KR102456154B1 - 센서, 터치 센서 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 내부 또는 주변에 제공되며, 터치의 위치를 감지하는 제1 센서 및 상기 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 포함한다. 상기 제2 센서는 제1 도전체와, 상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함한다.

Description

센서, 터치 센서 및 표시 장치{SENSOR, TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예는 센서, 터치 센서 및 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 발명의 실시예는 터치의 세기를 파악하는 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 또한 터치된 지점 및 터치의 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 또한 상기한 센서 및/또는 터치 센서를 구비한 표시 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 내부 또는 주변에 제공되며, 터치의 위치를 감지하는 제1 센서 및 상기 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 포함한다. 상기 제2 센서는 제1 도전체와, 상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함한다. 상기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 상기 압력에 대응하여 변경된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소는 상기 제1 도전체 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 저항 요소는 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 제공되거나, 상기 제1 도전체는 상기 가변 저항 요소와 상기 제2 도전체 사이에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소의 적어도 일부는 상기 제1 도전체와 동일한 층 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소는 나노 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 입자는, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공 및 나노 와이어 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 가변 저항 요소는 은 나노와이어 및 탄소 나노 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체는, 메쉬 구조를 가질 수 있으며, 다수의 개구부들을 포함하는 금속 라인들을 포함할 수 있다. 상기 금속 라인들은, 서로 이격되어 위치하는 제1 금속 라인 및 제2 금속 라인을 포함하고, 상기 가변 저항 요소는, 상기 제1 금속 라인과 상기 제2 금속 라인 사이에 연결될 수 있다. 상기 개구부들은, 제1 개구부 및 상기 제1 개구부에 비하여 상기 제1 도전체의 중심으로부터 멀리 위치하는 제2 개구부를 포함할 수 있으며, 상기 제2 개구부의 크기는, 상기 제1 개구부보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상호 중첩하여 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 제1 면과 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 표시 패널의 제1 면 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널은, 상기 제1 면을 통해 영상을 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에는 완충 부재가 위치할 수 있으며, 상기 완충 부재는 탄성력을 가질 수 있다. 상기 완충 부재는 상호 분리된 다수의 서브 완충 부재들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소는, 다수 개로 제공될 수 있으며, 상기 제1 도전체의 가장자리를 따라 배치되거나, 상기 제1 도전체에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배치될 수 있다. 또한 상기 가변 저항 요소들은 상기 제1 도전체의 중심으로부터 멀어질수록 밀도가 변할 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 도전체의 중심으로부터 멀어질수록 조밀하게 배치될 수 있다. 상기 가변 저항 요소들은 또한 상기 제1 도전체에 곡선 경로를 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서는, 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널, 상기 제1 센서, 및 상기 제2 센서를 수용하는 브라켓을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 도전체는 상기 표시 패널, 상기 제1 센서, 및 상기 제2 센서를 수용하는 브라켓의 일부일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는 터치의 위치를 감지하는 제1 센서, 및 상기 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 포함하고, 상기 제2 센서는 제1 도전체, 상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서는 제1 도전체, 상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체, 및 상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함하고, 상기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서는 제1 도전체를 포함하는 다수의 도전체들 및 상기 제1 도전체와 연결되는 가변 저항 요소를 포함하고, 상기 제1 도전체의 자기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용이하게 터치의 세기를 파악하는 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 터치된 지점 및 터치의 세기를 동시에 복합적으로 파악하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 센서 및/또는 터치 센서를 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 저항 요소의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 도전체를 나타난 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 제1 도전체를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 의한 서브 완충 부재들을 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 13은 자기 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 도면이다.
도 14는 상호 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 도면이다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부 및 표시 구동부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치이다.
도 19 및 도 20은 제1 센서, 표시 패널 및 제2 센서의 다양한 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 22는 도 21에 도시된 표시 패널의 내부에 위치한 제2 센서를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서의 동작을 나타낸 도면들이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 26a은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이며, 도 26b는 도 26a의 터치 센서의 블록도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 28 내지 도 32는 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 것으로서, 터치 센서의 위치가 변경되거나 구성 요소가 추가되거나, 구성 요소 중 일부가 대체된 것을 나타낸 도면이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 34는 도 33에 도시된 터치 센서의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 35a는 도 34의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타낸 도면이다.
도 35b는 도 34의 I-I'선에 따른 단면의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 36은 도 34에 도시된 터치 센서의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 37a 및 도 37b는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 38은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 41은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 44는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 장치를 나타낸 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.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 센서, 터치 센서 및 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)는 제1 도전체(110), 제2 도전체(120) 및 가변 저항 요소(130)를 포함할 수 있다.
제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)는 상호 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이에는 별도의 구성요소가 위치할 수 있다.
제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 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.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)는 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 도전체(110)와 제2 도전체(120)는 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중막을 포함할 수 있다.
제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한, 제2 도전체(120)는 제1 도전체(110)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
가변 저항 요소(130)는 제1 도전체(110)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소(130)는 제1 도전체(110)의 상면(111)에 배치될 수 있다.
도 1에서는 하나의 가변 저항 요소(130)가 제1 도전체(110)에 연결된 모습을 도시하였으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)이 제1 도전체(110)에 연결될 수도 있다.
또한, 가변 저항 요소(130)는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 외부로부터 인가되는 압력(또는 힘)에 대응하여 저항이 변화될 수 있다.
예를 들어, 가변 저항 요소(130)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소(130)의 저항은 감소할 수 있다. 또는, 그와 반대로 가변 저항 요소(130)에 제공되는 힘이 증가할수록 가변 저항 요소(130)의 저항이 증가할 수도 있다.
가변 저항 요소(130)는 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소(130)는 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(130)는 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다. 상기 나노 입자는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자는 탄소 나노 튜브나 은 나노와이어 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 가변 저항 요소(130)의 형상은 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 2a는 센서(100)에 압력(F)이 인가되지 않은 상태를 도시하였으며, 도 2b은 센서(100)에 압력(F)이 인가된 상태를 도시하였다.
도 2a를 참조하면, 센서(100)에 압력(F)이 인가되지 않은 경우, 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이에는 제1 정전 용량(C1)이 형성되며, 가변 저항 요소(130)는 제1 저항(R1)을 가질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 센서(100)에 압력(F)이 가해지는 경우, 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)의 정전 용량은 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 정전 용량(C1)은 인가되는 압력(F)에 의해 제2 정전 용량(C2)으로 변화될 수 있다.
또한, 센서(100)에 압력(F)이 가해지는 경우, 가변 저항 요소(130)의 형태가 변화되고, 이에 따라 가변 저항 요소(130)의 저항은 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)은 인가되는 압력(F)에 의해 제2 저항(R2)으로 변화될 수 있다.
결국, 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120)의 상호 정전 용량과 가변 저항 요소(130)의 저항은 외부로부터 인가되는 압력(F)에 대응하여 변경될 수 있다.
따라서, 센서(100)에서 발생되는 정전 용량의 변화량과 저항의 변화량을 이용하여, 압력(F)의 세기 등을 검출할 수 있다.
센서(100)에 인가되는 압력(F)은 주로 사용자의 터치에 의해 발생할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 그 외 다양한 원인에 의하여 발생할 수 있다.
정전 용량의 변화량을 감지하는 방식의 경우, 표면 노이즈(예를 들어, 습기 등)에 취약하다는 단점이 있었고, 저항의 변화량을 감지하는 방식의 경우, 온도 변화에 취약하며 호버 터치(hover touch)를 감지하지 못한다는 단점이 있었다.
그러나, 상술한 바와 같이 제1 도전체(110)와 가변 저항 요소(130)의 결합한 하이브리드 구조를 통하여, 정전 용량의 변화량과 저항의 변화량을 함께 이용할 수 있어, 양 방식의 단점을 상호 보완할 수 있다.
즉, 수중, 습기, 이물질 등과 같은 노이즈 환경에서 신뢰성 있게 동작 가능하며, 모든 입력 방식(손가락, 스타일러스, 사용자가 장갑을 착용한 상태에서의 터치, 호버 터치 등)을 감지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)는 센서 제어부(135)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(135)는 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이에 존재하는 정전 용량의 변화량(ΔC)과, 가변 저항 요소(130)의 저항 변화량(ΔR)을 감지함으로써, 센서(100)에 인가되는 압력을 검출할 수 있다.
또한, 다수의 가변 저항 요소들(130)이 센서(100)에 포함되어 있는 경우, 센서 제어부(135)는 압력의 검출을 통하여 터치 위치까지도 함께 감지할 수 있다.
이를 위하여, 센서 제어부(135)는 제1 도전체(110) 및 가변 저항 요소(130)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 센서 제어부(135)는 제1 도전체(110)로 흐르는 전류의 변화량을 감지함으로써 정전 용량의 변화량(ΔC)을 검출할 수 있고, 가변 저항 요소(130)의 전압을 감지함으로써 저항 변화량(ΔR)을 검출할 수 있다.
정전 용량과 저항의 변화량(ΔC, ΔR)를 검출하는 방식은 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(135)는 제1 도전체(110)가 아닌 제2 도전체(120)와도 연결될 수 있고, 구동 방식에 따라 센서 제어부(135)는 가변 저항 요소(130)와의 연결을 생략할 수도 있다.
또한, 센서 제어부(135)는 제1 도전체(110) 및 제2 도전체(120)에 함께 연결되어, 정전 용량의 변화량(ΔC)과 저항 변화량(ΔR)을 검출할 수도 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)는 완충 부재(140)를 더 포함할 수 있다.
완충 부재(140)는 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 완충 부재(140)는 제1 도전체(110) 및 제2 도전체(120)에 접촉될 수 있다.
완충 부재(140)는 외부의 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(140)는 외부로부터의 압력에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 완충 부재(140)는 제1 도전체(110)와 제2 도전체(120) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위해 절연성을 가질 수 있다.
완충 부재(140)는 탄성력을 갖도록 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(140)는 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다.
예를 들어, 완충 부재(140)는 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 완충 부재(140)는 다수의 서브 완충 부재들(141)을 포함할 수 있다.
서브 완충 부재들(141)은 상호 분리되어 위치할 수 있으며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 각각의 서브 완충 부재들(141)은 일측으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 서브 완충 부재들(141)은 제1 도전체(110)로부터 제2 도전체(120)를 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)에서는 가변 저항 요소(130)가 제1 도전체(110)의 하면(112)에 배치될 수 있다.
즉, 도 1과 같이 가변 저항 요소(130)가 제1 도전체(110)의 상면(111)에 위치하는 대신, 가변 저항 요소(130)는 제1 도전체(110)의 하면(112)에 배치될 수 있다.
도 6에서는 하나의 가변 저항 요소(130)가 제1 도전체(110)에 연결된 모습을 도시하였으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)이 제1 도전체(110)에 연결될 수 있다.
별도로 도시하지는 않았으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)의 상면(111)과 하면(112) 모두에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소들(130)의 일부는 제1 도전체(110)의 상면(111)에 위치하고, 가변 저항 요소들(130)의 다른 일부는 제1 도전체(110)의 하면(112)에 위치할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서를 나타낸 도면이다.
도 7a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)에서는 가변 저항 요소(130)의 적어도 일부가 제1 도전체(110)와 동일한 층에 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 도전체(110)는 개구 영역(113)을 포함할 수 있으며, 가변 저항 요소(130)의 적어도 일부는 상기 개구 영역(113)에 위치할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(100)에 있어서, 상기 가변 저항 요소(130) 상에는 상기 가변 저항 요소(130)을 덮는 커버부(114)가 제공될 수 있다. 상기 커버부(114)는 광학적 투명 수지(OCR; optically clear resin) 또는 광학적 투명 접착제(OCA; optically clear adhesive)를 포함할 수 있다. 상기 커버부(114)가 광학적 투명 접착제로 사용되는 경우, 다른 구성 요소와의 접착이 용이하다. 상기 커버부(114)는 가요성 및 탄성을 가질 수 있으며, 이에 따라 터치에 따라 일부 형상이 변형되었다가 용이하게 복원될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버부(114)가 광학적 투명 수지 또는 광학적 투명 접착제를 포함하는 경우, 투명한 터치 센서의 구현이 용이해진다.
도 7b에서는 상기 커버부(114)가 상기 가변 저항 요소(130)에 대응하는 영역에만 형성된 것이 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 커버부(114)는 상기 센서(100)의 대부분 및 전면을 커버할 수도 있다.
도 7a 및 도 7b에서는 하나의 가변 저항 요소(130)가 제1 도전체(110)에 연결된 모습을 도시하였으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)이 제1 도전체(110)에 연결될 수 있다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 저항 요소의 배치 구조를 나타낸 도면이다. 특히, 도 8a 내지 도 8g에서는 다수의 가변 저항 요소들(130)이 제1 도전체(110)에 배치된 경우를 도시하였다.
상기 가변 저항 요소(130)는 센서의 크기나 사용자의 터치 양태에 따라 다양한 위치 및/또는 단위 면적당 밀도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치가 주로 일어나는 영역과 터치가 잘 일어나지 않는 영역이 있는 경우, 터치가 주로 일어나는 영역의 터치 감도를 높이기 위해 터치가 주로 일어나는 영역에는 가변 저항 요소(130)를 많이 배치할 수 있으며, 터치가 잘 일어나지 않는 영역에는 가변 저항 요소(130)의 개수를 터치가 주로 일어나는 영역 대비 적은 개수로 배치할 수 있다. 또한, 예를 들어, 터치가 강한 힘으로 일어나는 영역에는, 적은 개수의 가변 저항 요소(130)로도 감지가 가능할 수 있다는 점을 고려하여, 가변 저항 요소의 개수를 터치가 약한 힘으로 일어나는 영역 대비 적은 개수로 배치할 수 있다. 이에 더해, 예를 들어, 상기 센서가 표시 장치와 같은 다른 전자 장치에 채용되는 경우, 다른 전자 장치와의 조합을 고려하여 다양한 위치 및/또는 단위 면적당 밀도로 배치될 수 있다. 표시 장치의 경우, 영상이 표시되는 영역과 영상이 표시되지 않은 영역이 제공될 수 있는 바, 영상이 표시되지 않은 영역에 가변 저항 요소(130)이 배치될 수 있으며 영상이 표시되는 영역에는 가변 저항 요소(130)이 적은 개수로 또는 배치되지 않을 수 있다. 또한, 영상이 표시되는 영역 내에서도 영상에 연동하여 다양한 위치 및/또는 밀도에 가변 저항 요소(130)이 배치될 수 있음은 물론이다.
도 8a 및 도 8b를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다.
또한, 도 8c를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 규칙적으로 제1 도전체(110)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소들(130) 사이의 거리가 동일하도록 가변 저항 요소들(130)은 균일하게 배치될 수 있다.
도 8d를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 불규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 요소들(130)은 랜덤하게 배치될 수 있다.
도 8e를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 위치에 따라 상이한 밀도를 갖도록 제1 도전체(110)에 배치될 수 있다 예를 들어, 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)의 중심으로부터 멀어질수록 조밀하게 배치될 수 있다. 또는 이와 달리, 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)의 중심으로부터 가까워질수록 조밀하게 배치될 수 있다.
도 8f를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 곡선 경로(Pc)를 따라 제1 도전체(110)에 배치될 수 있다.
도 8f에서는 나선형의 곡선 경로(Pc)를 예시적으로 도시하였으나, 곡선 경로(Pc)의 형태는 다양하게 변화될 수 있다.
한편, 도 8g를 참고하면, 가변 저항 요소들(130)은 위치에 따라 크기가 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전체(110)의 중심으로부터 멀어질수록 가변 저항 요소들(130)의 크기가 커질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 도전체를 나타난 도면이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 도전체(110)는 메쉬 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 도전체(110)는 다수의 개구부들(116)을 형성하는 다수의 금속 라인들(115)을 포함할 수 있다. 이때, 개구부들(116)의 크기는 위치에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 개구부들(116)은 제1 개구부(116a) 및, 제1 개구부(116a)에 비하여 제1 도전체(110)의 중심으로부터 멀리 위치하는 제2 개구부(116b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제2 개구부(116b)의 크기는 제1 개구부(116a) 보다 작게 설정될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 제1 도전체를 포함한 센서를 나타낸 도면이다.
도 10a를 참고하면, 가변 저항 요소(130)는 제1 도전체(110)에 포함된 금속 라인(115)의 상면(117)에 위치할 수 있다.
또한, 도 10b를 참고하면, 가변 저항 요소(130)는 제1 도전체(110)에 포함된 금속 라인(115)의 하면(118)에 위치할 수 있다.
센서(100)가 다수의 가변 저항 요소들(130)을 포함하는 경우, 상기 가변 저항 요소들(130)은 금속 라인(115)의 상면(117)과 하면(118) 모두에 배치될 수도 있다.
도 10c를 참고하면, 가변 저항 요소(130)의 적어도 일부는 제1 도전체(110)에 포함된 금속 라인(115)과 동일한 층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 금속 라인(115)은 서로 이격되어 위치하는 제1 금속 라인(115a)과 제2 금속 라인(115b)를 포함할 수 있다.
이 경우, 가변 저항 요소(130)는 제1 금속 라인(115a)과 제2 금속 라인(115b) 사이에 연결될 수 있다.
즉, 제1 금속 라인(115a)과 제2 금속 라인(115b) 사이에는 절단 영역(119)이 존재할 수 있으며, 가변 저항 요소(130)는 상기 절단 영역(119)에 위치하여 제1 금속 라인(115a) 및 제2 금속 라인(115b)과 연결될 수 있다.
도 10a 내지 도 10c에서는 하나의 가변 저항 요소(130)가 금속 라인(115)에 연결된 모습을 도시하였으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)이 금속 라인(115)에 연결될 수 있다.
별도로 도시하지는 않았으나, 다수의 가변 저항 요소들(130)은 금속 라인(115)의 상면(117)과 하면(118) 모두에 배치될 수도 있다.
제2 도전체(120) 및 완충 부재(140)에 대한 설명은 상술한 실시예와 중복되므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 의한 서브 완충 부재들을 포함한 센서를 나타낸 도면이다. 특히, 도 11a는 도 10b와 비교하여 완충 부재(140)가 다수의 서브 완충 부재들(141)을 포함하는 경우를 도시하였고, 도 11b는 도 10c와 비교하여 완충 부재(140)가 다수의 서브 완충 부재들(141)을 포함하는 경우를 도시하였다.
도 11a를 참고하면, 다수의 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)에 포함된 금속 라인(115)의 하면(118)에 위치할 수 있다.
완충 부재(140)는 상호 분리된 다수의 서브 완충 부재들(141)을 포함할 수 있다.
이 경우, 서브 완충 부재들(141)은 가변 저항 요소들(130)과 제2 도전체(120) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 서브 완충 부재들(141)은 가변 저항 요소들(130)과 제2 도전체(120)에 접촉될 수 있다.
또한, 서브 완충 부재들(141)은 가변 저항 요소들(130)을 각각 덮는 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 가변 저항 요소들(130)은 서브 완충 부재들(141)의 내부에 각각 포함될 수 있다.
도 11b를 참고하면, 다수의 가변 저항 요소들(130)은 제1 도전체(110)에 포함된 금속 라인(115)의 절단 영역들(119)에 각각 위치할 수 있다.
완충 부재(140)는 상호 분리된 다수의 서브 완충 부재들(141)을 포함할 수 있으며, 도 11a와 관련한 실시예와 동일한 형태로 형성될 수 있다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이고, 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부를 포함한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 12a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(105)는 제1 센서(150)와 제2 센서(100)를 포함할 수 있다.
제1 센서(150)는 터치 센서(105)에 입력되는 터치의 위치를 감지할 수 있다.
예를 들어, 제1 센서(150)는 터치 입력에 따라 정전 용량의 변화가 발생되는 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
또한, 제1 센서(150)는 다양한 방식의 센서로도 구현될 수 있는데, 예를 들어 저항막 방식(resistive type), 적외선 감지 방식(infrared beam type), 표면 초음파 전도 방식(surface acoustic wave type), 적분식 장력 측정 방식(integral strain gauge type), 압전 방식(piezo type) 등으로 구현될 수 있다.
제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 상호 중첩하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 12a에 도시된 바와 같이 제2 센서(100)는 제1 센서(150)의 하측에 부착될 수 있다.
대체적으로, 제2 센서(100)는 제1 센서(150)의 상측에 위치할 수 있으며, 제1 센서(150)와 제2 센서(100) 사이에는 별도의 구성요소가 위치할 수 있다.
제2 센서(100)는 터치 센서(105)에 입력되는 터치의 압력을 감지할 수 있다.
제2 센서(100)는 도 1 내지 도 11b와 관련하여 설명된 센서(100)로 구현될 수 있으므로, 동일한 도면 부호를 부여하였다. 그러므로, 제2 센서(100)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 12b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(105)는 센서 제어부(135)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(135)는 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 센서 제어부(135)는 터치 입력에 따라 제1 센서(150)에서 발생되는 정전 용량의 변화량을 감지함으로써, 터치 위치를 검출할 수 있다.
또한, 센서 제어부(135)는 도 3과 관련하여 설명된 방식을 통하여 제2 센서(100)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(105)는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 기기는 컴퓨터, 개인 단말기(PDA), 휴대폰, 음악 재생기, 네비게이션, 디지털 카메라, 인터넷 단말기, GPS(Global Positioning System) 수신기, 리모트 콘트롤러 등을 포함할 수 있다.
도 13은 자기 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 도면이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서(150)는 자기 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
또한, 제1 센서(150)는 다수의 터치 전극들(152) 및 배선들(153)을 포함할 수 있다.
터치 전극들(152)은 기판(151) 상에 배치될 수 있으며, 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 들 수 있다. 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 상기 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 전극들(152)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
기판(151)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(151)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(151)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(151)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
기판(151)은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(151)은 표시 장치에서 사용되는 봉지 기판(encapsulation substrate) 또는 봉지 층(encapsulation layer)일 수 있다.
배선들(153)은 터치 전극들(152)과 패드들(154) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(153)은 패드들(154)을 통하여 센서 제어부(135)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 패드들(154)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(135)와 연결될 수 있다.
제1 센서(150)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 터치 전극들(152)의 자기 정전 용량(self-capacitance)이 변화하게 되므로, 센서 제어부(135)는 터치 전극들(152)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 14는 상호 정전 용량 방식의 제1 센서를 나타낸 도면이다.
도 14를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 센서(150)는 상호 정전 용량 방식의 센서일 수 있다.
또한, 제1 센서(150)는 제1 터치 전극들(156), 제2 터치 전극들(157) 및 배선들(158)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극들(156)은 제1 방향으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
제2 터치 전극들(157)은 제1 터치 전극들(156)과 이격 위치됨으로써, 제1 터치 전극들(156)과 함께 상호 정전 용량 방식의 센서로 동작할 수 있다.
이를 위하여, 제2 터치 전극들(157)은 제1 터치 전극들(156)과 교차되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제2 터치 전극들(157)은 제2 방향으로 길게 형성되어 제1 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
상기와 같은 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)의 배치에 의해, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157) 간의 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성되며, 제1 센서(150)에 터치가 입력되는 경우 상기 터치와 연관된 상호 정전 용량이 변화하게 된다.
제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)의 접촉을 막기 위하여, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157) 사이에는 절연막(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 절연막은 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)의 사이에서 전면적으로 형성되거나, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)의 교차 부위에서 국부적으로 형성될 수 있다.
제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)은 투명 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하나, 불투명 금속 등과 같은 여타 도전성 물질로도 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)은 앞서 설명한 터치 전극(152)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 14에서는 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)을 바(bar) 형상으로 도시하였으나, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 제1 터치 전극들(156)과 제2 터치 전극들(157)은 유연성을 가지기 위하여, 메쉬 구조를 가질 수 있다.
배선들(158)은 터치 전극들(156, 157)과 패드들(159) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(158)은 패드들(159)을 통하여 센서 제어부(135)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 패드들(159)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(135)와 연결될 수 있다.
제1 터치 전극들(156)은 센서 제어부(135)로부터 구동 신호를 공급받고, 제2 터치 전극들(157)은 정전 용량의 변화를 반영한 감지 신호를 센서 제어부(135)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 센서 제어부(135)는 제2 터치 전극들(157)로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 15a는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이고, 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부 및 표시 구동부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 15a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 제1 센서(150), 제2 센서(100), 및 표시 패널(160)을 포함할 수 있다.
제1 센서(150)는 표시 장치(10)에 입력되는 터치의 위치를 감지할 수 있다. 제1 센서(150)는 도 12a 내지 도 14와 관련하여 설명된 제1 센서(150)로 구현될 수 있으므로, 동일한 도면 부호를 부여하였다. 그러므로, 제1 센서(150)에 관한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제2 센서(100)는 표시 장치(10)에 입력되는 터치의 압력을 감지할 수 있다. 도 1 내지 도 11b와 관련하여 설명된 센서(100)로 구현될 수 있으므로, 동일한 도면 부호를 부여하였다. 그러므로, 제2 센서(100)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 이때, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 표시 패널(160)의 내부 또는 주변에 위치할 수 있다.
표시 패널(160)은 다수의 화소들을 포함하여, 사용자에게 소정의 영상을 제공할 수 있다.
또한, 표시 패널(160)은 제1 센서(150) 및 제2 센서(100)와 중첩하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(160)은 제1 센서(150)와 제2 센서(100) 사이에 위치할 수 있다.
표시 패널(160)은 적어도 일 면에 영상을 표시할 수 있다. 상기 영상이 표시되는 면은 곡률을 갖지 않은 편평한 면일 수도 있고, 소정의 곡률을 갖는 곡면일 수도 있다. 또는 상기 영상이 표시되는 면은 일시적으로는 편평하나, 구부러질 수 있거나 말릴 수 있는 형태로 제공될 수 있다.
표시 패널(160)은 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널, MEMS 표시 패널 등일 수 있다.
한편, 제1 센서(150)는 평면 상에서 볼 때 표시 패널(160)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 센서(150)는 표시 패널(160)의 영상이 표시되는 영역 전체와 실질적으로 중첩할 수 있다.
제2 센서(100)는 평면 상에서 볼 때 상기 표시 패널(160)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 센서(100)는 영상이 표시되는 영역의 일부와 중첩하거나, 상기 영상이 표시되는 영역을 제외한 나머지 영역의 일부와 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 적어도 일부가 각각 투명하거나 투명하지 않을 수 있다. 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 투명도 여부는 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 제공 위치에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(150) 및/또는 제2 센서(100)가 표시 패널(160)에 대해 영상이 표시되는 영역과 중첩하는 경우, 상기 제1 센서(150) 및/또는 제2 센서(100)는 상기 영상이 투과되도록 적어도 일부가 투명하게 제공될 수 있다. 상기 제1 센서(150) 및/또는 제2 센서(100)가 상기 표시 패널(160)에 대해 영상이 표시되지 않는 영역과 중첩하는 경우, 상기 제1 센서(150) 및/또는 제2 센서(100)가 굳이 투명할 필요는 없으며, 불투명하게 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 표시 패널(160)이 양면으로 영상을 표시하는 경우, 영상이 표시되는 영역에 제공되는 상기 제1 센서(150) 및/또는 제2 센서(100)는 적어도 일부가 투명하게 제공될 수 있다.
도 15b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 센서 제어부(135) 및 표시 구동부(136)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(135)는 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 동작을 제어할 수 있다.
센서 제어부(135)에 대해서는 이미 설명한 바 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
표시 구동부(136)은 표시 패널(160)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(160)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
이를 위하여, 표시 구동부(136)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 표시 구동부(136)는 영상 데이터와 제어 신호를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다.
또한, 영상 구동 신호는 주사 신호, 및 영상 데이터(DATA)를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(135)와 표시 구동부(136)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(135)와 표시 구동부(136)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 가요성을 가지거나 가지지 않을 수 있다. 상기 표시 장치(10)가 가요성을 가지기 위해서는 상기 표시 장치(10)에 포함된 구성 요소, 예를 들어 표시 패널(160)이나 센서(100, 150) 또한 개별적으로 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치(10)는 가요성의 정도에 따라, 가요성을 갖는 연질 영역(flexible area) 및/또는 가요성이 없는 경질 영역(rigid area)을 포함할 수 있다. 상기 표시 장치(10)가 가요성을 갖는 경우, 상기 표시 장치(10)는 접힐 수 있으며, 상기 표시 장치(10)가 접히는 가상의 선을 접이선이라고 할 때 상기 접이선은 상기 연질 영역 내에 제공될 수 있다.
여기서, “접힐 수 있다”는 용어는 형태가 고정된 것이 아니라 원래의 형태로부터 다른 형태로 변형될 수 있다는 것으로서, 상기 표시 장치(10)가 하나 이상의 특정 라인, 즉 접이선을 따라 접히거나 구부려질 수 있는 것뿐만 아니라 커브 형태로 휘거나 두루마리 식으로 말릴 수 있다는 것을 포함한다. 따라서, 상기 표시 장치(10)에 있어서, 상기 연질 영역 내에서 가요성을 갖기는 하나 접히지 않을 수 있으며 또는 실제로 접힐 수도 있다.
여기서, 상기 연질 영역과 상기 경질 영역에 있어서, “가요성이 있다” 또는 “가요성이 없다”와, “연질” 또는 “경질”이라는 용어는 상기 표시 장치(10)의 성질을 상대적으로 나타낸 용어이다. 즉, 상기 “가요성이 없다” 및 “경질”이라는 표현은 가요성이 아예 없어 단단한 경우뿐만 아니라, 가요성이 있기는 하나 연질 영역보다 작은 가요성을 가지는 경우를 포함한다. 이에 따라, 상기 경질 영역은 상기 연질 영역에 비해 상대적으로 가요성이 작게 제공되거나 가요성이 없으며, 상기 연질 영역이 접히는 조건이더라도 상기 경질 영역들은 접히지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접이선과 연질 영역이나 경질 영역은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치(10)는 경질 영역과 연질 영역을 모두 가질 수 있으나, 경질 영역이 없이 연질 영역으로만 이루어질 수 있다. 또한, 상기 접이선은 단일 개로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개로 제공될 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 접이선은 필요에 따라 다양한 위치에 제공될 수 있으며, 전체가 두루마리 식으로 말릴 수도 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 16을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(160)은 제1 기판(161), 화소들(162) 및 절연층(163)을 포함할 수 있다.
제1 기판(161) 상에는 다수의 화소들(162)이 위치할 수 있다. 또한, 절연층(163)은 화소들(162) 및 제1 기판(161) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 제1 기판(161)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 기판(161)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 기판(161)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 제1 기판(161)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
화소들(162)은 표시 구동부(136)의 제어에 의하여 발광할 수 있으며, 절연층(163)에 의하여 보호될 수 있다.
예를 들어, 절연층(163)은 화소들(162)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 봉지 기판 또는 봉지 층일 수 있다.
이때, 절연층(163)은 유리, 유기물, 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 절연층(163)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.
도 15a와 같이, 제1 센서(150)가 표시 패널(160) 상에 위치하는 경우, 제1 센서(150)에 포함된 구성요소들(예를 들어, 터치 전극들(152, 156, 157) 및 배선들(153, 158) 등)이 절연층(163) 상에 직접 위치함으로써, 제1 센서(150)와 표시 패널(160)을 일체화할 수 있다.
이를 통해, 불필요한 기판 또는 층을 제거할 수 있어, 표시 장치(10)의 두께를 감소시키고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치이다.
도 17을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 제1 센서(150), 표시 패널(160), 및 제2 센서(100)를 수용하는 브라켓(bracket, 171)을 포함할 수 있다.
브라켓(171)의 내부에는 제1 센서(150), 표시 패널(160) 및 제2 센서(100) 등이 수용될 수 있다.
도 17에서는 도 15a와 동일한 순서로 제1 센서(150), 표시 패널(160) 및 제2 센서(100)이 적층되어 있으나, 적층 순서는 추후 설명하는 바와 같이 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(10)는 윈도우(172)를 더 포함할 수 있다.
이때, 윈도우(172)의 하측에는 편광판(173)이 위치할 수 있으며, 윈도우(172)와 편광판(173) 사이에는 제1 접착 부재(174)가 위치할 수 있다. 다만, 편광판(173)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
또한, 윈도우(172)는 제2 접착 부재(175)를 통하여 브라켓(171)과 결합될 수 있다.
제1 접착 부재(174)와 제2 접착 부재(175)는 광학적으로 투명한 접착제, 기타 수지(resin), 테이프 등으로 구현될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치이다.
도 18을 참고하면, 제2 센서(100)는 브라켓(171)의 일부를 제2 도전체(120)로 활용할 수 있다.
이를 위해서, 브라켓(171)은 도전성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 브라켓(171) 중 제1 도전체(110)의 하측에 위치하는 부분이 도전성을 갖는 경우, 해당 부분은 제2 도전체(120)로 활용될 수 있다.
상술한 구조에 의하는 경우, 중복되는 구성을 제거할 수 있으며, 이에 따라, 표시 장치(10)의 두께를 감소시키고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
그 외 다른 구성요소에 대한 설명은 도 17과 중복되므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
브라켓(171)이 도전체로 형성되는 경우, 제2 센서(100)의 위치는 보다 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 제2 센서(100)는 표시 패널(160)과 중첩되지 않는 위치에 존재할 수 있다. 즉, 제2 센서(100)는 표시 패널(160)과 중첩되지 않는 브라켓(171)의 가장자리 영역(예를 들어, 제2 접착 부재(175)가 위치하고 있는 영역 등)에 배치될 수 있다.
도 19 및 도 20은 제1 센서, 표시 패널 및 제2 센서의 다양한 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 19를 참고하면, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 표시 패널(160)의 상측에 위치할 수 있다.
도 19에서는 제1 센서(150)가 제2 센서(100)의 상측에 위치한 경우를 도시하였으나, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(160)이 제1 센서(150)와 제2 센서(100)가 위치한 방향으로 영상을 표시하는 경우, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 영상이 투과될 수 있도록 투명성를 가질 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(160)이 제1 센서(150)와 제2 센서(100)가 위치하지 않은 방향으로 영상을 표시하는 경우, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 불투명성을 가질 수 있다.
도 20을 참고하면, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)는 표시 패널(160)의 하측에 위치할 수 있다.
도 20에서는 제1 센서(150)가 제2 센서(100)의 상측에 위치한 경우를 도시하였으나, 제1 센서(150)와 제2 센서(100)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 21을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(160)은 제1 기판(161)과 제2 기판(164)을 포함할 수 있다.
제2 기판(164)은 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 기판(164)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제2 기판(164)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 제2 기판(164)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
특히, 제1 기판(161)과 제2 기판(164)은 폴리이미드(polyimide)와 같은 유연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 기판(161) 상에는 다수의 화소들(162)이 위치할 수 있고, 제2 기판(164)은 제1 기판(161)의 하측에 위치할 수 있다.
그 외 다른 구성요소에 대한 설명은 도 16과 중복되므로, 여기서는 그 설명을 생략하도록 한다.
도 22는 도 21에 도시된 표시 패널의 내부에 위치한 제2 센서를 나타낸 도면이다.
표시 패널(160)이 다수의 기판들(161, 164)을 포함하는 경우, 제2 센서(100)는 상기 기판들(161, 164)의 사이에 위치함으로써, 표시 패널(160)의 내부에 위치할 수 있다.
즉, 제2 센서(100)에 포함된 구성요소들 중 일부(예를 들어, 제2 도전체(120) 등)가 제2 기판(164) 상에 직접 위치함으로써, 제2 센서(100)와 표시 패널(160)을 일체화시킬 수 있다.
이를 통해, 불필요한 기판 또는 층을 제거할 수 있어, 표시 장치(10)의 두께를 감소시키고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 23은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 센서를 나타내는 단면도이다.
이하의 실시예들에 있어서, 이하, 설명의 중복을 피하기 위해, 상술한 실시예와 다른 부분을 중심으로 설명한다. 그리고, 하기 실시예들에 있어서, 실질적으로 동일/유사한 구성 요소에는 동일/유사한 부호를 사용하여 설명하며 설명되지 않은 부분은 상술한 실시예에 따른다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서(200)는 제1 도전체(210), 제2 도전체(220) 및 상기 제1 및 제2 도전체(210, 220) 사이에 제공된 가변 저항 요소(230)를 포함한다.
상기 제1 도전체(210)는 도전성 물질을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 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. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 도전체(210)는 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. 상기 제1 도전체(210)는 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중막을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전체(210)는 도면 상에 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전체(210)는 서로 연결된 스트라이프 형상일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 도전체(210)를 지지하기 위한 절연성 기판이 더 제공될 수 있다. 상기 제1 도전체(210)는 상기 기판의 상면에 실장될 수 있다. 상기 기판은 가요성을 가지거나 가지지 않을 수 있으며, 상술한 기판의 재료들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 기판은 소정의 투명도 이상이 확보되도록 투명 혹은 반투명하게 구현되거나, 혹은 표시 패널 등과의 배치 구조에 따라서는 불투명하게 구현될 수도 있다.
상기 제2 도전체(220)는 상기 제1 도전체(210)와 이격되며 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 상기 제1 도전체(210)를 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 제1 도전체(210)와 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 도전체(220) 또한, 도면 상에서는 판상으로 표시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전체(220)는 서로 연결되며 상기 제1 도전체(210)와 교차하는 스트라이프 형상일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2 도전체(220)를 지지하기 위한 절연성 기판이 더 제공될 수 있다. 상기 제2 도전체(220)는 상기 기판의 상면에 실장될 수 있다. 상기 제2 도전체(220)를 지지하는 기판은 상기 제1 도전체(210)를 지지하는 기판을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 제1 도전체(210)를 지지하는 기판과 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
상기 가변 저항 요소(230)는 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이에 제공된다. 상기 가변 저항 요소(230)는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이에서 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(230)는 탄성력을 가지는 기재(matrix; 231)와 상기 기재에 제공된 도전성의 나노 입자(232)를 포함한다.
상기 기재(231)는 그 일면이 상기 제1 도전체(210)와 접촉하며 상기 일면에 대향하는 다른 면이 상기 제2 도전체(220)와 접촉한다. 상기 기재(231)는 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위해 절연성을 가질 수 있다.
상기 기재(231)는 외부로부터의 압력(예를 들어, 사용자의 손이나 스타일러스에 의한 압력 등)에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 갖는다. 상기 기재(231)는 상기 탄성력을 갖도록 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 상기 기재(231)는 예를 들어 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다.
상기 기재(231)는 예를 들어, 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 나노 입자(232)는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다. 상기 나노 입자(232)는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자(232)는 탄소 나노 튜브나 은 나노와이어 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자(232)는 상기 기재의 다공성 표면 상에 침착 등의 방법으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서의 동작을 나타낸 도면으로서, 도 24a는 외부로부터의 압력이 인가되지 않을 때의 센서의 모습이며 도 24b는 외부로부터의 압력이 인가되었을 때의 센서의 모습이다.
도 24a 및 도 24b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 센서에 있어서, 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220)는 판상으로 제공될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220)가 이루는 평면을 x축과 y축이 교차하는 x-y 평면과 평행하다고 하고, 상기 x-y평면에 수직한 방향을 z축으로 나타낸다고 하면, 상기 사용자의 터치가 발생한 위치는 x-y 평면 상에 있으며, 그 위치를 x좌표와 y좌표로 나타낼 수 있다. z좌표는 상기 터치의 압력(F)의 세기에 따라 변경될 수 있으며, 이에 따라, 터치의 압력(F)의 세기는 상기 z좌표 또는 z좌표와 관련된 함수로 나타내질 수 있다. 여기서, 상기 압력의 세기는 단순히 x-y평면에 수직한 압력의 세기만을 나타내는 것은 아니며, x-y평면에 비스듬한 방향으로 인가되는 압력의 세기를 포함하여 나타낼 수 있다. 즉, 상기 압력(F)이 z축 방향의 벡터를 가지고 있다면 상기 z좌표 값으로서 그 압력의 세기를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서(200)는 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220)는 가변 저항 요소(230)를 사이에 두고 제1 거리로 이격된다. 상기 센서(200)에 터치에 의한 외부로부터의 압력(F)이 인가되는 경우, 상기 압력(F)이 인가된 영역에 대응하는 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이의 거리는 상기 압력(F)에 의해 감소되며 그 결과 상기 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220)는 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리로 이격된다.
상기 외부로부터의 압력(F)은 상기 나노 입자(232)들 사이의 거리를 변화시킨다. 상기 나노 입자들(232) 사이의 거리가 변화하는 경우 상기 센서(200)의 전기적 특성, 예를 들어, 저항이 변경된다. 즉, 외부로부터의 압력(F)이 없었을 때의 저항을 제1 저항(R1)이라고 하고, 외부로부터의 압력(F)이 인가되었을 때의 저항을 제2 저항(R2)이라고 하면, 상기 나노 입자들(232) 사이의 거리가 변경됨에 따라 저항이 변경된다. 예를 들어, 상기 거리의 변화량이 음인 경우, 저항도 감소하여 저항 변화량 또한 음이 될 수 있다. 상기 나노 입자들(232) 사이의 거리 변화에 따른 전기적 특성의 변화는 상기 나노 입자들(232) 사이의 터널 효과에 기인한 것일 수도 있고, 상기 나노 입자들(232) 사이의 직접적인 접촉에 따른 통전 효과에 기인한 것일 수도 있다.
상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 는 별도의 배선을 통해 센서 제어부(235)에 연결될 수 있다. 상기 센서 제어부(235)는 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이의 거리 변화에 따른 저항 변화(ΔR)를 감지함으로써 상기 외부로부터의 압력(F)의 세기를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센서(200)는 상기 저항 변화와 함께 정전 용량의 변화를 동시에 또는 순서에 따라 감지할 수 있다. 이에 따라, 터치시의 터치 위치 및 압력의 크기를 용이하게 감지할 수 있으며 그 감지 감도 또한 향상된다. 이에 더해, 상기 센서(200)는 정전 용량 변화와 저항 변화를 함께 검출할 수 있기 때문에 정전 용량 변화 및 저항 변화 중 어느 하나만 감지할 수 있는 상황에서도 터치 감지가 가능하다. 예를 들어, 센서로의 접촉이 없는 호버링의 경우 상기 정전 용량 변화를 감지함으로써 터치 감지가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 외부로부터의 압력(F)은 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이의 거리를 변화시키는 바, 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이의 거리가 변화하는 경우 상기 센서의 전기적 특성 중 정전 용량 또한 변경될 수 있다. 즉, 외부로부터의 압력(F)이 없었을 때의 정전 용량을 제1 정전 용량(C1)이라고 하고, 외부로부터의 압력(F)이 인가되었을 때의 정전 용량을 제2 정전 용량(C2)이라고 하면, 상기 제1 도전체(210)와 상기 제2 도전체(220) 사이의 거리가 변경됨에 따라 정전 용량이 변경된다. 예를 들어, 상기 거리의 변화량이 음인 경우, 정전 용량도 감소하여 정전 용량 변화량 또한 음이 될 수 있다.
상기 센서 제어부(235)는 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량 변화을 감지함으로써 상기 외부로부터의 압력(F)의 세기를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 정전 용량 변화를 감지함에 있어서, 상기 센서 제어부(235)는 상기 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220)에 각각 연결되어 상호 정전 용량(mutual capacitance)을 감지할 수 있으며, 선택적으로, 상기 제2 도전체(220)에 기준 전위를 인가하고 상기 제1 도전체(210)의 자기 정전 용량(self-capacitance)를 감지할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서(200)는 상기한 바와 같이 저항 변화와 정전 용량 변화를 동시에 또는 순차적으로 감지함으로써 외부로부터의 압력의 세기 정보를 용이하게 수득할 수 있다. 상기 센서(200)는 상기 압력(F)의 세기에 따라 다양하게 해석 가능하다. 예를 들어, 상기 센서(200)의 센서 제어부(235)는 소정의 기준치를 지정하고, 상기 압력(F)의 세기와 소정의 기준치를 비교함으로써 상기 압력(F)에 따른 정보의 입력 여부를 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 센서 제어부(235)는 상기 압력(F)의 크기가 소정의 기준치 이상인 경우에만 터치가 있는 것으로 판단하고, 소정의 기준치에 미달한 경우에는 터치가 없는 것으로 판단할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 센서 제어부(235)는 상기 압력(F)의 크기에 따라 입력 정보를 달리 구분할 수 있는 바, 상기 압력(F)의 크기가 소정 기준치 초과인 경우 버튼 더블 클릭과 같은 입력으로 판단하고, 소정 기준치 이하인 경우 싱글 클릭과 같은 입력으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(230)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 도 25는 본 발명의 일 실시예에 있어서 가변 저항 요소(230)가 도 23에 도시된 것과 달리 형성된 것을 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 본 실시예에서 가변 저항 요소(230)는 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이의 영역 내에 일부에 제공될 수 있다. 즉, 상기 가변 저항 요소(230)는 평면 상에서 볼 때 서로 이격된 복수 개의 부분으로 배치될 수 있다. 상기 가변 저항 요소(230)는 그 단면이 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 25에서는 상기 가변 저항 요소(230)의 단면이 반원형인 것이 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사다리꼴이나 직사각형을 포함하는 다각형, 또는 반타원형 등의 형상으로 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(230)가 제공되지 않은 상기 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이에는 가변 저항 요소(230)를 제외한 절연 물질이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전체(210)와 제2 도전체(220) 사이에는 공기, 유/무기 절연막, 상술한 완충 부재 등이 제공될 수 있다.
상기한 가변 저항 요소(230)는 상기 센서(200) 내에서 다양한 위치에 제공될 수 있다. 상술한 실시예의 도 8a 내지 도 8f에 있어서의 가변 저항 요소(130)의 위치는 평면 상에서 볼 때 본 실시예에서도 적용될 수 있는 바, 도 8a 내지 도 8f에서의 가변 저항 요소(130)는 본 실시예에서의 가변 저항 요소(230)로 대체될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 센서는 터치에 의한 외부로부터의 압력의 세기를 감지하는 상기 센서 이외에, 터치의 위치를 감지하기 위한 센서를 더 포함하여 터치 센서(205)로 동작할 수 있다.
도 26a은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(205)를 나타낸 도면이며, 도 26b는 도 26a의 터치 센서의 블록도이다. 도 26와 도 26b에 있어서, 설명의 편의를 위해 상기 위치를 감지하기 위한 센서를 제1 센서(250), 상기 압력의 세기를 감지하는 센서를 제2 센서(200)로 하여 설명한다.
도 26b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(205)는 제1 센서(250), 제2 센서(200), 및 상기 제1 센서(250)와 상기 제2 센서(200)에 연결된 센서 제어부(235)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서(250)는 상기 사용자의 터치가 발생한 위치를 감지하며, 상기 제2 센서(200)는 가해지는 압력의 세기를 감지한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(205)는 사용자의 터치에 있어서 상기 사용자의 터치가 발생한 위치 및/또는 상기 터치의 압력의 세기를 감지할 수 있다.
상기 제1 센서(250)는 사용자의 터치 위치를 감지하는 센서로서, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 센서(250)은 정전 용량 방식(capacitive type), 저항막 방식(resistive type), 적외선 감지 방식(infrared beam type), 표면 초음파 전도 방식(surface acoustic wave type), 적분식 장력 측정 방식(integral strain gauge type), 압전 방식(piezo type) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서(250)은 상술한 실시예의 도 13 및 도 14에 각각 도시된 제1 센서(150)와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제2 센서(200)는 사용자의 터치에 있어서의 압력의 세기를 감지하는 것으로서, 상술한 실시예의 도 23 및 도 25에 각각 도시된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 상기 터치 센서는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는 특히 다양한 휴대용 전자 기기에 사용될 수 있다. 상기 전자 기기들은 예를 들어, 컴퓨터, 개인 단말기(PDA), 휴대폰, 음악 재생기, 네비게이션, 디지털 카메라, 인터넷 단말기, GPS(Global Positioning System) 수신기, 리모트 콘트롤러 등을 포함할 수 있다.
상기 전자 소자들은 사용자 인터페이스를 포함하며, 상기 사용자 인터페이스는 적어도 하나 이상의 입력 장치들과 소정의 정보를 출력하는 출력 장치를 포함할 수 있다. 상기 터치 센서는 상기 사용자 인터페이스에 있어서 하나의 입력 장치로 채용될 수 있다. 상기 입력 장치로는 상기 센서 이외에도 키보드, 다이얼, 조이스틱, 스위치, 마이크로폰 등 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 상기 센서와 함께 채용될 수도 있다. 상기 출력 장치로는 영상이나 문자 등의 시각 정보를 제공하는 표시 패널이 있다.
상기 전자 소자들의 인터페이스 중 표시 장치가 입력 장치 및 출력 장치로서 채용된 경우, 상기 표시 장치는 터치 관련 정보를 입력하는 터치 센서와 영상을 표시하는 표시 패널을 포함할 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(20)를 나타낸 도면이다.
도 27을 참조하면, 상기 표시 장치(20)는 표시 패널(260) 및 상기 표시 패널(260)의 주변에 제공된 터치 센서를 포함한다.
상기 표시 패널(260)은 적어도 일 면에 영상을 표시할 수 있다. 상기 영상이 표시되는 면은 곡률을 갖지 않은 편평한 면일 수도 있고, 소정의 곡률을 갖는 곡면일 수도 있다. 또는 상기 영상이 표시되는 면은 일시적으로는 편평하나, 구부러질 수 있거나 말릴 수 있는 형태로 제공될 수 있다.
상기 표시 패널(260)은 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 표시 패널(260)은 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널, MEMS 표시 패널 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널(260)은 상술한 실시예 중 도 16에 도시된 표시 패널(160)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 표시 장치(20)는 터치의 발생 위치를 감지하는 제1 센서(250) 및 상기 터치의 외부로부터의 압력의 세기를 감지하는 제2 센서(200)를 포함한다. 상기 제1 센서(250)와 상기 제2 센서(200)는 상기 표시 패널(260)의 주변에 제공된다.
상기 표시 패널(260)에 있어서, 영상이 표시되는 면을 전면이라고 하고, 상기 전면에 대향되는 면을 배면이라고 하면, 상기 제1 센서(250) 및 상기 제2 센서(200) 중 하나는 상기 전면측과 배면측 중 하나에, 상기 제1 센서(250) 및 상기 제2 센서(200) 중 나머지 하나는 상기 전면측과 배면측 중 나머지 하나에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 센서(250)는 상기 표시 패널(260)의 전면측에, 상기 제2 센서(200)는 상기 표시 패널(260)의 배면측에 제공될 수 있다.
상기 제1 센서(250)는 평면 상에서 볼 때 상기 표시 패널(260)과 적어도 일부가 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 센서(200)는 영상이 표시되는 영역의 일부와 중첩하거나, 상기 영상이 표시되는 영역을 제외한 나머지 영역의 일부와 중첩할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널(260)에 있어서, 영상이 표시되는 영역이 하나 이상으로 제공될 수 있다. 상기 영상이 표시되는 영역이 복수 개로 제공될 때 상기 영상이 표시되는 영역들은 표시 패널(260) 1개로부터 제공될 수 있거나, 복수 개의 표시 패널(260)로부터 제공될 수도 있다. 상기 제1 센서(250)와 상기 제2 센서(200)의 위치는 영상이 표시되는 영역(들)에 따라 다양하게 변형이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 센서(250)와 상기 제2 센서(200)는 적어도 일부가 각각 투명하거나 투명하지 않을 수 있다.
상기 제1 센서(250)와 상기 제2 센서(200)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 추가적인 구성 요소나 대체 구성요소를 더 포함할 수 있다.
도 28 내지 도 32는 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시 장치(20)를 나타내는 것으로서, 터치 센서의 위치가 변경되거나 구성 요소가 추가되거나, 구성 요소 중 일부가 대체된 것을 나타낸 도면이다.
도 28 내지 도 32는 도 17 내지 도 20, 및 도 22의 실시예에 각각 대응하며, 설명되지 않은 각 구성 요소에 있어서, 유사한 구성 요소는 유사한 번호로 표시하였다. 도 30 및 도 31에 있어서, 제1 센서(250)와 제2 센서(200)를 제외한 나머지 구성 요소들에 대해서는 도 17 내지 도 20, 및 도 22에 개시된 대응하는 구성 요소와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 30 및 도 31에 있어서, 제1 센서(250)와 제2 센서(200)는 도 26에 설명된 것으로 대체될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서는 상기 표시 패널 이외의 부가적인 구성 요소에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널이 안착되는 하우징이 추가적으로 제공되는 경우, 상기 터치 센서의 적어도 일부는 상기 하우징 상에 제공될 수 있다. 특히 상기 터치 센서의 제1 센서의 경우 상기 하우징의 측면이나 배면에 배치될 수 있으며, 또는 하우징의 전면에 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 터치 센서는 상술한 실시예들과 달리 다양한 형태로 제공될 수 있다. 특히, 본 발명의 터치 센서에 있어서 가변 저항 요소는 상술한 실시예와 다른 위치에 제공될 수 있다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(300)는, 기판(301)과 기판(301) 상에 형성된 제1 터치 전극들(310) 및 제2 터치 전극들(320)을 포함한다. 상기 터치 센서(300)에는 제1 터치 전극들(310)에 전기적으로 연결되는 제1 배선들(313)이 제공될 수 있으며, 또한 제2 터치 전극들(320)에 전기적으로 연결되는 제2 배선들(323)이 제공될 수 있다. 상기 제1 배선들(313) 및 제2 배선들(323)의 단부에는 패드들(302)이 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패드들(302)에는 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부가 연결될 수 있다.
기판(301)은 가요성을 가지거나 가지지 않을 수 있다. 상기 기판(301)은 상술한 기판을 구성할 수 있는 재료들 중 선택될 수 있다.
또한, 기판(301)은 소정의 투명도 이상이 확보되도록 투명 혹은 반투명하게 구현되거나, 혹은 표시 패널 등과의 배치 구조에 따라서는 불투명하게 구현될 수도 있다.
이러한 기판(301)은 표시 패널 등과 별개로 제공될 수 있는 터치 센서(300)를 구성하기 위하여 별도의 기판으로 마련되거나, 혹은 터치 센서 일체형 표시 장치를 제공하기 위하여 표시 패널을 구성하는 기판 중 적어도 하나의 기판이나 윈도우 등으로 대체될 수도 있다.
제1 터치 전극들(310)은, 기판(301) 상에 제1 방향, 예컨대 X 방향을 따라 형성된다. 일례로, 제1 터치 전극들(310) 각각은, X 방향을 따라 동일한 행(row)에 배열된 다수의 제1 센싱셀들(311)과, 각 행에 배열된 제1 센싱셀들(311)을 제1 방향을 따라 전기적으로 연결하는 다수의 제1 연결부들(312)을 포함할 수 있다.
단, 본 실시예에서, 제1 연결부들(312) 각각은 적어도 두 개의 브릿지(312a, 312b)를 포함하도록 구성된다. 예컨대, 인접한 두 개의 제1 센싱셀들(311) 사이에는 제1 브릿지(312a) 및 제2 브릿지(312b)로 구성되는 각각의 제1 연결부(312)가 형성될 수 있다.
이러한 제1 터치 전극들(310)은 제1 배선들(313)을 통해 각각의 패드(302)에 연결된다.
제2 터치 전극들(320)은 기판(301) 상에 제2 방향, 예컨대 Y 방향을 따라 형성된다. 일례로, 제2 터치 전극들(320) 각각은, Y 방향을 따라 동일한 열(column)에 배열된 다수의 제2 센싱셀들(321)과, 각 열의 제2 센싱셀들(321)을 제2 방향을 따라 전기적으로 연결하는 다수의 제2 연결부들(322)을 포함할 수 있다.
실시예적으로, 제2 연결부들(322)은 해당 열의 제2 터치 전극(320)을 구성하는 제2 센싱셀들(321)과 일체로 구현될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 연결부들(322)은 하나 이상의 브릿지를 포함하는 구조로 변경 실시될 수도 있다.
이러한 제2 터치 전극들(320)은 제2 배선들(323)을 통해 각각의 패드(302)에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 33에서는 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321)을 다이아몬드 형상으로 도시하였으나, 이들의 형상은 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321)은 원형으로 구현될 수도 있다.
도 33에는 도시되지 않았으나, 제1 터치 전극들(310)과 제2 터치 전극들(320) 사이의 적어도 일 영역, 특히 적어도 이들의 교차부에는 제1 터치 전극들(310)과 제2 터치 전극들(320)을 서로 절연시키기 위한 절연막이 개재된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 터치 전극들(310)은 각각의 패드(302)를 통해 구동신호를 입력받고, 제2 터치 전극들(320)은 각각의 패드(302)를 통해 감지신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 도 33에 도시된 실시예의 터치 센서(300)는 상호 정전 용량 방식으로 구동될 수 있다.
한편, 도 33에서는 제1 및 제2 터치 전극들(310, 320)을 각각 X 및 Y 방향을 따라 배치하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 전극들(310) 및/또는 제2 터치 전극들(320)은 상기 제1 및 제2 방향 이외의 방향, 예를 들어, 사선 방향으로 배치될 수도 있다.
전술한 실시예에 의한 터치 센서(300)에 있어서, 터치 센서(300)를 구성하는 요소들 중 적어도 일부는 앞서 설명한 가변 저항 요소로 기능할 수 있다.
이에 의해, 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화는 물론, 터치 압력까지도 감지할 수 있게 된다. 이에 따라, 터치 센서(300)의 감도 및 활용도가 향상될 수 있는 바, 이에 대해 후술한다.
도 34는 도 33에 도시된 터치 센서의 일부(PA)를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 34에서, 도 33과 동일 또는 유사한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 34를 참조하면, 제1 방향을 따라 인접한 두 개의 제1 센싱셀들(311)의 사이에는 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)을 포함하는 제1 연결부(312)가 배치된다. 편의상, 본 실시예에서는 제1 연결부(312)가 두 개의 브릿지들(312a, 312b)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 각각의 제1 연결부(312)에 포함되는 브릿지들(312a, 312b)의 수는 다양하게 변경 실시될 수 있다. 예컨대, 각각의 제1 연결부(312)는 도 34에는 도시되지 않은 하나 이상의 브릿지를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)이 제1 방향을 따라 서로 평행하게 배치되는 것으로 도시되었으나, 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)의 배치 방향이나 형상 등은 다양하게 변경 실시될 수도 있다. 예컨대, 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b) 중 적어도 하나는 사선 방향으로 배치되거나, 혹은 굴곡을 갖는 구조로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및/또는 제2 센싱셀들(311, 321)은 각각 도전성 재료를 포함한다. 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속으로는 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 철(Fe), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti), 비스머스(Bi), 안티몬(Sb), 납(Pb) 등을 들 수 있다. 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 상기 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321)은 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 적어도 하나의 제1 연결부(312)는 각각 서로 다른 물질로 형성된 제1 브릿지(312a) 및 제2 브릿지(312b)를 포함한다.
제1 브릿지(312a)는 상술한 제1 및/또는 제2 센싱셀들(311, 321)의 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 브릿지(312a)는 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 타이타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속으로 형성된 금속 브릿지로 실시될 수 있다.
그리고, 제2 브릿지(312b)는 가변 저항 요소로서 제공된다. 상기 가변 저항 요소는 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함한다. 상기 가변 저항 요소는 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소는 나노 입자를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등으로 제공될 수 있다. 상기 나노 입자는 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은, 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 나노 입자는 탄소 나노 튜브나 은 나노와이어 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321) 중 하나는 구동 전극, 나머지 하나는 수신 전극일 수 있다. 상기 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321)에 또는 상기 제1 및 제2 센싱셀들(311, 321) 근처에 사용자의 터치가 있는 경우 상기 구동 전극과 수신 전극 사이의 상호 정전 용량이 변경될 수 있다. 상기 센서 제어부는 상기 구동 전극과 수신 전극 사이의 상호 정전 용량 변화량을 감지함으로써 상기 사용자의 터치 여부 및 터치 위치를 감지할 수 있다.
또한, 상기 제2 브릿지(312b)가 가변 저항 요소로 구현되므로, 터치로 인한 외부로부터의 압력(또는 힘)이 상기 제2 브릿지(312b)에 인가되는 경우 상기 제2 브릿지(312b)의 저항이 변경된다. 상기 제2 브릿지(312b)의 저항 변화는 상기 제1 센싱셀들(311)에 흐르는 전압 또는 전류 변화를 야기한다. 상기 제2 브릿지(312b)의 저항 변화는 상기 압력의 크기가 커짐에 따라 커질 수 있으며, 센서 제어부는 상기 전압 또는 전류의 변화량을 감지함으로써 사용자의 터치 여부 및 터치의 세기를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 브릿지(312b)는 가변 저항 요소에 해당하며 상기 제1 센싱셀들(311)보다 상대적으로 저항이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 상대적으로 제2 브릿지(312b) 보다 낮은 저항을 갖는 제1 브릿지(312a)가 함께 제공됨으로써 신호 지연이 방지되고 커패시턴스가 유지될 수 있다. 따라서, 터치입력에 따른 저항의 변화량뿐만 아니라 정전 용량의 변화량 역시 용이하게 검출할 수 있으며, 호버링(hovering) 역시 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 33에 도시된 제1 연결부들(312)에 포함된 제2 브릿지들(312b) 중 적어도 일부는 가변 저항 요소로 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2 브릿지들(312b) 모두가 가변 저항 요소로 제공될 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제2 브릿지(312b)들 중 일부만 가변 저항 요소로 제공될 수 있다. 상기 제2 브릿지들(312b) 모두가 가변 저항 요소로 제공되는 경우, 제1 연결부들(312)이 분포되는 영역의 전반에 걸쳐 압력 감지 기능을 제공할 수 있다.
상기 제2 브릿지들(312b) 중 일부만 가변 저항 요소로 제공되는 경우, 도 33에 도시된 제1 연결부들(312) 중 가변 저항 요소로 제공된 브릿지들을 제외한 제2 브릿지들(312b)은 제1 브릿지들(312a)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 브릿지들(312b)의 적어도 일부가 가변 저항 요소로 제공될 때 상기 가변 저항 요소는 다양하게 배치될 수 있다. 예컨대, 앞서 도 8a 내지 도 8g에서 설명한 바와 같이 평면 상에서 볼 때 다양한 형상을 이루도록 배치될 수 있는 바, 상기 가변 저항 요소의 형성 위치 및 그 수는 다양하게 변경 실시될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)이 서로 다른 물질로 형성되는 경우, 각각의 제1 연결부(312)를 구성하는 제1 브릿지(312a)와 제2 브릿지(312b)의 저항 값은 상기 제1 브릿지(312a)와 제2 브릿지(312b)가 배치된 영역에 따라 상이할 수 있다. 상기 제2 브릿지(312b)의 경우, 가변 저항 요소로서 제공되는 바, 상기 가변 저항 요소는 외부로부터의 압력에 따라 저항 변화량의 정도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 저항 요소가 도전성 나노 입자를 포함하는 고분자 기재로 이루어지는 경우에는 상기 나노 입자의 농도를 조절함으로써 외부로부터의 압력에 따른 저항 변화의 민감도를 제어할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 사용자의 터치가 자주 일어나고 터치에 대한 민감도가 커야 하는 부분에는 상대적으로 작은 압력으로도 저항 변화량이 큰 가변 저항 요소를 배치하고, 사용자의 터치가 가끔 일어나고 터치에 대한 민감도가 크지 않아도 되는 부분에는 상대적으로 큰 압력으로도 저항 변화량이 작은 가변 저항 요소를 배치할 수 있다. 이 경우, 영역에 따른 제1 브릿지(312a)와 제2 브릿지(312b)의 저항비(R1/R2) 매칭을 통해 터치 감도를 개선할 수 있다.
상세하게는 이러한 저항비(R1/R2)는 각각의 제1 연결부(312) 내에서도 제1 및 제2 터치전극들(310, 320)이 배치되는 활성영역 내의 위치에 따라 차등적으로 조정되거나, 혹은 위치와 무관하게 모든 제1 연결부들(312)에 대하여 제1 및 제2 브릿지(312a, 312b) 간의 저항비(R1, R2)가 동일하게 조정될 수 있다.
다만, 본 발명이 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)의 저항 값이 상이하게 설정되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 및 제2 브릿지들(312a, 312b)의 형상 변경 등을 통해 이들의 저항 값을 유사 또는 동일한 정도로 매칭할 수도 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 제1 연결부(312)에 포함된 제2 브릿지(312b)를 가변 저항 요소로 형성하게 되면, 터치 압력이 전달될 시 터치 위치 감지와 더불어 터치 압력을 감지할 수 있게 된다.
도 35a는 도 34의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타낸 도면이고, 도 35b는 도 34의 I-I'선에 따른 단면의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 35a 내지 도 35b에서, 도 33 내지 도 34와 동일 또는 유사한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 35a를 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 센서(300)는 상부 브릿지 구조로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 터치 센서(300)는, 기판(301) 상의 제1 층에 형성된 제1 센싱셀들(311) 및 제2 연결부(322)와, 제1 센싱셀들(311) 및 제2 연결부(322) 상에 형성된 제1 절연막(304)과, 제1 절연막(304) 상의 제2 층에 형성된 제1 브릿지(312a)와, 제1 브릿지(312a) 상에 형성된 제2 절연막(305)을 포함한다.
제1 브릿지(312a)는 제1 절연막(304)을 관통하는 컨택홀(306)을 통해 인접한 제1 센싱셀들(311)에 전기적으로 연결된다.
한편, 도 35a의 단면도에는 나타나지 않았으나, 도 34에 도시된 제2 센싱셀들(321)은 제2 연결부(322)와 일체로 기판(301) 상에 형성될 수 있다. 그리고, 제2 브릿지(312b)는 제1 브릿지(312a)와 함께 제1 절연막(304) 상에 형성될 수 있다.
또한, 도 35a에서는 제1 센싱셀들(311)과 제2 센싱셀들(321)이 실질적으로 동일한 층 상에 배치되는 구조를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라서는 제1 센싱셀들(311)과 제2 센싱셀들(321)은 서로 다른 층 상에 배치될 수도 있다.
추가적으로, 본 실시예에 의한 터치 센서(300)가 상부 브릿지 구조에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 35b에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 터치 센서(300)는 하부 브릿지 구조로 구현될 수도 있다.
도 35b를 참조하면, 제1 브릿지(312a)가 기판(301) 상의 제1 층에 형성되고, 제1 센싱셀들(311) 및 제2 연결부(322)가 제1 절연막(304) 상의 제2 층에 형성되도록 변경 실시될 수도 있다.
한편, 도 34 내지 도 35b에서는 활성영역에 전면적으로 제1 절연막(304)을 형성하는 전면 절연막 구조를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 및 제2 연결부들(312, 322)의 교차부마다 국부적으로 패터닝된 섬(island) 형상의 부분 절연막이 형성될 수도 있다.
도 36은 도 34에 도시된 터치 센서의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 36에서, 도 34와 동일 또는 유사한 구성 요소에는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 36을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는 제1 및 제2 터치 전극들(310, 320) 중 적어도 하나가 메쉬 타입의 전극 구조를 가지도록 변경 실시될 수도 있다.
예컨대, 제1 센싱셀들(311), 제2 센싱셀들(321) 및 제2 연결부들(322) 중 적어도 하나는, 한 층 이상의 메쉬형 도전층을 포함하도록 형성될 수 있다.
도 37a 및 도 37b는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다. 보다 다양한 실시예를 개시하기 위하여, 도 37a 및 도 37b에서는 자기 정전 용량 방식의 터치 센서를 도시하였다. 하지만, 이하에서 설명할 실시예의 특징적 구성이 자기 정전 용량 방식의 터치 센서에만 적용될 수 있는 것은 아니다. 일례로, 이는 도 33에 도시된 바와 같은 상호 정전 용량 방식의 터치 센서에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 37a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(330)는 기판(331)과, 기판(331) 상에 형성된 다수의 터치 전극들(332)을 포함한다. 상기 터치 전극들(332)에는 다수의 배선들(333)이 전기적으로 연결되며, 상기 배선들(333)의 단부에는 패드들(334)이 연결된다.
도 37a의 실시예를 설명함에 있어, 앞서 도 13에서 설명한 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
단, 본 실시예에서, 적어도 일부의 터치 전극들(332)은 가변 저항 요소 재료를 포함한다.
일례로, 터치 전극들(332) 각각은, 도전체로 구성된 전극부(332a)와, 상기 전극부(332a)에 연결되는 가변 저항 요소(332b)를 포함할 수 있다. 예컨대, 가변 저항 요소(332b)는 전극부(332a)와 전기적으로 연결되도록 전극부(332a)의 둘레에 형성될 수 있다.
또는, 앞서 도 8a 내지 도 8g에서 설명한 바와 같이 다양하게 설정될 수 있는 위치에 배치된 터치 전극들(332)만 전극부(332a) 및 가변 저항 요소(332b)를 포함하도록 실시되고, 나머지 터치 전극들(332)은 전극부(332a)만을 포함하도록 실시될 수도 있을 것이다.
이에 의해, 가변 저항 요소(332b)를 포함한 터치 전극들(332)이 형성되는 영역이나 터치 압력이 전달될 수 있는 거리의 영역 내에 터치 입력이 제공될 시, 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화와 더불어, 터치 압력을 검출할 수 있게 된다.
한편, 도 37a의 실시예에서는 터치 전극들(332) 중 적어도 일부에 가변 저항 요소(332b)를 형성함을 개시하였으나, 가변 저항 요소(332b)는 터치 센서(330)의 다른 구성요소에도 적용될 수도 있다.
예컨대, 도 37b에 도시된 바와 같이 배선들(333) 중 적어도 일부는 가변 저항 요소 재료를 포함하도록 구성될 수도 것이다. 일례로, 배선들(333) 중 적어도 일부는, 저저항 금속 등으로 형성되는 도전층(333a)과, 상기 도전층(333a)에 전기적으로 연결되는 가변 저항 요소(333b)를 포함할 수 있다.
일례로, 가변 저항 요소(333b)를 포함하는 하나 이상의 배선(333)은, 터치 전극(332)과 패드(334) 사이에 연결된 도전층(332a)과, 상기 도전층(332a)의 상부 및/또는 하부에 형성된 가변 저항 요소(333b)를 포함할 수 있다.
또는, 가변 저항 요소(333b)를 포함하는 배선(333)에 있어서, 상기 배선(333)의 적어도 일 영역은 도전층(333a) 대신 가변 저항 요소(333b)로 대체될 수 있다.
한편, 도 37b에 도시된 실시예의 터치 전극들(332)은, 도전체로만 구성되거나, 혹은 도 37a에 도시된 실시예의 터치 전극들(332)과 같이, 도전체로 구성된 전극부(332a)와, 전극부(332a)의 둘레에 형성되는 가변 저항 요소(332b)를 포함할 수 있다.
또한, 일부의 터치 전극들(332)은 도 7a의 실시예에 도시된 바와 같이 도전체로 구성된 전극부(332a) 및 가변 저항 요소(332b)를 포함하고, 나머지 터치 전극들(332)은 도전체만으로 구성되도록 변경 실시될 수도 있을 것이다.
즉, 도 37a 및 도 37b에 도시된 실시예에 의하면, 터치 전극들(332) 및/또는 배선들(333) 중 적어도 일부는 가변 저항 요소(332b, 333b)를 포함할 수 있다.
추가적으로, 도 37a 및 도 37b에 도시된 실시예의 터치 전극들(332)도 메쉬 구조로 변경 실시될 수 있음은 물론이다.
도 38은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다. 보다 다양한 실시예를 개시하기 위하여, 도 38에서는 직사각 바 형상의 제1 및 제2 터치 전극들을 구비하는 상호 정전 용량 방식의 터치 센서를 도시하였다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 도 38에 도시된 제1 및 제2 터치 전극들을 중 적어도 일부는 도 33에 도시된 바와 같이 다수의 감지셀들 및 연결부들을 포함하도록 변경 실시될 수도 있을 것이다. 또한, 도 38에서는 제1 터치 전극들이 제2 터치 전극들의 하부에 배치되는 것으로 도시하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 터치 전극들이 제2 터치 전극들의 상부에 배치되는 등 이들의 위치 관계는 다양하게 변경 실시될 수 있음은 물론이다.
도 38을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(340)는, 기판(341)과, 기판(341) 상에 서로 교차하는 방향으로 형성된 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343)과, 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343)의 교차부마다 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343)의 사이에 개재되어 절연성을 확보하기 위한 부분 절연막(344)과, 제1 터치 전극들(342)에 전기적으로 연결되는 제1 배선들(345) 및 제2 터치 전극들(343)에 전기적으로 연결되는 제2 배선들(346)과, 제1 배선들(345) 및 제2 배선들(346)에 연결되는 패드들(347)을 포함한다.
도 38에 도시된 터치 센서(340)를 설명함에 있어, 앞서 도 14에서 설명한 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 예컨대, 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343) 사이에는 가변 저항 요소(344)가 제공될 수 있다. 상기 가변 저항 요소(344)는 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343) 사이에서 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343)을 서로 절연시키는 절연막을 대체하여 제공된다. 상기 가변 저항 요소(344)는 소정의 기준치 이상의 압력이 가해지지 않는 경우 유전체로 기능하게 되며, 기준치를 초과하는 압력이 가해질 경우에는 상기 가변 저항 요소(344)의 저항이 변경될 수 있으며, 상기 가변 저항 요소(344)의 저항이 감소되는 경우 상기 가변 저항 요소(344)를 사이에 두고 상, 하부에 배치된 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343)이 통전될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(344)는 전 영역에 분포될 수 있으며 또는 일부 영역에만 분포될 수 있다. 또는 상기 가변 저항 요소(344)는 균일하거나 불균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소(344)는 앞서 도 8a 내지 도 8g에서 설명한 바와 같이 다양하게 배치될 수 있다. 상기 가변 저항 요소(344)가 제공되지 않은 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343) 사이에는 활용되고 있는 일반적인 절연막 물질이 형성될 수도 있을 것이다.
이에 의해, 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343) 사이의 정전 용량 변화를 감지함으로써 터치 위치를 감지하고, 상기 가변 저항 요소의 저항 변화에 따른 상기 제1 및 제2 터치 전극들(342, 343) 사이의 통전 여부를 감지함으로써 상기 터치로부터의 압력의 세기를 감지할 수 있다.
한편, 도 38에 도시된 실시예에서도 제1 터치 전극들(342) 및 제2 터치 전극들(343) 중 적어도 하나는 메쉬 구조로 변경 실시될 수 있음은 물론이다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다. 도 39를 설명함에 있어, 도 38과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 39를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(350)는, 기판(351)과, 기판(351) 상에 서로 교차하는 방향으로 형성된 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)과, 제1 터치 전극들(352)에 전기적으로 연결되는 제1 배선들(355) 및 제2 터치 전극들(353)에 전기적으로 연결되는 제2 배선들(356)과, 제1 배선들(355) 및 제2 배선들(356)에 연결되는 패드들(357)을 포함한다.
한편, 도 39에는 도시되지 않았으나, 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)의 사이에는 전면 절연막 혹은 부분 절연막이 개재될 수 있다.
도 39에 도시된 터치 센서(350)를 설명함에 있어, 앞서 도 38에서 설명한 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 적어도 일부의 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)의 사이에는 가변 저항 요소(354)가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 활성영역에 형성된 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)의 교차부마다 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)의 사이에 가변 저항 요소(354)가 연결될 수 있다. 이 경우, 활성영역 내에 가변 저항 요소(354)가 균일하게 분포되면서 활성영역 전반적으로 터치 압력 감지 기능을 제공할 수 있게 된다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가변 저항 요소는 도 8a 내지 도 8g에서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 터치 전극들(352, 353)의 사이에서 다양하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 가변 저항 요소(354)가 형성되는 위치는 압력 감지 기능을 제공하고자 하는 위치나 감도 등의 다양한 요인에 부합되도록 다양하게 변경 실시될 수 있을 것이다.
이에 의해, 압력 감지 요소(354)가 형성되는 영역이나, 적어도 하나의 압력 감지 요소(354)로 터치 압력이 전달될 수 있는 거리의 영역 내에 터치 입력이 제공될 시, 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화와 더불어, 터치 압력을 검출할 수 있게 된다.
한편, 도 39에 도시된 실시예에서도 제1 터치 전극들(352) 및 제2 터치 전극들(353) 중 적어도 하나는 메쉬 구조로 변경 실시되거나, 혹은 도 33에 도시된 바와 같이 다수의 센싱셀들(311, 321) 및 연결부들(312, 322)을 포함하는 구조로 변경 실시될 수도 있음은 물론이다.
앞서 도 33 내지 도 39를 참조하여 설명한 실시예들에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(300, 330, 340, 350)는, 적어도 일부의 영역에서 구성요소들 중 적어도 일부가 가변 저항 요소를 포함하도록 실시된다. 또한, 도 33 내지 도 39에 도시된 실시예들 중 적어도 두 개의 실시예들에 개시된 특징적 구성을 복합적으로 적용할 수도 있음은 물론이다.
이에 의해, 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화와 더불어 터치 압력을 감지할 수 있는 터치 센서(300, 330, 340, 350)를 제공할 수 있다.
한편, 도 33 내지 도 39에 도시된 터치 센서(300, 330, 340, 350)는 표시 패널 등과 일체형으로도 제작될 수 있다.
이와 관련한 구체적인 실시예에 대해서는 도 40 내지 도 41을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 40을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널(360)은 제1 기판(361)과, 제1 기판(361) 상에 형성된 다수의 화소들(362)과, 화소들(362)이 형성된 제1 기판(361) 상에 형성된 절연체(363)와, 절연체(363) 상에 형성된 터치 센서(364)를 포함한다.
본 실시예에 의한 터치 센서(364)는 도 33 내지 도 39를 참조하여 설명한 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 적용한 구조로 구성되되, 도 33 내지 도 39에 도시된 기판(301, 331, 341, 351)은 생략될 수 있다. 예컨대, 터치 센서(364)는 표시 패널(360)의 상부 절연체(363) 상에 직접 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 절연체(363)는 봉지박막(TFE)으로 구현될 수 있다. 봉지박막(TFE)은 적어도 한 층 이상의 절연막을 포함하며, 일례로 각각 하나 이상의 유, 무기 절연막이 적층된 다층 구조로 구성될 수 있다.
또한, 실시예적으로 절연체(363)는 패시베이션막을 비롯한 다양한 절연막으로 실시될 수도 있다.
도 41은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 41을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널(370)은 제1 기판(371)과, 제1 기판(371) 상에 형성된 다수의 화소들(372)과, 화소들(372)이 형성된 제1 기판(371) 상에 형성된 제1 절연체(373)와, 제1 절연체(373) 상에 형성된 제1 터치 센서(374)와, 제1 터치 센서(374) 상에 형성된 제2 절연체(375)와, 제2 절연체(375) 상에 형성된 제2 터치 센서(376)를 포함한다.
본 실시예에 의한 제1 및 제2 터치 센서들(374, 376) 중 적어도 하나는 도 33 내지 도 39를 참조하여 설명한 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 적용한 구조로 구성될 수 있다. 또는, 도 33 내지 도 39를 참조하여 설명한 실시예들에 포함된 제1 및 제2 터치 전극들(310, 320, 342, 343, 352, 353)이 각각 제1 터치 센서(374) 및 제2 터치 센서(376)로 나뉘어 구성될 수 있다. 단, 도 33 내지 도 39에 도시된 기판(301, 331, 341, 351)은 표시 패널(370)에 구비되는 하나 이상의 절연체, 예컨대 제1 및/또는 제2 절연체(373, 375)로 대체될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 및 제2 절연체(373, 375)와 제1 및 제2 터치 센서들(374, 376)은 화소들(362)의 상부에서 교번적으로 배치된다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 및 제2 터치 센서들(374, 376) 중 하나만이 구비되어 제1 및 제2 절연체(373, 375) 사이에 삽입될 수도 있을 것이다.
실시예적으로, 제1 및 제2 절연체(373, 375) 중 적어도 하나는 봉지박막(TFE)으로 실시될 수 있다. 혹은, 봉지박막(TFE)이 제1 및 제2 절연체(373, 375)를 포함하여 다층 구조로 형성될 때, 제1 및 제2 절연체(373, 375)의 사이에 하나 이상의 터치 센서, 예컨대 제1 또는 제2 터치 센서(374, 376)가 삽입되는 구조로 실시될 수도 있다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 42를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널(380)은 제1 기판(381)과, 제1 기판(381)의 일면(예컨대, 상부면) 상에 형성된 다수의 화소들(382)과, 화소들(382)이 형성된 제1 기판(381) 상에 형성된 절연체(383)와, 제1 기판(381)의 다른 일면(예컨대, 하부면) 상에 형성된 터치 센서(384)를 포함한다.
도 42에서, 도 40과 중복되는 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 의한 터치 센서(384)는 도 33 내지 도 39를 참조하여 설명한 실시예들 중 하나 이상의 실시예를 적용한 구조로 구성되되, 도 33 내지 도 39에 도시된 기판(301, 331, 341, 351)은 생략될 수 있다. 예컨대, 터치 센서(384)는 표시 패널(380)의 하부 기판, 즉 제1 기판(381)의 배면에 직접 형성될 수 있다.
실시예적으로, 제1 기판(381)은 유리 기판과 같은 리지드 기판이나, 폴리 이미드 박막 필름과 같은 플렉서블 기판으로 구현될 수 있다.
도 43은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 43을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널(390)은 제1 기판(391)과, 제1 기판(391)의 일면(예컨대, 상부면)에 형성된 다수의 화소들(392)과, 화소들(392)이 형성된 제1 기판(391) 상에 형성된 절연체(393)와, 제1 기판(391)의 다른 일면(예컨대, 하부면)에 형성된 터치 센서(394)를 포함하며, 터치 센서(394)의 하부면에 배치된 제2 기판(395)을 더 포함한다.
도 43을 설명함에 있어, 앞서 도 42에서 설명한 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 터치 센서 일체형 표시 패널(390)의 기재가 되는 하부 기판은 제1 기판(391) 및 제2 기판(395)을 포함하는 다층 구조로 형성된다.
예컨대, 본 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 패널(390)에는 이중 폴리이미드 기판이 적용될 수 있다.
이러한 본 실시예에서, 터치 센서(394)는 제1 기판(391) 및 제2 기판(395)의 사이에 삽입된다.
앞서 도 40 내지 도 43을 참조하여 설명한 바에 의하면, 표시 패널(360, 370, 380, 390)을 구성하는 하나 이상의 절연체(363, 373, 375, 383, 393) 혹은 기판(361, 371, 381, 391, 395) 상에, 하나 이상의 터치 센서(364, 374, 376, 384, 394)를 직접 형성함에 의해 터치 센서 일체형 표시 패널(360, 370, 380, 390)을 제조할 수 있다. 이에 의해, 터치 입력 기능을 제공하면서도 박형화된 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 터치 센서(364, 374, 376, 384, 394)가 형성되는 위치는 도 40 내지 도 43에 도시한 바와 같이 다양하게 변경 실시될 수 있음은 물론이다.
도 44는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 44를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서 일체형 표시 장치(30)는, 브라켓(31)과, 상기 브라켓(31) 내부에 순차적으로 수용되는 완충 부재(32), 표시 패널(33), 터치 센서(34), 편광판(35), 접착층(36) 및 윈도우(37)와, 윈도우(37)를 브라켓(31)에 고정하기 위한 접착체(38)를 포함한다.
실시예에 따라, 도 44에 도시된 구성요소들 중 표시 패널(33) 및 터치 센서(34)를 제외한 하나 이상의 구성 요소는 생략될 수도 있다.
한편, 도 44에서는 터치 센서 일체형 표시 장치(30)의 일례로서, 표시 패널(33)의 상부에 터치 센서(34)가 배치된 실시예를 도시하기로 한다. 단, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센서(34)의 위치는 다양하게 변경 실시될 수 있음은 물론이다.
또한, 각 구성요소들 간의 배치 관계를 명확히 도시하기 위하여, 도 44에서는 표시 패널(33)과 터치 센서(34)를 별개의 구성 요소로서 분리하여 도시하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 도 33 내지 도 39에 도시된 실시예에서와 같이 별개의 기판(301, 331, 341, 351)을 기재로 하여 터치 센서(34)가 구현되거나, 혹은 도 40 내지 도 43에 도시된 실시예에서와 같이 표시 패널(33)과 터치 센서(34)가 일체화되어 구현될 수도 있다.
또는, 터치 센서(34)가 윈도우(37)와 일체로 구현되도록 변경 실시될 수도 있을 것이다. 일례로, 윈도우(37)의 하부면 상에 터치 센서(34)를 형성할 수도 있다.
즉, 터치 센서 일체형 표시 장치(30) 내에서, 터치 센서(34)의 위치나, 이와 일체화되는 구성 요소는 다양하게 변경 실시될 수 있을 것이다.
이러한 터치 센서 일체형 표시 장치(30)에 있어서, 터치 센서(34)는 앞서 도 33 내지 39에서 설명한 실시예와 같이 적어도 일부의 영역에서 구성요소들 중 적어도 일부가 가변 저항 요소를 포함하도록 실시된다.
이에 의해, 터치 입력에 따른 정전 용량의 변화와 더불어 터치 압력을 감지할 수 있는 터치 센서 일체형 표시 장치(30)를 제공할 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, 20, 30: 표시 장치
100, 200: 센서
105, 205, 300: 터치 센서
110, 210: 제1 도전체
120, 220: 제2 도전체
130, 230, 312b, 332b, 344, 354: 가변 저항 요소
135, 235: 센서 제어부
160, 260, 360: 표시 패널

Claims (31)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 내부 또는 주변에 제공되며, 터치의 위치를 감지하는 제1 센서 및 상기 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서는,
    제1 도전체;
    상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함하고,
    상기 제1 도전체는 개구부들을 포함하는 금속 라인들을 포함하고,
    상기 개구부들의 크기는 상기 표시 패널의 중심으로부터 상기 표시 패널의 가장자리로 향하는 방향을 따라서 점진적으로 감소하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 상기 압력에 대응하여 변경되는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소는, 상기 제1 도전체 상에 위치하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소는, 상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 위치하는 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 도전체는, 상기 가변 저항 요소와 상기 제2 도전체 사이에 위치하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소의 적어도 일부는, 상기 제1 도전체와 동일한 층 상에 제공된 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소는, 나노 입자를 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 나노 입자는, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공 및 나노 와이어 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소는, 은 나노와이어 및 탄소 나노 튜브 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전체는, 메쉬 구조를 가지는 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 금속 라인들은, 서로 이격되어 위치하는 제1 금속 라인 및 제2 금속 라인을 포함하고,
    상기 가변 저항 요소는, 상기 제1 금속 라인과 상기 제2 금속 라인 사이에 연결되는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 개구부들은, 제1 개구부 및 상기 제1 개구부에 비하여 상기 제1 도전체의 중심으로부터 멀리 위치하는 제2 개구부를 포함하고,
    상기 제2 개구부의 크기는, 상기 제1 개구부보다 작은 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상호 중첩하여 위치하는 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 제1 면과 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는, 상기 표시 패널의 제1 면 상에 위치하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 제1 면을 통해 영상을 표시하는 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 사이에 위치하는 표시 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전체와 상기 제2 도전체 사이에 위치하는 완충 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 완충 부재는, 탄성력을 가지는 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 완충 부재는, 상호 분리된 다수의 서브 완충 부재들을 포함하는 표시 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소는, 다수개인 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소들은, 상기 제1 도전체의 가장자리를 따라 배치되는 표시 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소들은, 상기 제1 도전체에 규칙적으로 배치되는 표시 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소들은, 상기 제1 도전체에 불규칙적으로 배치되는 표시 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소들은, 상기 제1 도전체의 중심으로부터 멀어질수록 밀도가 변하는 표시 장치.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 가변 저항 요소들은, 상기 제1 도전체에 곡선 경로를 따라 배치되는 표시 장치.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는, 정전 용량 방식의 센서인 표시 장치.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 표시 장치는, 상기 표시 패널, 상기 제1 센서, 및 상기 제2 센서를 수용하는 브라켓을 더 포함하며,
    상기 제2 도전체는, 상기 표시 패널, 상기 제1 센서, 및 상기 제2 센서를 수용하는 브라켓의 일부인 표시 장치.
  29. 터치의 위치를 감지하는 제1 센서; 및
    상기 터치의 압력을 감지하는 제2 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서는,
    제1 도전체;
    상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함하고,
    상기 제1 도전체는 개구부들을 포함하는 금속 라인들을 포함하고,
    상기 개구부들의 크기는 상기 제1 도전체의 중심으로부터 상기 제1 도전체의 가장자리로 향하는 방향을 따라서 점진적으로 감소하는 터치 센서.
  30. 제1 도전체;
    상기 제1 도전체와 이격되며, 상기 제1 도전체와 정전 용량을 형성하는 제2 도전체; 및
    상기 제1 도전체와 연결되는 적어도 하나의 가변 저항 요소를 포함하고,
    상기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 변경되고,
    상기 제1 도전체는 개구부들을 포함하는 금속 라인들을 포함하고,
    상기 개구부들의 크기는 상기 제1 도전체의 중심으로부터 상기 제1 도전체의 가장자리로 향하는 방향을 따라서 점진적으로 감소하는 센서.
  31. 제1 도전체를 포함하는 다수의 도전체들; 및
    상기 제1 도전체와 연결되는 가변 저항 요소를 포함하고,
    상기 제1 도전체의 자기 정전 용량과 상기 가변 저항 요소의 저항은, 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 변경되고,
    상기 제1 도전체는 개구부들을 포함하는 금속 라인들을 포함하고,
    상기 개구부들의 크기는 상기 제1 도전체의 중심으로부터 상기 도전체의 가장자리로 향하는 방향을 따라서 점진적으로 감소하는 센서.
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