KR102687959B1 - 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기 - Google Patents

포스 터치 기능을 갖는 전자 기기 Download PDF

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Abstract

본 출원은 포스 터치 기능을 가지면서 얇은 두께를 갖는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것으로, 본 출원에 따른 전자 기기는 기판 상에 마련된 제 1 전극과 제 2 전극 및 발광 소자층, 제 2 전극 상에 마련된 터치 전극부를 포함하고, 제 2 전극과 터치 전극부 사이의 거리가 터치 전극부에 가해지는 터치 포스에 따라 변화될 수 있다.

Description

포스 터치 기능을 갖는 전자 기기{ELECTRONIC DEVICE HAVING FORCE TOUCH FUNCTION}
본 출원은 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기에 관한 것이다.
일반적인 유기 발광 표시 장치는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 마련된 유기 발광 소자를 갖는 복수의 픽셀이 배열된 유기 발광 표시 패널을 포함한다. 유기 발광 소자는 발광층을 포함하는 복수의 유기층을 포함한다. 유기 발광 소자는 애노드 전극으로부터 주입되는 정공(hole)과 캐소드 전극으로부터 주입되는 전자(electron)가 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하고, 이 여기자가 여기 상태(excited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어질 때 발생되는 에너지 방출을 통해 특정 파장의 광을 발생시킨다.
최근, 터치 위치에 따른 2차원 터치 정보뿐만 아니라 터치 포스에 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)에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
종래의 포스 터치 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치는 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 유기 발광 표시 장치는 포스 센서의 두께뿐만 아니라 포스 센서와 하우징 사이의 갭으로 인하여 그 두께가 증가한다는 문제점이 있으며, 별도의 포스 센서와 터치 포스를 센싱하기 위한 별도의 포스 터치 구동 집적 회로를 포함하기 때문에 그 구조가 복잡하고, 부품 수 및 제조 단가가 증가하는 문제점이 있다.
본 출원은 전술한 배경이 되는 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포스 터치 기능을 가지면서 얇은 두께를 갖는 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 출원에 따른 전자 기기는 기판 상에 마련된 제 1 전극과 제 2 전극 및 발광 소자층, 제 2 전극 상에 마련된 터치 전극부를 포함하고, 제 2 전극과 터치 전극부 사이의 거리가 터치 전극부에 가해지는 터치 포스에 따라 변화될 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기는 제 2 전극과 터치 전극부 사이에 마련된 두께 변형 부재를 더 포함할 수 있으며, 두께 변형 부재는 탄성 배리어 필름 또는 탄성 유전체 재질일 수 있다. 일 예에 따른 두께 변형 부재는 터치 전극부와 제 2 전극 사이를 이격시키는 탄성 지지 부재이고, 탄성 지지 부재는 터치 전극부와 제 2 전극 사이에 공기층을 마련한다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 출원은 별도의 포스 센서와 터치 포스를 센싱하기 위한 별도의 포스 터치 구동 집적 회로 없이도 터치 포스를 센싱할 수 있고, 이로 인하여 전자 기기의 두께와, 부품 수 및 제조 단가를 감소시킬 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 포스 터치 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치를 포함하는 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 2 및 도 3에 도시된 두께 변형 부대를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 터치 전극부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 본 예에서, 터치 포스에 따른 제 2 전극과 터치 전극 사이의 정전 용량 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8 각각은 도 5에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 예에서, 사용자 터치에 따라 형성되는 정전 용량을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시된 사용자 터치시 터치 영역에 포함된 터치 전극들에 대응되는 센싱 로우 데이터를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 도 2에 도시된 일 예에 따른 터치 전극부를 나타내는 평면도이다.
도 12 내지 도 15 각각은 도 11에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 16은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 17은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 B 부분의 확대도이다.
도 19는 도 17 및 도 18에 도시된 두께 변형 부재를 설명하기 위한 단면도이다.
도 20은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 21은 도 20에 도시된 C 부분의 확대도이다.
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 포스 터치 기능을 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 포스 터치 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다. 이하의 설명에서, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기는 ‘전자 기기'라 칭하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기는 유기 발광 표시 장치(100), 커버 윈도우(300), 하우징(500), 및 구동 회로부(700)를 포함한다.
일 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 구동 회로부(700)로부터 제공되는 데이터 신호에 대응되는 영상을 표시하고, 이와 동시에 커버 윈도우(300)의 터치 면에 대한 사용자의 터치에 따른 터치 위치 및/또는 터치 포스를 센싱하는 터치 패널의 역할을 한다. 일 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110), 화소 어레이층(120), 봉지층(encapsulation layer; 130), 두께 변형 부재(150), 및 터치 전극부(170)를 포함한다.
상기 기판(110)은 베이스 기판으로서, 플라스틱 재질 또는 유리 재질을 포함한다. 여기서, 기판(110)이 플라스틱 재질을 포함하는 경우, 기판(110)은 불투명 또는 유색 폴리이미드(polyimide) 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 재질의 기판(110)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(110)으로부터 분리된다.
추가적으로, 기판(110)이 플라스틱 재질을 포함하는 경우, 본 예에 따른 유기 발광 표시 장치는 두께 방향(Z)(또는 수직 축 방향)을 기준으로, 기판(110)의 하면에 결합된 백 플레이트(180)를 더 포함한다. 상기 백 플레이트(180)는 기판(110)을 평면 상태로 유지시킨다. 일 예에 따른 백 플레이트(180)는 플라스틱 재질, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 백 플레이트(180)는 캐리어 유리 기판으로부터 분리된 기판(110)의 하면에 라미네이팅됨으로써 기판(110)을 평면 상태로 유지시킨다.
상기 화소 어레이층(120)은 기판(110) 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(110) 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.
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 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110)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(110)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(110) 상에 마련되는 것으로, 박막 트랜지스터가 마련된 기판(110) 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, 발광 소자층일 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. 다른 예에 따른 유기 발광층은 화소 별로 동일한 색, 예를 들어 백색의 광을 발광하도록 형성될 수 있으며, 이 경우, 발광 소자층(EDL)은 서로 반대되는 색의 광을 방출하는 적어도 2개의 유기 발광층을 포함하게 된다.
상기 제 2 전극(E2)은 발광 소자층(EDL)과 뱅크층(BL)을 덮도록 기판(110) 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 전극이라 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 투명 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 투명 도전 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 봉지층(130)은 각 화소(SP)로의 수분 침투를 방지하여 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자층(EDL)를 보호하기 위하여, 화소 어레이층(120)을 덮도록 형성된다. 즉, 봉지층(130)은 제 2 전극(E2)을 덮도록 기판(110) 상에 마련된다. 일 예에 따른 봉지층(130)은 무기층 또는 유기층으로 형성되거나 무기층과 유기층이 교대로 적층된 복층 구조로 형성될 수 있다.
일 예에 따른 봉지층(130)은 제 2 전극(E2)을 덮도록 기판(110) 상에 마련된 제 1 무기층(130a), 제 1 무기층(130a)을 덮는 유기층(130b), 및 유기층(130b)을 덮는 제 2 무기층(130c)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 무기층(130a)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(130a)은 저온 분위기, 예를 들어, 섭씨 100도 미만의 저온 공정에 의해 형성되고, 이를 통해 본 예는 제 1 무기층(130a)의 형성 공정시 공정 챔버에 적용되는 고온 분위기에 의한 발광 소자층(EDL)의 손상을 방지할 수 있다.
상기 유기층(130b)은 제 1 무기층(130a) 전체를 덮도록 기판(111) 상에 마련된다. 이러한 유기층(130b)은 유기 발광 표시 장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충역할을 하며, 평탄화 성능을 강화한다. 일 예에 따른 유기층(130b)은 벤조사이클로부타다이엔(benzocyclobutadiene), 아크릴(acryl), 또는 폴리이미드 등의 유기 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 무기층(130c)는 유기층(130b) 전체를 덮으면서 제 1 무기층(130a)의 각 측면을 덮도록 기판(111) 상에 마련된다. 이러한 제 2 무기층(130c)은 외부로부터 수분이나 산소가 유기층(130b)과 제 1 무기층(130a)으로 침투하는 것을 1차적으로 차단한다. 일 예에 따른 제 2 무기층(130c)은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화알루미늄(AlxOy)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 물질로 형성되거나, 제 1 무기층(130a)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
이와 같은, 기판(110), 화소 어레이층(120) 및 봉지층(130)은 유기 발광 표시 패널을 구성한다.
상기 두께 변형 부재(150)는 제 2 전극(E1)과 터치 전극부(170) 사이에 배치되고, 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 두께가 변화된다. 즉, 두께 변형 부재(150)는 제 1 투명 접착 부재(140)을 매개로 하여 봉지층(130)의 전면(前面)에 접착된 탄성 배리어 필름일 수 있다. 여기서, 제 1 투명 접착 부재(140)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin) 등이 될 수 있다.
일 예에 따른 두께 변형 부재(150), 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 필름(151) 및 베이스 필름(151) 상에 마련된 탄성 배리어 필름(153)을 포함한다.
상기 베이스 필름(151)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리노보넨(polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 탄성 배리어 필름(153)은 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 방지하는 배리어 특성과 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 두께가 변화되는 탄성 특성을 가지면서 각 화소(SP)로부터 방출되는 광의 투과시키기 위한 90% 이상의 광 투과율 특성을 갖는다.
일 예에 따른 탄성 배리어 필름(153)은 베이스 필름(151) 상에 마련된 탄성 필름(153a) 및 탄성 필름(153a) 상에 마련된 배리어 필름(153b)을 포함할 수 있다.
상기 탄성 필름(153a)은 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 두께가 변화되는 탄성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 물질은 아크릴 수지(acrylic resin), 올레핀 수지(olefin resin), 합성 고무(synthetic rubber), 탄성 실리콘(elastic silicone), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 배리어 필름(153b)는 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 방지하는 배리어 특성을 갖는 것으로, 투명 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명 고분자 물질은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
추가적으로, 탄성 배리어 필름(153)은 탄성 필름(153a)의 탄성 물질과 배리어 필름(153b)의 고분자 물질이 혼합된 혼합 물질로 이루어진 단일 필름으로 이루어질 수도 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 터치 전극부(170)는 커버 윈도우(300)의 터치 면에 대한 사용자의 터치에 따른 터치 위치 및/또는 터치 포스를 센싱하기 위한 것으로, 두께 변형 부재(150) 상에 마련된다. 이러한 터치 전극부(170)는 제 2 투명 접착 부재(160)을 매개로 하여 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 접착된 터치 패널일 수 있다. 여기서, 투명 접착 부재(150)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin) 등이 될 수 있다.
일 예에 따른 터치 전극부(170)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 투명 기판(171), 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn), 절연층(173), 복수의 터치 라우팅 라인(RL), 및 터치 패드부(175)를 포함한다.
상기 투명 기판(171)은 투명 접착 부재(150)에 의해 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 접착된다. 일 예에 따른 투명 기판(171)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리노보넨(polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)은 투명 기판(171)의 제 1 방향(X)(또는 제 1 수평 축 방향)과 제 2 방향(Y)(또는 제 2 수평 축 방향)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련된다. 일 예에 따른 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)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. 여기서, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 결정질 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 즉, 본 예의 터치 전극부(170)는 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접 증착되지 않고, 별도의 투명 기판(171) 상에 마련되기 때문에 투명 도전 물질의 저항 값을 낮추기 위한 열처리 공정이 가능하고, 이에 따라 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 낮은 저항 값을 갖는 결정질 투명 도전 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
일 예에 따른 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 일정한 개수의 화소(SP)와 중첩될 수 있다. 즉, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 일정한 개수의 화소들(SP)의 크기와 대응되는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치 전극(TE)은 게이트 라인의 길이 방향과 나란한 제 1 방향(X)으로 40개의 단위 화소 및 데이터 라인의 길이 방향과 나란한 제 2 방향(Y)으로 12개 단위 화소와 대응되는 크기를 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 480개 단위 화소의 크기와 대응하는 크기를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 터치 전극(TE)의 크기는 유기 발광 디스플레이 패널의 크기(또는 해상도) 및 터치 해상도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 격자 형태로 배치되는데, 이때 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 모두 동일한 크기를 가지는 것은 아니며, 터치 전극부(170)의 중앙부에 배치된 터치 전극들보다 터치 전극부(170)의 에지부에 배치된 터치 전극들의 크기가 작을 수 있다. 이 경우, 터치 전극부(170)의 중앙부와 에지부 간의 터치 감도를 균일하게 할 수 있다.
상기 절연층(173)은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각을 포함하는 투명 기판(171)의 전면(前面) 전체를 덮도록 마련된다.
상기 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)과 일대일로 연결되어 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 터치 패드부(175)에 연결한다.
일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 2 방향(Y) 상에 배치된 적어도 하나의 터치 전극(TE)과 중첩되도록 절연층(173) 상에 마련되고, 라인 컨택홀(LCH)을 통해서 제 2 방향(Y) 상에 배치된 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 일대일로 연결된다. 이러한 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 일단은 해당하는 터치 전극(TE)에 전기적으로 연결되고, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단은 터치 패드부(175)에 전기적으로 연결된다.
상기 터치 패드부(175)는 투명 기판(171)의 일측 가장자리에 마련된 복수의 터치 패드 전극을 포함한다. 복수의 터치 패드 전극 각각은 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단과 일대일로 연결된다.
선택적으로, 일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 투명 기판(171) 상에 마련되어 터치 전극(TE)과 동일층에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 1 방향(X)을 기준으로, 터치 전극들(TE) 각각에 인접하도록 투명 기판(171)에 마련되어 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 일대일로 연결된다. 즉, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 동시에 패터닝됨으로써 투명 기판(171) 상에 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 동일층에 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 절연층(173)은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)과 복수의 터치 라우팅 라인(RL)을 포함하는 투명 기판(171)의 전면(前面)을 덮도록 마련되거나 생략될 수 있고, 라인 컨택홀(LCH)은 생략된다.
이와 같은, 일 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110) 상에 마련된 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 및 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 사이에 개재된 발광층을 포함한 발광 소자층(EDL), 및 제 2 전극(E1) 상에 마련된 터치 전극부(170)를 포함하고, 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리는 터치 전극층(160)에 가해지는 터치 포스에 따라 변화된다. 즉, 일 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이에 배치된 탄성 특성을 갖는 두께 변형 부재(150)를 포함함으로써 터치 전극층(160)에 가해지는 터치 포스에 따라 두께 변형 부재(150)의 두께(d)가 변화되게 된다. 이러한 두께 변형 부재(150)의 두께(d) 변화를 기반으로, 본 예는 유기 발광 표시 패널의 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 포스 정전 용량(Cf)의 변화를 센싱함으로써 사용자의 터치 포스를 센싱한다.
구체적으로, 유기 발광 표시 패널의 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE)이 전도성 재질로 이루어지고, 이들 사이에 유전율을 갖는 두께 변형 부재(150)가 배치되기 때문에 서로 중첩되는 상기 제 2 전극(E2)과 두께 변형 부재(150) 및 터치 전극(TE)는 회로적으로 포스 정전 용량(Cf)으로 정의될 수 있다.
상기 포스 정전 용량(Cf)은 상기 제 2 전극(E2)과 상기 터치 전극(TE) 간의 거리(d)가 감소할수록 증가하게 된다. 즉, 일반적으로, 포스 정전 용량(Cf)은 2개의 전극 간의 거리 변화(d’)에 반비례하기 때문에 포스 정전 용량(Cf)은 터치 포스(TF)(또는 터치 압력)에 따라 휘어지는 터치 전극(TE)이 상기 제 2 전극(E2)에 근접할수록 상기 제 2 전극(E2)과 상기 터치 전극(TE) 간의 거리(d’)가 감소함에 따라 증가하게 된다. 이에 따라, 포스 터치의 센싱 감도를 향상시키기 위해, 터치 포스(TF)가 가해지지 않는 상태에서, 상기 제 2 전극(E2)과 상기 터치 전극(TE) 간의 이격 거리(d)는 적어도 500um 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제 2 전극(E2)과 상기 터치 전극(TE) 간의 이격 거리(d)가 500um 미만일 경우, 터치 포스(TF)의 크기 변화 대비 포스 정전 용량(Cf)의 변화가 매우 적기 때문에 상대적으로 강한 터치 포스(TF)에 대해 포스 정전 용량(Cf)의 변화가 미미하여 터치 포스(TF)를 구분하기 어려워 포스 터치의 센싱 감도가 저하될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 커버 윈도우(300)는 유기 발광 표시 장치(100)의 전면(前面)에 부착되어 하우징(500)에 지지된다. 이때, 커버 윈도우(300)는 사용자 터치에 의해 하우징(500) 쪽으로 오목하게 변형될 수 있도록 하우징(500)에 유동 가능하게 지지된다.
일 예에 따른 커버 윈도우(300)는 제 3 투명 접착 부재(310)를 매개로 하여 유기 발광 표시 장치(100)의 전면(前面), 보다 구체적으로는 터치 전극부(170)의 전면(前面)에 부착됨으로써 유기 발광 표시 장치(100)를 지지하면서 외부 충격으로부터 유기 발광 표시 장치(100)를 보호한다. 여기서, 제 3 투명 접착 부재(310)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)일 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(300)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(300)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
선택적으로, 커버 윈도우(300)는 유기 발광 표시 장치(100)에 부착되지 않고, 유기 발광 표시 장치(100)의 전면(全面) 전체를 덮도록 배치되어 하우징(500)에 지지됨으로써 외부 충격으로부터 유기 발광 표시 장치(100)를 보호하는 역할만을 할 수 있다. 이에 따라, 커버 윈도우(300)와 유기 발광 표시 장치(100) 사이에 에어 갭이 마련된다. 이 경우, 외부 충격에 의해 커버 윈도우(300)가 파손될 경우, 커버 윈도우(300)의 파손과 함께 터치 전극부(170)가 손상되는 것이 최소화될 수 있다.
상기 하우징(500)은 유기 발광 표시 장치(100)를 수납하면서 커버 윈도우(300)를 지지한다. 즉, 하우징(500)은 커버 윈도우(300)에 부착된 유기 발광 표시 장치(100)의 후면과 각 측면을 감싼다.
일 예에 따른 하우징(500)은 하우징 플레이트(510) 및 하우징 측벽(530)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 전면(前面)이 개구된 상자 형태를 가질 수 있다. 하우징(500)은 금속 재질 또는 플라스틱 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(500)은 알루미늄(Al) 재질, 인바(invar) 재질 또는 마그네슘(Mg) 재질을 포함할 수 있다.
상기 하우징 플레이트(510)는 수납 공간의 바닥면으로서 유기 발광 표시 장치(100)를 지지하면서 유기 발광 표시 장치(100)의 후면을 덮는다.
상기 하우징 플레이트(510)의 후면은 시스템 수납 공간(510s)으로 사용된다. 상기 시스템 수납 공간(510s)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(510s)은 후면 커버(550)에 의해 은폐된다. 상기 후면 커버(550)는 배터리의 교체를 위해, 하우징(500)의 후면에 개폐 가능하게 결합될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 전자 기기가 내장형 배터리를 사용하는 경우, 후면 커버(550)는 사용자에 의한 개폐가 불가능하도록 하우징(500)의 후면과 결합되어 있다.
상기 하우징 측벽(530)은 하우징 플레이트(510)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 이러한 하우징 측벽(530)은 커버 윈도우(300)를 지지함으로써 커버 윈도우(300)에 매달린 유기 발광 표시 장치(100)의 각 측면 및 커버 윈도우(300)의 각 측면을 감싼다.
선택적으로, 상기 하우징 측벽(530)은 높이 방향(Z)(또는 수직 축 방향)을 기준으로, 상부 내측면에 마련된 홈부(531)를 포함하며, 상기 홈부(531)에는 탄성 부재(570)가 설치된다. 상기 탄성 부재(570)는 홈부(531)에 부착되어 커버 윈도우(300)의 후면 가장자리 부분과 하우징 측벽(530) 사이에 배치됨으로써 커버 윈도우(300)에 가해지는 외부 충격을 흡수하면서, 사용자의 터치 포스에 의해 커버 윈도우(300)가 원활하게 휘어질 수 있도록 한다. 일 예에 따른 탄성 부재(570)는 탄성 복원력을 갖는 탄성 패드, 양면 부착성 폼 패드, 또는 스프링을 포함할 수 있다.
상기 구동 회로부(700)는 유기 발광 표시 장치(100)에 영상을 표시하고, 유기 발광 표시 장치(100)을 통해 사용자 터치에 따른 터치 위치와 터치 포스를 센싱하여 터치 위치 및/또는 터치 포스에 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), 표시 패널 구동 회로(740), 터치 구동 회로(750), 터치 제어 회로(760), 및 시스템 제어부(770)를 포함한다.
상기 회로 보드(710)는 하우징(500)의 시스템 수납 공간(510s)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, 유기 발광 표시 장치(100)의 기판(110)에 마련된 패널 패드부(115)에 연결된다.
상기 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)은 회로 보드(710)에 마련된 제 2 커넥터에 연결되고, 유기 발광 표시 장치(100)의 터치 전극부(170)에 마련된 터치 패드부(175)에 연결된다.
상기 표시 패널 구동 회로(740)는 유기 발광 표시 장치(100)에 영상을 표시하기 위한 구성으로서, 칩 온 글라스(chip on glass) 방식에 따라 칩 실장 영역에 실장된 구동 집적 회로일 수 있다. 표시 패널 구동 회로(740)는 기판(110)에 마련된 패널 패드부(115)와 연결되고, 복수의 데이터 라인과 일대일로 연결되며 스캔 구동 회로에 연결된다. 이러한 표시 패널 구동 회로(740)는 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)과 패널 패드부(115)를 통해서 시스템 제어부(770)로부터 제공되는 디지털 영상 데이터, 타이밍 동기 신호, 구동 전원, 및 캐소드 전원 등을 수신한다. 예를 들어, 표시 패널 구동 회로(740)는 상기 타이밍 동기 신호에 따라 상기 디지털 영상 데이터를 유기 발광 표시 장치(100)에 마련된 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, 상기 패널 구동 회로(710)는 타이밍 동기 신호에 따라 스캔 제어 신호를 생성해 스캔 구동 회로에 제공한다.
선택적으로, 상기 표시 패널 구동 회로(740)는 제 1 플렉서블 인쇄 회로 케이블(720)에 실장될 수도 있다. 이 경우, 표시 패널 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, 패널 패드부(115)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 실장되고, 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 회로 보드(710)에 실장된 터치 제어 회로(760)에 연결되고, 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)과 터치 패드부(175) 및 복수의 터치 라우팅 라인(RL)을 통해서 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 일대일로 연결된다. 이러한 터치 구동 회로(750)는 자기 정전 용량 방식의 터치 센싱 방법에 기초하여 사용자 터치에 따른 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량 변화를 센싱하여 전극별 센싱 신호를 생성하고, 생성된 전극별 센싱 신호를 아날로그-디지털 변환하여 전극별 센싱 로우 데이터(sensing raw data)를 생성해 시스템 제어부(770)에 제공한다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신하고, 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 기간(TSP) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각에 동시에 공급한 직후 다시 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량 변화를 순차적으로 센싱하거나 동시에 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다. 여기서, 본 예는 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각에 터치 구동 펄스(TDP)를 동시에 공급함으로써 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각 사이의 기생 커패시터를 제거하여 센싱 감도를 증가시킨다.
일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 제 1 및 제 2 터치 센싱 기간(TSP1, TSP2)을 갖는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 터치 센싱 기간(TSP1) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각에 동시에 공급한 후 다시 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량 변화를 순차적으로 센싱하거나 동시에 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다. 이어서, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 터치 센싱 기간(TSP2) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각에 동시에 공급한 후 다시 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 통해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량 변화를 순차적으로 센싱하거나 동시에 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
상기 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량은, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 사용자 터치 포스에 따른 터치 전극(TE)과 화소 어레이층(120)의 제 2 전극(E2) 사이의 포스 정전 용량(Cf)의 변화뿐만 아니라 사용자 터치시 사용자 손가락(10)과 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 터치 정전 용량(Ct)만큼 더 변화되게 된다. 즉, 일반적인 자기 정전 용량 방식의 터치 센싱의 경우, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각의 정전 용량은 사용자 터치시 사용자 손가락(10)과 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 터치 정전 용량(Ct)만큼만 증가하게 된다. 그러나, 본 예는 터치 전극(TE)과 화소 어레이층(120)의 제 2 전극(E2) 사이에 개재된 두께 변형 부재(150)로 인하여 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이에 포스 정전 용량(Cf)이 추가로 형성되어 있고, 이러한 포스 정전 용량(Cf)은 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이의 거리(d)가 가까워질수록 증가하게 된다. 이에 따라, 사용자 터치에 따른 터치 전극(TE)의 정전 용량은 터치 정전 용량(Ct)만큼 증가함과 동시에 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이의 거리 변화(d’)에 상응하는 포스 정전 용량(Cf)만큼 더 증가하게 된다. 즉, 상기 터치 정전 용량(Ct)과 상기 포스 정전 용량(Cf)은 회로적으로 병렬 연결 구조를 가지므로, 사용자 터치시 터치 전극(TE)의 정전 용량은 터치 정전 용량(Ct)과 포스 정전 용량(Cf)의 합(Cf+Ct)이 될 수 있다.
일 예로서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 노-터치(no-touch)된 터치 전극(TE)의 경우, 터치 구동 회로(750)는, 도 10의 제 1 그래프(G1)와 같이, 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이의 기준 거리(d)에 따른 포스 정전 용량(Cf)에 대응되는 기준 값(Ref)을 갖는 센싱 로우 데이터(Rdata)를 생성하게 된다.
일 예로서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 사용자가 의도적으로 압력을 가하지 않는 기준 압력 미만으로 단순 터치된 터치 전극(TE)의 경우, 터치 구동 회로(750)는, 터치 영역에 포함된 터치 전극들에 대해, 도 10의 제 2 그래프(G2)와 같이, 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이의 기준 거리(d)에 따른 포스 정전 용량(Cf) 및 터치 전극(TE)과 사용자 손가락 사이의 터치 정전 용량(Ct)의 합(Cf+Ct)에 대응되는 터치 기준 값(Rtouch) 이상의 센싱 로우 데이터(Rdata)를 생성하게 된다.
일 예로서, 도 9c에 도시된 바와 같이, 사용자가 의도적으로 압력을 가하는 기준 압력 이상으로 포스 터치된 터치 전극(TE)의 경우, 터치 구동 회로(750)는, 터치 영역에 포함된 터치 전극들에 대해, 도 10의 제 3 그래프(G3)와 같이, 터치 전극(TE)과 제 2 전극(E2) 사이의 거리 변화(d’)에 따른 포스 정전 용량(Cf’)의 증가량 및 터치 전극(TE)과 사용자 손가락 사이의 터치 정전 용량(Ct)의 합(Cf’+Ct)에 대응되는 포스 기준 값(Rforce) 이상의 센싱 로우 데이터(Rdata)를 생성하게 된다.
선택적으로, 상기 터치 구동 회로(750)는 상기 터치 전극부(170)의 투명 기판(171)에 실장되어 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 터치 제어 회로(760)에 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 전극별 센싱 로우 데이터에 기초하여 터치 좌표 정보(또는 2차원 터치 정보) 및/또는 터치 포스 레벨 정보(또는 3차원 터치 정보)를 생성해 시스템 제어부(770)에 제공한다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 전극별 센싱 로우 데이터를 터치 로우 데이터와 포스 로우 데이터로 분리하고, 터치 로우 데이터에 따른 터치 좌표 정보와 포스 로우 데이터에 따른 터치 포스 레벨 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 터치 제어 회로(760)는 전극별 센싱 로우 데이터(Rdata) 각각을 전극별 터치 로우 데이터로서 메모리에 임시 저장하고, 전극별 센싱 로우 데이터 각각에서 기준 감산 데이터를 감산하여 전극별 포스 로우 데이터로서 메모리에 임시 저장한다. 그런 다음, 터치 제어 회로(760)는 전극별 터치 로우 데이터 중 터치 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 전극(TE)의 위치에 따른 터치 좌표 정보를 산출하여 메모리에 임시 저장한다. 이와 동시에, 터치 제어 회로(760)는 전극별 포스 로우 데이터 중 포스 문턱 값을 초과하는 포스 로우 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한다. 그런 다음, 터치 제어 회로(760)는, 메모리에 임시 저장된 터치 포스 레벨과 터치 좌표 정보를 시스템 제어부(770)에 제공한다. 여기서, 기준 감산 데이터는 전극별 센싱 로우 데이터(Rdata)에서 사용자 터치시 발생되는 터치 정전 용량(Ct)에 대응되는 센싱 로우 데이터를 제외시켜 순수한 포스 터치에 대응되는 센싱 로우 데이터(Rdata)를 추출하기 위한 것으로, 사용자가 의도적으로 압력을 가하지 않는 기준 압력 미만의 단순 터치시, 발생되는 터치 정전 용량(Ct)에 대응되는 센싱 로우 데이터에 대응되는 값을 갖는다.
일 예에 따른 터치 제어 회로(760)는 제 1 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 전극별 센싱 로우 데이터 중 터치 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 전극(TE)의 위치에 따른 터치 좌표 정보를 산출하여 메모리에 임시 저장하고, 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 전극별 센싱 로우 데이터 각각에서 상기 기준 감산 데이터를 감산하여 전극별 포스 로우 데이터로서 메모리에 임시 저장한 후, 메모리에 임시 저장된 전극별 포스 로우 데이터 중 포스 문턱 값을 초과하는 포스 로우 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한다. 그런 다음, 터치 제어 회로(760)는, 메모리에 임시 저장된 터치 포스 레벨과 터치 좌표 정보를 시스템 제어부(770)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 터치 전극부(170)의 투명 기판(171), 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730), 및 회로 보드(710) 중 어느 하나에 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 유기 발광 표시 장치(100)에 표시될 데이터 신호와 타이밍 동기 신호를 생성하여 표시 패널 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 따른 포스 터치 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치를 포함하는 전자 기기는 기판(110) 상에 마련된 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 및 제 1 전극(E1)과 제 2 전극(E2) 사이에 개재된 발광층을 포함한 발광 소자층(EDL) 및 제 2 전극(E2) 상에 마련된 터치 전극부(170)를 포함하고, 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리(d)가 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스에 따라 변화된다. 이에 따라, 본 예는 사용자 터치에 의한 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리(d) 변화에 따른 터치 전극부(170)의 정전 용량 변화를 터치 구동 회로(750)를 통해서 센싱하여 터치 정전 용량과 포스 정전 용량을 동시에 센싱하여 센싱 로우 데이터를 생성하고, 터치 제어 회로(760)를 통해서 센싱 로우 데이터를 터치 로우 데이터와 포스 로우 데이터로 분리하여 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보를 생성할 수 있다. 따라서, 본 예는 유기 발광 표시 장치(100)의 화소 어레이층(120)에 마련된 제 2 전극(E2)와 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE)을 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극으로 사용하고, 터치 위치를 센싱하는 하나의 터치 구동 회로(750)를 사용하여 터치를 센싱함으로써 별도의 포스 센서와 터치 포스를 센싱하기 위한 별도의 포스 터치 구동 집적 회로 없이도 터치 포스를 센싱할 수 있고, 이로 인하여 전자 기기의 두께와, 부품 수 및 제조 단가를 감소시킬 수 있다.
도 11은 도 2에 도시된 일 예에 따른 터치 전극부를 나타내는 평면도이다.
도 11을 도 2 및 도 3과 결부하면, 일 예에 따른 터치 전극부(170)는 투명 기판(171), 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n), 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m), 및 터치 패드부(175)를 포함한다.
상기 투명 기판(171)은 제 2 투명 접착 부재(160)에 의해 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 접착되는 것으로, 도 5에 도시된 투명 기판과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 전극 또는 포스 구동 전극으로 사용되거나, 선택적으로 사용자 포스 터치를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극으로 사용될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 투명 기판(171)의 전면(前面)에 마련되고, 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 제 1 방향(X)과 나란하면서 제 2 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련될 수 있다. 일 예에 따른 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 제 1 방향(X)을 따라 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a), 및 제 1 방향(X)으로 인접한 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a) 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 전극 연결 패턴(TEP1b)을 포함한다. 여기서, 복수의 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a) 각각은 직사각 형태, 팔각 형태, 원형태 또는 마름모 형태를 가질 수 있으며, 복수의 전극 연결 패턴(TEP1b) 각각은 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 이러한 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 투명 기판(171)의 가장자리 부분에 마련된 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 터치 패드부(175)에 마련된 복수의 제 1 터치 전극 패드에 연결되고, 복수의 제 1 터치 전극 패드를 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 센싱 전극 또는 포스 센싱 전극으로 사용되거나, 선택적으로 사용자 포스 터치를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극으로 사용될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 투명 기판(171)의 전면(前面)에 마련되고, 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 제 2 방향(Y)과 나란하면서 제 1 방향(X)을 따라 일정한 간격을 가지도록 마련될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 투명 기판(110)의 제 2 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 마련된 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a), 및 제 2 방향(Y)으로 인접한 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a) 사이를 전기적으로 연결하는 복수의 브릿지 전극 패턴(TEP2b)을 포함한다.
상기 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)은 제 2 방향(Y)을 따라 인접한 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a) 사이에 대응되는 투명 기판(110)의 전면(前面)에 마련되는 것으로, 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a)과 동일한 형태를 갖는다. 이때, 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각의 전극 연결 패턴(TEP1b)은 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a) 사이사이에 마련되어 제 2 방향(Y)을 따라 인접한 2개의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)를 전기적으로 분리한다.
상기 복수의 브릿지 패턴(TEP2b)은 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)과 다른 층에 마련되어 제 2 방향(Y)을 따라 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)의 전극 연결 패턴(TEP1b)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)을 전기적으로 서로 연결한다. 이때, 복수의 브릿지 패턴(TEP2b) 각각과 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)의 전극 연결 패턴(TEP1b)은 터치 절연층에 의해 전기적으로 서로 분리된다. 여기서, 상기 터치 절연층은 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)을 덮도록 투명 기판(171)의 전면(前面) 전체에 마련된다.
상기 복수의 전극 브리지 패턴(TEP2b) 각각의 양 가장자리 부분은 제 2 방향(Y)을 따라 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)의 전극 연결 패턴(TEP1b)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a) 각각의 가장자리와 중첩되도록 터치 절연층에 마련된 전극 컨택홀(ECH)을 통해서 상기 인접한 2개의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)을 전기적으로 서로 연결한다. 이에 따라, 제 2 방향(Y)을 따라 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)의 전극 연결 패턴(TEP1b)을 사이에 두고 인접한 2개의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a)들은 복수의 전극 브리지 패턴(TEP2b)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 하나의 제 2 터치 전극(TE2)을 구성한다. 일 예에 따른 복수의 전극 브리지 패턴(TEP2b)은 상기 터치 전극 패턴(TEP1a, TEP2a)과 동일한 투명 도전 물질로 이루어지거나, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 또는 몰리브덴(Mo)과 같은 내식성 및 내산성이 강한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 투명 기판(171)의 가장자리 부분에 마련된 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 터치 패드부(175)에 마련된 복수의 제 2 터치 전극 패드에 연결되고, 복수의 제 2 터치 전극 패드를 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
이와 같은, 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m)은 체크 무늬 형태를 가지도록 동일층에 배치되게 된다.
선택적으로, 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 다른 층에 마련될 수 있다. 즉, 일 예에 따른 터치 전극부(170)는 투명 기판(171)에 마련된 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n), 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 전체를 덮는 터치 절연층, 및 터치 절연층 상에 마련된 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m)을 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 전극 브리지 패턴(TEP2b) 대신에 전극 연결 패턴(TEP1b)을 가지면서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각과 교차하도록 마련된다. 이 경우, 복수의 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a)과 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a) 각각은 직사각 형태, 팔각 형태, 원형태 또는 마름모 형태 이외에 바(bar) 형태를 가질 수 있다. 바 형태를 갖는 복수의 제 1 터치 전극 패턴(TEP1a)과 복수의 제 2 터치 전극 패턴(TEP2a) 각각은 전극 연결 패턴 없이 길게 연장된 스트라이프 형태를 가질 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 12를 도 11과 결부하면, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 자기 정전 용량 방식에 따른 터치 센싱 방법에 따라 터치 전극부(170)를 구동하여 사용자 터치에 따른 터치 위치와 터치 포스를 동시에 센싱함으로써 터치 포스의 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신하고, 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 기간(TSP) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)를 공급한 직후에 바로 해당하는 터치 라우팅 라인(RL1, RL2)을 통해서 해당하는 터치 전극(Tx, Ry)의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이에 따라, 터치 제어 회로(760)는 전술한 바와 같이 전극별 센싱 로우 데이터를 터치 로우 데이터와 포스 로우 데이터로 분리하고, 터치 로우 데이터에 따른 터치 좌표 정보와 포스 로우 데이터에 따른 터치 포스 레벨 정보를 생성하여 시스템 제어부(770)에 제공하기 때문에 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 13은 도 11에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 13을 도 11과 결부하면, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 자기 정전 용량 방식에 따른 터치 센싱 방법에 따라 터치 전극부(170)를 시분할 구동하여 사용자 터치에 따른 터치 위치와 터치 포스를 시분할하여 센싱함으로써 터치 위치와 터치 포스 각각의 연산 시간을 줄일 수 있다.
예를 들어, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 제 1 및 제 2 터치 센싱 기간(TSP1, TSP2)을 갖는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 터치 센싱 기간(TSP1) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)를 공급한 직후에 바로 해당하는 터치 라우팅 라인(RL1, RL2)을 통해서 해당하는 터치 전극(Tx, Ry)의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 터치 센싱 기간(TSP2) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)를 공급한 직후에 바로 해당하는 터치 라우팅 라인(RL1, RL2)을 통해서 해당하는 터치 전극(Tx, Ry)의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이에 따라, 터치 제어 회로(760)는 전술한 바와 같이 제 1 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 전극별 센싱 로우 데이터 중 터치 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 전극(TE)의 위치에 따른 터치 좌표 정보를 산출하여 메모리에 임시 저장하고, 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 전극별 센싱 로우 데이터 각각에서 상기 기준 감산 데이터를 감산하여 전극별 포스 로우 데이터로서 메모리에 임시 저장한 후, 메모리에 임시 저장된 전극별 포스 로우 데이터 중 포스 문턱 값을 초과하는 포스 로우 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한 다음, 메모리에 임시 저장된 터치 포스 레벨과 터치 좌표 정보를 시스템 제어부(770)에 제공한다.
도 14는 도 11에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 14를 도 11과 결부하면, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 전극부(170)를 시분할 구동하고 정전 용량 방식의 터치 센싱 방법에 따라 사용자 터치에 따른 터치 위치를 센싱하고, 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m)만을 이용한 자기 정전 용량 방식의 터치 센싱 방법에 따라 터치 포스를 시분할하여 센싱함으로써 터치 포스의 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 제 1 및 제 2 터치 센싱 기간(TSP1, TSP2)을 갖는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 터치 센싱 기간(TSP1) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)가 공급됨과 동시에 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 해당하는 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 사이의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 터치 센싱 기간(TSP2) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각에 동시에 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)를 공급한 직후에 바로 해당하는 제 2 터치 라우팅 라인(RL2)을 통해서 해당하는 제 2 터치 전극(Ry)의 정전 용량 변화를 센싱하여 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각의 센싱 로우 데이터를 개별적으로 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이에 따라, 터치 제어 회로(760)는 제 1 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각의 센싱 로우 데이터 중 설정된 터치 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 전극(TE)의 위치에 따른 터치 좌표 정보를 산출하여 메모리에 임시 저장하고, 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각의 센싱 로우 데이터 중 설정된 포스 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한 다음, 메모리에 임시 저장된 터치 포스 레벨과 터치 좌표 정보를 시스템 제어부(770)에 제공한다.
도 15는 도 11에 도시된 터치 전극부의 구동 방법을 나타내는 파형도이다.
도 15를 도 11과 결부하면, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 전극부(170)를 시분할 구동하고 정전 용량 방식의 터치 센싱 방법에 따라 사용자 터치에 따른 터치 위치를 센싱하고, 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 모두를 이용한 자기 정전 용량 방식의 터치 센싱 방법에 따라 터치 포스를 시분할하여 센싱함으로써 터치 포스의 센싱 감도 및 정밀도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 일 예에 따른 터치 구동 회로(750)는 터치 제어 회로(760)로부터 제공되는 제 1 및 제 2 터치 센싱 기간(TSP1, TSP2)을 갖는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 터치 센싱 기간(TSP1) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)가 공급됨과 동시에 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 해당하는 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n)과 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
그런 다음, 터치 구동 회로(750)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 터치 센싱 기간(TSP2) 동안 터치 구동 펄스(TDP)를 생성해 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각을 통해서 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각에 순차적으로 공급하되, 터치 구동 펄스(TDP)를 공급한 직후에 바로 해당하는 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n)과 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m)을 통해서 해당하는 터치 전극(Tx, Ry)의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다.
이에 따라, 터치 제어 회로(760)는 제 1 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각의 센싱 로우 데이터 중 설정된 터치 문턱 값을 초과하는 터치 로우 데이터의 최대 값에 해당되는 터치 전극(TE)의 위치에 따른 터치 좌표 정보를 산출하여 메모리에 임시 저장하고, 제 2 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 회로(750)로부터 제공되는 터치 전극별 센싱 로우 데이터 각각에서 상기 기준 감산 데이터를 감산하여 전극별 포스 로우 데이터로서 메모리에 임시 저장한 후, 메모리에 임시 저장된 전극별 포스 로우 데이터 중 포스 문턱 값을 초과하는 포스 로우 데이터의 최대 값을 터치 포스 레벨로 산출하여 메모리에 임시 저장한 다음, 메모리에 임시 저장된 터치 포스 레벨과 터치 좌표 정보를 시스템 제어부(770)에 제공한다.
도 16은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도로서, 이는 도 1 내지 도 15에 도시된 전자 기기에서, 유기 발광 표시 장치의 두께 변형 부재를 변경하여 구성한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 두께 변형 부재 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 16을 참조하면, 본 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 두께 변형 부재(150)는 봉지층(130)의 가장자리 부분에 수직하게 마련되고 터치 전극부(170)를 유기 발광 표시 장치(100)의 두께 방향(Z)으로 유동 가능하게 지지한다. 이러한 두께 변형 부재(150)는 터치 전극부(170)를 봉지층(130)의 전면(前面)으로부터 일정한 거리로 이격시킴으로써 터치 전극부(170)와 봉지층(130) 사이에 공기층(150a)을 마련한다. 상기 공기층(150a)은 사용자 터치시 터치 전극부(170)가 봉지층(130) 쪽으로 오목하게 휘어질 수 있는 공간을 마련한다.
일 예에 따른 하는 두께 변형 부재(150)는 탄성 패드, 양면 부착성 폼 패드, 또는 스프링 등을 포함하는 탄성 지지 재일 수 있다. 이러한 두께 변형 부재(150)는 상기 공기층(150a)이 밀봉되지 않도록 다공질 재질로 이루어짐으로써 사용자 터치에 의해 휘어진 터치 전극부(170)가 원위치로 원활하게 복원될 수 있도록 한다.
본 예에서, 터치 전극부(170)와 봉지층(130)이 두께 변형 부재(150)에 의해 공기층(150a)을 사이에 두고 서로 이격됨에 따라, 도 1 내지 도 15에 도시된 유기 발광 표시 장치(100)의 제 1 및 제 2 투명 접착 부재(140, 160) 각각은 생략될 수 있다.
이와 같은, 본 예는 두께 변형 부재(150)에 의해 터치 전극부(170)와 봉지층(130) 사이에 공기층(150a)을 마련하고, 사용자 터치에 의한 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리(d) 변화에 따른 포스 정전 용량 변화와 터치 전극부(170)과 사용자 손가락 사이의 터치 정전 용량 변화를 터치 구동 회로(750)를 통해서 동시에 센싱하여 센싱 로우 데이터를 생성하고, 터치 제어 회로(760)를 통해서 센싱 로우 데이터를 터치 로우 데이터와 포스 로우 데이터로 분리하여 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보를 생성할 수 있다. 따라서, 본 예는 도 1 내지 도 15에 도시된 전자 기기와 동일한 효과를 제공할 수 있다.
도 17은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이고, 도 18은 도 17에 도시된 B 부분의 확대도로서, 이들은 도 1 내지 도 15에 도시된 전자 기기에서, 유기 발광 표시 장치에 마련된 제 1 투명 접착 부재를 두께 변형 부재로 대체하고 제 1 터치 전극부의 위치를 변경한 것이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110), 화소 어레이층(120), 봉지층(130), 두께 변형 부재(150), 및 터치 전극부(170)를 포함한다.
상기 화소 어레이층(120)과 봉지층(130) 각각은 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 두께 변형 부재(150)는 봉지층(130)과 터치 전극부(170) 사이에 마련되어 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 두께가 변화된다.
일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는 탄성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성 물질은 아크릴 수지(acrylic resin), 올레핀 수지(olefin resin), 합성 고무(synthetic rubber), 탄성 실리콘(elastic silicone), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는 사용자의 터치 포스에 따른 두께 변위(또는 두께 변화)(△T)가 발생되는 탄성 유전체일 수 있다. 이러한 탄성 유전체로 이루어진 두께 변형 부재(150)는 두께 변위를 위한 탄성 계수, 두께 변위에 따른 정전 용량 변화를 위한 3 이상의 고유전율, 및 각 화소(SP)로부터 방출되는 광의 투과시키기 위한 90% 이상의 광 투과율을 가질 수 있으며, 봉지층(130)과 터치 전극부(170) 각각에 접착되기 위해 점착력을 갖는다. 예를 들어, 두께 변형 부재(150)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함한다. 이러한 두께 변형 부재(150)는 광경화성 폴리머와 광경화제를 포함하며, 광경화제의 중량비에 따라 탄성 계수를 갖는다.
이와 같은 두께 변형 부재(150)는 고유전율을 가지도록 화소 어레이층(120)의 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이에 배치됨으로써 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE) 사이에 정전 용량을 형성한다. 상기 정전 용량은, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 터치 포스에 따라 제 2 전극(E2)과 터치 전극(TE) 사이의 거리(d)가 가까워질수록 증가하게 된다. 이러한 정전 용량의 변화를 센싱하는 방법은 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
선택적으로, 상기 두께 변형 부재(150)는 제 1 투명 접착 부재를 매개로 하여 봉지층(130)의 전면(前面)에 부착될 수도 있다.
추가적으로, 일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는, 도 19에 도시된 바와 같이, 탄성력을 가지면서 서로 다른 강도를 갖는 제 1 탄성 유전체층(155) 및 제 2 탄성 유전체층(157)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 탄성 유전체층(155, 157) 각각은 광경화성 폴리머와 광경화제를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 탄성 유전체층(155)은 광경화제의 제 1 중량비에 따라 제 1 탄성 계수를 가지며, 제 2 탄성 유전체층(157)은 제 1 탄성 유전체층(155)에 포함된 광경화제의 제 1 중량비보다 낮은 제 2 중량비에 의해 제 1 탄성 계수보다 낮은 제 2 탄성 계수를 가질 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 탄성 유전체층(155, 157) 각각은 탄성 계수가 높을수록 동일한 하중에 따른 두께 변화의 기울기 값이 낮아지게 된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 탄성 유전체층(155, 157)은 서로 다른 탄성 계수를 가지므로, 동일한 하중(또는 터치 포스)에 대해 서로 다른 두께 변화를 갖게 된다. 즉, 제 2 탄성 유전체층(157)은 상대적으로 낮은 제 2 탄성 계수를 가지므로, 동일한 터치 포스에 대해 제 1 탄성 유전체층(155)보다 큰 두께 변화를 가질 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 낮은 탄성 계수를 갖는 제 2 탄성 유전체층(157)은 약한 포스 터치에 대한 센싱 감도의 향상을 위해, 터치면, 즉 커버 윈도우(300)에 인접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는 동일한 터치 포스에 대한 서로 다른 두께 변화를 가지는 제 1 및 제 2 탄성 유전체층(155, 157)의 적층 구조를 가짐으로써 터치 포스에 대한 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE) 사이의 형성되는 정전 용량이 선형적으로 변화될 수 있다.
부가적으로, 본 예는 일 예에 따른 두께 변형 부재(150)가 제 1 및 제 2 탄성 유전체층(155, 157)으로 구성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 두께 변형 부재(150)는 2층 이상으로 적층된 복수의 탄성 유전체층을 포함하되, 복수의 탄성 유전체층 각각은 각기 다른 탄성 계수를 갖는다. 이 경우, 본 예는 터치 포스에 대한 제 2 전극(E2)과 터치 전극(TE) 사이의 정전 용량을 보다 선형적으로 변화시킬 수 있다.
본 예에서, 유기 발광 표시 장치(100)는 터치 전극부(170)와 커버 윈도우(300) 사이에 개재된 배리어 필름(190)을 더 포함한다.
상기 배리어 필름(190)은 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 방지하는 배리어 특성을 갖는다. 상기 배리어 필름(190)은 제 2 투명 접착 부재(160)를 매개로 하여 터치 전극부(170)의 전면(前面)에 부착되고, 제 3 투명 접착 부재(310)를 매개로 하여 커버 윈도우(300)의 후면에 부착된다. 일 예에 따른 배리어 필름(190)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리노보넨(polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 및 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은, 본 예는 도 1 내지 도 15에 도시된 전가 기기와 동일한 방법으로 사용자 터치를 센싱하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 본 예는 봉지층(130) 상에 두께 변형 부재(150)를 마련하여 제 2 전극(E2)와 터치 전극부(170) 사이의 거리를 상대적으로 가깝게 배치함으로써 사용자 터치에 의한 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리(d) 변화에 따른 터치 전극부(170)의 정전 용량을 크게 변화시킬 수 있고, 이를 통해 도 1 내지 도 15에 도시된 전가 기기와 동일한 효과를 제공하면서 터치 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
도 20은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이고, 도 21은 도 20에 도시된 C 부분의 확대도로서, 이들은 도 1 내지 도 15에 도시된 전자 기기에서, 유기 발광 표시 장치에 마련된 화소 어레이층의 전면에 두께 변형 부재를 형성하고, 두께 변형 부재의 전면(前面)에 직접 터치 전극층을 증착하여 구성한 것이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 본 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110), 화소 어레이층(120), 봉지층(130), 두께 변형 부재(150), 및 터치 전극부(170)를 포함한다.
상기 화소 어레이층(120)과 봉지층(130) 각각은 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
상기 두께 변형 부재(150)는 봉지층(130)과 터치 전극부(170) 사이에 마련되어 터치 전극부(170)에 가해지는 터치 포스(또는 터치 압력)에 따라 두께가 변화된다.
일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는 도 17 및 도 18에 도시된 유기 발광 표시 장치의 두께 변형 부재와 동일하게 탄성 물질 또는 탄성 유전체 물질로 이루어지므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
일 예에 따른 두께 변형 부재(150)는 도 19에 도시된 바와 같이, 탄성력을 가지면서 서로 다른 강도를 갖는 제 1 탄성 유전체층(155) 및 제 2 탄성 유전체층(157)을 포함하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
일 예에 따른 터치 전극부(170)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn), 절연층(173), 복수의 터치 라우팅 라인(RL), 및 터치 패드부(175)를 포함한다.
상기 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)은 기판(110)의 제 1 방향(X)과 제 2 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 가지도록 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성된다. 일 예에 따른 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)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. 여기서, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 비정질 투명 도전 물질, 예를 들어 비정질 ITO로 이루어질 수 있다. 즉, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)을 형성하기 위한 공정 온도에 의해 화소 어레이층(120)이 손상되는 것을 방지 내지 최소화하기 위하여, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각은 섭씨 100도 미만의 공정 온도를 갖는 저온 금속 증착 공정에 의해 비정질 투명 도전 물질로 형성된다. 여기서, 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각을 결정질 투명 도전 물질로 형성할 경우, 낮은 저항 값을 확보하기 위해 수행되는 고온의 열처리 공정에 의해 화소 어레이층(120)이 손상되는 문제점이 있기 때문에 본 예는 저온 금속 증착 공정을 이용해 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각을 비정질 투명 도전 물질로 형성하는 것이다.
상기 절연층(173)은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각을 포함하는 두께 변형 부재(150)의 전면(前面) 전체를 덮도록 마련된다.
상기 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)과 일대일로 연결되어 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각을 터치 패드부(175)에 연결한다.
일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 2 방향(Y) 상에 배치된 적어도 하나의 터치 전극(TE)과 중첩되도록 절연층(173) 상에 마련되고, 라인 컨택홀(LCH)을 통해서 제 2 방향(Y) 상에 배치된 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 일대일로 연결된다. 이러한 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 일단은 해당하는 터치 전극(TE)에 전기적으로 연결되고, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단은 두께 변형 부재(150)의 측면과 기판(110)의 전면(前面)을 통해 터치 패드부(175)에 전기적으로 연결된다.
선택적으로, 일 예에 따른 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 마련되어 터치 전극(TE)과 동일층에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 제 1 방향(X)을 기준으로, 터치 전극들(TE) 각각에 인접하도록 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 마련되어 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 일대일로 연결된다. 즉, 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 동시에 패터닝됨으로써 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn) 각각과 동일층에 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 절연층(173)은 복수의 터치 전극(TE1 내지 TEn)과 복수의 터치 라우팅 라인(RL)을 포함하는 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)을 덮도록 마련되거나 생략될 수 있고, 라인 컨택홀(LCH)은 생략된다.
상기 터치 패드부(175)는 기판(110)의 타측 가장자리에 마련된 복수의 터치 패드 전극을 포함한다. 복수의 터치 패드 전극 각각은 복수의 터치 라우팅 라인(RL) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 여기서, 기판(110)의 타측 가장자리는 패널 패드부(115)가 마련된 기판(110)의 일측 가장자리를 제외한 나머지 가장자리로 정의될 수 있다. 이러한 터치 패드부(175)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
일 예에 따른 터치 전극부(170)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n), 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m), 및 터치 패드부(175)를 포함한다.
상기 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 전극 또는 포스 구동 전극으로 사용되거나, 선택적으로 사용자 포스 터치를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극으로 사용될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성되는 것을 제외하고는 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다. 다만, 복수의 제 1 터치 전극(Tx_1 내지 Tx_n) 각각은 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성됨에 따라 전술한 바와 같이, 비정질 투명 도전 물질로 형성된다.
상기 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 센싱 전극 또는 포스 센싱 전극으로 사용되거나, 선택적으로 사용자 포스 터치를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극으로 사용될 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성되는 것을 제외하고는 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다. 다만, 복수의 제 2 터치 전극(Ry_1 내지 Ry_m) 각각은 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성됨에 따라 전술한 바와 같이, 비정질 투명 도전 물질로 형성된다.
상기 터치 패드부(175)는 기판(110)의 타측 가장자리에 마련된 복수의 제 1 터치 패드 전극과 복수의 제 2 터치 패드 전극을 포함한다. 복수의 제 1 터치 패드 전극 각각은 복수의 제 1 터치 라우팅 라인(RL1_1 내지 RL1_n) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 복수의 제 2 터치 패드 전극 각각은 복수의 제 2 터치 라우팅 라인(RL2_1 내지 RL2_m) 각각의 타단과 일대일로 연결된다. 여기서, 기판(110)의 타측 가장자리는 패널 패드부(115)가 마련된 기판(110)의 일측 비표시 영역을 제외한 나머지 비표시 영역(IA)의 가장자리로 정의될 수 있다. 이러한 터치 패드부(175)는 제 2 플렉서블 인쇄 회로 케이블(730)을 통해서 터치 구동 회로(750)에 연결된다.
상기 터치 구동 회로(750)는 도 1 내지 도 15에 도시된 터치 구동 회로와 동일한 터치 센싱 방법으로, 사용자 터치에 따른 두께 변형 부재(150)의 두께 변화로 인한 제 2 전극(E2)과 터치 전극부(170) 사이의 거리 변화에 따른 포스 정전 용량 변화와 터치 전극부(170)과 사용자 손가락 사이의 터치 정전 용량 변화를 터치 구동 회로(750)를 통해서 동시에 센싱하여 전극별 센싱 로우 데이터를 생성해 터치 제어 회로(760)에 제공한다. 그리고, 터치 제어 회로(760)는 전술한 예와 동일한 방법으로 센싱 로우 데이터를 터치 로우 데이터와 포스 로우 데이터로 분리하여 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보를 생성할 수 있다.
추가적으로, 본 예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 두께 변형 부재(150)와 터치 전극부(170) 사이에 개재되거나, 터치 전극부(170)와 커버 윈도우(300) 사이에 개재된 배리어 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 배리어 필름은 외부로부터 수분이나 산소의 침투를 방지하는 배리어 특성을 갖는 것으로, 도 17 및 도 18에 도시된 배리어 필름(190)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 예는 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE)을 직접적으로 형성하고, 사용자 터치를 센싱하여 2차원 터치 정보 및/또는 3차원 터치 정보를 생성함으로써 도 1 내지 도 15에 도시된 전자 기기와 동일한 효과를 제공할 수 있으며, 터치 전극부(170)의 터치 전극(TE)이 두께 변형 부재(150)의 전면(前面)에 직접적으로 형성됨에 따라 두께 및 제조 공정이 단순화될 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: 유기 발광 표시 장치 110: 기판
120: 화소 어레이층 130: 봉지층
150: 두께 변형 부재 170: 터치 전극부
175: 터치 패드부 300: 커버 윈도우
500: 하우징 700: 구동 회로부
740: 표시 패널 구동 회로부 750: 터치 구동 회로부
760: 터치 제어 회로 770: 시스템 제어부

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 마련된 제 1 전극과 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 발광 소자층;
    상기 제 2 전극 상에 마련된 터치 전극부; 및
    상기 제 2 전극과 상기 터치 전극부 사이에 마련된 두께 변형 부재를 포함하고,
    상기 제 2 전극과 상기 터치 전극부 사이의 거리는 상기 터치 전극부에 가해지는 터치 포스에 따라 변화되고,
    상기 두께 변형 부재는 다른 탄성 계수를 갖고 적층된 복수의 탄성 유전체층을 포함하고,
    상기 복수의 탄성 유전체층 중, 상기 터치 전극부 상의 터치 표면과 인접하게 배치된 탄성 유전체층은, 상기 터치 표면과 멀게 배치된 탄성 유전체층보다 낮은 탄성 계수를 갖고,
    상기 복수의 탄성 유전체층은 광경화제의 중량비가 서로 다르고, 상기 터치 전극부와 가까운 탄성 유전체층에 포함된 상기 광경화제의 제1 중량비가 상기 제2 전극과 가까운 탄성 유전체층에 포함된 상기 광경화제의 제2 중량비보다 낮은, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 표면과 인접하게 배치된 탄성 유전체층은, 상기 터치 표면과 멀게 배치된 탄성 유전체층보다, 동일한 터치 포스에 대해 큰 두께 변화를 갖는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자층을 덮는 봉지층을 더 포함하고,
    상기 두께 변형 부재는 상기 봉지층과 상기 터치 전극부 사이에 배치된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 전극부는,
    상기 두께 변형 부재에 부착된 투명 기판;
    상기 투명 기판에 마련된 복수의 터치 전극; 및
    상기 복수의 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 터치 라우팅 라인;
    상기 투명 기판에 마련되고 상기 복수의 터치 라우팅 라인과 일대일로 연결된 터치 패드부를 포함하며,
    상기 복수의 터치 전극은 상기 두께 변형 부재를 사이에 두고 상기 제 2 전극과 중첩된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 전극부는,
    상기 두께 변형 부재에 직접적으로 형성된 복수의 터치 전극;
    상기 복수의 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 터치 라우팅 라인; 및
    상기 기판에 마련되고 상기 복수의 터치 라우팅 라인과 일대일로 연결된 터치 패드부를 포함하며,
    상기 복수의 터치 전극은 상기 두께 변형 부재를 사이에 두고 상기 제 2 전극과 중첩된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 전극부는,
    상기 두께 변형 부재에 부착된 투명 기판;
    상기 투명 기판에 마련된 복수의 제 1 터치 전극;
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 분리되면서 인접하도록 상기 투명 기판에 마련된 복수의 제 2 터치 전극;
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 제 1 터치 라우팅 라인;
    상기 복수의 제 2 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 제 2 터치 라우팅 라인; 및
    상기 투명 기판에 마련되고 상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각과 일대일로 연결된 터치 패드부를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각은 상기 두께 변형 부재를 사이에 두고 상기 제 2 전극과 중첩된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 전극부는,
    상기 두께 변형 부재에 직접적으로 형성된 복수의 제 1 터치 전극;
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 분리되면서 인접하도록 상기 두께 변형 부재에 직접적으로 형성된 복수의 제 2 터치 전극;
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 제 1 터치 라우팅 라인;
    상기 복수의 제 2 터치 전극과 일대일로 연결된 복수의 제 2 터치 라우팅 라인; 및
    상기 기판에 마련되고 상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인과 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각과 일대일로 연결된 터치 패드부를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 터치 전극과 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각은 상기 두께 변형 부재를 사이에 두고 상기 제 2 전극과 중첩된, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  13. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에 마련되고 상기 발광 소자층과 상기 터치 전극부를 포함하는 유기 발광 표시 장치;
    상기 유기 발광 표시 장치를 수납하는 하우징; 및
    상기 유기 발광 표시 장치의 전면(前面)을 덮으며 상기 하우징에 지지된 커버 윈도우를 더 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우와 상기 하우징 사이에 배치된 탄성 부재를 더 포함하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 펄스를 동시에 공급하고, 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  16. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는,
    제 1 터치 센싱 기간 동안 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 펄스를 동시에 공급하고, 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 센싱하는
    제 2 터치 센싱 기간 동안 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 펄스를 동시에 공급하고, 상기 복수의 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  17. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는,
    상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 1 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 순차적으로 공급하되, 상기 터치 구동 펄스를 공급한 직후 해당하는 제 1 터치 라우팅 라인을 통해서 해당하는 제 1 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하고,
    상기 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 순차적으로 공급하되, 상기 터치 구동 펄스를 공급한 직후 해당하는 제 2 터치 라우팅 라인을 통해서 해당하는 제 2 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는,
    제 1 터치 센싱 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 제 1 및 제 2 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 순차적으로 공급하되, 상기 터치 구동 펄스를 공급한 직후 해당하는 터치 라우팅 라인을 통해서 해당하는 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하고,
    제 2 터치 센싱 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 제 1 및 제 2 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 순차적으로 공급하되, 상기 터치 구동 펄스를 공급한 직후 해당하는 터치 라우팅 라인을 통해서 해당하는 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는,
    제 1 터치 센싱 기간 동안 상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 1 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 공급하고, 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하고,
    제 2 터치 센싱 기간 동안 상기 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 동시에 공급한 직후 상기 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 복수의 제 2 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
  20. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패드부에 연결된 터치 구동 회로를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는,
    제 1 터치 센싱 기간 동안 상기 복수의 제 1 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 1 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 공급하고, 복수의 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 복수의 제 2 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 개별적으로 센싱하고,
    제 2 터치 센싱 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 터치 라우팅 라인 각각을 통해서 상기 제 1 및 제 2 터치 전극 각각에 터치 구동 펄스를 순차적으로 공급하되, 상기 터치 구동 펄스를 공급한 직후 해당하는 터치 라우팅 라인을 통해서 해당하는 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하는, 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기.
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