JP2018510431A - ディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置 - Google Patents

ディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置 Download PDF

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Abstract

ディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置が開示される。本発明によるタッチ入力装置は、平面部及び平面部から延びて所定の曲率を有して曲がった少なくとも一つの曲面部を有するディスプレイモジュール及びディスプレイモジュールの下部に形成されて、前記ディスプレイモジュールの表面に加えられるタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールを含み、圧力検出モジュールは、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する。これにより、多様な方式と形態のディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置として、タッチ位置及びタッチ圧力を効率的に検出できるようになる。【選択図】図６

Description

本発明は、ディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置に関するもので、さらに詳しくは、多様な形態のディスプレイモジュールを含む圧力検出可能な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し得る。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。ユーザが指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、ユーザがコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識し、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
一方、タッチスクリーンには多様な方式と形態のディスプレイモジュールが用いられてもよい。したがって、多様な方式と形態のディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置として、タッチ位置及びタッチ圧力を効率的に検出できるタッチ入力装置の必要性が増加している。
本発明は、前記の必要性を満たすために案出されたもので、本発明の目的は、多様な方式と形態のディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置として、タッチ位置及びタッチ圧力を効率的に検出することができるタッチ入力装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明の一実施形態によるタッチ入力装置は、圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、平面部及び前記平面部から延びて所定の曲率を有して曲がった少なくとも一つの曲面部を有するディスプレイモジュールと、前記ディスプレイモジュールの下部に形成され、前記ディスプレイモジュールの表面に加えられるタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールと、を含み、前記圧力検出モジュールは、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する。
また、前記圧力検出モジュールは、前記ディスプレイモジュールの前記平面部と前記曲面部のうちの少なくとも一つの領域の下部に位置することができる。
そして、前記圧力検出モジュールは、圧力検出のための電極を含み、タッチによる前記電極と前記基準電位層との間の距離変化に起因した静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
また、前記ディスプレイモジュールは、ＯＬＥＤパネルを備えることができる。
そして、前記基準電位層は、フレキシブルな素材の基板で構成されてもよい。
また、前記曲面部は、前記平面部の両側面のうちの少なくとも一側面から延びてもよい。
一方、前記目的を達成するための本発明によるタッチ入力装置は、所定の曲率を有して曲がった曲面形状のディスプレイモジュールと、前記ディスプレイモジュールの下部に形成され、前記ディスプレイモジュールの表面に加えられるタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールと、を含み、前記圧力検出モジュールは、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する。
また、前記圧力検出モジュールは、圧力検出のための電極を含み、タッチによる前記電極と前記基準電位層との間の距離変化に起因した静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
そして、前記ディスプレイモジュールは、ＯＬＥＤパネルを備えることができる。
一方、前記目的を達成するための本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置とタッチ圧力の検出が可能なタッチ入力装置であって、前記タッチ入力装置の前面には、タッチ位置を検出するタッチセンサパネルと、前記タッチセンサパネルの下部に備えられたディスプレイモジュールと、が備えられ、前記タッチ入力装置の側面又は背面には、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する圧力検出モジュール、が備えられてもよい。
また、前記圧力検出モジュールは、前記タッチ入力装置の側面に備えられた側面カバー部材の下部に位置することができる。
そして、前記圧力検出モジュールは、前記タッチ入力装置の側面に備えられた側面ディスプレイモジュールの下部に位置することができる。
また、前記側面ディスプレイモジュールの上部に備えられ、側面でタッチ位置を検出する側面タッチセンサパネル、をさらに含んでもよい。
一方、前記目的を達成するための本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置とタッチ圧力の検出が可能であり、前面がディスプレイ領域と非ディスプレイ領域に分割されたタッチ入力装置であって、前記ディスプレイ領域は、タッチ位置を検出するタッチセンサパネルと、前記タッチセンサパネルの下部に備えられたディスプレイモジュールと、を含み、前記非ディスプレイ領域は、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する少なくとも一つの圧力検出モジュール、を含む。
また、前記少なくとも一つの圧力検出モジュールは、フレキシブルな素材のカバー層によってカバーされ得る。
前記構成を有する本発明のタッチ入力装置によれば、ディスプレイモジュールの方式や形態に関係なく、タッチ位置及びタッチ圧力を効率的に検出できるようになる。
また、圧力検出モジュールが従来の機械的ボタンを代替することができるようになるので、機械的欠陥、故障などを防止し、製造工程及び費用を減らすことができるだけでなく、ボタンレス方式のタッチ入力装置としてさらにシンプルなデザインを図ることができる。
図１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の一構成であるタッチセンサパネルの構成と動作を説明するための図面である。 図２は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の構成を示す図面である。 図３ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｂは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｃは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｄは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図４ａは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｂは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｃは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｄは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｅは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｆは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図５ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の一構成であるディスプレイモジュールに含まれ得る、ＯＬＥＤパネルの構成を示す図面である。 図６は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図７は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図８は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図９は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１０は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１２ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 図１２ｂは、図１２ａのＡ−Ａ’に沿って切った断面図である。 図１３は、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 図１４は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置を示す概略図である。
本発明を実施することができる特定の実施形態を示した添付の図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。添付の図面に示された特定の実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明を実施するのに十分なように詳細に説明する。特定の実施形態以外の他の実施形態は互いに相違するが、相互に排他的である必要はない。さらに、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いことが理解されなければならない。
添付の図面に示された特定の実施形態に対する詳細な説明は、それに伴う図面と関連して読まれることになり、図面は全体発明の説明に対する一部とみなされる。方向や指向性に対する言及は、説明の便宜のためのものに過ぎず、いかなる方式でも本発明の技術的範囲を制限する意図を持たない。
具体的に、「下、上、水平、垂直、上側、下側、上向き、下向き、上部、下部」等の位置を示す用語や、これらの派生語（例えば、「水平に、下方に、上方に」など）は、説明されている図面と関連説明とをすべて参照して理解されなければならない。特に、このような相対語は、説明の便宜のためのものに過ぎないため、本発明の装置が特定の方向に構成されたり動作しなければならないことを要求はしない。
また、「装着された、付着された、連結された、つながった、相互連結された」等の構成間の相互結合関係を示す用語は、別途の言及がない限り、個別の構成が直接的もしくは間接的に付着もしくは連結されたり固定された状態を意味することがあり、これは、移動可能に付着、連結、固定された状態だけでなく、移動不可能な状態まで含めた用語と理解されなければならない。
以下では、添付された図面を参照しつつ、本発明によるタッチ入力装置について詳細に説明することにする。
本発明によるディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレットＰＣ、ノートブック、ＰＤＡ（personal digital assistants）、ＭＰ３プレーヤ、カメラ、ビデオカメラ、電子辞典などのような携帯可能な電子製品をはじめとして、家庭用ＰＣ、ＴＶ、ＤＶＤ、冷蔵庫、エアコン、電子レンジなどの家庭用電子製品に利用されてもよい。また、本発明によるディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置は、産業用制御装置、医療装置などディスプレイと入力のための装置を必要とするすべての製品に制限なく利用されてもよい。
図１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサパネル１００の構成と動作を説明するための図面である。図１を参照すると、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もので示されているが、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次元ランダム配列等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、あるい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）、銀ナノ（nano silver）及び炭素ナノチューブ（CNT：Carbon Nanotube）のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（metal mesh）で具現されてもよい。
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１１は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して駆動信号が印加された駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとの間に生成された静電容量Ｃｍ：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）すると指称することができる。
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から電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、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、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。タッチ検出装置は、制御部１３０をさらに含んでもよい。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）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、例えばタッチ回路基板（以下、第１ＰＣＢと指称）上に位置することができる。実施形態により、タッチセンシングＩＣ１５０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得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わすことができる。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として静電容量方式のタッチセンサパネルが詳細に説明されたが、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、前述の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）方式等の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。
実施形態による圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置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することができる。
実施形態による圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュールに含まれたディスプレイパネルは、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。
ただし、本発明によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、これに限定されず、液晶表示装置（LCD：Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などディスプレイ可能な他の方式のモジュールであってもよい。
これにより、ユーザは、ディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながらタッチ表面にタッチを行って入力行為を遂行することができる。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。このような制御回路は、第２印刷回路基板（図示せず）に実装されてもよい。この時、ディスプレイパネル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を作動させるための回路を含んでもよい。
タッチ位置を感知するタッチセンサパネル１００の動作と関連した上の説明に引き続き、タッチ圧力を感知する方式及び原理を、図２、図３ａ〜図３ｄを参照しながら説明することにする。
図２は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の構成を示す図面であり、図３ａ〜図３ｄは、タッチ圧力を感知する方式及びこのための圧力検出モジュール４００の多様な実施形態を示す図面である。
図２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は、タッチセンサパネル１００、ディスプレイモジュール２００、圧力検出モジュール４００及び基板３００を含む。この時、基板３００は基準電位層であってもよい。本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置１０００の基準電位層は、図２と異なって配置されてもよい。すなわち、基準電位層が圧力検出モジュール４００の上部にあってもよく、ディスプレイモジュール２００内に位置してもよい。また、一つ以上の基準電位層が備えられてもよい。この時、タッチ入力装置１０００の積層構造に対応して、圧力検出モジュール４００の配置も変わり得る。これと関連しては、図３ａ〜図３ｄの実施形態を説明しながら、詳細に説明することにする。
図３ａに示されたように、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間にスペーサ層４２０が位置してもよい。図３ａに示された実施形態による配置の圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００と基板３００の間として基板３００側に配置されてもよい。
圧力検出のための圧力電極は、第１電極４５０と第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の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、受信電極を介して感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成され得る。
図３ｂは、図３ａに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。ディスプレイモジュール２００の下部面は、ノイズ遮蔽のためにグランド（ground）電位を有してもよい。客体５００を介して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、基準電位層である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’に減少し得る。このような場合、前記距離ｄの減少により、ディスプレイモジュール２００の下部面にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。したがって、受信電極を介して取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得し、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００にタッチ圧力を印加する場合、タッチ位置で最も大きい変形がなされて撓み得る。実施形態により、ディスプレイモジュール２００が撓む時に最も大きい変形を示す位置は、タッチがなされた位置と一致しないことがあるが、ディスプレイモジュール２００は少なくとも該タッチ位置で撓み得る。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が撓む程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがあるが、ディスプレイモジュール２００は少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。
図３ｃは、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置１０００の圧力電極の配置を示す。図３ｃに示された電極配置において、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に位置するものの、ディスプレイモジュール２００側に配置されてもよい。
図３ａ及び図３ｂの実施形態においては、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の下部面に形成されても構わない。この時、基板３００は、基準電位層として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、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３ｄは、また他の実施形態によるタッチ入力装置１０００の電極配置を示す。図３ｄの実施形態において、圧力電極である第１電極４５０と第２電極４６０のいずれか一つは基板３００側に形成され、残りの一つはディスプレイモジュール２００の下部面側に形成されてもよい。図３ｄでは、第１電極４５０が基板３００側に形成され、第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の下部面側に形成されたものを例示する。もちろん、第１電極４５０と第２電極４６０の位置を互いに交替する方式で具現することもできるだろう。
客体５００を介し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と第２電極４６０との間の距離ｄが減少し得る。このような場合、前記距離ｄの減少により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。したがって、受信電極を介して取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得し、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
図４ａ〜図４ｆは、多様な実施形態によるタッチ入力装置１０００の一構成である圧力検出モジュール４００の構造的断面を示す。
図４ａに示されたように、実施形態による圧力電極モジュール４００において、圧力電極４５０、４６０は第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間に位置する。例えば、第１絶縁層４１０上に圧力電極４５０、４６０を形成した後、第２絶縁層４１１に圧力電極４５０、４６０を覆うことができる。この時、第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１は、ポリイミド（polyimide）のような絶縁物質であってもよい。第１絶縁層４１０は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）であってもよく、第２絶縁層４１１はインク（ink）からなる蓋層（cover layer）であってもよい。圧力電極４５０、４６０は、銅（copper）とアルミニウムのような物質を含んでもよい。実施形態により、第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間、及び、圧力電極４５０、４６０と第１絶縁層４１０との間は、液体接着体（liquid bond）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４１０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）を噴射することによって形成されてもよい。
図４ａにおいて圧力検出モジュール４００は弾性フォーム４４０をさらに含み、弾性フォーム４４０は、第２絶縁層４１１の一面として第１絶縁層４１０と反対方向に形成されてもよい。その後、圧力検出モジュール４００が基板３００に付着される時、第２絶縁層４１１を基準として基板３００側に弾性フォーム４４０が配置されてもよい。
この時、圧力検出モジュール４００を基板３００に付着するために、所定の厚さを有する接着テープ４３０が弾性フォーム４３０の外郭に形成され得る。実施形態により、接着テープ４３０は両面接着テープであってもよい。この時、接着テープ４３０は、弾性フォーム４３０を第２絶縁層４１１に接着する役割も遂行することができる。この時、弾性フォーム４３０の外郭に接着テープ４３０を配置させることによって、圧力検出モジュール４００の厚さを効果的に減らすことができる。
図４ａに例示された圧力検出モジュール４００が下端に位置した基板３００に付着される場合、圧力電極４５０、４６０は圧力を検出するように動作することができる。例えば、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００側に配置されたものとして基準電位層は基板３００に該当し、弾性フォーム４４０はスペーサ層４２０に対応する動作を遂行することができる。例えば、タッチ入力装置１０００を上部からタッチする場合、弾性フォーム４４０が押圧されて圧力電極４５０、４６０と基準電位層である基板３００との間の距離が減少し、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減少し得る。このような静電容量の変化を介してタッチ圧力の大きさを検出することができる。
図４ｂでは、図４ａとは異なり、弾性フォーム４４０の外郭に位置する接着テープ４３０を介して圧力検出モジュール４００が基板３００に付着されない。図４ｂでは、弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に接着するために第１接着テープ４３１と、圧力検出モジュール４００を基板３００に接着するために弾性フォーム４４０上に第２接着テープ４３２と、を含んでもよい。このように、第１及び第２接着テープ４３１、４３２を配置することによって、弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に堅固に付着し、かつ、圧力検出モジュール４００を基板３００に堅固に付着することができる。実施形態により、図４ｂに例示された圧力検出モジュール４００は第２絶縁層４１１を含まなくてもよい。例えば、第１接着テープ４３１が圧力電極４５０、４６０を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ、弾性フォーム４４０を第１絶縁層４１０及び圧力電極４５０、４６０に付着する役割を遂行することができる。これは、以下の図４ｃ〜図４ｆの場合にも適用され得る。
図４ｃは、図４ａに示された構造の変形例である。図４ｃでは、弾性フォーム４４０に弾性フォーム４４０の高さを貫通するホール（hole）Ｈを形成し、タッチ入力装置１０００に対するタッチ時、弾性フォーム４４０がよく押圧されるようにすることができる。ホールＨには空気が満たされてもよい。弾性フォーム４４０がよく押圧される場合、圧力検出の感度が向上され得る。また、弾性フォーム４００にホールＨを形成することによって、圧力検出モジュール４００を基板３００等に付着する際に、空気によって弾性フォーム４００の表面が突出する現象を除去することができる。図４ｃでは、弾性フォーム４００を第２絶縁層４１１に堅固に接着させるために、接着テープ４３０以外に第１接着テープ４３１をさらに含んでもよい。
図４ｄは、図４ｂに示された構造の変形例として、図４ｃと同様に弾性フォーム４４０に弾性フォーム４４０の高さを貫通するホールＨが形成されている。
図４ｅは、図４ｂに示された構造の変形例として、第１絶縁層４１０の一面として弾性フォーム４４０と異なる方向の一面に第２弾性フォーム４４１をさらに含む。このような第２弾性フォーム４４１は、その後タッチ入力装置１０００に圧力検出モジュール４００が付着された時、ディスプレイモジュール２００に伝達される衝撃を最小化にするために追加で形成されてもよい。この時、第２弾性フォーム４４１を第１絶縁層４１０に接着するために、第３接着層４３３をさらに含んでもよい。
図４ｆは、圧力を検出するように動作可能な圧力検出モジュール４００の構造を例示する。図４ｆでは、弾性フォーム４４０を挟んで第１電極４５０、４５１と第２電極４６０、４６１とが配置された圧力検出モジュール４００の構造が示される。図４ｂを参照して説明した構造と類似するように、第１電極４５０、４５１は第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間に形成され、第１接着テープ４３１、弾性フォーム４４０及び第２接着テープ４３２が形成されてもよい。第２電極４６０、４６１は、第３絶縁層４１２と第４絶縁層４１３との間に形成され、第４絶縁層４１３が第２接着テープ４３２を介して弾性フォーム４４０の一面側に付着されてもよい。この時、第３絶縁層４１２の基板側の一面には第３接着テープ４３３が形成されてもよく、第３接着テープ４３３を介して圧力検出モジュール４００が基板３００に付着されてもよい。図４ｂを参照して説明したように、実施形態により、図４ｆに例示された圧力検出モジュール４００は、第２絶縁層４１１及び／又は第４絶縁層４１３を含めなくてもよい。例えば、第１接着テープ４３１が第１電極４５０、４５１を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ、弾性フォーム４４０を第１絶縁層４１０及び第１電極４５０、４５１に付着する役割を遂行することができる。また、第２接着テープ４３２が第２電極４６０、４６１を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ、弾性フォーム４４０を第３絶縁層４１２及び第２電極４６０、４６１に付着する役割を遂行することができる。
この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチを介して弾性フォーム４４０が押圧され、これにより、第１電極４５０、４５１と第２電極４６０、４６１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を介してタッチ圧力を検出することができる。また、実施形態により、第１電極４５０、４５１と第２電極４６０、４６１のいずれか一つをグランド（ground）とし、残りの一つの電極を介して自己静電容量を感知することができる。
図４ｆの場合、電極を単一層として形成する場合より、圧力検出モジュール４００の厚さ及び製造単価は増加するが、圧力検出モジュール４００の外部に位置する基準電位層の特性によって変わらない圧力検出性能が保障され得る。すなわち、図４ｆのように圧力検出モジュール４００を構成することによって、圧力検出時に外部電位（グランド）環境による影響を最小化にすることができる。したがって、圧力検出モジュール４００が適用されるタッチ入力装置１０００の種類に関係なく、同一の圧力検出モジュール４００の使用が可能である。
以上においては、駆動電極と受信電極を含む圧力電極を用いて、駆動電極と受信電極が基準電位層に近づくことによって変わる相互静電容量の変化量に基づく圧力検出を説明したが、本発明の圧力検出モジュール４００は、自己静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力の検出を遂行することもできる。
簡略に説明すると、圧力電極（駆動電極と受信電極のいずれか一つ）と基準電位層との間に形成される自己静電容量（self capacitance）を用いてタッチ圧力を検出できるようになる。すなわち、駆動電極と基準電位層との間に形成される自己静電容量及び／又は受信電極と基準電位層との間に形成される自己静電容量を用いてタッチ圧力を検出することができる。ユーザのタッチがあるにもかかわらず、タッチ圧力が印加されない場合には、圧力電極と基準電位層との間の距離が変わらないため、自己静電容量の値は変わらない。この時には、タッチセンサパネル１００によるタッチ位置だけが感知されるだろう。ただし、タッチ圧力まで印加される場合、上の方式で自己静電容量の値が変わることになり、圧力検出モジュール４００は自己静電容量の変化量に基づいて、タッチ圧力を検出するようになる。
具体的に、タッチにより圧力が加えられれば、基準電位層又は圧力電極（駆動電極又は受信電極）が移動し、基準電位層と圧力電極との間の距離が近くなって、自己静電容量の値が増加する。増加した自己静電容量の値に基づいて、タッチ圧力の大きさを判断することによってタッチ圧力を検出することになる。
以下では、ディスプレイモジュール２００の一実施形態について説明することにする。本発明によるタッチ入力装置１０００の一構成であるディスプレイモジュール２００は、ＯＬＥＤパネルを含んでもよい。
ＯＬＥＤパネルは、ＬＣＤパネルより多いの長所があって、ディスプレイを必要とする装置に多方面で用いられる傾向である。ＬＣＤパネルは、二枚のガラス板の間に固体と液体の中間性質を有した液晶（liquid crystal）を挿入して電気刺激を制御しつつ、液晶中に生じる光を屈折させて文字や画像を表示する。このようなＬＣＤはバックライトユニットが必要であるため、ディスプレイの厚さを厚くさせるだけでなく、バックライトユニットに常に電源を印加しなければならないので、電力消耗が高く、応答速度がＯＬＥＤに比べて遅い。
一方、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己発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチック上に有機物を塗布して電気を流すと、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（excitation）を形成し、励起子がエネルギーが低い状態に落ちながらエネルギーが放出され、特定の波長の光が生成される原理を利用するわけである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Active-matrix Organic Light-Emitting Diode）とが存在する。両者は共にバックライトを必要としないため、ディスプレイモジュールを非常に薄く具現することができ、角度により明暗比が一定であり、温度に伴う色の再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは、電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（scanning time）の間だけ発光し、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（frame time）の間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５ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００の一構成であるディスプレイモジュール２００に含まれ得る、ＯＬＥＤパネルの構成を示す図面である。
図５ａに示されたように、ＯＬＥＤは、基本的にアノード、有機物層、及びカソードから構成され、有機物層は、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）を含む。
簡略に説明すると、ＨＩＬは正孔を注入させる機能をして、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するもので、正孔の移動性（hole mobility）が良くなければならない。ＨＴＬとしては、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で結合して発光する。ＥＭＬは、発光され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）と色感と効率を決定する不純物（dopant）とから構成される。
このうち、現在スマートフォンなどのモバイル装置に多く使われているＡＭ−ＯＬＥＤパネルの断面を図５ｂに示し、簡略に説明することにする。図５ｂに示されたように、ＡＭ−ＯＬＥＤパネルは、ＴＦＴ基板（thin film transistor backplane）、アノード（Anode、陽極）、有機物層、カソード（Cathode、陰極）、偏光板（Polarizer）から構成される。一方、多様な方式のＡＭ−ＯＬＥＤパネルがあるが、そのうちＲＧＢ方式のＡＭ−ＯＬＥＤパネルは、一つのピクセルが三原色（Red、Green、Blue）で構成されて光の色を決定する。
ＡＭ−ＯＬＥＤパネルは、図５ｂに示されたように、アノードとカソードとの間に有機物層が挿入され、ＴＦＴがオン（On）状態になると、駆動電流がアノードに印加されて正孔が注入され、カソードから電子が注入されて、有機物層に正孔と電子が移動して互いに出会って光が生成される。
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、ＯＬＥＤパネル（ＡＭ−ＯＬＥＤパネル又はＰＭ−ＯＬＥＤパネル）を含んでもよい。ＯＬＥＤパネルを用いたディスプレイモジュール２００の下部には、タッチ圧力の検出のための多様な構成（例：圧力検出モジュール４００及び基準電位層６１０など）が積層される。
本発明によるタッチ入力装置１０００は、図９〜図１１のような多様な装置（例：スマートフォン、ＴＶなど）に用いられてもよいが、これに限定されず、スマートウォッチ、タブレットＰＣ、ノートブック、ＰＤＡ（personal digital assistants）、ＭＰ３プレーヤ、カメラ、ビデオカメラ、電子辞典などのような携帯可能な電子製品をはじめとして、家庭用ＰＣ、ＴＶ、ＤＶＤ、冷蔵庫、エアコン、電子レンジなどの家庭用電子製品、産業用制御装置、医療機器などに制限なく用いられてもよいことは、上で言及した通りである。
まず、図９は、本発明によるタッチ入力装置１０００がスマートフォンに具現された実施形態を示す。特に、図９の実施形態において、ディスプレイモジュール２００は、端が曲面である形状を取ることができる。
図９に示された実施形態は、平面部２９０と曲面部２９１からなるディスプレイモジュール２００の形状を有する。この時、平面部２９０が中央に位置し、曲面部２９１は前記平面部２９０から延びて両側面に形成されてもよい。曲面部２９１は、所定の曲率を有して曲がった形状を取ることができる。
この時、所定の曲率とは、ユーザがディスプレイモジュール２００を介してディスプレイされる映像を容易に識別したり、ディスプレイモジュール２００の上部又は下部に形成されたタッチセンサパネル１００や圧力検出モジュール４００を操作するのに適正な曲率であれば十分であり、本発明は、前記曲面部２９１の特定の曲率値に限定されない。
一方、図９では、ディスプレイモジュール２００の両側面に曲面部２９１が形成されたもので示したが、平面部２９０の左側あるいは右側の一側面にだけ曲面部２９１が形成されてもよい。
図１０及び図１１は、本発明によるタッチ入力装置１０００が、全体的に曲面であるＴＶとスマートフォンに適用された実施形態を示す。図１０及び図１１に示されたように、ディスプレイモジュール２００は、全体的に中央部が下方に曲がった曲面形状であってもよい。
もちろん、これとは異なり、ディスプレイモジュール２００の中央部が上方に曲がった曲面形状であってもよい。また、横方向に曲がった図１０及び図１１の実施形態とは逆に、縦方向に曲がったディスプレイモジュール２００を想定することもできる。
さらに、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００は、適切なディスプレイパネル（例えば、ＡＭ−ＯＬＥＤパネルあるいはＬＣＤパネル）とフレキシブル（flexible）な素材の基板などを用いて、所定の範囲内で曲がり得る形態に具現されてもよい。
図６〜図８は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置１０００の積層構造を示す。具体的に、図６〜図８は、図９の実施形態を想定したタッチ入力装置１０００の積層構造である。
図９に示されたような、平面部２９０と少なくとも一つの曲面部２９１から構成されたディスプレイモジュール２００を用いる場合、本発明によるタッチ入力装置１０００は図６〜図８の積層構造で具現され得る。
図６の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の平面部２９０の垂直下部領域にだけ圧力検出モジュール４００を備える。
すなわち、ディスプレイモジュール２００の曲面部２９１の下部領域には圧力検出モジュール４００が備えられていない。反面、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の全面に対して備えられてもよい。
図６に示されたように、ディスプレイモジュール２００の平面部２９０に、さらに詳細には、平面部２９０の下部領域にだけ圧力検出モジュール４００（及び基準電位層６１０）が存在する場合、タッチセンサパネル１００はディスプレイモジュール２００の全面に備えられるので、ディスプレイモジュール２００の全体領域でタッチ位置が感知される反面、タッチ圧力の検出はディスプレイモジュール２００の平面部２９０のみで成される。
すなわち、図６の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の両側面でタッチ圧力が不可能であるため、ユーザのグリップによる、意図しないタッチ入力（位置及び圧力）を防止できるようになる。
例えば、本発明によるタッチ入力装置１０００を備えたスマートフォンをポケットの中に入れておいた状態で、ディスプレイモジュール２００の両側面が意図せずに押圧されることによって、意図しないタッチ圧力が印加され、圧力検出モジュール４００がタッチ圧力を検出し、それによる動作が遂行される事故を防止することができる。
図７の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の全面にタッチセンサパネル１００と圧力検出モジュール４００（及び基準電位層６１０）が形成された構造を有する。
したがって、図７の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の全体領域でタッチ位置及びタッチ圧力の検出が可能であるため、ユーザはディスプレイモジュール２００のどの領域でもタッチ入力をすることができる。
図７の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、図６の実施形態とは異なり、平面部２９０以外に曲面部２９１でもタッチ圧力が検出されるので、既存の機械的なボタンによる入力をタッチ圧力による入力に代えることができるようになる。
すなわち、ユーザは、ボタンを押す代わりに両側面のディスプレイ面を押圧すことによって、ボタンを押す使用感をそのまま感じることになる。
図８の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の曲面部２９１の下部領域にのみ圧力検出モジュール４００（及び基準電位層６１０）が形成される。
したがって、図８の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の曲面部２９１のみで圧力検出が可能になるので、ユーザはボタンを押す代わりに両側面のディスプレイ面を押圧することによって、ボタンを押す使用感を類似の方式で感じることになる。反面、平面部２９０の領域ではタッチセンサパネル１００によるタッチ位置の検出のみが可能である。
一方、図８では、ディスプレイモジュール２００の全面部（平面部２９０及び曲面部２９１）にタッチセンサパネル１００が形成されたもので示されたが、これとは異なり、平面部２９０にのみタッチセンサパネル１００を形成することによって、製造単価を低くして構造を単純化させることもできるだろう。また、曲面部２９１にのみタッチセンサパネル１００が形成されても構わない。
この時、図８の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、互いに離隔された２個の圧力検出モジュール４００−１、４００−２を有するため、２個の圧力検出モジュール４００−１、４００−２を駆動させるため、１個又は２個のチャネルを用いるように設計されてもよい。
すなわち、２個の圧力検出モジュール４００−１、４００−２が互いに異なるチャネルを用いてタッチ位置及びタッチ圧力を検出することもでき、一つのチャネルを介してタッチ位置とタッチ圧力を検出することもできる。
また、図８の実施形態の場合、平面部２９０の下部領域をタッチ入力装置を動作させるための他の要素の内蔵空間として用いることができるようになり、空間上の利点を得ることになる。
一方、図面には示さなかったが、図８の実施形態とは違い異なり、ディスプレイモジュール２００の左側あるいは右側にだけ曲面部２９１を備えた場合、タッチセンサパネル１００と圧力検出モジュール４００を、上で説明した構造を適切に変形して、タッチ位置及びタッチ圧力の検出が可能なタッチ入力装置１０００として具現することができるだろう。
図６〜図８と関連し、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００の上部に別途の構成として位置するもので説明されたが、ディスプレイモジュール２００と一体的に構成されても構わない。すなわち、タッチセンサパネル１００がインセル（In-cell）方式で具現されてもよく、本発明によるタッチ入力装置１０００はタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の特定配置に限定されず、多様な方式で具現されてもよいだろう。
一方、図６〜図８の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチ入力を感知するための各構成に電源を供給するバッテリＢを備えることができる。また、タッチ入力装置１０００の信頼性がある駆動を保障し、衝撃による損傷を防止する衝撃吸収部ＳＰがさらに備えられてもよい。
図６〜図８の実施形態によるタッチ入力装置１０００の構造において、基準電位層６１０、６１０−１、６１０−２の構造や機能に対しては、上述したところと同一であるため、詳細な説明を省略することにする。上では、圧力検出モジュール４００と基準電位層６１０、６１０−１、６１０−２の積層構造が、図２に示された構造で説明されたが、ここに説明された多様な積層構造で具現されることは当業者に自明である。
また、圧力検出モジュール４００の圧力電極の構造として、図３ａ〜図３ｄの多様な実施形態が適用されてもよく、圧力検出モジュール４００の細部構成として、図４ａ〜図４ｆの多様な実施形態が適用され得ることが容易に理解できるはずである。もちろん、本発明によるタッチ入力装置１０００が、図３ａ〜図３ｄによる圧力電極の構造や図４ａ〜図４ｆの圧力検出モジュールに限定されはしない。
図６〜図８を参照した以上の説明では、図９に示されたディスプレイモジュール２００の形態を想定してなされたが、図１０及び図１１の実施形態の場合にも、図６〜図８の積層構造を修正又は変形して、タッチ位置とタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置１０００として機能するように具現することができ、当業者であれば、上で説明された方式で困難なしに設計可能であろう。
図１２ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図１２ａに示されたタッチ入力装置は、ディスプレイモジュール２００が備えられた前面７００Ｆ、前面７００Ｆから垂直に延びた左側面７００Ｌ、右側面７００Ｒ、上側面７００Ｕ、下側面７００Ｄ、そして背面７００Ｂを含む。
図１２ａの実施形態によるタッチ入力装置の前面７００Ｆには、ディスプレイモジュール２００が備えられ、ディスプレイモジュール２００の上部にタッチセンサパネル１００が積層される。タッチセンサパネル１００は、上で説明したように、タッチ入力装置の前面７００Ｆをタッチする場合、タッチ位置を感知する。
一方、タッチ入力装置の側面７００Ｌ、７００Ｒ、７００Ｕ、７００Ｄのうちの少なくとも一つには圧力検出モジュール４００が含まれ、ユーザのタッチ圧力を検出する。
図１２ｂは、図１２ａのＡ−Ａ’に沿って切った断面図である。図１２ｂに示されたように、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００が前面部７００Ｆに備えられ、左右側面７００Ｌ、７００Ｒには圧力検出モジュール４００が備えられる。
図１２ｂの圧力検出モジュール４００は、図４ａ〜図４ｆのいずれか一つの形態で備えられてもよいが、これに限定されず、基準電位層との距離変化による静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出できる多様な構造で具現されてもよい。
一方、図１２ｂの実施形態において、左右側面７００Ｌ、７００Ｒに備えられた圧力検出モジュール４００には、側面カバー部材ＳＣが積層されてもよい。側面カバー部材ＳＣはタッチ入力装置の縁をカバーし、圧力検出モジュール４００を保護して、異物の侵入を防ぐなどの機能をする。
ただし、ユーザが指などで押圧した時、電極と基準電位層との間の距離が変わり得てこそ圧力検出が可能であるため、圧力検出モジュール４００の上部に形成された側面カバー部材ＳＣは、ユーザが指で押圧した時に所定の範囲内で内側に曲がり得る素材（例：ゴム、silicone rubberなど）を選択することが好ましい。
図１２ｂでは、左側面７００Ｌ及び右側面７００Ｒ共に圧力検出モジュール４００が備えられるもので示されたが、一側面にのみ圧力検出モジュール４００が備えられても構わず、他の実施形態では、上下側面７００Ｕ、７００Ｄのうちの少なくとも一つに圧力検出モジュール４００が備えられてもよい。もちろん、必要に応じて、圧力検出モジュール４００をタッチ入力装置の背面７００Ｂに形成させることもできる。すなわち、本発明によるタッチ入力装置は、左右上下の側面７００Ｌ、７００Ｒ、７００Ｕ、７００Ｄ及び背面７００Ｂのうちの少なくとも一つの側面に圧力検出モジュール４００を備えることができる。
図１３は、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図１３の実施形態も、図１２ａ及び図１２ｂのように、側面に圧力検出モジュール４００が備えられる。
ただし、図１２ｂの実施形態においては、圧力検出モジュール４００が側面カバー部材ＳＣでカバーされているが、図１３の実施形態は圧力検出モジュール４００の上部に側面ディスプレイモジュール２９３Ｓが形成される。
さらに具体的に、図１３によるタッチ入力装置は、前面に形成された前面ディスプレイモジュール２９３Ｆと側面に形成された側面ディスプレイモジュール２９３Ｓとを含み、前記側面ディスプレイモジュール２９３Ｓは、前面ディスプレイモジュール２９３Ｆから延びる。図１３は、側面ディスプレイモジュール２９３Ｓが前面ディスプレイモジュール２９３Ｆから垂直に延びるもので示されたが、これとは異なり、斜線に折り曲げられて延びても構わない。
前面ディスプレイモジュール２９３Ｆの上部には、タッチセンサパネル１００が備えられてもよく、側面ディスプレイモジュール２９３Ｓの下部には圧力検出モジュール４００が備えられてもよい。この時、圧力検出モジュール４００は、図４ａ〜図４ｆのいずれか一つの形態で備えられてもよいが、これに限定されず、基準電位層との距離変化による静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出できる多様な構造で具現されてもよい。
一方、図１３において明示的には示さなかったが、前面ディスプレイモジュール２９３Ｆの下部に圧力検出モジュール４００をさらに含み、側面ディスプレイモジュール２９３Ｓの上部に側面タッチセンサパネルをさらに含んでもよい。この場合、ディスプレイされる全ての面でタッチ位置とタッチ圧力を検出できる効果を有するようになる。
また、前面ディスプレイモジュール２９３Ｆと側面ディスプレイモジュール２９３Ｓは、一体として一つのディスプレイモジュール（一つの構成要素）で具現されても構わず、独立したディスプレイモジュールを連結（別個の構成要素）することで具現されてもよい。当業者は、ディスプレイモジュールの駆動方式などを勘案し、適切な構造や配置を選択することができるだろう。
図１４は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置を示す概略図である。図１４に示されたように、タッチ入力装置の前面はディスプレイ領域７１０と非ディスプレイ領域７２０とを含んでもよい。
ここで、ディスプレイ領域７１０は、ディスプレイモジュール２００が備えられる領域であり、非ディスプレイ領域７２０は、ディスプレイモジュール２００が備えられない領域である。したがって、図１４によるタッチ入力装置は、ディスプレイ領域７１０のみでディスプレイ機能を有する。
非ディスプレイ領域７２０の内部には、外からは見えないが（場合によって内部が見えることがある）、圧力検出モジュール４００が少なくとも一つ備えられる。したがって、ユーザが非ディスプレイ領域７２０を手で押圧した時、上で説明した方式でタッチ圧力が検出され得る。
図１４の実施形態によるタッチ入力装置において、非ディスプレイ領域７２０の内部に備えられた圧力検出モジュール４００は、図４ａ〜図４ｆのいずれか一つの形態で備えられてもよいが、これに限定されず、基準電位層との距離変化による静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出できる多様な構造で具現されてもよい。
一方、多様な形態で非ディスプレイ領域７２０に圧力検出モジュール４００を形成することができる。例えば、図１４の（ａ）のように、ディスプレイモジュール２００が位置するディスプレイ領域７１０の下にディスプレイモジュール２００の幅と同一の大きさの圧力検出モジュール４００が形成されてもよく、図１４の（ｂ）のように、所定領域（ボタンの形の円領域）にのみ圧力検出モジュール４００が形成されてもよく、図１４の（ｃ）のように、２つの圧力検出モジュール４００が互いに離隔して形成されてもよい。
一方、図１４の実施形態において、非ディスプレイ領域７２０をユーザが指などで押圧した時、圧力検出モジュール４００の電極と基準電位層との間の距離が変わり得てこそ圧力検出が可能であるため、圧力検出モジュール４００の上部にはフレキシブルな素材（例：ゴムリングなど）のカバー層が積層されてもよい。前記カバー層は、タッチ入力装置のケースであってもよい。
図１４の多様な実施形態で圧力検出モジュール４００を備え、圧力検出モジュール４００を物理的ボタンとして使用することができ、非ディスプレイ領域７２０の上には所定のパターンが印刷され、ユーザの押圧がある場合、実行されるアプリケーションなどを直観的に確認することができる。もちろん、アプリケーションの実行は、タッチ圧力を検出することによって成されてもよく、これは、上で説明した圧力検出方式によってもよい。
本発明によるタッチ入力装置が実質的に具現された実施形態を示す図９〜図１４と関連し、上の説明では、ディスプレイ、タッチ入力検出及びタッチ圧力検出を可能にする構成を中心に説明したが、各実施形態がスマートフォンなどの装置で動作するための構成が含まれ得ることは当業者に自明であろう。
また、図９〜図１４と関連し、圧力検出モジュールが２つ以上含まれたり、あるいは、互いに異なる位置に備えられる場合、１つのチャネルを介して駆動されてもよいが、２つ以上のチャネルを介してそれぞれの圧力検出モジュールが駆動されてもよい。マルチチャネルで構成される場合、それぞれの圧力検出モジュールを同時個別的に制御できるので、さらに優れた圧力検出を保障することができるはずである。同様に、位置検出と関連したタッチセンサパネルやディスプレイモジュールもやはり２つ以上のチャネルを介して制御されてもよい。当業者は、要求に応じてタッチセンサパネル、ディスプレイモジュール及び圧力検出モジュールのチャネルを自由に設計することができるはずである。
例えば、スマートフォンなどの通信装置で具現される場合、通信モジュール、制御モジュール、格納モジュールなどの要素は従来の形態や方式を適用することができ、必要な場合には、本発明の実施形態の構成、配置、大きさ、形状、動作方式などにより、適切に変形されたり、あるいは他の要素で代替されてもよい。
また、以上において実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の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ろう。
図１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の一構成であるタッチセンサパネルの構成と動作を説明するための図面である。 図２は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の構成を示す図面である。 図３ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｂは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｃは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図３ｄは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置のタッチ圧力感知方式を説明するためのもので、多様な実施形態による圧力検出モジュールの構成を示す図面である。 図４ａは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｂは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｃは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｄは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｅは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図４ｆは、多様な実施形態によるタッチ入力装置の一構成である圧力検出モジュールの構造的断面を示す。 図５ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の一構成であるディスプレイモジュールに含まれ得る、ＯＬＥＤパネルの構成を示す図面である。 図５ｂは、ＡＭ−ＯＬＥＤパネルの断面を示す図面である。 図６は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図７は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図８は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置の積層構造を示す図面である。 図９は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１０は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の適用例を示す図面である。 図１２は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 図１３は、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。 図１４は、本発明の多様な実施形態によるタッチ入力装置を示す概略図である。
図５ａに示されたように、ＯＬＥＤは、基本的にアノード、有機物層、及びカソードから構成され、有機物層は、ＨＩＬ（Hole Injection Layer、正孔注入層）、ＨＴＬ（Hole Transfer Layer、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Electron Injection Layer、電子注入層）、ＥＴＬ（Electron Transfer Layer、電子輸送層）、ＥＭＬ（Emission Material Layer、発光層）を含む。
図１２は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図１２に示されたタッチ入力装置は、ディスプレイモジュール２００が備えられた前面７００Ｆ、前面７００Ｆから垂直に延びた左側面７００Ｌ、右側面７００Ｒ、上側面７００Ｕ、下側面７００Ｄ、そして背面７００Ｂを含む。
図１２の実施形態によるタッチ入力装置の前面７００Ｆには、ディスプレイモジュール２００が備えられ、ディスプレイモジュール２００の上部にタッチセンサパネル１００が積層される。タッチセンサパネル１００は、上で説明したように、タッチ入力装置の前面７００Ｆをタッチする場合、タッチ位置を感知する。
図１２のＡ−Ａ’に沿って切った断面において、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００が前面部７００Ｆに備えられ、左右側面７００Ｌ、７００Ｒには圧力検出モジュール４００が備えられる。
圧力検出モジュール４００は、図４ａ〜図４ｆのいずれか一つの形態で備えられてもよいが、これに限定されず、基準電位層との距離変化による静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出できる多様な構造で具現されてもよい。
一方、左右側面７００Ｌ、７００Ｒに備えられた圧力検出モジュール４００には、側面カバー部材ＳＣが積層されてもよい。側面カバー部材ＳＣはタッチ入力装置の縁をカバーし、圧力検出モジュール４００を保護して、異物の侵入を防ぐなどの機能をする。
図１２では、左側面７００Ｌ及び右側面７００Ｒ共に圧力検出モジュール４００が備えられるもので示されたが、一側面にのみ圧力検出モジュール４００が備えられても構わず、他の実施形態では、上下側面７００Ｕ、７００Ｄのうちの少なくとも一つに圧力検出モジュール４００が備えられてもよい。もちろん、必要に応じて、圧力検出モジュール４００をタッチ入力装置の背面７００Ｂに形成させることもできる。すなわち、本発明によるタッチ入力装置は、左右上下の側面７００Ｌ、７００Ｒ、７００Ｕ、７００Ｄ及び背面７００Ｂのうちの少なくとも一つの側面に圧力検出モジュール４００を備えることができる。
図１３は、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図１３の実施形態も、図１２のように、側面に圧力検出モジュール４００が備えられる。
ただし、図１２の実施形態においては、圧力検出モジュール４００が側面カバー部材ＳＣでカバーされているが、図１３の実施形態は圧力検出モジュール４００の上部に側面ディスプレイモジュール２９３Ｓが形成される。

Claims (15)

  1. 平面部及び前記平面部から延びて所定の曲率を有して曲がった少なくとも一つの曲面部を有するディスプレイモジュールと、
    前記ディスプレイモジュールの下部に形成され、前記ディスプレイモジュールの表面に加えられるタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールと、を含み、
    前記圧力検出モジュールは、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する、タッチ入力装置。
  2. 前記圧力検出モジュールは、前記ディスプレイモジュールの前記平面部と前記曲面部のうちの少なくとも一つの領域の下部に位置する、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記圧力検出モジュールは、圧力検出のための電極を含み、タッチによる前記電極と前記基準電位層との間の距離変化に起因した静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記ディスプレイモジュールは、ＯＬＥＤパネルを備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記基準電位層は、フレキシブルな素材の基板で構成された、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記曲面部は、前記平面部の両側面のうちの少なくとも一側面から延びる、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  7. 所定の曲率を有して曲がった曲面形状のディスプレイモジュールと、
    前記ディスプレイモジュールの下部に形成され、前記ディスプレイモジュールの表面に加えられるタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールと、を含み、
    前記圧力検出モジュールは、基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する、タッチ入力装置。
  8. 前記圧力検出モジュールは、圧力検出のための電極を含み、タッチによる前記電極と前記基準電位層との間の距離変化に起因した静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する、請求項７に記載のタッチ入力装置。
  9. 前記ディスプレイモジュールは、ＯＬＥＤパネルを備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  10. タッチ位置とタッチ圧力の検出が可能なタッチ入力装置であって、
    前記タッチ入力装置の前面には、
    タッチ位置を検出するタッチセンサパネルと、
    前記タッチセンサパネルの下部に備えられたディスプレイモジュールと、が備えられ、
    前記タッチ入力装置の上下左右の側面及び背面のうちの少なくとも一つには、
    基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する圧力検出モジュール、が備えられる、タッチ入力装置。
  11. 前記圧力検出モジュールは、前記タッチ入力装置の側面に備えられた側面カバー部材の下部に位置する、請求項１０に記載のタッチ入力装置。
  12. 前記圧力検出モジュールは、前記タッチ入力装置の側面に備えられた側面ディスプレイモジュールの下部に位置する、請求項１０に記載のタッチ入力装置。
  13. 前記側面ディスプレイモジュールの上部に備えられ、側面でタッチ位置を検出する側面タッチセンサパネル、をさらに含む、請求項１２に記載のタッチ入力装置。
  14. タッチ位置とタッチ圧力の検出が可能であり、前面がディスプレイ領域と非ディスプレイ領域に分割されたタッチ入力装置であって、
    前記ディスプレイ領域は、
    タッチ位置を検出するタッチセンサパネルと、
    前記タッチセンサパネルの下部に備えられたディスプレイモジュールと、を含み、
    前記非ディスプレイ領域は、
    基準電位層との距離変化による静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する少なくとも一つの圧力検出モジュール、を含む、タッチ入力装置。
  15. 前記少なくとも一つの圧力検出モジュールは、フレキシブルな素材のカバー層によってカバーされる、請求項１４に記載のタッチ入力装置。

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