KR102555596B1 - 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치는 외부에서 인가되는 터치를 감지하고, 베이스 기판, 베이스 기판 상에 배치되고, 복수의 도전 패턴들을 포함하는 센서, 터치의 위치를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 위치 감지 구동부 및 터치의 세기를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 압력 감지 구동부를 포함하는 구동 회로, 및 위치 감지 구동부 및 압력 감지 구동부 중 어느 하나와 센서를 선택적으로 연결하는 스위칭 부를 포함한다.

Description

전자 장치{ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 상세하게는 외부에서 인가되는 터치를 감지할 수 있는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 전기적 신호를 인가 받아 활성화된다. 전자 장치는 영상을 표시하는 표시 장치나 외부로부터 인가되는 터치를 감지하는 터치 스크린을 포함한다.
전자 장치는 전기적 신호에 의해 활성화 되도록 다양한 도전 패턴들을 포함할 수 있다. 도전 패턴들이 활성화된 영역은 정보가 표시되거나 외부로부터 인가되는 터치에 반응한다. 전자 장치는 인가되는 터치를 감지하여 터치에 관한 정보를 사용자에게 제공하거나, 이를 기초로 다양한 어플리케이션들을 구동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 외부에서 인가되는 터치의 위치와 세기를 감지할 수 있는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 외부에서 인가되는 터치를 감지하고, 베이스 기판, 베이스 기판 상에 배치되고, 복수의 도전 패턴들을 포함하는 센서, 터치의 위치를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 위치 감지 구동부 및 터치의 세기를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 압력 감지 구동부를 포함하는 구동 회로, 및 위치 감지 구동부 및 압력 감지 구동부 중 어느 하나와 센서를 선택적으로 연결하는 스위칭 부를 포함한다.
상기 센서는, 제1 모드에서 상기 위치 감지 구동부에 연결되어 상기 위치 감지 구동부에 의해 활성화되고, 상기 제1 모드와 상이한 제2 모드에서 상기 압력 감지 구동부에 연결되어 상기 압력 감지 구동부에 의해 활성화될 수 있다.
상기 센서는, 센싱 패턴, 상기 센싱 패턴의 일측에 연결된 제1 센싱 배선, 상기 센싱 패턴의 다른 일측에 연결된 제2 센싱 배선, 및 상기 센싱 패턴, 상기 제1 센싱 배선, 및 상기 제2 센싱 배선을 커버하는 절연층을 포함하고, 상기 스위칭 부는 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에 따라 상기 제1 센싱 배선 및 상기 제2 센싱 배선 중 적어도 어느 하나와 상기 구동 회로를 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 센싱 패턴, 상기 제1 센싱 배선, 및 상기 제2 센싱 배선은 각각 복수로 구비되고, 상기 터치는 상기 복수의 센싱 패턴들 중 적어도 어느 하나에 인가될 수 있다.
상기 복수의 센싱 패턴들, 상기 복수의 제1 센싱 배선들, 및 상기 복수의 제2 센싱 배선들은 동일한 층상에 배치될 수 있다.
상기 복수의 센싱 패턴들은 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다.
상기 센서는 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 이용하여 상기 제1 모드에서 상기 터치의 위치를 감지할 수 있다.
상기 센서는 상기 터치에 따른 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 변형을 이용하여 상기 제2 모드에서 상기 터치의 세기를 감지할 수 있다.
상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 변형은 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 단면적의 변화일 수 있다.
상기 복수의 센싱 패턴들 각각은 스트레인 게이지(strain guage)와 대응될 수 있다.
상기 위치 감지 구동부는 상기 제1 모드에서 상기 제1 센싱 배선에 연결되고, 상기 압력 감지 구동부는 상기 제2 모드에서 상기 제1 센싱 배선 및 상기 제2 센싱 배선에 연결될 수 있다.
상기 스위칭 부는, 상기 제1 센싱 배선과 상기 구동 회로 사이의 연결을 제어하는 제1 스위칭 소자, 및 상기 제2 센싱 배선과 상기 구동 회로 사이의 연결을 제어하는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제1 스위칭 소자는 턴-온 되고 상기 제2 스위칭 소자는 턴-오프 되고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-온될 수 있다.
상기 스위칭 부는 상기 제1 센싱 배선과 상기 제2 센싱 배선 사이의 연결을 제어하는 제3 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 스위칭 소자는 상기 제1 모드에서 턴-온 되고, 상기 제2 모드에서 턴-오프될 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자는, 상기 제1 센싱 배선과 상기 위치 감지 구동부 사이의 연결을 제어하는 제1 서브 스위칭 소자, 및 상기 제1 센싱 배선과 상기 압력 감지 구동부 사이의 연결을 제어하는 제2 서브 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제2 스위칭 소자는 상기 제2 센싱 배선과 상기 압력 감지 구동부 사이의 연결을 제어할 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제1 서브 스위칭 소자는 턴-온 되고, 상기 제2 서브 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-오프 되고, 상기 제2 모드에서 상기 제1 서브 스위칭 소자는 턴-오프 되고, 상기 제2 서브 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-온될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 상기 베이스 기판 및 상기 센서 사이에 배치되고, 영상을 표시하는 표시층, 및 상기 표시층과 상기 센서 사이에 배치되고 상기 표시층을 커버하는 봉지층을 더 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 봉지층에 직접 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 도전 패턴으로 도전 패턴에 외부 터치가 인가되는지 여부 및 인가된 터치의 세기를 모두 감지할 수 있는 전자 장치가 제공될 수 있다. 이에 따라, 다양한 기능을 포함하면서도 슬림한 두께를 가진 전자 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부 구성들을 간략히 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 일부 구성들을 간략히 도시한 도면들이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부 구성의 평면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 자른 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 제1 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 제1 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 회로도이다.
도 7a 및 도 7b는 제2 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 단면도이다.
도 7c 및 도 7d는 제2 모드에서의 센싱 패턴의 변화를 간략히 도시한 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 제2 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 회로도이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 9b는 제1 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
도 9c는 제2 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 10b는 제1 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
도 10c는 제2 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 단면도이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 단면도이다.
도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하여 전자 장치(100)에 대해 살펴본다.
전자 장치(100)는 외부에서 인가되는 터치의 위치 및 세기(압력)를 감지할 수 있다. 외부에서 인가되는 터치는 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(100)는 사용자의 손과 같은 신체의 일부가 전자 장치(100)에 근접하거나 접촉하는 상태를 터치로 감지할 수 있다. 또는, 전자 장치(100)는 스타일러스 펜과 같은 무체물의 일부가 근접하거나 접촉하는 상태를 터치로 감지할 수도 있다. 전자 장치(100)는 다양한 방식을 통해 제공되는 외부 터치를 감지할 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 것과 같이, 전자 장치(100)는 복수의 센싱 패턴들(10) 및 복수의 센싱 배선들(20)을 포함하는 센서, 스위칭부(30), 및 구동 회로(40)를 포함한다. 복수의 센싱 패턴들(10)은 평면상에서 서로 이격되어 배열된다. 복수의 센싱 패턴들(10)은 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다.
복수의 센싱 패턴들(10) 각각은 도전 물질을 포함한다. 예를 들어, 복수의 센싱 패턴들(10) 각각은 금속(metal), 도전성 산화물(conductive oxide), 및 도전성 폴리머(conductive polymer) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 복수의 센싱 패턴들(10) 각각은 광학적으로 투명할 수 있다. 일반적으로 투명하다고 인식 가능한 정도로 복수의 센싱 패턴들(10) 각각은 예를 들어, 80% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 이때, 센서 하부에 배치된 구성들은 복수의 센싱 패턴들(10)을 통해 외부에 시인될 수 있다.
복수의 센싱 패턴들(10)은 터치를 실질적으로 감지하는 구성일 수 있다. 도 1에는 복수의 센싱 패턴들(10) 중 터치가 인가된 일 센싱 패턴을 해칭(hatching) 처리하여 예시적으로 도시하였다.
전자 장치(100)는 해칭 처리된 센싱 패턴을 통해 터치의 위치 및 강도를 감지할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
복수의 센싱 패턴들(10)은 동일한 층상에 배열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단층의 센서를 포함할 수 있다. 이에 따라 얇은 두께의 센서를 제공할 수 있다.
복수의 센싱 배선들(20)은 복수의 센싱 패턴들(10)에 연결된다. 복수의 센싱 배선들(20)은 전기적 신호를 전달한다. 복수의 센싱 배선들(20)은 복수의 센싱 패턴들(10)에 외부에서 인가된 전기적 신호를 제공하거나, 복수의 센싱 패턴들(10)이 생성하는 전기적 신호를 전달한다.
복수의 센싱 배선들(20)은 복수의 제1 센싱 배선들(21) 및 복수의 제2 센싱 배선들(22)을 포함한다. 복수의 제1 센싱 배선들(21)은 복수의 센싱 패턴들(10)에 각각 연결되고 복수의 제2 센싱 배선들(22)은 복수의 센싱 패턴들(10)에 각각 연결된다.
복수의 센싱 배선들(20)은 도전성이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센싱 배선들(20)은 금속(metal), 도전성 폴리머(conductive polymer), 도전성 산화물(conductive oxide), 및 도전성 미세 입자(conductive particle) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 복수의 센싱 배선들(20)은 복수의 센싱 패턴들(10)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센싱 패턴들(10)이 투명한 물질을 포함하는 경우, 복수의 센싱 배선들(20)도 광학적으로 투명할 수 있다.
복수의 센싱 배선들(20)이 복수의 센싱 패턴들(10)과 동일한 물질로 형성될 경우, 복수의 센싱 배선들(20)과 복수의 센싱 패턴들(10)은 동일한 마스크(mask)를 이용하여 동시에 패터닝될 수 있다. 이에 따라, 공정 비용 및 공정 시간 등이 절감될 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 복수의 센싱 배선들(20)은 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
복수의 센싱 배선들(20)은 시간에 따라 다른 전기적 신호들을 전달할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센싱 배선들(20)은 일 시간 구간 동안 제1 신호를 전달하고 다른 일 시간 구간 동안 제1 신호와 상이한 제2 신호를 전달할 수 있다.
제1 신호와 제2 신호는 서로 다른 구동부에 의해 제공되거나 서로 다른 입력에 의해 생성되는 신호들일 수 있다. 예를 들어, 제1 신호는 터치 위치 감지를 위한 전기적 신호이고 제2 신호는 터치 세기 감지를 위한 전기적 신호일 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
스위칭부(30)는 복수의 센싱 배선들(20)에 연결된다. 복수의 제1 센싱 배선들(21)의 일 단들은 복수의 센싱 패턴들(10)에 각각 연결되고 복수의 제1 센싱 배선들(21)의 타 단들은 스위칭부(30)에 연결된다. 복수의 제2 센싱 배선들(22)의 일 단들은 복수의 센싱 패턴들(10)에 각각 연결되고 복수의 제2 센싱 배선들(22)의 타 단들은 스위칭부(30)에 각각 연결된다.
스위칭부(30)는 복수의 센싱 배선들(20)과 구동 회로(40) 사이를 연결하거나 차단할 수 있다. 스위칭부(30)는 시간에 따라 복수의 제1 센싱 배선들(21) 및 복수의 제2 센싱 배선들(22) 중 적어도 어느 한 종류의 센싱 배선들을 선택적으로 구동 회로(40)에 연결시킬 수 있다.
구동 회로(40)는 스위칭부(30)에 연결된다. 구동 회로(40)는 위치 감지 구동부(41) 및 압력 감지 구동부(42)를 포함한다.
위치 감지 구동부(41)는 외부에서 인가된 터치의 위치를 감지하기 위한 회로를 포함한다. 센서가 위치 감지 구동부(41)에 연결되면 터치가 인가된 지점을 감지할 수 있다. 위치 감지 구동부(41)는 복수의 센싱 패턴들(10) 중 해칭 처리된 일 센싱 패턴을 감지함으로써, 터치가 인가된 위치 정보를 사용자에게 제공한다.
압력 감지 구동부(42)는 외부에서 인가된 터치의 강도를 감지하기 위한 회로를 포함한다. 센서가 압력 감지 구동부(42)에 연결되면 터치의 강도를 감지할 수 있다. 압력 감지 구동부(42)는 해칭 처리된 일 센싱 패턴에 인가되는 압력을 감지함으로써, 인가된 터치의 강도 정보를 사용자에게 제공한다.
한편, 위치 감지 구동부(41) 및 압력 감지 구동부(42)는 스위칭부(30)에 의해 선택적으로 센서에 연결될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 터치 위치를 감지하기 위한 제1 모드, 터치 강도를 감지하기 위한 제2 모드에서 각각 구동될 수 있다.
제1 모드에서는 위치 감지 구동부(41)에 의해 구동되고, 제1 모드와 상이한 순간에 동작하는 제2 모드에서는 압력 감지 구동부(42)에 의해 구동될 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 도시되지 않았으나, 제1 모드 및 제2 모드는 미 도시된 제어부에 의해 활성화될 수 있다. 제어부는 제1 모드 및 제2 모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 것을 선택하고, 이에 따라, 스위칭 부(30)를 활성화시킨다. 제어부는 전자 장치(100) 외부에 제공되거나, 구동 회로(40) 내에 제공될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
한편, 제1 모드 및 제2 모드는 사용자의 선택에 의해 결정될 수도 있다. 이에 따라, 전자 장치(100)는 미 도시된 입력 수단을 더 포함할 수 있으며, 사용자는 입력 수단을 통해 전자 장치(100)의 활성화 모드를 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는 외부에서 인가되는 터치의 위치와 강도를 하나의 센서로 감지할 수 있다. 복수의 센싱 패턴들(10)이 하나의 층상에 제공됨에 따라, 전자 장치(100)는 단일의 도전층만으로도 외부 터치가 인가된 지점과 인가된 터치의 세기를 모두 감지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면 슬림형 터치-압력 감지 장치가 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부 구성들을 간략히 도시한 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 일부 구성들을 간략히 도시한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 시간적으로 서로 다른 순간에서의 구성들 간의 연결 상태를 도시하였다. 이하, 도 2 내지 도 3b를 참조하여 전자 장치(100: 도 1 참조)의 동작에 대해 살펴본다.
스위칭 부(30)는 복수의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 3b에는 용이한 설명을 위해 복수의 스위칭 소자들 중, 하나의 제1 센싱 배선(21) 및 하나의 제2 센싱 배선(22)에 각각 대응되는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 도시하였다. 한편, 도시되지 않았으나, 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2) 각각은 복수로 제공되어 복수의 제1 센싱 배선들 및 복수의 제2 센싱 배선들에 각각 연결될 수 있다.
제1 스위칭 소자(SW1)는 제1 센싱 배선(21)과 구동 회로(40) 사이에 배치되어 제1 센싱 배선(21)과 구동 회로(40) 사이의 연결을 제어한다. 제1 센싱 배선(21)은 제1 스위칭 소자(SW1)에 의해 구동 회로(40)와 연결된 신호 전달 배선이 되거나 센싱 패턴(10: 도 1 참조)에만 연결된 도전 패턴이 될 수도 있다.
제2 스위칭 소자(SW2)는 제2 센싱 배선(22)과 구동 회로(40) 사이에 배치되어 제2 센싱 배선(22)과 구동 회로(40) 사이의 연결을 제어한다. 제2 센싱 배선(22)은 제2 스위칭 소자(SW2)에 의해 구동 회로(40)와 연결된 신호 전달 배선이 되거나 센싱 패턴(10)에만 연결된 도전 패턴이 될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 위치 감지 구동부(41) 및 압력 감지 구동부(42)는 서로 다른 시점에 센서에 연결되며, 동일한 시점에 동시에 연결되지 않는다.
도 3a에는 터치 위치를 감지하는 제1 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시하였다. 제1 모드에서는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2) 중 어느 하나의 스위칭 소자만 선택적으로 턴-온될 수 있다.
예를 들어, 도 3a에 도시된 것과 같이, 제1 모드에서 제1 스위칭 소자(SW1)는 턴-온 되고 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴-오프 될 수 있다. 제1 센싱 배선(21)은 구동 회로(40)의 구성들 중 위치 감지 구동부(41)에 연결된다.
위치 감지 구동부(41)는 제1 센싱 배선(21)을 통해 복수의 센싱 패턴들을 활성화시킬 수 있다. 또한, 위치 감지 구동부(41)는 제1 센싱 배선(21)을 통해 센서에서 생성된 전기적 신호를 제공받아 터치 위치를 감지할 수 있다.
한편, 제2 센싱 배선(22)은 오픈 되어 위치 감지 구동부(41)와 연결되지 않는다. 제2 센싱 배선(22)은 센서와 전기적으로 연결되어 센서와 동일한 전압을 가질 수는 있으나, 구동 회로(40)로부터 직접적으로 전기적 신호를 제공받기 어렵다.
도 3b에 도시된 것과 같이, 제2 모드에서 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 모두 턴-온 될 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 각각 구동 회로(40)에 연결된다.
제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 구동 회로(40)의 구성들 중 압력 감지 구동부(42)에 연결될 수 있다. 제1 센싱 배선(21)은 압력 감지 구동부(42)의 일 단자에 연결된다. 제2 센싱 배선(22)은 압력 감지 구동부(42)의 다른 일 단자에 연결된다.
제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 서로 다른 전기적 신호들을 각각 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 배선(21)은 구동 회로(40)로부터 인가되는 구동 신호를 센싱 패턴에 전달하고, 제2 센싱 배선(22)은 센싱 패턴에서 생성된 신호를 구동 회로(40)에 전달할 수 있다.
이에 따라, 제1 모드에서 제1 및 제2 센싱 배선들(41, 42) 중 단일의 센싱 배선만 동작된다. 전자 장치(100)는 하나의 센싱 패턴마다 하나의 센싱 배선이 연결된 센서로 외부에서 인가되는 터치의 위치를 감지할 수 있다.
이와 달리, 제2 모드에서는 제1 및 제2 센싱 배선들(41, 42) 모두가 동작된다. 전자 장치(100)는 하나의 센싱 패턴마다 두 개의 센싱 배선들이 연결된 센서로 외부에서 인가되는 터치의 강도를 감지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는 시간에 따라 다른 모드로 동작할 수 있다. 스위칭 부(30)는 서로 다른 순간에 제1 모드와 제2 모드를 활성화 시킨다. 이에 따라, 하나의 센싱 패턴으로 터치의 위치 및 압력을 감지할 수 있는 전자 장치(100)가 제공될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부 구성의 평면도이다. 도 4b는 도 4a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’를 따라 자른 단면도이다. 도 4a 및 도 4b에는 일 센싱 패턴(10) 및 이에 대응되는 영역을 예시적으로 도시하였다.
다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 이하, 센싱 패턴(10)에 대한 설명은 도 1에 도시된 복수의 센싱 패턴들(10) 각각에 동일하게 적용될 수 있다. 이하, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 센싱 패턴(10)에 대해 살펴본다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 패턴(10)은 제2 모드에서 압력 감지 패턴으로 동작한다. 이때, 센싱 패턴(10)은 하나의 스트레인 게이지(strain guage)로 기능할 수 있다.
스트레인 게이지(strain guage)는 외력에 의해 변형됨으로써, 외력의 크기를 감지한다. 센싱 패턴(10)은 소정의 단면적 내에서의 길이 변형 정도에 따라 외력의 크기를 감지한다. 이에 따라, 센싱 패턴(10)은 동일 단면적 내에서 긴 길이를 가질수록 미세한 압력 차이를 감지할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 센싱 패턴(10)은 제1 모드에서 터치 위치 감지 패턴으로 동작한다. 전자 장치는 소정의 단면적 내에서 센싱 패턴(10)이 차지하는 면적이 클수록 해당 위치에 터치가 인가되는 지를 용이하게 판단할 수 있다.
센싱 패턴(10)은 복수의 굴곡들을 가지며 구부러진 형상일 수 있다. 이에 따라, 센싱 패턴(10a)은 일정 면적 내에서 긴 길이를 가질 수 있어 미세한 압력 감지에 용이하고, 넓은 면적을 가질 수 있어 터치 위치 감지에 용이할 수 있다.
구체적으로, 도 4a에 도시된 것과 같이, 센싱 패턴(10)은 복수의 가지부들(BR) 및 복수의 연결부들(CN)을 포함할 수 있다. 복수의 가지부들(BR) 및 복수의 연결부들(CN)은 교번하여 배열될 수 있고, 하나의 연결부는 인접한 두 개의 가지부들을 연결하도록 배치될 수 있다.
복수의 가지부들(BR)은 각각 제1 방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 가지부들(BR)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 복수의 가지부들(BR)은 제2 방향에서 서로 평행할 수 있다.
복수의 연결부들(CN)은 제2 방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 연결부들(CN)은 서로 이격되어 배열될 수 있다. 복수의 연결부들(CN) 중 일부는 제2 방향을 따라 배열되어 인접한 두 가지부들을 각각 연결할 수 있다.
복수의 연결부들(CN) 중 다른 일부는 상기 일부로부터 제1 방향으로 이격되고 서로 제2 방향을 따라 배열되어 인접한 두 가지부들을 각각 연결할 수 있다. 복수의 가지부들(BR)은 복수의 연결부들(CN)은 제2 방향을 따라 교번하여 배열됨으로써, 인접하는 서로를 연결할 수 있다.
복수의 가지부들(BR) 중 어느 하나는 제1 센싱 배선(21)에 연결되고, 복수의 가지부들(BR) 중 다른 어느 하나는 제2 센싱 배선(22)에 연결된다.
센싱 패턴(10)의 일 부분은 하나의 제1 센싱 배선(21)에 연결되고, 센싱 패턴(10)의 다른 일 부분은 하나의 제2 센싱 배선(22)에 연결된다. 이에 따라, 센싱 패턴(10)은 실질적으로 제1 센싱 배선(21)에 연결된 일 단과 제2 센싱 배선(22)에 연결된 타단을 포함하는 하나의 도전 라인이 복수의 굴곡부들을 형성하며 구부러진 형태를 가질 수 있다.
도 4b에 도시된 것과 같이, 복수의 가지부들(BR)은 서로 이격되어 배치된다. 센싱 패턴(10a)은 베이스 층(BS) 및 절연층(IL) 사이에 배치될 수 있다.
베이스 층(BS)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 층(BS)은 절연 기판, 절연 필름, 또는 유기막 및/또는 무기막을 포함하는 복수의 박막들일 수 있다.
절연층(IL)은 베이스 층(BS) 상에 배치되어 센싱 패턴(10)을 커버한다. 센싱 패턴(10)은 절연층(IL)에 의해 다른 구성들로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 절연층(IL)은 복수의 가지부들(BR) 사이의 이격된 공간들에 충진될 수 있다. 센싱 패턴(10)의 상면 및 측면들은 절연층(IL)에 의해 에워싸일 수 있다.
도 4b에 도시된 것과 같이, 센싱 패턴(10)은 베이스 층(BS) 및 절연층(IL) 사이에 배치된 단일 층일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 단일의 도전 패턴인 센싱 패턴(10)만으로 센싱 패턴(10)에 터치가 인가되는지 여부 및 인가된 터치의 세기를 모두 감지할 수 있다. 본 발명에 따르면, 다양한 기능을 가지면서도 슬림한 전자 장치가 제공될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 제1 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 제1 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 회로도이다.
용이한 설명을 위해 도 5a 및 도 5b에는 복수의 센싱 패턴들 중 일부 센싱 패턴들을 도시하였고, 도 6a 및 도 6b에는 하나의 센싱 패턴과 관계된 회로도를 도시하였다.
도 5a에는 터치가 인가되기 전의 상태를 도시하였고, 도 5b에는 터치가 인가된 상태를 도시하였다. 도 6a은 도 5b 중 제2 센싱 패턴(10b)과 관계되고, 도 6b는 도 5b 중 제1 센싱 패턴(10a)과 관계될 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 6b를 참조하여, 제1 모드에서의 전자 장치의 동작에 대해 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 4b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 제1 모드에서 자기 정전 용량(Self-capacitance)을 이용하여 터치가 인가된 지점 정보를 검출할 수 있다. 구체적으로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이, 제1 모드에서 복수의 센싱 패턴들(10)에 터치(TB)가 인가되면, 복수의 센싱 패턴들(10) 중 터치(TB)가 인가된 지점과 대응되는 제1 센싱 패턴(10a)과 터치(TB) 사이에는 터치 정전 용량(CT)이 생성될 수 있다.
터치 정전 용량(CT)은 일 도전체에 해당되는 터치(TB), 센싱 패턴(10), 및 절연층(IL)에 의해 구현될 수 있다. 이와 달리, 복수의 센싱 패턴들(10) 중 터치(TB)가 인가된 지점과 무관한 제2 센싱 패턴(10b)에는 터치 정전 용량(CT)이 생성되지 않는다.
도 6a를 참조하면, 제1 모드에서 복수의 센싱 패턴들(10)이 위치 감지 구동부(41)에 연결됨에 따라, 제2 센싱 패턴(10b)도 위치 감지 구동부(41)에 연결된다. 도시되지 않았으나, 상술한 바와 같이, 제2 센싱 패턴(10b)은 위치 감지 구동부(41)와 제1 센싱 패턴(21: 도 1 참조)을 통해 연결될 수 있다.
위치 감지 구동부(41)는 제1 전기 소자(EL1) 및 제2 전기 소자(EL2)를 포함할 수 있다. 제1 전기 소자(EL1) 및 제2 전기 소자(EL2)는 각각 제1 센싱 배선(21)에 전기적으로 연결된다.
제1 전기 소자(EL1)는 전류 공급 소자일 수 있다. 제1 모드에서 제1 전기 소자(EL1)는 센서에 제1 전하량(Q1)에 대응되는 전기적 신호를 제1 센싱 배선(21)에 공급한다.
제1 전하량(Q1)에 대응되는 전기적 신호는 제2 센싱 패턴(10b)에 소정의 기저 정전 용량(CB)을 발생시킬 수 있다. 제2 센싱 패턴(10b)은 터치(TB)가 인가되지 않더라도 자체적으로 가진 소정의 내부 저항(RIN) 및 미 도시된 다른 도전성 소자들과의 상호 작용에 의해 기저 정전 용량(CB)을 가질 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 도전 패턴(10b)에 있어서, 기저 정전 용량(CB)은 생략될 수 있다.
제1 전하량(Q1)에 대응되는 전기적 신호는 위치 감지 구동부(41)를 구성하는 다른 소자들에 기생 정전 용량(CP)을 발생시킬 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 위치 감지 구동부(41)의 설계 디자인에 따라 기생 정전 용량(CP)은 생략될 수도 있다.
제2 전기 소자(EL2)는 제1 센싱 배선(21)과 연결되어 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN1)를 수신하여 감지 가능한 출력 신호(VOUT1)로 변환시키는 소자일 수 있다. 예를 들어, 제2 전기 소자(EL2)는 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN1)를 터치 위치 정보를 포함하는 출력 신호(VOUT1)로 증폭시키는 증폭 소자일 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 제2 전기 소자(EL2)는 전기적 신호(VIN1)가 아날로그(analog) 형태로 출력되는 경우, 이를 디지털(digital) 형태로 변환시키는 변환 소자를 더 포함할 수도 있다.
터치가 인가되지 않은 제2 센싱 패턴(10b)과 연결된 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN1)는 실질적으로 제1 전하량(Q1)에 대응되는 전기적 신호와 대응될 수 있다. 또한, 출력 신호(VOUT1)는 전기적 신호(VIN1)와 대응되는 신호일 수 있다.
위치 감지 구동부(41)는 출력 신호(VOUT1)를 감지하여 제2 센싱 패턴(10b)에 터치가 인가되었는지 여부를 판별할 수 있다. 또한, 위치 감지 구동부(41)는 복수의 센싱 패턴들(10)로부터 수신된 출력 신호들을 감지하여 터치가 인가된 지점과 대응되는 센싱 패턴을 검출할 수 있다.
이와 달리, 도 6b를 참조하면, 터치(TB)가 인가됨에 따라, 터치(TB)와 제1 센싱 패턴(10a) 사이에 터치 정전 용량(CT)이 추가로 형성된다. 이때, 제1 전자 소자(EL1)는 제2 전하량(Q2)에 대응되는 전기적 신호를 제공한다.
제2 전하량(Q2)이 제1 전하량(Q1)과 실질적으로 동일하게 유지되는 경우, 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN2)는 터치 정전 용량(CT)에 의해 도 6a에서의 전기적 신호(VIN1)와 상이할 수 있다. 제1 센싱 패턴(10a)에 형성되는 정전 용량은 기저 정전 용량(VB)과 터치 정전 용량(CT)의 결합으로 터치(TB)가 발생하기 전보다 증가할 수 있다.
이에 따라, 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN2)는 도 6a에서의 전기적 신호(VIN1)보다 클 수 있다. 제1 센싱 배선(21)의 전기적 신호(VIN2)는 제2 전자 소자(EL2)를 통해 증폭되어 출력 신호(VOUT2)로 변형될 수 있다.
출력 신호(VOUT2)는 대체로 전기적 신호(VIN2)에 비례한다. 따라서, 위치 감지 구동부(41)는 터치(TB)의 인가에 따라 변화된 출력 신호(VOUT2)를 감지함으로써, 터치가 인가된 지점을 검출할 수 있다. 본 발명에 따르면, 두 센싱 배선들 중 하나의 센싱 배선으로만 센싱 패턴과 구동 회로가 연결되더라도 전자 장치는 용이하게 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 제2 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 단면도이다. 도 7c 및 도 7d는 제2 모드에서의 센싱 패턴의 변화를 간략히 도시한 평면도이다. 도 8a 및 도 8b는 제2 모드에서의 전자 장치의 동작을 도시한 회로도이다.
용이한 설명을 위해 도 7a 및 도 7b에는 복수의 센싱 패턴들 중 일부 센싱 패턴들을 도시하였고, 도 7c 및 도 7d에는 하나의 센싱 패턴을 도시하였다. 도 8a 및 도 8b에는 하나의 센싱 패턴과 관계된 회로도를 도시하였다.
이하, 도 7a 내지 도 8b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 제2 모드에서의 동작에 대해 살펴본다. 한편, 도 1 내지 도 6b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 전자 장치는 제2 모드에서 외부에서 인가되는 터치의 세기를 감지할 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같이, 터치(TB)가 소정의 압력(PS)으로 전자 장치에 인가됨에 따라, 복수의 센싱 패턴들 중 적어도 일부는 압력(PS)에 대응되도록 변형될 수 있다.
복수의 센싱 패턴들 중 터치(TB)가 인가된 제1 센싱 패턴(10a)은 터치(TB)에 의해 변형되어 형상이 변형된 제1 센싱 패턴(10a-P)이 되고, 제2 센싱 패턴(10b)은 변형되지 않고 형상을 유지한다.
도 7c 및 도 7d를 참조하면, 터치(TB)가 인가되기 전 하나의 센싱 패턴은 제1 영역(AR1) 내에 정의될 수 있다. 제1 영역(AR1)은 해당 센싱 패턴이 인가되는 터치를 감지할 수 있는 영역일 수 있다. 제1 영역(AR1)은 하나의 센싱 패턴에 전면적으로 중첩하는 사각 형상일 수 있다.
터치(TB)가 인가되고, 압력(PS)이 가해지면 하나의 센싱 패턴은 변형될 수 있다. 형상이 변형된 센싱 패턴(10a-P)은 수평 방향의 변형(ST1) 및 수직 방향의 변형(ST2) 중 적어도 어느 하나의 변형에 의해 이전의 센싱 패턴(10a)과 다른 형상을 가질 수 있다.
이에 따라, 형상이 변형된 센싱 패턴(10a-P)은 제2 영역(AR2) 내에 정의될 수 있다. 형상이 변형된 센싱 패턴(10a-P)이 차지하는 제2 영역(AR2)의 면적은 제1 영역(AR1)의 면적보다 클 수 있다.
즉, 압력(PS)에 의해 제1 센싱 패턴(10a)의 길이 및 단면적이 변형된다. 압력(PS)이 클수록 제1 센싱 패턴(10a)의 변형률은 증가하고, 이에 대응하여 제2 영역(AR2)의 면적이 증가할 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 것과 같이, 하나의 센싱 패턴(10)은 제2 모드에서 압력 감지 구동부(42)와 연결된다. 압력 감지 구동부(42)는 복수의 저항들(RS1, RS2, RS3) 및 구동 블록(CV)을 포함한다.
복수의 저항들(RS1, RS2, RS3)은 각각 소정의 값(value)을 가진 정 저항들일 수 있다. 복수의 저항들(RS1, RS2, RS3)은 제1 저항(RS1), 제2 저항(RS2), 및 제3 저항(RS3)을 포함한다.
센싱 패턴(10)은 제4 저항(R10)으로 표시될 수 있다. 제4 저항(R10)은 센싱 패턴(10)의 저항값으로, 값이 변화되는 가변 저항일 수 있다. 센싱 패턴(10)이 터치(TB)의 세기에 대응하여 변형됨에 따라, 제4 저항(R10)의 값은 변화된다.
본 실시예에서, 제1 내지 제4 저항들(RS1, RS2, RS3, R10)은 서로 연결되어 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)를 구현할 수 있다. 즉, 구동 회로를 구성하는 제1 내지 제3 저항들(RS1, RS2, RS3)과 센서를 구성하는 제4 저항(R10)은 서로 연결되어 하나의 휘트스톤 브릿지를 형성할 수 있다. 제1 내지 제4 저항들(RS1, RS2, RS3, R10)이 휘트스톤 브릿지로 연결됨에 따라, 가변 저항인 제4 저항(R10)의 값을 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 8b에 도시된 것과 같이, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)에 있어서, 제2 저항과 제4 저항 사이 및 제1 저항과 제3 저항 사이에 제1 소자(DT)가 연결되고, 제1 저항과 제4 저항 사이 및 제2 저항과 제3 저항 사이에 제2 소자(PSS)가 연결된다. 제1 소자(DT)와 제2 소자(PSS)는 구동 블록(CV)을 구성한다.
제1 소자(DT)는 제2 저항과 제4 저항 사이 및 제1 저항과 제3 저항 사이의 전기적 흐름을 감지한다. 예를 들어, 제1 소자(DT)는 검류 소자, 전압 측정 소자일 수 있다.
제2 소자(PSS)는 제1 저항과 제4 저항 사이 및 제2 저항과 제3 저항 사이의 전압을 제어한다. 예를 들어, 제2 소자(PSS)는 전압 공급 소자일 수 있다.
제1 소자(DT)에서 측정되는 전압 값은 (PSS)에서 휘트스톤 브릿지에 전압이 공급될 때 생성된다. 센싱 패턴(10)에 소정의 압력(PS)을 가진 터치(TB)가 가해지면, 센싱 패턴(10)은 압력(PS)의 크기에 대응하여 형상이 변형되고, 형상 변형에 의해 센싱 패턴(10)의 내부 저항이 변화되어 제1 소자(DT)에서 측정되는 전압 값이 변화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 제2 모드에서 단층의 도전 패턴으로 인가되는 터치의 세기를 용이하게 감지할 수 있다. 또한, 단층의 도전 패턴은 제1 모드에서 인가되는 터치의 위치를 감지하는데 이용되었으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 하나의 도전 패턴으로 터치의 지점과 터치의 세기를 모두 감지할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 간략히 도시한 블록도이다. 도 9b는 제1 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다. 도 9c는 제2 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
이하, 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에 대해 살펴본다. 한편, 도 1 내지 도 8b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 것과 같이, 스위칭 부(30-1)는 제1 서브 스위칭 소자(SW1-1), 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2), 및 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함한다. 제2 스위칭 소자(SW2)는 도 2에 도시된 제2 스위칭 소자(SW2)에 대응되므로, 이에 관한 중복되는 설명은 생략한다.
제1 서브 스위칭 소자(SW1-1) 및 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2)는 제1 센싱 배선(21)에 각각 연결된다. 제1 서브 스위칭 소자(SW1-1)는 제1 센싱 배선(21)과 터치 감지 구동부(41) 사이의 연결을 제어한다. 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2)는 제1 센싱 배선(21)과 압력 감지 구동부(42) 사이의 연결을 제어한다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 것과 같이, 제1 모드에서 제1 서브 스위칭 소자(SW1-1)는 턴-온되고, 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴-오프될 수 있다. 이에 따라, 구동 회로(40) 중 터치 감지 구동부(41)만 제1 센싱 배선(21)을 통해 미 도시된 센싱 패턴과 연결될 수 있다.
도 9a 및 도 9c에 도시된 것과 같이, 제2 모드에서 제1 서브 스위칭 소자(SW1-1)는 턴-오프 되고, 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴-온 될 수 있다. 이에 따라, 구동 회로(40) 중 압력 감지 구동부(42)는 제2 센싱 배선(22)을 통해 미 도시된 센싱 패턴과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 부(30-1)는 터치 감지 구동부(41) 및 압력 감지 구동부(42)에 각각 연결된 상태에서, 스위칭 소자들의 동작에 따라 연결을 제어할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 구동 회로(40)가 제2 서브 스위칭 소자(SW1-2)와 대응되는 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 간략히 도시한 블록도이다. 도 10b는 제1 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다. 도 10c는 제2 모드에서의 전자 장치의 일부의 동작을 간략히 도시한 블록도이다.
이하, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에 대해 살펴본다. 한편, 도 1 내지 도 9c에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
도 10a 내지 도 10c에 도시된 것과 같이, 스위칭 부(30-2)는 제3 스위칭 소자(SW3)를 더 포함할 수 있다. 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 도 2에 도시된 스위칭 소자들(SW1, SW2)에 각각 대응되므로, 이에 관한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제3 스위칭 소자(SW3)는 제1 센싱 배선(21)과 제2 센싱 배선(22) 사이에 배치되어 제3 스위칭 소자(SW3)는 제1 센싱 배선(21)과 제2 센싱 배선(22)의 연결을 제어한다. 제3 스위칭 소자(SW3)는 모드에 따라 턴-온 되거나 턴-오프 될 수 있다.
예를 들어, 도 10a 및 도 10b에 도시된 것과 같이, 제1 모드에서 제3 스위칭 소자(SW3)는 턴-온될 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱 배선(21)과 제2 센싱 배선(22)은 서로 연결될 수 있다.
이때, 제1 스위칭 소자(SW1)는 턴-온 되고 제2 스위칭 소자(SW2)는 턴-오프 되므로, 제2 센싱 배선(22)도 위치 감지 구동부(41)에 연결될 수 있다. 제3 스위칭 소자(SW3)가 턴-온됨에 따라, 제1 센싱 배선(21)과 제2 센싱 배선(22)은 실질적으로 동일한 전위를 가질 수 있다.
제1 모드에서 제2 센싱 배선(22)이 오픈된 채로 유지된 도 3a의 전자 장치에 비해, 도 10a의 전자 장치의 제2 센싱 배선(22)은 제1 센싱 배선(21)에 연결됨으로써, 센서의 내부 저항이 감소될 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 전자 장치는 향상된 터치 감도를 가질 수 있다.
도 10a 및 도 10c에 도시된 것과 같이, 제2 모드에서 제3 스위칭 소자(SW3)는 턴-오프될 수 있다. 이때, 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 각각 턴-온 되므로, 제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 각각 압력 감지 구동부(42)에 연결될 수 있다.
제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 서로 다른 전기적 신호를 전달한다. 제1 센싱 배선(21) 및 제2 센싱 배선(22)은 서로 다른 전위를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 제3 스위칭 소자(SW3)를 더 포함함으로써, 제1 모드에서의 센서 저항을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 센서의 터치 감도 특성이 향상될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 단면도이다. 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 간략히 도시한 단면도이다.
도 11a에 도시된 것과 같이, 전자 장치(1000)는 하부 베이스 층(LBS), 표시층(DPL), 상부 베이스 층(UBS), 감지층(TSL), 및 커버층(CVL)을 포함할 수 있다. 표시층(DPL)은 하부 베이스 층(LBS) 및 상부 베이스 층(UBS) 사이에 배치된다.
하부 베이스 층(LBS)은 전기적으로 절연될 수 있다. 하부 베이스 층(LBS)은 절연 기판, 절연 필름, 또는 복수의 유기막 및/또는 무기막들이 적층된 구조체일 수 있다. 하부 베이스 층(LBS)은 전자 장치(1000)를 구성하는 전기적 소자들이 배치되기 위한 기저층일 수 있다. 하부 베이스 층(LBS)은 도 4b에 도시된 베이스 층(BS)과 대응될 수 있다.
표시층(DPL)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시한다. 표시층(DPL)은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 복수의 화소들 각각은 적어도 하나의 박막 소자 및 이에 연결된 표시 소자를 포함할 수 있다.
박막 소자는 화소를 턴-온 시키거나 턴-오프 시키는 스위칭 소자이거나, 화소에 소정의 구동 전압을 제공하는 구동 소자일 수 있다.
표시 소자는 전기적 신호에 따라 대응되는 광을 생성하거나, 광의 투과율을 제어한다. 표시 소자는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자는 액정 커패시터, 유기발광소자, 전기 영동 소자, 및 전기 습윤 소자 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상부 베이스 층(UBS)은 표시층(DPL)을 커버한다. 상부 베이스 층(UBS)은 표시층(DPL)을 봉지하는 봉지층(encapsulation layer)을 포함할 수 있다. 상부 베이스 층(UBS)은 감지층(TSL)과 표시층(DPL)의 직접적인 접촉을 차단한다.
상부 베이스 층(UBS)은 복수의 유기막 및/또는 무기막을 포함할 수 있다. 상부 베이스 층(UBS)은 외부 오염이나 습기로부터 표시층(DPL)을 보호한다.
감지층(TSL)은 도 1에 도시된 복수의 센싱 패턴들(10) 및 복수의 제1 및 제2 센서 배선들(21, 22)을 포함하는 센서를 포함한다. 한편, 도시되지 않았으나, 스위칭 부(30) 및 구동 회로(40) 중 적어도 어느 하나는 감지층(TSL)에 포함되어 상부 베이스 층(UBS) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 부(30)는 상부 베이스 층(UBS) 상에 형성될 수 있다.
또는, 스위칭 부(30) 및 구동 회로(40)는 별도로 제공되어 감지층(TSL)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 다양한 실시예들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.
한편, 감지층(TSL)은 상부 베이스 층(UBS) 상에 직접 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 센싱 패턴들(10)은 상부 베이스 층(UBS)에 접촉할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(1000)는 슬림(slim)한 두께를 가질 수 있어 휴대성이나 폴딩 동작에 유리할 수 있다.
커버층(CVL)은 감지층(TSL) 상에 배치되어 감지층(TSL)을 커버한다. 커버층(CVL)은 전기적으로 절연될 수 있다. 커버층(CVL)은 도 4b에 도시된 절연층(IL)과 대응될 수 있다. 또는, 커버층(CVL)은 절연층(IL) 외에 추가 절연층들을 더 포함할 수도 있다.
도 11b에 도시된 것과 같이, 전자 장치(1000-1)에 있어서, 감지층(TSL)은 상부 베이스 층(UBS) 하측에 배치될 수 있다. 감지층(TSL)은 표시층(DPL)과 상부 베이스층(UBS) 사이에 배치된다. 이때, 전자 장치(1000-1)는 도시되지 않았으나, 감지층(TSL)과 표시층(DPL) 사이에 배치된 적어도 하나의 절연층을 더 포함할 수 있다.
또는, 도 11c에 도시된 것과 같이, 전자 장치(1000-2)에 있어서, 감지층(TSL)은 하부 베이스 층(LBS) 과 표시층(DPL) 사이에 배치될 수 있다. 커버층(CVL)은 표시층(DPL) 상에 배치된다. 이때, 감지층(TSL)은 하부 베이스 층(LBS)과 표시층(DPL)으로 구성된 표시 패널(display panel)에 내재되어 제공될 수 있다. 전자 장치(1000-2)는 하나의 베이스 기판에 실장되는 감지층(TSL)과 표시층(DPL)을 포함함으로써, 박형의 터치 스크린 패널로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 표시층(DPL)을 더 포함함으로써, 외부에서 인가되는 터치를 감지하는 것과 동시에 외부에 영상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 사용자의 입력을 감지하고 이에 응답하여 정보를 제공할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 터치의 세기와 터치의 위치를 모두 감지할 수 있는 감지층(TSL)을 포함함으로써, 사용자에게 다양한 경험을 제공할 수 있고, 사용자의 입력 방식을 다양하게 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.
100: 전자 장치 10: 복수의 센싱 패턴들
21: 제1 센싱 배선 22: 제2 센싱 배선
30: 스위칭 부 40: 구동 회로

Claims (19)

  1. 외부에서 인가되는 터치를 감지하는 전자 장치에 있어서,
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치된 센서;
    상기 터치의 위치를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 위치 감지 구동부 및 상기 터치의 세기를 감지하기 위한 전기적 신호를 송/수신하는 압력 감지 구동부를 포함하는 구동 회로; 및
    상기 위치 감지 구동부 및 상기 압력 감지 구동부 중 어느 하나와 상기 센서를 선택적으로 연결하는 스위칭 부를 포함하고,
    상기 센서는,
    센싱 패턴;
    상기 센싱 패턴의 일측에 연결된 제1 센싱 배선; 및
    상기 센싱 패턴의 다른 일측에 연결된 제2 센싱 배선을 포함하며,
    상기 스위칭 부는,
    상기 제1 센싱 배선과 상기 구동 회로 사이의 연결을 제어하는 제1 스위칭 소자;
    상기 제2 센싱 배선과 상기 구동 회로 사이의 연결을 제어하는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제1 센싱 배선과 상기 제2 센싱 배선 사이의 연결을 제어하는 제3 스위칭 소자를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는,
    제1 모드에서 상기 위치 감지 구동부에 연결되어 상기 위치 감지 구동부에 의해 활성화되고,
    상기 제1 모드와 상이한 제2 모드에서 상기 압력 감지 구동부에 연결되어 상기 압력 감지 구동부에 의해 활성화되는 전자 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 센싱 패턴, 상기 제1 센싱 배선, 및 상기 제2 센싱 배선을 커버하는 절연층을 포함하고,
    상기 스위칭 부는 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에 따라 상기 제1 센싱 배선 및 상기 제2 센싱 배선 중 적어도 어느 하나와 상기 구동 회로를 선택적으로 연결하는 전자 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 센싱 패턴, 상기 제1 센싱 배선, 및 상기 제2 센싱 배선은 각각 복수로 구비되고,
    상기 터치는 상기 복수의 센싱 패턴들 중 적어도 어느 하나에 인가되는 전자 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 패턴들, 상기 복수의 제1 센싱 배선들, 및 상기 복수의 제2 센싱 배선들은 동일한 층상에 배치된 전자 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 패턴들은 매트릭스 형상으로 배열된 전자 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 자기 정전 용량(self-capacitance)을 이용하여 상기 제1 모드에서 상기 터치의 위치를 감지하는 전자 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 터치에 따른 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 변형을 이용하여 상기 제2 모드에서 상기 터치의 세기를 감지하는 전자 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 변형은 상기 복수의 센싱 패턴들 각각의 단면적의 변화인 전자 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 패턴들 각각은 스트레인 게이지(strain guage)와 대응되는 전자 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 위치 감지 구동부는 상기 제1 모드에서 상기 제1 센싱 배선에 연결되고,
    상기 압력 감지 구동부는 상기 제2 모드에서 상기 제1 센싱 배선 및 상기 제2 센싱 배선에 연결되는 전자 장치.
  12. 삭제
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 스위칭 소자는 턴-온 되고 상기 제2 스위칭 소자는 턴-오프 되고,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-온되는 전자 장치.
  14. 삭제
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제3 스위칭 소자는 상기 제1 모드에서 턴-온 되고, 상기 제2 모드에서 턴-오프 되는 전자 장치.
  16. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는,
    상기 제1 센싱 배선과 상기 위치 감지 구동부 사이의 연결을 제어하는 제1 서브 스위칭 소자; 및
    상기 제1 센싱 배선과 상기 압력 감지 구동부 사이의 연결을 제어하는 제2 서브 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제2 스위칭 소자는 상기 제2 센싱 배선과 상기 압력 감지 구동부 사이의 연결을 제어하는 전자 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 서브 스위칭 소자는 턴-온 되고, 상기 제2 서브 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-오프 되고,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 서브 스위칭 소자는 턴-오프 되고, 상기 제2 서브 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 각각 턴-온 되는 전자 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 기판 및 상기 센서 사이에 배치되고, 영상을 표시하는 표시층; 및
    상기 표시층과 상기 센서 사이에 배치되고 상기 표시층을 커버하는 봉지층을 더 포함하는 전자 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 봉지층에 직접 배치된 전자 장치.
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