具有力传感器结构的显示装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2015年12月30日提交的韩国专利申请no.10-2015-0190100的优先权，为了所有目的通过参考将该专利申请结合在此，如同在此完全阐述一样。

本发明的实施方式涉及一种具有力传感器结构的显示装置。

背景技术：

随着信息社会的发展，对于显示图像的显示装置的需求以各种形式增加，并且已采用了各种显示装置，比如液晶显示装置、等离子体显示装置、以及有机发光集成(in-cell)触摸型显示器。

此外，在显示装置之中，诸如智能电话和平板之类的移动装置、以及诸如智能电视之类的中大尺寸装置根据用户便利性和装置特性而处理触摸型输入。

能够处理触摸输入的这种显示装置已发展为提供更多不同的功能，并且用户需求也已更加多种多样。

然而，目前采用的触摸输入处理对应于仅感测用户的触摸位置(触摸坐标)以及对在感测的触摸位置处的相关输入进行处理的方案。因此，在需要以各种形式提供大量的各种功能并且要求满足各种用户需求的当前形势下存在限制。

技术实现要素：

为了以各种形式提供各种功能，本发明实施方式的目的是提供一种具有力传感器结构的显示装置，当发生用户触摸时，其不仅感测触摸坐标，而且还感测用户按压屏幕的触摸力。

本发明实施方式的另一个目的是提供一种能够利用基准结构(referencestructure)的具有力传感器结构的显示装置。

本发明的实施方式可提供一种具有力传感器结构的显示装置，包括：内置于显示面板中的多个第一电极；设置在所述显示面板的外部的至少一个第二电极；触摸电路，所述触摸电路通过在每个触摸驱动时段期间向所述多个第一电极依次施加第一电极驱动信号并且向所述第二电极施加第二电极驱动信号，感测触摸力；电连接至所述显示面板的第一柔性印刷电路；电连接至所述第一柔性印刷电路的第二柔性印刷电路；和用于将所述第二柔性印刷电路和所述第二电极电连接的连接媒介，其中所述第一电极驱动信号可通过所述第一柔性印刷电路依次施加至内置于所述显示面板中的多个第一电极，并且所述第二电极驱动信号可通过所述第一柔性印刷电路、所述第二柔性印刷电路和所述连接媒介施加至设置在所述显示面板的外部的第二电极。

具有力传感器结构的这种显示装置可包括信号提供单元，所述信号提供单元将所述第一电极驱动信号输出至所述第一柔性印刷电路或者将所述第一电极驱动信号和所述第二电极驱动信号输出至所述第一柔性印刷电路。

当这种信号提供单元仅将所述第一电极驱动信号输出至所述第一柔性印刷电路时，具有力传感器结构的显示装置可进一步包括电平移位器，所述电平移位器设置在所述第一柔性印刷电路中并且转换所述第一电极驱动信号的幅度，以输出第二电极驱动信号。

具有力传感器结构的显示装置可进一步包括设置在所述显示面板下方的背光单元。

在这种情形中，所述第二柔性印刷电路可以是用于将所述背光单元和所述第一柔性印刷电路电连接的发光二极管(led)柔性印刷电路。

具有力传感器结构的显示装置的背光单元具有插入其中或贴附至其后表面的第二电极。

就是说，具有力传感器结构的显示装置的背光单元可以是集成有力传感器结构的背光单元。

为了以各种形式提供各种功能，如上所述的本发明的实施方式可提供一种具有力传感器结构的显示装置，当发生用户触摸时，其不仅感测触摸坐标，而且还感测用户按压屏幕的触摸力。

此外，本发明的实施方式可提供一种能够利用基准结构的具有力传感器结构的显示装置。

附图说明

本发明的上述和其他的目的、特征和优点将从下面结合附图的详细描述变得更加显而易见，其中：

图1示意性图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的触摸系统。

图2图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的驱动时段。

图3图解了根据本发明实施方式的触摸系统的结构。

图4图解了根据本发明实施方式的触摸驱动方法。

图5是在根据本发明实施方式的触摸系统中，用于驱动第一电极的第一电极驱动信号和用于驱动第二电极的第二电极驱动信号的示例图。

图6是在根据本发明实施方式的触摸系统中，用于驱动第一电极的第一电极驱动信号和用于驱动第二电极的第二电极驱动信号的另一示例图。

图7是根据本发明实施方式的触摸电路的示例图。

图8图解了在根据本发明实施方式的触摸系统中，基于软触摸的接收信号强度和基于力触摸的接收信号强度。

图9a和9b图解了在根据本发明实施方式的触摸系统中，基于软触摸和力触摸的接收信号强度分布。

图10简要地图解了根据本发明实施方式的触摸系统。

图11图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置。

图12是根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的剖面图。

图13图解了在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中产生力触摸，使得间隙的尺寸发生变化的情况。

图14和图15图解了在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，用于施加驱动信号的电路。

图16是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，驱动信号施加电路的实现方案的示例图。

图17是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中的驱动信号施加电路中，通过配线实现第二柔性印刷电路与第二电极之间的连接媒介的示例图。

图18是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中的驱动信号施加电路中，通过导电带实现第二柔性印刷电路与第二电极之间的连接媒介的示例图。

图19和图20是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，部分地集成有力传感器结构的背光单元的示例图。

具体实施方式

下文中，将参照示例性附图详细描述本发明的一些实施方式。在通过参考标记表示附图的要素时，尽管显示在不同的附图中，但将通过相同的参考标记表示相同的要素。此外，在本发明下面的描述中，当对本文涉及的已知功能和构造的详细描述会使本发明的主题不清楚时，将省略此详细描述。

此外，当描述本发明的部件时可能在此使用诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”、“(b)”等之类的术语。这些术语的每一个不用于限定相应部件的本质、等级或次序，而是仅用于将该相应部件与其他部件区分开。在描述某一结构元件与另一结构元件“连接”、“耦接”或“结合”的情况下，应当解释为其他结构元件可与这些结构元件“连接”、“耦接”或“结合”以及某一结构元件与该另一结构元件直接连接或直接接触。

图1示意性图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的触摸系统100。

参照图1，根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置包括用于感测诸如手指和笔之类的指示物所产生的触摸的触摸系统100。

根据本发明实施方式的触摸系统100不仅可感测是否产生触摸以及触摸坐标，而且还可感测与触摸时施加的力(压力)对应的触摸力。

本申请中提到的触摸是指用户利用指示物触摸显示面板110的行为，触摸力是指当用户触摸显示面板时按压显示面板110的力(压力)。此外，触摸坐标是指用户触摸显示面板110的点(spot)的位置。

此外，本申请中提到的力触摸是指具有按压显示面板110的力(压力)或者具有超过某一级别的力的触摸，本申请中提到的软触摸是指不具有按压显示面板110的力(压力)或者具有某一级别或更小的力的触摸。

此外，为了感测触摸坐标，指示物应当是包含导电材料或由导电材料形成的指示物，比如手指和笔。然而，除了由导电材料形成的指示物之外，用于感测触摸力的指示物可以是由非导电材料形成的指示物，用于感测触摸力的指示物可以是能够施加力的任何东西。

因此，根据本发明实施方式的触摸系统100可包括：需要用来获知是否产生触摸并获得触摸的坐标的多个第一电极e1；用于感测触摸的触摸力的第二电极e2；和触摸电路120，触摸电路120用于驱动第二电极e2和多个第一电极e1，由此感测是否产生触摸以及触摸的坐标，并且感测触摸的触摸力。

多个第一电极e1可布置在与显示面板110分离的触摸屏面板中或者可内置于显示面板110中，多个第一电极e1对应于需要用来获知是否产生触摸并获得触摸的坐标的触摸传感器。

因而，当多个第一电极e1内置于显示面板110中时，显示面板110可称为内置有充当触摸传感器的多个第一电极e1的“内置有触摸屏的显示面板”。

内置于这种显示面板110中的触摸屏可以是集成型(in-celltype)或附加型(on-celltype)的触摸屏面板。

同时，第二电极e2可设置在显示面板110的外部(例如，显示面板110的下方、上方、一侧上等)，第二电极e2需要用来感测与在触摸时施加的力(压力)对应的触摸力。

同时，在根据本发明实施方式的触摸系统100中，可在同一驱动处理(即，触摸驱动)中进行用于感测是否产生触摸以及触摸坐标的多个第一电极e1的驱动、以及用于感测触摸的触摸力的第二电极e2的驱动。

换句话说，在一个触摸驱动时段(touchdrivingsection)期间，根据本发明实施方式的触摸系统100的触摸电路120可给多个第一电极e1依次施加第一电极驱动信号ds1，并且可给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2。就是说，在一个触摸驱动时段期间，第二电极e2和多个第一电极e1均被驱动。

因此，在根据本发明实施方式的触摸系统100中，内置于显示面板110中的多个第一电极e1和设置在显示面板110外部的第二电极e2二者可被称为“力传感器”。此外，内置于显示面板110中的多个第一电极e1可被称为“触摸传感器”或“触摸电极”。

如上所述，根据本发明实施方式的触摸系统100可在同一触摸驱动处理(即，触摸驱动时段)中进行第一电极驱动和第二电极驱动，因而与通过不同的驱动处理(不同的触摸驱动时段)分开进行第一电极驱动和第二电极驱动相比，可在更短时间内执行是否产生触摸和触摸坐标的感测以及触摸力的感测。

同时，在根据本发明实施方式的触摸系统100中，在产生第二电极驱动信号ds2时，触摸电路120可基于第一电极驱动信号ds1产生第二电极驱动信号ds2。

因此，第二电极驱动信号ds2是对应于第一电极驱动信号ds1的信号。

例如，第二电极驱动信号ds2具有与第一电极驱动信号ds1相同的相位。之后将描述第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2的信号特点。

为了产生第二电极驱动信号ds2，触摸电路120可包括各种电路。例如，触摸电路120可包括电平移位器，并且根据情况可包括移相器。

在产生第一电极驱动信号ds1之后，这种电平移位器或移相器可用于通过转换所产生的第一电极驱动信号ds1的电平或反转其相位的处理来容易且有效地产生第二电极驱动信号ds2，而不用单独地重新产生第二电极驱动信号ds2。

执行第一电极驱动和第二电极驱动二者的触摸驱动时段可与用于图像显示的显示驱动时段一起进行，或者触摸驱动时段可被时分为多个触摸驱动时段片段(fragment)，分割后的片段在每一显示驱动时段之间进行。

下文中，将参照图2描述在时分的显示驱动时段和触摸驱动时段中分别进行显示驱动和触摸驱动的情形。

图2图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的驱动时段。

参照图2，根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置例如可将一个帧时段(framesection)时分为显示驱动时段和触摸驱动时段。

在触摸驱动时段期间，可同时执行第一电极驱动和第二电极驱动。

因此，在触摸驱动时段期间，可依次给多个第一电极e1施加第一电极驱动信号ds1，并且与此同时可给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2。

同时，内置于显示面板110中的多个第一电极e1可以是用于触摸感测的专用电极，或者可以是显示驱动所需的显示驱动电极。

例如，内置于显示面板110中的多个第一电极e1可以是在显示驱动时段中被施加公共电压(vcom)的公共电压电极。

就是说，多个第一电极e1在显示驱动期间可全部接收作为作为显示驱动电压而施加的公共电压，并且在触摸驱动期间可依次接收施加的第一电极驱动信号ds1。

如上所述，因为多个第一电极e1是还能够用作显示驱动电极的公共模式电极，所以不需要在显示面板110上分开形成为了两种目的的不同电极。因此，面板设计可变得更容易并且可简化面板结构。

下文中，将更详细地描述通过根据本发明实施方式的触摸系统100感测触摸坐标和触摸力的结构以及触摸驱动方法。

图3示意性图解了根据本发明实施方式的触摸系统100的结构。

参照图3，为了感测触摸的触摸力(按压力)，根据本发明实施方式的触摸系统100不像常规的压力感测方案一样单独利用用于感测压力的专用压力传感器，而是通过使用设置在显示面板110外部的用于感测触摸力的第二电极e2和内置于显示面板110中的用于计算触摸坐标的多个第一电极e1以电容方案感测触摸力。

就是说，通过驱动第二电极e2和多个第一电极e1可感测触摸力。在这点上，用于感测触摸力的力传感器可包括第二电极e2和多个第一电极e1。

参照图3，在触摸驱动时段期间，当给第一电极e1中的任意一个施加第一电极驱动信号ds1并且与此同时给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2时，在诸如手指之类的指示物与第一电极e1之间形成第一电容c1，并且在第一电极e1与第二电极e2之间形成第二电容c2。

触摸电路120例如可基于第一电容c1和第二电容c2的变化来计算触摸坐标并感测触摸力。

参照图3，为了在第一电极e1与第二电极e2之间形成第二电容c2，应当在第一电极e1与第二电极e2之间存在间隙g。

在此，间隙g可以是第一电极e1与第二电极e2之间的距离、直接位于第二电极e2上方的结构与第二电极e2之间的距离、或产生触摸的屏幕与第二电极e2之间的距离。

为了感测触摸力，第一电极e1与第二电极e2之间存在的间隙g的尺寸应当根据显示面板110的上部上产生的触摸的触摸力而变化。

间隙g的尺寸变化可按每个位置而不同。第二电极e2的中心位置与多个第一电极e1之间的用于感测触摸力的间隙的尺寸变化可大于第二电极e2的边缘与多个第一电极e1之间的用于感测触摸力的间隙的尺寸变化。

这是由于用于感测触摸力的结构特征导致且当第二电极e2的边缘部分结合或耦接至外围结构时发生的。

当根据触摸力发生间隙g的尺寸(位移)的变化时，第一电极e1与第二电极e2之间的第二电容c2发生变化，可基于第二电容c2的变化的量感测触摸力。

根据上面的描述，可通过与用于其它种类的感测的触摸位置感测(触摸坐标感测)的感测方法相同的电容方法执行触摸力感测。因此，可有效执行两种感测(触摸位置感测、触摸力感测)。

上述的间隙g可存在于多个第一电极e1与第二电极e2之间的各个位置处，例如间隙g可以是空气间隙或电介质间隙。

当多个第一电极e1与第二电极e2之间存在的间隙g的类型变化时，应当形成这样的结构：其间存在与这种类型对应的间隙g。这将在之后更详细描述。

图4图解了根据本发明实施方式的触摸驱动方法。

当示意性显示图3的触摸系统100的结构时，其可如图4中所示。

参照图4，在触摸驱动时段期间，当给第一电极e1之一施加第一电极驱动信号ds1并且与此同时给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2时，在诸如手指之类的指示物与第一电极e1之间形成第一电容c1，并且在第一电极e1与第二电极e2之间形成第二电容c2。

在触摸驱动期间，充入在指示物与第一电极e1之间的电容器中的电荷量q1可由第一电极驱动信号ds1的电压v1和第一电容c1确定。

此外，充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2可由第二电容c2、第一电极驱动信号ds1的电压v1和第二电极驱动信号ds2的电压v2确定。

就是说，在触摸驱动期间，充入在指示物与第一电极e1之间的电容器中的电荷量q1和充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2可由下面的等式1表示。

[等式1]

ql＝c1×v1

q2＝c2×(v1-v2)

在下面的描述中，将描述在上述的触摸驱动(第一电极驱动和第二电极驱动)时使用的两种信号，即第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2的信号特点。

图5是在根据本发明实施方式的触摸系统100中，用于驱动第一电极的第一电极驱动信号ds1和用于驱动第二电极的第二电极驱动信号ds2的示例图，图6是在根据本发明实施方式的触摸系统中，用于驱动第一电极的第一电极驱动信号ds1和用于驱动第二电极的第二电极驱动信号ds2的另一示例图。

如图5中所示，第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1可具有相同的相位。

在这种情形中，可以说第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是正相(同相)关系。

如上所述，当使用具有相同相位的第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1时，有效的触摸驱动(第二电极驱动和第一电极驱动)和有效的感测(触摸力感测和触摸坐标感测)是可能的。此外，可很容易产生作为触摸驱动所需的两种信号的第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1。

同时，参照图5，第二电极驱动信号ds2可具有比第一电极驱动信号ds1大的信号强度。就是说，第二电极驱动信号ds2的电压v2可高于第一电极驱动信号ds1的电压v1。

如上所述，当第二电极驱动信号ds2的电压v2高于第一电极驱动信号ds1的电压v1时，充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2具有负值。

在这点上，从第一电极e1接收的信号是与电荷量(q1+q2)，即充入在指示物与第一电极e1之间的电容器中的电荷量q1和充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2之和对应的信号。在这点上，因为充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2具有负值，所以(q1+q2)变为小于q1，使得从第一电极e1接收的信号减小。

因此，在第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是正相关系的情形中，当第二电极驱动信号ds2的电压v2高于第一电极驱动信号ds1的电压v1时，从第一电极e1接收的信号的信号强度相对于基准线来说由负值表示，使得不具有按压力或具有某一级别或更小的力的软触摸可与具有按压力或具有超过某一级别的力的力触摸精确区分开。

如图6中所示，第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1可具有180度相位差。

在这种情形中，第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是反相关系。

如上所述，当使用反相关系的第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1时，第一电极驱动信号ds1的电压v1与第二电极驱动信号ds2的电压v2之间的电压差变为正值。当实现适合于这种情形的感测方法时，使用反相关系的第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1可以是有效的。

下文中，将作为示例描述上述触摸驱动以及用于通过触摸驱动来感测触摸坐标和触摸力的触摸电路120的内部电路构造。

图7是根据本发明实施方式的触摸电路120的示例图。

如图7中所示，触摸电路120可包括：第一电极驱动信号提供单元710，第一电极驱动信号提供单元710用于通过两个开关sw1和sw10的开关控制来提供具有高电平的v1电压和低电平的v0电压的调制信号型第一电极驱动信号ds1；第二电极驱动信号提供单元720，第二电极驱动信号提供单元720用于通过两个开关sw2和sw20的开关控制来提供具有高电平的v2电压和低电平的v0电压的调制信号型第二电极驱动信号ds2；相对于输入来输出积分值的积分器730，积分器730包括运算放大器(op-amp)、电容器c和电阻器r；用于将来自积分器730的输出值转换为数字值的模拟-数字转换器adc；以及处理器740，处理器740用于基于从模拟-数字转换器adc输出的数字值执行触摸坐标计算和触摸力识别。

在此，模拟-数字转换器adc和处理器740中的至少一个可以在触摸电路120的外部。

图7中所示的触摸电路120的电路构造仅仅是为了便于描述的示例，其可以以各种形式实现。

参照图7，在触摸驱动期间，触摸电路120可给多个第一电极e1依次施加第一电极驱动信号ds1，可给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2，并且可基于从多个第一电极e1的每一个接收的信号(积分器730的输入)，根据多个第一电极e1与第二电极e2之间的间隙g的尺寸变化感测充电量(或电压)，从而识别触摸的触摸力。

参照图7，当指示物由非导电材料制成时，触摸电路120可基于从多个第一电极e1的每一个接收的信号仅感测触摸力。然而，当指示物由导电材料制成时，触摸电路120可基于从多个第一电极e1的每一个接收的信号(积分器730的输入)进一步计算触摸的坐标。

参照图7，从多个第一电极e1的每一个接收的信号(积分器730的输入)对应于充入在指示物与第一电极e1之间的电容器中的电荷量q1和充入在第一电极e1与第二电极e2之间的电容器中的电荷量q2加和的总电荷量(q1+q2)。

总电荷量(q1+q2)被充入在积分器730中的电容器c中并且作为感测电压值(vsen)从积分器730输出。

因此，模拟-数字转换器adc将感测电压值(vsen)转换为数字值。

处理器740可基于从模拟-数字转换器adc输出的数字值计算触摸坐标并识别触摸力。

根据上面的描述，可基于通过触摸驱动获得的信号同时执行触摸坐标计算和力触摸识别。因此，可快速且有效地执行两种类型的感测(触摸感测和触摸力感测)。

同时，当识别到产生触摸力时，可执行与触摸力对应的预定应用或功能。

同时，触摸电路120可根据多个第一电极e1与第二电极e2之间的间隙g的尺寸变化感测充电量(或电压)，以根据感测的充电量(或电压)的大小确定触摸力的大小。

根据上面的描述，不仅可估测与在触摸时施加的力对应的触摸力的存在，而且还可估测表示施加了多大力的触摸力的大小。

在这点上，当触摸力的大小被估测时，可与估测的触摸力的大小对应地区分执行预定应用或功能。

下文中，根据本发明实施方式的触摸系统100执行触摸驱动，使得能够彼此区分软触摸和力触摸，由此解释在软触摸和力触摸时区分产生的接收信号的特点。

图8图解了在根据本发明实施方式的触摸系统100中，基于软触摸的接收信号强度和基于力触摸的接收信号强度。

参照图8，通过从模拟-数字转换器adc输出的数字值确定第一电极e1中接收的信号的强度。

参照图8和9a，在产生不具有按压力或具有某一级别或更小的力的软触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值相对于在不存在触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值(基准线)来说具有正(+)方向上的值。

如图9a中所示，在产生软触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值的大小(信号强度)的峰值发生在与相应第一电极e1的位置对应的区域中。

参照图8，当第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是正相关系时，在产生具有按压力或超过某一级别的力的力触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值相对于在不存在触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值(基准线)来说具有负(-)方向上的值。

图9a图解了在与x-y轴平面对应的屏幕上产生软触摸时接收信号的信号强度分布，图9b图解了在与x-y轴平面对应的屏幕上产生力触摸时接收信号的信号强度分布。

如图9a中所示，当产生软触摸时，从模拟-数字转换器adc输出的数字值的大小(信号强度)具有其中相对于基准线来说信号强度在z轴的正(+)方向上整体增加的分布。

此外，如图9a中所示，在产生软触摸时的信号强度分布显示出，较大的信号强度可集中分布在整个屏幕区域中的产生软触摸的点处。

如图9b中所示，当假设第二电极e2是位于显示面板110外部的整块板形式时，在产生力触摸时，从模拟-数字转换器adc输出的数字值的大小(信号强度)具有其中相对于基准线来说信号强在z轴的负(-)方向上整体增加的分布。

此外，如图9b中所示，在产生力触摸时，信号强度具有其中信号强度在负(-)方向上在屏幕的中心点中最大并且从屏幕的外边缘起向着屏幕的中心点逐渐增加的分布。

同时，力触摸越强，多个第一电极e1与第二电极e2之间的间隙g的尺寸变化越大。因此，相对于在根本不存在触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值(基准线)来说，从模拟-数字转换器adc输出的数字值在z轴的负(-)方向上具有越来越大的值。就是说，随着力触摸的强度增加，信号的强度增加。

返回参照上述的方向性，在触摸是软触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号和在触摸是力触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号相对于在不存在触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号来说可以是相反方向上的信号。

就是说，在触摸是软触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号具有比在不存在触摸时获得的基准线信号大的信号强度，在触摸是力触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号具有比基准线信号小的信号强度。

当第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是正相关系时，在触摸是力触摸时感测到的充电量(q1+q2，q2≠0)或与之对应的电压可小于在触摸是软触摸时感测到的充电量(q1+q2＝q1，q2＝0)或与之对应的电压。在此，q1和q2可以是充入电荷的量或者充入电荷量的变化量。

此外，当第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是正相关系时，在触摸是力触摸时感测到的电压或充电量可小于在不存在触摸时感测到的基准电压或基准电荷量。

如上所述，相对于在不存在触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号来说，在触摸是软触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号是正(+)方向(或负(-)方向)上的信号。在触摸是力触摸时从多个第一电极e1的每一个接收的信号是负(-)方向(或正(+)方向)上的信号。在触摸是力触摸时感测到的充电量(q1+q2)或与之对应的电压小于在触摸是软触摸时感测到的充电量q1或与之对应的电压(q1+q2<q1)。因此，能够精确区分出不具有按压力或具有某一级别或更小的力的软触摸和具有按压力或具有超过某一级别的力的力触摸。

参照图8，当第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是反相关系时，在产生具有按压力或具有超过某一级别的力的力触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值相对于在根本不存在触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值(基准线)来说具有正(+)方向上的值，并且具有比在产生不具有按压力或具有某一级别或更小的力的软触摸时从模拟-数字转换器adc输出的数字值大的值。

当第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1是反相关系时，在触摸是力触摸时感测到的充电量(q1+q2，q2>0)或电压可大于在触摸是软触摸时感测到的充电量(q1+q2，q2＝0)或电压。

通过使用上述关系，在使用反相关系的第二电极驱动信号ds2和第一电极驱动信号ds1执行的触摸驱动(第二电极驱动和第一电极驱动)期间，可彼此有效区分出软触摸和力触摸。

同时，根据本发明实施方式的触摸系统100具有用于感测触摸力的独特结构。下文中，将作为示例描述用于感测触摸力的结构。

图10简要地图解了根据本发明实施方式的触摸系统100。

参照图10，根据本发明实施方式的触摸系统100包括布置在显示面板110上的多个第一电极e1和设置在显示面板110外部的第二电极e2。

为了感测触摸力，应当在第二电极e2与多个第一电极e1之间布置尺寸能够根据力触摸而变化的间隙g。

因此，根据本发明实施方式的触摸系统100可在第二电极e2与多个第一电极e1之间设置间隙g并且可包括允许间隙g的尺寸根据触摸力而变化的间隙结构单元1000。

通过间隙结构单元1000，可实现用于触摸力的感测。

图11图解了根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置。

参照图11，在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，显示面板110可包括其上设置有薄膜晶体管(tft)等的第一基板1110和其上设置有滤色器(cf)等的第二基板1120。

驱动芯片1130可安装、结合或连接至第一基板1110的边缘部分(非有有源区域)。

在此，驱动芯片1130可以是数据驱动芯片或实现触摸电路120的芯片，并且根据情况，驱动芯片1130可以是包括触摸电路120、数据驱动电路等的显示驱动芯片。

参照图11，下部结构1100可设置在显示面板110下方。

间隙结构单元1000可设置在下部结构1100下方或设置在下部结构1100内部。

第二电极e2可设置在间隙结构单元1000下方或包括在间隙结构单元1000内部。

因此，第二电极e2可设置在显示面板110的下部结构1100下方或设置在下部结构1100内部。

如上所述，通过不同地设计第二电极e2的位置或间隙结构单元1000的位置，触摸系统可实现为适合于显示面板110和显示装置的设计结构。

下文中，将描述能够应用在液晶显示装置中的各种间隙结构单元1000。为便于解释，根据实施方式的具有力传感器结构的显示装置例如是液晶显示装置。因而，首先将简要描述液晶显示装置中包括的第一电极e1和第二电极e2的位置。

图12是根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置的触摸系统100的剖面图。

图12图解了在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置是液晶显示装置的情形中，多个第一电极e1、第二电极e2和下部结构1100的位置。

参照图12，显示面板110包括第一偏振器1210、第一基板1110、多个第一电极e1、第二基板1120、第二偏振器1220等。

接合层1230和上部盖1240设置在显示面板110上。

下部结构1100设置在显示面板110下方。

下部结构1100可以是已存在于显示装置中的结构或者可以是单独为第二电极e2设置的结构。

例如，下部结构1100可以是例如液晶显示装置的背光单元、后盖等。此外，可以是不干扰第一电极e1产生的电场，使得能够在第一电极e1与第二电极e2之间形成电容器的任何结构。

如上所述，可通过在对应于背光单元的下部结构1100下方或内部设置第二电极e2实现适合于液晶显示装置的触摸系统100。

同时，在液晶显示装置的情形中，为了在第一电极e1与第二电极e2之间形成第二电容c2，不应当在第一电极e1与第二电极e2之间存在诸如银(ag)之类的材料的层、反射板和透明电极层。

图13图解了在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中产生力触摸，使得间隙g的尺寸发生变化的情况。

参照图13，当产生力触摸时，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力，使得下部结构1100等稍微向下弯曲。

因此，下部结构1100与第二电极e2之间的间隙g的尺寸可发生变化。

就是说，在产生力触摸之前的间隙g是g1，在产生力触摸之后的间隙g是g2，g2小于g1。

因此，因为力触摸之前和之后间隙g从g1减小至g2，所以第二电容c2发生变化，可识别到力触摸。

间隙的尺寸应当根据触摸力而变化，以便如上所述感测触摸力，将描述用于改变间隙的尺寸的间隙结构单元1000的几个示例。

例如，间隙结构单元1000可包括：由基板或膜制成的基底板；间隔体弹性图案，间隔体弹性图案设置在位于基底板上的第二电极e2的上表面的边缘与下部结构1100的后表面的边缘之间；等等。

根据触摸力，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力。

因此，在下部结构1100向下弯曲的同时基底板之间的间隙g可发生变化。

又例如，间隙结构单元1000可包括：由基板或膜制成的基底板；弹性片，弹性片设置在位于基底板上的第二电极e2的上表面与下部结构1100的后表面之间；等等。

根据触摸力，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力。

因此，在下部结构1100弯曲的同时基底板之间的间隙g可发生变化。

再例如，间隙结构单元1000可包括：设置在下部结构1100的后表面上的上部膜；与上部膜相对的下部膜；接合至上部膜的后表面的边缘和下部膜的上表面的边缘的接合剂；以及设置在第二电极e2的上表面上的间隔体。

第二电极e2可设置在通过分离上部膜的后表面的非边缘部分和下部膜的上表面的非边缘部分而形成的内部空间中。

根据触摸力，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力。

因此，第二电极e2的上表面与上部膜的后表面之间的间隙g的尺寸可发生变化。

又例如，间隙结构单元1000可包括：设置在第二电极e2的上表面与下部结构1100的后表面之间的弹性膜；等等。

根据触摸力，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力。

因此，由于弹性膜的厚度变化，第二电极e2的上表面与下部结构1100的后表面之间的间隙g的尺寸可发生变化。

再例如，间隙结构单元1000可包括内置在下部结构1100中的内部图案。

根据触摸力，上部盖1240、显示面板110和下部结构1100经受向下的力。

因此，下部结构1100内部的内部图案也经受力，使得设置在下部结构1100的下部上的第二电极e2的上表面与内部图案之间的间隙g的尺寸可根据触摸力而变化。

图14和图15图解了在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，用于施加驱动信号的电路。

参照图14和图15，具有力传感器结构的显示装置可包括：其中内置有多个第一电极e1的显示面板110；用于给显示面板110提供光的背光单元blu1400；设置在显示面板110外部(例如，显示面板下方)的至少一个第二电极e2；以及触摸电路120，触摸电路120在每个触摸驱动期间给多个第一电极e1依次施加第一电极驱动信号ds1并且给第二电极e2施加第二电极驱动信号ds2，以感测触摸的触摸力。

参照图14和图15，作为与力传感器结构的一部分对应的驱动信号施加电路，触摸电路120可包括：电连接至显示面板110的第一柔性印刷电路1420；将背光单元1400和第一柔性印刷电路1420电连接的第二柔性印刷电路1430；以及将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2电连接的连接媒介1440。

参照图14和图15，第一电极驱动信号ds1可通过第一柔性印刷电路1420依次施加至内置于显示面板110中的多个第一电极e1。

驱动芯片1130可从第一柔性印刷电路1420接收第一电极驱动信号ds1并且通过多路复用器(未示出)将该信号输出至与多个第一电极e1的每一个连接的信号线sl之中的至少一条信号线sl。

因此，第一电极驱动信号ds1可施加至内置于显示面板110中的多个第一电极e1。

参照图14和图15，第二电极驱动信号ds2可通过第一柔性印刷电路1420、第二柔性印刷电路1430和连接媒介1440施加至位于显示面板110外部的第二电极e2。

根据上面的描述，为了执行用于感测触摸力的触摸驱动，可通过原样使用显示装置中的显示部件设计出能够给对应于力传感器的第一电极e1和第二电极e2有效施加第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2的力传感器结构。

同时，上述的背光单元1400可使用发光二极管(led)作为光源元件。

在这种情形中，第一柔性印刷电路1420可以是面板柔性印刷电路，第二柔性印刷电路1430可以是led柔性印刷电路。

如上所述，当背光单元1400是led背光单元时，在不增加单独的柔性印刷电路(fpc)的情况下，可原样利用led柔性印刷电路作为第二柔性印刷电路1430，并且可原样利用连接至led柔性印刷电路的面板柔性印刷电路作为第一柔性印刷电路1420。

同时，触摸电路120可进一步包括信号提供单元1410，如图14和15中所示。在此，信号提供单元1410可由电源管理ic(pmic)或触摸电源ic(tpic)实现。

信号提供单元1410可产生并提供第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2二者或者可仅产生并提供第一电极驱动信号ds1。

图14图解了通过信号提供单元1410仅产生并提供第一电极驱动信号ds1的驱动信号施加电路。图15图解了通过信号提供单元1410产生并提供第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2二者的驱动信号施加电路。

参照图14，触摸电路120可进一步包括用于给第一柔性印刷电路1420输出第一电极驱动信号ds1的信号提供单元1410，并且还可包括电平移位器l/s，电平移位器l/s设置在第一柔性印刷电路1420中并且转换从信号提供单元1410输出的第一电极驱动信号ds1的幅度，以输出转换后的第一电极驱动信号ds1作为第二电极驱动信号ds2。

参照图14，从信号提供单元1410输出的第一电极驱动信号ds1通过第一柔性印刷电路1420提供至内置于显示面板110中的第一电极e1。

参照图14，输入至第一柔性印刷电路1420的第一电极驱动信号ds1输入至电平移位器l/s并且幅度被转换，使得转换后的第一电极驱动信号ds1被输出作为第二电极驱动信号ds2。

从电平移位器l/s输出的第二电极驱动信号ds2通过第二柔性印刷电路1430和连接媒介1440施加至第二电极e2。

由信号提供单元1410产生和输出的第一电极驱动信号ds1以及从电平移位器l/s输出的第二电极驱动信号ds2可以是在高电平电压与低电平电压之间摆动的脉宽调制信号。

如上所述，为了感测触摸力，第二电极驱动信号ds2的幅度v2应当大于第一电极驱动信号ds1的幅度v1(v2>v1)。

因此，电平移位器l/s将第一电极驱动信号ds1的幅度v1转换为预定幅度(v2＝v1*n)，以将第一电极驱动信号ds1输出作为第二电极驱动信号ds2。

例如，电平移位器l/s可通过保持第一电极驱动信号ds1的低电平电压并增加第一电极驱动信号ds1的高电平电压来转换幅度。

从电平移位器l/s输出的第二电极驱动信号ds2的幅度v2增加至第一电极驱动信号ds1的幅度v1的n倍(n是大于1的实数)。

根据上面的描述，因为信号提供单元1410仅需要产生和提供第一电极驱动信号ds1，所以信号产生和提供变得更容易。

参照图15，触摸电路120可进一步包括信号提供单元1410，信号提供单元1410产生第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2二者并将这些信号输出至第一柔性印刷电路1420。

信号提供单元1410可设定并输出第一电极驱动信号ds1的幅度v1和第二电极驱动信号ds2的幅度v2，使得能够感测触摸力。

在此，第二电极驱动信号ds2的幅度v2设为是第一电极驱动信号ds1的幅度v1的n倍(n是大于1的实数)。

由信号提供单元1410产生并提供至第一柔性印刷电路1420的第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2中的第一电极驱动信号ds1施加至内置于显示面板110中的第一电极e1。

由信号提供单元1410产生并提供至第一柔性印刷电路1420的第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2中的第二电极驱动信号ds2通过第二柔性印刷电路1430和连接媒介1440施加至第二电极e2。

根据上面的描述，当信号提供单元1410产生并提供感测触摸力所需的第一电极驱动信号ds1和第二电极驱动信号ds2二者时，因为不需要额外的部件，比如电平移位器l/s，所以具有能够减少力传感器结构所需的部件的数量的优点。

图16是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，驱动信号施加电路的实现方案的示例图。图16是实现图14的示例图。

参照图16，接收从信号提供单元1410输出的第一电极驱动信号ds1的输入的第一柔性印刷电路1420可连接至显示面板110的外框，并且可连接至驱动芯片1130。

第一柔性印刷电路1420和第二柔性印刷电路1430可以以引脚接触方案(pincontactscheme)彼此连接。

参照图16，第二柔性印刷电路1430包括连接至第一柔性印刷电路1420的端子部pa。

除了用于接收驱动背光单元1400的信号的引脚以外，第二柔性印刷电路1430的端子部pa额外包括触摸力感测驱动引脚1600，触摸力感测驱动引脚1600用于从第一柔性印刷电路1420接收第二电极驱动信号ds2的输入。

通过触摸力感测驱动引脚1600，第二电极驱动信号ds2可从第一柔性印刷电路1420传输至第二柔性印刷电路1430。

如上所述，为了感测触摸力并且为了将驱动第二电极e2所需的第二电极驱动信号ds2从第一柔性印刷电路1420传输至第二柔性印刷电路1430，第一柔性印刷电路1420和第二柔性印刷电路1430通过专用的触摸力感测驱动引脚1600以引脚接触方案进行连接。因此，能够很容易连接第一柔性印刷电路1420和第二柔性印刷电路1430并且能够实现精确的信号传输。

参照图16，第二柔性印刷电路1430和第二电极e2通过连接媒介1440电连接。下面，将描述连接媒介1440的两个示例。

图17是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中的驱动信号施加电路中，通过配线1700实现第二柔性印刷电路1430与第二电极e2之间的连接媒介1440的示例图。

参照图17，为了将第二电极驱动信号ds2从第二柔性印刷电路1430传输至第二电极e2，可通过配线1700实现用于将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2彼此电连接的连接媒介1440，配线1700直接将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2连接。

配线1700的两端p1和p2可接触并连接第二柔性印刷电路1430和第二电极e2。

配线1700的两端p1和p2中的第一端p1可连接至第二柔性印刷电路1430的触摸力感测驱动引脚1600或者与之电连接的点。

如上所述，通过使用配线1700直接将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2连接，可精确地执行第二柔性印刷电路1430与第二电极e2之间的信号传输。

图18是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中的驱动信号施加电路中，通过导电带1800实现第二柔性印刷电路1430与第二电极e2之间的连接媒介1440的示例图。

参照图18，为了将第二电极驱动信号ds2从第二柔性印刷电路1430传输至第二电极e2，可通过导电带1800实现用于将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2电连接的连接媒介1440。

参照图18，作为将第二柔性印刷电路1430和第二电极e2连接的连接媒介1440，导电带1800可包括贴附至第二电极e2的边缘的电极贴附部1810、以及从电极贴附部1810突出以贴附至第二柔性印刷电路1430的连接器部1820。

电极贴附部1810例如可以是与第二电极e2的边缘的形状类似的框型。

连接器部1820包括接触部cnt2，接触部cnt2与第二柔性印刷电路1430上的预定点cnt1接触。

导电带1800的整体或一部分具有导电性，使得从第二柔性印刷电路1430的接触部cnt1输出的第二电极驱动信号ds2可传输至第二电极e2。

导电带1800中的与第二电极e2接触的电极贴附部1810具有框形，使得可传输信号而不影响与第二电极e2相关的电容的变化。

导电带1800中的与第二柔性印刷电路1430接触的连接器部1820具有适合于第二柔性印刷电路1430的结构的突出形状，从而在较窄区域中很容易与第二柔性印刷电路1430接触。

图19和图20是在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，部分地集成有力传感器结构的背光单元1400的示例图。

参照图19和20，在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，显示面板110的前表面被盖窗保护，对应于下部结构1100的背光单元1400设置在显示面板110下方，并且盖窗、显示面板110和背光单元1400容纳在框架(外壳)中并被保护。

在根据本发明实施方式的具有力传感器结构的显示装置中，背光单元1400可以是集成有第二电极e2的背光单元。

如图19中所示，第二电极e2可插入到背光单元1400中，使得背光单元1400和第二电极e2可彼此集成。

可选择地，如图20中所示，第二电极e2可贴附至背光单元1400的后表面，使得背光单元1400和第二电极e2可彼此集成。

参照图19和20，背光单元1400例如可包括反射片1901、导光板(lgp)1902、漫射片1903、底部棱镜1904、顶部棱镜1905、遮光带1906等。

考虑到这种背光单元1400，图19中所示的部分地集成有力传感器结构的背光单元1400可以是其中第二电极e2以膜或片型插入到反射片1901与导光板1902之间的形式。

如图20中所示，部分地集成有力传感器结构的背光单元1400可以是其中第二电极e2贴附至反射片1901的后表面的形式。

同时，在部分地集成有力传感器结构的背光单元1400中，诸如配线1700或导电带1800之类的连接媒介1440可被集成为力传感器结构的一部分。

如上所述，当使用部分地集成有力传感器结构的背光单元1400时，诸如第二电极e2之类的力传感器结构和背光单元1400不必分开地组装。因此，减少了显示装置的组装步骤，使得能够缩短工艺时间。

为了以各种形式提供各种功能，如上所述的本发明的实施方式可提供一种具有力传感器结构的显示装置，当发生用户触摸时，其不仅感测触摸坐标，而且还感测用户按压屏幕的触摸力。

此外，本发明的实施方式可提供一种能够利用基准结构(referencestructure)的具有力传感器结构的显示装置。

上面的描述和附图仅仅为了举例说明的目的而提供了本发明的技术构思的示例。本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不背离本发明的实质特征的情况下，在形式上的各种修改和变化，比如构造的组合、分离、替换和变化是可能的。因此，本发明中公开的实施方式旨在举例说明本发明的技术构思的范围，本发明的范围不限于这些实施方式。应当基于所附权利要求书以下述方式解释本发明的范围，即，与权利要求书等同的范围内包括的所有技术构思均属于本发明。