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KR102542992B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR102542992B1
KR102542992B1 KR1020160089435A KR20160089435A KR102542992B1 KR 102542992 B1 KR102542992 B1 KR 102542992B1 KR 1020160089435 A KR1020160089435 A KR 1020160089435A KR 20160089435 A KR20160089435 A KR 20160089435A KR 102542992 B1 KR102542992 B1 KR 102542992B1
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cushion layer
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touch
electrode
sensing unit
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박원상
서영석
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

터치 센서는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상의 동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극들을 포함하고 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부, 및 상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하는 쿠션층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 쿠션층은 절연체와 전도성 입자를 포함하며, 상기 절연체는 상기 터치 압력에 따라 탄성 변형되는 탄성 물질을 포함할 수 있다.
표시 장치는 전면으로 영상이 표시되는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 적어도 일 면 상에 제공되며 터치 위치 및 터치 압력을 감지하는 터치 센서를 포함할 수 있다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명의 실시예는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보 매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 요구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한, 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명의 실시예는 터치의 압력을 파악하는 터치 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 또한 터치된 지점 및 터치의 압력을 파악하는 터치 센서를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 또한 상기한 터치 센서를 구비한 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 실시예는 또한 굴곡 시 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상의 동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극들을 포함하고 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부, 및 상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하는 쿠션층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 쿠션층은 절연체와 전도성 입자를 포함하며, 상기 절연체는 상기 터치 압력에 따라 탄성 변형되는 탄성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 사용자의 터치 압력이 가해지는 경우, 상기 압력이 가해진 영역에 대응하는 상기 쿠션층 내의 상기 전도성 입자의 밀도가 상이해져 상기 쿠션층의 유전율이 변할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿠션층의 유전율 변화에 의해 상기 사용자의 터치의 위치 및 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전도성 입자는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿠션층은 상기 전도성 입자가 상기 절연체 내부에 분포된 제1 영역과, 상기 절연체만을 포함하는 제2 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전도성 입자는 상기 쿠션층의 영역에 따라 상기 절연체 내부에 상이하게 분포될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿠션층은 상기 베이스 기판의 위치에 따라 서로 다른 면적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 행열 형태로 배열된 복수 개로 제공되며, 상기 센싱부 각각은 상기 제1 및 제2 전극 각각에 연결된 연결 배선들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극은 제1 가지부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 가지부들을 포함하며, 상기 제1 가지부들과 상기 제2 가지부들은 교번하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 자기 정전 용량식 감지 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 상호 정전 용량식 감지 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿠션층은 절연체와, 상기 절연체 내부에 분포된 도전성 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 시시예에 따른 터치 센서는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상의 동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극들을 포함하고 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부, 및 상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하는 쿠션층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 쿠션층은 제1 유전율을 갖는 베이스 층과, 상기 베이스 층 내에 분포되며 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 공동(空洞)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 전면으로 영상이 표시되는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 적어도 일 면 상에 제공되며 터치 위치 및 터치 압력을 감지하는 터치 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치된 지점 및 터치의 압력을 파악하는 터치 센서를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 터치 센서를 구비한 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 굴곡 시 신뢰성이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 동작을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 사용자로부터의 압력이 가해지지 않은 경우의 터치 센서의 모습이고, 도 3b는 사용자로부터의 압력이 조금 가해진 경우의 터치 센서의 모습이며, 도 3c는 사용자로부터의 압력이 많이 가해진 경우의 터치 센서의 모습이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 터치 센서에 있어서, 쿠션층 내에서 분포된 전도성 입자를 나타낸 단면도들이다.
도 5는 도 1의 터치 센서에 있어서, 제2 실시예에 따른 쿠션층을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 터치 센서에 있어서, 제3 실시예에 따른 쿠션층을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 터치 센서에 있어서, 베이스 기판 상에 터치 센서가 배치된 것을 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 터치 센서에 있어서, 센싱부가 자기 정전 용량 방식으로 구현되는 경우의 센싱부의 일부를 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 터치 센서에 있어서, 센싱부가 상호 정전 용량 방식으로 구현되는 경우의 센싱부의 일부를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 9의 P1 부분을 확대한 평면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿠션층의 배치 구조를 나타낸 평면도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 도시한 단면도이다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서가 채용된 표시 장치를 도시한 단면도들이다.
도 18은 도 17의 표시장치에서 표시 패널의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 및 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)는 베이스 기판(101), 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 센싱부(105) 및 쿠션층(130)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100)는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있으며, 상기 터치 센서(100)의 적어도 일부가 구부러지거나 접히거나 말리는 등 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이를 위해, 상기 터치 센서(100)를 이루는 구성 요소 중 적어도 일부는 가요성을 가질 수 있다.
상기 베이스 기판(101)은 유리, 유기 고분자, 수정 등과 같은 절연성 재료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 베이스 기판(101)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조나 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 베이스 기판(101)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, 상기 베이스 기판(101)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있다.
상기 센싱부(105)는 상기 베이스 기판(101) 상에 제공되며 서로 이격된 제1 전극(110)과 제2 전극(120)을 포함한다.
상기 제1 전극(110)은 도전성 물질을 포함한다. 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. 상기 제1 전극(110)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.
상기 제2 전극(120)은 상기 제1 전극(110)과 이격되며 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 상기 제1 전극(110)을 구성할 수 있는 재료 중에서 선택될 수 있으며, 상기 제1 전극(110)과 동일 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(110)은 서로 이격된 복수의 제1 가지부들(110a)을 가질 수 있다. 상기 제1 가지부들(110a)은 일 방향, 예를 들어, 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있으며, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 방향(예를 들어, 제2 방향(D2))을 따라 배열될 수 있다.
상기 제2 전극(120)은 서로 이격된 복수의 제2 가지부들(120a)을 가질 수 있다. 상기 제2 가지부들(120a)은 일 방향, 예를 들어, 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있으며, 상기 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다.
상기 제1 전극(110)의 제1 가지부들(110a)과 상기 제2 전극(120)의 제2 가지부들(120a)은 상기 베이스 기판(101) 상에서 서로 교번하여 배치될 수 있다. 상기 제1 가지부들(110a)과 상기 제2 가지부들(120a)이 서로 엇갈려 교변 배치됨으로써 상기 제1 가지부들(110a)과 상기 제2 가지부들(120a) 사이의 거리가 짧아지고 서로 대응하는 영역이 증가한다. 이로 인해, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이의 정전 용량(capacitance)이 증가할 수 있다.
상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 단일 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 하나의 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝되어 형성될 수 있으며, 또는 코팅을 통해 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 서로 동일한 하부 막을 공유할 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 동일 층 및/또는 동일 평면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 상기 베이스 기판(101) 상에 형성될 수 있다. 상기 베이스 기판(101) 상에 추가 층이 제공되는 경우, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 모두 상기 추가 층 상에 제공될 수 있다.
상기 쿠션층(130)은 상기 센싱부(105)의 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 상에 제공되며, 상기 센싱부(105)와 함께 터치 압력 센서를 구성한다. 상기 쿠션층(130)은 사용자의 터치에 따라 유전율이 변하며, 상기 유전율 변화를 감지함으로써 사용자의 터치시의 압력, 즉 터치의 세기에 대한 정보를 제공할 수 있다.
상기 쿠션층(130)은 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 상에 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)과 중첩하도록 제공된다.
상기 쿠션층(130)은 변형된 정도에 따라 전기적 특성이 변경되는 구성 요소로서, 특히, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이에서 외부로부터의 압력에 따라 유전율이 변하는 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쿠션층(130)은 절연체(130b)와, 상기 절연체(130b) 내에 분포된 전도성 입자(130a)를 포함할 수 있다.
상기 전도성 입자(130a)는 금속의 도전성 산화물, 또는 금속의 도전성 질화물의 입자를 포함하거나, 전도성 고분자를 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. 상기 전도성 고분자는 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설포네이트(PEDOT/PSS), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌 또는 폴리페닐렌비닐렌 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 절연체(130b)는 상기 사용자의 터치에 따라 탄성 변형될 수 있도록 탄성을 가지는 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄성을 가지는 절연 물질은 외부로부터의 압력(예를 들어, 사용자의 손이나 스타일러스에 의한 압력 등)에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 상기 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 갖는다. 상기 탄성을 가지는 절연 물질은 다공성 고분자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성을 가지는 절연 물질은 스폰지와 같이 발포체 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 탄성을 가지는 절연 물질은 예를 들어, 열가소성 탄성 중합체(thermoplastic elastomer), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄 열가소성 탄성 중합체(polyurethane thermoplastic elastomers), 폴리아미드(polyamides), 합성고무(synthetic rubbers), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔(polybutadiene), 폴리이소부티렌(polyisobutylene), 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)[poly(styrene-butadienestyrene)], 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리에틸렌(polyethylene), 실리콘(silicone), 등 및 이들의 조합들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기존의 터치 센서에 따르면, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 상기 쿠션층(130)을 사이에 두고 서로 마주보는 2 layer 형태로 이루어지는 것이 일반적이나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 동일 층에 제공될 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)의 전체 두께가 슬림해져 박형화가 구현될 수 있다.
또한, 상기 터치 센서(100)가 굴곡(folding) 되는 경우, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 동일 층에 배치되어 상기 터치 센서(100)의 전체 두께가 얇아지므로 굴곡(folding) 시 가해지는 응력에 의해 상기 터치 센서(100)가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 동작을 나타낸 도면으로서, 도 3a는 사용자로부터의 압력이 가해지지 않은 경우의 터치 센서의 모습이고, 도 3b는 사용자로부터의 압력이 조금 가해진 경우의 터치 센서의 모습이며, 도 3c는 사용자로부터의 압력이 많이 가해진 경우의 터치 센서의 모습이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)에 있어서, 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 쿠션층(130)을 사이에 두고 이격된다. 여기서, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 베이스 기판(101) 상에 배치된다. 즉, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 동일 층 상에 배치된다.
상기 터치 센서(100)에 사용자(20)로부터 압력이 가해지는 경우, 상기 압력이 가해진 영역에 대응하는 쿠션층(130) 내의 전도성 입자들(130a)이 상기 가해진 압력에 의해 상기 제1 및 제2 전극들(110, 120)쪽으로 이동하게 되어 상기 쿠션층(130)의 유전율이 변경된다. 상기 쿠션층(130)의 유전율이 변경되는 경우 상기 터치 센서(100)의 전기적 특성, 예를 들어, 정전 용량(capacitance)이 변경된다. 즉, 사용자(20)로부터의 압력이 가해지지 않은 경우의 정전 용량을 제1 정전 용량(C1)이라고 하고, 사용자(20)로부터의 압력이 조금 인가되었을 때의 정전 용량을 제2 정전 용량(C2)이라고 하며, 사용자(20)로부터의 압력이 많이 인가되었을 때의 정전 용량을 제3 정전 용량(C3)이라고 하면, 상기 쿠션층(130)의 전도성 입자들(130a)의 밀집도가 변경됨에 따라 정전 용량(capacitance)이 변경된다. 특히, 사용자(20)로부터의 압력이 많이 인가된 경우, 상기 압력이 가해진 영역에 대응하는 쿠션층(130) 내의 전도성 입자들(130a)은 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 가까이에 밀집되고, 상기 전도성 입자들(130a)에 의해 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이의 제3 정전 용량(C3)이 변하게 된다. 정확하게, 상기 제3 정전 용량(C3)이 상기 제1 정전 용량(C1)과 상기 제2 정전 용량(C2) 보다 증가하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)는 상기 쿠션층(130)의 유전율 변화를 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이에서 측정된 정전 용량(capacitance)을 통해 사용자(20)의 터치 위치와 터치 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100)는 상기 쿠션층(130)의 유전율 변화와 함께 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이의 정전 용량(capacitance)의 변화를 동시에 또는 순서에 따라 감지할 수 있다. 이에 따라, 사용자(20)의 터치 시의 터치 위치 및 터치 압력의 크기를 용이하게 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 사용자(200)의 손이 아니라 펜 등을 이용하여 상기 터치 센서(100)에 압력을 가하는 경우에도, 상기 쿠션층(130) 내의 전도성 입자(130a)의 밀도가 상이해지므로 상기 쿠션층(130)은 상기 압력에 의해 유전율이 변하게 된다. 상기 쿠션층(130)의 유전율 변화에 따라 상기 터치 센서(100)는 상기 압력이 가해진 영역에서의 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 터치 센서에 있어서, 쿠션층 내에서 분포된 전도성 입자를 나타낸 단면도들이다.
우선, 도 1, 및 도 4a를 참조하면, 쿠션층(130)은 절연체(130b)와, 상기 절연체(130b) 내에 분포된 전도성 입자(130a)를 포함한다.
상기 쿠션층(130)은 양 끝단부에 해당하는 가장자리 영역(A)과, 상기 가장자리 영역(A) 사이에 배치된 가운데 영역(B)으로 구분될 수 있다. 상기 가운데 영역(B)에 대응되는 상기 쿠션층(130) 내에 전도성 입자(130a)의 밀도는 상기 가장자리 영역(A)에 대응되는 상기 쿠션층(130) 내의 전도성 입자(130a)의 밀도와 상이하다. 예를 들어, 상기 가운데 영역(B)에 대응되는 상기 쿠션층(130) 내에 전도성 입자(130a)의 밀도는 상기 가장자리 영역(A)에 대응되는 상기 쿠션층(130) 내의 전도성 입자(130a)의 밀도보다 클 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 그 반대의 경우도 가능할 수 있다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 쿠션층(130)은 절연체(130b)와, 상기 절연체(130b) 내에 분포된 전도성 입자(130a)를 포함한다.
사용자의 터치에 따른 감도를 향상시키며 영역별로 상기 터치에 따른 감도를 균일하게 하기 위해, 상기 쿠션층(130)은 상기 전도성 입자(130a)를 포함하는 영역과, 상기 전도성 입자(130a)를 포함하지 않는 영역으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 상기 쿠션층(130)은 상기 절연체(130b) 내에 전도성 입자(130a)가 분포된 제1 영역(C)과, 상기 절연체(130b) 만이 배치된 제2 영역(D)으로 구분될 수 있다.
이러한, 쿠션층(130)은 상기 전도성 입자(130a)를 포함한 재료와 상기 전도성 입자(130a)를 포함되지 않는 재료를 스크린 프린팅(screen printing)하는 방식으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 쿠션층(130)은 상기 전도성 입자(130a)를 포함한 재료와 상기 전도성 입자(130a)를 포함하지 않는 재료를 잉크젯 프린팅(inkjet printing)하여 형성될 수도 있다.
도 5는 도 1의 터치 센서에 있어서, 제2 실시예에 따른 쿠션층을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 쿠션층(230)은 베이스 층(230b)과, 상기 베이스 층(230b) 내에 분포된 버블(230a)을 포함한다. 여기서, 상기 베이스 층(230b)은 절연체일 수 있다. 상기 버블(230a)은 공기층 또는 공동(空洞)을 포함할 수 있다. 상기 베이스 층(230b)과 상기 버블(230a)은 서로 상이한 유전율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 층(230b)은 상기 버블(230a)의 유전율 보다 큰 유전율을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 그 반대인 경우도 가능할 수 있다. 즉, 상기 버블(230a)이 상기 베이스 층(230b)의 유전율 보다 큰 유전율을 가질 수 있다. 상기 버블(230a)과 상기 베이스 층(230b)이 서로 상이한 유전율을 갖게 되면, 외부로부터 압력이 가해질 경우에 상기 쿠션층(230)은 유전율 변경이 용이해질 수 있다.
도 6은 도 1의 터치 센서에 있어서, 제3 실시예에 따른 쿠션층을 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 쿠션층(330)은 절연체(330b)와, 상기 절연체(330b) 내에 주입된 도전성 입자(330a)를 포함한다. 상기 절연체(330b)는 고무 등을 포함하는 탄성 중합체(elastomer)를 포함하고, 상기 도전성 입자(330a)는 상기 절연체(330b) 내에 도핑(doping) 또는 주입(implantation)된 금속 입자를 포함할 수 있다.
상기 도전성 입자(330a)는 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) 등의 금속 입자를 포함할 수 있다.
상기 절연체(330b)는 외부로부터 가해지는 압력에 의해 형상이 용이하게 변경되도록 일부가 패터닝될 수 있다.
이러한 쿠션층(330)은 상기 절연체(330b)를 패터닝한 후, 플라즈마를 이용하여 상기 도전성 입자(330a)를 상기 절연체(330b) 내에 주입하는 금속 이온 임플란트(Metal Ion Implant) 방식으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 쿠션층(330)은 상기 절연체(330b) 자체에 상기 금속 입자(330a)를 넣은 후 패터닝되어 제조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 터치 센서에 있어서, 베이스 기판 상에 터치 센서가 배치된 것을 나타낸 평면도이다. 베이스 기판 상에는 센싱부가 복수 개로 배치되나, 설명의 편의를 위해 센싱부들은 도시를 생략하였다.
도 7을 참조하면, 베이스 기판(101) 상에 쿠션층(130)이 제공된다. 상기 베이스 기판(101)의 가운데 영역은 상기 베이스 기판(101)의 가장자리 영역에 비해 사용자의 터치 빈도가 높다. 따라서, 상기 터치에 따른 감도를 영역별로 균일하게 하기 위해, 상기 쿠션층(130)이 상기 베이스 기판(101)의 가운데 영역에서 상기 베이스 기판(101)의 가장자리 영역으로 향할수록 인접한 쿠션층(130)과의 간격이 좁아지도록 제공될 수 있다.
상기 베이스 기판(101)의 가운데 영역에 배치된 상기 쿠션층(130)과 상기 베이스 기판(101)의 가장자리 영역에 배치된 상기 쿠션층(130) 각각에 분포되는 전도성 입자(도 2의 130a)의 밀도를 상이하게 하여 상기 터치에 따른 감도를 영역별로 균일하게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(101)의 가장자리 영역에 배치된 상기 쿠션층(130) 내에 분포된 상기 전도성 입자(130a)의 밀도는 상기 베이스 기판(101)의 가운데 영역에 배치된 상기 쿠션층(130) 내에 분포된 상기 전도성 입자(130a)의 밀도보다 클 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 그 반대의 경우도 가능할 수 있다.
또한, 상기 터치에 따른 감도를 영역별로 균일하게 하기 위해, 상기 쿠션층(130)에 전도성 입자(도 2의 130a)가 분포된 제1 영역(도 4b의 C)과 상기 전도성 입자(130a)가 분포되지 않은 제2 영역(도 4b의 D) 사이의 폭을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 쿠션층(130)의 제2 영역(D)의 폭은 상기 베이스 기판(101)의 가운데 영역에서 상기 베이스 기판(101)의 가장자리 영역으로 향할수록 좁아지도록 제공될 수 있다.
상술한 터치 센서에 있어서, 센싱부는 다음과 같은 형태로도 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 터치 센서에 있어서, 센싱부가 자기 정전 용량 방식으로 구현되는 경우의 센싱부의 일부를 도시한 평면도이다. 터치 센서가 자기 정전 용량 방식으로 구현되는 경우 제1 전극과 제2 전극을 구분하지 않고 동일한 부호를 붙일 수 있으나, 설명의 편의를 위해 도 8에서는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 다른 부호를 붙였다.
도 8을 참조하면, 센싱부(105)는 소정 전압이 인가되며 매트릭스 형상으로 배열된 감지 전극들을 포함한다. 상기 감지 전극들은 제1 전극(110)과 제2 전극(120)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 센싱부(105)는 상기 제1 전극(110)에 연결된 제1 연결 배선(115)과, 상기 제2 전극(120)에 연결된 제2 연결 배선(117)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결 배선(115, 117)을 통해 소정 전압이 상기 감지 전극들로 제공될 수 있다.
상기 센싱부(105)에 사용자의 터치가 있을 경우, 터치된 영역의 감지 전극의 정전 용량이 변경되며, 이에 따라, 상기 정전 용량 변경에 따른 소정 전압 변화를 수득함으로써 특정 위치에서의 터치 여부를 파악할 수 있다.
도 9는 본 발명의 터치 센서에 있어서, 센싱부가 상호 정전 용량 방식으로 구현되는 경우의 센싱부의 일부를 도시한 평면도이고, 도 10은 도 9의 P1 부분을 확대한 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 센싱부(205)는 감지 전극과, 상기 감지 전극에 연결되어 상기 감지 전극을 외부의 구동회로(미도시)에 전기적으로 연결하는 연결 배선(미도시)을 포함한다.
상기 감지 전극은 제1 전극(210)과, 제2 전극(220)을 포함한다. 상기 제1 전극(210)은 제1 방향으로 연장된 제1 감지 전극(210a)과, 상기 제1 감지 전극(210a)을 서로 연결하는 제1 브릿지 패턴(210b)을 포함한다. 상기 제2 전극(220)은 상기 제1 방향과 교차한 제2 방향으로 연장된 제2 감지 전극(220a)과, 상기 제2 감지 전극들(220a)을 서로 연결하는 제2 브릿지 패턴(220b)을 포함한다.
상기 제1 감지 전극(210a)과 상기 제2 감지 전극(220a)은 서로 연결되지 않는 독립된 패턴으로 형성된다. 상기 제1 감지 전극(210a)이 상기 제1 감지 전극(210a)과 일체로 형성된 상기 제1 브릿지 패턴(210b)에 의해 서로 연결되는 경우, 상기 제2 감지 전극(220a)은 절연층(미도시)에 의해 서로 분리되어 형성된 상기 제2 브릿지 패턴(220b)에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 감지 전극(210a)과 상기 제2 감지 전극(220a) 중의 하나는 구동 전극으로, 나머지 하나는 감지 전극으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 터치 센서의 쿠션층은 다양한 구조로 배치될 수 있는 바, 하기의 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿠션층의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿠션층의 배치 구조를 나타낸 평면도들이다. 도 11a 내지 도 11c에 있어서, 베이스 기판(101) 상에는 센싱부가 복수 개로 배치되나, 설명의 편의를 위해 센싱부들은 도시를 생략하였다. 상기 쿠션층들은 상기 센싱부들의 전부, 또는 일부 상에 배치될 수 있다.
상기 쿠션층은 터치 센서의 크기나 사용자의 터치 양태에 따라 다양한 위치 및/또는 단위 면적당 밀도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치가 주로 일어나는 영역과 상기 터치가 잘 일어나지 않는 영역이 있는 경우, 상기 터치가 주로 일어나는 영역의 터치 감도를 높이기 위해 상기 터치가 주로 일어나는 영역에 상기 쿠션층을 많이 배치할 수 있으며, 상기 터치가 잘 일어나지 않는 영역에는 상기 쿠션층의 개수를 상기 터치가 주로 일어나는 영역 대비 적은 개수로 배치할 수 있다.
그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 반대의 경우도 가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 터치가 주로 일어나는 영역의 터치 감도와 상기 터치가 주로 일어나지 않는 영역의 터치 감도를 균일하게 하기 위해 상기 터치가 주로 일어나지 않는 영역에 상기 쿠션층을 많이 배치할 수 있으며, 상기 터치가 주로 일어나는 영역에는 상기 쿠션층의 개수를 상기 터치가 주로 일어나지 않는 영역 대비 적은 개수로 배치할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 쿠션층은 구현하고자 하는 효과에 따라 영역별로 개수를 달리하여 배치될 수 있다.
이에 더해, 예를 들어, 상기 터치 센서가 표시 장치와 같은 다른 전자 장치에 채용되는 경우, 다른 전자 장치와의 조합을 고려하여 다양한 위치 및/또는 단위 면적당 밀도로 배치될 수 있다. 상기 표시 장치의 경우, 영상이 표시되는 영역과 상기 영상이 표시되지 않는 영역이 제공될 수 있는 바, 상기 영상이 표시되는 영역에 상기 쿠션층이 배치될 수 있으며 상기 영상이 표시되지 않는 영역에는 상기 쿠션층이 적은 개수로 또는 배치되지 않을 수 있다. 또한, 상기 영상이 표시되는 영역 내에서도 상기 영상에 연동하여 다양한 위치 및/또는 밀도에 상기 쿠션층이 배치될 수 있다.
우선 도 11a를 참고하면, 쿠션층(130)들이 베이스 기판(101)의 가장자리에 배치될 수 있다. 또한, 도 11b를 참고하면, 쿠션층들(130)은 규칙적으로 베이스 기판(101)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 쿠션층(130)들 사이의 거리가 동일하도록 상기 쿠션층(130)들은 상기 베이스 기판(101) 상에 균일하게 배치될 수 있다.
도 11c를 참고하면, 쿠션층(130)들은 베이스 기판(101)에 불규칙적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 쿠션층(130)들은 상기 베이스 기판(101) 상에 랜덤하게 배치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서에 있어서, 쿠션층(130)의 일 면(예를 들어, 전면) 상에는 상기 쿠션층(130)을 덮는 제2 접착층(131)이 제공될 수 있다. 상기 제2 접착층(131)은 광학적 투명 접착제(OCA; optically clear adhesive)를 포함할 수 있다. 상기 제2 접착층(131)이 상기 광학적 투명 접착제로 사용되는 경우, 다른 구성요소와의 접착이 용이하다. 상기 제2 접착층(131)은 가요성 및 탄성을 가질 수 있으며, 이로 인해 터치에 의해 일부 형상이 변형되었다가 용이하게 복원될 수 있다.
또한, 상기 쿠션층(130)의 타 면(예를 들어, 배면)에는 센싱부(105)와 상기 쿠션층(130)을 결합하는 제1 접착층(121)이 제공될 수 있다. 상기 제1 접착층(121)은 상기 제2 접착층(131)과 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(100)에 있어서, 상기 센싱부(105)의 제1 전극(110)과 제2 전극(120)이 동일 층에 제공되어, 상기 터치 센서(100)의 전체 두께가 얇아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는 다양한 전자 소자에 채용될 수 있으며, 특히 표시 장치에 채용되어 입력 장치의 하나로서 사용될 수 있다. 이때, 상기 표시 장치는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있으며, 상기 표시 장치의 적어도 일부가 구부러지거나 접히거나 말리는 등 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 13 내지 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서가 채용된 표시 장치를 도시한 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치는 전면으로 영상을 표시하는 표시 패널(300)과, 상기 표시 패널(300)의 배면 상에 제공된 터치 센서(100)와, 상기 표시 패널(300)의 전면 상에 제공된 편광판(400), 및 윈도우(500)를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(300)은 다수의 화소들을 포함하여, 사용자에게 소정의 영상을 제공할 수 있다.
상기 표시 패널(300)은 적어도 일면으로 영상을 표시할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 전면으로 영상이 표시되는 것을 도시하였다. 상기 영상이 표시되는 전면은 곡률을 갖지 않은 편평한 면일 수도 있고, 소정의 곡률을 갖는 곡면일 수도 있다. 또는 상기 영상이 표시되는 면은 일시적으로는 편평하나, 구부러질 수 있거나 말릴 수 있는 형태로 제공될 수 있다
상기 표시 패널(300)은 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 표시 패널(300)은 유기 발광 표시 패널일 수 있다.
상기 터치 센서(100)는 상기 표시 패널(300)의 배면에 제2 접착층(131)을 사이에 두고 상기 표시 패널(300)에 부착된다.
상기 터치 센서(100)는 평면 상에서 볼 때 상기 표시 패널(300)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100)는 상기 표시 패널(300)의 영상이 표시되는 영역 전체와 실질적으로 중첩할 수 있다.
상기 터치 센서(100)는 베이스 기판(101)과, 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 센싱부(105), 상기 센싱부(105) 상에 제공된 쿠션층(130)을 포함한다. 또한, 상기 터치 센서(100)는 상기 제2 접착층(121), 및 상기 쿠션층(130)과 상기 센싱부(105)를 결합하는 제1 접착층(121)을 더 포함한다. 이때, 상기 베이스 기판(101)은 상기 표시 패널(300)의 배면을 보호하는 보호 필름으로서 기능할 수 있다.
상기 센싱부(105)는 상기 베이스 기판(101) 상에 제공되며 서로 이격된 제1 전극(도 2의 110)과, 제2 전극(도 2의 120)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센싱부(105)는 상기 표시 패널(300)에 마주보는 형태로 제공될 수 있다. 상기 쿠션층(130)에 있어서, 상기 센싱부(105)가 제공된 면을 제1 면이라 하고 그 반대 면을 제2 면이라고 하는 경우, 상기 쿠션층(130)의 상기 제2 면이 상기 표시 패널(300)의 배면과 마주볼 수 있다.
상기 편광판(400)은 상기 표시 패널(300)의 전면 상에 제3 접착층(350)을 사이에 두고 배치될 수 있다.
상기 윈도우(500)는 제4 접착층(450)을 사이에 두고 상기 편광판(400) 상에 제공될 수 있다. 상기 윈도우(500)는 상기 표시 패널(300)의 전면 측, 즉 영상이 표시되는 측에 제공되어 상기 표시 패널(300)을 보호한다. 상기 윈도우(500)는 상기 표시 장치의 상부측 최외곽에 위치함으로써 외부의 응력이나 충격으로부터 상기 표시 장치를 보호할 수 있다.
상기 편광판(400) 및 상기 윈도우(500)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
상술한 표시 장치에 있어서, 상기 터치 센서(100)의 전체 두께는 기존의 터치 센서에 비해 얇아지므로 상기 표시 장치가 굴곡(folding)될 때 가해지는 응력에 의해 상기 표시 장치가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 센서는 표시 장치 내에서 다른 방식으로 배치될 수 있는 바, 도 14를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(300)과, 상기 표시 패널(300)의 배면 상에 제공된 터치 센서(100')와, 상기 표시 패널(300)의 전면 상에 제공된 편광판(400), 및 윈도우(500)를 포함할 수 있다. 도 14에 도시된 표시 장치에 대해 설명함에 있어, 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시예에 따른 표시 장치와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
상기 터치 센서(100')는 베이스 기판(101)과, 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 쿠션층(130), 및 상기 쿠션층(130) 상에 제공된 센싱부(105)를 포함한다. 또한, 상기 터치 센서(100')는 상기 베이스 기판(101)과 상기 쿠션층(130) 사이에 배치된 제1 접착층(121)과, 상기 쿠션층(130)과 상기 센싱부(105) 사이에 배치된 제2 접착층(131)을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100')의 센싱부(105)는 상기 표시 패널(300)의 배면과 상기 쿠션층(130) 사이에 제공된다. 상기 쿠션층(130)에 있어서, 상기 센싱부(105)가 제공된 면을 제1 면이라 하고 그 반대 면을 제2 면이라고 하는 경우, 상기 쿠션층(130)의 상기 제1 면이 상기 표시 패널(300)의 배면과 마주볼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 패널과 터치 센서는 표시 장치 내에서 다른 형태로 배치될 수 있는 바, 도 15를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(300)과, 상기 표시 패널(300)의 전면 상에 제공된 터치 센서(100)와, 상기 터치 센서(100)의 전면 상에 제공된 편광판(400), 및 윈도우(500)를 포함할 수 있다. 도 15에 도시된 표시 장치에 대해 설명함에 있어, 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시예에 따른 표시 장치와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
상기 터치 센서(100)는 베이스 기판(101)과, 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 센싱부(105), 및 상기 센싱부(105) 상에 제공된 쿠션층(130)을 포함한다. 또한, 상기 터치 센서(100)는 상기 센싱부(105)와 상기 쿠션층(130) 사이에 배치된 제1 접착층(121)과, 상기 쿠션층(130)과 상기 편광판(400) 사이에 배치된 제2 접착층(131)을 더 포함한다.
상기 표시 패널(300)은 제3 접착층(350)에 의해 상기 터치 센서(100)의 배면에 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100)의 상기 센싱부(105)는 상기 표시 패널(300)의 전면과 상기 쿠션층(130) 사이에 제공된다. 상기 쿠션층(130)에 있어서, 상기 센싱부(105)가 제공된 면을 제1 면이라 하고 그 반대 면을 제2 면이라고 하는 경우, 상기 쿠션층(130)의 상기 제1 면이 상기 표시 패널(300)의 전면과 마주볼 수 있다.
상기 편광판(400)은 상기 제2 접착층(131)을 사이에 두고 상기 쿠션층(130)의 상기 제2 면 상에 배치될 수 있다. 상기 윈도우(500)는 제4 접착층(450)을 사이에 두고 상기 편광판(400) 상에 제공될 수 있다.
상기 표시 패널(300)의 배면에는 상기 표시 패널(300)의 배면을 커버하는 보호 부재가 더 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 센서는 표시 장치 내에서 다른 형태로 배치될 수 있는 바, 도 16을 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(300)과, 상기 표시 패널(300)의 전면 상에 제공된 터치 센서(100')와, 상기 터치 센서(100')의 전면 상에 제공된 편광판(400), 및 윈도우(500)를 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 표시 장치에 대해 설명함에 있어, 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시예에 따른 표시 장치와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
상기 터치 센서(100')는 베이스 기판(101)과, 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 쿠션층(130), 및 상기 쿠션층(130) 상에 제공된 센싱부(105)를 포함한다. 또한, 상기 터치 센서(100')는 상기 베이스 기판(101)과 상기 쿠션층(130) 사이에 배치된 제1 접착층(121)과, 상기 쿠션층(130)과 상기 센싱부(105) 사이에 배치된 제2 접착층(131)을 더 포함한다.
상기 표시 패널(300)은 제3 접착층(350)에 의해 상기 터치 센서(100')의 배면에 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 센서(100')의 상기 센싱부(105)는 상기 편광판(400)과 상기 쿠션층(130) 사이에 제공된다. 상기 쿠션층(130)에 있어서, 상기 센싱부(105)가 제공된 면을 제1 면이라 하고 그 반대 면을 제2 면이라고 하는 경우, 상기 쿠션층(130)의 상기 제2 면이 상기 표시 패널(300)의 전면과 마주볼 수 있다.
상기 편광판(400)은 상기 제2 접착층(131)을 사이에 두고 상기 센싱부(105) 상에 배치될 수 있다. 상기 윈도우(500)는 제4 접착층(450)을 사이에 두고 상기 편광판(400) 상에 제공될 수 있다.
상기 표시 패널(300)의 배면에는 상기 표시 패널(300)의 배면을 커버하는 보호 부재가 더 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치 센서는 편광판을 생략한 표시 장치에 적용될 수 있는 바, 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 장치는 표시 패널(300)과, 상기 표시 패널(300) 전면에 제공된 터치 센서(100'), 및 상기 터치 센서(100') 상에 제공된 윈도우(500)를 포함한다. 도 17에 도시된 표시 장치에 대해 설명함에 있어, 중복된 설명을 피하기 위해 상술한 실시예에 따른 표시 장치와 상이한 점을 중심으로 설명한다.
상기 표시 패널(300)은 제3 접착층(350)에 의해 상기 터치 센서(100')의 배면에 제공된다.
상기 터치 센서(100')는 베이스 기판(101)과, 상기 베이스 기판(101) 상에 제공된 쿠션층(130), 및 상기 쿠션층(130) 상에 제공된 센싱부(105)를 포함한다. 또한, 상기 터치 센서(100')는 상기 베이스 기판(101)과 상기 쿠션층(130) 사이에 배치된 제1 접착층(121)과, 상기 쿠션층(130)과 상기 센싱부(105) 사이에 배치된 제2 접착층(131)을 더 포함한다.
여기서, 상기 센싱부(105)는 터치 감도 특성을 향상시키기 위해 상기 윈도우(500) 하부에 직접 제공될 수 있다. 이러한 경우, 상기 센싱부(105)에 포함된 제1 전극(도 2의 110)과, 제2 전극(도 2의 120)은 외부 광에 의해 시인되지 않도록 그 표면이 흑화 처리될 수 있다.
상기 흑화 처리 방법은 광 간섭을 이용한 방법과, 광 흡수를 이용한 방법을 포함할 수 있다. 상기 광 간섭을 이용한 방법은 상기 제1 및 제2 전극(110, 120)을 반사율이 서로 상이한 다수의 금속층을 순차적으로 적층한 다층 구조의 형태로 형성하여 외부로부터 입사된 광을 반사함으로써, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 시인되지 않게 하는 것이다. 상기 광 흡수를 이용한 방법은 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)의 각 표면에 광 흡수 물질을 도포하여 외부로부터 입사된 광을 흡수함으로써, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)이 시인되지 않게 하는 것이다.
도 18은 도 17의 표시장치에서 표시 패널의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 표시 패널은 복수의 제1 화소(600a)와, 복수의 제2 화소(600b), 및 복수의 제3 화소(600c)를 포함한다. 편의를 위해 도면 상에서 상기 복수의 제1 화소(600a)와, 상기 복수의 제2 화소(600b), 및 상기 복수의 제3 화소(600c)는 동일한 면적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 복수의 화소들(600a, 600b, 600c)의 형태는 도면에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 복수의 화소들(600a, 600b, 600c)은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 복수의 제1 화소(600a)는 적색 광을 발광하는 제1 발광 영역(R)을 포함하고, 상기 복수의 제2 화소(600b)는 녹색 광을 발광하는 제2 발광 영역(G)을 포함하며, 상기 복수의 제3 화소(600c)는 청색 광을 발광하는 제3 발광 영역(B)을 포함한다.
상기 복수의 제1 화소(600a)와, 상기 복수의 제2 화소(600b), 및 상기 복수의 제3 화소(600c) 사이에 다른 구성 요소(10, 예를 들어 화소 정의막)가 배치될 수 있다.
또한, 표시 패널은 상기 발광 영역들(R, G, B) 상에 위치하며 상기 발광 영역들(R, G, B)과 중첩되지 않는 복수의 제1 전극(110)과, 복수의 제2 전극(120)을 포함한다. 상기 복수의 제1 전극(110)과 상기 복수의 제2 전극(120)이 상기 표시 패널의 발광 영역들(R, G, B)과 중첩되지 않으므로, 상기 표시 패널의 개구율이 향상되어 광 투과율이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치는 텔레비젼, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드(PD), 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), 내비게이션, 스마트 워치와 같은 각종 웨어러블 기기, 등에 적용될 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.
100, 100': 터치 센서 101: 베이스 기판
105: 센싱부 110: 제1 전극
120: 제2 전극 121: 제1 접착층
130, 230, 330: 쿠션층 131: 제2 접착층
300: 표시 패널 350: 제3 접착층
400: 편광판 450: 제4 접착층
500: 윈도우

Claims (31)

  1. 가운데 영역 및 가장자리 영역을 포함하는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상의 동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않은 제1 및 제2 전극들을 포함하고, 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부; 및
    상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하고, 서로 인접한 제1 쿠션층 및 제2 쿠션층을 포함하는 쿠션층을 포함하고,
    상기 쿠션층은 절연체와 전도성 입자를 포함하며, 상기 절연체는 상기 터치 압력에 따라 탄성 변형되는 탄성 물질을 포함하고,
    상기 베이스 기판의 상기 가운데 영역에서 상기 베이스 기판의 상기 가장자리 영역을 향하는 방향으로 상기 제1 쿠션층과 상기 제2 쿠션층 간 거리가 상이한 터치 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자의 터치 압력이 가해지는 경우, 상기 압력이 가해진 영역에 대응하는 상기 쿠션층 내의 상기 전도성 입자의 밀도가 상이해져 상기 쿠션층의 유전율이 변하는 터치 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 쿠션층의 유전율 변화에 의해 상기 사용자의 터치의 위치 및 압력을 감지하는 터치 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 전도성 고분자를 포함하는 터치 센서.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 쿠션층은 상기 전도성 입자가 상기 절연체 내부에 분포된 제1 영역과, 상기 절연체만을 포함하는 제2 영역을 포함하는 터치 센서.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 상기 쿠션층의 영역에 따라 상기 절연체 내부에 상이하게 분포되는 터치 센서.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 쿠션층은 상기 베이스 기판의 위치에 따라 서로 다른 면적으로 제공되는 터치 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 행열 형태로 배열된 복수 개로 제공되며, 상기 센싱부 각각은 상기 제1 및 제2 전극 각각에 연결된 연결 배선들을 더 포함하는 터치 센서.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일 재료를 포함하는 터치 센서.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 가지부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 가지부들을 포함하며, 상기 제1 가지부들과 상기 제2 가지부들은 교번하여 배치된 터치 센서.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 자기 정전 용량식 감지 전극을 포함하는 터치 센서.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상호 정전 용량식 감지 전극을 포함하는 터치 센서.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 쿠션층은 절연체와, 상기 절연체 내부에 분포된 도전성 입자를 포함하는 터치 센서.
  14. 가운데 영역 및 가장자리 영역을 포함하는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상의 동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극들을 포함하고, 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부; 및
    상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하 고, 서로 인접한 제1 쿠션층 및 제2 쿠션층을 포함하는 쿠션층을 포함하고,
    상기 쿠션층은 제1 유전율을 갖는 베이스 층과, 상기 베이스 층 내에 분포되며 상기 제1 유전율과 상이한 제2 유전율을 갖는 공동(공동(空洞))을 포함하고,
    상기 베이스 기판의 상기 가운데 영역에서 상기 베이스 기판의 상기 가장자리 영역을 향하는 방향으로 상기 제1 쿠션층과 상기 제2 쿠션층 간 거리가 상이한 터치 센서.
  15. 전면으로 영상이 표시되는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 적어도 일 면 상에 제공되며 터치 위치 및 터치 압력을 감지하는 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    가운데 영역 및 가장자리 영역을 포함하는 베이스 기판;
    동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극을 포함하고, 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부; 및
    상기 센싱부의 적어도 일 면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하고, 서로 인접한 제1 쿠션층 및 제2 쿠션층을 포함하는 쿠션층을 포함하며,
    상기 쿠션층은 절연체와 전도성 입자를 포함하고, 상기 절연체는 상기 터치 압력에 따라 탄성 변형되는 탄성 물질을 포함하고,
    상기 베이스 기판의 상기 가운데 영역에서 상기 베이스 기판의 상기 가장자리 영역을 향하는 방향으로 상기 제1 쿠션층과 상기 제2 쿠션층 간 거리가 상이한 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    서로 마주보는 제1 및 제2 면을 갖는 베이스 기판; 및
    상기 표시 패널과 상기 베이스 기판 사이에 제공되어 상기 표시 패널과 상기 베이스 기판을 결합하는 접착 부재를 더 포함하고,
    상기 센싱부와 상기 쿠션층은 상기 베이스 기판의 상기 제1 면에 제공되는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 쿠션층은 상기 센싱부가 제공된 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고,
    상기 표시 패널의 일 면과 상기 쿠션층의 상기 제2 면은 서로 마주보는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 타 면 상에 제공된 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 제공된 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 쿠션층의 상기 제1 면 상에 제공된 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 제공된 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  22. 제17 항에 있어서,
    상기 쿠션층의 상기 제1 면 상에 제공된 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  23. 제16 항에 있어서,
    상기 쿠션층은 상기 센싱부가 제공된 제1 면과, 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고,
    상기 표시 패널의 일 면과 상기 쿠션층의 제1 면은 서로 마주보는 표시 장치.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 타면에 제공된 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 제공된 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  26. 제23 항에 있어서,
    상기 쿠션층의 상기 제2 면 상에 제공된 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 편광판 상에 제공된 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  28. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 동일 재료를 포함하는 표시 장치.
  29. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 광 흡수 물질을 포함하는 표시 장치.
  30. 제28 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 가지부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 가지부들을 포함하며, 상기 제1 가지부들과 상기 제2 가지부들은 교번하여 배치된 표시 장치.
  31. 전면으로 영상이 표시되는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 하단부에 제공되며 터치 위치 및 터치 압력을 감지하는 터치 센서를 포함하고,
    상기 터치 센서는,
    가운데 영역 및 가장자리 영역을 포함하는 베이스 기판;
    동일 층에 제공되어 서로 중첩되지 않는 제1 및 제2 전극을 포함하고, 사용자의 터치에 따라 정전 용량이 변하는 센싱부; 및
    상기 센싱부의 적어도 일면 상에 제공되어 상기 사용자의 터치 압력에 따라 유전율이 변하고, 서로 인접한 제1 쿠션층 및 제2 쿠션층을 포함하는 쿠션층을 포함하며,
    상기 쿠션층은 상기 센싱부가 제공된 제1 면 및 상기 제1 면과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면과 상기 표시 패널의 하단부는 서로 마주보고,
    상기 베이스 기판의 상기 가운데 영역에서 상기 베이스 기판의 상기 가장자리 영역을 향하는 방향으로 상기 제1 쿠션층과 상기 제2 쿠션층 간 거리가 상이한 표시 장치.
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