JP2017199374A - スマートフォン - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ位置及びタッチ圧力を同時に検出することができるスマートフォンを提供する。【解決手段】スマートフォンは、カバー層と、タッチセンサパネル１００を有するＬＣＤパネルと、ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、バックライトユニットの下部に位置する圧力検出モジュール４００と、圧力検出モジュール４００の下部に位置する遮蔽用部材と、圧力検出モジュール４００から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータ６５０と、を有する。タッチセンサパネル４００は、タッチセンサパネル４００から出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出することができる。【選択図】図９

Description

本発明は、スマートフォンに関するもので、より詳しくは、タッチ位置及びタッチ圧力を同時に検出することができるスマートフォンに関する。

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などのコンピューティングシステムを操作するための多様な種類の入力装置が開発及び利用されている。その中でタッチスクリーンは、操作の容易性、製品の小型化及び製造工程の単純化など多様な利点を有しており、最大の注目を受けている。

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。

この時、ディスプレイモジュールの性能を低下させないながらも、タッチ位置及びタッチ圧力を同時に検出することができる検出装置に対する必要性が台頭した。

本発明の目的は、タッチ位置及びタッチ圧力を同時に検出することができるスマートフォンを提供することにある。

本発明の実施形態によるスマートフォンは、カバー層と、前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、前記圧力電極の下部に位置する遮蔽用部材と、前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出することができる。

本発明の他の実施形態によるスマートフォンは、カバー層と、前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光源及び反射板を含むバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、前記圧力電極の下部に位置する遮蔽用部材と、前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、前記タッチセンサに駆動信号を印加するための駆動部と、前記タッチセンサから感知信号を受信してタッチ位置を検出するための感知部と、前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出するための圧力検出部をさらに含み、前記コンバータと前記圧力検出部は別個の構成であってもよい。

本発明のさらに他の実施形態によるスマートフォンは、カバー層と、前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、前記圧力電極と離隔された基準電位層と、前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出することができ、前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わり得る。

前記構成による本発明のスマートフォンによれば、タッチ位置及びタッチ圧力を同時に検出することができるようになる。

本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。 図４ａに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。 本発明の実施形態に適用され得る圧力電極パターンを例示する。 本発明の実施形態に適用され得る圧力電極パターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。 本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれ得るディスプレイモジュールの例示的な断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。 図７ｂに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態の変形例による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。 図７ｄに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力電極パターンを例示する。 本発明の実施形態による圧力電極の付着構造を例示する。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１ないし第６実施形態によるタッチ入力装置の構成を示すブロック図である。

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。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするのではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付された請求項によってのみ限定される。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。

図１ないし図８は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の基本的な動作原理を説明するための図面である。特に、タッチ位置とタッチ圧力を検出する方式に対する下の説明は、後述する第１ないし第６実施形態に共通して適用することができる。

図１は、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、本発明のタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部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、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍが対角線、同心円、及び３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、大きさも互いに相違してもよい。

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。

本発明の一構成であるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。

複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ_２）及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）等からなるＩＴＯ（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。

本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の一構成である駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。

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

例えば、感知部１１０は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを通じて連結された受信機（図示せず）を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該当受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流において電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該当受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を通じて積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：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、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の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。本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００は、制御部１３０をさらに含んでもよい。本発明の一実施形態においては、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１０の１５０）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（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）等を通じてタッチセンシングＩＣ１５０に含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。

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

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

以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の一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。

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

本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、液晶表示装置（ＬＣＤ：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行うことができる。

この時、ディスプレイモジュール２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（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２００の作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（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２ｂ及び図２ｃは、本発明の一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に対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。図２ａないし図２ｃにおいては、ディスプレイパネルとしてＬＣＤパネルが示されているが、これは例示に過ぎず、任意のディスプレイパネルが本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００に適用されてもよい。

本願明細書で図面符号２００Ａは、ディスプレイモジュール２００に含まれたディスプレイパネルを指し示す。図２に示されたように、ＬＣＤパネル２００Ａは、液晶セル（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。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、変形が可能であることは自明であろう。

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

図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂでは、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１ガラス層２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面であって、図２ｂで上部面又は下部面となってもよい。図２ｃでは、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、ディスプレイモジュール２００の外面であって、図２ｃで上部面又は下部面となってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面となり得るディスプレイモジュール２００の上部面又は下部面は、ガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。

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

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

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

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

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

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

図３に示されたように、タッチセンサパネル１００と基準電位層であるディスプレイモジュール２００とは、離隔して位置する。この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の接着方法の差によって、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間のスペーサ層４２０は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。

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

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

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

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

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

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

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

図４ないし図７、そしてこれを参照した説明において、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００として、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００上に接着剤でラミネーションされて付着したものを例示するが、タッチセンサパネル１００が図２ｂ及び図２ｃなどに示されたように、ディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合も含んでいてもよい。より具体的に、図４ないし図７において、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００を覆うことが示されているが、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の内部に位置して、ディスプレイモジュール２００がガラスのようなカバー層で覆われたタッチ入力装置１０００が本発明の実施形態に用いられてもよい。

本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（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。

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

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

本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を通じてタッチ位置を検出し、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力検出モジュール４００を配置してタッチ圧力を検出することができる。

圧力検出モジュール４００は、例えば、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）からなったスペーサ層４２０を含んで構成され、これに対しては図４ｂないし図７ｂを参照して詳しく見てみる。スペーサ層４２０は、実施形態により衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で満たされてもよい。

図４ｂは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の斜視図である。図４ｂに示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００と基板３００を離隔させるスペーサ層４２０、及びスペーサ層４２０内に位置する電極４５０及び４６０を含んでもよい。以下で、タッチセンサパネル１００に含まれた電極と区分が明確なように、圧力を検出するための電極４５０及び４６０を圧力電極４５０及び４６０と指称する。この時、圧力電極４５０及び４６０は、ディスプレイパネルの前面でない後面に含まれるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。

この時、スペーサ層４２０を維持するために、基板３００の上部の縁に沿って所定の厚さを有する接着テープ４４０が形成されてもよい。図４ｂにおいて、接着テープ４４０は基板３００のすべての縁（例えば、四角形の４辺）に形成されたものが示されているが、接着テープ４４０は基板の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３辺）にのみ形成されてもよい。実施形態により、接着テープ４４０は、基板３００の上部面又はディスプレイモジュール２００の下部面に形成されてもよい。接着テープ４４０は、基板３００とディスプレイモジュール２００を同一の電位に作るために伝導性テープであってもよい。また、接着テープ４４０は、両面接着テープであってもよく、接着テープ４４０は、弾性のない物質で構成されてもよい。本発明の一実施形態において、ディスプレイモジュール２００に圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００が撓み得るので、接着テープ４４０が圧力によって形体の変形がなくても、タッチ圧力の大きさを検出することができる。

図４ｃは、本発明の一実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図４ｃに示されたように、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力電極４５０、４６０は、スペーサ層４２０内として基板３００上に形成されてもよい。

圧力検出のための圧力電極は、第１電極４５０と第２電極４６０とを含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０のうち、いず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て受信電極を通じて感知信号を取得することができる。電圧が印加されると、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成されてもよい。

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

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

この時、基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。したがって、基板３００と圧力電極４５０、４６０が短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）することを防止するために、圧力電極４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成されてもよい。図８は、本発明の実施形態による圧力電極の付着構造を例示する。図８（ａ）を参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０は、基板３００上に第１絶縁層４７０を位置させた後、圧力電極４５０、４６０を形成して構成されてもよい。また、実施形態により圧力電極４５０、４６０が形成された第１絶縁層４７０を基板３００上に付着して形成することができる。また、実施形態により、圧力電極は、基板３００又は基板３００上の第１絶縁層４７０上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。

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

図８（ａ）を参照して説明された圧力電極４５０、４６０の付着構造及び方法は、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に付着する場合にも適用されてもよい。圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に付着する場合は、図４ｅと関連してさらに詳しく説明される。

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

以上で説明した圧力電極４５０、４６０の形成及び付着方法は、以下の実施形態にも同様に適用することができる。

図４ｅは、本発明の一実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。ここでは、圧力電極４５０、４６０が基板３００上に形成されたことが例示されているが、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されても構わない。この時、基板３００はグランド電位を有してもよい。したがって、タッチセンサパネル１００のタッチ表面をタッチすることにより、基板３００と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄが減少して、結果的に第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を引き起こすことができる。

図４ｆは、圧力電極パターンを例示する。図４ｆでは、第１電極４５０と第２電極４６０とが基板３００上に形成された場合を示す。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、ディスプレイモジュール２００の下部面と圧力電極４５０、４６０との間の距離によって変わり得る。

図４ｇは、さらに他の圧力電極パターンを例示する。図４ｇにおいて、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された場合を示す。

図４ｈ及び図４ｉは、本発明の実施形態に適用され得る圧力電極パターン４５０、４６０を例示する。第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように、第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う面積が大きいか、もしくは長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなってもよい。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図４ｈ及び図４ｉには、第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成される場合として、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う長さが相対的に長いように圧力電極が形成された場合を例示する。

上の説明では、第１電極４５０と第２電極４６０は、同一の層に形成されたもので示されているが、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により互いに異なる層に具現されても構わない。図８（ｂ）は、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに異なる層に具現された場合の付着構造を例示する。図８（ｂ）に例示されたように、第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成されてもよい。実施形態により、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に位置するので、互いにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）するように具現されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０とは、図１を参照して説明されたタッチセンサパネル１００に含まれたＭＸＮの構造で配列された駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのパターンと類似するように形成されてもよい。この時、Ｍ及びＮは、１以上の自然数であってもよい。

本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ圧力は第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化から検出されると説明したが、圧力電極４５０、４６０が第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つの圧力電極のみを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力電極とグランド層（ディスプレイモジュール２００又は基板３００）との間の静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することもできる。

例えば、図４ｃにおいて、圧力電極は第１電極４５０のみを含んで構成されてもよく、この時、ディスプレイモジュール２００と第１電極４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１電極４５０とディスプレイモジュール２００との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、ディスプレイモジュール２００と第１電極４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。これは、図４ｅと関連した実施形態にも同様に適用されてもよい。この時、圧力電極は、相互静電容量の変化量の検出精度を高めるために必要な、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、図５ｂに例示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。

図８（ｃ）は、圧力電極が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の付着構造を例示する。図８（ｃ）に例示されたように、第１電極４５０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に位置した第１絶縁層４７０上に形成されてもよい。また、実施形態により第１電極４５０は第２絶縁層４７１で覆われてもよい。

図５ａは、本発明の一実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。本発明の一実施形態による圧力電極４５０、４６０は、スペーサ層４２０内として基板３００の上部面及びディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。

圧力検出のための圧力電極パターンは、第１電極４５０と第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つは基板３００上に形成され、残りの一つはディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。図５ａにおいては、第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されたことを例示する。

客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は撓み得る。これにより、第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離ｄが減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は増加する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号から相互静電容量の増加量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

図５ｂは、本発明のさらに他の実施形態による圧力電極パターンを例示する。図５ｂでは、第１電極４５０が基板３００の上部面上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に形成されたことが示される。図５ｂに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に形成されるので、上の実施形態とは異なり、第１電極４５０及び第２電極４６０は、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、板形状（例えば、四角板形状）を有してもよい。

図８（ｄ）は、第１電極４５０が基板３００上に付着し、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００に付着した場合の付着構造を例示する。図８（ｄ）に例示されたように、第１電極４５０は、基板３００上に形成された第１絶縁層４７０−２上に位置し、第１電極４５０は第２絶縁層４７１−２によって覆われていてもよい。また、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成された第１絶縁層４７０−１上に位置し、第２電極４６０は第２絶縁層４７１−１によって覆われていてもよい。

図８（ａ）と関連して説明されたことと同様に、圧力電極４５０、４６０が付着する基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、もしくは弱いグランド電位を示す場合、図８（ａ）ないし図８（ｄ）において第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２の間にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）と圧力電極４５０、４６０が付着する基板３００又はディスプレイモジュール２００の間には、追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。

以上で詳しく見たように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力電極４５０、４６０で発生する静電容量の変化を感知する。したがって、第１電極４５０と第２電極４６０のうち駆動電極には駆動信号が印加される必要があり、受信電極から感知信号を取得して静電容量の変化量からタッチ圧力を算出しなければならない。実施形態により、圧力検出モジュール４００の動作のためのタッチセンシングＩＣを追加で含むことも可能である。

以下では、さらに他の実施形態によるタッチ入力装置１０００について説明し、図４ａないし図５ｂとの相違点を中心に説明する。本発明のさらに他の実施形態によるタッチ入力装置１０００においては、別のスペーサ層及び／又は基準電位層を製作することなしにディスプレイモジュール２００の内部又は外部に存在するエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）及び／又は電位層を使用してタッチ圧力を検出することができ、これに対しては図６ａないし図７ｂを参照して詳しく見てみる。

図６ａは、本発明のさらに他の実施形態によるタッチ入力装置の断面図である。図６ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるタッチ入力装置１０００に含まれ得るディスプレイモジュール２００の例示的な断面図である。

図６ｂにおいては、ディスプレイモジュール２００としてＬＣＤモジュールを例示する。図６ｂに示されたように、ＬＣＤモジュール２００は、ＬＣＤパネル２００Ａとバックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂを含んで構成されてもよい。ＬＣＤパネル２００Ａは、それ自体が発光することはできず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行する。したがって、ＬＣＤパネル２００Ａの下部には光源が位置してＬＣＤパネル２００Ａに光を照らし、画面には明るさと暗さだけでなく、色々と多様な色を有する情報を表現することになる。ＬＣＤパネル２００Ａは受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求される。ＬＣＤパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は公示の技術であり、以下で簡単に見てみる。

ＬＣＤパネル２００Ａのためのバックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。図６ｂでバックライトユニット２００Ｂは、光拡散及び光向上シート２３１、導光板２３２及び反射板２４０を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂ)は、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）または点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態として導光板２３２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。実施形態により、導光板２３２と光拡散及び光向上シート２３１の端に支持部２３３をさらに含んでもよい。

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

導光板２３２から放出される光の一部がＬＣＤパネル２００Ａの反対面に放出されて失われることがある。反射板２４０は、このような失われた光を導光板２３２に再入射させることができるように導光板２３２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。

光拡散及び光向上シート２３１は、拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）及び／又はプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）を含んでもよい。拡散シートは、導光板２３２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２３２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２３２のパターンがそのまま映ることになる。そのうえ、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、拡散シートはこのような導光板２３２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。

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

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

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

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

したがって、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力検出のために別のスペーサ層を製作することなしに、ディスプレイモジュール２００の内または外にすでに存在するエアギャップを使用することができる。スペーサ層として用いられるエアギャップは、図４ｂを参照して説明される第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１だけでなく、ディスプレイモジュール２００内に含まれる任意のエアギャップであってもよい。または、ディスプレイモジュール２００の外部に含まれるエアギャップであってもよい。このように、圧力を検出できるタッチ入力装置１０００を製造することで製造費用を節減し、及び／又は、製造工程を簡素化することができる。

図７ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図６ａ及び図７ａに例示されたタッチ入力装置１０００は、図４ａ及び図４ｂに例示されたタッチ入力装置１０００と異なり、エアギャップ４２０を維持するための接着テープ４４０を含まなくてもよい。

図７ｂは、本発明の実施形態による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図７ｂに示されたように、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間として、基板３００上に形成されてもよい。図７ｂないし図７ｇにおいて、便宜のために圧力電極４５０、４６０の厚さが誇張されて厚く示されているが、圧力電極４５０、４６０はシート（ｓｈｅｅｔ）形態で具現され得るので、当該厚さは非常に小さくてもよい。同様に、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の間隔もまた誇張されて広く示されているが、この二つの間の間隔もまた非常に小さい間隔を有するように具現されてもよい。図７ｂ及び図７ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０が基板３００上に形成されたことを示すために、圧力電極４５０、４６０とディスプレイモジュール２００との間が離隔するように示したが、これは単に説明のためのものであり、これらの間は離隔しないように具現されてもよい。

この時、図７ｂにおいては、ディスプレイモジュール２００がスペーサ層２２０及び基準電位層２７０を含むように示される。スペーサ層２２０は、図６ｂを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００の製造の際に含まれる第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１であってもよい。ディスプレイモジュール２００が一つのエアギャップを含む場合、当該一つのエアギャップがスペーサ層２２０の機能を遂行することができ、ディスプレイモジュール２００が複数個のエアギャップを含む場合、当該複数個のエアギャップが統合的にスペーサ層２２０の機能を遂行することができる。図７ｂ、図７ｃ、図７ｆ及び図７ｇにおいては、機能的に一つのスペーサ層２２０を含むように示される。

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

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

図７ｃは、図７ｂに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は、撓んだり押されてもよい。この時、ディスプレイモジュール２００内に位置したスペーサ層２２０により、基準電位層２７０と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により基準電位層２７０にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

この時、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２７０と圧力電極パターン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２７０と圧力電極パターン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につれ、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある飽和面積の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。

この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチの際にディスプレイモジュール２００が撓んだり押される時、図７ｃに示されたように、スペーサ層２２０によってスペーサ層２２０の下部に位置した層（例えば、反射板）の撓み又は押されることは無いか、もしくは減少する。図７ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００の最下部では、撓み又は押されることが全く無いように示されたが、これは例示に過ぎず、ディスプレイモジュール２００の最下部でも撓み又は押されることがあり得るが、スペーサ層２２０を通じてその程度が緩和され得る。

図７ｄは、本発明の実施形態の変形例による圧力電極パターンを含むタッチ入力装置の断面図である。図７ｄにおいては、スペーサ層４２０がディスプレイモジュール２００と基板３００との間に位置する場合を例示する。ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００を製造する時、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間は完全付着されないので、エアギャップ４２０が発生し得る。ここで、このようなエアギャップ４２０をタッチ圧力検出のためのスペーサ層として利用することによって、タッチ圧力検出のためにわざわざスペーサ層を製作する時間や費用を節減することができる。図７ｄ及び図７ｅでは、スペーサ層として利用されるエアギャップ２２０がディスプレイモジュール２００の内部に位置しないように示されているが、図７ｄ及び図７ｅでは、追加的にエアギャップ２２０がディスプレイモジュール２００内に含まれる場合も含まれてもよい。

図７ｅは、図７ｄに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。図７ｃと同様に、タッチ入力装置１０００に対するタッチの際にディスプレイモジュール２００が撓んだり押されてもよい。この時、基準電位層２７０と圧力電極４５０、４６０との間に位置するスペーサ層２２０により、基準電位層２７０と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により、基準電位層２７０にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

図７ｆは、本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。図７ｂないし図７ｅにおいて、圧力電極４５０、４６０が基板３００上に形成されたものが例示されているが、圧力電極４５０、４６０はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されたものでも構わない。タッチセンサパネル１００のタッチ表面をタッチすることにより、基準電位層２７０と圧力電極４５０、４６０との間の距離ｄが減少し、結果的に第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を引き起こすことができる。図７ｆでは、圧力電極４５０、４６０がディスプレイモジュール２００上に付着されることを説明するために、圧力電極４５０、４６０と基板３００との間が離隔するように示したが、これは単に説明のためのものであり、この二つの間は離隔しないように構成されてもよい。もちろん、図７ｄ及び図７ｅと同様にディスプレイモジュール２００と基板３００との間はエアギャップ４２０で離隔されてもよい。

図７ｇは、本発明の実施形態による圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。本発明の実施形態による圧力電極４５０、４６０は、基板３００の上部面及びディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。

圧力検出のための圧力電極パターンは、第１電極４５０と第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つは基板３００上に形成され、残りの一つはディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。図７ｇにおいては、第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されたことを例示する。図７ｇでは、第１電極４５０と第２電極４６０との間が離隔するように示されているが、これは単に第１電極４５０が基板３００上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００上に形成されたことを説明するためのものであり、この二つの間はエアギャップで離隔したり、この二つの間に絶縁物質が位置したり、又は第１電極４５０と第２電極４６０は互いに重ならないように、例えば同一の層に形成される場合と同様に横にずれるように形成されてもよい。

客体５００を通じてタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００が撓んだり押される。これにより、第１電極４５０及び第２電極４６０と基準電位層２７０との間の距離ｄが減少する。このような場合、前記距離ｄの減少により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が減少する。したがって、受信電極を通じて取得される感知信号において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。

図７ｈは、本発明の一実施形態による圧力電極パターンを例示する。図７ｈでは、第１電極４５０が基板３００の上部面上に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に形成されたことが示される。図７ｈに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とを互いに直交するように配置して、静電容量の変化量の感知感度が向上し得る。

以下では、図９ないし図１４を参照しながら、本発明によるタッチ入力装置１０００の構成に対する多様な実施形態を説明することにする。

＜第１実施形態＞
本発明の第１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、圧力検出モジュール４００、位置センシングコントローラ５００、圧力センシングコントローラ６００、コンバータ６５０及びプロセッサ７００を含む。

第１実施形態において、タッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００からタッチ位置を感知する位置センシングコントローラ５００が、コンバータ６５０及び圧力センシングコントローラ６００と別の構成で具現される。

すなわち、タッチセンサパネル１００からのタッチ位置検出と、圧力検出モジュール４００からのタッチ圧力検出とが別個の構成、すなわち、位置センシングコントローラ５００と圧力センシングコントローラ６００において、それぞれ別個になされる。

一方、別に備わったコンバータ６５０は、圧力検出モジュール４００から受信された感知信号Ｒｘをデジタル信号に変換する機能を有するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であり、コンバータ６５０によって変換された信号は圧力センシングコントローラ６００に伝達され、圧力センシングコントローラ６００はデジタル信号に基づいて、タッチ圧力を検出することになる。

第１実施形態において、タッチセンサパネル１００からのタッチ位置検出と、圧力検出モジュール４００からのタッチ圧力検出方式は、図１ないし図８を参照しながら詳しく説明したので、ここでは簡略に説明することにする。

位置センシングコントローラ５００は、タッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加して、受信電極から感知信号Ｒｘを取得する。ここで、感知信号Ｒｘは、タッチセンサパネル１００の駆動電極に印加された駆動信号Ｔｘが、駆動電極と受信電極との間に生成された静電容量によってカップリングされた信号である。位置センシングコントローラ５００は、感知信号Ｒｘをデジタル信号に変換するためのコンバータを内部に備えてもよい。

また、位置センシングコントローラ５００は、一つ以上の積分器（図示せず）をさらに含み、感知信号Ｒｘは積分器によって積分され、内部に備わったコンバータを通じてデジタル信号に変換され得る。

圧力センシングコントローラ６００は、圧力検出モジュール４００内の駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて取得される感知信号Ｒｘ−ｐにおいて相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力を感知する。この時、第１実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センシングコントローラ６００はコンバータ６５０とは別に備えられる。上で説明したように、コンバータ６５０によってデジタル信号に変換された感知信号Ｒｘ−ｐに基づいて、圧力センシングコントローラ６００はタッチ圧力データを生成する。

一方、位置センシングコントローラ５００において検出したタッチ位置データ及び圧力センシングコントローラ６００において検出したタッチ圧力データは、プロセッサ７００に伝達される。プロセッサ７００は、タッチ位置データ及びタッチ圧力データを、タッチ位置及びタッチ圧力の情報として利用しながら、タッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第１実施形態のように、コンバータ６５０を別の構成で具現する場合には、所望する仕様のタッチ入力装置１０００を具現するためのコンバータ６５０を選択的に適用できるようになる。特に、高性能コンバータ（ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＡＤＣ）を使用する場合、高いＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を得ることができるため、タッチ入力装置１０００の性能を高めることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００、圧力検出モジュール４００、位置センシングコントローラ５００、コンバータ６５０及びプロセッサ７０１を含む。

第２実施形態によるタッチ入力装置１０００においては、プロセッサ７０１が圧力検出モジュール４００からタッチ圧力を感知する圧力センシングコントローラの構成（機能）を含む。

この時、タッチセンサパネル１００からタッチ位置を検出する位置センシングコントローラ５００の動作方式は、上で説明したところと同じである。すなわち、位置センシングコントローラ５００は、タッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加し、受信電極から取得された感知信号Ｒｘに基づいて、タッチ位置を検出する。この時、位置センシングコントローラ５００は、感知信号Ｒｘをデジタル信号に変換するためのコンバータを内部に備えてもよい。

また、位置センシングコントローラ５００は、一つ以上の積分器（図示せず）をさらに含み、感知信号Ｒｘは積分器によって積分され、内部に備わったコンバータを通じてデジタル信号に変換され得る。

第２実施形態において、プロセッサ７０１は、圧力検出モジュール４００に備えられた駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐを取得する。この時、感知信号Ｒｘ−ｐは、別に備えられたコンバータ６５０を通じてデジタル信号に変換され、コンバータ６５０によって変換された信号はプロセッサ７０１に伝達される。プロセッサ７０１は、デジタル信号に変換された感知信号Ｒｘ−ｐに基づいてタッチ圧力データを生成する。

このように、第２実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチ位置検出は位置センシングコントローラ５００で成され、タッチ圧力検出はプロセッサ７０１で成される。

この時、タッチ圧力検出を遂行するプロセッサ７０１は、圧力検出モジュール４００からの感知信号Ｒｘ−ｐをデジタル信号に変換するコンバータ６５０と別個の構成で具現される。

プロセッサ７０１は、別のコンバータ６５０から伝達された信号に基づいて生成したタッチ圧力データとともに、位置センシングコントローラ５００から伝達されたタッチ位置データに基づいて、タッチ位置及びタッチ圧力の情報として利用してタッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第２実施形態も、コンバータ６５０を別の構成で具現するため、所望する仕様のタッチ入力装置１０００を具現するためのコンバータ６５０を選択的に適用できるようになる。高性能コンバータ（ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＡＤＣ）を使用する場合、高いＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を得ることができるため、タッチ入力装置１０００の性能を高められることは、上で説明したところと同じである。

さらに、第２実施形態は、第１実施形態の圧力センシングコントローラ６００の機能をプロセッサ７０１が遂行するため、圧力センシングコントローラ６００の構成が必要なくなり、結果的に製造原価を節減できるようになる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３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、圧力検出モジュール４００、タッチコントローラ５１０、コンバータ６５０及びプロセッサ７００を含む。

第３実施形態によるタッチ入力装置１０００においては、タッチコントローラ５１０によってタッチ位置及びタッチ圧力検出が制御される。

すなわち、タッチ位置を検出することにおいて、タッチコントローラ５１０はタッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加し、受信電極から感知信号Ｒｘを取得する。ここで、感知信号Ｒｘは、タッチセンサパネル１００の駆動電極に印加された駆動信号Ｔｘが、駆動電極と受信電極との間に生成された静電容量によってカップリングされた信号である。この時、タッチコントローラ５１０は、感知信号Ｒｘをデジタル信号に変換するためのコンバータを内部に備えてもよい。

また、タッチコントローラ５１０は、一つ以上の積分器（図示せず）をさらに含み、感知信号Ｒｘは積分器によって積分され、内部に備えられたコンバータを通じてデジタル信号に変換され得る。

さらに、タッチコントローラ５１０は、タッチ圧力検出機能を有する。すなわち、タッチコントローラ５１０は、圧力検出モジュール４００内の駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐを取得する。

ただし、タッチ圧力を検出することにおいて、圧力検出モジュール４００からの感知信号Ｒｘ−ｐは、タッチコントローラ５１０とは別に備えられたコンバータ６５０によってデジタル信号に変換される。コンバータ６５０によって変換された信号はタッチコントローラ５１０に伝達されて、タッチ圧力データが生成される。

タッチコントローラ５１０は、タッチ位置データ及びタッチ圧力データをプロセッサ７００に伝達し、プロセッサ７００はこれに基づいてタッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第３実施形態も、コンバータ６５０を別の構成で具現するため、所望する仕様のタッチ入力装置１０００を具現するためのコンバータ６５０を選択的に適用できるようになる。高性能コンバータ（ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＡＤＣ）を使用する場合、高いＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を得ることができるため、タッチ入力装置１０００の性能を高められることは、上で説明したところと同じである。

さらに、第３実施形態は、第１実施形態の位置センシングコントローラ５００と圧力センシングコントローラ６００とが一つの構成（タッチコントローラ５１０）で具現されるため、製造原価を節減できるようになる。それだけでなく、タッチ位置をセンシングするための感知信号Ｒｘとタッチ圧力をセンシングするための感知信号Ｒｘ−ｐとを一つの構成（タッチコントローラ５１０）で処理するため、タッチ位置とタッチ圧力の情報を同時に利用して、さらに正確なデータをリアルタイムで取得できるという優れた効果を図る。

＜第４実施形態＞
本発明の第４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、圧力検出モジュール４００、位置センシングコントローラ５００、圧力センシングコントローラ６０１及びプロセッサ７００を含む。

第３実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチ圧力を検出するにあたって、圧力検出モジュール４００から取得された感知信号Ｒｘ−ｐをデジタル信号に変換させるコンバータの構成が圧力センシングコントローラ６０１内に備えられている。

位置センシングコントローラ５００は、タッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加し、受信電極から感知信号Ｒｘを取得して、タッチ位置データを生成する。

また、位置センシングコントローラ５００は、一つ以上の積分器（図示せず）及びコンバータ（図示せず）を内部に備えることができ、上記感知信号Ｒｘは積分器によって積分され、コンバータを通じてデジタル信号に変換される。位置センシングコントローラ５００は、上記信号によってタッチ位置データを生成する。

一方、圧力センシングコントローラ６０１は、圧力検出モジュール４００内の駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐを取得する。この時、圧力センシングコントローラ６０１は受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐの伝達を受けて、内部に備えられたコンバータ６５０を利用してデジタル信号に変換する。変換された信号に基づいて、圧力センシングコントローラ６０１はタッチ圧力データを生成する。

位置センシングコントローラ５００及び圧力センシングコントローラ６０１によって生成されたタッチ位置データ及びタッチ圧力データは、プロセッサ７００に伝達される。プロセッサ７００は、伝達されたデータに基づいて、タッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第４実施形態においては、圧力センシングコントローラ６０１がコンバータの機能を含む。これは、第１ないし第３実施形態と異なり、高いＳＮＲを要求しない場合に効果的である。すなわち、別のコンバータでない、圧力センシングコントローラ６０１に内蔵されたコンバータを利用するため、製造原価を節減できるという効果がある。つまり、第４実施形態は、高いＳＮＲを要求せずに、製造原価を削減しようとする場合に、最も効率的に利用され得る構成を有する。

＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００、圧力検出モジュール４００、位置センシングコントローラ５００及びプロセッサ７０２を含む。

第２実施形態によるタッチ入力装置１０００では、プロセッサ７０２はタッチ入力装置１０００の動作を制御するだけでなく、圧力検出モジュール４００からタッチ圧力を感知する機能まで有する。

タッチセンサパネル１００からタッチ位置を検出する位置センシングコントローラ５００の動作方式は、上で説明したところと同じである。位置センシングコントローラ５００は、タッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加し、受信電極から取得された感知信号Ｒｘに基づいて、タッチ位置を検出する。

また、位置センシングコントローラ５００は、一つ以上の積分器（図示せず）及びコンバータ（図示せず）を内部に備えることができ、上記感知信号Ｒｘは積分器によって積分され、コンバータを通じてデジタル信号に変換される。位置センシングコントローラ５００は、上記信号によってタッチ位置データを生成する。

第５実施形態において、プロセッサ７０２は圧力検出モジュール４００に備えられた駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐを取得する。この時、プロセッサ７０２は内部にコンバータを備えており、受信した感知信号Ｒｘ−ｐをデジタル信号に変換し、これに基づいてタッチ圧力データを生成する。

プロセッサ７０２によって生成されたタッチ圧力データ及び位置センシングコントローラ５００で生成されたタッチ位置データに基づいて、プロセッサ７０２はタッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第５実施形態においては、プロセッサ７０２がコンバータの機能を含む。これは、第４実施形態と同様に、高いＳＮＲを要求しない場合に効果的である。すなわち、別のコンバータでない、プロセッサ７０２に内蔵されたコンバータを利用するため、製造原価を節減できるという効果がある。つまり、第５実施形態は、高いＳＮＲを要求せずに、製造原価を削減しようとする場合に、最も効率的に利用され得る構成を有する。

＜第６実施形態＞
本発明の第６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、圧力検出モジュール４００、タッチコントローラ５２０及びプロセッサ７００を含む。

第６実施形態によるタッチ入力装置１０００においては、タッチコントローラ５２０によってタッチ位置及びタッチ圧力検出が制御される。

すなわち、タッチコントローラ５２０は、タッチセンサパネル１００の駆動電極に駆動信号Ｔｘを印加し、受信電極から感知信号Ｒｘを取得する。ここで、感知信号Ｒｘは、タッチセンサパネル１００の駆動電極に印加された駆動信号Ｔｘが、駆動電極と受信電極との間に生成された静電容量によってカップリングされた信号である。

また、タッチコントローラ５２０は、二つ以上の積分器（図示せず）及び二つ以上のコンバータ（図示せず）を内部に備えることができ、上記感知信号Ｒｘは少なくとも一つの積分器によって積分され、少なくとも一つのコンバータを通じてデジタル信号に変換される。タッチコントローラ５００は、上記信号によってタッチ位置データを生成する。

さらに、タッチコントローラ５２０は、圧力検出モジュール４００内の駆動電極に駆動信号Ｔｘ−ｐを印加し、受信電極を通じて感知信号Ｒｘ−ｐを取得する。この時、感知信号Ｒｘ−ｐは、タッチコントローラ５２０に備えられた少なくとも一つのコンバータを通じてデジタル信号に変換され、変換されたデジタル信号に基づいて、タッチコントローラ５２０はタッチ圧力データを生成する。

タッチコントローラ５２０は、タッチ位置データ及びタッチ圧力データをプロセッサ７００に伝達する。プロセッサ７００は伝達されたデータに基づいて、タッチ入力装置１０００の動作を制御する。

第６実施形態は、第１実施形態の位置センシングコントローラ５００と圧力センシングコントローラ６００とが一つの構成（タッチコントローラ５２０）で具現されるため、製造原価を節減できるようになる。

また、第６実施形態は、タッチコントローラ５２０がコンバータの機能を含む。これは、高いＳＮＲを要求しない場合に効果的である。すなわち、別のコンバータでない、タッチコントローラ５２０に内蔵されたコンバータを利用するため、製造原価を節減できるという効果がある。第６実施形態も、高いＳＮＲを要求せずに、製造原価を節減しようとする場合に、最も効率的に利用され得る構成を有する。

さらに、第６実施形態は、タッチ位置をセンシングするための感知信号Ｒｘとタッチ圧力をセンシングするための感知信号Ｒｘ−ｐとを一つの構成（タッチコントローラ５２０）で処理するため、タッチ位置とタッチ圧力の情報を同時に利用して、さらに正確なデータをリアルタイムで取得できるという優れた効果を図る。

一方、第１ないし第６実施形態と関連した上記説明及び図９ないし図１４では、駆動信号Ｔｘ及びＴｘ−ｐと感知信号Ｒｘ及びＲｘ−ｐの移動が、複数のラインを通じて成されるものと説明され図示されたが、これは説明の便宜のためのものにすぎず、Ｔｘ、Ｔｘ−ｐ、Ｒｘ、Ｒｘ−ｐの信号のうち、２つ以上の信号が一つのラインを通じて成されてもよいことは当業者に自明である。

以上において実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の一つの実施形態に含まれ、必ずしも一つの実施形態にのみ限定される訳ではなく、さらに、各実施形態において例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野における通常の知識を有する者によって他の実施形態に対しても組み合わせ、又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならないだろう。

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

１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
４００ 圧力検出モジュール
５００ 位置センシングコントローラ
６００ 圧力センシングコントローラ
６５０ コンバータ
７００ プロセッサ

Claims (21)

1. カバー層と、
   前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、
   前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、
   前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、
   前記圧力電極の下部に位置する遮蔽用部材と、
   前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、
   前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、
   前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、
   前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出することができる、
   スマートフォン。
2. 前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置する前記タッチセンサの前記少なくとも一部は、前記駆動電極及び前記受信電極のうちの少なくとも一つである、請求項１に記載のスマートフォン。
3. 前記ＬＣＤパネルは、前記第１ガラス層、前記液晶層及び前記第２ガラス層を挟んで位置する第１偏光層及び第２偏光層をさらに含み、前記タッチセンサの前記少なくとも一部を除いた残りの一部は、前記第１ガラス層と前記第１偏光層との間に位置する、請求項１または２に記載のスマートフォン。
4. 前記遮蔽用部材が基準電位層であり、前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスマートフォン。
5. 前記ＬＣＤパネル及び前記バックライトユニットを含むディスプレイモジュールの内部に基準電位層が位置し、前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスマートフォン。
6. 前記圧力電極と前記遮蔽用部材との間の位置及び前記圧力電極と前記ＬＣＤパネル及び前記バックライトユニットを含むディスプレイモジュールとの間の位置のうちの少なくともいずれか一つの位置に位置するスペーサ層をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスマートフォン。
7. 前記圧力電極は、複数のチャネルを構成する複数の電極を含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスマートフォン。
8. カバー層と、
   前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、
   前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光源及び反射板を含むバックライトユニットと、
   前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、
   前記圧力電極の下部に位置する遮蔽用部材と、
   前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、
   前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、
   前記タッチセンサに駆動信号を印加するための駆動部と、
   前記タッチセンサから感知信号を受信してタッチ位置を検出するための感知部と、
   前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出するための圧力検出部をさらに含み、
   前記コンバータと前記圧力検出部は別個の構成である、
   スマートフォン。
9. 前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置する前記タッチセンサの前記少なくとも一部は、前記駆動電極及び前記受信電極のうちの少なくとも一つである、請求項８に記載のスマートフォン。
10. 前記ＬＣＤパネルは、前記第１ガラス層、前記液晶層及び前記第２ガラス層を挟んで位置する第１偏光層及び第２偏光層をさらに含み、前記タッチセンサの前記少なくとも一部を除いた残りの一部は、前記第１ガラス層と前記第１偏光層との間に位置する、請求項８または９に記載のスマートフォン。
11. 前記遮蔽用部材が基準電位層であり、前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のスマートフォン。
12. 前記ＬＣＤパネル及び前記バックライトユニットを含むディスプレイモジュールの内部に基準電位層が位置し、前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のスマートフォン。
13. 前記圧力電極と前記遮蔽用部材との間の位置及び前記圧力電極と前記ＬＣＤパネル及び前記バックライトユニットを含むディスプレイモジュールとの間の位置のうちの少なくともいずれか一つの位置に位置するスペーサ層をさらに含む、請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のスマートフォン。
14. 前記圧力電極は、複数のチャネルを構成する複数の電極を含む、請求項８ないし１３のいずれか１項に記載のスマートフォン。
15. カバー層と、
    前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、
    前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、
    前記バックライトユニットの下部に位置する圧力電極と、
    前記圧力電極と離隔された基準電位層と、
    前記圧力電極から出力される静電容量の変化量に対する信号をデジタル信号に変換するコンバータと、を含み、
    前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、
    前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、
    前記デジタル信号からタッチ圧力の大きさを検出することができ、
    前記静電容量の変化量は、前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離によって変わる、
    スマートフォン。
16. 前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置する前記タッチセンサの前記少なくとも一部は、前記駆動電極又は前記受信電極のうちの少なくとも一つである、請求項１５に記載のスマートフォン。
17. 前記ＬＣＤパネルは、前記第１ガラス層、前記液晶層及び前記第２ガラス層を挟んで位置する第１偏光層及び第２偏光層をさらに含み、前記タッチセンサの前記少なくとも一部を除いた残りの一部は、前記第１ガラス層と前記第１偏光層との間に位置する、請求項１５または１６に記載のスマートフォン。
18. 前記基準電位層は、前記圧力電極の下部に位置する、請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載のスマートフォン。
19. 前記基準電位層は、前記ＬＣＤパネル及び前記バックライトユニットを含むディスプレイモジュールの内部に位置する、請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載のスマートフォン。
20. 前記圧力電極と前記基準電位層との間に位置するスペーサ層をさらに含む、請求項１５ないし１９のいずれか１項に記載のスマートフォン。
21. 前記圧力電極は、複数のチャネルを構成する複数の電極を含む、請求項１５ないし２０のいずれか１項に記載のスマートフォン。

Images