JP2020194589A - 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法 - Google Patents

遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】遮光層をタッチ入力装置に配置して圧力センサが光から遮蔽されて外部に見えないようにする遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法を提供する。【解決手段】タッチセンサパネルは、光を発光する有機物層280を含むディスプレイパネル200A、ディスプレイパネル200Aの下面に直接形成されてタッチセンサパネルに対するタッチ圧力を検出するための圧力センサ450及び光から圧力センサ450を遮蔽するための遮光層284、を含む。【選択図】図6c

Description

本発明は、遮光層を含むタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ入力
装置に含まれる圧力センサを光から遮蔽して外部に見えないようにする遮光層を含むタッ
チ入力装置に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられてい
る。例えば、ボタン(button)、キー(key)、ジョイスティック(joystick)、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入力装置(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。このようなタッチ入力装置は、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スクリーン上
のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチの圧力の大きさを検出することができるタ
ッチ入力装置に対する必要性が要求されている。
そして、タッチ入力装置にタッチの圧力の大きさを検出することができる圧力センサ
を形成しようとする場合、タッチ入力装置に含まれるディスプレイパネルの種類及びセン
サの材質により、圧力センサがユーザに見られかねないという問題が発生し得る。例えば
、ディスプレイパネルがOLEDである場合、有機物層で光が発光するので、有機物層よ
り下部に圧力センサが形成され、このような圧力センサが不透明な物質で構成される場合
、圧力センサがユーザに見られかねないという問題が発生し得る。
本発明の実施形態によれば、前述した問題点を解決するために、遮光層をタッチ入力
装置に配置して圧力センサが光から遮蔽されて外部に見えないようにすることにその目的
がある。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、光を発光する有機物層を含むディスプレ
イモジュール、前記ディスプレイモジュールの下面に直接形成されて前記タッチ入力装置
に対するタッチ圧力を検出するための圧力センサ、及び前記光から前記圧力センサを遮蔽
するための遮光層を含んでもよい。
本発明の一実施形態によれば、遮光層をタッチ入力装置に配置して圧力センサが光か
ら遮蔽されて外部に見えない。
本発明の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含まれる静電容量方式のタッチセンサ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、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールの構成を説明するための概念図である。 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の構成を説明するための概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示す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センサと遮光層との配置関係を示す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センサと遮光層との配置関係を示す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センサと遮光層との配置関係を示す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センサと遮光層との配置関係を示す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センサと遮光層との配置関係を示す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おいて、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 ロールタイプ印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 シートタイプ印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 リバースオフセット印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 インクジェット印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 スクリーン印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 フレキソ印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 転写印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態による圧力センサがストレインゲージである場合を示す図面である。
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形
態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を
実施するのに十分なように詳細に説明される。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。例えば、ここに記載
されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を
外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施
形態内の個別の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、
変更されてもよいことが理解されなければならない。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ことと均等なすべての範囲と共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。
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タッチ入力装置を説明する
。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル100及び圧力検出モジュール400を
例示するが、任意の方式でタッチ位置及び/又はタッチ圧力を検出することができるタッ
チセンサパネル100及び圧力検出モジュール400が適用されてもよい。
図1aは、本発明の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10及びこの動作のための構成の概略図である。図1aを参照すると、タッチセン
サ10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10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12、及び複数の受信電極RX1〜RXmから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11を含んでもよい。
図1aに示されたように、タッチセンサ10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1aにおいては、タッチセンサ10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とが対角線、同心円、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、又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。
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。
図16a及び図16bに示されたように、本発明の実施形態によるタッチセンサ10
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、後述することになるディスプレイパネル200Aの上面に形成され
てもよい。
また、図16c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、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TX
1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmの何れか一つは、ディスプレイパネル200
Aの上面に形成され、残りの一つは、後述することになるカバーの下面に形成されるか、
又はディスプレイパネル200Aの内部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)、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12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TX
1〜TXnと受信電極RX1〜RXmとの間に生成された静電容量Cm:14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:14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10をスキャン(
scan)すると指称すことができる。
例えば、感知部11は、それぞれの受信電極RX1〜RXmとスイッチを介して連結
された受信機(図示せず)を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該受信電極RX
の信号を感知する時間区間にオン(on)になって受信電極RXから感知信号が受信機で感
知され得るようにする。受信機は、増幅器(図示せず)及び増幅器の負(−)入力端と増
幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合された帰還キャパシタを含んで構成されて
もよい。この時、増幅器の正(+)入力端は、グランド(ground)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:1
4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11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10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11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13は、駆動部12と感知部11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13は、駆動制御信号を生成した後、駆動部12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13は、感知制御信号を生成した後、感知部11に伝達して感知部11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1aにおいて、駆動部12及び感知部11は、タッチセンサ10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13をさらに含んでもよい。タッチ検出装置は、タ
ッチセンサ10を含むタッチ入力装置において、後述することになるタッチセンサ制御器
1100に該当す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10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1
2及び感知部11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、図6a〜図6fにおいて、例えばタッチ回路基板(以下、タッチPCB
という)上に位置することができる。実施形態により、タッチセンシングICは、タッチ
入力装置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Cmが生成され、指のような客体がタッチセンサ10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1aにおいて、前記静電容量は、相互静電容量Cm(mu
tual capacitance)を表わすことができる。このような電気的特性を感知部11で感知し
、タッチセンサ10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10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10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10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。
以上では、駆動電極TXと受信電極RXとの間の相互静電容量の変化量に基づいて、
タッチ位置を感知するタッチセンサ10の動作方式について説明したが、本発明はこれに
限定されない。すなわち、図1bのように、自己静電容量(self-capacitance)の変化量
に基づいてタッチ位置を感知することも可能である。
図1bは、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる他の静電容量方式
のタッチセンサ10及びこの動作を説明するための概略図である。図1bに示されたタッ
チセンサ10には、複数のタッチ電極30が備えられる。複数のタッチ電極30は、図1
6dに示されたように、一定の間隔を置いて格子状に配置され得るが、これに限定されな
い。
制御部13により生成された駆動制御信号は駆動部12に伝達され、駆動部12は駆
動制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極30に駆動信号を印
加する。また、制御部13により生成された感知制御信号は感知部11に伝達され、感知
部11は感知制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極30から
感知信号の入力を受ける。この時、感知信号は、タッチ電極30に形成された自己静電容
量の変化量に対する信号であってもよい。
この時、感知部11が感知した感知信号によって、タッチセンサ10に対するタッチ
の有無及び/又はタッチ位置が検出される。例えば、タッチ電極30の座標をあらかじめ
知っているため、タッチセンサ10の表面に対する客体のタッチの有無及び/又はその位
置を感知できるようになる。
以上では、便宜上、駆動部12と感知部11とが別個のブロックに分かれて動作する
ものと説明したが、タッチ電極30に駆動信号を印加し、タッチ電極30から感知信号の
入力を受ける動作を、一つの駆動部及び感知部で遂行することも可能である。
以上で、タッチセンサ10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10は、前述の方法以外の表面静電容量方式、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:surfac
e acoustic wave)、赤外線(infrared)方式、光学的イメージング方式(optical imagi
ng)、分散信号方式(dispersive signal technology)、音声パルス認識(acoustic pul
se 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。
図2は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力
及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。ディスプレイ機能及び
タッチ位置の検出に加えてタッチ圧力を検出することができるように構成されたタッチ入
力装置1000において、制御ブロックは、前述したタッチ位置を検出するためのタッチ
センサ制御器1100、ディスプレイパネルを駆動するためのディスプレイ制御器120
0、及び圧力を検出するための圧力センサ制御器1300を含んで構成されてもよい。デ
ィスプレイ制御器1200は、タッチ入力装置1000の作動のためのメインボード(ma
in 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200Aに所望の
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、デ
ィスプレイ回路基板(以下、「ディスプレイPCB」という)に実装されてもよい。この
ような制御回路は、ディスプレイパネル制御IC、グラフィック制御IC(graphic cont
roller IC)、及びその他のディスプレイパネル200Aの作動に必要な回路を含んでも
よい。
圧力感知部を介して圧力を検出するための圧力センサ制御器1300は、タッチセン
サ制御器1100の構成と類似するように構成され、タッチセンサ制御器1100と類似
するように動作し得る。具体的に、圧力センサ制御器1300が、図1a及び図1bに示
されたように、駆動部、感知部及び制御部を含み、感知部が感知した感知信号によって圧
力の大きさを検出することができる。この時、圧力センサ制御器1300は、タッチセン
サ制御器1100が実装されたタッチPCBに実装されてもよく、ディスプレイ制御器1
200が実装されたディスプレイPCBに実装されてもよい。
実施形態により、タッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧
力センサ制御器1300は、互いに異なる構成要素としてタッチ入力装置1000に含ま
れてもよい。例えば、タッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧
力センサ制御器1300は、それぞれ互いに異なるチップ(chip)で構成されてもよい。
この時、タッチ入力装置1000のプロセッサ1500は、タッチセンサ制御器1100
、ディスプレイ制御器1200及び圧力センサ制御器1300に対するホスト(host)プ
ロセッサとして機能することができる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、携帯電話(cell phone)、PD
A(Personal Data Assistant)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(tab
let Personal Computer)、MP3プレーヤ、ノートパソコン(notebook)などのような
ディスプレイ画面及び/又はタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
このようなタッチ入力装置1000を薄く(slim)軽量(light weight)に製作する
ために、上述したように別個に構成されるタッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制
御器1200及び圧力センサ制御器1300が、実施形態により、一つ以上の構成で統合
され得る。これに加えて、プロセッサ1500にこれらそれぞれの制御器が統合されるこ
とも可能である。これと共に、実施形態により、ディスプレイパネル200Aにタッチセ
ンサ10及び/又は圧力感知部が統合され得る。
実施形態によるタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するためのタッ
チセンサ10がディスプレイパネル200Aの外部または内部に位置し得る。実施形態に
よるタッチ入力装置1000のディスプレイパネル200Aは、液晶表示装置(LCD:Liq
uid 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、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。
図3a及び図3bは、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の構成を説明するための概念図である。まず、図3aを参照
し、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aを含むディスプレイモジュール2
00の構成を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はLCDパネルであるディ
スプレイパネル200A、ディスプレイパネル200Aの上部に配置される第1偏光層2
71及びディスプレイパネル200Aの下部に配置される第2偏光層272を含んでもよ
い。また、LCDパネルであるディスプレイパネル200Aは、液晶セル(liquid cryst
al cell)を含む液晶層250、液晶層250の上部に配置される第1基板層261及び
液晶層250の下部に配置される第2基板層262を含んでもよい。この時、第1基板層
261はカラーフィルタガラス(color filter glass)であってもよく、第2基板層26
2はTFTガラス(TFT glass)であってもよい。また、実施形態により、第1基板層2
61及び第2基板層262のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディン
グ(bending)可能な物質で形成されてもよい。図3aにおいて、第2基板層262は、
データライン(data line)、ゲートライン(gate line)、TFT、共通電極(Vcom:co
mmon electrode)及びピクセル電極(pixel electrode)等を含む多様な層から成ってい
てもよい。これら電気的構成要素は、制御された電場を生成して液晶層250に位置した
液晶を配向させるように作動することができる。
次に、図3bを参照して、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200Aを含
むディスプレイモジュール200の構成を説明することにする。
図3bに示されたように、ディスプレイモジュール200は、OLEDパネルである
ディスプレイパネル200A、ディスプレイパネル200Aの上部に配置される第1偏光
層282を含んでもよい。また、OLEDパネルであるディスプレイパネル200Aは、
OLED(Organic Light-Emitting Diode)を含む有機物層280、有機物層280の上
部に配置される第1基板層281、及び有機物層280の下部に配置される第2基板層2
83を含んでもよい。この時、第1基板層281はエンカプセレーションガラス(Encaps
ulation glass)であってもよく、第2基板283はTFTガラス(TFT glass)であって
もよい。また、実施形態により、第1基板層281及び第2基板層283のうちの少なく
とも一つは、プラスチックのようなベンディング(bending)可能な物質で形成されても
よい。図3d〜図3fに示されたOLEDパネルの場合、ゲートライン、データライン、
第1電源ライン(ELVDD)、第2電源ライン(ELVSS)等のディスプレイパネル
200Aの駆動に使用される電極を含んでもよい。OLEDパネルは、蛍光または燐光有
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て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の上に有機物を塗布して電気を流せば
、有機物が光を発散する原理を用いる。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で再結合させると、エネルギーが高い状態である励起子(excitati
on)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用いるわけである。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、角度によって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、続け
て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。
また、有機物層280は、HIL(Hole Injection Layer、正孔注入層)、HTL(
Hole Transfer Layer、正孔輸送層)、EIL(Emission Injection Layer、電子注入層
)、ETL(Electron Transfer Layer、電子輸送層)、EML(Emitting Layer、発光
層)を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、HILは、正孔を注入させ、CuPcなどの物質を
用いる。HTLは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性(hole
mobility)が良い物質を用いる。HTLは、アリールアミン(arylamine)、TPDなど
が用いられてもよい。EILとETLは、電子の注入と輸送のための層であり、注入され
た電子と正孔はEMLで結合して発光する。EMLは、発光する色を具現する素材として
、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。これは、OLEDパネルに含まれる有機物層280の基本的な構成を説明
したに過ぎず、本発明は、有機物層280の層構造や素材などに限定されない。
有機物層280は、アノード(Anode)(図示せず)とカソード(Cathode)(図示せず)
との間に挿入され、TFTがオン(On)状態になれば、駆動電流がアノードに印加されて
正孔が注入され、カソードには電子が注入されて、有機物層280に正孔と電子が移動し
て光を発散する。
当該技術分野の当業者には、LCDパネルまたはOLED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
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、ディスプ
レイパネル200A及びディスプレイパネル200Aを駆動するための構成を含んでもよ
い。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、ディスプレイモ
ジュール200は、第2偏光層272の下部に配置されるバックライトユニット(backli
ght unit)(図示せず)を含んで構成されてもよく、LCDパネルの作動のためのディス
プレイパネル制御IC、グラフィック制御IC、及びその他の回路をさらに含んでもよい
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000のディスプレイモジュール200は
、ディスプレイパネル200A及びディスプレイパネル200Aを駆動するための構成を
含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、ディ
スプレイモジュール200は、第2偏光層272の下部に配置されるバックライトユニッ
ト(図示せず)を含んで構成されてもよく、LCDパネルの作動のためのディスプレイパ
ネル制御IC、グラフィック制御IC、及びその他の回路をさらに含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するた
めのタッチセンサ10は、ディスプレイモジュール200の外部または内部に位置するこ
とができる。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール20
0の外部に配置される場合、ディスプレイモジュール200の上部にはタッチセンサパネ
ルが配置されてもよく、タッチセンサ10がタッチセンサパネルに含まれてもよい。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の表面であってもよい。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール20
0の内部に配置される場合、タッチセンサ10がディスプレイパネル200Aの外部に位
置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ10が第1基板層261、28
1の上面に形成されてもよい。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3a及び図3bにおいて上部面または下
部面になり得る。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール20
0の内部に配置される場合、実施形態により、タッチセンサ10のうちの少なくとも一部
はディスプレイパネル200A内に位置するように構成され、タッチセンサ10のうちの
少なくとも残りの一部は、ディスプレイパネル200Aの外部に位置するように構成され
てもよい。例えば、タッチセンサ10を構成する駆動電極TXと受信電極RXの何れか一
つの電極は、ディスプレイパネル200Aの外部に位置するように構成されてもよく、残
りの電極は、ディスプレイパネル200Aの内部に位置するように構成されてもよい。具
体的に、タッチセンサ10を構成する駆動電極TXと受信電極RXの何れか一つの電極は
、第1基板層261、281の上面に形成されてもよく、残りの電極は、第1基板層26
1、281の下面または第2基板層262、283の上面に形成されてもよい。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール20
0の内部に配置される場合、タッチセンサ10がディスプレイパネル200Aの内部に位
置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ10が第1基板層261、28
1の下面または第2基板層262、283の上面に形成されてもよい。
ディスプレイパネル200Aの内部にタッチセンサ10が配置される場合、タッチ
センサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル200Aの
内部に位置する多様な構成及び/又は電極が、タッチセンシングのためのタッチセンサ1
0として用いられてもよい。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルであ
る場合、タッチセンサ10に含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つは、データライ
ン(data line)、ゲートライン(gate line)、TFT、共通電極(Vcom:common elect
rode)、ピクセル電極(pixel electrode)のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよ
く、ディスプレイパネル200AがOLEDパネルである場合、タッチセンサ10に含ま
れる電極のうちの少なくとも何れか一つは、データライン、ゲートライン、第1電源ライ
ン(ELVDD)、第2電源ライン(ELVSS)のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよい。
この時、タッチセンサ10は、図1aで説明された駆動電極及び受信電極で動作し、
駆動電極及び受信電極の間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。ま
た、タッチセンサ10は、図1bで説明された単一電極30で動作し、単一電極30それ
ぞれの自己静電容量によりタッチ位置を検出することができる。この時、タッチセンサ1
0に含まれる電極がディスプレイパネル200Aの駆動に用いられる電極である場合、第
1時間区間にディスプレイパネル200Aを駆動し、第1時間区間と異なる第2時間区間
にタッチ位置を検出することができる。
以下では、本発明の実施形態によるタッチ入力装置においてタッチ圧力を検出するた
めに、タッチ位置を検出するのに用いられる電極及びディスプレイを駆動するのに用いら
れる電極とは異なる、別途のセンサを配置して圧力感知部として用いる場合について、例
を挙げて詳しく見てみる。
本発明のタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するためのタッチセン
サが形成されたカバー層100とディスプレイパネル200Aを含む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ショ
ンされていてもよい。これにより、タッチセンサのタッチ表面を介して確認することがで
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、光の透過性が
向上され得る。
図4a〜図4eは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力センサが
形成される例を例示する。
図4a及び以下の一部の図面において、ディスプレイパネル200Aがカバー層10
0に直接ラミネーションされて付着されたもので示されているが、これは単に説明の便宜
のためのものであり、第1偏光層271、282がディスプレイパネル200Aの上部に
位置したディスプレイモジュール200がカバー層100にラミネーションされて付着さ
れてもよく、LCDパネルがディスプレイパネル200Aである場合、第2偏光層272
及びバックライトユニットが省略されて示されたものである。
図4a〜図4eを参照した説明において、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1
000としてタッチセンサが形成されたカバー層100が、図3a及び図3bに示された
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されたものを例示
しているが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、タッチセンサ10が、
図3a及び図3bに示されたディスプレイモジュール200の内部に配置される場合を含
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10が形成された
カバー層100がディスプレイパネル200Aを含む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10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100で覆われたタッ
チ入力装置1000が本発明の実施形態として用いられてもよい。
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)、PD
A(Personal Data Assistant)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(Tab
let 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ハウジング320と共にタッチ入力装置100
0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 proces
sing unit)またはAP(application processor)などが実装されていてもよい。基板3
00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
ノイズ及び回路基板で発生する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10またはカバー層100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、ハウジング320がタッチセンサ10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、ハウジング320が形成されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、タッチセンサ10を介してタッ
チ位置を検出し、タッチ位置を検出するのに用いられる電極及びディスプレイを駆動する
のに用いられる電極とは異なる、別途のセンサを配置して圧力感知部として用いてタッチ
圧力を検出することができる。この時、タッチセンサ10は、ディスプレイモジュール2
00の内部または外部に位置してもよい。
以下で、圧力検出のための構成を総括して圧力感知部と指称する。例えば、実施形態
において、圧力感知部は圧力センサ450、460を含んでもよい。
また、圧力感知部は、例えば、エアギャップ(airgap)からなるスペーサ層420を
さらに含んで構成されてもよく、これに対しては、図4a〜図4dを参照して詳しく見て
みる。
実施形態により、スペーサ層420は、エアギャップで具現されてもよい。スペーサ
層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層420は、実施形態
により、誘電物質(dielectric material)で満たされてもよい。実施形態により、スペ
ーサ層420は、圧力の印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力
を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層420は、弾性フォーム
(elastic foam)で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイモジュール20
0の下部に配置されるので、透明な物質であっても不透明な物質であってもよい。
また、既存の電位層は、ディスプレイモジュール200の下部に配置されてもよい。
具体的に、基準電位層は、ディスプレイモジュール200の下部に配置される基板300
に形成されたり、又は、基板300自体が基準電位層の役割をすることができる。また、
基準電位層は、基板300の上部に配置されてディスプレイモジュール200の下部に配
置され、ディスプレイモジュール200を保護する機能を遂行するカバー(図示せず)に
形成されたり、又は、カバー自体が基準電位層の役割をすることができる。タッチ入力装
置1000に圧力が印加される際にディスプレイパネル200Aが撓み、ディスプレイ
パネル200Aが撓むことにより基準電位層と圧力センサ450、460との距離が変わ
り得る。また、基準電位層と圧力センサ450、460との間には、スペーサ層が配置さ
れてもよい。具体的に、ディスプレイモジュール200と基準電位層が配置された基板3
00との間、又は、ディスプレイモジュール200と基準電位層が配置されたカバーとの
間にスペーサ層が配置され得る。
また、基準電位層は、ディスプレイモジュール200の内部に配置されてもよい。具
体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル200Aの第1基板層261、281の上面
又は下面、又は、第2基板層262、283の上面又は下面に配置されてもよい。タッチ
入力装置1000に圧力が印加される際にディスプレイパネル200Aが撓み、ディスプ
レイパネル200Aが撓むことにより基準電位層と圧力センサ450、460との距離が
変わり得る。また、基準電位層と圧力センサ450、460との間には、スペーサ層が配
置されていてもよい。図3a及び図3bに示されたタッチ入力装置1000の場合、スペ
ーサ層がディスプレイパネル200Aの上部または内部に配置されてもよい。
同様に、実施形態により、スペーサ層は、エアギャップで具現されてもよい。スペー
サ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態によ
り、誘電物質で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は、弾性フォームで形成
されてもよい。この時、実施形態による弾性フォームは、衝撃が印加された際に押圧され
るなど形態が変わり得る柔軟性を有することにより、衝撃吸収の役割を遂行しつつも復元
力を有して圧力検出に対する性能の均一性を提供することができる。また、スペーサ層が
ディスプレイパネル200Aの上部または内部に配置されるので、透明な物質であっても
よい。この時、実施形態による弾性フォームは、ポリウレタン(Polyurethane)、ポリエ
ステル(Polyester)、ポリプロピレン(Polypropylene)、アクリル(Acrylic)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。
実施形態により、スペーサ層がディスプレイモジュール200の内部に配置される場
合、スペーサ層は、ディスプレイパネル200A及び/又はバックライトユニットの製造
時に含まれるエアギャップであってもよい。ディスプレイパネル200A及び/又はバッ
クライトユニットが一つのエアギャップを含む場合、該一つのエアギャップがスペーサ層
の機能を遂行することができ、複数個のエアギャップを含む場合、該複数個のエアギャッ
プが統合的にスペーサ層の機能を遂行することができる。
以下で、タッチセンサ10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
めのセンサ(450及び460)を圧力センサ450、460と指称する。この時、圧力
センサ450、460は、ディスプレイパネル200Aの前面でない後面に配置されるの
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。ディスプレイパネル
200AがLCDパネルである場合、バックライトユニットから光が透過されなければな
らないので、圧力センサ450、460はITOのような透明な物質で構成され得る。
この時、圧力センサ450、460が配置されるスペーサ層420を維持するために
、基板300の上部の縁に沿って所定の高さを有するフレーム330が形成されてもよい
。この時、フレーム330は、接着テープ(図示せず)でカバー層100に接着されても
よい。図4bにおいて、フレーム330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330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3
30は、基板300の上部面に基板300と一体型で形成されてもよい。本発明の実施形
態において、フレーム330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、カバー層100を介してディスプレイパネル200Aに圧力が印加される場合、
カバー層100とともにディスプレイパネル200Aが撓み得るので、フレーム330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、本発明の実施形態による圧力センサ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、本発明の実施形態による圧力センサ450、460がスペー
サ層420内としてディスプレイパネル200Aの下部面上に配置されてもよい。
圧力検出のための圧力センサは、第1センサ450と第2センサ460を含んでもよ
い。この時、第1センサ450と第2センサ460の何れか一つは駆動センサであっても
よく、残りの一つは受信センサであってもよい。駆動センサに駆動信号を印加し、受信セ
ンサを介して圧力が印加されることによって変わる電気的特性に対する情報を含む感知信
号を取得することができる。例えば、電圧が印加されれば、第1センサ450と第2セン
サ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。基板300の上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を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層100
及びディスプレイパネル200Aは、撓んだり押圧され得る。これにより、グランド電位
面と圧力センサ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、基板300の上部面にフリンジング静電容量が吸収されるので、
第1センサ450と第2センサ460との間の相互静電容量は減少し得る。したがって、
受信センサ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。
図4dでは、基板300の上部面がグランド電位、すなわち基準電位層である場合に
ついて説明したが、基準電位層がディスプレイモジュール200の内部に配置されてもよ
い。この時、客体500を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層
100及びディスプレイパネル200Aは、撓んだり押圧され得る。これにより、ディス
プレイモジュール200の内部に配置された基準電位層と圧力センサ450、460との
間の距離が変わり、これにより、受信センサを介して取得される感知信号から静電容量の
変化量を取得して、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、ディスプレイパネル20
0A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。実施形態により、ディス
プレイパネル200A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、ディスプレイパネル200A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パネル200Aの
縁及び端などに近接する場合、ディスプレイパネル200A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、ディスプレイパネル200A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。
第1センサ450と第2センサ460は、同一の層に形成された形態において、図4
c及び図4dに示された第1センサ450と第2センサ460のそれぞれは図16aに示
されたように菱形状の複数のセンサで構成され得る。ここで、複数の第1センサ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センサ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センサ450及び第2センサ460
のうちの少なくとも一つは、それぞれの複数の菱形状のセンサがブリッジを介して連結さ
れ、第1センサ450と第2センサ460とが互いに絶縁された形態であり得る。また、
この時、図5に示された第1センサ450と第2センサ460とは、図16bに示された
形態のセンサで構成され得る。
以上において、タッチ圧力は、第1センサ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ことが例示される。しかし、圧力感知部は、第1センサ450
と第2センサ460の何れか一つの圧力センサのみを含むように構成されてもよく、この
ような場合、一つの圧力センサとグランド層(基板300又はディスプレイモジュール2
00の内部に配置される基準電位層)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、前記一つの圧力センサに印加され、圧力センサとグランド層との間の自己静電容量の
変化が前記圧力センサから感知され得る。
例えば、図4cにおいて、電極センサは、第1センサ450のみを含んで構成されて
もよく、この時、基板300と第1センサ450との間の距離変化によって引き起こされ
る第1センサ450と基板300との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出
することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離dが減少するので、基板3
00と第1センサ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
。この時、圧力センサは、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
形状またはフォーク形状を有する必要はなく、一つの板(例えば、四角板)形状を有して
もよく、図16dに示されたように、複数の第1センサ450が一定の間隔を置いて格子
形に配置されてもよい。
図4eは、圧力センサ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パネル200Aの下部面上に形成された場合を例示する。この時、第
1センサ450は、ディスプレイパネル200Aの下部面上に形成され、第2センサ46
0は、第2センサ460が第1絶縁層470上に形成され、第2絶縁層471が第2セン
サ460上に形成される、センサシートの形態で基板300の上部面に配置されてもよい
客体500を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層100及
びディスプレイパネル200Aは撓んだり押圧され得る。これにより、第1センサ450
と第2センサ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センサ450と第2センサ460との間の相互静電容量は増加し得る。したがっ
て、受信センサを介し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。この時、図4eにおいて第1センサ450と第2
センサ460とは互いに異なる層に形成されるので、第1センサ450及び第2センサ4
60はくし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、第1センサ450及び第2セン
サ460の何れか一つは、一つの板(例えば、四角板)形状を有してもよく、他の一つは
図16dに示されたように、複数のセンサが一定の間隔を置いて格子状に配置されてもよ
い。
本発明によるタッチ入力装置1000において、圧力センサ450、460は、ディ
スプレイパネル200Aに直接形成されてもよい。図5a〜図5cは、本発明の実施形態
によるタッチ入力装置において、多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサ
の実施例を示す断面図である。
まず、図5aは、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aに形成された圧
力センサ450、460を示す。具体的に、図5aに示されたように、圧力センサ450
、460が第2基板層262の下面に形成されてもよい。この時、圧力センサ450、4
60が第2偏光層272の下面に形成されてもよい。タッチ入力装置1000に圧力が印
加されると、相互静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する場合には、駆動セン
サ450に駆動信号が印加されて、圧力センサ450、460と離隔された基準電位層と
圧力センサ450、460との距離変化によって変化する静電容量に対する情報を含む電
気的信号を受信センサ460から受信する。自己静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力
を検出する場合には、圧力センサ450、460に駆動信号が印加され、圧力センサ45
0、460と離隔された基準電位層(図示せず)と圧力センサ450、460との距離変
化により、変化する静電容量に対する情報を含む電気的信号を圧力センサ450、460
から受信する。
つぎに、図5bは、OLEDパネル(特に、AM−OLEDパネル)を用いるディス
プレイパネル200Aの下部面に形成された圧力センサ450、460を示す。具体的に
、圧力センサ450、460が第2基板層283の下面に形成されてもよい。この時、圧
力を検出する方法は、図5aで説明した方法と同一である。
OLEDパネルの場合、有機物層280で光が発光するので、有機物層280の下部
に配置された第2基板層283の下面に形成される圧力センサ450、460は不透明な
物質で構成されてもよい。しかし、この場合、ディスプレイパネル200Aの下面に形成
された圧力センサ450、460のパターンがユーザに見えることがあるため、圧力セン
サ450、460を第2基板層283の下面に直接形成させるために、第2基板層283
の下面にブラックインクのような遮光層を塗布した後、遮光層上に圧力センサ450、4
60を形成させることができる。
また、図5bでは、第2基板層283の下面に圧力センサ450、460が形成され
るもので示されたが、第2基板層283の下部に第3基板層が配置され、第3基板層の下
面に圧力センサ450、460が形成されてもよい。特に、ディスプレイパネル200A
がフレキシブルOLEDパネルである場合、第1基板層281、有機物層280及び第2
基板層283で構成されたディスプレイパネル200Aが非常に薄くてよく撓むため、第
2基板層283の下部に相対的によく撓まない第3基板層285を配置することができる
。この時、第3基板層285の下部に遮光層を配置することも可能であり、これに対する
詳しい説明は後述する。本発明の他の実施形態として、黒色で着色された基板のように遮
光機能を有した基板を第3基板層285として使用することもできる。このように、第3
基板が遮光機能を有した場合、別途の遮光層を配置しなくてもディスプレイパネル200
Aの下部に形成された圧力センサ450のパターンがユーザに見えない。
次に、図5cは、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200A内に形成され
た圧力センサ450を示す。具体的に、圧力センサ450が第2基板層283の上面に形
成されてもよい。この時、圧力を検出する方法は、図5aで説明した方法と同一である。
また、図5cでは、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200Aについて例
を挙げて説明したが、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aの第2基板層2
62の上面に圧力センサ450が形成されることも可能である。
また、図5a〜図5cでは、圧力センサ450が第2基板層262、283の上面又
は下面に形成されることについて説明したが、圧力センサ450が第1基板層261、2
81の上面又は下面に形成されることも可能である。
次に、前述したように、特に図5bの実施形態によるディスプレイパネル200Aの
下面に圧力センサ450を形成しようとする場合、ディスプレイパネル200AがOLE
Dパネルである場合に有機物層280で光が発光するので、有機物層280の下部に配置
された第2基板層283の下面に形成される圧力センサ450が不透明な物質で構成され
る場合、ディスプレイパネル200Aの下面に形成された圧力センサ450のパターンが
ユーザに見えるようになる。このような圧力センサ450のパターンが見られないように
するために別途の遮光層を配置する必要がある。
以下、図6a〜図6fでは、このような遮光層の配置によるディスプレイパネル20
0Aの形態について示し、図7a〜図7dでは、第1工程によるディスプレイパネル20
0Aの一面に圧力センサ450を形成する過程について示し、図15a〜図15dでは、
第2工程によるディスプレイパネル200Aの一面に圧力センサ450を形成する過程に
ついて示し、関連説明は下で述べる。
具体的に、本発明の実施形態によれば、図6a〜図6fの遮光層の配置によるディス
プレイパネル200Aの形態は、図7a〜図7dによる第1工程によって製作されてもよ
く、図15a〜図15dによる第2工程によって製作されてもよい。
本発明の一実施形態によれば、図6aに示したように、第2基板層283の下部にブ
ラックインクのような遮光層284を配置した後、遮光層284の下面に圧力センサ45
0を形成させることができる。
または、本発明の他の実施形態により、図6bに示したように、圧力センサ450を
先ず第2基板層283の下面に直接接触して形成した後、圧力センサ450が形成された
第2基板層283の下部に遮光層284を配置することもできる。
本発明の他の実施形態によれば、図6cに示したように、ディスプレイパネル200
Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく、この
時、第3基板層285の下部にブラックインクのような遮光層284を配置した後、遮光
層284の下面に圧力センサ450を形成させることができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図6dに示したように、ディスプレイパネル
200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく
、この時、圧力センサ450を先ず第3基板層285の下面に直接接触して形成した後、
圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配置することも
できる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図6eに示したように、ディスプレイパネル
200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく
、この時、圧力センサ450は第3基板層285の下面に直接接触して形成し、遮光層2
84は第2基板層283と第3基板層285との間に配置することもできる。
最後に、本発明の他の実施形態によれば、図6fに示したように、ディスプレイパネ
ル200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよ
く、この時、遮光層284は第3基板層285の下部に配置され、圧力センサ450は第
2基板層283と第3基板層285との間に配置することもできる。
前述した6つの実施形態において、遮光層は黒色インクだけでなく、黒色フィルム、
黒色の両面接着テープ(DAT:Double Adhesive Tape)、又は、タッチ入力装置に対する
衝撃を吸収する黒色の弾性物質を含んでもよい。この時、実施形態による弾性物質(又は
、弾性フォーム)は、衝撃が印加された際に押圧されるなど、形態が変わり得る柔軟性を
有することにより、衝撃吸収の役割を遂行しつつも復原力を持って圧力検出に対する性能
の均一性を提供することができ、例えば、ポリウレタン(Polyurethane)、ポリエステル
(Polyester)、ポリプロピレン(Polypropylene)、アクリル(Acrylic)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。
本発明の実施形態による「黒色」とは、光の反射がない完全な黒い色を意味し得るが
、所定の臨界値の範囲内で黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した黒い色
を意味することもある。例えば、前者の場合、100パーセント完全な黒い色を意味し、
後者の場合、既に設定された所定の臨界値の範囲内(例えば、30パーセントの範囲)で
黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した黒い色を意味し得る。後者の場合
であれば、圧力センサ450が約70パーセント程度の黒色の明度又は彩度のみを有して
いても、光から圧力センサ450を遮蔽することができる。言い換えれば、ここで所定の
臨界値の範囲は、光から圧力センサ450を遮蔽できる程度の範囲であり得る。
一方、図7a〜図7dは、本発明によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネ
ル200Aの一面に圧力センサを形成する第1工程を示す。
まず、図7aに示されたように、第2基板層283の下面が上部を向くように第2基
板層283を反転させて、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形
成させる。圧力センサ450を形成させる方法は多様であり、いくつかの方法について記
述することにする。
第1に、フォトリソグラフィ(photolithography)による圧力センサ形成方法がある
。先ず、第2基板層283を反転させる。この時、第2基板層283に超純水(De-Ioniz
ed water)を用いて表面に付着している不純物を除去する洗浄工程が事前に成され得る。
その後、圧力センサ450として利用可能な蒸着物を、物理的蒸着(physical vapor dep
osition)、又は、化学的蒸着(chemical vapor deposition)を介して第2基板層283
の下面に蒸着させる。前記蒸着物は、Al、Mo、AlNd、MoTi、ITOなどの金
属であってもよく、ドーピングされた単結晶シリコンなど半導体工程に使用される物質で
あってもよい。その次に、スピンコーティング(spin coating)、スリットダイコーティ
ング(slit die coating)、スクリーン印刷(screen printing)、DFR(dry film re
sist)ラミネーティングなどの工程を用いてフォトレジスト(photo resist)を第2基板
層283の下面にコーティングさせる。フォトレジストが配置された第2基板層283の
下面にマスク(mask)上のパターンを紫外線UVを用いて、前記フォトレジストを露光さ
せる。この時、用いられるフォトレジストがポジティブフォトレジスト(positive PR)
であれば、光が露出した部分が化学的な分解によって露光後に現像液で洗われていくこと
になり、ネガティブフォトレジスト(negative PR)であれば、光が露出した部分が化学
的に結合し、露光後に光が露出しなかった部分が現像液で洗われていくことになる。露光
したパターンを現像液(developer)を用いて現像し、露光した部位のフォトレジストを
除去する。この時、現像液として、亜硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリを
混合した水溶液を用いることができる。次の段階として、塩化物混合気体、フッ酸、酢酸
などで圧力センサ450膜のパターン部位を溶かして回路を形成した後、エッチング工程
を介してパターンを形成した後、第2基板層283の表面に残留するフォトレジストを除
去する。最後に、再び超純水を用いて第2基板層283の表面に存在する不純物を除去す
ることで、圧力センサ450が形成される。この方法は、パターンの線がきれいであり、
微細パターンを具現できるという長所がある。
第2に、エッチングレジスト(etching resist)を用いた圧力センサ形成方法がある
。エッチングレジストは、部分的にエッチングを防止する目的で配置された被膜又はその
材料をいい、有機物、無機物、金属などが用いられる。先ず、第2基板層283に対して
超純水を用いて表面の不純物を除去する。その後、圧力センサ450として利用可能な蒸
着物を、物理的蒸着又は化学的蒸着を用いて第2基板層283の下面に蒸着させる。前記
蒸着物は、Al、Mo、AlNd、MoTi、ITOなどの金属であってもよく、ドーピ
ングされた単結晶シリコンなど半導体工程に使用される物質であってもよい。そして、ス
クリーン印刷(screen printing)、グラビアコーティング(gravure coating)、インク
ジェットコーティング(inkjet coating)などを用いて第2基板層283の上にエッチン
グレジストをコーティングする。エッチングレジストがコーティングされれば乾燥工程を
経てエッチング段階に移る。すなわち、塩化物混合気体、フッ酸、酢酸などのエッチング
液で第2基板層283の下面に蒸着された圧力センサ450のパターン部位を溶かして回
路を形成させる。その後、第2基板層283の表面に残留しているエッチングレジストを
除去する。この方法は、高価な露光機が必要ないため、相対的に安く圧力センサを形成す
ることができる。
第3に、エッチングペースト(etching paste)を用いた圧力センサ形成方法がある
。第2基板層283の下面に蒸着物が蒸着すれば、スクリーン印刷(screen printing)
、グラビアコーティング(gravure coating)、インクジェットコーティング(inkjet co
ating)などを用いて第2基板層283の上にエッチングペーストをコーティングする。
その後、エッチングペーストのエッチング率を高めるために、80〜120℃の高温で約
5〜10分間加熱させる。その次に、洗浄工程を経れば、第2基板層283の下面に圧力
センサ450が形成される。ただし、これとは異なり、加熱工程を経た後、エッチングペ
ーストを完全に乾燥させる工程をさらに含んでも構わない。3番目の方法は工程が単純で
あり、材料費を節減できるという長所がある。また、乾燥工程をさらに含む場合、微細な
パターンを形成できるという長所がある。
前記方法により、第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成されれば、圧力
センサ450上に絶縁層(insulator)600を形成させる。これは、第2基板層283
の下面に形成された圧力センサ450を保護する機能を有する。絶縁層の形成も、上で言
及した方法によって成され得る。簡略に説明すると、物理的又は化学的蒸着工程を介して
圧力センサ450上に絶縁体を蒸着させ、フォトレジストをコーティングした後に乾燥し
、露光工程を経た後にエッチングする。最後に、残留するフォトレジストを除去するフォ
トレジストストリップ工程を介して圧力センサパターンを完成する。ここで、絶縁体はS
iNx、SiOxなどの材料を用いることができる。
その次に、工程のうち圧力センサ450のパターンを保護するため、保護層610を
形成するが、保護層610の形成はコーティングや付着を介して成され得る。この時、保
護層610は、低い硬度を有するTFTなどの要素を保護するために、各層を保護できる
硬度が高い材料であることが好ましい。その後、再び第2基板層283の上面が上部を向
くように第2基板層283を反転させる。図7bは、保護層610を形成した後、第2基
板層283を元の位置に反転させた状態を示す。
図7cの過程では、第2基板層283の上部面に積層されるディスプレイパネル20
0Aの構成が形成される。図7cでは、OLEDパネルを想定して示されたため、TFT
レイヤ620が形成されるもので示された。TFTレイヤ620には、OLEDパネル(
特に、AM−OLEDパネル)に含まれる基本的な構成が含まれる。すなわち、OLED
パネルと関連して上で説明している、カソード、有機物層、及びアノードの構成をはじめ
として、TFT電極を含んでもよく、これらを積層させるための各種要素(例:OC(ov
er coat)、PAS(passivation)、ILD(inter-layer dielectric)、GI(gate i
nsulator)、LS(light shield)などが形成され得る。これは、多様なOLEDパネル
形成工程によって成され得る。
これとは異なり、LCDパネルであれば、液晶層を含む各種要素が図7cのTFTレ
イヤ620を代替することができるだろう。
最後に、図7dのように、TFTレイヤ620の上に第1基板層281を形成させ、
図7bで形成させた保護層610を化学的あるいは物理的に除去すれば、下部面に圧力セ
ンサ450が形成されたディスプレイパネル200Aが製造される。
以上の方法で、LCDパネルあるいはOLEDパネルを用いるディスプレイパネル2
00Aの下部面に圧力センサ450が形成されれば、タッチ圧力の検出が可能なタッチ入
力装置1000の厚さをさらに薄くすることができ、製造コストも下げることができる効
果を図ることになる。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法で前述した方式以外に
グラビア(Gravure)印刷方式(又は、ローラ印刷方式)がある。
グラビア印刷方式は、グラビアオフセット(Gravure offset)印刷方式とリバースオ
フセット(Reverse offset)印刷方式を含み、グラビアオフセット印刷方式はロールタイ
プ(Roll type)印刷方式とシートタイプ(Sheet type)印刷方式を含む。以下、図面を
参照して、グラビアオフセット印刷方式であるロールタイプ印刷方式とシートタイプ印刷
方式、及びリバースオフセット印刷方式を順に説明する。
図8は、ロールタイプ印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成
する方法を説明するための図面である。
図8を参照すると、グラビアロール(Gravure Roll)810に形成された溝815に
注入ユニット(injection unit)820を用いて圧力センサ形成物質を注入する。ここで
、ブレード(blade)830を用いて溝815の中に圧力センサ形成物質が満たされるよ
うにする。ここで、溝815の形状は、反転された第2基板層283の下面に印刷される
圧力センサ450の形状と対応し、ブレード830は溝815の外にあふれる超過分量の
圧力センサ形成物質を除去すると共に、溝815の中に圧力センサ形成物質を押し込む役
割をする。そして、注入ユニット820とブレード830は、グラビアロール810の周
囲に固定設置され、グラビアロール810は反時計回りに回転する。
グラビアロール810を回転させてグラビアロール810の溝815に満たされた圧
力センサパターンMを転写ロール850のブランケット(Blanket)855に転写させる
。転写ロール850の回転方向はグラビアロール810の回転方向と反対であり、ブラン
ケット855は所定の粘性を有する樹脂、特に、シリコン系樹脂であってもよい。
転写ロール850を回転させて転写ロール850のブランケット855に転写された
圧力センサパターンMを第2基板層283に転写させる。これで、反転された第2基板層
283の下面に圧力センサ450が形成され得る。
このような図8に示されたロールタイプ印刷方式は、図9及び図10に示された方式
と比較して量産性が良く、ストライプ(stripe)形状の圧力センサやメッシュ(mesh)形
状の圧力センサのようなシンプルな形状の圧力センサを形成するのに有利であるという利
点がある。
図9は、シートタイプ印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成
する方法を説明するための図面である。
図9を参照すると、クリシェ板(Cliche plate)910の溝915に圧力センサ形成
物質を注入し、溝915に圧力センサパターンMを形成する。
そして、クリシェ板910の上にブランケット(blanket)955を含む転写ロール
950を回転させて、ブランケット955に圧力センサパターンMを転写する。ここで、
転写ロール950は固定された状態で回転だけして、クリシェ板910が転写ロール95
0の下において移動することもでき、クリシェ板910は固定されて、転写ロール950
がクリシェ板910の上において回転と共に移動することもできる。溝915の形状は、
反転された第2基板層283の下面に印刷される圧力センサ450の形状と対応する。そ
して、ブランケット955は、所定の粘性を有する樹脂、特に、シリコン系樹脂であって
もよい。
転写ロール950のブランケット955に圧力センサパターンMが転写されれば、転
写ロール950を第2基板層283の上で回転させて第2基板層283の下面に圧力セン
サパターンMが転写されるようにする。そして、反転された第2基板層283の下面に圧
力センサ450が形成され得る。ここで、転写ロール950は、固定された状態で回転だ
けして、第2基板層283が転写ロール950の下において移動することもでき、第2基
板層283は固定されて、転写ロール950が第2基板層283の上において回転と共に
移動することもできる。
このような図9に示されたシートタイプ印刷方式は、図8及び図10に示された方式
と比較して印刷精度が高く、圧力センサ形成物質(例えば、インク)の消費量も少ないと
いう利点がある。
図10は、リバースオフセット印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ45
0を形成する方法を説明するための図面である。
図10を参照すると、突起1015を含むクリシェ板(Cliche plate)1010の上
でブランケット(blanket)1055を含む転写ロール1050を回転させてブランケッ
ト1055の外面全体にコーティングされた圧力センサ形成物質層Lから圧力センサパタ
ーンMを加工する。ブランケット1055の外面全体にコーティングされた圧力センサ形
成物質層Lにおいて突起1015と接触する部分は突起1015に転写し、接触しない残
りの部分はブランケット1055にそのまま残ることになるので、ブランケット1055
には突起1015により一部分が除去された所定の圧力センサパターンMが形成され得る
。ここで、転写ロール1050は固定された状態で回転だけして、クリシェ板1010が
転写ロール1050の下において移動することもでき、クリシェ板1010は固定されて
、転写ロール1050がクリシェ板1010の上において回転と共に移動することもでき
る。突起1015の形状は、反転された第2基板層283の下面に印刷される圧力センサ
450の形状と対応する。そして、ブランケット1055は、所定の粘性を有する樹脂、
特に、シリコン系樹脂であってもよい。
転写ロール1050のブランケット1055に圧力センサパターンMが加工されれば
、転写ロール1050を第2基板層283の上において回転させ、第2基板層283の下
面に圧力センサパターンMが転写されるようにする。このような過程を介して、反転され
た第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成され得る。ここで、転写ロール10
50は固定された状態で回転だけして、第2基板層283が転写ロール1050の下にお
いて移動することもでき、第2基板層283は固定されて、転写ロール1050が第2基
板層283の上において回転と共に移動することもできる。
このような図10に示されたリバースオフセット印刷方式は、図8〜図9に示された
方式と比較して大面積の圧力センサを形成する際に有利であるという利点がある。
図8〜図10に示されたグラビア印刷方式を用いれば、第2基板層283に圧力セン
サ450を直接印刷して形成することができる。このようなグラビア印刷方式は、解像度
(resolution)は上述したフォトリソグラフィ、エッチングレジスト、エッチングペース
ト方式より多少劣るが、圧力センサの形成過程が上述した方式より単純で量産性に優れる
という利点がある。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてインクジェット
印刷法(Inkjet Printing)がある。
インクジェット印刷法は、圧力センサ450形成物質である液滴(直径30μm以下
)を吐出させて第2基板層283に圧力センサ450をパターニングする方法である。
インクジェット印刷法は、非接触式方式で、小さい体積に複雑な形状を具現すること
ができるものに適している。インクジェット印刷法の長所は、工程が簡単で設備コスト及
び製造コストを下げることができ、材料を所望するパターンの位置に堆積させ、原則的に
材料の損失がないので原料の浪費がなく、環境的な負荷が少ない。また、フォトリソグラ
フィのように現像及びエッチングなどの工程が必要ないため、化学的な影響で基板や材料
の特性が劣化する場合がないだけでなく、非接触式印刷方式であるため接触によるデバイ
ス損傷がなく、凹凸がある基板へのパターンも可能である。また、注文(on demand)方
式で印刷する場合、パターン形状をコンピュータで直接編集して変更できるという利点が
ある。
インクジェット印刷法は、連続的に液滴を吐出させる連続的な(continuous)方式と
、選択的に液滴を吐出させる注文(on demand)方式に分かれる。連続的な(continuous
)方式は、一般的に装置が大型であり、印刷品位が低くてカラー化に適切でないため、主
に低解像度のマーキングに使用される。高解像度のパターニングを目的とする場合は注文
(on demand)方式が対象になる。
注文(On demand)方式のインクジェット印刷法としては、圧電(piezo)方式とバブ
ルジェット方式(thermal方式)がある。圧電(Piezo)方式は、インク室を圧電素子(電
圧を印加すれば変形する素子)に変えて体積を変化させ、インク室内のインクに圧力を与
えればノズルを介して吐出されるものであり、バブルジェット方式は、インクに熱を加え
て瞬間的に気泡を発生させ、その圧力でインクが吐出されるものである。バブルジェット
方式は、小型化及び高密度化しやすく、ヘッドの費用も安いため、オフィス用として最も
適した方式である。ただし、熱が加えられるため、ヘッドの耐久寿命が短く、溶媒の沸点
の影響やインク材料への熱ダメージが避けられないため、使用できるインクが限定される
という問題点がある。これに比べて圧電(piezo)方式は、高密度化とヘッド費用の側面
からはバブル方式よりは劣るが、インクに熱を加えないため、ヘッドの寿命及びインクの
フレキシビリティ(flexibility)の側面からは優れていて、オフィス用以外の商業印刷
や工業印刷、デバイス製作にはさらに適した方式と言える。
図11は、インクジェット印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形
成する方法を説明するための図面である。
図11を参照すると、ノズル1110を介して吐出された微細な液滴1150が空中
に飛んで第2基板層283の表面に付着し、溶媒が乾燥して固形成分が固着されることに
より圧力センサ450が形成される。
液滴1150の大きさは、数pl〜数十pl、直径は10μm前後である。液滴11
50は、第2基板層283の一面に衝突して付着し所定のパターンを形成する。形成され
るパターンの解像度を決定する主な因子は、液滴1150の大きさと湿潤性である。第2
基板層283に落ちた液滴1150は、第2基板層283の上において2次元的に広がっ
て最終的に液滴1150より大きいサイズの圧力センサ450になるが、液滴1150が
広がるのは第2基板層283に衝突する時の運動エネルギーと溶媒の湿潤性に依存する。
液滴1150が極めて微細な場合には、運動エネルギーの影響は非常に小さくなって湿潤
性が支配的になる。液滴1150の湿潤性が低く湿潤角が大きいほど液滴1150の拡大
が抑制され、微細な圧力センサ450を印刷することができる。しかし、湿潤角が非常に
大きければ、液滴1150は撥ねて固まることになり、圧力センサ450が形成されない
こともある。したがって、高解像度の圧力センサ450を得るためには、適当な湿潤角が
得られるように溶媒の選択や第2基板層283の表面状態の制御が必要である。湿潤角は
、約30〜70度であるのが好ましい。第2基板層283に付着した液滴1150は、溶
媒が蒸発して圧力センサ450が固定されるが、この段階で液滴1150の大きさが微細
であり乾燥速度が速い。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてスクリーン印刷
法(Screen Printing)がある。
図12は、スクリーン印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成す
る方法を説明するための図面である。
スクリーン印刷法は、インクジェットプリンティングと同様に、材料の損失が少ない
工程である。
図12を参照すると、強い張力で引っ張られたスクリーン(Screen)1210の上に
圧力センサ形成物質であるペースト(paste)1230を載置してスキージー(squeegee
)1250を押さえ付けて移動させ、ペースト1230をスクリーン1210のメッシュ
(mesh)を介して第2基板層283の表面に押し出して転写する工程である。
図12において、図面符号1215はスクリーンフレーム(screen frame)であり、
図面符号1270はプラスチックエマルジョン(plastic emulsion)であり、図面符号1
280は第2基板層283が装着されるネスト(Nest)であり、図面符号1290はフラ
ッドブレード(flood blade)である。
スクリーン1210は、微細な圧力センサ450のためにメッシュ(mesh)の材質は
ステンレス金属であってもよい。ペースト1230は適当な粘度が必要であるため、金属
粉末や半導体などの基本材料に樹脂や溶剤などが分散されたものであってもよい。スクリ
ーン印刷法は、スクリーン1210と第2基板層283との間に数mmの間隔を維持して
スキージー1250が通過する瞬間にスクリーン1210が第2基板層283と接触して
ペースト1230を転写する方式で、接触型印刷方式ではあるが、接触を介した第2基板
層283の影響はほとんどない。
スクリーン印刷法は、ローリング、吐出、板分離、レベリングなど4つの基本過程を
経て進められる。ローリングとは、スクリーン1210の上でペースト1230が移動す
るスキージー1250により前方に回転することになるもので、ペースト1230の粘度
を一定に安定化させる役割をし、均一な薄膜を得るのに重要な過程である。吐出過程は、
ペースト1230がスキージー1250に押されてスクリーン1210のメッシュの間を
通過して第2基板層283の表面に押し出されてくる過程で、吐出の力は、スキージー1
250のスクリーン1210との角度と移動速度に依存してスキージー1250の角度が
小さく速度が遅れるほど吐出力は大きくなる。板分離過程は、ペースト1230が第2基
板層283の表面に到達した後にスクリーン1210が第2基板層283から離れる段階
として、解像力と連続印刷性を決定する非常に重要な過程である。スクリーン1210を
通過して第2基板層283に達したペースト1230は、スクリーン1210と第2基板
層283に挟まれた状態では拡散して広がるので、直ちにスクリーン1210から離れる
ことが好ましい。そのためには、スクリーン1210が高い張力で引っ張られなければな
らない必要がある。第2基板層283の上に吐出されて板分離されたペースト1230は
、流動性があって圧力センサ450が変化する可能性があり、メッシュの跡やピンホール
などが生じることになるが、時間が経過しながら溶媒の蒸発などによって粘度が増加して
流動性を失うことになり、最終的に圧力センサ450を完成することになる。このような
過程をレベリングという。
スクリーン印刷法による圧力センサ450の印刷条件は、次の4つによって左右され
る。(1)安定して板分離するためのクリアランス、(2)ペースト1230を吐出させ
るためのスキージー1250の角度、(3)ペースト1230の吐出と板分離の速度に影
響を与えるスキージー1250の速度、(4)スクリーン1210の上のペースト123
0をかき出すスキージー1250の圧力などがそれである。
印刷される圧力センサ450の厚さは、スクリーン1210のメッシュの厚さと開口
率の積である吐出量で決定され、圧力センサ450の精度は、メッシュの細かさに依存す
る。板分離を早くするためにスクリーン1210は強い張力で引っ張られる必要があるが
、薄いメッシュを有するスクリーン1210を用いて微細なパターニングをする場合、薄
いメッシュを有するスクリーン1210が耐え得るサイズ安定性の限界を超えることがあ
るが、約16μmのワイヤーを使用したスクリーン1210を用いれば、20μm以下の
線幅を有する圧力センサ450のパターニングも可能である。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてフレキソ印刷法
(Flexography)がある。
図13は、フレキソ印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する
方法を説明するための図面である。
図13を参照すると、供給部1310から供給される圧力センサ形成物質である、イ
ンクを均一なグレーティング(grating)を有するアニロックスロール(Anilox roller)
1320の上に塗布し、ドクターブレード(図示せず)を用いてアニロックスロール13
20の表面に均一に広げる。次に、アニロックスロール1320の表面に広げられたイン
クをプリンティングシリンダ1330に装着された柔軟な(soft)プリンティング基板1
340に陽刻されたパターンで転写する。そして、柔軟なプリンティング基板1340に
転写されたインクを硬い(hard)印刷ロール1350の回転によって移動する第2基板層
283の表面にプリンティングして圧力センサ450を形成する。
図13に示されたフレキソ印刷法は、第2基板層283に印刷される圧力センサ45
0の厚さをアニロックスロール1320の気孔の大きさと密度によって調節することがで
き、均一な薄膜の形成が可能であるという長所がある。また、パターニングされた圧力セ
ンサ450の形状を変えれば塗布される位置や範囲を精密に調節することができ、フレキ
シブル基板を用いた印刷にも適用が可能であるという長所がある。
このようなフレキソ印刷法は、LCDの配向膜を塗布する手段として用いられるが、
フレキソ印刷法を介して均一な厚さのポリイミド配向膜を形成し、ラビング(rubbing)
する方法を用いている。一方、第2基板層283の大きさが大型化されることによって、
第6世代(1500×1800)以降の第2基板層283では、印刷ロール1350が移動する形
態に変更されてもよい。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法として転写印刷法(Tr
ansfer Printing)がある。転写印刷法は、レーザ転写(laser transfer)印刷法と熱転
写(thermal transfer)印刷法を含む。
図14は、レーザ転写印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成す
る方法を説明するための図面である。
図14を参照すると、供給部1410に格納された圧力センサ形成物質である、イン
クがポンプ1430によりインクステーション1440に供給される。ここで、供給部1
410には、インクの粘度(viscosity)と温度(temperature)を制御するための制御器
1420が設けられてもよい。
インクステーション1440に存在するインクは、ローラ1450により透明循環ベ
ルト(Transparent endless belt)1460の一面にコーティングされる。ここで、透明
循環ベルト1460は、多数のガイドローラ(Guide roller)1470によって回転する
透明循環ベルト1460がガイドローラ1470によって回転する間にレーザ148
0を透明循環ベルト1460に加えてインクを透明循環ベルト1460から第2基板層2
83の表面に転写する。レーザ1480を制御することでレーザ1480によって発生し
た熱とレーザの圧力によって所定のインクが第2基板層283に転写される。転写された
インクが圧力センサ450となる。ここで、第2基板層283は、ハンドリングシステム
(Handling system)1490により所定のプリント方向(print direction)に移送され
る。一方、図面に示さなかったが、熱転写印刷法は、図14に示されたレーザ転写法と類
似の方法として、インクがコーティングされた透明循環ベルトに高い温度の熱を放出する
放熱素子を加えて第2基板層283の表面に所定のパターンを有する圧力センサ450を
形成する方法である。
レーザ転写印刷法と熱転写印刷法を含む転写印刷法は、第2基板層283に転写され
た圧力センサ450の精度を約±2.5μm程度に非常に精密に形成できるという長所が
ある。
以上では、圧力センサ450が形成されたディスプレイパネル200Aの製造工程に
ついて説明したが、その順序が変わっても構わず、そのうちの何れか一つの過程が省略さ
れてもよい。例えば、図7a〜図7d及び図8〜図14の工程においては、第1工程によ
る第2基板層283をまず反転させて第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成
した後、第2基板層283を再び元の位置に反転させた後、TFTレイヤ620及び第1
基板層281を形成させることを算定して説明したが、その順序が変わってもよい。
例えば、図7a〜図7dで説明された蒸着工程を用いて圧力センサ450を形成させ
る時、蒸着物(圧力センサ)がシリコンなどである場合には、高温の工程条件が必要であ
る。この場合、第2基板層283の上面に形成されるTFTレイヤ620にはメタル層が
含まれているので、TFTレイヤ620を形成した後に圧力センサ450を形成すること
になれば、高温の工程環境によってTFTレイヤ620に含まれたメタル層が損傷する恐
れがある。したがって、このような場合には、図7a〜図7dに説明したように、まず第
2基板層283の下面に圧力センサ450を形成した後、TFTレイヤ620を形成させ
ることが好ましい。
しかし、圧力センサ450の組成物がメタルである場合には、第2工程によりTFT
レイヤ620を形成した後に圧力センサ450を形成させることが好ましい。TFTレイ
ヤ620の形成時に、やはり同様にシリコン蒸着などの高温の工程条件が要求されるため
、圧力センサ450をまず形成することになれば、TFTレイヤ620の形成時に圧力セ
ンサ450が損傷する恐れがある。したがって、この場合には、まずTFTレイヤ620
を形成した後、第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させることが好ましい
具体的に、第2工程を経た図15a〜図15dに示したところによれば、まず第2基
板層283の上面にTFTレイヤ620を形成させて、その次にTFTレイヤ620の上
に第1基板層281を形成させた後、第2基板層283の下面が上部を向くように第1基
板層281、TFTレイヤ620、及び第2基板層283で構成されたディスプレイパネ
ル200Aを反転させる。その次に、上述した方法で圧力センサ450を上部を向いた第
2基板層283の下面に形成させることができる。この時、ディスプレイパネル200A
の上部に第1偏光層282まで配置された状態のディスプレイモジュール200を反転さ
せて圧力センサ450を形成させることもできる。
この時、図15a〜図15dは、蒸着工程によって圧力センサ450を形成する方法
を説明するための図7a〜図7dを用いて説明したが、これに限定されず、図8〜図14
に示された他の工程によって圧力センサ450を形成する方法にも同様に適用されてもよ
い。すなわち、図8〜図14に示された他の工程によっても、ディスプレイパネル200
Aの第2基板層283、TFTレイヤ620、及び第1基板層281を全て形成した後、
第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させることができる。
さらに、エッチングレジスト、エッチングペーストなどの圧力センサ形成方法、又は
、図8〜図14に示された圧力センサ形成方法は、前述した第2基板層283に圧力セン
サ450を形成する場合だけでなく、第3基板層285に圧力センサ450を形成する場
合にも同一/同様に適用され得る。
ここで、前述したように、本発明の実施形態により、図6a〜図6fの遮光層の配置
によるディスプレイパネル200Aの形態は、図7a〜図7dによる第1工程によって製
作されてもよく、図15a〜図15dによる第2工程によって製作されてもよい。
具体的に、図6aに示されたように、図7による第1工程を用いて、上部を向いた第
2基板層283の下部に遮光層284をまず配置させて、その次に、上部を向いた遮光層
284の下面に圧力センサ450を形成した後、圧力センサ450が形成された遮光層2
84及び第2基板層283を反転させることができる。そして、反転された第2基板層2
83の上面に液晶層又は有機物層280を形成した後、液晶層又は有機物層280の第1
基板層281を形成することができる。
反面、図6aに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを図15による
第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は有
機物層280を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成した
後、第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネル
を反転させ、上部を向いた第2基板層283の下部に遮光層284を配置させた後、上部
を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成することができる。
本発明の他の実施形態である図6bに示したように、図7による第1工程を用いて、
まず、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成し、上部を向いた
圧力センサ450が形成された第2基板層283の下部に遮光層284を配置させること
ができる。その後、遮光層284及び圧力センサ450が形成された第2基板層283を
反転させ、反転された第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層280を形成し、液
晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成することができる。
反面、図6bに示した圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による
第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は有
機物層を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成した後、第
2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転
させることができる。その後、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450
を形成した後、上部を向いた圧力センサ450が形成された第2基板層283の下部に遮
光層284を配置させることができる。
今までは、第2基板層283の下部に遮光層284と圧力センサ450を形成する方
法について記述したが、以下では、第3基板層285の下部に遮光層284と圧力センサ
450を形成する方法について記述する。
本発明の他の実施形態である図6cに示したように、図7による第1工程を用いて、
まず、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置させ、上部を向いた遮
光層284の下面に圧力センサ450を形成した後、圧力センサ450が形成された遮光
層284及び第3基板層285を反転させることができる。その後、反転された第3基板
層285の上部に第2基板層、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281で構成
されたパネルを配置させることができる。
反面、図6cに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15によ
る第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は
有機物層280を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層を形成した後、
第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反
転させることができる。その後、反転された第2基板層283の下部に第3基板層285
を配置させ、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置させた後、上部
を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成することができる。
本発明の他の実施形態である図6dに示したように、図7による第1工程を用いて、
まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、上部を向いた
圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配置させた後、
遮光層284と第3基板層285を反転させることができる。その後、反転された第3基
板層285の上部に第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層28
1で構成されたパネルを配置させることができる。
反面、図6dに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15によ
る第2工程を用いて形成することもできる。まず、前記第2基板層283の上面に液晶層
又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層281を形成した後、第
2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転
させることができる。その後、反転された第2基板層283の下部に第3基板層285を
配置させた後、上部を向いた前記第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、
上部を向いた圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配
置させることができる。
また、一方、本発明の他の実施形態である図6eに示されたように、図7による第1
工程を用いて、まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し
、圧力センサ450が形成された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板
層285の上部に遮光層284、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板
層281で構成されたパネルを配置させることができる。
これと異なるように、まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ45
0を形成し、圧力センサ450が形成された第3基板層285を反転させた後、反転され
た第3基板層285の上部に遮光層284を配置させ、遮光層284の上部に第2基板層
283、前記液晶層又は有機物層、及び前記第1基板層281で構成されたパネルを配置
させることもできる。
反面、図6eに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15によ
る第2工程を用いて形成することもできる。まず、上部を向いた第2基板層283の上面
に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層281を形成し
、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281を含むディスプレイパ
ネルを反転させた後、上部を向いた第2基板層283の下部に遮光層284を配置させ、
上部を向いた遮光層284の下部に第3基板層285を配置させ、上部を向いた第3基板
層285の下面に圧力センサ450を形成することができる。
また、一方、本発明の他の実施形態である図6fに示されたように、図7による第1
工程を用いて、上部を向いた前記第3基板層285の下面に遮光層284を形成し、遮光
層284が形成された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板層285の
上部に圧力センサ450、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層28
1で構成されたパネルを配置させることができる。
これと異なるように、まず、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を
配置し、遮光層284が配置された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基
板層285の上面に圧力センサ450を形成させた後、圧力センサ450の上面に第2基
板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させ
ることができる。
反面、図6fに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15によ
る第2工程を用いて形成することもできる。まず、上部を向いた第2基板層283の上面
に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層を形成し、第2
基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281を含むディスプレイパネルを
反転させた後、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させ、上
部を向いた圧力センサ450の下部に第3基板層を配置させ、上部を向いた第3基板層2
85の下部に遮光層284を配置することができる。
一方、本発明によるタッチ入力装置に用いられるタッチ圧力を感知できる圧力センサ
450は、圧力電極又はストレインゲージを含んでもよい。そして、タッチ入力装置に対
するタッチ圧力によりディスプレイモジュールが撓み、撓みによる圧力センサ450の電
気的特性に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
圧力センサ450が圧力電極である場合、タッチ入力装置は、圧力電極と所定の距離
離隔して形成された基準電位層(例えば、基板300)を含み、圧力電極と基準電位層と
の間の距離に応じて変わる静電容量に基づいてタッチ圧力を検出することができる。反面
、圧力センサ450が図17のようなストレインゲージである場合、タッチ圧力によるス
トレインゲージの抵抗値の変化に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
図17は、本発明によるタッチ入力装置に用いられるタッチ圧力を感知できる例示的
な圧力センサ450の平面図である。この場合、圧力センサ450はストレインゲージ(
strain gauge)であってもよい。ストレインゲージは、ストレインの量に比例して電気抵
抗が変わる装置で、一般的に金属が結合されたストレインゲージが使用されてもよい。
ストレインゲージに使用され得る材料としては、透明物質として、伝導性高分子(PE
DOT:polyethyleneioxythiophene)、ITO(indium tin oxide)、ATO(Antimony t
in oxide)、炭素ナノチューブ(CNT:carbon nanotubes)、グラフェン(graphene)
、酸化ガリウム亜鉛(gallium zinc oxide)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO:in
dium gallium zinc oxide)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)、酸化亜鉛(
ZnO)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化カドミウム(CdO)、その他のドーピングされた金
属酸化物、圧電抵抗素子(piezoresistive element)、圧電抵抗半導体物質(piezoresis
tive semiconductor materials)、圧電抵抗金属物質(piezoresistive metal material
)、銀ナノワイヤ(silver nanowire)、白金ナノワイヤ(platinum nanowire)、ニッケ
ルナノワイヤ(nickel nanowire)、その他の金属ナノワイヤ(metallic nanowires)な
どが使用されてもよい。不透明物質としては、銀インク(silver ink)、銅(copper)、
銀ナノ(nano silver)、炭素ナノチューブ(CNT:carbon nanotube)、コンスタンタン
合金(Constantan alloy)、カルマ合金(Karma alloys)、ドーピングされた多結晶質シ
リコン(polycrystalline silicon)、ドーピングされた非結晶質シリコン(amorphous s
ilicon)、ドーピングされた単結晶シリコン(single crystal silicon)、ドーピングさ
れたその他の半導体物質(semiconductor material)などが使用されてもよい。
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い。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や変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれ
るものと解釈されるべきである。
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。

Claims (7)

  1. タッチ入力装置において、
    第1基板層、前記第1基板層の下部に配置される第2基板層、前記第1基板層と前記第2基板層との間に配置される液晶層又は有機物層、及び前記第2基板層の下部に配置されて相対的によく撓まない第3基板層を含むディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下部に配置されて前記タッチ入力装置に対するタッチ圧力を検出するための圧力センサと、
    前記圧力センサを光から遮蔽するための遮光層と、を含み、
    前記遮光層は、前記第3基板層の下部に配置され、
    前記圧力センサは、前記遮光層の下部に配置される、
    タッチ入力装置。
  2. 前記遮光層は、黒色インク、黒色フィルム、黒色の両面接着テープ(DAT:Double Adhesive Tape)又は前記タッチ入力装置に対する衝撃を吸収する黒色の弾性物質を含む、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記黒色は、光の反射がない第1の黒色及び前記遮光層によって光から前記圧力センサを遮蔽することができる範囲内で前記黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した第2の黒色を含む、請求項2に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記第3基板層は、遮光機能を有した、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記圧力センサは、圧力電極で構成された、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記圧力センサは、ストレインゲージで構成された、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  7. タッチ入力装置の製造方法であって、
    前記タッチ入力装置は、第1基板層、前記第1基板層の下部に配置される第2基板層、前記第1基板層と前記第2基板層との間に配置される液晶層又は有機物層、及び前記第2基板層の下部に配置されて相対的によく撓まない第3基板層を含むディスプレイパネル、圧力センサ、及び遮光層を含み、
    前記タッチ入力装置は、
    上部を向いた前記第3基板層の下部に前記遮光層を配置させる遮光層配置段階と、
    上部を向いた前記遮光層の下面に前記圧力センサを直接形成する圧力センサ形成段階と、
    前記圧力センサが形成された前記遮光層及び前記第3基板層を反転させる遮光層及び第3基板層反転段階と、
    反転された前記第3基板層の上部に前記第2基板層、前記液晶層又は有機物層、及び前記第1基板層で構成されたパネルを配置させるパネル配置段階と、を含んで製造される、
    タッチ入力装置の製造方法。
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