JP2019502203A - 温度補償が適用された圧力を検出できる電極シート及びタッチ入力装置 - Google Patents

温度補償が適用された圧力を検出できる電極シート及びタッチ入力装置 Download PDF

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Abstract

実施形態による電極シートは、タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、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配置された圧力電極と、前記ディスプレイモジュールの下部に配置された基準圧力電極と、を含み、前記タッチ表面に圧力が印加されれば前記圧力電極と基準電位層との間の距離が変わり、前記圧力電極で検出される静電容量は前記距離変化によって変化し、前記基準圧力電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算することができる。
【選択図】図３ｂ

Description

本発明は、圧力検出のための電極シート及びタッチ入力装置に関するもので、さらに詳しくは、タッチ位置を検出するように構成されたタッチ入力装置に適用されて温度補償が適用された圧力を検出できるようにする電極シート及び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利用されている。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利用されている。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。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り、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。
この時、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、正確なタッチの圧力の大きさを検出できるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
本発明の目的は、温度変化に対する補償が適用された圧力を検出できる電極シート及び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、タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、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配置された圧力電極と、前記ディスプレイモジュールの下部に配置された基準圧力電極と、を含み、前記タッチ表面に圧力が印加されれば、前記圧力電極と基準電位層との間の距離が変わり、前記圧力電極で検出される静電容量は前記距離変化によって変化し、前記基準圧力電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算することができる。
本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、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配置された第１圧力電極及び第２圧力電極と、を含み、前記タッチ表面に圧力が印加されれば、前記第１圧力電極と基準電位層との間の距離または前記第２圧力電極と基準電位層との間の距離が変わり、前記第１圧力電極または前記第２圧力電極で検出される静電容量は前記距離変化によって変化し、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に近い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算することができる。
本発明の実施形態による電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に配置される電極シートにおいて、第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する圧力電極と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する基準圧力電極と、を含み、前記圧力電極で検出される静電容量は、前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化し、前記基準圧力電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ入力装置のタッチ表面に印加された圧力の大きさを計算するのに使用されてもよい。
本発明の他の実施形態による電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に配置される電極シートにおいて、第１絶縁層及び第２絶縁層と、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する第１圧力電極及び第２圧力電極と、を含み、前記第１圧力電極で検出される静電容量は前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記第１圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化したり、前記第２圧力電極で検出される静電容量は前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記第２圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化し、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力印加位置から相対的に近い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ入力装置のタッチ表面に印加された圧力の大きさを計算するのに使用されてもよい。
本発明の実施形態によれば、温度変化に対する補償が適用された圧力を検出できる電極シート及びタッチ入力装置を提供することができる。
図１は、静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。 図２ａは、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。 図２ｂは、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。 図２ｃは、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。 図３ａは、本発明の実施形態による圧力電極を含む例示的な電極シートの断面図である。 図３ｂは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的な電極シートの平面図である。 図３ｃは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的なタッチ入力装置の断面図である。 図３ｄは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的なタッチ入力装置の断面図である。 図３ｅは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的なタッチ入力装置の断面図である。 図３ｆは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的なタッチ入力装置の断面図である。 図３ｇは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的な電極シートの平面図である。 図３ｈは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的な電極シートの平面図である。 図３ｉは、本発明の実施形態による圧力電極及び基準圧力電極を含む例示的な電極シートの平面図である。 図３ｊは、本発明の実施形態による圧力センサ及び基準圧力センサを含む例示的なタッチ入力装置の断面図である。 図４ａは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図４ｂは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図４ｃは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図４ｄは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図４ｅは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図４ｆは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。 図５ａは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｂは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｃは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｄは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｅは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｆは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｇは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｈは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図５ｉは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。 図６ａは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｂは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｃは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｄは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｅは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｆは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｇは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図６ｈは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第３例を例示する。 図７ａは、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極パターンを例示する。 図７ｂは、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極パターンを例示する。 図７ｃは、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極パターンを例示する。 図７ｄは、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極パターンを例示する。 図７ｅは、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極パターンを例示する。 図８ａは、本発明の実施形態による電極シートが適用されたタッチ入力装置においてタッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。 図８ｂは、本発明の実施形態による電極シートが適用されたタッチ入力装置においてタッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、本発明の実施形態による電極シートの断面を例示する。 図１０ａは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第４例を例示する。 図１０ｂは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第４例を例示する。 図１１ａは、本発明の実施形態による電極シートの付着方法を例示する。 図１１ｂは、本発明の実施形態による電極シートの付着方法を例示する。 図１２ａは、本発明の実施形態による電極シートをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。 図１２ｂは、本発明の実施形態による電極シートをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。 図１２ｃは、本発明の実施形態による電極シートをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。 図１３ａは、本発明の実施形態による電極シートが複数のチャネルを含む構成を例示する。 図１３ｂは、本発明の実施形態による電極シートが複数のチャネルを含む構成を例示する。 図１３ｃは、本発明の実施形態による電極シートが複数のチャネルを含む構成を例示する。 図１３ｄは、本発明の実施形態による電極シートが複数のチャネルを含む構成を例示する。 図１４ａは、本発明の実施形態による電極シートに含まれる第１電極及び第２電極の形態を例示する。 図１４ｂは、本発明の実施形態による電極シートに含まれる第１電極及び第２電極の形態を例示する。 図１４ｃは、本発明の実施形態による電極シートに含まれる第１電極及び第２電極の形態を例示する。
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施形態を示した例示として示す添付図面を参照する。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細に説明される。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。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した機能を指し示す。
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検出のための電極シート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を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出できるタッチセンサパネル１００が適用されてもよい。
図１は、本発明の実施形態による電極シートが適用され得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、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を含んでもよい。図１で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とが対角線、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とは、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、または、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）または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また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。
本発明の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。本発明の実施形態において、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：図１２において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）等を介し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。タッチセンシングＩＣ１５０は、伝導性パターンが印刷された回路基板、例えば図１２において１６０で表示される第１印刷回路基板（以下で、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として相互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。
本発明の実施形態による電極シート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。
本発明の実施形態による電極シート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）等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、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、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）または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、図１１ａ〜１３ｄにおいて、第２印刷回路基板２１０（以下、第２ＰＣＢと指称）に実装されてもよい。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、本発明の実施形態による電極シートが適用され得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。図２ａ〜図２ｃでは、ディスプレイモジュール２００内に含まれたディスプレイパネル２００Ａ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タッチ入力装置１０００に適用されてもよい。
本願明細書において、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称すことができる。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、タッチ表面に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、ディスプレイモジュール２００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の下部面になってもよい。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、カバー部材（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の外面として図２ｂにおいて上部面または下部面になってもよい。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。また、実施形態により、ディスプレイパネル２２０Ａを動作するための電気的素子がタッチセンシングをするのに用いられるように具現されてもよい。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の外面として図２ｃにおいて上部面また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モジュール２００の上部面は、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。
以上では、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出できるタッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００について詳しく見てみた。本発明の実施形態による電極シートを前述したタッチ入力装置１０００に適用することによって、タッチの有無及び／又はタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさもまた容易に検出することができる。以下では、タッチ入力装置１０００に本発明の実施形態による電極シートを適用してタッチ圧力を検出する場合について例を挙げて詳細に見てみる。
図３ａは、本発明の実施形態による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）のような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）のような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〜図４ｆは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第１例を例示する。
本発明の第１例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ＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）のような接着剤でラミネートされていてもよい。これにより、タッチセンサパネル１００のタッチ表面を介し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され得る。
図４ａ〜図４ｆを参照した説明において、本発明の第１例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トされて付着されたものを例示するが、本発明の第１例によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００が図２ｂ及び図２ｃ等に示されたように、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もよい。より具体的に、図４ａ及び図４ｂ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、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が本発明の第１例で用いられてもよい。
本発明の実施形態による電極シートが適用され得るタッチ入力装置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（Tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートパソコン（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電極シートが適用され得るタッチ入力装置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／又はバッテリが位置し得る実装空間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）またはＡＰ（application processor）など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／又はバッテリが分離され、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。
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００また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、及び回路基板を覆うように、カバー３２０が形成されてもよい。
本発明の第１例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との間に電極シート４４０を配置してタッチ圧力を検出することができる。この時、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の内部または外部に位置してもよい。
以下で、電極シート４４０を含む圧力検出のための構成を総括して圧力検出モジュール４００と指称する。例えば、第１例において圧力検出モジュール４００は電極シート４４０及び／又はスペーサ層４２０を含んでもよい。また、圧力検出モジュール４００は、この後詳細に説明される圧力検出装置をさらに含んでもよい。
前述したように、圧力検出モジュール４００は、例えば、エアギャップ（airgap）からなるスペーサ層４２０を含んで構成され、これに対しては図４ｂ〜図４ｆを参照して詳細に見てみる。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、本発明の第１例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、本発明の第１例で電極シート４４０は、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。この時、電極シート４４０を配置するためにタッチ入力装置１００のディスプレイモジュール２００と基板３００との間を離隔させるスペーサ層４２０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、電極シート４４０が配置されるスペーサ層４２０を保持するために、基板３００の上部の縁に沿って所定の厚さを有するフレーム４３０が形成されてもよい。この時、フレーム４３０は接着テープであってもよい。図４ｂにおいて、フレーム４３０は基板３００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、フレーム４３０は、基板３００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。実施形態により、フレーム４３０は、基板３００の上部面また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。フレーム４３０は、基板３００とディスプレイモジュール２００を同一の電位で作ることができるように伝導性テープであってもよい。また、フレーム４３０は両面接着テープであってもよい。本発明の実施形態において、フレーム４３０は弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、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、フレーム４３０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４ａ〜図４ｆと関連し、フレーム４３０を用いることが例示されているが、電極シート４４０は、フレーム４３０を用いる必要なしに、製造時に発生する基板３００とディスプレイモジュール２００との間の空間に配置されてもよい。
図４ｃは、本発明の実施形態による電極シートの圧力電極を含むタッチ入力装置の断面図である。図４ｃ及び以下の一部の図面において圧力電極４５０，４６０が電極シート４４０と分離されて示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、圧力電極４５０，４６０は電極シート４４０に含まれて構成されてもよい。図４ｃに示されたように、本発明の実施形態による圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０は、スペーサ層４２０内として基板３００上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。
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、撓んだり押圧され得る。これにより、グランド電位面と圧力電極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電極シート４４０が適用されるタッチ入力装置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２００はタッチにより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２００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。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２００は、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧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。図９は、本発明の実施形態による電極シートの断面を例示する。図９（ａ）を参照して説明すると、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０が基板３００またはディスプレイモジュール２００上に付着された場合の断面を例示する。この時、電極シート４４０において圧力電極４５０，４６０は第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に位置するので、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と短絡されることが防止され得る。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が付着される基板３００またはディスプレイモジュール２００は、グランド電位を示さないか又は弱いグランド電位を示し得る。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また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またはディスプレイモジュール２００との間には、また他の絶縁層（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ことを防止することができる。
図４ｅは、本発明の実施形態による圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０がディスプレイモジュール２００の下部面上に形成される場合を例示する。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７は、本発明の実施形態による圧力検出のための電極シートに含まれた圧力電極のパターンを例示する。図７ａ〜図７ｃでは、電極シート４４０に含まれる第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを例示する。図７ａ〜図７ｃに例示された圧力電極のパターンを有する電極シート４４０は、基板３００の上部また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。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、第１電極４５０及び第２電極４６０が含まれた電極層と基準電位層（ディスプレイモジュール２００または基板３００）との間の距離によって変わり得る。
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り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が互いに向かい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７ｂ及び図７ｃには、第１電極４５０と第２電極４６０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。
このように第１電極４５０と第２電極４６０は同一の層に形成された形態において、図９（ａ）に示された第１電極４５０と第２電極４６０それぞれは、図１４ａに示されたように、菱形形態の複数の電極で構成されてもよい。ここで、複数の第１電極４５０は、第１軸方向に互いにつながった形態であり、複数の第２電極４６０は、第１軸方向と直交する第２軸方向に互いにつながった形態であり、第１電極４５０及び第２電極４６０のうちの少なくとも一つは、それぞれの複数の菱形形態の電極がブリッジを介して連結されて第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに絶縁された形態であってもよい。また、この時、図９（ａ）に示された第１電極４５０と第２電極４６０は、図１４ｂに示された形態の電極で構成されてもよい。
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電極層を構成しても構わない。図９（ｂ）は、第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に具現された場合の断面を例示する。図９（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。すなわち、電極シート４４０は、第１絶縁層４７０ないし第３絶縁層４７２、第１電極４５０及び第２電極４６０を含んで構成されてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０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は、図１４ｃに示されたように、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。または、図１４ａに示されたように、菱形形態の第１電極４５０と第２電極４６０がそれぞれ異なる層に位置してもよい。
以上で、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ものが例示される。しかし、電極シート４４０は、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または基板３００）との間の静電容量、すなわち、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もできる。この時、駆動信号は、前記一つの圧力電極に印加され、圧力電極とグランド層との間の自己静電容量の変化が前記圧力電極から感知されてもよい。
例えば、図４ｃにおいて電極シート４４０に含まれる圧力電極は、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り距離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得る。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、くし形態またはフォーク形状を有する必要はなく、図７ｄ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９（ｃ）は、電極シート４４０が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の断面を例示する。図９（ｃ）に例示されたように、第１電極４５０を含む電極シート４４０は、基板３００またはディスプレイモジュール２００上に配置されてもよい。
図４ｆは、圧力電極４５０，４６０がスペーサ層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た場合を例示する。電極シートは、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１と第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２で構成されてもよい。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４ｆでは、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ものを例示する。
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は撓んだり押圧され得る。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増加し得る。したがって、受信電極を介して取得される感知信号において、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。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０に対するパターンは、それぞれ図７ｄに例示されたような形状を有してもよい。すなわち、図４ｆにおいて、第１電極４５０と第２電極４６０は互いに異なる層に形成されるので、第１電極４５０及び第２電極４６０は、くし形状また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９（ｄ）は、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１が基板３００上に付着され、第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合の断面を例示する。図９（ｄ）に例示されたように、第１電極４５０を含む第１電極シート４４０−１は基板３００上に配置されてもよい。また、第２電極４６０を含む第２電極シート４４０−２は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されてもよい。
図９（ａ）と関連して説明されたところと同様に、圧力電極４５０，４６０が付着される基板３００また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又は弱いグランド電位を示す場合、図９（ａ）〜図９（ｄ）において電極シート４４０は基板３００またはディスプレイモジュール２００と接触するように配置される第１絶縁層４７０，４７０−１，４７０−２の下部にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、電極シート４４０は、グランド電極（図示せず）を挟んで第１絶縁層４７０，４７０−１，４７０−２と向かい合うように位置する追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。
図５ａ〜図５ｉは、タッチ入力装置に本発明の実施形態による電極シートが適用される第２例を例示する。本発明の第２例は、図４ａ〜図４ｆを参照して説明された第１例と類似し、以下ではその差異点を中心に説明する。
図５ａは、第２例により電極シート４４０が配置されたタッチ入力装置の断面図である。
本発明の第２例によるタッチ入力装置１０００においては、別途のスペーサ層及び／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の内部また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、これについては図５ｂ〜図５ｉを参照して詳細に見てみる。
図５ｂは、本発明の第２例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５ｂで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５ｂ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を含んで構成され得る。ＬＣＤパネル２００Ａは、それ自体が発光することができず、ただし、光を遮断ないし透過を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様々の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された技術であり、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５ｂにおいて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）、又は、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、一般的に線光源また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損失され得る。反射板２４０は、このような損失された光を導光板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）により散乱された光は直接目に入ってくるので、導光板２３２のパターンがそのまま映ることになり得る。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、光拡散及び光向上シート２３１、及びランプ（図示せず）などが、許容数値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保持するようにしてくれるフレーム（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。例えば、プリズムシートは２枚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を介して再び導光板２３２に再入射されてもよい。この時、第１エアギャップ２２０−２を保持できるように、導光板２３２と反射板２４０との間として端にはディスプレイモジュールフレーム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、第２エアギャップ２２０−１を保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ディスプレイモジュールフレーム２２１−１が含まれてもよい。
この時、ディスプレイモジュールフレーム２２１−１，２２１−２は、弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、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、ディスプレイモジュールフレーム２２１−１，２２１−２が圧力によって形体の変形がなくても、ＬＣＤパネル２００Ａと光拡散及び光向上シート２３１との間の距離または導光板２３２と反射板２４０との間の距離が変わることにより、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
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は自体で第１エアギャップ２２０−２及び／又は第２エアギャップ２２０−１と同じ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ついて説明したが、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。
また、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイモジュール２００の下部にカバー部材（図示せず）をさらに含んで構成されてもよい。カバー部材は、反射板２４０を外部衝撃や異物流入に伴う汚染などから保護するための部材で、メタル（metal）で構成されてもよい。この場合、本発明の実施形態による基板３００は、カバー部材であってもよい。
したがって、本発明の第２例によるタッチ入力装置１０００は、圧力検出のために別途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５ｂ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、圧力を検出できる電極シート４４０をタッチ入力装置１０００に挿入することにより、費用を節減及び／又は工程を簡素化することができる。図５ｃは、本発明の第２例によるタッチ入力装置の斜視図である。図５ｃでは、図４ｂに示された第１例と異なり、スペーサ層４２０を保持するためのフレーム４３０が含まれなくてもよい。
図５ｄは、第２例によるタッチ入力装置の断面図を例示する。図５ｄに示されたように、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０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５ｄ〜図５ｉ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）の形態で具現され得るので、該厚さは非常に小さいこともある。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たが、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得る。図５ｄ及び図５ｅにおいて、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０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との間が離隔されるように示したが、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５ｄにおいては、ディスプレイモジュール２００がスペーサ層２２０、ディスプレイモジュールフレーム２２１及び基準電位層２７０を含むもので示される。
スペーサ層２２０は、図５ｂ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の製造時に含まれる第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、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、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５ｄ、図５ｅ、図５ｈ、及び図５ｉでは、機能的に一つのスペーサ層２２０を含むもので示される。
本発明の第２例による、タッチ入力装置１０００は、図２ａ〜図２ｃにおいてディスプレイモジュール２００Ａ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の製造時に自体で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してもよく、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途のカバーまたはフレーム（frame）を介してディスプレイモジュール２００を包む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、第２例によるタッチ圧力装置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５ｅは、図５ｄ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は撓んだり押圧され得る。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て、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
この時、ディスプレイモジュールフレーム２２１は弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、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、ディスプレイモジュールフレーム２２１が圧力によって形体の変形がなくても、基準電位層２７０と圧力電極４５０，４６０との間の距離が変わ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。
本発明の第２例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り撓んだり押圧され得る。この時、図５ｅ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）の撓み又は押圧は、無かったり減少され得る。図５ｅでは、ディスプレイモジュール２００の最下部では撓み又は押圧が全くないもので示されたが、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圧があり得るが、スペーサ層２２０を介してその程度が緩和され得る。
第２例による圧力電極を含む電極シート４４０の構造及び付着方法は、第１例を参照して説明されたことと同一であるため、以下で省略する。
図５ｆは、図５ｄを参照して説明した実施形態の変形例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５ｆでは、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を製造する際にディスプレイモジュール２００と基板３００との間は完全に付着されないので、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用いることにより、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／費用が節減され得る。図５ｆ及び図５ｇでは、エアギャップであるスペーサ層２２０がディスプレイモジュール２００の内部に位置しないもので示されているが、図５ｆ及び図５ｇでは、追加的にスペーサ層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５ｇは、図５ｆ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５ｄと同様に、タッチ入力装置１０００に対するタッチ時にディスプレイモジュール２００が撓んだり押圧され得る。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４２０により、基準電位層２７０と圧力電極４５０，４６０との間の距離ｄがｄ’に減少し得る。これにより、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てタッチ圧力の大きさを算出することができる。
この時、図５ｇに示されはしなかったが、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離を保持させてくれるフレームがディスプレイモジュール２００又は基板３００の縁に形成されてもよい。この時、フレームは弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、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、フレームが圧力により形体の変形がなくても、基準電位層２７０と圧力電極４５０，４６０との間の距離が変わ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５ｈは、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０がディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されたものを例示する。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５ｈ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との間が離隔されるように示したが、これは単に説明のためのものであり、この両者間は離隔されないように構成されてもよい。もちろん、図５ｆ及び図５ｇと同様にディスプレイモジュール２００と基板３００との間はスペーサ層４２０で離隔されてもよい。
第１例の場合と同様に、図５ｄ〜図５ｈを参照して説明された第２例における圧力電極４５０，４６０もまた図７ａ〜図７ｃに示されたようなパターンを有してもよく、以下で詳細な説明は重複するので省略する。
図５ｉは、圧力電極４５０，４６０を含む第１電極シート４４０−１と第２電極シート４４０−２それぞれが基板３００の上部面及びディスプレイモジュール２００の下部面上に配置された場合を例示する。図５ｉでは、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ものを例示する。図５ｉ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、この両者間はエアギャップで離隔されたり、この両者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ずれるように形成されてもよい。
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が撓んだり押圧されて第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が減少し得る。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、第１電極４５０及び第２電極４６０は、図７ｅに示されたようなパターンを有してもよい。図７ｅに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とが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。
図６ａ〜図６ｈは、本発明の第３例によるタッチ入力装置を例示する。第３例は第１例と類似し、以下ではその差異点を中心に説明する。
図６ａは、本発明の第３例によるタッチ入力装置の断面図である。第３例において圧力検出モジュール４００に含まれる圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０がタッチ入力装置１０００に挿入されてもよい。この時、図６ａにおいて、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０が基板３００及びディスプレイモジュール２００と離隔されるように配置されたが、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０は、基板３００とディスプレイモジュール２００の何れか一つと接して形成されてもよい。
本発明の第３例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、電極シート４４０は基板３００又はディスプレイモジュール２００とスペーサ層４２０を挟んで離隔されるように基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着されてもよい。
図６ｂは、第１方法により電極シート４４０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又はディスプレイモジュール２００上に付着されたものが示される。
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フレーム４３０が形成されてもよい。図６ｃにおいて、フレーム４３０は電極シート４４０の全ての縁（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、フレーム４３０は電極シート４４０の縁のうちの少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にのみ形成されてもよい。この時、図６ｃに示されたように、フレーム４３０は電極パターン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がフレーム４３０を介して基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着される時、圧力電極４５０，４６０が基板３００又はディスプレイモジュール２００と所定の距離離隔されていてもよい。実施形態により、フレーム４３０は基板３００の上部面また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。また、フレーム４３０は両面接着テープであってもよい。図６ｃでは、電極シート４４０は圧力電極４５０，４６０のうち一つの圧力電極のみを含むものを例示している。
図６ｄは、第２方法により電極シート４４０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又はディスプレイモジュール２００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又はディスプレイモジュール２００に固定させることができる。このために、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又はディスプレイモジュール２００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又はディスプレイモジュール２００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と当接する面側にのみ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又はディスプレイモジュール２００に固定させても、電極シート４４０と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には所定の空間、すなわち、エアギャップ４２０が存在し得る。これは、電極シート４４０と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間が直接接着剤で付着されたものでなく、かつ、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の表面は扁平でなくてもよいためである。図６ｄにおけるエアギャップ４２０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。
以下では、図６ｂに示されたような第１方法により電極シート４４０が基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着された場合を例に挙げて本発明の第３例を説明するが、同一の説明は、第２方法など任意の方法により基板３００又はディスプレイモジュール２００と離隔されて電極シート４４０が付着される場合にも適用されてもよい。
図６ｅは、本発明の第３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６ｅに示されたように、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０は、特に圧力電極４５０，４６０が形成された領域において基板３００とスペーサ層４２０に離隔されつつ基板３００に付着されてもよい。図６ｅにおいて、ディスプレイモジュール２００が電極シート４４０と接触されるように示されているが、これは単に例示に過ぎず、ディスプレイモジュール２００は電極シート４４０と離隔されて位置してもよい。
図６ｆは、図６ｅ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。基板３００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は撓んだり押圧され得る。これにより、電極シート４４０が押圧されて電極シート４４０に含まれた圧力電極４５０，４６０と基板３００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の減少により基板３００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６ｅ及び図６ｆに示されたように、本発明の第３例によるタッチ入力装置１０００は、電極シート４４０が付着された基板３００と電極シート４４０との間の距離変化によりタッチ圧力を検出することができる。この時、電極シート４４０と基板３００との間の距離ｄは非常に小さいので、タッチ圧力による距離ｄの微細な変化にもタッチ圧力を精密に検出することができる。
図６ｇは、圧力電極４５０，４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着されるものを例示する。図６ｈは、図６ｇ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。この時、ディスプレイモジュール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ディスプレイモジュール２００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６ｇ及び図６ｈに示されたように、本発明の第３例によるタッチ入力装置１０００は、電極シート４４０が付着されたディスプレイモジュール２００と電極シート４４０との間の距離変化により、タッチ圧力を検出することもできることが分かる。
例えば、実施形態により、電極シート４４０と基板３００との間の距離に比べてディスプレイモジュール２００と電極シート４４０との間の距離はさらに小さいこともある。また、例えば、電極シート４４０とグランド電位であるディスプレイモジュール２００の下部面の間の距離は、電極シート４４０とディスプレイモジュール２００内に位置するＶｃｏｍ電位層及び／又は任意のグランド電位層との距離より小さいこともある。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）を含んでもよく、このような遮蔽のための電極はＩＴＯで構成されてもよく、グランド電位層の役割を遂行することができる。
図６ｅ〜図６ｈに含まれた第１電極４５０及び第２電極４６０は、図７ａ〜図７ｃに示されたパターンを有してもよく、詳細な説明は重複するので省略する。
図６ａ〜図６ｈにおいて、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よい。図９（ｂ）に例示されたように、電極シート４４０において第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、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。
また、実施形態により、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、すなわち、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もできる。この時、圧力電極は、図７ｄ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。この時、図９（ｃ）に例示されたように、電極シート４４０において第１電極４５０は、第１絶縁層４７０上に形成され、第２絶縁層４７１で覆われてもよい。
図８ａ及び図８ｂは、本発明による電極シート４４０が適用されたタッチ入力装置においてタッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。図８ａ及び図８ｂでは電極シート４４０が基板３００に付着された場合が示されているが、以下の説明は電極シート４４０がディスプレイモジュール２００に付着された場合にも同一に適用されてもよい。
タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で電極シート４４０と基板３００との間の距離がこれ以上近づかない状態に至り得る。このような状態を以下では飽和状態と指称する。例えば、図８ａに例示されたように、力ｆでタッチ入力装置１０００を押圧する時、電極シート４４０と基板３００は接して、これ以上距離が近づくことはできない。この時、図８ａの右側において、電極シート４４０と基板３００とが接触する面積はａと表示され得る。
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、基板３００と電極シート４４０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。例えば、図８ｂに例示されたように、ｆよりさらに大きい力Ｆでタッチ入力装置１０００を押圧すれば、電極シート４４０と基板３００とが接触する面積がさらに大きくなり得る。図８ｂの右側において、電極シート４４０と基板３００とが接触する面積はＡと表示され得る。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よ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よ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。
図８ａ及び図８ｂは、第３例を参照して説明されるが、図８ａ及び図８ｂを参照した説明は、第１例ないし第２例及び下で説明する第４実施例にも同様に適用されてもよいことは自明である。より具体的に、圧力電極４５０，４６０とグランド層又は基準電位層２００，３００，２７０との間の距離がこれ以上近づくことができない飽和状態にある飽和面積の変化によって、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
図１０ａ及び図１０ｂは、本発明の第４例によるタッチ入力装置を例示する。本発明の第４例によるタッチ入力装置１０００は、電極シート４４０を挿入することによってタッチ入力装置の上部面だけでなく下部面に圧力を印加する場合にもタッチ圧力を感知することができる。本明細書においてタッチ表面としてタッチ入力装置１０００の上部面はディスプレイモジュール２００の上部面と指称されてもよく、これは、ディスプレイモジュール２００の上部表面だけでなく、ディスプレイモジュール２００を図面の上側で覆っている表面を含んでもよい。また、本明細書においてタッチ表面としてタッチ入力装置１０００の下部面は、基板３００の下部面と指称されてもよく、これは基板３００の下部表面だけでなく図面の下側で基板３００を覆っている表面を含んでもよい。
図１０ａでは、第１例において圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０がディスプレイモジュール２００の下部面上に位置する場合として、基板３００の下部面に圧力を印加して基板３００が押圧又は撓みを介して基板３００と圧力電極４５０，４６０との間の距離が変化する場合を例示する。この時、基準電位層である基板３００との距離が変化することにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量又は第１電極４５０又は第２電極４６０と基板３００との間の静電容量が変化するので、タッチ圧力を検出することができる。
図１０ｂでは、第３例において電極シート４４０が基板３００に付着された場合として、基板３００の下部面に圧力を印加して基板３００が押圧又は撓みを介して基板３００と電極シート４４０との間の距離が変化する場合を例示する。図１０ａの場合と同様に、基準電位層である基板３００との距離が変化することにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量又は第１電極４５０又は第２電極４６０と基板３００との間の静電容量が変化するので、タッチ圧力を検出することができる。
図１０ａ及び図１０ｂにおいて、第１例及び第３例の一部に対して第４例を説明したが、第４例は第１例ないし第３例として基板３００の下部面に圧力を印加し、基板３００が撓み又は押圧によって第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量、又は、第１電極４５０と基準電位層２００，３００，２７０との間の静電容量が変化する場合に全て適用されてもよい。例えば、図４ｃに示されたような構造において、基板３００が撓み又は押圧を介して圧力電極４５０，４６０とディスプレイモジュール２００との間の距離が変化することができ、これにより、圧力検出が可能であり得る。
図４〜図１０に示されたように、本発明による電極シート４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、圧力電極４５０，４６０から検出される静電容量の変化量からタッチ圧力の大きさを検出することになる。この時、圧力電極４５０，４６０から検出される静電容量は、圧力電極４５０，４６０と基準電位層との間の距離変化だけでなく、温度を含む周囲環境の変化によっても変化することになるので、その正確度が落ちる。特に、外部気温の変化及びバッテリの発熱などによって、圧力電極４５０，４６０の温度が大きく変化し得る。したがって、検出される静電容量の変化量の中から温度を含む周囲環境の変化による静電容量の変化量を除いた、圧力電極４５０，４６０と基準電位層との間の距離変化による静電容量の変化量のみを検出できてこそ、タッチ圧力の大きさを正確に検出することができる。
これのために、圧力電極４５０，４６０に駆動信号を印加し、圧力電極４５０，４６０から感知信号を受信するスキャン時毎に、又は、所定周期に合わせてリセットプロセスが反復的に実行されるようにすることができる。リセットプロセスは、基準になる静電容量をリセット時点に合わせて再設定することになる。このような、リセットプロセスは、タッチセンシングＩＣ１５０にソフトウェアの形式で搭載されて駆動されることになるが、タッチ圧力検出のための駆動信号印加時間区間及び感知信号受信時間区間とは区分される時間に駆動されなければならないので、タッチ圧力検出の効率が落ちることがある。また、入力されたタッチが解除されないで引き続いて保持される場合、その保持される期間の間はリセットプロセスが駆動されないため、その保持される期間の間の温度変化による静電容量の変化を除外させることができない短所がある。
図３ｂに示されたように、本発明による電極シート４４０は、圧力電極４５０，４６０及び基準圧力電極４８０を含んでもよい。このような基準圧力電極４８０は、タッチ圧力が印加されても基準電位層との距離変化が無かったり、相対的に非常に小さい位置に配置され得るため、基準圧力電極４８０で検出される静電容量は、温度を含む周囲環境の変化によってのみ主に変化することになる。この時、圧力電極４５０，４６０で検出される静電容量と基準圧力電極４８０で検出される静電容量とを用いてタッチ表面に印加される圧力の大きさを計算することができる。タッチ表面に印加される圧力の大きさは純粋な圧力による静電容量の変化量（ΔCm_press）に基づいて計算されてもよいが、純粋な圧力による静電容量の変化量（ΔCm_press）は、圧力電極４５０，４６０で検出される静電容量（Cm_press_electrode）及び基準圧力電極４８０で検出される静電容量（Cm_reference_electrode）を用いて、次のような式で求めることができる。
ΔCm_press＝α1×Cm_press_electrode−α2×Cm_reference_electrode
ここで、α１及びα２は、圧力を検出するのに用いられる圧力電極４５０，４６０で検出される静電容量と基準圧力電極４８０で検出される静電容量の基本的な差を補正するための定数であり得る。具体的に、静電容量は電極の面積に比例するので、α２／α１は、基準圧力電極４８０の面積に対する圧力を検出するのに用いられる圧力電極４５０，４６０の面積の比率であり得る。
すなわち、基準圧力電極４８０で検出される静電容量から計算された基準静電容量（α2×Cm_reference_electrode）と圧力を検出するのに用いられる圧力電極４５０，４６０で検出される静電容量から計算された検出静電容量（α1×Cm_press_electrode）との差からタッチ表面に印加される圧力の大きさを計算することができる。この時、α１又はα２の値が１であり得る。
具体的に、図３ｂ〜図３ｈに示されたように、本発明による基準圧力電極４８０は、圧力電極４５０，４６０の外側に配置されてもよい。圧力電極４８０が圧力電極４５０，４６０の外側に配置されれば、図３ｃに示されたように、タッチ表面に圧力が印加された時、圧力が印加された位置の下部に配置された圧力電極４５０，４６０と基準電位層との距離変化より基準圧力電極４８０と基準電位層との距離変化がさらに小さくなる。したがって、基準圧力電極４８０と基準電位層との距離変化により、基準圧力電極４８０で検出される静電容量が変化する大きさが、圧力電極４５０，４６０と基準電位層との距離変化により、圧力電極４５０，４６０で検出される静電容量が変化する大きさよりさらに小さくなる。
また、基準圧力電極４８０は、タッチ入力装置１０００の画面がディスプレイされない領域の下部に配置されてもよい。基準圧力電極４８０がタッチ入力装置１０００の画面がディスプレイされない領域の下部に配置されれば、基準圧力電極４８０が位置した領域、すなわち、画面がディスプレイされない領域ではタッチ入力が認識されないので、圧力電極４８０で検出される静電容量はタッチ圧力による静電容量の変化を含めなくてもよい。
また、基準圧力電極４８０は、タッチ入力装置１０００に入力されるタッチの位置が感知されない領域の下部に配置されてもよい。具体的に、基準圧力電極４８０は、図１に示されたタッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸまたは受信電極ＲＸが配置された領域以外の領域の下部に配置されてもよい。また、駆動電極ＴＸまたは受信電極ＲＸとタッチセンシングＩＣ１５０とを連結する伝導性トレース（conductive trace）が配置されたベゼル領域の下部に配置されてもよい。同様に、基準圧力電極４８０がタッチ入力装置１０００に入力されるタッチの位置が感知されない領域の下部に配置されれば、基準圧力電極４８０が位置した領域ではタッチ入力が認識されないので、圧力電極４８０で検出される静電容量はタッチ圧力による静電容量の変化を含めなくてもよい。
タッチ入力装置１０００の縁に配置され、圧力電極４５０，４６０と基準電位層とを離隔させるフレーム４３０は弾性がない物質で構成されてもよいので、ディスプレイモジュール２００に圧力が印加されてもフレーム４３０が圧力によって形体の変形が無いか又は非常に小さい。したがって、基準圧力電極４８０が図３ｂ〜図３ｈに示されたように、タッチ入力装置１０００の縁にだけ配置される場合、タッチ圧力が印加されても基準圧力電極４８０と基準電位層との間の距離変化が無いか又は相対的に非常に小さいため、基準圧力電極４８０で検出される静電容量は、温度を含む周囲環境の変化によってのみ主に変化することになる。具体的に、図３ｃ及び図３ｄに示されたように、フレーム４３０と隣接した位置に基準圧力電極４８０が配置されてもよい。また、図３ｅ及び図３ｆに示されたように、フレーム４３０の上部または下部に基準圧力電極４８０が配置されてもよい。
前記では、図４ａ〜図４ｅ、図６ａ〜図６ｈ、又は、８ａ〜８ｂに示されたように、圧力電極４５０，４６０がディスプレイモジュール２００又は基板３００の一面に形成され、基準電位層がディスプレイモジュール２００又は基板３００であり、基準電位層と圧力電極４５０，４６０とを離隔させるフレーム４３０がディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置される形態のタッチ入力装置１０００について説明したが、これに限定されず、図５ａ〜図５ｉに示されたように、基準電位層がディスプレイモジュール２００の内部に位置し、基準電位層と圧力電極４５０，４６０とを離隔させるフレームがディスプレイモジュールフレーム２２１，２２１−１，２２１−２の場合にも適用可能である。
図３ｇ及び図３ｈに示されたように、基準圧力電極４８０は複数の電極で構成されてもよい。具体的に、基準圧力電極４８０は、第１基準圧力電極４８０−１、第２基準圧力電極４８０−２及び／又は第３基準圧力電極４８０−３を含んでもよい。図３ｃ及び図３ｄに示されたフレーム４３０と隣接した位置に配置された基準圧力電極４８０の上部に圧力が印加される場合、変形がないフレーム４３０により基準圧力電極４８０と基準電位層との間の距離変化が小さいが完全に無くなりはしない。これに反し、圧力が印加された位置で相対的に遠い位置に配置された基準圧力電極４８０と基準電位層との間の距離変化が、圧力が印加された位置で相対的に近い位置に配置された基準圧力電極４８０と基準電位層との間の距離変化よりさらに小さい。したがって、圧力印加位置により、圧力印加位置から遠い位置に配置された基準圧力電極４８０を使用するようになれば、もう少し圧力検出の正確性を高めることができる。例えば、図３ｇに示されたＰ位置に圧力が印加される場合、圧力印加位置から遠い位置に配置された第１基準圧力電極４８０−１を基準圧力電極として使用することができる。
図３ｂ〜図３ｈでは、電極シート４４０が圧力電極４５０，４６０と区別される基準圧力電極４８０を別途含む場合について説明したが、図３ｉに示されたように、電極シート４４０に含まれた複数の圧力電極４５０，４６０のうちの少なくとも一つを基準圧力電極として使用することもできる。具体的に、圧力電極４５０，４６０は、第１圧力電極及び第２圧力電極を含んでもよい。この時、圧力検出の正確性を高めるために、第１圧力電極と第２圧力電極のうち、圧力印加位置から遠い位置に配置された電極を基準圧力電極として使用することができる。例えば、図３ｉに示されたＰ位置に圧力が印加される場合、圧力印加位置から遠い位置に配置された圧力電極Ｒを基準圧力電極として使用することができる。
図３ｊに示されたタッチ入力装置１０００は、圧電センサのように直接圧力が伝達されれば電圧または抵抗などの物性が変化し、圧力を検出する圧力センサは圧力検出センサ６５０及び基準圧力センサ６８０を含んでもよい。この時、図３ｊに示されたように、基準圧力センサ６８０をタッチ入力装置１０００の縁にのみ配置し、タッチ圧力が印加されてもディスプレイモジュール２００が基準圧力センサ６８０に接触しないように基準圧力センサ６８０の高さを圧力検出センサ６５０より小さくすれば、基準圧力センサ６８０で検出される物性は温度を含む周囲環境の変化によってのみ変化することになる。同様に、基準圧力センサ６８０で検出される物性から基準物性を計算し、この基準物性と圧力検出センサ６５０で検出される物性との差からタッチ表面に印加される圧力の大きさを計算することができる。
以上で詳しく見てみたように、本発明の実施形態による電極シート４４０が適用されるタッチ入力装置１０００を介して圧力を検出するために、圧力電極４５０，４６０で発生する静電容量の変化を感知する必要がある。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、圧力検出の動作のための圧力センシングＩＣ形態で圧力検出装置を追加で含むことも可能である。本発明の実施形態による圧力検出モジュール４００は、圧力検出のための電極シート４４０だけでなく、このような圧力検出装置を包括する構成であってもよい。
このような場合、図１に例示されたように、駆動部１２０、感知部１１０、及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むことになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。
実施形態により、タッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００の作動のためのタッチ検出装置を用いて、電極シート４４０に圧力検出のための駆動信号を印加し、電極シート４４０から感知信号の入力を受けてタッチ圧力を検出することもできる。以下では、第１電極４５０が駆動電極であり、第２電極４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。
このため、本発明の実施形態による電極シート４４０が適用されるタッチ入力装置１０００において、第１電極４５０は駆動部１２０から駆動信号の印加を受け、第２電極４６０は感知信号を感知部１１０に伝達することができる。制御部１３０は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行すると同時に圧力検出のスキャニングを遂行するようにしたり、又は、制御部１３０は時分割して第１時間区間にはタッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するようにして、第１時間区間とは異なる第２時間区間には圧力検出のスキャニングを遂行するように制御信号を生成することができる。
したがって、本発明の実施形態において、第１電極４５０と第２電極４６０とは電気的に駆動部１２０及び／又は感知部１１０に連結されなければならない。この時、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出装置は、タッチセンシングＩＣ１５０としてタッチセンサパネル１００の一端、又は、タッチセンサパネル１００と同一平面上に形成されるのが一般的である。電極シート４４０に含まれた圧力電極４５０，４６０は、任意の方法でタッチセンサパネル１００のタッチ検出装置と電気的に連結されてもよい。例えば、圧力電極４５０，４６０は、ディスプレイモジュール２００に含まれた第２ＰＣＢ２１０を用いてコネクタ（connector）を介してタッチ検出装置に連結されてもよい。例えば、図４ｂ及び図５ｃに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０からそれぞれ電気的に延びる伝導性トレースは、第２ＰＣＢ２１０などを介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されてもよい。
図１１ａ及び図１１ｂは、圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着される場合を示す。図１１ａ及び図１１ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００は、下部面の一部にディスプレイパネルの作動のための回路が実装された第２ＰＣＢ２１０が示される。
図１１ａは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の一端に連結されるように電極シート４４０をディスプレイモジュール２００の下部面に付着する場合を例示する。この時、第１電極４５０と第２電極４６０は、第２ＰＣＢ２１０の一端に両面伝導性テープを用いて連結されてもよい。具体的に、電極シート４４０の厚さ及び電極シート４４０が配置されるディスプレイモジュール２００と基板３００との間隔が非常に小さいため、別途のコネクタを使用するより、両面導電性テープを用いて第１電極４５０及び第２電極４６０を第２ＰＣＢ２１０の一端に連結する方が厚さを減らすことができるので、効果的である。第２ＰＣＢ２１０上には圧力電極４５０，４６０をタッチセンシングＩＣ１５０など必要な構成まで電気的に連結することができるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳細な説明は、図１２ａ〜図１２ｃを参照して説明する。図１１ａに例示された圧力電極４５０，４６０を含む電極シート４４０の付着方法は、基板３００に対しても同様に適用され得る。
図１１ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０が別途の電極シートで製作されず、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０に一体型で形成された場合を例示する。例えば、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の製作時に、第２ＰＣＢに一定の面積を割愛して、あらかじめディスプレイパネルの作動のための回路だけでなく、第１電極４５０と第２電極４６０に該当するパターンまで印刷することができる。第２ＰＣＢ２１０には、第１電極４５０及び第２電極４６０をタッチセンシングＩＣ１５０など必要な構成まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１２ａ〜図１２ｃは、圧力電極４５０，４６０または電極シート４４０をタッチセンシングＩＣ１５０に連結する方法を例示する。図１２ａ〜図１２ｃ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の外部に含まれた場合として、タッチセンサパネル１００のタッチ検出装置がタッチセンサパネル１００のための第１ＰＣＢ１６０に実装されたタッチセンシングＩＣ１５０に集積された場合を例示する。
図１２ａにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力電極４５０，４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合を例示する。図１２ａに例示されたように、スマートフォンのような移動通信装置において、タッチセンシングＩＣ１５０は第１コネクタ（connector）１２１を介してディスプレイモジュール２００のための第２ＰＣＢ２１０に連結される。第２ＰＣＢ２１０は、第２コネクタ２２４を介してメインボードに電気的に連結されてもよい。したがって、タッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１及び第２コネクタ２２４を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのＣＰＵ又はＡＰと信号をやり取りすることができる。
この時、図１２ａでは、電極シート４４０が図１１ｂに例示されたような方式でディスプレイモジュール２００に付着されたものが例示されるが、図１１ａに例示されたような方式で付着された場合にも適用されてもよい。第２ＰＣＢ２１０には、圧力電極４５０，４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結され得るように導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１２ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力電極４５０，４６０が第３コネクタ４７３を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合が例示される。図１２ｂにおいて、圧力電極４５０，４６０は第３コネクタ４７３を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのメインボードまで連結され、その後、第２コネクタ２２４及び第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０，４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離された追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０，４６０は、図３ｂ〜図３ｉに例示されたような電極シート４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０，４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７３を介してメインボードまで連結されてもよい。
図１２ｃにおいて、圧力電極４５０，４６０が第４コネクタ４７４を介して直接タッチセンシングＩＣ１５０に連結される場合が例示される。図１２ｃにおいて、圧力電極４５０，４６０は第４コネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。第１ＰＣＢ１６０には、第４コネクタ４７４からタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。これにより、圧力電極４５０，４６０は、第４コネクタ４７４を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０，４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離された追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。第２ＰＣＢ２１０と追加のＰＣＢとは互いに短絡されないように絶縁されていてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０，４６０は、図３ｂ〜図３ｉに例示されたような電極シート４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０，４６０から伝導性トレースなどを延長させて第４コネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。
図１２ｂ及び図１２ｃの連結方法は、圧力電極４５０，４６０がディスプレイモジュール２００の下部面だけでなく、基板３００上に形成された場合にも適用されてもよい。
図１２ａ〜図１２ｃでは、タッチセンシングＩＣ１５０が第１ＰＣＢ１６０上に形成されたＣＯＦ（chip on film）構造を仮定して説明された。しかし、これは単に例示に過ぎず、本発明は、タッチセンシングＩＣ１５０がタッチ入力装置１０００の実装空間３１０内のメインボード上に実装されるＣＯＢ（chip on board）構造の場合にも適用されてもよい。図１２ａ〜図１２ｃに対する説明から当該技術分野の当業者に他の実施形態の場合に圧力電極４５０，４６０のコネクタを介した連結が自明であろう。
以上では、駆動電極として第１電極４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２電極４６０が一つのチャネルを構成する圧力電極４５０，４６０について詳しく見てみた。しかし、これは単に例示に過ぎず、実施形態により、駆動電極及び受信電極はそれぞれ複数個のチャネルを構成して多重タッチ（multi touch）により多重の圧力検出が可能であり得る。
図１３ａ〜図１３ｄは、本発明の圧力電極が複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１３ａでは、第１電極４５０−１，４５０−２と第２電極４６０−１，４６０−２それぞれが２個のチャネルを構成する場合が例示される。図１３ａでは、第１チャネルを構成する第１電極４５０−１と第２電極４６０−１が第１電極シート４４０−１に含まれ、第２チャネルを構成する第１電極４５０−２と第２電極４６０−２が第２電極シート４４０−２に含まれるものを例示するが、２個のチャネルを構成する第１電極４５０−１，４５０−２と第２電極４６０−１，４６０−２が全て一つの電極シート４４０に含まれるように構成されてもよい。図１３ｂでは、第１電極４５０−１，４５０−２は２個のチャネルを構成するが、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。図１３ｃでは、第１電極４５０−１〜４５０−５と第２電極４６０−１〜４６０−５それぞれが５個のチャネルを構成する場合が例示される。この場合にも、５個のチャネルを構成する電極が全て一つの電極シート４４０に含まれるように構成されてもよい。図１３ｄでは、第１電極４５１〜４５９それぞれが９個のチャネルを構成し、全て一つの電極シート４４０に含まれるように構成する場合が例示される。
図１３ａ〜図１３ｄ及び図１４ａ〜図１４ｃに示されたように、複数のチャネルを構成する場合、それぞれの第１電極４５０及び／又は第２電極４６０からタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される導電性パターンが形成されてもよい。
ここで、図１３ｄに示された形態の複数のチャネルを構成する場合を例を挙げて説明する。この場合、限定された幅を有する第１コネクタ１２１に複数の導電性パターン４６１が連結されなければならないため、導電性パターン４６１の幅及び隣接した導電性パターン４６１との間隔が小さくなければならない。このような小さい幅及び間隔を有する導電性パターン４６１を形成するための微細工程をするためには、ポリエチレンテレフタレートよりはポリイミドが適合する。具体的に、導電性パターン４６１が形成される電極シート４４０の第１絶縁層４７０または第２絶縁層４７１は、ポリイミドで形成されてもよい。また、導電性パターン４６１を第１コネクタ１２１に連結するためにはんだ付け工程が必要であることがあるが、摂氏３００度以上のはんだ付け工程をするためには、相対的に熱に弱いポリエチレンテレフタレートよりは熱に強いポリイミドが適合する。この時、導電性パターン４６１が形成されない部分の第1絶縁層４７０または第２絶縁層４７１は、費用削減のためにポリエチレンテレフタレートで形成され、導電性パターン４６１が形成される部分の第１絶縁層４７０または第２絶縁層４７１はポリイミドで形成されてもよい。
図１３ａ〜図１３ｄ及び図１４ａ〜図１４ｃは、圧力電極が単数または複数のチャネルを構成する場合を例示し、多様な方法で圧力電極が単数または複数のチャネルで構成されてもよい。図１３ａ〜図１３ｃ及び図１４ａ〜図１４ｃにおいて、圧力電極４５０，４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される場合が例示されなかったが、図１２ａ〜図１２ｃ及びその他の方法で圧力電極４５０，４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。
以上で、第１コネクタ１２１または第４コネクタ４７４は両面伝導性テープであってもよい。具体的に、第１コネクタ１２１または第４コネクタ４７４が非常に小さい間隔の間に配置されるため、別途のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いる方が厚さを減らすことができるので、効果的である。
また、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、本発明を限定するものではなく、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。
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の外面として図２ｂにおいて上部面または下部面になってもよい。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。また、実施形態により、ディスプレイパネル２００Ａを動作するための電気的素子がタッチセンシングをするのに用いられるように具現されてもよい。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の外面として図２ｃにおいて上部面また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モジュール２００の上部面は、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４ｂは、本発明の第１例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、本発明の第１例で電極シート４４０は、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。この時、電極シート４４０を配置するためにタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００と基板３００との間を離隔させるスペーサ層４２０を含んでもよい。
図６ｇは、圧力電極４５０，４６０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着されるものを例示する。図６ｈは、図６ｇ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。この時、ディスプレイモジュール２００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ディスプレイモジュール２００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。

Claims (31)

  1. タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
    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配置された圧力電極と、
    前記ディスプレイモジュールの下部に配置された基準圧力電極と、
    を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されれば、前記圧力電極と基準電位層との間の距離が変わり、
    前記圧力電極で検出される静電容量は、前記距離変化によって変化し、
    前記基準圧力電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算する、
    タッチ入力装置。
  2. 前記基準圧力電極は、前記圧力電極の外側に配置される、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記基準圧力電極は、前記タッチ入力装置の画面がディスプレイされない領域の下部に配置される、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記基準圧力電極は、前記タッチ入力装置に入力されるタッチの位置が感知されない領域の下部に配置される、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  5. 弾性がない物質で形成され、前記圧力電極と前記基準電位層とを離隔させるフレーム、をさらに含み、
    前記フレームは、前記タッチ入力装置の縁に配置され、
    前記基準圧力電極は、前記フレームと隣接した位置に配置される、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  6. 弾性がない物質で形成され、前記圧力電極と前記基準電位層とを離隔させるフレーム、をさらに含み、
    前記フレームは、前記タッチ入力装置の縁に配置され、
    前記基準圧力電極は、前記フレームの上部または下部に配置される、
    請求項１に記載のタッチ入力装置。
  7. 前記基準圧力電極は、第１基準圧力電極及び第２基準圧力電極を含み、
    前記第１基準圧力電極と前記第２基準圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算する、
    請求項１ないし６の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  8. 前記タッチ表面に圧力が印加された時、前記圧力が印加された位置の下部に配置された前記圧力電極と前記基準電位層との距離変化よりも前記基準圧力電極と前記基準電位層との距離変化がさらに小さい、
    請求項１ないし６の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  9. 前記圧力電極は、複数のチャネルを構成する、
    請求項１ないし６の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  10. 前記複数のチャネルを用いて多重タッチに対する多重圧力検出が可能である、
    請求項９に記載のタッチ入力装置。
  11. 前記ディスプレイモジュールは前記圧力が印加されれば撓み、前記ディスプレイモジュールが撓むことにより前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離が変わる、
    請求項１ないし６の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  12. 前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュールの内部に配置される、
    請求項１ないし６の何れか一項に記載のタッチ入力装置。
  13. タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
    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配置された第１圧力電極及び第２圧力電極と、を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されれば、前記第１圧力電極と基準電位層との間の距離または前記第２圧力電極と基準電位層との間の距離が変わり、
    前記第１圧力電極または前記第２圧力電極で検出される静電容量は、前記距離変化によって変化し、
    前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に近い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算する、
    タッチ入力装置。
  14. 弾性がない物質で形成され、前記圧力電極と前記基準電位層とを離隔させるフレーム、をさらに含み、
    前記フレームは、前記タッチ入力装置の縁に配置され、
    前記第１圧力電極または前記第２圧力電極は、前記フレームと隣接した位置に配置される、
    請求項１３に記載のタッチ入力装置。
  15. 前記タッチ表面に圧力が印加された時、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に近い位置に配置された電極と前記基準電位層との距離変化よりも、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極と前記基準電位層との距離変化がさらに小さい、
    請求項１３または１４に記載のタッチ入力装置。
  16. 前記第１圧力電極及び第２圧力電極は、複数のチャネルを構成する、
    請求項１３または１４に記載のタッチ入力装置。
  17. 前記複数のチャネルを用いて多重タッチに対する多重圧力検出が可能である、
    請求項１６に記載のタッチ入力装置。
  18. 前記ディスプレイモジュールは前記圧力が印加されれば撓み、前記ディスプレイモジュールが撓むことにより前記第１圧力電極と基準電位層との間の距離または前記第２圧力電極と前記基準電位層との間の距離が変わる、
    請求項１３または１４に記載のタッチ入力装置。
  19. 前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュールの内部に配置される、
    請求項１３または１４に記載のタッチ入力装置。
  20. 基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に配置される電極シートにおいて、
    第１絶縁層及び第２絶縁層と、
    前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する圧力電極と、
    前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する基準圧力電極と、
    を含み、
    前記圧力電極で検出される静電容量は、前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化し、
    前記基準圧力電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ入力装置のタッチ表面に印加された圧力の大きさを計算するのに使用される、
    電極シート。
  21. 前記基準圧力電極は、前記圧力電極の外側に配置される、
    請求項２０に記載の電極シート。
  22. 前記基準圧力電極は、第１基準圧力電極及び第２基準圧力電極を含み、
    前記第１基準圧力電極と前記第２基準圧力電極のうち、前記圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記圧力電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを計算するのに使用される、
    請求項２０または２１に記載の電極シート。
  23. 前記圧力電極は、複数のチャネルを構成する、
    請求項２０または２１に記載の電極シート。
  24. 前記複数のチャネルを用いて多重タッチに対する多重圧力検出が可能である、
    請求項２３に記載の電極シート。
  25. 前記電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に付着され、
    前記ディスプレイモジュールは圧力が印加されれば撓み、前記ディスプレイモジュールが撓むことにより前記圧力電極と前記基準電位層との間の距離が変わる、
    請求項２０または２１に電極シート。
  26. 前記電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に付着され、
    前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュール内部に配置される、
    請求項２０または２１に電極シート。
  27. 基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に配置される電極シートにおいて、
    第１絶縁層及び第２絶縁層と、
    前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に位置する第１圧力電極及び第２圧力電極と、を含み、
    前記第１圧力電極で検出される静電容量が前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記第１圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化したり、前記第２圧力電極で検出される静電容量が前記電極シートと離隔されて位置する基準電位層と前記第２圧力電極との間の相対的な距離変化によって変化し、
    前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、圧力が印加された位置から相対的に遠い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された基準静電容量と、前記第１圧力電極と前記第２圧力電極のうち、前記圧力印加位置から相対的に近い位置に配置された電極で検出される静電容量から計算された検出静電容量との差に基づいて、前記タッチ入力装置のタッチ表面に印加された圧力の大きさを計算するのに使用される、
    電極シート。
  28. 前記第１圧力電極及び第２圧力電極は、複数のチャネルを構成する、
    請求項２７に記載の電極シート。
  29. 前記複数のチャネルを用いて多重タッチに対する多重圧力検出が可能である、
    請求項２８に記載の電極シート。
  30. 前記電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に付着され、
    前記ディスプレイモジュールは圧力が印加されれば撓み、前記ディスプレイモジュールが撓むことにより前記第１圧力電極と基準電位層との間の距離または前記第２圧力電極と前記基準電位層との間の距離が変わる、
    請求項２７に記載の電極シート。
  31. 前記電極シートは、基板及びディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置に付着され、
    前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュールの内部に配置される、
    請求項２７に記載の電極シート。

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