CN108885506B - 压力传感器、含其的触摸输入装置及用其的压力检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开压力传感器、含其的触摸输入装置及用其的压力检测方法。实施形态的触摸输入装置能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括显示模块及配置在能够随着对所述触摸表面的所述触摸而与基准电位层的距离发生变化的位置的压力传感器，所述距离能够因所述触摸的压力的大小而异，所述压力传感器能够输出包括关于随着所述距离变化的电容的信息的信号，所述压力传感器包括多个电极以形成多个信道，能够根据从各所述信道检测到的电容的变化量检测触摸的压力的大小。根据本发明，能够提高触摸压力检测精确度。

Description

压力传感器、含其的触摸输入装置及用其的压力检测方法
技术领域
本发明涉及用于检测压力的压力传感器及含其的触摸输入装置，更具体来讲涉及能够适用于具有能够检测触摸位置的结构的触摸输入装置检测触摸压力的压力传感器、含其的触摸输入装置及利用其的压力检测方法。
背景技术
为了操作计算系统而利用多种输入装置。例如，利用按键(button)、键(key)、操纵杆(joystick)及触摸屏之类的输入装置。由于触摸屏简单易操作，因此触摸屏在操作计算系统方面的利用率上升。
触摸屏可构成包括触摸传感器板(touch sensor panel)的触摸输入装置的触摸表面，其中所述触摸传感器板是具有触摸-感应表面(touch-sensitive surface)的透明板。这种触摸传感器板附着在显示屏的前面，触摸-感应表面可盖住显示屏的可视面。用户用手指等单纯地触摸触摸屏即可操作计算系统。通常，计算系统能够识别触摸屏上的触摸及触摸位置并解析该触摸以相应地执行运算。
在此，需要不仅能够检测触摸屏上的触摸的触摸位置，还能够检测触摸压力的大小的触摸输入装置。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供用于检测压力的压力传感器、含其的触摸输入装置及利用其的压力检测方法。
技术方案
本发明的实施形态的触摸输入装置能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括：显示模块；以及压力传感器，其配置在能够随着对所述触摸表面的所述触摸而与基准电位层的距离发生变化的位置，其中，所述距离能够因所述触摸的压力的大小而异，所述压力传感器能够输出包括关于随着所述距离变化的电容的信息的信号，所述压力传感器包括多个电极以形成多个信道，能够根据从各所述信道检测到的电容的变化量检测触摸的压力的大小。
本发明的实施形态的压力传感器包括第一绝缘层与第二绝缘层、位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的第一电极及第二电极，其中，能够检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的基准电位层和所述压力传感器之间相对的距离变化发生变化，构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，构成为包括多个所述第一电极及所述第二电极以形成多个信道，能够用于根据从各所述信道检测到的电容的变化量检测触摸的压力的大小。
本发明的另一实施形态的压力传感器包括第一绝缘层与第二绝缘层、位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的电极，其中，能够检测所述电极与基准电位层之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的所述基准电位层和所述压力传感器之间的相对的距离变化发生变化，构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，构成为包括多个所述电极以形成多个信道，用于根据从各所述信道检测到的电容的变化量检测触摸的压力的大小。
技术效果
根据本发明的实施形态，能够提供用于检测压力的压力传感器、含其的触摸输入装置及利用其的压力检测方法。
并且，根据本发明的实施形态，能够提供触摸压力检测精确度高的压力传感器及含其的触摸输入装置。
附图说明
图1为电容方式的触摸传感器板及用于其工作的构成的简要示意图；
图2a是示例实施形态的触摸输入装置中触摸传感器板相对于显示板的位置的概念图；
图2b是示例实施形态的触摸输入装置中触摸传感器板相对于显示板的位置的概念图；
图2c是示例实施形态的触摸输入装置中触摸传感器板相对于显示板的位置的概念图；
图2d是示例实施形态的触摸输入装置中触摸传感器板相对于显示板的位置的概念图；
图2e是示例实施形态的触摸输入装置中触摸传感器板相对于显示板的位置的概念图；
图3a是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3b是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3c是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3d是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3e是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3f是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3g是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3h是本发明的实施形态的包括压力电极的示例性的压力传感器的剖面图；
图3i是显示本发明的实施形态的电极层与基准电位层之间的距离变化引起的电容变化量的示意图；
图4a是能够适用本发明的实施形态的压力传感器及压力检测模块的第一例的触摸输入装置的剖面图；
图4b示例本发明的实施形态的触摸输入装置的背光单元的光学层；
图4c是能够适用本发明的实施形态的压力传感器及压力检测模块的第二例的触摸输入装置的剖面图；
图5a示例包含于触摸输入装置的第一例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力之前的情况；
图5b示例包含于触摸输入装置的第一例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力的情况；
图5c示例包含于触摸输入装置的第二例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力之前的情况；
图5d示例包含于触摸输入装置的第二例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力的情况；
图5e示例包含于触摸输入装置的第三例的压力传感器的配置；
图6a是压力传感器通过第一方法附着于触摸输入装置的触摸输入装置的局部剖面图；
图6b是用于通过第一方法将压力传感器附着于触摸输入装置的压力传感器的平面图；
图6c是压力传感器通过第二方法附着于触摸输入装置的触摸输入装置的局部剖面图；
图7a示例本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器中所含的压力电极的图案；
图7b示例本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器中所含的压力电极的图案；
图7c示例本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器中所含的压力电极的图案；
图7d示例本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器中所含的压力电极的图案；
图7e示例本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器中所含的压力电极的图案；
图8a显示本发明的实施形态的适用压力传感器的触摸输入装置的触摸压力的大小与饱和面积之间的关系；
图8b显示本发明的实施形态的适用压力传感器的触摸输入装置的触摸压力的大小与饱和面积之间的关系；
图9中(a)示例本发明的实施形态的压力传感器的剖面；
图9中(b)示例本发明的实施形态的压力传感器的剖面；
图9中(c)示例本发明的实施形态的压力传感器的剖面；
图9中(d)示例本发明的实施形态的压力传感器的剖面；
图10a示例本发明的实施形态的压力传感器的附着方法；
图10b示例本发明的实施形态的压力传感器的附着方法；
图11a示例将本发明的实施形态的压力传感器连接到触摸感测电路的方法；
图11b示例将本发明的实施形态的压力传感器连接到触摸感测电路的方法；
图11c示例将本发明的实施形态的压力传感器连接到触摸感测电路的方法；
图12a示例本发明的实施形态的压力传感器包括多个信道的结构；
图12b示例本发明的实施形态的压力传感器包括多个信道的结构；
图12c示例本发明的实施形态的压力传感器包括多个信道的结构；
图12d示例本发明的实施形态的压力传感器包括多个信道的结构；
图13a示例包含于本发明的实施形态的压力传感器的第一电极及第二电极的形态；
图13b示例包含于本发明的实施形态的压力传感器的第一电极及第二电极的形态；
图13c示例包含于本发明的实施形态的压力传感器的第一电极及第二电极的形态；
图13d示例包含于本发明的实施形态的压力传感器的第一电极的形态；
图14a是显示图13d所示的压力传感器的预定位置受到压力的情况的示意图；
图14b是显示对应于图14a的A位置的触摸表面受到触摸压力的情况下触摸输入装置弯曲的形态的剖面图；
图14c是显示对应于图14a的C位置的触摸表面受到触摸压力的情况下触摸输入装置弯曲的形态的剖面图；
图15是用于显示图13d所示的压力传感器中分配于各第一电极的缩放系数的示意图；
图16a是用于说明图14a所示的位置受到压力的情况下，所施加的压力的大小与触摸输入装置的体积变化量的关系的曲线图；
图16b是用于示出图14b所示的触摸输入装置的体积变化量的剖面图；
图16c是用于示出图14c所示的触摸输入装置的体积变化量的剖面图；
图17a是用于说明触摸输入装置受到压力时触摸输入装置变形的形态的局部立体图；
图17b是用于说明触摸输入装置受到压力时推定触摸输入装置的体积变化量的示意图；
图17c是图17b所示示意图的剖面图；
图18a示例感测图13a～图13c所示形态的压力传感器的压力电容的装置的等价电路；
图18b示例感测图13d所示压力传感器的压力电容的装置的等价电路；
图19a是用于说明图14a所示的压力传感器的在图19a中D位置受到压力的情况的示意图；
图19b是用于说明图19a所示的D位置受到压力的情况下算出压力值的曲线图；
图20a是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸的压力的大小的方法的例子的流程图；
图20b是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸的压力的大小的方法的例子的流程图；
图20c是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸的压力的大小的方法的例子的流程图。
附图标记说明
1000：触摸输入装置 100：触摸传感器板
110：感测部 120：驱动部
130：控制部 200：显示模块
300：基板
420：隔离层 440：压力传感器
450、460：压力电极 470：第一绝缘层
471：第二绝缘层 470a、471a：电极覆盖层
470b、471b：支撑层 430：粘贴层
435：保护层 480：弹性层
具体实施方式
以下参照示例有可实施本发明的特定实施形态的附图详细说明本发明。通过详细说明这些实施形态使得本领域普通技术人员足以实施本发明。本发明的多种实施形态虽各不相同，但不得理解为相互排斥。在附图中类似的附图标记在各方面表示相同或类似的功能。
以下参见附图说明本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器及能够适用含其的压力检测模块的触摸输入装置。以下示例电容方式的触摸传感器板100，但可以适用能够以任意方式检测触摸位置的触摸传感器板100。
图1是能够适用本发明的实施形态的压力传感器440及含其的压力检测模块的触摸输入装置中所含的电容方式的触摸传感器板100及用于其工作的构成的简要示意图。参见图1，触摸传感器板100包括多个驱动电极TX1～TXn及多个接收电极RX1～RXm，可包括驱动部120及感测部110，驱动部120为了所述触摸传感器板100的工作而向所述多个驱动电极TX1～TXn施加驱动信号，感测部110接收包括关于随施加于触摸传感器板100的触摸表面的触摸变化的电容变化量的信息的感测信号以检测有无触摸及/或触摸位置。
如图1所示，触摸传感器板100可包括多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm。图1显示触摸传感器板100的多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm构成正交阵列，但不限于此。可以使多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm构成对角线、同心圆及三维随机排列等任意数维及其应用排列。在此，n及m是正整数，可具有相同或不同的值，大小可以因实施形态而异。
如图1所示，多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm可排列成分别相互交叉。驱动电极TX可包括向第一轴方向延伸的多个驱动电极TX1～TXn，接收电极RX可包括向交叉于第一轴方向的第二轴方向延伸的多个接收电极RX1～RXm。
本发明的实施形态的触摸传感器板100中多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm可以彼此形成于相同的层。例如，多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm可形成于绝缘膜(未示出)的同一个面。并且，多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm也可以彼此形成于不同的层。例如，多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm可分别形成于一个绝缘膜(未示出)的两面，或可以使多个驱动电极TX1～TXn形成于第一绝缘膜(未示出)的一面，多个接收电极RX1～RXm形成于不同于所述第一绝缘膜的第二绝缘膜(未示出)的一面上。
多个驱动电极TX1～TXn与多个接收电极RX1～RXm可以由透明导电物质(例如，由氧化锡(SnO2)及氧化铟(In2O3)等构成的铟锡氧化物(ITO：Indium Tin Oxide)或氧化锑锡(ATO：Antimony Tin Oxide))等形成。例如，形成驱动电极TX及接收电极RX的物质可包括银墨(silver ink)、铜(copper)及碳纳米管(CNT：Carbon Nanotube)中至少任意一种。并且，驱动电极TX及接收电极RX也可以用金属网(metal mesh)或银纳米(nano silver)构成。
本发明的实施形态的驱动部120可以向驱动电极TX1～TXn施加驱动信号。根据本发明的实施形态，可以向第一驱动电极TX1至第n驱动电极TXn按顺序一次向一个驱动电极施加驱动信号。可以再次重复地如上施加驱动信号，但这只是举例而已，其他实施形态可以同时向多个驱动电极施加驱动信号。
感测部110可以通过接收电极RX1～RXm接收包括关于被施加驱动信号的驱动电极TX1～TXn与接收电极RX1～RXm之间生成的电容(Cm)101的信息的感测信号，以此检测有无触摸及触摸位置。例如，感测信号可以是施加到驱动电极TX的驱动信号通过驱动电极TX与接收电极RX之间生成的电容(Cm)101耦合的信号。如上，可以将通过接收电极RX1～RXm感测施加到第一驱动电极TX1至第n驱动电极TXn的驱动信号的过程称为扫描(scan)触摸传感器板100。
例如，感测部110可包括通过开关连接于各接收电极RX1～RXm的接收器(未示出)。所述开关在感测相应接收电极RX的信号的时段开启(on)使得接收器能够从接收电极RX感测出感测信号。接收器可包括放大器(未示出)及结合于放大器的负(-)输入端与放大器的输出端之间即反馈路径的反馈电容器。在此，放大器的正(+)输入端可与接地(ground)或基准电压连接。并且，接收器还可以包括与反馈电容器并联的复位开关。复位开关可以对接收器执行的从电流到电压的转换进行复位。放大器的负输入端连接于相应接收电极RX，可以接收包括关于电容(Cm)101的信息的电流信号后通过积分转换为电压。感测部110还可以包括将通过接收器积分的数据转换为数字数据的模数转换器(未示出，Analog-DigitalConverter：ADC)。随后，数字数据输入到处理器(未示出)，能够被处理以用于获取对触摸传感器板100的触摸信息。感测部110可以在包括接收器的同时还包括ADC及处理器。
控制部130可以执行控制驱动部120与感测部110的动作的功能。例如，控制部130可以生成驱动控制信号后发送到驱动部120使得驱动信号在预定时间施加到预先设定的驱动电极TX。并且，控制部130可以生成感测控制信号后发送到感测部110使得感测部110在预定时间从预先设定的接收电极RX接收感测信号并执行预先设定的功能。
图1所示的驱动部120及感测部110可以构成能够检测本发明实施形态的触摸传感器板100有无触摸及/或触摸位置的触摸检测装置(未示出)。本发明实施形态的触摸检测装置还可以包括控制部130。本发明实施形态的触摸检测装置可以在包括触摸传感器板100的触摸输入装置1000中集成于作为触摸感测电路的触摸感测IC(touch sensing Integrated Circuit，未示出)上。包含于触摸传感器板100的驱动电极TX及接收电极RX例如可以通过导电线路(conductive trace)及/或印刷于电路板上的导电图案(conductivepattern)等连接到包含于触摸感测IC的驱动部120及感测部110。触摸感测IC可以位于印刷有导电图案的电路板上。根据本发明的实施形态，触摸感测IC可以安装在用于触摸输入装置1000工作的主板上。
如上所述，驱动电极TX与接收电极RX的各交叉点都生成预定值的电容C，手指之类的客体靠近触摸传感器板100时这种电容的值能够发生变化。在图1中，所述电容可以表示互电容(Cm)。感测部110可以通过感测这种电学特性感测触摸传感器板100有无触摸及/或触摸位置。例如，可以感测由第一轴与第二轴构成的二维平面构成的触摸传感器板100的表面有无触摸及/或其位置。
进一步来讲，触摸传感器板100受到触摸时可以通过检测被施加驱动信号的驱动电极TX检测触摸的第二轴方向的位置。同样，触摸传感器板100受到触摸时可以从通过接收电极RX接收的接收信号检测电容变化，以检测触摸的第一轴方向的位置。
以上详细说明的触摸传感器板100为互电容式的触摸传感器板，但根据本发明实施形态的触摸输入装置1000中，用于检测触摸与否及触摸位置的触摸传感器板100除上述方法以外还可以通过自电容方式、表面电容方式、投影(projected)电容方式、电阻膜方式、表面弹性波方式(SAW：surface acoustic wave)、红外线(infrared)方式、光学成像方式(optical imaging)、分散信号方式(dispersive signal technology)及声学脉冲识别(acoustic pulse recognition)方式等任意的触摸感测方式实现。
以下可以将相当于用于检测有无触摸及/或触摸位置的驱动电极TX及接收电极RX的构成称为触摸传感器(touch sensor)。
在能够适用本发明的实施形态的压力传感器及含其的压力检测模块的触摸输入装置1000中，触摸传感器板100可位于显示板200A外部或内部。实施形态的触摸输入装置1000的显示板200A可以是包含于液晶显示装置(LCD：Liquid Crystal Display)、等离子显示板(PDP：Plasma Display Panel)、有机发光显示装置(Organic Light Emitting Diode：OLED)等的显示板。因此，用户可以一边视觉确认显示板显示的画面一边触摸触摸表面进行输入。在此，显示板200A可包括控制电路，该控制电路使显示板200A从用于触摸输入装置1000工作的主板(main board)上的中央处理单元即CPU(central pr ocessing unit)或应用处理器(application processor：ap)等接收输入并在显示板上显示所需内容。在此，显示200A工作所需的控制电路可以如图10a～12c安装在第二印刷电路板210(以下称为第二PCB)。在此，用于显示板200A工作的控制电路可包括显示板控制IC、图形控制IC(graphiccontroller IC)及其他显示板200A工作所需的电路。
图2a～图2e是示例在能够适用本发明的实施形态的压力传感器440的触摸输入装置中触摸传感器板100相对于显示板200A的位置的概念图。首先参见图2a～图2c说明触摸传感器板100相对于利用LCD板的显示板200A的位置。
如图2a～图2c所示，LCD板可包括含有液晶元件(liquid crystal cell)的液晶层250、液晶层250两端的包括电极的第一基板261与第二基板262、在与所述液晶层250相对的方向上位于所述第一基板261的一面的第一偏光层271及位于所述第二基板262的一面的第二偏光层272。在此，第一基板261可以是滤色玻璃(color filter glass)，第二基板262可以是薄膜晶体管玻璃(TFT glass)。并且，第一基板261及/或第二基板262可以是塑料基板。
为执行显示功能，LCD板还可以包括其他构成且可以变形，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图2a显示触摸输入装置1000中触摸传感器板100配置于显示板200A的外部。触摸输入装置1000的触摸表面可以是触摸传感器板100的表面。图2a中触摸传感器板100的上部面可以作为触摸表面。并且，根据本发明的实施形态，触摸输入装置1000的触摸表面可以是显示板200A的外面。图2a中能够作为触摸表面的显示板200A的外面可以是显示板200A的第二偏光层272的下部面。在此，为保护显示板200A，可以用玻璃之列的覆盖层(未示出)盖住显示板200A的下部面。
图2b及图2c显示触摸输入装置1000中的触摸传感器板100配置于显示板200A的内部。在此，图2b显示用于检测触摸位置的触摸传感器板100配置于第一基板261与第一偏光层271之间。在此，触摸输入装置1000的触摸表面是显示板200A的外面，在图2b中可以是上部面或下部面。图2c显示用于检测触摸位置的触摸传感器板100包含于液晶层250的情况，即配置与第一基板261及第二基板262之间的情况。在此，触摸输入装置1000的触摸表面是显示板200A的外面，在图2c中可以是上部面或下部面。图2b及图2c中，可以用玻璃之类的覆盖层(未示出)盖住能够作为触摸表面的显示板200A的上部面或下部面。
接着，参见图2d及图2e说明触摸传感器板100相对于利用OLED板的显示板200A的位置。图2d中，触摸传感器板100位于偏光层282与第一基板281之间，图2e中，触摸传感器板100位于有机物层280与第二基板283之间。并且，触摸传感器板100也可位于第一基板281与有机物层280之间。
在此，第一基板281可以是封装玻璃(Encapsulation glass)，第二基板283可以是TFT玻璃(TFT glass)。并且，第一基板281及/或第二基板283可以是塑料基板。由于以上对触摸感测进行了说明，因此仅对其他构成进行简单说明。
OLED板是利用向荧光或磷光有机物薄膜导通电流时电子与空穴在有机物层结合的同时发光的原理的自发光型显示板，构成发光层的有机物质决定光的颜色。
具体来讲，OLED利用在玻璃或塑料上涂布有机物并导通电流时有机物发光的原理。即，利用分别向有机物的阳极与阴极注入空穴与电子使得在发光层再结合时形成高能量态的励磁(excitation)，励磁降到低能量态的过程中放出能量生成特定波长的光的原理。在此，光的颜色因发光层的有机物而异。
根据构成像素矩阵的像素的工作特性，OLED具有线驱动方式的无源矩阵OLED(PM-OLED：Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode)与独立驱动方式的主动矩阵OLED(AM-OLED：Active-matrix Organic Light-Emitting Diode)。由于两者都不需要背光，因此其优点是能够使显示模块非常薄，各角度具有一定的明暗比，基于温度的颜色再现性强。并且，由于未驱动的像素不消耗电能，因此还具有很好的经济性。
在工作方面，PM-OLED仅在扫描时间(scanning time)期间用高电流发光，AM-OLED在帧时间(frame time)期间用低电流保持持续发光状态。因此，与PM-OLED相比，AM-OLED具有分辨率高、有利于驱动大面积显示板、电能消耗少的优点。并且，由于可以内置薄膜晶体管(TFT)并分别控制各元件，因此容易得到精致画面。
如图2d及图2e所示，基板上OLED(尤其，AM-OLED)板包括偏光层282、第一基板281、有机物层280及第二基板283。在此，第一基板281是封装玻璃，第二基板283可以是TFT玻璃，但不限于此，第一基板281及/或第二基板283可以是塑料基板。
并且，有机物层280可包括空穴注入层(HIL：Hole Injection Layer)、空穴输送层(HTL：Hole Transfer Layer)、电子注入层(EIL：Electron Injection Layer)、电子输送层(ETL：Electron Transfer Layer)及发光层(EML：Emission Material Layer)。
以下对各层进行简单说明。HIL注入空穴，利用CuPc等物质。HTL的功能用于移动注入的空穴，主要利用空穴移动性(hole mobility)好的物质。HTL可以采用芳基胺(arylamine)、TPD等。EIL与ETL是用于注入和输送电子的层，注入的电子与空穴在EML结合发光。EML是呈现发光颜色的元件，由决定有机物寿命的主体(host)与决定色感与效率的掺杂物(dopant)构成。以上只是说明了包含于OLED板的有机物层280的基本构成，本发明不受有机物层280的层结构或原材料等限制。
有机物层280插入到阳极(Anode)(未示出)与阴极(Cathode)(未示出)之间，在TFT为开(On)状态时阳极被施加驱动电流以注入空穴，阴极注入电子，空穴与电子向有机物层280移动而发光。
并且，根据实施形态，可以使触摸传感器中至少一部分位于显示板200A内，触摸传感器中至少其余一部分位于显示板200A外部。例如，可以使构成触摸传感器板100的驱动电极TX与接收电极RX中任意一个电极位于显示板200A外部，可以使其余电极位于显示板200A内部。触摸传感器配置于显示板200内部的情况下，可增加配置用于触摸传感器工作的电极，也可以将位于显示板200A内部的多种构成及/或电极作为用于感测触摸的触摸传感器利用。
并且，根据实施形态，触摸传感器中的至少一部分位于第一基板261、281与第二基板262、283之间，触摸传感器中至少其余一部分位于第一基板261、281上部。例如，可以使构成触摸传感器板100的驱动电极TX与接收电极RX中任意一个电极位于第一基板261、281上部，使其余电极位于第一基板261、281与第二基板262、283之间。在此，同样，触摸传感器配置于第一基板261、281与第二基板262、283之间的情况下，可增加配置用于触摸传感器工作的电极，也可以将位于第一基板261、281与第二基板262、283之间的多种构成及/或电极作为用于感测触摸的触摸传感器利用。
第二基板262、283上可形成有包括数据线(data line)、栅极线(gate line)、TFT、共同电极(common electrode)及像素电极(pixel electrode)等的多种层。具体来讲，显示板200A是LCD板的情况下，这些电子构成要素能够生成受控的电场使得位于液晶层250的液晶配向。可以构成使得包含于第二基板262、283的数据线、栅极线、共同电极及像素电极中任意一个用于触摸传感器。
以上说明了包括能够检测有无触摸及/或触摸位置的触摸传感器板100的触摸输入装置1000。通过将本发明的实施形态的压力传感器440适用于上述触摸输入装置1000，不仅能够检测有无触摸及/或触摸位置，还能轻易地检测触摸压力的大小。以下举例具体说明触摸输入装置1000适用本发明的实施形态的压力传感器检测触摸压力的情况。根据实施形态，适用压力检测模块的触摸输入装置也可以不具有触摸传感器板100。
图3a为包括本发明的实施形态的压力电极的示例性的压力传感器的剖面图。例如，压力传感器440可包括位于第一绝缘层470与第二绝缘层471之间的电极层441。电极层441可包括第一电极450及/或第二电极460。在此，第一绝缘层470与第二绝缘层471可以由聚酰亚胺(Polyimide)之类的绝缘物质形成。包含于电极层441的第一电极450与第二电极460可包括铜(copper)之类的物质。根据压力传感器440的制造工序，电极层441与第二绝缘层471之间可通过光学胶(OCA：Optically Clear Adhesive)之类的粘贴剂(未示出)粘贴。并且根据实施形态，压力电极450、460可以通过在第一绝缘层470上放置具有对应于压力电极图案的贯通孔的掩模(mask)后喷射导电喷剂(spray)形成。
图4a是能够适用本发明的实施形态的压力传感器及压力检测模块的第一例的触摸输入装置的剖面图。
图4a示例的触摸输入装置1000的剖面图可以是触摸输入装置1000的一部分的剖面图。如图4a所示例，本发明的实施形态的触摸输入装置1000可包括显示板200A、配置于显示板200A下部的背光单元200B及配置于显示板200A上部的覆盖层500。实施形态的触摸输入装置1000中，压力电极450、460可形成于盖240上。在本说明书中，可将显示板200A及背光单元200B合起来称为显示模块200。图4a示例盖240上附着有压力电极450、460，而根据实施形态，也可以附着在执行与盖240相同及/或相似功能的包含于触摸输入装置1000的构成。
根据本发明实施形态的触摸输入装置1000可包括手机(cell phone)、个人数字助理(PDA：Personal Data Assistant)、智能手机(smart phone)、平板电脑(tablet Personal Computer)、MP3播放器、笔记本电脑(notebook)等具有触摸屏的电子装置。
在本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，显示板200A可以是触摸传感器中至少一部分包含于显示板200A内部的显示板。并且，实施形态的用于感测触摸的驱动电极及接收电极可包含于显示板200A内部。
虽然图4a并未特别示出触摸传感器板100，而根据实施形态，本发明的第一例的触摸输入装置1000中用于检测触摸位置的触摸传感器板100与显示模块200之间可通过OCA(OpticallyClearAdhesive)之类的粘贴剂层压。因此，可提高能够通过触摸传感器板100的触摸表面确认的显示模块200的显示颜色的鲜明度、清晰度及透光性。在此，覆盖层500可配置于触摸传感器板100的上部。
本发明的实施形态的覆盖层500可以由保护显示板200A的前面且形成触摸表面的盖玻璃(cover glass)构成。如图4a所示，覆盖层500的大小可以大于显示板200A的大小。
本发明的实施形态的LCD板之类的显示板200A本身不发光，只是起到阻断光或使光透过的功能，因此可能需要背光单元(backlight unit)200B。例如，背光单元200B位于显示板200A的下部且具有光源，向显示板200A照射光使得画面上显示亮部、阴影及包括多种颜色的信息。显示板200A是无源元件，本身不能发光，因此需要在其后面设置辉度均匀分布的光源。
本发明的实施形态的背光单元200B可包括用于向显示板200A照射光的光学层220。后续将参见图4b具体说明光学层220。
本发明的实施形态的背光单元200B可包括盖240。盖240可以是由金属(metal)构成的盖。通过触摸输入装置1000的覆盖层500从外部施加压力的情况下，覆盖层500及显示模块200等能够发生弯曲。此时，弯曲使得压力电极450、460与位于显示模块内部的基准电位层之间的距离发生变化，可以通过这种压力电极450、460检测基于这种距离变化的电容变化检测压力大小。在此，为精确检测压力大小，应该使得向覆盖层500施加压力的情况下压力电极450、460的位置保持固定而不发生变化。因此，盖240可以起到固定压力传感器使得受到压力也不发生相对弯曲的支撑部的作用。根据实施形态，可以分开制作盖240与背光单元200B并在制造显示模块时组合在一起。
在本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，显示板200A与背光单元200B之间可以含有第一气隙210′(air gap)。其目的在于保护显示板200A及/或背光单元200B以免受到来自外部的冲击。可以使这种第一气隙210′包含于背光单元200B。
可以使包含于背光单元200B的光学层220与盖240之间彼此相隔。光学层220与盖240之间可以由第二气隙230构成。为保障配置于盖240上的压力电极450、460不接触光学层220，即使覆盖层500受到外部压力时光学层220、显示板200A及覆盖层500弯曲，也防止光学层220与压力电极450、460接触导致的光学层220的性能下降，可能会需要第二气隙230。
在本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，为了使显示板200A、背光单元200B及覆盖层500保持结合固定状态，还可包括支撑部251、252。根据实施形态，盖240可以与支撑部251、252一体形成。根据实施形态，支撑部251、252可形成背光单元200B的一部分。
LCD板200A及背光单元200B的结构及功能是公知技术，以下对此进行简要说明。背光单元200B可包括若干个光学部件(optical part)。
图4b示例实施形态的触摸输入装置中的背光单元200B的光学层220。图4b例示将LCD板作为显示板200A时的光学层220。
在图4b中，背光单元200B的光学层220可包括反射片221、导光板222、扩散片223及棱镜片224。在此，背光单元200B还可以包括以线光源(linear light source)或点光源(point light source)等形态配置在导光板222后面及/或侧面的光源(未示出)。
导光板(light guide plate)222一般起到将线光源或点光源形态的光源(未示出)发出的光转换成面光源形态并射向LCD板200A的作用。
导光板222发出的光中的一部分可能向LCD板200A的相反侧射出损失。为了使这些损失的光重新入射到导光板222，反射片221位于导光板222下部且可以由反射率高的物质构成。
扩散片(diffuser sheet)223起到扩散从导光板222入射的光的作用。例如，通过导光板222的图案(pattern)散射的光直接进入眼睛，因此导光板232的图案能够如实映射出来。甚至，这些图案在装配LCD板200A后也能够明显感觉到，因此扩散片223能够起到抵消导光板222的图案的作用。
经过扩散片223后光的辉度急剧下降。因此可以包括重新聚集(focus)光以提高光辉度的棱镜片(prism sheet)224。棱镜片224例如可以构成为包括水平棱镜片与垂直棱镜片。
随着技术的变化、发展及/或实施形态，本发明的实施形态的背光单元200B可以包括与上述构成不同的构成，并且，除上述构成之外还可以包括其他构成。并且，本发明的实施形态的背光单元200B例如还可以包括位于棱镜片224上部的保护片(protectionsheet)，以此防止背光单元200B的光学构成受到外部冲击或因异物进入而遭到污染等。并且根据实施形态，背光单元200B还可以包括灯罩(lamp cover)，以最小化光源发出的光的损失。并且，背光单元200B还可以包括框架(frame)，该框架使作为背光单元200B的主要构成的导光板222、扩散片223、棱镜片224及灯(未示出)等按允许尺寸精确地分离组合。并且，上述各构成可以由两个以上独立的部分构成。
根据本发明的实施形态，可以在导光板222与反射片221之间增设气隙。因此，从导光板222到反射片221的损失的光能够通过反射片221重新入射到导光板222。在此，为保持增设的所述气隙，导光板222与反射片221之间的边缘部分可含有两面粘贴带(DAT：DoubleAdhesive Tape)。
如上所述，背光单元200B及含其的显示模块本身可包括第一气隙210′及/或第二气隙230之类的气隙。或者，包含于光学层220的多个层之间可含有气隙。以上对利用LC D板200A时的情况进行了说明，但其他显示板的情况下也可以在结构内部设置气隙。
图4c为能够适用本发明的实施形态的压力传感器及压力检测模块的第二例的触摸输入装置的剖面图。在图4c示例除了包括显示模块200之外还包括基板300的触摸输入装置1000的剖面。在实施形态的触摸输入装置1000中，基板300例如可以与作为触摸输入装置1000的最外廓部件的第二盖320一起起到包围用于配置触摸输入装置1000工作所需的电路板及/或电池的安装空间310等的外壳(housing)的功能。在此，触摸输入装置1000工作所需的电路板作为主板(main board)可以安装有中央处理单元CPU(centr al processingunit)或应用处理器(AP：application processor)等。能够通过基板300分离显示模块200与触摸输入装置1000工作所需的电路板及/或电池，能够屏蔽显示模块200发生的电噪声。根据实施形态，触摸输入装置1000中的基板300可以称为中框架(mid-frame)。
在触摸输入装置1000中，覆盖层500的大小可以大于显示模块200、基板300及安装空间310的大小，因此可以将第二盖320形成为第二盖320包围用于配置显示模块200、基板300及电路板的安装空间310。并且，本发明的实施形态的显示模块200与基板300之间可包括压力传感器440。
图4c像图4a一样并未另外示出触摸传感器板100，而实施形态的触摸输入装置1000可通过触摸传感器板100检测触摸位置。并且，根据实施形态，触摸传感器的至少一部分也可以包含于显示板200A。
在此，压力传感器440可附着于基板300上，可附着于显示模块200上，可附着于显示模块200及基板300上。
如图4a及图4c所示例，触摸输入装置1000的压力传感器440配置于显示模块200内部，或在显示模块200与基板300之间配置于显示模块200下部，因此包含于压力传感器440的压力电极450、460不仅可以由透明物质构成，还可以由非透明物质构成。
以下说明本发明的实施形态的触摸输入装置1000利用压力电极450、460检测触摸压力的大小的原理及结构。图5a～图5e为了便于说明而将包含于压力传感器440的压力电极450、460称为压力传感器。
图5a及图5b示例包含于触摸输入装置的第一例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力时的情况。在本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，压力电极450、460可以附着在能够构成背光单元200B的盖240上。触摸输入装置1000中的压力电极450、460与基准电位层600可配置成相隔距离d。
如图5a所示，基准电位层600与压力电极450、460之间可以通过隔离层(未示出)相隔。在此，隔离层如参见图4a及图4b所述说明，可以是制造显示模块200及/或背光单元200B时所含的第一气隙210′、第二气隙230及/或增设的气隙。显示模块200及/或背光单元200B包括一个气隙的情况下，可以由所述一个气隙起到隔离层的功能，而包括多个气隙的情况下，可以由所述多个气隙整体起到隔离层的功能。
本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，隔离层可以位于基准电位层600与压力电极450、460之间。因此，向覆盖层500施加压力的情况下基准电位层600发生弯曲，基准电位层600与压力电极450、460之间的相对距离能够减小。隔离层可以由气隙(ai r gap)构成。根据实施形态，隔离层可以由冲击吸收物质构成。在此，冲击吸收物质可包括海绵与石墨(graphite)层。根据实施形态，隔离层可以被填充介电物质(dielectric material)。这种隔离层可以由气隙、冲击吸收物质、介电物质组合形成。
本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，显示模块200受到施加压力的触摸时可弯曲或挤压。根据实施形态，显示模块弯曲或挤压时变形量最大的位置可能不同于所述触摸位置，但显示模块的所述触摸位置至少能够发生弯曲或挤压。例如，触摸位置靠近显示模块的轮廓及边缘等的情况下，显示模块弯曲或挤压的程度最大的位置与触摸位置可能并不同，但显示模块的轮廓及边缘可能几乎不发生弯曲。
在此，在本发明的实施形态的触摸输入装置1000中，显示模块200受到压力时能够弯曲或挤压，因此为保持气隙210′、230及/或隔离层420，配置于边缘的构成(两面粘贴带、粘贴带430、支撑部251、252等)可以由非弹性物质构成。即，为保持气隙210′、230及/或隔离层420而配置于边缘的构成不发生弯曲或挤压也能够通过显示模块200的弯曲等检测触摸压力。
触摸本发明的实施形态的触摸输入装置1000时，覆盖层500、显示板200A及/或背光单元200B弯曲或挤压时，能够如图4b通过隔离层降低位于隔离层下部的盖240的弯曲或挤压。图5b显示盖240完全没有发生弯曲或挤压，但这只是示例而已，压力电极450、460所附着的盖240的最下部也能够发生弯曲或挤压，但其程度可能因隔离层而有所缓解。
根据本发明的实施形态，隔离层可以由气隙构成。根据实施形态，隔离层可以由冲击吸收物质构成。根据实施形态，隔离层可以被填充电介质物质(dielectricmaterial)。
图5b示例图5a的结构受到压力的情况。例如，可以确认图4a示例的覆盖层500受到外部压力的情况下，基准电位层600与压力电极450、460之间的相对距离从d减小到d’。因此，可以构成为实施形态的触摸输入装置1000受到外部压力的情况下基准电位层600的弯曲程度大于压力电极450、460所附着的盖240以检测触摸压力的大小。
图4a、图5a及图5b示例作为用于检测压力的压力电极450、460包括第一电极450及第二电极460的情况。在此，第一电极450与第二电极460之间可生成互电容(mutualcapacitance)。在此，第一电极450与第二电极460中任意一个可以是驱动电极，其余一个可以是接收电极。可以向驱动电极施加驱动信号并通过接收电极获得感测信号。施加电压时第一电极450与第二电极460之间可生成互电容。
基准电位层600可以具有能够使第一电极450与第二电极460之间生成的互电容发生变化的任意电位。例如，基准电位层600可以是具有接地(ground)电位的接地层。基准电位层600可以是包含于显示模块内的任意的接地层。根据实施形态，基准电位层600可以是制造触摸输入装置1000时自己包含的接地电位层。例如，如图2a～图2c所示的显示板200A可包括位于第一偏光层271与第一基板261之间且用于屏蔽噪声(noise)的电极(未示出)。这种用于屏蔽的电极可以由ITO构成且可以起到接地作用。并且根据实施形态，对于基准电位层600来讲，可以由包含于显示板200A的多个共同电极构成基准电位层。在此，共同电极的电位可以是基准电位。
用客体对覆盖层500进行触摸施加压力的情况下，覆盖层500、显示板200A及/或背光单元200B的至少一部分发生弯曲，因此基准电位层600与第一电极450及第二电极460之间的相对距离能够从d接近到d′。在此，随着基准电位层600与第一电极450及第二电极450之间的距离靠近，第一电极450与第二电极460之间的互电容值能够减小。其原因在于基准电位层600与第一电极450及第二电极460之间的距离从d减小到d′，使得所述互电容的边缘电容不仅被客体吸收，还被基准电位层600吸收。触摸客体为非导体的情况下，互电容的变化可能仅源于基准电位层600与压力电极450、460之间的距离变化(d-d’)。
以上说明了压力传感器440包括第一电极450与第二电极460，根据两者之间的互电容变化检测压力的情况。压力传感器440可以只包括第一电极450与第二电极460中任意一个(例如，第一电极450)。
图5c及图5d示例包含于触摸输入装置的第二例的压力传感器与基准电位层之间的相对距离及其受到压力的情况。在此，可通过检测第一电极450与基准电位层600之间的自电容(self capacitance)检测触摸压力的大小。在此，可以向第一电极450施加驱动信号并从第一电极450接收接收信号检测第一电极450与基准电位层600之间的自电容变化以检测触摸压力的大小。
例如，可以根据基准电位层600与第一电极450之间的距离变化引起的第一电极450与基准电位层600之间的电容变化检测触摸压力的大小。由于距离d随着触摸压力的增大而减小，因此基准电位层600与第一电极450之间的电容能够随着触摸压力的增大而增大。
图4a、图5a～图5d显示的第一电极450及/或第二电极460的厚度相对厚，且这些直接附着于盖240，但这些只是为了便于说明而已，实施形态的第一电极450及/或第二电极460可作为一体型片(sheet)形态的压力传感器440附着于盖240且其厚度相对小。
以上参见图4a示例的触摸输入装置1000说明了压力传感器440附着于盖240的情况，而压力传感器440在图4c示例的触摸输入装置1000中还可以配置于显示模块200与基板300之间。根据实施形态，压力传感器440可附着于显示模块200下部，该情况下，基准电位层600可以是基板300或位于显示模块200内部的任意的电位层。并且，根据实施形态，压力传感器440可附着于基板300，该情况下，基准电位层600可以是显示模块200或位于显示模块200内部的任意的电位层。
图5e示例包含于触摸输入装置的第三例的压力传感器的配置。如图5e所示例，可以使第一电极450配置于基板300上且第二电极460配置于显示模块200下部。该情况下，可省略特设的基准电位层。对触摸输入装置1000进行压力触摸的情况下显示模块200与基板300之间的距离能够发生变化，因此第一电极450与第二电极460之间的互电容能够增大。可通过这种电容变化检测触摸压力的大小。在此，可以制作成第一电极450及第二电极460分别包含于第一压力传感器440-1及第二压力传感器440-2并附着于触摸输入装置1000。
以上说明了触摸输入装置1000中被附着压力传感器440的构成要素与基准电位层600相隔地配置的情况。图6a～图6c说明触摸输入装置1000中被附着压力传感器440的构成要素本身起到基准电位层的功能的情况。
图6a为基于第一方法将压力传感器440附着于触摸输入装置的触摸输入装置的局部剖面图。图6a显示压力传感器440附着于基板300、显示模块200或盖240上。
如图6a所示，为了保持隔离层420，可以沿着压力传感器440的边缘形成具有预定厚度的粘贴带430。图6a显示粘贴带430形成于压力传感器440的所有边缘(例如，四角形的四个边缘)均形成有粘贴带430的情况，但粘贴带430也可以仅形成于压力传感器440边缘中的至少一部分(例如，四角形的三个边缘)。在此如图6b所示，可以排除在包括压力电极450、460的区域形成粘贴带430。因此，压力传感器440通过粘贴带430附着于基板300或显示模块200时，压力电极450、460能够与基板300或显示模块200之间相隔预定距离。根据实施形态，粘贴带430可形成于基板300的上部面、显示模块200的下部面或盖240的表面上。并且，粘贴带430可以是两面粘贴带。图6b仅示例电极电极450、460中的一个压力电极。
图6c为基于第二方法将压力传感器附着于触摸输入装置的触摸输入装置的局部剖面图。如图6c所示，可以先把压力传感器440配置在基板300、显示模块200或盖240上后，通过粘贴带431将压力传感器440固定到基板300、显示模块200或盖240。为此，粘贴带431可以与压力传感器440的至少一部分、基板300、显示模块200或盖240的至少一部分接触。图6c显示粘贴带431从压力传感器440的上部连续至基板300、显示模块200或盖240的露出表面。在此，可以使粘贴带431中仅接触压力传感器440的面具有粘贴力。因此，图6c中粘贴带431的上部面没有粘贴力也无妨。
如图6c所示，即使通过粘贴带431将压力传感器440固定在基板300、显示模块200或盖240，压力传感器440与基板300、显示模块200或盖240之间仍能够存在预定的空间即气隙。其原因在于压力传感器440与基板300、显示模块200或盖240之间并非直接通过粘贴剂附着，并且压力传感器440包括具有图案的压力电极450、460，因此压力传感器440的表面可能不平坦。如上，图6c的气隙也可以起到用于检测触摸压力的隔离层420的作用。
图7a～图7e示例包含于本发明的实施形态的用于检测压力的压力传感器的压力电极的图案。图7a～图7c示例包含于压力传感器440的第一电极450与第二电极460的图案。具有图7a～图7c示例的压力电极图案的压力传感器440可形成于盖240、基板300上部或显示模块200的下部面上。第一电极450与第二电极460之间的电容可随包括第一电极450及第二电极460的电极层与基准电位层600之间的距离发生变化。
通过第一电极450与第二电极460之间的互电容变化检测触摸压力的大小时，有必要将第一电极450与第二电极460的图案形成为生成用于提高检测精确度的必要的电容范围。第一电极450与第二电极460彼此相对的面积越大或长度越长时，生成的电容大小可能越大。因此，可以根据必要的电容范围调节设计第一电极450与第二电极460相对的面积的大小、长度及形状等。图7b～图7c为第一电极450与第二电极460形成于相同层上的情况，显示了第一电极450与第二电极460的相对的长度相对长的情况。图7b～图7c示例的压力电极450、460的图案可用于按照图5a及图5c说明的原理检测压力。
按照与图5c及图5d所述说明相同的原理检测压力时可利用与如图7d所示相同的电极图案。压力电极无需为了提高互电容变化量检测精确度而具有梳齿形状或三叉形状，可以具有如图7b所示板(例如，四角板)形状。
按照与图5e所述说明相同的原理检测压力时可利用如图7d所示的电极图案。在此，如图7e所示，可以正交配置第一电极450与第二电极460以提高电容的变化量感测灵敏度。
图8a及图8b显示适用本发明的压力传感器的触摸输入装置的触摸压力大小与饱和面积之间的关系。图8a及图8b显示压力传感器440附着于基板300的情况，但以下说明还可以适用于压力传感器440附着于显示模块200或盖240的情况。
触摸压力的大小足够大的情况下，预定位置能够达到压力传感器440与基板300之间的距离无法再进一步靠近的状态，以下将这种状态称为饱和状态。例如如图8a所示，当用力f加压触摸输入装置1000时压力传感器440与基板300相接触，距离无法再进一步靠近。在此，图8a中右侧的a可表示压力传感器440与基板300之间的接触面积。
但如果在这种状态下触摸压力进一步加大，基板300与压力传感器440之间的距离无法再进一步靠近的饱和状态的面积将增大。例如如图8b所示，当用比力f大的力F加压触摸输入装置1000时，压力传感器440与基板300的接触面积能够进一步加大。图8b中右侧的A可表示压力传感器440与基板300之间的接触面积。随着这种接触面积增大，第一电极450与第二电极460之间的互电容能够减小。以下说明随着距离变化发生的电容变化算出触摸压力大小，但其还可以包括根据处于饱和状态的饱和面积的变化算出触摸压力的大小的情况。
图8a及图8b参见图6a所示的例进行说明，而参见图8a及图8b所述的说明同样可以适用于参见图4a、图4c、图5a～图5e及图6c说明的例，这是显而易见的。更具体来讲，可根据压力传感器440与接地层或基准电位层600之间的距离达到无法再进一步靠近的饱和状态的饱和面积的变化算出触摸压力的大小。
基板300的上部面也可以具有用于屏蔽噪声的接地电位。图9示例本发明的实施形态的压力传感器的剖面。参见图9中(a)来讲，示例包括压力电极450、460的压力传感器440附着于基板300或显示模块200上的情况的剖面。在此，压力传感器440的压力电极450、460位于第一绝缘层470与第二绝缘层471之间，因此能够防止压力电极450、460与基板300或显示模块200发生短路。并且，根据触摸输入装置1000的种类及/或实现方式，压力电极450、460所附着的基板300或显示模块200可以无接地电位或仅有弱接地电位。该情况下，本发明的实施形态的触摸输入装置1000还可以包括位于基板300或显示模块200与绝缘层470之间的接地电极(ground electrode：未示出)。根据实施形态，接地电极与基板300或显示模块200之间还可以包括其他绝缘层(未示出)。此时，接地电极(未示出)能够防止作为压力电极的第一电极450与第二电极460之间生成的电容的大小变得过大。
图9中(a)～(d)示例本发明的实施形态的压力传感器附着于触摸输入装置的局部剖面。
例如，包含于压力传感器440的第一电极450与第二电极460形成于相同层的情况下，可以如图9中(a)所示例构成压力传感器440。在此，图9中(a)所示的第一电极450与第二电极460可分别如图13a所示由菱形的多个电极构成。在此，多个第一电极450是向第一轴方向相互连续的形态，多个第二电极460是向垂直于第一轴方向的第二轴方向相互连续的形态，第一电极450或第二电极460中至少一个可分别是多个菱形的电极通过桥连接使得第一电极450与第二电极460相互绝缘的形态。并且，图9中(a)所示的第一电极450与第二电极460可由图13b所示形态的电极构成。
对于压力传感器440来讲，第一电极450与第二电极460可根据实施形态配置于不同的层构成电极层也无妨。图9中(b)示例第一电极450与第二电极460相互形成于不同的层的情况的剖面。如图9中(b)示例，第一电极450形成于第一绝缘层470上，第二电极460可形成于位于第一电极450上的第二绝缘层471上。根据实施形态，第二电极460可被第三绝缘层472盖住。即，压力传感器440可构成为包括第一绝缘层470至第三绝缘层472、第一电极450及第二电极460。在此，第一电极450与第二电极460彼此位于不同的层，因此可构成为彼此重叠(overlap)。例如，第一电极450与第二电极460可如图13c所示形成为类似于排列成MXN结构的驱动电极TX与接收电极RX的图案。在此，M及N可以是1以上的自然数。或者，可以如图13a所示使菱形形态的第一电极450与第二电极460分别位于不同的层。
图9中(c)示例压力传感器440仅包括第一电极450的情况的剖面。如图9中(c)所示，包括第一电极450的压力传感器440可配置于基板300或显示模块200上。例如，第一电极450可以配置成如图12d所示例。
图9中(d)示例包括第一电极450的第一压力传感器440-1附着于基板300上且包括第二电极460的第二压力传感器440-2附着于显示模块200的情况的剖面。如图9中(d)示例，包括第一电极450的第一压力传感器440-1可配置于基板300上。并且，包括第二电极460的第二压力传感器440-2可配置于显示模块200的下部面上。
与以上关于图9中(a)的说明一样，附着有压力电极450、460的基板300、显示模块200或盖24无接地电位或仅有弱的接地电位的情况下，图9中(a)～(d)的压力传感器440还可以包括配置在与基板300、显示模块200或盖240接触的第一绝缘层470、470-1、470-2下部的接地电极(未示出)。在此，压力传感器440还可以包括隔着接地电极(未示出)与第一绝缘层470、470-1、470-2相对的另外的绝缘层(未示出)。
以上对触摸输入装置1000的上部面受到触摸压力的情况进行了说明，但本发明的实施形态的压力传感器440在触摸输入装置1000的下部面受到压力的情况下也同样能够感测触摸压力。
如图4～图9所示，本发明的压力传感器440附着于触摸输入装置的情况下，通过客体500向触摸输入装置施加压力时，显示模块200或基板300能够弯曲或挤压，能够算出触摸压力的大小。在此，图4～图9为了说明基准电位层600与压力传感器440之间的距离变化而示出通过客体500直接施加压力时显示模块200、基板300或显示模块200的局部弯曲或挤压，而实际上未被客体500直接施加压力的部件也可以一并发生弯曲或挤压。但由于直接被施加压力的部件的弯曲或挤压的程度的大小大于未直接被施加压力的部件的弯曲或挤压的程度的大小，因此能够如图4～图9所示进行说明。如上，向触摸输入装置施加压力时附着于触摸输入装置的压力传感器440也能够弯曲或挤压。在此，解除施加于触摸输入装置的压力的情况下，显示模块200或基板300恢复原状态，因此附着于触摸输入装置的压力传感器440也必须能够保持原来的形态。并且，压力传感器440难以保持原来的形态的情况下，将压力传感器440附着于触摸输入装置的过程可能会存在困难。因此，优选的是压力传感器440具有能够保持原来的形态的刚性。
包含于压力传感器440的压力电极450、460由铝(Al)、银(Ag)、铜(Cu)之类的软的导电金属形成的情况下，刚性低且由于其厚度不过数um，因此仅凭压力电极450、460难以保持压力传感器440的原来的形态。因此，优选的是配置于压力电极450、460的上侧或下侧的第一绝缘层470或第二绝缘层471具有能够保持压力传感器440的原来的形态的刚性。
具体来讲如图3b所示，本发明的压力传感器440可包括电极层及支撑层470b、471b。在此，电极层可由包括第一电极450及第二电极460的压力电极450、460构成。该情况下，压力传感器440可用于检测随着与压力传感器440相隔地配置的基准电位层600与电极层之间的相对距离变化相应地变化的第一电极450与第二电极460之间的电容的变化。并且，电极层可以由只包括一个电极的压力电极450、460构成。该情况下，压力传感器440可用于检测随着与压力传感器440相隔地配置的基准电位层600与电极层之间的相对距离变化相应地变化的电极层与基准电位层600之间的电容的变化。
在此，如与压力传感器440相隔地配置的基准电位层600在各输入位置的基准电位不均匀，或者例如与压力传感器440相隔地配置的基准电位层600的表面不均匀的情况，受到的压力大小相同时不同输入位置发生的基准电位层与电极层之间的距离变化不均匀的情况下，可能难以利用压力传感器440和相隔地配置的基准电位层600之间的电容变化量。如图3h所示，本发明的实施形态的压力传感器440可包括含有第一电极450的第一电极层及含有与第一电极层相隔地配置的第二电极460的第二电极层。该情况下，压力传感器440可用于检测随着第一电极层与第二电极层之间的相对距离变化相应地变化的第一电极层与第二电极层之间的电容的变化。在此，第一电极层与第二电极层中任意一个可以是基准电位层。如上检测随着位于压力传感器440内的电极层之间的距离变化相应地变化的电极层之间的电容变化的情况下，即使在上述无法从位于压力传感器440外部的基准电位层检测均匀的电容变化的情况下也能够适用。在此，第一电极层与第二电极层之间还可以包括具有吸收冲击及恢复力的弹性层480，用于为第一电极层与第二电极层之间的距离变化提供均匀性。并且，如图9中(d)所示，压力传感器440可包括含有第一电极层与第一支撑层的第一压力传感器及含有第二电极层与第二支撑层的第二压力传感器。该情况下，压力传感器440可用于检测随着第一电极层与第二电极层之间的相对距离变化相应地变化的第一电极层与第二电极层之间的电容变化。
支撑层470b、471b可以由树脂材料、刚性高的金属或纸等具有即使压力传感器440与基准电位层600的相对距离发生变化也能够保持压力传感器440的形态的刚性的属性的材料形成。
压力传感器440还可以包括第一绝缘层470及第二绝缘层471。在此，电极层位于第一绝缘层470及第二绝缘层471之间，支撑层470b、471b可包含于第一绝缘层470与第二绝缘层472中至少任意一个。
第一绝缘层470或第二绝缘层472还可以包括电极覆盖层470a、471a。电极覆盖层470a、471a可对电极层起到绝缘功能且起到防止电极氧化、划伤、裂开(crack)等的保护电极层的功能。并且，电极覆盖层470a、471a可以由含有颜色的物质形成或被涂布该种物质，能够防止压力传感器440流通时暴露于阳光发生压力传感器440的劣化。在此，电极覆盖层470a、471a可通过粘贴剂粘贴于电极层或支撑层470b、471b，但也可以采用印刷或涂布方式。电极覆盖层470a、471a也可以由刚性高的树脂材料形成，但由于其厚度不过数um，难以使约100um的压力传感器440保持原来形态。
并且，如图3e及图3f所示，本发明的压力传感器440还可以包括位于第一绝缘层470或第二绝缘层471外侧的粘贴层430及保护层435。图4～图9说明了粘贴层430与压力传感器440分别构成，但也可以制作成包含于压力传感器440成为一个构成。保护层435起到在压力传感器440附着于触摸输入装置之前保护粘贴层430的功能，在触摸输入装置上附着压力传感器440时，去除保护层435并利用粘贴层430将压力传感器440附着于触摸输入装置。
如图3c所示，形成有支撑层470b、471b的侧可以没有电极覆盖层470a、471a。支撑层470b、471b由树脂材料或纸等形成的情况下，可对电极层绝缘以起到保护作用。该情况下，同样，支撑层470b、471b也可以由含有颜色的物质形成或涂布有该种物质。
如图3d所示，第一绝缘层470及第二绝缘层471中任意一个的厚度可小于另一个的厚度。具体来讲，电容C与电极层和基准电位层600之间的距离d成反比，因此如图3i所示，对于相同的距离变化来讲，随着电极层与基准电位层600之间的距离靠近发生的电容变化量越大，越容易检测精确的压力。因此，可以使得压力传感器440附着于包括盖240、基板300及/或显示模块200的触摸输入装置，第一绝缘层470及第二绝缘层471中位于离基准电位层600近的位置的绝缘层的厚度小于位于离基准电位层600远的位置的绝缘层的厚度。
优选地，可以使第一绝缘层470及第二绝缘层471中仅任意一个包括支撑层470b、471b。具体来讲，可以使得压力传感器440附着于触摸输入装置的状态下，第一绝缘层470与第二绝缘层471中只有位于离基准电位层600远的位置的绝缘层包括支撑层470b、471b。
同样，如图9中(d)所示，第一压力传感器440-1附着于基板300上且第二压力传感器440-2附着于显示模块200的情况下，可以使得第一绝缘层470-1与第二绝缘层471-1中离第一电极450近的绝缘层即第二绝缘层471-1的厚度小于第一绝缘层470-1的厚度，第三绝缘层470-2与第四绝缘层471-2中离第二电极460近的绝缘层即第四绝缘层471-2的厚度小于第三绝缘层470-2的厚度，优选地，可以使得只有第一绝缘层470-1及第三绝缘层470-2包括支撑层470b。
如图3h所示，压力传感器440包括含有第一电极450的第一电极层及含有与第一电极层相隔地配置的第二电极460的第二电极层情况下，也可以使得第一绝缘层470及第二绝缘层471中任意一个的厚度小于另一个的厚度。具体来讲，压力传感器440附着于显示模块200或基板300的情况下，向触摸输入装置施加压力时，压力传感器440与附着有压力传感器440的部件之间的距离不发生变化，而压力传感器440与未附着压力传感器440的部件之间的距离则发生变化。在此，随着压力传感器440与位于压力传感器440外部的基准电位层600之间的距离变化发生的电容变化并非期望的电容变化，因此优选的是最小化这种电容变化。因此，可以使得压力传感器440附着于包括基板300及显示模块200的触摸输入装置，具体附着于基板300与显示模块200相对的基板300的一面与显示模块200的一面中任意一个，压力传感器440附着于触摸输入装置的状态下，第一绝缘层470及第二绝缘层471中配置在离附着有压力传感器440的一面近的位置的绝缘层的厚度可小于离附着有压力传感器440的一面远的位置的绝缘层的厚度。
优选地，可以使得第一绝缘层470及第二绝缘层471中只有任意一个包括支撑层470b、471b。具体来讲，压力传感器440附着于触摸输入装置的状态下，第一绝缘层470与第二绝缘层471中只有离附着有压力传感器440的一面远的位置的绝缘层包括支撑层470b、471b。
图3e所示的压力传感器440通过形成有粘贴层430的侧附着于盖240、基板300或显示模块200，是用于根据形成于未附着有压力传感器440的部件侧的基准电位层600与电极层之间的距离变化检测压力的大小的形态的压力传感器440，图3f所示的压力传感器440通过形成有粘贴层430的侧附着于盖240、基板300或显示模块200，是用于根据形成于附着有压力传感器440的部件侧的基准电位层600与电极层之间的距离变化检测压力的大小的形态的压力传感器440。
配置压力传感器440的空间，例如显示模块200与基板300之间的间隔因触摸输入装置而异，大致为100～500um之间，因此限制压力传感器440及支撑层470b、471b的厚度。如图3g所示，压力传感器440附着于显示模块200，显示模块200与基板300之间的距离为500um时，优选的是使压力传感器440的厚度在50um～450um之间。压力传感器440的厚度小于50um的情况下，由于刚性相对高的支撑层470b、471b的厚度也小，因此压力传感器440难以保持原来的形态。压力传感器440的厚度比450um大的情况下，相对来讲压力传感器440与作为基准电位层的基板300之间的间隔距离为50um以下，间隔距离太小，因此难以检测大范围的压力。
由于压力传感器440配置于触摸输入装置，因此像触摸输入装置一样需要在温度、湿度等预定条件下满足规定的可靠性。为了在85～-40℃的极端条件及85％湿度条件等满足外观及特性变化少的可靠性，优选的是支撑层470b、471b为树脂材料。具体来讲，支撑层470b、471b可以由聚酰亚胺(PI，Polyimide)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，Polyeth yleneTerephthalate)形成。并且，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下，能够比聚酰亚胺节省费用。可考虑费用及可靠性以确定形成支撑层470b、471b的物质。
如上所述，为了通过适用本发明的实施形态的压力传感器440的触摸输入装置1000检测压力，需要感测在压力电极450、460发生的电容的变化。因此，需要向第一电极450与第二电极460中的驱动电极施加驱动信号且从接收电极获取感测信号，根据电容的变化量算出触摸压力。根据实施形态，还可以以用于压力检测工作的压力感测IC的形态进一步包括压力检测装置。本发明的实施形态的压力检测模块(未示出)可以是不仅包括用于检测压力的压力传感器440而且还包括这种压力检测装置的构成。
该情况下，如图1所示，由于重复包括与驱动部120、感测部110及控制部130类似的构成，因此可能发生触摸输入装置1000的面积及体积增大的问题。
根据实施形态，触摸输入装置1000可以利用用于触摸传感器板100工作的触摸检测装置向压力传感器440施加用于检测压力的驱动信号且从压力传感器440接收感测信号检测触摸压力。以下假设第一电极450为驱动电极且第二电极460为接收电极并进行说明。
为此，适用本发明的实施形态的压力传感器440的触摸输入装置1000可以通过驱动部120向第一电极450施加驱动信号，第二电极460将感测信号发送到感测部110。控制部130可以生成控制信号使得在扫描触摸传感器板100的同时执行压力检测扫描，或者，控制部130可以生成控制信号使得分时以在第一时段扫描触摸传感器板100且在不同于第一时段的第二时段执行压力检测扫描。
因此，本发明的实施形态的第一电极450与第二电极460应电连接于驱动部120及/或感测部110。此处，用于触摸传感器板10的触摸检测装置通常作为触摸感测IC 150形成于触摸传感器板100的一端或和触摸传感器板100形成于同一平面上。包含于压力传感器440的压力电极450、460可以通过任意方法电连接于触摸传感器板100的触摸检测装置。例如，压力电极450、460可利用包含于显示模块200的第二PCB 210通过连接器(connector)连接于触摸检测装置。例如，分别从第一电极450、第二电极460电延伸的导电线路461可通过第二PCB 210等电连接至触摸感测IC 150。
图10a及图10b显示包括压力电极450、460的压力传感器440附着于显示模块200的下部面的情况。图10a及图10b显示了位于显示模块200的下部面局部的安装有用于显示板工作的电路的第二PCB 210。
图10a示例压力传感器440附着于显示模块200的下部面使得第一电极450与第二电极460连接于显示模块200的第二PCB 210的一端的情况。在此，第一电极450与第二电极460可通过两面导电带连接于第二PCB 210的一端。具体来讲，由于压力传感器440的厚度及配置有压力传感器440的显示模块200与基板300之间的间隔非常小，因此相比于使用另外的连接器，利用两面导电带将第一电极450及第二电极460连接到第二PCB 210的一端的情况下能够更有效地减小厚度。第二PCB 210上可印刷有能够将压力电极450、460电连接到触摸感测IC 150等必要构成的导电图案。后续参见图11a～图11c对此进行说明。图10a示例的包括压力电极450、460的压力传感器440的附着方法可同样适用于基板300、盖240。
图10b示例包括第一电极450与第二电极460的压力传感器440一体形成于显示模块200的第二PCB 210而并非分开制成的情况。例如，可以在制造显示模块200的第二PCB210时在第二PCB分割出预定的面积并预先印刷用于显示板工作的电路以及相当于第一电极450与第二电极460的图案。可在第二PCB 210上印刷将第一电极450及第二电极460电连接至触摸感测IC 150等必要构成的导电图案。
图11a～图11c示例将包含于压力传感器440的压力电极450、460连接到触摸感测IC 150的方法。图11a～图11c为触摸传感器板100包含于显示模块200的外部的情况，显示触摸传感器板100的触摸检测装置集成于安装在用于触摸传感器板10的第一PCB 160的触摸感测IC 150的情况。
图11a示例附着于显示模块200的压力传感器440中所包括的压力电极450、460通过第一连接器121连接至触摸感测IC 150的情况。如图11a所示例，在智能手机之类的移动通信装置中，触摸感测IC 150可通过第一连接器121连接于用于显示模块200的第二PCB210。第二PCB 210可通过第二连接器224电连接于主板。因此，触摸感测IC150可通过第一连接器121及第二连接器224和用于触摸输入装置1000工作的CPU或AP收发信号。
此处，图11a示例压力传感器440以如图10b所示的方式附着于显示模块200，但也可以适用于以如图10a所示的方式附着的情况。可以在第二PCB 210上印刷将压力电极450、460通过第一连接器121电连接至触摸感测IC 150的导电图案。
图11b示例附着于显示模块200的压力传感器440中所包括的压力电极450、460通过第三连接器473连接至触摸感测IC 150的情况。参见图11b，可以将压力电极450、460通过第三连接器473连接至用于触摸输入装置1000工作的主板，之后通过第二连接器224及第一连接器121连接至触摸感测IC 150。此处，压力电极450、460可印刷于和第二PCB 210分离的另外的PCB上。或者根据实施形态，可以使压力电极450、460以如图3a～图3h所示的压力传感器440的形态附着于触摸输入装置1000，并从压力电极450、460延伸出导电线路等，通过第三连接器473连接至主板。
图11c显示压力电极450、460通过第四连接器474直接连接于触摸感测IC 150的情况。参见图11c，压力电极450、460可通过第四连接器474连接至第一PCB 160。第一PCB 160上可印刷有从第四连接器474电连接至触摸感测IC 150的导电图案。因此，压力电极450、460可通过第四连接器474连接至触摸感测IC 150。此处，压力电极450、460可印刷于和第二PCB 210分离的另外的PCB上。可以使第二PCB 210和另外的PC B绝缘以防止彼此短路。或者根据实施形态，可以使压力电极450、460以如图3a～图3h所示的压力传感器440的形态附着于触摸输入装置1000，并从压力电极450、460延伸出导电线路等，通过第四连接器474连接至第一PCB 160。
图11b及图11c的连接方法不仅可以适用于包括压力电极450、460的压力传感器440形成于显示模块200下部面的情况，还可以适用于形成在基板300或盖240上的情况。
图11a～图11c假设了触摸感测IC 150形成于第一PCB 160上的膜上芯片(COF：chip on film)结构并进行了说明，但这只是示例而已。本发明还可以适用于触摸感测IC150安装在触摸输入装置1000的安装空间310内的主板上的板上芯片(COB：chip onboard)结构的情况。本领域技术人员可根据对图11a～图11c的说明知晓其他实施形态的情况下也可通过连接器连接压力电极450、460。
以上说明了作为驱动电极的第一电极450构成一个信道且作为接收电极的第二电极460构成一个信道的压力电极450、460。但这只是示例而已，根据实施形态，驱动电极及接收电极可分别构成多个信道。在此，驱动电极及接收电极构成多个信道的情况下，检测触摸压力时能够提高其精确度，并且发生多点触摸(multi touch)时能够检测多点压力。
图12a～图12d示例本发明的压力电极构成多个信道的情况。图12a示例各第一电极450-1、450-2与第二电极460-1、460-2构成两个信道的情况。图12a示例构成两个信道的第一电极450-1、450-2与第二电极460-1、460-2均包含于一个压力传感器440的结构。图12b示例第一电极450构成两个信道450-1、450-2而第二电极460构成一个信道的情况。图12c示例各第一电极450-1～450-5与第二电极460-1～460-5构成五个信道的情况。该情况下可以构成使得构成五个信道的电极全部包含于一个压力传感器440。
图12d示例各第一电极451～459构成九个信道，全部包含于一个压力传感器440的构成的情况。
如图12a～图12d及图13a～图13d所示，构成多个信道的情况下，可形成有从各第一电极450及/或第二电极460电连接至触摸感测IC 150的导电图案。
以下以图12d所示形态的构成多个信道的情况为例进行说明。这种情况下，需要将多个导电图案461连接到宽度有限的第一连接器121，因此导电图案461的宽度及相邻导电图案461之间的间隔必须小。为了执行形成这种宽度及间隔小的导电图案461的微细工程，聚酰亚胺比聚对苯二甲酸乙二酯更为优选。具体来讲，形成有导电图案461的压力传感器440的支撑层470b、471b可以由聚酰亚胺形成。并且，可能需要进行将导电图案461连接到第一连接器121的焊接处理，此处，为了执行300摄氏度以上的焊接工程，耐热性相对强的聚酰亚胺比耐热性相对弱的聚对苯二甲酸乙二醇酯更适合。此处，为节省费用，可以使得未形成有导电图案461的部分的支撑层470b、471b由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成，而形成有导电图案461的部分的支撑层470b、471b由聚酰亚胺形成。
图12a～图12d及图13a～图13d示例压力电极构成单个或多个信道的情况，可以通过多种方法使压力电极构成单个或多个信道。图12a～图12c及图13a～图13c未显示压力电极450、460电连接于触摸感测IC 150的情况，但可以通过图11a～图11c及其他方法将压力电极450、460连接到触摸感测IC 150上。
以上，第一连接器121或第四连接器474可以是两面导电带。具体来讲，由于第一连接器121或第四连接器474能够配置在非常小的间隔之间，因此与使用另外的连接器相比，利用两面导电带具有能够减小厚度的效果。并且，根据实施形态，第一连接器121或第四连接器474的功能可通过能够形成非常薄的厚度的FOF压焊(Flex-on-Flex Bondi ng)方法实现。
以下说明压力传感器440根据从信道检测到的电容的变化量检测触摸的压力的大小的多种方法。
第一方法例
图20a是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸压力的大小的方法的例的流程图。
向触摸表面施加压力时(S10)，根据从各信道检测到的电容的变化量之和检测触摸压力的大小(S20)。例如，可以根据通过图13d所示的压力传感器440从十五个第一电极450分别检测到的电容的变化量之和算出触摸压力的大小。如上，利用从各信道检测到的压力的大小(或者是与之对应的电容值)的相加值或平均值的情况下，相比于利用单个信道检测压力，能够提高压力大小检测精确度。
第二方法例
图14a是显示图13d所示的压力传感器的预定位置受到压力的情况的示意图，图14b是对应于图14a的A位置的触摸表面受到触摸压力的情况下触摸输入装置的弯曲形态的剖面图，图14c是显示对应于图14a的C位置的触摸表面受到触摸压力的情况下触摸输入装置的弯曲形态的剖面图。
对应于图14a所示的A位置的触摸表面受到触摸压力的情况下，即，显示模块200的中央部受到触摸压力的情况下如图14b所示，显示模块200弯曲程度相对大。反面，对应于图14a所示的C位置的触摸表面受到触摸压力的情况下，即，显示模块200的边缘部分受到触摸压力的情况下如14c所示，显示模块200的弯曲程度相对小。具体来讲，如图14b及图14c所示，受到相同触摸压力的情况下，显示模块200的中央部受到触摸压力时显示模块200的弯曲程度最大的位置与压力电极450之间的距离d1可小于显示模块200的边缘部分受到触摸压力时显示模块200的弯曲程度最大的位置与压力电极450之间的距离d2。因此，即使受到相同的触摸压力，从受到触摸压力的位置的信道检测到的电容变化量不同。因此，能够比利用从各信道检测到的压力的大小或与之对应的电容之和或平均检测压力的大小更准确地检测压力值。
图20b是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸的压力的大小的方法的又一例的流程图，图15是用于显示分配于图13d所示的压力传感器的各第一电极的缩放系数的示意图。
向触摸表面施加压力时(S100)，根据相乘从各信道检测到的电容变化量与预先分配于各信道的缩放系数得到的值的和检测触摸压力的大小(S200)。例如，如图15所示，向位于显示模块200的中央部的第一电极450分配的缩放系数为1，向与位于中央部的第一电极450相邻的第一电极450分配的缩放系数为6，并且向位于比其更靠近边缘部分的位置的第一电极450分配的缩放系数分别为12及16。如上，向对应于显示模块200的中央部的信道分配更小的缩放系数，向对应于显示模块200的边缘部分的信道分配更大的缩放系数的情况下，能够抵消如图14b及图14c所示的施加相同的压力时显示模块200的中央部的弯曲量大于显示模块200的边缘部分的弯曲量导致从显示模块200的中央部检测到的电容的变化量比从显示模块200的边缘部分检测到的电容变化量大的部分。因此，能够算出更加准确的压力值。
第三方法例
图16a是用于说明向图14a所示的位置施加压力的情况下施加的压力的大小与触摸输入装置的体积变化量的关系的曲线图，图16b是用于示出图14b所示的触摸输入装置的体积变化量的剖面图，图16c是用于示出图14c所示的触摸输入装置的体积变化量的剖面图。
施加相同触摸压力的情况下，显示模块200的中央部受到触摸压力时触摸输入装置1000的变形体积(以下称为体积变化量)大于显示模块200的边缘部分受到触摸压力时触摸输入装置1000的体积变化量。即，比较向对应于图14a所示的A、B及C位置的触摸表面施加相同触摸压力的情况下如图16a～图16c所示，向显示模块200的中央部即A位置施加触摸压力时触摸输入装置1000的体积变化量大于向比显示模块200的A位置相对位于边缘部分的C位置施加触摸压力时触摸输入装置1000的体积变化量。
在此，向同一位置施加触摸压力的情况下，施加的压力的大小与触摸输入装置1000的体积变化量具有线性关系。即，比较向图14a所示的A、B及C位置中任意一个位置施加不同大小的触摸压力的情况下如图16a所示，触摸输入装置1000的体积变化量随着施加的压力的大小成比例地变化。
因此，可通过推定触摸输入装置1000的体积变化量检测压力的大小。
首先，向显示模块200的预定的触摸位置施加预定大小的压力时，根据从各信道检测到的电容将对应于该触摸位置的基准值存储到存储器(未示出)。在此，所述基准值可以是根据从各信道检测到的电容算出的触摸输入装置1000的体积变化量。或者，所述基准值可以是与触摸输入装置1000的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值，或者是图16a所示的曲线图的斜率。可通过对各触摸位置重复执行这种方法，将施加预定大小的压力时显示模块200的所有区域的所有位置的基准值存储到存储器。在此，难以对显示模块200的所有区域的所有位置生成基准值，因此可以仅对相隔预定间隔的多个代表位置生成基准值并存储。例如，可以将向显示模块200的等间隔地相隔的432(18×24)个各触摸位置施加800g的压力时，将根据检测到的各电容的变化量算出的432个体积变化量存储到存储器。
以下示例利用所述基准值检测触摸压力的大小的方法。
图20c是用于说明本发明的实施形态的触摸输入装置利用多个信道检测触摸的压力的大小的方法的又一例的流程图，图17a是用于说明向触摸输入装置施加压力的情况下触摸输入装置发生变形的形态的局部立体图，图17b是用于说明向触摸输入装置施加压力的情况下推定触摸输入装置的体积变化量的示意图，图17c是图17b所示的示意图的剖面图。
向触摸表面施加压力时(S1000)，检测触摸位置(S2000)，根据从各信道检测到的电容的变化量算出对应于各信道的距离变化(S3000)。
从各信道检测到的电容的值因压力电极的构成、用于感测触摸压力的电路构成而异，但可以用施加触摸压力时图17c所示的对应于各信道的距离变化di的函数表示，因此可以从在各信道检测到的电容值开始反算以算出对应于各信道的距离变化di。在此，对应于各信道的距离变化di表示以施加压力之前为基准，施加压力之后对应于各信道的触摸输入装置的表面变形距离。
图18a示例如图13a～图13c所示的第一电极450是驱动电极TX且第二电极460是接收电极RX，根据第一电极450与第二电极460之间的互电容的变化检测触摸压力的大小的情况下感测第一电极450与第二电极460之间的压力电容11的装置的等价电路。在此，驱动信号Vs与输出信号Vo之间的关系式可如数学式(1)表示。
Figure GDA0003467288230000251
在此，第一电极450与第二电极460之间的电容中被基准电位层吸收的电容是边缘(fringing)电容。在此，压力电容11可如下表示。
Cp＝Co+Cfringing＝Co+αf(d) 数学式(2)
在此，Co是第一电极450与第二电极460之间生成的固定电容值，Cfringing是由于第一电极450与第二电极460之间的边缘现象而发生的电容值，数学式(2)用距离d与系数α表示这种Cfringing值。固定电容表示与基准电位层之间的距离d无关的通过第一电极450与第二电极460生成的电容。
向显示模块200的任意位置施加任意压力时，可根据从各信道检测到的电容变化量、所述数学式(1)及所述数学式(2)进行反算算出对应于各信道的距离变化di。
并且，图18b示例如图13d构成为向第一电极450施加驱动信号并从第一电极450检测接收信号，根据第一电极450的自电容的变化检测触摸压力的大小的情况下感测第一电极450与基准电位层之间的电容11的装置的等价电路。
第一开关21接通时压力电容11充电至与第一开关21的一端连接的电源电压VDD。第一开关21断开后第三开关23立即接通的情况下，充电到压力电容11的电荷传递到放大器31，能够获得与之对应的输出信号Vo。第二开关22接通时残留在压力电容11的所有电荷放电，第二开关22断开后第三开关23立即接通的情况下，电荷通过馈送电容器32传递到压力电容11，能够获得与之对应的输出信号。在此，图18b示出的电路的输出信号Vo可以如数学式(3)表示。
Figure GDA0003467288230000261
在此，ε是填充到第一电极450与基准电位层之间的物质的介电常数(εoεr)，A是第一电极450的面积。
向显示模块200的任意位置施加任意压力时，可根据从各信道检测到的电容变化量、所述数学式(3)进行反算算出对应于各信道的距离变化di。
利用算出的对应于各信道的距离变化di推定触摸输入装置的体积变化量(S4000)。具体来讲，施加触摸压力时如图17a所示，触摸输入装置1000的表面发生变形，由此发生的触摸输入装置1000的体积变化量可通过图17b及图17c所示的对应于各信道的体积变化量之和推定。在此，对应于各信道的面积相同的情况下，例如图13d所示的各第一电极450的面积相同的情况下，对应于各信道的体积变化量的合计值可以是相乘对应于各信道的距离变化di之和与一个第一电极450的面积A得到的值。
在此，预定位置被施加触摸压力的情况下，如图16a所示，施加的压力的大小与触摸输入装置1000的体积变化量具有线性关系，因此根据推定的触摸输入装置1000的体积变化量与存储于存储器的对应于该位置的基准值算出施加的压力的大小(S5000)。
例如，推定的触摸输入装置1000的体积变化量是1000，作为对于800g的压力的对应于该位置的基准值存储于存储器的体积变化量为2000的情况下，施加的压力的大小是400g。
并且，存储器中并未存储有对应于输入的触摸位置的基准值的情况下，可利用存储于存储器的对应于相邻的触摸位置的基准值通过线性插补、双三次(bi-cubic)插补等多种方法的插补算出压力值。
图19a是用于说明图14a所示的压力传感器的D位置被施加压力的情况的示意图，图19b是用于说明图19a所示的D位置被施加压力的情况下算出压力值的曲线图。
例如，对应于图19a所示的A位置与B位置的基准值存储于存储器，而对应于A位置与B位置的中间地点即D位置的基准值未存储于存储器的情况下，关于D位置的基准值如图19b所示，可通过线性插补A位置及B位置的基准值，即，取A位置的基准值与B位置的基准值的中间值进行推定，利用所述推定的D位置的基准值算出施加于D位置的压力的大小。
以上对利用多个信道检测触摸压力的第三方法例进行了说明，而如图10a～图11c所示的压力电极450、460构成单个信道的情况下也能够适用第三方法。
触摸表面被施加压力时可检测触摸位置，根据从单个信道检测到的电容的变化量算出距离变化。
从单个信道检测到的电容的值可用对应于单个信道的距离变化的函数表示，因此可根据从单个信道检测到的电容值反算算出对应于单个信道的距离变化。
向显示模块200的任意位置施加任意压力的情况下，可根据从单个信道检测到的电容变化量、从所述数学式(1)、(2)或(3)进行反算算出对应于单个信道的距离变化。
利用算出的对应于单个信道的距离变化推定触摸输入装置的体积变化量。具体来讲，被施加触摸压力时触摸输入装置的体积变化量可以是对应于单个信道的距离变化与单电极450、460的面积的乘积。
在此，预定位置被施加触摸压力的情况下如图16a所示，施加的压力的大小与触摸输入装置1000的体积变化量具有线性关系，因此可根据推定的触摸输入装置1000的体积变化量与存储于存储器的对应于该触摸位置的基准值算出施加的压力的大小。
如上，根据通过触摸压力发生的体积变化量算出压力的大小的情况下能够检测出更加准确的压力的大小，即使基准电位层或压力传感器从最初位置发生变形也能够检测出准确的压力的大小。
以上对图13d所示的形态的压力传感器440进行了说明，但不限于此，其还可适用于包括图13a～图13c所示的形态的压力电极的压力传感器。
压力传感器440构成为形成多个信道的情况下，能够检测多重触摸的多重压力。其例如可利用从配置在对应于从触摸传感器板100获取的多重触摸位置的位置的压力电极450、460的信道获取的压力大小执行。或者，压力传感器440构成为形成多个信道的情况下，压力传感器440还能够直接检测触摸位置，可利用从配置在该位置的压力电极450、460的信道获取的压力大小检测多重压力。
并且，以上以实施形态为中心进行了说明，但这并非对本发明进行限定而只是进行示例，本发明所属领域的一般技术人员可在不脱离本实施形态的本质特性的范围内应用以上未示例的多种变形。例如，实施形态具体示出的各构成要素可变形实施。并且，应解释为与这些变形及应用相关的差异也属于技术方案规定的本发明的范围。

Claims (33)

1.一种触摸输入装置，能检测对触摸表面的触摸的压力，包括：
显示模块；以及
压力传感器，其配置在能够随着对所述触摸表面的所述触摸而与基准电位层的距离发生变化的位置，
其中，所述距离能够因所述触摸的压力的大小而异，
所述压力传感器能够输出包括关于随着所述距离变化的电容的信息的信号，
所述压力传感器包括多个电极以形成多个信道，
根据从各所述信道检测到的电容的变化量算出对应于各所述信道的距离变化，根据算出的距离变化推定所述触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸的压力的大小。
2.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中：
所述预先存储的对应于预定触摸位置的基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
3.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中：
所述电极包括第一电极及第二电极，
所述电容为所述第一电极及第二电极之间的电容，
对应于各所述信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 507595DEST_PATH_IMAGE001
，
Cp：电容变化量，Co：第一电极与第二电极之间的固定电容，Cfringing：由于第一电极与第二电极之间的边缘现象而发生的电容值，α：系数，f(d)：对应于各信道的距离变化的函数。
4.根据权利要求1所述的触摸输入装置，还包括：
基板，其位于所述显示模块的下部，
其中，所述压力传感器附着于所述基板或所述显示模块上。
5.根据权利要求4所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层是所述基板或所述显示模块。
6.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层位于所述显示模块的内部。
7.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中：
所述电容是所述电极与所述基准电位层之间的电容，
对应于各所述信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 831260DEST_PATH_IMAGE002
vo：输出信号，Cp：电容变化量，CFB：边缘电容，VDD：电源电压，ε：填充到电极与基准电位层之间的物质的介电常数，A：电极的面积，d：距离变化。
8.根据权利要求1所述的触摸输入装置，所述显示模块包括：
显示板；以及
背光单元，其位于所述显示板的下部且包括反射板及盖，
其中，所述压力传感器在所述反射板与所述盖之间附着于所述盖上。
9.根据权利要求8所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层位于所述显示板的内部。
10.根据权利要求9所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层是所述显示板的内部的共同电极的电位层。
11.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其中：
通过所述压力传感器能够检测多个触摸中各触摸的压力。
12.一种压力传感器，包括第一绝缘层与第二绝缘层、位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的第一电极及第二电极，其中：
能够检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的基准电位层和所述压力传感器之间相对的距离变化发生变化，
构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，
构成为包括多个所述第一电极及所述第二电极以形成多个信道，
根据从所述多个信道检测到的电容的变化量算出对应于各信道的距离变化，根据算出的距离变化推定触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸的压力的大小。
13.一种压力传感器，包括第一绝缘层与第二绝缘层、位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的电极，其中：
能够检测所述电极与基准电位层之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的所述基准电位层和所述压力传感器之间的相对的距离变化发生变化，
构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，
构成为包括多个所述电极以形成多个信道，
根据从所述多个信道检测到的电容的变化量算出对应于各信道的距离变化，根据算出的距离变化推定触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸的压力的大小。
14.根据权利要求12或13所述的压力传感器，其中：
压力传感器，其构成为能够通过所述压力传感器检测多个触摸中各触摸的压力，
所述基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
15.一种利用多个信道的压力检测方法，是包括显示模块且构成用于检测压力的多个信道的触摸输入装置检测触摸的压力的大小的方法，包括：
根据从各所述信道检测到的电容的变化量算出对应于各信道的距离变化的步骤；
根据所述距离变化推定所述触摸输入装置的体积变化量的步骤；以及
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸压力的大小的步骤。
16.根据权利要求15所述的利用多个信道的压力检测方法，其中：
所述预先存储的对应于预定触摸位置的基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
17.根据权利要求15所述的利用多个信道的压力检测方法，其中：
所述电容变化量是第一电极与第二电极之间的电容变化量，
在算出所述距离变化的步骤中，
对应于各所述信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 876577DEST_PATH_IMAGE001
，
Cp：电容变化量，Co：第一电极与第二电极之间的固定电容，Cfringing：由于第一电极与第二电极之间的边缘现象而发生的电容值，α：系数，f(d)：对应于各信道的距离变化的函数。
18.一种触摸输入装置，能检测对触摸表面的触摸的压力，包括：
显示模块；以及
压力传感器，其配置在与基准电位层的距离能够随着对所述触摸表面的所述触摸发生变化的位置，
其中，所述距离能够因所述触摸的压力大小而异，
所述压力传感器能够输出包括关于随着所述距离发生变化的电容的信息的信号，
所述压力传感器包括形成单个信道的电极，
根据从所述单个信道检测到的电容的变化量算出对应于所述单个信道的距离变化，根据算出的距离变化推定所述触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸的压力的大小。
19.根据权利要求18所述的触摸输入装置，其中：
所述预先存储的对应于预定触摸位置的基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
20.根据权利要求18所述的触摸输入装置，其中：
所述电容是所述电极与所述基准电位层之间的电容，
对应于所述信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 678311DEST_PATH_IMAGE002
vo：输出信号，Cp：电容变化量，CFB：边缘电容，VDD：电源电压，ε：填充到电极与基准电位层之间的物质的介电常数，A：电极的面积，d：距离变化。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的触摸输入装置，还包括：
基板，其位于所述显示模块的下部，
其中，所述压力传感器附着于所述基板或所述显示模块上。
22.根据权利要求21所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层是所述基板或所述显示模块。
23.根据权利要求18至20中任一项所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层位于所述显示模块的内部。
24.根据权利要求18至20中任一项所述的触摸输入装置，其中：
所述电极包括第一电极及第二电极，
所述电容是所述第一电极与所述第二电极之间的电容，
对应于所述单个信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 758262DEST_PATH_IMAGE001
，
Cp：电容变化量，Co：第一电极与第二电极之间的固定电容，Cfringing：由于第一电极与第二电极之间的边缘现象而发生的电容值，α：系数，f(d)：对应于单个信道的距离变化的函数。
25.根据权利要求18至20中任一项所述的触摸输入装置，所述显示模块包括：
显示板；以及
背光单元，其位于所述显示板的下部且包括反射板及盖，
其中，所述压力传感器在所述反射板与所述盖之间附着于所述盖上。
26.根据权利要求25所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层位于所述显示板的内部。
27.根据权利要求26所述的触摸输入装置，其中：
所述基准电位层是所述显示板的内部的共同电极的电位层。
28.一种压力传感器，包括第一绝缘层与第二绝缘层及位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的第一电极与第二电极，其中：
能够检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的基准电位层和所述压力传感器之间的相对的距离变化发生变化，
构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，
构成为所述第一电极及所述第二电极形成单个信道，
用于根据从所述单个信道检测到的电容的变化量算出对应于所述单个信道的距离变化，根据算出的距离变化推定触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸的压力的大小。
29.一种压力传感器，包括第一绝缘层与第二绝缘层及位于所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的电极，其中：
能够检测所述电极与基准电位层之间的电容，所述电容随着与所述压力传感器相隔地配置的所述基准电位层与所述压力传感器之间的相对的距离变化发生变化，
构成为能够通过所述电容检测引起所述距离变化的压力的大小，
构成为所述电极形成单个信道，
用于根据从所述单个信道检测到的电容的变化量算出对应于所述单个信道的距离变化，根据算出的距离变化及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值推定触摸输入装置的体积变化量，
根据推定的所述体积变化量检测触摸的压力的大小。
30.根据权利要求28或29所述的压力传感器，其中：
所述预先存储的对应于预定触摸位置的基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
31.一种利用单个信道的压力检测方法，是包括显示模块且构成用于检测压力的单个信道的触摸输入装置检测触摸的压力的大小的方法，包括：
根据从所述单个信道检测到的电容的变化量算出对应于所述单个信道的距离变化的步骤；
根据所述距离变化推定所述触摸输入装置的体积变化量的步骤；以及
根据推定的所述体积变化量及预先存储的对应于预定触摸位置的基准值检测触摸压力的大小的步骤。
32.根据权利要求31所述的利用单个信道的压力检测方法，其中：
预先存储的对应于预定触摸位置的基准值是与所述触摸输入装置的体积变化量具有线性关系的正规化的压力值。
33.根据权利要求31所述的利用单个信道的压力检测方法，其中：
所述电容变化量是基准电位层与电极之间的电容变化量，
在算出所述距离变化的步骤，
对应于所述单个信道的距离变化根据以下数学式算出：
Figure 846304DEST_PATH_IMAGE002
vo：输出信号，Cp：电容变化量，CFB：边缘电容，VDD：电源电压，ε：填充到电极与基准电位层之间的物质的介电常数，A：电极的面积，d：距离变化。
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