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KR101452302B1 - 터치 센서 패널 - Google Patents

터치 센서 패널 Download PDF

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KR101452302B1
KR101452302B1 KR20130089516A KR20130089516A KR101452302B1 KR 101452302 B1 KR101452302 B1 KR 101452302B1 KR 20130089516 A KR20130089516 A KR 20130089516A KR 20130089516 A KR20130089516 A KR 20130089516A KR 101452302 B1 KR101452302 B1 KR 101452302B1
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KR
South Korea
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electrode
sensor panel
touch sensor
touch
present
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KR20130089516A
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English (en)
Inventor
윤상식
김본기
Original Assignee
주식회사 하이딥
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to PCT/KR2014/006907 priority patent/WO2015016562A1/ko
Priority to US14/908,706 priority patent/US20160188039A1/en
Priority to CN201611041566.4A priority patent/CN106527812A/zh
Priority to CN201480042771.5A priority patent/CN105408846B/zh
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Abstract

본 발명에 따른 터치 센서 패널은 제1절연막 상에 형성되고, 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1 전극; 제2절연막 상에 형성되고, 상기 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2절연막 사이를 이격시키는 스페이서층을 포함하며, 상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나에 가해지는 압력을 통해 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 거리가 변화하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해 상기 압력의 크기를 감지한다.

Description

터치 센서 패널{TOUCH SENSOR PANEL}
본 발명은 터치 센서 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전용량의 변화를 통해 터치 센서 패널 상의 접촉 및 그 위치와 함께 접촉시 압력의 크기를 감지하기 위한 터치 센서 패널에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 패널(touch panel)을 포함할 수 있다. 이러한 터치 패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 손가락 등으로 디스플레이 스크린을 단순히 접촉함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 터치 스크린은 디스플레이 스크린 상의 접촉 및 접촉 위치를 인식하고 컴퓨팅 시스템은 이러한 접촉을 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
이때, 디스플레이 스크린 상의 접촉에 따른 정전용량의 변화를 감지함으로써 디스플레이 스크린 상의 접촉 및 접촉 위치뿐 아니라 접촉시 압력의 크기를 감지할 수 있는 터치 센서 패널에 대한 필요성이 야기되고 있다.
본 발명의 목적은 터치 센서 패널 상의 접촉 및 접촉의 위치뿐 아니라 접촉시 압력의 크기를 감지할 수 있는 3D(Dimensional) 터치 센서 패널을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 정전 용량의 변화를 감지함으로써 터치 센서 패널 상의 접촉 및 접촉의 위치뿐 아니라 접촉시 압력의 크기를 감지할 수 있는 3D 터치 센서 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 센서 패널은 제1절연막 상에 형성되고, 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1 전극; 제2절연막 상에 형성되고, 상기 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2절연막 사이를 이격시키는 스페이서층을 포함하며, 상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나에 가해지는 압력을 통해 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 거리가 변화하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해 상기 압력의 크기를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 터치 센서 패널에서 상기 스페이서층은 상기 제1전극 상에 형성된 복수의 도트 스페이서를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 터치 센서 패널 상의 접촉 및 접촉의 위치뿐 아니라 접촉시 압력의 크기를 감지할 수 있는 3D(Dimensional) 터치 센서 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 정전 용량의 변화를 감지함으로써 터치 센서 패널 상의 접촉 및 접촉의 위치뿐 아니라 접촉시 압력의 크기를 감지할 수 있는 3D 터치 센서 패널을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 터치 센서 패널에 압력이 가해질 때의 상태를 나타낸다.
도3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극과 제2전극의 패턴을 나타낸다.
도3b는 도3a에 도시된 제1전극의 패턴을 분리하여 도시한다.
도3c는 도3a에 도시된 제2전극의 패턴을 분리하여 도시한다.
도3d는 도3a의 A부분을 확대한 도면이다.
도4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극, 제2전극 및 제3전극의 패턴을 나타낸다.
도4b는 도4a에 도시된 제2전극 및 제3전극의 패턴을 분리하여 도시한다.
도5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 개략도이다.
도6a는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극, 제2전극 및 제3전극의 패턴을 나타낸다.
도6b는 도6a에서 제2전극의 패턴을 분리하여 도시한다.
도6c는 도6a에서 제3전극의 패턴을 분리하여 도시한다.
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. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 3D 정전 용량 방식의 터치 센서 패널을 설명한다.
도1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널은 제1절연막(100a) 상에 형성된 복수의 제1전극(100), 제2절연막(200a) 상에 형성된 복수의 제2전극(200) 및 상기 제1전극(100)과 상기 제2절연막(200a) 사이를 이격시키는 스페이서층(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 센서 패널은 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 정전 용량의 변화를 감지하여 이를 적합한 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
이때, 도1에 도시된 바와 같이, 제1전극(100)은 제1절연막(100a) 상에 배열될 수 있으며 제2전극(200)은 제2절연막(200a) 상에 배열될 수 있다. 제1전극(100)과 제2전극(200)은 각각 제1절연막(100a) 및 제2절연막(200a)에 대해 상대적으로 동일한 방향에 배열될 수 있다. 제1절연막(100a) 및/또는 제2절연막(200a)는 PET(Polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱 재질의 얇은 투명 필름(film)으로 이루어질 수 있다. 제1전극(100) 및 제2전극(200)은 각각 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 균일한 두께의 투명 전도막(ITO: Indium Tin Oxide), 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 터치 센서 패널은 제2전극(200)에 접착층(400)을 통해 부착된 제4절연막(500)을 더 포함할 수 있다. 제4절연막(400)은 사용자의 접촉면으로서 기능할 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 정상적인 동작을 위해 제4절연막(500)은 균일한 유전율을 갖는 물질로 이루어지며 일정한 두께를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제4절연막(500)은 PET(polyethylene terephthalate)과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
접착층(400)은 제2전극(200)과 제4절연막(500)을 서로 접착시킬 수 있도록 광학적으로 투명한 접착물질(OCA: Optical Clear Adhesive), 수지(resin), 감압 접착물질(Pressure sensitive adhesive) 또는 자외선 경화 접착물질(Ultraviolet light cured adhesive)과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
제1전극(100)과 제2전극(200)은 서로 이격되어 형성되며 터치 센서 패널에 신체 일부가 근접하는 경우 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 변경될 수 있다. 이와 같은 상호 정전용량의 변화를 감지하여 터치 센서 패널에 대한 터치 여부, 터치 위치 및/또는 터치 압력의 크기를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서 제1전극(100)과 제2전극(200) 중 어느 하나는 구동 신호를 인가하는 구동 전극(driving line)일 수 있으며 다른 하나는 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량에 의해 커플링된 구동 신호를 수신할 수 있는 수신 전극(receiving line)일 수 있다. 신체 일부의 접촉 등에 따라서 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전 용량이 변화할 수 있다.
제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 변화를 감지함으로써 터치 센서 패널에 대한 터치 여부 및 터치 위치에 더하여 터치 압력의 크기를 감지할 수 있도록, 본 발명의 실시형태에 따른 터치 센서 패널은 상기 제1전극(100)과 제2절연막(200a) 사이를 이격시키는 스페이서층(300: spacer layer)을 포함할 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서, 스페이서층(300)은 제1전극(100)과 제2절연막(200a)의 각각에 일면이 합착된 양면 접착 테이프(310: DAT: Double Adhesive Tape)를 통해 형성될 수 있다. 즉, 제1전극(100)과 제2절연막(200a)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 이때 제1전극(100)과 제2절연막(200a) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(310)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 제1전극(100)과 제2절연막(200a)이 소정 거리로 이격될 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 스페이서층(300)은 유전체(dielectric substance)로 채워질 수 있다. 스페이서층(300)이 유전체로 채워질 때 광학적 특성 및 감도 특성이 개선될 수 있다. 유전체는 정전기장을 인가할 때 전기 편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질이다. 따라서, 제1전극(100)과 제2전극(200)에 전원이 인가될 때 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이에 상호 정전용량이 야기될 수 있다. 본 발명의 실시형태에서 유전체는 오픈 셀 발포제(open cell foam), 젤(gel) 또는 경결합 중합체(lightly linked polymer)와 같은 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서, 예컨대, 스페이서층(300)은 대기(air)로 채워질 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 스페이서층(300)은 접착 물질(Adhesive material)로 채워질 수 있다. 이때, 접착 물질로 채워진 스페이서층(300)은 제1전극(100)과 제2절연막(200a)의 접합을 유지하는 한편 유전체의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서 접착 물질은 아크릴 공중합체(acrylic copolymer) 또는 실리콘 변형가능 중합체(silicon deformable polymer)와 같은 물질을 포함할 수 있다. 스페이서층(300)이 접착 물질로 채워지는 경우, 도1에 도시된 양면 접착 테이프(310)는 생략될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 스페이서층(300)에는 복수개의 도트 스페이서(320: dot spacer)가 포함할 수 있다. 예컨대, 복수개의 도트 스페이서(320)는 제1전극(100) 상에 형성될 수 있고, 비전도성 폴리에스테르(nonconductive polyester)와 같은 물질로 구성될 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널에 압력이 가해질 때의 상태를 나타낸다. 도2에서는 터치 센서 패널에 신체의 일부 등에 의해 터치 및/또는 접촉이 일어난 경우를 도시한다. 간소함을 위해 도2에서는 단지 제1전극(100), 제2전극(200), 제1절연막(100a), 제2절연막(200a) 및 스페이서층(300)만을 도시한다. 도2에서 외부 압력은 600으로 표시된다.
도2에서는 제2전극(200) 측에서 외부 압력(600)이 가해진 것을 예시하나 실시예에 따라 외부 압력(600)은 제1전극(100) 측에서 가해질 수도 있다. 따라서, 제1전극(100)과 제1절연막(100a) 및 제2전극(200)과 제2절연막(200a) 중 적어도 어느 한 쌍은 탄성을 가질 필요가 있다. 이하에서는 제2전극(200) 측에서 외부 압력(600)이 인가되는 것으로 가정하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도2에 도시된 바와 같이, 외부 압력(600)이 터치 센서 패널에 인가될 때, 제2전극(200) 및 제2절연막(200a)은 외부 압력(600)에 대응하여 제1전극(100) 측으로 오목하게 휘어진다. 이때, 제2전극(200)과 제1전극(100) 사이에는 상호 정전 용량을 발생시키도록 서로 단락(short) 되는 것이 방지되어야 한다. 이때, 본 발명의 실시형태에서는 제2절연막(200a)을 통해 제1전극(100)과 제2전극(200)이 단락되는 현상이 방지될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 스페이서층(300)에 도트 스페이서(320)를 포함함으로써 외부 압력(600)이 터치 센서 패널에 인가될 때 스페이서층(300)이 눌리는 면적의 퍼짐이 방지될 수 있고 외부 압력(600)이 제거된 때 스페이서층(300)이 원래 형태로 돌아오는 복원력이 향상될 수 있다. 동일한 목적을 달성하기 위해서 스페이서층(300)에 포함되는 도트 스페이서(320)의 크기 및 개수 등이 정해질 수 있다.
이때, 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량은 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 거리의 변화에 따라 달라질 수 있다. 본원 발명의 실시형태에서는 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 변화에 따라 외부 압력(600)의 압력의 크기를 감지할 수 있다. 즉, 외부 압력(600)이 클수록 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 거리가 짧아지고 이에 따라 상호 정전용량의 변화량이 커질 수 있다. 마찬가지로, 외부 압력(600)이 작을수록 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 거리가 줄어드는 폭이 작아지고 이에 따라 상호 정전용량의 변화량이 작을 수 있다. 이때, 외부 압력(600)의 압력의 크기는 도2에서 하측 방향, 즉 수평면에 대해서 수직 및 직교하는 방향의 압력의 크기를 나타낼 수 있다.
도3a는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극과 제2전극의 패턴을 나타낸다. 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널은 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 변화를 감지함으로 터치 센서 패널에 대한 터치의 여부, 터치 위치 및/또는 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.
도3a에 도시된 바와 같이, 제1전극(100)과 제2전극(200)은 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 제1전극(100)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1전극(110, 120, 130, 140)을 포함하고 제2전극(200)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 이하에서는 편의를 위해 복수의 제1전극(110, 120, 130, 140)을 총칭하여 제1전극(100)으로 지칭할 수 있다. 이와 마찬가지로 복수의 제2전극(201, 220, 230, 240)을 총칭하여 제2전극(200)으로 지칭할 수 있다.
도3a 및 이하의 도면에서 제1축과 제2축은 직교하는 것이 예시되지만, 이는 단지 예시일 뿐이고 제1축과 제2축은 교차되는 것으로 충분하며 반드시 직교될 필요는 없다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도3a의 도면을 기준으로 우측, 좌측, 상단 및 하단을 구분한다.
이때, 제1전극(100)과 제2전극(200)의 교차 지점마다 소정의 정전 용량, 즉 캐패시턴스 값을 갖는바, 신체 일부가 근접하는 경우 이러한 정전 용량의 값이 변경될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서 제1전극(100)은 구동 신호를 인가하는 구동 전극(driving line)일 수 있으며 제2전극(200)은 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전 용량에 의해 커플링(coupling)된 구동 신호를 수신할 수 있는 수신 전극(receiving line)일 수 있다. 신체 일부의 접촉 등에 따라서 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전 용량이 변화할 수 있으며, 이러한 전기적 특성의 변화를 감지하여 신체 접촉 여부 및/또는 그 위치를 센싱할 수 있다. 즉, 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 센서 패널에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 센싱할 수 있다.
도3b는 도3a에 도시된 제1전극의 패턴을 분리하여 도시한다. 도3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1전극(100) 패턴은 제1축 방향으로 연장되는 복수개의 제1전극(110, 120, 130, 140)을 포함할 수 있다. 도면에는 단지 4개의 제1전극(110, 120, 130, 140)이 도시되나 실시예에 따라 다른 개수의 제1전극이 포함될 수 있음은 자명하다. 이때, 터치 센서 패널에 대한 터치가 일어날 때 제1전극(110, 120, 130, 140)으로부터의 신호를 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
제1전극(100) 각각의 폭이 추후에 설명되는 제2전극(200)의 폭에 비해 더 넓게 구성될 수 있으며, 이는 일반적으로 제2전극(200)과는 반대되는 제1전극(100)의 일측에 형성되는 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 디스플레이 구동에 이용되는 전압에 따른 정전 용량의 변화를 차단하기 위함이다. 예컨대, 제1전극(100)은 차폐층으로서의 기능도 수행할 수 있다.
도3c는 도3a에 도시된 제2전극의 패턴을 분리하여 도시한다. 도3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 제2전극(200) 패턴은 제2축 방향으로 연장되는 복수개의 제2전극(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 도면에는 단지 4개의 제2전극(210, 220, 230, 240)이 도시되나 실시예에 따라 다른 개수의 제2전극이 포함될 수 있음은 자명하다. 이때, 터치 센서 패널에 대한 터치가 일어날 때 제2전극(210, 220, 230, 240)으로부터의 신호를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널에 대한 터치의 여부 및/또는 터치의 위치를 검출하는 것을 설명하였으나, 전술한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널은 터치의 여부 및/또는 위치와 함께 또는 이와 별개로 터치의 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널에서 터치의 압력의 크기를 검출하는 원리를 알아본다.
도3d는 도3a의 A부분을 확대한 도면이다. 도3a에서 A부분은 제1전극(100)과 제2전극(200)이 겹치는(overlap) 영역 중 하나이다. 도3d에서, A부분의 폭은 W 및 길이는 L로 표시된다. 제1전극(100)과 제2전극(200)이 이격되어 있는 길이는 편의상 높이 d로 표시된다. 이때, A영역에서 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량 C=εoεr WL/d로 계산될 수 있다. 여기서, εo는 진공 유전율을 나타내고 εr는 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이에 채워진 물질의 비유전율을 나타낸다.
W=L=4mm, d=0.15mm, 그리고 εr는 4인 경우를 가정하면, 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량은 대략 3.73pF으로 계산된다. 여기서, 터치 센서 패널에 대한 압력의 인가로 d의 길이가 0.1mm 줄어들면 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량은 5.6pF 증가하게 된다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 센서 패널에 대한 터치시에 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 변화량을 측정함으로써, 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 거리의 변화, 이에 따라 터치의 압력의 크기를 감지하는 것이 가능하다.
이때, 스페이서층(300)의 두께, 스페이서층(300)을 채우는 매질 및 이의 탄성도, 제1전극(100) 및/또는 제2전극(200)의 패턴을 변경함으로써 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 기본 상호 정전용량 및/또는 상호 정전용량의 변화율을 조절할 수 있다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널에 대한 터치가 없는 경우에 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 값이다.
도4a는 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극, 제2전극 및 제3전극의 패턴을 나타낸다. 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 센서 패널의 경우 제1전극(100)과 제2전극(200)은 터치 센서 패널에 대한 터치의 압력의 크기를 감지하도록 구성되고, 제2전극(200)과 제3전극(700)은 터치 센서 패널에 대한 터치의 위치를 감지하도록 구성된다. 본 발명의 제2실시예는 본 발명의 제1실시예와 상당부분 유사하며, 이하에서는 본 발명의 제1실시예와의 차이점을 위주로 설명된다.
제1전극(100)은 도3b에 도시된 바와 같은 패턴이 적용될 수 있으나, 본 발명의 제2실시예에서 제1전극(100)은 단지 제2전극(200)과의 관계에서, 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전용량의 변화를 감지함으로써 터치의 압력의 크기를 검출하는 데 이용되도록 구성될 수 있다. 제2실시예에서 제2전극(200)과 제3전극(700)이 터치 센서 패널에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지하는 동안, 제1전극(100)에 그라운드(ground) 전압을 인가함으로써 제1전극(100)은 여전히 차폐층으로서 기능하도록 구성될 수 있다.
도4b는 도4a에 도시된 제2전극 및 제3전극의 패턴을 분리하여 도시한다. 도4b에 도시된 바와 같이, 제2축 방향으로 연장된 M개의 열 및 제1축 방향으로 연장된 N개의 행(M X N, 여기서 M 및 N은 자연수)으로 배치된 복수의 감지부(B)를 포함하는 터치 검출 영역을 포함할 수 있다. 도4a 및 4b에서 제4열 및 제4행만을 포함하는 것이 도시되나, 이는 단지 예시일 뿐이며 임의의 개수의 행 및 열을 포함하여 구현될 수 있다. 이하에서는 제3전극(700)은 구동전극이고 제2전극(200)은 수신전극인 것을 예시로 설명한다.
이때, 복수의 감지부(B) 각각은 서로 접촉되지 않는 제2전극(210a) 및 제3전극(710)을 포함하고, 제3전극(710)은 감지부(B) 내에서 제2전극(210a)에 대해서 상대적으로 제2축 방향에서 일측에 위치하고 제2전극(210a)은 제2축 방향에서 타측에 위치할 수 있다. 도4b에서, 감지부(B)에서 제2전극(210a)은 우측에 그리고 제3전극(710)은 좌측에 위치하는 것이 예시된다.
도4b에서는 각 감지부(B)에서의 패턴의 형상이 모두 동일한 것을 예시한다. 제3전극(700)은 동일한 행에서 바(bar) 형태로 제1축 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 터치 센서 패널에 대한 터치시 제3전극(700)의 신호를 처리함으로써 제2축 방향의 터치 위치를 검출할 수 있다.
제2전극(200)은 감지부(B)마다 분할된 사각 형태의 패턴을 가짐을 알 수 있다. 하지만, 감지부(B)에 포함된 각각의 분할 제2전극(210a)마다 전도성 트레이스(211)에 연결되어 있다. 이때, 도4b에 도시된 바와 같이, 동일한 열에 포함된 분할 제2전극(210a, 210b, 210c, 210d)들은 서로 전도성 트레이스를 통해 전기적으로 연결되어 있음을 알 수 있다. 서로 다른 열에 포함된 분할 제2전극(210a, 220a, 230a, 240a)들은 서로 전기적으로 절연되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 제2전극(200)으로부터의 신호를 처리함으로써 터치 센서 패널에 대한 터치시 제1축 방향의 터치 위치를 검출할 수 있다.
도5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널의 개략도이다. 도5에 도시된 본 발명의 제2실시형태에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널은 도1에 도시된 본 발명의 제1실시형태에 터치 센서 패널에서, 제3절연막(700a)을 더 포함하고 제3절연막(700a) 상에 제3전극(700)이 형성된다는 점에서 차이가 있다. 이때, 제3절연막(700a)은 추가의 접착층(800)을 통해 제2전극(200)과 접착될 수 있다.
본 발명의 제2실시형태에서 제1전극(100)과 제2전극(200) 사이의 상호 정전 용량의 변화를 감지함으로써 터치 센서 패널에 대한 터치의 압력의 크기를 검출할 수 있다. 그리고, 제2전극(200)과 제3전극(700) 사이의 상호 정전 용량의 변화를 감지함으로써 터치 센서 패널에 대한 제1축 및 제2축으로 이루어진 평면에서의 터치의 위치를 검출할 수 있다.
본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 센서 패널에서 제3전극(700)은 도4a 및 도4b에서 설명된 본원 발명의 제2 실시예에서 살펴본 바와 같은 제3전극(700)과 동일한 역할을 수행한다. 다만, 본 발명의 제2실시형태에서는 제3전극(700)이 제2전극(200)과 별개의 층으로 구성되어 있다. 이하에서는 반복되는 설명은 생략한다.
도6a는 본 발명의 제3실시예에 따른 터치 센서 패널의 제1전극, 제2전극 및 제3전극의 패턴을 나타낸다. 도6a에서, 제1전극(100), 제2전극(200) 및 제3전극(700)은 각각 서로 다른 층에 구현될 수 있다.
도6b는 도6a에서 제2전극의 패턴을 분리하여 도시한다. 제2전극(200)은 도3b에 도시된 바와 같이, 제2축 방향으로 연장된 복수개의 제2전극(210, 220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 도6a 및 6b에서 복수의 제2전극(210, 220, 230, 240) 각각은 복수의 마름모꼴 형태가 제2축 방향에서 서로 이어진 형태를 가지며, 이는 단지 실시예일뿐이고 도3b에 도시된 바와 같은 제2전극(200)이 적용될 수 있음은 자명하다. 이때, 복수의 마름모꼴 형태는 제1축 방향으로는 서로 절연되어야 한다.
도6c는 도6a에서 제3전극의 패턴을 분리하여 도시한다. 제3전극(700)은 제1축 방향으로 연장된 복수개의 제3전극(710, 720, 730, 740)을 포함할 수 있다. 도6a 및 6c에서 복수의 제3전극(710, 720, 730, 740) 각각은 복수의 마름모꼴 형태가 제1축 방향에서 서로 이어진 형태를 가지며, 이는 단지 실시예일뿐이고 도3c에 도시된 바와 같은 제1전극(100)의 패턴이 적용될 수도 있다. 이때, 복수의 마름모꼴 형태는 제2축 방향으로는 서로 절연되어야 한다.
이상에서 예시된 제1전극, 제2전극 및 제3전극의 패턴의 형태는 단지 예시일 뿐이므로, 본원 발명의 사상의 범위 내에서 제1전극, 제2전극 및 제3전극에 대해서 다양한 형태의 패턴이 적용될 수 있음은 자명하다.
이상에서는, 도1 내지 도3d을 참조하여, 서로 다른 층에 형성된 제1전극(100)과 제2전극(200)이 터치 센서 패널에 대한 터치의 위치를 감지하고, 및/또는 터치 압력의 크기를 감지하는데도 이용되도록 구성된 실시예에 대해서 설명하였다.
도4a 및 도4b를 참조하여, 서로 다른 층에 형성된 제1전극(100)과 제2전극(200)이 터치 압력의 크기를 감지하도록 구성되고, 제2전극(200)과 동일한 층에 위치한 제3전극(700)이 터치 센서 패널에 대한 터치의 위치를 감지하도록 구성되는 실시예에 대해서 설명하였다.
또한, 도5 내지 도6c를 참조하여, 서로 다른 층에 형성된 제1전극(100)과 제2전극(200)이 터치 압력의 크기를 감지하도록 구성되고, 제2전극(200)과 또 다른 층에 형성된 제3전극(700)이 터치 센서 패널에 대한 터치의 위치를 감지하도록 구성되는 실시예에 대해서 설명하였다.
즉, 이상의 본원 명세서에서는 적어도 하나의 전극(100 또는 200)이 터치의 위치를 감지하고 터치 압력의 크기를 감지하는데 공통적으로 이용될 수 있도록 구성되는 실시예에 대해서 설명하였다.
비록 도면으로 도시되지 않았지만, 본원 발명의 제4실시예에 따른 터치 센서 패널은, 도1에 도시된 바와 같이 서로 다른 층에 형성되어 터치 압력의 크기를 감지하도록 구성된 제1전극(100)과 제2전극(200); 그리고 터치의 위치를 감지하도록 구성된 제3전극(700)과 제4전극(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 본원 발명의 제4실시예에 따른 터치 센서 패널에서는 터치 압력의 크기를 감지하도록 구성된 두 개의 전극(제1전극, 제2전극)과 함께 터치의 위치를 감지하도록 구성된 두 개의 전극(제3전극, 제4전극)이 별개로 구성될 수 있다.
본원 발명의 제4실시예에 따른 터치 센서 패널에서 제1전극(100) 내지 제4전극(미도시)은 모두 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 도5에서 제3전극(700)과 접착층(400) 사이에 추가의 절연막(미도시) 상에 형성된 제4전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본원 발명의 제4실시예에 따른 터치 센서 패널에서 제1전극(100) 내지 제3전극(700)이 각각 서로 다른 층에 형성되고, 제3전극(700)과 제4전극은 서로 동일한 층에 형성되는 것도 가능하다.
본원 발명의 제4실시예에서, 터치의 위치를 감지하는 제3전극(700)과 제4전극(미도시)은 제1전극(100)과 제2전극(200)에 대해서 독립적으로 자신의 기능을 수행하므로, 제3전극(700)과 제4전극(미도시)은 제1전극(100)과 제2전극(200)에 대해서 독립적으로 구성될 수 있다. 예컨대, 제1전극(100)과 제2전극(200)이 제1축과 제2축 방향에서 서로 교차되는 경우라도, 제3전극(700)과 제4전극은 반드시 제1축과 제2축 방향에서 서로 교차될 필요는 없다. 제3전극(700)과 제4전극은 단지 제1축과 제2축으로 이루어진 동일한 평면이라면 임의의 서로 교차되는 축으로 연장될 수 있다. 실시예에 따라, 제3전극(700)은 제1축 방향과 제2축 방향 중 어느 하나의 방향으로 연장되도록 구성되고, 그리고 제4전극은 제1축 방향과 제2축 방향 중 다른 하나의 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
100: 제1전극
200: 제2전극
700: 제3전극
300: 스페이서층
310: 양면 접착 테이프
320: 도트 스페이서
400, 800: 접착층

Claims (9)

  1. 제1절연막 상에 형성되고, 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1 전극;
    제2절연막 상에 형성되고, 상기 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2절연막 사이를 이격시키는 스페이서층을 포함하며,
    상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나에 가해지는 압력을 통해 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 거리가 변화하고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해 상기 압력의 크기를 감지하며,
    상기 제2절연막 상에 상기 제2전극과 이격되고 상기 제1축 방향으로 연장된 복수의 제3전극을 더 포함하며,
    상기 제2전극과 상기 제3전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해, 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 압력의 위치를 감지하는,
    터치 센서 패널.
  2. 제1절연막 상에 형성되고, 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1 전극;
    제2절연막 상에 형성되고, 상기 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2절연막 사이를 이격시키는 스페이서층을 포함하며,
    상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나에 가해지는 압력을 통해 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 거리가 변화하고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해 상기 압력의 크기를 감지하며,
    제3절연막 상에 형성되고, 상기 제1축 방향으로 연장된 복수의 제3전극을 더 포함하며,
    상기 제2전극과 상기 제3전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 통해, 상기 제1축과 상기 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 상기 압력의 위치를 감지하는,
    터치 센서 패널.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스페이서층은 상기 제1전극 상에 형성된 복수의 도트 스페이서를 포함하는, 터치 센서 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2절연막 각각에 일면이 합착된 양면 접착 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터치 센서 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서층은 유전체 물질로 채워진, 터치 센서 패널.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서층은 상기 제1전극과 상기 제2절연막을 서로 접착시키는 접착 물질로 형성된, 터치 센서 패널.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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