JPWO2017175035A1 - 複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 - Google Patents
複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017175035A1 JPWO2017175035A1 JP2018510007A JP2018510007A JPWO2017175035A1 JP WO2017175035 A1 JPWO2017175035 A1 JP WO2017175035A1 JP 2018510007 A JP2018510007 A JP 2018510007A JP 2018510007 A JP2018510007 A JP 2018510007A JP WO2017175035 A1 JPWO2017175035 A1 JP WO2017175035A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- touch
- pressure
- electrode
- input device
- touch input
- 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.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 114
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 222
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 120
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 207
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 111
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 607
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 40
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 38
- 230000006870 function Effects 0.000 description 36
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 20
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 18
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 16
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 16
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 16
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 239000010408 film Substances 0.000 description 14
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 14
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 14
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 12
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 12
- JHJMZCXLJXRCHK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3,4,5-pentachloro-6-(3-chlorophenyl)benzene Chemical compound ClC1=CC=CC(C=2C(=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C=2Cl)Cl)=C1 JHJMZCXLJXRCHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 10
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011359 shock absorbing material Substances 0.000 description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 3
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical compound O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001621 AMOLED Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical group Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- GVFOJDIFWSDNOY-UHFFFAOYSA-N antimony tin Chemical compound [Sn].[Sb] GVFOJDIFWSDNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
- G06F3/0445—Digitisers, 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/04164—Connections between sensors and controllers, e.g. routing lines between electrodes and connection pads
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
- G06F3/0446—Digitisers, 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
- G06F3/04144—Digitisers, 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input 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
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
- G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
- G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
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)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
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であって、ディスプレイモジュールと、前記タッチ表面に対する前記タッチにより基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された圧力センサと、を含み、前記距離は、前記タッチに対する情報を含む信号を出力することができ、前記圧力センサは、複数のチャネルを形成するように複数の電極を含み、前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量およびそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいてタッチに対する圧力の大きさを検出することができる。
Description
本発明は、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ位置を検出できるように構成されたタッチ入力装置に適用され、タッチ圧力を検出できるようにする複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、キー（ｋｅｙ）、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）、及びタッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
タッチスクリーンは、タッチー感応表面（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、タッチー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、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
タッチスクリーンは、タッチー感応表面（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、タッチー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、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
本発明の目的は、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法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であって、ディスプレイモジュールと、前記タッチ表面に対する前記タッチにより基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された圧力センサと、を含み、前記距離は、前記タッチの圧力の大きさによって変わり得、前記圧力センサは、前記距離によって変わる静電容量に対する情報を含む信号を出力することができ、前記圧力センサは、複数のチャネルを形成するように複数の電極を含み、前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量およびそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいてタッチに対する圧力の大きさを検出することができる。
本発明の実施形態によれば、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、タッチに対する圧力検出精度が高い複数のチャネルを構成する圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、タッチに対する圧力検出精度が高い複数のチャネルを構成する圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置を提供することができる。
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。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圧力検出のための圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出できるタッチセンサパネル１００が適用されてもよい。
図１は、本発明の実施形態による圧力センサ４４０及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために前記複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出する感知部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、これに限定されずに、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、あるい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、または、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒ ｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ）で具現されるか、あるいは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質で構成されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを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、当該受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）又は基準電圧に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流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、当該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：Ａｎａｌｏｇ−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／又は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）等を介し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。本発明の実施形態により、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得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式、光学的イメージング方式（ｏｐｔｉｃａｌ
ｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
以下では、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出するための駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸに該当する構成は、タッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）と指称されてもよい。
本発明の実施形態による圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイパネル２００Ａの外部または内部に位置してもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を遂行することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａは、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、図１０ａ〜１２ｃにおいて、第２印刷回路基板２１０（以下、第２ＰＣＢという）に実装されてもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
図２ａ〜図２ｅは、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用され得るタッチ入力装置において、ディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図２ａ〜図２ｃを参照し、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。
図２ａ〜図２ｃに示されたように、ＬＣＤパネルは、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌ）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１基板２６１と第２基板２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１基板２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２基板２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１基板２６１はカラーフィルターガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ
ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２基板２６２はＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。また、第１基板２６１及び／又は第２基板２６２は、プラスチック基板であってもよい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。
図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されたことを示す。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において、タッチセンサパネル１００の上部面がタッチ表面になってもよい。また、本発明の実施形態により、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面になってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの外面は、ディスプレイパネル２００Ａの第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａを保護するために、ディスプレイパネル２００Ａの下部面は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２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１基板２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合、すなわち、第１基板２６１及び第２基板２６２の間に配置される場合を例示する。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｃで上部面又は下部面になってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの上部面又は下部面は、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。
つぎに、図２ｄ及び図２ｅを参照し、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。図２ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は、偏光層２８２と第１基板２８１との間に位置し、図２ｅにおいてタッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２基板２８３との間に位置する。また、タッチセンサパネル１００が第１基板２８１と有機物層２８０との間に位置してもよい。
ここで、第１基板２８１は、エンカプセレーションガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２基板２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。また、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３は、プラスチック基板であってもよい。タッチセンシングに対しては上述したため、それ以外の構成に対してのみ簡略に説明をすることにする。
ＯＬＥＤパネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を利用した自発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチック上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を利用するものである。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させればエネルギーが高い状態である励起子（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を形成し、励起子はエネルギーが低い状態に落ちてエネルギーが放出されながら特定の波長の光が生成される原理を利用するものである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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、温度による色再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（ｓｃａｎｎｉｎｇ
ｔｉｍｅ）の間だけ発光をして、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（ｆｒａｍｅ ｔｉｍｅ）の間継続して発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤはＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積のディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現するのが容易である。
図２ｄ及び図２ｅに示されたように、基本的にＯＬＥＤ（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤ）パネルは、偏光層２８２、第１基板２８１、有機物層２８０及び第２基板２８３を含む。ここで、第１基板２８１はエンカプセレーションガラスであり、第２基板２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されず、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３はプラスチック基板であってもよい。
また、有機物層２８０は、ＨＩＬ（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、正孔注入層）、ＨＴＬ（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、電子注入層）、ＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、電子輸送層）、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、発光層）を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させ、ＣｕＰｃなどの物質を用いる。ＨＴＬは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性（ｈｏｌｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が良い物質を用いる。ＨＴＬは、アリールアミン（ａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＰＤなどが用いられてもよい。ＥＩＬとＥＴＬは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はＥＭＬで結合して発光する。ＥＭＬは、発光する色を具現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率を決決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）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。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部はディスプレイパネル２００Ａ内に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部はディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極はディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６１、２８３との間に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部は第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよく、残りの電極は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置するように構成されてもよい。この時、同様に第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
第２基板２６２、２８３は、データライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、ＴＦＴ、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）などを含む多様な層からなってもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルの場合、これら電気的な構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２５０に位置した液晶を配向させるように作動することができる。第２基板２６２、２８３に含まれたデータライン、ゲートライン、共通電極及び画素電極のいずれか一つがタッチセンサとして用いられるように構成されてもよい。
以上においては、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出することができるタッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００について詳しく見てみた。本発明の実施形態による圧力センサ４４０を前述したタッチ入力装置１０００に適用することによって、タッチの有無及び／又はタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさもまた容易に検出することができる。以下では、タッチ入力装置１０００に本発明の実施形態による圧力センサを適用してタッチ圧力を検出する場合について、例を挙げて詳しく見てみる。実施形態により、圧力検出モジュールが適用されるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル１００を備えないこともある。
図３ａは、本発明の実施形態による圧力電極を含む例示的な圧力センサの断面図である。例えば、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に電極層４４１を含んでもよい。電極層４４１は、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）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）のような物質を含んでもよい。圧力センサ４４０の製造工程により、電極層４４１と第２絶縁層４７１との間はＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ
Ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤（図示せず）で接着されてもよい。また、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。
図４ａは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第１例のタッチ入力装置の断面図である。
図４ａに例示されたタッチ入力装置１０００の断面図は、タッチ入力装置１０００の一部の断面図であってもよい。図４ａに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されたバックライトユニット２００Ｂ、及びディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されたカバー層５００を含んで構成されてもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、カバー２４０上に形成されてもよい。本明細書において、ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂを含んで、ディスプレイモジュール２００と指称されてもよい。図４ａにおいて、カバー２４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着されたものが例示されているが、実施形態により、カバー２４０と同一及び／又は類似の機能を遂行するタッチ入力装置１０００に含まれた構成に付着されることも可能である。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（ｃｅｌｌ ｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｐｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤー、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、ディスプレイパネル２００Ａはタッチセンサのうち少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれるディスプレイパネルであってもよい。また、実施形態により、タッチセンシングのための駆動電極及び受信電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれてもよい。
図４ａにおいては、タッチセンサパネル１００を別に示さなかったが、実施形態により、本発明の第１例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、タッチセンサパネル１００のタッチ表面を介して確認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、及び光透過性を向上させることができる。この時、カバー層５００は、タッチセンサパネル１００の上部に配置されてもよい。
本発明の実施形態によるカバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面を保護し、タッチ表面を形成するカバーガラス（ｃｏｖｅｒ ｇｌａｓｓ）で構成されてもよい。図４ａに例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａより広く形成されてもよい。
本発明の実施形態によるＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル２００Ａは、それ自体で発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行するので、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂが要求され得る。例えば、バックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａの下部に位置して、光源を含んでディスプレイパネル２００Ａに光を照らし、画面には明るさと暗さだけでなく多様な色を有する情報を具現するようになる。ディスプレイパネル２００Ａは、受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求される訳である。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａに光を照らすようにするための光学層２２０を含んで構成されてもよい。光学層２２０については図４ｂを参照して詳しく見てみる。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、カバー２４０を含んで構成されてもよい。カバー２４０は、メタル（ｍｅｔａｌ）で構成されたカバーであってもよい。タッチ入力装置１０００のカバー層５００を介して外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイモジュール２００等が撓み得る。この時、撓みを通じて圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール内部に位置する基準電位層との間の距離が変化し、このような距離変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を介して検出することにより、圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力の大きさを精密に検出するために、カバー層５００に対して圧力を印加する場合、圧力センサ４５０、４６０の位置は変わらずに固定される必要がある。したがって、カバー２４０は、圧力の印加にも相対的に撓まず、圧力センサを固定させられる支持部の役割を遂行することができる。実施形態により、カバー２４０は、バックライトユニット２００Ｂと別個に製作され、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てられてもよい。
本発明の実施形態による入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａとバックライトユニット２００Ｂとの間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）２１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂを外部の衝撃から保護するためである。このような第１エアギャップ２１０は、バックライトユニット２００Ｂに含まれるように構成されてもよい。
バックライトユニット２００Ｂに含まれる光学層２２０とカバー２４０との間は、互いに離隔するように構成されてもよい。光学層２２０とカバー２４０との間は、第２エアギャップ２３０で構成されてもよい。カバー２４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層２２０に接触しないことを保障し、カバー層５００に外部圧力が印加されて光学層２２０、ディスプレイパネル２００Ａ及びカバー層５００が撓んでも、光学層２２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層２２０の性能を低下させることを防止するために、第２エアギャップ２３０が要求されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、バックライトユニット２００Ｂ及びカバー層５００が結合して固定された形態を維持できるように、支持部２５１、２５２をさらに含んでもよい。実施形態により、カバー２４０は、支持部２５１、２５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、支持部２５１、２５２は、バックライトユニット２００Ｂの一部を形成することができる。
ＬＣＤパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は、公示の技術であり、以下で簡単に見てみる。バックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。
図４ｂは、実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０を例示する。図４ｂにおいては、ディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層２２０を例示する。
図４ｂにおいて、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０は、反射シート２２１、導光板２２２、拡散シート２２３及びプリズムシート２２４を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂは、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態として、導光板２２２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）２２２は、一般的に、線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。
導光板２２２から放出される光の一部がＬＣＤパネル２００Ａの反対側に放出されて損失することがある。反射シート２２１は、このような損失した光を導光板２２２に再入射させることができるように導光板２２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）２２３は、導光板２２２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２２２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２２２のパターンがそのまま映るようになり得る。さらに、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００Ａを装着した後にも確然として感知できるので、拡散シート２２４は、このような導光板２２２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。
拡散シート２２３を過ぎると光の輝度は急激に落ちることになる。したがって、光を再びフォーカス（ｆｏｃｕｓ）させて光の輝度を向上させるようにプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）２２４が含まれてもよい。プリズムシート２２４は、例えば水平プリズムシートと垂直プリズムシートを含んで構成されてもよい。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、技術の変化、発展及び／又は実施形態により前述した構成と異なる構成を含んでもよく、また、前述した構成以外に追加的な構成をさらに含んでもよい。また、本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、例えば、バックライトユニット２００Ｂの光学的な構成を外部の衝撃や異物流入による汚染などから保護するために、保護シート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｈｅｅｔ）をプリズムシート２２４の上部にさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、光源からの光損失を最小化にするため、実施形態により、ランプカバー（ｌａｍｐ ｃｏｖｅｒ）をさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、バックライトユニット２００Ｂの主要構成である導光板２２２、拡散シート２２３、プリズムシート２２４及びランプ（図示せず）などが許容寸法に合うように、正確に分離組立が可能なようにする形態を維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成のそれぞれは、２以上の別個の部分から成ってもよい。
本発明の実施形態により、導光板２２２と反射シート２２１との間には、追加のエアギャップが存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２２２から反射シート２２１への損失光が反射シート２２１を介して再び導光板２２２に再入射され得る。この時、前記追加のエアギャップを維持できるように、導光板２２２と反射板２２１との間として、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。
以上で詳しく見てみたように、バックライトユニット２００Ｂ及びこれを含むディスプレイモジュールは、独自に第１エアギャップ２１０及び／又は第２エアギャップ２３０のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光学層２２０に含まれた複数のレイヤーの間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤパネル２００Ａを用いる場合に対して説明したが、他のディスプレイパネルの場合にも構造内にエアギャップを含んでもよい。
図４ｃは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第２例のタッチ入力装置の断面図である。図４ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００だけでなく、基板３００をさらに含むタッチ入力装置１０００の断面を例示する。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構である第２カバー３２０と共に、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し得る実装空間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モジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが分離され、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズが遮断されてもよい。実施形態により、基板３００は、タッチ入力装置１０００においてミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）と指称されてもよい。
タッチ入力装置１０００において、カバー層５００がディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これにより、第２カバー３２０がディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板が位置する実装空間３１０を覆うように、第２カバー３２０が形成されてもよい。また、本発明の実施形態によれば、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力センサ４４０を含んでもよい。
図４ｃにおいては、図４ａと同様に、タッチセンサパネル１００が別に示されなかったが、実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を介してタッチ位置を検出することができる。また、実施形態により、タッチセンサの少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａに含まれて構成されてもよい。
この時、圧力センサ４４０は、基板３００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００及び基板３００上に付着されてもよい。
図４ａ及び図４ｃに示されたように、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０は、ディスプレイモジュール２００の内部、またはディスプレイモジュール２００と基板３００との間においてディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、圧力センサ４４０に含まれた電極４５０、４６０は、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。
以下で、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力センサ４４０を用いてタッチ圧力の大きさを検出する原理及び構造について詳しく見てみる。図５ａ〜図５ｅでは、説明の便宜のため、圧力センサ４４０に含まれる電極４５０、４６０を圧力センサと指称する。
図５ａ及び図５ｂは、タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、バックライトユニット２００Ｂを構成することができるカバー２４０上に付着されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００は距離ｄで離隔して位置することができる。
図５ａにおいて、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間はスペーサ層（図示せず）を挟んで離隔されてもよい。この時、スペーサ層は、図４ａ及び図４ｂを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂの製造時に含まれる第１エアギャップ２１０、第２エアギャップ２３０及び／又は追加のエアギャップであってもよい。ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ａが一つのエアギャップを含む場合、当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、当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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、スペーサ層は、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に位置してもよい。これにより、カバー層５００に対して圧力が印加された時、基準電位層６００が撓んで基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離が減少し得る。スペーサ層は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。ここで、衝撃吸収物質がスポンジとグラファイト層を含んでもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で充填されてもよい。このようなスペーサ層は、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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチにより撓んだり押圧され得る。ディスプレイモジュールは、タッチの位置で最も大きい変形を示すように撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイモジュールは少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュールの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがある。ディスプレイモジュールの縁又は端では、タッチによってほとんど撓みを示さないこともある。
この時、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力の印加により撓んだり押圧され得るので、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために、縁に配置される構成（両面接着テープ、接着テープ４３０、支持部２５１、２５２など）は非弾性物質からなってもよい。すなわち、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために縁に配置される構成が圧縮されたり押圧されなくても、ディスプレイモジュール２００の撓み等を通じてタッチ圧力が検出され得る。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチの際、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ、及び／又はバックライトユニット２００Ｂが撓んだり押圧される時、図４ｂに示されたように、スペーサ層によって、スペーサ層下部に位置したカバー２４０は撓みや押圧が減少され得る。図５ｂでは、カバー２４０の撓み又は押圧が全くないもので示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０の最下部でも撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を介してその程度が緩和され得る。
本発明の実施形態により、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。
図５ｂは、図５ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。例えば、図４ａに例示されたカバー層５００に外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に相対的な距離がｄからｄ’に減少することが分かる。したがって、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００を、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０に比べてさらに撓むように構成することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図４ａ、図５ａ及び図５ｂにおいて、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０及び第２電極４６０を含む場合が例示されている。この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間には、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が生成され得る。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の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て受信電極を介して感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成され得る。
基準電位層６００は、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成された相互静電容量に変化を引き起こすことができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００はグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層６００は、ディスプレイモジュール内に含まれる任意のグランド層であってもよい。実施形態により、基準電位層６００は、タッチ入力装置１０００の製造時に独自に含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａ〜図２ｃに示されたディスプレイパネル２００Ａにおいて、第１偏光層２７１と第１基板２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよい。このような遮蔽のための電極は、ＩＴＯで構成され得るグランドの役割を遂行することができる。また、実施形態により、基準電位層６００は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれる複数の共通電極が基準電位層を構成することができる。この時、共通電極の電位が基準電位であってもよい。
カバー層５００に対して、客体でタッチの際に圧力が加えられた場合、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂの少なくとも一部が撓むので、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の相対的な距離がｄからｄ’に近づいてもよい。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近くなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の値は減少し得る。基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量のフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層６００にも吸収されるためである。タッチ客体が不導体である場合には、相互静電容量の変化は、単に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離変化（ｄ−ｄ’）にだけ起因し得る。
以上では、圧力センサ４４０が第１電極４５０と第２電極４６０とを含み、この二つの間の相互静電容量の変化から圧力を検出する場合を説明した。圧力センサ４４０は、第１電極４５０と第２電極４６０のいずれか一つ（例えば、第１電極４５０）だけを含むように構成されてもよい。
図５ｃ及び図５ｄは、タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。この時、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号の入力を受けて第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさが検出され得る。
例えば、基準電位層６００と第１電極４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１電極４５０と基準電位層６００との間の静電容量の変化から、タッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、基準電位層６００と第１電極４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。
図４ａ、図５ａ〜図５ｄにおいて、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０の厚さが相対的に厚く示され、これらが直接カバー２４０に付着されたものが示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実施形態により、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０は、一体型シート（ｓｈｅｅｔ）形態の圧力センサ４４０としてカバー２４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが小さくてもよい。
以上では、図４ａに示されたタッチ入力装置１０００を参照して、圧力センサ４４０がカバー２４０に付着された場合について説明したが、圧力センサ４４０は、図４ｃに例示されたタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置されてもよい。実施形態により、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。また、実施形態により、圧力センサ４４０が基板３００に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、ディスプレイモジュール２００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。
図５ｅは、タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。図５ｅに示されたように、第１電極４５０は基板３００上に配置され、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。この場合、別の基準電位層が要求されなくてもよい。タッチ入力装置１０００に対して圧力タッチが遂行される場合、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が変わり得て、これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が増加し得る。このような静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０のそれぞれは、第１圧力センサ４４０−１及び第２圧力センサ４４０−２に含まれるように製作されてタッチ入力装置１０００に付着されてもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０が付着される構成要素と離隔して基準電位層６００が位置する場合について説明された。図６ａ〜図６ｃにおいては、タッチ入力装置１０００において圧力センサ４４０が付着される構成要素それ自体が基準電位層として機能する場合について説明される。
図６ａは、第１の方法により圧力センサ４４０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６ａにおいては、圧力センサ４４０が基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に付着されたものが示されている。
図６ｂに示されたように、スペーサ層４２０を維持するために、圧力センサ４４０の縁に沿って所定の厚みを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｂにおいて、接着テープ４３０は、圧力センサ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、圧力センサ４４０の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。この時、図６ｂに示されたように、接着テープ４３０は、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、圧力センサ４４０が接着テープ４３０を介して基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着される時、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール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、ディスプレイモジュール２００の下部面、又はカバー２４０の表面上に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は、両面接着テープであってもよい。図６ｂにおいては、電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極のみを例示している。
図６ｃは、第２の方法により圧力センサ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６ｃにおいては、圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に位置させた後、接着テープ４３１で圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させることができる。このために、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０の少なくとも一部と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の少なくとも一部に接触することができる。図６ｃにおいては、接着テープ４３１が圧力センサ４４０の上部から続いて基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の露出表面まで続くように示されている。この時、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０と当接する面側にだけ接着力があってもよい。したがって、図６ｃにおいて、接着テープ４３１の上部面は接着力がなくてもよい。
図６ｃに示されたように、圧力センサ４４０を接着テープ４３１を介して基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させても、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在し得る。これは、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間が直接接着剤で付着されたものでなく、また、圧力センサ４４０はパターンを有する圧力電極４５０、４６０を含むため、圧力センサ４４０の表面は扁平でないかもしれないためである。このような、図６ｃ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。
図７ａ〜図７ｅは、本発明の実施形態による圧力検出のための圧力センサに含まれた圧力電極パターンを例示する。図７ａ〜図７ｃにおいては、圧力センサ４４０に含まれる第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを例示する。図７ａ〜図７ｃに例示された圧力電極パターンを有する圧力センサ４４０は、カバー２４０、基板３００の上部、又はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、第１電極４５０及び第２電極４６０が含まれた電極層と基準電位層６００との間の距離によって変わり得る。
第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向き合う面積が大きかったり長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなり得る。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図７ｂ〜図７ｃには、第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成される場合として、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う長さが相対的に長いように圧力電極が形成された場合を例示する。図７ｂ〜図７ｃに例示された圧力電極４５０、４６０のパターンは、図５ａ及び図５ｃで説明されたような原理で圧力を検出するのに用いられてもよい。
図５ｃ及び図５ｄで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｄに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、圧力電極は、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、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、図７ｄに例示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。
図５ｅで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｅに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、図７ｅに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに直交するように配置して静電容量の変化量の感知感度を向上させることができる。
図８ａ及び図８ｂは、本発明による圧力センサ４４０が適用されたタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。図８ａ及び図８ｂにおいては、圧力センサ４４０が基板３００に付着された場合が示されるが、以下の説明は、圧力セン４４０がディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に付着された場合にも同様に適用され得る。
タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で圧力センサ４４０と基板３００との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。例えば、図８ａに例示されたように、力ｆでタッチ入力装置１０００を押圧する時、圧力センサ４４０と基板３００は接して、それ以上距離が近づくことはできない。この時、図８ａの右側で、圧力センサ４４０と基板３００とが接触する面積はａと表示することができる。
しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基板３００と圧力センサ４４０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。例えば、図８ｂに例示されたように、力ｆよりさらに大きい力Ｆでタッチ入力装置１０００を押圧すれば、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積がさらに大きくなり得る。図８ｂの右側で、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積はＡで表示することができる。このような面積が大きくなるほど、第１極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある飽和面積の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。
図８ａ及び図８ｂは、図６ａに示された例を参照して説明されるが、図８ａ及び図８ｂを参照した説明は、図４ａ、図４ｃ、図５ａ〜図５ｅ及び図６ｃを参照して説明した例にも同様に適用できることは自明である。より具体的に、圧力センサ４４０とグランド層又は基準電位層６００との間の距離がこれ以上近づくことができない飽和状態にある飽和面積の変化によって、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。図９は、本発明の実施形態による圧力センサの断面を例示する。図９ａを参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０が、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に付着された場合の断面を例示する。この時、圧力センサ４４０において、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に位置するので、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール２００と短絡することを防止することができる。また、タッチ入力装置１０００の種類及び／又は具現方式により、圧力電極４５０、４６０が付着される基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示すことがある。このような場合、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００と絶縁層４７０との間にグランド電極（ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：図示せず）をさらに含んでもよい。実施形態により、グランド電極と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には、また別の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）は、圧力電極である第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成される静電容量の大きさが非常に大きくなることを防止することができる。
図９ａ〜図９ｄは、本発明の実施形態による圧力センサがタッチ入力装置に付着された一部の断面を例示する。
例えば、圧力センサ４４０に含まれた第１電極４５０と第２電極４６０が同一の層に形成された場合には、図９ａに例示されたように、圧力センサ４４０が構成されてもよい。この時、図９ａに示された第１電極４５０と第２電極４６０のそれぞれは、図１３ａに示されたように、菱形形態の複数の電極で構成されてもよい。ここで、複数の第１電極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電極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電極４５０又は第２電極４６０のうち少なくとも一つのそれぞれは、複数の菱形形態の電極がブリッジを通じて連結されて第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに絶縁された形態であってもよい。また、図９ａに示された第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｂに示された形態の電極で構成されてもよい。
圧力センサ４４０において、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により互いに異なる層に具現されて電極層を構成しても構わない。図９ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に具現された場合の断面を例示する。図９ｂに例示されたように、第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成されてもよい。実施形態により、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。すなわち、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０ないし第３絶縁層４７２、第１電極４５０及び第２電極４６０を含んで構成されてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に位置するので、互いにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）するように具現されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｃに示されたように、ＭＸＮの構造で配列された駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのパターンと類似するように形成されてもよい。この時、Ｍ及びＮは、１以上の自然数であってもよい。または、図１３ａに示されたように、菱形形態の第１電極４５０と第２電極４６０がそれぞれ別の層に位置してもよい。
図９ｃは、圧力センサ４４０が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の断面を例示する。図９ｃに例示されたように、第１電極４５０を含む圧力センサ４４０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に配置されてもよい。例えば、第１電極４５０は、図１２ｄに例示されたように配置されてもよい。
図９ｄは、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合の断面を例示する。図９ｄに例示されたように、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１は、基板３００上に配置されてもよい。また、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されてもよい。
図９ａと関連して説明されたことと同様に、圧力センサ４５０、４６０が付着される基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０が、グランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示す場合、図９ａ〜図９ｄにおいて圧力センサ４４０は、基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０と接触するように配置される第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２の下部にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、圧力センサ４４０は、グランド電極（図示せず）を挟んで第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２と向かい合うように位置する追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００の上部面において、タッチ圧力が印加される場合に対して説明したが、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、タッチ入力装置１０００の下部面に圧力を印加する場合にも、同様にタッチ圧力を感知することができる。
図４〜図９に例示されたように、本発明による圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する場合、客体５００を介してタッチ入力装置に圧力が印加されれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が撓んだり押圧されて、タッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、図４〜図９では、基準電位層６００と圧力センサ４４０との間の距離変化を説明するために、客体５００を介して圧力が直接印加されるディスプレイモジュール２００、基板３００又はディスプレイモジュール２００の一部のみが撓んだり押圧されるものと示されたが、実際には、客体５００を介して圧力が直接印加されない部材もまた一緒に撓んだり押圧されることになる。ただし、圧力が直接印加される部材の撓みや押圧の程度の大きさが、圧力が直接印加されない部材の撓みや押圧の程度の大きさよりさらに大きいため、図４〜図９に示されたように説明が可能である。このように、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた撓んだり押圧され得る。この時、タッチ入力装置に印加された圧力を解除することになれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が元の状態に復帰することになり、これにより、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた元の形態を維持できなければならない。また、圧力センサ４４０が元の形態を維持しにくい場合、圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する過程に困難が生じることがある。したがって、圧力センサ４４０が元の形態を維持できる剛性を有するのがよい。
圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のような柔らかい伝導性金属で形成される場合、剛性が低い上に、その厚さが数μｍに過ぎないため、圧力電極４５０、４６０だけで圧力センサ４４０の元の形態を維持するのが難しい。したがって、圧力電極４５０、４６０の上側又は下側に配置された第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１が圧力センサ４４０の元の形態を維持することができる剛性を有することが望ましい。
具体的に、図３ｂに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、電極層及び支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。この時、電極層は、第１電極４５０及び第２電極４６０を含む圧力電極４５０、４６０で構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。また、電極層は、一つの電極だけ含む圧力電極４５０、４６０から構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる電極層と基準電位層６００との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。
この時、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００が、それぞれの入力位置によって均一な基準電位を有することができなかったり、又は、例えば圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の表面が均等でない場合のように、同一の大きさの圧力に対して入力位置によって基準電位層と電極層との間の距離変化が均一でない場合には、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の間の静電容量の変化量を用いるのに困難があり得る。図３ｈに示されたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。この時、第１電極層と第２電極層のいずれか一つは基準電位層であってもよい。このように、圧力センサ４４０内に位置した電極層間の距離変化によって変わる電極層間の静電容量の変化を検出すれば、上記のように圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層から均一な静電容量の変化を検出できない場合にも適用が可能である。この時、第１電極層と第２電極層との間に、第１電極層と第２電極層との間の距離変化の均一性を提供することができるように、衝撃吸収及び復原力を有する弾性層４８０をさらに含んでもよい。また、図９ｄに示されたように、圧力センサ４４０は、第１電極層と第１支持層を含む第１圧力センサ及び第２電極層と第２支持層を含む第２圧力センサを含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。
支持層４７０ｂ、４７１ｂは、樹脂材、剛性が高い金属、又は紙などの圧力センサ４４０の基準電位層６００との相対的な距離変化が発生しても圧力センサ４４０の形態を維持できる剛性を有する属性の材料で形成されてもよい。
圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１をさらに含んでもよい。この時、電極層は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１との間に位置し、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７２の少なくともいずれか一つに含まれてもよい。
第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７２は、電極カバー層４７０ａ、４７１ａをさらに含んでもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層を絶縁する機能及び電極の酸化、引っ掻き、クラックなどを防止するなど、電極層を保護する機能をすることができる。また、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、色が含まれた物質で形成されたりコーティングされて、圧力センサ４４０が流通する際に光に露出して圧力センサ４４０が劣化することを防止することができる。この時、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層又は支持層４７０ｂ、４７１ｂに接着剤で接着されてもよいが、印刷されたりコーティングされてもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａもまた高い剛性を有する樹脂材で形成されてもよいが、その厚さが数μｍに過ぎないため、約１００μｍの圧力センサ４４０を元の形態で維持させるのは難しい。
また、図３ｅ及び図３ｆに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１の外側に接着層４３０及び保護層４３５をさらに含んでもよい。図４〜図９では、接着層４３０が圧力センサ４４０と別個に構成されるように説明されたが、圧力センサ４４０に含まれて一つの構成として製作されてもよい。保護層４３５は、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着される前に、接着層４３０を保護する機能をし、タッチ入力装置に圧力センサ４４０を付着する時、保護層４３５を除去して接着層４３０を用いて圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着することができる。
図３ｃに示されたように、支持層４７０ｂ、４７１ｂが形成された側には、電極カバー層４７０ａ、４７１ａが形成されなくてもよい。支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材又は紙などで形成される場合、電極層を絶縁して保護することができる。この場合、同様に、支持層４７０ｂ、４７１ｂもまた色が含まれた物質で形成されたり、コーティングされてもよい。
図３ｄに示されたように、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが、他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、静電容量Ｃは、電極層と基準電位層６００との間の距離ｄに反比例するため、図３ｉに示されたように、同一の距離変化に対し、電極層と基準電位層６００との間の距離が近いほど静電容量の変化量がさらに大きくなり、精密な圧力検出が容易になる。したがって、圧力センサ４４０がカバー２４０、基板３００及び／又はディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から近い位置に位置する絶縁層の厚さが、基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
同様に、図９ｄに示されたように、第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合、第１絶縁層４７０−１と第２絶縁層４７１−１のうち第２電極４６０から近い絶縁層である第２絶縁層４７１−１の厚さが第１絶縁層４７０−１の厚さより小さく、第３絶縁層４７０−２と第４絶縁層４７１−２のうち第１電極４５０から近い絶縁層である第４絶縁層４７１−２の厚さが第３絶縁層４７０−２より小さくてもよく、好ましくは、第１絶縁層４７０−１及び第３絶縁層４７０−２だけ支持層４７０ｂを含んでもよい。
図３ｈに示されたように、圧力センサ４４０が第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含む場合にも、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００又は基板３００に付着される場合、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着された部材との距離は変わらない反面、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着されない部材との距離は変わることになる。この時、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層６００との間の距離変化による静電容量変化は所望する静電容量の変化ではないため、このような静電容量の変化を最小化することが好ましい。したがって、圧力センサ４４０が基板３００及びディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、基板３００とディスプレイモジュール２００が向かい合う基板３００の一面どディスプレイモジュール２００の一面のいずれか一つに付着され、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面と近い位置に位置する絶縁層の厚さが、圧力センサ４４０が付着された一面と遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
図３ｅに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着されない部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０であり、図３ｆに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着された部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０である。
圧力センサ４４０が配置される空間、例えばディスプレイモジュール２００と基板３００との間の間隔は、タッチ入力装置によって異なるが、およそ１００〜５００μｍ程度であるため、これにより圧力センサ４４０及び支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さが制限される。図３ｇに示されたように、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００に付着され、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が５００μｍである時、圧力センサ４４０の厚さが５０μｍ〜４５０μｍの間の値を有するのがよい。圧力センサ４４０の厚さが５０μｍより小さければ、相対的に剛性が高い支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さも小さくなるので、圧力センサ４４０が元の形態を維持するのが難しい。圧力センサ４４０の厚さが４５０μｍより大きければ、相対的に圧力センサ４４０と基準電位層である基板３００との間の間隔距離が５０μｍ以下で非常に小さくなるため、幅広い範囲の圧力測定が難しくなる。
圧力センサ４４０はタッチ入力装置に配置されるため、タッチ入力装置と同様に、温度、湿度などの所定の条件で与えられた信頼性を満たさなければならない。摂氏８５度〜−４０度の苛酷な条件、及び８５％の湿度条件などにおいて外観及び特性の変化が少ない信頼性を満たすためには、支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材であることがよい。具体的に、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミド（ＰＩ、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で形成されてもよい。また、ポリエチレンテレフタレートを使用する場合、ポリイミドより費用を節減することができる。支持層４７０ｂ、４７１ｂを形成する物質は、費用だけでなく信頼性を考慮して決定され得る。
以上で詳しく見てみたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００を介して圧力を検出するために、圧力電極４５０、４６０で発生する静電容量の変化を感知する必要がある。したがって、第１電極４５０と第２電極４６０のうち駆動電極には駆動信号が印加される必要があり、受信電極から感知信号を取得して静電容量の変化量からタッチ圧力を算出しなければならない。実施形態により、圧力検出の動作のための圧力センシングＩＣの形態で圧力検出装置を追加で含むことも可能である。本発明の実施形態による圧力検出モジュール（図示せず）は、圧力検出のための圧力センサ４４０だけでなく、このような圧力検出装置を包括する構成であってもよい。
このような場合、図１に例示されたように、駆動部１２０、感知部１１０及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むことになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。
実施形態により、タッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００の作動のためのタッチ検出装置を用いて、圧力センサ４４０に圧力検出のための駆動信号を印加し、圧力センサ４４０から感知信号の入力を受けてタッチ圧力を検出することもできる。以下では、第１電極４５０が駆動電極であり、第２電極４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。
このために、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００において、第１電極４５０は駆動部１２０から駆動信号の印加を受け、第２電極４６０は感知信号を感知部１１０に伝達することができる。制御部１３０は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行すると共に圧力検出のスキャニングを遂行するようにしたり、又は、制御部１３０は時分割して第１時間区間にはタッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するようにし、第１時間区間とは異なる第２時間区間には圧力検出のスキャニングを遂行するように制御信号を生成することができる。
したがって、本発明の実施形態において、第１電極４５０と第２電極４６０は、電気的に駆動部１２０及び／又は感知部１１０に連結されなければならない。この時、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出装置は、タッチセンシングＩＣ１５０としてタッチセンサパネル１００の一端、又は、タッチセンサパネル１００と同一の平面上に形成されることが一般的である。圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、任意の方法でタッチセンサパネル１００のタッチ検出装置と電気的に連結されてもよい。例えば、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００に含まれた第２ＰＣＢ２１０を用いてコネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を介してタッチ検出装置に連結されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０からそれぞれ電気的に延びる伝導性トレース４６１は、第２ＰＣＢ２１０などを介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されてもよい。
図１０ａ及び図１０ｂは、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着される場合を示す。図１０ａ及び図１０ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００は、下部面の一部にディスプレイパネルの作動のための回路が実装された第２ＰＣＢ２１０が示される。
図１０ａは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の一端に連結されるように、圧力センサ４４０をディスプレイモジュール２００の下部面に付着する場合を例示する。この時、第１電極４５０と第２電極４６０は、第２ＰＣＢ２１０の一端に両面伝導性テープを用いて連結されてもよい。具体的に、圧力センサ４４０の厚さ及び圧力センサ４４０が配置されるディスプレイモジュール２００と基板３００との間隔が非常に小さいため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いて第１電極４５０及び第２電極４６０を第２ＰＣＢ２１０の一端に連結する方が、厚さを減らすことができるので効果的である。第２ＰＣＢ２１０上には、圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結することができるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳しい説明は、図１１ａ〜図１１ｃを参照して説明する。図１０ａに例示された圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０の付着方法は、基板３００、カバー２４０に対しても同様に適用されてもよい。
図１０ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０を含む圧力センサ４４０が別に製作されずに、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０に一体型で形成された場合を例示する。例えば、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の製作時に、第２ＰＣＢに一定の面積２１１を割愛して予めディスプレイパネルの作動のための回路だけでなく、第１電極４５０と第２電極４６０に該当するパターンまで印刷することができる。第２ＰＣＢ２１０には、第１電極４５０及び第２電極４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃは、圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０に連結する方法を例示する。図１１ａ〜図１１ｃ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の外部に含まれた場合として、タッチセンサパネル１００のタッチ検出装置がタッチセンサパネル１００のための第１ＰＣＢ１６０に実装されたタッチセンシングＩＣ１５０に集積された場合を例示する。
図１１ａにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合を例示する。図１１ａに例示されたように、スマートフォンのような移動通信装置においてタッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１を介してディスプレイモジュール２００のための第２ＰＣＢ２１０に連結される。第２ＰＣＢ２１０は、第２コネクタ２２４を介してメインボードに電気的に連結されてもよい。したがって、タッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１及び第２コネクタ２２４を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのＣＰＵ又はＡＰと信号をやり取りすることができる。
この時、図１１ａにおいては、圧力センサ４４０が図１０ｂに例示されたような方式でディスプレイモジュール２００に付着されたものが例示されているが、図１０ａに例示されたような方式で付着された場合にも適用されてもよい。第２ＰＣＢ２１０には、圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結され得るように導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第３コネクタ４７３を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合が例示されている。図１１ｂにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第３コネクタ４７３を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのメインボードまで連結され、その後、第２コネクタ２２４及び第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離された追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ（４７３）を介してメインボードまで連結されてもよい。
図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０が第４コネクタ４７４を介して直接タッチセンシングＩＣ１５０に連結される場合が例示される。図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。第１ＰＣＢ１６０には、第４コネクタ４７４からタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。これにより、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離した追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。第２ＰＣＢ２１０と追加のＰＣＢは、互いに短絡しないように絶縁されていてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。
図１１ｂ及び図１１ｃの連結方法は、圧力電極４５０、４６０を含んだ圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面だけでなく、基板３００又はカバー２４０上に形成された場合にも適用されてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃにおいては、タッチセンシングＩＣ１５０が第１ＰＣＢ１６０上に形成されたＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）構造を仮定して説明された。しかし、これは単に例示に過ぎず、本発明は、タッチセンシングＩＣ１５０がタッチ入力装置１０００の実装空間３１０内のメインボード上に実装されるＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）構造の場合にも適用されてもよい。図１１ａ〜図１１ｃに対する説明から、当該技術分野の当業者に、他の実施形態の場合に圧力電極４５０、４６０のコネクタを介した連結は自明であろう。
以上においては、駆動電極として第１電極４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２電極４６０が一つのチャネルを構成する圧力電極４５０、４６０に対して詳しく見てみた。しかし、これは単に例示に過ぎず、実施形態により駆動電極及び受信電極は、それぞれ複数個のチャネルを構成することができる。この時、駆動電極及び受信電極が複数個のチャネルを構成すれば、タッチに対する圧力を検出する時、その精度を向上させることができ、また、多重タッチ（ｍｕｌｔｉ ｔｏｕｃｈ）に対する多重の圧力検出が可能であり得る。
図１２ａ〜図１２ｄは、本発明の圧力電極が複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１２ａにおいては、第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２のそれぞれが２個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ａでは、２個のチャネルを構成する第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されたものが例示されている。図１２ｂでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２電極４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ｃでは、第１電極４５０−１〜４５０−５と第２電極４６０−１〜４６０−５のそれぞれが５個のチャネルを構成する場合が例示されている。この場合にも５個のチャネルを構成する電極がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されてもよい。図１２ｄにおいては、第１電極４５１〜４５９のそれぞれが９個のチャネルを構成し、すべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成する場合が例示されている。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄに示されたように、複数のチャネルを構成する場合、それぞれの第１電極４５０及び／又は第２電極４６０からタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される導電性パターンが形成されてもよい。
ここで、図１２ｄに示された形態の複数のチャネルを構成する場合を例を挙げて説明する。この場合、限定された幅を有する第１コネクタ１２１に複数の導電性パターン４６１が連結されなければならないため、導電性パターン４６１の幅及び隣接した導電性パターン４６１との間隔が小さくなければならない。このような小さい幅及び間隔を有する導電性パターン４６１を形成するための微細工程をするためには、ポリエチレンテレフタレートよりはポリイミドが適合する。具体的に、導電性パターン４６１が形成される圧力センサ４４０の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。また、導電性パターン４６１を第１コネクタ１２１に連結するためにハンダ付け工程が必要であり得るが、摂氏３００度以上のハンダ付け工程をするためには、相対的に熱に弱いポリエチレンテレフタレートよりは、熱に強いポリイミドが適合する。この時、導電性パターン４６１が形成されない部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、費用削減のためにポリエチレンテレフタレートで形成され、導電性パターン４６１が形成される部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄは、圧力電極が単数又は複数のチャネルを構成する場合を例示し、多様な方法で圧力電極が単数又は複数のチャネルで構成されてもよい。図１２ａ〜図１２ｃ及び図１３ａ〜図１３ｄにおいて、圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される場合が例示されなかったが、図１１ａ〜図１１ｃ及びその他の方法で圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。
以上において、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４は、両面伝導性テープであってもよい。具体的に、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４が非常に小さい間隔の間に配置されるため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いることが、厚さを減らすことができるので効果的である。また、実施形態により、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４の機能は、薄い厚さを実現できるＦＯＦボンディング（Ｆｌｅｘ−ｏｎ−Ｆｌｅｘ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法を通じて具現されてもよい。
以下では、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、複数個のチャネルから検出される静電容量の変化量に基づいて、タッチに対して圧力の大きさを検出する多様な方法について説明する。
第１の方法例
図２０ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の例を説明するためのフローチャートである。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２０）。例えば、図１３ｄに示された圧力センサ４４０において、１５個それぞれの第１電極４５０で検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出することができる。このように、各チャネルから検出された圧力の大きさ（または、これに対応する静電容量値）とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値や平均値を用いることによって、シングルチャネルを用いて圧力を検出するよりも圧力の大きさ検出の精度が向上し得る。
第２の方法例
図１４ａは、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、所定の位置に圧力が印加される場合を示す図面であり、図１４ｂは、図１４ａのＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図であり、図１４ｃは、図１４ａのＣ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図である。
図１４ａに示されたＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｂに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度が相対的に大きい。反面、図１４ａに示されたＢ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度よりも相対的に小さい。具体的に、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ１が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ２よりも小さい。したがって、同一のタッチ圧力が印加されても、タッチ圧力が印加される位置によってそれぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量が異なることになる。したがって、各チャネルから検出された圧力の大きさ、又はこれに対応する静電容量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和や平均を用いて圧力の大きさを検出するよりは、もう少し正確な圧力値を検出できる方法が必要である。
図２０ｂは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１５は、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、それぞれの第１電極に割り当てられた感度補正スケーリング係数を示すための図面である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに予め割り当てられた感度補正スケーリング係数及びそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２００）。例えば、図１５に示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部に位置した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として１が割り当てられ、中央部に位置した第１電極４５０と隣接した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として６が割り当てられ、それよりもさらに端に位置した第１電極４５０には、それぞれ感度補正スケーリング係数として１２と１６が割り当てられてもよい。このように、ディスプレイモジュール２００の中央部に対応するチャネルにさらに小さい感度補正スケーリング係数を割り当てて、ディスプレイモジュール２００の端に対応するチャネルにさらに大きい感度補正スケーリング係数を割り当てれば、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一の圧力が印加される時、ディスプレイモジュール２００の中央部がディスプレイモジュール２００の端よりさらに多く撓むことによって、ディスプレイモジュール２００の中央部で検出される静電容量の変化量が、ディスプレイモジュール２００の端で検出される静電容量の変化量よりも大きくなることを相殺させることができる。したがって、もう少し正確な圧力値を算出することができる。
第３の方法例
図１６ａは、図１４ａに示された位置に圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置の体積変化量の関係を説明するためのグラフであり、図１６ｂは、図１４ｂに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図であり、図１６ｃは、図１４ｃに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図である。
同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００が変形する体積（以下で体積変化量という）が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ及びＣ位置に対応するタッチ表面に同一のタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａ〜図１６ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部であるＡ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量が、ディスプレイモジュール２００のＡ位置より相対的に端に位置したＣ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。
この時、同一の位置にタッチ圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は、線形関係を有する。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ又はＣ位置のいずれか一つの位置に、別の大きさのタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさに比例してタッチ入力装置１０００の体積変化量が変わる。
したがって、タッチ入力装置１０００の体積変化量を推定することによって、圧力の大きさを検出することができる。
まず、ディスプレイモジュール２００の所定のタッチ位置に所定の大きさの圧力を印加する時、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて、該当タッチ位置に対応する基準値をメモリ（図示せず）に格納する。この時、前記基準値は、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて算出されたタッチ入力装置１０００の体積変化量であり得る。または、前記基準値は、タッチ入力装置１０００の体積変化量と線形関係を有する正規化された圧力値、又は図１６ａに示されたグラフにおける傾きであり得る。このような方法をそれぞれのタッチ位置に対して反復実行し、所定の大きさの圧力が印加される時の、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対する基準値をメモリに格納する。この時、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対して基準値を生成するのが難しいので、所定の間隔で離隔された複数の代表位置に対してだけ基準値を生成して格納することができる。例えば、ディスプレイモジュール２００の等間隔で離隔した４３２（１８×２４）個のそれぞれのタッチ位置に８００ｇの圧力を印加する時、検出されるそれぞれの静電容量の変化量に基づいて算出された４３２個の体積変化量をメモリに格納することができる。
つぎは、前記基準値を用いてタッチ圧力の大きさを検出する方法を例示する。
図２０ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１７ａは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置が変形する形態を説明するための部分斜視図であり、図１７ｂは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置の体積変化量を推定することを説明するための図面であり、図１７ｃは、図１７ｂに示された図面の断面図である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０００）、タッチ位置を検出し（Ｓ２０００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量からそれぞれのチャネルに対応する距離変化を算出する（Ｓ３０００）。
それぞれのチャネルで検出される静電容量の値は、圧力電極の構成やタッチ圧力をセンシングするための回路構成によって異なるが、タッチ圧力の印加時、図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの関数と表現されてもよいため、それぞれのチャネルから検出される静電容量の値から逆算して、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。ここで、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉは、圧力が印加される前を基準として圧力が印加された後の、それぞれのチャネルに対応するタッチ入力装置の表面が変形した距離を意味する。
図１８ａは、図１３ａ〜図１３ｃに示されたように、第１電極４５０が駆動電極ＴＸであり、第２電極４６０が受信電極ＲＸで構成されて第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と第２電極４６０との間の圧力静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。ここで、駆動信号Ｖｓと出力信号Ｖｏとの間の関係式は、数式（１）のように表現することができる。
この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量のうち、基準電位層に奪われる静電容量はフリンジング（ｆｒｉｎｇｉｎｇ）静電容量である。この時、圧力静電容量１１は、下記のように表現することができる。
ここで、Ｃｏは、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成される固定静電容量値であり、Ｃｆｒｉｎｇｉｎｇは、第１電極４５０と第２電極４６０との間のフリンジング現象によって発生する静電容量値であり、数式（２）は、このようなＣｆｒｉｎｇｉｎｇ値を距離ｄと係数αで表現したものである。固定静電容量は、基準電位層との距離ｄには関係がなく、第１電極４５０と第２電極４６０によって生成される静電容量を意味する。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（１）及び前記数式（２）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
また、図１８ｂは、図１３ｄに示されたように、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号を検出するように構成されて第１電極４５０の自己静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と基準電位層との間の静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。
第１スイッチ２１がオンになれば、第１スイッチ２１の一端が連結された電源電圧ＶＤＤまで圧力キャパシタ１１が充電される。第１スイッチ２１のスイッチがオフになった直後、第３スイッチ２３がオンになれば圧力キャパシタ１１に充電された電荷が増幅器３１に伝達されて、それに相応する出力信号Ｖｏを取得することができる。第２スイッチ２２がオンになれば圧力キャパシタ１１に残っている全ての電荷が放電されて、第２スイッチ２２がオフになった直後に第３スイッチ２３がオンになれば帰還キャパシタ３２を介して圧力キャパシタ１１に電荷が伝達され、それに相応する出力信号を取得することができる。この時、図１８ｂに表示される回路の出力信号Ｖｏは、数式（３）のように表現することができる。
ここで、εは、第１電極４５０と基準電位層との間に充填された物質の誘電率εｏεｒ、Ａは第１電極４５０の面積である。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（３）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
算出されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを用いてタッチ入力装置の体積変化量を推定する（Ｓ４０００）。具体的に、タッチ圧力が印加されれば、図１７ａに示されたように、タッチ入力装置１０００の表面が変形され、これによるタッチ入力装置１０００の体積変化量は、図１７ｂ及び図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計で推定することができる。この時、それぞれのチャネルに対応する面積が同じ場合、例えば図１３ｄに示されたそれぞれの第１電極４５０の面積が同じ場合、それぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計は、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの合計に一つの第１電極４５０の面積Ａを乗じた値であり得る。
この時、所定の位置にタッチ圧力が印加される場合、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は線形関係を有するので、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数及びメモリに格納された該当タッチ位置に対応する基準値に基づいて、印加される圧力の大きさを算出する（Ｓ５０００）。
例えば、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数がすべて１と仮定するとき、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量が１０００であり、８００ｇの圧力に対する該当タッチ位置に対応する基準値としてメモリに格納された体積変化量が２０００の場合、印加される圧力の大きさは４００ｇである。
また、入力されたタッチ位置に対応する基準値がメモリに格納されていない場合、メモリに格納された隣接したタッチ位置に対応する基準値を用いて線形補間、ｂｉ−ｃｕｂｉｃ補間など多様な方法の補間を通じて圧力値を算出することができる。
図１９ａは、図１４ａに示された圧力センサのＤ位置に圧力が印加された場合を説明するための図面であり、図１９ｂは、図１９ａに示されたＤ位置に圧力が印加された場合、圧力値を算出することを説明するためのグラフである。
例えば、図１９ａに示されたＡ位置とＢ位置に対応する基準値はメモリに格納されているが、Ａ位置及びＢ位置の中間地点であるＤ位置に対応する基準値はメモリに格納されていない場合、Ｄ位置に対する基準値は図１９ｂに示されたように、Ａ位置とＢ位置の基準値を線形補間して、すなわち、Ａ位置の基準値とＢ位置の基準値の中間値を取って推定することができ、前記推定されたＤ位置の基準値を用いてＤ位置に印加された圧力の大きさを算出することができる。
このように、タッチ圧力による体積変化量に基づいて圧力の大きさを算出すれば、もう少し正確な圧力の大きさを検出することができ、基準電位層または圧力センサが最初の位置から変形されても正確な圧力の大きさを検出できるという長所がある。
以下では、前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を計算する方法について説明する。
図２１ａは、図１７ｃのａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフであり、図２１ｂは、図１７ｃのｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフである。
図１７ｃに示されたように、ディスプレイモジュールの中央部にタッチ圧力が印加される場合に、ａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、ｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさより大きい。この時、それぞれのチャネルで検出される静電容量は、タッチ入力装置１０００に印加された圧力だけでなく、タッチ入力装置１０００の周囲の電場または磁場の変化、温度の変化など多様な要因によって変わり得る。このようなタッチ入力装置１０００に印加された圧力以外の要因による静電容量の変化は、圧力の大きさを検出するにあたって除去しなければならないノイズに該当する。図２１ａ及び図２１ｂに示されたように、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号は、印加された圧力に起因した信号とノイズに起因した信号とが合わさった形態で検出される。この時、図２１ａに示されたように、圧力が印加された位置であるディスプレイモジュールの中央部に対応するａ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも大きい反面、図２１ｂに示されたように、圧力が印加された位置から遠く離れたディスプレイモジュールの端に対応するｂ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも相対的に小さい。この時、ノイズに起因した信号は、圧力が印加された位置と関係なくおおむね一定であるため、それぞれのチャネルで検出されるノイズに起因した信号の大きさがおおむね一定である反面、圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なるので、それぞれのチャネルで検出される圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なる。
したがって、相対的に圧力に起因した信号よりノイズに起因した信号の大きさが大きいチャネルで検出される信号は、圧力の大きさを検出する時に排除させたりその寄与の程度を小さくすれば、全体的に圧力に起因した信号が減少する程度よりもノイズに起因した信号が減少する程度がさらに大きいので、全体的なＳＮＲを向上させることができる。具体的に、それぞれのチャネルに適切なＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることによって、圧力検出時に全体的なＳＢＲを向上させることができる。
この時、圧力が印加された位置とディスプレイモジュールが最も大きい変形を示す位置が必ずしも一致する訳ではないが、概して他の位置より圧力が印加された位置でディスプレイモジュールに大きい変形が起きるので、圧力が印加された位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、他の位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさよりもおおむね大きい。したがって、圧力が印加された位置、すなわちタッチ位置又はそれぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさによって、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。
図２２ａ及び図２２ｂは、Ｐ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を説明するための図面であり、図２２ｃは、図２２ａのＰ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量を示す図面である。
まず、ＳＮＲ改善スケーリング係数を、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさに基づいて計算する方法について説明する。
それぞれのチャネルで検出される信号のうち、Ｎ個の最も大きい信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、４個の最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３１０を用いて圧力の大きさを検出することができる。また、それぞれのチャネルで検出される信号のうち、最も大きい信号の大きさの所定の比率以上の大きさの信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、所定の比率が５０％である場合、図２２ｃに示されたように、最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ５から出力される信号の大きさの５０％である５５以上の大きさの信号が検出されるチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である２６０を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、ＳＮＲ改善スケーリング係数をタッチ位置に基づいて計算する方法について説明する。
タッチ位置から最も近いＮ個のチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、タッチ位置に近いチャネルで検出される信号の大きさが、概してタッチ位置から相対的に遠いチャネルで検出される信号の大きさよりも大きい。したがって、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置から最も近い４個のチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３０５を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置から所定の距離以内に位置したチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置にタッチが入力され、所定の距離が図２２ａに示されたｒである場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置からｒ以内に位置したチャネルであるＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３８５を用して圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離に基づいて、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。一実施形態として、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離とそれぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数とが反比例の関係を有し得る。この時、全体チャネルのうち、信号の大きさが小さいチャネルの圧力検出に対する寄与の程度を小さくすることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ｂのＰ位置にタッチが入力され、タッチ位置とチャネルｊとの間の距離がｄｊである時、チャネルｊに１／ｄｊに比例するＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることができる。例えば、図２２ｂに示されたｄ１〜ｄ１５が、それぞれ１５、１３．５、１３．３、１１．３、９．３、８．８、８．５、５．３、４．５、７．３、３．３、１、８．５、５．３、４．５の値を有する場合、１／ｄｊである０．０６７、０．０７４、０．０７５、０．０８８、０．１０８、０．１１４、０．１１８、０．１８９、０．１２２、０．１３７、０．３０３、１、０．１１８、０．１８９、０．２２２が、それぞれＣＨ１〜ＣＨ１５のＳＮＲ改善スケーリング係数として割り当てられる。上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を乗じた値の和を用いて圧力の大きさを検出することができる。
以上においては、上で説明した第１の方法例にＳＮＲ改善スケーリング係数を適用する例について説明したが、第２の方法例又は第３の方法例にも同様にＳＮＲスケーリング係数を適用して圧力の大きさを検出することができる。
上記においては、図１３ｄに示された形態の圧力センサ４４０について説明したが、これに限らずに、図１３ａ〜図１３ｃに示された形態の圧力電極を含む圧力センサにも適用可能である。
圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、多重タッチに対する多重の圧力検出が可能であり得る。これは、例えば、タッチセンサパネル１００から取得された多重のタッチ位置のそれぞれに対応する位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて遂行され得る。または、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、圧力センサ４４０で直接タッチ位置を検出することも可能であり、該当位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて、多重の圧力検出が遂行され得る。
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。
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圧力検出のための圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出できるタッチセンサパネル１００が適用されてもよい。
図１は、本発明の実施形態による圧力センサ４４０及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために前記複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出する感知部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、これに限定されずに、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、あるい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、または、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒ ｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ）で具現されるか、あるいは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質で構成されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを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、当該受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）又は基準電圧に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流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、当該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：Ａｎａｌｏｇ−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／又は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）等を介し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。本発明の実施形態により、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得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
以上で、タッチセンサパネル１００として相互静電容量方式のタッチセンサパネルが詳しく説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、前述した方法以外の自己静電容量方式、表面静電容量方式、プロジェクテッド（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（ＳＡＷ：ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）、赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ）方式、光学的イメージング方式（ｏｐｔｉｃａｌ
ｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
以下では、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出するための駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸに該当する構成は、タッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）と指称されてもよい。
本発明の実施形態による圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイパネル２００Ａの外部または内部に位置してもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を遂行することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａは、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、図１０ａ〜１２ｃにおいて、第２印刷回路基板２１０（以下、第２ＰＣＢという）に実装されてもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
図２ａ〜図２ｅは、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用され得るタッチ入力装置において、ディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図２ａ〜図２ｃを参照し、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。
図２ａ〜図２ｃに示されたように、ＬＣＤパネルは、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌ）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１基板２６１と第２基板２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１基板２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２基板２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１基板２６１はカラーフィルターガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ
ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２基板２６２はＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。また、第１基板２６１及び／又は第２基板２６２は、プラスチック基板であってもよい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。
図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されたことを示す。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において、タッチセンサパネル１００の上部面がタッチ表面になってもよい。また、本発明の実施形態により、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面になってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの外面は、ディスプレイパネル２００Ａの第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａを保護するために、ディスプレイパネル２００Ａの下部面は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２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１基板２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合、すなわち、第１基板２６１及び第２基板２６２の間に配置される場合を例示する。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｃで上部面又は下部面になってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの上部面又は下部面は、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。
つぎに、図２ｄ及び図２ｅを参照し、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。図２ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は、偏光層２８２と第１基板２８１との間に位置し、図２ｅにおいてタッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２基板２８３との間に位置する。また、タッチセンサパネル１００が第１基板２８１と有機物層２８０との間に位置してもよい。
ここで、第１基板２８１は、エンカプセレーションガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２基板２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。また、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３は、プラスチック基板であってもよい。タッチセンシングに対しては上述したため、それ以外の構成に対してのみ簡略に説明をすることにする。
ＯＬＥＤパネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を利用した自発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチック上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を利用するものである。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させればエネルギーが高い状態である励起子（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を形成し、励起子はエネルギーが低い状態に落ちてエネルギーが放出されながら特定の波長の光が生成される原理を利用するものである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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、温度による色再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（ｓｃａｎｎｉｎｇ
ｔｉｍｅ）の間だけ発光をして、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（ｆｒａｍｅ ｔｉｍｅ）の間継続して発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤはＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積のディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現するのが容易である。
図２ｄ及び図２ｅに示されたように、基本的にＯＬＥＤ（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤ）パネルは、偏光層２８２、第１基板２８１、有機物層２８０及び第２基板２８３を含む。ここで、第１基板２８１はエンカプセレーションガラスであり、第２基板２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されず、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３はプラスチック基板であってもよい。
また、有機物層２８０は、ＨＩＬ（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、正孔注入層）、ＨＴＬ（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、電子注入層）、ＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、電子輸送層）、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、発光層）を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させ、ＣｕＰｃなどの物質を用いる。ＨＴＬは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性（ｈｏｌｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が良い物質を用いる。ＨＴＬは、アリールアミン（ａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＰＤなどが用いられてもよい。ＥＩＬとＥＴＬは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はＥＭＬで結合して発光する。ＥＭＬは、発光する色を具現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率を決決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）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。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部はディスプレイパネル２００Ａ内に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部はディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極はディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６１、２８３との間に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部は第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよく、残りの電極は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置するように構成されてもよい。この時、同様に第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
第２基板２６２、２８３は、データライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、ＴＦＴ、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）などを含む多様な層からなってもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルの場合、これら電気的な構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２５０に位置した液晶を配向させるように作動することができる。第２基板２６２、２８３に含まれたデータライン、ゲートライン、共通電極及び画素電極のいずれか一つがタッチセンサとして用いられるように構成されてもよい。
以上においては、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出することができるタッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００について詳しく見てみた。本発明の実施形態による圧力センサ４４０を前述したタッチ入力装置１０００に適用することによって、タッチの有無及び／又はタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさもまた容易に検出することができる。以下では、タッチ入力装置１０００に本発明の実施形態による圧力センサを適用してタッチ圧力を検出する場合について、例を挙げて詳しく見てみる。実施形態により、圧力検出モジュールが適用されるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル１００を備えないこともある。
図３ａは、本発明の実施形態による圧力電極を含む例示的な圧力センサの断面図である。例えば、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に電極層４４１を含んでもよい。電極層４４１は、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）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）のような物質を含んでもよい。圧力センサ４４０の製造工程により、電極層４４１と第２絶縁層４７１との間はＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ
Ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤（図示せず）で接着されてもよい。また、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。
図４ａは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第１例のタッチ入力装置の断面図である。
図４ａに例示されたタッチ入力装置１０００の断面図は、タッチ入力装置１０００の一部の断面図であってもよい。図４ａに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されたバックライトユニット２００Ｂ、及びディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されたカバー層５００を含んで構成されてもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、カバー２４０上に形成されてもよい。本明細書において、ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂを含んで、ディスプレイモジュール２００と指称されてもよい。図４ａにおいて、カバー２４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着されたものが例示されているが、実施形態により、カバー２４０と同一及び／又は類似の機能を遂行するタッチ入力装置１０００に含まれた構成に付着されることも可能である。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（ｃｅｌｌ ｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｐｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤー、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、ディスプレイパネル２００Ａはタッチセンサのうち少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれるディスプレイパネルであってもよい。また、実施形態により、タッチセンシングのための駆動電極及び受信電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれてもよい。
図４ａにおいては、タッチセンサパネル１００を別に示さなかったが、実施形態により、本発明の第１例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、タッチセンサパネル１００のタッチ表面を介して確認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、及び光透過性を向上させることができる。この時、カバー層５００は、タッチセンサパネル１００の上部に配置されてもよい。
本発明の実施形態によるカバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面を保護し、タッチ表面を形成するカバーガラス（ｃｏｖｅｒ ｇｌａｓｓ）で構成されてもよい。図４ａに例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａより広く形成されてもよい。
本発明の実施形態によるＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル２００Ａは、それ自体で発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行するので、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂが要求され得る。例えば、バックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａの下部に位置して、光源を含んでディスプレイパネル２００Ａに光を照らし、画面には明るさと暗さだけでなく多様な色を有する情報を具現するようになる。ディスプレイパネル２００Ａは、受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求される訳である。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａに光を照らすようにするための光学層２２０を含んで構成されてもよい。光学層２２０については図４ｂを参照して詳しく見てみる。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、カバー２４０を含んで構成されてもよい。カバー２４０は、メタル（ｍｅｔａｌ）で構成されたカバーであってもよい。タッチ入力装置１０００のカバー層５００を介して外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイモジュール２００等が撓み得る。この時、撓みを通じて圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール内部に位置する基準電位層との間の距離が変化し、このような距離変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を介して検出することにより、圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力の大きさを精密に検出するために、カバー層５００に対して圧力を印加する場合、圧力センサ４５０、４６０の位置は変わらずに固定される必要がある。したがって、カバー２４０は、圧力の印加にも相対的に撓まず、圧力センサを固定させられる支持部の役割を遂行することができる。実施形態により、カバー２４０は、バックライトユニット２００Ｂと別個に製作され、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てられてもよい。
本発明の実施形態による入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａとバックライトユニット２００Ｂとの間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）２１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂを外部の衝撃から保護するためである。このような第１エアギャップ２１０は、バックライトユニット２００Ｂに含まれるように構成されてもよい。
バックライトユニット２００Ｂに含まれる光学層２２０とカバー２４０との間は、互いに離隔するように構成されてもよい。光学層２２０とカバー２４０との間は、第２エアギャップ２３０で構成されてもよい。カバー２４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層２２０に接触しないことを保障し、カバー層５００に外部圧力が印加されて光学層２２０、ディスプレイパネル２００Ａ及びカバー層５００が撓んでも、光学層２２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層２２０の性能を低下させることを防止するために、第２エアギャップ２３０が要求されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、バックライトユニット２００Ｂ及びカバー層５００が結合して固定された形態を維持できるように、支持部２５１、２５２をさらに含んでもよい。実施形態により、カバー２４０は、支持部２５１、２５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、支持部２５１、２５２は、バックライトユニット２００Ｂの一部を形成することができる。
ＬＣＤパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は、公示の技術であり、以下で簡単に見てみる。バックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。
図４ｂは、実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０を例示する。図４ｂにおいては、ディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層２２０を例示する。
図４ｂにおいて、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０は、反射シート２２１、導光板２２２、拡散シート２２３及びプリズムシート２２４を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂは、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態として、導光板２２２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）２２２は、一般的に、線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。
導光板２２２から放出される光の一部がＬＣＤパネル２００Ａの反対側に放出されて損失することがある。反射シート２２１は、このような損失した光を導光板２２２に再入射させることができるように導光板２２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）２２３は、導光板２２２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２２２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２２２のパターンがそのまま映るようになり得る。さらに、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００Ａを装着した後にも確然として感知できるので、拡散シート２２４は、このような導光板２２２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。
拡散シート２２３を過ぎると光の輝度は急激に落ちることになる。したがって、光を再びフォーカス（ｆｏｃｕｓ）させて光の輝度を向上させるようにプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）２２４が含まれてもよい。プリズムシート２２４は、例えば水平プリズムシートと垂直プリズムシートを含んで構成されてもよい。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、技術の変化、発展及び／又は実施形態により前述した構成と異なる構成を含んでもよく、また、前述した構成以外に追加的な構成をさらに含んでもよい。また、本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、例えば、バックライトユニット２００Ｂの光学的な構成を外部の衝撃や異物流入による汚染などから保護するために、保護シート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｈｅｅｔ）をプリズムシート２２４の上部にさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、光源からの光損失を最小化にするため、実施形態により、ランプカバー（ｌａｍｐ ｃｏｖｅｒ）をさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、バックライトユニット２００Ｂの主要構成である導光板２２２、拡散シート２２３、プリズムシート２２４及びランプ（図示せず）などが許容寸法に合うように、正確に分離組立が可能なようにする形態を維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成のそれぞれは、２以上の別個の部分から成ってもよい。
本発明の実施形態により、導光板２２２と反射シート２２１との間には、追加のエアギャップが存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２２２から反射シート２２１への損失光が反射シート２２１を介して再び導光板２２２に再入射され得る。この時、前記追加のエアギャップを維持できるように、導光板２２２と反射板２２１との間として、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。
以上で詳しく見てみたように、バックライトユニット２００Ｂ及びこれを含むディスプレイモジュールは、独自に第１エアギャップ２１０及び／又は第２エアギャップ２３０のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光学層２２０に含まれた複数のレイヤーの間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤパネル２００Ａを用いる場合に対して説明したが、他のディスプレイパネルの場合にも構造内にエアギャップを含んでもよい。
図４ｃは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第２例のタッチ入力装置の断面図である。図４ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００だけでなく、基板３００をさらに含むタッチ入力装置１０００の断面を例示する。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構である第２カバー３２０と共に、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し得る実装空間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モジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが分離され、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズが遮断されてもよい。実施形態により、基板３００は、タッチ入力装置１０００においてミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）と指称されてもよい。
タッチ入力装置１０００において、カバー層５００がディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これにより、第２カバー３２０がディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板が位置する実装空間３１０を覆うように、第２カバー３２０が形成されてもよい。また、本発明の実施形態によれば、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力センサ４４０を含んでもよい。
図４ｃにおいては、図４ａと同様に、タッチセンサパネル１００が別に示されなかったが、実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を介してタッチ位置を検出することができる。また、実施形態により、タッチセンサの少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａに含まれて構成されてもよい。
この時、圧力センサ４４０は、基板３００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００及び基板３００上に付着されてもよい。
図４ａ及び図４ｃに示されたように、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０は、ディスプレイモジュール２００の内部、またはディスプレイモジュール２００と基板３００との間においてディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、圧力センサ４４０に含まれた電極４５０、４６０は、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。
以下で、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力センサ４４０を用いてタッチ圧力の大きさを検出する原理及び構造について詳しく見てみる。図５ａ〜図５ｅでは、説明の便宜のため、圧力センサ４４０に含まれる電極４５０、４６０を圧力センサと指称する。
図５ａ及び図５ｂは、タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、バックライトユニット２００Ｂを構成することができるカバー２４０上に付着されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００は距離ｄで離隔して位置することができる。
図５ａにおいて、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間はスペーサ層（図示せず）を挟んで離隔されてもよい。この時、スペーサ層は、図４ａ及び図４ｂを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂの製造時に含まれる第１エアギャップ２１０、第２エアギャップ２３０及び／又は追加のエアギャップであってもよい。ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ａが一つのエアギャップを含む場合、当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、当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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、スペーサ層は、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に位置してもよい。これにより、カバー層５００に対して圧力が印加された時、基準電位層６００が撓んで基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離が減少し得る。スペーサ層は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。ここで、衝撃吸収物質がスポンジとグラファイト層を含んでもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で充填されてもよい。このようなスペーサ層は、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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチにより撓んだり押圧され得る。ディスプレイモジュールは、タッチの位置で最も大きい変形を示すように撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイモジュールは少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュールの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがある。ディスプレイモジュールの縁又は端では、タッチによってほとんど撓みを示さないこともある。
この時、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力の印加により撓んだり押圧され得るので、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために、縁に配置される構成（両面接着テープ、接着テープ４３０、支持部２５１、２５２など）は非弾性物質からなってもよい。すなわち、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために縁に配置される構成が圧縮されたり押圧されなくても、ディスプレイモジュール２００の撓み等を通じてタッチ圧力が検出され得る。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチの際、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ、及び／又はバックライトユニット２００Ｂが撓んだり押圧される時、図４ｂに示されたように、スペーサ層によって、スペーサ層下部に位置したカバー２４０は撓みや押圧が減少され得る。図５ｂでは、カバー２４０の撓み又は押圧が全くないもので示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０の最下部でも撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を介してその程度が緩和され得る。
本発明の実施形態により、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。
図５ｂは、図５ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。例えば、図４ａに例示されたカバー層５００に外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に相対的な距離がｄからｄ’に減少することが分かる。したがって、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００を、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０に比べてさらに撓むように構成することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図４ａ、図５ａ及び図５ｂにおいて、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０及び第２電極４６０を含む場合が例示されている。この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間には、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が生成され得る。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の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て受信電極を介して感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成され得る。
基準電位層６００は、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成された相互静電容量に変化を引き起こすことができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００はグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層６００は、ディスプレイモジュール内に含まれる任意のグランド層であってもよい。実施形態により、基準電位層６００は、タッチ入力装置１０００の製造時に独自に含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａ〜図２ｃに示されたディスプレイパネル２００Ａにおいて、第１偏光層２７１と第１基板２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよい。このような遮蔽のための電極は、ＩＴＯで構成され得るグランドの役割を遂行することができる。また、実施形態により、基準電位層６００は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれる複数の共通電極が基準電位層を構成することができる。この時、共通電極の電位が基準電位であってもよい。
カバー層５００に対して、客体でタッチの際に圧力が加えられた場合、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂの少なくとも一部が撓むので、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の相対的な距離がｄからｄ’に近づいてもよい。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近くなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の値は減少し得る。基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量のフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層６００にも吸収されるためである。タッチ客体が不導体である場合には、相互静電容量の変化は、単に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離変化（ｄ−ｄ’）にだけ起因し得る。
以上では、圧力センサ４４０が第１電極４５０と第２電極４６０とを含み、この二つの間の相互静電容量の変化から圧力を検出する場合を説明した。圧力センサ４４０は、第１電極４５０と第２電極４６０のいずれか一つ（例えば、第１電極４５０）だけを含むように構成されてもよい。
図５ｃ及び図５ｄは、タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。この時、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号の入力を受けて第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさが検出され得る。
例えば、基準電位層６００と第１電極４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１電極４５０と基準電位層６００との間の静電容量の変化から、タッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、基準電位層６００と第１電極４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。
図４ａ、図５ａ〜図５ｄにおいて、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０の厚さが相対的に厚く示され、これらが直接カバー２４０に付着されたものが示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実施形態により、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０は、一体型シート（ｓｈｅｅｔ）形態の圧力センサ４４０としてカバー２４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが小さくてもよい。
以上では、図４ａに示されたタッチ入力装置１０００を参照して、圧力センサ４４０がカバー２４０に付着された場合について説明したが、圧力センサ４４０は、図４ｃに例示されたタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置されてもよい。実施形態により、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。また、実施形態により、圧力センサ４４０が基板３００に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、ディスプレイモジュール２００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。
図５ｅは、タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。図５ｅに示されたように、第１電極４５０は基板３００上に配置され、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。この場合、別の基準電位層が要求されなくてもよい。タッチ入力装置１０００に対して圧力タッチが遂行される場合、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が変わり得て、これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が増加し得る。このような静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０のそれぞれは、第１圧力センサ４４０−１及び第２圧力センサ４４０−２に含まれるように製作されてタッチ入力装置１０００に付着されてもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０が付着される構成要素と離隔して基準電位層６００が位置する場合について説明された。図６ａ〜図６ｃにおいては、タッチ入力装置１０００において圧力センサ４４０が付着される構成要素それ自体が基準電位層として機能する場合について説明される。
図６ａは、第１の方法により圧力センサ４４０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６ａにおいては、圧力センサ４４０が基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に付着されたものが示されている。
図６ｂに示されたように、スペーサ層４２０を維持するために、圧力センサ４４０の縁に沿って所定の厚みを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｂにおいて、接着テープ４３０は、圧力センサ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、圧力センサ４４０の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。この時、図６ｂに示されたように、接着テープ４３０は、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、圧力センサ４４０が接着テープ４３０を介して基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着される時、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール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、ディスプレイモジュール２００の下部面、又はカバー２４０の表面上に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は、両面接着テープであってもよい。図６ｂにおいては、電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極のみを例示している。
図６ｃは、第２の方法により圧力センサ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６ｃにおいては、圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に位置させた後、接着テープ４３１で圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させることができる。このために、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０の少なくとも一部と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の少なくとも一部に接触することができる。図６ｃにおいては、接着テープ４３１が圧力センサ４４０の上部から続いて基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の露出表面まで続くように示されている。この時、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０と当接する面側にだけ接着力があってもよい。したがって、図６ｃにおいて、接着テープ４３１の上部面は接着力がなくてもよい。
図６ｃに示されたように、圧力センサ４４０を接着テープ４３１を介して基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させても、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在し得る。これは、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間が直接接着剤で付着されたものでなく、また、圧力センサ４４０はパターンを有する圧力電極４５０、４６０を含むため、圧力センサ４４０の表面は扁平でないかもしれないためである。このような、図６ｃ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。
図７ａ〜図７ｅは、本発明の実施形態による圧力検出のための圧力センサに含まれた圧力電極パターンを例示する。図７ａ〜図７ｃにおいては、圧力センサ４４０に含まれる第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを例示する。図７ａ〜図７ｃに例示された圧力電極パターンを有する圧力センサ４４０は、カバー２４０、基板３００の上部、又はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、第１電極４５０及び第２電極４６０が含まれた電極層と基準電位層６００との間の距離によって変わり得る。
第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向き合う面積が大きかったり長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなり得る。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図７ｂ〜図７ｃには、第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成される場合として、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う長さが相対的に長いように圧力電極が形成された場合を例示する。図７ｂ〜図７ｃに例示された圧力電極４５０、４６０のパターンは、図５ａ及び図５ｃで説明されたような原理で圧力を検出するのに用いられてもよい。
図５ｃ及び図５ｄで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｄに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、圧力電極は、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、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、図７ｄに例示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。
図５ｅで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｅに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、図７ｅに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに直交するように配置して静電容量の変化量の感知感度を向上させることができる。
図８ａ及び図８ｂは、本発明による圧力センサ４４０が適用されたタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。図８ａ及び図８ｂにおいては、圧力センサ４４０が基板３００に付着された場合が示されるが、以下の説明は、圧力セン４４０がディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に付着された場合にも同様に適用され得る。
タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で圧力センサ４４０と基板３００との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。例えば、図８ａに例示されたように、力ｆでタッチ入力装置１０００を押圧する時、圧力センサ４４０と基板３００は接して、それ以上距離が近づくことはできない。この時、図８ａの右側で、圧力センサ４４０と基板３００とが接触する面積はａと表示することができる。
しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基板３００と圧力センサ４４０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。例えば、図８ｂに例示されたように、力ｆよりさらに大きい力Ｆでタッチ入力装置１０００を押圧すれば、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積がさらに大きくなり得る。図８ｂの右側で、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積はＡで表示することができる。このような面積が大きくなるほど、第１極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある飽和面積の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。
図８ａ及び図８ｂは、図６ａに示された例を参照して説明されるが、図８ａ及び図８ｂを参照した説明は、図４ａ、図４ｃ、図５ａ〜図５ｅ及び図６ｃを参照して説明した例にも同様に適用できることは自明である。より具体的に、圧力センサ４４０とグランド層又は基準電位層６００との間の距離がこれ以上近づくことができない飽和状態にある飽和面積の変化によって、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。図９は、本発明の実施形態による圧力センサの断面を例示する。図９ａを参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０が、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に付着された場合の断面を例示する。この時、圧力センサ４４０において、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に位置するので、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール２００と短絡することを防止することができる。また、タッチ入力装置１０００の種類及び／又は具現方式により、圧力電極４５０、４６０が付着される基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示すことがある。このような場合、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００と絶縁層４７０との間にグランド電極（ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：図示せず）をさらに含んでもよい。実施形態により、グランド電極と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には、また別の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）は、圧力電極である第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成される静電容量の大きさが非常に大きくなることを防止することができる。
図９ａ〜図９ｄは、本発明の実施形態による圧力センサがタッチ入力装置に付着された一部の断面を例示する。
例えば、圧力センサ４４０に含まれた第１電極４５０と第２電極４６０が同一の層に形成された場合には、図９ａに例示されたように、圧力センサ４４０が構成されてもよい。この時、図９ａに示された第１電極４５０と第２電極４６０のそれぞれは、図１３ａに示されたように、菱形形態の複数の電極で構成されてもよい。ここで、複数の第１電極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電極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電極４５０又は第２電極４６０のうち少なくとも一つのそれぞれは、複数の菱形形態の電極がブリッジを通じて連結されて第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに絶縁された形態であってもよい。また、図９ａに示された第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｂに示された形態の電極で構成されてもよい。
圧力センサ４４０において、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により互いに異なる層に具現されて電極層を構成しても構わない。図９ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に具現された場合の断面を例示する。図９ｂに例示されたように、第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成されてもよい。実施形態により、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。すなわち、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０ないし第３絶縁層４７２、第１電極４５０及び第２電極４６０を含んで構成されてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に位置するので、互いにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）するように具現されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｃに示されたように、ＭＸＮの構造で配列された駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのパターンと類似するように形成されてもよい。この時、Ｍ及びＮは、１以上の自然数であってもよい。または、図１３ａに示されたように、菱形形態の第１電極４５０と第２電極４６０がそれぞれ別の層に位置してもよい。
図９ｃは、圧力センサ４４０が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の断面を例示する。図９ｃに例示されたように、第１電極４５０を含む圧力センサ４４０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に配置されてもよい。例えば、第１電極４５０は、図１２ｄに例示されたように配置されてもよい。
図９ｄは、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合の断面を例示する。図９ｄに例示されたように、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１は、基板３００上に配置されてもよい。また、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されてもよい。
図９ａと関連して説明されたことと同様に、圧力センサ４５０、４６０が付着される基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０が、グランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示す場合、図９ａ〜図９ｄにおいて圧力センサ４４０は、基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０と接触するように配置される第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２の下部にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、圧力センサ４４０は、グランド電極（図示せず）を挟んで第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２と向かい合うように位置する追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００の上部面において、タッチ圧力が印加される場合に対して説明したが、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、タッチ入力装置１０００の下部面に圧力を印加する場合にも、同様にタッチ圧力を感知することができる。
図４〜図９に例示されたように、本発明による圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する場合、客体５００を介してタッチ入力装置に圧力が印加されれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が撓んだり押圧されて、タッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、図４〜図９では、基準電位層６００と圧力センサ４４０との間の距離変化を説明するために、客体５００を介して圧力が直接印加されるディスプレイモジュール２００、基板３００又はディスプレイモジュール２００の一部のみが撓んだり押圧されるものと示されたが、実際には、客体５００を介して圧力が直接印加されない部材もまた一緒に撓んだり押圧されることになる。ただし、圧力が直接印加される部材の撓みや押圧の程度の大きさが、圧力が直接印加されない部材の撓みや押圧の程度の大きさよりさらに大きいため、図４〜図９に示されたように説明が可能である。このように、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた撓んだり押圧され得る。この時、タッチ入力装置に印加された圧力を解除することになれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が元の状態に復帰することになり、これにより、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた元の形態を維持できなければならない。また、圧力センサ４４０が元の形態を維持しにくい場合、圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する過程に困難が生じることがある。したがって、圧力センサ４４０が元の形態を維持できる剛性を有するのがよい。
圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のような柔らかい伝導性金属で形成される場合、剛性が低い上に、その厚さが数μｍに過ぎないため、圧力電極４５０、４６０だけで圧力センサ４４０の元の形態を維持するのが難しい。したがって、圧力電極４５０、４６０の上側又は下側に配置された第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１が圧力センサ４４０の元の形態を維持することができる剛性を有することが望ましい。
具体的に、図３ｂに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、電極層及び支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。この時、電極層は、第１電極４５０及び第２電極４６０を含む圧力電極４５０、４６０で構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。また、電極層は、一つの電極だけ含む圧力電極４５０、４６０から構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる電極層と基準電位層６００との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。
この時、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００が、それぞれの入力位置によって均一な基準電位を有することができなかったり、又は、例えば圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の表面が均等でない場合のように、同一の大きさの圧力に対して入力位置によって基準電位層と電極層との間の距離変化が均一でない場合には、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の間の静電容量の変化量を用いるのに困難があり得る。図３ｈに示されたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。この時、第１電極層と第２電極層のいずれか一つは基準電位層であってもよい。このように、圧力センサ４４０内に位置した電極層間の距離変化によって変わる電極層間の静電容量の変化を検出すれば、上記のように圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層から均一な静電容量の変化を検出できない場合にも適用が可能である。この時、第１電極層と第２電極層との間に、第１電極層と第２電極層との間の距離変化の均一性を提供することができるように、衝撃吸収及び復原力を有する弾性層４８０をさらに含んでもよい。また、図９ｄに示されたように、圧力センサ４４０は、第１電極層と第１支持層を含む第１圧力センサ及び第２電極層と第２支持層を含む第２圧力センサを含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。
支持層４７０ｂ、４７１ｂは、樹脂材、剛性が高い金属、又は紙などの圧力センサ４４０の基準電位層６００との相対的な距離変化が発生しても圧力センサ４４０の形態を維持できる剛性を有する属性の材料で形成されてもよい。
圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１をさらに含んでもよい。この時、電極層は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１との間に位置し、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７２の少なくともいずれか一つに含まれてもよい。
第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７２は、電極カバー層４７０ａ、４７１ａをさらに含んでもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層を絶縁する機能及び電極の酸化、引っ掻き、クラックなどを防止するなど、電極層を保護する機能をすることができる。また、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、色が含まれた物質で形成されたりコーティングされて、圧力センサ４４０が流通する際に光に露出して圧力センサ４４０が劣化することを防止することができる。この時、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層又は支持層４７０ｂ、４７１ｂに接着剤で接着されてもよいが、印刷されたりコーティングされてもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａもまた高い剛性を有する樹脂材で形成されてもよいが、その厚さが数μｍに過ぎないため、約１００μｍの圧力センサ４４０を元の形態で維持させるのは難しい。
また、図３ｅ及び図３ｆに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１の外側に接着層４３０及び保護層４３５をさらに含んでもよい。図４〜図９では、接着層４３０が圧力センサ４４０と別個に構成されるように説明されたが、圧力センサ４４０に含まれて一つの構成として製作されてもよい。保護層４３５は、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着される前に、接着層４３０を保護する機能をし、タッチ入力装置に圧力センサ４４０を付着する時、保護層４３５を除去して接着層４３０を用いて圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着することができる。
図３ｃに示されたように、支持層４７０ｂ、４７１ｂが形成された側には、電極カバー層４７０ａ、４７１ａが形成されなくてもよい。支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材又は紙などで形成される場合、電極層を絶縁して保護することができる。この場合、同様に、支持層４７０ｂ、４７１ｂもまた色が含まれた物質で形成されたり、コーティングされてもよい。
図３ｄに示されたように、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが、他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、静電容量Ｃは、電極層と基準電位層６００との間の距離ｄに反比例するため、図３ｉに示されたように、同一の距離変化に対し、電極層と基準電位層６００との間の距離が近いほど静電容量の変化量がさらに大きくなり、精密な圧力検出が容易になる。したがって、圧力センサ４４０がカバー２４０、基板３００及び／又はディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から近い位置に位置する絶縁層の厚さが、基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
同様に、図９ｄに示されたように、第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合、第１絶縁層４７０−１と第２絶縁層４７１−１のうち第２電極４６０から近い絶縁層である第２絶縁層４７１−１の厚さが第１絶縁層４７０−１の厚さより小さく、第３絶縁層４７０−２と第４絶縁層４７１−２のうち第１電極４５０から近い絶縁層である第４絶縁層４７１−２の厚さが第３絶縁層４７０−２より小さくてもよく、好ましくは、第１絶縁層４７０−１及び第３絶縁層４７０−２だけ支持層４７０ｂを含んでもよい。
図３ｈに示されたように、圧力センサ４４０が第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含む場合にも、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００又は基板３００に付着される場合、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着された部材との距離は変わらない反面、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着されない部材との距離は変わることになる。この時、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層６００との間の距離変化による静電容量変化は所望する静電容量の変化ではないため、このような静電容量の変化を最小化することが好ましい。したがって、圧力センサ４４０が基板３００及びディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、基板３００とディスプレイモジュール２００が向かい合う基板３００の一面どディスプレイモジュール２００の一面のいずれか一つに付着され、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面と近い位置に位置する絶縁層の厚さが、圧力センサ４４０が付着された一面と遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
図３ｅに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着されない部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０であり、図３ｆに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着された部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０である。
圧力センサ４４０が配置される空間、例えばディスプレイモジュール２００と基板３００との間の間隔は、タッチ入力装置によって異なるが、およそ１００〜５００μｍ程度であるため、これにより圧力センサ４４０及び支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さが制限される。図３ｇに示されたように、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００に付着され、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が５００μｍである時、圧力センサ４４０の厚さが５０μｍ〜４５０μｍの間の値を有するのがよい。圧力センサ４４０の厚さが５０μｍより小さければ、相対的に剛性が高い支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さも小さくなるので、圧力センサ４４０が元の形態を維持するのが難しい。圧力センサ４４０の厚さが４５０μｍより大きければ、相対的に圧力センサ４４０と基準電位層である基板３００との間の間隔距離が５０μｍ以下で非常に小さくなるため、幅広い範囲の圧力測定が難しくなる。
圧力センサ４４０はタッチ入力装置に配置されるため、タッチ入力装置と同様に、温度、湿度などの所定の条件で与えられた信頼性を満たさなければならない。摂氏８５度〜−４０度の苛酷な条件、及び８５％の湿度条件などにおいて外観及び特性の変化が少ない信頼性を満たすためには、支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材であることがよい。具体的に、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミド（ＰＩ、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で形成されてもよい。また、ポリエチレンテレフタレートを使用する場合、ポリイミドより費用を節減することができる。支持層４７０ｂ、４７１ｂを形成する物質は、費用だけでなく信頼性を考慮して決定され得る。
以上で詳しく見てみたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００を介して圧力を検出するために、圧力電極４５０、４６０で発生する静電容量の変化を感知する必要がある。したがって、第１電極４５０と第２電極４６０のうち駆動電極には駆動信号が印加される必要があり、受信電極から感知信号を取得して静電容量の変化量からタッチ圧力を算出しなければならない。実施形態により、圧力検出の動作のための圧力センシングＩＣの形態で圧力検出装置を追加で含むことも可能である。本発明の実施形態による圧力検出モジュール（図示せず）は、圧力検出のための圧力センサ４４０だけでなく、このような圧力検出装置を包括する構成であってもよい。
このような場合、図１に例示されたように、駆動部１２０、感知部１１０及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むことになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。
実施形態により、タッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００の作動のためのタッチ検出装置を用いて、圧力センサ４４０に圧力検出のための駆動信号を印加し、圧力センサ４４０から感知信号の入力を受けてタッチ圧力を検出することもできる。以下では、第１電極４５０が駆動電極であり、第２電極４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。
このために、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００において、第１電極４５０は駆動部１２０から駆動信号の印加を受け、第２電極４６０は感知信号を感知部１１０に伝達することができる。制御部１３０は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行すると共に圧力検出のスキャニングを遂行するようにしたり、又は、制御部１３０は時分割して第１時間区間にはタッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するようにし、第１時間区間とは異なる第２時間区間には圧力検出のスキャニングを遂行するように制御信号を生成することができる。
したがって、本発明の実施形態において、第１電極４５０と第２電極４６０は、電気的に駆動部１２０及び／又は感知部１１０に連結されなければならない。この時、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出装置は、タッチセンシングＩＣ１５０としてタッチセンサパネル１００の一端、又は、タッチセンサパネル１００と同一の平面上に形成されることが一般的である。圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、任意の方法でタッチセンサパネル１００のタッチ検出装置と電気的に連結されてもよい。例えば、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００に含まれた第２ＰＣＢ２１０を用いてコネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を介してタッチ検出装置に連結されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０からそれぞれ電気的に延びる伝導性トレース４６１は、第２ＰＣＢ２１０などを介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されてもよい。
図１０ａ及び図１０ｂは、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着される場合を示す。図１０ａ及び図１０ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００は、下部面の一部にディスプレイパネルの作動のための回路が実装された第２ＰＣＢ２１０が示される。
図１０ａは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の一端に連結されるように、圧力センサ４４０をディスプレイモジュール２００の下部面に付着する場合を例示する。この時、第１電極４５０と第２電極４６０は、第２ＰＣＢ２１０の一端に両面伝導性テープを用いて連結されてもよい。具体的に、圧力センサ４４０の厚さ及び圧力センサ４４０が配置されるディスプレイモジュール２００と基板３００との間隔が非常に小さいため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いて第１電極４５０及び第２電極４６０を第２ＰＣＢ２１０の一端に連結する方が、厚さを減らすことができるので効果的である。第２ＰＣＢ２１０上には、圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結することができるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳しい説明は、図１１ａ〜図１１ｃを参照して説明する。図１０ａに例示された圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０の付着方法は、基板３００、カバー２４０に対しても同様に適用されてもよい。
図１０ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０を含む圧力センサ４４０が別に製作されずに、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０に一体型で形成された場合を例示する。例えば、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の製作時に、第２ＰＣＢに一定の面積２１１を割愛して予めディスプレイパネルの作動のための回路だけでなく、第１電極４５０と第２電極４６０に該当するパターンまで印刷することができる。第２ＰＣＢ２１０には、第１電極４５０及び第２電極４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃは、圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０に連結する方法を例示する。図１１ａ〜図１１ｃ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の外部に含まれた場合として、タッチセンサパネル１００のタッチ検出装置がタッチセンサパネル１００のための第１ＰＣＢ１６０に実装されたタッチセンシングＩＣ１５０に集積された場合を例示する。
図１１ａにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合を例示する。図１１ａに例示されたように、スマートフォンのような移動通信装置においてタッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１を介してディスプレイモジュール２００のための第２ＰＣＢ２１０に連結される。第２ＰＣＢ２１０は、第２コネクタ２２４を介してメインボードに電気的に連結されてもよい。したがって、タッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１及び第２コネクタ２２４を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのＣＰＵ又はＡＰと信号をやり取りすることができる。
この時、図１１ａにおいては、圧力センサ４４０が図１０ｂに例示されたような方式でディスプレイモジュール２００に付着されたものが例示されているが、図１０ａに例示されたような方式で付着された場合にも適用されてもよい。第２ＰＣＢ２１０には、圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結され得るように導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第３コネクタ４７３を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合が例示されている。図１１ｂにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第３コネクタ４７３を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのメインボードまで連結され、その後、第２コネクタ２２４及び第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離された追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ（４７３）を介してメインボードまで連結されてもよい。
図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０が第４コネクタ４７４を介して直接タッチセンシングＩＣ１５０に連結される場合が例示される。図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。第１ＰＣＢ１６０には、第４コネクタ４７４からタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。これにより、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離した追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。第２ＰＣＢ２１０と追加のＰＣＢは、互いに短絡しないように絶縁されていてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。
図１１ｂ及び図１１ｃの連結方法は、圧力電極４５０、４６０を含んだ圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面だけでなく、基板３００又はカバー２４０上に形成された場合にも適用されてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃにおいては、タッチセンシングＩＣ１５０が第１ＰＣＢ１６０上に形成されたＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）構造を仮定して説明された。しかし、これは単に例示に過ぎず、本発明は、タッチセンシングＩＣ１５０がタッチ入力装置１０００の実装空間３１０内のメインボード上に実装されるＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）構造の場合にも適用されてもよい。図１１ａ〜図１１ｃに対する説明から、当該技術分野の当業者に、他の実施形態の場合に圧力電極４５０、４６０のコネクタを介した連結は自明であろう。
以上においては、駆動電極として第１電極４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２電極４６０が一つのチャネルを構成する圧力電極４５０、４６０に対して詳しく見てみた。しかし、これは単に例示に過ぎず、実施形態により駆動電極及び受信電極は、それぞれ複数個のチャネルを構成することができる。この時、駆動電極及び受信電極が複数個のチャネルを構成すれば、タッチに対する圧力を検出する時、その精度を向上させることができ、また、多重タッチ（ｍｕｌｔｉ ｔｏｕｃｈ）に対する多重の圧力検出が可能であり得る。
図１２ａ〜図１２ｄは、本発明の圧力電極が複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１２ａにおいては、第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２のそれぞれが２個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ａでは、２個のチャネルを構成する第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されたものが例示されている。図１２ｂでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２電極４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ｃでは、第１電極４５０−１〜４５０−５と第２電極４６０−１〜４６０−５のそれぞれが５個のチャネルを構成する場合が例示されている。この場合にも５個のチャネルを構成する電極がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されてもよい。図１２ｄにおいては、第１電極４５１〜４５９のそれぞれが９個のチャネルを構成し、すべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成する場合が例示されている。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄに示されたように、複数のチャネルを構成する場合、それぞれの第１電極４５０及び／又は第２電極４６０からタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される導電性パターンが形成されてもよい。
ここで、図１２ｄに示された形態の複数のチャネルを構成する場合を例を挙げて説明する。この場合、限定された幅を有する第１コネクタ１２１に複数の導電性パターン４６１が連結されなければならないため、導電性パターン４６１の幅及び隣接した導電性パターン４６１との間隔が小さくなければならない。このような小さい幅及び間隔を有する導電性パターン４６１を形成するための微細工程をするためには、ポリエチレンテレフタレートよりはポリイミドが適合する。具体的に、導電性パターン４６１が形成される圧力センサ４４０の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。また、導電性パターン４６１を第１コネクタ１２１に連結するためにハンダ付け工程が必要であり得るが、摂氏３００度以上のハンダ付け工程をするためには、相対的に熱に弱いポリエチレンテレフタレートよりは、熱に強いポリイミドが適合する。この時、導電性パターン４６１が形成されない部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、費用削減のためにポリエチレンテレフタレートで形成され、導電性パターン４６１が形成される部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄは、圧力電極が単数又は複数のチャネルを構成する場合を例示し、多様な方法で圧力電極が単数又は複数のチャネルで構成されてもよい。図１２ａ〜図１２ｃ及び図１３ａ〜図１３ｄにおいて、圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される場合が例示されなかったが、図１１ａ〜図１１ｃ及びその他の方法で圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。
以上において、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４は、両面伝導性テープであってもよい。具体的に、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４が非常に小さい間隔の間に配置されるため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いることが、厚さを減らすことができるので効果的である。また、実施形態により、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４の機能は、薄い厚さを実現できるＦＯＦボンディング（Ｆｌｅｘ−ｏｎ−Ｆｌｅｘ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法を通じて具現されてもよい。
以下では、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、複数個のチャネルから検出される静電容量の変化量に基づいて、タッチに対して圧力の大きさを検出する多様な方法について説明する。
第１の方法例
図２０ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の例を説明するためのフローチャートである。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２０）。例えば、図１３ｄに示された圧力センサ４４０において、１５個それぞれの第１電極４５０で検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出することができる。このように、各チャネルから検出された圧力の大きさ（または、これに対応する静電容量値）とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値や平均値を用いることによって、シングルチャネルを用いて圧力を検出するよりも圧力の大きさ検出の精度が向上し得る。
第２の方法例
図１４ａは、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、所定の位置に圧力が印加される場合を示す図面であり、図１４ｂは、図１４ａのＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図であり、図１４ｃは、図１４ａのＣ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図である。
図１４ａに示されたＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｂに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度が相対的に大きい。反面、図１４ａに示されたＢ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度よりも相対的に小さい。具体的に、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ１が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ２よりも小さい。したがって、同一のタッチ圧力が印加されても、タッチ圧力が印加される位置によってそれぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量が異なることになる。したがって、各チャネルから検出された圧力の大きさ、又はこれに対応する静電容量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和や平均を用いて圧力の大きさを検出するよりは、もう少し正確な圧力値を検出できる方法が必要である。
図２０ｂは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１５は、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、それぞれの第１電極に割り当てられた感度補正スケーリング係数を示すための図面である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに予め割り当てられた感度補正スケーリング係数及びそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２００）。例えば、図１５に示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部に位置した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として１が割り当てられ、中央部に位置した第１電極４５０と隣接した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として６が割り当てられ、それよりもさらに端に位置した第１電極４５０には、それぞれ感度補正スケーリング係数として１２と１６が割り当てられてもよい。このように、ディスプレイモジュール２００の中央部に対応するチャネルにさらに小さい感度補正スケーリング係数を割り当てて、ディスプレイモジュール２００の端に対応するチャネルにさらに大きい感度補正スケーリング係数を割り当てれば、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一の圧力が印加される時、ディスプレイモジュール２００の中央部がディスプレイモジュール２００の端よりさらに多く撓むことによって、ディスプレイモジュール２００の中央部で検出される静電容量の変化量が、ディスプレイモジュール２００の端で検出される静電容量の変化量よりも大きくなることを相殺させることができる。したがって、もう少し正確な圧力値を算出することができる。
第３の方法例
図１６ａは、図１４ａに示された位置に圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置の体積変化量の関係を説明するためのグラフであり、図１６ｂは、図１４ｂに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図であり、図１６ｃは、図１４ｃに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図である。
同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００が変形する体積（以下で体積変化量という）が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ及びＣ位置に対応するタッチ表面に同一のタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａ〜図１６ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部であるＡ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量が、ディスプレイモジュール２００のＡ位置より相対的に端に位置したＣ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。
この時、同一の位置にタッチ圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は、線形関係を有する。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ又はＣ位置のいずれか一つの位置に、別の大きさのタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさに比例してタッチ入力装置１０００の体積変化量が変わる。
したがって、タッチ入力装置１０００の体積変化量を推定することによって、圧力の大きさを検出することができる。
まず、ディスプレイモジュール２００の所定のタッチ位置に所定の大きさの圧力を印加する時、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて、該当タッチ位置に対応する基準値をメモリ（図示せず）に格納する。この時、前記基準値は、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて算出されたタッチ入力装置１０００の体積変化量であり得る。または、前記基準値は、タッチ入力装置１０００の体積変化量と線形関係を有する正規化された圧力値、又は図１６ａに示されたグラフにおける傾きであり得る。このような方法をそれぞれのタッチ位置に対して反復実行し、所定の大きさの圧力が印加される時の、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対する基準値をメモリに格納する。この時、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対して基準値を生成するのが難しいので、所定の間隔で離隔された複数の代表位置に対してだけ基準値を生成して格納することができる。例えば、ディスプレイモジュール２００の等間隔で離隔した４３２（１８×２４）個のそれぞれのタッチ位置に８００ｇの圧力を印加する時、検出されるそれぞれの静電容量の変化量に基づいて算出された４３２個の体積変化量をメモリに格納することができる。
つぎは、前記基準値を用いてタッチ圧力の大きさを検出する方法を例示する。
図２０ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１７ａは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置が変形する形態を説明するための部分斜視図であり、図１７ｂは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置の体積変化量を推定することを説明するための図面であり、図１７ｃは、図１７ｂに示された図面の断面図である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０００）、タッチ位置を検出し（Ｓ２０００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量からそれぞれのチャネルに対応する距離変化を算出する（Ｓ３０００）。
それぞれのチャネルで検出される静電容量の値は、圧力電極の構成やタッチ圧力をセンシングするための回路構成によって異なるが、タッチ圧力の印加時、図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの関数と表現されてもよいため、それぞれのチャネルから検出される静電容量の値から逆算して、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。ここで、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉは、圧力が印加される前を基準として圧力が印加された後の、それぞれのチャネルに対応するタッチ入力装置の表面が変形した距離を意味する。
図１８ａは、図１３ａ〜図１３ｃに示されたように、第１電極４５０が駆動電極ＴＸであり、第２電極４６０が受信電極ＲＸで構成されて第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と第２電極４６０との間の圧力静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。ここで、駆動信号Ｖｓと出力信号Ｖｏとの間の関係式は、数式（１）のように表現することができる。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（１）及び前記数式（２）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
また、図１８ｂは、図１３ｄに示されたように、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号を検出するように構成されて第１電極４５０の自己静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と基準電位層との間の静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。
第１スイッチ２１がオンになれば、第１スイッチ２１の一端が連結された電源電圧ＶＤＤまで圧力キャパシタ１１が充電される。第１スイッチ２１のスイッチがオフになった直後、第３スイッチ２３がオンになれば圧力キャパシタ１１に充電された電荷が増幅器３１に伝達されて、それに相応する出力信号Ｖｏを取得することができる。第２スイッチ２２がオンになれば圧力キャパシタ１１に残っている全ての電荷が放電されて、第２スイッチ２２がオフになった直後に第３スイッチ２３がオンになれば帰還キャパシタ３２を介して圧力キャパシタ１１に電荷が伝達され、それに相応する出力信号を取得することができる。この時、図１８ｂに表示される回路の出力信号Ｖｏは、数式（３）のように表現することができる。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（３）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
算出されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを用いてタッチ入力装置の体積変化量を推定する（Ｓ４０００）。具体的に、タッチ圧力が印加されれば、図１７ａに示されたように、タッチ入力装置１０００の表面が変形され、これによるタッチ入力装置１０００の体積変化量は、図１７ｂ及び図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計で推定することができる。この時、それぞれのチャネルに対応する面積が同じ場合、例えば図１３ｄに示されたそれぞれの第１電極４５０の面積が同じ場合、それぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計は、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの合計に一つの第１電極４５０の面積Ａを乗じた値であり得る。
この時、所定の位置にタッチ圧力が印加される場合、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は線形関係を有するので、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数及びメモリに格納された該当タッチ位置に対応する基準値に基づいて、印加される圧力の大きさを算出する（Ｓ５０００）。
例えば、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数がすべて１と仮定するとき、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量が１０００であり、８００ｇの圧力に対する該当タッチ位置に対応する基準値としてメモリに格納された体積変化量が２０００の場合、印加される圧力の大きさは４００ｇである。
また、入力されたタッチ位置に対応する基準値がメモリに格納されていない場合、メモリに格納された隣接したタッチ位置に対応する基準値を用いて線形補間、ｂｉ−ｃｕｂｉｃ補間など多様な方法の補間を通じて圧力値を算出することができる。
図１９ａは、図１４ａに示された圧力センサのＤ位置に圧力が印加された場合を説明するための図面であり、図１９ｂは、図１９ａに示されたＤ位置に圧力が印加された場合、圧力値を算出することを説明するためのグラフである。
例えば、図１９ａに示されたＡ位置とＢ位置に対応する基準値はメモリに格納されているが、Ａ位置及びＢ位置の中間地点であるＤ位置に対応する基準値はメモリに格納されていない場合、Ｄ位置に対する基準値は図１９ｂに示されたように、Ａ位置とＢ位置の基準値を線形補間して、すなわち、Ａ位置の基準値とＢ位置の基準値の中間値を取って推定することができ、前記推定されたＤ位置の基準値を用いてＤ位置に印加された圧力の大きさを算出することができる。
このように、タッチ圧力による体積変化量に基づいて圧力の大きさを算出すれば、もう少し正確な圧力の大きさを検出することができ、基準電位層または圧力センサが最初の位置から変形されても正確な圧力の大きさを検出できるという長所がある。
以下では、前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を計算する方法について説明する。
図２１ａは、図１７ｃのａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフであり、図２１ｂは、図１７ｃのｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフである。
図１７ｃに示されたように、ディスプレイモジュールの中央部にタッチ圧力が印加される場合に、ａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、ｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさより大きい。この時、それぞれのチャネルで検出される静電容量は、タッチ入力装置１０００に印加された圧力だけでなく、タッチ入力装置１０００の周囲の電場または磁場の変化、温度の変化など多様な要因によって変わり得る。このようなタッチ入力装置１０００に印加された圧力以外の要因による静電容量の変化は、圧力の大きさを検出するにあたって除去しなければならないノイズに該当する。図２１ａ及び図２１ｂに示されたように、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号は、印加された圧力に起因した信号とノイズに起因した信号とが合わさった形態で検出される。この時、図２１ａに示されたように、圧力が印加された位置であるディスプレイモジュールの中央部に対応するａ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも大きい反面、図２１ｂに示されたように、圧力が印加された位置から遠く離れたディスプレイモジュールの端に対応するｂ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも相対的に小さい。この時、ノイズに起因した信号は、圧力が印加された位置と関係なくおおむね一定であるため、それぞれのチャネルで検出されるノイズに起因した信号の大きさがおおむね一定である反面、圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なるので、それぞれのチャネルで検出される圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なる。
したがって、相対的に圧力に起因した信号よりノイズに起因した信号の大きさが大きいチャネルで検出される信号は、圧力の大きさを検出する時に排除させたりその寄与の程度を小さくすれば、全体的に圧力に起因した信号が減少する程度よりもノイズに起因した信号が減少する程度がさらに大きいので、全体的なＳＮＲを向上させることができる。具体的に、それぞれのチャネルに適切なＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることによって、圧力検出時に全体的なＳＢＲを向上させることができる。
この時、圧力が印加された位置とディスプレイモジュールが最も大きい変形を示す位置が必ずしも一致する訳ではないが、概して他の位置より圧力が印加された位置でディスプレイモジュールに大きい変形が起きるので、圧力が印加された位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、他の位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさよりもおおむね大きい。したがって、圧力が印加された位置、すなわちタッチ位置又はそれぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさによって、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。
図２２ａ及び図２２ｂは、Ｐ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を説明するための図面であり、図２２ｃは、図２２ａのＰ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量を示す図面である。
まず、ＳＮＲ改善スケーリング係数を、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさに基づいて計算する方法について説明する。
それぞれのチャネルで検出される信号のうち、Ｎ個の最も大きい信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、４個の最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３１０を用いて圧力の大きさを検出することができる。また、それぞれのチャネルで検出される信号のうち、最も大きい信号の大きさの所定の比率以上の大きさの信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、所定の比率が５０％である場合、図２２ｃに示されたように、最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ５から出力される信号の大きさの５０％である５５以上の大きさの信号が検出されるチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である２６０を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、ＳＮＲ改善スケーリング係数をタッチ位置に基づいて計算する方法について説明する。
タッチ位置から最も近いＮ個のチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、タッチ位置に近いチャネルで検出される信号の大きさが、概してタッチ位置から相対的に遠いチャネルで検出される信号の大きさよりも大きい。したがって、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置から最も近い４個のチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３０５を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置から所定の距離以内に位置したチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置にタッチが入力され、所定の距離が図２２ａに示されたｒである場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置からｒ以内に位置したチャネルであるＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３８５を用して圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離に基づいて、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。一実施形態として、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離とそれぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数とが反比例の関係を有し得る。この時、全体チャネルのうち、信号の大きさが小さいチャネルの圧力検出に対する寄与の程度を小さくすることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ｂのＰ位置にタッチが入力され、タッチ位置とチャネルｊとの間の距離がｄｊである時、チャネルｊに１／ｄｊに比例するＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることができる。例えば、図２２ｂに示されたｄ１〜ｄ１５が、それぞれ１５、１３．５、１３．３、１１．３、９．３、８．８、８．５、５．３、４．５、７．３、３．３、１、８．５、５．３、４．５の値を有する場合、１／ｄｊである０．０６７、０．０７４、０．０７５、０．０８８、０．１０８、０．１１４、０．１１８、０．１８９、０．１２２、０．１３７、０．３０３、１、０．１１８、０．１８９、０．２２２が、それぞれＣＨ１〜ＣＨ１５のＳＮＲ改善スケーリング係数として割り当てられる。上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を乗じた値の和を用いて圧力の大きさを検出することができる。
以上においては、上で説明した第１の方法例にＳＮＲ改善スケーリング係数を適用する例について説明したが、第２の方法例又は第３の方法例にも同様にＳＮＲスケーリング係数を適用して圧力の大きさを検出することができる。
上記においては、図１３ｄに示された形態の圧力センサ４４０について説明したが、これに限らずに、図１３ａ〜図１３ｃに示された形態の圧力電極を含む圧力センサにも適用可能である。
圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、多重タッチに対する多重の圧力検出が可能であり得る。これは、例えば、タッチセンサパネル１００から取得された多重のタッチ位置のそれぞれに対応する位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて遂行され得る。または、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、圧力センサ４４０で直接タッチ位置を検出することも可能であり、該当位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて、多重の圧力検出が遂行され得る。
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徴を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基板
４００ 圧力検出モジュール
４２０ スペーサ層
４４０ 圧力センサ
４５０、４６０ 電極
４７０ 第１絶縁層
４７１ 第２絶縁層
４７０ａ、４７１ａ 電極カバー層
４７０ｂ、４７１ｂ 支持層
４３０ 接着層
４３５ 保護層
４８０ 弾性層
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基板
４００ 圧力検出モジュール
４２０ スペーサ層
４４０ 圧力センサ
４５０、４６０ 電極
４７０ 第１絶縁層
４７１ 第２絶縁層
４７０ａ、４７１ａ 電極カバー層
４７０ｂ、４７１ｂ 支持層
４３０ 接着層
４３５ 保護層
４８０ 弾性層
本発明は、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ位置を検出できるように構成されたタッチ入力装置に適用され、タッチ圧力を検出できるようにする複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法に関する。
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（ｂｕｔｔｏｎ）、キー（ｋｅｙ）、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）、及びタッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
タッチスクリーンは、タッチ−感応表面（ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）を備えた透明なパネルであり得るタッチセンサパネル（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ ｐａｎｅｌ）を含むタッチ入力装置のタッチ表面を構成することができる。このようなタッチセンサパネルはディスプレイスクリーンの前面に付着され、タッチ−感応表面がディスプレイスクリーンの見える面を覆うことができる。使用者が指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、使用者がコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
この時、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
本発明の目的は、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法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であって、ディスプレイモジュールと、前記タッチ表面に対する前記タッチにより基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された圧力センサと、を含み、前記距離は、前記タッチの圧力の大きさによって変わり得、前記圧力センサは、前記距離によって変わる静電容量に対する情報を含む信号を出力することができ、前記圧力センサは、複数のチャネルを形成するように複数の電極を含み、前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量およびそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいてタッチに対する圧力の大きさを検出することができる。
本発明の実施形態によれば、圧力検出のための複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法を提供することができる。
また、本発明の実施形態によれば、タッチに対する圧力検出精度が高い複数のチャネルを構成する圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置を提供することができる。
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。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圧力検出のための圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出できるタッチセンサパネル１００が適用されてもよい。
図１は、本発明の実施形態による圧力センサ４４０及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得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、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために前記複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出する感知部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、これに限定されずに、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、あるい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、または、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、前記第１絶縁膜と異なる第２絶縁膜（図示せず）の一面上に形成されてもよい。
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）又はＡＴＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質又は不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（ｓｉｌｖｅｒ ｉｎｋ）、銅（ｃｏｐｐｅｒ）又は炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）のうち少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ ｍｅｓｈ）で具現されるか、あるいは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質で構成されてもよい。
本発明の実施形態による駆動部１２０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
感知部１１０は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを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、当該受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）又は基準電圧に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流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、当該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：Ａｎａｌｏｇ−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／又は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）等を介し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。本発明の実施形態により、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得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１１０で感知し、タッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサパネル１００の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
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（ｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇ）、分散信号方式（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、及び音声パルス認識（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｕｌｓｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）方式など、任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
以下では、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出するための駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸに該当する構成は、タッチセンサ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｏｒ）と指称されてもよい。
本発明の実施形態による圧力センサ及びこれを含む圧力検出モジュールが適用され得るタッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００は、ディスプレイパネル２００Ａの外部または内部に位置してもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を遂行することができる。この時、ディスプレイパネル２００Ａ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（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、図１０ａ〜１２ｃにおいて、第２印刷回路基板２１０（以下、第２ＰＣＢという）に実装されてもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａの作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
図２ａ〜図２ｅは、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用され得るタッチ入力装置において、ディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。まず、図２ａ〜図２ｃを参照し、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。
図２ａ〜図２ｃに示されたように、ＬＣＤパネルは、液晶セル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃｅｌｌ）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の両端に電極を含む第１基板２６１と第２基板２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１基板２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２基板２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１基板２６１はカラーフィルターガラス（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｇｌａｓｓ）であってもよく、第２基板２６２はＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。また、第１基板２６１及び／又は第２基板２６２は、プラスチック基板であってもよい。
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。
図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの外部に配置されたことを示す。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において、タッチセンサパネル１００の上部面がタッチ表面になってもよい。また、本発明の実施形態により、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面になってもよい。図２ａにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの外面は、ディスプレイパネル２００Ａの第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００Ａを保護するために、ディスプレイパネル２００Ａの下部面は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２００Ａの内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、第１基板２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｂで上部面又は下部面になってもよい。図２ｃにおいては、タッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００が、液晶層２５０に含まれて具現される場合、すなわち、第１基板２６１及び第２基板２６２の間に配置される場合を例示する。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００Ａの外面として図２ｃで上部面又は下部面になってもよい。図２ｂ及び図２ｃにおいて、タッチ表面になり得るディスプレイパネル２００Ａの上部面又は下部面は、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。
つぎに、図２ｄ及び図２ｅを参照し、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を説明することにする。図２ｄにおいて、タッチセンサパネル１００は、偏光層２８２と第１基板２８１との間に位置し、図２ｅにおいてタッチセンサパネル１００が有機物層２８０と第２基板２８３との間に位置する。また、タッチセンサパネル１００が第１基板２８１と有機物層２８０との間に位置してもよい。
ここで、第１基板２８１は、エンカプセレーションガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２基板２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。また、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３は、プラスチック基板であってもよい。タッチセンシングに対しては上述したため、それ以外の構成に対してのみ簡略に説明をすることにする。
ＯＬＥＤパネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を利用した自発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチック上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を利用するものである。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させればエネルギーが高い状態である励起子(excitation)を形成し、励起子はエネルギーが低い状態に落ちてエネルギーが放出されながら特定の波長の光が生成される原理を利用するものである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（ＡｃｔｉｖｅｍａｔｒｉｘＯｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）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、温度による色再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ）の間だけ発光をして、ＡＭ−ＯＬＥＤは、低い電流でフレーム時間（ｆｒａｍｅ ｔｉｍｅ）の間継続して発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤはＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積のディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現するのが容易である。
図２ｄ及び図２ｅに示されたように、基本的にＯＬＥＤ（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤ）パネルは、偏光層２８２、第１基板２８１、有機物層２８０及び第２基板２８３を含む。ここで、第１基板２８１はエンカプセレーションガラスであり、第２基板２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されず、第１基板２８１及び／又は第２基板２８３はプラスチック基板であってもよい。
また、有機物層２８０は、ＨＩＬ（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、正孔注入層）、ＨＴＬ（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、正孔輸送層）、ＥＩＬ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、電子注入層）、ＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ、電子輸送層）、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、発光層）を含んでもよい。
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させ、ＣｕＰｃなどの物質を用いる。ＨＴＬは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性（ｈｏｌｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が良い物質を用いる。ＨＴＬは、アリールアミン（ａｒｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＰＤなどが用いられてもよい。ＥＩＬとＥＴＬは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はＥＭＬで結合して発光する。ＥＭＬは、発光する色を具現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率を決決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）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。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部はディスプレイパネル２００Ａ内に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部はディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極はディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
また、実施形態により、タッチセンサのうち少なくとも一部は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６１、２８３との間に位置するように構成され、タッチセンサのうち少なくとも残りの一部は第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよい。例えば、タッチセンサパネル１００を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのいずれか一つの電極は、第１基板２６１、２８１の上部に位置するように構成されてもよく、残りの電極は、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置するように構成されてもよい。この時、同様に第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間にタッチセンサが配置される場合、タッチセンサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、第１基板２６１、２８１と第２基板２６２、２８３との間に位置する多様な構成及び／又は電極がタッチセンシングのためのタッチセンサとして用いられてもよい。
第２基板２６２、２８３は、データライン（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、ＴＦＴ、共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）及び画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）などを含む多様な層からなってもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルの場合、これら電気的な構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２５０に位置した液晶を配向させるように作動することができる。第２基板２６２、２８３に含まれたデータライン、ゲートライン、共通電極及び画素電極のいずれか一つがタッチセンサとして用いられるように構成されてもよい。
以上においては、タッチの有無及び／又はタッチ位置を検出することができるタッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００について詳しく見てみた。本発明の実施形態による圧力センサ４４０を前述したタッチ入力装置１０００に適用することによって、タッチの有無及び／又はタッチ位置だけでなく、タッチ圧力の大きさもまた容易に検出することができる。以下では、タッチ入力装置１０００に本発明の実施形態による圧力センサを適用してタッチ圧力を検出する場合について、例を挙げて詳しく見てみる。実施形態により、圧力検出モジュールが適用されるタッチ入力装置は、タッチセンサパネル１００を備えないこともある。
図３ａは、本発明の実施形態による圧力電極を含む例示的な圧力センサの断面図である。例えば、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に電極層４４１を含んでもよい。電極層４４１は、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０を含んでもよい。この時、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）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）のような物質を含んでもよい。圧力センサ４４０の製造工程により、電極層４４１と第２絶縁層４７１との間はＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着剤（図示せず）で接着されてもよい。また、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０の上に圧力電極パターンに相応する貫通孔を有するマスク（ｍａｓｋ）を位置させた後、伝導性スプレー（ｓｐｒａｙ）を噴射することによって形成されてもよい。
図４ａは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第１例のタッチ入力装置の断面図である。
図４ａに例示されたタッチ入力装置１０００の断面図は、タッチ入力装置１０００の一部の断面図であってもよい。図４ａに例示されたように、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの下部に配置されたバックライトユニット２００Ｂ、及びディスプレイパネル２００Ａの上部に配置されたカバー層５００を含んで構成されてもよい。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、カバー２４０上に形成されてもよい。本明細書において、ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂを含んで、ディスプレイモジュール２００と指称されてもよい。図４ａにおいて、カバー２４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着されたものが例示されているが、実施形態により、カバー２４０と同一及び／又は類似の機能を遂行するタッチ入力装置１０００に含まれた構成に付着されることも可能である。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（ｃｅｌｌ ｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｐｌｅｔ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＭＰ３プレーヤー、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、ディスプレイパネル２００Ａはタッチセンサのうち少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれるディスプレイパネルであってもよい。また、実施形態により、タッチセンシングのための駆動電極及び受信電極がディスプレイパネル２００Ａの内部に含まれてもよい。
図４ａにおいては、タッチセンサパネル１００を別に示さなかったが、実施形態により、本発明の第１例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、タッチセンサパネル１００のタッチ表面を介して確認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、及び光透過性を向上させることができる。この時、カバー層５００は、タッチセンサパネル１００の上部に配置されてもよい。
本発明の実施形態によるカバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａの前面を保護し、タッチ表面を形成するカバーガラス（ｃｏｖｅｒ ｇｌａｓｓ）で構成されてもよい。図４ａに例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００Ａより広く形成されてもよい。
本発明の実施形態によるＬＣＤパネルのようなディスプレイパネル２００Ａは、それ自体で発光できず、ただし、光を遮断ないし透過させる機能を遂行するので、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）２００Ｂが要求され得る。例えば、バックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａの下部に位置して、光源を含んでディスプレイパネル２００Ａに光を照らし、画面には明るさと暗さだけでなく多様な色を有する情報を具現するようになる。ディスプレイパネル２００Ａは、受動素子として自ら発光できないので、後面に均一な輝度分布を有する光源が要求される訳である。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、ディスプレイパネル２００Ａに光を照らすようにするための光学層２２０を含んで構成されてもよい。光学層２２０については図４ｂを参照して詳しく見てみる。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、カバー２４０を含んで構成されてもよい。カバー２４０は、メタル（ｍｅｔａｌ）で構成されたカバーであってもよい。タッチ入力装置１０００のカバー層５００を介して外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイモジュール２００等が撓み得る。この時、撓みを通じて圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール内部に位置する基準電位層との間の距離が変化し、このような距離変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を介して検出することにより、圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力の大きさを精密に検出するために、カバー層５００に対して圧力を印加する場合、圧力センサ４５０、４６０の位置は変わらずに固定される必要がある。したがって、カバー２４０は、圧力の印加にも相対的に撓まず、圧力センサを固定させられる支持部の役割を遂行することができる。実施形態により、カバー２４０は、バックライトユニット２００Ｂと別個に製作され、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てられてもよい。
本発明の実施形態による入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａとバックライトユニット２００Ｂとの間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）２１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂを外部の衝撃から保護するためである。このような第１エアギャップ２１０は、バックライトユニット２００Ｂに含まれるように構成されてもよい。
バックライトユニット２００Ｂに含まれる光学層２２０とカバー２４０との間は、互いに離隔するように構成されてもよい。光学層２２０とカバー２４０との間は、第２エアギャップ２３０で構成されてもよい。カバー２４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層２２０に接触しないことを保障し、カバー層５００に外部圧力が印加されて光学層２２０、ディスプレイパネル２００Ａ及びカバー層５００が撓んでも、光学層２２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層２２０の性能を低下させることを防止するために、第２エアギャップ２３０が要求されてもよい。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａ、バックライトユニット２００Ｂ及びカバー層５００が結合して固定された形態を維持できるように、支持部２５１、２５２をさらに含んでもよい。実施形態により、カバー２４０は、支持部２５１、２５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、支持部２５１、２５２は、バックライトユニット２００Ｂの一部を形成することができる。
ディスプレイパネル２００Ａ及びバックライトユニット２００Ｂの構造及び機能は、公示の技術であり、以下で簡単に見てみる。バックライトユニット２００Ｂは、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。
図４ｂは、実施形態によるタッチ入力装置において、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０を例示する。図４ｂにおいては、ディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層２２０を例示する。
図４ｂにおいて、バックライトユニット２００Ｂの光学層２２０は、反射シート２２１、導光板２２２、拡散シート２２３及びプリズムシート２２４を含んでもよい。この時、バックライトユニット２００Ｂは、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態として、導光板２２２の後面及び／又は側面に配置された光源（図示せず）を含んでもよい。
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）２２２は、一般的に、線光源又は点光源の形態である光源（図示せず）から光を面光源の形態に変換してＬＣＤパネル２００Ａに向かうようにする役割をすることができる。
導光板２２２から放出される光の一部がＬＣＤパネル２００Ａの反対側に放出されて損失することがある。反射シート２２１は、このような損失した光を導光板２２２に再入射させることができるように導光板２２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）２２３は、導光板２２２から入射される光を拡散させる役割をする。例えば、導光板２２２のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）によって散乱した光は直接目に入ってくるため、導光板２２２のパターンがそのまま映るようになり得る。さらに、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００Ａを装着した後にも確然として感知できるので、拡散シート２２４は、このような導光板２２２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。
拡散シート２２３を過ぎると光の輝度は急激に落ちることになる。したがって、光を再びフォーカス（ｆｏｃｕｓ）させて光の輝度を向上させるようにプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）２２４が含まれてもよい。プリズムシート２２４は、例えば水平プリズムシートと垂直プリズムシートを含んで構成されてもよい。
本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、技術の変化、発展及び／又は実施形態により前述した構成と異なる構成を含んでもよく、また、前述した構成以外に追加的な構成をさらに含んでもよい。また、本発明の実施形態によるバックライトユニット２００Ｂは、例えば、バックライトユニット２００Ｂの光学的な構成を外部の衝撃や異物流入による汚染などから保護するために、保護シート（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｈｅｅｔ）をプリズムシート２２４の上部にさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、光源からの光損失を最小化にするため、実施形態により、ランプカバー（ｌａｍｐ ｃｏｖｅｒ）をさらに含んでもよい。また、バックライトユニット２００Ｂは、バックライトユニット２００Ｂの主要構成である導光板２２２、拡散シート２２３、プリズムシート２２４及びランプ（図示せず）などが許容寸法に合うように、正確に分離組立が可能なようにする形態を維持するようにするフレーム（ｆｒａｍｅ）をさらに含んでもよい。また、前述した構成のそれぞれは、２以上の別個の部分から成ってもよい。
本発明の実施形態により、導光板２２２と反射シート２２１との間には、追加のエアギャップが存在するように構成されてもよい。これにより、導光板２２２から反射シート２２１への損失光が反射シート２２１を介して再び導光板２２２に再入射され得る。この時、前記追加のエアギャップを維持できるように、導光板２２２と反射シート２２１との間として、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。
以上で詳しく見てみたように、バックライトユニット２００Ｂ及びこれを含むディスプレイモジュールは、独自に第１エアギャップ２１０及び／又は第２エアギャップ２３０のようなエアギャップを含んで構成されてもよい。または、光学層２２０に含まれた複数のレイヤーの間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤパネル２００Ａを用いる場合に対して説明したが、他のディスプレイパネルの場合にも構造内にエアギャップを含んでもよい。
図４ｃは、本発明の実施形態による圧力センサ及び圧力検出モジュールが適用され得る第２例のタッチ入力装置の断面図である。図４ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００だけでなく、基板３００をさらに含むタッチ入力装置１０００の断面を例示する。実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構である第２カバー３２０と共に、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し得る実装空間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モジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリーが分離され、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズが遮断されてもよい。実施形態により、基板３００は、タッチ入力装置１０００においてミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）と指称されてもよい。
タッチ入力装置１０００において、カバー層５００がディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これにより、第２カバー３２０がディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板が位置する実装空間３１０を覆うように、第２カバー３２０が形成されてもよい。また、本発明の実施形態によれば、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に圧力センサ４４０を含んでもよい。
図４ｃにおいては、図４ａと同様に、タッチセンサパネル１００が別に示されなかったが、実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００を介してタッチ位置を検出することができる。また、実施形態により、タッチセンサの少なくとも一部がディスプレイパネル２００Ａに含まれて構成されてもよい。
この時、圧力センサ４４０は、基板３００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００上に付着されてもよく、ディスプレイモジュール２００及び基板３００上に付着されてもよい。
図４ａ及び図４ｃに示されたように、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０は、ディスプレイモジュール２００の内部、またはディスプレイモジュール２００と基板３００との間においてディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、圧力センサ４４０に含まれた電極４５０、４６０は、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。
以下で、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に圧力センサ４４０を用いてタッチ圧力の大きさを検出する原理及び構造について詳しく見てみる。図５ａ〜図５ｅでは、説明の便宜のため、圧力センサ４４０に含まれる電極４５０、４６０を圧力センサと指称する。
図５ａ及び図５ｂは、タッチ入力装置に含まれた第１例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０は、バックライトユニット２００Ｂを構成することができるカバー２４０上に付着されてもよい。タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層６００は距離ｄで離隔して位置することができる。
図５ａにおいて、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間はスペーサ層（図示せず）を挟んで離隔されてもよい。この時、スペーサ層は、図４ａ及び図４ｂを参照して説明されたように、ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂの製造時に含まれる第１エアギャップ２１０、第２エアギャップ２３０及び／又は追加のエアギャップであってもよい。ディスプレイモジュール２００及び／又はバックライトユニット２００Ｂが一つのエアギャップを含む場合、当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、当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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、スペーサ層は、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に位置してもよい。これにより、カバー層５００に対して圧力が印加された時、基準電位層６００が撓んで基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間の相対的な距離が減少し得る。スペーサ層は、エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）で具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。ここで、衝撃吸収物質がスポンジとグラファイト層を含んでもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で充填されてもよい。このようなスペーサ層は、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。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力を印加するタッチにより撓んだり押圧され得る。ディスプレイモジュールは、タッチの位置で最も大きい変形を示すように撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイモジュールは少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイモジュールの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイモジュールが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置はタッチ位置と異なることがある。ディスプレイモジュールの縁又は端では、タッチによってほとんど撓みを示さないこともある。
この時、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００は、圧力の印加により撓んだり押圧され得るので、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために、縁に配置される構成（両面接着テープ、接着テープ４３０、支持部２５１、２５２など）は非弾性物質からなってもよい。すなわち、エアギャップ２１０、２３０及び／又はスペーサ層４２０を維持するために縁に配置される構成が圧縮されたり押圧されなくても、ディスプレイモジュール２００の撓み等を通じてタッチ圧力が検出され得る。
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチの際、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ、及び／又はバックライトユニット２００Ｂが撓んだり押圧される時、図４ｂに示されたように、スペーサ層によって、スペーサ層下部に位置したカバー２４０は撓みや押圧が減少され得る。図５ｂでは、カバー２４０の撓み又は押圧が全くないもので示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０の最下部でも撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を介してその程度が緩和され得る。
本発明の実施形態により、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。
図５ｂは、図５ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。例えば、図４ａに例示されたカバー層５００に外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０との間に相対的な距離がｄからｄ’に減少することが分かる。したがって、実施形態によるタッチ入力装置１０００において、外部圧力が印加された場合に、基準電位層６００を、圧力センサ４５０、４６０が付着されたカバー２４０に比べてさらに撓むように構成することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
図４ａ、図５ａ及び図５ｂにおいて、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０及び第２電極４６０を含む場合が例示されている。この時、第１電極４５０と第２電極４６０との間には、相互静電容量（ｍｕｔｕａｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が生成され得る。この時、第１電極４５０と第２電極４６０の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て受信電極を介して感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１電極４５０と第２電極４６０との間に相互静電容量が生成され得る。
基準電位層６００は、第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成された相互静電容量に変化を引き起こすことができるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００はグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。基準電位層６００は、ディスプレイモジュール内に含まれる任意のグランド層であってもよい。実施形態により、基準電位層６００は、タッチ入力装置１０００の製造時に独自に含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａ〜図２ｃに示されたディスプレイパネル２００Ａにおいて、第１偏光層２７１と第１基板２６１との間にノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電極（図示せず）を含んでもよい。このような遮蔽のための電極は、ＩＴＯで構成され得るグランドの役割を遂行することができる。また、実施形態により、基準電位層６００は、ディスプレイパネル２００Ａに含まれる複数の共通電極が基準電位層を構成することができる。この時、共通電極の電位が基準電位であってもよい。
カバー層５００に対して、客体でタッチの際に圧力が加えられた場合、カバー層５００、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニット２００Ｂの少なくとも一部が撓むので、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の相対的な距離がｄからｄ’に近づいてもよい。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近くなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の値は減少し得る。基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離がｄからｄ’に減少することによって、前記相互静電容量のフリンジング静電容量が客体だけでなく基準電位層６００にも吸収されるためである。タッチ客体が不導体である場合には、相互静電容量の変化は、単に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離変化（ｄ−ｄ’）にだけ起因し得る。
以上では、圧力センサ４４０が第１電極４５０と第２電極４６０とを含み、この二つの間の相互静電容量の変化から圧力を検出する場合を説明した。圧力センサ４４０は、第１電極４５０と第２電極４６０のいずれか一つ（例えば、第１電極４５０）だけを含むように構成されてもよい。
図５ｃ及び図５ｄは、タッチ入力装置に含まれた第２例の圧力センサと基準電位層との間の相対的な距離及びこれに圧力が印加された場合を例示する。この時、第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量（ｓｅｌｆ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号の入力を受けて第１電極４５０と基準電位層６００との間の自己静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさが検出され得る。
例えば、基準電位層６００と第１電極４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１電極４５０と基準電位層６００との間の静電容量の変化から、タッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、基準電位層６００と第１電極４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。
図４ａ、図５ａ〜図５ｄにおいて、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０の厚さが相対的に厚く示され、これらが直接カバー２４０に付着されたものが示されているが、これは説明の便宜のためのものであり、実施形態により、第１電極４５０及び／又は第２電極４６０は、一体型シート（ｓｈｅｅｔ）形態の圧力センサ４４０としてカバー２４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが小さくてもよい。
以上では、図４ａに示されたタッチ入力装置１０００を参照して、圧力センサ４４０がカバー２４０に付着された場合について説明したが、圧力センサ４４０は、図４ｃに例示されたタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に配置されてもよい。実施形態により、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。また、実施形態により、圧力センサ４４０が基板３００に付着されてもよく、この場合、基準電位層６００は、ディスプレイモジュール２００又はディスプレイモジュール２００の内部に位置する任意の電位層であってもよい。
図５ｅは、タッチ入力装置に含まれた第３例の圧力センサの配置を例示する。図５ｅに示されたように、第１電極４５０は基板３００上に配置され、第２電極４６０はディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。この場合、別の基準電位層が要求されなくてもよい。タッチ入力装置１０００に対して圧力タッチが遂行される場合、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が変わり得て、これにより、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が増加し得る。このような静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、第１電極４５０及び第２電極４６０のそれぞれは、第１圧力センサ４４０−１及び第２圧力センサ４４０−２に含まれるように製作されてタッチ入力装置１０００に付着されてもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００において、圧力センサ４４０が付着される構成要素と離隔して基準電位層６００が位置する場合について説明された。図６ａ〜図６ｃにおいては、タッチ入力装置１０００において圧力センサ４４０が付着される構成要素それ自体が基準電位層として機能する場合について説明される。
図６ａは、第１の方法により圧力センサ４４０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６ａにおいては、圧力センサ４４０が基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に付着されたものが示されている。
図６ｂに示されたように、スペーサ層４２０を維持するために、圧力センサ４４０の縁に沿って所定の厚みを有する接着テープ４３０が形成されてもよい。図６ｂにおいて、接着テープ４３０は、圧力センサ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、圧力センサ４４０の縁のうち少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。この時、図６ｂに示されたように、接着テープ４３０は、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、圧力センサ４４０が接着テープ４３０を介して基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着される時、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール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、ディスプレイモジュール２００の下部面、又はカバー２４０の表面上に形成されてもよい。また、接着テープ４３０は、両面接着テープであってもよい。図６ｂにおいては、電極４５０、４６０のうち一つの圧力電極のみを例示している。
図６ｃは、第２の方法により圧力センサ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６ｃにおいては、圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０上に位置させた後、接着テープ４３１で圧力センサ４４０を基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させることができる。このために、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０の少なくとも一部と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の少なくとも一部に接触することができる。図６ｃにおいては、接着テープ４３１が圧力センサ４４０の上部から続いて基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の露出表面まで続くように示されている。この時、接着テープ４３１は、圧力センサ４４０と当接する面側にだけ接着力があってもよい。したがって、図６ｃにおいて、接着テープ４３１の上部面は接着力がなくてもよい。
図６ｃに示されたように、圧力センサ４４０を接着テープ４３１を介して基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に固定させても、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間には所定の空間、すなわちエアギャップが存在し得る。これは、圧力センサ４４０と基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０の間が直接接着剤で付着されたものでなく、また、圧力センサ４４０はパターンを有する圧力電極４５０、４６０を含むため、圧力センサ４４０の表面は扁平でないかもしれないためである。このような、図６ｃ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。
図７ａ〜図７ｅは、本発明の実施形態による圧力検出のための圧力センサに含まれた圧力電極パターンを例示する。図７ａ〜図７ｃにおいては、圧力センサ４４０に含まれる第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを例示する。図７ａ〜図７ｃに例示された圧力電極パターンを有する圧力センサ４４０は、カバー２４０、基板３００の上部、又はディスプレイモジュール２００の下部面上に形成されてもよい。第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量は、第１電極４５０及び第２電極４６０が含まれた電極層と基準電位層６００との間の距離によって変わり得る。
第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量が変化することによってタッチ圧力の大きさを検出する時、検出の正確度を高めるために必要な静電容量の範囲を生成するように第１電極４５０と第２電極４６０のパターンを形成する必要がある。第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向き合う面積が大きかったり長さが長いほど、生成される静電容量の大きさが大きくなり得る。したがって、必要な静電容量の範囲により、第１電極４５０と第２電極４６０との間の向かい合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図７ｂ〜図７ｃには、第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成される場合として、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに向かい合う長さが相対的に長いように圧力電極が形成された場合を例示する。図７ｂ〜図７ｃに例示された圧力電極４５０、４６０のパターンは、図５ａ及び図５ｃで説明されたような原理で圧力を検出するのに用いられてもよい。
図５ｃ及び図５ｄで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｄに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、圧力電極は、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、くし形状又はフォーク形状を有する必要はなく、図７ｄに例示されたように、板（例えば、四角板）形状を有してもよい。
図５ｅで説明されたような原理で圧力を検出するには、図７ｅに例示されたような電極パターンが用いられてもよい。この時、図７ｅに示されたように、第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに直交するように配置して静電容量の変化量の感知感度を向上させることができる。
図８ａ及び図８ｂは、本発明による圧力センサ４４０が適用されたタッチ入力装置において、タッチ圧力の大きさと飽和面積との間の関係を示す。図８ａ及び図８ｂにおいては、圧力センサ４４０が基板３００に付着された場合が示されるが、以下の説明は、圧力セン４４０がディスプレイモジュール２００又はカバー２４０に付着された場合にも同様に適用され得る。
タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で圧力センサ４４０と基板３００との間の距離がこれ以上近づかない状態に至ってもよい。このような状態を、以下では飽和状態と指称する。例えば、図８ａに例示されたように、力ｆでタッチ入力装置１０００を押圧する時、圧力センサ４４０と基板３００は接して、それ以上距離が近づくことはできない。この時、図８ａの右側で、圧力センサ４４０と基板３００とが接触する面積はａと表示することができる。
しかし、このような場合にも、タッチ圧力の大きさがさらに大きくなる時には、基板３００と圧力センサ４４０との間の距離がこれ以上近づかない飽和状態にある面積が大きくなり得る。例えば、図８ｂに例示されたように、力ｆよりさらに大きい力Ｆでタッチ入力装置１０００を押圧すれば、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積がさらに大きくなり得る。図８ｂの右側で、圧力センサ４４０と基板３００が接触する面積はＡで表示することができる。このような面積が大きくなるほど、第１極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少し得る。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することが説明されるが、これは飽和状態にある飽和面積の変化によってタッチ圧力の大きさを算出することを含んでもよい。
図８ａ及び図８ｂは、図６ａに示された例を参照して説明されるが、図８ａ及び図８ｂを参照した説明は、図４ａ、図４ｃ、図５ａ〜図５ｅ及び図６ｃを参照して説明した例にも同様に適用できることは自明である。より具体的に、圧力センサ４４０とグランド層又は基準電位層６００との間の距離がこれ以上近づくことができない飽和状態にある飽和面積の変化によって、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
基板３００の上部面もまたノイズ遮蔽のためにグランド電位を有してもよい。図９(ａ)〜(ｄ)は、本発明の実施形態による圧力センサの断面を例示する。図９(ａ)を参照して説明すると、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０が、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に付着された場合の断面を例示する。この時、圧力センサ４４０において、圧力電極４５０、４６０は、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１との間に位置するので、圧力電極４５０、４６０が基板３００又はディスプレイモジュール２００と短絡することを防止することができる。また、タッチ入力装置１０００の種類及び／又は具現方式により、圧力電極４５０、４６０が付着される基板３００又はディスプレイモジュール２００がグランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示すことがある。このような場合、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、基板３００又はディスプレイモジュール２００と第１絶縁層４７０との間にグランド電極（ｇｒｏｕｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ：図示せず）をさらに含んでもよい。実施形態により、グランド電極と基板３００又はディスプレイモジュール２００との間には、また別の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、グランド電極（図示せず）は、圧力電極である第１電極４５０と第２電極４６０との間に生成される静電容量の大きさが非常に大きくなることを防止することができる。
図９(ａ)〜図９(ｄ)は、本発明の実施形態による圧力センサがタッチ入力装置に付着された一部の断面を例示する。
例えば、圧力センサ４４０に含まれた第１電極４５０と第２電極４６０が同一の層に形成された場合には、図９(ａ)に例示されたように、圧力センサ４４０が構成されてもよい。この時、図９(ａ)に示された第１電極４５０と第２電極４６０のそれぞれは、図１３ａに示されたように、菱形形態の複数の電極で構成されてもよい。ここで、複数の第１電極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電極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電極４５０又は第２電極４６０のうち少なくとも一つのそれぞれは、複数の菱形形態の電極がブリッジを通じて連結されて第１電極４５０と第２電極４６０とが互いに絶縁された形態であってもよい。また、図９(ａ)に示された第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｂに示された形態の電極で構成されてもよい。
圧力センサ４４０において、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により互いに異なる層に具現されて電極層を構成しても構わない。図９(ｂ)は、第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に具現された場合の断面を例示する。図９(ｂ)に例示されたように、第１電極４５０は第１絶縁層４７０上に形成され、第２電極４６０は第１電極４５０上に位置する第２絶縁層４７１上に形成されてもよい。実施形態により、第２電極４６０は第３絶縁層４７２で覆われてもよい。すなわち、圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０ないし第３絶縁層４７２、第１電極４５０及び第２電極４６０を含んで構成されてもよい。この時、第１電極４５０と第２電極４６０とは互いに異なる層に位置するので、互いにオーバーラップ（ｏｖｅｒｌａｐ）するように具現されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０は、図１３ｃに示されたように、ＭＸＮの構造で配列された駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸのパターンと類似するように形成されてもよい。この時、Ｍ及びＮは、１以上の自然数であってもよい。または、図１３ａに示されたように、菱形形態の第１電極４５０と第２電極４６０がそれぞれ別の層に位置してもよい。
図９(ｃ)は、圧力センサ４４０が第１電極４５０のみを含んで具現された場合の断面を例示する。図９(ｃ)に例示されたように、第１電極４５０を含む圧力センサ４４０は、基板３００又はディスプレイモジュール２００上に配置されてもよい。例えば、第１電極４５０は、図１２ｄに例示されたように配置されてもよい。
図９(ｄ)は、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合の断面を例示する。図９(ｄ)に例示されたように、第１電極４５０を含む第１圧力センサ４４０−１は、基板３００上に配置されてもよい。また、第２電極４６０を含む第２圧力センサ４４０−２は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に配置されてもよい。
図９(ａ)と関連して説明されたことと同様に、圧力センサ４５０、４６０が付着される基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０が、グランド電位を示さないか、あるいは弱いグランド電位を示す場合、図９(ａ)〜図９(ｄ)において圧力センサ４４０は、基板３００、ディスプレイモジュール２００又はカバー２４０と接触するように配置される第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２の下部にグランド電極（図示せず）をさらに含んでもよい。この時、圧力センサ４４０は、グランド電極（図示せず）を挟んで第１絶縁層４７０、４７０−１、４７０−２と向かい合うように位置する追加の絶縁層（図示せず）をさらに含んでもよい。
以上では、タッチ入力装置１０００の上部面において、タッチ圧力が印加される場合に対して説明したが、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、タッチ入力装置１０００の下部面に圧力を印加する場合にも、同様にタッチ圧力を感知することができる。
図４〜図９に例示されたように、本発明による圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する場合、客体５００を介してタッチ入力装置に圧力が印加されれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が撓んだり押圧されて、タッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、図４〜図９では、基準電位層６００と圧力センサ４４０との間の距離変化を説明するために、客体５００を介して圧力が直接印加されるディスプレイモジュール２００、基板３００又はディスプレイモジュール２００の一部のみが撓んだり押圧されるものと示されたが、実際には、客体５００を介して圧力が直接印加されない部材もまた一緒に撓んだり押圧されることになる。ただし、圧力が直接印加される部材の撓みや押圧の程度の大きさが、圧力が直接印加されない部材の撓みや押圧の程度の大きさよりさらに大きいため、図４〜図９に示されたように説明が可能である。このように、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた撓んだり押圧され得る。この時、タッチ入力装置に印加された圧力を解除することになれば、ディスプレイモジュール２００又は基板３００が元の状態に復帰することになり、これにより、タッチ入力装置に付着された圧力センサ４４０もまた元の形態を維持できなければならない。また、圧力センサ４４０が元の形態を維持しにくい場合、圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着する過程に困難が生じることがある。したがって、圧力センサ４４０が元の形態を維持できる剛性を有するのがよい。
圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のような柔らかい伝導性金属で形成される場合、剛性が低い上に、その厚さが数μｍに過ぎないため、圧力電極４５０、４６０だけで圧力センサ４４０の元の形態を維持するのが難しい。したがって、圧力電極４５０、４６０の上側又は下側に配置された第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１が圧力センサ４４０の元の形態を維持することができる剛性を有することが望ましい。
具体的に、図３ｂに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、電極層及び支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。この時、電極層は、第１電極４５０及び第２電極４６０を含む圧力電極４５０、４６０で構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる第１電極４５０と第２電極４６０との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。また、電極層は、一つの電極だけ含む圧力電極４５０、４６０から構成されてもよい。この場合、圧力センサ４４０は、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００と電極層との間の相対的な距離変化によって変わる電極層と基準電位層６００との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。
この時、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００が、それぞれの入力位置によって均一な基準電位を有することができなかったり、又は、例えば圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の表面が均等でない場合のように、同一の大きさの圧力に対して入力位置によって基準電位層と電極層との間の距離変化が均一でない場合には、圧力センサ４４０と離隔して位置する基準電位層６００の間の静電容量の変化量を用いるのに困難があり得る。図３ｈに示されたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０は、第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いられてもよい。この時、第１電極層と第２電極層のいずれか一つは基準電位層であってもよい。このように、圧力センサ４４０内に位置した電極層間の距離変化によって変わる電極層間の静電容量の変化を検出すれば、上記のように圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層から均一な静電容量の変化を検出できない場合にも適用が可能である。この時、第１電極層と第２電極層との間に、第１電極層と第２電極層との間の距離変化の均一性を提供することができるように、衝撃吸収及び復原力を有する弾性層４８０をさらに含んでもよい。また、図９(ｄ)に示されたように、圧力センサ４４０は、第１電極層と第１支持層を含む第１圧力センサ及び第２電極層と第２支持層を含む第２圧力センサを含んでもよい。この場合、圧力センサ４４０は、第１電極層と第２電極層との間の相対的な距離変化によって変わる、第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変化を検出するのに用いることができる。
支持層４７０ｂ、４７１ｂは、樹脂材、剛性が高い金属、又は紙などの圧力センサ４４０の基準電位層６００との相対的な距離変化が発生しても圧力センサ４４０の形態を維持できる剛性を有する属性の材料で形成されてもよい。
圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１をさらに含んでもよい。この時、電極層は、第１絶縁層４７０及び第２絶縁層４７１との間に位置し、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１の少なくともいずれか一つに含まれてもよい。
第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１は、電極カバー層４７０ａ、４７１ａをさらに含んでもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層を絶縁する機能及び電極の酸化、引っ掻き、クラックなどを防止するなど、電極層を保護する機能をすることができる。また、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、色が含まれた物質で形成されたりコーティングされて、圧力センサ４４０が流通する際に光に露出して圧力センサ４４０が劣化することを防止することができる。この時、電極カバー層４７０ａ、４７１ａは、電極層又は支持層４７０ｂ、４７１ｂに接着剤で接着されてもよいが、印刷されたりコーティングされてもよい。電極カバー層４７０ａ、４７１ａもまた高い剛性を有する樹脂材で形成されてもよいが、その厚さが数μｍに過ぎないため、約１００μｍの圧力センサ４４０を元の形態で維持させるのは難しい。
また、図３ｅ及び図３ｆに示されたように、本発明による圧力センサ４４０は、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１の外側に接着層４３０及び保護層４３５をさらに含んでもよい。図４〜図９では、接着層４３０が圧力センサ４４０と別個に構成されるように説明されたが、圧力センサ４４０に含まれて一つの構成として製作されてもよい。保護層４３５は、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着される前に、接着層４３０を保護する機能をし、タッチ入力装置に圧力センサ４４０を付着する時、保護層４３５を除去して接着層４３０を用いて圧力センサ４４０をタッチ入力装置に付着することができる。
図３ｃに示されたように、支持層４７０ｂ、４７１ｂが形成された側には、電極カバー層４７０ａ、４７１ａが形成されなくてもよい。支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材又は紙などで形成される場合、電極層を絶縁して保護することができる。この場合、同様に、支持層４７０ｂ、４７１ｂもまた色が含まれた物質で形成されたり、コーティングされてもよい。
図３ｄに示されたように、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが、他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、静電容量Ｃは、電極層と基準電位層６００との間の距離ｄに反比例するため、図３ｉに示されたように、同一の距離変化に対し、電極層と基準電位層６００との間の距離が近いほど静電容量の変化量がさらに大きくなり、精密な圧力検出が容易になる。したがって、圧力センサ４４０がカバー２４０、基板３００及び／又はディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から近い位置に位置する絶縁層の厚さが、基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち基準電位層６００から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
同様に、図９(ｄ)に示されたように、第１圧力センサ４４０−１が基板３００上に付着され、第２圧力センサ４４０−２がディスプレイモジュール２００に付着された場合、第２圧力センサ４４０−２の第１絶縁層４７０−１と第２絶縁層４７１−１のうち第１電極４５０から近い絶縁層である第２絶縁層４７１−１の厚さが第１絶縁層４７０−１の厚さより小さく、第１圧力センサ４４０−１の第１絶縁層４７０−２と第２絶縁層４７１−２のうち第２電極４６０から近い絶縁層である第２絶縁層４７１−２の厚さが第１絶縁層４７０−２より小さくてもよく、好ましくは、第２圧力センサ４４０−２の第１絶縁層４７０−１及び第１圧力センサ４４０−１の第３絶縁層４７０−２だけ支持層４７０ｂを含んでもよい。
図３ｈに示されたように、圧力センサ４４０が第１電極４５０を含む第１電極層及び第１電極層と離隔して位置する第２電極４６０を含む第２電極層を含む場合にも、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つの厚さが他のもう一つの厚さよりさらに小さくてもよい。具体的に、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００又は基板３００に付着される場合、タッチ入力装置に圧力が印加されれば、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着された部材との距離は変わらない反面、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０が付着されない部材との距離は変わることになる。この時、圧力センサ４４０と圧力センサ４４０の外部に位置した基準電位層６００との間の距離変化による静電容量変化は所望する静電容量の変化ではないため、このような静電容量の変化を最小化することが好ましい。したがって、圧力センサ４４０が基板３００及びディスプレイモジュール２００を含むタッチ入力装置に付着されるが、基板３００とディスプレイモジュール２００が向かい合う基板３００の一面とディスプレイモジュール２００の一面のいずれか一つに付着され、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面と近い位置に位置する絶縁層の厚さが、圧力センサ４４０が付着された一面と遠い位置に位置する絶縁層の厚さより小さくてもよい。
好ましくは、第１絶縁層４７０又は第２絶縁層４７１のいずれか一つだけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。具体的に、圧力センサ４４０がタッチ入力装置に付着された状態で、第１絶縁層４７０と第２絶縁層４７１のうち圧力センサ４４０が付着された一面から遠い位置に位置する絶縁層だけ支持層４７０ｂ、４７１ｂを含んでもよい。
図３ｅに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着されない部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０であり、図３ｆに示された圧力センサ４４０は、接着層４３０が形成された側でカバー２４０、基板３００又はディスプレイモジュール２００に付着され、圧力センサ４４０が付着された部材側に形成された基準電位層６００と電極層との間の距離変化によって圧力の大きさを検出する形態に使用される圧力センサ４４０である。
圧力センサ４４０が配置される空間、例えばディスプレイモジュール２００と基板３００との間の間隔は、タッチ入力装置によって異なるが、およそ１００〜５００μｍ程度であるため、これにより圧力センサ４４０及び支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さが制限される。図３ｇに示されたように、圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００に付着され、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間の距離が５００μｍである時、圧力センサ４４０の厚さが５０μｍ〜４５０μｍの間の値を有するのがよい。圧力センサ４４０の厚さが５０μｍより小さければ、相対的に剛性が高い支持層４７０ｂ、４７１ｂの厚さも小さくなるので、圧力センサ４４０が元の形態を維持するのが難しい。圧力センサ４４０の厚さが４５０μｍより大きければ、相対的に圧力センサ４４０と基準電位層である基板３００との間の間隔距離が５０μｍ以下で非常に小さくなるため、幅広い範囲の圧力測定が難しくなる。
圧力センサ４４０はタッチ入力装置に配置されるため、タッチ入力装置と同様に、温度、湿度などの所定の条件で与えられた信頼性を満たさなければならない。摂氏８５度〜−４０度の苛酷な条件、及び８５％の湿度条件などにおいて外観及び特性の変化が少ない信頼性を満たすためには、支持層４７０ｂ、４７１ｂが樹脂材であることがよい。具体的に、支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミド（ＰＩ、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で形成されてもよい。また、ポリエチレンテレフタレートを使用する場合、ポリイミドより費用を節減することができる。支持層４７０ｂ、４７１ｂを形成する物質は、費用だけでなく信頼性を考慮して決定され得る。
以上で詳しく見てみたように、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００を介して圧力を検出するために、圧力電極４５０、４６０で発生する静電容量の変化を感知する必要がある。したがって、第１電極４５０と第２電極４６０のうち駆動電極には駆動信号が印加される必要があり、受信電極から感知信号を取得して静電容量の変化量からタッチ圧力を算出しなければならない。実施形態により、圧力検出の動作のための圧力センシングＩＣの形態で圧力検出装置を追加で含むことも可能である。本発明の実施形態による圧力検出モジュール（図示せず）は、圧力検出のための圧力センサ４４０だけでなく、このような圧力検出装置を包括する構成であってもよい。
このような場合、図１に例示されたように、駆動部１２０、感知部１１０及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むことになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。
実施形態により、タッチ入力装置１０００は、タッチセンサパネル１００の作動のためのタッチ検出装置を用いて、圧力センサ４４０に圧力検出のための駆動信号を印加し、圧力センサ４４０から感知信号の入力を受けてタッチ圧力を検出することもできる。以下では、第１電極４５０が駆動電極であり、第２電極４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。
このために、本発明の実施形態による圧力センサ４４０が適用されるタッチ入力装置１０００において、第１電極４５０は駆動部１２０から駆動信号の印加を受け、第２電極４６０は感知信号を感知部１１０に伝達することができる。制御部１３０は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行すると共に圧力検出のスキャニングを遂行するようにしたり、又は、制御部１３０は時分割して第１時間区間にはタッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するようにし、第１時間区間とは異なる第２時間区間には圧力検出のスキャニングを遂行するように制御信号を生成することができる。
したがって、本発明の実施形態において、第１電極４５０と第２電極４６０は、電気的に駆動部１２０及び／又は感知部１１０に連結されなければならない。この時、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出装置は、タッチセンシングＩＣ１５０としてタッチセンサパネル１００の一端、又は、タッチセンサパネル１００と同一の平面上に形成されることが一般的である。圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０は、任意の方法でタッチセンサパネル１００のタッチ検出装置と電気的に連結されてもよい。例えば、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００に含まれた第２ＰＣＢ２１０を用いてコネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を介してタッチ検出装置に連結されてもよい。例えば、第１電極４５０と第２電極４６０からそれぞれ電気的に延びる伝導性トレース４６１は、第２ＰＣＢ２１０などを介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結されてもよい。
図１０ａ及び図１０ｂは、圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面に付着される場合を示す。図１０ａ及び図１０ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００は、下部面の一部にディスプレイパネルの作動のための回路が実装された第２ＰＣＢ２１０が示される。
図１０ａは、第１電極４５０と第２電極４６０がディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の一端に連結されるように、圧力センサ４４０をディスプレイモジュール２００の下部面に付着する場合を例示する。この時、第１電極４５０と第２電極４６０は、第２ＰＣＢ２１０の一端に両面伝導性テープを用いて連結されてもよい。具体的に、圧力センサ４４０の厚さ及び圧力センサ４４０が配置されるディスプレイモジュール２００と基板３００との間隔が非常に小さいため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いて第１電極４５０及び第２電極４６０を第２ＰＣＢ２１０の一端に連結する方が、厚さを減らすことができるので効果的である。第２ＰＣＢ２１０上には、圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結することができるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳しい説明は、図１１ａ〜図１１ｃを参照して説明する。図１０ａに例示された圧力電極４５０、４６０を含む圧力センサ４４０の付着方法は、基板３００、カバー２４０に対しても同様に適用されてもよい。
図１０ｂは、第１電極４５０と第２電極４６０を含む圧力センサ４４０が別に製作されずに、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０に一体型で形成された場合を例示する。例えば、ディスプレイモジュール２００の第２ＰＣＢ２１０の製作時に、第２ＰＣＢに一定の面積を割愛して予めディスプレイパネルの作動のための回路だけでなく、第１電極４５０と第２電極４６０に該当するパターンまで印刷することができる。第２ＰＣＢ２１０には、第１電極４５０及び第２電極４６０をタッチセンシングＩＣ１５０などの必要な構成まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃは、圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０に連結する方法を例示する。図１１ａ〜図１１ｃ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の外部に含まれた場合として、タッチセンサパネル１００のタッチ検出装置がタッチセンサパネル１００のための第１ＰＣＢ１６０に実装されたタッチセンシングＩＣ１５０に集積された場合を例示する。
図１１ａにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合を例示する。図１１ａに例示されたように、スマートフォンのような移動通信装置においてタッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１を介してディスプレイモジュール２００のための第２ＰＣＢ２１０に連結される。第２ＰＣＢ２１０は、第２コネクタ２２４を介してメインボードに電気的に連結されてもよい。したがって、タッチセンシングＩＣ１５０は、第１コネクタ１２１及び第２コネクタ２２４を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのＣＰＵ又はＡＰと信号をやり取りすることができる。
この時、図１１ａにおいては、圧力センサ４４０が図１０ｂに例示されたような方式でディスプレイモジュール２００に付着されたものが例示されているが、図１０ａに例示されたような方式で付着された場合にも適用されてもよい。第２ＰＣＢ２１０には、圧力電極４５０、４６０が第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結され得るように導電性パターンが印刷されていてもよい。
図１１ｂにおいて、ディスプレイモジュール２００に付着された圧力センサ４４０に含まれた圧力電極４５０、４６０が第３コネクタ４７３を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結される場合が例示されている。図１１ｂにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第３コネクタ４７３を介してタッチ入力装置１０００の作動のためのメインボードまで連結され、その後、第２コネクタ２２４及び第１コネクタ１２１を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離された追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ(473)を介してメインボードまで連結されてもよい。
図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０が第４コネクタ４７４を介して直接タッチセンシングＩＣ１５０に連結される場合が例示される。図１１ｃにおいて、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。第１ＰＣＢ１６０には、第４コネクタ４７４からタッチセンシングＩＣ１５０まで電気的に連結する導電性パターンが印刷されていてもよい。これにより、圧力電極４５０、４６０は、第４コネクタ４７４を介してタッチセンシングＩＣ１５０まで連結されてもよい。この時、圧力電極４５０、４６０は、第２ＰＣＢ２１０と分離した追加のＰＣＢ上に印刷されてもよい。第２ＰＣＢ２１０と追加のＰＣＢは、互いに短絡しないように絶縁されていてもよい。または、実施形態により、圧力電極４５０、４６０は、図３ａ〜図３ｈに例示されたような圧力センサ４４０の形態でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力電極４５０、４６０から伝導性トレースなどを延長させてコネクタ４７４を介して第１ＰＣＢ１６０まで連結されてもよい。
図１１ｂ及び図１１ｃの連結方法は、圧力電極４５０、４６０を含んだ圧力センサ４４０がディスプレイモジュール２００の下部面だけでなく、基板３００又はカバー２４０上に形成された場合にも適用されてもよい。
図１１ａ〜図１１ｃにおいては、タッチセンシングＩＣ１５０が第１ＰＣＢ１６０上に形成されたＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）構造を仮定して説明された。しかし、これは単に例示に過ぎず、本発明は、タッチセンシングＩＣ１５０がタッチ入力装置１０００の実装空間３１０内のメインボード上に実装されるＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）構造の場合にも適用されてもよい。図１１ａ〜図１１ｃに対する説明から、当該技術分野の当業者に、他の実施形態の場合に圧力電極４５０、４６０のコネクタを介した連結
は自明であろう。
は自明であろう。
以上においては、駆動電極として第１電極４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２電極４６０が一つのチャネルを構成する圧力電極４５０、４６０に対して詳しく見てみた。しかし、これは単に例示に過ぎず、実施形態により駆動電極及び受信電極は、それぞれ複数個のチャネルを構成することができる。この時、駆動電極及び受信電極が複数個のチャネルを構成すれば、タッチに対する圧力を検出する時、その精度を向上させることができ、また、多重タッチ（ｍｕｌｔｉ ｔｏｕｃｈ）に対する多重の圧力検出が可能であり得る。
図１２ａ〜図１２ｄは、本発明の圧力電極が複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１２ａにおいては、第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２のそれぞれが２個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ａでは、２個のチャネルを構成する第１電極４５０−１、４５０−２と第２電極４６０−１、４６０−２がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されたものが例示されている。図１２ｂでは、第１電極４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２電極４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示されている。図１２ｃでは、第１電極４５０−１〜４５０−５と第２電極４６０−１〜４６０−５のそれぞれが５個のチャネルを構成する場合が例示されている。この場合にも５個のチャネルを構成する電極がすべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成されてもよい。図１２ｄにおいては、第１電極４５１〜４５９のそれぞれが９個のチャネルを構成し、すべて一つの圧力センサ４４０に含まれるように構成する場合が例示されている。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄに示されたように、複数のチャネルを構成する場合、それぞれの第１電極４５０及び／又は第２電極４６０からタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される導電性パターンが形成されてもよい。
ここで、図１２ｄに示された形態の複数のチャネルを構成する場合を例を挙げて説明する。この場合、限定された幅を有する第１コネクタ１２１に複数の導電性パターン４６１が連結されなければならないため、導電性パターン４６１の幅及び隣接した導電性パターン４６１との間隔が小さくなければならない。このような小さい幅及び間隔を有する導電性パターン４６１を形成するための微細工程をするためには、ポリエチレンテレフタレートよりはポリイミドが適合する。具体的に、導電性パターン４６１が形成される圧力センサ４４０の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。また、導電性パターン４６１を第１コネクタ１２１に連結するためにハンダ付け工程が必要であり得るが、摂氏３００度以上のハンダ付け工程をするためには、相対的に熱に弱いポリエチレンテレフタレートよりは、熱に強いポリイミドが適合する。この時、導電性パターン４６１が形成されない部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、費用削減のためにポリエチレンテレフタレートで形成され、導電性パターン４６１が形成される部分の支持層４７０ｂ、４７１ｂは、ポリイミドで形成されてもよい。
図１２ａ〜図１２ｄ及び図１３ａ〜図１３ｄは、圧力電極が単数又は複数のチャネルを構成する場合を例示し、多様な方法で圧力電極が単数又は複数のチャネルで構成されてもよい。図１２ａ〜図１２ｃ及び図１３ａ〜図１３ｄにおいて、圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に電気的に連結される場合が例示されなかったが、図１１ａ〜図１１ｃ及びその他の方法で圧力電極４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。
以上において、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４は、両面伝導性テープであってもよい。具体的に、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４が非常に小さい間隔の間に配置されるため、別のコネクタを使用するよりも両面導電性テープを用いることが、厚さを減らすことができるので効果的である。また、実施形態により、第１コネクタ１２１又は第４コネクタ４７４の機能は、薄い厚さを実現できるＦＯＦボンディング（Ｆｌｅｘ−ｏｎ−Ｆｌｅｘ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方法を通じて具現されてもよい。
以下では、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、複数個のチャネルから検出される静電容量の変化量に基づいて、タッチに対して圧力の大きさを検出する多様な方法について説明する。
第１の方法例
図２０ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の例を説明するためのフローチャートである。
図２０ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の例を説明するためのフローチャートである。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２０）。例えば、図１３ｄに示された圧力センサ４４０において、１５個それぞれの第１電極４５０で検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出することができる。このように、各チャネルから検出された圧力の大きさ（または、これに対応する静電容量値）とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値を合算した値や平均値を用いることによって、シングルチャネルを用いて圧力を検出するよりも圧力の大きさ検出の精度が向上し得る。
第２の方法例
図１４ａは、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、所定の位置に圧力が印加される場合を示す図面であり、図１４ｂは、図１４ａのＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図であり、図１４ｃは、図１４ａのＣ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図である。
図１４ａは、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、所定の位置に圧力が印加される場合を示す図面であり、図１４ｂは、図１４ａのＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図であり、図１４ｃは、図１４ａのＣ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合にタッチ入力装置が撓む形態を示す断面図である。
図１４ａに示されたＡ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｂに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度が相対的に大きい。反面、図１４ａに示されたＢ位置に対応するタッチ表面にタッチ圧力が印加される場合、すなわち、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される場合に、図１４ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００が撓む程度よりも相対的に小さい。具体的に、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ１が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のディスプレイモジュール２００が最も多く撓む位置と圧力電極４５０との間の距離ｄ２よりも小さい。したがって、同一のタッチ圧力が印加されても、タッチ圧力が印加される位置によってそれぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量が異なることになる。したがって、各チャネルから検出された圧力の大きさ、又はこれに対応する静電容量とそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和や平均を用いて圧力の大きさを検出するよりは、もう少し正確な圧力値を検出できる方法が必要である。
図２０ｂは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１５は、図１３ｄに示された圧力センサにおいて、それぞれの第１電極に割り当てられた感度補正スケーリング係数を示すための図面である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量とそれぞれのチャネルに予め割り当てられた感度補正スケーリング係数及びそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する（Ｓ２００）。例えば、図１５に示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部に位置した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として１が割り当てられ、中央部に位置した第１電極４５０と隣接した第１電極４５０には、感度補正スケーリング係数として６が割り当てられ、それよりもさらに端に位置した第１電極４５０には、それぞれ感度補正スケーリング係数として１２と１６が割り当てられてもよい。このように、ディスプレイモジュール２００の中央部に対応するチャネルにさらに小さい感度補正スケーリング係数を割り当てて、ディスプレイモジュール２００の端に対応するチャネルにさらに大きい感度補正スケーリング係数を割り当てれば、図１４ｂ及び図１４ｃに示されたように、同一の圧力が印加される時、ディスプレイモジュール２００の中央部がディスプレイモジュール２００の端よりさらに多く撓むことによって、ディスプレイモジュール２００の中央部で検出される静電容量の変化量が、ディスプレイモジュール２００の端で検出される静電容量の変化量よりも大きくなることを相殺させることができる。したがって、もう少し正確な圧力値を算出することができる。
第３の方法例
図１６ａは、図１４ａに示された位置に圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置の体積変化量の関係を説明するためのグラフであり、図１６ｂは、図１４ｂに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図であり、図１６ｃは、図１４ｃに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図である。
図１６ａは、図１４ａに示された位置に圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置の体積変化量の関係を説明するためのグラフであり、図１６ｂは、図１４ｂに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図であり、図１６ｃは、図１４ｃに示されたタッチ入力装置の体積変化量を示すための断面図である。
同一のタッチ圧力が印加される場合、ディスプレイモジュール２００の中央部にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００が変形する体積（以下で体積変化量という）が、ディスプレイモジュール２００の端にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ及びＣ位置に対応するタッチ表面に同一のタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａ〜図１６ｃに示されたように、ディスプレイモジュール２００の中央部であるＡ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量が、ディスプレイモジュール２００のＡ位置より相対的に端に位置したＣ位置にタッチ圧力が印加される時のタッチ入力装置１０００の体積変化量よりも大きい。
この時、同一の位置にタッチ圧力が印加される場合、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は、線形関係を有する。すなわち、図１４ａに示されたＡ、Ｂ又はＣ位置のいずれか一つの位置に、別の大きさのタッチ圧力が印加される場合を比較してみると、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさに比例してタッチ入力装置１０００の体積変化量が変わる。
したがって、タッチ入力装置１０００の体積変化量を推定することによって、圧力の大きさを検出することができる。
まず、ディスプレイモジュール２００の所定のタッチ位置に所定の大きさの圧力を印加する時、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて、該当タッチ位置に対応する基準値をメモリ（図示せず）に格納する。この時、前記基準値は、それぞれのチャネルから検出される静電容量に基づいて算出されたタッチ入力装置１０００の体積変化量であり得る。または、前記基準値は、タッチ入力装置１０００の体積変化量と線形関係を有する正規化された圧力値、又は図１６ａに示されたグラフにおける傾きであり得る。このような方法をそれぞれのタッチ位置に対して反復実行し、所定の大きさの圧力が印加される時の、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対する基準値をメモリに格納する。この時、ディスプレイモジュール２００の全領域のすべての位置に対して基準値を生成するのが難しいので、所定の間隔で離隔された複数の代表位置に対してだけ基準値を生成して格納することができる。例えば、ディスプレイモジュール２００の等間隔で離隔した４３２（１８×２４）個のそれぞれのタッチ位置に８００ｇの圧力を印加する時、検出されるそれぞれの静電容量の変化量に基づいて算出された４３２個の体積変化量をメモリに格納することができる。
つぎは、前記基準値を用いてタッチ圧力の大きさを検出する方法を例示する。
図２０ｃは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、複数個のチャネルを用いてタッチの圧力の大きさを検出する方法の、また別の例を説明するためのフローチャートであり、図１７ａは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置が変形する形態を説明するための部分斜視図であり、図１７ｂは、タッチ入力装置に圧力が印加される時、タッチ入力装置の体積変化量を推定することを説明するための図面であり、図１７ｃは、図１７ｂに示された図面の断面図である。
タッチ表面に圧力が印加されれば（Ｓ１０００）、タッチ位置を検出し（Ｓ２０００）、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量からそれぞれのチャネルに対応する距離変化を算出する（Ｓ３０００）。
それぞれのチャネルで検出される静電容量の値は、圧力電極の構成やタッチ圧力をセンシングするための回路構成によって異なるが、タッチ圧力の印加時、図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの関数と表現されてもよいため、それぞれのチャネルから検出される静電容量の値から逆算して、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。ここで、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉは、圧力が印加される前を基準として圧力が印加された後の、それぞれのチャネルに対応するタッチ入力装置の表面が変形した距離を意味する。
図１８ａは、図１３ａ〜図１３ｃに示されたように、第１電極４５０が駆動電極ＴＸであり、第２電極４６０が受信電極ＲＸで構成されて第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と第２電極４６０との間の圧力静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。ここで、駆動信号Ｖｓと出力信号Ｖｏとの間の関係式は、数式（１）のように表現することができる。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（１）及び前記数式（２）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
また、図１８ｂは、図１３ｄに示されたように、第１電極４５０に駆動信号が印加され、第１電極４５０から受信信号を検出するように構成されて第１電極４５０の自己静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出する場合、第１電極４５０と基準電位層との間の静電容量１１をセンシングする装置の等価回路を例示する。
第１スイッチ２１がオンになれば、第１スイッチ２１の一端が連結された電源電圧ＶＤＤまで圧力キャパシタ１１が充電される。第１スイッチ２１がオフになった直後、第３スイッチ２３がオンになれば圧力キャパシタ１１に充電された電荷が増幅器３１に伝達されて、それに相応する出力信号Ｖｏを取得することができる。第２スイッチ２２がオンになれば圧力キャパシタ１１に残っている全ての電荷が放電されて、第２スイッチ２２がオフになった直後に第３スイッチ２３がオンになれば帰還キャパシタ３２を介して圧力キャパシタ１１に電荷が伝達され、それに相応する出力信号を取得することができる。この時、図１８ｂに表示される回路の出力信号Ｖｏは、数式（３）のように表現することができる。
ディスプレイモジュール２００の任意の位置に任意の圧力が印加されれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量、前記数式（３）から逆算してそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを算出することができる。
算出されたそれぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉを用いてタッチ入力装置の体積変化量を推定する（Ｓ４０００）。具体的に、タッチ圧力が印加されれば、図１７ａに示されたように、タッチ入力装置１０００の表面が変形され、これによるタッチ入力装置１０００の体積変化量は、図１７ｂ及び図１７ｃに示されたそれぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計で推定することができる。この時、それぞれのチャネルに対応する面積が同じ場合、例えば図１３ｄに示されたそれぞれの第１電極４５０の面積が同じ場合、それぞれのチャネルに対応する体積変化量の合計は、それぞれのチャネルに対応する距離変化ｄｉの合計に一つの第１電極４５０の面積Ａを乗じた値であり得る。
この時、所定の位置にタッチ圧力が印加される場合、図１６ａに示されたように、印加される圧力の大きさとタッチ入力装置１０００の体積変化量は線形関係を有するので、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数及びメモリに格納された該当タッチ位置に対応する基準値に基づいて、印加される圧力の大きさを算出する（Ｓ５０００）。
例えば、それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数がすべて１と仮定するとき、推定されたタッチ入力装置１０００の体積変化量が１０００であり、８００ｇの圧力に対する該当タッチ位置に対応する基準値としてメモリに格納された体積変化量が２０００の場合、印加される圧力の大きさは４００ｇである。
また、入力されたタッチ位置に対応する基準値がメモリに格納されていない場合、メモリに格納された隣接したタッチ位置に対応する基準値を用いて線形補間、ｂｉ−ｃｕｂｉｃ補間など多様な方法の補間を通じて圧力値を算出することができる。
図１９ａは、図１４ａに示された圧力センサのＤ位置に圧力が印加された場合を説明するための図面であり、図１９ｂは、図１９ａに示されたＤ位置に圧力が印加された場合、圧力値を算出することを説明するためのグラフである。
例えば、図１９ａに示されたＡ位置とＢ位置に対応する基準値はメモリに格納されているが、Ａ位置及びＢ位置の中間地点であるＤ位置に対応する基準値はメモリに格納されていない場合、Ｄ位置に対する基準値は図１９ｂに示されたように、Ａ位置とＢ位置の基準値を線形補間して、すなわち、Ａ位置の基準値とＢ位置の基準値の中間値を取って推定することができ、前記推定されたＤ位置の基準値を用いてＤ位置に印加された圧力の大きさを算出することができる。
このように、タッチ圧力による体積変化量に基づいて圧力の大きさを算出すれば、もう少し正確な圧力の大きさを検出することができ、基準電位層または圧力センサが最初の位置から変形されても正確な圧力の大きさを検出できるという長所がある。
以下では、前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を計算する方法について説明する。
図２１ａは、図１７ｃのａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフであり、図２１ｂは、図１７ｃのｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさを示すグラフである。
図１７ｃに示されたように、ディスプレイモジュールの中央部にタッチ圧力が印加される場合に、ａ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、ｂ位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさより大きい。この時、それぞれのチャネルで検出される静電容量は、タッチ入力装置１０００に印加された圧力だけでなく、タッチ入力装置１０００の周囲の電場または磁場の変化、温度の変化など多様な要因によって変わり得る。このようなタッチ入力装置１０００に印加された圧力以外の要因による静電容量の変化は、圧力の大きさを検出するにあたって除去しなければならないノイズに該当する。図２１ａ及び図２１ｂに示されたように、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号は、印加された圧力に起因した信号とノイズに起因した信号とが合わさった形態で検出される。この時、図２１ａに示されたように、圧力が印加された位置であるディスプレイモジュールの中央部に対応するａ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも大きい反面、図２１ｂに示されたように、圧力が印加された位置から遠く離れたディスプレイモジュールの端に対応するｂ位置で検出される信号のうち、圧力に起因した信号の大きさが占める比重がノイズに起因した信号が占める比重よりも相対的に小さい。この時、ノイズに起因した信号は、圧力が印加された位置と関係なくおおむね一定であるため、それぞれのチャネルで検出されるノイズに起因した信号の大きさがおおむね一定である反面、圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なるので、それぞれのチャネルで検出される圧力に起因した信号は、圧力が印加された位置によって異なる。
したがって、相対的に圧力に起因した信号よりノイズに起因した信号の大きさが大きいチャネルで検出される信号は、圧力の大きさを検出する時に排除させたりその寄与の程度を小さくすれば、全体的に圧力に起因した信号が減少する程度よりもノイズに起因した信号が減少する程度がさらに大きいので、全体的なＳＮＲを向上させることができる。具体的に、それぞれのチャネルに適切なＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることによって、圧力検出時に全体的なＳＢＲを向上させることができる。
この時、圧力が印加された位置とディスプレイモジュールが最も大きい変形を示す位置が必ずしも一致する訳ではないが、概して他の位置より圧力が印加された位置でディスプレイモジュールに大きい変形が起きるので、圧力が印加された位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさが、他の位置に対応するチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさよりもおおむね大きい。したがって、圧力が印加された位置、すなわちタッチ位置又はそれぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさによって、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。
図２２ａ及び図２２ｂは、Ｐ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を説明するための図面であり、図２２ｃは、図２２ａのＰ位置に圧力が印加される時、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量を示す図面である。
まず、ＳＮＲ改善スケーリング係数を、それぞれのチャネルで検出される静電容量に対する情報を含む信号の大きさに基づいて計算する方法について説明する。
それぞれのチャネルで検出される信号のうち、Ｎ個の最も大きい信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、４個の最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３１０を用いて圧力の大きさを検出することができる。また、それぞれのチャネルで検出される信号のうち、最も大きい信号の大きさの所定の比率以上の大きさの信号が検出されるチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、所定の比率が５０％である場合、図２２ｃに示されたように、最も大きい信号が検出されるチャネルであるＣＨ５から出力される信号の大きさの５０％である５５以上の大きさの信号が検出されるチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である２６０を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、ＳＮＲ改善スケーリング係数をタッチ位置に基づいて計算する方法について説明する。
タッチ位置から最も近いＮ個のチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合、タッチ位置に近いチャネルで検出される信号の大きさが、概してタッチ位置から相対的に遠いチャネルで検出される信号の大きさよりも大きい。したがって、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。この時、Ｎは、１より大きいかあるいは同じく、全体チャネルの個数より小さいかあるいは同じ自然数である。具体的に、図２２ａのＰ位置に圧力が印加され、Ｎが４である場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置から最も近い４個のチャネルであるＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３０５を用いて圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置から所定の距離以内に位置したチャネルにＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルには割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数として０を割り当てることができる。この場合も同様に、全体チャネルのうち、検出される信号の大きさが大きい一部のチャネルだけ用いて圧力を検出することで、信号の大きさが小さいチャネルは圧力検出時に排除させることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ａのＰ位置にタッチが入力され、所定の距離が図２２ａに示されたｒである場合、図２２ｃに示されたように、タッチ位置からｒ以内に位置したチャネルであるＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８にＳＮＲ改善スケーリング係数として１を割り当て、残りのチャネルにはＳＮＲ改善スケーリング係数として０が割り当てられる。ここで、上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７及びＣＨ８で検出される静電容量の変化量の合計である３８５を用して圧力の大きさを検出することができる。
また、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離に基づいて、それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数を計算することができる。一実施形態として、タッチ位置とそれぞれのチャネルとの間の距離とそれぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数とが反比例の関係を有し得る。この時、全体チャネルのうち、信号の大きさが小さいチャネルの圧力検出に対する寄与の程度を小さくすることによって、ＳＮＲを向上させることができる。具体的に、図２２ｂのＰ位置にタッチが入力され、タッチ位置とチャネルｊとの間の距離がｄｊである時、チャネルｊに１／ｄｊに比例するＳＮＲ改善スケーリング係数を割り当てることができる。例えば、図２２ｂに示されたｄ１〜ｄ１５が、それぞれ１５、１３．５、１３．３、１１．３、９．３、８．８、８．５、５．３、４．５、７．３、３．３、１、８．５、５．３、４．５の値を有する場合、１／ｄｊである０．０６７、０．０７４、０．０７５、０．０８８、０．１０８、０．１１４、０．１１８、０．１８９、０．１２２、０．１３７、０．３０３、１、０．１１８、０．１８９、０．２２２が、それぞれＣＨ１〜ＣＨ１５のＳＮＲ改善スケーリング係数として割り当てられる。上で説明した第１の方法例に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を適用すれば、それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量に前記ＳＮＲ改善スケーリング係数を乗じた値の和を用いて圧力の大きさを検出することができる。
以上においては、上で説明した第１の方法例にＳＮＲ改善スケーリング係数を適用する例について説明したが、第２の方法例又は第３の方法例にも同様にＳＮＲスケーリング係数を適用して圧力の大きさを検出することができる。
上記においては、図１３ｄに示された形態の圧力センサ４４０について説明したが、これに限らずに、図１３ａ〜図１３ｃに示された形態の圧力電極を含む圧力センサにも適用可能である。
圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、多重タッチに対する多重の圧力検出が可能であり得る。これは、例えば、タッチセンサパネル１００から取得された多重のタッチ位置のそれぞれに対応する位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて遂行され得る。または、圧力センサ４４０が複数個のチャネルを形成するように構成された場合に、圧力センサ４４０で直接タッチ位置を検出することも可能であり、該当位置に配置された圧力電極４５０、４６０のチャネルから取得された圧力の大きさを用いて、多重の圧力検出が遂行され得る。
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徴を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基板
４００ 圧力検出モジュール
４２０ スペーサ層
４４０ 圧力センサ
４５０、４６０ 電極
４７０ 第１絶縁層
４７１ 第２絶縁層
４７０ａ、４７１ａ 電極カバー層
４７０ｂ、４７１ｂ 支持層
４３０ 接着層
４３５ 保護層
４８０ 弾性層
１００ タッチセンサパネル
１１０ 感知部
１２０ 駆動部
１３０ 制御部
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基板
４００ 圧力検出モジュール
４２０ スペーサ層
４４０ 圧力センサ
４５０、４６０ 電極
４７０ 第１絶縁層
４７１ 第２絶縁層
４７０ａ、４７１ａ 電極カバー層
４７０ｂ、４７１ｂ 支持層
４３０ 接着層
４３５ 保護層
４８０ 弾性層
Claims (38)
- 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、
ディスプレイモジュールと、
前記タッチ表面に対する前記タッチにより基準電位層との距離が変わり得る位置に配置された圧力センサと、
を含み、
前記距離は、前記タッチの圧力の大きさによって変わり得、
前記圧力センサは、前記距離によって変わる静電容量に対する情報を含む信号を出力することができ、
前記圧力センサは、複数のチャネルを形成するように複数の電極を含み、
前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量およびそれぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいてタッチに対する圧力の大きさを検出する、
タッチ入力装置。 - 前記ＳＮＲ改善スケーリング係数は、前記信号の大きさに基づいて計算される、
請求項１に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される信号のうち、Ｎ個の最も大きい信号が検出されるチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項２に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される信号のうち、最も大きい信号の大きさの所定の比率以上の大きさの信号が検出されるチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項２に記載のタッチ入力装置。 - 前記ＳＮＲ改善スケーリング係数は、前記タッチのタッチ位置に基づいて計算される、
請求項１に記載のタッチ入力装置。 - 前記タッチ位置から最も近いＮ個のチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項５に記載のタッチ入力装置。 - 前記タッチ位置から所定の距離以内に位置したチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項５に記載のタッチ入力装置。 - 前記タッチ位置と前記それぞれのチャネルとの間の距離に基づいて、前記それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数が計算される、
請求項５に記載のタッチ入力装置。 - 前記タッチ位置と前記それぞれのチャネルとの間の距離と、前記それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数とが反比例の関係を有する、
請求項８に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量と前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいて、タッチに対する圧力の大きさを検出する、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量と前記それぞれのチャネルに予め割り当てられた感度補正スケーリング係数および前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいて、タッチに対する圧力の大きさを検出する、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記ディスプレイモジュールの中央部に対応する前記チャネルに割り当てられた感度補正スケーリング係数が、前記ディスプレイモジュールの端に対応する前記チャネルに割り当てられた感度補正スケーリング係数よりも小さい、
請求項１１に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量から前記タッチ入力装置の体積変化量を推定し、
前記推定された体積変化量および前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいて、タッチに対する圧力の大きさを検出する、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記推定された体積変化量、前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数および予め格納された所定のタッチ位置に対応する基準値に基づいて、タッチに対する圧力の大きさを検出する、
請求項１３に記載のタッチ入力装置。 - 前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量から前記それぞれのチャネルに対応する距離変化を算出して前記タッチ入力装置の体積変化量を推定する、
請求項１３に記載のタッチ入力装置。 - 前記ディスプレイモジュールの下部に基板をさらに含み、
前記圧力センサは、前記基板または前記ディスプレイモジュール上に付着される、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記基準電位層は、前記基板または前記ディスプレイモジュールである、
請求項１６に記載のタッチ入力装置。 - 前記基準電位層は、前記ディスプレイモジュール内部に位置する、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記静電容量は、前記電極と前記基準電位層との間の静電容量である、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記電極は、第１電極および第２電極を含み、
前記静電容量は、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量である、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記ディスプレイモジュールは、
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位置し、反射板およびカバーを含むバックライトユニットと、
を含み、
前記圧力センサは、前記反射板と前記カバーとの間として前記カバー上に付着された、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - 前記ディスプレイパネル内部に前記基準電位層が位置する、
請求項２１に記載のタッチ入力装置 - 前記基準電位層は、前記ディスプレイパネル内部の共通電極の電位層である、
請求項２２に記載のタッチ入力装置。 - 前記圧力センサを介して複数のタッチそれぞれに対する圧力検出が可能なように構成された、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。 - ディスプレイモジュールを含み、圧力を検出するための複数のチャネルを構成するタッチ入力装置にてタッチに対する圧力の大きさを検出する方法において、
前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量と前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出する段階、を含む、
複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - ディスプレイモジュールを含み、圧力を検出するための複数のチャネルを構成するタッチ入力装置にてタッチに対する圧力の大きさを検出する方法において、
前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量と前記それぞれのチャネルに予め割り当てられた感度補正スケーリング係数および前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数とを乗じた値の和に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出する段階、を含む、
複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記ディスプレイモジュールの中央部に対応する前記チャネルに割り当てられた感度補正スケーリング係数が、前記ディスプレイモジュールの端に対応する前記チャネルに割り当てられた感度補正スケーリング係数よりも小さい、
請求項２６に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - ディスプレイモジュールを含み、圧力を検出するための複数のチャネルを構成するタッチ入力装置にてタッチに対する圧力の大きさを検出する方法において、
前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量から前記タッチ入力装置の体積変化量を推定する段階と、
前記推定された体積変化量および前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出する段階と、
を含む、
複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ圧力の大きさを検出する段階は、
前記推定された体積変化量、前記それぞれのチャネルに割り当てられたＳＮＲ改善スケーリング係数および予め格納された所定のタッチ位置に対応する基準値に基づいて、タッチ圧力の大きさを検出する段階である、
請求項２８に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ入力装置の体積変化量を推定する段階は、
前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量から前記それぞれのチャネルに対応する距離変化を算出して前記タッチ入力装置の体積変化量を推定する、
請求項２８に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記ＳＮＲ改善スケーリング係数は、前記それぞれのチャネルで検出される静電容量の変化量に対する情報を含む信号の大きさに基づいて計算される、
請求項２５ないし３０のいずれか１項に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記それぞれのチャネルで検出される信号のうち、Ｎ個の最も大きい信号が検出されるチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項３１に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記それぞれのチャネルで検出される信号のうち、最も大きい信号の大きさの所定の比率以上の大きさの信号が検出されるチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項３１に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記ＳＮＲ改善スケーリング係数は、前記タッチのタッチ位置に基づいて計算される、
請求項２５ないし３０のいずれか１項に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ位置から最も近いＮ個のチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項３４に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ位置から所定の距離以内に位置したチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は１であり、残りのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数は０である、
請求項３４に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ位置と前記それぞれのチャネルとの間の距離に基づいて、前記それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数が計算される、
請求項３４に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。 - 前記タッチ位置と前記それぞれのチャネルとの間の距離と、前記それぞれのチャネルに割り当てられるＳＮＲ改善スケーリング係数とが反比例の関係を有する、
請求項３７に記載の複数のチャネルを用いた圧力検出方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/IB2016/051998 WO2017175035A1 (ja) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2017175035A1 true JPWO2017175035A1 (ja) | 2019-02-21 |
| JP6671461B2 JP6671461B2 (ja) | 2020-03-25 |
Family
ID=60000906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018510007A Active JP6671461B2 (ja) | 2016-04-08 | 2016-04-08 | 複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10949040B2 (ja) |
| JP (1) | JP6671461B2 (ja) |
| KR (1) | KR102124624B1 (ja) |
| CN (1) | CN109074186B (ja) |
| WO (1) | WO2017175035A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108885506B (zh) * | 2016-04-05 | 2022-03-01 | 希迪普公司 | 压力传感器、含其的触摸输入装置及用其的压力检测方法 |
| JP7242188B2 (ja) | 2018-03-08 | 2023-03-20 | 株式会社ワコム | フォースセンサ無タッチセンサにおける疑似プッシュ判定方法 |
| KR102139808B1 (ko) * | 2018-03-28 | 2020-07-31 | 주식회사 하이딥 | 복수 채널을 구성하는 압력 센서, 이를 포함하는 터치 입력 장치 및 이를 이용한 압력 검출 방법 |
| WO2020094214A1 (en) | 2018-11-06 | 2020-05-14 | Volvo Truck Corporation | A finger-position sensitive human machine interface for handling a user input of a user and a method for handling a user input of a user of a finger-position sensitive human machine interface |
| KR102644091B1 (ko) * | 2018-12-20 | 2024-03-06 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| KR102302394B1 (ko) * | 2019-02-11 | 2021-09-16 | 주식회사 하이딥 | 터치 패드 장치와 이를 포함하는 휴대용 컴퓨터 |
| KR20200115793A (ko) * | 2019-03-26 | 2020-10-08 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 패널 |
| US10921943B2 (en) | 2019-04-30 | 2021-02-16 | Apple Inc. | Compliant material for protecting capacitive force sensors and increasing capacitive sensitivity |
| CN110174200A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-08-27 | 安徽华米信息科技有限公司 | 压力检测装置、终端 |
| KR20200143609A (ko) * | 2019-06-14 | 2020-12-24 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시모듈 및 이를 포함하는 표시장치 |
| KR20220030383A (ko) * | 2020-08-28 | 2022-03-11 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 및 그것의 동작 방법 |
| US11592946B1 (en) | 2021-09-21 | 2023-02-28 | Apple Inc. | Capacitive gap force sensor with multi-layer fill |
| CN116339545B (zh) * | 2023-05-16 | 2023-08-15 | 上海海栎创科技股份有限公司 | 一种对触摸屏干扰信号处理方法与系统 |
Family Cites Families (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2778971B2 (ja) * | 1989-02-07 | 1998-07-23 | 株式会社カンセイ | 体積測定方法及びその装置 |
| US7746325B2 (en) * | 2002-05-06 | 2010-06-29 | 3M Innovative Properties Company | Method for improving positioned accuracy for a determined touch input |
| JP2005321257A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Alps Electric Co Ltd | 静電容量型圧力センサ |
| JP2008008688A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Yamatake Corp | 容量式圧力センサ |
| JP5295914B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2013-09-18 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
| TWI461785B (zh) * | 2010-01-29 | 2014-11-21 | Mstar Semiconductor Inc | 觸控顯示面板與相關方法 |
| WO2012087308A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Intel Corporation | Touch sensor gesture recognition for operation of mobile devices |
| KR101739387B1 (ko) * | 2011-05-03 | 2017-05-24 | 엘지전자 주식회사 | 이동 단말기 및 그것의 제어 방법 |
| US8988086B1 (en) * | 2011-08-10 | 2015-03-24 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive sensor array with pattern variation |
| KR20130022544A (ko) * | 2011-08-25 | 2013-03-07 | 삼성전기주식회사 | 정전용량형 압력 감지 센서 및 그를 포함하는 입력 장치 |
| KR101850680B1 (ko) * | 2011-11-18 | 2018-04-20 | 센톤스 아이엔씨. | 터치 입력 힘 검출 |
| TWI490763B (zh) * | 2011-12-16 | 2015-07-01 | Murata Manufacturing Co | Touch operation input device |
| JP5861439B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2016-02-16 | ミツミ電機株式会社 | 押圧力検出装置 |
| JP2013152129A (ja) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Seiko Epson Corp | 力検出器、圧力検出装置、電子機器及びロボット |
| KR101924624B1 (ko) * | 2012-05-21 | 2019-02-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 표시장치 |
| KR101970971B1 (ko) * | 2012-08-01 | 2019-04-22 | 삼성전자주식회사 | 압력 감지 터치스크린에 대한 입력 위치의 오차 보상 방법, 기계로 읽을 수 있는 저장 매체, 및 휴대단말 |
| US9645019B2 (en) * | 2013-01-21 | 2017-05-09 | Kinova | Dielectric geometry for capacitive-based tactile sensor |
| US9201468B2 (en) * | 2013-06-28 | 2015-12-01 | Synaptics Incorporated | Device and method for proximity sensing with force imaging |
| JP5783645B2 (ja) * | 2013-07-24 | 2015-09-24 | アルプス電気株式会社 | タッチパッド |
| KR101681305B1 (ko) | 2014-08-01 | 2016-12-02 | 주식회사 하이딥 | 터치 입력 장치 |
| US10061444B2 (en) * | 2013-07-31 | 2018-08-28 | Apple Inc. | Self capacitance touch sensing |
| US20150268827A1 (en) * | 2014-03-24 | 2015-09-24 | Hideep Inc. | Method for controlling moving direction of display object and a terminal thereof |
| JP6139590B2 (ja) * | 2014-03-24 | 2017-05-31 | 株式会社 ハイディープＨｉＤｅｅｐ Ｉｎｃ． | タッチ検出方法及びこれを遂行するタッチ検出器 |
| US9904417B2 (en) * | 2014-04-16 | 2018-02-27 | Microchip Technology Incorporated | Projected capacitive touch detection with touch force detection using self-capacitance and mutual capacitance detection |
| JP5845371B1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-01-20 | 株式会社 ハイディープ | スマートフォン |
| KR20160036715A (ko) * | 2014-09-25 | 2016-04-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| KR101598412B1 (ko) * | 2015-02-11 | 2016-02-29 | 주식회사 하이딥 | 전극 시트 및 터치 입력 장치 |
| KR101583765B1 (ko) * | 2015-07-27 | 2016-01-08 | 주식회사 하이딥 | 스마트폰 |
-
2016
- 2016-04-08 WO PCT/IB2016/051998 patent/WO2017175035A1/ja active Application Filing
- 2016-04-08 KR KR1020187032450A patent/KR102124624B1/ko active IP Right Grant
- 2016-04-08 JP JP2018510007A patent/JP6671461B2/ja active Active
- 2016-04-08 US US16/092,022 patent/US10949040B2/en active Active
- 2016-04-08 CN CN201680084697.2A patent/CN109074186B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20190114004A1 (en) | 2019-04-18 |
| KR102124624B1 (ko) | 2020-06-18 |
| US10949040B2 (en) | 2021-03-16 |
| JP6671461B2 (ja) | 2020-03-25 |
| WO2017175035A1 (ja) | 2017-10-12 |
| KR20180126595A (ko) | 2018-11-27 |
| CN109074186B (zh) | 2022-12-06 |
| CN109074186A (zh) | 2018-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6671461B2 (ja) | 複数のチャネルを構成する圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 | |
| JP5894699B1 (ja) | スマートフォン | |
| JP6732888B2 (ja) | 圧力センサ、これを含むタッチ入力装置及びこれを用いた圧力検出方法 | |
| JP6467449B2 (ja) | タッチ入力装置 | |
| KR102245680B1 (ko) | 디스플레이 노이즈 보상이 적용된 압력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치 | |
| JP2019012554A (ja) | タッチ入力装置 | |
| KR101820307B1 (ko) | 압력 검출 정밀도 보정을 수행하는 압력 검출기 및 터치 입력 장치 | |
| KR102139808B1 (ko) | 복수 채널을 구성하는 압력 센서, 이를 포함하는 터치 입력 장치 및 이를 이용한 압력 검출 방법 | |
| KR101838569B1 (ko) | 터치 입력 장치 | |
| KR101939196B1 (ko) | 압력 감도 조절이 가능한 압력 검출기 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 | |
| KR20170013146A (ko) | 스마트폰 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181005 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181005 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191126 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200121 |
|
| 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: 20200204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200303 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6671461 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |