KR20180049484A - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

표시장치는 플렉서블 표시모듈을 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공한다. 상기 플렉서블 표시모듈은 발광소자를 포함하는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛, 및 상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함한다. 상기 플렉서블 표시모듈이 폴딩되어 상기 표시영역의 일부분이 상기 표시영역의 다른부분과 마주하는 인-폴딩모드에서, 상기 터치감지유닛은 상기 플렉서블 표시모듈에 인가되는 압력을 감지한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 외부에서 인가되는 압력을 감지하고 지문을 인식할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 표시장치들의 입력장치로써 키보드 또는 마우스 등을 포함한다. 또한, 최근에 표시장치들은 입력장치로써 터치감지유닛을 구비한다.
또한 최근에는 보안 기능이 강화된 표시장치가 개발되고 있다.
본 발명은 사용자의 터치 및 인가되는 압력을 감지할 수 있는 표시장치를 제공 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 사용자의 지문을 인식할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 플렉서블 표시모듈을 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공한다. 상기 플렉서블 표시모듈은 발광소자를 포함하는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛, 및 상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함할 수 있다. 상기 플렉서블 표시모듈이 폴딩되어 상기 표시영역의 일부분이 상기 표시영역의 다른부분과 마주하는 인-폴딩모드에서, 상기 터치감지유닛은 상기 플렉서블 표시모듈에 인가되는 제1 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 지문인식유닛은 상기 표시패널 하부에 배치될 수 있다. 상기 지문인식유닛은 상기 지문인식유닛은 광 센싱 모듈 또는 초음파 센싱 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 광 센싱 모듈 및 상기 초음파 센싱 모듈 각각은 사용자의 지문으로 향하는 제1 신호를 생성하는 신호 생성기 및 상기 제1 신호가 상기 사용자의 상기 지문에 의해 반사되어 생성되는 제2 신호를 수신하는 신호 수신기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 지문인식유닛은 상기 터치감지유닛 상에 배치될 수 있다. 상기 지문인식유닛은 정전용량방식 센싱 모듈을 포함할 수 있다.
상기 인-폴딩모드에서 상기 지문인식영역은 외부에 노출될 수 있다.
상기 터치감지유닛은 전기장을 송신하는 복수의 제1 터치센서들 및 상기 전기장을 수신하는 복수의 제2 터치센서들을 포함하고, 상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 터치센서들 중 적어도 하나와 중첩할 수 있다.
상기 복수의 제1 터치센서들 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 적어도 어느 하나는 도전성 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전성 고분자 물질은 폴리티오펜계 화합물, 폴리피롤계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리아세틸렌계 화합물, 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 상기 적어도 하나 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 상기 적어도 하나 사이의 정전용량의 변화를 감지하여, 상기 제1 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 터치감지유닛은 복수의 제1 터치센서들 및 상기 복수의 제1 터치센서들과 정전결합하는 복수의 제2 터치센서들을 포함하고, 상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 어느 하나는 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 다른 하나와 중첩할 수 있다. 상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 상기 적어도 어느 하나 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 상기 적어도 다른 하나 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 상기 제1 압력을 감지할 수 있다.
상기 발광소자는 전면발광영역 및 배면발광영역으로 구분되고, 상기 표시패널은 양면발광 표시패널일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 플렉서블 표시모듈 및 힘 센서를 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공할 수 있다. 상기 플렉서블 표시모듈은 발광소자를 포함하는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛, 및 상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함할 수 있다. 상기 힘 센서는 상기 표시패널 하에 배치되고, 상기 플렉서블 표시모듈이 아웃-폴딩모드 일 때, 상기 플렉서블 표시모듈에 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 플렉서블 표시모듈을 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공한다. 상기 플렉서블 표시모듈은 발광소자를 포함하는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛, 및 상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함할 수 있다. 상기 플렉서블 표시모듈이 폴딩되어 상기 표시면의 일부분이 상기 표시면의 다른부분과 마주하는 인-폴딩모드에서, 상기 터치감지유닛은 상기 표시면의 상기 일부분과 상기 표시면의 상기 다른부분 사이의 정전결합을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 인-폴딩 될 때, 사용자의 터치를 감지하기 위한 정전용량방식의 터치감지유닛을 통해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 아웃-폴딩 될 때, 힘 센서(Force Sensor)를 통해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 양 방향으로 영상을 제공할 수 있는 양면 표시장치이고, 힘 센서를 통해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 노멀모드에서의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 표시장치의 인-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가회로도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 부분 단면도들이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛의 평면도이다.
도 9는 도 8의 AA를 확대하여 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 도 9의 II-II`를 따라 절단한 단면도이다.
도 11a은 터치감지영역에 배치된 터치센서들을 도시한 평면도이다.
도 11b는 도 2a의 I-I`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 12a은 터치감지영역에 배치된 터치센서들을 도시한 평면도이다.
도 12b는 도 2a의 I-I`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블록도이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 노멀모드에서의 사시도이다.
도 14b 및 도 14c는 도 14a에 도시된 표시장치의 아웃-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 15a는 도 14a의 III-III`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 15b는 도 14의 IV-IV`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 16a는 도 14a의 III-III`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 16b는 도 14b의 IV-IV`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 16c는 도 16a의 스트레인 게이지들을 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면 중 일부 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면 중 일부 도시한 것이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면 중 일부 도시한 것이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 22, 도 23, 도 24, 도 25, 및 도 26은 각각 힘 센서의 단면을 도시한 것이다.
도 27, 도 28, 및 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛을 도시한 것이다.
도 30a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 노멀모드에서의 사시도이다.
도 30b는 도 30a에 도시된 표시장치의 인-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 31a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 노멀모드에서의 사시도이다.
도 31b 및 도 31c는 각각 도 31a에 도시된 표시장치의 폴딩모드에서의 사시도이다.
도 32a는 도 31b의 V-V`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 32b는 도 31c의 VI-VI`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 것이다.
도 34a 및 도 34b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛의 평면도이다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 인-폴딩 상태를 도시한 것이다.
도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 아웃-폴딩 상태를 도시한 것이다.
도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 아웃-폴딩 상태를 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
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.
제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 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 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 노멀모드에서의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 표시장치(DD)의 인-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 1에 도시된 것과 같이 노멀모드에서, 이미지(IM)가 표시되는 표시면(IS)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다. 본 실시예에서 플렉서블 표시장치를 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 실시예에 따른 표시장치(DD)는 리지드(rigid)한 표시장치일 수도 있다.
도 1 및 도 2a는 표시장치(DD)의 일례로 폴더블 표시장치를 도시하였다. 그러나, 본 발명은 말려지는 롤러블 플렉서블 표시장치일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 표시장치(DD)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 휴대 전화, 테블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)의 표시면(IS)은 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 표시면(IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시영역(DD-DA) 및 표시영역(DD-DA)에 인접한 비표시영역(DD-NDA)을 포함한다. 비표시영역(DD-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 도 1에는 이미지(IM)의 일 예로 어플리케이션 아이콘들을 도시하였다. 일 예로써, 표시영역(DD-DA)은 사각형상일 수 있다. 비표시영역(DD-NDA)은 표시영역(DD-DA)을 에워싸을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시영역(DD-DA)의 형상과 비표시영역(DD-NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
표시영역(DD-DA)은 지문인식영역(FPA)을 포함할 수 있다. 지문인식영역(FPA)은 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 예를들어, 사용자가 지문인식영역(FPA)를 터치하면, 표시장치(DD)는 사용자의 지문을 인식하여 정당한 사용자인지 여부를 판단할 수 있다. 사용자의 지문은 휴대기기 보안, 금융거래, 시스템 제어 등을 위해서 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 지문인식영역(FPA)이 표시영역(DD-DA)에 포함되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서, 지문인식영역(FPA)은 비표시영역(DD-NDA)에 포함 될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 지문인식영역(FPA)은 표시영역(DD-DA) 및 비표시영역(DD-NDA) 모두에 포함될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 표시장치(DD)는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 표시장치(DD)의 외곽에 배치되며, 내부에 부품들을 수용할 수 있다.
도 1 내지 도 2b에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 동작 형태에 따라 정의되는 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 표시장치(DD)는 벤딩축(BX)에 기초하여(on the basis of) 벤딩되는 벤딩영역(BA), 비벤딩되는 제1 비벤딩영역(NBA1), 및 제2 비벤딩영역(NBA2)을 포함할 수 있다.
도 2a에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 제1 비벤딩영역(NBA1)의 표시면(IS)과 제2 비벤딩영역(NBA2)의 표시면(IS)이 마주하도록 내측 벤딩(inner-bending)될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 비벤딩영역(NBA1)의 표시면(IS)과 제2 비벤딩영역(NBA2)의 표시면(IS)이 마주하여 접하는 경우에 인-폴딩모드라고 하며, 인-폴딩모드가 아닌 경우 노멀모드라고 한다.
본 발명의 일 실시예에서 표시장치(DD)는 복수 개의 벤딩영역(BA)을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 사용자가 표시장치(DD)를 조작하는 형태에 대응하게 벤딩영역(BA)이 정의될 수 있다. 예컨대, 벤딩영역(BA)은 도 2a와 달리 제1 방향축(DR1)에 평행하게 정의될 수 있고, 대각선 방향으로 정의될 수도 있다. 벤딩영역(BA)의 면적은 고정되지 않고, 곡률반경에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 표시장치(DD)는 도 1 내지 도 2b에 도시된 동작모드만 반복되도록 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 노멀모드에서의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1에 도시된 표시장치(DD)의 인-폴딩모드에서의 사시도이다. 도 도 2b는 표시장치(DD)의 일예로 도 2a에 도시된 표시장치(DD)와 다른 부분이 폴딩되는 표시장치를 도시하였다. 이와 같이, 본 발명에 따른 표시장치(DD)는 벤딩영역(BA) 및 비벤딩영역(NBA)의 개수가 제한되지 않고, 벤딩되는 영역의 위치가 제한되지 않는다.
도 2b를 참조하면, 인-폴딩모드에서 지문인식영역(FPA)가 외부에 노출된다. 외부에 노출된 지문인식영역(FPA)은 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 사용자는 표시장치(DD)가 인-폴딩 모드에 있는 경우에도 지문인식을 통해 보안설정 또는 장치제어 등을 할 수 있으므로, 사용자의 편의성이 향상된다.
도 3a 내지 도 3d은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 단면도이다. 도 3은 제2 방향축(DR2)과 제3 방향축(DR3)이 정의하는 단면을 도시하였다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD)는 보호필름(PM), 윈도우(WM), 표시모듈(DM), 제1 접착부재(AM1) 및 제2 접착부재(AM2)를 포함한다. 표시모듈(DM)는 보호필름(PM)과 윈도우(WM) 사이에 배치된다. 제1 접착부재(AM1)는 표시모듈(DM)과 보호필름(PM)을 결합하고, 제2 접착부재(AM2)는 표시모듈(DM)과 윈도우(WM)를 결합한다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 접착부재(AM1) 및 제2 접착부재(AM2)는 생략될 수 있다. 보호필름(PM)과 윈도우(WM) 각각이 코팅공정을 통해 연속적으로 형성될 수 도 있다.
보호필름(PM)은 표시모듈(DM)을 보호한다. 보호필름(PM)은 외부에 노출된 제1 외면(OS-L)을 제공하고, 제1 접착부재(AM1)에 접착되는 접착면을 제공한다. 보호필름(PM)은 외부의 습기가 표시모듈(DM)에 침투하는 것을 방지하고, 외부 충격을 흡수한다.
보호필름(PM)은 플라스틱 필름을 베이스층으로써 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethylenenaphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌설파이드(PPS, polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(PI, polyimide), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리아릴렌에테르술폰(poly(arylene ethersulfone)) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 포함하는 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
보호필름(PM)을 구성하는 물질은 플라스틱 수지들에 제한되지 않고, 유/무기 복합재료를 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 다공성 유기층 및 유기층의 기공들에 충전된 무기물을 포함할 수 있다. 보호필름(PM)은 플라스틱 필름에 형성된 기능층을 더 포함할 수 있다. 상기 기능층은 수지층을 포함할 수 있다. 상기 기능층은 코팅 방식에 의해 형성될 수 있다.
윈도우(WM)는 외부 충격으로부터 표시모듈(DM)를 보호하고, 사용자에게 입력면을 제공할 수 있다. 윈도우(WM)은 외부에 노출된 제2 외면(OS-U)을 제공하고, 제2 접착부재(AM2)에 접착되는 접착면을 제공한다. 도 1 내지 도 2b에 도시된 표시면(IS)이 제2 외면(OS-U)일 수 있다. 제2 외면(OS-U)은 사용자의 터치여부를 감지하기 위한 터치감지면 일 수 있다.
도 1 내지 도 2b에 도시된 표시장치(DD)에서 벤딩영역(BA)에는 윈도우(WM)가 배치되지 않을 수 있다. 단, 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 다른 실시예에서 벤딩영역(BA)에도 윈도우(WM)가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 표시모듈(DM)은 표시패널(DP), 터치감지유닛(TS), 및 지문인식유닛(FPS)를 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 발광소자를 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 입력된 영상 데이터에 대응하는 이미지(IM, 도 1 참조)를 생성한다. 표시패널(DP)은 두께 방향(DR3)에서 마주하는 제1 표시패널면(BS1-L) 및 제2 표시패널면(BS1-U)을 제공한다. 표시패널(DP)을 생성하는 공정은 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 포함할 수 있다.
터치감지유닛(TS)은 외부입력의 좌표정보를 획득한다. 터치감지유닛(TS)은 제2 표시패널면(BS1-U)에 직접 배치될 수 있다. 본 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 표시패널(DP)과 연속공정에 의해 제조될 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 별도의 공정에 의해 제조되어, 표시패널(DP)에 접착될 수 있다.
별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)은 반사방지층을 더 포함할 수도 있다. 반사방지층은 컬러필터 또는 도전층/유전체층/도전층의 적층 구조물 또는 광학부재를 포함할 수 있다. 반사방지층은 외부로부터 입사된 광을 흡수 또는 상쇄간섭 또는 편광시켜 외부광 반사율을 감소시킬 수 있다.
제1 접착부재(AM1) 및 제2 접착부재(AM2) 각각은 광학투명접착필름(OCA, Optically Clear Adhesive film) 또는 광학투명접착수지(OCR, Optically Clear Resin) 또는 감압접착필름(PSA, Pressure Sensitive Adhesive film)일 수 있다. 제1 접착부재(AM1) 및 제2 접착부재(AM2) 각각은 광경화 접착물질 또는 열경화 접착물질을 포함하고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다.
별도로 도시하지 않았으나, 표시장치(DD)는 도 1 내지 도 2b에 도시된 상태를 유지하기 위해 상기 기능층들을 지지하는 프레임 구조물을 더 포함할 수 있다. 프레임 구조물은 관절 구조 또는 힌지 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 터치감지유닛(TS)은 단층형일 수 있다. 즉, 터치감지유닛(TS)은 단일 도전층을 포함할 수 있다. 여기서 단일 도전층이란 "절연층으로 구분되는 도전층이 하나라는 것"을 의미한다. 제1 금속층/제2 금속층/금속 산화물층의 적층구조는 단일 도전층에 해당하고, 제1 금속층/절연층/금속 산화물층은 이중 도전층에 해당한다.
단일 도전층을 패터닝하여 복수의 터치센서들과 복수의 터치신호라인들을 형성한다. 즉, 터치감지유닛(TS)의 터치센서들은 서로 동일한 층상에 배치될 수 있다. 센서들은 박막봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 또한, 터치신호라인들 각각의 일부분은 센서들과 동일한 층상에 배치될 수 있다.
터치신호라인들 및 센서들은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), PEDOT, 금속 나노 와이어, 그라핀을 포함할 수 있다. 터치신호라인들 및 센서들은 금속층, 예컨대 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 터치신호라인들 및 센서들은 서로 동일한 물질을 포함하거나, 서로 상이한 물질을 포함할 수 있다.
단, 이에 제한되는 것은 아니며 터치감지유닛(TS)은 복수의 도전층을 포함하는 복층형일 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 지문인식유닛(FPS)은 제3 방향(DR3) 상에서 지문인식영역(FPA)에 중첩하게 배치된다. 지문인식유닛(FPS)은 표시패널(DP) 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 지문인식유닛(FPS)은 센싱 모듈(TRM, RCV)을 포함할 수 있다. 센싱 모듈(TRM, RCV)은 광 센싱 모듈 또는 초음파 센싱 모듈일 수 있다.
센싱 모듈(TRM, RCV)은 신호 생성기(TRM) 및 신호 수신기(RCV)를 포함할 수 있다.
신호 생성기(TRM)는 사용자 손가락(FG)의 지문으로 향하는 제1 신호(SGN1)을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서 센싱 모듈(TRM, RCV)이 광 센싱 모듈인 경우, 제1 신호(SGN1)는 광 신호 일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 센싱 모듈(TRM, RCV)이 초음파 센싱 모듈인 경우, 제1 신호(SGN1)는 초음파 신호 일 수 있다.
신호 수신기(RCV)는 제2 신호(SGN2)를 수신한다. 제2 신호(SGN2)는 제1 신호(SGN1)가 사용자 손가락(FG)의 지문에 의해 반사되어 생성되는 신호이다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 신호(SGN1)가 광 신호이면 제2 신호(SGN2) 역시 광 신호이고, 제1 신호가(SNG1)가 초음파 인호 이면 제2 신호(SGN2) 역시 초음파 신호이다.
본 발명의 일 실시예에서, 센싱 모듈(TRM, RCV)은 신호 생성기(TRM)에서 생성되는 제1 신호(SGN1)과 신호 수신기(RCV)로 수신되는 제2 신호(SGN2)를 분석하여, 사용자 손가락(FG)의 지문을 인식할 수 있다. 즉, 지문의 융선(ridge)인지 또는 골(valley)인지에 따라 가변되는 반사광의 차이로 지문을 인식할 수 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 지문인식유닛(FPS-E)은 제3 방향(DR3) 상에서 지문인식영역(FPA)에 중첩하게 배치된다. 지문인식유닛(FPS-E)은 터치감지유닛(TS) 상에 배치될 수 있다.
지문인식유닛(FPS-E)은 복수의 지문감지전극들(ET-F)을 포함할 수 있다. 지문감지전극들(ET-F)은 사용자 손가락(FG)과 정전결합 할 수 있다. 지문 특유 무늬에 의해, 지문감지전극들(ET-F)이 사용자 손가락(FG)의 지문과 형성하는 정전용량들은 서로 차이가 난다. 지문인식유닛(FPS-E)은 이러한 정전용량들의 차이를 감지하여 지문을 인식할 수 있다. 즉, 지문의 융선(ridge)인지 또는 골(valley)인지에 따라 가변되는 정전용량의 차이로 지문을 인식할 수 있다.
지문인식센서(FPS, FPS-E)는 사용자의 손가락이 접촉되었을 때뿐만 아니라, 사용자의 손가락이 접촉된 상태로 이동 시에도 지문의 인식이 가능할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 지문인식센서(FPS, FPS-E)는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류가 사용될 수 있다. 예를 들면, 열감지 방식, 비접촉 방식 등이 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)의 등가회로도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 부분 단면도들이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 표시패널(DP)은 평면상에서 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)을 포함한다. 표시패널(DP)의 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)은 표시장치(DD)의 표시영역(DD-DA) 및 비표시영역(DD-NDA)에 각각 대응한다. 표시패널(DP)의 표시영역(DA) 및 비표시영역(NDA)은 표시장치(DD)의 표시영역(DD-DA) 및 비표시영역(DD-NDA)과 반드시 동일할 필요는 없고, 표시패널(DP)의 구조/디자인에 따라 변경될 수 있다.
표시패널(DP)은 복수 개의 신호라인들(SGL) 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함한다. 복수 개의 화소들(PX)이 배치된 영역이 표시영역(DA)으로 정의된다. 본 실시예에서 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)의 테두리를 따라 정의될 수 있다.
복수 개의 신호라인들(SGL)은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL)을 포함한다. 게이트 라인들(GL)은 복수 개의 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL)은 복수 개의 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 전원 라인(PL)은 복수 개의 화소들(PX)에 연결된다. 비표시영역(NDA)의 일측에는 게이트 라인들(GL)이 연결된 게이트 구동회로(DCV)가 배치될 수 있다. 제어신호 라인(CSL)은 게이트 구동회로(DCV)에 제어신호들을 제공할 수 있다.
게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 중 일부는 동일한 층에 배치되고, 일부는 다른 층에 배치된다. 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 중 어느 하나의 층에 배치된 신호라인들이 제1 신호라인으로 정의될 때, 다른 하나의 층에 배치된 신호라인들은 제2 신호라인으로 정의될 수 있다. 또 다른 하나의 층에 배치된 신호라인들은 제3 신호라인으로 정의될 수 있다.
게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 각각은 신호 배선부와 신호 배선부의 말단에 연결된 표시패널 패드들(PD-DP)을 포함할 수 있다. 신호 배선부는 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL) 각각의 표시패널 패드들(PD-DP)을 제외한 부분으로 정의될 수 있다.
표시패널 패드들(PD-DP)은 화소들(PX)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 공정에서 형성될 수 있다. 예를들어, 표시패널 패드들(PD-DP)은 화소들(PX)을 구동하기 위한 트랜지스터들과 같은 LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 표시패널 패드들(PD-DP)은 제어 패드(CSL-P), 데이터 패드(DL-P), 및 전원 패드(PL-P)를 포함할 수 있다. 게이트 패드부는 미 도시되었으나, 게이트 구동회로(DCV)와 중첩하며 게이트 구동회로(DCV)에 연결될 수 있다. 별도로 표기하지 않았으나, 제어 패드(CSL-P), 데이터 패드(DL-P), 및 전원 패드(PL-P)가 얼라인되어 있는 비표시영역(NDA)의 일부분은 패드영역으로 정의된다. 후술하는 것과 같이, 터치감지유닛(TS)의 패드들은 상술한 표시패널(DP)의 패드들과 인접하게 배치될 수 있다.
도 5에는 어느 하나의 게이트 라인(GL)과 어느 하나의 데이터 라인(DL), 및 전원 라인(PL)에 연결된 화소(PX)를 예시적으로 도시하였다. 화소(PX)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형되어 실시될 수 있다.
화소(PX)는 표시소자로써 발광소자(OLED)를 포함한다. 발광소자(OLED)는 전면 발광형 다이오드이거나, 배면 발광형 다이오드일 수 있다. 또는 발광소자(OLED)는 양면 발광형 다이오드일 수 있다. 화소(PX)는 발광소자(OLED)를 구동하기 위한 회로부로써 제1 트랜지스터(TFT1, 또는 스위칭 트랜지스터), 제2 트랜지스터(TFT2, 또는 구동 트랜지스터), 및 커패시터(CAP)를 포함한다. 발광소자(OLED)는 트랜지스터(TFT1, TFT2)로부터 제공되는 전기적 신호의 의해 광을 생성한다.
제1 트랜지스터(TFT1)는 게이트 라인(GL)에 인가된 주사 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 신호를 출력한다. 커패시터(CAP)는 제1 트랜지스터(TFT1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.
제2 트랜지스터(TFT2)는 발광소자(OLED)에 연결된다. 제2 트랜지스터(TFT2)는 커패시터(CAP)에 저장된 전하량에 대응하여 발광소자(OLED)에 흐르는 구동전류를 제어한다. 발광소자(OLED)는 제2 트랜지스터(TFT2)의 턴-온 구간 동안 발광한다.
도 6은 도 5에 도시된 등가회로의 제1 트랜지스터(TFT1) 및 커패시터(CAP)에 대응하는 부분의 단면을 도시하였다. 도 7는 도 5에 도시된 등가회로의 제2 트랜지스터(TFT2) 및 발광소자(OLED)에 대응하는 부분의 단면을 도시하였다.
도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 베이스층(SUB) 상에 제1 회로층(CL1)이 배치된다. 베이스층(SUB) 상에 제1 트랜지스터(TFT1)의 반도체 패턴(AL1: 이하, 제1 반도체 패턴) 및 제2 트랜지스터(TFT2)의 반도체 패턴(AL2, 이하 제2 반도체 패턴)이 배치된다. 제1 반도체 패턴(AL1) 및 제2 반도체 패턴(AL2)은 아몰포스 실리콘, 폴리 실리콘, 금속 산화물 반도체에서 서로 동일하게 또는 서로 다르게 선택될 수 있다.
제1 회로층(CL1)은 유기/무기층들(BR, BL, 12, 14, 16), 제1 트랜지스터(TFT1), 제2 트랜지스터(TFT2), 및 전극들(E1, E2)을 포함할 수 있다. 유기/무기층들(BR, BL, 12, 14, 16)은 기능층(BR, BF), 제1 절연층(12), 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16)을 포함할 수 있다.
기능층(BR, BF)은 베이스층(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있다. 기능층(BR, BF)은 배리어층(BR) 또는 버퍼층(BF) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 제1 반도체 패턴(AL1) 및 제2 반도체 패턴(AL2)은 배리어층(BR) 또는 버퍼층(BF) 상에 배치될 수 있다.
베이스층(SUB) 상에 제1 반도체 패턴(AL1) 및 제2 반도체 패턴(AL2)을 커버하는 제1 절연층(12)이 배치된다. 제1 절연층(12)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제1 절연층(12)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.
제1 절연층(12) 상에 제1 트랜지스터(TFT1)의 제어전극(GE1: 이하, 제1 제어전극) 및 제2 트랜지스터(TFT2)의 제어전극(GE2, 이하, 제2 제어전극)이 배치된다. 제1 절연층(12) 상에 커패시터(CAP)의 제1 전극(E1)이 배치된다. 제1 제어전극(GE1), 제2 제어전극(GE2), 및 제1 전극(E1)은 게이트 라인들(GL, 도 5 참조)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다. 다시 말해, 제1 전극(E1)은 게이트 라인들(GL)과 동일한 물질로 구성되고, 동일한 적층 구조를 갖고, 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
제1 절연층(12) 상에 제1 제어전극(GE1) 및 제2 제어전극(GE2) 및 제1 전극(E1)을 커버하는 제2 절연층(14)이 배치된다. 제2 절연층(14)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제2 절연층(14)은 복수 개의 무기 박막들을 포함할 수 있다. 복수 개의 무기 박막들은 실리콘 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층을 포함할 수 있다.
제2 절연층(14) 상에 데이터 라인들(DL, 도 5 참조)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(14) 상에 제1 트랜지스터(TFT1)의 입력전극(SE1: 이하, 제1 입력전극) 및 출력전극(DE1: 이하, 제1 출력전극)이 배치된다. 제2 절연층(14) 상에 제2 트랜지스터(TFT2)의 입력전극(SE2: 이하, 제2 입력전극) 및 출력전극(DE2: 이하, 제2 출력전극)이 배치된다. 제1 입력전극(SE1)은 데이터 라인들(DL) 중 대응하는 데이터 라인으로부터 분기된다. 전원 라인(PL, 도 5 참조)은 데이터 라인들(DL)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 제2 입력전극(SE2)은 전원 라인(PL)으로부터 분기될 수 있다.
제2 절연층(14) 상에 커패시터(CAP)의 제2 전극(E2)이 배치된다. 제2 전극(E2)은 데이터 라인들(DL) 및 전원 라인(PL)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있고, 동일한 물질로 구성되고, 동일한 적층 구조를 갖고, 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
제1 입력전극(SE1)과 제1 출력전극(DE1)은 제1 절연층(12) 및 제2 절연층(14)을 관통하는 제1 관통홀(CH1)과 제2 관통홀(CH2)을 통해 제1 반도체 패턴(AL1)에 각각 연결된다. 제1 출력전극(DE1)은 제1 전극(E1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 출력전극(DE1)은 제2 절연층(14)을 관통하는 관통홀(미 도시)을 통해 제1 전극(E1)에 연결될 수 있다. 제2 입력전극(SE2)과 제2 출력전극(DE2)은 제1 절연층(12) 및 제2 절연층(14)을 관통하는 제3 관통홀(CH3)과 제4 관통홀(CH4)을 통해 제2 반도체 패턴(AL2)에 각각 연결된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 트랜지스터(TFT1)와 제2 트랜지스터(TFT2)는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
제2 절연층(14) 상에 제1 입력전극(SE1), 제1 출력전극(DE1), 제2 입력전극(SE2), 및 제2 출력전극(DE2)을 커버하는 제3 절연층(16)이 배치된다. 제3 절연층(16)은 유기층 및/또는 무기층을 포함한다. 특히, 제3 절연층(16)은 평탄면을 제공하기 위해서 유기물질을 포함할 수 있다.
제1 절연층(12), 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16) 중 어느 하나는 화소의 회로 구조에 따라 생략될 수 있다. 제2 절연층(14), 및 제3 절연층(16) 각각은 층간 절연층(interlayer)으로 정의될 수 있다. 층간 절연층은 층간 절연층을 기준으로 하부에 배치된 도전패턴과 상부에 배치된 도전패턴의 사이에 배치되어 도전패턴들을 절연시킨다.
제3 절연층(16) 상에 발광소자층(ELL)이 배치된다. 발광소자층(ELL)은 화소정의막(PXL) 및 발광소자(OLED)을 포함한다. 제3 절연층(16) 상에 애노드(AE)가 배치된다. 애노드(AE)는 제3 절연층(16)을 관통하는 제5 관통홀(CH5)을 통해 제2 출력전극(DE2)에 연결된다. 화소정의막(PXL)에는 개구부(OP)가 정의된다. 화소정의막(PXL)의 개구부(OP)는 애노드(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다.
발광소자층(ELL)은 발광영역(PXA)과 발광영역(PXA)에 인접한 비발광영역(NPXA)을 포함한다. 비발광영역(NPXA)은 발광영역(PXA)을 에워싸을수 있다. 본 실시예에서 발광영역(PXA)은 애노드(AE)에 대응하게 정의되었다. 그러나, 발광영역(PXA)은 이에 제한되지 않고, 발광영역(PXA)은 광이 발생되는 영역으로 정의되면 충분하다. 발광영역(PXA)은 개구부(OP)에 의해 노출된 애노드(AE)의 일부영역에 대응하게 정의될 수도 있다.
정공 제어층(HCL)은 발광영역(PXA)과 비발광영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 별도로 도시되지 않았으나, 정공 제어층(HCL)과 같은 공통층은 복수 개의 화소들(PX, 도 4 참조)에 공통으로 형성될 수 있다.
정공 제어층(HCL) 상에 발광층(EML)이 배치된다. 발광층(EML)은 개구부(OP)에 대응하는 영역에만 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EML)은 복수 개의 화소들(PX) 각각에 분리되어 형성될 수 있다.
발광층(EML)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있다.
발광층(EML) 상에 전자 제어층(ECL)이 배치된다. 전자 제어층(ECL) 상에 캐소드(CE)가 배치된다. 캐소드(CE)는 복수 개의 화소들(PX)에 공통적으로 배치된다.
본 실시예에서 패터닝된 발광층(EML)을 예시적으로 도시하였으나, 발광층(EML)은 복수 개의 화소들(PX)에 공통적으로 배치될 수 있다. 이때, 발광층(EML)은 백색 광을 생성할 수 있다. 또한, 발광층(EML)은 다층구조를 가질 수 있다.
본 실시예에서 박막봉지층(TFE)은 캐소드(CE)를 직접 커버한다. 본 발명의 일 실시예에서, 캐소드(CE)를 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 이때 박막봉지층(TFE)은 캡핑층을 직접 커버한다. 박막봉지층(TFE)은 유기물을 포함하는 유기층 및 무기물을 포함하는 무기층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 비발광영역(NPXA)은 투과영역(TMA)을 포함할 수 있다. 표시패널(DP)에는 투과 영역(TA)과 중첩하는 개구부(OPN)가 정의될 수 있다. 투과 영역(TA)에서, 지문인식유닛(FPS)로부터 방출되는 광 또는 초음파는 개구부(OPN)를 통해 진행할 수 있다. 단, 표시모듈(DM)이 도 3c 및 도 3d에서와 같은 정전용량 방식의 지문인식유닛(FPS-E)을 포함하는 경우, 비발광영역(NPXA)은 투과영역(TMA)을 포함하지 않을 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)의 평면도이다. 표시모듈(DM)은 평면상에서 터치감지영역(TA)과 터치비감지영역(NTA)를 포함한다.
터치감지영역(TA)에는 터치여부를 감지하기 위한 터치센서들이 배치될 수 있다. 터치비감지영역(NTA)에는 터치센서와 터치감지유닛 패드(PD-TS)를 전기적으로 연결하기 위한 터치신호라인들(SL1, SL2)이 배치될 수 있다.
터치감지유닛 패드들(PD-TS)은 인쇄회로기판(PCB)의 인쇄회로기판(PCB)의 패드들(PD-PCB)와 전기적으로 접속한다. 인쇄회로기판(PCB) 상에 집적회로(DIC)가 배치될 수 있다. 집적회로(DIC)는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit) 방식으로 형성될 수 있다. 집적회로(DIC)는 터치감지유닛(TS)을 제어 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 집적회로(DIC)는 터치감지유닛(TS) 뿐만 아니라 표시패널(DP)도 제어할 수 있다.
도 9는 도 8의 AA를 확대하여 도시한 것이다. 도 10a 및 도 10b는 각각 도 9의 II-II`를 따라 절단한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 표시영역(DA)은 복수 개의 발광영역들(PXA)과 복수 개의 발광영역들(PXA)을 에워싸는 비발광영역(NPXA)을 포함한다. 제1 터치 센서부(SP1)는 비발광영역(NPXA)에 중첩한다. 제1 터치 센서부(SP1)는 제5 방향(DR5)으로 연장하는 복수 개의 제1 연장부들(SP1-A)과 제5 방향(DR5)과 교차하는 제6 방향(DR6)으로 연장하는 복수 개의 제2 연장부들(SP1-B)을 포함한다. 복수 개의 제1 연장부들(SP1-A)과 복수 개의 제2 연장부들(SP1-B)은 메쉬선으로 정의될 수 있다. 메쉬선의 선폭은 수 마이크로일 수 있다.
복수 개의 제1 연장부들(SP1-A)과 복수 개의 제2 연장부들(SP1-B)은 서로 연결되어 복수 개의 터치 개구부들(TS-OP)을 형성한다. 다시 말해, 제1 터치 센서부(SP1)는 복수 개의 터치 개구부들(TS-OP)을 구비한 메쉬 형상을 갖는다. 터치 개구부들(TS-OP)이 발광영역들(PXA)에 일대일 대응하는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 하나의 터치 개구부(TS-OP)는 2 이상의 발광영역들(PXA)에 대응할 수 있다.
발광영역들(PXA)의 크기는 다양할 수 있다. 예를 들어, 발광영역들(PXA) 중 청색광을 제공하는 발광영역들(PXA)과 적색광을 제공하는 발광영역들(PXA)의 크기는 상이할 수 있다. 따라서, 터치 개구부들(TS-OP)의 크기 역시 다양할 수 있다. 도 9에서는 발광영역들(PXA)의 크기가 다양한 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 발광영역들(PXA)의 크기는 서로 동일할 수 있고, 또한 터치 개구부들(TS-OP)의 크기도 서로 동일할 수 있다.
도 9 및 도 10a에는 외부에 노출된 터치센서(SP)를 도시하였으나, 표시모듈(DM)은 박막봉지층(TFE)에 배치되어 터치센서(SP)을 커버하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 터치센서(SP-MR)는 제1 터치전극(MLT1), 절연패턴(CNT), 및 제2 터치전극(MLT2)을 포함할 수 있다. 절연패턴(CNT)은 제1 터치전극(MLT1) 및 제2 터치전극(MLT2)을 절연시킨다.
제1 터치전극(MLT1) 및 제2 터치전극(MLT2)은 각각 입사되는 광을 반사할 수 있다. 이에 따라, 제1 터치전극(MLT1) 및 제2 터치전극(MLT2)은 사용자에게 거울 기능을 제공할 수 있다.
도 11a은 터치감지영역(TA)에 배치된 터치센서들(SP)을 도시한 평면도이다. 도 11b는 도 2a의 I-I`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 11a를 참조하면, 터치감지유닛(TS)은 터치감지영역(TA)에 배치된 터치센서들(SP) 및 연결패턴들(CP)을 포함한다.
터치센서들(SP)은 제1 터치센서들(SP1) 및 제2 터치센서들(SP2)로 구분될 수 있다. 제1 터치센서들(SP1)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향(DR2)으로 나열된다. 제1 터치센서들(SP1) 각각은 복수 개의 터치 개구부들(OP-TC)이 정의된 메쉬 형상을 가질 수 있다.
제2 터치센서들(SP2)은 절연패턴들(CNT)에 의해 제1 터치센서들(SP1)과 절연될 수 있다. 절연패턴들(CNT)은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 무기물은 실리콘 옥사이드 또는 실리콘 나이트라이드를 포함할 수 있다. 유기물은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 터치센서들(SP2) 각각은 복수 개의 터치 개구부(OP-TC)들이 정의된 메쉬 형상을 가질 수 있다.
연결패턴들(CP)은 제1 연결패턴들(CP1) 및 제2 연결패턴들(CP2)로 구분될 수 있다. 제1 연결패턴들(CP1) 각각은 제1 터치센서들(SP1) 중 인접하는 2개의 제1 터치센서들(SP1)을 연결한다. 제2 연결패턴들(CP2) 각각은 제2 터치센서들(SP2) 중 인접하는 2개의 제2 터치센서들(SP2)을 연결한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 터치센서들(SP1) 및 제2 터치센서들(SP2) 중 적어도 어느 하나는 도전성 고분자물질을 포함할 수 있다. 도전성 고분자물질은 폴리티오펜계 화합물, 폴리피롤계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리아세틸렌계 화합물, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 일 수 있다. 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다. 도전성 고분자물질은 제조가 용이할 뿐 아니라, 도전성 금속 산화물, 예를 들어, ITO보다 가요성이 높기 때문에 벤딩 시 크랙의 가능성이 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 연결패턴(CP1) 또는 제2 연결패턴들(CP2) 브릿지 기능을 가질 수 있다.
제1 터치센서들(SP1)과 제2 터치센서들(SP2)은 정전결합된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 터치센서들(SP1)은 전기장을 송신하고, 제2 터치센서들(SP2)은 제1 터치센서들(SP1)에서 송신되는 전기장을 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제2 터치센서들(SP2)은 전기장을 송신하고, 제1 터치센서들(SP1)은 제2 터치센서들(SP2)에서 송신되는 전기장을 수신할 수 있다.
본 발명에서 제1 터치센서들(SP1)과 제2 터치센서들(SP2)의 형상은 일 실시예에 불과하고 이에 제한되지 않는다. 예를들어, 제1 터치센서들(SP1)과 제2 터치센서들(SP2) 각각은 일정한 너비를 갖는 바(bar) 형상을 가질 수 있다.
벤딩축(BX)을 기준으로, 제1 터치센서들(SP1)은 제2 터치센서들(SP2)과 대칭되게 배치될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 벤딩축(BX)을 기준으로 폴딩 된 인-폴딩모드에서, 제1 터치센서(SP1)는 제2 터치센서(SP2)와 중첩한다. 이 때, 서로 중첩된 제1 터치센서(SP1)와 제2 터치센서(SP2)가 정전결합된다. 외부에서 압력이 인가되는 경우, 정전결합된 제1 터치센서(SP1)와 제2 터치센서(SP2) 사이의 정전용량이 변화되고, 표시장치(DD)는 이러한 정전용량의 변화를 감지하여 압력을 측정할 수 있다.
이와 같이, 표시장치(DD)는 노멀모드에서 사용자의 터치를 감지하고, 인-폴딩모드에서 사용자가 인가하는 압력을 감지할 수 있다. 단, 이에 제한 되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서, 터치감지유닛(TS)은 인가되는 압력을 감지하지 않을 수 있다.
도 12a은 터치감지영역(TA)에 배치된 터치센서들(SP)을 도시한 평면도이다. 도 12b는 도 2a의 I-I`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 12a를 참조하면, 터치감지유닛(TS-1)은 터치감지영역(TA)에 배치된 터치센서들(SP-1) 및 연결패턴들(CP)을 포함한다.
터치센서들(SP-1)은 제1 터치센서들(SP1-1) 및 제2 터치센서들(SP2-1)로 구분될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 터치센서들(SP)과 달리, 도 12a에 도시된 터치센서들(SP-1)은 같은 종류의 터치센서들(SP-1)과 벤딩축(BX)을 기준으로 대칭된다. 예를들어, 제1 터치센서들(SP1-1) 중 하나는 벤딩축(BX)을 기준으로 제1 터치센서들(SP1-1) 중 다른 하나와 대응되게 배치된다. 또한, 제2 터치센서들(SP2-1) 중 하나는 벤딩축(BX)을 기준으로 제2 터치센서들(SP2-1) 중 다른 하나와 대응되게 배치된다.
도 12b를 참조하면, 벤딩축(BX)을 기준으로 폴딩 된 인-폴딩모드에서, 제1 터치센서(SP1-1)는 다른 제1 터치센서(SP1-1)와 중첩한다. 이 때, 서로 중첩된 제1 터치센서(SP1-1)들은 서로 정전결합된다. 외부에서 압력이 인가되는 경우, 정전결합된 제1 터치센서(SP1)들 사이의 정전용량이 변화되고, 표시장치(DD)는 이러한 정전용량의 변화를 감지하여 압력을 측정할 수 있다.
노멀모드에서, 표시장치(DD-1)의 제1 터치센서들(SP1-1)은 전기장을 송신 또는 전기장 수신 중 어느 한가지 기능을 선택적으로 수행한다. 그러나, 인-폴딩모드에서, 표시장치(DD-1)에서 중첩하는 두개의 제1 터치센서들(SP1-1) 중 하나는 전기장을 송신하고, 다른 하나는 전기장을 수신한다.
노멀모드에서, 표시장치(DD-1)의 제2 터치센서들(SP2-1)은 전기장 송신 또는 전기장 수신 중 어느 한가지 기능을 선택적으로 수행한다. 그러나, 인-폴딩모드에서, 표시장치(DD-1)에서 중첩하는 두 개의 제2 터치센서들(SP2-1) 중 하나는 전기장을 송신하고, 다른 하나는 전기장을 수신한다.
이와 같이, 노멀모드와 인-폴딩모드 간의 모드변경에 따른 제1 터치센서들(SP1-1) 및 제2 터치센서들(SP2-1)을 역할 변경은, 집적회로(DIC, 도 8 참조)에 의해 제어될 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(DD)는 센서 제어부(SC) 및 표시 구동부(PC)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)는 지문인식유닛(FPS)의 동작을 제어할 수 있으며 지문인식유닛(FPS)에서의 광 변화량 등을 감지함으로써 사용자의 지문을 감지할 수 있다.
표시 구동부(PC)은 표시 패널(DP)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(DP)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 표시 구동부(PC)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(PC)는 영상 데이터와 제어 신호를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다. 또한, 영상 구동 신호는 주사 신호, 및 영상 데이터를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(SC)와 표시 구동부(PC)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD1)의 노멀모드에서의 사시도이다. 도 14b 및 도 14c는 도 14a에 도시된 표시장치(DD1)의 아웃-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 14a에 도시된 표시장치(DD1)의 노멀모드에 대한 설명은 도 1에서 표시장치(DD)의 노멀모드에 대한 설명과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 14b에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD1)는 표시면(IS)이 외부에 노출되도록 외측 벤딩(outer-bending)될 수도 있다. 본 명세서 내에서, 제1 비벤딩영역(NBA1)의 배면과 제2 비벤딩영역(NBA2)의 배면이 마주하여 접하는 경우에 아웃-폴딩모드라고 하며, 아웃-폴딩모드가 아닌 경우 노멀모드라고 한다.
도 14c는 표시장치(DD1)의 일예로 도 14b에 도시된 표시장치(DD1)와 다른 부분이 폴딩되는 표시장치(DD1)를 도시하였다. 이와 같이, 본 발명에 따른 표시장치(DD1)는 벤딩영역(BA) 및 비벤딩영역(NBA)의 개수가 제한되지 않고, 벤딩되는 영역의 위치가 제한되지 않는다.
사용자는 표시장치(DD)가 아웃-폴딩모드에 있는 경우에도 지문인식을 통해 보안설정 또는 장치제어 등을 할 수 있으므로, 사용자의 편의성이 향상된다.
도 15a는 도 13a의 III-III`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다. 도 15b는 도 13b의 IV-IV`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
도 15a를 참조하면, 표시모듈(DM) 하에 힘 센서(Force sensor, FSS)가 배치된다. 힘 센서(FSS)는 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)를 포함한다. 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)은 벤딩축(BX)을 기준으로 대칭될 수 있다.
도 15b를 참조하면, 아웃-폴딩모드에서, 제1 힘-감지전극(FS1)은 제2 힘-감지전극(FS2)과 중첩한다. 서로 중첩된 제1 힘-감지전극(FS1)과 제2 힘-감지전극(FS2)은 정전결합한다. 외부에서 압력이 인가되는 경우, 정전결합된 제1 힘-감지전극(FS1)과 제2 힘-감지전극(FS2) 사이의 정전용량이 변화되고, 표시장치(DD1)는 이러한 정전용량의 변화를 감지하여 압력을 측정할 수 있다.
도 16a는 도 13a의 III-III`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다. 도 16b는 도 13b의 IV-IV`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다. 도 16c는 도 16a의 스트레인 게이지(SG1, SG2)들을 도시한 것이다.
도 16a를 참조하면, 표시모듈(DM) 하에 힘 센서(Force sensor, FSS-1)가 배치된다. 힘 센서(FSS-1)는 스트레인 게이지들(SG1, SG2)을 포함한다. 스트레인 게이지들(SG1, SG2)은 제1 스트레인 게이지(Strain Gauge, SG1) 및 제2 스트레인 게이지(SG2)로 구분 될 수 있다. 제1 스트레인 게이지(SG1)는 제1 비벤딩영역(NBA1)에 중첩하게 배치되고, 제2 스트레인 게이지(SG2)는 제2 비벤딩영역(NBA2)에 중첩하게 배치될 수 있다.
스트레인 게이지(Strain Gauge)는 금속 또는 반도체의 저항체에 변형이 가해지면 그 저항치가 변화하는 압력 저항 효과를 이용한 것으로 압력, 토크, 또는 응력 측정에 사용 된다.
도 16c를 참조하면, 스트레인 게이지들(SG1, SG2) 각각의 금속패턴은 특정한 방향성을 가질 수 있다. 스트레인 게이지들(SG1, SG2) 중 어느 하나의 금속패턴 방향은 인접하는 다른 하나의 금속패턴 방향 직교할 수 있다. 이와 같이, 금속패턴 방향이 엇갈리도록 스트레인 게이지들(SG1, SG2)을 배치하여, 압력을 감지하는 감도를 향상시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2)를 도시한 것이다. 표시장치(DD2) 전면과 배면으로 이미지(IM1, IM2)를 제공하는 양면발광 표시장치이다. 표시장치(DD2)는 전면으로 제1 이미지(IM1)을 제공한다. 도 17에는 제1 이미지(IM1)의 일 예로 어플리케이션 아이콘들을 도시하였다. 표시장치(DD2)는 배면으로 제2 이미지(IM2)를 제공한다. 도 17에는 제2 이미지(IM2)의 일 예로 곰인형을 도시하였다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2)의 단면 중 일부 도시한 것이다. 표시장치(DD2)는 표시패널(DP-1), 터치감지유닛(TS), 제1 힘 센서(FSS1), 및 제2 힘 센서(FSS2)를 포함한다. 표시패널(DP-1)은 투명 베이스층(SUB-TP), 절연층(16-1), 및 발광소자층(ELL-1)을 포함한다.
투명 베이스층(SUB-TP)은 입사되는 광 중 적어도 일부를 투과시킬 수 있다. 예를들어, 투명 베이스층(SUB-TP)는 유리를 포함할 수 있다.
절연층(16-1)은 투명 베이스층(SUB-TP) 상에 배치된다. 절연층(16-1)의 기능 및 포함하는 물질 등에 대한 설명은 도 6 및 도 7의 제3 절연층(16)에 대한 설명과 실질적으로 동일한바 생략한다.
발광소자층(ELL-1)은 절연층(16-1) 상에 배치된다. 발광소자층(ELL-1)은 발광소자(OLED-1)을 포함한다. 발광소자(OLED-1)는 전면발광영역(LA-F) 및 배면발광영역(LA-B)로 구분될 수 있다.
발광소자(OLED-1)는 제1 반사층(RF1), 제1 애노드(AE1), 제2 애노드(AE2), 발광층(EML), 캐소드(CE), 및 제2 반사층(RF2)을 포함한다.
제1 반사층(RF1)은 절연층(16-1) 상에 배치되고, 전면발광영역(LA-F)에 중첩한다. 제1 반사층(RF1)은 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.
제1 애노드(AE1)는 제1 반사층 상에 배치되고, 전면발광영역(LA-F)에 중첩한다. 제2 애노드(AE2)는 절연층(16-1) 상에 배치되고, 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다.
발광층(EML)은 제1 애노드(AE1) 및 제2 애노드(AE2) 상에 배치되고, 전면발광영역(LA-F) 및 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다.
캐소드(CE)는 발광층(EML) 상에 배치되고, 전면발광영역(LA-F) 및 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다.
제2 반사층(RF2)은 캐소드(CE) 상에 배치되고, 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다. 제2 반사층(RF2)은 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.
발광층(EML)에서 생성된 광은 제1 반사층(RF1)에 의해 반사되어, 전면으로 방출된다. 발광층(EML)에서 생성된 광은 제2 반사층(RF2)에 의해 반사되어, 배면으로 방출된다. 이에 따라, 발광소자(OLED-1)는 전면 및 배면으로 광을 방출 할 수 있다.
제1 힘 센서(FSS1) 상에 배치되고, 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다. 제1 힘 센서(FSS1)는 표시장치(DD2)에 인가되는 압력을 감지할 수 있다. 제1 힘 센서(FSS1)는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
터치감지유닛(TS)은 제1 힘 센서(FSS1) 상에 배치될 수 있다.
제2 힘 센서(FSS2)는 표시패널(DP-1) 하에 배치된다. 표시장치(DD2)가 폴딩되면, 제2 힘 센서(FSS2)는 표시장치(DD2)에 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
제2 힘 센서(FSS2)는 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)을 포함한다. 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)에 대한 설명은 도 15a에서 설명 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2-1)의 단면 중 일부 도시한 것이다.
표시장치(DD2-1)는 표시패널(DP-2), 터치감지유닛(TS), 제1 힘 센서(FSS1), 및 제2 힘 센서(FSS2)를 포함한다. 표시패널(DP-2)은 투명 베이스층(SUB-TP), 절연층(16-1), 발광소자층(ELL-1), 및 평탄화층(FLL1)을 포함한다.
평탄화층(FLL1)은 발광소자층(ELL-1)을 커버하여 평탄면을 제공한다. 평탄화층(FLL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 평탄화층(FLL)은 발광소자층(ELL-1)을 밀봉하는 봉지재 역할을 할 수 있다.
제1 힘 센서(FSS1)는 평탄화층(FLL1) 상에 배치될 수 있다. 제1 힘 센서(FSS1)는 다른 평탄화층(FFL2)에 의해 커버될 수 있다.
그 외, 다른 구성들에 대한 설명은 도 18에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2-2)의 단면 중 일부 도시한 것이다.
표시장치(DD2-2)는 표시패널(DP-1), 반사부재(MR), 제1 힘 센서(FSS1), 및 제2 힘 센서(FSS2)를 포함한다.
반사부재(MR)는 제1 힘 센서(FSS1) 상에 배치되고, 전면발광영역(LA-F) 및 배면발광영역(LA-B)에 중첩한다. 반사부재(MR)는 광을 반사하여, 사용자에게 거울기능을 제공할 수 있다.
반사부재(MR)는 제1 힘 센서(FSS1)와 정전결합하여, 사용자의 터치를 감지할 수 있다. 예를들어, 반사부재(MR) 및 제1 힘 센서(FSS1)는 Self-Cap 방식으로 터치를 감지할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD2-3)의 단면도이다. 표시장치(DD2-3)는 제1 표시모듈(DM1), 제2 표시모듈(DM2), 및 힘 센서(FSS3)를 포함한다. 제1 표시모듈(DM1) 및 제2 표시모듈(DM2)에 대한 설명은 도 3 내지 도 7에서 설명한 표시모듈(DM)에 대한 설명과 실질적으로 동일한바 생략한다.
힘 센서(FSS3)는 제1 표시모듈(DM1) 및 제2 표시모듈(DM2) 사이에 배치된다. 힘 센서(FSS3)는 표시장치(DD2-3)에 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 22, 도 23, 도 24, 도 25, 및 도 26은 각각 힘 센서(FSS3, FFS3-1, FFS3-2, FFS3-3, FFS3-4)의 단면을 도시한 것이다.
도 22를 참조하면, 힘 센서(FSS3)는 절연층(LPI), 버퍼층(BF-FSS), 압력쿠션(PC), 제1 힘-감지전극(FS1), 및 제2 힘-감지전극(FS2)을 포함한다. 힘 센서(FSS3)는 절연층(LPI), 제2 힘-감지전극(FS2), 버퍼층(BF-FSS), 절연층(LPI), 압력쿠션(PC), 절연층(LPI), 버퍼층(BF-FSS), 제1 힘-감지전극(FS1), 및 절연층(LPI)이 순서대로 적층되어 형성될 수 있다. 단, 적층순서가 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 절연층(LPI), 버퍼층(BF-FSS), 압력쿠션(PC), 제1 힘-감지전극(FS1), 및 제2 힘-감지전극(FS2)은 다른 순서로 적층될 수 있다.
제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)은 정전결합한다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 힘-감지전극(FS1)은 전기장을 송신하고, 제2 힘-감지전극(FS2)은 전기장을 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 힘 센서(FSS3-3)의 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)은 각각 구동모드에 따라 역할을 바꿀 수 있다. 예를들어, 제1 구동모드에서는 제1 힘-감지전극(FS1)이 전기장을 송신하고, 제2 힘-감지전극(FS2)이 전기장을 수신할 수 있다. 제2 구동모드에서는 제2 힘-감지전극(FS2)이 전기장을 송신하고, 제1 힘-감지전극(FS1)이 전기장을 수신할 수 있다.
도 23을 참조하면, 힘 센서(FSS3-1)의 제1 힘-감지전극(FS1)은 제6 관통홀(CH6)을 통해 제1 표시모듈(DM1)의 터치감지유닛(TS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 힘 센서(FSS3-1)의 제2 힘-감지전극(FS2)은 제7 관통홀(CH7)을 통해 제2 표시모듈(DM2)의 터치감지유닛(TS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 힘 센서(FSS3-1)는 터치감지유닛(TS)으로부터 전기적 신호를 인가받아 구동 및 제어 될 수 있다.
도 24를 참조하면, 힘 센서(FSS3-2)의 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)는 같은 층상에 교번하게 배치될 수 있다.
도 25를 참조하면, 힘 센서(FSS3-3)는 절연층(LPI), 버퍼층(BF-FSS), 절연층(LPI), 제2 힘-감지전극(FS2), 압력쿠션(PC), 제1 힘-감지전극(FS1), 절연층(LPI), 버퍼층(BF-FSS), 및 절연층(LPI)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
도 26을 참조하면, 힘 센서(FSS3-4)는 노이츠차폐층(NSL)을 더 포함할 수 있다. 노이츠차폐층(NSL)은 절연층(LPI) 및 버퍼층(BF-FSS) 사이에 배치될 수 있다. 단, 노이츠차폐층(NSL)이 배치되는 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
노이츠차폐층(NSL)은 표시패널(DP1, DP2)의 트랜지스터들에서 발생하는 노이즈를 차폐시켜서, 힘 센서(FSS3-4)가 압력을 감지할 수 있게 한다.
도 27, 도 28, 및 도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛(TS2, TS3, TS4)을 도시한 것이다.
도 27을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛(TS2)은 앞에서 설명된 터치감지유닛(TS)과 달리 터치센서(SP-TS2)가 스트라이프 패턴 형상을 가질 수 있다.
도 28 및 도 29를 참조하면, 터치감지유닛(TS3, TS4)는 앞에서 설명된 터치감지유닛(TS)과 달리 터치센서(SP-TS3, SP-TS4)가 복수의 사각패턴들을 포함하는 형상을 가질 수 있다.
도 30a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD4)의 노멀모드에서의 사시도이다. 도 30b는 도 30a에 도시된 표시장치(DD4)의 인-폴딩모드에서의 사시도이다.
도 30a를 참조하면, 표시장치(DD4)는 제1 표시영역(DD-DA1), 제2 표시영역(DD-DA2), 및 비표시영역(DD-NDA)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 표시영역(DD-DA1) 및 제2 표시영역(DD-DA2)은 독립적으로 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에도, 제1 표시영역(DD-DA1) 및 제2 표시영역(DD-DA2)은 서로 종속적으로 이미지(IM)를 표시할 수 있다.
도 30b를 참조하면, 표시장치(DD4)는 제1 표시영역(DD-DA1)에 대응하는 부분과 제2 표시영역(DD-DA2)에 대응하는 부분이 각각 벤딩 또는 폴딩 될 수 있다. 인-폴딩모드에 서, 표시장치(DD4)의 지문인식영역(FPA)는 외부에 노출될 수 있다. 도 30b에서, 표시장치(DD4)의 인-폴딩모드를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서, 표시장치(DD4)는 아웃-폴딩 될 수 있다.
도 31a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD4)의 노멀모드에서의 사시도이다. 도 31b 및 도 31c는 각각 도 31a에 도시된 표시장치(DD4)의 폴딩모드에서의 사시도이다.
표시장치(DD4)는 벤딩축(BX)에 기초하여(on the basis of) 제1 벤딩영역(BA1), 제2 벤딩영역(BA2), 제1 비벤딩영역(NBA1), 제2 비벤딩영역(NBA2), 및 제3 비벤딩영역(NBA3)을 포함할 수 있다. 표시장치(DD4)는 제1 비벤딩영역(NBA1)의 표시면(IS)과 제2 비벤딩영역(NBA2)의 표시면(IS)이 마주하도록 인-폴딩 되고, 제2 비벤딩영역(NBA2)의 표시면(IS)과 제3 비벤딩영역(NBA3)의 표시면(IS)이 마주하지 않도록 아웃-폴딩 될 수 있다.
도 31b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 지문인식영역(FPA)은 표시장치(DD4)의 배면에 형성될 수 있다. 즉, 지문인식영역(FPA)은 표시장치(DD4)의 표시면(IS)의 반대면에 형성될 수 있다.
도 31c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 지문인식영역(FPA)은 표시장치(DD4)의 전면에 형성될 수 있다. 즉, 지문인식 영역(FPA)은 표시장치(DD4)의 표시면(IS)에 형성될 수 있다.
도 31a 내지 도 31c에 도시된 것과 같이, 표시장치(DD4)의 지문인식영역(FPA)는 폴딩된 상태에서도 외부에 노출되어 있다. 이에 따라, 사용자는 노출된 지문인식영역(FPA)을 터치하여 표시장치(DD4)를 편리하게 사용할 수 있다.
도 32a는 도 31b의 V-V`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다. 도 32b는 도 31c의 VI-VI`를 따라 절단한 본 발명의 일 실시예의 단면을 도시한 것이다.
표시장치(DD4)는 힘 센서(FSS)와 터치 센서부(SP1, SP2)를 이용해서 외부에서 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 힘 센서(FSS)는 제1 힘-감지전극(FS1) 및 제2 힘-감지전극(FS2)를 포함한다. 힘 센서(FSS) 및 터치 센서부(SP1, SP2)에 대한 설명은 앞에서 설명한 것과 실질적으로 동일한바 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 표시장치(DD4)는 힘 센서(FSS-1, 도 16a 참조)를 포함할 수 있다. 힘 센서(FSS-1)는 스트레인 게이지들(SG1, SG2, 도 16c 참조)을 포함할 수 있다. 힘 센서(FSS-1)에 대한 설명은 앞에서 설명한 것과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD5)를 도시한 것이다. 표시장치(DD5)는 손목에 찰 수 있는 시계형 웨어러블 장치이다.
표시장치(DD5)는 표시영역(DD-DA) 및 지문인식영역(FPA)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 표시영역(DD-DA)은 지문인식영역(FPA)을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 표시영역(DD-DA)과 지문인식영역(FPA)은 서로 구분되는 영역일 수 있다.
지문인식영역(FPA)은 사용자의 터치를 감지하거나, 지문을 인식할 수 있다. 지문인식영역(FPA)은 ASC(Active Self Cap) 방법, Mutual Cap 방법, Self-Cap 방법, 초음파 방법, 또는 광 센싱 방법 등으로 구현될 수 있다. 단, 지문인식영역(FPA)를 구현하는 방법은 이에 제한되지 않으며, 터치 또는 지문을 감지할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.
지문인식영역(FPA)과 표시영역(DD-DA)의 신호라인 및 절연막 등은 동일층에 형성될 수 있다.
지문인식영역(FPA)은 지문인식뿐만 아니라 터치신호를 감지하여 표시패널(DP)에 동작수행을 가능하게 할 수 있다.
즉, ASC(Active Self Cap) 방식으로 지문인식영역(FPA) 형성시, 지문인식영역(FPA)의 게이트 라인들 및 데이터 라인들은 표시영역(DD-DA)의 게이트 라인들(GL, 도 4 참조) 및 데이터 라인들(DL, 도 4 참조)과 같은층에 형성될 수 있다. 또한, ASC의 트랜지스터들은 표시영역(DD-DA)의 트랜지스터들(TFT1, TFT2, 도 5 참조) 형성 시 동일한 공정으로 형성 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에서, Mutual Cap 방식 또는 Self-cap 방식으로 지문인식유닛 또는 터치감지유닛를 형성할 때, 터치감지유닛의 터치센서 배선은 표시영역(DD-DA)의 터치배선 형성 시 동시에 형성가능하다.
도 34a 및 도 34b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치감지유닛(TS5)의 평면도이다. 터치감지유닛(TS5)은 벤딩축(BX)를 기준으로 서로 다른 종류의 터치센서들(SP-1, SP-TS4, SP-TS4)을 포함할 수 있다. 예를들어, 터치센서들(SP-1, SP-TS4, SP-TS4) 중 어느 하나는 뮤츄얼 캡(Mutual Cap) 방식의 터치센서(SP-1)이고, 다른 하나는 셀프 캡(Self Cap) 방식의 터치센서(SP-TS4, SP-TS4)일 수 있다.
터치감지유닛(TS5)는 터치센서들(SP-1, SP-TS4, SP-TS4)의 구조에 따라 서로 다른 특징을 갖는다. 예를 들면, 뮤츄얼 캡 방식의 구조는 채널의 수를 줄일 수 있고, 셀프 캡 방식의 구조는 호버링 터치 등에 강점을 가질 수 있다. 따라서, 터치감지유닛(TS5)이 포함하는 터치센서들(SP-1, SP-TS4, SP-TS4)의 종류를 다르게 함으로써, 필요에 따라 뮤츄얼 캡 방식의 장점과 셀프 캡 방식의 장점을 활용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 터치감지유닛(TS5)의 일부는 지문을 인식하기 위해 이용될 수 있다. 이 경우, 터치센서들 중 일부는 50~200마이크로 정도 지름을 가질 수 있다.
도 35는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD6)의 인-폴딩 상태를 도시한 것이다. 도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD6)의 아웃-폴딩 상태를 도시한 것이다.
도 35를 참조하면, 도 34a 또는 도 34b에 도시된 터치감지유닛(TS5)을 포함하는 표시장치(DD6)는 인-폴딩 될 수 있다. 도 36을 참조하면, 도 34a 또는 도 34b에 도시된 터치감지유닛(TS5)을 포함하는 표시장치(DD6)는 아웃-폴딩 될 수 있다.
도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DD)의 아웃-폴딩 상태를 도시한 것이다. , 도 34a 또는 도 34b에 도시된 터치감지유닛(TS5)을 포함하는 표시장치(DD7)는 벤딩되는 부분에 힘 센서(FSS-2)를 포함할 수 있다. 힘 센서(FSS-2)는 표시장치(DD7)의 벤딩여부를 감질 할 수 있다. 힘 센서(FSS-2)는 스트레인 게이지들(SG1, SG2, 도 16c 참조)를 포함할 수 있다.
실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
DD: 표시장치 DM: 표시모듈
DP: 표시패널 TS: 터치감지유닛
SP: 터치센서 FPS: 지문인식유닛
FSS: 힘 센서 SG1, SG2: 스트레인 게이지

Claims (20)

  1. 플렉서블 표시모듈을 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공하는 표시장치에 있어서, 상기 플렉서블 표시모듈은,
    발광소자를 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛; 및
    상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함하고,
    상기 플렉서블 표시모듈이 폴딩되어 상기 표시영역의 일부분이 상기 표시영역의 다른부분과 마주하는 인-폴딩모드에서, 상기 터치감지유닛은 상기 플렉서블 표시모듈에 인가되는 제1 압력을 감지하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 상기 표시패널 하부에 배치되는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 광 센싱 모듈 또는 초음파 센싱 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 광 센싱 모듈 및 상기 초음파 센싱 모듈 각각은,
    사용자의 지문으로 향하는 제1 신호를 생성하는 신호 생성기; 및
    상기 제1 신호가 상기 사용자의 상기 지문에 의해 반사되어 생성되는 제2 신호를 수신하는 신호 수신기를 포함하는 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 상기 터치감지유닛 상에 배치되는 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 정전용량방식 센싱 모듈을 포함하는 표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 인-폴딩모드에서 상기 지문인식영역은 외부에 노출되는 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 터치감지유닛은 전기장을 송신하는 복수의 제1 터치센서들 및 상기 전기장을 수신하는 복수의 제2 터치센서들을 포함하고,
    상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 터치센서들 중 적어도 하나와 중첩하는 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 터치센서들 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 적어도 어느 하나는 도전성 고분자 물질을 포함하는 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 도전성 고분자 물질은 폴리티오펜계 화합물, 폴리피롤계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리아세틸렌계 화합물, 및 폴리페닐렌계 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 상기 적어도 하나 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 상기 적어도 하나 사이의 정전용량의 변화를 감지하여, 상기 제1 압력을 감지하는 표시장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 터치감지유닛은 복수의 제1 터치센서들 및 상기 복수의 제1 터치센서들과 정전결합하는 복수의 제2 터치센서들을 포함하고,
    상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 어느 하나는 상기 복수의 제1 터치센서들 중 적어도 다른 하나와 중첩하는 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 인-폴딩모드에서, 상기 복수의 제1 터치센서들 중 상기 적어도 어느 하나 및 상기 복수의 제2 터치센서들 중 상기 적어도 다른 하나 사이의 정전용량의 변화를 감지하여 상기 제1 압력을 감지하는 표시장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 전면발광영역 및 배면발광영역으로 구분되고, 상기 표시패널은 양면발광 표시패널인 표시장치.
  15. 플렉서블 표시모듈 및 힘 센서를 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공하는 표시장치에 있어서, 상기 플렉서블 표시모듈은,
    발광소자를 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛; 및
    상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함하고,
    상기 힘 센서는 상기 표시패널 하에 배치되고, 상기 플렉서블 표시모듈이 아웃-폴딩모드 일 때, 상기 플렉서블 표시모듈에 인가되는 압력을 감지하는 표시장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 상기 표시패널 하부에 배치되는 표시장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 광 센싱 모듈 또는 초음파 센싱 모듈 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 지문인식유닛은 정전용량식 센서 모듈을 포함하고, 상기 터치감지유닛 상에 배치되는 표시장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 아웃-폴딩 모드에서, 상기 힘 센서는 정전용량의 변화를 감지하여 상기 압력을 감지하는 표시장치.
  20. 플렉서블 표시모듈을 포함하고, 지문인식영역을 포함하는 표시영역 및 비표시영역을 제공하는 표시장치에 있어서, 상기 플렉서블 표시모듈은,
    발광소자를 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되는 터치감지유닛; 및
    상기 지문인식영역과 중첩하는 지문인식유닛을 포함하고,
    상기 플렉서블 표시모듈이 폴딩되어 상기 표시영역의 일부분이 상기 표시영역의 다른부분과 마주하는 인-폴딩모드에서, 상기 터치감지유닛은 상기 표시영역의 상기 일부분과 상기 표시영역의 상기 다른부분 사이의 정전결합을 감지하는 표시장치.
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