KR102433107B1 - 터치 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

터치 표시 장치는 표시부를 포함하는 제1 기판, 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판, 제2 기판 상에 배치되는 윈도우 커버 및 터치 힘 센서를 포함할 수 있다. 터치 힘 센서는 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 제1 전극 및 제1 기판의 하부에 배치되는 제2 전극을 포함할 수 있다.

Description

터치 표시 장치{TOUCH DISPLAY DEVICES}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 힘 센서를 포함하는 터치 표시 장치에 관한 것이다.
터치 스크린은 사람의 손 또는 물체를 이용하여 표시 장치에 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 하는 입력 장치이다. 이러한 터치 스크린은 표시 장치에 배치되어 사람의 손 또는 물체가 접촉한 위치 등의 정보를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이와 같은 터치 스크린은 종래의 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치를 대체할 수 있어 이용 범위가 점차 확장되고 있다. 터치 스크린을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 있다.
정전용량 방식의 터치 스크린은 도체(예를 들어, 사람의 손)를 접촉할 때 발생하는 정전용량을 검출하여 도체가 터치 스크린의 어떤 위치에 접촉하였는지를 판별하여 해당 위치에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 터치 위치 센서 및 도체의 터치 힘의 크기에 따라 다르게 발생하는 정전용량 변화의 크기로부터 터치 힘에 대응하는 전기적 신호를 발생시키는 터치 힘 센서를 포함할 수 있다.
그 중, 터치 힘 센서는 일반적으로 표시 장치와 별도로 제작된 후, 표시 장치의 배면에 부착되어 표시 장치에 인가된 터치 힘을 측정할 수 있다. 하지만, 이 경우, 터치 힘 센서의 두께만큼 표시 장치의 두께가 증가하고, 제작 비용이 증가하며, 불량이 발생하는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 일 전극이 제1 기판 및 제2 기판 사이에 배치되는 터치 힘 센서를 포함하는 터치 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일 전극이 제1 기판의 저면 상에 배치되는 터치 힘 센서를 포함하는 터치 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치는 표시부를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 배치되는 윈도우 커버, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 하부에 배치되는 제2 전극을 포함하는 터치 힘 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판의 상면 상에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 표시부에 포함되는 공통 전극일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 표시부가 영상을 표시하는 디스플레이 구동 모드 및 상기 터치 힘 센서가 터치를 감지하는 터치 구동 모드로 시분할하여 구동될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제2 기판의 저면 상에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 윈도우 커버의 하부에 배치되며, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 터치 힘 센서를 수용하는 세트 브라켓을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 세트 브라켓의 바닥부일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 제1 기판과 상기 세트 브라켓 사이에 배치되는 쿠션 부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 제2 기판과 상기 윈도우 커버 사이에 배치되는 터치 위치 센서를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 중앙부 및 상기 중앙부에 인접하여 상기 중앙부를 둘러싸는 주변부로 구분되며, 복수의 전극 패턴들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 큰 높이를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 폭이 넓을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치는 표시부를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 배치되는 윈도우 커버, 및 상기 제1 기판의 저면 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 하부에 배치되는 제2 전극을 포함하는 터치 힘 센서를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 윈도우 커버의 하부에 배치되며, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 터치 힘 센서를 수용하는 세트 브라켓을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 세트 브라켓의 바닥부일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 제1 전극과 상기 세트 브라켓 사이에 배치되는 쿠션 부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 제2 기판과 상기 윈도우 커버 사이에 배치되는 터치 위치 센서를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극은 중앙부 및 상기 중앙부에 인접하여 상기 중앙부를 둘러싸는 주변부로 구분되며, 복수의 전극 패턴들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 큰 높이를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 폭이 넓을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치는 제1 전극이 제1 기판 및 제2 기판 사이에 배치되거나 제1 기판의 저면 상에 배치되는 터치 힘 센서를 포함함으로써, 표시 장치의 두께를 줄일 수 있고, 표시 장치의 제작 비용이 감소되며, 표시 장치의 불량 발생이 감소될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 전술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 터치 표시 장치에 포함된 제1 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 제1 전극이 터치에 의해 휘어진 상태를 나타내는 단면도들이다.
도 6은 도 3의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극을 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치들을 보다 상세하게 설명한다. 도면 상의 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호들을 사용한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 터치 표시 장치에 포함된 제1 기판을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 터치 표시 장치(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(130), 윈도우 커버(140) 및 터치 힘 센서(150)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 터치 표시 장치(100)는 세트 브라켓(set bracket)(160), 쿠션 부재(170), 터치 위치 센서(180), 연성 인쇄 회로(190) 및 인쇄 회로 기판(195)을 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 기판(110)은 베이스 기판(111), 베이스 기판(111)의 상부에 배치되는 화소 회로부 및 표시부(120)를 포함할 수 있다.
제1 기판(110)에는 표시 영역 및 상기 표시 영역을 실질적으로 둘러싸는 주변 영역이 정의될 수 있다. 상기 표시 영역에는 영상을 표시하기 위하여 복수의 화소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 화소들은 실질적으로 매트릭스(matrix)의 구조로 상기 표시 영역에 배열될 수 있다. 각 화소들은 트랜지스터 및 표시 구조물을 포함할 수 있다.
베이스 기판(111)은 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 베이스 기판(111)은 연성(flexible) 기판을 포함할 수도 있다.
베이스 기판(111) 상에는 버퍼막(112)이 배치될 수 있다. 버퍼막(112)은 베이스 기판(111)을 통해 상기 트랜지스터 및 상기 표시 구조물을 포함하는 상부 구조물들로 수분 및/또는 산소가 침투하는 것을 실질적으로 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼막(112)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy) 등과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다.
버퍼막(112) 상에는 상기 트랜지스터가 배치될 수 있다. 상기 트랜지스터는 액티브 패턴(113), 게이트 전극(115), 소스 전극(117a) 및 드레인 전극(117b)을 포함할 수 있다.
버퍼막(112) 상에는 액티브 패턴(113)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 액티브 패턴(113)은 실리콘을 함유하는 물질 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 액티브 패턴(113)은 소스 영역, 드레인 영역, 그리고 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 위치하는 채널 영역을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(114)은 액티브 패턴(113)을 실질적으로 커버하면서 버퍼막(112) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(114)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(114) 상에는 게이트 전극(115)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(115)은 액티브 패턴(113)의 상기 채널 영역의 상부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(115)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 및/또는 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.
층간 절연막(116)은 게이트 전극(115)을 실질적으로 커버하면서 게이트 절연막(114) 상에 배치될 수 있다. 층간 절연막(116)은 게이트 전극(115)을 소스 전극(117a) 및 드레인 전극(117b)으로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(116)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다.
층간 절연막(116) 상에는 소스 전극(117a) 및 드레인 전극(117b)이 배치될 수 있다. 소스 전극(117a) 및 드레인 전극(117b)은 각기 게이트 절연막(114) 및 층간 절연막(116)을 관통하여 액티브 패턴(113)과 접촉할 수 있다. 여기서, 소스 전극(117a)은 액티브 패턴(113)의 상기 소스 영역과 전기적으로 연결될 수 있고, 드레인 전극(117b)은 액티브 패턴(113)의 상기 드레인 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(117a) 및 드레인 전극(117b)은 각기 금, 은, 구리, 니켈, 백금, 알루미늄, 몰리브덴 및/또는 티타늄을 포함할 수 있다.
비아 절연막(118)은 상기 트랜지스터를 실질적으로 커버하면서 상기 층간 절연막(116) 상에 배치될 수 있다. 비아 절연막(118)은 실질적으로 평탄한 상면을 가질 수 있다. 예를 들어, 비아 절연막(118)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 실리콘 화합물을 포함할 수 있다. 선택적으로, 비아 절연막(118)은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl) 등과 같은 유기물을 포함할 수 있다.
표시부(120)는 화소 전극(122), 유기 발광층(124) 및 공통 전극(126)을 포함할 수 있다. 도 2에는 표시부(120)가 유기 발광층(124)을 포함하는 것으로 예시되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 아니하고, 액정층 등을 포함하는 경우에도 적용될 수 있다.
비아 절연막(118) 상에는 화소 전극(122)이 배치될 수 있다. 화소 전극(122)은 비아 절연막(118)을 관통하여 드레인 전극(117b)과 접촉할 수 있다. 화소 전극(122)은 상기 각 화소 별로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(122)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(ZnO) 및/또는 인듐 갈륨 산화물(IGO)을 포함할 수 있다.
화소 정의막(119)은 화소 전극(122)을 부분적으로 노출시키면서 비아 절연막(118) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(119)은 화소 전극(122)의 일부를 노출시키는 화소 개구를 가질 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(119)은 유기 물질을 포함할 수 있다.
유기 발광층(124)은 노출된 화소 전극(122) 및 화소 정의막(119)의 일부 상에 배치될 수 있다. 유기 발광층(124)이 저분자 유기물을 포함하는 경우, 유기 발광층(124) 아래에 정공 주입층, 정공 수송층 등이 배치될 수 있고, 유기 발광층(124) 상에 전자 수송층, 전자 주입층 등이 배치될 수 있다. 한편, 유기 발광층(124)이 고분자 유기물을 포함하는 경우, 유기 발광층(124) 아래에 정공 수송층 등이 배치될 수 있다.
유기 발광층(124) 상에는 공통 전극(126)이 배치될 수 있다. 공통 전극(126)은 제1 기판(110)에 전체적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 공통 전극(126)은 은, 마그네슘, 알루미늄, 백금, 금, 니켈, 이리듐, 크롬, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물 및/또는 인듐 갈륨 산화물을 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 기판(110) 상에는 제1 기판(110)에 실질적으로 대향하도록 제2 기판(130)이 배치될 수 있다. 제2 기판(130)은 제1 기판(110)의 상기 화소 회로부 및 표시부(120)를 밀봉하여 보호하는 봉지 기판으로써의 역할을 수행할 수 있다. 제2 기판(130)은 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등과 같은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 선택적으로는, 제2 기판(130)은 연성 기판을 포함할 수도 있다.
제2 기판(130) 상에는 윈도우 커버(140)가 배치될 수 있다. 윈도우 커버(140)는 윈도우 커버(140)의 하부에 배치되는 제1 기판(110), 제2 기판(130) 등을 보호하는 역할을 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우 커버(140)의 외곽 영역은 윈도우 커버(140)의 하부에 배치되는 세트 브라켓(160)에 의해 지지될 수 있다.
윈도우 커버(140)는 탄성을 가질 수 있다. 이에 따라, 윈도우 커버(140)의 상면에 외력이 가해지면, 세트 브라켓(160)에 의해 지지되지 않는 영역이 아래로 볼록하게 휨으로써 윈도우 커버(140)의 적어도 일부 영역의 위치가 아래로 이동하고, 상기 외력이 소멸하면, 윈도우 커버(140)의 탄성에 의해 아래로 이동되었던 상기 일부 영역이 원위치로 복원될 수 있다. 이러한 윈도우 커버(140)의 탄성은 윈도우 커버(140)가 파손되지 않는 한 실질적으로 반영구적으로 유지될 수 있다.
윈도우 커버(140)의 하부에는 세트 브라켓(set bracket)(160)이 배치될 수 있다. 세트 브라켓(160)은 바닥부(162) 및 측벽부(164)를 포함할 수 있다. 바닥부(162)는 제1 기판(110)의 하측에 제공되고, 바닥부(162)의 상면은 제1 기판(110)의 저면과 실질적으로 평행할 수 있다. 측벽부(164)는 바닥부(162)로부터 실질적으로 상측으로 연장되며, 바닥부(162)와 실질적으로 수직할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 바닥부(162)와 측벽부(164)는 일체로 형성될 수 있으나, 다른 실시예에 있어서, 바닥부(162)와 측벽부(164)는 별개의 구조물로 형성되어 결합될 수 있다. 이에 따라, 세트 브라켓(160)은 제1 기판(110), 제2 기판(130) 등을 수용할 수 있다.
터치 힘 센서(150)는 서로 이격된 제1 전극(152) 및 제2 전극(158)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(152)은 제1 기판(110)과 제2 기판(130) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 전극(152)은 상하로 위치가 변동될 수 있는 이동 전극이고, 제2 전극(158)은 제1 전극(152)으로부터 일정 거리만큼 이격되어 고정되는 고정 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(152) 및 제2 전극(158)은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및/또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다.
제1 전극(152)과 제2 전극(158) 사이의 거리(d)는 윈도우 커버(140)에 가해진 터치 힘에 의존하여 변할 수 있고, 이에 따라, 제1 전극(152)과 제2 전극(158) 사이의 정전용량의 변화가 유발될 수 있다. 이러한 정전용량의 변화에 기초하여 윈도우 커버(140)에 가해진 터치 힘을 측정할 수 있다.
좀 더 상세히 설명하면, 표시 장치(100)의 상부로부터 외력이 작용하여 제1 전극(152)의 위치가 아래로 이동하는 경우에, 제1 전극(152)과 제2 전극(158) 사이의 거리(d)가 줄어들고, 이러한 거리 변화에 따라 제1 전극(152)과 제2 전극(158) 사이에서는 아래의 수식 1에 해당하는 정전용량의 변화가 발생할 수 있다. 이 때, 정전용량의 변화량은 터치 힘의 크기에 비례하는 제1 전극(152)과 제2 전극(158) 사이의 거리 변화의 크기에 따라 달라지므로, 터치 힘 센서(150)는 터치 힘의 크기를 측정할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112016005865140-pat00001
(여기서, C는 정전 용량, μ는 유전율, A는 면적, 그리고 d는 전극 사이의 거리임.)
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(152)은 제1 기판(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(152)은 표시부(120)의 공통 전극(126)에 해당될 수 있다. 다시 말해, 표시부(120)를 구성하는 공통 전극(126)이 터치 힘 센서(150)를 구성하는 제1 전극(152)의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 추가적으로 제1 전극(152)을 형성할 필요가 없으므로, 터치 표시 장치(100)를 제조하는 비용을 절감할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 터치 표시 장치(100)는 표시부(120)가 영상을 표시하는 디스플레이 구동 모드 및 터치 힘 센서(150)가 터치를 감지하는 터치 구동 모드로 시분할하여 구동될 수 있다. 예를 들어, 터치 표시 장치(100)는 일 프레임(one frame) 기간 동안 디스플레이 구동 모드 구간 및 터치 구동 모드 구간으로 나누어 구동할 수 있다. 일 실시예에서는 디스플레이 구동 모드 구간을 터치 구동 모드 구간보다 실질적으로 길게 설정하여 화질 저하 문제를 최소화하거나, 다른 실시예에서는 디스플레이 구동 모드 구간을 터치 구동 모드 구간보다 실질적으로 짧게 설정하여 터치 감지의 정확도 및 감도를 높일 수 있다.
디스플레이 구동 모드에서는 제1 전극(152)에 공통 전압(ELVSS)을 인가하여 표시부(120)에 흐르는 전류를 조절함으로써 영상의 계조를 표현하며, 터치 구동 모드에서는 제1 전극(152)에 정전압 또는 펄스 전압을 인가하고, 제2 전극(158)에 접지 전압(GND)을 인가하여 터치 힘을 감지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 전극(158)은 제1 기판(110)의 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(158)은 세트 브라켓(160)의 바닥부(162)에 해당될 수 있다. 다시 말해, 터치 표시 장치(100)의 구성 요소들을 수용하는 세트 브라켓(160)의 바닥부(162)가 터치 힘 센서(150)를 구성하는 제2 전극(152)의 역할을 수행할 수 있다.
제1 기판(110)과 세트 브라켓(160) 사이에는 쿠션 부재(170)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿠션 부재(170)는 제1 기판(110)과 세트 브라켓(160)의 바닥부(162) 사이에 위치하며, 제1 기판(110)의 저면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 쿠션 부재(170)가 배치됨에 따라, 제1 기판(110)과 세트 브라켓(160)의 바닥부(162) 사이의 거리가 유지될 수 있고, 터치 표시 장치(100)의 강도가 보강될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 기판(130)과 윈도우 커버(140) 사이에는 터치 위치 센서(180)가 배치될 수 있다. 터치 위치 센서(180)는 윈도우 커버(140)에 가해진 터치의 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 터치 위치 센서(180)는 상호 정전용량이 형성되는 구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함할 수 있고, 사용자가 윈도우 커버(140)를 터치하는 경우에, 상기 상호 정전용량의 변화에 따라 윈도우 커버(140)에 가해진 터치 위치를 검출할 수 있다.
세트 브라켓(160) 상에는 인쇄 회로 기판(195)이 배치될 수 있고, 인쇄 회로 기판(195)은 터치 힘 센서(150) 및 터치 위치 센서(180)를 구동시키는 터치 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다. 터치 힘 센서(150) 및 터치 위치 센서(180)는 각기 연성 인쇄 회로(190)를 통해 인쇄 회로 기판(195)에 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 터치 표시 장치(200)는 제1 기판(210), 제2 기판(230), 윈도우 커버(240) 및 터치 힘 센서(250)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 터치 표시 장치(200)는 세트 브라켓(260), 쿠션 부재(270), 터치 위치 센서(280), 연성 인쇄 회로(290) 및 인쇄 회로 기판(295)을 더 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명하는 터치 표시 장치에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대하여는 중복된 설명은 생략한다.
터치 힘 센서(250)는 서로 이격된 제1 전극(252) 및 제2 전극(258)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(252)은 상하로 위치가 변동될 수 있는 이동 전극이고, 제2 전극(258)은 제1 전극(252)으로부터 일정 거리만큼 이격되어 고정되는 고정 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(252) 및 제2 전극(258)은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및/또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(252)은 제2 기판(230)의 저면 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(252)을 제2 기판(230)의 저면 상에 형성함에 있어서, 전술한 화소 전극(122)이나 공통 전극(126)과 실질적으로 동일하거나 유사한 방법으로 제1 전극(252)을 형성할 수 있으므로, 별도의 터치 힘 센서를 제작하여 터치 표시 장치(200)에 부착하는 비용을 절감할 수 있다.
도 4는 도 3의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(252)은 제1 전극층(255) 및 복수의 전극 패턴들(256)을 포함할 수 있다. 제1 전극층(255)은 제2 기판(230)의 저면 상에 배치될 수 있다. 복수의 전극 패턴들(256)은 제1 전극층(255)의 저면 상에 배치되고, 제1 전극층(255)으로부터 제2 전극(258) 방향으로 돌출될 수 있다. 도 4에는 각 전극 패턴(256)이 사각형의 단면 형상을 가지는 것으로 도시되었지만, 각 전극 패턴(256)의 단면 형상은 이에 제한되지 아니하고, 원형, 육각형 등의 다각형의 단면 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 배치된 전극 패턴(256a)의 높이는 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 배치된 전극 패턴(256b)의 높이보다 실질적으로 클 수 있다. 예를 들어, 전극 패턴(256)의 높이는 제1 전극(252)의 중앙부(253)에서 외곽부(254) 방향으로 실질적으로 순차적으로 증가할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 제1 전극이 터치에 의해 휘어진 상태를 나타내는 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 동일한 힘의 크기로 제2 기판(230)의 상부에서 아래 방향으로 외력이 가해졌을 때, 외력이 가해지는 위치에 따라 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상이할 수 있다. 외력이 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 가해지는 경우에는 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상대적으로 클 수 있고, 외력이 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 가해지는 경우에는 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상대적으로 작을 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 배치된 전극 패턴(256a)의 높이가 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 배치된 전극 패턴(256b)의 높이보다 실질적으로 큰 경우에는, 외력이 가해지는 위치에 관계없이 실질적으로 동일한 크기의 외력이 가해지는 경우에, 제1 전극(252)과 제2 전극(258) 사이의 정전용량의 변화량이 실질적으로 동일할 수 있고, 터치 힘 센서(250)가 가해진 외력을 정확하게 측정할 수 있다.
도 6은 도 3의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예에 있어서, 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 배치된 전극 패턴(256a)의 폭은 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 배치된 전극 패턴(256b)의 폭보다 실질적으로 넓을 수 있다. 예를 들어, 전극 패턴(256)의 폭은 제1 전극(252)의 중앙부(253)에서 외곽부(254) 방향으로 실질적으로 순차적으로 증가할 수 있다.
전술한 바와 같이, 동일한 힘의 크기로 제2 기판(230)의 상부에서 아래 방향으로 외력이 가해졌을 때, 외력이 가해지는 위치에 따라 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상이할 수 있다. 외력이 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 가해지는 경우에는 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상대적으로 클 수 있고, 외력이 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 가해지는 경우에는 제1 전극(252)이 휘어지는 정도가 상대적으로 작을 수 있다. 이 경우, 상기 수식 1에서 분모의 d가 외력이 가해진 위치에 따라 달라질 수 있기 때문에, 각 전극 패턴(256)의 폭이 동일한 경우에는, 동일한 외력이 가해진 경우라도 외력이 가해진 위치에 따라 정전용량의 변화량이 상이할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이, 제1 전극(252)의 외곽부(254)에 배치된 전극 패턴(256a)의 폭이 제1 전극(252)의 중앙부(253)에 배치된 전극 패턴(256b)의 폭보다 실질적으로 넓은 경우에는, 외력이 가해지는 위치에 관계없이 실질적으로 동일한 크기의 외력이 가해지는 경우에, 제1 전극(252)과 제2 전극(258) 사이의 정전용량의 변화량이 실질적으로 동일할 수 있고, 터치 힘 센서(250)가 가해진 외력을 정확하게 측정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 터치 표시 장치(300)는 제1 기판(310), 제2 기판(330), 윈도우 커버(340) 및 터치 힘 센서(350)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 터치 표시 장치(300)는 세트 브라켓(360), 쿠션 부재(370), 터치 위치 센서(380), 연성 인쇄 회로(390) 및 인쇄 회로 기판(395)을 더 포함할 수 있다. 도 7을 참조하여 설명하는 터치 표시 장치에 있어서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대하여는 중복된 설명은 생략한다.
터치 힘 센서(350)는 서로 이격된 제1 전극(352) 및 제2 전극(358)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(352)은 상하로 위치가 변동될 수 있는 이동 전극이고, 제2 전극(358)은 제1 전극(352)으로부터 일정 거리만큼 이격되어 고정되는 고정 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(352) 및 제2 전극(358)은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및/또는 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(352)은 제1 기판(310)의 저면 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(352)을 제2 기판(330)의 저면 상에 형성함에 있어서, 전술한 화소 전극(122)이나 공통 전극(126)과 실질적으로 동일하거나 유사한 방법으로 제1 전극(352)을 형성할 수 있으므로, 별도의 터치 힘 센서를 제작하여 터치 표시 장치(300)에 부착하는 비용을 절감할 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 7의 터치 표시 장치에 포함된 터치 힘 센서의 제1 전극을 나타내는 단면도들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 전극(352)은 제1 전극층(355) 및 복수의 전극 패턴들(356)을 포함할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하는 제1 전극에 있어서, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대하여는 중복된 설명은 생략한다.
다시 도 7을 참조하면, 제1 전극(352)과 세트 브라켓(360) 사이에는 쿠션 부재(370)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 쿠션 부재(370)는 제1 전극(352)과 세트 브라켓(360)의 바닥부(362) 사이에 위치하며, 제1 전극(352)의 저면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 쿠션 부재(370)가 배치됨에 따라, 제1 전극(352)과 세트 브라켓(360)의 바닥부(362) 사이의 거리가 유지될 수 있고, 터치 표시 장치(300)의 강도가 보강될 수 있다. 또한, 제1 전극(352)과 터치 힘 센서(350)의 제2 전극(358)에 해당하는 세트 브라켓(360)의 바닥부(362)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치들에 대하여 도면들을 참조하여 설명하였지만, 설시한 실시예들은 예시적인 것으로서 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.
본 발명은 터치 표시 장치를 구비한 전자 기기에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 비디오 캠코더 등에 적용될 수 있다.
100, 200, 300: 터치 표시 장치 110, 210, 310: 제1 기판
120: 표시부 130, 230, 330: 제2 기판
140, 240, 340: 윈도우 커버 150, 250, 350: 터치 힘 센서
152. 252. 352: 제1 전극 156, 256, 356: 복수의 전극 패턴들
158, 258, 358: 제2 전극 160, 260, 360: 세트 브라켓
170, 270, 370: 쿠션 부재 180, 280, 380: 터치 위치 센서

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되는 윈도우 커버; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 하부에 배치되는 제2 전극을 포함하는 터치 힘 센서를 포함하고,
    상기 제1 기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 트랜지스터를 포함하는 화소 회로부; 및
    상기 화소 회로부 상에 배치되고, 화소 전극, 유기 발광층 및 공통 전극을 포함하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판의 상면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 공통 전극인 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 터치 표시 장치는 상기 표시부가 영상을 표시하는 디스플레이 구동 모드 및 상기 터치 힘 센서가 터치를 감지하는 터치 구동 모드로 시분할하여 구동되는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제2 기판의 저면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 윈도우 커버의 하부에 배치되며, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 터치 힘 센서를 수용하는 세트 브라켓을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 세트 브라켓의 바닥부인 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 세트 브라켓 사이에 배치되는 쿠션 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 기판과 상기 윈도우 커버 사이에 배치되는 터치 위치 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 중앙부 및 상기 중앙부에 인접하여 상기 중앙부를 둘러싸는 주변부로 구분되며, 상기 제1 전극은 복수의 전극 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 큰 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  13. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되는 윈도우 커버; 및
    상기 제1 기판의 저면 상에 배치되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 하부에 배치되는 제2 전극을 구비하는 터치 힘 센서를 포함하고,
    상기 제1 기판은,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 트랜지스터를 포함하는 화소 회로부; 및
    상기 화소 회로부 상에 배치되고, 화소 전극, 유기 발광층 및 공통 전극을 포함하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 윈도우 커버의 하부에 배치되며, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 및 상기 터치 힘 센서를 수용하는 세트 브라켓을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 세트 브라켓의 바닥부인 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 세트 브라켓 사이에 배치되는 쿠션 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제2 기판과 상기 윈도우 커버 사이에 배치되는 터치 위치 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1 전극은 중앙부 및 상기 중앙부에 인접하여 상기 중앙부를 둘러싸는 주변부로 구분되며, 상기 제1 전극은 복수의 전극 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 큰 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 주변부에 위치하는 상기 전극 패턴들은 상기 중앙부에 위치하는 상기 전극 패턴들보다 폭이 넓은 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
  20. 제13항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각기 은(Ag), 구리(Cu) 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 표시 장치.
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