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KR102058699B1 - 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치 - Google Patents

터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치 Download PDF

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KR102058699B1
KR102058699B1 KR1020130008054A KR20130008054A KR102058699B1 KR 102058699 B1 KR102058699 B1 KR 102058699B1 KR 1020130008054 A KR1020130008054 A KR 1020130008054A KR 20130008054 A KR20130008054 A KR 20130008054A KR 102058699 B1 KR102058699 B1 KR 102058699B1
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장형욱
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 터치 접촉시 전달되는 압력을 통해 터치 위치를 감지하는 압력 센서부가 플렉서블 표시장치 기판의 일면에 형성됨으로써, 표시장치의 두께를 최소화하면서 손가락의 피부 접촉 이외의 터치에 대해서도 터치 인식이 가능한 플렉서블 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치는, 제 1기판의 표시영역 상에 형성된 복수의 화소들과; 상기 제 1기판의 일면에 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과, 상기 제 1전극들의 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들이 포함되는 압력 센서부가 포함되며, 상기 압력 센서부는 상기 복수의 화소들의 하부에 위치한다.

Description

터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치{flexible display device having touch and bending sensing function}
본 발명의 실시예는 표시장치에 관한 것으로, 특히 터치를 감지함과 아울러 플렉서블 표시장치의 휨 상태를 감지할 수 있는 플렉서블 표시장치에 관한 것이다.
현재 널리 이용되는 스마트 폰 및 스마트 패드 등의 입력수단으로 터치 스크린 패널이 사용된다.
터치 스크린 패널은 표시장치의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손가락으로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손가락에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있으며, 이 중 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손가락이 접촉될 때 도전성 감지 전극이 주변의 다른 감지전극 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이와 같은 터치 스크린 패널은 일반적으로 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치와 같은 표시장치의 외면에 부착되어 제품화 되나, 이 경우 별도의 터치 스크린 패널이 표시장치에 부착됨에 따라 전체 두께가 증가되고 아울러 제조 원가가 상승되며, 터치 스크린 패널과 표시패널 사이에 존재하는 갭(gap)에 의해 영상의 시인성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 경우 손가락의 피부 접촉에 의한 정전용량 변화를 감지하므로 장갑을 낀 손으로 터치를 하거나, 뾰족한 부도체 펜을 사용할 경우 터치 인식이 되지 않은 단점이 있다.
또한, 최근 들어 플렉서블한 영상표시장치가 개발되고 있는 추세이며, 이 경우 상기 플렉서블 영상표시장치 상에 부착되는 터치 스크린 패널 역시 플렉서블한 특성이 요구된다.
이에 대해 종래의 터치 스크린 패널은 일반적으로 유리(glass) 기판 상에 감지전극 등을 형성하나, 상기 유리 기판은 공정에서 반송 가능하도록 일정치 이상의 두께를 가지고 있어야 하므로, 얇은 두께를 요구하는 특성을 만족시키지 못하고, 플렉서블한 특성을 구현할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명의 실시예는 터치 접촉시 전달되는 압력을 통해 터치 위치를 감지하는 압력 센서부가 플렉서블 표시장치 기판의 일면에 형성됨으로써, 표시장치의 두께를 최소화하면서 손가락의 피부 접촉 이외의 터치에 대해서도 터치 인식이 가능한 플렉서블 표시장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 상기 압력 센서부의 적어도 하나의 전극을 스트레인 패턴들로 구현함으로써, 플렉서블 표시장치의 휨 상태를 감지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 상기 압력 센서부와 표시장치가 하나의 연성회로기판에 연결되도록 함으로써, 제조 공정을 단순화하고 제품 단가를 저감한 플렉서블 표시장치를 제공함을 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 표시장치의 상부기판을 터치 스크린 패널의 기판으로 활용하여 표시장치의 두께를 최소화하면서 영상의 시인성을 향상시키고 보다 세밀한 터치 인식 구현이 가능한 플렉서블 표시장치를 제공함을 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치는, 제 1기판의 표시영역 상에 형성된 복수의 화소들과; 상기 제 1기판의 일면에 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과, 상기 제 1전극들의 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들이 포함되는 압력 센서부가 포함되며, 상기 압력 센서부는 상기 복수의 화소들의 하부에 위치한다.
또한, 상기 압력 센서부는 상기 제 1기판의 일면 상에 패터닝되어 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과; 상기 제 1전극들을 포함하는 제 1기판 전면에 형성되는 절연층과; 상기 절연층 상에 형성되며 상기 제 1전극들과 교차하는 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들 및 상기 제 2전극들 상에 형성되어 표면을 평탄화하는 버퍼층이 순차적으로 적층되는 구조로 구현된다.
또한, 상기 절연층 내에는 상기 제 1, 2전극들의 간격을 유지시키는 스페이서들이 포함되며, 상기 절연층은 압력 전도율 가변물질로 구현될 수 있다.
또한, 상기 복수의 화소들은 상기 버퍼층 상에 형성된다.
또한, 상기 복수의 제 1, 2전극들 중 일부는 스트레인(strain) 패턴들로 구현되며, 상기 스트레인 패턴들은 굴곡 패턴으로 형성된다.
또한, 상기 제 1기판은 투명 재질로서 플렉서블 특성을 갖는 기재로서, 상기 플렉서블 특성을 갖는 기재는 폴리이미드로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치는, 제 1기판의 표시영역 상에 형성된 복수의 화소들과; 상기 표시영역 외곽부인 비표시영역 상에 배열되어 상기 복수의 화소들과 연결되는 신호선들과; 상기 제 1기판의 상부면 및 상기 복수의 화소들 하부면 사이에 위치하며, 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과, 상기 제 1전극들의 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들이 포함되는 압력 센서부와; 상기 비표시영역의 일측 끝단에 구비되어 상기 신호선들과 전기적으로 연결되는 구동 패드부와; 상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 압력 센서부와 전기적으로 연결되는 압력센서 패드부가 포함된다.
또한, 상기 구동 패드부 및 압력센서 패드부는 동일한 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 압력 센서부에는 상기 제 1전극들 및 제 2전극들의 끝단에 각각 접속되는 제 1, 2라인들이 더 포함되며, 상기 제 1, 2전극들과 각각 접속되는 복수의 제 1, 2라인들은 각각 제 1기판에 형성된 콘택홀을 통해 상기 압력센서 패드부의 패드들과 각각 전기적으로 연결된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치는, 제 1기판의 표시영역 상에 형성된 복수의 화소들과; 상기 표시영역 외곽부인 비표시영역 상에 배열되어 상기 복수의 화소들과 연결되는 신호선들과; 상기 제 1기판의 상부면 및 상기 복수의 화소들 하부면 사이에 위치하며, 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과, 상기 제 1전극들의 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들이 포함되는 압력 센서부와; 상기 제 1기판을 밀봉하도록 제 1기판 상에 위치하며, 표시영역과 표시영역의 외곽부인 비표시영역으로 구획되는 제 2기판과; 상기 제 2기판의 표시영역에 형성된 다수의 센싱패턴들과; 상기 제 2기판의 비표시영역에 형성되며 상기 센싱패턴들과 각각 연결되는 다수의 감지라인들과; 상기 제 1, 2기판의 합착을 위해 상기 비표시영역의 가장자리에 형성되는 실링재가 포함된다.
또한, 상기 실링재와 중첩되는 제 2기판의 비표시영역에 구비되어 다수의 감지라인들과 전기적으로 연결되는 제 1터치 패드부가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1기판의 비표시영역 일측 끝단에 구비되어 상기 신호선들과 전기적으로 연결되는 구동 패드부와; 상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 압력 센서부와 전기적으로 연결되는 압력센서 패드부와; 상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 제 1터치 패드부와 전기적으로 연결되는 제 2터치 패드부가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1터치 패드부를 구성하는 복수의 패드들은 상기 실링재 내에 구비된 복수의 도전매체들을 통해 상기 제 2터치 패드부의 패드들과 각각 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 구동 패드부, 압력센서 패드부 및 제 2터치 패드부는 동일한 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 접속된다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 터치 접촉시 전달되는 압력을 통해 터치 위치를 감지하는 압력 센서부가 플렉서블 표시장치 기판의 일면에 형성됨으로써, 표시장치의 두께를 최소화하면서 손가락의 피부 접촉 이외의 터치에 대해서도 터치 인식이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 상기 압력 센서부의 적어도 하나의 전극을 스트레인 패턴들로 구현함으로써, 플렉서블 표시장치의 휨 상태를 감지할 수 있다.
또한, 상기 압력 센서부와 표시장치가 하나의 연성회로기판에 연결되도록 함으로써, 제조 공정을 단순화하고 제품 단가를 저감할 수 있다.
또한, 상기 표시장치의 상부기판을 터치 스크린 패널의 기판으로 활용함으로써, 영상의 시인성을 향상시키고 보다 세밀한 터치 인식 구현이 가능하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 표시장치의 분리 평면도.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 각 패드부의 연결 형태를 나타내는 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 압력 센서부의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 압력 센서부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면.
도 5는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도.
도 6은 도 1에 도시된 상부기판의 일부 영역(II-II')에 대한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예는 표시장치의 전체 두께를 최소화하면서 손가락의 피부 접촉뿐 아니라 장갑을 낀 손으로 터치를 하거나, 뾰족한 부도체 펜을 사용할 경우 에도 터치 인식이 가능하도록 표시장치 하부기판의 일면에 압력 센서부를 형성한다.
또한, 추가적으로 표시장치 상부기판의 일면에 정전용량 방식의 터치 스크린 패널을 형성하여 보다 세밀한 터치 인식 구현이 가능케 할 수 있다.
또한, 상기 압력 센서부의 적어도 하나의 전극을 스트레인 패턴들로 구현함으로써, 플렉서블 표시장치의 휨 상태를 감지할 수 있다.
이 때, 표시장치는 액정표시장치, 유기전계 발광 표시장치 등이 될 수 있으며, 특히 유기전계 발광 표시장치는 플렉서블 특성을 갖도록 구현이 가능하므로 본 발명의 실시예가 적용되는 표시장치로 보다 바람직하다.
이에 본 발명의 실시예는 플렉서블 유기전계 발광 표시장치를 그 예로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 표시장치의 분리 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 각 패드부의 연결 형태를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예는 터치 스크린 패널 및 압력 센서부가 일체화된 플렉서블 유기전계 발광 표시장치를 그 대상으로 설명하나, 본 발명의 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 플렉서블 표시장치는 표시장치의 하부기판 일면에 압력 센서부만 구비되어 구현될 수도 있다.
도 1에 도시된 실시예에서는 터치 스크린 패널을 구현하는 센싱패턴들 및 감지라인들은 유기전계 발광 표시장치의 상부기판(200)의 일면에 직접 형성되고, 압력 센서부를 구현하는 제 1전극들 및 제 2전극들은 유기전계 발광 표시장치의 하부기판(100) 일면에 직접 형성됨을 특징으로 한다.
이 때, 상기 상부기판(200)은 유기전계 발광 표시장치의 봉지기판으로서의 역할을 수행하는 것으로, 플렉서블 특성을 갖는 기재로 구현될 수 있다.
또한, 상기 상부기판(200)의 일면은 상부기판의 내측면에 될 수 있으며, 이에 도 1에 도시된 상부기판의 일면은 상부기판의 내측면에 해당한다.
단, 이는 본 발명의 하나의 실시예로서, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 터치 스크린 패널의 센싱패턴들(220)은 상기 상부기판(200)의 외측면에 형성될 수도 있고, 상기 상부기판의 내, 외측면에 각각 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 경우 상기 하부기판(100) 상에 압력 센서부가 내장됨을 특징으로 하는 것으로서, 상기 압력 센서부는 손가락 이외의 물체가 접촉된 경우에도 터치 접촉시 전달되는 압력을 통해 터치 위치를 감지하는 역할을 수행한다.
이를 위해 상기 압력 센서부는 서로 다른 레이어에 교차되어 배열되는 제 1전극들 및 제 2전극들과 상기 제 1, 2전극들의 간격을 유지시키는 스페이서들이 포함되어 구현된다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 의한 표시장치는, 하부기판(100)의 표시영역(500)에 형성된 복수의 화소들(112)에 대하여 상기 하부기판(100)을 밀봉하는 상부기판(200)의 일면에 터치 스크린 패널의 센싱패턴들(220) 및 상기 센싱패턴들(220)을 제 1터치 패드부(119a)를 통해 외부의 터치 IC(미도시)와 연결하는 감지라인들(230)이 형성되고, 상기 복수의 화소들(112)이 형성된 하부기판(100)의 일면에는 서로 다른 레이어에 교차되어 배열되는 제 1전극들 및 제 2전극들과, 상기 제 1, 2전극들의 간격을 유지시키는 스페이서들이 포함되는 압력 센서부(미도시)가 형성된다.
즉, 상기 압력 센서부는 상기 하부기판(100)의 일면 상에 직접 형성되는 것으로서, 상기 복수의 화소들(112)은 상기 압력 센서부와 중첩되는 영역 상에 형성된다.
상기 센싱패턴들(220)은 상부기판(200)의 표시영역(500) 상에 형성되고, 상기 감지라인들(230)은 상기 표시영역(500)의 외곽에 위치하는 비표시영역(510) 상에 형성되며, 상기 비표시영역(510)의 가장자리에는 상기 상부기판(200)과 하부기판(100)을 합착하기 위한 실링재(400)가 도포된다.
또한, 상기 하부기판(100)의 표시영역(500) 상에 형성된 화소들(112) 각각에는 다수의 신호선들(114, 116)이 연결되며, 상기 신호선들(114, 116)은 비표시영역(510) 상에 배열된다.
도 1에서는 상기 신호선들로서 주사선(114), 데이터선(116)들이 배열되는 것만이 도시되어 있으나, 이외에도 각 화소에 구비된 유기발광다이오드의 발광을 제어하는 발광 제어선들 등이 더 구비될 수 있다.
이 때, 상기 화소들은 자발광소자인 유기발광다이오드와 복수의 트랜지스터들 및 적어도 하나의 커패시터가 포함되어 구성된다.
상기 신호선들(114, 116)은 도 1에 도시된 바와 같이 하부기판(100) 비표시영역(510)의 일측 끝단에 구비된 구동 패드부(118)에 접속되며, 이를 통해 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300) 상에 실장된 외부의 구동 IC(미도시)로부터 신호를 수신하게 된다.
또한, 상기 구동 패드부(118)의 측면에는 각각 제 2터치 패드부(119b)와 압력센서 패드부(120)가 인접하여 구비되어 있으며, 상기 압력 센서부는 상기 압력센서 패드부(120)와 전기적으로 접속되고, 상부기판(200) 상에 형성된 제 1터치 패드부(119a)는 상기 제 2터치 패드부(119b)와 전기적으로 연결된다.
이 때, 상부기판(200)에 형성된 제 1터치 패드부(119a)와 하부기판(100) 상에 형성된 제 2터치 패드부(119b)의 연결 형태는 도 2a에 도시된 실시예로 구현 가능하다.
즉, 도 2a를 참조하면, 상부기판의 제 1터치 패드부(119a)는 실링재(400)와 중첩되는 위치에 형성되며, 상기 제 1터치 패드부(119a)를 구성하는 복수의 패드들이 상기 실링재(400) 내에 구비된 복수의 도전매체들(일 예로 도전볼(410))을 통해 하부기판 비표시영역의 일측 끝단에 구비된 제 2터치 패드부(119b)의 패드들과 각각 전기적으로 연결된다.
단, 도 2a에서는 화소들(112)이 하부기판(100) 상에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 상기 화소들(112)과 하부기판(100) 사이에는 압력 센서부(600)가 형성되며, 이는 도 2b를 통해 설명한다.
다음으로 하부기판(100)의 일면 상에 직접 형성된 압력 센서부(600)는 도 2b에 도시된 바와 같이 제 1전극들(610)과 연결된 복수의 제 1라인들(612) 및 상기 제 1전극들(610)과 교차하는 방향으로 배열되는 제 2전극들(630)과 연결된 복수의 제 2라인들(632)이 각각 콘택홀(602)을 통해 하부기판(100) 비표시영역의 일측 끝단에 구비된 압력센서 패드부(120)의 패드들과 각각 전기적으로 연결된다.
이 때, 상기 하부기판(100)은 플렉서블 특성을 갖는 폴리이미드 재질로 구현될 수 있다.
상기 압력 센서부(600)는 하부기판(100)의 일면 상에 직접 패터닝되어 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들(610)과; 상기 제 1전극들(610)을 포함하는 하부기판 전면에 형성되는 절연층(620)과; 상기 절연층 (620)상에 형성되며 상기 제 1전극들(610)과 교차하는 방향으로 배열되는 제 2전극들(630) 및 상기 제 2전극들 상에 형성되어 표면을 평탄화하는 버퍼층(640)이 순차적으로 적층되는 구조로 구현되며, 상기 버퍼층(640) 상에는 복수의 화소들(112)이 형성된다.
또한, 상기 절연층(620) 내에는 상기 제 1, 2전극들(610, 630)의 간격을 유지시키는 스페이서들(622)이 포함되며, 상기 절연층은 압력 전도율 가변물질로 구현될 수 있다. 상기 압력 센서부의 구체적인 구성 및 동작은 이후 도 3, 4를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기와 같은 구조를 통해 상기 하부기판(100) 비표시영역(510)의 일측 끝단에 구비된 패드부 즉, 구동 패드부(118), 제 2터치 패드부(119b), 압력센서 패드부(120)는 도시된 바와 같이 동일한 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300)과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 연성 인쇄회로기판(300)은 상기 하부기판(100)의 화소영역에 구비된 복수의 화소들(미도시)을 구동하는 구동 IC(미도시), 상부기판(200)에 구비된 센싱패턴들(220)의 동작을 제어하는 터치 IC(미도시), 하부기판의 일면 상에 형성된 압력 센서부(600)의 동작을 제어하는 압력센서 IC(미도시)가 실장 되어있다. 이 때, 상기 구동 IC, 터치 IC 및 압력센서 IC는 각각 별도의 IC로 구현되거나, 각 기능을 모두 구현하는 하나의 통합 IC로 구현될 수도 있다.
즉, 본 발명의 실시예는 연성 인쇄회로기판(300)을 하나로 통합함을 통해 연성 인쇄회로기판의 본딩 공정 및 검사 단계를 간소화함으로써, 제조의 용이 및 제품 단가의 최소화라는 장점을 실현할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예는 앞서 언급한 바와 같이 압력 센서부가 표시장치의 하부기판 일면에 직접 형성됨을 구성 상의 특징으로 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 압력 센서부의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 압력 센서부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.
먼저 도 3a에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 압력 센서부의 제 1전극들(610)은 도시된 바와 같이 제 1방향(일 예로 Y축 방향)으로 배열되는 것으로서, 상기 제 1전극들(610)은 각 전극들의 끝단과 접속된 제 1라인들(612)을 통해 전압감지 회로(652)와 전기적으로 연결된다.
또한, 제 2전극들(630)은 상기 제 1전극들(610)과 교차하는 제 2방향(일 예로 X축 방향)으로 배열되는 것으로서, 상기 제 2전극들(630)은 각 전극들의 끝단과 접속된 제 2라인들(632)을 통해 전압입력 회로(654)와 전기적으로 연결된다.
이 때, 상기 제 1전극들(610) 및 제 1라인들(612)은 플렉서블 특성을 갖는 하부기판(도 2b의 100) 상에 직접 패터닝되어 형성되며, 상기 제 2전극들(630) 및 제 2라인들(632)은 상기 제 1전극들(610)을 포함하는 하부기판 전면에 형성되는 절연층 상에 형성된다. 상기 절연층 내에는 탄성 재질의 스페이서들이 구비되어 있다.
또한, 상기 전압감지 회로(652) 및 전압입력 회로(654)는 하나의 압력센서 IC(650)에 집적되어 구현되는 것으로서, 앞서 도 2b를 통해 설명한 바와 같이 상기 압력센서 IC(650)은 압력센서 패드부(120)와 합착되는 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300) 상에 실장된다. 즉, 상기 제 1, 2전극들(610, 630)은 제 1, 2라인들(612, 632) 및 압력센서 패드부(120)를 경유하여 상기 압력센서 IC(650)과 전기적으로 각각 연결된다.
이와 같은 구조의 압력 센서부는 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 전압(V)이 인가되는 제 2전극들(630) 및 상기 제 2전극들(630)과 교차되는 영역에 위치한 제 1전극들(610)에 있어서, 소정의 영역이 터치된 경우 그 터치 압력에 의해 상, 하 두 전극들 사이의 간격이 변화되고, 이에 따라 상기 터치 영역에서의 정전용량(C1 내지 C5)이 변화되며, 이는 제 2전극들(630)에 출력되는 전압(V1 내지 V5)의 차이를 발생시켜 최종적으로 이를 인식하여 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.
또한, 상기 압력 센서부는 플렉서블 표시장치가 휠 경우 상기 휘는 영역에 대응되는 제 1, 2전극의 교차영역에서 압력의 변화가 발생되므로 휨 상태도 감지할 수 있다.
도 3b에 도시된 실시예는 도 3a에 도시된 실시예와 비교할 때 제 1, 2전극들 중 일부를 스트레인(strain) 패턴들로 구현하는 점에서만 상이하고, 그 외의 다른 구성요소는 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3b를 참조하면, 제 1전극들(610) 중 하나의 제 1전극 일 예로, 최우측에 배열된 제 1전극(610')을 스트레인 패턴 즉, 도시된 바와 같이 굴곡 패턴으로 형성한다. 또한, 상기 스트레인 패턴으로 구현된 제 1전극(610')은 제 1라인(612)을 통해 전압감지 회로(652)와 연결될 뿐 아니라, 상기 스트레인 패턴(610')의 양측 끝단에 접속된 제 3라인(614)을 통해 휨감지 회로(656)와도 연결된다.
이와 마찬가지로 제 2전극들(630) 중 하나의 제 2전극 일 예로, 최상측에 배열된 제 2전극(630')을 스트레인 패턴 즉, 도시된 바와 같이 굴곡 패턴으로 형성한다. 또한, 상기 스트레인 패턴으로 구현된 제 2전극(630')은 제 2라인(632)을 통해 전압인가 회로(652)와 연결될 뿐 아니라, 상기 스트레인 패턴(630')의 양측 끝단에 접속된 제 4라인(634)을 통해 휨감지 회로(656)와도 연결된다.
이와 같은 구조의 압력 센서부는 앞서 도 3a의 구조와 동일한 방식으로 터치 위치 감지를 수행할 수 있을 뿐 아니라, 플렉서블 표시장치가 휘는 방향도 감지할 수 있게 된다.
도 3a의 구조에서도 플렉서블 표시장치가 휠 경우 상기 휘는 영역에 대응되는 제 1, 2전극의 교차영역에서 압력의 변화가 발생됨이 감지되므로 휨 상태는 파악할 수 있으나, 휘는 방향은 감지하기 어렵다.
즉, 플렉서블 표시장치가 내측 방향으로 휘거나, 외측 방향으로 휘는 경우 상기 교차 영역에서의 압력 변화가 동일하여 도 3a의 구조에서는 휘는 방향을 감지할 수 없다.
이에 도 3b에 도시된 구조에서와 같이 일부 전극들을 스트레인 패턴으로 구현하게 되면, 플렉서블 표시장치가 내측 방향으로 휘는 경우의 스트레인 패턴들의 저항 차이와 외측 방향으로 휘는 경우의 스트레인 패턴들의 저항 차이가 발생되므로 휘는 방향을 구별할 수 있게 된다.
보다 구체적으로 상기 스트레인 패턴으로 구현되는 제 1전극(610')을 일 예로 설명하면, 플렉서블 표시장치가 외측 방향으로 휠 경우 플렉서블 기판의 신축(stretchable) 특성에 의해 상기 스트레인 패턴의 길이가 길어져 그 저항값이 내측 방향으로 휠 경우 및 휘지 않았을 때보다 커지게 된다.
즉, 상기 휨 감지회로(656)는 상기 스트레인 패턴의 저항차를 인식함으로써 플렉서블 표시장치의 휘는 방향을 감지할 수 있는 것이다.
또한, 상기 휨 감지회로(656)도 전압감지 회로(652) 및 전압입력 회로(654)와 같이 하나의 압력센서 IC(650)에 집적되어 구현되는 것으로서, 앞서 도 2b를 통해 설명한 바와 같이 상기 압력센서 IC(650)은 압력센서 패드부(120)와 합착되는 연성 인쇄회로기판(FPCB)(300) 상에 실장된다.
또한, 본 발명의 실시예는 앞서 언급한 바와 같이 터치 스크린 패널이 표시장치의 상부기판 일면에 직접 형성될 수 있음을 구성 상의 특징으로 한다.
도 5는 도 1에 도시된 센싱패턴의 일례를 도시한 요부 확대도이고, 도 6은 도 1에 도시된 상부기판의 일부 영역(II-II')에 대한 단면도이다.
도 1, 도 5 및 도 6를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 구조를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 센싱패턴들(220)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1방향(X축 방향)을 따라 각 행 라인 별로 연결되도록 형성된 다수의 제1 센싱셀들(220a)과, 제1 센싱셀들(220a)을 제 1방향을 따라 연결하는 제1 연결라인들(220a1) 및 제 2방향(Y축 방향)을 따라 각 열라인 별로 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들(220b)과, 제2 센싱셀들(220b)을 제 2방향을 따라 연결하는 제2 연결라인들(220b1)을 포함한다.
이러한 제1 센싱셀들(220a) 및 제2 센싱셀들(220b)은 서로 중첩되지 않도록 교호적으로 배치되고, 제1 연결라인들(220a1)과 제2 연결라인들(220b1)은 서로 교차된다. 이때, 제1 연결라인들(220a1)과 제2 연결라인들(220b1) 사이에는 안정성 확보를 위한 절연막(미도시)이 개재된다.
한편, 제1 센싱셀들(220a) 및 제2 센싱셀들(220b)은 인듐-틴-옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명전극물질을 이용하여 각각 제1 연결라인들(220a1) 및 제2 연결라인들(220b1)과 일체로 형성되거나, 혹은 이들과 별도로 형성되어 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 센싱셀들(220b)은 제2 연결라인들(220b1)과 일체로 제 2방향으로 패터닝되어 형성되고, 제1 센싱셀들(220a)은 제2 센싱셀들(220b)의 사이에 각각이 독립된 패턴을 갖도록 패터닝되되 그 상부 또는 하부에 위치되는 제1 연결라인들(220a1)에 의해 제 1방향을 따라 연결될 수 있다.
이때, 제1 연결라인들(220a1)은 제1 센싱셀들(220a)의 상부, 또는 하부에서 제1 센싱셀들(220a)과 직접적으로 접촉되어 전기적으로 연결되거나, 혹은 컨택홀 등을 통해 제1 센싱셀들(220a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 제1 연결라인들(220a1)은 ITO와 같은 투명전극물질을 이용하여 형성되거나, 혹은 불투명한 저저항 물질을 이용하여 형성되되 패턴의 가시화가 방지되도록 그 폭 등이 조절되어 형성될 수 있다.
감지라인들(230)은, 각각 행 라인 단위 및 열 라인 단위의 제1 및 제2 센싱셀들(220a, 220b)과 전기적으로 연결되어, 이들을 제 1본딩 패드부(20a)를 통해 위치검출회로와 같은 외부의 터치 IC(미도시)와 연결한다.
이러한 감지라인들(230)은 영상이 표시되는 표시 영역 외곽부에 위치한 비 표시영역(510a)에 배치되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 센싱패턴(220)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 물질로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 터치 스크린 패널은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로, 사람의 손가락이 접촉되면, 센싱패턴(220)으로부터 감지라인들(230) 및 제 1, 2터치 패드부(20a)를 경유하여 터치 IC(미도시) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그러면, 터치 IC 내의 X 및 Y 입력처리회로를 통해 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
또한, 도 6은 도 1의 일부 영역(I-I')에 대한 단면도로서, 이를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 상부기판의 표시영역(500) 상에 형성된 센싱패턴들(220)은, 제 1방향을 따라 각 행 라인 별로 연결되도록 형성된 제1 센싱셀들(220a)과, 제1 센싱셀들(220a)을 행 방향을 따라 연결하는 제1 연결라인들(220a1) 및 열 방향을 따라 각 열라인 별로 연결되도록 형성된 제2 센싱셀들(220b)과, 제2 센싱셀들(220b)을 열방향을 따라 연결하는 제2 연결라인들(220b1)을 포함하며, 상기 제1 연결라인들(220a1)과 상기 제2 연결라인들(220b1)의 교차부에는 절연막(240)이 개재된다.
또한, 상기 표시영역(500) 외곽에 위치한 상부기판(200)의 비표시영역(510)에는 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(210)가 형성되어 있으며, 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 비표시영역(510)에 대해 상기 센싱패턴들(220)과 전기적으로 연결되는 감지라인들(230)이 형성되고, 상기 비표시영역에는 하부기판(100)과의 합착을 위해 실링재(400)도 형성된다.
이 때, 상기 블랙 매트릭스(210)는 비표시영역(510)에 형성되는 감지라인 등의 패턴이 가시화되는 것을 방지하면서 표시영역의 테두리를 형성하는 역할을 수행한다.
단, 도 6에서는 상기 상부기판(200)과 접합되는 하부기판(100)만이 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 상기 하부기판(100) 상에는 복수의 화소들(도 2b의 112)이 형성되고, 상기 화소들(112)과 하부기판(100) 사이에는 압력 센서부(도 2b의 600)가 형성된다.
100: 하부기판(제 1기판) 112: 화소
114: 주사선 116: 데이터선
118: 구동 패드부 119a: 제 1터치 패드부
119b: 제 2터치 패드부 120: 압력센서 패드부
200: 상부기판(제 2기판) 220: 센싱패턴
230: 감지라인 400: 실링재
500: 표시영역 510: 비표시영역
600: 압력 센서부 610: 제 1전극들
620: 절연층 630: 제 2전극들
640: 버퍼층

Claims (19)

  1. 표시영역을 포함하는 하부기판;
    상기 하부기판 상에 구비되고, 제 1방향으로 배열되는 복수의 제1 전극들 및 복수의 상기 제1 전극들 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 복수의 제 2전극들을 포함하는 압력 센서부;
    상기 압력 센서부 상에 형성되며, 상기 하부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 화소들;
    복수의 상기 화소들 상부에 구비되며 상기 하부기판을 밀봉하는 상부기판; 및
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 상부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 센싱패턴들이 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 센서부는
    상기 하부기판의 일면 상에 패터닝되어 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과;
    상기 제 1전극들을 포함하는 상기 하부기판 전면에 형성되는 절연층과;
    상기 절연층 상에 형성되며 상기 제 1전극들과 교차하는 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들 및 상기 제 2전극들 상에 형성되어 표면을 평탄화하는 버퍼층이 순차적으로 적층되는 구조로 구현됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 절연층 내에는 상기 제 1, 2전극들의 간격을 유지시키는 스페이서들이 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 절연층은 압력 전도율 가변물질로 구현됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 상기 버퍼층 상에 형성됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 제 1, 2전극들 중 일부는 스트레인(strain) 패턴들로 구현됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 스트레인 패턴들은 굴곡 패턴으로 형성됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하부기판은 투명 재질로서 플렉서블 특성을 갖는 기재로 구현됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 플렉서블 특성을 갖는 기재는 폴리이미드임을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  10. 표시영역을 포함하는 하부기판;
    상기 하부기판 상에 구비되고, 제 1방향으로 배열되는 복수의 제1 전극들 및 복수의 상기 제1 전극들 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 복수의 제 2전극들을 포함하는 압력 센서부;
    상기 압력 센서부 상에 형성되며, 상기 하부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 화소들;
    복수의 상기 화소들 상부에 구비되며 상기 하부기판을 밀봉하는 상부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 상부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 센싱패턴들;
    상기 하부기판의 표시영역 외곽부인 비표시영역 상에 배열되어 복수의 상기 화소들과 연결되는 복수의 신호선들;
    상기 비표시영역의 일측 끝단에 구비되어 복수의 상기 신호선들과 전기적으로 연결되는 구동 패드부; 및
    상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 압력 센서부와 전기적으로 연결되는 압력센서 패드부가 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 구동 패드부 및 압력센서 패드부는 동일한 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 접속됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 압력 센서부는,
    상기 하부기판의 일면 상에 패터닝되어 제 1방향으로 배열되는 복수의 제 1전극들과;
    상기 제 1전극들을 포함하는 상기 하부기판 전면에 형성되는 절연층과;
    상기 절연층 상에 형성되며 상기 제 1전극들과 교차하는 제 2방향으로 배열되는 제 2전극들 및 상기 제 2전극들 상에 형성되어 표면을 평탄화하는 버퍼층이 순차적으로 적층되는 구조로 구현됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1전극들 및 제 2전극들의 끝단에 각각 접속되는 제 1, 2라인들이 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1, 2전극들과 각각 접속되는 복수의 제 1, 2라인들은 각각 상기 하부기판에 형성된 콘택홀을 통해 상기 압력센서 패드부의 패드들과 각각 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  15. 표시영역을 포함하는 하부기판;
    상기 하부기판 상에 구비되고, 제 1방향으로 배열되는 복수의 제1 전극들 및 복수의 상기 제1 전극들 상부에 위치하고 제 2방향으로 배열되는 복수의 제 2전극들을 포함하는 압력 센서부;
    상기 압력 센서부 상에 형성되며, 상기 하부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 화소들;
    복수의 상기 화소들 상부에 구비되어 상기 하부기판을 밀봉하고, 표시영역과 표시영역의 외곽부인 비표시영역으로 구획되는 상부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 상부기판의 표시영역 상에 위치하는 복수의 센싱패턴들;
    상기 하부기판의 표시영역 외곽부인 비표시영역 상에 배열되어 복수의 상기 화소들과 연결되는 복수의 신호선들;
    상기 상부기판의 비표시영역에 형성되며 상기 센싱패턴들과 각각 연결되는 복수의 감지라인들;
    상기 하부기판과 상기 상부기판의 합착을 위해 상기 비표시영역의 가장자리에 형성되는 실링재가 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 실링재와 중첩되는 상기 상부기판의 비표시영역에 구비되어 다수의 감지라인들과 전기적으로 연결되는 제 1터치 패드부가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 하부기판의 비표시영역 일측 끝단에 구비되어 상기 신호선들과 전기적으로 연결되는 구동 패드부와;
    상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 압력 센서부와 전기적으로 연결되는 압력센서 패드부와;
    상기 구동 패드부와 동일면 상에 인접하여 위치하며 상기 제 1터치 패드부와 전기적으로 연결되는 제 2터치 패드부가 더 포함됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1터치 패드부를 구성하는 복수의 패드들은 상기 실링재 내에 구비된 복수의 도전매체들을 통해 상기 제 2터치 패드부의 패드들과 각각 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 구동 패드부, 압력센서 패드부 및 제 2터치 패드부는 동일한 연성 인쇄회로기판과 전기적으로 접속됨을 특징으로 하는 터치 및 휨 감지 기능을 가지는 플렉서블 표시장치.
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