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KR101574510B1 - 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치 - Google Patents

터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치 Download PDF

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KR101574510B1
KR101574510B1 KR1020150046414A KR20150046414A KR101574510B1 KR 101574510 B1 KR101574510 B1 KR 101574510B1 KR 1020150046414 A KR1020150046414 A KR 1020150046414A KR 20150046414 A KR20150046414 A KR 20150046414A KR 101574510 B1 KR101574510 B1 KR 101574510B1
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KR
South Korea
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touch
tsp
pressure sensing
pressure
screen panel
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KR1020150046414A
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권주희
이영호
이진국
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(주)이미지스테크놀로지
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Abstract

본 발명은 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치스크린 패널(TSP)의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치로서, 에어 갭(Air Gap)을 형성하는 도체 상부로 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서가 배치 구성되고, 상기 터치 센서의 상부로 커버 윈도우가 배치되는 구조로 구성되는 TSP 터치부; 및 상기 TSP 터치부와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)을 검출하여 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 TSP 센서부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 따르면, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 터치스크린 패널이 휘어지는 휘어짐 효과를 이용하여 압력을 센싱할 수 있는 구조의 TSP 터치부와 TSP 센서부를 구성함으로써, 터치 센싱을 위해 구성되는 터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고도 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존의 터치 센서에 휘어짐 효과를 통한 압력 센싱 기능을 접목하여 압력 센서 없이도 터치 센싱과 압력 센싱의 기능이 구현되는 IC 칩을 포함한 회로의 개발 구성이 가능하고, 그에 따른 부품 수를 줄여 제조단가를 줄이며, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.

Description

터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치{A PRESSURE SENSING DEVICE USING A BENDING EFFECT ON THE TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 터치 센싱을 위해 구성되는 터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 터치스크린 패널이 휘어지는 현상을 이용하여 압력을 센싱할 수 있도록 하는 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손으로 접촉(touch)하면 그 위치를 입력받도록 하는 특수한 입력 장치를 장착한 화면으로서, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 화면에서 직접 입력 자료를 받을 수 있게 한 화면을 말한다.
이러한 터치스크린 패널은 일반 모니터 또는 모바일 기기의 화면에 터치 센서(Touch Sensor)라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것이다. 터치 센서는 Tx 및 Rx의 기능을 하는 투명 전극을 이용해 다수의 사각형 격자가 생기도록 하며 각 격자에는 Tx와 Rx 간의 전기장이 형성된다. 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉할 때 전기장의 변화는 capacitance의 변화를 발생시키며 이 변화를 감지함으로 접촉한 위치를 파악할 수 있도록 하는 기능을 가지고 있다. 따라서 터치 센서를 장착한 화면에 미리 나타낸 문자나 그림 정보를 손으로 접촉하면, 접촉한 화면의 위치에 따라 사용자가 선택한 사항이 무엇인지를 파악하고 이에 대응하는 명령을 컴퓨터로 처리하도록 하여, 아주 쉽게 자신이 원하는 정보를 얻을 수 있도록 할 수 있다. 터치스크린 패널의 이와 같은 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서의 안내용 기기에도 많이 이용되며, 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 일반 업무용으로도 활용되고 있다.
최근 급격히 보급되고 있는 스마트 폰 등의 모바일 기기는 대부분 터치 센서를 적용하여 다양한 기능을 구현하고 있다. 터치 센서에서 터치를 인식하는 방식은 크게 저항 막 방식과 정전용량 방식으로 나뉠 수 있다. 2008년도까지는 저항 막 방식이 경제적인 측면에서 저렴하기 때문에 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 거의 모든 기기에서 내구성이 우수하고 화면이 선명하며 멀티 터치가 가능한 정전용량 방식으로 교체되었다.
정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 방식으로, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같은 정전용량 방식의 터치스크린 패널은, 필름을 사용하는 저항 막 방식에 비해 내구성이 탁월하여 수분이나 작은 손상에도 동작에 지장이 없다. 또한 터치의 정확도가 비교적 높고, 광학적 특성이 우수하여 화면이 선명하다. 특히, 정전용량의 충전 방식을 이용하는 터치스크린 패널은 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작이 가능하여 모바일 스마트 기기에 많이 사용되고 있다.
그러나 현재까지의 터치 센싱 기능을 갖는 터치스크린 패널은 터치 센싱의 방식에서 주요 목적인 터치 위치를 감지하는 기능 외의 다른 기능은 지원하고 있지 못한 실정이다. 최근에는 단순한 터치 위치 인식이 아닌 압력 센싱 등의 추가적인 기능의 구현을 위한 연구가 다양한 방안으로 진행되고 있으나, 터치스크린 패널에서 압력 센싱을 구현하기 위해서는 별도의 압력 센서를 터치스크린 패널 상에 별도 구비해야 하므로 제조비용이 증가하거나 구조의 변경으로 기본 터치 센싱 기능을 저하시키는 등의 문제가 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 터치스크린 패널이 휘어지는 현상을 이용하여 압력을 센싱할 수 있는 구조의 TSP 터치부와 TSP 센서부를 구성함으로써, 터치 센싱을 위해 구성되는 터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고도 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 하는, 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 기존의 터치 센서에 휘어짐 효과를 통한 압력 센싱 기능을 접목하여 압력 센서 없이도 터치 센싱과 압력 센싱의 기능이 구현되는 IC 칩을 포함한 회로의 개발 구성이 가능하고, 그에 따른 부품 수를 줄여 제조단가를 줄이며, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치는,
터치스크린 패널(TSP)의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치로서,
에어 갭(Air Gap)을 형성하는 도체 상부로 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서가 배치 구성되고, 상기 터치 센서의 상부로 커버 윈도우가 배치되는 구조로 구성되는 TSP 터치부; 및
상기 TSP 터치부와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 TSP 터치부의 커버 윈도우에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)을 검출하여 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 TSP 센서부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 TSP 터치부는,
상기 터치 센서의 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜으로 이동되면서 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 상기 TSP 센서부로 전달되도록 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 TSP 터치부는,
상기 터치 센서의 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 및 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 커버 윈도우와 터치 센서가 상기 에어 갭 측으로 휘어짐(bending)에 의해 상기 도체로 전달되는 전기장(electric field)의 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 변화량이 상기 TSP 센서부로 전달되도록 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 TSP 센서부는,
내부에 아날로그 회로(AFE, Analog Front-End)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)를 구비하고, 상기 손가락 및 스타일러스 펜으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 터치 압에 따라 상기 커버 윈도우와 터치 센서가 에어 갭 측으로 휘어져 도체를 통해 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 TSP 센서부는,
상기 아날로그 회로(AFE, Analog Front-End)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로에서 상호 정전용량의 변화된 변화량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 압력 센싱 장치는,
터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고, 상기 TSP 터치부에 터치되는 터치 압에 따른 휘어짐 효과를 통해 상기 TSP 센서부에서 압력 센싱이 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 따르면, 터치스크린 패널 상에 가해지는 터치 압에 의해 발생하는 터치스크린 패널이 휘어지는 현상을 이용하여 압력을 센싱할 수 있는 구조의 TSP 터치부와 TSP 센서부를 구성함으로써, 터치 센싱을 위해 구성되는 터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고도 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 센싱 효과가 모두 구현되어 사용될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존의 터치 센서에 휘어짐 효과를 통한 압력 센싱 기능을 접목하여 압력 센서 없이도 터치 센싱과 압력 센싱의 기능이 구현되는 IC 칩을 포함한 회로의 개발 구성이 가능하고, 그에 따른 부품 수를 줄여 제조단가를 줄이며, 터치스크린 패널의 제조비용의 절감을 통한 생산성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 작은 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 큰 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 다른 구조의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 다른 구조의 압력 센싱 장치의 작은 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 다른 구조의 압력 센싱 장치의 큰 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 적용되는 TSP 센서부의 내부 구성을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 기능블록의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 작은 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 큰 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치의 다른 구조의 기능블록의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 다른 구조의 압력 센싱 장치의 작은 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 다른 구조의 압력 센싱 장치의 큰 터치 압에 대한 동작 상태의 구성을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 벤딩 효과를 이용한 압력 센싱 장치에 적용되는 TSP 센서부의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치(100)는, TSP 터치부(110), 및 TSP 센서부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 도 1 내지 도 3에 도시되는 압력 센싱 장치(100)의 TSP 터치부(110)는 커버 윈도우(114)의 하부로 터치 센서(113)와 에어 갭(111) 및 도체(112)가 순차로 배치 구성되고, 도 4 내지 도 6에 도시되는 압력 센싱 장치(100)는 커버 윈도우(114)의 하부로 도체(112)와 에어 캡(111) 및 터치 센서(113)가 순차로 배치 구성되는 구조적인 차이만 있을 뿐 터치 센싱 및 압력 센싱의 구동원리는 동일하게 작용하는 것으로 이해될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시되는 압력 센싱 장치(100)의 구성을 일례로 들어 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치(100)는 터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고도 TSP 터치부(110)에 터치되는 터치 압에 따른 휘어짐 효과를 통해 TSP 센서부(120)에서 압력 센싱이 가능하도록 하는 구조를 갖는 구성이다. 즉, 압력 센싱 장치(100)는 터치스크린 패널에서의 터치 센싱과 압력 센싱의 두 가지 기능이 모두 구현될 수 있도록 한다.
TSP 터치부(110)는, 에어 갭(Air Gap)(111)을 형성하는 도체(112) 상부로 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서(113)가 배치 구성되고, 터치 센서(113)의 상부로 커버 윈도우(114)가 배치되는 구조로 구성된다. 이러한 TSP 터치부(110)는 터치 센서(113)의 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜(10)으로 이동되면서 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값을 TSP 센서부(120)가 감지하도록 할 수 있다. 또한, TSP 터치부(110)는 터치 센서(113)의 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 커버 윈도우(114)와 터치 센서(113)가 에어 갭(111) 측으로 휘어짐(bending)에 의해 도체(112)로 전달되는 전기장(electric field)의 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 감소량을 TSP 센서부(120)가 감지하도록 할 수 있다. 여기서, 에어 갭(111)은 압력에 의해 변화하는 부위로서, 에어 갭 이외에 다른 완충 재질을 사용하여 구성될 수도 있다. 즉. 에어 갭(111)은 압력에 의해 변화하는 에어 갭을 포함하는 다양한 완충 재질로 구성될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도체(112)는 전기적으로 DC 성분을 포함한다.
TSP 센서부(120)는, TSP 터치부(110)와 전기적으로 연결 접속되며, TSP 터치부(110)의 커버 윈도우(114)에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)(10)이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)을 검출하여 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 구성이다. 이러한 TSP 센서부(120)는 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 아날로그 회로(AFE, Analog Front End)(121)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)(122)를 더 포함하여 구성할 수 있으며, 손가락 또는 스타일러스 펜(10)으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행할 수 있다. 또한, 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치되는 터치 압에 따라 커버 윈도우(114)와 터치 센서(113)가 에어 갭(111) 측으로 휘어져 도체(112)를 통해 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행할 수 있다. 여기서, TSP 센서부(120)는 아날로그 회로(AFE)(121)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화된 감소량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리하게 된다. 이때, TSP 센서부(120)의 후단으로는 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 처리된 터치 감지와 압력 감지에 대응한 터치스크린 패널 상에서의 동작 처리를 위한 터치 감지 및 압력 감지 처리부가 연결 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치(100)는 기본적으로 TSP 터치부(110)와 TSP 센서부(120)로 구성된다. 여기서, TSP 터치부(110)는 터치 센서(113)의 Tx와 Rx 간에 전기장(electric field)이 형성되어 미리 설정된 상호 정전용량(Mutual capacitance)을 갖게 된다. 이때, 도 2 및 도 3과 같이, TSP 터치부(110)에 터치가 이루어지게 되면 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜(10)의 터치 봉으로 옮겨지게 되면서 정전용량 값이 줄어들게 된다. 그 줄어든 정전용량 값은 TSP 센서부(120)에서 검출하여 내부의 아날로그 회로(AFE)(121)와 아날로그-디지털 변환회로(122)(ADC)를 통해 터치 량을 인식하게 된다. 한편, 휘어짐(Bending) 현상은 터치스크린 패널(TSP)에 터치 압을 주게 되면, 그 압력에 의해 터치스크린 패널(TSP)의 휘어짐의 정도가 달라지게 된다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널(TSP)이 휘어지게 되면 TSP 터치부(110)의 에어 갭(111)이 작아지면서, 터치 센서(113)의 해당 Tx와 Rx 간에 형성된 전기장(electric filed)이 도체(112)로까지 옮겨지게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 손가락 또는 스타일러스 펜(10)의 터치 봉에 힘을 작게 주면 터치스크린 패널의 휘어짐이 작아 도체(112) 쪽으로 옮겨지는 전기장의 감소량이 작아져 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 감소량이 작게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)의 터치 봉에 힘을 크게 주면 터치스크린 패널의 휘어짐이 더 커지게 되어 도체(112) 쪽으로 옮겨지는 전기장의 감소량이 크므로 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 감소량이 증가하게 된다. 그 감소량을 TSP 센서부(120)에서 디지털 코드로 수치화시켜 압력에 따라서 센싱 동작을 수행하게 된다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 압력 센싱 장치
110: TSP 터치부 111: 에어 갭
112: 도체 113: 터치 센서
114: 커버 윈도우 120: TSP 센서부

Claims (6)

  1. 터치스크린 패널(TSP)의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치(100)로서,
    에어 갭(Air Gap)(111)을 형성하는 도체(112) 상부로 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx)의 조합으로 교차하는 복수의 노드를 통해 채널을 형성하는 터치 센서(113)가 배치 구성되고, 상기 터치 센서(113)의 상부로 커버 윈도우(114)가 배치되는 구조로 구성되는 TSP 터치부(110); 및
    상기 TSP 터치부(110)와 전기적으로 연결 접속되며, 상기 TSP 터치부(110)의 커버 윈도우(114)에 손가락 또는 스타일러스 펜(터치 봉)(10)이 접촉됨에 따라 발생하는 터치 진폭(Touch Amplitude)과 휘어짐 진폭(Bending Amplitude & Area)을 검출하여 터치 센싱 및 압력 센싱 기능을 수행하는 TSP 센서부(120)를 포함하되,
    상기 TSP 터치부(110)는,
    상기 터치 센서(113)의 송신 전극(Tx)과 수신 전극(Rx) 간에 전기장(electric field)이 형성되어 상호 정전용량(Mutual capacitance) 값을 가지며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치됨에 따라 해당 전기장이 손가락 또는 스타일러스 펜(10)으로 이동되면서 상호 정전용량 값이 줄어들고, 그 줄어든 상호 정전용량 값이 상기 TSP 센서부(120)로 전달되도록 하며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치되는 터치 압(힘의 세기)에 따라 상기 커버 윈도우(114)와 터치 센서(113)가 상기 에어 갭(111) 측으로 휘어짐(bending)에 의해 상기 도체(112)로 전달되는 전기장(electric field)의 상호 정전용량(Mutual capacitance)의 감소량이 상기 TSP 센서부(120)로 전달되도록 하고,
    상기 TSP 센서부(120)는,
    내부에 아날로그 회로(AFE)(121)와 아날로그-디지털 변환회로(ADC)(122)를 구비하고, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜(10)으로 이동되어 줄어든 상호 정전용량 값을 통해서는 터치 센싱 기능을 수행하며, 상기 손가락 또는 스타일러스 펜(10)이 터치되는 터치 압에 따라 상기 커버 윈도우(114)와 터치 센서(113)가 에어 갭(111) 측으로 휘어져 도체(112)를 통해 전달되는 변화된 상호 정전용량 값을 통해서는 압력 센싱 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 TSP 센서부(120)는,
    상기 아날로그 회로(AFE)(121)를 통해 전달되는 아날로그 파형의 신호를 받은 아날로그-디지털 변환회로(122)에서 상호 정전용량의 변화된 감소량을 디지털 코드의 신호로 수치화시켜 인식 처리하는 과정으로 터치 및 압력을 센싱 처리하는 것을 특징으로 하는, 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압력 센싱 장치(100)는,
    터치스크린 패널 상에 별도의 압력 센서를 구비하지 않고, 상기 TSP 터치부(110)에 터치되는 터치 압에 따른 휘어짐 효과를 통해 상기 TSP 센서부(120)에서 압력 센싱이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 터치스크린 패널의 휘어짐 효과를 이용한 압력 센싱 장치.
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KR101506511B1 (ko) 2013-09-23 2015-04-07 주식회사 하이딥 정전 용량성 위치 및 압력 터치 센싱 장치

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