KR20190102114A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20190102114A
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Abstract

표시장치는 표시패널 및 압력센서를 포함한다. 상기 표시패널은 사용자에게 특정한 상황에서 압력을 인가하도록 유도하는 압력 감지이미지를 표시한다. 상기 압력센서는 상기 표시패널 하부에 배치되어, 상기 압력 감지이미지와 일부분이 중첩하도록 배치된다. 상기 압력센서를 구성하는 전극 중 상기 압력 감지이미지와 중첩하지 않는 부분에 개구부가 정의된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 압력센서를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력센서의 감도가 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치, 휴대용 단말기, 그 밖의 정보 처리 장치 등은 다양한 입력 장치를 이용하여 기능을 수행한다. 최근, 이러한 입력 장치로서 터치 감지 장치를 포함하는 입력 장치가 일반화되고 있다.
터치 감지 기능은 인체(손가락)나 펜과의 접촉 여부를 그 접촉에 따른 인체 전류의 감지나, 압력이나 온도변화 등을 이용해서 감지하고 인식하는 터치 센서를 통해 구현될 수 있다. 특히 압력의 변화를 이용해서 인체나 펜과의 접촉 여부를 센싱하는 방식의 압력센서가 각광받고 있다.
압력센서는 두 전극 사이에 에어갭 또는 실리콘 등의 압축 및 복원이 가능한 물질이 마련된 구조를 갖는다. 이러한 압력센서는 터치 입력에 따른 두 전극의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 것을 검출하여 압력을 검출할 수 있다.
본 발명은 특정 위치에 인가되는 압력을 정확하게 측정할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널 및 압력센서를 포함할 수 있다. 상기 표시패널은 이미지를 표시하는 표시영역이 정의되고, 상기 표시영역에 압력 감지이미지가 표시된다. 상기 압력센서는 상기 표시패널 하부에 배치되고, 상기 압력 감지이미지에 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
상기 압력센서는 상기 압력 감지이미지에 중첩하는 제1 중첩전극 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 제1 비중첩전극을 포함하며, 상기 제1 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의되는 제1 전극, 상기 제1 전극과 중첩하게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 탄성을 갖는 절연부재를 포함할 수 있다.
상기 압력 감지이미지는 상기 표시영역의 가장자리에 인접하게 표시될 수 있다.
평면상에서, 상기 제1 비중첩전극은 상기 제1 중첩전극보다 상기 표시영역의 내측에 배치될 수 있다.
상기 제1 비중첩전극은 상기 제1 중첩전극으로부터 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 비중첩전극의 경계의 일부분은 상기 압력 감지이미지의 경계의 일부분과 대응되는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 비중첩전극은 메쉬 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 표시장치는 상기 압력센서와 상기 표시패널 사이에 배치되는 접착부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 표시장치는 상기 압력센서의 커패시턴스의 변화를 감지하는 압력 감지회로 및 상기 압력 감지회로가 실장되는 인쇄회로기판을 포함하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 인쇄회로기판은 상기 압력센서의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극의 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 전극은 상기 압력 감지이미지에 중첩하는 제2 중첩전극 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 제2 비중첩전극을 포함하며, 상기 제2 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 절연부재는 상기 압력 감지이미지에 중첩하는 중첩 절연부재 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 비중첩 절연부재를 포함하며, 상기 비중첩 절연부재에 적어도 하나의 개구부가 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 압력센서는 상기 제1 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되는 제1 접착부재 및 상기 제2 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되는 제2 접착부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 절연부재는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 접착되기 위한 접착력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 센싱전극, 절연부재, 및 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 상기 표시패널은 이미지를 표시하는 표시영역이 정의되고, 상기 표시영역은 외부에서 압력이 인가되는 압력 인가영역을 포함할 수 있다. 상기 센싱전극은 상기 압력 인가영역에 중첩하는 중첩전극 및 상기 압력 인가영역에 중첩하지 않는 비중첩전극을 포함하고, 상기 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의되고, 상기 표시패널 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연부재는 상기 센싱전극 하부에 배치되고, 탄성을 가질 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 복수의 패드들을 포함하고, 상기 복수의 패드들 중 어느 하나는 상기 절연부재 하부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 표시장치에 포함되는 압력센서가 일정한 감도를 유지할 수 있어서, 상기 표시장치는 외부에서 인가되는 압력을 정확하게 측정할 수 있다. 이에 따라, 압력센서를 이용한 UI/UX의 활용이 더 적극적으로 적용되는 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시장치의 분해 사시도를 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 표시장치의 평면도이다.
도 4는 도 3의 I-I`선을 따라 절단한 단면도를 예시적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 AA영역에 배치되는 구성요소들 중 일부를 예시적으로 도시한 것이다.
도 6은 종래의 정전용량식 압력센서를 포함하는 표시장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 표시장치에 압력이 인가되는 경우를 예시적으로 도시한 것이다.
도 8은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 단면을 예시적으로 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 표시장치에 압력이 인가되는 경우를 예시적으로 도시한 것이다.
도 10, 도 11, 도 12, 및 도 13은 각각 도 5의 AA영역에 배치되는 구성요소들 중 일부가 변형된 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 14, 도 15, 및 도 16은 각각 도 5의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 단면을 예시적으로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서, 인쇄회로기판 상에 압력센서가 실장되는 것을 예시적으로 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도면들에 있어서, 구성요소들의 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
"포함하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(10)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 표시장치(10)의 분해 사시도를 예시적으로 도시한 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치가 적용된 예로써 휴대용 단말기를 도시하였다. 휴대용 단말기는 태블릿 PC, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable MultimediaPlayer), 게임기, 손목 시계형 전자 기기 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 텔레비전 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장비를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 자동차 네비게이션 유닛, 카메라와 같은 중소형 전자 장비 등에 사용될 수 있다. 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있다.
표시장치(10)는 영상이 표시되는 표시영역(DA), 표시영역(DA)에 인접한 비표시영역(NDA)이 정의될 수 있다. 일 예로써, 평면상에서 표시영역(DA)은 사각 형상일 수 있다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 둘러싼다.
표시장치(10)의 일측은 벤딩된 형상을 가질 수 있다. 표시장치(10)의 외곽면(IS)은 평탄면(FA)과 벤딩면들(BA1, BA2)을 포함할 수 있다. 외곽면(IS)은 표시장치(10)의 최외곽의 면으로 이해될 수 있다.
평탄면(FA)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 벤딩면들(BA1, BA2) 각각은 평탄면(FA)으로부터 연장되며 벤딩되는 형상을 가질 수 있다.
제3 방향(DR3)은 각 부재들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향으로, 평탄면(FA)의 법선방향과 평행할 수 있다. 그러나, 상기 방향들이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
도 1에서 표시영역(DA)에서 압력 감지이미지(IM)가 표시되는 것을 예시적으로 도시하였다. 압력 감지이미지(IM)는 표시영역(DA)과 비표시영역(NDA)의 가장자리(ED)에 인접한 위치에 표시될 수 있다.
압력 감지이미지(IM)는 표시장치(10)를 제어하기 위한 특정한 상황에서 표시될 수 있다. 압력 감지이미지(IM)는 사용자가 표시영역(DA) 중 압력 감지이미지(IM)가 표시되는 영역(PA, 도 4 참조, 이하 압력 인가영역)에 압력을 인가하도록 유도하기 위한 이미지일 수 있다.
예를들어, 압력 감지이미지(IM)는 표시장치(10)를 제어하기 위한 운영체제에서, "홈 버튼"일 수 있다. "홈 버튼"은 스마트폰과 같은 표시장치(10)의 운영체제에서 일반적으로 쓰이는 용어인바, 자세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시장치(10)는 윈도우부재(100), 표시패널(200), 압력센서(300), 구동부(400), 및 후면 케이스(500)를 포함할 수 있다. 표시장치(10)는 방수부재 및 브라켓을 더 포함할 수도 있으나 여기에서는 생략하였다.
윈도우부재(100)는 제3 방향(DR3) 상에서 표시패널(200)의 상부에 배치될 수 있다.
윈도우부재(100)는 표시장치(10)의 표시영역(DA)에 대응되는 표시영역(100-DA) 및 표시장치의 비표시영역에 대응되는 비표시영역(100-NDA)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 윈도우부재(100)가 표시장치(10)의 평탄면(FA) 및 벤딩면들(BA1, BA2)을 제공할 수 있다.
윈도우부재(100)는 플라스틱 또는 유리를 포함할 수 있다. 윈도우부재(100)는 플렉서블하거나 단단할 수 있다. 윈도우부재(100)는 입사되는 광을 투과시키기 위해 투명할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 윈도우부재(100)의 면적은 표시패널(200)의 면적보다 클 수 있다. 이에 따라, 윈도우부재(100)는 표시패널(200)의 일면을 완전히 커버할 수 있다.
윈도우부재(100)는 후면 케이스(500)에 결합되어 후면 케이스(500)와 함께 표시장치(10)의 외곽면(IS)을 구성할 수 있다. 윈도우부재(100)의 외곽면(IS)은 외부 물체가 접촉할 수 있는 표시장치(10)의 터치면일 수 있다.
표시패널(200)에는 복수의 화소들(PX)을 포함하는 표시영역(200-DA) 및 표시영역(200-DA)에 인접하는 비표시영역(200-NDA)이 정의될 수 있다.
표시패널(200)은 복수의 신호선 및 이에 연결된 복수의 화소들(PX)을 포함하여 영상을 표시할 수 있다. 화소들(PX) 각각은 유기발광소자 및 유기발광소자를 발광시키기 위한 화소회로를 포함할 수 있다. 화소들은 구동부로부터 전달받은 전기적 신호에 대응하여 발광할 수 있다.
본 발명에서 표시패널(200)은 어느 한 종류로 특정되지는 않는다. 예를 들어, 표시패널(200)은 유기발광 표시패널, 액정 표시패널, 또는 플라즈마 표시패널 일 수 있다. 본 명세서 내에서는 표시패널(200)이 유기발광 표시패널인 것을 기준으로 설명되었다.
구동부(400)는 인쇄회로기판(410), 구동회로(420), 및 압력 감지회로(430)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 구동회로(420) 또는 압력 감지회로(430)는 인쇄회로기판(410)에 실장될 수 있다.
구동부(400)는 표시패널(200)에 신호를 출력하거나 표시패널(200)로부터 신호를 수신할 수 있다. 구동부(400)에는 외부로부터 신호를 전송받기 위한 커넥터가 연결될 수 있다.
인쇄회로기판(410)은 표시패널(200)의 일면에 연결된다. 인쇄회로기판(410)은 벤딩되어 표시패널(200)의 하부에 배치되거나, 인쇄회로기판(410)이 부착된 표시패널(200)의 일부가 벤딩축(BX)을 기준으로 벤딩되어 인쇄회로기판(410)이 표시패널(200) 하부에 배치될 수 있다.
이하에서는, 표시패널(200)의 일부가 벤딩축(BX)을 기준으로 벤딩된 것을 기준으로 설명한다.
인쇄회로기판(410)은 표시패널(200) 및 표시패널(200)의 하부에 배치된 압력센서(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구동회로(420)는 각종 구동 신호들을 생성하고, 생성한 구동 신호들을 인쇄회로기판(410)을 통해 표시패널(200)에 제공할 수 있다.
압력 감지회로(430)는 인쇄회로기판(410)을 통해 압력센서(300)에 연결될 수 있다. 입력 감지회로(430)는 외부 압력에 의한 압력센서(300)의 커패시턴스의 변화량을 감지하고, 감지한 커패시턴스의 변화량에 대응하는 전기적인 신호를 출력할 수 있다.
압력센서(300)는 제1 전극(310), 절연부재(320), 및 제2 전극(330)을 포함할 수 있다.
압력센서(300)는 제3 방향(DR3) 상에서 표시패널(200)의 하부에 배치될 수 있다. 압력센서(300)는 압력 인가영역(PA)에 적어도 일부가 중첩하도록 배치될 수 있다.
제1 전극(310)은 압력 인가영역(PA)에 적어도 일부가 중첩되고, 제3 방향(DR3) 상에서 표시패널(200)의 하부에 배치될 수 있다. 제1 전극(310)은 표시영역(DA)과 중첩하게 배치될 수 있다.
제2 전극(330)은 제1 전극(310) 하부에 배치되고, 제1 전극(310)과 중첩할 수 있다. 제2 전극(330)은 인쇄회로기판(410) 상에 배치될 수 있다.
제1 전극(310) 및 제2 전극(330)은 금속 물질 또는 도전성 폴리머를 포함할 수 있다.
절연부재(320)는 제1 전극(310)과 제2 전극(330) 사이에 배치된다. 절연부재(320)는 외부 압력에 의해 압축되었다가 압력이 사라지면 원래 상태로 복원되는 탄성을 갖는 물질일 수 있다.
본 발명에서 압력센서(300)는 다양한 방식의 압력센서일 수 있다. 압력센서(300)는 정전용량식 압력센서(capacitive pressure sensor), 압저항 실리콘 압력센서, 또는 정전용량형 효과 실리콘 압력센서 일 수 있다. 본 명세서 내에서 압력센서(300)는 정전용량식 압력센서인 것을 예시로 한다.
후면 케이스(500)는 표시패널(200)을 수납하도록 윈도우부재(100)와 결합된다. 후면 케이스(500)는 플라스틱 또는 금속을 포함할 수 있다. 후면 케이스(500)는 외부에서 인가되는 충격으로부터 표시패널(200)을 보호할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 후면 케이스(500)는 생략될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 표시장치(10)의 평면도이다. 도 4는 도 3의 I-I`선을 따라 절단한 단면도를 예시적으로 도시한 것이다.
표시영역(DA)에는 압력 감지이미지(IM)가 표시되는 압력 인가영역(PA)이 정의된다. 압력 인가영역(PA)의 일부분은 배치불가영역(IA)에 일부 중첩하게 배치된다.
표시패널(200)은 베이스부재(210), 발광소자층(220), 및 봉지부재(230)를 포함할 수 있다.
베이스부재(210)은 플렉서블 한 성질을 가질 수 있다. 예를들어, 베이스부재(210)은 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.
발광소자층(220)은 베이스부재(210) 상에 배치될 수 있다. 발광소자층(220)은 화소들(PX, 도 2 참조)을 포함할 수 있다.
봉지부재(230)는 발광소자층(220)을 커버할 수 있다. 봉지부재(230)는 발광소자층(220)을 밀봉한다.
표시장치(10)에는 배치불가영역(IA)이 정의될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 간이, 배치불가영역(IA)은 베이스부재(210)가 벤딩축(BX)을 기준으로 벤딩된 부분에 의해 정의된다. 따라서, 벤딩된 베이스부재(210) 때문에 배치불가영역(IA)에는 압력센서(300)와 같은 전기부품들이 배치될 수 없다.
따라서, 압력센서(300)는 배치불가영역(IA)에는 배치될 수 없고, 배치불가영역(IA)에 가장 인접하도록 배치될 수 있다.
압력 감지이미지(IM)가 표시되는 압력 인가영역(PA)은 배치불가영역(IA)과 압력센서(300)에 일부 중첩하게 정의될 수 있다. 압력 감지이미지(IM)는 "홈 버튼"으로 UI/UX 상 표시영역(DA)의 가장자리(ED)에 인접하게 배치되는데, 배치불가영역(IA)에 의해 압력센서(300)가 압력 인가영역(PA)과 정확하게 얼라인되지 못하게 된다.
도 5는 도 3의 AA영역에 배치되는 구성요소들 중 일부를 예시적으로 도시한 것이다.
표시장치(10)의 AA영역에는 압력센서(300)의 구성 중 제1 전극(310) 및 인쇄회로기판(410)을 도시하였다.
제1 전극(310)은 압력 인가영역(PA)에 중첩하는 제1 중첩전극(311) 및 상기 압력 인가영역(PA)에 중첩하지 않는 제1 비중첩전극(312)을 포함한다. 제1 비중첩전극(312)은 제1 중첩전극(311)로부터 연장되어 일체의 전극으로 형성될 수 있다.
제1 비중첩전극(312)은 제1 중첩전극(311)보다 표시영역(DA)의 내측에 배치될 수 있다.
제1 전극(310)의 제1 비중첩전극(312)에는 적어도 하나의 개구부(OP)가 정의된다. 제1 전극(310)에 정의된 개구부(OP)에 의해 제1 비중첩전극(312)의 면적을 작게 하는 효과를 가진다. 제1 비중첩전극(312)의 면적이 작아지면 압력센서(300)에 압력이 인가되지 않을 때의 초기 커패시턴스값을 감소시킬 수 있다.
도 6은 종래의 정전용량식 압력센서를 포함하는 표시장치(10R)의 단면도이다. 도 7은 도 6의 표시장치(10R)에 압력이 인가되는 경우를 예시적으로 도시한 것이다. 본 발명의 설명을 위해 도 6 및 도 7은 개구부가 포함되지 않은 종래의 압력센서가 적용된 표시장치를 도시하였다. 본 발명의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하였다.
도 6을 참조하면, 외부에서 인가되는 압력이 없을 때는 표시장치(10R)에 수직 방향으로 가해지는 압력이 없으므로, 압력센서(300R)를 구성하는 제1 전극(310R)과 제2 전극(330) 사이의 절연부재(320)가 변형되지 않은 상태이다. 변형되지 않은 절연부재(320)의 두께는 제1 두께(WD1)로 정의할 수 있다. 이때 제1 전극(310R)과 제2 전극(330)이 절연부재(320)를 유전체로 하여 형성하는 커패시턴스는 제1 정전용량(CP1)을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 손가락과 같은 외부 물체가 표시장치(10R)의 윗면에서 압력을 인가하면 인가된 압력이 압력센서(300R)에 전달되어 절연부재(320)가 변형된다. 인가된 압력에 의해 변형된 절연부재(320)의 두께는 제2 두께(WD2)로 정의할 수 있다. 제2 두께(WD2)는 제1 두께(WD1)보다 작다. 이 때 제1 전극(310R)과 제2 전극(330)이 절연부재(320)를 유전체로 하여 형성하는 커패시턴스는 제1 정전용량(CP1)보다 큰 제2 정전용량(CP2)이 된다.
압력센서(300R)와 인쇄회로기판(410)으로 연결된 압력 감지회로(430)는 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이에 따라 압력의 세기를 감지해낼 수 있다. 즉, 압력 감지회로(430)는 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이가 커질수록 터치 압력이 크다고 판단할 수 있고, 터치 압력이 클수록 표시장치(10R)에 정확한 신호를 출력할 수 있다.
이 때 압력센서(300R)의 산포, 표시장치(10R)의 구조, 또는 압력의 인가 위치 등에 의해 제2 두께(WD2)가 충분히 작아지지 못하고, 이로 인해 제2 정전용량(CP2) 값이 충분히 크게 증가하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이 때 제1 정전용량(CP1)이 매우 큰 값을 갖는 경우라면, 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이는 작아지게 된다. 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이가 작아지면 표시장치(10)는 외부에서 인가되는 압력을 정확히 감지하지 못하여 일정한 감도를 유지하기 어렵다.
때문에 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이를 크게 하여 일정한 감도를 유지하기 위해 제1 정전용량(CP1)을 작게 하는 본 발명이 고려되었다. 자세한 내용은 아래에서 설명한다.
도 8은 도 5의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 표시장치(10)의 단면을 예시적으로 도시한 것이다. 도 9는 도 8의 표시장치(10)에 압력이 인가되는 경우를 예시적으로 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예인 개구부(OP)를 포함한 압력센서(300)가 적용된 표시장치(10)를 도시하였다.
도 4를 참조하면, 압력 인가영역(PA)과 압력센서(300)가 정확히 얼라인되지 는다. 따라서, 외부에서 인가되는 압력이 제1 전극(310)의 전체에 걸쳐 고르게 인가되지 못하고, 제1 전극(310)의 제1 중첩전극(311)에 주로 인가된다.
먼저 도 8을 참조하면, 외부에서 인가되는 압력이 없을 때는 표시장치(10)에 수직 방향으로 가해지는 압력이 없으므로, 압력센서(300)를 구성하는 제1 전극(310)과 제2 전극(330) 사이의 절연부재(320)가 변형되지 않은 상태이다. 변형되지 않은 절연부재(320)의 두께는 제3 두께(WD3)로 정의할 수 있다. 이때 제1 전극(310)과 제2 전극(330)이 절연부재(320)을 유전체로 하여 형성하는 커패시턴스는 제3 정전용량(CP3)을 가질 수 있다.
도 6을 추가로 더 참조하면, 제1 두께(WD1)와 제3 두께(WD3)가 같다고 가정할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에서는, 제1 비중첩전극(312)에 적어도 하나의 개구부(OP)가 정의되므로, 제1 전극(310)의 면적은 작아진다. 따라서 제1 정전용량(CP1)보다 제3 정전용량(CP3)이 작아지게 된다.
도 9를 참조하면, 손가락과 같은 외부 물체가 표시장치(10)의 윗면에서 압력을 인가하면 인가된 압력이 압력센서(300)에 전달되어 절연부재(320)가 변형된다. 인가된 압력에 의해 변형된 절연부재(320)의 두께는 제4 두께(WD4)로 정의될 수 있다. 제4 두께(WD4)는 제3 두께(WD3) 보다 작다. 이 때 제1 전극(310)과 제2 전극(330)이 절연부재(320)를 유전체로 하여 형성하는 커패시턴스는 제3 정전용량(CP3)보다 큰 제4 정전용량(CP4)이 된다.
이 때 제1 중첩전극(311)에는 제1 비중첩전극(312)보다 더 큰 압력이 인가되고, 제1 중첩전극(311)에 대응되는 영역에서는 수직 방향 거리가 더 크게 변하게 된다. 따라서 제1 중첩전극(311)에 대응되는 영역의 커패시턴스 변화는 크게 나타날 수 있다. 이에 따라 제2 정전용량(CP2)보다 제4 정전용량(CP4)이 커지게 된다.
이에 따라, 제3 정전용량(CP3)과 제4 정전용량(CP4)의 차이는 제1 정전용량(CP1)과 제2 정전용량(CP2)의 차이보다 커지게 되고, 압력 감지회로(430)는 표시장치(10)에 정확한 신호를 출력할 수 있게 된다. 따라서 표시장치(10)는 정확하고 일정한 압력감지 감도를 유지할 수 있다.
도 10, 도 11, 도 12, 및 도 13은 각각 도 5의 AA영역에 배치되는 구성요소들 중 일부가 변형된 것을 예시적으로 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 제1 비중첩전극(312)에는 제1 개구부(OP1) 및 제2 개구부(OP2)가 정의될 수 있다.
제1 개구부(OP1)는 제2 개구부(OP2)와 다른 형상을 가질 수 있다. 도 10에서는 제1 개구부(OP1)는 일반적인 사각형상을 가지고, 제2 개부구(OP2)는 일부분이 압력 인가영역(PA)에 대응하는 곡선형상을 가지는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 11을 참조하면, 제1 비중첩전극(312)에는 제3 개구부(OP3)가 정의될 수 있다. 제1 비중첩전극(312)의 가장자리(ED-310)는 압력 인가영역(PA)의 가장자리(ED-PA)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 제3 개구부(OP3)는 제1 비중첩전극(312)의 가장자리(ED-310) 또는 압력 인가영역(PA)의 가장자리(ED-PA)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 12를 참조하면, 제1 비중첩전극(312)은 메쉬형상을 가질 수 있다. 메쉬형상에 의해 제1 비중첩전극(312)에는 복수의 개구부들(OP-M)이 정의될 수 있다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 13을 참조하면, 제1 비중첩전극(312)에는 복수의 제4 개구부들(OP4)이 정의될 수 있다. 제4 개구부들(OP4)은 앞에서 설명된 개구부들(OP, OP1, OP2, OP3)보다 더 작은 너비를 가지며, 미세한 패턴으로 형성될 수 있다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 14, 도 15, 및 도 16은 각각 도 5의 Ⅱ-Ⅱ`선을 따라 절단한 단면을 예시적으로 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 표시장치(10-1)의 각 층들 사이에는 접착부재들(AD1, AD2, AD3, AD4)이 배치될 수 있다.
제1 접착부재(AD1)는 표시패널(200)과 제1 전극(310) 사이에 배치되어, 표시패널(200)과 압력센서(300)를 접착시킬 수 있다.
제2 접착부재(AD2)는 구동부(400)와 제2 전극(330) 사이에 배치되어, 구동부(400)와 압력센서(300)를 접착시킬 수 있다.
제3 접착부재(AD3)는 제1 전극(310)과 절연부재(320) 사이에 배치되어, 제1 전극(310)과 절연부재(320)를 접착시킬 수 있다.
제4 접착부재(AD4)는 제2 전극(330)과 절연부재(320) 사이에 배치되어, 제2 전극(330)과 절연부재(320)를 접착시킬 수 있다.
본 명세서 내에서, 제3 접착부재(AD3) 및 제4 접착부배(AD4)는 압력센서(300)에 포함되는 구성요소로 이해될 수 있다.
단, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시예에서, 접착부재들(AD AD1, AD2, AD3, AD4) 중 일부는 생략될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 절연부재(320)는 접착력을 가져서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(330)과 직접 접착될 수 있다.
도 15를 참조하면, 표시장치(10-2)는 압력센서(300-1)를 포함할 수 있다.
압력센서(300-1)는 제1 전극(310), 절연부재(320), 및 제2 전극(330-1)을 포함할 수 있다.
제2 전극(330-1)은 제1 중첩영역(311)에 중첩하는 제2 중첩영역(331) 및 제1 비중첩영역(312)에 중첩하는 제2 비중첩영역(332)을 포함할 수 있다. 제2 비중첩영역(332)에는 제5 개구부(OP5)가 정의될 수 있다. 제2 비중첩영역(332)의 제5 개구부(OP5)는 제1 비중첩영역(312)의 개구부(OP)와 중첩할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 비중첩영역(332)의 제5 개구부(OP5)는 제1 비중첩영역(312)의 개구부(OP)와 중첩하지 않도록 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 비중첩영역(332)에는 제5 개구부(OP5)가 정의되는 경우, 제1 비중첩영역(312)에는 개구부(OP)가 정의되지 않을 수 있다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 16을 참조하면, 표시장치(10-3)는 압력센서(300-2)를 포함할 수 있다.
압력센서(300-2)는 제1 전극(310), 절연부재(320-1), 및 제2 전극(330-1)을 포함할 수 있다.
절연부재(320-1)는 중첩 절연부재(321) 및 비중첩 절연부재(322)를 포함할 수 있다.
압력센서(300-2)에는 제1 전극(310), 절연부재(320-1), 및 제2 전극(330-1)을 관통하는 제6 개구부(OP6)가 정의될 수 있다. 제6 개구부(OP6)에 의해 비중첩 절연부재(322)에 개구부가 정의될 수 있다.
그 외 다른 구성요소들에 대한 설명은 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일한바 생략한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서, 인쇄회로기판(410) 상에 압력센서(300)가 실장되는 것을 예시적으로 도시한 것이다.
인쇄회로기판(410)은 복수의 패드들(PD)를 포함한다. 복수의 패드들(PD)에는 전기적 부품들이 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 압력센서(300)의 제2 전극(330)은 인쇄회로기판(410)을 제조할 때, 복수의 패드들(PD)과 함께 형성될 수 있다. 즉, 제2 전극(330)은 인쇄회로기판(410)의 패드들(PD) 중 어느 하나일 수 있다.
제2 전극(330) 상에 절연부재(320)가 배치되고, 절연부재(320) 상에 제1 전극(310, 또는 센싱전극)이 배치되어, 압력센서(300)가 형성될 수 있다. 제2 전극(330)은 제1 전극(310)과 대응되는 형상을 가질 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.
10: 표시장치 100: 윈도우부재
200: 표시패널 300: 압력센서
400: 구동부 500: 후면 케이스
IM: 압력 감지이미지 PA: 압력 감지영역

Claims (20)

  1. 이미지를 표시하는 표시영역이 정의되고, 상기 표시영역에 압력 감지이미지가 표시되는 표시패널; 및
    상기 표시패널 하부에 배치되고, 상기 압력 감지이미지에 인가되는 압력을 감지하는 압력센서를 포함하고, 상기 압력센서는,
    상기 압력 감지이미지에 중첩하는 제1 중첩전극 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 제1 비중첩전극을 포함하며, 상기 제1 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의되는 제1 전극;
    상기 제1 전극과 중첩하게 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 탄성을 갖는 절연부재를 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 압력 감지이미지는 상기 표시영역의 가장자리에 인접하게 표시되는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    평면상에서, 상기 제1 비중첩전극은 상기 제1 중첩전극보다 상기 표시영역의 내측에 배치되는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 비중첩전극은 상기 제1 중첩전극으로부터 연장되는 표시장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 비중첩전극의 경계의 일부분은 상기 압력 감지이미지의 경계의 일부분과 대응되는 형상을 갖는 표시장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 비중첩전극은 메쉬 형상을 갖는 표시장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 압력센서와 상기 표시패널 사이에 배치되는 접착부재를 더 포함하는 표시장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 압력센서의 커패시턴스의 변화를 감지하는 압력 감지회로; 및
    상기 압력 감지회로가 실장되는 인쇄회로기판을 포함하는 구동부를 더 포함하는 표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 압력센서의 하부에 배치되는 표시장치.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 하부에 배치되는 표시장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극의 하부에 배치되는 표시장치.
  12. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 압력 감지이미지에 중첩하는 제2 중첩전극 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 제2 비중첩전극을 포함하며, 상기 제2 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의되는 표시장치.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 압력 감지이미지에 중첩하는 중첩 절연부재 및 상기 압력 감지이미지에 중첩하지 않는 비중첩 절연부재를 포함하며, 상기 비중첩 절연부재에 적어도 하나의 개구부가 정의되는 표시장치.
  14. 제3 항에 있어서,
    상기 압력센서는,
    상기 제1 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되는 제1 접착부재; 및
    상기 제2 전극과 상기 절연부재 사이에 배치되는 제2 접착부재를 더 포함하는 표시장치.
  15. 제3 항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 접착되기 위한 접착력을 가지는 표시장치.
  16. 이미지를 표시하는 표시영역이 정의되고, 상기 표시영역은 외부에서 압력이 인가되는 압력 인가영역을 포함하는 표시패널;
    상기 압력 인가영역에 중첩하는 중첩전극 및 상기 압력 인가영역에 중첩하지 않는 비중첩전극을 포함하고, 상기 비중첩전극에 적어도 하나의 개구부가 정의되고, 상기 표시패널 하부에 배치되는 센싱전극;
    상기 센싱전극 하부에 배치되고, 탄성을 갖는 절연부재; 및
    복수의 패드들을 포함하고, 상기 복수의 패드들 중 어느 하나는 상기 절연부재 하부에 배치되는 인쇄회로기판을 포함하는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 패드들 중 상기 어느 하나는 상기 센싱전극의 형상과 대응되는 형상을 갖는 표시장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 외부에서 인가되는 상기 압력에 따라 상기 절연부재의 두께가 변하는 표시장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 센싱전극의 커패시턴스의 변화를 감지하는 압력 감지회로; 및
    상기 압력 감지회로가 실장되는 인쇄회로기판을 포함하는 구동부를 더 포함하는 표시장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 센싱전극 또는 상기 복수의 패드들 중 상기 어느 하나에 접착되기 위한 접착력을 가지는 표시장치.
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