KR20160039767A - 터치 센서를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 터치 펜에 의한 터치 및 터치 압력을 감지할 수 있는 하이브리드 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 위로 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널 아래에 위치하는 하부 터치 센서부를 포함하고, 상기 하부 터치 센서부는 복수의 제1 센싱 전극을 포함하는 센싱 전극층, 도전체, 그리고 상기 센싱 전극층과 상기 도전체 사이에 위치하는 탄성층을 포함하고, 상기 제1 센싱 전극은 스타일러스 펜에 의한 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 형성하고, 상기 제1 센싱 전극, 상기 도전체, 그리고 상기 탄성층은 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있는 제2 터치 센서를 형성한다.

Description

터치 센서를 포함하는 표시 장치{DISPLAY DEVICE INDLUCING TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 터치 펜에 의한 터치 및 터치 압력을 감지할 수 있는 하이브리드 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등의 표시 장치, 휴대용 전송 장치, 그 밖의 정보 처리 장치 등은 다양한 입력 장치를 이용하여 기능을 수행한다. 최근, 이러한 입력 장치로서 터치 감지 장치를 구비하는 입력 장치가 많이 사용되고 있다.
터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근하거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력 받고 영상을 표시할 수 있다.
이러한 터치 감지 기능은 터치 센서를 통해 구현될 수 있다. 터치 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 공진형(electromagnetic resonance type, EMR), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 터치 감지 방식에 따라 분류될 수 있다.
예를 들어 저항막 방식의 터치 센서의 경우 서로 마주하여 이격되어 있는 두 전극이 외부 물체에 의한 압력에 의해 서로 접촉될 수 있다. 두 전극이 서로 접촉되면 그 위치에서의 저항 변화에 따른 전압 변화를 인지하여 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.
예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서는 감지 신호를 전달할 수 있는 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다. 정전 용량 방식은 사용자가 언제나 터치 스크린을 접촉하여야 터치가 감지될 수 있으며 도전성 물체에 의한 접촉이 필요하다.
이러한 터치 센서는 표시 장치에 내장되거나 표시 장치의 바깥쪽 면에 형성되거나 별도의 터치 센서 패널이 표시 장치에 부착되어 사용될 수 있다.
정전 용량 방식의 경우 터치 센서의 정전 용량의 변화가 터치 스크린에 닿는 도전성 물체의 접촉 면적에 비례하므로 접촉 면적이 클수록 신호 변화가 커져서 터치 센서가 여유 있게 터치를 감지할 수 있고, 접촉 면적이 작아질수록 오동작의 가능성이 커진다. 따라서 손가락 대신의 다른 물체 즉, 스타일러스 펜(터치 펜이라고도 함)을 사용하고자 할 때에도 접촉 면적을 손가락의 접촉 면적에 상응하는 정도로 해줘야 정상적인 터치 감지가 가능하다. 따라서 스타일러스 펜을 사용하여 터치를 감지하는 방식에서는 정전 용량 방식이 아닌 전자기 공진 방식과 같은 별도의 방식이 사용되기도 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스타일러스 펜을 사용한 터치 위치 감지 및 외부 물체에 의한 터치 압력 감지가 모두 가능한 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 스타일러스 펜을 사용한 터치 위 감지 및 터치 압력 감지가 모두 가능한 터치 센서의 제조 비용을 줄이고, 터치 압력의 감지를 위한 층의 추가를 최소화하여 터치 센서의 두께를 얇게 하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 위로 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널 아래에 위치하는 하부 터치 센서부를 포함하고, 상기 하부 터치 센서부는 복수의 제1 센싱 전극을 포함하는 센싱 전극층, 도전체, 그리고 상기 센싱 전극층과 상기 도전체 사이에 위치하는 탄성층을 포함하고, 상기 제1 센싱 전극은 스타일러스 펜에 의한 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 형성하고, 상기 제1 센싱 전극, 상기 도전체, 그리고 상기 탄성층은 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있는 제2 터치 센서를 형성한다.
상기 도전체는 상기 탄성층 아래에 위치하며 상기 표시 패널을 수납하거나 지지하는 샤시를 포함할 수 있다.
상기 탄성층은 점착성을 가질 수 있다.
상기 제1 센싱 전극은 상기 표시 패널의 표시 영역에 대응하는 터치 영역에 위치할 수 있다.
상기 도전체는 상기 탄성층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며 상기 제1 센싱 전극과 마주할 수 있다.
상기 복수의 제1 센싱 전극과 복수의 신호 배선을 통해 연결되어 있는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부는 상기 복수의 신호 배선과 연결되어 있는 내부 스위치, 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 센서를 구동하는 제1 터치 구동부, 그리고 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제2 터치 센서를 구동하는 제2 터치 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 하나의 집적 회로 칩으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 복수의 제1 센싱 전극과 복수의 신호 배선을 통해 연결되어 있는 구동부를 더 포함하고, 상기 구동부는 상기 복수의 신호 배선과 연결되어 있는 외부 스위치, 상기 외부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 센서를 구동하는 제1 터치 구동부, 그리고 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제2 터치 센서를 구동하는 제2 터치 구동부를 포함하고, 상기 제1 터치 구동부와 상기 제2 터치 구동부는 각각 하나의 구동 회로 칩으로 형성되어 있을 수 있다.
상기 표시 패널 위에 위치하는 제3 터치 센서를 포함하는 상부 터치 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널 위에 위치하며, 상기 상부 터치 센서부의 위 또는 아래에 위치하는 편광판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 위로 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고 상기 표시 패널 아래에 위치하는 하부 터치 센서부를 포함하고, 상기 하부 터치 센서부는 복수의 제1 센싱 전극 및 적어도 하나의 제2 센싱 전극을 포함하는 센싱 전극층, 도전체, 그리고 상기 센싱 전극층과 상기 도전체 사이에 위치하는 탄성층을 포함하고, 상기 제1 센싱 전극은 스타일러스 펜에 의한 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 형성하고, 상기 제2 센싱 전극, 상기 도전체, 그리고 상기 탄성층은 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있는 제2 터치 센서를 형성한다.
상기 제2 센싱 전극은 상기 제1 센싱 전극이 형성되어 있는 터치 영역의 주변인 주변 영역에 위치하며 상기 제1 센싱 전극과 동일한 층에 위치할 수 있다.
상기 도전체는 상기 탄성층 아래에 위치하며 상기 표시 패널을 수납하거나 지지하는 샤시를 포함할 수 있다.
상기 탄성층은 점착성을 가질 수 있다.
상기 제1 센싱 전극은 상기 표시 패널의 표시 영역에 대응하는 터치 영역에 위치하고, 상기 제2 센싱 전극은 상기 터치 영역 주변의 주변 영역에 위치할 수 있다.
상기 도전체는 상기 탄성층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며 상기 제2 센싱 전극과 마주할 수 있다.
상기 도전체 및 상기 탄성층 중 적어도 하나는 상기 주변 영역에 위치할 수 있다.
상기 표시 패널 위에 위치하는 제3 터치 센서를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널 위에 위치하며, 상기 상부 터치 센서부의 위 또는 아래에 위치하는 편광판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 스타일러스 펜을 사용한 터치 위치 감지 및 외부 물체에 의한 터치 압력 감지가 모두 가능한 터치 센서가 제공되며, 이러한 터치 센서의 제조 비용을 줄일 수 있고, 터치 압력의 감지를 위한 층의 추가를 최소화하여 터치 센서의 두께를 얇게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 개략적인 단면도로서 외부 물체가 접촉할 때 터치 압력을 감지하는 방법을 도시하는 도면이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉하지 않을 때 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉할 때 변형된 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉하지 않을 때 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉할 때 변형된 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이고,
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고,
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 하부 터치 센서부의 구동부에 대한 블록도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 하부 터치 센서부(100) 및 표시 패널(300)을 포함한다.
표시 패널(300)은 복수의 신호선 및 이에 연결된 복수의 화소를 포함하며 영상을 표시할 수 있다.
복수의 화소는 영상을 표시하는 표시 영역에 위치한다. 신호선과 연결되어 있는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극을 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 게이트 신호에 따라 제어되어 데이터 전압을 화소 전극에 전달할 수 있다. 화소 전극에 인가된 데이터 전압에 따라 각 화소는 원하는 휘도의 영상을 표시할 수 있다.
도 1에 도시한 실시예에서 표시 패널(300)의 위쪽 방향으로 영상을 표시할 수 있다.
표시 패널(300)은 예를 들어 액정 표시 패널 또는 유기 발광 소자를 포함하는 패널일 수 있다. 액정 표시 패널의 경우 표시 패널(300)에 빛을 공급하는 백라이트부를 더 포함할 수 있다. 백라이트부는 도 1에 도시한 실시예에서 표시 패널(300)의 아래쪽에 위치할 수 있으며, 더 구체적으로는 표시 패널(300)과 하부 터치 센서부(100) 사이에 위치할 수 있다.
하부 터치 센서부(100)는 하부 도전체(lower conductor)(150), 센싱 전극층(sensing electrode layer)(200), 그리고 탄성층(elastic layer)(50)을 포함한다.
하부 도전체(150)는 표시 패널(300)을 수납하거나 지지할 수 있는 샤시(chassis)일 수 있다. 즉, 하부 도전체(150)는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치를 위해 추가되는 구성 요소가 아닌 일반적으로 표시 장치가 포함하는 도전성 샤시를 이용할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 백라이트부를 포함하는 경우, 하부 도전체(150)는 백라이트부도 함께 수납하는 샤시일 수 있다. 이 경우 하부 도전체(150)는 표시 패널(300)과 백라이트부를 서로 체결하여 일체화하는 역할도 할 수 있다. 또한 하부 도전체(150)는 백라이트부로부터의 빛을 반사하여 위쪽으로 보낼 수 있는 반사면을 포함할 수 있다.
하부 도전체(150)는 표시 패널(300) 또는 백라이트부에서 발생한 열을 외부로 방출시키기 위해 알루미늄(Al) 등의 금속과 같은 도전성 물질을 포함한다. 하부 도전체(150)는 표시 패널(300) 또는 백라이트부를 고정시키기 위한 구조물들을 더 포함할 수 있다. 이러한 하부 도전체는 표시 패널(300) 및/또는 백라이트부를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.
이러한 하부 도전체(150)는 그 자체가 표시 장치의 아래쪽 커버 역할을 할 수도 있고, 별도의 절연성 커버가 하부 도전체(150) 아래에 위치할 수도 있다.
센싱 전극층(200)은 하부 도전체(150)와 표시 패널(300) 사이에 위치한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센싱 전극층(200)은 외부의 스타일러스 펜(2)에 의한 접촉 또는 접근을 감지하기 위한 센싱 전극(sensing electrode)(210)을 포함한다.
복수의 센싱 전극(210)은 일정한 방향으로 배열되어 있을 수 있으며, 입력 센싱 전극과 출력 센싱 전극을 포함할 수 있다. 센싱 전극(210)은 표시 패널(300)의 표시 영역에 대응하는 터치 영역(VA)에 위치할 수 있다.
복수의 센싱 전극(210)은 복수의 신호 배선(211)을 통해 패드부(230)에 연결될 수 있다. 신호 배선(211)은 입력 신호를 센싱 전극(210)에 입력하거나 출력 신호를 패드부(230)를 통해 구동부로 출력할 수 있다. 패드부(230)는 구동 회로 칩 또는 회로판 또는 회로막(circuit film) 형태의 구동부와 연결될 수 있으며 주변 영역(BA)에 위치한다.
신호 배선(211)은 센싱 전극층(200)에 위치하여 센싱 전극(210)과 동일한 층에 위치할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 신호 배선(211)이 센싱 전극층(200)에 위치하는 경우 신호 배선(211)은 센싱 전극(210)과 동일한 물질로 동일한 공정에서 형성될 수도 있고, 다른 물질로 형성될 수도 있다.
신호 배선(211)은 터치 영역(VA) 주변의 주변 영역(BA)에 위치할 수 있다. 주변 영역(BA)은 외부에서 시인되지 않도록 차광 부재로 덮여 있을 수 있다.
센싱 전극(210)은 스타일러스 펜(2)의 접촉 또는 접근 등의 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 구성한다.
스타일러스 펜(2)을 이용한 터치 센싱 방법은 전자기 공진(electromagnetic resonance)을 이용할 수 있다. 이 경우 스타일러스 펜(2)은 LRC 회로 또는 LC 회로 등의 공진 회로를 포함할 수 있다.
입력 센싱 전극은 폐회로를 구성할 수 있고, 신호 배선(211)을 통해 구동부로부터 소정 주파수의 입력 신호를 받고 전자기파를 발생할 수 있다. 스타일러스 펜(2)이 표시 장치(1)에 접근하면 스타일러스 펜(2)은 입력 센싱 전극이 발생하는 전자기파에 의해 공진하여 응답 전자기파를 발생할 수 있다.
출력 센싱 전극은 폐회로를 구성할 수 있고, 스타일러스 펜(2)으로부터의 응답 전자기파를 받아 출력 신호를 생성하여 신호 배선(211)을 통해 구동부에 전달할 수 있다. 구동부는 출력 신호를 처리하여 터치 위치를 감지할 수 있다.
입력 센싱 전극과 출력 센싱 전극은 교대로 배열되어 있을 수 있다.
스타일러스 펜(2)을 이용한 제1 터치 센서는 스타일러스 펜(2)에 의한 터치의 압력을 감지할 수도 있다. 구체적으로 스타일러스 펜(2)이 표시 장치(1)를 누르는 압력에 따라 스타일러스 펜(2)이 포함하는 축전기의 용량이 변하고, 변화된 축전기의 용량에 따라 응답 전자기파에 변화에 생겨 스타일러스 펜(2)에 의한 터치 압력을 감지할 수 있다.
센싱 전극층(200)은 회로 기판(201)에 위치할 수 있다. 회로 기판(201)은 폴리이미드(polyimide)와 같은 플라스틱 또는 유리 등으로 이루어질 수 있으며, 플렉서블(flexible)하거나 단단할(rigid) 수 있다. 신호 배선(211)과 연결된 패드부(230)도 회로 기판(201)에 형성되어 있을 수 있다.
회로 기판(201)은 표시 패널(300)의 표시 영역에 대응하는 터치 영역(VA)과 그 주변의 주변 영역(BA)을 포함할 수 있다.
탄성층(50)은 하부 도전체(150)와 센싱 전극층(200) 사이에 위치한다. 탄성층(50)은 외부 압력에 의해 압축되었다가 압력이 사라지면 원래 상태로 복원되는 탄성력을 가진다.
탄성층(50)은 접착 기능도 가질 수 있다. 이 경우 탄성층(50)은 점착 테이프 형태일 수 있다. 특히, 센싱 전극층(200)은 하부 도전체(150)에 부착되어야 하는데 센싱 전극층(200)과 하부 도전체(150) 사이의 점착 테이프로서 탄성이 있는 점착 테이프를 사용하면 탄성층(50)을 위한 별도의 층을 추가하지 않아도 된다. 이 경우 탄성층(50)은 실리콘(silicon) 계열의 탄성 점착층 또는 탄성 테이프일 수 있다.
하부 도전체(150), 탄성층(50) 및 센싱 전극(210)은 함께 압력 감지 센서인 제2 터치 센서를 구성한다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 이러한 제2 터치 센서에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 개략적인 단면도로서 외부 물체가 접촉할 때 터치 압력을 감지하는 방법을 도시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉하지 않을 때 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉할 때 변형된 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이다.
제2 터치 센서는 스타일러스 펜 또는 스타일러스 펜이 아닌 외부 물체가 표시 장치(1)에 접촉하여 압력을 가할 때의 터치 압력을 센싱할 수 있다.
도 4를 참조하면, 외부 물체의 접촉이 없을 때는 표시 장치(1)에 수직 방향으로 가해지는 압력이 없으므로 제2 터치 센서를 구성하는 센싱 전극(210)과 하부 도전체(150) 사이의 탄성층(50)이 변형되지 않아 수직 방향의 제1폭(W1)을 유지한다. 이때 센싱 전극(210)과 하부 도전체(150)가 탄성층(50)을 유전체로 하여 형성하는 센싱 축전기는 일정한 제1 정전 용량(Cp)을 가질 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이 손가락과 같은 외부 물체가 표시 장치(1)의 윗면에 접촉하면 접촉에 의한 터치 압력이 하부 터치 센서부(100)에 전달되고 제2 터치 센서의 탄성층(50)이 변형된다.
그러면 도 5에 도시한 바와 같이 탄성층(50)의 수직 방향 폭은 제2폭(W2)이 되며, 제2폭(W2)은 제1폭(W1)보다 작다. 이에 따라 센싱 전극(210)과 하부 도전체(150)가 탄성층(50)을 유전체로 하여 형성하는 센싱 축전기의 정전 용량은 제1 정전 용량(Cp)보다 큰 제2 정전 용량(Cp')이 된다.
제2 터치 센서와 연결된 구동부는 제1 정전 용량(Cp)과 제2 정전 용량(Cp')의 차이에 따라 터치 압력의 세기를 감지해낼 수 있다. 즉, 제1 정전 용량(Cp)과 제2 정전 용량(Cp')의 차이가 커질수록 터치 압력이 세다고 판단할 수 있다.
이와 같은 제2 터치 센서는 스타일러스 펜(2)을 이용하는 제1 터치 센서의 센싱 전극(210)과 하부 도전체(150)를 재사용하고 탄성층(50)만 추가하면 되므로 일반적인 압력 감지 센서 형성을 위해 적어도 두 개의 전극층을 형성하는 공정을 생략할 수 있어 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한 탄성층(50) 위에 추가적으로 형성할 전극층이 없으므로 표시 장치가 추가적으로 두꺼워지지 않고도 추가적인 제2 터치 센서를 표시 장치에 추가할 수 있다.
나아가 앞에서 설명한 바와 같이 탄성층(50)을 제1 터치 센서와 하부 도전체(150) 사이의 접착을 위한 탄성이 있는 점착 테이프로 형성하면 탄성층(50)을 위한 별도의 층을 추가할 필요도 없고, 표시 장치의 두께는 더욱 얇아질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(300) 위에 위치하는 편광판(40)을 더 포함할 수 있다. 편광판(40)은 표시 패널(300)이 액정 표시 패널인 경우 액정층에서 입력 영상 신호에 따라 편광 방향이 바뀐 영상의 투과율을 제어하여 원하는 영상이 보이도록 할 수 있다. 편광판(40)은 표시 패널(300)이 유기 발광 표시 패널인 경우 외부광의 반사를 줄여 표시 영상의 질을 높이는 역할을 할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(300) 위에 위치하는 커버 윈도우(500)를 더 포함할 수 있다. 커버 윈도우(500)는 플라스틱 또는 유리 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 커버 윈도우(500)는 플렉서블하거나 단단할 수 있다. 커버 윈도우(500)의 표면은 외부 물체가 접촉할 수 있는 표시 장치(1)의 터치면일 수 있다.
커버 윈도우(500)의 아래쪽 면의 가장자리에는 차광 부재(501)가 위치할 수 있다. 차광 부재(501)는 표시 패널(300)의 표시 영역 또는 터치 영역(VA)을 드러내고, 주변 영역(BA)이 외부에서 시인되지 않게 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(300) 위에 위치하는 상부 터치 센서부(400)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상부 터치 센서부(400)는 도 1에 도시한 바와 같이 편광판(40)과 표시 패널(300) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우 상부 터치 센서부(400)는 표시 패널(300)의 위쪽 면 위에 직접 형성되거나 별도로 필름 또는 판 위에 형성된 후 표시 패널(300)의 전면(front surface)에 부착될 수 있다.
상부 터치 센서부(400) 위쪽 면에 편광판(40)을 부착할 수 있다. 이와 같이 편광판(40)이 부착된 상부 터치 센서부(400) 윗면에 커버 윈도우(500)를 OCA 등의 점착제를 이용해 부착할 수 있다.
상부 터치 센서부(400)는 다양한 방식의 제3 터치 센서를 포함할 수 있는데, 특히 제3 터치 센서는 정전 용량 방식일 수 있다. 제3 터치 센서는 스타일러스 펜(2) 이외의 손가락과 같은 외부 물체의 터치가 있을 때 터치 위치 등을 감지할 수 있다.
제3 터치 센서는 ITO, IZO, 은나노와이어(AgNW), 메탈메쉬(metal mesh) 등의 투명한 도전 물질을 포함하는 복수의 터치 전극을 포함한다.
터치 전극은 제3 터치 센서와 연결된 구동부로부터 신호를 입력받고 손가락과 같은 외부 물체의 접촉에 따라 변화하는 신호를 출력할 수 있다. 이때 외부 물체와 제3 터치 센서의 터치 전극은 축전기를 형성하고, 이에 따라 터치 전극으로부터의 신호가 변화되어 출력될 수 있다. 구동부는 출력된 신호를 바탕으로 터치 위치 등의 접촉 정보를 감지할 수 있다. 정전 용량 방식인 경우 제3 터치 센서가 터치를 감지할 수 있는 물체는 손가락과 같이 제3 터치 센서의 터치 전극과 함께 축전기를 형성할 수 있는 도체일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 달리 상부 터치 센서부(400)와 편광판(40)의 위치가 서로 바뀔 수도 있다. 즉, 상부 터치 센서부(400)는 편광판(40) 위에 위치할 수도 있다. 커버 윈도우(500)가 있는 경우 상부 터치 센서부(400)는 편광판(40)과 커버 윈도우(500) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우 상부 터치 센서부(400)는 편광판(40) 위쪽 면 위에 직접 형성된 후 표시 패널(300)에 부착되거나, 별도로 필름 또는 판 위에 형성된 후 편광판(40)이 부착된 표시 패널(300)의 위쪽 면에 부착되거나, 커버 윈도우(500)의 아래쪽 면에 형성된 후 표시 패널(300) 위에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스타일러스 펜(2)을 이용한 제1 터치 센서를 이용해 스타일러스 펜(2)을 사용한 터치 위치 및/또는 터치 압력을 감지할 수 있고, 스타일러스 펜(2)이 아닌 다른 물체에 의한 접촉이 있을 때에도 터치 압력을 감지할 수 있다. 스타일러스 펜(2)이 아닌 다른 물체에 의한 터치 압력을 감지하기 위한 제2 터치 센서는 표시 패널(1)의 기존 구성 요소 및 제1 터치 센서의 구성 요소를 이용하므로 표시 장치(1)의 두께가 두꺼워지지 않고 제조 공정 및 제조 비용의 추가가 거의 없다.
터치 압력을 감지하기 위한 제2 터치 센서가 표시 패널(300)의 아래쪽에 위치하므로 영상의 빛의 경로를 방해하지 않으므로 표시 패널(300)이 표시하는 영상의 광특성을 저하시키지 않는다.
추가적으로 손가락과 같은 도체의 접촉 감지할 수 있는 제3 터치 센서를 표시 패널(300) 위에 형성함으로써 스타일러스 펜(2) 이외의 손가락과 같은 외부 물체의 터치 위치 등의 감지할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 스타일러스 펜(2) 이외의 손가락과 같은 외부 물체의 터치 압력은 제2 터치 센서에 의해 감지될 수 있다.
제3 터치 센서를 표시 패널(300)의 바깥쪽 면에 직접 형성하면(on-cell type) 종래에 터치 패널을 부착하던 방식(add on type)에 비해 제3 터치 센서와 표시 패널(300) 사이의 갭(gap)을 줄일 수 있어 터치 정보의 오차를 줄일 수 있다.
이제 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 동일한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 앞에서 설명한 실시예에 따른 표시 장치(1)와 대부분 동일하나 하부 터치 센서부(100)의 구조가 다를 수 있다.
하부 터치 센서부(100)는 하부 도전체(150), 센싱 전극층(200), 그리고 탄성층(50)을 포함한다.
센싱 전극층(200)은 스타일러스 펜(2)에 의한 접촉 또는 접근을 감지하기 위한 센싱 전극(210) 및 적어도 하나의 압력 센싱 전극(220)을 포함한다.
센싱 전극(210)은 스타일러스 펜의 접촉 또는 접근 등의 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 구성한다.
복수의 센싱 전극(210)은 일정한 방향으로 배열되어 있을 수 있으며, 입력 센싱 전극과 출력 센싱 전극을 포함할 수 있다. 센싱 전극(210)은 표시 패널(300)의 표시 영역에 대응하는 터치 영역(VA)에 위치할 수 있다.
복수의 센싱 전극(210)은 복수의 신호 배선(211)을 통해 제1 터치 센서를 위한 구동부에 연결될 수 있다. 신호 배선(211)은 각 센싱 전극(210)과 제1 터치 센서를 위한 구동부 사이를 연결하여 입력 신호를 센싱 전극(210)에 입력하거나 출력 신호를 구동부로 출력할 수 있다.
신호 배선(211)의 한쪽 끝은 센싱 전극(210)에 연결되고, 다른 한쪽 끝은 패드부(230)에 연결될 수 있다. 패드부(230)는 제1 터치 센서를 위한 구동 회로 칩 또는 회로판 또는 회로막 형태의 구동부와 연결될 수 있으며 주변 영역(BA)에 위치한다.
제1 터치 센서의 특징은 앞에서 설명한 바와 동일하므로 더 상세한 설명은 생략한다.
압력 센싱 전극(220)은 센싱 전극(210)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 또한 센싱 전극(210)과 동일한 물질을 포함할 수 있고, 이 경우 센싱 전극(210)과 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 패드부(230)가 주변 영역(BA)의 한 측(side)에 위치할 때, 압력 센싱 전극(220)은 주변 영역(BA) 중 패드부(230)가 위치하지 않는 측에 위치할 수 있다. 복수의 압력 센싱 전극(220)이 형성된 경우 각 압력 센싱 전극(220)은 서로 다른 측의 주변 영역(BA)에 위치할 수 있다.
압력 센싱 전극(220)은 신호 배선(221)을 통해 패드부(230)에 연결될 수 있다. 신호 배선(221)은 입력 신호를 압력 센싱 전극(220)에 입력하거나 출력 신호를 패드부(230)를 통해 구동부로 출력할 수 있다.
신호 배선(221)은 센싱 전극층(200)에 위치하여 센싱 전극(210) 또는 압력 센싱 전극(220)과 동일한 층에 위치할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 신호 배선(221)이 센싱 전극층(200)에 위치하는 경우 신호 배선(221)은 센싱 전극(210) 또는 압력 센싱 전극(220)과 동일한 물질로 동일한 공정에서 형성될 수도 있고, 다른 물질로 형성될 수도 있다.
신호 배선(221)은 주변 영역(BA)에 위치할 수 있다.
센싱 전극층(200)은 회로 기판(201)에 위치할 수 있다.
탄성층(50)은 앞에서 설명한 실시예와 같이 하부 도전체(150)와 센싱 전극층(200) 사이에 위치한다. 탄성층(50)은 외부 압력에 의해 압축되었다가 압력이 사라지면 원래 상태로 복원되는 탄성력을 가진다. 탄성층(50)은 하부 도전체(150)와 센싱 전극층(200) 사이의 모든 면에 위치할 수도 있고 압력 센싱 전극(220)과 하부 도전체(150) 사이에만 위치할 수도 있다.
탄성층(50)은 센싱 전극층(200)과 하부 도전체(150) 사이의 접착 기능도 가질 수 있다. 이 경우 탄성층(50)은 점착 테이프 형태일 수 있다. 또한 탄성층(50)은 센싱 전극층(200) 아래의 모든 면에 위치할 수 있다. 탄성층(50)은 실리콘 계열의 탄성 점착층 또는 탄성 테이프를 포함할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 달리 탄성층(50)은 센싱 전극층(200) 중 압력 센싱 전극(220)과 하부 도전체(150) 사이에만 위치할 수도 있다.
하부 도전체(150), 탄성층(50) 및 압력 센싱 전극(220)은 함께 압력 감지 센서인 제2 터치 센서를 구성한다.
그러면 도 6 및 도 7과 함께 도 8 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 제2 터치 센서에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉하지 않을 때 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 외부 물체가 접촉할 때 변형된 제2 터치 센서의 개략적인 단면도이고,
제2 터치 센서는 스타일러스 펜 또는 스타일러스 펜이 아닌 외부 물체가 표시 장치(1)에 접촉하여 압력을 가할 때의 터치 압력을 센싱할 수 있다.
도 8을 참조하면, 외부 물체의 접촉이 없을 때는 표시 장치(1)에 수직 방향으로 가해지는 압력이 없으므로 제2 터치 센서를 구성하는 압력 센싱 전극(220)과 하부 도전체(150) 사이의 탄성층(50)이 변형되지 않는다. 이때 압력 센싱 전극(220)과 하부 도전체(150)가 탄성층(50)을 유전체로 하여 형성하는 센싱 축전기는 일정한 제1 정전 용량(Cp)을 가질 수 있다.
손가락과 같은 외부 물체가 표시 장치(1)의 윗면에 접촉하면 접촉에 의한 터치 압력이 하부 터치 센서부(100)에 전달되고 제2 터치 센서의 탄성층(50)이 변형된다. 그러면 도 9에 도시한 바와 같이 탄성층(50)의 수직 방향 폭이 줄어들어 센싱 전극(210)과 하부 도전체(150)가 탄성층(50)을 유전체로 하여 형성하는 센싱 축전기의 정전 용량이 제1 정전 용량(Cp)보다 큰 제2 정전 용량(Cp')이 된다.
제2 터치 센서와 연결된 구동부는 제1 정전 용량(Cp)과 제2 정전 용량(Cp')의 차이에 따라 터치 압력의 세기를 감지해낼 수 있다.
앞에서 설명한 도면들과 함께 도 10 내지 도 12를 각각 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 동일한 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치가 포함하는 하부 터치 센서부의 센싱 전극층의 배치도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치(1)는 앞에서 설명한 도 6 및 도 7에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 하부 터치 센서부(100)가 포함하는 압력 센싱 전극(220)의 구조가 다를 수 있다.
주변 영역(BA) 중 한 측에는 복수의 압력 센싱 전극(220)이 위치할 수 있다. 도 10은 주변 영역(BA)의 한 측에 4개의 압력 센싱 전극(220)이 배치된 예를 도시하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 주변 영역(BA)의 네 측 중 패드부(230)가 위치하는 측을 제외한 나머지 측에 모두 압력 센싱 전극(220)이 위치하는 예를 도시하나 이에 한정되지 않고 일부 측에만 적어도 하나의 압력 센싱 전극(220)이 위치할 수도 있다.
주변 영역(BA)의 한 측에 위치하는 복수의 압력 센싱 전극(220)은 서로 분리되어 있으며 x 방향 및/또는 y 방향으로 배열되어 있을 수 있다. 각 압력 센싱 전극(220)은 신호 배선(221)을 통해 패드부(230)에 연결되어 신호를 입력받거나 출력할 수 있다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치는 앞에서 설명한 도 6 내지 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 하부 터치 센서부(100)의 구조가 다를 수 있다.
하부 터치 센서부(100)는 하부 도전체(150)를 포함하지 않고, 센싱 전극층(200), 탄성층(50), 그리고 상부 전극층(170)을 포함할 수 있다.
센싱 전극층(200)은 앞에서 설명한 도 6 및 도 7에 도시한 실시예의 센싱 전극층(200)과 동일하게 스타일러스 펜(2)에 의한 접촉 또는 접근을 감지하기 위한 센싱 전극(210) 및 적어도 하나의 압력 센싱 전극(220)을 포함할 수 있다.
상부 전극층(170)은 표시 패널(300)과 탄성층(50) 사이에 위치한다. 상부 전극층(170)은 적어도 하나의 상부 도전체(172)를 포함한다. 상부 도전체(172)는 도 11에 도시한 바와 같이 센싱 전극층(200)의 압력 센싱 전극(220)이 형성된 영역과 마주하는 곳에 위치할 수 있다. 이 경우 상부 도전체(172)는 주변 영역(BA)에 위치할 수 있다.
상부 전극층(170)은 상부 도전체(172)가 형성된 회로 기판을 포함할 수 있다. 회로 기판은 폴리이미드 등의 플라스틱 또는 유리 등의 절연 물질을 포함할 수 있다.
탄성층(50)은 상부 전극층(170)과 센싱 전극층(200) 사이에 위치한다. 탄성층(50)은 외부 압력에 의해 압축되었다가 압력이 사라지면 원래 상태로 복원되는 탄성력을 가진다. 탄성층(50)은 점착성도 가질 수 있다. 이 경우 탄성층(5)은 탄성이 있는 점착 테이프일 수 있다.
탄성층(50)은 도 11에 도시한 같이 센싱 전극층(200) 위의 모든 면에 위치할 수도 있고, 이와 달리 상부 도전체(172)과 압력 센싱 전극(220) 사이에만 위치할 수도 있다.
상부 도전체(172), 탄성층(50) 및 압력 센싱 전극(220)은 함께 압력 감지 센서인 제2 터치 센서를 구성하여 탄성층(50)의 변형에 의한 센싱 축전기의 정전 용량 변화를 감지하여 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 11에 도시한 바와 달리 상부 도전체(172)은 탄성층(50) 위의 전면에 형성되어 있을 수 있다. 이 경우 상부 도전체(172)는 센싱 전극층(200)의 압력 센싱 전극(220)뿐만 아니라 센싱 전극(210)과 마주하는 부분도 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 센싱 전극층(200)의 구조는 도 11에 도시한 바와 달리 도 1 및 도 2에 도시한 실시예의 센싱 전극층(200)과 동일할 수 있다. 이 경우 상부 전극층(170)의 상부 도전체(172)은 도 11에 도시한 바와 달리 센싱 전극층(200)의 센싱 전극(210)과 마주하도록 형성될 수 있다. 이 경우의 상부 도전체(172), 탄성층(50) 및 센싱 전극(210)은 함께 압력 감지 센서인 제2 터치 센서를 구성하여 탄성층(50)의 변형에 의한 센싱 축전기의 정전 용량 변화를 감지하여 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치는 도 11에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 상부 전극층(170) 및 탄성층(50)의 구조가 다를 수 있다.
하부 터치 센서부(100)는 도 11에 도시한 실시예와 같이 하부 도전체(150)를 포함하지 않고, 센싱 전극층(200), 탄성층(50), 그리고 상부 전극층(170)을 포함할 수 있다.
센싱 전극층(200)은 앞에서 설명한 도 6 및 도 7에 도시한 실시예의 센싱 전극층(200)과 동일하게 스타일러스 펜(2)에 의한 접촉 또는 접근을 감지하기 위한 센싱 전극(210) 및 적어도 하나의 압력 센싱 전극(220)을 포함할 수 있다.
도 11에 도시한 실시예와 달리 상부 전극층(170)은 표시 패널(300)의 하부의 전면에 형성되지 않고 외곽부, 즉 주변 영역(BA)에만 형성되어 압력 센싱 전극(220)과 마주할 수 있다. 이에 따라 상부 전극층(170)은 센싱 전극층(200)의 센싱 전극(210)과 마주하지 않을 수 있다.
상부 전극층(170)은 센싱 전극층(200)의 압력 센싱 전극(220)과 마주하는 적어도 하나의 상부 도전체(도시하지 않음)를 포함한다.
상부 전극층(170)은 상부 도전체가 형성된 회로 기판을 포함할 수 있다.
탄성층(50)은 상부 전극층(170)과 센싱 전극층(200) 사이에 위치하며 도 11에 도시한 바와 달리 센싱 전극층(200) 위의 전면에 형성되지 않고 주변 영역(BA)에만 위치할 수 있다. 탄성층(50)은 외부 압력에 의해 압축되었다가 압력이 사라지면 원래 상태로 복원되는 탄성력을 가진다. 탄성층(50)은 점착성도 가질 수 있다.
상부 전극층(170)의 상부 도전체, 탄성층(50) 및 압력 센싱 전극(220)은 함께 압력 감지 센서인 제2 터치 센서를 구성하여 탄성층(50)의 변형에 의한 센싱 축전기의 정전 용량 변화를 감지하여 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있다.
이제 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 13 및 도 14를 각각 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 제1 터치 센서 및 제2 터치 센서를 위한 구동부에 대해 설명한다.
도 13 및 도 14는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 하부 터치 센서부의 구동부에 대한 블록도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 같이 센싱 전극층(200)의 센싱 전극(210)이 스타일러스 펜에 의한 접촉을 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 구성하면서 동시에 압력 감지 센서인 제2 터치 센서의 센싱 축전기의 한 단자를 구성할 수 있다. 또한 제2 터치 센서의 센싱 축전기의 다른 한 단자는 도 1 내지 도 10에 도시한 실시예와 같이 하부 도전체(150)를 포함할 수도 있고 도 11 및 도 12에 도시한 실시예와 같이 탄성층(50) 위의 별도의 상부 전극층(170)의 상부 도전체를 포함할 수도 있다.
먼저 도 13을 참조하면, 제1 터치 센서 및 제2 터치 센서가 형성된 센싱 전극층(200)은 복수의 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 구동부(290)와 연결될 수 있다. 특히 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)은 센싱 전극층(200)의 패드부(230)와 연결될 수 있다.
구동부(290)는 내부 스위치(291), 제1 터치 구동부(292) 및 제2 터치 구동부(293)를 포함한다. 내부 스위치(291)는 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결되어 있다. 내부 스위치(291)는 도시한 바와 같이 복수로 마련될 수도 있고 아닐 수도 있다.
표시 장치가 제1 터치 센서를 이용한 터치 모드로 동작하는 경우, 내부 스위치(291)는 제1 터치 구동부(292)를 선택하여 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결한다. 이에 따라 제1 터치 구동부(292)는 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 신호를 출력하거나 신호를 입력받아 처리할 수 있다.
표시 장치가 제2 터치 센서를 이용한 터치 모드로 동작하는 경우, 내부 스위치(291)는 제2 터치 구동부(293)를 선택하여 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결한다. 이에 따라 제2 터치 구동부(293)는 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 신호를 출력하거나 신호를 입력받아 처리할 수 있다.
제1 터치 센서와 제2 터치 센서가 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 같이 센싱 전극(210)을 공유하여 사용하는 경우 제1 터치 센서를 사용한 터치 모드의 동작 구간과 제2 터치 센서를 사용한 터치 모드의 동작 구간은 분리되어야 한다. 이 경우 도 13에 도시한 실시예에 따른 구동부(290)가 포함하는 내부 스위치(291)를 통해 제1 터치 구동부(292) 또는 제2 터치 구동부(293)를 선택하여 각 터치 모드로 동작할 수 있다.
도 13에 도시한 실시예에 따른 구동부(290)는 하나의 집적 회로 칩으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 제2 터치 구동부(293)를 제1 터치 구동부(292)와 동일한 집적 회로 칩 안에 형성하면 제3 터치 센서를 위한 별도의 구동 회로 칩을 사용하지 않아도 되어 표시 장치의 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
다음 도 14를 참조하면, 제1 터치 센서 및 제2 터치 센서가 형성된 센싱 전극층(200)은 복수의 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 구동부(290)와 연결될 수 있다. 특히 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)은 센싱 전극층(200)의 패드부(230)와 연결될 수 있다.
구동부(290)는 외부 스위치(291'), 제1 터치 구동부(292) 및 제2 터치 구동부(293)를 포함한다. 외부 스위치(291')는 각각 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결되어 있다. 외부 스위치(291')는 도시한 바와 같이 복수로 마련될 수도 있고 아닐 수도 있다.
표시 장치가 제1 터치 센서를 이용한 터치 모드로 동작하는 경우, 외부 스위치(291')는 제1 터치 구동부(292)를 선택하여 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결한다. 이에 따라 제1 터치 구동부(292)는 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 신호를 출력하거나 신호를 입력받아 처리할 수 있다.
표시 장치가 제2 터치 센서를 이용한 터치 모드로 동작하는 경우, 외부 스위치(291')는 제2 터치 구동부(293)를 선택하여 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)과 연결한다. 이에 따라 제2 터치 구동부(293)는 연결 배선(281_1, 281_2, …, 281_n)을 통해 신호를 출력하거나 신호를 입력받아 처리할 수 있다.
제1 터치 센서와 제2 터치 센서가 도 1 및 도 2에 도시한 실시예와 같이 센싱 전극(210)을 공유하여 사용하는 경우 제1 터치 센서를 사용한 터치 모드의 동작 구간과 제2 터치 센서를 사용한 터치 모드의 동작 구간은 분리되어야 한다. 이 경우 도 14에 도시한 실시예에 따른 구동부(290)가 포함하는 외부 스위치(291')를 통해 제1 터치 구동부(292) 또는 제2 터치 구동부(293)를 선택하여 각 터치 모드로 동작할 수 있다.
제1 터치 구동부(292) 및 제2 터치 구동부(293)는 각각 별도의 집적 회로 칩으로 이루어질 수 있으며, 외부 스위치(291')는 제1 터치 구동부(292) 및 제2 터치 구동부(293)의 외부에 별도로 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
40: 편광판
50: 탄성층
100: 하부 터치 센서부
150: 하부 도전체
170: 상부 전극층
200: 센싱 전극층
201; 회로 기판
210: 센싱 전극
211, 221: 신호 배선
220: 압력 센싱 전극
230: 패드부
290: 구동부
291: 내부 스위치
292: 외부 스위치
300: 표시 패널
400: 상부 터치 센서부
500: 커버 윈도우
501: 차광 부재

Claims (20)

  1. 위로 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널 아래에 위치하는 하부 터치 센서부
    를 포함하고,
    상기 하부 터치 센서부는 복수의 제1 센싱 전극을 포함하는 센싱 전극층, 도전체, 그리고 상기 센싱 전극층과 상기 도전체 사이에 위치하는 탄성층을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극은 스타일러스 펜에 의한 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 형성하고,
    상기 제1 센싱 전극, 상기 도전체, 그리고 상기 탄성층은 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있는 제2 터치 센서를 형성하는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 도전체는 상기 탄성층 아래에 위치하며 상기 표시 패널을 수납하거나 지지하는 샤시를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 탄성층은 점착성을 가지는 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 센싱 전극은 상기 표시 패널의 표시 영역에 대응하는 터치 영역에 위치하는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 도전체는 상기 탄성층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며 상기 제1 센싱 전극과 마주하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 탄성층은 점착성을 가지는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 센싱 전극과 복수의 신호 배선을 통해 연결되어 있는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 신호 배선과 연결되어 있는 내부 스위치, 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 센서를 구동하는 제1 터치 구동부, 그리고 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제2 터치 센서를 구동하는 제2 터치 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는 하나의 집적 회로 칩으로 형성되어 있는
    표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 복수의 제1 센싱 전극과 복수의 신호 배선을 통해 연결되어 있는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 신호 배선과 연결되어 있는 외부 스위치, 상기 외부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제1 터치 센서를 구동하는 제1 터치 구동부, 그리고 상기 내부 스위치와 연결되어 있으며 상기 제2 터치 센서를 구동하는 제2 터치 구동부를 포함하고,
    상기 제1 터치 구동부와 상기 제2 터치 구동부는 각각 하나의 구동 회로 칩으로 형성되어 있는
    표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 표시 패널 위에 위치하는 제3 터치 센서를 포함하는 상부 터치 센서부를 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 표시 패널 위에 위치하며, 상기 상부 터치 센서부의 위 또는 아래에 위치하는 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  11. 위로 영상을 표시하는 표시 패널, 그리고
    상기 표시 패널 아래에 위치하는 하부 터치 센서부
    를 포함하고,
    상기 하부 터치 센서부는 복수의 제1 센싱 전극 및 적어도 하나의 제2 센싱 전극을 포함하는 센싱 전극층, 도전체, 그리고 상기 센싱 전극층과 상기 도전체 사이에 위치하는 탄성층을 포함하고,
    상기 제1 센싱 전극은 스타일러스 펜에 의한 터치를 감지할 수 있는 제1 터치 센서를 형성하고,
    상기 제2 센싱 전극, 상기 도전체, 그리고 상기 탄성층은 외부 물체에 의한 터치 압력을 감지할 수 있는 제2 터치 센서를 형성하는
    표시 장치.
  12. 제11항에서
    상기 제2 센싱 전극은 상기 제1 센싱 전극이 형성되어 있는 터치 영역의 주변인 주변 영역에 위치하며 상기 제1 센싱 전극과 동일한 층에 위치하는 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 도전체는 상기 탄성층 아래에 위치하며 상기 표시 패널을 수납하거나 지지하는 샤시를 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 탄성층은 점착성을 가지는 표시 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 센싱 전극은 상기 표시 패널의 표시 영역에 대응하는 터치 영역에 위치하고, 상기 제2 센싱 전극은 상기 터치 영역 주변의 주변 영역에 위치하는 표시 장치.
  16. 제12항에서,
    상기 도전체는 상기 탄성층과 상기 표시 패널 사이에 위치하며 상기 제2 센싱 전극과 마주하는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 도전체 및 상기 탄성층 중 적어도 하나는 상기 주변 영역에 위치하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 탄성층은 점착성을 가지는 표시 장치.
  19. 제11항에서,
    상기 표시 패널 위에 위치하는 제3 터치 센서를 포함하는 상부 터치 센서부를 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 표시 패널 위에 위치하며, 상기 상부 터치 센서부의 위 또는 아래에 위치하는 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
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