(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチスクリーン上のタッチの位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供する。【解決手段】カバー層５００と、カバー層５００の下部に位置するディスプレイパネル２００と、ディスプレイパネル２００の下部に位置し、光学フィルム、光源、反射板及びカバー３４０を含むバックライトユニット３００と、を含む。バックライトユニット３００は、カバー３４０上に付着された圧力センサ４５０、４６０をさらに含み、タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、タッチセンサに駆動信号が印加され、タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、圧力センサから出力される静電容量の変化量に基づいてタッチ圧力の大きさを検出する。【選択図】図３
2017027573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー層と、
前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、
前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光学フィルム、光源、反射板及びカバーを含むバックライトユニットと、
を含み、
前記バックライトユニットは、前記反射板と前記カバーとの間で前記カバー上に付着された圧力センサをさらに含み、
前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、
前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、
前記圧力センサから出力される静電容量の変化量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、
スマートフォン。
【請求項２】
前記ＬＣＤパネル内部に基準電位層が位置し、前記静電容量の変化量は、前記圧力センサと前記基準電位層との間の距離によって変わる、請求項１に記載のスマートフォン。
【請求項３】
前記基準電位層は、前記ＬＣＤパネル内部の共通電極の電位層である、請求項２に記載のスマートフォン。
【請求項４】
前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置する前記タッチセンサの前記少なくとも一部は、前記駆動電極及び前記受信電極のうちの少なくとも一つである、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスマートフォン。
【請求項５】
前記ＬＣＤパネルは、前記第１ガラス層、前記液晶層及び前記第２ガラス層を挟んで位置する第１偏光層及び第２偏光層をさらに含み、
前記タッチセンサの前記少なくとも一部を除いた残りの一部は、前記第１ガラス層と前記第１偏光層との間に位置する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスマートフォン。
【請求項６】
前記圧力センサと前記基準電位層との間に位置するスペーサ層をさらに含む、請求項２または３に記載のスマートフォン。
【請求項７】
前記ＬＣＤパネルと前記光学フィルムとの間にエアギャップをさらに含む、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスマートフォン。
【請求項８】
前記圧力センサは、複数のチャネルを構成する複数の電極を含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスマートフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートフォンに関するもので、より詳しくは、ディスプレイモジュールにおいてタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出できるように構成されたスマートフォンに関する。
【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）、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。
【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。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。
【０００４】
この時、ディスプレイモジュールの性能を低下させないながらも、タッチスクリーン上のタッチによるタッチ位置だけでなく、タッチ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。
【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、タッチスクリーン上のタッチの位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、ディスプレイパネルの視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）、及び、光透過率を低下させることなしにタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出できるように構成された、ディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、別にエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を製作することなしに、製作工程により既に存在するエアギャップを利用してタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出できるように構成された、ディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、バックライトユニット内にタッチ圧力検出のための圧力センサを備えるスマートフォンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によるスマートフォンは、カバー層と、前記カバー層の下部に位置し、液晶層及び前記液晶層を挟んで位置する第１ガラス層及び第２ガラス層を含み、静電容量方式でタッチを感知するタッチセンサの少なくとも一部が前記第１ガラス層と前記第２ガラス層との間に位置するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に位置し、光学フィルム、光源、反射板及びカバーを含むバックライトユニットと、を含み、前記バックライトユニットは、前記反射板と前記カバーとの間で前記カバー上に付着された圧力センサをさらに含み、前記タッチセンサは、複数の駆動電極と複数の受信電極とを含み、前記タッチセンサに駆動信号が印加され、前記タッチセンサから出力される感知信号からタッチ位置を検出することができ、前記圧力センサから出力される静電容量の変化量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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、タッチスクリーン上のタッチの位置だけでなく、タッチ圧力の大きさを検出できるディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することができる。
【００１１】
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の視認性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）、及び、光透過率を低下させることなしにタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出できるように構成された、ディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することができる。
【００１２】
また、本発明の実施形態によれば、別のエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）を製作することなしに、製作工程により既に存在するエアギャップを利用してタッチ位置及びタッチ圧力の大きさを検出できるように構成された、ディスプレイモジュールを含むスマートフォンを提供することができる。
【００１３】
また、本発明の実施形態によれば、バックライトユニット内にタッチ圧力検出のための圧力センサを備えるスマートフォンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル及びこの動作のための構成の概略図である。
【図２ａ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
【図２ｂ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
【図２ｃ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
【図２ｄ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
【図２ｅ】本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。
【図３】本発明の実施形態によりタッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。
【図４】本発明の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の光学層を例示する。
【図５ａ】図３に例示された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を例示する。
【図５ｂ】図５ａの構造において圧力が印加された場合を例示する。
【図５ｃ】図３に例示された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を例示する。
【図５ｄ】図５ｃの構造において圧力が印加された場合を例示する。
【図６ａ】本発明による圧力センサを構成する電極の第１例によるパターンを例示する。
【図６ｂ】本発明による圧力センサを構成する電極の第２例によるパターンを例示する。
【図６ｃ】本発明による圧力センサを構成する電極の第３例によるパターンを例示する。
【図６ｄ】本発明による圧力センサを構成する電極の第４例によるパターンを例示する。
【図６ｅ】本発明による圧力センサを構成する電極の第５例によるパターンを例示する。
【図７】本発明の実施形態による圧力センサの付着構造を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の精神及び範囲を外れないながらも、他の実施形態で具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置又は配置は、本発明の精神及び範囲を外れないながらも、変更されてもよいことが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として取ろうとするのではなく、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付された請求項によってのみ限定される。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一もしくは類似の機能を指し示す。
【００１６】
以下、添付される図面を参照して本発明の実施形態によるタッチ入力装置を説明する。以下では、静電容量方式のタッチセンサパネル１００及び圧力センサ４５０、４６０を例示するが、実施形態により、他の方式でタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出できる技法が適用されてもよい。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態による静電容量方式のタッチセンサパネル１００及びこの動作のための構成の概略図である。図１を参照すると、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及び複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含み、前記タッチセンサパネル１００の動作のために複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号を印加する駆動部１２０、及びタッチセンサパネル１００のタッチ表面に対するタッチによ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。
【００１８】
図１に示されたように、タッチセンサパネル１００は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとを含んでもよい。図１においては、タッチセンサパネル１００の複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとが直交アレイを構成することが示されているが、本発明はこれに限定されず、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍが対角線、同心円、及び３次元ランダム配列などをはじめとする任意の数の次元、及びこの応用配列を有するようにすることができる。ここで、ｎ及びｍは、量の整数として互いに同じか、もしくは異なる値を有してもよく、実施形態により大きさが変わってもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００において、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、互いに同一の層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、絶縁膜（図示せず）の同一の面に形成されてもよい。また、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、互いに異なる層に形成されてもよい。例えば、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、一つの絶縁膜（図示せず）の両面にそれぞれ形成されてもよく、又は、複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎは、第１絶縁膜（図示せず）の一面に、そして複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍは、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。
【００２１】
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、もしくは銀ナノ（ｎａｎｏ ｓｉｌｖｅｒ）物質から構成されてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
例えば、感知部１１０は、それぞれの受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとスイッチを通じて連結された受信機（図示せず）を含んで構成されてもよい。前記スイッチは、該当受信電極ＲＸの信号を感知する時間区間に、オン（ｏｎ）になって受信電極ＲＸから感知信号が受信機で感知され得るようにする。受信機は、増幅器（図示せず）及び増幅器の負（−）入力端と増幅器の出力端との間、すなわち帰還経路に結合した帰還キャパシタを含んで構成されてもよい。この時、増幅器の正（＋）入力端は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）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において電圧への変換をリセットすることができる。増幅器の負入力端は、該当受信電極ＲＸと連結されて静電容量Ｃｍ：１０１に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧に変換することができる。感知部１１０は、受信機を通じて積分されたデータをデジタルデータに変換するＡＤＣ（図示せず：ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）をさらに含んでもよい。その後、デジタルデータはプロセッサ（図示せず）に入力され、タッチセンサパネル１００に対するタッチ情報を取得するように処理されてもよい。感知部１１０は受信機とともに、ＡＤＣ及びプロセッサを含んで構成されてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
図１において駆動部１２０及び感知部１１０は、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及びタッチ位置を検出することができるタッチ検出装置（図示せず）を構成することができる。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、制御部１３０をさらに含んでもよい。本発明の実施形態によるタッチ検出装置は、タッチセンサパネル１００を含むタッチ入力装置１０００において、タッチセンシング回路であるタッチセンシングＩＣ（ｔｏｕｃｈ ｓｅｎｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：図示せず）上に集積されて具現されてもよい。タッチセンサパネル１００に含まれた駆動電極ＴＸ及び受信電極ＲＸは、例えば伝導性トレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｒａｃｅ）及び／又は回路基板上に印刷された伝導性パターン（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｔｔｅｒｎ）等を通じてタッチセンシングＩＣに含まれた駆動部１２０及び感知部１１０に連結されてもよい。タッチセンシングＩＣは、伝導性パターンが印刷された回路基板上に位置することができる。実施形態によりタッチセンシングＩＣは、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード上に実装されていてもよい。
【００２７】
以上で詳しく見たように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更されてもよい。図１において、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。
【００２８】
より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを通じて受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
以下で、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）と指称することができる。
【００３１】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００においてタッチ位置を検出するためのタッチセンサパネル１００は、ディスプレイパネル２００の外部又は内部に位置してもよい。
【００３２】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００のディスプレイパネル２００は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を行うことができる。この時、ディスプレイパネル２００は、タッチ入力装置１０００の作動のためのメインボード（ｍａｉｎ ｂｏａｒｄ）上の中央処理ユニットであるＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）又はＡＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などから入力を受けて、ディスプレイパネルに所望する内容をディスプレイするようにする制御回路を含んでもよい。この時、ディスプレイパネル２００の作動のための制御回路は、ディスプレイパネル制御ＩＣ、グラフィック制御ＩＣ（ｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＩＣ）、及びその他のディスプレイパネル２００の作動に必要な回路を含んでもよい。
【００３３】
図２ａないし図２ｅは、本発明の実施形態によるタッチ入力装置において、ディスプレイパネルに対するタッチセンサパネル１００の相対的な位置を例示する概念図である。
【００３４】
まず、図２ａないし図２ｃを参照して、ＬＣＤパネルを用いるディスプレイパネル２００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。
【００３５】
図２ａないし図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ガラス層２６１と第２ガラス層２６２、そして前記液晶層２５０と対向する方向として前記第１ガラス層２６１の一面に第１偏光層２７１及び前記第２ガラス層２６２の一面に第２偏光層２７２を含んでもよい。この時、第１ガラス層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ガラス層２６２は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）であってもよい。
【００３６】
該当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。
【００３７】
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２００の外部に配置されたものを示す。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、実施形態により、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００の外面になってもよい。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２００の外面は、ディスプレイパネル２００の第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイパネル２００を保護するために、ディスプレイパネル２００の下部面はガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
【００３８】
図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００の内部に配置されたことを示す。この時、図２ｂ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ガラス層２６１と第１偏光層２７１との間に配置されている。この時、タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、ディスプレイパネル２００の外面として図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、ディスプレイモジュール２００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２００の上部面又は下部面は、ガラスのようなカバー層（図示せず）で覆われていてもよい。
【００３９】
次に、図２ｄ及び図２ｅを参照しながら、ＯＬＥＤパネルを用いるディスプレイモジュール２００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ガラス層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ガラス層２８３との間に位置する。
【００４０】
ここで、第１ガラス層２８１は、カバーガラス（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ ｇｌａｓｓ）からなってもよく、第２ガラス層２８３は、ＴＦＴガラス（ＴＦＴ ｇｌａｓｓ）からなってもよい。タッチセンシングに対しては上述したので、それ以外の構成に対してだけ簡略な説明をすることにする。
【００４１】
ＯＬＥＤパネルは、蛍光又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ながら光が発生する原理を用いた自発光型ディスプレイパネルであって、発光層を構成する有機物質が光の色を決定する。
【００４２】
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。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つつ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。
【００４３】
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、角度による明暗比が一定であり、温度による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。
【００４４】
動作面において、ＰＭ−ＯＬＥＤは、高い電流でスキャニング時間（ｓｃａｎｎｉｇ 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。
【００４５】
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ガラス層２８１、有機物層２８０及び第２ガラス層２８３を含む。ここで、第１ガラス層２８１は、カバーガラスであり、第２ガラス層２８３はＴＦＴガラスであってもよいが、これに限定されない。
【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、正孔を注入させて、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にて結合し発光する。ＥＭＬは、発光する色を表現する素材として、有機物の寿命を決定するホスト（ｈｏｓｔ）と色感と効率とを決定する不純物（ｄｏｐａｎｔ）で構成される。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】
また、実施形態により、タッチセンサのうちの少なくとも一部はディスプレイパネル２００内に位置するように構成され、タッチセンサのうちの少なくとも残りの一部はディスプレイパネル２００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の何れか一つの電極は、ディスプレイパネル２００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２００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２００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２００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。
【００５０】
第２ガラス層２６２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）等を含む多様な層からなってもよい。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。第２ガラス層２６２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何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。
【００５１】
上では、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００によるタッチ位置検出について説明したが、本発明の一実施形態によるタッチセンサパネル１００を用いて、タッチの有無及び／又は位置と共に、タッチの圧力の大きさを検出することもできる。また、タッチセンサパネル１００と別個に、タッチ圧力を検出する圧力センサをさらに含んでタッチの圧力の大きさを検出することも可能である。以下では、圧力センサ及びこれを含むタッチ入力装置について詳しく説明する。
【００５２】
図３は、本発明の実施形態により、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるように構成されたタッチ入力装置の断面図である。図３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２００、ディスプレイパネル２００の下部に配置されたバックライトユニット３００、及びディスプレイパネル２００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。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はカバー３４０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２００及びバックライトユニット３００を含んで、ディスプレイモジュールと指称することができる。本明細書においては、カバー３４０上に圧力センサ４５０、４６０が付着したものが例示されているが、実施形態により、カバー３４０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。
【００５３】
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。
【００５４】
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２００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２００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２００の内部に含まれてもよい。
【００５５】
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２００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３に例示されたように、カバー層５００は、ディスプレイパネル２００より広く形成されてもよい。
【００５６】
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２００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）３００が要求され得る。例えば、バックライトユニット３００は、ディスプレイパネル２００の下部に位置し、光源を含んでディスプレイパネル２００に光を照らし、画面には、明るさと暗さだけでなく、様々に多様な色を有する情報を表現することになる。ディスプレイパネル２００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のである。
【００５７】
本発明の実施形態によるバックライトユニット３００は、ディスプレイパネル２００に光を照らすようにするための光学層３２０を含んで構成されてもよい。光学層３２０については、図４を参照して詳しく見てみる。
【００５８】
本発明の実施形態によるバックライトユニット３００は、カバー３４０を含んで構成されてもよい。カバー３４０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を通じて外部から圧力が印加される場合、カバー層５００及びディスプレイパネル２００などが撓み得る。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、このような距離の変化による静電容量の変化を圧力センサ４５０、４６０を通じて検出することによって、圧力の大きさを検出することができる。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３４０は、圧力の印加にも撓まないで、圧力センサを固定させることができ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３４０は、バックライトユニット３００と別個に製作されて、ディスプレイモジュールの製作時に一緒に組み立てることができる。
【００５９】
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２００とバックライトユニット３００との間は、第１エアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）３１０を含んで構成されてもよい。これは、ディスプレイパネル２００及び／又はバックライトユニット３００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３１０は、バックライトユニット３００に含まれるように構成されてもよい。
【００６０】
バックライトユニット３００に含まれる光学層３２０とカバー３４０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３２０とカバー３４０との間は、第２エアギャップ３３０で構成されてもよい。カバー３４０上に配置された圧力センサ４５０、４６０が光学層３２０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３２０、ディスプレイパネル２００及びカバー層５００が撓んでも、光学層３２０と圧力センサ４５０、４６０が接触して光学層３２０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３３０が要求され得る。
【００６１】
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２００、バックライトユニット３００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３５１、３５２をさらに含んでもよい。実施形態により、カバー３４０は、支持部３５１、３５２と一体に形成されてもよい。実施形態により、支持部３５１、３５２は、バックライトユニット３００の一部を形成することができる。
【００６２】
ＬＣＤパネル２００及びバックライトユニット３００の構造及び機能は、公示された技術であり、以下では簡単に見てみる。バックライトユニット３００は、数個の光学的部品（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒｔ）を含んでもよい。
【００６３】
図４は、本発明の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３００の光学層３２０を例示する。図４では、ディスプレイパネル２００としてＬＣＤパネルを用いる場合の光学層３２０を例示する。
【００６４】
図４において、バックライトユニット３００の光学層３２０は、反射シート３２１、導光板３２２、拡散シート３２３及びプリズムシート３２４を含んでもよい。この時、バックライトユニット３００は、線光源（ｌｉｎｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）又は点光源（ｐｏｉｎｔ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）などの形態で、導光板３２２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。
【００６５】
導光板（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ）３２２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２００に向かうようにする役割をすることができる。
【００６６】
導光板３２２から放出される光の一部が、ＬＣＤパネル２００の反対側に放出され損失することがある。反射シート３２１は、このような損失した光を導光板３２２に再入射させられるように導光板３２２の下部に位置し、反射率が高い物質で構成されてもよい。
【００６７】
拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）３２３は、導光板３２２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３２２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３２２のパターンがそのまま映るようになることがある。その上、このようなパターンは、ＬＣＤパネル２００を装着した後にも明確に感知することができるので、拡散シート３２３は、このような導光板３２２のパターンを相殺させる役割を遂行することができる。
【００６８】
拡散シート３２３を過ぎれば、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）３２４が含まれてもよい。プリズムシート３２４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することができる。
【００６９】
実施形態によるバックライトユニット３００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った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３００は、例えば、バックライトユニット３００の光学的構成を、外部の衝撃や異物流入に伴う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３２４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３００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３００は、バックライトユニット３００の主要構成である導光板３２２、拡散シート３２３、プリズムシート３２４及びランプ（図示せず）などが、許容サイズ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個以上の別個の部分からなってもよい。
【００７０】
実施形態により、導光板３２２と反射シート３２１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３２２から反射シート３２１への損失光が、反射シート３２１を通じて再び導光板３２２に再入射することができる。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３２２と反射板３２１との間で、端には両面接着テープ（ＤＡＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔａｐｅ）が含まれてもよい。
【００７１】
以上で見てみたように、バックライトユニット３００及びこれを含むディスプレイモジュールは、自ら第１エアギャップ３１０及び／又は第２エアギャップ３３０のようなエアギャップを含んで構成することができる。または、光学層３２０に含まれた複数のレイヤー間にエアギャップが含まれてもよい。以上では、ＬＣＤパネル２００を用いる場合について説明したが、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。
【００７２】
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４５０、４６０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。
【００７３】
図５ａは、図３に例示された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３００を構成することができるカバー３４０上に付着することができる。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とは、距離ｄで離隔して位置することができる。
【００７４】
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３及び図４を参照して説明されたように、ディスプレイモジュール及び／又はバックライトユニット３００の製造時に含まれる第１エアギャップ３１０、第２エアギャップ３３０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及び／又はバックライトユニット３００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。
【００７５】
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との間に位置することができる。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する。
【００７６】
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は、圧力を印加するタッチによって撓んだり押圧される。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。
【００７７】
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２００、及び／又は、バックライトユニット３００が撓んだり押圧される時、図５ｂに示されたように、スペーサ層によってスペーサ層の下部に位置したカバー３４０は、撓みや押圧が減少することがある。図５ｂでは、カバー３４０の撓み又は押圧が全くないように示されたが、これは例示に過ぎず、圧力センサ４５０、４６０が付着したカバー３４０の最下部においても撓み又は押圧があり得るが、スペーサ層を通じてその程度が緩和され得る。
【００７８】
実施形態により、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。スペーサ層は、実施例により、誘電物質（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で満たされてもよい。
【００７９】
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３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との間の相対的な距離が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が付着したカバー３４０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。
【００８０】
図３、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、受信電極を通じ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。
【００８１】
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せるようにする任意の電位を有してもよい。例えば、基準電位層６００は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグラウ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（ｇｒｏｕｎｄ）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の製造時に自ら含まれるグランド電位層であってもよい。例えば、図２ａないし図２ｃに示されたディスプレイパネル２００において、第１偏光層２７１と第１ガラス層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で構成されてもよく、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２００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。
【００８２】
カバー層５００に対して客体でタッチ時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２００及び／又はバックライトユニット３００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の間の相対的な距離がｄからｄ’に近づくことができる。この時、基準電位層６００と第１電極４５０及び第２電極４６０との間の距離が近づくほど、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する。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、単純に基準電位層６００と電極４５０、４６０との間の距離の変化ｄ−ｄ’にのみ起因する。
【００８３】
図３、図５ａ及び図５ｂでは、圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０と第２電極４６０とが同一の層に形成されることが例示されたが、工程や実施形態により、第１電極４５０と第２電極４６０は、互いに異なる層に製作されても構わない。第１電極４５０と第２電極４６０が互いに異なる層に形成される場合については、図７ｂを参照して詳しく説明する。
【００８４】
以上では、圧力センサ４５０、４６０として第１電極４５０と第２電極４６０とを含んで、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４５０、４６０は、第１電極４５０と第２電極４６０の何れか一つ（例えば、第１電極４５０）のみを含むように構成されてもよい。
【００８５】
図５ｃは、図３に例示された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を例示する。図５ｄは、図５ｃの構造において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を検出することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
実施形態により、タッチ圧力の大きさが十分に大きい場合、所定の位置で基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０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。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、基準電位層６００と圧力センサ４５０、４６０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。このような面積が大きくなるほど、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量は減少する。以下で、距離の変化に伴う静電容量の変化に従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面積の変化に従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。
【００８８】
図３、図５ａないし図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３４０に付着し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、例えばシート（ｓｈｅｅｔ）の形態でカバー３４０に付着されてもよく、相対的にその厚さが薄くてもよい。
【００８９】
図６ａないし図６ｅは、本発明による圧力センサを構成する電極の第１例ないし第５例によるパターンを例示する。
【００９０】
図６ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０との間の相互静電容量の変化を通じてタッチ圧力を検出する場合の圧力電極の第１例によるパターンが例示される。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６ａでは、第１電極４５０と第２電極４６０とが向かい合う長さが長くなるように、くし形状の圧力電極パターンが例示される。
【００９１】
図６ａでは、圧力検出のための第１電極４５０と第２電極４６０とが一つのチャネルを形成する場合を示すが、図６ｂでは、圧力センサが２個のチャネルを構成する場合のパターンを例示する。図６ｂにおいて、第１チャネルを構成する第１電極４５０−１と第２電極４６０−１と、第２チャネルを構成する第１電極４５０−２と第２電極４６０−２とが示される。図６ｃ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る。圧力センサが第１チャネルと第２チャネルを通じて互いに異なる位置でタッチ圧力の大きさを検出することができるので、マルチタッチの場合にも、それぞれのタッチに対してタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、より多くの数のチャネルを形成するように構成されてもよい。
【００９２】
図６ｄでは、基準電位層６００と第１電極４５０との間の自己静電容量の変化によりタッチ圧力の大きさを検出する場合の電極パターンを例示する。図６ｄにおいて、第１電極４５０としてくし形状のパターンが例示されるが、第１電極４５０は板形状（例えば、四角板形状）を有してもよい。
【００９３】
図６ｅでは、第１電極４５１〜４５９それぞれが９個のチャネルを構成する場合が例示される。すなわち、図６ｄでは１個のチャネルを構成する場合を例示し、図６ｅでは９個のチャネルを構成する場合の圧力センサを例示する。したがって、図６ｅの場合、マルチタッチの場合にも、それぞれに対するタッチ圧力の大きさを検出することができる。この時、他の個数のチャネルを構成するように圧力センサが構成されてもよい。
【００９４】
図７は、本発明の実施形態による圧力センサの付着構造を例示する。圧力センサ４５０、４６０は、両面接触テープ（ＤＡＴ）、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）及びＯＣＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ｒｅｓｉｎ）などのような接着物質を通じてカバー３４０に付着することができる。この時、圧力センサ４５０、４６０は、カバー３４０に完全ラミネーション（ｆｕｌｌ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）されていてもよい。
【００９５】
図７ａに例示されたように、カバー３４０と圧力センサ４５０、４６０が短絡（ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）することを防止するため、圧力センサ４５０、４６０は絶縁層４７０上に形成されてもよい。図７ａを参照して説明すると、圧力センサ４５０、４６０は、カバー３４０上に第１絶縁層４７０を挟んで配置することができる。実施形態により、圧力センサ４５０、４６０が形成された第１絶縁層４７０をカバー３４０上に付着して形成することができる。また、実施形態により、圧力センサは、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７ａに例示されたように、圧力センサ４５０、４６０は、追加の第２絶縁層４７１で覆われてもよい。また、実施形態により、第１絶縁層４７０上に形成された圧力電極４５０、４６０を追加の第２絶縁層４７１で覆った後、一体型でカバー３４０上に付着して形成されてもよい。また、実施形態により、第１絶縁層４７０自体が接着物質からなってもよい。
【００９６】
また、タッチ入力装置１０００の種類及び／又は具現方式により、圧力センサ４５０、４６０が付着されるカバー３４０がグランド電位を示さなかったり、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、カバー３４０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、グランド電極とカバー３４０との間には、さらに他の絶縁層（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、圧力センサである第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。
【００９７】
以上で、第１電極４５０と第２電極４６０は同一の層に形成されたもので示されるが、第１電極４５０と第２電極４６０は、実施形態により、互いに異なる層で具現されても構わない。図７ｂ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付着構造を例示する。図７ｂ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。この時、第１電極４５０と第２電極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（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１を参照して説明されたタッチセンサパネル１００に含まれた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。
【００９８】
図７ｃは、圧力センサが第１電極４５０のみを含んで具現された場合の付着構造を例示する。図７ｃに例示されたように、第１電極４５０は、カバー３４０上に第１絶縁層４７０を挟んで位置することができる。また、実施形態により、第１電極４５０は第２絶縁層４７１で覆われてもよい。
【００９９】
図７ａないし図７ｃにおいては、圧力センサが一つのチャネルを構成する場合に対してのみ説明したが、図７ａないし図７ｃの説明は、圧力センサが複数のチャネルを構成する場合に対しても適用することができる。
【０１００】
実施形態により、圧力センサ４５０、４６０は、絶縁層４７０、４７１、４７２の間に配置され、絶縁層と一体に電極シートの形態でカバー３４０に付着することができる。
【０１０１】
本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、別のスペーサ層及び／又は基準電位層を製作することなしに、ディスプレイパネル２００及び／又はバックライトユニット３００内に存在するエアギャップ（ａｉｒ ｇａｐ）及び／又は電位層を使用してタッチ圧力を検出することができる。
【０１０２】
また、本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００は、圧力検出のための圧力センサ４５０、４６０及びエアギャップ４２０などがディスプレイパネル２００の背後に配置されるので、ディスプレイパネルの色の鮮明度、視認性及び光の透過性を向上させることができる。
【０１０３】
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。
【符号の説明】
【０１０４】
１０００        タッチ入力装置
１００          タッチセンサパネル
１１０          感知部
１２０          駆動部
１３０          制御部
２００          ディスプレイパネル
４５０、４６０  電極
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図３】
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【図４】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７】
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