JP2017049995A - 圧力感度調節が可能な圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置 - Google Patents

圧力感度調節が可能な圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置 Download PDF

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Abstract

【課題】タッチの圧力感度を調節することができる圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置を提供する。
【解決手段】圧力センサと、圧力検出器７００とを含むタッチ入力装置であって、圧力検出器７００は、圧力センサに駆動信号を印加する駆動部７２０と、圧力センサから信号を受信して圧力センサで発生する静電容量の変化量を検出する感知部７１０と、所定の圧力大きさに対応する静電容量の変化量を変更設定可能なように構成された制御部７３０と、を含む。
【選択図】図１０ａ

Description

本発明は、圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ入力装置に適用されてタッチ圧力の感度調節が可能な圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、キー（ｋｅｙ）、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）、及びタッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
タッチスクリーンは、タッチ−感応表面（ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサパネル（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パネル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。使用者が指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、使用者がコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
タッチ位置だけでなく、タッチの圧力の大きさを検出するようにするタッチ入力装置に対する需要が高まっており、これと共に、圧力の大きさを入力として用いる時、使用者の便宜を向上させようとする努力が続いている。
本発明の目的は、タッチ入力装置において、タッチの圧力感度を調節することができる圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、圧力の大きさにより意味のある入力動作と認識されるタッチ入力装置において、圧力感度をカスタマイズ（ｃｕｓｔｏｍｉｚｅ）して使用者の使用便宜を提供できるようにする圧力検出モジュール及びこれを含むタッチ入力装置を提供することにある。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、圧力センサと、圧力検出器とを含むタッチ入力装置であって、前記圧力検出器は、前記圧力センサに駆動信号を印加する駆動部と、前記圧力センサから信号を受信して前記圧力センサで発生する静電容量の変化量を検出する感知部と、所定の圧力大きさに対応する前記静電容量の変化量を変更設定が可能であるように構成された制御部と、を含んでもよい。
本発明の実施形態による圧力検出器は、圧力センサに駆動信号を印加する駆動部と、前記圧力センサから信号を受信して前記圧力センサで発生する静電容量の変化量を検出する感知部と、所定の圧力大きさに対応する前記静電容量の変化量を変更設定が可能であるように構成された制御部と、を含んでもよい。
本発明の実施形態によれば、タッチ入力装置において、タッチの圧力感度を調節することができる圧力検出器及びこれを含むタッチ入力装置を提供することができる
また、本発明の実施形態によれば、圧力の大きさにより意味のある入力動作と認識されるタッチ入力装置において、圧力感度をカスタマイズして使用者の使用便宜を提供できるようにする圧力検出モジュール及びこれを含むタッチ入力装置を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、タッチ入力装置において、タッチスクリーンを分割して各分割区域ごとに独立的に圧力感度を設定できる圧力検出器及びこれを含む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パネル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パネル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パネル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パネル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パネル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パネルの相対的な位置を例示する概念図である。 実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第１例のタッチ入力装置の断面図である。 実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第２例のタッチ入力装置の断面図である。 実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニットの光学層を例示する。 実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第３例のタッチ入力装置の断面図である。 タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサを例示する。 本発明の実施形態による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 実施形態によるタッチ入力装置に付着するための圧力電極を含む例示的な電極シートの断面図である。 第１の方法により電極シートがタッチ入力装置に付着されたタッチ入力装置の一部の断面図である。 第１の方法により電極シートをタッチ入力装置に付着するための電極シートの平面図である。 第２の方法により電極シートがタッチ入力装置に付着されたタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力感度の変化を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力感度が別個に設定され得るタッチスクリーンの分割例を示す。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチスクリーンの分割領域ごとに互いに異なる圧力感度が設定される場合を例示する。 本発明の実施形態による圧力検出器を例示する。 本発明の実施形態による圧力検出器の感知部を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、分割画面の境界領域におけるファクター設定を説明するための図面である。
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図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。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センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置を説明する。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル１００及び圧力センサ４５０、４６０を例示するが、実施形態により、他の方式でタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出できる技法が適用されてもよい。
図１は、実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作のための構成の概略図である。図１を参照すると、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために前記複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出する感知部１１０を含んでもよい。
図１に示されたように、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１においては、タッチセンサパネル１００の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されているが、これに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍが対角線、同心円、及び３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
図１に示されたように、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極ＴＸは、第１軸方向に延びた複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎを含み、受信電極ＲＸは、第１軸方向と交差する第２軸方向に延びた複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒ ｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ）で具現されるか、もしくは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質から構成されてもよい。
実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを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：１０１に関する情報を含む感知信号を受信することによって、タッチの有無及びタッチ位置を検出することができる。例えば、感知信号は、駆動電極ＴＸに印加された駆動信号が駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１０１によりカップリングされた信号であってもよい。このように、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで印加された駆動信号を受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して感知する過程は、タッチセンサパネル１００をスキャン（ｓｃａｎ）すると指称すことができる。
例えば、感知部１１０は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを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、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）又は基準電圧に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流において電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を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、タッチセンサパネル１００に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部１１０は受信機とともに、ＡＤＣ及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
制御部１３０は、駆動部１２０と感知部１１０の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部１３０は、駆動制御信号を生成した後、駆動部１２０に伝達して駆動信号が所定の時間にあらかじめ設定された駆動電極ＴＸに印加されるようにすることができる。また、制御部１３０は、感知制御信号を生成した後、感知部１１０に伝達して感知部１１０が所定の時間にあらかじめ設定された受信電極ＲＸから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。
図１において、駆動部１２０及び感知部１１０は、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、制御部１３０をさらに含んでもよい。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、タッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：図示せず）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（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１２０及び感知部１１０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１０００の作動のためのメインボード上に実装されていてもよい。
以上で詳しく見たように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更されてもよい。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチ時に受信電極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って、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式、光学的イメージング方式（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
以下で、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出するための駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸに該当する構成は、タッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）と指称することができる。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、ディスプレイパネル２００Ａの外部又は内部に位置してもよい。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）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を遂行することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａ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）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００の作動に必要な回路を含んでもよい。
図２ａ〜図２ｅは、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２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図２ａ〜図２ｃを参照して、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。
図２ａ〜図２ｃ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ガラス層２６１と第２ガラス層２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１ガラス層２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２ガラス層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１ガラス層２６１は、カラーフィルターガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２ガラス層２６２は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。
図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されたものを示す。タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、タッチセンサパネル１００の表面であってもよい。図２ａにおいて、タッチセンサパネル１００の上部面がタッチ表面になってもよい。また、実施形態により、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面になってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの外面は、ディスプレイパネル２００Ａの第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａを保護するために、ディスプレイパネル２００Ａの下部面はガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたものを示す。この時、図２ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１ガラス層２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合を例示する。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２ｃで上部面又は下部面になってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの上部面又は下部面は、ガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
次に、図２ｄ及び図２ｅを参照して、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。図２ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は、偏光層２８２と第１ガラス層２８１との間に位置し、図２ｅにおいて、タッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２ガラス層２８３との間に位置する。
ここで、第１ガラス層２８１は、エンカプセレーションガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２ガラス層２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。タッチセンシングに対しては上述したので、それ以外の構成に対してだけ簡略な説明をすることにする。
ＯＬＥＤパネルは、蛍光又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ながら光が発生する原理を用いた自発光型ディスプレイパネルであって、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利用する。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れば、エネルギーが高い状態である励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、励起子は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て特定の波長の光が生成される原理を利用するものである。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、角度による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（ｓｃａｎｎｉｇ ｔｉｍｅ）の間だけ発光をして、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（ｆｒａｍｅ ｔｉｍｅ）の間ずっと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。
図２ｄ及び図２ｅに示されたように、基本的にＯＬＥＤ（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤ）パネルは、偏光層２８２、第１ガラス層２８１、有機物層２８０及び第２ガラス層２８３を含む。ここで、第１ガラス層２８１はカバーガラスであり、第２ガラス層２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されない。
また、有機物層２８０は、ＨＩＬ（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、正孔注入層）、ＨＴＬ（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、電子注入層）、ＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、電子輸送層）、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、発光層）を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させて、ＣｕＰｃなどの物質を用いる。ＨＴＬは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性（ｈｏｌｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が良い物質を用いる。ＨＴＬは、アリールアミン（ａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＰＤなどが用いられてもよい。ＥＩＬとＥＴＬは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はＥＭＬにて結合し発光する。ＥＭＬは、発光する色を表現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率とを決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）で構成される。これは、ＯＬＥＤパネルに含まれる有機物層２８０の基本的な構成を説明したに過ぎず、本発明は、有機物層２８０の層構造や素材などに限定されない。
有機物層２８０は、アノード（Ａｎｏｄｅ）（図示せず）とカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）（図示せず）との間に挿入され、ＴＦＴがオン（Ｏｎ）状態になれば、駆動電流がアノードに印加されて正孔が注入され、カソードには電子が注入されて、有機物層２８０に正孔と電子が移動して光を発散する。
また、実施形態により、タッチセンサ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１００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として用いられてもよい。
第２ガラス層２６２は、データライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、ＴＦＴ、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）等を含む多様な層からなってもよい。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。第２ガラス層２６２に含まれたデータライン、ゲートライン、共通電極及び画素電極の何れか一つが、タッチセンサとして用いられるように構成されてもよい。
上では、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００によるタッチ位置検出について説明したが、本発明の一実施形態によるタッチセンサパネル１００を用いて、タッチの有無及び／又は位置と共に、タッチの圧力の大きさを検出することもできる。また、本発明の実施形態による圧力検出モジュールが適用されるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル１００を備えなくてもよい。また、タッチセンサパネル１００と別個にタッチ圧力を検出する圧力センサをさらに含んでタッチの圧力の大きさを検出することも可能である。以下では、圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置について詳しく説明する。
図３ａは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第１例のタッチ入力装置の断面図である。ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面に付着され得る。これにより、ディスプレイパネル２００Ａのディスプレイスクリーンを保護し、タッチセンサパネル１００のタッチ検出感度を高めることができる。
この時、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と別個に動作してもよいところ、例えば、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と独立的に圧力だけを検出するように構成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出するように構成されてもよい。例えば、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの少なくとも一つの電極は、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。
図３ａにおいて、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出することができる場合を例示する。図３ａにおいて、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間を離隔させるスペーサ層４２０を含む。圧力検出モジュール４００は、スペーサ層４２０を介してタッチセンサパネル１００と離隔した基準電位層を含んでもよい。この時、ディスプレイモジュール２００は、基準電位層として機能することができる。
基準電位層は、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量１０１に変化を引き起こすることができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層は、ディスプレイモジュール２００のグランド層であってもよい。この時、基準電位層は、タッチセンサパネル１００の２次元平面と平行した平面を有してもよい。
図３ａに示されたように、タッチセンサパネル１００と基準電位層であるディスプレイモジュール２００は、離隔して位置する。この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の接着方法の相違によって、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間のスペーサ層４２０は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。ここで、衝撃吸収物質がスポンジとグラファイト層を含んでもよい。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。このようなスペーサ層４２０は、エアギャップ、衝撃吸収物質、誘電物質の組み合わせによって形成されてもよい。
この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とを固定するために、両面接着テープ４３０（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が用いられてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００は、それぞれの面積が積み重なった形態であり、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００それぞれの端領域において両面接着テープ４３０を介して二つの層が接着されるものの、残りの領域においてタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが所定距離ｄで離隔されてもよい。
一般的に、タッチセンサパネル１００の撓みなしにタッチ表面をタッチする場合でも、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の静電容量１０１：Ｃｍが変化する。すなわち、タッチセンサパネル１００に対するタッチ時に、相互静電容量Ｃｍ：１０１が基本相互静電容量に比べて減少し得る。これは、指のような導体である客体が、タッチセンサパネル１００に近接した場合、客体がグランドＧＮＤの役割をして相互静電容量Ｃｍ：１０１のフリンジング静電容量（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が客体として吸収されるためである。基本相互静電容量は、タッチセンサパネル１００に対するタッチがない場合に、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の値である。
タッチセンサパネル１００のタッチ表面である上部表面を客体でタッチ時に圧力が加えられた場合、タッチセンサパネル１００が撓み得る。この時、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量１０１：Ｃｍの値は、さらに減少し得る。これは、タッチセンサパネル１００が撓んでタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量１０１：Ｃｍのフリンジング静電容量が客体だけでなく、基準電位層にも吸収されるためである。タッチの客体が不導体である場合には、相互静電容量Ｃｍの変化は、単にタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離変化ｄ−ｄ’にだけ起因し得る。
以上で詳しく見てみたように、ディスプレイモジュール２００上にタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００を含んでタッチ入力装置１０００を構成することによって、タッチ位置だけでなくタッチ圧力を同時に検出することができる。
しかし、図３ａに示されたように、タッチセンサパネル１００だけでなく圧力検出モジュール４００までディスプレイモジュール２００の上部に配置させる場合、ディスプレイパネルのディスプレイ特性が低下する問題点が発生する。特に、ディスプレイモジュール２００の上部にエアギャップを含む場合に、ディスプレイパネルの視認性及び光透過率が低下し得る。
したがって、このような問題点が発生することを防止するために、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間にエアギャップを配置せずに、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤でタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが完全ラミネーション（Ｆｕｌｌ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）され得る。
下の図３ｂ及び図３ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は別に示されていないが、実施形態により、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００はディスプレイモジュール２００の外部または内部に位置してもよい。
図３ｂは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第２例のタッチ入力装置の断面図である。図３ｂに例示されたタッチ入力装置１０００の断面図は、タッチ入力装置１０００の一部の断面図であってもよい。図３ｂに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されたバックライトユニット２００Ｂ、及びディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されたカバー層５００を含んで構成されてもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０はカバー２４０上に形成されてもよい。本明細書において、ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂを含んで、ディスプレイモジュール２００と指称してもよい。図３ｂにおいて、カバー２４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着したものが例示されているが、実施形態により、カバー２４０と同一及び／又は類似の機能を遂行するタッチ入力装置１０００に含まれた構成に付着されることも可能である。
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（ｔａｐｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤー、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）などのようなタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
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は、タッチセンサのうち少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれるディスプレイパネルであってもよい。また、実施形態により、タッチセンシングのための駆動電極及び受信電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれてもよい。
実施形態によるカバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面を保護し、タッチ表面を形成するカバーガラス（ｃｏｖｅｒ ｇｌａｓｓ）で構成されてもよい。図３ｂに例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａより広く形成されてもよい。
実施形態によるＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル２００Ａは、それ自体で発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行するので、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂが要求され得る。例えば、バックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａの下部に位置し、光源を含んでディスプレイパネル２００Ａに光を照らし、画面には、明るさと暗さだけでなく、様々に多様な色を有する情報を表現することになる。ディスプレイパネル２００Ａは、受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求されるのである。
実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａに光を照らすようにするための光学層２２０を含んで構成されてもよい。光学層２２０については、図３ｃを参照して詳しく見てみる。
実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、カバー２４０を含んで構成されてもよい。カバー２４０は、メタル（ｍｅｔａｌ）で構成されたカバーであってもよい。タッチ入力装置１０００のカバー層５００を介して外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイモジュール２００などが撓み得る。この時、撓みを介して圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュールの内部に位置する基準電位層との間の距離が変化し、このような距離の変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を介して検出することによって、圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力の大きさを精密に検出するためにカバー層５００に対して圧力を印加する場合、圧力センサ４５０、４６０の位置は変わらずに固定される必要がある。したがって、カバー２４０は、圧力の印加にも撓まないで、圧力センサを固定させることができる支持部の役割を遂行することができる。実施形態により、カバー２４０は、バックライトユニット２００Ｂと別個に製作されて、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てることができる。
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とバックライトユニット２００Ｂとの間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）２１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂを外部の衝撃から保護するためである。このような第１エアギャップ２１０は、バックライトユニット２００Ｂに含まれるように構成されてもよい。
バックライトユニット２００Ｂに含まれる光学層２２０とカバー２４０との間は、互いに離隔するように構成されてもよい。光学層２２０とカバー２４０との間は、第２エアギャップ２３０で構成されてもよい。カバー２４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層２２０に接触しないことを保障し、カバー層５００に外部圧力が印加されて光学層２２０、ディスプレイパネル２００Ａ及びカバー層５００が撓んでも、光学層２２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層２２０の性能を低下させることを防止するために、第２エアギャップ２３０が要求され得る。
実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、バックライトユニット２００Ｂ及びカバー層５００が結合して固定された形態を保持できるように、支持部２５１、２５２をさらに含んでもよい。実施形態により、カバー２４０は、支持部２５１、２５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、支持部２５１、２５２は、バックライトユニット２００Ｂの一部を形成することができる。
ＬＣＤパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は、公示された技術であり、以下では簡単に見てみる。バックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。
図３ｃは、実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０を例示する。図３ｃでは、ディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層２２０を例示する。
図３ｃにおいて、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０は、反射シート２２１、導光板２２２、拡散シート２２３及びプリズムシート２２４を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂは、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態で、導光板３２２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）２２２は、一般的に線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。
導光板２２２から放出される光の一部が、ＬＣＤパネル２００Ａの反対側に放出されて損失し得る。反射シート２２１は、このような損失した光を導光板２２２に再入射させられるように導光板２２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）２２３は、導光板２２２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２２２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２２２のパターンがそのまま映るようになることがある。その上、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００Ａを装着した後にも明確に感知することができるので、拡散シート２２３は、このような導光板２２２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。
拡散シート２２３を過ぎれば、光の輝度は急激に落ちることになる。したがって、光を再びフォーカス（ｆｏｃｕｓ）させて光の輝度を向上させるように、プリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）２２４が含まれてもよい。プリズムシート２２４は、例えば水平プリズムシートと垂直プリズムシートを含んで構成されてもよい。
実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、技術の変化、発展及び／又は実施形態により、前述した構成と異なった構成を含んでもよく、また、前述した構成以外に追加的な構成をさらに含んでもよい。また、実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、例えば、バックライトユニット２００Ｂの光学的構成を、外部の衝撃や異物流入に伴う汚染などから保護するために、保護シート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｈｅｅｔ）をプリズムシート２２４の上部にさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、光源からの光損失を最小化にするため、実施形態により、ランプカバー（ｌａｍｐ ｃｏｖｅｒ）をさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、バックライトユニット２００Ｂの主要構成である導光板２２２、拡散シート２２３、プリズムシート２２４及びランプ（図示せず）などが、許容サイズに合うように正確に分離組立が可能なようにする形態を維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成のそれぞれは、２個以上の別個の部分からなってもよい。
実施形態により、導光板２２２と反射シート２２１との間には、追加のエアギャップが存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２２２から反射シート２２１への損失光が、反射シート２２１を介して再び導光板２２２に再入射することができる。この時、前記追加のエアギャップを保持できるように、導光板２２２と反射板２２１との間で、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。
以上で見てみたように、バックライトユニット２００Ｂ及びこれを含むディスプレイモジュールは、自ら第１エアギャップ２１０及び／又は第２エアギャップ２３０のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光学層２２０に含まれた複数のレイヤー間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤパネル２００Ａを用いる場合について説明したが、他のディスプレイパネルの場合にも、構造内にエアギャップを含んでもよい。
図３ｄは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第３例のタッチ入力装置の断面図である。図３ｄでは、ディスプレイモジュール２００だけでなく、基板３００をさらに含むタッチ入力装置１０００の断面を例示する。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えば、タッチ入力装置１０００の最外郭機構である第２カバー３２０とともに、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが位置できる実装空間３１０等を覆うハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）の機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板には、メインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又は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／又はバッテリーが分離されて、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズが遮断され得る。実施形態により、基板３００は、タッチ入力装置１０００においてミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）と指称されてもよい。
タッチ入力装置１０００において、カバー層５００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、第２カバー３２０がディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板が位置する実装空間３１０を覆うように、第２カバー３２０が形成されてもよい。
実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を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との間に圧力検出モジュール４００を含んでもよい。
この時、圧力検出モジュール４００に含まれる圧力センサは、基板３００上に形成されてもよく、ディスプレイモジュール２００上に形成されてもよく、ディスプレイモジュール２００及び基板３００上に形成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００に含まれる圧力センサを構成する電極４５０、４６０は、該電極を含む電極シート４４０の形態でタッチ入力装置１０００に含まれてもよく、これに対しては以下で詳しく調べる。
図３ｂ及び図３ｄに例示されたように、タッチ入力装置１０００において、圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間でディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、圧力検出モジュール４００に含まれた圧力センサを構成する電極は、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。
以下で、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力センサ４５０、４６０を用いて、タッチ圧力の大きさを検出する原理及び構造について詳しく見てみる。
図４ａ及び図４ｂは、タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、バックライトユニット２００Ｂを構成することができるカバー２４０上に付着されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００とは、距離ｄで離隔して位置することができる。
図４ａにおいて、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間は、スペーサ層（図示せず）を挟んで離隔されてもよい。この時、スペーサ層は、図３ｂ及び図３ｃを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂの製造時に含まれる第１エアギャップ２１０、第２エアギャップ２３０及び／又は追加のエアギャップであってもよい。ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂが一つのエアギャップを含む場合、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、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。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、スペーサ層は、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に位置することができる。これにより、カバー層５００に対して圧力が印加された時、基準電位層６００が撓んで基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離が減少し得る。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチによって撓んだり押圧され得る。ディスプレイモジュールは、タッチの位置で最も大きい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は、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示し得る。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュールの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイモジュール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は、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示し得る。
実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチの際、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ、及び／又は、バックライトユニット２００Ｂが撓んだり押圧される時、図４ｂに示されたように、スペーサ層によってスペーサ層の下部に位置したカバー２４０は、撓みや押圧が減少し得る。図４ｂでは、カバー２４０の撓み又は押圧が全くないように示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着したカバー２４０の最下部においても撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を介してその程度が緩和され得る。
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。
図４ｂは、図４ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。例えば、図３ｂに例示されたカバー層５００に外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離がｄからｄ’に減少することが分かる。したがって、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００を圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０に比べてさらに撓むように構成することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図３ｂ、図４ａ及び図４ｂにおいて、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０及び第２電極４６０を含む場合が例示される。この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間には、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が生成され得る。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。
基準電位層６００は、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成された相互静電容量に変化を引き起こせるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層６００は、ディスプレイモジュール内に含まれる任意のグランド層であってもよい。実施形態により、基準電位層６００は、タッチ入力装置１０００の製造時に自ら含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａ〜図２ｃに示されたディスプレイパネル２００において、第１偏光層２７１と第１ガラス層２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよい。このような遮蔽のための電極は、ＩＴＯで構成されてもよく、グランドの役割を遂行することができる。また、実施形態により、基準電位層６００は、ディスプレイパネル２００に含まれる複数の共通電極が基準電位層を構成することができる。この時、共通電極の電位が基準電位であってもよい。
カバー層５００に対して客体でタッチ時に圧力が加えられた場合、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂの少なくとも一部が撓むので、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０の間の相対的な距離がｄからｄ’に近づくことができる。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近づくほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の値は減少し得る。基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量のフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層６００にも吸収されるためである。タッチ客体が不導体である場合には、相互静電容量の変化は、単純に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離の変化ｄ−ｄ’にのみ起因し得る。
以上では、圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０と第２電極４６０とを含んで、この二つの間の相互静電容量の変化から圧力を検出する場合を説明した。圧力センサ４５０、４６０は、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つ（例えば、第１電極４５０）のみを含むように構成されてもよい。
図４ｃ及び図４ｄは、タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。この時、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号の入力を受けて、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
例えば、基準電位層６００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と基準電位層６００との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、基準電位層６００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。
実施形態により、タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。このような面積が大きくなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある面積の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。これは、図４ｅと関連した実施形態にも適用され得る。
図３ｂ、図４ａ〜図４ｄにおいて、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０の厚さが相対的に厚く示され、これらが直接カバー２４０に付着されたものが示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実施形態により、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０は、例えば一体型シート（ｓｈｅｅｔ）の形態でカバー３４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが薄くてもよい。
以上では、図３ｂに例示されたタッチ入力装置１０００を参照して圧力センサ４５０、４６０がカバー２４０に付着された場合について説明したが、圧力センサ４５０、４６０は、図３ｃに例示されたタッチ入力装置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。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。また、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０が基板３００に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、ディスプレイモジュール２００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。
図４ｅは、タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。図４ｅに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０のうち、第１電極４５０は基板３００上に配置され、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。この場合、別の基準電位層が要求されなくてもよい。タッチ入力装置１０００に対して圧力タッチが遂行される場合、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が変わり得て、これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が増加し得る。このような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。
図５ａ〜図５ｅは、本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。
図５ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出する場合の圧力電極の第１例によるパターンが例示される。第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように、第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向き合う面積が大きかったり長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなり得る。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図５ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０とが向かい合う長さが長くなるように、くし形状の圧力電極パターンが例示される。
図５ａでは、圧力検出のための第１電極４５０と第２電極４６０とが一つのチャネルを形成する場合を示すが、図５ｂでは、圧力センサが２個のチャネルを構成する場合のパターンを例示する。図５ｂにおいて、第１チャネルを構成する第１電極４５０−１と第２電極４６０−１と、第２チャネルを構成する第１電極４５０−２と第２電極４６０−２とが示される。図５ｃでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２電極４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示される。圧力センサが第１チャネルと第２チャネルを介して互いに異なる位置でタッチ圧力の大きさが検出され得るので、マルチタッチの場合にも、それぞれのタッチに対してタッチ圧力の大きさが検出され得る。この時、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、より多くの数のチャネルを形成するように構成されてもよい。
図５ｄでは、基準電位層６００と第１電極４５０との間の自己静電容量の変化によりタッチ圧力の大きさを検出する場合の電極パターンを例示する。図５ｄにおいて、第１電極４５０としてくし形状のパターンが例示されるが、第１電極４５０は板形状（例えば、四角板形状）を有してもよい。
図５ｅでは、第１電極４５１〜４５９それぞれが９個のチャネルを構成する場合が例示される。すなわち、図５ｄでは１個のチャネルを構成する場合を例示し、図５ｅでは９個のチャネルを構成する場合の圧力センサを例示する。したがって、図５ｅの場合、マルチタッチの場合にも、それぞれに対するタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、他の個数のチャネルを構成するように圧力センサが構成されてもよい。
図６ａは、実施形態によるタッチ入力装置に付着するための圧力電極を含む例示的な電極シートの断面図である。例えば、電極シート４４０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に電極層４４１を含んでもよい。電極層４４１は、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等と同じ絶縁物質であってもよい。電極層４４１に含まれた第１電極４５０と第２電極４６０は、銅（ｃｏｐｐｅｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等と同じ物質を含んでもよい。電極シート４４０の製造工程により、電極層４４１と第２絶縁層４７１との間は、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤（図示せず）で接着されてもよい。また、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射するか、伝導性物質を印刷するか、金属物質が塗布されている状態でエッチングして形成されてもよい。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ圧力を検出することができるように、一つ以上の圧力電極４５０、４６０を含む一体型の電極シート４４０は、圧力センサとして基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０とスペーサ層４２０とを挟んで離隔するように、基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０に付着されてもよい。電極シート４４０の付着方法は、図６ｂ〜６ｄを参照して以下で説明される方法以外にも、図３ａ〜図３ｄの構造に適用されて圧力を検出することができるように多様な方法によってタッチ入力装置１０００に付着され得る。
図６ｂは、第１の方法により電極シートがタッチ入力装置に付着されたタッチ入力装置の一部の断面図である。図６ｂでは、電極シート４４０が基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０上に付着されたものが示されている。
図６ｃに示されたように、スペーサ層４２０を保持するために、電極シート４４０の縁に沿って所定の厚さを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｃにおいて、接着テープ４３０は、電極シート４４０のすべての縁（例えば、四角形の４面）に形成されたものが示されているが、接着テープ４３０は、電極シート４４０の縁の少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。この時、図６ｃに示されたように、接着テープ４３０は、圧力電極４５０、４６０を含む領域には形成されなくてもよい。これにより、電極シート４４０が、接着テープ４３０を介して基板３００またはディスプレイモジュール２００に付着する時、圧力電極４５０、４６０が、基板３００またはディスプレイモジュール２００と所定距離離隔していてもよい。実施形態により、接着テープ４３０は、基板３００の上部面、ディスプレイモジュール２００の下部面、またはカバー２４０の表面上に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は、両面接着テープであってもよい。図６ｃでは、圧力電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極のみを例示している。実施形態により、複数のチャネルを形成する電極が、一つの電極シート４４０に含まれて圧力センサを構成することができる。
図６ｄは、第２の方法により電極シートがタッチ入力装置に付着されたタッチ入力装置の一部の断面図である。図６ｄでは、電極シート４４０を、基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０上に位置させた後、接着テープ４３１で電極シート４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０に固定させることができる。このため、接着テープ４３１は、電極シート４４０の少なくとも一部と基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０の少なくとも一部に接触することができる。図６ｄでは、接着テープ４３１が、電極シート４４０の上部から続いて基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０の露出表面まで続くように示される。この時、接着テープ４３１は、電極シート４４０と当接する面側にだけ接着力があってもよい。したがって、図６ｄにおいて、接着テープ４３１の上部面は、接着力がなくてもよい。
図６ｄに示されたように、電極シート４４０を接着テープ４３１を介して基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０に固定させても、電極シート４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０の間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在し得る。これは、電極シート４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０の間が直接接着剤で付着されたものでなく、且つ、電極シート４４０はパターンを有する圧力電極４５０、４６０を含むので、電極シート４４０の表面は扁平でないこともあるためである。このような、図６ｄにおけるエアギャップもまたタッチ圧力を検出するためのスペーサ層４２０として機能することができる。
以上では、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得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圧力感度の調節が可能な圧力検出モジュールについて詳しく見てみる。
タッチ入力装置１０００及びこれに対する圧力検出モジュール４００の設計時に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離、及び／又は、第１電極４５０と第２電極４６０との間の距離が決定され、これにより、圧力検出モジュール４００を介して前記距離変化によって圧力の大きさ検出が可能である。しかし、外部的な要因によって圧力検出モジュール４００の圧力検出の感度に変化が起きかねない。例えば、外部の力によるタッチ入力装置１０００に変形が生じたり、アフター・サービス（ＡＳ）を通じて圧力検出モジュール４００が交替されるなど、最初の製造時の圧力感度とは異なるように圧力感度に変化が発生し得る。
図７は、本発明のタッチ入力装置において、圧力感度の変化を例示する。図７において、押す力は「ＧＦ（ｇｒａｍ ｆｏｒｃｅ）」と表示され、当該力に対して圧力検出モジュール４００を介して検出される圧力の大きさは「圧力大きさ」と表示される。図７において、実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力検出モジュール４００を適用した後、タッチ入力装置１０００のタッチ表面を押圧した時、押す力に対して検出される圧力大きさの関係はａと表示される。
以後、任意の原因によって、タッチ入力装置１０００のタッチ表面を押す力に対して検出される圧力の大きさが異なるように検出され得る。すなわち、圧力感度が変化し得る。図７において変化した圧力感度により、タッチ入力装置１０００のタッチ表面を押す力に対して検出される圧力大きさの関係はｂと表示され得る。例えば、任意の理由で、図４ａ〜図４ｄに例示されたような圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００との間の距離が、最初に設計された距離より近づくようにタッチ入力装置１０００が機構的に変形され得る。または、図４ｅに例示されたような第１電極４５０と第２電極４６０との間の距離が、最初に設計された距離より近づくようにタッチ入力装置１０００が機構的に変形され得る。
図７において、ｂと表示されたように圧力感度が変化した場合、関係ａの場合より押す力に比べて検出される圧力の大きさがさらに大きいと検出され得る。タッチ入力装置１０００において、所定の圧力大きさ以上のタッチがある場合、圧力タッチとして認識され得る。圧力タッチは、タッチ入力装置１０００のタッチ表面に対する単純なタップタッチ（ｔａｐ ｔｏｕｃｈ）と区分されるものであり、圧力タッチと認識された後にタッチ圧力大きさのレベルに従って互いに異なる入力として認識され得る。または、タッチ入力装置１０００において、圧力タッチ自体が意味のある入力として認識され得る。このようなタッチ入力装置１０００において、圧力感度が変化する場合、使用者は変更前の圧力感度によりタッチ表面を押圧することができる。この時、Ａの力でタッチ表面を押圧する時、圧力感度の変更前にはＢ圧力大きさとして検出される反面、圧力感度の変更後には、Ｂとは異なったＣ圧力大きさとして検出される。すなわち、使用者は、既に自身が押圧した力に比べてさらに大きい力で押圧したものと同じ反応を経験することになる。したがって、タッチ入力装置１０００に使用者が所望する入力を遂行することができなくなる。
図7でのように、押す力に対する検出される圧力大きさの関係がａからｂに変化した場合、既存の圧力感度を保持できるようにタッチ入力装置１０００の圧力感度を調節する必要がある。以上は、圧力感度が敏感になるように変化した場合について説明したが、圧力感度が鈍くなるように変化した場合にも同様に適用され得る。例えば、図４ａ〜図４ｄに例示されたような圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００との間の距離が、最初に設計された距離より遠くなるようにタッチ入力装置１０００が機構的に変形され得る。または、図４ｅに例示されたような第１電極４５０と第２電極４６０との間の距離が、最初に設計された距離より遠くなるようにタッチ入力装置１０００が機構的に変形され得る。
以上で説明したように、タッチ入力装置１０００に含まれた圧力検出モジュール４００を介した圧力検出の感度が外部の要因によって変化し得る。または、圧力検出モジュール４００を交替したり圧力検出モジュール４００に変形が発生し得る。このような場合、タッチ入力装置１０００に含まれた圧力検出モジュール４００のタッチ圧力の大きさの検出感度を新しく設定するか調節する必要性がある。
または、タッチ入力装置１０００の使用者が、タッチ入力装置１０００の使用にあたって、必要に応じて圧力検出の感度を調節しなければならない必要がある。例えば、タッチ入力装置１０００の使用者が変更したり、使用者の使用利便性、使用者のコンディションにより、同じ力でタッチ入力装置１０００を押圧しても、これによって検出される圧力の大きさが異なるように決定され得る。
図８は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力感度が別個に設定され得るタッチスクリーンの分割例を示す。図８ａに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ領域を構成できるタッチスクリーンＳに対して一つの圧力感度が設定され得る。実施形態により、タッチスクリーンＳの画面を分割して、分割画面ごとに独立的に圧力感度が設定され得る。図８ｂ及び図８ｃに例示されたように、タッチスクリーンＳの画面は、２つに分割されて各分割画面ごとに独立的に圧力感度が設定され得る。また、図８ｄに例示されたように、タッチスクリーンＳの画面は、４つで分割されて各分割画面ごとに独立的に圧力感度が設定され得る。この時、画面分割方法は、実施形態ごとに異なるように設定されてもよい。実施形態により、タッチ表面であるタッチ領域は、タッチスクリーンＳで構成されなくてもよい。
図９は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチスクリーンの分割領域ごとに互いに異なる圧力感度が設定される場合を例示する。図９においては、タッチ領域としてタッチスクリーンＳが４つの分割画面で分割され、それぞれの分割領域ごとに独立的に圧力感度が設定されることが例示されている。例えば、圧力感度の設定過程で、タッチスクリーンを４領域（１、２、３、４）に分割して設定することが選択されてもよい。その後、４つの領域のうち、まず圧力感度を設定しようとする領域を選択して、該領域に対する圧力感度を設定することができる。
所定領域（例えば、１領域）で圧力感度を調節する過程は、該領域に直接タッチして重さあるいは力を印加して所望する感度が出るように調節することができる。例えば、第１の重さまたは力で第１領域を直接押圧して所定時間の間ホールド（ｈｏｌｄ）すれば、該重さまたは力が第１圧力の大きさになるように設定され得る。ここで、第１圧力の大きさは、タッチ入力装置１０００において、圧力タッチと認識されるための基準値であってもよい。前記基準値以上の圧力の大きさが入力される場合、タッチ入力装置１０００では、圧力タッチがあることを認識することができる。実施形態により、第１圧力の大きさは、タッチ入力装置１０００において、圧力感度設定のために所定基準になる任意の圧力の大きさであってもよい。
または、実施形態により、所定領域（例えば、１領域）で圧力感度を調節する過程は、図９の下端に例示された圧力レベル設定ブロック２０において、圧力タッチ領域２３を押圧する重さまたは力によって、ムービングサークル２１がバー２２上を動くことができる。使用者は、自身が所望する重さまたは力に到達する時まで圧力タッチ領域２３を押圧することができ、自身が所望する重さまたは力に到達した時、圧力タッチ領域２３に対する押圧を所定時間ホールドした後、解除することができる。これにより、該重さまたは力に対応する圧力の大きさを、第１圧力の大きさとして設定することができる。
または、実施形態により、所定領域（例えば、１領域）で圧力感度を調節する過程は、単に圧力感度の高低を使用者が選択するように具現されてもよい。例えば、タッチ入力装置１０００において、圧力感度の高低は、デジタルバー、数字、色、明度、彩度等で表示されてもよく、使用者はこれを介して所望する圧力感度を選択及び設定することができる。
以上で説明した各領域に対する圧力感度の設定情報は、メモリに格納されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力感度は、使用者が別に設定する前に、デフォルト（ｄｅｆａｕｌｔ）として設定されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力感度に対する設定が変更及び／又は代替されてもよい。このような圧力感度の設定は、実施形態により、他の方法で設定されてもよい。
図１０ａは、本発明の実施形態による圧力検出器を例示する。本明細書において、圧力検出モジュール４００は、圧力センサ４５０、４６０及び圧力検出器７００を含んで指称されてもよい。
実施形態による圧力検出器７００は、感知部７１０、駆動部７２０、制御部７３０及びメモリ７４０を含んで構成され得る。圧力検出器７００に含まれた駆動部７２０及び感知部７１０は、図１を参照して説明されたタッチセンサパネル１００の駆動部１２０及び感知部１１０と同一または類似するように動作し得る。駆動部７２０を介して各電極４５０〜４５８に駆動信号が印加されてもよい。感知部７１０は、各電極４５０〜４５８から静電容量に対する情報を含む信号を受信することができる。
図１０ａは、本発明の実施形態による感知部７１０の構成を例示する。本発明の実施形態による圧力検出器７００の感知部７１０は、図１を参照して説明した感知部１１０と同一または類似した構成を有してもよい。実施形態において、感知部７１０は、受信機７１１及びＡＤＣ７１２を含んで構成されてもよい。受信機７１１は、圧力センサ４５０、４６０で発生する静電容量の変化量を示す信号をＡＤＣ７１１に伝達することができる。ここで、前記静電容量の変化量は、タッチ入力装置１０００のタッチ表面に対する圧力の印加により、圧力センサ４５０、４６０で発生する静電容量の変化量または圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００との間に発生する静電容量の変化量であってもよく、前記信号はアナログ電圧信号であってもよい。
感知部７１０に含まれたＡＤＣ７１２は、前記静電容量に対する情報を含むアナログ信号をデジタル信号に変換する。実施形態による圧力検出器７００に含まれ得る圧力大きさ判断部７５０は、前記デジタル信号値に基づいて圧力の大きさを判断することができる。例えば、圧力感度の変更前、ＡＤＣ７１２から出力されるデジタル信号値が０〜１００の間で変化すると仮定することができる。この時、第１圧力の大きさはデジタル信号値１０に対応し得る。プロセッサ（図示せず）は、圧力大きさ判断部７５０の結果により、圧力大きさに対応する入力動作がタッチ入力装置１０００で遂行されるように処理することができる。実施形態により、圧力大きさ判断部７５０は、プロセッサ（図示せず）に含まれて構成されてもよい。実施形態により、圧力大きさ判断部７５０は、タッチ入力装置１０００の中央処理装置ＣＰＵまたは応用プロセッサＡＰに含まれて構成されてもよい。制御部７３０は、圧力感度に対する設定入力がある場合、該設定をメモリ７４０に格納し、感知部７１０に制御信号を伝達することができる。
例えば、第１圧力の大きさに対応するＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値が５であると圧力感度が設定されてもよい。これは、圧力感度をさらに敏感に変更する例である。このような場合、圧力大きさ判断部７５０が、変更された圧力感度により圧力大きさを判断できるように、制御部７３０は、ＡＤＣ７１２の出力値に所定ファクター（ｆａｃｔｏｒ）を乗じて圧力大きさ判断部７５０に伝達できるように制御する。前記例において、圧力大きさ判断部７５０に対して修正／変更なしに、既存の判断基準により圧力大きさを判断できるように、ファクターは２と設定され得る。したがって、ＡＤＣ７１２から出力されたデジタル信号値にファクター２を乗じた結果値が圧力大きさ判断部７５０で入力され得る。したがって、圧力感度の変更前より小さい力でタッチ入力装置１０００のタッチ表面を押圧し、これによる距離ｄの変化量及び静電容量の変化量が小さくなるので、ＡＤＣ７１２から出力されるデジタル信号値が小さくなるが（例えば、５）、該デジタル信号値（例えば、５）にファクター２が乗じられて圧力大きさ判断部７５０に入力されるので、該圧力大きさは、第１圧力大きさとして検出され得る。すなわち、圧力感度の変更前ＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値１０と圧力感度の変更後ＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値５に対して、圧力大きさ判断部７５０はすべて同一の圧力の大きさで判断することができる。同一圧力感度設定に対して同一のファクター（例えば、２）がＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値に乗じられた後、圧力大きさ判断部７５０に入力され得る。
または、機構変形などを介して基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離が遠くなるなど、同一の力に対して圧力大きさがさらに小さく検出され得る。このような場合、使用者の経験を通じた圧力感度を保持できるように圧力感度を変更する必要がある。例えば、機構変形などを介してＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値が０〜５０まで変わり得る。この時、使用者が変形前と後に同一の押す力に対して同一の圧力大きさが検出されるように、同様に圧力感度を変更して前記ファクターは２と設定され得る。
類似するように、第１圧力の大きさに対応するＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値を２０に圧力感度が設定され得る。これは、圧力感度を鈍く変更する例である。このような場合、圧力大きさ判断部７５０が変更された圧力感度により、圧力大きさを判断できるように、制御部７３０は、ＡＤＣ７１２の出力値に所定ファクターを乗じて圧力大きさ判断部７５０に伝達できるように制御する。前記例において、圧力大きさ判断部７５０に対して修正／変更なしに、既存の判断基準により圧力大きさを判断できるように、ファクターは１／２と設定され得る。したがって、ＡＤＣ７１２から出力されたデジタル信号値にファクター１／２を乗じた結果値が圧力大きさ判断部７５０に入力され得る。したがって、圧力感度の変更前より大きい力でタッチ入力装置１０００のタッチ表面を押圧し、これによる距離ｄの変化量及び静電容量の変化量が大きくなるので、ＡＤＣ７１２から出力されるデジタル信号値が大きくなるが（例えば、２０）、該デジタル信号値（例えば、２０）にファクター１／２が乗じられた後、圧力大きさ判断部７５０に入力されるので、該圧力大きさは、第１圧力大きさとして検出され得る。すなわち、圧力感度変更前のＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値１０と圧力感度変更後のＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値２０とに対して、圧力大きさ判断部７５０は全べて同一の圧力の大きさと判断することができる。同一圧力感度設定に対して同一のファクター（例えば、１／２）が、ＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値に乗じられた後に圧力大きさ判断部７５０に入力され得る。
または、機構変形などを介して基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離が近くなるなど、同一の力に対して圧力大きさがさらに大きく検出され得る。このような場合、使用者の経験を通じた圧力感度を保持できるように圧力感度を変更する必要がある。例えば、機構変形などを介してＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値が０〜２００まで変わり得る。この時、使用者が変形前と後に同一の押す力に対して同一の圧力大きさが検出されるように、同様に前記ファクターは１／２と設定され得る。
制御部７３０圧力感度設定がある場合、このようなファクター値を計算してメモリ７４０に格納することができる。デフォルト圧力感度設定の場合、該ファクターは１と指定されてメモリ７４０に格納されていてもよい。本発明の実施形態による制御部７３０は、圧力感度設定事項をメモリ７４０に格納することができる。実施形態により、制御部７３０は、圧力感度設定による前述したファクター値を計算してメモリ７４０に格納することができる。制御部７３０は、ＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値に前記ファクターが乗じられた結果値が圧力大きさ判断部７５０に入力されるように制御することができる。または、圧力大きさ判断部７５０がＡＤＣ７１２の出力デジタル信号値に前記ファクターを乗じた結果値に基づいて圧力大きさを判断するように制御することができる。実施形態により、制御部７３０及び／又は感知部７１０は、メモリ７４０を参照して動作することができる。実施形態により、制御部７３０は、タッチ入力装置１０００の中央処理装置ＣＰＵまたは応用プロセッサＡＰであってもよい。
以上で、基準になる一つの圧力大きさに対して圧力感度を設定することによって、ファクターが決定され、該ファクターが残りの圧力大きさを判断するのに用いられる場合について説明されたが、実施形態により、複数の圧力大きさに対して圧力感度が別個に設定されてもよい。
図８ｂ〜図８ｄ及び図９でのように、一つのタッチスクリーンの複数の分割画面に対してそれぞれ圧力感度が異なるように設定された場合、各分割画面の境界領域では圧力感度が急激に変化するのを防止できるように、補間法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を介してファクター値が変化するように設定されてもよい。
例えば、図１１において、第１領域１のファクターは１と設定され、第２領域２のファクターは２と設定された場合、第１領域１と第２領域２との境界線を中心として所定幅の領域Ｓ１２に対しては、ファクター１からファクター２まで変わるように設定されてもよい。これにより、第１領域１と第２領域２との境界線では、ファクター１．５が設定されてもよい。このように、圧力感度が互いに異なるように設定された二つの分割画面の間の境界領域Ｓ１２では、ファクター値が線形的に変わるように設定されてもよい。
図１１に例示されたように、３つ以上の分割画面の間の境界領域Ｓ１２３４では、補間法によりファクターが変化し得る。第３領域３のファクターは３、そして、第４領域４のファクターは４と設定されたものを例として説明する。境界領域Ｓ１２３４内部のファクターは、境界領域Ｓ１２３４の頂点である４つの基準点のファクター（それぞれ、１、２、３、４）と４つの基準点との隔離距離に基づいて計算されてもよい。このように、圧力感度が互いに異なるように設定された複数の分割画面でタッチスクリーンが構成される場合、各分割画面の境界領域で圧力感度が急激に変化することによって発生し得る使用異質感などを除去することができる。
本発明の実施形態による圧力検出器７００の一部の構成要素は、圧力検出器７００内の他の構成要素と分離して構成されても構わない。発明の実施形態による圧力検出器７００の少なくとも一部の構成要素は、プログラム言語で作成されてコンピュータで実行され得るモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）で構成されてもよい。
以上で、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特徴を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
４５０、４６０ 圧力センサ
７００ 圧力検出器

Claims (24)

  1. 圧力センサと、圧力検出器とを含むタッチ入力装置であって、
    前記圧力検出器は、
    前記圧力センサに駆動信号を印加する駆動部と、
    前記圧力センサから信号を受信して前記圧力センサで発生する静電容量の変化量を検出する感知部と、
    所定の圧力大きさに対応する前記静電容量の変化量を変更設定が可能であるように構成された制御部と、
    を含む、
    タッチ入力装置。
  2. 前記圧力検出器は、
    前記変更設定により決定されたファクターを、前記感知部の出力信号に乗じた後の結果値に基づいて前記圧力大きさを決定する圧力大きさ判断部をさらに含む、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記感知部は、受信機及びＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、
    前記感知部の出力信号は、前記ＡＤＣの出力信号である、
    請求項２に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記変更設定は、前記タッチ入力装置のタッチスクリーンの複数の分割画面それぞれに対して独立的に遂行され得るように構成された、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記変更設定は、前記タッチ入力装置に対する入力を介して遂行されるように構成された、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記タッチ入力装置は、
    ディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下部に位置して、光学層及びカバーを含むバックライトユニットと、
    を含むディスプレイモジュールをさらに含み、
    前記圧力センサは、前記カバー上に付着される、
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  7. 前記圧力センサから受信される信号は、
    前記圧力センサと前記ディスプレイモジュールの内部に位置する基準電位層との間の自己静電容量値に対する情報を含み、
    前記圧力センサは、少なくとも一つ以上の単一電極を含む、
    請求項６に記載のタッチ入力装置。
  8. 前記圧力センサは、少なくとも一対以上の第１電極と第２電極とを含み、
    前記圧力センサから受信される信号は、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量値に対する情報を含む、
    請求項６に記載のタッチ入力装置。
  9. 前記タッチ入力装置は、
    ディスプレイモジュール及び前記ディスプレイモジュールと離隔した基板をさらに含み、
    前記圧力センサは、前記ディスプレイモジュール及び前記基板のうち少なくともいずれか一つに付着する
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  10. 前記圧力センサから受信される信号は、前記圧力センサと基準電位層との間の自己静電容量値に対する情報を含み、
    前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュール及び前記基板のいずれか一つであり、
    前記圧力センサは、少なくとも一つ以上の単一電極を含む、
    請求項９に記載のタッチ入力装置。
  11. 前記圧力センサは、少なくとも一対以上の第１電極と第２電極とを含み、
    前記圧力センサから受信される信号は、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量値に対する情報を含む、
    請求項９に記載のタッチ入力装置。
  12. 前記圧力センサは、複数のチャネルを形成する複数の電極を含んで一体型のシートで構成される、
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  13. 圧力センサに駆動信号を印加する駆動部と、
    前記圧力センサから信号を受信して前記圧力センサで発生する静電容量の変化量を検出する感知部と、
    所定の圧力大きさに対応する前記静電容量の変化量を変更設定が可能であるように構成された制御部と、
    を含む、
    圧力検出器。
  14. 前記変更設定により決定されたファクターを、前記感知部の出力信号に乗じた後の結果値に基づいて前記圧力大きさを決定する圧力大きさ判断部をさらに含む、
    請求項１３に記載の圧力検出器。
  15. 前記感知部は、受信機及びＡＤＣを含み、
    前記感知部の出力信号は、前記ＡＤＣの出力信号である、
    請求項１４に記載の圧力検出器。
  16. 前記変更設定は、前記圧力センサが付着されるタッチ入力装置に対する入力を介して遂行されるように構成された、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の圧力検出器。
  17. 前記変更設定は、前記圧力センサが付着されるタッチ入力装置のタッチスクリーンの複数の分割画面それぞれに対して独立的に遂行され得るように構成された、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の圧力検出器。
  18. 前記圧力センサが付着されるタッチ入力装置は、
    ディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下部に位置して、光学層及びカバーを含むバックライトユニットと、
    を含むディスプレイモジュールをさらに含み、
    前記圧力センサは、前記カバー上に付着される、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の圧力検出器。
  19. 前記圧力センサから受信される信号は、
    前記圧力センサと前記ディスプレイモジュールの内部に位置する基準電位層との間の自己静電容量値に対する情報を含み、
    前記圧力センサは、少なくとも一つ以上の単一電極を含む、
    請求項１８に記載の圧力検出器。
  20. 前記圧力センサは、少なくとも一対以上の第１電極と第２電極とを含み、
    前記圧力センサから受信される信号は、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量値に対する情報を含む、
    請求項１８に記載の圧力検出器。
  21. 前記圧力センサが付着されるタッチ入力装置は、
    ディスプレイモジュール及び前記ディスプレイモジュールと離隔された基板をさらに含み、
    前記圧力センサは、前記ディスプレイモジュール及び前記基板の少なくともいずれか一つに付着される、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の圧力検出器。
  22. 前記圧力センサから受信される信号は、前記圧力センサと基準電位層との間の自己静電容量値に対する情報を含み、
    前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュール及び前記基板のいずれか一つであり、
    前記圧力センサは、少なくとも一つ以上の単一電極を含む、
    請求項２１に記載の圧力検出器。
  23. 前記圧力センサは、少なくとも一対以上の第１電極と第２電極とを含み、
    前記圧力センサから受信される信号は、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量値に対する情報を含む、
    請求項２１に記載の圧力検出器。
  24. 前記圧力センサは、複数のチャネルを形成する複数の電極を含んで一体型のシートで構成される、
    請求項１３ないし１５のいずれか１項に記載の圧力検出器。
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