特許 6586056 タッチ検出器、タッチ検出チップ及びタッチ入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6586056

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】タッチ検出器、タッチ検出チップ及びタッチ入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20190919BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 600

   G06F3/041 422

   G06F3/041 512

   G06F3/044 120

【請求項の数】19

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-151406(P2016-151406)

(22)【出願日】2016年8月1日

(65)【公開番号】特開2017-33567(P2017-33567A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2016年8月1日

【審判番号】不服2018-9870(P2018-9870/J1)

【審判請求日】2018年7月19日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0109385

(32)【優先日】2015年8月3日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】513009370

【氏名又は名称】株式会社 ハイディープ

【氏名又は名称原語表記】ＨｉＤｅｅｐ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100119253

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 賢教

(74)【代理人】

【識別番号】100124855

【弁理士】

【氏名又は名称】坪倉 道明

(74)【代理人】

【識別番号】100129713

【弁理士】

【氏名又は名称】重森 一輝

(74)【代理人】

【識別番号】100137213

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100151448

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 孝博

(74)【代理人】

【識別番号】100183519

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻田 芳恵

(74)【代理人】

【識別番号】100196483

【弁理士】

【氏名又は名称】川嵜 洋祐

(74)【代理人】

【識別番号】100203035

【弁理士】

【氏名又は名称】五味渕 琢也

(74)【代理人】

【識別番号】100185959

【弁理士】

【氏名又は名称】今藤 敏和

(74)【代理人】

【識別番号】100160749

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100160255

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100146318

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 吉和

(74)【代理人】

【識別番号】100127812

【弁理士】

【氏名又は名称】城山 康文

(72)【発明者】

【氏名】キム・ボンギ

(72)【発明者】

【氏名】キム・セヨプ

【合議体】

【審判長】 ▲吉▼田 耕一

【審判官】 小田 浩

【審判官】 稲葉 和生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１９１７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１−３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加する駆動部と、
前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の感知信号を受信して、タッチ位置及びタッチ圧力を検出する感知部と、
前記複数の感知信号を受信するための複数の入力端子と、
を含み、
前記複数の入力端子は、前記タッチ圧力のみを検出するための１つ以上の圧力検出用入力端子及び前記タッチ位置のみを検出するための１つ以上の位置検出用入力端子を含み、
前記駆動信号を伝達するための複数の出力端子を含み、
前記複数の出力端子のうちの少なくとも一つは、圧力検出のためだけの圧力検出用出力端子であり、
前記駆動信号が印加される前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用駆動電極とｎ個の位置検出用駆動電極を含み、
前記駆動部は、前記ｎ個の位置検出用駆動電極に駆動信号を印加する時間区間の間に、前記少なくとも一つの圧力検出用駆動電極に駆動信号を印加するように構成され、
前記ｎは自然数である、
タッチ検出チップ。

【請求項2】

前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極のうち、少なくとも一つは圧力検出用受信電極である、
請求項１に記載のタッチ検出チップ。

【請求項3】

前記圧力検出用駆動電極と前記圧力検出用受信電極とは、同一の圧力検出用電極であり、
前記感知部は、前記圧力検出用入力端子を介して、前記圧力検出用電極と離隔された基準電位層と前記圧力検出用電極との間の相対的な距離によって変わる前記圧力検出用電極と前記基準電位層との間の静電容量に対する情報を含む信号を受信し、
前記圧力検出用電極に印加される前記駆動信号は、前記駆動部と前記圧力検出用電極との間に位置する第１インピーダンスを通過した後に前記圧力検出用電極に印加され、且つ、前記圧力検出用電極から受信される前記信号は、前記感知部と前記圧力検出用電極との間に位置する第２インピーダンスを通過した後に前記感知部に受信される、
請求項２に記載のタッチ検出チップ。

【請求項4】

前記圧力検出用駆動電極と前記圧力検出用受信電極とは、同一の圧力検出用電極であり、
前記感知部は、前記圧力検出用入力端子を介して、前記圧力検出用電極と離隔された基準電位層と前記圧力検出用電極との間の相対的な距離によって変わる前記電極と前記基準電位層との間の静電容量に対する情報を含む信号を受信し、
前記駆動部と前記圧力検出用出力端子との間に第１インピーダンス、及び前記感知部と前記圧力検出用入力端子との間に第２インピーダンスをさらに含む、
請求項２に記載のタッチ検出チップ。

【請求項5】

前記第１インピーダンス及び前記第２インピーダンスは、静電容量性素子である、
請求項３または４に記載のタッチ検出チップ。

【請求項6】

前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用受信電極とｍ個の位置検出用受信電極とを含む、
請求項１に記載のタッチ検出チップ。

【請求項7】

前記感知部は、増幅器と、前記増幅器の負入力端と出力端との間に連結された帰還キャパシタとを含み、
前記感知部は、前記所定の時間区間の間に前記ｍ個の位置検出用受信電極から検出されたｎ*ｍ個のタッチ位置データ、及び前記少なくとも一つの圧力検出用受信電極から検出された少なくとも一つのタッチ圧力データを出力できるように構成された、
請求項６に記載のタッチ検出チップ。

【請求項8】

複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加する駆動部と、
前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の感知信号を受信して、タッチ位置及びタッチ圧力を検出する感知部と、
を含み、
前記駆動信号が印加される前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用駆動電極とｎ個の位置検出用駆動電極を含み、
前記駆動部は、前記ｎ個の位置検出用駆動電極に駆動信号を印加する時間区間の間に、前記少なくとも一つの圧力検出用駆動電極に駆動信号を印加するように構成され、
前記ｎは自然数であり、
前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用受信電極及び少なくとも一つの位置検出用受信電極を含む、
タッチ検出器。

【請求項9】

前記圧力検出用駆動電極と前記圧力検出用受信電極とは、同一の圧力検出用電極であり、
前記感知部は、前記圧力検出用電極と離隔された基準電位層と前記圧力検出用電極との間の相対的な距離によって変わる前記圧力検出用電極と前記基準電位層との間の静電容量に対する情報を含む信号を受信し、
前記圧力検出用電極に印加される前記駆動信号は、前記駆動部と前記圧力検出用電極との間に位置する第１インピーダンスを通過した後に前記圧力検出用電極に印加され、且つ、前記圧力検出用電極から受信される前記信号は、前記感知部と前記圧力検出用電極との間に位置する第２インピーダンスを通過した後に前記感知部に受信される、
請求項８に記載のタッチ検出器。

【請求項10】

前記第１インピーダンス及び前記第２インピーダンスは、静電容量性素子である、請求項９に記載のタッチ検出器。

【請求項11】

前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極は、前記少なくとも一つの圧力検出用受信電極とｍ個の位置検出用受信電極とを含む、
請求項８に記載のタッチ検出器。

【請求項12】

前記感知部は、増幅器と、前記増幅器の負入力端と出力端との間に連結された帰還キャパシタを含み、
前記感知部は、前記所定の時間区間の間に前記ｍ個の位置検出用受信電極から検出されたｎ*ｍ個のタッチ位置データ、及び前記少なくとも一つの圧力検出用受信電極から検出された少なくとも一つのタッチ圧力データを出力できるように構成された、
請求項１１に記載のタッチ検出器。

【請求項13】

複数の電極と、
タッチ検出チップと、
を含み、
前記タッチ検出チップは、
前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加する駆動部と、
前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の感知信号を受信して、タッチ位置及びタッチ圧力を検出する感知部と、
前記複数の感知信号を受信するための複数の入力端子と、
を含み、
前記複数の入力端子は、前記タッチ圧力のみを検出するための１つ以上の圧力検出用入力端子及び前記タッチ位置のみを検出するための１つ以上の位置検出用入力端子を含み、
前記駆動信号を伝達するための複数の出力端子を含み、
前記複数の出力端子のうちの少なくとも一つは、圧力検出のためだけの圧力検出用出力端子であり、
前記駆動信号が印加される前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用駆動電極とｎ個の位置検出用駆動電極を含み、
前記駆動部は、前記ｎ個の位置検出用駆動電極に駆動信号を印加する時間区間の間に、前記少なくとも一つの圧力検出用駆動電極に駆動信号を印加するように構成され、
前記ｎは自然数である、
タッチ入力装置。

【請求項14】

前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極のうち、少なくとも一つは圧力検出用受信電極である、
請求項１３に記載のタッチ入力装置。

【請求項15】

前記圧力検出用駆動電極と前記圧力検出用受信電極とは、同一の圧力検出用電極であり、
前記感知部は、前記圧力検出用入力端子を介して、前記圧力検出用電極と離隔された基準電位層と前記圧力検出用電極との間の相対的な距離によって変わる前記圧力検出用電極と前記基準電位層との間の静電容量に対する情報を含む信号を受信し、
前記圧力検出用電極に印加される前記駆動信号は、前記駆動部と前記圧力検出用電極との間に位置する第１インピーダンスを通過した後に前記圧力検出用電極に印加され、且つ、前記圧力検出用電極から受信される前記信号は、前記感知部と前記圧力検出用電極との間に位置する第２インピーダンスを通過した後に前記感知部に受信される、
請求項１４に記載のタッチ入力装置。

【請求項16】

前記圧力検出用駆動電極と前記圧力検出用受信電極とは、同一の圧力検出用電極であり、
前記感知部は、前記圧力検出用入力端子を介して、前記圧力検出用電極と離隔された基準電位層と前記圧力検出用電極との間の相対的な距離によって変わる前記圧力検出用電極と前記基準電位層との間の静電容量に対する情報を含む信号を受信し、
前記駆動部と前記圧力検出用出力端子との間に第１インピーダンス、及び前記感知部と前記圧力検出用入力端子との間に第２インピーダンスをさらに含む、
請求項１４に記載のタッチ入力装置。

【請求項17】

前記第１インピーダンス及び前記第２インピーダンスは、静電容量性素子である、
請求項１５または１６に記載のタッチ入力装置。

【請求項18】

前記複数の感知信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極は、少なくとも一つの圧力検出用受信電極とｍ個の位置検出用受信電極とを含む、
請求項１３に記載のタッチ入力装置。

【請求項19】

前記感知部は、増幅器と、前記増幅器の負入力端と出力端との間に連結された帰還キャパシタを含み、
前記感知部は、前記所定の時間区間の間に前記ｍ個の位置検出用受信電極から検出されたｎ*ｍ個のタッチ位置データ、及び前記少なくとも一つの圧力検出用受信電極から検出された少なくとも一つのタッチ圧力データを出力できるように構成された、
請求項１８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、タッチ検出器、タッチ検出チップ及びタッチ入力装置に関するもので、より詳しくは、タッチ位置及びタッチ圧力を検出できるようにするタッチ検出器、タッチ検出チップ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）、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】

これと共に、タッチ入力装置のタッチ表面に対するタッチ位置だけでなく、タッチ圧力を検出するための研究が続いている。この時、タッチセンサパネルに対するタッチ位置を検出する構成と、圧力電極からタッチ圧力を検出する構成とが、別に製作されなければならないので、費用が増加するだけでなく、工程が複雑であり、且つ、これらの構成がタッチ入力装置において占める体積および面積の消耗が大きくなる問題点が発生する。

【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、上述した問題点を解消するためのものであって、タッチセンサパネルに対するタッチ位置及び圧力電極でタッチ圧力を一つの構成から検出できるようにするタッチ検出器、タッチ検出チップ及び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、アプリケーションに関係なく、タッチ検出器及びタッチ検出チップに対する修正なしに、簡単に圧力の大きさを検出できるようにする技術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検出チップは、複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加できるように構成された駆動部と、前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の信号を受信して、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感知部と、前記複数の信号の入力を受けるための複数の入力端子と、を含み、前記複数の入力端子のうち少なくとも一つは圧力検出用入力端子であってもよい。

【0008】

本発明の実施形態によるタッチ検出器は、複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加できるように構成された駆動部と、前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の信号を受信して、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感知部と、を含み、前記駆動信号が印加される前記少なくとも２つ以上の電極のうち、少なくとも一つは圧力検出用駆動電極であり、前記複数の信号を受信するための前記少なくとも２つ以上の電極のうち、少なくとも一つは圧力検出用受信電極であってもよい。

【0009】

本発明の実施形態によるタッチ入力装置は、複数の電極と、タッチ検出チップと、を含み、前記タッチ検出チップは、前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極に駆動信号を印加できるように構成された駆動部と、前記複数の電極のうち少なくとも２つ以上の電極から複数の信号を受信して、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感知部と、前記複数の信号の入力を受けるための複数の入力端子と、を含み、前記複数の入力端子のうち少なくとも一つは圧力検出用入力端子であってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態によれば、タッチセンサパネルに対するタッチ位置及び圧力電極でタッチ圧力を一つの構成から検出できるようにするタッチ検出器、タッチ検出チップ及びタッチ入力装置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、アプリケーションに関係なく、タッチ検出器及びタッチ検出チップに対する修正なしに、簡単に圧力の大きさを検出できるようにする技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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】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】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】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3a】実施形態による圧力電極が適用されたタッチ入力装置の断面を例示する。

【図3b】実施形態による圧力電極の構造を例示する。

【図4】実施形態によるタッチ検出器とタッチセンサパネル及び圧力電極との間の信号伝達を例示する概念図である。

【図5】実施形態によるタッチ検出チップを例示する。

【図6】実施形態によるタッチ入力装置の駆動部、感知部及び電極部の連結関係を示す等価回路図を例示する。

【図7】実施形態によるタッチ検出器の駆動部において、電極部に印加される駆動信号を例示する。

【図8a】実施形態によるタッチ入力装置において、第１代替例の圧力電極及び感知部の等価回路図を例示する。

【図8b】実施形態によるタッチ入力装置において、圧力電極構造を例示する。

【図8c】実施形態によるタッチ入力装置において、圧力電極と基準電位層との間の距離変化による感知部の出力信号を示すグラフである。

【図9】実施形態によるタッチ入力装置において、第２代替例の圧力電極及び感知部の等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明を実施することができる特定の実施形態を例示として図示する添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分なように詳しく説明する。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互に排他的である必要はないことが理解されなければならない。図面において類似の参照符号は様々な側面にわたって同一もしくは類似の機能を指し示す。

【0014】

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検出器、タッチ検出チップ及び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位置及び圧力方式が説明されるが、本発明の実施形態に開示された思想の範囲内であれば、任意の方式でタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出できるタッチ検出器、タッチ検出チップ及びタッチ入力装置が本発明の範囲に含まれてもよい。

【0015】

図１は、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１を参照すると、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１１０、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信号を受信して、タッチの有無及びタッチ位置を検出する感知部１２０を含んでもよい。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎと複数の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍとは、透明伝導性物質（例えば、酸化スズ（ＳｎＯ_２）及び酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）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。

【0020】

本発明の実施形態による駆動部１１０は、駆動信号を駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに印加することができる。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。

【0021】

感知部１２０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：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を介して感知する過程は、タッチセンサパネル１００をスキャン（ｓｃａｎ）すると指称することができる。感知部１２０の構成及び動作に対しては、図６を参照してさらに詳しく説明する。

【0022】

制御部１３０は、駆動部１１０と感知部１２０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１１０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１２０に伝達して感知部１２０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】

以上で詳しく見てみたように、駆動電極ＴＸと受信電極ＲＸの交差地点ごとに所定値の静電容量Ｃが生成され、指のような客体がタッチセンサパネル１００に近接する場合、このような静電容量の値が変更され得る。図１において、前記静電容量は、相互静電容量Ｃｍを表わしてもよい。このような電気的特性を感知部１２０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。

【0024】

より具体的に、タッチセンサパネル１００に対するタッチが生じる時、駆動信号が印加された駆動電極ＴＸを検出することによって、タッチの第２軸方向の位置を検出することができる。これと同様に、タッチセンサパネル１００に対するタッチの際に受信電極ＲＸを介して受信された受信信号から静電容量の変化を検出することによって、タッチの第１軸方向の位置を検出することができる。

【0025】

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、上述した方法以外の自己（ｓｅｌｆ）静電容量方式、抵抗膜方式などのタッチセンシング方式を用いて具現されてもよい。

【0026】

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、ディスプレイモジュール２００の外部又は内部に位置してもよい。

【0027】

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、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）などに含まれたディスプレイパネルであってもよい。これにより、使用者はディスプレイパネルに表示された画面を視覚的に確認しながら、タッチ表面にタッチを遂行して入力行為を遂行することができる。この時、ディスプレイモジュール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構成及び／又は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。

【0028】

図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、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に対するタッチセンサパネルの相対的な位置を例示する概念図である。図２ａ〜図２ｃにおいては、ディスプレイモジュール２００内に含まれたディスプレイパネル２００ＡとしてＬＣＤパネルが示されているが、これは例示に過ぎず、任意のディスプレイパネルが本発明の実施形態によるタッチ入力装置１０００に適用されてもよい。

【0029】

本願明細書において、図面符号２００Ａは、ディスプレイモジュール２００に含まれたディスプレイパネルを指し示す。図２に示されたように、ＬＣＤパネル２００Ａ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。当該技術分野の当業者には、ＬＣＤパネルがディスプレイ機能を遂行するために他の構成をさらに含んでもよく、変形が可能なことは自明であろう。

【0030】

図２ａは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイモジュール２００の外部に配置されたことを示す。タッチ入力装置１０００に対するタッチ表面は、タッチセンサパネル１００の表面であってもよい。図２ａ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、ディスプレイモジュール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モジュール２００の外面は、ディスプレイモジュール２００の第２偏光層２７２の下部面になってもよい。この時、ディスプレイモジュール２００を保護するために、ディスプレイモジュール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。

【0031】

図２ｂ及び２ｃは、タッチ入力装置１０００において、タッチセンサパネル１００がディスプレイパネル２００Ａの内部に配置されたものを示す。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、ディスプレイモジュール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。また、実施形態により、ディスプレイパネル２００Ａを動作するための電気的素子を、タッチセンシングをするのに用いられるように具現されてもよい。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モジュール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。

【0032】

以上においては、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１００に対するタッチの有無及び／又はタッチの位置を検出することを説明したが、タッチセンサパネル１００と別個にタッチ圧力を検出するための圧力電極をさらに含んで、タッチの圧力の大きさを検出することも可能である。

【0033】

図３ａは、実施形態による圧力電極が適用されたタッチ入力装置の断面を例示する。図３ａは、実施形態により、圧力電極４００がタッチ入力装置１０００において圧力を検出するようにする簡略化された物理的な構造を例示する。実施形態による圧力電極４００は、基準電位層３００を含むタッチ入力装置１０００に適用されて、タッチ入力装置１０００に対して印加されるタッチ圧力の大きさを検出するように構成されてもよい。例えば、圧力電極４００が基準電位層３００と僅かな空間ｄを隔てて配置されてもよい。この時、圧力電極４００と基準電位層３００との間には、客体１０を介した圧力の印加により、形態の変形が可能な（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）物質が配置されてもよい。例えば、圧力電極４００と基準電位層３００との間に配置された形態変形が可能な物質は、空気（ａｉｒ）、誘電体、弾性体及び／又は衝撃吸収物質であってもよい。

【0034】

客体１０がタッチ入力装置１０００の表面を押圧すると、圧力の大きさによって圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離が減少することになる。基準電位層３００は、タッチ入力装置１０００に含まれた任意の電位層であってもよい。実施形態において、基準電位層はグランド（ｇｒｏｕｎｄ）電位を有するグランド層であってもよい。実施形態において、基準電位層はノイズ（ｎｏｉｓｅ）遮蔽のための電位層であってもよい。

【0035】

図３ｂは、実施形態による圧力電極４００の構造を例示する。圧力電極４００は、例えば圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２とを含んで構成されてもよい。再び図３ａにおいて、距離ｄが近づくにつれて、フリンジング（ｆｒｉｎｇｉｎｇ）現象によって、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２との間に生成される圧力キャパシタ４０１：Ｃｐの静電容量値が減少し得る。圧力電極４００が基準電位層３００に近づくほど、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２との間に生成されたフリンジングフィールド（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）が基準電位層３００に奪われる構造であるため、距離ｄが減少するにつれて、圧力キャパシタ４０１が減少し得る。

【0036】

実施形態による圧力電極４００は、タッチ入力装置１０００内の任意の位置に配置されてもよい。例えば、図３ａにおいて、圧力電極４００はディスプレイモジュール２００の下部に配置されてもよい。この時、基準電位層３００は、ディスプレイモジュール２００のノイズ遮蔽層であってもよい。または、基準電位層３００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（ＣＰＵ）またはＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等から発生するノイズ遮蔽のための遮蔽層であってもよい。この時、基準電位層３００は、タッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００とメインボードとを区分／支えるためのミッドフレーム（ｍｉｄ−ｆｒａｍｅ）であってもよい。

【0037】

図３ａにおいて、圧力電極４００がディスプレイモジュール２００の下部に配置されたものが例示されているが、これは単に例示に過ぎず、タッチ入力装置１０００内で基準電位層３００と所定距離離隔された任意の位置に配置されてもよい。また、タッチ入力装置１０００において、ディスプレイモジュール２００の上部面がタッチ表面を構成するように例示されているが、これは単に例示に過ぎず、タッチ表面は、任意の他の構成であってもよく、タッチ表面に対する圧力の印加により、圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離が変化され得れば足りる。

【0038】

また、図３ａ及び図３ｂにおいて、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２とが同一の層に形成され、基準電位層３００との距離変化により、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２との間の静電容量の変化からタッチ圧力を検出する構造について説明したが、これは単に例示に過ぎず、実施形態により、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２とは、他の原理及び構造によってタッチ圧力を検出するように構成されてもよい。例えば、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２は、タッチ入力装置１０００において、互いに距離ｄで離隔し、タッチ圧力が大きくなるにつれて距離ｄが減少するように配置されてもよい。したがって、距離ｄが減少する場合、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２との間に生成される静電容量値が減少し得る。

【0039】

また、図３ｂにおいて、一つの対の圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２とが圧力電極として例示されているが、圧力電極は、複数の対の圧力駆動電極と圧力受信電極とを含んで構成されてもよい。この時、圧力駆動電極と圧力受信電極との対ごとに、一つのチャネルを構成することができる。したがって、複数の対の圧力駆動電極と圧力受信電極とを含むように圧力電極を構成することによって、圧力検出のための複数のチャネル構成が可能である。このように、複数のチャネルを有するように圧力電極を構成することによって、同時に遂行される複数のタッチに対する圧力検出が可能である。

【0040】

また、図８及び９を参照して説明するように、圧力電極４００は、一つの電極を有するように構成されてもよい。この時も、圧力検出のための複数のチャネルを形成するように、圧力電極４００が構成され得るのは自明である。

【0041】

以上で詳しく見てみたように、タッチ圧力を検出するために、圧力電極４００において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、圧力駆動電極４００−１には駆動信号が印加される必要があり、圧力受信電極４００−２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。この時、タッチセンサパネル１００のための駆動部１１０及び感知部１２０と別個に圧力検出のためのタッチセンシングＩＣが製作されるならば、駆動部１１０、感知部１２０及び制御部１３０と類似した構成を重複して含むようになるため、タッチ入力装置１０００の面積及び体積が大きくなる問題点が発生し得る。したがって、本発明の実施形態においては、タッチセンサパネル１００のためのタッチ検出器１５０をほとんど同一に用いて、これを通じて圧力電極４００からタッチ圧力もまた検出するための技術を提供しようと思う。

【0042】

図４は、実施形態によるタッチ検出器とタッチセンサパネル及び圧力電極との間の信号伝達を例示する概念図である。図４に例示されたように、実施形態によるタッチ検出器１５０は、タッチセンサパネル１００からタッチ位置を検出して、圧力電極４００からタッチ圧力を検出できるように構成されてもよい。例えば、実施形態によるタッチ検出器１５０は、タッチセンサパネル１００の駆動電極ＴＸに駆動信号を印加し、受信電極ＲＸから感知信号を受信してタッチ位置を検出するように構成されてもよい。また、タッチ検出器１５０は、圧力電極４００に駆動信号を印加し、圧力電極４００から感知信号を受信してタッチ圧力の大きさを検出するように構成されてもよい。すなわち、実施形態においては、タッチセンサパネル１００からタッチ位置を検出し、圧力電極４００からタッチ圧力の大きさをすべて検出するように、共通した構成であるタッチ検出器１５０が用いられてもよい。

【0043】

図５は、実施形態によるタッチ検出チップを例示する。図５に例示されたように、実施形態によるタッチ検出器１５０は、一つのチップ（ｏｎｅ ｃｈｉｐ）で構成されてもよい。実施形態によるタッチ検出器１５０は、タッチ検出器１５０に含まれた駆動部１１０及び感知部１２０を一つのチップ上に集積して構成される集積回路ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で具現されてもよい。図５に例示されたように、タッチ検出チップ１５０Ｃは、複数の入力／出力端子Ｔを具備してもよい。このような入力／出力端子Ｔは、ピン（ｐｉｎ）で具現され得る。図５では、タッチ検出チップ１５０Ｃが入力／出力端子Ｔとしてｎ個の駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸ１〜Ｔ−ＴＸｎ及びｍ個の感知信号入力端子Ｔ−ＲＸ１〜Ｔ−ＲＸｍ、そして、１つの圧力駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰ及び１つの圧力感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰを具備することが例示されている。図５では、１つの圧力駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰ及び１つの圧力感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰを含むことが例示されているが、例えば、圧力検出のための複数のチャネルを形成するように圧力電極４００が構成される場合、タッチ検出チップ１５０Ｃが複数の圧力駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰ及び複数の圧力感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰを含むように構成されてもよい。実施形態により、タッチ検出チップ１５０Ｃは、他の入出力端子をさらに含んでもよく、図５では、電源電圧端子Ｔ−ＶＤＤ及びデータ出力端子Ｔ−ＤＡＴＡをさらに含むことが例示されている。

【0044】

また、実施形態により、駆動電極と受信電極を別に具備せずに、一つの電極を介して自己（ｓｅｌｆ）静電容量検出方式によってタッチ位置及び／又はタッチ圧力を検出する場合、駆動信号が印加される出力端子と感知信号が受信される入力端子とを別個に構成せずに、一つの電極に一つの入力／出力端子を介して駆動信号を印加し、感知信号を受信するように構成されてもよい。

【0045】

図５では、タッチ検出チップ１５０Ｃのｎ個の駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸ１〜Ｔ−ＴＸｎを介してｎ個の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに駆動信号がそれぞれ印加され、ｍ個の感知信号入力端子Ｔ−ＲＸ１〜Ｔ−ＲＸｍを介してｍ個の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍから感知信号がそれぞれ入力されてもよい。また、圧力駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰを介して圧力駆動信号が圧力電極４００に印加され、圧力感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰを介して圧力感知信号が圧力電極４００から入力されてもよい。

【0046】

図６は、実施形態によるタッチ入力装置の駆動部、感知部及び電極部の連結関係を示す等価回路図を例示する。図６を参照すると、実施形態によるタッチ検出器１５０の駆動部１１０は、例えば複数の駆動回路１１１〜１１ｎ及び１１ｎ＋１を含み、感知部１２０は、例えば複数の感知回路１２０_１〜１２０ｍ及び１２０ｍ＋１を含んでもよい。図６において、線「Ｓ」の上段は、タッチセンサパネル１００に対するタッチ位置を検出するための構成であり、線「Ｓ」の下段は、圧力電極４００からタッチ圧力の大きさを検出するための構成である。

【0047】

第１ないし第ｎ駆動回路１１１〜１１ｎは、それぞれ複数の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに連結されて駆動信号を伝達することができる。この時、駆動回路１１１〜１１ｎは、クロック生成器（ｃｌｏｃｋ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）及び／又はデジタル／アナログバッファ（ｂｕｆｆｅｒ）を含んで構成されてもよい。

【0048】

第１ないし第ｍ感知回路１２０_１〜１２０ｍは、ノードキャパシタＣ１ｍ〜Ｃｎｍの静電容量を感知してタッチ位置情報を取得することができる。図６には、説明の便宜のために第ｍ受信電極ＲＸｍを介して伝達されるノードキャパシタＣ１１〜Ｃｎｍの静電容量を感知するものだけが示されるため、タッチセンサパネル１００を介してタッチ位置を検出するための感知回路１２０_１〜１２０ｍのうち、第ｍ感知回路１２０ｍのみが示されている。第１ノードキャパシタＣ１１は、一端が第１駆動電極ＴＸ１を介して第１駆動回路１１１と連結され、他端は第ｍ受信電極ＲＸｍを介して第ｍ感知回路１２０ｍと連結される。これと同様に、第２ノードキャパシタＣ２１〜第ｎノードキャパシタＣｎｍも駆動部１１０と第ｍ感知回路１２０ｍに連結されてもよい。

【0049】

また、第ｍ感知回路１２０ｍは、増幅器１２１ｍ及び帰還キャパシタ１２２ｍを含んで構成されるキャパシタンスセンサを含んで構成されてもよい。帰還キャパシタ１２２ｍは、増幅器１２１ｍの反転端子（ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ ｔｅｒｍｉｎａｌ）と増幅器１２１ｍの出力端との間、すなわち帰還経路に結合したキャパシタである。この時、増幅器１２１ｍの非反転端子（ｎｏｎ−ｉｎｖｅｒｔｉｎｇ ｔｅｒｍｉｎａｌ）は、グランド（ｇｒｏｕｎｄ）又は基準電位（Ｖｒｅｆ）に接続されてもよい。また、キャパシタンスセンサは、帰還キャパシタ１２２ｍと並列に連結されるリセットスイッチ（ｒｅｓｅｔ ｓｗｉｔｃｈ：図示せず）をさらに含んでもよい。リセットスイッチは、キャパシタンスセンサによって遂行される電流で、電圧から変換をリセットすることができる。増幅器１２１ｍの反転端子は、受信電極ＲＸｍを介してノードキャパシタＣ１１〜Ｃｎｍの静電容量に対する情報を含む電流信号を受信した後、積分して電圧信号Ｖｏｍに変換することができる。増幅器１２１ｍ及び帰還キャパシタ１２２ｍを含んで構成されるキャパシタンスセンサを介して積分されたデータは、ＡＤＣ１２３ｍを介してデジタルデータに変換されてもよい。その後、デジタルデータは、プロセッサ等に入力されてタッチセンサパネル１００に対するタッチ位置情報を取得するように処理され得る。

【0050】

実施形態によるタッチ検出器１５０及び／又はタッチ検出チップ１５０Ｃにおいて、駆動部１１０に含まれた複数の駆動回路のうち、駆動回路（例えば、第ｎ＋１駆動回路：１１ｎ＋１）は、圧力駆動電極４００−１に駆動信号Ｖｓｎ＋１を印加するのに用いられてもよい。また、感知部１２０に含まれた複数の感知回路のうち、感知回路（例えば、第１２０ｍ＋１）は、圧力受信電極４００−１から、圧力駆動電極４００−１と圧力受信電極４００−２との間に生成された圧力キャパシタ４０１：Ｃｐの静電容量を感知して、タッチ圧力の大きさを検出できるように構成されてもよい。図６では、一つの駆動回路（例えば、第ｎ＋１駆動回路：１１ｎ＋１）及び一つの感知回路（例えば、第１２０ｍ＋１）が圧力検出のための駆動回路及び感知回路として例示されているが、実施形態により、例えば、圧力検出のための複数のチャネルが形成される場合、複数の駆動回路及び複数の感知回路が圧力検出のための駆動回路及び感知回路として含まれてもよい。

【0051】

図６において、それぞれの感知回路１２０_１〜１２０ｍ＋１は、それぞれのＡＤＣ１２３_１〜１２３ｍ＋１を含むように例示されたが、感知部１２０は、一つの共通したＡＤＣ１２３を含むように構成されてもよい。また、それぞれの感知回路１２０_１〜１２０ｍ＋１から出力されるデータＤＡＴＡは、図５に例示された一つのデータ出力端子Ｔ−ＤＡＴＡを介して出力されてもよい。この時、それぞれの感知回路１２０_１〜１２０ｍ＋１からのデータ信号は、それぞれ異なるヘッダ（ｈｅａｄｅｒ）を有するように構成されてもよい。また、実施形態により、それぞれの感知回路１２０_１〜１２０ｍ＋１から出力されるデータは、互いに異なるデータ出力端子Ｔ−ＤＡＴＡを介して出力されることも可能である。

【0052】

図６から分かるように、実施形態によるタッチ検出器１５０は、タッチ圧力を検出するため、タッチ位置を検出するための駆動回路１１１〜１１ｎと追加の駆動回路１１ｎ＋１を少なくとももう一つ含み、タッチ位置を検出するための感知回路１２０ｍと追加の感知回路１２０ｍ＋１を少なくとももう一つ含んでもよい。この時、圧力検出のための駆動回路１１ｎ＋１は、駆動回路１１１〜１１ｎと実質的に同一に構成されてもよく、圧力検出のための感知回路１２０ｍ＋１は、感知回路１２０ｍと実質的に同一に構成されてもよい。実施形態によるタッチ検出器１５０及びタッチ検出チップ１５０Ｃは、タッチセンサパネル１００に対するタッチ位置を検出するためのタッチ検出器及びタッチ検出チップに対し、単なる変形のみを加えて、タッチ位置だけでなくタッチ圧力もまた検出するように構成されてもよい。

【0053】

図７は、実施形態によるタッチ検出器の駆動部において、電極部に印加される駆動信号を例示する。制御部１３０は、図７を参照して説明する駆動信号の印加及び感知信号の受信が遂行されるように、駆動部１１０及び感知部１２０を制御することができる。実施形態による制御部１３０は、タッチ検出チップ１５０Ｃに集積されるように具現されてもよい。

【0054】

例えば、駆動部１１０は、タッチ位置を検出するために第１ないし第ｎ駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎにパルス形態の駆動信号を順次印加することができる。例えば、第１時間区間ｔ１に駆動信号が第１駆動電極ＴＸ１に印加され、第２時間区間ｔ２に駆動信号が第２駆動電極ＴＸ２に印加され、これと同様に第ｎ時間区間ｔｎに駆動信号が第ｎ駆動電極ＴＸｎに印加されてもよい。この時、タッチセンサパネル１００に含まれた受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを介して、感知部１２０はノードキャパシタＣ１１〜Ｃｎｍの静電容量を感知することによって、タッチ位置及び／又はタッチの有無を検出することができる。

【0055】

この時、駆動部１１０は、第ｎ＋１時間区間ｔｎ＋１（図示せず）に駆動信号を圧力駆動電極４００−１（図７でＴＸｎ＋１）に印加するように構成され、感知部１２０は、第ｎ＋１時間区間に圧力受信電極４００−２（図７でＲＸｍ＋１）から圧力キャパシタ４０１：Ｃｐの静電容量を感知することによって、タッチ圧力を検出するように動作することができる。この場合、タッチ検出器１５０、１５０Ｃの観点から、圧力駆動電極４００−１（図７でＴＸｎ＋１）及び圧力受信電極４００−２（図７でＲＸｍ＋１）は、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と同等に認識され得る。

【0056】

タッチ検出器１５０、１５０Ｃを介したタッチ圧力検出時にノイズを最小化し、タッチ圧力の大きさの検出精度を高めるため、例えば図７に例示されたように、駆動部１１０は、圧力駆動電極４００−１（図７でＴＸｎ＋１）に、第１時間区間ｔ１ないし第ｎ時間区間ｔｎ＋１の間に駆動信号を持続的に印加し、この時、感知部１２０は、第１時間区間ｔ１ないし第ｎ時間区間ｔｎ＋１の間に圧力受信電極４００−２（図７でＲＸｍ＋１）を介して持続的に信号を感知し、感知された信号を用いて圧力を検出するのに用いることができる。例えば、感知された信号をＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタリング処理して圧力を検出するのに用いることができる。または、実施形態により、感知された信号の平均値を用いて圧力を検出するのに用いることができる。

【0057】

この場合、タッチ検出器１００は、第１ないし第ｎ時間区間の間にｎ個の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎ及びｍ個の受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍを含むタッチセンサパネル１００からタッチ位置を検出するためのｎ*ｍ個の位置検出データ信号と、１つの圧力駆動電極ＴＸｎ＋１及び１つの圧力受信電極ＲＸｍ＋１からタッチ圧力を検出するための１個の圧力検出データ信号を出力することができる。すなわち、ｍ個の位置検出用受信電極ＲＸ１〜ＲＸｍがそれぞれ時間区間毎に１個の位置データ信号を出力することができるので、１回のスキャン時毎にｎ*ｍ個の位置データ信号が取得され得、この時、１個の圧力検出データ信号が出力され得る。

【0058】

以上では、第１ないし第ｎ時間区間の間にｎ個の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに順次駆動信号が印加される場合について説明したが、実施形態により、ｎ個の駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎのうち少なくとも２つ以上の駆動電極に同時に駆動信号が印加されるように動作することができる。

【0059】

実施形態により、圧力電極が複数のチャネルを形成するように構成される場合、１回のスキャン時毎に複数個の圧力検出データ信号が出力されるのは自明である。この時は、複数の圧力駆動電極に順次駆動信号が印加されるように構成されてもよい。複数の圧力駆動電極に対する順次的な駆動信号の印加は、第１ないし第ｎ駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに対する駆動信号が印加された後になされたり、第１ないし第ｎ駆動電極ＴＸ１〜ＴＸｎに対する駆動信号が印加されると同時になされてもよい。また、実施形態により、少なくとも２つ以上の圧力駆動電極に同時に駆動信号が印加されるように動作することができる。

【0060】

図８ａ〜図８ｃはそれぞれ、実施形態によるタッチ入力装置において、第１代替例の圧力電極及び感知部の等価回路図、圧力電極構造、及び圧力電極と基準電位層との間の距離変化による感知部の出力信号を示すグラフである。

【0061】

例えば、図８ｂに例示されたように、圧力電極４００が一つの電極で構成され、図３に示されたように、基準電位層３００と所定距離ｄ離隔するようにタッチ入力装置１０００内に配置された場合を例示する。この場合、図８ｂに例示されたように、圧力キャパシタ４０１は、圧力電極４００と基準電位層３００との間に生成されてもよく、距離ｄが近づくほどに圧力キャパシタ４０１の値は大きくなり得る。タッチ検出器１５０、１５０Ｃは、このような圧力キャパシタ４０１の値の変化を感知することによって、タッチ圧力の大きさを検出することができる。

【0062】

図８ａに例示されたように、第１代替例において、駆動部１１０に駆動信号Ｖｓｎ＋１を圧力電極４００に印加するための駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰと、圧力電極４００から感知信号を受信するための感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰとの間に、圧力キャパシタ４０１が位置してもよい。圧力キャパシタ４０１は、結合部４０４と基準電位層３００であるグランドとの間に位置するものとして示されてもよい。この時、圧力キャパシタ４０１は、圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離によって静電容量が変わるため、可変するものとして表示された。

【0063】

第１代替例において、圧力キャパシタ４０１を介してタッチ圧力を検出するためには、圧力電極４００は、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３との間に構成されてもよい。図８ａでは、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３がすべて純粋なキャパシタＣ１及びＣ２である場合を例示する。図８ａのように、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３をすべてキャパシタで構成することによって、タッチ検出器１５０が駆動信号Ｖｓの動作周波数に依存しない性能を提供することができる。

【0064】

図８ａを参照すると、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３が、駆動部１１０と圧力電極４００との間、及び感知部１２０と圧力電極４００との間としてタッチ検出器及びタッチ検出チップ１５０、１５０Ｃの外部に形成されたものと解釈されてもよい。例えば、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３は、チップ外部としてチップと電極を連結する伝導性トレース（ｔｒａｃｅ）等の上に形成されてもよい。この時、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３は、チップと非常に近接するように構成されていてもよい。しかし、これは単に構成上の実施例に過ぎず、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３のうち、１個または２個すべてタッチ検出器が集積されたチップ上に共に集積されることも可能である。第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３とがチップ内に具現されることによって、追加の外部素子に対する必要がなく、単価を低くすることができる。第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３がすべてチップ内に具現される場合、圧力駆動信号出力端子Ｔ−ＴＸＰ及び圧力感知信号入力端子Ｔ−ＲＸＰを別個に構成することなしに、一つの入出力端子を介して駆動信号の印加及び感知信号の受信が可能であり得る。また、任意の圧力検出のための電極にも連結されて、均一な圧力検出性能を提供することができる。

【0065】

第１代替例において、図３を再び参照すると、客体１０を介して圧力が印加され、圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離ｄが減少するようになれば、圧力キャパシタ４０１の静電容量値が増加するようになる。図８ａの等価回路を参照して、キャパシタンスセンサの出力信号Ｖｏと駆動信号Ｖｓとの間の関係は、数式１のように表現することができる。

【0066】

【数1】

【0067】

数式１を参照すると、出力信号Ｖｏは、駆動信号Ｖｓの周波数とは関係がない結果が得られることが分かる。この時、Ｃｐ＞＞Ｃ１＋Ｃ２である場合を仮定すれば、数式１は下の数式２のように簡素化することができる。

【0068】

【数2】

この時、

と表現することができる。

【0069】

ここで、εは圧力電極４００と基準電位層３００との間に満たされた物質の誘電率εoεr、Ａは圧力電極４００の面積、ｄは圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離である。数式２において、出力信号Ｖｏは、距離ｄに比例して線形的に変わることが分かる。Ｃｐ、Ｃ１及びＣ２の静電容量値は実施形態／環境によって変更され得るのは自明であり、Ｃｐとしては数百ｐＦ（ｐｉｃｏ Ｆａｒａｄ）範囲、そして、Ｃ１及びＣ２としては、数十ｐＦ範囲の静電容量値を適用して実験した結果、出力信号Ｖｏと距離ｄとの間に実質的な線形関係を導出することができた。

【0070】

図８ｃは、実施形態による圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離変化によるタッチ検出器１５０の出力信号を示すグラフである。図８ｃのグラフは、オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）等を除去した後のグラフである。図８ｃを参照すると、圧力キャパシタ４０１の静電容量の絶対値に偏差が発生しても、圧力による距離ｄの変化量が同一であれば、これによる出力信号Ｖｏの変化量も一定に維持され得ることが分かる。例えば、圧力電極４００が適用される第１アプリケーションＰ−１と第２アプリケーションＰ−２により圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離ｄは、互いに異なり得る。しかし、第１代替例による構成を用いる場合、印加される圧力によって圧力電極４００と基準電位層３００との間の距離ｄの変化量が同一であれば（ｄ１＝ｄ２）、出力信号Ｖｏの変化量も実質的に同一に保持（Ｖｏ１＝Ｖｏ２）され得る訳である。図８ｃにおいて、距離ｄと出力信号Ｖｏとが互いに完全に線形関係を有するものとして示されているが、これは単に説明の便宜のためのものであり、実施形態によると、実質的に線形関係と解釈され得る程度に、距離ｄによって出力信号Ｖｏが変わり得る。

【0071】

図９は、実施形態によるタッチ入力装置において、第２代替例の圧力電極及び感知部の等価回路図である。

【0072】

図９では、第１代替例において、第１インピーダンス４０２として抵抗Ｒ１が用いられる場合に、駆動信号Ｖｓと出力信号Ｖｏとの間の等価回路を示す。第１インピーダンスとして抵抗Ｒ１が用いられる場合を除いては図８ａと同一であり、重複する説明は省略する。

【0073】

図９のような第２代替例の等価回路において、駆動信号Ｖｓと出力信号Ｖｏとの間の伝達関数は、下の数式３のように表現することができる。

【0074】

【数3】

【0075】

ここで、Ｃｐ＞＞Ｃ２と仮定すると、数式３は数式４のように簡素化することができる。

【0076】

【数4】

【0077】

ここで、ω＝２πｆであり、ｆは駆動信号Ｖｓの周波数である。数式４から分かるように、出力信号Ｖｏの大きさは、駆動信号Ｖｓの周波数が大きくなるにつれて、徐々に減少するようになる。

【0078】

この時、仮に、数式４によると、出力信号Ｖｏと距離ｄとの間に完全な線形関係が形成されはしないが、固定された周波数において、出力信号Ｖｏと距離ｄとの間には、ほとんど線形的な特性を有するようになるため、実施形態による全体システムにおいて、第１代替例と同様に信号処理が単純化され得る。以上では、第１インピーダンス４０２が抵抗性素子であり、第２インピーダンス４０３は静電容量性素子である場合を例として説明したが、第１インピーダンス４０２が静電容量性素子であり、第２インピーダンス４０３が抵抗性素子である場合にも適用され得る。

【0079】

図９を参照して詳しく見てみたように、第１インピーダンス４０２と第２インピーダンス４０３のうち、少なくともいずれか一つが純粋なキャパシタ素子ではなく抵抗性素子で構成された場合には、駆動信号Ｖｓの周波数によって特性が変化する出力信号を取得するようになる。

【0080】

Ｃｐ及びＣ２の静電容量値は、実施形態／環境により変更され得ることは自明であり、Ｃｐとしては数百ｐＦ（ｐｉｃｏ Ｆａｒａｄ）範囲，そして、Ｃ２としては数十ｐＦ範囲の静電容量値を適用して実験した結果、出力信号Ｖｏと距離ｄとの間の線形関係及び周波数によって変わる特性を導出することができた。

【0081】

なお、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】

【0082】

１０００ タッチ入力装置
１００ タッチセンサパネル
１１０ 駆動部
１２０ 感知部
１３０ 制御部
１５０ タッチ検出器
１５０Ｃ タッチ検出チップ
２００ ディスプレイモジュール
３００ 基準電位層
４００ 圧力電極
１０ 客体

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9】