WO2020036268A1 - 터치센서 모듈 - Google Patents

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WO2020036268A1
WO2020036268A1 PCT/KR2018/016870 KR2018016870W WO2020036268A1 WO 2020036268 A1 WO2020036268 A1 WO 2020036268A1 KR 2018016870 W KR2018016870 W KR 2018016870W WO 2020036268 A1 WO2020036268 A1 WO 2020036268A1
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WO
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touch
coil
sensing
coils
cover
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/016870
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English (en)
French (fr)
Inventor
윤성호
김기현
김기백
옥요한
박종찬
Original Assignee
주식회사 파트론
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Publication date
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
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    • G06F3/03544—Mice or pucks having dual sensing arrangement, e.g. two balls or two coils used to track rotation of the pointing device
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    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a touch sensor module.
  • a portable electronic device such as a smart phone, an MP3, or a home appliance such as a refrigerator outputs various operation states, and a touch panel for input operation such as a command by a touch operation is provided. Attached.
  • the touch panel may include only a touch sensor module for recognizing a user's touch operation, or may be combined with a display device module for visually outputting information as well as the touch sensor module.
  • the display module used in the touch panel is typically used by an organic light emitting diode (OLED) display device, in particular, an active matrix organic light emitting diode (AMOLED) or a liquid crystal display (liquid crystal display). do.
  • OLED organic light emitting diode
  • AMOLED active matrix organic light emitting diode
  • liquid crystal display liquid crystal display
  • the touch sensor module uses a two-dimensional touch sensing method for detecting a touch point using coordinates of the X-axis and Y-axis, as well as a three-dimensional touch sensing method for additionally detecting the touch intensity applied in the Z-axis direction, which is a pressing direction. It is becoming.
  • the problem to be solved by the present invention is to increase the accuracy of the touch determination operation of the touch sensor module.
  • the touch sensor module for solving the above problems is a touch unit having an active area and an inactive area surrounding the active area, located below the active area to correspond to the active area At least one sensing coil for outputting a touch sensing signal according to a touch operation of the active area and a lower portion of the inactive area to correspond to the inactive area and to receive a reference signal according to a touch operation of the active area. At least one reference coil for outputting.
  • the one sensing coil may be located to correspond to at least one reference coil.
  • the at least one sensing coil and the at least one reference coil may be located on the same substrate.
  • the spacer may further include a spacer positioned between the substrate and the cover and spaced apart from the substrate and the cover.
  • the sensing coil and the reference coil may be wound on the substrate in the same shape.
  • the sensing coil and the reference coil may be wound on the substrate in different shapes.
  • the touch sensing signal and the at least one reference coil which are connected to the at least one sensing coil and the at least one reference coil and are output from the at least one sensing coil.
  • the apparatus may further include an operation controller to determine a touch point of the active area by using the reference signal output from the.
  • the operation controller generates a corrected touch sensing signal and a correcting reference signal by correcting the touch sensing signal and the reference signal by using a first correction value and a second correction value, respectively.
  • the touch point of the active area may be determined using the generated corrected touch sensing signal and the corrected reference signal.
  • the first correction value and the second correction value may be determined by at least one of the number of windings and the winding shape of the sensing coil and the reference coil.
  • the semiconductor device may further include a lower layer positioned below the substrate.
  • the touch point of the active area is determined using not only the sensing coil corresponding to the active area of the cover but also the reference coil located corresponding to the inactive area, the accuracy of the touch determination operation is greatly improved. do.
  • FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a touch sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 to 5 illustrate various arrangement examples of the sensing coil and the reference coil disposed in the touch sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • 6A is a diagram conceptually illustrating an eddy current formed in a touch object according to a magnetic field generated in a coil when an alternating current is applied to the coil in the touch sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • 6B is a diagram conceptually illustrating a change in magnetic field of a coil and a change in intensity of a cover eddy current according to a change in a gap between a cover and a coil when the touch sensor module is touched according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of a control device of a touch sensor module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an operation flowchart of the control device shown in FIG. 7.
  • the touch sensor module 1 is disposed on the lower layer 110 and the lower layer 110 positioned at the bottom thereof and detects the coils 1221 to 122n. And the coil layer 120 in which the reference coils 1231 to 123m are positioned, the cover 130 positioned on the coil layer 120, and the spacer 140 positioned between the coil layer 120 and the cover 130. It is provided. Where n and m are positive natural numbers.
  • the lower layer 110 and the cover 130 may each be made of a material having high conductivity.
  • the lower layer 110 and the cover 130 are formed in the form of a plate made of a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu), and are positioned to correspond to each other on opposite sides with the coil layer 120 therebetween. .
  • the lower layer 110 and the cover 130 may be made of different materials.
  • the lower layer 110 may be formed of a material having low conductivity and high dielectric constant
  • the cover 130 may be formed of a material having high conductivity.
  • the material having low conductivity and high dielectric constant may be a material used for shielding polyimide, polyethylene terephthalate (PET) or electro magnetic interference (EMI).
  • PET polyethylene terephthalate
  • EMI electro magnetic interference
  • Induction of eddy currents in the sublayer 110 and the cover 130 according to a magnetic field generated by applying an alternating current to the sensing coils 1221-22n, the reference coils 1231-123m, and 1122b located in the coil layer 120.
  • the current is generated, and the intensity of the induced current is varied depending on the distance between the coils 1221-22n and 1231-123m, the lower layer 110, and the cover 130. Therefore, as the distance between the coils 1221-22n and 1231-123m decreases, the strength of the eddy currents formed in the lower layer 110 and the cover 130 increases.
  • the touch sensor module 1 of the present example uses the change of the intensity of the induced current, and uses the operation concept of the inductive force sensor.
  • the operation concept of the inductance force sensor will be described later in detail.
  • the lower layer 110 is positioned below the coil layer 120 to be in contact with the coil layer 120 through an adhesive or the like or under the coil layer 120 through an adhesive layer formed to apply the adhesive, and the cover 130 is a spacer.
  • the spacer 140 is spaced apart from the corresponding coils 1221-22n and 1231-123m of the coil layer 120 positioned below the thickness of the spacer 140.
  • the spacer 140 may also be stably positioned at corresponding portions of the coil layer 120 and the cover 130 that contact each other through adhesives applied to their lower and upper surfaces.
  • the separation distance between the lower layer 110 and each of the corresponding coils 1221-22n and 1231-123m that is, the distance L11 is the cover 130 and the corresponding coil 1221 which are spaced apart by the spacer 140.
  • the separation distance L12 from 122n, 1231-123m Much smaller than the separation distance L12 from 122n, 1231-123m).
  • the lower layer 110 may be formed of one flat plate as in the cover 130.
  • the lower layer 110 may perform an electromagnetic shielding function with an electric circuit, such as a battery, located under the touch sensor module 110.
  • the touch sensor module 1 accurately detects the amount of change in inductance according to the touch degree of the cover 130, which is the upper layer, without the influence of the electromagnetic waves emitted from the electric circuit located below.
  • the lower layer 110 may be omitted as necessary.
  • the cover 130 disposed on the upper portion of the coil layer 120 may be formed of a conductive material such as ITO as well as a metal material, and may be formed in a plate shape covering the entire coil layer 120 positioned below.
  • the cover 130 may be a touch unit that is exposed to the outside to directly perform a user's touch operation.
  • a display device module including a liquid crystal display module or an organic light emitting display module may be positioned on the cover 130. In this case, since the portion where the touch operation is directly performed by the user is the upper layer of the display module 120, the upper layer of the liquid crystal display module becomes the touch unit.
  • the touch sensor module 1 of the present example senses the magnitude of the inductance that changes in proportion to the applied physical force to determine the degree of touch in the Z-axis direction.
  • the coil layer 120 positioned between the lower layer 110 and the cover 130 may include at least one sensing coil 1221-122n positioned on the upper surface and the lower surface of the substrate 121 and the substrate 121. At least one reference coil 1231-123m is provided.
  • the substrate 121 may be an insulating substrate made of a non-conductive material.
  • molding is performed on an upper surface and a lower surface of a substrate 121 on which coils 1221-22n and 1231-123m are formed by using epoxy, etc., to form coils 1221-22n and 1231-123m. Is located in the molding part, but this molding process can be omitted.
  • each of the sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m disposed on the upper and lower surfaces of the substrate 121 may have a polygonal shape or a spiral shape. It is arranged in a circular or elliptical shape and receives an alternating current from the outside.
  • Each coil 1221-22n and 1231-123m has an input terminal and an output terminal connected to each other, and is a long line made of a conductive material such as metal.
  • the plurality of the sensing coils 1221-22n are spaced apart from each other, and when the number of the reference coils 1231-123m is also plural, the plurality of reference coils ( 1231-123m) are also spaced apart.
  • the sensing coils 1221-22n are spaced apart from all the reference coils 1231-123m.
  • the reference coils 1231-123m surround the corresponding sensing coils 1221-22n positioned around the corresponding sensing coils 1221-22n.
  • the sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m are arranged on the substrate 121 in various forms as shown in FIGS. 2 to 5.
  • the number of the sensing coils 1221-22n is plural, arranged side by side to be spaced apart from each other in the same direction, and disposed at respective corresponding positions in the form of a rectangle.
  • Each of the sensing coils 1221-22n is used to detect whether a corresponding point of the cover 130 is touched, and the cover is made by using an electrical signal output from each sensing coil 1221-22n, that is, a touch sensing signal. It is determined whether to touch the corresponding point of the 130.
  • the reference coils 1231-123m are for increasing the accuracy of the touch presence determination operation using the touch detection signals output from the respective sensing coils 1221-22n, and the electrical signals output from the corresponding reference coils 1122b, That is, the reference signal functions as a reference signal for determining whether the corresponding sensing coil 1221-22n is touched.
  • At least one reference coil 1231-123m is arranged around the sensing coils 1221-22n in various shapes and in various numbers.
  • the number of corresponding sensing coils 1221-22n may also vary according to the number of reference coils 1231-123m arranged.
  • FIG. 2 For example, in FIG. 2, four sensing coils 1221-1224 are positioned and two reference coils 1231 and 1232 correspond to each other.
  • one reference coil 1231 provides a reference signal for determining whether to touch using two sensing coils 1221 and 1222 facing each other, and the other one of the reference coils 1232 faces the other. It provides a reference signal for determining whether or not the touch using the two sensing coils (1223, 1224).
  • each of the reference coils 1231 and 1232 surrounds the corresponding sensing coils 1221 and 1222, 1223 and 1224 in a form surrounding the corresponding sensing coils 1221 and 1222, 1223 and 1224.
  • three sensing coils 1221-1223 and eight reference coils 1231-1238 are disposed on the substrate 121.
  • the sensing coil 1221 positioned at the far left touches the corresponding point of the cover 130 located at the upper portion thereof based on the reference signals output from the four reference coils 1231-1234 corresponding thereto. It can detect whether or not.
  • the sensing coil 1223 located on the far right side touches a corresponding point of the cover 130 located on its upper part based on the reference signals output from the four reference coils 1235-1238 corresponding thereto. To be detected.
  • the sensing coil 1222 positioned between the sensing coils 1221 and 1223 positioned on the left and right sides uses a reference signal output from the two reference coils 1234 and 1235 which are closest to the sensing coil 1222. To determine whether the corresponding point is touched. As described above, even in the case of the sensing coils 1221-22n located on the same substrate 121, the number of corresponding reference coils 1231-123m may be different.
  • three sensing coils 1221-1223 and four reference coils 1221-1234 are positioned on the substrate 121.
  • each sensing coil 1221-223 corresponds to two adjacent coils 1221-1234.
  • the sensing coil 1221 located at the far left corresponds to two adjacent reference coils 1231 and 1232
  • the sensing coil 1222 located at the center corresponds to two adjacent reference coils 1232 and 1233
  • the sensing coil 1223 located on the far right side corresponds to the remaining two reference coils 1233 and 1234.
  • each of the sensing coils 1221-223 is in charge of using the reference signals output from the two reference coils 1221-1234 corresponding to the sensing signals output from each of the sensing coils 1221-223. It is determined whether or not the corresponding point of the cover 130 is touched. 5 illustrates a case where one reference coil 1231 is disposed in the plurality of sensing coils 1221-225.
  • each sensing coil 1221-225 corresponds to the reference coil 1231 to use the reference signal output from the reference coil 12231.
  • all of the plurality of sensing coils 1221-22n have the same shape, and all of the plurality of reference coils 1231-123m have the same shape.
  • sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m are wound on the substrate 121 in the same shape or wound in different shapes.
  • one sensing coil and one reference coil may be disposed at a desired position on the substrate 121, or a plurality of reference coils may be arranged to correspond to one sensing coil. .
  • the at least one sensing coil 1221-22n and the at least one reference coil 1231-123m are positioned under the cover 130, which is a touch unit, as described above.
  • At least one sensing coil 1221-22n is positioned below the active area AR1 of the cover 130 to correspond to the active area AR1, and includes at least one The reference coils 1231-123m are positioned below the inactive area AR2 of the touch unit 130 positioned around the active area AR1 to correspond to the inactive area AR2.
  • the active area AR1 of the cover 130 is an area where a touch operation is performed to drive a touch driving element such as a button or a switch operated by a touch operation.
  • a touch driving element such as a button or a switch operated by a touch operation.
  • the sensing coils 1221-22n are used. Forms part of the touch drive element.
  • the inactive region AR2 of the cover 130 is a region where the touch driving element is not mounted, and is a region where a touch operation for driving the touch driving element is not substantially performed.
  • the inactive area AR2 is positioned around the active area AR1 as described above, the active area AR1 is not substantially directly touched with the inactive area AR2 to drive the touch driving device.
  • the distance between the reference coils 1231-123m and the active area AR2 is changed under the influence of the touch operation.
  • the cover 130 is divided into the active region AR1 and the inactive region AR2, the at least one sensing coil 1221-22n is positioned in the active region AR1, and the reference coils 1231-123m are provided. ) Is disposed at a predetermined position in the inactive area AR2 based on the arrangement form of the sensing coils 1221-22n.
  • the touch sensor module 1 in which the sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m are disposed has the coils 1221-22n and 1231-123m and the cover 130 as described above. It is based on the concept of the operation of inductance force sensor using the change of magnitude of induced current according to the change of separation distance between
  • a magnetic field M1 is formed around the coils 1221-22n and 1231-123m.
  • the cover 130 positioned to be spaced apart from the coils 1221-22n and 1231-123m by the influence of the magnetic field M1 has an induction current I1 symmetrically with the current direction applied to the coils 1221-22n and 1231-123m. ) Is generated.
  • the induced current is varied according to the change in the strength of the magnetic field, and the strength of the force applied to the touch sensor module 1 is sensed according to the oscillation of the resonance frequency.
  • the touch point of the cover 130 is dependent on the applied force according to the pressing force which is proportional to the physical force according to the pressing operation of the user. It is curved in proportion to the intensity.
  • the magnitude of the induced current I1 at the corresponding point of the active area AR1 of the cover 130 increases, and the induction increases. Due to the influence of the current I1, the magnetic field M1 generated in the coils 1221-22n at the corresponding point decreases (see FIG. 6B).
  • the reduction of the magnetic field M1 reduces the effective inductance of the sensing coils 1221-22n.
  • the inductance of the sensing coil 1221-122n is changed by the distance change between the active region AR1 of the cover 130 and the sensing coil 1221-22n according to the touch degree of the cover 130.
  • the degree of force applied to the touch point of the cover 130 that is, the degree of pressing in the Z-axis direction is detected.
  • the inductance of the sensing coils 1221-22n varies according to the separation distance L12 between the corresponding sensing coils 1221-22n of the cover 130 that changes according to the touch intensity when the cover 130 is touched. .
  • the inactive area AR2 in which the reference coils 1231-123m are positioned also has a distance from the substrate 121 according to the touch operation of the active area AR1, and thus the corresponding reference coils 1231-123m. ),
  • the inductance size also changes.
  • the sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m are positioned on the top and bottom surfaces of the substrate 121, but are not limited thereto. For example, only on the upper surface).
  • the spacer 140 is positioned between the coil layer 120 and the cover 130 to space the upper portion of the coil layer 120 from the cover 130.
  • the spacer 140 is positioned at an edge of the coil layer 120 in which the sensing coils 1221-22n and the reference coils 1231-123m are not positioned, and supports the cover 130 positioned thereon.
  • control device for determining whether to touch the touch sensor module 1 having such a structure will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • the control device shown in FIG. 7 also constitutes part of the touch sensor module 1 of this example.
  • the control apparatus of the present example will be described with reference to the case where three sensing coils 1221-1223 and four reference coils 1221-1234 are provided on the substrate 121 as an example. Therefore, the number of sensing coils and reference coils in the control device is the same as the number disposed on the substrate 121.
  • the control device includes first to third sensing coils 1221-1223, first to fourth reference coils 1221-1234, and these coils 1221-1223 located on the substrate 121. 1231-1234, and an operation control unit 200 connected to the operation unit 200, and a storage unit 300 connected to the operation control unit 200.
  • the first to third sensing coils 1221-223 are positioned to correspond to the active area AR1 of the cover 130, respectively, and generate a touch sensing signal having a corresponding state and output the generated touch sensing signal to the operation controller 200.
  • the first to fourth reference coils 1231-1234 are positioned to correspond to the inactive area AR2 of the cover 130, respectively, and generate a reference signal of a corresponding state and output the generated reference signal to the operation controller 200.
  • the operation controller 200 receives the input first to third touch detection signals and the first to fourth reference signals, and corrects the first to third touch detection signals and the first to fourth reference signals, respectively.
  • the first to third corrected touch sensing signals and the first to fourth corrected reference signals are generated.
  • the operation controller 200 compares each of the generated first to third calibration touch sensing signals with a corresponding calibration reference signal to correspond to any one of the first to third sensing coils 1221-223. It is determined whether a touch operation occurs at a point of the active area AR1.
  • the storage unit 300 may be a memory that stores data necessary for the operation of the control device, data generated during the operation, and the like.
  • the storage unit 300 includes a correction value (for example, a first correction value) ⁇ for correcting the value of the touch detection signal and a correction value (for example, a second correction value for correcting the value of the reference detection signal. ( ⁇ ) is stored.
  • a correction value for example, a first correction value
  • a correction value for example, a second correction value for correcting the value of the reference detection signal. ( ⁇ ) is stored.
  • these first and second correction values ( ⁇ , ⁇ ) are different from each other, and the arrangement state of the sensing coils 1221-223 and the reference coils 1231-1234, for example, the number of windings and the winding shape. At least one or the like is different from each other to compensate for this, and when the touch operation does not occur in the active area (AR1) and inactive area (AR2) of the cover 130 and each of the sensing coil (1221-1223)
  • the value may be determined using a corresponding signal output from the reference coils 1231-1234.
  • these first and second correction values ⁇ and ⁇ may be determined by at least one of the number of windings and the winding shape of the sensing coils 1221-223 and the reference coils 1231-1234.
  • the storage unit 300 also stores information on the reference coils 1231-1234 corresponding to the respective sensing coils 1221-1223.
  • the operation control unit 200 uses the information stored in the storage unit 300 so that the reference coils of the first sensing coil 1221 are the first and second reference coils 1231 and 1232, and the second sensing unit.
  • the reference coils of the coil 1222 are the second and third reference coils 1232 and 1233, and the reference coils of the third sensing coil 1223 are recognized as the third and fourth reference coils 1233 and 1234. .
  • the operation control unit 200 includes the first to first operations.
  • Each touch sensing signal that is, the first to third touch sensing signals
  • the fourth reference signal is read (S11).
  • the touch detection signal is a touch detection signal before the correction operation using the first correction value ⁇ is performed
  • the reference signal is a reference signal before the correction operation using the second correction value ⁇ is performed.
  • the operation controller 200 generates the corrected first to third corrected touch sense signals by multiplying the read first to third touch sense signals by the first correction value ⁇ , respectively, and further, reads the read first to third touch sense signals.
  • the first to fourth corrected reference signals are generated by multiplying the second to fourth reference signals by the second correction value ⁇ , respectively.
  • the operation controller 200 may multiply the generated first to third corrected touch sensing signals or the first to fourth corrected reference signals by an offset value of a predetermined size to obtain an accuracy of the signal correcting operation. Can be improved.
  • the operation controller 200 determines a touch point of the active area AR1 of the cover 130 by using the first to third corrected touch detection signals.
  • the operation controller 200 determines a difference value between the two signals by comparing the corrected touch sensing signals with the magnitudes of the corresponding correction reference signals.
  • the operation controller 200 compares each of the first and second calibration reference signals with the first and second calibration reference signals, and determines whether the first and second calibration reference signals are greater than the values of both the first and second calibration reference signals.
  • the second corrected touch sense signal is compared with each of the second and third corrected reference signals to determine whether the second corrected touch sense signal is greater than a value of both the first and second corrected reference signals.
  • the operation controller 200 compares each of the remaining third corrected touch sensing signals with each of the third and fourth correcting reference signals to determine whether the third corrected touch sensing signal is greater than the values of both the third and fourth correcting reference signals. .
  • the operation controller 300 determines whether there is a case in which the corresponding corrected touch detection signal is larger than each of the two corresponding corrected reference signals.
  • the operation controller 300 compares both of the two difference values with respect to the corrected touch sensing signal with the setting value, and determines whether both difference values are larger than the setting value.
  • the corresponding coils eg, 2221 and 2222
  • the corresponding coils corresponding to the corresponding corrected touch detection signal and corresponding points of the active area AR1 are reserved. Determine the touch point.
  • the operation controller 200 determines whether there are a plurality of preliminary touch points, and when there are a plurality of preliminary touch points, the operation controller 200 determines the largest difference among the difference values corresponding to the plurality of preliminary touch points.
  • the preliminary touch point corresponding to the sensing coil (eg, 2221) having the value is determined as the final touch point.
  • the operation controller 200 determines that the point of the active area AR1 corresponding to the last touch point is touched by the user, and stores the determination result in the storage 300.
  • the operation controller 200 determines the determined preliminary touch point as the final touch point, and the point of the active area AR1 corresponding to the final touch point is touched by the user. And the determination result is stored in the storage unit 300.
  • the touch sensor module 1 of the present example is positioned to correspond to the inactive region AR2 as well as the sensing coils 1221-122n corresponding to the active region AR1 of the cover 130 which is the touch unit. Since the touch point of the active area AR1 is determined using the reference coils 1231-123m, the accuracy of the touch presence determination operation is greatly improved.
  • the touch sensor module 1 of the present example is mounted on a corresponding device (eg, a smart phone), an accurate touch determination operation of the corresponding touch driving element is performed, thereby improving reliability of the operation of the corresponding device.
  • a corresponding device eg, a smart phone
  • touch sensor module 110 lower layer
  • AR2 inactive area L11: distance between bottom film and coil

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Abstract

본 발명은 액티브 영역과 상기 액티브 영역을 에워싸고 있는 비액티브 영역을 구비하는 터치부, 상기 액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 터치 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 감지용 코일 및 상기 비액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 비액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 기준 신호를 출력하는 적어도 하나의 기준 코일을 포함한다.

Description

터치센서 모듈
본 발명은 터치센서 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 스마트폰(smart phone), MP3와 같은 휴대용 전자 기기나 냉장고 등의 가전 기기에는 다양한 동작 상태를 출력하고, 터치(touch) 동작에 의한 명령어 등의 입력 동작을 위한 터치 패널(touch panel)이 부착되어 있다.
따라서, 터치 패널은 사용자의 터치 동작을 인식하기 위한 터치센서 모듈만을 구비하거나, 터치센서 모듈뿐만 아니라 정보를 시각적으로 출력하는 표시장치 모듈도 함께 결합되어 있는 경우도 있다.
이때, 터치 패널에 사용되는 표시장치 모듈은 대표적으로 올레드(OLED, organic light emitting diode) 표시 장치, 특히 아몰레드(AMOLED, active matrix organic light emitting diode)나 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 이용된다.
또한, 터치센서 모듈은 X축과 Y축의 좌표를 이용하여 터치 지점을 감지하는 2차원 터치 감지 방식뿐만 아니라 누르는 방향인 Z축 방향으로 인가되는 터치 강도를 추가로 감지하는 3차원 터치 감지 방식이 이용되고 있다.
이러한 3차원 터치 감지 방식을 위해, 종래에는 압력 센서나 이미지 센서를 이용하여 터치의 강도를 감지하였으나 터치 강도 변화를 정확하게 감지하지 못하는 문제점이 존재한다.
또한, 터치를 감지하는 센서의 설치 위치에 따라서도 정확히 터치 여부를 감지하지 못하는 문제가 발생한다.
선행기술문헌
대한민국 등록특허 제10-1777733호(등록일자: 2017년09월06일, 발명의 명칭: 이미지센서와 불투명 부재를 이용한 3D 터치 장치)
본 발명이 해결하려는 과제는 터치센서 모듈의 터치 판정 동작의 정확도를 높이기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 터치센서 모듈은 액티브 영역과 상기 액티브 영역을 에워싸고 있는 비액티브 영역을 구비하는 터치부, 상기 액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 터치 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 감지용 코일 및 상기 비액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 비액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 기준 신호를 출력하는 적어도 하나의 기준 코일을 을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하나의 감지용 코일은 적어도 하나의 기준 코일에 대응되게 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 감지용 코일과 상기 적어도 하나의 기준 코일은 동일한 기판에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판과 상기 커버 사이에 위치하여 상기 기판과 상기 커버 사이를 이격하는 간격재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지용 코일과 상기 기준 코일은 서로 동일한 형상으로 상기 기판에 권선되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 감지용 코일과 상기 기준 코일은 서로 다른 형상으로 상기 기판에 권선되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 감지용 코일과 상기 적어도 하나의 기준 코일에 연결되어 있고, 상기 적어도 하나의 감지용 코일에서 출력되는 상기 터치 감지용 신호와 상기 적어도 하나의 기준 코일에서 출력되는 기준 신호를 이용하여 액티브 영역의 터치 지점을 판정하는 동작 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동작 제어부는 제1 보정값 및 제2 보정값을 각각 이용하여 상기 터치 감지용 신호와 기준 신호를 보정한 보정 터치 감지용 신호와 보정 기준 신호를 생성하고, 생성된 보정 터치 감지용 신호와 보정 기준 신호를 이용하여 액티브 영역의 터치 지점을 판정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 보정값과 상기 제2 보정값은 상기 감지용 코일과 기준 코일의 권선 수 및 권선 형상 중 적어도 하나에 의해 정해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판의 하부에 위치하는 하부막을 더 포함할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 커버의 액티브 영역에 대응되게 위치하는 감지용 코일뿐만 아니라 비액티브 영역에 대응되게 위치하는 기준 코일을 이용하여 액티브 영역의 터치 지점을 판정하므로, 터치 여부 판정 동작의 정확도가 크게 향상된다.
또한, 터치센서 모듈을 구비하는 기기에 장착되어 있는 터치 구동 소자의 정확한 터치 판정 동작이 이루어져 해당 기기의 동작의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈의 개념적인 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈에 배치되어 있는 감지용 코일과 기준 코일의 다양한 배치 예를 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예 따른 터치센서 모듈에서 코일에 교류 전류가 인가될 때, 코일에 발생하는 자기장에 따라 터치 대상물에 형성되는 와전류를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예 따른 터치센서 모듈이 터치될 때, 커버와 코일 간의 간격 변화에 따른 코일의 자기장 변화 및 커버 와전류의 세기 변화를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈의 제어 장치에 대한 개략적인 블럭도이다.
도 8은 도 7에 도시한 제어 장치의 동작 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서 모듈(1)은 맨 하부에 위치하는 하부막(110), 하부막(110) 위에 위치하고 감지용 코일(1221~122n)과 기준 코일(1231~123m) 이 위치하는 코일층(120), 코일층(120) 위에 위치하는 커버(130), 그리고 코일층(120)과 커버(130) 사이에 위치하는 간격재(140)를 구비한다. 여기서, n과 m은 양의 자연수이다.
하부막(110) 및 커버(130)은 각각 전도성이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 하부막(110) 및 커버(130)은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속으로 이루어진 판 형태로 이루어져 있고, 코일층(120)을 사이에 두고 서로 반대편에서 대응되게 위치하고 있다.
하지만, 하부막(110)과 커버(130)은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 하부막(110)은 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질로 이루어질 수 있고 커버(130)은 전도성이 높은 물질로 이루어질 수 있다.
이때, 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질은 폴리이미드(polyimid), PET(polyethylene terephthalate) 또는 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐를 위해 사용되는 물질일 수 있다.
코일층(120)에 위치한 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m), 1122b)로 교류 전류가 인가되어 발생하는 자기장에 따라 부막(110) 및 커버(130)에는 와전류인 유도 전류가 발생하며, 이때, 발생되는 유도 전류의 세기는 해당 코일(1221-122n, 1231-123m)과 해당 하부막(110)과 커버(130) 간의 거리에 따라 달라진다. 따라서, 해당 코일(1221-122n, 1231-123m)과의 거리가 감소할수록 해당 하부막(110)과 커버(130)에 형성되는 와전류의 세기는 증가한다.
따라서, 본 예의 터치센서 모듈(1)은 이러한 유도 전류의 세기 변화를 이용한 것으로서, 인덕턴스 포스 센서(inductive force sensor)의 동작 개념을 사용한다. 인덕턴스 포스 센서의 동작 개념에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
이러한 하부막(110)은 코일층(120) 하부에 접착제 등을 통해 코일층(120)과 접하게 위치하거나 접착제 도포에 형성된 접착층을 통해 코일층(120) 하부에 위치하고, 커버(130)은 간격재(140)에 의해 간격재(140)의 두께만큼 하부에 위치한 코일층(120)의 해당 코일(1221-122n, 1231-123m)과 이격되어 있다.
간격재(140) 역시 자신의 하부면과 상부면에 도포된 접착제 등을 통해 이들과 각각 접하는 코일층(120) 및 커버(130)의 해당 부분에 안정적으로 위치할 수 있다.
따라서, 하부막(110)과 각 해당 코일(1221-122n, 1231-123m) 간의 이격 거리 즉, 간격(L11)은 간격재(140)에 의해 이격되어 있는 커버(130)과 해당 코일(1221-122n, 1231-123m)과의 이격 거리(L12)보다 훨씬 좁다.
본 예에서, 하부막(110)은 커버(130)과 동일하게 하나의 평판으로 이루어질 수 있다.
하부막(110)은 터치센서 모듈(110)의 하부에 위치하는 배터리(battery) 등과 같은 전기 회로와의 전자기 차폐(electromagnetic shielding) 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 하부막(110)에 의해, 터치센서 모듈(1)은 하부에 위치한 전기 회로에서 방출되는 전자기파의 영향 없이 상부막인 커버(130)의 터치 정도에 따라 정확하게 인덕턴스의 변화량이 감지된다.
이러한 하부막(110)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
코일층(120)의 상부에 위치하는 커버(130)는 금속 물질뿐만 아니라 ITO와 같은 도전성 물질로도 이루어질 수 있고, 하부에 위치하고 있는 코일층(120) 전체를 덮고 있는 판 형태로 이루어져 있다.
이러한 커버(130)는 외부로 노출되어 사용자의 터치 동작이 직접적으로 이루어지는 터치부일 수 있다. 하지만, 대안적인 예에서, 커버(130) 상부에는 액정 표시 모듈이나 유기 발광 표시 모듈 등으로 이루어진 표시장치 모듈이 위치할 수 있다. 이 경우, 사용자에 의한 직접적인 터치 동작이 이루어지는 부분은 표시장치 모듈(120)의 상부막이므로, 액정표시장치 모듈의 상부막이 터치부가 된다.
이와 같이, 사용자에 의해 터치부인 커버(130)의 터치 동작이 이루어지면, 터치 동작 시 인가되는 물리적인 힘에 비례하게 커버(130)는 휘어지고, 터치 지점에서 커버(130)와 코일층(120) 간의 거리가 감소하여 터치 지점에 대응하는 해당 코일(1221-122n)의 인덕턴스가 변한다.
따라서, 본 예의 터치센서 모듈(1)은 인가되는 물리적인 힘과 비례하여 변하는 인덕턴스의 크기를 감지해 Z축 방향으로의 터치 정도를 판정한다.
하부막(110)과 커버(130) 사이에 위치하는 코일층(120)은 기판(121)과 기판(121)의 상부면과 하부면에 위치하는 적어도 하나의 감지용 코일(1221-122n)과 적어도 하나의 기준 코일(1231-123m)을 구비한다.
이때, 기판(121)은 비도전성 물질로 이루어진 절연 기판일 수 있다.
도 1에서, 코일(1221-122n, 1231-123m)이 위치하는 기판(121)의 상부면과 하부면에는 에폭시(epoxy) 등을 이용하여 몰딩 처리가 이루어져 코일(1221-122n, 1231-123m)은 몰딩부 속에 위치하지만, 이러한 몰딩 처리는 생략될 수 있다.
기판(121)의 상부면과 하부면에 위치하고 있는 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m) 각각은 도 2에 도시한 것처럼, 사각형과 같은 다양한 형태의 다각형 형태나 나선형과 같은 원형 형태나 타원형 형태로 배치되어 있고, 외부로부터 교류 전류를 인가받는다.
각 코일((1221-122n, 1231-123m)은 서로 연결되어 있는 입력단과 출력단을 갖고 있고 금속과 같은 도전 물질로 이루어져 있는 하나의 긴 선(line)이다.
감지용 코일(1221-122n)의 개수가 복수 개로 이루어져 있는 경우, 복수 개의 감지용 코일(1221-122n)은 서로 이격되어 있고, 기준 코일(1231-123m) 역시 복수 개일 경우, 복수 개의 기준 코일(1231-123m) 역시 서로 이격되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 것처럼, 감지용 코일(1221-122n)은 모든 기준 코일(1231-123m)과 이격되어 있다.
이때, 기준 코일(1231-123m)은 대응되는 감지용 코일(1221-122n) 주변에 위치하는 대응되는 감지용 코일(1221-122n)을 에워싸고 있다. 본 예에서, 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m)은 도 2 내지 도 5와 같이 다양한 형태로 기판(121)에 배열되어 있다.
예를 들어, 도 2 내지 도 5에서 감지용 코일(1221-122n)의 개수는 복수 개이고, 동일한 방향으로 서로 이격되게 나란히 배열되어 있으며, 사각형의 형태로 각 해당 위치에 배치되어 있다.
이러한 감지용 코일(1221-122n)은 각각 커버(130)의 해당 지점의 터치 여부를 감지하기 위한 것으로서, 각 감지용 코일(1221-122n)에서 출력되는 전기 신호 즉, 터치 감지 신호를 이용하여 커버(130)의 해당 지점에 대한 터치 여부를 판정한다.
또한, 기준 코일(1231-123m)은 각 감지용 코일(1221-122n)에서 출력되는 터치 감지 신호를 이용한 터치 여부 판단 동작의 정확도를 높이기 위한 것으로서, 해당 기준 코일(1122b)에서 출력되는 전기 신호, 즉 기준 신호는 대응하는 감지용 코일(1221-122n)의 터치 여부를 판정하는 기준 신호로 기능한다.
따라서, 이들 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m)에서 각각 출력되는 터치 감지 신호와 기준 신호를 수신하는 동작 제어부는 터치 감지 신호와 기준 신호의 차이를 이용하여 각 감지용 코일(1221-122n)에 대응하는 커버(130)의 해당 지점에 대한 터치 여부를 판단한다. 이러한 동작 제어부의 동작은 다음에 상세히 설명한다.
다시 도 2 내지 도 5를 참고로 하면, 적어도 하나의 기준 코일(1231-123m)은 다양한 형태와 다양한 개수로 감지용 코일(1221-122n) 주변에 배열되어 있다.
이때, 기준 코일(1231-123m)은 배열되는 개수에 따라 대응하는 감지용 코일(1221-122n)의 개수 역시 달라질 수 있다.
예를 들어, 도 2의 경우, 네 개의 감지용 코일(1221-1224) 위치하고 이에 대응되게 2 개의 기준 코일(1231, 1232)이 존재한다.
따라서, 하나의 기준 코일(1231)은 대면하고 있는 두 개의 감지용 코일(1221, 1222)을 이용한 터치 여부 판단 동작을 위한 기준 신호를 제공하고, 나머지 하나의 기준 코일(1232)은 대면하고 있는 나머지 두 개의 감지용 코일(1223, 1224)을 이용한 터치 여부 판단 동작을 위한 기준 신호를 제공한다.
이를 위해, 도 2에 도시한 것처럼, 각 기준 코일(1231, 1232)은 해당 감지용 코일(1221 및 1222, 1223 및 1224)을 에워싸는 형태로 해당 감지용 코일(1221 및 1222, 1223 및 1224) 주변에 위치한다.
도 3의 경우에는 세 개의 감지용 코일(1221-1223)과 이에 대면하고 있는 총 8개의 기준 코일(1231-1238)이 기판(121)에 배치되어 있다.
이런 경우, 맨 좌측에 위치하고 있는 감지용 코일(1221)은 이에 대응하는 네 개의 기준 코일(1231-1234)에서 출력되는 기준 신호를 기준으로 하여 자신의 상부에 위치한 커버(130)의 해당 지점의 터치 여부를 감지할 수 있도록 한다.
또한, 맨 우측에 위치하고 있는 감지용 코일(1223)은 이에 대응하는 네 개의 기준 코일(1235-1238)에서 출력되는 기준 신호를 기준으로 하여 자신의 상부에 위치한 커버(130)의 해당 지점의 터치 여부를 감지할 수 있도록 한다. 마지막으로, 좌측과 우측에 위치하고 있는 감지용 코일(1221, 1223) 사이에 위치하고 있는 감지용 코일(1222)은 자신과 가장 인접해 있는 두 개의 기준 코일(1234, 1235)에서 출력되는 기준 신호를 이용하여 해당 지점의 터치 여부를 판정하도록 한다. 이와 같이, 동일한 기판(121)에 위치한 감지용 코일(1221-122n)의 경우에도 대응되는 기준 코일(1231-123m)의 개수는 상이할 수 있다.
도 4에는 세 개의 감지용 코일(1221-1223)과 네 개의 기준 코일(1231-1234)이 기판(121)에 위치한다.
따라서, 각 감지용 코일(1221-1223)은 인접해 있는 두 개의 가준 코일(1231-1234과 대응된다.
즉, 맨 좌측에 위치한 감지용 코일(1221)은 인접한 두 개의 기준 코일(1231, 1232)과 대응되고, 가운데에 위치한 감지용 코일(1222)은 인접한 두 개의 기준 코일(1232, 1233)과 대응되며, 맨 우측에 위치한 감지용 코일(1223)은 나머지 두 개의 기준 코일(1233, 1234)과 대응된다.
따라서, 각 감지용 코일(1221-1223)에서 출력되는 감지 신호와 대응되는 각 두 개의 기준 코일(1231-1234)에서 출력되는 기준 신호를 이용하여 각 감지용 코일(1221-1223)이 담당하고 있는 커버(130)의 해당 지점에 대한 터치 여부를 판정하게 된다. 도 5는 도시한 것처럼, 복수 개의 감지용 코일(1221-1225)에 하나의 기준 코일(1231)이 배치되어 있는 경우이다.
이런 경우, 각 감지용 코일(1221-1225)은 기준 코일(1231)과 대응되어 기준 코일(12231)에서 출력되는 기준 신호를 이용하게 된다.
도 2 내지 도 5에 도시한 것처럼, 복수 개의 감지용 코일(1221-122n)은 모두 동일한 형상을 갖고 있고, 복수 개의 기준 코일(1231-123m)은 모두 동일한 형상을 갖고 있다.
또한, 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m)은 서로 동일한 형상으로 기판(121)에 권선되어 있거나 다른 형태로 권선되어 있다.
도 2 내지 도 5의 경우와 달리, 기판(121)에는 하나의 감지용 코일과 하나의 기준 코일이 원하는 위치에 배치되어 있거나, 하나의 감지용 코일에 복수 개의 기준 코일이 대응되게 배열될 수 있다.
이러한 적어도 하나의 감지 코일(1221-122n)과 적어도 하나의 기준 코일(1231-123m)은 이미 기술한 것처럼, 터치부인 커버(130) 하부에 위치한다.
이때, 도 1에 도시한 것처럼, 적어도 하나의 감지 코일(1221-122n) 은 커버(130)의 액티브 영역(active area)(AR1) 하부에 위치하여 액티브 영역(AR1)과 대응되고, 적어도 하나의 기준 코일(1231-123m)은 액티브 영역(AR1) 주변에 위치하는 터치부(130)의 비액티브 영역(inactive area)(AR2) 하부에 위치하여 비액티브 영역(AR2)과 대응된다.
본 예에서, 커버(130)의 액티브 영역(AR1)은 터치 동작에 의해 동작되는 버튼이나 스위치 등의 터치 구동 소자의 구동시키기 위해 터치 동작이 이루어지는 영역으로서, 이때, 감지용 코일(1221-122n)은 터치 구동 소자의 일부를 이룬다.
반면, 커버(130)의 비액티브 영역(AR2)은 터치 구동 소자가 장착되지 않는 영역으로서, 실질적으로 터치 구동 소자를 구동시키기 위한 터치 동작이 행해지지 않는 영역이다.
이러한 비액티브 영역(AR2)은 이미 기술한 것처럼 액티브 영역(AR1) 주변에 위치하므로, 실질적으로 터치 구동 소자를 구동하기 위해 비액티브 영역(AR2)에 대한 직접적인 터치 동작이 이루어지지 않더라도 액티브 영역(AR1)에서 행해지는 터치 동작의 영향을 받아 해당 기준 코일(1231-123m)과 액티브 영역(AR2) 간의 간격 변화가 이루어진다.
이와 같이, 커버(130)가 액티브 영역(AR1)과 비액티브 영역(AR2)으로 나눠져 있으므로, 적어도 하나의 감지용 코일(1221-122n)은 액티브 영역(AR1)에 위치하고, 기준 코일(1231-123m)은 비액티브 영역(AR2)에 감지용 코일(1221-122n)의 배치 형태를 기초하여 정해진 위치에 배치된다.
이처럼, 감지용 코일(1221-122n) 과 기준 코일(1231-123m)이 배치되어 있는 터치 센서 모듈(1)은, 이미 기술한 것처럼, 각 코일(1221-122n, 1231-123m)과 커버(130) 간의 이격 거리 변화에 따른 유도 전류의 크기 변화를 이용하는 인덕턴스 포스 센서의 동작 개념을 이용한 것이다.
예를 들어 해당 코일(1221-122n, 1231-123m)에 교류 전류가 인가되면, 도 6a에 도시한 것처럼, 해당 코일(1221-122n, 1231-123m) 주변에 자기장(M1)이 형성되고, 이 자기장(M1)의 영향에 의해 코일(1221-122n, 1231-123m) 과 이격되게 위치하고 있는 커버(130)에는 코일(1221-122n, 1231-123m)에 인가되는 전류 방향과 대칭되게 유도 전류(I1)가 생성된다.
이때, 유도 전류는 자기장의 세기 변화에 따라 가변되며, 공진 주파수의 발진에 따라 터치센서 모듈(1)에 인가되는 힘의 세기가 감지된다.
따라서, 액티브 영역(AR1) 내에 위치하는 커버(130)의 상부를 사용자가 누르게 되면, 사용자의 누름 동작에 따른 물리적인 힘에 비례하는 누름 강도에 따라 커버(130)의 터치 지점은 인가되는 힘의 세기에 비례하게 휘게 된다.
따라서, 커버(130)와 해당 감지용 코일(1221-122n) 간의 거리 감소에 따라 커버(130)의 액티브 영역(AR1)의 해당 지점에서의 유도 전류(I1)의 크기는 증가하고, 증가하는 유도 전류(I1)의 영향에 의해 해당 지점의 감지용 코일(1221-122n)에서 발생하는 자기장(M1)이 감소한다(도 6b 참조).
이러한 자기장(M1)의 감소는 감지용 코일(1221-122n)의 실효 인덕턴스를 감소시키게 된다.
이처럼, 커버(130)의 터치 정도에 따른 커버 (130)의 액티브 영역(AR1)과 감지용 코일(1221-122n) 간의 거리 변화에 의해 해당 감지용 코일(1221-122n)의 인덕턴스 크기가 변하므로, 이러한 인덕턴스의 크기를 감지하면 커버(130)의 터치 지점에 가해지는 힘의 정도 즉, Z축 방향으로의 눌림 정도를 감지하게 된다.
따라서, 감지용 코일(1221-122n)의 인덕턴스는 커버(130)를 터치할 때의 터치 강도에 따라 변하는 커버(130)의 해당 감지용 코일(1221-122n) 간의 이격 거리(L12)에 따라 변한다.
또한 이미 기술한 것처럼, 기준 코일(1231-123m)이 위치하고 있는 비액티브 영역(AR2) 역시 액티브 영역(AR1)의 터치 동작에 따라 기판(121)과의 거리가 변하여, 해당 기준 코일(1231-123m)의 인덕턴스 크기 또한 변하게 된다.
본 예에서, 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m)은 기판(121)의 상부면과 하부면에 위치하지만, 이에 한정되지 않고 기판(121)의 어느 한 면(예를 들어, 상부면)에만 위치할 수 있다.
간격재(140)는 코일층(120)과 커버(130) 사이에 위치하여 코일층(120)의 상부와 커버(130) 사이를 이격시킨다.
이러한 간격재(140)는 감지용 코일(1221-122n)과 기준 코일(1231-123m)이 위치하지 않는 코일층(120)의 가장자리부에 위치하여 그 위에 위치하는 커버(130)를 지지한다.
이러한 구조를 갖는 터치센서 모듈(1)에 대한 터치 여부를 판정하기 위한 제어 장치의 구조 및 동작에 대하여 도 7 및 도 8을 참고로 하여 설명한다.
도 7에 도시한 제어 장치는 역시 본 예의 터치센서 모듈(1)의 일부를 구성한다.
본 예의 제어 장치는 도 4와 같이 기판(121)에 세 개의 감지용 코일(1221-1223)과 네 개의 기준 코일(1231-1234)이 구비된 경우를 하나의 예로 들어 설명한다. 따라서, 제어 장치에서의 감지용 코일과 기준 코일의 개수는 기판(121)에 배치되어 있는 개수와 동일하다.
도 7에 도시한 것처럼, 제어 장치는 기판(121)에 위치하는 제1 내지 제3 감지용 코일(1221-1223), 제1 내지 제4 기준 코일(1231-1234), 이들 코일(1221-1223, 1231-1234)과 연결되어 있는 동작 제어부(200), 그리고 동작 제어부(200)에 연결되어 있는 저장부(300)를 구비한다.
제1 내지 제3 감지용 코일(1221-1223)은 각각 커버(130)의 액티브 영역(AR1)에 대응되게 위치하고 있고 해당 상태의 터치 감지 신호를 생성하여 동작 제어부(200)로 출력한다.
제1 내지 제4 기준 코일(1231-1234)은 각각 커버(130)의 비액티브 영역(AR2)에 대응되게 위치하고 있고 해당 상태의 기준 신호를 생성하여 동작 제어부(200)로 출력한다.
동작 제어부(200)는 입력되는 제1 내지 제3 터치 감지 신호와 제1 내지 제4 기준 신호를 입력받아, 제1 내지 제3 터치 감지 신호와 제1 내지 제4 기준 신호를 각각 보정하여 보정된 제1 내지 제3 보정 터치 감지 신호와 제1 내지 제4 보정 기준 신호를 생성한다.
그런 다음, 동작 제어부(200)는 생성된 제1 내지 제3 보정 터치 감지 신호 각각을 대응하는 해당 보정 기준 신호와 비교하여 제1 내지 제3 감지용 코일(1221-1223) 중 어느 코일에 대응하는 액티브 영역(AR1)의 지점에 터치 동작이 발생했는지 판단한다.
저장부(300)는 제어 장치의 동작에 필요한 데이터나 동작 중에 생성되는 데이터 등이 저장되는 저장 매체로서 메모리일 수 있다.
따라서, 이러한 저장부(300)에는 터치 감지 신호의 값을 보정하기 위한 보정값(예, 제1 보정값)(α)과 기준 감지 신호의 값을 보정하기 위한 보정값(예, 제2 보정값)(β)이 저장되어 있다.
이때, 이들 제1 및 제2 보정값(α, β)은 서로 상이하며, 감지용 코일(1221-1223)과 기준 코일(1231-1234)의 배치 상태, 예를 들어, 권선 수 및 권선 형상 중 적어도 하나나 등 등이 서로 상이하므로 이를 보상하기 위한 것으로서, 커버(130)의 액티브 영역(AR1)과 비액티브 영역(AR2)에 터치 동작이 발생하지 않을 때 각 감지용 코일(1221-1223)과 기준 코일(1231-1234)에서 출력되는 해당 신호를 이용하여 그 값이 정해질 수 있다.
따라서, 이들 제1 및 제2 보정값(α, β)은 감지용 코일(1221-1223)과 기준 코일(1231-1234)의 권선 수 및 권선 형상 중 적어도 하나에 의해 정해질 수 있다. 또한, 저장부(300)에는 각 감지용 코일(1221-1223)에 대응되는 기준 코일(1231-1234)에 대한 정보도 함께 저장되어 있다.
따라서, 동작 제어부(200)는 저장부(300)에 저장되어 있는 정보를 이용하여 제1 감지용 코일(1221)의 기준 코일은 제1 및 제2 기준 코일(1231, 1232)이고, 제2 감지용 코일(1222)의 기준 코일은 제2 및 제3 기준 코일(1232, 1233)이며, 제3 감지용 코일(1223)의 기준 코일은 제3 및 제4 기준 코일(1233, 1234)임을 인지한다.
다음, 도 8를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 제어 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 감지용 코일(1221-1223)에 대응하는 액티브 영역(AR1)에 터치 동작이 동작했는지를 판단하기 위한 제어 장치의 동작이 시작되면(S10), 먼저, 동작 제어부(200)는 제1 내지 제3 감지용 코일(1221-1223)에서 출력되는 각 터치 감지 신호(즉, 제1 내지 제3 터치 감지 신호)와 제1 내지 제4 기준 코일(1231-1234)에서 각 기준 신호인 제1 내지 제4 기준 신호를 판독한다(S11).
이때, 터치 감지 신호는 제1 보정값(α)을 이용한 보정 동작이 행해지기 전의 터치 감지 신호이고, 기준 신호는 제2 보정값(β)을 이용한 보정 동작이 행해지지 전의 기준 신호이다.
다음, 동작 제어부(200)는 판독된 제1 내지 제3 터치 감지 신호에 각각 제1 보정값(α)을 곱하여 보정된 제1 내지 제3 보정 터치 감지 신호를 생성하고, 또한, 판독된 제1 내지 제4 기준 신호에 각각 제2 보정값(β)을 곱하여 보정한 제1 내지 제4 보정 기준 신호를 생성한다.
이때, 추가로, 동작 제어부(200)는 생성된 제1 내지 제3 보정 터치 감지 신호나 제1 내지 제4 보정 기준 신호에 정해져 있는 크기의 오프셋(offset)값을 곱하여, 신호 보정 동작의 정확도를 향상시킬 수 있다.
그런 다음, 동작 제어부(200)는 제1 내지 제3 보정 터치 감지 신호를 이용하여 커버(130)의 액티브 영역(AR1)에 대한 터치 지점을 판정한다.
이를 위해, 동작 제어부(200)는 각 보정 터치 감지 신호와 대응하는 보정 기준 신호의 크기를 비교하여 두 신호의 차이값을 판단한다.
즉, 동작 제어부(200)는 제1 보정 터치 감지 신호와 제1 및 제2 보정 기준 신호 각각을 비교하여 제1 보정 터치 감지 신호가 제1 및 제2 보정 기준 신호 모두의 값보다 큰지 판단하고, 제2 보정 터치 감지 신호와 제2 및 제3 보정 기준 신호 각각을 비교하여 제2 보정 터치 감지 신호가 제1 및 제2 보정 기준 신호 모두의 값보다 큰지 판단한다.
또한, 동작 제어부(200)는 나머지 제3 보정 터치 감지 신호와 제3 및 제4 보정 기준 신호 각각을 비교하여 제3 보정 터치 감지 신호가 제3 및 제4 보정 기준 신호 모두의 값보다 큰지 판단한다.
그런 다음, 동작 제어부(300)는 해당 보정 터치 감지 신호가 비교되는 두 개의 해당 보정 기준 신호 각각보다 큰 경우가 존재하는지 판단한다.
해당 보정 터치 감지 신호가 비교되는 두 개의 해당 보정 기준 신호 모두 보다 큰 경우이며, 동작 제어부(300)는 각 해당 보정 터치 감지 신호와 이에 비교되는 두 개의 보정 기준 신호 각각에 대한 차이값을 산출한다.
그런 다음, 동작 제어부(300)는 해당 보정 터치 감지 신호에 대한 두 개의 차이값 모두는 설정값과 비교하여, 두 개의 차이값 모두가 설정값보다 큰지 판단한다.
해당 보정 터치 감지 신호에 대한 두 개의 차이값 모두가 설정값보다 큰 경우, 해당 보정 터치 감지 신호에 해당하는 감지용 코일(예, 2221, 2222)과 대응하는 액티브 영역(AR1)의 해당 지점을 예비 터치 지점을 판정한다.
그런 다음, 동작 제어부(200)는 예비 터치 지점의 개수가 복수 개인지 판단하고, 예비 터치 지점이 복수 개인 경우, 동작 제어부(200)는 이들 복수 개의 예비 터치 지점에 대응하는 차이값 중 가장 큰 차이값을 갖는 감지용 코일(예, 2221)에 대응하는 예비 터치 지점을 최종 터치 지점으로 판단한다.
따라서, 동작 제어부(200)는 해당 최종 터치 지점에 대응하는 액티브 영역(AR1)의 지점이 사용자에 의해 터치된 것으로 판정하고 판정 결과를 저장부(300)에 저장한다.
하지만, 예비 터치 지점의 개수가 하나인 경우, 동작 제어부(200)는 판단된 예비 터치 지점을 최종 터치 지점으로 판정하여, 해당 최종 터치 지점에 대응하는 액티브 영역(AR1)의 지점이 사용자에 의해 터치된 것으로 판정하고 판정 결과를 저장부(300)에 저장한다.
이와 같이, 본 예의 터치센서 모듈(1)은 터치부인 커버(130)의 액티브 영역(AR1)에 대응되게 위치하는 감지용 코일(1221-122n)뿐만 아니라 비액티브 영역(AR2)에 대응되게 위치하는 기준 코일(1231-123m)을 이용하여 액티브 영역(AR1)의 터치 지점을 판정하므로, 터치 여부 판정 동작의 정확도가 크게 향상된다.
특히, 본 예의 터치센서 모듈(1)이 해당 기기(예, 스마트 폰)에 장착되어 있는 경우, 해당 터치 구동 소자의 정확한 터치 판정 동작이 이루어져 해당 기기의 동작의 신뢰성이 향상된다.
이상, 본 발명의 터치센서 모듈의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 터치센서 모듈 110: 하부막
120: 코일층 1221-122n: 감지용 코일
1231-123m: 기준 코일 130: 커버
140: 간격재 AR1: 액티브 영역
AR2: 비액티브 영역 L11: 하부막과 코일 간의 거리
L12: 커버와 코일 간의 거리

Claims (10)

  1. 액티브 영역과 상기 액티브 영역을 에워싸고 있는 비액티브 영역을 구비하는 터치부;
    상기 액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 터치 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 감지용 코일; 및
    상기 비액티브 영역의 하부에 위치하여 상기 비액티브 영역과 대응되어 있고 상기 액티브 영역의 터치 동작에 따른 기준 신호를 출력하는 적어도 하나의 기준 코일;
    을 포함하는 터치센서 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하나의 감지용 코일은 적어도 하나의 기준 코일에 대응되게 위치하는 터치센서 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지용 코일과 상기 적어도 하나의 기준 코일은 동일한 기판에 위치하는 터치센서 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 커버 사이에 위치하여 상기 기판과 상기 커버 사이를 이격하는 간격재
    를 더 포함하는 터치센서 모듈.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 감지용 코일과 상기 기준 코일은 서로 동일한 형상으로 상기 기판에 권선되어 있는 터치센서 모듈.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 감지용 코일과 상기 기준 코일은 서로 다른 형상으로 상기 기판에 권선되어 있는 터치센서 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지용 코일과 상기 적어도 하나의 기준 코일에 연결되어 있고, 상기 적어도 하나의 감지용 코일에서 출력되는 상기 터치 감지용 신호와 상기 적어도 하나의 기준 코일에서 출력되는 기준 신호를 이용하여 액티브 영역의 터치 지점을 판정하는 동작 제어부를 더 포함하는 터치센서 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 동작 제어부는 제1 보정값 및 제2 보정값을 각각 이용하여 상기 터치 감지용 신호와 기준 신호를 보정한 보정 터치 감지용 신호와 보정 기준 신호를 생성하고, 생성된 보정 터치 감지용 신호와 보정 기준 신호를 이용하여 액티브 영역의 터치 지점을 판정하는 터치센서 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 보정값과 상기 제2 보정값은 상기 감지용 코일과 기준 코일의 권선 수 및 권선 형상 중 적어도 하나에 의해 정해지는 터치센서 모듈.
  10. 제3항에서,
    상기 기판의 하부에 위치하는 하부막을 더 포함하는 터치센서 모듈.
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