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KR102714659B1 - 전자 기기 - Google Patents

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KR102714659B1
KR102714659B1 KR1020160167768A KR20160167768A KR102714659B1 KR 102714659 B1 KR102714659 B1 KR 102714659B1 KR 1020160167768 A KR1020160167768 A KR 1020160167768A KR 20160167768 A KR20160167768 A KR 20160167768A KR 102714659 B1 KR102714659 B1 KR 102714659B1
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KR
South Korea
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touch
layer
electrode
touch sensing
touch electrode
Prior art date
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KR1020160167768A
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Inventor
황종희
이부열
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Priority to US15/699,697 priority patent/US10720474B2/en
Priority to CN201711228528.4A priority patent/CN108227978B/zh
Priority to EP17204867.0A priority patent/EP3333682B1/en
Priority to JP2017235105A priority patent/JP6498262B2/ja
Priority to TW106143236A priority patent/TWI651632B/zh
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Abstract

본 출원은 얇은 두께를 가지면서 노이즈에 대한 영향 없이 터치 위치와 터치 포스를 센싱할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것으로, 본 출원에 따른 전자 기기는 수납 공간을 갖는 하우징, 수납 공간에 수납된 디스플레이 모듈, 디스플레이 모듈을 덮도록 하우징에 지지된 커버 윈도우를 포함하며, 디스플레이 모듈은 기판 상에 마련되고 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 갖는 복수의 화소를 포함하는 화소 어레이층, 화소 어레이층을 덮는 봉지층, 봉지층 상에 마련된 차폐층, 및 차폐층 상에 마련된 터치 센싱층을 포함할 수 있다.

Description

전자 기기{ELECTRONIC DEVICE}
본 출원은 터치 스크린을 갖는 전자 기기에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 및 유기 발광 표시 장치 등의 영상 표시 장치에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다.
최근, 터치 스크린은 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.
최근, 터치 위치에 따른 2차원 터치 위치 정보뿐만 아니라 터치 포스 레벨에 따른 3차원 터치 정보를 필요로 하는 어플리케이션 등의 사용자 인터페이스 환경이 구축됨에 따라 포스 터치 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치 및 이를 포함하는 스마트 폰(smart phone) 등과 같은 전자 기기에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
종래의 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기는 유기 발광 표시 패널 상에 배치된 터치 패널의 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 위치에 따른 2차원 터치 정보를 생성하고, 유기 발광 표시 패널의 후면에 부착된 포스 센서와 하우징 사이의 갭 변화를 센싱하여 터치 포스에 따른 3차원 터치 정보를 생성한다.
그러나, 종래의 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기는 포스 센서의 두께뿐만 아니라 포스 센서와 하우징 사이의 갭으로 인하여 그 두께가 증가한다는 문제점이 있다.
본 출원은 배경이 되는 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터치 위치와 터치 포스를 센싱할 수 있으면서 얇은 두께를 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 출원은 노이즈에 대한 영향 없이 터치 위치와 터치 포스를 센싱할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 출원에 따른 전자 기기는 수납 공간을 갖는 하우징, 수납 공간에 수납된 디스플레이 모듈, 디스플레이 모듈을 덮도록 하우징에 지지된 커버 윈도우를 포함하며, 디스플레이 모듈은 기판 상에 마련되고 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 갖는 복수의 화소를 포함하는 화소 어레이층, 화소 어레이층을 덮는 봉지층, 봉지층 상에 마련된 차폐층, 및 차폐층 상에 마련된 터치 센싱층을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 차폐층은 투명 도전층 및 투명 도전층 상에 마련된 금속 패턴층을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 금속 패턴층은 투명 도전층의 일면에 마련된 복수의 동심원 패턴 또는 복수의 동심 다각 패턴을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 터치 센싱층은 차폐층 상에 마련된 압력 반응 부재, 차폐층과 마주하는 압력 반응 부재의 제 1 면에 마련된 제 1 터치 전극, 및 압력 반응 부재의 제 1 면과 반대되는 압력 반응 부재의 제 2 면에 마련된 제 2 터치 전극을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 압력 반응 부재는 압전 물질 또는 압저항 물질을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 압전 물질은 PVDF(polyvinylidene difluoride), PZT(Lead Zirconate Titanate), PLLA(Poly-L- Lactide), Nylon, 및 Parylene-C 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 압저항 물질은 폴리머와 전도성 충전제를 포함하며, 전도성 충전제는 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 철(Fe), 산화바나듐(V2O3), 티타늄산화물(TiO), 카본블랙(carbon black), 흑연(graphite), 그래핀(graphene), 및 탄소나노튜브(CNT) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 차폐층은 투명 도전층 및 투명 도전층 상에 마련된 라인 패턴을 포함하며, 라인 패턴은 제 2 터치 전극과 나란하면서 중첩될 수 있다.
일 예에 따른 전자 기기는 차폐층과 터치 센싱층에 연결되고, 터치 센싱층을 제 1 터치 센싱 구간과 제 2 터치 센싱 구간으로 시분할 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하며, 터치 구동 회로는 제 1 터치 센싱 구간에서, 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 제 1 터치 전극 및 제 2 터치 전극 중 나머지 터치 전극을 통해서 터치 센싱 데이터를 센싱하며, 제 2 터치 센싱 구간에서, 제 1 터치 전극 및 차폐층 중 어느 하나에 포스 구동 전압을 공급하면서 제 1 터치 전극 및 차폐층 중 어느 나머지를 통해서 포스 센싱 데이터를 센싱할 수 있다.
일 예에 따른 터치 구동 회로는 제 1 터치 센싱 구간에서 차폐층을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킬 수 있고, 제 2 터치 센싱 구간에서 제 2 터치 전극을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킬 수 있다.
일 예에 따른 포스 구동 전압은 그라운드 전압일 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 출원에 따른 전자 기기는 터치 위치와 터치 포스를 센싱할 수 있으면서 얇은 두께를 가질 수 있으며, 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하가 방지될 수 있다.
위에서 언급된 본 출원의 효과 외에도, 본 출원의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 차폐층과 터치 센싱층을 나타내는 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 출원의 일 예에 따른 터치 센싱층의 구동 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 2 또는 도 6에 도시된 차폐층의 금속 패턴층을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 9는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 B 부분의 확대이다.
도 12는 도 9에 도시된 선 III-III'의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 C 부분의 확대도이다.
도 14는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 도 1에 도시된 선 I-I’의 단면도이다.
도 16 및 도 17은 도 15에 도시된 제 2 터치 센싱부의 변형 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 18은 본 출원의 일 예에 따른 압력 반응 부재에 가해지는 압력에 따른 저항 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 19는 도 1에 도시된 선 I-I’의 단면도이다.
도 20a, 도 20b 및 도 20c는 도 19에 도시된 터치 센싱층의 구동 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 출원의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 출원의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 출원이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 출원을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 출원의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"제1 수평 축 방향", "제2 수평 축 방향" 및 "수직 축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 출원의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 출원의 여러 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 본 출원에 따른 전자 기기의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 예에 따른 전자 기기는 하우징(100), 디스플레이 모듈(300), 커버 윈도우(500), 및 구동 회로부(700)를 포함한다.
상기 하우징(100)은 디스플레이 모듈(300)을 수납하면서 커버 윈도우(700)를 지지한다. 즉, 하우징(100)은 디스플레이 모듈(300)과 커버 윈도우(700) 각각의 각 측면을 감싼다.
일 예에 따른 하우징(100)은 하우징 플레이트(110) 및 하우징 측벽(130)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 전면(前面)이 개구된 상자 형태를 가질 수 있다. 하우징(100)은 금속 재질 또는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(100)은 알루미늄(Al) 재질, 인바(invar) 재질 또는 마그네슘(Mg) 재질을 포함할 수 있다.
상기 하우징 플레이트(110)는 수납 공간의 바닥면으로서 디스플레이 모듈(300)을 지지하면서 디스플레이 모듈(300)의 후면을 덮는다.
상기 하우징 플레이트(110)의 후면은 시스템 수납 공간(110s)으로 사용된다. 상기 시스템 수납 공간(110s)은 구동 회로부(700), 구동 전원을 제공하는 배터리, 통신 모듈, 전원 회로, 보안 모듈, 스피커 모듈, 카메라 모듈, 및 메모리 등을 수납한다. 이러한 시스템 수납 공간(110s)은 후면 커버(150)에 의해 은폐된다. 상기 후면 커버(150)는 배터리의 교체를 위해, 하우징(100)의 후면에 개폐 가능하게 결합될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 전자 기기가 내장형 배터리를 사용하는 경우, 후면 커버(150)는 하우징(100)과 일체형으로 마련된다.
상기 하우징 측벽(130)은 하우징 플레이트(210)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 이러한 하우징 측벽(230)은 커버 윈도우(700)를 지지하고, 디스플레이 모듈(300)의 각 측면 및 커버 윈도우(700)의 각 측면을 감싼다.
선택적으로, 상기 하우징 측벽(130)은 높이 방향(Z)(또는 수직 축 방향)을 기준으로, 상부 내측면에 마련된 홈부(131)를 포함하며, 상기 홈부(131)에는 탄성 부재(170)가 설치된다. 상기 탄성 부재(170)는 홈부(131)에 부착되어 커버 윈도우(700)의 후면 가장자리 부분과 하우징 측벽(130) 사이에 배치됨으로써 커버 윈도우(700)에 가해지는 외부 충격을 흡수하면서, 사용자의 포스 터치에 의해 커버 윈도우(700)가 원활하게 휘어질 수 있도록 한다. 일 예에 따른 탄성 부재(170)는 탄성 복원력을 갖는 탄성 패드, 양면 부착성 폼 패드, 또는 스프링을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 디스플레이 모듈(300)는 구동 회로부(700)로부터 제공되는 데이터 신호에 대응되는 영상을 표시하고, 이와 동시에 커버 윈도우(700)의 터치 면에 대한 사용자의 터치에 따른 터치 위치 및/또는 터치 포스 레벨을 센싱하는 터치 패널의 역할을 한다. 일 예에 따른 디스플레이 모듈(300)는 기판(310), 화소 어레이층(320), 봉지층(encapsulation layer; 330), 차폐층(340), 및 터치 센싱층(350)을 포함한다.
상기 기판(310)은 베이스 기판으로서, 플라스틱 재질 또는 유리 재질을 포함한다. 여기서, 기판(310)이 플라스틱 재질을 포함하는 경우, 기판(310)은 불투명 또는 유색 폴리이미드(polyimide) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 재질의 기판(310)은 상대적으로 두꺼운 캐리어 기판에 마련되어 있는 릴리즈층의 전면(前面)에 일정 두께로 코팅된 폴리이미드 수지가 경화된 것일 수 있다. 이때, 캐리어 유리 기판은 레이저 릴리즈 공정을 이용한 릴리즈층의 릴리즈에 의해 기판(310)으로부터 분리된다.
추가적으로, 기판(310)이 플라스틱 재질을 포함하는 경우, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 두께 방향(Z)(또는 수직 축 방향)을 기준으로, 기판(310)의 하면에 결합된 백 플레이트(380)를 더 포함한다. 상기 백 플레이트(380)는 기판(310)을 평면 상태로 유지시킨다. 일 예에 따른 백 플레이트(380)는 플라스틱 재질, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 백 플레이트(380)는 캐리어 유리 기판으로부터 분리된 기판(310)의 하면에 라미네이팅됨으로써 기판(310)을 평면 상태로 유지시킨다.
상기 화소 어레이층(320)은 기판(310) 상에 마련되어 영상을 표시하는 복수의 화소(SP)를 포함한다.
상기 복수의 화소(SP) 각각은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인 및 복수의 화소 구동 전원 라인에 의해 정의되는 화소 영역에 마련된다. 복수의 화소(SP) 각각은 실제 빛이 발광되는 최소 단위의 영역으로서, 서브 화소로 정의될 수 있다. 인접한 적어도 3개의 화소(SP)는 컬러 표시를 위한 하나의 단위 화소를 구성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 단위 화소는 인접한 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하며, 휘도 향상을 위해 백색 화소를 더 포함할 수도 있다.
일 예에 따른 복수의 화소(SP) 각각은 화소 회로(PC), 평탄화층(PL), 제 1 전극(E1), 뱅크층(BL), 발광 소자층(EDL), 및 제 2 전극(E2)을 포함한다.
상기 화소 회로(PC)는 화소(SP) 내에 정의된 회로 영역에 마련되어 인접한 게이트 라인과 데이터 라인 및 화소 구동 전원 라인에 연결된다. 이러한 화소 회로(PC)은 화소 구동 전원 라인으로부터 공급되는 화소 구동 전원을 기반으로, 게이트 라인으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터 신호에 따라 발광 소자층(EDL)에 흐르는 전류를 제어한다. 일 예에 따른 화소 회로(PC)는 스위칭 박막 트랜지스터와 구동 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터를 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는 기판(310) 상에 마련된 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 여기서, 박막 트랜지스터는 a-Si TFT, poly-Si TFT, Oxide TFT, 또는 Organic TFT 등이 될 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터는 상부 게이트 구조, 하부 게이트 구조, 및 상부 게이트와 하부 게이트를 갖는 이중 게이트 구조를 가질 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인에 연결된 소스 전극, 및 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 연결된 드레인 전극을 포함한다. 여기서, 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극은 전류의 방향에 따라 서로 바뀔 수도 있다. 이러한 스위칭 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔 펄스에 따라 스위칭되어 데이터 라인에 공급되는 데이터 신호를 구동 박막 트랜지스터에 공급한다.
상기 구동 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터로부터 공급되는 전압 및/또는 커패시터의 전압에 의해 턴-온됨으로써 화소 구동 전원 라인으로부터 발광 소자층(EDL)으로 흐르는 전류 량을 제어한다. 이를 위해, 일 예에 따른 구동 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 연결된 게이트 전극, 화소 구동 전원 라인에 연결된 드레인 전극, 및 발광 소자층(EDL), 즉 제 1 전극(E1)에 연결되는 소스 전극을 포함한다. 이러한 구동 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 신호를 기반으로 화소 구동 전원 라인으로부터 발광 소자층(EDL)으로 흐르는 데이터 전류를 제어함으로써 데이터 신호에 비례하는 밝기로 발광 소자층(EDL)을 발광시킨다.
상기 스토리지 커패시터는 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 사이의 중첩 영역에 마련되어 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 공급되는 데이터 신호에 대응되는 전압을 저장하고, 저장된 전압으로 구동 박막 트랜지스터를 턴-온시킨다.
추가적으로, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)는 기판(310)의 비표시 영역에 마련된 스캔 구동 회로를 더 포함한다. 상기 스캔 구동 회로는 구동 회로부(700)로부터 제공되는 스캔 제어 신호에 따라 스캔 펄스를 생성하고, 설정된 순서에 해당하는 게이트 라인에 공급한다. 일 예에 따른 스캔 구동 회로는 화소(SP)의 박막 트랜지스터와 함께 기판(310)에 마련된 비표시 영역 중 게이트 라인에 스캔 펄스를 공급할 수 있는 임의의 비표시 영역에 마련된다.
상기 평탄화층(PL)은 화소 회로(PC)를 덮도록 기판(310) 상에 마련되는 것으로, 박막 트랜지스터가 마련된 기판(310) 상에 평탄면을 마련한다.
상기 제 1 전극(E1)은 애노드 전극으로서, 각 화소 영역에 정의된 개구 영역에 중첩되는 평탄화층(PL) 상에 패턴 형태로 마련된다. 제 1 전극(E1)은 평탄화층(PL)에 마련된 컨택홀을 통하여 화소 회로(PC)에 마련된 구동 박막 트랜지스터의 소스 전극과 전기적으로 연결됨으로써 구동 박막 트랜지스터로부터 출력되는 데이터 전류를 수신한다. 이러한 제 1 전극(E1)은 반사율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 마그네슘(Mg) 등의 재질을 포함하거나, 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 뱅크층(BL)은 제 1 전극(E1)의 가장자리 부분과 화소 회로(PC)를 덮도록 평탄화층(PL) 상에 마련되어 각 화소 영역의 개구 영역을 정의한다. 일 예에 따른 뱅크층(BL)은 벤조사이클로부타다이엔(benzocyclobutadiene), 아크릴(acryl), 또는 폴리이미드 등의 유기 물질을 포함할 수 있다. 추가적으로, 뱅크층(BL)은 검정색 안료를 포함하는 감광제로 형성할 수 있으며, 이 경우에는 뱅크층(BL)은 차광 부재(또는 블랙 매트릭스)의 역할을 하게 된다.
상기 발광 소자층(EDL)은 뱅크층(BL)에 의해 정의된 개구 영역의 제 1 전극(E1) 상에 마련된다. 즉, 발광 소자층(EDL)은 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 사이에 개재된 발광층을 포함하는 것으로, 유기 발광 소자일 수 있다.
일 예에 따른 발광 소자층(EDL)은 두께 방향(Z)을 기준으로, 제 1 전극(E1) 상에 순차적으로 적층된 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함할 수 있다. 여기서, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 또는 둘 이상의 층은 생략이 가능하다. 또한, 발광 소자층(EDL)은 유기 발광층에 주입되는 전자 및/또는 정공을 제어하기 위한 적어도 하나의 기능층을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 유기 발광층은 화소 별로 상이한 색, 예를 들어 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 발광하도록 마련될 수도 있다.
상기 제 2 전극(E2)은 발광 소자층(EDL)과 뱅크층(BL)을 덮도록 기판(310) 상에 마련되고, 각 화소(SP)의 발광 소자층(EDL)과 공통적으로 연결된다. 제 2 전극(E2)은 발광 소자층(EDL)에 흐르는 전류의 방향에 따라 캐소드 전극 또는 공통 전극으로 정의될 수 있다. 이러한 제 2 전극E2)은 구동 회로부(700)로부터 공급되는 캐소드 전원을 수신한다. 여기서, 캐소드 전원은 접지 전압 또는 소정의 레벨을 갖는 직류 전압일 수 있다.
일 예에 따른 제 2 전극(E2)은 광투과율이 높은 투명 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(E2)은 TCO(transparent conductive oxide)와 같은 투명 도전 물질인 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), ICO(indium cesium oxide) 또는 IWO(indium tungsten oxide) 등을 포함할 수 있다. 선택적으로, 본 예는 제 2 전극(E2)의 형성시 공정 온도 등에 의해 발광 소자층(EDL)이 손상되는 것을 최소화하기 위하여, 섭씨 100도 미만의 공정 온도를 갖는 저온 금속 증착 공정에 의해 비정질 도전 물질로 형성될 수 있다. 즉, 제 2 전극(E2)을 결정질 투명 도전 물질로 형성할 경우, 낮은 저항 값을 확보하기 위해 수행되는 제 2 전극(E2)에 대한 고온의 열처리 공정에 의해 발광 소자층(EDL)이 손상되는 문제점이 있기 때문에 제 2 전극(E2)은 저온 금속 증착 공정에 의해 비정질 도전 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 봉지층(330)은 각 화소(SP)로의 수분 침투를 방지하여 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자층(EDL)를 보호하기 위하여, 화소 어레이층(320)을 덮도록 형성된다. 즉, 봉지층(330)은 제 2 전극(E2)을 덮도록 기판(310) 상에 마련된다. 일 예에 따른 봉지층(330)은 무기층 또는 유기층으로 형성되거나 무기층과 유기층이 교대로 적층된 복층 구조로 형성될 수 있다.
일 예에 따른 봉지층(330)은 제 2 전극(E2)을 덮도록 기판(310) 상에 마련된 제 1 무기층(330a), 제 1 무기층(330a)을 덮는 유기층(330b), 및 유기층(330b)을 덮는 제 2 무기층(330c)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 무기층(330a)은 발광 소자층(EDL)에 가장 근접하도록 배치되는 것으로, 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화알루미늄(AlxOy)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 이때, 발광 소자층(EDL)은 고온에 취약한 특성을 가지므로, 제 1 무기층(330a)은 저온 분위기, 예를 들어, 섭씨 100도 미만의 저온 공정에 의해 형성되고, 이를 통해 본 예는 제 1 무기층(330a)의 형성 공정시 공정 챔버에 적용되는 고온 분위기에 의한 발광 소자층(EDL)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 유기층(330b)은 제 1 무기층(330a) 전체를 덮도록 기판(310) 상에 마련된다. 이러한 유기층(330b)은 디스플레이 모듈(300)의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 일 예에 따른 유기층(330b)은 벤조사이클로부타다이엔(benzocyclobutadiene), 아크릴(acryl), 또는 폴리이미드 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 무기층(330c)는 유기층(330b) 전체를 덮으면서 제 1 무기층(330a)의 각 측면을 덮도록 기판(310) 상에 마련된다. 이러한 제 2 무기층(330c)은 외부로부터 수분이나 산소가 유기층(330b)과 제 1 무기층(330a)으로 침투하는 것을 1차적으로 차단한다. 일 예에 따른 제 2 무기층(330c)은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화알루미늄(AlxOy)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 물질로 형성되거나, 제 1 무기층(330a)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
이와 같은, 기판(310), 화소 어레이층(320) 및 봉지층(330)은 디스플레이 패널, 보다 구체적으로는 유기 발광 표시 패널을 구성한다.
상기 차폐층(340)은 디스플레이 패널, 즉 봉지층(330) 상에 마련된다. 이러한 차폐층(340)은 전기적으로 플로팅(floating) 또는 전기적으로 접지됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하를 방지한다. 일 예에 따른 차폐층(340)은 투명 도전층(341) 및 금속 패턴층(343)을 포함한다.
상기 투명 도전층(341)은 봉지층(330)의 상면에 직접 증착된 TCO(transparent conductive oxide)와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다. 이때, 투명 도전층(341)은 봉지층(330)의 상면 전체에 단일 몸체로 형성된 차폐 전극일 수 있다. 예를 들어, 투명 도전층(341)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), ICO(indium cesium oxide) 또는 IWO(indium tungsten oxide) 등의 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 이러한 투명 도전층(341)은 전기적으로 플로팅(floating) 또는 전기적으로 접지됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하를 방지한다.
선택적으로, 본 예는 투명 도전층(341)의 형성시 공정 온도 등에 의해 발광 소자층(EDL)의 손상을 최소화하기 위하여, 섭씨 100도 미만의 공정 온도를 갖는 저온 금속 증착 공정을 이용하여 투명 도전층(341)을 비정질 도전 물질로 형성한다. 즉, 투명 도전층(341)이 결정질 투명 도전 물질로 형성될 경우, 투명 도전층(341)의 낮은 저항 값을 확보하기 위해 투명 도전층(341)의 고온 열처리 공정이 수행되는데, 이러한 투명 도전층(341)의 고온 열처리 공정에 의해 발광 소자층(EDL)이 손상될 수 있다. 이에 따라, 본 예는 저온 금속 증착 공정을 이용하여 비정질 도전 물질로 이루어진 투명 도전층(341)을 형성함으로써 투명 도전층(341)의 형성 공정시 발광 소자층(EDL)이 손상되는 것을 방지한다.
상기 금속 패턴층(343)은 투명 도전층(341)의 상면에 증착되는 것으로, 투명 도전층(341)의 면저항을 감소시킨다. 일 예에 따른 금속 패턴층(343)은 저저항 금속 재질, 예를 들어 Al, Ti, Cu, Mo, Ag, Mg, Ag:Mg, Ni, Cu, CNT, Au, Ta, 및 W 중 어느 하나의 재질을 포함하거나 이들의 합금을 포함하는 단층 또는 복층 구조를 가질 수 있다. 일 예에 따른 금속 패턴층(343)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 라인 패턴을 포함한다.
상기 복수의 라인 패턴 각각은 기판(310)의 제 1 길이 방향과 나란한 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 기판(310)의 제 2 길이 방향과 나란한 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 여기서, 기판(310)의 제 1 수평 축 방향(X)은 기판(310)의 단변 길이 방향과 나란한 방향으로 정의될 수 있고, 기판(310)의 제 2 수평 축 방향(Y)은 기판(310)의 장변 길이 방향과 나란한 방향으로 정의될 수 있다. 이러한 복수의 라인 패턴 각각은 투명 도전층(341)과 마찬가지로 발광 소자층(EDL)이 손상되는 것을 최소화하기 위하여, 섭씨 100도 미만의 공정 온도를 갖는 저온 금속 증착 공정에 의해 형성되는 비정질 금속 물질로 형성된다. 예를 들어, 복수의 라인 패턴 각각은 Al, Ti, Cu, Mo, Ag, Mg, Ag:Mg, Ni, Cu, CNT, Au, Ta, 및 W 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 단층 구조를 가지거나, Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조를 가질 수 있다.
선택적으로, 상기 차폐층(340)은 금속 패턴층(343)과 투명 도전층(341) 전체를 덮도록 봉지층(330) 상에 형성된 절연층(345)을 더 포함할 수 있다. 상기 절연층(345)은 금속 패턴층(343)과 투명 도전층(341) 각각을 전기적으로 절연하는 것으로, 저온 증착이 가능한 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함한다. 여기서, 무기 절연 물질은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화알루미늄(AlxOy)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기 절연 물질은 벤조사이클로부타다이엔(benzocyclobutadiene), 아크릴(acryl), 또는 폴리이미드로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 터치 센싱층(350)은 차폐층(340) 상에 마련되어 커버 윈도우(500)에 대한 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 위치 및 터치 포스 레벨을 순차적으로 센싱하기 위한 터치 스크린 또는 터치 센서의 역할을 한다. 여기서, 터치 입력 객체는 손가락을 포함하는 사용자의 인체이거나 터치 펜 등으로 정의될 수 있다.
일 예에 따른 터치 센싱층(350)은 제 1 투명 접착 부재(361)를 매개로 하여 차폐층(340)의 상면에 부착된다. 즉, 터치 센싱층(350)은 제 1 투명 접착 부재(361)에 의해 차폐층(340), 즉 절연층(345)의 상면에 부착될 수 있다. 여기서, 제 1 투명 접착 부재(361)가 전기적으로 절연 특성을 가질 경우, 차폐층(340)의 절연층(345)은 생략될 수 있으며, 이 경우, 제 1 투명 접착 부재(361)는 금속 패턴층(343)을 덮도록 투명 도전층(341)의 상면에 부착된다. 여기서, 제 1 투명 접착 부재(361)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 터치 센싱층(350)은 압력 반응 부재(351), 제 1 터치 전극층(353), 및 제 2 터치 전극층(355)을 포함한다.
상기 압력 반응 부재(351)는 봉지층(330)과 중첩되도록 마련되어, 제 1 터치 전극층(353)과 제 2 터치 전극층(355)을 지지한다. 이러한 압력 반응 부재(351)는 터치 입력 객체의 터치에 따라 전기적 특성이 변화됨으로써 터치 입력 객체의 터치 포스를 센싱하기 위한 압력 반응 센서의 역할을 한다.
일 예에 따른 압력 반응 부재(351)는 압전 효과(piezoelectric effect)를 가지면서 투명한 압전 물질을 포함한다. 여기서, 압전 효과는 가해진 힘에 의해 결정 구조에 압력 또는 비틀림 현상이 작용하면서 양(+) 이온과 음(-) 이온의 상대적인 위치 변화에 따른 유전 분극에 의해 전위차가 발생되는 현상을 의미한다.
일 예에 따른 압전 물질은 PVDF(polyvinylidene difluoride), PZT(Lead Zirconate Titanate), PLLA(Poly-L- Lactide), Nylon, 및 Parylene-C 중 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 압전 효과를 가지면서 투명한 물질이라면 적용 가능하다. 예를 들어, 압전 물질 중 PVDF는 반결정성의 강유전성(ferroelectric) 고분자로서, 높은 탄성계수를 가지면서도 유연성이 우수하고 필름으로 제조하기 용이하며, 가볍고, 유연하지만 부서지지 않고, 충격에 강한 특성을 가지기 때문에 본 예에 따른 압력 반응 부재(351)는 PVDF를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 터치 전극층(353)은 차폐층(340)과 마주하는 압력 반응 부재(351)의 제 1 면(또는 후면)에 마련된 적어도 하나의 제 1 터치 전극(TE1)을 포함한다. 일 예에 따른 제 1 터치 전극층(353)은 복수의 제 1 터치 전극(TE1)을 포함하며, 이 경우, 복수의 제 1 터치 전극(TE1) 각각은 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 이러한 제 1 터치 전극(TE1)은 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극(또는 터치 센싱 전극)의 역할을 한다.
상기 제 2 터치 전극층(355)은 커버 윈도우(700)를 향하는 압력 반응 부재(351)의 제 2 면(또는 전면(前面))에 마련된 적어도 하나의 제 2 터치 전극(TE2)을 포함한다. 일 예에 따른 제 2 터치 전극층(355)은 복수의 제 2 터치 전극(TE2)을 포함하며, 이 경우, 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 즉, 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각은 차폐층(340)에 마련된 복수의 라인 패턴 각각과 나란하게 마련된다. 이러한 제 2 터치 전극(TE2)은 터치 센싱을 위한 터치 센싱 전극(또는 터치 구동 전극)의 역할을 한다.
일 예에 따른 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각은 복수의 라인 패턴 각각과 중첩되거나 비중첩되도록 마련될 수 있다. 여기서, 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각이 복수의 라인 패턴 각각과 중첩되는 경우, 본 예는 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각에 의해 발생되는 터치 노이즈를 차폐층(340)의 복수의 라인 패턴을 통해서 보다 효과적으로 차단할 수 있다. 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각이 복수의 라인 패턴 각각과 비중첩되는 경우, 본 예는 차폐층(340)과 터치 센싱층(350)을 투과하는 광의 투과량을 균일하게 할 수 있다.
상기 압력 반응 부재(351)는 제 1 터치 전극층(353)과 제 2 터치 전극층(353) 사이에 개재됨으로써, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이에 터치 센서(TS)를 형성하거나, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE1) 사이에 포스 센서(FS)를 형성한다.
일 예에 따른 터치 센서(TS)는 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 정전 용량으로 정의될 수 있다. 이러한 터치 센서(TS)의 정전 용량은 터치 구동 전극에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)에 따라 전하를 충전하고, 충전된 전하량은 터치 입력 객체의 터치 여부에 따라 변화된다. 이에 따라, 터치 위치 센싱은 터치 입력 객체의 터치에 따라 터치 센서(TS)에 형성되는 정전 용량의 전하량 감소를 모델링하는 터치 위치 산출 알고리즘을 통해 센싱될 수 있다. 여기서, 터치 구동 신호(TDS)는 적어도 2개의 구동 펄스를 포함하는 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.
일 예에 따른 포스 센서(FS)는 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이의 압력 반응 부재(351)에 마련되는 압전 센서일 수 있다. 여기서, 압력 반응 부재(351)가 압전 물질을 포함하는 경우, 포스 센서(FS)는 인가되는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 출력 전압이 변화되는 압전 센서의 역할을 한다. 이러한 포스 센서(FS)의 전압은 터치 구동 전극에 인가되는 포스 구동 전압(FDV)을 기반으로 터치 입력 객체의 터치 포스에 대한 압력 반응 부재(351)의 변형에 따른 압전 효과에 의해 변화된다. 이때, 포스 센서(FS)의 전압은 터치 입력 객체의 터치 포스에 따른 압력이 높을수록 증가하므로, 터치 포스 레벨은 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 포스 센서(FS)의 전압 증가량을 모델링하는 터치 포스 레벨 산출 알고리즘을 통해 센싱될 수 있다. 여기서, 포스 구동 전압(FDV)은 그라운드 전압 레벨 또는 일정한 전압 레벨을 갖는 직류 전압 신호일 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 편광층(370)을 더 포함한다.
상기 편광층(370)은 터치 센싱층(350) 상에 마련되고 각 화소(SP)로부터 커버 윈도우(700) 쪽으로 방출되는 광을 편광시킨다. 일 예에 따른 편광층(370)은 제 2 투명 접착 부재(363)를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 상면과 결합된 편광 필름일 수 있다. 예를 들어, 편광층(370)은 원편광자를 포함하는 원편광 필름일 수 있으며, 이 경우 편광층(370)은 화소 어레이층(320)과 터치 센싱층(350) 각각에 마련된 금속층에 의한 외부 광의 반사를 방지하는 역할을 함께 한다. 여기서, 제 2 투명 접착 부재(363)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
선택적으로, 일 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 봉지층(330)과 터치 센싱층(350) 사이에 개재된 배리어 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 배리어 필름은 유기 절연 필름 상에 무기 절연막이 도포된 형태로 형성될 수 있다. 이러한 배리어 필름은 외부의 수분 또는 산소가 각 화소(SP)로 침투하는 것을 1차적으로 차단하기 위한 것으로, 수분 투습도가 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 배리어 필름은 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 포스가 압력 반응 부재(351)에 가해질 수 있도록 터치 센싱층(350)의 하면(또는 후면)을 지지하는 지지대 역할을 하고, 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 화소 어레이층(320)에 가해지는 충격을 완화하여 충격에 의한 발광 소자층(EDL)의 손상을 방지하는 역할도 한다.
상기 커버 윈도우(500)는 디스플레이 모듈(300)의 전면(前面)에 배치되어 하우징(100)에 지지된다. 이때, 커버 윈도우(500)는 터치 입력 객체의 터치에 의해 하우징(100)의 하우징 플레이트(110) 쪽으로 오목하게 변형될 수 있도록 하우징(100)에 지지된다.
일 예에 따른 커버 윈도우(500)는 제 3 투명 접착 부재(365)를 매개로 하여 디스플레이 모듈(300)의 전면(前面), 보다 구체적으로는 편광층(370)의 전면(前面)에 부착됨으로써 디스플레이 모듈(300)을 지지하면서 외부 충격으로부터 디스플레이 모듈(300)을 보호한다. 여기서, 제 3 투명 접착 부재(365)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)일 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(500)는 강화 글라스(Glass), 투명 플라스틱, 또는 투명 필름으로 이루어질 수 있지만, 긁힘과 투명도를 고려하여 강화 글라스를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 일 예로서, 커버 윈도우(500)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
선택적으로, 커버 윈도우(500)는 디스플레이 모듈(300)에 부착되지 않고, 디스플레이 모듈(300)의 전면(全面) 전체를 덮도록 이격 배치됨으로써 외부 충격으로부터 디스플레이 모듈(300)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 커버 윈도우(500)와 디스플레이 모듈(300) 사이에 에어 갭이 마련된다. 이 경우, 외부 충격에 의해 커버 윈도우(500)가 파손될 경우, 커버 윈도우(500)의 파손과 함께 디스플레이 모듈(300)이 손상되는 것이 최소화될 수 있다.
상기 구동 회로부(700)는 디스플레이 모듈(300)에 영상을 표시하고, 디스플레이 모듈(300)을 통해 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 위치와 터치 포스를 센싱하여 터치 위치 좌표 및/또는 터치 포스 레벨을 산출하고, 산출된 터치 위치 좌표 및/또는 터치 포스 레벨에 해당하는 응용 프로그램을 실행한다.
일 예에 따른 구동 회로부(700)는 회로 보드(710), 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720), 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730), 디스플레이 구동 회로(740), 터치 구동 회로(750), 터치 제어 회로(760), 및 시스템 제어부(770)를 포함한다.
상기 회로 보드(710)는 하우징(100)의 시스템 수납 공간(110s)에 수납되어 터치 제어 회로(760)와 시스템 제어부(770)를 지지한다.
상기 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)은 회로 보드(710)에 마련된 제 1 커넥터에 연결되고, 디스플레이 모듈(300)의 기판(310)에 마련된 디스플레이 패드부(110a)에 연결된다.
상기 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)은 회로 보드(710)에 마련된 제 2 커넥터에 연결되고, 디스플레이 모듈(300)의 터치 센싱층(350)에 마련된 터치 패드부(350a, 350b)에 연결된다. 일 예에 따른 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)은 터치 센싱층(350)에 마련된 복수의 제 1 터치 전극(TE1)과 연결되는 제 1 터치 전극 연결부, 및 복수의 제 2 터치 전극(TE2)과 연결되는 제 2 터치 전극 연결부를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 구동 회로(740)는 디스플레이 모듈(300)의 각 화소(SP)에 영상을 표시하기 위한 구성으로서, 기판(310)에 마련된 칩 실장 영역에 칩 온 글라스(chip on glass) 방식에 따라 실장된 구동 집적 회로일 수 있다. 디스플레이 구동 회로(740)는 기판(310)의 제 1 측 가장자리에 마련된 디스플레이 패드부(110a)와 연결되고, 복수의 데이터 라인과 일대일로 연결되며 스캔 구동 회로에 연결된다. 이러한 디스플레이 구동 회로(740)는 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)과 디스플레이 패드부(110a)를 통해서 시스템 제어부(770)로부터 제공되는 디지털 영상 데이터, 타이밍 동기 신호, 구동 전원, 및 캐소드 전원 등을 수신한다. 예를 들어, 디스플레이 구동 회로(740)는 상기 타이밍 동기 신호에 따라 상기 디지털 영상 데이터를 복수의 화소(SP)의 배치 구조에 대응되도록 화소별 화소 데이터로 정렬하고, 화소별 화소 데이터를 화소별 데이터 신호로 변환하여 해당하는 데이터 라인을 통해서 해당 화소에 공급하고, 각 화소(SP)에 공통적으로 연결된 제 2 전극(E2)에 캐소드 전원을 공급한다. 이와 동시에, 디스플레이 구동 회로(740)는 타이밍 동기 신호에 따라 스캔 제어 신호를 생성해 스캔 구동 회로에 제공한다.
선택적으로, 상기 디스플레이 구동 회로(740)는 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)에 실장될 수도 있다. 이 경우, 디스플레이 구동 회로(740)는 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)을 통해서 시스템 제어부(770)로부터 제공되는 디지털 영상 데이터, 타이밍 동기 신호, 구동 전원, 및 캐소드 전원 등을 수신하고, 디스플레이 패드부(110a)를 통해서 상기 화소별 데이터 신호를 해당하는 데이터 라인에 공급하고, 상기 캐소드 전원을 제 2 전극(E2)에 공급하며, 상기 스캔 제어 신호를 스캔 구동 회로에 공급한다.
상기 터치 구동 회로(750)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)에 실장된다. 이러한 터치 구동 회로(750)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 회로 보드(710)에 실장된 터치 제어 회로(760)에 연결되고, 제 1 터치 패드부(350a)를 통해서 복수의 제 1 터치 전극(TE1) 각각과 일대일로 연결되며, 제 2 터치 패드부(350b)를 통해서 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각과 일대일로 연결된다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 공급되는 터치 동기 신호에 응답하여 디스플레이 모듈(300)의 터치 센싱층(350)을 제 1 터치 센싱 기간과 제 2 터치 센싱 기간으로 시분할 구동한다. 여기서, 제 1 터치 센싱 기간은 터치 입력 객체의 터치 이벤트 및 터치 위치를 센싱하는 터치 위치 센싱 기간으로 정의될 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간은 터치 입력 객체의 터치 포스를 센싱하는 터치 포스 센싱 기간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제 1 터치 센싱 기간은 터치 동기 신호의 제 1 논리 상태에 대응되는 기간일 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간은 터치 동기 신호의 제 2 논리 상태의 대응되는 기간일 수 있다.
상기 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 터치 입력 객체의 터치에 따라 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 1 터치 전극(TE1)에 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 인가하고 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각을 통해서 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성한다.
상기 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 1 터치 전극(TE1)에 포스 구동 전압(FDV)을 순차적으로 인가하고 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각을 통해서 포스 센서(FS)의 전압 변화를 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다.
선택적으로, 터치 구동 회로(750)는 제 2 터치 센싱 기간의 단축 및/또는 제 2 터치 센싱 기간에서의 소비전력을 감소시키기 위하여, 제 1 터치 센싱 기간의 터치 이벤트 영역에 대해서만 터치 포스를 센싱할 수 있다. 즉, 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)의 제어에 따른 전영역 터치 센싱(global touch sensing) 또는 그룹 터치 센싱(group touch sensing)을 통해서 1차적으로 터치 위치 센싱을 수행하고, 터치 제어 회로(760)의 제어에 따른 부분 포스 터치 센싱(local force touch sensing)을 통해 터치 이벤트 영역에 대해서만 2차적으로 터치 포스 센싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 회로(750)는 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 터치 구동 전극에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 포스 터치에 따라 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 터치 센싱 전극을 통해 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 이 경우, 본 예는 제 1 터치 센싱 기간에서 센싱된 터치 이벤트 영역에 대해서는 부분적으로 터치 포스 센싱을 수행함으로써 제 2 터치 센싱 기간을 단축시킬 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
추가적으로, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 접속 단자부(340a)를 통해서 차폐층(340)에 전기적으로 연결되어 차폐층(340)을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킨다. 예를 들어, 터치 구동 회로(750)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 3 플렉서블 인쇄 회로 케이블과 접속 단자부(340a)를 통해 차폐층(340)에 전기적으로 연결됨으로써 차폐층(340)의 투명 도전층(341)을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킨다.
선택적으로, 차폐층(340)은 전기적으로 접지될 수 있으며, 이 경우, 차폐층(340)은 터치 구동 회로(750)에 연결되지 않고, 접속 단자부(340a)에 전기적으로 연결된 별도의 그라운드 스트랩(ground strap)을 통해 금속 재질의 하우징(100)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 터치 제어 회로(760)는 회로 보드(710)에 실장되어 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 터치 동기 신호를 생성하여 터치 구동 회로(750)의 구동을 제어한다. 일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 제 1 및 제 2 터치 센싱 기간을 갖는 터치 동기 신호를 생성하여 터치 구동 회로(750)의 시분할 구동을 제어한다. 이러한 터치 제어 회로(760)는 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 센싱 데이터에 기초하여 터치 위치 좌표(또는 2차원 터치 정보)를 생성하고 포스 센싱 데이터에 기초하여 터치 포스 레벨(또는 3차원 터치 정보)를 생성해 시스템 제어부(770)에 제공한다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 터치 센싱 데이터 중 터치 문턱 값을 초과하는 터치 센싱 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극의 위치에 따른 터치 위치 좌표를 산출하여 메모리에 임시 저장하고, 포스 센싱 데이터 중 포스 문턱 값을 초과하는 포스 센싱 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한다. 그런 다음, 터치 제어 회로(760)는, 메모리에 임시 저장된 터치 위치 좌표와 터치 포스 레벨을 포함하는 터치 정보를 시스템 제어부(770)에 제공한다.
선택적으로, 일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 메모리에 임시 저장된 터치 좌표 정보를 기반으로 터치 이벤트 여부를 판단하여 터치 이벤트 영역을 산출하고, 터치 이벤트 영역에 기초하여 터치 구동 회로(750)를 부분 포스 터치 센싱 모드(local force touch sensing mode)로 제어한다. 이에 따라, 터치 구동 회로(750)는 부분 포스 터치 센싱 모드에 따라 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 터치 구동 전극에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 포스 터치에 따라 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
선택적으로, 상기 터치 제어 회로(760)와 터치 구동 회로(750)는 하나의 터치 집적 회로로 구성될 수 있으며, 이 경우, 터치 집적 회로는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(430) 또는 회로 보드(710)에 실장될 수 있다. 나아가, 상기 터치 제어 회로(760)는 시스템 제어부(770)에 내장될 수도 있다.
상기 시스템 제어부(770)는 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 회로 보드(710)에 실장되어 전자 기기의 전반적인 구동을 제어한다. 즉, 시스템 제어부(770)는 영상 처리 모듈로부터 공급되는 소스 영상을 기반으로 디스플레이 모듈(300)에 표시될 데이터 신호와 타이밍 동기 신호를 생성하여 디스플레이 구동 회로(740)에 제공한다. 또한, 시스템 제어부(770)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보, 즉 프로그램 바로 가기 아이콘에 해당되는 응용 프로그램을 실행한다. 여기서, 응용 프로그램은 전자 기기에 탑재된 터치 위치 기반의 응용 프로그램과 터치 포스 기반의 응용 프로그램일 수 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(300)에 터치 센싱층(350)이 배치됨으로써 터치 위치와 터치 포스를 센싱할 수 있으면서 얇은 두께를 가질 수 있다. 또한, 본 예에 따른 전자 기기는 터치 센싱층(350)과 화소 어레이층(320) 사이에 차폐층(340)이 배치됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하가 방지될 수 있다. 그리고, 본 예에 따른 전자 기기는 압력 반응 부재(351)를 사이에 두고 배치된 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2)을 갖는 터치 센싱층(350)을 시분할 구동함으로써 터치 센싱층(350)을 통해 터치 위치 및 터치 포스 레벨을 센싱할 수 있다.
도 6은 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도로서, 이는 디스플레이 모듈의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 디스플레이 모듈의 구조에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 일 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 기판(310) 상에 순차적으로 배치된 화소 어레이층(320), 봉지층(330), 차폐층(340), 제 1 투명 접착 부재(361), 편광층(370), 제 2 투명 접착 부재(363), 및 터치 센싱층(350)을 포함한다. 이러한 구성을 갖는 디스플레이 모듈(300)은 편광층(370)의 위치가 변경되는 것을 제외하고는 도 2 및 도 3에 도시된 디스플레이 모듈과 동일하므로, 각 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
일 예에 따른 편광층(370)은 차폐층(340)과 터치 센싱층(350) 사이에 개재된다. 즉, 편광층(370)의 제 1 면은 제 1 투명 접착 부재(361)를 매개로 하여 차폐층(340) 상에 부착되고, 편광층(370)의 제 2 면은 제 2 투명 접착 부재(363)를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 하면에 부착된다.
상기 터치 센싱층(350)은 커버 윈도우(500)의 하면과 직접적으로 마주하거나 제 3 투명 접착 부재(365)를 매개로 하여 커버 윈도우(500)의 하면에 부착될 수 있다.
이와 같은 본 예는 터치 센싱층(350)을 커버 윈도우(500), 즉 터치 입력 객체의 터치면에 보다 가깝게 위치시킴으로써 터치 센싱의 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 예는 터치 센싱층(350) 아래에 배치된 편광층(370)을 터치 센싱층(350)의 지지대로 사용함으로써 터치 입력 객체의 터치 포스에 따른 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)의 반응 속도를 향상시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 2 또는 도 6에 도시된 차폐층의 금속 패턴층을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 7a를 참조하면, 일 예에 따른 차폐층(340)의 금속 패턴층(343)은 투명 도전층(341)의 상면에 서로 교차하도록 마련된 복수의 제 1 패턴 라인(343a) 및 복수의 제 2 패턴 라인(343b)을 포함한다.
상기 복수의 제 1 패턴 라인(343a) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장되고 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 이격되도록 투명 도전층(341)의 상면에 마련된다.
상기 복수의 제 2 패턴 라인(343b) 각각은 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장되고 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 이격되도록 투명 도전층(341)의 상면에 마련된다.
이와 같은, 일 예에 따른 차폐층(340)의 금속 패턴층(343)은 복수의 제 1 패턴 라인(343a) 각각과 복수의 제 2 패턴 라인(343b) 각각이 투명 도전층(341)의 상면, 즉 동일 평면 상에 서로 교차하도록 마련됨으로써 메쉬 형태를 갖는다.
도 7b를 참조하면, 일 예에 따른 차폐층(340)의 금속 패턴층(343)은 투명 도전층(341)의 상면에 폐루프 형태로 마련된 복수의 폐루프 패턴(343a 내지 343d)을 포함한다.
상기 복수의 폐루프 패턴(343a 내지 343d) 각각은 일정한 폭과 두께를 가지면서 폐루프 형태로 마련된다. 이때, 복수의 폐루프 패턴(343a 내지 343d) 각각은 투명 도면층(341)의 가장자리로부터 중심부로 갈수록 점점 작은 길이를 가질 수 있다. 즉, 복수의 폐루프 패턴(343a 내지 343d) 각각은 동심 사각 형태를 가질 수 있다.
이와 같은, 일 예에 따른 차폐층(340)의 금속 패턴층(343)은 메쉬 형태 또는 복수의 폐루프 형태를 가지도록 투명 도전층(341)의 상면에 직접 마련됨으로써 투명 도전층(341)의 면저항을 감소시킨다.
도 8은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도로서, 이는 도 1에 도시된 전자 기기의 디스플레이 모듈에 블랙 매트릭스와 컬러필터층 및 버퍼층을 추가로 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 디스플레이 모듈의 추가 구성 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이를 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)의 화소 어레이층(320)은 각 화소에 마련된 발광 소자층이 백색 광을 방출하도록 구성되는 것을 제외하고는 모두 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 백색 광을 방출하는 발광 소자층은 백색의 광을 방출하기 위한 적어도 2개의 유기 발광층을 포함한다. 일 예에 따른 발광 소자층은 청색 유기 발광층과 황색-그린 유기 발광층을 포함하는 2 스택 구조를 가질 수 있다. 다른 예에 따른 발광 소자층은 제 1 청색 유기 발광층과 황색-그린 유기 발광층 및 제 2 청색 유기 발광층을 포함하는 3 스택 구조를 가질 수 있다. 상기 2 스택 구조의 발광 소자층은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0070771호 또는 제10-2014-0055968호 등에 개시된 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 3 스택 구조의 발광 소자층은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0113308호, 제10-2015-0025727호, 또는 제10-2015-0015647호 등에 개시된 유기 발광 소자를 포함할 수 있다
상기 블랙 매트릭스(BM)와 컬러필터층(CFL)은 봉지층(330)의 상면에 직접 마련된다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 기판(310)에 마련된 각 화소의 개구 영역을 정의한다. 즉, 블랙 매트릭스(BM)는 각 화소의 발광 소자층과 중첩되는 개구 영역을 제외한 나머지 차광 영역과 중첩되는 봉지층(330) 상에 직접적으로 형성됨으로써 인접한 개구 영역 사이의 혼색을 방지한다. 일 예에 따른 블랙 매트릭스(BM)는 복수의 게이트 라인과 각 화소의 화소 회로 각각을 덮는 복수의 제 1 차광 패턴, 복수의 데이터 라인과 복수의 화소 구동 전원 라인 각각을 덮는 복수의 제 2 차광 패턴, 및 봉지층(330)의 가장자리 부분을 덮는 제 3 차광 패턴을 포함할 수 있다.
상기 컬러필터층(CFL)은 블랙 매트릭스(BM)에 의해 정의되는 개구 영역과 중첩되는 봉지층(330)의 상면에 직접적으로 형성되는 것으로, 복수의 화소 각각에 정의된 색상에 대응되는 적색 컬러필터, 녹색 컬러필터, 및 청색 컬러필터를 포함할 수 있다. 이러한 컬러필터층(CFL)은 화소에서 방출되는 방출되는 백색 광 중에서 해당 화소와 대응되는 색상의 파장을 갖는 광만을 투과시킨다.
상기 버퍼층(BFL)은 블랙 매트릭스(BM)와 컬러필터층(CFL)을 덮도록 마련된다. 이러한 버퍼층(BFL)은 블랙 매트릭스(BM)와 컬러필터층(CFL) 상에 평탄면을 제공한다. 또한, 상기 버퍼층(BFL)은 차폐층(340)을 지지하면서 차폐층(340)의 제조 공정시 컬러필터층(CFL)을 보호하는 역할도 한다.
상기 버퍼층(BFL)은 차폐층(340)의 제조 공정시 사용되는 약액(현상액 또는 식각액 등) 또는 외부로부터의 수분 등이 발광 소자층으로 침투하는 것을 차단함으로써 수분에 의한 발광 소자층의 손상을 방지할 수 있다. 이러한 버퍼층(BFL)은 고온에 취약한 발광 소자층의 손상을 방지하기 위해 섭씨 100도 이하의 저온에서 형성 가능하고 1~3의 저유전율을 가지는 유기 절연 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 아크릴 계열, 에폭시 계열 또는 실록산(Siloxan) 계열의 물질로 형성된다.
상기 버퍼층(BFL) 상에는 차폐층(340), 터치 센싱층(350), 및 편광층(370)이 차례로 마련된다. 이에 따라, 차폐층(340)과 터치 센싱층(350) 및 편광층(370)이 버퍼층(BFL)의 상면에 차례로 마련되는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5에 도시된 디스플레이 모듈(300)의 구조와 동일하므로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
선택적으로, 버퍼층(BFL) 상에는 차폐층(340), 편광층(370), 및 터치 센싱층(350)이 차례로 마련될 수도 있으며, 이는 도 6에 도시된 디스플레이 모듈(300)의 구조와 동일하므로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기는 도 1 내지 도 7b에 도시된 전자 기기와 동일한 효과를 제공하면서도, 각 화소의 발광 소자층이 모두 동일한 구조를 가짐에 따라 발광 소자층의 제조 공정이 단순해질 수 있으며, 차폐층(340)의 제조 공정시 버퍼층(BFL)에 의해 발광 소자층의 손상이 방지될 수 있다.
도 9는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 선 II-II'의 단면도이며, 도 11은 도 9에 도시된 B 부분의 확대도이며, 도 12는 도 9에 도시된 선 III-III'의 단면도이며, 도 13은 도 12에 도시된 C 부분의 확대도로서, 이들은 도 1 내지 도 8에 도시된 전자 기기에서, 디스플레이 모듈의 제조 방법과 이에 따른 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 디스플레이 모듈에 대해서만 설명하기로 하고, 디스플레이 모듈을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 기판(310), 화소 어레이층(320), 봉지층(330), 차폐층(340), 터치 센싱층(350), 및 편광층(370)을 포함한다.
상기 화소 어레이층(320)과 봉지층(330) 각각은 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 차폐층(340)은 봉지층(330)의 상면에 직접적으로 증착된다. 이러한 차폐층(340)은 전기적으로 플로팅(floating) 또는 전기적으로 접지됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하를 방지한다. 일 예에 따른 차폐층(340)은 투명 도전층(341), 금속 패턴층(343), 절연층(345), 및 접속 단자부(340a)를 포함한다.
상기 투명 도전층(341)은 봉지층(330)의 상면에 직접 증착된 TCO(transparent conductive oxide)와 같은 투명 도전 물질로 이루어진다. 이러한 투명 도전층(341)은 봉지층(330)의 상면 전체에 단일 몸체로 형성되는 것으로, 이는 전술한 예와 동일하게 비정질 도전 물질로 형성된다.
상기 금속 패턴층(343)은 투명 도전층(341)의 상면에 직접적으로 증착되어 투명 도전층(341)의 면저항을 감소시키기 위한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 라인 패턴, 도 7a에 도시된 메쉬 패턴, 또는 도 7b에 도시된 복수의 폐루프 패턴(343a 내지 343d)을 포함한다.
상기 절연층(345)은 금속 패턴층(343)과 투명 도전층(341) 각각을 전기적으로 절연하는 것으로, 저온 증착이 가능한 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질을 포함한다. 이러한 절연층(345)은 금속 패턴층(343)과 투명 도전층(341) 및 봉지층(330)의 각 측면을 덮도록 마련된다.
상기 접속 단자부(340a)는 기판(310)의 제 2 측 가장자리(EA2)에 마련된 적어도 하나의 접속 패드를 포함한다. 적어도 하나의 접속 패드는 투명 도전층(341)의 제 1 측으로부터 절연층(345)의 측면을 따라 기판(310)의 제 1 측 비표시 영역(IA1)까지 연장된 적어도 하나의 연장 라인과 전기적으로 연결된다. 일 예에 따른 접속 단자부(340a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결되고, 터치 구동 회로(750)에 의해 전기적으로 플로팅되거나 전기적으로 접지된다. 다른 예에 따른 접속 단자부(340a)는 별도의 그라운드 스트랩(ground strap)에 연결되고, 그라운드 스트랩을 통해 금속 재질의 하우징(100)에 전기적으로 연결됨으로써 전기적으로 접지될 수도 있다.
상기 적어도 하나의 연장 라인은 절연층(345)에 의해 덮임으로써 전기적으로 절연된다.
상기 터치 센싱층(350)은 차폐층(340)의 상면에 직접적으로 형성되어 커버 윈도우(500)에 대한 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 위치 및 터치 포스 레벨을 센싱하기 위한 터치 스크린 또는 터치 센서의 역할을 한다. 여기서, 터치 입력 객체는 손가락을 포함하는 사용자의 인체이거나 터치 펜 등으로 정의될 수 있다.
일 예에 따른 터치 센싱층(350)은 제 1 터치 전극층(353), 압력 반응 부재(351), 제 2 터치 전극층(355), 제 1 터치 패드부(350a), 및 제 2 터치 패드부(350b)를 포함한다.
상기 제 1 터치 전극층(353)은 차폐층(340), 즉 절연층(345)의 상면에 직접적으로 증착된다. 즉, 제 1 터치 전극층(353)은 별도의 제 1 투명 점착 부재 없이 금속 증착 공정에 의해 절연층(345)의 상면에 직접 형성된다. 일 예에 따른 제 1 터치 전극층(353)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 터치 전극(TE1)을 포함하며, 이 경우, 복수의 제 1 터치 전극(TE1) 각각은 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 이러한 제 1 터치 전극(TE1)은 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극(또는 터치 센싱 전극)의 역할을 한다.
상기 압력 반응 부재(351)는 제 1 터치 전극층(353)을 덮도록 봉지층(330) 상에 마련된다. 즉, 압력 반응 부재(351)는 제 1 터치 전극층(353)이 마련된 봉지층(330) 상에 직접 형성되어 제 1 터치 전극층(353)을 덮는다. 일 예에 따른 압력 반응 부재(351)는 터치 입력 객체의 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 전기적 특성이 변화됨으로써 터치 입력 객체의 터치 포스를 센싱하기 위한 압력 반응 센서의 역할을 한다.
일 예에 따른 압력 반응 부재(351)는 압전 효과(piezoelectric effect)를 갖는 압전 물질 용액의 코팅 공정 및 경화 공정을 통해서 제 1 터치 전극층(353)을 덮도록 봉지층(330) 상에 일정한 두께로 마련될 수 있다. 이러한 압력 반응 부재(351)는 제 1 터치 전극층(353)을 덮도록 봉지층(330) 상에 직접 형성되는 것을 제외하고는 전술한 예와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 터치 전극층(355)은 압력 반응 부재(351)의 상면에 직접적으로 증착된다. 즉, 제 2 터치 전극층(355)은 금속 증착 공정에 의해 압력 반응 부재(351)의 상면에 직접 형성된다. 일 예에 따른 제 2 터치 전극층(355)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제 2 터치 전극(TE2)을 포함하며, 이 경우, 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 이격되면서 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 폭과 두께를 가지도록 길게 연장된 라인 형태를 가질 수 있다. 이러한 제 2 터치 전극(TE2)은 터치 센싱을 위한 터치 센싱 전극(또는 터치 구동 전극)의 역할을 한다.
상기 제 1 터치 패드부(350a)는 기판(310)의 제 3 측 가장자리(EA3)에 마련된 복수의 제 1 터치 패드 전극을 포함한다. 복수의 제 1 터치 패드 전극 각각은 복수의 제 1 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(TE1)과 일대일로 연결된다. 여기서, 기판(310)의 제 3 측 가장자리(EA3)는 기판(310)의 제 2 측 가장자리(EA2)와 나란한 기판(310)의 비표시 영역, 예를 들어 기판(310)의 일측 장변에 이웃하는 기판(310)의 비표시 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 제 1 터치 패드부(350a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 터치용 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인은 복수의 제 1 터치 전극(TE1) 각각의 일측 끝단으로부터 절연층(345)의 측면을 따라 기판(310)의 제 3 측 가장자리(EA3)까지 연장되어 복수의 제 1 터치 패드 전극 각각과 일대일로 연결된다.
상기 제 2 터치 패드부(350b)는 기판(310)의 제 4 측 가장자리에 마련된 복수의 제 2 터치 패드 전극을 포함한다. 복수의 제 2 터치 패드 전극 각각은 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(TE2)과 일대일로 연결된다. 여기서, 기판(310)의 제 4 측 가장자리는 기판(310)의 제 1 측 가장자리와 나란한 기판(310)의 비표시 영역, 예를 들어 기판(310)의 타측 단변에 이웃하는 기판(310)의 비표시 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 제 2 터치 패드부(350b)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 터치용 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 복수의 제 2 터치 라우팅 라인은 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각의 일측 끝단으로부터 절연층(345)의 측면을 따라 기판(310)의 제 4 측 가장자리까지 연장되어 복수의 제 2 터치 패드 전극 각각과 일대일로 연결된다.
선택적으로, 상기 제 2 터치 패드부(350b)는 차폐층(340)의 접속 단자부(340a)와 함께 기판(310)의 제 2 측 가장자리에 마련될 수도 있다.
상기 편광층(370)은 제 2 투명 접착 부재(363)를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 상면과 결합되는 것으로, 이는 전술한 예와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 제 2 투명 접착 부재(363)는 제 1 터치 패드부(350a) 및 제 2 터치 패드부(350b) 각각을 제외한 터치 센싱층(350)의 각 측면에 마련된 복수의 제 1 터치 라우팅 라인과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 덮는다.
선택적으로, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은 봉지층(330)과 터치 센싱층(350) 사이에 개재된 배리어 필름을 더 포함할 수 있으며, 배리어 필름은 전술한 예와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
추가적으로, 본 예에 따른 디스플레이 모듈(300)은, 도 8에 도시된 블랙 매트릭스(BM)와 컬러필터층(CFL) 및 버퍼층(BFL)을 더 포함한다. 이 경우, 차폐층(340)은 버퍼층(BFL)의 상면에 마련된다.
상기 블랙 매트릭스(BM)와 컬러필터층(CFL) 및 버퍼층(BFL) 각각은 전술한 예와 동일하므로, 이들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다. 이 경우, 화소 어레이층(320)은 각 화소에 마련된 발광 소자층이 백색 광을 방출하도록 구성되는 것을 제외하고는 모두 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기는 터치 센싱층(350)이 차폐층(340)의 상면에 직접적으로 형성되고, 터치 입력 객체의 터치를 센싱하여 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보를 생성함으로써 도 1 내지 도 8에 도시된 전자 기기와 동일한 효과를 제공할 수 있으며, 터치 센싱층(350)이 차폐층(340)의 상면에 직접적으로 형성됨에 따라 두께 및 제조 공정이 단순화될 수 있다.
도 14는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14를 도 1 내지 도 13과 결부하여 본 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 디스플레이 모듈(300)에 마련된 차폐층(340)은 터치 구동 회로(750)에 의해 전기적으로 플로팅되거나, 터치 구동 회로(750) 또는 별도의 그라운드 스트랩에 의해 전기적으로 접지된다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 제 1 터치 센싱 기간에 따라 터치 위치 센싱 모드를 수행한다(S100). 즉, 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이어서, 터치 제어 회로(760)는 제 1 터치 센싱 기간의 터치 센싱 데이터를 기반으로 터치 이벤트의 발생 여부를 판단한다(S200).
S200 단계에서, 터치 이벤트가 발생되지 않는 경우(S200의 “No”), 터치 제어 회로(760)는 터치 구동 회로(750)를 터치 위치 센싱 모드로 제어한다. 이에 따라, 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)의 제어에 따라 터치 위치 센싱 모드를 재수행한다(S100).
S200 단계에서, 터치 이벤트가 발생된 경우(S200의 “Yes”), 터치 제어 회로(760)는 터치 센싱 데이터를 기반으로 터치 이벤트 영역을 산출하고, 이를 기반으로 터치 구동 회로(750)를 포스 터치 부분 센싱 모드로 제어한다. 이에 따라, 터치 구동 회로(750)는 제 2 터치 센싱 기간 동안 포스 터치 부분 센싱 모드를 수행한다(S300). 즉, 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 터치 구동 전극에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이의 압력 반응 부재(550)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 적어도 하나의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 포스 로 데이터를 센싱해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
그런 다음, 터치 제어 회로(760)는 제 2 터치 센싱 기간의 포스 센싱 데이터를 기반으로 포스 터치의 센싱 여부를 판단한다(S400).
S400 단계에서, 터치 이벤트 영역에서 포스 터치가 센싱된 경우(S400의 “Yes”), 터치 제어 회로(760)는 터치 이벤트 영역을 대응되는 터치 위치 좌표와 포스 센싱 데이터를 기반으로 터치 포스 레벨을 산출하여 시스템 제어부(770)에 제공한다(S500). 이에 따라, 시스템 제어부(770)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 터치 위치 좌표와 터치 포스 레벨에 해당되는 어플리케이션을 실행시킨다.
S400 단계에서, 터치 이벤트 영역에서 포스 터치가 센싱되지 않은 경우(S400의 “No”), 터치 제어 회로(760)는 터치 이벤트 영역을 대응되는 터치 위치 좌표를 산출하여 시스템 제어부(770)에 제공한다(S600). 이에 따라, 시스템 제어부(770)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 터치 위치 좌표에 해당되는 어플리케이션을 실행시킨다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법은 터치 위치 센싱 모드에서 터치 이벤트의 발생 여부에 따라 포스 터치 부분 센싱 모드를 수행함으로써 제 2 터치 센싱 기간의 단축 및/또는 제 2 터치 센싱 기간에서의 소비전력이 감소될 수 있다.
도 15는 도 1에 도시된 선 I-I’의 단면도로서, 이는 터치 센싱층의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 터치 센싱층 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 15를 참조하면, 본 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱층(350)은 제 1 터치 센싱부(350-1) 및 제 2 터치 센싱부(350-2)를 포함한다.
상기 제 1 터치 센싱부(350-1)는 차폐층(340)의 상면에 마련되어 터치 입력 객체의 포스 터치를 센싱하기 위한 포스 센서의 역할을 한다. 즉, 제 1 터치 센싱부(350-1)는 제 1 투명 접착 부재(361)를 매개로 하여 차폐층(340)의 상면에 부착되는 포스 센싱 패널일 수 있다. 이러한 제 1 터치 센싱부(350-1)는 포스 센서의 역할만을 수행하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 4에 도시된 터치 센싱층(350)과 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
일 예에 따른 제 1 터치 센싱부(350-1)는 압력 반응 부재(351), 압력 반응 부재(351)의 제 1 면에 마련된 제 1 터치 전극층(353), 및 압력 반응 부재(351)의 제 2 면에 마련된 복수의 제 2 터치 전극을 갖는 제 2 터치 전극층(355)을 포함한다.
상기 제 1 터치 전극층(353)은 압력 반응 부재(351)의 제 1 면에 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 1 터치 전극, 및 압력 반응 부재(351)의 제 1 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 1 터치 전극과 일대일로 연결된 제 1 포스 패드부(351a)를 포함한다. 상기 복수의 제 1 터치 전극 각각은 포스 구동 전극(또는 포스 센싱 전극)으로 사용된다. 상기 제 1 포스 패드부(351a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 3 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 제 2 터치 전극층(355)은 압력 반응 부재(351)의 제 2 면에 일정한 간격을 가지도록 복수의 제 1 터치 전극 각각과 교차하는 복수의 제 2 터치 전극, 및 압력 반응 부재(351)의 제 2 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 2 터치 전극과 일대일로 연결된 제 2 포스 패드부(351b)를 포함한다. 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각은 포스 센싱 전극(또는 포스 구동 전극)으로 사용된다. 상기 제 2 포스 패드부(351b)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 3 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 제 2 터치 센싱부(350-2)는 제 1 터치 센싱부(350-1)의 상면에 마련되어 터치 입력 객체의 터치 위치를 센싱하기 위한 터치 센서의 역할을 한다. 즉, 제 2 터치 센싱부(350-2)는 제 2 투명 접착 부재(363)를 매개로 하여 제 1 터치 센싱부(350-1)의 상면에 부착되는 터치 센싱 패널일 수 있다.
일 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)는 베이스 부재(357), 베이스 부재(357)의 제 1 면에 마련된 제 3 터치 전극층(358), 및 베이스 부재(357)의 제 2 면에 마련된 제 4 터치 전극층(359)을 포함한다.
상기 베이스 부재(357)는 투명 플라스틱 재질로 이루어진다.
상기 제 3 터치 전극층(358)은 베이스 부재(357)의 제 1 면에 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 3 터치 전극, 및 베이스 부재(357)의 제 1 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 3 터치 전극과 일대일로 연결된 제 1 터치 패드부(357a)를 포함한다. 상기 복수의 제 3 터치 전극 각각은 터치 구동 전극(또는 터치 센싱 전극)으로 사용된다. 상기 제 1 터치 패드부(357a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 4 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 제 4 터치 전극층(359)은 베이스 부재(357)의 제 2 면에 일정한 간격을 가지도록 복수의 제 3 터치 전극 각각과 교차하는 복수의 제 4 터치 전극, 및 베이스 부재(357)의 제 2 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 4 터치 전극과 일대일로 연결된 제 2 터치 패드부(357b)를 포함한다. 상기 복수의 제 4 터치 전극 각각은 터치 센싱 전극(또는 터치 구동 전극)으로 사용된다. 상기 제 2 포스 패드부(357b)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 4 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
이와 같은 터치 센싱층(350)의 상면은 편광층(370)과 결합된다. 즉, 편광층(370)은 제 3 투명 접착 부재(365)를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 상면에 부착된다.
한편, 본 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 공급되는 터치 동기 신호에 응답하여 디스플레이 모듈(300)의 터치 센싱층(350)을 통해 터치 입력 객체의 터치 센싱과 포스 터치를 동시에 센싱한다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 센싱 기간 동안 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 터치 입력 객체의 터치에 따라 제 2 터치 센싱부(350-2)에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 3 터치 전극(TE3)에 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 인가하고 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각을 통해서 제 3 터치 전극(TE3)과 제 4 터치 전극(TE4) 사이에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이와 동시에, 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수의 포스 구동 전극 중 적어도 하나에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 제 1 터치 센싱부(350-1)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 1 터치 전극(TE1)에 포스 구동 전압(FDV)을 순차적으로 인가하고 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각을 통해서 포스 센서(FS)의 전압 변화를 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 터치 동기 신호를 생성하여 터치 구동 회로(750)의 구동을 제어하고, 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 센싱 데이터에 기초하여 터치 위치 좌표(또는 2차원 터치 정보)를 생성하고 포스 센싱 데이터에 기초하여 터치 포스 레벨(또는 3차원 터치 정보)를 생성해 시스템 제어부(770)에 제공한다. 이에 따라, 시스템 제어부(770)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보, 즉 프로그램 바로 가기 아이콘에 해당되는 응용 프로그램을 실행한다.
도 16은 도 15에 도시된 제 2 터치 센싱부의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)는 상호 정전 용량 방식의 터치 전극 구조를 갖는다. 즉, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)는 베이스 부재(357), 복수의 제 3 터치 전극(TE3), 복수의 제 4 터치 전극(TE4), 및 터치 패드부(357p)를 포함한다.
상기 베이스 부재(357)는 투명 플라스틱 재질로 이루어진다. 이러한 베이스 부재(357)는 제 1 투명 접착 부재를 매개로 하여 차폐층(340)의 상면에 부착된다.
상기 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 터치 구동 전극(또는 터치 센싱 전극)으로 사용된다. 일 예에 따른 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 베이스 부재(357)의 전면(前面)에 마련되고, 투명 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)과 나란하면서 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 1 전극 패턴(EP1), 및 제 1 수평 축 방향(X)으로 인접한 제 1 전극 패턴(EP1) 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 연결 패턴(CP)을 포함한다. 여기서, 복수의 제 1 전극 패턴(EP1) 각각은 직사각 형태, 팔각 형태, 원형태 또는 마름모 형태를 가질 수 있으며, 복수의 전극 연결 패턴(EP1) 각각은 바(bar) 형태를 가질 수 있다.
상기 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각은 터치 센싱 전극(또는 터치 구동 전극)으로 사용된다. 일 예에 따른 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각은 각각은 베이스 부재(357)의 전면(前面)에 마련되고, 투명 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각은 제 2 수평 축 방향(Y)과 나란하면서 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각은 각각은 베이스 부재(357)의 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 2 전극 패턴(EP2), 및 제 2 수평 축 방향(Y)으로 인접한 제 2 전극 패턴(EP2) 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 브리지 패턴(BP)을 포함한다.
상기 복수의 제 2 전극 패턴(EP2)은 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 인접한 제 1 전극 패턴(EP1) 사이에 대응되는 베이스 부재(357)의 전면(前面)에 마련되는 것으로, 제 1 전극 패턴(EP1)과 동일한 형태를 갖는다. 이때, 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각의 연결 패턴(CP)은 복수의 제 2 전극 패턴(EP2) 사이사이에 마련되어 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 인접한 2개의 제 2 전극 패턴(EP2)를 전기적으로 분리한다.
상기 복수의 제 1 전극 패턴(EP1)과 복수의 제 2 전극 패턴(EP2) 각각은 체크 무늬 형태를 가지도록 베이스 부재(357)의 전면(前面)에 동일 수평면 상에 마련된다.
상기 복수의 브리지 패턴(BP)은 제 2 전극 패턴(EP2)과 다른 층에 마련되어 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 제 3 터치 전극(TE3)의 연결 패턴(CP)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 전극 패턴(EP2)을 전기적으로 서로 연결한다. 이때, 복수의 브리지 패턴(BP) 각각과 제 3 터치 전극(TE3)의 연결 패턴(CP)은 터치 절연층에 의해 전기적으로 서로 분리된다. 여기서, 터치 절연층은 복수의 제 3 터치 전극(TE3)과 복수의 제 2 전극 패턴(EP2)을 덮도록 베이스 부재(357)의 전면(前面) 전체에 마련된다.
상기 복수의 브리지 패턴(BP) 각각의 양 가장자리 부분은 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 제 3 터치 전극(TE3)의 연결 패턴(CP)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 전극 패턴(EP2) 각각의 가장자리와 중첩되는 터치 절연층에 마련된 패턴 컨택홀(PCH)을 통해서 인접한 2개의 제 2 전극 패턴(EP2)을 전기적으로 서로 연결한다. 이에 따라, 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 제 3 터치 전극(TE3)의 연결 패턴(CP)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 전극 패턴(EP2)들은 복수의 브리지 패턴(BP)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 하나의 제 4 터치 전극(TE4)을 구성한다.
상기 터치 패드부(357p)는 베이스 부재(357)의 일측 가장자리에 마련된 복수의 제 1 패드 전극 및 복수의 제 2 패드 전극을 포함한다. 복수의 제 1 패드 전극 각각은 복수의 제 3 터치 라우팅 라인(RL3) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 복수의 제 2 패드 전극 각각은 복수의 제 4 터치 라우팅 라인(RL4) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 이러한 터치 패드부(357p)는 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 센싱 기간 동안 도 5a에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 터치 입력 객체의 터치에 따라 제 2 터치 센싱부(350-2)에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 3 터치 전극(TE3)에 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 인가하고 복수의 제 4 터치 전극(TE4) 각각을 통해서 제 3 터치 전극(TE3)과 제 4 터치 전극(TE4) 사이에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이와 같은, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)를 포함하는 전자 기기는 복수의 제 3 터치 전극(TE3)과 복수의 제 4 터치 전극(TE4)이 베이스 부재(357)의 동일 평면 상에 배치됨에 따라 두께가 감소될 수 있다.
도 17은 도 15에 도시된 제 2 터치 센싱부의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)는 자기 정전 용량 방식의 터치 전극 구조를 갖는다. 즉, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)는 베이스 부재(357), 복수의 제 3 터치 전극(TE3), 절연층, 복수의 터치 라우팅 라인(RL), 및 터치 패드부(TPP)를 포함한다.
상기 베이스 부재(357)는 투명 플라스틱 재질로 이루어진다. 이러한 베이스 부재(357)는 제 1 투명 접착 부재를 매개로 하여 차폐층(340)의 상면에 부착된다.
상기 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 베이스 부재(357)의 제 1 수평 축 방향(X)과 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련되는 것으로, 터치 구동 전극의 역할 및 터치 센싱 전극의 역할을 모두 한다.
일 예에 따른 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 일정한 개수의 화소(SP)와 중첩되도록 마련된다. 이때, 하나의 제 3 터치 전극(TE3)의 크기는 디스플레이 패널의 크기(또는 해상도) 및 터치 해상도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 격자 형태로 배치되는데, 이때 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각은 모두 동일한 크기를 가지는 것은 아니며, 베이스 부재(357)의 중앙부에 배치된 터치 전극들보다 베이스 부재(357)의 에지부에 배치된 터치 전극들의 크기가 작을 수 있다. 이 경우, 제 2 터치 센싱부(350-2)의 중앙부와 에지부 간의 터치 감도를 균일하게 할 수 있다.
상기 절연층은 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각을 포함하는 베이스 부재(357)의 전면(前面) 전체를 덮도록 마련된다.
상기 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 제 3 터치 전극(TE3)과 일대일로 연결되어 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 터치 패드부(TPP)에 연결한다.
일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 2 수평 축 방향(Y) 상에 배치된 적어도 하나의 제 3 터치 전극(TE3)과 중첩되도록 절연층 상에 마련되고, 라인 컨택홀(LCH)을 통해서 제 2 수평 축 방향(Y) 상에 배치된 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각과 일대일로 연결된다. 이러한 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 일단은 해당하는 제 3 터치 전극(TE3)에 전기적으로 연결되고, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단은 터치 패드부(TPP)에 전기적으로 연결된다.
상기 터치 패드부(TPP)는 베이스 부재(357)의 일측 가장자리에 마련된 복수의 패드 전극을 포함한다. 복수의 패드 전극 각각은 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 이러한 터치 패드부(TPP)는 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 신호를 생성해 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각에 동시에 공급한 직후 다시 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각의 정전 용량 변화를 순차적으로 센싱하거나 동시에 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
선택적으로, 일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 베이스 부재(357) 상에 마련되되, 제 3 터치 전극(TE3)과 동일층에 마련될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 1 수평 축 방향(X)을 기준으로, 제 3 터치 전극들(TE3) 각각에 인접하도록 베이스 부재(357)의 상면에 직접 형성되어 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각과 일대일로 연결된다. 즉, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각과 동시에 패터닝됨으로써 베이스 부재(357) 상에서 복수의 제 3 터치 전극(TE3) 각각과 동일층에 마련될 수 있다. 이 경우, 본 예는 라인 컨택홀(LCH)을 생략할 수 있다.
이와 같은, 본 예에 따른 제 2 터치 센싱부(350-2)를 포함하는 전자 기기는 자기 정전 용량 방식의 터치 전극 구조를 가짐으로써 두께가 감소될 수 있다.
추가적으로, 본 예에서, 편광층(370)은 도 6에 도시된 편광층과 동일하게 차폐층(340)과 터치 센싱층(350) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 편광층(370)의 제 1 면은 투명 접착 부재를 매개로 하여 차폐층(340) 상에 부착되고, 편광층(370)의 제 2 면은 투명 접착 부재를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 제 1 터치 센싱부(350-1)에 부착될 수 있다.
추가적으로, 본 예에서, 디스플레이 모듈(300)은 봉지층(330)과 차폐층(340) 사이에 마련된 블랙 매트릭스와 컬러필터층 및 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스와 컬러필터층 및 버퍼층 각각은 도 8에 도시된 바와 동일하기 때문에 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
선택적으로, 본 예에서, 디스플레이 모듈(300)의 터치 센싱층(350)은 투명 접착 부재를 매개로 하는 부착 공정에 의해 차폐층(340)에 부착되지 않고, 도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 투명 접착 부재 없이 차폐층(340)의 상면에 직접적으로 형성될 수 있다.
일 예에 따른 터치 센신층(350)의 제 1 터치 센싱부(350-1)는 차폐층(340)의 절연층(345)에 직접적으로 형성된 복수의 제 1 터치 전극을 갖는 제 1 터치 전극층(353), 제 1 터치 전극층(353)을 덮도록 차폐층(340)의 절연층(345) 상에 코팅되어 경화된 압력 반응 부재(351), 압력 반응 부재(351)의 상면에 직접적으로 형성된 복수의 제 2 터치 전극을 갖는 제 2 터치 전극층(355), 및 제 2 터치 전극층(355)을 포함하는 압력 반응 부재(351)의 상면 전체를 덮는 터치 절연층을 포함하게 된다. 여기서, 터치 절연층은 차폐층(340)의 절연층과 동일한 절연 물질일 수 있다.
일 예에 따른 터치 센신층(350)의 제 2 터치 센싱부(350-2)는 제 1 터치 센싱부(350-1)의 터치 절연층에 직접적으로 형성된 복수의 제 3 터치 전극을 갖는 제 3 터치 전극층(358), 제 3 터치 전극층(358)을 덮는 베이스 부재(357), 및 베이스 부재(357)의 상면에 직접적으로 형성된 복수의 제 4 터치 전극을 갖는 제 4 터치 전극층(359)을 포함한다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(300)에 터치 센싱층(350)이 배치됨으로써 터치 위치와 터치 포스를 동시에 센싱할 수 있으면서 얇은 두께를 가질 수 있다. 또한, 본 예에 따른 전자 기기는 터치 센싱층(350)과 화소 어레이층(320) 사이에 차폐층(340)이 배치됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등에 의한 화질 저하 및/또는 터치 감도의 저하가 방지될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 17에 도시된 일 예에 따른 전자 기기의 디스플레이 모듈(300)에 있어서, 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)는 압전 효과를 갖는 압전 물질 대신에 압저항 효과(piezoresistive effect)를 갖는 압저항 물질을 포함할 수 있다.
상기 압저항 효과는 가해지는 압력이나 힘에 의해 전도 에너지가 발생하여 전하가 전도 대역으로 이동하면서 재료의 전기 저항(또는 비저항)이 변화되는 현상을 의미한다. 이러한 압저항 효과는 전기 저항의 변화만 야기시키기 때문에 전기적 전위의 변화를 야기시키는 압전 효과와 구분된다.
일 예에 따른 압저항 물질은 금속(metal), 반도체(semiconductor), 전도성 고분자(conductive polymer), 또는 전도성 복합 재료(conductive composite) 등이 될 수 있다. 전도성 복합 재료 중 고무는 다른 재료들에 비해 영률이 낮아서 복합체의 기질로 사용될 경우, 복합체에 고무의 가장 큰 특징인 유연성을 나타낼 수 있기 때문에 터치 포스를 센싱하는 물질로 충분히 사용할 수 있고, 고무는 반복적인 변형에도 큰 변형 없이 다시 원래의 형태로 복원될 수 있는 탄성을 갖는다. 또한, 전도성 복합 재료 중 실리콘 고무(silicone rubber)의 경우에는 내열성, 내한성, 내후성, 내수성 등이 뛰어난 특성을 갖는다. 이러한 고무는 전도성 충전제를 포함하여 구성될 경우 압저항 효과를 가질 수 있다.
일 예에 따른 압저항 물질은 폴리머와 전도성 충전제를 포함한다. 일 예에 따른 폴리머는 고무 또는 실리콘 고무를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 전도성 충전제는 금속, 반도체 금속 산화물, 및 탄소계 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 또는 철(Fe) 등이 될 수 있다. 상기 반도체 금속 산화물은 산화바나듐(V2O3) 또는 티타늄산화물(TiO) 등이 될 수 있다. 상기 탄소계 물질은 카본블랙(carbon black), 흑연(graphite), 그래핀(graphene) 또는 탄소나노튜브(CNT) 등이 될 수 있다.
이와 같은, 압저항 물질은, 도 18에 도시된 바와 같이, 인가되는 압력이 증가할수록 저항값이 점점 낮아지는 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 압저항 물질을 포함하는 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)는 터치 입력 객체의 포스 터치에 따른 터치 포스(또는 터치 압력)에 따른 압저항 효과에 의한 저항값을 갖는 포스 센서로 사용될 수 있다. 상기 터치 포스에 따른 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서의 저항은 상기 터치 포스가 높을수록 감소하므로 터치 포스 레벨은 터치 입력 객체의 포스 터치에 따라 발생되는 포스 센서의 저항 감소량에 따른 전압 변화량을 모델링하는 터치 포스 레벨 산출 알고리즘을 통해 센싱될 수 있다.
도 19는 도 1에 도시된 선 I-I’의 단면도로서, 이는 터치 센싱층의 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 터치 센싱층 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 19를 참조하면, 본 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱층(350)은 차폐층(340) 상에 마련되어 커버 윈도우(500)에 대한 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 위치 및 터치 포스 레벨을 순차적으로 센싱하기 위한 터치 스크린의 역할을 한다.
먼저, 차폐층(340)은 봉지층(330)의 상면에 마련됨으로써 외부 환경 노이즈, 디스플레이 패널에서 발생되는 디스플레이 노이즈, 및 터치 노이즈 등이 터치 센싱층(350) 및/또는 화소 어레이층(320)으로 유입되는 것을 차단한다. 이러한 차폐층(340)은 노이즈 차단 기능으로 사용될 뿐만 아니라 터치 입력 객체의 터치에 따른 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극 또는 포스 구동 전극으로도 사용된다.
일 예에 따른 터치 센싱층(350)은 압력 반응 부재(351), 베이스 부재(352), 제 1 터치 전극층(354), 및 제 2 터치 전극층(356)을 포함한다.
상기 압력 반응 부재(351)는 차폐층(340)의 상면을 덮도록 마련되는 것으로, 터치 입력 객체의 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 전기적 특성이 변화됨으로써 터치 입력 객체의 터치 포스를 센싱하기 위한 압력 반응 센서의 역할을 한다.
일 예에 따른 압력 반응 부재(351)는 압전 효과(piezoelectric effect)를 갖는 압전 물질 용액의 코팅 공정 및 경화 공정을 통해서 차폐층(340)의 절연층(345) 상에 일정한 두께로 마련될 수 있다. 이러한 압력 반응 부재(351)는 차폐층(340)의 상면에 직접 코팅되는 것을 제외하고는 전술한 예와 동일한 압전 물질로 이루어질 수 있다.
상기 베이스 부재(352)는 투명 플라스틱 재질로 이루어져 제 1 터치 전극층(354)과 제 2 터치 전극층(356)을 지지한다.
상기 제 1 터치 전극층(354)은 베이스 부재(352)의 제 1 면에 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 1 터치 전극, 및 베이스 부재(352)의 제 1 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 1 터치 전극과 일대일로 연결된 제 1 터치 패드부(354a)를 포함한다. 상기 복수의 제 1 터치 전극 각각은 터치 구동 전극, 포스 구동 전극, 또는 포스 센싱 전극으로 사용된다. 상기 제 1 터치 패드부(354a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 3 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 제 2 터치 전극층(356)은 베이스 부재(352)의 제 2 면에 일정한 간격을 가지도록 복수의 제 1 터치 전극 각각과 교차하는 복수의 제 2 터치 전극, 및 베이스 부재(352)의 제 2 면 가장자리에 마련되고 복수의 제 2 터치 전극과 일대일로 연결된 제 2 터치 패드부(356a)를 포함한다. 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각은 터치 센싱 전극으로 사용된다. 상기 제 2 포스 패드부(356a)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730) 또는 별도의 제 3 플렉서블 인쇄 회로 케이블을 통해 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
이와 같은 터치 센싱층(350)의 상면은 편광층(370)과 결합된다. 즉, 편광층(370)은 제 1 투명 접착 부재(361)를 매개로 하여 터치 센싱층(350)의 상면에 부착된다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 공급되는 터치 동기 신호에 응답하여 디스플레이 모듈(300)의 터치 센싱층(350)을 제 1 터치 센싱 기간과 제 2 터치 센싱 기간으로 시분할 구동한다. 여기서, 제 1 터치 센싱 기간은 터치 입력 객체의 터치 이벤트 및 터치 위치를 센싱하는 터치 위치 센싱 기간으로 정의될 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간은 터치 입력 객체의 터치 포스를 센싱하는 터치 포스 센싱 기간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제 1 터치 센싱 기간은 터치 동기 신호의 제 1 논리 상태에 대응되는 기간일 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간은 터치 동기 신호의 제 2 논리 상태의 대응되는 기간일 수 있다.
상기 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는, 도 20a에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 터치 입력 객체의 터치에 따라 제 1 터치 전극(TE1)과 제 2 터치 전극(TE2) 사이에 형성되는 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 복수의 터치 센싱 전극을 통해 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 1 터치 전극(TE1)에 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 인가하고 복수의 제 2 터치 전극(TE2) 각각을 통해서 터치 센서(TS)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다. 이러한 제 1 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 차폐층(340)을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킨다.
상기 제 2 터치 센싱 기간 동안, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는, 도 20b에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 구동 전극 중 적어도 하나에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 차폐층(340)을 통해 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 이때, 터치 구동 전극에 인가되는 포스 구동 전압(FDV)과 터치 입력 객체의 터치 포스에 따른 포스 센서(FS)의 전압 변화는 차폐층(340)의 투명 도전층(341)에 유도되고, 이로 인하여 터치 구동 회로(750)는 차폐층(340)의 투명 도전층(341)에 유도되는 전압을 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 예를 들어, 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 1 터치 전극(TE1)에 포스 구동 전압(FDV)을 순차적으로 인가하고 차폐층(340)을 통해서 포스 센서(FS)의 전압 변화를 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다. 이러한 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 2 터치 전극(TE2)을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킬 수 있다.
상기 제 2 터치 센싱 기간 동안, 다른 예에 따른 터치 구동 회로(750)는, 도 20c에 도시된 바와 같이, 차폐층(340)에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 터치 포스에 따라 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 복수의 제 1 터치 전극(TE1) 각각을 통해 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 이러한 제 2 터치 센싱 기간 동안, 터치 구동 회로(750)는 복수의 제 2 터치 전극(TE2)을 전기적으로 플로팅시키거나 전기적으로 접지시킬 수 있다. 상기 차폐층(340)에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하는 경우, 본 예는 하나의 포스 구동 전극에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하기 때문에 포스 구동 전압(FDV)을 공급하는 터치 구동 회로(750)의 구성을 단순화시킬 수 있다.
선택적으로, 터치 구동 회로(750)는 제 2 터치 센싱 기간의 단축 및/또는 제 2 터치 센싱 기간에서의 소비전력을 감소시키기 위하여, 제 1 터치 센싱 기간의 터치 이벤트 영역에 대해서만 터치 포스를 센싱할 수 있다. 즉, 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)의 제어에 따른 전영역 터치 센싱 또는 그룹 터치 센싱을 통해서 1차적으로 터치 위치 센싱을 수행하고, 터치 제어 회로(760)의 제어에 따른 부분 포스 터치 센싱을 통해 터치 이벤트 영역에 대해서만 2차적으로 터치 포스 센싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 회로(750)는 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 포스 구동 전극에 포스 구동 전압(FDV)을 인가하고 터치 입력 객체의 포스 터치에 따라 터치 이벤트 영역에 포함되는 적어도 하나의 포스 센싱 전극을 통해 터치 센싱층(350)의 압력 반응 부재(351)에 형성되는 포스 센서(FS)의 전압 변화를 센싱하여 포스 센싱 데이터를 생성한다. 이 경우, 본 예는 제 1 터치 센싱 기간에서 센싱된 터치 이벤트 영역에 대해서는 부분적으로 터치 포스 센싱을 수행함으로써 제 2 터치 센싱 기간을 단축시킬 수 있고, 제 2 터치 센싱 기간의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 터치 동기 신호를 생성하여 터치 구동 회로(750)의 구동을 제어하고, 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 센싱 데이터에 기초하여 터치 위치 좌표(또는 2차원 터치 정보)를 생성하고 포스 센싱 데이터에 기초하여 터치 포스 레벨(또는 3차원 터치 정보)를 생성해 시스템 제어부(770)에 제공한다. 이에 따라, 시스템 제어부(770)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보, 즉 프로그램 바로 가기 아이콘에 해당되는 응용 프로그램을 실행한다.
추가적으로, 본 예에서, 디스플레이 모듈(300)은 봉지층(330)과 차폐층(340) 사이에 마련된 블랙 매트릭스와 컬러필터층 및 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 이러한 블랙 매트릭스와 컬러필터층 및 버퍼층 각각은 도 8에 도시된 바와 동일하기 때문에 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 예에 따른 전자 기기는 도 1 내지 도 6에 도시된 전자 기기와 동일한 효과를 제공할 수 있으며, 차폐층(340)이 터치 입력 객체의 포스 터치를 센싱하기 위한 전극으로 사용됨으로써 터치 센싱층(350)의 구조가 단순해질 수 있다.
한편, 도 1에는 본 출원에 따른 전자 기기로서 스마트 폰(smart phone)이 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 본 출원은 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 모바일 폰, 태블릿 PC(personal computer), 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(wearable device), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기, 텔레비전, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 또는 디스플레이를 갖는 가전 기기 등에 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하우징 300: 디스플레이 모듈
310: 기판 320: 화소 어레이층
330: 봉지층 340: 차폐층
341: 투명 도전층 343: 금속 패턴층
350: 터치 센싱층 350-1: 제 1 터치 센싱부
350-2: 제 2 터치 센싱부 351: 압력 반응 부재
352, 357: 베이스 부재 353, 354: 제 1 터치 전극층
355, 356: 제 2 터치 전극층 358: 제 3 터치 전극층
359: 제 4 터치 전극층 370: 편광층
500: 커버 윈도우 700: 구동 회로부
740: 디스플레이 구동 회로 750: 터치 구동 회로
760: 터치 제어 회로 770: 시스템 제어부

Claims (20)

  1. 수납 공간을 갖는 하우징;
    상기 수납 공간에 수납된 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈을 덮도록 상기 하우징에 지지된 커버 윈도우를 포함하며,
    상기 디스플레이 모듈은,
    기판 상에 마련되고 박막 트랜지스터와 유기 발광 소자를 갖는 복수의 화소를 포함하는 화소 어레이층;
    상기 화소 어레이층을 덮는 봉지층;
    상기 봉지층 상에 마련된 차폐층; 및
    상기 차폐층 상에 마련된 터치 센싱층을 포함하고,
    상기 터치 센싱층은 상기 차폐층 상에 마련된 압력 반응 부재;
    상기 차폐층과 마주하는 상기 압력 반응 부재의 제1 면에 마련되는 제1 터치전극; 및
    상기 압력 반응 부재의 상기 제1 면과 반대되는 상기 압력 반응 부재의 제2 면에 마련되는 제2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐층은,
    상기 봉지층의 상면에 마련된 투명 도전층;
    상기 투명 도전층 상에 마련된 금속 패턴층; 및
    상기 금속 패턴층을 덮도록 상기 투명 도전층에 마련된 절연층을 포함하는, 전자 기기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투명 도전층은 비정질 도전 물질을 포함하는, 전자 기기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 패턴층은 일정한 간격을 가지도록 상기 투명 도전층의 일면에 마련된 복수의 라인 패턴 또는 메쉬 패턴을 포함하는, 전자 기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐층은 전기적으로 플로팅(floating)되거나 전기적으로 접지된, 전자 기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층은,
    상기 차폐층 상에 마련된 압력 반응 부재;
    상기 차폐층과 마주하는 상기 압력 반응 부재의 제 1 면에 마련되는 투명 접착 부재에 의해 상기 차폐층에 부착된 제 1 터치 전극; 및
    상기 압력 반응 부재의 제 1 면과 반대되는 상기 압력 반응 부재의 제 2 면에 마련된 제 2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층은,
    상기 차폐층의 상면에 직접적으로 형성된 제 1 터치 전극;
    상기 제 1 터치 전극에 부착된 압력 반응 부재; 및
    상기 압력 반응 부재의 상면에 직접적으로 형성된 제 2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층은,
    상기 차폐층 상에 마련된 제 1 터치 센싱부; 및
    상기 제 1 터치 센싱부 상에 마련된 제 2 터치 센싱부를 포함하는, 전자 기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센싱부는,
    상기 차폐층 상에 마련된 압력 반응 부재;
    상기 차폐층과 마주하도록 상기 압력 반응 부재의 제 1 면에 마련된 제 1 터치 전극; 및
    상기 압력 반응 부재의 제 1 면과 반대되는 상기 압력 반응 부재의 제 2 면에 마련된 제 2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 터치 센싱부는,
    상기 제 1 터치 센싱부 상에 마련된 베이스 부재;
    상기 제 1 터치 센싱부와 마주하는 상기 베이스 부재의 제 1 면에 마련된 제 3 터치 전극; 및
    상기 베이스 부재의 제 1 면과 반대되는 상기 베이스 부재의 제 2 면에 마련된 제 4 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 센싱부는,
    상기 차폐층의 상면에 직접적으로 형성된 제 1 터치 전극;
    상기 제 1 터치 전극에 부착된 압력 반응 부재; 및
    상기 압력 반응 부재의 상면에 직접적으로 형성된 제 2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층은,
    상기 차폐층 상에 마련된 압력 반응 부재;
    상기 압력 반응 부재 상에 마련된 베이스 부재;
    상기 압력 반응 부재와 마주하는 상기 베이스 부재의 제 1 면에 마련된 제 1 터치 전극; 및
    상기 베이스 부재의 제 1 면과 반대되는 상기 베이스 부재의 제 2 면에 마련된 제 2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  13. 제 6 항, 제 7 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 반응 부재는 압전 물질을 포함하는, 전자 기기.
  14. 제 6 항, 제 7 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 반응 부재는 압저항 물질을 포함하는, 전자 기기.
  15. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층에 연결되고 상기 터치 센싱층을 제 1 터치 센싱 구간과 제 2 터치 센싱 구간으로 시분할 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하며,
    상기 터치 구동 회로는,
    상기 제 1 터치 센싱 구간에서, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 어느 하나의 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 나머지 전극을 통해서 터치 센싱 데이터를 센싱하며,
    상기 제 2 터치 센싱 구간에서, 상기 어느 하나의 전극에 포스 구동 전압을 공급하면서 상기 나머지 전극을 통해서 포스 센싱 데이터를 센싱하는, 전자 기기.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 센싱층에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하며,
    상기 터치 구동 회로는,
    상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 나머지 전극을 통해서 터치 센싱 데이터를 센싱하며,
    상기 제 3 터치 전극 및 상기 제 4 터치 전극 중 어느 하나의 전극에 포스 구동 전압을 공급하면서 상기 제 3 터치 전극 및 상기 제 4 터치 전극 중 나머지 전극을 통해서 포스 센싱 데이터를 센싱하는, 전자 기기.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 차폐층과 상기 터치 센싱층에 연결되고, 상기 터치 센싱층을 제 1 터치 센싱 구간과 제 2 터치 센싱 구간으로 시분할 구동하는 터치 구동 회로를 더 포함하며,
    상기 터치 구동 회로는,
    상기 제 1 터치 센싱 구간에서, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 나머지 터치 전극을 통해서 터치 센싱 데이터를 센싱하며,
    상기 제 2 터치 센싱 구간에서, 상기 제 1 터치 전극 및 상기 차폐층 중 어느 하나에 포스 구동 전압을 공급하면서 상기 제 1 터치 전극 및 상기 차폐층 중 나머지 하나를 통해서 포스 센싱 데이터를 센싱하는, 전자 기기.
  18. 제 7 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 기판에 마련되고 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극 각각에 연결된 터치 패드부; 및
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하며,
    상기 터치 구동 회로는 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극에 포스 구동 전압을 공급하면서 상기 제 1 터치 전극 및 상기 제 2 터치 전극 중 나머지 터치 전극을 통해서 포스 센싱 데이터를 센싱하는, 전자 기기.
  19. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은 편광층을 더 포함하며,
    상기 편광층은 상기 터치 센싱층과 상기 커버 윈도우 사이에 배치되거나 상기 차폐층과 상기 터치 센싱층 사이에 배치된, 전자 기기.
  20. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 봉지층의 상면에 직접적으로 마련되고 상기 복수의 화소 각각의 개구 영역을 정의하는 블랙 매트릭스;
    상기 복수의 화소 각각의 개구 영역에 마련된 컬러필터층; 및
    상기 블랙 매트릭스와 상기 컬러필터층을 덮는 버퍼층을 더 포함하며,
    상기 차폐층은 상기 버퍼층의 상면에 마련된, 전자 기기.
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