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KR102633061B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR102633061B1
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touch sensor
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김민수
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 위치하는 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우는, 제1 서브 윈도우와 제2 서브 윈도우; 및 상기 제1 서브 윈도우와 상기 제2 서브 윈도우 사이에 위치하는 터치 센서를 포함할 수 있다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력 받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 표시 장치의 두께를 감소하는 데에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터치 감도가 높은 표시 장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는, 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 위치하는 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우는, 제1 서브 윈도우와 제2 서브 윈도우; 및 상기 제1 서브 윈도우와 상기 제2 서브 윈도우 사이에 위치하는 터치 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널의 하부에 위치하는 하부 보호층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널의 하부에 위치하는 브라켓을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는, 정전 용량 감지 방식을 이용하여 터치를 감지하기 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극은, 상기 제1 서브 윈도우 또는 상기 제2 서브 윈도우 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 전극 중 적어도 어느 하나는, 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 요소의 저항은, 상기 터치의 압력에 대응하여 변경될 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는, 제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극; 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극; 상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및 상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나는 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 어느 하나는 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 윈도우는 자가 복원성을 갖는 고분자 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 제조 방법은, 보조 기판 상에 제1 서브 윈도우를 형성하는 단계; 상기 제1 서브 윈도우 상에 터치 센서를 형성하는 단계; 상기 터치 센서 상에 제2 서브 윈도우를 형성하는 단계; 및 상기 제1 서브 윈도우로부터 상기 보조 기판을 분리하여 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서를 형성하는 단계에서, 상기 제1 서브 윈도우 상에, 전극들, 상기 복수의 전극들 중 적어도 어느 하나에 연결되는 배선들, 상기 배선들에 연결되는 패드들이 도전성 물질로 패터닝될 수 있다.
또한, 상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 패드들이 노출되도록, 상기 제1 서브 윈도우의 일단을 제거하는 단계; 및 노출된 패드들에 상기 회로 기판을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 제1 서브 윈도우에 홀을 형성하는 단계; 상기 홀에 도전성 물질을 채워 연결부를 형성하는 단계; 및 상기 연결부에 상기 회로 기판을 연결하는 단계를 포함하며, 상기 홀은 상기 터치 센서의 패드들에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 점착층을 이용하여 상기 제1 서브 윈도우에 표시 패널을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 서브 윈도우는 자가 복원성을 갖는 고분자 재료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 위치 및 세기를 복합적으로 파악하는 터치 센서를 구비하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 두께가 얇은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 터치 감도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 평면도이고, 도 15b는 도 15a에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 영상이 표시되는 방향을 '상부' 또는 '전면 방향', 그 반대 방향을 '하부' 또는 '배면 방향'으로 하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는, 플렉서블(flexible)하거나, 스트레처블(stretchable)하거나, 폴더블(foldable)하거나, 벤더블(bendable)하거나, 롤러블(rollable)할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 표시 패널(10)과 윈도우(W)를 포함할 수 있다.
표시 패널(10)은 영상을 표시하며, 윈도우(W)의 하부에 위치할 수 있다.
표시 패널(10)과 윈도우(W)는 점착층(40)에 의해 서로 부착될 수 있으며, 점착층(40)은 광 투과율이 높은 투명성 점착재료로서, 감압성 접착제(PSA, pressure sensitive adhesive), 광접착 필름(OCA, optically clear adhesive), 광접착레진(OCR, optically clear resin) 등을 포함할 수 있다.
표시 장치(1)는 표시 패널(10)의 하부에 위치하는 하부 보호층(50)을 더 포함할 수 있다.
하부 보호층(50)은 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose)필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS)일 수도 있다.
또한, 하부 보호층(50)의 하부에 위치하는 브라켓(60)을 더 포함할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우(W)는 터치 센서(30)를 내장한 다층 구조를 가질 수 있으며, 제1 서브 윈도우(20), 제2 서브 윈도우(25) 및 터치 센서(30)를 포함할 수 있다.
제1 서브 윈도우(20)는, 절연성 재료로 이루어 질 수 있으며, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성을 갖는 재료로서 폴리이미드(polyimide)를 포함하여 이루어 질 수 있다.
또한, 제1 서브 윈도우(20)는, 폴리이미드(polyimide) 외에도, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 폴리우레탄(polyurethane) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
제2 서브 윈도우(25)는, 고분자 수지 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성을 갖는 재료로 이루어 질 수 있다.
특히, 제2 서브 윈도우(25)는 외부로부터 가해진 압력이나 스크레치 등에 의해 변형되더라도 자가 복원될 수 있는 재료로서 폴리우레탄(polyurethane)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 서브 윈도우(25)는, 폴리우레탄(polyurethane) 외에, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 폴리이미드(polyimide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
제1 서브 윈도우(20)와 제2 서브 윈도우(25)는 동일한 물질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서(30)는 제1 서브 윈도우(20)와 제2 서브 윈도우(25) 사이에 위치하며, 제2 서브 윈도우(25) 상에 입력되는 터치의 위치 및 세기를 감지할 수 있다.
이를 위하여, 터치 센서(30)에는 터치에 의한 정전 용량 변화나, 터치의 세기에 의한 저항 변화를 감지하기 위한 전극들(미도시됨)이 포함될 수 있다.
터치 센서(30)는 제1 서브 윈도우(20) 및 제2 서브 윈도우(30)와 별개로 형성된 후, 제1 서브 윈도우(20) 및 제2 서브 윈도우(30) 사이에 위치하도록 형성될 수도 있고, 제1 서브 윈도우(20) 또는 제2 서브 윈도우(25) 상에 내장되도록 형성될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 터치의 위치를 감지하기 위한 센서와 터치의 세기를 감지하기 위한 센서를 서로 다른 층에 형성하지 않고, 터치의 위치 및 세기를 모두 감지할 수 있는 센서를 하나의 층에 형성함으로써 표시 장치(1)의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 윈도우(W)와 터치 센서(30)를 일체화함으로써, 표시 장치(1)의 두께를 더 감소시킬 수 있다.
또한, 터치 센서(30)를 윈도우(W)의 중간에 배치시킴으로써 터치 센서(30)와 터치 입력 물체(예를 들어, 사용자의 손가락) 간의 간격을 좁힐 수 있으며, 따라서 터치 감도를 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널(10)은 기판(110), 화소들(120) 및 봉지층(encapsulation layer; 130)을 포함할 수 있다.
기판(110) 상에는 다수의 화소들(120)이 위치할 수 있다. 또한, 봉지층(130)은 화소들(120) 및 기판(110) 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 기판(110)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(110)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 기판(110)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
화소들(120)은 표시 구동부(미도시)의 제어에 의하여 발광할 수 있으며, 봉지층(130)에 의하여 보호될 수 있다.
예를 들어, 봉지층(130)은 화소들(120)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 봉지층(130)은 유리, 유기물, 및 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 봉지층(130)은 적어도 하나의 유기막과 적어도 하나의 무기막을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 유기막의 재료로는 폴리아크릴, 폴리이미드, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 폴리에폭시, 벤조시클로부텐 등과 같은 유기 절연 물질이 이용될 수 있으며, 무기막의 재료로는 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물을 포함한 금속 산화물 등의 무기 절연 물질이 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서는(30), 기판(310), 복수의 제1 전극(320), 복수의 제2 전극(330), 복수의 배선(327, 337) 및 복수의 패드(340)를 포함할 수 있다.
먼저, 기판(310)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(310)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
기판(310)은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치(1)에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(310)은 제1 서브 윈도우(20) 또는 제2 서브 윈도우(25)일 수 있다.
다음으로, 복수의 제1 전극(320) 및 복수의 제2 전극(330)은 기판(310) 상에 배치될 수 있다.
전극들(320, 330)은 마름모, 또는 다이아몬드 형상을 가질 수 있다.
제1 전극들(320)은 제1 연결부(325)를 통해 제1 방향(y축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 전극들(330)은 제2 연결부(335)를 통해 제2 방향(x축 방향)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)은 서로 다른 층에 배치되거나 또는 서로 같은 층에 배치될 수도 있다.
제1 전극들(320) 사이사이의 영역은 제2 전극들(330)로 채워지며, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)이 서로 같은 층에 배치되는 경우, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)을 전기적으로 분리시키기 위하여 제1 연결부(325)와 제2 연결부(335)의 교차 지점에 소정의 절연 물질이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극들(320, 330)은 정전용량 변화량을 이용하여 제2 서브 윈도우(25) 상에 입력되는 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 상호 정전용량(mutual-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330)의 배치에 의하여, 제1 전극들(320)과 제2 전극들(330) 간의 상호 정전용량이 형성되며, 제2 서브 윈도우(25) 상에 터치가 입력되는 경우 상기 터치와 연관된 전극들(320, 330)의 상호 정전용량이 변화하게 된다.
제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속으로는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 알루미늄, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오브, 탄탈, 타이타늄, 비스머스, 안티몬, 납 등을 들 수 있다. 상기 도전성 고분자로는 폴리티오펜계, 폴리피롤계, 폴리아닐린계, 폴리아세틸렌계, 폴리페닐렌계 화합물 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있으며, 특히 폴리티오펜계 중에서도 PEDOT/PSS 화합물을 사용할 수 있다.
상기 도전성 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전극들(320, 330)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
제1 전극들(320)과 제2 전극들(330)은 동일한 물질로 형성될 수도 있고, 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
한편, 전극들(320, 330)의 형상은 도 3에 도시된 것에 제한되지 않으며, 다양하게 변화될 수 있다.
제1 배선들(327)은 제1 전극들(320)과 패드들(340)을 연결할 수 있다. 또한, 제2 배선들(337)은 제2 전극들(330)과 패드들(340)을 연결할 수 있다. 배선들(327, 337)은 전극들(320, 330)로부터 출력되는 신호를 패드들(340)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 패드들(340)은 별도의 배선, 가요성 인쇄 회로 기판, 테이프 캐리어 패키지, 커넥터, 또는 칩 온 필름 등을 통해 센서 제어부(미도시됨)와 연결될 수 있다.
제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330) 중 적어도 어느 하나는 센서 제어부로부터 구동 신호를 공급받고, 제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330) 중 적어도 어느 하나는 감지 신호들을 센서 제어부로 출력할 수 있다.
이에 따라, 센서 제어부는 상기 감지 신호들을 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 3에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 4a에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 제1 전극(320)과 두 개의 제2 전극(330)이 형성된 영역을 도시하기로 한다.
본 발명에 따른 제1 전극(320)은 저항 요소(350)를 포함하며, 상기 저항 요소(350)는 소정의 패턴을 갖도록 구부러진 형상일 수 있다. 저항 요소(350)는 도 4a에 도시된 형상 외에도, 지그재그나 나선형의 형상을 포함할 수 있다.
저항 요소(350)에 소정의 세기를 갖는 힘이 인가되면, 저항 요소(350)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(350)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 세기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 저항 요소(350)를 포함하는 제1 전극(320)은 스트레인 게이지(strain gauge)로서 동작하게 된다.
구체적으로, 표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(320, 330)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 제1 전극(320)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
저항 요소(350)를 포함하는 제1 전극들(320)이 스트레인 게이지로서 동작할 수 있도록, 저항 요소(350)는 압력에 의하여 물리적 성질(길이, 단면적, 저항 값 등)이 변하는 구성일 수 있으며, 선이나 박막 등과 같은 형태일 수 있다. 또한, 저항 요소(350)는 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
저항 요소(350)를 구성하는 물질은 상술한 것에 한정되는 것은 아니며, 인접한 전극과 상호 정전용량을 형성하고 압력에 의하여 물리적으로 변형되는 물질이라면 본 발명에 따른 저항 요소(350)를 구성할 수 있다.
한편, 도 4a에서는 제1 전극들(320)이 저항 요소(350)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 전극들(330)이 저항 요소(350)를 포함할 수도 있으며, 제1 전극들(320) 및 제2 전극들(330) 모두 저항 요소(350)를 포함할 수도 있다. 또는, 제1 전극들(320) 중 일부만이 저항 요소(350)를 포함할 수도 있다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 형상을 나타낸 것으로, 도 3에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다. 도 4b에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 제1 전극(320)과 두 개의 제2 전극(330)이 형성된 영역을 도시하기로 한다.
도 4b를 참조하면, 제1 전극들(320)을 연결하는 제1 연결부(325)는 지그재그 패턴으로 형성된 저항 요소(325a)를 포함할 수 있다.
저항 요소(325a)에 소정의 세기를 갖는 힘이 인가되면, 저항 요소(325a)의 길이 또는 단면적이 변하게 된다.
저항 요소(325a)의 길이 또는 단면적이 변하면 저항 값이 변하므로, 변화된 저항 값으로부터 압력의 세기를 판별할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 저항 요소(325a)를 포함하는 제1 연결부(325)는 스트레인 게이지로서 동작하여, 제1 전극들(320)을 전기적으로 연결시키는 기능과 압력 센서로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
제1 연결부(325)에 포함되는 저항 요소(325a)는 도 4a에 도시된 저항 요소(350)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(320, 330)의 상호 정전 용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 상기 저항 요소(325a)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
한편, 도 4b에서는 제1 연결부들(325)이 저항 요소(325a)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 연결부들(335)이 저항 요소(325a)를 포함할 수도 있으며, 제1 연결부들(325) 및 제2 연결부들(335) 모두 저항 요소(325a)를 포함할 수도 있다. 또는, 제1 연결부들(325) 중 일부만이 저항 요소(325a)를 포함할 수도 있다.
저항 요소(350)의 저항을 측정하기 위하여, 제1 배선들(327)이 연결되지 않은 제1 전극들(320)의 일단과, 제2 배선들(337)이 연결되지 않은 제2 전극들(330)의 일단은 기준 전원(예를 들어, 접지 전압 전원)에 연결될 수 있다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 보조 기판(1000) 상에 제1 서브 윈도우(20)가 형성된다. 보조 기판(1000)은 유리 기판일 수 있으며, 제1 서브 윈도우(20)는 투명성, 절연성 및 가요성을 갖는 물질이 코팅된 후 경화되어 형성될 수 있다. 제1 서브 윈도우(20)를 형성하는 물질은 상술하였으므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
제1 서브 윈도우(20)는 보조 기판(1000) 전면에 균일한 두께로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 서브 윈도우(20) 상에 터치 센서(30)가 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 서브 윈도우(20) 상에, 도전성 물질로 도 3 내지 도 4b(또는 도 15a 및 도 15b)에 도시된 실시예들과 동일한 전극들, 배선들 및 패드들을 패터닝하여 터치 센서(30)를 형성할 수 있다.
또는, 경우에 따라 별개로 형성된 터치 센서(30)가 제1 서브 윈도우(20)에 부착될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 터치 센서(30) 상에 제2 서브 윈도우(25)를 형성할 수 있다.
제2 서브 윈도우(25)는 투명성, 절연성 및 가요성을 갖는 물질이 코팅된 후 경화되어 형성될 수 있다. 제2 서브 윈도우(25)를 형성하는 물질은 상술하였으므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
도 8을 참조하면, 보조 기판(1000) 상에 제1 서브 윈도우(20), 터치 센서(30) 및 제2 서브 윈도우(25)를 포함하는 윈도우(W)가 형성되면, 윈도우(W)로부터 보조 기판(1000)을 분리하여 제거할 수 있다.
보조 기판(1000)은 레이저 어블레이션(laser ablation) 기법을 이용하여 제거될 수 있다.
도 9를 참조하면, 터치 센서(30)에 구비된 패드들이 노출되도록 제1 서브 윈도우(20)의 일단이 제거될 수 있다.
제1 서브 윈도우(20)의 일단은 레이저로부터 조사된 빔에 의하여 제거될 수 있다.
도 10을 참조하면, 터치 센서(30)에, 터치 센서(30)를 구동시키기 위한 제1 회로 기판(70)이 연결될 수 있다.
특히, 터치 센서(30)와 제1 회로 기판(70)이 전기적으로 연결될 수 있도록, 터치 센서(30)의 패드들과 제1 회로 기판(70)의 패드들(미도시됨)이 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 회로 기판(70)은 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
도 11을 참조하면, 점착층(40)을 통하여 제1 서브 윈도우(20)에 표시 패널(10)이 부착될 수 있다.
표시 패널(10)에는, 표시 패널(10)을 구동시키기 위한 제2 회로 기판(75)이 연결될 수 있으며, 제2 회로 기판(75)은 연성 회로 기판일 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 것과 같이 하부 보호층(50)과 브라켓(60)이 부착된 표시 패널(10)이 제1 서브 윈도우(20)에 부착될 수 있다.
또는, 경우에 따라 표시 패널(10)이 제1 서브 윈도우(20)에 부착된 후, 하부 보호층(50)과 브라켓(60)이 순차적으로 형성될 수도 있다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 특히, 본 발명의 다른 실시예에 따라 터치 센서(30)와 제1 회로 기판(70)을 전기적으로 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 제1 서브 윈도우(20), 제2 서브 윈도우(25) 및 터치 센서(30)를 포함하는 윈도우가 도 5 내지 도 8과 관련한 실시예에 따라 형성된다.
다음으로, 도 12에 도시된 것과 같이, 제1 서브 윈도우(20)에 홀(H; hole)이 형성될 수 있다. 특히, 터치 센서(30)의 패드들에 대응되는 위치에 홀(H)이 형성될 수 있다.
홀(H)은 레이저로부터 조사된 빔에 의하여 제1 서브 윈도우(20) 일부가 제거됨으로써 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 서브 윈도우에 연결부(C)가 형성되도록 홀(H)에 도전성 물질을 채울 수 있다.
도전성 물질로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 도전성 금속 산화물 등이 사용될 수 있다.
이후, 연결부(C)에 터치 센서(30)를 구동시키기 위한 제1 회로 기판(70)을 연결할 수 있다. 제1 회로 기판(70)은 연결부(C)을 통해 터치 센서(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 회로 기판(70)에는 상술한 센서 제어부가 내장되어 있을 수 있다.
도 14를 참조하면, 점착층(40)을 통하여 제1 서브 윈도우(20)에 표시 패널(10)이 부착될 수 있다.
표시 패널(10)에는, 표시 패널(10)을 구동시키기 위한 제2 회로 기판(75)이 연결될 수 있으며, 제2 회로 기판(75)은 연성 회로 기판일 수 있다. 제2 회로 기판(75)에는 상술한 표시 구동부가 내장되어 있을 수 있다.
도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 평면도이고, 도 15b는 도 15a에 도시된 터치 센서의 일부를 확대한 도면이다.
도 15a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서(30')는 기판(310), 복수의 전극(360), 복수의 배선(370) 및 복수의 패드(340)를 포함할 수 있다.
먼저 기판(310)은 도 3에 도시된 기판(310)으로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 기판(310)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
복수의 전극(360)은 기판(310) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극(360)이 배치된 형태는, x축 방향을 따라 복수의 전극(360)이 배열되고, x축 방향을 따라 배열된 전극 행이 y축 방향을 따라 복수 개 구비되는 매트릭스 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전극(360)은 정전용량 변화량을 이용하여 터치를 감지하기 위한 것으로서, 특히 자기 정전용량(self-capacitance) 감지를 위한 것일 수 있다.
복수의 전극(360)은 도 3 내지 도 4b에 도시된 제1 전극들(320) 또는 제2 전극들(330)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 15a에서는 각각의 전극(360)이 사각형의 형상을 갖는 것으로 도시되었으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 전극들(360)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 기판(310) 상에 구비되는 전극들(360)의 개수 또한 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
복수의 배선(370)은 복수의 전극(360)과 복수의 패드(340) 사이에 연결될 수 있다. 구체적으로, 각각의 배선(370)은, 대응되는 전극(360)으로부터 y축 방향을 따라 연장되어 패드들(340)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 배선(370)은 복수의 전극(360)으로부터 출력되는 신호를 복수의 패드(340)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 신호는 전극들의 정전용량 변화량 및, 후술할 저항 요소의 저항 변화량에 대응하는 신호를 포함할 수 있다.
한편, 도 15a에서는 복수의 전극(360)과 복수의 배선(370)이 동일한 층에 형성된 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 전극(360)과 복수의 배선(370)은 서로 다른 층에 형성될 수 있으며, 이 경우 콘택트 홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 패드들(340)은 도 3에 도시된 패드들(340)로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 패드들(340)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
표시 장치(1)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 전극들(360)의 자기 정전용량이 변화하게 되므로, 센서 제어부는 전극들(360)로부터 출력되는 신호를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전극(360)은 저항 요소(350)를 포함하며, 저항 요소(350)는 적어도 일부가 구부러진 형상일 수 있다. 예를 들어 저항 요소(350)는 지그재그 형상을 포함할 수 있다.
또한, 저항 요소(350)의 저항을 획득하기 위하여 배선은 제1 배선(371)과 제2 배선(372)을 포함할 수 있다.
상기 저항 요소(350)는 도 4a에 도시된 저항 요소(350)로 구현될 수 있으므로 동일한 도면 부호를 부여하였다.
즉, 표시 장치(1)에 터치가 입력된 경우, 전극들(360)의 자기 정전용량 변화량을 통해 터치의 위치를 획득하고, 저항 요소(350)가 스트레인 게이지로서 동작함에 따라, 저항 요소(350)의 저항 변화량으로부터 터치의 세기를 획득할 수 있다.
한편, 도 15b에서는 전극들(360) 각각이 저항 요소(350)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극들(360) 중 일부에만 저항 요소(350)가 포함될 수도 있다.
또한, 저항 요소(350)는 전극(360) 외에, 전극(360)에 연결된 배선(371, 372)에 포함될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
1: 표시 장치
10: 표시 패널
W: 윈도우
20: 제1 서브 윈도우
25: 제2 서브 윈도우
30: 터치 센서

Claims (18)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 위치하는 윈도우를 포함하며,
    상기 윈도우는,
    제1 서브 윈도우와 제2 서브 윈도우; 및
    상기 제1 서브 윈도우와 상기 제2 서브 윈도우 사이에 위치하는 터치 센서를 포함하고,
    상기 제2 서브 윈도우는 직접 터치가 인가되고,
    상기 터치 센서는 상기 제1 서브 윈도우 및 상기 제2 서브 윈도우와 접하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널의 하부에 위치하는 하부 보호층을 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널의 하부에 위치하는 브라켓을 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는, 정전 용량 감지 방식을 이용하여 터치를 감지하기 위한 복수의 전극을 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 전극은, 상기 제1 서브 윈도우 또는 상기 제2 서브 윈도우 중 적어도 어느 하나에 형성되는 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 전극 중 적어도 어느 하나는, 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저항 요소의 저항은, 상기 터치의 압력에 대응하여 변경되는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는,
    제1 방향으로 배열되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배열되며, 인접한 제1 전극과 상호 정전용량을 형성하는 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 제1 전극을 서로 연결하는 복수의 제1 연결부; 및
    상기 복수의 제2 전극을 서로 연결하는 복수의 제2 연결부를 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제2 연결부 중 적어도 어느 하나는 지그재그 패턴의 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 및 상기 복수의 제2 전극 중 적어도 어느 하나는 적어도 일부가 구부러진 저항 요소를 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 서브 윈도우는 자가 복원성을 갖는 고분자 재료를 포함하는 표시 장치.
  12. 보조 기판 상에 제1 서브 윈도우를 형성하는 단계;
    상기 제1 서브 윈도우 상에 터치 센서를 형성하는 단계;
    상기 터치 센서 상에 제2 서브 윈도우를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 서브 윈도우로부터 상기 보조 기판을 분리하여 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 서브 윈도우는 직접 터치가 인가되고, 상기 터치 센서는 상기 제1 서브 윈도우 및 상기 제2 서브 윈도우와 접하는 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 센서를 형성하는 단계에서,
    상기 제1 서브 윈도우 상에, 전극들, 상기 복수의 전극들 중 적어도 어느 하나에 연결되는 배선들, 상기 배선들에 연결되는 패드들이 도전성 물질로 패터닝되는 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계는,
    상기 패드들이 노출되도록, 상기 제1 서브 윈도우의 일단을 제거하는 단계; 및
    노출된 패드들에 상기 회로 기판을 연결하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센서에 회로 기판을 전기적으로 연결하는 단계는,
    상기 제1 서브 윈도우에 홀을 형성하는 단계;
    상기 홀에 도전성 물질을 채워 연결부를 형성하는 단계; 및
    상기 연결부에 상기 회로 기판을 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 홀은 상기 터치 센서의 패드들에 대응하는 위치에 형성되는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    점착층을 이용하여 상기 제1 서브 윈도우에 표시 패널을 부착하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제2 서브 윈도우는 자가 복원성을 갖는 고분자 재료를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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