KR20200116561A - 압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 그를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20200116561A
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김은영
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이창호
이청
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Abstract

압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 그를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 터치 감지 유닛은 제1 영역과 제2 영역에 배치된 터치 전극들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 터치 전극들에 연결되는 터치 라인들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제1 터치 전극과 이격하는 제1 압력 센서 전극, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제1 압력 센서 라인을 구비하고, 상기 터치 라인들 중에서 상기 제1 터치 전극에 연결되는 제1 터치 라인은 상기 제1 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 터치 전극의 제2 측에 배치된다.

Description

압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 그를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSING UNIT HAVING FORCE SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트 폰, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 텔레비전(TV) 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널 및 다양한 입력 장치를 포함한다.
스마트 폰이나 태블릿 PC와 같은 소형 전자기기를 중심으로 터치 입력을 감지하는 터치 감지 유닛이 표시 장치의 입력 장치로 많이 적용되고 있다. 터치 감지 유닛은 사용자의 터치 입력 여부를 판단하고, 해당 위치를 터치 입력 좌표로 산출한다. 또한, 소형 전자기기에서는 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지하는 압력 센서가 표시 장치의 입력 장치로 적용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압력 센서를 포함함으로써 비용을 절감할 수 있는 터치 감지 유닛을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압력 센서를 포함함으로써 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 터치 감지 유닛은 제1 영역과 제2 영역에 배치된 터치 전극들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 터치 전극들에 연결되는 터치 라인들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제1 터치 전극과 이격하는 제1 압력 센서 전극, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제1 압력 센서 라인을 구비하고, 상기 터치 라인들 중에서 상기 제1 터치 전극에 연결되는 제1 터치 라인은 상기 제1 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 터치 전극의 제2 측에 배치된다.
상기 제1 터치 전극은 상기 제1 압력 센서 전극을 둘러쌀 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제1 연결 라인을 더 구비할 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제2 압력 센서 전극을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 터치 전극은 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 둘러쌀 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제1 연결 라인, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제2 연결 라인을 더 구비할 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제3 연결 라인을 더 구비할 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제2 터치 전극과 이격하는 제2 압력 센서 전극을 더 구비할 수 있다.
상기 제2 압력 센서 전극은 상기 제1 압력 센서 라인에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 터치 라인들 중에서 상기 제2 터치 전극에 연결되는 제2 터치 라인은 상기 제2 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제2 터치 전극의 제2 측에 배치될 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제3 터치 전극과 이격하는 제1 더미 전극을 더 구비할 수 있다.
상기 제3 터치 전극은 상기 제1 더미 전극을 둘러쌀 수 있다.
상기 제1 더미 전극은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제2 영역의 제4 터치 전극과 이격하는 제2 더미 전극을 더 구비할 수 있다.
상기 제4 터치 전극은 상기 제2 더미 전극을 둘러쌀 수 있다.
상기 제2 더미 전극은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제2 압력 센서 라인을 구비하고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 압력 센서 전극의 일 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 압력 센서 라인은 상기 제2 압력 센서 전극의 타 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하는 제1 연결 라인, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제2 연결 라인을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 연결 라인과 상기 제2 연결 라인 각각은 상기 제1 터치 전극과 이격할 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제2 압력 센서 라인을 구비할 수 있다.
상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하는 제1 연결 라인, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제2 연결 라인, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제3 연결 라인을 더 구비할 수 있다.
상기 제1 연결 라인, 상기 제2 연결 라인, 및 상기 제3 연결 라인 각각은 상기 제1 터치 전극과 이격할 수 있다.
상기 터치 전극들은 구동 전극들과 감지 전극들을 포함하며, 상기 구동 전극들에 터치 구동 신호들을 인가하는 터치 구동 신호 출력부, 및 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량들의 차지 변화량들을 감지하는 터치 감지부를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 압력 센서 라인을 통해 상기 제1 압력 센서 전극에 압력 구동 신호를 인가하는 압력 구동 신호 출력부, 및 상기 제1 압력 센서 전극의 자기 정전 용량의 차지 변화량을 상기 제1 압력 센서 라인을 통해 감지하는 압력 감지부를 더 구비할 수 있다.
상기 제1 압력 센서 라인 및 상기 제2 압력 센서 라인에 전기적으로 연결된 압력 감지 회로를 더 구비하고, 상기 압력 감지 회로는 구동 전압이 인가되는 제1 노드, 접지부와 연결된 제2 노드, 제1 출력 노드, 및 제2 출력 노드를 포함하며, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 노드와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 압력 센서 라인은 상기 제1 출력 노드와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 표시 장치는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 화소들을 포함하는 표시 영역을 포함하는 표시 유닛, 및 상기 표시 유닛 상에 배치되며, 상기 표시 영역과 중첩하는 터치 센서 영역을 포함하는 터치 감지 유닛을 구비하고, 상기 터치 감지 유닛은 상기 터치 센서 영역의 제1 영역과 제2 영역에 배치된 터치 전극들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들에 연결되는 터치 라인들, 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제1 터치 전극과 이격하는 제1 압력 센서 전극, 및 상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제1 압력 센서 라인을 구비하고, 상기 터치 라인들 중에서 상기 제1 터치 전극에 연결되는 제1 터치 라인은 상기 제1 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 터치 전극의 제2 측에 배치된다.
실시예들에 따른 압력 센서를 갖는 터치 감지 유닛과 표시 장치에 의하면, 터치 감지 유닛은 압력 감지 영역에서 더미 전극들 대신에 압력 센서 전극들을 형성함으로써, 터치 입력뿐만 아니라, 사용자의 압력을 감지할 수 있다. 즉, 터치 감지 유닛이 압력 센서 전극들에 의해 사용자의 압력을 감지하므로, 별도의 압력 센서를 생략할 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 측면도들이다.
도 5는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ’의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 표시 유닛과 관련된 구성들을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 5의 터치 감지 유닛과 관련된 구성들을 보여주는 평면도이다.
도 8a는 도 7의 A 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 8b는 도 7의 B 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 9a는 도 8a의 제1 내지 제8 감지 전극들, 제1 내지 제8 감지 라인들, 및 제1 압력 센서 라인을 보여주는 일 예시도면이다.
도 9b는 도 8b의 제1 내지 제8 감지 전극들, 및 제1 내지 제8 감지 라인들을 보여주는 일 예시도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 감지 유닛의 터치 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 압력 센서의 압력 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다.
도 12는 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 13은 도 8b의 B-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 14는 도 10의 A-2 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 15는 도 12의 Ⅱ-Ⅱ’의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 16은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 17은 도 8b의 B-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 18은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 19는 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 20은 도 19의 제1 압력 센서 전극을 이용한 압력 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다.
도 21은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이다. 도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 측면도들이다.
본 명세서에서, “상부”, “탑”, “상면”은 표시 패널(100)을 기준으로 상부 방향, 즉 Z축 방향을 가리키고, “하부”, “바텀”, “하면”은 표시 패널(100)을 기준으로 하부 방향, 즉 Z축 방향의 반대 방향을 가리킨다. 또한, “좌”, “우”, “상”, “하”는 표시 패널(100)을 평면에서 바라보았을 때의 방향을 가리킨다. 예를 들어, “좌”는 X축 방향의 반대 방향, “우”는 X축 방향, “상”은 Y축 방향, “하”는 Y축 방향의 반대 방향을 가리킨다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시하는 장치로서, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 및 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라, 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷(internet of things, IOT) 등의 다양한 제품의 표시 화면으로 사용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계방출 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 전기 습윤 표시 장치, 양자점 발광 표시 장치, 및 마이크로 LED 표시 장치 중 어느 하나일 수 있다. 이하에서는, 표시 장치(10)가 유기 발광 표시 장치인 것을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동 회로(200), 회로 보드(300), 및 터치 구동 회로(400)를 포함한다.
표시 패널(100)은 메인 영역(MA)과 메인 영역(MA)의 일 측에 배치된 벤딩 영역(BA)과 패드 영역(PDA)을 포함할 수 있다. 패드 영역(PDA)은 벤딩 영역(BA)의 일 측에 배치되고, 메인 영역(MA)은 벤딩 영역(BA)의 타 측에 배치될 수 있다. 벤딩 영역(BA)은 메인 영역(MA)과 패드 영역(PDA) 사이에 배치될 수 있다. 패드 영역(PDA)은 표시 패널(100)의 일 측 가장자리에 배치될 수 있다.
도 1과 도 2에서는 벤딩 영역(BA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 패드 영역(PDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이가 메인 영역(MA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 실질적으로 동일한 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 벤딩 영역(BA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이와 패드 영역(PDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 메인 영역(MA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 작을 수 있다.
메인 영역(MA)은 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 직사각형 형태의 평면으로 형성될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변이 만나는 코너(corner)는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 메인 영역(MA)은 평탄하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 좌우측 끝단에 형성된 곡면부를 포함할 수 있다. 이 경우, 곡면부는 일정한 곡률을 갖거나 변화하는 곡률을 가질 수 있다.
메인 영역(MA)은 화소들이 형성되어 영상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역인 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)에는 화소들뿐만 아니라, 화소들에 접속되는 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 전원 라인이 배치될 수 있다. 메인 영역(MA)이 곡면부를 포함하는 경우, 표시 영역(DA)은 곡면부에 배치될 수 있다. 이 경우, 곡면부에서도 표시 패널(100)의 영상이 보일 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 바깥쪽에서부터 표시 패널(100)의 가장자리까지의 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)에는 스캔 라인들에 스캔 신호들을 인가하기 위한 스캔 구동부, 및 데이터 라인들과 표시 구동 회로(200)를 연결하는 팬 아웃 라인들이 배치될 수 있다.
표시 패널(100)은 구부러지거나, 휘어지거나, 벤딩되거나, 접히거나, 말릴 수 있도록 유연하게 형성될 수 있다. 그러므로, 표시 패널(100)은 벤딩 영역(BA)에서 두께 방향(Z축 방향)으로 벤딩될 수 있다. 도 3과 같이 표시 패널(100)이 벤딩되기 전에 표시 패널(100)의 패드 영역(PDA)의 일면은 상부를 향하고 있다. 도 4와 같이 표시 패널(100)이 벤딩된 후에는 표시 패널(100)의 패드 영역(PDA)의 일면은 하부로 향하게 된다. 이로 인해, 패드 영역(PDA)은 메인 영역(MA)의 하부에 배치되므로, 메인 영역(MA)과 중첩될 수 있다.
표시 패널(100)의 패드 영역(PDA)에는 표시 구동 회로(200)와 회로 보드(300)와 전기적으로 연결되는 패드들이 배치될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 패널(100)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 출력한다. 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 데이터 라인들에 데이터 전압들을 공급할 수 있다. 또한, 표시 구동 회로(200)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 스캔 구동부에 스캔 제어 신호들을 공급할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성되어 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 패드 영역(PDA)에서 표시 패널(100) 상에 장착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 회로 보드(300) 상에 장착될 수 있다.
또는, 표시 구동 회로(200)는 도 23과 같이 표시 패널(100)의 일 측에 부착되는 칩 온 필름(chip on film)과 같은 연성 필름(201) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 연성 필름(201)의 일 측은 표시 패널(100)의 일 측에 배치되는 표시 패드(DP)들과 터치 패드들(TP1, TP2) 상에 부착되고, 연성 필름(201)의 타 측은 회로 보드(300)의 일 측에 부착될 수 있다.
패드들은 도 5 및 도 6과 같이 표시 구동 회로(200)에 전기적으로 연결되는 표시 패드(DP)들과 터치 라인들에 전기적으로 연결되는 터치 패드들(TP1, TP2)을 포함할 수 있다.
회로 보드(300)는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)을 이용하여 패드들 상에 부착될 수 있다. 이로 인해, 회로 보드(300)의 리드 라인들은 패드들에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(300)는 연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board), 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 또는 칩온 필름(chip on film)과 같은 연성 필름(flexible film)일 수 있다.
터치 구동 회로(400)는 표시 패널(100)의 터치 감지 유닛의 터치 전극들에 연결될 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 터치 전극들에 구동 신호들을 인가하고 터치 전극들의 상호 정전 용량들(mutual capacitances)의 값들을 측정한다. 구동 신호는 복수의 구동 펄스들을 갖는 신호일 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 상호 정전 용량들의 값들에 따라 터치 입력 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 터치가 입력된 터치 좌표들을 산출할 수 있다.
터치 구동 회로(400)는 표시 패널(100)의 압력 감지 영역(PSA)에 배치된 압력 센서 전극들에 연결될 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 압력 센서 전극들의 자기 정전 용량(self-capacitance)의 값을 측정하거나 압력 센서 전극들을 스트레인 게이지(strain gage)로 활용하여 압력 감지 영역(PSA)에 인가된 사용자의 압력을 감지할 수 있다. 도 1에서는 터치 감지 영역(PSA)이 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)의 하측 중앙 영역인 것을 예시하였으나, 터치 감지 영역(PSA)의 위치는 이에 한정되지 않는다.
터치 구동 회로(400)는 회로 보드(300) 상에 배치될 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 집적회로(IC)로 형성되어 회로 보드(300) 상에 장착될 수 있다.
도 5는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ’의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 표시 패널(100)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치된 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 박막 봉지층(TFEL)을 포함하는 표시 유닛(DU)과, 터치 센서층(TSL)을 포함하는 터치 감지 유닛(TDU)을 구비할 수 있다.
기판(SUB)은 리지드(rigid) 기판이거나 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 기판(SUB)은 유리, 석영, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 고분자 물질의 예로는 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terepthalate: PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합을 들 수 있다. 또는, 기판(SUB)은 금속 재질의 물질을 포함할 수도 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)에는 화소들 각각의 박막 트랜지스터들뿐만 아니라, 스캔 라인들, 데이터 라인들, 전원 라인들, 스캔 제어 라인들, 및 패드들과 데이터 라인들을 연결하는 팬 아웃 라인들 등이 형성될 수 있다. 박막 트랜지스터들 각각은 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 스캔 구동부(110)가 도 6과 같이 표시 패널(100)의 비표시 영역(NDA)에 형성되는 경우, 스캔 구동부(110)는 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 박막 트랜지스터층(TFTL)의 화소들 각각의 박막 트랜지스터들, 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 전원 라인들은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 스캔 제어 라인들과 팬 아웃 라인들은 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 배치될 수 있다. 발광 소자층(EML)은 제1 전극, 발광층, 및 제2 전극을 포함하는 화소들과 화소들을 정의하는 화소 정의막을 포함할 수 있다. 발광층은 유기 물질을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 이 경우, 발광층은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층(organic light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터를 통해 제1 전극에 소정의 전압이 인가되고, 제2 전극에 캐소드 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기 발광층으로 이동되며, 유기 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다. 발광 소자층(EML)의 화소들은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다.
발광 소자층(EML) 상에는 박막 봉지층(TFEL)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(TFEL)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 박막 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(TFEL)은 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 봉지층(TFEL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 모두에 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFEL)은 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)의 발광 소자층(EML)을 덮으며, 비표시 영역(NDA)의 박막 트랜지스터층(TFTL)을 덮도록 배치될 수 있다.
박막 봉지층(TFEL) 상에는 터치 센서층(TSL)이 배치될 수 있다. 터치 센서층(TSL)이 박막 봉지층(TFEL) 상에 바로 배치됨으로써, 터치 센서층(TSL)을 포함하는 별도의 터치 패널이 박막 봉지층(TFEL) 상에 부착되는 경우보다 표시 장치(10)의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
터치 센서층(TSL)은 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 전극들과 패드들과 터치 전극들을 연결하는 터치 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서층(TSL)은 자기 정전 용량(self-capacitance) 방식 또는 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식으로 사용자의 터치를 감지할 수 있다. 이하에서는, 터치 센서층(TSL)이 상호 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지하는 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 터치 센서층(TSL)의 터치 전극들은 도 5와 같이 표시 영역(DA)에 중첩하는 터치 센서 영역(TSA)에 배치될 수 있다.
도 6은 도 5의 표시 유닛과 관련된 구성들을 보여주는 평면도이다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해 표시 유닛(DU)의 서브 화소(P)들, 스캔 라인(SL)들, 데이터 라인(DL)들, 스캔 제어 라인들(SCL), 스캔 구동부(110), 표시 구동 회로(200), 및 표시 패드(DP)들 만을 도시하였다.
도 6을 참조하면, 스캔 라인(SL)들, 데이터 라인(DL)들, 및 서브 화소(P)들은 표시 영역(DA)에 배치된다. 스캔 라인(SL)들은 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 형성되고, 데이터 라인(DL)들은 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 형성될 수 있다.
서브 화소(P)들 각각은 스캔 라인(SL)들 중 적어도 어느 하나, 데이터 라인(DL)들 중 어느 하나에 접속될 수 있다. 서브 화소(P)들 각각은 구동 트랜지스터와 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터를 포함하는 박막 트랜지스터들, 발광 소자, 및 커패시터를 포함할 수 있다. 발광 소자는 유기 발광 다이오드일 수 있다. 서브 화소(P)들 각각은 스캔 라인(SL)으로부터 스캔 신호가 인가되는 경우 데이터 라인(DL)의 데이터 전압을 인가받으며, 게이트 전극에 인가된 데이터 전압에 따라 발광 소자에 구동 전류를 공급함으로써 발광할 수 있다.
스캔 구동부(110)는 스캔 제어 라인들(SCL)을 통해 표시 구동 회로(200)에 연결된다. 그러므로, 스캔 구동부(110)는 표시 구동 회로(200)의 스캔 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 스캔 구동부(110)는 스캔 제어 신호에 따라 스캔 신호들을 생성하여 스캔 라인(SL)들에 공급한다.
도 5에서는 스캔 구동부(110)가 표시 영역(DA)의 좌측 바깥쪽의 비표시 영역(NDA)에 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스캔 구동부(110)는 표시 영역(DA)의 좌측 바깥쪽과 우측 바깥쪽의 비표시 영역(NDA)에 형성될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 패드(DP)들에 접속되어 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 입력 받는다. 표시 구동 회로(200)는 디지털 비디오 데이터를 아날로그 정극성/부극성 데이터 전압들로 변환하여 팬 아웃 라인(FL)들을 통해 데이터 라인(DL)들에 공급한다. 또한, 표시 구동 회로(200)는 스캔 제어 라인들(SCL)을 통해 스캔 구동부(110)를 제어하기 위한 스캔 제어 신호를 생성하여 공급한다. 스캔 구동부(110)의 스캔 신호들에 의해 데이터 전압들이 공급될 서브 화소(P)들이 선택되며, 선택된 서브 화소(P)들에 데이터 전압들이 공급된다. 표시 구동 회로(200)는 집적회로(IC)로 형성되어 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 기판(SUB) 상에 부착될 수 있다.
패드 영역(TDA)은 표시 패드(DP)들이 배치되는 표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드(TP1)들이 배치되는 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드(TP2)들이 배치되는 제2 터치 패드 영역(TPA2)을 포함할 수 있다. 제1 터치 패드 영역(TPA1)은 표시 패드 영역(DPA)의 일 측에 배치되고, 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 표시 패드 영역(DPA)의 타 측에 배치될 수 있다. 표시 패드(DP)들은 표시 구동 회로(200)에 전기적으로 연결될 수 있다.
표시 패드(DP)들, 제1 터치 패드(TP1)들, 및 제2 터치 패드(TP2)들 상에는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film)을 이용하여 회로 보드(300)가 부착될 수 있다. 표시 패드(DP)들은 회로 보드(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 터치 패드(TP1)들과 제2 터치 패드(TP2)들은 회로 보드(300) 상에 배치된 터치 구동 회로(400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7은 도 5의 터치 감지 유닛과 관련된 구성들을 보여주는 평면도이다. 도 8a는 도 7의 A 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 7에서는 설명의 편의를 위해 터치 주변 영역(TPA)에서는 터치 팬 아웃 라인(TFL)들, 제1 터치 패드(TP1)들, 및 제2 터치 패드(TP2)들 만을 도시하였다.
도 7 및 도 8a를 참조하면, 터치 감지 유닛(TDU)은 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 센서 영역(TSA)과 터치 센서 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함한다. 터치 센서 영역(TSA)은 표시 유닛(DU)의 표시 영역(DA)에 중첩하고, 터치 주변 영역(TPA)은 표시 유닛(DU)의 비표시 영역(NDA)에 중첩할 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)은 압력 감지 영역(PSA)을 포함하는 A 영역(AA), A 영역(AA)의 일 측에 배치된 B 영역(BA), 및 A 영역(AA)의 타 측에 배치된 C 영역(CA)을 포함할 수 있다. 터치 주변 영역(NSA)은 터치 센서 영역(TSA)의 구동 라인들과 감지 라인들을 제1 터치 패드(TP1)들과 제2 터치 패드(TP2)들에 연결하기 위한 터치 팬 아웃 라인(TFL)들을 포함할 수 있다. 터치 팬 아웃 라인(TFL)들 중 일부는 브릿지 라인(BL)을 통해 서로 연결될 수 있다.
A 영역(AA)은 도 8a와 같이 제1 내지 제16 구동 전극들(TE1~TE16)과 제1 내지 제24 감지 전극들(RE1~RE24)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 구동 전극들과 감지 전극들은 터치 전극들로 통칭될 수 있다.
A 영역(AA)의 기수 열들마다 4 개의 구동 전극들이 배치되고, 우수 열들마다 8 개의 감지 전극들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 열(C1)에는 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4)들이 배치되고, 제2 열(C2)에는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)이 배치되며, 제3 열(C3)에는 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8)이 배치될 수 있다. 또한, 제4 열(C4)에는 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16)이 배치되며, 제5 열(C5)에는 제9 내지 제12 구동 전극들(TE9~TE12)이 배치될 수 있다. 또한, 제6 열(C6)에는 제17 내지 제24 감지 전극들(RE17~RE24)이 배치되고, 제7 열(C7)에는 제13 내지 제16 구동 전극들(TE13~TE16)이 배치될 수 있다.
어느 한 열에 배치된 감지 전극들은 그들의 일 측에 배치되는 구동 전극들과 상호 용량들을 형성하며, 그들의 타 측에 배치되는 구동 전극들과 상호 용량들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)은 제1 열(C1)에 배치되는 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4)과 상호 용량들을 형성하며, 제3 열(C3)에 배치되는 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8)과 상호 용량들을 형성할 수 있다.
제1 열(C1)에 배치되는 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4) 각각은 복수의 서브 구동 전극들을 포함할 수 있다. 제1 구동 전극(TE1)은 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 전극들(TE1-1~TE1-5)을 포함할 수 있다. 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 전극들(TE1-1~TE1-5)은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 전극들(TE1-1~TE1-5)은 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 라인들(TL1-1~TL1-5)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1-1 서브 구동 라인(TL1-1)들 각각은 제1-1 서브 구동 전극(TE1-1)과 제1-2 서브 구동 전극(TE1-2)에 연결되며, 복수의 제1-2 서브 구동 라인(TL1-2)들 각각은 제1-2 서브 구동 전극(TE1-2)과 제1-3 서브 구동 전극(TE1-3)에 연결될 수 있다. 복수의 제1-3 서브 구동 라인(TL1-3)들 각각은 제1-3 서브 구동 전극(TE1-3)과 제1-4 서브 구동 전극(TE1-4)에 연결되며, 제1-4 서브 구동 라인(TL1-4)들 각각은 제1-4 서브 구동 전극(TE1-4)과 제1-5 서브 구동 전극(TE1-5)에 연결될 수 있다.
제1-1 내지 제1-5 서브 전극들(TE1-1~TE1-5)은 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 상호 용량들을 형성한다. 예를 들어, 제1-1 서브 구동 전극(TE1-1)은 제1 감지 전극(RE1)과 상호 용량을 형성하며, 제1-2 서브 구동 전극(TE1-2)은 제2 감지 전극(RE2) 및 제3 감지 전극(RE3)과 각각 상호 용량을 형성할 수 있다. 제1-3 서브 구동 전극(TE1-3)은 제4 감지 전극(RE4) 및 제5 감지 전극(RE5)과 각각 상호 용량을 형성하고, 제1-4 서브 구동 전극(TE1-4)은 제6 감지 전극(RE6) 및 제7 감지 전극(RE7)과 각각 상호 용량을 형성할 수 있다. 제1-5 서브 구동 전극(TE1-5)은 제8 감지 전극(RE8)과 상호 용량을 형성할 수 있다.
제2 구동 전극(TE2)은 제2-1 내지 제2-8 서브 구동 전극들(TE2-1~TE2-8)을 포함할 수 있다. 제2-1 내지 제2-8 서브 구동 전극들(TE2-1~TE2-8)은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제2-1 내지 제2-8 서브 구동 전극들(TE2-1~TE2-8)은 제2-1 내지 제2-7 서브 구동 라인들(TL2-1~TL2-7)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2-1 서브 구동 라인(TL2-1)들 각각은 제2-1 서브 구동 전극(TE2-1)과 제2-2 서브 구동 전극(TE2-2)에 연결되며, 복수의 제2-2 서브 구동 라인(TL2-2)들 각각은 제2-2 서브 구동 전극(TE2-2)과 제2-3 서브 구동 전극(TE2-3)에 연결될 수 있다. 복수의 제2-3 서브 구동 라인(TL2-3)들 각각은 제2-3 서브 구동 전극(TE2-3)과 제2-4 서브 구동 전극(TE2-4)에 연결되며, 제2-4 서브 구동 라인(TL2-4)들 각각은 제2-4 서브 구동 전극(TE2-4)과 제2-5 서브 구동 전극(TE2-5)에 연결될 수 있다. 복수의 제2-5 서브 구동 라인(TL2-5)들 각각은 제2-5 서브 구동 전극(TE2-5)과 제2-6 서브 구동 전극(TE2-6)에 연결되며, 복수의 제2-6 서브 구동 라인(TL2-6)들 각각은 제2-6 서브 구동 전극(TE2-6)과 제2-7 서브 구동 전극(TE2-7)에 연결될 수 있다. 복수의 제2-7 서브 구동 라인(TL2-7)들 각각은 제2-7 서브 구동 전극(TE2-7)과 제2-8 서브 구동 전극(TE2-8)에 연결될 수 있다.
제2-1 내지 제2-8 서브 전극들(TE2-1~TE2-8)은 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 상호 용량들을 형성한다. 예를 들어, 제2-1 서브 구동 전극(TE2-1)은 제1 감지 전극(RE1)과 상호 용량을 형성하며, 제2-2 서브 구동 전극(TE2-2)은 제2 감지 전극(RE2)과 상호 용량을 형성할 수 있다. 제2-3 서브 구동 전극(TE2-3)은 제3 감지 전극(RE3)과 상호 용량을 형성하고, 제2-4 서브 구동 전극(TE2-4)은 제4 감지 전극(RE4)과 상호 용량을 형성할 수 있다. 제2-5 서브 구동 전극(TE2-5)은 제5 감지 전극(RE5)과 상호 용량을 형성하며, 제2-6 서브 구동 전극(TE2-6)은 제6 감지 전극(RE6)과 상호 용량을 형성할 수 있다. 제2-7 서브 구동 전극(TE2-7)은 제7 감지 전극(RE7)과 상호 용량을 형성하며, 제2-8 서브 구동 전극(TE2-8)은 제8 감지 전극(RE8)과 상호 용량을 형성할 수 있다.
제3 구동 전극(TE3)은 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)을 포함할 수 있다. 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)은 제3-1 내지 제3-7 서브 구동 라인들(TL3-1~TL3-7)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제3-1 내지 제3-7 서브 구동 라인들(TL3-1~TL3-7)에 의해 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)이 전기적으로 연결된 구조는 제2-1 내지 제2-7 서브 구동 라인들(TL2-1~TL2-7)에 의해 제2-1 내지 제2-8 서브 구동 전극들(TE2-1~TE2-8)이 전기적으로 연결된 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)은 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 상호 용량들을 형성할 수 있다. 제3-1 내지 제3-8 서브 구동 전극들(TE3-1~TE3-8)과 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 사이에 형성된 상호 용량들은 제2-1 내지 제2-8 서브 구동 전극들(TE2-1~TE2-8)과 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 사이에 형성된 상호 용량들과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제4 구동 전극(TE4)은 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)을 포함할 수 있다. 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)은 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 라인들(TL4-1~TL4-5)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 라인들(TL4-1~TL4-5)에 의해 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)이 전기적으로 연결된 구조는 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 라인들(TL1-1~TL1-5)에 의해 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 전극들(TE1-1~TE1-5)이 전기적으로 연결된 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)은 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 상호 용량들을 형성할 수 있다. 제4-1 내지 제4-5 서브 구동 전극들(TE4-1~TE4-5)과 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 사이에 형성된 상호 용량들은 제1-1 내지 제1-5 서브 구동 전극들(TE1-1~TE1-5)과 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 사이에 형성된 상호 용량들과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제3 열(C3)에 배치되는 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8) 각각은 복수의 서브 구동 전극들을 포함할 수 있다. 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8)은 제1 열(C1)에 배치되는 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4)과 크기가 상이하며, 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 상호 용량들을 형성할 뿐만 아니라, 제4 열(C4)에 배치되는 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16)과 상호 용량들을 형성하는 점에서 차이가 있을 뿐이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제5 열(C5)에 배치되는 제9 내지 제12 구동 전극들(TE9~TE12) 각각은 복수의 서브 구동 전극들을 포함할 수 있다. 제9 내지 제12 구동 전극들(TE9~TE12)은 제1 열(C1)에 배치되는 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4)과 크기가 상이하며, 제4 열(C4)에 배치되는 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16)과 상호 용량들을 형성할 뿐만 아니라, 제6 열(C6)에 배치되는 제17 내지 제24 감지 전극들(RE17~RE24)과 상호 용량들을 형성하는 점에서 차이가 있을 뿐이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 각각은 하나의 감지 라인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 감지 전극(RE1)은 제1 감지 전극(RE1)의 제1 측에 배치된 제1 감지 라인(RL1)에 연결되고, 제2 감지 전극(RE2)은 제2 감지 전극(RE2)의 제1 측에 배치된 제2 감지 라인(RL2)에 연결될 수 있다. 제3 감지 전극(RE3)은 제3 감지 전극(RE3)의 제1 측에 배치된 제3 감지 라인(RL3)에 연결되고, 제4 감지 전극(RE4)은 제4 감지 전극(RE4)의 제2 측에 배치된 제4 감지 라인(RL4)에 연결될 수 있다. 제5 감지 전극(RE5)은 제5 감지 전극(RE5)의 제1 측에 배치된 제5 감지 라인(RL5)에 연결되며, 제6 감지 전극(RE6)은 제6 감지 전극(RE6)의 제2 측에 배치된 제6 감지 라인(RL6)에 연결될 수 있다. 제7 감지 전극(RE7)은 제7 감지 전극(RE7)의 제1 측에 배치된 복수의 제7 감지 라인(RL7)들에 연결되고, 제8 감지 전극(RE8)은 제8 감지 전극(RE8)의 제2 측에 배치된 복수의 제8 감지 라인(RL8)들에 연결될 수 있다. 제7 감지 전극(RE7)에 연결되는 제7 감지 라인(RL7)들과 제8 감지 전극(RE8)에 연결되는 제8 감지 라인(RL8)들의 저항을 낮추기 위해 제7 감지 라인(RL7)들과 제8 감지 라인(RL8)들의 개수는 제1 내지 제6 감지 라인들(RL1~RL6) 각각의 개수에 비해 많을 수 있다.
제4 열(C4)에 배치되는 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16)과 제6 열(C6)에 배치되는 제17 내지 제24 감지 전극들(RE17~RE24)은 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
제1 내지 제24 감지 전극들(RE1~RE24) 각각의 크기는 제1 내지 제16 구동 전극들(TE1~TE16) 각각의 서브 구동 전극들 각각의 크기보다 클 수 있다.
A 영역(AA)은 도 8a와 같이 압력 감지 영역(PSA)과 비 압력 감지 영역(NSA)로 구분될 수 있다. 압력 감지 영역(PSA)에는 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3), 제9 내지 제11 감지 전극들(RE9~RE11), 및 제17 내지 제19 감지 전극들(RE17~RE19)이 배치될 수 있다.
제2 열(C2)에는 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)에 떨어져 배치되는 제1 내지 제3 압력 센서 전극들(PE1~PE3)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 압력 센서 전극들(PE1~PE3)은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 9a와 같이 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 일측(예를 들어, 좌측)에 배치되는 경우, 제2 감지 라인(RL2)과 제3 감지 라인(RL3)은 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 타측(예를 들어, 우측)에 배치될 수 있다.
제1 압력 센서 전극(PE1)은 제1 감지 전극(RE1)과 인접하나, 제1 감지 전극(RE1)과 떨어져 배치될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)은 제1 감지 전극(RE1)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)은 제1 감지 전극(RE1)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 압력 센서 전극(PE2)은 제2 감지 전극(RE2)과 인접하나, 제2 감지 전극(RE2)과 떨어져 배치될 수 있다. 제2 압력 센서 전극(PE2)은 제2 감지 전극(RE2)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제2 압력 센서 전극(PE2)은 제2 감지 전극(RE2)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제3 압력 센서 전극(PE3)은 제3 감지 전극(RE3)과 인접하나, 제3 감지 전극(RE3)과 떨어져 배치될 수 있다. 제3 압력 센서 전극(PE3)은 제3 감지 전극(RE3)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제3 압력 센서 전극(PE3)은 제3 감지 전극(RE3)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제4 열(C4)에는 제9 내지 제11 감지 전극들(RE9~RE11)에 떨어져 배치되는 제4 내지 제6 압력 센서 전극들(PE4~PE6)이 배치될 수 있다. 제4 내지 제6 압력 센서 전극들(PE4~PE6)은 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 열(C4)에 배치된 제4 내지 제6 압력 센서 전극들(PE4~PE6)과 제9 내지 제11 감지 전극들(RE9~RE11)의 구조는 제2 열(C2)에 배치된 제1 내지 제3 압력 센서 전극들(PE1~PE3)과 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제6 열(C6)에는 제17 내지 제19 감지 전극들(RE17~RE19)에 떨어져 배치되는 제7 내지 제9 압력 센서 전극들(PE7~PE9)이 배치될 수 있다. 제7 내지 제9 압력 센서 전극들(PE7~PE9)은 제3 압력 센서 라인(PSL3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제6 열(C6)에 배치된 제7 내지 제9 압력 센서 전극들(PE7~PE9)과 제17 내지 제19 감지 전극들(RE17~RE19)의 구조는 제2 열(C2)에 배치된 제1 내지 제3 압력 센서 전극들(PE1~PE3)과 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해, 제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9)은 하나의 압력 센서 전극으로 역할을 할 수 있다.
비 압력 감지 영역(NSA)에는 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8), 제12 내지 제16 감지 전극들(RE12~RE16), 및 제20 내지 제24 감지 전극들(RE20~RE24)이 배치될 수 있다.
제2 열(C2)에는 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8)에 떨어져 배치되는 제1 내지 제5 더미 전극들(DE1~DE5)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제5 더미 전극들(DE1~DE5)은 플로팅될 수 있다.
제1 더미 전극(DE1)은 제4 감지 전극(RE4)과 인접하나, 제4 감지 전극(RE4)과 떨어져 배치될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)은 제4 감지 전극(RE4)과 전기적으로 분리되어 플로팅될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)은 제4 감지 전극(RE4)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제2 더미 전극(DE2)은 제5 감지 전극(RE5)과 인접하나, 제5 감지 전극(RE5)과 떨어져 배치될 수 있다. 제2 더미 전극(DE2)은 제5 감지 전극(RE5)과 전기적으로 분리되어 플로팅될 수 있다. 제2 더미 전극(DE2)은 제5 감지 전극(RE5)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제3 더미 전극(DE3)은 제6 감지 전극(RE6)과 인접하나, 제6 감지 전극(RE6)과 떨어져 배치될 수 있다. 제3 더미 전극(DE3)은 제6 감지 전극(RE6)과 전기적으로 분리되어 플로팅될 수 있다. 제3 더미 전극(DE3)은 제6 감지 전극(RE6)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제4 더미 전극(DE4)은 제7 감지 전극(RE7)과 인접하나, 제7 감지 전극(RE7)과 떨어져 배치될 수 있다. 제4 더미 전극(DE4)은 제7 감지 전극(RE7)과 전기적으로 분리되어 플로팅될 수 있다. 제4 더미 전극(DE4)은 제7 감지 전극(RE7)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제5 더미 전극(DE5)은 제8 감지 전극(RE8)과 인접하나, 제8 감지 전극(RE8)과 떨어져 배치될 수 있다. 제5 더미 전극(DE5)은 제8 감지 전극(RE8)과 전기적으로 분리되어 플로팅될 수 있다. 제5 더미 전극(DE5)은 제8 감지 전극(RE8)에 의해 둘러싸일 수 있다.
제4 열(C4)에는 제12 내지 제16 감지 전극들(RE12~RE16)에 떨어져 배치되는 제5 내지 제10 더미 전극들(DE5~DE10)이 배치될 수 있다. 제5 내지 제10 더미 전극들(DE5~DE10)은 플로팅될 수 있다. 제4 열(C4)에 배치된 제5 내지 제10 더미 전극들(DE5~DE10)과 제12 내지 제16 감지 전극들(RE12~RE16)의 구조는 제2 열(C2)에 배치된 제1 내지 제5 더미 전극들(DE1~DE5)과 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8)의 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제6 열(C6)에는 제20 내지 제24 감지 전극들(RE20~RE24)에 떨어져 배치되는 제11 내지 제15 더미 전극들(DE11~DE15)이 배치될 수 있다. 제11 내지 제15 더미 전극들(DE11~DE15)은 플로팅될 수 있다. 제6 열(C6)에 배치된 제11 내지 제15 더미 전극들(DE11~DE15)과 제20 내지 제24 감지 전극들(RE20~RE24)의 구조는 제2 열(C2)에 배치된 제1 내지 제5 더미 전극들(DE1~DE5)과 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8)의 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
또한, 압력 감지 영역(PSA)과 비 압력 감지 영역(NSA) 모두에서 서브 구동 전극들에 각각 떨어져 배치되는 구동 더미 전극들이 배치될 수 있다. 구동 더미 전극들은 플로팅될 수 있다. 구동 더미 전극들과 구동 전극들의 구조는 제2 열(C2)에 배치된 제1 내지 제5 더미 전극들(DE1~DE5)과 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8)의 구조와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제1 내지 제15 더미 전극들(DE1~DE15)로 인하여, 감지 전극들(RE1~RE24) 각각의 기생 용량을 줄일 수 있다. 또한, 구동 더미 전극들로 인하여, 구동 전극들 각각의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제1 열(C1)의 제1 내지 제4 구동 전극들(TE1~TE4)과 제2 열(C2)의 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8) 사이, 제2 열(C2)의 제1 내지 제8 감지 전극들(RE1~RE8)과 제3 열(C3)의 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8) 사이, 제3 열(C3)의 제5 내지 제8 구동 전극들(TE5~TE8)과 제4 열(C4)의 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16) 사이에는 각각 그라운드 라인(GL)이 배치될 수 있다. 또한, 제4 열(C4)의 제9 내지 제16 감지 전극들(RE9~RE16)과 제5 열(C5)의 제9 내지 제12 구동 전극들(TE9~TE12) 사이, 제5 열(C5)의 제9 내지 제12 구동 전극들(TE9~TE12)과 제6 열(C6)의 제17 내지 제24 감지 전극들(RE17~RE24) 사이, 및 제6 열(C6)의 제17 내지 제24 감지 전극들(RE17~RE24)과 제7 열(C7)의 제13 내지 제16 구동 전극들(TE13~TE16) 사이에는 각각 그라운드 라인(GL)이 배치될 수 있다. 그라운드 라인(GL)들에는 그라운드(접지)에 연결되므로, 그라운드 라인(GL)들로 인해, 서로 인접하는 서브 구동 라인들과 감지 라인들이 서로 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
구동 전극들, 감지 전극들, 서브 구동 라인들, 및 감지 라인들이 배치되지 않는 영역에는 더미 패턴(DPT)들이 형성될 수 있다. 더미 패턴(DPT)들은 구동 전극들, 감지 전극들, 서브 구동 라인들, 및 감지 라인들과 동일한 층에 배치되며, 구동 전극들, 감지 전극들, 서브 구동 라인들, 및 감지 라인들과 떨어져 배치될 수 있다. 더미 패턴(DPT)들로 인하여, 구동 전극들, 감지 전극들, 서브 구동 라인들, 및 감지 라인들이 배치되지 않는 영역이 사용자에게 시인되어 화상 품질이 저하되는 것을 방지될 수 있다.
또한, 더미 패턴(DPT)들 각각은 플로팅될 수 있다. 또는, 더미 패턴(DPT)들 각각은 도 8b와 같이 그라운드 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 더미 패턴(DPT)들 각각은 그라운드(접지)에 연결되므로, 서로 인접하는 서브 구동 라인들과 감지 라인들이 서로 영향을 받는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8a에서 터치 센서 영역(TSA)에 형성되는 제1 내지 제12 구동 전극들(TE1~TE12), 제1 내지 제24 감지 전극들(RE1~RE24), 제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9), 제1 내지 제15 더미 전극들(DE1~DE15), 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 및 압력 센서 라인들은 모두 동일한 층에 배치될 수 있다. 또한, 터치 센서 영역(TSA)에 형성되는 제1 내지 제12 구동 전극들(TE1~TE12), 제1 내지 제24 감지 전극들(RE1~RE24), 제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9), 제1 내지 제15 더미 전극들(DE1~DE15), 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 및 압력 센서 라인들은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 그러므로, 터치를 감지하기 위한 구성들과 압력을 감지하기 위한 구성들을 터치 센서 영역(TSA)에서 단일층으로 형성할 수 있으므로, 공정 비용을 줄일 수 있으며, 공정 시간을 감소할 수 있다. 따라서, 터치 감지 유닛(TDU)의 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 7 및 도 8a에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛(TDU)은 압력 감지 영역(PSA)에서 더미 전극들 대신에 압력 센서 전극들(PE1~PE9)을 형성함으로써, 터치 입력뿐만 아니라, 사용자의 압력을 감지할 수 있다. 즉, 터치 감지 유닛(TDU)이 압력 센서 전극들에 의해 사용자의 압력을 감지하므로, 별도의 압력 센서를 생략할 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8a에서는 구동 전극들 각각이 복수의 서브 구동 전극들을 포함하고, 감지 전극들 각각의 크기가 서브 구동 전극들 각각의 크기보다 큰 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 감지 전극들 각각이 복수의 서브 구동 전극들을 포함하고, 구동 전극들 각각의 크기가 서브 구동 전극들 각각의 크기보다 클 수 있다. 또는, 구동 전극들과 감지 전극들 각각이 복수의 서브 구동 전극들을 포함할 수 있다.
도 8b는 도 7의 B 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 8b에 도시된 실시예는 B 영역이 압력 감지 영역(PSA)을 포함하지 않으므로, B 영역은 압력 센서 전극들을 포함하지 않으며, 더미 전극들 만을 포함하는 것에서 도 8a에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 8b를 참조하면, A 영역(AA)의 제2 열(C2)에는 제1 압력 센서 라인(PSL1)이 추가로 배치되므로, B 영역(BA)에서 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 라인들(RL1~RL8)의 접속 구조는 A 영역(AA)에서 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 라인들(RL1~RL8)의 접속 구조와 상이하다.
구체적으로, 도 8b와 도 9b를 참조하면, B 영역(BA)에서 제1 감지 라인(RL1)은 제1 감지 전극(RE1)의 하 측에서 제1 감지 전극(RE1)에 접속되며, 제2 내지 제8 감지 라인들(RL2~RL8)은 좌 측과 우 측에서 교대로 제2 내지 제8 감지 전극들(RE2~RE8)에 접속된다. 예를 들어, 제2 감지 라인(RL2)은 우 측에서 제2 감지 전극(RE2)에 접속되고, 제3 감지 라인(RL3)은 좌 측에서 제3 감지 전극(RE3)에 접속되며, 제4 감지 라인(RL4)은 우 측에서 제4 감지 전극(RE4)에 접속되고, 제5 감지 라인(RL5)은 좌 측에서 제5 감지 전극(RE5)에 접속될 수 있다. 또한, 제6 감지 라인(RL6)은 우 측에서 제6 감지 전극(RE6)에 접속되며, 복수의 제7 감지 라인(RL7)들은 좌 측에서 제7 감지 전극(RE7)에 접속되며, 복수의 제8 감지 라인(RL8)들은 우 측에서 제8 감지 전극(RE8)에 접속될 수 있다. 즉, B 영역(BA)에서는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE2~RE8)의 우 측에 배치되는 감지 라인들의 개수가 제1 내지 제8 감지 전극들(RE2~RE8)의 좌 측에 배치되는 감지 라인들의 개수보다 많다.
하지만, 도 8a와 도 9a를 참조하면, A 영역(AA)에서 제1 감지 라인(RL1)은 제1 감지 전극(RE1)의 하 측에서 제1 감지 전극(RE1)에 접속되며, 제2 및 제3 감지 라인들(RL2, RL3)은 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 우 측에서 제2 및 제3 감지 전극들(RE2, RE3)에 접속된다. 이 경우, 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 제1 내지 제3 감지 전극들(RE1~RE3)의 좌 측에 배치될 수 있다. 그러므로, 제1 내지 제3 감지 라인들(RL1~RL3)의 간섭 없이 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 제1 내지 제3 압력 센서 전극들(PE1~PE3)에 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제4 내지 제8 감지 라인들(RL4~RL8)은 좌 측과 우 측에서 교대로 제4 내지 제8 감지 전극들(RE4~RE8)에 접속된다. 예를 들어, 제4 감지 라인(RL4)은 좌 측에서 제4 감지 전극(RE4)에 접속되고, 제5 감지 라인(RL5)은 우 측에서 제5 감지 전극(RE5)에 접속되며, 제6 감지 라인(RL6)은 좌 측에서 제6 감지 전극(RE6)에 접속되며, 제7 감지 라인(RL7)은 우 측에서 제7 감지 전극(RE7)에 접속되며, 제8 감지 라인(RL8)은 좌 측에서 제8 감지 전극(RE8)에 접속될 수 있다. 즉, A 영역(AA)에서는 제1 내지 제8 감지 전극들(RE2~RE8)의 우 측에 배치되는 감지 라인들의 개수가 제1 내지 제8 감지 전극들(RE2~RE8)의 좌 측에 배치되는 감지 라인들의 개수와 압력 센서 라인의 개수의 합과 동일하다.
B 영역(BA)에서 제4 열(C4)에 배치되는 제9 내지 제16 감지 라인들(RL9~RL16)의 접속 구조와 제6 열(C6)에 배치되는 제17 내지 제24 감지 라인들(RL17~RL24)의 접속 구조는 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 라인들(RL1~RL8)의 접속 구조와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다. 또한, A 영역(AA)에서 제4 열(C4)에 배치되는 제9 내지 제16 감지 라인들(RL9~RL16)과 제2 압력 센서 라인(PSL2)의 접속 구조, 및 제6 열(C6)에 배치되는 제17 내지 제24 감지 라인들(RL17~RL24)과 제3 압력 센서 라인(PSL3)의 접속 구조는 제2 열(C2)에 배치되는 제1 내지 제8 감지 라인들(RL1~RL8)과 제1 압력 센서 라인(PSL1)의 접속 구조와 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
한편, 도 7의 C 영역(CA)은 도 8b에 도시된 B 영역(BA)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으므로, C 영역(CA)에 대한 설명은 생략한다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 감지 유닛의 터치 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다. 도 10에서는 설명의 편의를 위해 제1 구동 전극(TE1)과 제1 감지 전극(RE1) 사이에 형성된 상호 용량(Cm) 만을 도시하였다.
도 10을 참조하면, 터치 구동 회로(400)는 터치 구동 신호 출력부(310), 터치 감지부(320), 및 제1 아날로그-디지털 컨버터(analog to digital converter)(330)를 포함할 수 있다.
터치 구동 신호 출력부(310)는 터치 구동 신호를 구동 라인들을 통해 구동 전극들에 출력한다. 예를 들어, 터치 구동 신호 출력부(310)는 제1 터치 구동 신호를 제1 구동 라인을 통해 제1 구동 전극(TE1)에 출력할 수 있다. 터치 구동 신호는 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 터치 구동 신호 출력부(310)는 미리 정해진 순서대로 구동 라인들에 터치 구동 신호를 출력할 수 있다.
터치 감지부(320)는 감지 전극들을 통해 상호 용량들에 충전된 전압들을 감지한다. 예를 들어, 터치 감지부(320)는 제1 감지 전극(RE1)을 통해 상호 용량(Cm)에 충전된 전압을 감지할 수 있다.
터치 감지부(320)는 제1 연산 증폭기(OA1), 제1 피드백 커패시터(Cfb1), 및 제1 리셋 스위치(RSW1)를 포함할 수 있다. 제1 연산 증폭기(OA1)는 제1 입력단자(-), 제2 입력단자(+), 및 출력 단자(out)를 포함한다. 제1 연산 증폭기(OA1)의 제1 입력단자(-)는 제1 감지 라인(RL1)에 접속되고, 제2 입력단자(+)는 초기화 전압이 공급되는 초기화 전압 라인(VREFL)에 접속되며, 출력 단자(out)는 제1 저장 커패시터(Cs1)에 접속될 수 있다. 제1 저장 커패시터(Cs1)는 출력 단자(out)와 그라운드 사이에 접속되어 제1 연산 증폭기(OA1)의 출력 전압(Vout)을 저장한다. 제1 피드백 커패시터(Cfb1)와 제1 리셋 스위치(RSW1)는 제1 연산 증폭기(OA1)의 제1 입력단자(-)와 출력 단자(out) 사이에 병렬로 접속될 수 있다. 제1 리셋 스위치(RSW1)는 제1 피드백 커패시터(Cfb1)의 양단의 접속을 제어하는 역할을 한다. 제1 리셋 스위치(RSW1)가 턴-온되어 제1 피드백 커패시터(Cfb1)의 양단이 접속되는 경우, 제1 피드백 커패시터(Cfb1)는 리셋될 수 있다.
제1 연산 증폭기(OA1)의 출력 전압(Vout1)은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, "Vout1"은 제1 연산 증폭기(OA1)의 출력 전압, "Cm"은 상호 용량의 정전 용량 값, "Cfb1"는 제1 피드백 커패시터의 용량, "Vt1"은 상호 용량(Cm)에 충전된 전압을 지시한다.
제1 아날로그 디지털 변환부(330)는 제1 스위치(SW1)를 통해 제1 저장 커패시터(Cs1)에 접속될 수 있다. 제1 스위치(SW1)는 제1 아날로그 디지털 변환부(330)와 제1 저장 커패시터(Cs1) 간의 접속을 제어한다. 제1 아날로그 디지털 변환부(330)는 제1 스위치(SW1)가 턴-온된 기간 동안 제1 저장 커패시터(Cs1)에 접속되므로, 제1 저장 커패시터(Cs1)에 저장된 출력 전압(Vout1)을 디지털 데이터로 변환하여 출력할 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛(TDU)은 상호 용량 방식으로 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 압력 센서의 압력 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다. 도 11에서는 설명의 편의를 위해 제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9)의 셀프 용량(Cs) 만을 도시하였다.
도 11을 참조하면, 터치 구동 회로(400)는 압력 구동 신호 출력부(340), 압력 감지부(350), 및 제2 아날로그-디지털 변환부(360)를 포함할 수 있다.
압력 구동 신호 출력부(340)는 압력 구동 신호를 압력 센서 라인들(PSL1~PSL3)을 통해 압력 센서 전극들(PE1~PE9)에 출력한다. 압력 구동 신호는 복수의 펄스들을 포함할 수 있다. 압력 구동 신호 출력부(340)는 압력 센서 라인들(PSL1~PSL3)에 동시에 압력 구동 신호를 출력할 수 있다.
압력 감지부(350)는 압력 센서 전극들(PE1~PE9)의 셀프 용량(Cs)에 충전된 전압을 감지한다. 예를 들어, 압력 감지부(350)는 압력 센서 라인들(PSL1~PSL3)을 통해 셀프 용량(Cs)에 충전된 전압을 감지할 수 있다.
터치 감지부(320)는 제2 연산 증폭기(OA2), 제2 피드백 커패시터(Cfb2), 및 제2 리셋 스위치(RSW2)를 포함할 수 있다. 제2 연산 증폭기(OA2)는 제1 입력단자(-), 제2 입력단자(+), 및 출력 단자(out)를 포함한다. 제2 연산 증폭기(OA2)의 제1 입력단자(-)는 압력 센서 라인들(PSL1~PSL3)에 접속되고, 제2 입력단자(+)는 초기화 전압이 공급되는 초기화 전압 라인(VREFL)에 접속되며, 출력 단자(out)는 제2 저장 커패시터(Cs2)에 접속될 수 있다. 제2 저장 커패시터(Cs2)는 출력 단자(out)와 그라운드 사이에 접속되어 제2 연산 증폭기(OA2)의 출력 전압(Vout2)을 저장한다. 제2 피드백 커패시터(Cfb2)와 제2 리셋 스위치(RSW2)는 제2 연산 증폭기(OA2)의 제1 입력단자(-)와 출력 단자(o) 사이에 병렬로 접속될 수 있다. 제2 리셋 스위치(RSW2)는 제2 피드백 커패시터(Cfb2)의 양단의 접속을 제어하는 역할을 한다. 제2 리셋 스위치(RSW2)가 턴-온되어 제2 피드백 커패시터(Cfb2)의 양단이 접속되는 경우, 제2 피드백 커패시터(Cfb2)는 리셋될 수 있다.
제2 연산 증폭기(OA2)의 출력 전압(Vout2)은 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, "Vout2"는 제2 연산 증폭기(OA2)의 출력 전압, "Cs"는 셀프 용량의 정전 용량 값, "Cfb2"는 제2 피드백 커패시터의 용량, "Vt2"는 셀프 용량(Cs)에 충전된 전압을 지시한다.
제2 아날로그 디지털 변환부(360)는 제2 스위치(SW2)를 통해 제2 저장 커패시터(Cs2)에 접속될 수 있다. 제2 스위치(SW2)는 제2 아날로그 디지털 변환부(360)와 제2 저장 커패시터(Cs2) 간의 접속을 제어한다. 제2 아날로그 디지털 변환부(360)는 제2 스위치(SW2)가 턴-온된 기간 동안 제2 저장 커패시터(Cs2)에 접속되므로, 제2 저장 커패시터(Cs2)에 저장된 출력 전압(Vout2)을 디지털 데이터로 변환하여 출력할 수 있다.
도 11에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛(TDU)은 셀프 용량 방식으로 사용자에 의해 인가된 압력을 감지할 수 있다.
도 12는 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다. 도 12에는 도 8a의 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)이 나타나 있다.
도 12를 참조하면, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)이 서브 화소(P)들 각각에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 동일한 층에 배치된다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)으로 인하여 제1 감지 전극(RE1)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제1 감지 전극(RE1)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 가운데가 비어 있는 사각형의 창틀 형태로 형성될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 가운데에 형성된 하나의 공간(ES)을 포함할 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)의 공간(ES)에는 하나의 제1 압력 센서 전극(PE1)이 배치될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 제1 압력 센서 전극(PE1)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형 형태로 형성될 수 있으나, 제1 압력 센서 전극(PE1)의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다.
제1 감지 전극(RE1)은 제1 감지 전극(RE1)의 내 측에 형성된 공간(ES)에 배치되는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 제1 감지 전극(RE1)의 외 측에 배치되는 제1 압력 센서 라인(PSL1)과 연결될 수 있도록 제1 오픈 영역(OA1)을 포함할 수 있다. 제1 오픈 영역(OA1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결되는 제1 연결 라인(CL1)이 배치될 수 있다. 제1 연결 라인(CL1)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)에 연결되고, 제1 연결 라인(CL1)의 타 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결될 수 있다.
제1 감지 전극(RE1) 외에 다른 감지 전극들 각각의 내 측에 배치된 압력 센서 전극과 압력 센서 라인의 연결 구조는 도 12를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 12에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛은 감지 전극과 떨어져 배치되어, 감지 전극과 전기적으로 분리되는 압력 센서 전극을 포함하므로, 사용자의 터치뿐만 아니라 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 13은 도 8a의 B-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다. 도 13에는 도 8a의 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)이 나타나 있다.
도 13을 참조하면, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)이 서브 화소(P)들에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)은 동일한 층에 배치된다. 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 및 제4 감지 라인(RL4)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)으로 인하여 제4 감지 전극(RE4)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제4 감지 전극(RE4)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제4 감지 전극(RE4)은 가운데가 비어 있는 사각형의 창틀 형태로 형성될 수 있다. 제4 감지 전극(RE4)은 가운데에 형성된 하나의 공간(ES)을 포함할 수 있다. 제4 감지 전극(RE4)의 공간(ES)에는 하나의 제1 더미 전극(DE1)이 배치될 수 있다. 제4 감지 전극(RE4)은 제1 더미 전극(DE1)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형 형태로 형성될 수 있으나, 제1 더미 전극(DE1)의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다.
제4 감지 전극(RE4) 외에 다른 감지 전극들 각각과 다른 감지 전극들 각각의 내 측에 배치된 더미 전극의 구조는 도 13을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 14는 도 10의 A-2 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 14를 참조하면, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)이 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성된다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)은 서로 떨어져 배치될 수 있다.
서브 화소들(R, G, B)은 제1 터치 전극(TE)들과 제2 터치 전극(RE)들과 중첩하지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 서브 화소들(R, G, B)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태의 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)에 의해 매트릭스 형태로 정의되는 영역들에 배치될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)에 의해 정의되는 영역들 각각은 마름모 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)에 의해 정의되는 영역들 각각은 직사각형 또는 정사각형 형태를 가질 수 있다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제1 연결 라인(CL1)에 의해 정의되는 영역들 각각은 사각형을 포함하는 다른 다각형의 형태를 가질 수 있다.
서브 화소들(R, G, B)은 제1 색을 발광하는 제1 서브 화소(R), 제2 색을 발광하는 제2 서브 화소(G), 및 제3 색을 발광하는 제3 서브 화소(B)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는, 제1 서브 화소(R)가 적색 서브 화소, 제2 서브 화소(G)가 녹색 서브 화소, 제3 서브 화소(B)가 청색 서브 화소인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 하나의 제1 서브 화소(R), 두 개의 제2 서브 화소(G)들, 및 하나의 제3 서브 화소(B)는 하나의 화소(PX)로 정의될 수 있다. 화소(PX)는 화이트 계조를 표현할 수 있는 한 그룹의 서브 화소들을 가리킨다.
도 14에서는 제1 서브 화소(R), 제2 서브 화소(G), 및 제3 서브 화소(B)가 팔각형의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 서브 화소(R), 제2 서브 화소(G), 및 제3 서브 화소(B)는 팔각형 이외에 다른 다각형, 원형 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다. 또한, 도 14에서는 제3 서브 화소(B)의 크기가 가장 크고, 제2 서브 화소(G)의 크기가 가장 작은 것을 예시하였으나, 서브 화소들(R, G, B)의 크기는 이에 한정되지 않는다.
도 15는 도 12의 Ⅱ-Ⅱ’의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(TFTL)이 형성된다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 박막 트랜지스터(120)들, 게이트 절연막(130), 층간 절연막(140), 보호막(150), 및 평탄화막(160)을 포함한다.
기판(SUB)의 일면 상에는 버퍼막(BF)이 형성될 수 있다. 버퍼막(BF)은 투습에 취약한 기판(SUB)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(120)들과 발광 소자층(EML)의 유기 발광층(172)을 보호하기 위해 기판(SUB)의 일면 상에 형성될 수 있다. 버퍼막(BF)은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막(BF)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 및 알루미늄옥사이드층 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼막(BF)은 생략될 수 있다.
버퍼막(BF) 상에는 박막 트랜지스터(120)가 형성된다. 박막 트랜지스터(120)는 액티브층(121), 게이트 전극(122), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)을 포함한다. 도 8b에서는 박막 트랜지스터(120)가 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 박막 트랜지스터(210)들은 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극(122)이 액티브층(121)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막 상에는 액티브층(121)이 형성된다. 액티브층(121)은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액티브층(121)은 ITZO(인듐, 주석, 티타늄을 포함하는 산화물)나 IGZO(인듐, 갈륨, 주석을 포함하는 산화물)를 포함할 수 있다. 버퍼막과 액티브층(121) 사이에는 액티브층(121)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(121) 상에는 게이트 절연막(130)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에는 게이트 전극(122)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트 전극(122)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 7에서 터치 팬 아웃 라인(TFL)들을 서로 연결하는 브릿지 라인(BL)은 게이트 절연막(130) 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 7의 브릿지 라인(BL)은 게이트 전극(122) 및 게이트 라인과 동일한 층에 배치될 수 있다.
게이트 전극(122)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(140)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(140)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140) 상에는 소스 전극(123)과 드레인 전극(124)이 형성될 수 있다. 소스 전극(123)과 드레인 전극(124) 각각은 게이트 절연막(130)과 층간 절연막(140)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(121)에 접속될 수 있다. 소스 전극(123)과 드레인 전극(124)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
도 7에서 터치 팬 아웃 라인(TFL)들은 층간 절연막(140) 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 7의 터치 팬 아웃 라인(TFL)들은 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)과 동일한 층에 배치될 수 있다.
소스 전극(213)과 드레인 전극(124) 상에는 박막 트랜지스터(120)를 절연하기 위한 보호막(150)이 형성될 수 있다. 보호막(150)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다.
보호막(150) 상에는 박막 트랜지스터(120)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(160)이 형성될 수 있다. 평탄화막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL) 상에는 발광 소자층(EML)이 형성된다. 발광 소자층(EML)은 발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)을 포함한다.
발광 소자(170)들과 화소 정의막(180)은 평탄화막(160) 상에 형성된다. 발광 소자(170)들 각각은 제1 전극(171), 유기 발광층(172), 및 제2 전극(173)을 포함할 수 있다.
제1 전극(171)은 평탄화막(160) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(171)은 보호막(150)과 평탄화막(160)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)의 소스 전극(123)에 접속된다.
유기 발광층(172)을 기준으로 제2 전극(173) 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 구조에서 제1 전극(171)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
유기 발광층(172)을 기준으로 제1 전극(171) 방향으로 발광하는 하부 발광(bottom) 구조에서 제1 전극(171)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(171)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
화소 정의막(180)은 서브 화소들(R, G, B)을 정의하는 화소 정의막으로 역할을 하기 위해 평탄화막(250) 상에서 제1 전극(171)을 구획하도록 형성될 수 있다. 화소 정의막(180)은 제1 전극(171)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 화소 정의막(180)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
서브 화소들(R, G, B) 각각은 제1 전극(171), 유기 발광층(172), 및 제2 전극(173)이 순차적으로 적층되어 제1 전극(171)으로부터의 정공과 제2 전극(173)으로부터의 전자가 유기 발광층(172)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다.
제1 전극(171)과 화소 정의막(180) 상에는 유기 발광층(172)이 형성된다. 유기 발광층(172)은 유기 물질을 포함하여 소정의 색을 발광할 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층(172)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 물질층, 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 이 경우, 적색 서브 화소(R)의 유기 발광층(172)은 적색 광을 발광하고, 녹색 서브 화소(G)의 유기 발광층(172)은 녹색 광을 발광하며, 청색 서브 화소(B)의 유기 발광층(172)은 청색 광을 발광할 수 있다. 또는, 서브 화소들(R, G, B)의 유기 발광층(172)들은 백색 광을 발광할 수 있으며, 이 경우 적색 서브 화소(R)는 적색 컬러필터층을 더 포함하고, 녹색 서브 화소(G)는 녹색 컬러필터층을 더 포함하며, 청색 서브 화소(B)는 청색 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.
제2 전극(173)은 유기 발광층(172) 상에 형성된다. 제2 전극(173)은 유기 발광층(172)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 전극(173)은 화소(P)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 제2 전극(173) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
상부 발광 구조에서 제2 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(173)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
하부 발광 구조에서 제2 전극(173)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
발광 소자층(EML) 상에는 박막 봉지층(TFEL)이 형성된다. 박막 봉지층(TFEL)은 제2 전극(173) 상에 배치된다. 박막 봉지층(TFEL)은 유기 발광층(172)과 제2 전극(173)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 박막 봉지층(TFEL)은 먼지와 같은 이물질로부터 발광 소자층(EML)을 보호하기 위해 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박막 봉지층(TFEL)은 제2 전극(173) 상에 배치된 제1 무기막, 제1 무기막 상에 배치된 유기막, 유기막 상에 배치된 제2 무기막을 포함할 수 있다. 제1 무기막과 제2 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 봉지층(TFEL) 상에는 터치 센서층(TSL)이 형성된다. 터치 센서층(TSL)은 도 8a에 도시된 구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들을 포함할 수 있다. 구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들은 박막 봉지층(TFEL) 상에서 동일한 층에 배치될 수 있다. 구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성되므로, 서브 화소들(R, G, B)와 중첩하지 않는다. 그러므로, 구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들에 의해 서브 화소들(R, G, B)이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 도 15에서는 박막 봉지층(TFEL) 상에 제1 연결 라인(CL1)이 배치되는 것을 예시하였다. 제1 연결 라인(CL1)은 서브 화소들(R, G, B)와 중첩하지 않으며, 화소 정의막(180)과 중첩할 수 있다.
도 15에 도시된 실시예에 의하면, 터치 센서층(TSL)이 박막 봉지층(TFEL) 상에 바로 형성되므로, 터치 센서층(TSL)을 포함하는 별도의 터치 패널을 박막 봉지층(TFEL) 상에 부착할 때보다 표시 장치(10)의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 도 15에 도시된 실시예에 의하면, 터치 센서층(TSL)의 구동 전극들, 감지 전극들, 압력 센서 전극들, 더미 전극들, 서브 구동 라인들, 감지 라인들, 압력 센서 라인들, 더미 패턴들, 및 그라운드 라인들이 메쉬 형태의 전극들로 형성될 뿐만 아니라, 화소 정의막(180)과 중첩하게 배치된다. 이로 인해, 서브 화소들(R, G, B)의 개구 영역이 줄어드는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 구동 전극들과 제2 전극(173) 간의 기생 용량과 감지 전극들과 제2 전극(173) 간의 기생 용량을 줄일 수 있다.
도 16은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 16에 도시된 실시예는 제1 감지 전극(RE1)의 내 측에 복수의 압력 센서 전극들(PE1, PE2)이 배치되는 것에서 도 12에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 16을 참조하면, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)이 서브 화소(P)들 각각에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 동일한 층에 배치된다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 및 제1 압력 센서 라인(PSL1)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)으로 인하여 제1 감지 전극(RE1)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제1 감지 전극(RE1)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 가운데에 형성된 복수의 공간들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 감지 전극(RE1)은 도 16과 같이 가운데의 일부가 비어 있는 제1 공간(ES1)과 가운데의 다른 일부가 비어 있는 제2 공간(ES2)을 포함할 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)의 제1 공간(ES1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 배치되고, 제1 감지 전극(RE1)의 제2 공간(ES2)에는 제2 압력 센서 전극(PE2)이 배치될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형 형태로 형성될 수 있으나, 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다.
제1 감지 전극(RE1)은 제1 공간(ES1)에 배치되는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 제1 감지 전극(RE1)의 외 측에 배치되는 제1 압력 센서 라인(PSL1)과 연결될 수 있도록 제1 오픈 영역(OA1)을 포함할 수 있다. 제1 오픈 영역(OA1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결되는 제1 연결 라인(CL1)이 배치될 수 있다. 제1 연결 라인(CL1)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)에 연결되고, 제1 연결 라인(CL1)의 타 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결될 수 있다.
제1 감지 전극(RE11)은 제2 공간(ES2)에 배치되는 제2 압력 센서 전극(PE2)이 제1 감지 전극(RE1)의 제1 공간(ES1)에 배치되는 제1 압력 센서 전극(PE1)과 연결될 수 있도록 제2 오픈 영역(OA2)을 포함할 수 있다. 제1 공간(ES1)과 제2 공간(ES2)은 제2 오픈 영역(OA2)에 의해 연결될 수 있다. 제2 오픈 영역(OA2)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)에 연결되는 제2 연결 라인(CL2)이 배치될 수 있다. 제2 연결 라인(CL2)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)에 연결되고, 제2 연결 라인(CL2)의 타 단은 제2 압력 센서 전극(PE2)에 연결될 수 있다.
도 16에서는 제1 감지 전극(RE1)이 두 개의 공간들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 감지 전극(RE1)은 세 개 이상의 공간들을 포함하며, 세 개의 공간들 각각에는 압력 센서 전극이 배치될 수 있다.
제1 감지 전극(RE1) 외에 다른 감지 전극들 각각의 공간들에 배치된 압력 센서 전극들과 압력 센서 라인의 연결 구조는 도 16을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 16에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛은 감지 전극과 떨어져 배치되어, 감지 전극과 전기적으로 분리되는 복수의 압력 센서 전극들을 포함하므로, 사용자의 터치뿐만 아니라 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 17은 도 8b의 B-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 17에 도시된 실시예는 제1 감지 전극(RE1)의 내 측에 복수의 더미 전극들(DE1, DE2)이 배치되는 것에서 도 13에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 17을 참조하면, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 제2 더미 전극(DE2), 및 제4 감지 라인(RL4)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 제2 더미 전극(DE2), 및 제4 감지 라인(RL4)이 서브 화소(P)들에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 제2 더미 전극(DE2), 및 제4 감지 라인(RL4)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 제2 더미 전극(DE2), 및 제4 감지 라인(RL4)은 동일한 층에 배치된다. 제4 감지 전극(RE4), 제1 더미 전극(DE1), 제2 더미 전극(DE2), 및 제4 감지 라인(RL4)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)과 제2 더미 전극(DE2)으로 인하여 제4 감지 전극(RE4)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제4 감지 전극(RE4)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제4 감지 전극(RE4)은 가운데에 형성된 복수의 공간들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 감지 전극(RE4)은 도 17과 같이 가운데의 일부가 비어 있는 제1 공간(ES1)과 가운데의 다른 일부가 비어 있는 제2 공간(ES2)을 포함할 수 있다. 제4 감지 전극(RE4)의 제1 공간(ES1)에는 제1 더미 전극(DE1)이 배치되고, 제4 감지 전극(RE4)의 제2 공간(ES2)에는 제2 더미 전극(DE2)이 배치될 수 있다. 제4 감지 전극(RE4)은 제1 더미 전극(DE1)과 제2 더미 전극(DE2)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 더미 전극(DE1)과 제2 더미 전극(DE2)은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형 형태로 형성될 수 있으나, 제1 더미 전극(DE1)과 제2 더미 전극(DE2)의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다.
도 17에서는 제4 감지 전극(RE4)이 두 개의 공간들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제4 감지 전극(RE4)은 세 개 이상의 공간들을 포함하며, 세 개의 공간들 각각에는 더미 전극이 배치될 수 있다.
제4 감지 전극(RE4) 외에 다른 감지 전극들 각각과 다른 감지 전극들 각각의 내 측에 배치된 더미 전극의 구조는 도 17을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 18은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 18에 도시된 실시예는 제2 공간(ES2)에 배치된 제2 압력 센서 전극(PE2)이 제2 연결 라인(CL2)을 통해 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결되는 것에서 도 16에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 18을 참조하면, 제1 감지 전극(RE11)은 제2 공간(ES2)에 배치되는 제2 압력 센서 전극(PE2)이 제1 압력 센서 전극(PSL1)과 연결될 수 있도록 제2 오픈 영역(OA2)을 포함할 수 있다. 제1 공간(ES1)과 제2 공간(ES2)은 서로 연결되지 않을 수 있다. 제2 오픈 영역(OA2)에는 제2 압력 센서 전극(PE2)과 제1 압력 센서 전극(PSL1)에 연결되는 제2 연결 라인(CL2)이 배치될 수 있다. 제2 연결 라인(CL2)의 일 단은 제2 압력 센서 전극(PE2)에 연결되고, 제2 연결 라인(CL2)의 타 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결될 수 있다.
도 18에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛은 감지 전극과 떨어져 배치되어, 감지 전극과 전기적으로 분리되는 복수의 압력 센서 전극들을 포함하므로, 사용자의 터치뿐만 아니라 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 19는 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다. 도 19에는 도 8a의 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)이 나타나 있다.
도 19를 참조하면, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)이 서브 화소(P)들 각각에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 동일한 층에 배치된다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)으로 인하여 제1 감지 전극(RE1)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제1 감지 전극(RE1)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 가운데가 비어 있는 사각형의 창틀 형태로 형성될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 가운데에 형성된 하나의 공간(ES)을 포함할 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)의 공간(ES)에는 하나의 제1 압력 센서 전극(PE1)이 배치될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 제1 압력 센서 전극(PE1)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)은 평면 상에서 바라볼 때 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태로 형성될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)은 구불구불한 형태 이외에 나선형으로 감긴 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 압력 센서 전극(PE1)은 저항 라인으로서 스트레인 게이지(strain gage)로 역할을 할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 제1 감지 전극(RE1)의 내 측에 형성된 공간(ES)에 배치되는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 제1 감지 전극(RE1)의 외 측에 배치되는 제1 압력 센서 라인(PSL1) 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)과 연결될 수 있도록 제1 오픈 영역(OA1)을 포함할 수 있다.
제1 오픈 영역(OA1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단과 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결되는 제1 연결 라인(CL1)이 배치될 수 있다. 제1 연결 라인(CL1)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단에 연결되고, 제1 연결 라인(CL1)의 타 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결될 수 있다.
또한, 제1 오픈 영역(OA1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단과 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 연결되는 제2 연결 라인(CL2)이 배치될 수 있다. 제2 연결 라인(CL2)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단에 연결되고, 제2 연결 라인(CL2)의 타 단은 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 연결될 수 있다.
제1 감지 전극(RE1) 외에 다른 감지 전극들 각각의 내 측에 배치된 압력 센서 전극과 압력 센서 라인들의 연결 구조는 도 19를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 19에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛은 감지 전극과 떨어져 배치되어, 감지 전극과 전기적으로 분리되는 압력 센서 전극을 포함하므로, 사용자의 터치뿐만 아니라 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 20은 도 19의 제1 압력 센서 전극을 이용한 압력 감지 방식을 보여주는 일 예시도면이다.
도 20을 참조하면, 제1 압력 센서 전극(PE1)은 서로 반대측에 위치하는 일 단과 타 단을 포함할 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 접속되고, 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단은 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 접속될 수 있다.
도 20에서는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 하나의 스트레인 게이지로 역할을 하는 것을 예시하였으나, 제1 내지 제9 압력 센서 전극들(PE1~PE9)이 하나의 저항 라인으로 연결되어, 하나의 스트레인 게이지로 역할을 할 수 있다.
압력 검출부(251)는 휘트스톤 브리지 회로부(WB)를 포함할 수 있다. 압력 검출부(251)는 휘트스톤 브리지 회로부(WB)로부터 출력된 제1 전압(Va)을 검출하기 위한 아날로그-디지털 변환기 및 프로세서를 더 포함할 수 있다
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 제1 노드(N1), 제2 노드(N2), 제1 출력 노드(N3) 및 제2 출력 노드(N4)를 포함한다. 제1 노드(N1)에는 구동전압(Vs)이 제공될 수 있으며, 제2 노드(N2)는 접지부(GND)와 연결될 수 있다.
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 제2 노드(N2) 및 제2 출력 노드(N4)에 연결된 제1 저항(WBa), 제1 노드(N1) 및 제2 출력 노드(N4)에 연결된 제2 저항(WBb), 제2 노드(N2) 및 제1 출력 노드(N3)에 연결된 제3 저항(WBc)을 더 포함할 수 있다.
제1 저항(WBa)의 저항값(R1), 제2 저항(WBb)의 저항값(R2), 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)은 각각 소정의 값을 가질 수 있다. 즉, 제1 저항(WBa) 내지 제3 저항(WBc)은 고정 저항(fixed resistor)일 수 있다.
휘트스톤 브리지 회로부(WB)는 연산 증폭기(operational amplifier)와 같은 제2 증폭 회로(251a)를 더 포함할 수 있다. 제2 증폭 회로(251a)는 반전 입력 단자, 비반전 입력 단자, 및 출력 단자를 포함할 수 있다. 제2 증폭 회로(251a)를 통해 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이의 전기적 흐름을 감지할 수 있다. 즉, 제2 증폭 회로(251a)는 검류 소자 또는 전압 측정 소자로 동작할 수 있다.
제1 출력 노드(N3) 및 제2 출력 노드(N4) 중 어느 하나는 제2 증폭 회로(251a)의 입력 단자 중 어느 하나에 전기적으로 연결되고 다른 하나는 제2 증폭 회로(251a)의 다른 입력 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 출력 노드(N3)는 제2 증폭 회로(251a)의 반전 입력 단자에 연결되고, 제2 출력 노드(N4)는 제2 증폭 회로(251a)의 비반전 입력 단자에 연결될 수 있다.
제2 증폭 회로(251a)의 출력 단자는 양 입력 단자에 입력된 전압 값의 차에 비례하는 제1 전압(Va)을 출력할 수 있다.
제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단은 제1 신호선(SL1)을 매개로 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결되고, 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단은 제2 신호선(SL2)을 매개로 제1 출력 노드(N3)에 연결될 수 있다.
본 실시예에서 제1 압력 센서 전극(PE1), 제1 저항(WBa), 제2 저항(WBb), 및 제3 저항(WBc)은 서로 연결되어 휘트스톤 브리지 회로부(WB)를 구현할 수 있다.
압력이 가해지지 않은 상태에서 제1 압력 센서 전극(PE1)의 저항값(Ra)과 제1 저항(WBa)의 저항값(R1)의 곱은 제2 저항(WBb)의 저항값(R2)과 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)의 곱과 실질적으로 동일할 수 있다.
이와 같이 제1 압력 센서 전극(PE1)의 저항값(Ra)과 제1 저항(WBa)의 저항값(R1)의 곱이 제2 저항(WBb)의 저항값(R2)과 제3 저항(WBc)의 저항값(R3)의 곱과 동일한 경우, 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압은 서로 동일할 수 있다. 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압이 서로 동일한 경우, 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4)의 전압차는 0V이며, 제2 증폭 회로(251a)에 의해 출력된 제1 전압(Va)은 0V 일 수 있다.
압력 감지 영역(PSA)에 사용자의 압력이 가해지면, 압력의 세기에 따라 제1 압력 센서 전극(PE1)의 형상이 변형되고, 형상 변형에 의해 제1 압력 센서 전극(PE1)의 저항값(Ra)이 변화될 수 있으며, 이에 따라 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이에는 전압차가 발생된다. 제1 출력 노드(N3)와 제2 출력 노드(N4) 사이에 전압차가 발생된 경우, 제2 증폭 회로(251a)는 제1 전압(Va)으로 0V가 아닌 값을 출력하게 된다. 그러므로, 제2 증폭 회로(251a)로부터 출력되는 제1 전압(Va)에 따라 사용자의 터치 압력을 검출할 수 있다.
도 21은 도 8a의 A-1 영역의 일 예를 보여주는 확대 평면도이다.
도 21에 도시된 실시예는 제1 감지 전극(RE1)의 내 측에 복수의 압력 센서 전극들(PE1, PE2)이 배치되는 것에서 도 19에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 21을 참조하면, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제3 연결 라인(CL3), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 메쉬 형태 또는 그물망 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제3 연결 라인(CL3), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)이 서브 화소(P)들 각각에 중첩하지 않을 수 있다. 그러므로, 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제3 연결 라인(CL3), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 의해 서브 화소(P)들이 가려지는 것을 방지할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제3 연결 라인(CL3), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 동일한 층에 배치된다. 제1 감지 전극(RE1), 제1 압력 센서 전극(PE1), 제2 압력 센서 전극(PE2), 제1 감지 라인(RL1), 제1 연결 라인(CL1), 제2 연결 라인(CL2), 제3 연결 라인(CL3), 제1 압력 센서 라인(PSL1), 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)은 서로 떨어져 배치되므로, 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)으로 인하여 제1 감지 전극(RE1)이 표시 영역(DA)의 제2 전극과 중첩하는 영역이 줄어들 수 있으므로, 제1 감지 전극(RE1)의 기생 용량을 줄일 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 가운데에 형성된 복수의 공간들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 감지 전극(RE1)은 도 21과 같이 가운데의 일부가 비어 있는 제1 공간(ES1)과 가운데의 다른 일부가 비어 있는 제2 공간(ES2)을 포함할 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)의 제1 공간(ES1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)이 배치되고, 제1 감지 전극(RE1)의 제2 공간(ES2)에는 제2 압력 센서 전극(PE2)이 배치될 수 있다. 제1 감지 전극(RE1)은 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1) 과 제2 압력 센서 전극(PE2) 각각은 평면 상에서 바라볼 때 복수의 절곡부들을 포함하는 구불구불한 형태로 형성될 수 있다. 제1 압력 센서 전극(PE1) 과 제2 압력 센서 전극(PE2) 각각은 구불구불한 형태 이외에 나선형으로 감긴 형태로 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)은 저항 라인으로서 스트레인 게이지(strain gage)로 역할을 할 수 있다.
제1 감지 전극(RE1)은 제1 압력 센서 전극(PE1)과 제2 압력 센서 전극(PE2)이 제1 감지 전극(RE1)의 외 측에 배치되는 제1 압력 센서 라인(PSL1) 및 제2 압력 센서 라인(PSL2)과 연결될 수 있도록 제1 오픈 영역(OA1)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 감지 전극(RE1)은 제1 공간(ES1)과 제2 공간(ES2)을 연결하기 위한 제2 오픈 영역(OA2)을 포함할 수 있다.
제1 오픈 영역(OA1)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단과 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결되는 제1 연결 라인(CL1)이 배치될 수 있다. 제1 연결 라인(CL1)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)의 일 단에 연결되고, 제1 연결 라인(CL1)의 타 단은 제1 압력 센서 라인(PSL1)에 연결될 수 있다.
제1 오픈 영역(OA1)에는 제2 압력 센서 전극(PE2)의 일 단과 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 연결되는 제2 연결 라인(CL2)이 배치될 수 있다. 제2 연결 라인(CL2)의 일 단은 제2 압력 센서 전극(PE2)의 일 단에 연결되고, 제2 연결 라인(CL2)의 타 단은 제2 압력 센서 라인(PSL2)에 연결될 수 있다.
제2 오픈 영역(OA2)에는 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단과 제2 압력 센서 전극(PE2)의 타 단에 연결되는 제3 연결 라인(CL3)이 배치될 수 있다. 제3 연결 라인(CL3)의 일 단은 제1 압력 센서 전극(PE1)의 타 단에 연결되고, 제3 연결 라인(CL3)의 타 단은 제2 압력 센서 라인(PSL2)의 타 단에 연결될 수 있다.
제1 감지 전극(RE1) 외에 다른 감지 전극들 각각의 내 측에 배치된 압력 센서 전극들과 압력 센서 라인들의 연결 구조는 도 21을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 21에 도시된 실시예에 의하면, 터치 감지 유닛은 감지 전극과 떨어져 배치되어, 감지 전극과 전기적으로 분리되는 압력 센서 전극들을 포함하므로, 사용자의 터치뿐만 아니라 사용자에 의해 인가되는 압력을 감지할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 22에 도시된 실시예는 압력 감지 영역(PSA)이 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)의 상측인 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이점이 있다. 압력 감지 영역(PSA)은 압력 센서 전극들을 포함하는 영역으로 정의될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치가 스마트폰에 적용되는 경우, 통화 시에 사용자가 표시 패널(100)의 상측에 근접한지를 판단하는 근접 센서와 같이 활용될 수 있다. 즉, 압력 감지 영역(PSA)의 압력 센서 전극들로부터 감지된 자기 정전 용량의 값을 측정하거나 압력 감지 영역(PSA)의 압력 센서 전극들을 스트레인 게이지로 활용함으로써, 통화 시에 사용자가 표시 패널(100)의 상측에 근접한지를 판단할 수 있다.
압력 감지 영역(PSA)은 도 1 및 도 22와 같이 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)에 부분적으로 배치될 수 있다. 또는, 압력 감지 영역(PSA)은 표시 패널(100)의 표시 영역(DA) 전체에 배치될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 표시 구동 회로 300: 회로 보드
400: 터치 회로 보드

Claims (26)

  1. 제1 영역과 제2 영역에 배치된 터치 전극들;
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들에 연결되는 터치 라인들;
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제1 터치 전극과 이격하는 제1 압력 센서 전극; 및
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제1 압력 센서 라인을 구비하고,
    상기 터치 라인들 중에서 상기 제1 터치 전극에 연결되는 제1 터치 라인은 상기 제1 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 터치 전극의 제2 측에 배치되는 터치 감지 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극은 상기 제1 압력 센서 전극을 둘러싸는 터치 감지 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제1 연결 라인을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제2 압력 센서 전극을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극은 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 둘러싸는 터치 감지 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제1 연결 라인; 및
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제2 연결 라인을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하고, 상기 제1 터치 전극과 이격하는 제3 연결 라인을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제2 터치 전극과 이격하는 제2 압력 센서 전극을 더 구비하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 압력 센서 전극은 상기 제1 압력 센서 라인에 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 터치 라인들 중에서 상기 제2 터치 전극에 연결되는 제2 터치 라인은 상기 제2 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제2 터치 전극의 제2 측에 배치되는 터치 감지 유닛.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제3 터치 전극과 이격하는 제1 더미 전극을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 터치 전극은 상기 제1 더미 전극을 둘러싸는 터치 감지 유닛.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 더미 전극은 전기적으로 플로팅되는 터치 감지 유닛.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제2 영역의 제4 터치 전극과 이격하는 제2 더미 전극을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제4 터치 전극은 상기 제2 더미 전극을 둘러싸는 터치 감지 유닛.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 더미 전극은 전기적으로 플로팅되는 터치 감지 유닛.
  17. 제4 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제2 압력 센서 라인을 구비하고,
    상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 압력 센서 전극의 일 단에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 압력 센서 라인은 상기 제2 압력 센서 전극의 타 단에 전기적으로 연결되는 터치 감지 유닛.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하는 제1 연결 라인; 및
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제2 연결 라인을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인과 상기 제2 연결 라인 각각은 상기 제1 터치 전극과 이격하는 터치 감지 유닛.
  20. 제4 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제2 압력 센서 라인을 구비하는 터치 감지 유닛.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 라인과 상기 제1 압력 센서 전극을 연결하는 제1 연결 라인;
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제2 압력 센서 라인과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제2 연결 라인; 및
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극과 상기 제2 압력 센서 전극을 연결하는 제3 연결 라인을 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인, 상기 제2 연결 라인, 및 상기 제3 연결 라인 각각은 상기 제1 터치 전극과 이격하는 터치 감지 유닛.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들은 구동 전극들과 감지 전극들을 포함하며,
    상기 구동 전극들에 터치 구동 신호들을 인가하는 터치 구동 신호 출력부; 및
    상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이의 상호 정전 용량들의 차지 변화량들을 감지하는 터치 감지부를 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  24. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 압력 센서 라인을 통해 상기 제1 압력 센서 전극에 압력 구동 신호를 인가하는 압력 구동 신호 출력부; 및
    상기 제1 압력 센서 전극의 자기 정전 용량의 차지 변화량을 상기 제1 압력 센서 라인을 통해 감지하는 압력 감지부를 더 구비하는 터치 감지 유닛.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 압력 센서 라인 및 상기 제2 압력 센서 라인에 전기적으로 연결된 압력 감지 회로를 더 구비하고,
    상기 압력 감지 회로는,
    구동 전압이 인가되는 제1 노드, 접지부와 연결된 제2 노드, 제1 출력 노드, 및 제2 출력 노드를 포함하며, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 노드와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 압력 센서 라인은 상기 제1 출력 노드와 전기적으로 연결된 터치 감지 유닛.
  26. 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 화소들을 포함하는 표시 영역을 포함하는 표시 유닛; 및
    상기 표시 유닛 상에 배치되며, 상기 표시 영역과 중첩하는 터치 센서 영역을 포함하는 터치 감지 유닛을 구비하고,
    상기 터치 감지 유닛은,
    상기 터치 센서 영역의 제1 영역과 제2 영역에 배치된 터치 전극들;
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들에 연결되는 터치 라인들;
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 터치 전극들 중에서 상기 제1 영역의 제1 터치 전극과 이격하는 제1 압력 센서 전극; 및
    상기 터치 전극들과 동일한 층에 배치되며, 상기 제1 압력 센서 전극에 전기적으로 연결되는 제1 압력 센서 라인을 구비하고,
    상기 터치 라인들 중에서 상기 제1 터치 전극에 연결되는 제1 터치 라인은 상기 제1 터치 전극의 제1 측에 배치되고, 상기 제1 압력 센서 라인은 상기 제1 터치 전극의 제2 측에 배치되는 표시 장치.
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