JP2018097869A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄い厚さを有すると共に、ノイズに対する影響なしにタッチ位置及びタッチフォースをセンシングすることができる電子機器を提供する。【解決手段】電子機器は、複数の画素を含む画素アレイ層320、画素アレイ層を覆う封止層330、封止層上に設けられた遮蔽層340及び遮蔽層上に配置され、タッチ入力の座標をセンシングするためのタッチセンシング層350を含む。タッチセンシング層は、タッチ入力のタッチフォースをセンシングするための圧力反応部材351を含む。【選択図】図2

Description

本出願は、タッチスクリーンを有する電子機器に関する。
タッチスクリーンは、液晶表示装置、電界放出表示装置、プラズマ表示装置、電界発光表示装置、電気泳動表示装置、及び有機発光表示装置などの映像表示装置に設置されて、ユーザが表示装置を見ながら、指やペンなどで画面に直接接触して情報を入力する入力装置の一種である。
近年、タッチスクリーンは、電子手帳、電子書籍、PMP(Portable Multimedia Player)、ナビゲーション、UMPC(Ultra Mobile PC)、モバイルフォン、スマートフォン(smart phone)、スマートウォッチ(smart watch)、タブレットPC(Personal Computer)、ウォッチフォン(watch phone)、及び移動通信端末機などのような携帯用電子機器だけでなく、テレビ、ノートパソコン、及びモニタなどの様々な製品の入力装置として使用されている。
近年、タッチ位置による2次元タッチ位置情報だけでなく、タッチフォースレベルによる3次元タッチ情報を必要とするアプリケーションなどのユーザインターフェース環境が構築されるに伴い、フォースタッチ機能を有する有機発光表示装置及びそれを含むスマートフォン(smart phone)などのような電子機器に関する研究及び開発が行われている。
従来のフォースタッチ機能を有する電子機器は、有機発光表示パネル上に配置されたタッチパネルのタッチ電極の静電容量の変化をセンシングして、タッチ位置による2次元タッチ情報を生成し、有機発光表示パネルの後面に付着されたフォースセンサとハウジングとの間のギャップの変化をセンシングして、タッチフォースによる3次元タッチ情報を生成する。
しかし、従来のフォースタッチ機能を有する電子機器は、フォースセンサの厚さだけでなく、フォースセンサとハウジングとの間のギャップによってその厚さが増加するという問題がある。
本出願は、背景となる技術の問題点を解決するためのもので、タッチ位置及びタッチフォースをセンシングできると共に、薄い厚さを有する電子機器を提供することを技術的課題とする。
また、本出願は、ノイズに対する影響なしにタッチ位置及びタッチフォースをセンシングすることができる電子機器を提供することを技術的課題とする。
上述した技術的課題を達成するための本出願に係る電子機器は、収納空間を有するハウジングと、収納空間に収納されたディスプレイモジュールと、ディスプレイモジュールを覆うようにハウジングに支持されたカバーウィンドウとを含み、ディスプレイモジュールは、基板上に設けられ、薄膜トランジスタ及び有機発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層と、画素アレイ層を覆う封止層と、封止層上に設けられた遮蔽層と、遮蔽層上に設けられたタッチセンシング層とを含むことができる。
一例に係る遮蔽層は、透明導電層、及び透明導電層上に設けられた金属パターン層を含むことができる。
一例に係る金属パターン層は、透明導電層の一面に設けられた複数の同心円パターンまたは複数の同心多角パターンを含むことができる。
一例に係るタッチセンシング層は、遮蔽層上に設けられた圧力反応部材、遮蔽層と対向する圧力反応部材の第1面に設けられた第1タッチ電極、及び圧力反応部材の第1面と反対側の圧力反応部材の第2面に設けられた第2タッチ電極を含むことができる。
一例に係る圧力反応部材は、圧電物質または圧抵抗物質を含むことができる。
一例に係る圧電物質は、PVDF(polyvinylidene difluoride)、PZT(Lead Zirconate Titanate)、PLLA(Poly−L−Lactide)、Nylon、及びParylene−Cのいずれか1つを含むことができる。
一例に係る圧抵抗物質はポリマー及び伝導性充填剤を含み、伝導性充填剤は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、鉄(Fe)、酸化バナジウム(V2O3)、チタン酸化物(TiO)、カーボンブラック(carbon black)、黒鉛(graphite)、グラフェン(graphene)、及び炭素ナノチューブ(CNT)のいずれか1つを含むことができる。
一例に係る遮蔽層は、透明導電層、及び透明導電層上に設けられたラインパターンを含み、ラインパターンは、第2タッチ電極と並んでおり、重なっていてもよい。
一例に係る電子機器は、遮蔽層及びタッチセンシング層に接続され、タッチセンシング層を第1タッチセンシング区間と第2タッチセンシング区間とに時分割駆動するタッチ駆動回路をさらに含み、タッチ駆動回路は、第1タッチセンシング区間で、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方のタッチ電極にタッチ駆動信号を供給し、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りのタッチ電極を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第2タッチセンシング区間で、第1タッチ電極及び遮蔽層のいずれか一方にフォース駆動電圧を供給し、第1タッチ電極及び遮蔽層のいずれか残りを介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
一例に係るタッチ駆動回路は、第1タッチセンシング区間で遮蔽層を電気的にフローティングまたは電気的に接地させることができ、第2タッチセンシング区間で第2タッチ電極を電気的にフローティングまたは電気的に接地させることができる。
一例に係るフォース駆動電圧はグラウンド電圧であってもよい。
上記課題の解決手段によれば、本出願による電子機器は、タッチ位置及びタッチフォースをセンシングできると共に、薄い厚さを有することができ、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止することができる。
上述した本出願の効果以外にも、本出願の他の特徴及び利点が以下で記述されたり、そのような記述及び説明から、本出願の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本出願の一例に係る電子機器を示す斜視図である。 図1に示されたI−I’線に沿う断面図である。 図2に示されたA部分の拡大図である。 図2に示された遮蔽層及びタッチセンシング層を示す斜視図である。 本出願の一例に係るタッチセンシング層の駆動方法を説明するための断面図である。 図1に示されたI−I’線に沿う断面図である。 図2又は図6に示された遮蔽層の金属パターン層を説明するための平面図である。 図1に示されたI−I’線に沿う断面図である。 本出願の一例に係る電子機器を示す斜視図である。 図9に示されたII−II’線に沿う断面図である。 図10に示されたB部分の拡大図である。 図9に示されたIII−III’線に沿う断面図である。 図12に示されたC部分の拡大図である。 本出願の一例に係る電子機器のタッチセンシング方法を説明するためのフローチャートである。 図1に示されたI−I’線に沿う断面図である。 図15に示された第2タッチセンシング部の変形例を説明するための図である。 本出願の一例に係る圧力反応部材に加えられる圧力による抵抗の変化を説明するためのグラフである。 図1に示されたI−I’線に沿う断面図である。 図19に示されたタッチセンシング層の駆動方法を説明するための断面図である。
本出願の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている一例を参照すると明らかになるであろう。しかし、本出願は、以下に開示される一例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で実現され、単に本出願の一例は、本出願の開示が完全になるようにし、本出願の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本出願は、請求項の範疇によって定義されるだけである。
本出願の一例を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであるため、本出願が図示の事項に限定されるものではない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指す。また、本出願を説明するにおいて、関連する公知技術に対する具体的な説明が本出願の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
本明細書で言及した「含む」、「有する」、「からなる」などが使用される場合、「〜のみ」が使用されない限り、他の部分が追加されてもよい。構成要素を単数で表現した場合に、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
構成要素を解釈するにおいて、別途の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むものと解釈する。
位置関係に対する説明の場合、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などで二つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」又は「直接」が使用されない限り、二つの部分の間に1つ以上の他の部分が位置することもできる。
時間関係に対する説明の場合、例えば、「〜後に」、「〜に次いで」、「〜次に」、「〜前に」などで時間的前後関係が説明される場合、「すぐ」又は「直接」が使用されない限り、連続的ではない場合も含むことができる。
第1、第2などが様々な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語によって制限されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素であってもよい。
「第1水平軸方向」、「第2水平軸方向」及び「垂直軸方向」は、相互間の関係が垂直をなす幾何学的な関係のみで解釈されてはならず、本出願の構成が機能的に作用できる範囲内でさらに広い方向性を有することを意味し得る。
「少なくとも1つ」の用語は、1つ以上の関連項目から提示可能な全ての組み合わせを含むものと理解しなければならない。例えば、「第1項目、第2項目、及び第3項目のうちの少なくとも1つ」の意味は、第1項目、第2項目、または第3項目のそれぞれだけでなく、第1項目、第2項目、及び第3項目のうちの2つ以上から提示できる全ての項目の組み合わせを意味し得る。
本出願の様々な例のそれぞれの特徴が、部分的又は全体的に互いに結合又は組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、各例が互いに独立して実施されてもよく、関連関係で共に実施されてもよい。
以下では、本出願に係る電子機器の好ましい例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付するにおいて、同じ構成要素に対しては、たとえ別の図面上に表示されても、可能な限り同じ符号を有することができる。
図1は、本出願の一例に係る電子機器を示す斜視図であり、図2は、図1に示されたI−I’線に沿う断面図であり、図3は、図2に示されたA部分の拡大図である。
図1乃至図3を参照すると、一例に係る電子機器は、ハウジング100、ディスプレイモジュール300、カバーウィンドウ500、及び駆動回路部700を含む。
前記ハウジング100は、ディスプレイモジュール300を収納すると共に、カバーウィンドウ500を支持する。すなわち、ハウジング100は、ディスプレイモジュール300及びカバーウィンドウ500のそれぞれの各側面を取り囲む。
一例に係るハウジング100は、ハウジングプレート110及びハウジング側壁130によって定義される収納空間を有するもので、前面が開口された箱形状を有することができる。ハウジング100は、金属材質又はプラスチック材質を含むことができる。例えば、ハウジング100は、アルミニウム(Al)材質、インバー(invar)材質、またはマグネシウム(Mg)材質を含むことができる。
前記ハウジングプレート110は、収納空間の底面であって、ディスプレイモジュール300を支持すると共に、ディスプレイモジュール300の後面を覆う。
前記ハウジングプレート110の後面は、システム収納空間110sとして用いられる。前記システム収納空間110sは、駆動回路部700、駆動電源を提供するバッテリー、通信モジュール、電源回路、保安モジュール、スピーカーモジュール、カメラモジュール、及びメモリなどを収納する。このようなシステム収納空間110sは、後面カバー150によって隠される。前記後面カバー150は、バッテリーの交換のために、ハウジング100の後面に開閉可能に結合されてもよいが、これに限定されず、電子機器が内蔵型バッテリーを使用する場合、後面カバー150はハウジング100と一体状に設けられる。
前記ハウジング側壁130は、ハウジングプレート110の各側面に垂直に設けられる。このようなハウジング側壁130は、カバーウィンドウ500を支持し、ディスプレイモジュール300の各側面及びカバーウィンドウ500の各側面を取り囲む。
選択的に、前記ハウジング側壁130は、高さ方向Z(又は垂直軸方向)を基準として、上部内側面に設けられた溝部131を含み、前記溝部131には弾性部材170が設置される。前記弾性部材170は、溝部131に付着され、カバーウィンドウ500の後面縁部とハウジング側壁130との間に配置されることによって、カバーウィンドウ500に加えられる外部衝撃を吸収しながら、ユーザのフォースタッチによってカバーウィンドウ500が円滑に曲げられるようにする。一例に係る弾性部材170は、弾性復元力を有する弾性パッド、両面付着性フォームパッド、またはスプリングを含むことができる。
一例に係るディスプレイモジュール300は、駆動回路部700から提供されるデータ信号に対応する映像を表示し、これと同時に、カバーウィンドウ500のタッチ面に対するユーザのタッチによるタッチ位置及び/又はタッチフォースレベルをセンシングするタッチパネルの役割を果たす。一例に係るディスプレイモジュール300は、基板310、画素アレイ層320、封止層(encapsulation layer)330、遮蔽層340、及びタッチセンシング層350を含む。
前記基板310は、ベース基板であって、プラスチック材質又はガラス材質を含む。ここで、基板310がプラスチック材質を含む場合、基板310は不透明又は有色ポリイミド(polyimide)材質を含むことができる。例えば、ポリイミド材質の基板310は、相対的に厚いキャリア基板に設けられているリリース層の前面に一定の厚さでコーティングされたポリイミド樹脂が硬化したものであってもよい。このとき、キャリアガラス基板は、レーザーリリース工程を用いたリリース層のリリースによって基板310から分離される。
追加的に、基板310がプラスチック材質を含む場合、本例に係るディスプレイモジュール300は、厚さ方向Z(又は垂直軸方向)を基準として、基板310の下面に結合されたバックプレート380をさらに含む。前記バックプレート380は、基板310を平面状態に維持させる。一例に係るバックプレート380は、プラスチック材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterephthalate)材質を含むことができる。このようなバックプレート380は、キャリアガラス基板から分離された基板310の下面にラミネートされることによって、基板310を平面状態に維持させる。
前記画素アレイ層320は、基板310上に設けられ、映像を表示する複数の画素SPを含む。
前記複数の画素SPのそれぞれは、複数のゲートライン、複数のデータライン及び複数の画素駆動電源ラインによって定義される画素領域に設けられる。複数の画素SPのそれぞれは、実際に光が発光する最小単位の領域であって、サブ画素として定義することができる。隣接する少なくとも3つの画素SPは、カラー表示のための一つの単位画素を構成することができる。例えば、一つの単位画素は、隣接する赤色画素、緑色画素及び青色画素を含み、輝度の向上のために白色画素をさらに含むこともできる。
一例に係る複数の画素SPのそれぞれは、画素回路PC、平坦化層PL、第1電極E1、バンク層BL、発光素子層EDL、及び第2電極E2を含む。
前記画素回路PCは、画素SP内に定義された回路領域に設けられ、隣接するゲートライン、データライン及び画素駆動電源ラインに接続される。このような画素回路PCは、画素駆動電源ラインから供給される画素駆動電源に基づいて、ゲートラインからのスキャンパルスに応答して、データラインからのデータ信号に応じて、発光素子層EDLに流れる電流を制御する。一例に係る画素回路PCは、スイッチング薄膜トランジスタ、駆動薄膜トランジスタ及びストレージキャパシタを含む。
前記薄膜トランジスタは、基板310上に設けられたゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を含む。ここで、薄膜トランジスタは、a−Si TFT、poly−Si TFT、Oxide TFT、またはOrganic TFTなどであってもよい。また、薄膜トランジスタは、上部ゲート構造、下部ゲート構造、及び上部ゲートと下部ゲートを有する二重ゲート構造を有することができる。
前記スイッチング薄膜トランジスタは、ゲートラインに接続されたゲート電極、データラインに接続されたソース電極、及び駆動薄膜トランジスタのゲート電極に接続されたドレイン電極を含む。ここで、前記スイッチング薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極は、電流の方向に応じて互いに代わってもよい。このようなスイッチング薄膜トランジスタは、ゲートラインに供給されるスキャンパルスによってスイッチングされて、データラインに供給されるデータ信号を駆動薄膜トランジスタに供給する。
前記駆動薄膜トランジスタは、スイッチング薄膜トランジスタから供給される電圧及び/又はキャパシタの電圧によってターンオンされることによって、画素駆動電源ラインから発光素子層EDLに流れる電流量を制御する。そのために、一例に係る駆動薄膜トランジスタは、スイッチング薄膜トランジスタのドレイン電極に接続されたゲート電極、画素駆動電源ラインに接続されたドレイン電極、及び発光素子層EDL、すなわち、第1電極E1に接続されるソース電極を含む。このような駆動薄膜トランジスタは、スイッチング薄膜トランジスタから供給されるデータ信号に基づいて、画素駆動電源ラインから発光素子層EDLに流れるデータ電流を制御することによって、データ信号に比例する明るさで発光素子層EDLを発光させる。
前記ストレージキャパシタは、駆動薄膜トランジスタのゲート電極とソース電極との間の重畳領域に設けられ、駆動薄膜トランジスタのゲート電極に供給されるデータ信号に対応する電圧を格納し、格納された電圧で駆動薄膜トランジスタをターンオンさせる。
追加的に、本例に係るディスプレイモジュール300は、基板310の非表示領域に設けられたスキャン駆動回路をさらに含む。前記スキャン駆動回路は、駆動回路部700から提供されるスキャン制御信号によってスキャンパルスを生成し、設定された順序に該当するゲートラインに供給する。一例に係るスキャン駆動回路は、画素SPの薄膜トランジスタと共に、基板310に設けられた非表示領域においてゲートラインにスキャンパルスを供給できる任意の非表示領域に設けられる。
前記平坦化層PLは、画素回路PCを覆うように基板310上に設けられるもので、薄膜トランジスタが設けられた基板310上に平坦面を設ける。
前記第1電極E1は、アノード電極であって、各画素領域に定義された開口領域に重なる平坦化層PL上にパターンの形態で設けられる。第1電極E1は、平坦化層PLに設けられたコンタクトホールを介して、画素回路PCに設けられた駆動薄膜トランジスタのソース電極と電気的に接続されることによって、駆動薄膜トランジスタから出力されるデータ電流を受信する。このような第1電極E1は、反射率の高い金属材質からなることができ、例えば、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、モリブデン(Mo)またはマグネシウム(Mg)などの材質を含むか、またはこれらの合金を含むことができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
前記バンク層BLは、第1電極E1の縁部及び画素回路PCを覆うように平坦化層PL上に設けられ、各画素領域の開口領域を定義する。一例に係るバンク層BLは、ベンゾシクロブタジエン(benzocyclobutadiene)、アクリル(acryl)、またはポリイミドなどの有機物質を含むことができる。追加的に、バンク層BLは、黒色顔料を含む感光剤で形成することができ、この場合には、バンク層BLは遮光部材(又はブラックマトリクス)の役割を果たすことになる。
前記発光素子層EDLは、バンク層BLによって定義された開口領域の第1電極E1上に設けられる。すなわち、発光素子層EDLは、第1電極E1と第2電極E2との間に介在した発光層を含むもので、有機発光素子であってもよい。
一例に係る発光素子層EDLは、厚さ方向Zを基準として、第1電極E1上に順次積層された正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、及び電子注入層を含むことができる。ここで、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層のうち1つまたは2つ以上の層は省略可能である。また、発光素子層EDLは、有機発光層に注入される電子及び/又は正孔を制御するための少なくとも1つの機能層をさらに含むことができる。
一例に係る有機発光層は、画素別に異なる色、例えば、赤色、緑色、または青色の光を発光するように設けられてもよい。
前記第2電極E2は、発光素子層EDL及びバンク層BLを覆うように基板310上に設けられ、各画素SPの発光素子層EDLと共通に接続される。第2電極E2は、発光素子層EDLに流れる電流の方向に応じて、カソード電極又は共通電極として定義され得る。このような第2電極E2は、駆動回路部700から供給されるカソード電源を受信する。ここで、カソード電源は、接地電圧又は所定のレベルを有する直流電圧であってもよい。
一例に係る第2電極E2は、光透過率の高い透明金属材質からなることができる。例えば、第2電極E2は、TCO(transparent conductive oxide)のような透明導電物質であるITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、ICO(indium cesium oxide)またはIWO(indium tungsten oxide)などを含むことができる。選択的に、本例は、第2電極E2の形成時に、工程温度などによって発光素子層EDLが損傷することを最小化するために、摂氏100度未満の工程温度を有する低温金属蒸着工程により非晶質導電物質で形成されてもよい。すなわち、第2電極E2を結晶質透明導電物質で形成する場合、低い抵抗値を確保するために行われる第2電極E2に対する高温の熱処理工程によって発光素子層EDLが損傷する問題点があるため、第2電極E2は、低温金属蒸着工程により非晶質導電物質で形成されることが好ましい。
前記封止層330は、各画素SPへの水分の浸透を防止して外部の水分や酸素に弱い発光素子層EDLを保護するために、画素アレイ層320を覆うように形成される。すなわち、封止層330は、第2電極E2を覆うように基板310上に設けられる。一例に係る封止層330は、無機層又は有機層で形成されるか、または無機層と有機層が交互に積層された複層構造で形成されてもよい。
一例に係る封止層330は、第2電極E2を覆うように基板310上に設けられた第1無機層330a、第1無機層330aを覆う有機層330b、及び有機層330bを覆う第2無機層330cを含むことができる。
前記第1無機層330aは、発光素子層EDLに最も近接するように配置されるもので、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiOx)、酸化窒化シリコン(SiON)または酸化アルミニウム(AlxOy)のような低温蒸着が可能な無機絶縁材質で形成される。このとき、発光素子層EDLは、高温に弱い特性を有するため、第1無機層330aは、低温雰囲気、例えば、摂氏100度未満の低温工程により形成され、これを通じて、本例は、第1無機層330aの形成工程時、工程チャンバーに適用される高温雰囲気による発光素子層EDLの損傷を防止することができる。
前記有機層330bは、第1無機層330a全体を覆うように基板310上に設けられる。このような有機層330bは、ディスプレイモジュール300の曲げによる各層間の応力を緩和させる緩衝の役割を果たし、平坦化性能を強化させる。一例に係る有機層330bは、ベンゾシクロブタジエン(benzocyclobutadiene)、アクリル(acryl)、またはポリイミドなどの有機絶縁物質を含むことができる。
前記第2無機層330cは、有機層330b全体を覆いながら、第1無機層330aの各側面を覆うように基板310上に設けられる。このような第2無機層330cは、外部から水分や酸素が有機層330bと第1無機層330aに浸透することを1次的に遮断する。一例に係る第2無機層330cは、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiOx)、酸化窒化シリコン(SiON)または酸化アルミニウム(AlxOy)のような低温蒸着が可能な無機絶縁物質で形成されるか、または第1無機層330aと同じ物質で形成されてもよい。
このような、基板310、画素アレイ層320及び封止層330は、ディスプレイパネル、より具体的には有機発光表示パネルを構成する。
前記遮蔽層340は、ディスプレイパネル、すなわち、封止層330上に設けられる。このような遮蔽層340は、電気的にフローティング(floating)又は電気的に接地されることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止する。一例に係る遮蔽層340は、透明導電層341及び金属パターン層343を含む。
前記透明導電層341は、封止層330の上面に直接蒸着されたTCO(transparent conductive oxide)のような透明導電物質からなる。このとき、透明導電層341は、封止層330の上面全体に単一のボディーとして形成された遮蔽電極であってもよい。例えば、透明導電層341は、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、ICO(indium cesium oxide)またはIWO(indium tungsten oxide)などの透明導電物質を含むことができる。このような透明導電層341は、電気的にフローティング(floating)又は電気的に接地されることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止する。
選択的に、本例は、透明導電層341の形成時に、工程温度などによる発光素子層EDLの損傷を最小化するために、摂氏100度未満の工程温度を有する低温金属蒸着工程を用いて透明導電層341を非晶質導電物質で形成する。すなわち、透明導電層341が結晶質透明導電物質で形成される場合、透明導電層341の低い抵抗値を確保するために透明導電層341の高温熱処理工程が行われるが、このような透明導電層341の高温熱処理工程によって発光素子層EDLが損傷することがある。これによって、本例は、低温金属蒸着工程を用いて、非晶質導電物質からなる透明導電層341を形成することによって、透明導電層341の形成工程時に発光素子層EDLが損傷することを防止する。
前記金属パターン層343は、透明導電層341の上面に蒸着されるもので、透明導電層341の面抵抗を減少させる。一例に係る金属パターン層343は、低抵抗金属材質、例えば、Al、Ti、Cu、Mo、Ag、Mg、Ag:Mg、Ni、Cu、CNT、Au、Ta、及びWのいずれか1つの材質を含むか、またはこれらの合金を含む単層又は複層構造を有することができる。一例に係る金属パターン層343は、図4に示したように、複数のラインパターンを含む。
前記複数のラインパターンのそれぞれは、基板310の第1長手方向と平行な第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔で離隔しながら、基板310の第2長手方向と平行な第2水平軸方向Yに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延びたライン形状を有することができる。ここで、基板310の第1水平軸方向Xは、基板310の短辺の長手方向と平行な方向として定義することができ、基板310の第2水平軸方向Yは、基板310の長辺の長手方向と平行な方向として定義することができる。このような複数のラインパターンのそれぞれは、透明導電層341と同様に、発光素子層EDLが損傷することを最小化するために、摂氏100度未満の工程温度を有する低温金属蒸着工程により形成される非晶質金属物質で形成される。例えば、複数のラインパターンのそれぞれは、Al、Ti、Cu、Mo、Ag、Mg、Ag:Mg、Ni、Cu、CNT、Au、Ta、及びWのいずれか1つの材質からなる単層構造を有するか、またはTi/Al/Ti又はMo/Al/Moのように積層された3層構造を有してもよい。
選択的に、前記遮蔽層340は、金属パターン層343及び透明導電層341の全体を覆うように封止層330上に形成された絶縁層345をさらに含むことができる。前記絶縁層345は、金属パターン層343及び透明導電層341のそれぞれを電気的に絶縁するもので、低温蒸着が可能な無機絶縁物質又は有機絶縁物質を含む。ここで、無機絶縁物質は、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiOx)、酸化窒化シリコン(SiON)または酸化アルミニウム(AlxOy)からなってもよいが、これに限定されない。有機絶縁物質は、ベンゾシクロブタジエン(benzocyclobutadiene)、アクリル(acryl)、またはポリイミドからなってもよいが、これに限定されない。
再び図1乃至図4を参照すると、前記タッチセンシング層350は、遮蔽層340上に設けられ、カバーウィンドウ500に対するタッチ入力客体のタッチによるタッチ位置及びタッチフォースレベルを順次センシングするためのタッチスクリーン又はタッチセンサの役割を果たす。ここで、タッチ入力客体は、指を含むユーザの人体、またはタッチペンなどで定義することができる。
一例に係るタッチセンシング層350は、第1透明接着部材361を媒介として遮蔽層340の上面に付着される。すなわち、タッチセンシング層350は、第1透明接着部材361によって遮蔽層340、すなわち、絶縁層345の上面に付着され得る。ここで、第1透明接着部材361が電気的に絶縁特性を有する場合、遮蔽層340の絶縁層345は省略されてもよく、この場合、第1透明接着部材361は、金属パターン層343を覆うように透明導電層341の上面に付着される。ここで、第1透明接着部材361は、OCA(optical clear adhesive)またはOCR(optical clear resin)を含むことができる。
一例に係るタッチセンシング層350は、圧力反応部材351、第1タッチ電極層353、及び第2タッチ電極層355を含む。
前記圧力反応部材351は、封止層330と重なるように設けられ、第1タッチ電極層353及び第2タッチ電極層355を支持する。このような圧力反応部材351は、タッチ入力客体のタッチによって電気的特性が変化することによって、タッチ入力客体のタッチフォースをセンシングするための圧力反応センサの役割を果たす。
一例に係る圧力反応部材351は、圧電効果(piezoelectric effect)を有し、且つ透明な圧電物質を含む。ここで、圧電効果は、加えられた力によって結晶構造に圧力又は歪み現象が作用しながら、陽(+)イオンと陰(−)イオンの相対的な位置変化による誘電分極によって電位差が発生する現象を意味する。
一例に係る圧電物質は、PVDF(polyvinylidene difluoride)、PZT(Lead Zirconate Titanate)、PLLA(Poly−L−Lactide)、Nylon、及びParylene−Cのいずれか1つを含むことができるが、これに限定されず、圧電効果を有し、且つ透明な物質であればいずれも適用可能である。例えば、圧電物質のうちPVDFは、半結晶性の強誘電性(ferroelectric)高分子であって、高い弾性係数を有しながらも、柔軟性に優れ、フィルムとして製造し易く、軽く、柔軟であるが割れず、衝撃に強いという特性を有するため、本例に係る圧力反応部材351はPVDFを含むことが好ましい。
前記第1タッチ電極層353は、遮蔽層340と対向する圧力反応部材351の第1面(又は後面)に設けられた少なくとも1つの第1タッチ電極TE1を含む。一例に係る第1タッチ電極層353は、複数の第1タッチ電極TE1を含み、この場合、複数の第1タッチ電極TE1のそれぞれは、第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔で離隔しながら、第1水平軸方向Xに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延びたライン形状を有することができる。このような第1タッチ電極TE1は、タッチセンシングのためのタッチ駆動電極(又はタッチセンシング電極)の役割を果たす。
前記第2タッチ電極層355は、カバーウィンドウ500に向かう圧力反応部材351の第2面(又は前面)に設けられた少なくとも1つの第2タッチ電極TE2を含む。一例に係る第2タッチ電極層355は、複数の第2タッチ電極TE2を含み、この場合、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれは、第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔で離隔しながら、第2水平軸方向Yに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延びたライン形状を有することができる。すなわち、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれは、遮蔽層340に設けられた複数のラインパターンのそれぞれと平行に設けられる。このような第2タッチ電極TE2は、タッチセンシングのためのタッチセンシング電極(又はタッチ駆動電極)の役割を果たす。
一例に係る複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれは、複数のラインパターンのそれぞれと重なるか、または重ならないように設けることができる。ここで、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれが複数のラインパターンのそれぞれと重なる場合、本例は、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれによって発生するタッチノイズを遮蔽層340の複数のラインパターンを通じてより効果的に遮断することができる。複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれが複数のラインパターンのそれぞれと重ならない場合、本例は、遮蔽層340とタッチセンシング層350を透過する光の透過量を均一にすることができる。
前記圧力反応部材351は、第1タッチ電極層353と第2タッチ電極層355との間に介在されることによって、図5Aに示したように、第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間にタッチセンサTSを形成するか、または、図5Bに示したように、第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE1との間にフォースセンサFSを形成する。
一例に係るタッチセンサTSは、第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間の圧力反応部材351に形成される静電容量として定義することができる。このようなタッチセンサTSの静電容量は、タッチ駆動電極に印加されるタッチ駆動信号TDSによって電荷を充電し、充電された電荷量は、タッチ入力客体のタッチの有無に応じて変化する。これによって、タッチ位置のセンシングは、タッチ入力客体のタッチに応じてタッチセンサTSに形成される静電容量の電荷量の減少をモデリングするタッチ位置算出アルゴリズムを通じてセンシングされ得る。ここで、タッチ駆動信号TDSは、少なくとも2つの駆動パルスを含むパルス幅変調信号であってもよい。
一例に係るフォースセンサFSは、第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間の圧力反応部材351に設けられる圧電センサであってもよい。ここで、圧力反応部材351が圧電物質を含む場合、フォースセンサFSは、印加されるタッチフォース(又はタッチ圧力)に応じて出力電圧が変化する圧電センサの役割を果たす。このようなフォースセンサFSの電圧は、タッチ駆動電極に印加されるフォース駆動電圧FDVに基づいて、タッチ入力客体のタッチフォースに対する圧力反応部材351の変形による圧電効果によって変化する。このとき、フォースセンサFSの電圧は、タッチ入力客体のタッチフォースによる圧力が高いほど増加するため、タッチフォースレベルは、タッチ入力客体のタッチフォースに応じてフォースセンサFSの電圧増加量をモデリングするタッチフォースレベル算出アルゴリズムを通じてセンシングされ得る。ここで、フォース駆動電圧FDVは、グラウンド電圧レベル又は一定の電圧レベルを有する直流電圧信号であってもよい。
再び図1乃至図3を参照すると、一例に係るディスプレイモジュール300は偏光層370をさらに含む。
前記偏光層370は、タッチセンシング層350上に設けられ、各画素SPからカバーウィンドウ500側に放出される光を偏光させる。一例に係る偏光層370は、第2透明接着部材363を媒介としてタッチセンシング層350の上面と結合された偏光フィルムであってもよい。例えば、偏光層370は、円偏光子を含む円偏光フィルムであってもよく、この場合、偏光層370は、画素アレイ層320及びタッチセンシング層350のそれぞれに設けられた金属層による外部光の反射を防止する役割を兼ねる。ここで、第2透明接着部材363は、OCA(optical clear adhesive)またはOCR(optical clear resin)を含むことができる。
選択的に、一例に係るディスプレイモジュール300は、封止層330とタッチセンシング層350との間に介在したバリアフィルムをさらに含むことができる。
前記バリアフィルムは、有機絶縁フィルム上に無機絶縁膜が塗布された形態で形成されてもよい。このようなバリアフィルムは、外部の水分又は酸素が各画素SPに浸透することを1次的に遮断するためのもので、水分透湿度の低い材質からなることができる。前記バリアフィルムは、タッチ入力客体のタッチによるタッチフォースが圧力反応部材351に加えられ得るように、タッチセンシング層350の下面(又は後面)を支持する支持台の役割を果たし、タッチ入力客体のタッチフォースによって画素アレイ層320に加えられる衝撃を緩和して、衝撃による発光素子層EDLの損傷を防止する役割も果たす。
前記カバーウィンドウ500は、ディスプレイモジュール300の前面に配置されてハウジング100によって支持される。このとき、カバーウィンドウ500は、タッチ入力客体のタッチによってハウジング100のハウジングプレート110側に凹状に変形可能なようにハウジング100に支持される。
一例に係るカバーウィンドウ500は、第3透明接着部材365を媒介としてディスプレイモジュール300の前面、より具体的には、偏光層370の前面に付着されることによって、ディスプレイモジュール300を支持しながら、外部衝撃からディスプレイモジュール300を保護する。ここで、第3透明接着部材365は、OCA(optical clear adhesive)またはOCR(optical clear resin)であってもよい。
一例に係るカバーウィンドウ500は、強化ガラス(Glass)、透明プラスチック、または透明フィルムからなってもよいが、スクラッチと透明度を考慮して強化ガラスを含むことがより好ましい。一例として、カバーウィンドウ500は、サファイアガラス(Sapphire Glass)及びゴリラガラス(Gorilla Glass)のうち少なくとも1つを含むことができる。
選択的に、カバーウィンドウ500は、ディスプレイモジュール300に付着されず、ディスプレイモジュール300の前面全体を覆うように離隔配置されることによって、外部衝撃からディスプレイモジュール300を保護する役割を果たすことができる。これによって、カバーウィンドウ500とディスプレイモジュール300との間にエアーギャップが設けられる。この場合、外部衝撃によってカバーウィンドウ500が破損する場合、カバーウィンドウ500の破損と共にディスプレイモジュール300が損傷することを最小化することができる。
前記駆動回路部700は、ディスプレイモジュール300に映像を表示し、ディスプレイモジュール300を通じてタッチ入力客体のタッチによるタッチ位置及びタッチフォースをセンシングして、タッチ位置座標及び/又はタッチフォースレベルを算出し、算出されたタッチ位置座標及び/又はタッチフォースレベルに該当する応用プログラムを実行する。
一例に係る駆動回路部700は、回路ボード710、第1フレキシブル印刷回路ケーブル720、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730、ディスプレイ駆動回路740、タッチ駆動回路750、タッチ制御回路760、及びシステム制御部770を含む。
前記回路ボード710は、ハウジング100のシステム収納空間110sに収納されてタッチ制御回路760及びシステム制御部770を支持する。
前記第1フレキシブル印刷回路ケーブル720は、回路ボード710に設けられた第1コネクタに接続され、ディスプレイモジュール300の基板310に設けられたディスプレイパッド部110aに接続される。
前記第2フレキシブル印刷回路ケーブル730は、回路ボード710に設けられた第2コネクタに接続され、ディスプレイモジュール300のタッチセンシング層350に設けられたタッチパッド部350a,350bに接続される。一例に係る第2フレキシブル印刷回路ケーブル730は、タッチセンシング層350に設けられた複数の第1タッチ電極TE1と接続される第1タッチ電極接続部、及び複数の第2タッチ電極TE2と接続される第2タッチ電極接続部を含むことができる。
前記ディスプレイ駆動回路740は、ディスプレイモジュール300の各画素SPに映像を表示するための構成であって、基板310に設けられたチップ実装領域にチップオングラス(chip on glass)方式によって実装された駆動集積回路であってもよい。ディスプレイ駆動回路740は、基板310の第1側の縁部に設けられたディスプレイパッド部110aと接続され、複数のデータラインと1対1で接続され、スキャン駆動回路に接続される。このようなディスプレイ駆動回路740は、第1フレキシブル印刷回路ケーブル720とディスプレイパッド部110aを介して、システム制御部770から提供されるデジタル映像データ、タイミング同期信号、駆動電源、及びカソード電源などを受信する。例えば、ディスプレイ駆動回路740は、前記タイミング同期信号に応じて、前記デジタル映像データを複数の画素SPの配置構造に対応するように画素別画素データで整列し、画素別画素データを画素別データ信号に変換して、該当するデータラインを介して当該画素に供給し、各画素SPに共通に接続された第2電極E2にカソード電源を供給する。これと同時に、ディスプレイ駆動回路740は、タイミング同期信号に応じてスキャン制御信号を生成して、スキャン駆動回路に提供する。
選択的に、前記ディスプレイ駆動回路740は、第1フレキシブル印刷回路ケーブル720に実装されてもよい。この場合、ディスプレイ駆動回路740は、第1フレキシブル印刷回路ケーブル720を介して、システム制御部770から提供されるデジタル映像データ、タイミング同期信号、駆動電源、及びカソード電源などを受信し、ディスプレイパッド部110aを介して、前記画素別データ信号を該当するデータラインに供給し、前記カソード電源を第2電極E2に供給し、前記スキャン制御信号をスキャン駆動回路に供給する。
前記タッチ駆動回路750は、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730に実装される。このようなタッチ駆動回路750は、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730を介して、回路ボード710に実装されたタッチ制御回路760に接続され、第1タッチパッド部350aを介して複数の第1タッチ電極TE1のそれぞれと1対1で接続され、第2タッチパッド部350bを介して複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれと1対1で接続される。
一例に係るタッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760から供給されるタッチ同期信号に応答して、ディスプレイモジュール300のタッチセンシング層350を第1タッチセンシング期間と第2タッチセンシング期間とに時分割駆動する。ここで、第1タッチセンシング期間は、タッチ入力客体のタッチイベント及びタッチ位置をセンシングするタッチ位置センシング期間として定義することができ、第2タッチセンシング期間は、タッチ入力客体のタッチフォースをセンシングするタッチフォースセンシング期間として定義することができる。例えば、第1タッチセンシング期間は、タッチ同期信号の第1論理状態に対応する期間であってもよく、第2タッチセンシング期間は、タッチ同期信号の第2論理状態に対応する期間であってもよい。
前記第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図5Aに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにタッチ駆動信号TDSを印加し、タッチ入力客体のタッチによってタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、タッチセンシングデータを生成する。例えば、第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第1タッチ電極TE1にタッチ駆動信号TDSを順次印加し、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれを介してタッチセンサTSの静電容量の変化をセンシングして、タッチセンシングデータを生成する。
前記第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図5Bに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のタッチフォースによってタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。例えば、第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第1タッチ電極TE1にフォース駆動電圧FDVを順次印加し、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれを介してフォースセンサFSの電圧の変化をセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。
選択的に、タッチ駆動回路750は、第2タッチセンシング期間の短縮及び/又は第2タッチセンシング期間での消費電力を減少させるために、第1タッチセンシング期間のタッチイベント領域に対してのみタッチフォースをセンシングすることができる。すなわち、タッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760の制御による全領域タッチセンシング(global touch sensing)またはグループタッチセンシング(group touch sensing)を介して1次的にタッチ位置センシングを行い、タッチ制御回路760の制御による部分フォースタッチセンシング(local force touch sensing)を介してタッチイベント領域に対してのみ2次的にタッチフォースセンシングを行うことができる。例えば、タッチ駆動回路750は、第2タッチセンシング期間の間、タッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのタッチ駆動電極にフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のフォースタッチによってタッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのタッチセンシング電極を介してタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化をセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。この場合、本例は、第1タッチセンシング期間にセンシングされたタッチイベント領域に対しては部分的にタッチフォースセンシングを行うことによって、第2タッチセンシング期間を短縮させることができ、第2タッチセンシング期間の消費電力を減少させることができる。
追加的に、一例に係るタッチ駆動回路750は、接続端子部340aを介して遮蔽層340に電気的に接続されて、遮蔽層340を電気的にフローティングさせたり、電気的に接地させたりする。例えば、タッチ駆動回路750は、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第3フレキシブル印刷回路ケーブル及び接続端子部340aを介して遮蔽層340に電気的に接続されることによって、遮蔽層340の透明導電層341を電気的にフローティングさせたり、電気的に接地させたりする。
選択的に、遮蔽層340は電気的に接地されてもよく、この場合、遮蔽層340は、タッチ駆動回路750に接続されず、接続端子部340aに電気的に接続された別途のグラウンドストラップ(ground strap)を介して金属材質のハウジング100に電気的に接続されてもよい。
前記タッチ制御回路760は、回路ボード710に実装されて第2フレキシブル印刷回路ケーブル730を介してタッチ駆動回路750に接続される。
一例に係るタッチ制御回路760は、タッチ同期信号を生成してタッチ駆動回路750の駆動を制御する。一例に係るタッチ制御回路760は、第1及び第2タッチセンシング期間を有するタッチ同期信号を生成して、タッチ駆動回路750の時分割駆動を制御する。このようなタッチ制御回路760は、タッチ駆動回路750から提供されるタッチセンシングデータに基づいてタッチ位置座標(又は2次元タッチ情報)を生成し、フォースセンシングデータに基づいてタッチフォースレベル(又は3次元タッチ情報)を生成して、システム制御部770に提供する。
一例に係るタッチ制御回路760は、タッチセンシングデータのうちタッチ閾値を超えるタッチセンシングデータの最大値に該当するタッチ駆動電極とタッチセンシング電極の位置によるタッチ位置座標を算出してメモリに臨時格納し、フォースセンシングデータのうちフォース閾値を超えるフォースセンシングデータの最大値をタッチフォースレベルで算出してメモリに臨時格納する。その後、タッチ制御回路760は、メモリに臨時格納されたタッチ位置座標及びタッチフォースレベルを含むタッチ情報を、システム制御部770に提供する。
選択的に、一例に係るタッチ制御回路760は、メモリに臨時格納されたタッチ座標情報に基づいてタッチイベントの有無を判断して、タッチイベント領域を算出し、タッチイベント領域に基づいて、タッチ駆動回路750を部分フォースタッチセンシングモード(local force touch sensing mode)に制御する。これによって、タッチ駆動回路750は、部分フォースタッチセンシングモードによって、タッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのタッチ駆動電極にフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のフォースタッチによって圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を、タッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのタッチセンシング電極を介してセンシングして、フォースセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
選択的に、前記タッチ制御回路760とタッチ駆動回路750は一つのタッチ集積回路として構成されてもよく、この場合、タッチ集積回路は、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730または回路ボード710に実装されてもよい。さらに、前記タッチ制御回路760はシステム制御部770に内蔵されてもよい。
前記システム制御部770は、MCU(Micro Controller Unit)であって、回路ボード710に実装されて電子機器の全般的な駆動を制御する。すなわち、システム制御部770は、映像処理モジュールから供給されるソース映像に基づいてディスプレイモジュール300に表示されるデータ信号とタイミング同期信号を生成して、ディスプレイ駆動回路740に提供する。また、システム制御部770は、タッチ制御回路760から提供される2次元タッチ情報及び/又は3次元タッチ情報に対応する応用ブログラム、すなわち、プログラムショートカットアイコンに該当する応用プログラム又は応用プログラムファンクションを実行する。ここで、応用プログラムは、電子機器に搭載されたタッチ位置ベースの応用プログラム及びタッチフォースベースの応用プログラムであり得る。
このような本例に係る電子機器は、ディスプレイモジュール300にタッチセンシング層350が配置されることによって、タッチ位置及びタッチフォースをセンシングできると共に、薄い厚さを有することができる。また、本例に係る電子機器は、タッチセンシング層350と画素アレイ層320との間に遮蔽層340が配置されることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止することができる。そして、本例に係る電子機器は、圧力反応部材351を介在して配置された第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2を有するタッチセンシング層350を時分割駆動することによって、タッチセンシング層350を介してタッチ位置及びタッチフォースレベルをセンシングすることができる。
図6は、図1に示されたI−I’線に沿う断面図であって、これは、ディスプレイモジュールの構造を変更したものである。これによって、以下では、ディスプレイモジュールの構造についてのみ説明する。
図6を参照すると、一例に係るディスプレイモジュール300は、基板310上に順次配置された画素アレイ層320、封止層330、遮蔽層340、第1透明接着部材361、偏光層370、第2透明接着部材363、及びタッチセンシング層350を含む。このような構成を有するディスプレイモジュール300は、偏光層370の位置が変更されることを除いては、図2及び図3に示されたディスプレイモジュールと同一であるので、各構成に対する重複説明は省略する。
一例に係る偏光層370は、遮蔽層340とタッチセンシング層350との間に介在する。すなわち、偏光層370の第1面は、第1透明接着部材361を媒介として遮蔽層340上に付着され、偏光層370の第2面は、第2透明接着部材363を媒介としてタッチセンシング層350の下面に付着される。
前記タッチセンシング層350は、カバーウィンドウ500の下面と直接的に対向するか、または第3透明接着部材365を媒介としてカバーウィンドウ500の下面に付着されてもよい。
このような本例は、タッチセンシング層350をカバーウィンドウ500、すなわち、タッチ入力客体のタッチ面にさらに近く位置させることによって、タッチセンシングの感度を向上させることができる。また、本例は、タッチセンシング層350の下に配置された偏光層370をタッチセンシング層350の支持台として使用することによって、タッチ入力客体のタッチフォースによるタッチセンシング層350の圧力反応部材351の反応速度を向上させることができる。
図7A及び図7Bは、図2又は図6に示された遮蔽層の金属パターン層を説明するための平面図である。
図7Aを参照すると、一例に係る遮蔽層340の金属パターン層343は、透明導電層341の上面に互いに交差するように設けられた複数の第1パターンライン343a及び複数の第2パターンライン343bを含む。
前記複数の第1パターンライン343aのそれぞれは、第1水平軸方向Xに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延び、第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔で離隔するように透明導電層341の上面に設けられる。
前記複数の第2パターンライン343bのそれぞれは、第2水平軸方向Yに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延び、第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔で離隔するように透明導電層341の上面に設けられる。
このような、一例に係る遮蔽層340の金属パターン層343は、複数の第1パターンライン343aのそれぞれと複数の第2パターンライン343bのそれぞれとが透明導電層341の上面、すなわち、同一平面上に互いに交差するように設けられることによって、メッシュ形状を有する。
図7Bを参照すると、一例に係る遮蔽層340の金属パターン層343は、透明導電層341の上面に閉ループ状に設けられた複数の閉ループパターン343a〜343dを含む。
前記複数の閉ループパターン343a〜343dのそれぞれは、一定の幅及び厚さを有し、且つ閉ループ状に設けられる。このとき、複数の閉ループパターン343a〜343dのそれぞれは、透明導電層341の縁部から中心部に行くほど、次第に小さな長さを有することができる。すなわち、複数の閉ループパターン343a〜343dのそれぞれは同心四角形状を有することができる。
このような、一例に係る遮蔽層340の金属パターン層343は、メッシュ形状又は複数の閉ループ形状を有するように透明導電層341の上面に直接設けられることによって、透明導電層341の面抵抗を減少させる。
図8は、図1に示されたI−I’線に沿う断面図であって、これは、図1に示された電子機器のディスプレイモジュールにブラックマトリクス、カラーフィルター層及びバッファ層を追加で構成したものである。これによって、以下の説明では、ディスプレイモジュールの追加構成及びこれと関連する構成についてのみ説明し、これを除いた残りの構成についての重複説明は省略する。
図8を参照すると、本例に係るディスプレイモジュール300の画素アレイ層320は、各画素に設けられた発光素子層が白色光を放出するように構成されることを除いては全て同一であるので、これについての重複説明は省略する。
前記白色光を放出する発光素子層は、白色の光を放出するための少なくとも2つの有機発光層を含む。一例に係る発光素子層は、青色有機発光層と黄色−グリーン有機発光層を含む2スタック構造を有することができる。他の例に係る発光素子層は、第1青色有機発光層、黄色−グリーン有機発光層及び第2青色有機発光層を含む3スタック構造を有することができる。前記2スタック構造の発光素子層は、大韓民国公開特許公報第10−2013−0070771号または第10−2014−0055968号などに開示された有機発光素子を含むことができる。前記3スタック構造の発光素子層は、大韓民国公開特許公報第10−2015−0113308号、第10−2015−0025727号、または第10−2015−0015647号などに開示された有機発光素子を含むことができる。
前記ブラックマトリクスBM及びカラーフィルター層CFLは、封止層330の上面に直接設けられる。
前記ブラックマトリクスBMは、基板310に設けられた各画素の開口領域を定義する。すなわち、ブラックマトリクスBMは、各画素の発光素子層と重なる開口領域を除いた残りの遮光領域と重なる封止層330上に直接的に形成されることによって、隣接する開口領域の間の混色を防止する。一例に係るブラックマトリクスBMは、複数のゲートライン及び各画素の画素回路のそれぞれを覆う複数の第1遮光パターンと、複数のデータライン及び複数の画素駆動電源ラインのそれぞれを覆う複数の第2遮光パターンと、封止層330の縁部を覆う第3遮光パターンとを含むことができる。
前記カラーフィルター層CFLは、ブラックマトリクスBMによって定義される開口領域と重なる封止層330の上面に直接的に形成されるもので、複数の画素のそれぞれに定義された色相に対応する赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、及び青色カラーフィルターを含むことができる。このようなカラーフィルター層CFLは、画素から放出される白色光のうち当該画素と対応する色相の波長を有する光のみを透過させる。
前記バッファ層BFLは、ブラックマトリクスBM及びカラーフィルター層CFLを覆うように設けられる。このようなバッファ層BFLは、ブラックマトリクスBM及びカラーフィルター層CFL上に平坦面を提供する。また、前記バッファ層BFLは、遮蔽層340を支持すると共に、遮蔽層340の製造工程時にカラーフィルター層CFLを保護する役割も果たす。
前記バッファ層BFLは、遮蔽層340の製造工程時に使用される薬液(現像液又はエッチング液など)または外部からの水分などが発光素子層に浸透することを遮断することによって、水分による発光素子層の損傷を防止することができる。このようなバッファ層BFLは、高温に弱い発光素子層の損傷を防止するために、摂氏100度以下の低温で形成可能であり、かつ1〜3の低誘電率を有する有機絶縁物質で形成されることが好ましい。例えば、バッファ層BFLは、アクリル系列、エポキシ系列、またはシロキサン(Siloxane)系列の物質で形成される。
前記バッファ層BFL上には、遮蔽層340、タッチセンシング層350、及び偏光層370が順に設けられる。これによって、遮蔽層340、タッチセンシング層350及び偏光層370がバッファ層BFLの上面に順に設けられることを除いては、図1乃至図5に示されたディスプレイモジュール300の構造と同一であるので、これらについての重複説明は省略する。
選択的に、バッファ層BFL上には、遮蔽層340、偏光層370、及びタッチセンシング層350が順に設けられてもよく、これは、図6に示されたディスプレイモジュール300の構造と同一であるので、これらについての重複説明は省略する。
このような、本例に係る電子機器は、図1乃至図7Bに示された電子機器と同一の効果を提供しながらも、各画素の発光素子層が全て同じ構造を有することによって、発光素子層の製造工程を単純化することができ、遮蔽層340の製造工程時に、バッファ層BFLによって発光素子層の損傷を防止することができる。
図9は、本出願の一例に係る電子機器を示す斜視図であり、図10は、図9に示されたII−II’線に沿う断面図であり、図11は、図10に示されたB部分の拡大図であり、図12は、図9に示されたIII−III’線の断面図であり、図13は、図12に示されたC部分の拡大図であって、これらは、図1乃至図8に示された電子機器において、ディスプレイモジュールの製造方法及びこれによる構造を変更したものである。これによって、以下の説明では、ディスプレイモジュールについてのみ説明し、ディスプレイモジュールを除いた残りの構成についての重複説明は省略する。
図9乃至図13を参照すると、本例に係るディスプレイモジュール300は、基板310、画素アレイ層320、封止層330、遮蔽層340、タッチセンシング層350、及び偏光層370を含む。
前記画素アレイ層320及び封止層330のそれぞれは、前述した例と同一であるので、これについての重複説明は省略する。
前記遮蔽層340は、封止層330の上面に直接的に蒸着される。このような遮蔽層340は、電気的にフローティング(floating)又は電気的に接地されることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止する。一例に係る遮蔽層340は、透明導電層341、金属パターン層343、絶縁層345、及び接続端子部340aを含む。
前記透明導電層341は、封止層330の上面に直接蒸着されたTCO(transparent conductive oxide)のような透明導電物質からなる。このような透明導電層341は、封止層330の上面全体に単一のボディーとして形成されるもので、これは、前述した例と同一に非晶質導電物質で形成される。
前記金属パターン層343は、透明導電層341の上面に直接的に蒸着されて透明導電層341の面抵抗を減少させるためのもので、図4に示された複数のラインパターン、図7Aに示されたメッシュパターン、または図7Bに示された複数の閉ループパターン343a〜343dを含む。
前記絶縁層345は、金属パターン層343及び透明導電層341のそれぞれを電気的に絶縁するもので、低温蒸着が可能な無機絶縁物質または有機絶縁物質を含む。このような絶縁層345は、金属パターン層343、透明導電層341及び封止層330の各側面を覆うように設けられる。
前記接続端子部340aは、基板310の第2側の縁部EA2に設けられた少なくとも1つの接続パッドを含む。少なくとも1つの接続パッドは、透明導電層341の第1側から絶縁層345の側面に沿って基板310の第1側の非表示領域(IA1)まで延びた少なくとも1つの延長ラインと電気的に接続される。一例に係る接続端子部340aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730を介してタッチ駆動回路750に接続され、タッチ駆動回路750によって電気的にフローティングまたは電気的に接地される。他の例に係る接続端子部340aは、別途のグラウンドストラップ(ground strap)に接続され、グラウンドストラップを介して金属材質のハウジング100に電気的に接続されることによって電気的に接地されてもよい。
前記少なくとも1つの延長ラインは、絶縁層345によって覆われることによって電気的に絶縁される。
前記タッチセンシング層350は、遮蔽層340の上面に直接的に形成され、カバーウィンドウ500に対するタッチ入力客体のタッチによるタッチ位置及びタッチフォースレベルをセンシングするためのタッチスクリーン又はタッチセンサの役割を果たす。ここで、タッチ入力客体は、指を含むユーザの人体、またはタッチペンなどで定義することができる。
一例に係るタッチセンシング層350は、第1タッチ電極層353、圧力反応部材351、第2タッチ電極層355、第1タッチパッド部350a、及び第2タッチパッド部350bを含む。
前記第1タッチ電極層353は、遮蔽層340、すなわち、絶縁層345の上面に直接的に蒸着される。すなわち、第1タッチ電極層353は、別途の第1透明接着部材なしに、金属蒸着工程により絶縁層345の上面に直接形成される。一例に係る第1タッチ電極層353は、図4に示したように、複数の第1タッチ電極TE1を含み、この場合、複数の第1タッチ電極TE1のそれぞれは、第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔で離隔しながら、第1水平軸方向Xに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延びたライン形状を有することができる。このような第1タッチ電極TE1は、タッチセンシングのためのタッチ駆動電極(又はタッチセンシング電極)の役割を果たす。
前記圧力反応部材351は、第1タッチ電極層353を覆うように遮蔽層340上に設けられる。すなわち、圧力反応部材351は、第1タッチ電極層353が設けられた遮蔽層340上に直接形成されて第1タッチ電極層353を覆う。一例に係る圧力反応部材351は、タッチ入力客体のタッチフォース(又はタッチ圧力)によって電気的特性が変化することによって、タッチ入力客体のタッチフォースをセンシングするための圧力反応センサの役割を果たす。
一例に係る圧力反応部材351は、圧電効果(piezoelectric effect)を有する圧電物質溶液のコーティング工程及び硬化工程を通じて、第1タッチ電極層353を覆うように遮蔽層340上に一定の厚さで設けることができる。このような圧力反応部材351は、第1タッチ電極層353を覆うように遮蔽層340上に直接形成されることを除いては、前述した例と同一の物質からなることができる。
前記第2タッチ電極層355は、圧力反応部材351の上面に直接的に蒸着される。すなわち、第2タッチ電極層355は、金属蒸着工程により圧力反応部材351の上面に直接形成される。一例に係る第2タッチ電極層355は、図4に示したように、複数の第2タッチ電極TE2を含み、この場合、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれは、第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔で離隔しながら、第2水平軸方向Yに沿って一定の幅及び厚さを有するように長く延びたライン形状を有することができる。このような第2タッチ電極TE2は、タッチセンシングのためのタッチセンシング電極(又はタッチ駆動電極)の役割を果たす。
前記第1タッチパッド部350aは、基板310の第3側の縁部EA3に設けられた複数の第1タッチパッド電極を含む。複数の第1タッチパッド電極のそれぞれは、複数の第1タッチルーティングラインのそれぞれを介して、複数の第1タッチ電極TE1と1対1で接続される。ここで、基板310の第3側の縁部EA3は、基板310の第2側の縁部EA2と並んだ基板310の非表示領域、例えば、基板310の一側の長辺に隣り合う基板310の非表示領域として定義することができる。このような第1タッチパッド部350aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途のタッチ用第1フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記複数の第1タッチルーティングラインは、複数の第1タッチ電極TE1のそれぞれの一側端から絶縁層345の側面に沿って基板310の第3側の縁部EA3まで延びて、複数の第1タッチパッド電極のそれぞれと1対1で接続される。
前記第2タッチパッド部350bは、基板310の第4側の縁部に設けられた複数の第2タッチパッド電極を含む。複数の第2タッチパッド電極のそれぞれは、複数の第2タッチルーティングラインのそれぞれを介して、複数の第2タッチ電極TE2と1対1で接続される。ここで、基板310の第4側の縁部は、基板310の第1側の縁部と平行な基板310の非表示領域、例えば、基板310の他側の短辺に隣り合う基板310の非表示領域として定義することができる。このような第2タッチパッド部350bは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途のタッチ用第2フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記複数の第2タッチルーティングラインは、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれの一側端から絶縁層345の側面に沿って基板310の第4側の縁部まで延びて、複数の第2タッチパッド電極のそれぞれと1対1で接続される。
選択的に、前記第2タッチパッド部350bは、遮蔽層340の接続端子部340aと共に基板310の第2側の縁部に設けられてもよい。
前記偏光層370は、第2透明接着部材363を媒介としてタッチセンシング層350の上面と結合されるもので、これは、前述した例と同一であるので、これについての重複説明は省略する。
前記第2透明接着部材363は、第1タッチパッド部350a及び第2タッチパッド部350bのそれぞれを除いたタッチセンシング層350の各側面に設けられた複数の第1タッチルーティングラインと複数の第2タッチルーティングラインのそれぞれを覆う。
選択的に、本例に係るディスプレイモジュール300は、封止層330とタッチセンシング層350との間に介在したバリアフィルムをさらに含むことができ、バリアフィルムは、前述した例と同一であるので、これについての重複説明は省略する。
追加的に、本例に係るディスプレイモジュール300は、図8に示されたブラックマトリクスBM、カラーフィルター層CFL及びバッファ層BFLをさらに含む。この場合、遮蔽層340は、バッファ層BFLの上面に設けられる。
前記ブラックマトリクスBM、カラーフィルター層CFL及びバッファ層BFLのそれぞれは、前述した例と同一であるので、これらについての重複説明は省略する。この場合、画素アレイ層320は、各画素に設けられた発光素子層が白色光を放出するように構成されることを除いては全て同一であるので、これについての重複説明は省略する。
このような、本例に係る電子機器は、タッチセンシング層350が遮蔽層340の上面に直接的に形成され、タッチ入力客体のタッチをセンシングして2次元タッチ情報及び/又は3次元タッチ情報を生成することによって、図1乃至図8に示された電子機器と同一の効果を提供することができ、タッチセンシング層350が遮蔽層340の上面に直接的に形成されることによって、厚さ及び製造工程を単純化することができる。
図14は、本出願の一例に係る電子機器のタッチセンシング方法を説明するためのフローチャートである。
図14を図1乃至図13と結び付けて本例に係る電子機器のタッチセンシング方法を説明すると、次の通りである。
まず、ディスプレイモジュール300に設けられた遮蔽層340は、タッチ駆動回路750によって電気的にフローティングされるか、または、タッチ駆動回路750又は別途のグラウンドストラップによって電気的に接地される。
一例に係るタッチ駆動回路750は、第1タッチセンシング期間の間にタッチ位置センシングモードを行う(S100)。すなわち、第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図5Aに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにタッチ駆動信号TDSを印加し、第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間の圧力反応部材351に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングしてタッチセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
次いで、タッチ制御回路760は、第1タッチセンシング期間のタッチセンシングデータに基づいて、タッチイベントが発生したか否かを判断する(S200)。
S200ステップにおいて、タッチイベントが発生していない場合(S200の“いいえ”)、タッチ制御回路760は、タッチ駆動回路750をタッチ位置センシングモードに制御する。これによって、タッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760の制御によってタッチ位置センシングモードを再び行う(S100)。
S200ステップにおいて、タッチイベントが発生した場合(S200の“はい”)、タッチ制御回路760は、タッチセンシングデータに基づいてタッチイベント領域を算出し、これに基づいて、タッチ駆動回路750をフォースタッチ部分センシングモードに制御する。これによって、タッチ駆動回路750は、第2タッチセンシング期間の間にフォースタッチ部分センシングモードを行う(S300)。すなわち、第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図5Bに示したように、タッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのタッチ駆動電極にフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のタッチフォースによって第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を少なくとも1つのタッチセンシング電極を介してセンシングしてフォースセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
その後、タッチ制御回路760は、第2タッチセンシング期間のフォースセンシングデータに基づいて、フォースタッチがセンシングされたか否かを判断する(S400)。
S400ステップにおいて、タッチイベント領域でフォースタッチがセンシングされた場合(S400の“はい”)、タッチ制御回路760は、タッチイベント領域を対応するタッチ位置座標及びフォースセンシングデータに基づいてタッチフォースレベルを算出して、システム制御部770に提供する(S500)。これによって、システム制御部770は、タッチ制御回路760から提供されるタッチ位置座標及びタッチフォースレベルに該当するアプリケーションを実行させる。
S400ステップにおいて、タッチイベント領域でフォースタッチがセンシングされていない場合(S400の“いいえ”)、タッチ制御回路760は、タッチイベント領域を対応するタッチ位置座標を算出して、システム制御部770に提供する(S600)。これによって、システム制御部770は、タッチ制御回路760から提供されるタッチ位置座標に該当するアプリケーションを実行させる。
このような、本例に係る電子機器のタッチセンシング方法は、タッチ位置センシングモードでタッチイベントが発生したか否かによってフォースタッチ部分センシングモードを行うことによって、第2タッチセンシング期間の短縮及び/又は第2タッチセンシング期間での消費電力を減少させることができる。
図15は、図1に示されたI−I’線に沿う断面図であって、これは、タッチセンシング層の構造を変更したものである。これによって、以下では、タッチセンシング層及びこれと関連する構成についてのみ説明する。
図15を参照すると、本例に係る電子機器のタッチセンシング層350は、第1タッチセンシング部350−1及び第2タッチセンシング部350−2を含む。
前記第1タッチセンシング部350−1は、遮蔽層340の上面に設けられ、タッチ入力客体のフォースタッチをセンシングするためのフォースセンサの役割を果たす。すなわち、第1タッチセンシング部350−1は、第1透明接着部材361を媒介として遮蔽層340の上面に付着されるフォースセンシングパネルであってもよい。このような第1タッチセンシング部350−1は、フォースセンサの役割のみを果たすことを除いては、図1乃至図4に示されたタッチセンシング層350と同じ構成を有するので、これについての具体的な説明は省略する。
一例に係る第1タッチセンシング部350−1は、圧力反応部材351と、圧力反応部材351の第1面に設けられた第1タッチ電極層353と、圧力反応部材351の第2面に設けられた複数の第2タッチ電極を有する第2タッチ電極層355とを含む。
前記第1タッチ電極層353は、圧力反応部材351の第1面に一定の間隔で設けられた複数の第1タッチ電極、及び圧力反応部材351の第1面の縁部に設けられ、複数の第1タッチ電極と1対1で接続された第1フォースパッド部351aを含む。前記複数の第1タッチ電極のそれぞれは、フォース駆動電極(又はフォースセンシング電極)として使用される。前記第1フォースパッド部351aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第3フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記第2タッチ電極層355は、圧力反応部材351の第2面に一定の間隔を有するように複数の第1タッチ電極のそれぞれと交差する複数の第2タッチ電極、及び圧力反応部材351の第2面の縁部に設けられ、複数の第2タッチ電極と1対1で接続された第2フォースパッド部351bを含む。前記複数の第2タッチ電極のそれぞれは、フォースセンシング電極(又はフォース駆動電極)として使用される。前記第2フォースパッド部351bは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第3フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記第2タッチセンシング部350−2は、第1タッチセンシング部350−1の上面に設けられ、タッチ入力客体のタッチ位置をセンシングするためのタッチセンサの役割を果たす。すなわち、第2タッチセンシング部350−2は、第2透明接着部材を媒介として第1タッチセンシング部350−1の上面に付着されるタッチセンシングパネルであってもよい。
一例に係る第2タッチセンシング部350−2は、ベース部材357、ベース部材357の第1面に設けられた第3タッチ電極層358、及びベース部材357の第2面に設けられた第4タッチ電極層359を含む。
前記ベース部材357は透明プラスチック材質からなる。
前記第3タッチ電極層358は、ベース部材357の第1面に一定の間隔で設けられた複数の第3タッチ電極、及びベース部材357の第1面の縁部に設けられ、複数の第3タッチ電極と1対1で接続された第1タッチパッド部357aを含む。前記複数の第3タッチ電極のそれぞれは、タッチ駆動電極(又はタッチセンシング電極)として使用される。前記第1タッチパッド部357aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第4フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記第4タッチ電極層359は、ベース部材357の第2面に一定の間隔を有するように複数の第3タッチ電極のそれぞれと交差する複数の第4タッチ電極、及びベース部材357の第2面の縁部に設けられ、複数の第4タッチ電極と1対1で接続された第2タッチパッド部357bを含む。前記複数の第4タッチ電極のそれぞれは、タッチセンシング電極(又はタッチ駆動電極)として使用される。前記第2タッチパッド部357bは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第4フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
このようなタッチセンシング層350の上面は偏光層370と結合される。すなわち、偏光層370は、第3透明接着部材363を媒介としてタッチセンシング層350の上面に付着される。
一方、本例に係るタッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760から供給されるタッチ同期信号に応答して、ディスプレイモジュール300のタッチセンシング層350を介してタッチ入力客体のタッチセンシング及びフォースタッチを同時にセンシングする。
一例に係るタッチ駆動回路750は、タッチセンシング期間の間、図5Aに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにタッチ駆動信号TDSを印加し、タッチ入力客体のタッチによって第2タッチセンシング部350−2に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、タッチセンシングデータを生成する。例えば、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第3タッチ電極TE3にタッチ駆動信号TDSを順次印加し、複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれを介して第3タッチ電極TE3と第4タッチ電極TE4との間に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化をセンシングしてタッチセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
これと同時に、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図5Bに示したように、複数のフォース駆動電極のうちの少なくとも1つにフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のタッチフォースによって第1タッチセンシング部350−1の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。例えば、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第1タッチ電極TE1にフォース駆動電圧FDVを順次印加し、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれを介してフォースセンサFSの電圧の変化をセンシングしてフォースセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
一例に係るタッチ制御回路760は、タッチ同期信号を生成してタッチ駆動回路750の駆動を制御し、タッチ駆動回路750から提供されるタッチセンシングデータに基づいてタッチ位置座標(又は2次元タッチ情報)を生成し、フォースセンシングデータに基づいてタッチフォースレベル(又は3次元タッチ情報)を生成して、システム制御部770に提供する。これによって、システム制御部770は、応用プログラム又は、タッチ制御回路760から提供される2次元タッチ情報及び/又は3次元タッチ情報に対応する応用プログラムファンクション、すなわち、プログラムショートカットアイコンに該当する応用プログラムを実行する。
図16は、図15に示された第2タッチセンシング部の変形例を説明するための図である。
図16を参照すると、本例に係る第2タッチセンシング部350−2は、相互静電容量方式のタッチ電極構造を有する。すなわち、本例に係る第2タッチセンシング部350−2は、ベース部材357、複数の第3タッチ電極TE3、複数の第4タッチ電極TE4、及びタッチパッド部357pを含む。
前記ベース部材357は透明プラスチック材質からなる。このようなベース部材357は、第1透明接着部材を媒介として遮蔽層340の上面に付着される。
前記複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、タッチ駆動電極(又はタッチセンシング電極)として使用される。一例に係る複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、ベース部材357の前面に設けられ、透明導電性材質からなることができる。複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、第1水平軸方向Xと平行であり、かつ第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔を有するように設けることができる。
一例に係る複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔で設けられた複数の第1電極パターンEP1、及び第1水平軸方向Xに隣接する第1電極パターンEP1の間を電気的に接続する複数の接続パターンCPを含む。ここで、複数の第1電極パターンEP1のそれぞれは、矩形、八角形、円形、または菱形の形状を有することができ、複数の接続パターンCPのそれぞれは、バー(bar)形状を有することができる。
前記複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれは、タッチセンシング電極(又はタッチ駆動電極)として使用される。一例に係る複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれは、ベース部材357の前面に設けられ、透明導電性材質からなることができる。複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれは、第2水平軸方向Yと平行であり、かつ第1水平軸方向Xに沿って一定の間隔を有するように設けることができる。
一例に係る複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれは、ベース部材357の第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔で設けられた複数の第2電極パターンEP2、及び第2水平軸方向Yに隣接する第2電極パターンEP2の間を電気的に接続する複数のブリッジパターンBPを含む。
前記複数の第2電極パターンEP2は、第2水平軸方向Yに沿って隣接する第1電極パターンEP1の間に対応するベース部材357の前面に設けられるもので、第1電極パターンEP1と同じ形状を有する。このとき、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれの接続パターンCPは、複数の第2電極パターンEP2の間に設けられ、第2水平軸方向Yに沿って隣接する2つの第2電極パターンEP2を電気的に分離する。
前記複数の第1電極パターンEP1及び複数の第2電極パターンEP2のそれぞれは、チェック模様を有するようにベース部材357の前面に同一水平面上に設けられる。
前記複数のブリッジパターンBPは、第2電極パターンEP2と異なる層に設けられ、第2水平軸方向Yに沿って第3タッチ電極TE3の接続パターンCPを挟んで隣接する2つの第2電極パターンEP2を電気的に互いに接続する。このとき、複数のブリッジパターンBPのそれぞれと第3タッチ電極TE3の接続パターンCPとは、タッチ絶縁層によって電気的に互いに分離される。ここで、タッチ絶縁層は、複数の第3タッチ電極TE3及び複数の第2電極パターンEP2を覆うようにベース部材357の前面全体に設けられる。
前記複数のブリッジパターンBPのそれぞれの両縁部は、第2水平軸方向Yに沿って第3タッチ電極TE3の接続パターンCPを挟んで隣接する2つの第2電極パターンEP2のそれぞれの縁部と重なるタッチ絶縁層に設けられたパターンコンタクトホールPCHを介して、隣接する2つの第2電極パターンEP2を電気的に互いに接続する。これによって、第2水平軸方向Yに沿って第3タッチ電極TE3の接続パターンCPを挟んで隣接する2つの第2電極パターンEP2は、複数のブリッジパターンBPによって互いに電気的に接続されて、一つの第4タッチ電極TE4を構成する。
前記タッチパッド部357pは、ベース部材357の一側縁部に設けられた複数の第1パッド電極及び複数の第2パッド電極を含む。複数の第1パッド電極のそれぞれは、複数の第3タッチルーティングラインRL3のそれぞれの他端と1対1で接続される。複数の第2パッド電極のそれぞれは、複数の第4タッチルーティングラインRL4のそれぞれの他端と1対1で接続される。このようなタッチパッド部357pはタッチ駆動回路750に接続される。
一例に係るタッチ駆動回路750は、タッチセンシング期間の間、図5Aに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにタッチ駆動信号TDSを印加し、タッチ入力客体のタッチによって第2タッチセンシング部350−2に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、タッチセンシングデータを生成する。例えば、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第3タッチ電極TE3にタッチ駆動信号TDSを順次印加し、複数の第4タッチ電極TE4のそれぞれを介して第3タッチ電極TE3と第4タッチ電極TE4との間に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化をセンシングしてタッチセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
このような、本例に係る第2タッチセンシング部350−2を含む電子機器は、複数の第3タッチ電極TE3及び複数の第4タッチ電極TE4がベース部材357の同一平面上に配置されることによって、厚さを減少させることができる。
図17は、図15に示された第2タッチセンシング部の変形例を説明するための図である。
図17を参照すると、本例に係る第2タッチセンシング部350−2は、自己静電容量方式のタッチ電極構造を有する。すなわち、本例に係る第2タッチセンシング部350−2は、ベース部材357、複数の第3タッチ電極TE3、絶縁層、複数のタッチルーティングラインRL、及びタッチパッド部TPPを含む。
前記ベース部材357は透明プラスチック材質からなる。このようなベース部材357は、第1透明接着部材を媒介として遮蔽層340の上面に付着される。
前記複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、ベース部材357の第1水平軸方向X及び第2水平軸方向Yに沿って一定の間隔を有するように設けられるもので、タッチ駆動電極の役割及びタッチセンシング電極の役割をいずれも果たす。
一例に係る複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、一定の個数の画素SPと重なるように設けられる。このとき、一つの第3タッチ電極TE3の大きさは、ディスプレイパネルの大きさ(又は解像度)及びタッチ解像度に応じて変わり得る。また、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、格子状に配置され、このとき、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれは、全て同じ大きさを有するものではなく、ベース部材357の中央部に配置されたタッチ電極よりもベース部材357のエッジ部に配置されたタッチ電極の大きさが小さくてもよい。この場合、第2タッチセンシング部350−2の中央部とエッジ部とのタッチ感度を均一にすることができる。
前記絶縁層は、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれを含むベース部材357の前面全体を覆うように設けられる。
前記複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれは、複数の第3タッチ電極TE3と1対1で接続されて、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれをタッチパッド部TPPに接続する。
一例に係る複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれは、第2水平軸方向Y上に配置された少なくとも1つの第3タッチ電極TE3と重なるように絶縁層上に設けられ、ラインコンタクトホールLCHを介して第2水平軸方向Y上に配置された複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれと1対1で接続される。このような複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれの一端は、該当する第3タッチ電極TE3に電気的に接続され、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれの他端は、タッチパッド部TPPに電気的に接続される。
前記タッチパッド部TPPは、ベース部材357の一側縁部に設けられた複数のパッド電極を含む。複数のパッド電極のそれぞれは、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれの他端と1対1で接続される。このようなタッチパッド部TPPはタッチ駆動回路750に接続される。
一例に係るタッチ駆動回路750は、タッチセンシング期間の間、タッチ駆動信号を生成して、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれを介して複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれに同時に供給した直後、再び複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれを介して、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれの静電容量の変化を順次センシングするか、または同時にセンシングしてタッチセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。
選択的に、一例に係る複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれは、ベース部材357上に設けられるものの、第3タッチ電極TE3と同一層に設けられてもよい。例えば、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれは、第1水平軸方向Xを基準として、第3タッチ電極TE3のそれぞれに隣接するようにベース部材357の上面に直接形成されて、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれと1対1で接続される。すなわち、複数のタッチルーティングラインRLのそれぞれは、複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれと同時にパターニングされることによって、ベース部材357上で複数の第3タッチ電極TE3のそれぞれと同一層に設けられ得る。この場合、本例は、ラインコンタクトホールLCHを省略することができる。
このような、本例に係る第2タッチセンシング部350−2を含む電子機器は、自己静電容量方式のタッチ電極構造を有することによって、厚さを減少させることができる。
追加的に、本例において、偏光層370は、図6に示された偏光層と同一に遮蔽層340とタッチセンシング層350との間に介在されてもよい。すなわち、偏光層370の第1面は、透明接着部材を媒介として遮蔽層340上に付着され、偏光層370の第2面は、透明接着部材を媒介としてタッチセンシング層350の第1タッチセンシング部350−1に付着され得る。
追加的に、本例において、ディスプレイモジュール300は、封止層330と遮蔽層340との間に設けられたブラックマトリクス、カラーフィルター層及びバッファ層をさらに含むことができる。このようなブラックマトリクス、カラーフィルター層及びバッファ層のそれぞれは、図8に示されたものと同一であるので、これについての重複説明は省略する。
選択的に、本例において、ディスプレイモジュール300のタッチセンシング層350は、透明接着部材を媒介とする付着工程により遮蔽層340に付着されず、図9乃至図13に示したように、透明接着部材なしに遮蔽層340の上面に直接的に形成されてもよい。
一例に係るタッチセンシング層350の第1タッチセンシング部350−1は、遮蔽層340の絶縁層345に直接的に形成された複数の第1タッチ電極を有する第1タッチ電極層353、第1タッチ電極層353を覆うように遮蔽層340の絶縁層345上にコーティングされて硬化した圧力反応部材351、圧力反応部材351の上面に直接的に形成された複数の第2タッチ電極を有する第2タッチ電極層355、及び第2タッチ電極層355を含む圧力反応部材351の上面全体を覆うタッチ絶縁層を含むようになる。ここで、タッチ絶縁層は、遮蔽層340の絶縁層と同一の絶縁物質であってもよい。
一例に係るタッチセンシング層350の第2タッチセンシング部350−2は、第1タッチセンシング部350−1のタッチ絶縁層に直接的に形成された複数の第3タッチ電極を有する第3タッチ電極層358、第3タッチ電極層358を覆うベース部材357、及びベース部材357の上面に直接的に形成された複数の第4タッチ電極を有する第4タッチ電極層359を含む。
このような、本例に係る電子機器は、ディスプレイモジュール300にタッチセンシング層350が配置されることによって、タッチ位置及びタッチフォースを同時にセンシングできると共に、薄い厚さを有することができる。また、本例に係る電子機器は、タッチセンシング層350と画素アレイ層320との間に遮蔽層340が配置されることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどによる画質の低下及び/又はタッチ感度の低下を防止することができる。
一方、図1乃至図17に示された一例に係る電子機器のディスプレイモジュール300において、タッチセンシング層350の圧力反応部材351は、圧電効果を有する圧電物質の代わりに、圧抵抗効果(piezoresistive effect)を有する圧抵抗物質を含むことができる。
前記圧抵抗効果は、加えられる圧力や力によって伝導エネルギーが発生して、電荷が伝導帯域に移動しながら材料の電気抵抗(又は比抵抗)が変化する現象を意味する。このような圧抵抗効果は、電気抵抗の変化のみを引き起こすため、電気的電位の変化を引き起こす圧電効果と区分される。
一例に係る圧抵抗物質は、金属(metal)、半導体(semiconductor)、伝導性高分子(conductive polymer)、または伝導性複合材料(conductive composite)などであってもよい。伝導性複合材料のうちゴムは、他の材料に比べてヤング率が低いため、複合体の基質として使用される場合、複合体にゴムの最も大きな特徴である柔軟性を示すことができるため、タッチフォースをセンシングする物質として十分に使用することができ、ゴムは、反復的な変形にも、大きな変形なしに再び元の形状に復元可能な弾性を有する。また、伝導性複合材料のうちシリコンゴム(silicone rubber)の場合には、耐熱性、耐寒性、耐候性、耐水性などに優れるという特性を有する。このようなゴムは、伝導性充填剤を含んで構成される場合、圧抵抗効果を有することができる。
一例に係る圧抵抗物質は、ポリマー及び伝導性充填剤を含む。一例に係るポリマーは、ゴムまたはシリコンゴムを含むことができる。
一例に係る伝導性充填剤は、金属、半導体金属酸化物、及び炭素系物質のいずれか1つを含むことができる。例えば、前記金属は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、または鉄(Fe)などであってもよい。前記半導体金属酸化物は、酸化バナジウム(V2O3)またはチタン酸化物(TiO)などであってもよい。前記炭素系物質は、カーボンブラック(carbon black)、黒鉛(graphite)、グラフェン(graphene)または炭素ナノチューブ(CNT)などであってもよい。
このような圧抵抗物質は、図18に示したように、印加される圧力が増加するほど抵抗値が次第に低くなる特性を有することがわかる。これによって、圧抵抗物質を含むタッチセンシング層350の圧力反応部材351は、タッチ入力客体のフォースタッチによるタッチフォース(又はタッチ圧力)による圧抵抗効果による抵抗値を有するフォースセンサとして使用することができる。前記タッチフォースによる圧力反応部材351に形成されるフォースセンサの抵抗は、前記タッチフォースが高いほど減少するので、タッチフォースレベルは、タッチ入力客体のフォースタッチによって発生するフォースセンサの抵抗減少量による電圧変化量をモデリングするタッチフォースレベル算出アルゴリズムを通じてセンシングされ得る。
図19は、図1に示されたI−I’線に沿う断面図であって、これは、タッチセンシング層の構造を変更したものである。これによって、以下では、タッチセンシング層及びこれと関連する構成についてのみ説明する。
図19を参照すると、本例に係る電子機器のタッチセンシング層350は、遮蔽層340上に設けられ、カバーウィンドウ500に対するタッチ入力客体のタッチによるタッチ位置及びタッチフォースレベルを順次センシングするためのタッチスクリーンの役割を果たす。
まず、遮蔽層340は、封止層330の上面に設けられることによって、外部環境ノイズ、ディスプレイパネルから発生するディスプレイノイズ、及びタッチノイズなどがタッチセンシング層350及び/又は画素アレイ層320に流入することを遮断する。このような遮蔽層340は、ノイズ遮断機能として使用されるだけでなく、タッチ入力客体のタッチによるタッチフォースをセンシングするためのフォースセンシング電極又はフォース駆動電極としても使用される。
一例に係るタッチセンシング層350は、圧力反応部材351、ベース部材352、第1タッチ電極層354、及び第2タッチ電極層356を含む。
前記圧力反応部材351は、遮蔽層340の上面を覆うように設けられるもので、タッチ入力客体のタッチフォース(又はタッチ圧力)によって電気的特性が変化することによって、タッチ入力客体のタッチフォースをセンシングするための圧力反応センサの役割を果たす。
一例に係る圧力反応部材351は、圧電効果(piezoelectric effect)を有する圧電物質溶液のコーティング工程及び硬化工程を通じて、遮蔽層340の絶縁層345上に一定の厚さで設けられてもよい。このような圧力反応部材351は、遮蔽層340の上面に直接コーティングされることを除いては、前述した例と同一の圧電物質からなることができる。
前記ベース部材352は、透明プラスチック材質からなり、第1タッチ電極層354及び第2タッチ電極層356を支持する。
前記第1タッチ電極層354は、ベース部材352の第1面に一定の間隔で設けられた複数の第1タッチ電極、及びベース部材352の第1面の縁部に設けられ、複数の第1タッチ電極と1対1で接続された第1タッチパッド部354aを含む。前記複数の第1タッチ電極のそれぞれは、タッチ駆動電極、フォース駆動電極、またはフォースセンシング電極として使用される。前記第1タッチパッド部354aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第3フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
前記第2タッチ電極層356は、ベース部材352の第2面に一定の間隔を有するように複数の第1タッチ電極のそれぞれと交差する複数の第2タッチ電極、及びベース部材352の第2面の縁部に設けられ、複数の第2タッチ電極と1対1で接続された第2タッチパッド部356aを含む。前記複数の第2タッチ電極のそれぞれはタッチセンシング電極として使用される。前記第2フォースパッド部356aは、第2フレキシブル印刷回路ケーブル730又は別途の第3フレキシブル印刷回路ケーブルを介してタッチ駆動回路750に接続される。
このようなタッチセンシング層350の上面は偏光層370と結合される。すなわち、偏光層370は、第1透明接着部材361を媒介としてタッチセンシング層350の上面に付着される。
一例に係るタッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760から供給されるタッチ同期信号に応答して、ディスプレイモジュール300のタッチセンシング層350を第1タッチセンシング期間と第2タッチセンシング期間とに時分割駆動する。ここで、第1タッチセンシング期間は、タッチ入力客体のタッチイベント及びタッチ位置をセンシングするタッチ位置センシング期間として定義することができ、第2タッチセンシング期間は、タッチ入力客体のタッチフォースをセンシングするタッチフォースセンシング期間として定義することができる。例えば、第1タッチセンシング期間は、タッチ同期信号の第1論理状態に対応する期間であってもよく、第2タッチセンシング期間は、タッチ同期信号の第2論理状態に対応する期間であってもよい。
前記第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、図20Aに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにタッチ駆動信号TDSを印加し、タッチ入力客体のタッチによって第1タッチ電極TE1と第2タッチ電極TE2との間に形成されるタッチセンサTSの静電容量の変化を複数のタッチセンシング電極を介してセンシングして、タッチセンシングデータを生成する。例えば、第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第1タッチ電極TE1にタッチ駆動信号TDSを順次印加し、複数の第2タッチ電極TE2のそれぞれを介してタッチセンサTSの静電容量の変化をセンシングしてタッチセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。このような第1タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、遮蔽層340を電気的にフローティング又は電気的に接地させる。
前記第2タッチセンシング期間の間、一例に係るタッチ駆動回路750は、図20Bに示したように、複数のタッチ駆動電極のうちの少なくとも1つにフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のタッチフォースによってタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を遮蔽層340を介してセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。このとき、タッチ駆動電極に印加されるフォース駆動電圧FDV及びタッチ入力客体のタッチフォースによるフォースセンサFSの電圧の変化は、遮蔽層340の透明導電層341に誘導され、これにより、タッチ駆動回路750は、遮蔽層340の透明導電層341に誘導される電圧をセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。例えば、第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第1タッチ電極TE1にフォース駆動電圧FDVを順次印加し、遮蔽層340を介してフォースセンサFSの電圧の変化をセンシングしてフォースセンシングデータを生成し、タッチ制御回路760に提供する。このような第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第2タッチ電極TE2を電気的にフローティング又は電気的に接地させることができる。
前記第2タッチセンシング期間の間、他の例に係るタッチ駆動回路750は、図20Cに示したように、遮蔽層340にフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のタッチフォースによってタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化を複数の第1タッチ電極TE1のそれぞれを介してセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。このような第2タッチセンシング期間の間、タッチ駆動回路750は、複数の第2タッチ電極TE2を電気的にフローティング又は電気的に接地させることができる。前記遮蔽層340にフォース駆動電圧FDVを印加する場合、本例は、一つのフォース駆動電極にフォース駆動電圧FDVを印加するため、フォース駆動電圧FDVを供給するタッチ駆動回路750の構成を単純化させることができる。
選択的に、タッチ駆動回路750は、第2タッチセンシング期間の短縮及び/又は第2タッチセンシング期間での消費電力を減少させるために、第1タッチセンシング期間のタッチイベント領域に対してのみタッチフォースをセンシングすることができる。すなわち、タッチ駆動回路750は、タッチ制御回路760の制御による全領域タッチセンシング又はグループタッチセンシングを介して1次的にタッチ位置センシングを行い、タッチ制御回路760の制御による部分フォースタッチセンシングを介してタッチイベント領域に対してのみ2次的にタッチフォースセンシングを行うことができる。例えば、タッチ駆動回路750は、第2タッチセンシング期間の間、タッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのフォース駆動電極にフォース駆動電圧FDVを印加し、タッチ入力客体のフォースタッチによってタッチイベント領域に含まれる少なくとも1つのフォースセンシング電極を介してタッチセンシング層350の圧力反応部材351に形成されるフォースセンサFSの電圧の変化をセンシングして、フォースセンシングデータを生成する。この場合、本例は、第1タッチセンシング期間にセンシングされたタッチイベント領域に対しては部分的にタッチフォースセンシングを行うことによって、第2タッチセンシング期間を短縮させることができ、第2タッチセンシング期間の消費電力を減少させることができる。
一例に係るタッチ制御回路760は、タッチ同期信号を生成してタッチ駆動回路750の駆動を制御し、タッチ駆動回路750から提供されるタッチセンシングデータに基づいてタッチ位置座標(又は2次元タッチ情報)を生成し、フォースセンシングデータに基づいてタッチフォースレベル(又は3次元タッチ情報)を生成して、システム制御部770に提供する。これによって、システム制御部770は、応用プログラム又は、タッチ制御回路760から提供される2次元タッチ情報及び/又は3次元タッチ情報に対応する応用プログラムファンクション、すなわち、プログラムショートカットアイコンに該当する応用プログラムを実行する。
追加的に、本例において、ディスプレイモジュール300は、封止層330と遮蔽層340との間に設けられたブラックマトリクス、カラーフィルター層及びバッファ層をさらに含むことができる。このようなブラックマトリクス、カラーフィルター層及びバッファ層のそれぞれは、図8に示されたものと同一であるので、これについての重複説明は省略する。
このような本例に係る電子機器は、図1乃至図6に示された電子機器と同一の効果を提供することができ、遮蔽層340が、タッチ入力客体のフォースタッチをセンシングするための電極として使用されることによって、タッチセンシング層350の構造を単純化することができる。
一方、図1には、本出願に係る電子機器としてスマートフォン(smart phone)が示されているが、これに限定されず、本出願は、電子手帳、電子書籍、PMP(portable multimedia player)、ナビゲーション、モバイルフォン、タブレットPC(personal computer)、スマートウォッチ(smart watch)、ウォッチフォン(watch phone)、ウェアラブル機器(wearable device)、及び移動通信端末機などのような携帯用電子機器、テレビ、ノートパソコン、モニタ、カメラ、カムコーダー、またはディスプレイを有する家電機器などに適用されてもよい。
本出願に係る電子機器は、基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層;画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer);封止層上に設けられた遮蔽層;及び遮蔽層上に配置され、タッチ入力の座標をセンシングするためのタッチセンシング層を含み、タッチセンシング層は、タッチ入力のタッチフォースをセンシングするための圧力反応部材を含むことができる。
本出願において、タッチセンシング層は、遮蔽層上に設けられた圧力反応部材;遮蔽層と対向する圧力反応部材の第1面に配置された第1タッチ電極;及び圧力反応部材の第1面と反対側の圧力反応部材の第2面に配置された第2タッチ電極を含むことができる。
本出願において、タッチセンシング層は、ベース部材の第1面に配置された第3タッチ電極;及びベース部材の第1面と反対側のベース部材の第2面に配置された第4タッチ電極をさらに含むことができる。
本出願に係る電子機器は、タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、タッチ駆動回路は、第3タッチ電極及び第4タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を印加し、第3タッチ電極及び第4タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を印加し、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
本出願に係る電子機器は、タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、タッチ駆動回路は、第1タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を供給し、第1タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第2タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を供給し、第2タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
本出願において、タッチセンシング層は、遮蔽層上に配置された圧力反応部材;ベース部材と圧力反応部材との間に配置された第1タッチ電極;及びベース部材上に配置された第2タッチ電極を含むことができる。
本出願において、タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、タッチ駆動回路は、第1タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を供給し、第1タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第2タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を供給し、第2タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極及び第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
本出願において、遮蔽層は、タッチセンシング層と画素アレイ層との間に配置され、遮蔽層は、画素アレイ層から発生する電気的なノイズからタッチセンシング層を遮蔽するか、またはタッチセンシング層から発生する電気的なノイズから画素アレイ層を遮蔽する、導電性物質を含むことができる。
本出願において、遮蔽層は、封止層の上面に配置された透明導電層;透明導電層上に配置された金属パターン層;及び透明導電層上に配置され、金属パターン層を覆う絶縁層を含むことができる。
本出願において、金属パターン層は、メッシュパターン、透明導電層の一面に一定の間隔で設けられた複数のラインパターン、または複数の同心の閉ループパターンを含むことができる。
本出願において、絶縁層は、金属パターン層の側面、透明導電層の側面、及び封止層の側面を覆うことができる。
本出願において、遮蔽層は、電気的にフローティングまたは接地されてもよい。
本出願に係る電子機器は、タッチセンシング層上に配置されたカバーウィンドウ;及びタッチセンシング層とカバーウィンドウとの間に配置されるか、または遮蔽層とタッチセンシング層との間に配置された、偏光層をさらに含むことができる。
本出願に係る電子機器は、収納空間を有するハウジング;収納空間に収納されたディスプレイモジュール;及びハウジングに支持され、ディスプレイモジュールを覆うカバーウィンドウを含み、ディスプレイモジュールは、基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層;画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer);封止層上に設けられた遮蔽層;遮蔽層上に配置され、第1タッチ電極と第2タッチ電極との間に配置された圧力反応部材を有するタッチセンシング層;及びタッチセンシング層に接続されたタッチ制御回路を含み、タッチ制御回路は、第1タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極にタッチ駆動信号を供給し、第2タッチ電極を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第2タッチセンシング区間の間、第1タッチ電極にフォース駆動電圧を供給し、第2タッチセンシング区間の間、第2タッチ電極を介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
本出願に係る電子機器は、収納空間を有するハウジング;収納空間に収納されたディスプレイモジュール;及びハウジングに支持され、ディスプレイモジュールを覆うカバーウィンドウを含み、ディスプレイモジュールは、基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層;画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer);封止層上に設けられた遮蔽層;遮蔽層上に配置され、第1タッチ電極と第2タッチ電極との間に配置された圧力反応部材、及び第3タッチ電極と第4タッチ電極との間に配置されたベース部材を有する、タッチセンシング層;及びタッチセンシング層に接続されたタッチ制御回路を含み、タッチ制御回路は、第3タッチ電極にタッチ駆動信号を供給し、第4タッチ電極を介してタッチセンシングデータをセンシングし、第1タッチ電極にフォース駆動電圧を供給し、第2タッチ電極を介してフォースセンシングデータをセンシングすることができる。
本出願において、タッチセンシングデータとフォースセンシングデータは、同時または独立にセンシングされてもよい。
以上で説明した本出願は、上述した実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本出願の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということが、本出願の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明らかであろう。したがって、本出願の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその等価概念から導かれる全ての変更又は変形された形態が本出願の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。
100 ハウジング
300 ディスプレイモジュール
310 基板
320 画素アレイ層
330 封止層
340 遮蔽層
341 透明導電層
343 金属パターン層
350 タッチセンシング層
350−1 第1タッチセンシング部
350−2 第2タッチセンシング部
351 圧力反応部材
352,357 ベース部材
353,354 第1タッチ電極層
355,356 第2タッチ電極層
358 第3タッチ電極層
359 第4タッチ電極層
370 偏光層
500 カバーウィンドウ
700 駆動回路部
740 ディスプレイ駆動回路
750 タッチ駆動回路
760 タッチ制御回路
770 システム制御部

Claims (17)

  1. 基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層と、
    前記画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer)と、
    前記封止層上に設けられた遮蔽層と、
    前記遮蔽層上に配置され、タッチ入力の座標をセンシングするためのタッチセンシング層とを含み、
    前記タッチセンシング層は、前記タッチ入力のタッチフォースをセンシングするための圧力反応部材を含む、電子機器。
  2. 前記タッチセンシング層は、
    前記遮蔽層上に設けられた前記圧力反応部材と、
    前記遮蔽層と対向する前記圧力反応部材の第1面に配置された第1タッチ電極と、
    前記圧力反応部材の第1面と反対側の前記圧力反応部材の第2面に配置された第2タッチ電極とを含む、請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記タッチセンシング層は、
    ベース部材の第1面に配置された第3タッチ電極と、
    前記ベース部材の第1面と反対側の前記ベース部材の第2面に配置された第4タッチ電極とをさらに含む、請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、
    前記タッチ駆動回路は、
    前記第3タッチ電極及び前記第4タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を印加し、前記第3タッチ電極及び前記第4タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、
    前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を印加し、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングする、請求項3に記載の電子機器。
  5. 前記タッチセンシングデータと前記フォースセンシングデータは、同時または独立にセンシングされる、請求項4に記載の電子機器。
  6. 前記タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、
    前記タッチ駆動回路は、
    第1タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を供給し、前記第1タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、
    第2タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を供給し、前記第2タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングする、請求項2に記載の電子機器。
  7. 前記タッチセンシング層は、
    前記遮蔽層上に配置された前記圧力反応部材と、
    ベース部材と前記圧力反応部材との間に配置された第1タッチ電極と、
    前記ベース部材上に配置された第2タッチ電極とを含む、請求項1に記載の電子機器。
  8. 前記タッチセンシング層に接続されたタッチ駆動回路をさらに含み、
    前記タッチ駆動回路は、
    第1タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極のいずれか一方にタッチ駆動信号を供給し、前記第1タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極の残りの一方を介してタッチセンシングデータをセンシングし、
    第2タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極のいずれか一方にフォース駆動電圧を供給し、前記第2タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極及び前記第2タッチ電極の残りの一方を介してフォースセンシングデータをセンシングする、請求項7に記載の電子機器。
  9. 前記遮蔽層は、前記タッチセンシング層と前記画素アレイ層との間に配置され、
    前記遮蔽層は、前記画素アレイ層から発生する電気的なノイズから前記タッチセンシング層を遮蔽するか、または前記タッチセンシング層から発生する電気的なノイズから画素アレイ層を遮蔽する、導電性物質を含む、請求項1に記載の電子機器。
  10. 前記遮蔽層は、
    前記封止層の上面に配置された透明導電層と、
    前記透明導電層上に配置された金属パターン層と、
    前記透明導電層上に配置され、前記金属パターン層を覆う絶縁層とを含む、請求項1に記載の電子機器。
  11. 前記金属パターン層は、メッシュパターン、前記透明導電層の一面に一定の間隔で設けられた複数のラインパターン、または複数の同心の閉ループパターンを含む、請求項10に記載の電子機器。
  12. 前記絶縁層は、前記金属パターン層の側面、前記透明導電層の側面、及び前記封止層の側面を覆う、請求項10に記載の電子機器。
  13. 前記遮蔽層は、電気的にフローティングまたは接地された、請求項1に記載の電子機器。
  14. 前記タッチセンシング層上に配置されたカバーウィンドウと、
    前記タッチセンシング層と前記カバーウィンドウとの間に配置されるか、または前記遮蔽層と前記タッチセンシング層との間に配置された、偏光層とをさらに含む、請求項1に記載の電子機器。
  15. 収納空間を有するハウジングと、
    前記収納空間に収納されたディスプレイモジュールと、
    前記ハウジングに支持され、前記ディスプレイモジュールを覆うカバーウィンドウとを含み、
    前記ディスプレイモジュールは、
    基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層と、
    前記画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer)と、
    前記封止層上に設けられた遮蔽層と、
    前記遮蔽層上に配置され、第1タッチ電極と第2タッチ電極との間に配置された圧力反応部材を有する、タッチセンシング層と、
    前記タッチセンシング層に接続されたタッチ制御回路とを含み、
    前記タッチ制御回路は、
    第1タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極にタッチ駆動信号を供給し、前記第2タッチ電極を介してタッチセンシングデータをセンシングし、
    第2タッチセンシング区間の間、前記第1タッチ電極にフォース駆動電圧を供給し、前記第2タッチセンシング区間の間、前記第2タッチ電極を介してフォースセンシングデータをセンシングする、電子機器。
  16. 収納空間を有するハウジングと、
    前記収納空間に収納されたディスプレイモジュールと、
    前記ハウジングに支持され、前記ディスプレイモジュールを覆うカバーウィンドウとを含み、
    前記ディスプレイモジュールは、
    基板上に配置され、薄膜トランジスタ及び発光素子を有する複数の画素を含む画素アレイ層と、
    前記画素アレイ層を覆う封止層(encapsulation layer)と、
    前記封止層上に設けられた遮蔽層と、
    前記遮蔽層上に配置され、第1タッチ電極と第2タッチ電極との間に配置された圧力反応部材、及び第3タッチ電極と第4タッチ電極との間に配置されたベース部材を有する、タッチセンシング層と、
    前記タッチセンシング層に接続されたタッチ制御回路とを含み、
    前記タッチ制御回路は、
    前記第3タッチ電極にタッチ駆動信号を供給し、前記第4タッチ電極を介してタッチセンシングデータをセンシングし、
    前記第1タッチ電極にフォース駆動電圧を供給し、前記第2タッチ電極を介してフォースセンシングデータをセンシングする、電子機器。
  17. 前記タッチセンシングデータと前記フォースセンシングデータは、同時または独立にセンシングされる、請求項16に記載の電子機器。
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