KR20190132259A - 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190132259A
KR20190132259A KR1020190057406A KR20190057406A KR20190132259A KR 20190132259 A KR20190132259 A KR 20190132259A KR 1020190057406 A KR1020190057406 A KR 1020190057406A KR 20190057406 A KR20190057406 A KR 20190057406A KR 20190132259 A KR20190132259 A KR 20190132259A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode layer
pressure sensor
layer
tunneling
electrode
Prior art date
Application number
KR1020190057406A
Other languages
English (en)
Inventor
최병진
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to PCT/KR2019/005895 priority Critical patent/WO2019221536A1/ko
Publication of KR20190132259A publication Critical patent/KR20190132259A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04102—Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예들의 압력 센서는 서로 분리된 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하는 제1 전극층, 제1 전극층에 대향하도록 배치되며 복수의 센싱 전극 패턴들에 대한 공통 전극으로 제공되는 제2 전극층, 및 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 배치되는 터널링 층을 포함한다. 제2 전극층 및 터널링 층을 통해 평탄성이 향상된 박형 압력 센서가 구현될 수 있다.

Description

압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{PRESSURE SENSOR AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 전극층을 포함하는 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 제시되고 있다. 예를 들면, 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전계발광표시장치(Electro Luminescent Display device), 유기발광다이오드표시장치(Organic Light-Emitting Diode Display device) 등이 연구되고 있다.
한편, 상기 표시 장치에 사용자의 명령 입력을 구현하기 위한 각종 센서 부재들이 결합되고 있다. 예를 들면, 상기 표시 장치의 화면 상에 터치를 통해 사용자의 명령을 입력되는 터치 센서 또는 터치 스크린 패널이 결합되고 있다.
또한, 예를 들면 사용자의 손가락을 통해 인가되는 압력을 감지하여 상기 표시 장치의 동작이 개시되거나 사용자의 명령이 수행되도록 하는 압력 센서가 상기 표시 장치에 함께 결합될 수 있다.
최근, 상기 표시 장치의 두께가 얇아지면서, 상기 터치 센서 또는 압력 센서의 두께 역시 얇아지고 있다. 이 경우, 상기 센서 부재의 전극, 절연 패턴 등에 의한 미세한 요철, 단차에 의해서도 상기 센서 부재의 전체적인 평탄화가 저해될 수 있으며, 표시 장치의 두께 균일성 역시 악화될 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0114820호에서와 같이 최근 다양한 화상 표시 장치에 터치 센서가 결합된 터치 스크린 패널이 개발되고 있으나, 압력 센서가 함께 결합되는 경우의 고려는 포함하고 있지 않다.
한국공개특허 제2013-0114820호
본 발명의 일 과제는 향상된 기계적, 전기적 신뢰성을 갖는 압력 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 기계적, 전기적 신뢰성을 갖는 압력 센서를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 서로 분리된 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하는 제1 전극층; 상기 제1 전극층에 대향하도록 배치되며 상기 복수의 센싱 전극 패턴들에 대한 공통 전극으로 제공되는 제2 전극층; 및 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되는 터널링 층을 포함하는, 압력 센서.
2. 위 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 평면 방향에서 상기 복수의 센싱 전극 패턴들과 전체적으로 중첩되는, 압력 센서.
3. 위 2에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 평면 방향에서 상기 복수의 센싱 전극 패턴들과 전체적으로 중첩되는, 압력 센서.
4. 위 2에 있어서, 상기 터널링 층은 복수의 이격된 터널링 패턴을 포함하는, 압력 센서.
5. 위 1에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 제2 전극층과 접촉하며, 상기 제1 전극층과 이격되는, 압력 센서.
6. 위 5에 있어서, 상기 제1 전극층 및 상기 터널링 층 사이에 에어 갭이 형성되도록 상기 제1 전극층 및 상기 터널링 층을 고정하는 결합 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
7. 위 1에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 제1 전극층과 접촉하며, 상기 제2 전극층과 이격되는, 압력 센서.
8. 위 7에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제2 전극 층 사이에 에어 갭이 형성되도록 상기 제2 전극층 및 상기 터널링 층을 고정하는 결합 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
9. 위 1에 있어서, 상기 제1 전극층이 배치되는 제1 기판을 더 포함하며,
상기 제1 기판은 상기 센싱 전극 패턴들이 배열되는 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는, 압력 센서.
10. 위 9에 있어서, 상기 제1 전극층은 상기 센싱 전극 패턴들 각각으로부터 분기되어 상기 활성 영역 내에서 연장하는 제1 배선을 더 포함하는, 압력 센서.
11. 위 10에 있어서, 상기 주변 영역 내에 배열되며 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 제2 배선을 더 포함하는, 압력 센서.
12. 위 11에 있어서, 상기 제2 배선 및 상기 제2 전극층을 서로 전기적으로 연결시키는 비아 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
13. 위 12에 있어서, 복수의 상기 비아 구조물들이 상기 제1 기판의 상기 주변 영역을 따라 배열되는, 압력 센서.
14. 위 12에 있어서, 상기 제1 기판의 상기 주변 영역 상에 배열되며, 상기 비아 구조물 및 상기 제2 배선을 서로 전기적으로 연결시키는 적어도 하나의 비아 패드를 더 포함하는, 압력 센서.
15. 위 12에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제1 전극층을 고정시키는 결합 구조물을 더 포함하며,
상기 비아 구조물은 상기 결합 구조물을 관통하는, 압력 센서.
16. 위 11에 있어서, 상기 제1 기판은 회로 접속부를 포함하며,
상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 상기 회로 접속부에서 함께 집합되는, 압력 센서.
17. 위 1에 있어서, 상기 터널링 층은 양자 터널링 복합 재료(Quantum Tunneling Composites: QTC)를 포함하는, 압력 센서.
18. 위 1에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제2 전극층은 각각 평면 방향에서 상기 센싱 전극 패턴들을 전체적으로 덮는 단일 층 형상을 갖는, 압력 센서.
19. 위 1 내지 18 중 어느 한 항의 압력 센서;
상기 압력 센서 상에 적층되는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 적층되는 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
20. 위 19에 있어서, 상기 터치 센서는 정전 용량 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 압력 센서는 센싱 도메인을 제공하는 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하는 제1 전극층 및 상기 제1 전극층 상에 배치되며 상기 복수의 센싱 전극 패턴들에 대해 공통 전극으로 제공되는 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극층이 복수의 독립된 센싱 전극 패턴들을 덮는 공통 전극층으로 제공되므로, 상기 압력 센서의 평탄화가 상승되며, 보다 얇은 압력 센서가 구현될 수 있다.
상기 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에는 터널링 층이 배치되어 압력이 인가되는 영역의 선택적 신호 생성이 제공될 수 있다. 상기 터널링 층 역시 상기 제1 전극층에 포함되는 센싱 전극 패턴들에 대해 공통 층으로 제공되어 상기 압력 센서의 평탄성이 보다 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 비아 구조물을 통해 상기 제2 전극층을 상기 제1 전극층과 동일한 레벨에서 구동 회로와 연결시킬 수 있다. 따라서, 상기 제2 전극층 및 상기 제1 전극층과 연성 회로 기판과의 본딩 공정을 1개의 층에서 구현가능하며, 이에 따라 베젤 영역을 감소시키면서 박형화된 압력 센서를 구현할 수 있다.
상기 압력 센서는 플렉시블 디스플레이와 같은 화상 표시 장치에 적용되어 폴딩 또는 접힙 특성을 효과적으로 제공할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 제1 전극층의 배열을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 결합 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 예시적인 실시예들에 따른 터널링 층 및 제2 전극층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 제1 전극층의 배열을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 결합 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 10은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 복수의 이격된 센싱 전극 패턴들을 포함하는 제1 전극층 및 상기 제1 전극층 상에 배치되며 상기 센싱 전극 패턴들에 대해 공통 대향 전극으로 제공되는 제2 전극층을 포함하는 압력 센서를 제공한다. 또한, 상기 압력 센서를 포함하는 화상 표시 장치가 제공된다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 압력 센서는 저항막 방식의 센서일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전극층의 압력에 따른 통전에 의한 전압 변화를 감지하여 전기적 신호가 발생될 수 있다. 예를 들면, 상기 압력 센서는 화상 표시 장치의 배면 측으로 배치되어 사용자에게 노출되지 않도록 배치될 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 제1 전극층의 배열을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 결합 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 4 및 도 5는 각각 예시적인 실시예들에 따른 터널링 층 및 제2 전극층을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 압력 센서는 서로 대향하는 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(150)을 포함할 수 있다. 제2 전극층(150)의 저면 상에는 터널링(tunneling) 층(140)이 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터널링 층(140) 및 제1 전극층(110) 사이에는 에어 갭(air gap)(130)이 형성될 수 있다.
제1 전극층(110)은 제1 기판(100a) 상에 배치될 수 있다. 제1 기판(100a)은 예를 들면, 화상 표시 장치에서 통상적으로 사용되는 기판 소재 및 절연성 필름 소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 기판(100a)은 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등과 같은 고분자 계열 물질을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 전극층(110)은 제1 기판(100a)의 상면 상에 배열된 복수의 센싱 전극 패턴들(115)을 포함할 수 있다. 제1 전극층(110)은 센싱 전극 패턴들(115)과 전기적으로 연결되는 제1 배선들(116)을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극 패턴들(115)은 각각 압력 센서의 센싱 도메인(domain)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극 패턴들(115)은 서로 물리적으로 이격되어 독립적인 센싱 도메인으로 기능할 수 있다. 또한, 센싱 전극 패턴들(115)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
제1 전극층(110) 또는 센싱 전극 패턴들(115)은 투명 도전성 산화물 또는 금속을 포함할 수 있다. 상기 투명 도전성 산화물은 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO) 등을 포함할 수 있다. 상기 금속은 예를 들면, 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 전극층(110) 또는 센싱 전극 패턴들(115)은 상기 금속 또는 합금으로 형성되며, 상기 투명 도전성 산화물은 포함하지 않을 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 압력 센서는 화상 표시 장치의 배면 측으로 배치되어 사용자에게 시인되지 않을 수 있다. 따라서, 저저항 및 고 전도성을 갖는 상기 금속 또는 합금으로 제1 전극층(110) 또는 센싱 전극 패턴들(115)을 형성하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 2에서는 센싱 전극 패턴들(115)이 각각 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되었으나, 센싱 전극 패턴(115)의 형상은 화상 표시 장치 또는 압력 센서의 형상, 패턴 밀도 등을 고려하여 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 센싱 전극 패턴들(115)은 각각 서로 다른 사이즈, 형상을 갖는 패턴들을 포함할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100a)은 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)을 포함하며, 이에 따라 상기 압력 센서 역시 제1 영역(I) 및 제2 영역(II)으로 구분될 수 있다.
제1 영역(I)은 압력 센싱이 수행되는 활성 영역에 해당될 수 있다. 센싱 전극 패턴들(115)은 제1 영역(I) 내에 배열될 수 있다. 제2 영역(II)은 제1 기판(100a) 또는 압력 센서의 주변 영역, 또는 베젤(bezel) 영역에 해당될 수 있다.
제1 영역(I)은 센싱 전극 패턴들(115)이 배치되는 영역, 센싱 전극 패턴들(115) 사이의 영역, 및 센싱 전극 패턴들(115)의 측면으로부터 제1 기판(100a)의 테두리를 향해 소정의 거리까지의 마진 영역을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 영역(I)의 제1 기판(100a) 상에 센싱 전극 패턴들(115)에 연결되는 제1 배선들(116)이 함께 배열될 수 있다. 제1 배선들(116)은 센싱 전극 패턴들(115) 각각으로부터 분기되어, 제1 영역(I) 상에서 연장할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 배선들(116)은 센싱 전극 패턴들(115) 사이의 영역 및 상기 마진 영역에 분포될 수 있다. 제1 배선들(116)을 활성 영역으로 제공되는 제1 영역(I) 내에 배열함으로써, 베젤 영역으로 제공될 수 있는 제2 영역(II)의 면적을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 기판(100a) 상에는 제1 배선들(116)을 적어도 부분적으로 덮는 절연층이 더 형성될 수도 있다.
제1 배선들(116)의 말단들은 회로 접속부(118)에서 집합될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 회로 접속부(118)는 제1 기판(100a)으로부터 돌출된 테일(tail) 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회로 접속부(118)는 상기 압력 센서의 단자(terminal) 부로 제공될 수 있다. 예를 들면, 회로 접속부(118)를 통해 제1 배선들(116)의 상기 말단들이 패드 영역(P)을 통하여 집적 회로(IC) 칩과 같은 구동 회로와 직접 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 배선들(116)의 상기 말단들이 패드 영역(P)을 통하여 집적 회로(IC)와 연결된 컨트롤러 보드의 커넥터에 연결 될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회로 접속부(118)는 상기 압력 센서의 패드부로 제공될 수 있다. 예를 들면, 회로 접속부(118)에서 제1 배선들(116)의 상기 말단들 또는 제1 배선들(116)과 연결된 패드들을 덮는 패시베이션 층이 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 패드 영역(P)에서 상기 패시베이션 층 부분이 제거되어 상기 말단들 또는 패드들이 노출될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 절연층이 회로 접속부(118)로 연장되어 상기 패시베이션 층으로 제공될 수도 있다.
패드 영역(P)을 통해 예를 들면, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)과 같은 별도 회로 부재를 통해 제1 배선들(116) 및 상기 구동 회로가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시들에 따르면, 제2 전극층(150)을 공통 전극으로 형성하므로, 전극 패턴 및 배선의 개수를 감소시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예에 있어서, FPCB와 같은 별도의 회로 부재 없이도 상기 구동 회로와의 연결을 구현할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110)은 결합 구조물(160)을 통해 제2 전극층(150) 및 터널링 층(140)과 이격되도록 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 결합 구조물(160)은 압력 센서의 테두리를 따라 형성될 수 있으며, 예를 들면, 가스켓(gasket)과 같은 복수의 시트 부재를 결합할 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 상기 가스켓은 예를 들면 양면 테이프로 형성되거나 또는 레진계열의 접착제를 디스펜싱하여 형성될 수 있다.
결합 구조물(160)은 제1 기판(100a)의 테두리와 실질적으로 동일하거나 유사한 형상을 가지며, 제1 영역(I)을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부를 통해 센싱 전극 패턴들(115)이 노출될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110) 위로 순차적으로 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)이 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)은 제1 기판(100a)과 실질적으로 동일하거나 유사한 형상을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)은 평면 방향에서 제1 전극층(110)에 포함된 센싱 전극 패턴들(115)을 전체적으로 커버할 수 있다. 이에 따라, 제2 전극층(150)은 센싱 전극 패턴들(115)에 대해 공통 대향 전극으로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)은 평면 방향에서 제1 기판(100a)의 제1 영역(I)과 실질적으로 전체적으로 중첩될 수 있다. 또한, 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)은 평면 방향에서 제1 기판(100a)의 제2 영역(II)과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.
터널링 층(140)은 양자 터널링 복합 재료(Quantum Tunneling Composites: QTC)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 바인더 수지 및 터널링 입자 등을 포함하는 QTC 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 바인더 수지는 러버(rubber) 혹은 엘라스토머 재료를 포함하며, 상기 터널링 입자는 니켈 등과 같은 터널링 효과 구현이 가능한 금속 입자를 포함할 수 있다.
터널링 층(140)은 제2 전극층(150)과 직접 접촉하며, 제1 전극층(110)과 마주볼 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 결합 구조물(160)에 의해 터널링 층(140)은 제1 전극층(110)과 이격되도록 배치되며, 터널링 층(140) 및 제1 전극층(110) 사이에 에어 갭(130)이 형성될 수 있다.
제2 전극층(150) 위로 예를 들면 사용자의 손가락을 통해 압력이 인가되는 경우, 터널링 층(140)의 국소 영역이 제1 전극층(110)에 포함된 센싱 전극 패턴(115)과 접촉할 수 있다. 터널링 층(140)의 상기 국소 영역에서 발생하는 터널링 효과에 의해 제2 전극층(150) 및 센싱 전극 패턴(115) 사이의 통전이 발생하여 전기적 신호가 생성될 수 있다.
제2 전극층(150)은 제1 전극층(110)과 실질적으로 동일하거나 유사한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 전극층(150)은 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 전극층(150)이 센싱 전극 패턴들(115)에 대해 공통 대향 전극으로 제공됨에 따라, 제2 전극층(150)은 센싱 전극 패턴들(115)에 의해 야기되는 단차를 제거하는 평탄화 층으로 기능할 수 있다.
따라서, 압력 센서가 박형화되는 경우에도 단차가 감소된 향상된 평탄성을 확보할 수 있으며, 상기 압력 센서가 결합되는 화상 표시 장치의 평탄성 역시 향상될 수 있다. 또한, 터널링 층(140) 역시 공통 층으로 제공되어, 센싱 전극 패턴들(115)에 의해 야기되는 단차를 실질적으로 제거할 수 있다.
또한, 에어 갭(130)을 통해 터널링 층(140)과 센싱 전극 패턴들(115)을 공간적으로 분리함으로써, 수평 방향으로 전계 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 제2 전극층(150) 및 제1 전극층(110) 사이에서 수직 방향으로 전계를 집중시킴에 따라, 압력 센서의 해상도 및 감도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 터널링 층(140)은 제1 전극층(110)과 접촉할 수도 있으며, 에어 갭(130)은 생략될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 전극층(150) 상에는 제2 기판(100b)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 기판(100b) 상에 제2 전극층(150) 및 터널링 층(140)이 순차적으로 적층된 후, 제1 전극층(110)이 형성된 제1 기판(100a)과 결합 구조물(160)을 통해 서로 결합될 수 있다.
예를 들면, 제2 기판(100b)은 제1 기판(100a)과 실질적으로 동일하거나 유사한 고분자 계열 물질을 포함할 수 있다.
도 6은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 터널링 층(140)은 제1 전극층(110)과 접촉할 수도 있다. 이 경우, 터널링 층(140)은 제1 전극층(110)에 포함된 센싱 전극 패턴들(115)을 실질적으로 전체적으로 덮는 공통층으로 제공되어 단차를 제거할 수 있다. 또한, 터널링 층(140) 및 제2 전극층(150)은 결합 구조물(160)에 의해 서로 이격되도록 결합, 고정되어 에어 갭(130)이 형성될 수 있다.
터널링 층(140)이 제1 전극층(110)과 접촉하는 경우 제1 전극층(110) 표면으로 사용자의 손가락을 통해 압력이 인가되어 터널링 층(140)과 제2 전극층(150)의 통전이 발생할 수 있다.
도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 8은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 제1 전극층의 배열을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 9는 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서의 결합 구조물을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 제2 전극층(150)을 상기 구동 회로와 전기적으로 연결시키기 위한 비아(via) 구조물(155)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 결합 구조물(160) 내에 비아 홀이 형성되며, 상기 비아 홀 내에 비아 구조물이 형성될 수 있다. 상기 비아 홀은 터널링 층(140)을 관통할 수도 있다. 이 경우, 비아 구조물(155)은 제2 전극층(150)으로부터 연장하여 터널링 층(140) 및 결합 구조물(160)을 관통할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 기판(100a) 상에 제2 전극층(150)과 비아 구조물(155)을 통해 전기적으로 연결되는 제2 배선(153)이 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제2 배선(153)은 제1 기판(100a)의 주변 영역 또는 제2 영역(II) 상에 배열될 수 있다. 제2 배선(153)은 제1 배선들(116)과 함께 회로 접속부(118)에서 집합될 수 있다.
이에 따라, 제2 배선(153) 및 제1 배선(116)을 하나의 회로 접속부(118)를 통해 구동 회로와 전기적으로 연결시킬 수 있다. 그러므로, FPCB와 같은 별도의 회로 부재 없이도, 또는 예를 들면 하나의 FPCB를 통해 제1 및 제2 전극층(110, 150)의 상기 구동회로와의 전기적 접속을 구현할 수 있다. 따라서, 박형 압력 센서를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 제2 전극층(150)을 공통 전극으로 형성하므로, 제2 배선(153)의 개수를 감소시켜 베젤 영역의 면적을 축소시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 비아 구조물(155)이 안착되는 비아 패드(157)가 배치될 수 있다. 이 경우, 비아 패드(157)로부터 제2 배선(153)이 분기되어 연장되며, 제2 전극층(150), 비아 구조물(155), 비아 패드(157) 및 제2 배선(153)을 통해 제2 전극층(150) 및 상기 구동 회로와의 신호 전달이 수행될 수 있다.
상기 압력 센서는 적어도 하나의 비아 구조물(155)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 비아 구조물들(155)이 결합 구조물(160)의 테두리 또는 제1 기판(100a)의 주변 영역을 따라 배열될 수 있다. 따라서, 제2 전극층(150)으로부터 상기 구동 회로로의 신호 전달 저항이 감소될 수 있다.
예를 들면, 비아 구조물(155)은 금, 은, 구리, 카본 페이스트 등의 도전성 재료를 사용하여 디스펜싱(dispensing) 또는 제팅(jetting) 공정을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 복잡한 화학적 공정 또는 도금 공정 없이 용이하게 비아 구조물(155)을 형성할 수 있다.
도 10은 일부 예시적인 실시예들에 따른 압력 센서를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다.
도 10을 참조하면, 터널링 층(140)은 서로 분리된 복수의 터널링 패턴들(145)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상술한 터널링 입자를 터널링 층(140) 내에서 영역별로 분포를 조절하여 실질적으로 서로 분리된 터널링 패턴(145)이 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 터널링 패턴들(145)이 섬(island) 타입 패턴으로 실질적으로 물리적으로 완전히 분리되도록 상기 QTC 조성물을 제2 전극층(150) 상에 국소적으로 도포하여 터널링 패턴들(145)을 형성할 수도 있다.
터널링 층(140)이 분리된 터널링 패턴(145)을 포함함에 따라, 수평 방향으로의 전계 확산을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 제2 전극층(150) 및 제1 전극층(110) 사이에서 수직 방향으로 전계를 집중시킴에 따라, 수평 방향의 신호 간섭이 현저히 감소되어 압력 센서의 해상도 및 감도를 향상시킬 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 화상 표시 장치는 압력 센서(50) 상에 적층되는 순차적으로 표시 패널(200) 및 터치 센서(270)을 포함할 수 있다.
압력 센서(50)는 도 1 내지 도 9를 참조로 설명한 구조 및 구성을 포함할 수 있다. 압력 센서(50)는 표시 패널(200) 아래에 배치되어 상기 화상 표시 장치의 배면 측으로 배치될 수 있다.
예를 들면, 표시 패널(200)은 제1 점접착층(202)을 통해 압력 센서(50) 상에 적층될 수 있다.
표시 패널(200)은 패널 기판(205) 상에 배치된 화소 전극(210), 화소 정의막(220), 표시층(230), 대향 전극(240) 및 인캡슐레이션 층(250)을 포함할 수 있다.
패널 기판(205) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 화소 회로가 형성되며, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 화소 전극(210)은 상기 절연막 상에서 예를 들면 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 패널 기판(205)은 폴리이미드와 같은 유연성 수지를 포함하며, 이 경우 상기 화상 표시 장치는 플렉시블 디스플레이로 제공될 수 있다.
화소 정의막(220)은 상기 절연막 상에 형성되어 화소 전극(210)을 노출시켜 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 전극(210) 상에는 표시층(230)이 형성되며, 표시 층(230)은 예를 들면, 액정층 또는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
화소 정의막(220) 및 표시층(230) 상에는 대향 전극(240)이 배치될 수 있다. 대향 전극(240)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 공통 전극 또는 캐소드로 제공될 수 있다. 대향 전극(240) 상에 표시 패널(200) 보호를 위한 인캡슐레이션 층(250)이 적층될 수 있다.
표시 패널(200) 상에는 예를 들면 제2 점접착층(260)을 통해 터치 센서(270)가 적층될 수 있다. 터치 센서(270)는 예를 들면, 상호 정전용량 타입 또는 자기 정전용량 타입의 정전 용량 센서를 포함할 수 있다. 터치 센서(270)는 상기 화상 표시 장치의 전면 측으로 배치될 수 있다. 따라서, 터치 센서의 센싱 전극은 사용자에게 시인될 수 있으므로, 투과율이 높은 투명 도전성 산화물(예를 들면, ITO 등)을 포함할 수 있다.
윈도우 기판(290)은 예를 들면, 제3 점접착층(280)을 통해 터치 센서(280) 상에 적층될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 윈도우 기판(290) 및 터치 센서(280) 사이, 또는 터치 센서(280) 및 표시 패널(200) 사이에 편광층과 같은 광학층이 더 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
TAC(tri-acetyl-cellulose) 재질의 제1 기판(두께: 23㎛)상에 15개(3×5)의 센싱 전극 패턴들(각각 20mm(가로)×25mm(세로), 두께: 3,000Å)(제1 전극층)을 형성하였다. 동일 면적의 QTC층(두께: 12㎛) 및 제2 전극층(두께: 3,000Å)을 포함하는 적층체를 센싱 전극 패턴들을 전체적으로 커버하며, 제2 전극층이 QTC층을 사이에 두고 센싱 전극 패턴들과 마주보도록 접합하였다. 제2 전극층 상에는 TAC 재질의 제2 기판(두께: 23㎛)을 적층하여 압력 센서 샘플을 제조하였다.
상기 센싱 전극 패턴들 및 상기 제2 전극층은 은 합금을 포함하며, QTC층은 Peratech사 제품을 사용하였다.
비교예
제1 전극층은 너비 3.5mm, 길이 62mm, 제2 전극층은 너비 3.5mm, 길이 127mm의 라인 패턴들이 각각 13x35개 어레이를 포함하도록 형성하였다.
구체적으로, 제1 전극층의 라인 패턴들은 X 방향, 제2 전극층의 라인 패턴들은 Y 방향으로 연장하며 서로 교차하도록 배열되고, 중첩되는 제1 전극층의 라인 패턴 및 제2 전극층의 라인 패턴의 교차부에 각각 3mm(가로)×3mm(세로)의 QTC 패턴들을 형성하였다.
상술한 제1 전극층, QTC 패턴, 제2 전극층의 형상을 제외한 나머지 구성, 조건들을 실시예와 동일하게 하여 압력 센서 샘플을 제조하였다.
실험예: 단차 시인 평가
시력 좌우 1.0 이상인 성인 10명의 패널에게 삼파장 램프 조명 하에서 30cm 거리에서 제2 기판 방향에서 육안으로 실시예 및 비교예의 압력 센서 샘플을 관찰시켰다.
실시예의 압력 센서 샘플에 대해서는 10명 패널 모두 제2 기판 표면으로 단차가 인식되지 않는다고 답변하였으며, 비교예의 압력 센서 샘플에 대해서는 10명 패널 모두 제2 기판 표면으로 돌출된 단차가 인식된다고 답하였다.
100a: 제1 기판 100a: 제2 기판
110: 제1 전극층 115: 센싱 전극 패턴
118: 회로 접속부 130: 에어 갭
140: 터널링 층 145: 터널링 패턴
150: 제2 전극층 153: 제2 배선
155: 비아 구조물 157: 비아 패드
160: 결합 구조물

Claims (20)

  1. 서로 분리된 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하는 제1 전극층;
    상기 제1 전극층에 대향하도록 배치되며 상기 복수의 센싱 전극 패턴들에 대한 공통 전극으로 제공되는 제2 전극층; 및
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 배치되는 터널링 층을 포함하는, 압력 센서.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 전극층은 평면 방향에서 상기 복수의 센싱 전극 패턴들과 전체적으로 중첩되는, 압력 센서.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 평면 방향에서 상기 복수의 센싱 전극 패턴들과 전체적으로 중첩되는, 압력 센서.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 터널링 층은 복수의 이격된 터널링 패턴을 포함하는, 압력 센서.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 제2 전극층과 접촉하며, 상기 제1 전극층과 이격되는, 압력 센서.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 전극층 및 상기 터널링 층 사이에 에어 갭이 형성되도록 상기 제1 전극층 및 상기 터널링 층을 고정하는 결합 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 터널링 층은 상기 제1 전극층과 접촉하며, 상기 제2 전극층과 이격되는, 압력 센서.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제2 전극 층 사이에 에어 갭이 형성되도록 상기 제2 전극층 및 상기 터널링 층을 고정하는 결합 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극층이 배치되는 제1 기판을 더 포함하며,
    상기 제1 기판은 상기 센싱 전극 패턴들이 배열되는 활성 영역 및 상기 활성 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하는, 압력 센서.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제1 전극층은 상기 센싱 전극 패턴들 각각으로부터 분기되어 상기 활성 영역 내에서 연장하는 제1 배선을 더 포함하는, 압력 센서.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 주변 영역 내에 배열되며 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결되는 제2 배선을 더 포함하는, 압력 센서.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제2 배선 및 상기 제2 전극층을 서로 전기적으로 연결시키는 비아 구조물을 더 포함하는, 압력 센서.
  13. 청구항 12에 있어서, 복수의 상기 비아 구조물들이 상기 제1 기판의 상기 주변 영역을 따라 배열되는, 압력 센서.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 기판의 상기 주변 영역 상에 배열되며 상기 비아 구조물 및 상기 제2 배선을 서로 전기적으로 연결시키는 적어도 하나의 비아 패드를 더 포함하는, 압력 센서.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제1 전극층을 고정시키는 결합 구조물을 더 포함하며,
    상기 비아 구조물은 상기 결합 구조물을 관통하는, 압력 센서.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 기판은 회로 접속부를 포함하며,
    상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 상기 회로 접속부에서 함께 집합되는, 압력 센서.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 터널링 층은 양자 터널링 복합 재료(Quantum Tunneling Composites: QTC)를 포함하는, 압력 센서.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 터널링 층 및 상기 제2 전극층은 각각 평면 방향에서 상기 센싱 전극 패턴들을 전체적으로 덮는 단일 층 형상을 갖는, 압력 센서.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항의 압력 센서;
    상기 압력 센서 상에 적층되는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 적층되는 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 터치 센서는 정전 용량 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
KR1020190057406A 2018-05-18 2019-05-16 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 KR20190132259A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2019/005895 WO2019221536A1 (ko) 2018-05-18 2019-05-17 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180057272 2018-05-18
KR1020180057272 2018-05-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190132259A true KR20190132259A (ko) 2019-11-27

Family

ID=68730245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190057406A KR20190132259A (ko) 2018-05-18 2019-05-16 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190132259A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230167837A (ko) * 2022-06-03 2023-12-12 주식회사 에이치앤이루자 정전척의 척킹력 측정 센서 및 이를 이용한 척킹력 측정 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130114820A (ko) 2012-04-10 2013-10-21 한국전자통신연구원 터치 스크린 패널 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130114820A (ko) 2012-04-10 2013-10-21 한국전자통신연구원 터치 스크린 패널 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230167837A (ko) * 2022-06-03 2023-12-12 주식회사 에이치앤이루자 정전척의 척킹력 측정 센서 및 이를 이용한 척킹력 측정 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10684717B2 (en) Display device including touch sensor and manufacturing method thereof
CN109508109B (zh) 触摸传感器和包括其的图像显示装置
US8717333B2 (en) Electrostatic capacity type touch panel, display device and process for producing electrostatic capacity type touch panel
US20150077368A1 (en) Touch control panel and touch display device
KR102408330B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR102082479B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR102015864B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
US11449184B2 (en) Touch sensor, window stack structure including the same and image display device including the same
KR102122067B1 (ko) 터치 센서 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
CN112650413B (zh) 触控传感器及显示装置
CN212322239U (zh) 触摸传感器模块、含该模块的窗堆叠结构和图像显示装置
KR102036293B1 (ko) 전극 접속 구조물 및 터치 센서
KR102225523B1 (ko) 터치 센서-안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR20190094878A (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR20190132259A (ko) 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR20140016627A (ko) 터치스크린 장치
KR102521876B1 (ko) 전자 장치 및 이의 제조 방법
KR102225522B1 (ko) 터치 센서-안테나 구조체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR102584241B1 (ko) 터치 센서 모듈, 이를 포함하는 윈도우 적층체 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR20190132065A (ko) 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR20190132262A (ko) 압력 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
CN113227951B (zh) 触摸传感器和包括该触摸传感器的图像显示装置
KR102166853B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
KR102709948B1 (ko) 터치 센서 적층체 및 이의 제조 방법
KR102526899B1 (ko) 터치 센서 및 이를 포함하는 화상 표시 장치