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KR101598412B1 - 전극 시트 및 터치 입력 장치 - Google Patents

전극 시트 및 터치 입력 장치 Download PDF

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KR101598412B1
KR101598412B1 KR1020150020714A KR20150020714A KR101598412B1 KR 101598412 B1 KR101598412 B1 KR 101598412B1 KR 1020150020714 A KR1020150020714 A KR 1020150020714A KR 20150020714 A KR20150020714 A KR 20150020714A KR 101598412 B1 KR101598412 B1 KR 101598412B1
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KR
South Korea
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electrode
region
pressure
touch
display panel
Prior art date
Application number
KR1020150020714A
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English (en)
Inventor
문호준
김본기
김세엽
윤상식
권순영
김태훈
Original Assignee
주식회사 하이딥
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Publication date
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Priority to US14/992,403 priority patent/US9563309B2/en
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Priority to TW106100505A priority patent/TWI595397B/zh
Priority to TW105202141U priority patent/TWM532597U/zh
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Abstract

본 발명의 실시형태에 따른 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고, 상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고, 상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고, 상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고, 상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며, 상기 전극은 단일 전극이고, 상기 터치 표면에 압력이 인가됨에 따라 상기 단일 전극의 자기 정전용량이 변할 수 있다.

Description

전극 시트 및 터치 입력 장치{ELECTRODE SHEET AND TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 전극 시트 및 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치로서 터치 위치에 따라 일정 크기의 터치 압력이 검출되도록 구성된 터치 입력 장치 및 전극 시트에 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 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 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 스크린 상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
이때, 디스플레이 패널의 성능을 저하시키지 않으면서 터치 스크린 상의 터치 위치에 따라 일정 크기의 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다.
본 발명은 동일한 크기의 압력을 인가하는 경우, 압력을 인가하는 위치와 관계없이 동일한 크기의 터치 압력을 검출할 수 있는 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치 및 전극 시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고, 상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고, 상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고, 상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고, 상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며, 상기 전극은 단일 전극이고, 상기 터치 표면에 압력이 인가됨에 따라 상기 단일 전극의 자기 정전용량이 변할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 전극 시트는 제1절연층과 제2절연층; 및 상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 위치하는 전극을 포함하는 전극시트로서, 상기 전극시트와 이격되어 위치하는 기준 전위층과 상기 전극시트 사이의 상대적인 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고, 상기 전극시트는 제1영역과 제2영역을 포함하고, 상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 구성되며, 상기 전극은 단일 전극이고, 상기 거리 변화에 따라 상기 단일 전극의 자기 정전용량이 변할 수 있다.
본 발명에 따르면 동일한 크기의 압력을 인가하는 경우, 압력을 인가하는 위치와 관계없이 동일한 크기의 터치 압력을 검출할 수 있는 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치 및 전극 시트를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
도2a, 도2b 및 도2c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이 패널에 대한 터치 센서 패널의 상대적인 위치를 예시하는 개념도이다.
도3은 본 발명의 실시형태에 따라 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
도4a 및 도4e는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도들이다.
도4b, 도4c, 및 도4d는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 일부의 단면도들이다.
도4f는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 사시도이다.
도5a는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치에 부착하기 위한 압력 전극을 포함하는 예시적인 전극 시트의 단면도이다.
도5b는 제1방법에 따라 전극 시트가 터치 입력 장치에 부착된 터치 입력 장치의 일부의 단면도이다.
도5c는 제1방법에 따라 전극 시트를 터치 입력 장치에 부착하기 위한 전극 시트의 평면도이다.
도5d는 제2방법에 따라 전극 시트가 터치 입력 장치에 부착된 터치 입력 장치의 일부의 단면도이다.
도6a 및 도6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 입력 장치의 일부의 단면도들이다.
도7a, 도7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f는 본 발명의 제2실시예에 따른 터치 입력 장치의 일부의 단면도들이다.
도8a, 도8b는 본 발명의 실시예에서 제1방법에 따라 도7a에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8c, 도8d는 본 발명의 실시예에서 제2방법에 따라 도7b에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8e, 도8f는 본 발명의 실시예에서 제3방법에 따라 도7c에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8g, 도8h는 본 발명의 실시예에서 제4방법에 따라 도7d에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8i, 도8j는 본 발명의 실시예에서 제1방법에 따라 도7e에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8k, 도8l는 본 발명의 실시예에서 제2방법에 따라 도7f에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도9 내지 도14는 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
도15a, 도15b, 도15c 및 도15d는 본 발명의 실시예에 적용되는 압력 전극들과, 이러한 압력 전극들을 가지는 터치 입력 장치의 터치 위치에 따른 정전용량의 변화량을 표시하는 그래프들을 예시한다.
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 터치 입력 장치를 설명한다. 이하에서는 정전용량 방식의 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)을 예시하나 임의의 방식으로 터치 위치 및/또는 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)이 적용될 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 터치 센서 패널(100) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다. 도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함하며, 터치 센서 패널(100)의 동작을 위해 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(120), 및 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(110)를 포함할 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 도1에서는 터치 센서 패널(100)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.
도1에 도시된 바와 같이, 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.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)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 절연막(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 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)은 하나의 절연막(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)은 제1절연막(미도시)의 일면에 그리고 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 제1절연막과 다른 제2절연막(미도시)의 일면상에 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) 또는 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 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동부(120)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(110)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 간에 생성된 정전용량(Cm: 101)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) 간에 생성된 정전용량(CM: 101)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 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 감지부(110)는 각각의 수신전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 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: 101)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(110)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 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(110)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(130)는 구동부(120)와 감지부(110)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(120)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 감지제어신호를 생성한 후 감지부(110)에 전달하여 감지부(110)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도1에서 구동부(120) 및 감지부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 제어부(130)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 센서 패널(100)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit)(미도시) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서 패널(100)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(120) 및 감지부(110)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 도1에서 정전용량은 상호 정전용량(Cm)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(110)에서 감지하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.
이상에서 터치 센서 패널(100)로서 상호 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 패널(100)은 전술한 방법 이외의 자체 정전용량 방식, 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.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 패널(200) 외부 또는 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 디스플레이 패널(200)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. 이때, 디스플레이 패널(200)은 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 패널에 원하는 내용을 디스플레이 하도록 하는 제어회로를 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(200)의 작동을 위한 제어회로는 디스플레이 패널 제어 IC, 그래픽 제어 IC(graphic controller IC) 및 기타 디스플레이 패널(200) 작동에 필요한 회로를 포함할 수 있다.
도2a, 도2b 및 도2c는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치에서 디스플레이 패널에 대한 터치 센서 패널의 상대적인 위치를 예시하는 개념도이다. 도2a 내지 도2c에서는 디스플레이 패널로서 LCD 패널이 도시되나, 이는 예시일 뿐이며 임의의 디스플레이 패널이 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에 적용될 수 있다.
본원 명세서에서 도면부호 200은 디스플레이 패널을 지칭하나, 도2 및 이에 대한 설명에서 도면부호 200은 디스플레이 패널뿐 아니라 디스플레이 모듈을 지칭할 수 있다. 도2a에 도시된 바와 같이, LCD 패널은 액정 셀(liquid crystal cell)을 포함하는 액정 층(250), 액정 층(250)의 양단에 전극을 포함하는 제1글라스층(261)과 제2글라스층(262), 그리고 액정 층(250)과 대향하는 방향으로서 제1글라스층(261)의 일면에 제1편광층(271) 및 제2글라스층(262)의 일면에 제2편광층(272)을 포함할 수 있다. 당해 기술분야의 당업자에게는, LCD 패널이 디스플레이 기능을 수행하기 위해 다른 구성을 더 포함할 수 있으며 변형이 가능함이 자명할 것이다.
도2a는, 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(200)의 외부에 배치된 것을 도시한다. 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 터치 센서 패널(100)의 표면일 수 있다. 도2a에서 터치 표면이 될 수 있는 터치 센서 패널(100)의 면은 터치 센서 패널(100)의 상부면이 될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 디스플레이 패널(200)의 외면이 될 수 있다. 도2a에서 터치 표면이 될 수 있는 디스플레이 패널(200)의 외면은 디스플레이 패널(200)의 제2편광층(272)의 하부면이 될 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(200)을 보호하기 위해서 디스플레이 패널(200)의 하부면은 유리와 같은 커버층(미도시)으로 덮여있을 수 있다.
도2b 및 2c는, 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(200)의 내부에 배치된 것을 도시한다. 이때, 도2b에서는 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)이 제1글라스층(261)과 제1편광층(271) 사이에 배치되어 있다. 이때, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 디스플레이 패널(200)의 외면으로서 도2b에서 상부면 또는 하부면이 될 수 있다. 도2c에서는 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)이 액정 층(250)에 포함되어 구현되는 경우를 예시한다. 이때, 터치 입력 장치(1000)에 대한 터치 표면은 디스플레이 패널(200)의 외면으로서 도2c에서 상부면 또는 하부면이 될 수 있다. 도2b 및 도2c에서, 터치 표면이 될 수 있는 디스플레이 패널(200)의 상부면 또는 하부면은 유리와 같은 커버층(미도시)으로 덮여있을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에 대한 터치의 여부 및/또는 터치의 위치를 검출하는 것을 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)을 이용하여 터치의 여부 및/또는 위치와 함께 터치의 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 터치 센서 패널(100)과 별개로 터치 압력을 검출하는 압력 검출 모듈을 더 포함하여 터치의 압력 크기를 검출하는 것도 가능하다.
도3은 본 발명의 실시형태에 따라 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 구성된 터치 입력 장치의 단면도이다.
디스플레이 패널(200)을 포함하는 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)은 디스플레이 패널(200)의 전면에 부착될 수 있다. 이에 따라 디스플레이 패널(200)의 디스플레이 스크린을 보호하고 터치 센서 패널(100)의 터치 검출 민감도를 높일 수 있다.
이때, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 별개로 동작할 수도 있는바, 예컨대, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 독립적으로 압력만을 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 압력 검출 모듈(400)은 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 중 적어도 하나의 전극은 터치 압력을 검출하는데 이용될 수 있다.
도3에서 압력 검출 모듈(400)은 터치 센서 패널(100)과 결합하여 터치 압력을 검출할 수 있는 경우를 예시한다. 도3에서 압력 검출 모듈(400)은 상기 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200) 사이를 이격시키는 스페이서층(420)을 포함한다. 압력 검출 모듈(400)은 스페이서층(420)을 통해 터치 센서 패널(100)과 이격된 기준 전위층을 포함할 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(200)은 기준 전위층으로서 기능할 수 있다.
기준 전위층은 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(101)에 변화를 야기할 수 있도록 하는 임의의 전위를 가질 수 있다. 예컨대, 기준 전위층은 그라운드(ground) 전위를 갖는 그라운드 층일 수 있다. 기준 전위층은 디스플레이 패널(200)의 그라운드(ground) 층일 수 있다. 이때, 기준 전위층은 터치 센서 패널(100)의 2차원 평면과 평행한 평면을 가질 수 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층인 디스플레이 패널(200)은 이격되어 위치한다. 이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200)의 접착 방법의 차이에 따라 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200) 사이의 스페이서층(420)은 에어갭(air gap)으로 구현될 수 있다. 스페이서층(420)은 실시예에 따라 충격흡수물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 충격흡수물질이 스폰지와 그라파이트층을 포함할 수 있다. 스페이서층(420)은 실시예에 따라 유전 물질(dielectric material)로 채워질 수 있다. 이러한 스페이서층(420)은 에어갭, 충격흡수물질, 유전 물질의 조합에 의해서 형성될 수 있다.
이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200)을 고정하기 위해서 양면 접착 테이프(430: DAT: Double Adhesive Tape)가 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 터치 센서 패널(100)과 터치 센서 패널(200) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(430)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200)이 소정 거리(d)로 이격될 수 있다.
일반적으로, 터치 센서 패널(100)의 휘어짐 없이 터치 표면을 터치하는 경우라도 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 정전용량(101: Cm)이 변화한다. 즉, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시에 상호 정전용량(Cm: 101)이 기본 상호 정전용량에 비해 감소할 수 있다. 이는 손가락과 같은 도체인 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접한 경우, 객체가 그라운드(GND) 역할을 하여 상호 정전용량(Cm: 101)의 프린징 정전용량(fringing capacitance)이 객체로 흡수되기 때문이다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 없는 경우에 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량의 값이다.
터치 센서 패널(100)의 터치 표면인 상부 표면을 객체로 터치 시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(100)이 휘어질 수 있다. 이때, 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이의 상호 정전용량(101: Cm)의 값은 더 감소할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(100)이 휘어져 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리가 d에서 d'로 감소함으로써 상기 상호 정전용량(101: Cm)의 프린징 정전용량이 객체뿐 아니라 기준 전위층으로도 흡수되기 때문이다. 터치 객체가 부도체인 경우에는 상호 정전용량(Cm)의 변화는 단순히 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층 사이의 거리 변화(d-d')에만 기인할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 디스플레이 패널(200) 상에 터치 센서 패널(100) 및 압력 검출 모듈(400)을 포함하여 터치 입력 장치(1000)를 구성함으로써, 터치 위치뿐 아니라 터치 압력을 동시에 검출할 수 있다.
하지만, 도3에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)뿐 아니라 압력 검출 모듈(400)까지 디스플레이 패널(200) 상부에 배치시키는 경우, 디스플레이 패널의 디스플레이 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 특히, 디스플레이 패널(200) 상부에 에어갭을 포함하는 경우에 디스플레이 패널의 시인성 및 빛 투과율이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점이 발생되는 것을 방지하기 위해서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200) 사이에 에어갭을 배치하지 않고, OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제로 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200)이 완전 라미네이션(Full lamination)될 수 있다.
도4a는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다. 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 위치를 검출하기 위한 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(200) 사이가 접착제로 완전 라미네이션될 수 있다. 이에 따라 터치 센서 패널(100)의 터치 표면을 통해 확인할 수 있는 디스플레이 패널(200)의 디스플레이 색상 선명도, 시인성 및 빛 투과성이 향상될 수 있다.
도4a 및 도4e 그리고 이를 참조한 설명에서, 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)로서 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(200) 상에 접착제로 라미네이션되어 부착된 것을 예시하나, 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100)이 도2b 및 도2c 등에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(200) 내부에 배치되는 경우도 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 도4a 및 도4e에서 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(200)을 덮는 것이 도시되나, 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 패널(200) 내부에 위치하고 디스플레이 패널(200)이 유리와 같은 커버층으로 덮인 터치 입력 장치(1000)가 본 발명의 제2실시형태로 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 커버(320)와 함께 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 회로기판 및/또는 배터리가 위치할 수 있는 실장공간(310) 등을 감싸는 하우징(housing)의 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 패널(200)과 터치 입력 장치(1000)의 작동을 위한 회로기판 및/또는 배터리가 분리되고, 디스플레이 패널(200)에서 발생하는 전기적 노이즈가 차단될 수 있다.
터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서 패널(100) 또는 전면 커버층이 디스플레이 패널(200), 기판(300), 및 실장공간(310)보다 넓게 형성될 수 있으며, 이에 따라 커버(320)가 터치 센서 패널(100)과 함께 디스플레이 패널(200), 기판(300) 및 회로기판이 위치하는 실장공간(310)을 감싸도록, 커버(320)가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100)을 통해 터치 위치를 검출하고, 디스플레이 패널(200)과 기판(300) 사이에 압력 검출 모듈(400)을 배치하여 터치 압력을 검출할 수 있다. 이때, 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 패널(200)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 압력 검출 모듈(400)은 예컨대, 전극(450, 460)을 포함하여 구성될 수 있다.
전극(450, 460)은 도4b에 도시된 바와 같이, 기판(300)상에 형성될 수도 있고, 도4c에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200)상 형성될 수도 있고, 도4d에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200) 및 기판(300)상에 형성될 수도 있다.
또한, 도4e에 도시된 바와 같이, 압력 검출 모듈(400)에 포함되는 전극(450, 460)은 해당 전극을 포함하는 전극 시트(440)의 형태로 터치 입력 장치(1000)에 포함될 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 상세하게 살펴본다. 이때, 전극(450, 460)은 기판(300) 및/또는 디스플레이 패널(200)과의 사이에서 에어갭을 포함하도록 구성되어야 하므로 도4e에서 전극(450, 460)을 포함하는 전극 시트(440)가 기판(300) 및 디스플레이 패널(200)과 이격되게 배치되었다.
도4f는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 사시도이다. 도4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 압력 검출 모듈(400)은 디스플레이 패널(200)과 기판(300) 사이에 위치하며 전극(450, 460)을 포함할 수 있다. 이하에서, 터치 센서 패널(100)에 포함된 전극과 구분이 명확하도록, 압력을 검출하기 위한 전극(450, 460)을 압력 전극으로 지칭한다. 이때, 압력 전극은 디스플레이 패널의 상부가 아닌 하부에 배치되므로 투명 물질뿐 아니라 불투명 물질로 구성되는 것도 가능하다.
도5a는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치에 부착하기 위한 압력 전극을 포함하는 예시적인 전극 시트의 단면도이다. 예컨대, 전극 시트(440)는 제1절연층(500)과 제2절연층(501) 사이에 전극층(441)을 포함할 수 있다. 전극층(441)은 제1전극(450) 및/또는 제2전극(460)을 포함할 수 있다. 이때, 제1절연층(500)과 제2절연층(501)은 폴리이미드(polyimide), 페트(Polyethylene Terephthalate, PET) 등과 같은 절연 물질일 수 있다. 전극층(441)에 포함된 제1전극(450)과 제2전극(460)은 구리(copper), 알루미늄(A1), 은(Ag) 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 전극 시트(440)의 제조 공정에 따라 전극층(441)과 제2절연층(501) 사이는 OCA(Optically Clear Adhesive)와 같은 접착제(미도시)로 접착될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 압력 전극(450, 460)은, 제1절연층(500) 위에 압력 전극 패턴에 상응하는 관통 구멍을 갖는 마스크(mask)를 위치시킨 후 전도성 스프레이(spray)를 분사하거나, 전도성 물질을 인쇄하거나, 금속물질이 도포되어 있는 상태에서 에칭하여 형성될 수 있다. 도5a 및 이하의 설명에서는 전극 시트(440)가 절연층(500, 501) 사이에 압력 전극(450, 460)을 포함하는 구조를 갖는 것으로 예시되나, 이는 단지 예시일 뿐이며 전극 시트(440)는 단순히 압력 전극(450, 460)만을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 압력을 검출할 수 있도록, 전극 시트(440)는 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)과 스페이서층(420)을 사이에 두고 이격되도록 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)에 부착될 수 있다.
도5b는 제1방법에 따라 전극 시트가 터치 입력 장치에 부착된 터치 입력 장치의 일부의 단면도이다. 도5b에서는 전극 시트(440)가 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200) 상에 부착된 것이 도시된다.
도5c에 도시된 바와 같이, 스페이서층(420)을 유지하기 위해서 전극 시트(440)의 테두리를 따라 소정 두께를 갖는 접착 테이프(430)가 형성될 수 있다. 도5c에서 접착 테이프(430)는 전극 시트(440)의 모든 테두리(예컨대, 4각형의 4면)에 형성된 것이 도시되나, 접착 테이프(430)는 전극 시트(440)의 테두리 중 적어도 일부(예컨대, 4각형의 3면)에만 형성될 수도 있다. 이때, 도5c에 도시된 바와 같이, 접착 테이프(430)는 압력 전극(450, 460)을 포함하는 영역에는 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라, 전극 시트(440)가 접착 테이프(430)를 통해 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)에 부착될 때 압력 전극(450, 460)이 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)과 소정 거리 이격되어 있을 수 있다. 실시예에 따라, 접착 테이프(430)는 기판(300)의 상부면 또는 디스플레이 패널(200)의 하부면에 형성될 수 있다. 또한, 접착 테이프(430)는 양면 접착 테이프일 수 있다. 도5c에서는 압력 전극(450, 460) 중 하나의 압력 전극만을 예시하고 있다.
도5d는 제2방법에 따라 전극 시트가 터치 입력 장치에 부착된 터치 입력 장치의 일부의 단면도이다. 도5d에서는 전극 시트(440)를 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200) 상에 위치시킨 후 접착 테이프(431)로 전극 시트(440)를 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)에 고정시킬 수 있다. 이를 위해 접착 테이프(431)는 전극 시트(440)의 적어도 일부와 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)의 적어도 일부에 접촉할 수 있다. 도5d에서는 접착 테이프(431)가 전극 시트(440)의 상부로부터 이어져 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)의 노출 표면까지 이어지도록 도시된다. 이때, 접착 테이프(431)는 전극 시트(440)와 맞닿는 면 측에만 접착력이 있을 수 있다. 따라서, 도5d에서 접착 테이프(431)의 상부면은 접착력이 없을 수 있다.
도5d에 도시된 바와 같이, 전극 시트(440)를 접착 테이프(431)를 통해 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)에 고정시키더라도 전극 시트(440)와 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200) 사이에는 소정의 공간, 즉 에어갭이 존재할 수 있다. 이는 전극 시트(440)와 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200) 사이가 직접 접착제로 부착된 것이 아니며 또한 전극 시트(440)는 패턴을 갖는 압력 전극(450, 460)을 포함하므로 전극 시트(440)의 표면은 편평하지 않을 수 있기 때문이다. 이러한, 도5d에서의 에어갭 또한 터치 압력을 검출하기 위한 스페이서층(420)으로서 기능할 수 있다.
이하에서는 도5b에 도시된 바와 같은 제1방법에 따라 전극 시트(440)가 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)에 부착된 경우를 예로 하여 본 발명의 실시예들을 설명하나, 동일한 설명은 제2방법 등 임의의 방법에 따라 기판(300) 또는 디스플레이 패널(200)과 이격되어 전극 시트(440)가 부착되는 경우에도 적용될 수 있다.
이하에서는, 도4b에 도시된 형태의 압력 검출 모듈(400)에 대하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
객체를 통해 터치 센서 패널(100)에 압력이 인가되면, 디스플레이 패널(200)과 기판(300) 사이의 거리가 변할 수 있고, 이에 따라 압력 전극에서 검출되는 정전용량이 변할 수 있다.
구체적으로, 압력 전극(450, 460)은 단일 전극으로 구성되거나 제1전극과 제2전극을 포함하도록 구성될 수 있다. 압력 전극이 단일 전극으로 구성되는 경우, 디스플레이 패널(200) 내부 또는 외부에 배치되거나 디스플레이 패널(200) 자체에 포함된 기준 전위층과 단일 전극과의 거리가 가까워짐에 따라 단일 전극의 자체 정전용량의 변화량이 변하고, 이에 따라 터치 압력의 크기가 검출될 수 있다. 압력 전극(450, 460)이 제1전극과 제2전극을 포함하도록 구성되는 경우 제1전극과 제2전극 중 어느 하나는 구동전극일 수 있고 나머지 하나는 수신전극일 수 있다. 구동전극에 구동신호를 인가하고 수신전극을 통해 감지신호를 획득할 수 있다. 객체를 통해 터치 센서 패널(100)에 압력이 인가되면, 디스플레이 패널(200) 내부 또는 외부에 배치되거나 디스플레이 패널(200) 자체에 포함된 기준 전위층과 제1 전극 및 제2 전극과의 거리가 가까워짐에 따라 제1전극과 제2전극 사이의 상호 정전용량의 변화량이 변하고, 이에 따라 터치 압력의 크기가 검출될 수 있다.
디스플레이 패널(200)은 제1영역 및 제2영역을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1영역은 디스플레이 패널(200)의 중앙 영역일 수 있고, 제2영역은 디스플레이 패널(200)의 가장자리 영역일 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(200)의 중앙 영역, 즉 제1영역은 터치 센서 패널(100) 표면의 중심점을 기준으로 일정 크기의 영역이 될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(200)의 가장자리 영역, 즉 제2영역은 터치 센서 패널(100)의 표면의 중앙 영역을 제외한 나머지 영역이 될 수 있다.
객체를 통해 터치 센서 패널에 압력이 인가되는 경우 압력이 인가된 위치에 따라, 터치 센서 패널(100) 및 디스플레이 패널(200)이 휘어지는 정도가 다르기 때문에, 동일한 크기의 압력이 인가되더라도, 압력이 인가된 위치에 따라 터치 압력의 크기가 서로 다르게 검출될 수 있다.
예를 들어, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서, 디스플레이 패널(200)에 압력이 인가되면, 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)이 제2영역(b, c)보다 더 많이 휘어질 수 있으므로, 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)에 압력이 인가되는 경우의 디스플레이 패널(200)과 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)간의 거리(d1) 보다 디스플레이 패널(200)의 제2영역(b, c)에 동일한 크기의 압력이 인가되는 경우의 디스플레이 패널(200)과 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)간의 거리(d2)가 더 클 수 있다.
즉, 도6a 및 6b에 도시된 바와 같이 압력 전극이 기판(300)상에 형성되되, 동일한 너비를 갖고, 동일한 간격으로 형성되며, 기준 전위층과 동일한 거리를 갖고, 동일한 조성으로 형성되는 경우, 동일한 크기의 압력이 인가되더라도, 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)에서 검출되는 정전용량 변화량보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량 변화량이 크다.
따라서, 본 발명은 객체가 터치 센서 패널(100)에 압력을 인가할 때, 동일한 크기의 압력을 인가하는 경우, 압력을 인가하는 위치와 관계없이 동일한 크기의 터치 압력이 검출되도록 하기 위해 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량 변화량이 크도록 압력 전극을 배치할 필요성이 있다.
다시 말해, 터치 센서 패널(100)에 압력이 인가되면, 디스플레이 패널(200)과 기판(300) 사이의 거리가 변하고, 상기 거리가 동일한 조건에서, 디스플레이 패널(200)의 제1영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다, 디스플레이 패널(200)의 제2영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 압력 전극을 배치할 필요성이 있다.
도 4b에 도시된 형태의 압력 검출 모듈(400)에 대하여는, 기준 전위층이 디스플레이 패널(200) 내부 또는 외부에 배치되거나 디스플레이 패널(200) 자체에 포함될 수 있으며, 기준 전위층과 제1영역 하부에 배치된 압력 전극 사이의 거리 변화에 따라 제1영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다, 기준 전위층과 제2영역 하부에 배치된 압력전극 사이의 상기 거리 변화와 동일한 크기의 거리 변화에 따라 제2영역 하부에 배치된 압력전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 압력 전극을 배치할 필요성이 있다.
마찬가지로, 도4c에 도시된 형태의 압력 검출 모듈(400)에 대하여는, 기준 전위층이 기판(300) 내부 또는 외부에 배치되거나 기판(300) 자체에 포함될 수 있으며, 기준 전위층과 제1영역 하부에 배치된 압력 전극 사이의 거리 변화에 따라 제1영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다, 기준 전위층과 제2영역 하부에 배치된 압력전극 사이의 상기 거리 변화와 동일한 크기의 거리 변화에 따라 제2영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 압력 전극을 배치할 필요성이 있다.
또한, 도4d에 도시된 형태의 압력 검출 모듈(400)에 대하여는, 제1영역 하부에 배치된, 디스플레이 패널(200)상에 형성된 압력 전극과 기판(300)상에 형성된 압력 전극 사이의 거리 변화에 따라 제1영역 하부에 배치된 압력 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다, 기준 전위층과 제2영역 하부에 배치된, 디스플레이 패널(200)상에 형성된 압력 전극과 기판(300)상에 형성된 압력 전극 사이의 상기 거리 변화와 동일한 크기의 거리 변화에 따라 제2영역 하부에 배치된 압력전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 압력 전극을 배치할 필요성이 있다.
구체적으로, 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량의 변화량이 크도록 하기 위해서 본 발명의 제2실시예에서 제1방법에 따라 도7a에 도시된 바와 같이 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)의 너비가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)의 너비보다 작을 수 있다.
제2방법에 따라 도 7b에 도시된 바와 같이 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(470)의 인접한 압력 전극과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 460, 480, 490)의 인접한 압력 전극과의 거리보다 클 수 있다.
제3방법에 따라 도 7c에 도시된 바와 같이 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)의 기준 전위층과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)의 기준 전위층과의 거리보다 클 수 있다.
제4방법에 따라 도 7d에 도시된 바와 같이 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)을 형성하는 물질의 조성이 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)을 형성하는 물질의 조성과 다를 수 있다.
상기에서는 압력 전극이 단일 전극으로 구성되는 경우 제1 내지 제4 방법에 따라 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량의 변화량이 크도록 하기 위한 실시예를 설명하였다. 압력 전극이 제1전극과 제2전극을 포함하도록 구성되는 경우 디스플레이 패널(200)의 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량의 변화량이 크도록 하기 위한 실시예를 도 7e 내지 도 7f를 통해서 설명하도록 한다.
제1 방법에 따라 도 7e에 도시된 바와 같이 압력 전극이 제1전극(450, 460, 470)과 제2전극(451, 461, 471)으로 구성된 경우 제1영역(a) 하부에 배치된 제1전극(460)과 제2전극(461)의 너비가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 제1전극(450, 470)과 제2전극(451, 461)의 너비보다 작을 수 있다.
제2 방법에 따라 도 7f에 도시된 바와 같이 압력 전극이 제1 전극(450, 460, 470, 480)과 제2전극(451, 461, 471, 481)으로 구성된 경우 제1영역(a) 하부에 배치된 제1전극(470)과 제2전극(471)에 인접한 전극과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 제1전극(450, 460, 480, 490)과 제2전극(451, 461, 481, 491)의 인접한 전극과의 거리보다 클 수 있다.
또한 상기와 같이 압력 전극이 제1전극과 제2전극을 포함하는 경우 제3 방법 및 제4 방법에 따라 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 검출되는 정전용량의 변화량이 크도록 할 수 있다. 이에 대해서는 도 7c 및 도 7d에서 설명한 바와 유사하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도8a, 도8b는 본 발명의 실시예에서 제1방법에 따라 도7a에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8a, 도8b에서 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)의 너비가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)의 너비보다 작도록 형성된 것을 예시한다. 이에 따라, 도8a에 도시된 바와 같이 제1영역(a)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제1영역(a)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 도8b에 도시된 바와 같이 제2영역(b)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극 간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제2영역(b)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이러한 경우 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극의 너비가 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극의 너비보다 크기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리가 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다. 이때, 제1영역(a)에서 검출된 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 압력의 크기간의 차이가 일정 범위 내에 포함되면 동일한 크기의 압력으로 판단할 수 있다.
도8c, 도8d는 본 발명의 실시예에서 제2방법에 따라 도7b에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8c, 도8d에서 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(470)의 인접한 압력 전극과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 460, 480, 490)의 인접한 압력 전극과의 거리보다 크도록 형성된 것을 예시한다. 이에 따라, 도8c에 도시된 바와 같이 제1영역(a)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제1영역(a)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 도8d에 도시된 바와 같이 제2영역(b)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극 간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제2영역(b)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이러한 경우 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극의 인접한 압력 전극과의 거리가 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극의 인접한 압력 전극과의 거리보다 작기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리가 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)에서의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다.
도8e, 도8f는 본 발명의 실시예에서 제3방법에 따라 도7c에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8e, 도8f에서 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)의 기준 전위층과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)의 기준 전위층과의 거리보다 크도록 형성된 것을 예시한다. 이에 따라, 도8e에 도시된 바와 같이 제1영역(a)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극 간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제1영역(a)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 도8f에 도시된 바와 같이 제2영역(b)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 압력 전극간의 거리가 감소함에 따라 압력 전극간의 정전용량의 변화량을 획득하여 제2영역(b)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이러한 경우 압력이 인가되지 않았을 때의 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극의 기준 전위층과의 거리가 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극의 기준 전위층과의 거리보다 작기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 인가된 압력에 의하여 감소하는 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극의 기준 전위층과의 거리가 인가된 압력에 의하여 감소하는 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극의 기준 전위층과의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다.
도8g, 도8h는 본 발명의 실시예에서 제4방법에 따라 도7d에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8g, 도8h에서 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극(460)을 형성하는 물질의 조성이 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극(450, 470)을 형성하는 물질의 조성과 다르도록 형성된 것을 예시한다. 예를 들어, 동일한 조건에서 제2영역(b, c)에서의 정전용량 변화량이 제1영역(a)에서의 정전용량 변화량보다 크도록, 제2영역(b, c) 하부에 배치된 압력 전극을 형성하는 물질의 조성이 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극을 형성하는 물질의 조성과 다르게 형성될 수 있다. 이러한 경우 제2영역(b, c)에서의 정전용량 변화량이 제1영역(a)에서의 정전용량 변화량보다 크기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b, c)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 제1영역(a) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리가 제2영역(b) 하부에 배치된 압력 전극과 기준 전위층간의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다.
도8i, 도8j는 본 발명의 실시예에서 제1방법에 따라 도7e에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8i, 도8j에서 제1영역(a) 하부에 배치된 제1전극(460)과 제2전극(461)의 너비가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 제1전극(450, 470)과 제2전극(451, 471)의 너비보다 작도록 형성된 것을 예시한다. 이에 따라, 도8a에 도시된 바와 같이 제1영역(a)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 제1 및 제2 전극간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제1영역(a)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 도8j에 도시된 바와 같이 제2영역(b)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 제1 및 제2 전극 간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제2영역(b)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이러한 경우 제2영역(b) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극의 너비가 제1영역(a) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극의 너비보다 크기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 제1영역(a) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극과 기준 전위층간의 거리가 제2영역(b) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극과 기준 전위층간의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다.
도8k, 도8l는 본 발명의 실시예에서 제2 방법에 따라 도7f에 도시된 터치 입력 장치에 압력이 인가된 경우의 단면도들이다.
도8k, 도8l에서 제1영역(a) 하부에 배치된 제1전극(470)과 제2전극(471)의 인접한 전극과의 거리가 제2영역(b, c) 하부에 배치된 제1전극(450, 460, 480, 490)과 제2전극(451, 461, 481, 491)의 인접한 전극과의 거리보다 크도록 형성된 것을 예시한다. 이에 따라, 도8k에 도시된 바와 같이 제1영역(a)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 제1 및 제2 전극간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제1영역(a)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 또한 도8l에 도시된 바와 같이 제2영역(b)에 객체가 압력(f)을 인가하는 경우 기준 전위층과 제1 및 제2 전극 간의 거리가 감소함에 따라 정전용량 변화량을 획득하여 제2영역(b)에 인가된 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이러한 경우 제2영역(b) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극의 인접한 전극과의 거리가 제1영역(a) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극의 인접한 전극과의 거리보다 작기 때문에 제1영역(a)보다 제2영역(b)에서 정전용량 변화량이 크게 검출될 수 있다. 따라서, 제1영역(a) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극과 기준 전위층간의 거리가 제2영역(b) 하부에 배치된 제1 및 제2 전극과 기준 전위층간의 거리보다 작더라도, 동일한 크기의 압력에 대하여 제2영역(b)에서의 정전용량 변화량과 제1영역(a)에서의 정전용량 변화량이 동일할 수 있다. 따라서, 제1영역(a)에서 검출된 터치 압력의 크기와 제2영역(b)에서 검출된 터치 압력의 크기가 동일할 수 있다.
또한 상기와 같이 압력 전극이 제1전극과 제2전극을 포함하는 경우 제3 방법 및 제4 방법에 따라 터치 입력 장치에 압력이 인가되는 경우는 도8e, 도8f, 도8g, 도8h에서 설명한 바와 유사하므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기의 실시예에서 압력 검출 모듈(400)은 도6 내지 도8에서 디스플레이 패널(200)과 기판(300)이 접착 테이프(430)의 두께만큼 이격되는 것으로 도시되었으나, 디스플레이 패널(200)의 접착 테이프(430)와 접촉하는 부분이 기판(300)쪽으로 돌출되거나, 기판(300)의 접착 테이프(430)와 접촉하는 부분이 디스플레이 패널(200)쪽으로 돌출되어, 디스플레이 패널(200)과 기판(300)이 접착 테이프(430)의 두께 이상으로 이격될 수 있다.
도9 내지 도14는 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
도9에서는 본 발명의 제1실시예에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따라 압력 전극은 도9의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 형태를 가지거나 도9의 (b)에 도시된 바와 같이 소용돌이 형태를 가질 수 있다. 또한 압력 전극은 도9의 (c)에 도시된 바와 같이 빗살 형태를 가지거나 도9의 (d)에 도시된 바와 같이 삼지창 형태를 가질 수도 있다.
도10에서는 본 발명의 제2실시예에서 제1 방법에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따르면 압력 전극은 도10의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 형태로 형성되거나 도10의 (b)에 도시된 바와 같이 소용돌이 형태로 형성될 수 있다. 또한 압력 전극은 도10의 (c)에 도시된 바와 같이 빗살 형태로 형성되거나 도10의 (d)에 도시된 바와 같이 삼지창 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 도10의 (a), (b), (c) 및 (d)의 제1영역 하부에 배치된 압력 전극(600)의 너비가 제2영역 하부에 배치된 압력 전극(610)의 너비보다 작도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 압력이 인가되는 경우 제2영역에서 검출되는 터치 압력의 크기가 제1영역에서 검출되는 터치 압력의 크기와 동일할 수 있다.
도11에서는 본 발명의 제2실시예에서 제2 방법에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따르면 압력 전극은 도11의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 형태로 형성되거나 도11의 (b)에 도시된 바와 같이 소용돌이 형태로 형성될 수 있다. 또한 압력 전극은 도11의 (c)에 도시된 바와 같이 빗살 형태로 형성되거나 도11의 (d)에 도시된 바와 같이 삼지창 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 도11의 (a), (b), (c) 및 (d)의 제1영역 하부에 배치된 압력 전극(700)의 인접한 압력 전극과의 거리가 제2영역 하부에 배치된 압력 전극(710)의 인접한 압력 전극과의 거리보다 크도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 압력이 인가되는 경우 제2영역에서 검출되는 터치 압력의 크기가 제1영역에서 검출되는 터치 압력의 크기와 동일할 수 있다.
도12에서는 본 발명의 제2실시예에서 제3 방법에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따르면 압력 전극은 도12의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 형태로 형성되거나 도12의 (b)에 도시된 바와 같이 소용돌이 형태로 형성될 수 있다. 또한 압력 전극은 도12의 (c)에 도시된 바와 같이 빗살 형태로 형성되거나 도12의 (d)에 도시된 바와 같이 삼지창 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 도12의 (a), (b), (c) 및 (d)의 제1영역 하부에 배치된 압력 전극(800)의 기준 전위층과의 거리가 제2영역 하부에 배치된 압력 전극(810)의 기준 전위층과의 거리보다 크도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 압력이 인가되는 경우, 제2영역에서 검출되는 터치 압력의 크기가 제1영역에서 검출되는 터치 압력의 크기와 동일할 수 있다.
도13에서는 본 발명의 제2실시예에서 제4 방법에 적용될 수 있는 압력 전극을 예시한다.
본 발명의 실시예에 따르면 압력 전극은 도13의 (a)에 도시된 바와 같이 격자 형태로 형성되거나 도13의 (b)에 도시된 바와 같이 소용돌이 형태로 형성될 수 있다. 또한 압력 전극은 도13의 (c)에 도시된 바와 같이 빗살 형태로 형성되거나 도13의 (d)에 도시된 바와 같이 삼지창 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우 도13의 (a), (b), (c) 및 (d)의 제1영역 하부에 배치된 압력 전극(900)을 형성하는 물질의 조성이 제2영역 하부에 배치된 압력 전극(910)을 형성하는 물질의 조성과 다르도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 동일한 크기의 압력이 인가되는 경우, 제2영역에서 검출되는 터치 압력의 크기가 제1영역에서 검출되는 터치 압력의 크기와 동일할 수 있다.
또한 도 14에 따르면 압력 전극은 도 14의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이 중앙을 제외한 나머지 영역에만 전극이 형성되는 구조를 가질 수 있다.
이상에서 압력 전극이 설명되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 압력 전극은 전술한 방법 이외의 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
도15a, 도15b, 도15c 및 도15d는 본 발명의 실시예에 적용되는 압력 전극과, 이러한 압력 전극을 가지는 터치 입력 장치(1000)의 터치 위치에 따른 정전용량의 변화량을 표시하는 그래프들을 예시한다.
도15b는 도15a에 도시된 바와 같이 제1실시예에 따른 압력 전극을 가지는 터치 입력 장치(1000)에서 동일한 크기의 압력에 대하여 터치 위치에 따른 정전 용량 변화량을 표시하는 그래프를 예시한다. 도10a 및 도10b에 따르면 객체가 터치 입력 장치(1000)의 중앙에 터치 압력을 인가하는 경우 정전용량 변화량이 가장 큰 것을 알 수 있다. 또한 객체가 터치 입력 장치(1000)의 가장자리로 갈수록 정전용량 변화량이 작아짐을 알 수 있다.
도15d는 도15c에 도시된 바와 같이 실시예에 따른 압력 전극을 가지는 터치 입력 장치(1000)에서 동일한 크기의 압력에 대하여 터치 위치에 따른 정전 용량 변화량을 표시하는 그래프를 예시한다. 도10c 및 도10d에 따르면 터치 위치와 관계없이 정전용량 변화량이 일정한 것을 알 수 있다.
이상에서 제1영역을 디스플레이 패널의 중앙 영역으로, 제2영역을 디스플레이 패널의 가장자리 영역으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 디스플레이 패널의 위치에 따라 압력 검출 감도가 다른 경우, 압력 검출 감도가 높은 영역을 제1영역으로, 압력 검출 감도가 낮은 영역을 제2영역으로 설정할 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.
1000: 터치 입력 장치
100: 터치 센서 패널
120: 구동부
110: 감지부
130: 제어부
200: 디스플레이 패널
300: 기판
400: 압력 검출 모듈
420; 스페이서층
450, 460: 압력 전극

Claims (20)

  1. 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고,
    상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고,
    상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며,
    상기 전극은 단일 전극이고, 상기 터치 표면에 압력이 인가됨에 따라 상기 단일 전극의 자기 정전용량이 변하는, 터치 입력 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고,
    상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고,
    상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며,
    상기 제1영역 하부에 배치된 전극의 너비가 상기 제2영역 하부에 배치된 전극의 너비보다 작은, 터치 입력 장치.
  6. 삭제
  7. 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고,
    상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고,
    상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며,
    상기 제1영역 하부에 배치된 전극과 상기 기준 전위층 사이의 거리가 상기 제2영역 하부에 배치된 전극과 상기 기준 전위층 사이의 거리보다 큰, 터치 입력 장치.
  8. 터치 표면에 대한 터치의 압력 검출이 가능한 터치 입력 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 하부에 배치된 전극을 포함하고,
    상기 터치 표면에 압력이 인가되면 상기 전극과 기준 전위층 사이의 거리가 변할 수 있고,
    상기 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 디스플레이 패널은 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역 하부에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크며,
    상기 제1영역 하부에 배치된 전극을 형성하는 물질의 조성이 상기 제2영역 하부에 배치된 전극을 형성하는 물질의 조성과 다른, 터치 입력 장치.
  9. 제1항, 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은 전극 시트의 형태로 형성되고,
    상기 전극 시트는 제1 절연층과 제2 절연층을 포함하며,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 중 적어도 하나는 폴리이미드(polyimide) 및 페트(Polyethylene Terephthalate) 중 적어도 하나로 구성되는, 터치 입력 장치.
  10. 제1항, 제5항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은 구리(copper), 알루미늄(A1) 및 은(Ag) 중 적어도 하나로 구성되는, 터치 입력 장치.
  11. 제1절연층과 제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 위치하는 전극을 포함하는 전극시트로서,
    상기 전극시트와 이격되어 위치하는 기준 전위층과 상기 전극시트 사이의 상대적인 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 전극시트는 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 구성되며,
    상기 전극은 단일 전극이고, 상기 거리 변화에 따라 상기 단일 전극의 자기 정전용량이 변하는,
    전극시트.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전극시트는 기판 및 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치에 부착되되,
    상기 전극시트는 기판상에 형성되거나, 또는 상기 디스플레이 패널상에 형성되는, 전극시트.
  15. 제1절연층과 제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 위치하는 전극을 포함하는 전극시트로서,
    상기 전극시트와 이격되어 위치하는 기준 전위층과 상기 전극시트 사이의 상대적인 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 전극시트는 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 구성되며,
    상기 제1영역에 배치된 전극의 너비가 상기 제2영역에 배치된 전극의 너비보다 작도록 구성된, 전극시트.
  16. 삭제
  17. 제1절연층과 제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 위치하는 전극을 포함하는 전극시트로서,
    상기 전극시트와 이격되어 위치하는 기준 전위층과 상기 전극시트 사이의 상대적인 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 전극시트는 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 구성되며,
    상기 제1영역에 배치된 전극과 상기 기준 전위층 사이의 거리가 상기 제2영역에 배치된 전극과 상기 기준 전위층 사이의 거리보다 크도록 구성된, 전극시트.
  18. 제1절연층과 제2절연층; 및
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층 사이에 위치하는 전극을 포함하는 전극시트로서,
    상기 전극시트와 이격되어 위치하는 기준 전위층과 상기 전극시트 사이의 상대적인 거리 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변화하고,
    상기 전극시트는 제1영역과 제2영역을 포함하고,
    상기 거리 변화가 동일한 조건에서, 상기 제1영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량보다 상기 제2영역에 배치된 전극에서 검출되는 정전용량 변화량이 더 크도록 구성되며,
    상기 제1영역에 배치된 전극을 형성하는 물질의 조성이 상기 제2영역에 배치된 전극을 형성하는 물질의 조성과 다르도록 구성된, 전극시트.
  19. 제11항, 제15항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은 구리(copper), 알루미늄(A1) 및 은(Ag) 중 적어도 하나로 구성되는, 전극시트.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 기준 전위층은 상기 전극시트가 부착되는 상기 기판 또는 상기 디스플레이 패널인, 전극시트.
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