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KR102544152B1 - 광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102544152B1
KR102544152B1 KR1020230044753A KR20230044753A KR102544152B1 KR 102544152 B1 KR102544152 B1 KR 102544152B1 KR 1020230044753 A KR1020230044753 A KR 1020230044753A KR 20230044753 A KR20230044753 A KR 20230044753A KR 102544152 B1 KR102544152 B1 KR 102544152B1
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South Korea
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sensor
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English (en)
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구기도
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(주) 아하
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 센서는, 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층, 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판, 기판 상에 배치되며, 제1 방향 및 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층, 및 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함한다. 제1 금속 패턴 및 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함한다.

Description

광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{INPUT DETECTION SENSOR ENABLING EXTERNAL INPUT DETECTION IN A NON-CONTACT STATE WITH IMPROVED LIGHT TRANSMITTANCE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영상 표시 모듈 및 영상 표시 모듈 상에 배치되는 입력 감지 센서를 포함하여 광 투과율이 개선되며 비접촉 상태로 외부 입력을 감지할 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
현대 사회가 고도로 정보화 되어감에 따라 표시 장치는 대형화 및 박형화에 대한 시장의 요구에 직면하고 있으며, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Display) 등의 표시 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
표시 장치의 경우, 영상을 표시하는 기능뿐만 아니라 외부 정보를 입력 받는 인식 기능(입력 감지 기능)을 포함하는 형태의 입력 감지 장치로서, 예를 들어, 접촉식 방식의 입력 감지 장치뿐만 아니라 비접촉식 방식의 입력 감지 장치가 개발되고 있다. 비접촉식 방식의 입력 감지 장치는 영상을 표시하기 위한 영상 표시 모듈 및 상기 영상 표시 모듈 상에 배치되는 비접촉식 방식의 입력 감지 센서를 포함할 수 있다. 이와 같이 입력 감지 센서가 영상 표시 모듈 상부에 위치하므로, 광 투과율을 고려한 설계가 중요하다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 하부에 배치되는 영상 표시 모듈로부터 방출되는 광에 대한 광 투과율을 개선시킬 수 있는 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서는, 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층, 및 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 영상을 표시하기 위한 제1 광을 방출하는 적어도 하나의 표시 광원을 포함하는 영상 표시 모듈, 및 외부 입력을 감지하기 위해 사용되는 제2 광을 방출하는 적어도 하나의 센서 광원을 포함하는 입력 감지 센서를 포함할 수 있다. 상기 입력 감지 센서는, 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층, 및 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는, 기판(센서 기판)의 상하부에 배치되며 각각이 메쉬(mesh) 패턴의 금속 패턴(또는, 신호선)을 포함하는 금속 패턴층들을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 패턴(또는, 신호선)이 메쉬 패턴으로 형성됨으로써 입력 감지 센서의 하부에 배치되는 영상 표시 모듈로부터 방출되는 광에 대한 광 투과율이 개선될 수 있다.
또한, 입력 감지 센서의 수광 소자 및/또는 센서 광원에 전기적으로 연결되는 금속 패턴(또는, 신호선)들은 기판(센서 기판)을 기준으로 동일한 층에 배치되지 않고 기판(센서 기판)의 상하부에 나뉘어 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(센서 기판)을 기준으로 금속 패턴(또는, 신호선)들이 동일한 층에 배치되는 경우에 비해, 기판(센서 기판) 상에 금속이 패터닝되는 영역의 전체 넓이가 감소될 수 있으므로, 영상 표시 모듈로부터 방출되는 광에 대한 광 투과율이 보다 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 제1 금속 패턴층의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 제2 금속 패턴층의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 8b는 도 7에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 8c는 도 7에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 센서층의 수광 소자의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 센서층의 센서 광원의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
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, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결된다"고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면들이다.
한편, 도 1에서는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 평면도가 도시되어 있으며, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)가 키오스크(kiosk) 장치로 구현된 일 예가 도시되어 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)에 포함되는 입력 감지 센서(IS), 영상 표시 모듈(LCM), 및 입력 감지 센서(IS)와 영상 표시 모듈(LCM)을 구동하기 위한 구동 회로(DCP)가 함께 도시되어 있다.
한편, 설명의 편의를 위하여, 도 1 및 도 2에서는 디스플레이 장치(1000)에 포함되는 입력 감지 센서(IS)와 영상 표시 모듈(LCM)을 구동 회로(DCP)와 분리하여 도시하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 구동 회로(DCP)의 전부 또는 일부는 입력 감지 센서(IS) 및/또는 영상 표시 모듈(LCM) 상에 일체로 구현될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 입력 감지 센서(IS), 영상 표시 모듈(LCM), 및 입력 감지 센서(IS)와 영상 표시 모듈(LCM)을 구동하기 위한 구동 회로(DCP)를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(1000)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 디스플레이 장치(1000)는 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 제공될 수 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(1000)가 직사각형의 판상으로 제공되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 장치(1000)가 한 쌍의 장 변과 한 쌍의 단 변을 갖는 직사각 형상인 경우를 나타내었으며, 상기 한 쌍의 장 변의 연장 방향을 제1 방향(DR1), 상기 한 쌍의 단 변의 연장 방향을 제2 방향(DR2)으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 직사각형의 판상으로 제공되는 디스플레이 장치(1000)는 하나의 장 변과 하나의 단 변이 접하는 모서리부가 라운드 형상을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 디스플레이 장치(1000)는 원형 또는 타원형의 형상으로 제공될 수도 있다.
한편, 제1 방향(DR1)으로 연장하는 제1 방향축과 제2 방향(DR2)으로 연장하는 제2 방향축에 의해 정의되는 면의 법선 방향, 즉, 디스플레이 장치(1000)에 포함되는 입력 감지 센서(IS) 및/또는 영상 표시 모듈(LCM)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의될 수 있다.
이하에서 설명되는 디스플레이 장치(1000)(예를 들어, 디스플레이 장치(1000)에 포함되는 입력 감지 센서(IS)와 영상 표시 모듈(LCM))의 각 부재들 또는 유닛들의 전면(또는, 상면)과 배면(또는, 하면)은 제3 방향(DR3)을 따라 구분될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 도시된 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하고 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 동일한 도면 부호를 참조한다.
영상 표시 모듈(LCM)은 표시 영역(AA)과 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 적어도 일 측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.
비표시 영역(NA)은 표시 영역(AA)의 적어도 일측을 둘러싸는 영역으로서, 표시 영역(AA)을 제외한 나머지 영역일 수 있다. 실시예들에 따라, 비표시 영역(NA)은 배선 영역, 패드 영역, 및/또는 각종 더미 영역 등을 포함할 수 있다.
표시 영역(AA)은 영상 표시 모듈(LCM)의 일 영역으로서, 영상 표시 모듈(LCM)로부터 제공되는 영상이 표시될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 표시 영역(AA)의 적어도 일부는 사용자의 외부 입력 등을 감지할 수 있는 감지 영역(SA)으로 설정될 수 있다. 즉, 영상 표시 모듈(LCM)과 입력 감지 센서(IS)가 적어도 일부 영역에서 중첩하여 배치됨으로써, 영상 표시 모듈(LCM)의 표시 영역(AA)과 입력 감지 센서(IS)의 감지 영역(SA)이 적어도 일부에서 중첩할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 영역(AA) 중 일부의 영역만이 감지 영역(SA)으로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 표시 영역(AA)의 전체가 감지 영역(SA)으로 설정될 수도 있다. 표시 영역(AA) 전체가 감지 영역(SA)으로 설정되는 경우, 상기 표시 영역(AA)을 둘러싼 비표시 영역(NA)은 비감지 영역(NSA)이 될 수 있다.
영상 표시 모듈(LCM)은 복수의 제1 광원(이하, "표시 광원"이라 함)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 표시 영역(AA)에는 상기 영상 표시 모듈(LCM)의 표시 광원들이 제공될 수 있다.
또한, 입력 감지 센서(IS)는 복수의 제2 광원(이하, "센서 광원"이라 함)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 감지 영역(SA)에는 상기 입력 감지 센서(IS)의 센서 광원들이 제공될 수 있다.
실시예들에 따라, 복수의 표시 광원들은 제1 파장 범위에 있는 제1 광을 방출하며, 복수의 센서 광원들은 제1 파장 범위와 적어도 부분적으로 상이한 제2 파장 범위에 있는 제2 광을 방출할 수 있다.
여기서, 특정 광원이 특정 파장 범위의 광을 방출한다는 의미는, 상기 특정 광원이 대체로 광 스펙트럼상 주도적인 피크를 나타내는 파장의 광을 방출한다는 의미로 해석될 수 있다. 즉, 가시광의 파장 범위의 광을 배출한다고 하여, 소량의 자외선 또는 적외선 등 가시광 파장 범위를 벗어나는 광의 배출이 전혀 없음을 의미하는 것은 아님이 이해되어야 한다.
실시예에 따라, 입력 감지 센서(IS)의 센서 광원에 의해 방출되는 제2 광의 제2 파장 범위는 영상 표시 모듈(LCM)의 표시 광원에 의해 방출되는 제1 광의 제1 파장 범위보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 범위는 가시광의 파장 범위 또는 그 내에 있고, 제2 파장 범위는 적외선의 파장 범위 또는 그 내에 있을 수 있다. 일 예로, 표시 광원으로 가시광 파장 범위의 제1 광을 방출하는 가시광 LED가 채용되고, 센서 광원으로 적외선 파장 범위의 제2 광을 방출하는 적외선 LED가 채용될 수 있다.
한편, 복수의 표시 광원들 각각은 제1 파장 범위의 제1 광을 방출하지만, 이것이 모든 표시 광원들이 동일한 파장 범위의 광을 방출한다는 한정적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 제1 파장 범위가 400nm 내지 700nm라고 가정할 때, 모든 표시 광원들이 400nm 내지 700nm의 파장 범위의 광을 방출할 수도 있지만, 몇몇 일부의 표시 광원들은 400nm 내지 600nm의 파장 범위의 광을 방출하는 반면, 다른 일부의 표시 광원들은 500nm 내지 700nm의 파장 범위의 광을 방출할 수도 있다. 또한, 모든 표시 광원들의 파장 범위들이 400nm 내지 700nm를 전부 커버할 필요는 없으며, 일부 표시 광원들은 400nm 내지 450nm, 다른 일부 표시 광원들은 520nm 내지 570nm, 또 다른 일부 표시 광원들은 650nm 내지 700nm의 파장 범위를 가지는 경우처럼, 방출 파장 범위로 정의된 400nm 내지 700nm 중 특정 파장 범위(예를 들어, 450nm 내지 520nm, 570nm 내지 650nm)가 방출되지 않는 경우라고 하더라도, 표시 광원들의 방출 파장이 400nm 내지 700nm의 범위 내에 있다면 표시 광원들의 제1 파장 범위는 400nm 내지 700nm에 있다고 해석될 수 있다. 한편, 복수의 센서 광원들에 대해서도 상술한 복수의 표시 광원들에서의 내용과 동일한 해석이 적용될 수 있음은 물론이다.
영상 표시 모듈(LCM)이 복수의 표시 광원들을 포함함에 따라, 표시 영역(AA)에는 영상이 표시될 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 모듈(LCM)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display Panel)을 포함할 수 있다. 일 예로, 영상 표시 모듈(LCM)은 직하형 방식의 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 입력 감지 센서(IS)는 복수의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 입력 감지 센서(IS)는 감지 영역(SA) 상에서 외부 입력(예를 들어, 사용자의 입력) 등을 감지할 수 있다. 예를 들어, 입력 감지 센서(IS)의 센서 광원으로부터 방출된 제2 광이 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)로부터 반사되어 입력 감지 센서(IS)의 수광 소자들로 입사될 수 있다. 여기서, 수광 소자들 각각은 광전 변환 소자를 구비하고 있어, 입사된 반사광에 반응하여 소정의 신호를 발생시키고, 해당 신호가 입력 검출부(TDP)에 전달되어 상기 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 위치 등이 판별될 수 있다.
구동 회로(DCP)는 영상 표시 모듈(LCM)과 입력 감지 센서(IS)를 구동할 수 있다. 실시예들에 따라, 구동 회로(DCP)는 패널 구동부(PDP)와 입력 검출부(TDP)를 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 1 및 도 2에서는 패널 구동부(PDP)와 입력 검출부(TDP)가 별도의 구성인 것으로 도시하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 검출부(TDP)의 적어도 일부는 패널 구동부(PDP)와 함께 집적되거나, 패널 구동부(PDP)와 연동하여 동작할 수도 있다.
패널 구동부(PDP)는 영상 표시 모듈(LCM)의 구동을 위한 구동 신호를 공급할 수 있다. 이에, 영상 표시 모듈(LCM)은 구동 신호에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
입력 검출부(TDP)는 상술한 수광 소자들로부터 수신되는 감지 신호에 기초하여 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 입력 정보를 검출할 수 있다.
한편, 디스플레이 장치(1000)는 평면 표시 장치, 가요성(flexible) 표시 장치, 커브드(curved) 표시 장치, 폴더블(foldable) 표시 장치, 벤더블(bendable) 표시 장치일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 디스플레이 장치(1000)는 투명 표시 장치, 헤드 마운트(head-mounted) 표시 장치, 웨어러블(wearable) 표시 장치 등에 적용될 수도 있다.
일 실시예에서, 도 2를 더 참조하면, 디스플레이 장치(1000)는 키오스크(kiosk) 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 키오스크 장치로 구현된 디스플레이 장치(1000)는 키오스크 장치의 바디부(BD) 및 바디부(BD) 상에 장착된 영상 표시 모듈(LCM)과 입력 감지 센서(IS), 및 이를 구동하기 위한 구동 회로(DCP)를 포함할 수 있다,
디스플레이 장치(1000)의 표시 영역(AA) 상에는 바탕화면에 다수의 메뉴바(MNB)들이 형성될 수 있다. 메뉴바(MNB)들은 직사각형 형태로 이루어지며, 상호간에 소정 간격 이격될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 메뉴바(MNB)의 내부 영역은 입력 감지 및 비감지에 의한 작동기능이 활성화되어 있으며, 메뉴바(MNB)의 외부 영역은 입력 감지 및 비감지에 의한 작동 기능이 불활성화되어 있을 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 메뉴바(MNB)는 단순히 예시적인 것으로, 메뉴바(MNB)는 각 화면마다 다르게 형성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 키오스크 장치들이 다수개가 서로 다른 위치의 매장에 설치되고, 키오스크 장치들이 하나의 중앙 관리 서버에 연결된 경우, 관리 서버에 의해 원격으로 신호 입력 방식이 조절될 수 있다. 예를 들어, 관리 서버는 정부의 방역 지침에 따라 일률적으로 키오스크 입력 방식을 변경하여, 키오스크가 입력 감지식 또는 비감지식으로 운용될 수 있도록 조정할 수 있다.
한편, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1000)가 키오스크 장치로 구현된 것을 예시적으로 도시하였으나, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)는 다양한 표시 장치, 입력 감지 장치 등에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)는 영상 표시 모듈(LCM) 및 입력 감지 센서(IS)를 포함할 수 있다.
영상 표시 모듈(LCM)은 복수의 표시 광원(또는, 제1 광원)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 표시 광원들 각각은 제1 파장 범위(예를 들어, 가시광 파장 범위)에 있는 제1 광(예를 들어, 가시광)을 방출할 수 있다.
실시예에 따라, 복수의 표시 광원들 각각은 점광원일 수 있다. 예를 들어, 복수의 표시 광원들 각각은 LED 점광원(예를 들어, 가시광 LED 점광원)으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 파장 범위의 제1 광을 방출하는 다양한 광원이 표시 광원으로 채택될 수 있다.
영상 표시 모듈(LCM)은 표시 광원들을 이용하여 사용자에게 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 모듈(LCM)은 표시 광원들을 이용하여 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 즉, 영상 표시 모듈(LCM)은 액정 디스플레이 모듈로 구현될 수 있다. 한편, 영상 표시 모듈(LCM)이 액정 디스플레이 모듈로 구현되는 경우, 영상 표시 모듈(LCM)은 확산판, 확산 시트, 수평 프리즘 시트, 수직 프리즘 시트, 재귀 반사 시트 등과 같은 광학 시트 및 액정(Liquid Crystal) 분자들을 포함하는 액정 셀(Cell)을 더 포함할 수 있다. 액정 셀의 경우, 2개의 기판들 및 이들 사이에 배치되며 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 영상 표시 모듈(LCM)이 액정 디스플레이 모듈로 구현될 때, 표시 광원들은 영상 표시 모듈(LCM)에 포함되는 확산판, 확산 시트, 수평 프리즘 시트, 수직 프리즘 시트, 재귀 반사 시트 등과 같은 광학 시트 및 액정 분자들을 포함하는 액정 셀의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 영상 표시 모듈(LCM)은 직하형 방식의 액정 디스플레이 모듈로 구현될 수 있다.
입력 감지 센서(IS)는 영상 표시 모듈(LCM) 상에 배치될 수 있다.
입력 감지 센서(IS)는 기판(예를 들어, 센서 기판) 및 기판 상에 배치되는 복수의 센서 광원(또는, 제2 광원)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서 광원들 각각은 제2 파장 범위(예를 들어, 적외선 파장 범위)에 있는 제2 광(예를 들어, 적외선 광)을 방출할 수 있다.
또한, 입력 감지 센서(IS)는 상기 기판(예를 들어, 센서 기판) 상에 배치되며, 외부 입력(예를 들어, 사용자의 입력 등)을 감지하기 위한 복수의 수광 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 센서 광원으로부터 방출된 제2 광이 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)로부터 반사되어 수광 소자들로 입사되면, 수광 소자들은 입사된 반사광에 반응하여 소정의 신호를 발생시키고, 해당 신호가 입력 검출부(TDP)에 전달되어 상기 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 위치 등이 판별될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 센서 광원들과 상기 복수의 수광 소자들은 상호 이격하여 배치될 수 있다.
이하에서는, 입력 감지 센서(IS)에 포함되며 동일층 상에 배치되는 상기 복수의 센서 광원들 및 상기 복수의 수광 소자들을 포함하여 센서층으로 정의하기로 한다. 즉, 입력 감지 센서(IS)의 센서층은 상기 기판(예를 들어, 센서 기판) 상에 배치되며, 상호 이격하여 배치되는 복수의 센서 광원들 및 상기 복수의 수광 소자들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 입력 감지 센서(IS)는 상기 센서 광원들 및/또는 상기 수광 소자들에 전기적 신호를 인가하거나 상기 센서 광원들 및/또는 상기 수광 소자들로부터 전기적 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 금속 패턴층을 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 8c를 더 참조하여, 입력 감지 센서(IS)에 포함되는 구성들에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서의 개략적인 평면도이다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 입력 감지 센서(IS)는 복수의 수광 소자(100)들 및 복수의 센서 광원(200)들을 포함하며, 복수의 센서 광원(200)들로부터 방출되는 광(또는, 제2 광, 적외선 광)을 이용하여 외부 입력(예를 들어, 사용자의 입력) 등을 감지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서 광원(200)들로부터 방출된 광(또는, 제2 광, 적외선 광)이 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)로부터 반사되어 수광 소자(100)들로 입사되는 경우, 수광 소자(100)들은 입사된 광에 반응하여 소정의 신호를 발생시키고, 해당 신호에 기초하여 상기 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 위치 등이 판별될 수 있다(예를 들어, 도 1을 참조하여 설명한 입력 검출부(TDP)에 의해 해당 신호를 분석하여 상기 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 위치 등을 판별함).
한편, 상술한 바와 같이, 입력 감지 센서(IS)의 센서 광원(200)들로부터 방출되는 광은 제2 파장 범위, 예를 들어, 적외선의 파장 범위를 가질 수 있다. 즉, 입력 감지 센서(IS)는 적외선의 파장 범위를 가지는 광(적외선 광)을 이용하여 외부 입력(예를 들어, 사용자의 입력) 등을 감지할 수 있다.
이를 위해, 입력 감지 센서(IS)는 제1 금속 패턴측(MPL1), 기판(PET), 제2 금속 패턴층(MPL2), 및 센서층(SSL)을 포함할 수 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)은 일 방향(예를 들어, 제1 방향(DR1))으로 연장되어 배치되는 적어도 하나의 제1 금속 패턴(또는, 제1 신호선)을 포함할 수 있다.
제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(또는, 제1 신호선)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴은 불투명한 금속 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 금속 패턴은 투명한 금속 물질, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(또는, 제1 신호선)은 후술하는 센서층(SSL)에 포함되는 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴층(MPL1)은 제1 금속 패턴에 전기적으로 연결되는 연결 패턴을 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 연결 패턴은 제1 금속 패턴과 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 연결 패턴은, 기판(PET)을 관통하여 기판(PET) 상부로 연장되며 기판(PET)의 상부에 배치되는 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(또는, 제1 신호선)이 연결 패턴을 통해 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6 내지 10d를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
기판(PET)(또는, 센서 기판)은 제1 금속 패턴층(MPL1) 상에 배치될 수 있다.
기판(PET)은 입력 감지 센서(IS)의 베이스 기재로서, 실질적으로 투명한 투광성 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(PET)은 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)으로, 예를 들어, PET 기판 또는 PEN 기판일 수 있다. 다만, 기판(PET)의 재질이 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 기판(PET)은 유리 또는 강화 유리를 포함한 경성 기판(rigid substrate)일 수도 있다.
일 실시예에서, 기판(PET)의 상하부 면에 금속 패턴(예를 들어, 제1 금속 패턴층과 제2 금속 패턴층에 포함되는 금속 패턴)을 패터닝하는 SMT(Surface Mount Technology) 공정 시, 기판(PET)이 수축되는 문제를 방지하기 위하여, 기판(PET)에 대해 전처리 공정이 추가적으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 금속 패턴층(MPL2)은 기판(PET) 상에 배치될 수 있다.
제2 금속 패턴층(MPL2)은 상기 일 방향(예를 들어, 제1 방향(DR1)) 및 상기 일 방향과 상이한 다른 일 방향(예를 들어, 제2 방향(DR2))으로 연장되어 배치되는 적어도 하나의 제2 금속 패턴(또는, 제2 신호선)을 포함할 수 있다.
제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(또는, 제2 신호선)은 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 패턴은 불투명한 금속 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 제2 금속 패턴은 투명한 금속 물질, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(또는, 제2 신호선)은 후술하는 센서층(SSL)에 포함되는 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 패턴층(MPL2)은 제2 금속 패턴으로서 각각이 상기 다른 일 방향(예를 들어, 제2 방향(DR2))으로 연장되는 복수의 제1 서브 금속 패턴들 및 인접한 제1 서브 금속 패턴들을 전기적으로 연결하며 상기 일 방향(예를 들어, 제1 방향(DR1))으로 연장되는 복수의 제2 서브 금속 패턴들을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 서브 금속 패턴과 제2 서브 금속 패턴은 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 제2 서브 금속 패턴은 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(또는, 제2 신호선)이 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6 내지 10d를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
센서층(SSL)은 제2 금속 패턴층(MPL2) 상에 배치될 수 있다.
센서층(SSL)은 복수의 수광 소자(100)들 및 복수의 센서 광원(200)들을 포함할 수 있다.
센서층(SSL)에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위해, 도 5를 더 참조하면, 복수의 수광 소자(100)들과 복수의 센서 광원(200)들은 상호 이격되어 배치되며, 일 방향을 따라 교번하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(100)들과 센서 광원(200)들 각각은 상호 이격하여 격자 형태로 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 행(R1)에는 수광 소자(100)들이 상호 이격하여 배치되고, 제1 행(R1)과 제1 방향(DR1)을 따라 인접한 제2 행(R2)에는 센서 광원(200)들이 상호 이격하여 배치되며, 제2 행(R2)과 제1 방향(DR1)을 따라 인접한 제3 행(R3)에는 수광 소자(100)들이 상호 이격하여 배치되고, 제3 행(R3)과 제1 방향(DR1)을 따라 인접한 제4 행(R4)에는 센서 광원(200)들이 상호 이격하여 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 각각의 행들(R1 내지 Rn, 단, n은 0보다 큰 정수)에 수광 소자(100)와 센서 광원(200)들이 교번하여 배치될 수 있다.
이와 유사하게, 제1 열(C1)에는 수광 소자(100)들이 상호 이격하여 배치되고, 제1 열(C1)과 제2 방향(DR2)을 따라 인접한 제2 열(C2)에는 센서 광원(200)들이 상호 이격하여 배치되며, 제2 열(C2)과 제2 방향(DR2)을 따라 인접한 제3 열(C3)에는 수광 소자(100)들이 상호 이격하여 배치되고, 제3 열(C3)과 제2 방향(DR2)을 따라 인접한 제4 열(C4)에는 센서 광원(200)들이 상호 이격하여 배치될 수 있다. 이와 유사하게, 각각의 열들(C1 내지 Cm, 단, m은 0보다 큰 정수)에 수광 소자(100)와 센서 광원(200)들이 교번하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 행들(R1 내지 Rn) 중 최초의 행인 제1 행(R1)과 마지막 행인 제n 행(Rn)에는 각각 수광 소자(100)들이 배치되며, 복수의 열들(C1 내지 Cm) 중 최초의 열인 제1 열(C1)과 마지막 열인 제m 열(Cm)에는 각각 수광 소자(100)들이 배치될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 평면(예를 들어, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 면) 상에서 바라볼 때, 입력 감지 센서(IS)의 센서층(SSL) 상에서 가장 바깥쪽 부분들(최외곽 부분들)에는 수광 소자(100)들이 배치되도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 입력 감지 센서(IS)의 센서 감도가 향상될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 수광 소자(100)들과 센서 광원(200)들의 배치 관계가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 감지 센서(IS)의 설계에 따라 다양한 형태로 수광 소자(100)들과 센서 광원(200)들이 다양한 형태로 배치될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 수광 소자(100)들 각각은 입사된 반사광에 반응하여 소정의 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(100)는 특정 파장 범위의 빛을 입력 받아 특정한 신호를 출력하는 소자로서, 광전 변환 소자일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 특정 파장의 빛으로는 적외선 파장의 빛(예를 들어, 센서 광원(200)으로부터 방출되는 제2 광(적외선 광))이 예시될 수 있다. 상기 광전 변환 소자로서는, 광 트랜지스터, 광 다이오드 및 광 저항 등이 예시될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 수광 소자(100)는 PN 다이오드, PIN 다이오드 등과 같이 반도체층을 포함하여 형성될 수도 있으며, 이때, 수광 소자(100)에 포함되는 반도체층은 a-Si, p-Si 및 c-Si 등의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 구체적인 물질로서, a-SiGe:H가 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 수광 소자(100)가 광전 변환 소자로서 광 트랜지스터를 포함하는 것을 기준으로 설명하기로 한다.
또한, 각 수광 소자(100)에는 신호선이 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 트랜지스터를 포함하는 수광 소자(100)들 각각은 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(예를 들어, 제1 신호선) 및/또는 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(예를 들어, 제2 신호선)에 연결될 수 있다.
이에, 각 수광 소자(100)는 신호선으로부터 전류를 제공받거나 및/또는 수광 소자(100)로부터 발생된 감지 신호가 신호선을 통해 입력 검출부(TDP, 도 1 참조)로 전달될 수 있다. 입력 검출부(TDP, 도 1 참조)는 각 수광 소자(100)로부터 전달된 감지 신호를 이용하여 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)의 위치, 형상 등을 판별할 수 있다.
예를 들어, 입력 감지 센서(IS) 상에 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)가 위치한 상태에 따라 측정되는 감지 신호, 즉, 상기 외부 오브젝트가 위치하는 특정 위치에서 수신하는 적외선(제2 광)의 광량에 변화가 발생된 수광 소자(100), 광량에 변화가 발생된 적외선(제2 광)을 방출한 센서 광원(200), 광량의 변화가 발생된 각각의 적외선(제2 광)에 대한 광량의 변화, 상기 외부 오브젝트의 위치 전/후 측정된 광량 등의 정보에 매칭되는 좌표를 결정하기 위한 매핑 테이블(mapping table)이 입력 검출부(TDP, 도 1 참조) 상에 저장되어 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
입력 검출부(TDP, 도 1 참조)는 각 수광 소자(100)로부터 제공되는 감지 신호와 상기 매핑 테이블을 이용하여, 상기 외부 오브젝트가 입력 감지 센서(IS) 상에서 위치하는 입력 좌표 및/또는 입력 감지 센서(IS)로부터 외부 오브젝트가 떨어진 거리를 판단할 수 있다.
또한, 입력 검출부(TDP, 도 1 참조)는 외부 오브젝트가 입력 감지 센서(IS) 상에 직접 접촉하지 않은 상태에서 입력 감지 센서(IS)로부터 지정된 거리 내에 근접한 경우 외부 오브젝트를 식별할 수 있고, 입력 감지 센서(IS)에 접촉되지 않은 상태에서 지정된 동작을 수행하도록 처리할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 외부 오브젝트가 입력 감지 센서(IS)에 직접 접촉되지 않은 상태에서 지정된 동작을 처리하는 외부 입력을 에어 터치로 정의할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 몇몇 실시예에서, 수광 소자(100)의 상부에는 광 필터가 형성될 수도 있다. 광 필터는 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 투과시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 입력 감지 센서(IS)(예를 들어, 센서층(SSL))의 상부로부터 입사되는 빛 중 외부 오브젝트에서 반사된 적외선 광만을 입사할 수 있도록 다른 파장의 빛을 차단하는 광 필터를 채용하면 외부 오브젝트에 대한 인식의 신뢰도가 보다 개선될 수 있다.
또한, 센서 광원(200)들 각각은 제2 파장 범위(예를 들어, 적외선 파장 범위)에 있는 제2 광(예를 들어, 적외선 광)을 방출할 수 있다. 예를 들어, 센서 광원(200)들 각각은 적외선 LED을 포함할 수 있다.
여기서, 센서 광원(200)들 각각에 포함되는 적외선 LED는 전기적 신호를 광신호로 변환시켜 광(예를 들어, 적외선 광)을 방출시키는 소자로서, 상술한 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴 및/또는 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴을 통해 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 센서 광원(200)들 각각은 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴 및/또는 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴과 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 제공받을 수 있으며, 이를 광신호로 변환시켜 광(예를 들어, 적외선 광)을 방출할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)에 있어서, 입력 감지 센서(IS)는 영상 표시 모듈(LCM)의 상부에 위치할 수 있다.
이에, 영상 표시 모듈(LCM)에서 영상 표시를 위해 방출된 광이 사용자를 향하는 방향, 예를 들어, 제3 방향(DR3)으로 진행하는데 있어서, 사용자에게 표시되는 영상의 품질을 위해, 상기 광이 입력 감지 센서(IS)를 투과할 때의 광 투과율이 중요하다. 즉, 영상 품질을 위해서는 입력 감지 센서(IS) 내에서 광 투과율이 확보되어야 할 필요가 있다.
특히, 상술한 바와 같이, 입력 감지 센서(IS)는 각각이 금속 패턴(또는, 신호선)을 포함하는 제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2)을 포함하는데, 여기서, 상기 금속 패턴에 의해 영상 표시 모듈(LCM)로부터 방출된 광의 투과율이 문제될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 패턴(또는, 신호선)의 선폭이 두껍거나 상대적으로 많은 수의 금속 패턴(또는, 신호선)이 금속 패턴층들(MPL1, MPL2) 상에 배치되는 경우 투과율이 저하될 수 있다.
따라서, 영상 품질을 위한 광 투과율 확보를 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서(IS)(또는, 이를 포함하는 디스플레이 장치(1000))는, 기판(PET)의 상하부에 배치되며 각각이 메쉬(mesh) 패턴의 금속 패턴(또는, 신호선)을 포함하는 금속 패턴층들(MPL1, MPL2)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 패턴(또는, 신호선)이 메쉬 패턴으로 형성됨으로써 광 투과율이 보다 개선될 수 있다.
또한, 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 전기적으로 연결되는 금속 패턴(또는, 신호선)들은 기판(PET)을 기준으로 동일한 층에 배치되지 않고 기판(PET)의 상하부에 나뉘어 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(PET)을 기준으로 금속 패턴(또는, 신호선)들이 동일한 층에 배치되는 경우에 비해, 기판(PET) 상에 금속이 패터닝되는 영역의 전체 넓이가 감소될 수 있으므로, 광 투과율이 보다 개선될 수 있다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하기 위해, 도 6 내지 도 10d가 참조될 수 있다.
도 6은 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 제1 금속 패턴층의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 제2 금속 패턴층의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 8b는 도 7에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 8c는 도 7에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선에 따라 절단한 일 예를 나타내는 단면도이다.
한편, 도 6에서는 입력 감지 센서(IS)에 포함되며 기판(PET)의 하부면 상에 배치되는 제1 금속 패턴층(MPL1)의 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)이 도시되어 있으며, 도 7에서는 입력 감지 센서(IS)에 포함되며 기판(PET)의 상부면 상에 배치되는 제2 금속 패턴층(MPL2)의 제2 금속 패턴(MP2)과 함께 기판(PET)을 관통하는 비아홀(VIA)을 통해 기판(PET)의 상부면(예를 들어, 제2 금속 패턴층(MPL2)과 동일한 면)으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴층(MPL1)의 연결 패턴(CP)이 도시되어 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서는 입력 감지 센서(IS)의 적어도 일부 영역으로서, 센서층(SSL)에 포함되는 복수의 수광 소자(100)들 중 하나의 수광 소자(100) 또는 복수의 센서 광원(200)들 중 하나의 센서 광원(200)이 배치되는 영역을 도시하였다.
또한, 입력 감지 센서(IS)에 포함되는 구성들의 적층 관계에 대해 구체적으로 설명하기 위해, 이하에서는 도 8a 내지 도 8c가 함께 참조될 수 있다.
먼저, 기판(PET)의 하부면 상에 배치되는 제1 금속 패턴층(MPL1)의 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)에 대해 설명하기 위해, 도 1, 도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 제1 금속 패턴층(MPL1)은 기판(PET)의 일 면(예를 들어, 하부면) 상에 배치되며, 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 금속 패턴층(MPL1)은 기판(PET)의 하부면 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(MP1)과 연결 패턴(CP)(예를 들어, 연결 패턴(CP)의 적어도 일부)는 기판(PET)의 하부면 상에 배치될 수 있다.
제1 금속 패턴(MP1)은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1)은 불투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 제1 금속 패턴(MP1)은 투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 금속 패턴(MP1)은 메쉬(mesh) 패턴을 가지되, 전체적으로 제1 방향(DR1)을 따라 연장되어 배치될 수 있다.
연결 패턴(CP)은, 평면(예를 들어, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 면) 상에서 바라볼 때, 원의 형상을 가지며, 제1 금속 패턴(MP1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결 패턴(CP)은 기판(PET)의 적어도 일부가 관통되어 형성된 비아홀(VIA)이 배치되는 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 도 6 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 연결 패턴(CP)과 제1 금속 패턴(MP1)은 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
연결 패턴(CP)은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1)과 같이, 연결 패턴(CP)은 불투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 연결 패턴(CP)은 투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수도 있다.
실시예에 따라, 연결 패턴(CP)과 제1 금속 패턴(MP1)이 일체로 형성되는 경우, 연결 패턴(CP)과 제1 금속 패턴(MP1)은 동일한 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(PET)의 상기 일 면(예를 들어, 하부면) 상에 도전성 금속 필름을 라미네이션(lamination) 처리한 후, 상기 라미네이션된 도전성 금속 필름에 대해 패터닝 공정을 수행함으로써, 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)이 형성될 수 있다. 예를 들어, CCL(Copper Clad Laminate)에 대해 패터닝 공정을 수행함으로써 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)이 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 SMT 공정 시 본딩 특성 확보를 위해, 제1 금속 패턴(MP1) 및 연결 패턴(CP)의 막 두께(예를 들어, 두께 방향인 제3 방향(DR3)에 따른 폭)는 5μm 이상으로 설계될 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 기판(PET)의 상부면 상에 배치되는 제2 금속 패턴층(MPL2)의 제2 금속 패턴(MP2) 및 더미 패턴(DMP)에 대해 설명하기 위해, 도 7을 더 참조하면, 제2 금속 패턴층(MPL2)은 기판(PET)의 다른 일 면(예를 들어, 상부면) 상에 배치되며, 제2 금속 패턴(MP2) 및 더미 패턴(DMP)을 포함할 수 있다.
제2 금속 패턴(MP2)은 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 금속 패턴(MP2)은 불투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 제2 금속 패턴(MP2)은 투명한 도전성 금속 물질, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 금속 패턴(MP2)은 제1 서브 금속 패턴(SMP1) 및 제2 서브 금속 패턴(SMP2)을 포함할 수 있다.
제1 서브 금속 패턴(SMP1)은 메쉬 패턴을 가지되, 전체적으로 제2 방향(DR2)을 따라 연장되어 배치될 수 있다. 또한, 제2 방향(DR2)을 따라 연장되어 배치되는 제1 서브 금속 패턴(SMP1)들은 제1 방향(DR1)으로 이격하여 배치될 수 있다.
제2 서브 금속 패턴(SMP1)은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되어 배치되며, 제1 방향(DR1)을 따라 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴(SMP1)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 금속 패턴(SMP1)은, 평면(예를 들어, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 면) 상에서 바라볼 때, 직사각형의 형상을 가지며, 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴(SMP1)들 사이의 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2)은 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 직사각형의 형상을 가지는 제2 서브 금속 패턴(SMP2)의 폭(예를 들어, 제2 방향(DR2)에 따른 폭)은 제1 서브 금속 패턴(SMP1)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 광 투과율을 위해 제1 서브 금속 패턴(SMP1)의 폭은 작게 설계되나, 후술하는 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)과의 연결을 위해 제2 서브 금속 패턴(SMP2)의 폭은 이보다 넓게 설계될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2)이 일체로 형성되는 경우, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2)은 동일한 도전성 금속 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(PET)의 상기 다른 일 면(예를 들어, 상부면) 상에 도전성 금속 필름을 라미네이션(lamination) 처리한 후, 상기 라미네이션된 도전성 금속 필름에 대해 패터닝 공정을 수행함으로써, 제2 금속 패턴(MP2), 즉, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2)이 형성될 수 있다. 예를 들어, CCL(Copper Clad Laminate)에 대해 패터닝 공정을 수행함으로써 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2)이 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예에 따라, 기판(PET)의 상기 다른 일 면(예를 들어, 상부면) 상에는 제2 금속 패턴층(MPL2)의 일부로서 더미 패턴(DMP)이 더 포함될 수 있다. 더미 패턴(DMP)은 상술한 패터닝 공정에 의해 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴(SMP1)들 사이에 형성되는 금속 패턴으로서, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 유사한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 더미 패턴(DMP)은 메쉬 패턴을 가지되, 전체적으로 제2 방향(DR2)을 따라 연장되어 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 도 7 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 더미 패턴(DMP)과 제1 서브 금속 패턴(SMP1)이 전기적으로 단락(short)되지 않도록, 더미 패턴(DMP)과 제1 서브 금속 패턴(SMP1)은 연결되지 않고 분리되어 형성되도록 패터닝될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 패터닝 공정 시, 상술한 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 기판(PET)의 상부면으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴층(MPL1)의 연결 패턴(CP)이 배치되는 영역 상에는, 더미 패턴(DMP)이 배치되지 않도록 패터닝 될 수 있다.
한편, 상술한 SMT 공정 시 본딩 특성 확보를 위해, 제2 금속 패턴(MP2)(또는, 제2 금속 패턴(MP2)과 더미 패턴(DMP))의 막 두께(예를 들어, 두께 방향인 제3 방향(DR3)에 따른 폭)는 5μm 이상으로 설계될 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 도 7 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상술한 기판(PET)의 하부면 상에 배치되며 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 연결 패턴(CP)은 기판(PET)의 적어도 일부를 관통하는 비아홀(VIA)을 통해 기판(PET)의 상부면으로 연장되어 배치될 수 있다. 이에, 연결 패턴(CP)은 기판(PET)의 하부면, 기판(PET) 내부(예를 들어, 비아홀(VIA)), 및 기판(PET)의 상부면에 모두 형성될 수 있다. 여기서, 비아홀(VIA)은 기판(PET)에 대해 레이저를 조사함으로써 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1000)에 있어서, 입력 감지 센서(IS)는 영상 표시 모듈(LCM)의 상부에 위치하므로, 광 투과율을 위한 설계가 중요하다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(MP1) 및 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(MP2)(예를 들어, 제1 서브 금속 패턴(SMP1))과 더미 패턴(DMP)은 메쉬 형태로 형성(예를 들어, 패터닝)될 수 있다.
또한, 상술한 광 투과율을 위해, 제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2) 각각에 포함되는 금속 패턴들의 선폭은 작을수록 광 투과율에 있어서는 유리할 수 있으나, 금속 패턴들의 선폭이 너무 작게 형성되는 경우, SMT 공정 시 열에 의한 단선이 발생하거나 대규모 포토공정(Photolithography) 시 불량이 발생할 수 있으므로, 최소한의 금속 패턴들의 선폭에 대한 설계가 필요하다.
예를 들어, 제1 금속 패턴층(MPL1)에 포함되는 제1 금속 패턴(MP1) 및 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제2 금속 패턴(MP2) 중 제1 서브 금속 패턴(SMP1)의 선폭(예를 들어, 제1 폭(d1))은 SMT 공정 시 열에 의해 단선이 발생하거나 포토공정 시 불량이 발생하지 않도록 0.1mm 이상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1) 및 제2 금속 패턴(MP2) 중 제1 서브 금속 패턴(SMP1)의 선폭(예를 들어, 제1 폭(d1))은 각각 0.11mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제1 금속 패턴층(MPL1) 및 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 금속 패턴들 중 메쉬 패턴으로 패터닝되는 금속 패턴들, 예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1), 제1 서브 금속 패턴(SMP1), 및/또는 더미 금속 패턴(DMP)의 메쉬 패턴 간의 간격(예를 들어, 제2 폭(d2))은 광 투과율을 고려하여 1.5mm 이상으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1), 제1 서브 금속 패턴(SMP1), 및/또는 더미 금속 패턴(DMP)의 메쉬 패턴 간의 간격(예를 들어, 제2 폭(d2))은 1.5mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상술한 연결 패턴(CP)의 경우, 기판(PET)의 하부면 상에 위치하는 제1 금속 패턴층(MPL1) 내에서 제1 금속 패턴(MP1)과 연결되어 비아홀(VIA)을 통해 기판(PET) 내부를 관통하여 기판(PET)의 상부면 상으로 연장되어, 상술한 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)과 연결되므로, 연결되는 접합 영역의 확보를 위해 연결 패턴(CP)의 폭(예를 들어, 제3 폭(d3))은 0.4mm 이상으로 설계도리 수 있다. 예를 들어, 연결 패턴(CP)의 폭(예를 들어, 제3 폭(d3))은 0.4mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 금속 패턴층(MPL1)과 제2 금속 패턴층(MPL2)에 포함되는 제1 금속 패턴(MP1)(또는, 제1 신호선) 및 제2 금속 패턴(MP2)(또는, 제2 신호선)은 센서층(SSL)의 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)에 연결되어 전기적 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)를 제공하거나 센서층(SSL)의 수광 소자(100) 및/또는 센서 광원(200)로부터 전기적 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)을 제공받을 수 있다. 이에 대해서 보다 구체적으로 설명하기 위해, 도 9a 내지 도 10d가 참조될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 센서층의 수광 소자의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
한편, 도 9a 내지 도 9c에서는, 수광 소자(100)가 상술한 금속 패턴들에 연결되는 일 예에 대해서 설명하기로 한다.
한편, 도 9a는 수광 소자(100)의 일 예를 나타내는 회로도이고, 도 9b는 수광 소자(100)가 구현된 일 예를 나타내는 도면이며, 도 9c는 수광 소자(100)가 입력 감지 센서(IS)(예를 들어, 센서층(SSL)) 내에 배치되는 영역으로서 해당 영역에 배치되어 수광 소자(100)에 연결되는 금속 패턴들의 일 예를 나타내는 도면이다.
한편, 도 9a 내지 도 9c에서는 도 1 내지 도 8c를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
먼저, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서(IS)에 포함되는 수광 소자(100)는 광전 변환 소자로서 광 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(100)는 광 트랜지스터로서 에미터(emitter; ET), 베이스(base; BS), 및 컬렉터(collector; CT)의 3단자를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자는 상술한 제2 금속 패턴층(MPL2)의 제2 금속 패턴(MP2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자는 제2 금속 패턴(MP2)의 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 전기적으로 연결되며, 이때, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 제1 서브 금속 패턴(SMP1)은 전기적으로 연결되므로, 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자는 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 전기적으로 연결되어 출력 신호를 제공할 수 있다. 즉, 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 제2 서브 금속 패턴(SMP2), 즉, 제2 금속 패턴(MP2)은 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자에 연결되는 신호선(예를 들어, 출력 신호선)일 수 있다.
또한, 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자는 상술한 제1 금속 패턴층(MPL1)의 연결 패턴(CP)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 연결 패턴(CP)은 제1 금속 패턴(MP1)과 전기적으로 연결되므로, 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자는 제1 금속 패턴(MP1)과 전기적으로 연결되어 입력 신호를 제공받을 수 있다. 즉, 제1 금속 패턴(MP1)은 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자에 연결되는 신호선(예를 들어, 입력 신호선)일 수 있다.
여기서, 상술한 외부 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락 등)로부터 반사된 반사광이 수광 소자(100)의 베이스(BS) 단자에 인가되어 수광 소자(100)가 동작하므로, 수광 소자(100)의 베이스(BS) 단자는 신호선과 연결되지 않을 수 있다.
한편, 수광 소자(100)가 상술한 금속 패턴들(예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1) 및 제2 금속 패턴(MP2))에 연결되기 위해, 금속 패턴들은 수광 소자(100)에 대응하여 설계될 필요가 있다.
예를 들어, 도 9b 및 도 9c를 더 참조하면, 상술한 바와 같이, 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자는 제2 금속 패턴(MP2), 예를 들어, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 연결되므로, 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자 및 에미터(ET) 단자가 연결되는 제2 서브 금속 패턴(SMP2)(또는, 제1 연결부(CNT1))은 수광 소자(100)의 에미터(ET) 단자에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)(또는, 제1 연결부(CNT1)) 및 수광 소자(100)의 에미터(ET) 각각의 제1 방향(DR1)에 따른 폭(예를 들어, 제4 폭(d4))과 제2 방향(DR2)에 따른 폭(예를 들어, 제5 폭(d5))은 각각 동일할 수 있다. 예를 들어, 제4 폭(d4)은 0.9mm이고 제5 폭(d5)은 0.48mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제4 폭(d4)과 제5 폭(d5)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자는 제1 금속 패턴(MP1), 예를 들어, 연결 패턴(CP)을 통해 제1 금속 패턴(MP1)과 연결되므로, 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자 및 컬렉터(CT) 단자가 연결되는 제2 연결부(CNT2)는 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 단자에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제2 연결부(CNT2)는 컬렉터(CT) 단자가 배치되는 영역으로서, 제2 연결부(CNT2) 내에 연결 패턴(CP)이 배치될 수 있다. 즉, 제2 연결부(CNT2)는 연결 패턴(CP)의 폭보다 크게 설계될 수 있다. 예를 들어, 제2 연결부(CNT2) 및 수광 소자(100)의 컬렉터(CT) 각각의 제1 방향(DR1)에 따른 폭(예를 들어, 제4 폭(d4))과 제2 방향(DR2)에 따른 폭(예를 들어, 제6 폭(d6))은 각각 동일할 수 있다. 예를 들어, 제4 폭(d4)은 0.9mm이고 제6 폭(d6)은 0.48mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제4 폭(d4)과 제6 폭(d6)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 수광 소자(100)의 전체 폭(예를 들어, 제2 방향(DR2)에 따른 제7 폭(d7))은 1.81mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제7 폭(d7)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10a 내지 도 10d는 도 4의 입력 감지 센서에 포함되는 센서층의 센서 광원의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
한편, 도 10a 내지 도 10d에서는, 센서 광원(200)이 상술한 금속 패턴들에 연결되는 일 예에 대해서 설명하기로 한다.
한편, 도 10a는 센서 광원(200)의 일 예를 나타내는 회로도이고, 도 10b 및 도 10c는 센서 광원(200)이 구현된 일 예를 나타내는 도면이며(예를 들어, 도 10b는 센서 광원(200)의 전면 및 도 10c는 센서 광원(200)의 배면을 나타냄), 도 10d는 센서 광원(200)이 입력 감지 센서(IS)(예를 들어, 센서층(SSL)) 내에 배치되는 영역으로서 해당 영역에 배치되어 센서 광원(200)에 연결되는 금속 패턴들의 일 예를 나타내는 도면이다.
한편, 도 10a 내지 도 10d에서는 도 1 내지 도 8c를 참조하여 설명한 내용과 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
먼저, 도 10a, 도 10b, 및 도 10c를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서(IS)에 포함되는 센서 광원(200)은 적외선 LED를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 광원(200)은 적외선 LED로서 제1 단자(PO)(예를 들어, p형 반도체 단자), 제2 단자(NE)(예를 들어, n형 반도체 단자), 및 발광부(EMU)를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO)는 상술한 제2 금속 패턴층(MPL2)의 제2 금속 패턴(MP2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO)는 제2 금속 패턴(MP2)의 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 전기적으로 연결되며, 이때, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 제1 서브 금속 패턴(SMP1)은 전기적으로 연결되므로, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO)는 제1 서브 금속 패턴(SMP1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 센서 광원(200)의 제2 단자(NE)는 상술한 제1 금속 패턴층(MPL1)의 연결 패턴(CP)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 연결 패턴(CP)은 제1 금속 패턴(MP1)과 전기적으로 연결되므로, 센서 광원(200)의 제2 단자(NE)는 제1 금속 패턴(MP1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO) 및 제2 단자(NE)로 전압이 제공되어, 제1 단자(PO) 및 제2 단자(NE) 사이로 전류가 흐르게 되면, 센서 광원(200)의 발광부(EMU)로부터 광이 방출될 수 있다.
한편, 센서 광원(200)이 상술한 금속 패턴들(예를 들어, 제1 금속 패턴(MP1) 및 제2 금속 패턴(MP2))에 연결되기 위해, 금속 패턴들은 센서 광원(200)에 대응하여 설계될 필요가 있다.
예를 들어, 도 10b, 도 10c 및 도 10d를 더 참조하면, 상술한 바와 같이, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO)는 제2 금속 패턴(MP2), 예를 들어, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)과 연결되므로, 센서 광원(200)의 제1 단자(PO) 및 제1 단자(PO)가 연결되는 제2 서브 금속 패턴(SMP2)(또는, 제3 연결부(CNT3))은 센서 광원(200)의 제1 단자(PO)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 금속 패턴(SMP2)(또는, 제3 연결부(CNT3)) 및 센서 광원(200)의 제1 단자(PO) 각각의 제1 방향(DR1)에 따른 폭(예를 들어, 제8 폭(d8))과 제2 방향(DR2)에 따른 폭(예를 들어, 제9 폭(d9))은 각각 동일할 수 있다. 예를 들어, 제8 폭(d8)은 2.0mm이고 제9 폭(d9)은 2.2mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제8 폭(d8)과 제9 폭(d9)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 센서 광원(200)의 제2 단자(NE)는 제1 금속 패턴(MP1), 예를 들어, 연결 패턴(CP)을 통해 제1 금속 패턴(MP1)과 연결되므로, 센서 광원(200)의 제2 단자(NE) 및 제2 단자(NE)가 연결되는 제4 연결부(CNT4)는 센서 광원(200)의 제2 단자(NE)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제4 연결부(CNT4)는 센서 광원(200)의 제2 단자(NE)가 배치되는 영역으로서, 제4 연결부(CNT4) 내에 연결 패턴(CP)이 배치될 수 있다. 즉, 제4 연결부(CNT4)는 연결 패턴(CP)의 폭보다 크게 설계될 수 있다. 예를 들어, 제4 연결부(CNT4) 및 센서 광원(200)의 제2 단자(NE) 각각의 제1 방향(DR1)에 따른 폭(예를 들어, 제8 폭(d8))과 제2 방향(DR2)에 따른 폭(예를 들어, 제10 폭(d10))은 각각 동일할 수 있다. 예를 들어, 제8 폭(d8)은 2.0mm이고 제10 폭(d10)은 0.8mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제8 폭(d8)과 제10 폭(d10)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 센서 광원(200)의 전체 폭(예를 들어, 제2 방향(DR2)에 따른 제11 폭(d11))은 3.5mm일 수 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로, 제11 폭(d11)의 수치가 이에 제한되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서 및 이를 포함하는 디스플레이 장치는, 기판(센서 기판)의 상하부에 배치되며 각각이 메쉬(mesh) 패턴의 금속 패턴(또는, 신호선)을 포함하는 금속 패턴층들을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 패턴(또는, 신호선)이 메쉬 패턴으로 형성됨으로써 입력 감지 센서의 하부에 배치되는 영상 표시 모듈로부터 방출되는 광에 대한 광 투과율이 개선될 수 있다.
또한, 입력 감지 센서의 수광 소자 및/또는 센서 광원에 전기적으로 연결되는 금속 패턴(또는, 신호선)들은 기판(센서 기판)을 기준으로 동일한 층에 배치되지 않고 기판(센서 기판)의 상하부에 나뉘어 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(센서 기판)을 기준으로 금속 패턴(또는, 신호선)들이 동일한 층에 배치되는 경우에 비해, 기판(센서 기판) 상에 금속이 패터닝되는 영역의 전체 넓이가 감소될 수 있으므로, 영상 표시 모듈로부터 방출되는 광에 대한 광 투과율이 보다 개선될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 입력 감지 센서는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 센서는, 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층, 및 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 금속 패턴은, 각각이 상기 제2 방향으로 연장되어 배치되는 복수의 제1 서브 금속 패턴들, 및 상기 제1 서브 금속 패턴들 중 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴들을 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제2 서브 금속 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 금속 패턴층은, 상기 제1 금속 패턴과 연결되며, 상기 기판을 관통하는 비아홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층이 배치되는 층과 동일한 층으로 연장되어 배치되는 연장 패턴을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 금속 패턴층은, 상기 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴들 사이에서 상기 제2 방향으로 연장되어 배치되되, 상기 제2 서브 금속 패턴 및 상기 연장 패턴과 비중첩하도록 배치되는 더미 패턴을 더 포함하며, 상기 더미 패턴은 상기 제1 서브 금속 패턴들 및 상기 제2 서브 금속 패턴과 분리되어 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 서브 금속 패턴의 폭은 상기 제1 서브 금속 패턴의 폭보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 금속 패턴의 폭과 상기 제1 서브 금속 패턴의 폭은 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들은 상호 이격하여 배치되며, 상기 센서층의 최외곽에는 상기 수광 소자들만이 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 영상을 표시하기 위한 제1 광을 방출하는 적어도 하나의 표시 광원을 포함하는 영상 표시 모듈, 및 외부 입력을 감지하기 위해 사용되는 제2 광을 방출하는 적어도 하나의 센서 광원을 포함하는 입력 감지 센서를 포함할 수 있다. 상기 입력 감지 센서는, 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층, 상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층, 및 상기 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 수광 소자
200: 센서 광원
1000: 디스플레이 장치
IS: 입력 감지 센서
LCM: 영상 표시 모듈
MPL1: 제1 금속 패턴층
MPL2: 제2 금속 패턴층
PET: 기판
SSL: 센서층

Claims (8)

  1. 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제1 금속 패턴을 포함하는 제1 금속 패턴층;
    상기 제1 금속 패턴층 상에 배치되는 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장되어 배치되는 제2 금속 패턴을 포함하는 제2 금속 패턴층; 및
    상기 제2 금속 패턴층 상에 배치되며, 복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들을 포함하는 센서층을 포함하며,
    상기 제1 금속 패턴 및 상기 제2 금속 패턴은 메쉬(mesh) 패턴을 포함하고,
    상기 제1 금속 패턴 상기 제2 금속 패턴은 상기 복수의 수광 소자들 및 상기 복수의 센서 광원들에 전기적으로 연결되며,
    상기 제2 금속 패턴은,
    각각이 상기 제2 방향으로 연장되어 배치되는 복수의 제1 서브 금속 패턴들; 및
    상기 제1 서브 금속 패턴들 중 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴들을 연결하며, 상기 제1 방향으로 연장되어 배치되는 제2 서브 금속 패턴을 포함하고,
    상기 제1 금속 패턴층은,
    상기 제1 금속 패턴과 연결되며, 상기 기판을 관통하는 비아홀을 통해 상기 제2 금속 패턴층이 배치되는 층과 동일한 층으로 연장되어 배치되는 연장 패턴을 더 포함하고,
    상기 제2 금속 패턴층은,
    상기 인접한 2개의 제1 서브 금속 패턴들 사이에서 상기 제2 방향으로 연장되어 배치되되, 상기 제2 서브 금속 패턴 및 상기 연장 패턴과 비중첩하도록 배치되는 더미 패턴을 더 포함하며,
    상기 더미 패턴은 상기 제1 서브 금속 패턴들 및 상기 제2 서브 금속 패턴과 분리되어 배치되고,
    상기 제2 서브 금속 패턴의 폭은 상기 제1 서브 금속 패턴의 폭보다 크며,
    상기 제1 금속 패턴의 폭과 상기 제1 서브 금속 패턴의 폭은 동일하고,
    복수의 수광 소자들 및 복수의 센서 광원들은 상호 이격하여 배치되며,
    상기 센서층의 최외곽에는 상기 수광 소자들만이 배치되는, 입력 감지 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 영상을 표시하기 위한 제1 광을 방출하는 적어도 하나의 표시 광원을 포함하는 영상 표시 모듈; 및
    제1 항에 기재된 입력 감지 센서를 포함하는, 디스플레이 장치.
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