는 데이터 라인(data line), 게이트 라인(gate line), 제1전원라인(ELVDD) 및 제2전원라인(ELVSS) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 터치 센서(10)는 도1a에서 설명된 구동전극 및 수신전극으로 동작하여 구동전극 및 수신전극 사이의 상호정전용량에 따라 터치 위치를 검출할 수 있다. 또한, 터치 센서(10)는 도1b에서 설명된 단일 전극(30)으로 동작하여 단일 전극(30) 각각의 자기정전용량에 따라 터치 위치를 검출할 수 있다. 이 때, 터치 센서(10)에 포함되는 전극이 디스플레이 패널(200A)의 구동에 사용되는 전극일 경우, 제1 시간구간에 디스플레이 패널(200A)을 구동하고, 제1 시간구간과 다른 제2 시간구간에 터치 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서가 형성된 커버층(100)과 디스플레이 패널(200A)을 포함하는 디스플레이 모듈(200) 사이가 OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제로 라미네이션되어 있을 수 있다. 이에 따라 터치 센서의 터치 표면을 통해 확인할 수 있는 디스플레이 모듈(200)의 디스플레이 색상 선명도, 시인성 및 빛 투과성이 향상될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 입력 영역 영역에 인가되는 터치 압력의 크기를 검출하기 위하여, 입력 영역에 인접한 위치에 배치된 센서를 압력 감지부로 사용하는 경우에 대해서 예를 들어 상세하게 살펴본다.
도4a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 사시도이고, 도4b 내지 도4e는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 평면도이다.
도4b 내지 도4e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 영역(110) 및 입력 영역을 포함할 수 있다. 이 때, 입력 영역은 홈키(121), 스피커(122), 카메라(123), 뒤로가기키 및 메뉴키 등일 수 있다. 구체적으로, 터치 입력 장치(1000)에 포함된 커버층(100)이 디스플레이 영역(110) 및 입력 영역을 포함할 수 있다. 또한, 커버층(100)의 디스플레이 영역(110) 하부에는 디스플레이 패널(200A)이 배치될 수 있다.
도4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 비-디스플레이 영역(120)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 터치 입력 장치(1000)에 포함된 커버층(100)이 디스플레이 영역(110) 및 비-디스플레이 영역(120)을 포함할 수 있다. 또한, 커버층(100)의 디스플레이 영역(110) 하부에는 디스플레이 패널(200A)이 배치될 수 있고, 커버층(100)의 비-디스플레이 영역(120) 하부에는 디스플레이 패널(200A)이 배치되지 않을 수 있다. 이 때, 입력 영역이 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치될 수 있다.
도4c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 위치 센싱 영역(130) 및 비-터치 위치 센싱 영역(140)을 포함할 수 있다. 이 때, 터치 위치 센싱 영역(130)은 디스플레이 영역(110)과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 마찬가지로, 비-터치 위치 센싱 영역(140)은 비-디스플레이 영역(120)과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 이 때, 도4c에 도시된 바와 같이, 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)과 같은 경우, 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)가 디스플레이 영역(110)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 커버층(100)의 디스플레이 영역(110) 하부에 일체형으로 형성될 수도 있고, 디스플레이 영역(110) 하부에 배치되는 디스플레이 패널(200A)에 포함될 수도 있다. 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)과 다른 경우, 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서(10)가 커버층(100)의 비-디스플레이 영역(120) 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 터치 센서(10)가 커버층(100)의 비-디스플레이 영역(110) 하부에 일체형으로 형성될 수 있다.
도4d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 입력 영역이 디스플레이 영역(110) 내에 배치될 수 있다. 또한, 도4e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 전체 영역에 디스플레이 영역(110)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 터치 입력 장치(1000)에 포함된 커버층(100)의 전체 영역이 디스플레이 영역(110)일 수 있다. 이 때, 마찬가지로, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 입력 영역이 디스플레이 영역(110) 내에 배치될 수 있다.
도5a 내지 도5h는 압력 감지부가 배치된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치를 아래쪽에서 바라본 도면이다. 구제척으로, 도5a 내지 도5h는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 압력 감지부의 압력 센서(450)가 보일 수 있도록, 기판(300) 및 하우징(320)이 제거된 상태의 터치 입력 장치(1000)를 아래쪽에서 바라본 도면이다.
도6a 내지 도6e, 도7a 내지 도7j, 및 도8은 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 B-B' 단면도이다. 구체적으로 도6a 내지 도6e는 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 B-B' 단면도이고, 7a 내지 도7j는 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 B-B' 단면도이고, 도8은 도5c에 도시된 압력 센서가 구비된 도4a에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 B-B'단면도이다.
도5a, 도6a, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110) 중 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인접한 위치에 배치되되, 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치될 수 있다. 또한, 압력 센서(450)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 일체형으로 형성될 수 있다. 이 때, 도5f에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450)로부터 연장된 트레이스(451)를 통하여 압력 센서(450)가 제1PCB(160)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 트레이스(451)도 압력 센서(450)와 마찬가지로 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성될 수 있다. 여기서 제1PCB(160)은 터치PCB일 수도 있고, 디스플레이PCB일 수도 있다. 또한, 압력 센서(450)는 제1PCB(160)에 형성된 제1연결부(170)를 통하여 메인보드에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 터치가 입력되는지를 검출하는 별도의 터치 센서를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 도5a, 도5f, 도6a 및 도7a에 도시된 홈키(121)에 터치가 입력되는지를 검출하는 별도의 터치 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 별도의 터치 센서(미도시)는 단순히 터치 여부를 검출하는 센서일 수도 있고, 사용자의 인증을 할 수 있는 기능을 포함하는 사용자 인증 센서일 수도 있다. 예를 들면 지문 인식 센서일 수 있다. 이 경우, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 일부에만 배치되므로, 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력의 크기는 검출하지 않고, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 압력의 크기만 검출할 수 있다. 도6a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 제2기판층(283) 하면에 압력 센서(450)가 직접 형성될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 압력 센서(450)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 제2기판층(262) 하면 또는 제2편광층(272) 하면에 압력 센서(450)가 직접 형성될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 제2편광층(272) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B)을 더 포함할 수 있다. 또한, 도7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있고, 도7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치되고 디스플레이 패널(200A) 및 백라이트 유닛(200B)을 감싸는 서스캔(350) 및 서스캔(350)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 서스캔(350)은 디스플레이 패널(200A)과 백라이트 유닛(200B)를 보호하는 기능을 하며, 커버층(100) 또는 디스플레이 패널(200A)에 고정될 수 있다.
도5b, 도6b 및 도7c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 디스플레이 영역(110) 중 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인접한 위치에 배치되되, 디스플레이 패널(200A) 하부에 부착될 수 있다. 도6b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 제2기판층(283) 하면에 센서시트(440)가 부착될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서시트(440)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치되고 하면에 센서시트(440)가 부착된 서스캔(350) 및 센서시트(440)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다.
도5b, 도6c 내지 도6e 및 도7d 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 디스플레이 영역(110) 중 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인접한 위치에 배치되되, 기판(300) 상부에 부착될 수 있다. 도6c 내지 도6e에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서시트(440)와 디스플레이 패널(200A) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7d 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B)과 센서시트(440) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 도7e, 도7g 및 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B)과 스페이서층(420) 사이에 배치된 서스캔(350)을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 도7f 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 기판(300)에 센서홈(301)이 형성되고, 센서시트(440)의 적어도 일부가 센서홈(301)에 삽입될 수 있다. 이 때, 센서홈(301)에 삽입되는 센서시트(440)의 일부에는 압력 센서(450)가 배치될 수 있다. 이 때, 센서홈(301)에 센서시트(440)가 삽입된 상태에서 센서시트(440)의 상면과 기판(300)의 센서홈(301)이 배치되지 않은 영역의 상면이 동일한 평면상에 위치할 수 있다. 이와 같이, 센서홈(301)에 센서시트(440)가 삽입된 상태에서 센서시트(440)의 상면과 기판(300)의 센서홈(301)이 배치되지 않은 영역의 상면이 동일한 평면상에 위치할 경우, 센서시트(440) 상부에 배치되는 스페이서층(420)의 영역 및 센서시트(440)가 배치되지 않은 기판(300) 상부에 배치되는 스페이서층(420)의 영역에서의 스페이서층(420)의 두께가 동일한 장점이 있다. 이 때, 도7f 및 도7g에 도시된 바와 같이, 센서시트(440)의 두께가 센서홈(301)의 깊이와 같을 수 있다. 또한, 도7h 및 도7i에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서홈(301)에 삽입되고, 센서홈(301)에 삽입된 센서시트(440)의 하부에 배치되는 홈스페이서층(425)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 센서시트(440)의 두께와 홈스페이서층(425)의 두께를 합한 값이 센서홈(301)의 깊이와 같을 수 있다.
도5b 및 도7j에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로 도7j에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치된 서스캔(350) 및 서스캔(350)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 센서 시트(440)는 백라이트 유닛(200B)와 이격되어 서스캔(350)의 상면에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서시트(440)와 백라이트 유닛(200B) 사이에 추가의 스페이서층(미도시)이 배치될 수도 있다.
이 때, 도5g에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450)는 압력 센서(450)를 포함하는 센서시트(440)에 형성된 제2연결부(180)를 통하여 메인보드에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 센서시트(440)는 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 터치가 입력되는지를 검출하는 별도의 터치 센서를 더 포함할 수 있다. 즉, 별도의 터치 센서는 비-디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역 하부에 배치되고 압력 감지부와 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로, 도5b 및 도5g에 도시된 바와 같이, 센서시트(440)는 홈키(121)에 터치가 입력되는지를 검출하는 별도의 터치 센서(550)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 별도의 터치 센서(550)는 단순히 터치 여부를 검출하는 센서일 수도 있고, 사용자의 인증을 할 수 있는 기능을 포함하는 사용자 인증 센서일 수도 있다. 예를 들면 지문 인식 센서일 수 있다. 이 경우, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 일부에만 배치되므로, 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력의 크기는 검출하지 않고, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 압력만 검출할 수 있다.
도5c 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 전체 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 이 경우, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 전체 영역에 걸쳐 배치되므로, 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력도 검출하고, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 압력도 검출할 수 있다. 구체적으로, 도5c 및 도8에 도시된 바와 같이, 복수의 압력센서(450)를 이용하여 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력의 크기를 검출하고, 압력 센서(450) 중 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역과 인접한 위치에 배치된 압력 센서(A)를 이용하여 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 압력을 검출할 수 있다. 예를 들면 홈키(121)와 인접한 위치에 배치된 압력 센서(A)를 이용하여 홈키(121)에 인가되는 압력의 크기를 검출할 수 있다. 마찬가지로, 별도의 터치 센서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 별도의 터치 센서는 단순히 터치 여부를 검출하는 센서일 수도 있고, 사용자의 인증을 할 수 있는 기능을 포함하는 사용자 인증 센서일 수도 있다. 도8에서는 압력 센서(450)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성된 것으로 설명되었으나, 이에 한정하지 않으며, 압력 센서(450)가 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 패널(200A)하면에 부착될 수도 있고, 기판(300) 상면에 부착될 수도 있다. 또한, 디스플레이 패널(200A)이 OLED 패널뿐만 아니라 LCD 패널인 경우에도 적용 가능하다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 비-디스플레이 영역(120)내에 배치된 입력 영역에 배치되는 별도의 터치 센서(550) 없이도 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가되는지를 판단할 수 있다. 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)과 같은 경우, 디스플레이 영역(110) 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되지 않으면, 압력이 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 것으로 판단할 수 있다. 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)과 다를 경우, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되면, 압력이 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 도4c에 도시된 바와 같이, 터치 위치 센싱 영역(130)이 디스플레이 영역(110)을 포함하는 경우, 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되지 않는 경우, 압력이 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 것으로 판단할 수 있다.
도5d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 인접한 위치에 배치되되, 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치될 수 있다. 또한, 압력 센서(450)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 일체형으로 형성될 수 있다. 이 때, 도5h에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450)로부터 연장된 트레이스(451)를 통하여 압력 센서(450)가 제1PCB(160)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 트레이스(451)도 압력 센서(450)와 마찬가지로 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성될 수 있다. 여기서 제1PCB(160)은 터치PCB일 수도 있고, 디스플레이PCB일 수도 있다. 또한, 압력 센서(450)는 제1PCB(160)에 형성된 제1연결부(170)를 통하여 메인보드에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 터치가 입력되는지를 검출할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되면, 압력이 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 입력 영역에 터치가 입력되는지를 검출하는 별도의 사용자의 인증을 할 수 있는 기능을 포함하는 사용자 인증 센서를 더 포함할 수 있다. 이 때, 사용자 인증 센서는 예를 들면 지문 인식 센서일 수 있다. 이 경우에도 전술한 도6a 내지 도6e, 도7a 내지 도7j과 같은 형태로 압력 센서(450)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 도6a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 제2기판층(283) 하면에 압력 센서(450)가 직접 형성될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 압력 센서(450)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 제2기판층(262) 하면 또는 제2편광층(272) 하면에 압력 센서(450)가 직접 형성될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 제2편광층(272) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B)을 더 포함할 수 있다. 또한, 도7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있고, 도7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치되고 디스플레이 패널(200A) 및 백라이트 유닛(200B)을 감싸는 서스캔(350) 및 서스캔(350)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 서스캔(350)은 디스플레이 패널(200A)과 백라이트 유닛(200B)를 보호하는 기능을 하며, 커버층(100) 또는 디스플레이 패널(200A)에 고정될 수 있다.
또한, 도6b 및 도7c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 디스플레이 영역(110) 중 입력 영역, 예를 들어 홈키(121)에 인접한 위치에 배치되되, 디스플레이 패널(200A) 하부에 부착될 수 있다. 도6b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 제2기판층(283) 하면에 센서시트(440)가 부착될 수 있고, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서시트(440)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치되고 하면에 센서시트(440)가 부착된 서스캔(350) 및 센서시트(440)와 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다.
도6c 내지 도6e 및 도7d 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 디스플레이 영역(110) 중 입력 영역, 예를 들어 홈키(121)에 인접한 위치에 배치되되, 기판(300) 상부에 부착될 수 있다. 도6c 내지 도6e에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 OLED 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서시트(440)와 디스플레이 패널(200A) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 도7d 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B)과 센서시트(440) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 도7e, 도7g 및 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 백라이트 유닛(200B)과 스페이서층(420) 사이에 배치된 서스캔(350)을 더 포함할 수도 있다. 여기서, 도7f 내지 도7i에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 기판(300)에 센서홈(301)이 형성되고, 센서시트(440)의 적어도 일부가 센서홈(301)에 삽입될 수 있다. 이 때, 센서홈(301)에 삽입되는 센서시트(440)의 일부에는 압력 센서(450)가 배치될 수 있다. 이 때, 센서홈(301)에 센서시트(440)가 삽입된 상태에서 센서시트(440)의 상면과 기판(300)의 센서홈(301)이 배치되지 않은 영역의 상면이 동일한 평면상에 위치할 수 있다. 이와 같이, 센서홈(301)에 센서시트(440)가 삽입된 상태에서 센서시트(440)의 상면과 기판(300)의 센서홈(301)이 배치되지 않은 영역의 상면이 동일한 평면상에 위치할 경우, 센서시트(440) 상부에 배치되는 스페이서층(420)의 영역 및 센서시트(440)가 배치되지 않은 기판(300) 상부에 배치되는 스페이서층(420)의 영역에서의 스페이서층(420)의 두께가 동일한 장점이 있다. 이 때, 도7f 및 도7g에 도시된 바와 같이, 센서시트(440)의 두께가 센서홈(301)의 깊이와 같을 수 있다. 또한, 도7h 및 도7i에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 센서홈(301)에 삽입되고, 센서홈(301)에 삽입된 센서시트(440)의 하부에 배치되는 홈스페이서층(425)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 센서시트(440)의 두께와 홈스페이서층(425)의 두께를 합한 값이 센서홈(301)의 깊이와 같을 수 있다.
도7j에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 감지부는 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로 도7j에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A)로서 LCD 패널이 적용된 경우, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 백라이트 유닛(200B), 백라이트 유닛(200B) 하부에 배치된 서스캔(350) 및 서스캔(350)과 기판(300) 사이에 배치된 스페이서층(420)을 포함할 수 있다. 이 때, 센서 시트(440)는 백라이트 유닛(200B)와 이격되어 서스캔(350)의 상면에 배치될 수 있다. 이 경우, 센서시트(440)와 백라이트 유닛(200B) 사이에 추가의 스페이서층(미도시)이 배치될 수도 있다.
도5e에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 전체 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 이 경우, 압력 센서(450)는 디스플레이 영역(110)의 전체 영역에 걸쳐 배치되므로, 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력도 검출하고, 입력 영역에 인가되는 압력도 검출할 수 있다. 구체적으로, 도5e에 도시된 바와 같이, 복수의 압력센서(450)를 이용하여 디스플레이 영역(110)에 인가되는 압력의 크기를 검출하고, 압력 센서(450) 중 입력 영역과 인접한 위치에 배치된 압력 센서(A)를 이용하여 입력 영역에 인가되는 압력을 검출할 수 있다. 예를 들면 홈키(121)와 인접한 위치에 배치된 압력 센서(A)를 이용하여 홈키(121)에 인가되는 압력의 크기를 검출할 수 있다. 마찬가지로, 별도의 사용자의 인증을 할 수 있는 기능을 포함하는 사용자 인증 센서를 더 포함할 수도 있다. 도8에서는 압력 센서(450)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성된 것으로 설명되었으나, 이에 한정하지 않으며, 압력 센서(450)가 센서시트(440)의 형태로 디스플레이 패널(200A)하면에 부착될 수도 있고, 기판(300) 상면에 부착될 수도 있다. 또한, 디스플레이 패널(200A)이 OLED 패널뿐만 아니라 LCD 패널인 경우에도 적용 가능하다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)는 입력 영역에 압력이 인가되는지를 판단할 수 있다. 입력 영역 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되면, 압력이 입력 영역에 인가되는 것으로 판단할 수 있다.
도9a 및 도9b는 도5c 및 도8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도이고, 도9c는 도5d에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도이다. 구체적으로, 도9a는 도5c 및 도8에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가된 경우의 도4a의 B-B' 단면도이고, 도9b는 도5c 및 도8에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가된 경우의 4a의 B-B' 단면도이고, 도9c는 도5d에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가된 경우의 4a의 B-B' 단면도이다.
도10a 및 도10b는 도5c 및 도8에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 디스플레이 패널의 휘어짐을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도10a는 도5c 및 도8에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 비-디스플레이 영역(120)에 압력이 인가된 경우의 디스플레이 패널의 휘어짐을 나타내는 도면이고, 도10b는 도5c 및 도8에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가된 경우의 디스플레이 패널의 휘어짐을 나타내는 도면이다.
도9a 내지 도9c에 도시된 바와 같이, 커버층(100)에 압력이 인가되면, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어질 수 있다. 이 때, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 압력 센서(450)의 전기적 특성이 변할 수 있고, 이러한 압력 센서(450)의 전기적 특성으로부터 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다. 구체적으로, 도9a에 도시된 바와 같이, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가되면, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역과 인접한 위치에 배치된 압력 센서(A)의 전기적 특성으로부터 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한, 도9c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가되면, 입력 영역과 인접한 위치에 배치된 압력 센서의 전기적 특성으로부터 입력 영역에 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다.
상기에서는 도8에 도시된 터치 입력 장치(1000)를 예를 들어 설명하였지만, 도5a 내지 도5h, 도6a 내지 도6e 및 도7a 내지 도7j에 도시된 터치 입력 장치(1000)에서도 또한 마찬가지 방식으로 비-디스플레이 영역(120)에 인가된 압력을 검출할 수 있다. 구체적으로, 도6a 내지 도6b 및 도7a 내지 도7c에 도시된 터치 입력 장치(1000)에서 커버층(100)에 압력이 인가되면, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어질 수 있다. 이 때, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 압력 센서(450)와 압력 센서(450) 하부에 배치된 기준전위층 사이의 거리가 변하고, 압력 센서(450)와 기준전위층 사이의 거리에 따라 압력 센서(450)에서 검출되는 정전용량이 변할 수 있다. 이 때, 기준전위층은 기판(300)일 수 있다. 따라서, 압력 센서(450)에서 검출되는 정전용량으로부터 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한, 도6c 내지 도6e 및 도7d 내지 도7i에 도시된 터치 입력 장치(1000)에서 커버층(100)에 압력이 인가되면, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어질 수 있다. 이 때, 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 휘어짐에 따라 기판(300)측에 배치된 압력 센서(450)와 압력 센서(450) 상부에 배치된 기준전위층 사이의 거리가 변하고, 압력 센서(450)와 기준전위층 사이의 거리에 따라 압력 센서(450)에서 검출되는 정전용량이 변할 수 있다. 이 때, 기준전위층은 디스플레이 패널(200A) 하면일 수도 있고, 디스플레이 패널(200A)에 위치한 전위층일 수도 있고, 서스캔(350)일 수도 있다. 따라서, 압력 센서(450)에서 검출되는 정전용량으로부터 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이 때, 도6e, 도7h 및 도7i에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450) 하부에 홈스페이서층(425)이 배치될 경우, 압력 센서(450)와 홈스페이서층(425) 하부에 배치되는 기판(300)의 일 영역이 기준전위층 일 수 있다. 여기서, 홈스페이서층(425)은 스페이서층(420)보다 두께가 작을 수 있으므로, 홈스페이서층(425)의 두께 변화를 통해 압력을 검출하는 경우, 스페이서층(420)을 통해 압력을 검출하는 것보다 감도가 높을 수 있다.
도9b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가되면, 디스플레이 패널(200A) 하부에 배치된 압력 센서의 전기적 특성으로부터 디스플레이 영역(110)에 인가된 압력의 크기를 검출할 수 있다.
이 때, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가되는지를 디스플레이 영역(110) 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 판단하는 경우, 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가되는 경우와 명확하게 구분되지 않을 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 영역(110)에 부도체로 압력을 인가하게 되면 디스플레이 영역(110) 하부에 배치된 터치 센서(10)에 의하여 터치 위치가 감지되지 않으므로, 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가되는 경우와 구분되지 않을 수 있다.
도9a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가된 경우, 압력이 인가된 위치에 해당하는 커버층(100)이 가장 많이 휘어지고, 압력이 인가된 위치와 인접한 위치의 디스플레이 영역(110)에 해당하는 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)은 상대적으로 덜 휘어질 수 있다.
도9b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가된 경우, 압력이 인가된 위치에 해당하는 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)이 가장 많이 휘어지고, 압력이 인가된 위치와 인접한 위치의 디스플레이 영역(110)에 해당하는 커버층(100) 및 디스플레이 패널(200A)가 상대적으로 덜 휘어질 수 있다.
구체적으로, 비-디스플레이 영역(120)에 포함되는 홈키(121)에 압력이 인가되는 경우와 디스플레이 영역(110)에 포함되고 홈키(121)에 인접한 압력 센서(A)가 배치된 위치에 압력이 인가되는 경우를 비교하면, 도10a 및 도10b에 도시된 바와 같이, 압력 센서(A)가 배치된 위치에 압력이 인가되는 경우 홈키(121)에 압력이 인가되는 경우보다 압력 센서(A)로부터 검출되는 전기적 특성의 변화량이 더 크고, 전기적 특성이 변화하는 압력 센서(A)와 인접한 다른 압력 센서(B)의 개수도 더 많다. 즉, 디스플레이 영역(110)에 압력이 인가될 때의 압력 센서(450)로부터 검출되는 전기적 특성의 프로파일과 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 압력이 인가될 때의 압력 센서(450)로부터 검출되는 전기적 특성의 프로파일이 다를 수 있다. 따라서, 압력 센서(450)로부터 검출되는 전기적 특성의 프로파일에 기초하여 압력이 비-디스플레이 영역(120) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는지를 판단할 수 있다.
상기에서는 도9b에 도시된 바와 같이 비-디스플레이 영역(120) 내에 입력 영역이 배치된 경우에 대하여 설명하였지만, 도4d, 도4e, 도5d, 도5e 및 도9c 등에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(110) 내에 입력 영역이 배치된 경우에도 마찬가지로 압력 센서(450)로부터 검출되는 전기적 특성의 프로파일에 기초하여 압력이 디스플레이 영역(110) 내에 배치된 입력 영역에 인가되는지를 판단할 수 있다.
위와 같이, 별도의 터치 센서(550)를 이용하여 또는 별도의 터치 센서(550)를 이용하지 않고 입력 영역에 압력이 인가되는 것으로 판단되며, 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상이면, 입력 영역에 대응되는 기능이 실행될 수 있다. 또한, 별도의 터치 센서가 사용자 인증 센서인 경우, 사용자 인증 센서에 의하여 사용자가 인증되고, 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상이면, 입력 영역에 대응되는 기능이 실행될 수 있다. 예를 들어, 홈키(121)에 인가되는 압력의 크기가 소정값 이상일 때, 디스플레이 영역(110)에 초기 화면을 디스플레이시킬 수 있다. 또한, 스피커(122)에 인가되는 압력의 크기가 소정값 이상일 때, 음량 조절 설정 화면이 디스플레이될 수 있고, 카메라(123)에 인가되는 압력의 크기가 소정값 이상일 때, 촬영 애플리케이션이 실행될 수 있다. 마찬가지로, 뒤로가기키에 인가되는 압력의 크기가 소정값 이상일 때, 뒤로가기 기능이 실행될 수 있고, 메뉴키에 인가되는 압력의 크기가 소정값 이상일 때, 메뉴바가 디스플레이 될 수 있다. 위와 같은 입력 영역에 대응되는 기능은 터치 입력 장치(1000)가 대기모드인 상태에서도 실행될 수 있다.
도11a, 도11b 및 도11d 내지 도11g는 도4a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 A-A' 단면도이고, 도11c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 분해 사시도이다.
도11a 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.
도11a 내지 도11g를 참조한 설명에서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)로서 터치 센서가 형성된 커버층(100)이 도3a 및 도3b에 도시된 디스플레이 모듈(200) 상에 접착제로 라미네이션되어 부착된 것을 예시하나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서(10)가 도3a 및 도3b에 도시된 디스플레이 모듈(200) 내부에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도11a 내지 도11c에서 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, 도11a에 도시된 실시예에서 압력 감지부는 센서시트(440)를 포함할 수 있고, 도11b에 도시된 실시예에서 압력 감지부는 압력 센서(450,460)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 입력 장치는 도11a에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)를 포함하는 센서시트(440)가 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치될 수 있으며, 도11b에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 디스플레이 패널(200A) 하면에 직접 형성될 수도 있다.
또한, 압력 감지부는 예컨대, 에어갭(airgap)으로 이루어진 스페이서층(420)을 포함하여 구성되며, 이에 대해서는 도11a 내지 도11g를 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.
도11c는 본 발명의 도11a에 도시된 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 사시도이다. 도11c에 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. 도11c에서 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.
도11d는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서를 포함하는 터치 입력 장치의 단면도이다. 도11d에 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.
도11e는 도11d에 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.
도11e에서는 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, 도11d 및 도11e에 도시된 제1센서(450)와 제2센서(460) 각각은 도14a에 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, 도13a 내지 도13c에 도시된 제1센서(450)와 제2센서(460)는 도14b에 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, 도11d에서 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, 도14d에 도시된 바와 같이 복수의 제1센서(450)가 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있다.
도11f는 압력 센서(450,460)가 스페이서층(420) 내로서 기판(300)의 상부면 및 디스플레이 모듈(200)의 하부면 상에 형성된 경우를 예시한다. 이 때, 도11a에 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. 도11f에서는 제1센서(450)가 기판(300) 상에 형성되고 제2센서(460)가 디스플레이 모듈(200)의 하부면상에 형성된 것을 예시한다.
도11g는 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, 도11g에서 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 도14d에 도시된 바와 같이 복수의 센서가 일정한 간격을 두고 격자 모양으로 배치될 수 있다.
상기에서는 도11b에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 디스플레이 패널(200A)의 하면에 직접 형성되는 실시예를 기준으로 설명하였으나 도11a에 도시된 바와 같이 압력 센서(450,460)가 포함된 센서시트(440)가 디스플레이 모듈(200)과 기판(300) 사이에 배치되는 실시예에도 모두 적용 가능하다. 구체적으로, 압력 센서(450,460)가 포함된 센서시트(440)가 디스플레이 모듈(200) 하면에 부착될 수도 있고, 기판(300)의 상면에 부착될 수도 있다.
이 경우, 기판(300)의 상부면 또한 노이즈 차폐를 위해 그라운드 전위를 가질 수 있다. 도12는 본 발명의 실시예에 따른 센서시트의 단면을 예시한다. 도12의 (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. 도12의 (b)는 제1센서(450)와 제2센서(460)가 서로 다른 층에 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도12의 (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 도14c에 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, 도14a에 도시된 바와 같이 마름모꼴 형태의 제1센서(450)와 제2센서(460)가 각각 다른 층에 위치할 수도 있다.
도12의 (c)는 센서시트(440)가 제1센서(450)만을 포함하여 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도12의 (c)에 예시된 바와 같이, 제1센서(450)를 포함하는 센서시트(440)는 기판(300) 또는 디스플레이 모듈(200) 상에 배치될 수 있다.
도12의 (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. 도12의 (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.
도12의 (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, 도12의 (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. 도13a 내지 도13c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 다양한 디스플레이 패널에 직접 형성된 압력 센서의 실시예를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도13a는 LCD 패널을 이용하는 디스플레이 패널(200A)에 형성된 압력 센서(450,460)를 도시한다. 구체적으로, 도13a에 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, 도13b는 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 도13a에서 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, 도13b에서는 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, 도13c는 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 도13a에서 설명한 방법과 동일하다.
또한, 도13c에서는 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, 도13a 내지 도13c에서는 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, 도13a 내지 도13c에서는 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, 도13a 내지 도13c에서는 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 도11g에 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 도13a 내지 도13c에 설명한 바와 같이 디스플레이 패널(200A)에 직접 형성되고, 제2센서(460)는 도11g에서 설명한 바와 같이 센서시트의 형태로 구성되어 터치 입력 장치(1000)에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 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.
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 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.
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.
본 발명의 실시예에 따르면 목적은 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 센서를 이용하여 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 디스플레이 영역 및 입력 영역을 포함하는 커버층;
    상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되고, 상기 입력 영역에 인접한 위치에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고,
    상기 압력 감지부는 압력 센서를 포함하고,
    상기 커버층에 압력이 인가되면, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고,
    상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어짐에 따라 상기 압력 센서의 전기적 특성이 변화하고,
    상기 입력 영역에 압력이 인가되면, 상기 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출하는,
    터치 입력 장치.
  2. 디스플레이 영역 및 입력 영역을 포함하는 커버층;
    상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치되는 압력 감지부;를 포함하고,
    상기 압력 감지부는 복수의 압력 센서를 포함하고,
    상기 커버층에 압력이 인가되면, 상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고,
    상기 커버층 및 상기 디스플레이 패널이 휘어짐에 따라 상기 복수의 압력 센서의 전기적 특성이 변화하고,
    상기 디스플레이 영역에 압력이 인가되면 상기 복수의 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 디스플레이 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출하고,
    상기 입력 영역에 압력이 인가되면 상기 복수의 압력 센서 중 상기 입력 영역에 인접한 위치에 배치된 압력 센서의 전기적 특성으로부터 상기 입력 영역에 인가되는 압력의 크기를 검출하는,
    터치 입력 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 커버층은 비-디스플레이 영역을 더 포함하고,
    상기 입력 영역은 상기 비-디스플레이 영역 내에 배치되는,
    터치 입력 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디스플레이 영역 하부에 배치되는 터치 센서;를 더 포함하고,
    상기 터치 센서에 의하여 터치 위치가 감지되지 않고, 상기 검출된 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상인 경우, 상기 입력 영역에 대응되는 기능을 실행하는,
    터치 입력 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 입력 영역 하부에 배치되는 터치 센서;를 더 포함하고,
    상기 터치 센서에 의하여 터치 위치가 감지되고, 상기 검출된 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상인 경우, 상기 입력 영역에 대응되는 기능을 실행하는,
    터치 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 압력 감지부와 일체로 형성되는,
    터치 입력 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 입력 영역 하부에 배치되는 사용자 인증 센서;를 더 포함하고,
    상기 사용자 인증 센서에 의하여 사용자가 인증되고, 상기 검출된 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상인 경우, 상기 입력 영역에 대응되는 기능을 실행하는,
    터치 입력 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입력 영역은 상기 디스플레이 영역 내에 배치되는,
    터치 입력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입력 영역 하부에 배치되는 터치 센서;를 더 포함하고,
    상기 터치 센서에 의하여 터치 위치가 감지되고, 상기 검출된 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상인 경우, 상기 입력 영역에 대응되는 기능을 실행하는,
    터치 입력 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 입력 영역 하부에 배치되는 사용자 인증 센서;를 더 포함하고,
    상기 사용자 인증 센서에 의하여 사용자가 인증되고, 상기 검출된 입력 영역에 인가된 압력의 크기가 소정값 이상인 경우, 상기 입력 영역에 대응되는 기능을 실행하는,
    터치 입력 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서의 전기적 특성의 프로파일에 근거하여 상기 커버층에 인가된 압력이 입력 영역에 인가되었는지를 판단하는,
    터치 입력 장치.
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