KR102611455B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 제1 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제1 센서; 및 상기 표시 패널의 제2 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제2 센서를 포함할 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 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 입력 받기 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 이용하거나, 표시 장치의 가요성 특징을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치된 지점, 터치의 세기, 벤딩된 방향 및 벤딩 각도를 복합적으로 파악하는 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 제1 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제1 센서; 및 상기 표시 패널의 제2 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제2 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 상기 표시 장치가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역에서의 변형율이 최소화되는 중성면(neutral plane)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 중성면을 사이에 두도록 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 상기 변형율을 검출하는 센서 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 정전 용량 감지 방식을 이용하여 터치를 감지하기 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극 중 적어도 어느 하나는, 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소의 저항은, 상기 터치의 압력에 대응하여 변경되거나, 상기 표시 장치가 벤딩되는 것에 대응하여 변경될 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량과, 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량을 참조로 하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 상기 변형율을 검출할 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 변화량이, 인장 응력에 의한 것인지, 수축 응력에 의한 것이지 판단하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향을 검출할 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 저항 변화량의 크기를 참조로 하여 상기 변형율을 검출할 수 있다.
또한, 상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 정전 용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치를 검출하고, 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량으로부터, 상기 터치의 압력을 검출할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극; 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및 상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나는 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 어느 하나는 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 장치의 벤딩 영역에서, 상기 제1 센서에 인장 응력이 가해지는 경우, 상기 제2 센서에는 수축 응력이 가해지고, 상기 제1 센서에 수축 응력이 가해지는 경우, 상기 제2 센서에는 인장 응력이 가해질 수 있다.
또한, 상기 제1 센서와 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 점착층; 및 상기 표시 패널과 상기 제2 센서 사이에 위치하는 제2 점착층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서의 상부에 위치하는 윈도우를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 센서의 하부에 위치하는 하부 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치된 지점, 터치의 세기, 벤딩된 방향 및 벤딩 각도를 복합적으로 파악하는 터치 센서가 구비된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서를 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 제1 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 구동부 및 센서 제어부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 벤딩된 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 센서를 나타낸 평면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 제1 센서의 일부를 확대한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전면 방향', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '배면 방향'으로 하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 제1 센서(20) 및 제2 센서(30)를 포함할 수 있다.
표시 패널(10)은 영상을 표시하며, 제1 센서(20)와 제2 센서(30) 사이에 위치할 수 있다.
제1 센서(20)는 표시 패널(10)의 상부에 위치하며, 윈도우(50) 상에 입력되는 터치의 위치 및 세기를 감지할 수 있다. 또한, 제1 센서(20)는 표시 장치(1)가 벤딩되면, 벤딩된 방향 및 벤딩 각도를 감지할 수도 있다.
이를 위하여, 제1 센서(20)에는 터치에 의한 정전 용량 변화나, 표시 장치(1)에 가해진 힘에 의한 저항 변화를 감지하기 위한 전극들(미도시됨)이 포함될 수 있다.
제1 센서(20)와 표시 패널(10)은 제1 점착층(41)에 의해 서로 부착될 수 있으며, 제1 점착층(41)은 광 투과율이 높은 투명성 점착재료로서, 감압성 접착제(PSA, pressure sensitive adhesive), 광접착 필름(OCA, optically clear adhesive), 광접착레진(OCR, optically clear resin) 등을 포함할 수 있다.
제2 센서(30)는 표시 패널(10)의 하부에 위치하며, 하부 보호층(60) 상에 입력되는 터치의 위치 및 세기를 감지할 수 있다. 또한, 제2 센서(30)는 표시 장치(1)가 벤딩되면, 벤딩된 방향 및 벤딩 각도를 감지할 수도 있다.
이를 위하여, 제2 센서(30)에는 터치에 의한 정전 용량 변화나, 표시 장치(1)에 가해진 힘에 의한 저항 변화를 감지하기 위한 전극들(미도시됨)이 포함될 수 있다. 특히, 제2 센서(30)는 제1 센서(20)와 동일한 구성으로 형성될 수 있다
제2 센서(30)와 표시 패널(10)은 제2 점착층(42)에 의해 서로 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는, 제1 센서(20) 상부에 위치하는 윈도우(50)를 더 포함할 수 있다.
윈도우(50)는 표시 장치(1)의 최외곽에 배치되어, 사용자의 터치를 입력 받고, 표시 장치(1)를 이루는 구성들을 보호하는 역할을 동시에 수행할 수 있다.
윈도우(50)는 표시 패널(10)에서 방출되는 영상이 투과될 수 있도록, 투명하며, 플렉서블(Flexible)한 필름(film)형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에는 도시되지 않았으나 필요에 따라 윈도우(50)의 하측에 편광판이 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 제2 센서(30)의 하부에 위치하는 하부 보호층(60)을 더 포함할 수 있다.
하부 보호층(60)은 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose)필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS)일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는, 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)할 수 있다.
이에 따라, 표시 장치(1)를 이루는 표시 패널(10), 제1 센서(20), 제2 센서(30), 점착층(41, 42), 윈도우(50) 및 하부 보호층(60) 등도 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(10)은 기판(110), 화소들(120) 및 봉지층(encapsulation layer; 130)을 포함할 수 있다.
기판(110) 상에는 다수의 화소들(120)이 위치할 수 있다. 또한, 봉지층(130)은 화소들(120) 및 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(110)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(110)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
화소들(120)은 표시 구동부(미도시)의 제어에 의하여 발광할 수 있으며, 봉지층(130)에 의하여 보호될 수 있다.
예를 들어, 봉지층(130)은 화소들(120)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 봉지층(130)은 유리, 유기물, 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 봉지층(130)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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서(20)는, 기판(210), 복수의 제1 전극(220), 복수의 제2 전극(230), 복수의 배선(227, 237) 및 복수의 패드(240)를 포함할 수 있다.
먼저, 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(210)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(210)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.
다음으로, 복수의 제1 전극(220) 및 복수의 제2 전극(230)은 기판(210) 상에 배치될 수 있다.
전극들(220, 230)은 마름모, 또는 다이아몬드 형상을 가질 수 있다.
제1 전극들(220)은 제1 연결부(225)를 통해 제1 방향(y축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 전극들(230)은 제2 연결부(235)를 통해 제2 방향(x축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극들(220)과 제2 전극들(230)은 서로 다른 층에 배치되거나 또는 서로 같은 층에 배치될 수도 있다.
제1 전극들(220) 사이사이의 영역은 제2 전극들(230)로 채워지며, 제1 전극들(220)과 제2 전극들(230)이 서로 같은 층에 배치되는 경우, 제1 전극들(220)과 제2 전극들(230)을 전기적으로 분리시키기 위하여 제1 연결부(225)와 제2 연결부(235)의 교차 지점에 소정의 절연 물질이 형성될 수 있다(브리지(bridge) 구조).
본 발명의 실시예에 따른 전극들(220, 230)은 정전용량 변화량을 이용하여 윈도우(50) 상에 입력되는 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 상호 정전용량(mutual-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230)의 배치에 의하여, 제1 전극들(220)과 제2 전극들(230) 간의 상호 정전용량이 형성되며, 윈도우(50) 상에 터치가 입력되는 경우 상기 터치와 연관된 전극들(220, 230)의 상호 정전용량이 변화하게 된다.
제1 전극들(220)과 제2 전극들(230)은 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, 전극들(220, 230)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
제1 전극들(220)과 제2 전극들(230)은 동일한 물질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
한편, 전극들(220, 230)의 형상은 도 3에 도시된 것에 제한되지 않으며, 다양하게 변화될 수 있다.
제1 배선들(227)은 제1 전극들(220)과 패드들(240)을 연결할 수 있다. 또한, 제2 배선들(237)은 제2 전극들(230)과 패드들(240)을 연결할 수 있다. 배선들(227, 237)은 전극들(220, 230)로부터 출력되는 신호를 패드들(240)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 패드들(240)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(미도시됨)와 연결될 수 있다.
제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 중 적어도 어느 하나는 센서 제어부로부터 구동 신호를 공급받고, 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 중 적어도 어느 하나는 감지 신호들을 센서 제어부로 출력할 수 있다.
이에 따라, 센서 제어부는 상기 감지 신호들을 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 3에 도시된 제1 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 4a에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 제1 전극(220)과 두 개의 제2 전극(230)이 형성된 영역을 도시하기로 한다.
본 발명에 따른 제1 전극(220)은 저항 요소(250)를 포함하며, 상기 저항 요소(250)는 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다.
저항 요소(250)에 소정의 세기를 갖는 힘이 인가되면, 저항 요소(250)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(250)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 세기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 저항 요소(250)를 포함하는 제1 전극(220)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(220, 230)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 제1 전극(220)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
저항 요소(250)를 포함하는 제1 전극들(220)이 스트레인 게이지로서 동작할 수 있도록, 저항 요소(250)는 압력에 의하여 물리적 성질(길이, 단면적, 저항 값 등)이 변하는 구성일 수 있으며, 선이나 박막 등과 같은 형태일 수 있다. 또한, 저항 요소(250)는 금속과 같은 도전성 물질을 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.
저항 요소(250)를 구성하는 물질은 상술한 것에 한정되는 것은 아니며, 인접한 전극과 상호 정전용량을 형성하고 압력에 의하여 물리적으로 변형되는 물질이라면 본 발명에 따른 저항 요소(250)를 구성할 수 있다.
저항 요소(250)는 표시 장치(1)에 입력되는 터치에 의하여 변형되는 것 외에, 표시 장치(1)가 벤딩될 때에도 변형될 수 있다.
구체적으로, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역에서 인장 응력(tensile stress)이나 수축 응력(compressive stress)에 의하여 저항 요소(250)가 변형될 수 있다.
즉, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 제1 전극들(220)로부터 저항 변화량이 반영된 감지 신호가 출력될 수 있다.
한편, 도 4a에서는 제1 전극들(220)이 저항 요소(250)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 전극들(230)이 저항 요소(250)를 포함할 수도 있으며, 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 모두 저항 요소(250)를 포함할 수도 있다. 또는, 제1 전극들(220) 중 일부만이 저항 요소(250)를 포함할 수도 있다.
또한, 도 3에서는 도시되지 않았으나, 저항 요소의 저항이 측정될 수 있도록, 제1 배선들(227)이 연결되지 않은 제1 전극들(220)의 일단과, 제2 배선들(237)이 연결되지 않은 제2 전극들(230)의 일단은 기준 전원(예를 들어, 접지 전압 전원)에 연결될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 3에 도시된 제1 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 4b에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 제1 전극(220)과 두 개의 제2 전극(230)이 형성된 영역을 도시하기로 한다.
도 4b를 참조하면, 제1 전극들(220)을 연결하는 제1 연결부(225)는 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소(225a)를 포함할 수 있다.
저항 요소(225a)에 소정의 세기를 갖는 힘이 인가되면, 저항 요소(225a)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(225a)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 세기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 저항 요소(225a)를 포함하는 제1 연결부(225)는 스트레인 게이지로서 동작하여, 제1 전극들(220)을 전기적으로 연결시키는 기능과 압력 센서로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
제1 연결부(225)에 포함되는 저항 요소(225a)는 도 4a에 도시된 저항 요소(250)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(220, 230)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 저항 요소(225a)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
또한, 저항 요소(225a)는 표시 장치(1)가 벤딩될 때에도 변형될 수 있다.
구체적으로, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역에서 인장 응력(tensile stress)이나 수축 응력(compressive stress)에 의하여 저항 요소(225a)가 변형될 수 있다.
즉, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 제1 연결부(225)로부터 저항 변화량이 반영된 감지 신호가 출력될 수 있다.
한편, 도 4b에서는 제1 연결부들(225)이 저항 요소(225a)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 연결부들(235)이 저항 요소(225a)를 포함할 수도 있으며, 제1 연결부들(225) 및 제2 연결부들(235) 모두 저항 요소(225a)를 포함할 수도 있다. 또는, 제1 연결부들(225) 중 일부만이 저항 요소(225a)를 포함할 수도 있다.
제2 센서(30)의 구성들은, 도 3 내지 도 4b와 관련한 제1 센서(20)의 실시예들과 동일한 형태로 형성되고, 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서 제2 센서(30)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 구동부 및 센서 제어부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(1)는 표시 구동부(70) 및 센서 제어부(75)를 더 포함할 수 있다.
표시 구동부(70)은 표시 패널(10)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(10)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
이를 위하여, 표시 구동부(70)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 표시 구동부(70)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 데이터를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(75)는 제1 센서(20)로부터 출력되는 감지 신호를 획득하고, 제2 센서(30)로부터 출력되는 감지 신호를 획득할 수 있다.
이를 위하여, 센서 제어부(75)는 제1 센서(20)와 제2 센서(30)에 연결될 수 있으며, 구체적으로는 제1 센서(20) 및 제2 센서(30)에 포함된 전극들에 연결될 수 있다.
센서 제어부(75)는 제1 센서(20)로부터 출력되는 감지 신호에 반영된 정전 용량의 변화량과 저항 변화량을 참조하여, 윈도우(50) 상에 인가되는 터치의 위치, 세기 등을 검출할 수 있다.
센서 제어부(75)는 제2 센서(30)로부터 출력되는 감지 신호에 반영된 정전 용량의 변화량과 저항 변화량을 참조하여, 하부 보호층(60) 상에 인가되는 터치의 위치, 세기 등을 검출할 수 있다.
센서 제어부(75)는 제1 센서(20)의 감지 신호로부터 터치의 위치 및 세기를 검출하는 동안에는, 제2 센서(30)의 감지 신호로부터 터치의 위치 및 세기를 검출하지 않을 수 있다.
또한, 센서 제어부(75)는, 제1 센서(20)의 감지 신호에 반영된 저항 변화량과 제2 센서(30)의 감지 신호에 반영된 저항 변화량을 함께 참조하여, 표시 장치(1)가 벤딩된 방향을 검출할 수도 있다.
센서 제어부(75)는 저항 변화량의 크기를 이용하여, 표시 장치(1)가 벤딩된 정도(예를 들어, 벤딩 각도)를 나타내는, 표시 장치의 변형율을 검출할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)는, 저항 변화량의 크기에 대응하는 벤딩 각도 값이 저장된 메모리(미도시됨)를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리는 센서 제어부(75)에 포함되도록 구성될 수도 있고, 센서 제어부(75)와 별개로 형성될 수도 있다.
표시 구동부(70)와 센서 제어부(75)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(70)와 센서 제어부(75)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 벤딩된 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다. 특히, 도 6a에서는 윈도우(50)가 바깥 쪽을 향하도록 벤딩된 상태를 도시하였으며, 도 6b에서는 하부 보호층(60)이 바깥 쪽을 향하도록 벤딩된 상태를 도시하였다.
표시 장치(1)가 벤딩되는 경우 벤딩 영역(BA)에서 각 구성들은 인장되거나 수축되어 변형될 수 있다.
표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역(BA)에서의 변형률이 최소인 중성면(NP; neutral plane)이 존재하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 표시 패널(10) 내에 상기 중성면(NP)이 존재할 수 있으며, 제1 센서(20)와 제2 센서(30)는 상기 중성면(NP)을 사이에 두도록 위치할 수 있다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 윈도우(50)가 바깥 쪽을 향하도록 벤딩되는 경우, 중성면(NP)의 바깥 쪽에 위치하는 구성들은 인장 응력을 받고, 중성면(NP)의 안 쪽에 위치하는 구성들은 수축 응력을 받을 수 있다.
즉, 벤딩 영역(BA)에서 제1 센서(20)는 인장 응력을 받으므로, 벤딩 영역(BA)에 위치하는 저항 요소가 늘어나게 된다. 이에 따라 저항 요소의 저항 값이 커질 수 있다.
이와 반대로, 벤딩 영역(BA)에서 제2 센서(30)는 수축 응력을 받으므로, 벤딩 영역(BA)에 위치하는 저항 요소가 수축하게 된다. 이에 따라 저항 요소의 저항 값이 작아질 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 윈도우(50)가 안쪽을 향하도록 벤딩되는 경우, 중성면(NP)의 바깥 쪽에 위치하는 구성들은 수축 응력을 받고, 중성면(NP)의 안 쪽에 위치하는 구성들은 인장 응력을 받을 수 있다.
즉, 벤딩 영역(BA)에서 제1 센서(20)는 수축 응력을 받으므로, 벤딩 영역(BA)에 위치하는 저항 요소가 수축하게 된다. 이에 따라 저항 요소의 저항 값이 작아질 수 있다.
이와 반대로, 벤딩 영역(BA)에서 제2 센서(30)는 인장 응력을 받으므로, 벤딩 영역(BA)에 위치하는 저항 요소가 늘어나게 된다. 이에 따라 저항 요소의 저항 값이 커질 수 있다.
따라서, 센서 제어부(75)는, 제1 센서(20)로부터 양의 값을 갖는 저항 변화량이 반영된 신호가 출력되고, 제2 센서(30)로부터 음의 값을 갖는 저항 변화량이 반영된 신호가 출력되면, 윈도우(50)가 바깥 쪽을 향하도록 벤딩된 것으로 판단할 수 있다.
또는, 센서 제어부(75)는, 제1 센서(20)로부터 음의 값을 갖는 저항 변화량이 반영된 신호가 출력되고, 제2 센서(30)로부터 양의 값을 갖는 저항 변화량이 반영된 신호가 출력되면, 윈도우(50)가 안 쪽을 향하도록 벤딩된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 센서 제어부(75)는 제1 센서(20)에서 출력되는 신호 및 제2 센서(30)에서 출력되는 신호 모두를 참조로 하여 표시 장치가 벤딩된 방향을 감지할 수 있다.
한편, 표시 장치(1)의 벤딩 각도에 따라, 벤딩 영역(BA)에서 구성들 각각에 가해지는 인장 응력(또는, 수축 응력)이 달라지게 된다. 이에 따라, 표시 장치(1)의 벤딩 각도에 따라, 제1 센서(20)의 출력 신호에 반영된 저항 변화량과 제2 센서(30)의 출력 신호에 반영된 저항 변화량이 달라지게 된다.
따라서, 센서 제어부(75)는 저항 변화량의 값을 이용하여 표시 장치(1)의 벤딩 각도를 검출할 수 있다.
표시 장치(1) 벤딩 시 수행되는 UI(User Interface) 또는 UX(User Experience)가 정확하게 표시되도록 하기 위해서는, 표시 장치(1)가 벤딩된 방향, 벤딩된 각도 등을 검출하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 터치의 위치 및 세기를 감지하는 제1 센서(또는 제2 센서)를 이용하여 표시 장치(1)가 벤딩된 방향, 벤딩된 각도 등을 검출하므로, 표시 장치(1)가 벤딩된 방향, 벤딩된 각도 등을 검출하기 위한 별도의 센서를 구비할 필요가 없다.
또한, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 인장 응력에 비하여 수축 응력에 따른 변화량이 매우 작을 수 있다. 따라서, 수축 응력에 따른 변화량만으로 표시 장치(1)가 벤딩된 방향, 벤딩된 각도 등을 검출하는 경우 오차 발생률이 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 센서(20)와 제2 센서(30)가 중성면(NP)을 사이에 두고 배치되므로, 표시 장치(1)가 어느 방향으로 벤딩되더라도 인장 응력을 감지하는 센서가 존재하게 된다. 따라서, 벤딩된 방향, 벤딩된 각도 검출에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 센서를 나타낸 평면도이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 제1 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 센서(20')는 기판(210), 복수의 전극(260), 복수의 배선(270) 및 복수의 패드(240)를 포함할 수 있다.
먼저 기판(210)은 도 3에 도시된 기판(210)으로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 기판(210)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
복수의 전극(260)은 기판(210) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극(260)이 배치된 형태는, x축 방향을 따라 복수의 전극(260)이 배열되고, x축 방향을 따라 배열된 전극 행이 y축 방향을 따라 복수 개 구비되는 매트릭스 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전극(260)은 정전용량 변화량을 이용하여 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 자기 정전용량(self-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
복수의 전극(260)은 도 3 내지 도 4b에 도시된 제1 전극들(220) 또는 제2 전극들(230)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 7a에서는 각각의 전극(260)이 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 전극들(260)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 기판(210) 상에 구비되는 전극들(260)의 개수 또한 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
복수의 배선(270)은 복수의 전극(260)과 복수의 패드(240) 사이에 연결될 수 있다. 구체적으로, 각각의 배선(270)은, 대응되는 전극(260)으로부터 y축 방향을 따라 연장되어 패드들(240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 배선(270)은 복수의 전극(260)으로부터 출력되는 신호를 복수의 패드(240)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 신호는 전극들의 정전 용량 변화량 및, 후술할 저항 요소의 변형율에 대응하는 신호를 포함할 수 있다.
한편, 도 7a에서는 복수의 전극(260)과 복수의 배선(270)이 동일한 층에 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 전극(260)과 복수의 배선(270)은 서로 다른 층에 형성될 수 있으며, 이 경우 콘택트 홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 패드들(240)은 도 3에 도시된 패드들(240)로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 패드들(240)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
표시 장치(1)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 전극들(260)의 자기 정전 용량이 변화하게 되므로, 센서 제어부(75)는 전극들(260)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전극(260)은 저항 요소(250)를 포함하며, 저항 요소(250)는 적어도 일부가 구부러진 형상일 수 있으며, 예를 들어 지그재그 형상을 포함할 수 있다.
또한, 저항 요소의 저항을 획득하기 위하여 배선은 제1 배선(271)과 제2 배선(272)을 포함할 수 있다.
상기 저항 요소(250)는 도 4a에 도시된 저항 요소(250)로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였다.
즉, 표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(260)의 자기 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 저항 요소(250)가 스트레인 게이지로서 동작함에 따라, 저항 요소(250)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
저항 요소(250)는 표시 장치(1)에 입력되는 터치에 의하여 변형되는 것 외에, 표시 장치(1)가 벤딩될 때에도 변형될 수 있다.
구체적으로, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역에서 인장 응력이나 수축 응력에 의하여 저항 요소(250)가 변형될 수 있다.
즉, 표시 장치(1)가 벤딩되는 경우, 전극들(260)로부터 저항 변화량이 반영된 감지 신호가 출력될 수 있다.
한편, 도 7b에서는 전극들(260) 각각이 저항 요소(250)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극들(260) 중 일부에만 저항 요소(250)가 포함될 수도 있다.
또한, 저항 요소(250)는 전극(260) 외에, 전극(260)에 연결된 배선(270)에 포함될 수도 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.
1: 표시 장치
10: 표시 패널
20: 제1 센서
30: 제2 센서
41, 42: 점착층
50: 윈도우
60: 하부 보호층
70: 표시 제어부
75: 센서 제어부

Claims (18)

  1. 표시 장치에 있어서,
    표시 패널;
    상기 표시 패널의 제1 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제1 센서; 및
    상기 표시 패널의 제2 면 상에 위치하고, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 변형율을 감지하기 위한 제2 센서를 포함하되,
    상기 표시 장치의 벤딩 영역에서, 상기 제1 센서에 인장 응력이 가해지고 상기 제2 센서에 수축 응력이 가해지는 경우 상기 벤딩된 방향은 제1 방향으로 결정되고,
    상기 제1 센서에 수축 응력이 가해지고 상기 제2 센서에 인장 응력이 가해지는 경우 상기 벤딩된 방향은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 결정되는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 표시 장치가 벤딩되는 경우, 벤딩 영역에서의 변형율이 최소화되는 중성면(neutral plane)을 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 상기 중성면을 사이에 두도록 위치하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서로부터 출력되는 감지 신호를 이용하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 상기 변형율을 검출하는 센서 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 정전 용량 감지 방식을 이용하여 터치를 감지하기 위한 복수의 전극을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 전극 중 적어도 어느 하나는, 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저항 요소의 저항은, 상기 터치의 압력에 대응하여 변경되거나, 상기 표시 장치가 벤딩되는 것에 대응하여 변경되는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량과, 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량을 참조로 하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향 및 상기 변형율을 검출하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 변화량이, 인장 응력에 의한 것인지, 수축 응력에 의한 것이지 판단하여, 상기 표시 장치가 벤딩된 방향을 검출하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 저항 변화량의 크기를 참조로 하여 상기 변형율을 검출하는 표시 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 센서 제어부는, 상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 정전 용량 변화량으로부터 상기 터치의 위치를 검출하고,
    상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서의 출력 신호에 반영된 상기 저항 요소의 저항 변화량으로부터, 상기 터치의 압력을 검출하는 표시 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는,
    제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및
    상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나는 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 어느 하나는 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 표시 패널 사이에 위치하는 제1 점착층; 및
    상기 표시 패널과 상기 제2 센서 사이에 위치하는 제2 점착층을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서의 상부에 위치하는 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서의 하부에 위치하는 하부 보호층을 더 포함하는 표시 장치.
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