JP6793145B2 - 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法 - Google Patents

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

Info

Publication number
JP6793145B2
JP6793145B2 JP2018073307A JP2018073307A JP6793145B2 JP 6793145 B2 JP6793145 B2 JP 6793145B2 JP 2018073307 A JP2018073307 A JP 2018073307A JP 2018073307 A JP2018073307 A JP 2018073307A JP 6793145 B2 JP6793145 B2 JP 6793145B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate layer
pressure sensor
input device
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018073307A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018198049A (ja
Inventor
チェ・ヒョクジェ
キム・セヨプ
イ・ウォンウ
キム・ボンギ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hideep Inc
Original Assignee
Hideep Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hideep Inc filed Critical Hideep Inc
Publication of JP2018198049A publication Critical patent/JP2018198049A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6793145B2 publication Critical patent/JP6793145B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04144Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position using an array of force sensing means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412Digitisers structurally integrated in a display
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0447Position sensing using the local deformation of sensor cells
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • H10K59/126Shielding, e.g. light-blocking means over the TFTs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/40OLEDs integrated with touch screens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/20Displays, e.g. liquid crystal displays, plasma displays
    • B32B2457/208Touch screens
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04107Shielding in digitiser, i.e. guard or shielding arrangements, mostly for capacitive touchscreens, e.g. driven shields, driven grounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

本発明は、遮光層を含むタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ入力装置に含まれる圧力センサを光から遮蔽して外部に見えないようにする遮光層を含むタッチ入力装置に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン(button)、キー(key)、ジョイスティック(joystick)、タッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
タッチスクリーンは、タッチ−感応表面(touch-sensitive surface)を備えた透明なパネルであり得るタッチ入力装置(touch sensor panel)を含むタッチ入力装置のタッチ表面を構成することができる。このようなタッチ入力装置は、ディスプレイスクリーンの前面に付着され、タッチ−感応表面がディスプレイスクリーンの見える面を覆うことができる。ユーザが指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、ユーザがコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
この時、ディスプレイモジュールの性能を低下させないながらもタッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチの圧力の大きさを検出することができるタッチ入力装置に対する必要性が要求されている。
そして、タッチ入力装置にタッチの圧力の大きさを検出することができる圧力センサを形成しようとする場合、タッチ入力装置に含まれるディスプレイパネルの種類及びセンサの材質により、圧力センサがユーザに見られかねないという問題が発生し得る。例えば、ディスプレイパネルがOLEDである場合、有機物層で光が発光するので、有機物層より下部に圧力センサが形成され、このような圧力センサが不透明な物質で構成される場合、圧力センサがユーザに見られかねないという問題が発生し得る。
本発明の実施形態によれば、前述した問題点を解決するために、遮光層をタッチ入力装置に配置して圧力センサが光から遮蔽されて外部に見えないようにすることにその目的がある。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、光を発光する有機物層を含むディスプレイモジュール、前記ディスプレイモジュールの下面に直接形成されて前記タッチ入力装置に対するタッチ圧力を検出するための圧力センサ、及び前記光から前記圧力センサを遮蔽するための遮光層を含んでもよい。
本発明の一実施形態によれば、遮光層をタッチ入力装置に配置して圧力センサが光から遮蔽されて外部に見えない。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールの構成を説明するための概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールの構成を説明するための概念図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置の多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態による圧力センサと遮光層との配置関係を示すタッチ入力装置の断面図である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第1工程を示す図面である。 ロールタイプ印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 シートタイプ印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 リバースオフセット印刷方式を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 インクジェット印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 スクリーン印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 フレキソ印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 転写印刷法を用いて第2基板層に圧力センサを形成する方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルの下面に圧力センサを形成する第2工程を示す図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。 本発明の実施形態による圧力センサがストレインゲージである場合を示す図面である。
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよいことが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として取ろうとするのではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張することと均等なすべての範囲と共に添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一もしくは類似の機能を指し示す。
以下、添付される図面を参照して本発明の実施形態によるタッチ入力装置を説明する。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル100及び圧力検出モジュール400を例示するが、任意の方式でタッチ位置及び/又はタッチ圧力を検出することができるタッチセンサパネル100及び圧力検出モジュール400が適用されてもよい。
図1aは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ10及びこの動作のための構成の概略図である。図1aを参照すると、タッチセンサ10は、複数の駆動電極TX1〜TXn及び複数の受信電極RX1〜RXmを含み、前記タッチセンサ10の動作のために複数の駆動電極TX1〜TXnに駆動信号を印加する駆動部12、及び複数の受信電極RX1〜RXmからタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部11を含んでもよい。
図1aに示されたように、タッチセンサ10は、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとを含んでもよい。図1aにおいては、タッチセンサ10の複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとが直交アレイを構成することが示されているが、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとが対角線、同心円、3次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、n及びmは、量の整数として互いに同じか、又は異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、それぞれ互いに交差するように配列されてもよい。駆動電極TXは、第1軸方向に延びた複数の駆動電極TX1〜TXnを含み、受信電極RXは、第1軸方向と交差する第2軸方向に延びた複数の受信電極RX1〜RXmを含んでもよい。
図16a及び図16bに示されたように、本発明の実施形態によるタッチセンサ10において、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、後述することになるディスプレイパネル200Aの上面に形成されてもよい。
また、図16cに示されたように、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmの何れか一つは、ディスプレイパネル200Aの上面に形成され、残りの一つは、後述することになるカバーの下面に形成されるか、又はディスプレイパネル200Aの内部に形成されてもよい。
複数の駆動電極TX1〜TXnと複数の受信電極RX1〜RXmとは、透明伝導性物質(例えば、酸化スズ(SnO2)及び酸化インジウム(In2O3)等からなるITO(Indium Tin Oxide)またはATO(Antimony Tin Oxide))等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極TX及び受信電極RXは、他の透明伝導性物質または不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極TX及び受信電極RXは、銀インク(silver ink)、銅(copper)、銀ナノ(nano silver)、炭素ナノチューブ(CNT:Carbon Nanotube)のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極TX及び受信電極RXは、メタルメッシュ(metal mesh)で具現されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部12は、駆動信号を駆動電極TX1〜TXnに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第1駆動電極TX1から第n駆動電極TXnまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部11は、受信電極RX1〜RXmを介して駆動信号が印加された駆動電極TX1〜TXnと受信電極RX1〜RXmとの間に生成された静電容量Cm:14に関する情報を含む感知信号を受信することによって、タッチの有無及びタッチ位置を検出することができる。例えば、感知信号は、駆動電極TXに印加された駆動信号が駆動電極TXと受信電極RXとの間に生成された静電容量Cm:14によりカップリングされた信号であってもよい。このように、第1駆動電極TX1から第n駆動電極TXnまで印加された駆動信号を受信電極RX1〜RXmを介して感知する過程は、タッチセンサ10をスキャン(scan)すると指称すことができる。
例えば、感知部11は、それぞれの受信電極RX1〜RXmとスイッチを介して連結された受信機(図示せず)を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該受信電極RXの信号を感知する時間区間にオン(on)になって受信電極RXから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器(図示せず)及び増幅器の負(−)入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合された帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正(+)入力端は、グランド(ground)に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流から電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該受信電極RXと連結されて静電容量Cm:14に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部11は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するADC(図示せず:analog to digital converter)をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ(図示せず)に入力され、タッチセンサ10に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部11は受信機とともに、ADC及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
制御部13は、駆動部12と感知部11の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部13は、駆動制御信号を生成した後、駆動部12に伝達して駆動信号が所定の時間にあらかじめ設定された駆動電極TXに印加されるようにすることができる。また、制御部13は、感知制御信号を生成した後、感知部11に伝達して感知部11が所定の時間にあらかじめ設定された受信電極RXから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。
図1aにおいて、駆動部12及び感知部11は、タッチセンサ10に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置(図示せず)を構成することができる。タッチ検出装置は、制御部13をさらに含んでもよい。タッチ検出装置は、タッチセンサ10を含むタッチ入力装置において、後述することになるタッチセンサ制御器1100に該当するタッチセンシングIC(touch sensing Integrated Circuit)上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサ10に含まれた駆動電極TX及び受信電極RXは、例えば伝導性トレース(conductive trace)及び/又は回路基板上に印刷された伝導性パターン(conductive pattern)等を介してタッチセンシングICに含まれた駆動部12及び感知部11に連結されてもよい。タッチセンシングICは、伝導性パターンが印刷された回路基板、図6a〜図6fにおいて、例えばタッチ回路基板(以下、タッチPCBという)上に位置することができる。実施形態により、タッチセンシングICは、タッチ入力装置の作動のためのメインボード上に実装されていてもよい。
以上で詳しく見たように、駆動電極TXと受信電極RXの交差地点ごとに所定値の静電容量Cmが生成され、指のような客体がタッチセンサ10に近接する場合、このような静電容量の値が変更され得る。図1aにおいて、前記静電容量は、相互静電容量Cm(mutual capacitance)を表わすことができる。このような電気的特性を感知部11で感知し、タッチセンサ10に対するタッチの有無及び/又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第1軸と第2軸とからなる2次元平面からなるタッチセンサ10の表面に対するタッチの有無及び/又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサ10に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極TXを検出することによって、タッチの第2軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサ10に対するタッチの際に受信電極RXを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第1軸方向の位置を検出することができる。
以上では、駆動電極TXと受信電極RXとの間の相互静電容量の変化量に基づいて、タッチ位置を感知するタッチセンサ10の動作方式について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図1bのように、自己静電容量(self-capacitance)の変化量に基づいてタッチ位置を感知することも可能である。
図1bは、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる他の静電容量方式のタッチセンサ10及びこの動作を説明するための概略図である。図1bに示されたタッチセンサ10には、複数のタッチ電極30が備えられる。複数のタッチ電極30は、図16dに示されたように、一定の間隔を置いて格子状に配置され得るが、これに限定されない。
制御部13により生成された駆動制御信号は駆動部12に伝達され、駆動部12は駆動制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極30に駆動信号を印加する。また、制御部13により生成された感知制御信号は感知部11に伝達され、感知部11は感知制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極30から感知信号の入力を受ける。この時、感知信号は、タッチ電極30に形成された自己静電容量の変化量に対する信号であってもよい。
この時、感知部11が感知した感知信号によって、タッチセンサ10に対するタッチの有無及び/又はタッチ位置が検出される。例えば、タッチ電極30の座標をあらかじめ知っているため、タッチセンサ10の表面に対する客体のタッチの有無及び/又はその位置を感知できるようになる。
以上では、便宜上、駆動部12と感知部11とが別個のブロックに分かれて動作するものと説明したが、タッチ電極30に駆動信号を印加し、タッチ電極30から感知信号の入力を受ける動作を、一つの駆動部及び感知部で遂行することも可能である。
以上で、タッチセンサ10として静電容量方式のタッチセンサパネルが詳細に説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサ10は、前述の方法以外の表面静電容量方式、プロジェクテッド(projected)静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式(SAW: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)、音声パルス認識(acoustic pulse recognition)方式等の任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
図2は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。ディスプレイ機能及びタッチ位置の検出に加えてタッチ圧力を検出することができるように構成されたタッチ入力装置1000において、制御ブロックは、前述したタッチ位置を検出するためのタッチセンサ制御器1100、ディスプレイパネルを駆動するためのディスプレイ制御器1200、及び圧力を検出するための圧力センサ制御器1300を含んで構成されてもよい。ディスプレイ制御器1200は、タッチ入力装置1000の作動のためのメインボード(main board)上の中央処理ユニットであるCPU(central processing unit)またはAP(application processor)などから入力を受けてディスプレイパネル200Aに所望の内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。このような制御回路は、ディスプレイ回路基板(以下、「ディスプレイPCB」という)に実装されてもよい。このような制御回路は、ディスプレイパネル制御IC、グラフィック制御IC(graphic 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。
圧力感知部を介して圧力を検出するための圧力センサ制御器1300は、タッチセンサ制御器1100の構成と類似するように構成され、タッチセンサ制御器1100と類似するように動作し得る。具体的に、圧力センサ制御器1300が、図1a及び図1bに示されたように、駆動部、感知部及び制御部を含み、感知部が感知した感知信号によって圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力センサ制御器1300は、タッチセンサ制御器1100が実装されたタッチPCBに実装されてもよく、ディスプレイ制御器1200が実装されたディスプレイPCBに実装されてもよい。
実施形態により、タッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧力センサ制御器1300は、互いに異なる構成要素としてタッチ入力装置1000に含まれてもよい。例えば、タッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧力センサ制御器1300は、それぞれ互いに異なるチップ(chip)で構成されてもよい。この時、タッチ入力装置1000のプロセッサ1500は、タッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧力センサ制御器1300に対するホスト(host)プロセッサとして機能することができる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、携帯電話(cell phone)、PDA(Personal Data Assistant)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(tablet Personal Computer)、MP3プレーヤ、ノートパソコン(notebook)などのようなディスプレイ画面及び/又はタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
このようなタッチ入力装置1000を薄く(slim)軽量(light weight)に製作するために、上述したように別個に構成されるタッチセンサ制御器1100、ディスプレイ制御器1200及び圧力センサ制御器1300が、実施形態により、一つ以上の構成で統合され得る。これに加えて、プロセッサ1500にこれらそれぞれの制御器が統合されることも可能である。これと共に、実施形態により、ディスプレイパネル200Aにタッチセンサ10及び/又は圧力感知部が統合され得る。
実施形態によるタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサ10がディスプレイパネル200Aの外部または内部に位置し得る。実施形態によるタッチ入力装置1000のディスプレイパネル200Aは、液晶表示装置(LCD: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、ユーザは、ディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながらタッチ表面にタッチを行って入力行為を遂行することができる。
図3a及び図3bは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、ディスプレイモジュール200の構成を説明するための概念図である。まず、図3aを参照し、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aを含むディスプレイモジュール200の構成を説明することにする。
図3aに示されたように、ディスプレイモジュール200はLCDパネルであるディスプレイパネル200A、ディスプレイパネル200Aの上部に配置される第1偏光層271及びディスプレイパネル200Aの下部に配置される第2偏光層272を含んでもよい。また、LCDパネルであるディスプレイパネル200Aは、液晶セル(liquid crystal cell)を含む液晶層250、液晶層250の上部に配置される第1基板層261及び液晶層250の下部に配置される第2基板層262を含んでもよい。この時、第1基板層261はカラーフィルタガラス(color filter glass)であってもよく、第2基板層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ベンディング(bending)可能な物質で形成されてもよい。図3aにおいて、第2基板層262は、データライン(data line)、ゲートライン(gate line)、TFT、共通電極(Vcom:common electrode)及びピクセル電極(pixel electrode)等を含む多様な層から成っていてもよい。これら電気的構成要素は、制御された電場を生成して液晶層250に位置した液晶を配向させるように作動することができる。
次に、図3bを参照して、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200Aを含むディスプレイモジュール200の構成を説明することにする。
図3bに示されたように、ディスプレイモジュール200は、OLEDパネルであるディスプレイパネル200A、ディスプレイパネル200Aの上部に配置される第1偏光層282を含んでもよい。また、OLEDパネルであるディスプレイパネル200Aは、OLED(Organic Light-Emitting Diode)を含む有機物層280、有機物層280の上部に配置される第1基板層281、及び有機物層280の下部に配置される第2基板層283を含んでもよい。この時、第1基板層281はエンカプセレーションガラス(Encapsulation glass)であってもよく、第2基板283はTFTガラス(TFT glass)であってもよい。また、実施形態により、第1基板層281及び第2基板層283のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディング(bending)可能な物質で形成されてもよい。図3d〜図3fに示されたOLEDパネルの場合、ゲートライン、データライン、第1電源ライン(ELVDD)、第2電源ライン(ELVSS)等のディスプレイパネル200Aの駆動に使用される電極を含んでもよい。OLEDパネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を用いた自己発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、OLEDは、ガラスやプラスチックの上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を用いる。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層で再結合させると、エネルギーが高い状態である励起子(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、特定の波長の光が生成される原理を用いるわけである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
OLEDは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のPM−OLED(Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode)と個別駆動方式のAM−OLED(Active-matrix Organic Light-Emitting Diode)とが存在する。両者は共にバックライトを必要としないため、ディスプレイモジュールを非常に薄く具現することができ、角度によって明暗比が一定であり、温度に伴う色の再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは、電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、PM−OLEDは、高い電流でスキャニング時間(scanning time)の間だけ発光し、AM−OLEDは低い電流でフレーム時間(frame time)の間、続けて発光状態を維持する。したがって、AM−OLEDはPM−OLEDに比べて解像度が良く、大面積ディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ(TFT)を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現しやすい。
また、有機物層280は、HIL(Hole Injection Layer、正孔注入層)、HTL(Hole Transfer Layer、正孔輸送層)、EIL(Emission Injection Layer、電子注入層)、ETL(Electron Transfer Layer、電子輸送層)、EML(Emitting Layer、発光層)を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、HILは、正孔を注入させ、CuPcなどの物質を用いる。HTLは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性(hole mobility)が良い物質を用いる。HTLは、アリールアミン(arylamine)、TPDなどが用いられてもよい。EILとETLは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はEMLで結合して発光する。EMLは、発光する色を具現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト(host)と色感と効率を決定する不純物(dopant)とから構成される。これは、OLEDパネルに含まれる有機物層280の基本的な構成を説明したに過ぎず、本発明は、有機物層280の層構造や素材などに限定されない。
有機物層280は、アノード(Anode)(図示せず)とカソード(Cathode)(図示せず)との間に挿入され、TFTがオン(On)状態になれば、駆動電流がアノードに印加されて正孔が注入され、カソードには電子が注入されて、有機物層280に正孔と電子が移動して光を発散する。
当該技術分野の当業者には、LCDパネルまたはOLEDパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能であることは自明であろう。
本発明によるタッチ入力装置1000のディスプレイモジュール200は、ディスプレイパネル200A及びディスプレイパネル200Aを駆動するための構成を含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、ディスプレイモジュール200は、第2偏光層272の下部に配置されるバックライトユニット(backlight unit)(図示せず)を含んで構成されてもよく、LCDパネルの作動のためのディスプレイパネル制御IC、グラフィック制御IC、及びその他の回路をさらに含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000のディスプレイモジュール200は、ディスプレイパネル200A及びディスプレイパネル200Aを駆動するための構成を含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、ディスプレイモジュール200は、第2偏光層272の下部に配置されるバックライトユニット(図示せず)を含んで構成されてもよく、LCDパネルの作動のためのディスプレイパネル制御IC、グラフィック制御IC、及びその他の回路をさらに含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサ10は、ディスプレイモジュール200の外部または内部に位置することができる。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール200の外部に配置される場合、ディスプレイモジュール200の上部にはタッチセンサパネルが配置されてもよく、タッチセンサ10がタッチセンサパネルに含まれてもよい。タッチ入力装置1000に対するタッチ表面は、タッチセンサパネルの表面であってもよい。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール200の内部に配置される場合、タッチセンサ10がディスプレイパネル200Aの外部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ10が第1基板層261、281の上面に形成されてもよい。この時、タッチ入力装置1000に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール200の外面として、図3a及び図3bにおいて上部面または下部面になり得る。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール200の内部に配置される場合、実施形態により、タッチセンサ10のうちの少なくとも一部はディスプレイパネル200A内に位置するように構成され、タッチセンサ10のうちの少なくとも残りの一部は、ディスプレイパネル200Aの外部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサ10を構成する駆動電極TXと受信電極RXの何れか一つの電極は、ディスプレイパネル200Aの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極は、ディスプレイパネル200Aの内部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ10を構成する駆動電極TXと受信電極RXの何れか一つの電極は、第1基板層261、281の上面に形成されてもよく、残りの電極は、第1基板層261、281の下面または第2基板層262、283の上面に形成されてもよい。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10がディスプレイモジュール200の内部に配置される場合、タッチセンサ10がディスプレイパネル200Aの内部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ10が第1基板層261、281の下面または第2基板層262、283の上面に形成されてもよい。
ディスプレイパネル200Aの内部にタッチセンサ10が配置される場合、タッチ センサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル200Aの内部に位置する多様な構成及び/又は電極が、タッチセンシングのためのタッチセンサ10として用いられてもよい。具体的に、ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、タッチセンサ10に含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つは、データライン(data line)、ゲートライン(gate line)、TFT、共通電極(Vcom:common electrode)、ピクセル電極(pixel electrode)のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよく、ディスプレイパネル200AがOLEDパネルである場合、タッチセンサ10に含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つは、データライン、ゲートライン、第1電源ライン(ELVDD)、第2電源ライン(ELVSS)のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよい。
この時、タッチセンサ10は、図1aで説明された駆動電極及び受信電極で動作し、駆動電極及び受信電極の間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。また、タッチセンサ10は、図1bで説明された単一電極30で動作し、単一電極30それぞれの自己静電容量によりタッチ位置を検出することができる。この時、タッチセンサ10に含まれる電極がディスプレイパネル200Aの駆動に用いられる電極である場合、第1時間区間にディスプレイパネル200Aを駆動し、第1時間区間と異なる第2時間区間にタッチ位置を検出することができる。
以下では、本発明の実施形態によるタッチ入力装置においてタッチ圧力を検出するために、タッチ位置を検出するのに用いられる電極及びディスプレイを駆動するのに用いられる電極とは異なる、別途のセンサを配置して圧力感知部として用いる場合について、例を挙げて詳しく見てみる。
本発明のタッチ入力装置1000において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサが形成されたカバー層100とディスプレイパネル200Aを含むディスプレイモジュール200との間がOCA(Optically Clear Adhesive)のような接着剤でラミネーションされていてもよい。これにより、タッチセンサのタッチ表面を介して確認することができるディスプレイモジュール200のディスプレイの色の鮮明度、視認性、光の透過性が向上され得る。
図4a〜図4eは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力センサが形成される例を例示する。
図4a及び以下の一部の図面において、ディスプレイパネル200Aがカバー層100に直接ラミネーションされて付着されたもので示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、第1偏光層271、282がディスプレイパネル200Aの上部に位置したディスプレイモジュール200がカバー層100にラミネーションされて付着されてもよく、LCDパネルがディスプレイパネル200Aである場合、第2偏光層272及びバックライトユニットが省略されて示されたものである。
図4a〜図4eを参照した説明において、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000としてタッチセンサが形成されたカバー層100が、図3a及び図3bに示されたディスプレイモジュール200上に接着剤でラミネーションされて付着されたものを例示しているが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、タッチセンサ10が、図3a及び図3bに示されたディスプレイモジュール200の内部に配置される場合を含んでもよい。より具体的に、図4a及び図4bにおいて、タッチセンサ10が形成されたカバー層100がディスプレイパネル200Aを含むディスプレイモジュール200を覆うことが示されているが、タッチセンサ10は、ディスプレイモジュール200の内部に位置し、ディスプレイモジュール200がガラスのようなカバー層100で覆われたタッチ入力装置1000が本発明の実施形態として用いられてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、携帯電話(cell phone)、PDA(Personal Data Assistant)、スマートフォン(smartphone)、タブレットPC(Tablet Personal Computer)、MP3プレーヤ、ノートパソコン(notebook)などのようなタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、基板300は、例えばタッチ入力装置1000の最外郭機構であるハウジング320と共にタッチ入力装置1000の作動のための回路基板及び/又はバッテリが位置し得る実装空間310などを覆う機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置1000の作動のための回路基板には、メインボード(main board)として中央処理ユニットであるCPU(central processing unit)または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/又はバッテリが分離され、ディスプレイモジュール200で発生する電気的ノイズ及び回路基板で発生するノイズが遮断され得る。
タッチ入力装置1000において、タッチセンサ10またはカバー層100がディスプレイモジュール200、基板300、及び実装空間310より広く形成されてもよく、これにより、ハウジング320がタッチセンサ10と共にディスプレイモジュール200、基板300及び回路基板を覆うように、ハウジング320が形成されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000は、タッチセンサ10を介してタッチ位置を検出し、タッチ位置を検出するのに用いられる電極及びディスプレイを駆動するのに用いられる電極とは異なる、別途のセンサを配置して圧力感知部として用いてタッチ圧力を検出することができる。この時、タッチセンサ10は、ディスプレイモジュール200の内部または外部に位置してもよい。
以下で、圧力検出のための構成を総括して圧力感知部と指称する。例えば、実施形態において、圧力感知部は圧力センサ450、460を含んでもよい。
また、圧力感知部は、例えば、エアギャップ(airgap)からなるスペーサ層420をさらに含んで構成されてもよく、これに対しては、図4a〜図4dを参照して詳しく見てみる。
実施形態により、スペーサ層420は、エアギャップで具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層420は、実施形態により、誘電物質(dielectric material)で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層420は、圧力の印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層420は、弾性フォーム(elastic foam)で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイモジュール200の下部に配置されるので、透明な物質であっても不透明な物質であってもよい。
また、既存の電位層は、ディスプレイモジュール200の下部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイモジュール200の下部に配置される基板300に形成されたり、又は、基板300自体が基準電位層の役割をすることができる。また、基準電位層は、基板300の上部に配置されてディスプレイモジュール200の下部に配置され、ディスプレイモジュール200を保護する機能を遂行するカバー(図示せず)に形成されたり、又は、カバー自体が基準電位層の役割をすることができる。タッチ入力装置1000に圧力が印加される際にディスプレイパネル200Aが撓み、ディスプレイ パネル200Aが撓むことにより基準電位層と圧力センサ450、460との距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力センサ450、460との間には、スペーサ層が配置されてもよい。具体的に、ディスプレイモジュール200と基準電位層が配置された基板300との間、又は、ディスプレイモジュール200と基準電位層が配置されたカバーとの間にスペーサ層が配置され得る。
また、基準電位層は、ディスプレイモジュール200の内部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル200Aの第1基板層261、281の上面又は下面、又は、第2基板層262、283の上面又は下面に配置されてもよい。タッチ入力装置1000に圧力が印加される際にディスプレイパネル200Aが撓み、ディスプレイパネル200Aが撓むことにより基準電位層と圧力センサ450、460との距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力センサ450、460との間には、スペーサ層が配置されていてもよい。図3a及び図3bに示されたタッチ入力装置1000の場合、スペーサ層がディスプレイパネル200Aの上部または内部に配置されてもよい。
同様に、実施形態により、スペーサ層は、エアギャップで具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は、弾性フォームで形成されてもよい。この時、実施形態による弾性フォームは、衝撃が印加された際に押圧されるなど形態が変わり得る柔軟性を有することにより、衝撃吸収の役割を遂行しつつも復元力を有して圧力検出に対する性能の均一性を提供することができる。また、スペーサ層がディスプレイパネル200Aの上部または内部に配置されるので、透明な物質であってもよい。この時、実施形態による弾性フォームは、ポリウレタン(Polyurethane)、ポリエステル(Polyester)、ポリプロピレン(Polypropylene)、アクリル(Acrylic)のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。
実施形態により、スペーサ層がディスプレイモジュール200の内部に配置される場合、スペーサ層は、ディスプレイパネル200A及び/又はバックライトユニットの製造時に含まれるエアギャップであってもよい。ディスプレイパネル200A及び/又はバックライトユニットが一つのエアギャップを含む場合、該一つのエアギャップがスペーサ層の機能を遂行することができ、複数個のエアギャップを含む場合、該複数個のエアギャップが統合的にスペーサ層の機能を遂行することができる。
以下で、タッチセンサ10に含まれた電極と区分が明確なように、圧力を検出するためのセンサ(450及び460)を圧力センサ450、460と指称する。この時、圧力センサ450、460は、ディスプレイパネル200Aの前面でない後面に配置されるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。ディスプレイパネル200AがLCDパネルである場合、バックライトユニットから光が透過されなければならないので、圧力センサ450、460はITOのような透明な物質で構成され得る。
この時、圧力センサ450、460が配置されるスペーサ層420を維持するために、基板300の上部の縁に沿って所定の高さを有するフレーム330が形成されてもよい。この時、フレーム330は、接着テープ(図示せず)でカバー層100に接着されてもよい。図4bにおいて、フレーム330は基板300のすべての縁(例えば、四角形の4面)に形成されたものが示されているが、フレーム330は、基板300の縁の少なくとも一部(例えば、四角形の3面)にだけ形成されてもよい。実施形態により、フレーム330は、基板300の上部面に基板300と一体型で形成されてもよい。本発明の実施形態において、フレーム330は弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、カバー層100を介してディスプレイパネル200Aに圧力が印加される場合、カバー層100とともにディスプレイパネル200Aが撓み得るので、フレーム330が圧力によって形体の変形がなくても、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図4cは、本発明の実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置の断面図である。図4cに示されたように、本発明の実施形態による圧力センサ450、460がスペーサ層420内としてディスプレイパネル200Aの下部面上に配置されてもよい。
圧力検出のための圧力センサは、第1センサ450と第2センサ460を含んでもよい。この時、第1センサ450と第2センサ460の何れか一つは駆動センサであってもよく、残りの一つは受信センサであってもよい。駆動センサに駆動信号を印加し、受信センサを介して圧力が印加されることによって変わる電気的特性に対する情報を含む感知信号を取得することができる。例えば、電圧が印加されれば、第1センサ450と第2センサ460との間に相互静電容量が生成され得る。
図4dは、図4cに示されたタッチ入力装置1000に圧力が印加された場合の断面図である。基板300の上部面はノイズ遮蔽のためにグランド(ground)電位を有してもよい。客体500を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層100及びディスプレイパネル200Aは、撓んだり押圧され得る。これにより、グランド電位面と圧力センサ450、460との間の距離dがd’に減少し得る。このような場合、前記距離dの減少により、基板300の上部面にフリンジング静電容量が吸収されるので、第1センサ450と第2センサ460との間の相互静電容量は減少し得る。したがって、受信センサを介して取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得して、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
図4dでは、基板300の上部面がグランド電位、すなわち基準電位層である場合について説明したが、基準電位層がディスプレイモジュール200の内部に配置されてもよい。この時、客体500を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層100及びディスプレイパネル200Aは、撓んだり押圧され得る。これにより、ディスプレイモジュール200の内部に配置された基準電位層と圧力センサ450、460との間の距離が変わり、これにより、受信センサを介して取得される感知信号から静電容量の変化量を取得して、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置1000において、ディスプレイパネル200Aは、圧力を印加するタッチによって撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイパネル200Aが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は、前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイパネル200Aは、少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイパネル200Aの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイパネル200Aが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置は、タッチ位置と異なることがあるが、ディスプレイパネル200Aは、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。
第1センサ450と第2センサ460は、同一の層に形成された形態において、図4c及び図4dに示された第1センサ450と第2センサ460のそれぞれは図16aに示されたように菱形状の複数のセンサで構成され得る。ここで、複数の第1センサ450は第1軸方向に互いにつながった形態であり、複数の第2センサ460は第1軸方向と直交する第2軸方向に互いにつながった形態であり、第1センサ450及び第2センサ460のうちの少なくとも一つは、それぞれの複数の菱形状のセンサがブリッジを介して連結され、第1センサ450と第2センサ460とが互いに絶縁された形態であり得る。また、この時、図5に示された第1センサ450と第2センサ460とは、図16bに示された形態のセンサで構成され得る。
以上において、タッチ圧力は、第1センサ450と第2電極460との間の相互静電容量の変化から検出されることが例示される。しかし、圧力感知部は、第1センサ450と第2センサ460の何れか一つの圧力センサのみを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力センサとグランド層(基板300又はディスプレイモジュール200の内部に配置される基準電位層)との間の静電容量、すなわち、自己静電容量の変化を検出することによってタッチ圧力の大きさを検出することもできる。この時、駆動信号は、前記一つの圧力センサに印加され、圧力センサとグランド層との間の自己静電容量の変化が前記圧力センサから感知され得る。
例えば、図4cにおいて、電極センサは、第1センサ450のみを含んで構成されてもよく、この時、基板300と第1センサ450との間の距離変化によって引き起こされる第1センサ450と基板300との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離dが減少するので、基板300と第1センサ450との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。この時、圧力センサは、相互静電容量の変化量の検出精度を高めるために必要な、くし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、一つの板(例えば、四角板)形状を有してもよく、図16dに示されたように、複数の第1センサ450が一定の間隔を置いて格子形に配置されてもよい。
図4eは、圧力センサ450、460がスペーサ層420内として基板300の上部面及びディスプレイパネル200Aの下部面上に形成された場合を例示する。この時、第1センサ450は、ディスプレイパネル200Aの下部面上に形成され、第2センサ460は、第2センサ460が第1絶縁層470上に形成され、第2絶縁層471が第2センサ460上に形成される、センサシートの形態で基板300の上部面に配置されてもよい。
客体500を介してカバー層100の表面に圧力を印加する場合、カバー層100及びディスプレイパネル200Aは撓んだり押圧され得る。これにより、第1センサ450と第2センサ460との間の距離dが減少し得る。このような場合、前記距離dの減少により第1センサ450と第2センサ460との間の相互静電容量は増加し得る。したがって、受信センサを介して取得される感知信号から相互静電容量の増加量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、図4eにおいて第1センサ450と第2センサ460とは互いに異なる層に形成されるので、第1センサ450及び第2センサ460はくし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、第1センサ450及び第2センサ460の何れか一つは、一つの板(例えば、四角板)形状を有してもよく、他の一つは図16dに示されたように、複数のセンサが一定の間隔を置いて格子状に配置されてもよい。
本発明によるタッチ入力装置1000において、圧力センサ450、460は、ディスプレイパネル200Aに直接形成されてもよい。図5a〜図5cは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、多様なディスプレイパネルに直接形成された圧力センサの実施例を示す断面図である。
まず、図5aは、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aに形成された圧力センサ450、460を示す。具体的に、図5aに示されたように、圧力センサ450、460が第2基板層262の下面に形成されてもよい。この時、圧力センサ450、460が第2偏光層272の下面に形成されてもよい。タッチ入力装置1000に圧力が印加されると、相互静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する場合には、駆動センサ450に駆動信号が印加されて、圧力センサ450、460と離隔された基準電位層と圧力センサ450、460との距離変化によって変化する静電容量に対する情報を含む電気的信号を受信センサ460から受信する。自己静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力を検出する場合には、圧力センサ450、460に駆動信号が印加され、圧力センサ450、460と離隔された基準電位層(図示せず)と圧力センサ450、460との距離変化により、変化する静電容量に対する情報を含む電気的信号を圧力センサ450、460から受信する。
つぎに、図5bは、OLEDパネル(特に、AM−OLEDパネル)を用いるディスプレイパネル200Aの下部面に形成された圧力センサ450、460を示す。具体的に、圧力センサ450、460が第2基板層283の下面に形成されてもよい。この時、圧力を検出する方法は、図5aで説明した方法と同一である。
OLEDパネルの場合、有機物層280で光が発光するので、有機物層280の下部に配置された第2基板層283の下面に形成される圧力センサ450、460は不透明な物質で構成されてもよい。しかし、この場合、ディスプレイパネル200Aの下面に形成された圧力センサ450、460のパターンがユーザに見えることがあるため、圧力センサ450、460を第2基板層283の下面に直接形成させるために、第2基板層283の下面にブラックインクのような遮光層を塗布した後、遮光層上に圧力センサ450、460を形成させることができる。
また、図5bでは、第2基板層283の下面に圧力センサ450、460が形成されるもので示されたが、第2基板層283の下部に第3基板層が配置され、第3基板層の下面に圧力センサ450、460が形成されてもよい。特に、ディスプレイパネル200AがフレキシブルOLEDパネルである場合、第1基板層281、有機物層280及び第2基板層283で構成されたディスプレイパネル200Aが非常に薄くてよく撓むため、第2基板層283の下部に相対的によく撓まない第3基板層285を配置することができる。この時、第3基板層285の下部に遮光層を配置することも可能であり、これに対する詳しい説明は後述する。本発明の他の実施形態として、黒色で着色された基板のように遮光機能を有した基板を第3基板層285として使用することもできる。このように、第3基板が遮光機能を有した場合、別途の遮光層を配置しなくてもディスプレイパネル200Aの下部に形成された圧力センサ450のパターンがユーザに見えない。
次に、図5cは、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200A内に形成された圧力センサ450を示す。具体的に、圧力センサ450が第2基板層283の上面に形成されてもよい。この時、圧力を検出する方法は、図5aで説明した方法と同一である。
また、図5cでは、OLEDパネルを用いるディスプレイパネル200Aについて例を挙げて説明したが、LCDパネルを用いるディスプレイパネル200Aの第2基板層262の上面に圧力センサ450が形成されることも可能である。
また、図5a〜図5cでは、圧力センサ450が第2基板層262、283の上面又は下面に形成されることについて説明したが、圧力センサ450が第1基板層261、281の上面又は下面に形成されることも可能である。
次に、前述したように、特に図5bの実施形態によるディスプレイパネル200Aの下面に圧力センサ450を形成しようとする場合、ディスプレイパネル200AがOLEDパネルである場合に有機物層280で光が発光するので、有機物層280の下部に配置された第2基板層283の下面に形成される圧力センサ450が不透明な物質で構成される場合、ディスプレイパネル200Aの下面に形成された圧力センサ450のパターンがユーザに見えるようになる。このような圧力センサ450のパターンが見られないようにするために別途の遮光層を配置する必要がある。
以下、図6a〜図6fでは、このような遮光層の配置によるディスプレイパネル200Aの形態について示し、図7a〜図7dでは、第1工程によるディスプレイパネル200Aの一面に圧力センサ450を形成する過程について示し、図15a〜図15dでは、第2工程によるディスプレイパネル200Aの一面に圧力センサ450を形成する過程について示し、関連説明は下で述べる。
具体的に、本発明の実施形態によれば、図6a〜図6fの遮光層の配置によるディスプレイパネル200Aの形態は、図7a〜図7dによる第1工程によって製作されてもよく、図15a〜図15dによる第2工程によって製作されてもよい。
本発明の一実施形態によれば、図6aに示したように、第2基板層283の下部にブラックインクのような遮光層284を配置した後、遮光層284の下面に圧力センサ450を形成させることができる。
または、本発明の他の実施形態により、図6bに示したように、圧力センサ450を先ず第2基板層283の下面に直接接触して形成した後、圧力センサ450が形成された第2基板層283の下部に遮光層284を配置することもできる。
本発明の他の実施形態によれば、図6cに示したように、ディスプレイパネル200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく、この時、第3基板層285の下部にブラックインクのような遮光層284を配置した後、遮光層284の下面に圧力センサ450を形成させることができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図6dに示したように、ディスプレイパネル200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく、この時、圧力センサ450を先ず第3基板層285の下面に直接接触して形成した後、圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配置することもできる。
また、本発明の他の実施形態によれば、図6eに示したように、ディスプレイパネル200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく、この時、圧力センサ450は第3基板層285の下面に直接接触して形成し、遮光層284は第2基板層283と第3基板層285との間に配置することもできる。
最後に、本発明の他の実施形態によれば、図6fに示したように、ディスプレイパネル200Aは第2基板層283の下部に配置される第3基板層285をさらに含んでもよく、この時、遮光層284は第3基板層285の下部に配置され、圧力センサ450は第2基板層283と第3基板層285との間に配置することもできる。
前述した6つの実施形態において、遮光層は黒色インクだけでなく、黒色フィルム、黒色の両面接着テープ(DAT:Double Adhesive Tape)、又は、タッチ入力装置に対する衝撃を吸収する黒色の弾性物質を含んでもよい。この時、実施形態による弾性物質(又は、弾性フォーム)は、衝撃が印加された際に押圧されるなど、形態が変わり得る柔軟性を有することにより、衝撃吸収の役割を遂行しつつも復原力を持って圧力検出に対する性能の均一性を提供することができ、例えば、ポリウレタン(Polyurethane)、ポリエステル(Polyester)、ポリプロピレン(Polypropylene)、アクリル(Acrylic)のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。
本発明の実施形態による「黒色」とは、光の反射がない完全な黒い色を意味し得るが、所定の臨界値の範囲内で黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した黒い色を意味することもある。例えば、前者の場合、100パーセント完全な黒い色を意味し、後者の場合、既に設定された所定の臨界値の範囲内(例えば、30パーセントの範囲)で黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した黒い色を意味し得る。後者の場合であれば、圧力センサ450が約70パーセント程度の黒色の明度又は彩度のみを有していても、光から圧力センサ450を遮蔽することができる。言い換えれば、ここで所定の臨界値の範囲は、光から圧力センサ450を遮蔽できる程度の範囲であり得る。
一方、図7a〜図7dは、本発明によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネル200Aの一面に圧力センサを形成する第1工程を示す。
まず、図7aに示されたように、第2基板層283の下面が上部を向くように第2基板層283を反転させて、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させる。圧力センサ450を形成させる方法は多様であり、いくつかの方法について記述することにする。
第1に、フォトリソグラフィ(photolithography)による圧力センサ形成方法がある。先ず、第2基板層283を反転させる。この時、第2基板層283に超純水(De-Ionized water)を用いて表面に付着している不純物を除去する洗浄工程が事前に成され得る。その後、圧力センサ450として利用可能な蒸着物を、物理的蒸着(physical vapor deposition)、又は、化学的蒸着(chemical vapor deposition)を介して第2基板層283の下面に蒸着させる。前記蒸着物は、Al、Mo、AlNd、MoTi、ITOなどの金属であってもよく、ドーピングされた単結晶シリコンなど半導体工程に使用される物質であってもよい。その次に、スピンコーティング(spin coating)、スリットダイコーティング(slit die coating)、スクリーン印刷(screen printing)、DFR(dry film resist)ラミネーティングなどの工程を用いてフォトレジスト(photo resist)を第2基板層283の下面にコーティングさせる。フォトレジストが配置された第2基板層283の下面にマスク(mask)上のパターンを紫外線UVを用いて、前記フォトレジストを露光させる。この時、用いられるフォトレジストがポジティブフォトレジスト(positive PR)であれば、光が露出した部分が化学的な分解によって露光後に現像液で洗われていくことになり、ネガティブフォトレジスト(negative PR)であれば、光が露出した部分が化学的に結合し、露光後に光が露出しなかった部分が現像液で洗われていくことになる。露光したパターンを現像液(developer)を用いて現像し、露光した部位のフォトレジストを除去する。この時、現像液として、亜硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリを混合した水溶液を用いることができる。次の段階として、塩化物混合気体、フッ酸、酢酸などで圧力センサ450膜のパターン部位を溶かして回路を形成した後、エッチング工程を介してパターンを形成した後、第2基板層283の表面に残留するフォトレジストを除去する。最後に、再び超純水を用いて第2基板層283の表面に存在する不純物を除去することで、圧力センサ450が形成される。この方法は、パターンの線がきれいであり、微細パターンを具現できるという長所がある。
第2に、エッチングレジスト(etching resist)を用いた圧力センサ形成方法がある。エッチングレジストは、部分的にエッチングを防止する目的で配置された被膜又はその材料をいい、有機物、無機物、金属などが用いられる。先ず、第2基板層283に対して超純水を用いて表面の不純物を除去する。その後、圧力センサ450として利用可能な蒸着物を、物理的蒸着又は化学的蒸着を用いて第2基板層283の下面に蒸着させる。前記蒸着物は、Al、Mo、AlNd、MoTi、ITOなどの金属であってもよく、ドーピングされた単結晶シリコンなど半導体工程に使用される物質であってもよい。そして、スクリーン印刷(screen printing)、グラビアコーティング(gravure coating)、インクジェットコーティング(inkjet coating)などを用いて第2基板層283の上にエッチングレジストをコーティングする。エッチングレジストがコーティングされれば乾燥工程を経てエッチング段階に移る。すなわち、塩化物混合気体、フッ酸、酢酸などのエッチング液で第2基板層283の下面に蒸着された圧力センサ450のパターン部位を溶かして回路を形成させる。その後、第2基板層283の表面に残留しているエッチングレジストを除去する。この方法は、高価な露光機が必要ないため、相対的に安く圧力センサを形成することができる。
第3に、エッチングペースト(etching paste)を用いた圧力センサ形成方法がある。第2基板層283の下面に蒸着物が蒸着すれば、スクリーン印刷(screen printing)、グラビアコーティング(gravure coating)、インクジェットコーティング(inkjet coating)などを用いて第2基板層283の上にエッチングペーストをコーティングする。その後、エッチングペーストのエッチング率を高めるために、80〜120℃の高温で約5〜10分間加熱させる。その次に、洗浄工程を経れば、第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成される。ただし、これとは異なり、加熱工程を経た後、エッチングペーストを完全に乾燥させる工程をさらに含んでも構わない。3番目の方法は工程が単純であり、材料費を節減できるという長所がある。また、乾燥工程をさらに含む場合、微細なパターンを形成できるという長所がある。
前記方法により、第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成されれば、圧力センサ450上に絶縁層(insulator)600を形成させる。これは、第2基板層283の下面に形成された圧力センサ450を保護する機能を有する。絶縁層の形成も、上で言及した方法によって成され得る。簡略に説明すると、物理的又は化学的蒸着工程を介して圧力センサ450上に絶縁体を蒸着させ、フォトレジストをコーティングした後に乾燥し、露光工程を経た後にエッチングする。最後に、残留するフォトレジストを除去するフォトレジストストリップ工程を介して圧力センサパターンを完成する。ここで、絶縁体はSiNx、SiOxなどの材料を用いることができる。
その次に、工程のうち圧力センサ450のパターンを保護するため、保護層610を形成するが、保護層610の形成はコーティングや付着を介して成され得る。この時、保護層610は、低い硬度を有するTFTなどの要素を保護するために、各層を保護できる硬度が高い材料であることが好ましい。その後、再び第2基板層283の上面が上部を向くように第2基板層283を反転させる。図7bは、保護層610を形成した後、第2基板層283を元の位置に反転させた状態を示す。
図7cの過程では、第2基板層283の上部面に積層されるディスプレイパネル200Aの構成が形成される。図7cでは、OLEDパネルを想定して示されたため、TFTレイヤ620が形成されるもので示された。TFTレイヤ620には、OLEDパネル(特に、AM−OLEDパネル)に含まれる基本的な構成が含まれる。すなわち、OLEDパネルと関連して上で説明している、カソード、有機物層、及びアノードの構成をはじめとして、TFT電極を含んでもよく、これらを積層させるための各種要素(例:OC(over coat)、PAS(passivation)、ILD(inter-layer dielectric)、GI(gate insulator)、LS(light shield)などが形成され得る。これは、多様なOLEDパネル形成工程によって成され得る。
これとは異なり、LCDパネルであれば、液晶層を含む各種要素が図7cのTFTレイヤ620を代替することができるだろう。
最後に、図7dのように、TFTレイヤ620の上に第1基板層281を形成させ、図7bで形成させた保護層610を化学的あるいは物理的に除去すれば、下部面に圧力センサ450が形成されたディスプレイパネル200Aが製造される。
以上の方法で、LCDパネルあるいはOLEDパネルを用いるディスプレイパネル200Aの下部面に圧力センサ450が形成されれば、タッチ圧力の検出が可能なタッチ入力装置1000の厚さをさらに薄くすることができ、製造コストも下げることができる効果を図ることになる。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法で前述した方式以外にグラビア(Gravure)印刷方式(又は、ローラ印刷方式)がある。
グラビア印刷方式は、グラビアオフセット(Gravure offset)印刷方式とリバースオフセット(Reverse offset)印刷方式を含み、グラビアオフセット印刷方式はロールタイプ(Roll type)印刷方式とシートタイプ(Sheet type)印刷方式を含む。以下、図面を参照して、グラビアオフセット印刷方式であるロールタイプ印刷方式とシートタイプ印刷方式、及びリバースオフセット印刷方式を順に説明する。
図8は、ロールタイプ印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図8を参照すると、グラビアロール(Gravure Roll)810に形成された溝815に注入ユニット(injection unit)820を用いて圧力センサ形成物質を注入する。ここで、ブレード(blade)830を用いて溝815の中に圧力センサ形成物質が満たされるようにする。ここで、溝815の形状は、反転された第2基板層283の下面に印刷される圧力センサ450の形状と対応し、ブレード830は溝815の外にあふれる超過分量の圧力センサ形成物質を除去すると共に、溝815の中に圧力センサ形成物質を押し込む役割をする。そして、注入ユニット820とブレード830は、グラビアロール810の周囲に固定設置され、グラビアロール810は反時計回りに回転する。
グラビアロール810を回転させてグラビアロール810の溝815に満たされた圧力センサパターンMを転写ロール850のブランケット(Blanket)855に転写させる。転写ロール850の回転方向はグラビアロール810の回転方向と反対であり、ブランケット855は所定の粘性を有する樹脂、特に、シリコン系樹脂であってもよい。
転写ロール850を回転させて転写ロール850のブランケット855に転写された圧力センサパターンMを第2基板層283に転写させる。これで、反転された第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成され得る。
このような図8に示されたロールタイプ印刷方式は、図9及び図10に示された方式と比較して量産性が良く、ストライプ(stripe)形状の圧力センサやメッシュ(mesh)形状の圧力センサのようなシンプルな形状の圧力センサを形成するのに有利であるという利点がある。
図9は、シートタイプ印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図9を参照すると、クリシェ板(Cliche plate)910の溝915に圧力センサ形成物質を注入し、溝915に圧力センサパターンMを形成する。
そして、クリシェ板910の上にブランケット(blanket)955を含む転写ロール950を回転させて、ブランケット955に圧力センサパターンMを転写する。ここで、転写ロール950は固定された状態で回転だけして、クリシェ板910が転写ロール950の下において移動することもでき、クリシェ板910は固定されて、転写ロール950がクリシェ板910の上において回転と共に移動することもできる。溝915の形状は、反転された第2基板層283の下面に印刷される圧力センサ450の形状と対応する。そして、ブランケット955は、所定の粘性を有する樹脂、特に、シリコン系樹脂であってもよい。
転写ロール950のブランケット955に圧力センサパターンMが転写されれば、転写ロール950を第2基板層283の上で回転させて第2基板層283の下面に圧力センサパターンMが転写されるようにする。そして、反転された第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成され得る。ここで、転写ロール950は、固定された状態で回転だけして、第2基板層283が転写ロール950の下において移動することもでき、第2基板層283は固定されて、転写ロール950が第2基板層283の上において回転と共に移動することもできる。
このような図9に示されたシートタイプ印刷方式は、図8及び図10に示された方式と比較して印刷精度が高く、圧力センサ形成物質(例えば、インク)の消費量も少ないという利点がある。
図10は、リバースオフセット印刷方式を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図10を参照すると、突起1015を含むクリシェ板(Cliche plate)1010の上でブランケット(blanket)1055を含む転写ロール1050を回転させてブランケット1055の外面全体にコーティングされた圧力センサ形成物質層Lから圧力センサパターンMを加工する。ブランケット1055の外面全体にコーティングされた圧力センサ形成物質層Lにおいて突起1015と接触する部分は突起1015に転写し、接触しない残りの部分はブランケット1055にそのまま残ることになるので、ブランケット1055には突起1015により一部分が除去された所定の圧力センサパターンMが形成され得る。ここで、転写ロール1050は固定された状態で回転だけして、クリシェ板1010が転写ロール1050の下において移動することもでき、クリシェ板1010は固定されて、転写ロール1050がクリシェ板1010の上において回転と共に移動することもできる。突起1015の形状は、反転された第2基板層283の下面に印刷される圧力センサ450の形状と対応する。そして、ブランケット1055は、所定の粘性を有する樹脂、特に、シリコン系樹脂であってもよい。
転写ロール1050のブランケット1055に圧力センサパターンMが加工されれば、転写ロール1050を第2基板層283の上において回転させ、第2基板層283の下面に圧力センサパターンMが転写されるようにする。このような過程を介して、反転された第2基板層283の下面に圧力センサ450が形成され得る。ここで、転写ロール1050は固定された状態で回転だけして、第2基板層283が転写ロール1050の下において移動することもでき、第2基板層283は固定されて、転写ロール1050が第2基板層283の上において回転と共に移動することもできる。
このような図10に示されたリバースオフセット印刷方式は、図8〜図9に示された方式と比較して大面積の圧力センサを形成する際に有利であるという利点がある。
図8〜図10に示されたグラビア印刷方式を用いれば、第2基板層283に圧力センサ450を直接印刷して形成することができる。このようなグラビア印刷方式は、解像度(resolution)は上述したフォトリソグラフィ、エッチングレジスト、エッチングペースト方式より多少劣るが、圧力センサの形成過程が上述した方式より単純で量産性に優れるという利点がある。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてインクジェット印刷法(Inkjet Printing)がある。
インクジェット印刷法は、圧力センサ450形成物質である液滴(直径30μm以下)を吐出させて第2基板層283に圧力センサ450をパターニングする方法である。
インクジェット印刷法は、非接触式方式で、小さい体積に複雑な形状を具現することができるものに適している。インクジェット印刷法の長所は、工程が簡単で設備コスト及び製造コストを下げることができ、材料を所望するパターンの位置に堆積させ、原則的に材料の損失がないので原料の浪費がなく、環境的な負荷が少ない。また、フォトリソグラフィのように現像及びエッチングなどの工程が必要ないため、化学的な影響で基板や材料の特性が劣化する場合がないだけでなく、非接触式印刷方式であるため接触によるデバイス損傷がなく、凹凸がある基板へのパターンも可能である。また、注文(on demand)方式で印刷する場合、パターン形状をコンピュータで直接編集して変更できるという利点がある。
インクジェット印刷法は、連続的に液滴を吐出させる連続的な(continuous)方式と、選択的に液滴を吐出させる注文(on demand)方式に分かれる。連続的な(continuous)方式は、一般的に装置が大型であり、印刷品位が低くてカラー化に適切でないため、主に低解像度のマーキングに使用される。高解像度のパターニングを目的とする場合は注文(on demand)方式が対象になる。
注文(On demand)方式のインクジェット印刷法としては、圧電(piezo)方式とバブルジェット方式(thermal方式)がある。圧電(Piezo)方式は、インク室を圧電素子(電圧を印加すれば変形する素子)に変えて体積を変化させ、インク室内のインクに圧力を与えればノズルを介して吐出されるものであり、バブルジェット方式は、インクに熱を加えて瞬間的に気泡を発生させ、その圧力でインクが吐出されるものである。バブルジェット方式は、小型化及び高密度化しやすく、ヘッドの費用も安いため、オフィス用として最も適した方式である。ただし、熱が加えられるため、ヘッドの耐久寿命が短く、溶媒の沸点の影響やインク材料への熱ダメージが避けられないため、使用できるインクが限定されるという問題点がある。これに比べて圧電(piezo)方式は、高密度化とヘッド費用の側面からはバブル方式よりは劣るが、インクに熱を加えないため、ヘッドの寿命及びインクのフレキシビリティ(flexibility)の側面からは優れていて、オフィス用以外の商業印刷や工業印刷、デバイス製作にはさらに適した方式と言える。
図11は、インクジェット印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図11を参照すると、ノズル1110を介して吐出された微細な液滴1150が空中に飛んで第2基板層283の表面に付着し、溶媒が乾燥して固形成分が固着されることにより圧力センサ450が形成される。
液滴1150の大きさは、数pl〜数十pl、直径は10μm前後である。液滴1150は、第2基板層283の一面に衝突して付着し所定のパターンを形成する。形成されるパターンの解像度を決定する主な因子は、液滴1150の大きさと湿潤性である。第2基板層283に落ちた液滴1150は、第2基板層283の上において2次元的に広がって最終的に液滴1150より大きいサイズの圧力センサ450になるが、液滴1150が広がるのは第2基板層283に衝突する時の運動エネルギーと溶媒の湿潤性に依存する。液滴1150が極めて微細な場合には、運動エネルギーの影響は非常に小さくなって湿潤性が支配的になる。液滴1150の湿潤性が低く湿潤角が大きいほど液滴1150の拡大が抑制され、微細な圧力センサ450を印刷することができる。しかし、湿潤角が非常に大きければ、液滴1150は撥ねて固まることになり、圧力センサ450が形成されないこともある。したがって、高解像度の圧力センサ450を得るためには、適当な湿潤角が得られるように溶媒の選択や第2基板層283の表面状態の制御が必要である。湿潤角は、約30〜70度であるのが好ましい。第2基板層283に付着した液滴1150は、溶媒が蒸発して圧力センサ450が固定されるが、この段階で液滴1150の大きさが微細であり乾燥速度が速い。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてスクリーン印刷法(Screen Printing)がある。
図12は、スクリーン印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
スクリーン印刷法は、インクジェットプリンティングと同様に、材料の損失が少ない工程である。
図12を参照すると、強い張力で引っ張られたスクリーン(Screen)1210の上に圧力センサ形成物質であるペースト(paste)1230を載置してスキージー(squeegee)1250を押さえ付けて移動させ、ペースト1230をスクリーン1210のメッシュ(mesh)を介して第2基板層283の表面に押し出して転写する工程である。
図12において、図面符号1215はスクリーンフレーム(screen frame)であり、図面符号1270はプラスチックエマルジョン(plastic emulsion)であり、図面符号1280は第2基板層283が装着されるネスト(Nest)であり、図面符号1290はフラッドブレード(flood blade)である。
スクリーン1210は、微細な圧力センサ450のためにメッシュ(mesh)の材質はステンレス金属であってもよい。ペースト1230は適当な粘度が必要であるため、金属粉末や半導体などの基本材料に樹脂や溶剤などが分散されたものであってもよい。スクリーン印刷法は、スクリーン1210と第2基板層283との間に数mmの間隔を維持してスキージー1250が通過する瞬間にスクリーン1210が第2基板層283と接触してペースト1230を転写する方式で、接触型印刷方式ではあるが、接触を介した第2基板層283の影響はほとんどない。
スクリーン印刷法は、ローリング、吐出、板分離、レベリングなど4つの基本過程を経て進められる。ローリングとは、スクリーン1210の上でペースト1230が移動するスキージー1250により前方に回転することになるもので、ペースト1230の粘度を一定に安定化させる役割をし、均一な薄膜を得るのに重要な過程である。吐出過程は、ペースト1230がスキージー1250に押されてスクリーン1210のメッシュの間を通過して第2基板層283の表面に押し出されてくる過程で、吐出の力は、スキージー1250のスクリーン1210との角度と移動速度に依存してスキージー1250の角度が小さく速度が遅れるほど吐出力は大きくなる。板分離過程は、ペースト1230が第2基板層283の表面に到達した後にスクリーン1210が第2基板層283から離れる段階として、解像力と連続印刷性を決定する非常に重要な過程である。スクリーン1210を通過して第2基板層283に達したペースト1230は、スクリーン1210と第2基板層283に挟まれた状態では拡散して広がるので、直ちにスクリーン1210から離れることが好ましい。そのためには、スクリーン1210が高い張力で引っ張られなければならない必要がある。第2基板層283の上に吐出されて板分離されたペースト1230は、流動性があって圧力センサ450が変化する可能性があり、メッシュの跡やピンホールなどが生じることになるが、時間が経過しながら溶媒の蒸発などによって粘度が増加して流動性を失うことになり、最終的に圧力センサ450を完成することになる。このような過程をレベリングという。
スクリーン印刷法による圧力センサ450の印刷条件は、次の4つによって左右される。(1)安定して板分離するためのクリアランス、(2)ペースト1230を吐出させるためのスキージー1250の角度、(3)ペースト1230の吐出と板分離の速度に影響を与えるスキージー1250の速度、(4)スクリーン1210の上のペースト1230をかき出すスキージー1250の圧力などがそれである。
印刷される圧力センサ450の厚さは、スクリーン1210のメッシュの厚さと開口率の積である吐出量で決定され、圧力センサ450の精度は、メッシュの細かさに依存する。板分離を早くするためにスクリーン1210は強い張力で引っ張られる必要があるが、薄いメッシュを有するスクリーン1210を用いて微細なパターニングをする場合、薄いメッシュを有するスクリーン1210が耐え得るサイズ安定性の限界を超えることがあるが、約16μmのワイヤーを使用したスクリーン1210を用いれば、20μm以下の線幅を有する圧力センサ450のパターニングも可能である。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法としてフレキソ印刷法(Flexography)がある。
図13は、フレキソ印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図13を参照すると、供給部1310から供給される圧力センサ形成物質である、インクを均一なグレーティング(grating)を有するアニロックスロール(Anilox roller)1320の上に塗布し、ドクターブレード(図示せず)を用いてアニロックスロール1320の表面に均一に広げる。次に、アニロックスロール1320の表面に広げられたインクをプリンティングシリンダ1330に装着された柔軟な(soft)プリンティング基板1340に陽刻されたパターンで転写する。そして、柔軟なプリンティング基板1340に転写されたインクを硬い(hard)印刷ロール1350の回転によって移動する第2基板層283の表面にプリンティングして圧力センサ450を形成する。
図13に示されたフレキソ印刷法は、第2基板層283に印刷される圧力センサ450の厚さをアニロックスロール1320の気孔の大きさと密度によって調節することができ、均一な薄膜の形成が可能であるという長所がある。また、パターニングされた圧力センサ450の形状を変えれば塗布される位置や範囲を精密に調節することができ、フレキシブル基板を用いた印刷にも適用が可能であるという長所がある。
このようなフレキソ印刷法は、LCDの配向膜を塗布する手段として用いられるが、フレキソ印刷法を介して均一な厚さのポリイミド配向膜を形成し、ラビング(rubbing)する方法を用いている。一方、第2基板層283の大きさが大型化されることによって、第6世代(1500×1800)以降の第2基板層283では、印刷ロール1350が移動する形態に変更されてもよい。
また、第2基板層283に圧力センサ450を形成させる方法として転写印刷法(Transfer Printing)がある。転写印刷法は、レーザ転写(laser transfer)印刷法と熱転写(thermal transfer)印刷法を含む。
図14は、レーザ転写印刷法を用いて第2基板層283に圧力センサ450を形成する方法を説明するための図面である。
図14を参照すると、供給部1410に格納された圧力センサ形成物質である、インクがポンプ1430によりインクステーション1440に供給される。ここで、供給部1410には、インクの粘度(viscosity)と温度(temperature)を制御するための制御器1420が設けられてもよい。
インクステーション1440に存在するインクは、ローラ1450により透明循環ベルト(Transparent endless belt)1460の一面にコーティングされる。ここで、透明循環ベルト1460は、多数のガイドローラ(Guide roller)1470によって回転する。
透明循環ベルト1460がガイドローラ1470によって回転する間にレーザ1480を透明循環ベルト1460に加えてインクを透明循環ベルト1460から第2基板層283の表面に転写する。レーザ1480を制御することでレーザ1480によって発生した熱とレーザの圧力によって所定のインクが第2基板層283に転写される。転写されたインクが圧力センサ450となる。ここで、第2基板層283は、ハンドリングシステム(Handling system)1490により所定のプリント方向(print direction)に移送される。一方、図面に示さなかったが、熱転写印刷法は、図14に示されたレーザ転写法と類似の方法として、インクがコーティングされた透明循環ベルトに高い温度の熱を放出する放熱素子を加えて第2基板層283の表面に所定のパターンを有する圧力センサ450を形成する方法である。
レーザ転写印刷法と熱転写印刷法を含む転写印刷法は、第2基板層283に転写された圧力センサ450の精度を約±2.5μm程度に非常に精密に形成できるという長所がある。
以上では、圧力センサ450が形成されたディスプレイパネル200Aの製造工程について説明したが、その順序が変わっても構わず、そのうちの何れか一つの過程が省略されてもよい。例えば、図7a〜図7d及び図8〜図14の工程においては、第1工程による第2基板層283をまず反転させて第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成した後、第2基板層283を再び元の位置に反転させた後、TFTレイヤ620及び第1基板層281を形成させることを算定して説明したが、その順序が変わってもよい。
例えば、図7a〜図7dで説明された蒸着工程を用いて圧力センサ450を形成させる時、蒸着物(圧力センサ)がシリコンなどである場合には、高温の工程条件が必要である。この場合、第2基板層283の上面に形成されるTFTレイヤ620にはメタル層が含まれているので、TFTレイヤ620を形成した後に圧力センサ450を形成することになれば、高温の工程環境によってTFTレイヤ620に含まれたメタル層が損傷する恐れがある。したがって、このような場合には、図7a〜図7dに説明したように、まず第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成した後、TFTレイヤ620を形成させることが好ましい。
しかし、圧力センサ450の組成物がメタルである場合には、第2工程によりTFTレイヤ620を形成した後に圧力センサ450を形成させることが好ましい。TFTレイヤ620の形成時に、やはり同様にシリコン蒸着などの高温の工程条件が要求されるため、圧力センサ450をまず形成することになれば、TFTレイヤ620の形成時に圧力センサ450が損傷する恐れがある。したがって、この場合には、まずTFTレイヤ620を形成した後、第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させることが好ましい。
具体的に、第2工程を経た図15a〜図15dに示したところによれば、まず第2基板層283の上面にTFTレイヤ620を形成させて、その次にTFTレイヤ620の上に第1基板層281を形成させた後、第2基板層283の下面が上部を向くように第1基板層281、TFTレイヤ620、及び第2基板層283で構成されたディスプレイパネル200Aを反転させる。その次に、上述した方法で圧力センサ450を上部を向いた第2基板層283の下面に形成させることができる。この時、ディスプレイパネル200Aの上部に第1偏光層282まで配置された状態のディスプレイモジュール200を反転させて圧力センサ450を形成させることもできる。
この時、図15a〜図15dは、蒸着工程によって圧力センサ450を形成する方法を説明するための図7a〜図7dを用いて説明したが、これに限定されず、図8〜図14に示された他の工程によって圧力センサ450を形成する方法にも同様に適用されてもよい。すなわち、図8〜図14に示された他の工程によっても、ディスプレイパネル200Aの第2基板層283、TFTレイヤ620、及び第1基板層281を全て形成した後、第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させることができる。
さらに、エッチングレジスト、エッチングペーストなどの圧力センサ形成方法、又は、図8〜図14に示された圧力センサ形成方法は、前述した第2基板層283に圧力センサ450を形成する場合だけでなく、第3基板層285に圧力センサ450を形成する場合にも同一/同様に適用され得る。
ここで、前述したように、本発明の実施形態により、図6a〜図6fの遮光層の配置によるディスプレイパネル200Aの形態は、図7a〜図7dによる第1工程によって製作されてもよく、図15a〜図15dによる第2工程によって製作されてもよい。
具体的に、図6aに示されたように、図7による第1工程を用いて、上部を向いた第2基板層283の下部に遮光層284をまず配置させて、その次に、上部を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成した後、圧力センサ450が形成された遮光層284及び第2基板層283を反転させることができる。そして、反転された第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層280を形成した後、液晶層又は有機物層280の第1基板層281を形成することができる。
反面、図6aに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層280を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成した後、第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転させ、上部を向いた第2基板層283の下部に遮光層284を配置させた後、上部を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成することができる。
本発明の他の実施形態である図6bに示したように、図7による第1工程を用いて、まず、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成し、上部を向いた圧力センサ450が形成された第2基板層283の下部に遮光層284を配置させることができる。その後、遮光層284及び圧力センサ450が形成された第2基板層283を反転させ、反転された第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層280を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成することができる。
反面、図6bに示した圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層281を形成した後、第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転させることができる。その後、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成した後、上部を向いた圧力センサ450が形成された第2基板層283の下部に遮光層284を配置させることができる。
今までは、第2基板層283の下部に遮光層284と圧力センサ450を形成する方法について記述したが、以下では、第3基板層285の下部に遮光層284と圧力センサ450を形成する方法について記述する。
本発明の他の実施形態である図6cに示したように、図7による第1工程を用いて、まず、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置させ、上部を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成した後、圧力センサ450が形成された遮光層284及び第3基板層285を反転させることができる。その後、反転された第3基板層285の上部に第2基板層、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させることができる。
反面、図6cに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層280を形成し、液晶層又は有機物層280の上部に第1基板層を形成した後、第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転させることができる。その後、反転された第2基板層283の下部に第3基板層285を配置させ、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置させた後、上部を向いた遮光層284の下面に圧力センサ450を形成することができる。
本発明の他の実施形態である図6dに示したように、図7による第1工程を用いて、まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、上部を向いた圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配置させた後、遮光層284と第3基板層285を反転させることができる。その後、反転された第3基板層285の上部に第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させることができる。
反面、図6dに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、前記第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層281を形成した後、第2基板層283、液晶層又は有機物層280、及び第1基板層281を含むパネルを反転させることができる。その後、反転された第2基板層283の下部に第3基板層285を配置させた後、上部を向いた前記第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、上部を向いた圧力センサ450が形成された第3基板層285の下部に遮光層284を配置させることができる。
また、一方、本発明の他の実施形態である図6eに示されたように、図7による第1工程を用いて、まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、圧力センサ450が形成された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板層285の上部に遮光層284、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させることができる。
これと異なるように、まず、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成し、圧力センサ450が形成された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板層285の上部に遮光層284を配置させ、遮光層284の上部に第2基板層283、前記液晶層又は有機物層、及び前記第1基板層281で構成されたパネルを配置させることもできる。
反面、図6eに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、上部を向いた第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層281を形成し、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281を含むディスプレイパネルを反転させた後、上部を向いた第2基板層283の下部に遮光層284を配置させ、上部を向いた遮光層284の下部に第3基板層285を配置させ、上部を向いた第3基板層285の下面に圧力センサ450を形成することができる。
また、一方、本発明の他の実施形態である図6fに示されたように、図7による第1工程を用いて、上部を向いた前記第3基板層285の下面に遮光層284を形成し、遮光層284が形成された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板層285の上部に圧力センサ450、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させることができる。
これと異なるように、まず、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置し、遮光層284が配置された第3基板層285を反転させた後、反転された第3基板層285の上面に圧力センサ450を形成させた後、圧力センサ450の上面に第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281で構成されたパネルを配置させることができる。
反面、図6fに示された圧力センサが形成されたディスプレイパネルを、図15による第2工程を用いて形成することもできる。まず、上部を向いた第2基板層283の上面に液晶層又は有機物層を形成し、液晶層又は有機物層の上部に第1基板層を形成し、第2基板層283、液晶層又は有機物層、及び第1基板層281を含むディスプレイパネルを反転させた後、上部を向いた第2基板層283の下面に圧力センサ450を形成させ、上部を向いた圧力センサ450の下部に第3基板層を配置させ、上部を向いた第3基板層285の下部に遮光層284を配置することができる。
一方、本発明によるタッチ入力装置に用いられるタッチ圧力を感知できる圧力センサ450は、圧力電極又はストレインゲージを含んでもよい。そして、タッチ入力装置に対するタッチ圧力によりディスプレイモジュールが撓み、撓みによる圧力センサ450の電気的特性に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
圧力センサ450が圧力電極である場合、タッチ入力装置は、圧力電極と所定の距離離隔して形成された基準電位層(例えば、基板300)を含み、圧力電極と基準電位層との間の距離に応じて変わる静電容量に基づいてタッチ圧力を検出することができる。反面、圧力センサ450が図17のようなストレインゲージである場合、タッチ圧力によるストレインゲージの抵抗値の変化に基づいてタッチ圧力を検出することができる。
図17は、本発明によるタッチ入力装置に用いられるタッチ圧力を感知できる例示的な圧力センサ450の平面図である。この場合、圧力センサ450はストレインゲージ(strain gauge)であってもよい。ストレインゲージは、ストレインの量に比例して電気抵抗が変わる装置で、一般的に金属が結合されたストレインゲージが使用されてもよい。
ストレインゲージに使用され得る材料としては、透明物質として、伝導性高分子(PEDOT:polyethyleneioxythiophene)、ITO(indium tin oxide)、ATO(Antimony tin oxide)、炭素ナノチューブ(CNT:carbon nanotubes)、グラフェン(graphene)、酸化ガリウム亜鉛(gallium zinc oxide)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO:indium gallium zinc oxide)、酸化スズ(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ガリウム(Ga2O3)、酸化カドミウム(CdO)、その他のドーピングされた金属酸化物、圧電抵抗素子(piezoresistive element)、圧電抵抗半導体物質(piezoresistive semiconductor materials)、圧電抵抗金属物質(piezoresistive metal material)、銀ナノワイヤ(silver nanowire)、白金ナノワイヤ(platinum nanowire)、ニッケルナノワイヤ(nickel nanowire)、その他の金属ナノワイヤ(metallic nanowires)などが使用されてもよい。不透明物質としては、銀インク(silver ink)、銅(copper)、銀ナノ(nano silver)、炭素ナノチューブ(CNT:carbon nanotube)、コンスタンタン合金(Constantan alloy)、カルマ合金(Karma alloys)、ドーピングされた多結晶質シリコン(polycrystalline silicon)、ドーピングされた非結晶質シリコン(amorphous silicon)、ドーピングされた単結晶シリコン(single crystal silicon)、ドーピングされたその他の半導体物質(semiconductor material)などが使用されてもよい。
以上において、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の一つの実施形態に含まれ、必ずしも一つの実施形態にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施形態において例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野における通常の知識を有する者によって、他の実施形態に対しても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせや変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
また、以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (7)

  1. タッチ入力装置において、
    第1基板層、前記第1基板層の下部に配置される第2基板層、前記第1基板層と前記第2基板層との間に配置される液晶層又は有機物層、及び前記第2基板層の下部に配置されて相対的によく撓まない第3基板層を含むディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルの下部に配置されて前記タッチ入力装置に対するタッチ圧力を検出するための圧力センサと、
    前記圧力センサを光から遮蔽するための遮光層と、を含み、
    前記遮光層は、前記第3基板層の下部に配置され、
    前記圧力センサは、前記遮光層の下部に配置される、
    タッチ入力装置。
  2. 前記遮光層は、黒色インク、黒色フィルム、黒色の両面接着テープ(DAT:Double Adhesive Tape)又は前記タッチ入力装置に対する衝撃を吸収する黒色の弾性物質を含む、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  3. 前記黒色は、光の反射がない第1の黒色及び前記遮光層によって光から前記圧力センサを遮蔽することができる範囲内で前記黒色と明度又は彩度のうちの少なくとも一つが相違した第2の黒色を含む、請求項に記載のタッチ入力装置。
  4. 前記第3基板層は、遮光機能を有した、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  5. 前記圧力センサは、圧力電極で構成された、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  6. 前記圧力センサは、ストレインゲージで構成された、請求項1に記載のタッチ入力装置。
  7. タッチ入力装置の製造方法であって、
    前記タッチ入力装置は、第1基板層、前記第1基板層の下部に配置される第2基板層、前記第1基板層と前記第2基板層との間に配置される液晶層又は有機物層、及び前記第2基板層の下部に配置されて相対的によく撓まない第3基板層を含むディスプレイパネル、圧力センサ、及び遮光層を含み、
    前記タッチ入力装置は、
    上部を向いた前記第3基板層の下部に前記遮光層を配置させる遮光層配置段階と、
    上部を向いた前記遮光層の下面に前記圧力センサを直接形成する圧力センサ形成段階と、
    前記圧力センサが形成された前記遮光層及び前記第3基板層を反転させる遮光層及び第3基板層反転段階と、
    反転された前記第3基板層の上部に前記第2基板層、前記液晶層又は有機物層、及び前記第1基板層で構成されたパネルを配置させるパネル配置段階と、を含んで製造される
    タッチ入力装置の製造方法。
JP2018073307A 2017-05-22 2018-04-05 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法 Active JP6793145B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0063030 2017-05-22
KR1020170063030A KR101886683B1 (ko) 2017-05-22 2017-05-22 차광층을 포함하는 터치 입력 장치 및 차광층 포함하는 터치 입력 장치 제조 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020141669A Division JP7164891B2 (ja) 2017-05-22 2020-08-25 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018198049A JP2018198049A (ja) 2018-12-13
JP6793145B2 true JP6793145B2 (ja) 2020-12-02

Family

ID=63251339

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018073307A Active JP6793145B2 (ja) 2017-05-22 2018-04-05 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法
JP2020141669A Active JP7164891B2 (ja) 2017-05-22 2020-08-25 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020141669A Active JP7164891B2 (ja) 2017-05-22 2020-08-25 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180335883A1 (ja)
JP (2) JP6793145B2 (ja)
KR (1) KR101886683B1 (ja)
CN (1) CN108958527B (ja)
WO (1) WO2018216959A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10585480B1 (en) 2016-05-10 2020-03-10 Apple Inc. Electronic device with an input device having a haptic engine
CN107315505B (zh) * 2017-06-30 2020-10-09 上海天马微电子有限公司 显示面板、触控显示装置及触控压力检测方法
US11054932B2 (en) 2017-09-06 2021-07-06 Apple Inc. Electronic device having a touch sensor, force sensor, and haptic actuator in an integrated module
KR102632927B1 (ko) * 2018-04-25 2024-02-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10936071B2 (en) 2018-08-30 2021-03-02 Apple Inc. Wearable electronic device with haptic rotatable input
US10966007B1 (en) 2018-09-25 2021-03-30 Apple Inc. Haptic output system
US11024135B1 (en) 2020-06-17 2021-06-01 Apple Inc. Portable electronic device having a haptic button assembly
TWI832208B (zh) * 2022-04-14 2024-02-11 東隆五金工業股份有限公司 微觸式面板裝置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2455208B (en) * 2006-06-09 2010-08-11 Apple Inc Touch screen liquid crystal display
KR100955339B1 (ko) 2008-04-22 2010-04-29 주식회사 애트랩 접촉 및 접근을 감지할 수 있는 디스플레이 패널과디스플레이 장치 및 이 패널을 이용하는 접촉 및 접근 감지방법
KR101500426B1 (ko) * 2008-08-26 2015-03-09 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 표시 장치
KR100976527B1 (ko) 2008-10-14 2010-08-17 하이디스 테크놀로지 주식회사 광도전체를 이용한 터치스크린 기능이 내장된 액정표시장치
JPWO2011122347A1 (ja) * 2010-03-29 2013-07-08 シャープ株式会社 タッチパネル機能付き表示装置
US9857923B2 (en) * 2011-10-27 2018-01-02 Lg Innotek Co., Ltd. Touch panel including an elastic intermediate layer
US9880653B2 (en) * 2012-04-30 2018-01-30 Corning Incorporated Pressure-sensing touch system utilizing total-internal reflection
EP2940516A4 (en) * 2012-12-27 2017-01-18 Toppan Printing Co., Ltd. Liquid crystal display device, color filter substrate, and color filter substrate production method
JP6119518B2 (ja) 2013-02-12 2017-04-26 ソニー株式会社 センサ装置、入力装置及び電子機器
KR102221154B1 (ko) * 2013-10-28 2021-03-02 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN104391614B (zh) * 2013-12-02 2017-09-22 深圳市联合瑞泰科技有限公司 凹版微移印制作触摸屏传感器的方法
KR101633923B1 (ko) * 2015-06-19 2016-06-27 주식회사 하이딥 스마트폰
KR101675254B1 (ko) * 2015-07-17 2016-11-23 (주)이미지스테크놀로지 터치스크린 일체형 표시장치
KR20170020725A (ko) * 2015-07-29 2017-02-24 주식회사 하이딥 압력 전극이 형성된 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치 및 압력 전극 형성 방법
CN104992627B (zh) * 2015-07-29 2018-11-06 敦泰电子有限公司 具有压力检测器的显示模块
CN107924647A (zh) * 2015-08-07 2018-04-17 株式会社村田制作所 显示装置
KR101727263B1 (ko) * 2015-09-09 2017-04-26 주식회사 하이딥 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 압력 검출 가능한 터치 입력 장치
JP6589479B2 (ja) * 2015-09-11 2019-10-16 株式会社村田製作所 表示装置
KR102408442B1 (ko) * 2015-10-20 2022-06-14 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치
CN106648195B (zh) * 2015-10-28 2023-07-07 敦泰电子股份有限公司 触控显示装置及其驱动方法
KR101666866B1 (ko) * 2015-12-29 2016-10-17 주식회사 하이딥 스마트폰
CN205427383U (zh) * 2016-02-22 2016-08-03 信利光电股份有限公司 一种压力感应触控屏及电子设备
JP6176368B2 (ja) * 2016-06-23 2017-08-09 ソニー株式会社 ヘッドマウントディスプレイ及び情報表示装置
US10296091B2 (en) * 2016-10-13 2019-05-21 Immersion Corporation Contextual pressure sensing haptic responses
CN108108045A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 合肥鑫晟光电科技有限公司 触控基板、触控屏及其制造方法、显示设备
KR20180090922A (ko) * 2017-02-03 2018-08-14 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020194589A (ja) 2020-12-03
CN108958527A (zh) 2018-12-07
US20180335883A1 (en) 2018-11-22
JP7164891B2 (ja) 2022-11-02
WO2018216959A1 (ko) 2018-11-29
KR101886683B1 (ko) 2018-08-09
JP2018198049A (ja) 2018-12-13
CN108958527B (zh) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6777677B2 (ja) タッチ入力装置の製造方法及びタッチ入力装置
US10809830B2 (en) Touch input device including display panel formed with strain gauge and display panel formed with strain gauge forming method
JP6793145B2 (ja) 遮光層を含むタッチ入力装置及び遮光層を含むタッチ入力装置の製造方法
JP6467449B2 (ja) タッチ入力装置
KR102018680B1 (ko) 스트레인 게이지가 형성된 디스플레이 패널을 포함하는 터치 입력 장치 및 스트레인 게이지가 형성된 디스플레이 패널 제조 방법
EP3125084B1 (en) Touch input device including display module formed with pressure sensing electrode and pressure sensing electrode forming method
KR20180121993A (ko) 압력 센서, 이를 포함하는 터치 입력 장치 및 이를 이용한 압력 검출 방법
US20190033653A1 (en) Method for forming pressure electrode on display module
KR102245679B1 (ko) 압력 전극이 형성된 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치 및 압력 전극 형성 방법
KR20170121104A (ko) 디스플레이 모듈에 압력 전극을 형성하는 방법
KR20170032273A (ko) 압력 전극이 형성된 디스플레이 모듈을 포함하는 터치 입력 장치 및 압력 전극 형성 방법
KR20170117976A (ko) 터치 입력 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190702

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190926

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200106

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200825

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20200825

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200902

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20200908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201027

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6793145

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250