KR20170070173A - 압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리 - Google Patents

압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리 Download PDF

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KR20170070173A
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제이민 아민
섄돈 디 하트
카알 윌리엄 Ⅲ 코크
윌리엄 제임스 밀러
찰스 앤드류 폴슨
로스티슬라브 베쉐브 루세브
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 개시는 압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리에 관한 것이다. 상기 압전 필름 구조는 투명하며, 기판; 상기 기판에 또는 그 위에 배치된 하부 광학층; 상기 하부 광학층에 또는 그 위에 배치된 하부 전도층; 상기 하부 전도층에 또는 그 위에 배치된 적어도 하나의 압전층; 상기 적어도 하나의 압전층에 또는 그 위에 배치된 상부 전도층; 및 상기 상부 전도층에 또는 그 위에 배치된 상부 광학층을 포함한다. 상기 센서는 신호 처리 시스템에 전기적으로 연결된 압전 필름 구조를 포함한다. 상기 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 장치에 대해 동작가능하게 배열된 센서를 포함한다. 상기 압전 필름 구조 및 센서들은 터치 이벤트와 연관된 하나 또는 그 이상의 터치-감지 특징들을 결정하도록 구성될 수 있다.

Description

압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리{Piezoelectric film structures and sensors and display assemblies using same}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2015년 6월 29일 출원된 미국 가출원 제62/185,892호 및 2014년 10월 14일 출원된 미국 가출원 제62/063,441호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명은 필름 구조에 관한 것으로, 특히 압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리에 관한 것이다.
스마트 폰 및 유사한 디스플레이 기반 장치들은 통상 이러한 장치의 디스플레이 또는 그 디스플레이 커버와 일체화된 터치 센서를 갖춘다. 그러한 터치 센서는 사용자의 터치의 위치(및 일부의 경우 움직임)를 감지함으로써 터치-감지 기능을 제공하고, 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하기 위해 이러한 정보를 이용한다.
또한, 디스플레이 기반 장치들은 단순한 터치-위치 감지 이외의 부가적인 기능을 갖는 것이 바람직하다. 다른 기능으로는 압력 감지, 음향 감지, 가속 감지 및 진동 에너지 수확(harvesting)이 있다. 또한, 디스플레이 기반 장치가 다수의 터치-감지 기능을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
터치-감지 특징들 이외에도, 디스플레이 기반 장치를 위한 커버는 내구성, 즉 내스크래치성 및 내파손성이 요구되는 한편, 강한 광학 성능 특성(예를 들어, 높은 광 전송, 낮은 반사율, 낮은 왜곡 , 양호한 색상 등)들을 필요로 한다.
본 개시는 압전 필름 구조 및 센서와, 이를 이용한 디스플레이 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 형태는 가시광에 실질적으로 투명한 압전 필름 구조이고, 그러한 압전 필름 구조는: 투명 기판; 상기 투명 기판에 또는 그 위에 배치되고 하나 또는 그 이상의 하부 유전체층을 포함하는 투명 하부 광학층; 상기 투명 하부 광학층에 또는 그 위에 배치된 투명 하부 전도층; 상기 투명 하부 전도층에 또는 그 위에 배치된 적어도 하나의 투명 압전층; 상기 적어도 하나의 투명 압전층에 또는 그 위에 배치된 투명 상부 전도층; 및 상기 투명 상부 전도층에 또는 그 위에 배치되고 하나 또는 그 이상의 상부 유전체층을 포함하는 투명 상부 광학층을 구비한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 압전 필름 구조이며, 여기서 상기 투명 상부 및 하부 전도층은 각각 ITO, AZO 또는 박막 금속을 포함하고; 상기 투명 압전층은 CdS, CdSe, ZnS, ZnTe, ZnO, AlN, 산소-도핑 AlN, 바륨 티타네이트(BaTiO3), 무연 니오베이트, 납-지르코네이트-티타네이트(PZT), 납-란탄-지르코네이트-티타네이트(PLZT), 및 무연 티타네이트를 포함하는 압전 재료들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 압전 재료를 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 압전 필름 구조이며, 여기서 상기 투명 압전층은 20 원자% 이하의 산소를 갖는 산소-도핑 AlN으로 구성된다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 압전 필름 구조이며, 여기서 적어도 하나의 압전층은 50 nm ≤ TH50 ≤ 5000 nm 범위의 두께 TH50을 갖는다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 압전 필름 구조이며, 여기서 투명 상부 광학층은 SiNx, SiOxNy, AlNx, AlOxNy, SiAlxOyNz, SiO2, SiOx, Al2O3, 및 AlOx를 포함하는 재료들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 그리고 이하의 특성들의 적어도 하나를 갖는 압전 필름 구조이다:
i) 8 GPa보다 큰 베르코비치 나노인덴테이션(Berkovich nanoindentation)에 의해 측정된 경도; 및
ii) 2%보다 작은 포토픽 평균 반사율(photopic average reflectance), 및 a* 또는 b* 좌표에서 5보다 작은 0°~ 60°광 입사 범위에서의 각도 색 변이.
본 개시의 다른 형태는 압전 센서 시스템이며, 상기 압전 센서 시스템은 투명 상부 광학층 상의 적어도 하나의 터치 이벤트에 응답하여 출력 신호를 생성하는 상기 기술한 압전 필름 구조; 및 하부 및 상부 투명 전도층에 전기적으로 연결되고 상기 적어도 하나의 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하기 위해 상기 출력 신호를 수신 및 처리하는 신호 처리 시스템을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 압전 센서 시스템이며, 여기서 적어도 하나의 터치-감지 특징은 각각의 터치 이벤트에 대해, 상기 터치 이벤트의 터치 위치, 압력의 양, 힘의 양, 지속 기간, 크기, 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 압전 센서 시스템이며, 여기서 적어도 하나의 투명 하부 전도층, 적어도 하나의 투명 압전층 및 투명 상부 전도층은 적어도 하나의 터치 이벤트에 대해 터치-위치 감지를 제공하도록 패턴된다.
본 개시의 다른 형태는 디스플레이 어셈블리이며, 여기서 상기 디스플레이 어셈블리는 사용자 인터페이스를 갖춘 장치; 및 상기 사용자 인터페이스가 압전 센서 시스템의 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 장치에 대해 동작가능하게 배치된 상기 기술한 압전 센서 시스템을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 디스플레이 어셈블리이며, 여기서 상기 장치는 광을 방출하는 디스플레이 시스템이고, 상기 광은 상기 사용자 인터페이스를 규정하고 상기 압전 필름 구조를 통해 이동한다.
본 개시의 다른 형태는 터치 위치에서 터치 이벤트에 응답하여 터치-감지 기능을 갖는 압전 필름 센서이다. 상기 압전 필름 센서는 제1 및 제2전극을 규정하는 제1 및 제2투명 전도층; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 삽입된 적어도 하나의 투명 압전층(여기서, 상기 제1전극, 제2전극 및 적어도 하나의 투명 압전층은 터치-위치 기능을 제공하고 터치 이벤트에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성됨); 상기 투명 압전층에 대향하는 상기 제1 및 제2전극에 인접하여 각각 배치된 제1 및 제2투명 광학층(상기 제1투명 광학층은 최표면을 규정함); 상기 제2투명 광학층에 인접하여 배치된 기판; 및 하부 및 상부 투명 전도층에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하기 위해 출력 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 시스템을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 압전 필름 센서이며, 여기서 적어도 하나의 터치-감지 특징은 터치 이벤트의 터치 위치, 압력의 양, 힘의 양, 지속 기간, 크기, 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 압전 필름 센서이며, 여기서 투명 압전층은 20 원자% 이하의 산소를 갖는 산소-도핑 AlN으로 구성된다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 압전 필름 센서이며, 여기서 출력 신호는 압전 및 초전 요소들을 포함하며, 신호 처리 시스템은 초전 요소로부터 압전 요소를 분리하기 위해 출력 신호를 필터하도록 배열된 하나 또는 그 이상의 필터를 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 압전 필름 센서이며, 여기서 적어도 하나의 압전층은 다수의 수직으로 스택(stack)된 압전층 또는 다수의 수평으로 스택된 압전층을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 압전 필름 센서이며, 여기서 적어도 하나의 압전층은 단일의 연속 압전층에 의해 구성되고, 제1전극은 제2전극보다 최표면에 더 가깝고, 상기 제1전극은 신호 처리 시스템에 전기적 커넥션들을 통해 독립적으로 전기적으로 어드레스가능한 이격되어 전기적으로 격리된 영역들을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 사용자 인터페이스를 갖춘 장치; 및 상기 사용자 인터페이스가 압전 센서 시스템의 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 장치에 대해 동작가능하게 배치된 상기 기술한 바와 같은 압전 센서 시스템을 포함하는 디스플레이 어셈블리이다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 디스플레이 어셈블리이며, 여기서 상기 장치는 표면을 통해 광을 방출하는 디스플레이 시스템이고, 상기 광은 사용자 인터페이스를 규정하고 압전 필름 구조를 통해 이동한다.
본 개시의 다른 형태는 사용자 인터페이스를 갖춘 장치에 압전 터치 감지를 제공하는 방법이다. 상기 방법은 사용자 인터페이스가 압전 필름 센서의 투명 압전 터치-감지(PETS) 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 터치-감지 기능을 갖는 압전 필름 센서를 상기 장치와 인터페이싱하는 단계; 상기 사용자 인터페이스의 위치에 대응하는 터치 위치에서 압전 필름 센서의 표면을 터치하여 터치 이벤트를 야기함으로써, 상기 PETS 압전 필름 구조가 출력 신호를 생성하게 하는 단계; 및 상기 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 상기 기술한 바와 같은 방법이며, 여기서 적어도 하나의 터치-감지 특징은 터치 위치, 상기 터치 위치에 인가된 압력의 양, 상기 터치 위치에 인가된 힘의 양, 터치 이벤트의 지속 기간, 상기 터치 위치의 크기, 상기 터치 위치의 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
본 개시의 다른 형태는 디스플레이 어셈블리이며, 상기 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 이미지를 형성하기 위해 가시광을 생성하는 이미지-형성 디스플레이; 및 디스플레이 이미지가 투명 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 이미지-형성 디스플레이에 대해 동작가능하게 배열된 압전 필름 구조를 포함하며, 여기서 상기 압전 필름 구조는 20%보다 큰 가시광의 광 투과율, 8 GPa보다 큰 베르코비치 나노인덴테이션(Berkovich nanoindentation)에 의해 측정된 경도, 및 a* 또는 b* 좌표에서 5보다 작은 0°~ 60°광 입사 범위에서의 각도 색 변이를 갖는다.
추가의 특징 및 장점들이 이하의 상세한 설명에 기술되며, 부분적으로는 그러한 설명으로부터 통상의 기술자가 용이하게 알 수 있거나 또는 기술된 설명 및 그 청구항 뿐만 아니라 도면에 기술된 바와 같은 실시예들을 실시함으로써 인식할 수 있을 것이다. 상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 단지 예시일 뿐이고, 청구항의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하기 위한 것이라는 것을 알아야 한다.
수반되는 도면들이 더 잘 이해할 수 있도록 제공되며, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 그러한 도면들은 하나 이상의 실시예들을 기술하며, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다. 그와 같이, 본 개시는 수반되는 도면을 참조함으로써 이하의 상세한 설명으로부터 보다 더 잘 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 본 개시에 따른 예시의 압전 필름 구조의 입면도이고;
도 2는 도 1의 압전 필름 구조의 단면도이고;
도 3은 도 1 및 2의 예시의 압전 필름 구조를 채용하는 예시의 압전 센서 시스템의 개략도이고;
도 4는 도 3과 유사하며, 압전층과 하부 광학층간 결정층을 포함하는 예시의 압전 센서 시스템을 나타내고;
도 5 내지 11은 예시의 압전 터치-감지(PETS) 필름 구조들의 전면-상승 분해도이고;
도 12는 압전층에 대한 하부 및 상부 전도층의 예시 구성의 상승 분해도로, 여기서 상기 상부 및 하부 전도층은 각각 열과 행을 규정하는 스트립(strip)과 같이 형성되고;
도 13a는 압전층의 상부에 형성된 예시의 상부 전도층의 수직 하향도로, 여기서 상부 전도층은 다수의 전기적으로 격리된 전도성 영역들에 의해 규정되고, 상기 다수의 전기적으로 격리된 전도성 영역들은 이러한 영역들간 갭을 통해 라우트된 와이어링(wiring)을 통해 개별적으로 어드레스가능하며;
도 13b는 연속의 하부 및 상부 전도층에 의해 샌드위치된 압전층의 개략 단면도로, 그러한 구조에 의해 형성된 등가 회로들의 동작을 나타내고;
도 13c는 도 13b와 유사하나, 도 13a에 나타낸 바와 같이 형성된 상부 전도층을 구비하고, 그러한 구조의 등가 회로들의 국소 동작을 나타내며;
도 14는 스택 구성으로 배열된 다수의 압전층, 하부 및 상부 전도층, 및 중간 또는 중앙 전도층들을 포함하는 예시의 압전 구조의 단면도이고, 상기 중간 전도층들은 인접한 압전층들 사이에 삽입되며;
도 15는 유전 물질의 밀봉층에 의해 전기적으로 격리된 도 14의 압전 구조들의 어레이의 입면도이고;
도 16은 주어진 층의 평면에 놓인 교번(alternating)의 편극 방향을 갖는 다수의 압전층의 스택 구성을 갖는 예시의 압전 구조의 입면도이고;
도 17은 다른 예시의 압전 구조의 입면도로, 여기서 압전층들은 수평으로 스택된, 즉 나란한 구성을 가지며;
도 18은 도 17과 유사하고, 수평으로 스택된 압전 구조의 예시 구성을 나타내며, 여기서 압전층들은 동일한 분극 방향을 갖고;
도 19a는 예시의 디스플레이 어셈블리의 상승 분해도이고, 도 19b는 예시의 디스플레이 어셈블리의 입면도이며, 상기 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 시스템에 대해 동작가능하게 배열된 본원에 개시된 압전 센서 시스템을 포함하고;
도 19c는 도 19b의 예시의 디스플레이 어셈블리의 단면도로, 터치 위치에서의 터치 이벤트 및 적어도 하나의 터치-감지 기능을 제공하기 위해 단일의 처리 시스템에 의해 처리되는 출력 신호의 생성을 나타낸다.
이제 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명이 이루어지며, 그러한 예들은 수반되는 도면에 나타나 있다. 가능한 한, 동일하거나 유사한 도면참조부호 및 심볼이 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분에 사용된다. 그러한 도면들은 반드시 일정한 척도일 필요는 없으며, 통상의 기술자는 본 개시의 핵심 형태들을 기술하기 위해 도면이 단순화되었다는 것을 알아야 할 것이다.
이하 기술된 바와 같은 청구항들은 상세한 설명에 포함되어 그 일부를 구성한다.
데카르트 좌표가 참조를 위해 일부 도면에 나타나 있으며, 방향 또는 방위에 관해서 제한하려는 것은 아니다. 용어 "하부" 및 "상부"는 참조를 위해 그리고 기술 및 설명의 용이함을 위해 이하에서 사용되며, 위치 또는 방위에 대해 제한하려는 것은 아니다.
아래의 설명에서, 압전 필름 구조 및 그 내부의 다양한 층과 관련된 "투명"이라는 용어는 가시 파장 범위(즉, 가시광)의 광을 지칭하며, 반드시 완전히 투명하다는 것을 의미하지는 않으며, 일부(심지어 실질적인) 광 흡수, 산란 등이 있는 상황을 포함한다. 일 예에 있어서, 투명이라는 용어는 사람이 압전 필름 구조를 통해 사용자 인터페이스와 같은 대상 또는 대상들을 볼 수 있도록 충분한 광 투과율을 갖는 것을 의미한다. 장치의 사용자 인터페이스가 발광 디스플레이로 구성되는 소정의 경우에, 사용자 인터페이스가 관측되는 압전 구조체의 광 투과율은 사용자 인터페이스가 비발광인 경우보다 작을 수 있다. 다양한 비제한적인 예에서, 본원에 개시된 압전 필름 구조들은 포토픽 평균으로 취해진 적어도 20%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 98%의 광 투과율을 갖는다.
압전 필름 구조
도 1은 본 개시에 따른 예시의 압전(PE) 필름 구조의 입면도이고, 반면 도 2는 도 1의 PE 필름 구조의 단면도이다. 그러한 PE 필름 구조(10)는 +Z 방향의 순서로 투명 기판(20), 제1 또는 하부 투명 광학층("하부 광학층")(30B), 제1 또는 하부 투명 전도층("하부 전도층")(40B), 투명 압전층("압전층")(50), 제2 또는 상부 투명 전도층("상부 전도층")(40T), 및 제2 또는 상부 투명 광학층("상부 광학층")(30T)을 포함한다. 상기 하부 및 상부 광학층(30B 및 30T)은 각각 하나 또는 그 이상의 유전체층(32B 및 32T)을 포함할 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 하부 및 상부 유전체층(32B 및 32T)은 반사 방지 기능을 수행하도록 구성된 등급의 굴절률 또는 고굴절률/저굴절률 층들의 조합(스택)이 될 수 있다.
일 예에 있어서, 상부 광학층(30T)은 터치 표면을 규정하는 상부 표면(34)을 갖는다. 일 예에 있어서, 상부 광학층(30T)은 예컨대 2014년 9월 9일 출원된 "Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film"로 명칭된 미국 특허출원 제14/480,898호에 기술된 바와 같이 다수의 성능-관련 특성들을 가지며, 상기 문헌의 내용은 참조를 위해 본원에 포함된다. 예시의 성능-관련 특성들은 높은 경도, 높은 내스크래치성, 높은 내마모성, 높은 광 투명성, 낮은 광 반사율, 및 우수한 컬러(즉, 낮은 색 변이)의 하나 또는 그 이상을 포함한다. 일 예에 있어서, 상부 광학층(30T)은 베르코비치 인덴테이션을 이용하여 측정한 바와 같은 8 GPa보다 큰, 또는 10 GPa보다 큰, 또는 12 GPa보다 큰, 또는 14 GPa보다 큰 경도를 갖는다.
일 예에 있어서, 상부 광학층(30T)은 다수의 유전체층(32T)을 포함하며, 여기서 그러한 유전체층들의 일부는 약 1.6보다 큰, 또는 약 1.7보다 큰, 또는 약 1.8보다 큰, 또는 약 1.9보다 큰 굴절률을 갖는 고굴절률 층이다. 또한, 다양한 예들에 있어서, 그러한 고굴절률 유전체층(32T)들은 상기 상부 광학층(30T)의 두께의 35% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 또는 70% 이상을 구성한다. 일 예에 있어서, 상기 고굴절률 층(32T)들은 SiNx, SiOxNy, AlNx, AlOxNy, SiAlxOyNz의 적어도 하나, 또는 약 1.7 내지 2.3 범위의 굴절률을 갖는 다른 재료들로 이루어질 수 있다. 다른 유전체층(32T)들은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Al2O3, AlOx, AlOxNy, SiAlOxNy와 같은 저굴절율 재료, 또는 약 1.3 내지 1.7 범위의 굴절률을 갖는 다른 재료들로 이루어질 수 있다.
다양한 예들에 있어서, 상부 광학층(30T)은 가시광 범위에서 포토픽 평균으로 취해진 80%보다 큰, 90%보다 큰, 95%보다 큰, 또는 98%보다 큰 총 광 투과율을 갖는다.
또한 다양한 예들에서, 상기 상부 광학층(30T)은 가시광 범위에서 포토픽 평균으로 취해진 20%보다 작은, 10%보다 작은, 5%보다 작은, 3%보다 작은, 2%보다 작은, 1%보다 작은, 0.7%보다 작은, 0.5%보다 작은, 또는 0.4%보다 작은 반사율을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 PE 필름 구조(10; 결합된 모든 광, 전기, 및 압전층을 포함하는)는 이러한 낮은 반사율 값들을 나타낼 것이다.
일 예에 있어서, 상기 상부 광학층(30T)은 5°내지 60°범위의 시야각에 대해 낮은 색 변이를 나타낸다. D65 또는 F2 조명을 이용하여 a*와 b* 모두에서 색 변이가 10.0보다 작거나, 4.0보다 작거나, 3.0보다 작거나, 또는 2.0보다 작다. 다른 다양한 예에 있어서, [(a*)2 + (b*)2]1 /2에 의해 규정된 색 변이는 D65 또는 F2 조명을 이용하여 10보다 작고, 5보다 작고, 4보다 작거나, 또는 3보다 작다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 PE 필름 구조(결합된 모든 광, 전기, 및 압전층을 포함하는)의 전체 코팅된 표면은 이러한 낮은 색 변이 값들을 나타낸다.
다른 예에 있어서, 상기 상부 광학층(30T)은 테이버(Taber) 마모 테스팅을 받을 때 높은 내마모성을 갖는다. 일 예에 있어서, 상기 상부 광학층(30T)은 가닛 샌드페이퍼(Garnet sandpaper) 마모 시험을 사용하여 측정된 바와 같이 높은 내마모성을 갖는다.
일 예에 있어서, 상기 상부 광학층(30T)은 약 2 nm보다 작은, 약 1 nm보다 작은, 약 0.5 nm보다 작은, 또는 약 0.3 nm보다 작은 RMS 표면 거칠기를 갖는다.
다양한 예들에 있어서, 상기 투명 기판(20)은 유리, 이온-교환된 유리, 유리-세라믹, 세라믹, 스피넬(spinel), 뮬라이트(mullite), ZrO2, 사파이어 또는 다이아몬드 중 적어도 하나를 포함한다.
다양한 예들에 있어서, 상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)은 ITO, AZO, 박막 금속 등을 포함할 수 있으며, 일 예에서는 각각 2 nm 내지 500 nm 범위의 두께 THB 및 THT를 갖는다.
일 예에 있어서, 투명 기판(20; 이하 간단히 '기판'이라고도 칭함)은 상부 표면(22)을 포함하고, 일 예에서는 결정질이며, 유리보다 실질적으로 높은 열전도성 k, 바람직하게는 k＞5W/m·K를 갖는다. 일 예에 있어서, 기판(20)은 사파이어 결정으로 이루어진다. 다른 예에 있어서, 상기 기판(20)은 화학적으로 강화된 유리와 같은 유리로 이루어진다. 화학적으로 강화된 유리 기판(20)의 일 예로는 이온 교환에 의해 형성된 것이 있다. 기판(20)을 위한 다른 예의 재료들로는 다이아몬드, 폴리머, 플렉시블 유리, 사파이어 또는 상기 기술한 층들을 지지할 수 있는 다른 투명 재료를 포함한다. 일 예에 있어서, 기판 상부 표면(22)은 낮은 거칠기를 갖는다. 기판(20)은 두께 THS를 갖는다.
상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)의 시트 저항은 약 100 ohms/square, 50 ohms/square, 20 ohms/square, 또는 10 ohms/square보다 작을 수 있다. 상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)은 각각 박막 금속 라인, 와이어, 또는 트레이스(trace)들과 접촉된 필름의 형태일 수 있다. 각각의 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)은 기판의 높은 표면 커버리지를 갖는 연속 또는 패턴된 ITO 층과 같은 2개의 재료를 포함할 수 있으며, 상기 ITO 층은 미세한 금속 라인 또는 와이어(예컨대, 도 11a 및 와이어 82T 참조)의 그리드(grid)와 전기적으로 접촉한다(또는 그에 의해 전도성이 증가하는). 그러한 미세한 금속 라인의 그리드는 또한 국소 감지 기능, 예컨대 압력 뿐만 아니라 터치 위치의 검출에 따라 센서 그리드의 생성을 도울 수도 있다.
압전층
압전층(50)은 두께 TH50를 가지며, 일 예에서 그 두께는 50 nm ≤ TH50 ≤ 5000 nm로 규정된 범위에 있다. PE 필름 구조(10)의 압전층(50)은 하나 또는 그 이상의 다수의 상이한 타입의 압전 재료들로 이루어질 수 있다. 예시의 압전 재료들로는 CdS, CdSe, ZnS, ZnTe, ZnO, AlN, 바륨 티타네이트(BaTiO3), Na0 .5K0. 5NbO3와 같은 무연 니오베이트, 납-지르코네이트-티타네이트(PZT), 납-란탄-지르코네이트-티타네이트(PLZT), 및 Na0 . 5Bi0 . 5TiO3 및 K0. 5Bi0 . 5TiO3와 같은 무연 티타네이트를 포함한다. 압전층(50)을 위한 예시의 압전 재료들로는 또한 PVDF, 폴리이미드, 및 파릴렌계 재료 뿐만 아니라 폴리머 매트릭스에 납 마그네슘 니오브산염-납 티타네이트(PMN-PT) 입자를 함유한 것과 같은 '압전 복합체'를 포함한다. 압전 재료 및 복합체의 추가 예로는 Ramadan 등에 의한, "A review of piezoelectric polymers as functional materials for electromechanical transducers," Smart Mater. Struct. Vol. 23, No.3 (2014)]에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고 문헌으로 인용된다.
재료 AlN과 ZnO는 증착의 용이성이 고려되는 상황에서 압전층(50)에 사용될 수 있는데, 이들 재료가 특히 공지된 기술을 사용하여 박막 증착에 적용될 수 있기 때문이다. 재료 AlN은 비교적 높은 경도를 갖고, 산소-도핑 AlN은 다른 압전 재료들과 비교하여 상대적으로 높은 경도 및 상대적으로 낮은 광 흡수의 바람직한 조합을 갖는다. 압전층(50)에 사용된 AlN, 산소-도핑 AlN 또는 AlON 필름은 결정질 우르자이트(wurtzite) 구조를 가질 수 있다. 약 20 원자% 이하의 산소를 함유하는 산소-도핑 AlN은 여전히 상당한 압전 효과를 나타낼 수 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명자들은 AlN의 산소 도핑에 대한 실험을 수행하였고, 산소 도핑은 AlN 층의 광 투과율을 증가시키거나 광 흡수를 감소시키는데 효과적으로 사용될 수 있음을 발견하였다. 그러나, 너무 많은 산소 도핑은 AlN 필름의 압전 품질을 망칠 수 있다. 따라서, 일 예에서 도핑된 AlN 필름 내의 산소 함량을 약 40% 미만으로, 다른 예에서 약 20% 미만으로, 다른 예에서 약 10% 미만으로, 또는 다른 예에서 약 5% 미만으로 제한하는 것이 바람직하거나, 또는 다른 예들에서는 산소 농도를 약 0.1 내지 20% 또는 0.1 내지 10%의 범위로 목표로 하고, 여기서 모든 값은 원자 %로 표시된다.
일 예에 있어서, 압전층(50)은 비-중심대칭 결정, 단결정 층, 다결정 구조, 또는 기판 표면(22)에 의해 규정된 평면에 대략 수직으로 배향된 c-축을 갖는 결정 재료를 포함할 수 있다.
다른 예에 있어서, 압전층(50)은 하나 또는 그 이상의 강유전성 재료를 포함할 수 있으며, 여기서 미세구조를 정렬하기 위해 처리 동안 외부 필드가 인가된다. 다른 예들에 있어서, 하나 또는 그 이상의 비-강유전성 재료가 사용될 수 있으며, 박막 증착 프로세스 동안 실질적인 그레인(grain) 정렬이 달성된다.
일 예에 있어서, 압전층(50)은 기판 표면(22)의 평면에 대략 수직 또는 직교, 즉 z-축과 실질적으로 정렬된 c-축 결정 배향을 갖는 실질적으로 결정 또는 다결정이다. 다결정인 경우, 대부분의 결정자(crystallite)(결정자의 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%보다 큰)는 x-레이 회절을 이용하여 측정될 수 있는 기판 표면 평면에 거의 수직인 c-축 배향을 갖는다. 그러한 재료는 2θ=36도의 회절각 근처에서 대응하는 상당한 또는 현저한 x-레이 회절 피크를 나타낼 수 있어, (0002) 결정 평면이 기판 표면에 거의 평행하게 놓이는 것을 의미하는 기판 표면(22)에 거의 직교하는 양호한 c-축 배향을 나타낸다. 일부의 경우, 결정질 압전 재료는 약 20도보다 작은, 약 10도보다 작은, 약 5도보다 작은, 약 3도보다 작은, 또는 약 2도보다 작은 x-레이 락킹(rocking) 곡선 폭(AlN (0002) 피크의 FWHM)으로 표시되는 바와 같이 고품질의 결정 배향 균일성을 나타낼 수 있다.
압전층(50)은 0.1 pm/V보다 큰, 1 pm/V보다 큰, 2 pm/V보다 큰, 4 pm/V보다 큰, 또는 5 pm/V보다 큰, 또는 0.1 내지 15 pm/V(볼트 당 피코 미터의 단위) 범위의 압전 계수 d(또는 특정 축을 따르는 dij 또는 특정 축을 따르는 d33)를 가질 수 있다. 상기 압전 계수(d)의 단위는 또한 피코클롬/뉴턴(picocoulombs/newton)으로도 표현될 수 있으며, 상기 범위는 0.1 내지 15 pC/N과 동일하다.
압전층(50) 내의 재료의 압전 전압 계수 g(또는 소정 축을 따르는 gij 또는 특정 축을 따르는 g33)는 약 1보다 크고, 10보다 크고, 20보다 크고, 40보다 크고, 50보다 크며, 또는 1 내지 150 mV-m/N(millivolt-meters per Newton)의 범위가 될 수 있다. 압전층(50)은 1보다 큰, 5보다 큰, 또는 10보다 큰 비유전율 ε/ε0을 가질 수 있다. 압전층(50) 및/또는 투명 전극층의 굴절률은 약 1.7 내지 약 2.3의 범위에 놓일 수 있다. 또한, 압전층(50)은 약 1000 MPa보다 작은, 500 MPa보다 작은, 또는 200 MPa보다 작은 절대값(인장 또는 압축 여부)을 갖는 낮은 필름 응력을 나타낼 수 있다.
일 예에 있어서, 압전층(50)의 결정 구조는 대략 클래스 32에 속하는 것으로 또는 클래스
Figure pct00001
로 분류될 수 있다. 좀더 특정 예들에 있어서, 압전층(50)의 결정 구조는 섬아연광(zincblende) 구조를 갖는 수정 결정 또는 ZnS 결정으로 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, c-결정 축은 클래스 표면에 비-직교할 수 있다. 관련된 예에 있어서, 하부 및 상부 전도성 전극(40B 및 40T)들은 압전층의 두 개의 큰 하부 및 상부 표면들보다 압전층(50) 내부에서 에칭된 연장된 트렌치(trench)들에 배치될 수 있다.
일 예에 있어서, 결정질 압전층(50)은 i) 원하는 압전 재료의 결정질 웨이퍼의 이온 주입에 의해; 다음에 ii) 이온-주입된 표면을 터치-감지 유리 커버로서 사용되는 유리 기판에 결합시킴으로써; 이후 iii) 상기 결정질 웨이퍼의 나머지 부분으로부터 상기 이온-주입면 상의 상기 결정질 웨이퍼의 층을 분리함으로써 얻어질 수 있다. 트렌치의 에칭 및 전도성 전극의 처분은 압전층(50)을 유리 기판에 부착하고 그 결정질 웨이퍼로부터 분리하기 전 또는 후에 완료될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 압전층(50)은 압전 효과 및 초전 효과(pyroelectric effect)를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어서, 초전도적으로 생성된 전기 신호는 압력 감지에 사용되지 않는다. 대신에, 압전 효과로 인한 신호의 성분은 초전 효과로 인해 그 신호의 성분으로부터 실질적으로 격리(분리)된다. 일 예에 있어서, 이러한 신호 분리는 기계적 및 열적 수단의 조합, 및/또는 후술하는 바와 같이 시간 도메인 및/또는 주파수 도메인에서의 전자 및 소프트웨어 기술(예를 들어, 필터링)을 사용하여 달성된다.
PE 필름 구조(10)를 구성하는 상이한 층들은 종래 기술로 공지된 박막 기술, 예컨대 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, e-빔 증착, CVD, PECVD 또는 PLD를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 일부 다른 경우에서와 같은 증착 방법이 이용될 수도 있다.
다양한 예들에 있어서, 압전층(50)은 전기적으로 격리된 영역들을 형성하기 위해 개별화 또는 "픽셀화"되거나, 또는 그리드로서 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압전층(50)의 상이한 영역들에서의 공간 또는 갭들은 낮은 전도성 또는 낮은 압전 기능을 갖는 유전 물질 또는 유사 물질로 채워질 수 있다. 일 예에 있어서, 유전 물질은 압전층(50)의 압전 재료와 유사한 굴절률을 가지며, 따라서 패터닝을 크게 보이지 않게 한다.
압전 센서 시스템
도 3은 일 예에서 이하 기술한 예시의 PE 터치-감지(PETS) 필름 구조(10S)들 중 하나일 수 있는 도 1 및 2의 예시의 PE 필름 구조(10)를 채용하는 예시의 압전(PE) 센서 시스템(80)의 개략도이다. 그러한 PE 센서 시스템(800은 힘 F가 PE 필름 구조(10)에 인가될 때 압전층(50)에서의 압전 효과를 통해 신호(전압 또는 전류)를 생성하도록 구성된다. 도 3은 손가락(81)에 의해 인가되는 힘(F)을 나타내며, 여기서 그러한 힘(F)은 상기 압전 효과를 통해 신호를 이끌어 내는 압전층(50)에서의 기계적 응력을 야기한다. PE 필름 구조(10)의 상부 표면(터치 표면)(34)에 손가락(81)의 인가는 본원에서 "터치 이벤트" TE라하고, 그러한 터치 이벤트의 (x, y)위치를 "터치 위치" TL이라 한다.
PE 센서 시스템(80)은 하부 및 상부 전극으로서 작용하는 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)에 각각 연결된 전기적 커넥션(82B 및 82T)을 포함한다. 전기적 커넥션(82B, 82T)은 예컨대 상술한 박막 금속선, 와이어 또는 트레이스를 포함할 수 있다.
상기 전기적 커넥션(82B 및 82T)들은 또한 PE 필름 구조(10)에 의해 출력된 전기 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 시스템(83)에 전기적으로 연결된다. 일 예에 있어서, 신호 처리 시스템(83)은 아날로그 회로(84)를 포함한다. 일 예에 있어서, 아날로그 회로(84)는 차동 증폭기, 적분기 또는 미분기를 포함한다. 상기 아날로그 회로(84)는 상기 PE 필름 구조로부터의 신호(출력 전압 또는 출력 전류)가 낮을 때 PE 필름 구조(10)로부터의 신호의 증폭을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한 그것은 총 전하가 PE 필름 구조(10)에 인가된 응력의 척도로 사용될 때 전류 신호를 적분하는데 사용될 수 있다. 그것은 전류의 미분 계수가 피크 임펄스 스트레스의 척도로 사용될 때 신호를 선택적으로 미분할 수 있다.
도 3은 하부 투명 전도층(40B) 및 상부 투명 전도층(40T)에서 생성된 하부 및 상부 전압(VB 및 VT)을 나타내며, 예시의 아날로그 출력 신호 SA로서 출력 전압 VOUT을 생성하는 아날로그 회로(84)를 나타낸다. 그러한 아날로그 출력 신호(SA)는 또한 전류 신호, 예컨대 iOUT일 수 있다.
PE 센서 시스템(80)의 신호 처리 시스템(83)은 옵션으로 고역 통과 필터링을 통해 출력 신호의 초기 기울기를 분리함으로써 상술한 신호 미분화와 동등한 작업을 선택적으로 수행할 수 있는 하나 또는 그 이상의 아날로그 필터(86)를 포함할 수 있다. 그러한 미분화 및/또는 고역 통과 필터링은 압전 신호를 추출하는데 사용될 수 있으며, 반면에 상기 후자가 바람직하지 않은 경우에는 수반된 초전도 신호를 실질적으로 거부한다. 또한, 아날로그 필터(86)에 의해 수행된 대역/통과 또는 저역 통과 필터링은 아날로그 출력 신호(SA)의 고주파수 노이즈를 제거하는데 사용될 수 있다.
PE 센서 시스템(80)의 신호 처리 시스템(83)은 또한 아날로그 출력 신호(SA)를 수신하여 이를 디지털 출력 신호(SD)로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. 또한, 상기 신호 처리 시스템(83)은 아날로그 필터(86)가 아날로그 출력 신호(SA)를 위해 작용할 때 디지털 신호(SD)에 대한 아날로그 필터링 기능을 제공하고 ADC(88)에 전기적으로 연결된 디지털 필터(90)를 옵션으로 포함한다. 따라서, 일 예에 있어서, 단지 한 타입의 필터 86(아날로그) 또는 90(디지털)이 사용된다.
또한 PE 센서 시스템(80)의 신호 처리 시스템(83)은 ADC(88)에 전기적으로 연결된(에컨대, 옵션의 디지털 필터 90를 통해) 중앙 처리 유닛(CPU; 92)을 포함한다. 상기 CPU(92)는 예컨대 하나 또는 그 이상의 신호 요건에 부합하는지를 결정하기 위해 그 수신된 디지털 출력 신호(SD)를 처리할 수 있는 비일시적 컴퓨터-판독가능한(예컨대, 로직, 소프트웨어, 펌웨어 등) 명령 실시예를 포함할 수 있다.
일 예에 있어서, CPU(92)는 터치 위치(TL)의 위치, 터치 위치에 인가된 압력의 양, 터치 위치에 인가된 힘의 양, 터치 이벤트의 지속 기간, 터치 위치의 크기, 터치 위치의 형상(예컨대, 스윕핑 거리 또는 형상에 의해 형성된 것과 같은), 가속, 및 음성 명령과 같은 음향 감지 등과 같은 각각의 하나 또는 그 이상의 터치 이벤트에 대한 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 PE 센서 시스템(80)은 또한 이 시스템의 다른 요소들에 유용한 에너지를 제공하기 위해, 또는 배터리(나타내지 않음)에 저장될 수 있는 에너지를 생성하기 위해 진동 에너지를 수확(harvesting)하는데 사용될 수 있다. 그와 같은 PE 센서 시스템(80)의 에너지 수확 실시예들에 있어서, 신호 처리 시스템(83)은 많은 신호 처리 또는 연산 능력을 필요로 하지 않을 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, PE 센서 시스템(80)의 일 예에 있어서, 초전 및 압전 효과의 조합은 압전층(50)에서 발생하고 PE 필름 구조(10)로부터 아날로그 출력 신호(전압 또는 전류) SA를 생성한다. 다음에, 상기 출력 신호(SA)는 터치 이벤트(TE)와 연관된 하나 또는 그 이상의 특징들을 추정하기 위해 처리된다. 상기 압전층(50)이 스퍼터링된 AlN 필름으로부터 형성되는 일 예에 있어서, 초전 효과에 의한 전기 출력(전압 또는 전류)은 압전 효과에 비견되거나 그보다 클 수 있다.
PE 센서(80)의 다른 예에 있어서, 그러한 초전 효과는 아날로그 출력 신호(SA)에 기여하는 것을 실질적으로 감소시키거나 배제시킨다. 이것은 압전층(50)의 결정 구조의 대칭 특성이 압전 효과를 지지하면서 초전 효과를 억제 또는 방지하는 것을 보장함으로써 이루어진다.
본 발명자들은, 터치 이벤트(TE)의 가장 이른 감지 직후에 대략 40 ms, 60 ms, 80 ms, 100 ms 또는 120 ms의 기간 동안 아날로그 출력 신호가 수집되면 아날로그 출력 신호(~의 요소)에 대한 초전 기여에 비해 PE 층(50)으로부터의 아날로그 출력 신호(SA)(~의 요소)에 대한 압전 기여가 향상될 수 있다는 것을 인식하였다.
또한, 기판(20)의 두께(THS)를 증가시키는 것은 아날로그 출력 신호(SA)의 압전 신호 기여(요소)를 향상시키고, 수집 기간이 120 ms 이하 정도가 되도록 선택될 때 그러한 신호 수집 기간 동안의 초전도 신호 기여(요소)를 감소시킨다.
일 예에 있어서, 기판(20)의 두께(THS)는 바람직하게는 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 mm 이상이고, 특히 0.8, 0.9 및 1.0 mm 이상이다. 접촉하는 손가락(81)의 표피의 각막층은 통상 유리의 열전도성보다 약간 작은 열전도성을 가지며, 두께는 0.5 mm 정도이다. 기판 두께(THS)를 0.5 ㎜ 이상으로 증가시키고, 보다 높은 열전도성을 갖는, 특히 1 W/m·K보다 높은, 특히 1.2 W/m·K보다 높은 기판(20)을 위한 재료를 선택하는 것은 압전 신호 요소의 격리(분리)를 향상시키는데 사용될 수 있다.
또한, PE 센서(80)로부터의 아날로그 출력 신호(SA)의 주파수 도메인 필터링은 압전 신호 요소를 초전도 신호 요소로부터 추가로 분리하고, 또한 신호-대-잡음비를 개선시키는데 사용된다. 특히, 신호 처리 시스템(83)은 약 7 Hz와 약 30 Hz 사이, 또는 약 8 Hz와 25 Hz 사이 또는 약 10 Hz와 20 Hz 사이의 차단 주파수 f1로 고역 통과 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 신호 처리 시스템(83)은 아날로그 또는 디지털 출력 신호(SA 또는 SD)를 약 10 Hz와 약 10 kHz 사이, 또는 약 15 Hz와 5 kHz 사이, 또는 약 20 Hz와 1 kHz 사이의 차단 주파수 f2로 잡음을 제거하기 위해 저역 통과 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 압전 및 초전 효과로부터의 전기 신호(펄스)는 아날로그 출력 신호(SA)를 형성하기 위해 생성되고, 신호 처리 시스템(82)은 이러한 출력 신호의 미분 계수를 분석하도록 구성된다. 특히, 펄스의 초반 미분 계수는 펄스의 후반보다 초전 효과로부터 아주 낮은 기여도를 갖는다. 따라서, 터치 위치(TL)에서 터치 이벤트(TE)와 연관된 특징 또는 기능을 평가하는데 사용되는 신호는 펄스의 초반에 수집된 전기 아날로그 출력 신호의 일부의 미분 계수, 또는 펄스의 초기 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms 또는 20 ms로부터의 평균 미분에 비례하도록 선택될 수 있다.
일 예에 있어서, 신호 처리 시스템(83)은 이후 일시적으로 저장 및 분석되는 디지털 출력 신호(SD)에 대한 아날로그 출력 신호(SA)의 전체 펄스 파형을 디지털화하도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 상기 신호 처리 시스템(83)은 펄스를 지연시키고, 펄스의 증폭된 버전을 생성하며, 전압, 전하 또는 전류가 소정의 양의 값보다 높거나 소정의 음의 값보다 낮아질 때 트리거링하는 것을 포함하는 당업계에 공지된 방법에 의해 아날로그 출력 신호(SA)의 미분 계수를 추출하도록 구성될 수 있다. 트리거링은 프론트 에지(front edge)를 찾아 측정해야 하는 펄스가 도달했는지 알려주는데 사용된다.
초전 효과의 영향을 줄이거나 완화시키기 위해 아날로그 출력 신호(SA)를 처리하기 위한 상술한 실시예들은 상당한 열전도성을 갖는 결정질 기판(20)과 조합하여 특히 잘 작동할 수 있다. 그와 같은 기판(20)은 기판의 바디를 통한 빠른 열 전달에 의해 압전층(50)의 급격한 온도 상승을 방지함으로써 초반에 초전도 응답 피크를 약간 지연시키는 역할을 한다. 이러한 약간의 지연은 접촉된 영역에서 기판(20) 바디 전체의 온도가 현저하게 변화하기 시작할 때까지 수 ms에서 수십 ms까지 작용한다.
도 4는 도 3과 유사하고, 압전층(50)과 기판(20)간 배치된 두께 TH26를 갖는 결정층(26)을 포함하는 PE 센서(80)의 실시예를 나타낸다. 일 실시예에서, 결정 층(26)의 두께(TH26)는 작은 값 또는 중간 값을 갖는데, 예컨대 약 TH26 = 20 ㎛ 내지 약 300 ㎛이고, 반면 기판(20)은 THS＞0.3 mm의 두께를 갖는다. 결정층(26)의 큰 열전도성은 아날로그 출력 신호(SA)의 프론트 에지의 미분 계수의 주요 부분이 압전 효과에 기인하도록 압전층(50)의 온도 상승을 수 밀리초 지연시키는데 사용된다. 결정층(26)에 대한 결정-유리 혼성의 사용은 결정-전용 재료를 사용하는 것에 비해 본 실시예의 비용을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
상술한 바와 같이, PE 센서(80)의 실시예는 아날로그 출력 신호(SA)의 선두 부에서 미분 계수의 측정을 이용한다. 이 경우, 최종 아날로그 또는 디지털 출력 신호(SA 또는 SD)는 펄스의 후미부 동안 적분된 전하에 비례하는 부분을 초기 미분 계수를 빼거나 가산함으로써 초기 신호 미분 계수에서의 초전 효과의 기여에 대해 보정될 수 있다 . 이것은 아날로그 출력 신호(SA)의 아날로그 도메인에서 또는 디지털 출력 신호(SD)를 형성하기 위해 펄스를 디지털화한 후에 수행될 수 있다.
펄스의 초기 미분 계수에 대한 초전도 신호의 기여가 압전 효과로부터의 기여와 동일한 부호인지의 여부에 기초하여 보정 부분의 가산 또는 감산이 수행될 수 있다. 이것은 특정 디바이스 기하 구조에 대한 유효 압전 계수에 대한 적절한 초전 계수의 상대적인 부호, 및 터치하는 장치의 온도(인간의 손가락 피부 온도와 같은)가 터치 이벤트(TE) 직전 순간의 압전층(50)의 온도보다 높거나 낮은지에 좌우된다.
예시의 PE 필름 구조
본 개시의 형태는 상술한 PE 필름 구조(10)에 기초한 예시의 PE 필름 구조를 포함하나, PE 센서(80)에서 사용될 때 하나 또는 그 이상의 터치 위치(TL)에서 하나 또는 그 이상의 터치-감지 특징의 결정을 가능하게 하는 하나 또는 그 이상의 터치-감지 기능을 부가하는 추가의 층 및/또는 형태를 포함한다. 이들 PE 필름 구조는 이하에서 PE 터치-감지(PETS) 필름 구조(10S)로 지칭된다.
도 5는 제1예시의 PETS 필름 구조(10S)의 전면-상승 분해도이다. 그러한 PETS 필름 구조(10S)는 상기 PE 필름 구조(10)의 층들, 즉 기판(20), 하부 및 상부 광학층(30B 및 30T), 및 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)을 포함한다. 상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)은 이제 각각의 상부 및 하부 패턴된 전극들을 규정하도록 패턴된다(예컨대, x-y 그리드). 일 예에 있어서, 광학층(30T)의 최상층(32T)은 사용자-인터페이스 층으로 작용한다. 하나 또는 그 이상의 실시예들에 있어서, 상기 광학층(30T)은 상부 표면(34)을 규정하고 높은 경도, 높은 내마모성, 및/또는 높은 내스크래치성을 갖는 재료 또는 구조들을 포함할 수 있다.
상기 PETS 필름 구조(10S)는 또한 각각 하부 전도층(40B) 아래에 그리고 상부 전도층(40T) 위에 위치하는 하부 및 상부 투명 전자기(EM) 차폐층(110B 및 110T)을 포함한다. 상기 EM 차폐층(110B 및 110T)을 위한 예시의 재료들로는 TCO, 금속, 탄소 나노튜브, 그래파인 등을 포함한다. 상기 EM 차폐층(110B 및 110T)은 차폐에 사용되는 전도성 재료뿐만 아니라 EM 차폐 내의 전도체를 패턴화된 전극들의 전도체로부터 절연시키는 절연 재료 또는 층을 모두 포함할 수 있다. 상기 절연층에 대한 예시의 재료는 SiO2, SiNx 및 디스플레이 및 터치 센서 분야에 공지된 다른 유전 물질을 포함할 수 있다. 하부 및 상부 EM 차폐층(110B 및 110T)은 옵션의 형태이며 노이즈를 감소시키는데 사용된다.
PETS 필름 구조(10S)는 또한 예로서 기판(20) 바로 아래에 존재하는 것으로 나타낸 적어도 하나의 투사식 용량성 터치-센서층("P-CAP 층")(120)을 포함한다. 일 예에 있어서, 상기 P-CAP 층(120)은 절연 필름 층(124) 상에 패턴된 TCO(122)를 포함하며, 여기서 그러한 TCO 패턴은 전도체 또는 EM 차폐층으로부터의 P-CAP 층의 완전한 차폐를 피하기 위해 하부 및 상부 패턴된 전도층(40B 및 40T) 및/또는 EM 차폐층(110B 및 110T)에 대해 보다 큰 또는 오정렬의 커버리지 영역을 갖는다. 상기 P-CAP 층(120)은 단면 또는 양면일 수 있다. 상기 P-CAP 층(120)은 또한 기판(20) 위에, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같이 기판 상부 표면(22) 꼭대기에 위치할 수 있다.
일 예에 있어서, 기판(20)은 하드층(hard layer) 또는 광학층일 수 있는 절연 필름 층의 형태이거나 또는 교체될 수 있다. 또한 하나 또는 그 이상의 P-CAP 층(120) 위에 그리고/또 그 아래에 추가의 광학층이 있을 수 있다.
상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)은 전극으로서 작용하고 PE 층(50)에서 발생하는 압전 효과에 의해 생성된 아날로그 출력 신호(SA)를 추출하는데 사용된다. 일 예에 있어서, 상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)의 그리드 구조는 각각 개구(41B 및 41T)를 규정한다. 다양한 예들에 있어서, 개구(41B, 41T)는 층 영역의 30% 이상, 바람직하게는 전체 층 영역의 50% 이상, 그리고 이상적으로는 전체 층 영역의 70% 이상을 포함한다. 또한, 개구(41B, 41T)의 평균 크기는 바람직하게는 기판(20) 두께(THS)의 약 30%보다 크고, 반면 다른 예에서는 기판 두께(THS) 정도이며, 반면 다른 예에서는 실질적으로 기판 두께(THS)보다 크다. 이들 실시예는 P-CAP 층(120)이 도 5에 나타낸 바와 같이 기판(20) 아래에 배치될 때 특히 유용하다.
도 7은 도 5와 유사하며 압전층(50)이 공간(51)들로 패턴(예컨대, x-y 그리드와 같이)되는 예시의 PETS 구조(10S)를 나타낸다. 이것은 터치 이벤트(TE)의 위치에 기초하여 압전층(50)의 선택적 동작을 가능하게 하고 터치-위치 기능을 제공한다.
도 8은 도 5와 유사하며 P-CAP 층(120)이 압전층(50)과 하부 전도층(40B) 사이에 배치되는 예시의 PETS 구조를 나타낸다. 이러한 구성은 터치 이벤트(TE)의 위치를 규정하기 위한 용량성 터치 감지 및 압력 감지가 하나의 예시의 특징인 하나 또는 그 이상의 터치 감지 특징을 제공하기 위한 압전 터치 감지를 가능하게 한다. 일 예에 있어서, 상기 P-CAP 층(120)의 전극들은 또한 하부 전도층(40B)에 의해 규정된 하부 전극으로서 작용할 수 있다. 다른 예에 있어서, 상기 하부 전극(40B)들은 P-CAP 층과 분리되어 있지만, 그 P-CAP 층이 그들 사이에 삽입될 수도 있다.
도 9는 도 8과 유사하며 상기 P-CAP 층(120)이 압전층(50)과 상부 전도층(40T) 사이에 배치되는 예시의 PETS 구조(10S)를 나타낸다. 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같은 PETS 구조의 구성에 있어서, 절연층(도면에 나타내지 않음)들은 P-CAP 층(120)의 인접한 전도층들 사이 또는 P-CAP 층과 하부 및 상부 전도 층(40B 또는 40T) 사이와 같이 인접한 전도층들 사이에 필요에 따라 부가될 수 있다. 그와 같은 절연층 및 방법들은 터치 센서 설계 분야의 당업자에게 공지되어 있다.
도 10은 도 9와 유사하며 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T) 중 하나만이 패턴(예시적으로 상부 전도층(40T)이 패턴된)되는 예시의 PETS 구조(10S)를 나타낸다. 이러한 경우, P-CAP 터치 층(120)은 하부 전도층(40B)에 의해 사용자 입력 표면(34)과 P-CAP 층(120)간 차폐를 회피하기 위해 비패턴(또는 "연속의") 하부 전도층 40B(연속 전극으로 작용하는) 위에 배치된다.
도 11은 도 10과 유사하며, 하부 전도층(40B)이 제거될 수 있고, 상기 압전층(50) 및 상부 전도층(40T)과 함께 작용하는 상기 P-CAP 층에서 생성된 전압 또는 전류의 전기적 감지를 위한 하부 전극으로서 상기 P-CAP 층(120)의 전도부(122)가 사용될 수 있는 대안의 실시예를 나타낸다.
도 12는 상기 압전층(50)의 대향하는 측면들 상의 하부 및 상부 전극층(40B 및 40T)의 예시의 구성의 상승 분해도이다. 그러한 예시의 구성에 있어서, 상부 및 하부 전도층(40B 및 40T)은 각각 y-방향으로 진행하고 "열"(42T)을 형성하는 상부 전도층의 스트립과 x-방향으로 진행하고 "행"(42B)을 형성하는 하부 전도층의 스트립을 갖는 스트립으로 형성된다. 상기 스트립(42B 및 42T)들의 각각은 투명 전도체의 연속 또는 연속 층을 구성하거나 또는 스파스 그리드(sparse grid)로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 용량성 터치 감지 장치에 사용되는 것과 유사하며, 행(42B) 및 열(42T)로부터의 신호를 처리함으로써 터치 위치(TL)가 결정될 수 있게 한다.
일 예에 있어서, 전도층(40B 또는 40T)들 중 하나는 접지로 유지되고 다른 전도층으로부터의 제1세트의 아날로그 출력 신호(SA)가 측정된다. 그 다음, 다른 전도층은 접지로 유지되고, 접지되지 않은 투명 전도층으로부터의 제2세트의 아날로그 출력 신호(SA)가 측정된다. 다음에 상기 제1 및 제2세트의 아날로그 출력 신호(SA)들은 CPU(92)(도 3 참조)에 의해 처리되어, 전도성 스트립(42B 및 42T)의 폭 및 간격에 의해 부분적으로 규정되는 열-및-행 구조의 분해능 내에서 터치 위치(TL)를 추출한다.
도 13a는 압전층(50) 꼭대기에 형성된 예시의 상부 전도층(40T)의 수직 하향도이다. 상기 상부 전도층(40T)은 다수의 전기적으로 격리된 전도성 영역(43)들에 의해 규정된다. 인접한 격리 영역(43)들은 갭(44)들에 의해 분리되고 갭들을 통해 신호 처리 시스템(82)(나타내지 않음; 도 3 참조)으로 라우트되는 와이어링(즉, 전도성 라인)(82T)을 통해 개별적으로 어드레스가능하다. 상기 상부 전도층(40T)의 분할된 구성은 터치 이벤트(TE)와 연관된 터치 위치(TL)들의 국소적인 검출을 허용한다. 도 13a의 구성은 소정의 압력에 직접적으로 영향을 미치지 않지만 아날로그 출력 신호(SA)에 기여하는 압전층(50)의 영역들에 의해 야기된 "로딩(loading)" 효과를 감소시킨다. 그러한 로딩 효과의 감소는 아날로그 출력 신호(SA)의 강도를 증가시킨다.
상기한 점을 기술하기 위해, 도 13b는 압전층(50)을 샌드위치하는 연속의 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)(연속적이고 절연되지 않은 전도 라인일 수도 있음)과 함께 상기 압전층(50)을 갖춘 예시 구조의 개략 단면도이다. 또한 도 13b는 그러한 구조에 의해 형성된 등가 회로(48)들을 나타낸다. 압력이 터치 위치(TL)에서 손가락(81)에 의해 인가되면, 그러한 모든 등가 회로(48)들은 다양한 각도로 활성화되고 전체 아날로그 출력 신호(SA)를 로딩하는데 기여한다(도 3 참조).
도 13c는 도 13b와 유사하나, 도 13a의 분할된 구성을 나타내며, 여기서 상부 전도층(40T)은 상술한 격리된 영역(43)들로 분할된다. 이러한 경우, 격리된 영역(43)들 중 하나와 연관된 터치 위치(TL)에서 손가락(81)에 의해 압력이 인가되면, 국소적인 등가 회로(48)만이 활성화되어, 그 결과의 아날로그 출력 신호(SA)가 터치 위치(TL)와 연관된 국소화된 영역(43)에서만 나온다.
도 14는 다수의 압전층(50)을 포함하는 예시의 압전 구조(52)의 단면도이다. 상기 다수의 압전층(50), 두 개의 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T), 및 두 개의 중간 또는 중간 전도층(40M)은 스택 구성으로 배열되며, 여기서 그러한 중간층들은 인접한 압전층들 사이에 삽입된다. 상기 압전층(50)들은 동일한 분극(P)을 갖는다. 상기 하부 및 상부 전도층(40B 및 40T)들은 신호 수집 전송을 위해 사용되고, 반면 중간층(40M)들은 스트레인(strain) 완화를 위해 사용된다.
예들에 있어서, 상기 중간층(40M)들은 재료가 투명하고 요구되는 응력 완화 기능을 수행하는 한, 전도성 또는 비전도성 재료로 이루어질 수 있다. 상기 중간층(40M)들은 또한 광학 기능을 수행하는데 사용될 수 있는데, 즉 압전 구조(52)의 전체 반사율 또는 색상에 대한 선택 방식으로 기여하도록 설계될 수 있다. 도 14의 압전 구조(52)의 스택 구성은 단일의 압전층(50)으로부터의 출력 신호가 너무 낮거나 신호 처리 시스템(83)이 너무 많은 잡음을 갖는 경우 아날로그 출력 신호(SA)를 강화하는데 사용될 수 있다.
도 15는 도 14의 압전 구조(52)들의 어레이를 나타낸 입면도이며, 여기서 그러한 압전 구조들은 유전 물질로 이루어진 밀봉층(53)에 의해 전기적으로 격리된다. 그러한 도 15의 구성은 x-y 위치 감지를 위한 각각의 분리 센서를 사용할 필요 없이 공간적으로 분리된 터치 감지를 제공하는데 사용될 수 있다.
도 14의 압전 구조(52)의 스택 구성의 또 다른 이점은, 그와 같은 큰 두께의 단결정이 응력으로 인해 성장하기 어려운 경우에, 잘 정렬된 결정 구조를 갖는 매우 두꺼운 스택을 형성할 수 있다는 것이다. 응력-완화층(40M)들은 최대 순 전기 분극을 위해 스택의 모든 층에 대해 양호한 결정 품질 및 공통 결정 배향을 허용하고, 따라서 통상 인가된 응력에 대한 최대 전압을 허용한다. 분극(P)의 주 배향은 위 또는 아래이며, 압전 구조(52) 내의 모든 압전층(50)들에 공통이다.
도 16은 다수의 압전층(50)들의 스택 구성을 갖는 예시의 압전 구조(52)의 입면도이고, 여기서 분극 방향(P)은 층의 평면, 즉 x-y 평면 및 교번 방향(즉, +x 방향 또는 -x 방향)에 있다. 상기 압전 구조(52)는 상기 압전층(50)의 각각의 좌측 및 우측에 전도성 전극(40L 및 40R)을 포함한다. 절연층(47)들은 인접한 압전층(50)들을 전기적으로 격리시키기 위해 사용된다. 도 14의 압전 구조(52)의 스택 구성과 같이, 도 16의 스택 구성은 또한 단일의 압전층(50)으로부터의 아날로그 출력 신호가 검출하기에 너무 낮거나 너무 많은 잡음을 갖는 경우에 그 아날로그 출력 신호(SA)를 강화하는데 사용될 수도 있다.
도 16의 압전 구조(52)에 있어서, 각각의 압전층(50)은 응력의 방향에 수직인 주어진 층의 평면에 분극 방향(P)을 갖는다. c-축의 주된 결정 배향은 이웃하는 압전층(50)들 사이에서 교번된다.
도 14의 압전 구조(52)와 같이, 압전 구조(52)들의 상이한 스택들은 그 압전 구조가 형성 및 패턴된 후 절연성 밀봉층(53)에 의해 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 도 16의 압전 구조(52)들의 어레이는 x-y 위치 감지를 위한 각각의 분리 센서를 사용할 필요 없이 공간적으로 분리된 감지(즉, 터치-위치 기능)를 사용하기 위해 채용될 수 있다.
도 18은 압전층이 "수평으로 스택된" 영역(54)들을 포함하는, 즉 나란한 구성을 갖는 다른 예시의 압전 구조(52)의 입면도이다. 압전층(50)의 각각의 영역(54)은 응력의 방향에 수직인 층의 평면에서, 즉 x-y 평면에서 분극 방향(P)을 갖는다. 좌측 및 우측 전도층(40L 및 40R)들은 압전 영역(54)들의 좌측 및 우측 에지들에 인접하여 위치한다.
압전층(50)들이 절연성 구조(47)들에 의해 전기적으로 격리됨으로써, 영역(54)들을 규정한다. 상기 절연성 구조(47)들은 증착 프로세스를 이용하여 패턴된 절연체로서 형성될 것이다. 상기 절연성 구조(47)들은 상기 압전층(50) 전후에 배치되어, 그 압전층의 각기 다른 영역(54)들을 밀봉 및 전기적으로 격리하도록 제공된다. 상기한 접근방식의 조합들이 압전층(50)들의 각기 다른 영역(54)들을 전기적으로 격리하는데 사용된 절연성 구조(47)들을 형성하는데 채용될 수도 있다. c-축의 주된 결정질 배향은 이웃하는 동일 평면 압전층들간 교번한다. 다수의 압전 구조(52)들이 x-y 위치 감지를 위한 각각의 분리 센서를 사용할 필요 없이 터치-위치 기능을 제공하기 위해 채용될 수 있다.
도 18은 도 17과 유사하며 압전층(50)의 영역(54)들이 동일한 분극 방향(P)을 갖는 압전 구조(52)의 예시 구성을 나타낸다. 이러한 특성은 전극들을 규정하는 전도층들에 대한 상이한 구성을 필요로 한다. 상기한 접근방식의 조합들이 압전층(50)의 각기 다른 영역(54)들을 전기적으로 격리하는데 사용된 절연성 구조(47)들을 형성하는데 채용될 수도 있다. 다수의 압전 구조(52)들이 x-y 위치를 위한 각각 분리 센서를 사용할 필요 없이 공간적으로 분리된 감지를 제공하기 위해 채용될 수 있다.
디스플레이 어셈블리
도 19a는 상부 표면(212)을 갖는 장치(210)에 대해 동작가능하게 배열된(즉, 그와 동작가능하게 인터페이스된) 본원에 개시된 PE 센서 시스템(80)을 포함하는 예시의 디스플레이 어셈블리(200)의 입면도이다. 예시의 장치(210)는 스마트 폰, 태블릿, 랩탑, 텔레비젼, 컴퓨터 모니터 또는 디스플레이 등과 같은 디스플레이를 포함하는 소정의 시스템일 수 있는 디스플레이 시스템이다. 상기 장치(210)는 또한 기기, 계기, 기계 등과 같은 비-디스플레이 장치일 수도 있다. 일 예에 있어서, 상기 장치(210)는 일 예에서 디스플레이 이미지를 나타내는 광(214)을 방출한다.
일 예에 있어서, 장치(210)는 일 예에서 기호 215(예컨대, 도 19a의 클로즈업 삽입 그림으로 나타낸 바와 같은 버튼, 라벨, 표시, 아이콘 등)를 포함하는 사용자 인터페이스(213)를 포함한다. 그러한 사용자 인터페이스(213)는 장치(210)의 비-터치-감지 또는 제한된 터치-감지 사용자 인터페이스(213)와 관련된 하나 또는 그 이상의 원하는 터치-감지 특징들을 제공하는 PETS 필름 구조(10S)를 통해 보여진다. 일 예에 있어서, 상기 사용자 인터페이스(213)는 디스플레이에 의해 형성되는데, 예컨대 디스플레이 이미지로서 형성된다. 일 예에 있어서, PETS 필름 구조(10S)는 장치(200)를 위한 터치-감지 디스플레이 커버로서 제공된다. 일 예에 있어서, 상기 사용자 인터페이스(213)는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 포함한다. 일 예에 있어서, 가시광(214)은 장치(210)가 디스플레이 시스템인 예에서 상부 표면(212)을 통해 방출된다. 다른 예에 있어서, 가시광(214)은 상부 표면(212)으로부터 반사된다. 일 예에 있어서, 가시광(214)은 디스플레이 이미지를 구성한다.
일 예에 있어서, PE 센서 시스템(80)은 예컨대 터치-위치 결정 및 압력-감지를 포함하는 적어도 하나의 터치-감지 특징을 제공하는 본원에 개시된 PETS 필름 구조들 중 하나를 포함한다. 도 19c는 또한 터치 표면(34)과 접촉하는 손가락(81)을 나타내는 도 19b의 디스플레이 어셈블리의 단면도이고, 여기서 그 손가락은 터치 위치(TL)에서 PETS 필름 구조(10S) 상에 터치 이벤트(TE)를 생성한다. 스타일러스, 펜, 펜슬 등과 같은 손가락(81)이 아닌 다른 수단들이 터치 이벤트(TE)를 생성하는데 사용될 수 있다.
터치 이벤트(TE)에 응답하여, PETS 필름 구조(10S)는 터치 위치의 위치(TL), 터치 위치에 인가된 압력의 양, 터치 위치에서의 힘의 양, 터치 이벤트의 지속 기간, 터치 위치의 크기(예컨대, 스윕핑 거리 또는 형상), 음성 명령과 같은 음향 감지, 및 진동 에너지 수확을 포함하는 적어도 하나의 터치-감지 특징들을 확립하는 신호 프로세서(83)에 의해 처리된 아날로그 출력 신호(SA)를 생성한다.
일 예에 있어서, 그러한 PETS 필름 구조(10S)는 압전 터치 감지 및 용량성 터치 감지의 적어도 하나를 제공할 수 있다. 다른 예에 있어서, 상기 장치(210)는, 상기 디스플레이 어셈블리(200)가 두 개 또는 그 이상의 상이한 타입의 터치 감지를 포함하도록, 압전 터치 감지와 다른 적어도 한 타입의 터치 감지 기능을 포함한다. 일 예에 있어서, PE 센서 시스템(80)에 의해 제공된 터치 감지는 그 터치 위치와 구별하지 않고 압력, 힘, 또는 지속 기간과 같은 터치 이벤트(TE)와 연관된 측정 기능을 제공한다. 다른 예에 있어서, PETS 필름 구조(10S)는 상기 기술한 바와 같은 터치 이벤트(TE)의 터치 위치(TL)에 대한 정보를 제공하도록 구성된다. 하나 또는 그 이상의 실시예들에 있어서, 상기 디스플레이 어셈블리(200)는 광학 도파관, 광 검출기, LCD 인-셀 또는 온-셀 터치 센서 등과 같은 비-용량성 또는 비-전기 터치 감지 방법들을 포함할 수 있다.
부가된 청구범위에 정의된 바와 같은 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본원에 기재된 바와 같은 개시의 바람직한 실시예에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 부가된 청구범위 및 그 균등물 범위 내의 변형 및 변경을 포함한다.

Claims (26)

  1. 가시광에 투명한 압전 필름 구조로서, 상기 압전 필름 구조는:
    투명 기판;
    상기 투명 기판에 배치된 적어도 하나의 투명 압전층;
    상기 적어도 하나의 투명 압전층에 또는 상기 투명 기판과 적어도 하나의 투명 압전층 사이에 배치된 투명 상부 전도층; 및
    상기 투명 상부 전도층에 배치되고 하나 또는 그 이상의 상부 유전체층을 포함하는 투명 상부 광학층을 구비한, 압전 필름 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    투명 기판에 또는 그 위에 배치되고 하나 또는 그 이상의 하부 유전체층을 포함하는 투명 하부 광학층; 및 상기 투명 하부 광학층에 또는 그 위에 배치된 투명 하부 전도층을 더 포함하며,
    투명 상부 및 하부 전도층은 각각 ITO, AZO 또는 박막 금속을 포함하고;
    투명 압전층은 CdS, CdSe, ZnS, ZnTe, ZnO, AlN, 산소-도핑 AlN, 바륨 티타네이트(BaTiO3), 무연 니오베이트, 납-지르코네이트-티타네이트(PZT), 납-란탄-지르코네이트-티타네이트(PLZT), 및 무연 티타네이트를 포함하는 압전 재료들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 압전 재료를 포함하는, 압전 필름 구조.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    투명 압전층은 20 원자% 이하의 산소를 갖는 산소-도핑 AlN으로 구성되는 압전 필름 구조.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압전층은 50 nm ≤ TH50 ≤ 5000 nm 범위의 두께 TH50을 갖는, 압전 필름 구조.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    투명 상부 광학층은 SiNx, SiOxNy, AlNx, AlOxNy, SiAlxOyNz, SiO2, SiOx, Al2O3, 및 AlOx를 포함하는 재료들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 압전 필름 구조.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 필름 구조는 이하의 특성 중 적어도 하나를 갖는, 압전 필름 구조.
    i) a 8 GPa보다 큰 베르코비치 나노인덴테이션(Berkovich nanoindentation)에 의해 측정된 경도; 및
    ii) 2%보다 작은 포토픽 평균 반사율(photopic average reflectance), 및 a* 또는 b* 좌표에서 5보다 작은 0°~ 60°광 입사 범위에서의 각도 색 변이를 갖는, 압전 필름 구조.
  7. 투명 상부 광학층 상의 적어도 하나의 터치 이벤트에 응답하여 출력 신호를 생성하는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 압전 필름 구조; 및
    하부 및 상부 투명 전도층에 전기적으로 연결되고 상기 적어도 하나의 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하기 위해 상기 출력 신호를 수신 및 처리하는 신호 처리 시스템을 포함하는, 압전 센서 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 감지 특징은 터치 감지 특징을 포함하고, 적어도 하나의 이벤트는 터치 이벤트를 포함하며, 적어도 하나의 터치 감지 특징은 각각의 터치 이벤트에 대해, 상기 터치 이벤트의 터치 위치, 압력의 양, 힘의 양, 지속 기간, 크기, 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확을 포함하는, 압전 센서 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 감지 특징은 각각의 이벤트에 대해, 초음파 근접 감지, 초음파 이미징, 초음파 클리닝(ultrasonic cleaning), 초음파 데이터 또는 에너지 전송을 포함하는, 압전 센서 시스템.
  10. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 투명 하부 전도층, 적어도 하나의 투명 압전층 및 투명 상부 전도층은 적어도 하나의 터치 이벤트에 대해 터치-위치 기능을 제공하도록 패턴되는, 압전 센서 시스템.
  11. 사용자 인터페이스를 갖춘 장치; 및
    상기 사용자 인터페이스가 압전 센서 시스템의 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 장치에 대해 동작가능하게 배치된 청구항 8 또는 9에 따른 압전 센서 시스템을 포함하며,
    상기 장치는 표면을 통해 광을 방출하는 디스플레이 시스템이고, 상기 광은 상기 사용자 인터페이스를 규정하고 상기 압전 필름 구조를 통해 이동하는, 디스플레이 어셈블리.
  12. 터치 위치에서 터치 이벤트에 응답하여 터치-감지 기능을 갖는 압전 필름 센서로서, 상기 압전 필름 센서는:
    제1 및 제2전극을 규정하는 제1 및 제2투명 전도층;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 삽입되거나 또는 상기 제1 및 제2전극에 인접하여 배치된 적어도 하나의 투명 압전층 - 상기 제1전극, 제2전극 및 적어도 하나의 투명 압전층은 터치-위치 기능을 제공하고 터치 이벤트에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성됨;
    상기 투명 압전층에 대향하는 상기 제1 및 제2전극에 인접하여 각각 배치된 제1 및 제2투명 광학층 - 상기 제1투명 광학층은 최표면을 규정함;
    상기 제2투명 광학층에 인접하여 배치된 기판; 및
    하부 및 상부 투명 전도층에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하기 위해 출력 신호를 처리하도록 구성된 신호 처리 시스템을 포함하는, 압전 필름 센서.
  13. 청구항 12에 있어서,
    적어도 하나의 터치-감지 특징은 터치 이벤트의 터치 위치, 압력의 양, 힘의 양, 지속 기간, 크기, 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확 중 하나 또는 그 이상을 포함하는, 압전 필름 센서.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    투명 압전층은 20 원자% 이하의 산소를 갖는 산소-도핑 AlN으로 구성되는, 압전 필름 센서.
  15. 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    출력 신호는 압전 및 초전 요소들을 포함하며, 신호 처리 시스템은 초전 요소로부터 압전 요소를 분리하기 위해 출력 신호를 필터하도록 배열된 하나 또는 그 이상의 필터를 포함하는, 압전 필름 센서.
  16. 청구항 12 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압전층은 다수의 수직으로 스택된 압전층 또는 다수의 수평으로 스택된 압전층을 포함하는, 압전 필름 센서.
  17. 청구항 12 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 압전층은 단일의 연속 압전층에 의해 구성되며, 제1전극은 제2전극보다 최표면에 더 가깝고, 상기 제1전극은 신호 처리 시스템에 전기적 커넥션들을 통해 독립적으로 전기적으로 어드레스가능한 이격되어 전기적으로 격리된 영역들을 포함하는, 압전 필름 센서.
  18. 사용자 인터페이스를 갖춘 장치; 및
    상기 사용자 인터페이스가 압전 센서 시스템의 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 장치에 대해 동작가능하게 배치된 청구항 12에 따른 압전 센서 시스템을 포함하는, 디스플레이 어셈블리.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 장치는 표면을 통해 광을 방출하는 디스플레이 시스템이고, 상기 광은 사용자 인터페이스를 규정하고 압전 필름 구조를 통해 이동하는, 디스플레이 어셈블리.
  20. 사용자 인터페이스를 갖춘 장치에 압전 터치 감지를 제공하는 방법으로서, 상기 방법은:
    사용자 인터페이스가 압전 필름 센서의 투명 압전 터치-감지(PETS) 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 터치-감지 기능을 갖는 압전 필름 센서를 상기 장치와 인터페이싱하는 단계;
    상기 사용자 인터페이스의 위치에 대응하는 터치 위치에서 압전 필름 센서의 표면을 터치하여 터치 이벤트를 야기함으로써, 상기 PETS 압전 필름 구조가 출력 신호를 생성하게 하는 단계; 및
    상기 터치 이벤트와 연관된 적어도 하나의 터치-감지 특징을 결정하도록 상기 출력 신호를 처리하는 단계를 포함하는, 압전 터치 감지 제공 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    적어도 하나의 터치-감지 특징은 터치 위치, 상기 터치 위치에 인가된 압력의 양, 상기 터치 위치에 인가된 힘의 양, 터치 이벤트의 지속 기간, 상기 터치 위치의 크기, 상기 터치 위치의 형상, 가속, 음향 감지, 및 진동 에너지 수확 중 하나 또는 그 이상을 포함하는, 압전 터치 감지 제공 방법.
  22. 디스플레이 이미지를 형성하기 위해 가시광을 생성하는 이미지-형성 디스플레이; 및
    디스플레이 이미지가 압전 필름 구조를 통해 보여질 수 있도록 상기 이미지-형성 디스플레이에 대해 동작가능하게 배열된 압전 필름 구조를 포함하며,
    상기 압전 필름 구조는 20%보다 큰 가시광의 광 투과율, 8 GPa보다 큰 베르코비치 나노인덴테이션(Berkovich nanoindentation)에 의해 측정된 경도, 및 a* 또는 b* 좌표에서 5보다 작은 0°~ 60°광 입사 범위에서의 각도 색 변이를 갖는, 디스플레이 어셈블리.
  23. 청구항 22에 있어서,
    전면 및 후면을 갖는 커버 기판을 더 포함하며, 상기 후면은 이미지-형성 디스플레이에 인접하는, 디스플레이 어셈블리.
  24. 청구항 23에 있어서,
    압전 필름 구조는 전면 상에 배치된, 디스플레이 어셈블리.
  25. 청구항 23에 있어서,
    압전 필름 구조는 커버 기판과 이미지-형성 디스플레이간 후면 상에 배치된, 디스플레이 어셈블리.
  26. 청구항 22 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    압전 필름 구조는 터치 위치 감지, 압력 감지, 힘 감지, 접촉 지속 기간, 동작 감지, 접촉 크기, 접촉 형상, 초음파 클리닝, 초음파 데이터 또는 에너지 전송, 및 진동 에너지 수확의 기능들 중 하나 또는 그 이상을 수행하는 시스템에 통합되는, 디스플레이 어셈블리.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016986A (ko) * 2017-06-26 2020-02-17 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 압전 재료에서의 초전성에 의한 신호가 억제된 압력 신호 검출 회로 및 방법
KR20200080897A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 엘지디스플레이 주식회사 표시장치

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6712597B2 (ja) 2014-12-23 2020-06-24 ケンブリッジ タッチ テクノロジーズ リミテッドＣａｍｂｒｉｄｇｅ Ｔｏｕｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ 感圧式タッチパネル
WO2016157855A1 (en) * 2015-04-03 2016-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus
KR102622021B1 (ko) * 2016-08-03 2024-01-08 삼성전자 주식회사 지문 센서를 갖는 전자 장치
KR102636735B1 (ko) * 2016-09-20 2024-02-15 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
WO2018064722A1 (en) * 2016-10-05 2018-04-12 Newsouth Innovations Pty Limited Piezoelectric contact sensor
JP6714959B2 (ja) * 2016-12-28 2020-07-01 アルプスアルパイン株式会社 入力装置
KR102612647B1 (ko) 2017-03-29 2023-12-11 닛토덴코 가부시키가이샤 압전 디바이스 및 압전 디바이스 제조방법
JP7287900B2 (ja) * 2017-04-13 2023-06-06 ナイトライド ソリューションズ インコーポレイテッド 熱伝導及び電気絶縁のための装置
KR101784736B1 (ko) * 2017-05-29 2017-10-12 주식회사 중일산업 압전 센서
CN107657210A (zh) * 2017-08-07 2018-02-02 吴露 复合式指纹识别方法、复合式指纹识别模组及电子设备
GB2568217A (en) 2017-08-08 2019-05-15 Cambridge Touch Tech Ltd Touch panel pressure detection
CN107609484B (zh) * 2017-08-15 2020-09-08 成都大超科技有限公司 带位置侦测的指纹识别模组及电子设备
CN107657212A (zh) * 2017-08-15 2018-02-02 吴露 复合式指纹识别模组及电子设备
CN109491529B (zh) * 2017-09-12 2021-03-02 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其驱动方法、触控装置
CN107728843A (zh) * 2017-10-18 2018-02-23 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
CN107766849A (zh) * 2017-11-28 2018-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种指纹识别显示面板及指纹识别显示装置
KR102486453B1 (ko) * 2017-12-08 2023-01-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
JP2019125084A (ja) * 2018-01-15 2019-07-25 日東電工株式会社 タッチセンサ
JP2019125083A (ja) * 2018-01-15 2019-07-25 日東電工株式会社 タッチセンサ
CN108563361B (zh) * 2018-04-23 2021-11-09 京东方科技集团股份有限公司 一种触控显示面板及其驱动方法、触控显示装置
US10845667B2 (en) 2018-05-30 2020-11-24 NeuroSilica, Inc. Photosensitive multilayered composite material suitable for eye implants
GB2574589B (en) 2018-06-06 2020-12-23 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure sensing apparatus and method
CN108920006B (zh) * 2018-07-13 2021-07-09 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板、显示装置及其制备方法
JP6829707B2 (ja) * 2018-08-13 2021-02-10 株式会社東芝 センサ
JP7128515B2 (ja) * 2018-11-08 2022-08-31 国立研究開発法人産業技術総合研究所 圧電体薄膜、その製造方法およびその利用
JP7352347B2 (ja) * 2018-12-07 2023-09-28 住友化学株式会社 圧電積層体、圧電素子および圧電積層体の製造方法
GB2580700B (en) * 2019-01-25 2021-06-09 Cambridge Touch Tech Ltd Touch panel for combined capacitive touch and force sensing
GB2581495A (en) 2019-02-19 2020-08-26 Cambridge Touch Tech Ltd Force sensing touch panel
US10831290B2 (en) * 2019-02-22 2020-11-10 Qualcomm Incorporated Stylus-tracking piezoelectric sensor
US11545612B2 (en) 2019-05-03 2023-01-03 May Sun Technology Co., Ltd. Pseudo-piezoelectric D33 device and electronic device using the same
KR102472120B1 (ko) 2019-05-03 2022-11-28 메이 선 테크놀로지 씨오 엘티디 의사-압전 d33 진동 장치 및 이를 통합하는 디스플레이
FR3097668B1 (fr) * 2019-06-24 2021-07-02 Commissariat Energie Atomique Dispositif a surface tactile
JP6850401B1 (ja) * 2019-07-22 2021-03-31 日本碍子株式会社 接合体および弾性波素子
CN112864304A (zh) * 2019-11-12 2021-05-28 应用材料公司 具有pmnpt层的压电装置的制造
KR20210073793A (ko) 2019-12-11 2021-06-21 삼성전자주식회사 에너지를 수집하기 위한 구조를 갖는 전자 장치
CA3176117A1 (en) 2020-04-22 2021-10-28 Paul Thibado Device for ambient thermal and vibration energy harvesting
TWI727817B (zh) * 2020-05-29 2021-05-11 中原大學 觸控反饋模組
US20220409095A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-29 Apple Inc. Piezoelectric sensor with resonating microstructures
US20230280857A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-07 Kureha America, Inc. Touch sensing using polyvinylidene fluoride piezoelectric film
WO2024157835A1 (ja) * 2023-01-25 2024-08-02 株式会社村田製作所 位置検出装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329259A (ja) * 1986-07-23 1988-02-06 Nissan Motor Co Ltd 圧電式力学量センサ
JPH05248971A (ja) * 1992-03-06 1993-09-28 Nitta Ind Corp 圧力分布測定用センサ
FR2793889B1 (fr) * 1999-05-20 2002-06-28 Saint Gobain Vitrage Substrat transparent a revetement anti-reflets
JP4478910B2 (ja) * 2001-05-11 2010-06-09 宇部興産株式会社 圧電薄膜共振子
KR100865652B1 (ko) 2001-05-11 2008-10-29 우베 고산 가부시키가이샤 압전 박막 공진자
JP2005516378A (ja) 2001-06-20 2005-06-02 シタラ リミティド 薄い平面型スイッチおよびその用途
WO2004031711A1 (ja) * 2002-10-01 2004-04-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 圧電センサおよびそれを備えた入力装置
US20040263483A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 Aufderheide Brian E Sensing device
US20070030569A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Guardian Industries Corp. Broad band antireflection coating and method of making same
JP4756461B2 (ja) 2005-10-12 2011-08-24 宇部興産株式会社 窒化アルミニウム薄膜およびそれを用いた圧電薄膜共振子
JP4997448B2 (ja) * 2007-12-21 2012-08-08 独立行政法人産業技術総合研究所 窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体デバイス
JP2010211482A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Touch Panel Kenkyusho:Kk 三次元入力タッチパネル機器
TWI442272B (zh) 2009-11-10 2014-06-21 Univ Nat Formosa PVDF Piezoelectric Film Touch Panel and Its Control Method
US9904393B2 (en) 2010-06-11 2018-02-27 3M Innovative Properties Company Positional touch sensor with force measurement
CN102207793B (zh) * 2011-06-29 2013-01-09 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触摸显示装置及其显示屏
TWI530670B (zh) 2012-01-25 2016-04-21 Murata Manufacturing Co Displacement sensor
US9725357B2 (en) * 2012-10-12 2017-08-08 Corning Incorporated Glass articles having films with moderate adhesion and retained strength
CN103682078B (zh) 2012-09-21 2016-11-23 北京纳米能源与系统研究所 压力传感器阵列及其制备方法
WO2014087799A1 (ja) * 2012-12-05 2014-06-12 株式会社村田製作所 圧電部材、弾性波装置及び圧電部材の製造方法
JP2014194530A (ja) * 2013-02-28 2014-10-09 Asahi Glass Co Ltd 光学素子
KR101526043B1 (ko) * 2013-03-04 2015-06-04 울산대학교 산학협력단 압전 고분자를 이용한 햅틱 피드백 스크린
US9846091B2 (en) * 2013-03-12 2017-12-19 Interlink Electronics, Inc. Systems and methods for press force detectors
IL225374A0 (en) 2013-03-21 2013-07-31 Noveto Systems Ltd Array@Matamari
JP2014191575A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Dainippon Printing Co Ltd タッチパネル用電極基板、及びタッチパネル、ならびに画像表示装置
US9359261B2 (en) 2013-05-07 2016-06-07 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
US9703011B2 (en) 2013-05-07 2017-07-11 Corning Incorporated Scratch-resistant articles with a gradient layer
US9366784B2 (en) 2013-05-07 2016-06-14 Corning Incorporated Low-color scratch-resistant articles with a multilayer optical film
CN203376710U (zh) * 2013-07-30 2014-01-01 宸鸿科技(厦门)有限公司 压电式触控面板
DE102014104799B4 (de) 2014-04-03 2021-03-18 Schott Ag Substrat mit einer Beschichtung zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
DE102014104798B4 (de) 2014-04-03 2021-04-22 Schott Ag Harte anti-Reflex-Beschichtungen sowie deren Herstellung und Verwendung
US11267973B2 (en) 2014-05-12 2022-03-08 Corning Incorporated Durable anti-reflective articles
KR102409481B1 (ko) 2014-05-23 2022-06-16 코닝 인코포레이티드 감소된 스크래치 및 지문 가시성을 갖는 저 명암의 반사-방지 제품
US10502995B2 (en) * 2014-06-19 2019-12-10 Inkron Oy Dielectric siloxane particle films, and devices having the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016986A (ko) * 2017-06-26 2020-02-17 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 압전 재료에서의 초전성에 의한 신호가 억제된 압력 신호 검출 회로 및 방법
KR20200080897A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
US11460960B2 (en) 2018-12-27 2022-10-04 Lg Display Co., Ltd. Display device
US11726621B2 (en) 2018-12-27 2023-08-15 Lg Display Co., Ltd. Display device

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