KR101679622B1

KR101679622B1 - 터치 입력 장치

Info

Publication number: KR101679622B1
Application number: KR1020150183105A
Authority: KR
Inventors: 윤상식; 김세엽; 김본기
Original assignee: 주식회사 하이딥
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2016-12-06
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: KR20160004242A

Abstract

본 발명에 따른 터치 입력 장치는 제1전극과 제2전극, 및 상기 제1전극과 동일한 층에 형성된 제3전극을 포함하는 터치 센서; 디스플레이 패널; 기준 전위층; 구동부; 및 검출부;를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 디스플레이 패널과 완전 라미네이션 되고, 터치 압력이 인가되면, 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 기준 전위층은, 상기 터치 센서와 이격되어 배치되고, 상기 제2전극으로부터 검출되고, 객체가 터치 표면을 휘어짐 없이 터치하는 경우, 상기 객체가 상기 터치 센서에 근접함에 따라 상기 객체로 흡수되어 변하는 제1정전용량에 기초하여 터치 위치를 검출하고, 상기 제3전극으로부터 검출되고, 상기 터치 센서와 상기 기준 전위층 사이의 거리에 따라 변하는 제2정전용량에 기초하여 상기 터치 압력의 크기를 검출하고, 상기 구동부는 상기 제1전극에 구동신호를 인가하고, 상기 검출부는 상기 제1정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 상기 제2정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신할 수 있다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈(noise)의 영향을 줄여 터치 입력 장치의 터치 표면에 대한 터치 위치 검출시에 오차를 최소화하면서도 터치 압력의 크기 또한 정확히 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 센서 패널(touch sensor panel)을 포함할 수 있다. 이러한 터치 센서 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 입력 장치의 터치 표면에 대한 터치 위치와 함께 터치 압력을 검출하면서 노이즈의 영향을 최소화하여 오차를 줄일 수 있는 기법에 대한 필요성이 야기되고 있다.

본 발명의 목적은 터치 표면에 대한 터치 위치와 함께 터치 압력을 모두 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 노이즈 차폐 효과를 높여 터치 위치의 검출 오차를 줄일 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치는 제1전극과 제2전극, 및 상기 제1전극과 동일한 층에 형성된 제3전극을 포함하는 터치 센서; 디스플레이 패널; 기준 전위층; 구동부; 및 검출부;를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 디스플레이 패널과 완전 라미네이션 되고, 터치 압력이 인가되면, 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 기준 전위층은, 상기 터치 센서와 이격되어 배치되고, 상기 제2전극으로부터 검출되고, 객체가 터치 표면을 휘어짐 없이 터치하는 경우, 상기 객체가 상기 터치 센서에 근접함에 따라 상기 객체로 흡수되어 변하는 제1정전용량에 기초하여 터치 위치를 검출하고, 상기 제3전극으로부터 검출되고, 상기 터치 센서와 상기 기준 전위층 사이의 거리에 따라 변하는 제2정전용량에 기초하여 상기 터치 압력의 크기를 검출하고, 상기 구동부는 상기 제1전극에 구동신호를 인가하고, 상기 검출부는 상기 제1정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 상기 제2정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 터치 입력 장치는 제1전극과 제2전극, 및 상기 제1전극과 동일한 층에 형성된 제3전극을 포함하는 터치 센서; 디스플레이 패널; 기준 전위층; 구동부; 및 검출부;를 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 디스플레이 패널의 내부에 배치되고, 터치 압력이 인가되면, 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고, 상기 기준 전위층은, 상기 터치 센서와 이격되어 배치되고, 상기 제2전극으로부터 검출되고, 객체가 터치 표면을 휘어짐 없이 터치하는 경우, 상기 객체가 상기 터치 센서에 근접함에 따라 상기 객체로 흡수되어 변하는 제1정전용량에 기초하여 터치 위치를 검출하고, 상기 제3전극으로부터 검출되고, 상기 터치 센서와 상기 기준 전위층 사이의 거리에 따라 변하는 제2정전용량에 기초하여 상기 터치 압력의 크기를 검출하고, 상기 구동부는 상기 제1전극에 구동신호를 인가하고, 상기 검출부는 상기 제1정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 상기 제2정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신할 수 있다.

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본 발명에 따르면 터치 표면에 대한 터치 위치와 함께 터치 압력을 모두 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 따르면 노이즈 차폐 효과를 높여 터치 위치의 검출 오차를 줄일 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 구조도이다.
도2는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치에 압력이 가해질 때의 상태를 나타내는 단면도이다.
도3은 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 구성을 예시한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 구성의 변형예를 예시한다.
도6는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 또 다른 구성을 예시한다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 또 다른 구성을 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 실시형태에 따른 터치 입력 장치 및 터치 검출 방법을 설명한다.

도1은 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)의 구조도이다. 도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 복수의 제1전극, 복수의 제2전극 및 복수의 제3전극을 포함하는 터치 센서 패널(100), 복수의 제1전극에 구동신호를 인가하는 구동부(200), 및 복수의 제2전극으로부터 상기 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 입력받아, 상기 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 하는 검출부(300)를 포함할 수 있다.

일반적으로, 터치 센서 패널(100)은 복수의 구동전극(T: Driving Electrode)과 복수의 수신전극(R: Receiving Electrode)을 포함할 수 있다. 이하의 설명 및 첨부되는 도면에서는 터치 센서 패널(100)의 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, 복수의 구동전극(T) 및 복수의 수신전극(R)의 개수는 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)의 개수는 각각 4개로 예시된다.

복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(T)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(T)을 포함하고 수신전극(R)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(R)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에서 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 절연막(도3의 130)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 하나의 절연막(도3의 130)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 복수의 구동전극(T)은 제1절연막(도3의 110)의 일면에 그리고 복수의 수신전극(R)은 상기 제1절연막과 다른 제2절연막(도3의 130)의 일면상에 형성될 수 있다.

복수의 구동전극(T)과 복수의 수신전극(R)은 투명 전도성 물질(예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(T) 및 수신전극(R)은 다른 투명 전도성 물질 또는 구리 등의 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 구동전극(T)은 도4 내지 도6과 관련하여 설명되는 제1전극(T)에 대응하고 수신전극(R)은 제2전극(R)에 대응되며, 실시예에 따라 구동전극(T) 및 수신전극(R)은 각각 제3전극(C)을 포함할 수도 있다. 본원 명세서에서 제3전극(C)은 제1전극(T) 및/또는 제2전극(R)과 동일한 물질 및 공정에 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)은 복수의 제3전극(C)을 더 포함할 수 있는바 이에 대해서는 도4 내지 도6과 관련하여 더욱 상세하게 설명될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구동부(200)는 구동신호를 구동전극(T)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 구동신호는 복수의 구동전극에 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. 이때, 검출부(300)는 수신전극(R)을 통해 정전용량에 관한 정보를 포함하는 신호를 수신함으로써 정전용량의 변화량을 감지할 수 있다. 이와 같이, 복수의 구동전극(T)에 인가된 구동신호를 수신전극(R)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.

손가락 또는 스타일러스 펜과 같은 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접하는 경우 구동전극(T)과 수신전극(R)을 통한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 이러한 전기적 특성을 검출부(300)에서 감지하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 센서 패널(100)에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서는 터치 압력 또한 감지할 수 있다.

보다 구체적으로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(T)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 수신전극(R)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100), 구동부(200) 및 검출부(300)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 터치 센서 패널(100)과 제어부(400)에 대해서는 추후 도2 내지 도6과 관련하여 더욱 상세하게 설명한다.

이하에서는 도2를 참조하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 터치 위치 및/또는 터치 압력을 검출하는 원리에 대해서 알아본다.

도2는 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)에 압력이 가해질 때의 상태를 나타내는 단면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 디스플레이 패널(600)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 패널(600)의 상부 또는 내부에 배치될 수 있다. 도2에서는 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(600)의 상부에 배치된 것을 도시하나, 이는 단지 예시일 뿐이며 터치 센서 패널(100)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)이 형성될 수 있는 디스플레이 패널(600)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다. 도2에서 도면부호 600은 디스플레이 패널로 예시되나 해당 구성은 임의의 기판으로 구성될 수 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 기준 전위층(700)을 포함할 수 있다. 기준 전위층(700)은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(T) 및 수신전극(R), 그리고 추후 설명되는 제3전극(C)과 이격되어 배치될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)이 디스플레이 패널(600)과 결합하여 형성되는 경우, 기준 전위층(700)은 디스플레이 패널(600)의 그라운드(ground) 층일 수 있다. 이때, 기준 전위층(700)은 터치 센서 패널(100)의 2차원 평면과 평행한 평면을 가질 수 있다. 또한, 기준 전위층(700)은 터치 센서 패널(100)의 2차원 평면과 평행한 평면상에 특정 패턴으로 형성되는 것도 가능하다.

도2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600)은 이격되어 위치한다. 이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600)의 접착 방법의 차이에 따라 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600) 사이의 공간은 에어갭(air gap)이 존재하거나, 특정 물질 또는 접착제로 채워질 수 있다.

도2에서는 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층(700) 사이에는 에어갭(500)이 존재하는 것이 예시된다. 이때, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600)을 고정하기 위해서 양면 접착 테이프(510: DAT: Double Adhesive Tape)가 이용될 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600)은 각각의 면적이 포개어진 형태이고, 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600) 각각의 가장자리 영역에서 양면 접착 테이프(510)를 통해서 두 개의 층이 접착되되 나머지 영역에서 터치 센서 패널(100)과 디스플레이 패널(600)이 소정 거리(d)로 이격될 수 있다. 이때, 도2에서는 기준 전위층(700)이 디스플레이 패널(600)과 터치 센서 패널(100) 사이에 위치하여, 터치 센서 패널(500)과 기준 전위층(700)이 거리(d)만큼 이격된 것이 예시된다.

도2에 도시된 바와 같이 터치 센서 패널(100)의 터치 표면을 객체(900)로 터치시 압력이 가해진 경우에 상태를 나타낸다. 도2에서는 설명의 편의를 위해서 터치 압력에 따른 터치 센서 패널(100)의 휘어짐이 과장되어 표시되었다.

일반적으로, 터치 센서 패널(100)의 터치 표면을 표면의 휘어짐 없이 터치하는 경우라도 구동전극(T)과 수신전극(R) 사이의 상호 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 객체(900)가 터치 센서 패널(100)에 근접한 경우, 객체(900)가 그라운드(GND) 역할을 하여 상호 정전용량(Cm: 101)의 프린징 정전용량(fringing capacitance)이 객체(900)로 흡수되기 때문이다. 기본 상호 정전용량은 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 없는 경우에 구동전극(T)과 수신전극(R) 사이의 상호 정전용량의 값이다.

도2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)의 터치 표면을 객체(900)로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(100)이 휘어질 수 있다. 이때, 구동전극(T)과 수신전극(R) 사이의 상호 정전용량(101: Cm)의 값은 더 감소할 수 있다. 이는, 터치 센서 패널(100)이 휘어져 기준 전위층(700)과의 거리가 d에서 d'로 감소함으로써 상기 상호 정전용량(101: Cm)의 프린징 정전용량이 객체(900)뿐 아니라 기준 전위층(700)으로도 흡수되기 때문이다. 터치 객체(900)가 부도체인 경우에는 상호 정전용량(Cm)의 변화는 단순히 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층(700) 사이의 거리 변화(d-d')에만 기인할 수 있다.

또한, 구동전극(T)과 수신전극(R) 각각과 기준 전위층(700) 사이에서 자체 정전용량(self capacitance)(Cs: 102)이 형성될 수 있다. 즉, 구동전극(T)과 그라운드 사이에 생성되는 정전용량 그리고 수신전극(R)과 그라운드 사이에 생성되는 정전용량 각각이 자체 정전용량이다. 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 압력이 인가되지 않는 경우에는 자체 정전용량(Cs: 102)의 값은 변하지 않는다. 이는 터치 객체(900)가 도체이든 부도체이든 무관하다.

하지만, 도2에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)의 터치 표면을 객체(900)로 터치시 압력이 가해진 경우 터치 센서 패널(100)이 휘어질 수 있다. 이때, 터치 센서 패널(100)이 기준 전위층(700)과의 거리가 가까워진 영역의 자체 정전용량(Cs: 102) 값은 증가할 수 있다. 이는 Cs' (102)로 도면에 표시된다. 이는, 터치 센서 패널(100)이 휘어져 기준 전위층(700)과의 거리가 d에서 d'로 감소하기 때문이다.

도2에서는 디스플레이 패널(600)과 터치 센서 패널(100) 사이가 에어갭(500)으로 채워져 터치 센서 패널(100)에 압력이 인가될 때 터치 센서 패널(100)만 휘어지고 디스플레이 패널(600)은 휘어지지 않는 경우에 대해서 설명하였다. 이때, 에어갭(500)은 반드시 공기로 채워질 필요는 없으며 플렉서블한 임의의 물질로 채워질 수 있다. 즉, 터치 센서 패널(100)이 휘어지더라도 기준 전위층(700)은 휘어지지 않으므로 터치 센서 패널(100)에 압력이 가해질 때 터치 압력이 가해진 영역에서 터치 센서 패널(100)과 기준 전위층(700) 사이의 거리가 달라질 수 있다. 따라서, 기준 전위층(700)과 터치 센서 패널(100) 사이의 거리의 변화에 따라 상호 정전용량(Cm: 101) 및/또는 자체 정전용량(Cs: 102)의 변화량을 측정함으로써 터치 위치 및/또는 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 위치 및/또는 터치 압력의 크기를 검출하는 기법은, 도2와 달리 디스플레이 패널(600)과 터치 센서 패널(100)이 접착제로 완전 라미네이션(lamination)된 경우에도 적용될 수 있다. 이러한 경우, 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 터치 압력이 가해지는 경우 터치 센서 패널(100)뿐 아니라 디스플레이 패널(600)까지 동시에 휘어지므로 도2에 도시된 바와 같은 위치에 배치된 기준 전위층(700)과 터치 센서 패널(100) 사이의 거리의 변화에 따른 상호 정전용량(Cm: 101) 및/또는 자체 정전용량(Cs: 102)의 변화량을 측정함으로써 터치 위치 및/또는 터치 압력의 크기를 검출할 수 없다.

하지만, 이러한 경우에는 기준 전위층(700)을 도2에 도시된 바와 같은 위치에 배치하지 않고, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 압력에 따라 터치 센서 패널(100)이 휘어지는 경우라도 휘어짐이 없는 위치에 기준 전위층(700)을 배치함으로써 본 발명의 실시예에 따른 터치 압력 검출 기법이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100)과 이격되며 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 압력에도 불구하고 휘어짐이 없도록 구성된 기준 전위층(700)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 기준 전위층(700)은 반드시 그라운드일 필요는 없으며 실시예에 따라 전극과의 거리에 따라 상호 정전용량 및/또는 자체 정전용량의 변화를 야기할 수 있도록 하는 임의의 전위를 가질 수 있다.

도3은 본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치(1000)의 단면도이다. 도3에서는 도2에 도시된 터치 입력 장치(1000)의 단면도에서 터치 센서 패널(100)을 확대하여 예시한다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)은 제1절연막(110)의 일면상에 형성된 제1전극층(120), 제2절연막(130)의 일면상에 형성된 제2전극층(140)을 포함하여 형성될 수 있다.

여기서, 제1절연막(110)과 제2절연막(130)은 PET(Polyethylene terephthalate)과 같은 플라스틱 재질의 얇은 투명 필름(film)으로 이루어질 수 있다. 제3절연막(150)의 외부 표면은 객체(900)가 닿을 수 있는 터치 표면을 형성할 수 있다. 또한, 도3에서는 제2전극층(140)이 글라스(glass)와 같은 제3절연막(150)에 접착된 것이 예시되나, 이는 단지 예시일 뿐이며 제3절연막(150)과 제2전극층(140) 사이에는 광학적 투명 접착제(OCA: Optical Clear Adhesive: 미도시)가 위치하여 서로 접착될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1전극층(120)과 제2절연막(130) 사이에도 OCA 물질이 위치하여 서로 접착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 터치 센서 패널(100)은 제1전극(T), 제2전극(R) 및 제3전극(C)을 포함하며, 이들 3종류의 전극은 제1전극층(120)과 제2전극층(140)에 포함될 수 있다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 구성을 예시한다. 도4에서는 제1전극층(120)에 제1전극(T)과 제3전극(C)이 위치하고, 제1전극층(120)과 절연막(130)을 사이에 두고 위치하는 제2전극층(140)에는 제2전극(R)이 위치하는 경우를 예시한다. 도4에서 제1전극(T)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 제1전극(T0, T1, T2, T3)을 포함하고 제2전극(R)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 제2전극(R0, R1, R2, R3)를 포함할 수 있다.

종래에는 터치 센서 패널(100)이 두 종류의 전극, 즉 구동전극(T)과 수신전극(R)을 포함하도록 구성되었다. 따라서, 제1전극층(120)에 한 종류의 제1전극(T)만이 위치하였다. 이때, 디스플레이 패널(600)과 같은 구성으로부터 생성되는 전자기적 신호를 포함하는 노이즈(noise)를 차단하는 차폐 기능을 높이기 위해서 복수의 제1전극(T) 각각의 폭은 수신전극인 제2전극(R)의 폭보다 넓게 형성되는 것이 일반적이었다. 하지만, 이러한 종래의 구성에서 제1전극(T)의 폭이 넓은 경우 제1전극(T)과 제2전극(R) 사이의 상호 정전용량 변화를 감지함으로써 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 감지하는 것은 용이하였다. 하지만, 도2에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 폭이 넓은 제1전극(T)을 사용하는 경우, 기준 전위층(700)과 제2전극(R) 사이의 자체 정전용량의 변화 및/또는 기준 전위층(700)에 의해 제1전극(T)과 제2전극(R) 사이의 상호 정전용량 변화가 감소하여 터치 압력의 크기의 측정이 방해받을 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해서 제1전극(T)의 폭은 제2전극(R)과 마찬가지로 형성될 수 있다. 즉, 제1전극(T)의 폭은 넓지 않게 형성될 수 있다. 이 경우에 노이즈로 인해 2차원 터치 위치의 검출 정확도가 떨어질 수 있다. 또한, 이러한 문제점을 해소하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 제3전극(C)을 더 포함할 수 있다.

도4에서 제3전극(C)은 제1전극(T)과 마찬가지로 제1축으로 연장된 복수의 제3전극(C0, C1, C2, C3)을 포함할 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며 제3전극(C)은 실시예에 따라 다른 형상 및/또는 연장 방향을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 제3전극(C)의 작동을 제어하여 노이즈의 영향을 줄여 터치 위치의 검출시 오차를 최소화하면서 터치 압력의 크기 또한 정확히 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)에 의한 제3전극(C), 제1전극(T) 및 제2전극(R)의 동작예를 설명한다.

제1동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 검출부(300)로 하여금 복수의 제2전극(R)으로부터 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 입력받음과 동시에 복수의 제3전극(C)으로부터 또한 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받도록 제어할 수 있다.

검출부(300)는 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C) 또한 수신전극으로서 기능하므로 검출부(300)가 터치 위치를 검출하는 때 제3전극(C)은 낮은 임피던스(low impedance)로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.

검출부(300)는 수신전극으로서 기능하는 제3전극(C)으로부터 수신되는 제2신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제1전극(T) 및 제3전극(C)과 기준 전위층(700) 사이에 어떠한 차폐 기능을 하는 구성도 존재하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제3전극(C) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제3전극(C)로부터의 제2신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

제2동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 제1시간구간에 복수의 제3전극(C)이 제1임피던스로 유지되고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제3전극이 제2임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다. 이때, 제2임피던스는 제1임피던스보다 클 수 있다. 제어부(400)는 검출부(300)가 제2전극(R)으로부터 신호를 수신하는 시간을 시분할하여 제1시간구간에서는 제3전극(C)이 제1임피던스로 유지되도록 하고 제2시간구간에는 제3전극(C)이 제2임피던스로 유지되도록 제어한다.

검출부(300)는 제1시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 낮은 임피던스로 유지되어 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하므로 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다. 본원 명세서에서 차폐 기능을 수행하기 위해 제3전극(C)이 낮은 임피던스를 갖도록 제어될 수 있다. 임피던스는 전류 흐름의 교류 저항값을 의미하며 본 발명의 실시예에 따라 차폐 기능을 수행하기 위한 낮은 임피던스는 10KΩ 이하의 저항 값을 나타낼 수 있다. 본원 명세서에서 노이즈 차폐를 위한 차폐 임피던스는 낮은 임피던스로 지칭될 수 있다. 제3전극(C)이 10KΩ보다 큰 임피던스로 DC 전압에 인가되는 경우 노이즈 차폐 기능을 수행하기 어렵다. 본원 명세서에서 낮은 임피던스 또는 제1임피던스는 차폐 기능을 실시할 수 있도록 하는 차폐 임피던스와 동일하게 해석될 수 있으며 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 예컨대 10KΩ이하의 범위를 가질 수도 있다. 차폐 기능을 수행하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 제3전극(C)은 그라운드(ground)나 DC(Direct Current) 전원 등의 DC 전압에 낮은 임피던스로 연결될 수 있다. 본 명세서에서 제3전극(C)이 낮은 임피던스로 유지되는 경우는 제3전극(C)이 그라운드(ground)로 유지되는 경우도 포함할 수 있다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 높은 임피던스로 DC 전압에 연결되므로 차폐 기능을 수행하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제2전극(R) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제2전극(R)로부터의 제1신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제3전극(C)의 제2임피던스는 1000Ω 이상의 높은 저항 값을 가질 수 있다. 본원 명세서에서 노이즈 차폐가 방지되는 차폐 방지 임피던스는 높은 임피던스로 지칭될 수 있다. 저항값이 높아질수록 차폐기능이 떨어지며 저항값이 작아질수록 차폐 기능이 좋아질 수 있다. 제3전극(C)이 1000Ω보다 작은 임피던스로 DC 전압에 인가되는 경우 노이즈 차폐 성능이 매우 높을 수 있다. 본원 명세서에서 높은 임피던스 또는 제2임피던스는 차폐 기능이 약화되도록 하는 차폐 방지 임피던스와 동일하게 해석될 수 있으며 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 예컨대, 1000Ω이상의 범위를 가질 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 차폐 기능을 수행하지 않도록 제3전극(C)은 그라운드(ground)나 DC(Direct Current) 전원 등의 DC 전압에 높은 임피던스로 연결될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제3전극(C)이 제2임피던스로 유지되는 경우는, 제3전극(C)이 플로우팅(floating) 상태로 유지되는 경우를 포함할 수 있다. 플로우팅 상태는 저항값이 무한한 경우일 수 있다.

제3동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 검출부(300)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제2전극(R)으로부터 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 입력받도록 하고 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제3전극(C)으로부터 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받도록 제어할 수 있다.

이때, 제어부(400)는 제1시간구간 동안에 복수의 제3전극(C)은 낮은 임피던스로 유지되도록 하고 제2시간구간 동안에 복수의 제2전극(R)은 낮은 임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다. 여기서, 낮은 임피던스는 10KΩ이하의 임피던스일 수 있다.

검출부(300)는 제1시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 낮은 임피던스로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하므로 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제3전극(C)으로부터 수신된 제2신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제1전극(T) 및 제3전극(C)과 기준 전위층(700) 사이에 어떠한 차폐 기능을 하는 구성도 존재하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제3전극(C) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제3전극(C)로부터의 제2신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다. 이때, 제2전극(R)이 낮은 임피던스로 유지되므로 디스플레이 패널(600)과 대향하는 방향으로부터 들어오는 노이즈가 차단될 수 있다.

제4동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)과 복수의 제3전극(C)에 구동신호를 인가하도록 하고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제1전극(T)에만 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 제2시간구간 동안에 제3전극(C)이 차폐 방지 임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다. 여기서, 차폐 방지 임피던스는 1000Ω이상의 임피던스일 수 있다.

제어부(400)는 구동부(200)가 구동신호를 인가하는 시간을 시분할하여 제1시간구간에서는 제1전극(T)외에 제3전극(C) 또한 구동전극으로서 기능하도록 하고 제2시간구간에는 제1전극(T)만이 구동전극으로 기능하도록 제어한다.

검출부(300)는 제1시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 구동전극으로서 기능하므로 낮은 임피던스로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하므로 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 높은 임피던스로 유지되므로 차폐 기능을 수행하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제2전극(R) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제2전극(R)로부터의 제1신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

제5동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)과 복수의 제3전극(C)에 구동신호를 인가하도록 하고, 검출부(300)로 하여금 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제3전극(C)으로부터 터치 센서 패널(100)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받도록 제어할 수 있다.

제어부(400)는 구동부(200)가 구동신호를 인가하는 시간을 시분할하여 제1시간구간에서는 제1전극(T)외에 제3전극(C) 또한 구동전극으로서 기능하도록 하고 제2시간구간에는 제1전극(T)만이 구동전극으로 기능하도록 제어한다. 이와 마찬가지로, 제어부(400)는 제1시간구간에는 복수의 제2전극(R)이 수신전극으로서 기능하도록 하고 제2시간구간에는 복수의 제3전극(C)이 수신전극으로서 기능하도록 제어할 수 있다. 제2시간구간에 제2전극(R)의 수신전극으로서의 기능이 배제될 필요는 없다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제3전극(C)으로부터 수신된 제2신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제1전극(T) 및 제3전극(C)과 기준 전위층(700) 사이에 어떠한 차폐 기능을 하는 구성도 존재하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제3전극(C) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제3전극(C)로부터의 제2신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 구성의 변형예를 예시한다. 즉, 도4 및 이하의 도6과 관련된 설명에서 복수의 제3전극(C)은 서로 전기적으로 연결되어 있지 않아 별도의 채널을 구성할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 복수의 제3전극(C) 중 적어도 두 개 이상은 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 도5에서는 네 개의 제3전극(C0, C1, C2, C3)은 전도성 트레이스(trace: b)를 통해서 서로 전기적으로 연결되어 제3전극(C)을 구성하는 것이 예시되어 있다. 복수의 제3전극(C) 중 서로 전기적으로 연결될 수 있는 전극의 개수는 임의의 수로 정해질 수 있다. 예컨대, 복수의 제3전극(C) 중 2개씩 서로 전기적으로 연결되거나, 3개씩, 또는 임의의 개수의 전극끼리 서로 전기적으로 연결되는 것도 가능하다.

도5에 도시된 바와 같이, 전기적으로 연결된 복수의 제3전극 사이에는 채널(channel)을 공유할 수 있으므로 핀(pin) 개수를 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 제3전극(C)이 낮은 제1임피던스 또는 높은 제2임피던스로 유지되거나, 압력을 검출하는 수신전극으로서 기능하거나, 또는 구동신호가 인가되는 구동전극으로 기능하는 경우에 복수의 제3전극끼리 전기적으로 연결하여 하나의 채널만을 구성할 수 있다. 터치 압력 크기는 하나의 채널을 통해 정전용량 변화량의 총합이 반영된 신호로부터 획득할 수 있다. 이러한 사항은 명세서 전반에 걸친 실시예에 적용될 수 있다.

도6는 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 또 다른 구성을 예시한다. 도6에서는 제1전극층(120)에 제3전극(C)이 위치하고, 제1전극층(120)과 절연막(130)을 사이에 두고 위치하는 제2전극층(140)에는 제1전극(T) 및 제2전극(R)이 위치하는 경우를 예시한다. 도6에서 특정 패턴이 예시되어 있으나 제1전극(T)과 제2전극(R)은 동일한 층에 형성되어 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있는 임의의 형태의 패턴을 포함할 수 있다.

도6에서 제1전극(T)과 제2전극(R)은 서로 동일한 층에 형성되어 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 위치뿐 아니라 터치 압력을 검출하도록 구성될 수 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 복수의 제1전극(T)과 복수의 제2전극(R)은 제2축 방향으로 연장된 M개의 열 및 제1축 방향으로 연장된 N개의 행(M X N, 여기서 M 및 N은 자연수)으로 배치된 복수의 감지부(A)를 포함하는 터치 검출 영역을 형성할 수 있다.

이때, 복수의 감지부(A) 각각은 서로 접촉되지 않는 제1전극(T) 및 제2전극(R)을 포함할 수 있다. 도6에서는 각 감지부(A)에서의 패턴의 형상이 모두 동일한 것을 예시한다. 제1전극(T)은 제1축 방향으로 연장된 바(bar) 형태이다. 따라서, 터치 센서 패널에 대한 터치시 제1전극(T) 의 신호를 처리함으로써 제2축 방향의 터치 위치를 검출할 수 있다.

제2전극(R)은 감지부(A)마다 분할된 사각 형태의 패턴을 가짐을 알 수 있다. 하지만, 감지부(A)에 포함된 각각의 분할 제2전극마다 전도성 트레이스에 연결되어 있다. 이때, 도6에 도시된 바와 같이, 동일한 열에 포함된 분할 제2전극들은 서로 전도성 트레이스를 통해 전기적으로 연결되어 있음을 알 수 있다. 서로 다른 열에 포함된 분할 제2전극들은 서로 전기적으로 절연되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 첫번째 열(최상단 열)에 위치한 4개의 분할 제2전극은 R0 전극을 구성하고, 두번째 열에 위치한 4개의 분할 제2전극은 R1 전극을 구성하고, 마찬가지로 네번째 열에 위치한 4개의 분할 제2전극은 R3 전극을 구성하고 있다. 따라서, 제2전극(R)으로부터의 신호를 처리함으로써 터치 센서 패널에 대한 터치시 제1축 방향의 터치 위치를 검출할 수 있다.

도6에서는 터치 위치 검출시 노이즈를 차폐시켜 검출 오차를 줄이면서도 터치 압력의 검출 정확도를 높이기 위해서 제3전극(C)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 제2전극층(140)과 절연막(130)을 사이에 두고 위치한 제1전극층(120)에 위치할 수 있다.

도6에서 제3전극(C)은 제1전극(T)과 마찬가지로 제1축으로 연장된 복수의 제3전극(C0, C1, C2, C3)을 포함할 수 있다. 이때, 제3전극(C)의 폭은 차폐 기능을 높이기 위해서 넓은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 도4 및 도6에서 제3전극(C)은 제1축 방향으로 연장되는 것이 예시되나 이는 단지 예시일 뿐이며 실시예에 따라 다른 형태 및 다른 방향으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 제3전극(C)의 작동을 제어하여 노이즈의 영향을 줄여 터치 위치의 검출시 오차를 최소화하면서 터치 압력의 크기 또한 정확히 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 이하에서는 도6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)에 의한 제3전극(C), 제1전극(T) 및 제2전극(R)의 동작예를 설명한다.

제6동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 제1시간구간에 복수의 제3전극(C)이 제1임피던스로 유지되고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제3전극이 제2임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다. 이때, 제2임피던스는 제1임피던스보다 클 수 있다. 이에 대한 설명은 도4와 관련된 내용을 참조할 수 있으며 중복된 사항은 생략한다. 제어부(400)는 검출부(300)가 제2전극(R)으로부터 신호를 수신하는 시간을 시분할하여 제1시간구간에서는 제3전극(C)이 제1임피던스로 유지되도록 하고 제2시간구간에는 제3전극(C)이 제2임피던스로 유지되도록 제어한다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 제3전극(C)은 높은 임피던스로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하지 않는다. 따라서, 제1전극(T)과 제2전극(R) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제2전극(R)로부터의 제1신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

제7동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)과 복수의 제3전극(C)에 구동신호를 인가하도록 하고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 복수의 제1전극(T)에만 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 제2시간구간 동안에 제3전극(C)이 차폐 방지 임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제3전극(C)은 반드시 제1전극(T) 또는 제2전극(R)과 형상 및 구성 물질에 있어서 구분될 필요는 없다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 제3전극(C)은 제1전극(T)과 동일한 형상 및 구성 물질로 형성될 수 있다. 따라서, 전술한 본 발명의 실시예는 명시적으로 제3전극(C)을 따로 구분하여 형성하지 않고 제1전극(T)의 일부를 차용하여서도 구현될 수 있다. 도7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 전극의 또 다른 구성을 예시한다. 도7에서는 절연막(130)을 사이에 두고 위치하는 복수의 제1전극(T)과 복수의 제2전극(R)만을 포함하면서도, 터치 위치 검출시 노이즈를 차폐시켜 검출 오차를 줄이면서도 터치 압력의 검출 정확도를 높일 수 있도록 하는 구성이 도시된다. 복수의 제1전극(T)은 제1전극층(120)에 위치하고 제2전극(R)은 절연막(130)을 사이에 두고 위치한 제2전극층(140)에 위치할 수 있다. 여기서, 제1전극(T)은 구동전극뿐 아니라 도4 내지 도6과 관련하여 설명된 제3전극(C)으로서의 기능도 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 제2전극(T)의 작동을 제어하여 노이즈의 영향을 줄여 터치 위치의 검출시 오차를 최소화하면서 터치 압력의 크기 또한 정확히 측정할 수 있도록 구성될 수 있다. 이하에서는 도7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)에 의한 제1전극(T) 및 제2전극(R)의 동작예를 설명한다.

제8동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)에 구동신호를 인가하고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 상기 복수의 제1전극(T) 중 일부 전극에만 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 검출부(300)로 하여금 상기 제1시간구간에 상기 복수의 제2전극으로부터 상기 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 입력받고 상기 제2시간구간에 상기 복수의 제1전극 중 상기 일부 전극을 제외한 나머지 전극으로부터 상기 터치 센서 패널의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변하는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받도록 제어할 수 있다.

예컨대, 제1시간구간에 복수의 제1전극(T) 전체는 구동전극으로서 기능할 수 있고 제2시간구간에 복수의 제1전극(T) 중 일부 전극만이 구동전극으로서 기능할 수 있다. 여기서, 제1시간구간에 구동되는 제1전극의 개수는 제2시간구간 동안에 구동되는 제1전극의 개수보다 큰 경우를 포함하며 반드시 복수의 제1전극(T) 모두가 제1시간구간 동안에 구동되어야 하는 것은 아니다. 또한, 일부의 의미는 1 이상의 정수로서 복수의 제1전극(T)의 총 개수보다 작은 값을 갖는 정수일 수 있다. 예컨대, 일부 전극은 홀수 번째 전극(T1, T3)이 수 있다. 또한, 제1시간구간 동안에 제2전극(R)은 수신전극으로서 기능하고 제2시간구간 동안에 상기 복수의 제1전극(T) 중 상기 일부 전극(T1, T2)을 제외한 나머지 전극(T0, T2)이 수신전극으로서 기능할 수 있다. 여기서, 나머지 전극(T0, T2)은 상기 복수의 제1전극(T) 중 상기 일부 전극(T1, T2)을 제외한 전극 중 일부만을 포함할 수도 있다.

검출부(300)는 제1시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제1전극(T)은 모두 낮은 임피던스로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하므로 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 복수의 제1전극(T) 중 상기 일부 전극(T1, T3)을 제외한 나머지 전극(T0, T2)으로부터 수신된 제2신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 상기 일부 전극(T1, T3) 및 나머지 전극(T0, T2)과 기준 전위층(700) 사이에 어떠한 차폐 기능을 하는 구성도 존재하지 않는다. 따라서, 상기 일부 전극(T1, T3) 및 나머지 전극(T0, T2) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 나머지 전극(T0, T2)으로부터의 제2신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다. 이때, 제2전극(R)이 수신전극으로서 기능하는 것이 배제되지 않는다.

제9동작예

본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)에 구동신호를 인가하고 상기 제1시간구간과 다른 제2시간구간에 상기 복수의 제1전극(T) 중 일부 전극(T1, T3)에만 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 제2시간구간 동안에 상기 복수의 제1전극(T) 중 상기 일부 전극(T1, T3)을 제외한 나머지 전극(T0, T2)은 차폐 방지 임피던스로 유지되도록 제어할 수 있다. 여기서, 차폐 방지 임피던스는 1000Ω이상의 임피던스일 수 있다.

예컨대, 제1시간구간에 복수의 제1전극(T)은 구동전극으로서 기능할 수 있고 제2시간구간에 복수의 제1전극(T) 중 일부 전극(T1, T3)만이 구동전극으로서 기능할 수 있다.

검출부(300)는 제1시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 제1전극(T)은 구동전극으로서 기능하므로 낮은 임피던스로 DC 전압에 연결되어 차폐 기능을 수행하므로 터치 위치의 검출시에 노이즈로 인한 오차가 감소될 수 있다.

검출부(300)는 제2시간구간 동안에 제2전극(R)으로부터 수신된 제1신호로부터 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 복수의 제1전극(T) 중 일부 전극(T1, T3)을 제외한 나머지 전극(T0, T2)가 높은 임피던스로 유지되므로 차폐 기능을 수행하지 않는다. 따라서, 일부 전극(T1, T3)과 제2전극(R) 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화뿐 아니라 기준 전위층(700)과의 관계에서 자체 정전용량의 변화가 발생하는 것이 방해받지 않으므로 제2전극(R)로부터의 제1신호를 통해 터치 압력 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 터치 입력 장치
100: 터치 센서 패널
200: 구동부
300: 검출부
400: 제어부
500: 에어갭
600: 디스플레이 패널
700: 기준 전위층
900: 객체

Claims

제1전극과 제2전극, 및 상기 제1전극과 동일한 층에 형성된 제3전극을 포함하는 터치 센서;
디스플레이 패널;
기준 전위층;
구동부; 및
검출부;를 포함하고,
상기 터치 센서는 상기 디스플레이 패널과 완전 라미네이션 되고,
터치 압력이 인가되면, 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고,
상기 기준 전위층은, 상기 터치 센서와 이격되어 배치되고,
상기 제2전극으로부터 검출되고, 객체가 터치 표면을 휘어짐 없이 터치하는 경우, 상기 객체가 상기 터치 센서에 근접함에 따라 상기 객체로 흡수되어 변하는 제1정전용량에 기초하여 터치 위치를 검출하고,
상기 제3전극으로부터 검출되고, 상기 터치 센서와 상기 기준 전위층 사이의 거리에 따라 변하는 제2정전용량에 기초하여 상기 터치 압력의 크기를 검출하고,
상기 구동부는 상기 제1전극에 구동신호를 인가하고,
상기 검출부는 상기 제1정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 상기 제2정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신하는,
터치 입력 장치.
제1항에 있어서,
상기 기준 전위층은, 상기 터치 압력이 인가될 때 휘어짐이 없는 위치에 배치되는,
터치 입력 장치.
삭제
제1전극과 제2전극, 및 상기 제1전극과 동일한 층에 형성된 제3전극을 포함하는 터치 센서;
디스플레이 패널;
기준 전위층;
구동부; 및
검출부;를 포함하고,
상기 터치 센서는 상기 디스플레이 패널의 내부에 배치되고,
터치 압력이 인가되면, 상기 터치 센서 및 상기 디스플레이 패널이 휘어지고,
상기 기준 전위층은, 상기 터치 센서와 이격되어 배치되고,
상기 제2전극으로부터 검출되고, 객체가 터치 표면을 휘어짐 없이 터치하는 경우, 상기 객체가 상기 터치 센서에 근접함에 따라 상기 객체로 흡수되어 변하는 제1정전용량에 기초하여 터치 위치를 검출하고,
상기 제3전극으로부터 검출되고, 상기 터치 센서와 상기 기준 전위층 사이의 거리에 따라 변하는 제2정전용량에 기초하여 상기 터치 압력의 크기를 검출하고,
상기 구동부는 상기 제1전극에 구동신호를 인가하고,
상기 검출부는 상기 제1정전용량에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 상기 제2정전용량에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신하는,
터치 입력 장치.
제4항에 있어서,
상기 기준 전위층은, 상기 터치 압력이 인가될 때 휘어짐이 없는 위치에 배치되는,
터치 입력 장치.
삭제
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부는 제1시간구간에 상기 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신하고, 제2시간구간에 상기 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신하는,
터치 입력 장치.
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 제1신호를 상기 제2전극으로부터 수신함과 동시에, 상기 제2신호를 상기 제3전극으로부터 수신하는,
터치 입력 장치.
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