JP6386505B2 - ディスプレイモジュールを含むタッチ圧力検出可能なタッチ入力装置 - Google Patents

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

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Description

本発明は、ディスプレイモジュールを含むタッチ圧力検出可能なタッチ入力装置に関するもので、静電容量の変化量を用いてタッチ位置とタッチ圧力とを検出することができるディスプレイモジュールを含むタッチ圧力検出可能なタッチ入力装置に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、キー（ｋｅｙ）、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）、及びタッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
タッチスクリーンは、タッチ−感応表面（ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサパネル（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ ｐａｎｅｌ）を含むタッチ入力装置のタッチ表面を構成することができる。このようなタッチセンサパネルはディスプレイスクリーンの前面に付着され、タッチ−感応表面がディスプレイスクリーンの見える面を覆うことができる。使用者が指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、使用者がコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
この時、ディスプレイモジュールの性能を低下させないながらも、タッチ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、ディスプレイモジュールを含むタッチ圧力検出可能なタッチ入力装置を提供することにある。また、本発明の目的は、厚さがさらに薄いながらも、製造費用まで減らすことができる、ディスプレイモジュールを含むタッチ圧力検出可能なタッチ入力装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ディスプレイモジュールの視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）及び光透過率を低下させないながらも、タッチ圧力検出が可能な、ディスプレイモジュールを含むタッチ入力装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための複数のタッチ電極と、前記タッチ電極と離隔して配置される基準電極と、を含み、前記タッチ電極に駆動信号が印加され、前記タッチ電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、前記タッチ電極から前記タッチ電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、前記静電容量は、前記タッチ電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記タッチ電極と前記基準電極との間の距離が変わり、前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出する。
一方、上記目的を達成するための本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための複数のタッチ電極と、前記タッチ電極と離隔して配置される基準電極と、を含み、前記タッチ電極に駆動信号が印加され、前記タッチ電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、前記複数のタッチ電極は、第１電極及び第２電極を含み、前記第１電極又は前記第２電極から前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、前記静電容量は、前記タッチ電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記タッチ電極と前記基準電極との間の距離が変わり、前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出する。
ここで、前記タッチ入力装置は、前記ディスプレイモジュールの下部に配置される基板と、前記タッチ電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、をさらに含み、前記スペーサ層を保持するために前記基板上部の縁に沿って所定厚さを有するスペーサ層保持部材が形成され、前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がなく、前記基準電極は、前記基板であり得る。
ここで、前記基準電極は、前記ディスプレイモジュール内部に配置され得る。
ここで、前記第１層と前記第２層との間に液晶層が配置され得る。
ここで、前記第１層と前記第２層との間に有機物層が配置され得る。
ここで、前記タッチ電極が前記第１層の上面に形成され得る。
ここで、前記タッチ電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成され得る。
ここで、前記タッチ電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極であり得る。
ここで、前記タッチ電極は、複数のチャネルを構成し得る。
一方、上記目的を達成するための本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第１電極及びタッチ位置を検出するための第２電極と、前記第１電極と離隔して配置される基準電極と、を含み、前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、前記第１電極から前記第１電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、前記静電容量は、前記第１電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第１電極と前記基準電極との間の距離が変わり、前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出する。
ここで、前記タッチ入力装置は、前記ディスプレイモジュールの下部に配置される基板と、前記第１電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、をさらに含み、前記スペーサ層を保持するために前記基板上部の縁に沿って所定厚さを有するスペーサ層保持部材が形成され、前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がなく、前記基準電極は、前記基板であり得る。
一方、上記目的を達成するための本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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内部に形成され、タッチ位置を検出するための第１電極及びタッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第２電極と、前記第２電極と離隔して配置される基準電極と、を含み、前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、前記第２電極から前記第２電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、前記静電容量は、前記第２電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第２電極と前記基準電極との間の距離が変わり、前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出する。
ここで、前記タッチ入力装置は、前記ディスプレイモジュールの下部に配置される基板と、前記第２電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、をさらに含み、前記スペーサ層を保持するために前記基板上部の縁に沿って所定厚さを有するスペーサ層保持部材が形成され、前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がなく、前記基準電極は、前記基板であり得る。
一方、上記目的を達成するための本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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内部に形成され、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するための第１電極及びタッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極と離隔して配置される基準電極と、を含み、前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、前記第１電極又は前記第２電極から前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、前記静電容量は、前記第１電極及び前記第２電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第１電極及び第２電極と前記基準電極との間の距離が変わり、前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出する。
ここで、前記タッチ入力装置は、前記ディスプレイモジュールの下部に配置される基板と、前記第１電極及び第２電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、をさらに含み、前記スペーサ層を保持するために前記基板上部の縁に沿って所定厚さを有するスペーサ層保持部材が形成され、前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がなく、前記基準電極は、前記基板であり得る。
ここで、前記基準電極は、前記ディスプレイモジュール内部に配置され得る。
ここで、前記第１層と前記第２層との間に液晶層が配置され得る。
ここで、前記第１層と前記第２層との間に有機物層が配置され得る。
ここで、前記第１電極及び前記第２電極が前記第１層の上面に形成され得る。
ここで、前記第１電極及び前記第２電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成され得る。
ここで、前記第１電極又は前記第２電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極であり得る。
ここで、前記第１電極が前記第１層の上面に形成され、前記第２電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成され得る。
ここで、前記第２電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極であり得る。
ここで、前記第２電極が前記第１層の上面に形成され、前記第１電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成され得る。
ここで、前記第１電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極であり得る。
ここで、前記前記第１電極及び第２電極のうちの少なくともいずれか一つは、複数のチャネルを構成し得る。
ここで、前記タッチ入力装置は、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を検出することができる。
上記構成によるタッチ圧力検出が可能なディスプレイモジュール、タッチ入力装置及びこれを用いたタッチ圧力検出方法によれば、厚さがさらに薄いながらも、製造費用まで減らすことができるようになり、ディスプレイモジュールの視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）及び光透過率を低下させずに、タッチ位置とタッチ圧力を検出できるようになる。また、タッチ位置とタッチ圧力とを同時に検出できるようになる。
本発明の一実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作を説明するための概略図である。 本発明の一実施形態による、複数の駆動電極と複数の受信電極との多様な配置構成を示す。 本発明の一実施形態による、複数の駆動電極と複数の受信電極との多様な配置構成を示す。 本発明の他の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作を説明するための概略図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する方式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、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する方式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、自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量に基づいてタッチ圧力を検出するための構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する方式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、自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する方式を説明するための図面である。 本発明の一実施形態によるタッチ入力装置において、各電極の配置を示す断面図である。 図７の実施形態による、各電極の配置構造を概略的に示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、駆動電極と受信電極とがディスプレイモジュール内の同一の層に形成された構造を有する断面図である。 本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置において、各電極の配置を示す断面図である。 図９の実施形態による、各電極の配置構造を概略的に示す図面である。 図９の実施形態による、各電極の配置構造を概略的に示す図面である。 本発明の一実施形態によるタッチ入力装置において、圧力電極がＯＬＥＤパネルを含むディスプレイモジュール内に形成された構造を有する断面図である。
本発明を実施することができる特定の実施形態を示した図面を参照しつつ、本発明を詳しく説明する。添付の図面に示された特定の実施形態に対して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。特定の実施形態以外の他の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。なお、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするのではないことを理解しなければならない。
添付図面に示された特定の実施形態に対する詳細な説明は、それに伴う図面と関連して読まれることになり、図面は全体発明の説明に対する一部と見なされる。方向や指向性に対する言及は説明の便宜のためのものに過ぎず、いかなる方式でも本発明の権利範囲を制限する意図を持たない。
具体的に、「下、上、水平、垂直、上側、下側、上方、下方、上部、下部」などの位置を示す用語や、これらの派生語（例えば、「水平に、下方に、上方に」など）は、説明されている図面と関連説明を全て参照して理解されなければならない。特に、このような相対語は、説明の便宜のためのものに過ぎないため、本発明の装置が特定の方向に構成されたり動作しなければならないことを要求はしない。
また、「装着された、付着された、連結された、続いた、相互連結された」などの構成間の相互結合関係を示す用語は、別途の言及がない限り、個別の構成が直接的あるいは間接的に付着あるいは連結されたり固定された状態を意味することができ、これは、移動可能に付着、連結、固定された状態だけでなく、移動不可能な状態まで併せる用語と理解されなければならない。
本発明によるタッチ入力装置は、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレットＰＣ、ノートブック、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＭＰ３プレーヤ、カメラ、ビデオカメラ、電子辞典などのような携帯可能な電子製品をはじめとして、家庭用ＰＣ、ＴＶ、ＤＶＤ、冷蔵庫、エアコン、電子レンジなどの家庭用電子製品に用いることがでできる。また、本発明によるディスプレイモジュールを含む圧力検出可能なタッチ入力装置は、産業用制御装置、医療装置などのディスプレイと入力のための装置を必要とする全ての製品に制限なしに用いることができる。
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が適用され得る
図１ａは、本発明の一実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作を説明するための概略図である。図１ａを参照すると、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために複数の駆動電極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１ａに示されたように、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１ａにおいては、タッチセンサパネル１００の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されている。
図１ｂ及び図１ｃは、本発明の一実施形態による、複数の駆動電極と複数の受信電極の多様な配置構成を示す。図１ｂは、離隔した層に配置された駆動電極１０と受信電極２０とが直交アレイを構成する実施形態である。すなわち、受信電極２０は、駆動電極１０が延びる方向と交差する方向に延び得る。図１ｃは、同一層に配置された駆動電極１０と受信電極２０の配置を示す。この時には、受信電極２０が駆動電極１０が延びた方向と平行した方向に延び得る。
ただし、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極１０と複数の受信電極２０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１ａ及び図１ｂ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とは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒ ｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ）で具現されるか、銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質で構成されてもよい。
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１ａにおいて、駆動部１２０及び感知部１１０は、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、制御部１３０をさらに含んでもよい。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、タッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｒａｃｅ）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｔｅｒｎ）等を介してタッチセンシングＩＣ（図示せず）に含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣは、伝導性パターンが印刷された回路基板、例えば、第１印刷回路基板（以下で、第１ＰＣＢ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、手の平、もしくはスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）などのような客体Ｕ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１ａ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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、ディスプレイモジュール２００の外部又は内部に位置してもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を行うことができる。この時、ディスプレイモジュール２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。このような制御回路は、第２印刷回路基板（以下、「第２ＰＣＢ」という）に実装されてもよい。この時、ディスプレイモジュール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モジュール２００の作動に必要な回路を含んでもよい。
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パネル１００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２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２は、本発明の他の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作を説明するための概略図である。図２に示されたタッチセンサパネル１００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２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１３０により生成された駆動制御信号は駆動部１２０に伝達され、駆動部１２０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１３０により生成された感知制御信号は感知部１１０に伝達され、感知部１１０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り得る。
この時、感知部１１０が感知した感知信号によって、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、タッチセンサパネル１００の表面に対する客体Ｕ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、相互静電容量の変化量及び自己静電容量の変化量に基づいてタッチ位置を検出するタッチセンサパネル１００について詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の表面静電容量方式、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。
図３ａ〜図３ｅは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
まず、図３ａ〜図３ｃを参照して、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイモジュール２００に対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。
本願明細書において、図面符号２００は、ディスプレイモジュールを指し示すが、図３ａ〜図３ｃ及びこれに対する説明において、図面符号２００は、ディスプレイモジュールだけでなく、ディスプレイパネルを指し示すことができる。
図３ａ〜図３ｃに示されたように、ＬＣＤパネルは、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌ）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１ガラス層２６１と第２ガラス層２６２、且つ、前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１ガラス層２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２ガラス層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１ガラス層２６１はカラーフィルタガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２ガラス層２６２はＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。
図３ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００の外部に配置されたことを示す。タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、タッチセンサパネル１００の表面であってもよい。図３ａ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３ａ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３ｂ及び３ｃ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の内部に配置されたことを示す。この時、図３ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１ガラス層２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面として図３ｂにおいて上部面又は下部面になってもよい。図３ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合を例示する。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面として図３ｃにおいて上部面又は下部面になってもよい。図３ｂ及び図３ｃにおいて、タッチ表面となり得るディスプレイモジュール２００の上部面又は下部面は、ガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
以上では、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチの位置を検出することを説明したが、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００を用いて、タッチの有無及び／又は位置とともにタッチの圧力の大きさを検出することができる。また、タッチセンサパネル１００と別個にタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールをさらに含んでタッチの圧力の大きさを検出することも可能である。
つぎに、図３ｄ及び図３ｅを参照して、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイモジュール２００に対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。図３ｄは、タッチセンサパネル１００は偏光層２８２と第１ガラス層２８１との間に位置し、図３ｅは、タッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２ガラス層２８３との間に位置する。
ここで、第１ガラス層２８１は、エンカプセレーションガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２ガラス層２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。タッチセンシングについては上述したため、それ以外の構成に対してのみ簡略な説明をすることにする。
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利用した自発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチック上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を利用する。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させればエネルギーが高い状態である励起子（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を形成し、励起子はエネルギーが低い状態に落ちてエネルギーが放出されながら特定の波長の光が生成される原理を利用するものである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とが存在する。両者は共にバックライトを必要としないため、ディスプレイモジュールを非常に薄く具現することができ、角度によってコントラストが一定であり、温度による色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）の間だけ発光をして、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（ｆｒａｍｅ ｔｉｍｅ）の間継続し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、大面積の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、精巧な画面を具現するのが容易である。
図３ｄ及び図３ｅに示されたように、基本的にＯＬＥＤ（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤ）パネルは、偏光層２８２、第１ガラス層２８１、有機物層２８０及び第２ガラス層２８３を含む。ここで、第１ガラス層２８１はエンカプセレーションガラスであり、第２ガラス層２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されない。
また、有機物層２８０は、ＨＩＬ（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、正孔注入層）、ＨＴＬ（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、電子注入層）、ＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、電子輸送層）、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、発光層）を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させ、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。
上では、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００によるタッチ位置の検出について説明したが、本発明の一実施形態によるタッチセンサパネル１００を用いて、タッチの有無及び／又は位置とともにタッチの圧力の大きさを検出することもできる。また、タッチセンサパネル１００と別個にタッチ圧力を検出する圧力検出モジュールをさらに含んでタッチの圧力の大きさを検出することも可能である。以下では、圧力検出モジュールを用いたタッチ圧力検出について詳しい説明を続けることにする。
本発明によるタッチ入力装置１０００は、上述したタッチセンサパネル１００を介してタッチ位置を検出し、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力検出モジュール４００を配置してタッチ圧力を検出することができる。
以下では、本発明によるタッチ入力装置１０００の圧力検出モジュール４００によるタッチ圧力の検出とその構造について説明することにする。
図４ａ及び図４ｂは、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量を検出してタッチ圧力の検出を遂行する方式と構造を示す。図４ａ及び図４ｂに示された圧力検出モジュール４００は、例えば、エアギャップ（ａｉｒ−ｇａｐ）からなるスペーサ層４２０を含むが、他の実施形態においては、スペーサ層４２０が衝撃吸収物質からなるか、又は、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で充填されてもよい。
圧力検出モジュール４００は、スペーサ層４２０内に位置する圧力電極４５０、４６０を含んでもよい。ここで、圧力電極４５０、４６０は、多様な方式でディスプレイモジュール２００の下部に形成され得る。これと関連しては、下でさらに詳しく説明することにする。圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイパネルの後面に含まれるので、透明物質と不透明物質のいずれを用いても構わない。
スペーサ層４２０を保持するために、基板３００上部の縁に沿って所定厚さを有する接着テープ４４０が形成されてもよい。接着テープ４４０は、基板３００のすべての縁（例えば、四角形の４つの辺）に形成されてもよいが、その一部にのみ形成されてもよい。例えば、接着テープ４４０は、基板３００の上部面またはディスプレイモジュール２００の下部面に付着されてもよい。接着テープ４４０は、基板３００とディスプレイモジュール２００とを同一の電位で作るために、伝導性テープであってもよい。また、接着テープ４４０は、両面接着テープであってもよい。本発明の実施形態において、接着テープ４４０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、接着テープ４４０が圧力により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及び図４ｂに示されたように、圧力検出のための圧力電極は、第１電極４５０と第２電極４６０を含む。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て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４ｂは、客体Ｕにより圧力が印加された時の圧力検出モジュール４００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Ｕを介してタッチセンサパネル１００の表面に圧力を印加する場合、タッチセンサパネル１００及びディスプレイモジュール２００は撓み得る。
これにより、グランド電位を有する基準電位層と圧力電極パターン４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少し得る。この時、距離減少により、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において、相互静電容量の減少量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチにより撓み得る。ディスプレイモジュール２００は、タッチの位置で最も大きい変形を示すように撓み得る。実施形態により、ディスプレイモジュール２００が撓む時、最も大きい変形を示す位置は、前記タッチ位置と一致しないこともあるが、ディスプレイモジュール２００は、少なくとも前記タッチ位置で撓み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の縁および端などに近接する場合、ディスプレイモジュール２００が撓む程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがあるが、ディスプレイモジュール２００は、少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。
この時、基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。したがって、基板３００と圧力電極４５０、４６０とが短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）するのを防止するために、圧力電極４５０、４６０は絶縁層上に形成されてもよいだろう。
図５、図６ａ及び図６ｂは、自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の変化量を検出してタッチ圧力の検出を遂行する方式と構造を示す。
自己静電容量の変化量を検出するための圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００の下部面に形成された圧力電極４５５を用いる。圧力電極４５５に駆動信号が印加されれば、自己静電容量の変化量に対する情報を含む信号を受信し、タッチ圧力を検出する。
駆動部１２０は、圧力電極４５５に駆動信号を印加し、感知部１１０は、圧力電極４５５を介して圧力電極４５５と基準電位を有する基準電位層３００（例えば、基板）との間の静電容量を測定することによって、タッチ圧力の有無及び大きさを検出することができる。
駆動部１２０は、例えば、クロック生成器（図示せず）及びバッファ（ｂｕｆｆｅｒ）を含んでパルス形態で駆動信号を生成し、圧力電極４５５に印加することができる。ただし、これは例示に過ぎず、多様な素子を介して駆動部を具現することができ、駆動信号の形態も多様に変形されてもよい。
駆動部１２０と感知部１１０は、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）で具現され、一つのチップ（ｃｈｉｐ）上に形成され得る。駆動部１２０と感知部１１０は、圧力検出器を構成することができる。
圧力電極４５５は、基準電位層３００との間で静電容量の変化量の検出が容易なように、圧力電極４５５と基準電位層３００との間に、向かい合う面が大きいように形成され得る。例えば、圧力電極４５５は板形状のパターンで形成されてもよい。
自己静電容量方式のタッチ圧力検出と関連し、ここでは一つの圧力電極４５５を例に挙げて説明するが、複数個の電極を含んで、複数個のチャネルを構成することによって、多重タッチ（ｍｕｌｔｉ ｔｏｕｃｈ）により多重の圧力の大きさの検出が可能なように構成されてもよいことは勿論である。
圧力電極４５５と基準電位層３００との間の距離変化により、圧力電極４５５と基準電位層との間の静電容量が変わるようになり、このような静電容量の変化に対する情報を感知部１１０で感知するようにすることによって、タッチ圧力を検出するようになる。
図６ａは、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００と圧力検出モジュール４００との断面を示す。
上で説明した図４ａ及び図４ｂの実施形態と同様に、圧力電極４５５は、基準電位層３００と所定の離隔距離ｄを置いて配置され得る。この時、圧力電極４５５と基準電位層３００との間には、客体Ｕにより印加された圧力によって形態の変形が可能な（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）物質が配置され得る。例えば、圧力電極４５５と基準電位層３００との間に配置された形態変形が可能な物質は、空気（ａｉｒ）、誘電体、弾性体及び／又は衝撃吸収物質であってもよい。
客体Ｕが、タッチ表面を形成する構成（ここでは、ディスプレイモジュール２００の上部面、又は、タッチセンサパネル１００の上面）のタッチ表面を押圧すれば、印加された圧力によって圧力電極４５５と基準電位層３００とが互いに近づくようになり、両者の間の離隔距離ｄが減少する。
図６ｂは、客体Ｕにより圧力が印加され、ディスプレイモジュール２００と圧力検出モジュール４００とが下方向に撓んだ状態を示す。圧力電極４５５と基準電位層３００との間の距離がｄからｄ’に近づくことで静電容量の変化量が生じる。具体的に、圧力電極４５５と基準電位層３００との間に生成される自己静電容量の値が増加するようになる。このように生成された自己静電容量の変化量は、上で説明したように、感知部１１０によって測定され、これを介してタッチ圧力の有無及びその大きさを判断できるようになる。
上述したように、本発明によるタッチ入力装置１０００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００の電極とタッチ圧力を検出するための圧力検出モジュール４００の電極とを含む。具体的に、タッチ位置の検出と関連し、相互静電容量の変化量を感知する駆動電極と受信電極、且つ、自己静電容量の変化量を感知するタッチ電極（駆動電極と受信電極のいずれか一つであってもよい）が存在する。
また、タッチ圧力検出と関連し、相互静電容量の変化量を感知する駆動電極と受信電極、且つ、自己静電容量の変化量を感知する圧力電極（駆動電極と受信電極のいずれか一つであってもよい）が存在する。以下では、本発明によるタッチ入力装置１０００に含まれた前記電極の多様な配置と構造について説明することにする。
図７は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置１０００において、各電極の配置を示す断面図である。具体的に、図７の実施形態は、ＬＣＤパネルを含むディスプレイモジュール２００内部にタッチ位置を感知する電極１０、２０及びタッチ圧力を感知する電極ＲＸ＿ｐを具備する。
ディスプレイモジュール２００は、第１ガラス層２６１と第２ガラス層２６２との間に液晶層２５０を含む。ディスプレイモジュール２００の液晶層２５０には、所定の間隔を確保するためのスペーサＳが備えられてもよく、スペーサＳにＩＴＯのような伝導性物質（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を形成することによって、基準電極ＧＮＤとして用いることができる。
スペーサＳに形成された基準電極ＧＮＤは、タッチ圧力検出のための圧力電極ＲＸ＿ｐと所定の間隔を置いて離隔され得る。具体的に、圧力電極ＲＸ＿ｐは、図５で説明した図面番号４５５の電極であってもよい。すなわち、圧力電極ＲＸ＿ｐは、基準電極ＧＮＤとの間の自己静電容量の変化量を検出する。
さらに詳しく説明すると、駆動部１２０は、圧力電極ＲＸ＿ｐに駆動信号を印加し、感知部１１０は、圧力電極ＲＸ＿ｐを介して圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとの間の静電容量を測定することによって、タッチ圧力の有無及び大きさを検出することができる。
駆動部１２０は、例えば、クロック生成器（図示せず）及びバッファを含んでパルス形態で駆動信号を生成し、圧力電極ＲＸ＿ｐに印加することができる。ただし、これは例示に過ぎず、多様な素子を介して駆動部を具現することができ、駆動信号の形態も多様に変形されてもよい。
駆動部１２０と感知部１１０とは集積回路で具現され、一つのチップ上に形成されてもよい。駆動部１２０と感知部１１０とは、圧力検出器を構成することができる。
圧力電極ＲＸ＿ｐは、スペーサＳ上に形成された基準電極ＧＮＤとの間で静電容量の変化量の検出が容易なように、圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとの間で向かい合う面が大きいように形成され得る。例えば、圧力電極ＲＸ＿ｐは板形状のパターンで形成されてもよい。
自己静電容量方式のタッチ圧力検出と関連し、ここでは一つの圧力電極ＲＸ＿ｐを例に挙げて説明するが、複数個の電極を含んで、複数個のチャネルを構成することによって、多重タッチにより多重の圧力の大きさの検出が可能なように構成されてもよいことは勿論である。
圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとの間の距離変化により、圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとの間の静電容量が変わるようになり、このような静電容量の変化に対する情報を感知部１１０で感知するようにすることによって、タッチ圧力を検出するようになる。
このために、圧力電極ＲＸ＿ｐは、図７に示されたように、基準電極ＧＮＤと所定の離隔距離を置いて液晶層２５０内部に配置されてもよい。
客体Ｕがタッチ表面を形成する構成（ここでは、ディスプレイモジュール２００の上部面、又は、タッチセンサパネル１００の上面）のタッチ表面を押圧すれば、印加された圧力によって圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとが互いに近づくようになり、両者の間の離隔距離が減少する。
これにより、圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤとの間に生成される自己静電容量の値が増加するようになる。このように生成された自己静電容量の変化量は、上で説明したように、感知部１１０によって測定され、これを介してタッチ圧力の有無及びその大きさを判断できるようになる。
一方、タッチ位置を感知するための駆動電極１０は、液晶層２５０内において第２ガラス層２６２側に形成され、受信電極２０は、第１ガラス層２６１上に形成され得る。すなわち、駆動電極１０と受信電極２０とが互いに相違した層に形成され、両者の間に形成される相互静電容量の変化量に基づいてタッチ位置を検出することができる。これと関連しては、図１ａ等を参照して詳しく説明しているので、ここではその説明を省略することにする。
この時、第２ガラス層２６２は、データライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、ＴＦＴ、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）等を含む多様な層からなってもよい。これらの電気的構成要素は、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。駆動電極１０と圧力電極ＲＸ＿ｐは、第２ガラス層２６２に含まれた共通電極を用いることができる。
図８ａは、図７の実施形態による、各電極の配置構造を概略的に示す図面である。
図８ａに示されたように、タッチ位置を検出するために、第２ガラス層２６２側に形成された液晶層２５０の駆動電極１０と第１ガラス層２６１に形成された受信電極２０とが備えられる。
タッチ圧力を検出するための圧力電極ＲＸ＿ｐは、駆動電極１０が形成された層と同一の層、言い換えれば、液晶層２５０内において第２ガラス層２６２側に形成されてもよく、この時、上面から見ると、図８ａに示されたように、圧力電極ＲＸ＿ｐが複数の駆動電極１０の間に位置してもよい。すなわち、圧力電極ＲＸ＿ｐと駆動電極１０とは同一の層において、交互に形成され得る。
図８ｂは、本発明によるタッチ入力装置において、駆動電極１０と受信電極２０とがディスプレイモジュール２００の同一の層に形成された構造を有する断面図である。このような構造におけるタッチ位置の検出は、図１ｃを参照して説明しているので、ここではその説明を省略することにする。
図８ｂの電極構造では、圧力電極ＲＸ＿ｐはやはり駆動電極１０と受信電極２０とが形成された層と同一の層（例えば、第２ガラス層２６２）に形成され得る。
タッチ位置の検出は、駆動電極１０と受信電極２０との交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指、手の平あるいはスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）などのような客体Ｕが近接する場合、静電容量の値が変更され、その変化量に基づいてタッチ位置が検出され得る。
図９は、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置において、各電極の配置を示す断面図である。図９の実施形態においても、基準電極ＧＮＤは、スペーサＳ上に形成されてもよく、これと離隔して形成された圧力電極ＲＸ＿ｐとの距離変化による自己静電容量の変化量を検出することによって、タッチ圧力の検出がなされる。
タッチ位置を感知するタッチ電極３０は、液晶層２５０内において第２ガラス層２６２側に形成され得る。制御部１３０により生成された駆動制御信号は、駆動部１２０に伝達され、駆動部１２０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１３０により生成された感知制御信号は感知部１１０に伝達され、感知部１１０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、感知部１１０が感知した感知信号によって、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、客体Ｕ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。
図１０ａ及び１０ｂは、図９の実施形態による、各電極の配置構造を概略的に示す図面である。すなわち、自己静電容量の変化量を用いてタッチ位置を検出するための四角形のタッチ電極３０が所定間隔を置いて、格子状に配置される。もちろん、これは例示に過ぎず、タッチ電極３０の形や配置は変わり得る。
この時、圧力電極ＲＸ＿ｐは、タッチ電極３０と共に液晶層２５０内において第２ガラス層２６２側に形成されてもよく、複数のタッチ電極３０の間の離隔空間に適切に配置されてもよい。
すなわち、図１０ａに示されたように、複数のタッチ電極３０の離隔空間に十字（＋）形状に圧力電極ＲＸ＿ｐが形成されてもよく、図１０ｂのように、離隔空間のうち縦ラインあるいは横ラインにのみ圧力電極ＲＸ＿ｐが形成されてもよい。
一方、他の実施形態においては、図１０ａに示された複数のタッチ電極３０を圧力電極ＲＸ＿ｐと共に圧力センシングに用いることもできる。すなわち、タッチ電極３０がタッチ位置だけでなく、圧力センシング電極としても機能することができる。このように、タッチ電極３０を圧力センシング用電極として用いれば、より多くの数の圧力センシング電極が形成されるので、信頼性を向上させ、感度を高めることができる。また、圧力電極ＲＸ＿ｐの個数を減少させることができるため、原価の節減にも助けとなる。この場合に、複数のタッチ電極３０は、下部に基準電極を備え、タッチ電極３０と基準電極との間の距離変化による自己静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力が検出され得る。
図７及び図９の説明において、圧力電極ＲＸ＿ｐと基準電極ＧＮＤの配置と関連し、圧力電極ＲＸ＿ｐは第２ガラス層２６２側に形成され、スペーサＳに形成された基準電極ＧＮＤは第１ガラス層２６１側に形成されたものとして説明したが、他の実施形態においては、これと正反対の配置でなされてもよい。
すなわち、液晶層２５０内において、第２ガラス層２６２側に形成されたスペーサＳに基準電極ＧＮＤが形成されるならば、圧力電極ＲＸ＿ｐは液晶層２５０内において第１ガラス層２６１側に形成されてもよい。
また、図７において、駆動電極１０と受信電極２０との位置が互いに変わっても構わない。
図１１は、本発明の一実施形態によるタッチ入力装置において、圧力電極がＯＬＥＤパネルを含むディスプレイモジュール２００内に形成された構造を有する断面図である。ＯＬＥＤは、図１１に示されたように、第１ガラス層２８１と第２ガラス層２８３との間に有機物層２８０を含む。この時、自己静電容量方式によってタッチ圧力を検出するための圧力電極ＲＸ＿ｐは、第２ガラス層２８３に形成され得る。圧力電極ＲＸ＿ｐは、光の流入を遮断するためのＬＳ（ｌｉｇｈｔ ｓｈｉｅｌｄ）、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ピクセル電極などを用いることができ、場合によっては、別途のメタルを蒸着して圧力検出に用いることもできる。さらに、金属材質からなる別途の構成が備えられて、圧力検出に用いることもできる。
一方、図１１においては、タッチ位置を検出するための駆動電極及び受信電極を示さなかったが、これらは図３ｄ及び図３ｅのような形態で配置されてもよい。もちろん、これに限定される訳ではなく、当業者は必要に応じて多様な方式で駆動電極と受信電極の配置を異にすることができるだろう。
上で説明した構造によれば、駆動電極及び受信電極によるタッチ位置の検出と圧力電極によるタッチ圧力の検出とが別個に成すことができるため、タッチ位置とタッチ圧力とを同時に検出することができる効果がある。
以上で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のみに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の通常の知識を有する者によって、他の実施形態に対しても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならないだろう。
また、以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特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。
１００ タッチセンサパネル
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基準電位層または基板
４００ 圧力検出モジュール

Claims (22)

  1. タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、
    ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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る基板と、
    前記ディスプレイモジュール内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための複数のタッチ電極と、
    前記タッチ電極と離隔して配置される基準電極と、
    前記タッチ電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、
    前記スペーサ層を保持するために、前記基板上部の縁部に所定の厚さを有して形成され、前記縁部において前記ディスプレイモジュールを支持するスペーサ層保持部材と、を含み、
    前記タッチ電極に駆動信号が印加され、前記タッチ電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、
    前記タッチ電極から前記タッチ電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、
    前記静電容量は、前記タッチ電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、
    前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記タッチ電極と前記基準電極との間の距離が変わり、
    前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出し、
    前記基準電極は、前記基板であり、
    前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がない、
    タッチ入力装置。
  2. タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、
    ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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る基板と、
    前記ディスプレイモジュール内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための複数のタッチ電極と、
    前記タッチ電極と離隔して配置される基準電極と、
    前記タッチ電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、
    前記スペーサ層を保持するために、前記基板上部の縁部に所定の厚さを有して形成され、前記縁部において前記ディスプレイモジュールを支持するスペーサ層保持部材と、を含み、
    前記タッチ電極に駆動信号が印加され、前記タッチ電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、
    前記複数のタッチ電極は、第１電極及び第２電極を含み、
    前記第１電極又は前記第２電極から前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、
    前記静電容量は、前記タッチ電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、
    前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記タッチ電極と前記基準電極との間の距離が変わり、
    前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出し、
    前記基準電極は、前記基板であり、
    前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がない、
    タッチ入力装置。
  3. 前記第１層と前記第２層との間に液晶層が配置される、
    請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記第１層と前記第２層との間に有機物層が配置される、
    請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記タッチ電極が前記第１層の上面に形成される、
    請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記タッチ電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成される、
    請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
  7. 前記タッチ電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極である、
    請求項６に記載のタッチ入力装置。
  8. 前記タッチ電極は、複数のチャネルを構成する、
    請求項１又は２に記載のタッチ入力装置。
  9. タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、
    ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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る基板と、
    前記ディスプレイモジュール内部に形成され、タッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第１電極及びタッチ位置を検出するための第２電極と、
    前記第１電極と離隔して配置される基準電極と、
    前記第１電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、
    前記スペーサ層を保持するために、前記基板上部の縁部に所定の厚さを有して形成され、前記縁部において前記ディスプレイモジュールを支持するスペーサ層保持部材と、
    を含み、
    前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、
    前記第１電極から前記第１電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、
    前記静電容量は、前記第１電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、
    前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第１電極と前記基準電極との間の距離が変わり、
    前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出し、
    前記基準電極は、前記基板であり、
    前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がない、
    タッチ入力装置。
  10. タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、
    ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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る基板と、
    前記ディスプレイモジュール内部に形成され、タッチ位置を検出するための第１電極及びタッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第２電極と、
    前記第２電極と離隔して配置される基準電極と、
    前記第２電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、
    前記スペーサ層を保持するために、前記基板上部の縁部に所定の厚さを有して形成され、前記縁部において前記ディスプレイモジュールを支持するスペーサ層保持部材と、
    を含み、
    前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、
    前記第２電極から前記第２電極と前記基準電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、
    前記静電容量は、前記第２電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、
    前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第２電極と前記基準電極との間の距
    離が変わり、
    前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出し、
    前記基準電極は、前記基板であり、
    前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がない、
    タッチ入力装置。
  11. タッチ位置及びタッチ圧力を検出するタッチ入力装置であって、
    ガラス又はプラスチックで構成された第１層、及び前記第１層の下部に配置され、ガラス又はプラスチックで構成された第２層を含む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る基板と、
    前記ディスプレイモジュール内部に形成され、タッチ位置及びタッチ圧力を検出するための第１電極及びタッチ位置とタッチ圧力とを検出するための第２電極と、
    前記第１電極及び前記第２電極と離隔して配置される基準電極と、
    前記第１電極及び第２電極と前記基準電極との間に配置されるスペーサ層と、
    前記スペーサ層を保持するために、前記基板上部の縁部に所定の厚さを有して形成され、前記縁部において前記ディスプレイモジュールを支持するスペーサ層保持部材と、を含み、
    前記第１電極に駆動信号が印加され、前記第２電極から受信された感知信号によってタッチ位置を検出し、
    前記第１電極又は前記第２電極から前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量によって変化する電気的信号が検出され、
    前記静電容量は、前記第１電極及び前記第２電極と前記基準電極との距離変化によって変わり、
    前記ディスプレイモジュールが撓むことによって前記第１電極及び第２電極と前記基準電極との間の距離が変わり、
    前記静電容量に基づいてタッチ圧力を検出し、
    前記基準電極は、前記基板であり、
    前記ディスプレイモジュールに圧力が印加されて前記ディスプレイモジュールが撓む時、前記スペーサ層保持部材の形体の変形がない、
    タッチ入力装置。
  12. 前記第１層と前記第２層との間に液晶層が配置される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  13. 前記第１層と前記第２層との間に有機物層が配置される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  14. 前記第１電極及び前記第２電極が前記第１層の上面に形成される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  15. 前記第１電極及び前記第２電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  16. 前記第１電極又は前記第２電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極である、
    請求項１５に記載のタッチ入力装置。
  17. 前記第１電極が前記第１層の上面に形成され、前記第２電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  18. 前記第２電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極である、
    請求項１７に記載のタッチ入力装置。
  19. 前記第２電極が前記第１層の上面に形成され、前記第１電極が前記第１層の下面又は前記第２層の上面に形成される、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  20. 前記第１電極が前記ディスプレイモジュールに含まれた共通電極である、
    請求項１９に記載のタッチ入力装置。
  21. 前記前記第１電極及び第２電極のうちの少なくともいずれか一つは、複数のチャネルを構成する、
    請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  22. 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な、
    請求項８又は２１に記載のタッチ入力装置。
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