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KR102357420B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR102357420B1
KR102357420B1 KR1020170086117A KR20170086117A KR102357420B1 KR 102357420 B1 KR102357420 B1 KR 102357420B1 KR 1020170086117 A KR1020170086117 A KR 1020170086117A KR 20170086117 A KR20170086117 A KR 20170086117A KR 102357420 B1 KR102357420 B1 KR 102357420B1
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pressure
pressure sensors
sensor
touch
touch area
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홍원기
이태희
박원상
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 터치 센서는, 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들; 및 제2 터치 영역에 제공되는 제2 압력 센서들을 포함하며, 상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 적어도 일 측에 위치하며 곡면 형상을 갖고, 상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도와 상이할 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
터치 센서는 입력 장치의 일종으로서, 표시 장치에 구비되어 사용된다. 사용자는 표시 장치의 화면에 표시되는 이미지를 보면서 터치 센서를 누르거나 터치함으로써, 편리하게 원하는 입력을 제공할 수 있다.
최근에는 터치 입력이 발생한 위치뿐만 아니라, 터치 입력으로 인해 발생하는 압력을 감지할 수 있도록 하는 터치 센서에 대한 요구가 증대되고 있다. 이와 같이 터치 위치와 더불어 터치 압력까지 감지할 수 있게 되면, 사용자에게 보다 다양한 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은 고감도로 터치 압력을 감지할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 곡면의 형상을 갖는 엣지부에서의 압력 검출 감도를 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들; 및 제2 터치 영역에 제공되는 제2 압력 센서들을 포함하며, 상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 적어도 일 측에 위치하며 곡면 형상을 갖고, 상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도와 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1 터치 영역은 평평한 형상일 수 있다.
또한, 상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 양 측에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 및 상기 제2 압력 센서들 각각은, 제1 전극; 상기 제1 전극과 이격되어 위치한 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치한 압력 민감층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압력 민감층은 동일 면 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 압력 민감층의 두께는 상기 제2 압력 센서의 압력 민감층의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압력 민감층은 동일 면 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극 간의 거리는 상기 제2 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극 간의 거리보다 멀 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 압력 민감층의 두께는 상기 제2 압력 센서의 압력 민감층의 두께보다 클 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극의 중첩 면적은, 상기 제2 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 각각은 적어도 일부가 굽은 제1 저항 감지선을 포함하고, 상기 제2 압력 센서들 각각은 적어도 일부가 굽은 제2 저항 감지선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 저항 감지선의 굵기는 상기 제2 저항 감지선의 굵기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제1 범퍼; 및 상기 제2 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제2 범퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서와 상기 제1 범퍼의 중첩 면적은, 상기 제2 압력 센서와 상기 제2 범퍼의 중첩 면적보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1 범퍼의 높이는 상기 제2 범퍼의 높이보다 작을 수 있다.
또한, 제3 터치 영역에 제공된 제3 압력 센서들을 더 포함하고, 상기 제3 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 일 측면 및 상기 제2 터치 영역의 일 측면에 제공되며, 상기 제3 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제1 압력 센서들 및 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 작을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치는, 제1 표시 영역 및 제2 표시 영역에 제공된 다수의 화소들을 포함하며 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 하나에 제공되며, 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들 및 제2 터치 영역에 제공되는 제2 압력 센서들을 포함하는 터치 센서를 포함하며, 상기 제2 표시 영역 및 상기 제2 터치 영역은 곡면 형상을 갖고, 상기 제1 압력 센서들의 구조는 상기 제2 압력 센서들의 구조와 상이할 수 있다.
또한, 상기 곡면의 곡률 중심은 상기 영상이 표시되는 면의 후면에 위치하며, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 감지되는 상기 제2 압력 센서의 압력 검출 감도는, 상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 및 상기 제2 압력 센서들 각각은, 제1 전극; 상기 제1 전극과 이격되어 위치한 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치한 압력 민감층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압력 민감층은 동일 면 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 압력 민감층의 두께는 상기 제2 압력 센서의 압력 민감층의 두께보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 압력 민감층은 동일 면 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극 간의 거리는 상기 제2 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극 간의 거리보다 멀 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 압력 민감층의 두께는 상기 제2 압력 센서의 압력 민감층의 두께보다 클 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극 상에 위치하고, 상기 제1 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극의 중첩 면적은, 상기 제2 압력 센서의 제1 전극과 제2 전극의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 각각은 적어도 일부가 굽은 제1 저항 감지선을 포함하고, 상기 제2 압력 센서들 각각은 적어도 일부가 굽은 제2 저항 감지선을 포함하며, 상기 제1 저항 감지선의 굵기는 상기 제2 저항 감지선의 굵기보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제1 범퍼; 및 상기 제2 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제2 범퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 압력 센서와 상기 제1 범퍼의 중첩 면적은, 상기 제2 압력 센서와 상기 제2 범퍼의 중첩 면적과 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1 범퍼의 높이는 상기 제2 범퍼의 높이와 상이할 수 있다.
또한, 상기 곡면의 곡률 중심은 상기 영상이 표시되는 면의 전면에 위치하며, 상기 제2 압력 센서의 압력 검출 감도는 상기 제1 압력 센서의 압력 검출 감도보다 작을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치는, 제1 표시 영역, 및 상기 제1 표시 영역의 일 측에 위치하는 제3 표시 영역을 통해 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 하나에 제공되며, 상기 제1 표시 영역에 대응되는 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들 및 상기 제3 표시 영역에 대응되는 제3 터치 영역에 제공되는 제3 압력 센서들을 포함하는 터치 센서를 포함하며, 상기 제3 표시 영역에는 가상 버튼이 표시되고, 상기 제1 압력 센서들의 구조는 상기 제3 압력 센서들의 구조와 상이할 수 있다.
또한, 상기 제3 압력 센서들의 압력 검출 감도는 상기 제1 압력 검출 감도보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 표시 영역 및 상기 제3 표시 영역은 평평한 형상일 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 상기 제1 표시 영역 및 상기 제3 표시 영역의 일 측면에 위치한 제2 표시 영역을 더 포함하고, 상기 터치 센서는 상기 제2 표시 영역에 대응되는 제2 터치 영역에 제공된 제2 압력 센서들을 더 포함하며, 상기 제2 표시 영역 및 상기 제2 터치 영역은 곡면 형상일 수 있다.
또한, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
본 발명에 따르면, 고감도로 터치 압력을 감지할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 곡면의 형상을 갖는 엣지부에서의 압력 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I’선에 따른 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 표시 패널의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 6a는 도 5의 Ⅱ-Ⅱ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 5의 Ⅲ-Ⅲ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 제1 압력 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 제2 압력 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 7에 도시된 압력 센서의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 12의 Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12의 Ⅴ-Ⅴ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 15의 Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17의 Ⅶ-Ⅶ' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21은 도 19에 도시된 교차부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 23 및 도 24는 도 22에 도시된 교차부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 25는 도 1의 I-I’선에 따른 단면의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 26a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 26b는 도 26a에 도시된 표시 장치에 포함된 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전면 방향', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '배면 방향'으로 하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1의 I-I’선에 따른 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(DD)는 평평한 형상을 갖는 평면 영역(FA)과 평면 영역의 모서리로부터 벤딩된 곡면 영역(SA1, SA2)을 포함할 수 있다.
곡면 영역(SA1, SA2)은 소정의 곡률을 갖도록 형성된 것일 수 있으며, 상기 곡면 영역(SA1, SA2)의 곡률 중심은 상기 표시 장치(DD)의 후면(예를 들어, 영상이 표시되는 면의 반대)에 위치할 수 있다.
예를 들어, 평면 영역(FA)은 스마트폰에서 메인 이미지가 전면으로 표시되는 부분에 해당할 수 있다. 또한, 곡면 영역(SA1, SA2)은 메인 이미지 또는 서브 이미지가 측면으로 표시되는 부분에 해당할 수 있다.
본 명세서에서는 평면 영역(FA)의 엣지부 양 측에서 벤딩된 2 개의 곡면 영역(SA1, SA2)을 포함하는 표시 장치를 예시적으로 도시하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 경우에 따라, 표시 장치(DD)는 평면 영역(FA)과, 평면 영역(FA)의 일 측에서 벤딩된 하나의 곡면 영역을 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(DD)는 터치 센서(TS), 표시 패널(DP), 윈도우(W) 및 하우징(H)을 포함할 수 있다.
터치 센서(TS)는 터치 영역(TA1, TA2)에 입력되는 터치의 위치 및 이에 따른 압력을 감지할 수 있다. 터치 영역(TA1, TA2)은 평평한 형상을 갖는 제1 터치 영역(TA1)과, 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩되어 곡면의 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)을 포함할 수 있다.
터치 센서(TS)는 제1 터치 영역(TA1) 및 제2 터치 영역(TA2)에 위치하는 압력 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서는, 압력 감지 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 레지스터(force sensitive resistor)를 포함한 압력 감지 소자(force sensitive device), 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함한 변형 감지 소자(deformation sensitive device), 압전 저항 소자(piezo-resistive device) 또는 압전 소자(piezoelectric device), 및 갭 정전용량 감지 소자(gap capacitance sensitive device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 외에도 압력 센서는 외부에서 인가되는 압력을 감지할 수 있는 다양한 압력 감지 요소를 포함할 수 있으며, 본 발명에서 압력 센서의 종류가 특별히 한정되지는 않는다.
본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS)의 구성 및 이의 구동 방법에 관하여는 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 표시 패널(DP)은, 다수의 화소들이 제공된 표시 영역(DA1. DA2)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 표시 영역(DA1. DA2)은, 평평한 형상의 제1 표시 영역(DA1)과 제1 표시 영역(DA1)의 엣지로부터 벤딩되어 곡면의 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 표시 영역(DA2)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)과 터치 센서(TS)는 서로 중첩될 수 있다. 또한, 표시 패널(DP)의 표시 영역(DA1. DA2)은 터치 센서(TS)의 터치 영역(TA1, TA2)과 일치할 수 있다. 특히, 제1 표시 영역(DA1)은 제1 터치 영역(TA1)과 일치하고, 제2 표시 영역(DA2)은 제2 터치 영역(TA2)과 일치할 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 표시 영역(DA1. DA2)의 일부만이 터치 영역(TA1, TA2)으로 지정되거나, 표시 영역(DA1. DA2)과 터치 영역(TA1, TA2)이 서로 분리될 수도 있다.
도 1 및 도 2에서는 표시 패널(DP)이 터치 센서(TS)의 하부에 위치하는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 표시 패널(DP)과 터치 센서(TS)의 위치는 변경될 수 있다.
다음으로, 터치 센서(TS)의 상부에는 윈도우(W)가 제공될 수 있다. 윈도우(W)는 연질의 윈도우(flexible window)로 구현될 수 있으며, 그 재질이나 물성이 특별히 한정되지는 않는다.
또한, 윈도우(W)는 단일층으로 구성될 수 있으며, 다중층으로 구성될 수도 있다.
윈도우(W)는 표시 장치(DD)의 전면을 구성할 수 있다.
또한, 윈도우(W)는 표시 패널(DP)의 영상 표시면(예컨대, 상부면) 측에 구비되는 것으로서, 표시 패널(DP)로부터의 빛이 투과할 수 있도록 실질적으로 투명하게 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, “실질적으로 투명”이라 함은, 소정 범위의 투명도를 만족하는 정도의 “투명 또는 반투명”을 포괄적으로 의미할 수 있다.
다만, 경우에 따라 윈도우(W)는 생략될 수도 있다.
한편, 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 윈도우(W)와 표시 패널(DP)의 사이에는 편광층이 더 제공될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 하우징(H)은, 터치 센서(TS), 표시 패널(DP) 등을 수용할 수 있다. 예를 들어, 하우징(H)의 바닥면으로부터 표시 패널(DP) 및 터치 센서(TS)가 순차적으로 적층되어 수납될 수 있다.
또한, 윈도우(W)는 하우징(H) 상에 제공될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 하우징(H)과 표시 패널(DP) 사이 또는 윈도우(W)와 하우징(H) 사이에는 투명 접착 부재가 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에서, 도 1 및 도 2에 도시된 것들과 유사하거나 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(DD)는 표시 구동부(DPD) 및 센서 제어부(TSC)를 더 포함할 수 있다.
센서 제어부(TSC)는 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결되어, 터치 센서(TS)에서 발생한 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출할 수 있다.
이를 위하여, 센서 제어부(TSC)는 터치 센서(TS)의 구동에 필요한 신호를 터치 센서(TS)로 공급하고, 터치 센서(TS)에서 발생한 감지 신호를 수신하여 터치 입력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 센서 제어부(TSC)는 터치 센서(TS)에서 발생한 감지 신호를 분석하여 터치가 입력된 위치 및 그 압력의 세기를 검출할 수 있다.
다음으로, 표시 구동부(DPD)는 표시 패널(DP)과 전기적으로 연결되어 표시 패널(DP)의 구동에 필요한 신호를 공급할 수 있다.
구체적으로, 표시 구동부(DPD)는, 표시 패널(DP)을 구동하기 위한 주사 구동부, 데이터 구동부 및 타이밍 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
표시 구동부(DPD)는 표시 패널(DP)의 외부에 제공될 수 있으며, 또는 표시 구동부(DPD)의 적어도 일부가 표시 패널(DP) 상에 집적될 수 있다.
센서 제어부(TSC) 및 표시 구동부(DPD)는, 터치 센서(TS) 및 표시 패널(DP)과 함께, 앞서 설명한 하우징(H)의 내부에 수용될 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(TSC) 및 표시 구동부(DPD)는 회로 기판 상에 집적되어, 하우징(H)의 바닥면 상에 수납되거나, 하우징(H)의 측벽에 인접하도록 하우징(H)의 내부에 수납될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 표시 패널의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(DP)은 표시 기판(110), 화소들(120) 및 봉지층(encapsulation layer; 130)을 포함할 수 있다. 봉지층(130)은 상부 기판(대향 기판) 등으로 대체될 수도 있다.
표시 기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 표시 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 연성(flexibility)을 가지는 연성 기판이거나, 상대적으로 단단한 경성 기판일 수 있다. 즉, 본 발명에서 표시 기판(110)의 재질이나 물성이 특별히 한정되지는 않는다.
표시 기판(110)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판일 수도 있으나, 유연한 플라스틱 재질의 박막 필름으로 구성된 연성 기판일 수도 있다. 예를 들어, 표시 기판(110)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 표시 기판(110)을 구성하는 재료가 상술한 것에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 표시 기판(110)은 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수도 있다.
표시 기판(110) 상에는 다수의 화소들(120)이 제공될 수 있다. 상기 화소들(120)은 표시 기판(110) 상의 표시 영역(DA1, DA2)에 제공될 수 있다. 실시예에 따라, 화소들(120) 각각은 적어도 하나의 발광 소자(일례로, 유기 발광 다이오드)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명에서 표시 패널(DP)의 종류가 특별히 한정되지는 않는다.
화소들(120)이 제공된 표시 기판(110)의 일면(예컨대, 상부면) 상에는 봉지층(130)이 제공될 수 있으며, 봉지층(130)은 화소들(120)로 수분이나 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
봉지층(130)은 유리 기판이나, 한 층 이상의 절연막 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 봉지층(130)은 유리, 유기물 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
봉지층(130)은 적어도 하나의 유기막과 적어도 하나의 무기막을 포함하는 다층 구조를 가지거나, 유,무기 하이브리드 물질을 포함하는 단층 구조를 가질 수 있다.
상기 유기막의 재료로는 폴리아크릴, 폴리이미드, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 폴리에폭시, 벤조시클로부텐 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 무기막의 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물을 포함한 금속 산화물 등의 무기 절연 물질이 이용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS)는, 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 전극들(220, 230)을 포함할 수 있다. 전극들(220, 230)은 터치 영역(TA1, TA2)에 제공될 수 있다.
제1 센서 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
제1 센서 기판(210)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지(edge)로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 5에서는 두 개의 제2 터치 영역(TA2)이 제1 터치 영역(TA1)의 양 측에 제공되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 양 측 중 어느 하나의 측면에만 위치할 수 있다. 또는, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 상측 또는 하측에도 제공될 수 있다.
전극들(220, 230), 서로 다른 방향으로 연장된 다수의 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230)을 포함할 수 있다.
제1 전극들(220)은 제1 센서 기판(210) 상에 위치하며, 제1 방향(X축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제2 전극들(230)은 제1 전극들(220)과 이격되고, 제1 전극들(220) 상에 위치할 수 있다. 제2 전극들(230)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 각각은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 각각은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 전극들(220)은 제2 전극들(230)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230)은 판형 전극이거나, 또는 메쉬형 전극일 수 있다.
제1 전극들(220) 및 제2 전극들(230) 사이에는 압력 민감층(240)이 제공될 수 있다.
압력 민감층(또는 압력 감지층; force-sensitive layer; 240)은 터치 영역(TA1, TA2)에 전면적으로 제공될 수 있으며, 또는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)이 서로 중첩하는 위치에만 국부적으로 제공될 수도 있다.
제1 터치 영역(TA1)에서, 서로 중첩하는 제1 전극(220), 압력 민감층(240) 및 제2 전극(230)은, 제1 압력 센서(FS1)로서 기능할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)에서, 서로 중첩하는 제1 전극(220), 압력 민감층(240) 및 제2 전극(230)은, 제1 압력 센서(FS2)로서 기능할 수 있다.
터치 센서(TS)에 터치에 의한 압력이 가해지는 경우, 압력이 가해진 영역 또는 그 주변에 위치하는 하나 이상의 압력 센서(FS1, FS2)의 전기적 특성이 변화된다. 상기 하나 이상의 압력 센서(FS1, FS2)는, 압력에 의해 변화된 전기적 특성이 반영된 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 출력하게 되고, 센서 제어부(TSC)는 감지 신호를 분석하여 터치가 입력된 위치, 터치에 의한 압력의 세기 등을 파악할 수 있다.
평평한 제1 센서 기판(210) 상에 압력 센서들(FS1, FS2), 배선들(251) 등을 형성한 후, 제2 터치 영역(TA2)에 대응되는 영역을 벤딩함으로써 곡면의 형상을 갖는 제2 터치 영역(TA2)을 형성할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 평면 상에서 감지된 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도가 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다. 특히, 평면 상에서 감지된 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도는, 곡면 형상의 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때의 압력 검출 감도를 의미할 수 있다. 또한, 평면 상에서 감지된 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도는, 평면 형상의 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때의 압력 검출 감도를 의미할 수 있다. 따라서, 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때의 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도는, 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때의 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다. 상술한 압력 검출 감도의 의미에 대한 설명은 이하에서 설명할 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다.
여기서, 제2 압력 센서의 압력 검출 감도가 크다는 것은, 제1 및 제2 압력 센서에 동일한 힘이 가해졌을 때, 제2 압력 센서가 더 큰 크기의 감지 신호를 출력함을 의미할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되어 최종적으로 곡면의 형상을 갖게 되면, 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도가 실질적으로 동일하거나 유사해질 수 있다.
이를 위하여, 제1 압력 센서들(FS1)과 제2 압력 센서들(FS2)은 서로 상이할 수 있으며, 특히 제1 압력 센서들(FS1)의 구조와 제2 압력 센서들(FS2)의 구조가 서로 상이할 수 있다. 여기서, '구조'가 상이하다는 것은, 압력 센서들(FS1, FS2)을 이루는 구성들이 상이함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서들(FS1, FS2)을 이루는 구성들 중 적어도 어느 하나의 형상이 상이하거나, 압력 센서들(FS1, FS2)을 이루는 구성들의 적층 순서가 상이하거나, 압력 센서들(FS1, FS2)을 이루는 구성들 중 적어도 어느 하나의 면적, 두께, 부피 등이 상이한 경우를 의미할 수 있다. 상술한 구조의 의미에 대한 설명은 이하에서 설명할 다른 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS)는, 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 압력 센서들(FS1, FS2)을 포함할 수 있다.
제1 센서 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
제1 센서 기판(210)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지(edge)로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 5에서는 두 개의 제2 터치 영역(TA2)이 제1 터치 영역(TA1)의 양 측에 제공되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 양 측 중 어느 하나의 측면에만 위치할 수 있다. 또는, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 상측 또는 하측에도 제공될 수 있다.
제1 압력 센서들(FS1)은 제1 터치 영역(TA1)에 위치할 수 있다. 제1 압력 센서들(FS1)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1 압력 센서들(FS1)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제1 압력 센서(FS1)에는 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제1 압력 센서(FS1)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 압력 센서들(FS2)은 제2 터치 영역(TA2)에 위치할 수 있다. 제2 압력 센서들(FS2)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제2 압력 센서들(FS2)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제2 압력 센서(FS2)에 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제2 압력 센서(FS2)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 5에서는 하나의 제2 터치 영역(TA2)에서, 제2 압력 센서들(FS2)이 하나의 열을 따라 배치되는 것으로 도시되었으나 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2)은 각각의 제2 터치 영역(TA2)에서 복수의 행 및 복수의 열을 이루도록 배치될 수도 있다.
터치 센서(TS)에 터치에 의한 압력이 가해지는 경우, 압력이 가해진 영역 또는 그 주변에 위치하는 하나 이상의 압력 센서(FS1, FS2)의 전기적 특성이 변화된다. 상기 하나 이상의 압력 센서(FS1, FS2)는, 압력에 의해 변화된 전기적 특성이 반영된 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 출력하게 되고, 센서 제어부(TSC)는 감지 신호를 분석하여 터치가 입력된 위치, 터치에 의한 압력의 세기 등을 파악할 수 있다.
전체가 평평한 제1 센서 기판(210) 상에 압력 센서들(FS1, FS2), 배선들 등을 형성한 후, 제2 터치 영역(TA2)에 대응되는 영역을 벤딩함으로써 곡면의 형상을 갖는 제2 터치 영역(TA2)을 형성할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도가 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되어 최종적으로 곡면의 형상을 갖게 되면, 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도가 실질적으로 동일하거나 유사해질 수 있다.
이를 위하여, 제1 압력 센서들(FS1)과 제2 압력 센서들(FS2)은 서로 상이할 수 있다.
도 6a은 도 5의 Ⅱ1-Ⅱ1' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 6b는 도 5의 Ⅲ1-Ⅲ1' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 압력 센서들(FS1) 및 제2 압력 센서들(FS2) 각각은, 제1 전극(210), 제2 전극(230), 및 제1 전극(210)과 제2 전극(230) 사이에 제공된 압력 민감층(240)을 포함할 수 있다.
제1 전극(220)은 제1 센서 기판(210) 상에 제공되며, 도전성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
또한, 터치 센서(TS)가 표시 패널(DP) 상에 위치하는 경우, 표시 패널(DP)로부터 출력되는 영상이 시인될 수 있도록, 제1 전극(220)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브 (Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
다음으로, 제2 전극(230)은 제1 전극(220)과 이격되고, 제1 전극(220) 상에 위치할 수 있다.
제2 전극(230)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 도전성 물질은 제1 전극(220)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다. 제2 전극(230)은 제1 전극(220)과 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제2 전극(230) 상에는 제2 전극(230)을 지지하는 제2 센서 기판이 제공될 수 있다.
다음으로, 압력 민감층(240)은 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 제공될 수 있다.
압력 민감층(240)은 터치 영역(TA1, TA2)에 전면적으로 제공될 수 있으며, 또는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)이 서로 중첩하는 위치에만 국부적으로 제공될 수도 있다.
압력 민감층(240)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
압력 민감층(240)은 물리적으로 변형되면 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에 위치하여 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 압력 민감층(240)에 인가되는 힘이 증가할수록 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 간의 저항이 감소할 수 있다. 또는, 그와 반대로 압력 민감층(240)에 인가되는 힘이 증가할수록 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 간의 저항이 증가할 수도 있다.
이를 위하여, 압력 민감층(240)은 압력 민감 물질(force sensitive material) 또는 압력 감지 저항(force sensitive resistor)으로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있다.
상기 압력 민감 물질로는 나노 입자(nano particle), 그래핀(graphene) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등의 형태로 제공될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 상기 나노 입자는 폴리머 내에 분포된 형태로 제공될 수 있다.
상기 나노 입자로는, 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
압력 센서(FS1, FS2)에 압력(예컨대, 터치 입력에 따른 압력)이 인가되면, 압력 민감층(240)에 포함된 나노 입자들 간의 터널 효과(tunnel effect)가 변화되어 전자 이동 확률이 변화되게 된다. 이에 따라, 압력 민감층(240)의 저항이 변화되게 된다. 따라서, 변화된 저항 값을 이용하여 압력의 세기 등을 검출할 수 있게 된다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 압력 센서들(FS1) 각각에 제공된 압력 민감층(240)의 두께(W11)는, 제2 압력 센서들(FS2) 각각에 제공된 압력 민감층(240)의 두께(W21)보다 클 수 있다.
압력 민감층(240)의 두께가 두꺼워 질수록 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 간의 전류 패스(current path)가 길어지고, 압력 검출 감도는 낮아진다.
따라서, 제2 압력 센서들(FS2)의 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
이 때, 제1 압력 센서들(FS1) 각각에 포함된 압력 민감층(240)과 제1 전극(220) 또는 제2 전극(230)간의 접촉 면적은, 제2 압력 센서들(FS2) 각각에 포함된 압력 민감층(240)과 제1 전극(220) 또는 제2 전극(230) 간의 접촉 면적과 동일할 수도 있고, 더 작을 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS1)는, 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 압력 센서들(FS1-1, FS2-1)을 포함할 수 있다.
제1 센서 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
제1 센서 기판(210)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS1)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
제1 압력 센서들(FS1-1)은 제1 터치 영역(TA1)에 위치할 수 있다. 제1 압력 센서들(FS1-1)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1 압력 센서들(FS1-1)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제1 압력 센서(FS1-1)에는 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제1 압력 센서(FS1-1)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 압력 센서들(FS2-1)은 제2 터치 영역(TA2)에 위치할 수 있다. 제2 압력 센서들(FS2-1)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제2 압력 센서들(FS2-1)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제2 압력 센서(FS2-1)에 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제2 압력 센서(FS2-1)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 7에서는 하나의 제2 터치 영역(TA2)에서, 제2 압력 센서들(FS2-1)이 하나의 열을 따라 배치되는 것으로 도시되었으나 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2-1)은 각각의 제2 터치 영역(TA2)에서 복수의 행 및 복수의 열을 이루도록 배치될 수도 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 압력 센서들(FS1-1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2-1)의 압력 검출 감도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2-1)의 압력 검출 감도가 제1 압력 센서들(FS1-1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되어 최종적으로 곡면의 형상을 갖게 되면, 제1 압력 센서들(FS1-1)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2-1)의 압력 검출 감도가 실질적으로 동일하거나 유사해질 수 있다.
이를 위하여, 제1 압력 센서들(FS1-1)과 제2 압력 센서들(FS2-1)은 서로 상이할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 제1 압력 센서의 구성을 나타내는 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 도 7에 도시된 제2 압력 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
특히, 도 8a는 제1 압력 센서의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 8b는 도 7의 Ⅱ2-Ⅱ2' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다. 또한, 도 9a는 제2 압력 센서의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 9b는 Ⅲ2-Ⅲ2' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 9b를 참조하면, 제1 압력 센서들(FS1-1) 및 제2 압력 센서들(FS2-1) 각각은, 제1 전극(210-1), 제2 전극(230-1), 및 제1 전극(210-1)과 제2 전극(230-1) 사이에 제공된 압력 민감층(240-1)을 포함할 수 있다.
제1 전극(220-1)은 제1 센서 기판(210) 상에 제공되며, 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 도전성 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 제1 전극(220)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
제2 전극(230-1)은 제1 센서 기판(210) 상에 제공되며, 제1 전극(220-1)과 이격되어 위치할 수 있다.
제2 전극(230-1)은 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 도전성 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 제1 전극(220)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
압력 민감층(240-1)은 제1 센서 기판(210) 상에 제공되며, 제1 전극(220-1)과 제2 전극(230-1) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 제1 전극(220-1), 압력 민감층(240-1), 및 제2 전극(220-2)은 동일 면 상에 위치할 수 있다.
압력 민감층(240)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 압력 민감층(240)과 같이, 물리적으로 변형되면 전기적 특성이 변경되는 구성 요소일 수 있다.
이를 위하여, 압력 민감층(240-1)은 압력 민감 물질 또는 압력 감지 저항으로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있으며, 상기 압력 민감 물질은 압력 민감층(240)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
도 8b 및 도 9b를 참조하면, 제1 압력 센서들(FS1-1) 각각에 제공된 압력 민감층(240-1)의 두께(W12)는, 제2 압력 센서들(FS2-1) 각각에 제공된 압력 민감층(240-1)의 두께(W22)보다 클 수 있다.
동일 면 상에 위치한 제1 전극(220-1)과 제2 전극(230-1) 사이에 위치한 압력 민감층(240-1)의 두께가 작을수록 전류가 흐르는 통로가 좁아지고, 압력 검출 감도가 작아진다.
따라서, 제2 압력 센서들(FS2-1)의 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1-1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
이 때, 제1 압력 센서들(FS1-1) 각각에 포함된 제1 전극(220-1)과 제2 전극(230-1) 사이의 거리는, 제2 압력 센서들(FS2-1) 각각에 포함된 제1 전극(220-1)과 제2 전극(230-1) 사이의 거리와 거의 동일할 수 있으며, 더 클 수도 있다.
도 10a 내지 도 10d는 도 7에 도시된 압력 센서의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
특히, 도 10a 및 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제1 압력 센서(FS1-2)의 구성을 구체적으로 나타내는 것이며, 도 10b 및 도 10d는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2 압력 센서(FS2-2)의 구성을 구체적으로 나타내는 것이다.
도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 제1 압력 센서들(FS1-2) 및 제2 압력 센서들(FS2-2) 각각은 제1 전극(220-2)과 제2 전극(230-2)을 포함할 수 있다.
제1 전극(220-2)과 제2 전극(230-2)은 빗 형상(콤(comb) 구조)일 수 있다. 이 때, 제1 전극(220-2)의 빗살과 제2 전극(230-2)의 빗살은 서로 이격되어 위치하고, 교대로 배치될 수 있다.
제1 압력 센서들(FS1-2) 및 제2 압력 센서들(FS2-2)은 압력 민감층을 포함하며, 압력 민감층은 제1 전극(220-2), 제2 전극(230-2), 및 제1 전극(220-2)과 제2 전극(230-2) 간 공간을 모두 덮도록 제공될 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 압력 센서들(FS1-2)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2-2)의 압력 검출 감도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2-2)의 압력 검출 감도가 제1 압력 센서들(FS1-2)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
이를 위하여, 도 10a 및 도 10b에 도시된 것과 같이, 제1 압력 센서(FS1-2)의 제1 전극(220-2)의 빗살과 제2 전극(230-2)의 빗살 사이의 거리(d1)는, 제2 압력 센서(FS2-2)의 제1 전극(220-2)의 빗살과 제2 전극(230-2)의 빗살 사이의 거리(d2)보다 클 수 있다.
제1 전극(220-2)의 빗살과 제2 전극(230-2)의 빗살 간 거리가 길수록 전류 패스(current path)가 길어지고, 압력 검출 감도는 낮아진다.
따라서, 제2 압력 센서들(FS2-2)의 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1-2)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
또는, 도 10c 및 도 10d에 도시된 것과 같이, 제2 압력 센서(FS2-2)의 제1 전극(220-2) 및 제2 전극(230-2)의 빗살 개수가 제1 압력 센서(FS1-2)의 제1 전극(220-2) 및 제2 전극(230-2)의 빗살 개수보다 많도록 형성하여 제2 압력 센서(FS2-2)의 압력 검출 감도를 높일 수 있다.
한편, 전극(220-2, 230-2)의 빗살 간 간격 및 빗살의 개수 중 어느 하나를 다르게 함으로써 압력 검출 감도를 상이하게 하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극(220-2, 230-2)의 빗살 간 간격 및 개수를 동시에 이용하여 압력 검출 감도를 상이하게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS2)는, 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 압력 센서들(FS1-3, FS2-3)을 포함할 수 있다.
제1 센서 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
제1 센서 기판(210)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS2)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 11에서는 두 개의 제2 터치 영역(TA2)이 제1 터치 영역(TA1)의 양 측에 제공되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 양 측 중 어느 하나의 측면에만 위치할 수 있다. 또는, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 상측 또는 하측에도 제공될 수 있다.
제1 압력 센서들(FS1-3)은 제1 터치 영역(TA1)에 위치할 수 있다. 제1 압력 센서들(FS1-3)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
제1 압력 센서들(FS1-3) 각각은 제1 저항 감지선(RS1)으로 구성될 수 있으며, 제1 저항 감지선(RS1)은 적어도 일부가 굽은 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 것과 같이, 제1 저항 감지선(RS1)은 소정의 영역 내에서 감긴 형상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 저항 감지선(RS2)은 지그 재그 형상일 수도 있다.
다만, 제1 저항 감지선(RS1)의 형상이 도 11에 도시된 것에 제한되는 것은 아니며, 미소 변위를 검출할 수 있도록 스트레인 게이지(strain gauge) 구조를 갖는 다면, 제1 저항 감지선(RS1)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.
제1 저항 감지선(RS1)은 압력에 민감한 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 도전성 물질로는 나노 입자(nano particle), 그래핀(graphene) 등을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 나노 입자는 나노 튜브, 나노 컬럼, 나노 로드, 나노 기공, 나노 와이어 등의 형태로 제공될 수 있다.
상기 나노 입자로는, 탄소, 흑연, 준금속, 금속, 상기 준금속 또는 금속의 도전성 산화물, 또는 상기 준금속 또는 금속의 도전성 질화물의 입자들을 포함하거나, 절연성 비드 상에 상기 입자들이 코팅된 코어 쉘 구조의 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 준금속은, 안티몬(Sb), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속은 아연(Zn), 알루미늄(Al), 스칸듐(Sc), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 인듐(In), 주석(Sn), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 스트론튬(Sr), 텅스텐(W), 카드뮴(Cd), 탄탈륨(Ta), 타이타늄(Ti) 등, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전성 산화물은 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 알루미늄 도프된 아연 산화물(AZO), 갈륨 인듐 아연 산화물(GIZO), 아연 산화물(ZnO) 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 제1 저항 감지선(RS1)은 외부에서 인가되는 압력에 따라 압전 효과를 나타내는 압전 물질(piezo-electric material)을 포함할 수 있다. 상기 압전 물질로는, PZT(lead zirconate titanate), PVDF(polyvinylidene fluoride), 티탄산 바륨(BaTiO3), PTrFE(polytrifluoroethylene) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 상기 압전 물질은, 폴리 크리스탈(poly crystal), 압전단결정(PMN-PT single crystal), 산화 아연(ZnO), 이황화몰리브덴(MoS2) 등과 같은 압전 반도체 물질일 수도 있다. 다만, 압전층(108)을 구성할 수 있는 물질이 이에 한정되지는 않으며, 상기 압전층(108)은 상술한 물질 외에도 다른 압전 물질로 구성될 수도 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제1 압력 센서들(FS1-3)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제1 저항 감지선(RS1)에 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제1 압력 센서(FS1-3)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 압력 센서들(FS2-3)은 제2 터치 영역(TA2)에 위치할 수 있다. 제2 압력 센서들(FS2-3)은 도트 형태로 서로 분리되도록 제공될 수 있으며, 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
제2 압력 센서들(FS2-3) 각각은 제2 저항 감지선(RS2)으로 구성될 수 있으며, 제2 저항 감지선(RS2)은 적어도 일부가 굽은 형상일 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 것과 같이, 제2 저항 감지선(RS2)은 소정의 영역 내에서 감긴 형상일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 저항 감지선(RS2)은 지그 재그 형상일 수도 있다.
제2 저항 감지선(RS2)은 제1 저항 감지선(RS1)과 동일한 형상을 가질 수도 있고, 제1 저항 감지선(RS1)과 다른 형상을 가질 수도 있다.
제2 저항 감지선(RS2)은 제1 저항 감지선(RS1)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제2 저항 감지선(RS2)은 제1 저항 감지선(RS1)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 제2 압력 센서들(FS2-3)이 센서 제어부(TSC)로부터 구동 신호를 공급받고, 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 전달할 수 있도록, 각각의 제2 압력 센서(FS2-3)에는 적어도 하나 이상의 배선이 연결될 수 있다. 상기 배선은 제2 압력 센서(FS2-3)와 센서 제어부(TSC)를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 11에서는 하나의 제2 터치 영역(TA2)에서 제2 압력 센서들(FS2-3)이 하나의 열을 따라 배치되는 것으로 도시되었으나 본 발명에 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2-3)은 하나의 제2 터치 영역(TA2)에서 복수의 행 및 복수의 열을 이루도록 배치될 수도 있다.
터치 센서(TS2)에 터치에 의한 압력이 가해지는 경우, 압력이 가해진 영역 또는 그 주변에 위치하는 하나 이상의 압력 센서(FS1-3, FS2-3)의 전기적 특성이 변화된다.
보다 구체적으로, 압력에 의하여 저항 감지선(RS1, RS2)의 길이 또는 단면적이 변화되면서, 해당 압력 센서(FS1-3, FS2-3)의 저항 값이 변화된다. 따라서, 해당 압력 센서(FS1-3, FS2-3)는 변화된 저항 값이 반영된 감지 신호를 센서 제어부(TSC)로 출력하게 되고, 센서 제어부(TSC)는 감지 신호를 분석하여 터치가 입력된 위치, 터치에 의한 압력의 세기 등을 파악할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 압력 센서들(FS1-3)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2-3)의 압력 검출 감도가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 압력 센서들(FS2-3)의 압력 검출 감도가 제1 압력 센서들(FS1-3)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되어 최종적으로 곡면의 형상을 갖게 되면, 제1 압력 센서들(FS1-3)의 압력 검출 감도와 제2 압력 센서들(FS2-3)의 압력 검출 감도가 실질적으로 동일하거나 유사해질 수 있다.
이를 위하여, 제1 압력 센서들(FS1-3)과 제2 압력 센서들(FS2-3)은 서로 상이할 수 있다.
예를 들어, 제1 압력 센서들(FS1-3)에 포함된 제1 저항 감지선(RS1)의 굵기가 제2 압력 센서들(FS2-3)에 포함된 제2 저항 감지선(RS2)의 굵기보다 작을 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 평면도이고, 도 13은 도 12의 Ⅳ-Ⅳ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이며, 도 14는 도 12의 Ⅴ-Ⅴ' 선에 따른 단면의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12 내지 도 14을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(TS3)는 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 센서 전극들(221, 231)을 포함할 수 있다. 센서 전극들(221, 231)은 터치 영역(TA1, TA2)에 제공될 수 있다.
제1 센서 기판(210)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
제1 센서 기판(210)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 기판(210)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS3)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 12에서는 두 개의 제2 터치 영역(TA2)이 제1 터치 영역(TA1)의 양 측에 제공되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 양 측 중 어느 하나의 측면에만 위치할 수 있다. 또는, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 상측 또는 하측에도 제공될 수 있다.
센서 전극들(221, 231), 서로 다른 방향으로 연장된 다수의 제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231)을 포함할 수 있다.
제1 센서 전극들(221)은 제1 센서 기판(210) 상에 위치하며, 제1 방향(X축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제1 센서 전극들(221) 중 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제1 센서 전극들(X1, Xn)의 폭(L2)은, 제1 터치 영역(TA1)에 제공된 제1 센서 전극들(X2~Xn-1)의 폭(L1) 보다 클 수 있다.
제2 센서 전극들(231)은 제1 센서 전극들(221)과 이격되고, 제1 센서 전극들(221) 상에 위치할 수 있다. 제2 센서 전극들(231)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231) 각각은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231) 각각은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221)은 제2 센서 전극들(231)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231)은 판형 전극이거나, 또는 메쉬형 전극일 수 있다. 상기 도전성 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 제1 전극(220)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
한편, 도 12에서는 센서 전극들(221, 231) 각각을 바(bar) 형상의 전극들로 도시하였으나, 센서 전극들(221, 231)의 형상이 이에 한정되지는 않는다.
제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231) 사이에는 압력 민감층(240)이 제공될 수 있다.
압력 민감층(240)은 터치 영역(TA1, TA2)에 전면적으로 제공될 수 있으며, 또는 제1 센서 전극(221)과 제2 센서 전극(231)이 서로 중첩하는 위치에만 국부적으로 제공될 수도 있다.
압력 민감층(240)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
압력 민감층(240)은 물리적으로 변형되면 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 제1 센서 전극(221)과 제2 센서 전극들(231) 사이에 위치하여, 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다.
이를 위하여, 압력 민감층(240)은 압력 민감 물질 또는 압력 감지 저항으로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 압력 민감층을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231)은 터치 영역(TA1, TA2) 내에서 서로 교차하여 다수의 교차부를 형성할 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)에 위치한 교차부에 제공된 제1 센서 전극(X2~Xn-1), 압력 민감층(240) 및 제2 센서 전극(231)은 제1 압력 센서(FS1-4)를 구성할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)에 위치한 교차부에 제공된 제1 센서 전극(X1, Xn), 압력 민감층(240) 및 제2 센서 전극(231)은 제2 압력 센서(FS2-4)를 구성할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제1 센서 전극들(X1, Xn)의 폭(L2)이, 제1 터치 영역(TA1)에 제공된 제1 센서 전극들(X2~Xn-1)의 폭(L1) 보다 큼에 따라, 제2 압력 센서(FS2-4)의 전극 간 전류 통로가 제1 압력 센서(FS1-4)의 전극 간 전류 통로보다 크다.
따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제2 압력 센서들(FS2-4)의 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1-4)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231) 각각에는 하나 이상의 배선(251)이 연결될 수 있다. 각각의 배선(251)은 적어도 하나의 패드(252)를 통해 외부의 구동 회로와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231)은 배선들(251) 및 패드들(252)을 통해, 앞서 설명한 센서 제어부(TSC)에 연결될 수 있다.
제1 센서 전극들(221) 및 제2 센서 전극들(231) 중 적어도 어느 하나에는 구동 전압이 인가되고, 다른 하나로부터는 상기 구동 전압에 대응하는 감지 신호가 출력될 수 있다. 상기 감지 신호를 분석하여 터치 입력의 유무와, 터치 위치 및 압력을 검출할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 15 및 도 16에서, 도 1 내지 도 14에 도시된 것들과 유사하거나 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS4)는 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 압력 센서들(FS)을 포함할 수 있다.
터치 센서(TS4)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16에서는 두 개의 제2 터치 영역(TA2)이 제1 터치 영역(TA1)의 양 측에 제공되는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 양 측 중 어느 하나의 측면에만 위치할 수 있다. 또는, 제2 터치 영역(TA2)은 제1 터치 영역(TA1)의 상측 또는 하측에도 제공될 수 있다.
압력 센서들(FS)은 앞서 설명한 제1 압력 센서(FS1, FS1-1, FS1-2, FS1-3) 또는 제2 압력 센서(FS2, FS2-1, FS2-2, FS2-3)과 동일할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS4)는 터치 입력에 따른 압력을 압력 센서들(FS) 각각의 유효 지점에 집중시키기 위한 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)을 포함할 수 있다. 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 범프 구조체를 구성할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 압력 센서들(FS)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 범프 구조체는, 압력 센서들(FS)의 하부에 제공된 다수의 하부 범프들(BP11, BP21), 및 압력 센서들(FS)의 상부에 제공된 다수의 상부 범프들(BP12, BP22) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 연질 또는 경질의 물질로 구성될 수 있고, 탄성을 보유하거나 보유하지 않은 물질로 구성될 수 있다. 또한, 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 도전성 또는 비도전성 물질로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)의 구성 물질이나 물성이 특별히 한정되지는 않는다. 따라서, 표시 장치(DD)의 설계 조건에 부합되는 기구적 특성을 고려하여 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)의 구성 물질이나 두께 등을 선택할 수 있다.
또한, 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시키는 목적 외에도, 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)에 특정 부가 기능을 부여하고자 하는 경우, 원하는 기능에 따라 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)의 구성 물질 등을 선택할 수 있다.
예를 들어, 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22) 중 적어도 일부를 도전성 물질로 구성함으로써, 전자기 차폐층(EMI 차폐층)을 구현할 수도 있다. 터치 센서(TS4)와 표시 패널(DP)의 사이에 제공되는 하부 범프들(BP11, BP21) 또는 상부 범프들(BP12, BP22)을 구리(Cu) 등의 도전성 물질을 포함한 도전성 감압성 접착제(conductive pressure sensitive adhesive)로 구성함으로써, 전자기 차폐층과 일체로 구현할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 제1 터치 영역(TA)에 제공된 제1 범프들(BP11, BP12)과, 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제2 범프들(BP21, BP22)을 포함할 수 있다.
제1 범프들(BP11, BP12) 각각은 압력 센서(FS)의 하부에 제공되는 제1 하부 범프(BP11)와 압력 센서(FS)의 상부에 제공되는 제1 상부 범프(BP12)를 포함할 수 있다.
제1 하부 범프들(BP11) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 하부 범프들(BP11)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제1 상부 범프들(BP12) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 상부 범프(BP12)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제1 범프(BP11, BP12)는 터치 입력 등에 따른 압력이 인가될 시, 상기 압력을 압력 센서(FS)의 중앙부에 효과적으로 집중시켜, 압력 센서(FS)의 감도를 향상시킬 수 있다.
제2 범프들(BP21, BP22) 각각은 압력 센서(FS)의 하부에 제공되는 제2 하부 범프(BP21)와 압력 센서(FS)의 상부에 제공되는 제2 상부 범프(BP22)를 포함할 수 있다.
제2 하부 범프들(BP21) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 하부 범프들(BP21)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 하부 범프(BP21)의 크기는 제1 하부 범프(BP11)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 하부 범프(BP21)의 폭(L23)은 제1 하부 범프(BP11)의 폭(L13)보다 작을 수 있다.
여기서 '크기'는 평면도 상에서 바라본 면적을 의미할 수 있으며, 예를 들어, 압력 센서(FS)와 제2 하부 범프(BP21)가 중첩하는 면적이, 압력 센서(FS)와 제1 하부 범프(BP11)가 중첩하는 면적보다 작을 수 있다.
제2 하부 범프들(BP21)가 제1 하부 범프들(BP11) 보다 작은 크기를 가짐에 따라 제1 하부 범프들(BP11) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다.
따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
제2 상부 범프들(BP22) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 상부 범프들(BP22)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 크기는 제1 상부 범프(BP12)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 상부 범프(BP22)의 폭(L21)은 제1 상부 범프(BP12)의 폭(L11)보다 작을 수 있다. 또는, 압력 센서(FS)와 제2 상부 범프(BP22)가 중첩하는 면적이, 압력 센서(FS)와 제1 상부 범프(BP12)가 중첩하는 면적보다 작을 수 있다.
제2 상부 범프(BP22)가 제1 상부 범프(BP12) 보다 작은 크기를 가짐에 따라 제1 상부 범프(BP12) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다.
따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16에서는, 제1 터치 영역(TA) 및 제2 터치 영역(TA2)에 동일한 압력 센서들(FS)이 제공되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 터치 영역(TA)에는 앞서 설명한 제1 압력 센서들(FS1, FS1-1, FS1-2, FS1-3)이 제공되고, 제2 터치 영역(TA2)에는 앞서 설명한 제2 압력 센서들(FS2, FS2-1, FS2-2, FS2-3)이 제공될 수도 있다.
또한, 도 15 및 도 16에서는, 하부 범프(B11, B21)의 크기가 상부 범프(B12, B22)의 크기보다 큰 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이고, 도 18은 도 17의 Ⅶ-Ⅶ' 선에 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 17 및 도 18에서, 도 1 내지 도 16에 도시된 것들과 유사하거나 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS5)는 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 압력 센서들(FS)을 포함할 수 있다.
터치 센서(TS5)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
압력 센서들(FS)은 앞서 설명한 제1 압력 센서(FS1, FS1-1, FS1-2, FS1-3) 또는 제2 압력 센서(FS2, FS2-1, FS2-2, FS2-3)와 동일할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS5)는 터치 입력에 따른 압력을 압력 센서들(FS) 각각의 유효 지점에 집중시키기 위한 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)을 포함할 수 있다. 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 범프 구조체를 구성할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 압력 센서들(FS)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 범프 구조체는, 압력 센서들(FS)의 하부에 제공된 다수의 하부 범프들(BP11, BP21), 및 압력 센서들(FS)의 상부에 제공된 다수의 상부 범프들(BP12, BP22) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 제1 터치 영역(TA)에 제공된 제1 범프들(BP11, BP12)과, 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제2 범프들(BP21, BP22)을 포함할 수 있다.
제1 범프들(BP11, BP12) 각각은 압력 센서(FS)의 하부에 제공되는 제1 하부 범프(BP11)와 압력 센서(FS)의 상부에 제공되는 제1 상부 범프(BP12)를 포함할 수 있다.
제1 하부 범프들(BP11) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 하부 범프들(BP11)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제1 상부 범프들(BP12) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 상부 범프(BP12)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제1 범프(BP11, BP12)는 터치 입력 등에 따른 압력이 인가될 시, 상기 압력을 압력 센서(FS)의 중앙부에 효과적으로 집중시켜, 압력 센서(FS)의 감도를 향상시킬 수 있다.
제2 범프들(BP21, BP22) 각각은 압력 센서(FS)의 하부에 제공되는 제2 하부 범프(BP21)와 압력 센서(FS)의 상부에 제공되는 제2 상부 범프(BP22)를 포함할 수 있다.
제2 하부 범프들(BP21) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 하부 범프들(BP21)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 하부 범프(BP21)의 크기는 제1 하부 범프(BP11)의 크기와 거의 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 하부 범프(BP21)의 폭(L23)은 제1 하부 범프(BP11)의 폭(L13)과 거의 동일할 수 있다.
제2 상부 범프들(BP22) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 상부 범프들(BP22)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
또한, 제2 상부 범프(BP22)의 크기는 제1 상부 범프(BP12)의 크기와 거의 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 상부 범프(BP22)의 폭(L21)은 제1 상부 범프(BP12)의 폭(L11)과 거의 동일할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 상부 범프(BP22)의 크기는 제1 상부 범프(BP12)의 크기보다 작을 수도 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 높이(W23)는 제1 상부 범프(BP12)의 높이(W13)보다 클 수 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 높이(W23)가 제1 상부 범프(BP12)의 높이(W13) 보다 큼에 따라 제1 상부 범프(BP12) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다.
따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
한편, 도 17 및 도 18에서는, 제1 터치 영역(TA) 및 제2 터치 영역(TA2)에 동일한 압력 센서들(FS)이 제공되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 터치 영역(TA)에는 앞서 설명한 제1 압력 센서들(FS1, FS1-1, FS1-2, FS1-3)이 제공되고, 제2 터치 영역(TA2)에는 앞서 설명한 제2 압력 센서들(FS2, FS2-1, FS2-2, FS2-3)이 제공될 수도 있다.
또한, 도 18에서는 제2 하부 범프(BP21)의 높이와 제1 하부 범프(BP11)의 높이가 거의 동일한 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 하부 범프(BP21)의 높이는 제1 하부 범프(BP11)의 높이보다 클 수 있다.
도 17 및 도 18에서는, 하부 범프(B11, B21)의 크기가 상부 범프(B12, B22)의 크기보다 큰 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 15 내지 도 18에서는, 제2 범프들(BP21, BP22)의 크기가 제1 범프들(BP11, BP12)보다 작거나, 제2 범프들(BP21, BP22)의 높이가 제1 범프들(BP11, BP12)보다 큰 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 범프들(BP21, BP22)의 크기 및 높이가 제1 범프들(BP11, BP12)의 크기 및 높이보다 클 수도 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이고, 도 20 및 도 21은 도 19에 도시된 교차부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 19 내지 도 21에서, 도 1 내지 도 18에 도시된 것들과 유사하거나 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서(TS5)는 제1 센서 기판(210), 제1 센서 기판(210) 상에 위치한 복수의 센서 전극들(221', 231), 센서 전극들(221, 231) 상에 위치한 제2 센서 기판(211)을 포함할 수 있다. 센서 전극들(221, 231)은 터치 영역(TA1, TA2)에 제공될 수 있다.
센서 기판(210, 211)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 센서 기판(210, 211)은 연성 기판이거나, 경성 기판일 수도 있다.
센서 기판(210, 211)은 앞서 표시 기판(110)의 구성 물질로 언급한 물질들 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 센서 기판(210, 211)은 표시 기판(110)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수도 있다.
터치 센서(TS5)는 제1 터치 영역(TA1)과 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)으로 구성될 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 제2 터치 영역(TA2)는 제1 터치 영역(TA1)의 엣지로부터 벤딩된 곡면 형상을 가질 수 있다.
센서 전극들(221', 231)은, 서로 다른 방향으로 연장된 다수의 제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231)을 포함할 수 있다.
제1 센서 전극들(221')은 제1 센서 기판(210) 상에 위치하며, 제1 방향(X축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제1 센서 전극들(221') 각각의 형상은 서로 거의 동일할 수 있다.
제2 센서 전극들(231)은 제1 센서 전극들(221')과 이격되고, 제1 센서 전극들(221') 상에 위치할 수 있다. 제2 센서 전극들(231)은 제2 방향(Y축 방향)을 따라 배열될 수 있다.
제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231) 각각은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231) 각각은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221')은 제2 센서 전극들(231)과 동일한 물질로 구성되거나, 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 또한, 제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231)은 판형 전극이거나, 또는 메쉬형 전극일 수 있다. 상기 도전성 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 제1 전극(220)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
한편, 도 19에서는 센서 전극들(221', 231) 각각을 바(bar) 형상의 전극들로 도시하였으나, 센서 전극들(221', 231)의 형상이 이에 한정되지는 않는다.
제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231) 사이에는 압력 민감층(240)이 제공될 수 있다.
압력 민감층(240)은 터치 영역(TA1, TA2)에 전면적으로 제공될 수 있으며, 또는 제1 전극(221')과 제2 전극(231)이 서로 중첩하는 위치에만 국부적으로 제공될 수도 있다.
압력 민감층(240)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
압력 민감층(240)은 물리적으로 변형되면 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 제1 센서 전극(221')과 제2 센서 전극들(231) 사이에 위치하여, 외부로부터의 압력에 따라 저항이 변경되는 물질을 포함할 수 있다.
이를 위하여, 압력 민감층(240)은 압력 민감 물질 또는 압력 감지 저항으로 지칭되는 물질들을 포함할 수 있으며, 상기 물질은 도 6a 및 도 6b에 도시된 압력 민감층을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있다.
제1 센서 전극들(221') 및 제2 센서 전극들(231)은 터치 영역(TA1, TA2) 내에서 서로 교차하여 다수의 교차부를 형성할 수 있다.
제1 터치 영역(TA1)에 위치한 교차부에 제공된 제1 센서 전극(X2~Xn-1), 압력 민감층(240) 및 제2 센서 전극(231)은 압력 센서(FS')를 구성할 수 있다.
제2 터치 영역(TA2)에 위치한 교차부에 제공된 제1 센서 전극(X1', Xn'), 압력 민감층(240) 및 제2 센서 전극(231)은 압력 센서(FS')를 구성할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(TS4)는 터치 입력에 따른 압력을 압력 센서들(FS) 각각의 유효 지점에 집중시키기 위한 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)을 포함할 수 있다. 다수의 범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 범프 구조체를 구성할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 압력 센서들(FS)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 범프 구조체는, 제1 센서 전극들(221')의 하부에 제공된 다수의 하부 범프들(BP11, BP21), 및 제2 센서 전극들(231)의 상부에 제공된 다수의 상부 범프들(BP12, BP22) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 제1 센서 전극들(221')과 제2 센서 전극들(231)의 교차부에 대응하는 위치에 제공될 수 있다.
범프들(BP11, BP12, BP21, BP22)은 제1 터치 영역(TA)에 제공된 제1 범프들(BP11, BP12)과, 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제2 범프들(BP21, BP22)을 포함할 수 있다.
제1 범프들(BP11, BP12) 각각은 제1 센서 전극들(221')의 하부에 제공되는 제1 하부 범프(BP11)와 제2 센서 전극들(231)의 상부에 제공되는 제1 상부 범프(BP12)를 포함할 수 있다.
제1 하부 범프들(BP11) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 하부 범프들(BP11)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제1 상부 범프들(BP12) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제1 터치 영역(TA1)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 상부 범프(BP12)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 범프들(BP21, BP22) 각각은 제1 센서 전극들(221')의 하부에 제공되는 제2 하부 범프(BP21)와 제2 센서 전극들(231)의 상부에 제공되는 제2 상부 범프(BP22)를 포함할 수 있다.
제2 하부 범프들(BP21) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 하부 범프들(BP21)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 하부 범프(BP21)의 크기는 제1 하부 범프(BP11)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 하부 범프(BP21)의 폭(L23)은 제1 하부 범프(BP11)의 폭(L13)보다 작을 수 있다.
제2 하부 범프들(BP21)가 제1 하부 범프들(BP11) 보다 작은 크기를 가짐에 따라 제1 하부 범프들(BP11) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다. 따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
제2 상부 범프들(BP22) 각각은 서로 분리된 단독의 도트 형태로 제2 터치 영역(TA2)에 분산될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 상부 범프들(BP22)의 일부가 일체로 연결될 수도 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 크기는 제1 상부 범프(BP12)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 상부 범프(BP22)의 폭(L21)은 제1 상부 범프(BP12)의 폭(L11)보다 작을 수 있다.
제2 상부 범프(BP22)가 제1 상부 범프(BP12) 보다 작은 크기를 가짐에 따라 제1 상부 범프(BP12) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다. 따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 도면이고, 도 23 및 도 24는 도 22에 도시된 교차부의 단면을 나타내는 도면이다.
도 22 내지 도 24에 도시된 터치 센서(TS7)를 설명함에 있어서, 도 19 내지 도 21에 도시된 터치 센서(TS6)와 동일한 구성 요소들에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 관하여만 설명하도록 한다.
제2 하부 범프(BP21)의 크기와 제1 하부 범프(BP11)의 크기와 거의 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 하부 범프(BP21)의 폭(L23)은 제1 하부 범프(BP11)의 폭(L13)과 거의 동일할 수 있다.
또한, 제2 상부 범프(BP22)의 크기는 제1 상부 범프(BP12)의 크기와 거의 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 상부 범프(BP22)의 폭(L21)은 제1 상부 범프(BP12)의 폭(L11)과 거의 동일할 수 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 높이(W23)는 제1 상부 범프(BP12)의 높이(W13)보다 클 수 있다.
제2 상부 범프(BP22)의 높이(W23)가 제1 상부 범프(BP12)의 높이(W13) 보다 큼에 따라 제1 상부 범프(BP12) 보다 효율적으로 압력 센서들(FS)에 압력을 집중시킬 수 있다. 따라서, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제1 터치 영역(TA)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도보다 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 압력 센서들(FS)의 압력 검출 감도가 더 클 수 있다.
한편, 도 19 내지 도 24에서는, 제1 터치 영역(TA) 및 제2 터치 영역(TA2)에 동일한 제1 센서 전극들(221')이 제공되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 터치 영역(TA)에는 앞서 설명한 제1 센서 전극들(X2~Xn-1)이 제공되고, 제2 터치 영역(TA2)에는 앞서 설명한 제1 센서 전극들(X1, Xn)이 제공될 수도 있다.
또한, 도 19 내지 도 24에서는, 제2 범프들(BP21, BP22)의 크기가 제1 범프들(BP11, BP12)보다 작거나, 제2 범프들(BP21, BP22)의 높이가 제1 범프들(BP11, BP12)보다 큰 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 범프들(BP21, BP22)의 크기 및 높이가 제1 범프들(BP11, BP12)의 크기 및 높이보다 클 수도 있다.
도 25는 도 1의 I-I’선에 따른 단면의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치(DDa)는 제1 터치 센서(TSa), 제2 터치 센서(TSb), 표시 패널(DP), 윈도우(W) 및 하우징(H)을 포함할 수 있다.
제1 터치 센서(TSa)는 표시 패널(DP) 상에 위치하며, 표시 장치(DDa)에 입력되는 터치의 위치를 감지할 수 있다. 제1 터치 센서(TSa)는 터치의 위치를 감지하기 위한 터치 전극들을 포함할 수 있으며, 터치 전극들로부터 출력되는 감지 신호에 반영된 정전용량 변화량 등을 이용하여 터치의 위치를 감지할 수 있다.
제2 터치 센서(TSb)는 표시 패널(DP)의 하부에 위치하며, 표시 장치(DDa)에 입력되는 터치의 위치 및 이에 따른 압력을 감지하기 위하여 압력 센서들을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 터치 센서(TSb)는 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 터치 센서들(TS, TS1~TS7) 중 어느 하나 일 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치(DDa)는 터치의 위치를 감지하기 위한 센서와 압력을 감지하기 위한 센서를 별개로 구비할 수 있다.
한편, 도 25에서는, 제2 터치 센서(TSb), 표시 패널(DP) 및 제1 터치 센서(TSa)가 순차적으로 적층된 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한 되는 것은 아니며, 제2 터치 센서(TSb), 표시 패널(DP) 및 제1 터치 센서(TSa)의 적층 순서는 다양하게 변경 가능하다.
도 26a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치를 나타내는 도면이며, 도 26b는 도 26a에 도시된 표시 장치에 포함된 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 26a 및 도 26b에 도시된 표시 장치 및 터치 센서를 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 24에 도시된 터치 센서와 동일하거나 유사한 구성 요소에 관한 설명은 생략하고, 도 1 내지 도 24에 도시된 터치 센서와의 차이점에 관하여 중점적으로 설명하도록 한다.
도 26a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(DDb)는 평평한 형상을 갖는 평면 영역(FA)과 평면 영역의 모서리로부터 벤딩된 곡면 영역(SA1, SA2)을 포함할 수 있다.
곡면 영역(SA1, SA2)은 소정의 곡률을 갖도록 형성된 것일 수 있으며, 상기 곡면 영역(SA1, SA2)의 곡률 중심은 상기 표시 장치(DDb)의 후면(예를 들어, 영상이 표시되는 면의 반대)에 위치할 수 있다.
평면 영역(FA)에는 제1 표시 영역(DA1) 및 제3 표시 영역(DA3)이 포함될 수 있다. 또한, 평면 영역(FA)에는 제1 터치 영역(TA1) 및 제3 터치 영역(TA3)이 포함될 수 있다.
곡면 영역(SA1, SA2)은 제2 표시 영역(DA2) 및 제2 터치 영역(TA2)을 포함할 수 있다.
제1 표시 영역(DA1)은 스마트폰에서 메인 이미지가 전면으로 표시되는 부분에 해당할 수 있다. 또한, 제3 표시 영역(DA3)은 가상 버튼들(VB)이 표시되는 부분일 수 있다. 또한, 제2 표시 영역(DA2)은 메인 이미지 또는 서브 이미지가 측면으로 표시되는 부분에 해당할 수 있다.
터치 센서(TS8)는 터치 영역(TA1, TA2, TA3)에 입력되는 터치의 위치 및 이에 따른 압력을 감지할 수 있다.
터치 영역(TA1, TA2, TA3)은 평평한 형상을 갖는 제1 터치 영역(TA1) 및 제3 터치 영역(TA3)과, 제1 터치 영역(TA1) 및 제3 터치 영역(TA3)의 엣지로부터 벤딩되어 곡면의 형상을 갖는 적어도 하나의 제2 터치 영역(TA2)을 포함할 수 있다.
터치 센서(TS8)는 제1 터치 영역(TA1)에 제공된 제1 압력 센서들(FS1), 제2 터치 영역(TA2)에 제공된 제2 압력 센서들(FS2), 및 제3 터치 영역(TA3)에 제공된 제3 압력 센서들(FS3)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 것과 같이, 제2 터치 영역(TA2)이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때, 제2 압력 센서들(FS2)의 압력 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1)의 압력 검출 감도보다 클 수 있다.
제3 터치 영역(TA3)은 제1 터치 영역(TA1)의 일 측에 제공되며, 평평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 제3 터치 영역(TA3)은 제2 터치 영역(TA2)의 일 측에 제공될 수 있다.
제3 터치 영역(TA3)은 제1 터치 영역(TA1)보다 작은 면적을 가질 수 있으며, 특히 제3 터치 영역(TA3)에는 가상 버튼(VB)에 대응되는 제3 압력 센서들(FS3)이 제공될 수 있다.
물리적 버튼을 누를 때와 유사한 세기로 가상 버튼을 눌러야, 가상 버튼(VB)에 대응되는 동작이 수행될 수 있도록, 제3 압력 센서들(FS3)의 압력 검출 감도는 제1 압력 센서들(FS1) 및 제2 압력 센서들(FS2) 보다 낮을 수 있다.
이 때, 제1 압력 센서들(FS1), 제2 압력 센서들(FS2), 및 제3 압력 센서들(FS3) 간의 압력 검출 감도는, 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 것 중 어느 하나의 실시예에 따라 차별화할 수 있다.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 단면을 나타낸 도면이다.
도 27에 도시된 표시 장치를 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 26에 도시된 표시 장치 및 터치 센서와 동일하거나 유사한 구성 요소에 관한 설명은 생략하고, 도 1 내지 도 26에 도시된 표시 장치 및 터치 센서와의 차이점에 관하여 중점적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치(DDc)는 평평한 형상을 갖는 평면 영역(FA)과 평면 영역의 모서리로부터 벤딩된 곡면 영역(SA1', SA2')을 포함할 수 있다.
곡면 영역(SA1', SA2')은 소정의 곡률을 갖도록 형성된 것일 수 있으며, 상기 곡면 영역(SA1', SA2')의 곡률 중심은 상기 표시 장치(DDc)의 전면(예를 들어, 영상이 표시되는 쪽)에 위치할 수 있다.
즉, 상기 곡면 영역(SA1', SA2')은, 도 1에 도시된 표시 장치(DD)의 곡면 영역(SA1, SA2)이 벤딩된 방향과 반대의 반향으로 벤딩된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 표시 장치(DDc)에는 복수의 압력 센서들을 포함하는 터치 센서(TS')가 제공될 수 있다. 이 때, 곡면 영역(SA1', SA2')이 벤딩되기 전 평평한 상태일 때 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도는 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 작을 수 있다.
곡면 영역(SA1', SA2')에 위치한 압력 센서들과 평면 영역(FA)에 위치한 압력 센서들 간의 압력 검출 감도는, 도 1 내지 도 26을 참조하여 설명한 것 중 어느 하나의 실시예에 따라 차별화할 수 있다.
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.
DD: 표시 장치
TS: 터치 센서
DP: 표시 패널
FA: 평면 영역
SA1, SA2: 곡면 영역
TA1: 제1 터치 영역
TA2: 제2 터치 영역

Claims (31)

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  9. 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들; 및
    제2 터치 영역에 제공된 제2 압력 센서들을 포함하며,
    상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 적어도 일 측에 위치하며, 곡면 형상을 갖고,
    상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도와 상이하고,
    상기 제1 압력 센서들 각각은, 적어도 일부가 굽은 제1 저항 감지선을 포함하고,
    상기 제2 압력 센서들 각각은, 적어도 일부가 굽은 제2 저항 감지선을 포함하는 터치 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저항 감지선의 굵기는 상기 제2 저항 감지선의 굵기보다 작은 터치 센서.
  11. 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들;
    제2 터치 영역에 제공된 제2 압력 센서들;
    상기 제1 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제1 범퍼; 및
    상기 제2 압력 센서들 각각의 상부면 및 하부면 중 적어도 일면 상에 제공되는 제2 범퍼를 포함하며,
    상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 적어도 일 측에 위치하며, 곡면 형상을 갖고,
    상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도와 상이한 터치 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압력 센서와 상기 제1 범퍼의 중첩 면적은, 상기 제2 압력 센서와 상기 제2 범퍼의 중첩 면적보다 큰 터치 센서.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 범퍼의 높이는 상기 제2 범퍼의 높이보다 작은 터치 센서.
  14. 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들;
    제2 터치 영역에 제공된 제2 압력 센서들; 및
    제3 터치 영역에 제공된 제3 압력 센서들을 포함하며,
    상기 제2 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 적어도 일 측에 위치하며, 곡면 형상을 갖고,
    상기 제3 터치 영역은 상기 제1 터치 영역의 일 측면 및 상기 제2 터치 영역의 일 측면에 제공되며,
    상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도와 상이하고,
    상기 제3 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도 및 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 작은 터치 센서.
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  27. 제1 표시 영역, 및 상기 제1 표시 영역의 일 측에 위치하는 제3 표시 영역을 통해 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 상부면 및 하부면 중 적어도 어느 하나에 제공되고, 상기 제1 표시 영역에 대응되는 제1 터치 영역에 제공된 제1 압력 센서들 및 상기 제3 표시 영역에 대응되는 제3 터치 영역에 제공되는 제3 압력 센서들을 포함하는 터치 센서를 포함하며,
    상기 제3 표시 영역에는 가상 버튼이 표시되고,
    상기 제1 압력 센서들의 구조는 상기 제3 압력 센서들의 구조와 상이하고,
    상기 제1 표시 영역 및 상기 제3 표시 영역은 평평한 형상인 표시 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제3 압력 센서들의 압력 검출 감도는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 작은 표시 장치.
  29. 삭제
  30. 제27항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 상기 제1 표시 영역 및 상기 제3 표시 영역의 일 측면에 위치한 제2 표시 영역을 더 포함하고,
    상기 터치 센서는, 상기 제2 표시 영역에 대응되는 제2 터치 영역에 제공된 제2 압력 센서들을 더 포함하며,
    상기 제2 표시 영역 및 상기 제2 터치 영역은 곡면 형상인 표시 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제2 터치 영역의 법선 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제2 압력 센서들의 압력 검출 감도는, 상기 제1 터치 영역에 수직한 방향으로 힘이 인가될 때 감지되는 상기 제1 압력 센서들의 압력 검출 감도보다 큰 표시 장치.
KR1020170086117A 2017-07-06 2017-07-06 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 Active KR102357420B1 (ko)

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