CN207965848U - 触摸输入装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开触摸输入装置，能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括：显示模块，其随着施加于所述触摸表面的所述触摸发生弯曲；基板，其通过隔离层相隔于所述显示模块；以及电极，其配置于能够输出随着所述显示模块弯曲而变化的所述显示模块与所述基板之间的距离变化的电子信号的位置。本实用新型的触摸输入装置能够在不降低显示模块的清晰度(visibility)及光透过率的同时检测触摸位置及触摸压力大小。

Description

触摸输入装置
本申请是国际申请号为PCT/KR2015/008058，国际申请日为2015年07月31日，国家申请号为201590000041.9，进入中国国家阶段日期为2015年09月22日，优选权号为10-2014-0098917，实用新型名称为“智能手机”的专利申请的分案申请。
技术领域
本实用新型涉及触摸输入装置，尤其涉及一种包括显示模块的触摸输入装置，是能够检测触摸位置及触摸压力的大小的触摸输入装置。
背景技术
用于操作计算***的输入装置有多种类型。例如，按键(button)、键(key)、操纵杆(joystick)及触摸屏之类的输入装置。由于触摸屏简单易操作，因此触摸屏在操作计算***方面的利用率增大。
触摸屏可以构成包括触摸感测板(touch sensor panel)的触摸输入装置的触摸表面，其中触摸感测板可以是具有触摸-感应表面(touch-sensitive surface)的透明板。这种触摸感测板附着在显示屏的前面，触摸-感应表面能够盖住显示屏中看得见的面。用户用手指等对触摸屏单纯触摸即可操作计算***。通常，计算***识别触摸屏上的触摸及触摸位置并解析这种触摸，从而能够相应地执行运算。
此时需要一种在不降低显示模块性能的同时，不仅能够检测触摸屏上的触摸位置，还能够检测触摸压力大小的触摸输入装置。
实用新型内容
技术问题
本实用新型的目的在于提供一种不仅能够检测触摸屏上的触摸的位置，还能够检测触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。
本实用新型的另一目的在于提供一种能够在不降低显示模块的清晰度(visibility)及光透过率的同时检测触摸位置及触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。
技术方案
本实用新型提供一种触摸输入装置，能够检测对触摸表面的触摸的压力，包括：显示模块，其随着施加于所述触摸表面的所述触摸发生弯曲；基板，其通过隔离层相隔于所述显示模块；以及电极，其配置于能够输出随着所述显示模块弯曲而变化的所述显示模块与所述基板之间的距离变化的电子信号的位置。
并且，所述电极包括第一电极与第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间的电容随所述距离变化。
并且，所述电极形成于所述基板或所述显示模块上。
并且，所述距离随所述触摸的压力的大小发生变化。
并且，所述第一电极及所述第二电极形成于所述基板上，或者所述第一电极及所述第二电极形成于所述显示模块上，或者所述第一电极与所述第二电极中任意一个形成于所述基板上且其余一个形成于所述显示模块上。
并且，所述电极与所述显示模块或所述基板之间的电容随着所述距离发生变化。
并且，所述显示模块或所述基板起到基准电位层的功能。
并且，所述电极位于配置在所述基板或所述显示模块上的绝缘层上。
并且，位于所述绝缘层上的所述电极被另外的绝缘层盖住。
并且，所述绝缘层及位于所述绝缘层上的所述电极可作为一体型的薄板附着于所述基板或所述显示模块。
并且，所述电极是配置具有对应于所述电极的图案的贯通孔的掩模后喷射导电喷剂形成的。
并且，所述触摸输入装置还包括：触摸感测板，其在所述触摸表面受到所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及第一印刷电路板，其安装有用于所述触摸感测板工作的触摸感测电路，其中，所述触摸感测板在所述显示模块上粘贴于与所述基板相反的侧面上。
并且，所述显示模块还包括：第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，其中，所述电极印刷于所述第二印刷电路板上。
并且，所述显示模块还包括：第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，其中，所述电极附着于所述显示模块上且与印刷于所述第二印刷电路板的导电图案电连接。
并且，所述触摸输入装置还包括：触摸感测板，其在所述触摸表面受到所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及第一印刷电路板，其安装有用于所述触摸感测板工作的触摸感测电路，其中，所述触摸感测板在所述显示模块上粘贴于与所述基板相反的侧面上，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间还包括连接器，其中，所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
并且，所述显示模块还包括：第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，其中，所述电极形成于另外的基板，所述另外的基板与所述第一印刷电路板之间还包括连接器，所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
并且，所述显示模块还包括：第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，其中，所述电极形成于另外的基板，所述触摸输入装置还包括：第一连接器，其位于所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间；第二连接器，其配置于所述第二印刷电路板与安装有用于所述触摸输入装置工作的中央处理单元的主板之间；以及第三连接器，其位于所述另外的基板与所述主板之间，其中，所述电极通过所述第一连接器、所述第二连接器及所述第三连接器电连接于所述触摸感测电路。
并且，所述电极构成多个信道。
并且，利用所述多个信道检测多重触摸的多重压力。
技术效果
本实用新型能够提供一种不仅能够检测触摸屏上的触摸的位置，还能够检测触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。
并且，本实用新型能够提供一种在不降低显示模块的清晰度(visibility)及光透过率的同时检测触摸位置及触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。
附图说明
图1为根据本实用新型实施例的电容式触摸感测板及执行其动作的构成的简要图；
图2a、图2b及图2c为显示根据本实用新型实施例的触摸输入装置中显示模块与触摸感测板的相对位置的概念图；
图3为根据本实用新型第一实施形态的具有能够检测触摸位置及触摸压力的结构的触摸输入装置的剖面图；
图4为根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置的剖面图；
图5为根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置的立体图；
图6a为根据本实用新型第一实施例的包括压力电极图形的触摸输入装置的剖面图；
图6b为图6a所示触摸输入装置受到压力的情况的剖面图；
图6c为根据本实用新型第二实施例的包括压力电极的触摸输入装置的剖面图；
图6d显示根据本实用新型第一实施例的压力电极图形；
图6e显示根据本实用新型第二实施例的压力电极图形；
图6f及图6g显示能够适用于本实用新型实施例的压力电极图形；
图7a为根据本实用新型第三实施例的包括压力电极的触摸输入装置的剖面图；
图7b显示根据本实用新型第三实施例的压力电极图形；
图8显示根据本实用新型实施例的压力电极的附着结构；
图9a及图9b显示根据本实用新型第二实施例的压力电极的附着方法；
图10a至图10c显示根据实用新型第二实施例的将压力电极连接到触摸感测电路的方法；
图11a至图11c显示根据本实用新型实施例的压力电极构成多个信道的情况；
图12为显示通过非导电性客体加压根据本实用新型实施形态的触摸输入装置1000的触摸表面中心部的实验得到的对应于客体克重的电容的变化量的坐标图。
具体实施方式
以下参照显示有可实施本实用新型的特定实施例的附图详细说明本实用新型。通过详细说明使得本领域普通技术人员足以实施本实用新型。本实用新型的多种实施例虽各不相同，但并非相互排斥。例如，说明书中记载的特定形状、结构及特性可在不超出本实用新型技术方案及范围的前提下通过其他实施例实现。另外，公开的各实施例内的个别构成要素的位置或配置在不超出本实用新型的技术方案及范围的前提下可以变更实施。因此，以下详细说明并非以限定为目的，因此确切定义本实用新型的范围的话仅限于与技术方案所记载的范围等同的所有范围。附图中类似的附图标记在各方面表示相同或类似的功能。
以下参照附图说明根据本实用新型实施例的触摸输入装置。以下举例示出电容式触摸感测板100及压力检测模块400，但也可以适用能够通过任意方式检测触摸位置及/或触摸压力的触摸感测板100及压力检测模块400。
图1为根据本实用新型实施例的电容式的触摸感测板100及执行其动作的构成的简要图。参照图1，根据本实用新型实施例的触摸感测板100包括多个驱动电极TX1至TXn及多个接收电极RX1至RXm，可包括驱动部120及感测部110，其中驱动部120为了所述触摸感测板100的动作而向所述多个驱动电极TX1至TXn施加驱动信号，感测部110接收包括对触摸感测板100的触摸表面进行触摸时发生变化的电容变化量信息的感测信号以检测触摸及触摸位置。
如图1所示，触摸感测板100可包括多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm。图1显示触摸感测板100的多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm构成正交阵列，但本实用新型不限于此，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可以构成对角线、同心圆或三维随机排列等任意维度及其应用排列。其中n及m是正整数，两者的值可以相同或不同，大小可以因实施例而异。
如图1所示，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可排列成分别相互交叉。驱动电极TX包括向第一轴方向延长的多个驱动电极TX1至TXn，接收电极RX可包括向交叉于第一轴方向的第二轴方向延长的多个接收电极RX1至RXm。
根据本实用新型实施例的触摸感测板100中，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可形成于相同的层。例如，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可形成于绝缘膜(未示出)的同一面上。并且，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm也可以形成于不同的层。例如，多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可以分别形成于一个绝缘膜(未示出)的两面，或者，多个驱动电极TX1至TXn形成于第一绝缘膜(未示出)的一面，多个接收电极RX1至RXm形成于不同于所述第一绝缘膜的第二绝缘膜(未示出)的一面上。
多个驱动电极TX1至TXn与多个接收电极RX1至RXm可以通过由透明导电物质(例如，二氧化锡(SnO2)及氧化铟(In2O3)等构成的铟锡氧化物(Indium Tin Oxide；ITO)或氧化锑锡(Antimony Tin Oxide；ATO))等形成。但这只是举例而已，驱动电极TX及接收电极RX也可以由其他透明导电物质或非透明导电物质形成。例如，驱动电极TX及接收电极RX可以由包括银墨(silver ink)、铜(copper)及碳纳米管(Carbon Nanotube；CNT)中至少一种的物质构成。并且，驱动电极TX及接收电极RX可以采用金属网(metal mesh)或由纳米银(nanosilver)物质构成。
根据本实用新型实施例的驱动部120可以向驱动电极TX1至TXn施加驱动信号。根据本实用新型的实施例，驱动信号可以以一次向一个驱动电极施加的方式依次施加到第一驱动电极TX1至第n驱动电极TXn。上述施加驱动信号的过程可以再次重复进行。但这只是举例而已，其他实施例中可以同时向多个驱动电极施加驱动信号。
感测部110可以通过接收电极RX1至RXm接收包括施加驱动信号的驱动电极TX1至TXn与接收电极RX1至RXm之间生成的电容(Cm)101的信息的感测信号，以检测触摸与否及触摸位置。例如，感测信号可以是施加到驱动电极TX的驱动信号通过驱动电极TX与接收电极RX之间生成的电容(Cm)101耦合的信号。如上，可以将通过接收电极RX1至RXm感测施加到第一驱动电极TX1至第n驱动电极TXn的驱动信号的过程称为扫描(scan)触摸感测板100。
例如，感测部110可包括与各接收电极RX1至RXm通过开关连接的接收器(未示出)。所述开关在感测相应接收电极RX的信号的时间区间开启(on)使得接收器能够从接收电极RX感测到感测信号。接收器可包括放大器(未示出)及结合于放大器的负(-)输入端与放大器的输出端之间即反馈路径的反馈电容器。此时，放大器的正(+)输入端可与接地(ground)连接。并且，接收器还可以包括与反馈电容器并联的复位开关。复位开关可以对接收器执行的从电流到电压的转换进行复位。放大器的负输入端连接于相应接收电极RX，可以接收包括关于电容(Cm)101的信息的电流信号后通过积分转换为电压。感测部110还可以包括将通过接收器积分的数据转换为数字数据的模数转换器(未示出：analog to digitalconverter；ADC)。数字数据随后输入到处理器(未示出)，然后通过处理用于获取关于触摸感测板100的触摸信息。感测部110在包括接收器的同时还可以包括ADC及处理器。
控制部130可以执行控制驱动部120与感测部110的动作的功能。例如，控制部130可以生成驱动控制信号后发送给驱动部120使得驱动信号能够在预定时间施加到预先设定的驱动电极TX。并且，控制部130可以生成感测控制信号后发送给感测部110使得感测部110在预定时间从预先设定的接收电极RX接收感测信号并执行预先设定的功能。
图1中驱动部120及感测部110可以构成能够感测对本实用新型实施例的触摸感测板100的触摸与否及触摸位置的触摸检测装置(未标出)。根据本实用新型实施例的触摸检测装置还可以包括控制部130。根据本实用新型实施例的触摸检测装置可以在包括触摸感测板100的触摸输入装置1000中集成于作为触摸感测电路的触摸感测IC(touch sensingIntegrated Circuit：图10a～图10c中的150)上。触摸感测板100中的驱动电极TX及接收电极RX例如可以通过导电线路(conductive trace)及/或印刷于电路基板上的导电图形(conductive pattern)等连接到触摸感测IC 150中的驱动部120及感测部110。触摸感测IC150可以位于印刷有导电图形的电路基板，例如图10a～图10c中用160表示的第一印刷电路板(以下称为‘第一PCB’)上。根据实施例，触摸感测IC 150可以装配在用于触摸输入装置1000工作的主板上。
如上所述，驱动电极TX与接收电极RX的每个交叉点都生成预定值的电容Cm，手指之类的客体靠近触摸感测板100时这种电容的值可以发生变化。图1中所述电容可以表示互电容Cm。感测部110通过感测这种电学特性，可以感测对触摸感测板100触摸与否及/或触摸位置。例如，可以感测对由第一轴与第二轴构成的二维平面构成的触摸感测板100的表面的触摸与否及/或其位置。
进一步来讲，在发生对触摸感测板100的触摸时可以通过检测被施加驱动信号的驱动电极TX检测触摸的第二轴方向的位置。同样，对触摸感测板100进行触摸时，可以从通过接收电极RX接收的接收信号检测电容变化，以检测触摸的第一轴方向的位置。
以上详细说明的触摸感测板100为互电容式的触摸感测板，但根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000中，用于检测触摸与否及触摸位置的触摸感测板100除上述方法以外还可以通过自电容方式、表面电容方式、投影(proiected)电容方式、电阻膜方式、表面弹性波方式(surface acoustic wave；SAW)、红外线(infrared)方式、光学成像方式(optical imaging)、分散信号方式(dispersive signal technology)及声学脉冲识别(acoustic pulse recognition)方式等任意的触摸感测方式实现。
在根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000中，用于检测触摸位置的触摸感测板100可位于显示模块200的外部或内部。
根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000的显示模块200可以是包括于液晶显示装置(Liquid Crystal Display；LCD)、等离子显示板(Plasma Display Panel；PDP)、有机发光显示装置(Organic Light Emitting Diode；OLED)等的显示板。因此，用户可以一边从视觉上确认显示板显示的画面一边对触摸表面进行触摸以进行输入行为。此时，显示模块200可包括控制电路，该控制电路使得从用于触摸输入装置1000工作的主板(mainboard)上的中央处理单元即CPU(central processing unit)或应用处理器(applicationprocessor；AP)等接收输入并在显示板上显示所需内容。这种控制电路可以装配在图9a、9b中的第二印刷电路板210(以下称为第二PCB)上。此时，用于显示板200工作的控制电路可包括显示板控制IC、图形控制IC(graphic controller IC)及其他显示板200工作所需的电路。
图2a、图2b及图2c为显示根据本实用新型实施例的触摸输入装置中显示模块与触摸感测板的相对位置的概念图。图2a至图2c显示的显示板为LCD板，但这不过是举例，实际上根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000可以适用任意的显示板。
本申请说明书中附图标记200表示显示模块，但图2及相关说明中附图标记200不仅表示显示模块，还可以表示显示板。如图2a至图2c所示，LCD板可包括具有液晶元件(liquid crystal cell)的液晶层250、液晶层250两端的包括电极的第一玻璃层261与第二玻璃层262、与所述液晶层250相对的方向上的位于所述第一玻璃层261的一面的第一偏光层271及位于所述第二玻璃层262的一面的第二偏光层272。为执行显示功能，LCD板还可以包括其他构成且可以变形，这是本领域技术人员的公知常识。
图2a显示触摸输入装置1000中的触摸感测板100配置于显示模块200外部的情况。触摸输入装置1000的触摸表面可以是触摸感测板100的表面。图2a中能够作为触摸表面的触摸感测板100的面可以是触摸感测板100的上部面。并且根据实施例，触摸输入装置1000的触摸表面可以是显示模块200的外面。图2a中，能够成为触摸表面的显示模块200的外面可以是显示模块200的第二偏光层272的下部面。在此，为保护显示模块200，可以用玻璃之类的覆盖层(未示出)盖住显示模块200的下部面。
图2b及2c显示触摸输入装置1000中的触摸感测板100配置于显示板200内部的情况。在此，图2b中用于检测触摸位置的触摸感测板100配置于第一玻璃层261与第一偏光层271之间。此时，触摸输入装置1000的触摸表面是显示模块200的外面，在图2b中可以是上部面或下部面。图2c显示液晶层250包括用于检测触摸位置的触摸感测板100的情况。此时，触摸输入装置1000的触摸表面是显示模块200的外面，图2c中可以是上部面或下部面。图2b及图2c中，能够作为触摸表面的显示模块200的上部面或下部面可以被玻璃之类的覆盖层(未示出)盖住。
以上说明了检测对根据本实用新型实施例的触摸感测板100的触摸与否及/或触摸位置，但利用根据本实用新型实施例的触摸感测板100不仅能够检测触摸与否及/或触摸位置，还能够检测触摸压力的大小。另外，还可以包括独立于触摸感测板100检测触摸压力的压力检测模块检测触摸压力的大小。
图3为根据本实用新型第一实施形态的具有能够检测触摸位置及触摸压力的结构的触摸输入装置的剖面图。
包括显示模块200的触摸输入装置1000中用于检测触摸位置的触摸感测板100及压力检测模块400可附着在显示模块200的前面。因此能够保护显示模块200的显示屏，并且能够提高触摸感测板100的触摸检测灵敏度。
此时，压力检测模块400也可以与用于检测触摸位置的触摸感测板100独立工作，例如，可以使压力检测模块400独立于检测触摸位置的触摸感测板100仅检测压力。并且，也可以使压力检测模块400结合于检测触摸位置的触摸感测板100检测触摸压力。例如，可以采用用于检测触摸位置的触摸感测板100中的驱动电极TX与接收电极RX中的至少一个电极检测触摸压力。
图3显示压力检测模块400能够结合于触摸感测板100检测触摸压力的情况。图3中，压力检测模块400包括使所述触摸感测板100与显示模块200之间相隔的隔离层420。压力检测模块400可包括通过隔离层420相隔于触摸感测板100的基准电位层。此时，显示模块200可以起到基准电位层的功能。
基准电位层可以具有能够引起驱动电极TX与接收电极RX之间生成的电容101发生变化的任意电位。例如，基准电位层可以是具有接地(ground)电位的接地层。基准电位层可以是显示模块200的接地(ground)层。此时，基准电位层可以是与触摸感测板100的二维平面平行的平面。
如图3所示，触摸感测板100与作为基准电位层的显示模块200相互间隔。此时，根据触摸感测板100与显示模块200的粘接方法的差异，触摸感测板100与显示模块200之间的隔离层420可以是气隙(air gap)。
此时，可以利用双面胶带430(Double Adhesive Tape；DAT)固定触摸感测板100与显示模块200。例如，触摸感测板100与显示模块200是各面积相层叠的形状，触摸感测板100与显示模块200的各边缘区域的两个层通过双面胶带430粘接，触摸感测板100与显示模块200的其余区域可相隔预定距离d。
通常，对触摸表面进行触摸时触摸感测板100不发生弯曲的同时，驱动电极TX与接收电极RX之间的电容(Cm)101仍发生变化。即，对触摸感测板100进行触摸时互电容(Cm)101可以相比于基本互电容减小。其原因在于手指等作为导体的客体靠近触摸感测板100时客体起到接地(GND)的作用，互电容(Cm)101的边缘电容(fringing capacitance)被客体吸收。在没有对触摸感测板100进行触摸时，基本互电容就是驱动电极TX与接收电极RX之间的互电容的值。
由于客体对触摸感测板100的触摸表面即上部表面进行触摸而受到压力的情况下，触摸感测板100可以发生弯曲。此时，驱动电极TX与接收电极RX之间的互电容(Cm)101的值可进一步减小。其原因在于触摸感测板100弯曲导致触摸感测板100与基准电位层之间的距离从d减小到d′，因此所述互电容(Cm)101的边缘电容不仅被客体吸收，还会被基准电位层吸收。触摸客体为非导体的情况下互电容(Cm)的变化可以仅源于触摸感测板100与基准电位层之间的距离变化(d-d′)。
如上所述，触摸感测板100及压力检测模块400位于显示模块200上的触摸输入装置1000不仅能够检测触摸位置，还能够检测触摸压力。
但如图3所示，触摸感测板100及压力检测模块400均配置在显示模块200上部的情况下，具有显示模块的显示特性下降的问题。尤其，显示模块200上部包括气隙的情况下显示模块的清晰度及光透过率可能会下降。
因此为了防止发生这种问题，可以不在用于检测触摸位置的触摸感测板100与显示模块200之间配置气隙，而是通过光学胶(Optically Clear Adhesive；OCA)之类的粘接剂完全层压(1amination)触摸感测板100与显示模块200。
图4为根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置的剖面图。根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置1000中用于检测触摸位置的触摸感测板100与显示模块200之间通过粘接剂完全层压。因此可提高能够通过触摸感测板100的触摸表面确认的显示模块200显示的颜色鲜明度、清晰度及光透过性。
图4、图5及参照该图说明的内容示出了触摸感测板100通过粘接剂层压附着在显示模块200上的根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置1000，但根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置1000还可以包括图2b及图2c等所示的触摸感测板100配置在显示模块200内部的情况。进一步来讲，图4及图5示出了触摸感测板100盖住显示模块200的情况，而触摸感测板100位于显示模块200内部且显示模块200被玻璃之类的覆盖层盖住的触摸输入装置1000可以作为本实用新型的第二实施形态。
根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000可包括手机(cell phone)、个人数字助理(Personal Data Assistant；PDA)、智能手机(smart phone)、平板电脑(tabletPersonal Computer)、MP3播放器、笔记本电脑(notebook)等具有触摸屏的电子装置。
根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000中，基板300与例如触摸输入装置1000的最外廓机构即壳体320一起起到包围容纳用于触摸输入装置1000工作的电路基板及/或电池的装配空间310等的外壳(housing)的功能。此时，用于触摸输入装置1000工作的电路基板上可以装配有作为主板(main board)的中央处理单元即CPU(centralprocessing unit)或应用处理器(application processor；AP)等。基板300使得显示模块200与用于触摸输入装置1000工作的电路基板及/或电池相分离，可以切断显示模块200发生的电噪声。
在触摸输入装置1000中，触摸感测板100或前面覆盖层可以大于显示模块200、基板300及装配空间310，因此可以形成壳体320使得壳体320与触摸感测板100一起包围显示模块200、基板300及电路基板。
根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置1000可以通过触摸感测板100检测触摸位置，通过在显示模块200与基板300之间配置压力检测模块400检测触摸压力。此时，触摸感测板100可以位于显示模块200的内部或外部。压力检测模块400包括例如由气隙(air gap)构成的隔离层420，此部分将参照图5至图7b进行详细说明。根据实施例，隔离层420可以由冲击吸收物质构成。根据实施例，隔离层420可以用介电物质(dielectricmaterial)填充。
图5为根据本实用新型第二实施形态的触摸输入装置的立体图。如图5所示，根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000的压力检测模块400可包括使显示模块200与基板300相隔的隔离层420及位于隔离层420内的电极450及460。以下，为了与触摸感测板100中的电极明确区分，将用于检测压力的电极450、460称为压力电极450、460。此时，压力电极450、460位于显示板的背面，而不是位于其前面，因此不仅可以由透明物质形成，还可以由非透明物质形成。
此时，为保持隔离层420，可以沿基板300上部边缘形成具有预定厚度的粘接带440。图5显示粘接带440形成于基板300的所有边缘(例如，四角形的四个边缘)的情况，但粘接带440也可以仅形成于基板300边缘中的至少一部分(例如，四角形的三个边缘)。实施例中，粘接带440也可以形成于基板300的上部面或显示模块200的下部面。为了使基板300与显示模块200具有相同电位，粘接带440可以是导电带。另外，粘接带440可以是双面胶带。本实用新型的实施例中，粘接带440可以由无弹性的物质构成。本实用新型的实施例中，向显示模块200施加压力时显示模块200能够弯曲，因此即使粘接带440不随压力发生形变也能够检测出触摸压力的大小。
图6a为根据本实用新型第一实施例的包括压力电极图形的触摸输入装置的剖面图。如图6a所示，根据本实用新型第一实施例的压力电极450、460可以在隔离层420内形成于基板300上。
用于检测压力的压力电极可包括第一压力电极450与第二压力电极460。此时，第一压力电极450与第二压力电极460中的任意一个电极可以是驱动电极，其余一个可以是接收电极。可以向驱动电极施加驱动信号并通过接收电极获得感测信号。施加电压时，第一压力电极450与第二压力电极460之间可以生成互电容。
图6b为图6a所示触摸输入装置受到压力的情况的剖面图。为遮蔽噪声，显示模块200的下部面可以具有接地(ground)电位。通过客体500向触摸感测板100的表面施加压力的情况下，触摸感测板100及显示模块200可以发生弯曲。因此接地电位面与压力电极450、460的图形之间的距离d可以减小到d′。这种情况下随着所述距离d减小，边缘电容被显示模块200的下部面吸收，因此第一压力电极450与第二压力电极460之间的互电容可以减小。因此，可以从通过接收电极获得的感测信号中获取互电容的减小量算出触摸压力的大小。
根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000中，显示模块200在施加压力的触摸下能够发生弯曲。显示模块200弯曲时可以在触摸位置发生最大变形。根据实施例，显示模块200弯曲时发生最大变形的位置与所述触摸位置可以不一致，但显示模块200至少在所述触摸位置发生弯曲。例如，触摸位置靠近显示模块200的外廓及边缘部分等位置的情况下，显示模块200弯曲程度最大的位置与触摸位置可能不相同，但显示模块200至少在所述触摸位置发生弯曲。
此时为遮蔽噪声，基板300的上部面也可以具有接地电位。因此，为防止基板300与压力电极450、460发生短路(short circuit)，压力电极450、460可以形成于绝缘层470上。图8显示根据本实用新型实施例的压力电极的附着结构。参照图8中(a)，压力电极450、460形成于位于基板300上的第一绝缘层470。并且根据实施例，可以将形成有压力电极450、460的第一绝缘层470附着在基板300上。根据实施例，可以将具有对应于压力电极图形的贯通孔的掩模(mask)配置在基板300或基板300上的第一绝缘层470上后喷射导电喷剂(spray)形成压力电极。
并且，在显示模块200的下部面具有接地电位的情况下，为防止位于基板300上的压力电极450、460与显示模块200发生短路，可用另外的第二绝缘层471盖住压力电极450、460。并且，可以用另外的第二绝缘层471盖住形成于第一绝缘层470上的压力电极450、460后一体附着到基板300形成压力检测模块400。
参照图8中(a)说明的压力电极450、460的附着结构及方法还可以适用于压力电极450、460附着于显示模块200的情况。压力电极450、460附着于显示模块200的情况将参照图6c进一步详细说明。
并且，根据触摸输入装置1000的种类及/或实现方式，附着有压力电极450、460的基板300或显示模块200可以无接地电位或仅有弱接地电位。这种情况下，根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000还可以包括设置于基板300或显示模块200与绝缘层470之间的接地电极(ground electrode：未示出)。根据实施例，接地电极与基板300或显示模块200之间还可以包括其他绝缘层(未示出)。此时，接地电极(未示出)能够防止作为压力电极的第一压力电极450与第二压力电极460之间生成的电容过大。
以上说明的压力电极450、460的形成及粘接方法可同样适用于以下实施例。
图6c为根据本实用新型第二实施例的包括压力电极的触摸输入装置的剖面图。虽然第一实施例显示压力电极450、460形成于基板300上的情况，但压力电极450、460也可以形成于显示模块200的下部面。此时，基板300可以具有接地电位。因此，对触摸感测板100的触摸表面进行触摸的情况下基板300与压力电极450、460之间的距离d减小，从而能够引起第一压力电极450与第二压力电极460之间互电容的变化。
图6d显示根据本实用新型第一实施例的压力电极图形。图6d显示第一压力电极450与第二压力电极460形成于基板300上的情况。第一压力电极450与第二压力电极460之间的电容可以随显示模块200的下部面与压力电极450、460之间的距离变化。
图6e显示根据本实用新型第二实施例的压力电极图形。图6e显示压力电极450、460形成于显示模块200的下部面上的情况。
图6f及图6g显示能够适用于本实用新型实施例的压力电极450、460的图形。通过第一压力电极450与第二压力电极460之间的互电容变化检测触摸压力的大小时，有必要形成第一压力电极450与第二压力电极460的图形使得生成用于提高检测精确度的必要的电容范围。第一压力电极450与第二压力电极460之间的相对面积越大或长度越长时，生成的电容大小可能越大。因此，可以根据必要的电容范围调节设计第一压力电极450与第二压力电极460之间相对的面积大小、长度及形状等。图6f及图6g为第一压力电极450与第二压力电极460形成于相同层上的情况，显示了形成的压力电极中彼此相对的第一压力电极450与第二压力电极460的长度加长的情况。
第一实施例及第二实施例中，第一压力电极450与第二压力电极460形成于相同的层，但根据实施例，第一压力电极450与第二压力电极460也可以形成于不同的层。图8中(b)显示第一压力电极450与第二压力电极460形成于不同层时的附着结构。如图8中(b)所示，第一压力电极450形成于第一绝缘层470上，第二压力电极460可形成于位于第一压力电极450上的第二绝缘层471上。根据实施例，可以用第三绝缘层472盖住第二压力电极460。此时由于第一压力电极450与第二压力电极460位于不同的层，因此可以设置成相重叠(overlap)。例如，第一压力电极450与第二压力电极460可以设置成近似于参照图1说明的触摸感测板100中的M×N结构即驱动电极TX与接收电极RX的图形。此时，M及N可以是1以上的自然数。
第一实施例中举例了通过第一压力电极450与第二压力电极460之间的互电容变化检测触摸压力。但压力电极450、460可以只包括第一压力电极450与第二压力电极460中任意一种压力电极，这种情况下可通过检测一种压力电极与接地层(显示模块200或基板300)之间的电容变化检测触摸压力的大小。
例如，图6a中的压力电极可以只包括第一压力电极450，此时可以通过显示模块200与第一压力电极450之间的距离变化引起的第一压力电极450与显示模块200之间的电容变化检测触摸压力的大小。由于触摸压力增大时距离d减小，因此显示模块200与第一压力电极450之间的电容可以随着触摸压力的增大而增大。这可同样适用于图6c相关的实施例。此时，压力电极无需为了提高互电容变化量检测精确度而具有梳齿形状或三叉形状，可以具有如图7b所示板(例如，四角板)形状。
图8中(c)显示压力电极仅包括第一压力电极450时的附着结构。如图8中(c)所示，第一压力电极450可形成于位于基板300或显示模块200上的第一绝缘层470上。并且根据实施例，可以用第二绝缘层471盖住第一压力电极450。
图7a为根据本实用新型第三实施例的包括压力电极的触摸输入装置的剖面图。根据本实用新型第三实施例的压力电极450、460可以在隔离层420内形成于基板300的上部面及显示模块200的下部面上。
用于检测压力的压力电极图形可包括第一压力电极450与第二压力电极460。此时，第一压力电极450与第二压力电极460中任意一个电极可以形成于基板300上，其余一个电极可以形成于显示模块200的下部面上。图7a显示第一压力电极450形成于基板300上，第二压力电极460形成于显示模块200的下部面上。
通过客体500向触摸感测板100的表面施加压力的情况下，触摸感测板100及显示模块200可以发生弯曲。因此第一压力电极450与第二压力电极460之间的距离d能够减小。这种情况下，随着所述距离d减小，第一压力电极450与第二压力电极460之间的互电容可以增大。因此可以从通过接收电极获得的感测信号中获取互电容的增加量以算出触摸压力的大小。
图7b显示根据本实用新型第三实施例的压力电极图形。图7b显示第一压力电极450形成于显示模块200的下部面，第二压力电极460形成于基板300的上部面。如图7b所示，第一压力电极450与第二压力电极460形成于不同的层，因此不同于第一实施例及第二实施例，第一压力电极450及第二压力电极460无需构成梳齿形状或三叉形状，可以是板形状(例如，四角板形状)。
图8中(d)显示第一压力电极450附着于基板300上，第二压力电极460附着于显示模块200时的附着结构。如图8中(d)所示，第一压力电极450位于形成于基板300上的第一绝缘层470-2上，第一压力电极450可以被第二绝缘层471-2盖住。并且，第二压力电极460位于形成于显示模块200的下部面上的第一绝缘层470-1上，第二压力电极460可以被第二绝缘层471-1盖住。
如以上结合图8中(a)进行说明，附着有压力电极450、460的基板300或显示模块200无接地电位或仅有弱接地电位的情况下，与图8中(a)至图8中(d)所示第一绝缘层470、470-1、470-2之间还可以包括接地电极(未示出)。此时，接地电极(未示出)与附着有压力电极450、460的基板300或显示模块200之间还可以包括另外的绝缘层(未示出)。
如上所述，根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000感测压力电极450、460发生的电容变化。因此，需要向第一压力电极450与第二压力电极460中的驱动电极施加驱动信号，应该从接收电极获取感测信号并根据电容的变化量算出触摸压力。根据实施例，还可以包括用于压力检测模块400工作的触摸感测IC。这种情况下如图1所示，重复包括类似于驱动部120、感测部110及控制部130的构成，因此发生触摸输入装置1000的面积及体积增大的问题。
根据实施例，压力检测模块400可以通过用于触摸感测板100工作的触摸检测装置施加驱动信号并接收感测信号以检测触摸压力。以下假设第一压力电极450为驱动电极，第二压力电极460为接收电极并进行说明。
在此，根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000中的第一压力电极450从驱动部120接收驱动信号，第二压力电极460可以将感测信号发送给感测部110。控制部130可以使得扫描触摸感测板100的同时扫描压力检测模块400，或者，控制部130可以生成控制信号使得分时并在第一时间区间扫描触摸感测板100，在不同于第一时间区间的第二时间区间扫描压力检测模块400。
因此，根据本实用新型实施例中第一压力电极450与第二压力电极460应与驱动部120及/或感测部110电连接。此时，用于触摸感测板100的触摸检测装置作为触摸感测IC150，通常形成于触摸感测板100的一端或与触摸感测板100形成于同一平面上。压力电极450、460的图形与触摸感测板100的触摸检测装置可通过任意方法电连接。例如，压力电极450、460的图形可以利用显示模块200中的第二PCB 210，通过连接器(connector)连接于触摸检测装置。例如图5所示，分别从第一压力电极450与第二压力电极460电延长的导电线路451及461可通过第二PCB 210等电连接至触摸感测IC150。
图9a及图9b显示根据本实用新型第二实施例的压力电极的附着方法。图9a及图9b显示根据本实用新型实施例的压力电极450、460附着于显示模块200下部面的情况。图9a及图9b示出显示模块200下部面中局部装配有用于显示板工作的电路的第二PCB 210。
图9a显示压力电极450、460的图形附着于显示模块200的下部面使得第一压力电极450与第二压力电极460连接于显示模块200的第二PCB 210一端的情况。其中，图9a显示第一压力电极450与第二压力电极460制作形成于绝缘层470上的情况。压力电极450、460的图形可以形成于绝缘层470上作为一体型的薄板(sheet)附着在显示模块200的下部面。第二PCB 210上可以印刷有导电图形，以使得能够将压力电极450、460的图形电连接至触摸感测IC 150等必要构件。此部分将参照图10a至图10c进行说明。
图9b显示第一压力电极450与第二压力电极460一体形成于显示模块200的第二PCB 210的情况。例如，制作显示模块200的第二PCB 210时从第二PCB上分割预定面积并预先印刷用于显示板工作的电路及对应于第一压力电极450与第二压力电极460的图形。第二PCB 210上可以印刷有将第一压力电极450及第二压力电极460电连接至触摸感测IC 150等必要构成的导电图形。
图10a至图10c显示根据本实用新型第二实施例的将压力电极连接到触摸感测IC150的方法。图10a至图10c显示触摸感测板100位于显示模块200外部的情况，显示触摸感测板100的触摸检测装置集成于装配到用于触摸感测板100的第一PCB 160上的触摸感测IC150的情况。
图10a显示附着于显示模块200的压力电极450、460通过第一连接器121连接至触摸感测IC 150的情况。如图10a所示，智能手机等移动通信装置中触摸感测IC 150通过第一连接器(connector)121连接在用于显示模块200的第二PCB 210。第二PCB 210可通过第二连接器221电连接于主板。因此，触摸感测IC 150可通过第一连接器121及第二连接器221与用于触摸输入装置1000工作的CPU或AP收发信号。
此时，图10a显示压力电极450通过图9b所示方式附着于显示模块200的情况，但也可以适用通过如图9a所示方式附着的情况。第二PCB 210可以形成有将压力电极450、460通过第一连接器121电连接到触摸感测IC 150的导电性图形。
图10b显示附着于显示模块200的压力电极450、460通过第三连接器473连接到触摸感测IC 150的情况。图10b中，压力电极450、460通过第三连接器473连接到用于触摸输入装置1000工作的主板，然后可以通过第二连接器221及第一连接器121连接到触摸感测IC150。此时，压力电极450、460可以印刷在与第二PCB 210分离的另外的PCB 211上。或者根据实施例，可以在绝缘层470上形成压力电极450、460的图形，从压力电极450、460延长导电线路等并通过第三连接器473等连接至主板。
图10c显示压力电极450、460的图形通过第四连接器474直接连接到触摸感测IC150的情况。图10c中，压力电极450、460可以通过第四连接器474连接到第一PCB 160。第一PCB 160上可以印刷有从第四连接器474电连接至触摸感测IC 150的导电图形。因此，压力电极450、460可以通过第四连接器474电连接至触摸感测IC 150。此时，压力电极450、460可以印刷在与第二PCB 210分离的另外的PCB 211上。第二PCB 210与另外的PCB 211可以通过绝缘防止彼此短路。或根据实施例，可以在绝缘层470上形成压力电极450、460，从压力电极450、460延长导电线路等并通过第四连接器474连接至第一PCB 160。
图10b及图10c的连接方法不仅适用于压力电极450、460形成于显示模块200下部面的情况，还适用于形成于基板300上的情况。
图10a至图10c假设触摸感测IC 150形成于第一PCB 160上的覆晶薄膜(chip onfilm；COF)结构并进行了说明，但这不过是举例说明，本实用新型还能够适用于触摸感测IC150装配在触摸输入装置1000的装配空间310内主板上的载芯片板(chip on board；COB)结构。根据关于图10a至图10c的说明，本领域普通技术人员容易想到其他实施例的情况下也通过连接器连接压力电极450、460。
以上说明了第一压力电极450作为驱动电极构成一个信道，第二压力电极460作为接收电极构成一个信道的压力电极450、460。但这只是举例说明，实施例中驱动电极及接收电极可分别构成多个信道并在多重触摸(multi touch)时检测多重压力。
图11a至图11c显示根据本实用新型实施例的压力电极构成多个信道的情况。图11a显示第一压力电极450-1、450-2与第二压力电极460-1、460-2分别构成两个信道的情况。图11b显示第一压力电极450-1、450-2构成两个信道，第二压力电极460构成一个信道的情况。图11c中显示第一压力电极450-1至450-5与第二压力电极460-1至460-5分别构成五个信道的情况。
图11a至图11c显示压力电极构成单个或多个信道的情况，可以通过多种方法使得压力电极构成单个或多个信道。图11a至图11c未示出压力电极450、460电连接于触摸感测IC 150的情况，但可以通过图10a至图10c及其他方法将压力电极450、460连接到触摸感测IC 150。
图12为显示通过非导电性客体加压根据本实用新型实施形态的触摸输入装置1000的触摸表面中心部的实验得到的对应于客体克重(gram force)的电容变化量的坐标图。由图12可知，加压本实用新型实施例的触摸输入装置1000的触摸表面中心部的力越大，压力检测模块400中的压力电极450、460的图形的电容变化量越大。
以上说明的压力检测模块400为电容式检测模块，但根据本实用新型实施例的触摸输入装置1000在压力检测模块400利用隔离层420及压力电极450、460的情况下可采用任意方式的压力检测模块。
上述各实施例中所说明的特征、结构、效果等包含于本实用新型至少一个实施例，但并非仅限定于一个实施例。并且，各实施例中所示的特征、结构、效果等可以由实施例所属领域的普通技术人员对其他实施例进行组合或变形实施。因此，关于这些组合与变形的内容应视为包含于本实用新型的范围。
并且，以上以实施例为中心进行了说明，但这些不过是举例说明而已，并非对本实用新型进行限定，本实用新型所属领域的普通技术人员在不超出本实施例的本质特性的范围内，还可以进行以上未提及的多种变形及应用。例如，实施例中具体出现的各构成要素可变形实施。并且，有关这些变形与应用的差异点应视为包含于本实用新型的技术方案内。
产业上的可应用性
本实用新型能够提供一种不仅能够检测触摸屏上的触摸的位置，还能够检测触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。
并且，本实用新型能够提供一种在不降低显示模块的清晰度(visibility)及光透过率的同时检测触摸位置及触摸压力大小的包括显示模块的触摸输入装置。

Claims (19)

1.一种触摸输入装置，能够检测对触摸表面的触摸的压力，其特征在于，包括：
显示模块，其随着施加于所述触摸表面的所述触摸发生弯曲；
基板，其通过隔离层相隔于所述显示模块；以及
电极，其配置于能够输出随着所述显示模块弯曲而变化的所述显示模块与所述基板之间的距离变化的电子信号的位置。
2.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极包括第一电极与第二电极，所述第一电极与所述第二电极之间的电容随所述距离变化。
3.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极形成于所述基板或所述显示模块上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述距离随所述触摸的压力的大小发生变化。
5.根据权利要求2所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述第一电极及所述第二电极形成于所述基板上，或者所述第一电极及所述第二电极形成于所述显示模块上，或者所述第一电极与所述第二电极中任意一个形成于所述基板上且其余一个形成于所述显示模块上。
6.根据权利要求3所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极与所述显示模块或所述基板之间的电容随着所述距离发生变化。
7.根据权利要求6所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述显示模块或所述基板起到基准电位层的功能。
8.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极位于配置在所述基板或所述显示模块上的绝缘层上。
9.根据权利要求8所述的触摸输入装置，其特征在于：
位于所述绝缘层上的所述电极被另外的绝缘层盖住。
10.根据权利要求8所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述绝缘层及位于所述绝缘层上的所述电极可作为一体型的薄板附着于所述基板或所述显示模块。
11.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极是配置具有对应于所述电极的图案的贯通孔的掩模后喷射导电喷剂形成的。
12.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于，还包括：
触摸感测板，其在所述触摸表面受到所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及
第一印刷电路板，其安装有用于所述触摸感测板工作的触摸感测电路，
其中，所述触摸感测板在所述显示模块上粘贴于与所述基板相反的侧面上。
13.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于，所述显示模块还包括：
第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，
其中，所述电极印刷于所述第二印刷电路板上。
14.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于，所述显示模块还包括：
第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，
其中，所述电极附着于所述显示模块上且与印刷于所述第二印刷电路板的导电图案电连接。
15.根据权利要求13或14所述的触摸输入装置，其特征在于，还包括：
触摸感测板，其在所述触摸表面受到所述触摸时能够检测所述触摸的位置；以及
第一印刷电路板，其安装有用于所述触摸感测板工作的触摸感测电路，
其中，所述触摸感测板在所述显示模块上粘贴于与所述基板相反的侧面上，
所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间还包括连接器，
其中，所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
16.根据权利要求12所述的触摸输入装置，其特征在于，所述显示模块还包括：
第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，
其中，所述电极形成于另外的基板，
所述另外的基板与所述第一印刷电路板之间还包括连接器，
所述电极通过所述连接器电连接于所述触摸感测电路。
17.根据权利要求12所述的触摸输入装置，其特征在于，所述显示模块还包括：
第二印刷电路板，其安装有用于显示板工作的控制电路，
其中，所述电极形成于另外的基板，
所述触摸输入装置还包括：
第一连接器，其位于所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板之间；
第二连接器，其配置于所述第二印刷电路板与安装有用于所述触摸输入装置工作的中央处理单元的主板之间；以及
第三连接器，其位于所述另外的基板与所述主板之间，
其中，所述电极通过所述第一连接器、所述第二连接器及所述第三连接器电连接于所述触摸感测电路。
18.根据权利要求1所述的触摸输入装置，其特征在于：
所述电极构成多个信道。
19.根据权利要求18所述的触摸输入装置，其特征在于：
利用所述多个信道检测多重触摸的多重压力。
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