KR102520639B1 - 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 장치는 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 센서부를 포함하는 복수의 제1 감지 전극; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센서부를 포함하는 복수의 제2 감지 전극; 및 상기 복수의 제1 감지 전극 중 하나의 주변에 위치하는 제1 포스 전극과, 상기 복수의 제1 감지 전극 중 다른 하나의 주변에 위치하는 제2 포스 전극과, 상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 각각과 연결되는 제1 연결 전극을 갖는 제1 스트레인 게이지; 를 포함한다.

Description

입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSING DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치 중 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 소자를 이용하여 영상을 표시한다. 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답 속도를 가지며, 휘도 및 시야각이 크고, 동시에 낮은 소비 전력으로 구동되는 장점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 터치 위치와 압력을 하나의 모듈로써 감지할 수 있는 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
또한, 저항 센싱 방식을 통해 터치 압력을 검출할 수 있는 입력 감지 장치 및 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 장치는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 센서부를 포함하는 복수의 제1 감지 전극; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센서부를 포함하는 복수의 제2 감지 전극; 및 상기 복수의 제1 감지 전극 중 하나의 주변에 위치하는 제1 포스 전극과, 상기 복수의 제1 감지 전극 중 다른 하나의 주변에 위치하는 제2 포스 전극과, 상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 각각과 연결되는 제1 연결 전극을 갖는 제1 스트레인 게이지; 를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 입력 감지 패널을 포함하고, 상기 입력 감지 패널은, 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 센서부를 포함하는 복수의 제1 감지 전극; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센서부를 포함하는 복수의 제2 감지 전극; 및 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부와 동일 층에 배치되는 제1 스트레인 게이지를 포함하고, 상기 제1 스트레인 게이지는 상기 복수의 제1 감지 전극 중 하나의 주변에 위치하는 제1 포스 전극을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 하나의 입력 감지 패널을 통해 터치 위치 및 압력을 모두 감지할 수 있다.
또한, 별도의 압력 감지 모듈을 포함하지 않으므로, 입력 감지 패널 및 이를 포함하는 표시 장치의 두께를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 입력 감지 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 I1-I1'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 I2-I2'선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 I3-I3'선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 터치 압력을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 감지 패널의 일부를 도시한 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시한 A 영역을 확대한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시한 II1-II1'선을 따라 자른 단면도이다.
도 14는 도 12에 도시한 II2-II2'선을 따라 자른 단면도이다.
도 15는 도 12에 도시한 II3-II3'선을 따라 자른 단면도이다.
도 16은 도 12에 도시한 II4-II4'선을 따라 자른 단면도이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(on)", "상(on)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 또한 도면을 기준으로 다른 소자의 "좌측"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 시점에 따라 다른 소자의 "우측"에 위치할 수도 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100), 입력 감지 패널(200), 반사 방지 패널(300) 및 윈도우 패널(400)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 다른 구성과 접착 부재를 통해 결합된 구성은 “패널”로 표현하기로 한다. 또한, 다른 구성과 연속 공정을 통해 형성된 당해 구성은 “층”으로 표현하기로 한다. 패널은 베이스 면을 제공하는 베이스층을 포함한다. 이에 반해, 층은 상기 베이스층이 생략될 수 있다. 즉, “층”이라 표현하면, 다른 구성이 제공하는 베이스 면 상에 배치되는 것을 의미한다. 여기서, 베이스층은 일 실시예로 합성 수지 필름, 복합 재료 필름 및 유리 기판 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 영상을 표시하는 패널로 정의된다. 표시 패널(100)은 일 실시예로, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널 및 퀀텀 닷(quantum dot) 표시 패널 등일 수 있다. 이하, 표시 패널(100)이 유기 발광 표시 패널인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
입력 감지 패널(200)은 표시 패널(100) 상에 배치될 수 있다. 표시 패널(100)과 입력 감지 패널(200)은 일 실시예로 제1 접착 부재(510)를 통해 서로 결합될 수 있다. 입력 감지 패널(200)은 접촉된 사용자의 손 또는 터치 펜의 위치 및 압력을 감지할 수 있다. 즉, 입력 감지 패널(200)은 터치의 위치 및 압력을 모두 감지할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 입력 감지 패널(200)은 표시 패널(100) 또는 윈도우 패널(400) 등과 부착되기 전이라면, 독립적인 객체로써 입력 감지 장치로 지칭될 수도 있다.
반사 방지 패널(300)은 입력 감지 패널(200) 상에 배치될 수 있다. 반사 방지 패널(300)과 입력 감지 패널(200)은 일 실시예로 제2 접착 부재(520)를 통해 서로 결합될 수 있다. 반사 방지 패널(300)은 윈도우 패널(400)의 상측으로부터 입사되는 외부 광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 반사 방지 패널(300)은 일 실시예로 위상 지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 또한, 반사 방지 패널(300)은 블랙 매트릭스(Black Matrix) 및 컬러 필터(Color Filter)를 포함할 수도 있다. 반사 방지 패널(300)은 생략될 수도 있다.
윈도우 패널(400)은 반사 방지 패널(300) 상에 배치될 수 있다. 윈도우 패널(400)과 반사 방지 패널(300)은 일 실시예로 제3 접착 부재(530)를 통해 서로 결합될 수 있다. 윈도우 패널(400)은 외부의 스크래치 등으로부터 표시 패널(100) 또는 입력 감지 패널(200)을 보호할 수 있다.
제1 내지 제3 접착 부재(510 내지 530)는 일 실시예로, 감압 접착 부재(PSA), 광학 투명 접착 부재(OCA) 또는 광학 투명 접착 필름(OCR)일 수 있다. 또한, 전술한 바와 달리, 입력 감지 패널(200), 반사 방지 패널(300) 및 윈도우 패널(400) 중 적어도 하나는 타 구성의 상부 면을 베이스층으로 하는 “층” 형태로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 입력 감지 패널(200)은 표시 패널(100)의 상부면을 베이스면으로 하는 입력 감지층으로 형성될 수 있다. 즉, 입력 감지층은 표시 패널(100)과 연속 공정을 통해 형성될 수 있다.
이하, 입력 감지 패널(200)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시한 입력 감지 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 입력 감지 패널(200)은 베이스층(210), 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4), 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2), 복수의 더미 전극(DE), 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a), 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b) 및 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)을 포함할 수 있다.
베이스층(210)은 표시 패널(100) 상에 배치되되, 표시 패널(100)의 상부면과 제1 접착 부재(510, 도 1 참조)를 통해 결합될 수 있다. 베이스층(210)은 일 실시예로 합성 수지 필름, 유리 기판, 유/무기 복합 재료 기판 등일 수 있다. 베이스층(210)은 단층으로 제한되지 않으며, 복수의 층이 서로 접착 부재 등을 통해 결합된 형태일 수도 있다. 다른 실시예로, 입력 감지 패널(200)이 표시 패널(100) 상에 직접 형성되는 입력 감지층이라면, 상기 베이스층(210)은 생략될 수도 있다.
베이스층(210)은 표시 영역(DD-DA) 및 비표시 영역(DD-NDA)으로 구분될 수 있다. 여기서, 표시 영역(DD-DA)은 표시 패널(100, 도 1 참조)에서 화상이 표시되는 영역과 중첩되는 영역으로 정의된다. 또한, 비표시 영역(DD-NDA)은 표시 영역(DD-DA)의 외곽에 배치되되, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되지 않는 영역과 중첩되는 영역으로 정의된다. 설명의 편의를 위해, 비표시 영역(DD-NDA)에 배치되는 복수의 라인들은 도면에서 '선(line)' 형태로 도시하기로 한다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4), 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2) 및 복수의 더미 전극(DE)은 상기 표시 영역(DD-DA) 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a), 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b) 및 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)은 비표시 영역(DD-NDA) 상에 배치될 수 있다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)은 각각 복수의 제1 센서부(SP1) 및 복수의 제1 연결부(CP1)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 센서부(SP1)는 제1 방향(d1)을 따라 배치되되, 복수의 제1 연결부(CP1)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제1 연결부(CP1)는 복수의 제1 센서부(SP1) 사이에 배치되어, 인접한 복수의 제1 센서부(SP1)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결시킨다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 각각은 표시 영역(DD-DA)에서, 제2 방향(d2)을 따라 배치될 수 있다. 여기서, 제1 방향(d1)은 일 실시예로 제2 방향(d2)과 교차될 수 있다. 도 2를 기준으로 제1 방향(d1)은 행 방향으로, 제2 방향(d2)은 열 방향으로 예시한다. 즉, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 각각은 서로 이격되어, 서로 다른 행에 배치될 수 있다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)은 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5)과 각각 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)의 일단은 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5)의 일단과 직접 연결될 수 있다. 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5)의 타단은 패드 영역(NDA-PD)에 포함되는 복수의 제1 신호 패드부(SL-P)와 직접 연결될 수 있다.
복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 각각 복수의 제2 센서부(SP2) 및 복수의 제2 연결부(CP2)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 센서부(SP2)는 제2 방향(d2)을 따라 배치되되, 복수의 제2 연결부(CP2)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제2 연결부(CP2)는 복수의 제2 센서부(SP2) 사이에 배치되어, 인접한 복수의 제2 센서부(SP2)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결시킨다.
복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 각각은 표시 영역(DD-DA)에서, 제1 방향(d1)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 각각은 서로 이격되어, 서로 다른 열에 배치될 수 있다. 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 중 복수의 제2 센서부(SP2)는 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)와 동일 층에 배치될 수 있다. 이에 반해, 복수의 제2 연결부(CP2)는 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 센서부(SP2) 상에 배치될 수 있다.
복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 복수의 제2 신호 라인(SL2-1 내지 SL2-4)과 각각 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)의 일단은 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a)의 일단과 직접 연결될 수 있다. 또한, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)의 타단은 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)의 일단과 직접 연결될 수 있다. 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a)의 타단 및 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)의 타단은 각각 패드 영역(NDA-PD)에 포함되는 복수의 제1 신호 패드부(SL-P)와 직접 연결될 수 있다.
즉, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 양단 모두가 복수의 신호 라인을 통해 복수의 제1 신호 패드부(SL-P)와 연결될 수 있다. 이를 통해, 상대적으로 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 대비 길이가 긴 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)에서 발생될 수 있는 구동 신호의 전압 강하에 의한 센싱 감도 저하를 방지할 수 있다. 다른 실시예로, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)의 일단만 복수의 제1 신호 패드부(SL-P)와 연결될 수도 있다. 또한, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)의 양단 모두가 복수의 제1 신호 패드부(SL-P)와 연결될 수도 있다.
복수의 제1 센서부(SP1) 및 복수의 제2 센서부(SP2)는 일 실시예로 마름모 형상일 수 있다. 여기서, 마름모 형상은 실질적으로 마름모 형상뿐만 아니라, 공정 조건 등을 고려하여 마름모에 가까운 다각형 형상 등도 포함한다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 제1 센서부(SP1) 및 복수의 제2 센서부(SP2)는 다각형 형상을 갖거나, 또는 센서부 및 연결부의 구분이 없는 형상(예컨대 바(bar) 형상)을 가질 수 있다. 또한, 상기 복수의 센서부의 형상에 따라, 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2) 및 복수의 더미 전극(DE)의 형상, 배치 구조 등이 상이해질 수 있다. 나아가, 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a) 및 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)의 배치 형태는 도 2에 도시된 것으로 제한되지는 않는다.
다른 실시예로, 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a) 및 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)이 모두 동일 측면에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예로, 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a) 및 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)은 별도로 제조되어 결합되는 회로 기판 등에 의해 대체될 수도 있다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 서로 엇갈려 배치될 수 있다. 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 각각 구동 전극(Tx) 및 감지 전극(Rx)으로 작용함으로써, 외부 터치 입력을 감지할 수 있다.
일 실시예로, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 뮤추얼 캡(mutual cap) 방식 및/또는 셀프 캡(self cap) 방식으로 외부 터치 입력을 감지할 수 있다. 다른 실시예로, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 제1 구간 동안에 뮤추얼 캡 방식 외부 입력의 좌표를 산출한 후 제2 구간 동안에 셀프 캡 방식으로 외부 입력의 좌표를 재 산출할 수도 있다.
복수의 더미 전극(DE)은 표시 영역(DD-DA)에 내에서 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)과 동일 층에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 복수의 더미 전극(DE)은 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 사이의 경계 영역에 배치될 수 있다. 이를 통해, 복수의 더미 전극(DE)은 복수의 감지 전극의 패턴 등이 시인됨에 따른 광학적 시인 특성 저하를 방지할 수 있다.
복수의 더미 전극(DE)은 각각 섬 형상을 갖는 플로팅(floating) 전극일 수 있다. 또한, 복수의 더미 전극(DE) 각각은 서로 형상이 상이할 수 있다. 복수의 더미 전극(DE) 형상이 서로 상이하게 형성함으로써, 사용자에게 시인되는 확률을 줄여 광학적 시인 특성을 개선할 수 있다.
제1 스트레인 게이지(ST1)는 일 실시예로, 표시 영역(DD-DA)에 내에서 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 및 복수의 더미 전극(DE)과 동일 층에 배치될 수 있다. 제1 스트레인 게이지(ST1)는 복수의 더미 전극(DE)이 서로 연결된 형상을 갖는다. 이하, 제1 스트레인 게이지(ST1)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
제1 스트레인 게이지(ST1)는 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 제1 스트레인 게이지(ST1)는 제1 포스 전극(IE3-1), 제2 포스 전극(IE3-2) 및 제1 연결 전극(CE1)이 서로 결합된 형상을 가질 수 있다.
제1 포스 전극(IE3-1)은 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되되, 적어도 하나의 구부러진 영역(bent portion)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 포스 전극(IE3-1)은 제1 감지 전극(IE1-4)의 일 측, 도 2를 기준으로 제1 감지 전극(IE1-4) 하부의 외주를 따라 연장 형성될 수 있다.
제2 포스 전극(IE3-2)은 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되되, 적어도 하나의 구부러진 영역(bent portion)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 포스 전극(IE3-2)은 제1 감지 전극(IE1-5)의 일 측, 도 2를 기준으로 제1 감지 전극(IE1-5) 상부의 외주를 따라 연장 형성될 수 있다. 제1 포스 전극(IE3-1) 및 제2 포스 전극(IE3-2)은 일 실시예로 서로 대칭될 수 있다. 한편, 제1 포스 전극(IE3-1) 및 제2 포스 전극(IE3-2)은 지그 재그(zigzag) 형상을 갖는 것으로도 표현될 수 있다.
제1 연결 전극(CE1)은 제1 포스 전극(IE3-1) 및 제2 포스 전극(IE3-2)의 일 측에 배치되어, 제1 포스 전극(IE3-1) 및 제2 포스 전극(IE3-2)을 서로 연결시킨다. 이에 따라, 제1 스트레인 게이지(ST1)는 동일 행에 배치되는 복수의 제2 센서부(SP2)의 외주를 따라 연장 형성되는 루프(loop) 형상을 가질 수 있다.
제2 스트레인 게이지(ST2)는 도 2를 기준으로 제1 스트레인 게이지(ST1)의 상부에 배치될 수 있다. 다만, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)의 배치 위치는 도 2에 도시된 것으로 제한되지 않는다. 제2 스트레인 게이지(ST2)는 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 제2 스트레인 게이지(ST2)는 제3 포스 전극(IE3-3), 제4 포스 전극(IE3-4) 및 제2 연결 전극(CE2)이 서로 결합된 형상을 가질 수 있다.
제3 포스 전극(IE3-3) 및 제4 포스 전극(IE3-4)은 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되되, 적어도 하나의 구부러진 영역(bent portion)을 포함할 수 있다. 제3 포스 전극(IE3-3)은 제1 감지 전극(IE1-3)의 일 측, 도 2를 기준으로 제1 감지 전극(IE1-3) 하부의 외주를 따라 연장 형성될 수 있다. 제4 포스 전극(IE3-4)은 제1 감지 전극(IE1-4)의 일 측, 도 2를 기준으로 제1 감지 전극(IE1-4) 상부의 외주를 따라 연장 형성될 수 있다. 제3 포스 전극(IE3-3) 및 제4 포스 전극(IE3-4)은 일 실시예로 서로 대칭될 수 있다. 한편, 제3 포스 전극(IE3-3) 및 제4 포스 전극(IE3-4)은 지그 재그 형상을 갖는 것으로도 표현될 수 있다.
제2 연결 전극(CE2)은 제3 포스 전극(IE3-3) 및 제4 포스 전극(IE3-4)의 타 측에 배치되어, 제3 포스 전극(IE3-3) 및 제4 포스 전극(IE3-4)을 서로 연결시킨다. 제2 스트레인 게이지(ST2)는 동일 행에 배치되는 복수의 제2 센서부(SP2)의 외주를 따라 연장 형성되는 루프 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 2에서는 제2 연결 전극(CE2)은 제1 연결 전극(CE1)과 서로 다른 측면에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 연결 전극(CE1)과 제2 연결 전극(CE2)이 서로 동일한 측면에 배치될 수도 있다.
제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)는 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)을 통해 후술하는 제2 신호 패드부(RP1 내지 RP4)와 각각 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제2 신호 패드부(RP1 내지 RP4) 및 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)을 통해, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)의 저항 변화량을 측정함으로써, 사용자의 터치 압력을 감지할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도면에 도시된 것과는 달리, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)는 서로 형상이 상이할 수도 있다. 또한, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)의 형상에 따라, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)의 형상이 달라질 수도 있다.
복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4), 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2) 및 복수의 더미 전극(DE)은 일 실시예로 투명 또는 반투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 여기서, 투명 또는 반투명 도전 물질은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), In2O3(Indiu, Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide) 및 AZO(Aluminum Zinc Oxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a), 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b) 및 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)은 일 실시예로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰디브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 중에서 선택되는 단일 막, 적어도 두 개로 구성되는 이중 막 또는 세 개로 구성되는 삼중 막으로 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
일 실시예로, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4), 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2)는 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a), 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b) 및 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)와 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 이에 따라, 도면에는 도시하지 않았으나, 서로 다른 층에 배치되는 두 도전체를 전기적으로 연결시키기 위한 컨택홀 및 연결 전극이 추가로 배치될 수 있다.
패드 영역(NDA-PD)은 복수의 패드부가 배치되는 영역으로 정의된다. 패드 영역(NDA-PD)은 제1 신호 패드부(SL-P) 및 제2 신호 패드부(RP1 내지 RP4)를 포함할 수 있다. 패드 영역(NDA-PD)은 별도의 연성 기판을 통해 터치 구동 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 신호 패드부(SL-P)는 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5), 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a) 및 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b)과 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5)은 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5) 및 상기 복수의 제1 신호 라인(SL1-1 내지 SL1-5)과 연결된 제1 신호 패드부(SL-P)를 통해, 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다. 또한, 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4)은 복수의 제2a 신호 라인(SL2-1a 내지 SL2-4a), 복수의 제2b 신호 라인(SL2-1b 내지 SL2-4b) 및 상기 복수의 신호 라인과 연결된 제1 신호 패드부(SL-P)를 통해, 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
제2 신호 패드부(RP1 내지 RP4)는 각각 복수의 제3 신호 라인(SL3-1 내지 SL3-4)을 통해 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)와 연결될 수 있다. 제2 신호 패드부(RP1 내지 RP4)는 제1 스트레인 게이지(ST1), 제2 스트레인 게이지(ST2) 및 후술하는 휘트스톤 브릿지 회로부(wheat stone bridge)와 연결될 수 있다. 휘트스톤 브릿지 회로부는 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)의 저항 변화를 통해, 터치 압력을 측정될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
이하, 입력 감지 패널(200)에 포함된 구성 요소 간의 배치 관계에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시한 I1-I1'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시한 I2-I2'선을 따라 자른 단면도이다. 도 5는 도 2에 도시한 I3-I3'선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 중 복수의 제2 센서부(SP2), 제1 스트레인 게이지(ST1) 및 제2 스트레인 게이지(ST2)는 베이스층(210) 상에 배치되되, 서로 동일 층에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 중 복수의 제2 센서부(SP2), 제1 스트레인 게이지(ST1) 및 제2 스트레인 게이지(ST2)는 서로 동일한 마스크 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다.
제1 절연층(220)은 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5), 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 중 복수의 제2 센서부(SP2), 제1 스트레인 게이지(ST1) 및 제2 스트레인 게이지(ST2) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(220)에는 복수의 제2 센서부(SP2)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(CNT1)이 형성될 수 있다. 제1 절연층(220)은 일 실시예로 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 일 실시예로, 제1 절연층(220)은 무기물, 유기물 또는 복합 재료를 포함할 수 있다. 여기서, 무기물은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 유기물은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제1 절연층(220)은 탄성력을 가지면서 고유전율을 갖는 재료로 형성될 수도 있다.
복수의 제2 연결부(CP2)는 제1 절연층(220) 상에 배치될 수 있다. 복수의 제2 연결부(CP2)는 제1 절연층(220) 상에서, 제1 컨택홀(CNT1)을 통해 노출된 복수의 제2 센서부(SP2)와 직접 접촉될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제2 연결부(CP2)는 인접한 복수의 제2 센서부(SP2)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제2 절연층(230)은 복수의 제2 연결부(CP2) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(230)은 복수의 제2 연결부(CP2) 등을 보호하는 보호층 역할을 수행할 수 있다. 제2 절연층(230)은 일 실시예로 무기물, 유기물 또는 복합 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제2 절연층(230)은 접착성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 1에서 도시한 제2 접착 부재(520)는 생략될 수 있으며, 제2 절연층(230)을 통해 반사 방지 패널(300)과 입력 감지 패널(200)이 서로 결합될 수 있다.
제1 스트레인 게이지(ST1)의 제1 포스 전극(IE3-1)은 일 실시예로 동일한 제1폭(w1)을 가질 수 있다. 여기서, 제1폭(w1)은 약 30um 이상 140um 이하의 값을 만족할 수 있다. 또한, 제1 포스 전극(IE3-1)과 제1 센서부(SP1) 및 제2 센서부(SP2) 사이의 이격 거리(l1, l2)는 일 실시예로 서로 동일할 수도 있으나, 서로 상이할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 이격 거리(l1, l2)는 약 20um 이상 30um 이하일 수 있다.
제2 스트레인 게이지(ST2)의 제4 포스 전극(IE3-4)은 일 실시예로 동일한 제2폭(w2)을 가질 수 있다. 여기서, 제2폭(w2)은 약 30um 이상 140um 이하의 값을 만족할 수 있다. 상기 제1폭(w1)과 제2폭(w2)은 동일할 수도 있으나 서로 상이할 수도 있다. 또한, 제1 포스 전극(IE3-1), 제4 포스 전극(IE3-4), 제1 연결부(CP1) 사이의 이격 거리(l3, l4, l5, l6)는 일 실시예로 서로 동일할 수도 있으나, 서로 상이할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 이격 거리(l3, l4, l5, l6)는 약 20um 이상 30um 이하일 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 5에 도시된 것과는 달리, 전면적으로 형성되는 제1 절연층(220) 대신 일부 영역에만 배치되는 절연 패턴(240, 도 6 참조)으로 대체될 수도 있다. 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 여기서, 도 6은 도 2에 도시한 I2-I2'선을 따라 자른 단면도에 해당된다.
도 6을 참조하면, 절연 패턴(240)은 복수의 제1 연결부(CP1) 상에 배치되되, 복수의 제1 연결부(CP1) 및 복수의 제2 센서부(CP2')가 교차하는 영역에 위치할 수 있다. 절연 패턴(240)은 일 실시예로, 감광물질, 이산화 실리콘, 이산화티타늄, 산화 아연, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물 및 산화 탄탈로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 절연 패턴(240)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수도 있다.
복수의 제2 연결부(CP2')는 절연 패턴(240) 상에 배치되되, 인접한 복수의 제2 센서부(SP2)와 직접 연결된다. 이를 통해, 인접한 복수의 제2 센서부(SP2)를 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제3 절연층(250)은 복수의 제2 연결부(CP2') 상에 배치될 수 있다. 제3 절연층(250)은 전술한 제2 절연층(230)과 동일 물질로 형성될 수 있으므로, 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)의 저항 변화를 통해, 터치 압력을 감지하는 내용에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 터치 압력을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2) 각각은 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)를 구성하는 하나의 저항에 해당된다
보다 상세하게는, 제1 스트레인 게이지(ST1)는 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)의 제1 저항(R1)으로, 제2 스트레인 게이지(ST2)는 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)의 제4 저항(R4)을 구성할 수 있다. 제2 저항(R2)은 일 실시예로 가변 저항일 수 있다. 또한, 제3 저항(R3)은 일 실시예로 고정 값을 가질 수 있다.
, 제3 스트레인 게이지(ST3)는 제1 저항(R1)으로, 제4 스트레인 게이지(ST4)는 제3 저항(R3)으로써 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)를 구성할 수 있다. 한편, 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)의 제1 전원(P1) 및 제2 전원(P2) 각각은 외부로부터 전압을 제공받을 수 있다. 여기서, 제2 전원(P2)은 일 실시예로 그라운드(GND) 전압을 제공받을 수 있다.
제1 저항(R1)은 일단이 제1 전원(P1)과 연결되며 타단이 제1 단자(N1)와 연결될 수 있다. 제2 저항(R2)은 일단이 제1 전원(P1)과 연결되며 타단이 제1 단자(N1)와 연결될 수 있다. 제3 저항(R3)은 일단이 제2 단자(N2)와 연결되며 타단이 제2 전원(P2)과 연결될 수 있다. 또한, 제4 저항(R4)은 일단이 제1 단자(N1)와 연결되며 타단이 제2 전원(P2)과 연결될 수 있다. 여기서, 가변 저항인 제2 저항(R2) 값을 가변시켜, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2)의 전위 차를 0으로 형성할 수 있다. 이에 따라 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2) 사이에는 전류가 흐르지 않는다.
이후, 사용자가 입력 감지 패널(200), 보다 상세하게는 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)가 배치된 영역 중 적어도 일부에 터치 압력을 가하는 경우, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)에 대응되는 저항(R1, R4) 중 적어도 일부에 변화가 생긴다. 보다 상세하게는, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)는 상기 외부의 터치 압력에 의해 길이가 늘어날 수 있으며, 이에 따라 대응되는 저항 값이 변화될 수 있다.
상기 저항 변화에 의해, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2) 사이에 전압 차가 발생되어, 이에 대응되는 전류가 흐르게 된다. 상기 전압 차 또는 흐르는 전류량의 측정을 통해 사용자 터치 압력을 감지할 수 있다. 일 실시예로, 터치 구동 회로는 상기 전압 차 또는 전류량을 측정하여, 이를 기초로 사용자의 터치 압력을 감지할 수 있다.
제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예로, 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)는 비표시 영역(DD-NDA) 상에서의 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)를 포함한 배선을 적절히 배치함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)는 패드 영역(NDA-PD)과 전기적으로 연결되는 연성 기판에 형성될 수도 있다.
즉, 입력 감지 패널(200)은 스트레인 게이지의 저항 변화를 통해, 사용자의 터치 압력을 감지할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)를 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 사이의 경계 영역에 배치함으로써, 복수의 감지 전극의 패턴 등이 시인됨에 따른 광학적 시인 특성 저하를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 사용자의 복수의 제1 감지 전극(IE1-1 내지 IE1-5) 및 복수의 제2 감지 전극(IE2-1 내지 IE2-4) 간의 정전 용량 변화를 통해 터치 위치를 감지할 수 있으며, 해당 영역에 위치하는 스트레인 게이지의 저항 변화를 통해 터치 압력을 감지할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 사용자의 터치 위치 및 압력을 모두 감지하는 입력 감지 패널(200)을 포함함으로써, 별도의 터치 압력 검출을 위한 센서 모듈을 포함하지 않을 수 있다. 이를 통해, 입력 감지 패널(200)의 전체 두께를 줄일 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 것과는 달리, 입력 감지 패널(200)은 복수의 휘트스톤 브릿지 회로부를 형성할 수도 있다. 즉, 휘트스톤 브릿지 회로부의 개수, 각 휘트스톤 브릿지 회로부를 구성하는 스트레인 게이지의 개수, 스트레인 게이지의 위치 및 고정 저항의 개수 등은 사용자의 터치 압력 검출이 필요한 영역에 따라 달라질 수 있다.
이에 대해, 도 8 내지 도 16을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 도 1 내지 도 7에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 입력 감지 패널(200_2)은 제3 스트레인 게이지(ST3) 및 제4 스트레인 게이지(ST4)를 더 포함할 수 있다.
제3 스트레인 게이지(ST3)는 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되는 형상을 갖되, 전체 행 영역 중 일부에만 배치될 수 있다. 제3 스트레인 게이지(ST3)는 제5 포스 전극(IE3-5), 제6 포스 전극(IE3-6) 및 제3 연결 전극(CE3)이 서로 결합된 형상을 가질 수 있다.
제4 스트레인 게이지(ST4)는 대체로 제1 방향(d1)을 따라 연장되는 형상을 갖되, 전체 행 영역 중 일부에만 배치될 수 있다. 제4 스트레인 게이지(ST4)는 제7 포스 전극(IE3-7), 제8 포스 전극(IE3-8) 및 제4 연결 전극(CE4)이 서로 결합된 형상을 가질 수 있다.
제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)는 서로 길이가 상이할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)는 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)와 비교하여, 길이가 더 짧을 수 있다. 이에 따라, 입력 감지 패널(200_2)의 전체 행이 아닌, 전체 행 중 일부 영역에서만 터치 압력을 감지할 수 있다.
상기 제3 스트레인 게이지(ST3) 및 제4 스트레인 게이지(ST4)를 통해, 압력을 복수의 영역에서 감지할 수 있다. 즉, 복수의 스트레인 게이지를 스위칭 소자 등을 이용하여 선택적으로 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)에 연결시키는 등의 방법을 통해, 사용자 멀티 터치에 대한 압력 각각을 감지할 수 있다.
다만, 도 8에 도시된 것으로 제한되는 것은 아니고, 사용자의 터치 압력 검출이 필요한 영역에 따라 스트레인 게이지의 개수, 길이 및 위치가 조절될 수 있다. 또한, 도면에서는 스트레인 게이지를 형성하는 두 개의 포스 전극이 하나의 행 단위로 루프 구조를 형성하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 두 개의 포스 전극이 서로 더 이격되어, 복수의 행 단위로 루프 구조를 형성할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 9를 참조하면, 입력 감지 패널(200_3)은 제5a 스트레인 게이지(IE3-5a) 및 제5b 스트레인 게이지(IE3-5b)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제5a 스트레인 게이지(IE3-5a) 및 제5b 스트레인 게이지(IE3-5b)는 루프 구조로 연결되지 않으며, 병렬 연결될 수 있다. 즉, 제5a 스트레인 게이지(IE3-5a) 및 제5b 스트레인 게이지(IE3-5b) 각각의 일단이 서로 동일한 신호 라인과 연결될 수 있다. 또한, 제5a 스트레인 게이지(IE3-5a) 및 제5b 스트레인 게이지(IE3-5b) 각각의 타단이 서로 동일한 신호 라인과 연결될 수 있다. 제5a 스트레인 게이지(IE3-5a) 및 제5b 스트레인 게이지(IE3-5b)가 병렬 구조로 휘트스톤 브릿지에 연결됨에 따라, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2) 대비 저항 값이 1/2로 줄어들 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 입력 감지 패널을 나타낸 평면도이다.
도 10을 참조하면, 입력 감지 패널(200_4)은 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)에 모두 연결되는 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 저항(R1) 및 제4 저항(R4)에 각각 대응되는 제1 스트레인 게이지(ST1) 및 제4 스트레인 게이지(ST4)의 저항 변화를 이용하여 사용자 터치 압력을 검출할 수 있다. 한편, 제2 저항(R2)에 대응되는 제3 스트레인 게이지(ST3) 및 제3 저항(R3)에 대응되는 제2 스트레인 게이지(ST2)의 저항 변화를 통해, 온도 보상을 수행할 수 있다.
예를 들어, 외부의 온도 변화 또는 내부 온도 상승으로 인해, 표시 장치의 온도가 변화되는 경우 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)를 구성하는 저항의 저항값이 변경될 수 있다. 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)는 제2 및 제3 스트레인 게이지(ST2, ST3)를 추가하되, 상기 제2 및 제3 스트레인 게이지(ST2, ST3)를 제1 및 제4 스트레인 게이지(ST1, ST4)와 인접하게 배치시킴으로써, 외부 온도 변화에 대한 보상이 가능하다. 일 실시예로, 제2 및 제3 스트레인 게이지(ST2, ST3)의 저항 값 변화와 온도 변화와의 관계를 사전에 저장한 이후, 제1 및 제4 스트레인 게이지(ST1, ST4)의 저항 변화량에 상기 관계에 따른 옵셋 값을 적용함으로써, 터치 압력 값을 측정할 수 있다.
한편, 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)를 구성하는 저항과 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4) 간의 관계는 일 예에 해당되므로, 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4)의 위치 등에 따라 달라질 수도 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 감지 패널의 일부를 도시한 평면도이다. 도 12는 도 11에 도시한 A 영역을 확대한 도면이다. 도 13은 도 12에 도시한 II1-II1'선을 따라 자른 단면도이다. 도 14는 도 12에 도시한 II2-II2'선을 따라 자른 단면도이다. 도 15는 도 12에 도시한 II3-II3'선을 따라 자른 단면도이다. 도 16은 도 12에 도시한 II4-II4'선을 따라 자른 단면도이다.
도 11 내지 도 16을 참조하면, 복수의 제1 센서부(SP1) 및 복수의 제2 센서부(SP2)는 마름모에 가까운 다각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 인접한 복수의 제2 센서부(SP2)는 두 개의 제2 연결부(CP2a, CP2b)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 두 개의 제2 연결부(CP2a, CP2b)는 절연 패턴(240a, 240b) 상에 각각 배치될 수 있다.
두 개의 제2 연결부(CP2a, CP2b)와 스트레인 게이지를 구성하는 포스 전극은 평면 상에서 소정의 간격을 유지할 수 있다. 일 예로, 상기 간격은 약 75um 이상일 수 있다. 이를 통해, 절연 패턴(240a, 240b) 및 두 개의 제2 연결부(CP2a, CP2b)를 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 미스 얼라인에 의한 두 전극(연결부 및 포스 전극) 간의 쇼트(short)를 방지할 수 있다.
복수의 제1 센서부(SP1) 및 복수의 제2 센서부(SP2)가 마름모에 가까운 다각형 형상을 가짐에 따라, 상기 센서부의 외주를 따라 연장되는 제1 스트레인 게이지(ST1)의 제1 포스 전극(IE3-1_2)의 폭(s1, s2, s4, s5)도 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉, 제1 포스 전극(IE3-1_2)의 폭(s1, s2, s4, s5)은 서로 상이할 수 있다. 여기서, 제1 포스 전극(IE3-1_2)의 폭(s1, s2, s4, s5)은 약 30um 이상 140um 이하의 값을 만족할 수 있다. 또한, 제1 포스 전극(IE3-1_2)과 제1 센서부(SP1) 및 제2 센서부(SP2) 사이의 이격 거리(t1, t3)는 일 실시예로 서로 동일할 수도 있으나, 서로 상이할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 이격 거리(t1, t3)는 약 20um 이상 30um 이하일 수 있다.
제2 스트레인 게이지(ST2)의 제4 포스 전극(IE3-4_2)의 폭(s2)과 제1 포스 전극(IE3-1_2)의 폭(s1, s2, s4, s5)은 서로 동일할 수 있다. 이에 따라, 제2 스트레인 게이지(ST2)의 제4 포스 전극(IE3-4_2)의 폭(s2)은 약 30um 이상 140um 이하의 값을 만족할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제4 포스 전극(IE3-4_2)과 제1 포스 전극(IE3-1_2)은 서로 폭이 상이할 수도 있다. 한편, 제1 연결부(CP1)의 폭(s3)은 일 실시예로, 제4 포스 전극(IE3-4_2)과 제1 포스 전극(IE3-1_2)의 폭보다 더 클 수 있다. 일 예로, 제1 연결부(CP1)의 폭(s3)은 약 130um일 수 있다.
또한, 제1 포스 전극(IE3-1_2), 제4 포스 전극(IE3-4_2), 제1 연결부(CP1) 사이의 이격 거리(t2)는 일 실시예로 서로 동일할 수도 있으나, 해당 위치의 센서부의 형상에 따라 서로 상이할 수도 있다. 일 실시예로, 상기 이격 거리(t2)는 약 20um 이상 30um 이하일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시 패널;
200: 입력 감지 패널;
210: 베이스층;
300: 반사 방지 패널;
400: 윈도우 패널;
IE1-1 내지 IE1-5: 복수의 제1 감지 전극
IE2-1 내지 IE2-4: 복수의 제2 감지 전극
ST1: 제1 스트레인 게이지;
ST2: 제2 스트레인 게이지;
WS1: 제1 휘트스톤 브릿지;

Claims (21)

  1. 제1 방향을 따라 연장되는 복수의 제1 센서부를 포함하는 복수의 제1 감지 전극;
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센서부를 포함하는 복수의 제2 감지 전극; 및
    상기 복수의 제1 감지 전극 중 하나의 주변에 위치하는 제1 포스 전극과, 상기 복수의 제1 감지 전극 중 다른 하나의 주변에 위치하는 제2 포스 전극과, 상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 각각과 연결되는 제1 연결 전극을 갖는 제1 스트레인 게이지; 를 포함하고,
    상기 제1 포스 전극과 상기 제2 포스 전극은, 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부와 절연된 입력 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극은 상기 복수의 제1 감지 전극 중 상기 하나의 외주를 따라 연장되고, 상기 제2 포스 전극은 상기 복수의 제1 감지 전극 중 상기 다른 하나의 외주를 따라 연장되고,
    상기 제1 스트레인 게이지는 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부와 동일 층에 배치되는 입력 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극은, 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 입력 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스트레인 게이지와 전기적으로 연결되는 휘트스톤 브릿지 회로부를 더 포함하는 입력 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 중 적어도 하나는 구부러진 영역을 포함하는 입력 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극은 상기 복수의 제2 센서부 중 동일 행에 배치되는 제2 센서부를 기준으로 상기 제2 포스 전극과 대칭되도록 배치되는 입력 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 감지 전극은 인접한 복수의 제1 센서부 사이를 연결시키는 복수의 제1 연결부를 더 포함하고,
    상기 복수의 제2 감지 전극은 인접한 복수의 제2 센서부 사이를 연결시키는 복수의 제2 연결부를 더 포함하며,
    상기 복수의 제2 연결부는 상기 제1 스트레인 게이지 상에 배치되는 입력 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 복수의 더미 전극을 더 포함하는 입력 감지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센서부와 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 포스 전극을 포함하는 제2 스트레인 게이지를 더 포함하는 입력 감지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스트레인 게이지와 상기 제2 스트레인 게이지는 길이가 서로 상이한 입력 감지 장치.
  11. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 입력 감지 패널을 포함하고,
    상기 입력 감지 패널은, 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 센서부를 포함하는 복수의 제1 감지 전극; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장되는 복수의 제2 센서부를 포함하는 복수의 제2 감지 전극; 및 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부와 동일 층에 배치되는 제1 스트레인 게이지를 포함하고,
    상기 제1 스트레인 게이지는,
    상기 복수의 제1 감지 전극 중 하나의 주변에 위치하는 제1 포스 전극과, 상기 복수의 제1 감지 전극 중 다른 하나의 주변에 위치하는 제2 포스 전극과, 상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 각각과 연결되는 제1 연결 전극을 포함하고,
    상기 제1 포스 전극과 상기 제2 포스 전극은, 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부와 절연된 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 포스 전극은 상기 복수의 제1 감지 전극 중 상기 다른 하나의 외주를 따라 연장되고,
    상기 제1 포스 전극은 상기 복수의 제1 감지 전극 중 상기 하나의 외주를 따라 연장되는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극은, 상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 입력 감지 패널은 상기 복수의 제1 센서부와 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 포스 전극을 포함하는 제2 스트레인 게이지를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 스트레인 게이지 및 상기 제2 스트레인 게이지 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 휘트스톤 브릿지 회로부를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 스트레인 게이지와 상기 제2 스트레인 게이지는 길이가 서로 상이한 표시 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극 및 상기 제2 포스 전극 중 적어도 하나는 구부러진 영역을 포함하는 표시 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 포스 전극은 상기 복수의 제2 센서부 중 동일 행에 배치되는 제2 센서부를 기준으로 상기 제2 포스 전극과 대칭되도록 배치되는 표시 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센서부 및 상기 복수의 제2 센서부 사이의 경계 영역에 배치되는 복수의 더미 전극을 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제1 감지 전극은 인접한 복수의 제1 센서부 사이를 연결시키는 복수의 제1 연결부를 더 포함하고,
    상기 복수의 제2 감지 전극은 인접한 복수의 제2 센서부 사이를 연결시키는 복수의 제2 연결부를 더 포함하며,
    상기 복수의 제2 연결부는 상기 제1 스트레인 게이지와 서로 다른 층에 배치되는 표시 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센서부, 상기 복수의 제2 센서부, 상기 제1 포스 전극, 상기 제2 포스 전극 및 상기 제1 연결 전극은 동일층에 위치하는 입력 감지 장치.
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