KR20220169972A - 터치 부재 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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임상현
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Abstract

터치 부재 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 터치 부재는 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극, 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극, 터치 센서 영역의 주변에 배치되는 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 터치 센서 영역의 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부 및 터치 주변 영역에 위치하며 제1 전극 및 제2 전극을 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하되, 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고, 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고, 제2 전극은 일단이 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며, 제1-1 전극과 제1-2 전극은 제2 방향을 따라 교대 배열되고, 제2-1 전극과 제2-2 전극은 제1 방향을 따라 교대 배열된다.

Description

터치 부재 및 이를 포함하는 표시 장치 {Touch member and display device including the touch member}
본 발명은 터치 부재 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다.
최근에는 스마트 폰이나 태블릿 PC를 중심으로 터치 입력을 인식하는 터치 패널이 표시 장치의 입력 장치로 많이 적용되고 있다. 터치 패널은 사용자의 터치 입력 여부를 판단하고, 해당 위치를 터치 입력 좌표로 산출한다. 표시 장치는 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손가락)를 이용한 터치 입력, 및 전자 펜을 이용한 터치 입력을 지원하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간소화된 구조로 다양한 방식의 터치 이벤트를 전기적으로 센싱할 수 있는 터치 부재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 간소화된 구조로 다양한 방식의 터치 이벤트를 전기적으로 센싱할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 터치 부재는 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극, 상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극, 상기 터치 센서 영역의 주변에 배치되는 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부; 및 상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하되, 상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고, 상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며, 상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열된다.
상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 각각 상기 제1 방향을 따라 배열된 제1 센서부 및 이웃하는 상기 제1 센서부를 연결하는 제1 연결부를 포함하고, 상기 제2-1 전극 및 상기 제2-2 전극은 각각 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 센서부 및 이웃하는 상기 제2 센서부를 연결하는 제2 연결부를 포함할 수 있다.
상기 터치 패드부는 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제1-1 터치 패드부, 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제1-2 터치 패드부, 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제2-1 터치 패드부 및 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제2-2 터치 패드부를 포함하며, 상기 터치 패드부 내에서 상기 제1-2 터치 패드부, 상기 제2-1 터치 패드부, 상기 제1-1 터치 패드부, 상기 제2-2 터치 패드부 및 상기 제1-2 터치 패드부가 상기 제2 방향을 따라 순차 배열될 수 있다.
상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장할 수 있다.
터치 부재는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 구동 회로는 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부, 및 상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부를 포함할 수 있다.
상기 터치 구동 회로는 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및 상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 구동 회로는, 상기 제1 전극으로부터 수신된 상기 제2 모드 센싱 신호를 홀수열 데이터와 짝수열 데이터로 구분하고, 상기 홀수열 데이터와 상기 짝수열 데이터 중 어느 하나를 제1 좌표축 센싱 데이터로 선택하고, 상기 제2 전극으로부터 수신된 상기 제2 모드 센싱 신호를 홀수행 데이터와 짝수행 데이터로 구분하고, 상기 홀수행 데이터와 상기 짝수행 데이터 중 어느 하나를 제2 좌표축 센싱 데이터로 선택할 수 있다.
상기 터치 구동 회로에 의한 터치 구동 기간은 터치 인식 구간, 제1 모드 센싱 구간 및 제2 모드 센싱 구간을 포함하되, 상기 터치 인식 구간은 대기 기간, 상기 대기 기간보다 짧고 신체 입력 여부만을 감지하는 제1 모드 구간 및 상기 대기 기간보다 짧고 전자 펜 입력 여부만을 감지하는 제2 모드 구간을 포함할 수 있다.
터치 부재는 상기 터치 주변 영역에 위치하고, 일단이 상기 터치 패드부와 연결되고 타단이 개방된 보조 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 보조 전극은 상기 라우팅 배선과 동일한 적층 구조를 갖고, 상기 라우팅 배선의 외측에 배치될 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부; 및 상기 표시부 상에 배치된 터치 센싱 유닛을 포함하되, 상기 터치 센싱 유닛은, 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극, 상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극, 상기 터치 센서 영역의 주변의 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부, 및 상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하며, 상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고, 상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며, 상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열된다.
상기 표시부는 발광 영역과 그 주변의 비발광 영역을 포함하는 복수의 화소를 포함하고, 상기 터치 센싱 유닛은 제1 터치 도전층, 제2 터치 도전층 및 상기 제1 터치 도전층과 상기 제2 터치 도전층 사이에 개재된 터치 절연층을 포함하되, 상기 제1 터치 도전층 및 상기 제2 터치 도전층은 상기 발광 영역과 비중첩할 수 있다.
상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 각각 상기 제1 방향을 따라 배열된 제1 센서부 및 이웃하는 상기 제1 센서부를 연결하는 제1 연결부를 포함하고, 상기 제2-1 전극 및 상기 제2-2 전극은 각각 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 센서부 및 이웃하는 상기 제2 센서부를 연결하는 제2 연결부를 포함하되, 상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 도전층으로 이루어지고, 상기 제1 센서부, 상기 제2 센서부 및 상기 제2 연결부는 상기 제2 터치 도전층으로 이루어지고, 상기 라우팅 배선은 상기 제1 터치 도전층과 상기 제2 터치 도전층 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
표시 장치는 상기 터치 주변 영역에 위치하고, 일단이 상기 터치 패드부와 연결되고 타단이 개방된 보조 전극을 더 포함하되, 상기 보조 전극은 상기 라우팅 배선과 동일한 적층 구조를 갖고, 상기 라우팅 배선의 외측에 배치될 수 있다.
상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장할 수 있다.
표시 장치는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하되, 상기 터치 구동 회로는 신체 입력 감지 모드인 제1 모드와 전자 펜 입력 감지 모드인 제2 모드를 구동하며, 상기 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부, 상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부, 상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및 상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시부 및 상기 표시부 상에 배치된 터치 센싱 유닛을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널 상부에 배치된 윈도우, 상기 표시 패널의 하부에 배치되며, 방열 시트, 전자파 차폐 시트 및 완충 시트 중 적어도 하나를 포함하는 패널 하부 부재, 및 상기 표시 패널, 상기 윈도우, 상기 패널 하부 부재를 수납하는 몰드 프레임을 포함하되, 상기 터치 센싱 유닛은, 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극, 상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극, 상기 터치 센서 영역의 주변에 배치된 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부, 및 상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하며, 상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고, 상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며, 상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고, 상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열된다.
표시 장치는 상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장할 수 있다.
표시 장치는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하되, 상기 터치 구동 회로는 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부, 상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부, 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및 상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 터치 부재 및 표시 장치에 의하면, 사용자 신체의 접촉 터치 입력뿐만 아니라 터치펜의 입력을 정밀하게 인식할 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 터치 부재 및 표시 장치는 위와 같은 다양한 입력 이벤트를 터치층을 통해 인식할 수 있으므로, 필요로 하는 센서층을 수를 감소시켜 표시 장치의 박형화에 기여하고, 비용을 절감시킬 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 장치의 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 센싱부의 평면 배치도이다.
도 4는 도 3의 VI-VI’ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시부의 화소와 터치 센싱부의 메쉬형 패턴의 상대적인 배치 관계를 나타낸 배치도이다.
도 6은 도 5의 V-V’ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 구동 회로에 대한 개략적인 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 제1 모드에서 신체 터치 입력이 이루어지는 것을 보여주는 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 센싱부에서 신체 터치가 인식되는 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 제2 모드에서 전자 펜의 터치 입력이 이루어지는 것을 보여주는 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜에 의한 터치 구동 과정 및 전자 펜의 충전 원리를 설명하는 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜에 의한 터치 센싱 과정 및 전자 펜의 방전 원리를 설명하는 개략도이다.
도 13는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 제2 모드에 따른 등가 회로도이다.
도 14는 도 13의 등가 회로도를 터치 센싱부의 관점에서 도시한 개략도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 제2 모드의 구동 과정을 나타내는 순서도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜의 위치가 제1 영역 및 제1 측에 있을 경우를 나타내는 터치 센싱부의 개략도이다.
도 17은 도 16에 따른 제1 좌표축의 센싱 감도 그래프이다.
도 18은 도 16에 따른 제2 좌표축의 센싱 감도 그래프이다.
도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜의 위치가 제2 영역 및 제2 측에 있을 경우를 나타내는 터치 센싱부의 개략도이다.
도 20은 상기 도 19에 따른 제1 좌표축의 센싱 감도 그래프이다.
도 21은 상기 도 19에 따른 제2 좌표축의 센싱 감도 그래프이다.
도 22는 외부 터치 감지 여부에 따른 제1 모드, 제2 모드 또는 대기 모드를 구분하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 표시 구동 회로 및 터치 구동 회로의 구동 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 24는 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 평면 배치도이다.
도 25는 도 24의 IV-IV' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 26은 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜이 에지 영역에 있을 경우의 터치 센싱 과정을 나타내는 개략도이다.
도 27은 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜의 위치가 에지 영역에 있을 경우의 센싱 감도 그래프이다.
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(element) 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 도 1에서는 표시 장치의 표시 패널을 위주로 평면도를 도시하였다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 화면을 제공하는 다양한 전자 장치가 그에 포함될 수 있다. 표시 장치(1)의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable multimedia player), 내비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 각종 의료 장치, 각종 검사 장치, 냉장고나 세탁기 등과 같은 표시 영역을 포함하는 다양한 가전 제품, 사물 인터넷 장치 등을 포함할 수 있다.
표시 장치(1)는 사각형 또는 그와 유사한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)는 제1 방향(DR1)의 장변과 제2 방향(DR2)의 단변을 갖는 사각형 형상을 가질 수 있다. 제1 방향(DR1)의 장변과 제2 방향(DR2)의 단변이 만나는 모서리는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 장치(1)의 평면 형상은 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형, 타원형 또는 그와 유사한 형상을 가질 수 있다.
도 1에는 평면도 상 제1 방향(DR1)과 그에 직교하는 제2 방향(DR2)이 표시되어 있다. 이하에서 설명의 편의를 위해 제1 방향(DR1)의 일측은 평면도상 상측 방향을, 제1 방향(DR1)의 타측은 평면도상 하측 방향을 지칭하고, 제2 방향(DR2)의 일측은 평면도상 좌측 방향을, 제2 방향(DR2)의 타측은 평면도상 우측 방향을 각각 지칭하는 것으로 한다.
표시 장치(1)는 표시 패널(100), 표시 구동 회로(200), 회로 보드(300), 및 터치 구동 회로(400)를 포함할 수 있다. 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 화소들을 구비한 표시 영역(DDA)과 표시 영역(DDA)의 주변에 배치된 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DDA)은 추후 설명할 터치 입력의 감지가 이루어지는 터치 센서 영역(도 3의 'TSA' 참조)과 중첩할 수 있다. 여기서, 터치 입력은 신체 일부(예를 들면, 손가락)에 의한 터치 입력 및 전자 펜(예를 들면, 스타일러스 펜(stylus pen))에 의한 터치 입력을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, "터치"라 함은 피대상물에 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 피대상물에 근접하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전자 펜의 경우 표시 장치(1)의 상면에 직접 접촉하지 않고 근접하는 것만으로도 터치 입력이 이루어진 것으로 인식될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DDA)의 주변에 배치된다. 비표시 영역(NDA)은 베젤 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DDA) 또는 터치 센서 영역에 신호를 인가하기 위한 신호 배선이나 구동 회로들이 배치될 수 있다. 또한, 비표시 영역(NDA)에는 무선 충전 기능을 제공하기 위한 도전 배선들이 배치될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 패널(100)을 구동하는 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 데이터 라인에 데이터 전압을 공급할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 게이트 구동부에 게이트 제어 신호를 공급할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 COG(Chip on Glass) 방식, COP(Chip on Plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(100) 상에 실장될 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 회로 보드(300) 상에 실장될 수 있다.
회로 보드(300)는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 이용하여 표시 패널(100)의 패드부 상에 부착될 수 있다. 회로 보드(300)의 리드 라인들은 표시 패널(100)의 패드부에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(300)는 연성 인쇄 회로 보드(Flexible Printed Circuit Board) 또는 칩 온 필름(Chip on Film)과 같은 연성 필름(Flexible Film)일 수 있다.
터치 구동 회로(400)는 회로 보드(300) 상에 실장될 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 표시 패널(100)의 터치 센싱부(TSU)에 연결될 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 집적 회로(IC)로 형성될 수 있다.
표시 패널(100)은 플렉시블한 특성을 가질 수 있고, 일부 영역은 벤딩될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 표시 구동 회로(200)와 회로 보드(300)가 부착되는 표시 패널(100)의 패드 영역은 표시 장치(1)의 배면 방향으로 벤딩될 수 있다. 벤딩된 표시 패널(100)의 패드 영역은 두께 방향으로 표시부(DU)와 중첩할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(100)은 표시부(DU) 및 터치 센싱부(TSU)를 포함할 수 있다. 표시부(DU)는 기판(SUB) 상에 배치된 박막 트랜지스터층(TFTL)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 화소의 발광층(EML)을 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
발광층(EML) 상부에는 봉지층(TFEL)이 배치될 수 있다. 봉지층(TFEL)은 무기막 또는 유기막의 적층막을 포함할 수 있다.
봉지층(TFEL) 상부에는 터치 센싱부(TSU)(또는 터치 센싱 유닛)가 배치될 수 있다. 터치 센싱부(TSU)는 터치 입력을 하는 층으로서, 터치 부재의 기능을 수행할 수 있다. 터치 센싱부(TSU)는 복수의 전극(도 3의 IE1, IE2 참조)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표시 장치(1)는 표시 패널(100)의 상부에 배치된 윈도우(10), 윈도우(10)와 표시 패널(100) 사이에 개재되어 이들을 결합하는 투명 결합 부재(20), 표시 패널(100)의 하부에 배치된 패널 하부 부재(30), 및 패널 하부 부재(30)의 하부에 배치되어 표시 패널(100)과 패널 하부 부재(30)를 수납하는 몰드 프레임(40)(또는 브라켓)을 더 포함할 수 있다.
윈도우(10)는 표시 패널(100)의 상면을 커버하도록 배치된다. 윈도우(10)는 평면도상 표시 패널(100)을 완전히 커버하도록 표시 패널(100)보다 큰 크기를 가지며 표시 패널(100)의 에지로부터 돌출될 수 있다.
윈도우(10)는 리지드(rigid)하거나 플렉시블(flexible)한 물질로 이루어질 수 있다. 윈도우(10)는 예를 들어, 유리, 사파이어, 및/또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
투명 결합 부재(20)는 윈도우(10)와 표시 패널(100) 사이에서 개재되어 이들을 결합한다. 투명 결합 부재(20)는 광학 투명 접착제(OCA)나 광학 투명 수지(OCR)를 포함할 수 있다. 투명 결합 부재(20)는 윈도우(10)와 완전히 중첩할 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 표시 패널(100)과 투명 결합 부재(20) 사이에는 편광 부재와 같은 광학 부재가 더 개재될 수도 있다.
표시 패널(100)의 하부에는 패널 하부 부재(30)가 배치될 수 있다. 패널 하부 부재(30)는 방열 기능, 전자파 차폐 기능, 완충 기능 등을 수행할 수 있다. 패널 하부 부재(30)는 상술한 기능들 중 적어도 하나의 기능을 갖는 기능층을 포함할 수 있다. 기능층은 층, 막, 시트 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 패널 하부 부재(30)는 예를 들어, 방열 시트, 전자파 차폐 시트 및 완충 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패널 하부 부재(30)의 하부에는 몰드 프레임(40)이 배치될 수 있다. 몰드 프레임(40)은 표시 패널(100)과 패널 하부 부재(30)를 수납할 수 있다. 몰드 프레임(40)은 윈도우(10) 또는 투명 결합 부재(20)와 상호 결합할 수 있다. 예를 들어, 몰드 프레임(40)의 단부와 윈도우(10) 사이에 방수 테이프(50)나 방수 수지가 개재되고, 이들을 통해 몰드 프레임(40)과 윈도우(10) 결합이 이루어질 수 있다.
이하, 상술한 터치 센싱부(TSU)에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 센싱부의 평면 배치도이다.
도 3을 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 사용자의 터치를 감지하는 터치 센서 영역(TSA), 및 터치 센서 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함할 수 있다. 터치 센서 영역(TSA)은 표시부(DU)의 표시 영역(DDA)에 중첩될 수 있고, 터치 주변 영역(TPA)은 표시부(DU)의 비표시 영역(NDA)에 중첩될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)은 복수의 제1 전극(IE1: IE1-1, IE1-2), 및 복수의 제2 전극(IE2: IE2-1, IE2-2)을 포함할 수 있다. 제1 모드로 구동될 때, 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2) 중 어느 하나는 구동 전극으로, 다른 하나는 제1 모드의 센싱 전극으로 사용될 수 있다. 실시예에서는 제1 전극(IE1)이 제1 모드의 구동 전극으로 사용되고, 제2 전극(IE2)이 제1 모드의 센싱 전극으로 사용되는 경우가 예시되어 있다. 이 경우에도, 제2 모드에서는 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)이 모두 센싱 전극으로 사용될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
복수의 제1 전극(IE1)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향(DR2)으로 이격 배열될 수 있다. 각 제1 전극(IE1)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열된 복수의 제1 센서부(SP1) 및 인접한 제1 센서부(SP1)를 전기적으로 연결하는 제1 연결부(CE1)를 포함할 수 있다. 각 제1 전극(IE1)은 복수의 제1 센서부(SP1)들이 연결된 형태를 가질 수 있다.
복수의 제2 전극(IE2)은 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 제1 방향(DR1)으로 이격 배열될 수 있다. 각 제2 전극(IE2)은 제2 방향(DR2)으로 배열된 복수의 제2 센서부(SP2) 및 인접한 제2 센서부(SP2)를 전기적으로 연결하는 제2 연결부(CE2)를 포함할 수 있다. 각 제2 전극(IE2)은 복수의 제2 센서부(SP2)들이 연결된 형태를 가질 수 있다.
서로 인접한 제1 센서부(SP1)들과 제2 센서부(SP2)들은 제1 모드의 단위 감지 영역(SUT)을 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)이 교차하는 영역을 중심으로 인접한 2개의 제1 센서부(SP1)의 절반과 인접한 2개의 제2 센서부(SP2)의 절반은 하나의 정사각형 또는 직사각형을 구성할 수 있다. 이와 같이 인접한 2개의 제1 센서부(SP1) 및 제2 센서부(SP2)의 절반 영역에 의해 정의된 영역은 제1 모드의 하나의 단위 감지 영역(SUT)이 될 수 있다.
각 단위 감지 영역(SUT)은 화소의 크기보다 클 수 있다. 예를 들어, 단위 감지 영역(SUT)은 복수개의 화소에 대응할 수 있다. 단위 감지 영역(SUT)의 한 변의 길이는 4~5mm의 범위일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 단위 감지 영역(SUT)은 행열 방향의 배열을 가질 수 있다. 각 단위 감지 영역(SUT)에서는 인접한 제1 센서부(SP1)와 제2 센서부(SP2)들 사이의 커패시턴스 값을 측정함으로써, 신체 터치 입력 여부를 판단하고, 해당 위치를 신체 터치 입력 좌표로 산출할 수 있다.
또한, 각 전극(IE1, IE2)을 이루는 복수의 센서부(SP1, SP2)는 각 전극 전극(IE1, IE2) 내에서 하나로 연결되어 전극 라인들을 형성한다. 각 전극 라인은 내부에 인덕턴스 성분을 포함할 수 있고, 이러한 인덕턴스 성분을 통해 전자 펜에 의한 터치 여부를 인식할 수 있다.
전극(IE1, IE2)에 의한 신체 터치 입력 감지 및 전자 펜 입력 감지에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)은 서로 상이한 방향으로 연장하며, 교차한다. 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)은 교차부에서 상호 절연된다. 이들의 절연성은 복수의 도전층 사이에 개재된 절연층을 이용하여 담보될 수 있다. 터치 센싱부(TSU)의 예시적인 적층 구조가 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 도 3의 VI-VI’ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4를 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 베이스층(205), 제1 터치 도전층(210), 제1 터치 절연층(215), 제2 터치 도전층(220) 및 제2 터치 절연층(230)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 베이스층(205) 상에는 제1 터치 도전층(210)이 배치된다. 제1 터치 도전층(210)은 제1 터치 절연층(215)에 의해 덮인다. 제1 터치 절연층(215)은 제1 터치 도전층(210)과 제2 터치 도전층(220)을 절연한다. 제1 터치 절연층(215) 상에는 제2 터치 도전층(220)이 배치된다. 제2 터치 절연층(230)은 제2 터치 도전층(220)을 덮어 보호할 수 있다.
베이스층(205)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 베이스층(205)은 후술하는 박막 봉지층을 구성하는 무기막일 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 연결부(CE1)는 제1 터치 도전층(210)으로 이루어지고, 제1 센서부(SP1), 제2 센서부(SP2) 및 제2 연결부(CE2)는 제1 터치 도전층(210)과 제1 터치 절연층(215)을 사이에 두고 위치하는 제2 터치 도전층(220)으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)이 교차하는 부위에서 상호 절연을 확보할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제2 연결부(CE2)가 제1 터치 도전층(210)으로 이루어지고, 제1 센서부(SP1), 제1 연결부(CE1), 제2 센서부(SP2)가 제2 터치 도전층(220)으로 이루어질 수도 있다.
제1 전극(IE1)의 제1 센서부(SP1)와 제2 전극(IE2)의 제2 센서부(SP2)는 각각 면형 패턴 또는 메쉬형 패턴으로 이루어질 수 있다.
제1 센서부(SP1)와 제2 센서부(SP2)가 메쉬형 패턴으로 이루어진 경우 제1 터치 도전층(210) 및 제2 터치 도전층(220)은 알루미늄 등과 같은 저저항 물질로 이루어질 수 있다.
제1 센서부(SP1)와 제2 센서부(SP2)가 면형 패턴으로 이루어진 경우, 제1 터치 도전층(210)은 알루미늄 등과 같은 저저항 물질로 이루어지더라도, 제1 센서부(SP1)와 제2 센서부(SP2)를 구성하는 제2 터치 도전층(220)은 투명한 도전층으로 이루어질 수 있다. 상기 투명한 도전층으로는 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명한 전도성 산화물이나, PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등이 적용될 수 있다.
이하에서는 제1 센서부(SP1)와 제2 센서부(SP2)가 각각 메쉬형 패턴으로 이루어진 경우를 예로 하여 설명하기로 한다.
제1 터치 절연층(215)과 제2 터치 절연층(230)은 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 터치 절연층(215)과 제2 터치 절연층(230) 중 어느 하나는 무기 물질을 포함하고, 다른 하나는 유기 물질을 포함할 수 있다.
제1 터치 절연층(215)은 컨택홀(CNT_T)을 포함할 수 있다. 컨택홀(CNT_T)을 통해 제1 터치 도전층(210)(예컨대 제1 연결부(CE1))과 제2 터치 도전층(220)의 일부(예컨대, 제1 센서부(SP1))가 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)은 각각 적어도 일부분이 터치 주변 영역(TPA)에 배치되는 라우팅 배선(RL1, RL2)을 통해 터치 패드부(TPD)에 연결된다. 제1 전극(IE1) 및 제2 전극(IE2)은 라우팅 배선(RL1, RL2)을 통해 외부 신호를 공급받을 수 있다. 라우팅 배선(RL1, RL2)은 도 4에서 언급한 제1 터치 도전층(210), 및/또는 제2 터치 도전층(220)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 라우팅 배선(RL1, RL2)은 제1 터치 도전층(210)과 제2 터치 도전층(220) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 라우팅 배선(RL1, RL2)은 배선 저항 감소를 위해 제1 터치 도전층(210)의 바로 위에 제2 터치 도전층(220)을 적층한 형태로 형성하거나, 중첩 배치한 후 컨택홀을 통해 상호 전기적으로 연결시킨 구조로 형성할 수도 있다.
제1 라우팅 배선(RL1: RL1-1, RL1-2)은 제1 전극(IE1)의 제1 방향(DR1) 타측 단부(즉, 터치 패드부(TPD)와 가까운 단부)에서 연결된 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)과 제1 전극(IE1)의 제1 방향(DR1) 일측 단부(즉, 터치 패드부(TPD)와 먼 단부)에서 연결된 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)을 포함한다. 제1 전극(IE1)은 연결되는 제1 라우팅 배선(RL1)의 종류에 따라 제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2)으로 구분될 수 있다. 제1-1 전극(IE1-1)은 타측 단부에서 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)에 연결되며, 일측 단부는 라우팅 배선과 연결되지 않는다. 제1-2 전극(IE1-2)은 일측 단부에서 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)에 연결되며, 타측 단부는 라우팅 배선과 연결되지 않는다.
제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2)은 제2 방향(DR2)을 따라 교대로 배열된다. 예를 들어, 전극(IE1, IE2) 행열 배열의 홀수열에는 제1-1 전극(IE1-1)의 제1 센서부(SP1)들이 배치되고, 짝수열에는 제1-2 전극(IE1-2)의 제1 센서부(SP1)들이 배치될 수 있다. 이와는 반대로, 짝수열에 제1-1 전극(IE1-1)이, 홀수열에 제1-2 전극(IE1-2)이 배치될 수도 있음은 물론이다.
제1-1 라우팅 배선(RL1-1)은 터치 패드부(TPD)로부터 제1 방향(DR1)의 일측으로 연장되어 곧바로 제1-1 전극(IE1-1)의 제1 방향(DR1) 타측 단부와 연결될 수 있다. 즉, 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)은 터치 센서 영역(TSA)의 일변 외측 전체를 우회하여 연장되지 않고, 터치 패드부(TPD)와 가까운 터치 센서 영역(TSA)의 하단 내에서 연장될 수 있다.
반면, 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)은 터치 센서 영역(TSA)의 적어도 일변(도면에서 장변) 외측을 전체를 우회하여 연장된다. 즉, 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)은 장변 외측을 따라 연장되는 부분을 포함할 수 있다. 제1-2 라우팅 배선은 터치 패드부(TPD)로부터 제1 방향(DR1) 일측으로 연장되고, 터치 센서 영역(TSA)의 좌측/우측 에지(장변)를 경유하여 제1-2 전극(IE1-2)의 제1 방향(DR1) 일측 단부와 연결될 수 있다. 따라서, 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)은 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)에 비해 더 긴 경로를 가질 수 있다. 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)이 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)에 비해 더 긴 경로를 가지므로, 배선의 길이 또한 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)이 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)보다 클 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 균일한 배선 저항을 구현하기 위해 상대적으로 경로가 짧은 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)을 지그재그로 연장시킴으로써 전체 길이를 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)와 동일 또는 유사하게 조절할 수도 있다. 이처럼 배선을 지그재그로 연장시키는 것은 같은 제1-1 라우팅 배선(RL1-1) 또는 제1-2 라우팅 배선(RL1-2) 내에서도 서로 다른 길이의 경로를 갖는 배선들간 균일한 배선 저항을 갖도록 하기 위해 적용될 수도 있다.
제2 라우팅 배선(RL2: RL2-1, RL2-2)은 제2 전극(IE2)의 제2 방향(DR2) 일측 단부(즉, 터치 센서 영역(TSA)의 좌측 단부)에서 연결된 제2-1 라우팅 배선(RL2-1)과 제2 전극(IE2)의 제2 방향(DR2) 타측 단부(즉, 터치 센서 영역(TSA)의 우측 단부)에서 연결된 제2-2 라우팅 배선(RL2-2)을 포함한다. 제2 전극(IE2)은 연결되는 제2 라우팅 배선(RL2)의 종류에 따라 제2-1 전극(IE2-1)과 제2-2 전극(IE2-2)으로 구분될 수 있다. 제2-1 전극(IE2-1)은 일측 단부에서 제2-1 라우팅 배선(RL2-1)에 연결되며, 제2-2 전극(IE2-2)은 타측 단부에서 제2-2 라우팅 배선(RL2-2)과 연결된다.
제2-1 전극(IE2-1)과 제2-2 전극(IE2-2)은 제1 방향(DR1)을 따라 교대로 배열된다. 예를 들어, 전극(IE1, IE2) 행열 배열의 홀수행에는 제2-1 전극(IE2-1)의 제2 센서부(SP2)들이 배치되고, 짝수행에는 제2-2 전극(IE2-2)의 제2 센서부(SP2)가 배치될 수 있다. 이와는 반대로, 짝수행에 제2-1 전극(IE2-1)이, 홀수행에 제2-2 전극(IE2-2)이 배치될 수도 있음은 물론이다.
제2-1 라우팅 배선(RL2-1)은 터치 센서 영역(TSA)의 좌측 에지 측으로 연장되어 제2-1 전극(IE2-1)의 제2 방향(DR2) 일측 단부와 연결될 수 있다. 반면, 제2-2 라우팅 배선(RL2-2)은 터치 센서 영역(TSA)의 우측 에지 측으로 연장되어 제2-2 전극(IE2-2)의 제2 방향(DR2) 타측 단부와 연결될 수 있다.
터치 패드부(TPD)는 복수의 터치 패드부(TPD: TPD1-1, TPD1-2, TPD2-1, TPD2-2)를 포함할 수 있다. 복수의 터치 패드부(TPD) 각각은 하나 이상의 터치 패드를 포함할 수 있다.
복수의 터치 패드부(TPD)는 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)이 연결되는 제1-1 터치 패드부(TPD1-1), 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)이 연결되는 제1-2 터치 패드부(TPD1-2), 제2-1 라우팅 배선(RL2-1)이 연결되는 제2-1 터치 패드부(TPD2-1) 및 제2-2 라우팅 배선(RL2-2)이 연결되는 제2-2 터치 패드부(TPD2-2)를 포함할 수 있다. 복수의 터치 패드부(TPD: TPD1-1, TPD1-2, TPD2-1, TPD2-2)는 제2 방향(DR2)을 따라 배열되며, 이들의 배열 위치는 라우팅 배선(RL1, RL2)의 배치 관계과 실질적으로 동일할 수 있다.
구체적으로, 터치 패드부(TPD)의 제2 방향(DR2) 일측에는 제1-2 터치 패드부(TPD1-2)가 배치되고, 그로부터 제2 방향(DR2) 타측을 따라 제2-1 터치 패드부(TPD2-1), 제1-1 터치 패드부(TPD1-1), 제2-2 터치 패드부(TPD2-2) 및 제1-2 터치 패드부(TPD1-2)가 배열될 수 있다. 터치 패드부(TPD)의 제2 방향(DR2) 일측 최외측에는 제1-2 터치 패드부(TPD1-2)가 배치되고, 제2 방향(DR2) 타측 최외측에는 제1-2 터치 패드부(TPD1-2)가 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전극(IE1, IE2)은 일 단부와 타 단부 중 어느 하나에 대해서만 라우팅 배선(RL1, RL2)이 연결되고, 다른 하나에 대해서는 라우팅 배선(RL1, RL2)의 연결 없이 오픈된다. 라우팅 배선(RL1, RL2)의 상이한 연결 구조 또한 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 교대로 배열된다. 이와 같이 일측을 통해 전극(IE1, IE2)이 라우팅 배선(RL1, RL2)과 연결된 구조는 라우팅 배선(RL1, RL2)을 통해 제1 모드 구동 신호를 공급하고 제1 모드 센싱 신호의 전달받는 제1 모드에 필요한 동작을 수행하기에 적합하다. 뿐만 아니라, 뒤에서 더 자세히 설명하겠지만, 전극(IE1, IE2)의 일측이 오픈되어 있음에 따라 제2 모드에 따른 전자 펜 센싱도 가능하다. 아울러, 라우팅 배선(RL1, RL2)의 상이한 연결 구조는 제2 모드에서 다양한 위치에 따른 전자 펜의 터치의 인식률을 높이는 데에 도움을 준다. 이에 관한 더욱 상세한 설명은 도 7 이하에서 설명하기로 한다.
이처럼, 표시 장치(1)는 사용자 신체 일부(20)의 터치를 감지하는 터치 센싱부(TSU)를 통해 전자 펜(30)의 입력을 감지할 수 있다. 따라서, 표시 장치(1)는 하나의 센서층을 통해 사용자 신체 일부(20)의 접촉 터치 입력뿐만 아니라 전자 펜(30)의 입력을 인식할 수 있으므로, 표시 장치(1)의 박형화에 기여하고, 비용을 절감시킬 수 있다.
이하, 예시적인 화소 및 터치 센싱부의 평면 배치와 단면 구조에 대해 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시부의 화소와 터치 센싱부의 메쉬형 패턴의 상대적인 배치 관계를 나타낸 배치도이다. 도 6은 도 5의 V-V' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 6의 단면도에서는 애노드 전극 하부의 층들은 대부분 생략하고 유기 발광 소자 상부의 구조를 중심으로 도시하였다.
먼저, 도 5를 참조하면, 표시부는 복수의 화소를 포함한다. 각 화소는 발광 영역(EMA)을 포함한다. 각 화소의 발광 영역(EMA) 사이에는 비발광 영역(NEM)이 배치된다. 메쉬형 패턴(MSH)은 비발광 영역(NEM)에 배치된다.
화소는 제1 색 화소, 제2 색 화소 및 제3 색 화소를 포함할 수 있다. 각 색 화소는 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 방향(DR2)을 따라 제1 행을 이루며 제1 색 화소(EMA_1)와 제2 색 화소(EMA_2)가 교대 배열되고, 그에 인접하는 제2 행은 제2 방향(DR2)을 따라 제3 색 화소(EMA_3)가 배열될 수 있다. 제2 행에 속하는 화소는 제1 행에 속하는 화소에 대해 제2 방향(DR2)으로 엇갈려 배치될 수 있다. 상기 제1 행과 제2 행의 배열은 제2 방향(DR2)을 따라 반복될 수 있다.
각 색 화소 내의 발광 영역(EMA)의 크기는 상이할 수 있고, 형상은 다양하게 형성될 수 있으나, 대체로 팔각형일 수 있다.
메쉬형 패턴(MSH)은 비발광 영역(NEM)에서 화소의 경계를 따라 배치될 수 있다. 메쉬형 패턴(MSH)은 발광 영역(EMA)과는 비중첩할 수 있다. 메쉬형 패턴(MSH)의 폭은 비발광 영역(NEM)의 폭보다 작을 있다. 각 메쉬홀(MHL)의 크기는 동일할 수도 있지만, 해당 메쉬홀(MHL)이 노출하는 발광 영역(EMA)의 크기에 따라 상이할 수도 있고, 그와 무관하게 상이할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 기판(110) 상에는 화소마다 애노드 전극(170)이 배치된다. 애노드 전극(170) 상에는 애노드 전극(170)을 노출하는 화소 정의막(126)이 배치된다. 화소 정의막(126)은 비발광 영역(NEM) 내에 배치된다.
화소 정의막(126)이 노출하는 애노드 전극(170) 상에 유기층(175)이 배치되고, 그 위에 캐소드 전극(180)이 배치된다. 캐소드 전극(180)은 화소의 구별없이 전면적으로 배치될 수 있다. 애노드 전극(170), 유기층(175) 및 캐소드 전극(180)은 각각 유기 발광 소자를 구성한다.
애노드 전극(170)은 박막 트랜지스터(미도시)를 통해 제1 전원 전압(ELVDD)을 제공받고, 캐소드 전극(180)은 제2 전원 전압(ELVSS)을 제공받을 수 있다. 유기 발광 소자는 상기 박막 트랜지스터에 인가된 데이터 신호에 대응하는 구동전류에 따라 발광할 수 있다.
캐소드 전극(180) 상부에는 제1 무기막(191), 유기막(192) 및 제2 무기막(193)을 포함하는 박막 봉지층(190)이 배치되고, 그 위에 상술한 바와 같은 터치 센싱부(TSU)의 베이스 층(205), 제1 터치 절연층(215), 제2 터치 도전층(220), 및 제2 터치 절연층(230)이 순차 배치될 수 있다.
제2 터치 도전층(220)은 화소 정의막(126)과 중첩 배치되고, 비발광 영역(NEM) 내에 배치될 수 있다. 제2 터치 도전층(220)은 센서부의 메쉬형 패턴(MSH)을 구성하며, 발광 영역(EMA)과 중첩하지 않기 때문에 발광을 방해하지 않고, 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
상술한 캐소드 전극(180)과 제2 터치 도전층(220) 사이에는 소정의 커패시터가 형성될 수 있다. 즉, 소정의 커패시터는 캐소드 전극(180)과 제2 터치 도전층(220)을 대향하는 전극으로 포함한다. 대향하는 전극들 사이에 개재된 박막 봉지층(190), 베이스 층(205)과 제1 터치 절연층(215)과 같은 절연 물질은 커패시터의 유전체층으로 기능할 수 있다. 이러한 커패시터는 후술할 도 13 및 도 14에서와 같이 등가 회로도상 제1 센서부(도 13의 'SP1)의 커패시터(도 13의 'C1, C2 ? Cn')로 반영될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 표시 장치의 터치 구동 회로에 대한 개략적인 블록도이다.
도 7을 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 제1 모드에서 복수의 전극(도 3의 IE1, IE2)을 통해 사용자의 신체 일부(20) 터치를 센싱하고, 제2 모드에서 복수의 전극(도 3의 IE1, IE2)을 통해 전자 펜(30)의 접근 또는 접촉을 감지할 수 있다. 터치 구동 회로(400)는 터치 센싱부(TSU)로부터 수신되는 감지신호들 또는 펜신호들을 이용하여 터치 센싱부(TSU)에서의 터치 유무를 감지한다. 즉, 제1 모드는 신체 입력 감지 모드이고, 제2 모드는 전자 펜 입력 감지 모드일 수 있다.
터치 구동 회로(400)는, 제1 모드에서 신체 일부(20)(예를 들면, 손가락)에 의한 터치를 인식하도록 구성된 제1 터치 구동 회로(410) 및 제2 모드에서 전자 펜(30)에 의한 터치를 인식하도록 구성된 제2 터치 구동 회로(420)를 포함할 수 있다.
제1 터치 구동 회로(410)는 복수의 제1 라우팅 배선(RL1)을 통해 제1 전극(IE1)에 제1 모드 구동 신호를 전달하는 제1 구동 신호 공급부(411) 및 복수의 제2 라우팅 배선(RL2)을 통해 제2 전극(IE2)의 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부(412)를 포함할 수 있다.
제2 터치 구동 회로(420)는 라우팅 배선(RL1, RL2)을 통해 제1 및 제2 전극(IE1, IE2)에 제2 모드 구동 신호를 공급하는 제2 구동 신호 공급부(421), 및 제1 및 제2 전극(IE1, IE2)로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부(422)를 포함할 수 있다. 제2 터치 구동 회로(420)에 연결된 라우팅 배선(RL1, RL2)은 제1 터치 구동 회로(410)에 연결된 복수의 제1 라우팅 배선(RL1)과 복수의 제2 라우팅 배선(RL2)을 적어도 부분적으로 공유할 수 있다.
터치 구동 회로(400)는 상기 제1 모드와 제2 모드를 구분하기 위해 터치 컨트롤러(430)를 더 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(430)는 제1 및 제2 터치 구동 회로(410, 420)의 동작을 제어하고, 제1 및 제2 터치 구동 회로(410, 420)에서 출력된 감지 데이터를 이용하여 신체 일부(20) 또는 전자 펜(30)에 의한 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아낼 수 있다. 구체적으로, 터치 컨트롤러(430)는 제1 모드로 동작하기 위해 제1 터치 구동 회로(410)에 제1 제어 신호를 인가하고, 제2 모드로 동작하기 위해 제2 터치 구동 회로(420)에 제2 제어 신호를 인가한다. 터치 모드는 각각의 센싱 모드에 따라 시분할되어 동작할 수 있다(도 23 참조).
도 8은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 제1 모드에서 신체 터치 입력이 이루어지는 것을 보여주는 개략도이고, 도 9는 일 실시예에 따른 터치 센싱부에서 신체 터치 입력이 인식되는 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 신체 일부(20)가 터치 센싱부(TSU)의 단위 감지 영역(SUT)을 터치할 경우, 제1 모드로 설정될 수 있다. 제1 모드에서, 제1 구동 신호 공급부(411)는 제1 전극(IE1)의 제1 센서부(SP1)에 구동 신호를 순차적으로 공급할 수 있다. 제1 센싱 신호 수신부(412)는 제2 전극(IE2)의 제2 센서부(SP2)를 통해 감지되는 상호 정전 용량(Cm)의 변화량을 센싱할 수 있다. 상호 정전 용량(Cm)은 도 9에 도시된 것처럼, 신체 일부(20)와 제1 센서부(SP1) 및/또는 제2 센서부(SP2) 사이의 커플링 정전용량(Ca, 또는 Cb)에 의해 변화하며, 이를 통해 제1 터치 구동 회로(410)는 신체 일부(20)에 의한 터치유무 및 터치된 단위 감지 영역(SUT)의 좌표를 산출할 수 있다. 상기 예는 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)에 의해 신체 터치를 인식하는 경우에 관한 것이지만, 자기 정전 용량(Self- Capacitance) 방식으로 터치를 인식할 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 제2 모드에서 전자 펜의 터치 입력이 이루어지는 것을 보여주는 개략도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜에 의한 터치 구동 과정 및 전자 펜의 충전 원리를 설명하는 개략도이며, 도 12은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜에 의한 터치 센싱 과정 및 전자 펜의 방전 원리를 설명하는 개략도이다.
도 10에 도시된 바와 같이 전자 펜이 근접하면 그에 대한 감지를 위해서는 제2 모드가 설정될 수 있다. 전자 펜의 감지는 전자기 공명(Electro Magnetic Resonance)에 따른 충전(Charging) 단계 및 방전(Discharging) 단계를 포함할 수 있다. 전자 펜(30)의 충전(Charging)과 방전(Discharging)은 제2 터치 구동 회로(420)에 의해 이루어질 수 있다.
도 11을 참조하여, 제2 모드의 전자기 공명(EMR)에 따른 충전(Charging) 단계를 설명한다.
제2 구동 신호 공급부(421)는 제2 모드의 충전 단계에서 전자 펜의 충전을 위해 제2 모드 구동 신호를 복수의 제1 전극(IE1)에 공급할 수 있다. 제2 모드 구동 신호는 복수의 구동 펄스를 갖는 신호일 수 있다. 제2 모드 구동 신호는 소정의 주파수를 갖는 사인파, 펄스파일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2 모드 구동 신호의 주파수는 전자 펜(30)의 LC 공진 주파수에 대응될 수 있다. 제2 모드 구동 신호의 주파수는 전자 펜(30)의 공진 주파수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전자 펜(30)은 코일(31) 및 커패시터(32)를 포함하며, 전자 펜(30)의 LC 공진 주파수는 커패시터(32)의 커패시턴스 및 코일(31)의 인덕턴스를 기초로 결정될 수 있다.
제2 구동 신호 공급부(421)는 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)에 연결된 제1-1 전극(IE1-1) 및 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)에 연결된 제1-2 전극(IE1-2)에 서로 반대 위상의 제2 모드 구동 신호를 공급할 수 있다.
제2 모드에서, 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)은 실질적으로 동일한 방식으로 작동하므로, 제1 전극(IE1)에서 작동하는 방식을 예로 하여 설명하면, 제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2)은 교대로 배열되어 있으므로, 전자 펜이 위치하는 특정 지점(PT)을 기준으로 그 일측에는 제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2) 중 어느 하나가, 그 타측에는 다른 하나가 배치될 수 있다.
특정 지점(PT)의 일측에 제1-1 전극(IE1-1)이, 타측에 제1-2 전극(IE1-2)이 배열된 경우, 제1-1 전극(IE1-1)에는 제1 방향(DR1) 일측으로 전류가 흐르면서 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 생성되고, 제1-2 전극(IE1-2)에는 제1 방향(DR1) 타측으로 전류가 흐르면서 반시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 생성될 수 있다. 특정 지점(PT)에서는 제1-1 전극(IE1-1)에 의한 자기장과 제1-2 전극(IE1-2)의 자기장이 중첩하면서, 제3 방향(DR3, 즉, 두께 방향) 일측을 향하는 자기장(VMF)이 생성될 수 있다.
전자 펜(30)의 코일(31)은 터치 센싱부(TSU)에서 유도된 제3 방향(DR3) 일측을 향하는 자기장(VMF)을 수신하여 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있다. 전자 펜(30)에 흐르는 유도 전류는 전자 펜(30)의 커패시터(32)를 충전(Charging)시킬 수 있다. 커패시터(32)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다.
도 12를 참조하면, 전자 펜(30)은 제2 모드의 방전(Discharging) 단계에서 방전될 수 있다. 제2 센싱 신호 수신부(422)는 전자 펜(30)의 방전 기간동안 생성된 신호를 수신하여 전자 펜(30)의 위치를 센싱할 수 있다.
구체적으로, 전자 펜(30)의 커패시터(32)가 방전됨에 따라 전자 펜(30)의 코일(31)에는 충전시 사용된 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 흐를 수 있다. 그에 따라 특정 지점(PT)의 제3 방향(DR3) 타측 방향으로 자기장(VMF)이 생성될 수 있다. 성성된 자기장(VMF)에 인접한 제1-1 전극(IE1-1)에는 제1 방향(DR1) 타측으로 유도 전류가 흐르고, 제1-2 전극(IE1-2)에는 제1 방향(DR1) 일측으로 유도 전류가 흐를 수 있다. 즉, 제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2)은 서로 반대 위상의 제2 모드 센싱 신호를 생성하며, 이들은 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)과 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)을 통해 제2 센싱 신호 수신부(422) 측으로 전달될 수 있다.
여기서, 제2 구동 신호 공급부(421)와 제2 센싱 신호 수신부(422)의 충전 충전(Charging) 단계 및 방전(Discharging) 단계는 도 7의 터치 컨트롤러(430)에 의해 동작 타이밍이 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 구동 신호 공급부(421)는 특정 지점(PT)의 양측에 배치된 제1-1 전극(IE1-1) 및 제1-2 전극(IE1-2) 각각에 반대 위상의 제2 모드 구동 신호를 공급하여 제3 방향(DR3) 일측(또는 타측)의 자기장(VMF)을 발생시켜 전자 펜(30)을 충전시킬 수 있다. 제2 센싱 신호 수신부(422)는 전자 펜(30)의 방전에 따른 제3 방향(DR3)의 타측(또는 일측)의 자기장(VMF)을 기초로 유도된 제2 모드 센싱 신호를 수신하여 전자 펜(30)의 터치 여부를 판단하고, 제1 좌표축의 좌표값을 측정할 수 있다.
한편, 표시 장치(1)에서 라우팅 배선(RL1, RL2)의 상이한 연결 구조는 제2 모드에서 다양한 위치에 따른 전자 펜의 터치의 인식률을 높인다. 이에 대한 상세한 설명을 위해 도 13 및 도 14가 참조된다.
도 13는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 제2 모드에 따른 등가 회로도이고, 도 14는 상기 도 13의 등가 회로도를 터치 센싱부의 관점에서 도시한 개략도이다. 터치 센싱부(TSU)는 복수의 제1-1 전극(IE1-1)과 복수의 제1-2 전극(IE1-2)을 포함하나, 도 13 및 도 14에서는 설명의 편의를 위해 각각 1개씩만 도시하였다.
먼저, 도 13의 등가 회로도를 참조하여 인접한 전자 펜(30)이 제1 전극(IE1)에 유도 전류를 생성하는 원리를 설명한다.
제1-1 전극(IE1-1)을 이루는 복수의 제1 센서부(SP1)는 제1-1 전극(IE1-1) 내에서 하나로 연결되어 전극 라인을 형성할 수 있다. 각 제1 센서부(SP1)는 고유의 저항(R1, R2 ? Rn)과 인덕턴스 성분(L1, L2 ? Ln)을 포함할 수 있다. 또한, 각 제1 센서부(SP1)는 상술한 바와 같이, 표시부(DU)와의 사이에서 커패시터(C1, C2 ? Cn)를 형성할 수 있다.
전자 펜(30)의 커패시터(32)가 방전됨에 따라 코일(31)에 전류가 흐르고, 커패시터(32)와 코일(31)의 LC 공진에 의해 자기장(VMF)이 방사될 수 있다. 이러한 자기장에 의해 복수의 제1 센서부(SP1)로 이루어진 전극 라인 내부에서 유도 전압과 유도 전류(I1)가 생성될 수 있다. 커패시터(C1, C2 ? Cn)는 제1 센서부(SP1)의 전위를 유지하는 역할을 할 수 있게 된다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 복수의 제1 센서부(SP1)는 상호 연결되어 하나의 전극 라인을 형성한다. 하나의 전극 라인은 고유의 저항(R) 및 인덕턴스(L)를 가지며, 커패시턴스(C)를 형성할 수 있으며, 상기 요소들을 통해 전극 라인에 유도 전압이 발생할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
제1-1 전극(IE1-1)은 제2 터치 구동 회로(420)와 가까운 일단(A1)이 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)과 연결되어 있고, 제2 터치 구동 회로(420)와 먼 타단(B1)은 개방되어 있으므로 해당 전극 라인은 폐루프를 형성하지 않는다. 제1-1 전극(IE1-1)의 타단(B1)은 제2 터치 구동 회로(420)와 가장 멀리 떨어진 말단부에 해당할 수 있다.
전자 펜(30)의 접근에 의해 제1-1 전극(IE1-1)에 유도전류(I1)가 발생하면, 상기 유도전류(I1)는 제2 터치 구동 회로(420)와 가까운 일단(A1)으로부터 타단(B1)까지 흐르게 된다. 이 경우, 제1-1 전극(IE1-1)은 폐루프를 형성하지 않으므로, 제2 터치 구동 회로(420)와 먼 타단(B1)에서 유도 전류(I1)가 흐르는 경로를 형성할 수 없어, 전위를 유지하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 제1-1 전극(IE1-1)의 말단에 해당하는 타단(B1)은 일단(A1)에 비해 센싱 감도가 감소할 수 있다.
제1-2 전극(IE1-2)은 제2 터치 구동 회로(420)에서 먼 타단(B2)이 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)과 연결되어 있고, 제2 터치 구동 회로(420)에서 가까운 일단(A2)이 개방되어 있으며, 해당 전극 라인은 폐루프를 형성하지 않는다. 즉, 제1-2 전극(IE1-2)은 일단(A2)이 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)과 가장 멀리 떨어져 있으므로, 형성된 전위를 일단(A2)까지 유지하기 어려울 수 있다.
오히려, 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)은 제1-2 전극(IE1-2)의 타단(B2)과 연결되므로 제2 터치 구동 회로(420)에서 멀리 떨어진 곳에서 상대적으로 유도 전류(I2)의 경로를 확보하기 용이할 수 있다. 즉, 전자 펜(30)의 특정 지점(PT)이, 제2 터치 구동 회로(420)와 먼 경우에, 제1-2 전극(IE1-2)의 센싱 감도는 증가하여 정확한 위치를 감지하기 용이할 수 있다.
따라서, 전자 펜(30)의 위치가 제2 터치 구동 회로(420)와 가까운 곳에 위치하는 경우뿐만 아니라 먼 곳에 위치하는 경우에도 높은 센싱 감도를 가지며, 어느 위치에서든 정밀한 펜 센싱이 가능할 수 있다.
예를 들어, 전자 펜(30)의 특정 지점(PT)이 제2 터치 구동 회로(420)와 가까울 경우, 이와 가깝게 라우팅된 제1-1 전극(IE1-1)에 의해 측정된 센싱 감도값을 이용하여 위치 좌표를 산출할 수 있고, 전자 펜(30)의 특정 지점(PT)이 제2 터치 구동 회로(420)와 먼 경우, 이와 멀리 라우팅된 제1-2 전극(IE1-2)에 의해 측정된 센싱 감도값을 이용하여 위치 좌표를 산출할 수 있다. 이에 따라, 전자 펜(30)의 위치와 무관하게 항상 높은 값의 센싱 감도를 측정할 수 있으며, 정확한 위치 좌표를 산출할 수 있다.
도 15 내지 도 21을 참조하여, 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 인식된 신호를 통해 좌표를 결정하는 방식에 대해 설명한다.
도 15는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제2 모드에서 전자 펜의 좌표를 결정하는 방식을 나타내는 순서도이다.
도 15을 참조하면, 전자 펜(30)에 의한 터치 입력 감지 또는 전자 펜(30)의 접근 감지 여부를 판단한다(S110). 전자 펜(30)의 터치 입력은 제2 터치 구동 회로(420)에 의해 감지될 수 있다.
전자 펜(30)이 접근하면, 제2 터치 구동 회로(420)는 터치 센싱부(TSU)에 포함된 홀수 번째 전극의 센싱 감도값(즉, 홀수열 데이터 또는 홀수행 데이터)과 짝수 번째 전극의 센싱 감도값(즉, 짝수열 데이터 또는 짝수행 데이터)을 측정할 수 있다(S120). 제2 터치 구동 회로(420)는 행열 배열을 갖는 복수의 전극(IE1, IE2) 중 홀수열 제1 전극, 다시 말하면 제1-1 전극(IE1-1)과 짝수열 제1 전극, 다시 말하면 제1-2 전극(IE1-2)의 센싱 감도값을 각각 측정할 수 있다. 또한, 제2 터치 구동 회로(420)는 행열 배열을 갖는 복수의 전극(IE1, IE2) 중 홀수행 제2 전극, 다시 말하면 제2-1 전극(IE2-1)과 짝수행 제2 전극, 다시 말하면 제2-2 전극(IE2-2)의 센싱 감도값을 각각 측정할 수 있다.
측정된 센싱 감도값 중 홀수 번째 전극의 센싱 감도값이 짝수 번째 전극의 센싱 감도값보다 큰 경우(S130: YES), 터치 구동 회로(400)는 상기 홀수 번째 전극으로 감지한 센싱 감도값을 선택할 수 있다(S140). 반대로, 상기 측정된 센싱 감도값 중 홀수 번째 전극의 센싱 감도값이 짝수 번째 전극의 센싱 감도값보다 작은 경우(S130: NO), 터치 구동 회로(400)는 상기 짝수 번째 전극으로 감지한 센싱 감도값을 선택할 수 있다(S150).
터치 구동 회로(400)가 홀수 번째 전극 또는 짝수 번째 전극 중 어느 하나의 센싱 감도값을 선택하면, 상기 선택된 센싱 감도값을 이용해 전자 펜(30)의 좌표 값을 계산할 수 있다(S160).
터치 구동 회로(400)는 홀수열 데이터와 짝수열 데이터 중 더 큰 값을 제1 좌표축 센싱 데이터로 선택하고, 홀수행 데이터와 짝수행 데이터 중 더 큰 값을 제2 좌표축 센싱 데이터로 선택하는 선택부(미도시)와 이를 통해 좌표를 계산하는 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 선택부는 상기 센싱 감도 그래프 중 높은 센싱 감도값을 나타낸 전극의 센싱 감도값을 선택할 수 있다. 처리부는 상기 선택부에 의해 선택된 센싱 감도값을 이용해 좌표 값을 계산할 수 있다.
다시 말해, 표시 장치(1)는 각 측정된 센싱 감도값 중 보다 큰 값을 선택하여 좌표 값을 산출할 수 있으므로, 전자 펜(30)의 터치가 다양한 위치에서 이루어지더라도 정확한 좌표 값을 감지할 수 있다.
예를 들어, 제1 라우팅 배선(RL1)이 제1 방향(DR1) 타측 단부와 연결된 홀수열 제1 전극과 제1 방향(DR1) 일측 단부와 연결된 짝수열 제1 전극을 포함하는 터치 센싱부(TSU)에서, 전자 펜(30)이 제1 방향(DR1) 타측과 근접하게 접근하는 경우 홀수열 제1 전극의 센싱 감도값이 크게 측정될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전자 펜(30)이 제1 방향(DR1) 일측과 근접하게 접근하는 경우 짝수열 제1 전극의 센싱 감도값이 크게 측정될 수 있다. 선택부는 상기 측정된 센싱 감도값 중 더 큰 값을 선택하고, 처리부는 상기 선택된 값을 이용해 제1 좌표축의 좌표 값을 계산할 수 있다.
한편, 전자기 센싱을 통한 전자 펜(30)의 센싱 가능 범위는 약 60mm일 수 있다. 예를 들어, 전자기 센싱을 통한 전자 펜(30)은 한번의 센싱을 통해 약 15개의 단위 감지 영역(SUT)에 흐르는 유도 전류 및 유도 전압을 감지할 수 있다. 이에 기초하여, 한번의 센싱으로 그래프에 측정되는 전극의 개수를 15개로 가정한다. 다시 말해 제1-1 전극(IE1-1)은 복수의 2n+1 번째 제1 전극(#2n+1 IE1, n은 7이하의 정수)을 포함할 수 있으며, 제1-2 전극(IE1-2)은 복수의 2n 번째 제1 전극(#2n IE1, n은 7이하의 정수)을 포함할 수 있다. 제2-1 전극(IE2-1)은 복수의 2n+1 번째 제2 전극(#2n+1 IE2, n은 7이하의 정수)을 포함할 수 있고, 복수의 제2-2 전극(IE2-2, n은 7이하의 정수)은 복수의 2n 번째 제2 전극(#2n IE2)을 포함할 수 있다. 다만, 상기 전극의 개수는 예시에 불과하며, 이에 한정되지 않는다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜의 위치가 제1 영역 및 제1 측에 있을 경우를 나타내는 터치 센싱부의 개략도이다.
도 17은 도 16에 따른 제1 좌표축의 센싱 감도 그래프이다. 도 17에서, 도 17(a)는 전자 펜(30)의 위치(PPT1)가 제1 영역(FR)에 있는 경우의 복수의 제1 전극(IE1)에 따른 센싱 감도를 모두 측정한 그래프이고, 도 17(b)는 복수의 2n+1 번째 제1 전극(#2n+1 IE1)의 센싱 감도를 측정한 그래프이고, 도 17(c)는 2n 번째 제1 전극(#2n IE1)의 센싱 감도를 측정한 그래프이다.
이하에서는 설명의 편의상, 터치 센서 영역(TSA)에서 제2 방향(DR2)으로 연장된 중심축을 기준으로 터치 패드부(TPD)와 먼 제1 방향(DR1)의 일측 영역을 제1 영역(FR)이라고 정의하고, 중심축을 기준으로 터치 패드부(TPD)와 가까운 제1 방향(DR1)의 타측 영역을 제2 영역(NR)이라고 지칭한다. 또한, 터치 센서 영역(TSA)에서, 제1 방향(DR1)으로 연장된 중심축(MA)을 기준으로 좌측에 해당하는 제2 방향(DR2)의 일 측을 제1 측(LS)이라고 지칭하고, 상기 중심축(MA)을 기준으로 우측에 해당하는 제2 방향(DR2)의 타 측을 제2 측(RS)이라고 지칭한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 전자 펜(30)의 위치(PPT1)가 터치 패드부(TPD)와 먼 제1 영역(FR)에 위치하는 경우, 전자 펜(30)은 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)이 터치 센서 영역(TSA)의 좌측 에지(장변)를 우회하여 연결된 제1-2 전극(IE1-2)의 제1 방향(DR1) 일측 단부와 근접하게 된다. 반면, 전자 펜(30)은 제1-1 라우팅 배선(RL1-1)과 연결된 제1-1 전극(IE1-1)의 제1 방향(DR1) 타측 단부와는 상대적으로 멀리 위치하게 된다. 따라서, 복수의 제1-2 전극(IE1-2)은 높은 센싱 감도값을 갖는 반면, 복수의 제1-1 전극(IE1-1) 은 상대적으로 낮은 센싱 감도값을 가질 것임을 예상할 수 있다.
센싱 신호가 감지된 모든 제1 전극(IE1) 에 대한 센싱 감도 그래프를 나타내는 도 17(a)를 참조하면, 홀수 번째 제1 전극(제1-1 전극)과 짝수 번째 제1 전극(제1-2 전극)들의 센싱 감도 값(Sensing Signal Value)의 증감이 불규칙하게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 도 17(a)의 그래프만으로는 측정 오차를 걸러내기 어려워 전자 펜(30)의 정확한 위치(PPT1)를 알기 어렵다.
반면, 제1-1 전극들의 센싱 감도값만을 나타내는 도 17(b)와 제1-2 전극들의 센싱 감도값만을 나타내는 도 17(c)를 참고하면, 이웃하는 전극별로 증감이 상대적으로 규칙적인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 17(a)에 비해 오차 판정이 더 용이하다.
한편, 도 17(b)와 도 17(c)를 비교하면, 도 17(c)의 경우가 전극별 센싱 감도값의 편차가 더 크게 나타난다. 따라서, 도 17(b)에 비해 도 17(c)의 그래프를 더 정확한 데이터로 신뢰할 수 있다. 따라서, 복수의 제1 전극(IE1) 으로부터 얻은 센싱값을 이용하여 도 17(b) 및 도 17(c)를 플로팅한 후, 선택부를 통해 이들 그래프를 비교하여 상대적으로 더 큰 센싱 감도를 나타내는 그래프를 선택하고, 그에 기초하여 처리부가 제1 좌표축의 좌표 값을 정밀하게 계산할 수 있다. 즉, 전자 펜(30)이 위치하고 있는 위치(PPT1)에서 0V의 전압 값을 가지게 되므로, 센싱 감도값의 편차가 클 경우 전자 펜(30)이 위치한 좌표 값을 더욱 정확하게 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 라우팅 배선(RL1)이 제1 전극(IE1)의 제1 방향(DR1) 일측 및 타측에 교대로 연결됨에 따라, 전자 펜(30)의 위치와 가깝게 라우팅된 전극의 센싱 감도값이 크게 측정될 수 있고, 이을 이용하여 정확한 좌표 값을 감지할 수 있다.
도 18은 도 16에 따른 제2 좌표축의 센싱 감도 그래프이다. 도 18(a)는 복수의 제2 전극(IE2)에 따른 센싱 감도를 모두 측정한 그래프이고, 도 18(b)는 복수의 2n+1 번째 제2 전극(#2n+1 IE2)의 센싱 감도를 측정한 그래프이고, 도 18(c)는 복수의 2n 번째 제2 전극(#2n IE2)의 센싱 감도를 측정한 그래프이다.
도 16 및 도 18을 참조하면, 도 17을 참고하여 설명한 것과 마찬가지로, 도 18(a)의 경우, 센싱 감도 값의 증감이 불규칙하게 나타나는 반면, 도 18(b)나 도 18(c)의 경우 이웃하는 전극별로 증감이 상대적으로 규칙적인 것이 확인된다. 도 18(b)와 도 18(c)를 비교하였을 때, 도 18(b)의 경우가 전극별 센싱 감도값의 편차가 더 크게 나타나므로, 선택부를 통해 바람직하게 선택될 수 있다. 이에 기초하여 처리부가 제2 좌표축의 좌표 값을 정밀하게 계산할 수 있다.
결론적으로, 도 16의 제1 영역(FR) 및 제1 측(LS)에 위치한 전자 펜(30)의 좌표는 제1-2 전극(IE1-2)의 센싱 감도값을 나타내는 도 17(c)와 제2-1 전극(IE2-1)의 센싱 감도값을 나타내는 도 18(b)를 통해 그 좌표값을 정밀하게 산출할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜의 위치가 제2 영역 및 제2 측에 있을 경우를 나타내는 터치 센싱부의 개략도이다. 도 20은 도 19에 따른 제1 좌표축의 센싱 감도 그래프이다. 도 21은 도 19에 따른 제2 좌표축의 센싱 감도 그래프이다.
도 20에서, 도 20(a)는 복수의 제1 전극(IE1)에 따른 센싱 감도를 모두 측정한 그래프이고, 도 20(b)는 복수의 2n+1 번째 제1 전극(#2n+1 IE1)의 센싱 감도를 측정한 그래프이고, 도 20(c)는 복수의 2n 번째 제1 전극(#2n IE1)의 센싱 감도를 측정한 그래프이다. 도 21에서 도 21(a)는 복수의 제2 전극(IE2)에 따른 센싱 감도를 모두 측정한 그래프이고, 도 21(b)는 복수의 2n+1 번째 제2 전극(#2n+1 IE2)의 센싱 감도를 측정한 그래프이고, 도 21(c)는 복수의 2n 번째 제2 전극(#2n IE2)의 센싱 감도를 측정한 그래프이다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 전자 펜(30)의 위치(PPT2)가 제2 영역(NR) 및 제2 측(RS)에 있다는 점에서 다르며, 전자 펜(30)의 좌표를 판단하는 과정은 앞선 방식과 동일하다. 즉, 센싱 신호가 감지된 모든 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)들에 대한 센싱 감도 그래프를 나타내는 도 20(a) 및 도 21(a)만으로는 전자 펜(30)의 위치(PPT2)를 정확히 알기 어려우므로, 홀수번째 전극과 짝수번째 전극의 센싱 감도 값을 각각 측정하는 것이 오차 판정에 용이할 수 있다.
또한, 도 20 및 도 21의 그래프를 참조할 때, 제1-1 전극(IE1-1)들은 높은 센싱 감도값을 갖는 반면, 제1-2 전극(IE1-2)들은 상대적으로 낮은 센싱 감도값을 가지고, 제2-1 전극(IE2-1)들은 높은 센싱 감도값을 갖는 반면, 제2-2 전극(IE2-2)들은 상대적으로 낮은 센싱 감도값을 가질 수 있다.
결론적으로, 도 19의 제2 영역(NR) 및 제2 측(RS)에 위치한 전자 펜(30)의 좌표는 제1-1 전극(IE1-1)의 센싱 감도값을 나타내는 도 20(b)와 제2-2 전극(IE2-2)의 센싱 감도값을 나타내는 도 21(c)를 통해 그 좌표값을 정밀하게 산출할 수 있다.
따라서, 라우팅 배선(RL1, RL2)이 각 전극(IE1, IE2)의 일측 및 타측에 교대로 연결됨에 따라, 전자 펜(30)의 위치와 가깝게 라우팅된 전극의 센싱 감도값이 크게 측정될 수 있고, 이을 이용하여 정확한 좌표 값을 산출할 수 있다.
한편, 상술한 터치 구동 회로의 구동 및 센싱 동작은 주로 터치 입력이 이루어진 후 진행되고, 터치 입력이 감지되기 전에는 대기 시간을 가질 수 있다. 이하에서, 터치 구동 회로의 동작 타이밍에 대해 설명한다.
도 22는 외부 터치 감지 여부에 따른 제1 모드, 제2 모드 또는 대기 모드를 구분하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 22를 참조하면, 먼저, 신체 일부(20)의 터치 입력 여부를 감지한다(S210).
터치 센싱부(TSU)에 포함된 복수의 전극(도 8의 IE1, IE2)이 신체 일부(20)의 터치 입력을 감지하는 경우(S210: YES), 제1 모드가 선택되며, 그에 따라 제1 터치 구동 회로(410)가 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 방식으로 신체 일부의 입력 위치를 검출할 수 있다(S231).
터치 센싱부(TSU)가 신체 일부(20)의 터치 입력을 감지하지 못한 경우(S210: NO), 전자 펜(30)의 입력 여부를 감지할 수 있다(S220). 터치 센싱부(TSU)가 전자 펜(30)의 입력을 감지하는 경우(S220: YES), 제2 모드가 선택되며, 그에 따라 제2 터치 구동 회로(420)는 전자 펜의 입력 위치를 검출할 수 있다(S232). 제2 터치 구동 회로(420)가 전자 펜의 입력 위치를 검출하는 방법은 도 10 내지 도 21을 참조하여 설명한 바와 같다.
터치 센싱부(TSU)가 전자 펜(30)의 입력을 감지하지 못한 경우(S220: NO), 터치 구동 회로(400)는 터치 대기 상태를 유지하거나(기존에, 대기 상태였던 경우) 대기 상태로 전환될 수 있다(기존에 대기 상태가 아니었던 경우)(S233).
도 23은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 표시 구동 회로 및 터치 구동 회로의 구동 타이밍을 보여주는 도면이다.
도 23을 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 정해진 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TP) 동안 신체 일부(20) 또는 전자 펜(30)에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행할 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일하거나 중첩되는 기간일 수도 있고, 시간적으로 분리된 기간일 수도 있다. 아래에서는, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 시간적으로 중첩된 기간을 예시한다.
디스플레이 구동 기간(DP)에, 표시 구동 회로(200)는 소정의 주파수로 표시부(DU)를 구동할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 제1 디스플레이 프레임 기간 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행할 수 있다.
터치 구동 기간(TP)은 터치 인식 구간(601), 제1 모드 센싱 구간(602) 및 제2 모드 센싱 구간(603)을 포함할 수 있다.
터치 인식 구간(601)은 도 22에서 설명한 신체 입력 감지 및 전자 펜 입력 감지가 이루어지기 전에 이루어지는 구간이다. 터치 인식 구간(601)은 신체 입력 감지를 위한 제1 모드 구간(510), 전자 펜 입력 감지를 위한 제2 모드 구간(520) 및 대기 기간(530)을 포함할 수 있다. 터치 인식 구간(601)에서 제1 모드 구간(510) 및 제2 모드 구간(520)은 각각 입력 여부만을 감지할 수 있는 짧은 시간으로 구성되며, 입력 좌표의 검출까지 필요로 하는 감지 시간에는 미치지 못하는 시간 동안 이루어질 수 있다. 터치 인식 구간(601)의 대기 기간(530)은 제1 모드 구간(510) 및 제2 모드 구간(520)보다 더 긴 시간을 차지한다. 이를 통해 구동 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
표시 장치(1)에 대해 신체 터치 입력이 가해지면, 터치 인식 구간(601)의 제1 모드 구간(510)을 통해 신체 입력이 감지된다. 신체 입력이 감지되면 터치 구동 회로(400)는 터치 구동 기간(TP)을 제1 모드 센싱 구간(602)으로 전환한다.
제1 모드 센싱 구간(602)은 입력 좌표의 검출이 가능한 정도의 시간을 갖는 제1 모드 구간(510)을 포함한다. 제1 모드 구간(510) 동안 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한 방식으로 제1 모드에 따른 입력 위치가 검출된다. 한편, 제1 모드 센싱 구간(602)은 제1 모드 구간(510)보다 짧은 시간으로서, 입력 여부만을 감지할 수 있는 짧은 시간의 제2 모드 구간(520)을 더 포함할 수 있다. 제2 모드 구간(520) 동안 터치 센싱부(TSU)는 전자 펜의 입력 여부를 감지한다.
터치 인식 구간(601)의 제2 모드 구간(520) 또는 제1 모드 센싱 구간(602)의 제2 모드 구간(520)을 통해 전자 펜 입력이 감지되는 경우, 터치 구동 회로(400)는 터치 구동 기간(TP)을 제2 모드 센싱 구간(603)으로 전환한다.
제2 모드 센싱 구간(603)은 입력 좌표의 검출이 가능한 정도의 시간을 제2 모드 구간(520)을 포함한다. 제2 모드 구간(520) 동안 도 10 내지 도 21을 참조하여 설명한 방식으로 제2 모드에 따른 입력 위치가 검출된다. 한편, 제2 모드 센싱 구간(603)은 제2 모드 구간(520)보다 짧은 시간으로서, 입력 여부만을 감지할 수 있는 짧은 시간의 제1 모드 구간(510)을 더 포함할 수 있다. 제2 모드 구간(520) 동안 터치 센싱부(TSU)는 신체 입력 여부를 감지한다.
제1 모드 센싱 구간(602) 동안 제2 모드 구간(520)을 통해 전자 펜의 입력 여부가 감지되거나, 제2 모드 센싱 구간(603) 동안 제1 모드 구간(510)을 통해 신체 입력 여부가 감지되는 경우, 제1 모드 센싱 구간(602)과 제2 모드 센싱 구간(603)이 교대로 배치되는 혼합 모드 센싱 구간(미도시)에 진입할 수 있다. 혼합 모드 센싱 구간은 입력 좌표의 검출이 가능한 정도의 시간을 갖는 제1 모드 구간(510)과 입력 좌표의 검출이 가능한 정도의 시간을 갖는 제2 모드 구간(520)이 교대로 반복될 수 있다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 제1 모드 센싱 구간(602)과 제2 모드 센싱 구간(603)에서 더 이상의 센싱 데이터가 수신되지 않는 경우, 다시 터치 인식 구간(601)으로 전환될 수 있다.
이하, 도 24 내지 도 27를 참조하여 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 도 24는 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 평면 배치도이고, 도 25는 도 24의 IV-IV' 선을 따라 자른 단면도이고, 도 26은 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 전자 펜이 에지 영역에 있을 경우의 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이고, 도 27은 전자 펜의 위치가 에지 영역에 있을 경우의 센싱 감도 그래프이다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 터치 주변 영역(TPA)에 보조 전극(SE)이 배치된 점에서 이전에 설명한 실시예와 차이가 있다.
구체적으로 설명하면, 표시 장치는 터치 주변 영역(TPA)에서 라우팅 배선(RL1, RL2)의 최외곽부에 배치된 보조 전극(SE)을 더 포함할 수 있다.
보조 전극(SE)은 보조 전극(SE)은 터치 센서 영역(TSA)의 전극(IE1, IE2)을 외곽에서 둘러싸는 형태로 배치된다. 더 나아가 보조 전극(SE)은 라우팅 배선들(RL1, RL2)까지도 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 보조 전극(SE)은 개루프 형태로 배치될 수 있다. 보조 전극(SE)의 일단은 제1 전극(IE1)이나 제2 전극(IE2)과 마찬가지로 터치 패드부(TPD)에 연결될 수 있다. 보조 전극(SE)의 타단은 개방되어 있을 수 있다.
보조 전극(SE)은 라우팅 배선(RL1, RL2)과 동일한 층에 배치될 수 있다. 보조 전극(SE)은 라우팅 배선(RL1, RL2)과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 보조 전극(SE)은 제1 전극(IE1) 및 제2 전극(IE2)과는 연결되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 25와 같이, 제2 보조 전극(SE2)은 제2 터치 도전층(220)과 동일한 층에 배치되되 제2 터치 절연층(230)에 의해 서로 절연될 수 있다.
보조 전극(SE)은 표시부의 캐소드 전극(180)과 두께 방향으로 중첩하도록 배치됨으로써, 제1 전극(IE1)의 제1 센서부(SP1) 및 제2 전극(IE2)의 제2 센서부(SP2)과 마찬가지로 캐소드 전극(180)과 커패시터를 이룰 수 있다. 또한, 보조 전극(SE)은 고유의 저항과 인덕턴스 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 전극(IE1) 및 제2 전극(IE2)과 마찬가지로 전자 펜(30)에서 방사된 자기장에 의해 보조 전극(SE) 내부로 유도 전류와 유도 전압이 생성될 수 있다. 이를 통해 보조 전극(SE)은 터치 센서 영역(TSA)의 전극(IE1, IE2)과 동일하게 제1 전극 라인 또는 제2 전극 라인의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 보조 전극(SE)은 제2 모드에서 제1 전극(IE1)과 제2 전극(IE2)들의 센싱 감도값에 관한 그래프를 확장시킬 수 있다.
보조 전극(SE)은 제2 모드의 전극 라인으로서 충분한 기능을 수행하기 위해 라우팅 배선(RL1, RL2)보다 더 큰 선폭을 가질 수 있다. 나아가, 보조 전극(SE)이 갖는 커패시터는 인접한 터치 센서 영역(TSA)의 제1 전극(IE1) 및 제2 전극(IE2)의 전위를 일정하게 유지하는 데에 도움을 줄 수 있다. 아울러, 보조 전극(SE)은 터치 센서 영역(TSA)과 라우팅 배선(RL1, RL2)을 둘러쌈으로써, 정전기 유입을 방지시키는 역할을 더 수행할 수도 있다.
보조 전극(SE)은 터치 센서 영역(TSA)의 제2 방향(DR2) 일측에서 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)을 커버하는 제1 보조 전극(SE1)과, 터치 센서 영역(TSA)의 제2 방향(DR2) 타측 및 제1 방향(DR1) 일측에서 제1-2 라우팅 배선(RL1-2)을 커버하는 제2 보조 전극(SE2)을 포함할 수 있다. 제1 보조 전극(SE1)과 제2 보조 전극(SE2)는 서로 연결되지 않고, 분리될 수 있다.
제1 보조 전극(SE1)은 제1 방향(DR1)으로 연장하는 부분을 포함하며, 해당 부분은 제1 전극(IE1)과 마찬가지로 제1 좌표축의 센싱 감도값을 제공한다. 즉, 제1 보조 전극(SE1)은 터치 센서 영역(TSA)의 좌측 에지 외측에 신규 제1 전극 라인을 제공하여, 플롯되는 제1 좌표축에 관한 센싱 감도 그래프의 채널을 확장한다. 또한, 제1 보조 전극(SE1)이 제2 방향(DR2)으로 연장하는 부분을 포함하는 경우, 제1 보조 전극(SE1)은 제2 전극(IE2) 외측에서 제2 좌표축의 센싱 감도값을 더 제공할 수 있다.
제2 보조 전극(SE2)은 터치 센서 영역(TSA)의 우측 에지 외측에 제1 방향(DR1)으로 연장하는 부분을 포함하며, 해당 부분은 신규 제1 전극 라인을 제공하여, 플롯되는 제1 좌표축에 관한 센싱 감도 그래프의 채널을 확장한다. 또한, 제2 보조 전극(SE2)이 제2 방향(DR2)으로 연장하는 부분을 포함하며, 해당 부분은 신규 제2 전극 라인을 제공하여, 플롯되는 제2 좌표축에 관한 센싱 감도 그래프의 채널을 확장한다. 제2 보조 전극(SE2)에 의해 센싱된 센싱 감도값은 제1 좌표축에 관한 센싱 감도 그래프 및 제2 좌표축에 관한 센싱 감도 그래프에 모두 적용될 것이다.
도 24 및 도 26을 참조하면, 전자 펜(30)의 위치(PPT3)가 제1 전극(IE1)의 에지 영역에 있을 경우, 복수의 제1-1 및 제1-2 전극(IE1-1, IE1-2)에서 감지되는 유도 전류 및 유도 전압에 의해 제1 좌표축에서의 좌표 값을 결정할 수 있다.
제3 방향(DR3)의 타측 방향의 자기장(VMF)이 해당 위치(PPT3)를 지나는 경우, 인접하는 제1-1 전극(IE1-1)과 제1-2 전극(IE1-2) 뿐만 아니라, 보조 전극(SE)에도 유도 전류가 흐를 수 있다. 보조 전극(SE)에 흐르는 유도 전류는 도 27(b)에 도시된 바와 같이 센싱 감도 그래프에 반영되어, 전자 펜(30)의 위치(PPT3)를 정확히 검출하는 데에 활용된다.
도 27은 몇몇 실시예들에 따른 제1 좌표축의 센싱 감도 그래프이다. 도 27(a)는 도 12의 전극 배열에 따른 센싱 감도 그래프를, 도 27(b)는 도 26의 전극 배열에 따른 센싱 감도 그래프를 각각 나타낸다.
도 27(a)을 참조하면, 보조 전극(SE)이 배치되지 않은 상태에서 전자 펜(30)이 에지 영역에 있는 경우, 2n 번째 제1 전극(#2n IE1)은 (+) 방향의 센싱 감도값(Sensing Signal Value)을 가질 수 있으나, (-) 방향으로 증가하는 전압이 측정되지 않는다. 상기 측정된 그래프는 0V의 전위를 포함하지 않으므로, 전자 펜(30)의 위치(PPT3)를 정확히 감지하기 어려울 수 있다.
도 27(b)를 참조하면, 보조 전극(SE)이 배치된 상태에서 전자 펜(30)이 에지 영역에 있는 경우, 보조 전극(SE)에 의해 유도된 전류는 (-) 방향의 유도 전압을 가지게 되므로, 전자 펜(30)의 위치(PPT3)를 정확히 감지할 수 있다. 이를 통해 보조 전극(SE)은 에지의 터치 정밀도를 향상시켜 터치 성능을 더욱 높일 수 있음을 알 수 있다.
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.
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 구동 회로 410: 제1 터치 구동 회로
420: 제2 터치 구동 회로 430: 터치 컨트롤러
TSU: 터치 센싱부 TPD: 터치 패드부
IE1: 제1 전극 IE2: 제2 전극
SP1: 제1 센서부 SP2: 제2 센서부
RL1: 제1 라우팅 배선 RL2: 제2 라우팅 배선
CE1: 제1 연결부 CE2: 제2 연결부

Claims (20)

  1. 터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극;
    상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극;
    상기 터치 센서 영역의 주변에 배치되는 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부; 및
    상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하되,
    상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고,
    상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며,
    상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고,
    상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열되는 터치 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 각각 상기 제1 방향을 따라 배열된 제1 센서부 및 이웃하는 상기 제1 센서부를 연결하는 제1 연결부를 포함하고,
    상기 제2-1 전극 및 상기 제2-2 전극은 각각 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 센서부 및 이웃하는 상기 제2 센서부를 연결하는 제2 연결부를 포함하는 터치 부재.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 패드부는 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제1-1 터치 패드부,
    상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제1-2 터치 패드부,
    상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제2-1 터치 패드부 및
    상기 제2-2 라우팅 배선과 연결되는 적어도 하나의 터치 패드를 포함하는 제2-2 터치 패드부를 포함하며,
    상기 터치 패드부 내에서 상기 제1-2 터치 패드부, 상기 제2-1 터치 패드부, 상기 제1-1 터치 패드부, 상기 제2-2 터치 패드부 및 상기 제1-2 터치 패드부가 상기 제2 방향을 따라 순차 배열되는 터치 부재.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장하는 터치 부재.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하는 터치 부재.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부, 및
    상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부를 포함하는 터치 부재.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및
    상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 더 포함하는 터치 부재.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는,
    상기 제1 전극으로부터 수신된 상기 제2 모드 센싱 신호를 홀수열 데이터와 짝수열 데이터로 구분하고, 상기 홀수열 데이터와 상기 짝수열 데이터 중 어느 하나를 제1 좌표축 센싱 데이터로 선택하고,
    상기 제2 전극으로부터 수신된 상기 제2 모드 센싱 신호를 홀수행 데이터와 짝수행 데이터로 구분하고, 상기 홀수행 데이터와 상기 짝수행 데이터 중 어느 하나를 제2 좌표축 센싱 데이터로 선택하는 터치 부재.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로에 의한 터치 구동 기간은 터치 인식 구간, 제1 모드 센싱 구간 및 제2 모드 센싱 구간을 포함하되,
    상기 터치 인식 구간은 대기 기간, 상기 대기 기간보다 짧고 신체 입력 여부만을 감지하는 제1 모드 구간 및 상기 대기 기간보다 짧고 전자 펜 입력 여부만을 감지하는 제2 모드 구간을 포함하는 터치 부재.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 주변 영역에 위치하고, 일단이 상기 터치 패드부와 연결되고 타단이 개방된 보조 전극을 더 포함하는 터치 부재.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 보조 전극은 상기 라우팅 배선과 동일한 적층 구조를 갖고, 상기 라우팅 배선의 외측에 배치되는 터치 부재.
  12. 표시부; 및
    상기 표시부 상에 배치된 터치 센싱 유닛을 포함하되,
    상기 터치 센싱 유닛은,
    터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극,
    상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극,
    상기 터치 센서 영역의 주변의 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부, 및
    상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하며,
    상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고,
    상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며,
    상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고,
    상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열되는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 표시부는 발광 영역과 그 주변의 비발광 영역을 포함하는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 터치 센싱 유닛은 제1 터치 도전층, 제2 터치 도전층 및 상기 제1 터치 도전층과 상기 제2 터치 도전층 사이에 개재된 터치 절연층을 포함하되,
    상기 제1 터치 도전층 및 상기 제2 터치 도전층은 상기 발광 영역과 비중첩하는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1-1 전극 및 상기 제1-2 전극은 각각 상기 제1 방향을 따라 배열된 제1 센서부 및 이웃하는 상기 제1 센서부를 연결하는 제1 연결부를 포함하고,
    상기 제2-1 전극 및 상기 제2-2 전극은 각각 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 센서부 및 이웃하는 상기 제2 센서부를 연결하는 제2 연결부를 포함하되,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 터치 도전층으로 이루어지고, 상기 제1 센서부, 상기 제2 센서부 및 상기 제2 연결부는 상기 제2 터치 도전층으로 이루어지고,
    상기 라우팅 배선은 상기 제1 터치 도전층과 상기 제2 터치 도전층 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 터치 주변 영역에 위치하고, 일단이 상기 터치 패드부와 연결되고 타단이 개방된 보조 전극을 더 포함하되,
    상기 보조 전극은 상기 라우팅 배선과 동일한 적층 구조를 갖고, 상기 라우팅 배선의 외측에 배치되는 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장하는 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하되,
    상기 터치 구동 회로는 신체 입력 감지 모드인 제1 모드와 전자 펜 입력 감지 모드인 제2 모드를 구동하며,
    상기 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부,
    상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부,
    상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및
    상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 포함하는 표시 장치.
  18. 표시부 및 상기 표시부 상에 배치된 터치 센싱 유닛을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치된 윈도우;
    상기 표시 패널의 하부에 배치되며, 방열 시트, 전자파 차폐 시트 및 완충 시트 중 적어도 하나를 포함하는 패널 하부 부재; 및
    상기 표시 패널, 상기 윈도우, 상기 패널 하부 부재를 수납하는 몰드 프레임을 포함하되,
    상기 터치 센싱 유닛은,
    터치 센서 영역에 배치되며 제1 방향으로 연장된 제1 전극,
    상기 터치 센서 영역에 배치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극,
    상기 터치 센서 영역의 주변에 배치된 터치 주변 영역에 위치하는 터치 패드부로서, 상기 터치 센서 영역의 상기 제1 방향 외측에 배치된 터치 패드부, 및
    상기 터치 주변 영역에 위치하며 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 상기 터치 패드부와 연결하는 라우팅 배선을 포함하며,
    상기 라우팅 배선은 제1-1 라우팅 배선, 제1-2 라우팅 배선, 제2-1 라우팅 배선, 제2-2 라우팅 배선을 포함하고,
    상기 제1 전극은 일단이 개방되고 타단이 상기 제1-1 라우팅 배선과 연결된 제1-1 전극 및 일단이 상기 제1-2 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제1-2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은 일단이 상기 제2-1 라우팅 배선과 연결되고 타단이 개방된 제2-1 전극 및 일단이 개방되고 타단이 상기 제2-2 라우팅 배선과 연결된 제2-2 전극을 포함하며,
    상기 제1-1 전극과 상기 제1-2 전극은 상기 제2 방향을 따라 교대 배열되고,
    상기 제2-1 전극과 상기 제2-2 전극은 상기 제1 방향을 따라 교대 배열되는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1-2 라우팅 배선은 상기 터치 센서 영역의 적어도 일 에지를 우회하여 연장하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하되,
    상기 터치 구동 회로는 제1 모드에서 상기 제1 전극에 제1 모드 구동 신호를 제공하는 제1 구동 신호 공급부,
    상기 제1 모드에서 상기 제2 전극으로부터 제1 모드 센싱 신호를 수신하는 제1 센싱 신호 수신부,
    제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 모드 구동 신호를 제공하는 제2 구동 신호 공급부, 및
    상기 제2 모드에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 제2 모드 센싱 신호를 수신하는 제2 센싱 신호 수신부를 포함하는 표시 장치.
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