KR102405258B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나를 가지는 전자기기에 적용 가능한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 하부에 위치하고 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층, 상기 차폐층의 하부에 위치하는 압력 센서용 전극, 상기 압력 센서용 전극의 하부에 위치하며, 압전 물질을 포함하는 탄성층, 및 상기 탄성층의 하부에 위치하는 접지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
본 개시는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 안테나를 가지는 전자기기에 적용 가능한 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 피씨(Tablet PC) 및 스마트 워치(Smart Watch) 등 휴대용 전자기기는 화면을 디스플레이 하기 위한 표시 장치를 포함한다.
표시 장치는 디스플레이를 통해 사용자가 휴대용 전자기기를 편리하게 사용하기 위한 환경을 제공한다. 또한, 표시 장치는 카메라 장치, 지문 센서 등을 부착하여 복합적인 기능이 수행되도록 한다. 뿐만 아니라 표시 장치에 터치 감지 기능이 포함되어 사용자의 편의를 도모한다.
하지만, 이러한 다양한 기능으로 인하여 휴대용 전자기기 자체의 부피나 두께가 증가하게 되며, 휴대용 전자기기가 슬림화되는 추세에 역행하는 단점이 있다.
본 발명의 실시예들은 표시 장치에서 안테나 구조체의 설치 부피, 제작 비용을 줄일 수 있도록 압력 센서 구조물을 변형하여 안테나로 이용하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 하부에 위치하고 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층, 상기 차폐층의 하부에 위치하는 압력 센서용 전극, 상기 압력 센서용 전극의 하부에 위치하며, 압전 물질을 포함하는 탄성층, 및 상기 탄성층의 하부에 위치하는 접지층을 포함하며, 상기 압력 센서용 전극, 상기 탄성층 및 상기 접지층은 압력 센서로 동작할 수 있다.
상기 차폐층은 및 상기 접지층은 각각 안테나의 금속 판넬 및 안테나의 접지면 역할을 하여, 안테나로 동작할 수 있다.
상기 차폐층 및 상기 압력 센서용 전극을 제어하는 집적 회로부가 부착된 인쇄 회로기판을 더 포함할 수 있다.
상기 집적 회로부는 상기 차폐층 및 상기 압력 센서를 제어하는 신호를 인가할 수 있다.
상기 집적 회로부는 상기 차폐층 및 상기 압력 센서에 동일 주파수 대역의 신호를 인가할 수 있다.
상기 차폐층의 일 단에 부착되고 제2 안테나로 구동되는 제1 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 차폐층에 형성되는 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 금속 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상기 집적 회로부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 배선은 통신 신호를 송수신할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상이한 주파수 대역의 안테나로 구동될 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴은 900 MHz 주파수 대역의 제1 안테나로 구동될 수 있다.
상기 제1 배선은 3.5 GHz 주파수 대역의 제2 안테나로 구동될 수 있다.
상기 제1 배선의 일 단에 부착되고 제3 안테나로 구동되는 제2 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 배선, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상기 집적 회로부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 배선은 1.9 GHz 주파수 대역의 제3 안테나로 구동될 수 있다.
상기 압력 센서와 동일 평면에 위치하는 더미층을 더 포함할 수 있다.
상기 압력 센서 하부에 위치하는 탄성층을 더 포함할 수 있다.
상기 압력 센서의 하부에 위치하는 접지층을 더 포함하고, 상기 접지층은 상기 인쇄 회로기판의 집적 회로부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 차폐층과 상기 압력 센서 및 상기 더미층을 포함하는 층 사이에 위치하는 제1 절연층, 및 상기 접지층의 상부에 위치하는 제2 절연층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 압력 센서의 차폐층을 송수신이 가능한 안테나 구조체로 활용할 수 있는바, 별도의 안테나 제작을 위한 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 압력 센서와 안테나를 일체형으로 형성하는 단순 구조로 표시 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ - Ⅱ 선을 따라 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부에서 압력이 인가될 때 압력 센서와 차폐층의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차폐층, 압력 센서용 전극, 탄성층, 접지층의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나로 구현된 제1 배선이 부착된 차폐층의 사시도이다.
도 6은 도 5의 실시예에 접지층, 인쇄 회로기판 및 연결 배선이 추가 도시된 사시도이다..
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 성능 시험 평가 그래프이다.
도 8은 도 5의 실시예에 추가 도시된 따른 압력 센서 및 안테나와 기판의 연결 배선의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나로 구현된 제1 배선 및 제2 배선이 부착된 차폐층의 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ -Ⅱ 선을 따라 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 전면에 하나의 화상 표시 영역이 전체적으로 배치될 수 있다. 즉, 화상 표시 영역은 표시 장치(1000)의 전면에 홀 또는 물리적인 버튼이 생략됨으로써 전체적으로 배치된다. 실시예에 따라서 표시 장치(1000)는 전면뿐만 아니라 양 측면까지 화상 표시 영역을 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 윈도우(100), 표시 패널(110), 차폐층(200), 압력 센서(압력 센서용 전극(210), 탄성층(230), 접지층(240)), 더미(dummy)층(220), 인쇄 회로기판(250) 및 브라켓(300)을 포함한다.
윈도우(100)는 표시 장치(1000)의 상부에 배치되며, 하부에 배치되는 다양한 구성들을 보호한다. 윈도우(100)는 투명한 물질로 형성되어 표시 장치(1000)의 내부에서 발생되는 내부광을 외부로 투과시켜 화상이 외부에서 시인될 수 있도록 한다. 윈도우(100)는 투명 필름, 유리기판 또는 플라스틱 기판 등으로 형성될 수 있다.
표시 패널(110)은 윈도우(100) 하부에 배치되며, 표시 장치(1000)에서 영상을 표시하는 부분이다. 여기서, 표시 패널(110)은 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display panel), 유기 발광 표시 패널(Organic Light-Emitting Display panel) 등으로 다양하게 구현될 수 있다.
윈도우(100)와 표시 패널(110) 사이에 터치 감지 패널(TSP; 미도시)이 배치될 수 있으며, 터치 감지 패널(TSP; 미도시)은 표시 패널(110)과 일체형으로 형성될 수도 있다.
차폐층(200)은 표시 패널(110) 하부에 배치되고, 절연층위에 은(Ag) 등과 같은 금속 물질을 포함하는 도전체로 형성된다. 차폐층(200)은 압력을 감지하기 위하여 압력 센서에 전하가 발생할 때, 표시 패널(110) 등에서 발생되는 전계 간섭을 방지하는데 효과적이다. 실시예 이외에 표시 패널(110)과 차폐층(200) 사이에 도전성 물질로 형성되는 시트층(미도시)이 추가적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차폐층(200)은 제1 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 차폐층(200)은 차폐를 위하여 금속 물질로 형성되지만, 여기에 안테나 패턴을 형성하여 안테나로서의 역할도 수행하도록 한다. 안테나 패턴은 감지하는 신호, 디자인 룰 및 표시 장치(1000)의 크기 등에 따라 다양한 패턴을 포함할 수 있다. 이에 따라, 차폐층(200)은 통신 신호가 인가되면 900 MHz 대역의 주파수를 갖는 안테나로 구동될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 별도의 안테나 구조를 설치하지 않고, 차폐층(200)을 이용하는바, 표시 장치(1000)의 슬림화를 실현할 수 있다.
압력 센서는 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230) 및 접지층(240)을 포함한다. 압력 센서는 압력을 감지하기 위해서 한 쌍의 전극과 그 사이에 위치하는 압전 물질을 포함할 수 있고, 압력 센서용 전극(210) 및 접지층(240)은 한 쌍의 전극에 대응되며, 탄성층(230)은 압전 물질을 포함할 수 있다.
압력 센서용 전극(210)은 표시 패널(110) 하부에 배치되며, 외부로부터 인가되는 압력을 감지하는 압력 센서의 일측 전극이다. 압력 센서용 전극(210)은 금속 물질로 이루어져 있다.
압력 센서용 전극(210)은 도 1의 Ⅱ - Ⅱ 선을 기준으로 할 때, Ⅱ - Ⅱ 선의 하부 중앙에 위치함이 일반적이나, 이는 일반적으로 휴대폰 등의 버튼이 있던 위치가 하부 중앙 부분이었기 때문이며, 디자인이 변경됨에 따라서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 또한, 압력 센서용 전극(210)의 크기, 모양, 개수도 표시 장치(1000)에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
탄성층(230)은 압력 센서용 전극(210)을 포함하는 층 아래에 위치할 수 있다. 탄성층(230)은 외부로부터 인가되는 압력에 의해 두께가 줄어들 수 있는 탄성 물질로 형성된다.
또한, 탄성층(230)은 압력을 감지하기 위한 압전층의 역할도 수행할 수 있다. 그러므로 탄성층(230)은 압전 물질을 포함하며, 압전 물질(piezoelectric effect material)로는 티탄산 지르콘산납(PZT) 또는 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride) 등이 사용될 수 있다. 압전 물질은 압력이 감지되면 전기를 발생시킨다.
접지층(240)은 탄성층(230)의 아래에 위치하며, 금속 등의 도체를 포함할 수 있다. 접지층(240)은 압력 센서의 한 쌍의 전극 중 하부 전극에 대응하여 기준 전압을 제공한다.
또한, 접지층(240)은 제1 안테나 패턴이 형성된 차폐층(200)과 함께 안테나로 동작한다. 안테나가 동작하기 위해서는 금속 판넬과 접지면이 필요한바, 차폐층(200)은 금속 판넬에 대응되고, 접지층(240)은 접지면에 대응된다. 차폐층(200)에 안테나 신호가 인가되면 제1 안테나 패턴은 접지층(240)을 기준으로 전파를 송수신할 수 있다.
더미(dummy)층(220)은 압력 센서용 전극(210)과 동일한 층에 위치하며, 압력 센서용 전극(210)을 제외한 층의 빈 공간에 형성된다. 더미층(220)은 도전체가 아닌 무기 절연 물질로 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는 더미층(220)은 압력 센서용 전극(210)층의 상부를 덮으면서 형성될 수도 있다.
인쇄 회로기판(250)은 절연성을 가진 가요성 기판으로, 탄성층(230)의 하부에 배치된다. 인쇄 회로기판(250)은 FPCB(Printed circuit Board) 또는 PCB(Printed circuit Board)로 구현될 수 있다. 인쇄 회로기판(250)은 폴리이미드(polyimide) 등의 폴리머를 포함할 수 있고, 필름 형태일 수 있다.
인쇄 회로기판(250)은 표시 패널(110)을 구동하는 신호 제어부가 집적회로를 가지는 칩 형태로 부착되어 있을 수 있다. 뿐만 아니라, 별도의 터치 감지부가 집적회로(Integrated Circuit)형태로 부착되어 있을 수 있다.
터치 감지부는 압력 센서용 전극(210) 및 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층(200)으로부터 신호를 감지하고 제어하기 위한 신호를 인가할 수 있다. 실시예에 따라서는 신호 제어부와 터치 감지부가 하나의 집적 회로부(도 6의 251 참고)로 형성될 수 있다.
브라켓(300)은 표시 장치(1000)의 측면과 하부를 지지하기 위해 측면 및 하부를 둘러싸는 형상을 가질 수 있으며, 윈도우(100)와 함께 하우징을 구성한다.
도 2에는 도시하지는 않았지만, 각 층은 절연 점착제에 의하여 서로 부착되어 있을 수 있다.
이하 도 3을 통하여 압력 센서의 구조 및 작동방법에 대해 살펴본다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부로부터 압력이 인가될 때 압력 센서와 차폐층(200)의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 윈도우(100)의 상부에서 사용자가 표시 장치(1000)를 누르면 탄성층(230)의 두께가 변화한다.
탄성층(230)의 두께가 변화되면 압력 센서용 전극(210)와 접지층(240) 사이에 정전 용량이 변화한다. 압력 센서용 전극(210) 및 탄성층(230)에서는 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 누름이 있었는지 판단하게 되며, 그에 따라 표시 장치(1000)를 활성화시킬 수 있다.
압력 센서용 전극(210)에 전하가 형성되면, 그에 따라서 전계가 발생하는데, 화상을 꾸준히 표시하고 있는 표시 패널(110)에서는 이로 인하여 신호 간섭의 문제가 발생할 수 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 차폐층(200)을 두어 표시 패널(110)이 신호 간섭을 받지 않도록 한다.
차폐층(200)은 차폐를 위하여 금속 물질로 형성되지만, 여기에 안테나 패턴을 형성하여 안테나로서의 역할도 수행한다.
한편, 표시 패널(110) 하부에 위치할 수 있는 시트층(미도시)과 차폐층(200) 사이에 기생 용량이 발생하면, 압력 감지에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 차폐층(200)은 압력 센서용 전극(210)에 인가되는 신호와 동일한 주파수 대역, 약 800 KHz 주파수 대역의 신호를 인가 받아, 압력 센서용 전극(210)이 정확하게 압력을 감지할 수 있도록 한다.
이하 도 4를 통하여 표시 장치(1000)의 일부 구성 요소들의 분해 사시도를 살펴본다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차폐층(200), 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230) 및 접지층(240)의 분해 사시도이다.
도 4의 실시예는 도 2의 실시예와 달리 제1 절연층(205)과 제2 절연층(235)을 더 포함한다.
도 4에서는 차폐층(200), 제1 절연층(205), 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230), 제2 절연층(235), 접지층(240) 및 인쇄 회로기판(250)을 포함한다.
차폐층(200)은 절연층 위에 배치되는 도전체로, 길이가 너비보다 긴 사각형태로 구성된다. 차폐층(200)은 길이 축을 기준으로 폭이 넓은 제1 부분, 폭이 좁은 제2 부분, 제1 부분과 제2 부분의 사이에 위치한 돌출부 및 돌출부와 제1 부분 사이에 형성된 홈 부분을 포함한다.
제1 절연층(205)은 차폐층(200)의 하부에 위치하며, 차폐층(200)과 마찬가지로 길이가 너비보다 긴 사각형태로 구성된다. 제1 절연층(205)은 길이 축을 기준으로 폭이 넓은 제1 부분, 폭이 좁은 제2 부분을 포함하며, 각각 차폐층(200)의 제1 부분 및 제2 부분과 대응된다.
압력 센서는 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230) 및 접지층(240)을 포함하는바, 이하에서는 압력 센서용 전극(210)부터 먼저 살펴본다.
압력 센서용 전극(210)은 압력 센서의 상부 전극에 대응되며, 제1 절연층(205)의 하부에 위치한다. 압력 센서용 전극(210)은 길이가 너비보다 긴 직사각형태로 구성된다.
압력 센서용 전극(210)은 길이 축 방향을 동일하게 할 때 제1 절연층(205)의 제1 부분과 제2 부분의 하부 중앙에 위치되어 제1 절연층(205)으로 가려지지 않고 일부 노출되어 있다. 제1 절연층(205)의 제1 부분의 하부는 압력 센서용 전극(210)의 2분의 1에 해당하는 부분에 대응되고, 제2 부분의 하부는 나머지 2분의 1에 해당하는 부분에 대응되도록 중첩될 수 있다.
실시예 이외에도 압력 센서용 전극(210)은 크기 및 개수에 따라서 제1 절연층(205)의 하부에서 다양한 위치에 형성될 수 있다.
탄성층(230)은 압력 센서의 압전 물질을 포함하며, 압력 센서용 전극(210)의 하부에 위치한다. 탄성층(230)은 제1 절연층(205)의 제1 부분 및 제2 부분에 대응하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하여 제1 절연층(205)의 구조와 유사한 구조를 가진다.
탄성층(230)의 제1 부분은 압력 센서용 전극(210)의 상부에 위치하는 제1 절연층(205)의 제1 부분에 대응되고, 탄성층(230)의 제2 부분은 제1 절연층(205)의 제2 부분과 대응되도록 압력 센서용 전극(210)의 하부에 중첩될 수 있다.
접지층(240)은 압력 센서의 하부 전극에 대응되며, 탄성층(230)의 하부에 위치된다. 접지층(240)은 탄성층(230)과 마찬가지로 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 구조를 가지며, 접지층(240)은 탄성층(230)과 제1 부분 및 제2 부분이 서로 대응되도록 탄성층(230)의 하부에 중첩하여 위치할 수 있다.
제2 절연층(235)은 탄성층(230)과 접지층(240)의 사이에 위치하며, 탄성층(230)과 같이 긴 사각형태로 구성된다. 제2 절연층(235)은 길이 축을 기준으로 폭이 넓은 제1 부분, 폭이 좁은 제2 부분을 포함하며, 탄성층(230)의 제1 부분 및 제2 부분과 대응되는 하부 위치에 중첩될 수 있다.
여기서, 제1 절연층(205)은 차폐층(200)과 압력 센서용 전극(210) 사이에서, 압력 센서용 전극(210)와 차폐층(200) 사이에서 발생되는 전하 변화에 따른 단락을 방지하기 위한 것으로, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 등으로 이루어질 수 있다.
제2 절연층(235)은 탄성층(230)과 접지층(240) 사이에 위치하며, 압력이 감지된 때 압력 센서용 전극(210) 전극과 접지층(240) 사이의 정전 용량 변화에 따른 단선을 방지한다. 또한, 제1 절연층(205)과 마찬가지로 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름 등으로 이루어질 수 있다.
인쇄 회로기판(250)은 접지층(240)의 하부에 위치하며, 길이가 너비보다 긴 제1 사각 부분과 길이와 너비가 비슷한 제2 사각 부분을 포함한다. 또한, 인쇄 회로기판(250)은 제2 사각부분을 기준으로 측면에 약간 돌출된 돌출부를 포함한다.
인쇄 회로기판(250)의 제2 사각 부분에는 압력 센서용 전극(210) 및 차폐층(200)으로부터 신호를 감지하고 제어하기 위한 집적 회로부(도 6의 251 참고)가 부착될 수 있다.
또한, 인쇄 회로기판(250)의 제2 사각형의 하부 측면에 위치한 돌출부는 통신 신호 등을 인가하기 위한 통신 포트가 배치될 수 있다.
인쇄 회로기판(250)의 제1 사각 부분은 접지층(240)의 제1 부분에 대응되도록 중첩된다. 인쇄 회로기판(250)의 제2 사각 부분은 접지층(240)의 제2 부분의 하부에 중첩되나 그 모양이 대응되지는 않으며, 보다 넓은 면적을 가진다. 그 결과 인쇄 회로기판(250)에 집적 회로부(251)가 형성될 공간을 확보할 수 있다.
인쇄 회로기판(250)은 상부에 위치하는 다수의 층보다 넓은 면적을 포함할 수 있으며, 차례로 중첩되는 차폐층(200), 제1 절연층(205), 탄성층(230), 제2 절연층(235), 접지층(240) 및 인쇄 회로기판(250)은 실시예 이외에도 각 층별로 중첩되는 길이, 너비 및 면적이 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이하 도 5를 통하여 또 다른 안테나 구조를 살펴본다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나로 구현된 제1 배선(201)이 부착된 차폐층(200)의 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 차폐층(200) 및 제1 배선(201)을 포함한다.
차폐층(200)은 은(Ag) 등과 같은 금속 물질로 형성되며, 제1 안테나 패턴을 포함한다. 차폐층(200)은 길이 축을 기준으로 폭이 넓은 제1 부분, 폭이 좁은 제2 부분, 제1 부분과 제2 부분의 사이에 위치한 돌출부를 가진다.
제1 배선(201)은 구리(Cu) 등의 금속 물질을 포함하며, 제2 안테나로 구동된다. 제1 배선(201)은 길이가 긴 선형부 및 선형부의 일 단에서 꺾인 돌출부를 포함하며, 통신하는 주파수 대역에 따라 길이, 두께 등이 다양하게 형성될 수 있다.
제1 배선(201)의 선형부는 차폐층(200)의 길이 축 방향과 평행한 상태에서, 차폐층(200)의 돌출부에 부착된다. 이때, 제1 배선(201)의 돌출부는 차폐층(200)과 반대 방향을 향하도록 부착될 수 있다.
제1 배선(201)은 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film) 등을 이용하여 차폐층(200)에 부착될 수 있다. 또한 실시예에 따라서는 차폐층(200)과 동일한 공정을 통하여 제조될 수 있다.
이하에서는 도 6을 통하여 또 다른 안테나 구조의 연결 배선에 대해서 살펴본다.
도 6은 도 5의 실시예에 접지층(240), 인쇄 회로기판(250) 및 연결 배선이 추가 도시된 사시도이다.
표시 장치(1000)에서 안테나는 와이파이(Wifi), 블루투스(Bluetooth), RF 안테나 등의 모듈로 통신 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 RF 안테나 기능을 수행하기 위하여, 평판형 역 에프 안테나(PIFA, Planar Inverted-F Antenna)로 구현될 수 있다.
평판형 역 에프 안테나는 차폐층(200), 제1 배선(201), 접지층(240)을 통해 구현되는바, 도 6을 참고하면, 도 6의 개시는 차폐층(200), 제1 배선(201), 접지층(240), 제1 연결선(11), 제2 연결선(12) 및 인쇄 회로기판(250)을 포함한다.
차폐층(200)은 도전체로 형성되며, 제1 안테나 패턴을 포함한다. 차폐층(200)은 안테나의 금속 패치로 구현되며, 전파를 발신하거나 외부로부터 전파를 수신한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 별도의 금속 패치를 설치하지 않고, 차폐층(200)을 이용하는바 표시 장치(1000)의 슬림화를 실현할 수 있다.
제1 배선(201)은 차폐층(200)에 부착된 금속 물질로, 제2 안테나로 구동된다. 제1 배선(201)은 길이가 긴 직사각형과 긴 직사각형의 일단에서 꺾인 작은 사각형을 포함하는 모양으로 형성될 수 있다. 제1 배선(201)은 차폐층(200)에 부착되어 함께 안테나의 금속 패치로 구현된다.
접지층(240)은 차폐층(200)의 하부에 위치하며, 차폐층(200)과 평행하게 설치된다. 여기서, 접지층(240)은 표시 장치(1000)가 안테나로 동작시에 안테나의 접지면으로 구현된다. 접지면은 접지되는 면적감소에 의해 안테나의 대역폭을 증가시킬 수 있는바, 실시예 외에도 접지층(240)의 면적을 변경시킬 수 있다.
인쇄 회로기판(250)은 접지층(240)의 하부에 위치하며, 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층(200) 및 제1 배선(201)으로부터 신호를 감지하고 제어하기 위한 집적 회로부(251)가 부착되어 있다.
차폐층(200)과 제1 배선(201)은 제1 연결선(11)을 통해 인쇄 회로기판(250)의 집적 회로부(251)와 전기적으로 연결되어 있다.
제1 연결선(11)은 제1 배선(201)과 차폐층(200)에 전원을 공급한다. 제1 연결선(11)이 연결된 집적 회로부(251)는 표시 장치(1000)에 전원을 공급하는 전원 공급부와 연결되어 있다.
제2 연결선(12)은 제1 배선(201)과 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층(200)에 통신 신호를 인가한다. 제2 연결선(12)은 제1 배선(201)에 연결될 수 있으며, 통신 신호를 송수신할 수 있다.
제1 배선(201)과 차폐층(200)은 제1 연결선(11)을 통해 공급된 전류가 흐르고, 이에 따라 발생된 전기장에 의해 전파를 수신한다. 또한, 제1 배선(201)과 차폐층(200)은 제2 연결선(12)을 통해 인가된 통신 신호에 따라 주파수 대역이 상이한 안테나로 구동된다.
차폐층(200)은 안테나로 구동 시에 압력 센서용 전극(210)의 전계 생성 여부와 관계없이 일정 주파수 대역의 신호를 수신한다. 이는 차폐층(200)으로부터 수신되는 신호를 신호 처리부에서 선택하여 추출하면 되므로, 압력이 감지되는 경우에도 문제 없이 전파를 송수신한다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 파장 대역을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 성능 시험 평가 그래프이다.
차폐층(200)이 제1 배선(201)을 통해 제2 연결선(12)으로부터 신호를 인가 받는 경우를 살펴보면, 차폐층(200)은 접지층(240)과 중첩되는 면적이 넓은바 저주파 대역의 신호를 할 수 있다. 도 7의 그래프에서 보는 바와 같이, 차폐층(200)의 제1 안테나 패턴은 900 MHz 구간의 저주파 대역의 안테나로 구동됨을 확인할 수 있다.
제1 배선(201)에 형성된 패턴에 따른 주파수 대역을 살펴보면, 제1 배선(201)은 접지층(240)과 중첩되는 면적이 작으므로 고주파 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 도 7의 그래프에서 보는 바와 같이, 제1 배선(201)은 3.5 GHz 구간의 고주파 대역의 안테나로 구동됨을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 8을 통하여 도 5의 실시예에 추가 도시된 압력 센서 및 안테나와 기판의 연결 배선을 살펴본다.
도 8은 도 5의 실시예에 추가 도시된 따른 압력 센서 및 안테나와 기판의 연결 배선의 분해 사시도이다.
압력 센서는 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230) 및 접지층(240)을 포함하며, 안테나는 차폐층(200), 접지층(240)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 8은 차폐층(200), 제1 배선(201), 제1 절연층(205), 압력 센서용 전극(210), 탄성층(230), 제2 절연층(235), 접지층(240), 인쇄 회로기판(250) 및 집적 회로부(251)를 포함한다. 또한, 제1 연결선(11), 제2 연결선(12), 제3 연결선(13) 및 제4 연결선(14)을 더 포함한다.
차폐층(200)은 절연층위에 도전체로 형성되며, 제1 안테나 패턴을 포함한다. 차폐층(200)은 압력 센서가 작동할 때, 표시 패널(110) 등에서 발생되는 전계 간섭을 방지하는데 효과적으로 작용할 수 있다.
또한, 차폐층(200)은 통신 신호가 인가되면 900 MHz 대역의 주파수를 갖는 안테나로 구동될 수 있는바, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 별도의 안테나 구조를 설치하지 않아도 표시 장치(1000)의 슬림화를 실현할 수 있다.
제1 배선(201)은 금속 물질을 포함하며, 제2 안테나로 구동된다. 제1 배선(201)은 차폐층(200)의 돌출부에 부착될 수 있으며, 제1 배선(201)은 통신 신호가 인가되면 3.5 GHz의 고주파 대역의 안테나로 구동될 수 있다.
제1 절연층(205)는 차폐층(200)의 하부에 위치하며, 차폐층(200)에서 압력 센서 전하 변화에 따른 단락을 방지하기 위해 배치한다.
압력 센서용 전극(210)는 탄성층(230) 및 접지층(240)과 함께 압력 센서를 감지하기 위한 전극이다. 압력 센서용 전극(210)은 제1 절연층(205)의 하부중앙에 위치하는 작은 직사각형과, 작은 직사각형의 우측으로 일체로 형성된 연장부를 포함한다.
압력 센서용 전극(210)의 연장부는 인쇄 회로기판(250)에 설치된 집적 회로부(251)와 제3 연결선(13)을 통해 전기적으로 연결된다. 집적 회로부(251)는 압력 센서용 전극(210)에 의해 감지된 전기 신호를 수신하여, 일정 세기의 신호가 감지된 때 표시 장치(1000)를 활성화 시킬 수 있다.
탄성층(230)은 압력 센서용 전극(210)을 포함하는 층 아래에 위치할 수 있다. 탄성층(230)은 외부로부터 인가되는 압력에 의해 두께가 줄어들 수 있는 탄성 물질 및 압력을 감지하기 위한 압전 물질을 포함할 수 있다.
접지층(240)은 탄성층(230)의 아래에 위치하며, 압력 센서의 한 쌍의 전극 중 하부 전극에 대응하여 기준 전극을 제공한다.
또한, 접지층(240)은 차폐층(200)과 평행하게 설치되며, 표시 장치(1000)가 안테나로 동작 시에 안테나의 접지면으로 구현될 수 있다. 접지면은 접지되는 면적감소에 의해 안테나의 대역폭을 증가시킬 수 있다.
제2 절연층(235)은 탄성층(230)과 접지층(240)의 사이에 위치하며, 압력이 감지된 때 압력 센서용 전극(210) 전극과 접지층(240) 사이의 정전 용량 변화에 따른 단선을 방지하기 위해 배치된다.
인쇄 회로기판(250)은 접지층(240)의 하부에 위치하며, 길이가 너비보다 긴 제1 부분과 길이와 너비가 비슷한 제2 부분을 포함한다. 인쇄 회로기판(250)의 제2 부분에는 압력 센서용 전극(210) 및 차폐층(200)으로부터 신호를 감지하고 제어하기 위한 집적 회로부(251)가 부착된다.
접지층(240)은 길이가 긴 사각형과 긴 사각형의 일단에서 일정한 각도로 꺾인 폭이 좁은 사각형의 연장부를 포함한다. 접지층(240)의 연장부는 제4 연결선(14)을 통해 인쇄 회로기판(250)의 집적 회로부(251)과 제4 연결선(14)을 통해 연결되어 있다. 따라서, 집적 회로부(251)는 인쇄 회로기판(250)에 내장된 접지부와 전기적으로 연결되어, 접지 전극을 제공할 수도 있다.
이하 도 9를 통하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 구조를 살펴본다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나로 구현된 제1 배선(201) 및 제2 배선(202)이 부착된 차폐층(200)의 사시도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 차폐층(200), 제1 배선(201) 및 제2 배선(202)을 포함한다.
차폐층(200)은 은(Ag) 등과 같은 금속 물질로 형성되며, 제1 안테나 패턴을 포함한다. 차폐층(200)은 길이 축을 기준으로 폭이 넓은 제1 부분, 폭이 좁은 제2 부분, 제1 부분과 제2 부분의 사이에 위치한 돌출부를 포함한 긴 사각형으로 형성된다.
제1 배선(201)은 구리(Cu) 등의 금속 물질을 포함하며, 제2 안테나로 구동된다. 제1 배선(201)은 길이가 긴 선형부 및 선형부의 일 단에서 꺾인 돌출부를 포함하며, 통신하는 주파수 대역에 따라 길이, 두께 등이 다양하게 형성될 수 있다.
제1 배선(201)의 선형부는 차폐층(200)의 길이 축 방향과 평행한 상태에서, 차폐층(200)의 돌출부에 부착된다. 이때, 제1 배선(201)의 돌출부는 차폐층(200)의 돌출부와 동일한 방향을 향하도록 부착될 수 있다.
제2 배선(202)은 금속 물질을 포함하며, 제3 안테나로 구동된다. 제2 배선(202)은 길이 및 너비가 비슷한 선형부를 포함하며, 통신하는 주파수 대역에 따라 길이, 두께 등이 다양하게 형성될 수 있다.
제2 배선(202)은 제1 배선(201)의 돌출부와 반대 방향으로 배치되며, 제1 배선(201)의 선형부의 일 지점에 부착된다. 제2 배선(202)은 이방성 도전 필름 등을 이용하여 제1 배선(201)과 부착될 수 있다.
제2 배선(202)은 제1 안테나 패턴이 형성된 차폐층(200) 및 제1 배선(201)과 함께 집적 회로부(251)와 전기적으로 연결된다. (도 8의 제1 연결선(11) 참고)
제2 배선(202)은 차폐층(200)에 포함되며, 차폐층(200), 제1 배선(201)과 함께 평판형 역 에프 안테나로 작동할 수 있다.
제3 안테나로 구동되는 제2 배선(202)은 신호 제어부에서 인가되는 신호에 따라 약 1.9 GHz 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 실시예 이외에도 제2 배선(202)의 선형부에 다른 금속 배선을 추가적으로 부착함으로써 다양한 주파수 대역의 전파를 활용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 차폐층(200)에 제1 안테나 패턴을 형성하고 제1 배선(201), 제2 배선(202)을 추가함으로써, 압력 센서 감지 및 통신 기능이 가능한 표시 장치(1000)를 구현할 수 있다.
이에 따라, 표시 장치에는 별도의 안테나 제작이 불필요한바 공정 시간 및 비용을 절감하고, 압력 센서와 안테나를 일체형으로 형성하는 단순 구조로 표시 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 윈도우 1000: 표시 장치
11: 제1 연결선 110: 표시 패널
12: 제2 연결선 13: 제3 연결선
14: 제4 연결선 200: 차폐층
201: 제1 배선 202: 제2 배선
205: 제1 절연층 210: 압력 센서용 전극
220: 더미층 230: 탄성층
235: 제2 절연층 240: 접지층
250: 인쇄 회로기판 251: 집적 회로부
300: 브라켓

Claims (17)

  1. 표시 패널,
    상기 표시 패널의 하부에 위치하고 제1 안테나 패턴을 포함하는 차폐층,
    상기 차폐층의 하부에 위치하는 압력 센서용 전극,
    상기 압력 센서용 전극의 하부에 위치하며, 압전 물질을 포함하는 탄성층, 및
    상기 탄성층의 하부에 위치하는 접지층을 포함하며,
    상기 압력 센서용 전극, 상기 탄성층 및 상기 접지층은 압력 센서로 동작하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차폐층은 및 상기 접지층은 각각 안테나의 금속 판넬 및 안테나의 접지면 역할을 하여, 안테나로 동작하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차폐층 및 상기 압력 센서용 전극을 제어하는 집적 회로부가 부착된 인쇄 회로기판을 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집적 회로부는 상기 차폐층 및 상기 압력 센서용 전극을 제어하는 신호를 인가하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집적 회로부는 상기 차폐층 및 상기 압력 센서용 전극에 동일 주파수 대역의 신호를 인가하는 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 차폐층의 일 단에 부착되고 제2 안테나로 구동되는 제1 배선을 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차폐층에 형성되는 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 금속 물질로 이루어지는 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상기 집적 회로부와 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 배선은 통신 신호를 송수신하는 표시 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상이한 주파수 대역의 안테나로 구동되는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴은 900 MHz 주파수 대역의 제1 안테나로 구동되는 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 배선은 3.5 GHz 주파수 대역의 제2 안테나로 구동되는 표시 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 배선의 일 단에 부착되고 제3 안테나로 구동되는 제2 배선을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 배선, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제1 배선은 상기 집적 회로부와 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 배선은 1.9 GHz 주파수 대역의 제3 안테나로 구동되는 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서용 전극과 동일 평면에 위치하는 더미층을 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차폐층과 상기 압력 센서용 전극 및 상기 더미층을 포함하는 층 사이에 위치하는 제1 절연층, 및
    상기 접지층의 상부에 위치하는 제2 절연층을 더 포함하는 표시 장치.
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