KR102522033B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 표시 장치는, 제1 영역과, 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 표시 패널; 상기 표시 패널의 일면에 위치하는 복수의 압력 센서; 상기 복수의 압력 센서의 주변에 위치하는 유전체층; 및 내부에 상기 표시 패널, 상기 복수의 압력 센서 및 상기 유전체층을 수용하며, 상기 복수의 압력 센서와 정전 용량을 형성하는 브라켓을 포함하고, 상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량은, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량보다 작을 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력 받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명은 터치의 세기를 파악하는 표시 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명은 터치 입력 위치에 상관없이 터치의 세기가 균일하게 인지될 수 있도록 하는 표시 장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는, 제1 영역과, 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상에 위치하는 복수의 압력 센서; 상기 복수의 압력 센서의 주변에 위치하는 유전체층; 및 내부에 상기 표시 패널, 상기 복수의 압력 센서 및 상기 유전체층을 수용하며, 상기 복수의 압력 센서와 정전 용량을 형성하는 브라켓을 포함하고, 상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량은, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량보다 작을 수 있다.
또한, 상기 유전체층은, 제1 유전체층과 제2 유전체층을 포함하고, 상기 제1 유전체층의 유전율은 상기 제2 유전체층의 유전율보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1 유전체층은 상기 제1 영역과 중첩하는 영역에 위치하고, 상기 제2 유전체층은 상기 제2 영역과 중첩하는 영역에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제1 유전체층은 제1 홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 유전체층은 제2 홀을 포함하고, 단위 면적 내에 구비되는 상기 제1 홀의 개수는 상기 제2 홀의 개수보다 많을 수 있다.
또한, 상기 제2 유전체층은, 상기 제1 홀의 반경보다 큰 반경을 갖는 제2 홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 유전체층은 제2 홀을 포함하고, 상기 제2 홀의 높이는 상기 제1 홀의 높이보다 낮을 수 있다.
또한, 상기 제1 홀은 상기 제1 유전체층이 관통되어 형성되고, 상기 제2 홀은 상기 제2 유전체층의 일부가 제거되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 영역은 상기 표시 패널의 중심을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
또한, 상기 브라켓은 제1 캐비티와 제2 캐비티를 포함하고, 상기 제1 캐비티는 상기 제1 영역과 중첩하는 영역에 위치하고, 상기 제2 캐비티는 상기 제2 영역과 중첩하는 영역에 위치할 수 있다.
또한, 상기 브라켓의 바닥면이 계단 형상을 갖도록, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티 간에 단차가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 제1 캐비티에 대응하는 브라켓 사이의 거리는, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 제2 캐비티에 대응하는 브라켓 사이의 거리보다 클 수 있다.
또한, 상기 복수의 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량 변화량, 및 보정 상수들을 참조로 하여 터치의 세기를 산출하는 센서 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역 상에 상기 터치가 입력되는 경우 적용되는 보정 상수와, 상기 제2 영역 상에 상기 터치가 입력되는 경우 적용되는 보정 상수는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치의 세기를 파악하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치 입력 위치에 상관없이 터치의 세기가 균일하게 인지될 수 있도록 하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제1 유전체층과 제2 유전체층을 포함하는 유전체층이 구비된 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 홀을 포함하는 유전체층을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 I1-I1'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 I1-I1'선에 따른 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 홀을 포함하는 유전체층을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 I2-I2'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전체층을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 I3-I3'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전체층을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브라켓을 포함하는 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 브라켓과 윈도우를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부 및 표시 구동부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는 표시 패널(110), 압력 센서부(120), 유전체층(130), 브라켓(140) 및 윈도우(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
표시 패널(110)은, 다수의 화소들(미도시됨)을 포함하여, 사용자에게 소정의 영상을 제공할 수 있다.
표시 패널(110)은 적어도 일 면에 영상을 표시할 수 있다. 상기 영상이 표시되는 면은 곡률을 갖지 않은 편평한 면일 수도 있고, 소정의 곡률을 갖는 곡면일 수도 있다. 또는 상기 영상이 표시되는 면은 일시적으로는 편평하나, 구부러질 수 있거나 말릴 수 있는 형태로 제공될 수도 있다.
표시 패널(110)은 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널, MEMS 표시 패널 등일 수 있다.
압력 센서부(115)는 기판(120)과 복수의 압력 센서들(125)을 포함할 수 있다.
기판(120)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(120)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(120)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 기판(120)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
압력 센서(125)는 도전성 물질을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압력 센서(125)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다. 상기 압력 센서(125)는 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 상기 물질들 중 2 이상의 물질이 적층된 다중층을 포함할 수 있다.
한편, 압력 센서(125)는 도면 상에서 사각형의 형상으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 또한, 표시 장치(100)의 형태 및 크기에 따라, 압력 센서(125)의 개수, 배열된 형태 또한 다양하게 변형될 수 있다.
기판(120)과 압력 센서(125) 상에는 별도의 절연층이 위치할 수도 있다. 압력 센서(125)는 절연층에 의하여 수분, 산소 등으로부터 보호될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 압력 센서(125)는 추후 설명할 브라켓(140)과 정전 용량(C)을 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 표시 장치(100)는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 정전 용량(C) 변화량을 통해 터치의 세기를 판단할 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b에서는 기판(120) 상에 압력 센서들(125)이 구비된 압력 센서부(115)가 표시 패널(110)의 일면에 배치되는 것으로 도시되었으나, 별도의 기판(120) 없이 압력 센서들(125)이 표시 패널(110) 상에 직접적으로 구비될 수도 있다.
본 발명에 의한 유전체층(130)은 압력 센서부(115)와 브라켓(140)의 바닥면 사이에 위치할 수 있다.
압력 센서(125)와 브라켓(140)은 상기 유전체층(130)을 사이에 두고 정전 용량(C)을 형성하므로, 상기 정전 용량(C) 값은 상기 유전체층(130)의 유전율에 따라 달라질 수 있다.
본 발명에 따르면, 유전체층(130)을 복수 개의 영역으로 분할되고, 영역 별로 유전율이 상이할 수 있다. 이에 따라, 압력 센서(125)와 상기 브라켓(140) 간의 정전 용량이 상기 영역 별로 다를 수 있다.
본 발명에 의한 브라켓(bracket, 140)은 표시 패널(110), 압력 센서부(115) 및 유전체층(130)을 수용할 수 있다. 즉, 브라켓(140)의 내부에 유전체층(130), 압력 센서부(115) 및 표시 패널(110)의 순서로 적층되어 위치할 수 있다.
브라켓(140)은 도전성 물질을 포함한다. 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
브라켓(140)은 압력 센서(125)를 형성하는 도전성 물질과 동일한 물질로 이루어지거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
윈도우(150)는 표시 패널(110)의 상면에 위치하며, 도 1b에 도시된 것과 같이, 표시 패널(110)과 브라켓(140)의 엣지(edge)를 모두 덮을 수 있다. 윈도우(150)는 접착 부재를 통하여 브라켓(140)과 결합될 수 있다.
본 명세서에서 표시 장치(100)에 터치가 입력되었다는 것은, 윈도우(150) 상에 터치가 입력된 것을 의미할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제1 유전체층과 제2 유전체층을 포함하는 유전체층이 구비된 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2a를 참조하면, 표시 패널(110)은 제1 영역(110a)과 제2 영역(110b)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 영역(110a)은 표시 패널(110)의 중심을 포함하고, 제2 영역(110b)은 제1 영역(110a)을 둘러싸는 주변 영역일 수 있다.
압력 센서부(115) 또한, 제1 영역(120a)과 제2 영역(120b)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 압력 센서부(115)의 제1 영역(120a)은 표시 패널(110)의 제1 영역(110a)과 중첩하고, 압력 센서부(115)의 제2 영역(120b)은 표시 패널(110)의 제2 영역(110b)과 중첩할 수 있다.
유전체층(130)은 제1 유전체층(130a)과 제2 유전체층(130b)을 포함할 수 있다. 제1 유전체층(130a)은 표시 패널(110)의 제1 영역(110a) 및 압력 센서부(115)의 제1 영역(120a)과 중첩하는 영역에 위치하고, 제2 유전체층(130b)은 표시 패널(110)의 제2 영역(110b) 및 압력 센서부(115)의 제2 영역(120b)과 중첩하는 영역에 위치한다.
즉, 제1 유전체층(130a)은 유전체층(130)의 중심부에 위치하고, 제2 유전체층(130b)이 제1 유전체(130a)를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
한편, 도 2a에서는 설명의 편의를 위하여 윈도우(150) 및 브라켓(140)은 생략하였다.
도 2b는 표시 장치에 터치로 인한 압력(F)이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, 사용자의 터치 등에 따라 표시 장치(100) 상에 압력(F)이 가해지는 경우, 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 거리(d1, d2)가 변화되고, 이에 따라 압력 센서(125)와 브라켓(140)의 정전용량이 변화될 수 있다.
본 발명에 따른 센서 제어부는 압력 센서(125)와 브라켓(140)의 정전용량 변화량을 참조로 하여 터치 세기를 산출할 수 있다.
압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 정전용량 값은, 유전체층(130)의 유전율과, 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 거리(d1, d2)에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로 유전체층(130)의 유전율이 클수록 정전용량 값이 커지고, 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 거리(d1, d2)가 짧을수록 정전용량 값이 커진다.
본 발명에 의한 브라켓(140)은 표시 패널(110), 압력 센서부(115) 및 유전체층(130)을 수용하기 위한 캐비티를 형성하기 위하여 측벽을 포함한다. 그리고, 윈도우(150)는 브라켓(140)과 표시 패널(110)을 모두 덮는다.
즉, 상술한 것과 같은 표시 장치(100)의 구조로 인하여, 표시 장치(100)를 동일한 힘으로 터치하더라도, 어느 위치에 터치가 입력되는 지에 따라, 표시 장치(100)가 눌리는 깊이가 다를 수 있다.
구체적으로, 터치 입력의 위치가 표시 장치(100)의 가장자리에 가까울수록(예를 들어, 제2 유전체층(130b)에 대응하는 영역) 브라켓(140)의 측벽에 의한 영향으로 인하여 덜 눌리게 된다.
표시 장치(100)를 동일한 힘으로 터치하더라도, 어느 위치에 터치가 입력되는 지에 따라 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 거리가 달라지므로, 정전용량의 변화량 또한 달라지게 된다.
즉, 사용자가 표시 장치(100)에 터치를 입력할 때 동일한 힘을 가하더라도, 표시 장치(100)에서 산출하는 터치 세기의 크기가 서로 다를 수 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제1 유전체층(130a)의 유전율과 제2 유전체층(130b)의 유전율을 다르게 할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 표시 장치(100)에 터치가 입력되지 않은 상태에서, 제1 유전체층(130a)의 양 면에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 정전용량 값은 C1이고, 제2 유전체층(130b)의 양 면에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 정전용량 값은 C2일 수 있다.
제2 유전체층(130b)의 유전율은 제1 유전체층(130a)의 유전율보다 클 수 있다. 따라서, 정전용량 값 C2는 정전용량 값 C1보다 클 수 있다.
즉, 브라켓(140)의 측벽에 의한 영향으로 인하여 덜 눌리는 만큼 유전율을 크게 하여 균일한 터치 세기가 검출될 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 홀을 포함하는 유전체층을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 I1-I1'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 유전체층(130a)은 제1 홀(210)을 포함하고, 제2 유전체층(130b)은 제2 홀(220)을 포함할 수 있다.
제1 유전체층(130a)과 제2 유전체층(130b)은 동일한 유전체 물질로 형성된 것일 수 있으며, 제1 홀(210)과 제2 홀(220)의 반경은 동일할 수 있다.
또한, 제1 홀(210)은 제1 유전체층(130a)을 형성하는 유전체 물질이 채워지지 않은 공간으로서, 도 4에 도시된 것과 같이 제1 유전체층(130a)이 관통되어 형성된 것일 수 있다.
제1 홀(210)에서의 유전율의 값은 유전체 물질로 채워진 영역에서의 유전율 값보다 작으므로, 제1 유전체층(130a)에 제1 홀(210)을 형성함으로써 제1 유전체층(130a)의 유효 유전율을 낮출 수 있다.
제2 홀(220)은 제2 유전체층(130b)을 형성하는 유전체 물질이 채워지지 않은 공간으로서, 도 4에 도시된 것과 같이 제2 유전체층(130b)이 관통되어 형성된 것일 수 있다.
제2 홀(220)에서의 유전율의 값은 유전체 물질로 채워진 영역에서의 유전율 값보다 작으므로, 제2 유전체층(130b)에 제2 홀(220)을 형성함으로써 제2 유전체층(130b)의 유효 유전율을 낮출 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 단위 면적(A)에 포함되는 제1 홀(210)의 개수는 상기 단위 면적(A)에 포함되는 제2 홀(220)의 개수보다 많을 수 있다.
따라서, 제1 유전체층(130a)의 유효 유전율은 제2 유전체층(130b)의 유효 유전율보다 작을 수 있다.
도 5는 도 3의 I1-I1'선에 따른 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 홀(210)의 높이(h1)은 제2 홀(220)의 높이(h2)보다 클 수 있다.
예를 들어, 제1 홀(210)은 제1 유전체층(130a) 전체를 관통하여 형성되고, 제2 홀(220)은 제2 유전체층(130b)의 일부가 제거되어 형성된 것일 수 있다.
즉, 유전체 물질에 비하여 유전율이 낮은 제1 홀(210)의 부피를 크게 함으로써, 제1 유전체층(130a)의 유효 유전율이 제2 유전체층(130b)의 유효 유전율보다 낮도록 할 수 있다.
한편, 도 5에서는 제1 홀(210)이 제1 유전체층(130a) 전체를 관통하여 형성되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제2 홀(220)과 같이 제1 유전체층(130a)의 일부가 제거되어 형성된 것일 수 있다.
또한, 제1 홀(210)과 제2 홀(220)의 높이(h1, h2)가 다른 경우에는, 단위 면적(A)에 포함되는 제1 홀(210)의 개수가 단위 면적(A)에 포함되는 제2 홀(220)의 개수보다 많지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 홀을 포함하는 유전체층을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 I2-I2'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 유전체층(130a)은 제1 홀(210)을 포함하고, 제2 유전체층(130b)은 제2 홀(220)을 포함할 수 있다.
제1 유전체층(130a)과 제2 유전체층(130b)은 동일한 유전체 물질로 형성된 것일 수 있다.
제1 홀(210)은 제1 유전체층(130a)을 형성하는 유전체 물질이 채워지지 않은 공간으로서, 도 7에 도시된 것과 같이 제1 유전체층(130a)이 관통되어 형성된 것일 수 있다.
제1 홀(210)에서의 유전율의 값은 유전체 물질로 채워진 영역에서의 유전율 값보다 작으므로, 제1 유전체층(130a)에 제1 홀(210)을 형성함으로써 제1 유전체층(130a)의 유효 유전율을 낮출 수 있다.
제2 홀(220)은 제2 유전체층(130b)을 형성하는 유전체 물질이 채워지지 않은 공간으로서, 도 7에 도시된 것과 같이 제2 유전체층(130b)이 관통되어 형성된 것일 수 있다.
제2 홀(220)에서의 유전율의 값은 유전체 물질로 채워진 영역에서의 유전율 값보다 작으므로, 제2 유전체층(130b)에 제2 홀(220)을 형성함으로써 제2 유전체층(130b)의 유효 유전율을 낮출 수 있다.
특히, 제2 홀(220)의 반경(R2)은 제1 홀(210)의 반경(R1)보다 작을 수 있다.
즉, 유전체 물질에 비하여 유전율이 낮은 제1 홀(210)의 부피를 크게 함으로써, 제1 유전체층(130a)의 유효 유전율이 제2 유전체층(130b)의 유효 유전율보다 작을 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전체층을 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8의 I3-I3'선에 따른 단면의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 의한 유전체층(130')은 제1 유전체층(130a')과 제2 유전체층(130b')을 포함할 수 있다.
제1 유전체층(130a')은 유전체층(130')의 중심부에 위치하고, 제2 유전체층(130b')이 제1 유전체(130a')를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
제1 유전체층(130a')은 제1 유전체 물질로 형성되고, 제2 유전체층(130b')은 제2 유전체 물질로 형성될 수 있다.
제1 유전체 물질의 유전율과 제2 유전체 물질의 유전율은 서로 상이하고, 특히 제1 유전체 물질의 유전율은 제2 유전체 물질의 유전율보다 작을 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한 것과 같이 제1 유전체층(130a)과 제2 유전체층(130b)은 동일한 물질로 형성하되 제1 홀(210) 및 제2 홀(220)의 개수나 크기를 이용하여 각 유전체층(130a, 130b)의 유효 유전율을 조절하는 것과 달리, 각 유전체층(130a', 130b')을 이루는 유전체 물질 자체를 다르게 할 수도 있다.
한편, 도 1 내지 도 9에서는 유전체층(130, 130')이 제1 유전체층(130a, 130a')과 제2 유전체층(130b, 130b')을 포함하고, 제2 유전체층(130b, 130b')이 중앙에 위치한 제1 유전체층(130a, 130a')을 둘러싸는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 표시 장치(100)의 형상, 크기 등에 따라 본 발명에 의한 유전체층은 다양한 형태로 구획될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전체층을 나타낸 도면이다.
도 10a를 참조하면, 유전체층(130)은 제1 유전체층(130a), 제2 유전체층(130b) 및 제3 유전체층(130c)을 포함할 수 있다.
제1 유전체층(130a)은 유전체층(130)의 중심부에 위치하고, 제2 유전체층(130b)이 제1 유전체층(130a)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
제3 유전체층(130c)은 제2 유전체층(130b)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
이와 같은 경우, 제2 유전체층(130b)의 유전율은 제1 유전체층(130a)의 유전율보다 크고, 제3 유전체층(130c)의 유전율은 제2 유전체층(130b)의 유전율보다 클 수 있다.
즉, 가장 자리에 위치하는 제3 유전체층(130c)의 유전율이 가장 클 수 있다.
예를 들어, 제3 유전체층(130c)은 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 비하여 작은 개수의 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 구비된 홀보다 반경이 작은 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 구비된 홀보다 높이가 낮은 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)을 이루는 유전체 물질보다 유전율이 낮은 유전체 물질로 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 10b를 참조하면, 유전체층(130)은 제1 유전체층(130a), 제2 유전체층(130b) 및 제3 유전체층(130c)을 포함할 수 있다.
제1 유전체층(130a)은 유전체층(130)의 중심부에 위치하고, 제2 유전체층(130b)은 제1 유전체층(130a) 주변에 위치할 수 있다.
제3 유전체층(130c)은 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)의 주변에 위치하며 특히 유전체층(130)의 모서리에 위치할 수 있다.
이와 같은 경우, 제2 유전체층(130b)의 유전율은 제1 유전체층(130a)의 유전율보다 크고, 제3 유전체층(130c)의 유전율은 제2 유전체층(130b)의 유전율보다 클 수 있다.
즉, 가장 자리에 위치하는 제3 유전체층(130c)의 유전율이 가장 클 수 있다.
예를 들어, 제3 유전체층(130c)은 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 비하여 작은 개수의 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 구비된 홀보다 반경이 작은 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)에 구비된 홀보다 높이가 낮은 홀을 포함할 수 있다.
또는, 제3 유전체층(130c)은, 제1 유전체층(130a) 및 제2 유전체층(130b)을 이루는 유전체 물질보다 유전율이 낮은 유전체 물질로 형성될 수도 있다.
즉, 브라켓(140) 측벽에 의하여, 동일한 힘의 세기를 갖는 터치가 입력되더라도 표시 장치(100)가 가장 적게 눌리게 되는 영역에 대응되는 유전체층(130)의 유전율을 가장 크게 할 수 있다.
제1 내지 제3 유전체층(130a, 130b, 130c)은 사각형의 형상인 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 유전체층(130)은 다각형 형상을 갖도록 구획될 수 있으며, 또는 원(또는 타원)의 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이, 영역 별로 유전체층(130)의 유전율을 다르게 함으로써, 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 정전용량(C)이 달라지도록 할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 영역 별로 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 거리를 다르게 함으로써, 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 정전용량(C)이 달라지도록 할 수 있다.
도 11 및 도 12은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브라켓을 포함하는 표시 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다. 도 11에서는 설명의 편의를 위하여 표시 패널, 유전체층 및 윈도우에 대한 도시가 생략되었다.
도 11을 참조하면, 압력 센서부(115)는, 제1 영역(120a)과 제2 영역(120b)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 압력 센서부(115)의 제1 영역(120a)은 압력 센서부(115)의 중심을 포함하고, 제2 영역(120b)은 제1 영역(120a)을 둘러싸는 주변 영역일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 브라켓(140)은 제1 캐비티(140a)와 제2 캐비티(140b)를 포함할 수 있다.
제1 캐비티(140a)가 형성된 영역은 압력 센서부(115)의 제1 영역(120a)과 중첩하고, 제2 캐비티(140b)가 형성된 영역은 압력 센서부(115)의 제2 영역(120b)과 중첩할 수 있다.
브라켓(140)의 캐비티가 계단 형상을 갖도록 제1 캐비티(140a)와 제2 캐비티(140b) 간에는 단차가 존재할 수 있다.
따라서, 도 12에 도시된 것과 같이, 압력 센서부(115)의 제1 영역(120a)에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 거리(l1)은, 제2 영역(120b)에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 거리(l2)보다 멀 수 있다.
압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 정전용량은 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 거리에 반비례한다. 따라서, 제1 영역(120a)에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 정전용량은, 제2 영역(120b)에 위치하는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 사이의 정전용량보다 작 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 브라켓과 윈도우를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 브라켓(145)은 완충부(145a)를 더 포함할 수 있다.
완충부(145a)는 브라켓(145)의 측벽을 따라 연장되어 형성될 수 있으며, 완충부(145a)의 내부에는 소정의 홈이 형성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의한 윈도우(155)는 엣지를 따라 연장되어 형성된 돌출부(155a)를 포함할 수 있다.
윈도우(155)는 브라켓 완충부(145a)와 체결될 수 있으며, 구체적으로 윈도우(155)의 돌출부(155a)가 브라켓 완충부(145a)의 홈에 결합될 수 있다.
특히, 윈도우(155)에 가해진 힘에 의하여 윈도우가 상하로 움직일 때, 윈도우(155)의 돌출부(155a)와 브라켓 완충부(145a)가 서로 압력에 따른 영향을 받지 않도록 빈 공간이 존재할 수 있다.
이러한 경우, 표시 장치(100)의 어느 위치에 터치가 입력되더라도 브라켓(145) 측벽에 의한 영향을 받지 않고, 동일한 깊이로 움직일 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 제어부 및 표시 구동부를 포함한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(100)는 표시 구동부(160)와 센서 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
표시 구동부(160)은 표시 패널(110)로 영상 구동 신호를 공급함으로써, 표시 패널(110)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
이를 위하여, 표시 구동부(160)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터와 제어 신호를 이용하여, 영상 구동 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 표시 구동부(160)는 영상 데이터와 제어 신호를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다.
또한, 영상 구동 신호는 주사 신호, 및 영상 데이터(DATA)를 이용하여 생성된 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
센서 제어부(170)는 압력 센서(125)와 브라켓(140) 간의 거리 변화에 따른 정전용량 변화량을 감지함으로써 압력의 세기를 감지할 수 있다.
특히, 센서 제어부(170)는 압력 센서(125)로부터 획득한 신호와 보정 상수를 참조로 하여 압력의 세기를 산출할 수 있다.
상술한 것과 같은 표시 장치(100)의 구조로 인하여, 표시 장치(100)를 동일한 힘으로 터치하더라도, 어느 위치에 터치가 입력되는 지에 따라, 표시 장치(100)가 눌리는 깊이가 다를 수 있다.
구체적으로, 터치 입력의 위치가 표시 장치(100)의 가장자리에 가까울수록 브라켓(140)의 측벽에 의한 영향으로 인하여 덜 눌리게 된다.
따라서, 센서 제어부(170)는 입력된 터치의 위치가 표시 장치(100)의 가장자리에 가까울수록 큰 보정 상수를 적용할 수 있다.
이에 따라, 동일한 세기의 터치가 입력되었다면 그 위치에 상관없이, 최종적으로 산출되는 터치 압력의 세기가 균일할 수 있다.
이를 위하여, 터치 입력 위치에 대응하는 보정 상수가 소정의 메모리에 저장될 수 있다.
표시 구동부(160)와 센서 제어부(170)는 하나의 구성으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(160)와 센서 제어부(170)는 하나의 IC(integrated circuit)로 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 표시 장치(100)의 제1 영역에 대응하는 압력 센서(125)와 브라켓(140, 145) 간의 정전 용량과 제2 영역에 대응하는 압력 센서(125)와 브라켓(140, 145) 간의 정전 용량을 다르게 하고, 이에 더하여 터치 세기 산출 시 보정 상수를 적용함으로써, 정확한 터치 세기를 산출할 수 있다.
또는, 센서 제어부(170)에서 상술한 보정 상수만을 이용하여 터치의 세기를 정확하게 산출할 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시 장치
110: 표시 패널
115: 압력 센서부
125: 압력 센서
130, 130': 유전체층
140, 145: 브라켓
150, 155: 윈도우
160: 표시 구동부
170: 센서 제어부

Claims (15)

  1. 제1 영역과, 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 위치하는 복수의 압력 센서;
    상기 복수의 압력 센서의 주변에 위치하는 유전체층; 및
    내부에 상기 표시 패널, 상기 복수의 압력 센서 및 상기 유전체층을 수용하며, 상기 복수의 압력 센서와 정전 용량을 형성하는 브라켓을 포함하고,
    상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량은, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량보다 작고,
    상기 유전체층은, 제1 유전체층과 제2 유전체층을 포함하고,
    상기 제1 유전체층의 유전율은 상기 제2 유전체층의 유전율보다 작으며,
    상기 제1 유전체층은 제1 홀을 포함하는 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전체층은 상기 제1 영역과 중첩하는 영역에 위치하고, 상기 제2 유전체층은 상기 제2 영역과 중첩하는 영역에 위치하는 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체층은 제2 홀을 포함하고,
    단위 면적 내에 구비되는 상기 제1 홀의 개수는 상기 제2 홀의 개수보다 많은 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체층은, 상기 제1 홀의 반경보다 큰 반경을 갖는 제2 홀을 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체층은 제2 홀을 포함하고,
    상기 제2 홀의 높이는 상기 제1 홀의 높이보다 낮은 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 홀은 상기 제1 유전체층이 관통되어 형성되고,
    상기 제2 홀은 상기 제2 유전체층의 일부가 제거되어 형성된 것인 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 표시 패널의 중심을 포함하는 표시 장치.
  10. 제1 영역과, 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 위치하는 복수의 압력 센서;
    상기 복수의 압력 센서의 주변에 위치하는 유전체층; 및
    내부에 상기 표시 패널, 상기 복수의 압력 센서 및 상기 유전체층을 수용하며, 상기 복수의 압력 센서와 정전 용량을 형성하는 브라켓을 포함하고,
    상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량은, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량보다 작고,
    상기 유전체층은, 제1 유전체층과 제2 유전체층을 포함하고,
    상기 제1 유전체층의 유전율은 상기 제2 유전체층의 유전율보다 작으며,
    상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 구성되는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 브라켓은 제1 캐비티와 제2 캐비티를 포함하고,
    상기 제1 캐비티는 상기 제1 영역과 중첩하는 영역에 위치하고, 상기 제2 캐비티는 상기 제2 영역과 중첩하는 영역에 위치하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 브라켓의 바닥면이 계단 형상을 갖도록, 상기 제1 캐비티와 상기 제2 캐비티 간에 단차가 형성되는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 제1 캐비티에 대응하는 브라켓 사이의 거리는, 상기 제2 영역 상에 위치하는 압력 센서와 상기 제2 캐비티에 대응하는 브라켓 사이의 거리보다 큰 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 압력 센서와 상기 브라켓 간의 정전 용량 변화량, 및 보정 상수들을 참조로 하여 터치의 세기를 산출하는 센서 제어부를 더 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 영역 상에 상기 터치가 입력되는 경우 적용되는 보정 상수와, 상기 제2 영역 상에 상기 터치가 입력되는 경우 적용되는 보정 상수는 서로 다른 표시 장치.
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