KR101667663B1 - 터치 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 터치 입력 장치는 터치의 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치로서, 2차원 평면상에 배치된 복수의 전극; 상기 복수의 전극과 이격되어 위치하며 상기 2차원 평면과 평행한 평면상에 배치된 전극층; 및 적어도 하나의 쓰루홀이 형성된 기판을 포함하며, 상기 쓰루홀을 통해 상기 전극과 상기 전극층 사이의 공기가 상기 기판을 통과하여 흐를 수 있으며, 상기 전극과 상기 전극층 사이의 거리 변화에 따라 상기 전극에서 출력되는 정전용량이 변할 수 있다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 두 개 이상의 동시 다중터치에 대해서 터치 각각의 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 관한 것이다.

컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.

터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 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, 터치 센서 패널에 대한 동시의 다중터치의 경우에 각각의 터치에 대한 터치 여부 및 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대한 필요성이 야기되고 있다.

본 발명은 종래의 필요성을 충족시키기 위해 안출된 것으로, 터치 센서 패널에 대한 동시의 다중터치의 경우에 각각의 터치에 대한 터치 여부 및 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치는 터치의 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치로서, 2차원 평면상에 배치된 복수의 전극; 상기 복수의 전극과 이격되어 위치하며 상기 2차원 평면과 평행한 평면상에 배치된 전극층; 및 적어도 하나의 쓰루홀이 형성된 기판을 포함하며, 상기 쓰루홀을 통해 상기 전극과 상기 전극층 사이의 공기가 상기 기판을 통과하여 흐를 수 있으며, 상기 전극과 상기 전극층 사이의 거리 변화에 따라 상기 전극에서 출력되는 정전용량이 변할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치는 터치의 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치로서, 2차원 평면상에 배치된 복수의 전극; 상기 복수의 전극과 이격되어 위치하며 상기 2차원 평면과 평행한 평면상에 배치된 전극층; 적어도 하나의 쓰루홀이 형성된 제1기판; 및 상기 제1기판과 이격되어 배치된 제2기판을 포함하며, 상기 쓰루홀을 통해 상기 전극과 제1기판 사이의 공간과 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 공간 사이에 공기 흐름이 가능하며, 상기 전극과 상기 전극층 사이의 거리 변화에 따라 상기 전극에서 출력되는 정전용량이 변할 수 있다.

본 발명에 따르면 터치 센서 패널에 대한 동시의 다중터치의 경우에 각각의 터치에 대한 터치 여부 및 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공할 수 있다.

도1은 터치 여부 및 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 바와 같은 터치 입력 장치의 경우에 다중 터치시 발생하는 문제점을 예시한다.
도3은 터치 입력 장치에서 다중 터치시에 터치 각각에 대한 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 경우를 예시한다.
도4a 내지 도4d는 본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도의 다양한 실시예를 도시한다.
도5a 내지 도5d는 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도의 다양한 실시예를 도시한다.
도6a 및 도6b는 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도를 예시한다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제4실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도를 예시한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면들 중 인용부호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 인용부호들로 표시됨을 유의해야 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 동시 다중터치에 대해서 터치 각각의 터치 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치에 대해서 설명한다.

도1은 터치 여부 및 터치 위치뿐 아니라 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치의 개략적인 단면도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 터치 입력 장치(100)는 터치 센서 패널(200), 기판(300) 및 기판(300)과 터치 센서 패널(200) 사이를 이격시키는 스페이서층을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에서 기판(300)은 터치 센서 패널(200)과 이격되어 터치 센서 패널(200)을 지지하는 임의의 기판일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에서 기판(300)은 디스플레이 패널일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)의 터치 센서 패널(200)이 형성될 수 있는 디스플레이 패널(기판:300)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(200)과 기판(300) 사이는 스페이서층(500)에 의해 이격되며 스페이서층(500)은 공기(air)로 채워질 수 있다. 또한, 스페이서층(500)은 액체 물질, 유연성을 갖는 물질 및/또는 투명성을 갖는 물질로 채워지는 것도 가능하다. 터치 센서 패널(200)과 기판(300) 사이를 이격시키는 스페이서층(500)이 형성되도록 접착층(400)이 터치 센서 패널(200)과 기판(300)의 가장자리를 따라 형성되어 있을 수 있다. 이때, 터치 센서 패널(200)과 기판(300)을 고정하기 위해서 양면 접착 테이프(400: DAT: Double Adhesive Tape)가 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(200)과 기판(300)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 터치 센서 패널(200)과 기판(300) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(400)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 터치 센서 패널(200)과 기판(300)이 소정 거리로 이격될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(200)은 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 포함할 수 있다. 터치 센서 패널(200)에서 복수의 구동전극과 복수의 수신전극은 서로 직교 어레이, 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 구성할 수 있다. 복수의 구동전극과 복수의 수신전극은 투명 전도성 물질(예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극 및 수신전극은 다른 투명 전도성 물질 또는 구리 등의 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)은 구동전극과 수신전극 사이의 정전 용량의 변화를 감지하여 이를 적합한 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 예컨대, 구동전극과 수신전극의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(200)에 근접하는 경우 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 이러한 전기적 특성을 검출함으로써 터치 센서 패널(200)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 여기서, 터치 위치는 터치 센서 패널(200)에 대한 객체의 터치 표면의 X-Y 2차원 평면상에서 터치 좌표를 지칭할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(200)에 대한 터치의 여부 및/또는 터치의 위치를 검출하는 것을 설명하였으나, 도1에 도시된 바와 같은 터치 입력 장치(100)의 경우에 터치의 여부 및/또는 위치와 함께 또는 이와 별개로 터치의 압력의 크기를 검출할 수 있다. 도1에 도시된 바와 같은 터치 입력 장치(100)에서 터치 센서 패널(200)에 대한 터치 압력의 크기를 검출하는 원리에 대해서 간략히 살펴본다.

예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)는 기준 전위층(도4c에서 도면부호 710에 대응)을 포함할 수 있다. 기준 전위층은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(200)에 포함된 구동전극 및 수신전극과 이격되어 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(200)이 디스플레이 패널인 기판(300)과 결합하여 형성되는 경우, 기준 전위층(500)은 디스플레이 패널의 그라운드(ground) 층일 수 있다. 이때, 기준 전위층은 터치 센서 패널(200)의 2차원 평면과 평행한 평면을 가질 수 있다. 또한, 기준 전위층은 터치 센서 패널(200)의 2차원 평면과 평행한 평면상에 특정 패턴으로 형성되는 것도 가능하다. 예컨대, 기준 전위층은 도1의 기판(300) 상에 위치할 수 있다.

따라서, 터치 센서 패널(200)을 예컨대, 도1의 상부에서 하부 방향으로 터치할 때 터치 센서 패널(200)이 휘어짐에 따라 터치 센서 패널(200)과 기준 전위층 사이의 거리는 변화(예컨대 d->d'로 감소)하게 된다.

일반적으로, 터치 센서 패널(200)의 터치 표면을 표면의 휘어짐 없이 터치하는 경우라도 구동전극과 수신전극 사이의 상호 정전용량이 변화한다. 즉, 터치 센서 패널(200)에 대한 터치시에 상호 정전용량이 기본 상호 정전용량에 비해 감소할 수 있다. 이는 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(200)에 근접한 경우, 객체가 그라운드(GND) 역할을 하여 상호 정전용량의 프린징 정전용량(fringing capacitance)이 객체로 흡수되기 때문이다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 없는 경우에 구동전극과 수신전극 사이의 상호 정전용량의 값이다.

터치 센서 패널(200)의 터치 표면을 객체로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(200)이 휘어질 수 있다. 이때, 구동전극과 수신전극 사이의 상호 정전용량의 값은 더 감소할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(200)이 휘어져 기준 전위층과의 거리가 d에서 d'로 감소함으로써 상호 정전용량의 프린징 정전용량이 객체뿐 아니라 기준 전위층으로도 흡수되기 때문이다.

또한, 구동전극과 수신전극 각각과 기준 전위층 사이에서 자체 정전용량(self capacitance)이 형성될 수 있다. 즉, 구동전극과 그라운드 사이에 생성되는 정전용량 그리고 수신전극과 그라운드 사이에 생성되는 정전용량 각각이 자체 정전용량이다. 터치 센서 패널(200)에 대한 터치시 압력이 인가되지 않는 경우에는 자체 정전용량의 값은 변하지 않을 수 있다. 하지만, 터치 센서 패널(200)의 터치 표면을 객체로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(200)이 휘어질 수 있다. 이때, 터치 센서 패널(200)이 기준 전위층과의 거리가 가까워진 영역의 자체 정전용량 값은 증가할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(200)이 휘어져 기준 전위층과의 거리가 d에서 d'로 감소하기 때문이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 터치 센서 패널(200)이 휘어지더라도 기준 전위층은 휘어지지 않으므로 터치 센서 패널(200)에 압력이 가해질 때 터치 압력이 가해진 영역에서 터치 센서 패널(200)과 기준 전위층 사이의 거리가 달라질 수 있다. 따라서, 기준 전위층과 터치 센서 패널(200) 사이의 거리의 변화에 따라 상호 정전용량 및 자체 정전용량의 변화량을 측정함으로써 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.

하지만, 도2를 참조하여 설명되는 바와 같이, 터치 입력 장치(100)에 대해서 동시에 다중 터치가 발생하는 경우 터치 압력을 정확히 검출할 수 없는 문제점이 발생한다.

도2는 도1에 도시된 바와 같은 터치 입력 장치의 경우에 다중 터치시 발생하는 문제점을 예시한다. 도2에서는 터치 센서 패널(200)을 터치시에 스페이서층(500)의 형태 변화를 예시한다.

도2(a)에 도시된 바와 같이 터치 센서 패널(200)을 제1객체(910)로 첫 번째 터치시에 터치 센서 패널(200)이 휘어짐에 따라 스페이서층(500)의 형태 변화를 나타낸다. 이때, 스페이서층(500)은 접착층(400)과 터치 센서 패널(200) 및 기판(300)으로 둘러싸여 밀폐되어 있으므로 제1객체(910)를 통한 제1터치를 유지하면서 제2객체(920)를 통한 제2터치를 수행하는 경우에 문제점이 발생한다. 즉, 도2(b)에 도시된 바와 같이, 제2객체(920)로 제2터치를 수행할 경우 제2터치의 압력에 따라 제1터치 부분이 밀려 올라가게 되고 이에 따라 제1터치의 정전용량 변화량은 도2(a)의 상태에서의 정전용량 변화량과 동일하게 유지되지 못하고 이에 따라 제1터치의 압력의 크기를 정확하게 측정할 수 없다. 이때, 제2터치의 압력 검출 또한 제1터치로 인해 방해받을 수 있다.

이때, 제2터치시 제1터치 부분이 밀려 올라가게 되는 정도는 스페이서층(500)에 포함된 공기 혹은 터치 센서 패널(200)의 강도에 의해 달라질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 터치 입력 장치(100)에 대한 적어도 두 개 이상의 동시의 다중터치의 경우에도 터치 각각에 대한 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치(100)를 제공하고자 한다.

도3은 터치 입력 장치에서 다중 터치시에 터치 각각에 대한 터치 압력의 크기를 검출할 수 있는 경우를 예시한다. 즉, 도3(a)에 도시된 바와 같이, 제1객체(910)로 제1터치를 수행한 경우 터치 센서 패널(200)이 휘어져 스페이서층(500)의 형태가 변형되어 있다. 도2의 경우와는 달리, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에 대해서 제1터치를 유지한 채 제2객체(920)로 제2터치를 수행할 때 스페이서층(500)의 제1터치 부분이 밀려 올라가지 않을 수 있다.

도3(b)에는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에서 제1객체(910)를 통한 제1터치를 유지하면서 제2객체(920)를 통해 제2터치를 수행한 때 제1터치 부분이 밀려 올라가지 않고 도3(a)에 도시된 제1터치 상태를 그대로 유지하는 것이 예시된다. 즉, 제1터치 부분은 제2터치에도 불구하고 도3(a) 및 도3(b)에 가로선으로 표시된 바와 같은 터치 압력의 크기를 그대로 유지하고 있다. 따라서, 제1터치 위치에서 터치 센서 패널(200)과 기준 전위층 사이의 거리는 제2터치에 무관하게 그대로 유지되어 정전용량 변화량이 동일하게 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)의 경우에는 터치 입력 장치(100)에 동시에 복수개의 터치가 이루어지더라도 각각의 터치에 대한 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이 터치 입력 장치(100)에 대한 동시의 다중터치에 대해서 터치 압력의 크기를 정확히 검출하게 할 수 있도록, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)는 스페이서층(500)에 포함된 공기가 외부로 유출되거나 외부로부터 공기가 스페이서층(500)으로 유입될 수 있도록 하는 쓰루홀(throughhole)을 포함할 수 있다.

이하에서 동시의 다중터치라 함은 반드시 복수개의 터치가 터치 시작점과 터치 종점이 일치할 필요는 없으며, 복수개의 터치가 소정시간 동안 중첩되어 발생되는 것을 포함할 수 있다.

도4a 내지 도4d는 본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도의 다양한 실시예를 도시한다.

도4a는 본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)의 평면도를 나타낸다. 도4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 접착층(400)은 기판(300)과 터치 센서 패널(200)의 가장자리를 따라 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 종래와 같이 접착층(400)을 터치 센서 패널(200)과 기판(300)의 가장자리를 완전히 밀폐되도록 형성하지 않고 쓰루홀(410h)이 포함되도록 구성할 수 있다.

도4a에서는 기판(300)과 터치 센서 패널(200)의 가장자리를 따라 4개의 쓰루홀(410h)이 포함되는 것이 예시되나 그 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 도4a에서 쓰루홀(410h) 영역에서 터치 센서 패널(300) 및 기판(200)도 제거된 것처럼 예시되나 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 쓰루홀(410h) 영역에서는 터치 센서 패널(300)과 기판(200)은 겹쳐져 위치하며 단순히 접착층(400)이 형성되어 있지 않다.

본 발명의 실시예에서, 쓰루홀(410h)로 인해 스페이서층(500)은 밀폐되어 있지 않으며 스페이서층(500)에 포함된 공기는 쓰루홀(410h)을 통해 외부, 즉 터치 입력 장치(100)의 외부로 출입할 수 있다. 스페이서층(500)과 터치 입력 장치(100)의 외부 사이에는 공기 흐름이 가능하다.

도4a에서는 접착층(400)이 뷰영역(view area: 600) 외곽을 따라 형성된 것이 예시된다. 본 명세서에서 뷰영역(600)은 터치 입력 장치(100)의 실행 및 조작 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 화면 영역일 수 있다. 뷰영역(600)에 대해서 사용자가 터치 입력 장치(100)를 터치시에 터치 여부/터치 위치/터치 압력이 검출되어 해당 터치에 따른 조작이 이루어질 수 있다.

도4b 내지 도4d는 도4a의 a-a'선을 따른 단면의 다양한 실시예가 도시된다. 도4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)는 쓰루홀(410h)이 형성된 부분에서 접착층(400)이 부재한 상태를 확인할 수 있다. 도4b에서 기준 전위층은 명시적으로 도시되지는 않았지만 기판(300) 내에 임의의 위치에 포함되어 있거나 또는 터치 센서 패널(200)과 소정 거리 이격된 위치에 포함되어 있을 수 있다.

도4c에서는 전극층(710)을 더 포함하는 터치 입력 장치(100)를 예시한다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(100)에서 전극층(710)은 기판(300)상에 패터닝되어 형성될 수 있으며 터치 센서 패널(200)과의 관계에서 기준 전위층으로서 기능할 수 있다. 전극층(710)은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.

도4d에서는 추가의 기판(700)을 더 포함하는 터치 입력 장치(100)를 예시한다. 도4d에서 추가의 기판(700)과 추가의 기판(700) 상에 형성된 전극층(710), 스페이서층(500) 및 터치 센서 패널(200)의 구성은 도4c의 터치 입력 장치(100)와 동일하다. 다만, 추가의 기판(700)에 대해서 터치 센서 패널(200)과 맞은편에서 기판(300)이 추가의 스페이서층(800)을 사이에 두고 추가의 기판(700)과 이격되어 있다. 추가의 스페이서층(800)을 사이에 두고 기판(300)과 추가의 기판(700) 사이를 이격시키면서 기판(300)과 추가의 기판(700)을 접착시키기 위해서 추가의 접착층(810)이 기판(300)과 추가의 기판(700)의 가장자리를 따라 형성되어 있을 수 있다. 이때, 추가의 스페이서층(800)은 기판(300)과 추가의 스페이서층(800) 및 추가의 기판(700) 사이에 밀폐될 수 있다.

도5a 내지 도5d는 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도의 다양한 실시예를 도시한다.

도5a는 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)의 평면도를 나타낸다. 도5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)는 도4a에 도시된 본 발명의 제1실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)와 동일하며, 다만 쓰루홀(410h)이 공기 통과 물질(420)로 채워진 것에 차이점이 있다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명은 생략한다. 공기 통과 물질(420)은 터치 입력 장치(100)의 오염을 방지하기 위해서 쓰루홀(410h)에 채워질 수 있다. 따라서, 공기 통과 물질(420)을 통해 공기는 스페이서층(500)에 출입할 수 있으나 먼지와 같은 미세 오염 물질이 터치 입력 장치(100)에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 공기 통과 물질(420)은 공기는 통과시킬 수 있으면서도 소정 크기 이상의 미세 먼지 등의 통과는 방지되는 미세 구멍이 형성되어 있는 물질일 수 있다. 예컨대, 공기 통과 물질은 터치 센서 패널(200)에 대한 압력 터치시에 발생하는 기압 변화에 따라 공기의 유입/유출은 용이하되 직경 2.5μm 이상의 이물질은 통과할 수 없는 물질일 수 있다. 또한, 공기 통과 물질은 신축성을 구비하는 물질일 수 있다. 예컨대, 공기 통과 물질은 스펀지(sponge)와 같은 물질일 수 있다.

도5b 내지 도5d는 도5a의 a-a'선을 따른 단면의 다양한 실시예가 도시된다. 도5b 내지 도5d는 도4b 내지 도4d와 동일하다. 다만, 쓰루홀(410h)이 공기 통과 물질(420)로 채워진 것이 도5b 내지 도5d에서 확인될 수 있다.

도6a 및 도6b는 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도를 예시한다. 도6b의 터치 입력 장치(100)는 도4d 및 도5d에 도시된 터치 입력 장치(100)와 유사하다. 다만, 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 스페이서층(400) 및 추가의 스페이서층(800)은 접착층(400) 및 추가의 접착층(810)을 통해 밀폐되어 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서는 접착층(400) 사이에 쓰루홀(410h) 및 쓰루홀(410)을 채우는 공기 통과 물질(420)을 포함하지 않는다.

도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서는 스페이서층(500)과 추가의 스페이서층(800) 사이에 공기의 흐름이 가능하도록 적어도 하나의 쓰루홀(610h)이 포함되어 있을 수 있다. 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 쓰루홀(610)는 추가의 기판(700)과 추가의 기판(700) 상에 형성된 전극층(710)을 관통하도록 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 터치 입력 장치(100)의 터치시에 스페이서층(400)과 추가의 스페이서층(800) 사이에 공기가 출입될 수 있도록 하여 다중터치의 터치 압력이 정확히 검출될 수 있다.

도6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 쓰루홀(610h)은 뷰영역(600)에 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 사용자가 뷰영역(600)에서 터치 조작시에 쓰루홀(610h)을 인식하지 못하거나 조작시에 방해가 되지 않도록 쓰루홀(610h)의 크기를 매우 작게 형성할 수 있다.

도6b는 도6a의 a-a'선을 따른 단면도를 예시한다. 예컨대, 쓰루홀(610h)은 도6b에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 쓰루홀(610h)의 직경은 예컨대 수μm 정도일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 도6b에 도시된 추가의 접착층(810)은 도4 및 도5와 관련하여 설명된 접착층(400)과 동일하게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 추가의 접착층(810)에는 도4와 관련하여 설명된 쓰루홀(410h)이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 실시예에 따라 추가의 접착층(810)에 형성된 쓰루홀(410h)은 공기 통과 물질(420)로 채워져 구성될 수도 있다. 이와 같이, 추가의 접착층(810)을 구성함으로써 스페이서층(500)과 추가의 스페이서층(800) 사이의 공기 흐름이 더욱 자유로워질 수 있다. 이에 따라, 터치 센서 패널(200)에 대한 터치 느낌이 더욱 부드러워질 수 있으며 터치 센서 패널(200)에 대한 다중 터치 시에 각각의 터치에 대한 압력 검출의 정확도가 더 높아질 수 있다.

본 발명의 제3실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 쓰루홀(610h)이 뷰영역에 위치함으로써 발생할 수 있는 시각적 문제점을 해소하기 위해서 도7과 같이 본 발명의 제4실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)를 구성할 수 있다.

도7a 및 도7b는 본 발명의 제4실시형태에 따른 터치 입력 장치의 평면도와 단면도를 예시한다. 도7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서 쓰루홀(630h)은 뷰영역(600) 이외의 영역에 형성될 수 있다. 예컨대, 쓰루홀(630h)은 키영역(key area: 620)에 형성될 수 있다. 터치 입력 장치(100)에서 사용자가 눈으로 확인하여 터치를 통해 입력 행위를 할 수 있는 뷰영역(600)뿐 아니라 소정의 조작 키(key) 또는 버튼(button) 등이 형성된 키영역(620)을 포함할 수 있다. 예컨대, 키영역(620)에는 홈버튼(home button) 또는 백버튼(back button) 등이 위치할 수 있다.

본 발명의 제4실시형태에 따른 터치 입력 장치(100)에서는 터치 센서 패널(200)을 뷰영역(600)보다 상대적으로 넓게 형성하여, 뷰영역(600) 이외의 영역에 쓰루홀(630h)을 포함하도록 함으로써 사용자가 뷰영역(600)에서 시각적으로 쓰루홀(630h)이 보이는 문제점을 해소할 수 있다.

도7b는 도7a의 a-a'선에 따른 단면도를 예시한다. 예컨대, 쓰루홀(630h)은 도7b에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 쓰루홀(630h)의 직경은 도6의 쓰루홀(610h)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

제3실시형태에서와 마찬가지로, 도7b에 도시된 추가의 접착층(810)은 도4 및 도5와 관련하여 설명된 접착층(400)과 동일하게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 추가의 접착층(810)에는 도4와 관련하여 설명된 쓰루홀(410h)이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 실시예에 따라 추가의 접착층(810)에 형성된 쓰루홀(410h)은 공기 통과 물질(420)로 채워져 구성될 수도 있다. 이와 같이, 추가의 접착층(810)을 구성함으로써 스페이서층(500)과 추가의 스페이서층(800) 사이의 공기 흐름이 더욱 자유로워질 수 있다. 이에 따라, 터치 센서 패널(200)에 대한 터치 느낌이 더욱 부드러워질 수 있으며 터치 센서 패널(200)에 대한 다중 터치 시에 각각의 터치에 대한 압력 검출의 정확도가 더 높아질 수 있다.

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: 터치 입력 장치
200: 터치 센서 패널
300: 기판
400: 접착층
500: 스페이서층
600: 뷰영역
410h, 610h, 630h; 쓰루홀

Claims (8)

1. 터치의 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치로서,
   2차원 평면상에 배치된 복수의 전극;
   상기 복수의 전극과 이격되어 위치하며 상기 2차원 평면과 평행한 평면상에 배치된 전극층; 및
   상기 복수의 전극과 포개지는 상기 2차원 평면과 평행한 평면 형태의 영역을 갖고 적어도 하나의 쓰루홀이 형성된 기판을 포함하며,
   상기 쓰루홀을 통해 상기 전극과 상기 전극층 사이의 공기가 상기 기판을 통과하여 흐를 수 있으며,
   상기 터치에 따라 상기 전극과 상기 전극층 사이의 거리가 변할 수 있고 상기 거리의 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변하며,
   상기 정전용량을 통해 상기 터치의 압력이 검출되는,
   터치 입력 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극층은 상기 기판상에 형성되어 있으며,
   상기 쓰루홀은 상기 기판을 관통하여 형성되어 있는, 터치 입력 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기판에 대해서 상기 2차원 평면상에 배치된 상기 복수의 전극과 맞은편에서 상기 기판과 스페이서층을 사이에 두고 이격된 추가 기판을 더 포함하는, 터치 입력 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 쓰루홀은 공기 통과 물질로 채워진, 터치 입력 장치.
5. 터치의 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치로서,
   2차원 평면상에 배치된 복수의 전극;
   상기 복수의 전극과 이격되어 위치하며 상기 2차원 평면과 평행한 평면상에 배치된 전극층;
   상기 복수의 전극과 포개지는 상기 2차원 평면과 평행한 평면 형태의 영역을 갖고 적어도 하나의 쓰루홀이 형성된 제1기판; 및
   상기 제1기판과 이격되어 배치된 제2기판을 포함하며,
   상기 쓰루홀을 통해 상기 전극과 제1기판 사이의 공간과 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 공간 사이에 공기 흐름이 가능하며,
   상기 터치에 따라 상기 전극과 상기 전극층 사이의 거리가 변할 수 있고 상기 거리의 변화에 따라 상기 전극에서 검출되는 정전용량이 변하며,
   상기 정전용량을 통해 상기 터치의 압력이 검출되는,
   터치 입력 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전극층은 상기 제1기판상에 형성되어 있으며,
   상기 쓰루홀은 상기 제1기판을 관통하여 형성되어 있는, 터치 입력 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 쓰루홀은 상기 터치 입력 장치에서 뷰영역에 위치하는, 터치 입력 장치.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 쓰루홀은 상기 터치 입력 장치에서 키영역에 위치하는, 터치 입력 장치.

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