JP6542747B2 - タッチスクリーン装置及びそれを含む電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン装置及びそれを含む電子機器に関するものである。

タッチスクリーン装置は、様々な電子機器とは別個の入力装置を追加することなしに、表示装置の画面の接触を通じて情報を入力することができる入力装置の一種である。これらのタッチスクリーン装置は、電子手帳、電子書籍、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＵＭＰＣ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ ＰＣ）、携帯電話、スマートフォン（Ｓｍａｒｔ Ｐｈｏｎｅ）、スマートウォッチ（Ｓｍａｒｔ Ｗａｔｃｈ）、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ウォッチフォン（Ｗａｔｃｈ Ｐｈｏｎｅ）、および移動通信端末機などのような携帯用電子機器だけでなく、テレビ、ノートパソコン、及びモニタなどの様々な製品の入力装置として使用されている。

最近では、フォースタッチ、３次元タッチ情報を必要とするアプリケーションなどのユーザーインターフェース環境が構築されることによって、タッチフォースをセンシングすることができるタッチスクリーン装置及びそれを適用した電子機器が開発、研究されている。

従来のフォースタッチ機能を有するタッチスクリーン装置は、静電容量の変化を利用して、タッチ位置とタッチフォースそれぞれをセンシングして、３次元タッチ情報を算出する。

静電容量の変化を利用したタッチフォースセンシングは、タッチ電極との間の距離の変化に依存するため、正確なタッチフォースをセンシングするためには、タッチ電極との間の垂直方向のギャップ（ｇａｐ）の維持を必要とする。一般的に、タッチ電極との間の垂直方向のギャップはエア層または弾性体などのギャップ保持部材によって保持されるが、再現性および温度に対するギャップ保持部材の信頼性を確保するのに難しさがある。特に、曲面、又は湾曲形状を有するディスプレイに適用されるタッチスクリーン装置は、タッチ電極との間のギャップ維持が難しいため、正確なタッチフォースをセンシングするのは難しいという問題点がある。

また、従来のフォースタッチ機能を有するタッチスクリーン装置は、タッチ位置をセンシングするためのタッチセンサと、タッチフォースをセンシングするためのタッチセンサとが、タッチ電極を共有している。このため、時分割方式（または順次駆動方式）を利用して、タッチ位置とタッチフォースのそれぞれをセンシングした後、センシングデータに対するタッチアルゴリズム演算を通じて３次元タッチ情報を算出する必要があった。これにより、従来のフォースタッチ機能を有するタッチスクリーン装置は、時分割駆動時のタッチレポートレート（ｔｏｕｃｈ ｒｅｐｏｒｔ ｒａｔｅ）を高速で実行するのに困難があった。ここで、タッチレポートレートとは、タッチセンシングによってセンシングされたタッチデータの座標情報をホストシステムに送信する速度または周波数を意味する。

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、平面、曲面、又は湾曲形状を有するディスプレイに適用可能なタッチスクリーン装置及びそれを含む電子機器を提供することを技術的課題とする。

また、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシング時のタッチレポートレートを高速に実行することができるタッチスクリーン装置及びそれを含む電子機器を提供することを技術的課題とする。

本発明に係るタッチスクリーン装置は、第１タッチセンサを介してタッチ位置をセンシングし、第２タッチセンサを介してタッチフォースをセンシングして、３次元タッチ情報を出力するタッチセンシング回路を含む。

本発明に係る電子機器は、映像を表示するディスプレイパネルとタッチスクリーン装置を含み、タッチスクリーン装置は、第１タッチセンサを介してタッチ位置をセンシングし、第２タッチセンサを介してタッチフォースをセンシングして、３次元タッチ情報を出力するタッチセンシング回路を含む。

本発明によれば、タッチレポートレートを高速で実行することができ、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングとの間の信号の干渉ノイズを最小限に抑えるとともに、センシング感度を向上することができる。

本発明によれば、平面、曲面、又は湾曲形状を有するディスプレイに適用可能なタッチスクリーン装置を提供することができる。

前記の本発明の効果に加えて、本発明の他の特徴および利点は、以下に記述されたり、または、そのような技術および説明から、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるだろう。

本発明の一例に係るタッチスクリーン装置を概略的に示したブロック図である。 図１に示された本発明の第１実施例によるタッチセンシング回路の構成を説明するためのブロック図である。 図２に示された第１実施例によるタッチセンシング回路の第１動作シーケンスを説明するための図である。 図２に示された第１実施例によるタッチセンシング回路の第２動作シーケンスを説明するための図である。 図１に示された本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の一例に係る電子機器を説明するための図である。 図６に示された第２タッチパネルの構造を説明するための断面図である。 図７に示された第２タッチパネルで第２タッチセンサの形成過程を説明するための断面図である。 本発明の他の形態に係る電子機器を説明するための図である。

本明細書で記述される用語の意味は、次のように理解されなければならない。

単数の表現は、文脈上明らかに別の方法で定義しない限り、複数の表現を含むものと理解されなければならず、「第１」、「第２」などの用語は、１つの構成要素を他の構成要素と区別するためのもので、これらの用語によって権利範囲が限定されてはならない。「含む」または「有する」などの用語は、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、工程、動作、構成要素、部分品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を事前に排除しないものと理解されなければならない。「少なくとも一つ」の用語は、一つまたは複数の関連項目から提示可能なすべての組み合わせを含むものと理解されなければならない。例えば、「第１項目、第２項目及び第３項目の中から少なくとも一つ」の意味は、第１項目、第２項目または第３項目のそれぞれだけでなく、第１項目、第２項目及び第３項目の中から２以上で提示することができるすべての項目の組み合わせを意味する。「上に」という用語は、ある構成が、他の構成のすぐ上面に形成される場合だけでなく、これらの構成の間に第３の構成が介在する場合も含まれることを意味する。

以下では、本発明に係るタッチスクリーン装置及びそれを含む電子機器の好適な例を添付の図を参照して詳細に説明する。各図の構成要素に参照符号を付加する場合において、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図に表示されていても、可能な限り同一の符号を有することができる。また、本発明を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明は省略することができる。

図１は、本発明の一例に係るタッチスクリーン装置を概略的に示したブロック図である。

図１を参照すると、本発明の一例に係るタッチスクリーン装置は、第１タッチパネル３０、第２タッチパネル５０、およびタッチセンシング回路７０を含む。

前記第１タッチパネル３０は、映像を表示するディスプレイパネル１０の上に配置されるか、またはディスプレイパネル１０の上面に付着することができる。第１タッチパネル３０は、使用者のタッチで静電容量が変化する複数の第１タッチセンサを含む。

前記複数の第１タッチセンサのそれぞれは、第１タッチパネル３０の使用者のタッチ位置をセンシングするためのもので、複数の第１タッチ駆動ラインと、第１タッチセンシング電極の間に形成される静電容量、例えば、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）であり得る。これらの複数の第１タッチセンサのそれぞれの相互静電容量は、使用者のタッチによる第１タッチ駆動ラインと、第１タッチセンシングラインの間の距離の変化に応じて変化したり、第１タッチパネル３０の使用者の指（または導電性物体）の接触の有無に応じて変化することができる。一例による複数の第１タッチ駆動ラインのそれぞれと、複数の第１タッチセンシングラインのそれぞれは、長く延長されたラインパターンであるか、ブリッジを通じて相互に接続する複数の電極パターンであり得る。ここで、第１タッチ駆動ラインと、第１タッチセンシングラインは、互いに交差するように上下に配置するか、または互いに隣接するように同一平面上に配置することができる。

必要に応じて、複数の第１タッチセンサのそれぞれは、複数のタッチ電極のそれぞれに形成される静電容量、例えば、自己静電容量（ｓｅｌｆ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）であり得、この場合、複数の第１タッチセンサのそれぞれの自己静電容量は、タッチ電極への使用者の指（または導電性物体）の接触の有無に応じて変化することができる。

前記第２タッチパネル５０は、映像を表示するディスプレイパネル１０の下に配置するか、または第１タッチパネル３０上に配置することができる。これらの第２タッチパネル５０は、使用者のタッチで抵抗値が変化する複数の第２タッチセンサを含む。

前記複数の第２タッチセンサのそれぞれは、第２タッチパネル５０に対する使用者のタッチフォースをセンシングするためのもので、複数の第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシング電極の間に形成される抵抗であり得る。前記第２タッチセンサの抵抗値は、第２タッチパネル５０に対する使用者のタッチ、すなわちフォースタッチ（または接触荷重）による第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシング電極間の接触面積に応じて変化することができる。

一例による第２タッチパネル５０は、第１ベース基板に設けられた複数の第２タッチ駆動ライン、第２ベース基板に設けられた複数の第２タッチセンシングライン、第１ベース基板と第２ベース基板との間に配置された弾性抵抗体、及び第１ベース基板と第２ベース基板との間のギャップを維持させるスペーサーを含むことができる。

前記複数の第２タッチセンサのそれぞれは、互いに交差する第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシング電極の間に配置される弾性抵抗体に設けられ、弾性抵抗体に接触する第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシング電極間の接触面積に応じた抵抗値を有する。

これらの第２タッチパネル５０は、使用者のタッチに対して抵抗値が変化する第２タッチセンサを含むことにより、静電容量方式のタッチフォースセンサに比べ、第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシング電極間の垂直方向のギャップ（ｇａｐ）を容易に維持することができ、これによって平面形状だけでなく、曲面や曲がった形状のディスプレイを有する電子機器に適用可能であるという長所がある。

前記タッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）に基づいて、第１タッチパネル３０の第１タッチセンサを介してタッチ位置をセンシングして、第２タッチパネル５０の第２タッチセンサを介してタッチフォースをセンシングして、タッチ位置データとタッチフォースデータを含む３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、外部のホスト処理回路９０に出力する。ここで、前記タッチ位置データは、タッチ位置のＸ軸座標とＹ軸座標それぞれのデジタル情報と定義することができ、前記タッチフォースデータは、タッチ位置に対するＺ軸座標またはフォースレベルのデジタル情報と定義することができる。

前記タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の１周期は、第１期間と、第１期間と異なる第２期間を含む。ここで、第１期間は、タッチセンシング期間と定義することができ、第２期間は、ディスプレイ期間と定義することができる。前記タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）は、ディスプレイパネル１０のフレーム同期信号に基づいて生成することができる。この場合、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）は、ディスプレイパネル１０を駆動するディスプレイパネル駆動部、すなわちタイミング制御部から提供されるか、ホスト処理回路９０から提供されることもある。

一例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間で第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間で第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングして、タッチ位置データとタッチフォースデータを含む３次元タッチ情報を生成して、ホスト処理回路９０に出力することができる。ここで、一例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間で、第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしながらタッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチ位置データを同時に算出して、タッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてタッチフォースデータを算出した後、タッチ位置データとタッチフォースデータを基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成することができる。これにより、一例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ位置算出アルゴリズムの実行時間を減少することによって３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成するアルゴリズムの実行時間が減少することができ、これにより、タッチレポートレートを高速に実行することができる。

他の例に係るタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間で第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、第２タッチセンサの抵抗値変化をセンシングして、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間でのタッチ位置データとタッチフォースデータを含む３次元タッチ情報を生成して、ホスト処理回路９０に出力することができる。ここで、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間は、少なくとも１回の第１センシング期間、及び前記第１センシング期間と異なる少なくとも１回の第２センシング期間を含むことができる。他の例に係るタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間で、第１センシング期間毎に、第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングし、第２センシング期間ごとに第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングすることができる。そして、他の例に係るタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間で、タッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチ位置データとタッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてタッチフォースデータをそれぞれ順次算出したり、同時に算出して、タッチ位置データとタッチフォースデータを基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成することができる。したがって、他の例に係るタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間で、タッチ位置のセンシングとタッチフォースのセンシングを交互に実行することにより、第１タッチパネル３０のタッチ駆動と第２タッチパネル５０のタッチ駆動時の相互間の信号の干渉ノイズを最小限に抑えることができ、これによりセンシング感度が向上し得る。

前記ホスト処理回路９０は、フォースタッチ機能（または３次元タッチ機能）を有する電子機器のアプリケーションプロセッサ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であり得る。これらのホスト処理回路９０は、タッチセンシング回路７０から出力される３次元タッチ情報（ＴＩ）を受信し、受信した３次元タッチ情報（ＴＩ）に該当するアプリケーションを実行する。

このような、本発明に係るタッチスクリーン装置は、第１タッチパネル３０を用いた静電容量方式のタッチ位置をセンシングし、第２タッチパネル５０を用いた抵抗方式のタッチフォースをセンシングすることにより、平面、曲面、又は湾曲形状を有するディスプレイに適用可能でありながら、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシング時のタッチレポートレートを高速に実行することができ、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間によるタッチセンシング期間の間、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングを交互に実行することにより、第１タッチパネル３０のタッチ駆動と第２タッチパネル５０のタッチ駆動との間の信号の干渉ノイズが最小化され得、これによりセンシング感度が向上し得る。

図２は、図１に示された本発明の第１実施例によるタッチセンシング回路の構成を説明するためのブロック図である。

図２を参照すると、本発明の第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１タッチ集積回路７１及び第２タッチ集積回路７３を含み、２つの集積回路からなる。ここで、第１タッチ集積回路７１は、マスター（ｍａｓｔｅｒ）回路、またはホスト処理回路９０に従属するスレーブ（ｓｌａｖｅ）回路であり得る。そして、第２タッチ集積回路７３は、第１タッチ集積回路７１とホスト処理回路９０に従属するスレーブ回路であり得る。

前記第１タッチ集積回路７１は、静電容量方式のタッチ駆動方法に応じて、第１タッチパネル３０を駆動して、第１タッチパネル３０に対する使用者によるタッチのタッチ位置をセンシングする。つまり、第１タッチ集積回路７１は、第１タッチパネル３０に設けられた第１タッチセンサ（Ｃｍ）の静電容量の変化をセンシングして、タッチローデータ（ＴＲＤ：Ｔｏｕｃｈ Ｒａｗ Ｄａｔａ）を生成し、タッチローデータ（ＴＲＤ）からタッチ位置データを算出する。一例による第１タッチ集積回路７１は、第１タッチ制御回路７１ａ、第１電極駆動回路７１ｂ、第１センシングユニット７１ｃ、第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄ、及び第１タッチ処理回路７１ｅを含む。

前記第１タッチ制御回路７１ａは、外部から供給されるタッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）を受信し、これを基に第１タッチ集積回路７１を構成する内部回路の駆動タイミングを制御する。特に、第１タッチ制御回路７１ａは、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）に基づいて、第２タッチ集積回路７３の動作を制御するためのフォースタッチ同期信号（Ｆｓｙｎｃ）を生成する。必要に応じて、第１タッチ制御回路７１ａは、第１タッチ処理回路７１ｅに内蔵することでき、この場合、第１タッチ制御回路７１ａは、省略可能である。

前記第１電極駆動回路７１ｂは、第１タッチパネル３０に設けられた複数の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）を個別に駆動するか、２つ以上のタッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）単位でグループ化して駆動する。第１電極駆動回路７１ｂは、第１タッチ駆動信号を生成して、第１タッチ制御回路７１ａのチャネル制御に対応する第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に第１タッチ駆動信号を供給する。

前記第１センシングユニット７１ｃは、第１タッチパネル３０の第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）に接続されて、第１タッチセンサ（Ｃｍ）の静電容量の変化に伴う第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）の電荷を増幅してアナログ形式のタッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する。一例による複数の第１センシングユニット７１ｃは、一つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）から受信される信号と基準電圧を比較して、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する比較器を含む積分回路であり得る。他の例に係る第１センシングユニット７１ｃは、隣接する２つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）から受信される信号の差を増幅して、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する差動増幅器を含む積分回路であり得る。

前記第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄは、第１センシングユニット７１ｃから供給されるタッチセンシング信号（ＴＳＳ）をアナログ−デジタル変換してデジタル形式のタッチローデータ（ＴＲＤ）を生成して、生成されたタッチローデータ（ＴＲＤ）を第１タッチ処理回路７１ｅに出力する。

前記第１タッチ処理回路７１ｅは、第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄから供給されるタッチローデータ（ＴＲＤ）を基にタッチ位置データを算出する。例えば、第１タッチ処理回路７１ｅは、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）として、第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄから出力されるタッチローデータ（ＴＲＤ）を受信して内部保存回路に一時的に保存して、予め設定されたタッチ位置算出のアルゴリズムを実行して、一時的に保存されたタッチローデータ（ＴＲＤ）に対するタッチ位置データを算出し、内部保存回路に一時的に保存する。ここで、前記タッチ位置算出アルゴリズムは、公知の任意のアルゴリズムも可能である。例えば、タッチ位置算出アルゴリズムは、タッチローデータ（ＴＲＤ）を予め設定されたしきい値と比較して、そのしきい値以上のタッチローデータ（ＴＲＤ）をタッチ入力位置の第１タッチセンサから得られたタッチローデータ（ＴＲＤ）のそれぞれに識別コードを付与して、第１タッチセンサのそれぞれのＸＹ座標を計算して、タッチ位置データを生成することができる。

また、第１タッチ処理回路７１ｅは、第２タッチ集積回路７３から供給されるタッチフォースデータを受信して、受信したタッチフォースデータと保存回路に一時的に保存されたタッチ位置データに基づいて、３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。

前記第２タッチ集積回路７３は、抵抗方式のタッチ駆動方法に応じて、第２タッチパネル５０を駆動して、第２タッチパネル５０に対する使用者によるタッチのタッチフォースをセンシングする。つまり、第２タッチ集積回路７３は、第２タッチパネル５０に設けられた第２タッチセンサ（Ｒｍ）の抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータ（ＦＲＤ）を生成し、フォースローデータ（ＦＲＤ）からタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を算出する。一例による第２タッチ集積回路７３は、第２タッチ制御回路７３ａ、第２電極駆動回路７３ｂ、第２センシングユニット７３ｃ、第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄ、及び第２タッチ処理回路７３ｅを含む。

前記第２タッチ制御回路７３ａは、第１タッチ集積回路７１から供給されるフォースタッチ同期信号（Ｆｓｙｎｃ）を受信し、これを基に第２タッチ集積回路７３の内部回路の駆動タイミングを制御する。必要に応じて、第２タッチ制御回路７３ａは、第２タッチ処理回路７３ｅに内蔵することができ、この場合、第２タッチ制御回路７３ａは、省略可能である。

前記第２電極駆動回路７３ｂは、第２タッチパネル５０に設けられた複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）を個別に駆動するか、２つ以上の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）単位でグループ化して駆動する。第２電極駆動回路７３ｂは、第２タッチ駆動信号を生成して、第２タッチ制御回路７３ａのチャネル制御に対応する第２タッチ駆動ライン（Ｒ＿Ｔｘ）に第２タッチ駆動信号を供給する。ここで、第２タッチ駆動信号は、第１タッチ駆動信号と同じかまたは他の形態を有することができる。例えば、第１タッチ駆動信号は、複数のパルスからなり得、第２タッチ駆動信号が直流信号、交流信号または接地であり得る。

前記第２センシングユニット７３ｃは、第２タッチパネル５０の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）に接続されて、第２タッチセンサ（Ｒｍ）の抵抗値の変化に応じた第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）の電圧を増幅してアナログ形式のフォースセンシング信号（ＦＳＳ）を生成する。一例による複数の第２センシングユニット７３ｃは、一つの第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）から受信される第２タッチセンサ（Ｒｍ）の抵抗値の変化に応じた電圧を増幅してフォースセンシング信号（ＦＳＳ）を生成する反転増幅器であり得る。

前記第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄは、第２センシングユニット７３ｃから供給されるフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をアナログ−デジタル変換してデジタル形式のフォースローデータ（ＦＲＤ：Ｆｏｒｃｅ Ｒａｗ Ｄａｔａ）を生成して、生成されたフォースローデータ（ＦＲＤ）を第２タッチ処理回路７３ｅに出力する。

前記第２タッチ処理回路７３ｅは、第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄから供給されるフォースローデータ（ＦＲＤ）を基にタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を算出し、算出されたタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を第１タッチ集積回路７１の第１タッチ処理回路７１ｅに提供する。例えば、第２タッチ処理回路７３ｅは、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）として、第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄから出力されるフォースローデータ（ＦＲＤ）を受信して内部保存回路に一時的に保存して、予め設定されたタッチフォース算出アルゴリズムを実行して、一時的に保存されたフォースローデータ（ＦＲＤ）に対するタッチフォースデータを算出して内部保存回路に一時的に保存する。ここで、前記タッチフォース算出アルゴリズムは、公知の任意のアルゴリズムも可能である。例えば、タッチフォース算出アルゴリズムは、フォースローデータ（ＦＲＤ）を予め設定されたしきい値と比較して、そのしきい値以上のフォースローデータ（ＦＲＤ）をタッチ入力位置の第２タッチセンサから得られたフォースローデータの（ＦＲＤ）それぞれに識別コードを付与して、第２タッチセンサのそれぞれのＺ座標またはレベルを計算して、タッチフォースデータを生成することができる。

必要に応じて、第２タッチ処理回路７３ｅは、第１タッチ集積回路７１から供給されるタッチ位置データを受信して、受信したタッチ位置データと内部保存回路に一時的に保存されたタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を基に３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力することもできる。

図３は、図２に示された第１実施例によるタッチセンシング回路の第１動作シーケンスを説明するための図である。

図２及び図３を参照すると、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で、タッチ位置センシングを行い、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、タッチフォースセンシングとタッチ位置算出アルゴリズムの実行を並列に処理する。これをより詳細に説明すると、次の通りである。

まず、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）から、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１タッチ集積回路７１の駆動に応じて、第１タッチパネル３０の第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、タッチローデータ（ＴＲＤ）を生成する。

次に、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、第２タッチ集積回路７３の駆動に応じて第２タッチパネル５０の第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータ（ＦＲＤ）を生成し、タッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチローデータ（ＴＲＤ）からタッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）を同時に算出してタッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてフォースローデータ（ＦＲＤ）からタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を算出した後、第１タッチ集積回路７１の駆動に応じて、タッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。

したがって、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチフォースセンシングとタッチ位置算出アルゴリズムの実行を並列に処理することにより、タッチレポートレートを高速に実行することができ、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングとの間の信号の干渉ノイズが最小化することによって、センシング感度が向上し得る。

図４は、図２に示された第１実施例によるタッチセンシング回路の第２動作シーケンスを説明するための図である。

図２及び図４を参照すると、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングを交互に実行して、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、タッチ位置算出アルゴリズムとフォースレベル算出アルゴリズムの実行を順次または並行して処理する。これをより詳細に説明すると、次の通りである。

まず、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）は、複数の第１センシング期間（ＳＰ１）および複数の第１センシング期間（ＳＰ１）との間に設定される複数の第２センシング期間（ＳＰ２）を含む。ここで、複数の第２センシング期間（ＳＰ２）のそれぞれは、隣接する第１センシング期間（ＳＰ１）との間のブランク期間であり得る。

前記タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）から、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１センシング期間（ＳＰ１）ごとに実行される第１タッチ集積回路７１の駆動に応じて第１タッチパネル３０の第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、タッチローデータ（ＴＲＤ）を生成し、第２センシング期間（ＳＰ２）ごとに実行される第２タッチ集積回路７３の駆動により第２タッチパネル５０の第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータ（ＦＲＤ）を生成する。ここで、第１タッチ集積回路７１は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で第１タッチパネル３０に設けられたすべての第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）に対するタッチ位置センシングを行い、第１センシング期間（ＳＰ１）ごとに少なくとも一つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）に対するタッチ位置センシングを行うことができる。同様に、第２タッチ集積回路７３は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で第２タッチパネル５０に設けられたすべての第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）に対するタッチフォースセンシングを実行し、第２センシング期間（ＳＰ２）ごとに少なくとも一つの第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）に対するタッチフォースセンシングを行うことができる。

次に、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１タッチ集積回路７１の駆動に応じて、タッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチローデータ（ＴＲＤ）からタッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてフォースローデータ（ＦＲＤ）からタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を同時にまたは連続的に算出して、タッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。

したがって、第１実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ位置センシングのブランク期間にタッチフォースセンシングを行うことにより、タッチレポートレートを高速で実行することができ、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングとの間の信号干渉ノイズが最小化することによって、センシング感度が向上し得る。

図５は、図１に示された本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路の構成を説明するためのブロック図である。

図５を参照すると、本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１及び第２タッチパネル３０、５０に共通して接続された単一の集積回路で構成されている。例えば、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ制御回路７５ａ、電極駆動回路７５ｂ、第１選択部７５ｃ、第２選択部７５ｄ、第１センシングユニット７５ｅ、第２センシングユニット７５ｆ、アナログ−デジタル変換回路７５ｇ、およびタッチ処理回路７５ｈを含む。

前記タッチ制御回路７５ａは、外部から供給されるタッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）を受信し、これを基にタッチセンシング回路７０を構成する内部回路の駆動タイミングを制御する。例えば、タッチ制御回路７５ａは、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）に基づいて、あらかじめ設定されたタッチセンシング回路７０の動作シーケンスに対応するセンシングモード信号（ＳＭＳ）を生成する。ここで、センシングモード信号（ＳＭＳ）は、タッチ位置センシングのための第１論理状態とタッチフォースセンシングのための第２論理状態を有することができる。必要に応じて、タッチ制御回路７５ａは、タッチ処理回路７５ｈに内蔵することができ、この場合、タッチ制御回路７５ａは省略可能である。

前記電極駆動回路７５ｂは、タッチ制御回路７５ａの制御に応答して、第１タッチパネル３０と第２タッチパネル５０のそれぞれのタッチセンシング駆動のためのタッチ駆動信号（ＴＤＳ）を生成する。例えば、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）は、複数のパルスからなり得る。

前記第１選択部７５ｃは、タッチ制御回路７５ａから提供されるセンシングモード信号（ＳＭＳ）とチャンネル選択信号に基づいて、電極駆動回路７５ｂから供給されるタッチ駆動信号（ＴＤＳ）を第１タッチパネル３０の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に供給したり、第２タッチパネル５０の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に供給する。例えば、第１選択部７５ｃは、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に応答して、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を少なくとも一つの第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に供給することができる。ここで、第１選択部７５ｃは、チャンネル選択信号に応じて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を複数の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に順次供給したり、２つ以上の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に同時に供給することができる。そして、第１選択部７５ｃは、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に応答して、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を少なくとも一つの第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に供給することができる。ここで、第１選択部７５ｃは、チャンネル選択信号に応じて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に順次に供給したり、２つ以上の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に同時に供給することができる。

前記第２選択部７５ｄは、タッチ制御回路７５ａから提供されるセンシングモード信号（ＳＭＳ）とチャンネル選択信号に基づいて、第１タッチパネル３０に設けられた第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）を第１センシングユニット７５ｅに接続するか、第２タッチパネル５０に設けられた第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を第２センシングユニット７５ｆに接続する。例えば、第２選択部７５ｄは、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に応答して、複数の第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）を第１センシングユニット７５ｅに順次接続したりチャンネル選択信号に対応する２つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）を第１センシングユニット７５ｅに接続することができる。そして、第２選択部７５ｄは、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に応答して、複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を第２センシングユニット７５ｆに順次に接続したり、チャンネル選択信号に該当する２つの第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を第２センシングユニット７５ｆに接続することができる。

前記第１センシングユニット７５ｅは、第２選択部７５ｄを通じて、第１タッチパネル３０の第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）に接続されて、第１タッチセンサ（Ｃｍ）の静電容量の変化による第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）の電荷を増幅してアナログ形式のタッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する。一例による複数の第１センシングユニット７５ｅは、一つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）から受信される信号と基準電圧を比較して、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する比較器を含む積分回路であり得る。他の例に係る第１センシングユニット７５ｅは、隣接する２つの第１タッチセンシングライン（Ｔ＿Ｒｘ）から受信される信号の差を増幅して、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）を生成する差動増幅器を含む積分回路であり得る。

前記第２センシングユニット７５ｆは、第２選択部７５ｄを通じて第２タッチパネル５０の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）に接続されて、第２タッチセンサ（Ｒｍ）の抵抗値の変化による第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）の電圧を増幅してアナログ形式のフォースセンシング信号（ＦＳＳ）を生成する。一例による複数の第２センシングユニット７５ｆは、一つの第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）から受信される第２タッチセンサ（Ｒｍ）の抵抗値の変化に応じた電圧を増幅してフォースセンシング信号（ＦＳＳ）を生成する反転増幅器であり得る。

前記アナログ−デジタル変換回路７５ｇは、第１センシングユニット７５ｅから供給されるタッチセンシング信号（ＴＳＳ）をアナログ−デジタル変換してデジタル形式のタッチローデータ（ＴＲＤ）を生成して、生成されたタッチローデータ（ＴＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに出力し、第２センシングユニット７５ｆから供給されるフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をアナログ−デジタル変換してデジタル形式のフォースローデータ（ＦＲＤ）を生成し、生成したフォースローデータ（ＦＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに出力する。

前記タッチ処理回路７５ｈは、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）として、アナログ−デジタル変換回路７５ｇから供給されるタッチローデータ（ＴＲＤ）とフォースローデータ（ＦＲＤ）を基に、３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。一例によるタッチ処理回路７５ｈは、アナログ−デジタル変換回路７５ｇから供給されるタッチローデータ（ＴＲＤ）を基にタッチ位置データを算出し、内部保存回路に一時的に保存して、アナログ−デジタル変換回路７５ｇから供給されるフォースローデータ（ＦＲＤ）を基にタッチフォースデータを算出して内部保存回路に一時的に保存して、タッチ位置データとタッチフォースデータに基づいて３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成する。ここで、タッチ処理回路７５ｈは、タッチ位置データとタッチフォースデータのそれぞれに対して、予め設定されたアルゴリズムの実行を通じて算出するもので、図２を参照した説明と同様であるため、これに対する重複説明は省略する。

このような、本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、図３に示された第１動作シーケンスによって駆動され得るが、図３及び図５を参照して、第２実施例によるタッチセンシング回路７０の駆動を説明すると、次の通りである。

第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で、タッチ位置センシングを行い、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、タッチフォースセンシングとタッチ位置算出アルゴリズムの実行を並列に処理する。これをより詳細に説明すると、次の通りである。

まず、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチ位置センシングを行う。つまり、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を第１タッチパネル３０の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に供給し、第１センシングユニット７５ｅを通じて第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）をセンシングして、アナログ−デジタル変換回路７５ｇを通じてタッチセンシング信号（ＴＳＳ）をアナログ−デジタル変換して、タッチローデータ（ＴＲＤ）を生成し、タッチローデータ（ＴＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに一時的に保存する。

次に、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチフォースセンシングを遂行しながらタッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチローデータ（ＴＲＤ）を基にタッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）を生成する。つまり、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を第２タッチパネル５０の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に供給し、第２センシングユニット７５ｆを通じて第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をセンシングして、アナログ−デジタル変換回路７５ｇを通じてフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をアナログ−デジタル変換してフォースローデータ（ＦＲＤ）を作成し、フォースローデータ（ＦＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに一時的に保存する。これと同時に、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ処理回路７５ｈのタッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチローデータ（ＴＲＤ）からタッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）を算出する。

次に、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ処理回路７５ｈのタッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてフォースローデータ（ＦＲＤ）からタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を算出した後、タッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。

したがって、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチフォースセンシングとタッチ位置算出アルゴリズムの実行を並列に処理することにより、タッチレポートレートを高速で実行することができ、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングとの間の信号の干渉ノイズが最小化することによって、センシング感度が向上し得る。

必要に応じて、本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、図４に示された第２動作シーケンスによって駆動され得るが、図４及び図５を参照して、第２実施例によるタッチセンシング回路７０の駆動を説明すると、次の通りである。

まず、前記タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第１期間（Ｐ１）で、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、第１センシング期間（ＳＰ１）毎にタッチ位置センシングを行い、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、第２センシング期間（ＳＰ２）ごとにタッチフォースセンシングを行う。つまり、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第１論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を第１タッチパネル３０の第１タッチ駆動ライン（Ｔ＿Ｔｘ）に供給し、第１センシングユニット７５ｅを通じて第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングして、タッチセンシング信号（ＴＳＳ）をセンシングして、アナログ−デジタル変換回路７５ｇを通じてタッチセンシング信号（ＴＳＳ）をアナログ−デジタル変換して、タッチローデータ（ＴＲＤ）を生成し、タッチローデータ（ＴＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに一時的に保存する。そして、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、第２論理状態のセンシングモード信号（ＳＭＳ）に基づいて、タッチ駆動信号（ＴＤＳ）を第２タッチパネル５０の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に供給し、第２センシングユニット７５ｆを通じて第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をセンシングして、アナログ−デジタル変換回路７５ｇを通じてフォースセンシング信号（ＦＳＳ）をアナログ−デジタル変換してフォースローデータ（ＦＲＤ）を作成した後、フォースローデータ（ＦＲＤ）をタッチ処理回路７５ｈに一時的に保存する。

次に、タッチ同期信号（Ｔｓｙｎｃ）の第２期間（Ｐ２）で、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ処理回路７５ｈのタッチ位置算出アルゴリズムの実行を通じてタッチローデータ（ＴＲＤ）からタッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチ処理回路７５ｈのタッチフォース算出アルゴリズムの実行を通じてフォースローデータ（ＦＲＤ）からタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を同時にまたは連続的に算出して、タッチ位置データ（Ｔｄａｔａ）とタッチフォースデータ（Ｆｄａｔａ）を基にした３次元タッチ情報（ＴＩ）を生成して、ホスト処理回路９０に出力する。

したがって、第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、タッチ位置センシングのブランク期間にタッチフォースセンシングを行うことにより、タッチレポートレートを高速で実行することができ、タッチ位置センシングとタッチフォースセンシングとの間の信号の干渉ノイズが最小化されることによって、センシング感度が向上し得る。また、本発明の第２実施例によるタッチセンシング回路７０は、一つの集積回路で構成することにより、タッチスクリーン装置の部品数を減らすことができる。

図６は、本発明の一例に係る電子機器を説明するための図である。

図６を参照すると、本発明の一例に係る電子機器は、ハウジング１１０、カバーウィンドウ１３０、ディスプレイパネル１５０、第１タッチパネル３０、及び第２タッチパネル５０を含む。

前記ハウジング１１０は、ディスプレイパネル１５０と、第１及び第２タッチパネル３０、５０が収納される収納スペースを有する。つまり、ハウジング１１０は、床面と床面の縁に垂直に設けられた側壁を含み、収納スペースは側壁によって囲まれている床面の上に設けられ得る。

さらに、ハウジング１１０は、システム配置部をさらに含むことができる。一例によるシステムの配置部は、一部分が収納スペースと連通するようハウジング１１０の背面に設けることができ、電子機器の背面カバーによって開閉可能であり得る。他の例に係るシステムの配置部は、ハウジング１１０の底面上に配置された中間フレームとハウジング１１０の底面との間に設けることができる。

前記カバーウィンドウ１３０は、ハウジング１１０の収納スペースを覆うようにハウジング１１０の側壁に設置される。ここで、ハウジング１１０の側壁とカバーウィンドウ１３０との間には、フォームパッド（ｆｏａｍ ｐａｄ）などの緩衝部材が配置され得る。

前記ディスプレイパネル１５０は、有機発光素子の発光を用いて映像を表示するフレキシブル有機発光ディスプレイパネルであり得る。ここで、ディスプレイパネル１５０は、平面形状、曲面形状、または曲がった形状を有することができる。一例によるディスプレイパネル１５０は、バックプレート１５１、画素アレイ基板１５３、および封止層（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１５５を含むことができる。

前記バックプレート１５１は、光学接着剤（未図示）によって画素アレイ基板１５３の背面に付着することによって画素アレイ基板１５３の平面状態を維持させる。

前記画素アレイ基板１５３は、バックプレート１５１上に設けられるもので、パネル駆動回路から供給されるデータ信号に対応する映像を表示する。一例による画素アレイ基板１５３は、ベース基板と画素アレイを含む。

前記ベース基板は、フレキシブル材質料で構成され、バックプレート１５１の上面に付着される。例えば、ベース基板は、ＰＩ（ポリイミド）フィルムであり得るが、これに限定されない。

画素アレイは、図示していない複数のゲートラインと複数のデータラインの交差によって定義される画素領域ごとに設けられた複数の画素を含む。各画素は、ゲートラインとデータラインに接続されたスイッチングトランジスタ、スイッチングトランジスタからデータ信号の提供を受ける駆動トランジスタ、駆動トランジスタから供給されるデータ電流によって発光する有機発光素子を含むことができる。有機発光素子は、駆動トランジスタに接続されたアノード電極、アノード電極上に設けられた有機発光層、及び有機発光層上に設けられたカソード電極を含む。そして、各画素は、バンクパターンによって定義される。

前記ベース基板の一側端部には、画素アレイに設けられた各信号ラインに接続されているパッド部（未図示）が設けられ、パッド部はパネル駆動回路に接続される。

前記封止層１５５は、画素アレイを覆うようにベース基板の上面全体に設けられる。このような封止層１５５は、酸素または水分から有機発光素子を保護する役割をする。

前記第１タッチパネル３０は、ディスプレイパネル１５０上に配置されて、使用者のタッチ位置をセンシングするためのもので、使用者のタッチによって静電容量が変化する複数の第１タッチセンサを含む。前記第１タッチパネル３０は、図１を参照して説明した第１タッチパネルと同一なので、同一の符号を付与してこれに対する重複説明は省略する。

一例による第１タッチパネル３０は、ディスプレイパネル１５０の封止層１５５上に付着することができる。この場合、ディスプレイパネル１５０は、第１タッチパネル３０に付着された偏光フィルム１５７をさらに含むことができる。前記偏光フィルム１５７は、外部光による反射を防止して、ディスプレイパネル１５０の視認性を向上させる役割をすることができる。

前記偏光フィルム１５７は、透明粘着部材１６０によってカバーウィンドウ１３０の下面に付着することができる。ここで、透明粘着部材１６０は、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）またはＯＣＲ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｌｅａｒ ｒｅｓｉｎ）であり得る。

前記第２タッチパネル５０は、ディスプレイパネル１５０の下に配置されて、使用者のタッチフォースをセンシングするためのもので、使用者のタッチに対して抵抗値が変化する複数の第２タッチセンサを含む。例えば、第２タッチパネル５０は、ハウジング１１０の底面とディスプレイパネル１５０との間に配置することができる。この場合、第２タッチパネル５０は、ディスプレイパネル１５０の熱を熱輻射方式と熱伝達方式によって、ハウジング１１０に伝達して放熱させる役割をすることができる。

一例による第２タッチパネル５０は、図７に示したように、第１基板５１、第２基板５３、抵抗体部材５５、および基板合着部材５７を含む。

前記第１基板５１は、透明なプラスチック材質、例えば、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）材質からなり得る。このような第１基板５１は、複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を含む。

前記第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）のそれぞれは、第１基板５１の第１方向（Ｘ）に並んで、第１方向（Ｘ）と交差する第２方向（Ｙ）に沿って一定の間隔を有するようにバー（ｂａｒ）形態で設けることができる。これらの複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）のそれぞれは、タッチセンシング回路に接続されることによりフォースタッチをセンシングするためのセンシング電極の役割をする。

前記第２基板５３は、第１基板５１と同じ透明なプラスチック材質、例えば、ＰＥＴ材質からなり得る。これらの第２基板５３は、複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）を含む。

前記複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）のそれぞれは、複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）のそれぞれと交差するように第２基板５３の下面に設けられ、透明導電性材料からなり得る。複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）のそれぞれは、第１基板５１の第２方向（Ｙ）に並んで、第１方向（Ｘ）に沿って一定の間隔を有するようにバー（ｂａｒ）形態で設けられ得る。これらの複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）のそれぞれは、タッチセンシング回路に接続されることによりフォースタッチをセンシングするための駆動電極の役割をする。

前記抵抗体部材５５は、第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）と第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）の交差部に設けられる。このような抵抗体部材５５は、使用者のフォースタッチによって、第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）と第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）の交差部に第２タッチセンサ（Ｒｍ）、すなわち、抵抗を形成する。前記第２タッチセンサ（Ｒｍ）は、第２基板５３の使用者のフォースタッチ（または接触荷重）による抵抗体部材５５と第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）との間の接触面積に応じて抵抗値が変化することにより、使用者のフォースタッチがセンシングされるようにする。

第１実施例に係る抵抗体部材５５は、複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を覆うように、第１基板５１の上面に設けられ得る。第２実施例による抵抗体部材５５は、複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）を覆うように第１基板５１と向かい合う第２基板５３の背面に設けることができる。これらの第１及び第２実施例に係る抵抗体部材５５は、単一の筐体からなることで、シングルフォースタッチをセンシングするのに適している。

第３例に係る抵抗体部材５５は、複数の第１弾性抵抗体パターン５５ａと、複数の第２弾性抵抗体パターン５５ｂを含むことができる。

前記複数の第１弾性抵抗体パターン５５ａは、複数の第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）のそれぞれを一対一で覆うように、第１基板５１の上面に設けることができる。つまり、１つの第１弾性抵抗体パターン５５ａは、一つの第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）を覆うように、第１基板５１の上面にパターン形成される。

前記複数の第２弾性抵抗体パターン５５ｂは、複数の第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）のそれぞれを一対一で覆うように、第１基板５１の上面と向かい合う第２基板５３の下面に設けることができる。つまり、１つの第２弾性抵抗体パターン５５ｂは、一つの第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）を覆うように、第２基板５３の下面にパターン形成される。

第３例に係る抵抗体部材５５は、複数の第１弾性抵抗体パターン５５ａのそれぞれが互いに分離されて、複数の第２弾性抵抗体パターン５５ｂのそれぞれが互いに分離されることにより、マルチフォースタッチをセンシングするのに適している。

一例による抵抗体部材５５は、ＱＴＣ（ｑｕａｎｔｕｍ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）、ＥＡＰ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）及びゴム（ｒｕｂｂｅｒ）系の溶剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）のいずれかに基づく減圧接着剤材料、または圧電抵抗（ｐｉｅｚｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）系列の材料からなり得る。ここで、前記減圧接着剤材料は、面積に応じて抵抗が可変する特性を有する。そして、前記圧電抵抗系列の材料は、シリコン半導体結晶に外力を加えると伝導エネルギーが発生し、電荷が伝導帯域に移動しながら、比抵抗が変化する圧電抵抗効果を有するもので、圧力の大きさに応じて、比抵抗の変化が大きい特性を有する。このような抵抗体部材５５は、プリント工程により、第１基板５１及び／又は第２基板５３にコーティングしたり、接着剤を用いた付着工程により、第１基板５１及び／又は第２基板５３に付着することができる。

前記基板合着部材５７は、第１基板５１と第２基板５３との間にギャップ空間（ＧＳ）（または垂直ギャップ）を設けながら、第１基板５１と第２基板５３とを対向合着させる。例えば、基板合着部材５７は、クッション材質を有する接着剤であり得る。このような基板合着部材５７は、ギャップ空間（ＧＳ）を間に置いて第１基板５１と第２基板５３を支持する支持台の機能をする。

さらに、前記第２タッチパネル５０は、スペーサー５９をさらに含むことができる。

前記スペーサー５９は、互いに対向する第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）と第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）との間に介在し、第１基板５１と第２基板５３との間のギャップ空間（ＧＳ）を維持したり、または使用者のフォースタッチ後に加圧または曲げられた第１基板５１を元の位置に復元させる機能をする。

このような、一例による第２タッチパネル５０は、図８に示したように、使用者のタッチによって加えられるフォースタッチ（ＦＴ）に基づいて、第２弾性抵抗体パターン５５ｂが第１弾性抵抗体パターン１１５ａと物理的に接触すると、互いに交差する第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）と第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）との間の抵抗体部材５５、すなわち第２タッチセンサ（Ｒｍ）に抵抗が形成され、この抵抗を通じて第２タッチ駆動ライン（Ｆ＿Ｔｘ）に供給されるタッチ駆動信号に応じた電流が該当する第２タッチセンシングライン（Ｆ＿Ｒｘ）に流れるようになる。これにより、タッチセンシング回路は、第２タッチセンサ（Ｒｍ）に流れる電流に対応する電圧を増幅してフォースローデータを生成して、フォースローデータに基づいて、タッチフォースデータを生成する。

一方、他の例に係る第２タッチパネル５０は、第１基板、第１基板上に一定の間隔で配置された複数の第２タッチ駆動ライン、複数の第２タッチ駆動ラインのそれぞれと隣接しながら並んで第１基板上に配置された複数の第２タッチセンシングライン、第１基板を覆う第２基板、第１基板と対向するように第２基板の下面に配置された抵抗体部材、及び、第１基板と第２基板との間にギャップスペース（または垂直ギャップ）を設けながら第１基板と第２基板とを対向合着させる基板合着部材を含むことができる。これらの他の例に係る第２タッチパネル５０は、第２タッチ駆動ラインと第２タッチセンシングラインが互いに交差せずに、互いに並んで第１基板に形成されることを除いては、図７に示された第２タッチパネル５０と同様であるため、これに対する具体的な説明は省略する。

さらに、本発明の一例に係る電子機器は、システム駆動回路をさらに含み、システム駆動回路は、ハウジング１１０に設けられたシステム配置部に収納される。一例によるシステム駆動回路は、パネル駆動回路、タッチセンシング回路、およびホスト処理回路を含むことができる。

前記パネル駆動回路は、ディスプレイパネル１５０に接続されてディスプレイパネル１５０に映像を表示する。

前記タッチセンシング回路は、あらかじめ設定された動作シーケンスに基づいて、第１タッチパネル３０を通じてタッチ位置をセンシングし、第２タッチパネル５０を通じてタッチフォースをセンシングして、３次元タッチ情報を生成する。これらのタッチセンシング回路は、図１〜図５を参照して、説明したタッチセンシング回路７０と同様であるため、これに対する説明は省略することにする。

前記ホスト処理回路は、タッチセンシング回路から供給される３次元タッチ情報に該当するアプリケーションを実行させる。

図９は、本発明の他の例に係る電子機器を説明するための図であり、これは本発明の一例に係る電子機器で第２タッチパネルの配置位置を変更して構成したものである。それで、以下では、第２タッチパネルの配置構造のみ説明することにする。

まず、本発明の他の例に係る電子機器は、ハウジング１１０、カバーウィンドウ１３０、ディスプレイパネル１５０、第１タッチパネル３０、及び第２タッチパネル５０を含み、これらの構成は、図６と同一なので、これに対する重複説明は省略する。

前記第２タッチパネル５０は、前記カバーウィンドウ１３０の下に配置される。つまり、第２タッチパネル５０は、カバーウィンドウ１３０とディスプレイパネル１５０との間に配置されることによって、第１タッチパネル３０に比べ、使用者のタッチ部分に比較的近く位置する。これにより、第２タッチパネル５０に設けられた第２タッチセンサは、ユーザのタッチに対してより容易に反応することができ、これによりフォースタッチのセンシング感度が向上し得る。

前記第２タッチパネル５０は、透明粘着部材１６０によってカバーウィンドウ１３０の下面に付着することができる。

必要に応じて、前記第２タッチパネル５０は、ディスプレイパネル１５０に内蔵され得る。例えば、第２タッチパネル５０は、偏光フィルム１５７と、第１タッチパネル３０との間に配置することができる。この場合、第１タッチパネル３０は、ディスプレイパネル１５０の封止層１５５に付着され、第２タッチパネル５０は、第１タッチパネル３０に付着され、偏光フィルム１５７は、第２タッチパネル５０に付着することができる。これにより、ディスプレイパネル１５０と、第１タッチパネル３０及び第２タッチパネル５０は、互いに物理的に結合された一つのモジュール形態に構成することができる。

以上のような、本発明に係る電子機器は、本発明に係るタッチスクリーン装置を含むことにより、平面、曲面、又は湾曲形状を有することができ、タッチフォースのセンシング感度が向上し得る。

付加的に、図６及び図７は、本発明に係る電子機器のディスプレイパネル１５０が、有機発光ディスプレイパネルである例を説明したが、これに限定されず、本発明に係るディスプレイパネルは、液晶ディスプレイパネルに変更することができ、この場合、本発明に係る電子機器は、液晶ディスプレイパネルに光を照射するようにハウジング１１０の収納スペースに収納されたバックライトユニットをさらに含む。

前述したような、本発明に係る電子機器は、電子手帳、電子書籍、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＵＭＰＣ（Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ ＰＣ）、携帯電話、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）、タブレットＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ） 、ウォッチフォン（ｗａｔｃｈ ｐｈｏｎｅ）、ウェアラブル機器（ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）、移動通信端末機、テレビ、ノートパソコン、およびモニタのいずれかであり得る。

以上で説明した本発明は、前述した実施例及び添付の図に限定されるものではなく、本発明の技術的事項を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であることが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にとって明らかであろう。したがって、本発明の範囲は後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が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。

１０、１５０：ディスプレイパネル
３０：第１タッチパネル
５０：第２タッチパネル
５１：第１基板
５３：第２基板
５５：抵抗体部材
５７：基板合着部材
５９：スペーサー
７０：タッチセンシング回路
７１：第１タッチ集積回路
７３：第２タッチ集積回路
９０：ホスト処理回路
１１０：ハウジング
１３０：カバーウィンドウ

Claims (12)

1. 使用者のタッチにより静電容量が変化する第１タッチセンサを有する第１タッチパネルと、
   使用者のタッチにより抵抗値が変化する第２タッチセンサを有する第２タッチパネルと、
   映像を表示するディスプレイパネルのフレーム同期信号に基づいて生成されたタッチ同期信号に基づいて、前記第１タッチセンサを介してタッチ位置をセンシングし、前記第２タッチセンサを介してタッチフォースをセンシングし、３次元タッチ情報を出力するタッチセンシング回路と、
   を備え、
   前記第２タッチパネルは、前記ディスプレイパネルによって前記第１タッチパネルから隔離されており、且つ
   前記第１タッチパネルは、前記ディスプレイパネルの封止層と該ディスプレイパネルの偏光フィルムとの間に形成されており、
   前記タッチスクリーン装置の前記タッチセンシング回路は、
   前記第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングしてタッチローデータを生成し、前記タッチローデータからタッチ位置データを算出する第１タッチ集積回路と、
   前記第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータを生成し、前記フォースローデータからタッチフォースデータを算出する第２タッチ集積回路と、
   を含み、
   前記第１タッチ集積回路又は前記第２タッチ集積回路は、前記タッチ位置データ及び前記タッチフォースデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成してホスト処理回路に出力し、
   前記第１タッチ集積回路が、
   前記タッチ同期信号を受信し、該タッチ同期信号に基づいて前記第１タッチ集積回路の内部回路の駆動タイミングを制御する第１タッチ制御回路７１ａと、
   前記第１タッチパネルに設けられた第１タッチ駆動ラインを駆動する第１電極駆動回路７１ｂと、
   前記第１タッチパネルに設けられた第１タッチセンシングラインに接続された第１センシングユニット７１ｃと、
   前記第１センシングユニット７１ｃから供給されるタッチセンシング信号をタッチローデータに変換する第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄと、
   前記第１アナログ−デジタル変換回路７１ｄから供給される前記タッチローデータに基づいて前記タッチ位置データを算出する第１タッチ処理回路７１ｅと、
   を具備し、
   前記第２タッチ集積回路が、
   前記第１タッチ集積回路から供給されるフォースタッチ同期信号を受信し、該フォースタッチ同期信号に基づいて前記第２タッチ集積回路７３の内部回路の駆動タイミングを制御する第２タッチ制御回路７３ａと、
   前記第２タッチパネルに設けられた第２タッチ駆動ラインを駆動する第２電極駆動回路７３ｂと、
   前記第２タッチパネルに設けられた第２タッチセンシングラインに接続された第２センシングユニット７３ｃと、
   前記第２センシングユニット７３ｃから供給されるフォースセンシング信号を前記フォースローデータに変換する第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄと、
   前記第２アナログ−デジタル変換回路７３ｄから供給される前記フォースローデータに基づいて前記タッチフォースデータを算出する第２タッチ処理回路７３ｅと、
   を具備する、
   タッチスクリーン装置。
2. 前記タッチ同期信号の１周期が、第１期間、及び前記第１期間と異なる第２期間を含み、
   前記タッチセンシング回路は、
   前記第１期間において、前記第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングしてタッチローデータを生成し、
   前記第２期間において、前記第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータを生成し、前記タッチローデータ及び前記フォースローデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成して出力する
   請求項１に記載のタッチスクリーン装置。
3. 前記タッチセンシング回路は、
   前記第２期間において、前記第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングして前記フォースローデータを生成し、前記タッチローデータからタッチ位置データを算出し、前記フォースローデータからタッチフォースデータを算出し、前記タッチ位置データ及び前記タッチフォースデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成して出力する
   請求項２に記載のタッチスクリーン装置。
4. 前記タッチ同期信号の１周期が、第１期間、及び前記第１期間と異なる第２期間を含み、
   前記第１期間は、少なくとも１回の第１センシング期間、及び前記第１センシング期間と異なる少なくとも１回の第２センシング期間を含み、
   前記タッチセンシング回路は、
   前記第１センシング期間において、前記第１タッチセンサの静電容量の変化をセンシングしてタッチローデータを生成し、
   前記第２センシング期間において、前記第２タッチセンサの抵抗値の変化をセンシングしてフォースローデータを生成し、
   前記第２期間において、前記タッチローデータ及び前記フォースローデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成して出力する
   請求項１に記載のタッチスクリーン装置。
5. 前記第１タッチ集積回路は、前記タッチ同期信号に基づいてフォースタッチ同期信号を生成し、前記タッチ位置データ及び前記タッチフォースデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成して出力し、
   前記第２タッチ集積回路は、前記フォースタッチ同期信号に基づいて、前記フォースローデータから前記タッチフォースデータを算出し、前記第１タッチ集積回路に提供する
   請求項１に記載のタッチスクリーン装置。
6. 前記第２タッチパネルは、
   タッチセンシングラインを有する第１基板と、
   前記タッチセンシングラインと交差するタッチ駆動ラインを有する第２基板と、
   前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの間に設けられた抵抗体部材と、
   を含み、
   前記第２タッチセンサは、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの交差部に形成される
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタッチスクリーン装置。
7. 前記第２タッチパネルは、
   互いに並んだタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインを有する第１基板と、
   前記第１基板を覆う第２基板と、
   前記第１基板と対向するように前記第２基板の下面に設けられた抵抗体部材と、
   前記第１基板と前記第２基板との間にギャップを設ける基板合着部材と、
   を含み、
   前記第２タッチセンサは、前記抵抗体部材と接触する前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの間に形成される
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタッチスクリーン装置。
8. 映像を表示するディスプレイパネルと、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタッチスクリーン装置と、
   を備え、
   前記タッチスクリーン装置の第１タッチパネル及び第２タッチパネルのそれぞれは、前記ディスプレイパネルと重畳する
   電子機器。
9. 前記ディスプレイパネルと、
   前記第１タッチパネル及び前記第２タッチパネルが収納される収納スペースを有するハウジングと、
   前記ハウジングの収納スペースを覆うカバーウィンドウと、
   を備え、
   前記第２タッチパネルは、前記ディスプレイパネルの下に配置されるか、又は前記カバーウィンドウの下に配置された
   請求項８に記載の電子機器。
10. 前記第１タッチ集積回路は、前記タッチ同期信号に基づいて前記フォースタッチ同期信号を生成し、前記タッチ位置データ及び前記タッチフォースデータに基づいて、前記３次元タッチ情報を生成して前記ホスト処理回路に出力し、
    前記第２タッチ集積回路は、前記フォースタッチ同期信号に基づいて、前記フォースローデータから前記タッチフォースデータを算出し、前記第１タッチ集積回路に提供する
    請求項９に記載の電子機器。
11. 前記第２タッチパネルは、
    タッチセンシングラインを有する第１基板と、
    前記タッチセンシングラインと交差するタッチ駆動ラインを有する第２基板と、
    前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの間に設けられた抵抗体部材と、
    を含み、
    前記第２タッチセンサは、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの交差部に形成される
    請求項８に記載の電子機器。
12. 前記第２タッチパネルは、
    互いに並んだタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインを有する第１基板と、
    前記第１基板を覆う第２基板と、
    前記第１基板と対向するように前記第２基板の下面に設けられた抵抗体部材と、
    前記第１基板と前記第２基板との間にギャップを設ける基板合着部材と、
    を含み、
    前記第２タッチセンサは、前記抵抗体部材と接触する前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインの間に形成される
    請求項８に記載の電子機器。

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