KR20160031620A - 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 내부공간이 정의된 수납부재, 내부공간에 수납되는 표시패널, 및 수납부재 및 표시패널 사이에 배치되고, 마찰전기를 생성하는 전력 생성 모듈을 포함한다. 전력 생성 모듈은, 수납부재에 고정된 제1 대전기판, 및 제1 대전기판 상에 배치되고, 마찰 이벤트에 따라 제1 대전기판에 대해 상대적으로 이동하는 제2 대전기판을 포함하고, 마찰전기는 제1 대전기판과 제2 대전기판의 상대적 이동에 의해 발생된다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 상세하게는 마찰전기를 생성하는 표시장치에 관한 것이다.

최근, 모바일 기기(mobile device)들이 다양하게 보급되고, 다양한 웨어러블(wearable) 전자제품들이 활발하게 개발되고 있다. 이에 따라, 표시장치는 상기 모바일 기기나 상기 웨어러블 전자제품에 이용되도록 소형화, 경량화되고 있다.

소형 표시장치는 대형 표시장치와는 다른 사용환경을 가진다. 예를 들어, 표시장치가 소형화됨에 따라, 대형 표시장치에 비해 적은 전력으로도 기기 구동이 가능할 수 있다. 한편, 표시장치가 소형화, 경량화되어 이동이 용이해짐에 따라, 상시 소정의 위치에 고정되어 사용되는 대형 표시장치와 달리, 소형 표시장치는 사용 과정에서 다양한 외부 충격에 쉽게 노출된다.

따라서, 본 발명은 사용 과정에서 나타나는 표시장치의 내부 구성들의 상대적인 이동을 이용하여 전력을 생성을 생성하고, 상기 전력을 상기 표시장치의 구동에 이용하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 내부공간이 정의된 수납부재, 상기 내부공간에 수납되는 표시패널, 및 상기 수납부재 및 상기 표시패널 사이에 배치되고, 마찰전기를 생성하는 전력 생성 모듈을 포함한다. 상기 전력 생성 모듈은, 상기 수납부재에 고정된 제1 대전기판, 및 상기 제1 대전기판 상에 배치되고, 마찰 이벤트에 따라 상기 제1 대전기판에 대해 상대적으로 이동하는 제2 대전기판을 포함하고, 상기 마찰전기는 상기 제1 대전기판과 상기 제2 대전기판의 상대적 이동에 의해 발생된다.

상기 제1 대전기판은 제1 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제1 도전층, 및 상기 제1 도전층 상에 배치된 제1 대전층(triboelectric layer)을 포함하고, 상기 제2 대전기판은 상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 도전층, 및 상기 제2 도전층 상에 배치되고, 상기 제2 도전층과 전기적으로 연결된 제2 대전층을 포함할 수 있다.

상기 제1 대전기판은 상기 제1 대전층의 상기 제2 대전층과 마주하는 일면에 정의된 제1 마찰면을 포함하고, 상기 제2 대전기판은 상기 제2 대전층의 상기 제1 대전층과 마주하는 일면에 정의되고, 상기 제1 마찰면을 구성하는 물질과 다른 대전열(triboelectric series)에 위치하는 물질로 구성된 제2 마찰면을 포함하고, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제1 마찰면과 상기 제2 마찰면은 서로 다른 극성의 전기를 띨 수 있다.

상기 제1 대전층은 상기 제1 도전층과 일체일 수 있다.

상기 제1 도전층은, 도전 물질로 구성되고, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제1 베이스 기판의 전면을 커버하는 기저층, 및 상기 기저층 상에 배치되고, 도전 물질로 구성되어 상기 기저층과 전기적으로 연결된 복수의 도전 패턴을 포함하고, 상기 제1 대전층은 상기 기저층 및 상기 도전 패턴들을 커버하고, 상기 제1 마찰면은 상기 도전 패턴들과 중첩할 수 있다.

상기 기저층과 상기 도전 패턴들은 동일한 물질로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 제1 대전기판은, 상기 제1 도전층 및 상기 제1 대전층 사이에 배치되고, 상기 기저층의 상기 도전 패턴들에 의해 노출된 영역들을 커버하는 중간층을 더 포함하고, 상기 제1 대전층은 상기 중간층 및 상기 도전 패턴들을 커버할 수 있다.

상기 제1 도전층은 상기 제2 도전층을 구성하는 물질과 동일한 물질을 포함하고, 상기 중간층은 상기 제2 대전층을 구성하는 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.

상기 제1 마찰면은 상기 마찰 이벤트에 의해 상대적으로 양(+)의 전기를 띠고, 상기 제2 마찰면은 상기 마찰 이벤트에 의해 상대적으로 음(-)의 전기를 띨 수 있다.

상기 제2 마찰면을 구성하는 물질은 에폭시 수지를 포함하고, 상기 제1 마찰면을 구성하는 물질은 금속을 포함할 수 있다.

상기 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 또는 금(Au)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 제1 마찰 기판 및 상기 제2 마찰 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 마찰면과 상기 제2 마찰면 사이를 이격시키는 적어도 하나의 스페이서를 더 포함할 수 있다.

상기 스페이서는 탄성을 가진 절연물질을 포함할 수 있다.

상기 제2 대전기판은 상기 제1 대전기판에 대하여 상대적으로 상기 제2 대전기판의 두께방향으로 이동할 수 있다.

상기 제2 대전기판은 상기 제1 대전기판에 대하여 평면상에서 상기 제1 대전기판과 반대 방향으로 움직일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 표시패널은 유기발광소자를 포함하고, 상기 제2 대전기판은 상기 표시패널에 고정되어 상기 표시패널과 일체로 움직이고, 상기 표시패널은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 내부공간 내에서 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 내부공간에 수납되어 상기 표시패널에 광을 제공하는 광원, 및 상기 표시패널과 상기 수납부재 사이에 배치된 광학부재를 더 포함하고, 상기 제2 대전기판은 상기 광학부재에 고정되어 상기 광학부재와 일체로 움직이고, 상기 광학부재는 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 내부공간 내에서 이동할 수 있다.

상기 전력 생산 모듈은 상기 제2 대전기판 및 상기 제1 대전기판 각각과 전기적으로 연결되어 상기 마찰전기를 정류시키는 정류 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 생산 모듈은, 상기 정류 회로와 연결되어 상기 정류 회로로부터 출력된 마찰전기를 충전하는 충전 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 대전기판 및 상기 제2 대전기판 각각은 복수로 구비되어 평면상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 마찰전기를 생성하는 전력 생성 모듈을 포함한다. 상기 표시장치의 외부로부터 발생된 마찰 이벤트에 따라 상기 표시장치를 구성하는 내부 구성들은 유동적으로 이동한다. 상기 전력 생성 모듈은 상기 내부 구성들의 상대적 이동을 반영하여 상기 마찰전기를 생성한다.

상기 마찰전기는 상기 표시장치에 영상을 표시하거나, 대기 전력에 사용되는 등 표시장치를 구동하는데 이용될 수 있다. 이에 따라, 상기 표시장치의 구동 전력이 상기 표시장치의 전원 공급 장치 이외로부터 추가적으로 공급될 수 있으므로 소비전력이 감소된다.

또한, 상기 전력 생성 모듈은 기존의 인쇄회로기판과 유사한 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 표시장치의 경량화에 영향이 적고, 기존의 제조공정을 그대로 이용할 수 있어 제조비용이 절감될 수 있다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 표시장치의 결합 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 결합 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 마찰 이벤트가 발생될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈이 마찰 전기를 생성하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 마찰 이벤트가 발생될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈이 마찰 전기를 생성하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈을 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판을 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판을 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 결합 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈을 간략히 도시한 사시도이다.
도 9a 내지 도 9g는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 표시장치의 결합 단면도이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DS)는 상부 보호부재(10), 표시패널(30), 전력 생성 모듈(40), 및 하부 보호부재(20)를 포함한다.

상기 상부 보호부재(10)는 상부(10U) 및 상기 상부(10U)와 연결된 복수의 상부 측벽부(10H)를 포함한다. 상기 상부(10U)는 서로 직교하는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 의해 정의되는 평면과 평행하도록 배치된다.

상기 상부(10U)에는 소정의 개구부(OP)가 정의된다. 상기 개구부(OP)는 상기 표시패널(30)의 일부를 노출시키고, 사용자는 상기 개구부(OP)를 통해 상기 표시패널(30)을 시인한다.

상기 상부 측벽부들(10H)은 상기 상부(10U)로부터 절곡되어 상기 제3 방향(D3)과 평행하도록 연장된다. 상기 제3 방향(D3)은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2) 각각에 직교한다.

상기 하부 보호부재(20)는 바닥부(20B) 및 상기 바닥부(20B)와 연결된 복수의 하부 측벽부(20H)를 포함한다. 상기 바닥부(20B)는 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제2 방향(D2)에 의해 정의되는 평면과 평행하도록 배치된다. 상기 하부 측벽부들(20H)은 상기 바닥부(20B)로부터 절곡되어 상기 제3 방향(D3)과 평행하도록 연장된다.

상기 하부 보호부재(20)는 상기 상부 보호부재(10)와 결합한다. 상기 상부(10U)는 상기 바닥부(20B)와 평행하고, 상기 상부 측벽부들(10H)은 상기 하부 측벽부들(20H)과 평행하다. 상기 상부 보호부재(10)와 상기 하부 보호부재(20)는 결합되어 내부공간(IS)을 정의한다.

본 실시예에서, 상기 상부 측벽부들(10H)은 상기 하부 측벽부들(20H)의 외측을 커버한다. 이에 따라, 상기 내부공간(IS)은 상기 하부 측벽부들(20H), 상기 바닥부(20B), 및 상기 상부(10U)에 의해 정의될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 하부 측벽부들(20H)은 상기 상부 측벽부들(10H)의 외측을 커버할 수 있다.

상기 내부공간(IS)에는 상기 표시패널(30) 및 상기 전력 생성 모듈(40)이 수납된다. 상기 상부 보호부재(10) 및 상기 하부 보호부재(20)는 수납부재(10, 20)의 일 구성일 수 있다. 상기 수납부재(10, 20)는 상기 표시장치(DS)의 외관을 정의한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 수납부재(10, 20)는 상기 상부 보호부재(10)와 상기 하부 보호부재(20)가 일체로 형성되어 제공될 수도 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 수납부재(10, 20)는 중간 보호부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 수납부재(10, 20)는 어느 하나의 실시예에 한정되지 않고, 상기 내부공간(IS)을 정의할 수 있다면 다양한 실시예로 제공될 수 있다.

상기 표시패널(30)은 전원을 공급받아 영상을 표시한다. 상기 표시패널(30)은 특별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 표시패널(30)은 유기발광 표시패널, 액정 표시패널, 플라즈마 표시패널, 전기영동 표시패널, 또는 전기습윤 표시패널일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 표시패널(30)은 유기발광 표시패널일 수 있다.

상기 표시패널(30)은 미도시된 표시영역 및 상기 표시영역에 인접한 비표시영역으로 구분될 수 있다. 상기 표시영역은 영상이 표시되는 영역으로, 상기 개구부(OP)와 중첩한다. 상기 비표시영역은 상기 상부(10U)에 의해 커버되어 외부에 노출되지 않는다.

상기 표시패널(30)은 상기 하부 측벽부들(20H) 중 적어도 어느 하나와 소정의 간격(GP1)으로 이격되어 수납될 수 있다. 상기 간격(GP1)은 제조 공차에 따라 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 표시패널(30)이 상기 바닥부(20B)와 평면상에서 유사한 형상을 가질수록 상기 간격(GP1)은 감소하고, 상기 표시패널(30)이 상기 바닥부(20B)보다 상대적으로 작은 크기를 가질수록 상기 간격(GP1)은 증가할 수 있다.

상기 간격(GP1)에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 내부공간(IS)에서 유동적으로 움직일 수 있다. 상기 표시장치(DS)의 외부로부터 힘이 가해지거나, 상기 표시장치(DS)의 위치가 변경됨에 따라, 상기 표시패널(30)은 상기 수납부재(10, 20)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 표시패널(30) 및 상기 하부 보호부재(20) 사이에 배치된다. 상기 전력 생성 모듈(40)은 제1 대전기판(41) 및 제2 대전기판(42)을 포함한다.

상기 제1 대전기판(41)은 상기 수납부재(10, 20)에 고정된다. 구체적으로, 상기 제1 대전기판(41)은 상기 바닥부(20B)에 고정될 수 있다. 상기 제1 대전기판(41)은 상기 수납부재(10, 20)와 일체로 이동한다.

상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41) 상에 배치된다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 대해 상대적으로 이동할 수 있다. 상기 상대적 이동에 의해 상기 제2 대전기판(42)과 상기 제1 대전기판(41) 사이에 마찰이 발생될 수 있다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 마찰에 의해 마찰전기(triboelectric)를 생성한다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 수납부재(10, 20)에 수납되는 피수납물에 고정된다. 상기 마찰은 상기 제1 대전기판(41)이 고정된 상기 수납부재(10, 20)와 상기 제2 대전기판(42)이 고정된 상기 피수납물 사이의 상대적 이동에 따라 발생한다.

예를 들어, 본 실시예에서 상기 제2 대전기판(42)은 상기 표시패널(30)에 고정되어 상기 표시패널(30)과 일체로 이동할 수 있다. 상기 표시패널(30)이 상기 내부공간(IS)에서 이동함에 따라, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 표시패널(30)과 함께 이동한다

이에 따라, 상기 마찰전기는 상기 표시패널(30)의 상기 수납부재(10, 20)에 대한 상대적인 이동에 의해 발생될 수 있다. 상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 표시패널(30)의 이동에 따른 마찰전기를 생성하여 상기 표시장치(DS)를 구동시키는 구동전력으로 이용할 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 표시패널(30)에 전기적으로 연결되어 상기 표시패널(30)에 소정의 전력을 공급할 수 있다. 또는, 상기 전력 생성 모듈(40)은 미도시된 충전모듈에 연결되어 충전되었다가 필요 시 상기 표시장치(DS)에 제공될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 결합 단면도이다. 도 2a 및 도 2b에는 상기 표시장치(DS)에 다양한 외부 힘이 가해져 상기 전력 생성 모듈(40)에 마찰이 발생되는 경우(이하, 마찰 이벤트)를 예시적으로 도시하였다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상기 마찰 이벤트에 따른 상기 표시장치(DS)의 내부구조를 살펴본다.

한편, 본 실시예에서, 상기 마찰 이벤트는 다양한 원인에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 마찰 이벤트는 상기 표시장치(DS)의 이동에 의해 상기 표시장치(DS)의 내부 구성들이 이동하면서 발생될 수 있다. 또는, 상기 마찰 이벤트는 상기 표시장치(DS)의 상기 내부 구성들이 조립되는 과정에서 상기 내부 구성들간의 눌림이나 긁힘 등이 발생함에 따라 나타날 수 있다. 상기 마찰 이벤트는 어느 하나의 실시예에 한정되지 않는다.

도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트는 상기 제3 방향(D3)으로 가해지는 외부 힘(PP1)에 의해 발생될 수 있다. 상기 외부 힘(PP1)에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 제3 방향(D3)으로 움직일 수 있다. 한편, 본 발명에 나타난 외부 힘(PP1, PP2)은 상기 표시장치(DS)에 가해지는 사용자의 압력, 상기 표시장치(DS) 주변에 존재하는 물건과의 충돌에 의한 압력, 또는 상기 표시장치(DS)가 이동함에 따른 관성 등에 의해 발생되는 압력일 수 있다.

상기 외부 힘(PP1)에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 상부(10U)로부터 소정의 간격(GP2)으로 이격될 수 있다. 즉, 상기 표시패널(30)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 상부(10U)에 대하여 상대적으로 상기 제3 방향(D3)으로 상기 간격(GP2)만큼 이동한다.

이에 따라, 도시되지 않았으나, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다. 상기 상대적 이동은 상기 제3 방향(D3)으로의 상기 간격(GP2)과 대응될 수 있다.

상기 제2 대전기판(42)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제3 방향(D3)으로 상기 제1 대전기판(41)과 가까워지거나 멀어지도록 이동한다. 상기 제2 대전기판(42)의 상기 제1 대전기판(41)에 대한 상대적 이동에 따라 상기 전력 생성 모듈(40)에는 상하 방향(MD1)으로 마찰이 발생될 수 있다. 상기 상하 방향(MD1)은 상기 제3 방향(D3)과 평행하고, 상기 제2 대전기판(42)의 두께방향과 대응된다.

상기 마찰전기는 상기 상하 방향(MD1)에서의 마찰의 횟수 및 속도에 따라 다른 출력 값을 생성한다. 예를 들어, 상기 마찰전기는 상기 마찰의 횟수가 클수록, 빠른 속도로 마찰될수록 높은 출력 값을 생성한다.

도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트는 상기 제1 방향(D1)으로 가해지는 외부 힘(PP2)에 의해 발생될 수도 있다. 상기 외부 힘(PP2)에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 제1 방향(D1)으로 움직일 수 있다. 한편, 상기 마찰 이벤트는 상기 제2 방향(D2: 도 1 참조)으로 가해지는 외부 힘에 의해 발생될 수도 있으나, 상기 외부 힘(PP2)에 의한 마찰 이벤트와 유사하므로 이에 관한 설명은 생략한다.

상기 외부 힘(PP2)에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 하부 측벽부들(20H)로부터 소정의 간격들(GP31, GP32)으로 이격될 수 있다. 상기 간격들(GP31, GP32)은 상기 마찰 이벤트가 발생되기 전의 간격(GP1: 도 1b 참조)과 상이한 값을 가진다.

본 실시예에서, 상기 간격들(GP31, GP32) 중 어느 하나는 제로 값이 될 수 있다. 상기 간격들(GP31, GP32)은 서로 마주하는 하부 측벽부들과 상기 표시패널(30) 사이의 평면상에서의 이격거리로 정의될 수 있다.

예를 들어, 도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 외부 힘(PP2)에 의한 마찰 이벤트가 발생되기 전에 상기 표시패널(30)은 상기 간격(GP1)으로 상기 측벽부들(20H) 중 마주보는 측벽부들과 이격되어 배치된다. 이후, 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 외부 힘(PP2)에 의한 마찰 이벤트에 의해 상기 표시패널(30)은 상기 마주보는 측벽부들 중 어느 하나의 측벽부에 인접하도록 이동할 수 있다.

이에 따라, 상기 표시패널(30)은 상기 마주보는 측벽부들 중 다른 하나의 측벽부로부터 상기 간격(GP1)과 다른 간격(GP3)으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 상기 측벽부들 중 어느 하나와 접촉하고, 상기 접촉된 측벽부와 마주하는 측벽부로부터 상기 간격(GP3)으로 이격될 수 있다.

상기 간격(GP3)과 상기 마주보는 측벽부와의 간격의 합은 이전 간격(GP1)의 두 배일 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 상기 표시패널(30)은 마주보는 측벽부와 접촉하므로, 상기 간격(GP3)이 이전 간격(GP1)의 두 배 일 수 있다.

상기 표시패널(30)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 수납부재(10, 20)에 대하여 상대적으로 상기 제1 방향(D1)으로 움직인다. 이에 따라, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제1 방향(D1)으로 평면상에서 상기 제1 대전기판(41)과 반대방향으로 이동한다.

상기 제2 대전기판(42)의 상기 제1 대전기판(41)에 대한 상대적 이동에 따라 상기 전력 생성 모듈(40)에는 좌우 방향(MD2)으로 마찰이 발생될 수 있다. 상기 좌우 방향(MD2)은 상기 제1 방향(D1)과 평행하다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DS)는 상기 제1 대전기판(41) 및 상기 제2 대전기판(42)의 상대적 이동에 따라 마찰전기를 생성한다. 상기 표시장치(DS)를 구성하는 구성들은 상기 표시장치(DS)에 인가되는 외부 힘들(PP1, PP2)에 의해 움직일 수 있다.

예를 들어, 상기 표시장치(DS)가 모바일 장치인 경우, 상기 표시장치(DS)는 사용자에 의해 자유롭게 움직이거나, 상기 표시장치(DS)에 충격이 가해질 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(DS)는 사용 과정에서 발생되는 다양한 마찰 이벤트에 따른 내부 구성들의 움직임을 마찰전기로 생성하여 상기 표시장치(DS)의 구동에 이용할 수 있다.

도 3a 내지 도 3e는 마찰 이벤트가 발생될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈이 마찰 전기를 생성하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다. 도 3a 내지 도 3e는 도 2a에 도시된 마찰 이벤트가 발생된 경우와 대응될 수 있다.

도 3a에 도시된 것과 같이, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41) 상에 이격되어 배치된다. 상기 제1 대전기판(41)은 제1 베이스 기판(411), 제1 도전층(412), 및 제1 대전층(413)을 포함한다.

상기 제1 베이스 기판(411)은 전기적으로 절연된 절연 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.

상기 제1 도전층(412)은 상기 제1 베이스 기판(411) 상에 배치된다. 상기 제1 도전층(412)은 상기 제1 베이스 기판(411) 전면을 커버한다. 상기 제1 도전층(412)은 도전 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전 물질은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.

상기 제1 대전층(413)은 상기 제1 도전층(412) 상에 배치된다. 상기 제1 대전층(413)은 상기 제1 도전층(412)을 커버한다. 상기 제1 대전층(413)은 대전성을 가진 물질로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 대전층(413)은 금속 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 대전층(413)은 구리(Cu), 금(Au), 또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.

상기 제1 대전층(413)은 제1 마찰면(41S)을 포함한다. 상기 제1 마찰면(41S)은 상기 제1 대전층(413)의 상기 제2 대전기판(42)과 마주하는 면에 정의된다. 상기 제1 마찰면(41S)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)과 접촉한다.

본 실시예에서, 상기 제1 대전층(413)의 상면이 상기 제1 마찰면(41S)으로 정의될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전층(413)은 복수 개의 층으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 마찰면(41S)은 상기 층들 중 상기 제2 대전기판(42)에 가장 인접한 층에 정의될 수 있다.

상기 제2 대전기판(42)은 제2 베이스 기판(421), 제2 도전층(422), 및 제2 대전층(423)을 포함한다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제2 대전층(423)이 상기 제1 대전층(413)과 마주하도록 배치된다.

상기 제2 베이스 기판(421)은 전기적으로 절연된 절연 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다.

상기 제2 도전층(422)은 상기 제2 베이스 기판(421)의 일면 상에 배치된다. 상기 제2 도전층(422)은 도전 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전층(422)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 베이스 기판(411)과 상기 제2 베이스 기판(421)은 동일한 물질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전층(412)과 상기 제2 도전층(422)은 동일한 물질로 구성될 수 있다.

상기 제2 대전층(423)은 상기 제2 도전층(422)의 일면 상에 배치된다. 상기 제2 대전층(423)은 상기 제2 도전층(422)의 상기 일면을 커버한다.

상기 제2 대전층(423)은 제2 마찰면(42S)을 포함한다. 상기 제2 마찰면(42S)은 상기 제2 대전층(423)의 상기 제1 대전기판(41)과 마주하는 면에 정의된다. 상기 제2 마찰면(42S)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제1 마찰면(41S)과 접촉한다.

상기 제2 대전층(423)은 대전성을 가진 물질로 구성된다. 상기 제2 대전층(423)을 구성하는 물질은 상기 제1 대전층(413)을 구성하는 물질과 다른 대전열(triboelectric series)에 위치한다.

도 3b에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)은 상기 상하 방향(MD1)으로 이동한다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 인접하도록 이동하고, 상기 제1 마찰면(41S)과 상기 제2 마찰면(42S)이 접촉한다.

상기 제1 마찰면(41S)을 구성하는 물질과 상기 제2 마찰면(42S)을 구성하는 물질은 서로 다른 대전열에 위치한다. 이에 따라, 상기 제1 마찰면(41S)과 상기 제2 마찰면(42S)은 접촉에 의해 서로 다른 극성의 전기를 띨 수 있다.

예를 들어, 본 실시예에서, 상기 제2 마찰면(42S)은 에폭시(epoxy) 계열의 수지로 구성되고, 상기 제1 마찰면(41S)은 금 또는 니켈로 구성될 수 있다. 금 또는 니켈은 에폭시 계열의 수지에 비해 상대적으로 전자를 잃는 성질이 강하다. 따라서, 상기 접촉에 따라, 상기 제1 마찰면(41S)은 상대적으로 양(+)의 전기를 띠게 되고, 상기 제2 마찰면(42S)은 상대적으로 음(-)의 전기를 띠게 된다.

이후, 도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)이 상하 방향(MD1)으로 이동할 수 있다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)으로부터 멀어지도록 이동하고, 상기 제1 마찰면(41S)과 상기 제2 마찰면(42S)은 서로 이격된다.

이때, 상기 제2 대전층(423)은 상기 제2 도전층(422)과 전기적으로 절연되므로, 상기 제2 마찰면(42S)에 존재하는 전자들은 상기 제1 마찰면(41S)으로부터 이격 되어도 그대로 존재할 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 대전층(413)은 상기 제1 도전층(412)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제1 도전층(412)은 상기 제1 대전층(413)과 유사하게 상대적으로 양(+)의 전기를 띤다. 이에 따라, 상기 제1 대전기판(41)이 상기 제2 대전기판(42)보다 전기적으로 높은 전위(electric potential)를 가지게 된다.

전자는 전위가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하므로, 상기 전기적 퍼텐셜 차이에 따라 상기 제2 도전층(422)으로부터 상기 제1 도전층(322)으로 전자의 이동이 발생한다. 상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 제2 도전층(422)의 자유 전자들을 외부로 이동시킴으로써, 상기 제1 대전기판(41)과 상기 제2 대전기판(42) 사이에서 전기적 평형을 이룬다.

상기 제2 도전층(422)으로부터 출력된 자유 전자들은 도선을 타고 이동한다. 이에 따라, 상기 제1 대전기판(41)으로부터 상기 제2 대전기판(42)을 향하는 방향으로 흐르는 전류(Current)를 발생시키는 마찰전기가 생성된다. 상기 전류의 흐름은 상기 전력 생성 모듈(40)이 전기적 평형을 이룰 때까지 나타난다.

이후, 도 3d에 도시된 것과 같이, 이격된 상태로 일정시간 경과하면, 상기 제2 대전기판(42)으로부터 상기 제1 대전기판(41)으로 흐르는 전자의 양은 감소되고, 상기 전력 생성 모듈(40)은 전기적으로 안정화된다.

이때, 상기 제2 도전층(422)로부터 전자들이 외부로 이동하면서 상기 제2 도전층(422)이 양(+)의 전기를 띠게 된다. 이에 따라, 상기 제2 대전층(423)과 상기 제2 도전층(422) 사이에서도 전기적 평형을 이룰 수 있다. 상기 제2 대전기판(42)은 내부적으로도 전기적 안정화를 이룰 수 있다.

이후, 도 3e에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)이 상기 상하 방향(MD1)으로 다시 이동할 수 있다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 인접하도록 이동한다.

이때, 상기 제2 마찰면(42S)에는 전자들이 그대로 존재하여 상기 제2 마찰면(42S)은 음(-)의 전기를 띤다. 따라서, 상기 제2 마찰면(42S)이 상기 제1 마찰면(41S)에 인접하게 됨에 따라, 상기 제1 마찰면(41S)에는 양(+)의 전기가 유도된다.

상기 제2 대전기판(42)이 상기 제1 대전기판(41)에 가까이 이동할수록 상기 제2 마찰면(42S)의 전위는 점점 증가한다. 상기 제2 대전기판(42)은 전기적 평형을 이루기 위해 상기 제1 도전층(412)의 자유전자들을 외부로 이동시킨다.

상기 제1 도전층(412)으로부터 출력된 자유 전자들은 도선을 타고 이동한다. 이에 따라, 상기 제2 대전기판(42)으로부터 상기 제1 대전기판(41)을 향하는 방향으로 흐르는 전류를 발생시키는 마찰전기가 생성된다. 상기 전류의 흐름은 상기 전력 생성 모듈(40)이 전기적 평형을 이룰 때까지 나타난다.

이후, 도시되지 않았으나, 도 3c에 도시된 마찰 이벤트가 다시 발생되고, 상기 전력 생성 모듈(40)은 도 3c 내지 도 3e의 상태가 수 회 이상 반복되면서, 사용 가능한 전력량을 가진 마찰 전기를 생성할 수 있다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 상하 방향(MD1)의 마찰의 횟수나 마찰의 속도에 따라 다른 전력량을 가진 마찰 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 마찰의 횟수가 높을수록 상기 마찰 전기의 전력량은 증가한다. 또한, 동일한 마찰 횟수에 대하여 마찰 속도가 빠를수록 상기 마찰 전기의 전력량은 증가할 수 있다.

도 3a 내지 도 3e를 참조할 때, 상기 전력 생성 모듈(40)이 생성하는 마찰전기에 의해 출력된 전류는 일 방향이 아닌 양방향의 교류(alternating current, AC) 형태로 출력된다. 따라서, 상기 전력 생성 모듈(40)은 정류기(43)를 더 포함할 수 있다.

상기 정류기(43)는 상기 제1 대전기판(41) 및 상기 제2 대전기판(42) 각각과 전기적으로 연결된다. 상기 정류기(43)는 상기 전력 생성 모듈(40)로부터 출력된 전류를 직류(direct current, DC) 형태로 변환시킨다.

상기 정류기(43)는 적어도 하나의 정류 회로를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 정류기(43)는 브리지(bridge) 정류 회로를 포함할 수 있다. 상기 전력 생성 모듈(40)은 제2 대전기판(42)으로부터 전류가 출력되거나, 상기 제1 대전기판(41)으로부터 전류가 출력되더라도 상기 정류기(43)를 통과함에 따라, 직류전류를 외부에 제공할 수 있다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 외부장치(DV)와 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 상기 외부장치(DV)는 상기 정류기(43)로부터 제공된 직류전원을 입력받을 수 있다.

상기 외부장치(DV)는 상기 전력 생성 모듈(40)로부터 생성된 마찰전기를 인가 받아 출력하는 출력부일 수 있다. 예를 들어, 상기 외부장치(DV)는 상기 표시패널(2: 도 1 참조)일 수 있다. 또는, 상기 외부장치(DV)는 충전 모듈일 수 있다. 상기 충전 모듈은 상기 마찰전기를 충전하여 저장하고, 비상 시 상기 표시장치(DS)의 구동에 제공할 수 있다.

도 4a 내지 도 4e는 마찰 이벤트가 발생될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈이 마찰 전기를 생성하는 과정을 순차적으로 도시한 단면도이다. 도 4a 내지 도 4e는 도 2b에 도시된 마찰 이벤트가 발생된 경우와 대응될 수 있다.

한편, 도 4a 내지 도 4e는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 전력 생성 모듈(40)과 동일한 구조를 가진다. 다만 도 4a 내지 도 4e는 상기 좌우 방향(MD2)으로의 마찰을 일으키는 마찰 이벤트가 발생되는 경우를 도시한 점에 차이가 있다. 따라서, 이하, 상기 전력 생성 모듈(40)의 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 4a에 도시된 것과 같이, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)과 접촉한다. 상기 제1 마찰면(41S)과 상기 제2 마찰면(42S)은 접촉에 의해 대전되어, 서로 다른 극성의 전기를 띨 수 있다. 상기 접촉에 따라, 상기 제1 마찰면(41S)은 상대적으로 양(+)의 전기를 띠게 되고, 상기 제2 마찰면(42S)은 상대적으로 음(-)의 전기를 띠게 된다.

이후, 도 4b에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)이 상기 좌우 방향(MD2)으로 이동할 수 있다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 대하여 상대적으로 좌측으로 이동한다.

상기 제2 대전기판(42)이 좌측으로 이동함에 따라, 상기 제2 마찰면(42S)과 상기 제1 마찰면(41S)에는 서로 접촉하지 않는 부분들이 나타난다. 상기 제2 대전층(423)은 상기 제2 도전층(422)과 전기적으로 절연된 절연 물질로 구성되므로, 상기 제2 마찰면(42S)에 존재하는 전자들은 상기 제1 마찰면(41S)과 접촉하지 않아도 그대로 존재할 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 대전기판(42) 중 상기 제1 대전기판(41)과 접촉하지 않은 부분은 상기 제1 대전기판(41)보다 전기적으로 낮은 전위를 가지게 된다. 상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 제1 대전기판(41)과 상기 제2 대전기판(42) 사이에서 전기적 평형을 이루기 위해 상기 제1 도전층(412)의 자유 전자들을 외부로 이동시킨다.

상기 제1 도전층(412)으로부터 출력된 자유 전자들은 도선을 타고 이동한다. 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰에 따른 마찰전기에 의해 상기 제2 대전기판(42)으로부터 상기 제1 대전기판(41)을 향하는 방향으로 흐르는 전류(Current)가 생성된다. 상기 전류의 흐름은 상기 전력 생성 모듈(40)이 전기적 평형을 이룰 때까지 나타난다.

이후, 도 4c에 도시된 것과 같이, 상기 제2 대전기판(42)이 좌측으로 이동한 후, 일정 시간 정지하면, 상기 제1 대전기판(41)으로부터 상기 제2 대전기판(42)으로 흐르는 전자의 양은 감소되고, 상기 전력 생성 모듈(40)은 전기적으로 안정화된다.

이후, 도 4d에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)이 상기 좌우 방향(MD2)으로 다시 이동할 수 있다. 이때, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41)에 대하여 상대적으로 우측으로 이동한다.

이에 따라, 상기 제2 마찰면(42S)은 상기 제1 마찰면(41S)과 접촉하는 면적이 증가한다. 상기 제1 마찰면(41S)의 상기 제2 마찰면(42S)과 접촉하는 부분에는 양(+)의 전기가 유도된다.

상기 제1 마찰면(41S)과 상기 제2 마찰면(42S)의 접촉 면적이 증가함에 따라, 상기 제2 마찰면(42S)의 전위는 증가한다. 따라서, 상기 제2 마찰면(42S)이 상기 제1 마찰면(41S)과 더 많은 면적으로 접촉하게 됨에 따라, 상기 제2 대전기판(42)은 전기적 평형을 이루기 위해 상기 제2 도전층(422)의 자유전자들을 외부로 이동시킨다.

상기 제2 도전층(422)으로부터 출력된 자유 전자들은 도선을 타고 이동한다. 이에 따라, 상기 제1 대전기판(41)으로부터 상기 제2 대전기판(42)을 향하는 방향으로 흐르는 전류를 발생한다. 상기 전류의 흐름은 상기 전력 생성 모듈(40)이 전기적 평형을 이룰 때까지 나타난다.

도 4e에 도시된 것과 같이, 상기 제2 대전기판(42)의 우측 방향으로의 이동이 멈춘 상태로 일정시간 경과하면, 상기 제2 대전기판(42)으로부터 상기 제1 대전기판(41)으로 흐르는 전자의 양은 감소되고, 상기 전력 생성 모듈(40)은 전기적으로 안정화된다.

이후, 도시되지 않았으나, 도 4b에 도시된 마찰 이벤트가 다시 발생되고, 상기 전력 생성 모듈(40)은 도 4b 내지 도 4e의 상태가 수 회 이상 반복되면서, 사용 가능한 전력량을 가진 마찰 전기를 생성할 수 있다.

상기 전력 생성 모듈(40)은 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰의 횟수나 마찰의 속도에 따라 다른 전력량을 가진 마찰 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 마찰의 횟수가 높을수록 상기 마찰 전기의 전력량은 증가한다. 또한, 동일한 마찰 횟수에 대하여 마찰 속도가 빠를수록 상기 마찰 전기의 전력량은 증가할 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈을 도시한 단면도이다. 도 5a에는 마찰 이벤트가 발생되기 전의 상기 전력 생성 모듈(40-1)을 도시하였고, 도 5b 및 도 5c에는 마찰 이벤트가 발생된 경우의 상기 전력 생성 모듈(40-1)을 도시하였다.

이하, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 상기 전력 생성 모듈(40-1)의 구조를 상세히 살펴본다. 한편, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 도 3a 내지 도 4e에 도시된 전력 생성 모듈(40)과 유사한 구조를 가지고, 일부 구성들에 차이가 있다. 따라서, 이하, 도 3a 내지 도 4e에 기재된 구성들과 동일한 구성들에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.

도 5a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 대전기판(41-1)은 제1 베이스 기판(411), 상기 제1 베이스 기판(411) 상에 배치된 제1 도전층(412-1), 및 상기 제1 도전층(412-1) 상에 배치된 제1 대전층(413)을 포함한다. 상기 제1 도전층(412-1)은 기저층(412a) 및 복수의 도전 패턴(412b)을 포함한다.

상기 기저층(412a)은 상기 제1 베이스 기판(411)의 일면 상에 배치되어 상기 제1 베이스 기판(411) 전면을 커버한다. 상기 기저층(412a)은 도전 물질로 구성될 수 있다.

상기 도전 패턴들(412b)은 상기 기저층(412a)의 일면 상에 배치된다. 상기 도전 패턴들(412b) 각각은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 도전 패턴들(412b) 각각은 다각기둥 형상, 원기둥 형상, 다각뿔 형상, 원뿔 형상, 구 형상, 또는 돔 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 도전 패턴들(412b)은 복수의 나노 파티클 또는 복수의 나노 로드일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 도전 패턴들(412b) 각각은 사각기둥 형상을 가진다.

상기 도전 패턴들(412b)은 도전 물질로 구성될 수 있다. 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 기저층(412a)과 동일한 물질로 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 기저층(412a)과 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 제1 도전층(412-1)은 상기 기저층(412a)과 상기 도전 패턴들(412b)이 연결된 일체의 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 대전층(413-1)은 상기 제1 도전층(412-1) 상에 배치된다. 상기 제1 대전층(413-1)은 상기 기저층(412a) 및 상기 도전 패턴들(412b)을 커버한다.

상기 제1 대전층(413-1)은 제1 마찰면(41-1S)을 포함한다. 상기 제1 마찰면(41-1S)은 상기 제1 대전층(413-1)의 상기 제2 대전기판(42)과 마주하는 면에 정의된다. 상기 제1 마찰면(41-1S)은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제2 대전기판(42)과 접촉한다.

본 실시예에서, 상기 제1 마찰면(41-1S)은 상기 도전 패턴들(412b)과 중첩한다. 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 기저층(412a)의 상면으로부터 돌출된 형상을 가지므로, 상기 제1 마찰면(41-1S)에 있어서, 상기 도전 패턴들(412b)과 중첩된 부분이 상기 제2 대전기판(42)과 접촉하기 용이하다. 한편, 상기 제1 대전층(413-1)은 복수 개의 층으로 구성될 수 있고, 상기 제1 마찰면(41S)은 상기 층들 중 상기 제2 대전기판(42)에 가장 인접한 층에 정의될 수 있다.

상기 제2 대전기판(42)은 제2 베이스 기판(421), 제2 도전층(422), 및 제2 대전층(423)을 포함한다. 상기 제2 대전층(423)은 상기 제1 대전기판(41-1)과 마주하는 일면에 정의된 제2 마찰면(42S)을 포함한다. 상기 제2 대전기판(42)은 도 3a 내지 도 4e에 도시된 제2 대전기판(42)과 동일한 구조를 가지므로, 중복되는 설명은 생략한다.

상기 전력 생성 모듈(40-1)은 적어도 하나의 스페이서(SP)를 포함한다. 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전기판(41-1)과 상기 제2 대전기판(42) 사이에 배치된다.

구체적으로, 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전층(413) 상에 배치되고, 상기 도전 패턴들(412b)과 인접하여 배치된다. 상기 스페이서(SP)는 상기 도전 패턴들(412b)과 비 중첩하도록 배치된다.

상기 제1 마찰면(41-1S)과 상기 제2 마찰면(42S) 사이의 이격거리는 상기 스페이서(SP)의 높이에 따라 달라진다. 상기 스페이서(SP)의 높이가 낮을수록 상기 제1 마찰면(41-1S)과 상기 제2 마찰면(42S) 사이의 이격거리는 작아진다. 상기 이격거리가 작을수록 상기 전력 생성 모듈(40-1)의 상기 마찰 이벤트에 대한 민감도는 향상될 수 있다.

상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전기판(41-1) 또는 상기 제2 대전기판(42)에 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 마찰면(41-1S) 및 상기 제2 마찰면(42S) 중 어느 하나에 접착될 수 있다. 상기 스페이서(SP)는 고정된 대전기판과 일체로 이동한다.

상기 스페이서(SP)를 구성하는 물질은 탄성을 가진 절연물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 절연물질은 폴리우레탄(polyurethane), 고무(rubber), 엘라스토머(elastomer), 또는 실리콘 등을 포함할 수 있다.

도 5b에 도시된 것과 같이, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에 일 방향의 마찰 이벤트가 발생하는 경우, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 상기 상하 방향(MD1)의 마찰이 발생할 수 있다. 한편, 도 5c에 도시된 마찰 이벤트는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 마찰 이벤트와 대응될 수 있다.

상기 제2 대전기판(42)은 하측으로 이동하고, 상기 제1 대전기판(41-1)과 인접한다. 상기 스페이서(SP)는 탄성에 의해 높이가 낮아지고, 상기 제2 마찰면(42S)은 상기 제1 마찰면(41-1S)과 접촉할 수 있다. 이후, 상기 제2 대전기판(42)이 상측으로 이동하고, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41-1)으로부터 멀어진다.

이때, 상기 마찰 이벤트를 일으키는 외부 힘이 하측방향으로만 인가되더라도, 상기 외부 힘이 제거되면 상기 스페이서(SP)의 탄성에 의해 상기 제2 대전기판(42)은 원래의 위치로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 일 방향으로의 힘에 따른 마찰 이벤트에 대해서도 마찰전기를 생성할 수 있다.

도 5c에 도시된 것과 같이, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에 다른 방향의 마찰 이벤트가 발생하는 경우, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰이 발생할 수 있다. 한편, 도 5c에 도시된 마찰 이벤트는 도 4a 내지 도 4e에 도시된 마찰 이벤트와 대응될 수 있다.

이때, 상기 제2 대전기판(42)과 상기 제1 대전기판(41-1)은 서로 접촉한 상태일 수 있다. 즉, 구체적으로 도시되지 않았으나, 도 5c는 상기 전력 생성 모듈(40-1)에 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰과 상기 상하 방향(MD1)의 마찰이 복합적으로 발생하는 경우일 수 있다. 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 다양한 방향에서의 마찰에 대응하여 마찰전기를 생성할 수 있다.

예를 들어, 상기 마찰 이벤트가 다양한 방향에서 인가되는 외부 힘에 의해 발생되는 경우, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 상기 상하 방향(MD1)의 마찰과 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰이 동시에 나타날 수 있다. 또는, 상기 전력 생성 모듈(40-1)이 상기 표시장치(DS: 도 1b 참조)에 조립될 때, 다른 구성들에 의해 상기 제2 대전기판(42)과 상기 제1 대전기판(41-1)이 접촉된 상태로 조립되어 다양한 방향에서의 마찰이 복합적으로 나타날 수도 있다.

도 5c에 도시된 것과 같이, 상기 제2 대전기판(42)이 상기 제1 대전기판(42-1)에 대하여 상대적으로 우측 또는 좌측으로 이동함에 따라, 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰이 발생한다. 이때, 상기 제2 대전기판(42)의 이동이 용이하도록, 상기 스페이서(SP2)는 상기 제1 대전기판(41-1)에 고정될 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판(41-2)을 부분적으로 도시한 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판(41-3)을 부분적으로 도시한 단면도이다. 한편, 도 1 내지 도 5c에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.

도 6a에 도시된 것과 같이, 상기 제1 대전기판(41-2)은 중간층(414)을 더 포함할 수 있다. 상기 중간층(414)은 상기 제1 도전층(412-1)과 상기 제1 대전층(413-1) 사이에 배치된다.

상기 중간층(414)은 상기 기저층(412a) 상에 배치된다. 상기 중간층(414)과 상기 도전 패턴들(412b)은 동일한 층상에 배치되어 서로 인접한다. 즉, 상기 중간층(414)은 단면 상에서 상기 도전 패턴들(412b) 사이에 배치된다. 상기 중간층(414)은 평면 상에서 상기 도전 패턴들(412b)과 비 중첩한다.

상기 중간층(414)은 상기 기저층(412a)의 상기 도전 패턴들(412b)에 의해 노출된 영역들을 커버한다. 이에 따라, 상기 기저층(412a)은 상기 도전 패턴들(412b) 및 상기 중간층(414)에 의해 전면적으로 커버될 수 있다.

상기 중간층(414)은 전기적으로 절연되는 절연 물질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 중간층(414)은 상기 제2 대전층(423: 도 5a 참조)을 구성하는 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 중간층(414)과 상기 제2 대전층(423)은 에폭시 수지로 구성될 수 있다.

상기 제1 대전층(413-1)은 상기 중간층(414) 및 상기 도전 패턴들(412b)을 커버한다. 상기 제1 대전층(413-1)은 상기 도전 패턴들(412b)에 대응하는 돌출 패턴들을 포함하는 제1 마찰면(41-2S)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제1 마찰면(41-2S)은 도 5a에 도시된 제1 마찰면(41-1S)과 동일한 형상을 가질 수 있다.

도 6b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 대전기판(41-3)은 상기 제1 베이스 기판(411) 및 상기 제1 대전층(413)을 포함할 수 있다. 상기 제1 대전기판(41-3)은 일측에 정의된 제1 마찰면(41-3S)을 포함한다. 상기 제1 마찰면(41-3S)은 도 6a에 도시된 상기 제1 마찰면(41-2S)에 비해 평평하다.

본 실시예에서, 상기 제1 도전층(412)은 생략될 수 있다. 이에 따라, 제1 대전층(413)은 상기 제1 베이스 기판(411) 상에 직접 배치될 수 있다. 또는, 본 실시예에서, 상기 제1 대전층(413)은 상기 제1 도전층(412)과 일체의 형상일 수 있다.

상기 제1 대전층(413)은 상기 제1 마찰면(41-3S)을 제공하는 기능과 상기 마찰 이벤트가 발생할 때, 내부 전자들을 외부로 제공하거나, 외부로부터 제공된 전자들을 수용하여 전기적 평형을 이루는 기능을 동시에 수행할 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 결합 단면도이다. 도 7a에는 마찰 이벤트가 발생되기 전의 상태를 예시적으로 도시하였고, 도 7b 및 도 7c에는 상기 마찰 이벤트가 발생된 상태를 예시적으로 도시하였다.

도 7a에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DS-1)는 상부 보호부재(10), 표시패널(30), 전력 생성 모듈(40-1), 하부 보호부재(20), 광원(LS), 및 광학부재(50)를 포함한다. 상기 상부 보호부재(10) 및 상기 하부 보호부재(20)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 수납부재(10, 20)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 표시패널(30-1)은 액정 표시패널일 수 있다. 상기 광원(LS) 및 상기 광학부재(50)는 상기 하부 보호부재(20)와 상기 표시패널(30-1) 사이에 배치된다. 상기 광원(LS) 및 상기 광학부재(50)는 상기 표시패널(30-1)에 광을 제공한다.

상기 광원(LS)은 발광소자(LD) 및 회로기판(PCB)을 포함한다. 상기 발광소자(LD)는 광을 생성한다. 상기 발광소자(LD)는 형광등(CCFL), 또는 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

상기 발광소자(LD)는 상기 하부 보호부재(20)의 바닥부(20B) 또는 상기 하부 보호부재(20)의 측벽부들(20H) 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다. 도시되지 않았으나, 상기 발광소자(LD)가 상기 바닥부(20B)에 배치되는 경우, 상기 발광소자(LD)는 상기 전력 생성 모듈(40-1) 상에 배치될 수 있다.

상기 회로기판(PCB)은 상기 발광소자(LD)와 연결되어 상기 발광소자(LD)에 전원을 제공한다. 상기 회로기판(PCB)은 상기 바닥부(20B)에 배치될 수 있다. 한편, 본 실시예에서, 상기 회로기판(PCB)의 두께는 상기 전력 생성 모듈(40-1)의 두께 와 동일하거나, 상기 전력 생성 모듈(40-1)의 두께보다 작을 수 있다.

본 실시예에서, 상기 회로기판(PCB)은 상기 전력 생성 모듈(40-1)과 평면상에서 서로 인접하여 배치될 수 있다. 상기 전력 생성 모듈(40-1)로부터 생성된 마찰전기는 상기 회로기판(PCB)에 전달되어 상기 발광소자(LD)를 구동시키는 전력으로 이용될 수 있다.

상기 광학부재(50)는 상기 전력 생성 모듈(40-1)과 상기 표시패널(30-1) 사이에 배치된다. 본 실시예에서, 상기 광학부재(50)는 상기 측벽부(20H)에 배치된 상기 발광소자(LD)로부터 제공된 광을 수신하여 상기 표시패널(30-1) 전면에 출사시키는 도광판일 수 있다.

본 실시예에서, 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 실시예를 예시로 설명한다. 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 복수의 돌출 패턴을 가진 제1 대전기판(41-1)과 제2 대전기판(42)을 포함한다.

상기 제1 대전기판(41-1)은 상기 바닥부(20B)에 고정되어 상기 수납부재(10, 20)와 일체로 움직인다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 광학부재(50)에 고정되어 상기 광학부재(50)와 일체로 움직인다. 이에 따라, 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 상기 수납부재(10, 20)에 대한 상기 광학부재(50)의 상대적 이동을 이용하여 마찰 전기를 생성할 수 있다.

예를 들어, 도 7b에 도시된 것과 같이, 상기 제3 방향(D3)으로 외부 힘(PP1)이 인가됨에 따라 상기 표시장치(DS-1)에 마찰 이벤트가 발생한다. 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 표시패널(30-1) 및 상기 광학부재(50)는 상기 제3 방향(D3)으로 움직일 수 있다.

도 7b에는 상기 표시패널(30-1) 및 상기 광학부재(50) 각각의 기존 상태를 점선으로 표시하였다. 도 7b에 도시된 것과 같이, 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 표시패널(30-1)와 상기 광학부재(50)는 적어도 부분적으로 상하 방향(MD1)으로 이동할 수 있다. 한편, 상기 인쇄회로기판(PCB)의 두께 감소가 나타나지 않더라도, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 상기 표시패널(30-1)와 상기 광학부재(50)의 이동이 반영될 수 있다.

이에 따라, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 상기 상하 방향(MD1)의 마찰이 발생한다. 상기 스페이서(SP)에 의해 이격되어 있던 상기 제1 대전기판(41-1)과 상기 제2 대전기판(42)은 서로 접촉하고, 상기 스페이서(SP)의 탄성에 의해 다시 이격된다. 상기 접촉과 상기 이격을 수회 반복하면서 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 이에 대응하는 마찰전기를 생성한다.

도 7c에 도시된 것과 같이, 상기 제1 방향(D1)으로 외부 힘(PP2)이 인가됨에 따라 상기 표시장치(DS-1)에 마찰 이벤트가 발생한다. 도 7c에는 상기 표시패널(30-1) 및 상기 광학부재(50) 각각의 기존 상태를 점선으로 표시하였다. 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 광학부재(50)는 상기 수납부재(10, 20) 내부에서 상기 제1 방향(D1)으로 움직일 수 있다.

이에 따라, 상기 전력 생성 모듈(40-1)에는 좌우 방향(MD2)의 마찰이 발생한다. 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41-1)과 접촉한 상태로, 상기 제1 대전기판(41-1)의 좌측 또는 우측으로 이동한다. 상기 전력 생성 모듈(40-1)은 상기 좌우 방향(MD2)의 마찰이 수회 반복되면서 이에 대응하는 마찰전기를 생성한다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈을 간략히 도시한 사시도이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈을 살펴본다.

한편, 도 8a 및 도 8b는 도 1a 내지 도 7c에서 설명한 실시예와 전력 생성 모듈(40A)에만 차이가 있고, 다른 구성들은 동일하다. 이하, 1a 내지 도 7c에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.

도 8a에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DS-2)는 상부 보호부재(10), 하부 보호부재(20), 표시패널(30), 및 상기 전력 생성 모듈(40A)을 포함한다. 상기 상부 보호부재(10), 상기 하부 보호부재(20), 상기 표시패널(30)은 도 1a 및 도 1b에 설명한 구성들과 대응된다.

상기 전력 생성 모듈(40A)은 상기 전력 생성 모듈(40A)을 구성하는 내부 구조들은 상술한 바와 같다. 다만, 상기 전력 생성 모듈(40A)은 도 1a에 도시된 전력 생성 모듈(40)과 평면상에서 다른 크기를 가진다.

도 8a에 도시된 것과 같이, 상기 전력 생성 모듈(40A)은 다양한 크기를 가질 수 있다. 상기 전력 생성 모듈(40A)은 평면상에서 상기 수납부재(10, 20)의 일부와 중첩할 수 있는 크기를 가질 수 있다.

상기 전력 생성 모듈(40A)은 제1 대전기판(41A) 및 상기 제1 대전기판(41A)의 상측에 배치된 제2 대전기판(42B)을 포함한다. 상기 제1 대전기판(41A)은 복수의 돌출된 대전 패턴(TP)을 포함할 수 있다. 상기 제1 대전기판(41A)은 도 5a의 제1 대전기판(41-1)에 대응될 수 있다.

한편, 상기 대전 패턴들(TP) 사이의 간격은 다양하게 변경될 수 있다. 상기 대전 패턴들(TP) 사이의 간격 및 상기 대전 패턴들(TP)의 평면상에서의 면적에 따라 상기 전력 생성 모듈(40A)의 전력 생성 효율이 달라질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 대전기판(41A)은 복수의 스페이서(SP)를 포함한다. 상기 스페이서들(SP)은 상기 대전 패턴들(TP)의 높이 이상의 높이를 가진다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 스페이서들(SP)은 상기 제2 대전기판(42A)에 배치될 수 있다.

또한, 도 8b에 도시된 것과 같이, 상기 전력 생성 모듈은 복수의 전력 생성 모듈(40B)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 생성 모듈들(40B)은 6 개의 전력 생성 모듈들(40B)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 복수의 제1 대전기판(41B) 및 복수의 제2 대전기판(42B)을 포함할 수 있다. 상기 전력 생성 모듈들(40B)은 서로 다양하게 연결될 수 있다. 예를 들어 상기 전력 생성 모듈들(40B)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 미도시되었으나, 상기 전력 생성 모듈들(40B)은 적층되어 상기 수납부재(10, 20)에 수납될 수도 있다.

도 9a 내지 도 9g는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 한편, 도 1a 내지 도 7c에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.

도 9a를 참조하여 제2 대전기판(42)의 제조공정에 대해 먼저 살펴본다. 도 9a에 도시된 것과 같이, 제2 베이스 기판(421) 상에 제2 도전층(422)을 형성한다. 상기 제2 도전층(422)은 스핀코팅, 증착, 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 제2 도전층(422) 상에 제2 대전층(423)을 순차적으로 형성한다. 상기 제2 대전층(423)은 상기 제2 도전층(422) 상에 대전성을 가진 물질을 도포하거나 증착하여 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제2 대전기판(42) 제조공정은 일반적인 인쇄회로기판(printed circuit board)을 형성하는 공정과 유사할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 도전층(422)은 상기 인쇄회로기판에 실장되는 회로를 구성하는 도전라인들과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전층(422)은 구리(Cu), 금(Au), 또는 은(Ag)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 대전층(423)은 상기 도전라인들과 외부 구성과의 전기적 컨택을 방지하도록 상기 인쇄회로기판의 표면을 커버하는 절연막(보호막)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 대전층(423)은 에폭시(epoxy) 계열 수지를 포함할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 상기 제2 대전기판(42)은 기존의 인쇄회로기판을 형성하는 공정을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 기존의 공정 라인을 그대로 이용할 수 있어, 본 발명에 따른 전력 생성 모듈을 위한 추가 제조 비용이 절감될 수 있다.

이후, 상기 제2 대전기판(42) 상에 스페이서(SP)를 형성한다. 상기 스페이서(SP)는 상기 제2 대전층(423) 상에 탄성을 가진 절연물질을 인쇄하거나, 포토 공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 생성 모듈 제조방법에 있어서, 상기 스페이서는 후술할 제1 대전기판(41)에 형성될 수 있다.

도 9b 내지 도 9f를 참조하여, 상기 제1 대전기판(41-2)의 제조공정에 대해 살펴본다. 한편, 본 실시예에 따른 상기 제1 대전기판(41-2)은 도 6a에 도시된 실시예와 대응될 수 있다.

도 9b에 도시된 것과 같이, 제1 베이스 기판(411) 상에 기저층(412a)을 형성한다. 상기 기저층(412a)은 스핀코팅, 증착, 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 기저층(412a) 상에 절연층(INL)을 순차적으로 형성한다. 상기 절연층(INL)은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 상기 절연층(INL)은 스핀코팅, 증착, 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1 베이스 기판(411), 상기 기저층(412a), 및 상기 절연층(INL)은 상기 제2 대전기판(42)과 동일한 구조를 가지며, 동일한 공정을 통해 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 대전기판(41-2)은 기존의 인쇄회로기판 또는 상기 제2 대전기판(42)과 동일한 구조의 기판을 이용하여 형성될 수 있으므로, 제조 비용이 절감될 수 있다.

이후, 도 9c에 도시된 것과 같이, 상기 절연층(INL) 상에 포토 레지스트 패턴(PR1)을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR1)은 상기 절연층(INL) 상에 포토 레지스트막(미도시)을 형성하고, 포토 공정을 통해 상기 포토 레지스트막을 패터닝하여 형성한다.

상기 포토 레지스트 패턴(PR1)은 상기 절연층(INL)의 일부 영역을 노출시킨다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR1)은 후술할 중간층(414)의 평면상의 형상과 대응된다.

이후, 도 9c 및 도 9d에 도시된 것과 같이, 상기 기저층(412a) 상에 식각 공정을 통해 상기 중간층(414)을 형성한다. 상기 중간층(414)은 상기 포토 레지스트 패턴(PR1)에 의해 노출된 상기 일부 영역을 제거하여 형성할 수 있다.

이에 따라, 상기 중간층(414)은 상기 일부 영역에 중첩하는 상기 기저층(412a)의 일부 영역을 노출시킨다. 이후, 스트립(strip) 공정을 통해 상기 포토 레지스트 패턴(PR1)을 상기 중간층(414)으로부터 제거한다.

이후, 도 9e에 도시된 것과 같이, 상기 기저층(412a) 상에 복수의 도전 패턴(412b)을 형성한다. 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 중간층(414)에 의해 노출된 상기 기저층(412a)의 상기 일부 영역에 형성된다. 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 기저층(412a)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.

상기 도전 패턴들(412b)은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 도전 물질을 상기 기저층(412a)의 상기 일부 영역에 인쇄하여 형성될 수 있다. 상기 기저층(412a)과 상기 도전 패턴들(412b)은 전기적으로 연결되어 제1 도전층(412)을 형성한다.

이후, 도 9f에 도시된 것과 같이, 상기 제1 도전층(412) 상에 제1 대전층(413)을 형성한다. 상기 제1 대전층(413)은 대전 물질로 상기 제1 도전층(412) 및 상기 중간층(414)을 커버하여 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 대전층(413)은 도전 물질을 포함한다. 상기 제1 대전층(413)은 금속을 포함할 수 있다. 상기 제1 대전층(413)은 증착 또는 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.

상기 제1 대전층(413)의 표면은 상기 도전층(412)의 표면 형상을 반영한다. 상기 제1 대전층(413)의 상기 표면은 제1 마찰면(41-2S)으로 정의될 수 있다. 따라서, 상기 제1 마찰면(41-2S)은 상기 도전 패턴들(412b)에 대응하여 돌출된 부분들을 포함할 수 있다.

이후, 도 9g에 도시된 것과 같이, 상기 제1 대전기판(41-2)과 상기 제2 대전기판(42)을 결합하여 전력 생성 모듈(40-2)을 형성한다. 상기 제2 대전기판(42)과 상기 제1 대전기판(41-2)은 상기 제2 마찰면(42-S)과 상기 제1 마찰면(41-2S)이 마주하도록 배치되어 결합된다.

상기 스페이서(SP)는 상기 중간층(414)과 중첩하도록 배치될 수 있다. 상기 스페이서(SP)가 상기 제2 대전기판(42)과 결합되어 제공됨에 따라, 상기 제1 대전기판(41-2)의 제조공정이 비교적 단순화될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전기판(41-2)에 형성되어 제공될 수 있다. 이때, 상기 스페이서(SP)는 상기 중간층(414) 상에 미리 배치되어 제공되므로, 상기 제1 대전기판(41-2)과 상기 제2 대전기판(42) 사이의 오정렬에 의한 불량이 감소될 수 있다.

또한, 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전기판(41-2)과 결합되어 제공되므로, 상기 제2 대전기판(42)은 상기 제1 대전기판(41-2)으로부터 용이하게 이동할 수 있다. 이에 따라, 상기 전력 생성 모듈(40-2)은 상기 제2 대전기판(42)과 결합된 구성의 상대적 이동을 효과적으로 반영할 수 있다.

또한, 상기 스페이서(SP)는 상기 제1 대전기판(41-2)과 상기 제2 대전기판(42)이 결합될 때, 상기 제1 대전기판(41-2) 및 상기 제2 대전기판(42) 각각에 고정될 수 있다. 상기 제1 대전기판(41-2) 및 상기 제2 대전기판(42)은 상기 스페이서(SP)에 의해 결합되더라도 상기 스페이서(SP)의 탄성에 의해 상대적 이동에 따른 마찰 전기를 용이하게 생성할 수 있다.

이때, 상기 제1 대전기판(41-2) 및 상기 제2 대전기판(42) 각각이 상기 스페이서(SP)에 결합됨으로써, 본 발명에 따른 표시장치에 강한 마찰 이벤트가 발생되더라도, 상기 제1 대전기판(41-2) 및 상기 제2 대전기판(42)의 결합이 안정적으로 유지된다. 이에 따라, 상기 전력 생성 모듈(40-2)의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대전기판의 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도들이다. 도 10a 내지 도 10d에는 도 8c 내지 도 8f에 대응되는 단계를 도시하였다. 이하, 도 1 내지 도 9g에서 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.

도 10a에 도시된 것과 같이, 제1 베이스 기판(411) 상에 기저층(412a), 중간층(414)을 순차적으로 형성한다. 상기 기저층(412a) 및 상기 중간층(414)을 형성하는 단계는 도 9b 및 도 9c와 대응되므로, 중복되는 설명은 생략한다.

도 10b에 도시된 것과 같이, 상기 기저층(412a) 상에 도전층(CL)을 형성한다. 상기 도전층(CL)은 상기 중간층(414) 및 상기 기저층(412a)을 커버한다. 상기 도전층(CL)은 용액공정, 증착, 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 도전층(CL) 상에 포토 레지스트 패턴(PR2)을 형성한다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR2)은 상기 도전층(CL) 상에 포토 레지스트막(미도시)을 형성하고, 포토공정을 통해 패터닝하여 형성한다.

상기 포토 레지스트 패턴(PR2)은 상기 중간층(414)과 비중첩하도록 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR2)은 상기 중간층(414)과 중첩하는 상기 도전층(CL)의 일부 영역을 노출시킨다. 상기 포토 레지스트 패턴(PR2)은 후술할 복수의 도전 패턴(412b)과 평면상에서 중첩한다.

도 10b 및 도 10c에 도시된 것과 같이, 상기 기저층(412a) 상에 식각 공정을 통해 상기 도전 패턴들(412b)을 형성한다. 상기 도전 패턴들(412b)은 상기 포토 레지스트 패턴(PR2)에 의해 노출된 상기 도전층(CL)의 상기 일부 영역을 제거하여 형성할 수 있다.

이에 따라, 상기 중간층(414)이 외부로 노출된다. 상기 중간층(414)의 두께는 상기 도전 패턴들(412b)의 높이보다 작다. 상기 도전 패턴들(412b)에 의해 제1 도전층(412)은 돌출된 표면을 가진다. 이후, 스트립(strip) 공정을 통해 상기 포토 레지스트 패턴(PR1)을 상기 중간층(414)으로부터 제거한다.

이후, 도 10d에 도시된 것과 같이, 상기 제1 도전층(412) 상에 제1 대전층(413)을 형성한다. 상기 제1 대전층(413)은 대전 물질로 상기 제1 도전층(412) 및 상기 중간층(414)을 커버하여 형성될 수 있다. 상기 제1 대전층(413)을 형성하는 단계는 도 8f에 도시된 실시예와 유사하므로, 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 제1 대전기판(41-2)은 포토 공정을 이용하여 형성된 도전 패턴들(412b)을 포함한다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 상기 도전 패턴들(412b)은 기존의 인쇄회로 기판 공정을 기반으로 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치는 별도의 추가적인 공정 설비 없이, 기존의 인쇄회로 기판 공정을 이용하여 제조된 상기 전력 생성 모듈(40-2)을 더 포함할 수 있어, 제조 비용이 절감될 수 있다.

이상 실시 예를 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. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

DS: 표시장치 10: 상부 보호부재
20: 하부 보호부재 30: 표시패널
40: 전력 생성 모듈 41: 제1 대전기판
411: 제1 베이스 기판 412: 제1 도전층
413: 제1 대전층 42: 제2 대전기판

Claims (20)

1. 내부공간이 정의된 수납부재;
   상기 내부공간에 수납되는 표시패널; 및
   상기 수납부재 및 상기 표시패널 사이에 배치되고, 마찰전기를 생성하는 전력 생성 모듈을 포함하고,
   상기 전력 생성 모듈은,
   상기 수납부재에 고정된 제1 대전기판; 및
   상기 제1 대전기판 상에 배치되고, 마찰 이벤트에 따라 상기 제1 대전기판에 대해 상대적으로 이동하는 제2 대전기판을 포함하고,
   상기 마찰전기는 상기 제1 대전기판과 상기 제2 대전기판의 상대적 이동에 의해 발생되는 표시장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 대전기판은 제1 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제1 도전층, 및 상기 제1 도전층 상에 배치된 제1 대전층(triboelectric layer)을 포함하고,
   상기 제2 대전기판은 상기 제1 베이스 기판과 마주하는 제2 베이스 기판, 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 도전층, 및 상기 제2 도전층 상에 배치되고, 상기 제2 도전층과 전기적으로 연결된 제2 대전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 대전기판은 상기 제1 대전층의 상기 제2 대전층과 마주하는 일면에 정의된 제1 마찰면을 포함하고,
   상기 제2 대전기판은 상기 제2 대전층의 상기 제1 대전층과 마주하는 일면에 정의되고, 상기 제1 마찰면을 구성하는 물질과 다른 대전열(triboelectric series)에 위치하는 물질로 구성된 제2 마찰면을 포함하고,
   상기 마찰 이벤트에 의해 상기 제1 마찰면과 상기 제2 마찰면은 서로 다른 극성의 전기를 띠는 것을 특징으로 하는 표시장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 대전층은 상기 제1 도전층과 일체인 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 도전층은,
   도전 물질로 구성되고, 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되어 상기 제1 베이스 기판의 전면을 커버하는 기저층; 및
   상기 기저층 상에 배치되고, 도전 물질로 구성되어 상기 기저층과 전기적으로 연결된 복수의 도전 패턴을 포함하고,
   상기 제1 대전층은 상기 기저층 및 상기 도전 패턴들을 커버하고, 상기 제1 마찰면은 상기 도전 패턴들과 중첩하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 기저층과 상기 도전 패턴들은 동일한 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제1 대전기판은,
   상기 제1 도전층 및 상기 제1 대전층 사이에 배치되고, 상기 기저층의 상기 도전 패턴들에 의해 노출된 영역들을 커버하는 중간층을 더 포함하고,
   상기 제1 대전층은 상기 중간층 및 상기 도전 패턴들을 커버하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제1 도전층은 상기 제2 도전층을 구성하는 물질과 동일한 물질을 포함하고,
   상기 중간층은 상기 제2 대전층을 구성하는 물질과 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 마찰면은 상기 마찰 이벤트에 의해 상대적으로 양(+)의 전기를 띠고, 상기 제2 마찰면은 상기 마찰 이벤트에 의해 상대적으로 음(-)의 전기를 띠는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 마찰면을 구성하는 물질은 에폭시 수지를 포함하고,
    상기 제1 마찰면을 구성하는 물질은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 또는 금(Au)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 마찰 기판 및 상기 제2 마찰 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 마찰면과 상기 제2 마찰면 사이를 이격시키는 적어도 하나의 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 스페이서는 탄성을 가진 절연물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 대전기판은 상기 제1 대전기판에 대하여 상대적으로 상기 제2 대전기판의 두께방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 대전기판은 상기 제1 대전기판에 대하여 평면상에서 상기 제1 대전기판과 반대 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 표시장치.
16. 제1 항에 있어서,
    상기 표시패널은 유기발광소자를 포함하고,
    상기 제2 대전기판은 상기 표시패널에 고정되어 상기 표시패널과 일체로 움직이고,
    상기 표시패널은 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 내부공간 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
17. 제1 항에 있어서,
    상기 내부공간에 수납되어 상기 표시패널에 광을 제공하는 광원; 및
    상기 표시패널과 상기 수납부재 사이에 배치된 광학부재를 더 포함하고,
    상기 제2 대전기판은 상기 광학부재에 고정되어 상기 광학부재와 일체로 움직이고,
    상기 광학부재는 상기 마찰 이벤트에 의해 상기 내부공간 내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
18. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 생산 모듈은 상기 제2 대전기판 및 상기 제1 대전기판 각각과 전기적으로 연결되어 상기 마찰전기를 정류시키는 정류 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 전력 생산 모듈은, 상기 정류 회로와 연결되어 상기 정류 회로로부터 출력된 마찰전기를 충전하는 충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
20. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 대전기판 및 상기 제2 대전기판 각각은 복수로 구비되어 평면상에서 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 표시장치.
    

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