KR102243375B1 - 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

햅틱 패널은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널은 복수의 햅틱 유닛을 포함한다. 상기 햅틱 유닛은 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 배치되는 P형 반도체 및 N형 반도체 상기 P형 반도체 상에 배치되는 제1 상부 전극 및 상기 N형 반도체 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함한다. 이에 따라, 촉감과 온도를 함께 나타낼 수 있다.

Description

햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 {HAPTIC PANEL, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉감과 온도를 나타낼 수 있는 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
종래의 표시 장치는 시각과 청각에만 의존하여 영상 및 음향만을 전달하는 역할을 하였다. 그러나 최근에는 표시 장치를 터치했을 때, 영상에 대응하는 촉감이나 온도까지 전달해 줄 수 있는 햅틱 표시 장치에 대한 요구가 증가하고 있다.
종래의 햅틱 표시 장치는 표시 패널과는 전혀 별개의 햅틱 장치를 이용하였으므로, 표시 패널과의 결합성이 감소하는 문제점이 있었다.
또한, 표시 패널의 구동 방식과 상이한 방식으로 구동되는 햅틱 장치를 이용하였으므로, 햅틱 구현의 효율이 크게 감소하는 문제점이 있었다.
또한, 촉감과 온도를 함께 나타낼 수 있는 일체형의 햅틱 장치가 개발되지 않아, 사용자에게 다양한 감각을 전달할 수 없는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 촉감과 온도를 함께 나타낼 수 있는 햅틱 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 햅틱 패널을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 햅틱 패널은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널은 복수의 햅틱 유닛을 포함한다. 상기 햅틱 유닛은 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 배치되는 P형 반도체 및 N형 반도체 상기 P형 반도체 상에 배치되는 제1 상부 전극 및 상기 N형 반도체 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 전극은 하나의 상기 P형 반도체, 하나의 상기 N형 반도체 및 두 개의 상기 상부 전극과 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 패널에는 터치 전압, 상기 촉감 신호를 기초로 생성된 촉감 전압 및 상기 온도 신호를 기초로 생성된 온도 전압이 각각 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치가 발생한 상기 햅틱 유닛만이 상기 촉감 및 상기 온도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 유닛은 일렉트로스태틱(electrostatic) 방식으로 촉감을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 구간 동안 터치가 발생한 상부 전극에 제1 극성의 촉감 전압이 인가되고, 제2 구간 동안 터치가 발생한 상기 상부 전극에 제2 극성의 촉감 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 유닛은 일렉트로큐태니어스(electrocutaneous) 방식으로 촉감을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치가 발생한 상부 전극에 상기 촉감 전압이 인가되고, 터치가 발생하지 않은 상부 전극에 접지 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 서로 다른 촉감을 전달하기 위해 상기 촉감 전압의 진폭 및 주파수가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 유닛은 펠티어(Peltier) 방식으로 온도를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 터치가 발생한 상부 전극에 제1 극성의 온도 전압이 인가되고, 상기 터치가 발생한 상부 전극과 하부 전극을 공유하는 상부 전극에 제2 극성의 온도 전압이 인가될 수 있다. 상기 터치가 발생하지 않은 햅틱 유닛의 상부 전극에 접지 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 서로 다른 온도를 전달하기 위해 상기 온도 전압의 극성 및 진폭이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 P형 반도체 및 상기 N형 반도체는 텔루오르화 비스무스(Bi2Te3), 텔루오르화 안티몬(Bi2Sb3), 텔루오르화 납(Bi2Se3), 인듐셀레나이드(In4Se3-x), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), PZT, 탄소나노튜브, 그래핀 및 메탈와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 유닛은 두 개의 하부 전극, 두 개의 P형 반도체, 두 개의 N형 반도체 및 세 개의 상부 전극을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 햅틱 패널을 포함한다. 상기 표시 패널은 영상을 표시한다. 상기 햅틱 패널은 상기 표시 패널에 중첩된다. 상기 햅틱 패널은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널은 복수의 햅틱 유닛을 포함한다. 상기 햅틱 유닛은 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 배치되는 P형 반도체 및 N형 반도체 상기 P형 반도체 상에 배치되는 제1 상부 전극 및 상기 N형 반도체 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 햅틱 패널에는 터치 전압, 상기 촉감 신호를 기초로 생성된 촉감 전압 및 상기 온도 신호를 기초로 생성된 온도 전압이 각각 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 터치 전압, 상기 촉감 전압 및 상기 온도 전압은 상기 표시 패널의 프레임 사이에 형성되는 수직 공백 구간(vertical blank period) 내에 상기 햅틱 패널에 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개제되는 액정층에 의해 정의될 수 있다. 상기 햅틱 패널은 상기 제2 기판, 상기 제2 기판과 마주보는 제3 기판 및 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판 사이에 배치되는 상기 하부 전극, 상기 P형 반도체, 상기 N형 반도체 및 상기 상부 전극으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개제되는 액정층에 의해 정의될 수 있다. 상기 햅틱 패널은 제3 기판, 상기 제3 기판과 마주보는 제4 기판 및 상기 제3 기판 및 상기 제4 기판 사이에 배치되는 상기 하부 전극, 상기 P형 반도체, 상기 N형 반도체 및 상기 상부 전극으로 정의될 수 있다. 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판은 접착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 개제되는 액정층에 의해 정의될 수 있다. 상기 햅틱 패널은 상기 액정층 상에 배치되는 절연층, 상기 절연층과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 상기 하부 전극, 상기 P형 반도체, 상기 N형 반도체 및 상기 상부 전극으로 정의될 수 있다.
이와 같은 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 촉감과 온도를 함께 나타낼 수 있다. 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치를 나타내는 상세 블록도이다.
도 3은 도 1의 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 2의 햅틱 패널의 상부 전극층을 나타내는 평면도이다.
도 4b는 도 2의 햅틱 패널의 반도체층을 나타내는 평면도이다.
도 4c는 도 2의 햅틱 패널의 하부 전극층을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 햅틱 구동부를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 2의 햅틱 패널에 터치가 발생한 경우를 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감 및 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도이다.
도 8a는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 제1 구간 동안 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다.
도 8b는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 제2 구간 동안 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다.
도 10a 및 10b는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 온도를 나타내는 방법을 나타내는 회로도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 패널에 터치가 발생한 경우를 나타내는 개념도이다.
도 12는 도 11의 햅틱 패널을 이용하여 촉감 및 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도이다.
도 13은 도 11의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 패널의 상부 전극층을 나타내는 평면도이다.
도 14b는 도 14a의 햅틱 패널의 반도체층을 나타내는 평면도이다.
도 14c는 도 14a의 햅틱 패널의 하부 전극층을 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14a 내지 도 14c의 I-I'을 따라 절단한 햅틱 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1의 표시 장치를 나타내는 상세 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 햅틱 패널(200), 타이밍 컨트롤러(300), 표시 패널 구동부(400) 및 햅틱 구동부(500)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부(400)는 게이트 구동부(410), 감마 기준 전압 생성부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(100)은 영상을 표시하는 표시부 및 상기 표시부에 이웃하여 배치되는 주변부를 포함한다.
상기 표시 패널(100)은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 데이터 라인들(DL) 각각에 전기적으로 연결된 복수의 단위 화소들을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장된다.
각 단위 화소는 스위칭 소자(미도시), 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결된 액정 캐패시터(미도시) 및 스토리지 캐패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 단위 화소들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널(200)은 상기 촉감 및 온도를 나타내는 복수의 햅틱 유닛을 포함한다.
또한, 상기 햅틱 패널(200)은 터치를 감지하는 터치 패널일 수 있다. 예를 들어, 터치가 발생한 상기 햅틱 유닛만이 상기 촉감 및 상기 온도를 나타낼 수 있다.
상기 햅틱 패널(200)의 구조 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 10b를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 외부의 장치(미도시)로부터 입력 영상 데이터(RGB) 및 입력 제어 신호(CONT)를 수신한다. 상기 입력 영상 데이터는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호를 더 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 외부의 장치(미도시)로부터 상기 입력 영상 데이터(RGB)에 대응되는 촉감 신호(TA) 및 온도 신호(TH)를 더 수신한다. 예를 들어, 상기 입력 영상 데이터(RGB)가 얼음을 나타낸다면, 상기 촉감 신호(TA)는 상기 얼음에 대응하여 미끄러움을 나타낼 수 있고, 상기 온도 신호(TH)는 상기 얼음에 대응하여 시원함을 나타낼 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 영상 데이터(RGB) 및 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2), 제3 제어 신호(CONT3), 제4 제어 신호(CONT4) 및 데이터 신호(DATA)를 생성한다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 게이트 구동부(410)의 동작을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호(CONT1)를 생성하여 상기 게이트 구동부(410)에 출력한다. 상기 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 개시 신호 및 게이트 클럭 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 데이터 구동부(430)의 동작을 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호(CONT2)를 생성하여 상기 데이터 구동부(430)에 출력한다. 상기 제2 제어 신호(CONT2)는 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 영상 데이터(RGB)를 근거로 데이터 신호(DATA)를 생성한다. 상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 데이터 구동부(430)에 출력한다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 감마 기준 전압 생성부(420)의 동작을 제어하기 위한 상기 제3 제어 신호(CONT3)를 생성하여 상기 감마 기준 전압 생성부(420)에 출력한다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 햅틱 구동부(500)의 동작을 제어하기 위한 상기 제4 제어 신호(CONT4)를 생성하여 상기 햅틱 구동부(500)에 출력한다.
상기 타이밍 컨트롤러(300)는 상기 촉감 신호(TA) 및 상기 온도 신호(TH)를 상기 햅틱 구동부(500)에 전달한다.
상기 게이트 구동부(410)는 상기 타이밍 컨트롤러(300)로부터 입력 받은 상기 제1 제어 신호(CONT1)에 응답하여 상기 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 신호들을 생성한다. 상기 게이트 구동부(410)는 상기 게이트 신호들을 상기 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 출력한다.
상기 게이트 구동부(410)는 상기 표시 패널(100)에 직접 실장(mounted)되거나, 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP) 형태로 상기 표시 패널(100)에 연결될 수 있다. 한편, 상기 게이트 구동부(410)는 상기 표시 패널(100)의 상기 주변부에 집적(integrated)될 수 있다.
상기 감마 기준 전압 생성부(420)는 상기 타이밍 컨트롤러(300)로부터 입력 받은 상기 제3 제어 신호(CONT3)에 응답하여 감마 기준 전압(VGREF)을 생성한다. 상기 감마 기준 전압 생성부(420)는 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 상기 데이터 구동부(430)에 제공한다. 상기 감마 기준 전압(VGREF)은 각각의 데이터 신호(DATA)에 대응하는 값을 갖는다.
상기 감마 기준 전압 생성부(420)는 상기 타이밍 컨트롤러(300) 내에 배치되거나 상기 데이터 구동부(430) 내에 배치될 수 있다.
상기 데이터 구동부(430)는 상기 타이밍 컨트롤러(300)로부터 상기 제2 제어 신호(CONT2) 및 상기 데이터 신호(DATA)를 입력 받고, 상기 감마 기준 전압 생성부(420)로부터 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 입력 받는다. 상기 데이터 구동부(430)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 상기 데이터 구동부(430)는 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인(DL)에 출력한다.
상기 데이터 구동부(430)는 상기 표시 패널(100)에 직접 실장되거나, 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP) 형태로 상기 표시 패널(100)에 연결될 수 있다. 한편, 상기 데이터 구동부(430)는 상기 표시 패널(100)의 상기 주변부에 집적될 수도 있다.
상기 햅틱 구동부(500)는 상기 햅틱 패널(200)에 연결되어, 상기 햅틱 패널(200)을 구동한다.
상기 햅틱 구동부(500)는 상기 타이밍 컨트롤러(300)로부터 상기 제4 제어 신호(CONT4), 상기 촉감 신호(TA) 및 상기 온도 신호(TH)를 수신한다. 상기 햅틱 구동부(500)는 상기 제4 제어 신호(CONT4), 상기 촉감 신호(TA) 및 상기 온도 신호(TH)를 기초로 터치 전압, 촉감 전압 및 온도 전압을 생성한다. 상기 햅틱 구동부(500)는 상기 터치 전압, 상기 촉감 전압 및 상기 온도 전압을 상기 햅틱 패널(200)에 출력한다.
상기 햅틱 구동부(500)의 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100) 및 햅틱 패널(200)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 햅틱 패널(200)은 온셀(On-cell) 구조로 형성된다.
상기 표시 패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(210) 및 상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(210) 사이에 개제되는 액정층(LC)에 의해 정의된다.
상기 햅틱 패널(200)은 상기 제2 기판(210), 상기 제2 기판(210)과 마주보는 제3 기판(220) 및 상기 제2 기판(210) 및 상기 제3 기판(220) 사이에 배치되는 하부 전극(LE), P형 반도체(PS), N형 반도체(NS) 및 상부 전극(UE)으로 정의된다.
구체적으로, 상기 제1 기판(110) 상에 상기 액정층(LC)이 배치되고, 상기 액정층(LC) 상에 상기 제2 기판(120)이 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 기판(110)과 상기 액정층(LC) 사이에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성될 수 있다. 상기 액정층(LC)과 상기 제2 기판(120) 사이에는 컬러 필터층이 형성될 수 있다.
상기 제2 기판(210) 상에 상기 하부 전극(LE)이 배치되고, 상기 하부 전극(LE) 상에 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS)가 배치되며, 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS) 상에 상기 상부 전극(UE)이 배치된다.
상기 P형 반도체 및 상기 N형 반도체는 텔루오르화 비스무스(Bi2Te3), 텔루오르화 안티몬(Bi2Sb3), 텔루오르화 납(Bi2Se3), 인듐셀레나이드(In4Se3-x), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), PZT, 탄소나노튜브, 그래핀 및 메탈와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 P형 반도체 및 상기 N형 반도체는 투명 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 하나의 햅틱 유닛에 대응된다. 상기 햅틱 유닛은 상기 제2 기판(210) 상에 배치되는 상기 하부 전극(LE)을 포함하고, 상기 하부 전극(LE) 상에 배치되는 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS) 상기 P형 반도체(PS) 상에 배치되는 제1 상부 전극 및 상기 N형 반도체(NS) 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함한다.
도 4a는 도 2의 햅틱 패널의 상부 전극층을 나타내는 평면도이다. 도 4b는 도 2의 햅틱 패널의 반도체층을 나타내는 평면도이다. 도 4c는 도 2의 햅틱 패널의 하부 전극층을 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 4c를 참조하면, 상기 햅틱 패널(200)의 상부 전극층은 복수의 상부 전극들을 포함한다. 도 4a에서는 32개의 상부 전극층을 도시하였으나, 이는 상기 햅틱 패널(200)의 전체를 도시한 것이 아니며, 일부만을 나타낸 것이다. 상기 햅틱 패널(200)의 반도체층은 복수의 P형 반도체들과 복수의 N형 반도체들을 포함한다. 도 4b에서는 16개의 P형 반도체 및 16개의 N형 반도체를 도시하였으나, 이는 상기 햅틱 패널(200)의 전체를 도시한 것이 아니며, 일부만을 나타낸 것이다. 상기 햅틱 패널(200)의 하부 전극층은 복수의 하부 전극들을 포함한다. 도 4c에서는 16개의 하부 전극층을 도시하였으나, 이는 상기 햅틱 패널(200)의 전체를 도시한 것이 아니며, 일부만을 나타낸 것이다.
본 실시예에서, 상기 하부 전극(UE)은 하나의 상기 P형 반도체(PS), 하나의 상기 N형 반도체(NS) 및 두 개의 상기 상부 전극(UE)과 중첩될 수 있다.
제1 하부 전극(LE1)은 제1 P형 반도체(PS1), 제1 N형 반도체(NS1)와 중첩된다. 상기 제1 P형 반도체(PS1)는 제1 상부 전극(UE1)과 중첩된다. 상기 제1 N형 반도체(NS1)는 제2 상부 전극(UE2)과 중첩된다. 상기 제1 하부 전극(LE1), 상기 제1 P형 반도체(PS1), 상기 제1 N형 반도체(NS1), 상기 제1 상부 전극(UE1) 및 상기 제2 상부 전극(UE2)은 하나의 햅틱 유닛을 형성한다. 상기 제1 상부 전극(UE1)으로부터 연장된 배선은 상기 제2 상부 전극(UE2)으로부터 연장된 배선과 연결되어 폐회로를 구성한다. 상기 제1 상부 전극(UE1)으로부터 연장된 배선 및 상기 제2 상부 전극(UE2)으로부터 연장된 배선 사이에는 전압이 인가될 수 있다. 반면, 상기 제1 하부 전극(LE1)에는 배선이 형성되지 않는다.
제2 하부 전극(LE2)은 제2 P형 반도체(PS2), 제2 N형 반도체(NS2)와 중첩된다. 상기 제2 P형 반도체(PS2)는 제3 상부 전극(UE3)과 중첩된다. 상기 제2 N형 반도체(NS2)는 제4 상부 전극(UE4)과 중첩된다. 상기 제2 하부 전극(LE2), 상기 제2 P형 반도체(PS2), 상기 제2 N형 반도체(NS2), 상기 제3 상부 전극(UE3) 및 상기 제4 상부 전극(UE4)은 하나의 햅틱 유닛을 형성한다. 상기 제3 상부 전극(UE3)으로부터 연장된 배선은 상기 제4 상부 전극(UE4)으로부터 연장된 배선과 연결되어 폐회로를 구성한다. 상기 제3 상부 전극(UE3)으로부터 연장된 배선 및 상기 제4 상부 전극(UE4)로부터 연장된 배선 사이에는 전압이 인가될 수 있다. 반면, 상기 제2 하부 전극(LE2)에는 배선이 형성되지 않는다.
본 실시예에서, 상기 하부 전극은 상기 제1 방향(D1)으로 이웃하여 배치되는 두 개의 상부 전극과 중첩되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 하부 전극은 상기 제2 방향(D2)으로 이웃하여 배치되는 두 개의 상부 전극과 중첩될 수 있다.
도 5는 도 2의 햅틱 구동부를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 햅틱 구동부(500)는 터치 전압 공급부(520), 터치 판단부(540), 촉감 전압 공급부(560) 및 온도 전압 공급부(580)를 포함한다.
상기 터치 전압 공급부(520)는 상기 제4 제어 신호(CONT4)를 기초로 상기 햅틱 패널(200)에 터치 전압(VTO)을 공급한다.
상기 터치 판단부(540)는 상기 햅틱 패널(200)로부터 센싱 전압(VS)을 수신하여 터치 위치를 판단한다. 상기 터치 판단부(540)는 터치 위치 신호(TP)를 상기 촉감 전압 공급부(560) 및 상기 온도 전압 공급부(580)에 출력한다.
본 실시예에서, 상기 햅틱 패널(200)은 싱글 ITO 방식을 이용하여 상기 터치 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 햅틱 패널(200)은 셀프 캐패시턴스 구동 방식을 이용하여 상기 터치 위치를 판단할 수 있다. 상기 햅틱 패널(200)이 셀프 캐패시턴스 구동 방식을 취하는 경우, 상기 터치 전압(VTO)은 상기 상부 전극들에 각각 인가되고, 상기 센싱 전압(VS)은 상기 상부 전극들로부터 각각 수신된다. 상기 셀프 캐패시턴스 구동 방식의 경우, 상기 터치 위치는 상기 상부 전극 단위로 판단될 수 있다. 상기 터치 판단의 레졸루션은 하나의 상부 전극 단위이다.
예를 들어, 상기 햅틱 패널(200)은 듀얼 캐패시턴스 구동 방식을 이용하여 상기 터치 위치를 판단할 수 있다. 상기 햅틱 패널(200)이 듀얼 캐패시턴스 구동 방식을 취하는 경우, 상기 터치 전압(VTO)은 상기 햅틱 유닛 내의 상부 전극 중 어느 하나에 인가되고, 상기 센싱 전압(VS)은 상기 햅틱 유닛의 상부 전극 중 상기 터치 전압(VTO)이 인가되지 않은 다른 하나로부터 수신된다. 즉, 상기 상부 전극 중 절반은 터치 전압 수신 전극이 되고, 절반은 터치 전압 센싱 전극이 된다. 상기 듀얼 캐패시턴스 구동 방식의 경우, 상기 터치 위치는 두 개의 상부 전극 단위로 판단될 수 있다.
상기한 바와 달리, 상기 햅틱 패널(200)은 열 감지 방식을 이용하여 터치 위치를 판단할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 하부 전극이 두 개의 상부 전극과 중첩되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 상부 전극이 두 개의 하부 전극과 중첩되도록 형성할 수 있다. 이 때, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극에는 모두 배선을 형성하여, 더블 ITO 방식으로 터치 위치를 센싱할 수 있다.
상기 촉감 전압 공급부(560)는 상기 제4 제어 신호(CONT4)를 기초로 상기 햅틱 패널(200)에 촉감 전압(VTA)을 전달한다. 상기 촉감 전압(VTA)은 서로 다른 촉감을 전달하기 위해 진폭 및 주파수가 조절될 수 있다.
상기 촉감 전압 공급부(560)는 상기 제4 제어 신호(CONT4) 및 상기 터치 위치 신호(TP)를 기초로 상기 터치가 발생한 위치에 대해서만 촉감을 나타낼 수 있다.
상기 온도 전압 공급부(580)는 상기 제4 제어 신호(CONT4)를 기초로 상기 햅틱 패널(200)에 온도 전압(VTH)을 전달한다. 상기 온도 전압(VTH)은 서로 다른 온도를 전달하기 위해 극성 및 진폭이 조절될 수 있다.
상기 온도 전압 공급부(580)는 상기 제4 제어 신호(CONT4) 및 상기 터치 위치 신호(TP)를 기초로 상기 터치가 발생한 위치에 대해서만 온도를 나타낼 수 있다.
도 6은 도 2의 햅틱 패널에 터치가 발생한 경우를 나타내는 개념도이다. 도 7은 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감 및 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도이다. 도 8a는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 제1 구간 동안 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다. 도 8b는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 제2 구간 동안 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다. 도 9는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다. 도 10a 및 10b는 도 6의 햅틱 패널을 이용하여 온도를 나타내는 방법을 나타내는 회로도이다.
도 6 내지 도 10b를 참조하여, 상기 햅틱 패널에 촉감 및 온도를 나타내는 방법을 상세히 설명한다. 도 6에서 제8 상부 전극(UE8), 제12 상부 전극(UE12), 제18 상부 전극(UE18) 및 제30 상부 전극(UE30)에서 터치가 발생한 것으로 가정한다. 또한, 상기 제8 상부 전극(UE8)에 대응하여 미끄러운 촉감과 시원한 온도를 나타내고, 상기 제12 상부 전극(UE12)에 대응하여 까슬한 촉감과 따뜻한 온도를 나타내며, 상기 제18 상부 전극(UE18)에 대응하여 부드러운 촉감과 차가운 온도를 나타내며, 상기 제30 상부 전극(UE30)에 대응하여 미끄러운 촉감과 뜨거운 온도를 나타내는 것으로 가정한다.
본 실시예에서, 싱글 ITO의 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치를 인식하고, 일렉트로스태틱(electrostatic) 방식으로 촉감을 나타내며, 펠티어(Peltier) 방식으로 온도를 나타낸다.
상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 터치 시간 동안 터치 전압(VTO)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하고 터치 위치를 판단한다. 상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 촉감 시간 동안 촉감 전압(VTA)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하여 촉감을 나타낸다. 상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 온도 시간 동안 온도 전압(VTH)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하여 온도를 나타낸다.
예를 들어, 상기 햅틱 구동부(500)는 상기 터치 위치를 기초로 터치가 발생한 상기 햅틱 유닛만이 상기 촉감 및 상기 온도를 나타내도록 상기 햅틱 패널(200)을 구현할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 터치 전압(VTO), 상기 촉감 전압(VTA) 및 상기 온도 전압(VTH)이 순차적으로 상기 햅틱 패널(200)에 인가하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 그 순서는 뒤바뀔 수 있다.
예를 들어, 상기 터치 전압(VTO), 상기 촉감 전압(VTA) 및 상기 온도 전압(VTH)은 상기 표시 패널(100)의 프레임 사이에 형성되는 수직 공백 구간(vertical blank period) 내에 상기 햅틱 패널(200)에 인가될 수 있다.
이와는 달리, 상기 터치 전압(VTO), 상기 촉감 전압(VTA) 및 상기 온도 전압(VTH)은 상기 표시 패널(100)의 프레임과는 무관하게 상기 햅틱 패널(200)에 인가될 수 있다. 즉, 상기 터치 전압(VTO), 상기 촉감 전압(VTA) 및 상기 온도 전압(VTH)은 상기 표시 패널(100)의 게이트 라인(GL)의 스캐닝 시간 동안에도 상기 햅틱 패널(200)에 인가될 수 있다.
상기 일렉트로스태틱(electrostatic) 방식은 마찰력 및 인력을 이용하여 상기 촉감을 느낄 수 있다. 또한, 상기 촉감 전압(VTA)의 진폭 및 주파수에 따라 상기 촉감이 달라질 수 있다.
상기 제8 상부 전극(UE8)에는 미끄러운 감촉을 표현하기 위해 높은 주파수의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제12 상부 전극(UE12)에는 까슬한 감촉을 표현하기 위해 높은 진폭의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제18 상부 전극(UE18)에는 부드러운 감촉을 표현하기 위해 낮은 진폭의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제30 상부 전극(UE30)에는 미끄러운 감촉을 표현하기 위해 높은 주파수의 촉감 전압(VTA)이 인가된다.
상기 제1 구간의 촉감 시간 동안 터치가 발생한 상부 전극에 제1 극성의 촉감 전압이 인가되고, 제2 구간의 촉감 시간 동안 터치가 발생한 상기 상부 전극에 제2 극성의 촉감 전압이 인가된다. 상기 터치가 발생하지 않은 상기 상부 전극들은 플로팅될 수 있다.
따라서, 상기 촉감 표현의 레졸루션은 하나의 상부 전극 단위일 수 있다. 즉, 햅틱 유닛의 절반의 단위일 수 있다.
상기 펠티어(Peltier)방식은 기전력을 열로 바꿔주는 효과를 갖는다. 도 10a에서 보듯이, 상기 P형 반도체(PS)가 양의 전극에 연결되고, 상기 N형 반도체(NS)가 음의 전극에 연결되는 경우, 상기 하부 전극(LE1) 방향으로 정공과 전자가 이동하며, 상기 정공과 전자가 열을 운반하게 되므로, 상기 하부 전극(LE1) 방향에서 열이 발생하고, 상기 상부 전극(UE1, UE2) 방향의 온도가 감소한다.
도 10b에서 보듯이, 상기 P형 반도체(PS)가 음의 전극에 연결되고, 상기 N형 반도체(NS)가 양의 전극에 연결되는 경우, 상기 상부 전극(UE1, UE2) 방향으로 정공과 전자가 이동하며, 상기 정공과 전자가 열을 운반하게 되므로, 상기 상부 전극(UE1, UE2) 방향에서 열이 발생하고, 상기 하부 전극(LE1) 방향의 온도가 감소한다.
상기 제8 상부 전극(UE8)의 위치에서 시원한 온도를 표현하기 위해 상기 제8 상부 전극(UE8)에는 음의 온도 전압(VTH)을 인가되고, 상기 제8 상부 전극(UE8)과 하부 전극을 공유하는 제7 상부 전극(UE7)에는 양의 온도 전압(VTH)이 인가된다. 상기 제12 상부 전극(UE12)의 위치에서 따뜻한 온도를 표현하기 위해 상기 제12 상부 전극(UE12)에는 양의 온도 전압(VTH)이 인가되고, 상기 제12 상부 전극(UE12)과 하부 전극을 공유하는 제11 상부 전극(UE11)에는 음의 온도 전압(VTH)이 인가된다. 상기 제18 상부 전극(UE18)의 위치에서 차가운 온도를 표현하기 위해 상기 제18 상부 전극(UE18)에는 음이면서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 온도 전압(VTH)이 인가되고, 상기 제18 상부 전극(UE18)과 하부 전극을 공유하는 제17 상부 전극(UE17)에는 양이면서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 온도 전압(VTH)이 인가된다. 상기 제30 상부 전극(UE30)의 위치에서 뜨거운 온도를 표현하기 위해 상기 제30 상부 전극(UE30)에는 양이면서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 온도 전압(VTH)이 인가되고, 상기 제30 상부 전극(UE30)과 하부 전극을 공유하는 제29 상부 전극(UE29)에는 음이면서 상대적으로 큰 진폭을 갖는 온도 전압(VTH)이 인가된다.
터치가 발생하지 않은 햅틱 유닛의 상부 전극들에는 접지 전압(GND)이 인가될 수 있다.
따라서, 상기 온도 표현의 레졸루션은 두 개의 상부 전극 단위일 수 있다. 즉, 하나의 햅틱 유닛 단위일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 온도 표현 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위해 방열 부재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 따라서, 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널(200)은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널(100)과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 패널에 터치가 발생한 경우를 나타내는 개념도이다. 도 12는 도 11의 햅틱 패널을 이용하여 촉감 및 온도를 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 타이밍도이다. 도 13은 도 11의 햅틱 패널을 이용하여 촉감을 나타내기 위해 상기 상부 전극에 인가되는 전압을 나타내는 평면도이다.
본 실시예에 따른 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 촉감을 나타내는 방식을 제외하면, 도 1 내지 도 10b의 햅틱 패널 및 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 햅틱 패널(200), 타이밍 컨트롤러(300), 표시 패널 구동부(400) 및 햅틱 구동부(500)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부(400)는 게이트 구동부(410), 감마 기준 전압 생성부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다.
상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널(200)은 상기 촉감 및 온도를 나타내는 복수의 햅틱 유닛을 포함한다.
본 실시예에서, 싱글 ITO의 셀프 캐패시턴스 방식으로 터치를 인식하고, 일렉트로큐태니어스(electrocutaneous) 방식으로 촉감을 나타내며, 펠티어(Peltier) 방식으로 온도를 나타낸다.
상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 터치 시간 동안 터치 전압(VTO)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하고 터치 위치를 판단한다. 상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 촉감 시간 동안 촉감 전압(VTA)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하여 촉감을 나타낸다. 상기 햅틱 구동부(500)는 제1 구간의 온도 시간 동안 온도 전압(VTH)을 상기 햅틱 패널(200)에 전달하여 온도를 나타낸다.
상기 일렉트로큐태니어스(electrocutaneous) 방식은 전극 사이에 형성되는 전기장이 피부의 수용기를 자극하여 사용자가 촉감을 느끼도록 할 수 있다. 또한, 상기 촉감 전압(VTA)의 진폭 및 주파수에 따라 상기 촉감이 달라질 수 있다.
상기 제8 상부 전극(UE8)에는 미끄러운 감촉을 표현하기 위해 높은 주파수의 제1 극성의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제12 상부 전극(UE12)에는 까슬한 감촉을 표현하기 위해 높은 진폭의 제1 극성의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제18 상부 전극(UE18)에는 부드러운 감촉을 표현하기 위해 낮은 진폭의 제1 극성의 촉감 전압(VTA)이 인가된다. 상기 제30 상부 전극(UE30)에는 미끄러운 감촉을 표현하기 위해 높은 주파수의 제1 극성의 촉감 전압(VTA)이 인가된다.
상기 터치가 발생하지 않은 상기 상부 전극들에는 모두 접지 전압(GND)이 인가될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 따라서, 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널(200)은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널(100)과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 패널의 상부 전극층을 나타내는 평면도이다. 도 14b는 도 14a의 햅틱 패널의 반도체층을 나타내는 평면도이다. 도 14c는 도 14a의 햅틱 패널의 하부 전극층을 나타내는 평면도이다. 도 15는 도 14a 내지 도 14c의 I-I'을 따라 절단한 햅틱 유닛을 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 하나의 햅틱 유닛 내의 상부 전극과 하부 전극이 매트릭스 방식으로 표현되는 것을 제외하면, 도 1 내지 도 10b의 햅틱 패널 및 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2, 도 14a 내지 도 15를 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 햅틱 패널(200), 타이밍 컨트롤러(300), 표시 패널 구동부(400) 및 햅틱 구동부(500)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부(400)는 게이트 구동부(410), 감마 기준 전압 생성부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다.
상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널(200)은 상기 촉감 및 온도를 나타내는 복수의 햅틱 유닛을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 햅틱 유닛은 두 개의 하부 전극, 두 개의 P형 반도체, 두 개의 N형 반도체 및 세 개의 상부 전극을 포함한다.
구체적으로, 제1 하부 전극(LE1)은 제1 P형 반도체(PS1) 및 상기 제1 P형 반도체(PS1)와 이웃하는 제1 N형 반도체(NS1)와 중첩된다. 제1 상부 전극(UE1)은 상기 제1 P형 반도체(PS1)와 중첩된다. 제2 상부 전극(UE2)은 상기 제1 N형 반도체(NS1) 및 상기 제1 N형 반도체(NS1)와 이웃하는 제2 P형 반도체(PS2)와 중첩된다. 제2 하부 전극(LE2)은 상기 제2 P형 반도체(PS2) 및 상기 제2 P형 반도체(PS2)와 이웃하는 제2 N형 반도체(NS2)와 중첩된다. 제3 상부 전극(UE3)은 상기 제2 N형 반도체(NS2)와 중첩된다.
이 때, 상기 터치 판단의 레졸루션은 각 상부 전극 단위이고, 상기 촉감 표현의 레졸루션도 각 상부 전극 단위이다. 반면, 상기 온도 표현의 레졸루션은 하나의 햅틱 유닛 단위이다.
본 실시예에서는 2행 2열의 반도체들이 하나의 햅틱 유닛을 이루는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에 따르면, 상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 따라서, 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널(200)은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널(100)과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
또한, 네 개의 반도체들을 이용하여 온도를 표현하므로 온도를 상대적으로 정확하고 효율적으로 표현할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 표시 패널 및 햅틱 패널의 레이어 구조를 제외하면, 도 1 내지 도 10b의 햅틱 패널 및 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 16을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 햅틱 패널(200), 타이밍 컨트롤러(300), 표시 패널 구동부(400) 및 햅틱 구동부(500)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부(400)는 게이트 구동부(410), 감마 기준 전압 생성부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다.
상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널(200)은 상기 촉감 및 온도를 나타내는 복수의 햅틱 유닛을 포함한다.
상기 표시 장치는 표시 패널(100) 및 햅틱 패널(200)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 햅틱 패널(200)은 표시 패널(100)과 별개로 형성되고, 상기 표시 패널(100)에 접착된다.
상기 표시 패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(120) 및 상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(120) 사이에 개제되는 액정층(LC)에 의해 정의된다.
상기 햅틱 패널(200)은 제3 기판(210), 상기 제3 기판(210)과 마주보는 제4 기판(220) 및 상기 제3 기판(210) 및 상기 제4 기판(220) 사이에 배치되는 하부 전극(LE), P형 반도체(PS), N형 반도체(NS) 및 상부 전극(UE)으로 정의된다.
예를 들어, 상기 제2 기판(120) 및 상기 제3 기판(210)은 직접 접촉한다. 상기 제2 기판(120) 및 상기 제3 기판(210)은 접착될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 기판(110) 상에 상기 액정층(LC)이 배치되고, 상기 액정층(LC) 상에 상기 제2 기판(120)이 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 기판(110)과 상기 액정층(LC) 사이에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성될 수 있다. 상기 액정층(LC)과 상기 제2 기판(120) 사이에는 컬러 필터층이 형성될 수 있다.
상기 제2 기판(120) 상에 상기 제3 기판(210)이 배치된다. 상기 제3 기판(210) 상에 상기 하부 전극(LE)이 배치되고, 상기 하부 전극(LE) 상에 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS)가 배치되며, 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS) 상에 상기 상부 전극(UE)이 배치된다.
상기 온도 표현 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하기 위해 방열 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 기판(210)의 하면은 방열을 위한 요철 패턴을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 따라서, 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널(200)은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널(100)과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 햅틱 패널 및 이를 포함하는 표시 장치는 표시 패널 및 햅틱 패널의 레이어 구조를 제외하면, 도 1 내지 도 10b의 햅틱 패널 및 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 17을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(100), 햅틱 패널(200), 타이밍 컨트롤러(300), 표시 패널 구동부(400) 및 햅틱 구동부(500)를 포함한다. 상기 표시 패널 구동부(400)는 게이트 구동부(410), 감마 기준 전압 생성부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다.
상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 상기 햅틱 패널(200)은 상기 촉감 및 온도를 나타내는 복수의 햅틱 유닛을 포함한다.
상기 표시 장치는 표시 패널(100) 및 햅틱 패널(200)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 햅틱 패널(200)은 표시 패널(100)과 일체로 형성되는 인셀(In-cell) 구조를 갖는다.
상기 표시 패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(120) 및 상기 제1 기판(110) 및 상기 제2 기판(120) 사이에 개제되는 액정층(LC)에 의해 정의된다.
상기 햅틱 패널(200)은 상기 액정층(LC) 상에 배치되는 절연층(IS), 상기 절연층(IS)과 상기 제2 기판(120) 사이에 배치되는 하부 전극(LE), P형 반도체(PS), N형 반도체(NS) 및 상부 전극(UE)으로 정의된다.
구체적으로, 상기 제1 기판(110) 상에 상기 액정층(LC)이 배치되고, 상기 액정층(LC) 상에 컬러 필터층(CF)이 배치되고, 상기 컬러 필터층(CF) 상에 절연층(IS)이 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 기판(110)과 상기 액정층(LC) 사이에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성될 수 있다.
상기 절연층(IS) 상에 상기 하부 전극(LE)이 배치되고, 상기 하부 전극(LE) 상에 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS)가 배치되며, 상기 P형 반도체(PS) 및 상기 N형 반도체(NS) 상에 상기 상부 전극(UE)이 배치된다.
본 실시예에 따르면, 상기 햅틱 패널(200)은 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타낸다. 따라서, 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다.
또한, 상기 햅틱 패널을 상기 표시 패널(100)과 일체로 형성하여 표시 장치의 두께를 더욱 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 상기 표시 장치는 터치 판단, 촉감 표현, 온도 표현을 하나의 햅틱 패널(200)을 이용하여 함께 구현할 수 있으므로, 햅틱 표현의 효율이 증가한다. 또한, 상기 햅틱 패널(200)은 기계적 방식이 아닌 전기적 방식을 이용하므로, 표시 패널(100)과의 결합성을 증가시킬 수 있다.
이상 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 표시 패널 200: 햅틱 패널
300: 타이밍 컨트롤러 400: 표시 패널 구동부
410: 게이트 구동부 420: 데이터 구동부
430: 감마 기준 전압 생성부 500: 햅틱 구동부
520: 터치 전압 공급부 540: 터치 판단부
560: 촉감 전압 공급부 580: 온도 전압 공급부

Claims (2)

  1. 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타내며 복수의 센싱 유닛을 포함하고,
    상기 센싱 유닛은,
    제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 배치되는 제1 반도체, 상기 제1 반도체 상에 배치되는 제1 상부 전극을 포함하는 제1 모듈; 및
    제2 하부 전극, 상기 제2 하부 전극 상에 배치되는 제2 반도체, 상기 제2 반도체 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함하는 제2 모듈을 포함하며,
    상기 제1 하부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 상부 전극 및 상기 제2 상부 전극은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 센싱 패널.
  2. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 중첩되며, 촉감 신호에 응답하여 촉감을 나타내고, 온도 신호에 응답하여 온도를 나타내며 복수의 센싱 유닛을 포함하는 센싱 패널을 포함하고,
    상기 센싱 유닛은,
    제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 배치되는 제1 반도체, 상기 제1 반도체 상에 배치되는 제1 상부 전극을 포함하는 제1 모듈; 및
    제2 하부 전극, 상기 제2 하부 전극 상에 배치되는 제2 반도체, 상기 제2 반도체 상에 배치되는 제2 상부 전극을 포함하는 제2 모듈을 포함하며,
    상기 제1 하부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 상부 전극 및 상기 제2 상부 전극은 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

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