KR102648676B1 - 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 장치는 제1 베이스층; 제1 베이스층 상에 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 센싱 전극; 복수의 제1 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 복수의 제1 센싱 전극과 서로 다른 행에 배치되는 복수의 제2 센싱 전극; 복수의 제2 센싱 전극 상에 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배치되되, 복수의 제2 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제3 센싱 전극; 및 복수의 제3 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 복수의 제1 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제4 센싱 전극을 포함하고, 터치 압력 감지 시 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 일정한 전압이 인가된다.

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, 정전 용량 방식 및 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 베이스층; 상기 제1 베이스층 상에 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 센싱 전극; 상기 복수의 제1 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 서로 다른 행에 배치되는 복수의 제2 센싱 전극; 상기 복수의 제2 센싱 전극 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배치되되, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제3 센싱 전극; 및 상기 복수의 제3 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제4 센싱 전극을 포함하고, 터치 압력 감지 시 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 일정한 전압이 인가된다.
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 센싱 전극; 상기 복수의 제1 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 서로 다른 행에 배치되는 복수의 제2 센싱 전극; 상기 복수의 제2 센싱 전극 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배치되되, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제3 센싱 전극 및 상기 복수의 제3 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제4 센싱 전극을 포함하고, 터치 압력 감지 시 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 일정한 전압이 인가된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 하나의 모듈을 통해 터치 위치 및 압력을 모두 감지할 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 패널 중 제1 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 입력 감지 패널 중 제2 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 제1 기판 및 제2 기판 중 터치 영역을 도시한 평면도이다.
도 5a는 도 4에 도시한 I1-I1'선을 따라 자른 단면도이다.
도 5b 내지 도 5d는 도 a에 도시한 센싱 전극 및 신호 라인의 배치 관계의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 터치 위치를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 압력 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 위치 및 압력 감지 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시한 입력 감지 패널의 구성 중 제1 기판의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 제1 기판을 포함하는 입력 감지 패널에서 저항 변화를 통한 터치 압력을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9에 도시한 제1 기판을 포함하는 입력 감지 패널에서 저항 변화를 통한 터치 압력을 감지하는 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1에 도시한 입력 감지 패널의 구성 중 제1 기판의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
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(200)과 부착되기 전이라면, 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 패널 중 제1 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시한 입력 감지 패널 중 제2 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 제1 기판 및 제2 기판 중 터치 영역을 도시한 평면도이다. 도 5a는 도 4에 도시한 I1-I1'선을 따라 자른 단면도이다. 한편, 도 4의 경우 편의상 제2 기판(220)에 배치되는 센싱 전극의 크기를 제1 기판(210)에 배치되는 센싱 전극의 크기보다 작게 도시한 것으로 실제 센싱 전극의 크기가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 입력 감지 패널(200)은 제1 기판(210) 및 제2 기판(220)을 포함할 수 있다.
이하, 제1 기판(210)에 대해 먼저 설명하기로 한다.
제1 기판(210)은 표시 패널(100) 상에 배치되되, 표시 패널(100)의 상부면과 제1 접착 부재(510, 도 1 참조)를 통해 결합될 수 있다. 제1 기판(210)은 제1 베이스층(211), 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6), 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6), 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6), 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6), 제1 터치 패드부(DP1) 및 제1 절연층(212)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 각각의 도면 부호는 배치되는 행을 기준으로 지칭된다.
제1 베이스층(211)은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6), 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6), 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)에 대해 베이스 면을 제공한다. 제1 베이스층(211)은 일 실시예로 합성 수지 필름, 유리 기판, 유/무기 복합 재료 기판 등일 수 있다. 베이스층(211)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 제1 베이스층(211)은 생략될 수도 있다.
제1 베이스층(211)은 제1 표시 영역(TP1) 및 제1 비표시 영역(NTP1)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 표시 영역(TP1)은 표시 패널(100, 도 1 참조)에서 화상이 표시되는 영역과 중첩되는 영역으로 정의된다. 또한, 제1 비표시 영역(NTP1)은 제1 표시 영역(TP1)의 외곽에 배치되되, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되지 않는 영역과 중첩되는 영역으로 정의된다. 제1 비표시 영역(NTP1)에 배치되는 복수의 라인들은 도면에서 ‘선(line)’ 형태로 도시하기로 한다.
복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)은 제1 베이스층(211) 상에 배치되되, 제1 표시 영역(TP1) 내에서 제1 방향(d1)을 따라 배치될 수 있다. 도 2를 기준으로 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 각각은 서로 이격되어, 서로 다른 행에 배치될 수 있다. 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 각각은 복수의 제1 센싱부(SE1) 및 복수의 제1 연결부(cp1)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 센싱부(SE1)는 상기 제1 방향(d1)과 교차되는 제2 방향(d2)을 따라 배치되되, 복수의 제1 연결부(cp1)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제1 연결부(cp1)는 복수의 제1 센싱부(SE1) 사이에 배치되어, 인접한 복수의 제1 센싱부(SE1)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결시킨다. 도 2를 기준으로 제1 방향(d1)은 열 방향으로, 제2 방향(d2)은 행 방향으로 예시한다.
복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)은 각각 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6)을 통해 제1 터치 패드부(DP1)와 연결될 수 있다. 제1 터치 패드부(DP1)는 제1 연성 기판을 통해 터치 구동 회로와 전기적으로 연결된다. 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)은 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6)과 연결되는 제1 터치 패드부(DP1)를 통해, 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 제1 베이스층(211) 상에 배치되되, 제1 표시 영역(TP1) 내에서 제1 방향(d1)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)과 동일 층에 배치되되, 서로 절연된다. 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 각각은 제1 방향(d1)을 따라 서로 엇갈려 배치될 수 있다. 이는, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)이 서로 다른 행에 배치되는 것으로도 표현될 수 있다.
복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 각각은 복수의 제2 센싱부(SE2) 및 복수의 제2 연결부(cp2)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제2 센싱부(SE2)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 센싱부(SE2) 사이에 배치되어, 인접한 복수의 제2 센싱부(SE2)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결시킨다.
복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 각각 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)을 통해 제1 터치 패드부(DP1)와 연결될 수 있다. 제1 터치 패드부(DP1)는 제1 연성 기판을 통해 터치 구동 회로와 전기적으로 연결된다. 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)과 연결되는 제1 터치 패드부(DP1)를 통해, 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
복수의 제1 센싱부(SE1) 및 복수의 제2 센싱부(SE2)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 센싱부(SE1) 및 복수의 제2 센싱부(SE2)는 다각형 형상을 갖거나, 또는 센싱부 및 연결부의 구분이 없는 형상(예컨대 바(bar) 형상)을 가질 수 있다.
복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)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(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)은 제1 비표시 영역(NTP1)에 배치될 수 있다. 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6)의 일단은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)의 일단 또는 타단과 연결될 수 있다. 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6)의 타단은 제1 터치 패드부(DP1)에 배치된 복수의 패드부와 연결될 수 있다. 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)의 일단은 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)의 일단 또는 타단과 연결될 수 있다. 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)의 타단은 제1 터치 패드부(DP1)에 배치된 복수의 패드부와 연결될 수 있다.
도면에 도시된 것과는 달리, 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)은 모두 제1 비표시 영역(NTP1) 내에서의 동일 측면에 배치될 수도 있다. 또한, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 중 적어도 하나는 일단 및 타단 모두가 복수의 신호 라인과 연결되어, 제1 터치 패드부(DP1)로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다. 이 경우, 제1 터치 패드부(DP1)를 통해 제공되는 구동 신호의 전압 강하에 의한 센싱 감도 저하를 방지할 수 있다.
복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)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 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)과 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. 다른 실시예로, 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)은 별도로 제조되어 결합되는 회로 기판 등에 의해 대체될 수도 있다.
제1 터치 패드부(DP1)는 별도의 제1 연성 기판을 통해 터치 구동 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)은 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 제1 터치 패드부(DP1)를 통해, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6) 및 제1 터치 패드부(DP1)를 통해, 상기 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
제1 절연층(212)은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6), 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6), 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(212)은 일 실시예로 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 제1 절연층(212)은 탄성력을 가지면서 고유전율을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 절연층(212)은 아크릴(acrylic), 폴리 우레탄(poly urethane), PDMS(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 제1 절연층(212)은 탄성력을 가지면서 유전율을 갖는 다른 물질로 형성될 수도 있다. 또한, 제1 절연층(212)은 접착성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 절연층(212)을 통해, 제1 기판(210) 및 제2 기판(220)이 서로 결합될 수 있다. 또 다른 실시예로, 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이에 별도의 접착층이 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 기판(220)에 대해 설명하기로 한다.
제2 기판(220)은 제2 베이스층(221), 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5), 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5), 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5), 제2 터치 패드부(DP2) 및 제2 절연층(222)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5) 각각의 도면 부호는 배치되는 열을 기준으로 지칭된다.
제2 베이스층(221)은 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5), 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5), 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)에 대해 베이스 면을 제공한다. 제2 베이스층(221)은 일 실시예로 제1 베이스층(211)과 동일 물질로 형성될 수 있다. 제2 베이스층(221)은 제1 절연층(212) 상에 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 절연층(212)이 접착 성분을 갖는 경우라면, 제2 베이스층(221)은 제1 절연층(212)과 직접 결합될 수 있다. 다른 실시예로, 제2 베이스층(221) 및 제1 절연층(212) 사이에 배치되는 별도의 접착층이 존재하는 경우, 제2 베이스층(221)은 별도의 접착층 상에 배치될 수 있다.
제2 베이스층(221)은 제2 표시 영역(TP2) 및 제2 비표시 영역(NTP2)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제2 표시 영역(TP2)은 전술한 제1 표시 영역(TP1)과 중첩되며, 표시 패널(100) 중 화상이 표시되는 표시 영역과도 중첩된다. 제2 비표시 영역(NTP1)은 제2 표시 영역(TP2)의 외곽에 배치되되, 표시 패널(100)에서 영상이 표시되지 않는 영역과 중첩되는 영역으로 정의된다. 제2 표시 영역(TP2)의 면적은 제1 표시 영역(TP1)의 면적과 동일하거나 상이할 수 있다.
복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 제2 베이스층(221) 상에 제2 방향(d2)을 따라 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 서로 다른 열에 배치될 수 있다. 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 각각은 복수의 제3 센싱부(SE3) 및 복수의 제3 연결부(cp3)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제3 센싱부(SE3)는 제1 방향(d1)을 따라 배치되되, 복수의 제3 연결부(cp3)를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제3 센싱부(SE3)는 복수의 제3 센싱부(SE3) 사이에 배치되어, 인접한 복수의 제3 센싱부(SE3)를 서로 전기적 및 물리적으로 연결시킨다.
복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 각각 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)을 통해 제2 터치 패드부(DP2)와 연결될 수 있다. 제2 터치 패드부(DP2)는 제2 방향(d2)을 따라 배치되는 복수의 패드부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 패드부는 각각 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)과 연결될 수 있다. 제2 터치 패드부(DP2)는 제2 연성 기판을 통해 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다. 즉, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5) 및 제2 터치 패드부(DP2)를 통해, 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 제2 베이스층(221) 상에 제1 방향(d1)을 따라 배치될 수 있다. 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)과 서로 절연된다. 또한, 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 각각 복수의 제4 센싱부(SE4)를 포함할 수 있다. 다만, 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 복수의 제4 센싱부(SE4)를 서로 연결시키는 연결부를 포함하지 않는다. 즉, 복수의 제4 센싱부(SE4)는 서로 연결되지 않는 섬 형상을 갖는다. 이에 따라, 복수의 제4 센싱부(SE4) 중 적어도 하나는 플로팅(floating) 상태일 수 있으며, 몇몇 실시예에서 복수의 제4 센싱부(SE4) 모두가 플로팅(floating) 상태일 수도 있다.
복수의 제3 센싱부(SE3) 및 복수의 제4 센싱부(SE4)는 일 실시예로 마름모 형상일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 복수의 제1 내지 제4 센싱부(SE1 내지 SE4)의 형상이 서로 상이할 수도 있으며, 크기도 서로 상이할 수도 있다.
복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)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 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)은 제2 비표시 영역(NTP2)에 배치될 수 있다. 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)의 일단은 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)의 일단 또는 타단과 연결될 수 있다. 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)의 타단은 제2 터치 패드부(DP2)에 배치된 복수의 패드부와 연결될 수 있다. 도면에 도시된 것과는 달리, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)의 일단 및 타단 모두가 복수의 신호 라인과 연결되어, 구동 신호를 제공받을 수도 있다.
복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)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 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)과 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. 다른 실시예로, 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)은 별도로 제조되어 결합되는 회로 기판 등에 의해 대체될 수도 있다.
제2 터치 패드부(DP2)는 별도의 제2 연성 기판을 통해 터치 구동 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6) 및 제1 터치 패드부(DP1)를 통해, 상기 터치 구동 회로로부터 구동 신호를 제공받을 수 있다.
제2 절연층(222)은 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5), 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5) 및 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(222)은 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 제2 절연층(222)은 일 실시예로, 무기물, 유기물 또는 복합 재료로 형성될 수 있다. 제2 절연층(222) 상에는 제2 접착 부재(520)가 배치될 수 있다. 다른 실시예로 제2 절연층(222)은 제1 절연층(212)과 동일 물질로 형성될 수도 있다. 특히, 제2 절연층(222)이 접착 물질을 포함하는 경우라면, 상기 제2 접착 부재(520)는 생략될 수도 있다.
다음으로, 센싱 전극 간의 중첩 관계에 대해 설명하기로 한다. 본 명세서에서 중첩이라고 표현하면 두 구성이 수직 방향으로 서로 중첩(overlap)되는 것을 의미한다.
복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)과 중첩될 수 있다. 또한, 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)과 중첩될 수 있다.
도 5a를 참조하여, 예를 들어 설명하기로 한다. 제1a 센싱부(SE1a) 및 제1b 센싱부(SE1b)는 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 중 서로 인접한 두 개의 센싱부를 예시한다. 제2a 센싱부(SE2a) 및 제2b 센싱부(SE2b)는 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 중 서로 인접한 두 개의 센싱부를 예시한다. 또한, 제3a 센싱부(SE3a) 및 제3b 센싱부(SE3b)는 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 중 서로 인접한 두 개의 센싱부를 예시하며, 제4a 센싱부(SE4a) 및 제4b 센싱부(SE4b)는 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5) 중 서로 인접한 두 개의 센싱부를 예시한다.
제1a 센싱부(SE1a) 및 제1b 센싱부(SE1b)는 각각 제4a 센싱부(SE4a) 및 제4b 센싱부(SE4b)와 중첩된다. 또한, 제2a 센싱부(SE2a) 및 제2b 센싱부(SE2b)는 각각 제3a 센싱부(SE3a) 및 제3b 센싱부(SE3b)와 중첩된다.
각 센싱부의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예로, 제3a 센싱부(SE3a), 제3b 센싱부(SE3b), 제4a 센싱부(SE4a) 및 제4b 센싱부(SE4b)의 크기는 제1a 센싱부(SE1a), 제1b 센싱부(SE1b), 제2a 센싱부(SE2a) 및 제2b 센싱부(SE2b)의 크기보다 클 수 있다. 즉, 상대적으로 상부에 위치하는 센싱부의 크기를 크게 형성하여 소정의 공차를 확보할 수 있다. 이를 통해, 제1 기판(210) 및 제2 기판(220)의 합착 시, 발생될 수 있는 미스-얼라인(mis-align)을 최소화할 수 있다.
한편, 각 센싱 전극 및 각 신호 라인의 배치 관계는 도 5a에 도시된 것으로 제한되는 것은 아니다. 도 5b 내지 도 5d를 참조하여 각 센싱 전극 및 각 신호 라인의 배치 관계의 다른 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 5b 내지 도 5d는 도 a에 도시한 센싱 전극 및 신호 라인의 배치 관계의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 다만, 도 5a에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5b에 도시한 입력 감지 패널(200_2)은 도 5a에 도시한 입력 감지 패널(200)과 비교할 때, 제2 베이스층(221)을 포함하지 않는다. 이에 따라, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5), 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5) 및 복수의 제3 신호 라인(IL3-1 내지 IL3-5)은 제1 절연층(212) 상에 직접 형성될 수 있다.
도 5c에 도시한 입력 감지층(200_3)은 도 5a에 도시한 입력 감지 패널(200)과 비교할 때, 제1 베이스층(211)을 포함하지 않는다. 이에 따라, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6), 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6), 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)은 표시 패널(100, 도 1 참조)의 상부면에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 도 1에서 설명한 제1 접착 부재(510)는 생략될 수 있다.
도 5d에 도시한 입력 감지층(200_4)은 도 5b에 도시한 입력 감지 패널(200)과 비교할 때, 제1 베이스층(211)을 포함하지 않는다. 이에 따라, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6), 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6), 복수의 제1 신호 라인(IL1-1 내지 IL1-6) 및 복수의 제2 신호 라인(IL2-1 내지 IL2-6)은 표시 패널(100, 도 1 참조)의 상부면에 직접 형성될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 위치 및 터치 압력 감지 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저 도 6을 참조하여, 터치 위치 감지 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 터치 위치를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 6에서는 도 2에 도시한 I1-I1'선을 따라 자른 단면을 기준으로 한다.
복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)은 사용자 손가락(fg)의 터치 위치 감지 시, 감지 전극(Rx)으로 동작할 수 있다. 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 터치 위치 감지 시, 구동 전극(Tx)으로 동작할 수 있다. 도 6을 기준으로, 터치 위치 감지 시, 제1a 센싱부(SE1a) 및 제1b 센싱부(SE1b)는 감지 전극으로 동작하며, 제3a 센싱부(SE3a) 및 제3b 센싱부(SE3b)는 구동 전극으로 동작할 수 있다.
또한, 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 터치 위치 감지 시, 플로팅 전극으로 동작할 수 있다. 다만, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 터치 위치 감지에는 활용되지 않는다. 즉, 터치 위치 감지 시, 제4a 센싱부(SE4a) 및 제4b 센싱부(SE4b)를 포함하는 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 플로팅 전극으로 동작하는 반면, 제2a 센싱부(SE2a) 및 제2b 센싱부(SE2b)를 포함하는 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 터치 위치 감지에 활용되지 않는다. 제2a 센싱부(SE2a) 및 제2b 센싱부(SE2b)를 포함하는 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 터치 위치 감지에 활용되지 않는, 더미 전극으로 동작된다. 즉, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 터치 위치 감지 시, 구동 신호가 제공되지 않는 플로팅 상태일 수 있다.
예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 감지 전극으로 동작하는 제1a 센싱부(SE1a) 및 플로팅 전극으로 동작하는 제4a 센싱부(SE4a) 사이에서 제1 커패시터(C1)가 형성될 수 있다. 또한, 제1a 센싱부(SE1a) 및 제3a 센싱부(SE3a) 사이에서는 제2 커패시터(C2)가 형성될 수 있다. 나아가, 제1a 센싱부(SE1a) 및 제3b 센싱부(SE3b) 사이에서 제3 커패시터(C3)가 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 커패시터(C1 내지 C3)의 정전 용량은 전도성 물체에 의한 터치, 예를 들어 사용자의 손가락(fg)에 의한 터치에 따라 변화될 수 있다. 보다 상세하게는, 사용자 손가락(fg)에 의한 터치에 의해, 제3a 센싱부(SE3a) 및 제4a 센싱부(SE4a)와, 제1a 센싱부(SE1a) 사이의 거리가 변화될 수 있다. 상기 거리 변화에 의해, 제1 내지 제3 커패시터(C1 내지 C3)의 정전 용량이 변화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 정전 용량의 변화량을 측정함으로써, 사용자 손가락(fg)의 터치 위치를 감지할 수 있다.
한편, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)은 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)과 중첩되며, 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6)과 중첩된다. 이를 통해, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 터치 위치 감지 시, 각각 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)의 패턴 형상이 시인되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 7을 참조하여, 터치 압력을 감지하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 압력 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 사용자의 터치 압력(F)을 정전 용량 변화량을 통해 측정할 수 있다. 보다 상세하게 설명하기로 한다.
복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 및 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)은 사용자의 터치 압력(F) 검출 시, 압력 전극으로 동작할 수 있다. 보다 상세하게는, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)에는 터치 압력 검출을 위한 구동 신호가 인가될 수 있으며, 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)에는 일정한 전압, 예시적으로 그라운드(GND) 전압이 인가될 수 있다.
이에 따라, 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 및 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5) 사이에는 제4 커패시터(C4)가 형성될 수 있다. 제4 커패시터(C4)의 정전 용량은 사용자의 터치 압력(F)이 가해지는 경우 변화될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기 제4 커패시터(C4)의 정전 용량 변화량을 측정함으로써, 사용자 터치 압력(F)을 검출할 수 있다.
한편, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 사용자의 터치 압력(F) 검출에는 활용되지 않는다. 즉, 복수의 제1 센싱 전극(IE1-1 내지 IE1-6) 및 복수의 제4 센싱 전극(IE4-1 내지 IE4-5)은 터치 압력 감지에 활용되지 않는, 더미 전극으로 동작된다.
다음으로, 도 8을 참조하여 터치 위치 및 압력 감지 타이밍에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 위치 및 압력 감지 타이밍을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호를 Tx1 내지 Txn(n은 2 이상의 자연수)으로 지칭하고, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호를 Fx1 내지 Fxm(m은 2 이상의 자연수)으로 지칭하기로 한다.
도 8을 참조하면, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)는 터치 위치 감지 시 구동 전극(Tx)으로 동작하는 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)에 제공될 수 있다. 한편, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)는 터치 압력 감지 시 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)에 제공될 수 있다. 전술한 바와 같이, 터치 압력 감지 시 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)에는 그라운드 전압이 제공될 수 있다.
즉, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)는 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)와 시간적으로 이격될 수 있다. 일 실시예로, 먼저 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)가 제공된 이후, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)가 제공될 수 있다. 즉, 각 구동 신호를 서로 이격시킴으로써, 상호 간의 노이즈(noise)를 최소화시켜 센싱 감도 저하를 방지할 수 있다. 한편, 터치 압력 감지에 비해 터치 위치 감지가 상대적으로 정확한 센싱이 요구되므로, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)의 구동 주파수는 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)의 구동 주파수보다 낮을 수 있다. 이를 통해, 상기 구동 신호를 제공하는 터치 구동 회로의 부하(load)를 줄일 수 있다.
터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn) 및 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)는 일 실시예로 서로 다른 터치 패드부로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)는 제2 터치 패드부(DP2)를 통해 복수의 제3 센싱 전극(IE3-1 내지 IE3-5)에 제공될 수 있으며, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)는 제1 터치 패드부(DP1)를 통해 복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6)에 제공될 수 있다.
도면에 도시된 것과는 달리, 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)가 제공된 이후에, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn)가 제공될 수도 있다. 다른 실시예로, 터치 위치 감지를 위한 구동 신호(Tx1 내지 Txn) 및 터치 압력 감지를 위한 구동 신호(Fx1 내지 Fxm)가 적어도 일부 중첩될 수도 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 입력 감지 패널(200)을 통해, 사용자의 터치 위치 및 터치 압력을 모두 감지할 수 있다. 이에 따라, 터치 압력 검출을 위한 별도의 센서 모듈을 포함하지 않을 수 있다. 이를 통해, 입력 감지 패널(200) 및 상기 입력 감지 패널(200)을 포함하는 표시 장치 전체의 두께를 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하기로 한다. 다만, 도 1 내지 도 8에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 도 1에 도시한 입력 감지 패널의 구성 중 제1 기판의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
복수의 제2 센싱 전극(IE2-1 내지 IE2-6) 중 적어도 두 개의 센싱 전극은 연결 전극을 통해 서로 연결될 수 있다. 연결 전극을 통해 서로 연결된 두 개의 센싱 전극은 하나의 스트레인 게이지를 형성할 수 있다.
예를 들어 설명하기로 한다. 서로 다른 행에 배치되는 제2 센싱 전극(IE2-1) 및 제2 센싱 전극(IE2-2)는 제1 연결 전극(CE1)을 통해 서로 직접 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극(IE2-1) 및 제2 센싱 전극(IE2-2)은 제1 연결 전극(CE1)을 통해 직접 연결되어, 제1 스트레인 게이지(strain gauge)를 형성할 수 있다.
또한, 제2 센싱 전극(IE2-3) 및 제2 센싱 전극(IE2-4)는 제2 연결 전극(CE2)을 통해 서로 직접 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극(IE2-3) 및 제2 센싱 전극(IE2-4)은 제2 연결 전극(CE2)을 통해 직접 연결되어, 제2 스트레인 게이지를 형성할 수 있다. 제2 센싱 전극(IE2-5) 및 제2 센싱 전극(IE2-6)은 제3 연결 전극(CE3)을 통해 서로 직접 연결될 수 있다. 제2 센싱 전극(IE2-5) 및 제2 센싱 전극(IE2-6)은 제3 연결 전극(CE3)을 통해 직접 연결되어, 제3 스트레인 게이지를 형성할 수 있다. 상기 스트레인 게이지는 후술하는 휘트스톤 브릿지 회로부(wheat stone bridge)와 연결될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 연결 전극의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 도 9에서는 제1 연결 전극(CE1) 및 제2 연결 전극(CE2)과, 제3 연결 전극(CE3)이 서로 다른 측면에 배치되는 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 것과 달리, 서로 이웃하지 않는 제2 센싱 전극끼리 직접 연결되어 스트레인 게이지를 형성할 수도 있다. 본 명세서에서는 서로 이웃한 제2 센싱 전극이 서로 직접 연결되어 스트레인 게이지를 구성하는 것으로 설명하기로 한다.
또한, 도 9에서는 3개의 스트레인 게이지를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 터치 압력 감지가 필요한 영역에 복수의 스트레인 게이지를 배치할 수 있으며, 이를 통해 터치 압력을 감지할 수 있다. 도 10을 참조하여 예를 들어 설명하기로 한다.
도 10은 도 9에 도시한 제1 기판을 포함하는 입력 감지 패널에서 저항 변화를 통한 터치 압력을 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
입력 감지 패널(200_5)은 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4)를 포함할 수 있다. 도 10을 기준으로, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)는 제1 베이스층(211)의 상측에 배치될 수 있으며, 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)는 제1 베이스층(211)의 하측에 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4) 각각은 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)를 구성하는 하나의 저항에 해당된다.
보다 상세하게는, 제1 스트레인 게이지(ST1)는 제4 저항(R4)으로, 제2 스트레인 게이지(ST2)는 제2 저항(R2)으로, 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 일정한 전압일 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 일정한 전압은 기준 전압, 예컨대 그라운드 전압일 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)과 연결될 수 있다. 제3 저항(R3)은 일단이 제1 단자(N1)와 연결되며 타단이 제2 전원(P2)과 연결될 수 있다. 또한, 제4 저항(R4)은 일단이 제2 전원(P2)과 연결되며 타단이 제2 단자(N2)와 연결될 수 있다.
여기서, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2)의 전위 차가 0V가 되도록 각 저항 소자와 제1 전원(P1) 및 제2 전원(P2)에 인가되는 전압 레벨을 조절할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2) 사이에는 전류가 흐르지 않는다.
이후, 사용자가 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4)가 배치된 영역 중 적어도 일부에 터치 압력을 가하는 경우, 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4)에 대응되는 저항(R1 내지 R4) 중 적어도 일부에 변화가 생긴다. 보다 상세하게는, 제1 내지 제4 스트레인 게이지(ST1 내지 ST4) 중 터치 압력이 가해진 스트레인 게이지는 상기 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 제1 비표시 영역(NTP1)에서, 각 저항을 이루는 라인들의 배치 위치를 조절함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 제1 휘트스톤 브릿지 회로부(WS1)는 제1 터치 패드부(DP1)와 전기적으로 연결되는 연성 기판에 형성될 수도 있다.
한편, 도 10에 도시된 것과는 달리, 입력 감지 패널(200_5)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. 도 11을 참조하여, 다른 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 도 9에 도시한 제1 기판을 포함하는 입력 감지 패널에서 저항 변화를 통한 터치 압력을 감지하는 방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4) 각각은 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)를 구성하는 하나의 저항에 해당된다
보다 상세하게는, 제3 스트레인 게이지(ST3)는 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)의 제1 저항(R1)으로, 제4 스트레인 게이지(ST4)는 제2 휘트스톤 브릿지 회로부(WS2)의 제3 저항(R3)을 구성할 수 있다. 또한, 제4 저항(R4)은 고정된 저항 값을 가질 수 있으며, 제2 저항(R2)은 가변 저항으로 형성할 수 있다. 여기서, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2)의 전위 차가 0V가 되도록 제2 저항(R2)의 저항 값과, 제1 전원(P1) 및 제2 전원(P2)에 인가되는 전압 레벨을 조절할 수 있다. 이에 따라, 제1 단자(N1) 및 제2 단자(N2) 사이에는 전류가 흐르지 않는다.
이후, 사용자가 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)가 배치된 영역 중 적어도 일부에 터치 압력을 가하는 경우, 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)에 대응되는 저항(R1, R3) 중 적어도 일부에 변화가 생긴다. 보다 상세하게는, 제3 및 제4 스트레인 게이지(ST3, ST4)는 상기 외부의 터치 압력에 의해 길이가 늘어날 수 있으며, 이에 따라 대응되는 저항 값이 변화될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 스트레인 게이지(ST1, ST2)를 별도의 휘트스톤 브릿지 회로부와 연결할 수 있다. 이에 따라, 하나의 입력 감지 패널(200_6)에 멀티 채널로 압력 센서를 형성할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시한 입력 감지 패널의 구성 중 제1 기판의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 12에 도시한 입력 감지 패널(200_7)은 도 9 및 도 10에 도시한 입력 감지 패널(200_5)과 비교할 때, 제2 센싱 전극(IE2-1) 및 제2 센싱 전극(IE2-2)을 서로 연결시키는 제1 연결 전극(CE1)을 포함하지 않는 점에서 차이가 있다.
이에 따라, 입력 감지 패널(200_7)은 제2 센싱 전극(IE2-1) 및 제2 센싱 전극(IE2-2)이 배치된 영역에서는 터치 압력을 정전 용량 감지를 통해 측정할 수 있다. 이에 반해, 제3 연결 전극(CE3)을 통해 서로 연결된 제2 센싱 전극(IE2-5) 및 제2 센싱 전극(IE2-6)이 배치된 영역과, 제2 연결 전극(CE2)을 통해 서로 연결된 제2 센싱 전극(IE2-3) 및 제2 센싱 전극(IE2-4)이 배치된 영역에서는 터치 압력을 저항 변화를 통해 측정할 수 있다.
즉, 입력 감지 패널(200_7)은 정전 용량 및 저항 변화를 모두를 이용하여, 터치 압력을 측정할 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: 제1 기판;
220: 제2 기판;
300: 반사 방지 패널;
400: 윈도우 패널;
IE1-1 내지 IE1-6: 복수의 제1 센싱 전극
IE2-1 내지 IE2-6: 복수의 제2 센싱 전극
IE3-1 내지 IE3-5: 복수의 제3 센싱 전극
IE4-1 내지 IE4-5: 복수의 제4 센싱 전극

Claims (20)

  1. 제1 베이스층;
    상기 제1 베이스층 상에 제1 방향을 따라 배치되는 복수의 제1 센싱 전극;
    상기 복수의 제1 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 서로 다른 행에 배치되는 복수의 제2 센싱 전극;
    상기 복수의 제2 센싱 전극 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배치되되, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제3 센싱 전극; 및
    상기 복수의 제3 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제4 센싱 전극을 포함하고,
    터치 압력 감지 시 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 일정한 전압이 인가되고,
    터치 위치 감지 시 상기 복수의 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 플로팅 상태인 입력 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 위치 감지 시, 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 터치 위치 감지를 위한 구동 신호가 인가되는 입력 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 압력 감지 시, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 상기 복수의 제3 센싱 전극 사이의 정전 용량 변화를 감지하는 터치 구동 회로를 더 포함하는 입력 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는 상기 터치 위치 감지 시, 상기 복수의 제3 센싱 전극 및 상기 복수의 제4 센싱 전극 중 적어도 하나와 상기 복수의 제1 센싱 전극 사이에 형성되는 정전 용량 변화를 감지하는 입력 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제4 센싱 전극 중 적어도 하나는 플로팅 전극인 입력 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센싱 전극 중 적어도 두 개의 센싱 전극은 서로 직접 연결되는 입력 감지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센싱 전극 중 서로 연결된 적어도 두 개의 센싱 전극은 스트레인 게이지(strain gauge)를 구성하고,
    상기 스트레인 게이지와 전기적으로 연결되는 휘트스톤 브릿지 회로부를 더 포함하는 입력 감지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센싱 전극 및 상기 복수의 제2 센싱 전극은 상기 제1 방향을 따라 서로 교대로 배치되는 입력 감지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제3 센싱 전극 및 상기 복수의 제4 센싱 전극이 배치되는 제2 베이스층; 및
    상기 제1 베이스층 및 상기 제2 베이스층 사이에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극 및 상기 복수의 제2 센싱 전극을 덮는 절연층을 더 포함하는 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 센싱 전극;
    상기 복수의 제1 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 서로 다른 행에 배치되는 복수의 제2 센싱 전극;
    상기 복수의 제2 센싱 전극 상에 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 배치되되, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제3 센싱 전극 및
    상기 복수의 제3 센싱 전극과 동일 층에 배치되되, 상기 복수의 제1 센싱 전극과 중첩되는 복수의 제4 센싱 전극을 포함하고,
    터치 압력 감지 시, 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 일정한 전압이 인가되고,
    터치 위치 감지 시 상기 복수의 제2 센싱 전극 중 적어도 하나는 플로팅 상태인 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 터치 위치 감지시, 상기 복수의 제3 센싱 전극에는 터치 위치 감지를 위한 구동 신호가 제공되는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 위치 감지 시, 상기 복수의 제3 센싱 전극 및 상기 복수의 제4 센싱 전극 중 적어도 하나와 상기 복수의 제1 센싱 전극 사이에 형성되는 정전 용량 변화를 감지하는 터치 구동 회로를 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터치 압력 감지 시, 상기 복수의 제2 센싱 전극과 상기 복수의 제3 센싱 전극 사이의 정전 용량 변화를 감지하는 터치 구동 회로를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제4 센싱 전극 중 적어도 하나는 플로팅 전극인 표시 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 터치 압력 감지 시, 상기 복수의 제1 센싱 전극 중 적어도 하나는 플로팅 상태인 표시 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센싱 전극 중 적어도 두 개의 센싱 전극은 서로 직접 연결되는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 제2 센싱 전극 중 서로 연결된 적어도 두 개의 센싱 전극은 스트레인 게이지(strain gauge)를 구성하고,
    상기 입력 감지 패널은 스트레인 게이지와 전기적으로 연결되는 휘트스톤 브릿지 회로부를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제1 센싱 전극 및 상기 복수의 제2 센싱 전극은 상기 표시 패널의 상부면 상에 직접 형성되는 표시 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제3 센싱 전극의 면적은 상기 복수의 제1 센싱 전극의 면적보다 큰 표시 장치.
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