KR102655324B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 진동 전달층 및 접촉 감응 소자를 포함한다. 진동 전달층은 표시 패널 하부에 배치되고, 메쉬 패턴(mesh pattern)을 갖는다. 접촉 감응 소자는 진동 전달층 하부에 배치된다.

Description

표시 장치 {DISPLYA DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 진동 강도의 햅틱(haptic) 효과를 제공하는 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
터치 소자는 표시 장치에 대한 화면 터치와 같은 사용자의 터치 입력을 감지하는 장치로서, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 표시 장치를 비롯하여 공공 시설의 표시 장치와 스마트 TV 등의 대형 표시 장치에 널리 활용되고 있다. 이러한 터치 소자의 동작 방식으로는 저항막(resistive) 방식, 정전용량(capcitive) 방식, 광학(optical) 방식, 전자기(ElctroMagnetic; EM) 방식 등을 들 수 있다.
그러나, 최근에는 사용자의 터치 입력을 감지하는 것에 그치지 않고, 사용자의 터치 입력에 대한 피드백(feedback)으로 사용자의 손가락 또는 사용자의 스타일러스 펜으로 다양한 촉각을 느끼게 하는 햅틱(haptic) 효과를 제공할 수 있는 접촉 감응 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 접촉 감응 소자로 ERM(Eccentric Rotating Mass)이 적용된 접촉 감응 소자, LRA(Linear Resonant Actuator)가 적용된 접촉 감응 소자, 압전 세라믹 액츄에이터 (Piezo Ceramic Actuator)가 적용된 접촉 감응 소자 등이 사용되었다. 그러나, 상술한 접촉 감응 소자들은 불투명한 재료로 구성되고, 표시 장치의 특정 부분이 아닌 표시 장치 전체를 진동시키고, 다양한 진동감을 제공하지 못하며, 내구성이 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있다는 문제점을 갖는다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer; EAP)를 사용한 접촉 감응 소자가 연구되고 있다. 전기 활성 고분자를 이용한 접촉 감응 소자는 얇고, 플렉서블하므로, 다양한 표시 장치에 용이하게 적용될 수 있다. 그러나, 전기 활성 고분자를 사용한 접촉 감응 소자는 ERM, LRA 및 압전 세라믹 액츄에이터에 비해 진동 강도가 낮고, 높은 구동 전압을 갖는 문제점을 갖는다. 특히, 전기 활성 고분자를 사용한 접촉 감응 소자가 표시 패널의 하부에 배치된 경우, 접촉 감응 소자의 진동이 표시 패널을 통해 사용자에게 충분히 전달되지 못하는 단점이 존재한다. 이에, 접촉 감응 소자의 진동 강도를 향상시킬 수 있는 기술에 대한 연구가 요구된다.
표면형 디스플레이 장치 및 방법(특허출원번호 제 10-2015-0032782 호)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 진동 강도가 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 접촉 감응 소자에 인가되는 전압의 주파수에 대응되는 1차 공진 주파수를 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 진동 전달층 및 접촉 감응 소자를 포함한다. 진동 전달층은 표시 패널 하부에 배치되고, 메쉬 패턴(mesh pattern)을 갖는다. 접촉 감응 소자는 진동 전달층 하부에 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널과 접촉 감응 소자 사이에 배치된 메쉬 패턴의 진동 전달층을 포함하므로, 접촉 감응 소자의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간은 제한되지 않으며, 접촉 감응 소자의 진동이 용이하게 표시 패널 상부로 전달될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 접촉 감응 소자, 접촉 감응 소자 상의 진동 전달층 및 진동 전달층 상의 표시 패널을 포함한다. 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 전기 활성층의 일면에 배치되고 복수의 패턴 전극들을 포함하는 제1 전극층 및 전기 활성층의 타면에 배치된 제2 전극층을 구비한다. 진동 전달층은 복수의 패턴 전극들에 대응되는 복수의 개구부들을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 개구부들을 포함하는 진동 전달층을 포함한다. 접촉 감응 소자의 전기 활성층은 진동 전달층의 복수의 개구부들 내에서 수직 방향으로 수축 및 팽창할 수 있으므로, 접촉 감응 소자의 블록킹 포스는 향상될 수 있으며, 진동 전달층과 접촉 감응 소자가 결합된 모듈의 진동 강도는 향상될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 접촉 감응 소자와 진동 전달층이 결합된 모듈의 블록킹 포스를 향상시켜 표시 장치의 진동 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 표시 장치의 1차 공진 주파수가 접촉 감응 소자에 인가되는 구동 전압의 주파수에 대응되도록 표시 장치의 1차 공진 주파수를 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 구비된 접촉 감응 소자의 진동을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 진동 모드를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 변화된 공진 주파수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들 따른 표시 장치의 향상된 진동 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 향상된 진동 강도를 설명하기 위한 그래프이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위 (on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II' 에 따른 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시 장치(100)는 접촉 감응 소자(110), 진동 전달층(140), 표시 패널(150), 터치 소자(160) 및 커버 윈도우(170)를 포함한다.
표시 패널(150)은 표시 장치(100)에서 영상을 표시하기 위한 패널로서, 제1 기판(151) 및 제2 기판(152)을 포함한다. 제1 기판(151) 상에는 영상을 표시하기 위한 다양한 표시 소자들이 배치되며, 제2 기판(152)은 제1 기판(151) 상에 배치된 표시 소자들을 보호한다. 예를 들어, 표시 패널(150)이 액정 표시 패널로 구성되는 경우, 제1 기판(151) 상에는 서로 교차하는 데이터 배선 및 게이트 배선이 배치되고, 데이터 배선 및 게이트 배선과 연결된 박막 트랜지스터, 커패시터, 및 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극이 배치된다. 또한, 제2 기판(152)에는 컬러 필터가 배치될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 제1 기판(151) 상에 배치된 표시 소자들이 생략되어 있다. 그러나, 표시 패널(150)의 종류가 액정 표시 패널에 한정되는 것은 아니며, 표시 패널(150)은 액정 표시 패널 이외에 유기 발광 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널로 구성될 수 있다.
터치 소자(160)는 표시 장치(100)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하는 패널을 의미한다. 터치 소자(160)로서, 예를 들어, 정전 용량 방식(capacitive type), 저항막 방식(resistive type), 초음파 방식(surface acoustic wave type), 적외선 방식(infrared ray type) 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정전 용량 방식의 터치 소자가 터치 소자(160)로서 사용될 수 있다.
커버 윈도우(170)는 터치 소자(160) 상에 배치되며, 커버 윈도우(170) 하부의 구성 요소들을 외부 충격, 이물질 또는 수분으로부터 보호하도록 구성된다. 예를 들어, 커버 윈도우(170)는 강성이 우수한 유리나 열 성형이 가능하고 가공성이 좋은 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
비록, 도 1 및 도 2에는 커버 윈도우(170), 터치 소자(160) 및 표시 패널(150)이 서로 분리된 구성으로 도시되어 있으나, 몇몇 실시예에서, 상기 구성 요소들 중 일부는 일체형으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 터치 소자(160)는 커버 윈도우(170)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 커버 윈도우(170) 배면에 터치 전극이 형성되고, 커버 윈도우(170)는 터치 전극을 보호하는 터치 소자(160)의 커버 기판으로서 기능한다. 또한, 터치 소자(160)는 표시 패널(150)과 일체형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(150)의 제1 기판(151) 상에 또는 제2 기판(152) 하부에 터치 전극이 형성될 수 있다.
진동 전달층(140)은 표시 패널(150) 하부에 배치되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 메쉬 패턴(mesh pattern)으로 형성된다. 진동 전달층(140)은 접촉 감응 소자(110)의 진동을 상부로 전달하도록 구성된다. 진동 전달층(140)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
접촉 감응 소자(110)는 전기 활성층(112), 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)을 포함한다. 전기 활성층(112)은 전기적인 자극에 의하여 변형되는 고분자 재료인 전기 활성 고분자로 이루어지는 판상의 필름이다. 예를 들어, 전기 활성층(120)은 실리콘(Si) 계열, 폴리우레탄(polyurethane; PU) 계열, 아크릴 계열 등의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)로 구성되거나, PVDF-TrFE-CFE, PVDF-TrFE-CTFE 등의 완화형 강유전성 고분자(relaxor ferroelectric polymer)로 이루어질 수 있다. 전기 활성층(112)이 유전성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)에 전압이 인가됨에 따라 전기 활성층(112)에 작용하는 정전기적 인력(Coulombic Force)에 의해 유전성 엘라스토머가 수축 및 팽창되어 접촉 감응 소자(110)가 진동할 수 있다. 또한, 전기 활성층(112)이 완화형 강유전성 고분자로 이루어지는 경우, 전기 활성층(112)에 전압을 인가됨에 따라 전기 활성층(112) 내부의 쌍극자(dipole)의 정렬 방향이 변경되고, 이에 의해 전기 활성층(112)이 수축 및 팽창됨으로써 접촉 감응 소자(100)가 진동할 수 있다.
제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 전기 활성층(112)의 양면에 배치된다. 예를 들어, 전기 활성층(112)의 상면에는 제1 전극(113)이 배치되고, 전기 활성층(112)의 하면에는 제2 전극층(111)이 배치된다. 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 전기 활성층(112)에 전압을 인가하기 위한 전극으로서, 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 금(Au), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-구리 합금(Al-Cu alloy) 등과 같은 금속 물질로 형성되거나 또는 PEDOT[Poly(3,4-EthyleneDiOxyThiophene)]:PSS[Poly(4-StyreneSulfonic acid)], 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline) 등과 같은 전도성 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 접촉 감응 소자(110)의 원활한 반복적인 구동에 적합하도록, 탄소 도전성 그리스(carbon conductive grease), 카본 블랙(Carbon Black) 또는 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube; CNT)에 탄성체를 혼합하여 제조된 연질(soft) 전극으로 이루어질 수 있다. 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
제1 전극층(113)은 복수의 패턴 전극(113P)들을 포함한다. 이 경우, 복수의 패턴 전극(113P)들이 배치되는 영역은 하나의 촉각 셀(cell)로 정의된다. 여기서, 촉각 셀은 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 최소 단위로서, 각각의 촉각 셀은 독립적으로 촉각 피드백을 전달할 수 있다. 구체적으로, 복수의 패턴 전극(113P)들 중 어느 하나의 패턴 전극에만 구동 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 구동 전압이 인가된 패턴 전극과 제2 전극(111) 사이에 전기장이 발생되고, 구동 전압이 인가된 패턴 전극과 제2 전극(111) 사이에 배치된 전기 활성층(112)의 일 부분이 진동함으로써, 촉각 피드백이 발생될 수 있다. 이 경우, 복수의 패턴 전극들은 각각 복수의 배선들과 연결되며, 복수의 배선들을 통해 각각 개별적으로 구동 전압을 제공받을 수 있다.
패턴 전극들(113P)의 면적은 촉각 셀들의 면적에 대응되며, 촉각 셀들 각각의 면적은 일반적인 사람의 손가락의 크기를 고려하여 결정될 수 있다. 접촉 감응 소자(110)는 사용자의 터치 입력에 대한 촉각 피드백을 전달하는 것이므로, 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 최소 단위 영역인 촉각 셀은 사용자의 터치 입력이 발생하는 면적을 고려하여 결정될 수 있다. 이 경우, 사용자의 터치 입력이 발생하는 면적은 일반적인 사람의 손가락의 크기에 따라 결정되므로, 촉각 셀의 면적 또한 일반적인 사람의 손가락의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 촉각 셀의 면적은 접촉 감응 소자(110)와 함께 사용될 수 있는 터치 소자(160)의 터치 셀의 면적을 고려하여 결정될 수도 있다. 여기서, 터치 소자의 터치 셀은 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있는 최소의 단위를 의미한다. 촉각 셀의 면적이 터치 소자의 터치 셀의 면적을 고려하여 결정되는 경우, 촉각 셀은 터치 소자의 터치 셀과 1:1로 대응될 수 있다. 이 경우, 접촉 감응 소자(110)는 사용자의 터치 입력이 인가된 정확한 지점에 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
제2 전극층(111)은 하나의 전극으로 구성된다. 이 경우, 제2 전극층(111)에는 기준 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(111)은 접지될 수 있다. 이 경우, 제2 전극층(111)과 제1 전극층(113)의 패턴 전극(113P)들 사이의 전위차에 기초하여 전기 활성층(112)에 전기장이 인가된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 전극층(111)은 제1 전극층(113)의 패턴 전극(113P)들에 대응되는 복수의 제2 패턴 전극들을 포함할 수 있다. 이 경우, 접촉 감응 소자(100)의 촉각 셀들은 다양한 주파수의 진동을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 제2 패턴 전극들과 이에 대응되는 패턴 전극들(113P) 사이에 서로 상이한 주파수의 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 제2 패턴 전극들과 이에 대응되는 패턴 전극들(113P)에 대응되는 촉각 셀들은 각각 상이한 주파수의 진동을 발생시킬 수 있다.
진동 전달층(140)은 진동 전달부(140M) 및 복수의 개구부(140O)들을 포함한다. 진동 전달부(140M)는 진동 전달층(140)의 메쉬 패턴에 대응되는 부분을 지칭하며, 복수의 개구부(140O)들은 메쉬 패턴 사이의 개구된 공간을 지칭한다. 진동 전달부(140M)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(113)의 패턴 전극(113P)들 사이의 전기 활성층(112)에 접한다. 즉, 진동 전달부(140M)는 패턴 전극(113P)들 사이에 배치된다. 이 경우, 진동 전달부(140M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선은 서로 일치한다. 예를 들어, 진동 전달부(140M)는 제1 폭(W1)을 가지며, 패턴 전극(113P)들은 제1 폭(W1)에 대응되는 거리로 서로 이격된다.
복수의 개구부(140O)들은 패턴 전극(113P)들 각각에 대응된다. 진동 전달부(140M)의 경계선이 패턴 전극(113P)들 경계선과 일치하므로, 개구부(140O)들 각각의 경계선은 개구부(140O)들 각각에 대응되는 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선과 일치한다. 이에, 개구부(140O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적과 일치한다.
진동 전달부(140M)는 전기 활성층(112)의 진동을 상부 표시 패널(150)로 전달하고, 개구부(140O)들은 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 공간을 제공한다. 전기 활성층(112)의 진동 과정 및 진동 전달부(140M)를 통해 전기 활성층(112)의 진동이 전달되는 과정을 상세하게 설명하기 위해 도 4a 및 도 4b를 함께 참조한다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 구비된 접촉 감응 소자의 진동을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4a를 참조하면, 복수의 패턴 전극들(113P1, 113P2) 중 어느 하나의 촉각 셀(CE2)에 대응되는 패턴 전극(113P2)과 제2 전극층(111)에 구동 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 촉각 셀(CE1)과 제2 촉각 셀(CE2)을 포함하는 접촉 감응 소자(110)에서 제2 촉각 셀(CE2)에 대응되는 제2 패턴 전극(113P2)과 제2 전극층(111)에 구동 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 제2 패턴 전극(113P2)과 제2 전극층(111)에 인가되는 구동 전압에 기초하여 제2 패턴 전극(113P2)과 제2 전극층(111)이 중첩되는 영역에 대응되는 전기 활성층(112)의 부분이 수축될 수 있다. 전기 활성층(112)의 일 부분이 수축됨에 따라, 제2 패턴 전극(113P)의 주변부에 대응되는 전기 활성층(112)의 부분은 상대적으로 팽창된다. 제2 패턴 전극(113P)의 주변부의 전기 활성층(112)이 팽창됨에 따라 제2 패턴 전극(113P)의 주변부에서 상부 방향으로 힘이 발생된다. 한편, 제2 패턴 전극(113P)의 주변부에는 진동 전달부(140M)가 배치되므로, 전기 활성층(112)의 팽창에 기인하여 발생된 상부 방향 힘은 진동 전달부(140M)를 통해 표시 패널(150)로 전달된다.
도 4b를 참조하면, 제2 촉각 셀(CE2)의 제2 패턴 전극(113P2)과 제2 전극(111) 사이에 인가된 구동 전압이 해제되면서 제2 패턴 전극(113P2)과 제2 전극(111)이 중첩하는 영역에 대응되는 전기 활성층(112)의 수축된 부분이 다시 원래 상태로 팽창된다. 이에, 제2 패턴 전극(113P2)의 주변부에 대응되는 전기 활성층(112)의 팽창된 부분도 다시 원래 상태로 수축된다. 이 경우, 제2 패턴 전극(113P2)의 주변부에는 하부 방향의 힘이 발생되며, 하부 방향의 힘은 진동 전달부(140M)를 통해 표시 패널(150)로 전달된다. 이에, 제2 촉각 셀(CE2)에 대응되는 표시 패널(150) 부분이 상하로 진동하게 된다.
한편, 개구부들(140O)은 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간을 제공한다. 즉, 진동 전달층(140)은 메쉬 패턴의 진동 전달부(140M)를 포함하므로, 개구부들(140O)에 대응되는 영역에서 패턴 전극들(113P1, 113P2)과 표시 패널(150) 사이에 이격 공간이 형성된다. 유전성 엘라스토머 또는 완화형 강유전성 고분자 물질로 이루어진 전기 활성층(112)은 수축 및 팽창에 의한 전기 활성층(112)의 두께 변화에 기인하여 진동을 발생시킨다. 이 경우, 전기 활성층(112)은 이격 공간 내에서 충분하게 진동할 수 있으므로, 전기 활성층(112)의 두께 변화는 크게 발생될 수 있고, 전기 활성층(112)의 진동 강도는 향상될 수 있다.
또한, 진동 전달층(140)은 전기 활성층(112)의 진동을 표시 패널(150)로 잘 전달하도록 적절한 강성(stiffness)을 갖는다. 구체적으로, 진동 전달층(140)의 진동 전달부(140M)는 전기 활성층(112)보다 크고, 표시 패널(150)보다 낮은 강성을 갖는다.
한편, 물체의 강성은 하기 [수학식 1]로 정의된 물리량을 의미한다.
여기서, w는 물체의 폭을 의미하며, t는 물체의 두께를 의미하고, l은 물체의 길이를 의미하며, Y는 물체의 전체 영률(Young's Modulus)를 의미한다. 즉, 물체의 강성은 물체의 영률에 비례한다.
따라서, 진동 전달층(140)의 강성이 전기 활성층(112)보다 크고 표시 패널(150)보다 낮다는 의미는 진동 전달층(140)의 영률이 전기 활성층(112)보다 크고 표시 패널(150)보다 작다는 것을 의미한다.
진동 전달층(140)은 접촉 감응 소자(110)와 표시 패널(150) 사이에서 접촉 감응 소자(110)의 진동을 표시 패널(150)로 전달하도록 구성된다. 만약, 진동 전달층(140)이 배치되지 않는 경우, 접촉 감응 소자(110)는 표시 패널(150)과 직접 접하며, 접촉 감응 소자(110)의 진동은 표시 패널(150)로 직접 전달된다. 일반적으로 유전성 엘라스토머 또는 완화형 강유전성 고분자로 이루어진 전기 활성층(112)은 재료의 특성 때문에 매우 낮은 강성을 갖는다. 이에, 접촉 감응 소자(110)와 표시 패널(150)의 강성 차이는 매우 크며, 통상적으로, 표시 패널(150)은 전기 활성층(112)의 강성보다 20배 이상 높은 강성을 갖는다. 표시 패널(150)의 하면이 접촉 감응 소자(110)와 직접 접하는 경우, 표시 패널(150)의 하면은 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간을 제한할 수 있다. 또한, 전기 활성층(112)의 낮은 강성은 접촉 감응 소자(110)의 블록킹 포스(blocking force)를 낮게하므로, 접촉 감응 소자(110)는 표시 패널(150)을 충분한 힘으로 진동시키지 못할 수 있으며, 접촉 감응 소자(110)의 진동은 표시 패널(150)의 상부로 잘 전달되지 못할 수 있다. 여기서, 접촉 감응 소자(110)의 블록킹 포스는 접촉 감응 소자(110)가 진동함으로써 발생시킬 수 있는 최대 힘을 의미하며, 하기 [수학식 2]의 관계를 만족시킨다.
여기서, F는 블록킹 포스의 크기를 의미하고, Kt는 진동하는 물체의 전체 강도를 의미하고, L0는 진동하는 물체의 수직 방향 변위를 의미한다. 유전성 엘라스토머 또는 완화형 강유전성 고분자로 이루어진 전기 활성층(112)은 낮은 강성을 가지므로, 접촉 감응 소자(110)의 블록킹 포스는 작다. 이에, 접촉 감응 소자(110)는 표시 패널(150), 터치 소자(160) 및 커버 윈도우(170)로 구성된 상부 구조물을 충분히 진동시키지 못할 수 있다. 또한, 표시 패널(150)과 접촉 감응 소자(110)의 강성 차이는 크므로, 표시 패널(150)의 하면이 접촉 감응 소자(110)에 직접 접하는 경우, 표시 패널(150)의 하면은 접촉 감응 소자(110)의 수직 방향 변위를 제한하므로, 접촉 감응 소자(110)의 블록킹 포스는 더욱 감소될 수 있다.
그러나, 접촉 감응 소자(110)의 상부에 진동 전달층(140)이 배치되는 경우, 진동 전달층(140)의 강성으로 인해 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 전체 강성은 향상될 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 블록킹 포스는 향상된다. 또한, 진동 전달층(140)은 패턴 전극들(113P1, 113P2)에 대응되는 복수의 개구부(140O)들을 포함하므로, 전기 활성층(112)은 개구부(140O) 내에서 충분한 수직 변위 공간을 확보할 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 전체 블록킹 포스는 향상될 수 있다.
접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 전체 블록킹 포스를 향상시키기 위해 진동 전달층(140)은 전기 활성층(112)보다 크고 표시 패널(110)보다 작은 강성 또는 영률을 가질 수 있다.
진동 전달층(140)의 강성 또는 영률은 표시 패널(110)의 강성 또는 영률과 전기 활성층(112)의 강성 또는 영률 사이에서 적절한 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 진동 전달층(140)의 강성 또는 영률은 전기 활성층(112)의 강성 또는 영률의 10배 내지 20배의 값을 가질 수 있다. 만약, 진동 전달층(140)의 강성 또는 영률이 전기 활성층(112)의 강성 또는 영률의 10배 미만인 경우, 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 블록킹 포스는 충분히 증가되지 못할 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈은 충분한 힘으로 표시 패널(150), 터치 소자(160) 및 커버 윈도우(170)로 구성된 상부 구조물을 진동시키지 못할 수 있다. 한편, 진동 전달층(140)의 강성 또는 영률이 전기 활성층(112)의 강성 또는 영률의 20배를 초과하는 경우, 진동 전달층(140)에 의해 전기 활성층(112)의 수직 방향 변위가 지나치게 제한될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 전기 활성층(112)의 수직 방향 변위는 진동 전달층(140)의 진동 전달부(140M)를 통해 전달된다. 이 경우, 진동 전달부(140M)에 전달되는 수직방향 변위는 패턴 전극들(113P1, 113P2)의 주변부에서 발생된다. 그러나, 진동 전달층(140)의 강성 또는 영률이 지나치게 큰 경우, 전기 활성층(112)의 수직방향 진동에 따른 진동 전달층(140)의 변형률은 감소될 수 있다. 즉, 표시 패널(150), 터치 소자(160) 및 커버 윈도우(170)로 구성된 상부 구조물의 하중이 높은 강성 또는 영률을 갖는 진동 전달층(140)을 통해 전기 활성층(112)으로 전달되며, 패턴 전극들(113P1, 113P2)의 주변부에서 전기 활성층(112)의 수직 방향 변위를 제한할 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110) 및 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 블록킹 포스는 감소될 수 있다.
진동 전달층(140)은 상술한 강성 또는 영률을 갖는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 진동 전달층(140)은 실리콘(Si) 겔, 폴리 카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 알코올(PVA) 또는 PVDF 이중합체(copolymer)로 형성될 수 있다. 진동 전달층(140)이 상술한 물질로 이루어진 경우, 진동 전달층(140)의 강성 또는 영률은 표시 패널(150)의 강성 또는 영률과 전기 활성층(112)의 강성 또는 영률 사이 값을 가지며, 접촉 감응 소자(110) 및 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 블록킹 포스를 적절하게 향상시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 높은 강성을 갖는 표시 패널(150)과 낮은 강성을 갖는 접촉 감응 소자(110) 사이에 배치되고, 표시 패널(150)의 강성과 접촉 감응 소자(110)의 강성 사이의 강성을 갖는 진동 전달층(140)을 포함한다. 진동 전달층(140)은 접촉 감응 소자(110)의 진동을 표시 패널(150)로 전달하며, 접촉 감응 소자(110)의 수직 방향 변위를 제한하지 않으면서 접촉 감응 소자(110)의 진동을 표시 패널(150)로 전달한다. 특히, 전동 전달층(140)의 강성으로 인해 접촉 감응 소자(110)와 진동 전달층(140)이 결합된 모듈의 전체 강성은 향상될 수 있으며, 모듈의 블록킹 포스는 향상될 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110) 상부에 무거운 표시 패널(150), 터치 소자(160) 및 커버 윈도우(170)로 구성된 상부 구조물이 배치되더라도 접촉 감응 소자(110)는 충분한 힘으로 상부 구조물을 진동시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 향상된 진동 강도를 갖는다. 구체적으로, 진동 전달층(140)을 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)와 진동 전달층(140)을 구비하지 않는 비교예에 따른 표시 장치의 진동 가속도는 하기 [표 1]과 같다.
구분 실험 1 실험 2
비교예 1.4G 0.1G
실시예 2.5G 0.75G
상기 [표 1]에서 실시예에 따른 표시 장치와 비교예에 따른 표시 장치는 진동 전달층(140)의 유무를 제외하고는 동일한 구성 요소를 포함한다. 구체적으로, 실시예에 따른 표시 장치(100)와 비교예에 따른 표시 장치는 각각 300nm의 두께를 갖는 제1 전극층(113)과 300nm의 두께를 갖는 제2 전극층(111)을 포함한다. 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 모두 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되었다. 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)의 가로 길이는 300mm이고, 세로 길이는 125mm이다. 한편, 제1 전극층(113)은 가로 62.5mm, 세로 45mm의 패턴 전극(113P)들을 포함하며, 제1 전극층(113)은 4개의 컬럼(column)과 2개의 로우(row)로 배열된 8개의 패턴 전극들(113P)을 포함한다. 이 경우, 패턴 전극들(113P) 사이의 간격은 10mm이다. 전기 활성층은 완화형 강유전성 고분자의 일종인 PVDF-TrFE-CFE를 사용하여 20μm의 두께로 형성되었다.
실시예에 따른 표시 장치(100)는 접촉 감응 소자(110) 상에 배치된 진동 전달층(140)을 더 포함한다. 진동 전달층(140)은 폴리카보네이트를 사용하여 200μm의 두께로 형성되었다.
[표 1]의 결과는 접촉 감응 소자 상부에 10g의 무게를 갖는 커버 윈도우(170)를 얹은 상태(실험 1)에서 진동 가속도를 측정하고, 접촉 감응 소자 상부에 320g의 무게를 가지며, 커버 윈도우(170), 터치 소자(160) 및 표시 패널(150)로 구성된 상부 구조물을 얹은 상태(실험2)에서 진동 가속도를 측정함으로써, 얻어졌다. 각각의 진동 가속도는 400V 100Hz의 교류 구동 전압을 제1 전극층(113)과 제2 전극(111)에 인가하여 측정되었다.
[표 1]을 참조하면, 진동 전달층(140)을 포함하지 않는 비교예에 따른 표시 장치에 비해 진동 전달층(140)을 포함하는 실시예에 따른 표시 장치의 진동 가속도가 향상된 것을 알 수 있다. 구체적으로, 320g의 상부 구조물을 얹은 상태(실험 2)에서 비교예에 따른 표시 장치는 0.1G의 진동 가속도를 갖는 진동을 전달하지만, 실시예에 따른 표시 장치는 0.75G의 진동 가속도를 갖는 진동을 전달하였다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 메쉬 패턴으로 패터닝된 진동 전달층(140)을 포함하므로, 촉각 셀(CE1, CE2)의 공진 주파수가 구동 전압의 주파수에 대응되도록 매칭(matching)될 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 5 및 도 6을 함께 참조한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 진동 모드를 설명하기 위한 개략도이다. 도 5에 도시된 진동 모드는 접촉 감응 소자(110)의 복수의 촉각 셀들(CE1, CE2) 중 어느 하나의 촉각 셀에 대한 진동 모드를 의미한다.
도 5 를 참조하면, 접촉 감응 소자(110)의 복수의 촉각 셀들(CE1, CE2) 각각은 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창 의해 진동하므로, 복수의 촉각 셀들(CE1, CE2)에 대응되는 표시 장치(100)의 부분들은 전기 활성층(112)의 진동에 따라 다양한 진동 모드로 진동할 수 있다. 도 5에는 진동체(VB1, VB2, VB3)의 1차 진동 모드(Mode 1), 2차 진동 모드(Mode 2) 및 3차 진동 모드(Mode 3)가 도시되어 있으며, 진동체(VB1, VB2, VB3)는 표시 장치(100)의 복수의 촉각 셀들(CE1, CE2) 중 어느 하나의 촉각 셀에 대응된다.
진동체(VB1, VB2, VB3)의 진동 모드는 진동체(VB1, VB2, VB3)의 진동 주파수와 진동체(VB1, VB2, VB3)의 공진 주파수에 따라 결정된다. 예를 들어, 진동체(VB1)의 진동 주파수가 1차 공진 주파수에 대응되는 경우, 진동체(VB1)는 1차 진동 모드(Mode 1)로 진동한다. 또한, 진동체(VB2)의 진동 주파수가 2차 공진 주파수에 대응되는 경우, 진동체(VB2)는 2차 진동 모드(Mode 2)로 진동한다. 또한, 진동체(VB3)의 진동 주파수가 3차 공진 주파수에 대응되는 경우, 진동체(VB3)는 3차 진동 모드(Mode 3)로 진동한다.
1차 진동 모드(Mode 1)의 진동체(VB1)는 진동하지 않는 부분을 의미하는 노드를 포함하지 않으며, 진동체(VB1)의 모든 부분은 상하로 진동한다. 이에 반해, 2차 진동 모드(Mode 2)의 진동체(VB2)는 1개의 노드(Node 1)를 포함하며, 노드(Node 1)를 기준으로 서로 대칭되게 진동한다. 그러나, 진동체(VB2)의 노드(Node 1)에 대응되는 부분은 진동하지 않으며, 진동체(VB2)에는 진동이 발생되지 않는 부분이 존재한다. 3차 진동 모두(Mode 3)의 진동체(VB3)는 2개의 노드(Node 1, Node 2)를 포함하며, 2개의 노드(Node 1, Node 2)를 기준으로 서로 대칭되게 진동한다. 이에, 진동체(VB3)에는 진동이 발생되지 않는 2개의 부분이 존재한다. 만약, 접촉 감응 소자(110)에 인가되는 구동 전압의 주파수가 표시 장치(100)의 2차 공진 주파수에 대응되는 경우, 구동 전압이 인가된 촉각 셀은 2차 진동 모드(Mode 2)로 진동할 수 있다. 이 경우, 촉각 셀은 1개의 노드(Node 1)를 포함하며, 촉각 셀에는 진동이 발생되지 않는 부분이 1개 존재한다. 또한, 접촉 감응 소자(110)에 인가되는 구동 전압의 주파수가 표시 장치(100)의 3차 공진 주파수에 대응되는 경우, 구동 전압이 인가된 촉각 셀은 3차 진동 모드(Mode 3)로 진동할 수 있다. 이 경우, 촉각 셀은 2개의 노드(Node 1, Node 2)를 포함하며, 촉각 셀에는 진동이 발생되지 않는 부분이 2개 존재한다.
진동체(VB1, VB2, VB3)의 공진 주파수는 진동체(VB1, VB2, VB3)의 고유 물성에 의해 결정되며, 하기 [수학식 3] 내지 [수학식 5]로 정의된다.
구체적으로, [수학식 3]은 1차 공진 주파수를, [수학식 4]는 2차 공진 주파수를 [수학식 5]은 3차 공진 주파수를 의미하고, Y는 진동체(VB1, VB2, VB3)의 영률을 의미하고, m은 진동체(VB1, VB2, VB3)의 전체 질량을 의미하고, I는 진동체(VB1, VB2, VB3)의 면적 관성 모멘트(area moment of inertia)를 의미하고, L은 진동체(VB1, VB2, VB3)의 길이를 의미한다.
진동 전달층(140)은 메쉬 패턴의 진동 전달부(140M)를 구비하므로, 표시 장치(100)의 촉각 셀의 영률, 전체 질량 및 면적 관성 모멘트가 변경될 수 있다. 특히, 관성 모멘트는 진동체의 형상에 따라 결정되므로, 진동 전달부(140M)의 폭(W1) 및 두께에 따라 촉각 셀의 면적 관성 모멘트는 변경될 수 있으며, 촉각 셀의 공진 주파수는 변경될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수는 접촉 감응 소자(110)에 인가되는 구동 전압의 주파수에 대응된다. 예를 들어, 접촉 감응 소자(110)에 400V 100Hz의 구동 전압이 인가되는 경우, 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수는 100Hz에 대응될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(100)는 1차 진동 모드(Mode 1)로 진동하며, 표시 장치(100)의 촉각 셀 내에는 노드(Node)가 존재하지 않으므로, 표시 장치(100)에는 진동이 발생되지 않는 부분이 존재하지 않을 수 있다. 이에, 사용자는 촉각 셀 내의 어느 지점에서도 진동을 느낄 수 있으며, 보다 효과적인 촉각 피드백이 제공될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수가 구동 전압의 주파수에 대응되도록 진동 전달층(140)의 메쉬 패턴의 폭(W1)과 두께가 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 변화된 공진 주파수를 설명하기 위한 그래프이다. 도 6에서 비교예에 따른 표시 장치와 실시예에 따른 표시 장치는 진동 전달층(140)의 유무를 제외하고는 모두 동일한 구성을 포함한다. 구체적으로, 비교예에 따른 표시 장치 및 실시예에 따른 표시 장치(100)는 상기 [표 1]의 비교예에 따른 표시 장치 및 실시예에 따른 표시 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다. 한편, 실시예에 따른 표시 장치(100)에서 진동 전달층(140)은 폴리카보네이트를 사용하여 200μm의 두께로 형성하였으며, 진동 전달층(140)의 진동 전달부(140M)의 폭(W1)은 10mm이었다. 도 6의 그래프는 비교예에 따른 표시 장치 및 실시예에 따른 표시 장치(100)의 접촉 감응 소자(110)에 각각 400V의 구동 전압을 인가함으로써, 측정되었다.
도 6을 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치는 200Hz 주파수를 갖는 구동 전압이 인가되었을 때, 큰 진동 가속도로 진동하였으며, 1차 진동 모드로 진동하였다. 실시예에 따른 표시 장치(100)는 100Hz 주파수를 갖는 구동 전압이 인가되었을 때, 큰 진동 가속도로 진동하였으며, 1차 진동 모드로 진동하였다. 따라서, 비교예에 따른 표시 장치의 1차 공진 주파수는 200Hz 부근이며, 실시예에 따른 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수는 100Hz 부근임을 알 수 있다. 실시예에 따른 표시 장치(100)는 비교예에 따른 표시 장치와 비교하여 진동 전달층(140)을 더 포함하므로, 진동 전달층(140)에 의해 실시예에 따른 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수가 200Hz에서 100Hz로 이동되었음을 알 수 있다. 만약, 접촉 감응 소자(110)에 400V 100Hz의 구동 전압이 인가되는 경우, 실시예에 따른 표시 장치(100)는 1차 진동 모드로 진동할 수 있지만, 비교예에 따른 표시 장치는 1차 진동 모드가 아닌 다른 진동 모드로 진동하거나 공진을 일으키지 못할 수 있다. 즉, 진동 전달층(140)이 접촉 감응 소자(110)와 표시 패널(150) 사이에 배치됨으로써, 표시 장치(100)의 1차 공진 주파수가 구동 전압의 주파수에 대응되도록 변화되었고, 표시 장치(100)의 공진을 유발하여 큰 진동 가속도의 진동이 구현되었다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 접촉 감응 소자(110)가 표시 패널(150)의 하부에 배치되므로, 접촉 감응 소자(110)에 의한 시인성 저하는 발생되지 않을 수 있다. 만약, 접촉 감응 소자(110)가 화상을 표시하는 표시 패널(150)의 상부에 배치되는 경우, 접촉 감응 소자(110)에 의해 표시 패널의 시인성이 저하될 수 있다. 비록, 접촉 감응 소자(110)의 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으나, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)이 투명 도전성 물질로 이루어짐에도 불구하고, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)으로 입사하는 광의 일부는 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)에서 반사되거나 산란될 수 있다. 따라서, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)으로 입사하는 광 중 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)을 통과하지 못하는 광이 존재하므로, 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)에 의해 접촉 감응 소자(110)의 투과율이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(110)는 표시 패널(150)의 하부에 배치되므로, 접촉 감응 소자(110)의 제1 전극층(113) 및 제2 전극층(111)에 의한 광의 반사 또는 산란은 발생되지 않으며, 표시 장치(100)의 시인성 감소는 발생되지 않을 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 진동 전달층(740)의 진동 전달부(740M)의 일 부분이 접촉 감응 소자(110)의 복수의 패턴 전극(113P)들과 중첩하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)와 동일하다. 이에, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 진동 전달층(740)의 진동 전달부(740M)는 패턴 전극(113P)들 사이의 간격보다 큰 폭(W2)을 갖는다. 이에, 패턴 전극(113P)의 일 부분과 진동 전달부(740M)의 일 부분은 서로 중첩하며, 중첩 영역(OL)이 형성된다. 또한, 진동 전달층(740)의 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적보다 작다. 패턴 전극(113P)의 일 부분과 진동 전달부(740M)의 일 부분이 서로 중첩됨에 따라 중첩 영역(OL)에서 진동 전달층(740)은 패턴 전극(113P)들과 접한다.
앞서 언급한 바와 같이, 진동 전달부(740M)의 폭(W2) 및 두께는 표시 장치 전체의 면적 관성 모멘트에 영향을 미친다. 이에, 표시 장치 전체의 공진 주파수는 조절될 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치와 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있다. 또한, 진동 전달부(740M)의 폭(W2)이 넓어짐에 따라 진동 전달층(740)과 접촉 감응 소자(110)의 접촉 면적은 증가될 수 있다. 이에, 접촉 감응 소자(110)와 표시 패널 사이의 접착력은 향상될 수 있다.
반면, 진동 전달부(740M)가 패턴 전극(113P)과 부분적으로 중첩됨에 따라 표시 장치(100)의 진동 강도는 진동 전달부(740M)가 패턴 전극(113P)에 중첩되지 않는 경우에 비하여 다소 감소될 수 있다. 이를 상세히 설명하기 위해 도 8을 함께 참조한다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들 따른 표시 장치의 향상된 진동 강도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 8에서 비교예에 따른 표시 장치는 진동 전달층을 포함하지 않는다. 반면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 표시 장치는 진동 전달층을 포함한다. 비교예에 따른 표시 장치와 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 표시 장치는 진동 전달층의 유무를 제외하고는 모두 동일한 구성을 포함한다. 비교예에 따른 표시 장치의 구성과 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 표시 장치의 구성은 [표 1]에 도시된 비교예에 따른 표시 장치 및 실시예에 따른 표시 장치의 구성과 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
실시예 1에 따른 표시 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 진동 전달층(140)을 포함한다. 즉, 실시예 1에서 진동 전달층(140)은 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선과 일치하는 경계선을 갖는 진동 전달부(140M)를 포함하며, 진동 전달부(140M)는 패턴 전극(113P)들과 중첩하지 않는다. 실시예 1에서 진동 전달층(140)의 개구부(140O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적과 동일하다. 이에 반해, 실시예 2 내지 실시예 5의 진동 전달층(740)은 패턴 전극(113P)들과 부분적으로 중첩한다. 즉, 진동 전달부(740M)의 폭(W2)은 패턴 전극(113P)들 사이의 간격보다 크며, 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들은 중첩 영역(OL)에서 접한다. 구체적으로, 실시예 2에서 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적은 패턴 전극(113P)들의 총 면적의 14.7% 였다. 즉, 실시예 2에서 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적의 85.3% 였다. 실시예 3에서 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적은 패턴 전극(113P)들의 총 면적의 22% 였다. 즉, 실시예 3에서 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적의 78% 였다. 실시예 4에서 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적은 패턴 전극(113P)들의 총 면적의 38% 였다. 즉, 실시예 4에서 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적의 62% 였다. 실시예 5에서 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적은 패턴 전극(113P)들의 총 면적의 50% 였다. 즉, 실시예 5에서 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적의 50% 였다.
도 8을 참조하면, 진동 전달층을 구비하지 않는 비교예에 따른 표시 장치에 비해 진동 전달층을 구비하는 실시예 1 내지 실시예 5의 표시 장치의 진동 가속도는 모두 향상되었음을 알 수 있다. 한편, 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적이 증가될수록 표시 장치의 진동 가속도는 다소 감소될 수 있다. 즉, 진동 전달부(140M)와 패턴 전극(113P)이 접하지 않는 실시예 1의 표시 장치(100)에서 가장 우수한 진동 가속도가 측정되었고, 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적이 증가될수록 진동 가속도는 낮아지는 경향을 보였다.
진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들이 접하는 중첩 영역(OL)의 면적이 증가됨에 따라 개구부(740O)들의 면적은 작아진다. 앞서 언급한 바와 같이, 개구부(740O)는 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간을 제공하므로, 개구부(740O)의 면적이 작아지는 경우, 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간도 감소된다. 이 경우, 상기 [수학식 2]로 정의되는 블록킹 포스는 감소될 수 있으며, 접촉 감응 소자(110)는 큰 힘으로 진동하지 못할 수 있다. 이에, 표시 장치의 진동 강도는 감소된다. 그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 진동 전달부(740M)의 폭(W2)이 변경됨에 따라 표시 장치 전체의 면적 관성 모멘트는 변화될 수 있으며, [수학식 3] 내지 [수학식 5]로 정의되는 표시 장치의 공진 주파수는 변화될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에서 진동 전달층(740)의 메쉬 패턴의 폭(W2)은 표시 장치의 진동 강도를 지나치게 낮추지 않는 한도 내에서 표시 장치의 공진 주파수를 조절하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 진동 전달부(740M)의 폭(W2)은 중첩 영역(OL)의 면적이 패턴 전극(113P)들의 총 면적의 25% 이하가 되는 범위내에서 바람직하게는 0% 내지 25%가 되는 범위내에서 조절될 수 있다. 이 경우, 진동 전달층(740)의 개구부(740O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적의 100% 내지 75%일 수 있다. 중첩 영역(OL)의 면적이 0%인 경우(즉, 개구부(740O)들 각각의 면적이 패턴 전극(113P)들 각각의 면적대비 100%인 경우), 진동 전달부(740M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선은 서로 일치되며, 진동 전달부(740M)와 패턴 전극(113P)들은 서로 중첩하지 않는다. 이 경우, 표시 장치의 진동 가속도는 극대화될 수 있으나, 표시 장치의 공진 주파수를 제어하기에 어려움이 있을 수 있다. 또한, 중첩 영역(OL)의 면적이 25%를 초과하는 경우(즉, 개구부(740O)들 각각의 면적이 패턴 전극(113P)들 각각의 면적대비 75% 미만인 경우), 도 8의 실시예 4 및 실시예 5에 도시된 바와 같이, 표시 장치의 진동 강도가 지나치게 감소될 수 있다. 비록, 실시예 4 및 실시예 5의 표시 장치의 진동 강도는 진동 전달층(740)을 구비하지 않는 비교예의 표시 장치보다 향상되지만, 진동 전달층(740)을 통해 충분한 진동 강도 향상 효과를 얻지 못할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들에 대한 개략적인 평면도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는 진동 전달층(940)의 진동 전달부(940M)의 경계선이 접촉 감응 소자(110)의 복수의 패턴 전극(113P)들의 경계선으로부터 이격된 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)와 동일하다. 이에, 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 진동 전달층(940)의 진동 전달부(940M)는 패턴 전극(113P)들 사이의 간격보다 작은 폭(W3)을 갖는다. 이에, 진동 전달부(940M)의 경계선은 진동 전달부(940M)의 경계선에 인접하는 패턴 전극(113P)들의 경계선으로부터 이격된다. 또한, 진동 전달층(940)의 개구부(940O)들 각각의 면적은 패턴 전극(113P)들 각각의 면적보다 크다. 이에, 개구부(940O)들 각각의 경계선은 복수의 개구부(940O)들 각각에 대응되는 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선으로부터 이격된다. 여기서, 개구부(940O)들 각각의 경계선과 개구부(940O)들 각각에 대응되는 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선 사이의 거리는 이격 거리(d1)로 정의된다.
앞서 언급한 바와 같이, 진동 전달부(940M)의 폭(W3) 및 두께는 표시 장치 전체의 면적 관성 모멘트에 영향을 미친다. 이에, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)이 조절됨에 따라 표시 장치 전체의 공진 주파수는 조절될 수 있다. 따라서, 도 9에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치와 도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있다.
또한, 진동 전달부(940M)의 경계선이 패턴 전극(113P)들의 경계선으로부터 이격됨에 따라 표시 장치(100)의 진동 강도는 진동 전달부(940M)의 경계선이 패턴 전극(113P)들의 경계선에 일치하는 경우에 비하여 증가될 수 있다. 이를 상세히 설명하기 위해 도 10을 함께 참조한다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 향상된 진동 강도를 설명하기 위한 그래프이다. 도 10에서 비교예에 따른 표시 장치는 진동 전달층을 포함하지 않는다. 반면, 실시예 6 내지 실시예 9에 따른 표시 장치는 진동 전달층을 포함한다. 비교예에 따른 표시 장치와 실시예 6 내지 실시예 9에 따른 표시 장치는 진동 전달층을 제외하고는 모두 동일한 구성을 포함한다. 비교예에 따른 표시 장치의 구성과 실시예 6 내지 실시예 9에 따른 표시 장치의 구성은 [표 1]에 도시된 비교예에 따른 표시 장치 및 실시예에 따른 표시 장치의 구성과 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
실시예 6에 따른 표시 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 진동 전달층(140)을 포함한다. 즉, 실시예 6의 진동 전달층(140)은 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선과 일치하는 경계선을 갖는 진동 전달부(140M)를 포함하며, 진동 전달부(140M)는 패턴 전극(113P)들의 경계선으로부터 이격되지 않는다. 실시예 6에서 진동 전달층(140)의 개구부(140O)들 각각의 경계선은 개구부(140O)들 각각에 대응되는 패턴 전극(113P)들 각각의 경계선과 일치한다. 이에 반해, 실시예 7 내지 실시예 9의 진동 전달층(940)의 경계선은 패턴 전극(113P)들의 경계선으로부터 이격된다. 즉, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)은 패턴 전극(113P)들 사이의 간격보다 작다. 구체적으로, 실시예 7에서 진동 전달부(940M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선 사이의 이격 거리(d1)는 1mm 였다. 실시예 8에서 진동 전달부(940M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선 사이의 이격 거리(d1)는 2.5mm 였다. 실시예 9에서 진동 전달부(940M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선 사이의 이격 거리(d1)는 4mm 였다.
도 10을 참조하면, 진동 전달층을 구비하지 않는 비교예에 따른 표시 장치에 비해 진동 전달층을 구비하는 실시예 6 내지 실시예 9의 표시 장치의 진동 가속도는 모두 향상되었음을 알 수 있다. 한편, 진동 전달부(940M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선이 이격될 수록 표시 장치의 진동 가속도는 증가되었다가 다시 감소되었다. 즉, 이격 거리(d1)가 1mm 인 실시예 7의 표시 장치에서 가장 우수한 진동 가속도가 측정되었으며, 이격 거리(d1)가 1mm를 초과하는 경우 표시 장치의 진동 가속도는 다시 감소되는 경향을 보였다.
이격 거리(d1)가 증가되는 경우, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)은 그만큼 감소될 수 있으며, 상대적으로, 개구부(940O)들 각각의 면적은 넓어질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 개구부(940O)들은 전기 활성층(112)의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간을 제공하므로, 개구부(940O)들의 면적이 넓어짐에 따라 전기 활성층(112)의 수직 방향 변위는 증가될 수 있다. 이에, 상기 [수학식 1]로 정의되는 블록킹 포스는 증가되며, 표시 장치의 진동 가속도는 향상될 수 있다. 반면, 이격 거리(d1)가 1mm를 초과하는 경우, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)은 지나치게 많이 감소될 수 있다. 진동 전달부(940M)를 통해 전기 활성층(112)의 진동은 상부로 전달되며, 진동 전달부(940M)의 강성은 상기 [수학식 2]에 표시된 바와 같이, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)에 영향을 받으므로, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)이 지나치게 감소되는 경우, 진동 전달부(940M)의 강성이 감소되면서 진동 전달층(940)과 접촉 감응 소자(110)가 결합된 모듈의 블록킹 포스는 감소될 수 있다. 이에, 표시 장치의 진동 가속도는 감소된다.
결과적으로, 진동 전달부(940M)의 경계선과 패턴 전극(113P)들의 경계선 사이의 이격 거리(d1)는 블록킹 포스를 감소시키지 않는 한도내에서 표시 장치의 공진 주파수를 변경하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 이격 거리(d1)는 0mm 내지 1mm의 범위내에서 적절하게 선택된 길이를 가질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 이격 거리(d1)가 1mm를 초과하는 경우, 진동 전달부(940M)의 폭(W3)이 지나치게 감소되며, 진동 전달층(940)과 접촉 감응 소자(110)가 결합된 모듈의 블록킹 포스가 오히려 감소될 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 진동 전달층 및 접촉 감응 소자를 포함한다. 진동 전달층은 표시 패널 하부에 배치되고, 메쉬 패턴(mesh pattern)을 갖는다. 접촉 감응 소자는 진동 전달층 하부에 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널과 접촉 감응 소자 사이에 배치된 메쉬 패턴의 진동 전달층을 포함하므로, 접촉 감응 소자의 수축 및 팽창을 위한 변위 공간은 제한되지 않으며, 접촉 감응 소자의 진동이 용이하게 표시 패널 상부로 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 및 전기 활성층의 일면 상에서 서로 이격된 복수의 패턴 전극들을 포함하고, 진동 전달층은 복수의 패턴 전극들 사이에서 전기 활성층에 접할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 강성(stiffness)은 전기 활성층의 강성보다 크고 표시 패널의 강성보다 작을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 강성은 전기 활성층의 강성의 10배 내지 20배일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층은 복수의 패턴 전극들과 부분적으로 접할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층과 복수의 패턴 전극들이 접하는 중첩 영역의 면적은 복수의 패턴 전극들의 총 면적의 25% 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 경계선은 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선과 일치하거나, 복수의 패턴 전극 각각의 경계선으로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 경계선과 진동 전달층의 경계선에 인접하는 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선 사이의 이격 거리는 1mm 이내일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 활성층은 PVDF 삼중합체(terpolymer)로 이루어진 전기 활성 고분자 또는 실리콘(Si) 계열, 폴리우레탄(PU) 계열 또는 아크릴 계열의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층은 실리콘(Si) 겔, 폴리 카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 알코올(PVA) 또는 PVDF 이중합체(copolymer)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표시 장치의 1 차 공진 주파수는 접촉 감응 소자에 인가되는 구동 전압의 주파수에 대응될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 접촉 감응 소자, 접촉 감응 소자 상의 진동 전달층 및 진동 전달층 상의 표시 패널을 포함한다. 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 전기 활성층의 일면에 배치되고 복수의 패턴 전극들을 포함하는 제1 전극층 및 전기 활성층의 타면에 배치된 제2 전극층을 구비한다. 진동 전달층은 복수의 패턴 전극들에 대응되는 복수의 개구부들을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 개구부들을 포함하는 진동 전달층을 포함한다. 접촉 감응 소자의 전기 활성층은 진동 전달층의 복수의 개구부들 내에서 수직 방향으로 수축 및 팽창할 수 있으므로, 접촉 감응 소자의 블록킹 포스는 향상될 수 있으며, 진동 전달층과 접촉 감응 소자가 결합된 모듈의 진동 강도는 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 영률은 전기 활성층의 영률보다 크고, 표시 패널의 영률보다 작을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 진동 전달층의 영률은 전기 활성층의 영률보다 10배 내지 20배 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부들 각각의 면적은 복수의 패턴 전극들 각각의 면적보다 작거나 같을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부들 각각의 면적은 복수의 패턴 전극들 각각의 면적의 75% 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 개구부들 각각의 경계선은 복수의 개구부들 각각에 대응되는 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선과 일치하거나, 복수의 개구부들 각각에 대응되는 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선으로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 접촉 감응 소자에 구동 전압이 인가되는 경우, 복수의 패턴 전극들 각각에 대응되는 촉각 셀은 1차 진동 모드로 진동하도록 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시 장치 110: 접촉 감응 소자
111: 제2 전극층 112: 전기 활성층
113: 제1 전극층 113P: 패턴 전극
113P1: 제1 패턴 전극 113P2: 제2 패턴 전극
140, 740, 940: 진동 전달층 140M, 740M, 940M: 진동 전달부
140O, 740O, 940O: 개구부 150: 표시 패널
151: 제1 기판 152: 제2 기판
160: 터치 소자 170: 커버 윈도우
W1, W2, W3: 진동 전달부의 폭 CE1, CE2: 촉각 셀
VB1, VB2, VB3: 진동체 OL: 중첩 영역
d1: 이격 거리

Claims (18)

  1. 표시 패널;
    상기 표시 패널 하부에 배치되고, 메쉬 패턴(mesh pattern)을 갖는 진동 전달층; 및
    상기 진동 전달층 하부의 접촉 감응 소자를 포함하고,
    상기 접촉 감응 소자는,
    전기 활성층; 및
    상기 전기 활성층의 일면 상에서 서로 이격된 복수의 패턴 전극들을 포함하고,
    상기 진동 전달층은 진동 전달부 및 상기 진동 전달부 사이의 복수의 개구부들을 포함하고,
    상기 진동 전달부는 전기 활성층에 접촉하도록 배치되는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 전달층은 상기 복수의 패턴 전극들 사이에서 상기 전기 활성층에 접하는, 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 강성(stiffness)은 상기 전기 활성층의 강성보다 크고 상기 표시 패널의 강성보다 작은, 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 강성은 상기 전기 활성층의 강성의 10배 내지 20배인, 표시 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 진동 전달층은 상기 복수의 패턴 전극들과 부분적으로 접하는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진동 전달층과 상기 복수의 패턴 전극들이 접하는 중첩 영역의 면적은 상기 복수의 패턴 전극들의 총 면적의 25% 이하인, 표시 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 경계선은 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선과 일치하거나, 상기 복수의 패턴 전극 각각의 경계선으로부터 이격된, 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 경계선과 상기 진동 전달층의 경계선에 인접하는 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선 사이의 이격 거리는 1mm 이내인, 표시 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 전기 활성층은 PVDF 삼중합체(terpolymer)로 이루어진 전기 활성 고분자 또는 실리콘(Si) 계열, 폴리우레탄(PU) 계열 또는 아크릴 계열의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer)로 이루어진, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진동 전달층은 실리콘(Si) 겔, 폴리 카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 알코올(PVA) 또는 PVDF 이중합체(copolymer)로 이루어진, 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표시 장치의 1 차 공진 주파수는 상기 접촉 감응 소자에 인가되는 구동 전압의 주파수에 대응되는, 표시 장치.
  12. 접촉 감응 소자;
    상기 접촉 감응 소자 상의 진동 전달층; 및
    상기 진동 전달층 상의 표시 패널을 포함하고,
    상기 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 상기 전기 활성층의 일면에 배치되고 복수의 패턴 전극들을 포함하는 제1 전극층 및 상기 전기 활성층의 타면에 배치된 제2 전극층을 구비하고,
    상기 진동 전달층은 상기 전기 활성층에 접하는 진동 전달부 및 상기 복수의 패턴 전극들에 대응되는 복수의 개구부들을 포함하는, 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 영률은 상기 전기 활성층의 영률보다 크고, 상기 표시 패널의 영률보다 작은, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진동 전달층의 영률은 상기 전기 활성층의 영률보다 10배 내지 20배 큰, 표시 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 개구부들 각각의 면적은 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 면적보다 작거나 같은, 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 개구부들 각각의 면적은 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 면적의 75% 이상인, 표시 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 개구부들 각각의 경계선은 상기 복수의 개구부들 각각에 대응되는 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선과 일치하거나, 상기 복수의 개구부들 각각에 대응되는 상기 복수의 패턴 전극들 각각의 경계선으로부터 이격된, 표시 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 접촉 감응 소자에 구동 전압이 인가되는 경우, 상기 복수의 패턴 전극들 각각에 대응되는 촉각 셀은 1차 진동 모드로 진동하도록 구성된, 표시 장치.
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