JP6596183B2 - タッチ入力装置 - Google Patents

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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、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するように構成されたタッチ入力装置において、タッチ位置センシング、タッチ圧力センシング及びディスプレイパネルの相互間のノイズの影響を減らしてディスプレイの品質を向上させ、タッチ位置及びタッチ圧力センシングの感度をより高めることができるようにする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）、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-sensitive surface）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサ（touch sensor panel）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は、ディスプレイスクリーンの前面に付着され、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。ユーザ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、ユーザ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、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、タッチ入力装置のディスプレイパネル部には、画像を表示するためのデータ信号、走査信号などの信号が入力される。そして、前記の信号は、タッチ位置センシング時に影響を及ぼすことがあり、このような信号がノイズとして作用してタッチ位置センシングの精度を落とすという問題点がある。また、タッチ圧力センシング時に駆動される駆動信号または感知信号などがノイズとして作用してディスプレイの品質を落とすという問題点がある。したがって、タッチ位置及びタッチ圧力センシング時にディスプレイパネルとの相互ノイズの影響を減らすことができるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
本発明の目的は、タッチ圧力センシングとディスプレイパネル、及び、タッチ位置センシングとディスプレイパネルの相互間のノイズによる影響を減らすことができるタッチ入力装置を提供することである。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルと、タッチ位置を検出するのに使用されるタッチ電極を含むタッチセンサと、タッチ圧力を検出するのに使用される圧力電極を含む圧力センサと、を含み、前記圧力センサ駆動時に使用されるタッチ圧力センシング周波数から第１間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、前記第１間隔は５ｋＨｚであってもよい。ここで、第１間隔以内に水平同期信号の周波数が存在しないこともある。
本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルと、タッチ位置を検出するのに使用されるタッチ電極を含むタッチセンサと、タッチ圧力を検出するのに使用される圧力電極を含む圧力センサと、を含み、前記圧力センサ駆動時に使用されるタッチ圧力センシング周波数は、前記タッチセンサ駆動時に使用されるタッチ位置センシング周波数と同じであり、前記タッチ圧力センシング周波数から第１間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、前記タッチ圧力センシング周波数から第２間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在し、前記第１間隔は５ｋＨｚであり、前記第２間隔は２０ｋＨｚであってもよい。ここで、第１間隔以内に水平同期信号の周波数が存在せず、第２間隔以内に水平同期信号の周波数が存在し得る。
本発明の実施形態によれば、タッチ圧力センシングとディスプレイパネル、及び、タッチ位置センシングとディスプレイパネルの相互間のノイズによる影響を減らすことができるタッチ入力装置を提供することができる。
実施形態による静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。 実施形態による静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。 ディスプレイパネルを含むタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサ及び圧力センサ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電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に電極シートの形態で構成された圧力電極が付着される例を例示する。 本発明の実施形態による電極シートの断面を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力電極が直接形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力電極が直接形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力電極が直接形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置のディスプレイパネルにおいて発生する信号を測定した画面を示した図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置のディスプレイパネルにおいて発生する信号を測定した画面を示した図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置のディスプレイパネルにおいて発生する信号を測定した画面を示した図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれるチャージポンプ回路を示した図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。
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示す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細に説明される。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。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよ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圧力検出が可能な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１０を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出することができるタッチセンサ１０が適用されてもよい。
図１ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ１０及びこの動作のための構成の概略図である。図１ａを参照すると、タッチセンサ１０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１０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１２、及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍから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１１を含んでもよい。
図１ａに示されたように、タッチセンサ１０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１ａにおいては、タッチセンサ１０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ものが示されているが、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とが対角線、同心円、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、又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。
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。
図９ａ及び図９ｂに示されたように、本発明の実施形態によるタッチセンサ１０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、後述することになるディスプレイモジュール２００の上面に形成されてもよい。
また、図９ｃ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、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の何れか一つは、ディスプレイモジュール２００の上面に形成され、残りの一つは、後述することになるカバーの下面に形成されるか、又はディスプレイモジュール２００の内部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（SnO2）及び酸化インジウム（In2O3）等からなるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＡＴＯ（Antimony Tin Oxide））等で形成されてもよい。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または不透明伝導性物質で形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（silver ink）、銅（copper）、銀ナノ（nano silver）、炭素ナノチューブ（CNT：Carbon Nanotube）のうちの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（metal mesh）で具現されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部１２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１１は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介し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：１４に関する情報を含む感知信号を受信することにより、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：１４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を介して感知する過程は、タッチセンサ１０をスキャン（scan）すると指称すことができる。
例えば、感知部１１は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを介し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、当該受信電極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され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から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、当該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１４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１１は、受信機を介し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：analog to digital converter）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１０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１１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１３は、駆動部１２と感知部１１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１３は、駆動制御信号を生成した後、駆動部１２に伝達して駆動信号が所定の時間に予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１３は、感知制御信号を生成した後、感知部１１に伝達して感知部１１が所定の時間に予め設定された受信電極ＲＸから感知信号の入力を受けて、予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１ａにおいて、駆動部１２及び感知部１１は、タッチセンサ１０に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出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。タッチ検出装置は、制御部１３をさらに含んでもよい。タッチ検出装置は、タッチセンサ１０を含むタッチ入力装置において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（touch sensing Integrated Circuit）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサ１０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（conductive trace）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（conductive pattern）等を介してタッチセンシングＩＣに含まれた駆動部１２及び感知部１１に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣは、伝導性パターンが印刷された回路基板、例えば第１印刷回路基板（以下で、第１ＰＣＢと指称）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ＩＣは、タッチ入力装置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Ｃｍが生成され、指のような客体がタッチセンサ１０に近接する場合、このような静電容量の値が変更され得る。図１ａにおいて、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍ（mutual capacitance）を表わすことができる。このような電気的特性を感知部１１で感知し、タッチセンサ１０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１０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１０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り、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１０に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介し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り、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
上では、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の変化量に基づいて、タッチ位置を感知するタッチセンサ１０の動作方式について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図１ｂのように、自己静電容量（self capacitance）の変化量に基づいてタッチ位置を感知することも可能である。
図１ｂは、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる他の静電容量方式のタッチセンサ１０及びこの動作を説明するための概略図である。図１ｂに示されたタッチセンサ１０には、複数のタッチ電極３０が備えられる。複数のタッチ電極３０は、図９ｄに示されたように、一定の間隔を置いて格子状に配置され得るが、これに限定されない。
制御部１３により生成された駆動制御信号は駆動部１２に伝達され、駆動部１２は駆動制御信号に基づいて、所定時間に予め設定されたタッチ電極３０に駆動信号を印加する。また、制御部１３により生成された感知制御信号は感知部１１に伝達され、感知部１１は感知制御信号に基づいて、所定時間に予め設定されたタッチ電極３０から感知信号の入力を受ける。この時、感知信号は、タッチ電極３０に形成された自己静電容量の変化量に対する信号であってもよい。
この時、感知部１１が感知した感知信号により、タッチセンサ１０に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置が検出される。例えば、タッチ電極３０の座標を予め知っているため、タッチセンサ１０の表面に対する客体のタッチの有無及び／又はその位置を感知できるようになる。
以上では、便宜上、駆動部１２と感知部１１とが別個のブロックに分かれて動作するものと説明されたが、タッチ電極３０に駆動信号を印加し、タッチ電極３０から感知信号の入力を受ける動作を、一つの駆動部及び感知部で遂行することも可能である。
図２は、ディスプレイパネルを含むタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。ディスプレイ機能及びタッチ位置の検出に加えて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１０００において、制御ブロックは、前述したタッチ位置を検出するためのタッチセンサ制御器１１００、ディスプレイパネルを駆動するためのディスプレイ制御器１２００、及び圧力を検出するための圧力センサ制御器１３００を含んで構成されてもよい。ディスプレイ制御器１２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（main board）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）またはＡＰ（application processor）等から入力を受けてディスプレイパネル２００Ａに所望の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、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（graphic controller IC）、及びその他のディスプレイパネル２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
圧力センサを介して圧力を検出するための圧力センサ制御器１３００は、タッチセンサ制御器１１００の構成と類似するように構成され、タッチセンサ制御器１１００と類似するように動作し得る。
実施形態により、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００は、互いに異なる構成要素としてタッチ入力装置１０００に含まれてもよい。例えば、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００は、それぞれ互いに異なるチップ（chip）で構成されてもよい。この時、タッチ入力装置１０００のプロセッサ１５００は、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００に対するホスト（host）プロセッサとして機能することができる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（cell phone）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、スマートフォン（smartphone）、タブレットＰＣ（tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートパソコン（notebook）などのようなディスプレイ画面及び／又はタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
このようなタッチ入力装置１０００を薄く（slim）軽量（light weight）に製作するために、上述したように別個に構成されるタッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００が、実施形態により、一つ以上の構成で統合されてもよい。これに加えて、プロセッサ１５００にこれらそれぞれの制御器が統合されることも可能である。これと共に、実施形態により、ディスプレイパネル２００Ａにタッチセンサ１０及び／又は圧力センサが統合されてもよい。
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１０がディスプレイパネル２００Ａの外部または内部に位置し得る。実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（LCD：Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機発光表示装置（Organic Light Emitting Diode：OLED）等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、ユーザは、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行って入力行為を遂行することができる。
図３ａ〜図３ｆは、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａに対するディスプレイ電極の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図３ａ〜図３ｃを参照し、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａの構成を説明することにする。
図３ａ〜図３ｃに示されたように、ＬＣＤパネルは、液晶セル（liquid crystal cell）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１基板層２６１と第２基板層２６２、そして、前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１基板層２６１の一面に第１偏光層２７１、及び、前記第２基板層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１基板層２６１はカラーフィルタガラス（color filter glass）であってもよく、第２基板層２６２はＴＦＴガラス（TFT glass）であってもよい。また、実施形態により、第１基板層２６１及び第２基板層２６２のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディング（bending）可能な物質で形成されてもよい。図３ａ〜図３ｃにおいて、第２基板層２６２は、データライン（data line）、ゲートライン（gate line）、ＴＦＴ、共通電極（Vcom：common electrode）及びピクセル電極（pixel electrode）等を含む多様な層から成っていてもよい。これら電気的構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２５０に位置した液晶を配向させるように作動することができる。
次に、図３ｄ〜図３ｆを参照して、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａの構成を説明することにする。
図３ｄ〜図３ｆに示されたように、ＯＬＥＤパネルは、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）を含む有機物層２８０、有機物層２８０の両端に電極を含む第１基板層２８１と第２基板層２８３、そして、前記有機物層２８０と対向する方向として前記第１基板層２８１の一面に第１偏光層２８２を含んでもよい。この時、第１基板層２８１はエンカプセレーションガラス（Encapsulation glass）であってもよく、第２基板層２８３はＴＦＴガラス（TFT glass）であってもよい。また、実施形態により、第１基板層２８１及び第２基板層２８３のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディング（bending）可能な物質で形成されてもよい。図３ｄ〜図３ｆに示されたＯＬＥＤパネルの場合、ゲートライン、データライン、第１電源ライン（ＥＬＶＤＤ）、第２電源ライン（ＥＬＶＳＳ）等のディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極を含んでもよい。ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）パネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を用いた自己発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチックの上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を用いる。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させると、エネルギーが高い状態である励起子（excitation）を形成し、励起子がエネルギーが低い状態に落ちながらエネルギーが放出され、特定の波長の光が生成される原理を用いるわけである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Active-matrix Organic Light-Emitting Diode）とが存在する。両者は共にバックライトを必要としないため、ディスプレイモジュールを非常に薄く具現することができ、角度によって明暗比が一定であり、温度に伴う色の再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは、電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（scanning time）の間だけ発光し、ＡＭ−ＯＬＥＤは低い電流でフレーム時間（frame time）の間、続けて発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤはＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積ディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（TFT）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現しやすい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルまたはＯＬＥＤ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、変形が可能であることは自明であろう。
図３ａ及び図３ｄは、タッチ入力装置１０００においてタッチセンサ１０がディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されたものを示す。ディスプレイパネル２００Ａの上部にはタッチセンサパネルが配置されてもよく、第３電極６１０及び第４電極６１１がタッチセンサパネルに含まれてもよい。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の表面であってもよい。また、第１電極６２０及び第２電極６２１が第２基板層２６２、２８３の上部に配置されてもよい。
図３ｂ、図３ｃ、図３ｅ及び図３ｆは、タッチ入力装置１０００においてタッチセンサ１０がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたものを示す。
図３ｂ及び図３ｅにおいては、第３電極６１０及び第４電極６１１が第１基板層２６１、２８１と第１偏光層２７１、２８２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、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図３ｂ及び図３ｅにおいて上部面または下部面となり得る。また、第１電極６２０及び第２電極６２１が第２基板層２６２、２８３の上部に配置されてもよい。
図３ｃ及び図３ｆにおいては、第１電極６２０及び第２電極６２１が第２基板層２６２、２８３の上部に配置されてもよい。
図３ａ〜図３ｆに示されたタッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面としてディスプレイパネル２００Ａの上部面または下部面となり得る。この時、図３ａ〜図３ｆにおいて、タッチ表面となり得るディスプレイパネル２００Ａの上部面または下部面は、ディスプレイパネル２００Ａを保護するためにカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
また、第１電極６２０及び第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つは、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極であってもよく、具体的にディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、第１電極６２０及び第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つは、データライン（data line）、ゲートライン（gate line）、ＴＦＴ、共通電極（Vcom：common electrode）、ピクセル電極（pixel electrode）のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよく、ディスプレイパネル２００ＡがＯＬＥＤパネルである場合、第１電極６２０及び第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つは、データ ライン（data line）、ゲートライン（gate line）、第１電源ライン（ELVDD）、第２電源ライン（ELVSS）のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよい。また、図３ａ〜図３ｆにおいては、第１電極６２０及び第２電極６２１が第２基板層２６２、２８３の上部に配置されるものが示されたが、これに限定されず、第１電極６２０及び第２電極６２１が第１基板層２６１、２８１の下部に配置されてもよく、第１電極６２０及び第２電極６２１の何れか一つは第２基板層２６２、２８３の上部に配置され、他の一つは第１基板層２６１、２８１の下部に配置されてもよい。
また、実施形態により、タッチセンサ１０のうちの少なくとも一部は、ディスプレイパネル２００Ａ内に位置するように構成され、タッチセンサのうちの少なくとも残りの一部は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネルを構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの何れか一つの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極はディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサ１０が配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサ１０として用いられてもよい。また、実施形態により、タッチセンサ１０のうちの少なくとも一部は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれた第１基板層２６１、２８１と第２基板層２６２、２８３との間に位置するように構成されてもよい。この時、タッチセンサのうち前記少なくとも一部を除いた残りは、ディスプレイパネル２００Ａの内部として第１基板層２６１、２８１と第２基板層２６２、２８３との間でない位置に配置されてもよい。
次は、図３ａ〜図３ｆに示された第１電極６２０、第２電極６２１、第３電極６１０、第４電極６１１のうち一部を用いてタッチ位置を検出する方法について説明する。
図３ａ、図３ｂ、図３ｄ及び図３ｅに示されたタッチ入力装置１０００のタッチセンサ１０は、第３電極６１０と第４電極６１１で構成されてもよい。具体的に、第３電極６１０及び第４電極６１１が、図１ａで説明された駆動電極及び受信電極で動作して第３電極６１０と第４電極６１１との間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。また、第３電極６１０及び第４電極６１１が、図１ｂで説明された単一電極３０で動作して第３電極６１０及び第４電極６１１それぞれの自己静電容量によりタッチ位置を検出することができる。
また、図３ｂ及び図３ｅに示されたタッチ入力装置１０００のタッチセンサ１０は、第３電極６１０と第１電極６２０で構成されてもよい。具体的に、第３電極６１０及び第１電極６２０が、図１ａで説明された駆動電極及び受信電極で動作して第３電極６１０と第１電極６２０との間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。この時、第１電極６２０がディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極である場合、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ位置を検出することができる。
図３ｃ及び図３ｆに示されたタッチ入力装置１０００のタッチセンサ１０は、第１電極６２０と第２電極６２１で構成されてもよい。具体的に、第１電極６２０及び第２電極６２１が、図１ａで説明された駆動電極及び受信電極で動作して第１電極６２０と第２電極６２１との間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。また、第１電極６２０及び第２電極６２１が、図１ｂで説明された単一電極３０で動作して第１電極６２０及び第２電極６２１それぞれの自己静電容量によりタッチ位置を検出することができる。この時、第１電極６２０及び／又は第２電極６２１がディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極である場合、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ位置を検出することができる。
次は、図３ａ〜図３ｆに示された第１電極６２０、第２電極６２１、第３電極６１０及び第４電極６１１のうち一部を用いてタッチ圧力を検出する方法について説明する。
図３ａ、図３ｂ、図３ｄ及び図３ｅに示されたタッチ入力装置１０００の圧力センサは、第３電極６１０と第４電極６１１で構成されてもよい。具体的に、タッチ表面に圧力が印加されれば、圧力センサと離隔し、ディスプレイパネル２００Ａの上部、下部または内部に位置した基準電位層（図示せず）と圧力センサとの間の距離が変わり、圧力センサと基準電位層との間の距離が変わることにより、第３電極６１０と第４電極６１１との間の相互静電容量が変わり得る。このように、第３電極６１０と第４電極６１１との間の相互静電容量により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１０が第３電極６１０と第４電極６１１で構成される場合、タッチ位置を検出すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出することができる。また、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される第１電極６２０及び／又は第２電極６２１が圧力センサである第３電極６１０及び第４電極６１１と基準電位層との間に配置される場合、圧力センサと基準電位層との間の距離変化による静電容量の変化を感知するためには、タッチ圧力を検出する時間区間の間、第１電極６２０及び／又は第２電極６２１がフローティング（floating）されてもよい。
また、図３ａ、図３ｂ、図３ｄ及び図３ｅに示されたタッチ入力装置１０００の圧力センサは、第３電極６１０と第４電極６１１のうちの少なくとも何れか一つで構成されてもよい。具体的に、タッチ表面に圧力が印加されれば、圧力センサと離隔し、ディスプレイパネル２００Ａの上部、下部、または内部に位置した基準電位層（図示せず）と圧力センサとの間の距離が変わり、圧力センサと基準電位層との間の距離が変わることにより、第３電極６１０と基準電位層との間の静電容量、すなわち第３電極６１０の自己静電容量及び／又は第４電極６１１と基準電位層との間の静電容量、すなわち第４電極６１１の自己静電容量が変わり得る。このように、第３電極６１０及び／又は第４電極６１１の自己静電容量により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１０が第３電極６１０と第４電極６１１で構成される場合、タッチ位置を検出すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出することができる。また、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される第１電極６２０及び／又は第２電極６２１が圧力センサである第３電極６１０及び／又は第４電極６１１と基準電位層との間に配置される場合、圧力センサと基準電位層との間の距離変化による静電容量の変化を感知するためには、タッチ圧力を検出する時間区間の間、第１電極６２０及び／又は第２電極６２１がフローティング（floating）されてもよい。
図３ｂ及び図３ｅに示されたタッチ入力装置１０００の圧力センサは、第３電極６１０と第１電極６２０で構成されてもよい。具体的に、タッチ表面に圧力が印加されれば、圧力センサと離隔し、ディスプレイパネル２００Ａの上部、下部または内部に位置した基準電位層（図示せず）と圧力センサとの間の距離が変わり、圧力センサと基準電位層との間の距離が変わることにより、第３電極６１０と第１電極６２０との間の相互静電容量が変わり得る。このように、第３電極６１０と第１電極６２０との間の相互静電容量により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１０が第３電極６１０と第４電極６１１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、タッチ位置を検出すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間に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１０が第３電極６１０と第４電極６１１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成され、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ位置及びタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出し、第１時間区間及び第２時間区間と異なる第３時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動することができる。また、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される第２電極６２１が圧力センサである第３電極６１０と基準電位層との間に配置される場合、圧力センサと基準電位層との間の距離変化による静電容量の変化を感知するためには、タッチ圧力を検出する時間区間の間、第２電極６２１がフローティング（floating）されてもよい。
図３ａ〜図３ｆに示されたタッチ入力装置１０００の圧力センサは、第１電極６２０と第２電極６２１で構成されてもよい。具体的に、タッチ表面に圧力が印加されれば、圧力センサと離隔し、ディスプレイパネル２００Ａの上部、下部、または内部に位置した基準電位層（図示せず）と圧力センサとの間の距離が変わり、圧力センサと基準電位層との間の距離が変わることにより、第１電極６２０と第２電極６２１との間の相互静電容量が変わり得る。このように、第１電極６２０と第２電極６２１との間の相互静電容量によりタッチ圧力を検出することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間に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１０が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、タッチ位置を検出すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間に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１０が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成され、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ位置及びタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出し、第１時間区間及び第２時間区間と異なる第３時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動することができる。
また、図３ａ〜図３ｆに示されたタッチ入力装置１０００の圧力センサは、第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つで構成されてもよい。具体的に、タッチ表面に圧力が印加されれば、圧力センサと離隔し、ディスプレイパネル２００Ａの上部、下部または内部に位置した基準電位層（図示せず）と圧力センサとの間の距離が変わり、圧力センサと基準電位層との間の距離が変わることにより、第１電極６２０と基準電位層との間の静電容量、すなわち第１電極６２０の自己静電容量及び／又は第２電極６２１と基準電位層との間の静電容量、すなわち第２電極６２１の自己静電容量が変わり得る。このように、第１電極６２０及び／又は第２電極６２１の自己静電容量によりタッチ圧力を検出することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間に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１０が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、タッチ位置を検出すると共にタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間に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１０が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成され、ディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極が第１電極６２０と第２電極６２１のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００Ａを駆動すると共にタッチ位置及びタッチ圧力を検出することができる。また、第１時間区間にタッチ位置を検出し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ圧力を検出し、第１時間区間及び第２時間区間と異なる第３時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動することができる。
この時、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａとディスプレイパネル２００Ａの上部に配置され、ディスプレイパネル２００Ａを保護する機能を遂行するカバー層との間に配置されてもよい。さらに具体的に、基準電位層はカバー層の下面に形成されてもよい。また、タッチ入力装置１０００に圧力を印加する時、基準電位層と圧力センサとの距離が変わることができなければならないので、基準電位層と圧力センサとの間にはスペーサ層が配置されてもよい。図３ａ及び図３ｄに示されたタッチ入力装置１０００において、圧力センサが第１電極６２０または第２電極６２１を含まない場合、基準電位層が圧力センサとディスプレイパネル２００Ａとの間に配置されてもよく、圧力センサの上部に配置されてもよい。
実施形態により、スペーサ層はエアギャップ（air gap）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は圧力の印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層は弾性フォーム（elastic foam）で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されるので、透明な物質であってもよい。
また、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置される、後述することになる基板３００に形成されたり、又は、基板自体が基準電位層の役割をすることができる。また、基準電位層は、基板の上部に配置されてディスプレイパネル２００Ａの下部に配置され、ディスプレイパネル２００Ａを保護する機能を遂行するカバーに形成されたり、又は、カバー自体が基準電位層の役割をすることができる。タッチ入力装置１０００に圧力が印加される時にディスプレイパネル２００Ａが撓み、ディスプレイパネル２００Ａが撓むことにより基準電位層と圧力センサとの距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力センサとの間には、スペーサ層が配置されてもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００Ａと基準電位層が配置された基板との間、又は、ディスプレイパネル２００Ａと基準電位層が配置されたカバーとの間にスペーサ層が配置され得る。また、図３ａ及び図３ｄに示されたタッチ入力装置１０００において、圧力センサが第１電極６２０または第２電極６２１を含まない場合、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されてもよい。
同様に、実施形態により、スペーサ層はエアギャップ（air gap）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は圧力の印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層は弾性フォーム（elastic foam）で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されるので、透明であるか又は不透明な物質であってもよい。
また、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの第１基板層２６１、２８１の上面または下面、または、第２基板層２６２、２８３の上面または下面に配置されてもよい。さらに具体的に、基準電位層は、第１電極６２０及び第２電極６２１のうちの少なくとも一つを含んでもよい。タッチ入力装置１０００に圧力が印加される時にディスプレイパネル２００Ａが撓み、ディスプレイパネル２００Ａが撓むことにより基準電位層と圧力センサとの距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力センサとの間には、スペーサ層が配置されてもよい。図３ａ及び図３ｄに示されたタッチ入力装置１０００において、圧力センサが第１電極６２０または第２電極６２１を含まない場合、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部または内部に配置されてもよく、図３ｂ、図３ｃ、図３ｅ、図３ｆに示されたタッチ入力装置１０００の場合、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されてもよい。
同様に、実施形態により、スペーサ層はエアギャップ（air gap）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は圧力の印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層は弾性フォーム（elastic foam）で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部または内部に配置されるので、透明な物質であってもよい。
実施形態により、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置される場合、スペーサ層は、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニットの製造時に含まれるエアギャップ（air gap）であってもよい。ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット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の機能を遂行することができ、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の機能を遂行することができる。
タッチセンサ１０及び／又は圧力センサが第１電極６２０または第２電極６２１を含んで構成される場合、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、データライン、ゲートライン、共通電極、ピクセル電極のうちの少なくとも何れか一つがタッチセンサ１０及び／又は圧力センサとして用いられるように構成されてもよい。また、ディスプレイパネル２００ＡがＯＬＥＤパネルである場合、ゲートライン、データライン、第１電源ライン（ELVDD）、第２電源ライン（ELVSS）のうちの少なくとも何れか一つがタッチセンサ１０及び／又は圧力センサとして用いられるように構成されてもよい。また、実施形態により、ここで明示された電極以外に、ディスプレイパネルに含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つがタッチセンサ１０及び／又は圧力センサとして用いられてもよい。
以上では、タッチ位置を検出するのに使用される電極及び／又はディスプレイパネルを駆動するのに使用される電極を用いてタッチ圧力を検出するタッチ入力装置について詳しく見てみた。以下では、本発明の実施形態によるタッチ入力装置でタッチ圧力を検出するために、タッチ位置を検出するのに使用される電極及びディスプレイパネルを駆動するのに使用される電極とは異なる、別途の電極を配置する場合について例を挙げて詳細に見てみる。
本発明によるタッチ入力装置１０００において、静電容量の変化量を感知するための圧力電極４５０、４６０は電極シートの形態で構成され、ディスプレイモジュール２００及び基板３００を含むタッチ入力装置１０００に付着されてもよい。本発明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、ディスプレイパネル２００Ａ及びディスプレイパネル２００Ａを駆動するための構成を含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、ディスプレイモジュール２００は、ＬＣＤパネル及びバックライトユニット（backlight unit）（図示せず）を含んで構成されてもよく、ＬＣＤパネルの作動のためのディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ及びその他の回路をさらに含んでもよい。
図４ａ〜図４ｆは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される例を例示する。
本発明のタッチ入力装置１０００においてタッチ位置を検出するためのタッチセンサが形成されたカバー層１００とディスプレイモジュール２００との間がＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）のような接着剤でラミネーションされていてもよい。これにより、タッチセンサのタッチ表面を介し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され得る。
図４ａ〜図４ｆを参照した説明において、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００としてタッチセンサが形成されたカバー層１００が図３ａ及び図３ｄに示されたように、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されたものを例示するが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０が図３ｂ及び図３ｅの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が形成されたカバー層１００がディスプレイモジュール２００を覆うものが示されているが、タッチセンサ１０はディスプレイモジュール２００の内部に位置し、ディスプレイモジュール２００がガラスのようなカバー層１００で覆われたタッチ入力装置１０００が本発明の実施形態で用いられてもよい。
本発明の実施形態による電極シートが適用され得るタッチ入力装置１０００は、携帯電話（cell phone）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、スマートフォン（smartphone）、タブレットＰＣ（tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートパソコン（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電極シートが適用され得るタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構であるハウジング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／又はバッテリが位置し得る実装空間３１０などを覆う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（main board）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）またはＡＰ（application processor）等が実装されていてもよい。基板３００を介し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／又はバッテリが分離され、ディスプレイモジュール２００において発生する電気的ノイズが遮断され得る。
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０またはカバー層１００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、ハウジング３２０がタッチセンサ１０と共にディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板を覆うように、ハウジング３２０が形成されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０を介し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との間に電極シート４４０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１０は、ディスプレイモジュール２００の内部または外部に位置してもよい。
以下で、電極シート４４０を含む圧力検出のための構成を総括して、圧力検出モジュール４００と指称する。例えば、実施形態において、圧力検出モジュール４００は電極シート４４０及び／又はスペーサ層４２０を含んでもよい。
前述したように、圧力検出モジュール４００は、例えば、エアギャップ（air gap）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〜図４ｆを参照して詳細に見てみる。スペーサ層４２０は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。
図４ｂは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００の斜視図である。図４ｂに示されたように、本発明の第１例において電極シート４４０は、タッチ入力装置１０００においてディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置されてもよい。この時、タッチ入力装置１０００は、電極シート４４０を配置するためにタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置されるスペーサ層を含んでもよい。
以下で、タッチセンサ１０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及び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配置されるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。
この時、電極シート４４０が配置されるスペーサ層４２０を維持するために、基板３００の上部の縁に沿って所定の高さを有するフレーム３３０が形成されてもよい。この時、フレーム３３０は、接着テープ（図示せず）でカバー層１００に接着されてもよい。図４ｂにおいて、フレーム３３０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、フレーム３３０は、基板３００の縁のうちの少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。実施形態により、フレーム３３０は、基板３００の上部面に基板３００と一体型で形成されてもよい。本発明の実施形態において、フレーム３３０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、カバー層１００を介してディスプレイモジュール２００に圧力が印加される場合、カバー層１００とともにディスプレイモジュール２００が撓み得るので、フレーム３３０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電極シートの圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。図４ｃ及び以下の一部の図面において、圧力電極４５０、４６０が電極シート４４０と分離されて示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、圧力電極４５０、４６０は電極シート４４０に含まれて構成されてもよい。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を含む電極シート４４０は、スペーサ層４２０内として基板３００上に配置されてもよい。
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、受信電極を介し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得る。
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を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイモジュール２００は撓んだり押圧され得る。これにより、グランド電位面と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少し得る。このような場合、前記距離ｄの減少により、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し得る。したがって、受信電極を介し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４ｄではディスプレイモジュール２００の下部面がグラウンド電位、すなわち基準電位層である場合について説明したが、基準電位層がディスプレイモジュール２００の内部に配置されてもよい。この時、客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイモジュール２００は撓んだり押圧され得る。これにより、ディスプレイモジュール２００の内部に配置された基準電位層と圧力電極４５０、４６０との間の距離が変わり、これにより、受信電極を介して取得される感知信号で静電容量の変化量を取得し、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電極シート４４０が適用されるタッチ入力装置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圧され得る。ディスプレイモジュール２００は、タッチによって変形を示すように撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイモジュール２００が撓んだり押圧される時、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の縁および端などに近接する場合、ディスプレイモジュール２００が撓んだり押圧される程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがあるが、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または押圧を示すことができる。
この時、基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。図５は、本発明の実施形態による電極シートの断面を例示する。図５の（ａ）を参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０を含む電極シート４４０が基板３００またはディスプレイモジュール２００上に付着した場合の断面を例示する。この時、電極シート４４０において圧力電極４５０、４６０は第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に位置するので、圧力電極４５０、４６０が基板３００またはディスプレイモジュール２００と短絡することが防止され得る。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またはディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さなかったり、又は弱いグランド電位を示し得る。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また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（ground electrode）（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またはディスプレイモジュール２００との間には、また他の絶縁層（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ことを防止することができる。
図４ｅは、本発明の実施形態による圧力電極４５０、４６０を含む電極シート４４０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得る。したがって、カバー層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し得る。
第１電極４５０と第２電極４６０は、同一の層に形成された形態において、図５に示された第１電極４５０と第２電極４６０それぞれは、図９ａに示されたように菱形形態の複数の電極で構成されてもよい。ここで、複数の第１電極４５０は、第１軸方向に互いにつながった形態であり、複数の第２電極４６０は、第１軸方向と直交する第２軸方向に互いにつながった形態であり、第１電極４５０及び第２電極４６０のうちの少なくとも一つは、それぞれの複数の菱形形態の電極がブリッジを介して連結されて第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに絶縁された形態であってもよい。また、この時、図５に示された第１電極４５０と第２電極４６０は、図９ｂに示された形態の電極で構成されてもよい。
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電極層を構成しても構わない。図５の（ｂ）は、第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に具現された場合の断面を例示する。図５の（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。すなわち、電極シート４４０は、第１絶縁層４７０ないし第３絶縁層４７２、第１電極４５０及び第２電極４６０を含んで構成されてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０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は、図９ｃに示されたように、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以上の自然数であり得る。または、図９ａに示されたように、菱形形態の第１電極４５０と第２電極４６０がそれぞれ異なる層に位置してもよい。
以上で、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、電極シート４４０は、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、基板３００、またはディスプレイモジュール２００の内部に配置される基準電位層）の間の静電容量、すなわち自己静電容量の変化を検出することにより、タッチ圧力の大きさを検出することもできる。この時、駆動信号は、前記一つの圧力電極に印加され、圧力電極とグランド層との間の自己静電容量の変化が前記圧力電極から感知され得る。
例えば、図４ｃにおいて、電極シート４４０に含まれる圧力電極は、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り距離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得る。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、くし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、第１電極４５０及び第２電極４６０の何れか一つは、一つの板（例えば、四角板）形状を有してもよく、他の一つは、図９ｄに示されたように、電極が一定の間隔を置いて格子形に配置されてもよい。
図５の（ｃ）は、電極シート４４０が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の断面を例示する。図５の（ｃ）に例示されたように、第１電極４５０を含む電極シート４４０は、基板３００またはディスプレイモジュール２００上に配置されてもよい。
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。電極シートは、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１と第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２で構成されてもよい。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ものを例示する。
客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイモジュール２００は、撓んだり押圧され得る。これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の距離ｄが減少し得る。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し得る。したがって、受信電極を介し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、図４ｆにおいて第１電極４５０と第２電極４６０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はくし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、それぞれ一つの板（例えば、四角板）形状を有してもよく、図９ｄに示されたように、複数の第１電極４５０及び複数の第２電極４６０が一定の間隔を置いて格子形に配置されてもよい。
図５の（ｄ）は、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１が基板３００上に付着され、第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合の断面を例示する。図５の（ｄ）に例示されたように、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１は、基板３００上に配置されてもよい。また、第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されてもよい。
図５の（ａ）と関連して説明されたように、圧力電極４５０、４６０が付着される基板３００またはディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さなかったり、又は弱いグランド電位を示す場合、図５の（ａ）〜（ｄ）において、電極シート４４０は基板３００またはディスプレイモジュール２００と第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２と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、電極シート４４０は、グランド電極（図示せず）と基板３００またはディスプレイモジュール２００との間に追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。
本発明によるタッチ入力装置１０００において、静電容量の変化量を感知するための圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイパネル２００Ａに直接形成されてもよい。図６ａ〜図６ｃは、多様なディスプレイパネル２００Ａに直接形成された圧力電極４５０、４６０の実施形態を示す断面図である。
まず、図６ａは、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに形成された圧力電極４５０、４６０を示す。具体的に、図６ａに示されたように、圧力電極４５０、４６０が第２基板層２６２の下面に形成されてもよい。この時、図６ａでは第２偏光層２７２が省略されたが、圧力電極４５０、４６０とバックライトユニット（back light unit）２７５の間、または、圧力電極４５０、４６０と第２基板層２６２との間に第２偏光層２７２が配置されてもよい。タッチ入力装置１０００に圧力が印加されれば、相互静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する場合には、駆動電極４５０に駆動信号が印加され、圧力電極４５０、４６０と離隔した基準電位層３００と圧力電極４５０、４６０との距離変化によって変化する静電容量に対する情報を含む電気的信号を受信電極４６０から受信する。自己静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する場合には、圧力電極４５０、４６０に駆動信号が印加され、圧力電極４５０、４６０と離隔した基準電位層３００と圧力電極４５０、４６０との距離変化によって変化する静電容量に対する情報を含む電気的信号を圧力電極４５０、４６０から受信する。
次に、図６ｂは、ＯＬＥＤパネル（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤパネル）を用いるディスプレイパネル２００Ａの下部面に形成された圧力電極４５０、４６０を示す。具体的に、圧力電極４５０、４６０が第２基板層２８３の下面に形成されてもよい。この時、圧力を検出する方法は、図６ａで説明した方法と同一である。
次に、図６ｃは、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａ内に形成された圧力電極４５０、４６０を示す。具体的に、圧力電極４５０、４６０が第２基板層２８３の上面に形成されてもよい。この時、圧力を検出する方法は、図６ａで説明した方法と同一である。
また、図６ｃではＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａについて例を挙げて説明したが、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａの第２基板層２８３の上面に圧力電極４５０、４６０が形成されることも可能である。
また、図６ａ〜図６ｃでは、圧力電極４５０、４６０が第２基板層２７２、２８３の上面または下面に形成されることについて説明したが、圧力電極４５０、４６０が第１基板層２６１、２８１の上面または下面に形成されることも可能である。
本発明によるタッチ入力装置１０００において、静電容量の変化量を感知するための圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイパネル２００Ａに直接形成される第１電極４５０及び電極シートの形態で構成された第２電極４６０で構成されてもよい。具体的に、第１電極４５０は、図６ａ〜図６ｃに説明したように、ディスプレイパネル２００Ａに直接形成され、第２電極４６０は、図４〜図５で説明したように、電極シートの形態で構成されてタッチ入力装置１０００に付着されてもよい。
図３で説明された圧力センサ、または、図４〜図６で説明された圧力電極４５０、４６０を用いてタッチ圧力を検出する時、タッチ位置センシング時に使用される周波数及び／又はタッチ圧力センシング時に使用される周波数とディスプレイパネルを駆動するのに使用される周波数により、タッチ位置センシング及び／又はタッチ圧力センシングとディスプレイパネル相互間にノイズの影響を受ける問題点が発生し得る。特に、図３で説明された圧力センサ、または、図４〜図６で説明された圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に近接して配置される場合、ノイズの影響がさらに大きいこともある。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイパネルに入力される信号は、走査信号、データ信号、垂直同期信号、水平同期信号、クロックなどがある。走査信号は、矩形波の形態でラインに配列された走査線に順番に入力される。そして、データ信号は、走査信号に対応してディスプレイパネルに入力される。この時、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイ解像度を１９２０×１０８０、駆動周波数を６０Ｈｚと仮定すれば、走査信号は１６．６ｍｓの間隔で同一のラインに走査信号が入力される。この時、１９２０ラインの走査線に走査信号が順番に入力されると仮定し、１９２０個のそれぞれのラインに沿って水平同期信号のリフレッシュが起きると仮定すれば、隣接したリフレッシュの間隔は約８．６８ｕｓであり、これを周波数に換算すれば約１１５．２ｋＨｚである。
図７ａは、１９２０×１０８０の解像度を有するタッチ入力装置のディスプレイパネルにおいて発生する信号をスペクトルアナライザ等を介して測定した画面を示した図面である。
図７ａに示されたように、水平同期信号の周波数は、そのfundamental周波数として約１１６ｋＨｚの値を有し、そのfundamental周波数のｎ倍（ｎは自然数）となるハーモニック周波数においてディスプレイノイズが発生することが分かる。
この時、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄが水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数と近接するようになれば、タッチ圧力センシング時に発生するノイズによってディスプレイパネルにflickerのようなちらつき現象が発生してディスプレイ品質が悪くなることがある。したがって、このようなタッチ圧力センシング時に発生するノイズによるディスプレイパネルに対する影響を減らすために、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄを水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数から徐々に差異が生じるように調整し、ディスプレイの品質が低下するか否かに対する実験を実施した。
表１は、図７ａに示された水平同期信号の２番目のハーモニック周波数である２３１ｋＨｚを基準とし、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄを変化させることにより発生するディスプレイのflicker強度を測定した結果を示す。
Figure 0006596183
この時、ディスプレイのflicker強度が激しい又は中間である場合、人の肉眼で画面にディスプレイされるイメージのちらつきを感知できる程度であり、弱い又は非常に弱いの場合は、人の肉眼では画面にディスプレイされるイメージのちらつきをほぼ感知することができない。したがって、ディスプレイのflicker強度が激しい又は中間である区間にタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄを設定しないことが好ましい。すなわち、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄを水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数から最小５ｋＨｚ以上のギャップを置いて設定することが好ましい。言い換えれば、図７ａに示されたように、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄから第１間隔（５ｋＨｚ）以内にディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数が存在しない周波数区間であるａ区間内に、タッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄを設定することが好ましい。
図７ｂは、１９２０×１０８０の解像度を有するタッチ入力装置において、画面全体に互いに平行した複数の横線が示すvertical resolution patternがディスプレイされる場合の、ディスプレイパネルにおいて発生する信号をスペクトルアナライザー等を介して測定した画面を示した図面である。
図７ｂに示されたように、水平同期信号の周波数は、そのfundamental周波数として約１１６ｋＨｚの値を有し、そのfundamental周波数のｎ倍（ｎは自然数）となるハーモニック周波数においてディスプレイノイズが発生し、水平同期信号のリフレッシュによるノイズと別個にvertical resolution patternをディスプレイすることによるノイズが水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数で所定の間隔ほど離隔された周波数区間においてディスプレイノイズが発生することが分かる。この時、vertical resolution patternというのは、横方向に直線形態の個体が画面上から下へ画面全体にわたって反復して現れる形態を意味する。
この時、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄがディスプレイノイズが発生する周波数帯域に含まれれば、ディスプレイノイズによってタッチ位置センシングの感度が落ちることがある。したがって、このようなディスプレイノイズによるタッチ位置センシングに対する影響をなくすため、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄをディスプレイノイズが発生しない周波数に設定することが好ましい。したがって、このようなディスプレイノイズによるタッチ位置センシング感度に対する影響を減らすために、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄを水平同期信号のハーモニック周波数から徐々に差異が生じるように調整し、タッチ位置センシング感度が低下するか否かに対する実験を実施した。
表２は、図７ｂに示された水平同期信号の２番目のハーモニック周波数である２３１ｋＨｚを基準とし、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄを変化させることにより発生するディスプレイノイズの量を測定した結果を示す。
Figure 0006596183
測定の結果、水平同期信号のハーモニック周波数から±２０Ｈｚ区間ではディスプレイノイズの量がほぼ８０以下である反面、水平同期信号のハーモニック周波数から２０Ｈｚを超過するか又は未満の区間ではディスプレイノイズの量がほぼ９０以上に増加することを確認することができた。すなわち、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄを水平同期信号のハーモニック周波数から約２０ｋＨｚ以内に設定することが好ましい。言い換えれば、図７ｂに示されたように、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄから第２間隔（２０ｋＨｚ）以内にディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数が存在する周波数区間であるｂ区間内にタッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄを設定することが好ましい。
図７ｃは、図７ｂに示された図面を拡大した図面である。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄとタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄが同一であってもよい。この場合、図７ｃに示されたように、タッチ位置センシング及びタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄ、３Ｄから第１間隔（５ｋＨｚ）以内にディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、第２間隔（２０ｋＨｚ）以内にディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号の周波数と前記水平同期信号のハーモニック周波数が存在する周波数区間であるｃ区間内にタッチ位置センシング及びタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄ，３Ｄを設定することになれば、タッチ圧力センシング時に発生するノイズによるディスプレイの品質低下、及びディスプレイノイズによるタッチ位置センシングの感度低下を全て防止することができる。
図８は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれるチャージポンプ回路を示した図面である。
図８に示された回路において、まず第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３を閉じれば、キャパシタＣにＶｄｄのような電圧が充電される。続いて、第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３を開いて第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４を閉じれば、Ｖｄｄから入力される電圧とキャパシタＣに充電されたＶｄｄが合わさってＶｄｄの二倍である２Ｖｄｄの電圧がＶｏｕｔで出力される。このようなチャージポンプ回路が本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のタッチセンシングＩＣに使用される場合、チャージポンプ回路を駆動するクロックの周波数とタッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄ及び／又はタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄが重なる場合、タッチ位置センシング及び／又はタッチ圧力センシングの感度が落ちることがある。したがって、タッチ位置センシング時に使用される周波数ｆ２Ｄ及びタッチ圧力センシング時に使用される周波数ｆ３Ｄは、チャージポンプ駆動クロック周波数ｆclock, charge pumpと互いに重ならないようにしなければならない。すなわち、次のような条件を満たさなければならない。
ｆ2D，3D＜ｆclock, charge pumpである場合、ｆ2D，3D×ｎ≠ｆclock, charge pump 、ｎは自然数
ｆ2D，3D＞ｆclock, charge pumpである場合、ｆ2D，3D×１／ｎ≠ｆclock, charge pump 、ｎは自然数
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性を外れない範囲で、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。

Claims (10)

  1. タッチ位置及びタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置において、
    ディスプレイパネルと、
    タッチ位置を検出するのに使用されるタッチ電極を含むタッチセンサと、
    タッチ圧力を検出するのに使用される圧力電極を含む圧力センサと、
    を含み、
    前記圧力センサ駆動時に使用されるタッチ圧力センシング周波数から第１間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、
    前記タッチ入力装置は、チャージポンプ回路をさらに含み、
    前記チャージポンプ回路を駆動時に使用されるチャージポンプクロック周波数が前記タッチ圧力センシング周波数より小さい場合、前記タッチ圧力センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数のｎ倍と同じではなく、前記チャージポンプクロック周波数が前記タッチ圧力センシング周波数より大きい場合、前記タッチ圧力センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数の１／ｎ倍と同じではない、
    タッチ入力装置。
  2. 前記第１間隔は、５ｋＨｚである、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記第１間隔以内に前記水平同期信号の周波数が存在しない、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記タッチセンサ駆動時に使用されるタッチ位置センシング周波数から第２間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在する、
    請求項１ないし３の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記第２間隔は、２０ｋＨｚである、
    請求項４に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記第２間隔以内に前記水平同期信号の周波数が存在する、
    請求項４に記載のタッチ入力装置。
  7. タッチ位置及びタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置において、
    ディスプレイパネルと、
    タッチ位置を検出するのに使用されるタッチ電極を含むタッチセンサと、
    タッチ圧力を検出するのに使用される圧力電極を含む圧力センサと、
    を含み、
    前記圧力センサ駆動時に使用されるタッチ圧力センシング周波数から第１間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、
    前記タッチセンサ駆動時に使用されるタッチ位置センシング周波数から第２間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在し、
    前記タッチ入力装置は、チャージポンプ回路をさらに含み、
    前記チャージポンプ回路を駆動時に使用されるチャージポンプクロック周波数が前記タッチ位置センシング周波数より小さい場合、前記タッチ位置センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数のｎ倍と同じではなく、前記チャージポンプクロック周波数が前記タッチ位置センシング周波数より大きい場合、前記タッチ位置センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数の１／ｎ倍と同じではない、
    タッチ入力装置。
  8. タッチ位置及びタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置において、
    ディスプレイパネルと、
    タッチ位置を検出するのに使用されるタッチ電極を含むタッチセンサと、
    タッチ圧力を検出するのに使用される圧力電極を含む圧力センサと、
    を含み、
    前記圧力センサ駆動時に使用されるタッチ圧力センシング周波数は、前記タッチセンサ駆動時に使用されるタッチ位置センシング周波数と同じであり、
    前記タッチ圧力センシング周波数から第１間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在せず、前記タッチ圧力センシング周波数から第２間隔以内に前記ディスプレイパネル駆動時に使用される水平同期信号のハーモニック周波数が存在し、
    前記タッチ入力装置は、チャージポンプ回路をさらに含み、
    前記チャージポンプ回路を駆動時に使用されるチャージポンプクロック周波数が前記タッチ圧力センシング周波数より小さい場合、前記タッチ圧力センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数のｎ倍と同じではなく、前記チャージポンプクロック周波数が前記タッチ圧力センシング周波数より大きい場合、前記タッチ圧力センシング周波数は、前記チャージポンプクロック周波数の１／ｎ倍と同じではない、
    タッチ入力装置。
  9. 前記第１間隔は、５ｋＨｚであり、
    前記第２間隔は、２０ｋＨｚである、
    請求項８に記載のタッチ入力装置。
  10. 前記第１間隔以内に前記水平同期信号の周波数が存在せず、
    前記第２間隔以内に前記水平同期信号の周波数が存在する、
    請求項８に記載のタッチ入力装置。
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