(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力検出のためのタッチ入力装置を提供する。【解決手段】タッチ入力装置は、カバー１００と、カバー１００の下に配置されたディスプレイモジュール２００と、ディスプレイモジュール２００の下部に配置された圧力感知部４００と、を含む。圧力感知部４００は、第１弾性フォーム４４０ａ、第１弾性フォーム４４０ａ上に配置された圧力センサ４５０、４６０及び第１弾性フォーム４４０ａと圧力センサ４５０、４６０との間に配置された第１接着層を含む。第１弾性フォーム４４０ａの厚さが、元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される、第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量は、半分の厚さから最大に圧縮可能な厚さまで圧縮されるのに要求される、第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量より小さい。【選択図】図１８
2018085097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバーと、
前記カバーの下に配置されたディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールの下部に配置された圧力感知部と、
を含み、
前記圧力感知部は、第１弾性フォーム、前記第１弾性フォーム上に配置された圧力センサ、及び前記第１弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第１接着層を含み、
前記第１弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第１弾性フォームの応力の変化量は、前記半分の厚さから最大に圧縮可能な厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォームの応力の変化量より小さい、タッチ入力装置。
【請求項２】
カバーと、
前記カバーの下に配置されたディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールの下部に配置された圧力感知部と、
を含み、
前記圧力感知部は、第１弾性フォーム、前記第１弾性フォーム上に配置された圧力センサ、及び前記第１弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第１接着層を含み、
前記第１弾性フォームの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での前記第１弾性フォームの圧縮率の変化量は、前記第１弾性フォームの応力が０．０５Ｍｐａ超過１．０Ｍｐａ以下での前記第１弾性フォームの圧縮率の変化量より大きい、タッチ入力装置。
【請求項３】
カバーと、
前記カバーの下に配置されたディスプレイモジュールと、
前記ディスプレイモジュールの下部に配置された圧力感知部と、
を含み、
前記圧力感知部は、第１弾性フォーム、前記第１弾性フォーム上に配置された圧力センサ、及び前記第１弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第１接着層を含み、
前記第１弾性フォームの圧縮率が０％〜７０％の区間における前記第１弾性フォームの応力は、前記第１弾性フォームの圧縮率に対して線形的である、タッチ入力装置。
【請求項４】
前記第１弾性フォームの圧縮率が０％〜７０％の区間における前記第１弾性フォームの応力と前記第１弾性フォームの圧縮率との間の決定係数は０．９以上である、請求項３に記載のタッチ入力装置。
【請求項５】
前記圧力感知部は、前記圧力センサ上に配置された第２接着層を含み、
前記第２接着層は前記ディスプレイモジュールに接着される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
【請求項６】
前記圧力感知部は、前記圧力センサ上に配置された第２弾性フォーム、前記第２弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第２接着層、及び前記第２弾性フォームと前記ディスプレイモジュールとの間に配置された第３接着層を含み、
前記第３接着層は前記ディスプレイモジュールに接着される、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
【請求項７】
前記第２弾性フォームの厚さは前記第１弾性フォームの厚さより薄い、請求項６に記載のタッチ入力装置。
【請求項８】
前記第２弾性フォームの誘電率は前記第１弾性フォームの誘電率より小さい、請求項６に記載のタッチ入力装置。
【請求項９】
前記第２弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第２弾性フォームの応力の変化量は、前記第１弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第１弾性フォームの応力の変化量より大きい、請求項６に記載のタッチ入力装置。
【請求項１０】
前記第２弾性フォームの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下で前記第２弾性フォームの圧縮率の変化量は、前記第１弾性フォームの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下で前記第１弾性フォームの圧縮率の変化量より小さい、請求項６に記載のタッチ入力装置。
【請求項１１】
前記圧力感知部の前記圧力センサは、前記ディスプレイモジュールの下面に直接形成された、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
【請求項１２】
前記圧力感知部の下部に配置された基板をさらに含み、
前記圧力感知部は前記基板に配置された、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタッチ入力装置。
【請求項１３】
前記圧力感知部は、前記圧力センサの下に配置された第２接着層を含み、
前記第２接着層は前記基板に接着される、請求項１２に記載のタッチ入力装置。
【請求項１４】
前記圧力感知部は、前記圧力センサの下に配置された第２弾性フォーム、前記第２弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第２接着層、及び前記第２弾性フォームと前記基板との間に配置された第３接着層を含み、
前記第３接着層は前記基板に接着された、請求項１２に記載のタッチ入力装置。
【請求項１５】
前記第２弾性フォームの厚さは前記第１弾性フォームの厚さより薄い、請求項１４に記載のタッチ入力装置。
【請求項１６】
前記第２弾性フォームの誘電率は前記第１弾性フォームの誘電率より小さい、請求項１４に記載のタッチ入力装置。
【請求項１７】
前記第２弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第２弾性フォームの応力の変化量は、前記第１弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第１弾性フォームの応力の変化量より大きい、請求項１４に記載のタッチ入力装置。
【請求項１８】
前記第２弾性フォームの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での前記第２弾性フォームの圧縮率の変化量は、前記第１弾性フォームの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での前記第１弾性フォームの圧縮率の変化量より小さい、請求項１４に記載のタッチ入力装置。
【請求項１９】
前記圧力感知部の前記圧力センサは、前記基板の上面に直接形成された、請求項１２に記載のタッチ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ位置を検出するように構成されたタッチ入力装置に適用されてタッチ圧力を検出できるように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。
【背景技術】
【０００２】
コンピューティングシステムの操作のために、多様な種類の入力装置が用いられている。例えば、ボタン（button）、キー（key）、ジョイスティック（joystick）、タッチスクリーンのような入力装置が用いられている。タッチスクリーンの手軽で簡単な操作により、コンピューティングシステムの操作時にタッチスクリーンの利用が増加している。
【０００３】
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。ユーザが指などでタッチスクリーンを単純にタッチすることによって、ユーザがコンピューティングシステムを操作することができるようにする。一般的に、コンピューティングシステムは、タッチスクリーン上のタッチ及びタッチ位置を認識して、このようなタッチを解釈することによって、これに従い演算を遂行することができる。
【０００４】
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、タッチの圧力の大きさを検出することができるタッチ入力装置に対する必要性が生じている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、圧力検出のためのタッチ入力装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、圧力検出に敏感であり、正確な圧力検出が可能であり、ディスプレイモジュールに対する衝撃緩和及びディスプレイモジュールの画質性能を保障しながらも圧力検出のためのギャップ（gap）を安定して提供できるタッチ入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、カバーと、前記カバーの下に配置されたディスプレイモジュールと、前記ディスプレイモジュールの下部に配置された圧力感知部と、を含み、前記圧力感知部は、第１弾性フォーム、前記第１弾性フォーム上に配置された圧力センサ、及び前記第１弾性フォームと前記圧力センサとの間に配置された第１接着層を含み、前記第１弾性フォームの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される前記第１弾性フォームの応力の変化量は、前記半分の厚さから最大に圧縮可能な厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォームの応力の変化量より小さい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、圧力検出のための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。
【０００９】
また、本発明の実施形態によれば、圧力検出に敏感であり、正確な圧力検出が可能であり、ディスプレイモジュールに対する衝撃緩和及びディスプレイモジュールの画質性能を保障しながらも圧力検出のためのギャップ（gap）を安定して提供できるタッチ入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。
【図１ｂ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ及びこの動作のための構成の概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。
【図３ａ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールの構成を説明するための概念図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイモジュールの構成を説明するための概念図である。
【図４ａ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図４ｂ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図４ｃ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図４ｄ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図４ｅ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図４ｆ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置に圧力センサが形成される例を例示する。
【図５ａ】実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【図５ｂ】実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【図５ｃ】実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【図５ｄ】実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【図５ｅ】実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【図６ａ】実施形態による圧力センサのタッチ入力装置に対する付着位置を例示する。
【図６ｂ】実施形態による圧力センサのタッチ入力装置に対する付着位置を例示する。
【図７ａ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図７ｂ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図７ｃ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図７ｄ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図７ｅ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図７ｆ】実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【図８ａ】実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールの向かい側の基板に付着される場合を例示する。
【図８ｂ】実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールの向かい側の基板に付着する場合を例示する。
【図９ａ】実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールに付着される場合を例示する。
【図９ｂ】実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールに付着される場合を例示する。
【図１０ａ】実施形態による圧力センサの付着方法を例示する。
【図１０ｂ】実施形態による圧力センサの付着方法を例示する。
【図１１ａ】実施形態による圧力センサをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。
【図１１ｂ】実施形態による圧力センサをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。
【図１１ｃ】実施形態による圧力センサをタッチセンシング回路に連結する方法を例示する。
【図１２ａ】実施形態による圧力センサが複数のチャネルを含む場合を例示する。
【図１２ｂ】実施形態による圧力センサが複数のチャネルを含む場合を例示する。
【図１２ｃ】実施形態による圧力センサが複数のチャネルを含む場合を例示する。
【図１３ａ】実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対する圧力タッチの重さによる正規化された静電容量の変化差を示すグラフである。
【図１３ｂ】実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対する所定回数の圧力タッチの前と後に、圧力タッチによる正規化された静電容量の変化差及びこれらの間の偏差を示すグラフである。
【図１３ｃ】実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対して印加された圧力を解除した後に検出される正規化された圧力差の変化を示すグラフである。
【図１４ａ】本発明によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。
【図１４ｂ】本発明によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。
【図１４ｃ】本発明によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。
【図１４ｄ】本発明によるタッチ入力装置に含まれる電極の形態を例示する図面である。
【図１５ａ】本発明によるタッチ入力装置において、多様なディスプレイパネルに直接形成されたストレインゲージの実施例を示す断面図である。
【図１５ｂ】本発明によるタッチ入力装置において、多様なディスプレイパネルに直接形成されたストレインゲージの実施例を示す断面図である。
【図１６ａ】本発明によるタッチ入力装置において、ストレインゲージが適用される例を例示する。
【図１６ｂ】本発明によるタッチ入力装置において、ストレインゲージが適用される例を例示する。
【図１６ｃ】本発明によるタッチ入力装置において、ストレインゲージが適用される例を例示する。
【図１６ｄ】本発明によるタッチ入力装置において、ストレインゲージが適用される例を例示する。
【図１７ａ】本発明によるタッチ入力装置に使用される圧力を感知できる例示的な圧力センサ（又は、力センサ）の平面図である。
【図１７ｂ】本発明によるタッチ入力装置に適用され得る例示的なストレインゲージを示す。
【図１７ｃ】本発明によるタッチ入力装置に適用され得る例示的なストレインゲージを示す。
【図１７ｄ】本発明によるタッチ入力装置に使用される圧力を感知できる例示的な圧力センサ（又は、力センサ）の平面図である。
【図１７ｅ】本発明によるタッチ入力装置に使用される圧力を感知できる例示的な圧力センサ（又は、力センサ）の平面図である。
【図１７ｆ】本発明によるタッチ入力装置に使用される圧力を感知できる例示的な圧力センサ（又は、力センサ）の平面図である。
【図１７ｇ】本発明によるタッチ入力装置の圧力センサ（又は、力センサ）が形成されたディスプレイパネルの背面図である。
【図１７ｈ】本発明によるタッチ入力装置の圧力センサ（又は、力センサ）が形成されたディスプレイパネルの背面図である。
【図１７ｉ】本発明によるタッチ入力装置の圧力センサ（又は、力センサ）が形成されたディスプレイパネルの背面図である。
【図１８】図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化した一例の断面図である。
【図１９ａ】図１８に示された第１弾性フォーム（４４０ａ）の圧縮率（compression ratio）−応力（stress）の特性を示す圧縮率−応力曲線である。
【図１９ｂ】図１８に示された第１弾性フォーム（４４０ａ）に作用する力（ｇｆ）による距離変化を示すグラフである。
【図２０】図１８に示された圧力感知部（４００）の第１弾性フォーム（４４０ａ）の他の特性を示す圧縮率−応力曲線である。
【図２１】図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化した他の一例の断面図である。
【図２２】図２１に示された第２弾性フォーム（４４０ｂ）の圧縮率による応力特性を示すグラフである。
【図２３】図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化したさらに他の一例の断面図である。
【図２４】図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化した一例の断面図である。
【図２５】図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化した他の一例の断面図である。
【図２６】図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化したさらに他の一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別の構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよいことが理解されなければならない。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。
【００１２】
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が可能な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１０を例示するが、任意の方式でタッチ位置を検出することができるタッチセンサ１０が適用されてもよい。
【００１３】
図１ａは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる静電容量方式のタッチセンサ１０及びこの動作のための構成の概略図である。図１ａを参照すると、タッチセンサ１０は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサ１０の動作のために複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２、及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍからタッチ表面に対するタッチによって変化する静電容量の変化量に対する情報を含む感知信号を受信して、タッチ及びタッチ位置を検出する感知部１１を含んでもよい。
【００１４】
図１ａに示されたように、タッチセンサ１０は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１ａにおいては、タッチセンサ１０の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されているが、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが対角線、同心円、３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
【００１５】
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。
【００１６】
図１４ａ及び図１４ｂに示されたように、本発明の実施形態によるタッチセンサ１０において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、後述することになるディスプレイパネル２００Ａの上面に形成されてもよい。
【００１７】
また、図１４ｃに示されたように、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍのうちの何れか一つは、ディスプレイパネル２００Ａの上面に形成され、残りの一つは、後述することになるカバーの下面に形成されるか、もしくはディスプレイパネル２００Ａの内部に形成されてもよい。
【００１８】
複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）及び酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等からなるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）またはＡＴＯ（Antimony Tin Oxide））等から形成されてもよい。しかし、これは単に例示に過ぎず、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、他の透明伝導性物質または不透明伝導性物質から形成されてもよい。例えば、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、銀インク（silver ink）、銅（copper）、銀ナノ（nano silver）、炭素ナノチューブ（CNT：Carbon Nanotube）のうちの少なくとも何れか一つを含んで構成されてもよい。また、駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、メタルメッシュ（metal mesh）で具現されてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態による駆動部１２は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。本発明の実施形態において、駆動信号は、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで順次一度に一つの駆動電極に対して印加されてもよい。このような駆動信号の印加は、再度反復して成されてもよい。これは単に例示に過ぎず、実施形態により多数の駆動電極に駆動信号が同時に印加されてもよい。
【００２０】
感知部１１は、受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して駆動信号が印加された駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１４に関する情報を含む感知信号を受信することによって、タッチの有無及びタッチ位置を検出することができる。例えば、感知信号は、駆動電極ＴＸに印加された駆動信号が駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間に生成された静電容量Ｃｍ：１４によりカップリングされた信号であってもよい。このように、第１駆動電極ＴＸ１から第ｎ駆動電極ＴＸｎまで印加された駆動信号を受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して感知する過程は、タッチセンサ１０をスキャン（scan）すると指称すことができる。
【００２１】
例えば、感知部１１は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを介して連結された受信機（図示せず）を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間にオン（on）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ground）に接続されてもよい。また、受信機は、帰還キャパシタと並列に連結されるリセットスイッチをさらに含んでもよい。リセットスイッチは、受信機によって遂行される電流から電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１４に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１は、受信機を介して積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：analog to digital converter）をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ（図示せず）に入力され、タッチセンサ１０に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部１１は受信機とともに、ＡＤＣ及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
【００２２】
制御部１３は、駆動部１２と感知部１１の動作を制御する機能を遂行することができる。例えば、制御部１３は、駆動制御信号を生成した後、駆動部１２に伝達して駆動信号が所定の時間にあらかじめ設定された駆動電極ＴＸに印加されるようにすることができる。また、制御部１３は、感知制御信号を生成した後、感知部１１に伝達して感知部１１が所定の時間にあらかじめ設定された受信電極ＲＸから感知信号の入力を受けて、あらかじめ設定された機能を遂行するようにすることができる。
【００２３】
図１ａにおいて、駆動部１２及び感知部１１は、タッチセンサ１０に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。タッチ検出装置は、制御部１３をさらに含んでもよい。タッチ検出装置は、タッチセンサ１０を含むタッチ入力装置において、後述することになるタッチセンサ制御器１１００に該当するタッチセンシングＩＣ（touch sensing Integrated Circuit）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサ１０に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（conductive trace）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（conductive pattern）等を介してタッチセンシングＩＣに含まれた駆動部１２及び感知部１１に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣは、伝導性パターンが印刷された回路基板、図６ａ〜図６ｉにおいて、例えばタッチ回路基板（以下、タッチＰＣＢという）上に位置することができる。実施形態により、タッチセンシングＩＣは、タッチ入力装置の作動のためのメインボード上に実装されていてもよい。
【００２４】
以上で詳しく見たように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃｍが生成され、指のような客体がタッチセンサ１０に近接する場合、このような静電容量の値が変更され得る。図１ａにおいて、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍ（mutual capacitance）を表わすことができる。このような電気的特性を感知部１１で感知し、タッチセンサ１０に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置を感知することができる。例えば、第１軸と第２軸とからなる２次元平面からなるタッチセンサ１０の表面に対するタッチの有無及び／又はその位置を感知することができる。
【００２５】
より具体的に、タッチセンサ１０に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサ１０に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
【００２６】
上では、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸとの間の相互静電容量の変化量に基づいて、タッチ位置を感知するタッチセンサ１０の動作方式について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図１ｂのように、自己静電容量（self capacitance）の変化量に基づいてタッチ位置を感知することも可能である。
【００２７】
図１ｂは、本発明の他の実施形態によるタッチ入力装置に含まれる他の静電容量方式のタッチセンサ１０及びこの動作を説明するための概略図である。図１ｂに示されたタッチセンサ１０には、複数のタッチ電極３０が備えられる。複数のタッチ電極３０は、図７ｄに示されたように、一定の間隔を置いて格子状に配置され得るが、これに限定されない。
【００２８】
制御部１３により生成された駆動制御信号は駆動部１２に伝達され、駆動部１２は駆動制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極３０に駆動信号を印加する。また、制御部１３により生成された感知制御信号は感知部１１に伝達され、感知部１１は感知制御信号に基づいて、所定時間にあらかじめ設定されたタッチ電極３０から感知信号の入力を受ける。この時、感知信号は、タッチ電極３０に形成された自己静電容量の変化量に対する信号であってもよい。
【００２９】
この時、感知部１１が感知した感知信号によって、タッチセンサ１０に対するタッチの有無及び／又はタッチ位置が検出される。例えば、タッチ電極３０の座標をあらかじめ知っているため、タッチセンサ１０の表面に対する客体のタッチの有無及び／又はその位置を感知できるようになる。
【００３０】
以上では、便宜上、駆動部１２と感知部１１とが別個のブロックに分けられて動作するものと説明したが、タッチ電極３０に駆動信号を印加し、タッチ電極３０から感知信号の入力を受ける動作を、一つの駆動部及び感知部で遂行することも可能である。
【００３１】
以上で、タッチセンサ１０として静電容量方式のタッチセンサパネルが詳細に説明されたが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチの有無及びタッチ位置を検出するためのタッチセンサ１０は、前述の方法以外の表面静電容量方式、プロジェクテッド（projected）静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（SAW：surface acoustic wave）、赤外線（infrared）方式、光学的イメージング方式（optical imaging）、分散信号方式（dispersive signal technology）、音声パルス認識（acoustic pulse recognition）方式等の任意のタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、タッチ位置、タッチ圧力及びディスプレイ動作を制御するための制御ブロックを例示する。ディスプレイ機能及びタッチ位置の検出に加えてタッチ圧力を検出することができるように構成されたタッチ入力装置１０００において、制御ブロックは、前述したタッチ位置を検出するためのタッチセンサ制御器１１００、ディスプレイパネルを駆動するためのディスプレイ制御器１２００及び力（又は、圧力）を検出するための圧力センサ制御器１３００を含んで構成されてもよい。
【００３３】
ディスプレイ制御器１２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（main board）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）またはＡＰ（application processor）などから入力を受けてディスプレイパネル２００Ａに所望の内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。このような制御回路は、ディスプレイ回路基板（以下、「ディスプレイＰＣＢ」という）に実装されてもよい。このような制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（graphic controller IC）、及びその他のディスプレイパネル２００Ａの作動に必要な回路を含んでもよい。
【００３４】
圧力センサを介して圧力を検出するための圧力センサ制御器１３００は、タッチセンサ制御器１１００の構成と類似するように構成され、タッチセンサ制御器１１００と類似するように動作し得る。具体的に、圧力センサ制御器１３００が、図１ａ及び図１ｂに示されたように、駆動部、感知部及び制御部を含み、感知部が感知した感知信号によって圧力の大きさを検出することができる。この時、圧力センサ制御器１３００は、タッチセンサ制御器１１００が実装されたタッチＰＣＢに実装されてもよく、ディスプレイ制御器１２００が実装されたディスプレイＰＣＢに実装されてもよい。
【００３５】
実施形態により、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００は、互いに異なる構成要素としてタッチ入力装置１０００に含まれてもよい。例えば、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００は、それぞれ互いに異なるチップ（chip）で構成されてもよい。この時、タッチ入力装置１０００のプロセッサ１５００は、タッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００に対するホスト（host）プロセッサとして機能することができる。
【００３６】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（cell phone）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、スマートフォン（smartphone）、タブレットＰＣ（tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートブック（notebook）などのようなディスプレイ画面及び／又はタッチスクリーンを含む電子装置を含んでもよい。
【００３７】
このようなタッチ入力装置１０００を薄く（slim）軽量（light weight）に製作するために、上述したように、別個に構成されるタッチセンサ制御器１１００、ディスプレイ制御器１２００及び圧力センサ制御器１３００が、実施形態により、一つ以上の構成で統合され得る。これに加えて、プロセッサ１５００にこれらそれぞれの制御器が統合されることも可能である。これと共に、実施形態により、ディスプレイパネル２００Ａにタッチセンサ１０及び／又は圧力感知部が統合され得る。
【００３８】
実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサ１０がディスプレイパネル２００Ａの外部または内部に位置し得る。実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００Ａは、液晶表示装置（LCD：Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機発光表示装置（Organic Light Emitting Diode：OLED）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、ユーザは、ディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながらタッチ表面にタッチを行って入力行為を遂行することができる。
【００３９】
図３ａ及び図３ｂは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００の構成を説明するための概念図である。まず、図３ａを参照し、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００の構成を説明することにする。
【００４０】
図３ａに示されたように、ディスプレイモジュール２００はＬＣＤパネルであるディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの上部に配置される第１偏光層２７１及びディスプレイパネル２００Ａの下部に配置される第２偏光層２７２を含んでもよい。また、ＬＣＤパネルであるディスプレイパネル２００Ａは、液晶セル（liquid crystal cell）を含む液晶層２５０、液晶層２５０の上部に配置される第１基板層２６１及び液晶層２５０の下部に配置される第２基板層２６２を含んでもよい。この時、第１基板層２６１はカラーフィルタガラス（color filter glass）であってもよく、第２基板層２６２はＴＦＴガラス（TFT glass）であってもよい。また、実施形態により、第１基板層２６１及び第２基板層２６２のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディング（bending）可能な物質で形成されてもよい。図３ａにおいて、第２基板層２６２は、データライン（data line）、ゲートライン（gate line）、ＴＦＴ、共通電極（Vcom：common electrode）、ピクセル電極（pixel electrode）等を含む多様な層から成っていてもよい。これら電気的構成要素は、制御された電場を生成して液晶層２５０に位置した液晶を配向させるように作動することができる。
【００４１】
次に、図３ｂを参照して、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００の構成を説明することにする。
【００４２】
図３ｂに示されたように、ディスプレイモジュール２００は、ＯＬＥＤパネルであるディスプレイパネル２００Ａ、ディスプレイパネル２００Ａの上部に配置される第１偏光層２８２を含んでもよい。また、ＯＬＥＤパネルであるディスプレイパネル２００Ａは、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）を含む有機物層２８０、有機物層２８０の上部に配置される第１基板層２８１、及び有機物層２８０の下部に配置される第２基板層２８３を含んでもよい。この時、第１基板層２８１は、エンカプセレーションガラス（Encapsulation glass）であってもよく、第２基板２８３は、ＴＦＴガラス（TFT glass）であってもよい。また、実施形態により、第１基板層２８１及び第２基板層２８３のうちの少なくとも一つは、プラスチックのようなベンディング（bending）可能な物質で形成されてもよい。図３ｄ〜図３ｆに示されたＯＬＥＤパネルの場合、ゲートライン、データライン、第１電源ライン（ＥＬＶＤＤ）、第２電源ライン（ＥＬＶＳＳ）等のディスプレイパネル２００Ａの駆動に使用される電極を含んでもよい。ＯＬＥＤパネルは、蛍光または燐光有機物薄膜に電流を流すと、電子と正孔が有機物層で結合して光が発生する原理を用いた自己発光型ディスプレイパネルとして、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
【００４３】
具体的に、ＯＬＥＤは、ガラスやプラスチックの上に有機物を塗布して電気を流せば、有機物が光を発散する原理を用いる。すなわち、有機物の陽極と陰極にそれぞれ正孔と電子を注入して発光層に再結合させると、エネルギーが高い状態である励起子（excitation）を形成し、励起子がエネルギーが低い状態に落ちながらエネルギーが放出され、特定の波長の光が生成される原理を用いるわけである。この時、発光層の有機物によって光の色が変わる。
【００４４】
ＯＬＥＤは、ピクセルマトリックスを構成しているピクセルの動作特性により、ライン駆動方式のＰＭ−ＯＬＥＤ（Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode）と個別駆動方式のＡＭ−ＯＬＥＤ（Active-matrix Organic Light-Emitting Diode）とが存在する。両者は共にバックライトを必要としないため、ディスプレイモジュールを非常に薄く具現することができ、角度によって明暗比が一定であり、温度に伴う色の再現性が良いという長所を有する。また、未駆動ピクセルは、電力を消耗しないという点で非常に経済的である。
【００４５】
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（scanning time）の間だけ発光し、ＡＭ−ＯＬＥＤは低い電流でフレーム時間（frame time）の間ずっと発光状態を維持する。したがって、ＡＭ−ＯＬＥＤはＰＭ−ＯＬＥＤに比べて解像度が良く、大面積ディスプレイパネルの駆動が有利であり、電力消耗が少ないという長所がある。また、薄膜トランジスタ（TFT）を内蔵して各素子を個別的に制御できるため、精巧な画面を具現しやすい。
【００４６】
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。
【００４７】
各層について簡略に説明すると、ＨＩＬは、正孔を注入させ、ＣｕＰｃなどの物質を用いる。ＨＴＬは、注入された正孔を移動させる機能をして、主に、正孔の移動性（hole mobility）が良い物質を用いる。ＨＴＬは、アリールアミン（arylamine）、ＴＰＤなどが用いられてもよい。ＥＩＬとＥＴＬは、電子の注入と輸送のための層であり、注入された電子と正孔はＥＭＬで結合して発光する。ＥＭＬは、発光する色を具現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（host）と色感と効率を決定する不純物（dopant）とから構成される。これは、ＯＬＥＤパネルに含まれる有機物層２８０の基本的な構成を説明したに過ぎず、本発明は、有機物層２８０の層構造や素材などに限定されない。
【００４８】
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。
【００４９】
当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルまたはＯＬＥＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能であることは自明であろう。
【００５０】
本発明によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、ディスプレイパネル２００Ａ及びディスプレイパネル２００Ａを駆動するための構成を含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、ディスプレイモジュール２００は、第２偏光層２７２の下部に配置されるバックライトユニット（図示せず：backlight unit）を含んで構成されてもよく、ＬＣＤパネルの作動のためのディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ及びその他の回路をさらに含んでもよい。
【００５１】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイモジュール２００は、ディスプレイパネル２００Ａ及びディスプレイパネル２００Ａを駆動するための構成を含んでもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、ディスプレイモジュール２００は、第２偏光層２７２の下部に配置されるバックライトユニット（図示せず）を含んで構成されてもよく、ＬＣＤパネルの作動のためのディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ及びその他の回路をさらに含んでもよい。
【００５２】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサ１０は、ディスプレイモジュール２００の外部または内部に位置することができる。
【００５３】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０がディスプレイモジュール２００の外部に配置される場合、ディスプレイモジュール２００の上部にはタッチセンサパネルが配置されてもよく、タッチセンサ１０がタッチセンサパネルに含まれてもよい。タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、タッチセンサパネルの表面であってもよい。
【００５４】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０がディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合、タッチセンサ１０がディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ１０が第１基板層２６１、２８１の上面に形成されてもよい。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイモジュール２００の外面として、図３ａ及び図３ｂにおいて上部面または下部面になり得る。
【００５５】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０がディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合、実施形態により、タッチセンサ１０のうちの少なくとも一部はディスプレイパネル２００Ａ内に位置するように構成され、タッチセンサ１０のうちの少なくとも残りの一部は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成され得る。例えば、タッチセンサ１０を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの何れか一つの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの外部に位置するように構成されてもよく、残りの電極は、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ１０を構成する駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの何れか一つの電極は、第１基板層２６１、２８１の上面に形成されてもよく、残りの電極は、第１基板層２６１、２８１の下面または第２基板層２６２、２８３の上面に形成されてもよい。
【００５６】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０がディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合、タッチセンサ１０がディスプレイパネル２００Ａの内部に位置するように構成されてもよい。具体的に、タッチセンサ１０が第１基板層２６１、２８１の下面または第２基板層２６２、２８３の上面に形成されてもよい。
【００５７】
ディスプレイパネル２００Ａの内部にタッチセンサ１０が配置される場合、タッチ センサの動作のための電極が追加で配置されてもよいが、ディスプレイパネル２００Ａの内部に位置する多様な構成及び／又は電極が、タッチセンシングのためのタッチセンサ１０として用いられてもよい。具体的に、ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、タッチセンサ１０に含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つはデータライン（data line）、ゲートライン（gate line）、ＴＦＴ、共通電極（Vcom：common electrode）、ピクセル電極（pixel electrode）のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよく、ディスプレイパネル２００ＡがＯＬＥＤパネルである場合、タッチセンサ１０に含まれる電極のうちの少なくとも何れか一つは、データライン(ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、ゲートライン（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）、第１電源ライン（ＥＬＶＤＤ）、第２電源ライン（ＥＬＶＳＳ）のうちの少なくとも何れか一つを含んでもよい。
【００５８】
この時、タッチセンサ１０は、図１ａで説明された駆動電極及び受信電極で動作し、駆動電極及び受信電極の間の相互静電容量によりタッチ位置を検出することができる。また、タッチセンサ１０は、図１ｂで説明された単一電極３０で動作し、単一電極３０それぞれの自己静電容量によりタッチ位置を検出することができる。この時、タッチセンサ１０に含まれる電極がディスプレイパネル２００Ａの駆動に用いられる電極の場合、第１時間区間にディスプレイパネル２００Ａを駆動し、第１時間区間と異なる第２時間区間にタッチ位置を検出することができる。
【００５９】
本発明のタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサが形成されたカバー層１００とディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００との間がＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）のような接着剤でラミネーションされていてもよい。これにより、タッチセンサのタッチ表面を介して確認することができるディスプレイモジュール２００のディスプレイの色の鮮明度、視認性及び光の透過性が向上し得る。
【００６０】
以上では、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。実施形態による圧力検出モジュールを、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。特に、ディスプレイモジュール２００に対する衝撃緩和、及びディスプレイパネル２００Ａの画質を保持するために、基板３００とディスプレイモジュール２００との間に圧力センサと弾性物質を挿入してタッチ入力装置１０００が製造されてもよい。実施形態では、このような弾性物質を圧力センサに結合してディスプレイモジュール２００に対する衝撃緩和及びディスプレイモジュールの品質を保障しつつも圧力検出のためのギャップ（gap）を安定して保持しようとする。以下では、タッチ入力装置１０００に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細に見てみる。
【００６１】
図４ａ〜図４ｆは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、圧力センサが形成される例を例示する。
【００６２】
図４ａ及び以下の一部の図面において、ディスプレイパネル２００Ａがカバー層１００に直接ラミネーションされて付着されたもので示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、第１偏光層２７１、２８２がディスプレイパネル２００Ａの上部に位置したディスプレイモジュール２００がカバー層１００にラミネーションされて付着されてもよく、ＬＣＤパネルがディスプレイパネル２００Ａである場合、第２偏光層２７２及びバックライトユニットが省略されて示されたものである。
【００６３】
図４ａ〜図４ｆを参照した説明において、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００としてタッチセンサが形成されたカバー層１００が、図３ａ及び図３ｂに示されたディスプレイモジュール２００上に接着剤でラミネーションされて付着されたものを例示しているが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０が、図３ａ及び図３ｂに示されたディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合を含んでもよい。より具体的に、図４ａ〜図４ｃにおいて、タッチセンサ１０が形成されたカバー層１００がディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００を覆うことが示されているが、タッチセンサ１０は、ディスプレイモジュール２００の内部に位置し、ディスプレイモジュール２００がガラスのようなカバー層１００で覆われたタッチ入力装置１０００が本発明の実施形態として用いられてもよい。
【００６４】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（cell phone）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、スマートフォン（smartphone）、タブレットＰＣ（Tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートブック（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。
【００６５】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構であるハウジング３２０と共にタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリが位置し得る実装空間３１０などを覆う機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板には、メインボード（main board）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）またはＡＰ（application processor）などが実装されていてもよい。基板３００を介してディスプレイモジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリが分離され、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズ及び回路基板で発生するノイズが遮断され得る。
【００６６】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０またはカバー層１００がディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これにより、ハウジング３２０がタッチセンサ１０と共にディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板を覆うように、ハウジング３２０が形成されてもよい。本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０を介してタッチ位置を検出し、タッチ位置を検出するのに用いられる電極及びディスプレイを駆動するのに用いられる電極とは異なる、別途の電極を配置して圧力センサとして用いてタッチ圧力を検出することができる。この時、タッチセンサ１０は、ディスプレイモジュール２００の内部または外部に位置してもよい。
【００６７】
以下で、圧力感知または検出のための構成を総括し、圧力感知部と指称する。圧力感知部４００は、圧力検出モジュールであってもよい。
【００６８】
実施形態において、圧力感知部４００は、圧力センサ４５０、４６０及び／又はスペーサ層４２０を含んでもよい。ここで、図４ａにおける圧力感知部４００は、圧力センサ４５０、４６０及び／又はスペーサ層４２０を含み、電極シート４４０をさらに含んでもよい。圧力センサ４５０、４６０は電極シート４４０内部に配置され、電極シート４４０がディスプレイモジュール２００に付着されてもよい。ここで、図４ｂにおける圧力感知部４００は、圧力センサ４５０、４６０及び／又はスペーサ層４２０を含むものの、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００に直接形成されてもよい。
【００６９】
圧力感知部４００は、例えば、エアギャップ（airgap）からなるスペーサ層４２０を含んで構成され、これに対しては、図４ａ〜図４ｆを参照して詳しく見てみる。
【００７０】
実施形態により、スペーサ層４２０は、エアギャップで具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層４２０は、圧力印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層４２０は、弾性フォーム（elastic foam）で形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイモジュール２００の下部に配置されるので、透明な物質であっても不透明な物質であってもよい。
【００７１】
また、基準電位層は、ディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイモジュール２００の下部に配置される基板３００に形成されたり、又は、基板３００自体が基準電位層の役割をすることができる。また、基準電位層は、基板３００の上部に配置されてディスプレイモジュール２００の下部に配置され、ディスプレイモジュール２００を保護する機能を遂行するカバー（図示せず）に形成されたり、又は、カバー自体が基準電位層の役割をすることができる。タッチ入力装置１０００に圧力が印加される時、ディスプレイパネル２００Ａが撓み、ディスプレイパネル２００Ａが撓むことにより基準電位層と圧力センサ４５０、４６０との距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力感知部４００との間には、スペーサ層が配置されてもよい。具体的に、ディスプレイモジュール２００と基準電位層が配置された基板３００との間、又は、ディスプレイモジュール２００と基準電位層が配置されたカバーとの間にスペーサ層が配置され得る。
【００７２】
また、基準電位層は、ディスプレイモジュール２００の内部に配置されてもよい。具体的に、基準電位層は、ディスプレイパネル２００Ａの第１基板層２６１、２８１の上面又は下面、または、第２基板層２６２、２８３の上面又は下面に配置されてもよい。タッチ入力装置１０００に圧力が印加される時、ディスプレイパネル２００Ａが撓み、ディスプレイパネル２００Ａが撓むことにより基準電位層と圧力センサ４５０、４６０との距離が変わり得る。また、基準電位層と圧力感知部４００との間には、スペーサ層が配置されていてもよい。図３ａ及び図３ｂに示されたタッチ入力装置１０００の場合、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部または内部に配置されてもよい。
【００７３】
同様に、実施形態により、スペーサ層４２０は、エアギャップで具現されてもよい。スペーサ層は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層は、実施形態により、誘電物質で満たされてもよい。実施形態により、スペーサ層は、圧力印加によって収縮し、圧力の解除時に元の形態に復帰する回復力を有する物質で形成されてもよい。実施形態により、スペーサ層は、弾性フォームで形成されてもよい。また、スペーサ層がディスプレイパネル２００Ａの上部又は内部に配置されるので、透明な物質であってもよい。
【００７４】
実施形態により、スペーサ層がディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合、スペーサ層は、ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニットの製造時に含まれるエアギャップであってもよい。ディスプレイパネル２００Ａ及び／又はバックライトユニットが一つのエアギャップを含む場合、該一つのエアギャップがスペーサ層の機能を遂行することができ、複数個のエアギャップを含む場合、該複数個のエアギャップが統合的にスペーサ層の機能を遂行することができる。
【００７５】
以下で、タッチセンサ１０に含まれた電極と区分が明確なように、圧力を検出するための電極（４５０及び４６０）を圧力センサ４５０、４６０と指称する。この時、圧力電極４５０、４６０は、ディスプレイパネル２００Ａの前面でない後面に配置されるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されることも可能である。ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、バックライトユニットから光が透過されなければならないので、圧力センサ４５０、４６０はＩＴＯのような透明な物質で構成され得る。
【００７６】
この時、圧力センサ４５０、４６０が配置されるスペーサ層４２０を保持するために、基板３００の上部の縁に沿って所定の高さを有するフレーム３３０が形成されてもよい。この時、フレーム３３０は、接着層（図示せず）でカバー層１００に接着されてもよい。この時、接着層は接着テープであってもよい。図４ｂにおいて、フレーム３３０は基板３００のすべての縁（例えば、四角形の４面）に形成されたものが示されているが、フレーム３３０は、基板３００の縁の少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にだけ形成されてもよい。実施形態により、フレーム３３０は、基板３００の上部面に基板３００と一体型で形成されてもよい。本発明の実施形態において、フレーム３３０は弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、カバー層１００を介してディスプレイパネル２００Ａに圧力が印加される場合、カバー層１００とともにディスプレイパネル２００Ａが撓み得るので、フレーム３３０が圧力によって形体の変形がなくても、タッチ圧力の大きさを検出することができる。
【００７７】
図４ｄは、本発明の実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置の断面図である。図４ｄに示されたように、本発明の実施形態による圧力センサ４５０、４６０がスペーサ層４２０内としてディスプレイパネル２００Ａの下部面上に配置されてもよい。
【００７８】
圧力検出のための圧力センサは、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０を含んでもよい。この時、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０の何れか一つは駆動電極であってもよく、残りの一つは受信電極であってもよい。駆動電極に駆動信号を印加し、受信電極を介して感知信号を取得することができる。電圧が印加されれば、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間に相互静電容量が生成され得る。
【００７９】
図４ｅは、図４ｄに示されたタッチ入力装置１０００に圧力が印加された場合の断面図である。基板３００の上部面はノイズ遮蔽のためにグランド（ground）電位を有してもよい。客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイパネル２００Ａは、撓んだり押圧され得る。これにより、グランド電位面と圧力センサ４５０、４６０との間の距離ｄがｄ’に減少し得る。このような場合、前記距離ｄの減少により、基板３００の上部面にフリンジング静電容量が吸収されるので、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量は減少し得る。したがって、受信電極を介して取得される感知信号から相互静電容量の減少量を取得して、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
【００８０】
図４ｅでは、基板３００の上部面がグランド電位、すなわち基準電位層である場合について説明したが、基準電位層がディスプレイモジュール２００の内部に配置されてもよい。この時、客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイパネル２００Ａは、撓んだり押圧され得る。これにより、ディスプレイモジュール２００の内部に配置された基準電位層と圧力センサ４５０、４６０との間の距離が変わり、これにより、受信電極を介して取得される感知信号から静電容量の変化量を取得して、タッチ圧力の大きさを算出することができる。
【００８１】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａは、圧力を印加するタッチによって撓んだり押圧され得る。実施形態により、ディスプレイパネル２００Ａが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は、前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイパネル２００Ａは、少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイパネル２００Ａの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイパネル２００Ａが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置は、タッチ位置と異なることがあるが、ディスプレイパネル２００Ａは、少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。
【００８２】
第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０は、同一の層に形成された形態において、図４ｄ及び図４ｅに示された第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０のそれぞれは、図１４ａに示されたように菱形状の複数の電極で構成され得る。ここで、複数の第１圧力センサ４５０は第１軸方向に互いにつながった形態であり、複数の第２圧力センサ４６０は第１軸方向と直交する第２軸方向に互いにつながった形態であり、第１圧力センサ４５０及び第２圧力センサ４６０のうちの少なくとも一つは、それぞれの複数の菱形状の電極がブリッジを介して連結され、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とが互いに絶縁された形態であり得る。また、この時、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とは、図１４ｂに示された形態の電極で構成され得る。
【００８３】
以上において、タッチ圧力は、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量の変化から検出されることが例示される。しかし、圧力感知部４００は、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０の何れか一つの圧力センサのみを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力センサとグランド層（基板３００又はディスプレイモジュール２００の内部に配置される基準電位層）との間の静電容量、すなわち自己静電容量の変化を検出することによってタッチ圧力の大きさを検出することもできる。この時、駆動信号は、前記一つの圧力センサに印加され、圧力センサとグランド層との間の自己静電容量の変化が前記圧力センサから感知され得る。
【００８４】
例えば、図４ｄにおいて、圧力センサは、第１圧力センサ４５０のみを含んで構成されてもよく、この時、基板３００と第１圧力センサ４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１圧力センサ４５０と基板３００との間の静電容量の変化からタッチ圧力の大きさを検出することができる。タッチ圧力が大きくなることによって距離ｄが減少するので、基板３００と第１圧力センサ４５０との間の静電容量は、タッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。この時、圧力センサは、相互静電容量の変化量の検出精度を高めるために必要な、くし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、一つの板（例えば、四角板）形状を有してもよく、図１４ｄに示されたように、複数の第１圧力センサ４５０が一定の間隔を置いて格子状に配置されてもよい。
【００８５】
図４ｆは、圧力センサ４５０、４６０がスペーサ層４２０内として基板３００の上部面及びディスプレイパネル２００Ａの下部面上に形成された場合を例示する。この時、第１圧力センサ４５０は、ディスプレイパネル２００Ａの下部面上に形成され、第２圧力センサ４６０は、第２圧力センサ４６０が第１絶縁層４７０上に形成され、第２絶縁層４７０が第２圧力センサ４６０上に形成される、電極シートの形態で基板３００の上部面に配置されてもよい。第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０は、図１４ｃに示されたように構成されてもよい。
【００８６】
客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイパネル２００Ａは撓んだり押圧され得る。これにより、第１センサ４５０と第２センサ４６０との間の距離ｄが減少し得る。このような場合、前記距離ｄの減少によって第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量は増加し得る。したがって、受信電極を介して取得される感知信号から相互静電容量の増加量を取得してタッチ圧力の大きさを算出することができる。この時、図４ｆにおいて、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０は互いに異なる層に形成されるので、第１圧力センサ４５０及び第２圧力センサ４６０は、くし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、第１圧力センサ４５０及び第２圧力センサ４６０の何れか一つは、一つの板（例えば、四角板）形状を有してもよく、他の一つは、図１４ｄに示されたように、複数の電極が一定の間隔を置いて格子状に配置されてもよい。
【００８７】
図５ａ〜図５ｅは、実施形態による圧力センサに含まれる圧力センサのパターンを例示する。
【００８８】
図５ａ〜図５ｃは、第１実施形態及び第２実施形態に適用され得る圧力センサのパターンを例示する。第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量が変化することによりタッチ圧力の大きさを検出する時、検出精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圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０のパターンを形成する必要がある。第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とが互いに向き合う面積が大きかったり長さが長かったりするほど、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圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の向き合う面積の大きさ、長さ及び形状などを調節して設計することができる。図５ｂ及び図５ｃには、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０が同一の層に形成される場合として、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とが互いに向き合う長さが相対的に長いように圧力センサが形成された場合を例示する。第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とが互いに異なる層に位置する場合には、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０とが互いにオーバーラップ（overlap）するように具現されてもよい。
【００８９】
第１実施形態及び第２実施形態において、タッチ圧力は、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量の変化から検出されるものが例示される。しかし、圧力センサ４５０、４６０が、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０のいずれか一つの圧力センサだけを含むように構成されてもよく、このような場合、一つの圧力センサとグランド層（ディスプレイモジュール２００又は基板３００）との間の静電容量の変化を検出することによって、タッチ圧力の大きさを検出することもできる。
【００９０】
例えば、図４ａ〜４ｅにおいて、圧力センサは、第１圧力センサ４５０のみを含んで構成されてもよく、この時、ディスプレイモジュール２００と第１圧力センサ４５０との間の距離変化によって引き起こされる第１圧力センサ４５０と基準電位層との間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ことができる。タッチ圧力が大きくなることにより距離ｄが減少するので、基準電位層と第１圧力センサ４５０との間の静電容量はタッチ圧力が増加するほど大きくなり得る。この時、圧力センサは、相互静電容量の変化量の検出精度を高めるために必要な、くし形状またはフォーク形状を有する必要はなく、図５ｄ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。
【００９１】
図５ｅは、第３実施形態に適用され得る圧力センサのパターンを例示する。第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０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するように具現されてもよい。図５ｅに示されたように、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ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が向上し得る。第３実施形態において、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０は、図５ｄに例示されたように、板形状を有するように具現されてもよい。
【００９２】
以上で詳しく見てみたように、タッチ入力装置１０００において、圧力を検出するための圧力感知部４００は圧力センサ４５０、４６０及びスペーサ層４２０を含んでもよい。以上で、スペーサ層４２０は、基板３００とディスプレイモジュール２００との間の空間として例示されたが、スペーサ層４２０は、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層（例えば、基板３００又はディスプレイモジュール２００）との間に位置し、圧力を有するタッチにより押圧され得る構成を指称すことができる。
【００９３】
この時、圧力センサ４５０、４６０を介してタッチ入力装置１０００に対するタッチ圧力の大きさを感知する場合、均一な感知性能を有するためにスペーサ層４２０の撓みの程度及びこの回復力が均一である必要がある。例えば、同一の圧力の大きさでタッチ入力装置１０００を多数回タッチする場合、毎回圧力の大きさを同一に検出できるためには、スペーサ層４２０が前記圧力によって押圧される程度が同一でなければならない。例えば、反復されるタッチを介してスペーサ層４２０が変形されてスペーサ層４２０のギャップ（gap）が減少する場合には、圧力感知部４００の均一な性能を保障することができない。したがって、圧力感知部４００の圧力検出性能を保障するために、このようなスペーサ層４２０のギャップを安定して確保することが重要である。
【００９４】
これにより、実施形態では、このようなスペーサ層４２０として早い回復力を有する弾性フォーム（elastic foam）を用いることができる。実施形態による弾性フォームを有する圧力感知部４００は、タッチ入力装置１０００の基板３００とディスプレイモジュール２００との間に配置されてもよい。このような弾性フォームを含むように圧力感知部４００を構成することによって、ディスプレイモジュール２００と基板３００との間に追加の弾性物質を挿入せずとも、ディスプレイモジュール２００に対する衝撃を緩和してディスプレイパネル２００Ａの画質を保持させることができる。
【００９５】
この時、実施形態による圧力感知部４００に含まれる弾性フォームは、衝撃が印加された時に押圧されるなど形態が変わり得る柔軟性を有することによって、衝撃吸収の役割を遂行しつつも復原力を有して圧力検出に対する性能の均一性を提供できなければならない。
【００９６】
また、弾性フォームは、ディスプレイモジュール２００に印加される衝撃を緩和できるように十分な厚さが形成される必要があり、これと同時に圧力検出の感度を高められるように圧力センサ４５０、４６０と基準電位層との間の距離が遠すぎないようにする厚さで形成される必要がある。例えば、実施形態による弾性フォームは、１０μｍ〜１ｍｍの厚さで形成されてもよい。弾性フォームが１０μｍより薄く形成されれば、十分に衝撃を吸収することができず、１ｍｍより厚い場合、基準電位層と圧力センサ４５０、４６０との間、又は、第１圧力センサと第２圧力センサとの間の距離が遠くて圧力検出の感度が低下し得る。
【００９７】
例えば、実施形態による弾性フォームは、ポリウレタン（Polyurethane）、ポリエステル（Polyester）、ポリプロピレン（Polypropylene）、アクリル（Acrylic）のうちの少なくともいずれか一つを含んで構成されてもよい。
【００９８】
図６ａ及び図６ｂは、実施形態による圧力感知部４００のタッチ入力装置に対する付着位置を例示する。図６ａに例示されたように、圧力感知部４００は基板３００の上部面上に付着されるように構成されてもよい。また、図６ｂに例示されたように、圧力感知部４００は、ディスプレイモジュール２００の下部面上に付着されるように構成されてもよい。以下では、圧力感知部４００が基板３００の上部面上に付着される場合について、まず詳しく見てみる。
【００９９】
図７ａ〜図７ｆは、実施形態による圧力センサの構造的断面を例示する。
【０１００】
図７ａに示されたように、実施形態による圧力センサモジュール４００において、圧力センサ４５０、４６０は第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間に位置する。例えば、第１絶縁層４１０上に圧力センサ４５０、４６０を形成した後、第２絶縁層４１１で圧力センサ４５０、４６０を覆うことができる。この時、第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１は、ポリイミド（polyimide）のような絶縁物質であってもよい。第１絶縁層４１０は、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）であってもよく、第２絶縁層４１１はインク（ink）からなる蓋層（cover layer）であってもよい。圧力センサ４５０、４６０は、銅（copper）とアルミニウムのような物質を含んでもよい。実施形態により、第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間、及び、圧力センサ４５０、４６０と第１絶縁層４１０との間は、液体接着体（liquid bond）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、圧力センサ４５０、４６０は、第１絶縁層４１０上に圧力センサの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。
【０１０１】
図７ａにおいて、圧力感知部４００は弾性フォーム４４０をさらに含み、弾性フォーム４４０は、第２絶縁層４１１の一面として第１絶縁層４１０と逆方向に形成されてもよい。その後、圧力感知部４００が基板３００に付着される時、第２絶縁層４１１を基準として基板３００側に弾性フォーム４４０が配置されてもよい。
【０１０２】
この時、圧力感知部４００を基板３００に付着するために所定の厚さを有する接着層４３０が弾性フォーム４４０の外郭に形成されてもよい。実施形態により、接着層４３０は両面接着テープであってもよい。この時、接着層４３０は弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に接着する役割も遂行することができる。この時、弾性フォーム４４０の外郭に接着層４３０を配置させることにより、圧力感知部４００の厚さを効果的に減らすことができる。
【０１０３】
図７ａに例示された圧力感知部４００が、図７ａの下端方向に位置する基板３００に付着される場合、圧力センサ４５０、４６０は、図４ｃを参照して説明されたように、圧力を検出するように動作することができる。例えば、圧力センサ４５０、４６０は、ディスプレイモジュール２００側に配置されたものとして、基準電位層は基板３００面であり、弾性フォーム４４０はスペーサ層４２０に対応する動作を遂行することができる。例えば、タッチ入力装置１０００を上部からタッチする場合、弾性フォーム４４０が押圧されて圧力センサ４５０、４６０と基準電位層である基板３００との間の距離が減少し、これにより第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量が減少し得る。このような静電容量の変化を介してタッチ圧力の大きさを検出することができる。
【０１０４】
図７ｂは、図７ａを参照した圧力感知部４００と類似し、以下ではその差異点を中心に説明する。図７ｂでは図７ａとは異なって、弾性フォーム４４０の外郭に位置する接着層４３０を介して圧力感知部４００が基板３００に付着されない。図７ｂでは、弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に接着するために、第１接着層４３１と、圧力感知部４００を基板３００に接着するために弾性フォーム４４０上に第２接着層４３２とを含んでもよい。このように、第１及び第２接着層４３１、４３２を配置することによって、弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に堅固に付着し、また、圧力感知部４００を基板３００に堅固に付着することができる。実施形態により、図７ｂに例示された圧力感知部４００は、第２絶縁層４１１を含めなくてもよい。例えば、第１接着層４３１が圧力センサ４５０、４６０を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ弾性フォーム４４０を第１絶縁層４１０及び圧力センサ４５０、４６０に付着する役割を遂行することができる。これは、以下の図７ｃ〜図７ｆの場合にも適用することができる。
【０１０５】
図７ｃは、図７ａに示された構造の変形例である。図７ｃでは、弾性フォーム４４０に弾性フォーム４４０の高さを貫通するホール（hole）Ｈを形成し、タッチ入力装置１０００に対するタッチの際に弾性フォーム４４０がよく押圧されるようにすることができる。
【０１０６】
ホールＨには空気が満たされ得る。弾性フォーム４４０がよく押圧される場合、圧力検出の感度が向上し得る。また、弾性フォーム４４０にホールＨを形成することによって、圧力感知部４００を基板３００等に付着させる際に空気によって弾性フォーム４４０の表面が突出する現象を除去することができる。図７ｃでは、弾性フォーム４４０を第２絶縁層４１１に堅固に接着させるために、接着層４３０以外に第１接着層４３１をさらに含んでもよい。ここで、第１接着層４３１は両面接着テープであってもよい。
【０１０７】
図７ｄは、図７ｂに示された構造の変形例として、図７ｃと同様に、弾性フォーム４４０に弾性フォーム４４０の高さを貫通するホールＨが形成されている。
【０１０８】
図７ｅは、図７ｂに示された構造の変形例として、第１絶縁層４１０の一面として弾性フォーム４４０と異なる方向の一面に第２弾性フォーム４４１をさらに含む。このような第２弾性フォーム４４１は、その後、タッチ入力装置１０００に圧力感知部４００が付着された時、ディスプレイモジュール２００に伝達される衝撃を最小化にするために追加で形成され得る。この時、第２弾性フォーム４４１を第１絶縁層４１０に接着するため、第３接着層４３３をさらに含んでもよい。
【０１０９】
図７ｆは、図４ｄを参照して説明されたように、圧力を検出するように動作できる圧力感知部４００の構造を例示する。図７ｆでは、弾性フォーム４４０を挟んで第１圧力センサ４５０、４５１と第２圧力センサ４６０、４６１が配置された圧力感知部４００の構造が示される。図７ｂを参照して説明した構造と類似して、第１圧力センサ４５０、４５１は第１絶縁層４１０と第２絶縁層４１１との間に形成され、第１接着層４３１、弾性フォーム４４０及び第２接着層４３２が形成されてもよい。第２圧力センサ４６０、４６１は、第３絶縁層４１２と第４絶縁層４１３との間に形成され、第４絶縁層４１３が第２接着層４３２を介して弾性フォーム４４０の一面側に付着されてもよい。この時、第３絶縁層４１２の基板側の一面には第３接着層４３３が形成されてもよく、第３接着層４３３を介して圧力感知部４００が基板３００に付着されてもよい。図７ｂを参照して説明したように、実施形態により、図７ｆに例示された圧力感知部４００は、第２絶縁層４１１及び／又は第４絶縁層４１３を含まなくてもよい。例えば、第１接着層４３１が第１圧力センサ４５０、４５１を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ、弾性フォーム４４０を第１絶縁層４１０及び第１圧力センサ４５０、４５１に付着する役割を遂行することができる。また、第２接着層４３２が第２圧力センサ４６０、４６１を直接覆うカバー層の役割を遂行しつつ、弾性フォーム４４０を第３絶縁層４１２及び第２圧力センサ４６０、４６１に付着する役割を遂行することができる。ここで、第１、第２、第３接着層４３１、４３２、４３３は、接着テープであってもよい。
【０１１０】
この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチを介して弾性フォーム４４０が押圧され、これにより、第１圧力センサ４５０、４５１と第２圧力センサ４６０、４６１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を介してタッチ圧力を検出することができる。また、実施形態により、第１圧力センサ４５０、４５１と第２圧力センサ４６０、４６１のいずれか一つをグランド（ground）とし、残りの一つの電極を介して自己静電容量を感知することができる。
【０１１１】
図７ｆの場合、電極を単一層で形成する場合よりも、圧力感知部４００の厚さ及び製造単価は増加するが、圧力感知部４００の外部に位置する基準電位層の特性によって変わらない圧力検出性能が保障され得る。すなわち、図７ｆのように圧力感知部４００を構成することによって、圧力検出時に外部電位（グランド）環境による影響を最小化にすることができる。したがって、圧力感知部４００が適用されるタッチ入力装置１０００の種類に関係なく、同一の圧力感知部４００の使用が可能である。
【０１１２】
図８ａ及び図８ｂは、実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールの向い側の基板に付着される場合を例示する。図８ａは、図７ｂに例示された構造の圧力感知部４００が基板３００の上部面上に付着された場合を例示する。図８ｂは、図７ｅに例示された構造の圧力感知部４００が基板３００の上部面上に付着された場合を例示する。この時、タッチ入力装置１０００の製造過程により、圧力感知部４００とディスプレイモジュール２００との間にはエアギャップが位置してもよい。タッチにより、このようなエアギャップが押圧されても、圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間の距離が近くて圧力検出性能に及ぼす影響は大きくないこともある。
【０１１３】
図８ａでは、基板３００が基準電位層として機能する場合であり、実施形態により、図７ａ〜図７ｄの変形された形態が基板３００に付着される場合も可能である。図８ａでは、圧力感知部４００において弾性フォーム４４０が圧力センサ４５０、４６０に対して相対的に基板３００側に近く形成されているが、弾性フォーム４４０が圧力センサ４５０、４６０に対して相対的にディスプレイモジュール２００側に近く形成されている圧力感知部４００が基板３００に付着されてもよい。すなわち、弾性フォーム４４０が第１絶縁層４１０の上部に形成されていてもよい。この場合、基準電位層は、ディスプレイモジュール２００となり得る。
【０１１４】
図９ａ及び図９ｂは、実施形態による圧力センサがディスプレイモジュールに付着される場合を例示する。
【０１１５】
図７ａ〜図７ｅに例示された構造の圧力感知部４００は、上下を反転させればディスプレイモジュール２００に付着させることもできる。図９ａでは、図７ｂに例示された構造の圧力感知部４００を、上下反転させてディスプレイモジュール２００に付着した場合を例示する。この時、タッチにより、弾性フォーム４４０が押圧されることによって、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層であるディスプレイモジュール２００との間の距離が減少し、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量が減少し得る。このような静電容量の変化を介してタッチ圧力を検出することができる。
【０１１６】
実施形態により、変形された圧力感知部４００の構造が使用されてもよい。図９ｂでは、図７ｂに例示された圧力感知部４００の変形された構造を上下反転させてディスプレイモジュール２００に付着した場合を例示する。図９ｂでは、弾性フォーム４００が圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール２００との間に位置せずに、圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間に位置するように圧力感知部４００が構成されてもよい。この場合、圧力検出のための基準電位層は、基板３００となり得る。したがって、タッチにより、弾性フォーム４４０が押圧され、圧力センサ４５０、４６０と基準電位層である基板３００との間の距離が減少し、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間の相互静電容量が減少し得る。このような静電容量の変化からタッチ圧力を検出することができる。この場合、基板３００と圧力感知部４００との間に位置し得るエアギャップもまた弾性フォーム４４０と共にタッチによる静電容量の変化を誘導するのに利用されてもよい。
【０１１７】
以上で詳しく見てみた圧力感知部４００は、タッチがディスプレイモジュールの上面側でなされた場合を想定して説明されたが、実施形態による圧力感知部４００は、タッチ入力装置１０００の下面側で圧力を印加する場合にもタッチ圧力を感知できるように変形されてもよい。
【０１１８】
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感知部４００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、圧力センサ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圧力センサ４５０と第２圧力センサ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感知部４００は、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０を含む図７などに例示された構造だけでなく、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。
【０１１９】
このような場合、図１に例示されたように、駆動部１２、感知部１１、制御部１３と類似の構成を重複して含むようになるので、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなるという問題点が発生し得る。
【０１２０】
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４５０、４６０に圧力検出のための駆動信号を印加し、圧力センサ４５０、４６０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圧力センサ４５０が駆動電極であり、第２圧力センサ４６０が受信電極である場合を仮定して説明する。
【０１２１】
このために、本発明の実施形態による圧力感知部４００が適用されるタッチ入力装置１０００において、第１圧力センサ４５０は駆動部１２から駆動信号の印加を受け、第２圧力センサ４６０は感知信号を感知部１１に伝達することができる。制御部１３は、タッチセンサパネル１００のスキャニングを遂行するととも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１３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。
【０１２２】
したがって、本発明の実施形態において、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０は、電気的に駆動部１２及び／又は感知部１１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と同一平面上に形成されることが一般的である。圧力感知部４００に含まれた圧力センサ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、圧力センサ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。
【０１２３】
図１０ａ及び図１０ｂは、圧力センサ４５０、４６０を含む圧力感知部４００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。
【０１２４】
図１０ａは、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ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、圧力感知部４００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。第２ＰＣＢ２１０上には、圧力センサ４５０、４６０をタッチセンシングＩＣ１５０など必要な構成まで電気的に連結できるように導電性パターンが印刷されていてもよい。これに対する詳細な説明は、図１１ａ〜図１１ｃを参照して説明する。図１０ａに例示された圧力センサ４５０、４６０を含む圧力感知部４００の付着方法は、基板３００に対しても同一に適用されてもよい。
【０１２５】
図１０ｂは、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０を含む圧力感知部４００が、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に一定面積を割愛して、あらかじ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圧力センサ４５０と第２圧力センサ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圧力センサ４５０及び第２圧力センサ４６０をタッチセンシングＩＣ１５０など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。
【０１２６】
図１１ａ〜図１１ｃは、圧力センサ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。
【０１２７】
図１１ａいおいて、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（connector）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またはＡＰと信号をやり取りすることができる。
【０１２８】
この時、図１１ａにおいては、圧力感知部４００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、圧力センサ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。
【０１２９】
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る。図１１ｂにおいて、圧力センサ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、圧力センサ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、圧力センサ４５０、４６０は、図７に例示されたような構造でタッチ入力装置１０００に付着され、圧力センサ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。
【０１３０】
圧力電極４５０、４６０が第２ＰＣＢ２１０上に印刷されたり第２ＰＣＢと分離された追加のＰＣＢ上に印刷されたりする場合にも、圧力電極４５０、４６０が印刷されたＰＣＢ部分と圧力電極４５０、４６０とを統合的に圧力感知部４００と指称することができる。
【０１３１】
図１１ｃにおいて、圧力センサ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、圧力センサ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、圧力センサ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、圧力センサ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。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、圧力センサ４５０、４６０は、図７に例示されたような構造でタッチ入力装置１０００に付着し、圧力センサ４５０、４６０から伝導性トレース等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。ここで、第４コネクタ４７４は、図１１ｃと異なり、第２ＰＣＢ２１０と直接連結されてもよい。
【０１３２】
図１１ｂ及び図１１ｃの連結方法は、圧力センサ４５０、４６０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上に形成された場合にも適用され得る。
【０１３３】
図１１ａ〜図１１ｃでは、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得る。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センサ４５０、４６０のコネクタを介した連結が自明であろう。
【０１３４】
以上では、駆動電極として第１圧力センサ４５０が一つのチャネルを構成し、受信電極として第２圧力センサ４６０が一つのチャネルを構成する圧力センサ４５０、４６０について詳しく見てみた。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して多重タッチ（multi touch）により多重の圧力検出が可能であり得る。
【０１３５】
図１２ａ〜図１２ｃは、本発明の圧力センサが複数のチャネルを構成する場合を例示する。図１２ａでは、第１圧力センサ４５０−１、４５０−２と第２圧力センサ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る。図１２ａでは、第１チャネルを構成する第１圧力センサ４５０−１と第２圧力センサ４６０−１とが第１圧力感知部４００−１含まれ、第２チャネルを構成する第１圧力センサ４５０−２と第２圧力センサ４６０−２とが第２圧力感知部４００−２に含まれるものを例示しているが、２個のチャネルを構成する第１圧力センサ４５０−１、４５０−２と第２圧力センサ４６０−１、４６０−２とが共に一つの圧力感知部４００に含まれるように構成されてもよい。図１２ｂでは、第１圧力センサ４５０は２個のチャネル４５０−１、４５０−２を構成するが、第２圧力センサ４６０は１個のチャネルを構成する場合が例示される。図１２ｃでは、第１圧力センサ４５０−１〜４５０−５と第２圧力センサ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る。この場合にも、５個のチャネルを構成する電極が共に一つの圧力感知部４００に含まれるように構成されてもよい。
【０１３６】
図１２ａ〜図１２ｃは、圧力センサが単数または複数のチャネルを構成する場合を例示しており、多様な方法で圧力センサが単数または複数のチャネルから構成されてもよい。図１２ａ〜図１２ｃにおいて、圧力センサ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センサ４５０、４６０がタッチセンシングＩＣ１５０に連結されてもよい。
【０１３７】
以上で詳しく見てみたように、既存のタッチの有無及びタッチ位置を検出できるようにするタッチセンサパネルを含むタッチ入力装置１０００に、本発明の実施形態による圧力感知部４００を適用することにより、該タッチ入力装置１０００を介してタッチ圧力を容易に検出することができる。既存のタッチ入力装置１０００に最小限の変更を遂行した後、本発明の圧力感知部４００を配置することにより、既存のタッチ入力装置１０００を用いてタッチ圧力を検出することができる。
【０１３８】
図１３ａ〜図１３ｃの実験において、図８ａに例示されたような構造を有するタッチ入力装置１０００に対して遂行された。以下の実験において、圧力感知部４００に含まれる弾性フォーム４４０は、ポリプロピレンを含んで製作された。
【０１３９】
図１３ａは、実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対する圧力タッチの重さによる正規化された静電容量の変化差を示すグラフである。図１３ａでは、タッチ入力装置１０００に対し、０ｇｆ（gram force）、１００ｇｆ、・・・、１０００ｇｆでタッチ表面を押圧する時、圧力検出装置で計算された、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間に発生する静電容量の変化差を正規化したグラフである。ここで、前記静電容量の変化差は、タッチ入力装置１０００を０ｇｆで圧力タッチした場合と当該重さのｇｆで圧力タッチした場合との静電容量の変化差を示す。たとえタッチ入力装置１０００に対するタッチ重さの大きさに応じて静電容量の変化差が正比例して変化しなくても、単調増加の形態で変化するので、実施形態によるタッチ入力装置１０００に対するタッチ時の圧力の大きさを検出することが可能である。
【０１４０】
図１３ｂは、実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対する所定回数の圧力タッチ前と後に圧力タッチによる正規化された静電容量の変化差、及び、これらの偏差を示すグラフである。図１３ｂの実験は、４個のセット（set）のタッチ入力装置１０００に対してそれぞれ遂行された。図１３ｂの上段グラフにおいて、Ａ及びＢは、８００ｇｆの重さで実施形態によるタッチ入力装置１０００に対して１０万回圧力タッチを遂行する前及び後を表示する。Ａ及びＢはそれぞれ８００ｇｆでタッチ入力装置１０００のタッチ表面を押圧した時に圧力検出装置で計算された、第１圧力センサ４５０と第２圧力センサ４６０との間に発生する静電容量の変化差を正規化した値である。１０万回タッチ前Ａとタッチ後Ｂに発生する静電容量の変化差の値が同一ではないが、その偏差は非常に微々たるものであることが分かる。
【０１４１】
図１３ｂの下段には、グラフＡとグラフＢの静電容量の変化差の値の間の偏差が表示される。実施形態によるタッチ入力装置１０００を１０万回圧力タッチする前及び後に発生する静電容量の変化差の値の間の偏差が５％以内であることが分かる。図１３ｂから、実施形態による弾性フォームを用いる圧力感知部４００を長期間使用する場合にも、圧力検出性能が均一に保持され得ることが分かる。
【０１４２】
図１３ｃは、実施形態による圧力センサを含むタッチ入力装置に対し、印加された圧力を解除した後に検出される正規化された圧力差の変化を示すグラフである。図１３ｃにおいて、８００ｇｆでタッチ入力装置１０００のタッチ表面を押圧した時に圧力検出装置で計算された圧力の大きさを１で表示し、このような圧力印加が解除された後に計算された圧力の大きさの変化を示す。図１３ｃを参照すると、圧力印加が解除された後に最大圧力の大きさである１の９０％から１０％に到達する時までにかかる時間は、約０．７秒に該当することがことを分かる。このように、実施形態による弾性フォームを含む圧力感知部４００を用いる場合、圧力タッチの解除後の復原力は高く、連続した圧力タッチにも圧力検出の精度が低下することが防止され得る。この時、実施形態により、必要な復元速度は差があり得る。実施形態により、最大圧力の大きさの９０％から１０％に到達する時間は１秒以内であり得る。
【０１４３】
一方、本発明によるタッチ入力装置１０００において、ストレインゲージ４５０は、ディスプレイパネル２００Ａに直接形成されてもよい。図１５ａ〜図１５ｂは、本発明によるタッチ入力装置において、多様なディスプレイパネルに直接形成されたストレインゲージの実施形態を示す断面図である。
【０１４４】
まず、図１５ａは、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００Ａに形成されたストレインゲージ４５０を示す。具体的に、図１５ａに示されたように、ストレインゲージ４５０が第２基板層２６２の下面に形成されてもよい。この時、ストレインゲージ４５０が第２偏光層２７２の下面に形成されてもよい。次に、図１５ｂは、ＯＬＥＤパネル（特に、ＡＭ−ＯＬＥＤパネル）を用いるディスプレイパネル２００Ａの下部面に形成されたストレインゲージ４５０を示す。具体的に、ストレインゲージ４５０が、第２基板層２８３の下面に形成されてもよい。
【０１４５】
ＯＬＥＤパネルの場合、有機物層２８０で光が発光するので、有機物層２８０の下部に配置された第２基板層２８３の下面に形成されるストレインゲージ４５０は、不透明な物質で構成されてもよい。しかし、この場合、ディスプレイパネル２００Ａの下面に形成されたストレインゲージ４５０のパターンがユーザに見えるかもしれないので、ストレインゲージ４５０を第２基板層２８３の下面に直接形成させるため、第２基板層２８３の下面にブラックインクのような遮光層を塗布した後、遮光層上にストレインゲージ４５０を形成させることができる。また、図１５ｂでは、第２基板層２８３の下面にストレインゲージ４５０が形成されるもので示されたが、第２基板層２８３の下部に第３基板層（図示せず）が配置され、第３基板層の下面にストレインゲージ４５０が形成されてもよい。特に、ディスプレイパネル２００ＡがフレキシブルＯＬＥＤパネルの場合、第１基板層２８１、有機物層２８０及び第２基板層２８３から構成されたディスプレイパネル２００Ａが非常に薄くてよく撓むため、第２基板層２８３の下部に相対的によく撓まない第３基板層を配置することができる
図１６ａ〜図１６ｄは、本発明によるタッチ入力装置にストレインゲージが適用される例を例示する。
【０１４６】
本発明のタッチ入力装置１０００において、タッチ位置を検出するためのタッチセンサが形成されたカバー層１００とディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００との間がＯＣＡ（Optically Clear Adhesive）のような接着剤でラミネーションされていてもよい。これにより、タッチセンサのタッチ表面を介して確認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が向上し得る。
【０１４７】
図１６ａ及び以下の一部の図面において、ディスプレイパネル２００Ａがカバー層１００に直接ラミネーションされて付着されたもので示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、第１偏光層２７１、２８２がディスプレイパネル２００Ａの上部に位置したディスプレイモジュール２００がカバー層１００にラミネーションされて付着されてもよく、ＬＣＤパネルがディスプレイパネル２００Ａである場合、第２偏光層２７２及びバックライトユニットが省略されて示されたものである。
【０１４８】
図１６ａ〜図１６ｄを参照した説明において、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００としてタッチセンサが形成されたカバー層１００が、図３ａ及び図３ｂに示された、ディスプレイモジュール２００上に接着剤でラミネーションされて付着されたものを例示しているが、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０が図３ａ及び図３ｂに示されたディスプレイモジュール２００の内部に配置される場合も含んでもよい。より具体的に、図１６ａ及び図１６ｂにおいて、タッチセンサが形成されたカバー層１００がディスプレイパネル２００Ａを含むディスプレイモジュール２００を覆うものが示されているが、タッチセンサ１０はディスプレイモジュール２００内部に位置し、ディスプレイモジュール２００がガラスのようなカバー層１００で覆われたタッチ入力装置１０００が、本発明の実施形態として用いられてもよい。
【０１４９】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、携帯電話（cell phone）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、スマートフォン（smartphone）、タブレットＰＣ（tablet Personal Computer）、ＭＰ３プレーヤ、ノートブック（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。
【０１５０】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、基板３００は、例えばタッチ入力装置１０００の最外郭機構であるハウジング３２０と共にタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリが位置し得る実装空間３１０などを覆う機能を遂行することができる。この時、タッチ入力装置１０００の作動のための回路基板には、メインボード（main board）として中央処理ユニットであるＣＰＵ（central processing unit）又はＡＰ（application processor）等が実装されていてもよい。基板３００を介してディスプレイモジュール２００とタッチ入力装置１０００の作動のための回路基板及び／又はバッテリが分離され、ディスプレイモジュール２００で発生する電気的ノイズ及び回路基板で発行するノイズが遮断され得る。
【０１５１】
タッチ入力装置１０００において、タッチセンサ１０またはカバー層１００がディスプレイモジュール２００、基板３００、及び実装空間３１０より広く形成されてもよく、これにより、ハウジング３２０がタッチセンサ１０と共にディスプレイモジュール２００、基板３００及び回路基板を覆うように、ハウジング３２０が形成されてもよい。
【０１５２】
以下で、タッチセンサ１０に含まれた電極と区分が明確なように、圧力または力を検出するための圧力センサ４５０はストレインゲージであってもよい。
【０１５３】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、タッチセンサ１０を介してタッチ位置を検出し、ディスプレイモジュール２００に形成されたストレインゲージ４５０からタッチ圧力（又は、力）を検出することができる。この時、タッチセンサ１０は、ディスプレイモジュール２００の内部または外部に位置してもよい。
【０１５４】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、エアギャップ（airgap）からなるスペーサ層４２０を含んで構成されてもよい。この時、スペーサ層４２０は、実施形態により、衝撃吸収物質からなってもよい。スペーサ層４２０は、実施形態により、誘電物質（dielectric material）で満たされてもよい。
【０１５５】
この時、ストレインゲージ４５０は、ディスプレイパネル２００Ａの前面でない後面に配置されるので、透明物質だけでなく不透明物質で構成されるのも可能である。ディスプレイパネル２００ＡがＬＣＤパネルである場合、バックライトユニットから光が透過されなければならないので、ストレインゲージ４５０はＩＴＯのような透明な物質で構成されてもよい。
【０１５６】
この時、スペーサ層４２０を保持するために基板３００の上部の縁に沿って所定の高さを有するフレーム３３０が形成されてもよい。この時、フレーム３３０は、接着層（図示せず）でカバー層１００に接着されてもよい。ここで、接着層は接着テープであってもよい。図５ｂにおいて、フレーム３３０は、基板３００のすべての縁（例えば、四角形の４面）に形成されたものが示されているが、フレーム３３０は、基板３００の縁のうちの少なくとも一部（例えば、四角形の３面）にのみ形成されてもよい。実施形態により、フレーム３３０は、基板３００の上部面に基板３００と一体型に形成されてもよい。本発明の実施形態において、フレーム３３０は、弾性がない物質で構成されてもよい。本発明の実施形態において、カバー層１００を介してディスプレイパネル２００Ａに圧力（又は、力）が印加される場合、カバー層１００と共にディスプレイパネル２００Ａが撓み得るので、フレーム３３０が圧力（又は、力）により形体の変形がなくてもタッチ圧力（又は、力）の大きさを検出することができる。
【０１５７】
図１６ｃは、本発明の実施形態によるストレインゲージを含むタッチ入力装置の断面図である。図１６ｃに示されたように、本発明の実施形態によるストレインゲージ４５０は、ディスプレイパネル２００Ａの下面に形成されてもよい。
【０１５８】
図１６ｄは、図１６ｃに示されたタッチ入力装置１０００に圧力（又は、力）が印加された場合の断面図である。基板３００の上部面は、ノイズ遮蔽のためにグランド（ground）電位を有してもよい。客体５００を介してカバー層１００の表面に圧力（又は、力）を印加する場合、カバー層１００及びディスプレイパネル２００Ａは撓んだり押圧され得る。ディスプレイパネル２００Ａが撓むことにより、ディスプレイパネル２００Ａに形成されたストレインゲージ４５０が変形され、それに伴いストレインゲージ４５０の抵抗値が変わり得る。このような抵抗値の変化から、タッチ圧力（又は、力）の大きさを算出することができる。
【０１５９】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００において、ディスプレイパネル２００Ａは、圧力（又は、力）を印加するタッチにより撓んだり押圧され得る。ディスプレイパネル２００Ａは、タッチにより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、ディスプレイパネル２００Ａが撓んだり押圧される時、最も大きい変形を示す位置は前記タッチ位置と一致しないことがあるが、ディスプレイパネル２００Ａは少なくとも前記タッチ位置で撓みを示すことができる。例えば、タッチ位置がディスプレイパネル２００Ａの縁及び端などに近接する場合、ディスプレイパネル２００Ａが撓んだり押圧される程度が最も大きい位置は、タッチ位置と異なることがあるが、ディスプレイパネル２００Ａは少なくとも前記タッチ位置で撓み又は押圧を示すことができる。
【０１６０】
図１７ａ、図１７ｄ〜図１７ｆは、本発明によるタッチ入力装置に使用される圧力（又は、力）を感知できる例示的な圧力（又は、力）センサの平面図である。この場合、圧力（又は、力）センサは、ストレインゲージ（strain gauge）であってもよい。ストレインゲージは、ストレイン量に比例して電気抵抗が変わる装置であって、一般的に金属結合したストレインゲージが使用され得る。
【０１６１】
ストレインゲージに使用され得る材料としては、透明物質として、伝導性高分子（PEDOT：polyethyleneioxythiophene）、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＡＴＯ（Antimony tin oxide）、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：carbon nanotubes）、グラフェン（graphene）、酸化ガリウム亜鉛（gallium zinc oxide）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（IGZO：indium gallium zinc oxide）、酸化スズ（SnO2）、酸化インジウム（In2O3）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化ガリウム（Ga2O3）、酸化カドミウム（CdO）、その他のドーピングされた金属酸化物、圧電抵抗素子（piezoresistive element）、圧電抵抗半導体物質（piezoresistive semiconductor materials）、圧電抵抗金属物質（piezoresistive metal material）、銀ナノワイヤ（silver nanowire）、白金ナノワイヤ（platinum nanowire）、ニッケルナノワイヤ（nickel nanowire）、その他の金属ナノワイヤ（metallic nanowires）等が使用されてもよい。不透明物質としては、銀インク（silver ink）、銅（copper）、銀ナノ（nano silver）、炭素ナノチューブ（CNT：carbon nanotube）、コンスタンタン合金（Constantan alloy）、カルマ合金（Karma alloys）、ドーピングされた多結晶質シリコン（polycrystalline silicon）、ドーピングされた非結晶質シリコン（amorphous silicon）、ドーピングされた単結晶シリコン（single crystal silicon）、ドーピングされたその他の半導体物質（semiconductor material）等が使用されてもよい。
【０１６２】
図１７ａに示されたように、金属ストレインゲージは、格子状方式で整列された金属ホイールで構成されてもよい。格子状方式は、平行方向に変形されやすい金属ワイヤ、又は、ホイールの変形量を最大化させることができる。この時、図１７ａに示されたストレインゲージ４５０の垂直方向の格子断面は、剪断ひずみ（shear strain）とポアソンひずみ（Poisson Strain）の効果を減少させるために最小化され得る。
【０１６３】
図１７ａの例で、ストレインゲージ４５０は、休止（at rest）状態にある間、すなわち、ストレーンされなかったり異なるように変形されない間に接触はないが、互いに近くに配置されたトレース（traces）４５１を含んでもよい。ストレインゲージは、ストレーンまたは力の不在時に、１．８ＫΩ±０．１％のような公称抵抗（nominal resistance）を有し得る。ストレインゲージの基本パラメータとして、ひずみに対する感度がゲージ係数ＧＦで表現され得る。この時、ゲージ係数は、長さの変化（変形率）に対する電気抵抗の変化の割合として定義されてもよく、次のように、ストレインεの関数として表現することができる。
【０１６４】
2018085097.tif 000003
ここで、Ｒは、ストレインゲージ抵抗の変化量であり、Ｒは非変形（undeformed）ストレインゲージ抵抗であり、ＧＦはゲージ係数である。
【０１６５】
この時、抵抗の小さい変化を測定するために、ストレインゲージは多くの場合、電圧駆動ソースがあるブリッジ設定で使用される。
【０１６６】
図１７ｂ及び図１７ｃは、本発明によるタッチ入力装置に適用され得る例示的なストレインゲージを示す。図１７ｂの例に示されたように、ストレインゲージは４個の異なる抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で示される）を有するホイートストーン・ブリッジ（Wheatstone bridge）３０００に含まれ、加えられた力を示す（他の抵抗器に対する）ゲージの抵抗変化を感知することができる。ブリッジ３０００は、力センサインターフェース（図示せず）に結合し、タッチ制御器（図示せず）から駆動信号（電圧ＶＥＸ）を受信してストレインゲージを駆動し、処理のために加えられた力を示す感知信号（電圧ＶＯ）をタッチ制御器に送信することができる。この時、ブリッジ３０００の出力電圧ＶＯは、次のように表現することができる。
【０１６７】
2018085097.tif 000004
前記等式において、Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ４／Ｒ３である場合、出力電圧ＶＯは０になる。この条件下で、ブリッジ３０００は均衡をなした状態である。この時、ブリッジ３０００に含まれた抵抗のいずれか一つの抵抗値が変更されれば、０でない出力電圧ＶＯが出力される。
【０１６８】
この時、図１７ｃに示されたように、ストレインゲージ４５０がＲＧであり、ＲＧが変化する場合、ストレインゲージ４５０抵抗の変化はブリッジに不均衡をもたらし、０でない出力電圧ＶＯを生成する。ストレインゲージ４５０の公称抵抗がＲＧである時、変形に誘導された抵抗の変化Ｒは、前記ゲージ係数の等式を介してΔＲ＝ＲＧ×ＧＦ×εと表現することができる。この時、Ｒ１＝Ｒ２であり、Ｒ３＝ＲＧであると仮定する時、前記ブリッジの等式をＶＯ／ＶＥＸのストレインεに対する関数として再び使えば、次のとおりである。
【０１６９】
2018085097.tif 000005
たとえ図１７ｃのブリッジが単に一つのストレインゲージ４５０のみを含むとしても、図１７ｂのブリッジに含まれたＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で示された位置に４個のストレインゲージまで使用されてもよく、この場合、ゲージの抵抗変化は加えられた力を感知するのに使用され得ることが理解されるだろう。
【０１７０】
図１７ｃ及び図１７ｄに示されたように、ストレインゲージ４５０が形成されたディスプレイパネル２００Ａに力が加えられると、ディスプレイパネル２００Ａは撓み、ディスプレイパネル２００Ａが撓みによりトレース４５１が増えて、トレース４５１がさらに長くかつさらに狭くなって、ストレインゲージ４５０の抵抗が増加することになる。加えられる力が増加することにより、ストレインゲージ４５０の抵抗は、それに対応して増加し得る。したがって、圧力センサ制御器１３００がストレインゲージ４５０の抵抗値の上昇を検出すれば、その上昇は、ディスプレイパネル２００Ａに加えられた力と解釈され得る。
【０１７１】
さらに他の実施形態において、ブリッジ３０００は、圧力センサ制御器１３００と統合されてもよく、この場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちの少なくとも一つ以上は、圧力センサ制御器１３００内の抵抗で代替され得る。例えば、抵抗Ｒ２、Ｒ３は、圧力センサ制御器１３００内の抵抗で代替され、ストレインゲージ４５０及び抵抗Ｒ１でブリッジ３０００を形成することができる。これでブリッジ３０００が占める空間が減り得る。
【０１７２】
図１７ａに示されたストレインゲージ４５０は、トレース４５１が水平方向に整列しているので、水平方向の変形に対してトレース４５１の長さ変化が大きいため、水平方向の変形に対する感度は高いが、垂直方向の変形に対してはトレース４５１の長さ変化が相対的に小さいため、垂直方向の変形に対する感度は低い。図６ｄに示されたように、ストレインゲージ４５０が複数の細部領域を含み、それぞれの細部領域に含まれたトレース４５１の整列方向を異なるように構成することができる。このように整列方向が異なるトレース４５１を含むストレインゲージ４５０を構成することによって、変形方向に対するストレインゲージ４５０の感度差を減らすことができる。
【０１７３】
本発明によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａの下部に、図１７ａ及び図１７ｄに示されたように、一つのストレインゲージ４５０を形成して単一チャネルで構成された力センサを備えることができる。また、本発明によるタッチ入力装置１０００は、ディスプレイパネル２００Ａの下部に、図１７ｅに示されたように、複数のストレインゲージ４５０を形成して複数チャネルで構成された力センサを備えることもできる。このような複数チャネルで構成された力センサを用いて、複数のタッチに対する複数の力それぞれの大きさを同時にセンシングすることもできる。
【０１７４】
温度増加は、加えられた力がなくてもディスプレイパネル２００Ａを膨張させ、その結果、ディスプレイパネル２００Ａに形成されたストレインゲージ４５０が増加し得るため、温度変化はストレインゲージ４５０に悪影響を及ぼし得る。その結果、ストレインゲージ４５０の抵抗が増加し、ストレインゲージ４５０に加えられた力と間違って解釈されることがある。
【０１７５】
温度変化を補償するため、図１７ｃに示されたブリッジ３０００の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちの少なくとも一つ以上がサーミスタ（thermistor）で代替されてもよい。サーミスタの温度による抵抗変化は、ストレインゲージ４５０が形成されたディスプレイパネル２００Ａの熱膨張によるストレインゲージ４５０の温度による抵抗変化に対応することができ、そうすることで温度による出力電圧ＶＯの変化を減らすことができる。
【０１７６】
また、二つのゲージを用いて温度変化の影響を最小化にすることができる。例えば、図１７ｆに示されたように、水平方向への変形が起きる時、ストレインゲージ４５０のトレース４５１は変形方向と平行な水平方向に整列され、ダミーゲージ４６０のトレース４６１は変形方向と直交する垂直方向に整列され得る。この時、変形は、ストレインゲージ４５０に影響を及ぼし、ダミーゲージ４６０には影響をほぼ及ぼさないが、温度は、ストレインゲージ４５０及びダミーゲージ４６０共に同じ影響を及ぼす。したがって、温度変化が二つのゲージに同一に適用されるので、二つのゲージの公称抵抗ＲＧの比率は変わらない。この時、このような二つのゲージが、ホイートストーンブリッジの出力ノードを共有する場合、すなわち、二つのゲージが図６ｂのＲ１とＲ２である場合、あるいは、Ｒ３とＲ４である場合、ブリッジ３０００の出力電圧ＶＯもまた変わらないので、温度変化の影響を最小化にすることができる。
【０１７７】
図１７ｇ〜図１７ｉは、本発明によるタッチ入力装置の力センサが形成されたディスプレイパネルの背面図である。
【０１７８】
ストレインゲージ４５０のトレース４５１は、変形方向と平行な方向に整列されることが好ましいので、図１７ｇに示されたように、ディスプレイパネル２００Ａの端領域ではディスプレイパネル２００Ａの縁と垂直な方向にストレインゲージ４５０のトレース４５１が整列されるように配置することができる。さらに具体的には、ディスプレイパネル２００Ａの端は固定されているので、ディスプレイパネル２００Ａに力が印加される時、ディスプレイパネル２００Ａの中心と力が印加される位置をつなぐ直線と平行な方向への変形が最も大きい。したがって、ストレインゲージ４５０が配置される位置とディスプレイパネル２００Ａの中心をつなぐ直線と平行な方向にストレインゲージ４５０のトレース４５１が整列されるように配置することが好ましい。
【０１７９】
反面、ダミーゲージ４６０のトレース４６１は、変形方向と垂直な方向に整列されることが好ましいので、図１７ｇに示されたように、ディスプレイパネル２００Ａの端領域では、ディスプレイパネル２００Ａの縁と平行な方向にダミーゲージ４６０のトレース４６１が整列されるように配置することができる。さらに具体的には、ディスプレイパネル２００Ａの端は固定されているので、ディスプレイパネル２００Ａに力が印加される時、ディスプレイパネル２００Ａの中心と力が印加される位置をつなぐ直線と垂直な方向への変形が最も小さい。したがって、ダミーゲージ４６０が配置される位置とディスプレイパネル２００Ａの中心をつなぐ直線と垂直な方向にダミーゲージ４６０のトレース４６１が整列されるように配置することが好ましい。
【０１８０】
この時、図１７ｇに示されたように、ストレインゲージ４５０とダミーゲージ４６０とが一対をなして互いに隣接した位置に配置されてもよい。この場合、互いに隣接した位置の間の温度差は大きくないので、さらに温度変化の影響を最小化にすることができる。
【０１８１】
また、例えば、図１７ｈに示されたように、ディスプレイパネル２００Ａの縁に沿って、ディスプレイパネル２００Ａの縁と平行な方向に整列されたトレース４６１を有する複数のダミーゲージ４６０を配置することもできる。この場合、ディスプレイパネル２００Ａの端領域は、力による変形量が非常に小さいので、ディスプレイパネル２００Ａの端領域に配置されたダミーゲージ４６０は温度変化の影響を補償するのに、さらに効果的であり得る。また、例えば、図１７ｉに示されたように、ダミーゲージ４６０が、変形量が最も小さいディスプレイパネル２００Ａの４つのコーナー領域に配置されてもよく、ダミーゲージ４６０のトレースが、変形量が最も大きい方向と垂直な方向に整列されるように配置されてもよい。
【０１８２】
図１８は、図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化した一例の断面図である。
【０１８３】
図１８を参照すると、本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、カバー１００、ディスプレイモジュール２００、基板３００及び圧力感知部４００を含み、圧力感知部４００はディスプレイモジュール２００に配置される。具体的に、圧力感知部４００は、ディスプレイモジュール２００の下面に配置されてもよい。圧力感知部４００は、基板３００から離隔されてもよいが、これに限定される訳ではなく、圧力感知部４００は基板３００の上面と接してもよい。
【０１８４】
図１８に示された圧力感知部４００は、第１弾性フォーム４４０ａ、第１弾性フォーム４４０ａ上に配置された圧力センサ４５０、４６０、第１弾性フォーム４４０ａと圧力センサ４５０、４６０との間に配置された第１接着層４３１、及び圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール２００との間に配置された第２接着層４３２を含む。
【０１８５】
第１弾性フォーム４４０ａは、圧力感知部４００を構成する様々な構成のうち最も下に配置され、基板３００上に配置される。図１８では、第１弾性フォーム４４０ａが基板３００の上面から離隔されたもので示されているが、これに限定される訳ではなく、図１８とは異なり、第１弾性フォーム４４０ａは基板３００の上面と接触することができる。
【０１８６】
第１弾性フォーム４４０ａは、カバー１００の表面に入力される客体の圧力によって影響を受けて物理的な状態が変形され、カバー１００の表面に入力される客体の圧力が消えれば元の状態に復元される性質を有する。
【０１８７】
第１弾性フォーム４４０ａは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン及びアクリルのうちの少なくともいずれか一つを含む。
【０１８８】
第１弾性フォーム４４０ａの厚さは、１７４μｍ以上２２６μｍ以下であり、好ましくは２００μｍであってもよい。第１弾性フォーム４４０ａの色（color）はグレー（gray）であってもよい。第１弾性フォーム４４０ａの密度（denity）は０．２７ｇ／ｃｍ３以上０．３３ｇ／ｃｍ３であってもよい。第１弾性フォーム４４０ａの圧縮永久ひずみ（compression set）は１０％未満であってもよい。第１弾性フォーム４４０ａの２５％の圧縮力撓み（25% compression force deflection）は０．０５ｋｇ／ｃｍ２以上０．２０ｋｇ／ｃｍ２以下であってもよい。
【０１８９】
図１８に示されたタッチ入力装置において、第１弾性フォーム４４０ａが位置する所の特性上、第１弾性フォーム４４０ａは、元の状態から所定厚さまで圧縮される時までは第１弾性フォーム４４０ａに直接伝達される外力（力）をほとんど吸収し、所定厚さ未満では第１弾性フォーム４４０ａに伝達される外力に抵抗してディスプレイモジュール２００又は基板３００を保護することが重要である。ここで、所定厚さは、元の状態の厚さの半分であってもよい。
【０１９０】
第１弾性フォーム４４０ａが元の状態から所定の厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量は、所定の厚さ未満に圧力されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量より小さい。このような第１弾性フォーム４４０ａは、所定の厚さまでは外部から加えられる外力によってもよく押圧され、所定の厚さ未満では外部から加えられる外力に抵抗するため、ディスプレイモジュール２００又は基板３００を保護することができる。
【０１９１】
第１弾性フォーム４４０ａは、元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力は０．１Ｍｐａ未満であって、自ら伝達される外力に対応する応力が非常に低く、カバー１００に入力される客体の圧力によってカバー１００、ディスプレイモジュール２００及び圧力感知部４００がよく押圧される利点があり、これにより、圧力感知部４００の圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間の距離変化が客体の圧力に直ちに反応するため、圧力検出の感度を向上させることができる。
【０１９２】
図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａは、圧縮率と応力との間に所定の特性を有する。
【０１９３】
図１９ａ〜図１９ｂを参照し、図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率−応力特性を具体的に説明する。
【０１９４】
図１９ａは、図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率（compression ratio）−応力（stress）特性を示す圧縮率−応力曲線である。ここで、応力は、第１弾性フォーム４４０ａに加えられる外力に対応して第１弾性フォーム４４０ａに生じる抵抗力Ｍｐａを意味し、圧縮率は、第１弾性フォーム４４０ａが圧縮される程度をパーセント（％）で表現した値である。
【０１９５】
図１９ｂは、図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａに作用する力（gf）による距離変化を示すグラフである。ここで、距離変化は、図１８に示された圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間の最大距離を１００μｍと仮定した時の圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間の距離変化を意味する。
【０１９６】
図１９ａを参照すると、第１弾性フォーム４４０ａの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量は、第１弾性フォーム４４０ａの半分の厚さから最大に圧縮可能な厚さまで圧縮されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量より小さい。
【０１９７】
また、第１弾性フォーム４４０ａの応力が、０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率の変化量は、第１弾性フォーム４４０ａの応力が０．０５Ｍｐａ超過１．０Ｍｐａ以下での第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率の変化量より大きい。
【０１９８】
このような第１弾性フォーム４４０ａは、半分の厚さまでは外部から加えられる外力によってもよく押圧されるため、圧力感知部４００の圧力センサ４５０、４６０と基板３００との間の距離変化が客体の圧力に直ちに反応する。したがって、圧力検出の感度を向上させることができる。また、半分の厚さ未満では、外部から加えられる外力に抵抗するため、ディスプレイモジュール２００又は基板３００を保護することができる。
【０１９９】
第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率による応力が指数的に増加する特性を有する。逆に、応力による圧縮率は指数的に減少する特性を有する。
【０２００】
第１弾性フォーム４４０ａが元の状態から半分の厚さまで圧縮（圧縮率が５０％）されるのに要求される第１弾性フォーム４４０ａの応力は、０．０５Ｍｐａ未満である。
【０２０１】
第１弾性フォーム４４０ａの応力が０Ｍｐａから０．０５Ｍｐａに増加する途中に、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率は５０％を超過する。
【０２０２】
第１弾性フォーム４４０ａの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率の平均変化量は、第１弾性フォーム４４０ａの応力が０．０５Ｍｐａ超過１．０Ｍｐａ以下での第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率の平均変化量より大きい。
【０２０３】
図１９ｂを参照すると、第１弾性フォーム４４０ａに加えられる力の強さが０から５００ｇｆまで増加すれば距離変化も線形的に増加するが、加えられる力の強さがさらに増加して５００ｇｆを超過するようになれば距離変化率は徐々に低くなる。
【０２０４】
再び、図１９ａを参照すると、第１弾性フォーム４４０ａの０〜５０％の圧縮率区間における圧縮率による応力の変化量は、第１弾性フォーム４４０ａの５０％〜６０％の圧縮率区間における圧縮率による応力の変化量の半分以下の特性を有する。
【０２０５】
第１弾性フォーム４４０ａの５０％未満の圧縮率区間では圧縮率による応力が線形的に増加し、５０％以上における圧縮率区間では圧縮率による応力が指数的に増加する特性を有する。
【０２０６】
第１弾性フォーム４４０ａは、応力が０．３Ｍｐａ以上において圧縮率が７０％以上である特性を有する。
【０２０７】
このように、図１９ａ〜図１９ｂに示されたグラフを参照すると、図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａは、自身に加えられる低い圧力でも容易に変形されるので、図１８に示されたカバー１００に入力される客体の圧力に敏感に反応し得る利点がある。
【０２０８】
一方、図２０は、図１８に示された圧力感知部４００の第１弾性フォーム４４０ａのさらに他の特性を示す圧縮率−応力曲線である。図１８に示された第１弾性フォーム４４０ａは、図１９ａの圧縮率−応力特性又は図２０の圧縮率−応力特性を有し得る。
【０２０９】
図２０を参照すると、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が０〜５０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力の傾きと、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が５０％〜７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力の傾きとの間の誤差は５％以内であってもよい。これは、図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率による応力が線形的であることを意味し、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率による応力が線形的であるため、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａと比較して元の状態への回復力も優れ、加えられる外力によって圧縮率がほぼ一定であるため、ユーザが感じる違和感がさらに少ないという利点がある。
【０２１０】
図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が７０％以上の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力の傾きは、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が５０％〜 ７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力の傾きの２倍以上である。これは、圧縮率が７０％を超過すれば、これ以上圧縮されるのが難しいことを意味する。
【０２１１】
一方、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａは、図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａに比べて、圧縮率が６０％未満における圧縮率による応力曲線の傾きが図２０の圧縮率による応力曲線の傾きより低い。これは、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａが、図２０に示された弾性フォーム４４０ａよりさらに小さい圧力変化にも圧縮が多くなされるということであるから、図１９ａに示された弾性フォーム４４０ａを使用したタッチ入力装置の感度が、図２０に示された弾性フォーム４４０ａを使用したタッチ入力装置の感度よりさらに良いという利点がある。
【０２１２】
また、図２０を参照すると、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が０〜７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力は、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率に対して線形的であってもよい。
【０２１３】
具体的に、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が０〜７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の決定係数（coefficient of determination）が０．９以上であってもよい。
【０２１４】
ここで、第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の決定係数は、第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の相関係数Ｒ（coefficient of correlation）の二乗であってもよい。
【０２１５】
ここで、第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の相関係数Ｒは、次の［数式１］を介して計算され得る。
【数式１】
【０２１６】
2018085097.tif 000006
図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が０〜７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の相関係数Ｒを［数式１］によって計算すると、次の［表１］の通りである。
【表１】
2018085097.tif 000007
【０２１７】
上記［表１］において、ｘｉは、図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率を意味し、ｙｉは、図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率に対応する第１弾性フォーム４４０ａの応力値である。
【０２１８】
上記［表１］のｘｉとｙｉとを上記［数式１］に代入すると、相関係数Ｒは約０．９９７４８６である。したがって、第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率が０〜７０％の区間における第１弾性フォーム４４０ａの応力と第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率との間の決定係数は、相関係数Ｒの二乗に該当する約０．９９４９７８である。
【０２１９】
再び、図１８を参照すると、圧力センサ４５０、４６０は、第１弾性フォーム４４０ａ上に配置される。具体的に、圧力センサ４５０、４６０は第１弾性フォーム４４０ａの上面上に配置される。図１８に示されたように、第１弾性フォーム４４０ａの上面に第１接着層４３１が配置された場合、圧力センサ４５０、４６０は第１接着層４３１上に配置される。
【０２２０】
圧力センサ４５０、４６０は、先に上述した図４ａ〜図５ｅ及び図７ａ〜図１２ｃに示された圧力センサのいずれか一つであってもよい。圧力センサ４５０、４６０を用いてカバー１００に入力される客体の圧力の大きさを検出することができる。圧力の大きさを検出する方法は、先に図１〜図１３で上述したので、具体的な説明は省略する。
【０２２１】
第１接着層４３１は、第１弾性フォーム４４０ａの上面と圧力センサ４５０、４６０の下面に接触して、第１弾性フォーム４４０ａと圧力センサ４５０、４６０とが互いに離れないように固定する。ここで、第１接着層４３１の厚さは約３０μｍであってもよい。
【０２２２】
第２接着層４３２は、圧力センサ４５０、４６０の上面とディスプレイモジュール２００の下面に接触して、圧力センサ４５０、４６０とディスプレイモジュール２００とが互いに離れないように固定する。ここで、第２接着層４３２の厚さは約３０μｍであってもよい。
【０２２３】
図２１は、図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化した他の一例の断面図である。
【０２２４】
図２１を参照すると、本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、カバー１００、ディスプレイモジュール２００、基板３００、及び圧力感知部４００’を含む。カバー１００、ディスプレイモジュール２００、及び基板３００は、図１８に示されたものと同一であるため、具体的な説明は省略する。
【０２２５】
圧力感知部４００’は、第１弾性フォーム４４０ａ、第１弾性フォーム４４０ａ上に配置された圧力センサ４５０、４６０、圧力センサ４５０、４６０上に配置された第２弾性フォーム４４０ｂ、第１弾性フォーム４４０ａと圧力センサ４５０、４６０との間に配置された第１接着層４３１、圧力センサ４５０、４６０と第２弾性フォーム４４０ｂとの間に配置された第２接着層４３２、及び第２弾性フォーム４４０ｂとディスプレイモジュール２００との間に配置された第３接着層４３３を含む。
【０２２６】
第１弾性フォーム４４０ａは、図１８〜図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａと同一であり、第１接着層４３１と圧力センサ４５０、４６０も図１８に示された第１接着層４３１と圧力センサ４５０、４６０と同一である。
【０２２７】
第２接着層４３２は、圧力センサ４５０、４６０の上面と第２弾性フォーム４４０ｂの下面に接触して、圧力センサ４５０、４６０と第２弾性フォーム４４０ｂとが互いに離れないように固定する。ここで、第２接着層４３１の厚さは約３０μｍであってもよい。
【０２２８】
第３接着層４３３は、第２弾性フォーム４４０ｂの上面とディスプレイモジュール２００の下面に接触されて、第２弾性フォーム４４０ｂとディスプレイモジュール２００とが互いに離れないように固定する。ここで、第３接着層４３３の厚さは約３０μｍであってもよい。
【０２２９】
第２弾性フォーム４４０ｂは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、及びアクリルのうちの少なくともいずれか一つを含む。
【０２３０】
第２弾性フォーム４４０ｂは、第２接着層４３２と第３接着層４３３との間に配置される。
【０２３１】
第２弾性フォーム４４０ｂは、第１弾性フォーム４４０ａより小さい厚さを有する。例えば、第２弾性フォーム４４０ａの厚さは、第１弾性フォーム４４０ａの厚さの半分以下であってもよい。
【０２３２】
具体的に、第２弾性フォーム４４０ｂの厚さは、８０μｍ以上１２０μｍ以下であってもよく、好ましくは１００μｍであってもよい。第２弾性フォーム４４０ｂの色（color）はグレー（gray）であってもよい。第２弾性フォーム４４０ｂの密度（denity）は、０．４１５ｇ／ｃｍ３以上０．４９５ｇ／ｃｍ３であってもよい。第２弾性フォーム４４０ｂの圧縮永久ひずみ（compression set）は２５％未満であってもよい。第２弾性フォーム４４０ｂの２５％の圧縮力撓み（25% compression force deflection）は０．１５ｋｇ／ｃｍ２以上０．３５ｋｇ／ｃｍ２以下であってもよい。
【０２３３】
第２弾性フォーム４４０ｂの圧縮率による応力特性は、図１９ａ又は図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率による応力特性と異なる。具体的に、図２２を参照して説明する。
【０２３４】
図２２は、図２１に示された第２弾性フォーム４４０ｂの圧縮率による応力特性を示すグラフである。
【０２３５】
図２２を参照すると、第２弾性フォーム４４０ｂの圧縮率による応力曲線は指数的に増加し、逆に応力による圧縮率曲線は指数的に減少する。
【０２３６】
第２弾性フォーム４４０ｂの厚さが元の状態から半分の厚さまで圧縮されるのに要求される第２弾性フォーム４４０ｂの応力の変化量は、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａの応力の変化量より大きい。具体的に、第２弾性フォーム４４０ｂの０％〜５０％の圧縮率区間における圧縮率による応力の変化量は、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａの０％〜５０％の圧縮率区間における圧縮率による応力の変化量の１０倍以上である。
【０２３７】
第２弾性フォーム４４０ｂの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での第２弾性フォーム４４０ｂの圧縮率の変化量は、図１９ａに示された第１弾性フォーム４４０ａの応力が０Ｍｐａ超過０．０５Ｍｐａ以下での第１弾性フォーム４４０ａの圧縮率の変化量より小さい。
【０２３８】
第２弾性フォーム４４０ｂの０％〜５０％の圧縮率区間における圧縮率による応力は指数的に増加するが、図２０に示された第１弾性フォーム４４０ａの０％〜５０％の圧縮率区間における圧縮率による応力は線形的に増加するという点で差がある。
【０２３９】
第２弾性フォーム４４０ｂの誘電率は第１弾性フォーム４４０ａの誘電率より小さい。すなわち、第１弾性フォーム４４０ａの誘電率が第２弾性フォーム４４０ｂの誘電率より大きい。第２弾性フォーム４４０ｂの誘電率が第１弾性フォーム４４０ａの誘電率より小さければ、第１弾性フォーム４４０ａが第２弾性フォーム４４０ｂより外部外力にさらによく反応し、元の状態への回復も早いという利点がある。
【０２４０】
また、第２弾性フォーム４４０ｂの誘電率が第１弾性フォーム４４０ａの誘電率より小さければ、静電容量方式のタッチ入力装置における寄生静電容量を減らすことができる。第１弾性フォーム４４０ａは、静電容量方式のタッチ入力装置において静電容量の変化量による圧力感知に主に用いられるクッションである反面、第２弾性フォーム４４０ｂは、第１弾性フォーム４４０ａと比較して、静電容量方式のタッチ入力装置において静電容量の変化量による圧力感知に主に用いられるクッションではない。ところで、圧力感知時にタッチ入力装置で発生する静電容量の変化量には、第２弾性フォーム４４０ｂによる寄生静電容量が含まれているため、これを最大限減らすためには、第２弾性フォーム４４０ｂの誘電率を低くして寄生静電容量の発生を減らすのが良い。したがって、第２弾性フォーム４４０ｂを第１弾性フォーム４４０ａの誘電率より小さくすれば、第２弾性フォーム４４０ｂが第１弾性フォーム４４０ａと誘電率が互いに同じか、又は、第２弾性フォーム４４０ｂが第１弾性フォーム４４０ａの誘電率より大きい場合より、寄生静電容量を顕著に減らすことができる。
【０２４１】
図２３は、図６ｂに示されたタッチ入力装置を具体化したさらに他の一例の断面図である。
【０２４２】
図２３に示されたタッチ入力装置の圧力感知部４００’’は、図１８に示されたタッチ入力装置と対比して圧力感知部４００と差がある。具体的に、図２３に示された圧力感知部４００’’は、図１８に示された圧力感知部４００の第２接着層４３２を備えていない。
【０２４３】
図２３に示された圧力感知部４００’’の圧力センサ４５０、４６０が、図１８に示された圧力センサ４５０、４６０と異なり、ディスプレイモジュール２００に直接形成される。具体的に、圧力センサ４５０、４６０がディスプレイモジュール２００の下面に、次の様々な方式のいずれか一つの方式を用いて直接形成され得る。
【０２４４】
圧力センサ４５０、４６０をディスプレイモジュール２００の下面に直接形成するための方法として、マスクを用いたフォトリソグラフィ（photolithography）方式、グラビア印刷方式、インクジェット印刷方式、スクリーン印刷方式、フレキソ印刷方式、及び戦転写印刷方式などがある。
【０２４５】
以上で、説明した図１８〜図２３に示されたタッチ入力装置において、圧力センサ４５０、４６０は、図１５ａ〜図１７ｉで説明した圧力センサ４５０であってもよい。
【０２４６】
図２４は、図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化した一例の断面図である。
【０２４７】
図２４を参照すると、本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、カバー１００、ディスプレイモジュール２００、基板３００、及び圧力感知部４００’’’を含み、圧力感知部４００’’’は基板３００に配置される。具体的に、圧力感知部４００’’’は基板３００の下面に配置されてもよい。圧力感知部４００’’’はディスプレイモジュール２００から離隔されてもよいが、これに限定される訳ではなく、圧力感知部４００’’’はディスプレイモジュール２００の下面と接してもよい。
【０２４８】
図２４に示された圧力感知部４００’’’の構造は、図１８に示された圧力感知部４００をひっくり返して第２接着層４３２が基板３００の上面に接着されるようにしたものと同一である。圧力感知部４００’’’の各構成（４４０ａ、４３１、４５０、４６０、４３２）は、図１８に示された構成と同一であるため、各構成に対する説明は、前の説明に代える。
【０２４９】
図２５は、図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化した他の一例の断面図である。
【０２５０】
図２５に示された圧力感知部４００’’’’は、図２１に示された圧力感知部４００’をひっくり返して第３接着層４３３が基板３００の上面に接着されるようにしたものと同一である。圧力感知部４００’’’’の各構成（４４０ａ、４３１、４５０、４６０、４３２、４４０ｂ、４３３）は、図２１に示された構成と同一であるため、各構成に対する説明は、前の説明に代える。
【０２５１】
図２６は、図６ａに示されたタッチ入力装置を具体化したさらに他の一例の断面図である。図２６に示された圧力感知部４００’’’’’は、図２３に示された圧力感知部４００’’をひっくり返して圧力センサ４５０、４６０が基板３００の上面に直接形成されたものと同一である。圧力感知部４００’’’’’の各構成（４４０ａ、４３１、４５０、４６０）は、図２２に示された構成と同一であるため、各構成に対する説明は、前の説明に代える。
【０２５２】
また、以上において、実施形態を中心に説明したが、これは単に例示に過ぎず、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施形態の本質的な特性を外れない範囲で、以上に例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施形態に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【０２５３】
１０００        タッチ入力装置
１００          タッチセンサパネル
１１            感知部
１２            駆動部
１３            制御部
２００          ディスプレイモジュール
３００          基板
４００          圧力感知部
４２０          スペーサ層
４４０          弾性フォーム
４５０、４６０  圧力センサ
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図７ｆ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１７ｃ】
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【図１７ｄ】
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【図１７ｅ】
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【図１７ｆ】
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【図１７ｇ】
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【図１７ｈ】
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【図１７ｉ】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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