KR102343806B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서는, 기판 상에 위치한 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제1 터치 감지셀들; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들; 및 상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 적어도 어느 하나는 압전 물질을 포함할 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한, 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 플렉서블 특성이 우수하도록, 박형화된 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명은 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 비용을 절감하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는, 기판 상에 위치한 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제1 터치 감지셀들; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들; 및 상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 적어도 어느 하나는 압전 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전 물질은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 연결 패턴들은 상기 제1 절연층의 하측에 위치하여 상기 제1 절연층에 형성된 컨택홀들을 통해 상기 제2 터치 감지셀들과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 절연층은 상기 압전 물질을 포함하고, 상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성될 수 있다.
또한, 상기 제1 절연층은 상기 압전 물질을 포함하고, 상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 연결 패턴들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성될 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 감지셀들은 상기 제2 터치 감지셀들과 상호 정전용량을 형성하며, 상기 터치 센서에 터치가 입력되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 정전용량이 변화할 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 감지셀들의 출력 신호들을 이용하여, 상기 터치 센서에 입력된 터치의 위치 및 세기를 감지하는 터치 제어부를 더 포함하며, 상기 출력 신호들은 정전 용량 변화량에 대응하는 전압 변화량 및 압전 신호에 대응하는 전압 변화량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서는, 제1 연결 패턴들 및 상기 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 제1 터치 감지셀들을 포함하는 복수의 제1 터치 전극들; 제2 연결 패턴들 및 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들을 포함하는 복수의 제2 터치 전극들; 상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 압전층을 포함하며, 상기 제2 연결 패턴들은 상기 압전층 상에 위치하여 상기 압전층에 형성된 컨택홀들을 통해 상기 제2 터치 감지셀들과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 연결 패턴들 및 상기 압전층 상에 위치하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전층은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성될 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 감지셀들의 출력 신호들을 이용하여, 상기 터치 센서에 입력된 터치의 위치 및 세기를 감지하는 터치 제어부를 더 포함하며, 상기 출력 신호들은, 상기 제1 터치 전극들 및 상기 제2 터치 전극들 간 정전용량 변화량에 대응하는 전압 변화량 및 상기 압전 신호에 대응하는 전압 변화량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치는, 제1 터치 전극들 및 상기 제1 터치 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 터치 전극들; 상기 제1 터치 전극들 및 상기 제2 터치 전극들 상에 위치하는 절연층; 상기 절연층 상에 위치하는 제3 터치 전극들 및 제4 터치 전극들; 및 상기 제3 터치 전극들 및 상기 제4 터치 전극들 상에 위치하는 압전층을 포함하며, 상기 제3 터치 전극들 및 상기 제4 터치 전극들은, 외력에 대응하여 압전 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 압전층은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 감지 전극들의 출력 신호에 반영된 정전용량 변화량 및 상기 제3 터치 감지 전극들의 출력 신호에 반영된 압전 신호 중 적어도 어느 하나를 참조하여, 터치의 위치 또는 세기를 산출하는 터치 제어부를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 다수의 발광 소자들; 상기 발광 소자들 상에 위치하는 봉지층; 상기 봉지층 상에 위치하는 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제1 터치 감지셀들; 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들; 및 상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 적어도 어느 하나는 압전 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 전기적 특성 변화에 의하여, 압전 신호가 생성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플렉서블 특성이 우수하도록, 박형화된 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 C-C' 선에 따른 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 전극들을 자세히 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 단면을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 제어부를 포함하는 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 12는 제1 터치 전극들로부터 출력 되는 출력 신호들의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 표시 장치의 단면 일부를 구체적으로 도시한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전면 방향', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '배면 방향'으로 하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(10)는 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 기판(100) 상에 위치할 수 있다.
기판(100)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(100)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(100)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 기판(100)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
제1 터치 전극들(110)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
제2 터치 전극들(120)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 상호 교차하여 위치함으로써, 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다.
즉, 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120) 사이에는 상호 정전용량(Mutual Capacitance)이 존재하게 되며, 터치 센서(10)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치가 입력된 위치의 상호 정전용량이 변화하게 된다. 이러한 정전용량의 변화를 검출하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
각각의 제1 터치 전극들(110)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제1 터치 감지셀들(111)과, 상기 제1 터치 감지셀들(111)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제1 연결 패턴들(112)을 포함할 수 있다.
또한, 각각의 제2 터치 전극들(120)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제2 터치 감지셀들(121)과, 상기 제2 터치 감지셀들(121)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제2 연결 패턴들(122)을 포함할 수 있다.
이때, 제2 터치 감지셀들(121)은 제1 터치 감지셀들(111)과 중첩되지 않도록 제1 터치 감지셀들(111) 사이에 분산 배치될 수 있다.
도 1에서는 제1 터치 감지셀들(111)과 제2 터치 감지셀들(121)이 다각형의 형상을 갖는 경우를 도시하였으나, 제1 터치 감지셀들(111)과 제2 터치 감지셀들(121)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
제1 배선들(131)은 제1 터치 전극들(110)과 패드들(140) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제2 배선들(132)은 제2 터치 전극들(120)과 패드들(140) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 배선들(131, 132)은 패드들(140)을 통하여 외부의 터치 제어부(미도시)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부는 제1 터치 전극들(110)에 구동 신호들을 공급하고, 제2 터치 전극들(120)로부터 출력되는 감지 신호들을 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
또한, 그와 반대로 터치 제어부는 제2 터치 전극들(120)에 구동 신호들을 공급하고, 제1 터치 전극들(110)로부터 감지 신호들을 수신할 수도 있다.
한편, 도 1에서는 제1 배선들(131)이 제1 터치 전극들(110)의 일 측 끝단에만 연결되는 싱글 라우팅(single routing) 구조이고, 제2 배선들(132)이 제2 터치 전극들(120)의 일 측 끝단에만 연결되는 싱글 라우팅 구조인 것이 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 터치 감도의 개선을 위하여, 제1 배선들(131)과 제2 배선들(132) 중 적어도 하나는 더블 라우팅(double routing) 구조를 가질 수도 있다.
즉, 제1 배선들(131)이 제1 터치 전극들(110)의 양측 끝단에 각각 연결되는 더블 라우팅 구조일 수 있다. 또한, 제2 배선들(132)이 제2 터치 전극들(120)의 양측 끝단에 각각 연결되는 더블 라우팅 구조일 수 있다.
제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
또한, 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)은 동일한 물질로 이루어지거나, 또는 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 B-B' 선에 따른 단면도이며, 도 4 내지 도 6은 도 1에 도시된 C-C' 선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 터치 감지셀들(111) 및 제2 터치 감지셀들(121)은 제1 절연층(101) 상에 위치할 수 있다.
제1 연결 패턴들(112)은 제1 절연층(101) 상에 위치하고 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)의 하측에 위치할 수 있다. 제1 절연층(101)은 제1 연결 패턴들(112)과 제2 연결 패턴들(122) 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.
제1 연결 패턴들(112)은 제1 절연층(101) 상에서 제1 터치 감지셀들(111)과 연결되고, 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)에 형성된 컨택홀들(CH)을 통하여 제2 터치 감지셀들(121)과 연결될 수 있다.
제1 절연층(101)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 단층 또는 복수 층일 수 있다.
또는, 제1 절연층(101)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있다.
제1 절연층(101) 상에는 제1 터치 감지셀들(111), 제1 연결 패턴들(112) 및 제2 터치 감지셀들(121)을 덮는 제2 절연층(102)이 위치할 수 있다.
제2 절연층(102)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수도 있고, 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 특히, 제2 절연층(102)은 압전 특성을 갖는 압전 재료로 이루어질 수 있다.
압전 재료로는, ZnO, BaTiO3, PZT 등의 무기 압전 소재가 이용될 수 있으며, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE), P(VDF-HFP) 등과 같은 유기 압전 소재가 이용될 수 있다.
제2 절연층(102)은 상술한 압전 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
압전 재료로 이루어진 제2 절연층(102)은 압전 특성을 갖게 되므로, 터치 센서(10)에 인가된 외력에 대응하는 압전 신호가 발생할 수 있다.
예를 들어, 제2 절연층(102)에 외력이 인가되면, 제1 터치 감지셀들(111) 및 제2 터치 감지셀들(121) 간 쌍극자가 재배열되거나, 쌍극자 모멘트의 방향이 바뀌면서 압전 신호가 생성되고, 제1 터치 감지셀들(111)은 생성된 압전 신호가 반영된 신호를 출력할 수 있다.
한편 도 2 내지 도 4에서는 제2 절연층(102)이 압전 재료로 이루어진 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이, 제1 절연층(101)은 압전 특성을 갖는 압전 재료로 이루어질 수 있다. 즉, 제1 절연층(101)은 ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 제2 절연층(102)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 제1 절연층(101) 및 제2 절연층(102) 모두 압전 특성을 갖는 압전 재료로 이루어질 수도 있다.
즉, 제1 절연층(101) 및 제2 절연층(102)은 ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 제1 절연층(101)과 제2 절연층(102)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 또는 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 6과 동일한 구성들에 관한 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서는 평면 상에서 바라볼 때 도 1에 도시된 것과 동일할 수 있다.
다만, 제2 연결 패턴들(122)이 제1 터치 감지셀들(111), 제1 연결 패턴들(112) 및 제2 터치 감지셀들(121)의 상측에 위치할 수 있다.
구체적으로, 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 터치 감지셀들(111) 및 제2 터치 감지셀들(121)은 기판(100) 상에 위치하며, 제1 터치 감지셀들(111) 및 제2 터치 감지셀들(121) 상에는 제1 절연층(101)이 위치할 수 있다.
제1 연결 패턴들(112)은 기판(100) 상에 위치하고 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)의 상측에 위치할 수 있다. 즉, 제1 절연층(101)은 제1 연결 패턴들(112)과 제2 연결 패턴들(122) 간의 전기적 연결을 차단할 수 있다.
제1 연결 패턴들(112)은 기판(100) 상에서 제1 터치 감지셀들(111)과 연결되고, 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)에 형성된 컨택홀들(CH)을 통하여 제2 터치 감지셀들(121)과 연결될 수 있다.
제1 절연층(101)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수도 있고, 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 또한, 제1 절연층(101)은 압전 특성을 갖는 압전 재료로 이루어질 수 있다.
압전 재료로는, ZnO, BaTiO3, PZT 등의 무기 압전 소재가 이용될 수 있으며, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE), P(VDF-HFP) 등과 같은 유기 압전 소재가 이용될 수도 있다.
즉, 제1 절연층(101)은 상술한 압전 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 절연층(101) 상에는 제2 연결 패턴들(122)을 덮는 제2 절연층(102)이 위치할 수 있다.
제2 절연층(102)은 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있다.
또는, 제2 절연층(102)은 제1 절연층(101)과 같이 압전 재료로 이루어 질 수도 있다.
본 명세서에서, 상술한 압전 물질을 포함하는 절연층(101, 102)은 압전층으로 지칭될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 전극들을 자세히 나타낸 도면이다.
특히, 도 9에서는 한 쌍의 제1 터치 감지셀들(111), 상기 제1 터치 감지셀들(111) 사이를 연결하는 제1 연결 패턴(112), 한 쌍의 제2 터치 감지셀들(121), 상기 제2 터치 감지셀들(121) 사이를 연결하는 제2 연결 패턴(122)을 도시하였다.
도 9를 참조하면, 제1 터치 감지셀들(111)은 개구부들(114)을 포함하는 메쉬 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 감지셀들(111)은 개구부들(114)을 형성하는 도전성 라인들(113)로 이루어질 수 있다.
제1 연결 패턴(112)은 인접한 제1 터치 감지셀들(111) 사이에 연결될 수 있다. 이때, 제1 연결 패턴(112) 역시 제1 터치 감지셀들(111)과 동일하게 개구부들(114)을 포함하는 메쉬 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 연결 패턴(112)은 개구부들(114)을 형성하는 도전성 라인들(113)로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 터치 감지셀들(121) 사이에 연결되는 제2 연결 패턴(122) 역시 개구부들(114)를 포함하는 메쉬 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제2 터치 감지셀들(121)과 제2 연결 패턴(122)은 각각 개구부들(114)을 형성하는 도전성 라인들(113)로 이루어질 수 있다.
제1 터치 감지셀들(111)과 제2 터치 감지셀들(121) 뿐만 아니라, 제1 연결 패턴(112) 및 제2 연결 패턴(122)의 형태는 다양하게 변화될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 단면을 나타낸 도면이다. 특히, 도 10a는 도 9의 D-D' 선을 기준으로 한 단면도이고, 도 10b는 도 9의 E-E' 선을 기준으로 한 단면도이며, 도 10c는 도 9의 F-F' 선을 기준으로 한 단면도이다.
또한, 도 10a 내지 도 10c에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 터치 감지셀(111)의 도전성 라인을 "113a"로 표시하였고, 제1 연결 패턴(112)의 도전성 라인을 "113b"로 표시하였으며, 제2 터치 감지셀(121)의 도전성 라인을 "113c"로 표시하였고, 제2 연결 패턴(122)의 도전성 라인을 "113d"로 표시하였다.
도 10a를 참조하면, 제1 터치 감지셀들(111)은 제1 절연층(101) 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 터치 감지셀들(111)의 도전성 라인들(113a)은 제1 절연층(101) 상에 위치할 수 있다.
도 10b를 참고하면, 제1 연결 패턴들(112)과 제2 연결 패턴들(122) 사이에 제1 절연층(101)이 위치할 수 있다. 즉, 제1 절연층(101)은 제1 연결 패턴들(112)과 제2 연결 패턴들(122)의 전기적 연결을 차단할 수 있다.
예를 들어, 제1 연결 패턴들(112)은 제1 절연층(101)의 상부에 위치하고, 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)의 하부에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제1 연결 패턴들(112)의 도전성 라인들(113b)은 제1 절연층(101)의 상부에 위치하고, 제2 연결 패턴들(122)의 도전성 라인들(113d)은 제1 절연층(101)의 하부에 위치할 수 있다.
도 10c를 참고하면, 제2 터치 감지셀들(121)은 제1 터치 감지셀들(111)과 동일한 방식으로 제1 절연층(101) 상에 위치할 수 있다.
이에 따라, 제2 터치 감지셀들(121)의 도전성 라인들(113c)은 제1 절연층(101) 상에 위치할 수 있다.
또한, 제2 터치 감지셀들(121)과 제2 연결 패턴들(122) 사이에는 제1 절연층(101)이 위치하며, 제2 터치 감지셀들(121)과 제2 연결 패턴들(122)은 제1 절연층(101)에 형성된 컨택홀들(118)을 통하여 연결될 수 있다.
즉, 제2 연결 패턴들(122)의 도전성 라인들(113d)은 제1 절연층(101)에 형성된 컨택홀들(118)을 통해 제2 터치 감지셀들(121)의 도전성 라인들(113c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c에서는 제2 절연층(102)이 압전 재료로 이루어진 것으로 도시하였으나, 앞서 설명한 바와 같이 제1 절연층(101)이 압전 재료로 이루어질 수도 있고, 제1 절연층(101) 및 제2 절연층(102) 모두 압전 재료로 이루어질 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 제어부를 포함하는 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이고, 도 12는 제1 터치 전극들로부터 출력 되는 출력 신호들의 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
특히, 도 12에서는 터치 센서(10)에 터치가 입력되지 않은 경우 출력 신호(Rx1)의 파형, 터치 센서(10)에 단순 접촉에 의한 터치가 입력된 경우 출력 신호(Rx2)의 파형 및 소정의 세기를 갖는 터치가 터치 센서(10)에 입력된 경우 출력 신호(Rx3)의 파형을 도시하였다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(10)는 터치 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
터치 제어부(150)는 제1 터치 전극들(110) 및 제2 터치 전극들(120)을 이용하여 터치의 위치 및 세기를 검출할 수 있다.
터치 제어부(150)는 터치 센서(10)의 구동을 위하여 제2 터치 전극들(120)로 구동 신호들(Tx)을 공급할 수 있다. 예를 들어, 터치 제어부(150)는 제2 터치 전극들(120)에 대하여 구동 신호들(Tx)을 순차적으로 공급하거나, 적어도 둘 이상의 제2 터치 전극들(120)에 대하여 구동 신호들(Tx)을 동시에 공급할 수 있다.
구동 신호들(Tx)은 제2 배선들(132)을 통해 제2 터치 전극들(120)로 전달될 수 있다.
터치 제어부(150)는 제1 터치 전극들(110)로부터 출력 되는 출력 신호들(Rx)을 이용하여 터치의 위치 및 세기를 검출할 수 있다.
도 12를 참조하면, 터치 센서(10)에 터치가 입력되지 않은 경우의 출력 신호(Rx1)는 로우 레벨과 하이 레벨이 주기적으로 반복되는 클럭 신호 형태일 수 있다.
터치 센서(10)에 터치가 입력되면, 터치가 입력된 위치에 대응하는 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120) 간의 정전용량이 변하게 되고, 변화된 정전용량에 의하여 출력 신호들(Rx)의 전압이 변화할 수 있다.
도 12를 참조하면, 변화된 정전용량에 의하여 일부 구간에서 출력 신호(Rx2)의 진폭이 작아질 수 있다.
소정의 힘을 갖는 터치가 터치 센서(10)에 입력되면, 상기 힘에 의해 발생된 압전 신호에 의하여 출력 신호들(Rx)의 전압이 변화할 수 있다. 상기 압전 신호는, 제1 터치 감지셀들(111) 및 제2 터치 감지셀들(121) 간 쌍극자가 재배열되거나, 쌍극자 모멘트의 방향이 바뀌면서 생성된 것일 수 있다.
도 12를 참조하면, 압전 신호에 의하여, 일부 구간에서의 출력 신호(Rx3)의 진폭이 커질 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(10)에 터치가 입력되지 않은 경우의 출력 신호(Rx1)의 진폭이 3mV인 경우, 압전 신호에 의하여 변화된 출력 신호(Rx3)의 진폭은 약 1V일 수 있다.
도 12를 참조하면, 터치 센서(10)에, 단순 접촉에 의한 터치가 입력된 경우의 출력 신호(Rx2)의 변화 형태와, 소정의 세기를 갖는 터치가 입력된 경우의 출력 신호(Rx3)의 변화 형태가 서로 상이하다. 또한, 터치 센서(10)에, 단순 접촉에 의한 터치가 입력된 경우의 출력 신호(Rx2)의 변화량보다 소정의 세기를 갖는 터치가 입력된 경우의 출력 신호(Rx3)의 변화량이 훨씬 크다. 즉, 정전용량 변화량에 따른 출력 신호와 압전 신호에 따른 출력 신호가 혼동될 가능성이 매우 낮다.
또한, 터치의 세기가 커질수록 압전 신호에 의하여 변화된 출력 신호(Rx3)의 진폭이 커질 수 있으며, 이에 따라 터치 제어부(150)는 출력 신호(Rx3)의 변화량을 참조하여 터치의 세기를 산출할 수 있다.
터치 제어부(150)는 출력 신호들의 전압 변화에 대한 정보를 검출할 수 있으며, 이를 통해 터치의 위치 및 세기를 인식할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 정전용량 변화량에 대한 정보가 반영된 출력 신호를 처리하는 프로세서와 압전 신호에 대한 정보가 반영된 출력 신호를 처리하는 프로세서가 별개로 구비되어 터치 제어부(150)에 포함될 수 있다.
또는, 터치 제어부(150)는 시분할 구동할 수도 있다. 예를 들어, 터치 제어부(150)는 제1 기간 동안에는 정전용량 변화량에 대한 정보가 반영된 출력 신호를 처리하고, 제2 기간 동안에는 압전 신호에 대한 정보가 반영된 출력 신호를 처리할 수 있다. 제1 기간과 제2 기간은 교번적으로 반복될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치에 의한 정전용량 변화량 및 압전 신호에 의하여 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악할 수 있다.
특히, 터치 전극들을 보호하기 위하여 사용되던 절연층들 중 적어도 하나의 절연층을 압전 재료로 형성함으로써, 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악할 수 있는 터치 센서의 박형화가 가능하다. 따라서, 벤딩 또는 폴더블 특성이 우수한 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서는, 전극 구조를 변경하거나 별도의 압력 센서를 구비하지 않아도 정전용량 방식의 터치 센서 및 압전형 압력 센서 두 가지로 기능할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서의 구성을 나타낸 도면이다. 특히, 도 14는 도 13에 도시된 G-G' 선에 따른 단면도이다.
도 13 및 도 14에서는 도 1 내지 도 8을 참조로 하여 설명한 구성들과 동일한 것들에 대하여 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 이하에서는 도 1 내지 도 8에 도시된 것과 동일한 구성들에 대한 설명은 생략하고, 상이한 구성들에 대하여 중점적으로 설명하도록 한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 센서(10')는, 앞서 설명한 제1 터치 전극들(110), 제1 배선들(131), 제2 터치 전극들(120), 제2 배선들(132), 제1 절연층(101), 제2 절연층(102) 등의 구성들 외에, 별도의 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 센서는 제3 터치 전극들(210) 및 제4 터치 전극들(220)을 포함할 수 있다.
제3 터치 전극들(210) 및 제4 터치 전극들(220)은 제2 절연층(102)에 위치할 수 있다.
제3 터치 전극들(210)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
제4 터치 전극들(220)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
각각의 제3 터치 전극들(210)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제3 터치 감지셀들(211)과, 상기 제3 터치 감지셀들(211)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제3 연결 패턴들(212)을 포함할 수 있다.
또한, 각각의 제4 터치 전극들(220)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 소정 간격을 가지고 배열되는 복수개의 제4 터치 감지셀들(221)과, 상기 제4 터치 감지셀들(221)을 상호 전기적으로 연결하는 복수개의 제4 연결 패턴들(222)을 포함할 수 있다.
이때, 제4 터치 감지셀들(221)은 제3 터치 감지셀들(211)과 중첩되지 않도록 제3 터치 감지셀들(211) 사이에 분산 배치될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제3 연결 패턴들(212)과 제4 연결 패턴들(222)이 전기적으로 분리될 수 있도록, 제3 연결 패턴들(212)과 제4 연결 패턴들(222)이 교차하는 영역에서, 제3 연결 패턴들(212)과 제4 연결 패턴들(222) 사이에 절연 부재가 위치할 수 있다.
또한, 도 13에서는 제3 터치 감지셀들(211)과 제4 터치 감지셀들(221)이, 제1 터치 감지셀들(111), 제2 터치 감지셀들(121)과 동일한 형상을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제3 터치 감지셀들(211) 제4 터치 감지셀들(221)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
제3 배선들(231)은 제3 터치 전극들(210)과 패드들(240) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제4 배선들(232)은 제4 터치 전극들(220)과 패드들(240) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 배선들(231, 232)은 패드들(240)을 통하여 외부의 터치 제어부(150)와 연결될 수 있다.
한편, 도 13에서는 배선들(231, 232)이 패드들(240)에 연결되는 것으로 도시되었으나, 제2 절연층(102)에 형성된 컨택홀(미도시)을 통해 패드들(140)에 연결될 수도 있다.
터치 제어부(150)는 제3 터치 전극들(210) 또는 제4 터치 전극들(220)에 구동 신호들을 공급하고, 제3 터치 전극들(210) 또는 제4 터치 전극들(220)로부터 출력되는 신호들을 이용하여 터치 위치 및 세기를 검출할 수 있다.
제3 터치 전극들(210)과 제4 터치 전극들(220)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 상술한 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
제3 터치 전극들(210)과 제4 터치 전극들(220)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
제3 터치 전극들(210)과 제4 터치 전극들(220) 동일한 물질로 이루어지거나, 또는 상이한 물질로 이루어질 수 있다.
도 14를 참조하면, 제3 절연층(103)은, 제3 터치 전극들(210), 제4 터치 전극들(220) 및 제2 절연층(102) 상에 위치할 수 있다.
제3 절연층(103)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수도 있고, 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 특히, 제3 절연층(103)은 압전 특성을 갖는 압전 재료로 이루어질 수 있다.
압전 재료로는, ZnO, BaTiO3, PZT 등의 무기 압전 소재가 이용될 수 있으며, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE), P(VDF-HFP) 등과 같은 유기 압전 소재가 이용될 수 있다.
본 명세서에서, 압전 재료를 포함하는 제3 절연층(103)은 압전층으로도 지칭될 수 있다.
제3 터치 전극들(210), 제4 터치 전극들(220) 및 제3 절연층(103)은 압전형 압력 센서로서 동작할 수 있다.
즉, 제3 절연층(103)에 외력이 인가되면, 서로 인접한 제3 터치 전극들(210) 및 제4 터치 전극들(220) 간 쌍극자가 재배열되거나, 쌍극자 모멘트의 방향이 바뀌면서 압전 신호가 생성되고, 제3 터치 전극들(210) 및 제4 터치 전극들(220) 중 적어도 하나는 생성된 압전 신호가 반영된 출력 신호를 출력할 수 있다.
제1 절연층(101)과 제2 절연층(102)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 단층 또는 복수 층일 수 있다.
또는, 유기 재료로 이루어진 유기 절연막일 수도 있다. 유기 재료로는 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있다.
여기서, 압전 재료는 제3 절연층(103)에만 포함되고, 제1 절연층(101)과 제2 절연층(102)에는 포함되지 않을 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(10, 10')는 표시 패널(300)의 일측에 위치할 수 있다.
즉, 표시 패널(300) 상에 터치 센서(10, 10')를 배치함으로써, 표시 패널(300)을 향해 입력되는 터치를 검출할 수 있다.
표시 패널(300)은 기판(310), 화소들(320) 및 봉지층(encapsulation layer; 330)을 포함할 수 있다.
기판(310) 상에는 다수의 화소들(320)이 위치할 수 있다. 또한, 봉지층(330)은 화소들(320) 및 기판(310) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(310)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 상술한 기판(100)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
화소들(320)은 표시 구동부(미도시)의 제어에 의하여 발광할 수 있으며, 봉지층(330)에 의하여 보호될 수 있다.
상기 표시 구동부는 외부로부터 입력되는 신호(예를 들어, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호)에 대응하여 제어 신호들을 생성할 수 있고, 생성된 제어 신호들을 표시 패널(300)로 공급하여 표시 패널(300)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 봉지층(330)은 화소들(320)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 봉지층(330)은 유리, 유기물, 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 봉지층(330)은 적어도 하나의 유기막과 적어도 하나의 무기막을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 유기막의 재료로는 폴리아크릴, 폴리이미드, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 폴리에폭시, 벤조시클로부텐 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있으며, 무기막의 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물을 포함한 금속 산화물 등의 무기 절연 물질이 이용될 수 있다.
이 경우, 터치 센서(10)는 표시 패널(300)의 봉지층(330) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(10)는 봉지층(330) 상에 위치한 별도의 기판(미도시) 상에 형성되거나, 봉지층(330) 상에 직접적으로 형성될 수도 있다.
도 16은 도 15에 도시된 표시 장치의 단면 일부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 유기 발광 다이오드(OLED)는 애노드 전극(730), 발광층(720), 및 캐소드 전극(710)을 포함할 수 있다.
발광층(720)은 애노드 전극(730)과 캐소드 전극(710) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 발광층(720)은 자체 발광을 위한 유기 발광층(organic emission layer)을 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 발광층(720)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층, 전자 수송층(electron transporting layer)이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 추가적으로 정공 주입층(hole injection layer)과 전자 주입층(electron injection layer)을 더 포함할 수 있다.
상술한 구조에 의해, 애노드 전극(730)으로부터 주입된 정공과 캐소드 전극(710)으로부터 주입된 전자가 유기 발광층에서 결합하여 여기자를 생성하고, 생성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 각 발광층(720)에서 발생될 수 있게 된다.
캐소드 전극(710)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 투명 도전성 물질 등이 사용될 수 있다.
예를 들어, 캐소드 전극(710)은 상술한 제1 터치 전극들(110)과 제2 터치 전극들(120)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
기판(310) 상에는 다수의 화소들(320)이 위치할 수 있다. 이 때, 화소(320)는, 유기 발광 다이오드(OLED)에 공급되는 전류의 흐름을 제어하는 구동 트랜지스터(Tr)를 포함하는 화소 회로(미도시)와 유기 발광 다이오드(OLED)로 구성될 수 있다.
도 16에서는 설명의 편의를 위하여 유기 발광 다이오드(OLED)와 직접적으로 관련된 구동 트랜지스터(Tr)만을 도시하였으나, 화소 회로(미도시)는 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광을 제어하기 위하여, 구동 트랜지스터(Tr) 이외에 다른 트랜지스터 및 커패시터 등을 추가로 구비할 수 있다.
구동 트랜지스터(Tr)는 기판(310) 상에 형성되며, 각 유기 발광 다이오드(OLED)에 대응하여 설치될 수 있다.
구동 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(610), 게이트 절연막(620), 반도체층(630), 소스/드레인 전극들(640a, 640b)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(610)은 기판(310) 상에 형성될 수 있다.
게이트 절연막(620)은 게이트 전극(610) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(620)은 실리콘 산화막(SiOx)이나 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 절연 물질으로 형성될 수 있다.
반도체층(630)은 게이트 절연막(620) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 레이저 등을 이용하여 결정화한 폴리실리콘(poly silicon)으로 형성될 수 있다.
또한, 반도체층(630)은 폴리실리콘 이외에도 비정질 실리콘, 산화물 반도체(oxide semiconductor) 등으로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극들(640a, 640b)은 반도체층(630)의 양측에 위치할 수 있다.
보호층(650)은 구동 트랜지스터(Tr) 상에 위치할 수 있으며, 소스 전극(640a) 또는 드레인 전극(640b)을 노출시키는 컨택홀(660)을 구비할 수 있다. 도 16에서는 드레인 전극(640b)이 컨택홀(660)에 의해 노출된 경우를 일 예로 도시하였다.
게이트 전극(610) 및 소스/드레인 전극들(640a, 640b)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또는 이들 금속의 합금이나 적층 구조로 형성될 수 있으며, 이들에 제한되지는 않는다.
보호층(650) 상부에는 애노드 전극(730)이 형성되며, 상기 애노드 전극(730)은 상기 컨택홀(660)을 통해 소스 전극(640a) 또는 드레인 전극(640b)과 연결될 수 있다. 도 16에서는 애노드 전극(730)이 컨택홀(660)을 통해 드레인 전극(640b)과 연결된 경우를 일 예로 도시하였다.
예를 들어, 보호층(650)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등과 같은 절연 물질으로 형성될 수 있다.
화소 정의막(670)은 보호층(650) 상에 위치할 수 있다. 또한, 화소 정의막(670)은 애노드 전극(730)의 적어도 일부 영역을 노출시킬 수 있다.
예를 들어, 화소 정의막(670)은 아크릴계 유기화합물, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 유기 절연물질 중 하나로 이루어질 수 있으나, 이들에 제한되지 않고 다양한 재질의 절연 물질로 형성될 수 있다.
봉지층(330)은 유기 발광 다이오드(OLED) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 캐소드 전극(710) 상에 위치할 수 있다.
또한, 봉지층(330)은 다수의 막들이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지층(330)은 적어도 하나의 유기막(331)과 적어도 하나의 무기막(332)을 포함할 수 있다.
도 16에서는 봉지층(330)이 각각 하나의 유기막(331)과 무기막(332)을 포함한 경우를 도시하였으나, 봉지층(330)은 다수의 유기막들(331)과 다수의 무기막들(332)을 포함할 수도 있으며, 이 경우 유기막들(331)과 무기막들(332)은 상호 교대로 적층될 수 있다.
봉지층(330)은 도 1 내지 도 9c에 개시된 터치 센서(10)의 기판(100)으로서 기능할 수 있다. 즉, 기판(100)이 생략되고 봉지층(330) 상에 제1 절연층(101)이 위치할 수 있다.
한편 도 15에는 도시되지 않았으나, 봉지층(330)이 터치 센서(10)의 기판으로서 기능하는 경우, 봉지층(330)과 제1 절연층(101) 사이에 버퍼층(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 버퍼층은 터치 센서(10)와 관련한 구성 요소들의 형성 시 봉지층(330) 및 유기 발광 다이오드들(OLED)의 손상을 최소화하기 위하여 배치될 수 있다.
버퍼층은 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 터치 센서
101: 제1 절연층
102: 제2 절연층
110: 제1 터치 전극
111: 제1 터치 감지셀
112: 제1 연결 패턴
120: 제2 터치 전극
121: 제2 터치 감지셀
122: 제2 연결 패턴들

Claims (18)

  1. 기판 상에 위치한 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제1 터치 감지셀들;
    상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들; 및
    상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하며,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 적어도 어느 하나는 압전 물질을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 감지셀들은 상기 제1 절연층의 동일 면 상에 배치되며, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층에 직접 접촉하는 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 물질은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연결 패턴들은 상기 제1 절연층의 하측에 위치하여 상기 제1 절연층에 형성된 컨택홀들을 통해 상기 제2 터치 감지셀들과 연결되는 터치 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 상기 압전 물질을 포함하고,
    상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성되는 터치 센서.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 상기 압전 물질을 포함하고,
    상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 연결 패턴들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성되는 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지셀들은 상기 제2 터치 감지셀들과 상호 정전용량을 형성하며,
    상기 터치 센서에 터치가 입력되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 정전용량이 변화하는 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지셀들의 출력 신호들을 이용하여, 상기 터치 센서에 입력된 터치의 위치 및 세기를 감지하는 터치 제어부를 더 포함하며,
    상기 출력 신호들은 정전 용량 변화량에 대응하는 전압 변화량 및 압전 신호에 대응하는 전압 변화량 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들은 메쉬 구조를 갖는 터치 센서.
  9. 제1 연결 패턴들 및 상기 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 제1 터치 감지셀들을 포함하는 복수의 제1 터치 전극들;
    제2 연결 패턴들 및 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들을 포함하는 복수의 제2 터치 전극들;
    상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 직접 위치하는 압전층을 포함하며,
    상기 제2 연결 패턴들은 상기 압전층 상에 위치하여 상기 압전층에 형성된 컨택홀들을 통해 상기 제2 터치 감지셀들과 연결되는 터치 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 연결 패턴들 및 상기 압전층 상에 위치하는 절연층을 더 포함하는 터치 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 압전층은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 센서.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 터치 센서에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 간 전기적 특성 변화에 의하여 압전 신호가 생성되는 터치 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 터치 감지셀들의 출력 신호들을 이용하여, 상기 터치 센서에 입력된 터치의 위치 및 세기를 감지하는 터치 제어부를 더 포함하며,
    상기 출력 신호들은, 상기 제1 터치 전극들 및 상기 제2 터치 전극들 간 정전용량 변화량에 대응하는 전압 변화량 및 상기 압전 신호에 대응하는 전압 변화량 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 센서.
  14. 제1 터치 전극들 및 상기 제1 터치 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 터치 전극들;
    상기 제1 터치 전극들 및 상기 제2 터치 전극들 상에 위치하는 절연층;
    상기 절연층 상에 위치하는 제3 터치 전극들 및 제4 터치 전극들; 및
    상기 제3 터치 전극들 및 상기 제4 터치 전극들 상에 위치하는 압전층을 포함하며,
    상기 제3 터치 전극들 및 상기 제4 터치 전극들은, 외력에 대응하여 압전 신호를 생성하는 터치 센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 압전층은, ZnO, BaTiO3, PZT, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TrFE-CTFE), P(VDF-TrFE-CFE) 및 P(VDF-HFP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 터치 센서.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극들의 출력 신호에 반영된 정전용량 변화량 및 상기 제3 터치 전극들의 출력 신호에 반영된 압전 신호 중 적어도 어느 하나를 참조하여, 터치의 위치 또는 세기를 산출하는 터치 제어부를 더 포함하는 터치 센서.
  17. 다수의 발광 소자들;
    상기 발광 소자들 상에 위치하는 봉지층;
    상기 봉지층 상에 위치하는 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제1 연결 패턴들에 의해 제1 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제1 터치 감지셀들;
    상기 제1 절연층 상에 위치하며, 제2 연결 패턴들에 의해 제2 방향을 따라 상호 연결되는 복수의 제2 터치 감지셀들; 및
    상기 제1 터치 감지셀들 및 상기 제2 터치 감지셀들 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하며,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 중 적어도 어느 하나는 압전 물질을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 터치 감지셀들은 상기 제1 절연층의 동일 면 상에 배치되며, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층에 직접 접촉하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 표시 장치에 소정의 힘을 갖는 터치가 인가되면, 상기 터치에 대응하는 제1 터치 감지셀들과 제2 터치 감지셀들 간 전기적 특성 변화에 의하여, 압전 신호가 생성되는 표시 장치.
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