JP6467449B2 - タッチ入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ圧力検出を容易にする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することができるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
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ようにするタッチ入力装置に対する需要が高まっており、これと共に圧力の大きさを入力として用いる時、使用者の利便を向上させようとする努力が続いている。
本発明の実施形態の目的は、従来の必要性を満たすために案出されたもので、タッチ入力装置においてタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、圧力検出感度を高めることができる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圧力を検出することができるタッチ入力装置は、基準電位層と、前記基準電位層と離隔された圧力センサと、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化により、前記圧力センサで検出される静電容量が変わり得る。
本発明の他の実施形態によるタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置は、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１基板層と前記第２基板層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光学フィルム、光源、反射シート及び支持部材を含むバックライトユニットと、を含み、前記バックライトユニットは、前記反射シートと前記支持部材との間として前記支持部材上に付着された圧力センサをさらに含み、前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、前記圧力センサから検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができ、前記支持部材には、少なくとも一つの貫通孔が形成されている。
本発明のさらに他の実施形態によるタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置は、有機物層及び前記有機物層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含むＯＬＥＤパネルと、前記第１基板層上に配置される圧力センサと、前記圧力センサと離隔して配置される基準電位層と、を含み、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構を含み、前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化によって前記圧力センサで検出される静電容量が変わり得る。
本発明のさらに他の実施形態によるタッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置は、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１基板層と前記第２基板層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、前記バックライトユニットの下部に位置し、少なくとも一つの貫通孔が形成されている中間機構と、を含み、前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができる。
本発明の実施形態によれば、タッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、圧力検出感度を高めることができるタッチ入力装置を提供することができる。
本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。 本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネ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、ディスプレイパネ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、ディスプレイパネ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、ディスプレイパネ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、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。 本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第１例のタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第２例の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、バックライトユニットの光学層を例示する。 本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第３例のタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第３例の変形例のタッチ入力装置の断面図である。 タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。 タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。 本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。 実施形態によるタッチ入力装置に付着するための圧力電極を含む例示的な電極シートの断面図である。 第１の方法により電極シート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。 第１の方法により電極シートをタッチ入力装置に付着するための電極シートの平面図である。 第２の方法により電極シート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。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、基準電位層と中間機構との間の配置関係を示す第１例〜第５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おいて、基準電位層と中間機構との間の配置関係を示す第１例〜第５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おいて、基準電位層と中間機構との間の配置関係を示す第１例〜第５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おいて、基準電位層と中間機構との間の配置関係を示す第１例〜第５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おいて、基準電位層と中間機構との間の配置関係を示す第１例〜第５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おいて、貫通孔が形成された中間機構の第１例〜第３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おいて、貫通孔が形成された中間機構の第１例〜第３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おいて、貫通孔が形成された中間機構の第１例〜第３例を例示する。 圧力検出及びタッチ位置検出のための電極がディスプレイパネル内部に位置する構造を例示する。 圧力検出及びタッチ位置検出のための電極がディスプレイパネル内部に位置する構造を例示する。 圧力検出及びタッチ位置検出のための電極がディスプレイパネル内部に位置する構造を例示する。 ディスプレイパネル内部の構成を圧力検出のための電極として用いる構造を例示する。 ディスプレイパネル内部の構成を圧力検出のための電極として用いる構造を例示する。 ＯＬＥＤディスプレイパネルを含むタッチ入力装置の構造を例示する。 ＯＬＥＤディスプレイパネルを含むタッチ入力装置の構造を例示する。 ＯＬＥＤディスプレイパネルを含むタッチ入力装置の構造を例示する。
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として示す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する。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよいことが理解されなければならない。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及び圧力センサ４５０、４６０を例示するが、実施形態により、他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技法が適用されてもよい。
図１ａは、本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００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、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、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出する感知部１００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が、これに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍが対角線、同心円、及び３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
図１ａに示されたように、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極ＴＸは、第１軸方向に延びた複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎを含み、受信電極ＲＸは、第１軸方向と交差する第２軸方向に延びた複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍ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、もしくは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質から構成されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部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）又は基準電圧に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流において電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該受信電極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：図示せず）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｒａｃｅ）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｔｅｒｎ）等を通じてタッチセンシングＩＣに含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣは、伝導性パターンが印刷された回路基板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、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更されてもよい。図１ａにおいて、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを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。
上記では、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１ｂ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１ｂ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、所定の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、所定の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のタッチの有無及び／又はその位置を感知することができるようになる。
以上では、便宜上、駆動部１２０と感知部１１０が別個のブロックに分かれて動作するものとして説明されたが、タッチ電極３０に駆動信号を印加して、タッチ電極３０から感知信号の入力を受ける動作を、一つの駆動及び感知部において遂行することも可能である。
以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式、光学的イメージング方式（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
以下で、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出するための駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸに該当する構成は、タッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）１００と指称することができる。
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がディスプレイパネル２００Ａの外部又は内部に位置してもよい。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：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遂行することができる。この時、ディスプレイパネル２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａ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２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
図２ａ〜図２ｅは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図２ａ〜図２ｃを参照して、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａ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２ａ〜図２ｃ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基板層２６１と第２基板層２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１基板層２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２基板層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１基板層２６１は、カラーフィルターガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２基板層２６２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２６１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物質で形成されてもよい。
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がディスプレイパネル２００Ａ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、タッチセンサパネル１００の上部面がタッチ表面になってもよい。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、ディスプレイパネル２００Ａ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パネル２００Ａの外面は、ディスプレイパネル２００Ａの第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａを保護するために、ディスプレイパネル２００Ａの下部面はカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂ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基板層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、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃ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、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｃで上部面又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パネル２００Ａの上部面又は下部面は、カバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
次に、図２ｄ及び図２ｅを参照しながら、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａ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２ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は、偏光層２８２と第１基板層２８１との間に位置し、図２ｅにおいて、タッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２基板層２８３との間に位置する。図２ｅの変形例として、タッチセンサパネル１００は、第1基板層２８１と有機物層２８０との間に位置し得る。
ここで、第１基板層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基板層２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。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物質で形成されてもよい。タッチセンシングについては上述したので、それ以外の構成についてのみ簡略な説明をすることにする。
ＯＬＥＤパネルは、蛍光又は燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合しながら光が発生する原理を用いた自発光型ディスプレイパネルであって、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つつ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、角度による明暗比が一定であり、温度による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（ｓｃａｎｎｉｇ 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）の間ずっと発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤは、ＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積ディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現しやすい。
図２ｄ及び図２ｅ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基板層２８１、有機物層２８０及び第２基板層２８３を含む。ここで、第１基板層２８１は、エンカプセレーションガラスであり、第２基板層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は正孔を注入させて、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）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にて結合し発光する。ＥＭＬは、発光する色を表現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率とを決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）で構成される。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。
また、実施形態により、タッチセンサ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、タッチセンサパネル１００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。ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサが配置される場合、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として用いられてもよい。
本発明の実施形態により、タッチセンサ１００のうちの少なくとも一部は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれる第１基板層２６１、２８１と第２基板層２６２、２８３との間に配置されてもよい。この時、タッチセンサ１００のうちの残りの一部は、第１基板層２６１、２８１と第２基板層２６２、２８３との間以外の所に配置されてもよい。第２基板層２６２上に、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）等を含む多様な層が形成されてもよい。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。第２基板層２６２には、データライン、ゲートライン、共通電極及び画素電極の何れか一つがタッチセンサとして用いられるように構成されてもよい。また、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）のうちの少なくともいずれか一つがタッチセンサとして用いられるように形成されてもよい。
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／又は位置と共に、タッチの圧力の大きさを検出することもできる。また、本発明の実施形態による圧力検出モジュールが適用されるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル１００を備えないこともある。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センサ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、圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置について詳しく説明する。
図３ａは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。ディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面に付着され得る。これにより、ディスプレイパネル２００Ａのディスプレイスクリーンを保護し、タッチセンサパネル１００のタッチ検出の感度を高めることができる。
この時、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と別個に動作することもできるところ、例えば、圧力検出モジュール４００はタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と独立して圧力のみを検出するように構成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００は、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出するように構成されてもよい。例えば、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのうちの少なくとも一つの電極は、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。
図３ａにおいて、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００と結合してタッチ圧力を検出することができる場合を例示する。図３ａにおいて、圧力検出モジュール４００は、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間を離隔させるスペーサ層４２０を含む。圧力検出モジュール４００は、スペーサ層４２０を介してタッチセンサパネル１００と離隔した基準電位層を含んでもよい。この時、ディスプレイモジュール２００は、基準電位層として機能することができる。
基準電位層は、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量１０１に変化を引き起こすることができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層は、ディスプレイモジュール２００のグランド層であってもよい。この時、基準電位層は、タッチセンサパネル１００の２次元平面と平行した平面を有してもよい。
図３ａに示されたように、タッチセンサパネル１００と基準電位層であるディスプレイモジュール２００は、離隔して位置する。この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００の接着方法の相違によって、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間のスペーサ層４２０は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。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。ここで、衝撃吸収物質がスポンジとグラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）層を含んでもよい。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。このようなスペーサ層４２０は、エアギャップ、衝撃吸収物質、誘電物質の組み合わせによって形成されてもよい。
この時、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とを固定するために、両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）４３０が用いられてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００は、それぞれの面積が積み重なった形態であり、タッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００それぞれの端領域において両面接着テープ４３０を介して二つの層が接着されるものの、残りの領域においてタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが所定距離ｄで離隔されてもよい。または、実施形態により、所定の固定部材を介してタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが所定距離ｄ離隔するように固定されてもよい。
一般的に、タッチセンサパネル１００の撓みなしにタッチ表面をタッチする場合でも、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の静電容量１０１：Ｃｍが変化する。すなわち、タッチセンサパネル１００に対するタッチ時に、相互静電容量Ｃｍ：１０１が基本相互静電容量に比べて減少し得る。これは、指のような導体である客体が、タッチセンサパネル１００に近接した場合、客体がグランドＧＮＤの役割をして相互静電容量Ｃｍ：１０１のフリンジング静電容量（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が客体として吸収されるためである。基本相互静電容量は、タッチセンサパネル１００に対するタッチがない場合に、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の値である。
タッチセンサパネル１００のタッチ表面である上部表面を客体でタッチ時に圧力が加えられた場合、タッチセンサパネル１００が撓み得る。この時、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量１０１：Ｃｍの値は、さらに減少し得る。これは、タッチセンサパネル１００が撓んでタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量１０１：Ｃｍのフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層にも吸収されるためである。タッチの客体が不導体である場合には、相互静電容量Ｃｍの変化は、単にタッチセンサパネル１００と基準電位層との間の距離変化ｄ−ｄ’にだけ起因し得る。
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上にタッチセンサパネル１００及び圧力検出モジュール４００を含んでタッチ入力装置１０００を構成することによって、タッチ位置だけでなくタッチ圧力を同時に検出することができる。
以上で、相互静電容量を介してタッチ位置及びタッチ圧力を検出する場合が例示されたが、実施形態により、自己静電容量を介してタッチ位置及びタッチ圧力を検出することもできる。実施形態により、タッチ位置は相互静電容量を介して検出し、タッチ圧力は自己静電容量を介して検出するか、または、タッチ位置は自己静電容量を介して検出し、タッチ圧力は相互静電容量を介して検出することもできる。
しかし、図３ａに示されたように、タッチセンサパネル１００だけでなく圧力検出モジュール４００までディスプレイモジュール２００の上部に配置させる場合、ディスプレイパネルのディスプレイ特性が低下する問題点が発生する。特に、ディスプレイモジュール２００の上部にエアギャップを含む場合に、ディスプレイパネルの視認性及び光透過率が低下し得る。
したがって、このような問題点が発生することを防止するために、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００との間にエアギャップを配置せずに、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤でタッチセンサパネル１００とディスプレイモジュール２００とが完全ラミネーション（Ｆｕｌｌ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）され得る。
下の図３ｂ及び図３ｅにおいて、タッチセンサパネル１００は別途に示されていないが、実施形態により、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００はディスプレイモジュール２００の外部または内部に位置してもよい。
図３ｂは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第２例のタッチ入力装置の断面図である。図３ｂに例示されたタッチ入力装置１０００の断面図は、タッチ入力装置１０００の一部の断面図であってもよい。図３ｂに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されたバックライトユニット２００Ｂ、及びディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されたカバー層５００を含んで構成されてもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は第１支持部材２４０上に形成されてもよい。本明細書において、ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂを含んで、ディスプレイモジュール２００と指称してもよい。図３ｂにおいて、第１支持部材２４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着したものが例示されているが、実施形態により、第１支持部材２４０と同一及び／又は類似の機能を遂行するタッチ入力装置１０００に含まれた構成に付着されることも可能である。
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）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｐｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤ、ノートブック（ｎｏｔｅｂｏｏｋ）などのようなタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａは、タッチセンサのうちの少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれるディスプレイパネルであってもよい。また、実施形態により、タッチセンシングのための駆動電極及び受信電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれてもよい。
本発明の実施形態によるカバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面を保護し、タッチ表面を形成するガラス（ｇｌａｓｓ）で構成されてもよい。カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａを保護する機能を遂行できる。実施形態において、カバー層５００は外部環境からディスプレイパネル２００Ａを保護しつつもディスプレイ画面が視覚的に確認され得るように透明な物質で構成され得る。例えば、カバー層５００は、ガラス又はプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）のような物質で構成されてもよく、実施形態により、ガラス／プラスチック以外の他の物質で構成されることも可能である。図３ｂに例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａより広く形成されてもよい。
本発明の実施形態によるＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル２００Ａは、それ自体で発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行するので、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂが要求され得る。例えば、バックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａの下部に位置し、光源を含んでディスプレイパネル２００Ａに光を照らし、画面には、明るさと暗さだけでなく様々に多様な色を有する情報を表現することになる。ディスプレイパネル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わけである。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａに光を照らすようにするための光学層２２０を含んで構成されてもよい。光学層２２０については、図３ｃを参照して詳しく見てみる。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、第１支持部材２４０を含んで構成されてもよい。第１支持部材２４０は、メタル（ｍｅｔａｌ）で構成されたフレーム（ｆｒａｍｅ）であってもよい。タッチ入力装置１０００のカバー層５００を介して外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイモジュール２００などが撓み得る。この時、撓みを介して圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール内部に位置する基準電位層との間の距離が変化し、このような距離変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を介して検出することによって、圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力の大きさを精密に検出するために、カバー層５００に対して圧力を印加する場合、圧力センサ４５０、４６０の位置は変わらずに固定される必要がある。したがって、第１支持部材２４０は、圧力の印加にもカバー層５００及び／又はディスプレイパネル２００Ａなどに比べて撓みがそれ程でなく、圧力センサを固定させることができる支持部の役割を遂行することができる。実施形態により、第１支持部材２４０は、バックライトユニット２００Ｂと別個に製作されて、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てることができる。
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２００Ａとバックライトユニット２００Ｂとの間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）２１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂを外部の衝撃から保護するためである。このような第１エアギャップ２１０は、バックライトユニット２００Ｂに含まれるように構成されてもよい。
バックライトユニット２００Ｂに含まれる光学層２２０と第１支持部材２４０との間は、互いに離隔するように構成されてもよい。光学層２２０と第１支持部材２４０との間は、第２エアギャップ２３０で構成されてもよい。第１支持部材２４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層２２０に接触しないことを保障し、カバー層５００に外部圧力が印加されて光学層２２０、ディスプレイパネル２００Ａ及びカバー層５００が撓んでも、光学層２２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層２２０の性能を低下させることを防止するために、第２エアギャップ２３０が要求され得る。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、バックライトユニット２００Ｂ及びカバー層５００が結合して固定された形態を維持できるように、第２支持部材２５１、２５２をさらに含んでもよい。実施形態により、第１支持部材２４０は、第２支持部材２５１、２５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、第２支持部材２５１、２５２は、バックライトユニット２００Ｂの一部を形成することができる。
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、以下では簡単に見てみる。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３ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０を例示する。図３ｃでは、ディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層２２０を例示する。
図３ｃにおいて、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０は、反射シート２２１、導光板２２２、拡散シート２２３及びプリズムシート２２４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）などの形態で、導光板２２２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。
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）２２２は、一般的に線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。
導光板２２２から放出される光の一部が、ＬＣＤパネル２００Ａの反対側に放出され損失することがある。反射シート２２１は、このような損失した光を導光板２２２に再入射させることができるように導光板２２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）２２３は、導光板２２２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２２２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２２２のパターンがそのまま映るようになることがある。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２２３は、このような導光板２２２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２２３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（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）２２４が含まれてもよい。プリズムシート２２４は、例えば水平プリズムシートと垂直プリズムシートを含んで構成することができる。
本発明の実施形態による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った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、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２２４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２２２、拡散シート２２３、プリズムシート２２４及びランプ（図示せず）などが、許容サイズ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維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成のそれぞれは、２個以上の別個の部分からなってもよい。
実施形態により、導光板２２２と反射シート２２１との間には、追加のエアギャップが存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２２２から反射シート２２１への損失光が、反射シート２２１を介して再び導光板２２２に再入射することができる。この時、前記追加のエアギャップを維持できるように、導光板２２２と反射板２２１との間として、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。また、実施形態により、任意の他の固定部材を介して導光板２２２と反射板２２１とが互いに離隔して配置されてもよい。
以上で見てみたように、バックライトユニット２００Ｂ及びこれを含むディスプレイモジュールは、自ら第１エアギャップ２１０及び／又は第２エアギャップ２３０のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光学層２２０に含まれた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パネル２００Ａを用いる場合について説明したが、他のディスプレイパネルの場合にも、構造内にエアギャップを含んでもよい。
図３ｄは、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成された第３例のタッチ入力装置の断面図である。図３ｄでは、ディスプレイモジュール２００だけでなく、基板３００をさらに含むタッチ入力装置１０００の断面を例示する。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第２カバー３２０とともに、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが位置できる実装空間３１０等を覆うハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）の機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板には、メインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが実装されていてもよい。基板３００を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／又はバッテリーが分離されて、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。実施形態により、基板３００は、タッチ入力装置１０００においてミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）と指称することができる。
図３ｅに例示されたように、タッチ入力装置１０００において、カバー層５００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、第２カバー３２０がディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板が位置する実装空間３１０を覆うように、第２カバー３２０が形成されてもよい。
実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を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を含んでもよい。
この時、圧力検出モジュール４００に含まれる圧力センサは、基板３００上に形成されてもよく、ディスプレイモジュール２００上に形成されてもよく、ディスプレイモジュール２００及び基板３００上に形成されてもよい。また、圧力検出モジュール４００に含まれる圧力センサを構成する電極４５０、４６０は、該電極を含む電極シート４４０の形態でタッチ入力装置１０００に含まれてもよく、これについては以下で詳しく見てみる。
図３ｂ及び図３ｄに例示されたように、タッチ入力装置１０００において、圧力検出モジュール４００は、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間でディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、圧力検出モジュール４００に含まれた圧力センサを構成する電極は、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。
以下で、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力センサ４５０、４６０を用いて、タッチ圧力の大きさを検出する原理及び構造について詳しく見てみる。
図４ａ及び図４ｂは、タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、バックライトユニット２００Ｂを構成することができる第１支持部材２４０上に付着されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００とは、距離ｄで離隔して位置することができる。
図４ａにおいて、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間は、スペーサ層（図示せず）を挟んで離隔されてもよい。この時、スペーサ層は、図３ｂ及び図３ｃ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及び／又はバックライトユニット２００Ｂの製造時に含まれる第１エアギャップ２１０、第２エアギャップ２３０及び／又は追加のエアギャップであってもよい。ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂ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。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、スペーサ層は、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に位置することができる。これにより、カバー層５００に対して圧力が印加された時、基準電位層６００が撓んで基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離が減少し得る。
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００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は、タッチの位置で最も大きい変形を示すように撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイモジュール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は、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示し得る。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュール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。
実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチの際、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ、及び／又は、バックライトユニット２００Ｂが撓んだり押圧される時、図４ｂに示されたように、スペーサ層によってスペーサ層の下部に位置した第１支持部材２４０は、撓みや押圧が減少し得る。図４ｂでは、第１支持部材２４０の撓み又は押圧が全くないように示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着したカバー２４０の最下部においても撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を介してその程度が緩和され得る。
実施形態により、スペーサ層は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）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（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で満たされてもよい。
図４ｂは、図４ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。例えば、図３ｂに例示されたカバー層５００に外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に相対的な距離がｄからｄ’に減少することが分かる。したがって、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００を圧力センサ４５０、４６０が付着された第１支持部材２４０に比べてさらに撓むように構成することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図３ｂ、図４ａ及び図４ｂにおいて、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０及び第２電極４６０を含む場合が例示されている。この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間には、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が生成され得る。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。
基準電位層６００は、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成された相互静電容量に変化を引き起こすことができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層６００は、ディスプレイモジュール内に含まれる任意のグランド層であってもよい。実施形態により、基準電位層６００は、タッチ入力装置１０００の製造時に自ら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基板層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。また、実施形態により、基準電位層６００は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれる複数の共通電極が基準電位層を構成することができる。この時、共通電極の電位が基準電位であってもよい。
カバー層５００に対して客体でタッチ時に圧力が加えられた場合、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂの少なくとも一部が撓むので、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０の間の相対的な距離がｄからｄ’に近づくことができる。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近づくほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の値は減少し得る。基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量のフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層６００にも吸収されるためである。タッチ客体が不導体である場合には、相互静電容量の変化は、単純に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離変化ｄ−ｄ’にのみ起因し得る。
以上では、圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０と第２電極４６０とを含んで、この二つの間の相互静電容量の変化から圧力を検出する場合を説明した。圧力センサ４５０、４６０は、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つ（例えば、第１電極４５０）のみを含むように構成されてもよい。
図４ｃ及び図４ｄは、タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。この時、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）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ができる。この時、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号の入力を受けて、第１電極４５０と基準電位層６００との間の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ができる。
例えば、基準電位層６００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と基準電位層６００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、基準電位層６００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。
実施形態により、タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。このような面積が大きくなるほど、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従ってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある面積の変化に従ってタッチ圧力の大きさを算出することを含み得る。これは、図４ｅと関連した実施形態にも適用され得る。
図３ｂ、図４ａ〜図４ｄにおいて、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０の厚さが相対的に厚く示され、これらが直接第１支持部材２４０に付着されたものが示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実施形態により、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０は、例えば一体型シート（ｓｈｅｅｔ）の形態で第１支持部材２４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが薄くてもよい。
以上では、図３ｂに例示されたタッチ入力装置１０００を参照して圧力センサ４５０、４６０がカバー２４０に付着された場合について説明したが、圧力センサ４５０、４６０は、図３ｄ及び図３ｅに例示されたタッチ入力装置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。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下部に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、基板３００であるか、又は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であってもよい。また、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０が基板３００に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、ディスプレイモジュール２００又は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であってもよい。
図４ｅは、タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。図４ｅに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０のうち、第１電極４５０は基板３００上に配置され、第２電極４６０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。この場合、別の基準電位層が要求されなくてもよい。タッチ入力装置１０００に対して圧力タッチが遂行される場合、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が変わり得て、これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が増加し得る。このような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。
図５ａ〜図５ｅは、本発明による圧力センサを構成する電極の第１例〜第５例によるパターンを例示する。
図５ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出する場合の圧力電極の第１例によるパターンが例示されている。第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように、第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向き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５ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０とが向かい合う長さが長くなるように、くし形状の圧力電極パターンが例示されている。
図５ａでは、圧力検出のための第１電極４５０と第２電極４６０とが一つのチャネルを形成する場合を示すが、図５ｂでは、圧力センサが２個のチャネルを構成する場合のパターンを例示する。図５ｂにおいて、第１チャネルを構成する第１電極４５０−１と第２電極４６０−１と、第２チャネルを構成する第１電極４５０−２と第２電極４６０−２とが示されている。図５ｃでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２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ている。圧力センサが第１チャネルと第２チャネルを介して互いに異なる位置でタッチ圧力の大きさが検出され得るので、マルチタッチの場合にも、それぞれのタッチに対してタッチ圧力の大きさが検出され得る。この時、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、より多くの数のチャネルを形成するように構成されてもよい。
図５ｄでは、基準電位層６００と第１電極４５０との間の自己静電容量の変化によりタッチ圧力の大きさを検出する場合の電極パターンを例示する。図５ｄにおいて、第１電極４５０としてくし形状のパターンが例示されているが、第１電極４５０は板形状（例えば、四角形、円形など）を有してもよい。
図５ｅでは、第１電極４５１〜４５９それぞれが９個のチャネルを構成する場合が例示されている。すなわち、図５ｄでは１個のチャネルを構成する場合を例示し、図５ｅでは９個のチャネルを構成する場合の圧力センサを例示する。したがって、図５ｅの場合、マルチタッチの場合にも、それぞれに対するタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、他の個数のチャネルを構成するように圧力センサが構成されてもよい。
本発明の実施形態において、圧力センサ４５０、４６０は複数のチャネルを形成する複数の電極を含んでもよい。また、本発明の実施形態において、複数のチャネルを用いて複数のタッチ圧力を検出することができる。
図６ａは、実施形態によるタッチ入力装置に付着するための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）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等と同じ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）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等と同じ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の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射するか、伝導性物質を印刷するか、金属物質が塗布されている状態でエッチングして形成されてもよい。
実施形態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、一つ以上の圧力電極４５０、４６０を含む一体型の電極シート４４０は、圧力センサとして基板３００、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０とスペーサ層４２０とを挟んで離隔するように、基板３００、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０に付着されてもよい。電極シート４４０の付着方法は、図６ｂ〜６ｄを参照して以下で説明される方法以外にも、図３ａ〜図３ｄの構造に適用されて圧力を検出することができるように多様な方法によってタッチ入力装置１０００に付着され得る。
図６ｂは、第１の方法により電極シート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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０上に付着されたものが示されている。
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接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｃにおいて、接着テープ４３０は、電極シート４４０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、接着テープ４３０は、電極シート４４０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。この時、図６ｃに示されたように、接着テープ４３０は、圧力電極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、接着テープ４３０を介して基板３００また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またはディスプレイモジュール２００と所定距離離隔していてもよい。実施形態により、接着テープ４３０は、基板３００の上部面、ディスプレイモジュール２００の下部面、または第１支持部材２４０の表面上に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は、両面接着テープであってもよい。図６ｃでは、圧力電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極のみを例示している。実施形態により、複数のチャネルを形成する電極が、一つの電極シート４４０に含まれて圧力センサを構成することができる。
図６ｄは、第２の方法により電極シート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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０に固定させることができる。このため、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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０の露出表面まで続くように示されている。この時、接着テープ４３１は、電極シート４４０と当接する面側にだけ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、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０に固定させても、電極シート４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００またはカバー２４０の間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在し得る。これは、電極シート４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００または第１支持部材２４０の間が直接接着剤で付着されたものでなく、且つ、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の表面は扁平でないこともあるためである。このような、図６ｄにおけるエアギャップもまたタッチ圧力を検出するためのスペーサ層４２０として機能し得る。
以上では、本発明の実施形態によるタッチ位置及び／又はタッチ圧力の検出が可能なタッチ入力装置１０００について詳しく見てみた。以下では、本発明の実施形態により、圧力検出感度を高めることができるタッチ入力装置について詳しく見てみる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチ表面に圧力を印加してタッチする時、空気の流れを円滑にする貫通孔７４０が形成された中間機構７００を含んでもよい。この時、貫通孔７４０は空気の流れが可能なエアホールであってもよい。
図７ａ〜図７ｅは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、基準電位層と中間機構７００との間の配置関係を示す第１例〜第５例を例示する。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１００において、中間機構７００は、タッチ圧力の印加により基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離が容易に変わり得るように、空気の流れが可能な貫通孔を含んで形成され得る。本明細書において、中間機構７００は、タッチ入力装置１００の最外郭機構、ハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）、ケースなどの内部に位置する任意の部材であってもよい。
図７ａに例示されたように、本発明の実施形態による中間機構７００は、カバー層５００と結合してその内部空間に基準電位層６００及び圧力センサ４５０、４６０を含むように構成されてもよい。これは例示に過ぎず、中間機構７００はカバー層５００以外に他の構成と共に基準電位層６００及び圧力センサ４５０、４６０を含む内部空間を形成することができる。
図７ａにおいて、基準電位層６００はカバー層５００に接して配置されるものとして示されるが、これは単に例示に過ぎず、中間機構７００とカバー層５００で形成される内部空間に基準電位層６００が配置されるもので充分である。これと同様に、図７ａにおいて、圧力センサ４５０、４６０も中間機構７００に接して配置されるものとして示されるが、圧力センサ４５０、４６０は中間機構７００に接して配置される必要はなく、中間機構７００とカバー層５００で形成される内部空間に圧力センサ４５０、４６０が配置されるもので充分である。
また、実施形態により、図７ｂに例示されたように、本発明の実施形態による中間機構７００は基準電位層６００と結合してその内部空間に圧力センサ４５０、４６０を含むように構成されてもよい。これは例示に過ぎず、中間機構７００は基準電位層６００以外に、基準電位層６００を含む構成又は基準電位層６００と直接／間接的に付着された構成と共に圧力センサ４５０、４６０を含む内部空間を形成することができる。
図７ｂにおいて、圧力センサ４５０、４６０は、中間機構７００に接して配置されるものとして示されるが、圧力センサ４５０、４６０は中間機構７００に接して配置される必要はなく、中間機構７００と基準電位層６００で形成される内部空間に圧力センサ４５０、４６０が配置されるもので充分である。
図７ａにおいては、中間機構７００がカバー層５００と共に形成する内部空間に基準電位層６００だけでなく圧力センサ４５０、４６０が含まれる場合が例示されるが、実施形態により、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０のいずれか一つだけ内部空間に含まれてもよい。例えば、圧力センサ４５０、４６０は中間機構７００の外部に配置されてもよい。このような場合にも、貫通孔７４０を介して空気の流れが自由になることによって、カバー層５００に圧力が印加されれば、基準電位層６００の撓みが容易になり得る。
これと同様に、図７ｂでは、中間機構７００が基準電位層６００と共に形成する内部空間に圧力センサ４５０、４６０が含まれる場合が例示されるが、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は中間機構７００の外部に配置されてもよい。このような場合にも貫通孔７４０を介して空気の流れが自由になることによって、カバー層５００に圧力が印加されれば、基準電位層６００の撓みが容易になり得る。
また、実施形態により、圧力が印加された時、基準電位層６００に比べて圧力センサ４５０、４６０が付着された部材の撓みが容易なように中間機構７００が配置されてもよい。
例えば、図７ｃに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００とがすべて中間機構７００の外部空間に配置されてもよい。図７ｃにおいて、圧力センサ４５０、４６０は中間機構７００の外部面に接して配置されるものとして例示されるが、必ずしも中間機構７００に直接接して付着されなくてもよい。ただし、タッチ圧力の印加により基準電位層６００に比べて圧力センサ４５０、４６０の相対的な距離移動がさらに大きい位置に配置されてもよい。図７ｃにおいて、基準電位層６００は中間機構７００の外部空間に配置されるものの、圧力センサ４５０、４６０と距離ｄで離隔して配置されてもよい。このような場合にもカバー層５００に圧力が印加されれば、カバー層５００と共に中間機構７００が撓み、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００との間の相対的な距離が変わるものの、タッチ解除時に貫通孔７４０を介して空気の流れが自由になることによって、中間機構７００及び中間機構７００の内部空間に配置された構成の撓みが素早く元に戻り得る。
また、図７ｄに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０が中間機構７００の外部空間に配置されてもよい。この時、基準電位層６００は、中間機構７００それ自体になったり中間機構７００の内部空間に含まれ得る。または、実施形態により、基準電位層６００はタッチ圧力の印加により、圧力センサ４５０、４６０に比べて相対的な距離移動がさらに大きい位置に配置され得る。図７ｄにおいて、圧力センサ４５０、４６０は基板３００上に配置されるものとして例示されるが、必ずしも基板３００に直接接して付着されなくてもよい。このような場合にも、カバー層５００に圧力が印加されれば、カバー層５００と共に中間機構７００が撓み、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００との間の相対的な距離が変わるものの、タッチ解除時に貫通孔７４０を介して空気の流れが自由になることによって、中間機構７００及び中間機構７００の内部空間に配置された構成の撓みが素早く元に戻り得る。
また、図４ｅに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０が配置される場合には、第１電極４５０が付着される部材と第２電極４６０が付着される部材のうちの少なくとも一つの撓みが容易なように、貫通孔７４０が形成された中間機構７００が配置されてもよい。
また、図７ｅに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００又はディスプレイパネル２００Ａの下部として中間機構７００の内部空間に配置されてもよい。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００又はディスプレイパネル２００Ａの下部に付着されてもよい。この時、基準電位層６００は、中間機構７００それ自体になったり中間機構７００の内部空間に含まれ得る。
図７ａ〜図７ｅに例示されたように、中間機構７００は、下部部材７１０及び側面部材７２０、７３０が一体型で形成されてもよいが、実施形態により、下部部材７１０と側面部材７２０、７３０は別個の部材として互いに結合されて中間機構７００を形成してもよい。
この時、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、中間機構７００には、図８ａ〜図８ｃに例示されたように、貫通孔７４０が形成されてもよい。これはタッチ入力装置１０００のタッチ表面に対するタッチ時に圧力センサ４５０、４６０が付着された部材及び基準電位層６００にうちの少なくとも一つの撓みを容易にしたり撓みが元に戻るのを容易にすることができる。
タッチ入力装置１０００の形体を維持して耐久性を高めるために、タッチ入力装置１０００を構成する各部材は、隙間なく結束されて一体になるように結合することができる。これにより、タッチ入力装置１０００に圧力が印加される場合に空気の流れが自由ではなく、基準電位層６００及び／又は圧力センサ４５０、４６０の撓みや撓みの戻りが容易でないこともある。すなわち、タッチ圧力検出の精度を高めるためには、タッチ圧力の印加により押圧／撓みがよく起きることに加えて、圧力が解除された後に素早く元に戻る必要がある。空気の流れが円滑でなければ、このような元に戻る時間が遅れかねないし、このような場合、後続するタッチ圧力の検出時にエラーが発生し得る。
これにより、本発明の実施形態では、タッチ入力装置１０００に含まれた中間機構７００に貫通孔７４０を形成し、空気が中間機構７００を貫通して自由に動くようにする。これにより、タッチ圧力の印加により基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離が制限されないので、圧力の大きさの検出精度が向上し得る。また、その撓みが元も戻るのが素早く遂行され得るため、後続のタッチ検出を阻害しない。
貫通孔７４０の直径は、例えば数μm程度であり得る。また、実施形態により、貫通孔７４０の直径は、圧力タッチ時に発生する気圧変化によって空気の流入／流出は容易であるものの、直径２．５μm以上の異物は通過できない大きさに形成され得る。
図８ａ〜図８ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、貫通孔が形成された中間機構の第１例〜第３例を例示する。図８ａに例示されたように、貫通孔７４０は、中間機構７００の下部部材７１０に複数個形成されてもよい。また、実施形態により、貫通孔７４０は均一に下部部材７１０の全体面積にわたって形成されてもよい。
圧力センサ４５０、４６０又はこれを含む電極シート４４０が中間機構７００に直接付着される場合に、電極シート４４０によって空気の流れが妨害されて、電極シート４４０の機能が低下し得る。したがって、図８ｂに例示されたように、貫通孔７４０は、中間機構７００の下部部材７１０において電極シート４４０が付着されない領域にのみ形成されてもよい。これにより、電極シート４４０の全体面積に対して基準電位層６００との距離が均一に維持され得る。
また、実施形態により、図８ｃに例示されたように、中間機構７００の下部部材７１０だけでなく、側面部材７２０、７３０にも貫通孔７４０が形成されて空気の流れをさらに自由にすることができる。実施形態により、多様な大きさの電極シート４４０が中間機構７００の下部部材７１０に付着され得るように、中間機構７００の側面部材７２０、７３０にのみ貫通孔７４０が形成されていてもよい。図８ｃでは、中間機構７００の側面部材７２０、７３０として二つの側面部材のみが例示されているが、実施形態により、中間機構７００は全体側面により形成された側面部材７２０、７３０を含んでもよい。この時、貫通孔７４０は、側面部材７２０、７３０の一部にのみ形成されてもよい。
本発明の実施形態において、貫通孔７４０が形成される中間機構７００は、第２支持部材２５１、２５２と結合される第１支持部材２４０であってもよい。実施形態により、中間機構７００は、任意の側面部材と結合される基板３００であってもよい。実施形態により、中間機構７００は、タッチ入力装置１０００に含まれる任意の部材として、タッチ圧力の印加により基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の距離変化を容易にすることができるように形成された貫通孔７４０を含んでもよい。
以上では、ディスプレイパネル２００Ａの外部に圧力センサ４５０、４６０を別途に備える場合について説明した。本発明の実施形態は、圧力センサ４５０、４６０をディスプレイパネル２００Ａの内部に備える場合だけでなく、圧力センサ４５０、４６０を別途に備えず、ディスプレイパネル２００Ａに含まれた既存の電極を圧力センサとして用いる場合にも適用することができる。また、実施形態により、タッチセンサ１００を圧力センサ４５０、４６０として用いる場合にも適用され得る。
図９ａ〜図９ｃは、圧力センサ４５０、４６０及びタッチ位置検出のための電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する構造を例示する。以下でタッチ位置及びタッチ圧力を検出する原理は、以上で説明されたことと同一／類似するので、重複する説明は省略する。
例えば、図９ａ〜図９ｃにおいて、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａは、第１偏光層２０１、複数の第２電極Ｒが形成された第２電極層１５２、カラーフィルタを備える第１基板層２０３、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌ）を含む液晶層２０５、複数の基準電極６５４、複数の第１電極Ｔと複数の第３電極Ｃが形成された第１／第３電極層１５６、第２基板層２０７及び第２偏光層２０９がスタック構造になっている。この時、第２電極層１５２と、カラーフィルタを備える第１基板層２０３の位置は互いに変わっても構わない。
図９ａ〜図９ｃに例示された実施形態によるディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）に含まれたディスプレイパネルであってもよく、この時ＰＬＳ（Ｐｌａｎｅ ｔｏ Ｌｉｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式及びＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式のいずれの方式のディスプレイパネルでも構わない。また、本発明のディスプレイパネル２００Ａは、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。
複数の第２電極Ｒは、タッチによって変わる静電容量に対する情報を有する、タッチ位置と関連した第１信号を生成する。また、複数の第３電極Ｃは、タッチによって変わる静電容量に対する情報を有する、タッチ圧力と関連した第２信号を生成する。
図９ａ〜図９ｃにおいて、液晶層２０５には基準電極６５４が備えられており、基準電極６５４は前述した基準電位層６００と同じ役割をすることができる。液晶層２０５に接して第１／第３電極層１５６が形成され、第１／第３電極層１５６に備えられた複数の第１電極Ｔと複数の第３電極Ｃとの間には相互静電容量Ｃｍが生成される。
基準電極６５４は、図９ａ〜図９ｃに例示されたように、液晶層２０５内で第１／第３電極層１５６と離隔して備えられてもよい。基準電極６５４は、液晶層２０５に備えられるスペーサ２７０の一部あるいは全体に伝導性物質層を形成することによってなってもよい。第１／第３電極層１５６は、基準電極６５４が備えられた層の上部に形成されてもよいが、実施形態により、基準電極６５４が備えられた層の下部に形成されてもよい。
第１／第３電極層１５６が基準電極６５４が備えられた層の下部に形成される場合、客体がディスプレイパネル２００Ａのタッチ表面をタッチする時に圧力が加えられれば、基準電極６５４が下方に移動することになるので、第１／第３電極層１５６と近くなる。したがって、第１電極Ｔと第３電極Ｃとの間の相互静電容量Ｃｍが変化（減少）することになる。ただし、基準電極１５４がフローティングノードである場合には、第１電極Ｔと第３電極Ｃとの間の相互静電容量Ｃｍが増加することもある。
また、客体がディスプレイパネル２００Ａのタッチ表面をタッチする場合、第１／第３電極層１５６に備えられた第１電極Ｔと、第２電極層１５２に備えられた第２電極Ｒとの間の相互静電容量Ｃｍが減少することになる。
同様に、第１／第３電極層１５６が、基準電極６５４が備えられた層の上部に形成される場合には、客体がディスプレイパネル２００Ａのタッチ表面をタッチする時に圧力が加えられれば、第１／第３電極層１５６が下方に移動することになるので、基準電極６５４と近くなる。したがって、第１電極Ｔと第３電極Ｃとの間の相互静電容量Ｃｍが変化（減少）することになる。ただし、基準電極６５４がフローティングノードである場合には、第１電極Ｔと第３電極Ｃとの間の相互静電容量Ｃｍが増加することもある。
前記相互静電容量Ｃｍの変化に基づいて、タッチ位置とタッチ圧力を検出することができる第１信号と第２信号が生成され得る。また、第２電極Ｒと第３電極Ｃとが互いに異なる層に配置されることによって、第１信号及び第２信号が同時に生成され得る。
ただし、他の実施形態では、第１電極Ｔと基準電極６５４との間の距離による自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ；Ｃｓ）の変化によって圧力を検出することもできるだろう。すなわち、第１電極Ｔと基準電極１５４との間、あるいは、第３電極Ｃと基準電極６５４との間の自己静電容量Ｃｓの変化によって圧力を検出することもできるだろう。
複数の第１電極、複数の第２電極、及び複数の第３電極は、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。
図９ａの実施形態によるディスプレイパネル２００Ａは、第１基板層２０３上に第２電極層１５２が備えられた構成を示す。図９ａでは、最上位のカバー層１１３とこれを接着するためのＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）層２１１が例示され、カラーフィルタ層２０４が第１基板層２０３と別途に示され、ＴＦＴ層２０６が第２基板層２０７と別途に示される。
この時、基準電極６５４の形成位置は、ディスプレイパネル２００Ａの表面タッチによって撓みが発生することにより、第１／第３電極層１５６と基準電極６５４との間の距離変化がなされる位置であれば、図９ａに示された液晶層２０５の上面でなくても構わない。
ディスプレイパネル２００Ａの液晶層２０５には、間隔を確保するためのスペーサが備えられてもよい。前記スペーサは、液晶層２０５内に形成されても構わず、液晶層２０５上に位置した上部層に形成されていても構わない。本発明の一実施形態において、基準電極６５４は、前記スペーサにＩＴＯのような伝導性物質（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）を形成することによってなってもよい。
一実施形態において、基準電極６５４は、前記スペーサの全体ではない一部に伝導性物質を形成することによってなってもよい。また、前記スペーサと別に、伝導性物質の基準電極６５４が形成されてもよい。すなわち、基準電極６５４は、第１／第３電極層１５６から離隔して、相互静電容量Ｃｍを変化させることができる電極として機能することができ、いかなる方式で備えられても構わない。
図９ｂは、本発明の他の実施形態によるディスプレイパネル２００Ａの層構造を示す。図９ａとは異なり、本実施形態では、複数の第２電極Ｒを備える第２電極層１５２が液晶層２０５に接触して形成されている。それ以外の構成は、図９ａと関連した説明においてなされたので、省略することにする。
図９ａ及び図９ｂは、基準電極６５４が備えられた液晶層２０５を挟んで、第１／第３電極層１５６と第２電極層１５２が離隔している多様な形態の実施形態を示す。基準電極６５４を含む液晶層２０５を挟んで、第１／第３電極層１５６と第２電極層１５２とが離隔している構造であれば、第２電極層１５２あるいは第１／第３電極層１５６が図９ａや図９ｂに示されたものと異なるように形成されても構わない。
一方、図９ｃは、図９ａや図９ｂの実施形態とは異なり、基準電極６５４が第１／第３電極層１５６の下部に形成された層構造を示す。図９ｃに示されたように、ディスプレイパネル２００Ａの基準電極６５４は、第１／第３電極層１５６の下部に離隔して形成される。この時、基準電極６５４の形成位置は、ディスプレイパネル２００Ａの表面タッチによって撓みが発生することにより、第１／第３電極層１５６と基準電極６５４との間の距離変化がなされる位置であれば、液晶層２０５内のどの位置に形成されても構わない。
図９ｃの実施形態においても、間隔を確保するためのスペーサ２１５がディスプレイ パネル２００Ａの液晶層２０５に備えられてもよい。基準電極６５４は、第１／第３電極層１５６の下部に形成され、スペーサ２１５にＩＴＯのような伝導性物質を形成することでなってもよい。もちろん、基準電極６５４は、スペーサ２１５の全体ではない一部に伝導性物質を形成することでなってもよい。
また、伝導性物質の基準電極６５４がスペーサ２１５とは別途に形成されてもよい。すなわち、基準電極６５４は、第１／第３電極層１５６の下方に離隔し、相互静電容量Ｃｍを変化させることができる電極として機能することができ、いかなる方式で備えられても構わない。
図１０ａ及び図１０ｂは、ディスプレイパネル内部の構成を圧力検出のための電極に用いる構造を例示する。
図１０ａに示された、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａの第２基板層２０７の上部にはＴＦＴ層２０６が形成されている。ＴＦＴ層２０６は、液晶層２０５を駆動するための電場（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ）を生成するのに必要な電気的構成要素を含む。特に、ＴＦＴ層２０６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。これら電気的構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２０５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。
本発明の一実施形態において、複数の第１電極及び複数の第３電極は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれた共通電極を用いることができる。
図１０ａに示されたように、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａにおいては、第１／第３電極層１５６の上部に位置したスペーサ２１５にＩＴＯのような伝導性物質を形成し、基準電極６５４として用いる。スペーサ２１５は、液晶層２０５に備えられていると説明したが、カラーフィルタ層２０４が備えられた第１基板層２０３に形成されてもよい。ここで、タッチ圧力信号と関連したフリンジング静電容量Ｃ１は、共通電極を用いる複数の第１電極Ｔと基準電極６５４との間に形成され、フリンジング静電容量Ｃ２は、共通電極を用いる複数の第３電極Ｃと基準電極６５４との間に形成されてもよい。
図１０ａに示されたように、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａにおいて、客体がタッチ表面をタッチする時に圧力が印加されれば、基準電極６５４とＴＦＴ層２０６との間の距離が減少し、これにより、ロー共通電極からなる複数の第１電極Ｔと第３電極Ｃとが、基準電極６５４との距離が近くなって、相互静電容量Ｃｍが変化（減少あるいは増加）することになる。これにより、生成された第２信号によって、タッチ圧力を検出できるようになる。
図１０ａの実施形態において、第２電極層１５２は、第１基板層２０３の上部に形成されたものとして示されたが、図９ｂのように、カラーフィルタ層２０４の下部に形成されてもよい。
一方、図１０ｂに示されたように、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａでは、第１／第３電極層１５６の下部に位置するスペーサ２１５にＩＴＯのような伝導性物質を形成し、基準電極６５４として用いることができる。
この時、第１／第３電極層１５６は、液晶層２０５の上部に位置する共通電極を用いることができる。スペーサ２１５は液晶層２０５に備えられていると説明したが、画素電極を含むＴＦＴ層２０６上に形成されてもよい。
ここで、タッチ圧力信号と関連したフリンジング静電容量Ｃ１は、共通電極を用いる複数の第１電極Ｔと基準電極６５４との間に形成され、フリンジング静電容量Ｃ２は、共通電極を用いる複数の第３電極Ｃと基準電極６５４との間に形成されてもよい。
図１０ｂに示されたように、本発明の一実施形態によるディスプレイパネル２００Ａにおいて、客体がタッチ表面をタッチする時に圧力が印加されれば、共通電極としてなる複数の第１電極Ｔと第３電極Ｃとが、基準電極６５４側に移動して、距離が近くなることにとって、相互静電容量Ｃｍが変化（減少）する。これによって生成された第２信号により、タッチ圧力を検出できるようになる。
一方、図１０ａ及び図１０ｂにおいて、基準電極６５４がフローティングノードである場合には、第１電極Ｔと第３電極Ｃとが基準電極６５４と近づくにつれて相互静電容量Ｃｍが増加し得る。すなわち、基準電極６５４と第１電極Ｔとの間の静電容量Ｃ１、及び、基準電極１５４と第３電極Ｃとの間の静電容量Ｃ２が増加し、第１電極Ｔと第３電極Ｃとの間の相互静電容量Ｃｍの一定部分を占める、静電容量（Ｃ１及びＣ２）の直列連結静電容量も増加することになるので、全体相互静電容量Ｃｍも増加することになる。
図１０ａ及び図１０ｂの構成によれば、どんな駆動方式の液晶表示装置にも本発明を適用することができる。すなわち、共通電極が液晶層２０５の上部に位置する構造の液晶表示装置にも適用が可能であり、液晶層２０５の下部に位置する構造の液晶表示装置にも適用が可能である。
さらに詳細に説明すると、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が液晶層の下部に位置するＰＬＳ方式やＩＰＳ方式の液晶表示装置には、図１０ａの実施形態によるディスプレイパネル２００Ａを適用することができ、共通電極が液晶層の上部に位置するＶＡ方式やＴＮ方式の液晶表示装置には、図１０ｂの実施形態によるディスプレイパネル２００Ａが適用され得る。
例えば、ディスプレイパネル２００Ａ内において複数の共通電極は、一定の間隔を有して碁盤状に配列されてもよい。この時、共通電極をグループ化させることによって、それぞれ第１電極Ｔ及び第３電極Ｃとして機能できるようになる。
図１０ａ及び図１０ｂに例示されたディスプレイパネル２００Ａは、ディスプレイパネル２００Ａの電気的構成要素を本来の目的のとおり動作するようにすることで、ディスプレイパネル２００Ａとして機能することができる。また、ディスプレイパネル２００Ａは、ディスプレイモジュール２００の電気的構成要素の少なくとも一部をタッチ圧力及び位置感知のために動作するようにすることで、タッチ圧力感知モジュールとして機能することができる。この時、それぞれの動作モード（ｍｏｄｅ）は時分割で動作することができる。すなわち、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａはディスプレイモジュールとして作動し、第２時間区間にタッチ圧力及び／又はタッチ位置感知（あるいは入力）装置として機能することができる。
図９ａ〜図１０ｂにおいては、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０及び基準電位層６００に対応する構成がすべてディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する実施形態について詳しく見てみた。このようなディスプレイパネル２００Ａを用いる場合にも、貫通孔７４０が形成された中間機構７００を用いて得ることができる効果を同様に得ることができる。
例えば、図７ａに例示されたように、中間機構７００とカバー層５００で形成される内部空間に、図９ａ〜図１０ｂと関連して説明されたディスプレイパネル２００Ａが配置されてもよい。この時、内部空間にディスプレイパネル２００Ａが配置されるため、圧力センサ４５０、４６０及び基準電位層６００が追加で含まれる必要はない。または、図７ｂに例示されたように、基準電位層６００を含む、図９ａ〜図１０ｂに例示されたディスプレイパネル２００Ａが中間機構７００とともに内部空間を形成することができる。ただし、圧力センサ４５０、４６０が追加で内部空間に含まれる必要はない。
図９ａ〜図１０ｂにおいて、圧力検出のための電極以外にタッチ位置検出のための電極もディスプレイパネル２００Ａに含まれた場合が例示されるが、実施形態により、タッチ位置検出のための電極はディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されてもよい。
また、図９ａ〜図１０ｂにおいて、圧力検出のための基準電極６５４がディスプレイパネル２００Ａに含まれた場合が例示されるが、実施形態により、基準電極６５４はディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃは、追加の圧力センサが要求されないＯＬＥＤディスプレイパネルを含むタッチ入力装置の構造を例示する。図１１ａにおいて、第１基板層２８１とカバー層５００との間にタッチセンサ１００が配置されるものが例示されている。図１１ａにおいて、第１基板層２８１上にタッチセンサ１００が形成されてもよく、このようなタッチセンサ１００は圧力センサ４５０、４６０として用いられてもよい。図１１ａでは、タッチセンサ１００と基準電位層６００とが離隔して配置されている。
図１１ａに例示されたような本発明の実施形態において、基準電位層６００とタッチセンサ１００との間の距離によって変わるタッチセンサ１００から感知される相互静電容量または自己静電容量を介してタッチ圧力の大きさが検出され得る。
また、図１１ａに例示されたような本発明の実施形態において、タッチセンサ１００から検出される自己静電容量または相互静電容量を介してタッチ位置が検出され得る。
図１１ｂは、図１１ａに例示された実施形態によるタッチ入力装置に含まれ得るタッチセンサ１００の配列を例示する。タッチセンサ１００は、同じ層に配列された複数個の電極を含んでもよい。この時、図１１ｂの右側に示されたように、タッチセンサ１００の一部をａ−ａ線に沿って切った電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が図１１ｃに例示される。
図１１ｃは、図１１ｂに例示されたタッチセンサ配列を介してタッチ位置及びタッチ圧力を検出する原理を説明する概念図である。図１１ｃに例示されたように、タッチセンサ１００に含まれた各電極Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から基準電位層６００に対する自己静電容量を感知して、タッチ位置を検出することができる。または、駆動電極Ｅ１、Ｅ３と受信電極Ｅ２、Ｅ４との間に生成される相互静電容量を感知して、タッチ位置を検出することができる。
また、図１１ｃを参照し、タッチセンサ１００に含まれた電極のうちの少なくとも一つ以上の電極は、基準電位層６００に対する自己静電容量を検出するように構成され、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。または、タッチセンサ１００に含まれた電極のうちの少なくとも一対の駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸは、基準電位層３２０との距離によって変わる駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量を検出するように構成され、タッチ圧力を検出するのに用いられてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃにおいては、タッチセンサ１００が第１基板層２８１上の同じ層に配置されることが例示されているが、タッチセンサ１００において駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸは互いに異なる層に形成されてもよい。または、実施形態により、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのうちの一つは、第１基板層２８１の上部に、残りの一つは第１基板層２８１の下部に配置されてもよい。または、実施形態により、タッチセンサ１００は第１基板層２８１の下部において、同一層または互いに異なる層に形成されてもよい。また、実施形態により、圧力を検出するのに用いられる圧力センサ４５０、４６０は、第１基板層２８１とＯＬＥＤ層２８０との間に配置されてもよい。この時、圧力センサ４５０、４６０は、タッチセンサ１００として用いられる電極であるか、または、ディスプレイパネル２００Ａを駆動するための電極であってもよい。
また、実施形態により、圧力を検出するのに用いられる圧力センサ４５０、４６０は、第２基板層２８３の下部に配置されてもよい。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、第２基板層２８３の下部面に付着されてもよい。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、第２基板層２８３の下部面に別に製作されて付着されてもよいが、第２基板層２８３に直接形成されてもよい。例えば、パターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）方式、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）方式等を介して圧力センサ４５０、４６０が第２基板層２８３に直接形成されてもよい。パターニング方式は、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）、エッチングレジスト（ｅｔｃｈｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔ）、または、エッチングペースト（ｅｔｃｈｉｎｇ ｐａｓｔｅ）等を用いて遂行されてもよい。印刷方式としては、グラビア（Ｇｒａｖｕｒｅ）印刷方式、インクジェット（Ｉｎｋｊｅｔ）印刷方式、スクリーン（ｓｃｒｅｅｎ）印刷方式、フレキソ印刷方式（Ｆｌｅｘｏｇｒａｐｈｙ）、転写印刷方式（Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）等が含まれ得る。以上の圧力センサ４５０、４６０形成に対する説明は、圧力センサ４５０、４６０が第２基板層２８３の下部に形成される場合に制限されず、第２基板層２８３以外の部材に圧力センサ４５０、４６０が形成される場合にも適用され得る。
以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特徴を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
４５０、４６０ 圧力センサ
７００ 中間機構

Claims (26)

  1. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    基準電位層と、
    前記基準電位層と離隔された圧力センサと、
    前記圧力センサに重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、
    前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化により、前記圧力センサで検出される静電容量が変わり、
    ディスプレイパネルをさらに含み、
    前記圧力センサは、前記ディスプレイパネルの下部に位置し、
    前記中間機構は、前記圧力センサの下部に位置する、
    タッチ入力装置。
  2. 前記圧力センサは、前記中間機構に付着される、請求項１に記載のタッチ入力装置。
  3. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    基準電位層と、
    前記基準電位層と離隔された圧力センサと、
    前記圧力センサに重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、
    前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化により、前記圧力センサで検出される静電容量が変わり、
    ディスプレイモジュールをさらに含み、
    前記圧力センサは、前記ディスプレイモジュールの下部に付着され、
    前記中間機構は、前記圧力センサの下部に位置する、タッチ入力装置。
  4. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    基準電位層と、
    前記基準電位層と離隔された圧力センサと、
    前記圧力センサに重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、
    前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化により、前記圧力センサで検出される静電容量が変わり、
    ディスプレイパネルをさらに含み、
    前記圧力センサは、前記ディスプレイパネルの内部に含まれる、タッチ入力装置。
  5. 前記圧力センサは、前記ディスプレイパネルの内部に含まれた共通電極である、請求項４に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記圧力センサは、少なくとも一対以上の第１電極と第２電極とを含み、
    前記静電容量は、前記第１電極と前記第２電極との間の相互静電容量である、
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  7. 前記圧力センサは、少なくとも一つの第１電極を含み、
    前記静電容量は、前記基準電位層に対する前記第１電極の自己静電容量である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  8. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    第１電極と、
    前記第１電極と離隔された第２電極と、
    前記第１電極及び前記第２電極の少なくともいずれかと重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、
    前記貫通孔を介して前記第１電極と前記第２電極との間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記第１電極と前記第２電極との間の距離変化により、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量が変わり、
    ディスプレイパネルをさらに含み、
    前記第１電極と前記第２電極のいずれか一つは、前記ディスプレイパネルの下部に位置し、
    前記第１電極と前記第２電極の残りの一つは、前記中間機構に付着される、
    タッチ入力装置。
  9. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    第１電極と、
    前記第１電極と離隔された第２電極と、
    前記第１電極及び前記第２電極の少なくともいずれかと重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構と、を含み、
    前記貫通孔を介して前記第１電極と前記第２電極との間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記第１電極と前記第２電極との間の距離変化により、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量が変わり、
    ディスプレイパネルをさらに含み、
    前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくともいずれか一つは、前記ディスプレイパネルの内部に含まれる、タッチ入力装置。
  10. 前記第１電極と前記第２電極のうちの少なくともいずれか一つは、前記ディスプレイパネルの内部に含まれた共通電極である、請求項９に記載のタッチ入力装置。
  11. 前記第１電極と前記第２電極の残りの一つは、前記中間機構に付着される、請求項９に記載のタッチ入力装置。
  12. 前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも一つは、複数のチャネルを形成する複数の電極を含む、請求項８ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
  13. 前記複数のチャネルを用いて複数のタッチ圧力を検出することができるように構成された、請求項１２に記載のタッチ入力装置。
  14. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１基板層と前記第２基板層との間に位置するＬＣＤパネルと、
    前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光学フィルム、光源、反射シート及び支持部材を含むバックライトユニットと、を含み、
    前記バックライトユニットは、前記反射シートと前記支持部材との間として前記支持部材上に付着された圧力センサをさらに含み、
    前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、
    前記圧力センサから検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができ、
    前記支持部材は、前記圧力センサと重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成されている、
    タッチ入力装置。
  15. 前記ＬＣＤパネルの内部に基準電位層が位置し、前記静電容量は、前記圧力センサと前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項１４に記載のタッチ入力装置。
  16. 前記基準電位層は、前記ＬＣＤパネルの内部の共通電極の電位層である、請求項１５に記載のタッチ入力装置。
  17. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    有機物層及び前記有機物層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含むＯＬＥＤパネルと、
    前記第１基板層上に配置される圧力センサと、
    前記圧力センサと離隔して配置される基準電位層と、を含み、
    前記圧力センサと重畳する位置に配置され、前記ＯＬＥＤパネルの下部に前記ＯＬＥＤパネルと離隔されて配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構を含み、
    前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化によって前記圧力センサで検出される静電容量が変わる、
    タッチ入力装置。
  18. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    有機物層及び前記有機物層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含むＯＬＥＤパネルと、
    前記ＯＬＥＤパネルの下部に配置される圧力センサと、
    前記圧力センサと離隔して配置される基準電位層と、を含み、
    前記圧力センサと重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成された中間機構を含み、
    前記貫通孔を介して前記基準電位層と前記圧力センサとの間の空気が前記中間機構を貫通して流れることができ、
    前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離変化によって前記圧力センサで検出される静電容量が変わる、
    タッチ入力装置。
  19. 前記圧力センサは、静電容量方式でタッチを感知するためのタッチセンサである、請求項１７または１８に記載のタッチ入力装置。
  20. 前記基準電位層は、前記中間機構である、請求項１７または１８に記載のタッチ入力装置。
  21. 前記圧力センサは、前記第２基板層の下部面に付着されている、請求項１８に記載のタッチ入力装置。
  22. 前記圧力センサは、前記第２基板層の下部面に直接形成されている、請求項１８に記載のタッチ入力装置。
  23. タッチ圧力を検出することができるタッチ入力装置であって、
    液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１基板層及び第２基板層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が、前記第１基板層と前記第２基板層との間に位置するＬＣＤパネルと、
    前記ＬＣＤパネルの下部に位置するバックライトユニットと、
    前記バックライトユニットの下部であり、前記タッチセンサと重畳する位置に配置され、少なくとも一つの貫通孔が形成されている中間機構と、を含み、
    前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができる、
    タッチ入力装置。
  24. 前記タッチセンサのうちの少なくとも一部が圧力センサとして用いられ、
    前記圧力センサから検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができる、請求項２３に記載のタッチ入力装置。
  25. 前記バックライトユニットと前記中間機構との間に配置される圧力センサをさらに含み、
    前記圧力センサから検出される静電容量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出することができる、請求項２３に記載のタッチ入力装置。
  26. 前記ＬＣＤパネルの内部に基準電位層が含まれ、
    前記圧力センサから検出される前記静電容量は、前記基準電位層と前記圧力センサとの間の距離によって変わる、請求項２４または２５に記載のタッチ入力装置。
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