KR20190030362A - 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 표시패널, 표시패널 하부에 배치되는 제1터치센서부, 제1터치센서부의 하부에 배치되는 백커버; 및 표시패널과 포스센서 또는 상기 포스센서와 상기 백커버 사이에 배치되며, 제1터치센서부에 접촉하는 복수의 돌기를 갖는 범퍼레이어를 포함하는 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

터치센서 및 그를 포함하는 표시장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Device), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 타입의 평판표시장치가 나타났다.
이러한 평판표시장치는 마우스, 키보드, 터치센서 등을 이용하여 입력신호를 전달받을 수 있다. 터치센서는 터치위치를 감지하고 그를 통해 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있도록 한다. 터치센서는 저항막 방식과 정전용량방식 등이 있다. 최근에 터치된 힘을 이용하여 다양한 동작을 수행하는 어플리케이션이 개발되고 있다. 따라서, 터치된 힘을 보다 정확하게 검출할 필요가 있으며, 힘의 세기를 다양하게 센싱하게 하는 것을 필요로 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 터치하는 힘에 민감하게 반응하여 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있는 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 표면이 단단한 표시장치에서 힘을 센싱할 수 있는 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치을 제공하는 것이다.
일측면에서, 본 발명의 실시예들은 표시패널, 표시패널 하부에 배치되는 제1터치센서부, 제1터치센서부의 하부에 배치되는 백커버; 및 표시패널과 포스센서 또는 포스센서와 백커버 사이에 배치되며, 제1터치센서부에 접촉하는 복수의 돌기를 갖는 범퍼레이어를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
다른 일측면에서, 본 발명의 실시예들은, 표시패널, 표시패널을 터치한 터치지점의 힘을 적어도 하나의 영역에 집중 시켜 감지하는 제1터치센서부, 제1터치센서부를 구동하는 터치드라이버, 및, 터치드라이버를 제어하는 터치제어부를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치하는 힘에 민감하게 반응하여 다양한 어플리케이션에 대응할 수 있는 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 표시장치의 커버의 경도가 높거나 두께가 두꺼운 경우에 적용할 수 있는 터치센서 및 그를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널을 나타내는 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다
도 5는 본 발명의 실시예들에 채용된 포스센서의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 채용된 제1터치센서부를 나타내는 구조도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 채용된 제1터치센서부를 나타내는 구조도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에서 포스센서와 돌기가 접촉되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 채용된 제2터치센서부를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 채용된 제2터치센서부를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 채용된 터치제어부를 나타내는 구조도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에서 터치구동기간을 나타내는 타이밍도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 구조도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 표시패널(110)을 터치한 터치지점의 힘을 집중시켜 감지하는 제1터치센서부(120), 제1터치센서부(120)를 구동하는 제1터치드라이버(130), 및 제1터치드라이버(130)를 제어하는 터치제어부(140)를 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 복수의 화소(P)가 배치되어 영상을 표시하는 화소영역(101)과, 화소영역(101)에 신호를 인가하는 배선들이 배치되는 비화소영역(102)을 포함할 수 있다. 화소영역(101)에서 복수의 게이트라인(G1,…,Gn)과 복수의 데이터라인(D1,…,Dm)이 교차할 수 있고 복수의 게이트 라인(G1,…,Gn)과 복수의 데이터라인(D1,…,Dm)이 교차하는 영역에 대응하여 복수의 화소들(P)이 배치될 수 있다. 비화소영역(102)에 배치되는 배선들은 복수의 드라이버회로들이 연결될 수 있다. 또한, 복수의 드라이버 회로는 비화소영역(102)에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 복수의 드라이버 회로는 복수의 데이터라인(D1,…,Dm)에 데이터신호를 전달하는 데이터드라이버(104), 복수의 게이트라인에 게이트신호를 전달하는 게이트드라이버(105)를 포함할 수 있다. 여기서, 게이트드라이버(105)와 데이터드라이버(104)는 하나인 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 게이트드라이버(105)와 데이터드라이버(104)는 제어부(106)와 연결될 수 있다.
또한, 게이트드라이버(105)와 데이터드라이버(104)는 FPCB(flexible printed circuit board)에 배치될 수 있고 제어부(106)는 PCB(printed circuit board)에 배치될 수 있다. 그리고, FPCB와 PCB가 연결됨으로써 게이트드라이버(105)와 데이터드라이버(104)는 제어부(106)와 연결될 수 있다. 또한, FPCB가 휘어져 화소영역(101) 배면에 게이트드라이버(105), 데이터드라이버(104), 제어부(106)가 배치될 수 있다.
또한, 표시패널(110)은 플렉서블(Flexible)기판을 포함하고 화소영역(101)과 비화소영역(102)이 플렉서블 기판에 형성될 수 있다. 플렉서블 기판은 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하는 플라스틱 재질로 된 기판일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 표시패널(110)이 플렉서블 기판을 포함하면, 표시패널(110)에 가해지는 힘에 대응하여 표시패널(110)이 휘어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시패널(110)은 제2터치센서부(103)를 포함할 수 있다. 제2터치센서부(103)는 표시패널(110) 내에 실장될 수 있다. 제2터치센서부(103)는 정전용량방식으로 센싱할 수 있다. 제2터치센서부(103)는 터치한 위치에 대한 위치정보를 출력할 수 있다. 따라서, 사용자가 표시패널(110)을 터치하게 되면 제2터치센서부(103)는 사용자가 터치한 터치지점에 대한 위치에 대한 정보를 포함하는 센싱신호를 출력할 수 있다. 사용자는 표시패널(110)을 스타일러스펜, 손가락과 같은 신체를 통해 터치할 수 있고, 터치는 표시패널(110)을 직접 터치하는 것에 한정되는 것이 아니고 표시패널(110) 상에 배치되는 커버 등에 인가된 힘이 표시패널(110)에 인가되게 되면 표시패널(110)을 터치한 것 것이라고 할 수 있다. 또한, 표시패널(110)은 제2터치센서부(103)를 구동하는 제2터치드라이버(107)를 더 포함할 수 있다. 제2터치드라이버(107)는 제2터치센서부(103)로 구동신호를 전달할 수 있다. 또한, 제2터치드라이버(107)는 제2터치센서부(103)로부터 센싱신호를 전달받을 수 있다.
제1터치센서부(120)는 사용자가 표시패널(110)을 터치한 힘을 감지할 수 있다. 또한, 제1터치센서부(120)는 표시패널(110)의 하부에 배치되어 사용자가 터치에 의해 표시패널(110)에 힘을 인가하면 제1터치센서부(120)는 그 힘의 세기를 감지할 수 있다. 제1터치센서부(120)는 구동신호를 전달받아 구동신호에 대응하는 센싱신호를 출력할 수 있다. 제1터치센서부(120)는 저항막 방식으로 센싱할 수 있다. 또한, 제1터치센서부(120)는 표시패널(110)을 터치한 힘이 집중되어 전달되도록 할 수 있다. 즉, 터치에 의해 누르는 힘에 의해 표시패널(110)이 눌리는 면적보다 제1터치센서부(120)이 눌리는 면적이 더 작게 되도록 함으로써 제1터치센서부(120)은 터치에 의해 발생된 힘이 더 집중되어 전달되도록 할 수 있다. 이로 인해, 제1터치센서부(120)가 터치 시에 인가된 힘에 더 민감하게 반응할 수 있게 한다.
제1터치드라이버(130)는 제1터치센서부(120)를 구동할 수 있다. 제1터치드라이버(130)는 제1터치센서부(120)로 구동신호라인(T1x)를 통해 제1구동신호를 전달하고 제1터치센서부(120)로부터 센싱신호라인(R1x)를 통해 제1센싱신호를 전달받을 수 있다. 제1터치센서부(120)는 앞서 살펴본 바와 같이 힘의 크기에 대한 정보를 포함하는 센싱신호를 출력할 수 있어 제1터치드라이버(130)가 전달받는 제1센싱신호는 터치 시에 인가되는 힘의 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 제1터치드라이버(130)과 제2터치드라이버(107)은 서로 다른 구성요소인 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1터치드라이버(130)과 제2터치드라이버(107)은 각각 구동신호를 출력하는 구동신호출력부와 센싱신호를 수신하는 센싱신호수신부를 포함할 수 있다. 센싱신호수신부는 제1터치센서부(120)와 제2터치센서부(103)으로부터 전달되는 센싱신호를 적분하여 출력할 수 있다.
터치제어부(140)는 제1터치드라이버(130)를 제어하고 제1터치드라이버 (130)에서 출력되는 센싱신호를 이용하여 터치시에 인가되는 힘의 크기에 대한 포스정보를 생성할 수 있다. 또한, 터치제어부(140)는 제2터치드라이버(107)를 제어하고 제2터치드라이버(107)에서 출력되는 센싱신호를 이용하여 터치된 지점에 대한 위치정보를 생성할 수 있다. 또한, 터치제어부(140)는 제1터치드라이버(130)와 제2터치드라이버(107)를 시분할 구동할 수 있다. 터치제어부(140)는 제2터치드라이버(107)를 먼저 구동한 후 제1터치드라이버(130)를 구동할 수 있고, 제2터치드라이버(107)의 구동에 의해 전달되는 센싱신호에 대응하여 위치정보를 파악하고 위치정보에 대응하여 센싱신호를 보정하여 포스정보를 생성할 수 있다. 여기서, 제1터치센서부(120)에 전달되는 구동신호를 제1구동신호라고 칭하고 제2터치센서부(103)에 전달되는 구동신호를 제2구동신호라고 칭할 수 있다. 또한, 제1터치센서부(120)에서 전달되는 센싱신호를 제1센싱신호라고 칭하고 제2터치센서부(103)에서 전달되는 센싱신호를 제2센싱신호라고 칭할 수 있다. 또한, 제1터치센서부(120)에서 출력되는 센싱신호와 제1터치드라이버(130)에서 출력되는 센싱신호를 모두 제1센싱신호라고 하고 제2치센서부(103)에서 출력되는 센싱신호와 제2치드라이버(107)에서 출력되는 센싱신호를 모두 제2센싱신호라고 할 수 있다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 표시패널(110) 하부에 배치되고 표시패널(110) 하부에 배치되는 제1터치센서부(120), 및 제1터치센서부(120)의 하부에 배치되는 백커버(160), 표시패널(110)과 제1터치센서부(120) 또는 제1터치센서부(120)와 백커버(160) 사이에 배치되며, 복수의 돌기(121a)를 갖는 범퍼레이어(121)를 포함할 수 있다. 또한, 표시장치(100)는 표시패널(110)의 상부에 배치되는 커버(150)를 포함할 수 있다.
제1터치센서부(120)는 표시패널(110)의 하부에 배치되어 터치 시에 표시패널(110)에 인가된 힘을 감지할 수 있다. 또한, 제1터치센서부(120)에는 범퍼레이어(121)의 복수의 돌기(121a)가 접촉하고 있어 제1터치센서부(120)에 힘이 전달받는 제1터치센서부(120)의 면적이 돌기(121a)가 없는 경우보다 작을 수 있다. 따라서, 제1터치센서부(120)에 인가되는 힘이 동일하면 제1터치센서부(120)의 힘을 전달받는 부분의 면적이 작은 경우 제1터치센서부(120)와 돌기(121a)가 접촉하는 부문에 인가되는 힘이 증가하게 될 수 있다. 즉, 돌기들(121a)에 의해 제1터치센서부(120)에 전달되는 힘이 집중될 수 있다. 제1터치센서부(120)에 전달되는 힘이 집중되기 때문에 제1터치센서부(120)는 터치 시에 인가되는 힘을 더 크게 인식할 수 있어 터치 시에 인가되는 힘에 더 민감하게 동작할 수 있다.
또한, 사용자가 표시패널(110)을 동일한 힘을 인가하여 터치하였더라도 터치된 지점의 위치 차이에 따라 제1터치센서부(120)에 인가되는 힘에 차이가 발생할 수 있다. 특히, 제1터치센서부(120)는 표시패널(110)의 테두리에 존재하는 백커버(160) 등의 기구물에 영향을 받아 터치된 힘을 완전히 전달받지 않게 되어 사용자가 표시패널(110)의 테두리를 터치하는 힘에 대한 반응이 민감하지 않을 수 있다. 하지만, 범퍼레이어(121)가 포함하는 복수의 돌기(121a)는 제1터치센서부(120)의 복수의 위치에 접촉하고 있고 표시패널(110)에 인가된 힘을 제1터치센서부(120)의 소정의 영역에 집중하기 때문에 제1터치센서부(120)는 작은 힘도 감지할 수 있다. 따라서, 사용자가 표시패널(110)의 테두리를 터치하더라도 그 힘에 민감하게 반응할 수 있다. 그리고, 표시장치(100)는 다양한 터치위치에 대응하여 제1터치센서부(120)에서 센싱된 힘을 이용하여 어플리케이션들을 수행하게 할 수 있다.
범퍼레이어(121)의 돌기(121a)는 사용자가 터치하기 전에 제1터치센서부(120)에 접촉하고 있을 수도 있고 제1터치센서부(120)에 접촉되지 않고 일정한 간격을 갖도록 배치될 수 있다. 터치 전에 범퍼레이어(121)의 돌기가 제1터치센서부(120)에 접촉하고 있는 경우 터치 전에 제1터치센서부(120)에 접촉하지 않는 경우보다 커버(150)가 눌리는 변위를 더 작더라도 터치를 인식할 수 있다. 따라서, 터치 전에 범퍼레이어(121)의 돌기(121a)가 제1터치센서부(120)에 접촉하고 있게 되면 터치에 의해 눌리는 정도가 작더라도 제1터치센서부(120)에 힘이 전달될 수 있다.
또한, 범퍼레이어(121)는 실리콘(silicone), PET(polyethylene terephthalate), PI(Polyimide)를 포함할 수 있다. 하지만, 범퍼레이어(121)는 이에 한정되는 것은 아니다.
백커버(160)는 제1터치센서부(120)의 하부에 배치될 수 있다. 또한, 백커버(160)는 표시패널(110), 제1터치센서부(120), 범퍼레이어(121)를 수용하여 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 또한, 표시장치(100)에서 범퍼레이어(121)는 도 2에 도시된 것과 같이 제1터치센서부(120)와 백커버(160) 사이에 배치될 수 있고, 도 3에 도시된 것과 같이 표시패널(110)과 제1터치센서부(120) 사이에 배치될 수 있다. 백커버(160)는 표시패널(110), 제1터치센서부(120)를 수용할 수 있다. 하지만, 백커버(160)에 수용되는 것은 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 표시패널(110) 상부에 커버(150)가 배치될 수 있다. 커버(150)의 테두리는 백커버(160)에 접촉할 수 있다. 커버(150)는 유리와 같은 투명재질을 포함할 수 있고 표시패널(110)에서 방출되는 빛이 투과하게 할 수 있다. 커버(150)는 표시패널(110)을 보호할 수 있다. 또한, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 커버(150)의 테두리와 백커버(160)가 접촉하는 면 사이에 패드(161)를 배치할 수 있다. 패드(161)는 소프트한 재질일 수 있고, 힘이 인가되면 눌려져 두께가 얇아질 수 있다. 커버(150)의 두께가 얇거나 재질의 경도가 낮은 경우 커버(150)는 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있다. 반면에, 커버(150)의 두께가 두껍거나 경도가 높은 재질로 이루어진 경우 커버(150)는 인가되는 힘이 매우 강하지 않으면 휘어지지 않게 될 수 있다. 즉, 커버(150)에 인가되는 터치에 의해 가해지는 힘이 제1터치센서부(120)로 전달되지 않을 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 커버(150)의 테두리에 백커버(160)와 접촉하는 지점에 패드(161)이 배치되도록 할 수 이다. 패드(161)가 배치되게 되면, 커버(150)를 터치한 힘에 의해 패드(161)가 얇아지게 되고 이로 인해 커버(1501)의 위치에 대한 변위가 발생하여 커버(150)가 눌려지는 효과가 나타날 수 있다. 즉, 터치된 힘에 의해 커버(150)가 눌리지 않더라도 패드(161)가 눌리게 되고 이로 인해, 이로 인해 커버(150)는 제1터치센서부(120)에 근접하게 될 수 있다. 이로 인해, 커버(150)의 하부에 배치되어 있는 범퍼레이어(121)도 제1터치센서부(120)에 근접하게 되어 제1터치센서부(120)의 소정 영역이 범퍼레이어(121)의 돌기(121a)에 의해 눌리게 될 수 있다. 따라서, 두께가 두껍거나 단단한 재질로 이루어진 경우 커버(150)를 터치하더라도 패드(161)에 의해 터치한 힘이 제1터치센서부(120)에 전달될 수 있다.
또한, 표시패널(110)은 일정한 면적을 가지고 있고 하부에 지지되는 부분이 있어 표시패널(110)의 상의 위치에 따라 동일한 힘을 가하더라도 표시패널(110)이 눌리는 정도가 다를 수 있다. 따라서, 구동신호에 의해 표시패널(110)의 터치지점에 대한 좌표를 먼저 산출한 후 산출된 좌표와 센싱신호에 의한 힘정보를 이용하여 터치지점에 가해지는 힘을 보다 정확하게 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 채용된 포스센서의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 5를 참조하면, 포스센서(121`)는 제1기판(1222) 상에 배치되는 제1전극(T1x), 제1기판(1222) 상에 배치되며 제1전극(T1x)과 제1방향으로 이격되어 있는 제2전극(R1x), 및, 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)과 제2방향으로 이격되어 배치되는 포스전극(FE)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1방향은 수평방향이고 제1방향은 수직방향일 수 있다. 그리고, 포스전극(FE)은 제2기판(1212)에 제2방향에 대응하는 힘이 가해지면 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)에 접촉할 수 있다.
제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 배치되어 있는 제1기판(1222)은 백커버(160) 상에 배치될 수 있다. 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)은 제1기판(1222) 상에서 서로 이격되어 있어 제1기판(1222) 상에서 접촉하지 않게 될 수 있다. 제1전극(T1x)은 구동신호가 전달되는 구동신호라인일 수 있고, 제2전극(R1x)은 센싱신호가 전달되는 센싱신호라인일 수 있다. 또한, 제1전극(T1x)은 구동신호라인과 연결되는 배선일 수 있고 제2전극은 센싱신호라인과 연결되는 배선일 수 있다. 그리고, 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x) 상에 일정한 간격을 갖고 배치되는 포스전극(FE)이 배치될 수 있다. 포스전극(FE)은 제2기판(1212)의 배면에 형성될 수 있다. 포스전극(FE)은 제2기판(1212)에서 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 배치되어 있는 제1기판(1222)의 면을 마주보는 면에 형성될 수 있다. 제1기판(1222)과 제2기판(1212)은 각각 플렉서블한 기판일 수 있다. 또한, 제1기판(1222)과 제2기판(1212)은 PET(Polyethylene terephthalate)을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제2기판(1212) 상에 표시패널(110)이 배치될 수 있다. 사용자에 의해 터치가 발생하면, 즉, 사용자가 표시패널(110) 또는 커버(150)를 터치하면, 터치한 힘이 제2기판(1212)에 전달되고 그 힘에 의해 제2기판(1212)이 눌려 제2기판(1212)에 배치되어 있는 포스전극(FE)이 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 접촉하게 될 수 있다. 포스전극(FE)이 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)에 접촉하게 되면 포스전극(FE)에 의해 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 도통될 수 있다. 이로 인해, 제1전극(T1x)으로 전달되는 구동신호가 제2전극(R1x)으로 전달되고 제2전극(R1x)을 통해 구동신호에 대응하는 센싱신호가 전달될 수 있다. 이때, 포스전극(FE)에 인가되는 힘의 크기에 대응하여 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 포스전극(FE)과 접촉하는 면적이 결정되고 그로 인해 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)에 의해 형성되는 저항의 크기 차이가 발생할 수 있다.
포스전극(FE)과 제1전극(T1x) 및 제2전극(R1x)이 접촉되는 면적이 클수록 저항의 크기는 작아질 수 있다. 따라서, 제2전극(R1x)으로 전달되는 센싱신호는 저항의 크기에 대응하여 신호의 세기가 결정될 수 있고 이러한 신호의 센기를 이용하여 저항의 크기를 판별함으로써 터치시에 인가되는 힘의 세기를 감지할 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예들에 채용된 제1터치센서부와 범퍼레이어를 나타내는 구조도이다.
도 6을 참조하면, 포스센서에 대응하는 제1기판(1221)과 포스전극(FE)이 도시되어 있다. 제1터치센서부(120)는 제1기판(1221)의 상부에 하나의 포스전극(FE)가 배치될 수 있다. 또한, 포스전극(FE) 상부에 범퍼레이어(121)가 배치될 수 있다. 여기서, 제1터치센서부(120)는 제1기판(1221)과 포스전극(FE)로 도시되어 있지만 이는 도 5에 도시된 것과 같은 포스센서를 간략하게 표시한 것으로 제1터치센서부(120)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 포스전극(FE)의 상부에 범퍼레이어(121)가 배치되어 있고 하부에 표시패널(110)이 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
표시패널(110)의 일면의 전체는 표시패널(110)에서 영상을 표시하는 화소영역(101)이 대응될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 포스전극(FE) 하부에는 도 5에 도시된 것과 같이 제1전극(T1x)과 제2전극(R1x)이 일정한 간격을 갖고 배치되어 있을 수 있다. 그리고, 범퍼레이어(121)의 복수의 돌기(121a)가 포스전극(FE)에 대응되도록 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 돌기(121a)는 4개로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
하나의 제1터치센서부(120)가 하나의 표시장치(100)에 대응되기 때문에 포스전극(FE)과 기판이 표새패널(110) 상에서 하나의 층으로 배치되어 제1터치센서부(120)를 형성하는 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 것과 같이 각 포스센서(120a,120b,120c,120d)에 대응하는 복수의 제1기판들(1221a,1221b,1221c,1221d)과, 제1기판들 (1221a,1221b,1221c,1221d)에 각각 대응하는 복수의 포스전극(FE)이 표시패널(110) 상에 배치될 수 있다. 그리고, 범퍼레이어(121)의 각 돌기(121a)는 하나의 포스전극(FE)에 대응되도록 배치될 수 있다. 하지만, 하나의 포스전극(FE)에 대응되는 돌기(121a)의 수는 이에 한정되는 것은 아니다.
복수 개의 포스센서(120a,120b,120c,120d)가 배치되게 되면, 포스전극(FE)과 제1기판(1221a,1221b,1221c,1221d)이 복수개로 분할되게 되고 이로 인해 포스전극의 전체 면적과 제1기판의 전체 면적이 도 6에 도시되어 있는 것보다 작아 져 표시장치(100)에 채용된 포스센서(120a,120b,120c,120d)는 크기가 작게 구현될 수 있다. 즉, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이 하나의 포스센서를 이용하는 경우보다 복수의 포스센서를 이용하는 경우가 표시장치(100)의 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 돌기들(121a)이 포스전극(FE)에 대응되도록 배치되게 되면 다양한 위치에서 터치 시에 인가된 힘을 감지할 수 있다. ,
도 8은 본 발명의 실시예들에서 포스센서와 돌기가 접촉되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 8을 참조하면, a는 범퍼레이어(121a`)에 돌기가 없는 것을 나타내며, b는 범퍼레이어에 돌기(121a)가 있어 포스센서(120)에 돌기가 접촉하고 있는 것을 나타낸다. 여기서, 돌기(121a`)는 삼각형상을 갖고 포스센서(120)이 접촉하고 있는 지점이 뾰족한 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 돌기(121a`)에 포스센서(120)가 돌기(121a`)의 상면은 평평하게 될 수 있다.
a와 같이 범퍼레이어(121a`)에 돌기가 없는 경우 보다 b와 같이 범퍼레이어에 돌기(121a)가 존재하는 경우 포스센서(120)가 접촉되어 힘을 받는 면적이 더 작아질 수 있다. 이로 인해 단위면적 당 포스센서(120)가 받는 하중은 돌기가 없는 범퍼레이어(121a`)가 배치되어 있는 경우 보다 돌기(121a`)가 있는 범퍼레이어가 배치되어 있는 경우가 더 커지게 될 수 있다. 즉, 범퍼레이어의 돌기(121a`)에 의해 하중이 집중되는 특정한 지점이 포스센서(120)에 분포될 수 있다. 그리고, 특정한 지점들은 하중이 집중되어 있어 포스센서(120)의 민감도가 더 커질 수 있다. 또한, 범퍼레이어의 돌기(121a`)는 테이퍼드된 형상을 갖고 있어 가해지는 힘이 커질수록 포스센서에 닿는 면적이 커지고 이로 인해 포스센서의 포스전극과 제1전극 및 제2전극이 접촉하는 면이 더 증가하게 되어 힘을 감지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 채용된 제2터치센서부를 나타내는 평면도이다.
도 9를 참조하면, 제2터치센서부는 정전용량 방식 중 뮤추얼 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 패널(TSP)에는 터치 구동 신호가 인가되는 제1터치전극 라인들(T1~T5, 터치 구동 라인들이라고도 함)과 터치 센싱 신호가 센싱 되는 제2터치 전극 라인(R1~R6, 터치 센싱 라인들이라고도 함)들이 교차하여 배치될 수 있다.
제1터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 가로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수도 있고, 제2터치 전극 라인들(R1~R6) 각각은 세로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 동일한 행에 배치된 제1터치전극들(Tx_TE, 터치 구동 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 제2터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 동일한 열에 배치된 제2 터치 전극들(Rx_TE, 터치 센싱 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
제1터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치 회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 터치 전극 라인들(R1~R6) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 채용된 제2터치센서부를 나타내는 평면도이다.
도 10을 참조하면, 제2터치센서부는 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 패널(TSP)에는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치될 수 있다.
다수의 터치 전극들(TE) 각각은 구동 신호가 인가되고 센싱 신호가 센싱 될 수 있다.
다수의 터치 전극들(TE) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치 회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 채용된 터치제어부를 나타내는 구조도이다.
도 11을 참조하면, 터치제어부(140)는 연산부(141) 및 메모리(142)를 포함할 수 있다.
연산부(141)는 제1터치드라이버(130)로부터 제1센싱신호를 전달받아 터치시에 인가되는 힘에 대한 정보를 포함하는 포스신호를 출력할 수 있다. 또한, 연산부(141)는 제2터치드라이버(107)로부터 제2센싱신호를 전달받아 터치위치에 대응하는 위치정보를 포함하는 위치신호를 출력할 수 있다. 또한, 연산부(141)는 동기신호 등의 제어신호들을 호스트 시스템(미도시)으로부터 전달받아 제1구동제어신호를 출력할 수 있고 제2구동제어신호를 출력할 수 있다. 제1구동제어신호에 대응하여 제1터치드라이버(130)는 제1구동신호를 출력하고 제1터치센서부(120)에 전달할 수 있다. 또한, 제2구동제어신호에 대응하여 제2터치드라이버(107)는 제2구동신호를 출력하여 제2터치센서부(103)에 전달할 수 있다. 연산부(141)는 제2구동제어신호를 먼저 출력한 후 제1구동제어신호를 출력할 수 있다. 즉, 연산부(141)는 시분할 구동하여 제1구동제어신호와 제2구동제어신호가 출력되는 시간을 다르게 할 수 있다. 또한, 연산부(141)에서 제2구동제어신호를 먼저 출력된 후 제1구동제어신호가 출력되게 하면 연산부(141)는 제2센싱신호를 수신한 다음 제1센싱신호를 수신할 수 있다. 또한, 연산부(141)는 제2센싱신호에 포함되어 있는 위치정보를 이용하여 메모리(142)에 저장되어 있는 보정값을 선택하고, 선택된 보정값을 이용하여 제1센싱신호를 보정하여 수 있다. 따라서, 연산부(141)에서 출력되는 포스신호는 위치정보에 대응하여 보정될 수 있다.
메모리(142)는 제1센싱신호를 보정하는 보정값을 저장할 수 있다. 보정값은 터치 위치에 따라 다르게 설정되어 사용자의 터치지점에 대응한 보정값이 저장될 수 있다. 보정값은 위치정보에 맵핑되어 있을 수 있다. 그리고, 메모리(142)는 제2센싱신호에 포함되어 있는 위치정보에 대응하여 저장되어 있는 보정값 중 하나를 연산부(141)에 전달할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에서 터치구동기간을 나타내는 타이밍도이다.
도 12를 참조하면, 터치구동기간은 터치된 위치를 감지하는 제1터치구동기간(TD1)과 터치된 지점에 인가되는 힘을 감지하는 제2터치구동기간(TD2)을 포함할 수 있다. 제1터치구동기간(TD1)에서는 터치제어부(140)의 제어에 의해 제2터치센서부(103)로 인가되는 제2구동신호(T2x)가 출력되고 제2터치구동기간(TD2)에서는 터치제어부(140)의 제어에 의해 제1터치센서부(120)로 인가되는 제1구동신호(T1x)가 출력될 수 있다. 그리고, 제2구동신호(T2x)에 대응하여 제2센싱신호가 생성되고 난 후 제1구동신호(T1x)에 대응하여 제1센싱신호가 출력될 수 있다. 따라서, 제1터치센서부(120)과 제2터치센서부(103)은 시분할 구동을 할 수 있다. 또한, 시분할 구동에 의해 위치정보를 먼저 획득한 후 포스정보를 획득할 수 있어 위치정보에 의해 포스정보를 보정하여 보다 정확한 포스정보를 생성할 수 있다.
또한, 제1센싱신호는 제2센싱신호에 포함되어 있는 위치정보에 대응하여 보정될 수 있어 제1센싱신호에 포함되어 있는 포스정보는 위치정보에 대응하여 보정될 수 있다. 여기서, 제1터치구동기간(TP1)과 제2터치구동기간(TP2)에서 제2구동신호(T2x)와 제1구동신호(T1x)는 하나의 펄스 형태로 되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 복수의 펄스 형태일 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시장치
110: 표시패널
120: 제1터치센서부
130: 제1터치드라이버
140: 터치제어부
T1x: 구동신호라인
R1x: 센싱신호라인

Claims (14)

  1. 표시패널;
    상기 표시패널 하부에 배치되는 제1터치센서부;
    상기 제1터치센서부의 하부에 배치되는 백커버; 및
    상기 표시패널과 제1터치센서 또는 상기 제1터치센서와 상기 백커버 사이에 배치되며, 상기 제1터치센서부에 접촉하는 복수의 돌기를 갖는 범퍼레이어를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널의 상부에 배치되는 커버를 포함하고 상기 백커버는 상기 커버의 테두리에 접촉하되, 상기 백커버와 상기 커버가 접촉하는 면에 패드가 배치되는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 돌기는 상기 포스센서에 접촉하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1터치센서부는 상기 표시패널의 적어도 2개의 영역에 각각 대응하는 포스센서들을 포함하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌기는 테이퍼드 형상을 갖는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포스센서는
    기판 상에 배치되는 제1전극;
    상기 기판 상에 배치되며 상기 제1전극과 제1방향으로 이격되어 있는 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극과 제2방향으로 이격되어 배치되는 포스전극을 포함하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널은 터치지점의 위치를 감지하는 제2터치센서부를 더 포함하는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1터치센서부와 상기 제2터치센서부는 시분할구동되는 표시장치.
  9. 표시패널;
    상기 표시패널을 터치한 터치지점의 힘을 적어도 하나의 영역에 집중 시켜 감지하는 제1터치센서부;
    상기 제1터치센서부를 구동하는 터치드라이버; 및
    상기 터치드라이버를 제어하는 터치제어부를 포함하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1터치센서부는 복수의 돌기를 갖는 범퍼레이어를 포함하며, 상기 복수의 돌기가 상기 포스센서에 접촉하는 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1터치센서부는 상기 표시패널의 적어도 2개의 영역에 각각 대응하는 포스센서들을 포함하는 표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1터치센서부는
    제1전극;
    상기 제1전극과 제1방향으로 이격되어 있는 제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극과 제2방향으로 이격되는 포스전극을 포함하는 표시장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 표시패널은 상기 터치지점의 위치를 감지하는 제2터치센서부를 더 포함하고, 상기 터치제어부는 상기 제1터치센서부와 상기 제2터치센서부를 시분할구동하는 표시장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 터치제어부는 상기 제1터치센서부로부터 제1센싱신호를 전달받고 난 후 상기 제2터치센서부로부터 제2센싱신호를 전달받고, 힘의 정보를 포함하는 포스신호와 터치위치에 대한 위치정보를 포함하는 위치신호를 출력하는 연산부와, 상기 상기 위치정보에 대응하는 보정값을 저장하며 상기 연산부에 상기 보정값을 전달하는 메모리를 포함하는 표시장치.
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