CN109901750B - 触摸输入设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了能够检测触摸表面上的接触压力的触摸输入设备，包括：显示模块；基板，其分离用于所述触摸输入设备工作的电路板或电池与所述显示模块，或者阻断由所述显示模块发生的电噪声；以及电极，所述电极设置在所述电极与其他电极之间的距离随着对所述触摸表面的触摸发生变化的位置；所述距离根据所述触摸的压力的大小变化；所述电极与所述其他电极输出基于所述距离的变化的电信号；所述其他电极与所述电极之间设置有间隔层，所述间隔层仅由配置于所述基板的边缘部分、具有预定的厚度且无弹性的材料保持，仅由所述无弹性的材料保持的所述间隔层配置于所述显示模块的下部与所述基板之间。所述触摸输入设备能够检测触摸位置和触摸压力大小。

Description

触摸输入设备
本申请是申请日为2015年02月17日，申请号为201510086606.6，发明名称为“触摸输入设备”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种触摸输入设备，尤其涉及一种包括显示模块并被配置为检测触摸位置和触摸压力大小的触摸输入设备。
背景技术
各种输入设备被用于操作计算系统。例如，输入设备包括按钮、键、操纵杆和触摸屏。由于触摸屏操作起来容易并且简单，因此触摸屏正越来越多地用于计算系统的操作。
触摸屏可以构成触摸输入设备的触摸表面，该触摸输入设备包括触摸式传感器面板，该触摸式传感器面板可以是包括触觉感应表面的透明面板。该触摸式传感器面板连接到显示屏的前端，然后触觉感应表面可能会覆盖显示屏的可视侧。触摸屏允许用户仅通过用手指等触摸该触摸屏来操作计算系统。通常，计算系统识别出触摸屏上的触摸和触摸位置并分析该触摸，从而根据该分析执行操作。
此处，需要一种不仅能够根据触摸屏上的触摸来检测触摸位置、而且能够在不降低显示模块性能的情况下检测触摸压力大小的触摸输入设备。
发明内容
本发明可以提供一种能够检测触摸表面上的触摸压力的触摸输入设备，其包括基板和显示模块。该触摸输入设备进一步包括电极，该电极设置在这样的某一位置处：该电极与参考电位层之间的距离能由触摸表面上的触摸所改变。该距离可以随该触摸压力的大小而变化。电极根据该距离的变化而输出电信号。在参考电位层与电极之间设置有间隔层。
本发明还可以提供一种触摸输入设备，其能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括：显示模块；基板，其分离用于所述触摸输入设备工作的电路板或电池与所述显示模块，或者阻断由所述显示模块发生的电噪声；以及电极，其中，所述电极设置在所述电极与其他电极之间的距离随着对所述触摸表面的触摸发生变化的位置；所述距离根据所述触摸的压力的大小变化；所述电极与所述其他电极输出基于所述距离的变化的电信号；所述其他电极与所述电极之间设置有间隔层，所述间隔层仅由配置于所述基板的边缘部分、具有预定的厚度且无弹性的材料保持，仅由所述无弹性的材料保持的所述间隔层配置于所述显示模块的下部与所述基板之间。
所述电极形成在所述基板或所述显示模块上，并且所述电极与所述其他电极之间的电信号随所述距离变化。
所述电极形成于第一绝缘层与第二绝缘层之间，并且所述电极连同所述第一绝缘层和所述第二绝缘层一起作为整个电极片固定到所述基板或所述显示模块。
所述其他电极设置于所述基板或所述显示模块上，或者设置于所述显示模块的内部。
所述电极通过设置具有对应于所述电极的图案的通孔的掩膜后喷涂导电材料形成。
所述显示模块上发生所述触摸的至少一个位置随着对所述显示模块的所述触摸表面的所述触摸发生弯曲。
所述触摸表面为所述显示模块的顶面和所述基板的底面中的至少一个。
所述触摸输入设备还包括：触摸式传感器面板，其在所述触摸表面上发生所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及第一印制电路板，其安装有用于所述触摸式传感器面板工作的触摸感测电路；其中，所述触摸式传感器面板连接于与所述基板相对的所述显示模块的表面。
所述显示模块还包括：第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，所述电极印制在所述第二印制电路板上。
所述显示模块还包括：第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，所述电极附着于所述显示模块上且与印制在所述第二印制电路板的导电图案电连接。
所述触摸输入设备还包括：触摸式传感器面板，其在所述触摸表面发生所述触摸时能够检测所述触摸的位置；第一印制电路板，其安装有用于所述触摸式传感器面板工作的触摸感测电路；以及连接器，其设置于第一印制电路板与所述第二印制电路板之间，其中，所述触摸式传感器面板连接于与所述基板相对的所述显示模块的表面；所述电极通过所述连接器连接于所述触摸感测电路。
所述显示模块还包括：第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路；所述电极形成于附加的基板；所述触摸输入设备还包括：连接器，其设置在所述附加的基板与所述第一印制电路板之间，所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
所述显示模块包括：第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，
所述电极形成于附加的基板；所述触摸输入设备还包括：第一连接器，其设置在所述第一印制电路板与所述第二印制电路板之间；第二连接器，其设置在所述第二印制电路板与安装有用于所述触摸输入设备工作的中央处理单元的主板之间；以及第三连接器，其设置在所述附加的基板与所述主板之间；其中，所述电极通过所述第一连接器、所述第二连接器及所述第三连接器电连接于所述触摸感测电路。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的电容型触摸式传感器面板的配置及其操作的示意图；
图2a、2b和2c为根据本发明实施例的触摸式传感器面板相对于触摸输入设备中显示模块的相对位置的概念视图；
图3为根据本发明第一实施例的被配置为检测触摸位置和触摸压力的触摸输入设备的截面图；
图4a至4f示出了根据本发明第二实施例的触摸输入设备；
图5a至5i示出了根据本发明第三实施例的触摸输入设备；
图6a至6i示出了根据本发明第四实施例的触摸输入设备；
图7a至7e示出了根据本发明实施例的压力电极图案；
图8a和8b示出了根据本发明实施例的触摸压力的大小和触摸输入设备中的饱和区之间的关系；
图9a至9d示出了根据本发明实施例的压力电极的连接结构；
图10a和10b示出了根据本发明第五实施例的触摸输入设备；
图11a至11b示出了根据本发明实施例的压力电极的连接方法；
图12a至12c示出了根据本发明实施例的压力电极是如何连接到触摸感测电路；
图13a至13c示出了根据本发明实施例的压力电极构成多个通道；并且
图14为表示在实施以下实验时根据物体的克力(gram force)的电容变化量的图表：通过非导电物体按压根据本发明实施例的触摸输入设备的触摸表面的中央部分。
具体实施方式
本发明以下详细描述了本发明特定实施例，并且所述描述将参照附图进行。对该实施例将足够详细地描述，使得本领域技术人员能够实施本发明。应该理解的是本发明的各个实施例是彼此不同的，并不必相互排斥。附图中类似的附图标记在很多方面中表示相同或类似的功能。
本发明的实施例的触摸输入设备将参考附图描述。虽然下面描述了电容型触摸式传感器面板100和压力检测模块400，但是可以采用能够以任何方法检测触摸位置和/或触摸压力的触摸式传感器面板100和压力检测模块400。
图1为根据本发明实施例的电容型触摸式传感器面板100的配置及其操作的示意图；参照图1，根据本发明实施例的电容型触摸式传感器面板100可以包括多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm，并且可以包括驱动单元120，为了对触摸式传感器面板100进行操作，该驱动单元120将驱动信号施加到所述多个驱动电极TX1至TXn，以及包括感测单元110，该感测单元110通过接收感测信号来检测触摸和触摸位置，所述感测信号包括根据触摸式传感器面板100的触摸表面上的触摸而产生的电容变化量的改变。
如图1所示，触摸式传感器面板100可以包括多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm。尽管图1示出了触摸式传感器面板100的多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm能形成正交阵列，但是本发明不仅限于此。该多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm具有任意维度的阵列，例如，对角阵、同心阵、3维随机阵等、以及应用它们而获得的阵列。此处，“n”和“m”是正整数并且可以彼此相同或可以具有不同的值。所述值的大小可以根据实施例而变化。
如图1所示，多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以布置为彼此交叉。驱动电极TX可以包括在第一轴向上延伸的多个驱动电极TX1至TXn。接收电极RX可以包括在与第一轴向交叉的第二轴向上延伸的多个接收电极RX1至RXm。
在根据本发明实施例的触摸式传感器面板100中，多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以形成在同一层中。例如，多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以形成在绝缘层(未示出)的同一侧。此外，多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以形成在不同的层中。例如，多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以分别形成在一个绝缘层(未示出)的两侧，或者，多个驱动电极TX1至TXn可以形成在第一绝缘层(未示出)的一侧，多个接收电极RX1至RXm可以形成在与第一绝缘层不同的第二绝缘层(未示出)的一侧。
多个驱动电极TX1至TXn和多个接收电极RX1至RXm可以由一种透明导电材料(例如，由氧化锡(SnO2)制成的氧化铟锡(ITO)或氧化锑锡(ATO)，和氧化铟(In2O3)等)等制成。然而，这仅是举例。驱动电极TX和接收电极RX还可以由另一种透明导电材料或不透明导电材料制成。例如，驱动电极TX和接收电极RX可以形成为至少包括银墨、铜或碳纳米管(CNT)中的任一个。此外，驱动电极TX和接收电极RX可以由金属网或纳米银制成。
根据本发明实施例的驱动单元120可以向驱动电极TX1至TXn施加一驱动信号。在本发明实施例中，一个驱动信号可以一次顺序地被施加到第一驱动电极TX1至第n个驱动电极TXn。该驱动信号可以再次重复地施加。这仅是举例。根据实施例，所述驱动信号可以同时被施加到多个驱动电极。
通过接收电极RX1至RXm，感测单元110接收感测信号，该感测信号包括在接收电极RX1至RXm与已经施加了驱动信号的驱动电极TX1至TXn之间生成的电容(Cm)101的信息，从而检测是否发生了触摸和触摸发生在何处。例如，感测信号可以为由生成于接收电极RX与驱动电极TX之间的电容(Cm)101施加到驱动电极TX的驱动信号的耦合信号。由此，感测自第一驱动电极TX1经由接收电极RX1至RXm施加至第n个驱动电极TXn的驱动信号的过程可以被称为扫描触摸式传感器面板100的过程。
例如，感测单元110可以包括接收器(未示出)，该接收器经由开关连接到接收电极RX1至RXm中的每一个。在相应接收电极RX的信号被感测到的时隙(time interval)中，该开关变为导通状态，从而允许该接收器感测来自接收电极RX的感测信号。所述接收器可以包括放大器(未示出)和在放大器的负(-)输入端子与放大器的输出端子之间耦合的反馈电容器，即耦合到反馈路径。此处，放大器的正(+)输入端子可以连接到地。此外，该接收器可以进一步包括与反馈电容器并联连接的复位开关。所述复位开关可以重置由接收器实施的从电流到电压的转换。放大器的负输入端子被连接到相应的接收电极RX，并且接收、集成包含电容(CM)101的信息的电流信号，并随后将集成的电流信号转换成电压。感测单元110可以进一步包括模数转换器(ADC)(未示出)，该模数转换器通过接收器将集成的数据转换为数字数据。然后，数字数据可以被输入到处理器(未示出)并被处理以获取触摸式传感器面板100上的触摸信息。感测单元110可以包括ADC和处理器以及接收器。
控制器130可以执行控制驱动单元120和感测单元110的运行的功能。例如，控制器130生成驱动控制信号并将驱动控制信号传送到驱动单元120，使得驱动信号可以在预定时间施加到预定驱动电极TX1。此外，控制器130生成驱动控制信号并将驱动控制信号传送到感测单元110，使得感测单元110可以在预定时间接收来自预定接收电极RX的感测信号并执行预定功能。
在图1中，驱动单元120和感测单元110可以构成能够检测本发明实施例的触摸式传感器面板100上是否发生了触摸和触摸发生在何处的触摸检测设备(未示出)。根据本发明实施例的触摸检测设备可以进一步包括控制器130。根据本发明实施例的触摸检测设备可以在包括触摸式传感器面板100的触摸输入设备1000中的触摸式感应集成电路(IC，参见图12a中的附图标记150)上集成并实施。包含在触摸式传感器面板100中的驱动电极TX和接收电极RX可以经由例如为印制在电路板上的导电轨迹和/或导电图案等连接到包含在触摸式感应IC150中的驱动单元120和感测单元110。触摸感应IC150可以放置在已经印制有导电图案的电路板上，例如，由图12a的附图标记160表示的第一印制电路板(以下称为第一PCB)。根据实施例，触摸式感应IC150可以被安装在用于操作触摸输入设备1000的主板上。
如上所述，在驱动电极TX和接收电极RX的每个交叉处生成具有预定值的电容(C)。当例如为手指的物体接近触摸式传感器面板100时，该电容的值可能会改变。在图1中，该电容可以表示互电容(Cm)。感测单元110感测到这种电学特性，从而能够感测触摸式传感器面板100上是否发生触摸和触摸发生在何处。例如，感测单元110能够感测到在由二维平面组成的触摸式传感器面板100的表面上是否发生触摸，该二维平面由第一轴和第二轴构成。
更具体地，当触摸发生在触摸式传感器面板100上时，施加了驱动信号的驱动电极TX被检测到，使得该触摸的第二轴向的位置可以被检测到。同样，当触摸发生在触摸式传感器面板100上时，根据经由接收电极RX接收到的接收信号，电容变化被检测到，使得所述触摸的第一轴向的位置可以被检测到。
以上已经详细地描述了互电容型触摸式传感器面板作为触摸式传感器面板100。然而，在根据本发明实施例的触摸输入设备1000中，用于检测是否发生了触摸和触摸发生在何处的触摸式传感器面板100不仅可以通过使用上述方法，而且可以通过使用任何触摸感测方法来实施，所述任何触摸感测方法例如磁电容型方法，表面电容型方法、投射电容型方法、电阻膜法、表面声波(SAW)方法、红外法、光学成像方法、色散信号技术、以及声学脉冲识别方法等。
用于检测触摸在根据本发明实施例触摸输入设备1000中何处发生的触摸式传感器面板100可以位于显示模块200的外部或内部。
根据本发明实施例的触摸输入设备1000的显示模块可以为包括在液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)等中的显示面板。因此，用户可以通过触摸该触摸表面同时可视地识别显示面板上显示的内容来执行输入操作。此处，显示模块200可以包括控制电路，所述控制电路接收来自用于操作触摸输入设备1000的主板上的中央处理单元(CPU)或应用处理器(AP)的输入，并且在显示面板上显示用户想要的内容。控制电路可以安装在图11a至13c中的第二印制电路板(以下称为第二PCB)(210)上。此处，用于操作显示模块200的控制电路可以包括显示面板控制IC、图形控制器IC和操作其他显示模块200所需的电路。
图2a、2b和2c为根据本发明实施例的触摸输入设备中触摸式传感器面板相对于显示模块的相对位置的概念视图。虽然图2a至2c示出了LCD面板作为包括在显示模块200中的显示面板200A，但是这仅是举例。任何显示面板都可以应用于根据本发明实施例的触摸输入设备1000。
在本说明书中，附图标记200A可以表示包括在显示模块200中的显示面板。如图2a及图2b所示，LCD面板200A可以包括含有液晶单元的液晶层250、设置在液晶层250两侧并包括电极的第一玻璃层261和第二玻璃层262、沿朝向液晶层250的方向形成于第一玻璃层261的一侧上的第一偏振器层271、沿朝向液晶层250的方向形成于第二玻璃层262的一侧上的第二偏振器层272。对于本领域技术人员，很显然LCD面板可以进一步包括用于执行显示功能的其他配置，并且可以变型。
图2a示出了触摸输入设备1000的触摸式传感器面板100设置在显示模块200外部。触摸输入设备1000的触摸表面可以是触摸式传感器面板100的表面。在图2a中，触摸式传感器面板100的顶面能够用作触摸表面。此外，根据实施例，触摸输入设备1000的触摸表面可以是显示模块200的外表面。在图2a中，显示模块200的第二偏振器层272的底面能够用作触摸表面。此处，为了保护显示模块200，显示模块200的底面可以用覆盖层(未示出)例如玻璃来覆盖。
图2b和2c示出了触摸输入设备1000的触摸式传感器面板100设置在显示面板200A内部。此处，在图2b中，用于检测触摸位置的触摸式传感器面板100设置在第一玻璃层261与第一偏振器层271之间。此处，触摸输入设备1000的触摸表面为显示模块200的外表面。图2b中显示模块200的顶面或底面可以为触摸表面。图2c示出了用于检测触摸位置的触摸式传感器面板100包括在液晶层250中。此外，根据实施例，触摸式传感器面板100可以这样实施：使得用于操作显示面板200A的电气设备被用于感测触摸。此处，触摸输入设备1000的触摸表面为显示模块200的外表面。图2c中显示模块200的顶面或底面可以是触摸表面。在图2b和2c中，可以是触摸表面的显示模块200的顶面或底面可以是触摸表面，可由覆盖层(未示出)，例如玻璃来覆盖。
以上已经描述了在本发明实施例的触摸式传感器面板100上是否发生了触摸和触摸发生在何处。此外，通过使用根据本发明实施例的触摸式传感器面板100，可以检测触摸压力的大小和触摸是否已经发生以及触摸发生在何处。此外，除了触摸式传感器面板100外，通过进一步包括检测触摸压力的压力检测模块，可以检测触摸压力的大小。
图3为根据本发明第一实施例的被配置为检测触摸位置和触摸压力的触摸输入设备的截面图。
在包括显示模块200的触摸输入设备1000中，触摸式传感器面板100和检测触摸位置的压力检测模块400可以连接到显示模块200的前侧。由此，可以保护显示模块200的显示屏，并且可以提高触摸式传感器面板100的触摸检测灵敏度。
此处，压力检测模块400可以脱离检测触摸位置的触摸式传感器面板100而被操作。例如，压力检测模块400可以被配置为仅检测触摸压力，并且独立于检测触摸位置的触摸式传感器面板100。此外，压力检测模块400可以被配置为耦合到检测触摸位置的触摸式传感器面板100并检测触摸压力。例如，包括在检测触摸位置的触摸式传感器面板100中的驱动电极TX和接收电极RX中的至少一个可以用于检测触摸压力。
图3示出了压力检测模块400耦合到触摸式传感器面板100并且检测触摸压力。在图3中，压力检测模块400包括间隔层420，该间隔层420在触摸式传感器面板100与显示模块200之间留出空间。压力检测模块400可包括一个参考电位层，该参考电位层通过间隔层420与触摸式传感器面板100隔开。此处，显示模块200可以用作参考电位层。
该参考电位层可以具有能引起驱动电极TX与接收电极RX之间生成的电容101的变化的任何电位。例如，参考电位层可以为具有地电位(ground potential)的地层(groundlayer)。参考电位层可以为显示模块200的地层。此处，参考电位层可以具有与显示模块200的二维平面平行的平面。
如图3所示，触摸式传感器面板100与显示模块200，即参考电位层相隔设置。此处，根据将触摸式传感器面板100连接到显示模块200的方法，间隔层420可以以触摸式传感器面板100与显示模块200之间的气隙的形式来实现。根据实施例，间隔层420可以由冲击吸收材料(impact absorbing material)制成。根据实施例，间隔层420可以填充介电材料。
此处，双面胶带(DAT)430可以用来固定触摸式传感器面板100和显示模块200。例如，触摸式传感器面板100和显示模块200的区域相互重叠。通过利用DAT430来连接触摸式传感器面板100和显示模块200的边缘部分，将触摸式传感器面板100和显示模块200彼此连接。触摸式传感器面板100和显示模块200的其余部分可以彼此隔开预定距离“d”。
通常，甚至在不弯曲触摸式传感器面板100而触摸该触摸表面时，驱动电极TX和接收电极RX之间的电容(Cm)101也被改变。换言之，当在触摸式传感器面板100上发生触摸时，互电容(Cm)101可以变得小于基本互电容。这是由于当例如手指的导电物体接近触摸式传感器面板100时，该物体起到地(ground，GND)的功能，然后互电容(Cm)101的边缘电容被吸收在该物体中。当触摸式传感器面板100上没有触摸时，基本互电容是驱动电极TX与接收电极RX之间的互电容的值。
当物体接触到触摸式传感器面板100的顶面，即触摸表面，并且对顶面施加压力时，触摸式传感器面板100可以弯曲。此处，驱动电极TX与接收电极RX之间互电容(Cm)101的值可以减少更多。这是由于触摸式传感器面板100的弯曲引起触摸式传感器面板100与参考电位层之间的距离从“d”减少到“d’”，使得互电容(Cm)101的边缘电容被吸收到参考电位层以及该物体中。当非导电物体触摸时，互电容(Cm)101的变化仅由触摸式传感器面板100与参考电位层之间的距离变化“d-d’”引起。
如上所述，触摸输入设备1000被配置为包括触摸式传感器面板100和显示模块200上的压力检测模块400，使得可以同时检测触摸位置和触摸压力。
然而，如图3中所示，当压力检测模块400和触摸式传感器面板100设置在显示模块200上时，该显示模块的显示属性变差。尤其是在显示模块200上包含气隙420时，盖显示模块的可见性和透光率可能降低。
因此，为了防止这种问题，气隙不设置在显示模块200与用于检测触摸位置的触摸式传感器面板100之间。替代地，可以通过例如光学透明胶粘剂(OCA)的胶粘剂将触摸式传感器面板100和显示模块200完全层压。
图4a至4f示出了根据本发明第二实施例的触摸输入设备。在根据本发明第二实施例的触摸输入设备1000中，层压由触摸式传感器面板100与用于检测触摸位置的显示模块200之间的胶粘剂形成。由此，能够通过触摸式传感器面板100的触摸表面来识别的显示模块200的显示色彩清晰度、能见度和透过率可以被改善。
在关于4a至4f的描述中，示出了，作为根据本发明第二实施例的触摸输入设备1000，触摸式传感器面板100通过胶粘剂层压并且连接到显示模块200上。然而，如图2b和2c所示，根据本发明第二实施例的触摸输入设备1000可以包括：触摸式传感器面板100设置在显示模块200内部。更具体地，虽然图4a和4b示出了触摸式传感器面板100覆盖显示模块200，但是包括设置在显示模块200内部的触摸式传感器面板100并且包括覆盖有例如玻璃的覆盖层的显示模块200的触摸输入设备1000可以用作本发明的第二实施例。
根据本发明实施例的触摸输入设备1000可以包括含有触摸屏的电子设备，例如，手机、个人数据助理(PDA)、智能手机、平板个人电脑、MP3播放器、笔记本电脑等。
在根据本发明实施例的触摸输入设备1000中，基板300连同触摸输入设备1000的最外侧的罩320被用作例如包围安装空间310等的外壳，其中放置有用于操作触摸输入设备1000的电路板和/或电池。此处，用于操作触摸输入设备1000的电路板可以是主板。中央处理单元(CPU)、应用处理器(AP)等可以安装在电路板上。由于基板300，显示模块200与用于操作触摸输入设备1000的电路板和/或电池被分开。由于基板300，可以阻断从显示模块200生成的电气噪音。
触摸式传感器面板100或触摸输入设备1000的前盖层可以形成为比显示模块200、基板300、和安装空间310更宽。由此，罩320形成为使得罩320连同触摸式传感器面板100一起包围显示模块200、基板300、和安装空间310。
本发明第二实施例的触摸输入设备1000可以通过触摸式传感器面板100检测触摸位置并且可以通过将压力检测模块400设置在显示模块200与基板300之间来检测触摸压力。此处，触摸式传感器面板100可以设置在显示模块200的内部或外部。压力检测模块400形成为包括，例如构成气隙的间隔层420。这将参照图4b至4f来详细地描述。根据实施例，间隔层420可以由冲击吸收材料制成。根据实施例，间隔层420可以填充介电材料。
图4b为根据本发明第二实施例的触摸输入设备的立体图。如图4b所示，在根据本发明实施例的触摸输入装置1000中，压力检测模块400可以包括在显示模块200与基板300之间留出空间的间隔层420，并且可以包括设置在间隔层420内部的电极450和460。以下，为了清楚地将电极450和460与包含在触摸式传感器面板100中的电极区别开，将用于检测压力的电极450和460指定为压力电极450和460。此处，由于压力电极450和460包含在显示面板的后侧中而不是前侧中，压力电极450和460可以由不透明材料以及透明材料制成。
此处，为了保持间隔层420，可以沿基板300上部的边界形成具有预定厚度的粘合胶带430。虽然图4b示出了粘合胶带430形成在基板300的整个边界(例如，四边形的四个边)上，但是粘合胶带430可以仅形成在基板300的至少一些边界(例如，四边形的三个边)上。根据实施例，粘合胶带430可以形成在基板300的顶面或显示模块200的底面上。粘合胶带430可以是导电胶带，使得基板300和显示模块200具有相同的电位。粘合胶带430可以是双面粘合胶带。在本发明的实施例中，粘合胶带430可以由无弹性的材料制成。在本发明的实施例中，当施加压力至显示模块200时，显示模块200可以发生弯曲。因此，即使粘合胶带430没有因压力而变形，也可以检测触摸压力的大小。
图4c是根据本发明实施例的包括压力电极图案的触摸输入设备的截面图。如图4c所示，本发明实施例的压力电极450和460可以在间隔层420内和基板300上形成。
用于检测压力的压力电极可以包括第一电极450和第二电极460。此处，第一和第二电极450和460中的任何一个可以为驱动电极并且另一个可以为接收电极。驱动信号施加到驱动电极，感测信号可以通过接收电极获得。在施加电压时，互电容可以生成在第一电极450与第二电极460之间。
图4d为在施加压力到图4c所示的触摸输入设备1000时的截面图。显示模块200的底面可以具有地电位，从而阻断噪声。当压力由物体500施加到触摸式传感器面板100的表面时，触摸式传感器面板100和显示模块200可以弯曲或被按压。由此，地电位表面与压力电极图案450和460之间的距离“d”可以减小到“d’”。在这种情况下，由于距离“d”减小，边缘电容被吸收到显示模块200的底面中，使得第一电极450与第二电极460之间的互电容可以减小。因此，可以通过从感测信号获取互电容的减少量来计算触摸压力的大小，该感测信号通过接收电极获取。
在根据本发明实施例的触摸输入设备1000中，显示模块200可以因触摸压力而弯曲或被按压。显示模块200可以按这种方式弯曲或被按压，从而表现出由触摸引起的变形。根据本发明的实施例，当显示模块200弯曲或被按压时，表现出最大形变的位置可能不与触摸位置匹配。然而，显示模块200至少在触摸位置处可以表现为弯曲。例如，当触摸位置接近显示模块200的边界、边缘等时，显示模块200的最弯曲或被按压的位置可能不与触摸位置匹配，然而，显示模块200至少在触摸位置处可以表现为弯曲或被按压。
此处，基板300的顶面还可以具有地电位，以阻断噪声。因此，为了防止基板300与压力电极450和460之间发生短路，压力电极450和460可以在绝缘层470上形成。图9a示出了根据本发明实施例的压力电极的连接结构。参照图9a，第一绝缘层470位于基板300上，然后形成压力电极450和460。此外，根据实施例，已经形成有压力电极450和460的第一绝缘层470可以连接在基板300上。此外，通过将掩膜布置在基板300上或位于基板300上的第一层绝缘层470上，然后喷涂导电材料，可以形成本实施例的压力电极，该掩膜具有对应于压力电极图案的通孔。
此外，当显示模块200的底面具有地电位时，压力电极450和460可以覆盖有附加的第二绝缘层471，以防止显示模块200与位于基板300上的压力电极450和460之间发生短路。此外，在第一绝缘层470上形成的压力电极450和460被附加的第二绝缘层471覆盖，并随后整体连接在基板300上，从而形成了压力检测模块400。
已经参照图9a描述了的压力电极450和460的连接结构和方法，可以应用于将压力电极450和460连接到显示模块200。将参照图4e更详细地描述压力电极450和460到显示模块200的连接。
此外，根据触摸输入设备1000的种类和/或实施方法，基板300或连接有压力电极450和460的显示模块200可以不具有地电位或可以有较弱的地电位。在这种情况下，本发明实施例的触摸输入设备1000可以进一步包括位于第一绝缘层470与基板300或显示模块200之间的地电极(未示出)。根据实施例，在地电极与基板300或显示模块200之间可以包括另一绝缘层(未示出)。此处，地电极(未示出)能够防止第一电极450与第二电极460之间生成的电容的大小过分地增大，该第一电极450与第二电极460为压力电极。
用于形成并连接压力电极450和460的上述方法可以以同样的方式应用于以下实施例。
图4e示出了根据本发明实施例的压力电极450和460形成在显示模块200的底面上。此处，基板300可以具有地电位。因此，通过触摸该触摸式传感器面板100的触摸表面，基板300与压力电极450和460之间的距离“d”减小。因此，这可以引起第一电极450与第二电极460之间的互电容的变化。
图7a至7e示出了根据本发明实施例的压力电极图案。图7a至7c示出了第一电极450与第二电极460形成在基板300上或显示模块200的底面上。第一电极450与第二电极460之间的电容可以根据参考电位层(显示模块200或基板300)与第一电极450以及与第二电极460之间的距离而变化。
当第一电极450与第二电极460之间的互电容发生变化而检测到触摸压力的大小时，有必要形成第一电极450和第二电极460的图案，从而生成提高检测精度所需的电容范围。随着第一电极450和第二电极460的对面面积(facing area)或对面长度(facinglength)的增加，所生成的电容的大小可以变得更大。因此，根据所需的电容范围通过调整第一电极450和第二电极460的对面面积、对面长度和对面形状的大小，可以设计该图案。图7b和7c示出了第一电极450和第二电极460形成在同一层，并示出了压力电极形成为使得第一电极450和第二电极460的对面长度变得相对更长。
以上，示出了第一电极450和第二电极460形成在同一层。然而，可以认为，根据实施例，第一电极450和第二电极460形成在不同层中。图9b示出了第一电极450和第二电极460形成在不同层中的连接结构。如图9b所示，第一电极450可以形成在第一绝缘层470上，第二电极460可以形成在位于第一电极450上的第二绝缘层471上。根据实施例，第二电极460可以覆盖有第三绝缘层472。此处，由于第一电极450和第二电极460设置在不同的层中，因此可以将它们实施为互相重叠。例如，第一电极450和第二电极460可以形成为类似驱动电极TX和接收电极RX的图案，该驱动电极TX和接收电极RX以M×N阵列的形式布置并包含在参照图1描述的触摸式传感器面板100中。此处，M和N可以是大于1的自然数。
以上，示出了触摸压力是根据第一电极450与第二电极460之间的互电容的变化而检测的。然而，压力电极450和460可以被配置为仅包括第一电极450与第二电极460中的任一个。在这种情况下，可以通过检测该一个压力电极与地层(显示模块200或基板300)之间的电容变化来检测触摸压力的大小。
例如，在图4c中，压力电极可以被配置为仅包括第一电极450。此处，可以通过由显示模块200与第一电极450之间的距离变化所引起的第一电极450与显示模块200之间的电容变化来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，显示模块200与第一电极450之间的电容可以随着触摸压力的增大而增大。这可以以同样的方式应用于与图4e相关的实施例。此处，压力电极不必具有提高互电容变化量的检测精度所需的梳齿形或三叉形(trident shape)。如图7d所示，压力电极可以为板形(例如，四棱板)。
图9c示出了压力电极形成为仅包括第一电极450的连接结构。如图9c所示，第一电极450可以形成在位于基板300或显示模块200上的第一绝缘层470上。此外，根据实施例，第一电极450可以覆盖有第二绝缘层471。
图4f示出了压力电极450和460形成在间隔层420内、在基板300的顶面上以及显示模块200的底面上。用于检测压力的压力电极图案可以包括第一电极450和第二电极460。此处，第一电极450和第二电极460中的任一个可以形成在基板300上，且另一个可以形成在显示模块200的底面上。图4f示出了第一电极450形成在基板300上，并且第二电极460形成在显示模块200的底面上。
当通过物体500向触摸式传感器面板100的表面施加压力时，触摸式传感器面板100和显示模块200可以弯曲或被按压。结果，第一电极450与第二电极460之间的距离“d”可能减小。在这种情况下，第一电极450与第二电极460之间的互电容可以随着距离“d”的减小而增大。因此，触摸压力的大小可以通过从感测信号获取互电容的增大量来计算，该感测信号通过接收电极来获取。此处，第一电极450和第二电极460的压力电极图案可以分别具有如图7d所示的形状。换言之，由于图4f中第一电极450和第二电极460形成于不同的层中，第一电极450和第二电极460不必具有梳齿形或三叉形，而可以为板形(例如，四棱板)。
图9d示出了第一电极450连接在基板300上并且第二电极460连接到显示模块200的连接结构。如图9d所示，第一电极450可以位于形成在基板300上的第一绝缘层470-2上，并且可以覆盖有第二绝缘层471-2。此外，第二电极460可以位于形成在显示模块200的底面上的第一绝缘层470-1上，并且可以覆盖有第二绝缘层471-1。
如关于图9a所描述的，当其上连接有压力电极450和460的基板300或显示模块200可能没有地电位或可能具有较弱地电位时，地电极(未示出)可以进一步包含在图9a至9d所示的第一绝缘层470、470-1和470-2之间。此处，附加的绝缘层(未示出)可以进一步包含在地电极与其上连接有压力电极450和460的基板300或显示模块200之间。
图5a至5i示出了根据本发明第三实施例的触摸输入设备。本发明的第三实施例类似于参照图4a至4f描述的第二实施例。以下，下面的描述将侧重第二实施例与第三实施例之间的区别。
图5a为根据本发明第三实施例的触摸输入设备的截面图。
在根据本发明第二实施例的触摸输入设备1000中，触摸压力可以通过使用位于显示模块200内部或外部的气隙和/或电位层来检测，而不需制造单独的间隔层和/或参考电位层。这将参照图5b至5i详细地描述。
图5b为可以包含在根据本发明第三实施例的触摸输入设备1000中的显示模块200的示例性截面图。图5b示出了LCD模块作为显示模块200。如图5b所示，LCD模块200可以包括LCD面板200A和背光单元200B。LCD面板200A本身不能发光，而仅执行阻挡或传输光的功能。因此，光源位于LCD面板200A的下部并且光照射到LCD面板200A上，使得屏幕不仅显示明亮和黑暗而且还显示具有各种颜色的信息。由于LCD面板200A是无源器件并且本身不能发光，因此背面上需要具有均匀亮度分布的光源。LCD面板200A和背光单元200B的结构和功能已经是公知的，以下将简要地介绍。
用于LCD面板200A的背光单元200B可以包括多个光学部件。在图5b中，背光单元200B可以包括光漫射光增强片(light diffusing and light enhancing sheet)231、导光板232、以及反射板240。此处，背光单元200B可以包括以线性光源或点光源的形式形成的并且设置在导光板232背面和/或侧面的光源(未示出)。根据实施例，支架233可以进一步包含在导光板232和光漫射光增强片231的边缘上。
导光板232通常可以将来自线性光源或点光源形式的光源(未示出)的光转化为来自表面光源形式的光源的光，并且允许光行进到LCD面板200A。
从导光板232发出的光的一部分可以发射到与LCD面板200A相对的一侧并且丢失。反射板240可以位于导光板232的下方，从而使得丢失的光再次入射在导光板232上，并且可以由具有高反射率的材料制成。
光漫射光增强片231可以包括漫射片和/或棱镜片。漫射片用来漫射从导光板232入射的光。例如，由导光板232的图案散射的光直接进入使用者的眼睛，由此，导光板232的图案可以如其所示。此外，由于即使在安装了LCD面板200A之后这种图案也可以清楚地被感测到，因此漫射片能够执行散射导光板232的图案的功能。
在光通过漫射片后，光的亮度迅速减小。因此，为了通过再次聚焦光来提高光的亮度，可以包括棱镜片。
背光单元200B可以包括不同于根据技术变化和发展和/或实施例的上述配置不同的配置。除前述配置外，背光单元200B可以进一步包括附加的配置。此外，为了防止背光单元200B的光学配置由于引入了外来物质而受外部冲击和污染等，本发明实施例的背光单元200B可以进一步包括，例如棱镜片上的保护片。根据该实施例，背光单元200B还可以进一步包括灯罩从而将光源的光损耗降到最低。背光单元200B可以还进一步包括保持形状的框架，使光漫射光增强片231、导光板232、灯(未示出)等背光单元200B的主要组件能够按照允许的尺寸精确地被拆卸和组装在一起。此外，每个组件可以由至少两个单独的部分构成。例如，棱镜片可包括两个棱镜片。
此处，第一气隙220-2可以位于导光板232与反射板240之间。由此，从导光板232到反射板240的丢失的光可以通过反射板240再次入射到导光板232上。此处，在导光板232与反射板240之间，为了保持气隙220-2，双面粘合胶带221-2可以包含在导光板232和反射板240的边缘上。
此外，根据实施例，背光单元200B和LCD面板200A可以设置有位于它们之间的第二气隙220-1。这旨在防止来自LCD面板200A的冲击被传送到背光单元200B。此处，在背光单元200B与LCD面板200A之间，双面粘合胶带221-1可以包含在LCD面板200A和背光单元200B的边缘上。
如上所述，显示模块200可以被配置为本身包括诸如第一气隙220-2和/或第二气隙2201的气隙。此外，气隙可以包含在多个光漫射光增强片231层之间。以上尽管描述了LCD模块，但是气隙可以包括在另一个显示模块的结构内。
因此，为了检测触摸压力，本发明第三实施例的触摸输入设备100可以利用已经设置在显示模块200的内部或外部的气隙，而不需制造单独的间隔层。用作间隔层的气隙不仅可以是已经参照图5b描述的第一气隙220-2和/或第二气隙220-1，还可以是包含在显示模块200内部的任何气隙。此外，用作间隔层的气隙可以是包含在显示模块200外部的气隙。由此，降低了制造能够检测触摸压力的触摸输入设备1000的制造成本和/或简化了制造过程。图5c为根据本发明第三实施例的触摸输入设备的立体图。在图5c中，不同于图4b中示出的第二实施例，用于保持间隔层420的双面粘合胶带430可以不包括在内。
图5d为根据第三实施例的触摸输入设备的截面图。如图5d所示，在显示模块200与基板300之间，压力电极450和460可以形成在基板300上。在图5d至5i中，为便于描述将压力电极450和460的厚度夸大显示。然而，由于压力电极450和460可以片的形式实施，第一电极450和第二电极460的厚度可以非常小。同样，尽管显示模块200与基板300之间的距离也被夸大地显示，但是显示模块200和基板300可以实施为它们之间的距离非常小。图5d和5e示出了显示模块200与压力电极450和460彼此隔开，从而表示在基板300上已经形成了第一电极450和第二电极460。然而，这仅是为了进行描述。显示模块200与第一和第二电极450和460可以不彼此隔开。
此处，图5d示出了显示模块200包括间隔层220和参考电位层270。
如参照图5b所描述的，间隔层220可以是在制造显示模块200的过程中包含在内的第一空气间隙220-2和/或第二气隙220-1。当显示模块200包括一个气隙时，该气隙可以用作间隔层220。当显示模块200包括多个气隙时，该多个气隙可以整体地用作间隔层220。图5d、5e、5h和5i示出了显示模块200功能性地包括一个间隔层220。
根据本发明的实施例，触摸输入设备1000可以包括设置在图2a至2c的显示面板200A内的间隔层220上方的参考电位层270。参考电位层270可以是在生产显示模块200的过程中本身所包含的地电位层。例如，在图2a至2c中示出的显示面板200A中，用于阻断噪声的电极(未示出)可以包括在第一偏振器层271与第一玻璃层261之间。用于阻断噪声的电极可以由ITO构成并且可以用作地。在显示模块200内，参考电位层270可以位于使得间隔层220位于参考电位层270与压力电极450和460之间的任何位置。不仅上述阻断电极，而且具有任意电位的电极都可以用作参考电位层270。例如，参考电位层270可以是显示模块200的共同电极电位(Vcom)层。
特别地，作为用于减少包括触摸输入设备1000的设备的厚度的部分工作，显示模块200可以不由单独的盖或框架包围。在这种情况下，面向基板300的显示模块200的底面可以是反射板240和/或非导体。在这种情况下，显示模块200的底面不能够具有地电位。如上所述，即使在显示模块200的底面不能用作参考电位层时，也可以通过使用本发明实施例的触摸输入装置1000来利用设置在显示模块200内的任何电位层作为参考电位层270来检测触摸压力。
图5e为已经将压力施加到图5d中示出的触摸输入设备1000的情况的截面图。当通过物体500施加压力到触摸式传感器面板100的表面时，触摸式传感器面板100或显示模块200可以弯曲或被按压。此处，通过设置在显示模块200内的间隔层220可以将参考电位层270与压力电极图案450和460之间的距离“d”减小到“d’”。在这种情况下，由于距离“d”减小，边缘电容被吸收到参考电位层270中，使得第一电极450与第二电极460之间的互电容可以减小。因此，可以通过从感测信号获取互电容的减少量来计算触摸压力的大小，该感测信号通过接收电极获取。
在根据本发明实施例的触摸式传感器面板100中，显示模块200可以由触摸压力而弯曲或被按压。此处，如图5e所示，由于间隔层220，设置在间隔层220下方的层(例如，反射板)可以不弯曲或不被按压，或者可以较小地弯曲或被按压。虽然图5e示出了显示模块200的最低部分根本没有弯曲或被按压，但是这仅为示例。显示模块200的最低部分可以弯曲或被按压。然而，显示模块200的最低部分弯曲或被按压的程度可以通过间隔层220而减小。
由于根据第三实施例的压力电极的连接结构与参照第二实施例所描述的是相同的，因此将省略对其的描述。
图5f为根据参照图5d所描述实施例的改进方案的包含压力电极图案的触摸输入设备的截面图。图5f示出了间隔层220设置在显示模块200与基板300之间。当制造包含显示模块200的触摸输入设备1000时，显示模块200没有完全连接到基板300，使得可以创造气隙420。此处，通过使用气隙420作为用于检测触摸压力的间隔层，可以减少制造用于检测触摸压力的间隔层预期所需的时间和成本。图5f和5g示出了用作间隔层的气隙420没有设置在显示模块200内。然而，图5f和5g可以另外包括将气隙420设置在显示模块200内的情况。
图5g为已经将压力施加到图5f中示出的触摸输入设备的情况的截面图。与图5d相同，当触摸发生在触摸输入设备1000上时，显示模块200可以弯曲或被按压。此处，通过设置在参考电位层270与压力电极450和460之间的间隔层420和/或气隙220可以将参考电位层270与压力电极图案450和460之间的距离“d”减小到“d’”。由此，可以通过从感测信号获取互电容的减少量来计算触摸压力的大小，该感测信号通过接收电极获取。
图5h示出了压力电极450和460形成在显示模块200的底面上。通过触摸该触摸式传感器面板100的触摸表面，参考电位层270与压力电极450和460之间的距离“d”减小。因此，这可以引起第一电极450与第二电极460之间的互电容的变化。图5h示出了基板300与压力电极450和460彼此隔开，用以描述压力电极450和460连接到显示模块200。然而，这仅是为了进行描述。基板300与压力电极450和460可以不彼此隔开。此外，与图5f和5g相同，可以通过间隔层420将显示模块200和基板300彼此隔开。
类似于第二实施例，根据第三实施例参照图5d至5h所描述的压力电极450和460也可以具有图7a至7c中所示的图案，将省略与之重复的说明。
图5i示出了压力电极450和460形成在基板300的顶面上以及显示模块200的底面上。图5i示出了第一电极450形成在基板300上，第二电极460形成在显示模块200的底面上。图5i示出了第一电极450与第二电极460隔开。然而，这仅旨在描述第一电极450形成在基板300上并且第二电极460形成在显示模块200上。第一电极450与第二电极460可以由气隙而彼此隔开，可以具有位于其间的绝缘材料，或者可以形成为彼此偏离，例如，可以形成在同一层中而不互相重叠。
当通过物体500施加压力到触摸式传感器面板100的表面时，触摸式传感器面板100和显示模块200可以弯曲或被按压。由此，压力电极450和460与参考电位层270之间的距离“d”可以减小。在这种情况下，第一电极450与第二电极460之间的互电容可以随着距离“d”的减小而减小。因此，可以通过从感测信号获取互电容的减少量来计算触摸压力的大小，该感测信号通过接收电极获取。此处，第一电极450和第二电极460可以具有图7e中所示出的压力电极图案。图7e示出了第一电极450形成在基板300的顶面上并且第二电极460形成在显示模块200的底面上。如图7e所示，第一电极450与第二电极460彼此垂直放置，使得电容变化量的检测灵敏度可以增强。
图6a至6i示出了根据本发明第四实施例的触摸输入设备。第四实施例类似于第二实施例。因此，以下描述将侧重两个实施例之间的差异。
图6a为根据本发明第四实施例的触摸输入设备的截面图。在第四实施例中，包含在压力检测模块400中的电极450和460可以以包括相应电极的电极片440的形式包含于触摸输入设备1000中。以下将对其进行详细描述。此处，由于电极450和460应当被配置为包括基板300与显示模块200之间的空气间隙420，图6a示出了包括电极450和460的电极片440被设置为与基板300和显示模块200隔开。然而，电极450和460可以形成为与基板300和显示模块200中的任一者接触。
图6a为根据本发明第四个实施例的包括压力电极的电极片连接到触摸输入设备的示意性截面图。例如，电极片440可以包括在第一绝缘层470与第二绝缘层471之间的电极层441。该电极层441可以包括第一电极450和/或第二电极460。此处，第一绝缘层470和第二绝缘层471可以由诸如聚酰亚胺的绝缘材料制成。包含在电极层441中的第一电极450和/或第二电极460可以包括诸如铜的材料。根据电极片440的制造过程，电极层441和第二绝缘层471可以通过诸如光学透明胶粘剂(OCA)的胶粘剂(未示出)彼此粘合。此外，根据该实施例的压力电极450和460可以通过将具有对应于压力电极图案的通孔的掩膜设置在第一绝缘层470上、然后喷涂导电材料而形成。图6b和以下描述示出了电极片440具有这样的结构：压力电极450和460包括在绝缘层470与471之间。然而，这仅是举例。电极片440可以简单地仅包括压力电极450和460。
在根据本发明第四实施例的触摸输入设备1000中，为了检测触摸压力，电极片440可以连接到显示模块200，使得电极片440与基板300或显示模块200彼此隔开，间隔层420位于其间。
图6c为根据第一种方法的包括连接到其上的电极片440的触摸输入设备的部分截面图。图6c示出了电极片440已经连接到基板300或显示模块200上。
如图6d所示，为了保持间隔层420，可以沿电极片440的边界形成具有预定厚度的粘合胶带430。虽然图6d示出了粘合胶带430形成在电极片440的整个边界(例如，四边形的四个边)上，但是粘合胶带430可以仅形成在电极片440的至少一些边界(例如，四边形的三个边)上。此处，如图6d所示，粘合胶带430可以不形成在包括压力电极图案450和460的区域中。由此，当通过粘合胶带430将电极片440连接到300显示模块200的基板300上时，压力电极450和460可以与显示模块200的基板300隔开预定的距离。根据该实施例，粘合胶带430可以形成在基板300的顶面或显示模块200的底面上。此外，粘合胶带430可以是双面粘合胶带。图6d仅示出了压力电极450和460中的一个。
图6e为根据第二种方法的包括连接到其上的电极片的触摸输入设备的部分截面图。在图6e中，在电极片440设置在基板300或显示模块200上之后，可以利用粘合胶带431将电极片440固定到基板300或显示模块200。为此，粘合胶带431可以接触电极片440的至少一部分以及基板300或显示模块200的至少一部分。图6e示出了粘合胶带431从电极片440的顶部延伸到基板300或显示模块200的暴露表面。此处，粘合胶带431的表面——该表面接触电极片440——可以具有粘合强度。因此，在图6e中，粘合胶带431的顶面可以没有粘合强度。
如图6e所示，即使通过粘合胶带431将电极片440固定到基板300或显示模块200，在电极片440与基板300或显示模块200之间仍可以产生一预定空间，即气隙。这是由于电极片440没有直接连接到显示模块200或基板300，并且由于电极片440包括具有图案的压力电极450和460，使得电极片440的表面可能是不平坦的。图6e中的气隙420还可以用作用于检测触摸压力的间隔层420。
在以下描述中，第四实施例已经示例了通过图6c所示的第一种方法将电极片440连接到基板300或显示模块200的情况。然而，该描述可以应用于通过例如第二种方法的任何方法将电极片440连接到基板300或显示模块200并且与基板300或显示模块200隔开的情况。
图6f为根据本发明第四实施例的包括压力电极图案的触摸输入设备的截面图。如图6f所示，包括压力电极450和460的电极片440可以连接到基板300上，尤其使得已经形成有压力电极450和460的区域与基板300通过间隔层420隔开。虽然图6f示出了显示模块200接触电极片440，但这仅是举例。显示模块200可以设置为与电极片440隔开。
图6g为已经向如图6f所示的触摸输入设备1000施加压力的情况的截面图。基板300可以具有地电位从而阻断噪声。当通过物体500施加压力到触摸式传感器面板100的表面时，触摸式传感器面板100和显示模块200可以弯曲或被按压。由此，电极片440被按下，使得基板300与包含在电极片440中的压力电极450和460之间的距离“d”可以减小到“d’”。在这种情况下，由于距离“d”减小，边缘电容被吸收到基板300中，使得第一电极450与第二电极460之间的互电容可以减小。因此，可以通过从感测信号获取互电容的减少量来计算触摸压力的大小，该感测信号通过接收电极获取。
如图6f和6g所示，根据本发明第四实施例的触摸输入设备1000能够通过电极片440与已经连接了电极板440与基板300之间的距离变化来检测触摸压力。此处，由于电极板440与基板300之间的距离“d”非常小，因此触摸输入设备1000甚至通过由触摸压力引起的微小的距离变化仍能够精确地检测触摸压力。
图6h示出了压力电极450和460连接到显示模块200的底面。图6i为已经向如图6h所示的触摸输入设备施加压力的情况的截面图。此处，显示模块200可以具有地电位。因此，显示模块200与压力电极450和460之间的距离“d”通过触摸该触摸式传感器面板100的触摸表面而减小。因此，这可以引起第一电极450与第二电极460之间互电容的变化。
如图6h和6i所示，可以理解根据本发明第四实施例的触摸输入设备1000也能够通过电极片440与已经连接了电极片440的显示模块200之间的距离变化来检测触摸压力。
例如，显示模块200与电极片440之间的距离可以小于电极片440与300基板之间的距离。此外，例如，电极片440与具有地电位的显示模块200的底面之间的距离可以小于电极片440与Vcom电位层和/或任何地电位层之间的距离。例如，在图2a至2c所示出的显示模块200中，用于阻断噪声的电极(未示出)可以包括在第一偏振器层271与第一玻璃层261之间。用于阻断噪声的电极可以由ITO构成并且可以用作地(ground)。
图6f至6i中包括的第一电极450与第二电极460可以具有图7a至7c所示的图案，将省略对其进行重复说明。
在图6a至6i中，示出了第一电极450与第二电极460形成在同一层中。然而，可以认为，根据实施例第一电极450和第二电极460形成在不同层中。如图9b所示，在电极片440中，第一电极450可以形成在第一绝缘层470上，第二电极460可以形成在位于第一电极450上的第二绝缘层471上。第二电极460可以覆盖有第三绝缘层472。
此外，根据实施例，压力电极450和460可以被配置为仅包括第一电极450与第二电极460中的任一者。在这种情况下，可以通过检测该一个压力电极与地层(显示模块200或基板300)之间的电容变化来检测触摸压力的大小。此处，如图7d所示，压力电极可以为板形(例如，四棱板)。此处，如图9c所示，在电极片440中，第一电极450可以形成在第一绝缘层470上并且可以覆盖有第三绝缘层472。
图8a和8b示出了根据本发明实施例的触摸压力的大小与触摸输入设备中的饱和区之间的关系。虽然图8a和8b示出了电极片440连接到基板300，下面的描述可以以相同的方式应用于电极片440连接到显示模块200的情况。
足够大的触摸压力会产生电极片440与基板300之间的距离在预定位置处不能再减小的状态。此后，该状态表示为饱和状态。例如，如图8a所示，当以力“f”按压触摸输入设备1000时，电极片440接触基板300，由此，电极片440与基板300之间的距离不能再减小。此处，如图8a的右侧所示，电极片440与基板300之间的接触区域可以由“a”表示。
然而，在这种情况下，当触摸压力的大小变得更大时，饱和状态下的电极片440与基板300之间的接触区域可以变得更大，其中所述饱和状态下电极片440与基板300之间的距离不能再减小。例如，如图8b所示，当以大于力“f”的力“F”按压触摸输入设备1000时，电极片440与基板300之间的接触区域可以变得更大。如图8a的右侧所示，电极片440与基板300之间的接触区域可以由“A”表示。由此，接触区域越大，第一电极450与第二电极460之间的互电容可以减小得更多。以下将描述触摸压力的大小是通过根据距离变化而产生的电容变化来计算的。这可以包括：通过饱和状态下饱和区的变化来计算触摸压力的大小。
参照第四实施例描述图8a和8b。显然参照图8a和8b的描述可以以相同的方式应用于第一至第三实施例和下面的第五实施例。更具体地，触摸压力的大小可以通过饱和状态下饱和区的变化来计算，其中饱和状态下压力电极450和460与地层或参考电位层之间的距离不能再减小。
图10a和10b示出了根据本发明第五实施例的触摸输入设备。即使在向触摸输入设备的底面以及顶面施加压力时，本发明第五实施例的触摸输入设备1000也能够感测触摸压力。在本说明书中，作为触摸表面的触摸输入设备1000的顶面可以表示为显示模块200的顶面，并且不仅可以包括显示模块200的顶面，还可以包括覆盖显示模块200顶面的部件的表面。此外，在本说明书中，作为触摸表面的触摸输入设备1000的底面可以表示为基板300的底面，并且不仅可以包括基板300的底面，还可以包括覆盖基板300底面的部件的表面。
图10a示出了压力电极450和460设置在第二实施例中的显示模块200的底面上。图10a示出了当通过向基板300的底面施加压力来按压或弯曲基板300时，基板300与压力电极450和460之间的距离被改变。此处，随着压力电极450和460与基板300即参考电位层之间的距离被改变，第一电极450与第二电极460之间的电容或基板300与第一电极450或第二电极460之间的电容被改变。相应地，可以检测到触摸压力
图10b示出了第三实施例中电极片440连接到基板300。图10b示出了当通过向基板300的底面施加压力来按压或弯曲基板300时，基板300与电极片440之间的距离被改变。与图10a的情况相同，随着压力电极450和460与基板300即参考电位层之间的距离被改变，第一电极450与第二电极460之间的电容或基板300与第一电极450或第二电极460之间的电容被改变。因此，可以检测触摸压力。
在图10a和10b中，虽然已经基于第二和第三实施例的一些示例结构描述了第五实施例，但是第五实施例可以应用于第一至第四实施例的结构中所包括的通过向基板300的底面施加压力来按压或弯曲基板300使得第一电极450与第二电极460之间的电容被改变，或者第一电极450与参考电位层200、300和270之间的电容被改变的情况。例如，在图4c所示出的结构中，当基板300弯曲或被按压时，显示模块200与压力电极450和460之间的距离可以被改变，从而检测触摸压力。
如上所述，根据本发明实施例的触摸输入设备1000感测在压力电极450和460中发生的电容变化。因此，有必要将驱动信号施加到第一和第二电极450和460中的驱动电极，并且需要通过从接收电极获得传感信号来检测电容变化量从而检测触摸压力。根据实施例，可以额外包括用于操作压力检测的触摸式感应IC。在这种情况下，触摸输入设备重复地具有类似于包括驱动单元120、感测单元110和控制器130的图1的配置的配置，使得触摸输入设备1000的面积和体积增大。
根据实施例，在触摸检测设备1000中，施加了用于操作触摸式传感器面板100的驱动信号，并且感测信号通过触摸检测装置被接收，从而可以检测触摸压力。此后，将通过假设第一电极450是驱动电极并且第二电极460是接收电极来提供以下说明。
为此，在根据本发明实施例的触摸输入设备1000中，驱动信号可以从驱动单元120施加到第一电极450，并且第二电极460可以将感测信号传送到感测单元110。控制器130可以执行触摸式传感器面板100的扫描，并同时执行触摸压力检测的扫描，或者控制器130执行时间划分(time-sharing)，然后可以生成控制信号，使得在第一时间间隔执行触摸式传感器面板100的扫描，并且在不同于第一时间间隔的第二时间间隔执行压力检测的扫描。
因此，在本发明实施例中，第一电极450与第二电极460应当电连接到驱动单元120和/或感测单元110。此处，通常的是，用于触摸式传感器面板100的触摸检测设备对应于触摸式感应IC150并且在触摸式传感器面板100的一端上或在与触摸式传感器面板100相同的平面上形成。压力电极图案450和460可以以任何方法电连接到触摸式传感器面板100的触摸检测设备。例如，压力电极图案450和460可以经由连接器通过使用包括在显示模块200中的第二PCB210连接到触摸检测设备。例如，如图4b和5c所示，分别从第一电极450和第二电极460电延伸的导电轨迹460可以经由第二PCB210等电连接到触摸式感应IC150。
图11a至11b示出了压力电极450和460(或电极片440)连接到显示模块200的底面。图11a和11b示出了第二PCB210设置在显示模块200的底面的一部分上，所述第二PCB210上已经安装了用于操作显示面板的电路。
图11a示出了压力电极450和460连接到显示模块200的底面，使得第一电极450和第二电极460连接到显示模块200的第二PCB210的一端。此处，图11a示出了第一电极450与第二电极460被制成在绝缘层470上。第一电极450与第二电极460形成在绝缘层470上并且可以在显示模块200的底面上连接成整个板。可以将导电图案以这样的方式印制在第二PCB210上：使得压力电极450与460电连接到诸如触摸式感应IC150等必要部件。将参照图12a至12c提供对其的详细描述。压力电极450和460的连接方法可以以相同的方式应用于基板300。
图11b示出了压力电极450和460整体地形成在显示模块200的第二PCB210上。例如，当显示模块200的第二PCB210被制成时，从第二PCB上留出某区域211，然后在该区域211上不仅可以印制用于操作显示面板的电路，而且可以印制对应于第一电极450和第二电极460的图案。可以将导电图案以这种方式印制在第二PCB210上：使得第一电极450与第二电极460电连接到诸如触摸式感应IC150等必要部件。
图12a至12c示出了将压力电极450和460(或电极片440)连接到触摸式感应IC150的方法。在图12a至12c中，触摸式传感器面板100包括在显示模块200的外部。图12a至12c示出了触摸式传感器面板100的触摸检测设备集成在触摸式感应IC150中，该触摸式感应IC150安装在触摸式传感器面板100的第一PCB160上。
图12a示出了连接到显示模块200的压力电极450和460经由第一连接器121连接到触摸式感应IC150。如图10a所示，在诸如智能手机的移动通信设备中，触摸式感应IC150经由第一连接器121连接到显示模块200的第二PCB210。第二PCB210可以经由第二连接器224电连接到主板。因此，通过第一连接器121和第二连接器224，触摸式感应IC150可以向用于操作触摸输入设备1000的CPU或AP传送信号和从用于操作触摸输入设备1000的CPU或AP接收信号。
此处，虽然图12a示出了通过图11b所示出的方法将第一电极450连接到显示模块200，但是该第一电极450可以通过图11a所示出的方法连接到显示模块200。可以将导电图案以这种方式印制在第二PCB210上：使得第一电极450与第二电极460经由第一连接器121电连接到触摸式感应IC150。
图12b示出了连接到显示模块200的压力电极450和460经由第三连接器473连接到触摸式感应IC150。在图12b中，压力电极450和460可以经由第三连接器473连接到用于操作触摸输入设备1000的主板，并且将来可以经由第二连接器224和第一连接器121连接到触摸式感应IC150。此处，压力电极450和460可以印制在与第二PCB210分离的附加的PCB211上。另外，根据实施例，压力电极450和460可以形成在绝缘层470上，并且可以经由连接器473通过从压力电极450和460延长导电轨迹等连接到主板。
图12c示出了压力电极450和460经由第四连接器474直接连接到触摸式感应IC150。在图12c中，压力电极450和460可以经由第四连接器474连接到第一PCB160。可以将导电图案以这种方式印制在第一PCB160上：使得第四连接器474电连接到触摸式感应IC150。由此，压力电极450和460可以经由第四连接器474连接到触摸式感应IC150。此处，压力电极450和460可以印制在与第二PCB210分离的附加的PCB211上。第四连接器474可以与额外的PCB211绝缘，以免彼此短路。此外，根据实施例，压力电极450和460可以形成在绝缘层470上，并且可以经由连接器474通过从压力电极450和460延长导电轨迹等连接到PCB160。
图12b和12c的连接方法可以应用于压力电极450和460形成在在基板300以及显示模块200的底面上的情况。
通过假设下述板上芯片(COB)结构已经描述了图12a至12c：触摸式感应IC150形成在第一PCB160上。然而，这仅是举例。本发明可以应用于这样的板上芯片(COB)结构：其中触摸式感应IC150安装在触摸输入设备1000的安装空间310内的主板上。根据图12a至12c的描述，经由连接器来连接压力电极450和460也可以应用于另外的实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。
以上已经描述了压力电极450和460，换言之，已经描述了第一电极450构成一个作为驱动电极的通道，并且第二电极460构成一个作为接收电极的通道。然而，这仅是举例。根据实施例，驱动电极和接收电极分别构成多个通道，使得可以基于多触摸进行多个压力检测。
图13a至13c示出了本发明的压力电极构成多个通道。图13a示出了第一电极450-1和450-2以及第二电极460-1和460-2分别构成两个通道。图13b示出了第一电极450构成两个通道450-1和450-2，并且第二电极460构成一个通道。图13c示出了第一电极450-1至450-5和第二电极460-1至460-5分别构成五个通道。
图13a至13c示出了压力电极构成单个或多个通道。所述压力电极可以通过多种方法由单个或多个通道构成。虽然图13a至13c没有示出压力电极450和460电连接到触摸式感应IC150，但是压力电极450和460可以通过图12a至12c所示出的方法和其他方法连接到触摸式感应IC150。
图14为表示进行以下实验时电容变化量相对于物体克力的图表：通过非导电物体按压本发明实施例的触摸输入设备1000的接触表面的中央部分。如图14所示，施加到根据本发明实施例的触摸输入设备1000的接触表面的中央部分的力越大，用于检测压力的压力电极图案450和460的电容变化量越大。
前述已经描述了用于检测压力的电容型检测模块。然而，只要间隔层420和220以及压力电极450和460(或电极片440)被用于检测压力，发明实施例的触摸输入设备1000能够使用任何类型的压力检测模块。
尽管以上描述了本发明的多个实施例，但这些实施例仅为示例而并不限制本发明。此外，在不脱离本发明本质特征的情况下，本领域技术人员可以以多种方式对本发明进行变化和修改。例如，可以对本发明实施例中详细描述的组件进行修改。此外，由于修改和应用引起的差异应当理解为包含在技术方案所描述的本发明的范围与精神内。

Claims (13)

1.一种触摸输入设备，其能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括：
显示模块；
基板，其分离用于所述触摸输入设备工作的电路板或电池与所述显示模块，或者阻断由所述显示模块发生的电噪声；以及
电极，
其中，所述电极设置在所述电极与其他电极之间的距离随着对所述触摸表面的触摸发生变化的位置；
所述距离根据所述触摸的压力的大小变化；
所述电极与所述其他电极输出基于所述距离的变化的电信号；
所述其他电极与所述电极之间设置有间隔层，
所述间隔层仅由配置于所述基板的边缘部分、具有预定的厚度且无弹性的材料保持，
仅由所述无弹性的材料保持的所述间隔层配置于所述显示模块的下部与所述基板之间。
2.根据权利要求1所述的触摸输入设备，其中：
所述电极形成在所述基板或所述显示模块上，并且所述电极与所述其他电极之间的电信号随所述距离变化。
3.根据权利要求2所述的触摸输入设备，其中：
所述电极形成于第一绝缘层与第二绝缘层之间，并且所述电极连同所述第一绝缘层和所述第二绝缘层一起作为整个电极片固定到所述基板或所述显示模块。
4.根据权利要求2所述的触摸输入设备，其中：
所述其他电极设置于所述基板或所述显示模块上，或者设置于所述显示模块的内部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的触摸输入设备，其中：
所述电极通过设置具有对应于所述电极的图案的通孔的掩膜后喷涂导电材料形成。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的触摸输入设备，其中：
所述显示模块上发生所述触摸的至少一个位置随着对所述显示模块的所述触摸表面的所述触摸发生弯曲。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的触摸输入设备，其中：
所述触摸表面为所述显示模块的顶面和所述基板的底面中的至少一个。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的触摸输入设备，还包括：
触摸式传感器面板，其在所述触摸表面上发生所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及
第一印制电路板，其安装有用于所述触摸式传感器面板工作的触摸感测电路；
其中，所述触摸式传感器面板连接于与所述基板相对的所述显示模块的表面。
9.根据权利要求1所述的触摸输入设备，其中，所述显示模块还包括：
第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，
所述电极印制在所述第二印制电路板上。
10.根据权利要求1所述的触摸输入设备，其中，所述显示模块还包括：
第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，
所述电极附着于所述显示模块上且与印制在所述第二印制电路板的导电图案电连接。
11.根据权利要求9或10所述的触摸输入设备，还包括：
触摸式传感器面板，其在所述触摸表面发生所述触摸时能够检测所述触摸的位置；
第一印制电路板，其安装有用于所述触摸式传感器面板工作的触摸感测电路；以及
连接器，其设置于第一印制电路板与所述第二印制电路板之间，
其中，所述触摸式传感器面板连接于与所述基板相对的所述显示模块的表面；
所述电极通过所述连接器连接于所述触摸感测电路。
12.根据权利要求8所述的触摸输入设备，其中，所述显示模块还包括：
第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路；
所述电极形成于附加的基板；
所述触摸输入设备还包括：
连接器，其设置在所述附加的基板与所述第一印制电路板之间，
所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
13.根据权利要求8所述的触摸输入设备，其中，所述显示模块包括：
第二印制电路板，其安装有用于所述显示模块工作的控制电路，
所述电极形成于附加的基板；
所述触摸输入设备还包括：
第一连接器，其设置在所述第一印制电路板与所述第二印制电路板之间；
第二连接器，其设置在所述第二印制电路板与安装有用于所述触摸输入设备工作的中央处理单元的主板之间；以及
第三连接器，其设置在所述附加的基板与所述主板之间；
其中，所述电极通过所述第一连接器、所述第二连接器及所述第三连接器电连接于所述触摸感测电路。
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