KR102659612B1 - 압력 센서 및 이를 포함한 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명 실시 예의 압력 센서는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되어, 구동 연결 전극에 접속된 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 구동 전극보다 길이가 짧은 제 2 구동 전극; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되며, 감지 연결 전극에 접속된 제 1 감지 전극 및 상기 제 1 감지 전극보다 길이가 짧은 제 2 감지 전극; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치되어 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되는 제 1 압력 감지층; 및 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재한다.
Description
본 발명의 실시 예는 압력 센서 및 이를 포함한 표시 장치에 대한 것이다.
디스플레이에 대한 관심이 고조되면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 최근의 표시 장치는 터치 패널을 구비하여 마우스나 다른 입력 장치 없이 사용자의 손 또는 물체를 표시 패널에 접촉하면, 접촉 위치에서 선택된 지시 내용이 표시 장치의 입력 신호가 될 수 있다.
또한, 최근에는 터치 패널에서 더 나아가 압력 센서를 표시 장치에 장착하여 다양한 입력을 구현하려는 연구가 이루어지고 있다. 압력 센서에 의해 감지되는 저항 값은 사용자가 압력 센서를 누르는 힘에 따라 차이가 있다. 예를 들어, 사용자가 압력 센서를 누르는 힘이 적은 경우 압력 센서에 의해 감지되는 저항 값이 크고, 사용자가 압력 센서를 누르는 힘이 적은 경우 압력 센서에 의해 감지되는 저항 값이 상대적으로 작다. 따라서, 상기와 같은 저항 값에 따라 사용자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은 압력 센서의 각 압력 감지 셀의 저항 값의 편차가 감소된 압력 센서 및 이를 포함한 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예의 압력 센서는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되어, 구동 연결 전극에 접속된 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 구동 전극보다 길이가 짧은 제 2 구동 전극; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되며, 감지 연결 전극에 접속된 제 1 감지 전극 및 상기 제 1 감지 전극보다 길이가 짧은 제 2 감지 전극; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치되어 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되는 제 1 압력 감지층; 및 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제 2 구동 전극과 상기 제 2 감지 전극은 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층을 통해 서로 연결된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층은 서브 전극을 통해 서로 연결된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 서브 전극은 상기 제 1 구동 전극, 상기 제 1 감지 전극, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 동일층 상에 제공되는 동일 물질을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층은 상기 제 2 압력 감지층의 상부면과 적어도 일부가 접하는 제 3 압력 감지층을 통해 서로 연결된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제 2 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 도전층은 상기 제 2 압력감지층보다 저항이 낮다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 압력 감지층 및 상기 제 2 압력 감지층은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예의 압력 센서는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치된 제 1 구동 전극, 제 2 구동 전극, 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치된 제 1 압력 감지층; 제 1 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층; 및 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며, 상기 제 1 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재한다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 도전층은 상기 제 1 압력 감지층보다 상기 제 2 기판과 인접하도록 배치된다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 도전층은 상기 제 1 압력 감지층보다 저항이 낮다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 압력 감지층보다 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 인접하도록 상기 제 1 압력 감지층의 일면에 배치된 제 4 압력 감지층을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 4 압력 감지층은 상기 도전층보다 저항이 높다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 압력 감지층의 표면의 적어도 일부는 요철을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 압력 감지층은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함하며, 상기 요철은 상기 도전 입자가 상기 고분자 수지 표면에서 노출되어 형성되거나, 상기 고분자 수지의 표면이 상기 요철 형상이다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 제 1 압력 감지층은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함하는 적어도 한 층을 포함하며, 상기 요철은 상기 도전 물질이 상기 제 1 압력 감지층의 표면에 노출된 구조이거나, 상기 고분자 수지가 요철 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시 예의 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면에 배치되는 압력 센서를 포함하며, 상기 압력 센서는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되어, 구동 연결 전극에 접속된 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 구동 전극보다 길이가 짧은 제 2 구동 전극; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되며, 감지 연결 전극에 접속된 제 1 감지 전극 및 상기 제 1 감지 전극보다 길이가 짧은 제 2 감지 전극; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치되어 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되는 제 1 압력 감지층; 및 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서 상기 표시 패널은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 화소들을 포함하며, 상기 압력 센서의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나는 상기 표시 패널의 베이스 기판이다.
본 발명의 다른 실시 예의 표시 장치는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 일면에 배치되는 압력 센서를 포함하며, 상기 압력 센서는 제 1 기판과 제 2 기판; 상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치된 제 1 구동 전극, 제 2 구동 전극, 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극; 상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치된 제 1 압력 감지층; 제 1 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층; 및 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며, 상기 제 1 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재한다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서 상기 표시 패널은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 화소들을 포함하며, 상기 압력 센서의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나는 상기 표시 패널의 베이스 기판이다.
본 발명의 압력 센서 및 이를 포함한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 압력 센서의 각 압력 감지 셀의 초기 저항을 설정하여, 압력 감지 셀이 감지할 수 있는 저항 값의 범위를 크게 줄여, 압력 감지 셀의 제조 비용을 낮출 수 있다.
둘째, 각 압력 감지 셀 간의 저항 편차가 감소된 압력 센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 압력 센서의 평면도이다.
도 2a는 도 1의 A 영역의 실시 예의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 2c는 사용자가 손으로 압력 센서를 가압하는 경우를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응되는 단면도이다.
도 3은 도 2a의 압력 센서를 보여주는 회로도이다.
도 4a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 5a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ'의 단면도이다.
도 6a는 도 1의 A 영역의 또 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 Ⅳ-Ⅳ'의 단면도이다.
도 7은 사용자가 손으로 압력 센서를 가압할 때 전류 방향을 나타낸 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 6b의 제 1 압력 감지층의 확대 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 6b의 Ⅳ-Ⅳ'선에 대응되는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 압력 센서를 포함하는 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 11의 Ⅴ-Ⅴ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 본 발명 실시 예의 압력 센서를 포함하는 표시 장치의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 A 영역의 실시 예의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 2c는 사용자가 손으로 압력 센서를 가압하는 경우를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응되는 단면도이다.
도 3은 도 2a의 압력 센서를 보여주는 회로도이다.
도 4a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 5a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ'의 단면도이다.
도 6a는 도 1의 A 영역의 또 다른 실시 예를 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 Ⅳ-Ⅳ'의 단면도이다.
도 7은 사용자가 손으로 압력 센서를 가압할 때 전류 방향을 나타낸 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 6b의 제 1 압력 감지층의 확대 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 6b의 Ⅳ-Ⅳ'선에 대응되는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 압력 센서를 포함하는 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 11의 Ⅴ-Ⅴ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 본 발명 실시 예의 압력 센서를 포함하는 표시 장치의 다양한 실시예의 단면도이다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 압력 센서의 평면도이다. 도 2a는 도 1의 A 영역의 실시 예의 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다. 그리고, 도 2c는 사용자가 손으로 압력 센서를 가압하는 경우를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'에 대응되는 단면도이다.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 본 발명의 압력 센서(10)는 제 1 기판(SUB1), 제 2 기판(SUB2), 구동 라인(TL), 제 1 내지 제 p 감지 라인들(RL1~RLp, p는 2 이상의 정수), 구동 패드(TP), 제 1 내지 제 p 감지 패드들(RP1~RPp) 및 압력 감지 셀들(CE1~CEp)을 포함한다.
상기와 같은 압력 센서(10)는 압력 센서(10)의 높이 방향(Z축 방향)에서 제 2 기판(SUB2)으로 압력이 가해지면, 압력에 따라 압력 감지 셀들(CE1~CEp)의 저항 값이 변화하여 압력 센서(10)를 가압하는 압력을 감지할 수 있다.
제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)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, 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)은 이에 한정하지 않고, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)은 스페이서(미도시)를 통해 일정 간격 이격되며, 결합층(미도시)를 통해 결합될 수 있다. 결합층(미도시)은 감압 점착층이나 접착층으로 이루어질 수 있다. 결합층(미도시)은 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 주변부를 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 결합층(미도시)은 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 가장자리를 완전히 둘러싸 압력 센서(10)의 내부를 밀봉하는 역할을 할 수 있다. 아울러, 결합층(미도시)은 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서의 역할을 할 수 있다. 결합층(미도시)은 구동 라인(TL), 감지 라인들(RL1~RLp), 압력 감지 셀들(CE1~CEp), 구동 패드(TP), 및 감지 패드들(RP1~RPp)과 중첩되지 않을 수 있다.
결합층(미도시)은 제 1 기판(SUB1)의 일면 또는 제 2 기판(SUB2)의 일면에 먼저 부착된 후 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 합착 과정에서 다른 기판의 일면에 부착될 수 있다. 다른 예로, 제 1 기판(SUB1)의 일면과 제 2 기판(SUB2)의 일면에 각각 결합층(미도시)이 마련되고, 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2)의 합착 과정에서 제 1 기판(SUB1)의 결합층과 제 2 기판(SUB2)의 결합층(미도시)이 상호 부착될 수도 있다.
결합층(미도시)에 의해 마련된 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2) 사이의 공간에는 압력 감지 셀들(CE1~CEp)이 배치될 수 있다. 압력 감지 셀들(CE1~CEp) 각각은 독립적으로 해당 위치의 압력을 감지할 수 있다. 도 1에서는 압력 감지 셀들(CE1~CEp)이 X 방향을 따라 1 열로 나란하게 배열된 것을 도시하였으나, 압력 감지 셀들(CE1~CEp)의 배열은 이에 한정하지 않고 다양한 형태로 배열될 수 있다.
압력 감지 셀들(CE1~CEp) 각각은 적어도 하나의 구동 라인(TL)과 적어도 하나의 감지 라인(RL1~RLp)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이, 압력 감지 셀들(CE1~CEp)은 하나의 구동 라인(TL)에 공통적으로 연결되고, 감지 라인들(RL1~RLp)에는 일대일로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 압력 감지 셀(CE1)은 구동 라인(TL)과 제 1 감지 라인(RL1)에 접속되고, 제 2 압력 감지 셀(CE2)은 구동 라인(TL)과 제 2 감지 라인(RL2)에 접속될 수 있다. 또한, 제3 압력 감지 셀(CE3)은 구동 라인(TL)과 제3 감지 라인(RL3)에 접속되고, 제 p 압력 감지 셀(CEp)은 구동 라인(TL)과 제 p 감지 라인(RLp)에 접속될 수 있다.
구동 라인(TL)은 구동 패드(TP)에 접속되고, 제 1 내지 제 p 감지 라인들(RL1~RLp)은 제 1 내지 제 p 감지 패드들(RP1~RPp)에 일대일로 접속될 수 있다. 예를 들어, 제 1 감지 라인(RL1)은 제 1 감지 패드(RP1)에 접속되고, 제 2 감지 라인(RL2)은 제 2 감지 패드(RP2)에 접속되며, 제3 감지 라인(RL3)은 제3 감지 패드(RP3)에 접속되고, 제 p 감지 라인(RLp)은 제 p 감지 패드(RPp)에 접속될 수 있다.
도면에서는 구동 패드(TP)와 제 1 내지 제 p 감지 패드들(RP1~RPp)가 제 1 기판(SUB1)의 일 측에 배치된 것을 도시하였으나, 구동 패드(TP)와 제 1 내지 제 p 감지 패드들(RP1~RPp)의 배치 위치는 이에 한정하지 않는다. 상기와 같은 구동 패드(TP)와 제 1 내지 제 p 감지 패드들(RP1~RPp)는 이방성 도전 필름 등과 같은 연결 부재를 통해 압력 감지 회로 보드(FSCB)에 연결될 수 있다.
압력 감지 회로 보드(FSCB)는 압력 감지부(FD)를 포함할 수 있다. 압력 감지부(FD)는 구동 패드(TP)를 통해 구동 라인(TL)에 구동 전압을 인가하고, 감지 패드들(RP1~RPp)을 통해 감지 라인들(RL1~RLp)로부터 전류 값들 또는 전압 값들을 감지함으로써, 압력 감지 셀들(CE1~CEp)에 인가된 압력을 감지할 수 있다.
압력 감지부(FD)는 압력 감지 회로 보드(FSCB)에 장착되거나 압력 감지 회로 보드(FSCB)에 연결된 다른 회로 보드에 장착될 수 있다. 압력 감지부(FD)가 압력 감지 회로 보드(FSCB)에 연결된 다른 회로 보드에 장착되는 경우, 다른 기능을 하는 구동부와 통합될 수 있다.
압력 감지 셀들(CE1~CEp) 각각은 구동 연결 전극(TCE), 감지 연결 전극(RCE), 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 1 압력 감지층(PSL1), 제 2 구동 전극(TE2), 제 2 감지 전극(RE2) 및 제 2 압력 감지층(PSL2)을 포함할 수 있다.
구동 연결 전극(TCE)은 구동 라인(TL), 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 2 구동 전극(TE2)에 접속될 수 있다. 구체적으로, 구동 연결 전극(TCE)은 길이 방향(Y축 방향)으로 양 끝단에서 구동 라인(TL)에 연결될 수 있다. 그리고, 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 2 구동 전극(TE2)은 구동 연결 전극(TCE)의 폭 방향(X축 방향)으로 돌출된 구조일 수 있다.
감지 연결 전극(RCE)은 감지 라인들(RL1~RLp) 중 어느 하나와 제 1 감지 전극(RE1) 및 제 2 감지 전극(RE2)에 접속될 수 있다. 구체적으로, 감지 연결 전극(TCE)은 길이 방향(Y축 방향)으로 일 끝단에서 감지 라인들(RL1~RLp) 중 어느 하나에 연결될 수 있다. 그리고, 제 1 감지 전극(RE1) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 감지 연결 전극(RCE)의 폭 방향(X축 방향)으로 돌출된 구조일 수 있다.
제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 제 1 기판(SUB1) 상에 배치되며, 동일한 물질로 동일층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 도전 물질을 포함할 수 있다. 도전 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이 때, 금속은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등에서 선택될 수 있다. 또한, 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다. 투명 도전 물질은 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브 (Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등에서 선택될 수 있다.
제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1)은 서로 이격되어 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1)은 도시된 바와 같이, 서로 나란하게 배치되며 XY 평면에서 서로 교번하여 배치될 수 있다. 그리고, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 역시 서로 이격되어 인접하게 배치되며, XY 평면에서 서로 나란하게 배치될 수 있다.
제 1 압력 감지층(PSL1)은 제 1 기판(SUB1)과 마주보는 제 2 기판(SUB2)의 일면 상에 배치되며, 제 1 압력 감지층(PSL1)은 제 1 구동 전극(TE1)들과 제 1 감지 전극(RE1)들에 중첩되게 배치될 수 있다.
제 1 압력 감지층(PSL1), 제 2 압력 감지층(PSL2)은 압력이 따라 저항이 변화될 수 있다. 예를 들어, 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 2 압력 감지층(PSL2)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다. 이를 보다 자세히 설명하면, 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 2 압력 감지층(PSL2)은 고분자 수지(polymer) 및 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함할 수 있다. 도전 입자는 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다.
제 1 압력 감지층(PSL1)은 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)과 중첩되지 않을 수 있다. 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 제 2 압력 감지층(PSL2)과 접하여, 제 2 압력 감지층(PSL2)을 통해 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2)은 연결될 수 있다.
상기와 같은 압력 센서(10)에 어떠한 압력도 가해지지 않은 경우, 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 1 구동 전극(TE1)들 사이와 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 1 감지 전극(RE1)들 사이에는 갭이 존재한다. 그러나, 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)은 제 2 압력 감지층(PSL2)과 접하여, 제 2 압력 감지층(PSL2)을 통해 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2)은 연결되어 있다.
반면에, 압력 센서(10)의 높이 방향(Z축 방향)에서 압력이 제 2 기판(SUB2)으로 가해지는 경우, 도 2c와 같이, 제 1 압력 감지층(PSL1)이 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)에 접촉하게 된다. 그리고, 제 2 기판(SUB2)에 가해지는 압력에 따라 제 1 압력 감지층(PSL1)이 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)과 접촉되는 면적이 달라지고, 이에 따라 압력 감지 셀(CE1~CEp)의 저항 값이 달라져 압력 센서(10)는 사용자가 누르는 압력을 감지할 수 있다.
따라서, 각 압력 감지 셀(CE1~CEp)은 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1) 사이에 배치된 제 1 압력 감지층(PSL1)에 의해 생성되어 압력에 따라 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1)에 접하는 제 1 압력 감지층(PSL1)의 접촉 면적이 달라져 가변하는 가변 저항인 제 1 저항과, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 사이에 배치된 제 2 압력 감지층(PSL2)에 의해 생성되어 이미 고정된 고정 저항인 제 2 저항을 포함할 수 있다. 이 때, 제 2 저항은 압력 감지 셀(CE1~CEp)에 가해진 압력과 상관없는 압력 센서의 초기 저항이다.
따라서, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2)은 초기 저항인 제 2 저항을 형성하기 위한 것으로, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2)의 개수는 많을 필요가 없으며, 도면에서는 각각 1개인 것을 도시하였다. 반면에, 제 1 구동 전극(TE1)과 제 2 감지 전극(RE2)은 제 1 압력 감지층(PSL1)과 접촉되는 면적에 따라 압력을 감지하기 위한 것이므로, 복수 개로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 도 2a의 압력 센서를 보여주는 회로도이다.
도 3과 같이, 제 1 압력 감지 셀(CE1)은 구동 라인(TL)과 제 1 감지 라인(RL1) 사이에 병렬로 접속된 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)을 포함하는 것으로 표현될 수 있다. 이 경우, 제 1 압력 감지 셀(CE1)의 저항(R)은 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.
그런데, 압력 감지 셀(CE1~CEp)에 어떠한 압력도 가해지지 않은 경우의 초기 저항인 제 2 저항(R2)이 너무 낮으면, 외부에서 압력이 가해져도 압력 감지 셀(CE1~CEp)의 저항(R)의 변화가 거의 발생하지 않는다. 또한, 제 2 저항(R2)이 너무 높은 경우, 압력 감지 셀(CE1~CEp)의 저항 값의 산포가 너무 커, 압력 감지부(FD)가 감지하기 위한 압력 감지 셀(CE1~CEp)의 저항 값의 범위가 넓어 제조 비용이 증가한다.
따라서, 본 발명 실시 예는 제 2 저항(R2)을 적정 수준으로 유지하고자 한다. 예를 들어, 압력 센서를 휴대폰에 적용하는 경우, 압력 센서를 동작시키는 힘, 즉, 사용자가 압력 센서를 가압하는 힘이 약 200gf 내지 300gf일 수 있는데, 이 경우 제 2 저항(R2)의 적정 값은 5kΩ 내지 100kΩ 정도인 것이 바람직하다.
이를 위해, 도 2a와 같이, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 사이의 거리를 증가시키기 위해 제 2 구동 전극(TE2)의 길이(TE2_L)를 제 1 구동 전극(TE1)의 길이(TE1_L)보다 짧게 형성한다. 또한, 제 2 감지 전극(RE2)의 길이(RE2_L)를 제 1 감지 전극(RE1)의 길이(RE1_L)보다 짧게 형성한다. 이 경우, 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2)을 연결하는 제 2 압력 감지층(PSL2)의 길이가 길어져, 제 2 저항(R2)이 증가할 수 있다.
도 4a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다. 그리고, 도 5a는 도 1의 A 영역의 다른 실시 예를 나타낸 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ'의 단면도이다.
도 4a 및 도 5a와 같이, 압력 센서(10)는 복수 개로 분할된 제 2 압력 감지층(PSL2)을 포함할 수 있다. 도면에서는 두 개로 분할된 제 2 압력 감지층(PSL2)을 도시하였으나, 제 2 압력 감지층(PSL2)은 두 개 이상으로 분할될 수 있다.
구체적으로, 도 4a 및 도 4b와 같이, 분할된 제 2 압력 감지층(PSL2)은 서브 전극(SE)을 통해 서로 연결될 수 있다. 서브 전극(SE)은 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)과 동일층 상에 제공되는 동일 물질을 포함할 수 있다. 상기와 같은 2개의 제 2 압력 감지층(PSL2) 중 제 2 구동 전극(TE2)에 인접한 제 2 압력 감지층(PSL2)은 제 2 구동 전극(TE2) 및 서브 전극(SE)의 상부면의 일부와 접하며, 제 2 감지 전극(RE2)에 인접한 나머지 제 2 압력 감지층(PSL2)은 제 2 감지 전극(RE2) 및 서브 전극(SE)의 상부면의 일부와 접할 수 있다.
따라서, 두 개 이상의 제 2 압력 감지층(PSL2) 및 서브 전극(SE)에 의해 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 사이의 거리가 멀어져, 초기 저항인 제 2 저항(도 3의 R2 참고)의 상승을 유도할 수 있다.
도 5a 및 도 5b와 같이, 분할된 제 2 압력 감지층(PLS2)은 서브 전극(SE)뿐만 아니라, 제 3 압력 감지층(PSL3)을 통해서도 연결될 수 있다. 제 3 압력 감지층(PSL3)은 제 2 압력 감지층(PSL2) 상에 배치되어, 제 3 압력 감지층(PSL3)은 분할된 제 2 압력 감지층(PSL2)의 상부면의 적어도 일부와 접할 수 있다. 제 3 압력 감지층(PSL3)은 제 2 압력 감지층(PSL2)보다 저항이 높은 물질로 형성하거나, 제 2 압력 감지층(PSL2)과 동일한 물질로 형성되어도 무방하다. 예를 들어, 제 3 압력 감지층(PSL3)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다. 이를 보다 자세히 설명하면, 제 3 압력 감지층(PSL3)은 고분자 수지(polymer) 및 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함할 수 있다. 도전 입자는 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다.
이 경우, 두 개 이상의 제 2 압력 감지층(PSL2), 서브 전극(SE) 및 제 3 압력 감지층(PSL3)에 의해 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 사이의 거리가 멀어져, 초기 저항인 제 2 저항(R2)의 상승을 유도할 수 있다.
즉, 상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 압력 센서는 제 2 구동 전극(TE2)과 제 2 감지 전극(RE2) 사이의 거리를 증가시켜 고정된 초기 저항인 제 2 저항(R2)값을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압력 센서는 제 1 저항(R1) 값을 감소시켜 압력 감지 셀(CE1~CEp) 간의 저항 편차를 감소시킬 수 있다.
도 6a는 도 1의 A 영역의 또 다른 실시 예를 나타낸 평면도이며, 도 6b는 도 6a의 Ⅳ-Ⅳ'의 단면도이다. 그리고, 도 7은 사용자가 손으로 압력 센서를 가압할 때 전류 방향을 나타낸 단면도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 7과 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예의 압력 센서(10)는 제 1 기판(SUB1), 제 2 기판(SUB2), 구동 라인(TL), 제 1 내지 제 p 감지 라인(RL1~RLp, p는 2 이상의 정수), 구동 패드(TP), 제 1 내지 제 p 감지 패드(RP1~RPp) 및 복수 개의 압력 감지 셀(CE1~CEp)을 포함하며, 각 압력 감지 셀은(CE1~CEp)은 구동 연결 전극(TCE), 감지 연결 전극(RCE), 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 1 압력 감지층(PSL1), 제 2 구동 전극(TE2), 제 2 감지 전극(RE2), 제 1 압력 감지층(PSL1) 및 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 2 기판(SUB2) 상에 배치된 도전층(CL)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제 1 압력 감지층(PSL1)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다. 이를 보다 자세히 설명하면, 제 1 압력 감지층(PSL1) 은 고분자 수지(polymer) 및 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함할 수 있다. 도전 입자는 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다.
그리고, 도전층(CL)은 제 1 압력 감지층(PSL1)보다 저항이 낮은 층으로, 도전 물질을 포함할 수 있다. 이 때, 도전 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이 때, 금속은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등에서 선택될 수 있다.
따라서, 도 7과 같이, 사용자가 압력 센서를 가압하면, 제 1 압력 감지층(PSL1)은 제 1 압력 감지층(PSL1)과 마주하는 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)에 접촉하게 된다. 이 때, 제 1 압력 감지층(PSL1)은 XY축 평면에서의 저항보다 Z축의 저항이 낮아, 제 1 압력 감지층(PSL1)을 통해 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1) 사이에 흐르는 전류는 제 1 압력 감지층(PSL1)의 Z축을 따라 제 1 압력 감지층(PSL1)보다 저항이 낮은 도전층(CL)으로 빠르게 전달되고, 도전층(CL)의 XY축 평면을 통해 다시 제 1 압력 감지층(PSL1)의 Z축을 따라 이동할 수 있다.
즉, 제 1 압력 감지층(PSL1)보다 도전층(CL)으로 전하 이동을 유도함으로써, 외부 압력에 의해 제 1 압력 감지층(PSL1)과 마주하는 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)에 접촉할 때 제 1 저항(R1)의 저항이 감소하여 각 압력 감지 셀(CE1~CEp) 간의 저항 편차가 감소될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 6a의 제 1 압력 감지층의 확대 단면도이다.
도 6a, 도 8a, 및 도 8b와 같이, 제 1 압력 감지층(PSL1)의 표면의 적어도 일부는 요철 형상으로 이루어져, 사용자가 압력 센서를 가압하면 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)의 접촉 면적이 넓어질 수 있다. 요철은 도 8a와 같이, 제 1 압력 감지층(PSL1)의 고분자 수지(P)에 의한 요철이거나, 도 8b와 같이, 제 1 압력 감지층(PSL1)의 도전 입자(CM)가 제 1 압력 감지층(PSL1)의 표면에서 노출되어 형성된 구조일 수 있다. 요철은 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)이 마주하는 제 1 압력 감지층(PSL1)의 일면에 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압력 센서는 제 1 압력 감지층(PSL1)의 일면, 구체적으로 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 2 기판(SUB2) 사이에 제 1 압력 감지층(PSL1)보다 저항이 낮은 도전층(CL)이 배치되어 압력 감지 셀(CE1, CE2)의 저항이 감소할 수 있으며, 동시에 압력 감지 셀(CE1, CE2)의 저항 값의 편차를 감소시킬 수 있다. 특히, 압력 센서가 반복적으로 가압되어도 도전층(CL)에 의해 크랙이나 부식 특성이 향상되어 전기 특성을 유지할 수 있다.
그러나, 본 발명 실시 예와 같이 제 2 저항(R2)을 증가시켜 압력 감지 셀(CE1~CEp) 간의 저항 편차를 감소시키고자 할 때, 설계치 대비 제 2 저항(R2)의 값이 너무 높아질 수 있다. 따라서, 이 경우 제 2 압력 감지층(PSL2)과 적어도 일부가 중첩되는 도전층을 배치할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 대응되는 단면도이다.
도 9a 및 도 9b와 같이, 제 2 압력 감지층(PSL2)이 제 2 구동 전극(TE2) 및 제 2 감지 전극(RE2)과 접촉하고, 제 2 압력 감지층(PSL2) 상에 도전층(CL)이 배치될 수 있다. 이 때, 도전층(CL)은 도전 물질을 포함할 수 있으며, 도전 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이 때, 금속은 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등에서 선택될 수 있다.
이 때, 도전층(CL)의 면적은 도 9a와 같이, 제 2 압력 감지층(PSL2)의 면적과 동일하여, 도전층(CL)의 하부면의 전면이 제 2 압력 감지층(PSL2)과 접촉되거나, 도 9b와 같이, 제 2 압력 감지층(PSL2)과 도전층(CL)의 면적이 상이하여, 도전층(CL)의 하부면의 일부만 제 2 압력 감지층(PSL2)과 접촉될 수도 있다.
반대로, 본 발명 다른 실시 예와 같이 제 1 저항(도 3의 R1 참고)을 감소시켜 압력 감지 셀(CE1~CEp) 간의 저항 편차를 감소시키고자 할 때, 설계치 대비 제 1 저항(R1)의 값이 너무 낮아질 수 있다. 따라서, 이 경우 제 1 압력 감지층(PSL1)과 적어도 일부가 중첩되도록 다른 압력 감지층을 배치하여 제 1, 제 2 저항(R1, R2)을 적절하게 조절할 수 있다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 압력 센서를 도시한 것으로, 도 6b의 Ⅳ-Ⅳ'선에 대응되는 단면도이다.
도 10과 같이, 제 1 구동 전극(TE1) 및 제 1 감지 전극(RE1)과 마주하는 제 1 압력 감지층(PSL1)의 일면에 제 4 압력 감지층(PSL4)이 배치될 수 있다.
제 4 압력 감지층(PSL4)은 상술한 바와 같이 제 1 압력 감지층(PSL1)과 제 2 기판(SUB2) 사이에 배치된 도전층(CL)에 의해 제 1 압력 감지층(PSL1)의 저항이 너무 낮아지는 경우 이를 보완하기 위한 것으로, 제 4 압력 감지층(PSL4)은 도전층(CL)보다 저항이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 4 압력 감지층(PSL4)은 QTC(Quantum Tunneling Composite)일 수 있다. 이를 보다 자세히 설명하면, 제 4 압력 감지층(PSL4)은 고분자 수지(polymer) 및 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함할 수 있다. 도전 입자는 니켈, 알루미늄, 티타늄, 주석, 구리 등의 금속 미세 입자들(또는 금속 나노 입자들)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 압력 센서를 포함하는 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명의 압력 센서를 포함하는 표시 장치를 보여주는 사시도이며, 도 12는 도 11의 Ⅴ-Ⅴ'의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명 실시 예의 압력 센서를 포함하는 표시 장치(1)는 표시 패널(300)의 표시 영역(DA)에 대응되도록 표시 패널(300) 하부에 배치된 압력 센서(10)를 포함할 수 있다.
표시 패널(300)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 영상이 표시되는 영역이며, 비표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역으로, 표시 영역(DA)의 주변 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 도시된 바와 같이 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
표시 영역(DA)에는 화소들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판 상에 복수의 게이트 라인들(미도시), 게이트 라인들과 교차하는 복수의 데이터 라인들(미도시)이 제공될 수 있다. 화소들 각각은 게이트 라인들 중 하나와 데이터 라인들 중 하나에 접속하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터, 및 박막 트랜지스터와 접속되는 표시 소자를 포함할 수 있다.
표시 소자는, 예를 들어, 액정 표시 소자(liquid crystal display element, LCD element), 전기 영동 표시 소자(electrophoretic display element, EPD element), 전기 습윤 표시 소자(electrowetting display element, EWD element), 및 유기 발광 표시 소자(organic light emitting display element, OLED element) 등에서 선택될 수 있다.
최근의 표시 장치(1)는 표시 영역(DA)이 차지하는 면적이 매우 넓어, 표시 패널(300)의 표시 영역(DA)은 표시 장치(1)의 전면뿐 아니라 측면의 일부까지 연장된 구조일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 표시 장치(1)가 휴대폰인 경우, 표시 장치(1)의 측면에 배치되었던 기계식 방식의 버튼 대신 본 발명 실시 예의 압력 센서(10)를 배치함으로써, 압력 센서(10)가 표시 장치(1)의 입력 수단으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)의 측면에 배치된 압력 센서(10)는 전원 버튼 또는 음량 조절 버튼으로 활용될 수 있다.
상기와 같은 표시 패널(300)의 상부에는 터치 패널(200)이 배치될 수 있다. 터치 패널(200)은 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 센서들을 포함할 수 있다. 터치 패널(200)은 정전용량 방식의 터치 패널(200) 또는 전자기 공명 방식의 터치 패널(200), 저항막(resistive) 방식의 터치 패널(200), 적외선(infrared) 방식의 터치 패널(200), 전자기유도(EMR: Electronic Magnetic Resonance) 방식의 터치 패널(200) 또는 초음파(acoustic wave) 방식의 터치 패널(200) 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 또한, 이들이 조합되어 구현될 수 있다.
터치 패널(200) 상에는 윈도우(400)가 배치될 수 있다. 윈도우(200)는 표시 패널(300)의 광이 출사되는 면 상에 제공되어, 표시 장치(1)의 표면을 보호할 수 있다.
그리고, 표시 패널(300)의 하부에는 압력 센서(10)가 배치될 수 있다. 이 때, 압력 센서(10)는 전원, 음량 조절 등의 입력을 위한 수단으로써, 외부의 가압을 인지할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(10)가 전원 버튼인 경우, 압력 센서(10)에 압력이 가해지는 경우 표시 장치(1)의 화면을 턴-온 할 수 있다. 또한, 압력 센서(10)가 음량 조절 버튼인 경우, 감지되는 압력에 따라 표시 장치(1)의 음량을 높이거나 낮출 수 있다.
상기와 같은 압력 센서(10)는 도 1 내지 도 10을 통해 설명한 압력 센서(10)로 구현될 수 있다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 본 발명 실시 예의 압력 센서를 포함하는 표시 장치의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 13a와 같이, 압력 센서(10)는 표시 패널(300) 하부에 배치되며, 제 2 기판(SUB2)이 제 1 기판(SUB1)보다 표시 패널(300)에 인접할 수 있다. 이 경우, 사용자가 표시 장치(1)의 상부면, 즉, 윈도우(400)를 가압하면, 제 2 기판(SUB2)이 변형되어, 제 2 기판(SUB2)에 배치된 제 1 압력 감지층(PSL1)이 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1)에 접촉하게 된다.
또한, 도 13b와 같이, 압력 센서(10)는 표시 패널(300) 하부에 배치되며, 제 1 기판(SUB1)이 제 2 기판(SUB2)보다 표시 패널(300)에 인접할 수 있다. 이 경우, 사용자가 윈도우(400)를 가압하면, 제 1 기판(SUB1)이 변형되어 제 1 기판(SUB1)에 배치된 제 1 구동 전극(TE1)과 제 1 감지 전극(RE1)이 제 1 압력 감지층(PSL1)에 접촉하게 된다.
또한, 압력 센서(10)의 제 1 기판(SUB1)과 제 2 기판(SUB2) 중 하나는 표시 패널(300)의 베이스 기판일 수 있다. 즉, 베이스 기판의 일면에는 화소들이 배치되고, 베이스 기판의 타면에는 압력 센서(10)의 압력 감지 셀들(CE1~CEp)이 배치될 수 있다. 이 경우, 압력 센서(10)를 구비한 표시 장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 13c와 같이, 표시 패널(300)의 베이스 기판이 압력 센서(10)의 제 2 기판(SUB2)으로 기능하는 경우, 제 2 기판(SUB2)을 삭제하고, 베이스 기판(BSUB) 중 화소들이 배치되지 않은 일면에 제 1 압력 감지층(PSL1)을 배치할 수 있다. 이 경우, 표시 패널(300)의 베이스 기판과 압력 센서(10)의 제 1 기판(SUB1) 사이에 압력 감지 셀들(CE1~CEp)이 배치될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 표시 패널(300)의 베이스 기판이 압력 센서(10)의 제 1 기판(SUB1)으로 기능하는 경우, 제 1 기판(SUB1)을 삭제하고, 베이스 기판 중 화소들이 배치되지 않은 일면에 제 1 압력 감지층(PSL1)을 배치할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 제 1 구동 전극(TE1), 제 1 감지 전극(RE1), 제 2 구동 전극(TE2), 제 2 감지 전극(RE2) 등을 형성할 수 있다. 이 경우, 표시 패널(300)의 베이스 기판과 압력 센서(10)의 제 2 기판(SUB2) 사이에 압력 감지 셀들(CE1~CEp)이 배치될 수 있다.
한편, 도면에서는 압력 센서(10)가 표시 패널(300)의 광이 출사되지 않는 면 상에 배치되는 것을 도시하였으나, 압력 센서(10)의 배치는 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 압력 센서(10)는 표시 패널(300)의 양면 중 광이 출사되는 면 상에 배치될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 표시 장치 10: 압력 센서
200: 터치 패널 300: 표시 패널
SUB1: 제 1 기판 SUB2: 제 2 기판
TL: 구동 라인 RL1~RLp: 제 1 내지 제 p 감지 라인들
TP: 구동 패드 RP1~RPp: 제 1 내지 제 p 감지 패드들
FD: 압력 감지부 FSCB: 압력 감지 회로 보드
CE1~CEp: 압력 감지 셀 TCE: 구동 연결 전극
RCE: 감지 연결 전극 TE1: 제 1 구동 전극
TE2: 제 2 구동 전극 RE1: 제 1 감지 전극
RE2: 제 2 감지 전극 PSL1: 제 1 압력 감지층
PSL2: 제 2 압력 감지층 PSL3: 제 3 압력 감지층
PSL4: 제 4 압력 감지층 CL: 도전층
CM: 도전 입자 P: 고분자 수지
200: 터치 패널 300: 표시 패널
SUB1: 제 1 기판 SUB2: 제 2 기판
TL: 구동 라인 RL1~RLp: 제 1 내지 제 p 감지 라인들
TP: 구동 패드 RP1~RPp: 제 1 내지 제 p 감지 패드들
FD: 압력 감지부 FSCB: 압력 감지 회로 보드
CE1~CEp: 압력 감지 셀 TCE: 구동 연결 전극
RCE: 감지 연결 전극 TE1: 제 1 구동 전극
TE2: 제 2 구동 전극 RE1: 제 1 감지 전극
RE2: 제 2 감지 전극 PSL1: 제 1 압력 감지층
PSL2: 제 2 압력 감지층 PSL3: 제 3 압력 감지층
PSL4: 제 4 압력 감지층 CL: 도전층
CM: 도전 입자 P: 고분자 수지
Claims (19)
- 제 1 기판과 제 2 기판;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되어, 구동 연결 전극에 접속된 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 구동 전극보다 길이가 짧은 제 2 구동 전극;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되며, 감지 연결 전극에 접속된 제 1 감지 전극 및 상기 제 1 감지 전극보다 길이가 짧은 제 2 감지 전극;
상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치되어 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되는 제 1 압력 감지층; 및
상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며,
상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재하고,
상기 제 2 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 평면 상에서 비중첩하는 압력 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 구동 전극과 상기 제 2 감지 전극은 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층을 통해 서로 연결된 압력 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층은 서브 전극을 통해 서로 연결된 압력 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 서브 전극은 상기 제 1 구동 전극, 상기 제 1 감지 전극, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 동일층 상에 제공되는 동일 물질을 포함하는 압력 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 제 2 압력 감지층은 상기 제 2 압력 감지층의 상부면과 적어도 일부가 접하는 제 3 압력 감지층을 통해 서로 연결된 압력 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층을 더 포함하는 압력 센서. - 제 6 항에 있어서,
상기 도전층은 상기 제 2 압력감지층보다 저항이 낮은 압력 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 압력 감지층 및 상기 제 2 압력 감지층은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함하는 압력 센서. - 제 1 기판과 제 2 기판;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치된 제 1 구동 전극, 제 2 구동 전극, 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극;
상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치된 제 1 압력 감지층;
제 1 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층; 및
상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며,
상기 제 1 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재하고,
상기 제 2 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 평면 상에서 비중첩하는 압력 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 도전층은 상기 제 1 압력 감지층보다 상기 제 2 기판과 인접하도록 배치된 압력 센서. - 제 10 항에 있어서,
상기 도전층은 상기 제 1 압력 감지층보다 저항이 낮은 압력 센서. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 압력 감지층보다 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 인접하도록 상기 제 1 압력 감지층의 일면에 배치된 제 4 압력 감지층을 더 포함하는 압력 센서. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 4 압력 감지층은 상기 도전층보다 저항이 높은 압력 센서. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 압력 감지층의 표면의 적어도 일부는 요철을 포함하는 압력 센서. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 압력 감지층은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 분산된 도전 입자를 포함하며,
상기 요철은 상기 도전 입자가 상기 고분자 수지 표면에서 노출되어 형성되거나, 상기 고분자 수지의 표면이 상기 요철의 형상을 갖는 압력 센서. - 표시 패널; 및
상기 표시 패널의 일면에 배치되는 압력 센서를 포함하며,
상기 압력 센서는
제 1 기판과 제 2 기판;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되어, 구동 연결 전극에 접속된 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 구동 전극보다 길이가 짧은 제 2 구동 전극;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치되며, 감지 연결 전극에 접속된 제 1 감지 전극 및 상기 제 1 감지 전극보다 길이가 짧은 제 2 감지 전극;
상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치되어 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되는 제 1 압력 감지층; 및
상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며,
상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재하고,
상기 제 2 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 평면 상에서 비중첩하는 표시 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 표시 패널은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 화소들을 포함하며,
상기 압력 센서의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나는 상기 표시 패널의 베이스 기판인 표시 장치. - 표시 패널; 및
상기 표시 패널의 일면에 배치되는 압력 센서를 포함하며,
상기 압력 센서는
제 1 기판과 제 2 기판;
상기 제 2 기판과 마주보는 상기 제 1 기판의 일면에 배치된 제 1 구동 전극, 제 2 구동 전극, 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극;
상기 제 1 기판과 마주보는 상기 제 2 기판의 일면에 배치된 제 1 압력 감지층;
제 1 압력감지층과 적어도 일부가 접하는 도전층; 및
상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극과 접하여, 상기 제 2 구동 전극 및 상기 제 2 감지 전극을 연결하는 제 2 압력 감지층을 포함하며,
상기 제 1 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 중첩되며, 상기 제 1 압력 감지층과 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극 사이에 갭이 존재하고,
상기 제 2 압력 감지층은 상기 제 1 구동 전극 및 상기 제 1 감지 전극과 평면 상에서 비중첩하는 표시 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 표시 패널은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 배치된 화소들을 포함하며,
상기 압력 센서의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나는 상기 표시 패널의 베이스 기판인 표시 장치.
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