觸摸屏裝置及其驅動方法和包括該裝置的便攜式電子裝置的制造方法
【專利摘要】觸摸屏裝置及其驅動方法和包括該裝置的便攜式電子裝置。所公開的是一種觸摸屏裝置，該觸摸屏裝置可以包括：第一和第二基板；在所述第一基板上的多個第一電極線和多個第二電極線，多個第一電極線和多個第二電極線彼此交叉以限定多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器包括第一電極和第二電極以及彈性電阻器，且在所述第二電極與所述彈性電阻器之間具有間隙空間；以及觸摸驅動器，電連接至所述多個第一電極線和所述多個第二電極線中的至少一個，并且根據被施加于所述觸摸屏裝置的力的量來確定二維或三維觸摸信息。
【專利說明】
觸摸屏裝置及其驅動方法和包括該裝置的便攜式電子裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種觸摸屏裝置及其驅動方法。更具體地，本發明涉及一種能夠感測三維和/或二維觸摸的觸摸屏裝置。
【背景技術】
[0002]觸摸屏裝置是在電子裝置中允許用戶通過接觸顯示裝置的屏幕而無需另外的輸入裝置來輸入信息的一種輸入裝置。這種觸摸屏裝置通常被用作用于各種類型的電子裝置(諸如電視、筆記本電腦和監視器以及便攜式電子裝置(諸如電子筆記本、電子書、PMP (便攜式多媒體播放器)、導航、UMPC(超移動PC)、移動電話、智能電話、智能手表、平板PC(平板個人電腦)、手表電話和便攜式通信終端))的輸入裝置。
[0003]觸摸屏裝置可以主要被分為基于觸摸位置中電阻值的改變來感測觸摸位置的電阻型和基于觸摸位置中電容的改變來感測觸摸位置的電容型。近來，電容型觸摸屏裝置由于其簡單的制造工藝和高靈敏度已引起大量關注。
[0004]觸摸屏裝置在二維空間中檢測由手指或筆所進行的觸摸的位置。然而，對于這些觸摸屏裝置而言，可能難以檢測觸摸力并且為需要三維觸摸信息的應用建立用戶接口環境。同樣，對于電容型觸摸屏裝置而言，可能難以檢測由非導電物體所進行的觸摸的位置。
【發明內容】
[0005]因此，本發明致力于提供一種基本上避免由于現有技術的限制和不足而導致的一個或多個問題的觸摸屏裝置及其驅動方法。
[0006]本發明的優勢致力于一種能夠感測三維和/或二維觸摸的觸摸屏裝置及其驅動方法。
[0007]本發明另外的特征和優勢將在以下描述中被闡述，并且一部分根據該描述將是顯而易見的，或者可以通過本發明的實踐被了解。將通過在其書面說明書和權利要求書以及附圖中具體指出的結構來實現和獲得本發明的這些和其他優勢。
[0008]為實現這些和其他優勢并且根據本發明的目的，如所實施和寬泛描述，一種觸摸屏裝置例如可以包括第一基板和第二基板；在所述第一基板上的多個第一電極線和多個第二電極線，所述多個第一電極線和多個第二電極線彼此交叉以限定多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器包括第一電極和第二電極以及彈性電阻器，且在所述第二電極與所述彈性電阻器之間具有間隙空間；以及觸摸驅動器，電連接至所述多個第一電極線和所述多個第二電極線中的至少一個，并且根據被施加于所述觸摸屏裝置的力的量來確定二維或三維觸摸信息。
[0009]在本發明的另一方面中，一種驅動具有多個觸摸傳感器的觸摸屏裝置的方法，每個觸摸傳感器包括第一電極和第二電極以及彈性電阻器，且在所述第二電極與所述彈性電阻器之間具有間隙空間，所述方法例如可以包括:向所述第一電極提供觸摸驅動信號；通過所述第二電極感測每個觸摸傳感器的電容變化；基于感測所述電容變化的結果來檢測觸摸力事件；以及基于檢測所述觸摸力事件的結果來感測所述多個觸摸傳感器中的至少一個的電阻變化。
[0010]將理解的是，之前的一般描述和后續的詳細描述均是示例性和說明性的，并且旨在提供對所要求保護的本發明的進一步解釋。
【附圖說明】
[0011]被包括以提供對本發明的進一步理解以及被結合進本說明書中并構成本說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施方式，并且與本說明書一起用于解釋本發明的原理。在這些附圖中:
[0012]圖1是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的截面圖；
[0013]圖2是示出根據被施加于圖1中所示的彈性電阻器構件的壓力的電阻值的曲線圖；
[0014]圖3A至圖3C示出了根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的觸摸感應方法；
[0015]圖4是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的變形例的截面圖；
[0016]圖5是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的另一變形例的截面圖；
[0017]圖6示出了根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的結構；
[0018]圖7示出了從觸摸控制部發送至圖6中所示的主機系統的二維和三維觸摸信息的數據格式；
[0019]圖8至圖10是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置中的支撐構件的各種實例的平面圖；
[0020]圖11至圖14是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置中的彈性電阻器構件和支撐構件的各種實例的平面圖；
[0021]圖15是用于說明根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法的流程圖；
[0022]圖16是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法中根據觸摸感應的感應數據的波形圖；以及
[0023]圖17示出了根據本發明的一種實施方式的便攜式電子裝置。
【具體實施方式】
[0024]現將對本發明的實施方式進行詳細參照，在附圖中示出了其實例。遍及整個附圖，可能使用相同的參考標號來指代相同或類似的部件。
[0025]將通過參照附圖描述的以下實施方式來澄清本發明的優勢和特征以及其實施方法。然而，本發明可以以不同形式實施，并且不應被解釋為限于本文所陳述的實施方式。相反，提供這些實施方式是為了使得本公開全面和完整，并且將向本領域技術人員充分傳達本發明的范圍。另外，本發明僅由權利要求的范圍來限定。
[0026]在用于描述本發明的實施方式的附圖中所公開的形狀、尺寸、比例、角度和數字僅是實例，且因此，本發明不限于所示出的細節。通篇類似的參考標號指代類似的元件。在以下描述中，當對相關的已知功能或配置的詳細描述被確定為會不必要地模糊本發明的重點時，將省略該詳細描述。在使用本說明書中所描述的“包括”、“具有”和“包含”的情況下，除非使用“僅”，否則也可以增加另外的部分。若無特別說明書，則單數形式的術語也可以包括復數形式。在解釋元件時，盡管沒有明確描述，但元件被解釋為包括誤差范圍。
[0027]在對本發明的實施方式的描述中，當一結構(例如，電極、線路、配線、層或接觸點)被描述為在另一結構的上部/下部處或者在其他結構上/下形成時，該描述應當被解釋為包括該結構彼此接觸的情況以及另外地包括第三結構被設置于其間的情況。
[0028]在描述時間關系時，例如，當時間順序被描述為“在…之后”、“隨后”、“接下來”和“在…之前”時，除非使用“剛好”或“直接”，否則可以包括不連續的情況。
[0029]將理解的是，盡管在本文中，術語“第一”、“第二”等可以被用于描述各種元件，但這些元件不應被這些術語限制。這些術語僅被用于將一個元件與另一個相區別。例如，在不背離本發明的范圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，且類似地，第二元件可以被稱為第一元件。
[0030]如本領域技術人員能夠充分理解的那樣，本發明的各種實施方式的特征可以部分或全部地彼此組合或結合，并且可以彼此不同地互操作和在技術上被驅動。本發明的實施方式可以彼此獨立地被執行，或者可以以互相依賴的關系一同被執行。
[0031]圖1是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的截面圖。根據本發明實施方式的觸摸屏裝置可以包括被附接在一起的顯示板和觸摸屏板，或者觸摸屏元件可以被集成到顯示板中以形成觸摸屏裝置。
[0032]參照圖1，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以包括第一基板110和第二基板130、第一電極112和第二電極132、彈性電阻器構件150和支撐構件170。
[0033]第一基板110可以由透明塑料材料(例如，PET(聚乙二醇對苯二甲酸酯)、PC(聚碳酸酯)、PES (聚醚砜)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)、PU (聚亞安酯)和PNB (聚降冰片烯)中的任一材料)形成。第一基板110可以使用透明粘合劑(未示出)被附接至顯示板(未示出)的顯示表面(或屏幕)。
[0034]第二基板130可以由與第一基板110的材料相同的材料形成。第二基板130面對第一基板110的上表面。
[0035]第一電極112被設置在第一基板110的上表面上。第一電極112可以由透明導電材料形成，其中，該透明導電材料可以包括基于Zn的氧化物、基于In的氧化物或基于Sn的氧化物。例如，第一電極112可以由ITO(銦錫氧化物)形成。第一電極112與觸摸驅動器(未示出)連接。
[0036]第二電極132被設置在第二基板130的下表面上，即，面對第一電極112的表面上。第二電極132可以由與第一電極112的材料相同的材料形成。第二電極132與觸摸驅動器(未示出)連接。
[0037]彈性電阻器構件150以距離第二電極132的下表面的對應于間隙高度(GH)的預定間隔被設置，并且該彈性電阻器構件150被設置在第一電極112和第二電極132之間，由此選擇性地使彈性電阻器構件150與第二電極132接觸。
[0038]彈性電阻器構件150由隨著與第二電極132的接觸面積增加電阻值減小的材料形成，這能夠實現對由用戶10在觸摸屏上的觸摸的二維或三維感測。當彈性電阻器構件150處于與第二電極132的物理非接觸狀態時，彈性電阻器構件150用作具有接近無窮大的高電阻值的絕緣體。同時，當彈性電阻器構件150處于與第二電極132的物理接觸狀態時，彈性電阻器構件150用作具有低電阻值的可變電阻器。
[0039]彈性電阻器構件150可以由具有粘附性的可變電阻材料形成，其中，用于彈性電阻器構件150的可變電阻材料的電阻值隨著與第二電極132的接觸面積增加而減小。例如，彈性電阻器構件150可以由例如基于QTC(量子隧穿復合材料)基的、EAP(電活性聚合物)基的、丙烯酸樹脂基的和橡膠基的溶劑中的任一種的壓力敏感或壓電敏感的材料形成。在壓力敏感材料的情況下，電阻根據受壓面積的大小來改變。在壓電敏感材料的情況下，當外力被施加于硅半導體晶體時，電荷通過傳導能量的產生而被轉移至導帶，使得其具有根據壓強而改變電阻率的壓電敏感的效應。
[0040]彈性電阻器構件150可以通過印刷工藝被涂覆在第一基板110的上表面上以便覆蓋第一電極112，或者可以通過使用粘合劑的附接工藝而被附接至第一基板110的上表面以便覆蓋第一電極112。因此，彈性電阻器構件150的下表面覆蓋第一電極112，且彈性電阻器構件150的上表面以距離第二電極132的下表面的對應于間隙高度(GH)的預定間隔被設置。
[0041]支撐構件170在第二電極132與彈性電阻器構件150之間提供間隙空間(GS)。即，支撐構件170被設置以具有距離彈性電阻器構件150的上表面的預定高度，由此支撐構件170與第二基板130的下表面物理連接，并且因此密封第二基板130的下表面與彈性電阻器構件150之間的空間。同時，通過使用支撐構件170以距離彈性電阻器構件150的上表面的對應于間隙高度(GH)的預定間隔來提供被設置在第二基板130的下表面上的第二電極132，使得可以在第二電極132與彈性電阻器構件150之間提供間隙空間(GS)。支撐構件170在結構上用作用于支撐第一基板110和第二基板130的支撐體，并且在功能上用作用于緩沖來自第二基板130的壓力的緩沖器。
[0042]為實現支撐構件170的結構和功能效果，支撐構件170具有能實現壓縮和恢復至預定水平的彈性恢復力、粘附性和預定水平的透光性。同樣，支撐構件170具有恒定厚度以防止在施加低于基準壓力的觸摸力時第二電極132與彈性電阻器構件150物理接觸。為此，支撐構件170由具有絕緣、粘附和透光的特性的材料形成。
[0043]根據本發明的一種實施方式，支撐構件170可以由OCA(光學透明膠)、0CR(光固化樹脂)或光學帶形成。
[0044]根據本發明的另一實施方式，支撐構件170可以由通常被用于顯示板的薄膜晶體管陣列基板的制造工藝的諸如苯并環丁烯(BCB)、光丙烯酸樹脂或氮化硅的絕緣材料形成。在該情況下，根據本發明的另一實施方式的支撐構件170可以在彈性電阻器構件150的上表面上根據材料類型通過印刷工藝或光蝕刻工藝以預定高度形成，或者可以通過透明粘合劑被物理結合至第二基板130的下表面。該透明粘合劑可以是密封劑或OCR (光固化樹脂)。
[0045]支撐構件170可以具有等于或小于0.3MPa的楊氏模量，使得當被施加至第二基板130的觸摸力被釋放時，彼此接觸的第二電極132和彈性電阻器構件150可以彼此分開。優選地，支撐構件170最小具有等于或大于10gf/英寸的粘附性，以便具有與第二基板130和彈性電阻器構件150中的每一個的物理連接。
[0046]同樣，支撐構件170優選具有等于或大于80%的透明度以便不會有較低的顯示亮度。支撐構件170具有足以在第二電極132與彈性電阻器構件150之間保持ΙΟμπι至150 μ m的間隙高度(GH)的厚度，由此當施加低于基準壓力(例如，軟觸摸壓力)的觸摸力時，不會使得第二電極132與彈性電阻器構件150接觸。如果支撐構件170高于150 μ m，那么由于增加的間隙高度(GH)而增大觸摸屏裝置的厚度，且此外，也由于增加的間隙高度(GH)而增大包括觸摸屏裝置的顯示裝置的厚度。基準壓力可以被設置在30?300gf/英寸范圍內。
[0047]另外，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置還可以包括覆蓋窗190。
[0048]該覆蓋窗190使用諸如OCA(光學透明膠)的透明粘合劑(未示出)被附接至第二基板130的前表面。該覆蓋窗190覆蓋第二基板130的前表面，且此外，保護觸摸屏裝置的前表面。該覆蓋窗190可以由鋼化玻璃或透明塑料形成。在考慮刮擦和透明度時，優選覆蓋窗190由鋼化玻璃形成。在該情況下，覆蓋窗190的厚度和硬度被設置在允許通過用戶的觸摸的觸摸力被傳送至第二基板130的范圍內。作為示例，鋼化玻璃可以是藍寶石玻璃或gorilla玻璃，或者可以包括藍寶石玻璃和gorilla玻璃中的任一種以及保持玻璃材料的覆蓋層。作為示例，透明塑料可以包括PET (聚乙二醇對苯二甲酸酯)、PC (聚碳酸酯)、PES(聚醚砜)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)和PNB(聚降冰片烯)中的至少一種材料。
[0049]根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以包括被設置在面對彼此的第一電極112與第二電極132之間且具有設置在第一基板110與第二基板130之間的彈性電阻器構件150的觸摸傳感器155。
[0050]該觸摸傳感器155被設置以用于二維和/或三維觸摸感測，其中，觸摸傳感器155可以根據由用戶10施加于覆蓋窗190的觸摸力來選擇性地檢測電容或電阻變化。
[0051]通過第二電極132與彈性電阻器構件150之間的電或物理分離來提供觸摸傳感器155的電容。S卩，通過支撐構件170以間隙高度(GH)來保持第二電極132和彈性電阻器構件150。如果第二電極132與彈性電阻器構件150電(或物理)分離，那么觸摸傳感器155具有由設置在第一電極112和第二電極132之間的間隙空間(GS)和彈性電阻器構件150的介電常數確定的電容。通過施加至第一電極112的觸摸驅動脈沖在觸摸傳感器155中形成恒定電容，并且通過用戶10的觸摸力或者導電物體的觸摸或接近來改變觸摸傳感器155的電容。因此，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置通過感測在觸摸傳感器155中形成的電容變化來計算二維觸摸信息。
[0052]通過第二電極132與彈性電阻器構件150之間的電或物理接觸來提供觸摸傳感器155的電阻值。即，如果根據由用戶的觸摸力引起的第二基板130的變形而使第二電極132與彈性電阻器構件150電(或物理)接觸，那么觸摸傳感器155用作具有由彈性電阻器構件150的電學特性確定的電阻值的可變電阻。在該情況下，根據由用戶10的觸摸力引起的第一電極112和第二電極132之間的距離變化，觸摸傳感器155可以具有對應于彈性電阻器構件150的電阻變化或者第二電極132與彈性電阻器構件150之間的接觸面積變化的電阻值。
[0053]例如，如圖2中所示，根據通過用戶或非導電物體的觸摸力的增加，即，根據第二電極132與彈性電阻器構件150之間的接觸面積的增加，以測井(log)曲線形狀減小觸摸傳感器155的電阻值。因此，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以通過感測觸摸傳感器155中的電阻值的變化，即，第一電極112和第二電極132之間的電阻值的變化，并且通過感測根據該電阻值的變化而發生的電壓改變來檢測三維觸摸。這是因為根據由用戶施加的觸摸力的增加而減小觸摸傳感器155的電阻值。
[0054]圖3A至圖3C示出了根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的觸摸感測方法。
[0055]首先，如圖3A中所示，如果用戶10的觸摸力(STF)不多于基準壓力，第二電極132與彈性電阻器構件150電分尚，使得在被設置在彼此面對的第一電極112和第二電極132之間且具有介于其間的彈性電阻器構件150和間隙空間(GS)的觸摸傳感器155中形成電容(Cm)。因此，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置根據壓力水平不多于基準壓力的用戶觸摸力來檢測觸摸傳感器155的電容(Cm)的變化，從而計算對應于用戶10的觸摸位置的二維觸摸信息。
[0056]隨后，如圖3B中所示，如果用戶10的觸摸力(STF)不小于基準壓力，那么使第二電極132與彈性電阻器構件150電接觸。當通過用戶觸摸10第二電極132開始與彈性電阻器構件150接觸時，第一電極112和第二電極132通過彈性電阻器構件150進入導電狀態，并且電流在第一電極112和第二電極132之間流通，由此通過該電流使觸摸傳感器155中形成的電容(Cm)畸變(distort，失真)，從而產生觸摸力事件。S卩，如果使第二電極132與彈性電阻器構件150接觸，那么面對彼此的第一電極112和第二電極132通過彈性電阻器構件150彼此電連接，使得在第一電極112和第二電極132之間形成電阻(Rm)，并且使觸摸傳感器155的電容(Cm)畸變，從而產生觸摸力事件。
[0057]隨后，如圖3C中所示，當用戶觸摸力(STF)的壓力水平不小于基準壓力時，通過檢測在觸摸傳感器155中發生的觸摸力事件，以及感測在觸摸傳感器155中形成的電阻值(Rm)的變化來計算包括觸摸力水平和用戶10的觸摸位置的三維觸摸信息。在該情況下，三維觸摸信息的數據格式可以不同于二維觸摸信息的數據格式。
[0058]根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置通過利用電容型觸摸感測來感測根據壓力水平不多于基準壓力的用戶觸摸力的觸摸傳感器155中的電容變化，計算包括觸摸位置的二維觸摸信息，并且通過利用電阻型觸摸感測來感測根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的觸摸傳感器155的電阻值(Rm)的變化，計算包括觸摸位置和觸摸力水平的三維觸摸信息。
[0059]因此，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以響應于用戶10的觸摸力，通過選擇性利用電容型和電阻型的混合方法來計算三維觸摸信息以及二維觸摸信息。由于通過觸摸傳感器155中的電阻值(Rm)的變化來感測觸摸力，所以可以為非導電物體以及導電物體計算三維觸摸信息。
[0060]圖4是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的變形例的截面圖，該觸摸屏裝置的變形例通過改變圖1的觸摸屏裝置中的彈性電阻器構件和支撐構件的結構來獲得。因此，現將詳細描述不同的結構。
[0061]首先，多個第一電極112在第一基板110的上表面上以固定間隔被設置，其中，平行于第一方向(X)形成第一電極112。同樣，多個第二電極132在第二基板130的下表面上以固定間隔被設置，其中，平行于與第一方向(X)交叉的第二方向(Y)形成第二電極132。
[0062]多個彈性電阻器構件250在第一基板110的上表面上以固定間隔被設置，其中，每個彈性電阻器構件250覆蓋每個第一電極112。彈性電阻器構件250由與圖1中所示的彈性電阻器構件150的材料相同的材料構成，并且彈性電阻器構件250可以通過印刷工藝被圖案化，或者可以以圖案類型被形成并且被附接至第一基板110以覆蓋每個第一電極112。由于多個彈性電阻器構件250被圖案化而非被形成為與第一基板110 —體，所以可以提高感測觸摸的精度和靈敏度。
[0063]圍繞每個彈性電阻器構件250的支撐構件270被設置在第一基板110和第二基板130之間，從而在第二電極132與彈性電阻器構件250之間提供間隙空間(GS)。為此，每個支撐構件270的高度對應于通過將間隙空間(GS)的間隙高度(GH)增加到彈性電阻器構件250的高度而獲得的預定高度。每個支撐構件270的下表面與第一基板110的上表面物理連接，且每個支撐構件270的上表面與第二基板130的下表面物理連接。在該情況下，每個支撐構件270的上表面的尺寸可以小于每個支撐構件270的下表面的尺寸，使得當由用戶施加壓力水平不小于基準壓力的觸摸力時，可以使第二電極132與彈性電阻器構件250接觸。
[0064]以與圖3A至圖3C中所示的觸摸屏裝置相同或類似的方式，根據本發明的變形例的觸摸屏裝置可以通過感測觸摸傳感器155中的根據用戶10的觸摸力在圖案型的彈性電阻器構件250中形成的電容和/或電阻值的變化，以提高的精度和靈敏度計算二維和/或二維觸摸ig息。
[0065]圖5是示出根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的另一變形例的截面圖，該觸摸屏裝置的另一變形例通過改變圖4的觸摸屏裝置中的彈性電阻器構件和支撐構件的結構來獲得。因此，現將詳細描述不同的結構。
[0066]首先，多個彈性電阻器構件350在第一基板110的上表面上以固定間隔被設置，其中，每個彈性電阻器構件350覆蓋包括至少兩個第一電極112的各電極組。彈性電阻器構件350的材料和用于形成彈性電阻器構件350的方法可以與圖4中所示的彈性電阻器構件250的材料和方法相同。因此，將省略對彈性電阻器構件350的材料和方法的詳細描述。
[0067]圍繞每個彈性電阻器構件350的支撐構件370被設置在第一基板110和第二基板130之間，從而在第二電極132與彈性電阻器構件350之間提供間隙空間(GS)。支撐構件370的結構可以與圖4中所示的支撐構件270的結構相同。因此，將省略對支撐構件370的結構的詳細描述。
[0068]根據本發明的另一變形例的觸摸屏裝置可以具有與圖3A至圖3C中所示的觸摸屏裝置的效果相同的效果。另外，可以通過每個組的第一電極112實現同時感測，從而減少感測時間和空閑模式下的功耗。
[0069]圖6示出了根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的結構。
[0070]參照圖1和圖6，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以包括具有在面對彼此的第一電極512和第二電極532之間的觸摸傳感器555的觸摸板500，以及用于通過接收觸摸傳感器555中的電容變化來計算二維觸摸信息(TI_2D)和/或通過接收觸摸傳感器555中的電阻值的變化來計算三維觸摸信息(TI_3D)的觸摸驅動器600。
[0071]觸摸板500被設置在用于例如便攜式電子裝置的顯示板(未示出)的顯示表面上，其中，該觸摸板500感測由用戶、導電物體或非導電物體的觸摸。根據本發明的一種實施方式的觸摸板500可以包括具有第一電極512的第一基板510、具有第二電極532的第二基板530、設置在第一電極512和第二電極532之間的彈性電阻器構件550和用于制備彈性電阻器構件550與第二電極532之間的間隙空間(GS)的支撐構件570。
[0072]第一基板510和第二基板530與圖1的第一基板110和第二基板130相同或類似，由此將省略對第一基板510和第二基板530的詳細描述。
[0073]第一電極512被設置在第一基板510的上表面上。更詳細地，第一電極512包括在第一基板510的上表面上以固定間隔布置并且平行于第一方向(X)形成的多個第一電極線(TLl至TLn)。多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個與觸摸驅動器600連接，并且被提供有來自觸摸驅動器600的觸摸驅動脈沖。
[0074]第二電極532被設置在面對第一電極512的第二基板530的下表面上。更詳細地，第二電極532包括在第二基板530的下表面上以固定間隔布置且平行于與第一方向(X)交叉的第二方向(Y)形成的多個第二電極線(RLl至RLm)。
[0075]彈性電阻器構件550被設置在第一電極512和第二電極532之間。該彈性電阻器構件550與圖1的彈性電阻器構件150相同或類似，由此將省略對彈性電阻器構件550的詳細描述。
[0076]支撐構件570在第二電極532與彈性電阻器構件550之間設置有間隙空間(GS)。該支撐構件570與圖1的支撐構件170相同或類似，由此將省略對支撐構件570的詳細描述。
[0077]觸摸傳感器555在第一電極線(TL)與第二電極線(RL)之間的交叉區處形成。觸摸傳感器555具有根據由用戶10施加的觸摸力的電容或電阻值。在該情況下，通過第二電極532與彈性電阻器構件550之間的電分離形成觸摸傳感器555的電容。同時，通過第二電極532與彈性電阻器構件550之間的電接觸形成觸摸傳感器555的電阻值。
[0078]覆蓋窗190可以被附接至觸摸板500的上表面，即，第二基板530的前表面。
[0079]觸摸驅動器600通過感測觸摸傳感器555中的電容變化來生成位置感測數據，基于所生成的位置感測數據通過感測在觸摸傳感器555中隨著高于來自的基準壓力的觸摸力事件的電阻值變化來生成力感測數據，以及基于該力感測數據計算三維觸摸信息(TI_3D)。在該情況下，如果在所生成的位置感測數據中不存在觸摸力事件，那么觸摸驅動器600基于所生成的位置感測數據來計算二維觸摸信息(TI_2D)。為此，觸摸驅動器600可以包括脈沖提供部610、觸摸感測部630和觸摸控制部650。上述結構的觸摸驅動器600可以被集成為一個ROIC(讀出集成電路)芯片。觸摸控制部650可以被實施為主機系統的MCU (微控制器單元)，而不與ROIC芯片集成在一起。
[0080]脈沖提供部610響應于從觸摸控制部650提供的感測控制信號而生成觸摸驅動脈沖，并且向第一電極線512提供所生成的觸摸驅動脈沖。在觸摸控制部650的控制下，脈沖提供部610可以向相應的第一電極線(TLl至TLn)提供對應于二維觸摸感測模式或三維觸摸感測模式的觸摸驅動脈沖。
[0081]根據本發明的一種實施方式的脈沖提供部610可以依次向多個第一電極線(TLl至TLn)提供觸摸驅動脈沖以用于二維觸摸感測模式或三維觸摸感應模式。
[0082]根據本發明的另一實施方式的脈沖提供部610可以依次向多個第一電極線(TLl至TLn)提供觸摸驅動脈沖以用于二維觸摸感測模式，并且依次向在用于三維觸摸感測模式的多個第一電極線(TLl至TLn)中的根據二維觸摸感測模式的感測結果而選擇的至少一個第一電極線(TLl至TLn)提供觸摸驅動脈沖。即，根據本發明的另一實施方式的脈沖提供部610在發生觸摸力事件的情況下向在包括觸摸位置的位置區域中設置的至少一個第一電極線提供觸摸驅動脈沖。
[0083]脈沖提供部610可以針對空閑模式依次向多個第一電極線(TLl至TLn)提供觸摸驅動脈沖，或者依次向包括至少一個第一電極線(TLl至TLn)的每個第一電極線組提供觸摸驅動脈沖。
[0084]響應于從觸摸控制部650提供的感測控制信號和事件檢測信號，觸摸感測部630通過用第二電極532感測觸摸傳感器555中的電容變化來生成第一感測數據(或位置感測數據)，并且通過感測觸摸傳感器555中的電阻值的變化來生成第二感測數據(或力感測數據)。
[0085]根據本發明的一種實施方式的觸摸感測部630可以通過用于二維觸摸感測模式和/或三維觸摸感測模式的多個第二電極線(RLl至RLm)感測觸摸傳感器555中的電容或電阻值的變化。
[0086]根據本發明的另一實施方式的觸摸感測部630可以通過用于二維感測模式的多個第二電極線(RLl至RLm)感測觸摸傳感器555中的電容的變化，并且針對根據二維觸摸感測模式的感測結果而在用于三維觸摸感測模式的多個第二電極線(RLl至RLm)中的選擇的至少一個第二電極線(RLl至RLm)感測觸摸傳感器555中的電阻值的變化。在該情況下，在發生觸摸力事件的情況中，觸摸感測部630針對在包括觸摸位置的局部區域中設置的至少一個第二電極線來感測觸摸傳感器555的電阻值的變化。因此，可以通過實現針對局部區域的觸摸感測(即，部分感測)來減少用于感測觸摸力的時間，并且此外確保對用戶觸摸的快速響應，以及通過簡單和有效的感測驅動方法來感測觸摸力。
[0087]根據本發明的一種實施方式的觸摸感測部630可以包括選擇單元631、第一感測單元635、第二感測單元637和存儲器639。
[0088]選擇單元631響應于從觸摸控制部650提供的事件檢測信號將第二電極532與第一感測單元635或第二感測單元637連接。例如，選擇單元631通過從觸摸控制部650提供的第一邏輯狀態的事件檢測信號根據二維觸摸感測模式將每個第二電極線(RLl至RLm)連接至第一感測單元635。同時，選擇單元631通過從觸摸控制部650提供的第二邏輯狀態的事件檢測信號根據三維觸摸感測模式將每個第二電極線(RLl至RLm)連接至第二感測單元 637。
[0089]根據本發明的一種實施方式的選擇單元631可以包括多個去多路復用器，其中，每個去多路復用器可以包括一個輸入通道、以及第一和第二輸出通道。在每個去多路復用器中，以一對一的方式將輸入通道與多個第二電極線(RLl至RLm)連接，將第一輸出通道與第一感測單元635連接，以及將第二輸出通道與第二感測單元637連接。
[0090]第一感測單元635根據二維觸摸感測模式通過經由選擇單元631連接的多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個感測觸摸傳感器555中的電容的變化來生成第一感測數據，并且將所生成的第一感測數據存儲在存儲器639中。為此，第一感測單元635可以包括多個第一感測電路635a和多個第一模擬到數字轉換器635b。
[0091]每個第一感測電路635a根據二維觸摸感測模式通過經由選擇單元631與相應的第二電極線(RL)連接，且每個第一感測電路635a利用所連接的第二電極線(RL)根據觸摸傳感器555的電容變化通過放大第二電極線(RL)的電荷來感測觸摸位置。根據本發明的一種實施方式的多個第一感測電路635a中的每一個可以是包括放大來自相鄰的兩個第二電極線(RL)的信號之間的差并且輸出所放大的差的差分放大器的積分器。根據本發明的另一實施方式的多個第一感測電路635a中的每一個可以是包括將來自每個第二電極線(RL)的信號與基準電壓相比較并且輸出比較結果的比較器的積分器。
[0092]每個第一模擬到數字轉換器635b通過將從第一感測電路635a輸出的模擬輸出信號轉換為數字信號來生成第一感測數據，并且將所生成的第一感測數據存儲在存儲器639中。
[0093]第二感測單元637根據三維觸摸感測模式通過經由選擇單元631連接的多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個感測觸摸傳感器555中的電阻值變化來生成第二感測數據，并且將所生成的第二感測數據存儲在存儲器639中。為此，第二感測單元637可以包括多個第二感測電路637a和多個第二模擬到數字轉換器637b。
[0094]每個第二感測電路637a根據三維觸摸感測模式通過選擇單元631與相應的第二電極線(RU連接，并且每個第二感測電路637a通過所連接的第二電極線(RL)根據觸摸傳感器555的電阻值的變化通過放大第二電極線(RL)的電壓來感測觸摸位置。根據本發明的一種實施方式的多個第二感測電路637a中的每一個可以是放大來自每個第二電極線(RL)的觸摸傳感器555的電壓并且輸出所放大的電壓的反相放大器。
[0095]每個第二模擬到數字轉換器637b通過將從第二感測電路637a輸出的模擬輸出信號轉換為數字信號來生成第二感測數據，并且將所生成的第二感測數據存儲在存儲器639中。
[0096]存儲器639依次存儲根據二維感測模式從第一感測單元635提供的第一感測數據，并且響應于從觸摸控制部650提供的感測控制信號向觸摸控制部650提供所存儲的第一感測數據。同樣，存儲器639依次存儲根據三維感測模式從第二感測單元637提供的第二感測數據，并且響應于從觸摸控制部650提供的感測控制信號向觸摸控制部650提供所存儲的第二感測數據。存儲器639可以被設置在觸摸驅動器600內部或觸摸驅動器600外部，而不是被設置在觸摸感測部630內部。
[0097]觸摸控制部650響應于從顯示裝置的主機系統700提供的觸摸模式信號(TMS)控制對脈沖提供部610和觸摸感測部630中的每一個的驅動。
[0098]觸摸控制部650通過檢測針對在從觸摸感測部630提供的第一感測數據中壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的觸摸力事件來生成事件檢測信號。即，觸摸控制部650通過實時監測從觸摸感測部630提供的第一感測數據來檢測當根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力使第一感測數據畸變時的觸摸力事件的發生，并且根據對觸摸力事件的檢測結果來生成事件檢測信號。在該情況下，如果第一感測數據沒有根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的觸摸力事件，那么觸摸控制部650通過生成用于二維觸摸感測模式的第一邏輯狀態的事件檢測信號來控制觸摸感測部630的選擇單元631。除非當其被設置為具有第二邏輯狀態時的觸摸力事件的發生，該事件檢測信號被設置為具有第一邏輯狀
??τ O
[0099]觸摸控制部650將根據二維觸摸感測模式從觸摸感測部630 (即，存儲器639)提供的第一感測數據與第一閾值相比較，基于大于第一閾值的第一感測數據來計算二維觸摸信息(TI_2D)，并且將所計算的二維觸摸信息(TI_2D)發送至主機系統700。在該情況下，觸摸控制部650計算包括對應于出現第一感測數據所在的第二電極線(RL)的位置信息(例如，X坐標)和對應于出現第一感測數據所在的第一電極線(TL)的位置信息(例如，Y坐標)的觸摸坐標的一個或多個二維觸摸信息(TI_2D)。此外，觸摸控制部650可以通過另外計算觸摸點的數量、觸摸區域、單位時間段內的觸摸次數和觸摸持續時間來計算二維觸摸信息(TI_2D) ο
[0100]同樣，觸摸控制部650根據二維觸摸感測模式來計算二維觸摸信息(TI_2D)，并且同時實時監測第一感測數據。基于實時監測結果，如果由第一感測數據根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的畸變指示的觸摸力事件發生，那么觸摸控制部650將第一邏輯狀態的事件檢測信號改變為用于三維觸摸感測模式的第二邏輯狀態的事件檢測信號。
[0101]觸摸控制部650將根據三維觸摸感測模式從觸摸感測部630 (即，存儲器639)提供的第二感測數據與第二閾值相比較，基于大于第二閾值的第二感測數據計算三維觸摸信息(TI_3D)以及將所計算的三維觸摸信息(TI_3D)發送至主機系統700。在該情況下，觸摸控制部650計算包括對應于第二感應數據的大小的觸摸力水平、觸摸力區域以及對應于出現第二感測數據所在的第二電極線(RL)的位置信息(例如，X坐標)和出現第二感測數據所在的第一電極線(TL)的位置信息(例如，Y坐標)的觸摸坐標的一個或多個三維觸摸信息(TI_3D)。另外，觸摸控制部650可以通過利用觸摸力水平基于觸摸坐標另外計算觸摸力區域來計算三維觸摸信息(TI_3D)。
[0102]觸摸控制部650可以用不同數據格式(或數據協議)來計算二維觸摸信息和三維觸摸信息，并且可以采用不同數據格式向主機系統700發送所計算的二維觸摸信息和三維觸摸信息。
[0103]從觸摸控制部650輸出的一個或多個二維觸摸信息(TI_2D)可以包括觸摸ID、觸摸狀態和X-Y坐標值。在該情況下，觸摸ID被設置以用于授權針對16個多觸摸的識別碼，該觸摸ID可以被分配給第一字節的4個最低有效位。觸摸狀態被設置以用于識別諸如接觸觸摸、接近觸摸或手掌觸摸的觸摸類型，該觸摸狀態可以被分配給第一字節的4個最高有效位。
[0104]如圖7的(a)中所示，一個二維觸摸信息(TI_2D)可以包括至少2個字節(B1、B2、?)。
[0105]根據本發明的一種實施方式的二維觸摸信息(TI_2D)可以包括第一和第二字節(B1、B2)。在該情況下，觸摸ID和觸摸狀態被分配給第一字節(BI)，且X坐標值和Y坐標值被分配給第二字節(B2)。X坐標值可以被分配給第二字節(B2)的4個最低有效位，且Y坐標值可以被分配給第二字節(B2)的4個最高有效位。
[0106]根據本發明的另一實施方式的二維觸摸信息(TI_2D)可以包括第一至第四字節(B1、B2、B3、B4)。在該情況下，觸摸ID和觸摸狀態可以被分配給第一字節(BI)，X-Y坐標值可以被分配給第二字節(B2)，X坐標值可以被分配給第三字節(B3)以及Y坐標值可以被分配給第四字節(B4)。在該情況下，為12位X坐標值分配被分配給第二字節(B2)的X坐標值和被分配給第三字節(B3)的X坐標值，其中，該12位X坐標值的4個最高有效位可以被分配給第二字節(B2)。以相同的方式，為12位Y坐標值分配被分配給第二字節(B2)的Y坐標值和被分配給第四字節(B4)的Y坐標值，其中，12位Y坐標值的4個最高有效位可以被分配給第二字節(B2)。
[0107]二維觸摸信息(TI_2D)還可以包括用于提供觸摸點數量、觸摸區域、單位時間段內的觸摸數量和觸摸持續時間中的至少一個的至少一個另外的字節。
[0108]從觸摸控制部650輸出的一個三維觸摸信息(TI_3D)可以包括觸摸ID、觸摸狀態、X-Y坐標值和觸摸力水平。在該情況下，觸摸ID被設置為用于授權針對16個多觸摸的識別碼，該觸摸ID可以被分配給第一字節(BI)的4個最低有效位。觸摸狀態被設置以用于授權指示是否存在觸摸力感測的識別標志，該觸摸狀態可以被分配給第一字節(BI)的4個最尚有效位。
[0109]如圖7的(b)中所示，一個三維觸摸信息(TI_3D)可以包括至少3個字節(B1、B2、B3、?)。
[0110]根據本發明的一個實施方式的三維觸摸信息(TI_3D)可以包括第一至第三字節(B1、B2、B3)。在該情況下，觸摸ID和觸摸狀態被分配給第一字節(BI)，X坐標值和Y坐標值被分配給第二字節(B2)，以及觸摸力水平被分配給第三字節(B3)。X坐標值可以被分配給第二字節(B2)的4個最低有效位，且Y坐標值可以被分配給第二字節(B2)的4個最高有效位。
[0111]根據本發明的另一實施方式的三維觸摸信息(TI_3D)可以包括第一至第六字節(B1、B2、B3、B4、B5、B6)。在該情況下，觸摸ID和觸摸狀態可以被分配給第一字節(B1)，X_Y坐標值可以被分配給第二字節(B2)，X坐標值可以被分配給第三字節(B3)，Y坐標值可以被分配給第四字節(B4)，觸摸力水平被分配給第五字節(B5)，以及觸摸力區域被分配給第六字節(B6)。在該情況下，為12位X坐標值分配被分配給第二字節(B2)的X坐標值和被分配給第三字節(B3)的X坐標值，其中，該12位X坐標值的4個最高有效位可以被分配給第二字節(B2)。以相同的方式，為12位Y坐標值分配被分配給第二字節(B2)的Y坐標值和被分配給第四字節(B4)的Y坐標值，其中，該12位Y坐標值的4個最高有效位可以被分配給第二字節(B2)。
[0112]主機系統700執行從觸摸驅動器600 (即，觸摸控制部650)提供的鏈接至二維觸摸信息(TI_2D)或三維觸摸信息(TI_3D)的應用程序。
[0113]根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置可以通過感測設置在第一電極512和第二電極532之間的觸摸傳感器555中的電容或電阻值根據用戶10的觸摸力的變化來感測針對用戶10的觸摸力的二維觸摸信息和三維觸摸信息兩者。
[0114]圖8至圖10是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置中的支撐構件的各種實例的平面視圖。
[0115]參照圖8，根據本發明的一種實施方式的支撐構件570可以包括邊界圖案571、多個第一線支撐圖案573和多個第二線支撐圖案575。
[0116]邊界圖案571被設置在彈性電阻器構件550的上表面的邊界上，從而支撐第二基板530的邊界。該邊界圖案571以閉環形狀形成，從而密封第一基板510和第二基板530之間的空間。
[0117]多個第一線支撐圖案573平行于第一基板510的第一方向(X)被設置，且每個第一線支撐圖案573被設置在彈性電阻器構件550的上表面上的多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個之間，從而支撐第二基板530。
[0118]多個第二線支撐圖案575平行于第一基板510的第二方向(Y)被設置，且每個第二線支撐圖案575被設置在彈性電阻器構件550的上表面上的多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個之間，從而支撐第二基板530。
[0119]多個第一線支撐圖案573與多個第二線支撐圖案575交叉，從而形成網狀配置。
[0120]根據本發明的一種實施方式，可以從支撐構件570省略多個第一線支撐圖案573或多個第二線支撐圖案575。
[0121]因此，根據本發明的一種實施方式的支撐構件570通過邊界圖案571和線支撐圖案573和575支撐第二基板530，使得其可以防止第二基板530下陷，并且此外，防止第二電極532與彈性電阻器構件550物理接觸。
[0122]可替代地，如圖9中所示，多個第一線支撐圖案573中的每一個可以被設置在多個第一電極線組5121至512i中的每一個之間，其中，每個第一電極線組可以通過使至少兩個相鄰的第一電極線成組來形成。同樣，多個第二線支撐圖案575中的每一個可以被設置在多個第二電極線組5321至532 j中的每一個之間，其中，每個第二電極線組可以通過將至少兩個相鄰的第二電極線成組來形成。在該情況下，由每個第一電極線組5121至512i成組的第一電極線(TL)的數量可以與由每個第二電極線組5321至532j成組的第二電極線(RL)的數量相同或不同。
[0123]參照圖8和圖9，多個第一線支撐圖案573中的每一個可以被設置在具有一個或多個第一電極線的每個第一電極線組之間。同樣，多個第二線支撐圖案575中的每一個可以被設置在具有一個或多個第二電極線的每個第二電極線組之間。
[0124]參照圖10，根據本發明的另一實施方式的支撐構件570可以包括邊界圖案571和多個點支撐圖案577。
[0125]邊界圖案571被設置在彈性電阻器構件550的上表面的邊界上，從而支撐第二基板530的邊界。以閉環圖形形成邊界圖案571，從而密封第一基板510和第二基板530之間的空間。
[0126]設置在彈性電阻器構件550的上表面上的多個點支撐圖案577支撐第二基板530，其中，以圓柱或多棱柱的島狀形狀形成每個點支撐圖案577。
[0127]根據本發明的一種實施方式的多個點支撐圖案577中的每一個可以被設置在由第一電極線(TL)的相鄰一個和第二電極線(RL)的相鄰一個圍繞的每個區域中。S卩，多個點支撐圖案577可以按照點圖案被設置在多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個之間限定的第一區域與多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個之間限定的第二區域的每個交叉區域處。
[0128]盡管未示出，根據本發明的另一實施方式的多個點支撐圖案577可以被設置在多個第一電極線組中的每一個之間限定的第一區域與多個第二電極線組中的每一個之間限定的第二區域的每個交叉區域處，其中，每個第一電極線組包括至少兩個相鄰的第一電極線(TL)，且每個第二電極線組包括至少兩個相鄰的第二電極線(RL)。
[0129]根據本發明的另一實施方式的支撐構件570通過島狀形狀的點支撐圖案577支撐第二基板530，使得其可以防止第二基板530下陷，以及此外，防止第二電極532與彈性電阻器構件550物理接觸，并且還最小化顯示裝置的亮度的惡化。
[0130]圖11至圖14是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置中的彈性電阻器構件和支撐構件的各種實例的平面視圖。
[0131]首先，參照涉及圖4的圖11，根據本發明的一種實施方式的彈性電阻器構件550可以包括多個電阻器線圖案，該多個電阻器線圖案分別與多個第一電極線(TLl至TLn)重疊，沿著第一基板510的第二方向(Y)以固定間隔被設置，并且在第一基板510的上表面上以線形狀被制備。多個電阻器線圖案的材料及其形成方法與圖1中所示的彈性電阻器構件150的材料及形成方法相同或類似，從而將省略對多個電阻器線圖案的材料及其形成方法的詳細描述。
[0132]根據本發明的一種實施方式的支撐圖案570可以包括邊界圖案571和多個線支撐圖案573。
[0133]邊界圖案571被設置在第一基板510的上表面的邊界上，從而支撐第二基板530的邊界。邊界圖案571以閉環形狀形成，從而密封第一基板510和第二基板530之間的空間。
[0134]多個線支撐圖案573平行于第一基板510的第一方向(X)被設置，且每個第一線支撐圖案573被設置在第一基板510的上表面上的多個電阻器線圖案中的每一個之間，從而支撐第二基板530。
[0135]彈性電阻器構件550的每個電阻器線圖案可以不與多個第一電極線(TLl至TLn)重疊，而是與多個第二電極線(RLl至RLm)重疊，從而用于彈性電阻器構件550的多個電阻器線圖案可以在第一基板510的上表面上以線形狀形成，同時沿著第一基板510的第一方向(X)以固定間隔被設置。在該情況下，支撐構件570的每個線支撐圖案573被設置在第一基板510的上表面上的每個電阻器線圖案之間，并且平行于第一基板510的第二方向(Y)被設置，從而支撐第二基板530。
[0136]最后，根據本發明的一種實施方式的彈性電阻器構件550的每個電阻器線圖案與第一電極線(TLl至TLn)或第二電極線(RLl至RLm)重疊，并且支撐構件570的每個線支撐圖案573可以被設置在相鄰的兩個電阻器線圖案之間。
[0137]根據本發明的一種實施方式的包括彈性電阻器構件550和支撐構件570的觸摸屏裝置可以通過感測在多個電阻器線圖案的每一個中形成的觸摸傳感器555中的電容或電阻值根據用戶10的觸摸力的變化，以良好的精度和靈敏度計算二維或三維觸摸信息。
[0138]參照圖12，根據本發明的另一實施方式的彈性電阻器構件550可以包括在多個第一電極線(TLl至TLn)與多個第二電極線(RLl至RLm)的每個交叉區域處設置的多個電阻器點圖案，其中，每個電阻器點圖案可以在每個交叉區域中被形成為島狀形成。
[0139]以包括由其中一個第一電極線(TL)和其中一個第二電極線(RL)形成的一個交叉區域的圓柱或多棱柱的島狀形狀制備多個電阻器點圖案中的每一個。
[0140]根據本發明的另一實施方式的支撐構件570可以包括邊界圖案571、多個第一線支撐圖案573和多個第二線支撐圖案575。
[0141]邊界圖案571被設置在第一基板510的上表面的邊界上，從而支撐第二基板530的邊界。邊界圖案571以閉環形狀被形成，從而密封第一基板510和第二基板530之間的空間。
[0142]多個第一線支撐圖案573平行于第一基板510的第一方向(X)被設置，且每個第一線支撐圖案573在第一基板510的上表面上沿著第一基板510的第二方向(Y)被設置在多個電阻器點圖案550中的每一個之間，從而支撐第二基板530。S卩，每個第一線支撐圖案573被設置在多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個之間，同時平行于第一基板510的第一方向(X)。
[0143]多個第二線支撐圖案575平行于第一基板510的第二方向(Y)被設置，且每個第二線支撐圖案575在第一基板510的上表面上沿著第一基板510的第一方向(X)被設置在多個電阻器點圖案中的每一個之間，從而支撐第二基板530。S卩，每個第二線支撐圖案575被設置在多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個之間。
[0144]多個第一線支撐圖案573與多個第二線支撐圖案575交叉，從而形成網狀配置。
[0145]如圖13中所示，根據本發明的另一實施方式的支撐構件570可以包括多個點支撐圖案577，而不是多個第一支撐圖案573和第二線支撐圖案575。
[0146]在第一基板510的上表面上以圓柱或多棱柱的島狀形狀制備多個點支撐圖案577中的每一個，從而支撐第二基板530。多個點支撐圖案577可以在多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個之間限定的第一區域與多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個之間限定的第二區域的每個交叉區域處以點圖案來設置。即，多個點支撐圖案577可以被設置在由相鄰的四個電阻器點圖案550圍繞的每個區域處。
[0147]根據本發明的另一實施方式的包括彈性電阻器構件550和支撐構件570的觸摸屏裝置可以通過感測在島狀形狀的多個電阻器點圖案550的每一個中形成的觸摸傳感器555中的電容或電阻值根據用戶10的觸摸力的變化，以良好的精度和靈敏度計算針對多觸摸的二維或三維觸摸信息。
[0148]參照圖14，根據本發明的另一實施方式的彈性電阻器構件550可以包括多個電阻器點圖案，其中，每個電阻器點圖案可以與具有至少兩個第一電極線(TL)的第一電極線組5121至512i和具有至少兩個第二電極線(RL)的第二電極線組5321至532j的交叉點重疊，并且可以在第一基板510上以島狀形狀被形成。
[0149]以包括由至少兩個第一電極線(TL)和至少兩個第二電極線(RL)形成的至少四個交叉區域的圓柱或多棱柱的島狀形狀制備多個電阻器點圖案中的每一個。
[0150]以與圖12中所示的支撐構件570相同的方式，根據本發明的另一實施方式的支撐構件570可以包括設置在第一基板510的上表面的邊界上的邊界圖案571、多個第一線支撐圖案573和多個第二線支撐圖案575。此時，多個第一線支撐圖案573平行于第一基板510的第一方向(X)被設置，且每個第一線支撐圖案573沿著第一基板510的第二方向(Y)被設置在多個電阻器點圖案550中的每一個之間。同樣，多個第二線支撐圖案575平行于第一基板510的第二方向(Y)被設置，且每個第二線支撐圖案575沿著第一基板510的第一方向(X)被設置在多個電阻器點圖案550中的每一個之間。多個第一線支撐圖案573與多個第二線支撐圖案575交叉，從而形成網狀配置。
[0151]同時，以與圖13中所示的支撐構件570相同的方式，根據本發明的另一實施方式的支撐構件570可以包括多個點支撐圖案577，而非多個第一支撐圖案573和第二線支撐圖案 575。
[0152]在第一基板510的上表面上以圓柱或多棱柱的島狀形狀制備多個點支撐圖案577中的每一個，從而支撐第二基板530。可以在多個第一電極線(TLl至TLn)中的每一個之間限定的第一區域與多個第二電極線(RLl至RLm)中的每一個之間限定的第二區域的每個交叉區域處的點圖案中設置多個點支撐圖案577。S卩，可以在由相鄰的四個電阻器點圖案550圍繞的每個區域處設置多個點支撐圖案577。
[0153]圖15是用于說明根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法的流程圖。圖16是示出在根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法中根據觸摸感測的感測數據的波形圖。
[0154]參照與圖6相關的圖15和圖16，根據本發明的一種實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法通過感測在觸摸板500內的觸摸傳感器中的電容變化來計算二維觸摸信息，并且通過基于在觸摸傳感器中感測的電阻值的變化計算三維觸摸信息來計算針對觸摸板500的用戶觸摸的三維和二維觸摸信息。這將在如下詳細描述。
[0155]首先，通過感測在彼此交叉以及彼此以預定間隔設置且使彈性電阻器構件550介于其間的第一電極512和第二電極532的交叉區域內的觸摸傳感器555中的電容的變化來生成位置感測數據(S100)。S卩，觸摸驅動器600根據二維觸摸感測模式(模式I)向第一電極512提供觸摸驅動脈沖，并且通過第二電極532感測觸摸傳感器550中的電容的變化，從而生成位置感測數據。
[0156]同時，實時監測(RTM)位置感測數據以檢測在根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力使位置感測數據畸變時發生的觸摸力事件，并且根據對觸摸力事件的檢測結果來生成事件檢測信號(SllO)。S卩，觸摸驅動器600檢測在通過根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的導電狀態的第一電極512和第二電極532之間流通的電流使觸摸傳感器555的電容(Cm)畸變時發生的觸摸力事件。如果在位置感測數據中不存在觸摸力事件，那么觸摸驅動器600生成第一邏輯狀態的事件檢測信號。同時，如果在位置感測數據中存在觸摸力事件，那么觸摸驅動器600生成第二邏輯狀態的事件檢測信號。
[0157]在步驟SllO中，如果在位置感測數據中不存在觸摸力事件(S110的“否”)，那么根據第一邏輯狀態的事件檢測信號基于位置感測數據來計算二維觸摸信息(S120)，并且將所計算的二維觸摸信息輸出至主機系統700(S130)。
[0158]同時，在步驟SllO中，如果在位置感測數據中存在觸摸力事件(S110的“是”)，那么通過根據第二邏輯狀態的事件檢測信號感測觸摸傳感器555中的電阻值的變化來生成觸摸感測數據(S140)，基于所感測的力感測數據來計算三維觸摸信息(S150)，以及將所計算的三維觸摸信息輸出至主機系統700 (S160)。即，觸摸驅動器600根據對應于發生觸摸力事件的三維觸摸感測模式(模式2)向第一電極512提供觸摸驅動脈沖，并且通過第二電極532感測觸摸傳感器550中的電阻值的變化，從而生成力感測數據。在該情況下，當觸摸力事件發生時，觸摸驅動器600針對設置在包括觸摸位置的局部區域中的第二電極線532中的至少一個感測觸摸傳感器555中的電阻值的變化。
[0159]對于每個預設的觸摸感測時段，重復執行步驟SlOO至S160，使得可以感測二維或三維觸摸。
[0160]如上所述，根據本發明實施方式的觸摸屏裝置的驅動方法通過感測觸摸傳感器中的電容根據壓力水平不多于基準壓力的用戶觸摸力的變化來計算二維觸摸信息，并且通過感測觸摸傳感器中的電阻值根據壓力水平不小于基準壓力的用戶觸摸力的變化來計算三維觸摸信息，從而計算三維和/或二維觸摸信息。
[0161 ] 此外，前述觸摸屏裝置可以被用作用于便攜式電子裝置(例如，電子筆記本、電子書、PMP (便攜式多媒體播放器)、導航、UMPC (超移動PC)、移動電話、智能電話、智能手表、平板PC (平板個人電腦)、手表電話和便攜式通信終端)的用戶接口。因此，可以提供具有三維觸摸信息的用戶接口的便攜式電子裝置。
[0162]圖17示出了根據本發明的一種實施方式的便攜式電子裝置。
[0163]參照圖17，根據本發明的一種實施方式的便攜式電子裝置可以包括外殼710、顯示模塊720和觸摸屏裝置730。
[0164]外殼710被設置為其中包括空間，使得該外殼710形成便攜式電子裝置的最外側部和后側。
[0165]顯示模塊720被接納在外殼710的空間中，其中，顯示模塊720被設置在觸摸屏裝置730之下。在該情況下，從主機系統(未示出)提供的圖像被顯示在顯示模塊720上。例如，顯示模塊720可以包括平板顯示板(未示出)和板驅動器(未示出)。該平顯示板可以是液晶顯示板、場發射顯示板、等離子體顯示板、電致發光顯示板或有機發光顯示板。該板驅動器在該平顯示板上顯示從主機系統(未示出)提供的數字圖像數據。
[0166]觸摸屏裝置730被設置在顯示模塊720的顯示屏上，其中，觸摸屏裝置730感測由用戶、導電物體或非導電物體的觸摸。觸摸屏裝置730的結構與在圖1至圖14中所示的觸摸屏裝置的結構相同或類似。同樣，觸摸屏裝置730根據圖15和圖16中所示的觸摸感測方法來生成針對用戶觸摸的二維和三維觸摸信息，并且向主機系統提供所生成的二維和三維觸摸信息。
[0167]根據本發明的一種實施方式的便攜式電子裝置還包括附接至觸摸屏裝置730的上表面的覆蓋窗740。該覆蓋窗740使用諸如OCA(光學透明膠)的透明粘合劑(未示出)被附接至觸摸屏裝置中的觸摸板的前表面。該覆蓋窗740覆蓋觸摸屏裝置的前表面，并且此外，保護便攜式電子裝置的前表面。
[0168]根據本發明的實施方式，可以通過感測觸摸傳感器中的電容和電阻值根據觸摸力的變化來提供針對用戶觸摸的三維和/或二維觸摸信息，并且建立諸如需要三維觸摸信息的應用的用戶接口環境。
[0169]同樣，可以通過感測觸摸傳感器中的電阻值根據觸摸力的變化來提供針對導電或非導電物體的三維觸摸信息。
[0170]此外，可以通過實現對局部區域的觸摸感測(即，局部感測)來減少用于感測觸摸力的時間，并且此外，確保對用戶觸摸的快速響應，以及通過簡單和有效的感測驅動來感測觸摸力。
[0171]對于本領域技術人員而言，顯而易見的將是，在不背離本發明的精神或范圍的情況下，可以在本發明中進行各種修改和變更。因此，其旨在本發明涵蓋對該發明的修改和變更，只要它們來自于所附權利要求及其等同物的范圍內。
[0172]本申請要求于2015年3月23日提交的韓國專利申請第10-2015-0040017號的權益，如在本文中全文陳述一般將其結合于此供參考。
【主權項】
1.一種觸摸屏裝置，該觸摸屏裝置包括: 第一基板和第二基板； 在所述第一基板上的多個第一電極線和多個第二電極線，所述多個第一電極線和多個第二電極線彼此交叉以限定多個觸摸傳感器，每個觸摸傳感器包括第一電極和第二電極以及彈性電阻器，且在所述第二電極與所述彈性電阻器之間具有間隙空間；以及 觸摸驅動器，電連接至所述多個第一電極線和所述多個第二電極線中的至少一個，并且根據被施加于所述觸摸屏裝置的力的量來確定二維或三維觸摸信息。2.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，基于針對接收所述力的所述多個觸摸傳感器中的至少一個的電容的變化來確定所述二維觸摸信息。3.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，基于針對接收所述力的所述多個觸摸傳感器中的至少一個的電阻的變化來確定所述三維觸摸信息。4.根據權利要求3所述的觸摸屏裝置，其中，當針對接收所述力的所述多個觸摸傳感器中的所述至少一個存在由所述第二電極與所述彈性電阻器之間的接觸引起的電容畸變時，確定所述三維觸摸信息。5.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，所述觸摸屏裝置還包括在所述第二基板上的覆蓋玻璃和在所述第一基板上的顯示板。6.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，所述第一電極與所述第二電極之間的所述彈性電阻器的電阻值隨著所述力的量增加而減小。7.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，所述彈性電阻器包括壓力敏感材料和壓電敏感材料中的一種。8.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，所述觸摸屏裝置還包括在所述第二基板上用于保持所述間隙空間的支撐件， 其中，所述支撐件具有等于或小于0.3MPa的楊氏模量，并且其中，所述支撐件具有等于或大于10gf/英寸的粘度和等于或大于80%的透明度。9.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，所述間隙空間的高度處于ΙΟμπι至150 μ m的范圍，并且其中，當將30至300gf/英寸范圍的壓力施加于所述觸摸屏裝置時，所述第二電極接觸所述彈性電阻器的表面。10.根據權利要求1所述的觸摸屏裝置，其中，所述多個第一電極線與所述觸摸驅動器電連接并且被提供有觸摸驅動脈沖。11.根據權利要求10所述的觸摸屏裝置，其中，所述觸摸驅動器包括觸摸控制單元、第一感測單元和第二感測單元。12.根據權利要求11所述的觸摸屏裝置，其中，所述觸摸驅動器還具有包括多個去多路復用器的選擇單元，每個去多路復用器具有與所述第一感測單元連接的第一輸出通道、與所述第二感測單元連接的第二輸出通道以及以一對一方式與所述多個第二電極線連接的一個輸入通道。13.根據權利要求11所述的觸摸屏裝置，其中，所述第一感測單元通過所述多個第二電極線基于針對每個觸摸傳感器的電容變化生成第一感測數據。14.根據權利要求13所述的觸摸屏裝置，其中，所述觸摸驅動器基于所述第一感測數據生成第一邏輯或第二邏輯的事件檢測信號。15.根據權利要求14所述的觸摸屏裝置，其中，當所述第一感測數據指示由每個觸摸傳感器的所述第二電極與所述彈性電阻器之間的接觸引起的電容畸變時，生成所述第二邏輯的所述事件檢測信號。16.根據權利要求15所述的觸摸屏裝置，其中，當生成所述第二邏輯的所述事件檢測信號時，所述第二感測單元通過所述多個第二電極線基于針對所述多個觸摸傳感器中的至少一個的電阻變化來生成第二感測數據。17.根據權利要求5所述的觸摸屏裝置，其中，所述支撐件包括多個邊界圖案或多個點支撐圖案。18.—種驅動具有多個觸摸傳感器的觸摸屏裝置的方法，每個觸摸傳感器包括第一電極和第二電極以及彈性電阻器，且在所述第二電極與所述彈性電阻器之間具有間隙空間，所述方法包括: 向所述第一電極提供觸摸驅動信號； 通過所述第二電極感測每個觸摸傳感器的電容變化； 基于感測所述電容變化的結果來檢測觸摸力事件；以及 基于檢測所述觸摸力事件的結果來感測所述多個觸摸傳感器中的至少一個的電阻變化。19.根據權利要求18所述的方法，該方法還包括基于感測所述電阻變化的結果來確定被施加于所述觸摸屏裝置的觸摸力的水平。20.根據權利要求18所述的方法，其中，檢測所述觸摸力事件的步驟基于確定是否存在由每個觸摸傳感器的所述第二電極與所述彈性電阻器之間的接觸引起的電容畸變。
【文檔編號】G06F3/044GK105988653SQ201510519969
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年8月21日
【發明人】黃琮喜, 趙盛庸
【申請人】樂金顯示有限公司