KR20180042512A - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 터치에 의한 압력을 감지하여 상기 터치의 위치 및 세기를 산출하는 터치 센서; 및 상기 터치 센서의 상부에 위치하는 도전층을 포함하며, 상기 터치 센서는, 제1 전극들; 상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 전극들; 및 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하는 탄성 부재를 포함하고, 상기 터치에 의한 압력에 대응하여 상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 생성된 정전용량 변화량을 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 터치에 의한 압력을 감지하여 상기 터치의 위치 및 세기를 산출하는 터치 센서; 및 상기 터치 센서의 상부에 위치하는 도전층을 포함하며, 상기 터치 센서는, 제1 전극들; 상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 전극들; 및 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하는 탄성 부재를 포함하고, 상기 터치에 의한 압력에 대응하여 상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 생성된 정전용량 변화량을 획득할 수 있다.
Description
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 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 입력받기 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 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터치 압력의 인식 오차를 줄일 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 패널; 상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 터치에 의한 압력을 감지하여 상기 터치의 위치 및 세기를 산출하는 터치 센서; 및 상기 터치 센서의 상부에 위치하는 도전층을 포함하며, 상기 터치 센서는, 제1 전극들; 상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 전극들; 및 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하는 탄성 부재를 포함하고, 상기 터치에 의한 압력에 대응하여 상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 생성된 정전용량 변화량을 획득할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극들은, 상기 제1 전극들과 상기 표시 패널 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재는 투명 절연성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전층에 접지 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 도전층은 플로팅(floating) 상태일 수 있다.
또한, 상기 도전층은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전층의 면 저항은 1000Ω/□ 이하일 수 있다.
또한, 상기 터치 센서 상에 위치하는 편광판; 및 상기 편광판 상에 위치하는 윈도우를 더 포함하고, 상기 도전층은, 상기 터치 센서와 상기 편광판 사이 또는 상기 편광판과 상기 윈도우 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 도전층은 복수 개 구비되며, 각각의 도전층은 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는, 제1 전극들; 상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전 용량을 형성하는 제2 전극들; 상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하고, 터치에 의한 압력에 대응하여 변형되는 탄성 부재; 및 상기 제1 전극들 상부에 위치하는 도전층을 포함하며, 상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 발생하는 정전 용량 변화량이 반영된 감지 신호들을 획득하여, 상기 터치의 위치 및 세기를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재는 투명 절연성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 감지 신호들은 상기 제1 전극들로부터 출력될 수 있다.
또한, 상기 도전층은 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극들은, 상기 제2 전극들과 상기 도전층 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 도전층에 접지 전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 도전층은 플로팅(floating) 상태일 수 있다.
또한, 상기 터치가 전도성 터치 도구에 의해 입력되는 경우, 상기 도전층은 상기 제2 전극들로부터 상기 전도성 터치 도구로 전하가 이동하는 것을 차단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 터치 압력의 인식 오차를 줄일 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 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 의한 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 영역 S에서의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3 및 도 4에 도시된 터치 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 표시 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1에 도시된 도전층을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 영역 S에서의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3 및 도 4에 도시된 터치 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 표시 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1에 도시된 도전층을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
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 터치 센서 및 이를 포함하는 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(20), 터치 센서(10) 및 도전층(40)을 포함할 수 있다.
표시 패널(20)은 영상을 표시하며, 터치 센서(10)의 하부에 위치할 수 있다.
터치 센서(10)는 표시 패널(20)의 상부에 위치하며, 표시 장치(1)에 입력되는 터치의 위치 및 세기를 산출할 수 있다. 특히 터치 센서(10)는 상기 터치에 의한 압력을 감지하여 상기 터치의 위치 및 세기를 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 도전층(40)은 터치 센서(10) 상부에 위치하며, 도전성 물질을 포함할 수 있다. 특히, 도전층(40)은 표시 패널(20)의 상부에 위치하므로, 표시 패널(20)에 의하여 표시되는 영상의 시인성을 높이기 위하여, 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 투명 도전성 물질로는 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), 금속 나노 와이어(metal nanowire), 금속 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene), 전도성 고분자 물질(예를 들어, PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))) 등을 들 수 있다.
또한, 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. 도전층(40)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(20) 및 터치 센서(10)의 상부에 위치하는 윈도우(50)를 더 포함할 수 있다.
윈도우(50)의 하측에는 편광판(30)이 위치할 수 있으며, 윈도우(50)와 편광판(30) 사이에는 도전층(40)이 위치할 수 있다. 다만, 편광판(30)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
또한, 도 1에서는 도전층(40)이 편광판(30)의 상부에 위치하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도전층(40)은 터치 센서(10)와 편광판(30) 사이에 위치할 수도 있다.
도 1에서는 도시하지 않았으나, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)는 표시 패널(20), 터치 센서(10), 편광판(30) 및 도전층(40)을 수납하기 위한 브라켓을 더 포함할 수 있으며, 윈도우(50)는 접착 부재를 통해 브라켓에 결합될 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)가 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)한 경우, 표시 패널(20)의 하부에는 보호층(미도시됨)이 위치할 수 있다.
또한, 표시 장치(1)가 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)한 경우, 표시 장치(1)를 형성하는 각각의 부재들(예를 들어, 표시 패널, 터치 센서, 편광판, 윈도우 등) 간에는 접착층이 제공되어, 상기 각각의 부재들이 결합되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(20)은 기판(210), 화소들(220) 및 봉지층(encapsulation layer; 230)을 포함할 수 있다.
기판(210) 상에는 다수의 화소들(220)이 위치할 수 있다. 또한, 봉지층(230)은 화소들(220) 및 기판(210) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 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.
다만, 상기 기판(210)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
화소들(220)은 표시 구동부(미도시)의 제어에 의하여 발광할 수 있으며, 봉지층(230)에 의하여 보호될 수 있다.
예를 들어, 봉지층(230)은 화소들(220)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 봉지층(230)은 유리, 유기물, 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 봉지층(230)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 의한 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(10)는 기판(110), 기판(110) 상에 위치하는 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)을 포함할 수 있다.
제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 도전성 물질을 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(10)는 표시 패널(20)의 상부에 위치하므로, 표시 패널(20)에 의하여 표시되는 영상의 시인성을 높이기 위하여, 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 투명 도전성 물질로는 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), 금속 나노 와이어(metal nanowire), 금속 메쉬(metal mesh), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene), 전도성 고분자 물질(예를 들어, PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))) 등을 들 수 있다.
또한, 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. 제1 및 제2 전극들(120, 130)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
제1 전극들(120)과 제2 전극들(130) 사이에는 탄성 부재(미도시됨)가 위치할 수 있다. 상기 탄성 부재는 절연성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
제1 전극들(120)은 x축 방향을 따라 순차적으로 배열되는 n 개의 전극들(X1~Xn)을 포함하고, 제2 전극들(130)은 x축과 수직한 y축 방향을 따라 순차적으로 배열되는 m 개의 전극들(Y1~Ym)을 포함할 수 있다. 여기서, n과 m은 2 이상의 자연수이다.
제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)에는 구동 신호들이 인가되며, 제2 전극들(130)에 인가되는 구동 신호들은 서로 중첩되지 않도록, 순차적으로 인가될 수 있다.
센서 제어부(미도시됨)는, 제1 전극들(120)로부터 정전 용량 변화량에 대응하는 감지 신호들을 획득하고, 상기 감지 신호들을 참조로 하여 터치의 위치 및 세기를 산출할 수 있다.
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.
상기 기판(110)은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치(1)에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 표시 장치(1)에서 사용되는 봉지 기판(encapsulation substrate) 또는 봉지 층(encapsulation layer)일 수 있다.
배선들(140)은 제1 및 제2 전극들(120, 130)과 패드들(150) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(140)은 패드들(150)을 통하여 센서 제어부와 연결될 수 있다.
표시 장치(1)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 제1 및 제2 전극들(120, 130) 사이의 정전 용량이 변화하게 되며, 센서 제어부는 제1 전극들(120)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치에 의한 압력을 검출할 수 있다.
구체적으로, 정전 용량 변화량의 크기를 참조로 하여 터치의 세기를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)은 매트릭스 형상으로 배치되므로, 터치의 세기뿐만 아니라 터치의 위치도 산출할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극들(120)이 감지 전극에 해당하고, 제2 전극들(130)이 구동 전극에 해당하는 경우, j 번째 제2 전극에 구동 신호가 인가되는 동안 i 번째 제1 전극으로부터 정전 용량 변화량에 대응하는 감지 신호가 출력되면, i 번째 제1 전극과 j 번째 제2 전극이 중첩되는 위치에 터치가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 영역 S에서의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(10)는 제1 전극(120) 및 제2 전극(130) 사이에 위치하는 탄성 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
제1 전극(120)과 제2 전극(130)은 서로 이격되어 위치할 수 있다. 이때, 제1 전극(120)과 제2 전극(130)은 커패시터의 역할을 수행할 수 있으며, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에는 정전 용량(capacitance)이 형성될 수 있다.
제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 정전 용량은 제1 전극(120)과 제2 전극(130)의 이격 거리에 따라 변화될 수 있다.
예를 들어, 터치가 입력되어 터치 센서(10) 상에 소정의 힘이 가해진 경우, 상기 터치에 대응하는 곳에 위치하는 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 정전 용량은 변화될 수 있다.
이에 따라, 터치 발생 시의 정전 용량 변화량을 검출함으로써, 상기 터치에 의한 압력을 인식할 수 있다.
탄성 부재(160)는 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 탄성 부재(160)의 일면은 제1 전극(120)에 접촉되고, 탄성 부재(160)의 타면은 제2 전극(130)에 접촉될 수 있다.
또한, 탄성 부재(160)는 제1 전극들(120)과 제2 전극들(130) 사이에서 전면적으로 형성될 수 있다. 또는, 표시 패널(20)로부터 표시되는 영상의 시인성을 높이기 위하여, 탄성 부재(160)는 제1 전극들(120)과 제2 전극들(130)의 교차 부위에서 국부적으로 형성될 수도 있다. 또는, 탄성 부재(160)가 표시 패널(20)의 화소들(220)과 중첩되지 않도록 메쉬 형태로 형성될 수도 있다.
탄성 부재(160)는 외부의 충격을 완화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(160)는 외부로부터의 압력에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 탄성 부재(160)는 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위해 절연성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(10)는 표시 패널(20)의 상부에 위치하므로, 표시 패널(20)에 의하여 표시되는 영상의 시인성을 높이기 위하여, 탄성 부재(160)는 투명한 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
탄성 부재(160)는 탄성력을 갖도록 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(160)는 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다.
예를 들어, 탄성 부재(160)는 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 탄성 부재(160)는 광접착필름(OCA, optically clear adhesive), 광접착레진(OCR, optically clear resin), 압감 접착제(PSA, pressure sensitive adhesive) 형태로 제공될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 표시 패널(20)을 표시 장치(1)의 하부에 위치시키고, 터치 센서(10)를 상부에 위치시킴으로써, 터치 감도가 높은 표시 장치(1)를 제공할 수 있다. 또한, 터치 센서(10)의 구성들(예를 들어, 제1 전극들, 제2 전극들 및 탄성부재)을 투명한 물질로 형성함으로써, 표시 패널(20)의 상부에 위치하는 터치 센서(10)에 의하여 표시 장치(1)의 시인성이 저해되지 않도록 할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3 및 도 4에 도시된 터치 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 5a는 터치 센서(10)에 압력(P)이 인가되지 않은 상태를 도시하였으며, 도 5b는 터치 센서(10)에 압력(P)이 인가된 상태를 도시하였다. 또한, 도 5c는 터치 센서에 사용자의 손가락이 접촉된 상태를 도시하였다.
도 5a를 참조하면, 터치 센서(10)에 압력(P)이 인가되지 않은 경우, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에는 제1 정전 용량(C1)이 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 터치 센서(10)에 압력(P)이 가해지는 경우, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 제1 전극(120)과 제2 전극(130)의 정전 용량은 변화될 수 있다.
예를 들어, 인가되는 압력(P)에 의해 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 거리가 변화되면, 제1 정전 용량(C1)은 제2 정전 용량(C2)으로 변화될 수 있다.
결국, 외부 압력(P)이 증가될수록 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 거리가 가까워지고, 제1 전극(120)과 제2 전극(130)의 정전 용량도 증가할 수 있다.
따라서, 터치 센서(10)에서 발생되는 정전 용량의 변화량을 이용하여, 압력(P)의 세기 등을 검출할 수 있다.
터치 센서(10)에 인가되는 압력(P)은 주로 사용자의 터치에 의해 발생할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 그 외 다양한 원인에 의하여 발생할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 사용자의 손가락과 같은 전도성 터치 도구(500)가 터치 센서(10)에 접촉하거나 근접하는 경우, 터치 도구(500)는 터치 위치와 근접한 제2 전극(130)으로부터 전하를 끌어내어 흡수하기 때문에, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 간 정전 용량이 감소될 수 있다.
따라서, 전도성 터치 도구(500)가 터치 센서(10)에 접촉하거나 근접하는 경우, 제1 정전 용량(C1)은 제3 정전 용량(C3)으로 변화될 수 있다. 즉, 탄성 부재(160)가 변형되지 않더라도 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 정전 용량이 변화될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10)는 표시 장치(1)의 상부에 위치하므로, 터치 도구(500)에 의한 영향을 받을 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1)에, 터치 도구(500)를 통한 터치가 입력되는 경우, 탄성 부재(160)의 변형에 의한 정전 용량의 변화량뿐만 아니라, 터치 도구(500)가 전하를 흡수함에 따른 정전 용량의 변화량 모두 감지될 수 있다.
또한, 탄성 부재(160)의 변형에 의한 정전 용량의 변화량(C2-C1)을 제1 정전 용량 변화량이라 하고, 터치 도구(500)가 전하를 흡수함에 따른 정전 용량의 변화량(C3-C1)을 제2 정전 용량 변화량이라 할 때, 제1 정전 용량의 변화량은 양의 값을 갖고, 제2 정전 용량의 변화량은 음의 값을 갖게 된다.
따라서, 제1 정전 용량 변화량(C2-C1)이 터치에 대한 감지 신호로서 획득되어야 함에도 불구하고, 제1 정전 용량 변화량(C2-C1)에서 제2 정전 용량 변화량(C3-C1)이 감쇄된 값이 감지 신호로서 획득될 수 있다.
이는 터치 인식의 오차를 야기하게 되며, 이를 방지하기 위해서는 터치 도구(500)가 제2 전극(130)으로부터 전하를 흡수하지 못하도록 하여야 한다.
이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10)의 상부에 도전층(40)이 형성될 수 있다. 즉, 도전층(40)은 터치 도구(50)가 접촉되는 표시 장치(1)의 표면(예를 들어, 윈도우(50)의 일면)과 터치 센서(10) 사이에 위치하여, 터치 도구(500)가 제2 전극들(130)로부터 전하를 흡수하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
이 때, 도전층(40)에는 접지 전압이 인가될 수 있다.
또는, 도전층(40)은 플로팅(floating) 상태일 수 있다. 여기서, 플로팅 상태란 특정 전압이 공급되지 않는다는 것을 의미할 수 있다.
또한, 도전층(40)의 단위 면적 당 저항은 저(低)저항 값을 가질 수 있으며, 예를 들어, 도전층(40)의 면저항은 1000Ω/□ 이하일 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 표시 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 특히, 도 6에서는 도 1에 도시된 표시 장치(1)의 구성 중 터치 센서(10)를 구체적으로 도시하였다.
도 6을 참조하면, 터치 센서(10)의 제1 전극들(120)은 제2 전극들(130)의 상부에 위치할 수 있다.
터치 감지 가능한 표시 장치에 있어서, 터치 센서의 감지 전극이 표시 패널과 인접하도록 배치되는 경우, 표시 패널의 노이즈로 인하여 터치 센서의 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio)가 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1)에서는, 표시 패널(20)이 터치 센서(10)의 하부에 위치하므로, 제2 전극들(130)이 하부에 위치하도록 하고, 감지 전극으로 동작하는 제1 전극들(120)이 상부에 위치하도록 형성함으로써, 표시 패널(20)의 노이즈에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 전극들(120)은 제1 기판(111) 상에 형성되고, 제2 전극들(130)은 제2 기판(113) 상에 형성되며, 제1 기판(111)과 제2 기판(113)이 탄성 부재(160)를 사이에 두고 결합된 형상일 수 있다. 다만, 제1 기판(111) 또는 제2 기판(113)은 필요에 따라 생략될 수 있다.
제1 기판(111)과 제2 기판(113)은 도 3에 도시된 기판(110)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 표시 장치의 구성들은 도 1 내지 도 4와 관련한 실시예와 동일한 형태로 형성되고, 동일한 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(1')는 복수의 도전층(40)을 포함할 수 있다.
복수의 도전층(40)은 터치 센서(10) 상에 위치하며, 복수의 도전층(40) 각각은 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
예를 들어, 어느 하나의 도전층(40a)은 터치 센서(10)와 편광판(30) 사이에 위치하고, 다른 하나의 제2 도전층(40b)은 편광판(30)과 윈도우(40) 사이에 위치할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 도전층(40)을 복수 개 구비하는 경우, 터치 도구(500)가 제2 전극들(130)로부터 전하를 흡수하는 것을 보다 확실히 차단함에 따라 터치 인식 오차를 더 낮출 수 있다.
한편, 도 7에서는 복수의 도전층(40)이 두 개인 것으로 도시하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 도전층(40)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 도 1에 도시된 도전층을 나타낸 평면도이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전층(40)은 개구부나 패턴이 없는, 통판 형상일 수 있다.
또한, 도 8b 및 도 8c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전층(40')은 패턴(45)을 포함할 수 있으며, 패턴(45)은 소정의 형상을 갖는 개구(開口)일 수 있다.
상기 패턴(45)은 도 8b에 도시된 것과 같이 마름모 형상일 수 있다.
또는, 상기 패턴(45)은 도전층(40')이 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)과 중첩되도록 메쉬 형태로 형성될 수 있다. 즉, 도 8c에 도시된 것과 같이, 사각 형상의 패턴(45)은, 가로 방향 및 세로 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우, 패턴(45)이 형성된 열 및 행의 개수는 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130)의 개수에 대응할 수 있다.
한편, 패턴(45)의 형상은 도 8b 및 도 8c에 도시된 것에 제한되지 않으며, 패턴(45)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 도 8d를 참조하면, 도전층(40'')은 패턴들(47)을 포함할 수 있으며, 패턴들(47)은 제1 전극들(120)과 제2 전극들(130)이 교차하는 영역과 중첩할 수 있다. 이 경우, 제1 전극들(120)과 제2 전극들(130)이 교차하는 영역 보다 패턴(47)의 면적이 더 크도록 형성될 수 있다.
패턴들(47)의 개수는 도 8d에 도시된 것이 제한되지 않으며, 제1 전극들(120)과 제2 전극들(130)의 개수에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다.
도 8d에서는 각 패턴(47)이 서로 분리되어 형성된 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 패턴들(47)은 서로 연결될 수도 있다.
도전층(40, 40', 40'')이 도 8b 내지 도 8d와 같이 형성될 경우, 표시 패널(20)로부터 표시되는 영상의 시인성을 높일 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 터치 센서(10)와 도전층(40)이 별개의 구성인 것으로 설명하였으나, 도전층(40)은 터치 센서(10)에 포함될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(10')는, 기판(110), 제1 및 제2 전극들(120, 130), 탄성 부재(160), 도전층(40)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극들(120, 130)은 기판 상에 위치하며, 제1 전극들과 제2 전극들 사이에는 탄성 부재(160)가 위치할 수 있다. 상기 터치 센서(10') 상에 터치가 입력되면, 상기 터치 센서(10')는 제1 전극들(120) 및 제2 전극들(130) 간의 정전 용량 변화량을 이용하여 터치의 위치 및 세기를 산출할 수 있다.
상기 기판(110), 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 탄성 부재(160)는, 상술한 실시예 중 도 3 및 도 4에 도시된 기판(110), 제1 및 제2 전극들(120, 130) 및 탄성 부재(160)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 전극들(120)은 정전 용량 변화량에 대응하는 감지 신호를 출력하는 감지 전극일 수 있다.
제1 전극들(120) 상에는, 절연층(170)이 위치할 수 있다. 상기 절연층(170)은 상기 기판(110)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다. 또는, 절연층(170)은 제1 전극들(120)을 보호하는 봉지층일 수도 있다. 상기 봉지층은 상술한 실시예 중 도 2에 도시된 봉지층(230)과 실질적으로 동일할 수 있다.
절연층(170) 상에는 도전층(40)이 위치할 수 있다. 즉, 제1 전극(120)은, 제2 전극(130)과 도전층(40) 사이에 위치할 수 있다.
도전층(40)은, 터치 센서(10') 상에 터치 도구에 의한 터치가 입력될 때, 제2 전극들(130)로부터 전하가 터치 도구로 흡수되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 도전층(40)은 상술한 실시예 중 도 1, 6 및 7에 도시된 도전층과 실질적으로 동일할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1: 표시 장치
10: 터치 센서
20: 표시 패널
40, 40', 40'': 도전층
10: 터치 센서
20: 표시 패널
40, 40', 40'': 도전층
Claims (19)
- 표시 패널;
상기 표시 패널의 상부에 위치하며, 터치에 의한 압력을 감지하여 상기 터치의 위치 및 세기를 산출하는 터치 센서; 및
상기 터치 센서의 상부에 위치하는 도전층을 포함하며,
상기 터치 센서는,
제1 전극들;
상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전용량을 형성하는 제2 전극들; 및
상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하는 탄성 부재를 포함하고,
상기 터치에 의한 압력에 대응하여 상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 생성된 정전용량 변화량을 획득하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전극들은, 상기 제1 전극들과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 투명 도전성 물질을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 탄성 부재는 투명 절연성 물질을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전층에 접지 전압이 인가되는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전층은 플로팅(floating) 상태인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전층은 투명 도전성 물질을 포함하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전층의 면 저항은 1000Ω/□ 이하인 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 터치 센서 상에 위치하는 편광판; 및
상기 편광판 상에 위치하는 윈도우를 더 포함하고,
상기 도전층은,
상기 터치 센서와 상기 편광판 사이 또는 상기 편광판과 상기 윈도우 사이에 위치하는 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 도전층은 복수 개 구비되며, 각각의 도전층은 서로 다른 층에 위치하는 표시 장치. - 제1 전극들;
상기 제1 전극들과 이격되며, 상기 제1 전극들과 정전 용량을 형성하는 제2 전극들;
상기 제1 전극들과 상기 제2 전극들 사이에 위치하고, 터치에 의한 압력에 대응하여 변형되는 탄성 부재; 및
상기 제1 전극들 상부에 위치하는 도전층을 포함하며,
상기 탄성 부재가 변형됨에 따라 발생하는 정전 용량 변화량이 반영된 감지 신호들을 획득하여, 상기 터치의 위치 및 세기를 산출하는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들은 투명 도전성 물질을 포함하는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 탄성 부재는 투명 절연성 물질을 포함하는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 감지 신호들은 상기 제1 전극들로부터 출력되는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 도전층은 투명 도전성 물질을 포함하는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 제1 전극들은, 상기 제2 전극들과 상기 도전층 사이에 위치하는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 도전층에 접지 전압이 인가되는 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 도전층은 플로팅(floating) 상태인 터치 센서. - 제11항에 있어서,
상기 터치가 전도성 터치 도구에 의해 입력되는 경우, 상기 도전층은 상기 제2 전극들로부터 상기 전도성 터치 도구로 전하가 이동하는 것을 차단하는 터치 센서.
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