JP7384563B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Description
例えば、表示装置は、スマートフォン、デジタルカメラ、ノートパソコン、ナビゲーション、及びスマートテレビなどの様々な電子機器に適用されている。
表示装置は、映像を表示するための表示パネル、及び音響を提供するための音響発生装置を含むことができる。
例えば、スマートフォンの場合は、通話モードで相手の音声を出力するために表示装置の前面に配置される音響発生装置及び近接センサーを取り除くことにより、表示領域を広げることができる表示装置が求められている、といった課題を有している。
前記第1電極は、第1幹電極と、該第1幹電極から分岐した第1枝電極と、を含み、前記第2電極は、第2幹電極と、該第2幹電極から分岐した第2枝電極と、を含むことが好ましい。
前記第1枝電極と前記第2枝電極は、互いに並んで配置されるとともに、一方向に交互に配置されることが好ましい。
前記第3電極は、第3幹電極と、該第3幹電極から分岐した複数の第3枝電極と、を含み、前記第4電極は、第4幹電極と、該第4幹電極から分岐した複数の第4枝電極と、を含むことが好ましい。
前記第1枝電極の数又は前記第2枝電極の数が、前記第3枝電極の数又は前記第4枝電極の数よりも多いことが好ましい。
前記第1振動層と前記第2振動層は、前記振動層の高さ方向に一列に配置されることが好ましい。
前記第1幹電極と前記第2幹電極は、前記振動層の一側面上に配置され、前記第3幹電極は、前記振動層を貫通する第1コンタクトホールに配置されて前記第3枝電極に接続され、前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第2コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることが好ましい。
前記第1振動層と前記第2振動層は、前記振動層の幅方向に一列に配置されることが好ましい。
前記第1幹電極は、前記振動層を貫通する第1コンタクトホールに配置されて前記第1枝電極に接続され、前記第2幹電極は、前記振動層の一側面上に配置され、前記第3幹電極は、前記振動層の他側面上に配置され、前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第2コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることが好ましい。
前記第3幹電極は、前記振動層を貫通する第3コンタクトホールに配置されて前記第3枝電極に接続され、前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第4コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることが好ましい。
前記超音波出力部は、第3駆動電圧が印加される第3電極と、第4駆動電圧が印加される第4電極と、前記第3電極と前記第4電極との間に配置され、前記第3駆動電圧と前記第4駆動電圧に応じて収縮又は膨張する第2振動層と、を含むことが好ましい。
前記音響発生装置は、前記第1電極に接続された第1パッド電極と、前記第2電極に接続された第2パッド電極と、前記第3電極に接続された第3パッド電極と、前記第4電極に接続された第4パッド電極と、をさらに含むことが好ましい。
前記第1パッド電極、前記第2パッド電極、前記第3パッド電極、及び前記第4パッド電極に接続される音響回路ボードと、前記表示パネルの下方に配置され、第1スルーホールを含むミドルフレームと、前記ミドルフレームの下方に配置され、音響コネクタを含むメイン回路ボードと、をさらに備え、前記音響回路ボードは、前記第1スルーホールを経由して前記音響コネクタに接続されることが好ましい。
前記メイン回路ボードは、前記音響発生装置に前記第1駆動電圧と前記第2駆動電圧を出力する第1音響駆動部と、前記音響発生装置に前記第3駆動電圧と前記第4駆動電圧を出力する第2音響駆動部と、をさらに備えることが好ましい。
音波と超音波を感知する第1マイクロフォンと、前記音波と前記超音波を感知する第2マイクロフォンと、をさらに備え、前記音響発生装置と前記第1マイクロフォンとの間の距離と、前記音響発生装置と前記第2マイクロフォンとの間の距離とは互いに異なることが好ましい。
また、音響発生装置の超音波出力部で表示パネルを振動させることにより超音波を発生し、物体によって反射された超音波を第1マイクロフォンと第2マイクロフォンを介して感知することができる。これにより、音響発生装置を超音波近接センサーの超音波放出部(emitter)として活用し、第1マイクロフォンと第2マイクロフォンを近接センサーの超音波感知部(detector)として活用することができる。
また、音響発生装置に接続された音響回路ボードがミドルフレームの第1スルーホールを介してメイン回路ボードの音響コネクタに接続できる。よって、音響発生装置は、メイン回路ボードの第1音響駆動部と第2音響駆動部に安定的に接続できる。
また、音響出力部の音響の大きさが音響出力部の面積に比例するので、音響出力部の音響の大きさを考慮して、音響出力部の面積は超音波出力部の面積よりも大きく形成することができる。
空間的に相対的な用語である「下(below)」、「下(beneath)」、「下部(lower)」、「上(above又はon)」、「上部(upper)」などは、図に示すように、一つの素子又は構成要素と他の素子又は構成要素との相関関係を容易に記述するために使用できる。空間的に相対的な用語は、図示されている方向に加えて、使用の際又は動作の際に素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されるべきである。
例えば、図に示す素子を覆す場合、他の素子の「下」と記述された素子は他の素子の「上」に配置できる。また、図面を基準に、他の素子の「左側」に位置すると記述された素子は時点によっては他の素子の「右側」に位置することもできる。よって、例示的な用語である「下」は下方向と上方向をすべて含むことができる。素子は他の方向にも配向できる。この場合、空間的に相対的な用語は配向によって解釈できる。
明細書全体にわたって、同一又は類似の部分については同一の図面符号を使用する。
図1及び図2を参照すると、本発明の一実施形態による表示装置10は、カバーウィンドウ100、タッチ感知装置200、タッチ回路ボード210、タッチ駆動部220、表示パネル300、表示回路ボード310、表示駆動部320、パネル下部部材400、音響発生装置510、ミドルフレーム600、メイン回路ボード700、補助回路ボード800、及び下部カバー900を含む。
また、「左」、「右」、「上」、「下」は、表示パネル300の平面視における方向を示す。
例えば、「左」はX軸方向の反対方向、「右」はX軸方向、「上」はZ軸方向、「下」はZ軸方向の反対方向を示す。
例えば、表示装置10は、図1及び図2に示すように、平面図的に見た形状が、第1方向(X軸方向)の短辺と第2方向(Y軸方向)の長辺を有する長方形の形状である。
第1方向(X軸方向)の短辺と第2方向(Y軸方向)の長辺とが交差する角は、所定の曲率を持つように丸く形成されるか、或いは直角に形成される。
表示装置10の平面図的に見た形状は、長方形に限定されず、他の多角形、円形又は楕円形であり得る。
表示装置10は、平坦に形成された第1領域DR1と、第1領域DR1の左右側から延長された第2領域DR2とを含む。
第2領域DR2は、平坦に形成されるか、或いは曲面状に形成され得る。
第2領域DR2が平坦に形成される場合、第1領域DR1と第2領域DR2とがなす角度は鈍角であり得る。
第2領域DR2が曲面状に形成される場合、一定の曲率を持つか、或いは変化する曲率を持つことができる。
すなわち、第2領域DR2は、第1領域DR1の左右側のいずれかのみから延長することができる。
又は、第2領域DR2は、第1領域DR1の左右側だけでなく、上下側の少なくとも一つからも延長することができる。
以下では、第2領域DR2が表示装置10の左右側縁に配置されていることを中心に説明する。
これにより、カバーウィンドウ100は、表示パネル300の上面を保護する機能を果たすことができる。
カバーウィンドウ100は、図11に示すように、第1接着部材910を介してタッチ感知装置200に付着できる。
第1接着部材910は、透明接着フィルム(optically cleared adhesive film、OCA)又は透明接着樹脂(optically cleared resin、OCR)であり得る。
カバーウィンドウ100は、第1領域DR1と第2領域DR2に配置される。
透過部DA100は、第1領域DR1の一部と第2領域DR2の一部に配置される。
遮光部NDA100は、不透明に形成される。
又は、遮光部NDA100は、画像を表示しない場合にユーザーに見せることが可能なパターンが形成されたデコ層で形成できる。
例えば、遮光部NDA100には、会社のロゴ又は様々な文字がパターニングできる。
また、遮光部NDA100には、前面カメラ、虹彩認識センサー、照度センサーなどを露出させるためのホールHHが形成されるが、これに限定されない。
例えば、前面カメラ、虹彩認識センサー、照度センサーの一部又は全部が表示パネル300に内蔵されてもよく、この場合、ホールHHの一部又は全部が取り除かれてもよい。
カバーウィンドウ100は、ガラス、サファイア、及び/又はプラスチックからなり得る。
カバーウィンドウ100は、リジッド(rigid)又はフレキシブル(flexible)に形成できる。
タッチ感知装置200は第1領域DR1と第2領域DR2に配置される。
これにより、第1領域DR1だけでなく、第2領域DR2においてもユーザーのタッチを感知することができる。
タッチ感知装置200は、図6に示すように、第1接着部材910を介してカバーウィンドウ100の下面に付着される。
タッチ感知装置200上に、外部光反射による視認性の低下を防止するために偏光フィルムが追加できる。
この場合、偏光フィルムが第1接着部材910を介してカバーウィンドウ100の下面に付着できる。
タッチ感知装置200は、ユーザーのタッチ位置を感知するための装置であって、自己容量(self-capacitance)方式又は相互容量(mutual capacitance)方式のように静電容量方式で実現できる。
タッチ感知装置200が自己容量方式で実現される場合には、タッチ駆動電極だけ含むのに対し、相互容量方式で実現される場合には、タッチ駆動電極とタッチ感知電極を含むことができる。
以下、タッチ感知装置が相互容量方式で実現されることを中心に説明する。
この場合、タッチ感知装置200は、図6に示すように、第2接着部材920を介して表示パネル300の薄膜封止膜上に付着される。
第2接着部材920は、透明接着フィルム(OCA)又は透明接着樹脂(OCR)であり得る。
又は、タッチ感知装置200は、表示パネル300と一体に形成され得る。
この場合、タッチ感知装置200のタッチ駆動電極とタッチ感知電極は、表示パネル300の薄膜封止膜又は表示パネル300の発光素子層を覆う封止基板又は封止フィルム上に形成できる。
具体的には、タッチ回路ボード210の一端は、異方性導電フィルム(anisotropic conductive film)を用いて、タッチ感知装置200の一側に設けられたパッド上に付着される。
また、タッチ回路ボード210の他端にはタッチ接続部が設けられ得る。
タッチ接続部は、図3に示すように、表示回路ボード310のタッチコネクタ312aに接続される。
タッチ回路ボードは、フレキシブルプリント基板(flexible printed circuit board)であり得る。
タッチ駆動部220は、集積回路で形成され、タッチ回路ボード210上に装着される。
表示パネル300は、カバーウィンドウ100の透過部100DAに重畳するように配置される。
表示パネル300は、第1領域DR1と第2領域DR2に配置され得る。
これにより、第1領域DR1だけでなく、第2領域DR2においても表示パネル300の映像が見ることができる。
表示パネル300は、発光素子(light emitting element)を含む発光表示パネルであり得る。
例えば、表示パネル300は、有機発光ダイオード(organic light emitting diode)を用いる有機発光表示パネル、及び超小型発光ダイオード(micro LED)を用いる超小型発光ダイオード表示パネル、及び量子ドット発光素子(Quantum dot Light Emitting Diode)を含む量子ドット発光表示パネルであり得る。
以下では、表示パネル300が図26のように有機発光表示パネルであることを中心に説明する。
図1、2、及び図27を参照すると、表示パネル300の表示領域DAは、発光素子層304が形成されて映像を表示する領域を指し示し、非表示領域NDAは、表示領域DAの周辺領域を指し示す。
表示パネル300は、支持基板301、フレキシブル基板302、薄膜トランジスタ層303、発光素子層304、封止層305、及びバリアフィルム306を含む。
支持基板301上にはフレキシブル基板302が配置される。
例えば、支持基板301とフレキシブル基板302のそれぞれは、ポリエーテルスルホン(polyethersulphone:PES)、ポリアクリレート(polyacrylate:PA)、ポリアリレート(polyarylate:PAR)、ポリエーテルイミド(polyetherimide:PEI)、ポリエチレンナフタレート(polyethylenenapthalate:PEN)、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterepthalate:PET)、ポリフェニレンスルフィド(polyphenylenesulfide:PPS)、ポリアリレート(polyallylate)、ポリイミド(polyimide:PI)、ポリカーボネート(polycarbonate:PC)、セルローストリアセテート(cellulose triacetate:CAT)、セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate:CAP)、又はこれらの組み合わせであり得る。
薄膜トランジスタ層303は、薄膜トランジスタ335、ゲート絶縁膜336、層間絶縁膜337、保護膜338、及び平坦化膜339を含む。
フレキシブル基板302上にはバッファ膜が形成され得る。
バッファ膜は、透湿に脆弱な支持基板301とフレキシブル基板302を介して浸透する水分から薄膜トランジスタ335と発光素子を保護するために、フレキシブル基板302上に形成され得る。
バッファ膜は、交互に積層された複数の無機膜からなることができる。
例えば、バッファ膜は、シリコン酸化膜(SiOx)、シリコン窒化膜(SiNx)、及びシリコン酸窒化膜(SiON)の少なくとも一つの無機膜が交互に積層された多重膜で形成できる。
バッファ膜は省略してもよい。
薄膜トランジスタ335は、アクティブ層331、ゲート電極332、ソース電極333及びドレイン電極334を含む。
図8では、薄膜トランジスタ335が、ゲート電極332がアクティブ層331の上部に位置する上部ゲート(トップゲート、top gate)方式で形成されたことを例示しているが、これに限定されないことに注意すべきである。
すなわち、薄膜トランジスタ335は、ゲート電極332がアクティブ層331の下部に位置する下部ゲート(ボトムゲート、bottom gate)方式、又はゲート電極332がアクティブ層331の上部と下部の両方に位置するダブルゲート(double gate)方式で形成できる。
アクティブ層331は、シリコン系半導体物質又は酸化物系半導体物質から形成できる。
バッファ膜とアクティブ層331との間には、アクティブ層331に入射する外部光を遮断するための遮光層が形成され得る。
アクティブ層331上にはゲート絶縁膜336が形成される。
ゲート絶縁膜316は、無機膜、例えばシリコン酸化膜(SiOx)、シリコン窒化膜(SiNx)又はこれらの多重膜から形成され得る。
ゲート電極332とゲートラインは、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)、及び銅(Cu)の内のいずれか、又はこれらの合金からなる単一層又は多重層から形成できる。
ゲート電極332とゲートライン上には層間絶縁膜337が形成される。
層間絶縁膜337は、無機膜、例えばシリコン酸化膜(SiOx)、シリコン窒化膜(SiNx)、又はこれらの多重膜から形成できる。
ソース電極333とドレイン電極334それぞれは、ゲート絶縁膜336と層間絶縁膜337を貫通するコンタクトホールを介してアクティブ層331に接続される。
ソース電極333、ドレイン電極334及びデータラインは、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジム(Nd)及び銅(Cu)のいずれか又はこれらの合金からなる単一層又は多重層から形成できる。
ソース電極333、ドレイン電極334及びデータライン上には、薄膜トランジスタ335を絶縁するための保護膜338が形成される。
保護膜338は、無機膜、例えばシリコン酸化膜(SiOx)、シリコン窒化膜(SiNx)、又はこれらの多重膜から形成できる。
平坦化膜339は、アクリル樹脂(acryl resin)、エポキシ樹脂(epoxy resin)、フェノール樹脂(phenolic resin)、ポリアミド樹脂(polyamide resin)、ポリイミド樹脂(polyimide resin)などの有機膜から形成できる。
薄膜トランジスタ層303上には発光素子層304が形成される。
発光素子層304は、発光素子と画素定義膜344を含む。
発光素子と画素定義膜344は、平坦化膜339上に形成される。
発光素子は、有機発光素子(organic light emitting device)であり得る。
この場合、発光素子は、アノード電極341、発光層342、及びカソード電極343を含む。
アノード電極341は、保護膜338と平坦化膜339を貫通するコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ335のソース電極333に接続される。
画素定義膜344は、画素を区画するために平坦化膜339上でアノード電極341の縁部を覆うように形成される。
すなわち、画素定義膜344は、画素を定義する画素定義膜としての役割を果たす。
画素それぞれは、アノード電極341、発光層342、及びカソード電極343が順次積層され、アノード電極341からの正孔とカソード電極343からの電子とが発光層342で互いに結合されて発光する領域を示す。
アノード電極341と画素定義膜344上には発光層342が形成される。
発光層342は、赤色光、緑色光及び青色光のいずれか一つを発光する。
赤色光のピーク波長範囲は、約620nm~750nmであり、緑色光のピーク波長範囲は約495nm~570nmであり得る。
また、青色光のピーク波長範囲は約450nm~495nmであり得る。
又は、発光層342は、白色光を発光する白色発光層であり得る。
この場合、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層が積層された形態を有することができ、画素に共通して形成される共通層であり得る。
この場合、表示パネル300は、赤色、緑色、及び青色を表示するための別途のカラーフィルター(Color Filter)をさらに含み得る。
また、発光層342は、2スタック(stack)以上のタンデム構造で形成できる。
この場合、スタック同士の間には電荷生成層が形成される。
カソード電極343は、発光層342上に形成される。
第2電極343は、発光層342を覆うように形成される。
第2電極343は、画素に共通して形成される共通層であり得る。
APC合金は、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、及び銅(Cu)の合金である。
また、カソード電極263は、光を透過させることができるITO、IZOなどの透明な金属物質(Transparent Conductive Material)、又はマグネシウム(Mg)、銀(Ag)、又はマグネシウム(Mg)と銀(Ag)との合金などの半透過金属物質(Semi-transmissive Conductive Material)から形成され得る。
カソード電極343が半透過金属物質から形成される場合、微小共振(micro cavity)によって出光効率が高まる可能性がある。
第2電極343は、アルミニウムとチタンとの積層構造(Ti/Al/Ti)、アルミニウムとITOとの積層構造(ITO/Al/ITO)、APC合金、及びAPC合金とITOとの積層構造(ITO/APC/ITO)などの反射率の高い金属物質から形成され得る。
アノード電極341が半透過金属物質から形成される場合、微小共振(micro cavity)によって出光効率が高まる可能性がある。
封止層305は、発光層342とカソード電極343に酸素又は水分が浸透することを防止する役割を果たす。
このため、封止層305は、少なくとも一つの無機膜を含み得る。
無機膜は、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタン窒化物、ハフニウム窒化物、タンタル窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、又はチタン酸化物から形成され得る。
また、封止層305は、少なくとも一つの有機膜をさらに含むことができる。
有機膜は、異物(particles)が封止層305を貫通して発光層342とカソード電極343に進入することを防止するために、十分な厚さで形成される。
有機膜は、エポキシ、アクリレート、又はウレタンアクリレートのいずれかを含むことができる。
具体的には、表示回路ボード310の一端は、異方性導電フィルムを用いて、表示パネル300の一側に設けられたパッド上に付着される。
表示回路ボード310は、表示パネル300の下面側に曲げることができる。
タッチ回路ボード210も表示パネル300の下面側に曲げることができる。
これにより、タッチ回路ボード210の一端に設けられたタッチ接続部は、表示回路ボード310のタッチコネクタ312aに接続できる。
表示回路ボード310についての詳細な説明は、図3~図5を参照して、後述する。
表示駆動部320は、集積回路で形成されて表示回路ボード310上に装着されるが、これに限定されない。
例えば、表示駆動部320は、表示パネル300の基板上に直接付着される。
この場合、表示パネル300の基板の上面又は下面に付着される。
表示パネル300の下部にはパネル下部部材400が配置される。
パネル下部部材400は、第3接着部材930を介して表示パネル300の下面に付着される。
第3接着部材930は、透明接着フィルム(OCA)又は透明接着樹脂(OCR)であり得る。
パネル下部部材400は、外部から入射する光を吸収するための光吸収部材、外部からの衝撃を吸収するための緩衝部材、表示パネル300の熱を効率よく放出するための放熱部材、及び外部から入射する光を遮断するための遮光層のうちの少なくとも一つを含むことができる。
光吸収部材は、光の透過を阻止して、光吸収部材の下方に配置された構成、すなわち、音響発生装置510及び表示回路ボード310などが表示パネル300の上部から視認されることを防止する。
光吸収部材は、ブラック顔料や染料などの光吸収物質を含み得る。
緩衝部材は、光吸収部材の下方に配置され得る。
緩衝部材は、外部からの衝撃を吸収して表示パネル300の破損を防止する。
緩衝部材は、単一層又は複数層からなり得る。
例えば、緩衝部材は、ポリウレタン(polyurethane)、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリプロピレン(polypropylene)、ポリエチレン(polyethylene)などの高分子樹脂で形成されるか、或いはゴム、ウレタン系物質、又はアクリル系物質を発泡成形したスポンジなど、弾性を有する物質を含んで構成できる。
緩衝部材は、クッション層であり得る。
放熱部材は、緩衝部材の下方に配置され得る。
放熱部材は、グラファイトやカーボンナノチューブなどを含む第1放熱層と、電磁波を遮蔽することができ、熱伝導性に優れた銅、ニッケル、フェライト、銀などの金属薄膜で形成された第2放熱層とを含み得る。
音響発生装置510は、互いに重畳するように配置される。
この場合、音響発生装置510がパネル下部部材400の下面に付着される。
音響発生装置510は、第4接着部材940を介してパネル下部部材400の下面に付着される。
第4接着部材940は、感圧粘着剤(pressure sensitive adhesive、PSA)であり得る。
一方、音響発生装置510がパネル下部部材400の放熱部材上に配置される場合、音響発生装置510の振動によって放熱部材の第1放熱層又は第2放熱層が割れるおそれがある。
よって、音響発生装置510が配置される領域では放熱部材を除去でき、この場合、音響発生装置510は緩衝部材上に配置される。
又は、図28に示すように、音響発生装置510が配置される領域ではパネル下部部材400が除去でき、この場合、音響発生装置510は表示パネル300の下面上に配置される。
この場合、音響発生装置510は、交流電圧を印加して圧電アクチュエータを収縮及び膨張させることにより振動することができる。
音響発生装置510は、垂直方向(Z軸方向)に振動する。
この場合、音響発生装置510の振動により表示パネル300が上下に振動し、これにより音響又は超音波を出力する。
音響発生装置510は、音響回路ボード530に接続される。
具体的には、音響回路ボード530の一端は、音響発生装置510の少なくとも一側に設けられたパッド電極に接続される。
これにより、音響発生装置510は、メイン回路ボード700の第1音響駆動部760と第2音響駆動部770に接続される。
よって、音響発生装置510は、第1音響駆動部760の第1駆動電圧と第2駆動電圧に応じて振動することにより音響を出力し、第2音響駆動部770の第3駆動電圧と第4駆動電圧に応じて振動することにより超音波を出力することができる。
ミドルフレーム600は、合成樹脂、金属、又は合成樹脂と金属の両方を含むことができる。
ミドルフレーム600には、カメラ装置720が挿入される第1カメラホールCMH1、バッテリーの発熱のためのバッテリーホールBH、音響回路ボード530が通過する第1スルーホールCAH1、及び表示回路ボード310に接続された第2接続ケーブル314が通過する第2スルーホールCAH2が形成される。
また、ミドルフレーム600には、音響発生装置510を収容するための収容ホールAHが形成される。
収容ホールAHの幅は、音響発生装置510の幅よりも大きい。
音響発生装置510の高さが高くない場合、ミドルフレーム600には収容ホールAHの代わりに収容溝が形成される。
収容ホールAHは、バッテリーホールBHと一体に形成される。
よって、音響発生装置510は、バッテリーホールBHと重畳しないように配置することが好ましい。
ミドルフレーム600の縁部には防水部材610が配置される。
防水部材610は、パネル下部部材400の上面とミドルフレーム600の下面に接着される。
これにより、防水部材400によって、表示パネル300とミドルフレーム600との間に水分や粉塵が浸透することを防止することができる。
すなわち、防水及び防塵が可能な表示装置10が提供できる。
ベースフィルムは、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterepthalate:PET)、ポリエチレンテレフタレート(polyethyleneterepthalate:PET)とクッション層との組み合わせ、又はポリエチレンフォーム(PE-foam)であり得る。
第1粘着膜と第2粘着膜は、感圧粘着剤(pressure sensitive adhesive、PSA)であり得る。
第1粘着膜は、パネル下部部材400の下面に粘着され、第2粘着膜はミドルフレーム600の上面に粘着され得る。
メイン回路ボード700は、プリント基板又はフレキシブルプリント基板であり得る。
メイン回路ボード700は、メインプロセッサ710、カメラ装置720、メインコネクタ730、音響コネクタ740、第1音響駆動部760、第2音響駆動部770、第1マイクロフォン780、及び第1補助コネクタ790を含む。
音響コネクタ740、第1音響駆動部760、及び第2音響駆動部770は、ミドルフレーム600と向かい合うメイン回路ボード700の上面上に配置される。
メインプロセッサ710、メインコネクタ730、第1マイクロフォン780、及び第1補助コネクタ790は、下部カバー900と向かい合うメイン回路ボード700の下面上に配置される。
また、カメラ装置720は、メイン回路ボード700の上面と下面の両方に配置できる。
例えば、メインプロセッサ710は、表示パネル300が映像を表示するように映像データを表示回路ボード310の表示駆動部320へ出力する。
また、メインプロセッサ710は、タッチ駆動部220からタッチデータの入力を受け、ユーザーのタッチ位置を判断した後、ユーザーのタッチ位置に表示されたアイコンが指示するアプリケーションを実行する。
また、メインプロセッサ710は、タッチ駆動部220のタッチデータの入力を受け、タッチデータに基づいて、ユーザーのタッチ位置に表示されたアイコンが指示するアプリケーションを実行する。
また、メインプロセッサ710は、音響出力モードで、第1音響駆動部760に音響データを出力する。
メインプロセッサ710は、近接センサーモードで、第2音響駆動部770に超音波データを出力する。
カメラ装置720は、カメラモードで、イメージセンサーにより得られる静止画像又は動画像などの画像フレームを処理してメインプロセッサ710へ出力する。
これにより、メイン回路ボード700は、表示回路ボード310とタッチ回路ボード210に電気的に接続される。
ミドルフレーム600の第1スルーホールCAH1を通過した音響回路ボード530は、メイン回路ボード700の上面上に配置された音響コネクタ740に接続される。
第1音響駆動部760は、音響データに基づいて第1駆動電圧と第2駆動電圧を生成し、音響コネクタ740と音響回路ボード530を介して音響発生装置510に供給する。
これにより、音響発生装置510は、表示パネル300を振動させて音響を出力することができる。
第2音響駆動部770は、メインプロセッサ710から超音波データの入力を受ける。
第2音響駆動部770は、超音波データに基づいて第3駆動電圧と第4駆動電圧を生成し、音響コネクタ740と音響回路ボード530を介して音響発生装置510に供給する。
これにより、音響発生装置510は、表示パネル300を振動させて超音波を出力することができる。
第1マイクロフォン780は、音波と超音波を感知することができる。
例えば、第1マイクロフォン780は、20kHzより低い周波数を有する音波と、20kHz~50kHzの周波数を有する超音波を感知することができる。
よって、音響発生装置510が、近接センサーモードで、表示パネル300を振動させて超音波を出力する場合、物体によって反射された超音波が第1マイクロフォン780によって感知される。
第1マイクロフォン780は、感知された超音波を第1電気信号に変換してメインプロセッサ710へ出力する。
メイン回路ボード700と補助回路ボード800とは第3接続ケーブル890によって電気的に接続される。
その他、メイン回路ボード700には、移動通信網上で基地局、外部の端末、及びサーバの少なくとも一つと無線信号を送受信することができる移動通信モジュールがさらに装着され得る。
無線信号は、音声信号、画像通話信号、又は文字/マルチメディアメッセージの送受信による多様な形態のデータを含み得る。
補助回路ボード800は、第2マイクロフォン810と第2補助コネクタ820を含む。
第2マイクロフォン810と第2補助コネクタ820は、下部カバー900と向かい合うメイン回路ボード700の下面上に配置される。
第2マイクロフォン810は、音波と超音波を感知することができる。
例えば、第2マイクロフォン810は、20kHzより低い周波数を有する音波と、20kHz~50kHzの周波数を有する超音波を感知することができる。
よって、音響発生装置510が、近接センサーモードで、表示パネル300を振動させて超音波を出力する場合、物体によって反射された超音波が第2マイクロフォン810によって感知できる。
第2マイクロフォン810は、感知された超音波を第2電気信号に変換してメインプロセッサ710へ出力することができる。
メインプロセッサ710は、第1マイクロフォン780の第1電気信号と第2マイクロフォン810の第2電気信号に基づいて物体が表示装置10に近接してそれを維持しているかどうかを判断することができる。
メインプロセッサ710の近接感知方法についての詳細な説明は、図23~図25を参照して後述する。
メイン回路ボード700と補助回路ボード800とは、第3接続ケーブル890によって電気的に接続される。
下部カバー900は、ミドルフレーム600及びメイン回路ボード700の下方に配置される。
下部カバー900は、ミドルフレーム600と締結されて固定される。
下部カバー900は、表示装置10の下面外観を形成する。
下部カバー900は、プラスチック及び/又は金属を含むことができる。
また、下部カバー900には、第2マイクロフォン810が外部からの音波又は超音波を感知することができるように、第2マイクロフォン810の配置された位置に第2マイクロホールMH2が形成される。
下部カバー900には、カメラ装置720が挿入されて外部に突出する第2カメラホールCMH2が形成される。
カメラ装置720の位置とカメラ装置720に対応する第1及び第2カメラホール(CMH1、CMH2)の位置は、図2に示した実施形態に限定されない。
また、音響発生装置510によって表示パネル300を振動させることにより超音波を発生し、物体によって反射された超音波を第1マイクロフォン780と第2マイクロフォン810を介して感知することができる。
これにより、音響発生装置510を超音波近接センサーの超音波放出部(emitter)として活用し、第1マイクロフォン780と第2マイクロフォン810を近接センサーの超音波感知部(detector)として活用することができる。
よって、表示装置10の前面に配置された前面スピーカー、近接センサーの超音波放出部及び超音波感知部を取り除くことができるので、表示装置10の前面において映像が表示される領域を広げることができるうえ、コストを削減することができる。
図4及び図5は、平面図であるのに対し、図3は底面図であるので、図3では、図4及び図5の表示装置10の左右が反対に示されていることに注意すべきである。
図3~図5を参照すると、音響回路ボード530の一端は、音響発生装置510の少なくとも一側に設けられたパッド電極に接続する。
音響回路ボード530の他端には音響接続部531が設けられ得る。
音響回路ボード530の音響接続部531は、ミドルフレーム600の第1スルーホールCAH1を介して、メイン回路ボード700の上面上に配置された音響コネクタ740に接続する。
第1回路ボード311は、表示パネル300の基板の上面又は下面の一側に付着し、表示パネル300の基板の下面側に曲げることができる。
第1回路ボード311は、固定部材によって、図4に示すようにミドルフレーム600に形成された固定ホールFHに固定する。
第1回路ボード311は、表示駆動部320と第1コネクタ311aを含むことができる。
表示駆動部320と第1コネクタ311aは、第1回路ボード311の一面上に配置する。
第1コネクタ311aは、第2回路ボード312に接続された第1接続ケーブル313の一端に接続する。
これにより、第1回路ボード311に装着された表示駆動部320は、第1接続ケーブル313を介して第2回路ボード312に電気的に接続される。
第1接続コネクタ312bと第2接続コネクタ312cは、第2回路ボード312の一面上に配置され、タッチコネクタ312aは、第2回路ボード312の他面上に配置され得る。
タッチコネクタ312aは、タッチ回路ボード210の一端に設けられたタッチ接続部に接続する。
これにより、タッチ駆動部220は、第2回路ボード312に電気的に接続される。
第1接続コネクタ312bは、第1回路ボード311に接続された第1接続ケーブル313の他端に接続する。
これにより、第1回路ボード311に装着された表示駆動部320は、第1接続ケーブル313を介して第2回路ボード312に電気的に接続される。
これにより、第2回路ボード312は、第2接続ケーブル314を介してメイン回路ボード700に電気的に接続される。
第2接続ケーブル314の他端にはコネクタ接続部315が形成される。
第2接続ケーブル314のコネクタ接続部315は、図4に示すように、ミドルフレーム600の第2スルーホールCAH2を通過してミドルフレーム600の下部に延長され得る。
また、図5に示すように、第2スルーホールCAH2を通過した第2接続ケーブル314のコネクタ接続部315は、ミドルフレーム600とメイン回路ボード700との間の間隙から抜き出て、メイン回路ボード700の下部に延長される。
最終的には、第2接続ケーブル314のコネクタ接続部315は、図5に示すように、メイン回路ボード700の下面上に配置されたメインコネクタ730に接続する。
よって、音響発生装置510は、メイン回路ボード700の第1音響駆動部760と第2音響駆動部770に安定的に接続される。
また、図3~図5に示した実施形態によれば、表示回路ボード310に接続された第2接続ケーブル314がミドルフレーム600の第2スルーホールCAH2を介してミドルフレーム600の下部に延長され、メイン回路ボード700のメインコネクタ730に接続する。
よって、表示回路ボード310とメイン回路ボード700とは安定的に接続される。
図6に示したカバーウィンドウ100、タッチ感知装置200、表示パネル300、パネル下部部材400、第1接着部材910、第2接着部材920、及び第3接着部材930は、図1及び図2を参照して詳細に説明したので、これらについての詳細な説明は省略する。
図6を参照すると、音響発生装置510は、パネル下部部材400の下方に配置される。
第4接着部材940は、感圧粘着剤(PSA)であり得る。
音響発生装置510の第1パッド電極510aは、音響発生装置510の少なくとも一側から突出するように配置される。
音響発生装置510の第1パッド電極510aは、音響回路ボード530の一端に接続される。
図6では、音響回路ボード530の一端の上面が第1パッド電極510aの下面に接続されたことを例示したが、これに限定されない。
例えば、音響回路ボード530の一端の下面が第1パッド電極510aの上面に接続され得る。
音響回路ボード530の他端は、ミドルフレーム600を貫通する第1スルーホールCAH1を介してメイン回路ボード700の上面上に配置された音響コネクタ740に接続される。
音響発生装置510は、ミドルフレーム600を貫通する収容ホールAHに配置される。
音響発生装置510の高さが高くない場合、ミドルフレーム600には収容ホールAHの代わりに収容溝が形成され得る。
以下、図7、図8、及び図9を参照して、音響発生装置510について詳細に説明する。
図7、図8、及び図9を参照すると、音響発生装置510は、表示パネル300を振動させて音響を出力するための音響出力部SUと、表示パネル300を振動させて超音波を出力するための超音波出力部UUとを含む。
例えば、音響出力部SUが音響発生装置510の下部に配置され、超音波出力部UUが音響発生装置510の中央に配置されてもよい。
又は、音響出力部SUが音響発生装置510の上部と下部にそれぞれ配置され、超音波出力部UUが音響出力部SU同士の間に配置されてもよい。
すなわち、超音波出力部UUは、音響発生装置510の中央に配置され得る。
図7、図8、及び図9では、音響出力部SUと超音波出力部UUは、垂直方向(Z軸方向)に一列に配置される。
垂直方向(Z軸方向)は、音響発生装置510(又は振動層)の高さ方向であり得る。
超音波出力部UUは、第3電極513、第4電極514、及び振動層520の第2振動層522を含む。
第1電極511は、第1幹電極5111と第1枝電極5112を含む。
図7、図9では、第1幹電極5111が振動層520の一側面に配置されることを例示したが、これに限定されない。
例えば、第1幹電極5111は、振動層520の複数の側面に配置されてもよい。
第1幹電極5111は、振動層520の上面に配置されてもよい。
第1枝電極5112は、第1幹電極5111から分岐される。
第1枝電極5112は、互いに並行して配置される。
図7、図9では、第2幹電極5121は、振動層520の他の側面に配置されることを例示したが、これに限定されない。
例えば、第2幹電極5121は、第1幹電極5111が配置されていない振動層520の複数の側面に配置されてもよい。
第2幹電極5121は、振動層520の上面に配置されてもよい。
第2枝電極5122は、第2幹電極5121から分岐される。
第2枝電極5122は、互いに並行して配置される。
また、第1枝電極5112と第2枝電極5122は、垂直方向(Z軸方向)に交互に配置される。
すなわち、第1枝電極5112と第2枝電極5122は、垂直方向(Z軸方向)に第1枝電極5112、第2枝電極5122、第1枝電極5112、第2枝電極5122の順に繰り返し配置される。
水平方向(X軸方向又はY軸方向)は、振動層520の第1幅方向又は第2幅方向であり、垂直方向(Z軸方向)は、振動層520の高さ方向であり得る。
図7、図9では、第3幹電極5131が振動層520の一側面に配置されることを例示したが、これに限定されない。
例えば、第3幹電極5131は、振動層520の複数の側面に配置されてもよい。
第3幹電極5131は、第1幹電極5111が配置された振動層520の側面に配置されてもよい。
第3枝電極5132は、第3幹電極5131から分岐される。
第3枝電極5132は、互いに並行して配置される。
図7、図9では、第4幹電極5141は振動層520の他の側面に配置されることを例示したが、これに限定されない。
例えば、第4幹電極5141は、第3幹電極5131が配置されていない振動層520の複数の側面に配置されてもよい。
第4幹電極5141は、第2幹電極5121が配置された振動層520の側面に配置されてもよい。
第4枝電極5142は、第4幹電極5141から分岐される。
第4枝電極5142は、互いに並行して配置される。
また、第3枝電極5132と第4枝電極5142は、垂直方向(Z軸方向)に交互に配置される。
すなわち、第3枝電極5132と第4枝電極5142は、垂直方向(Z軸方向)に第3枝電極5132、第4枝電極5142、第3枝電極5132、第4枝電極5142の順に繰り返し配置される。
第1電極511、第2電極512、第3電極513、及び第4電極514は、振動層520の製造温度が高いので、融点の高い銀(Ag)、又は銀(Ag)とパラジウム(Pd)との合金で形成され得る。
第1電極511と第2電極512が、銀(Ag)とパラジウム(Pd)との合金で形成される場合、銀(Ag)の含有量がパラジウム(Pd)の含有量よりも高いことがある。
第1パッド電極511aは、振動層520の一側面に配置された第1幹電極5111から外方に突出する。
第2パッド電極512aは、第2電極512に接続される。
第2パッド電極512aは、振動層520の他の側面に配置された第2幹電極5121から外方に突出する。
第3パッド電極513aは、第3電極513に接続される。
第3パッド電極513aは、振動層520の一側面に配置された第3幹電極5131から外方に突出する。
第4パッド電極514aは、第4電極514に接続される。
第4パッド電極514aは、振動層520の他の側面に配置された第4幹電極5141から外方に突出する。
第1パッド電極511a、第2パッド電極512a、第3パッド電極513a、及び第4パッド電極514aは、音響回路ボード530のリード線又はパッド電極に接続される。
音響回路ボード530のリード線又はパッド電極は、音響回路ボード530の下面上に配置される。
第1パッド電極511a、第2パッド電極512a、第3パッド電極513a、及び第4パッド電極514aは、振動層520の一側面から突出することができ、この場合、音響回路ボード530は音響発生装置510の一側面上に配置され得る。
この場合、振動層520は、PVDF(Poly Vinylidene Fluoride)フィルムやPZT(Plumbum Ziconate Titanate(チタン酸ジルコン酸鉛)などの圧電体、電気活性ポリマー(Electro Active Polymer)のいずれか一つであり得る。
振動層520は、第1振動層521と第2振動層522を含む。
第1振動層521は、音響出力部SUに対応する振動層520の領域を指し示し、第2振動層522は、超音波出力部UUに対応する振動層520の領域を指し示す。
振動層520は、第1振動層521において、第1枝電極5112に印加される第1駆動電圧と第2枝電極5122に印加される第2駆動電圧との差に応じて収縮又は膨張する。
振動層520は、第2振動層522において、第3枝電極5132と第4枝電極5142との間ごとに配置される。
振動層520は、第3振動層523において、第3枝電極5132に印加される第3駆動電圧と第4枝電極5142に印加される第4駆動電圧との差に応じて収縮又は膨張する。
音響出力部SUの音響の大きさが音響出力部SUの面積に比例するので、音響出力部SUの音響の大きさを考慮するとき、第1振動層521の面積は、第2振動層522の面積よりも大きいことが好ましい。
また、第1枝電極5112の数又は第2枝電極5122の数は、第3枝電極5132の数又は第4枝電極5142の数よりも多くすることもできる。
具体的に、図9に示すように、第1枝電極5112と、第1枝電極5112の下方に配置された第2枝電極5122との間に配置された振動層520の極性方向は、上方向(↑)であり得る。
この場合、振動層520は、第1枝電極5112に隣接した上部領域で正極性を有し、第2枝電極5122に隣接した下部領域で負極性を有する。
また、第2枝電極5122と、第2枝電極5122の下方に配置された第1枝電極5112との間に配置された振動層520の極性方向は、下方向(↓)であり得る。
この場合、振動層520は、第2枝電極5122に隣接した上部領域で負極性を有し、第1枝電極5112に隣接した下部領域で正極性を有する。
振動層520の極性方向は、第1枝電極5112と第2枝電極5122を用いて振動層520に電界を加えるポーリング(poling)工程によって定められ得る。
図10aに示すように、第1枝電極5112と第1枝電極5112の下方に配置された第2枝電極5122との間に配置された振動層520の極性方向が上方向(↑)である場合、第1枝電極5112に正極性の第1駆動電圧が印加され、第2枝電極5122に負極性の第2駆動電圧が印加されると、振動層520は第1力F1に応じて収縮する。
第1力F1は収縮力であり得る。
また、第1枝電極5112に負極性の第1駆動電圧が印加され、第2枝電極5122に正極性の第2駆動電圧が印加されると、振動層520は第2力F2に応じて膨張することができる。第2力F2は伸張力であり得る。
また、第2枝電極5122に負極性の第1駆動電圧が印加され、第1枝電極5112に正極性の第2駆動電圧が印加されると、振動層520は収縮力に応じて収縮する。
第2力F2は伸張力であり得る。
これにより、音響発生装置510は、振動する。
また、音響発生装置510が表示パネル300の下面に配置されるので、音響発生装置510の振動層520が収縮と膨張する場合、表示パネル300は、図10b及び図10cに示すように応力によって下部と上部に振動する。
このように、音響発生装置510によって表示パネル300が振動することができるので、表示装置10は音響又は超音波を出力することができる。
よって、音響出力部SUの音響の大きさを考慮するとき、音響出力部SUの面積は超音波出力部UUの面積よりも大きいことが好ましい。
また、音響出力部SUの第1電極511と第2電極512は、音響回路ボード530を介して第1音響駆動部760に接続され、第1音響駆動部760から第1駆動電圧と第2駆動電圧の印加を受ける。
超音波出力部UUの第3電極513と第4電極514は、音響回路ボード530を介して第2音響駆動部770に接続され、第2音響駆動部770から第3駆動電圧と第4駆動電圧の印加を受ける。
超音波出力部UUの第3電極513又は第4電極514のインピーダンスも数式1のように定義できる。
超音波出力部UUのインピーダンスXcは、第3電極513に印加される第3駆動電圧又は第4電極514に印加される第4駆動電圧の周波数Fと、第3電極513又は第4電極514の静電容量Cに反比例する。
音響出力部SUの面積は、超音波出力部UUの面積よりも大きいため、音響出力部SUの第1電極511又は第2電極512の面積が超音波出力部UUの第3電極513又は第4電極514の面積よりも大きい。
静電容量が面積に比例するので、音響出力部SUの第1電極511又は第2電極512の静電容量Cは、超音波出力部UUの第3電極513又は第4電極514の静電容量Cよりも大きい可能性がある。
よって、音響出力部SUのインピーダンスXcは超音波出力部UUのインピーダンスXcに比べて低い可能性がある。
音響出力部SUのインピーダンスXcが第1音響駆動部760の出力インピーダンスXcよりも低い場合には、第1音響駆動部760から音響出力部SUへ過電流が流れることがあるので、インピーダンスマッチングが必要である。
そのため、メイン回路ボード700は、第1音響駆動部760の出力端に接続された第1抵抗(resistor)を含む。
第1抵抗の抵抗値(resistance)は、音響出力部SUのインピーダンスXcと第1音響駆動部760の出力インピーダンスXcを考慮して設計する。
超音波出力部UUのインピーダンスXcが第2音響駆動部770の出力インピーダンスXcよりも小さい場合には、第1音響駆動部760から音響出力部SUへ過電流が流れることがあるので、インピーダンスマッチングが必要である。
そのため、メイン回路ボード700は、第2音響駆動部770の出力端に接続された第2抵抗を含む。
第2抵抗の抵抗値は、超音波出力部UUのインピーダンスXcと第2音響駆動部770の出力インピーダンスXcを考慮して設計する。
図11、図12、及び図13に示す実施形態は、超音波出力部UUの第3電極513の第3幹電極5131と第4電極514の第4幹電極5141が振動層520の側面に配置されず、第3幹電極5131が振動層520の除去された第1コンタクトホールCT1内に配置され、第4幹電極5141が振動層520の除去された第2コンタクトホールCT2内に配置されることから、図7、図8及び図9に示した実施形態との相違がある。
よって、図11、図12、及び図13は、図7、図8、及び図9に示された実施形態と重複する説明は省略する。
第1コンタクトホールCH1には第3幹電極5131が配置され、第2コンタクトホールCH2には第4幹電極5141が配置される。
第1コンタクトホールCH1と第2コンタクトホールCH2は、垂直方向(Z軸方向)に長く形成される。
これにより、第3幹電極5131は、垂直方向(Z軸方向)に配置され、第3幹電極5131から分岐した第3枝電極5132は、水平方向(X軸方向又はY軸方向)に配置される。
水平方向(X軸方向又はY軸方向)は、振動層520の第1幅方向又は第2幅方向であり、垂直方向(Z軸方向)は振動層520の高さ方向であり得る。
振動層520は、第3電極513と第4電極514が接続される場合に振動することができないので、第3幹電極5131は第4枝電極5142を迂回して配置され、第4幹電極5141は第3枝電極5132を迂回して配置される。
第1パッド電極511aと第3パッド電極513aは、第1幹電極5111が配置された振動層520の一側面から外方に突出する。
第2パッド電極512aと第4パッド電極514aは、第2幹電極5121が配置された振動層520の他の側面から外方に突出する。
例えば、第1パッド電極511aが振動層520の第1側面から突出し、第2パッド電極512aが振動層520の第2側面から突出し、第3パッド電極513aと第4パッド電極514aが振動層520の第3側面から突出する場合、音響回路ボード530は、音響発生装置510の第1、第2及び第3側面上に配置される。
又は、第1パッド電極511a、第2パッド電極512a、第3パッド電極513a、及び第4パッド電極514aは、振動層520の互いに異なる側面から突出することができ、この場合、音響回路ボード530は、音響発生装置510の4つの側面上に配置され得る。
図14、図15、及び図16に示す実施形態は、音響発生装置510の音響出力部SUの第1電極511の第1幹電極5111と第2電極512の第2幹電極5121が振動層520の互いに向かい合う側面にそれぞれ配置され、超音波出力部UUの第3電極513の第3幹電極5131と第4電極514の第4幹電極5141が振動層520の一側面に配置されることから、図7、図8及び図9に示した実施形態との相違がある。よって、図14、図15及び図16では、図7、図8及び図9に示された実施形態と重複する説明は省略する。
例えば、音響出力部SUが音響発生装置510の第1側と第2側にそれぞれ配置され、超音波出力部UUが音響出力部SU同士の間に配置され得る。
図14、図15、及び図16では、音響出力部SUと超音波出力部UUは、水平方向(X軸方向又はY軸方向)に一列に配置できる。
水平方向(X軸方向又はY軸方向)は、音響発生装置510(又は振動層520)の第1幅方向又は第2幅方向であり得る。
第1幹電極5111と第2幹電極5121は、振動層520の上面にも配置できる。
第1幹電極5111と第2幹電極5121は、振動層520の第1振動層521に配置され得る。
振動層520の第3側面上には、第3電極513の第3幹電極5131と第4電極514の第4幹電極5141が配置される。
第3幹電極5131と第4幹電極5141は、振動層520の上面にも配置できる。
第3幹電極5131と第4幹電極5141は、振動層520の第2振動層522に配置され得る。
振動層520の第3側面上に配置された第3幹電極5131の面積は、第4幹電極5141の面積と実質的に同様であり得る。
又は、振動層520の第3側面上に配置された第3幹電極5131の面積は、第4幹電極5141の面積より小さくてもよい。
第2パッド電極512aは、第2幹電極5121が配置された振動層520の第2側面から外方に突出する。
第3パッド電極513aと第4パッド電極514aは、第3幹電極5131と第4幹電極5141が配置された振動層520の第3側面から外方に突出する。
図11に示すように、第1パッド電極511aが振動層520の第1側面から突出し、第2パッド電極512aが振動層520の第2側面から突出し、第3パッド電極513aと第4パッド電極514aが振動層520の第3側面から突出する場合には、音響回路ボード530は、音響発生装置510の第1側面、第2側面及び第3側面上に配置される。
図17、図18、及び図19に示す実施形態は、音響出力部SUの第1電極511の第1幹電極5111と超音波出力部UUの第4電極514の第4幹電極5141が振動層520の側面に配置されず、第1幹電極5111が振動層520の除去された第1コンタクトホールCT1内に配置され、第4幹電極5141が振動層520の除去された第2コンタクトホールCT2内に配置されることから、図14、図15及び図16に示した実施形態との相違がある。
よって、図17、図18、及び図19では、図14、図15、及び図16に示した実施形態と重複する説明は省略する。
第1コンタクトホールCH1には第1幹電極5111が配置され、第2コンタクトホールCH2には第4幹電極5141が配置され得る。
第1コンタクトホールCH1と第2コンタクトホールCH2は、垂直方向(Z軸方向)に長く形成される。
これにより、第1幹電極5111は垂直方向(Z軸方向)に配置され、第1幹電極5111から分岐した第1枝電極5112は、水平方向(X軸方向又はY軸方向)に配置される。
水平方向(X軸方向又はY軸方向)は、振動層520の第1幅方向又は第2幅方向であり、垂直方向(Z軸方向)は振動層520の高さ方向であり得る。
第1電極511と第2電極513が接続される場合に振動層520が振動することができないので、第1幹電極5111は、第2枝電極5122を迂回して配置される。
また、第3電極513と第4電極514が接続される場合に振動層520が振動することができないので、第4幹電極5141は第3枝電極5132を迂回して配置される。
第1パッド電極511aと第3パッド電極513aは、第1幹電極5111が配置された振動層520の一側面から外方に突出する。
第2パッド電極512aと第4パッド電極514aは、第2幹電極5121が配置された振動層520の他の側面から外方に突出する。
すなわち、音響出力部SUに配置された第1幹電極5111と第2幹電極5121の内のいずれかが第1コンタクトホールCT1に配置され、超音波出力部UUに配置された第3幹電極5131と第4幹電極5141のうちのいずれかが第2コンタクトホールCT2に配置され得る。
図20を参照すると、第一に、メインプロセッサ710は、表示装置10が音響出力モードで駆動するか否かを判断する(ステップS101)。
音響出力モードは、表示装置10が音楽又はビデオなどのアプリケーションを実行することにより音響を出力するモードである。
また、音響出力モードは、通話モードを含むことができる。
通話モードは、メイン回路ボード700の移動通信モジュールを用いてユーザーが表示装置10を介して音声通話又はビデオ通話を行うモードである。
具体的には、メインプロセッサ710は、音響出力モードで、音響データを第1音響駆動部760へ出力する。
第1音響駆動部760は、音響データに基づいて第1駆動電圧と第2駆動電圧を生成する。
第1音響駆動部760は、第1駆動電圧と第2駆動電圧を音響コネクタ740と音響回路ボード530を介して音響発生装置510の音響出力部SUの第1電極512と第2電極513へ出力する。
音響発生装置510は、第1駆動電圧と第2駆動電圧に応じて振動し、表示パネル300は、音響発生装置510の振動に応じて上下に振動する。
これにより、表示装置10は、図21に示すように、「F0」が1kHzである音響を出力する。
(図21は、音響出力モードで、音響発生装置の周波数による音圧レベルを示すグラフである。)
「F0」は、音響発生装置によって振動する表示パネル300の振動変位が基準変位以上に大きくなる最小周波数を示す。
近接センサーモードは、物体が表示装置10に近い距離に接近したかを感知するモードである。
メインプロセッサ710は、近接センサーモードで、超音波データを第2音響駆動部770へ出力する。
第2音響駆動部770は、超音波データに基づいて第3駆動電圧と第4駆動電圧を生成する。
第2音響駆動部770は、第3駆動電圧と第4駆動電圧を音響コネクタ740と音響回路ボード530を介して音響発生装置510の超音波出力部UUの第3電極513と第4電極514へ出力する。
音響発生装置510の超音波出力部UUは、第3駆動電圧と第4駆動電圧に応じて振動し、表示パネル300は音響発生装置510の超音波出力部UUの振動に応じて上下に振動する。
これにより、表示装置10は、図22に示すように、20kHz以上の周波数で50dB以上の音圧レベルを有する超音波を出力することができる。
(図22は、近接センサーモードで音響発生装置の周波数による音圧レベルを示すグラフである。)
すなわち、表示装置10は、音響発生装置510の音響出力部SUによって表示パネル300を振動させて音響を出力するとともに、音響発生装置510の超音波出力部UUによって表示パネル300を振動させて超音波を出力することができる。
第1マイクロフォン780と第2マイクロフォン810は、音波と超音波を感知することができる。
例えば、第1マイクロフォン780と第2マイクロフォン810は、20kHz~50kHzの超音波を感知することができる。
第1マイクロフォン780は、感知された超音波を第1電気信号に変換してメインプロセッサ710へ出力し、第2マイクロフォン810は、感知された超音波を第2電気信号に変換してメインプロセッサ710へ出力する。
物体によって反射された超音波感知の正確度を高めるために、第1マイクロフォン780は、メイン回路ボード700の一側に配置され、第2マイクロフォン810はメイン回路ボード700の他側に配置され得る。
これにより、第1マイクロフォン780は、表示装置10の一側に配置され、第2マイクロフォン810は、表示装置10の他側に配置され得る。
メインプロセッサ710は、物体が表示装置10に近接した場合には、表示パネル300が映像を表示しないように制御する。
すなわち、メインプロセッサ710は、物体が表示装置10に近接した場合には、表示パネル300をオフにする(ステップS106)。
これにより、通話モードでユーザーの耳又は身体の他の一部が表示装置10に接触してタッチ感知装置200によってユーザーのタッチが感知されても、表示パネル300はオフ状態を維持する。
図23は、本発明の一実施形態による表示装置の近接センサーモードでの近接感知方法を説明するためのフローチャートであり、図24は、メインプロセッサのトリガ信号、音響発生装置によって出力された超音波、及び第1マイクロフォンの第1エコー信号を示す波形図であり、図25及び図26は、近接センサーモードでの近接感知方法を説明するための音響発生装置、第1マイクロフォン、第2マイクロフォン及び物体の位置関係を示す一例示図である。
具体的には、メインプロセッサ710は、近接センサーモードで、超音波データを第2音響駆動部770へ出力する。
第2音響駆動部770は、超音波データに基づいて、第3駆動電圧と第4駆動電圧を生成する。
第2音響駆動部770は、第3駆動電圧と第4駆動電圧を音響コネクタ740と音響回路ボード530を介して音響発生装置510の超音波出力部UUの第3電極513と第4電極514へ出力する。
音響発生装置510の超音波出力部UUは、第3駆動電圧と第4駆動電圧に応じて振動し、表示パネル300は、音響発生装置510の超音波出力部UUの振動に応じて上下に振動する。
これにより、表示装置10は、図22に示すように、20kHz以上の周波数で50dB以上の音圧レベルを有する超音波を出力することができる。
音響発生装置510の超音波出力部UUは、図24に示すように、n(nは2以上の整数)個のパルスからなる超音波USを出力するように表示パネル300を振動させる。
具体的には、メインプロセッサ710は、近接センサーモードで、超音波データを第2音響駆動部770へ出力するとともに、第1マイクロフォン780と第2マイクロフォン810にトリガ信号TSを出力する。
第1マイクロフォン780は、トリガ信号TSに応答して、第1期間の後に第1エコー信号を第1ロジックレベル電圧に変更する。
第2マイクロフォン810は、トリガ信号TSに応答して、第1期間の後に第2エコー信号を第1ロジックレベル電圧に変更する。
第1期間は、音響発生装置510の超音波出力部UUが超音波を出力するのにかかる期間として定義できる。
第1マイクロフォン780は、物体によって反射された超音波が感知されない場合には、第2期間T2の後に第1エコー信号を第2ロジックレベル電圧に変更する。
第1マイクロフォン780は、第1エコー信号を第1電気信号としてメインプロセッサ710に出力する。
メインプロセッサ710は、第1エコー信号が第1ロジックレベル電圧を有する期間を第1超音波感知時間として設定し、第1超音波感知時間TD1が第1期間の時間以内であるか否かを判断する。
音響発生装置510と第1マイクロフォン780との間の距離を3cm、音響発生装置510と物体OBJとの間の距離を1cmとそれぞれ定義する場合、第1マイクロフォン780と物体OBJとの間の距離SR1は、以下に示す数式2で算出できる。
この場合、超音波の速度は、340m/sであり、音響発生装置510によって出力された超音波が物体OBJによって反射されて第1マイクロフォン780によって感知される距離は0.2044mであるので、第1期間の時間TT1は、以下に示す数式3で算出できる。
この場合、第1期間の時間による第1マイクロフォン780による物体OBJの感知領域RA1は、図25に示すように、音響発生装置510に近接した物体OBJとの距離10cと、第1マイクロフォン780と物体OBJとの間の距離(SR1≒10.44cm)との和が20.4cmである領域として定義できる。
これにより、図25に示すように、音響発生装置510と第1マイクロフォン780との間の距離と、音響発生装置510と第2マイクロフォン810との間の距離は互いに異なる。
よって、図26で示すステップS203及びステップS204の場合のように、第1マイクロフォン780によって近接感知された物体OBJと第2マイクロフォン810間の最小距離SR2及び最大距離SR3を考慮して、物体OBJが表示装置10に近接しているかを判断する。
具体的には、第2マイクロフォン810は、物体によって反射された超音波が感知される場合には、第2エコー信号を第2ロジックレベル電圧に変更する。
第2マイクロフォン810は、物体によって反射された超音波が感知されない場合には、第2期間の後に第2エコー信号を第2ロジックレベル電圧に変更する。
第2マイクロフォン810は、第2エコー信号を第2電気信号としてメインプロセッサ710へ出力する。
メインプロセッサ710は、第2エコー信号が第1ロジックレベル電圧を有する期間を第2超音波感知時間として設定し、第2超音波感知時間が第2期間の時間以内であるか否かを判断する。
音響発生装置510と第2マイクロフォン810との間の距離を13cm、音響発生装置510と物体OBJとの間の距離を10cm、第2マイクロフォン810と物体OBJとの間の最小距離をSR2とそれぞれ定義する場合、音響発生装置510と第2マイクロフォン810とを結ぶ直線と物体OBJがなす垂直線の接点をAとすることができる。
図26では、音響発生装置510とAとの間の距離を1.5cmと定義した。
この場合、接点と物体OBJとの間の距離aは、以下に示す数式4で算出できる。
この場合、超音波の速度は340m/sであり、音響発生装置510によって出力された超音波が物体OBJによって反射されて第1マイクロフォン780によって感知される距離は0.25166mであるので、第2期間の時間TT2は、以下に示す数式6で算出できる。
すなわち、第2期間の時間TT2は、0.74msである。
具体的には、第3期間の時間は図26のように定義できる。
音響発生装置510と第2マイクロフォン810との間の距離を13cm、音響発生装置510と物体OBJとの間の距離を10cm、第2マイクロフォン810と物体OBJとの間の最大距離をSR2とそれぞれ定義する場合、音響発生装置510と第2マイクロフォン810とを結ぶ直線と物体OBJがなす垂直線の接点をBとすることができる。
図26では、音響発生装置510とBとの間の距離を4.5cmと定義した。
この場合、接点と物体OBJとの間の距離bは、以下に示す数式7で算出できる。
この場合、超音波の速度は340m/sであり、音響発生装置510によって出力された超音波が物体OBJによって反射されて第1マイクロフォン780によって感知される距離は0.2965mであるので、第3期間の時間TT3は、以下に示す数式9で算出できる。
例えば、メインプロセッサ710は、表示装置10に近接した物体があると判断される場合、表示パネルをオフにするように設定することができる。
これにより、通話モードでユーザーの耳又は身体の他の一部が表示装置10に接触してタッチ感知装置200によってユーザーのタッチが感知されても、表示パネル300はオフ状態を維持することができる。
100 カバーウィンドウ
200 タッチ感知装置
210 タッチ回路ボード
220 タッチ駆動部
300 表示パネル
310 表示回路ボード
311 第1回路ボード
311a 第1コネクタ
312 第2回路ボード
312a タッチコネクタ
312b 第1接続コネクタ
312c 第2接続コネクタ
313 第1接続ケーブル
314 第2接続ケーブル
315 コネクタ接続部
320 表示駆動部
400 パネル下部部材
510 音響発生装置
510a、511a 第1パッド電極
511 第1電極
5111 第1幹電極
5112 第1枝電極
512 第2電極
512a 第2パッド電極
5121 第2幹電極
5122 第2枝電極
513 第3電極
513a 第3パッド電極
5131 第3幹電極
5132 第3枝電極
514 第4電極
514a 第4パッド電極
5141 第4幹電極
5142 第4枝電極
520 振動層
530 (第1)音響回路ボード
531 音響接続部
600 ミドルフレーム
610 防水部材
700 メイン回路ボード
710 メインプロセッサ
720 カメラ装置
730 メインコネクタ
740 音響コネクタ
760 第1音響駆動部
770 第2音響駆動部
780 第1マイクロフォン
790 第1補助コネクタ
800 補助回路ボード
810 第2マイクロフォン
820 第2補助コネクタ
890 第3接続ケーブル
900 下部カバー
910 第1接着部材
920 第2接着部材
930 第3接着部材
940 第4接着部材
DA100 透過部
NDA100 遮光部
Claims (19)
- 表示パネルと、
前記表示パネルを振動させて音響を発生する音響出力部と、前記表示パネルを振動させて超音波を発生する超音波出力部と、を含む音響発生装置と、
音波と超音波を感知する第1マイクロフォンと、
前記音波と前記超音波を感知する第2マイクロフォンと、を備え、
前記音響出力部は、
第1駆動電圧の印加される第1電極と、
第2駆動電圧の印加される第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第1電極に印加される第1駆動電圧及び前記第2電極に印加される第2駆動電圧に応じて収縮又は膨張する第1振動層と、を含み、
前記超音波出力部は、
第3駆動電圧の印加される第3電極と、
第4駆動電圧の印加される第4電極と、
前記第3電極と前記第4電極との間に配置され、前記第3電極に印加される第3駆動電圧及び前記第4電極に印加される第4駆動電圧に応じて収縮又は膨張する第2振動層と、を含み、
前記音響発生装置と前記第1マイクロフォンとの間の距離と、前記音響発生装置と前記第2マイクロフォンとの間の距離とは互いに異なることを特徴とする表示装置。 - 前記第1振動層の面積は、前記第2振動層の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1電極は、第1幹電極と、該第1幹電極から分岐した第1枝電極と、を含み、
前記第2電極は、第2幹電極と、該第2幹電極から分岐した第2枝電極と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1枝電極と前記第2枝電極は、互いに並んで配置されるとともに、一方向に交互に配置されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
- 前記第3電極は、第3幹電極と、該第3幹電極から分岐した複数の第3枝電極と、を含み、
前記第4電極は、第4幹電極と、該第4幹電極から分岐した複数の第4枝電極と、を含むことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 - 前記第1枝電極の数又は前記第2枝電極の数が、前記第3枝電極の数又は前記第4枝電極の数よりも多いことを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記第1振動層と前記第2振動層は、前記振動層の高さ方向に一列に配置されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記第1幹電極と前記第2幹電極が前記振動層の一側面上に配置され、
前記第3幹電極と前記第4幹電極が前記振動層の他側面上に配置されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 - 前記第1幹電極と前記第2幹電極は、前記振動層の一側面上に配置され、
前記第3幹電極は、前記振動層を貫通する第1コンタクトホールに配置されて前記第3枝電極に接続され、
前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第2コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 - 前記第1振動層と前記第2振動層は、前記振動層の幅方向に一列に配置されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記第1幹電極は、前記振動層を貫通する第1コンタクトホールに配置されて前記第1枝電極に接続され、
前記第2幹電極は、前記振動層の一側面上に配置され、
前記第3幹電極は、前記振動層の他側面上に配置され、
前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第2コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 - 前記第3幹電極は、前記振動層を貫通する第3コンタクトホールに配置されて前記第3枝電極に接続され、
前記第4幹電極は、前記振動層を貫通する第4コンタクトホールに配置されて前記第4枝電極に接続されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。 - 表示パネルと、
前記表示パネルを振動させて音響を発生する音響出力部と、前記表示パネルを振動させて超音波を発生する超音波出力部と、を含む音響発生装置と、
音波と超音波を感知する第1マイクロフォンと、
前記音波と前記超音波を感知する第2マイクロフォンと、を備え、
前記音響発生装置と前記第1マイクロフォンとの間の距離と、前記音響発生装置と前記第2マイクロフォンとの間の距離とは互いに異なり、
前記音響出力部の面積は、前記超音波出力部の面積よりも大きいことを特徴とする表示装置。 - 前記音響出力部は、第1駆動電圧が印加される第1電極と、
第2駆動電圧が印加される第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に配置され、前記第1駆動電圧と前記第2駆動電圧に応じて収縮又は膨張する第1振動層と、を含むことを特徴とする請求項13に記載の表示装置。 - 前記超音波出力部は、第3駆動電圧が印加される第3電極と、
第4駆動電圧が印加される第4電極と、
前記第3電極と前記第4電極との間に配置され、前記第3駆動電圧と前記第4駆動電圧に応じて収縮又は膨張する第2振動層と、を含むことを特徴とする請求項14に記載の表示装置。 - 前記音響発生装置は、前記第1電極に接続された第1パッド電極と、
前記第2電極に接続された第2パッド電極と、
前記第3電極に接続された第3パッド電極と、
前記第4電極に接続された第4パッド電極と、をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の表示装置。 - 前記第1パッド電極、前記第2パッド電極、前記第3パッド電極、及び前記第4パッド電極に接続される音響回路ボードと、
前記表示パネルの下方に配置され、第1スルーホールを含むミドルフレームと、
前記ミドルフレームの下方に配置され、音響コネクタを含むメイン回路ボードと、をさらに備え、
前記音響回路ボードは、前記第1スルーホールを経由して前記音響コネクタに接続されることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。 - 前記メイン回路ボードは、前記音響発生装置に前記第1駆動電圧と前記第2駆動電圧を出力する第1音響駆動部と、
前記音響発生装置に前記第3駆動電圧と前記第4駆動電圧を出力する第2音響駆動部と、をさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の表示装置。 - 表示装置の駆動方法であって、
音響出力モードで、音響発生装置の音響出力部を用いて表示パネルを振動させることにより音響を出力する段階と、
近接感知モードで、前記音響発生装置の超音波出力部を用いて前記表示パネルを振動させることにより超音波を出力する段階と、
第1マイクロフォンと第2マイクロフォンを用いて、物体によって反射された超音波を感知する段階と、を有することを特徴とする表示装置の駆動方法。
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