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KR102533079B1 - 터치 압력 감지 장치 - Google Patents

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KR102533079B1
KR102533079B1 KR1020160099643A KR20160099643A KR102533079B1 KR 102533079 B1 KR102533079 B1 KR 102533079B1 KR 1020160099643 A KR1020160099643 A KR 1020160099643A KR 20160099643 A KR20160099643 A KR 20160099643A KR 102533079 B1 KR102533079 B1 KR 102533079B1
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전장황
정창섭
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Abstract

본 발명에 의한 터치 압력 감지 장치는, 기판; 상기 기판의 일면 상에 제공되는 터치 센서부; 상기 기판의 일면에 반대하는 타면 상에 제공되는 제1 압력 센싱 전극; 상기 제1 압력 센싱 전극 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극의 일부를 노출하는 제1 개구 영역을 포함하는 보호층; 상기 터치 센서부와 상기 제1 압력 센싱 전극을 전기적으로 연결하기 위한 연성 회로 기판; 및 상기 제1 개구 영역 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 상기 연성 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위한 도전부재를 포함한다.

Description

터치 압력 감지 장치{APPARATUS FOR SENSING TOUCH PRESSURE}
본 발명은 터치 압력 감지 장치에 관한 것이다.
터치 감지 장치는 표시패널 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다. 이와 같은 터치 감지 장치는 키보드 및 마우스와 같이 표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 감지 장치가 발전을 거듭하면서 보다 섬세하고 다양한 터치 기능을 이용하는 애플리케이션들에 대한 요구가 늘어나고 있다. 따라서, 터치 감지 장치는 터치 위치를 감지하는 기능뿐만 아니라, 터치 압력을 감지하기 위한 기능을 부가하기도 한다. 터치 압력 감지 장치는 터치 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 목적은 비용이 절감되고 두께가 감소된 터치 압력 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 압력 감지 장치는 기판; 상기 기판의 일면 상에 제공되는 터치 센서부; 상기 기판의 일면에 반대하는 타면 상에 제공되는 제1 압력 센싱 전극; 상기 제1 압력 센싱 전극 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극의 일부를 노출하는 제1 개구 영역을 포함하는 보호층; 상기 터치 센서부와 상기 제1 압력 센싱 전극을 전기적으로 연결하기 위한 연성 회로 기판; 및 상기 제1 개구 영역 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 상기 연성 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위한 도전부재를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 도전부재는 제1 도전성 점착체층 및 제2 도전성 점착제층 사이에 도전성 원단이 위치하는 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 도전성 점착제층 각각은 고분자 점착제에 금속 도전볼이 배합될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 도전부재의 두께는 상기 보호층의 두께보다 두꺼울 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 압력 센싱 전극은 은 페이스트(paste)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 기법으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 압력 센싱 전극과 이격되어 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 정전 용량을 형성하는 상기 제2 압력 센싱 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 압력 센싱 전극은 접지될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 압력 센싱 전극은 브라켓과 일체형 구조일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 압력 센싱 전극의 전기적 특성값을 감지하여 터치 압력의 크기를 산출하는 터치 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 표시 패널의 봉지 기판이며, 상기 터치 센서부는 상기 봉지 기판 상에 직접적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 표시 패널의 화소 어레이 기판이며, 상기 터치 센서부는 상기 화소 어레이 기판 상에 직접적으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 터치 스크린 패널의 베이스 기판일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 터치 센서부는 터치 위치를 감지하기 위한 복수의 감지 전극들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연성 회로 기판의 일 단부는 상기 터치 센서부와 전기적으로 연결되며, 타 단부는 상기 도전부재를 통해 상기 제1 압력 센싱 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연성 회로 기판은 제1 보호층과 제2 보호층 사이에 도전층이 위치하며, 상기 연성 회로 기판의 상기 제1 개구 영역에 대응되는 타 단부는 상기 도전층의 일부를 노출하도록 상기 제1 보호층 또는 상기 제2 보호층의 일부가 제거된 제2 개구 영역을 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 기판 상에 프린팅 기법으로 압력 센싱 전극을 형성하고, 보호층의 개구 영역 내에 위치하는 도전 부재를 이용해 상기 압력 센싱 전극과 연성 회로 기판을 전기적으로 연결함으로써, 종래에 비해 비용이 절감되고 두께가 감소된 터치 압력 감지 장치를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 I-I'선에 따른 터치 입력 감지 장치의 부분 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 도전부재를 확대 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 부분 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 I-I'선에 따른 터치 입력 감지 장치의 부분 단면도이며, 도 1c는 도 1b의 도전부재를 확대 도시한 단면도이다.
단, 도 1a는 터치 압력 감지 장치의 연성 회로 기판(50)이 밴딩(bending)되기 이전에 보호층(40)의 일면을 바라보는 평면도이고, 도 1b는 상기 연성 회로 기판(50)이 밴딩되어 상기 보호층(40)의 일면에 접하는 상태에서의 부분 단면도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치는 표시 패널(10), 터치 센서부(20), 제1 압력 센싱 전극(31), 제2 압력 센싱 전극(32), 보호층(40), 연성 회로 기판(50), 도전부재(60) 및 터치 컨트롤러(70)를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 화소부(미도시)가 형성된 화소 어레이 기판(11)과 상기 화소 어레이 기판(11)을 커버하는 봉지(encapsulation) 기판(12)을 포함한다. 상기 표시 패널(10)은 전체 또는 일부가 가요성(flexibility)을 갖는 플렉서블 표시 패널일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 표시 패널(10)은 유기전계발광 표시 패널일 수 있으며, 공지된 다양한 예가 적용될 수 있다.
상기 화소 어레이 기판(11)과 상기 봉지 기판(12)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 화소 어레이 기판(11)과 상기 봉지 기판(12)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 화소 어레이 기판(11)과 상기 봉지 기판(12)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 화소 어레이 기판(11)과 상기 봉지 기판(12)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
상기 터치 센서부(20)는 터치 위치를 감지하기 위한 복수의 감지 전극들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 터치 센서부(20)는 제1 감지 전극들(21), 제2 감지 전극들(22) 및 연결부(23)를 포함한다. 또한, 상기 터치 센서부(20)는 상기 봉지 기판(12)의 일면(FF) 상에 직접적으로 형성된다.
상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 터치 입력을 감지하기 위한 다수의 도전 패턴들로써, 활성 영역에 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 서로 동일한 레이어 또는 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다. 상기 제1 감지 전극들(21)과 상기 제2 감지 전극들(22) 사이에는 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성되며, 터치 이벤트가 발생되는 경우 상기 상호 정전 용량이 변화하게 된다. 다른 실시예에서, 상기 터치 센서부(20)는 자기 정전 용량(self capacitance) 방식의 감지 전극들로 구성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 다양한 형상, 예컨대, 막대형, 마름모형 등을 포함하는 다각형 또는 원형으로 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22) 각각은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 감지 전극들(21)과 상기 제2 감지 전극들(22)의 접촉을 막기 위하여, 상기 제1 감지 전극들(21)과 상기 제2 감지 전극들(22) 사이에는 절연막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 절연막은 상기 제1 감지 전극들(21)과 상기 제2 감지 전극들(22)의 사이에서 전면적으로 형성되거나, 상기 제1 감지 전극들(21)과 상기 제2 감지 전극들(22)의 교차 부위에서 국부적으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 빛이 투과될 수 있도록 투명 전극 물질로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 동일한 레이어에 배열됨을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 공지된 다양한 도전 패턴들의 형상, 구조, 재질로부터 선택될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 복수의 도전라인이 교차하는 구조를 갖는 메쉬(mesh) 형태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)은 전도성 금속 물질 또는, 은 나노 와이어(AgNW), 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등의 전도성 나노 화합물로 만들어질 수 있다.
상기 연결부(23)는 상기 제1 감지 전극들(21) 및 상기 제2 감지 전극들(22)과 라인 단위로 연결되는 연결배선들(미도시)과 외부의 회로에 연결되기 위한 패드부(미도시)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 연결부(23)는 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)과 동일한 레이어에 제공될 수 있다.
상기 연결배선들은 비활성 영역에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 투명 전극 물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 상기 재료의 합금 등의 저저항 금속물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결배선들은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 상기 금속물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중막을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 터치 센서부(20)는 정전 용량 방식임을 예시하였으나, 다른 방식의 터치 센서부가 채용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 터치 센서부(20)는 저항막 방식(resistive type), 적외선 감지 방식(infrared beam type), 표면 초음파 전도 방식(surface acoustic wave type), 적분식 장력 측정 방식(integral strain gauge type), 압전 방식(piezo type) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 터치 압력을 감지하기 위한 구조물이다. 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 커패시터의 역할을 수행할 수 있으며, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이에는 소정의 정전 용량(cap)이 형성될 수 있다.
상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이의 정전 용량(cap)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)의 이격 거리에 따라 변화될 수 있다.
예를 들어, 터치 이벤트가 발생한 경우, 상기 터치 이벤트에 대응하여 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 상기 정전 용량(cap)은 변화될 수 있다.
이에 따라, 터치 이벤트 발생 시, 상기 정전 용량(cap)의 변화량을 검출함으로써, 상기 정전 용량(cap)의 변화량에 대응되는 상기 터치 압력의 크기를 인식할 수 있다.
상기 제1 압력 센싱 전극(31)은 상기 봉지 기판(12)의 일면(FF)에 반대하는 타면(BF) 상에 위치하는 도전층 또는 적어도 하나의 도전 패턴이다. 상기 제1 압력 센싱 전극(31)은 상기 정전 용량(cap)을 형성하기 위한 커패시터의 일 전극에 대응된다.
일 실시예에서, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)은 상기 화소 어레이 기판(11)의 배면 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)은 은 페이스트(paste)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 기법으로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)의 박막화가 가능해진다. 상기 제1 압력 센싱 전극(31)은 사각형의 판 형상일 수도 있으나, 다양한 크기 및 모양을 가질 수 있다.
상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 이격되어 위치하는 도전층 또는 적어도 하나의 도전 패턴이다. 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 정전 용량(cap)을 형성하기 위한 커패시터의 타 전극에 대응된다. 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 전기적으로 접지될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 브라켓과 일체형 구조일 수 있다. 즉, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 브라켓의 일부일 수 있으며, 상기 브라켓의 일부는 상기 커패시터의 타 전극으로 활용할 수 있다. 또한, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 브라켓과 별도의 구성 요소로 존재할 수 있으며, 이 경우 상기 브라켓 상에 위치할 수 있다.
상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31) 전체 또는 일부와 중첩될 수 있는 판 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이에 별도의 구성이 존재하지 않는 에어갭 구조임을 예시하였으나, 다른 실시예에서, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이에 탄성 부재가 구비될 수 있다.
상기 탄성 부재는 외부의 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재는 외부로부터의 압력에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다. 또한, 탄성 부재는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위해 절연성을 가질 수 있다.
상기 보호층(40)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31) 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)의 일부를 노출하는 제1 개구 영역(OA1)을 포함한다. 상기 보호층(40)은 상기 제1 압력 센싱 전극(31)을 보호하는 기능을 하며, 일부가 제거되어 상기 제1 압력 센싱 전극(31)이 외부와 연결될 수 있도록 상기 제1 개구 영역(OA1)을 갖는다. 상기 제1 개구 영역(OA1)의 크기, 위치 및 형태는 상기 도전부재(60)의 크기, 위치 및 형태에 대응되며, 다양한 실시예를 가질 수 있다.
상기 보호층(40)은 합성수지를 이용한 필름 또는 발포체 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(40)은 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 연성 회로 기판(50)은 상기 터치 센서부(20)와 상기 제1 압력 센싱 전극(31)을 전기적으로 연결하기 위한 구성이다. 상기 연성 회로 기판(50)은 전체적으로 또는 부분적으로 플렉서블한 재질로 구성되며, 상기 상기 표시패널(10)의 일 변을 따라 밴딩되어 상기 표시패널(10)의 전면 측에 위치하는 상기 터치 센서부(20)와 상기 표시패널(10)의 후면 측에 위치하는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)을 전기적으로 연결시킨다.
상기 연성 회로 기판(50)의 일 단부는 상기 터치 센서부(20)와 연결되며, 타 단부는 상기 도전부재(60)를 통해 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 전기적으로 연결된다. 상기 연성 회로 기판(50) 상에는 상기 터치 센서부(20) 및 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 전기적으로 연결되는 상기 터치 컨트롤러(70)가 위치할 수 있다.
구체적으로, 상기 연성 회로 기판(50)은 제1 보호층(51)과 제2 보호층(52) 사이에 도전층(53)이 위치하는 구조를 갖는다. 상기 제1 보호층(51)과 상기 제2 보호층(52)은 절연 물질을 포함하며, 상기 도전층(53)은 금속 등의 도전 물질을 포함한다.
상기 도전층(53)의 일 단부는 상기 터치 센서부(20)의 상기 연결부(23)에 부착되며, 상기 도전층(53)의 타 단부는 상기 도전부재(60)에 부착된다. 이때, 상기 제1 개구 영역(OA1)에 대응되는 상기 연성 회로 기판(50)의 타 단부는 상기 도전층(53)의 일부를 노출하도록 상기 제2 보호층(52)의 일부가 제거된 제2 개구 영역(OA2)을 갖는다. 여기서, 상기 제2 개구 영역(OA2)은 상기 제1 개구 영역(OA1)에 대응되는 동일한 크기를 가질 수 있다. 상기 연성 회로 기판(50)이 밴딩될 때, 상기 제1 개구 영역(OA1)과 상기 제2 개구 영역(OA2)이 중첩되도록 정렬되어야 한다.
부가적으로, 상기 연성 회로 기판(50)과 상기 터치 센서부(20) 사이, 상기 연성 회로 기판(50)과 상기 보호층(40) 사이에는 적절한 크기의 접착부재(미도시)가 제공되어 접착력이 확보될 수 있다.
상기 도전부재(60)는 상기 보호층(40)의 상기 제1 개구 영역(OA1) 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 연성 회로 기판(50)을 전기적으로 연결하는 구성이다. 상기 도전부재(60)는 전도성을 갖는 점착물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 도전부재(60)는 제1 도전성 점착체층(61) 및 제2 도전성 점착제층(62) 사이에 도전성 원단(63)이 위치하는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전성 점착제층(61, 62) 각각은 아크릴 계열의 고분자 점착제에 전류가 흐를 수 있도록 금속 도전볼(65)이 배합된 구조를 가질 수 있다. 상기 금속 도전볼(65)은 니켈 및 구리 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전성 원단(63)은 면 등의 섬유소재에 전류가 흐를 수 있도록 니켈 및 구리 중 적어도 하나의 물질이 포함될 수 있다.
상기 도전부재(60)의 크기, 위치 및 형태는 다양한 실시예를 가질 수 있다. 단, 상기 연성 회로 기판(50)의 도전층(53)에 접착이 용이하게 되도록, 상기 도전부재(60)의 두께는 상기 보호층(40)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.
상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)의 전기적 특성값을 감지하여 터치 압력의 크기를 산출한다. 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 상기 제2 압력 센싱 전극(32) 사이의 정전 용량(cap)의 변화량을 감지함으로써, 인가되는 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.
이를 위하여, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)과 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)이 접지될 경우, 상기 제2 압력 센싱 전극(32)로부터의 출력 신호는 항상 일정하므로, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제2 압력 센싱 전극(32)과 연결이 불필요하다. 이 경우, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 압력 센싱 전극(31)로부터의 출력 신호만으로 상기 정전 용량(cap)의 변화량을 판단할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 압력 센싱 전극(31) 및 상기 제2 압력 센싱 전극(32)과 함께 연결되어, 상기 정전 용량(cap)의 변화량을 판단할 수 있다.
한편, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 터치 센서부(20)로부터의 감지신호에 기초하여 터치 위치를 판단할 수 있다. 이를 위하여, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 제1 및 제2 감지 전극들(21, 22)과 전기적으로 연결된다.
예컨대, 사람의 손가락 또는 터치 펜 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, 상기 제1 및 제2 감지전극들(21, 22)로부터 상기 연결부(23)를 경유하여 상기 터치 컨트롤러(70)로 접촉위치에 따른 상호 정전 용량의 변화가 전달된다. 그러면, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 상호 정전 용량의 변화에 따른 전기적 신호를 디지털 데이터로 변환하여 터치 입력에 대응되는 터치 위치를 파악할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 터치 컨트롤러(70)는 상기 연성 회로 기판(50)의 일 영역에 위치할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 터치 압력 감지 장치는 상기 표시패널(10)의 화소 어레이 기판(11)과 연결되고 디스플레이 구동회로가 실장된 메인(main) 연성 회로 기판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 메인 연성 회로 기판은 상기 연성 회로 기판(50)과 같이, 상기 표시패널(10)의 일 변을 따라 밴딩되어 상기 표시패널(10)의 후면 측으로 접힐 수 있으며, 상기 연성 회로 기판(50)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 부분 단면도이다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 터치 센서부(20a)는 표시 패널(10a)의 봉지 기판(12a)과 화소 어레이 기판(11a) 사이에 형성된다. 구체적으로, 상기 표시 패널(10a)은 화소부(미도시)가 형성된 화소 어레이 기판(11a)과 상기 화소 어레이 기판(11a)을 커버하는 봉지 기판(12a)을 포함할 수 있다. 상기 터치 센서부(20a)는 제1 감지 전극들(21a), 제2 감지 전극들(22a) 및 연결부(23a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 감지 전극들(21a), 상기 제2 감지 전극들(22a) 및 상기 연결부(23a) 중 적어도 하나는 상기 화소 어레이 기판(11a) 상에 형성될 수 있다. 선택적으로, 상기 제2 감지 전극들(22a) 및 상기 연결부(23a) 중 적어도 하나는 상기 봉지 기판(12a) 상에 형성될 수 있다.
한편, 상기 연성 회로 기판(50) 상에는 상기 표시 패널(10a)을 구동하기 위한 구동 회로(미도시)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 부분 단면도이다.
전술한 구성 요소와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있으며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치의 터치 센서부(20b)는 터치 스크린 패널(TSP)의 베이스 기판(13) 상에 직접적으로 형성된다. 상기 터치 스크린 패널(TSP)은 상기 베이스 기판(13)과 상기 터치 센서부(20b)를 포함할 수 있다. 상기 터치 센서부(20b)는 제1 감지 전극들(21b), 제2 감지 전극들(22b) 및 연결부(23b)를 포함할 수 있다. 상기 터치 스크린 패널(TSP)은 표시 패널(10b) 상에 위치할 수 있으며, 상기 터치 스크린 패널(TSP)과 상기 표시 패널(10b) 사이에는 접착 부재(Adh)가 제공될 수 있다.
상기 베이스 기판(13)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(13)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 베이스 기판(13)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 기판 상에 프린팅 기법으로 압력 센싱 전극을 형성하고, 보호층의 개구 영역 내에 위치하는 도전 부재를 이용해 상기 압력 센싱 전극과 연성 회로 기판을 전기적으로 연결함으로써, 종래에 비해 비용이 절감되고 두께가 감소된 터치 압력 감지 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 표시 패널 11: 화소 어레이 기판
12: 봉지 기판 20: 터치 센서부
21: 제1 감지 전극들 22: 제2 감지 전극들
23: 연결부 31: 제1 압력 센싱 전극
32: 제2 압력 센싱 전극 40: 보호층
50: 연성 회로 기판 60: 도전부재
61: 제1 도전성 점착체층 62: 제2 도전성 점착체층
63: 도전성 원단 70: 터치 컨트롤러

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면 상에 제공되는 터치 센서부;
    상기 기판의 일면에 반대하는 타면 상에 제공되는 제1 압력 센싱 전극;
    상기 제1 압력 센싱 전극 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극의 일부를 노출하는 제1 개구 영역을 포함하는 보호층;
    상기 터치 센서부와 상기 제1 압력 센싱 전극을 전기적으로 연결하기 위한 연성 회로 기판; 및
    상기 제1 개구 영역 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 상기 연성 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위한 도전부재를 포함하며, 상기 도전부재는 상기 연성 회로 기판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전부재는 제1 도전성 점착체층 및 제2 도전성 점착제층 사이에 도전성 원단이 위치하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 점착제층 각각은 고분자 점착제에 금속 도전볼이 배합됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전부재의 두께는 상기 보호층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압력 센싱 전극은 은 페이스트(paste)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 기법으로 형성됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압력 센싱 전극과 이격되어 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 정전 용량을 형성하는 제2 압력 센싱 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 압력 센싱 전극은 접지됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 압력 센싱 전극은 브라켓과 일체형 구조임을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압력 센싱 전극의 전기적 특성값을 감지하여 터치 압력의 크기를 산출하는 터치 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 표시 패널의 봉지 기판이며,
    상기 터치 센서부는 상기 봉지 기판 상에 직접적으로 형성됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 표시 패널의 화소 어레이 기판이며,
    상기 터치 센서부는 상기 표시 패널의 봉지 기판과 상기 화소 어레이 기판 사이에 형성됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 터치 스크린 패널의 베이스 기판임을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센서부는 터치 위치를 감지하기 위한 복수의 감지 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판의 일 단부는 상기 터치 센서부와 전기적으로 연결되며, 타 단부는 상기 도전부재를 통해 상기 제1 압력 센싱 전극과 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은 제1 보호층, 제2 보호층, 및 상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층 사이에 제공되는 도전층을 포함하며,
    상기 제1 개구 영역에 대응되는 상기 연성 회로 기판의 타 단부는 상기 도전층의 일부를 노출하도록 상기 제1 보호층 또는 상기 제2 보호층의 일부가 제거된 제2 개구 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  16. 기판;
    상기 기판의 일면 상에 제공되는 터치 센서부;
    상기 기판의 일면에 반대하는 타면 상에 제공되는 제1 압력 센싱 전극;
    상기 제1 압력 센싱 전극 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극의 일부를 노출하는 제1 개구 영역을 포함하는 보호층;
    상기 터치 센서부와 상기 제1 압력 센싱 전극을 전기적으로 연결하기 위한 연성 회로 기판; 및
    상기 제1 개구 영역 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 상기 연성 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위한 도전부재를 포함하고,
    상기 도전부재는 제1 도전성 점착체층 및 제2 도전성 점착제층 사이에 도전성 원단이 위치하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
  17. 기판;
    상기 기판의 일면 상에 제공되는 터치 센서부;
    상기 기판의 일면에 반대하는 타면 상에 제공되는 제1 압력 센싱 전극;
    상기 제1 압력 센싱 전극 상에 제공되며, 상기 제1 압력 센싱 전극의 일부를 노출하는 제1 개구 영역을 포함하는 보호층;
    상기 터치 센서부와 상기 제1 압력 센싱 전극을 전기적으로 연결하기 위한 연성 회로 기판; 및
    상기 제1 개구 영역 내에 위치하며, 상기 제1 압력 센싱 전극과 상기 연성 회로 기판을 전기적으로 연결하기 위한 도전부재를 포함하고,
    상기 연성 회로 기판의 일 단부는 상기 터치 센서부와 전기적으로 연결되며, 타 단부는 상기 도전부재를 통해 상기 제1 압력 센싱 전극과 전기적으로 연결되며,
    상기 연성 회로 기판은 제1 보호층, 제2 보호층, 및 상기 제1 보호층과 상기 제2 보호층 사이에 제공되는 도전층을 포함하며,
    상기 제1 개구 영역에 대응되는 상기 연성 회로 기판의 타 단부는 상기 도전층의 일부를 노출하도록 상기 제1 보호층 또는 상기 제2 보호층의 일부가 제거된 제2 개구 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 압력 감지 장치.
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