JP6564353B2 - 電極シート及びタッチ入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電極シート及びタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、ディスプレイパネルを含むタッチ入力装置としてタッチ位置により一定の大きさのタッチ圧力が検出されるように構成されたタッチ入力装置及び電極シートに関する。
コンピューティングシステムを操作するための多様な種類の入力装置が用いられている。たとえば、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、ディスプレイパネ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位置によって一定の大きさのタッチ圧力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。
本発明の目的は、同一の大きさの圧力を印加する場合、圧力を印加する位置と関係なしに同一の大きさのタッチ圧力を検出することができるディスプレイパネルを含むタッチ入力装置を提供することにある。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルの下部に配置された電極と、を含み、前記タッチ表面に圧力が印加されると、前記電極と基準電位層との間の距離が変わることができ、前記距離変化に伴い前記電極で検出される静電容量が変化し、前記ディスプレイパネルは、第1領域と第2領域とを含み、前記距離変化が同一の条件において、前記第1領域の下部に配置された電極で検出される静電容量の変化量よりも前記第2領域の下部に配置された電極で検出される静電容量の変化量がさらに大きくてもよい。
本発明の他の実施形態による電極シートは、第1絶縁層と第2絶縁層、及び前記第1絶縁層と前記第2絶縁層との間に位置する電極を含む電極シートであって、前記電極シートと離隔して位置する基準電位層と前記電極シートとの間の相対的な距離変化により、前記電極で検出される静電容量が変化し、前記電極シートは、第1領域と第2領域を含み、前記距離変化が同一の条件において、前記第1領域に配置された電極で検出される静電容量の変化量よりも前記第2領域に配置された電極で検出される静電容量の変化量がさらに大きいように構成されてもよい。
本発明の実施形態によれば、同一の大きさの圧力を印加する場合、圧力を印加する位置と関係なしに同一の大きさのタッチ圧力を検出することができるディスプレイパネルを含むタッチ入力装置及び電極シート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の斜視図である。 本発明の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の方法に従い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の方法に従い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の方法に従い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。 本発明の第1実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第1実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置の一部の断面図である。 本発明の第2実施形態による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おいて、第1の方法に従い図7aに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第1の方法に従い図7aに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7bに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7bに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第3の方法に従い図7cに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第3の方法に従い図7cに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第4の方法に従い図7dに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第4の方法に従い図7dに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第1の方法に従い図7eに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第1の方法に従い図7eに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7fに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7fに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。 本発明の実施形態に適用される圧力電極と、このような圧力電極を有するタッチ入力装置のタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。 本発明の実施形態に適用される圧力電極と、このような圧力電極を有するタッチ入力装置のタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。 本発明の実施形態に適用される圧力電極と、このような圧力電極を有するタッチ入力装置のタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。 本発明の実施形態に適用される圧力電極と、このような圧力電極を有するタッチ入力装置のタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。
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図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。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。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするのではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一もしくは類似の機能を指し示す。
以下、添付される図面を参照して、本発明の実施形態によるタッチ入力装置を説明する。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル100及び圧力検出モジュール400を例示するが、任意の方式でタッチ位置及び/又はタッチ圧力を検出することができるタッチセンサパネル100及び圧力検出モジュール400が適用されてもよい。
図1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1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、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り変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部110を含んでもよい。
図1に示されたように、タッチセンサパネル100は、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとを含んでもよい。図1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、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmが対角線、同心円、及び3次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、n及びmは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
図1に示されたように、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極TXは、第1軸方向に延びた複数の駆動電極TX1〜TXnを含み、受信電極RXは、第1軸方向と交差する第2軸方向に延びた複数の受信電極RX1〜RXmを含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチセンサパネル100において、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、絶縁膜(図示せず)の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXm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、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(SnO)及び酸化インジウム(In)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。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を通じ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を通じて感知する過程は、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とスイッチを通じ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。スイッチは、該当受信電極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、該当受信電極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、受信機を通じて積分されたデータをデジタルデータに変換するADC(図示せず:analog to digital converter)をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ(図示せず)に入力され、タッチセンサパネル100に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部110は受信機とともに、ADC及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
制御部130は、駆動部120と感知部110の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部130は、駆動制御信号を生成した後、駆動部120に伝達して駆動信号が所定の時間にあらかじめ設定された駆動電極TXに印加されるようにすることができる。また、制御部130は、感知制御信号を生成した後、感知部110に伝達して感知部110が所定の時間にあらかじめ設定された受信電極RXから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。
図1において駆動部120及び感知部110は、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1において、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を通じて受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第1軸方向の位置を検出することができる。
以上で、タッチセンサパネル100として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、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。
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、ディスプレイパネル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のディスプレイパネル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200の作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御IC、グラフィック制御IC(graphic controller IC)、及びその他のディスプレイパネル200の作動に必要な回路を含んでもよい。
図2a、図2b及び図2cは、本発明の実施形態による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。図2aないし図2cにおいては、ディスプレイパネルとしてLCDパネルが示されているが、これは例示に過ぎず、任意のディスプレイパネルが本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000に適用されてもよい。
本願明細書で図面符号200は、ディスプレイパネルを指し示すが、図2及びこれに対する説明において図面符号200は、ディスプレイパネルだけでなくディスプレイモジュールを指し示すこともある。図2a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、そして前記液晶層250と対向する方向として第1ガラス層261の一面に第1偏光層271及び第2ガラス層262の一面に第2偏光層272を含んでもよい。当該技術分野の当業者には、LCDパネルがディスプレイ機能を遂行するために、他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能であることは自明であろう。
図2aは、タッチ入力装置1000において、タッチセンサパネル100がディスプレイモジュール200の外部に配置されたことを示す。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2aでタッチ表面と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の上部面となってもよい。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200の外面となってもよい。図2aでタッチ表面となり得るディスプレイパネル200の外面は、ディスプレイパネル200の第2偏光層272の下部面となってもよい。この時、ディスプレイパネル200を保護するために、ディスプレイパネル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200の内部に配置されたことを示す。この時、図2bでは、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル100が、第1ガラス層261と第1偏光層271との間に配置されている。この時、タッチ入力装置1000に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル200の外面であって、図2bで上部面又は下部面となってもよい。図2cでは、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル100が、液晶層250に含まれて具現される場合を例示する。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200の外面であって、図2cで上部面又は下部面となってもよい。図2b及び図2cにおいて、タッチ表面となり得るディスプレイパネル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。
以上においては、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/又は位置と共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。
図3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。
ディスプレイパネル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200の前面に付着されてもよい。これにより、ディスプレイパネル200のディスプレイスクリーンを保護して、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ので、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と独立して圧力だけ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3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できる場合を例示する。図3において、圧力検出モジュール400は、前記タッチセンサパネル100とディスプレイパネル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を通じ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、ディスプレイパネル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に変化を引き起こさせ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、ディスプレイパネル200のグランド(ground)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3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パネル200とは、離隔して位置する。この時、タッチセンサパネル100とディスプレイパネル200の接着方法の差によって、タッチセンサパネル100とディスプレイパネル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(dielectricmaterial)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とディスプレイパネル200とを固定するために、両面接着テープ430(DAT:Double Adhesive Tape)が用いられてもよい。例えば、タッチセンサパネル100とディスプレイパネル200は、それぞれの面積が重ねられた形態であり、タッチセンサパネル100とディスプレイパネル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が、残りの領域においてタッチセンサパネル100とディスプレイパネル200とが所定の距離dに離隔されてもよい。
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に対するタッチの際に、相互静電容量Cm:101が基本相互静電容量に比べて減少する。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)が客体に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する際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の値はさらに減少する。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’のみに起因してもよい。
以上で詳しく見たように、ディスプレイパネル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。
しかし、図3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までディスプレイパネル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、ディスプレイパネル200の上部にエアギャップ420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することがある。
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とディスプレイパネル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とディスプレイパネル200とが完全ラミネーション(lamination)されてもよい。
図4aは、本発明の実施形態による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1000において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル100とディスプレイパネル200との間が接着剤で完全ラミネーションされてもよい。これにより、タッチセンサパネル100のタッチ表面を通じて確認できるディスプレイパネル200のディスプレイの色の鮮明度、視認性、及び光透過性が向上する。
図4a及び図4e、そしてこれを参照した説明において、本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置1000として、タッチセンサパネル100がディスプレイパネル200上に接着剤でラミネーションされて付着したものを例示するが、本発明の第2実施形態によるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル100が図2b及び図2cなどに示されたように、ディスプレイパネル200の内部に配置される場合も含んでいてもよい。より具体的に、図4a及び図4eにおいて、タッチセンサパネル100がディスプレイパネル200を覆うことが示されているが、タッチセンサパネル100は、ディスプレイパネル200の内部に位置して、ディスプレイパネル200がガラスのようなカバー層で覆われたタッチ入力装置1000が本発明の第2実施形態に用いられてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、携帯電話(cell phone)、PDA(Personal Data Assistant)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(taplet Personal Computer)、MP3プレーヤー、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、基板300は、例えばタッチ入力装置1000の最外郭機構であるカバー320と共にタッチ入力装置1000の作動のための回路基板及び/又はバッテリーが位置することができる実装空間310などを覆うハウジング(housing)の機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置1000の作動のための回路基板には、メインボード(main board)として中央処理ユニットであるCPU(central processing unit)又はAP(application processor)などが実装されていてもよい。基板300を通じてディスプレイパネル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し、ディスプレイパネル200で発生する電気的ノイズが遮断されてもよい。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサパネル100又は前面カバー層が、ディスプレイパネル200、基板300、及び実装空間310より広く形成されてもよく、これによりカバー320がタッチセンサパネル100と共にディスプレイパネル200、基板300及び回路基板310が位置する実装空間310を覆うように、カバー320が形成されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、タッチセンサパネル100を通じてタッチ位置を検出し、ディスプレイパネル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。この時、タッチセンサパネル100は、ディスプレイパネル200の内部又は外部に位置してもよい。圧力検出モジュール400は、例えば、電極450、460を含んで構成されてもよい。
電極450、460は、図4bに示されたように、基板300上に形成されてもよく、図4cに示されたように、ディスプレイパネル200上に形成されてもよく、図4dに示されたように、ディスプレイパネル200及び基板300上に形成されてもよい。
また、図4eに示されたように、圧力検出モジュール400に含まれる電極450、460は、該当電極を含む電極シート440の形態でタッチ入力装置100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。この時、電極450、460は、基板300及び/又はディスプレイパネル200との間でエアギャップを含むように構成されなければならないので、図4eにおいて、電極450、460を含む電極シート440が基板300及びディスプレイパネル200と離隔するように配置された。
図4fは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置の斜視図である。図4bに示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、圧力検出モジュール400は、ディスプレイパネル200と基板300との間に位置して電極450、460を含んでもよい。以下で、タッチセンサパネル100に含まれた電極と明確に区分されるように、圧力を検出するための電極450、460を圧力電極と指称する。この時、圧力電極は、ディスプレイパネルの上部ではなく下部に配置されるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。
図5aは、本発明の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500と第2絶縁層501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500と第2絶縁層501は、ポリイミド(polyimide)、ペット(Polyethylene Terephthalate、PET)などのような絶縁物質であってもよい。電極層441に含まれた第1電極450と第2電極460は、銅(copper)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)などのような物質を含んでもよい。電極シート440の製造工程により、電極層441と第2絶縁層501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500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)を噴射したり、伝導性物質を印刷したり、金属物質が塗布されている状態でエッチングしたりして形成されてもよい。図5a及び以下の説明では、電極シート440が絶縁層500、501の間に圧力電極450、460を含む構造を有するもので例示されるが、これは単に例示に過ぎず、電極シート440は単純に圧力電極450、460だけを含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000でタッチ圧力を検出することができるように、電極シート440は、基板300又はディスプレイパネル200とスペーサ層420を挟んで離隔するように、基板300又はディスプレイパネル200に付着されてもよい。
図5bは、第1の方法に従い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5bでは、電極シート440が基板300又はディスプレイパネル200上に付着されたものが示される。
図5c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5cで、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の縁のうちの少なくとも一部(例えば、四角形の3面)にのみ形成されてもよい。この時、図5c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を通じて基板300又はディスプレイパネル200に付着される時、圧力電極450、460が基板300又はディスプレイパネル200と所定の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の上部面又はディスプレイパネル200の下部面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5c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。
図5dは、第2の方法に従い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5dでは、電極シート440を基板300又はディスプレイパネル200上に位置させた後、接着テープ431で電極シート440を基板300又はディスプレイパネル200に固定させることができる。このために、接着テープ431は、電極シート440の少なくとも一部と基板300又はディスプレイパネル200の少なくとも一部に接触することができる。図5dでは、接着テープ431が電極シート440の上部から続いて基板300又はディスプレイパネル200の露出表面まで繋がる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と当接する面側にのみ接着力があってもよい。したがって、図5dで、接着テープ431の上部面は接着力がなくてもよい。
図5dに示されたように、電極シート440を接着テープ431を通じて基板300又はディスプレイパネル200に固定させても、電極シート440と基板300又はディスプレイパネル200との間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在することがある。これは、電極シート440と基板300又はディスプレイパネル200との間が直接接着剤で付着されたものではなく、また、電極シート440はパターンを有する圧力電極450、460を含むため、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5d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として機能することができる。
以下では、図5bに示されたような第1の方法に従い電極シート440が基板300又はディスプレイパネル200に付着された場合を例として挙げて本発明の実施形態を説明するが、同一の説明は、第2の方法など任意の方法に従い、基板300又はディスプレイパネル200と離隔して電極シート440が付着される場合にも適用されてもよい。
以下では、図4bに示された形態の圧力検出モジュール400について本発明の実施形態を説明することにする。
客体を通じてタッチセンサパネル100に圧力が印加されると、ディスプレイパネル200と基板300との間の距離が変わって、これに伴い圧力電極で検出される静電容量が変わり得る。
具体的に、圧力電極450、460は単一電極で構成されるか、もしくは第1電極と第2電極を含むように構成されてもよい。圧力電極が単一電極で構成される場合、ディスプレイパネル200の内部又は外部に配置されるか、もしくはディスプレイパネル200自体に含まれた基準電位層と単一電極との距離が近くなるにつれ、単一電極の自己静電容量の変化量が変わって、これに伴いタッチ圧力の大きさを検出することができる。圧力電極450、460が第1電極と第2電極を含むように構成される場合、第1電極と第2電極のいず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、受信電極を通じて感知信号を取得することができる。客体を通じてタッチセンサパネル100に圧力が印加されると、ディスプレイパネル200の内部又は外部に配置されるか、もしくはディスプレイパネル200自体に含まれた基準電位層と第1電極及び第2電極との距離が近くなるにつれ、第1電極と第2電極との間の相互静電容量の変化量が変わって、これに伴いタッチ圧力の大きさを検出することができる。
ディスプレイパネル200は、第1領域及び第2領域を含んでもよい。具体的に、第1領域はディスプレイパネル200の中央領域であってもよく、第2領域はディスプレイパネル200の端領域であってもよい。この時、ディスプレイパネル200の中央領域、すなわち第1領域は、タッチセンサパネル100の表面の中心点を基準として一定の大きさの領域となってもよい。また、ディスプレイパネル200の端領域、すなわち第2領域は、タッチセンサパネル100の表面の中央領域を除いた残り領域となってもよい。
客体を通じてタッチセンサパネルに圧力が印加される場合、圧力が印加された位置により、タッチセンサパネル100及びディスプレイパネル200が撓む程度が異なるので、同一の大きさの圧力が印加されても、圧力が印加された位置によってタッチ圧力の大きさが互いに異なって検出されることがある。
例えば、図6a及び図6bに示されたように、本発明の第1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200に圧力が印加されると、ディスプレイパネル200の第1領域aが第2領域b、cよりさらに多く撓み得るので、ディスプレイパネル200の第1領域aに圧力が印加される場合のディスプレイパネル200と第1領域aの下部に配置された圧力電極460との間の距離d1より、ディスプレイパネル200の第2領域b、cに同一の大きさの圧力が印加される場合のディスプレイパネル200と第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470との間の距離d2が、さらに大きくてもよい。
すなわち、図6a及び6bに示されたように、圧力電極が基板300上に形成されるが、同一の幅を有して、同一の間隔で形成され、基準電位層と同一の距離を有して、同一の組成で形成される場合、同一の大きさの圧力が印加されても、ディスプレイパネル200の第1領域aで検出される静電容量の変化量より第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きい。
したがって、本発明は、客体がタッチセンサパネル100に圧力を印加する時、同一の大きさの圧力を印加する場合、圧力を印加する位置と関係なく同一の大きさのタッチ圧力が検出されるようにするために、ディスプレイパネル200の第1領域aより第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きいように圧力電極を配置する必要性がある。
言い換えると、タッチセンサパネル100に圧力が印加されれば、ディスプレイパネル200と基板300との間の距離が変わり、前記距離が同一の条件において、ディスプレイパネル200の第1領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量より、ディスプレイパネル200の第2領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量がさらに大きいように圧力電極を配置する必要性がある。
図4bに示された形態の圧力検出モジュール400に対しては、基準電位層がディスプレイパネル200の内部又は外部に配置されたり、ディスプレイパネル200自体に含まれたりしてもよく、基準電位層と第1領域の下部に配置された圧力電極との間の距離変化によって第1領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量よりも、基準電位層と第2領域の下部に配置された圧力電極との間の前記距離変化と同一の大きさの距離変化によって第2領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量が、さらに大きいように圧力電極を配置する必要性がある。
同様に、図4cに示された形態の圧力検出モジュール400に対しは、基準電位層が基板300の内部又は外部に配置されたり、基板300自体に含まれたりしてもよく、基準電位層と第1領域の下部に配置された圧力電極との間の距離変化によって第1領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量変化量よりも、基準電位層と第2領域の下部に配置された圧力電極との間の前記距離変化と同一の大きさの距離変化によって第2領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量が、さらに大きいように圧力電極を配置する必要性がある。
また、図4dに示された形態の圧力検出モジュール400に対しては、第1領域の下部に配置された、ディスプレイパネル200上に形成された圧力電極と基板300上に形成された圧力電極との間の距離変化によって第1領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量よりも、基準電位層と第2領域の下部に配置された、ディスプレイパネル200上に形成された圧力電極と基板300上に形成された圧力電極との間の前記距離変化と同一の大きさの距離変化によって第2領域の下部に配置された圧力電極で検出される静電容量の変化量が、さらに大きいように圧力電極を配置する必要性がある。
具体的に、ディスプレイパネル200の第1領域aより第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きいようにするために、本発明の第2実施形態において、第1の方法に従い、図7aに示されたように、第1領域aの下部に配置された圧力電極460の幅が第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470の幅より小さくてもよい。
第2の方法に従い、図7bに示されたように、第1領域aの下部に配置された圧力電極470の隣接した圧力電極との距離が、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、460、480、490の隣接した圧力電極との距離よりも大きくてもよい。
第3の方法に従い、図7cに示されたように、第1領域aの下部に配置された圧力電極460の基準電位層との距離が第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470の基準電位層との距離よりも大きくてもよい。
第4の方法に従い、図7dに示されたように、第1領域aの下部に配置された圧力電極460を形成する物質の組成が、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470を形成する物質の組成と異なってもよい。
前記では、圧力電極が単一電極で構成される場合、第1ないし第4の方法に従い、ディスプレイパネル200の第1領域aよりも第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きいようにするための実施形態を説明した。圧力電極が第1電極と第2電極を含むように構成される場合、ディスプレイパネル200の第1領域aよりも第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きいようにするための実施形態を、図7eないし図7fを通じて説明することにする。
第1の方法に従い、図7eに示されたように、圧力電極が第1電極450、460、470と第2電極451、461、471で構成された場合、第1領域aの下部に配置された第1電極460と第2電極461の幅が、第2領域b、cの下部に配置された第1電極450、470と第2電極451、461の幅より小さくてもよい。
第2の方法に従い、図7fに示されたように、圧力電極が第1電極450、460、470、480と第2電極451、461、471、481で構成された場合、第1領域aの下部に配置された第1電極470と第2電極471に隣接した電極との距離が、第2領域b、cの下部に配置された第1電極450、460、480、490と第2電極451、461、481、491の隣接した電極との距離よりも大きくてもよい。
また、前記のように、圧力電極が第1電極と第2電極を含む場合、第3の方法及び第4の方法に従い、第1領域aよりも第2領域b、cで検出される静電容量の変化量が大きいようにすることができる。これに対しては、図7c及び図7dで説明したことと類似するので、具体的な説明は省略することにする。
図8a、図8bは、本発明の実施形態において、第1の方法に従い図7aに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8a、図8bにおいて第1領域aの下部に配置された圧力電極460の幅が、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470の幅よりも小さいように形成されたものを例示する。これにより、図8aに示されたように、第1領域aに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第1領域aに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。また、図8bに示されたように、第2領域bに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第2領域bに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。このような場合、第2領域bの下部に配置された圧力電極の幅が、第1領域aの下部に配置された圧力電極の幅より大きいため、第1領域aよりも第2領域bで静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、第1領域aの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離が、第2領域bの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aの静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。この時、第1領域aで検出された圧力の大きさと第2領域bで検出された圧力の大きさとの間の差が一定範囲内に含まれれば、同一の大きさの圧力と判断することができる。
図8c、図8dは、本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7bに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8c、図8dにおいて、第1領域aの下部に配置された圧力電極470の隣接した圧力電極との距離が、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、460、480、490の隣接した圧力電極との距離よりも大きいように形成されたものを例示する。これにより、図8cに示されたように、第1領域aに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第1領域aに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。また、図8dに示されたように、第2領域bに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第2領域bに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。このような場合、第2領域bの下部に配置された圧力電極の隣接した圧力電極との距離が、第1領域aの下部に配置された圧力電極の隣接した圧力電極との距離よりも小さいため、第1領域aよりも第2領域bにおいて静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、第1領域aの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離が、第2領域bの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aにおける静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。
図8e、図8fは、本発明の実施形態において、第3の方法に従い図7cに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8e、図8fにおいて、第1領域aの下部に配置された圧力電極460の基準電位層との距離が第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470の基準電位層との距離よりも大きいように形成されたものを例示する。これにより、図8eに示されたように、第1領域aに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第1領域aに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。また、図8fに示されたように、第2領域bに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と圧力電極との間の距離が減少するにつれ、圧力電極との間の静電容量の変化量を取得して第2領域bに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。このような場合、圧力が印加されなかった時の第2領域bの下部に配置された圧力電極の基準電位層との距離が、第1領域aの下部に配置された圧力電極の基準電位層との距離よりも小さいため、第1領域aより第2領域bにおいて静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、印加された圧力によって減少する第2領域bの下部に配置された圧力電極の基準電位層との距離が印加された圧力によって減少する第1領域aの下部に配置された圧力電極の基準電位層との距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aの静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。
図8g、図8hは、本発明の実施形態において、第4の方法に従い図7dに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8g、図8hにおいて、第1領域aの下部に配置された圧力電極460を形成する物質の組成が、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極450、470を形成する物質の組成と異なるように形成されたものを例示する。例えば、同一の条件で第2領域b、cにおける静電容量の変化量が第1領域aにおける静電容量の変化量よりも大きいように、第2領域b、cの下部に配置された圧力電極を形成する物質の組成が、第1領域aの下部に配置された圧力電極を形成する物質の組成と異なるように形成されてもよい。このような場合、第2領域b、cにおける静電容量の変化量が第1領域aにおける静電容量の変化量よりも大きいため、第1領域aよりも第2領域b、cで静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、第1領域aの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離が、第2領域bの下部に配置された圧力電極と基準電位層との間の距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aの静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。
図8i、図8jは、本発明の実施形態において、第1の方法に従い図7eに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8i、図8jにおいて、第1領域aの下部に配置された第1電極460と第2電極461の幅が、第2領域b、cの下部に配置された第1電極450、470と第2電極451、471の幅よりも小さいように形成されたものを例示する。これにより、図8aに示されたように、第1領域aに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と第1及び第2電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第1領域aに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。また、図8jに示されたように、第2領域bに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と第1及び第2電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量変化量を取得して第2領域bに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。このような場合、第2領域bの下部に配置された第1及び第2電極の幅が、第1領域aの下部に配置された第1及び第2電極の幅よりも大きいため、第1領域aよりも第2領域bで静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、第1領域aの下部に配置された第1及び第2電極と基準電位層との間の距離が、第2領域bの下部に配置された第1及び第2電極と基準電位層との間の距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aの静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。
図8k、図8lは、本発明の実施形態において、第2の方法に従い図7fに示されたタッチ入力装置に圧力が印加された場合の断面図である。
図8k、図8lにおいて、第1領域aの下部に配置された第1電極470と第2電極471の隣接した電極との距離が、第2領域b、cの下部に配置された第1電極450、460、480、490と第2電極451、461、481、491の隣接した電極との距離よりも大きいように形成されたものを例示する。これにより、図8kに示されたように、第1領域aに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と第1及び第2電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第1領域aに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。また、図8lに示されたように、第2領域bに客体が圧力fを印加する場合、基準電位層と第1及び第2電極との間の距離が減少するにつれ、静電容量の変化量を取得して第2領域bに印加されたタッチ圧力の大きさを検出することができる。このような場合、第2領域bの下部に配置された第1及び第2電極の隣接した電極との距離が、第1領域aの下部に配置された第1及び第2電極の隣接した電極との距離よりも小さいため、第1領域aよりも第2領域bで静電容量の変化量が大きく検出されてもよい。したがって、第1領域aの下部に配置された第1及び第2電極と基準電位層との間の距離が、第2領域bの下部に配置された第1及び第2電極と基準電位層との間の距離より小さくても、同一の大きさの圧力に対して第2領域bにおける静電容量の変化量と第1領域aにおける静電容量の変化量とが同一であってもよい。したがって、第1領域aで検出されたタッチ圧力の大きさと第2領域bで検出されたタッチ圧力の大きさとが同一であってもよい。
また、前記のように、圧力電極が第1電極と第2電極を含む場合、第3の方法及び第4の方法に従いタッチ入力装置に圧力が印加される場合は、図8e、図8f、図8g、図8hで説明したことと類似するので、具体的な説明は省略することにする。
前記の実施形態において、圧力検出モジュール400は、図6ないし図8においてディスプレイパネル200と基板300が接着テープ430の厚さほど離隔するように示されたが、ディスプレイパネル200の接着テープ430と接触する部分が基板300側に突出したり、基板300の接着テープ430と接触する部分がディスプレイパネル200側に突出したりして、ディスプレイパネル200と基板300が接着テープ430の厚さ以上に離隔することがある。
図9ないし図14は、それぞれ本発明の第1及び第2実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。
図9においては、本発明の第1実施形態に適用することができる圧力電極を例示する。
本発明の実施形態により、圧力電極は、図9の(a)に示されたように、格子形状を有するか、もしくは図9の(b)に示されたように、うず巻き形状を有してもよい。また、圧力電極は、図9の(c)に示されたように、くし形状を有するか、もしくは図9の(d)に示されたように、フォーク形状を有してもよい。
図10では、本発明の第2実施形態において、第1の方法に適用することができる圧力電極を例示する。
本発明の実施形態によれば、圧力電極は、図10の(a)に示されたように、格子形状に形成されるか、もしくは図10の(b)に示されたように、うず巻き形状に形成されてもよい。また、圧力電極は、図10(c)に示されたように、くし形状に形成されるか、もしくは図10の(d)に示されたように、フォーク形状に形成されてもよい。このような場合、図10の(a)、(b)、(c)及び(d)の第1領域の下部に配置された圧力電極600の幅が、第2領域の下部に配置された圧力電極610の幅よりも小さいように形成されてもよい。これにより、同一の大きさの圧力が印加される場合、第2領域で検出されるタッチ圧力の大きさが第1領域で検出されるタッチ圧力の大きさと同一であってもよい。
図11では、本発明の第2実施形態において、第2の方法に適用することができる圧力電極を例示する。
本発明の実施形態によれば、圧力電極は、図11の(a)に示されたように、格子形状に形成されるか、もしくは図11の(b)に示されたように、うず巻き形状に形成されてもよい。また、圧力電極は、図11の(c)に示されたように、くし形状に形成されるか、もしくは図11の(d)に示されたように、フォーク形状に形成されてもよい。このような場合、図11の(a)、(b)、(c)及び(d)の第1領域の下部に配置された圧力電極700の隣接した圧力電極との距離が、第2領域の下部に配置された圧力電極710の隣接した圧力電極との距離よりも大きいように形成されてもよい。これにより、同一の大きさの圧力が印加される場合、第2領域で検出されるタッチ圧力の大きさが第1領域で検出されるタッチ圧力の大きさと同一であってもよい。
図12では、本発明の第2実施形態において、第3の方法に適用することができる圧力電極を例示する。
本発明の実施形態によれば、圧力電極は、図12の(a)に示されたように、格子形状に形成されるか、もしくは図12の(b)に示されたように、うず巻き形状に形成されてもよい。また、圧力電極は、図12の(c)に示されたように、くし形状に形成されるか、もしくは図12の(d)に示されたように、フォーク形状に形成されてもよい。このような場合、図12の(a)、(b)、(c)及び(d)の第1領域の下部に配置された圧力電極800の基準電位層との距離が、第2領域の下部に配置された圧力電極810の基準電位層との距離よりも大きいように形成されてもよい。これにより、同一の大きさの圧力が印加される場合、第2領域で検出されるタッチ圧力の大きさが第1領域で検出されるタッチ圧力の大きさと同一であってもよい。
図13では、本発明の第2実施形態において、第4の方法に適用することができる圧力電極を例示する。
本発明の実施形態によれば、圧力電極は、図13の(a)に示されたように、格子形状に形成されるか、もしくは図13の(b)に示されたようん、うず巻き形状に形成されてもよい。また、圧力電極は、図12の(c)に示されたように、くし形状に形成されるか、もしくは図13の(d)に示されたように、フォーク形状に形成されてもよい。このような場合、図13の(a)、(b)、(c)及び(d)の第1領域の下部に配置された圧力電極900を形成する物質の組成が、第2領域の下部に配置された圧力電極910を形成する物質の組成と異なるように形成されてもよい。これにより、同一の大きさの圧力が印加される場合、第2領域で検出されるタッチ圧力の大きさが第1領域で検出されるタッチ圧力の大きさと同一であってもよい。
また、図14によれば、圧力電極は、図14の(a)、(b)、(c)、(d)及び(e)に示されたように、中央を除いた残りの領域にのみ電極が形成される構造を有してもよい。
以上で圧力電極が説明されたが、本発明の実施形態による圧力電極は、前述した方法以外の多様な方法で具現されてもよい。
図15a、図15b、図15c及び図15dは、本発明の実施形態に適用される圧力電極と、このような圧力電極を有するタッチ入力装置1000のタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。
図15bは、図15aに示されたように、第1実施形態による圧力電極を有するタッチ入力装置1000において、同一の大きさの圧力に対してタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。図10a及び図10bによれば、客体がタッチ入力装置1000の中央にタッチ圧力を印加する場合、静電容量の変化量が最も大きいことが分かる。また、客体がタッチ入力装置1000の端に行くほど、静電容量の変化量が小さくなることが分かる。
図15dは、図15cに示されたように、実施形態による圧力電極を有するタッチ入力装置1000において、同一の大きさの圧力に対してタッチ位置による静電容量の変化量を表示するグラフを例示する。図10c及び図10dによれば、タッチ位置と関係なく静電容量の変化量が一定であることが分かる。
以上で、第1領域をディスプレイパネルの中央領域として、第2領域をディスプレイパネルの端領域として説明したが、これに限定する訳ではなく、ディスプレイパネルの位置によって圧力検出の感度が異なる場合、圧力検出の感度が高い領域を第1領域として、圧力検出の感度が低い領域を第2領域として設定することができる。
以上において実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の一つの実施形態に含まれ、必ずしも一つの実施形態にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施形態において例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野における通常の知識を有する者によって他の実施形態に対しても組み合わせ、又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせ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 ディスプレイパネル
300 基板
400 圧力検出モジュール
420 スペーサ層
450、460 圧力電極

Claims (20)

  1. タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
    ディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下に配置された圧力電極と、
    を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されると、前記ディスプレイパネルが撓み、
    前記ディスプレイパネルが撓むことにより前記電極で感知される電気的特性が変化し、
    前記電気的特性の変化量により前記タッチ表面に印加された圧力の大きさを検出し、
    前記ディスプレイパネルは、第1領域と第2領域とを含み、
    前記第1領域の圧力検出感度が前記第2領域の圧力検出感度よりも高く、
    前記ディスプレイパネルの撓みが同一の条件において、前記第1領域に圧力が印加される時に感知される電気的特性の変化量よりも前記第2領域に圧力が印加される時に感知される電気的特性の変化量がさらに大きく、
    前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅は、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅と異なる、タッチ入力装置。
  2. 前記圧力電極は、少なくとも一つ以上の単一圧力電極を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されることにより、前記単一圧力電極で感知される電気的特性が変わる、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  3. タッチ表面に対するタッチの圧力検出が可能なタッチ入力装置であって、
    ディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下に配置され、第1圧力電極と第2圧力電極とを含む圧力電極と、
    を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されると、前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離が変化し、
    前記圧力電極で感知される静電容量は、前記距離の変化によって変わり、
    前記ディスプレイパネルは、第1領域と第2領域とを含み、
    前記第1領域と前記第2領域に同一の圧力が印加される時、前記第2領域の下における前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離の変化は、前記第1領域の下における前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離の変化よりも小さく、
    前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離に対する同一の距離変化の条件下で、前記第2領域の下に配置された前記圧力電極で感知された前記静電容量の変化量は、前記第1領域の下に配置された前記圧力電極で感知された静電容量の変化量よりも大きく、
    前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅は、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅と異なる、タッチ入力装置。
  4. 前記第1圧力電極及び前記第2圧力電極は、前記ディスプレイパネルと離隔された基板上に形成されるか、
    前記第1圧力電極及び前記第2圧力電極の何れか一つは前記基板上に形成され、残りの一つは前記ディスプレイパネル上に形成された、請求項3に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記タッチの位置を感知するための複数の駆動電極と複数の受信電極とを含むタッチセンサパネル、をさらに含み、
    前記タッチセンサパネルは、前記ディスプレイパネル上に配置されるか、前記タッチセンサパネルの少なくとも一部が前記ディスプレイパネルの内部に配置された、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記第1領域と前記第2領域に同一の圧力が印加されれば、前記第1領域が前記第2領域よりもさらに多く撓む、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  7. 前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅が、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅よりも小さい、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  8. 前記第1領域の下に配置された隣接した2つの圧力電極の間の距離が、前記第2領域の下に配置された隣接した2つの圧力電極の間の距離よりも大きい、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  9. 前記第1領域の下に配置された圧力電極を形成する物質の組成が前記第2領域の下に配置された圧力電極を形成する物質の組成と異なる、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  10. 前記圧力電極は、圧力電極シートの形態で形成され、
    前記圧力電極シートは、第1絶縁層と第2絶縁層とを含み、
    前記第1絶縁層と前記第2絶縁層のうちの少なくとも一つは、ポリイミド(polyimide)、PET(Polyethylene Terephthalate)のうちの一つで構成された、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  11. 前記圧力電極は、銅(copper)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)のうちの少なくとも一つから構成された、請求項1ないし4の何れか1項に記載のタッチ入力装置。
  12. ディスプレイパネルを含むタッチ入力装置に配置され、前記タッチ入力装置のタッチ表面に対するタッチの圧力検出に使用される電極シートにおいて、
    第1絶縁層及び第2絶縁層と、
    前記第1絶縁層と前記第2絶縁層との間に位置する圧力電極と、
    を含み、
    前記タッチ入力装置のタッチ表面に圧力が印加されれば、前記ディスプレイパネルが撓み、
    前記ディスプレイパネルが撓むことにより、前記圧力電極で感知される電気的特性が変化し、
    前記電気的特性の変化量により前記タッチ表面に印加された圧力の大きさが検出され、
    前記ディスプレイパネルは、第1領域と第2領域とを含み、
    前記第1領域の圧力検出感度が前記第2領域の圧力検出感度よりも高く、
    前記ディスプレイパネルの撓みが同一の条件において、前記第1領域に圧力が印加される時に感知される電気的特性の変化量よりも前記第2領域に圧力が印加される時に感知される電気的特性の変化量がさらに大きいように構成され
    前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅は、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅と異なる、電極シート。
  13. 前記圧力電極は、少なくとも一つ以上の単一圧力電極を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されることにより、前記単一圧力電極で感知される電気的特性が変わる、請求項12に記載の電極シート。
  14. ディスプレイパネルを含むタッチ入力装置に配置され、前記タッチ入力装置のタッチ表面に対するタッチの圧力検出に使用される電極シートにおいて、
    第1絶縁層及び第2絶縁層と、
    前記第1絶縁層と前記第2絶縁層との間に位置し、第1圧力電極と第2圧力電極とを含む圧力電極と、
    を含み、
    前記タッチ表面に圧力が印加されると、前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離が変化し、
    前記圧力電極で感知される静電容量は、前記距離の変化によって変わり、
    前記ディスプレイパネルは、第1領域と第2領域とを含み、
    前記第1領域と前記第2領域に同一の圧力が印加される時、前記第2領域の下における前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離の変化は、前記第1領域の下における前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離の変化よりも小さく、
    前記第1圧力電極と前記第2圧力電極との間の距離に対する同一の距離変化の条件下で、前記第2領域の下に配置された前記圧力電極で感知された前記静電容量の変化量は、前記第1領域の下に配置された前記圧力電極で感知された静電容量の変化量よりも大きいように構成され
    前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅は、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅と異なる、電極シート。
  15. 前記第1圧力電極及び前記第2圧力電極は、前記ディスプレイパネルと離隔された基板上に形成されるか、
    前記第1圧力電極及び前記第2圧力電極の何れか一つは前記基板上に形成され、残りの一つは前記ディスプレイパネル上に形成された、請求項14に記載の電極シート。
  16. 前記電極シートは、前記ディスプレイパネルに付着される、請求項12ないし15の何れか1項に記載の電極シート。
  17. 前記第1領域の下に配置された圧力電極の幅が、前記第2領域の下に配置された圧力電極の幅よりも小さいように構成された、請求項12ないし15の何れか1項に記載の電極シート。
  18. 前記第1領域の下に配置された隣接した2つの圧力電極の間の距離が、前記第2領域の下に配置された隣接した2つの圧力電極の間の距離よりも大きいように構成された、請求項12ないし15の何れか1項に記載の電極シート。
  19. 前記第1領域の下に配置された圧力電極を形成する物質の組成が前記第2領域の下に配置された圧力電極を形成する物質の組成と異なるように構成された、請求項12ないし15の何れか1項に記載の電極シート。
  20. 前記圧力電極は、銅(copper)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)のうちの少なくとも一つから構成される、請求項12ないし15の何れか1項に記載の電極シート。
JP2016165410A 2015-02-11 2016-08-26 電極シート及びタッチ入力装置 Active JP6564353B2 (ja)

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