KR20160080955A - 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160080955A
KR20160080955A KR1020140193682A KR20140193682A KR20160080955A KR 20160080955 A KR20160080955 A KR 20160080955A KR 1020140193682 A KR1020140193682 A KR 1020140193682A KR 20140193682 A KR20140193682 A KR 20140193682A KR 20160080955 A KR20160080955 A KR 20160080955A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electroactive layer
actuator
display device
concave
Prior art date
Application number
KR1020140193682A
Other languages
English (en)
Inventor
이용우
최수석
함용수
김태헌
임명진
최슬기
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020140193682A priority Critical patent/KR20160080955A/ko
Publication of KR20160080955A publication Critical patent/KR20160080955A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 전기 활성 고분자로 이루어진 전기 활성층을 포함한다. 또한, 표시 장치는 전기 활성층의 상하면에 배치된 상부 전극 및 하부 전극을 포함한다. 전기 활성층의 상면 또는 하면 중 하나는 복수의 오목부와 볼록부를 포함한다. 전기 활성층은 상부 또는 하부에 버클링 구조 또는 주름 구조를 가진다. 또는, 전기활성층의 상면 또는 하면의 면적은 상면 또는 하면이 평편한 경우보다 더 넓은 면적을 갖는다. 상부 전극 및 하부 전극은 전기 활성층에 컨포멀하게 배치된다.

Description

햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법{HAPTIC DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동으로 인해 전극에 전달되는 응력이 감소되어 내구성이 향상된 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
터치 감지부는 표시 장치에 대한 화면 터치나 제스쳐(gesture) 등과 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 감지부는 동작 방식에 따라 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 분류된다.
그러나, 최근에는 사용자의 터치 입력을 감지하는 것에 그치지 않고, 사용자의 터치 입력에 대한 피드백(feedback)으로 사용자의 손가락 또는 사용자의 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 촉각 피드백을 전달하는 햅틱(haptic) 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 햅틱 장치로 표시 장치에 ERM(Eccentric Rotating Mass)이 적용된 햅틱 장치가 사용되었다. ERM은 모터의 회전부의 한쪽 부분에 질량을 붙여서 모터가 회전할 때 발생하는 편심력으로 인하여 기계적인 진동을 발생시키는 진동 모터이다. 다만, ERM은 불투명한 재료로 구성되므로, 표시 장치에서 표시부의 전면이 아닌 표시부의 후면에 배치되어야 한다. 또한, ERM은 모터에 의해 진동을 발생시키므로, 표시 장치의 특정 부분만이 진동되는 것이 아니고 표시 장치 전체가 진동되게 된다. 따라서, ERM이 적용된 표시 장치에서는 사용자의 터치 입력이 발생된 부분에만 촉각 피드백을 전달할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한, ERM은 모터를 통해 기계적 진동을 발생시킨다는 점에서 응답 속도가 매우 느리므로, 햅틱 장치의 진동원으로 사용되기에 어려움이 존재한다. 또한, ERM은 단단한 모듈형 컴포넌트이어서, 플렉서블 표시 장치에 적용되기 어렵다.
한편, 햅틱 장치로 표시 장치에 LRA(Linear Resonant Actuator)가 적용된 햅틱 장치도 사용되었다. LRA는 영구 자석이 솔레노이드(solenoid) 내부를 왕복 운동함에 의해 발생하는 스프링과 스테인리스 진동자의 진동을 통해 촉각 피드백을 전달한다. 다만, LRA 또한 ERM과 같이 불투명한 재료로 구성되고, 표시 장치 전체를 진동시키므로, ERM과 동일한 문제가 존재한다. 또한, LRA는 공진 주파수를 사용하여야 하므로, 진동 주파수가 150Hz 내지 200Hz 사이로 고정된다. 따라서, LRA가 적용된 햅틱 장치는 다양한 진동감 생성이 어렵다는 단점을 갖는다.
상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 압전 세라믹 액츄에이터(Piezo Ceramic Actuator)가 적용된 햅틱 장치가 사용되고 있다. 압전 세라믹 액츄에이터는 수 msec의 빠른 응답속도를 가지며, 진동 주파수의 범위가 매우 넓어 사람이 실제 촉각을 느끼는 모든 주파수 범위의 진동을 구현해낼 수 있다. 다만, 압전 세라믹 액츄에이터는 세라믹 재질의 판(plate) 형태로 제작되어, 외부 충격에 대한 내구성이 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 깨진다는 단점이 있다. 또한, 압전 세라믹 액츄에이터는 ERM 및 LRA와 마찬가지로 불투명하고 박형화가 어렵고, 표시 장치 후면에 배치되어 표시 장치 전체를 진동시키는 문제가 있다.
[관련기술문헌]
다양한 입력 모드를 지원하는 사용자 명령 입력 장치 및 이를 이용한 기기(한국특허출원번호 제2005-0133904호)
본 발명의 발명자들은 햅틱 장치에서 진동을 발생시키기 위한 진동원으로서 전기 활성 고분자로 구성된 액츄에이터가 사용될 수 있다는 점을 인식하였다. 구체적으로 전기 활성 고분자로 구성된 액츄에이터는 전극에 인가되는 전압을 통해 발생되는 전기 활성층의 진동으로 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있다. 이러한 액츄에이터는 투명한 재료들로 형성될 수 있으므로, 표시 장치 전면에 적용될 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 전기 활성층에서 발생하는 진동에 의해 전극이 손상될 수 있다. 전기 활성층의 진동에 의한 전극의 손상은 전기 활성 고분자와 전극의 재료의 탄성력이 서로 상이하기 때문이다. 전극에 전압이 인가되면 전기 활성층은 수축되고 팽창되어 변형되나, 전기 활성층과 접촉하여 배치된 전극은 높은 신축성을 갖지 않으므로, 반복 구동 시 전극이 파손되거나, 진동에 의한 손상이 누적된다. 전극이 파손되거나 손상되면 전극의 저항이 상승하게 되며, 이에 따라 동일 전압에 대하여 액츄에이터의 진동 가속도가 감소될 수 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전기 활성층이 진동되는 동안, 전극이 받는 응력과 힘을 최소화하여 반복 동작 수명이 향상된 새로운 구조를 갖는 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 보다 현실적인 햅틱감을 제공할 수 있으며, 추가적인 집광 효과를 제공할 수 있는 액츄에이터를 포함하는 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법을 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 장치가 제공된다. 표시 장치는 전기 활성 고분자로 이루어진 전기 활성층을 포함한다. 또한, 표시 장치는 전기 활성층의 상하면에 배치된 상부 전극 및 하부 전극을 포함한다. 전기 활성층의 상면 또는 하면 중 하나는 복수의 오목부와 볼록부를 포함하는 복수의 요철 구조를 갖는다. 전기 활성층은 상부 또는 하부에 버클링 구조 또는 주름 구조를 가진다. 또는, 전기활성층의 상면 또는 하면의 면적은 상면 또는 하면이 평편한 경우보다 더 넓은 면적을 갖는다. 상부 전극 및 하부 전극은 전기 활성층에 컨포멀하게 배치된다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서는 전기 활성층과 접촉하는 전극의 면적이 전기 활성층이 평편한 면을 가질 때보다 증가됨으로써, 전기 활성층이 수축과 팽창을 장시간 반복하더라도, 전극의 저항이 상승하지 않아, 표시 장치의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은, 굴곡진 구조를 포함하는 액츄에이터를 이용하여 보다 현실적인 햅틱감을 제공할 수 있으며, 추가적인 집광 효과를 제공할 수 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 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터의 구동 시 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 진동 횟수에 따른 면저항의 변화를 설명하기 위한 도표들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 진동 횟수에 따른 진동 가속도의 변화를 설명하기 위한 도표들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 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. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 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. 표시 장치(100)는 액츄에이터(110), 터치 감지부(120), 표시부(130), 하부 커버(190) 및 상부 커버(180)를 포함한다.
액츄에이터(110)는 전기 활성 고분자로 이루어지는 전기 활성층의 하부 및 상부 각각에 배치된 전극들에 전압을 인가함으로써, 발생되는 전기 활성층의 진동을 통해 사용자에게 촉각 피드백을 전달한다. 액츄에이터(110)는 투명한 재료들로 형성된다.
액츄에이터(110) 아래에는 표시부(130)가 배치된다. 표시부(130)는 표시 장치(100)에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시부(130)로서, 예를 들어, 유기 발광 표시부, 액정 표시부, 전기 영동 표시부 등과 같은 다양한 표시부가 사용될 수 있다. 표시부(130)는 플렉서블(flexible) 기판을 포함하고, 연성을 갖는 표시부일 수 있다. 연성을 갖는 표시부는 외부에서 가해지는 힘에 의해 다양한 방향 및 각도로 변형될 수 있다.
액츄에이터(110) 상에는 터치 감지부(120)가 배치된다. 터치 감지부(120)는 표시 장치(100)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하는 패널을 의미한다. 터치 감지부(120)로서, 예를 들어, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정전 용량 방식의 터치 감지부가 터치 감지부(120)로서 사용될 수 있다.
터치 감지부(120) 상에는 상부 커버(180)가 배치된다. 상부 커버(180)는 표시 장치(100) 외부로부터의 충격으로부터 표시 장치(100)를 보호하기 위한 구성이다. 상부 커버(180)는 플라스틱 또는 유리와 같은 투명한 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
하부 커버(190)는 터치 감지부(120), 액츄에이터(110) 및 표시부(130)의 하부를 덮도록 표시부(130) 아래에 배치된다. 하부 커버(190)는 표시 장치(100) 내부의 구성들을 외부의 충격 및 이물질이나 수분의 침투로부터 보호한다. 예를 들어, 하부 커버(190)는 경도가 좋은 유리나 열 성형이 가능하고 가공성이 좋은 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 하부 커버(190)는 액츄에이터(110)의 연성과 형상의 변화에 따라 함께 변형될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하부 커버(190)는 연성을 갖는 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 표시부(130), 액츄에이터(110), 터치 감지부(120), 상부 커버(180) 및 하부 커버(190)를 서로 접착시키기 위한 접착층이 사용될 수 있다. 접착층은, 예를 들어, OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에서 액츄에이터(110)는 햅틱감을 제공하기 위해 표시부(130) 상에 배치되는 것으로 도시되었으나, 액츄에이터(110)는 표시부(130) 아래에 배치될 수도 있다. 액츄에이터(110)가 표시부(130) 아래에 배치되는 경우, 액츄에이터(110)는 형상가변을 위한 액츄에이터로 구동될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 액츄에이터(110)는 전기 활성층(112), 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)을 포함한다.
전기 활성층(112)은 전기적인 자극에 의하여 변형되는 고분자 재료인 전기 활성 고분자로 이루어지는 판상의 필름이다. 예를 들어, 전기 활성층(112)은 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계 등의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer) 또는 PVDF, PVDF-TrFE 등의 강유전성 고분자(ferroelectric polymer)로 이루어질 수 있다. 전기 활성층(112)이 유전성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 전기 활성층(112)에 전압을 인가됨에 따라 발생하는 쿨롱력(Coulomb's force)에 의해 유전성 엘라스토머가 수축 및 팽창되어 액츄에이터(110)가 진동할 수 있다. 또한, 전기 활성층(112)이 강유전성 고분자로 이루어지는 경우, 전기 활성층(112)에 전압을 인가됨에 따라 전기 활성층(112) 내부의 쌍극자(dipole)의 정렬 방향이 변경되어 액츄에이터(110)가 진동할 수 있다.
전기 활성층(112)은 표면에 요철, 또는 돌출부와 골이 교대로 배치되는 구조를 가진다. 요철 사이의 간격(P)은 예를 들어, 300 ㎛ 내지 500 ㎛ 일 수 있다. 요철 사이의 간격(P)이 이 범위 내에 있는 경우, 전기 활성층(112)의 신축에 의해 제1 전극(114)과 제2 전극(116)이 받는 응력이 충분히 감소될 수 있다. 도 2에서는 복수의 요철의 단면 형상을 유선형으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 복수의 요철의 단면 형상은 사각형, 테이퍼 형태 등일 수 있다. 전기 활성층(112)의 상부 또는 하부 표면의 면적은 전기 활성층(112)이 평탄한 상태인 경우와 비교하여, 더 넓도록 구성된다. 즉, 전기 활성층(112)의 복수의 요철에 의해 표면적이 더 넓어질 수 있다.
제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 전기 활성층(112)에 전압을 인가하기 위한 전극으로서, 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 액츄에이터(110)의 투과율을 확보하기 위해, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 ITO(Indium Tin Oxide), PEDOT:PSS, 은-나노와이어(AgNW) 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 메탈 메쉬(metal mesh)로 구성될 수도 있다. 즉, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 금속 물질이 메쉬 형태로 배치되는 메탈 메쉬로 구성되어, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 실질적으로 투명한 전극으로 기능할 수도 있다. 다만, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)의 구성 물질은 상술한 예에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질이 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)의 구성 물질로 사용될 수 있다. 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.
도 2를 참조하면, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 전기 활성층(112)의 서로 다른 면에 배치된다. 제1 전극(114)은 전기 활성층(112)의 하면에 배치되고, 제2 전극(116)은 전기 활성층(112)의 상면에 배치된다. 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 전면에 배치된다.
제1 전극(114) 및 제2 전극(116) 각각은 전기 활성층(112)의 상면 및 하면 각각을 따라 컨포멀(conformal)하게 형성된다. 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)이 전기 활성층(112)의 표면을 따라 컨포멀하게 형성됨으로써, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)의 면적은 전기 활성층(112)이 평탄한 상태인 경우와 비교하여 더 넓을 수 있다. 또한, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 볼록부와 오목부를 가질 수 있다.
제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 예를 들어 액츄에이터(110)의 일 단부에 배치된 패드부를 통해 연성 인쇄 회로 기판에 연결되고, 연성 회로 기판은 액츄에이터(110)의 구동부와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(114) 및/또는 제2 전극(116)이 복수의 세그먼트 전극으로 패터닝되어 이루어지면, 표시 장치는 분할 햅틱 표시 장치로 구현될 수 있다.
액츄에이터(110)에서 제1 전극(114)은 접지되고, 제2 전극(116)에는 다양한 주파수 대역의 전압이 인가된다. 인가된 전압에 의한 전위차로 전기 활성층(112)에 전기장이 형성되어, 전기 활성층(112)이 진동하게 되며, 인가되는 전압의 주파수에 따라 다양한 진동감이 구현될 수 있다.
전기 활성층(112)이 유전성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 전기 활성층(112)에 전압이 인가되면, 전기 활성층(112)은 신축된다. 전기 활성층(112)의 재료와 인가되는 전압의 크기에 따라 유전성 엘라스토머로 이루어진 전기 활성층(112)은 원래 크기를 기준으로 20%까지 신축될 수 있으며, 이에 따라 전기 활성층(112)의 길이가 20% 증가될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 전기 활성층(112)의 신축의 범위는 원래 크기를 기준으로 5% 이내일 수 있다. 전기 활성층(112)의 신축은 전술한 바와 같이 재료와 인가되는 전압의 크기에 의해 조절될 수 있다. 전기 활성층(112)의 영률을 조절함으로써, 전기 활성층(112)의 신축이 조절가능 하며, 또한, 전기 활성층(112)의 신축에 의한 변위는 물리적인 구조물에 의해 억제될 수도 있다.
전기 활성층(112)의 신축에 의해 전기 활성층(112)의 크기가 변동되면, 전기 활성층(112)의 상면 또는 하면에 배치된 제1 전극(114)과 제2 전극(116)에는 응력이 가해진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터(110)에서는 전기 활성층(112)이 요철 구조를 가짐으로써, 전기 활성층(112)이 신축되더라도 전기 활성층(112)에 접촉하는 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)에 가해지는 응력이 낮게 유지된다.
한편, 전기 활성층(112)이 강유전성 고분자로 이루어지는 경우에도, 전기 활성층(112)에 전압이 인가되면, 전기 활성층(112)이 신축된다. 강유전성 고분자로 이루어진 전기활성층(112)은 쌍극자의 모멘트에 의해 진동을 발생시키므로, 유전성 엘라스토머와 비교하여 적은량의 수축 및 팽창으로도 진동을 발생시킨다. 이에 따라, 강유전성 고분자로 이루어진 전기 활성층(112)의 신축되는 정도는 원래 크기를 기준으로 약 0.1% 내외이다. 전기 활성층(112)의 신축되는 정도가 약 0.1% 내외이더라도, 제1 전극(114)과 제2 전극(116)에는 마찬가지로 응력이 가해진다.
표시 장치에서 진동을 제공하는 액츄에이터(110)의 내구성을 확보하기 위해서는, 매우 높은 횟수의 반복 구동에도 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)의 저항 특성이 유지되어야 한다. 또한, 액츄에이터(110)는 약 1 내지 500 Hz의 주파수로 구동되므로, 높은 주파수로 구동될수록 더 높은 내구성을 가질 것이 요구된다. 따라서, 신축되는 정도가 낮은 강유전성 고분자로 전기 활성층(112)이 이루어진다고 하더라도, 전기 활성층(112)이 요철 구조를 가짐으로써 증가하는 반복 가능한 구동 횟수는 매우 큰 의미를 가진다.
이하에서는 제1 전극(114)과 제2 전극(116)에 전압이 인가되어 구동되는 경우, 전기 활성층(112)의 신축과 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)이 받는 응력을 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터의 구동 시 형상을 설명하기 위한 사시도들이다. 도 3의 (a)는 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)에 전압이 인가되지 않을 때의 액츄에이터(110)를 나타내며, 도 3의 (b)는 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)에 전압이 인가되어 팽창된 상태의 액츄에이터(110)를 나타낸다.
도 3의 (a)를 참조하면, 제1 전극(114) 및 제2 전극(116)은 요철 형상의 전기 활성층(112)의 표면에 컨포멀하게 형성되어, 전기 활성층(112)이 평편한 표면을 가질 때보다 더 넓은 면적을 갖는다. 제1 전극(114)에 0 V, 제2 전극(116)에 예를 들어, 750 V의 전압이 가해지면, 전기 활성층(112)이 팽창한다. 도 3의 (b)를 참조하면, 전기 활성층(112)이 팽창된다. 전기 활성층(112)의 크기가 더 커지면서, 전기 활성층(112)의 상부와 하부도 전압이 인가되기 전과 비교하여 상대적으로 더 팽창된다. 다만, 전기99 활성층(112)의 상부와 하부는 요철 구조를 가지므로, 전기 활성층(112)의 크기가 커질 때, 전기 활성층(112)의 상부와 하부의 표면적도 증가하나 전기 활성층(112) 전체가 팽창하는 양에 비하여 상대적으로 더 적게 증가한다.
전기 활성층(112)의 상부와 하부 각각에 배치되는 제1 전극(114)과 제2 전극(116)에 인가되는 응력은 표면적 증가에 대응한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터(110)의 제1 전극(114)과 제2 전극(116)에 인가되는 응력은 전기 활성층(112)이 평편할 때보다 현저하게 감소될 수 있다. 제1 전극(114)과 제2 전극(116)이 받는 응력이 감소되므로, 제1 전극(114)과 제2 전극(116)이 반복되는 수축과 팽창에도 낮은 저항을 유지할 수 있으며, 진동 가속도도 유지될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 진동 횟수에 따른 면저항의 변화를 설명하기 위한 도표들이다.
도표들에서는 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터와 요철 구조를 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터의 면저항을 비교하였다. 도 4a는 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터의 진동 횟수에 따른 면저항의 변화를 나타낸다. 도 4b는 요철 구조를 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터의 진동 횟수에 따른 면저항의 변화를 나타낸다.
요철 구조를 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터는 아래와 같은 방식으로 제작되었다. 진동 횟수에 따른 면저항과 진동 가속도의 변화를 측정하기 위해, DMF 용매에 PVDF-TrFE를 8 대 2의 비율로 10시간동안 교반하고, 몰드(mold)를 준비하고 교반된 용액을 주입한 후 오븐에서 70도로 1 시간 동안 경화하였다. 몰드에는 300 ㎛ 내지 500 ㎛의 간격을 갖는 복수의 요철을 배치하여 전기 활성층이 복수의 요철을 갖도록 하였다. 다음으로 오븐에서 100도로 1시간 동안 추가 경화하여 35 ㎛ 두께의 전기 활성층을 필름 형태로 제작하였다. 전기 활성층의 양면에는 제1 전극 및 제2 전극을 스퍼터 방식으로 ITO를 20 nm의 두께로 형성하였다. 제1 전극 및 제2 전극의 면저항은 0.5 내지 1 kΩ 사이로 측정되었다.
평탄한 표면을 갖는 전기 활성층은 몰드가 아닌 글라스(glass) 위에서 제작되었다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 방식으로 제작되었으며, 제1 전극 및 제2 전극도 동일한 방식으로 제작되었다.
제작 직후의 전극의 초기 면저항을 측정한 후, 액츄에이터 각각의 제1 전극에는 0 V가 인가되었으며, 제2 전극에는 150 Hz의 주파수 및 1.5k Vpp를 갖는 사인 파형의 전압이 인가되었다. 이 후로 진동 횟수가 107에 도달될 때까지 면저항을 복수회 측정하였다.
도 4a를 참조하면, 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층 상의 전극의 초기 면저항은 1000 Ω/□ 이하이며, 진동 횟수가 104일 때까지는 1000 Ω/□ 이하를 유지한다. 그러나, 면저항은 진동 횟수가 105를 넘어가면서 급격하게 상승하여, 106에서는 약 2200 Ω/□, 107에서는 4000 Ω/□ 이상으로 측정된다.
도 4b를 참조하면, 요철 구조를 갖는 전기 활성층 상의 전극의 초기 면저항은 1000 Ω/□ 이하이며, 마찬가지로 진동 횟수가 104일 때까지는 1000 Ω/□ 이하를 유지한다. 진동 횟수가 105를 넘어가면서 면저항이 상승하기는 하나 상승폭은 도 4a에서의 상승폭보다 작다. 진동 횟수가 105일 때 그리고 106일 때 면저항은 2000 Ω/□ 이하로 유지되며, 107 일 때에도 약 3000 Ω/□에서 유지된다.
표시 장치의 수명을 고려할 때, 표시 장치의 액츄에이터는 약 107 회 이상의 반복 구동에도 구동이 가능해야 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 엑츄에이터에서 요철 구조를 갖는 전기 활성층 상의 전극들의 저항 특성은 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층 상의 전극들보다 더 오랜 시간 유지될 수 있다. 이에 따라, 액츄에이터가 반복 구동되더라도 진동 가속도의 감소폭도 현저하게 낮을 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 진동 횟수에 따른 진동 가속도의 변화를 설명하기 위한 도표들이다. 도표들에서는 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터와 요철 구조를 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터의 진동 가속도를 비교하였다. 도 5a 및 도 5b 각각은 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터 및 요철 구조를 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터의 진동 횟수에 따른 진동 가속도의 변화를 나타낸다. 액츄에이터들은 도 4a 및 도 4b에서의 액츄에이터들과 동일한 방식으로 제조된다.
제작 직후의 액츄에이터 각각의 제1 전극에는 0 V가 인가되었으며, 제2 전극에는 150 Hz의 주파수 및 1.5k Vpp를 갖는 사인 파형의 전압이 인가되었다. 그 상태에서 액츄에이터의 초기 진동 가속도를 측정하였다. 그 후로 진동 횟수가 107에 도달될 때까지 진동 가속도를 복수회 측정하였다. 진동 가속도는 압전 세라믹으로 구성된 가속도 센서를 액츄에이터들 상단의 상부 커버에 배치하고, 상부 커버를 타고 전파되는 액츄에이터의 진동 세기를 측정하였다.
도 5a를 참조하면, 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층을 포함하는 액츄에이터의 초기 진동 가속도는 약 0.23 G이며, 진동 횟수가 104일 때까지는 0.20 G 이상을 유지한다. 진동 횟수가 105를 넘어가면서 진동 가속도는 급격하게 하락하여 105에서는 약 013 G, 106에서는 약 0.10 G, 107에서는 0.05 G 이하로 측정된다. 진동 횟수가 105 이상을 넘어가면서부터 액츄에이터의 진동 세기가 미약해져 사용자에게 충분한 햅틱감을 제공하기 어려울 수 있다.
도 5b를 참조하면, 요철 구조를 갖는 전기 활성층 상의 전극의 초기 진동 가속도는 약 0.25 G이며, 마찬가지로 진동 횟수가 104일 때까지는 0.20 G 이상으로 유지된다. 진동 횟수가 105를 넘어가면서 진동 가속도가 감소하기는 하나 감소폭은 도 5a에서의 감소폭보다 크게 작다. 진동 횟수가 105일 때 그리고 106일 때에도 진동 가속도는 약 0.20 G에서 유지되며, 107 일 때에도 약 1.7 G로 유지된다.
사용자가 진동감을 느낄 수 잇도록, 상부 커버 상에서의 진동 가속도는 0.15 G 이상으로 유지되는 것이 바람직하다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 요철 구조를 갖는 전기 활성층을 포함하는 액츄에이터는 평탄한 표면을 갖는 전기 활성층을 포함하는 액츄에이터보다 강한 진동감을 더 오랜 시간 유지될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)의 액츄에이터(610)는 원형의 형상을 가진다. 액츄에이터(610)는 전기 활성층(612) 및 전기 활성층(612)의 하면에 접하도록 배치된 제1 전극(614) 및 상면에 접하도록 배치된 제2 전극을 포함한다. 전기 활성층(612)은 오목부와 볼록부로 이루어진 복수의 요철을 가지며, 복수의 요철은 환상의(annular) 형상으로 이루어질 수 있다.
도 6의 (a)는 제1 전극(614) 및 제2 전극(616)에 전압이 인가되지 않을 때의 액츄에이터(610)를 나타내며, 도 6의 (b)는 제1 전극(614) 및 제2 전극(616)에 전압이 인가되어 팽창된 상태의 액츄에이터(610)를 나타낸다. 제1 전극(614)에 0 V, 제2 전극(616)에 예를 들어, 750 V의 전압이 가해지면, 전기 활성층(612)이 팽창한다. 도 6의 (b)를 참조하면, 전기 활성층(612)의 크기가 더 커지면서, 전기 활성층(612)의 상부와 하부도 전압이 인가되기 전과 비교하여 상대적으로 더 팽창된다.
전기 활성층(612)의 상부와 하부는 요철 구조를 가지므로, 전기 활성층(612)의 크기가 커질 때, 전기 활성층(612)의 상부와 하부의 표면적도 증가하나 전기 활성층(612) 전체가 팽창하는 양에 비하여 상대적으로 더 적게 증가한다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터(610)의 제1 전극(614)과 제2 전극(616)에 인가되는 응력은 전기 활성층(612)이 평편할 때보다 현저하게 감소될 수 있다. 제1 전극(614)과 제2 전극(616)이 받는 응력이 감소되므로, 제1 전극(614)과 제2 전극(616)이 반복되는 수축과 팽창에도 낮은 저항을 유지할 수 있으며, 진동 가속도도 유지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다. 액츄에이터(710)는 전기 활성층(712), 전기 활성층(712) 하부에 배치된 제1 전극(714) 및 전기 활성층(712)의 상부에 배치된 제2 전극(716)을 포함한다. 액츄에이터(710)의 전기 활성층(712)은 상부 및 하부에 집광 구조를 갖는다. 집광 구조는 예를 들어 프리즘 형상을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 전기 활성층(712)의 상면은 일 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 배치된 복수의 산(山) 형상으로 이루어진다. 전기 활성층(712)의 하면은 일 방향과 수직한 방향으로 연장되고 서로 평행하게 배치된 복수의 산 형상으로 이루어진다. 복수의 산 형상은 30 ㎛ 내지 500 ㎛ 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 산 형상도 실질적으로 제1 전극(714)과 제2 전극(716)이 배치되는 면적을 평편한 면에 배치되는 것보다 증가시킨다. 이에 따라 전기 활성층(712)이 팽창할 때 제1 전극(714) 및 제2 전극(716)에 전달되는 응력이 억제될 수 있다. 전기 활성층(712)은 산 형상 외에 집광을 구현할 수 있는 다양한 집광 구조를 포함할 수 있다. 제1 전극(714)은 전기 활성층(712)의 하면에 컨포멀하게 배치되며, 제2 전극(716)은 전기 활성층(712)의 상면에 컨포멀하게 배치된다.
액츄에이터(710)로 입사되는 다양한 방향의 빛들은 제1 전극(714), 전기 활성층(712) 및 제2 전극(716)의 표면에서 상부 커버의 방향 또는 외부의 방향으로 굴절된다. 전기 활성층(712)의 하부의 집광 구조와 상부의 집광 구조의 연장 방향이 서로 직교하므로, 일 방향 및 이에 직교하는 방향에 대하여 기울어진 방향으로 입사되는 빛을 상부 커버의 방향으로 굴절시킬 수 있다. 집광 구조를 갖는 액츄에이터(710)는 입사각이 균일하지 않은 빛의 많은 부분을 외부로 향하게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터(710)는 프리즘 형상을 통해 내구성이 향상되는 동시에 표시부로부터의 빛을 굴절시켜 집광 효과가 있어 액츄에이터(710)의 배치로 인해 손실될 수 있는 표시 장치의 휘도가 보상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 표시 장치(800)는 액츄에이터(810) 및 연성 상부 커버(860)를 포함한다. 액츄에이터(810)는 요철 구조를 상부와 하부에 갖는 전기 활성층(812), 전기 활성층(812) 하부에 배치된 제1 전극(814) 및 전기 활성층(812)의 상부에 배치된 제2 전극(816)을 포함한다.
전기 활성층(812) 상에는 연성을 갖는 연성 상부 커버(860)가 배치된다. 연성 상부 커버(860)는 폴리이미드(polyimide; PI)를 비롯하여 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terephthalate; PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메탈메틸크릴레이트(PMMA), 폴리스타이렌(PS), 스타이렌아크릴나이트릴코폴리머(SAN), 실리콘-아크릴 수지 등 중 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
전기 활성층(812)과 연성 상부 커버(860) 사이에는 공기 갭(gap; G)이 있을 수 있다. 공기 갭(G)은 전기 활성층(812)의 요철들에 의해 정의되는 공기 갭(G)을 포함한다. 공기 갭(G)에 의해서 사용자의 손가락이 연성 상부 커버(860)를 누를 때, 손가락에 직접적인 연성 상부 커버(860)의 변위에 의한 느낌이 전달될 수 있다. 예를 들어, 연성 상부 커버(860)를 통해 버튼을 누르는 물리적인 촉감이 재현될 수 있다. 또한, 액츄에이터(810)에서 발생된 진동이 눌린 연성 상부 커버(860)를 통해 손가락에 직접 전달되므로, 사용자가 실제 진동원을 느끼는 것과 같은 효과가 있다.
공기 갭(G)의 깊이는 제2 전극(116)의 최상단으로부터 연성 상부 커버(860)의 하면 사이의 길이로 정의될 수 있으며, 약 0.3 ㎜ 내지 2 ㎜ 사이일 수 있다. 공기 갭(G)이 0.3 ㎜미만의 깊이를 갖는다면, 손가락에 의해 눌리는 감촉이 현저하게 느껴지지 않을 수 있으며, 2 ㎜을 넘는 깊이를 갖는다면, 진동감을 전달 받기 위한 누르는 힘이 과하게 요구될 수 있다.
전기 활성층(112)의 요철 구조의 요철 간 간격은 1 ㎜ 내지 4 ㎜일 수 있다. 이 범위내에 요철 간 간격이 유지되면, 손가락이 연성 상부 커버(860)를 누를 때 요철들 사이의 공기 갭(G)을 통해 연성 상부 커버(860)의 변위를 위한 공간이 제공될 수 있다. 이에 따라, 연성 상부 커버(860)의 변위에 의한 햅틱감이 제공될 수 있다. 전기 활성층(112)의 요철 간 간격이 1 ㎜이내가 되면, 실질적으로 요철들에 의해 정의되는 에어 갭의 크기가 감소되어 상부 커버의 변위의 폭이 제한될 수 있다. 요철 간 간격이 4 ㎜를 넘으면, 전극의 손상을 억제하는 효과가 감소될 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 표시 장치의 액츄에이터의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다. 복수의 요철을 갖는 전기 활성층으로 구성된 액츄에이터는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 도 9에서는 열가압을 이용하여 전기 활성층을 형성하고, 그 후 전극을 형성하는 방법이 도시되며, 도 10에서는 액츄에이터를 인장시킴으로써, 복수의 요철을 형성하는 제조 방법이 도시된다.
도 9를 참조하면, 먼저 복수의 요철을 갖는 전기 활성층이 형성된다(S910). 원재료가 펠릿(pellet) 형태를 갖는 PVDF의 재료로 전기 활성층을 형성하는 경우, 원재료에 열을 가하여, 필름 타입으로 전기 활성층이 사출된다. 다음으로, 롤(roll)에 형성된 패턴을 이용하여, 전기 활성층의 양면에 복수의 요철을 형성할 수 있다. 원재료가 액상인 경우, 복수의 요철이 형성된 몰드에 재료를 주입한 후, 이를 냉각시킨다. 몰드를 이용하는 경우, 2 개의 전기 활성층 각각의 일면에 복수의 요철을 형성한 후, 2 개의 전기 활성층을 접합시킴으로써, 양면에 복수의 요철을 갖는 전기 활성층을 제조할 수 있다. 다음으로, 전기 활성층의 상면 및 하면 각각에 전극이 형성된다(S920). 전극은 투명 도전성 산화물 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 스퍼터링 방식으로 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 먼저 필름 타입의 평편한 전기 활성층이 제공된다(S1010). 전기 활성층은 예를 들어, 압선성을 갖는 PVDF로 이루어질 수 있다. 다음으로, 전기 활성층 상에 전극 물질이 도포된다(S1020). 예를 들어, 전극 물질은 PEDOT:PSS와 같은 액상의 전도성 고분자일 수 있다. 전기 활성층 상의 전극 물질은 스핀 코팅된다(S1030). 전극 물질이 스핀 코팅된 후에 전극 물질은 건조될 수 있다. 전극 물질이 건조된 후에는 전기 활성층의 반대면에 다시 전극 물질이 도포되고, 스핀 코팅될 수 있다. 또는 일 면에 전극 물질이 스핀 코팅된 또 다른 전기 활성층을 형성하고 2 개의 전기 활성층을 접착시켜 양면에 전극이 배치된 전기 활성층을 형성할 수도 있다.
다음으로, 전기 활성층은 양방향으로 인장된다(S1040). 전기 활성층이 인장되는 힘의 세기에 의해 형성되는 요철들 사이의 간격이 조절될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 전기 활성층은 단방향으로 인장되어 복수의 요철이 형성될 수도 있다. 압전성을 갖는 PVDF로 이루어진 전기 활성층에 복수의 요철이 형성시키기 위해, 전기 활성층을 인장시키면, PVDF 조성의 플루오로를 일직선으로 배열시킬 수 있다. 이에 따라 PVDF로 이루어진 전기 활성층에 도 10의 제조 방법이 적용되는 경우, 복수의 요철을 형성하는 동시에 압전 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 유리하게 활용될 수 있는 실례들을 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 모바일 디바이스(1100)에서 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 도 11의 (a)에서 모바일 디바이스(1100)에 포함되도록 도시되었으며, 여기서 모바일 디바이스(1100)는 스마트폰, 핸드폰, 태블릿 PC, PDA 등과 같은 소형화 장치를 의미한다. 표시 장치(1110)가 모바일 디바이스(1100)에 설치되는 경우, 외부 전원이 공급되지 않고 자체 배터리를 사용하게 되므로, 한정된 배터리 용량에 적합하도록 표시 장치(1110)의 구성요소들이 설계되어야 한다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서와 같이 제1 전극 및 제2 전극이 전기 활성층의 동일 평면 상에 형성됨으로써, 표시 장치(1110)의 액츄에이터의 구동 전압이 감소되고, 한정된 배터리 용량에서도 표시 장치(1110)가 정상적으로 구동될 수 있다. 또한, 사용자는 모바일 디바이스(1100)로 동영상 시청, 게임, 버튼 입력 등을 수행할 시에 터치와 함께 진동을 느낄 수 있으므로, 보다 감각적인 정보를 전달받을 수 있다.
도 11의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 차량용 네비게이션(1200)에서 사용되는 경우를 도시한다. 차량용 네비게이션(1200)은 표시 장치(1210) 및 다수의 조작 요소들을 포함할 수 있으며, 차량 내부에 설치된 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 표시 장치(1210)가 차량용 네비게이션(1200)에 적용되는 경우, 도로의 높낮이, 도로의 상태, 차량의 진행 상황 등을 촉각적으로 제공할 수 있게 된다.
도 11의 (c)는 본 발명의 일 실시예들에 따른 표시 장치가 모니터, TV 등과 같은 디스플레이 수단(1300)으로 사용되는 경우를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1310)가 디스플레이 수단(1300)으로 이용되는 경우, 사용자는 특정 물건의 질감, 화자의 상태 등을 실제로 경험하듯이 촉각적으로 느낄 수 있으므로, 보다 실감나는 영상을 즐길 수 있게 된다.
도 11의 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 옥외 광고판(1400)에서 사용되는 경우를 도시한다. 옥외 광고판(1400)은 표시 장치(1410) 및 지면과 표시 장치(1410)를 연결시키는 지지대를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1410)를 옥외 광고판(1400)에 적용하는 경우, 판매하고자 하는 광고 물품에 대한 촉각적인 정보 영상 및/또는 음성과 함께 사용자에게 직접 전달할 수 있으므로, 광고 효과가 극대화될 수 있게 된다.
도 11의 (e)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 게임기(1500)에서 사용되는 경우를 도시한다. 게임기(1500)는 표시 장치(1510), 및 다양한 프로세서가 내장되는 하우징을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1510)를 게임기(1500)에 적용하는 경우, 사용자의 게임 조작에 따른 다양한 촉각적 피드백을 실감나게 제공할 수 있게 되므로, 사용자의 게임에 대한 몰입도가 배가될 수 있게 된다.
도 11의 (f)는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 전자 칠판(1700)에서 사용되는 경우를 도시한다. 전자 칠판(1700)은 표시 장치(1710), 스피커 및 이들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 구조물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1710)를 전자 칠판(1700)에 적용하는 경우, 교육자는 스타일러스 펜 또는 손가락으로 표시 장치(1710)에 강의 내용을 입력할 때에 직접 칠판에 판서하는 듯한 느낌을 제공받을 수 있게 된다. 또한, 피교육자가 전자 칠판(1700)에 표시된 이미지에 대한 터치 입력을 인가하는 경우, 해당 이미지에 적합한 촉각적 피드백이 피교육자에게 제공될 수 있으므로, 교육의 효과가 극대화될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로 (ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상으로 실시예를 들어 본 발명을 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. 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: 액츄에이터
112, 612, 712, 812: 전기 활성층
114, 614, 714, 814: 제1 전극
116, 616, 716, 816: 제2 전극
120: 터치 감지부
130: 표시부
180: 상부 커버
190: 하부 커버
860: 연성 상부 커버
1100: 모바일 디바이스
1200: 차량용 네비게이션
1300: 디스플레이 수단
1400: 옥외 광고판
1500: 게임기
1600: 전자 칠판

Claims (12)

  1. 평면의 액츄에이터; 및
    상기 액츄에이터의 일측에 배치되고, 영상을 표시하도록 구성된 표시부를 포함하고,
    상기 액츄에이터는,
    전기 활성 고분자로 이루어진 전기 활성층,
    상기 전기 활성층의 일 면에 배치된 제1 전극, 및
    상기 전기 활성층의 반대 면에 배치된 제2 전극을 포함하고,
    상기 전기 활성층의 상기 일 면 또는 상기 반대 면은 복수의 요철 구조를 갖는, 햅틱 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 요철 구조 각각은 오목부와 볼록부를 포함하며, 햅틱 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 요철 구조를 갖는 상기 전기 활성층의 상기 일 면 또는 상기 반대 면의 표면적은 상기 전기 활성층이 평탄한 상태일 때의 상기 일 면 또는 상기 반대 면의 표면적보다 더 넓은, 햅틱 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    이웃하는 상기 복수의 요철 사이의 간격은 300 ㎛ 내지 500 ㎛인, 햅틱 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 요철 구조에 맞닿는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은 상기 복수의 요철 구조를 갖는 상기 전기 활성층을 따라 균일한 두께를 갖는, 햅틱 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기 활성층의 둘레에 배치되고, 상기 전기 활성층의 신축에 의한 변위를 억제하기 위한 구조물을 더 포함하는, 햅틱 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 요철 구조를 갖는 상기 일 면 또는 반대 면에 접하는 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 면저항은, 상기 액츄에이터의 진동 횟수가 105 회 이상에서 측정될 때, 2000 Ω/□ 이하인, 햅틱 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표시부는 플렉서블 표시부이고,
    상기 액츄에이터는 형상가변이 가능하도록 구성된, 햅틱 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 원형의 형상을 가지며,
    상기 복수의 요철은 환상의 (annular) 형상을 이루는, 햅틱 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전기 활성층의 상기 일 면 및 상기 반대 면 모두가 복수의 요철 구조를 가지며,
    상기 복수의 요철은 집광 구조를 이루며,
    상기 일 면에 이루어진 집광 구조와 상기 반대 면에 이루어진 집광 구조는 서로 직교하도록 배치된, 햅틱 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터의 다른 일측에 배치되고, 연성을 갖는 연성 커버를 더 포함하고,
    상기 복수의 요철 구조는 상기 연성 커버에 인접한 면에 배치되고,
    상기 연성 커버와 상기 액츄에이터 사이에 공기 갭이 존재하는, 햅틱 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    이웃하는 상기 복수의 요철 구조 사이의 간격은 1 mm 내지 4 mm인, 햅틱 표시 장치.
KR1020140193682A 2014-12-30 2014-12-30 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법 KR20160080955A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140193682A KR20160080955A (ko) 2014-12-30 2014-12-30 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140193682A KR20160080955A (ko) 2014-12-30 2014-12-30 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160080955A true KR20160080955A (ko) 2016-07-08

Family

ID=56503273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140193682A KR20160080955A (ko) 2014-12-30 2014-12-30 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160080955A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10353472B2 (en) 2016-11-29 2019-07-16 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element having beads dispersed in an electroactive layer and display device including the same
US10459549B2 (en) 2016-11-29 2019-10-29 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element and display device including the same
US10542235B2 (en) 2017-07-18 2020-01-21 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus
US11538870B2 (en) * 2019-05-06 2022-12-27 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Flexible display panel, flexible display device and deformation detection method thereof

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10353472B2 (en) 2016-11-29 2019-07-16 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element having beads dispersed in an electroactive layer and display device including the same
US10459549B2 (en) 2016-11-29 2019-10-29 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element and display device including the same
US10488935B2 (en) 2016-11-29 2019-11-26 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element and display device including the same
US10542235B2 (en) 2017-07-18 2020-01-21 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus
US10924704B2 (en) 2017-07-18 2021-02-16 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus
US11974066B2 (en) 2017-07-18 2024-04-30 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus
US11538870B2 (en) * 2019-05-06 2022-12-27 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Flexible display panel, flexible display device and deformation detection method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3035158B1 (en) Touch sensitive device and display device comprising the same
EP3595272B1 (en) Panel bottom member and display device including the same
EP2822371B1 (en) Display device
KR102067641B1 (ko) 커버 윈도우 일체형 햅틱 엑추에이터를 포함하는 터치디스플레이
JP6401695B2 (ja) 接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置
KR20170079954A (ko) 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법
CN108227913B (zh) 显示装置
KR20120037295A (ko) 터치 패널
WO2018197894A1 (en) Touchscreen panel haptics
KR20140112871A (ko) 능동형 플렉시블 기판 및 이를 포함하는 전자 장치
KR20160080955A (ko) 햅틱 표시 장치 및 이의 제조 방법
JP2011175518A (ja) タッチパネル装置
JP2011175364A (ja) タッチパネル装置の駆動方法
JPWO2016027603A1 (ja) 入力端末
KR102356352B1 (ko) 접촉 감응 소자 및 접촉 감응 소자를 포함하는 표시 장치
KR102322078B1 (ko) 햅틱 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR20160075019A (ko) 표시 장치
KR102282485B1 (ko) 햅틱 표시 장치 및 이의 구동 방법
KR102313293B1 (ko) 액츄에이터, 액츄에이터 구동 방법 및 액츄에이터를 포함하는 표시 장치
WO2021092751A1 (zh) 触觉反馈模组、触摸屏、键盘和电子装置
CN210721366U (zh) 触觉反馈模组、触摸屏、键盘及电子装置
CN112860129A (zh) 触觉反馈模组、触摸屏、键盘和电子装置
WO2021077352A1 (zh) 触觉反馈模组、触摸屏、键盘及电子装置
CN112711322A (zh) 触觉反馈模组、触摸屏、键盘及电子装置
CN117472175A (zh) 一种触觉反馈显示模组和显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination