JP6527343B2

JP6527343B2 - タッチ入力装置

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Publication number: JP6527343B2
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Description

本発明は、タッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、ディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置として、タッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出できるように構成されたタッチ入力装置に関する。

コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、キー（ｋｅｙ）、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）、及びタッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。

タッチスクリーンは、タッチ−感応表面（ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅ）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサパネル（ｔｏｕｃｈｓｅｎｓｏｒｐａｎｅｌ）を含むタッチ入力装置のタッチ表面を構成することができる。このようなタッチセンサパネルはディスプレイスクリーンの全面に付着され、タッチ−感応表面がディスプレイスクリーンの見える面を覆うことができる。使用者が指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、使用者がコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。

この時、ディスプレイモジュールの性能を低下させないながらも、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。

本発明の一実施形態では、タッチスクリーン上のタッチの位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供する。

本発明の他の実施形態では、ディスプレイモジュールの視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）、及び、光透過率を低下させることなしにタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出することができるように構成された、ディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供する。

本発明のさらに他の実施形態では、タッチ圧力の大きさ検出精度が改善されたタッチ入力装置を提供する。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、基板と、ディスプレイモジュールと、を含み、前記タッチ表面に対する前記タッチによって基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された電極をさらに含み、前記距離は、前記タッチ圧力の大きさによって変わり得、前記電極は、前記距離の変化による電気的信号を出力することができ、前記基準電位層と前記電極との間にスペーサ層が位置してもよい。

本発明の実施形態によれば、タッチスクリーン上のタッチの位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、ディスプレイモジュールの視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）、及び、光透過率を低下させることなしにタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出することができるように構成された、ディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、別途のエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）を製作することなしに、製作工程により既に存在するエアギャップを利用してタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出することができるように構成された、ディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供することができる。

また、本発明の実施形態によれば、タッチ圧力の大きさ検出精度が改善されたタッチ入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。本発明の第１実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。本発明によるタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。本発明によるタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。本発明の実施形態による圧力電極の付着構造を例示する。本発明の第５実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第５実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の実施形態による圧力電極の付着方法を例示する。本発明の実施形態による圧力電極の付着方法を例示する。本発明の実施形態による圧力電極をタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。本発明の実施形態による圧力電極をタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。本発明の実施形態による圧力電極をタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。本発明の実施形態による圧力電極が複数のチャンネルを構成する場合を例示する。本発明の実施形態による圧力電極が複数のチャンネルを構成する場合を例示する。本発明の実施形態による圧力電極が複数のチャンネルを構成する場合を例示する。本発明の実施形態によるタッチ入力装置のタッチ表面中心部を非伝導性客体で加圧する実験を遂行し、客体のグラム重量による静電容量の変化量を表示するグラフである。

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一もしくは類似の機能を指し示す。

以下、添付される図面を参照して本発明の実施形態によるタッチ入力装置を説明する。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００を例示するが、任意の方式でタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出できるタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００が適用されてもよい。

図１は、本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作のための構成の概略図である。図１を参照すると、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部１００を含んでもよい。

図１に示されたように、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１においては、タッチセンサパネル１００の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されているが、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍが対角線、同心円、及び３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。

図１に示されたように、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極ＴＸは、第１軸方向に延びた複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎを含み、受信電極ＲＸは、第１軸方向と交差する第２軸方向に延びた複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含んでもよい。

本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。

複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ_２）及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）等からなるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（ＡｎｔｉｍｏｎｙＴｉｎＯｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：ＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌｍｅｓｈ）で具現されるか、もしくは銀ナノ（ｎａｎｏｓｉｌｖｅｒ）物質から構成されてもよい。

本発明の実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。

感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを通じて駆動信号が印加された駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１０１に関する情報を含む感知信号を受信することによって、タッチの有無及びタッチ位置を検出することができる。例えば、感知信号は、駆動電極ＴＸに印加された駆動信号が駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量ＣＭ：１０１によりカップリングされた信号であってもよい。このように、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで印加された駆動信号を受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを通じて感知する過程は、タッチセンサパネル１００をスキャン（ｓｃａｎ）すると指称すことができる。

例えば、感知部１１０は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを通じて連結された受信機（図示せず）を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該当受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流において電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該当受信電極ＲＸと連結されて静電容量ＣＭ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を通じて積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：ａｎａｌｏｇｔｏｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ（図示せず）に入力され、タッチセンサパネル１００に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部１１０は受信機とともに、ＡＤＣ及びプロセッサを含んで構成されてもよい。

制御部１３０は、駆動部１２０と感知部１１０の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部１３０は、駆動制御信号を生成した後、駆動部１２０に伝達して駆動信号が所定の時間にあらかじめ設定された駆動電極ＴＸに印加されるようにすることができる。また、制御部１３０は、感知制御信号を生成した後、感知部１１０に伝達して感知部１１０が所定の時間にあらかじめ設定された受信電極ＲＸから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。

図１において駆動部１２０及び感知部１１０は、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、制御部１３０をさらに含んでもよい。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、タッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（ｔｏｕｃｈｓｅｎｓｉｎｇＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：図１２の１５０）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｒａｃｅ）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐａｔｔｅｒｎ）等を通じてタッチセンシングＩＣ１５０に含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣ１５０は、伝導性パターンが印刷された回路基板、例えば図１２において１６０で表示される第１印刷回路基板（以下で、第１ＰＣＢという）上に位置することができる。実施形態によりタッチセンシングＩＣ１５０は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード上に実装されていてもよい。

以上で詳しく見たように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更されてもよい。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。

より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを通じて受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。

以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅ）、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式、光学的イメージング方式（ｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｉｇｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃｐｕｌｓｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００においてタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の外部又は内部に位置してもよい。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、液晶表示装置（ＬＣＤ：ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、有機発光表示装置（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を行うことができる。この時、ディスプレイモジュール２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。このような制御回路は、図１１ａないし１３ｃにおいて第２印刷回路基板２１０（以下、第２ＰＣＢという）に実装されてもよい。この時、ディスプレイパネル２００の作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００の作動に必要な回路を含んでもよい。

図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。図２ａないし図２ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００内に含まれたディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルが示されているが、これは例示に過ぎず、任意のディスプレイパネルが本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に適用されてもよい。

本願明細書において、図面符号２００Ａは、ディスプレイモジュール２００に含まれたディスプレイパネルを指し示す。図２に示されたように、ＬＣＤパネル２００Ａは、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｃｅｌｌ）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１ガラス層２６１と第２ガラス層２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１ガラス層２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２ガラス層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。該当技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。

図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００の外部に配置されたことを示す。タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、タッチセンサパネル１００の表面であってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るタッチセンサパネル１００の面は、タッチセンサパネル１００の上部面になってもよい。また、実施形態によりタッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面になってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイモジュール２００の外面は、ディスプレイモジュール２００の第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイモジュール２００を保護するために、ディスプレイモジュール２００の下部面はガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。

図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１ガラス層２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合を例示する。また、実施形態によりディスプレイパネル２２０Ａを動作するための電気的素子を、タッチセンシングをするのに用いられるように具現されてもよい。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面として図２ｃで上部面又は下部面になってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイモジュール２００の上部面又は下部面は、ガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。

以上においては、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチの位置を検出することを説明したが、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００を用いてタッチの有無及び／又は位置と共にタッチの圧力の大きさを検出することができる。また、タッチセンサパネル１００と別個にタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールをさらに含んで、タッチの圧力の大きさを検出することも可能である。

図３は、本発明の第１実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。

ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００の前面に付着されてもよい。これにより、ディスプレイモジュール２００のディスプレイスクリーンを保護して、タッチセンサパネル１００のタッチ検出の感度を高めることができる。

この時、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と別個に動作することもできるので、例えば、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と独立して圧力だけを検出するように構成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出するように構成されてもよい。例えば、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのうち少なくとも一つの電極は、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。

図３において、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出できる場合を例示する。図３において、圧力検出モジュール４００は、前記タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間を離隔させるスペーサ層４２０を含む。圧力検出モジュール４００は、スペーサ層４２０を通じてタッチセンサパネル１００と離隔した基準電位層を含んでもよい。この時、ディスプレイモジュール２００は、基準電位層として機能することができる。

基準電位層は、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量１０１に変化を引き起こさせるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層は、ディスプレイモジュール２００のグランド（ｇｒｏｕｎｄ）層であってもよい。この時、基準電位層は、タッチセンサパネル１００の２次元平面と平行した平面を有してもよい。

図３に示されたように、タッチセンサパネル１００と基準電位層であるディスプレイモジュール２００とは、離隔して位置する。この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の接着方法の差によって、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間のスペーサ層４２０は、エアギャップ（ａｉｒｇａｐ）で具現されてもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌ）で満たされてもよい。

この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とを固定するために、両面接着テープ４３０（ＤＡＴ：ＤｏｕｂｌｅＡｄｈｅｓｉｖｅＴａｐｅ）が用いられてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００は、それぞれの面積が重ねられた形態であり、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００それぞれの端領域において両面接着テープ４３０を介して二つの層が接着されるが、残りの領域においてタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが所定の距離ｄに離隔されてもよい。

一般的に、タッチセンサパネル１００の撓みなしにタッチ表面をタッチする場合でも、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の静電容量１０１：Ｃｍが変化する。すなわち、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に、相互静電容量Ｃｍ：１０１が基本相互静電容量に比べて減少する。これは指のような導体である客体がタッチセンサパネル１００に近接した場合、客体がグランドＧＮＤの役割をして相互静電容量Ｃｍ：１０１のフリンジング静電容量（ｆｒｉｎｇｉｎｇｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が客体に吸収されるためである。基本相互静電容量は、タッチセンサパネル１００に対するタッチがない場合に、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の値である。

タッチセンサパネル１００のタッチ表面である上部表面を客体でタッチする際に圧力が加えられた場合、タッチセンサパネル１００が撓む。この時、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量１０１：Ｃｍの値はさらに減少する。これは、タッチセンサパネル１００が撓んでタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量１０１：Ｃｍのフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層にも吸収されるためである。タッチの客体が不導体である場合には、相互静電容量Ｃｍの変化は、単にタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離変化ｄ−ｄ’のみに起因してもよい。

以上で詳しく見たように、ディスプレイモジュール２００上にタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００を含んでタッチ入力装置１０００を構成することによって、タッチ位置だけでなくタッチ圧力を同時に検出することができる。

しかし、図３に示されたように、タッチセンサパネル１００だけでなく圧力検出モジュール４００までディスプレイモジュール２００の上部に配置させる場合、ディスプレイモジュールのディスプレイ特性が低下する問題点が発生する。特に、ディスプレイモジュール２００の上部にエアギャップ４２０を含む場合に、ディスプレイモジュールの視認性及び光透過率が低下することがある。

したがって、このような問題点が発生することを防止するために、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間にエアギャップを配置せずに、ＯＣＡ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｌｅａｒＡｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤でタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが完全ラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）されてもよい。

図４ａないし図４ｆは、本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間が接着剤でラミネーションされる。これによりタッチセンサパネル１００のタッチ表面を通じて確認できるディスプレイモジュール２００のディスプレイの色の鮮明度、視認性、及び光透過性が向上してもよい。

図４ａないし図４ｆを参照した説明において、本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置１０００として、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００上に接着剤でラミネーションされて付着したものを例示するが、本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００が図２ｂ及び図２ｃなどに示されたように、ディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合も含んでいてもよい。より具体的に、図４ａ及び図４ｂにおいて、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００を覆うことが示されているが、タッチセンサパネル１００はディスプレイモジュール２００の内部に位置して、ディスプレイモジュール２００がガラスのようなカバー層で覆われたタッチ入力装置１０００が、本発明の第２実施形態に用いられてもよい。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（ｃｅｌｌｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｐｌｅｔＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤー、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）などのようなタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭をなす機構であるカバー３２０と共にタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが位置することができる実装空間３１０などを覆うハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）の機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板には、メインボード（ｍａｉｎｂｏａｒｄ）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが実装されていてもよい。基板３００を通じてディスプレイモジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが分離し、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズが遮断されてもよい。

タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００又は前面カバー層が、ディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これによりカバー３２０がタッチセンサパネル１００と共にディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板３１０を覆うように、カバー３２０が形成されてもよい。

本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を通じてタッチ位置を検出し、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力検出モジュール４００を配置してタッチ圧力を検出することができる。この時、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の内部又は外部に位置することができる。圧力検出モジュール４００は、例えば、エアギャップ（ａｉｒｇａｐ）からなるスペーサ層４２０を含んで構成され、これに対しては、図４ｂないし図４ｆを参照して詳しく見てみる。スペーサ層４２０は、実施形態により衝撃吸収物質から成ってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌ）で満たされてもよい。

図４ｂは、本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図４ｂに示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００と基板３００とを離隔させるスペーサ層４２０及びスペーサ層４２０内に位置する電極４５０、４６０を含んでもよい。以下で、タッチセンサパネル１００に含まれた電極と区分が明確なように、圧力を検出するための電極４５０、４６０を圧力電極４５０、４６０と指称する。この時、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイパネルの前面でない後面に含まれるので、透明物質だけでなく不透明物質から構成されことも可能である。

この時、スペーサ層４２０を維持するために、基板３００上部の縁に沿って所定の厚さを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図４ｂで接着テープ４３０は、基板３００のすべての縁（例えば、四角形の４面）に形成されたものが示されているが、接着テープ４４０は、基板３００の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３面）のみに形成されてもよい。実施形態により、接着テープ４３０は、基板３００の上部面又はディスプレイモジュール２００の下部面に形成されてもよい。接着テープ４３０は、基板３００とディスプレイモジュール２００とを同一の電位で作れるように伝導性テープであってもよい。また、接着テープ４３０は両面接着テープであってもよい。本発明の実施形態において、接着テープ４３０は弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、ディスプレイモジュール２００に圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００が撓み得るので、接着テープ４３０が圧力によって形体の変形がなくても、タッチ圧力の大きさを検出することができる。

図４ｃは、本発明の実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図４ｃに示されたように、本発明の実施形態による圧力電極４５０、４６０は、スペーサ層４２０内として、基板３００上に形成されてもよい。

圧力検出のための圧力電極は、第１電極４５０と第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０のうち何れか一つは駆動電極であってもよく、残りの一つは受信電極であってもよい。駆動電極に駆動信号を印加し、受信電極を通じて感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成されてもよい。

図４ｄは、図４ｃに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。ディスプレイモジュール２００の下部面は、ノイズ遮蔽のためにグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有してもよい。客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は、撓んだり押されてもよい。これに伴い、グランド電位面と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少する。このような場合、前記距離ｄの減少によってディスプレイモジュール２００の下部面にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチによって撓んだり押されてもよい。ディスプレイモジュール２００は、タッチにより変形を示すように撓んだり押されてもよい。実施形態によりディスプレイモジュール２００が撓んだり押される時、最も大きい変形を示す位置は前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイモジュール２００は少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュール２００の縁及び端などに近接する場合、ディスプレイモジュール２００が撓んだり押される程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なり得るが、ディスプレイモジュール２００は、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押されたことを示すことができる。

この時、基板３００の上部面又はノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。したがって、基板３００と圧力電極４５０、４６０が短絡（ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ）することを防止するために、圧力電極４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成されてもよい。図９は、本発明の実施形態による圧力電極の付着構造を例示する。図９（ａ）を参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０は、基板３００上に第１絶縁層４７０を位置させた後、圧力電極４５０、４６０を形成して構成されてもよい。また、実施形態により圧力電極４５０、４６０が形成された第１絶縁層４７０を基板３００上に付着して形成することができる。また、実施形態により圧力電極は、基板３００又は基板３００上の第１絶縁層４７０上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。

また、ディスプレイモジュール２００の下部面がグランド電位を有する場合、基板３００上に位置した圧力電極４５０、４６０とディスプレイモジュール３００とが短絡するのを防止するために、圧力電極４５０、４６０は追加の第２絶縁層４７１で圧力電極４５０、４６０を覆うことができる。また、第１絶縁層４７０上に形成された圧力電極４５０、４６０を追加の第２絶縁層４７１で覆った後、一体型で基板３００上に付着して圧力検出モジュール４００を形成することができる。

図９（ａ）を参照して説明された圧力電極４５０、４６０の付着構造及び方法は、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に付着する場合にも適用されてもよい。圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に付着する場合は、図４ｅと関連してさらに詳しく説明される。

また、タッチ入力装置１０００の種類及び／又は具現方式により、圧力電極４５０、４６０が付着する基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、もしくは弱いグランド電位を示してもよい。このような場合、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００と絶縁層４７０との間にグランド電極（ｇｒｏｕｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：図示せず）をさらに含んでもよい。実施形態により、グランド電極と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には、また別の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）は、圧力電極である第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成される静電容量の大きさが非常に大きくなるのを防止することができる。

以上で説明した圧力電極４５０、４６０の形成及び付着方法は、以下の実施形態にも同様に適用されてもよい。

図４ｅは、本発明の実施形態による圧力４５０、４６０が、ディスプレイモジュール２００の下部面上に形成される場合を例示する。この時、基板３００はグランド電位を有してもよい。したがって、タッチセンサパネル１００のタッチ表面をタッチすることにより、基板３００と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄが減少し、結果的に第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を引き起こすことができる。

図７は、本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。図７ａないし図７ｃにおいては、第１電極４５０と第２電極４６０が基板３００の上部又はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された場合を示す。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、第１電極４５０及び第２電極４６０と基準電位層（ディスプレイモジュール２００又は基板３００）との間の距離によって変わり得る。

第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように、第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う面積が大きいか、もしくは長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなってもよい。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図７ｂ及び図７ｃには、第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成される場合として、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う長さが相対的に長いように圧力電極が形成された場合を例示する。

以上においては、第１電極４５０と第２電極４６０は同一の層に形成されたもので示されているが、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により互いに異なる層に具現されても構わない。図９（ｂ）は、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに異なる層に具現された場合の付着構造を例示する。図９（ｂ）に例示されたように、第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成されてもよい。実施形態により、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に位置するので、互いにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）するように具現されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０とは、図１を参照して説明されたタッチセンサパネル１００に含まれたＭＸＮの構造で配列された駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのパターンと類似するように形成されてもよい。この時、Ｍ及びＮは、１以上の自然数であってもよい。

以上において、タッチ圧力は、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化から検出されることが例示される。しかし、圧力電極４５０、４６０が第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つの圧力電極のみを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力電極とグランド層（ディスプレイモジュール２００又は基板３００）との間の静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することもできる。

例えば、図４ｃにおいて、圧力電極は第１電極４５０のみを含んで構成されてもよく、この時、ディスプレイモジュール２００と第１電極４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１電極４５０とディスプレイモジュール２００との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、ディスプレイモジュール２００と第１電極４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。これは、図４ｅと関連した実施形態にも同様に適用されてもよい。この時、圧力電極は、相互静電容量の変化量の検出精度を高めるために必要な、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、図７ｄに例示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。

図９（ｃ）は、圧力電極が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の付着構造を例示する。図９（ｃ）に例示されたように、第１電極４５０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に位置した第１絶縁層４７０上に形成されてもよい。また、実施形態により第１電極４５０は第２絶縁層４７１で覆われてもよい。

図４ｆは、圧力電極４５０、４６０がスペーサ層４２０内として、基板３００の上部面及びディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された場合を例示する。圧力検出のための圧力電極パターンは、第１電極４５０と第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つは基板３００上に形成され、残りの一つはディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。図４ｆにおいては、第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されたことを例示する。

客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は、撓んだり押されてもよい。これにより第１電極４５０と第２電極４６０との間の距離ｄが減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は増加する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の増加量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０に対する圧力電極パターンは、それぞれ図７ｄに例示されたような形状を有してもよい。すなわち、図４ｆにおいて、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に形成されるので、第１電極４５０及び第２電極４６０は、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、板形状（例えば、四角板形状）を有してもよい。

図９（ｄ）は、第１電極４５０が基板３００上に付着し、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００に付着した場合の付着構造を例示する。図９（ｄ）に例示されたように、第１電極４５０は、基板３００上に形成された第１絶縁層４７０−２上に位置し、第１電極４５０は第２絶縁層４７１−２によって覆われていてもよい。また、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された第１絶縁層４７０−１上に位置し、第２電極４６０は第２絶縁層４７１−１によって覆われていてもよい。

図９（ａ）と関連して説明されたことと同様に、圧力電極４５０、４６０が付着する基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、もしくは弱いグランド電位を示す場合、図９（ａ）ないし図９（ｄ）において第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２の間にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）と圧力電極４５０、４６０が付着する基板３００又はディスプレイモジュール２００の間には、追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。

図５ａないし図５ｉは、本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第３実施形態は、図４ａないし図４ｆを参照して説明された第２実施形態と類似し、以下ではその相違点を中心に説明する。

図５ａは、本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置の断面図である。

本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置１０００においては、別途のスペーサ層及び／又は基準電位層を製作することなしに、ディスプレイモジュール２００の内部又は外部に存在するエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）及び／又は電位層を用いてタッチ圧力を検出することができ、これに対しては図５ｂないし図５ｉを参照して詳しく見てみる。

図５ｂは、本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置１０００に含まれ得るディスプレイモジュール２００の例示的な断面図である。図５ｂでは、ディスプレイモジュール２００としてＬＣＤモジュールを例示する。図５ｂに示されたように、ＬＣＤモジュール２００は、ＬＣＤパネル２００Ａとバックライトユニット２００Ｂ（ｂａｃｋｌｉｇｈｔｕｎｉｔ）を含んで構成されてもよい。ＬＣＤパネル２００Ａは、それ自体が発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行する。したがって、ＬＣＤパネル２００Ａの下部には光源が位置して、ＬＣＤパネル２００Ａに光を照らし、画面には明るさと暗さだけでなく多様な色を有する情報を表現するようになる。ＬＣＤパネル２００Ａは、受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求される。ＬＣＤパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は公示された技術であり、以下で簡単に見てみる。

ＬＣＤパネル２００Ａのためのバックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌｐａｒｔ）を含んでもよい。図５ｂにおいて、バックライトユニット２００Ｂは、光拡散及び光向上シート２３１、導光板２３２、及び反射板２４０を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂは、線光源（ｌｉｎｅａｒｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）などの形態として、導光板２３２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。実施形態により、導光板２３２と光拡散及び光向上シート２３１の端に支持部２３３をさらに含んでもよい。

導光板２３２（ｌｉｇｈｔｇｕｉｄｅｐｌａｔｅ）は、一般的に、線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。

導光板２３２から放出される光の一部がＬＣＤパネル２００Ａの反対面に放出されて損失することがある。反射板２４０は、このような損失した光を導光板２３２に再入射させられるように、導光板２３２の下部に位置して反射率が高い物質で構成されてもよい。

光拡散及び光向上シート２３１は、拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒｓｈｅｅｔ）及び／又はプリズムシート（ｐｒｉｓｍｓｈｅｅｔ）を含んでもよい。拡散シートは、導光板２３２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２３２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２３２のパターンがそのまま映るようになり得る。さらに、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００Ａを装着した後にも確然として感知できるので、拡散シートはこのような導光板２３２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。

拡散シートを過ぎると光の輝度は急激に落ちることになる。したがって、光を再びフォーカス（ｆｏｃｕｓ）させて光の輝度を向上させるようにプリズムシートが含まれてもよい。

バックライトユニット２００Ｂは、技術の変化、発展及び／又は実施形態により前述した構成と異なる構成を含んでもよく、また、前述した構成以外に追加的な構成をさらに含んでもよい。また、本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、例えば、バックライトユニット２００Ｂの光学的構成を外部の衝撃や異物流入による汚染などから保護するために、保護シート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｈｅｅｔ）をプリズムシートの上部にさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、光源からの光損失を最小化にするため、実施形態によりランプカバー（ｌａｍｐｃｏｖｅｒ）をさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、バックライトユニット２００Ｂの主要構成である導光板２３２、シート２３１、及びランプ（図示せず）などが許容寸法に合うように、正確に分離組立が可能なようにする形態を維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成それぞれは、２以上の別個の部分から成ってもよい。例えば、プリズムシートは、２つのプリズムシートで構成されてもよい。

この時、導光板２３２と反射板２４０との間には、第１エアギャップ２２０−２が存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２３２から反射板２４０への損失光が反射板２４０を通じて再び導光板２３２に再入射されてもよい。この時、エアギャップ２２０−２を維持できるように、導光板２３２と反射板２４０との間として、端には両面接着テープ２２１−２が含まれてもよい。

また、実施形態によりバックライトユニット２００Ｂは、ＬＣＤパネル２００Ａと第２エアギャップ２２０−１を挟んで位置してもよい。これは、ＬＣＤパネル２００Ａからの衝撃がバックライトユニット２００Ｂに伝達されるのを防止するためである。この時、エアギャップ２２０−１を維持できるようにバックライトユニット２００ＢとＬＣＤパネル２００Ａとの間として、端には両面接着テープ２２１−１が含まれてもよい。

以上で詳しく見たように、ディスプレイモジュール２００は、独自に第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光拡散及び光向上シート２３１の複数のレイヤー間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤモジュールの場合に対して説明したが、他のディスプレイモジュールの場合にも構造内にエアギャップを含んでもよい。

したがって、本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力検出のために別途のスペーサ層を製作することなしに、ディスプレイモジュール２００の内または外にすでに存在するエアギャップを使用することができる。スペーサ層として用いられるエアギャップは、図５ｂを参照して説明される第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１だけでなく、ディスプレイモジュール２００内に含まれる任意のエアギャップであってもよい。または、ディスプレイモジュール２００の外部に含まれるエアギャップであってもよい。このように、圧力を検出できるタッチ入力装置１０００を製造することで製造費用を節減し、及び／又は、製造工程を簡素化することができる。図５ｃには、本発明の第３実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図５ｃにおいては、図４ｂに示された第２実施形態のそれと異なり、スペーサ層４２０を維持するための両面接着テープ４３０を含まなくてもよい。

図５ｄは、第３実施形態によるタッチ入力装置の断面図を例示する。図５ｄに示されたように、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間として、基板３００上に形成されてもよい。図５ｄないし図５ｉにおいて、便宜のために圧力電極４５０、４６０の厚さが誇張されて厚く示されているが、圧力電極４５０、４６０はシート（ｓｈｅｅｔ）形態で具現され得るので、当該厚さは非常に小さくてもよい。同様に、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の間隔もまた誇張されて広く示されているが、この二つの間の間隔もまた非常に小さい間隔を有するように具現されてもよい。図５ｄ及び図５ｅにおいて、圧力電極４５０、４６０が基板３００上に形成されたことを示すために、圧力電極４５０、４６０とディスプレイモジュール２００との間が離隔するように示したが、これは単に説明のためのものであり、これらの間は離隔しないように具現されてもよい。

この時、図５ｄにおいては、ディスプレイモジュール２００がスペーサ層２２０及び基準電位層２７０を含むように示される。

スペーサ層２２０は、図５ｂを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００の製造の際に含まれる第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１であってもよい。ディスプレイモジュール２００が一つのエアギャップを含む場合、当該一つのエアギャップがスペーサ層２２０の機能を遂行することができ、ディスプレイモジュール２００が複数個のエアギャップを含む場合、当該複数個のエアギャップが統合的にスペーサ層２２０の機能を遂行することができる。図５ｄ、図５ｅ、図５ｈ及び図５ｉにおいては、機能的に一つのスペーサ層２２０を含むように示される。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、図２ａないし図２ｃにおいて、ディスプレイモジュール２００Ａの内部として、スペーサ層２２０より上部に基準電位層２７０を含んでもよい。このような基準電位層２７０もまたディスプレイモジュール２００の製造時に、独自に含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａないし図２ｃに示されたディスプレイパネル２００Ａにおいて、第１偏光層２７１と第１ガラス層２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよい。このような遮蔽のための電極はＩＴＯで構成されてもよく、グランドの役割を遂行することができる。このような基準電位層２７０は、ディスプレイモジュール２００の内部として、前記基準電位層２７０と圧力電極４５０、４６０との間にスペーサ層２２０が位置するようにする任意の所に位置することができ、以上で例示した遮蔽電極以外の任意の電位を有する電極が基準電位層２７０として用いられてもよい。例えば、基準電位層２７０は、ディスプレイモジュール２００の共通電極電位（Ｖｃｏｍ）層であってもよい。

特に、タッチ入力装置１０００を含む装置の厚さを薄くしようとする努力の一環として、別途のカバー又はフレーム（ｆｒａｍｅ）を通じてディスプレイモジュール２００を覆うように構成しなくてもよい。このような場合、基板３００と向かい合うディスプレイモジュール２００の下部面は、反射板２４０及び／又は不導体であってもよい。このような場合、ディスプレイモジュール２００の下部面は、グランド電位を有することはできない。このようにディスプレイモジュール２００の下部面が基準電位層として機能できない場合にも、本発明の実施形態によるタッチ圧力装置１０００を用いれば、ディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層を基準電位層２７０として用いて圧力を検出することができる。

図５ｅは、図５ｄに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は、撓んだり押されてもよい。この時、ディスプレイモジュール２００内に位置したスペーサ層２２０により、基準電位層２７０と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により基準電位層２７０にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチにより撓んだり押されてもよい。この時、図５ｅに示されたように、スペーサ層２２０によってスペーサ層２２０の下部に位置した層（例えば、反射板）の撓み又は押されることは無いか、もしくは減少し得る。図５ｅにおいては、ディスプレイモジュール２００の最下部では、撓み又は押されることが全く無いように示されたが、これは例示に過ぎず、ディスプレイモジュール２００の最下部でも撓み又は押されることがあり得るが、スペーサ層２２０を通じてその程度が緩和され得る。

第３実施形態による圧力電極の付着構造は、第２実施形態を参照して説明されたことと同一であるため、以下では省略する。

図５ｆは、図５ｄを参照して説明した実施形態の変形例による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図５ｆにおいては、スペーサ層４２０がディスプレイモジュール２００と基板３００との間に位置する場合を例示する。ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００を製造する時、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間は完全付着しないので、エアギャップ４２０が発生し得る。ここで、このようなエアギャップ４２０をタッチ圧力検出のためのスペーサ層として利用することによって、タッチ圧力検出のためにわざわざスペーサ層を製作する時間や費用を節減することができる。図５ｆ及び図５ｇでは、スペーサ層として利用されるエアギャップ２２０がディスプレイモジュール２００の内部に位置しないように示されているが、図５ｆ及び図５ｇでは、追加的にエアギャップ２２０がディスプレイモジュール２００内に含まれる場合も含まれてもよい。

図５ｇは、図５ｆに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。図５ｄと同様に、タッチ入力装置１０００に対するタッチの際にディスプレイモジュール２００が撓んだり押されてもよい。この時、基準電位層２７０と圧力電極４５０、４６０との間に位置するスペーサ層４２０及び／又はエアギャップ２２０により、基準電位層２７０と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少する。これにより、受信電極を通じて取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得して、タッチ圧力の大きさを算出することができる。

図５ｈは、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されることを例示する。タッチセンサパネル１００のタッチ表面をタッチすることにより、基準電位層２７０と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄが減少して、結果的に第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を引き起こすことができる。図５ｈでは、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００上に付着することを説明するために、圧力電極４５０、４６０と基板３００との間が離隔するように示したが、これは単に説明のためのものであり、この二つの間は離隔しないように構成されてもよい。もちろん、図５ｆ及び図５ｇと同様にディスプレイモジュール２００と基板３００との間はスペーサ層４２０で離隔されてもよい。

第２実施形態の場合と同様に、図５ｄないし図５ｈを参照して説明された第３実施形態における圧力電極４５０、４６０もまた、図７ａないし図７ｃに示されたようなパターンを有してもよく、以下で詳しい説明は重複するので省略する。

図５ｉは、圧力電極４５０、４６０が基板３００の上部面及びディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された場合を例示する。図５ｉでは、第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されたことを例示する。図５ｉでは、第１電極４５０と第２電極４６０との間が離隔するように示されているが、これは単に第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００上に形成されたことを説明するためのものであり、この二つの間はエアギャップで離隔したり、この二つの間に絶縁物質が位置したり、又は第１電極４５０と第２電極４６０は互いに重ならないように、例えば同一の層に形成される場合と同様に横にずれるように形成されてもよい。

客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００が撓んだり押されて、第１電極４５０及び第２電極４６０と基準電位層２７０との間の距離ｄが減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０は、図７ｅに示されたような圧力電極パターンを有してもよい。図７ｅでは、第１電極４５０が基板３００の上部面上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に形成されたことが示される。図７ｅに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに直交するように配置して、静電容量の変化量の感知感度が向上し得る。

図６ａないし図６ｉは、本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置を例示する。第４実施形態は、第２実施形態と類似し、以下ではその相違点を中心に説明する。

図６ａは、本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置の断面図である。第４実施形態において、圧力検出モジュール４００に含まれる電極４５０、４６０は、当該電極を含む電極シート４４０の形態でタッチ入力装置１０００に含まれてもよく、これに対しては以下で詳しく見てみる。この時、電極４５０、４６０は、基板３００とディスプレイモジュール２００間でエアギャップ４２０を含むように構成されなければならないので、図６ａにおいて電極４５０、４６０を含む電極シート４４０が基板３００及びディスプレイモジュール２００と離隔するように配置された。しかし、電極４５０、４６０は、基板３００とディスプレイモジュール２００の何れか一つと接して形成されてもよい。

図６ａは、本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置に付着するための圧力電極を含む例示的な電極シートの断面図である。例えば、電極シート４４０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に電極層４４１を含んでもよい。電極層４４１は、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）のような絶縁物質であってもよい。電極層４４１に含まれた第１電極４５０と第２電極４６０は、銅（ｃｏｐｐｅｒ）のような物質を含んでもよい。電極シート４４０の製造工程により、電極層４４１と第２絶縁層４７１との間はＯＣＡ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｌｅａｒａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤（図示せず）で接着されてもよい。また、実施形態により圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。図６ｂ及び以下の説明では、電極シート４４０が絶縁層４７０、４７１の間に圧力電極４５０、４６０を含む構造を有するように例示されているが、これは単に例示に過ぎず、電極シート４４０は単に圧力電極４５０、４６０のみを含んでもよい。

本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ圧力を検出することができるように、電極シート４４０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００とスペーサ層４２０を挟んで離隔するように、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着されてもよい。

図６ｃは、第１方法により電極シート４４０がタッチ入力装置に付着したタッチ入力装置の一部の断面図である。図６ｃでは、電極シート４４０が基板３００又はディスプレイモジュール２００上に付着されたことが示される。

図６ｄに示されたように、スペーサ層４２０を維持するために電極シート４４０の縁に沿って所定の厚さを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｄにおいて接着テープ４３０は、電極シート４４０のすべての縁（例えば、四角形の４面）に形成されたことが示されているが、接着テープ４３０は電極シート４４０の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３面）だけに形成されてもよい。この時、図６ｄに示されたように、接着テープ４３０は、電極パターン４５０、４６０を含む領域には形成されなくてもよい。これにより、電極シート４４０が接着テープ４３０を通じて基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着する時、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール２００と所定の距離離隔していてもよい。実施形態により、接着テープ４３０は、基板３００の上部面又はディスプレイモジュール２００の下部面に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は両面接着テープであってもよい。図６ｄでは、圧力電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極だけを例示している。

図６ｅは、第２方法により電極シートがタッチ入力装置に付着したタッチ入力装置の一部の断面図である。図６ｅでは、電極シート４４０を基板３００又はディスプレイモジュール２００上に位置させた後、接着テープ４３１で電極シート４４０を基板３００又はディスプレイモジュール２００に固定させることができる。このために、接着テープ４３１は電極シート４４０の少なくとも一部と基板３００又はディスプレイモジュール２００の少なくとも一部に接触してもよい。図６ｅでは、接着テープ４３１が電極シート４４０の上部から続いて基板３００又はディスプレイモジュール２００の露出表面まで続くように示される。この時、接着テープ４３１は、電極シート４４０と当接する面側だけに接着力があってもよい。したがって、図６ｅにおいて、接着テープ４３１の上部面は接着力がなくてもよい。

図６ｅに示されたように、電極シート４４０を接着テープ４３１を通じて基板３００又はディスプレイモジュール２００に固定させても、電極シート４４０と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には、所定の空間、すなわちエアギャップ４２０が存在してもよい。これは、電極シート４４０と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間が直接接着剤で付着したものではなく、また、電極シート４４０はパターンを有する電極４５０、４６０を含むので、電極シート４４０の表面は扁平でないこともあるためである。図６ｅにおけるエアギャップ４２０もまたタッチ圧力を検出するためのスペーサ層４２０として機能してもよい。

以下では、図６ｃに示されたような第１方法により、電極シート４４０が基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着した場合を例として本発明の第４実施形態を説明するが、同一の説明は、第２方法などの任意の方法に従い、基板３００又はディスプレイモジュール２００と離隔して電極シート４４０が付着する場合にも適用されてもよい。

図６ｆは、本発明の第４実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図６ｆに示されたように、圧力電極４５０、４６０を含む電極シート４４０は、特に圧力電極４５０、４６０が形成された領域において基板３００とスペーサ層４２０とに離隔しながら基板３００に付着されてもよい。図６ｆにおいて、ディスプレイモジュール２００が電極シート４４０と接触するように示されているが、これは単に例示に過ぎず、ディスプレイモジュール２００は電極シート４４０と離隔して位置してもよい。

図６ｇは、図６ｆに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。基板３００はノイズ遮蔽のためにグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有してもよい。客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は撓んだり押されてもよい。これにより電極シート４４０が押されて、電極シート４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０と基板３００との間の距離ｄがｄ’に減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により基板３００にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

図６ｆ及び図６ｇに示されたように、本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置１０００は、電極シート４４０が付着した基板３００と電極シート４４０との間の距離変化によりタッチ圧力を検出することができる。この時、電極シート４４０と基板３００との間の距離ｄは非常に小さいので、タッチ圧力による距離ｄの微細な変化にもタッチ圧力を精密に検出することができる。

図６ｈは、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着されることを例示する。図６ｉは、図６ｈに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。この時、ディスプレイモジュール３００はグランド電位を有してもよい。したがって、タッチセンサパネル１００のタッチ表面をタッチすることにより、ディスプレイモジュール２００と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄが減少し、結果的に第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を引き起こすことができる。

図６ｈ及び図６ｉに示されたように、本発明の第４実施形態によるタッチ入力装置１０００は、電極シート４４０が付着したディスプレイモジュール２００と電極シート４４０との間の距離の変化により、タッチ圧力を検出することもできるということが分かる。

例えば、実施形態により電極シート４４０と基板３００との間の距離に比べて、ディスプレイモジュール２００と電極シート４４０との間の距離はさらに小さくてもよい。また、例えば電極シート４４０とグランド電位であるディスプレイモジュール２００の下部面との間の距離は、電極シート４４０とディスプレイモジュール２００内に位置するＶｃｏｍ電位層及び／又は任意のグランド電位層との距離より小さくてもよい。例えば、図２ａないし図２ｃに示されたディスプレイパネル２００において、第１偏光層２７１と第１ガラス層２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよく、このような遮蔽のための電極はＩＴＯで構成されてもよく、グランド電位層の役割を遂行することができる。

図６ｆないし図６ｉに含まれた第１電極４５０及び第２電極４６０は、図７ａないし図７ｃに例示されたパターンを有してもよく、詳細な説明は重複するため省略する。

図６ａないし図６ｉにおいて、第１電極４５０と第２電極４６０は同一の層に形成されたように示されているが、第１電極４５０と第２電極４６０は実施形態により互いに異なる層に具現されてもよい。図９（ｂ）に示されたように、電極シート４４０において第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成され、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。

また、実施形態により圧力電極４５０、４６０が第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つの圧力電極のみを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力電極とグランド層（ディスプレイモジュール２００又は基板３００）との間の静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することもできる。この時、圧力電極は、図７ｄに示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。この時、図９（ｃ）に示されたように、電極シート４４０において第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２絶縁層４７１で覆われてもよい。

図８ａ及び図８ｂは、本発明によるタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。図８ａ及び図８ｂにおいては、電極シート４４０が基板３００に付着した場合が示されているが、以下の説明は、電極シート４４０がディスプレイモジュール２００に付着した場合にも同一に適用されてもよい。

タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で電極シート４４０と基板３００との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。例えば、図８ａに例示されたように、力ｆでタッチ入力装置１０００を押す時、電極シート４４０と基板３００は接してこれ以上距離が近づくことはできない。この時、図８ａの右側で、電極シート４４０と基板３００とが接触する面積はａで表示されてもよい。

しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基板３００と電極シート４４０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。例えば、図８ｂに示されたように、ｆよりさらに大きい力Ｆでタッチ入力装置１０００を押せば、電極シート４４０と基板３００が接触する面積がさらに大きくなり得る。図８ｂの右側で、電極シート４４０と基板３００が接触する面積はＡで表示されてもよい。このような面積が大きくなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある飽和面積の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。

図８ａ及び図８ｂは、第４実施形態を参照して説明されるが、図８ａ及び図８ｂを参照した説明は、第１実施形態ないし第３実施形態及び下記で説明する第５実施形態にも同様に適用され得ることは自明である。より具体的に、圧力電極４５０、４６０とグランド層又は基準電位層２００、３００、２７０との間の距離がこれ以上近づくことができない飽和状態にある飽和面積の変化に従って、タッチ圧力の大きさを算出することができる。

図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の第５実施形態によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第５実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチ入力装置の上部面だけでなく、下部面に圧力を印加する場合にもタッチ圧力を感知することができる。本明細書において、タッチ表面としてタッチ入力装置１０００の上部面は、ディスプレイモジュール２００の上部面と指称されてもよく、これはディスプレイモジュール２００の上部表面だけでなく、ディスプレイモジュール２００を図面の上側から覆っている表面を含んでもよい。また、本明細書において、タッチ表面としてタッチ入力装置１０００の下部面は、基板３００の下部面と指称されてもよく、これは基板３００の下部表面だけでなく、図面の下側から基板３００を覆っている表面を含んでもよい。

図１０ａにおいては、第２実施形態で圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に位置する場合として、基板３００の下部面に圧力を印加して基板３００が押されたり撓みを通じて基板３００と圧力電極４５０、４６０との間の距離が変化する場合を例示する。この時、基準電位層である基板３００との距離が変化することにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量、又は、第１電極４５０又は第２電極４６０と基板３００との間の静電容量が変化するため、タッチ圧力を検出することができる。

図１０ｂにおいては、第３実施形態で電極シート４４０が基板３００に付着した場合として、基板３００の下部面に圧力を印加して基板３００が押されたり撓みを通じて基板３００と電極シート４４０との間の距離が変化する場合を例示する。図１０ａの場合と同様に、基準電位層である基板３００との距離が変化することにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量、又は、第１電極４５０又は第２電極４６０と基板３００との間の静電容量が変化するため、タッチ圧力を検出することができる。

図１０ａ及び図１０ｂにおいて、第２実施形態及び第３実施形態の一部の例に対して第５実施形態を説明したが、第５実施形態は、第１実施形態ないし第４実施形態として、基板３００の下部面に圧力を印加して基板３００が撓んだり押されることにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量、又は、第１電極４５０と基準電位層２００、３００、２７０との間の静電容量が変化する場合に、全て適用され得る。例えば、図４ｃに示されたような構造において、基板３００が撓んだり押されることを通じて圧力電極４５０、４６０とディスプレイモジュール２００との間の距離が変化してもよく、これにより圧力検出が可能になり得る。

以上で詳しく見たように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力電極４５０、４６０で発生する静電容量の変化を感知する。したがって、第１電極４５０と第２電極４６０のうち駆動電極には駆動信号が印加される必要があり、受信電極から感知信号を取得して静電容量の変化量からタッチ圧力を算出しなければならない。実施形態により、圧力検出の動作のためのタッチセンシングＩＣを追加で含むことも可能である。このような場合、図１に示されたように、駆動部１２０、感知部１１０、及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むようになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。

実施形態により、タッチ入力装置１０００は、圧力検出のためにタッチセンサパネル１００の作動のためのタッチ検出装置を通じて駆動信号が印加され、感知信号の入力を受けてタッチ圧力を検出することができる。以下では、第１電極４５０が駆動電極であり、第２電極４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。

このために、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、第１電極４５０は駆動部１２０から駆動信号の印加を受け、第２電極４６０は感知信号を感知部１１０に伝達することができる。制御部１３０は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行すると共に圧力検出のスキャニングを遂行するようにしたり、又は、制御部１３０は時分割して第１時間区間にはタッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するようにし、第１時間区間とは異なる第２時間区間には圧力検出のスキャニングを遂行するように制御信号を生成することができる。

したがって、本発明の実施形態において、第１電極４５０と第２電極４６０は、電気的に駆動部１２０及び／又は感知部１１０に連結されなければならない。この時、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出装置は、タッチセンシングＩＣ１５０としてタッチセンサパネル１００の一端、又は、タッチセンサパネル１００と同一の平面上に形成されることが一般的である。圧力電極パターン４５０、４６０は、任意の方法でタッチセンサパネル１００のタッチ検出装置と電気的に連結されてもよい。例えば、圧力電極パターン４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００に含まれた第２ＰＣＢ２１０を用いてコネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を通じてタッチ検出装置に連結されてもよい。例えば、図４ｂ及び図５ｃに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０からそれぞれ電気的に延びる伝導性トレース４６０は、第２ＰＣＢ２１０などを通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されてもよい。

図１１ａ及び図１１ｂは、圧力電極４５０、４６０（又は、電極シート４４０）がディスプレイモジュール２００の下部面に付着される場合を示す。図１１ａ及び図１１ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００は、下部面の一部にディスプレイパネルの作動のための回路が実装された第２ＰＣＢ２１０が示される。

図１１ａは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の一端に連結されるように、圧力電極４５０、４６０をディスプレイモジュール２００の下部面に付着する場合を例示する。この時、図１１ａにおいては、第１電極４５０と第２電極４６０が絶縁層４７０上に製作された場合を例示する。圧力電極４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成され、一体型シート（ｓｈｅｅｔ）としてディスプレイモジュール２００の下部面に付着されてもよい。第２ＰＣＢ２１０上には、圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結できるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳細な説明は、図１２ａないし図１２ｃを参照して説明する。図１１ａに例示された圧力電極４５０、４６０の付着方法は、基板３００に対しても同様に適用されてもよい。

図１１ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０に一体型で形成された場合を例示する。例えば、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の製作時に、第２ＰＣＢに一定の面積２１１を割愛して予めディスプレイパネルの作動のための回路だけでなく、第１電極４５０と第２電極４６０に該当するパターンまで印刷することができる。第２ＰＣＢ２１０には、第１電極４５０及び第２電極４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されてもよい。

図１２ａないし図１２ｃは、圧力電極４５０、４６０（又は、電極シート４４０）をタッチセンシングＩＣ１５０に連結する方法を例示する。図１２ａないし図１２ｃにおいて、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００の外部に含まれた場合として、タッチセンサパネル１００のタッチ検出装置がタッチセンサパネル１００のための第１ＰＣＢ１６０に実装されたタッチセンシングＩＣ１５０に集積された場合を例示する。

図１２ａにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力電極４５０、４６０が、第１コネクタ１２１を通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合を例示する。図１０ａに例示されたように、スマートフォンのような移動通信装置においてタッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）１２１を通じてディスプレイモジュール２００のための第２ＰＣＢ２１０に連結される。第２ＰＣＢ２１０は、第２コネクタ２２４を通じてメインボードに電気的に連結されてもよい。したがって、タッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１及び第２コネクタ２２４を通じてタッチ入力装置１０００の作動のためにＣＰＵ又はＡＰと信号をやり取りすることができる。

この時、図１２ａにおいては、圧力電極４５０が図１１ｂに例示されたような方式でディスプレイモジュール２００に付着されたことが例示されているが、図１１ａに例示されたような方式で付着した場合にも適用されてもよい。第２ＰＣＢ２１０には、圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されるように導電性パターンが印刷されていてもよい。

図１２ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力電極４５０、４６０が、第３コネクタ４７３を通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合が例示される。図１２ｂにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第３コネクタ４７３を通じてタッチ入力装置１０００の作動のためのメインボードまで連結され、その後、第２コネクタ２２４及び第１コネクタ１２１を通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離した追加のＰＣＢ２１１上に印刷されてもよい。または、実施形態により圧力電極４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７３を通じてメインボードまで連結されてもよい。

図１２ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０が第４コネクタ４７４を通じて直接タッチセンシングＩＣ１５０に連結される場合が例示される。図１２ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を通じて第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。第１ＰＣＢ１６０には、第４コネクタ４７４からタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。これにより、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を通じてタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離した追加のＰＣＢ２１１上に印刷されてもよい。第２ＰＣＢ２１０と追加のＰＣＢ２１１は、互いに短絡しないように絶縁されていてもよい。または、実施形態により圧力電極４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７４を通じて第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。

図１２ｂ及び図１２ｃの連結方法は、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部面だけでなく、基板３００上に形成された場合にも適用されてもよい。

図１２ａないし図１２ｃにおいては、タッチセンシングＩＣ１５０が第１ＰＣＢ１６０上に形成されたＣＯＦ（ｃｈｉｐｏｎｆｉｌｍ）構造を仮定して説明された。しかし、これは単に例示に過ぎず、本発明は、タッチセンシングＩＣ１５０がタッチ入力装置１０００の実装空間３１０内のメインボード上に実装されるＣＯＢ（ｃｈｉｐｏｎｂｏａｒｄ）構造の場合にも適用されてもよい。図１２ａないし図１２ｃに対する説明から、当該技術分野の当業者に、他の実施形態の場合に圧力電極４５０、４６０のコネクタを通じた連結は自明であろう。

以上においては、駆動電極として第１電極４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２電極４６０が一つのチャネルを構成する圧力電極４５０、４６０に対して詳しく見てみた。しかし、これは単に例示に過ぎず、実施形態により駆動電極及び受信電極は、それぞれ複数個のチャネルを構成して多重タッチ（ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ）によって多重の圧力検出が可能であり得る。

図１３ａないし図１３ｃは、本発明の圧力電極が複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１３ａでは、第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２それぞれが２個のチャネルを構成する場合が例示される。図１３ｂでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２電極４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示される。図１３ｃでは、第１電極４５０−１ないし４５０−５と第２電極４６０−１、４６０−５それぞれが５個のチャネルを構成する場合が例示される。

図１３ａないし図１３ｃは、圧力電極が単数又は複数のチャネルを構成する場合を例示して、多様な方法で圧力電極が単数又は複数のチャネルで構成されてもよい。図１３ａないし図１３ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される場合が例示されなかったが、図１２ａないし図１２ｃ及びその他の方法で圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。

図１４は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のタッチ表面中心部を非伝導性客体で加圧する実験を遂行し、客体のグラム重量（ｇｒａｍｆｏｒｃｅ）に伴う静電容量の変化量を表示するグラフである。図１４から分かるように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のタッチ表面中心部を加圧する力が大きくなるほど、圧力検出のための圧力電極パターン４５０、４６０の静電容量の変化量が大きくなることが分かる。

以上においては、圧力検出のために静電容量方式の検出モジュールが説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力検出のためにスペーサ層４２０、２２０及び圧力電極４５０、４６０（又は、電極シート４４０）を用いる場合であれば、任意の方式の圧力検出モジュールを用いることができる。

また、以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特徴を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０００タッチ入力装置
１００タッチセンサパネル
１１０感知部
１２０駆動部
１３０制御部
２００ディスプレイモジュール
３００基板
４００圧力検出モジュール
４２０スペーサ層
４４０電極シート
４５０、４６０電極

Claims

タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
ディスプレイモジュールと、
バッテリー実装空間を前記ディスプレイモジュールから分離する基板と、
を含み、
前記ディスプレイモジュールと前記基板との間として前記ディスプレイモジュールの表示領域と垂直方向に重なる位置に配置され、前記タッチ表面に対する前記タッチによって基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された電極をさらに含み、
前記基準電位層と前記電極との間にスペーサ層が位置し、
前記電極と前記基準電位層との間の前記距離によって変わる、前記電極から検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができ、
前記ディスプレイモジュールは、前記タッチによって撓み、前記ディスプレイモジュールの撓みによって前記電極から検出される前記静電容量が変わり、
前記静電容量は、前記基準電位層に対する前記電極の自己静電容量を含み、
前記ディスプレイモジュールが前記基準電位層として機能する、あるいは前記ディスプレイモジュール内部に前記基準電位層が位置する、
タッチ入力装置。
タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
ディスプレイモジュールと、
ノイズを遮蔽するように構成された基板と、
を含み、
前記ディスプレイモジュールと前記基板との間として前記ディスプレイモジュールの表示領域と垂直方向に重なる位置に配置され、前記タッチ表面に対する前記タッチによって基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された電極をさらに含み、
前記基準電位層と前記電極との間にスペーサ層が位置し、
前記電極と前記基準電位層との間の前記距離によって変わる、前記電極から検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができ、
前記ディスプレイモジュールは、前記タッチによって撓み、前記ディスプレイモジュールの撓みによって前記電極から検出される前記静電容量が変わり、
前記静電容量は、前記基準電位層に対する前記電極の自己静電容量を含み、
前記ディスプレイモジュールが前記基準電位層として機能する、あるいは前記ディスプレイモジュール内部に前記基準電位層が位置する、
タッチ入力装置。
前記電極は、前記基板又は前記ディスプレイモジュール上に形成される、
請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
前記電極は、第１絶縁層と第２絶縁層との間に位置し、一体型の電極シートで前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層と共に前記ディスプレイモジュールに固定され、
前記電極が固定される前記ディスプレイモジュールが前記基準電位層である、
請求項３に記載のタッチ入力装置。
前記タッチ表面に対する前記タッチにより前記ディスプレイモジュールが少なくとも前記タッチの位置で撓む、請求項１ないし４の何れか１項に記載のタッチ入力装置。
前記タッチ表面に対する前記タッチの際に前記タッチの位置を検出できるようにするタッチセンサパネルと、
前記タッチセンサパネルの作動のためのタッチセンシング回路を実装した第１印刷回路基板をさらに含み、
前記タッチセンサパネルは、前記ディスプレイモジュール上において前記基板と反対側の面上に接着される、請求項１ないし４の何れか１項に記載のタッチ入力装置。
前記ディスプレイモジュールは、ディスプレイパネルの作動のための制御回路を実装した第２印刷回路基板をさらに含み、
前記電極は、前記第２印刷回路基板上に印刷されている、請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
前記ディスプレイモジュールは、ディスプレイパネルの作動のための制御回路を実装した第２印刷回路基板をさらに含み、
前記電極は、前記第２印刷回路基板に印刷された伝導性パターンと電気的に連結されるように前記ディスプレイモジュール上に付着される、請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
前記タッチ表面に対する前記タッチの際に前記タッチの位置を検出できるようにするタッチセンサパネルと、
前記タッチセンサパネルの作動のためのタッチセンシング回路を実装した第１印刷回路基板をさらに含み、
前記タッチセンサパネルは、前記ディスプレイモジュール上において前記基板と反対側の面上に接着され、
前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板との間にコネクタをさらに含み、
前記電極は、前記コネクタを通じて前記タッチセンシング回路に電気的に連結される、請求項７又は８に記載のタッチ入力装置。
前記ディスプレイモジュールは、ディスプレイパネルの作動のための制御回路を実装した第２印刷回路基板をさらに含み、
前記電極は、追加の回路基板に形成されており、
前記追加の回路基板と前記第１印刷回路基板との間にコネクタをさらに含み、
前記電極は、前記コネクタを通じて前記タッチセンシング回路に電気的に連結される、請求項６に記載のタッチ入力装置。
前記ディスプレイモジュールは、ディスプレイパネルの作動のための制御回路を実装した第２印刷回路基板をさらに含み、
前記電極は、追加の回路基板に形成されており、
前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板との間に第１コネクタと、前記第２印刷回路基板と前記タッチ入力装置の作動のための中央処理ユニットを実装したメインボードとの間に第２コネクタと、前記追加の回路基板と前記メインボードとの間に第３コネクタと、をさらに含み、
前記電極は、前記第１コネクタ、前記第２コネクタ、及び前記第３コネクタを通じて前記タッチセンシング回路に電気的に連結される、請求項６に記載のタッチ入力装置。
前記電極は、複数のチャネルを構成する、請求項１ないし１１の何れか１項に記載のタッチ入力装置。
前記複数のチャネルを用いて多重タッチに対する多重圧力検出が可能である、請求項１２に記載のタッチ入力装置。