KR20220022513A - 전자 장치 - Google Patents

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KR20220022513A
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switch
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electrode
sub
state
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KR1020200103394A
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김윤호
김철
최재욱
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 표시층, 센서층, 구동칩, 및 상기 센서층 및 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 센서층은 복수의 센싱 단위들 및 복수의 배선들을 포함하고, 상기 복수의 센싱 단위들 각각은 제1 서브 센싱 단위 및 제2 서브 센싱 단위를 포함하는 복수의 서브 센싱 단위들을 포함하고, 상기 복수의 배선들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제1 배선 및 상기 제2 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제2 배선을 포함하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 배선 및 상기 구동칩 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.

Description

전자 장치{ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 전자 장치의 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 사용자의 입력일 수 있다. 사용자의 입력은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 펜, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다. 전자 장치는 전자기 공명(electromagnetic resonance, EMR) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식하거나, 능동 정전기(active electrostatic, AES) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식할 수 있다.
본 발명은 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 센서층, 상기 센서층과 전기적으로 연결되는 구동칩, 및 상기 센서층 및 상기 구동칩 사이에 연결된 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 센서층은 상기 액티브 영역에 배치되는 복수의 센싱 단위들 및 상기 주변 영역에 배치되고, 상기 복수의 센싱 단위들 각각과 전기적으로 연결되는 복수의 배선들을 포함하고, 상기 복수의 센싱 단위들 각각은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 서브 센싱 단위들을 포함하고, 상기 복수의 서브 센싱 단위들은 제1 서브 센싱 단위 및 상기 제1 서브 센싱 단위와 상기 제2 방향으로 이격된 제2 서브 센싱 단위를 포함하고, 상기 복수의 배선들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제1 배선 및 상기 제2 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제2 배선을 포함하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 배선 및 상기 구동칩 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
상기 센서층은 제1 모드 또는 상기 제1 모드와 상이한 제2 모드로 동작하고, 상기 제1 모드에서 상기 제1 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 오프 상태로 동작하며, 상기 제2 모드에서 상기 제1 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 온 상태로 동작할 수 있다.
상기 구동칩은 상기 제1 모드에서 동작하는 복수의 제1 구동부들 및 상기 제2 모드에서 동작하는 복수의 제2 구동부들을 포함할 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 서로 연결되고, 상기 제2 모드에서 상기 복수의 배선들은 상기 복수의 제2 구동부들과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 센서층은 상기 복수의 센싱 단위들 각각을 근거로 입력을 감지하고, 상기 제2 모드에서 상기 센서층은 상기 복수의 서브 센싱 단위들 각각을 근거로 입력을 감지할 수 있다.
상기 복수의 서브 센싱 단위들 각각은 전극 및 상기 전극과 절연 교차하는 교차 전극을 포함하고, 상기 센서층은 상기 제1 모드에서 상기 전극 및 상기 교차 전극 사이에 형성된 상호 정전 용량의 변화를 통해 터치에 의한 입력을 감지하고, 상기 센서층은 상기 제2 모드에서 상기 전극 및 상기 교차 전극 각각의 정전 용량의 변화를 통해 입력 장치에 의한 입력을 감지할 수 있다.
상기 교차 전극은 상기 제2 방향으로 연장된 제1 교차 부분 및 상기 제1 교차 부분으로부터 돌출된 복수의 제2 교차 부분들을 포함하고, 상기 전극은 상기 제1 교차 부분을 사이에 두고 서로 이격된 복수의 전극 패턴들 및 상기 제1 교차 부분과 절연 교차하며 상기 복수의 전극 패턴들에 전기적으로 연결된 브릿지 패턴을 포함할 수 있다.
상기 제1 교차 부분, 상기 복수의 제2 교차 부분들, 및 상기 복수의 전극 패턴들은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 서브 센싱 단위들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 상기 제1 방향으로 이격된 제3 서브 센싱 단위를 더 포함하고, 상기 복수의 배선들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제3 배선 및 상기 제3 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제4 배선을 더 포함하며, 상기 복수의 스위치들은 상기 제3 배선 및 상기 제4 배선 사이에 연결되는 제3 스위치 및 상기 제4 배선 및 상기 구동칩 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 모드에서 상기 제3 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 오프 상태로 동작하며, 상기 제2 모드에서 상기 제3 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 온 상태로 동작할 수 있다.
상기 복수의 스위치들은 상기 주변 영역에 배치될 수 있다.
상기 복수의 스위치들은 상기 구동칩에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의되고, 상기 액티브 영역에 배치되고 복수의 전극들 및 상기 복수의 전극들과 절연 교차하는 복수의 교차 전극들을 포함하는 복수의 센싱 단위들 및 상기 주변 영역에 배치되고 상기 복수의 전극들과 전기적으로 각각 연결된 복수의 배선들을 포함하며, 입력 장치의 입력을 감지하는 센서층, 상기 센서층과 전기적으로 연결된 구동칩, 서로 인접한 상기 복수의 전극들과 전기적으로 각각 연결된 배선들 사이에 연결되는 제1 스위치, 및 상기 복수의 배선들 중 적어도 하나와 상기 구동칩 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하고, 상기 센서층은 상기 복수의 전극들 및 상기 복수의 교차 전극들 사이에 각각 형성된 상호 정전 용량의 변화를 통해 제1 입력을 감지하고, 상기 복수의 전극들 각각 및 상기 복수의 교차 전극들 각각의 정전 용량의 변화를 통해 제2 입력을 감지하고, 상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 제1 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 오프 상태로 동작하며, 상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 제1 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 온 상태로 동작할 수 있다.
상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 복수의 배선들은 서로 연결되고, 상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 복수의 배선들 각각은 상기 구동칩과 연결될 수 있다.
상기 센서층은 상기 주변 영역에 배치되고 상기 복수의 교차 전극들과 전기적으로 각각 연결된 복수의 교차 배선들을 더 포함하고, 서로 인접한 상기 복수의 교차 전극들과 전기적으로 연결된 교차 배선들 사이에 연결되는 제3 스위치 및 상기 복수의 교차 배선들 중 적어도 하나와 상기 구동칩 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 제3 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 오프 상태로 동작하며, 상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 제3 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 온 상태로 동작할 수 있다.
상기 교차 전극은 제1 방향으로 연장된 제1 교차 부분 및 상기 제1 교차 부분으로부터 돌출된 복수의 제2 교차 부분들을 포함하고, 상기 전극은 상기 제1 교차 부분을 사이에 두고 서로 이격된 복수의 전극 패턴들 및 상기 제1 교차 부분과 절연 교차하며 상기 복수의 전극 패턴들에 전기적으로 연결된 브릿지 패턴을 포함할 수 있다.
상기 제1 교차 부분, 상기 복수의 제2 교차 부분들, 및 상기 복수의 전극 패턴들은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 주변 영역에 배치될 수 있다.
상기 구동칩은 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 각각이 복수의 서브 센싱 단위들을 포함하는 복수의 센싱 영역을 포함하는 센서층은 사용자의 신체 및 입력 장치에 의한 입력을 감지할 수 있다. 사용자의 신체의 입력 영역은 센싱 단위를 커버할 수 있다. 사용자의 신체가 입력될 때, 센서층은 복수의 스위치들에 의해 센싱 단위를 근거로 입력을 감지할 수 있다. 따라서, 복수의 서브 센싱 단위들 각각으로부터 신호를 수신하는 경우보다 큰 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 사용자의 신체에 대한 센서층의 감지 신뢰성이 향상될 수 있다. 입력 장치의 입력 영역은 서브 센싱 단위를 커버할 수 있다. 입력 장치가 입력될 때, 센서층은 복수의 스위치들에 의해 서브 센싱 단위를 근거로 입력을 감지할 수 있다. 입력 장치를 인식하기 위한 서브 센싱 단위가 입력 장치에 의해 커버됨에 의해 입력 장치에 대한 센서층의 감지 정확성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층을 도시한 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센싱 단위들 중 하나를 도시한 평면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 서브 센싱 단위들 중 하나를 도시한 평면도이다.
도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부분을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스위치들 및 복수의 구동 스위치들의 동작을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드의 전자 장치를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드의 전자 장치를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부분을 도시한 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의될 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(1000)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 휴대폰, 태블릿, 자동차, 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 전자 장치(1000)가 휴대폰인 것을 예시적으로 도시하였다.
전자 장치(1000)에는 액티브 영역(1000A) 및 주변 영역(1000NA)이 정의될 수 있다. 전자 장치(1000)는 액티브 영역(1000A)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 액티브 영역(1000A)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 면을 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)의 두께 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)과 나란할 수 있다. 따라서, 전자 장치(1000)를 구성하는 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)을 기준으로 정의될 수 있다.
주변 영역(1000NA)은 액티브 영역(1000A)과 인접하게 배치될 수 있다. 주변 영역(1000NA)은 액티브 영역(1000A)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 영역(1000NA)은 생략될 수도 있다.
전자 장치(1000)는 전자 장치(1000)의 외부에서 인가되는 입력들을 감지할 수 있다. 상기 외부 입력들은 사용자의 입력일 수 있다. 상기 사용자의 입력은 사용자의 신체의 일부, 광, 열, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 전자 장치(1000)는 사용자의 터치에 의한 입력 및 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 입력 장치(2000)는 사용자의 신체 이외의 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(2000)는 액티브 펜, 스타일러스 펜, 터치 펜, 또는 전자 펜일 수 있다. 이하에서는 입력 장치(2000)가 액티브 펜인 경우를 예로 들어 설명한다.
전자 장치(1000) 및 입력 장치(2000)는 양방향 통신이 가능할 수 있다. 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)으로 업 링크 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 업 링크 신호는 동기화 신호 또는 전자 장치(1000)의 정보를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 입력 장치(2000)는 전자 장치(1000)로 다운 링크 신호를 제공할 수 있다. 상기 다운 링크 신호는 동기화 신호 또는 입력 장치(2000)의 상태 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다운 링크 신호는 입력 장치(2000)의 좌표 정보, 입력 장치(2000)의 배터리 정보, 입력 장치(2000)의 기울기 정보, 및/또는 입력 장치(2000)에 저장된 다양한 정보 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(1000)는 윈도우(600), 반사 방지층(700), 전자 모듈(500), 하우징(800)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우(600) 및 하우징(800)은 결합되어 전자 장치(1000)의 외관을 구성할 수 있다.
윈도우(600)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(600)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우(600)는 다층 구조 또는 단층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(600)는 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름을 포함하거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
윈도우(600)의 투과 영역(600T)은 전자 장치(1000)의 전면을 정의할 수 있다. 투과 영역(600T)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(600T)은 약 90% 이상의 가시광선 투과율을 가진 영역일 수 있다.
반사 방지층(700)은 윈도우(600) 아래에 배치될 수 있다. 반사 방지층(700)은 윈도우(600)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지층(700)은 생략될 수도 있으며 전자 모듈(500)에 포함되는 구성일 수도 있다.
전자 모듈(500)은 영상을 표시하고 외부 입력을 감지할 수 있다. 전자 모듈(500)에는 액티브 영역(500A) 및 주변 영역(500N)이 정의될 수 있다. 액티브 영역(500A)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다.
액티브 영역(500A)은 영상이 표시되는 영역이며, 동시에 외부 입력이 감지되는 영역일 수 있다 투과 영역(600T)은 액티브 영역(500A)과 중첩할 수 있다. 이에 따라 사용자는 투과 영역(600T)을 통해 영상을 시인하거나, 외부 입력을 제공할 수 있다. 액티브 영역(500A)은 전자 장치(1000)의 액티브 영역(1000A)과 중첩할 수 있다.
주변 영역(500N)은 전자 장치(1000)의 주변 영역(1000N, 도 1 참조)에 의해 커버되는 영역일 수 있다. 주변 영역(500N)은 액티브 영역(500A)과 인접할 수 있다. 주변 영역(500N)은 액티브 영역(500A)을 에워쌀 수 있다. 주변 영역(500N)에는 액티브 영역(500A)을 구동하기 위한 구동 회로나 구동 배선 등이 배치될 수 있다.
전자 모듈(500)은 표시층(100), 센서층(200), 구동칩(300), 및 회로 기판(400)을 포함할 수 있다.
표시층(100)은 실질적으로 영상을 생성하는 구성일 수 있다. 표시층(100)은 발광형 표시층일 수 있다. 예를 들어, 표시층(100)은 유기 발광 표시층, 퀀텀닷 표시층, 마이크로 엘이디 표시층, 또는 나노 엘이디 표시층일 수 있다.
센서층(200)은 표시층(100) 위에 배치될 수 있다. 센서층(200)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다.
구동칩(300)은 표시층(100) 및 센서층(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에서는 구동칩(300)은 회로 기판(400)에 실장된 것을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동칩(300)의 배치 관계는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 구동칩(300)은 표시층(100)에 실장될 수도 있고, 특별히 제한되지 않는다.
회로 기판(400)은 전자 장치(1000)를 구동하기 위한 각종 구동 회로나 전원 공급을 위한 커넥터 등을 포함할 수 있다. 회로 기판(400)은 표시층(100) 및 센서층(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 회로 기판(400)은 연성 회로 필름 또는 리지드한 기판일 수 있다. 회로 기판(400)은 벤딩되어 표시층(100)의 배면과 마주할 수 있다.
회로 기판(400)은 표시층(100)의 복수의 표시 패드들(PDD)에 접속될 수 있다. 회로 기판(400)은 표시층(100)을 구동하기 위한 전기적 신호를 표시층(100)에 제공할 수 있다. 전기적 신호는 회로 기판(400)에서 생성된 것일 수 있다.
회로 기판(400)은 표시층(100)의 복수의 감지 패드들(PDT)에 접속될 수 있다. 복수의 감지 패드들(PDT)은 복수의 제1 감지 패드들(TD1) 및 복수의 제2 감지 패드들(TD2)을 포함할 수 있다. 회로 기판(400)은 센서층(200)을 구동하기 위한 전기적 신호를 센서층(200)에 제공할 수 있다. 전기적 신호는 회로 기판(400)에서 생성된 것일 수 있다.
하우징(800)은 윈도우(600)과 결합될 수 있다. 하우징(800)은 윈도우(600)과 결합되어 소정의 내부 공간을 제공할 수 있다. 전자 모듈(500)은 상기 내부 공간에 수용될 수 있다.
하우징(800)은 상대적으로 강성이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(800)은 유리, 플라스틱, 또는 금속을 포함하거나, 이들의 조합으로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징(800)은 내부 공간에 수용된 전자 장치(1000)의 구성들을 외부 충격으로부터 안정적으로 보호할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 전자 장치(1000)는 표시층(100) 및 센서층(200)을 포함할 수 있다. 표시층(100)은 베이스층(110), 회로층(120), 발광 소자층(130), 및 봉지층(140)을 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 회로층(120)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(110)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스층(110)은 무기층, 유기층, 또는 복합 재료층일 수 있다.
베이스층(110)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 상기 제1 합성 수지층 위에 배치된 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 상기 실리콘 옥사이드층 위에 배치된 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층, 및 상기 아몰퍼스 실리콘층 위에 배치된 제2 합성 수지층을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 옥사이드층 및 상기 아몰퍼스 실리콘층은 베이스 배리어층이라 지칭될 수 있다.
상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 아크릴(acrylate)계 수지, 메타크릴(methacrylate)계 수지, 폴리아이소프렌(polyisoprene)계 수지, 비닐(vinyl)계 수지, 에폭시(epoxy)계 수지, 우레탄(urethane)계 수지, 셀룰로오스(cellulose)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지 및 페릴렌(perylene)계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "~~" 계 수지는 "~~" 의 작용기를 포함하는 것을 의미한다.
회로층(120)은 베이스층(110) 위에 배치될 수 있다. 회로층(120)은 절연층, 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인 등을 포함할 수 있다. 코팅, 증착 등의 방식으로 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(110) 위에 형성되고, 이후, 복수 회의 포토리소그래피 공정을 통해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 선택적으로 패터닝될 수 있다. 이 후, 회로층(120)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인이 형성될 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 수분, 산소, 및 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다.
센서층(200)은 연속된 공정을 통해 표시층(100) 위에 형성될 수 있다. 이 경우, 센서층(200)은 표시층(100) 위에 직접 배치된다고 표현될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200)과 표시층(100) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200)과 표시층(100) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 또는, 센서층(200)은 표시층(100)과 접착 부재를 통해 서로 결합될 수 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 전자 장치(1000-1)는 표시층(100-1) 및 센서층(200-1)을 포함할 수 있다. 표시층(100-1)은 베이스 기판(110-1), 회로층(120-1), 발광 소자층(130-1), 봉지 기판(140-1), 및 결합 부재(150-1)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(110-1) 및 봉지 기판(140-1) 각각은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
결합 부재(150-1)는 베이스 기판(110-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에 배치될 수 있다. 결합 부재(150-1)는 봉지 기판(140-1)을 베이스 기판(110-1) 또는 회로층(120-1)에 결합시킬 수 있다. 결합 부재(150-1)는 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기물은 프릿 실(frit seal)을 포함할 수 있고, 유기물을 광 경화성 수지 또는 광 가소성 수지를 포함할 수 있다. 다만, 결합 부재(150-1)를 구성하는 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
센서층(200-1)은 봉지 기판(140-1) 위에 직접 배치될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200-1)과 표시층(100-1) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서층(200-1)과 봉지 기판(140-1) 사이에는 접착층이 더 배치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 및 입력 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 4를 참조하면, 센서층(200)은 사용자의 신체(3000)에 의한 입력 및 입력 장치(2000)에 의한 입력을 모두 센싱할 수 있다.
사용자의 신체(3000)의 입력 영역은 제1 폭(WE1)을 가질 수 있다.
센서층(200)은 시분할 구동되어 동작할 수 있다. 예를 들어, 센서층(200)은 제1 모드 및 제2 모드로 교대로 반복되어 구동될 수 있다. 상기 제1 모드는 사용자의 신체(3000)에 의한 입력을 감지하는 모드일 수 있고, 상기 제2 모드는 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지하는 모드일 수 있다. 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에 대해서는 후술된다.
상기 제2 모드가 시작될 때, 센서층(200)은 입력 장치(2000)로 업 링크 신호(ULS)를 제공할 수 있다. 입력 장치(2000)가 업 링크 신호(ULS)를 수신하여 전자 장치(1000)와 동기화되는 경우, 입력 장치(2000)는 센서층(200)을 향해 다운 링크 신호(DLS)를 제공할 수 있다.
입력 장치(2000)는 전원(2100), 메모리(2200), 제어부(2300), 송신부(2400), 수신부(2500), 및 펜 전극(2600)을 포함할 수 있다. 다만 입력 장치(2000)을 구성하는 구성 요소들이 상기 나열된 구성 요소들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 장치(2000)은 펜 전극(2600)을 신호 송신 모드 또는 신호 수신 모드로 전환하는 전극 스위치, 압력을 감지하는 압력 센서, 또는 회전을 감지하는 회전 센서 등을 더 포함할 수 있다.
펜 전극(2600)의 입력 영역은 제2 폭(WE2)을 가질 수 있다. 펜 전극(2600)의 입력 영역의 제2 폭(WE2)은 사용자의 신체(3000)의 입력 영역의 제1 폭(WE1)보다 작을 수 있다.
전원(2100)은 입력 장치(2000)에 전원을 공급하는 배터리 또는 고용량 커패시터를 포함할 수 있다. 메모리(2200)는 입력 장치(2000)의 기능 정보를 저장할 수 있다. 제어부(2300)는 입력 장치(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 송신부(2400) 및 수신부(2500) 각각은 펜 전극(2600)을 통해 전자 장치(1000)와 통신할 수 있다. 송신부(2400)는 신호 발생기 또는 송신 회로로 지칭될 수 있고, 수신부(2500)는 신호 수신기 또는 수신 회로로 지칭될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다. 도 5를 설명함에 있어서, 도 3a를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 5를 참조하면, 베이스층(110)의 상면에 적어도 하나의 무기층이 형성될 수 있다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기층은 다층으로 형성될 수 있다. 다층의 무기층들은 배리어층 및/또는 버퍼층을 구성할 수 있다. 본 실시예에서 표시층(100)은 버퍼층(BFL)을 포함하는 것으로 도시되었다.
버퍼층(BFL)은 베이스층(110)과 반도체 패턴 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있으며, 실리콘옥사이드층과 실리콘나이트라이드층은 교대로 적층될 수 있다.
반도체 패턴은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 반도체 패턴은 비정질실리콘, 저온다결정실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수도 있다.
도 5는 일부의 반도체 패턴을 도시한 것일 뿐이고, 다른 영역에 반도체 패턴이 더 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 화소들에 걸쳐 특정한 규칙으로 배열될 수 있다. 반도체 패턴은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 다를 수 있다. 반도체 패턴은 전도율이 높은 제1 영역과 전도율이 낮은 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑될 수 있다. P타입의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함하고, N타입의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함할 수 있다. 제2 영역은 비도핑영역이거나, 제1 영역 대비 낮은 농도로 도핑될 수 있다.
제1 영역의 전도성은 제2 영역보다 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 라인의 역할을 할 수 있다. 제2 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다. 다시 말해, 반도체 패턴의 일부분은 트랜지스터의 액티브일수 있고, 다른 일부분은 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있고, 또 다른 일부분은 연결 전극 또는 연결 신호 라인일 수 있다.
화소들 각각은 7개의 트랜지스터들, 하나의 커패시터, 및 발광 소자를 포함하는 등가회로를 가질 수 있으며, 화소의 등가회로는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 5에서는 화소에 포함되는 하나의 트랜지스터(100PC) 및 발광 소자(100PE)를 예시적으로 도시하였다.
트랜지스터(100PC)는 소스(SC1), 액티브(A1), 드레인(D1), 및 게이트(G1)를 포함할 수 있다. 소스(SC1), 액티브(A1), 및 드레인(D1)은 반도체 패턴으로부터 형성될 수 있다. 소스(SC1) 및 드레인(D1)은 단면 상에서 액티브(A1)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 도 5에는 반도체 패턴으로부터 형성된 연결 신호 라인(SCL)의 일부분을 도시하였다. 별도로 도시하지 않았으나, 연결 신호 라인(SCL)은 평면 상에서 트랜지스터(100PC)의 드레인(D1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 절연층(10)은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 복수 개의 화소들에 공통으로 중첩하며, 반도체 패턴을 커버할 수 있다. 제1 절연층(10)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 절연층(10)은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 절연층(10)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다. 제1 절연층(10)뿐만 아니라 후술하는 회로층(120)의 절연층은 무기층 및/또는 유기층일 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 무기층은 상술한 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
게이트(G1)는 제1 절연층(10) 위에 배치된다. 게이트(G1)는 금속 패턴의 일부분일 수 있다. 게이트(G1)는 액티브(AL)에 중첩한다. 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 게이트(G1)는 마스크로 기능할 수 있다.
제2 절연층(20)은 제1 절연층(10) 위에 배치되며, 게이트(G1)를 커버할 수 있다. 제2 절연층(20)은 화소들에 공통으로 중첩할 수 있다. 제2 절연층(20)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 및 실리콘옥시나이트라이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 위에 배치될 수 있다. 제3 절연층(30)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(30)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1, 제2, 및 제3 절연층(10, 20, 30)을 관통하는 컨택홀(CNT-1)을 통해 연결 신호 라인(SCL)에 접속될 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 단층의 실리콘 옥사이드층일 수 있다. 제5 절연층(50)은 제4 절연층(40) 위에 배치될 수 있다. 제5 절연층(50)은 유기층일 수 있다.
제2 연결 전극(CNE2)은 제5 절연층(50) 위에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제4 절연층(40) 및 제5 절연층(50)을 관통하는 컨택홀(CNT-2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 접속될 수 있다.
제6 절연층(60)은 제5 절연층(50) 위에 배치되며, 제2 연결 전극(CNE2)을 커버할 수 있다. 제6 절연층(60)은 유기층일 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자(100PE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다. 이하에서, 발광 소자(100PE)가 유기 발광 소자인 것을 예로 들어 설명하나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(100PE)는 제1 전극(AE), 발광층(EL), 및 제2 전극(CE)을 포함할 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(60) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CNT-3)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 접속될 수 있다.
화소 정의막(70)은 제6 절연층(60) 위에 배치되며, 제1 전극(AE)의 일부분을 커버할 수 있다. 화소 정의막(70)에는 개구부(70-OP)가 정의된다. 화소 정의막(70)의 개구부(70-OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다.
액티브 영역(1000A, 도 1 참조)은 발광 영역(PXA)과 발광 영역(PXA)에 인접한 비발광 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다. 본 실시예에서 발광 영역(PXA)은 개구부(70-OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부 영역에 대응하게 정의되었다.
발광층(EL)은 제1 전극(AE) 위에 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 개구부(70-OP)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EL)은 화소들 각각에 분리되어 형성될 수 있다. 발광층(EL)이 화소들 각각에 분리되어 형성된 경우, 발광층들(EL) 각각은 청색, 적색, 및 녹색 중 적어도 하나의 색의 광을 발광할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 발광층(EL)은 화소들에 연결되어 공통으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 발광층(EL)은 청색 광을 제공하거나, 백색 광을 제공할 수도 있다.
제2 전극(CE)은 발광층(EL) 위에 배치될 수 있다. 제2 전극(CE)은 일체의 형상을 갖고, 복수 개의 화소들에 공통적으로 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(AE)과 발광층(EL) 사이에는 정공 제어층이 배치될 수 있다. 정공 제어층은 발광 영역(PXA)과 비발광 영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 정공 제어층은 정공 수송층을 포함하고, 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 발광층(EL)과 제2 전극(CE) 사이에는 전자 제어층이 배치될 수 있다. 전자 제어층은 전자 수송층을 포함하고, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 정공 제어층과 전자 제어층은 오픈 마스크를 이용하여 복수 개의 화소들에 공통으로 형성될 수 있다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 순차적으로 적층된 무기층, 유기층, 및 무기층을 포함할 수 있으나, 봉지층(140)을 구성하는 층들이 이에 제한되는 것은 아니다.
무기층들은 수분 및 산소로부터 발광 소자층(130)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다. 무기층들은 실리콘나이트라이드층, 실리콘옥시나이트라이드층, 실리콘옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있다. 유기층은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
센서층(200)은 연속된 공정을 통해 표시층(100) 위에 형성될 수 있다. 이 경우, 센서층(200)은 표시층(100) 위에 직접 배치된다고 표현될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200)과 표시층(100) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200)과 표시층(100) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 또는, 센서층(200)은 접착 부재를 통해 표시층(100)에 결합될 수 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다.
센서층(200)은 베이스 절연층(201), 제1 도전층(202), 감지 절연층(203), 제2 도전층(204), 및 커버 절연층(205)을 포함할 수 있다.
베이스 절연층(201)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 베이스 절연층(201)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다. 베이스 절연층(201)은 단층 구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 각각은 단층구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
단층구조의 도전층은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(indium zinc oxide, IZO), 산화아연(zinc oxide, ZnO), 또는 인듐아연주석산화물(indium zinc tin oxide, IZTO) 등과 같은 투명한 전도성산화물을 포함할 수 있다. 그밖에 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등을 포함할 수 있다.
다층구조의 도전층은 금속층들을 포함할 수 있다. 금속층들은 예컨대 티타늄/알루미늄/티타늄의 3층 구조를 가질 수 있다. 다층구조의 도전층은 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 투명 도전층을 포함할 수 있다.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
센서층(200)과 제2 전극(CE) 사이에는 기생 정전 용량(Cb)이 발생될 수 있다. 센서층(200)과 제2 전극(CE)의 거리가 가까워짐에 따라 기생 정전 용량(Cb)의 값은 증가될 수 있다. 기생 정전 용량(Cb)이 커지면 커질수록 기준 값 대비 정전 용량의 변화량의 비율이 작아질 수 있다. 정전 용량의 변화량은 입력 수단, 예를 들어, 입력 장치(2000, 도 4 참조) 또는 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 의한 입력 전과 입력 후 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 의미할 수 있다.
센서층(200)으로부터 감지된 신호를 처리하는 구동칩(300, 도 2 참조)은 감지된 신호에서 기생 정전 용량(Cb)에 대응하는 값을 제거하는 레벨링 동작을 수행할 수 있다. 상기 레벨링 동작에 의해 기준 값 대비 정전 용량의 변화량의 비율은 증가되어 센싱 감도가 향상될 수 있다.
하지만, 구동칩(300, 도 2 참조)의 스펙에 따라 기생 정전 용량(Cb)에 대응하는 값을 제거하는 능력에 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 최대 기생 정전 용량(Cb)이 500피코페럿이고, 구동칩(300, 도 2 참조)이 센서층(200)으로부터 감지된 신호로부터 제거할 수 있는 정전 용량 값이 200피코페럿이라면, 구동칩(300, 도 2 참조)에 의해 기준 값은 충분히 낮아지지 않을 수 있다. 이 경우, 기준 값에 비해 정전 용량의 변화량의 비율은 미미하여, 구동칩(300, 도 2 참조)이 정전 용량의 변화량을 노이즈로 인식하거나, 인식하지 못하여 터치 좌표를 감지하지 못하는 오동작이 발생될 수 있다. 본 발명에 따르면, 센서층(200)의 전극 구조를 변형하여, 기생 정전 용량(Cb)의 최대 값을 소정 값 이하로 제공할 수 있다. 이 경우, 구동칩(300, 도 2 참조)의 성능이 비교적 낮은 경우에도 좌표 인식 정확도가 향상될 수 있다. 상기 소정 값은 200피코페럿일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층을 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 센서층(200)에는 액티브 영역(200A) 및 주변 영역(200N)이 정의될 수 있다. 액티브 영역(200A)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 액티브 영역(200A)은 입력을 감지하는 영역일 수 있다. 액티브 영역(200A)은 전자 모듈(500, 도 2 참조)의 액티브 영역(500A, 도 2 참조)과 중첩할 수 있다. 주변 영역(200N)은 액티브 영역(200A)을 에워쌀 수 있다. 주변 영역(200N)은 전자 모듈(500, 도 2 참조)의 주변 영역(500N, 도 2 참조)과 중첩할 수 있다.
센서층(200)은 베이스 절연층(201), 복수의 센싱 단위들(210), 복수의 배선들(220), 및 복수의 교차 배선들(230)을 포함할 수 있다. 복수의 센싱 단위들(210)은 액티브 영역(200A)에 배치될 수 있다. 복수의 배선들(220) 및 복수의 교차 배선들(230)은 주변 영역(200N)에 배치될 수 있다. 복수의 교차 배선들(230)은 복수의 배선들(230)로 지칭될 수도 있다.
복수의 센싱 단위들(210) 각각은 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)을 포함할 수 있다. 도 6에서는 하나의 센싱 단위(210)가 4 개의 서브 센싱 단위들(210-1)을 포함하는 것을 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 센싱 단위(210)에 포함되는 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)의 개수는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나의 센싱 단위(210)는 9 개 또는 16 개의 서브 센싱 단위들(210-1)을 포함할 수도 있다.
복수의 센싱 단위들(210)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.
복수의 배선들(220) 및 복수의 교차 배선들(230)은 복수의 서브 센싱 단위들(210-1) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 배선들(220)은 컨택홀들을 통해 복수의 제1 감지 패드들(TD1, 도 2 참조)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 교차 배선들(230)은 컨택홀들을 통해 복수의 제2 감지 패드들(TD2, 도 2 참조)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센싱 단위들 중 하나를 도시한 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 서브 센싱 단위들 중 하나를 도시한 평면도이고, 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 복수의 센싱 단위들(210)은 제1 피치(PC1)를 가질 수 있다. 복수의 센싱 단위들(210)의 제1 피치(PC1)는 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)의 입력 영역의 제1 폭(WE1, 도 4 참조)보다 작을 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 피치(PC1)는 3.5mm(millimeter) 내지 4.5mm일 수 있다. 예를 들어, 제1 피치(PC1)는 4mm일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 센싱 단위들(210) 각각의 면적은 사용자의 신체(3000, 도 2 참조)의 상기 입력 영역의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 센서층(200)은 사용자의 신체(3000, 도 2 참조)에 의해 입력된 좌표를 정확하게 감지할 수 있다.
하나의 센싱 단위(210)는 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)을 포함할 수 있다. 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)은 4 개로 제공될 수 있다.
복수의 서브 센싱 단위들(210-1)은 제2 피치(PC2)를 가질 수 있다. 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)의 제2 피치(PC2)는 입력 장치(2000, 도 2 참조)의 펜 전극(2600, 도 2 참조)의 제2 폭(WE2)보다 작을 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 피치(PC2)는 1.0mm 내지 2.0mm일 수 있다. 예를 들어, 제2 피치(PC2)는 1.5mm일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 서브 센싱 단위들(210-1) 각각의 면적은 입력 장치(2000, 도 2 참조)의 펜 전극(2600, 도 2 참조)의 입력 영역의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 센서층(200)은 입력 장치(2000, 도 2 참조)에 의해 입력된 좌표를 정확하게 감지할 수 있다.
복수의 서브 센싱 단위들(210-1) 각각은 전극(211), 교차 전극(212), 및 더미 전극(213)을 포함할 수 있다.
전극(211)은 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 교차 전극(212)은 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 전극(211)은 교차 전극(212)과 절연 교차할 수 있다.
더미 전극(213)은 전극(211)과 교차 전극(212)을 에워쌀 수 있다. 더미 전극(213)이 배치됨에 따라 전극(211) 또는 교차 전극(212)이 배치된 부분과 전극(211) 또는 교차 전극(212)이 배치되지 않은 부분 각각의 투과율 또는 반사율 차이가 감소될 수 있다. 그 결과, 특정 경계, 예를 들어, 전극(211) 및 교차 전극(212) 사이의 경계 또는 전극(211) 또는 교차 전극(212)이 배치된 부분과 전극(211) 또는 교차 전극(212)이 배치되지 않는 부분 사이의 경계가 시인되는 현상이 방지될 수 있다.
더미 전극(213)에 의해 평면 상에서 보았을 때, 전극(211) 및 교차 전극(212)이 제2 전극(CE, 도 5 참조)과 중첩하는 면적이 감소될 수 있다. 본 발명에 따르면, 기생 정전 용량(Cb, 도 5 참조) 값이 감소될 수 있다. 따라서, 센서층(200, 도 6 참조)의 정전 용량의 변화량에 대한 센싱 감도가 향상될 수 있다.
전극(211)은 복수의 전극 패턴들(211PT1, 211PT2) 및 복수의 브릿지 패턴들(212B)을 포함할 수 있다.
복수의 전극 패턴들(211PT1, 211PT2)은 제1 교차 부분(212P1)을 사이에 두고 서로 이격된 제1 전극 패턴(211PT1) 및 제2 전극 패턴(211PT2)을 포함할 수 있다.
제1 전극 패턴(211PT1)은 제1 부분(211P1) 및 복수의 제2 부분들(211P2)을 포함할 수 있다.
제1 부분(211P1)은 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 복수의 제2 부분들(211P2)은 제1 부분(211P1)으로부터 돌출될 수 있다. 제1 부분(211P1) 및 복수의 제2 부분들(211P2)은 일체로 제공될 수 있다. 복수의 제2 부분들(211P2)은 제1 부분(211P1)으로부터 돌출되고, 제2 방향(DR2)으로 연장된 복수의 제1 패턴 부분들 및 상기 복수의 제1 패턴 부분들 각각으로부터 돌출되고, 제1 방향(DR1)으로 연장된 복수의 제2 패턴 부분들을 포함할 수 있다.
제2 전극 패턴(211PT2)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장되는 축을 기준으로 제1 전극 패턴(211PT1)과 대칭된 형상을 가질 수 있다.
제1 방향(DR1)으로 서로 인접한 두 개의 서브 센싱 단위(210-1)에서 하나의 서브 센싱 단위(210-1)의 제1 전극 패턴(211PT1) 및 다른 하나의 서트 센싱 단위(210-1)의 제2 전극 패턴(211PT2)은 일체로 제공될 수 있다.
복수의 브릿지 패턴들(211B)은 복수의 전극 패턴들(211PT1, 211PT2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 브릿지 패턴들(211B)은 제1 교차 부분(212P1)과 절연 교차될 수 있다.
교차 전극(212)은 복수의 제1 교차 부분(212P1) 및 복수의 제2 교차 부분들(212P2)을 포함할 수 있다.
제1 교차 부분(212P1)은 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 복수의 제2 교차 부분들(212P2)은 제1 교차 부분(212P1)으로부터 돌출될 수 있다. 제1 교차 부분(212P1) 및 복수의 제2 교차 부분들(212P2)은 일체로 제공될 수 있다.
복수의 제2 교차 부분들(212P2)은 제1 교차 패턴 부분(212PP1) 및 제2 교차 패턴 부분(212PP2)을 포함할 수 있다.
제1 교차 패턴 부분(212PP1)은 제2 부분(211P2)을 에워쌀 수 있다. 제2 부분(211P2)은 제2 교차 패턴 부분(212PP2)을 에워쌀 수 있다. 제1 교차 패턴 부분(212PP1), 제2 교차 패턴 부분(212PP2), 및 제2 부분(211P2)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 제1 교차 패턴 부분(212PP1), 제2 교차 패턴 부분(212PP2), 및 제2 부분(211P2)이 서로 마주하는 경계의 길이가 증가할 수 있다. 본 발명에 따르면, 전극(211) 및 교차 전극(212) 사이의 상호 정전 용량이 증가할 수 있다. 상호 정전 용량이 증가됨에 따라 상호 정전 용량의 변화량이 증가될 수 있다. 따라서, 센서층(200, 도 6 참조)의 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 교차 부분(212P1), 복수의 제2 교차 부분들(212P2), 및 복수의 전극 패턴들(211PT1, 211PT2)은 메쉬 구조를 가질 수 있다.
베이스 절연층(201) 위에 브릿지 패턴(211B)이 배치될 수 있다. 감지 절연층(203)은 베이스 절연층(201) 위에 배치될 수 있다. 감지 절연층(203)은 브릿지 패턴(211B)을 커버할 수 있다. 감지 절연층(203)은 무기물, 유기물, 또는 복합 재료를 포함할 수 있다.
제1 전극 패턴(211PT1), 제2 전극 패턴(211PT2), 및 교차 전극(212)은 감지 절연층(203) 위에 배치될 수 있다.
복수의 제1 콘택홀들(CNT1)은 감지 절연층(203)이 제3 방향(DR3)으로 관통되어 형성될 수 있다. 제1 전극 패턴(211PT1) 및 제2 전극 패턴(211PT2)은 복수의 제1 콘택홀들(CNT1)을 통해 브릿지 패턴(211B)과 전기적으로 연결될 수 있다.
커버 절연층(205)은 감지 절연층(203) 위에 배치될 수 있다. 커버 절연층(205)은 제1 전극 패턴(211PT1), 제2 전극 패턴(211PT2), 및 교차 전극(212)을 커버할 수 있다. 커버 절연층(205)은 무기물, 유기물, 또는 복합 재료를 포함할 수 있다.
도 7b에서는 예시적으로 브릿지 패턴(211B)이 제1 전극 패턴(211PT1), 제2 전극 패턴(211PT2), 및 교차 전극(212) 아래에 배치되는 바텀 브릿지 구조를 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층(200, 도 6 참조)의 구조는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층(200, 도 6 참조)은 브릿지 패턴(211B)이 제1 전극 패턴(211PT1), 제2 전극 패턴(211PT2), 및 교차 전극(212) 위에 배치되는 탑 브릿지 구조를 가질 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부분을 도시한 것이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 복수의 서브 센싱 단위들(210-1)은 제1 서브 센싱 단위(211-1), 제2 서브 센싱 단위(212-1), 제3 서브 센싱 단위(213-1), 및 제4 서브 센싱 단위(214-1)를 포함할 수 있다.
제2 서브 센싱 단위(212-1)는 제1 서브 센싱 단위(211-1)과 제2 방향(DR2)으로 이격될 수 있다. 제3 서브 센싱 단위(213-1)는 제1 서브 센싱 단위(211-1)와 제1 방향(DR1)으로 이격될 수 있다. 제4 서브 센싱 단위(214-1)는 제2 서브 센싱 단위(212-1)와 제1 방향(DR1)으로 이격되고, 제3 서브 센싱 단위(213-1)와 제2 방향(DR2)으로 이격될 수 있다.
복수의 배선들(220)은 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)을 포함할 수 있다.
제1 배선(221)은 제1 서브 센싱 단위(211-1) 및 제3 서브 센싱 단위(213-1) 각각의 전극(211, 도 7a 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 배선(222)은 제2 서브 센싱 단위(212-1) 및 제4 서브 센싱 단위(214-1) 각각의 전극(211, 도 7a 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 교차 배선들(230)은 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)을 포함할 수 있다. 제1 교차 배선(231)은 제3 배선(231)으로 지칭될 수도 있다. 제2 교차 배선(232)은 제4 배선(232)으로 지칭될 수도 있다.
제1 교차 배선(231)은 제1 서브 센싱 단위(211-1) 및 제2 서브 센싱 단위(212-1) 각각의 교차 전극(212, 도 7a 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 교차 배선(232)은 제3 서브 센싱 단위(213-1) 및 제4 서브 센싱 단위(214-1) 각각의 교차 전극(212, 도 7a 참조)과 전기적으로 연결될 수 있다.
구동칩(300)은 센서층(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동칩(300)은 복수의 구동 회로들(301)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 회로들(301)은 제1 배선(221), 제2 배선(222), 제1 교차 배선(231), 및 제2 교차 배선(232)에 각각 연결될 수 있다.
복수의 구동 회로들(301) 각각은 제1 구동 회로(310) 및 제2 구동 회로(320)를 포함할 수 있다.
제1 구동 회로(310)는 제1 구동 스위치(311) 및 제1 구동부(312)를 포함할 수 있다. 제2 구동 회로(320)는 제2 구동 스위치(321) 및 제2 구동부(322)를 포함할 수 있다.
전자 장치(1000, 도 1 참조)는 복수의 스위치들(910, 920, 930, 940)을 더 포함할 수 있다. 복수의 스위치들(910, 920, 930, 940)은 주변 영역(200N)에 배치될 수 있다. 복수의 스위치들(910, 920, 930, 940)은 제1 스위치(910), 제2 스위치(920), 제3 스위치(930), 및 제4 스위치(940)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(910)는 제1 배선(221) 및 제2 배선(222) 사이에 연결될 수 있다. 제2 스위치(920)는 제1 배선(221) 및 구동칩(300) 사이에 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 스위치(920)의 연결 관계는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 스위치(920)는 제2 배선(222) 및 구동칩(300) 사이에 연결될 수도 있다.
제3 스위치(930)는 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232) 사이에 연결될 수 있다. 제4 스위치(940)는 제2 교차 배선(232) 및 구동칩(300) 사이에 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 제4 스위치(940)의 연결 관계는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제4 스위치(940)는 제1 교차 배선(231) 및 구동칩(300) 사이에 연결될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스위치들 및 복수의 구동 스위치들의 동작을 도시한 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 센서층(200)은 제1 모드(MD1) 또는 제2 모드(MD2)로 동작할 수 있다. 제1 모드(MD1) 및 제2 모드(MD2)는 교대로 반복되어 구동될 수 있다.
센서층(200)은 제1 모드(MD1)에서 전극(211, 도 7a 참조) 및 교차 전극(212, 도 7a 참조) 사이에 형성된 상호 정전 용량의 변화를 통해 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 상기 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 의한 입력은 제1 입력으로 지칭될 수도 있다.
센서층(200)은 제2 모드(MD2)에서 전극(211, 도 7a 참조) 및 교차 전극(212, 도 7a 참조) 각각의 정전 용량의 변화를 통해 입력 장치(2000, 도 4 참조)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 상기 입력 장치(2000, 도 4 참조)에 의한 입력은 제2 입력으로 지칭될 수도 있다.
제1 구동 스위치(311)는 제1 구동 스위치 신호(311-S)에 의해 제어될 수 있다. 제1 구동 스위치 신호(311-S)는 제1 구동 스위치(311)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제1 구동 스위치 신호(311-S)에 의해 제1 구동 스위치(311)는 제1 모드(MD1)에서 온 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 오프 상태로 동작할 수 있다.
제2 구동 스위치(321)는 제2 구동 스위치 신호(321-S)에 의해 제어될 수 있다. 제2 구동 스위치 신호(321-S)는 제2 구동 스위치(321)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제2 구동 스위치 신호(321-S)에 의해 제2 구동 스위치(321)는 제1 모드(MD1)에서 오프 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 온 상태로 동작할 수 있다.
제1 스위치(910)는 제1 스위치 신호(910-S)에 의해 제어될 수 있다. 제1 스위치 신호(910-S)는 제1 스위치(910)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제1 스위치 신호(910-S)에 의해 제1 스위치(910)는 제1 모드(MD1)에서 온 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 오프 상태로 동작할 수 있다.
제2 스위치(920)는 제2 스위치 신호(920-S)에 의해 제어될 수 있다. 제2 스위치 신호(920-S)는 제2 스위치(920)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제2 스위치 신호(920-S)에 의해 제2 스위치(920)는 제1 모드(MD1)에서 오프 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 온 상태로 동작할 수 있다.
제3 스위치(930)는 제3 스위치 신호(930-S)에 의해 제어될 수 있다. 제3 스위치 신호(930-S)는 제3 스위치(930)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제3 스위치 신호(930-S)에 의해 제3 스위치(930)는 제1 모드(MD1)에서 온 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 오프 상태로 동작할 수 있다.
제4 스위치(940)는 제4 스위치 신호(940-S)에 의해 제어될 수 있다. 제4 스위치 신호(940-S)는 제4 스위치(940)를 온 상태 또는 오프 상태로 동작시킬 수 있다. 제4 스위치 신호(940-S)에 의해 제4 스위치(940)는 제1 모드(MD1)에서 오프 상태로 동작하고, 제2 모드(MD2)에서 온 상태로 동작할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드의 전자 장치를 도시한 것이다. 도 10을 설명함에 있어서, 도 8을 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 센서층(200)은 제1 모드(MD1)로 동작할 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930)는 온 상태로 동작하고, 제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940)는 오프 상태로 동작할 수 있다.
제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930)가 온 상태로 동작한다는 것은 제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930) 각각이 닫힌 상태인 것을 의미할 수 있다. 제1 스위치(910)에 의해 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)은 서로 연결될 수 있다. 제3 스위치(930)에 의해 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)은 서로 연결될 수 있다.
제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940)가 오프 상태로 동작한다는 것은 제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940) 각각이 열린 상태인 것을 의미할 수 있다.
제1 스위치(910) 및 제2 스위치(920)에 의해 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)은 동일한 제1 구동 회로(301-1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 스위치(930) 및 제4 스위치(940)에 의해 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)은 동일한 제2 구동 회로(301-2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 제1 구동 회로(301-1)의 제1 구동 스위치(311-1)는 제1 구동 스위치 신호(311-S)에 의해 온 상태로 동작하고, 제2 구동 스위치(321-1)는 제2 구동 스위치 신호(321-S)에 의해 오프 상태로 동작할 수 있다.
제1 구동 스위치(311-1)가 온 상태로 동작한다는 것은 제1 구동 스위치(311-1)가 닫힌 상태인 것을 의미할 수 있다. 제1 구동 스위치(311-1)에 의해 제1 구동부(312-1)는 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 구동 스위치(321-1)가 오프 상태로 동작한다는 것은 제2 구동 스위치(321-1)가 열린 상태인 것을 의미할 수 있다. 제2 구동 스위치(321-1)에 의해 제2 구동부(322-1)는 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
제1 구동 회로(301-1)의 제1 구동부(312-1)는 전극(211, 도 7a 참조)으로 출력 신호(S1)를 제공할 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 제2 구동 회로(301-2)의 제1 구동 스위치(311-2)는 제1 구동 스위치 신호(311-S)에 의해 온 상태로 동작하고, 제2 구동 스위치(321-2)는 제2 구동 스위치 신호(321-S)에 의해 오프 상태로 동작할 수 있다.
제1 구동 스위치(311-2)가 온 상태로 동작한다는 것은 제1 구동 스위치(311-2)가 닫힌 상태인 것을 의미할 수 있다. 제1 구동 스위치(311-2)에 의해 제1 구동부(312-2)는 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 구동 스위치(321-2)가 오프 상태로 동작한다는 것은 제2 구동 스위치(321-2)가 열린 상태인 것을 의미할 수 있다. 제2 구동 스위치(321-2)에 의해 제2 구동부(322-2)는 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
제2 구동 회로(301-2)의 제1 구동부(312-2)는 교차 전극(212, 도 7a 참조)으로부터 감지 신호(S2)를 수신할 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 센서층(200)은 복수의 센싱 단위들(210) 각각을 근거로 입력을 감지할 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 제1 구동부(312-1)는 전극(211)에 출력 신호(S1)를 제공할 수 있다. 제1 구동부(312-2)는 교차 전극(212)으로부터 감지 신호(S2)를 수신할 수 있다. 제1 모드(MD1)에서 전극(211)은 전송 전극으로 동작할 수 있고, 교차 전극(212)은 수신 전극으로 동작할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(211) 및 교차 전극(212)의 동작은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 모드(MD1)에서 교차 전극(212)은 전송 전극으로 동작할 수 있고, 전극(211)은 수신 전극으로 동작할 수 있다. 제1 모드(MD1)에서 제1 구동부들(312-1, 312-2)은 전극(211) 및 교차 전극(212) 사이에 형성된 상호 정전 용량의 변화를 감지하여 외부 입력을 감지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 스위치(910)에 의해 제1 배선(221) 및 제2 배선(222)이 연결되어 복수의 센싱 단위들(210) 각각에 출력 신호(S1)를 제공할 수 있다. 제3 스위치(930)에 의해 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)이 연결되어 복수의 센싱 단위들(210) 각각으로부터 감지 신호(S2)를 수신할 수 있다. 제1 구동부(312-2)는 서로 연결된 제1 교차 배선(231) 및 제2 교차 배선(232)에 의해 복수의 서브 센싱 단위들(210-1) 각각으로부터 신호를 수신하는 경우보다 큰 신호를 수신할 수 있다. 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 대한 감지가 용이할 수 있다. 따라서, 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 대한 센서층(200)의 감지 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)가 감지되었을 때, 센서층(200)과 중첩하는 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)의 입력 영역은 센싱 단위(210)를 커버할 수 있다. 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 의해 감지되는 전극(211) 및 교차 전극(212) 사이의 상호 정전 용량의 변화량은 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)가 이동하더라도 일정하게 감지될 수 있다. 따라서, 사용자의 신체(3000, 도 4 참조)에 대한 센서층(200)의 감지 신뢰성 및 좌표 정확도가 향상될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드의 전자 장치를 도시한 것이다. 도 11을 설명함에 있어서, 도 8을 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 센서층(200)은 제2 모드(MD2)로 동작할 수 있다.
제2 모드(MD2)에서 제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930)는 오프 상태로 동작하고, 제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940)는 온 상태로 동작할 수 있다.
제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930)가 오프 상태로 동작한다는 것은 제1 스위치(910) 및 제3 스위치(930) 각각이 열린 상태인 것을 의미할 수 있다.
제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940)가 온 상태로 동작한다는 것은 제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940) 각각이 닫힌 상태인 것을 의미할 수 있다.
제2 스위치(920) 및 제4 스위치(940)에 의해 제1 배선(221), 제2 배선(222), 제1 교차 배선(231), 및 제2 교차 배선(232)은 복수의 구동 회로들(301, 도 8 참조)과 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
제2 모드(MD2)에서 복수의 구동 회로들(301, 도 8 참조) 각각의 제1 구동 스위치(311, 도 8 참조)는 제1 구동 스위치 신호(311-S)에 의해 오프 상태로 동작하고, 제2 구동 스위치(321, 도 8 참조)는 제2 구동 스위치 신호(321-S)에 의해 온 상태로 동작할 수 있다.
복수의 구동 회로들(301, 도 8 참조)은 제1 구동 회로(301-1), 제2 구동 회로(301-2), 제3 구동 회로(301-3), 및 제4 구동 회로(301-4)를 포함할 수 있다.
제1 구동 스위치(311, 도 8 참조)가 오프 상태로 동작한다는 것은 제1 구동 스위치(311, 도 8 참조)가 열린 상태인 것을 의미할 수 있다.
제1 구동 회로(301-1)의 제1 구동부(312-1)는 제1 배선(221)과 연결되지 않을 수 있다. 제2 구동 회로(301-2)의 제1 구동부(312-2)는 제1 교차 배선(231)과 연결되지 않을 수 있다. 제3 구동 회로(301-3)의 제1 구동부(312-3)는 제2 배선(222)과 연결되지 않을 수 있다. 제4 구동 회로(301-4)의 제1 구동부(312-4)는 제2 교차 배선(232)과 연결되지 않을 수 있다.
제2 구동 스위치(321, 도 8 참조)가 온 상태로 동작한다는 것은 제2 구동 스위치(321, 도 8 참조)가 닫힌 상태인 것을 의미할 수 있다.
제1 구동 회로(301-1)의 제2 구동부(322-1)는 제1 배선(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 구동 회로(301-2)의 제2 구동부(322-2)는 제1 교차 배선(231)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 구동 회로(301-3)의 제2 구동부(322-3)는 제2 배선(222)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 구동 회로(301-4)의 제2 구동부(322-4)는 제2 교차 배선(232)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 구동칩(300)의 복수의 제2 구동부들(322, 도 8 참조)은 제1 배선(221), 제2 배선(222), 제1 교차 배선(231), 및 제2 교차 배선(232)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 모드(MD2)에서 센서층(200)은 복수의 서브 센싱 단위들(210-1) 각각을 근거로 입력을 감지할 수 있다. 입력 장치(2000)가 감지되었을 때, 센서층(200)과 중첩하는 입력 장치(2000)의 입력 영역은 하나의 서브 센싱 단위(210-1)를 커버할 수 있다. 입력 장치(2000)를 인식하기 위한 복수의 서브 센싱 단위들(210-1, 도 8 참조) 각각이 입력 장치(2000)에 의해 커버됨에 따라 입력 장치(2000)에 대한 센서층(200)의 감지 정확성이 향상될 수 있다.
복수의 구동 회로들(301, 도 8 참조) 각각의 제2 구동부(322, 도 8 참조)는 입력 장치(2000)로부터 유도된 감지 신호들(S3a, S3b, S4a, S4b)을 수신할 수 있다. 이 때, 복수의 서브 센싱 단위들(210-1, 도 8 참조) 각각의 전극(211, 도 7a 참조) 및 교차 전극(212, 도 7a 참조)은 감지 신호들(S3a, S3b, S4a, S4b)을 제2 구동부(322, 도 8 참조)에 제공하기 위한 수신 전극으로 활용될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 복수의 서브 센싱 단위들(210-1, 도 8 참조) 각각의 전극(211, 도 7a 참조) 및 교차 전극(212, 도 7a 참조)은 업링크 신호들을 입력 장치(2000)에 제공하기 위한 전송 전극으로도 활용될 수 있다. 즉, 제2 모드(MD2)에서 전극(211, 도 7a 참조) 및 교차 전극(212, 도 7a 참조)은 모두 전송 전극으로 활용되거나, 모두 수신 전극으로 활용될 수 있다.
펜 전극(2600)은 제1 펜 전극(2610) 및 제2 펜 전극(2620)을 포함할 수 있다. 제1 펜 전극(2610)은 입력 장치(2000)의 일단에 배치될 수 있다. 제2 펜 전극(2620)은 입력 장치(2000)의 측면에 배치될 수 있다. 센서층(200)은 제1 펜 전극(2610)을 통해 입력 장치(2000)의 좌표를 획득할 수 있고, 센서층(200)은 제2 펜 전극(2620)을 통해 입력 장치(2000)의 기울기를 획득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 입력 장치(2000)가 어느 하나의 서브 센싱 단위(210-1, 도 8 참조) 내의 제1 위치에 있을 때, 제1 펜 전극(2610)에 의해 감지되는 제1 정전 용량(CAP1a)과 입력 장치(2000)가 다른 서브 센싱 단위(210-1, 도 8 참조)의 제2 위치에 있을 때, 제1 펜 전극(2610)에 의해 감지되는 제2 정전 용량(CAP1b)의 차이가 감소될 수 있다. 입력 장치(2000)에 의해 감지되는 전극(211) 및 교차 전극(212) 각각의 정전 용량은 입력 장치(2000)가 이동하더라도 일정하게 감지될 수 있다. 즉, 입력 장치(2000)를 이용하여 글자를 쓰거나 그림을 그릴 경우와 같이, 선(line) 형태로 제공되는 입력에서 센서층(200)의 좌표 정확도 및 감지 신뢰성이 향상될 수 있다. 그 결과, 상기 입력의 선형성(Linearity)이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 입력 장치(2000)가 상기 제1 위치에 있을 때, 제2 펜 전극(2620)에 의해 감지되는 제1 정전 용량(CAP2a)과 입력 장치(2000)가 상기 제2 위치에 있을 때, 제2 펜 전극(2620)에 의해 감지되는 제2 정전 용량(CAP2b)의 차이가 감소될 수 있다. 즉, 하나의 센싱 단위(210) 내에서 입력 장치(2000)의 위치에 따른 입력 장치(2000)와 센서층(200) 사이의 정전 용량의 편차는 감소될 수 있다. 따라서, 입력 장치(2000)에 대한 센서층(200)의 기울기의 정확성 및 감지 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 일부분을 도시한 것이다. 도 12를 설명함에 있어서, 도 8을 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 12를 참조하면, 제1 스위치(910-1), 제2 스위치(920-1), 제3 스위치(930-1), 및 제4 스위치(940-1)는 구동칩(300-1)에 포함될 수 있다. 센서층(200)의 주변 영역(200N)의 면적이 감소될 수 있다. 따라서, 네로우 베젤(narrow bezel) 구현이 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1000: 전자 장치 100: 표시층
200: 센서층 300: 구동칩
910: 제1 스위치 920: 제2 스위치
210: 센싱 단위 210-1: 서브 센싱 단위

Claims (20)

  1. 표시층;
    상기 표시층 위에 배치되고, 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 센서층;
    상기 센서층과 전기적으로 연결되는 구동칩; 및
    상기 센서층 및 상기 구동칩 사이에 연결된 복수의 스위치들을 포함하고,
    상기 센서층은 상기 액티브 영역에 배치되는 복수의 센싱 단위들 및 상기 주변 영역에 배치되고, 상기 복수의 센싱 단위들 각각과 전기적으로 연결되는 복수의 배선들을 포함하고,
    상기 복수의 센싱 단위들 각각은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 서브 센싱 단위들을 포함하고,
    상기 복수의 서브 센싱 단위들은 제1 서브 센싱 단위 및 상기 제1 서브 센싱 단위와 상기 제2 방향으로 이격된 제2 서브 센싱 단위를 포함하고,
    상기 복수의 배선들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제1 배선 및 상기 제2 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제2 배선을 포함하고,
    상기 복수의 스위치들은 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 배선 및 상기 구동칩 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서층은 제1 모드 또는 상기 제1 모드와 상이한 제2 모드로 동작하고,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 오프 상태로 동작하며,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 온 상태로 동작하는 전자 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 구동칩은 상기 제1 모드에서 동작하는 복수의 제1 구동부들 및 상기 제2 모드에서 동작하는 복수의 제2 구동부들을 포함하는 전자 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 서로 연결되고,
    상기 제2 모드에서 상기 복수의 배선들은 상기 복수의 제2 구동부들과 각각 전기적으로 연결되는 전자 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 상기 센서층은 상기 복수의 센싱 단위들 각각을 근거로 입력을 감지하고,
    상기 제2 모드에서 상기 센서층은 상기 복수의 서브 센싱 단위들 각각을 근거로 입력을 감지하는 전자 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 센싱 단위들 각각은 전극 및 상기 전극과 절연 교차하는 교차 전극을 포함하고,
    상기 센서층은 상기 제1 모드에서 상기 전극 및 상기 교차 전극 사이에 형성된 상호 정전 용량의 변화를 통해 터치에 의한 입력을 감지하고,
    상기 센서층은 상기 제2 모드에서 상기 전극 및 상기 교차 전극 각각의 정전 용량의 변화를 통해 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 전자 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 교차 전극은,
    상기 제2 방향으로 연장된 제1 교차 부분; 및
    상기 제1 교차 부분으로부터 돌출된 복수의 제2 교차 부분들을 포함하고,
    상기 전극은,
    상기 제1 교차 부분을 사이에 두고 서로 이격된 복수의 전극 패턴들; 및
    상기 제1 교차 부분과 절연 교차하며 상기 복수의 전극 패턴들에 전기적으로 연결된 브릿지 패턴을 포함하는 전자 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 교차 부분, 상기 복수의 제2 교차 부분들, 및 상기 복수의 전극 패턴들은 메쉬 구조를 갖는 전자 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 센싱 단위들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 상기 제1 방향으로 이격된 제3 서브 센싱 단위를 더 포함하고,
    상기 복수의 배선들은 상기 제1 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제3 배선 및 상기 제3 서브 센싱 단위와 전기적으로 연결된 제4 배선을 더 포함하며,
    상기 복수의 스위치들은 상기 제3 배선 및 상기 제4 배선 사이에 연결되는 제3 스위치 및 상기 제4 배선 및 상기 구동칩 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함하는 전자 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서 상기 제3 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 오프 상태로 동작하며,
    상기 제2 모드에서 상기 제3 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 온 상태로 동작하는 전자 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 주변 영역에 배치되는 전자 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치들은 상기 구동칩에 포함되는 전자 장치.
  13. 표시층;
    상기 표시층 위에 배치되고, 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의되고, 상기 액티브 영역에 배치되고 복수의 전극들 및 상기 복수의 전극들과 절연 교차하는 복수의 교차 전극들을 포함하는 복수의 센싱 단위들 및 상기 주변 영역에 배치되고 상기 복수의 전극들과 전기적으로 각각 연결된 복수의 배선들을 포함하며, 입력 장치의 입력을 감지하는 센서층;
    상기 센서층과 전기적으로 연결된 구동칩;
    서로 인접한 상기 복수의 전극들과 전기적으로 각각 연결된 배선들 사이에 연결되는 제1 스위치; 및
    상기 복수의 배선들 중 적어도 하나와 상기 구동칩 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 센서층은 상기 복수의 전극들 및 상기 복수의 교차 전극들 사이에 각각 형성된 상호 정전 용량의 변화를 통해 제1 입력을 감지하고, 상기 복수의 전극들 각각 및 상기 복수의 교차 전극들 각각의 정전 용량의 변화를 통해 제2 입력을 감지하고,
    상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 제1 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 오프 상태로 동작하며,
    상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 제1 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제2 스위치는 온 상태로 동작하는 전자 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 복수의 배선들은 서로 연결되고,
    상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 복수의 배선들 각각은 상기 구동칩과 연결되는 전자 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 센서층은 상기 주변 영역에 배치되고 상기 복수의 교차 전극들과 전기적으로 각각 연결된 복수의 교차 배선들을 더 포함하고,
    서로 인접한 상기 복수의 교차 전극들과 전기적으로 연결된 교차 배선들 사이에 연결되는 제3 스위치 및 상기 복수의 교차 배선들 중 적어도 하나와 상기 구동칩 사이에 연결되는 제4 스위치를 더 포함하는 전자 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 입력을 감지할 때, 상기 제3 스위치는 온 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 오프 상태로 동작하며,
    상기 제2 입력을 감지할 때, 상기 제3 스위치는 오프 상태로 동작하고, 상기 제4 스위치는 온 상태로 동작하는 전자 장치.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 교차 전극은,
    제1 방향으로 연장된 제1 교차 부분; 및
    상기 제1 교차 부분으로부터 돌출된 복수의 제2 교차 부분들을 포함하고,
    상기 전극은,
    상기 제1 교차 부분을 사이에 두고 서로 이격된 복수의 전극 패턴들; 및
    상기 제1 교차 부분과 절연 교차하며 상기 복수의 전극 패턴들에 전기적으로 연결된 브릿지 패턴을 포함하는 전자 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 교차 부분, 상기 복수의 제2 교차 부분들, 및 상기 복수의 전극 패턴들은 메쉬 구조를 갖는 전자 장치.
  19. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 상기 주변 영역에 배치되는 전자 장치.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 구동칩은 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 포함하는 전자 장치.
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