(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2017-0111801
(43) 공개일자 2017년10월12일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
G01L 1/16 (2006.01) G02F 1/1333 (2006.01)
G06F 3/041 (2006.01) H01L 41/113 (2006.01)
(52) CPC특허분류
G01L 1/16 (2013.01)
G02F 1/13338 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-0037905
(22) 출원일자 2016년03월29일
심사청구일자 2016년03월29일
(71) 출원인
주식회사 지니틱스
경기도 용인시 기흥구 흥덕1로 13 1901 (영덕동,
흥덕아이티밸리)
(72) 발명자
김남수
경기도 용인시 기흥구 사은로126번길 33, 203동
903호 (보라동, 민속마을신창미션힐아파트)
박원웅
경기도 용인시 기흥구 흥덕1로48번길 5-3 (
영덕동)
(74) 대리인
양기혁
전체 청구항 수 : 총 11 항
(54) 발명의 명칭 평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치
(57) 요 약
동일한 압력을 입력장치의 어떤 지점에 가하더라도 동일한 커패시턴스를 얻을 수 있는 압력감지 장치로서, 복수
개의 전극들을 포함하며, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있는 압력감지
층을 포함하며, 상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들의
면적이 점차 작아지도록 되어 있다.
대 표 도 - 도4
공개특허 10-2017-0111801
- 1 -
(52) CPC특허분류
G06F 3/0414 (2013.01)
H01L 41/113 (2013.01)
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 A007700102
부처명 산업통상자원부
연구관리전문기관 한국산업기술진흥원
연구사업명 광역경제권거점기관지원사업
연구과제명 하이브리드 전극을 활용한 차세대 멀티터치IC 및 모듈 개발
기 여 율 1/1
주관기관 주식회사 지니틱스
연구기간 2014.09.01 ~ 2016.08.31
공개특허 10-2017-0111801
- 2 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
디스플레이 모듈;
상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는
압력감지층; 및
상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;
을 포함하며,
상기 전극층에 대해 압력이 가해지면 상기 전극층이 휘었다가 상기 압력이 사라지면 상기 전극층이 원상태로 복
원되도록 되어 있고,
상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적
이 점차 줄어들도록 되어 있는,
압력감지장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 전극들 중 서로 다른 면적을 갖는 제1전극 및 제2전극에 각각 동일한 압력을 가했을 경우,
상기 제1전극에서의 커패시턴스 값과 상기 제2전극에서의 커패시턴스 값은 동일하도록 되어 있는,
압력감지장치.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함하며,
상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며,
상기 도전층은 바닥부에 의해 정의되며,
상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며,
상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있는,
압력감지장치.
청구항 4
제3항에 있어서, 상기 각각 동일한 압력을 가했을 경우, 상기 제1전극과 상기 도전층 간의 제1거리와 상기 제2
전극과 상기 도전층 간의 제2거리는 서로 다른 것을 특징으로 하는, 압력감지장치.
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값을 측정하는 측정부
를 더 포함하는, 압력감지장치.
청구항 6
공개특허 10-2017-0111801
- 3 -
제1항에 있어서,
상기 압력감지층은,
상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및
상기 기판과 상기 바닥부 사이에 배치된 탄성층;
을 포함하며,
상기 탄성층은, 상기 탄성층의 제1지점에 제1압력이 가해지는 경우 상기 제1지점의 두께가 감소하고, 상기 제1
압력이 사라지는 경우에는 상기 제1지점의 두께가 원상태로 복원되는 것을 특징으로 하는,
입력감지장치.
청구항 7
제1항에 있어서,
상기 압력감지층은,
상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및
상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며, 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부
를 포함하는,
입력감지장치.
청구항 8
디스플레이 모듈;
상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는
압력감지층; 및
상기 압력감지층과 평행하게 배치된 도전층;
을 포함하며,
상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층, 및 상기 탄
성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를 포함하며,
상기 탄성 기판은, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있으며,
서로 구분되며 서로 동일한 면적을 갖는 상기 탄성 기판 상의 제1영역 및 상기 탄성 기판 상의 제2영역에 대하
여, 상기 제1영역의 제1중심부와 상기 지지부 사이의 제1최소거리가 상기 제2영역의 제2중심부와 상기 지지부
사이의 제2최소거리보다 큰 경우, 상기 제1영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제1면적은 상기 제2
영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제2면적에 비하여 작은 것을 특징으로 하는,
압력감지장치.
청구항 9
제8항에 있어서,
상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함하며,
상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며,
상기 도전층은 상기 바닥부에 의해 정의되며,
상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부 간의 거리변화가 조절되며,
상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이 조절되도록 되어 있는,
압력감지장치.
공개특허 10-2017-0111801
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청구항 10
제8항에 있어서, 상기 탄성 기판의 제1지점에 제1압력이 가해진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의
제1거리는 상기 제1압력이 사라진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제2거리보다 더 작은, 압력감지
장치.
청구항 11
제8항에 있어서,
상기 복수 개의 전극들은 상기 전극층 상에서 행렬형태로 배치되어 있으며,
상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스는 서로 독립적으로 측정되도록 되어 있으며,
상기 지지부는 상기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며,
상기 전극층의 가장자리로부터 상기 전극층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적의 밀도
는 점차 줄어들도록 되어 있는,
압력감지장치.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 전자장치로서, 특히 사용자 입력으로서의 압력을 감지하는 장치에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
휴대형 사용자 기기를 비롯한 사용자 기기에는 그동안 2차원 평면상의 감지위치를 감지할 수 있는 입력장치가[0002]
제공되었다. 이 입력장치는 예컨대, 사용자 입력위치에 관한 x,y의 두 개의 좌표값을 계산할 수 있는 값을 출력
할 수 있다. 대표적으로 사용자 터치 입력 영역에 배치된 전극들을 이용하여, 상기 전극에서 형성되는 정전식
용량변화가 터치입력 여부에 의해 결정되는 원리를 이용한 입력장치의 예를 많이 찾아볼 수 있다.
한편, 사용자 경험의 다양성과 효율성을 높이기 위하여, 사용자 입력 시 입력장치에 가해지는 압력을 측정할 수[0003]
있는 장치에 대한 연구가 최근 진행되고 있다. 이러한 압력감지장치를 상술한 입력장치와 함께 사용하는 경우
x,y,z의 세 가지 방향에 관한 입력값을 얻을 수 있으므로 압력감지장치를 3D감지장치라고 부르는 경우도 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
종래에는 입력장치의 표면에 동일한 힘으로 가압하는 경우, 가압하는 위치에 따라 커패시턴스가 달라진다는 문[0004]
제가 있다. 본 발명에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여, 장치의 표면을 가압하여 입력을 받는 장치에서 입력
장치의 표면의 어느 부분을 터치하여도 동일한 변화값(감도값)을 얻을 수 있는 전극 패턴을 제공하고자 한다.
과제의 해결 수단
본 발명의 일 관점에 따른 압력감지장치는, 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대쪽 면 방향에[0005]
배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및 상기 압력감지층과 평행하게 배치된
도전층;을 포함한다. 상기 전극층에 대해 압력이 가해지면 상기 전극층이 휘었다가 상기 압력이 사라지면 상기
전극층이 원상태로 복원되도록 되어 있다. 그리고 상기 압력감지층의 가장자리로부터 상기 압력감지층의 중심부
로 갈수록, 상기 압력감지층에서 상기 복수 개의 전극들이 차지하는 면적의 비율이 점차 줄어들도록 되어 있다.
이때, 상기 복수 개의 전극들 중 서로 다른 면적을 갖는 제1전극 및 제2전극에 각각 동일한 압력을 가했을[0006]
경우, 상기 제1전극에서의 커패시턴스 값과 상기 제2전극에서의 커패시턴스 값은 동일하도록 되어 있을 수
있다.
이때, 상기 압력감지장치는, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함할 수[0007]
있다. 그리고 상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함할 수 있다.
공개특허 10-2017-0111801
- 5 -
이때, 상기 도전층은 바닥부에 의해 정의된다. 상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바
닥부 간의 거리변화가 조절되며, 상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의
값이 조절되도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 각각 동일한 압력을 가했을 경우, 상기 제1전극과 상기 도전층 간의 제1거리와 상기 제2전극과 상기[0008]
도전층 간의 제2거리는 서로 다를 수 있다.
이때, 상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값을 측정하는[0009]
측정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및 상기 기[0010]
판과 상기 바닥부 사이에 배치된 탄성층;을 포함할 수 있다. 그리고 상기 탄성층은, 상기 탄성층의 제1지점에
제1압력이 가해지는 경우 상기 제1지점의 두께가 감소하고, 상기 제1압력이 사라지는 경우에는 상기 제1지점의
두께가 원상태로 복원될 수 있다.
이때, 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을 포함하는 3D 감지전극층; 및 상[0011]
기 탄성 기판의 가장자리를 따라 배치되어 있으며, 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를
포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 압력감지장치는, 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈의 화면의 반대[0012]
쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포함하는 전극층을 갖는 압력감지층; 및 상기 압력감지층과 평
행하게 배치된 도전층;을 포함한다. 상기 압력감지층은, 상기 복수 개의 전극들이 형성되어 있는 탄성 기판을
포함하는 3D 감지전극층, 및 상기 탄성 기판을 상기 도전층에 대하여 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 탄성
기판은, 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라지면 복원되는 탄성을 갖고 있다. 그리고, 서로 구분되며
서로 동일한 면적을 갖는 상기 탄성 기판 상의 제1영역 및 상기 탄성 기판 상의 제2영역에 대하여, 상기 제1영
역의 제1중심부와 상기 지지부 사이의 제1최소거리가 상기 제2영역의 제2중심부와 상기 지지부 사이의 제2최소
거리보다 큰 경우, 상기 제1영역에 포함되어 있는 상기 복수 개의 전극들의 제1면적은 상기 제2영역에 포함되어
있는 상기 복수 개의 전극들의 제2면적에 비하여 작다.
이때, 상기 압력감지장치는, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 압력감지층을 수용하는 프레임을 더 포함할 수[0013]
있다. 이때, 상기 프레임은 상기 압력감지층에 대해 평행하게 배치된 도전성의 바닥부를 포함하며, 상기 도전층
은 상기 바닥부에 의해 정의될 수 있다. 상기 전극층이 휜 정도에 따라 상기 복수 개의 전극들과 상기 바닥부
간의 거리변화가 조절되며, 상기 거리변화에 의해 상기 복수 개의 전극들에 의해 형성되는 커패시턴스의 값이
조절되도록 되어 있을 수 있다.
이때, 상기 탄성 기판의 제1지점에 제1압력이 가해진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제1거리는[0014]
상기 제1압력이 사라진 상태에서의 상기 제1지점과 상기 도전층 간의 제2거리보다 더 작을 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 전극들은 상기 전극층 상에서 행렬형태로 배치되어 있을 수 있다. 상기 복수 개의 전극들[0015]
에 의해 형성되는 커패시턴스는 서로 독립적으로 측정될 수 있다. 상기 지지부는 상기 탄성 기판의 가장자리를
따라 배치되어 있으며, 상기 전극층의 가장자리로부터 상기 전극층의 중심부로 갈수록 상기 복수 개의 전극들이
차지하는 면적의 밀도는 점차 줄어들도록 되어 있을 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 따르면 입력 장치의 표면의 어느 부분을 터치하여도 동일한 변화값(감도값)을 얻을 수 있다.[0016]
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.[0017]
도 2는 도 1에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지층의 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 전극들을 나타낸 평면도이다.
도 5a는 도 4에서 A-A'를 따라 자른 단면도를 나타낸 것고, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판
에 압력이 가해졌을 때의 모습을 나타낸 것이다.
공개특허 10-2017-0111801
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도 6a는 터치 지점을 감지하기 위한 종래의 커패시턴스 측정 회로의 일 실시예를 나타낸 것이고, 도 6b는 도 6a
의 적분회로의 출력 그래프를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예[0018]
에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를
돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은
문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.[0019]
도 1에서 압력감지장치(1)는 프레임(30), 상기 프레임(30) 상의 압력감지층(20), 상기 압력감지층(20) 상의 차[0020]
폐층(40), 및 상기 차폐층(40) 위의 디스플레이 모듈(10)을 포함할 수 있다. 그리고 압력감지장치(1)는 디스플
레이 모듈(10) 상에 2D 감지전극층(50), 및 2D 감지전극층(50) 상의 커버층(60)을 더 포함할 수 있다.
이때, 압력감지층(20)은 디스플레이 모듈(10)의 화면의 반대쪽 면 방향에 배치되어 있는 복수 개의 전극들을 포[0021]
함할 수 있다. 그리고 압력감지층(20)은, 압력감지층(20)에 대하여 압력이 가해지면 휘었다가 상기 압력이 사라
지면 복원되는 탄성을 갖고 있을 수 있다. 상기 화면의 반대쪽 면 방향은 도 1에서 아래쪽을 향하는 방향을 의
미한다.
그리고 프레임(30)은 디스플레이 모듈(10) 및 압력감지층(20)을 감싸도록 되어 있다. 압력감지층(20), 차폐층[0022]
(40), 디스플레이 모듈(10), 2D 감지전극층(50), 및 커버층(60)은 프레임(30)의 바깥으로 이탈하지 않도록 프레
임(30)의 내부에 존재할 수 있다.
프레임(30)은 압력감지층(20)에 대면하는 도전성의 바닥부(31)를 포함할 수 있다. 바닥부(31)를 제외한 프레임[0023]
(30)의 나머지 부분은 전도체일 수도 있고 아닐 수도 있다. 상기 바닥부(31)는 전극층과 평행하게 배치되는 전
도층으로서 기능할 수 있다.
디스플레이 모듈(10)에서 출력되는 화면을 본 사용자는, 커버층(60)에 손가락을 터치하여 도 1의 아래쪽 방향으[0024]
로 압력을 가할 수 있다. 이 압력은 2D 감지전극층(50), 디스플레이 모듈(10), 차폐층(40), 및 압력감지층(20)
에 순차적으로 전달될 수 있다.
도 1의 실시예에서 압력감지층(20)은 3D 감지전극층(21) 및 탄성층(22)을 포함할 수 있다. 탄성층(22)는 3D 감[0025]
지전극층(21)과 동일한 면적을 갖거나 유사한 면적을 가질 수 있다.
3D 감지전극층(21)은, 그 일부 지점에 아래 방향으로의 압력이 가해지면 압력이 가해진 부분 및 그 주변부만이[0026]
아래쪽으로 볼록하게 변형될 수 있다. 상기 압력이 해제되면 상기 볼록하게 변형된 부분은 탄성층(22)의 복원력
에 의해 복원될 수 있다.
디스플레이 모듈(10)에서는 전자기 노이즈가 발생할 수 있다. 이때, 상기 전자기 노이즈는 압력감지층(20)에서[0027]
압력을 감지하는 데에 방해가 될 수 있다. 따라서, 디스플레이 모듈(10)과 압력감지층(20) 사이에 차폐층(40)을
배치되도록 되어 있다. 즉, 차폐층(40)이 디스플레이 모듈(10) 모듈에서 발생하는 전자기 노이즈가 압력감지층
(20)으로 흘러가는 것을 막을 수 있다.
도 2는 도 1에서 압력감지층(20)의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.[0028]
도 1에서는 3D 감지전극층(21) 아래에 탄성층(22)이 제공되지만, 도 2에서는 3D 감지전극층(21) 아래에, 3D 감[0029]
지전극층(21)의 가장자리부의 일부 또는 전부를 따라 배치된 지지부(23)가 제공될 수 있다. 이때, 3D 감지전극
층(21)은, 그 일부 지점에 아래 방향으로의 압력이 가해지면 압력이 가해진 부분 및 그 주변부만이 아래쪽으로
볼록하게 변형될 수 있다. 상기 압력이 해제되면 상기 볼록하게 변형된 부분의 형상은 복원되어야 한다. 이를
위하여 3D 감지전극층(21) 자체에 탄성 및 복원력을 제공하는 층이 제공될 수 있다.
이때, 지지부(23)는 프레임(30)과 3D 감지전극층(21)의 결합을 위한 양면 테잎(poron tape)일 수 있다. [0030]
<3D 감지전극층의 구조 및 작동원리의 예>[0031]
공개특허 10-2017-0111801
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압력감지층(20)은 복수 개의 전극들을 포함할 수 있다. [0032]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력감지층의 구조를 나타낸 것이다. [0033]
도 3을 참조하면, 차폐층(40), 압력감지층(20), 및 프레임(30, 31)이 순서대로 배치되어 있을 수 있다. 이때,[0034]
압력감지층(20)은 기판(24)과 복수 개의 전극(80)을 포함하는 3D 감지전극층(21), 및 탄성층(22)을 포함할 수
있다.
전극(80)들로 구성되는 층을 이하 '전극층'이라고 지칭할 수 있다. 전극층은 기판(24)과는 구분되는 개념일 수[0035]
도 있다. 그리고 전극층은 압력감지층에 포함되는 개념일 수 있다.
3D 감지전극층(21)이 셀프 방식인 경우, 복수 개의 동일한 전극(80)들이 배치되어 있을 수 있으며, 손가락과 같[0036]
은 전도체에 의해 압력이 가해지면 탄성층(22)의 높이(d)가 줄어들게 된다. 이때, 상기 전극(80)들과 상기 전도
체 사이에 발생하는 C3D(Self) 값은 증가하게 된다.
도 3과 같은 방법으로, C3D값의 변화감지를 통해 3D터치 여부를 측정할 수 있다.[0037]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 전극들을 나타낸 평면도이다.[0038]
중간지점(C)에 위치한 전극(80, 82)을 중심으로 A, A', B, 및 B' 방향으로 갈수록 전극의 면적이 커지도록 전극[0039]
(80, 84, 86)들이 배치될 수 있다. 즉, 전극(80, 82)의 면적<전극(80, 84)의 면적<전극(80, 86)의 면적이 성립
할 수 있다.
도 5a는 도 4에서 A-A'를 따라 자른 단면도를 나타낸 것이다. [0040]
본 실시예에서는 기판(24) 아래에 전극들(80, 82, 84, 86)이 배치되어 있으나, 다른 실시예에서는 기판(24)의[0041]
위에 배치될 수도 있다.
전극(80, 82)을 중심으로 좌우로 갈수록 전극들의 가로길이(w1, w2, w3)가 증가함을 알 수 있다. 즉, 전극들의[0042]
가로길이는 w1
도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판(24)에 압력이 가해졌을 때의 모습을 나타낸 것이다.[0044]
도 5b는 전극(80, 82)의 부근에 F1의 힘으로 압력이 가해진 경우이고, 도 5c는 전극(80, 84)의 부근에 동일한[0045]
F1의 힘으로 압력이 가해진 경우이다.
도 5b와 같이 압력이 가해진 경우, 압력이 가해진 부분인 전극(80, 82) 부분이 탄성층(22) 방향으로 내려가게[0046]
되며, 이때 전극(80, 82)과 프레임(30, 31) 사이의 거리 즉, 탄성층의 높이는 d1이 될 수 있다.
도 5c와 같이 압력이 가해진 경우, 압력이 가해진 부분인 전극(80, 84) 부분이 탄성층(22) 방향으로 내려가게[0047]
되며, 이때 전극(80, 84)과 프레임(30, 31) 사이의 거리 즉, 탄성층의 높이는 d2가 될 수 있다.
도 5b 및 도 5c와 같이, 동일한 압력(F1)을 가하더라도, 전극(80, 82)을 중심으로 좌측 또는 우측에서 전극(80,[0048]
82)으로 갈수록 탄성층의 높이는 달라질 수 있으며, 전극(80, 82) 방향으로 갈수록 탄성층의 높이는 낮아짐을
알 수 있다. 즉, 중심부에서 가장자리로 갈수록 기판(24)의 휘어지는 정도가 심해질 수 있다.
종래에는 전극들의 면적이 동일하기 때문에, 휘어지는 정도에 따라서 커패시턴스의 값이 달라진다는 문제가 있[0049]
었다. 그러나 본 발명에서는, 중심부로 갈수록 전극의 면적이 줄어드는 구성을 취하고 있기 때문에, 면적비를
통해 상기 문제를 해결할 수 있다. 즉, 복수 개의 전극들의 패턴 면적 비율을 이용하여 보상함으로써 어느 곳을
가압하여도 동일한 커패시턴스 값을 얻을 수 있다.
전극(80)의 면적이 커질수록, 전극과 프레임(30, 31) 사이의 간격이 좁아질수록 커패시턴스 값은 커질 수 있다.[0050]
따라서, 본 발명에서는 전극과 프레임(30, 31) 사이의 간격이 넓은 부분은 전극의 면적을 증가시킴으로써, 각
전극에 동일한 압력을 가했을 때, 동일한 커패시턴스 값을 얻을 수 있다.
압력감지장치(1)는 상기 각각의 전극에게 전류를 제공하여 상기 각각의 전극에 의해 형성되는 커패시턴스의 값[0051]
을 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다. 상기 측정부는 적분회로를 포함할 수 있다.
도 6a는 터치 지점을 감지하기 위한 종래의 커패시턴스 측정 회로(적분회로)의 일 실시예를 나타낸 것이다.[0052]
공개특허 10-2017-0111801
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도 6a에 따르면, 제1스위치(Ø1) 및 제2스위치(Ø2)의 스위칭 동작을 통해, 터치패드(Touch Pad, 감지전극)에[0053]
형성된 커패시턴스에 비례하는 경향을 갖는 전류가 두 개의 연산증폭기(OA1, OA2)의 각 피드백 경로를 형성하는
피드백 커패시터(CS1, CS2)에 축적된다. 그 결과 VOUT1과 VOUT2의 출력 그래프는 예컨대 도 6b와 같이 될 수 있
다.
도 6b의 그래프에서 참조번호 1은 제1스위치(Ø1) 및 제2스위치(Ø2)의 개별상태변화에 따른 1회의[0054]
'스위칭구간'을 나타내며, 참조번호 2는 상기 스위칭구간이 각 스위치에 대하여 각각 M회 반복되어 상기 적분회
로가 리셋되기 전까지의 총 시간길이를 나타내는 '적분구간'을 나타낸다. 즉, 1회의 적분구간은 각 스위치에 대
한 M회의 스위칭구간을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 적분회로의 VOUT1과 VOUT2의 차이값을 상기 리셋되기
직전에 검출함으로써 상기 터치패드에 형성된 커패시턴스의 값을 알아낼 수 있다. VOUT1과 VOUT2는 상기 두 개
의 피드백 커패시터(CS1, CS2)의 양단에 축적되는 전하의 크기에 비례할 수 있다. 도 6b에서, 예컨대 적분구간
(2)은 각 스위치에 대하여 각각 3개(M=3)의 스위칭구간을 포함하여 이루어질 수 있다.
<2D 감지전극층의 구조의 예>[0055]
2D 감지전극층의 구조의 예로서, 등록특허 '10-1278283'을 참조할 수 있다. 등록특허 '10-1278283'의 도 1을 참[0056]
조하면, 터치스크린 장치는 보호 윈도우, 감지 전극, 유전체층, 및 동작 전극을 포함한다. 이때, 감지전극, 유
전체층, 및 동작 전극을 통칭하여 전극층이라고 할 수 있다. 상기 보호 윈도우는 본 발명의 커버층(60)에 해당
할 수 있고, 상기 전극층은 본 발명의 2D 감지전극층(50)에 대응할 수 있다.
등록특허 '10-1278283'의 도 5를 참조하면, 감지전극과 구동 전극(동작 전극)의 패턴 구조를 알 수 있다. [0057]
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력감지장치의 단면도를 나타낸 것이다.[0058]
도 1에서의 압력감지장치(1)는 디스플레이 모듈(10)과 2D 감지전극층(50) 각각의 구성을 구분하여 포함하는 구[0059]
조를 취하는 경우일 수 있다. 반면, 도 7에서의 압력감지장치(1)는 디스플레이 모듈(10)과 2D 감지전극층(50)이
일체형의 구조를 취하는 경우일 수 있다. 예컨대, OCTA(On Cell Touch AMOLED)/OCTL(On Cell Touch LCD)/In
Cell의 구조를 취하는 경우일 수 있다.
도 8은 도 7에서 압력감지층의 구체적인 구조를 변형시킨 예를 나타낸 것이다.[0060]
도 8에서의 압력감지층의 변형된 구조는 도 2와 동일할 수 있다.[0061]
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗[0062]
어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의
내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.
부호의 설명
10 : 디스플레이 모듈 20 : 압력감지층[0063]
21 : 3D 감지전극층 22 : 탄성층
23 : 지지부 24 : 기판
30 : 프레임 31 : 바닥부
40 : 차폐층 50 : 2D 감지전극층
60 : 커버층 80, 82, 84, 86 : 전극
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도면
도면1
도면2
도면3
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도면4
도면5a
공개특허 10-2017-0111801
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도면5b
도면5c
도면6a
공개특허 10-2017-0111801
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도면6b
도면7
공개특허 10-2017-0111801
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도면8
공개특허 10-2017-0111801
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평준화 패턴 구조를 갖는 압력감지장치(Pressure detecting device having standardization pattern structure)
2018. 1. 24. 17:10