KR20170079954A

KR20170079954A - 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170079954A
Application number: KR1020150191053A
Authority: KR
Inventors: 이용우; 함용수; 김태헌; 고유선; 임명진; 최슬기
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-10
Also published as: US10133352B2; KR102463757B1; CN106990862B; TWI631494B; EP3187970B1; EP3187970A1; TW201734728A; CN106990862A; US20170192507A1

Abstract

접촉 감응 소자가 제공된다. 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 복수의 제1 전극, 복수의 제2 전극 및 접착층을 포함한다. 복수의 제1 전극은 전기 활성층의 일면에 배치되고, 복수의 제2 전극은 전기 활성층의 타면에 배치되며, 접착층은 전기 활성층의 일면을 덮으며, 복수의 제1 전극에 대응되는 제1 부분과 제1 부분 이외의 제2 부분으로 구성되고, 접착층의 제1 부분과 제2 부분은 상이한 모듈러스(modulus)를 갖는다. 접촉 감응 소자는 영역별로 상이한 모듈러스를 갖는 접착층을 포함하므로, 특정 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백이 다른 촉각 셀로 전파되는 것을 최소화할 수 있으며, 영역별로 세분화된 다양한 촉각 피드백을 제공할 수 있다.

Description

접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 {CONTACT SENSITIVE DEVICE, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세부적인 촉각 피드백을 제공하는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

터치 소자는 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 소자의 동작 방식으로는 저항막(resistive) 방식, 정전용량(capcitive) 방식, 광학(optical) 방식, 전자기(ElctroMagnetic; EM) 방식 등을 들 수 있다.

그러나, 최근에는 사용자의 터치 입력을 감지하는 것에 그치지 않고, 사용자의 터치 입력에 대한 피드백(feedback)으로 사용자의 손가락 또는 사용자의 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 촉각 피드백을 전달하는 햅틱(haptic) 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.

이러한 햅틱 장치로 ERM(Eccentric Rotating Mass)이 적용된 햅틱 장치, LRA(Linear Resonant Actuator)가 적용된 햅틱 장치, 압전 세라믹 액츄에이터 (Piezo Ceramic Actuator)가 적용된 햅틱 장치 등이 사용되었다. 그러나, 상술한 햅틱 장치들은 불투명한 재료로 구성되고, 표시 장치의 특정 부분이 아닌 표시 장치 전체를 진동시키고, 다양한 진동감을 제공하지 못하며, 내구성이 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있다는 문제점을 갖는다.

마찰력과 진동을 제공하는 액추에이터, 그 엑추에이터의 제조방법, 그 엑추에이터를 이용한 촉각피드백 생성장치 및 생산방법 (특허출원번호 제10-2014-0104437호)

본 발명은 영역별로 세분화된 촉각 피드백을 사용자에게 효율적으로 제공할 수 있는 접촉 감응 소자, 이를 포함하는 표시 장치 및 표시 장치의 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 접촉 감응 소자는 전기 활성층, 복수의 제1 전극, 복수의 제2 전극 및 접착층을 포함한다. 접착층은 전기 활성층의 일면을 덮으며, 복수의 제1 전극에 대응되는 제1 부분과 제1 부분 이외의 제2 부분으로 구성되고, 접착층의 제1 부분과 제2 부분은 상이한 모듈러스(modulus)를 갖는다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 접촉 감응 소자 및 커버 윈도우를 포함한다. 접촉 감응 소자는 접촉 감응 소자의 제1 전극과 커버 윈도우 사이에 위치하는 제1 부분과 접촉 감응 소자의 전기 활성층의 일면과 커버 윈도우 사이에 위치하는 제2 부분으로 구성된 접착층을 포함하고, 접착층의 제1 부분과 제2 부분은 상이한 모듈러스를 갖는다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 전기 활성층의 일면 상에 배치된 전극을 덮도록 전기 활성층의 일면 상에 자외선(UV) 경화형 레진을 도포하고, 자외선 경화형 레진 상에 전기 활성층에 마주하는 터치 소자를 배치하고, 전극에 대응되는 제1 영역을 노출시키는 제1 마스크를 사용하여 자외선 경화형 레진에 제1 에너지의 자외선을 조사하고, 전기 활성층의 일면에 대응하는 영역 중 제1 영역 이외의 제2 영역을 노출시키는 제2 마스크를 사용하여 자외선 경화형 레진에 제1 에너지의 자외선보다 낮은 에너지를 갖는 제2 에너지의 자외선을 조사하고, 전기 활성층의 타면에 표시 패널을 접착한다.

본 발명은 특정 영역에서 발생된 촉각 피드백이 다른 영역으로 전파되는 것을 최소화할 수 있으므로, 영역별로 세분화된 다양한 촉각 피드백을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나의 자외선 경화성 레진을 영역별로 상이하게 경화함으로써, 영역별로 상이한 모듈러스를 갖는 접착층이 형성될 수 있으므로, 단순한 제조 공정을 통해 다양한 촉각 피드백을 제공할 수 있는 표시 장치를 제조할 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 접촉 감응 소자를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 2의 II-II'에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 진동 전달 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4a는 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 IV-IV'에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.

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 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

본 명세서에서 전기 활성층은 전압이 인가됨에 따라 그 형상이 변형되어 진동감을 전달할 수 있는 층을 의미한다.

본 명세서에서 접촉 감응 소자는 접촉 감응 소자에 대한 사용자의 접촉에 대응하여 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 소자를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자를 설명하기 위한 개략적인 분해 사시도이다. 도 2는 도 2의 II-II'에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 접촉 감응 소자(100)는 전기 활성층(120), 제1 전극(130), 제2 전극(110) 및 접착층(140)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해 제1 전극(130) 및 제2 전극(110) 각각에 연결된 배선들은 도시되지 않았다.

전기 활성층(120)은 전기적인 자극에 의하여 변형되는 고분자 재료인 전기 활성 고분자로 이루어지는 판상의 필름이다. 예를 들어, 전기 활성층(120)은 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계 등의 유전성 엘라스토머(dielectric elastomer), PVDF, P(VDF-TrFE) 등의 강유전성 고분자(ferroelectric polymer) 또는 압전 세라믹(piezo ceramic) 소자로 이루어질 수 있다. 전기 활성층(120)이 유전성 엘라스토머로 이루어지는 경우, 전기 활성층(120)에 전압을 인가됨에 따라 발생하는 정전기적 인력(Coulombic Force)에 의해 유전성 엘라스토머가 수축 및 팽창되어 접촉 감응 소자(100)가 진동할 수 있다. 또한, 전기 활성층(120)이 강유전성 고분자로 이루어지는 경우, 전기 활성층(120)에 전압을 인가됨에 따라 전기 활성층(120) 내부의 쌍극자(dipole)의 정렬 방향이 변경되어 접촉 감응 소자(100)가 진동할 수 있다. 필름 형태의 전기 활성층(120)은 투과율이 우수하므로, 접촉 감응 소자(100)는 표시 패널의 전면에 부착되어 표시 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

전기 활성층(120)의 양면에는 복수의 전극이 배치된다. 복수의 전극은 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)을 포함한다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 전기 활성층(120)에 전압을 인가하기 위한 전극으로서, 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 접촉 감응 소자(100)의 투과율을 확보하기 위해, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), 은-나노와이어(AgNW) 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 메탈 메쉬(metal mesh)로 구성될 수도 있다. 즉, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 금속 물질이 메쉬 형태로 배치되는 메탈 메쉬로 구성되어, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 실질적으로 투명한 전극으로 기능할 수도 있다. 다만, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)의 구성 물질은 상술한 예에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질이 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)의 구성 물질로 사용될 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다.

제1 전극(130)은 전기 활성층(120)의 일면에 배치되며, 제2 전극(110)은 전기 활성층(120)의 타면에 배치된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(130)은 전기 활성층(120)의 상면에 배치되고, 제2 전극(110)은 전기 활성층의 하면에 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 복수의 셀 단위로 패터닝될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 전극(130)의 패턴 전극들은 복수의 제2 전극(110)의 패턴 전극들과 서로 중첩한다. 예를 들어, 복수의 제1 전극(130)의 패턴 전극들은 복수의 제2 전극(110)의 패턴 전극들과 1:1로 중첩한다. 이 경우, 제1 전극(130)과 제2 전극(110)이 중첩하는 중첩 영역은 하나의 촉각 셀(cell)로 정의된다. 여기서, 촉각 셀은 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 최소 단위로서, 각각의 촉각 셀은 독립적으로 촉각 피드백을 전달할 수 있다.

몇몇 실시예에서, 제1 전극(130)은 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 패턴 전극을 포함하고, 제2 전극(110)은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 제2 패턴 전극을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 패턴 전극과 제2 패턴 전극이 교차하는 교차 영역이 촉각 셀로 정의될 수 있다. 또한, 제1 전극(130)은 촉각 셀의 면적에 대응되는 면적을 갖는 복수의 제1 패턴 전극을 포함하고, 제2 전극(110)은 전기 활성층(120)의 타면을 모두 덮도록 하나의 전극으로 구성될 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 패턴 전극이 배치되는 영역이 촉각 셀로 정의될 수 있다.

촉각 셀의 면적은 일반적인 사람의 손가락의 크기를 고려하여 결정될 수 있다. 접촉 감응 소자(100)는 사용자의 터치 입력에 대한 촉각 피드백을 전달하는 것이므로, 사용자에게 촉각 피드백을 전달할 수 있는 최소 단위 영역인 촉각 셀은 사용자의 터치 입력이 발생하는 면적을 고려하여 결정될 수 있다. 이 경우, 사용자의 터치 입력이 발생하는 면적은 일반적인 사람의 손가락의 크기에 따라 결정되므로, 촉각 셀의 면적 또한 일반적인 사람의 손가락의 크기에 기초하여 결정될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 촉각 셀의 면적은 접촉 감응 소자(100)와 함께 사용될 수 있는 터치 소자의 터치 셀의 면적을 고려하여 결정될 수도 있다. 여기서, 터치 소자의 터치 셀은 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있는 최소의 단위를 의미한다. 촉각 셀의 면적이 터치 소자의 터치 셀의 면적을 고려하여 결정되는 경우, 촉각 셀은 터치 소자의 터치 셀과 1:1로 대응될 수 있다. 이 경우, 접촉 감응 소자(100)는 사용자의 터치 입력이 인가된 정확한 지점에 촉각 피드백을 제공할 수 있다.

접착층(140)은 전기 활성층(120)의 일면을 덮으며, 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 전기 활성층(120)의 일면에 배치된 제1 전극(130)에 대응되고, 접착층(140)의 제2 부분(142)은 제1 전극(130)에 대응되는 영역 이외의 영역에 대응된다. 즉, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 전기 활성층(210)의 일면 중 제1 전극(130)이 배치된 영역 상에 배치된 접착층(140)의 부분이고, 접착층(140)의 제2 부분(142)은 전기 활성층(120)의 일면 중 제1 전극(130)이 배치되지 않은 영역 상에 배치된 접착층(140)의 부분이다. 앞서 언급한 바와 같이, 제1 전극(130)과 제2 전극(110)이 중첩하는 영역이 촉각 셀로 정의되므로, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 촉각 셀에 대응되는 영역에 위치하고, 제2 부분(142)은 각각의 촉각 셀 사이 영역에 위치한다.

도 2에서는 설명의 편의를 위해 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)이 점선을 통해 서로 분리된 구성처럼 도시되어 있지만, 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)은 하나의 연속적인 층을 형성하며, 동일한 물질로 이루어진다. 예를 들어, 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)은 투명한 고분자 중합체로 이루어진 층이며, 자외선(Ultra Violet; UV) 경화형 레진을 사용하여 형성될 수 있다. 이 경우, 접착층(140)은 자외선에 경화되어 전기 활성층(120)의 일면과 단단하게 접착되며, 접착층(140)은 우수한 광 투과율을 가지므로, 이를 포함하는 접촉 감응 소자(100)는 표시 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

접착층(140)은 전기 활성층(120)의 일면을 덮으며, 전기 활성층(120)에서 발생된 진동은 접착층(140)을 통해 전달될 수 있다. 즉, 접착층(140)은 전기 활성층(120)에서 발생된 진동을 전달하는 진동 전달층으로 사용된다. 구체적으로, 접착층(140)은 전기 활성층(120)에서 발생된 진동 중 전기 활성층(120)의 일면과 수직한 방향의 진동 성분은 전달하며, 전기 활성층(120)의 일면과 평행한 수평 방향의 진동 성분은 흡수하도록 구성된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.

접착층(140)의 제1 부분(141)과 제2 부분(142)은 서로 상이한 모듈러스(modulus)를 갖는다 예를 들어, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 접착층(140)의 제2 부분(142)의 모듈러스보다 큰 모듈러스를 갖는다. 설명의 편의를 위해, 제1 부분(141)의 모듈러스를 제1 모듈러스로 정의하고, 제2 부분(142)의 모듈러스를 제2 모듈러스로 정의한다.

모듈러스는 응력에 대한 변형률의 비를 의미한다. 따라서, 모듈러스가 크다는 것은 동일한 응력에 대한 재료의 변형이 작다는 것을 의미한다. 모듈러스가 큰 재료는 강한 응력에도 재료의 변형이 잘 발생되지 않으므로, 강성(rigidity)이 우수하며, 재료의 일 부분에 가해진 충격은 재료의 다른 부분으로 잘 전달될 수 있다.

접착층(140)의 제1 부분(141)의 제1 모듈러스와 접착층(140)의 제2 부분(142)의 제2 모듈러스는 제1 부분(141)의 경화 정도와 제2 부분(142)의 경화 정도에 의해 결정된다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착층(140)은 자외선 경화형 레진을 경화하여 형성된다. 이 경우, 접착층(140)의 경화 정도를 영역별로 상이하게 함으로써, 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)이 형성된다. 즉, 제1 부분(141)의 경화 정도와 제2 부분(142)의 경화 정도는 서로 상이하다. 경화는 레진 조성물 내에 포함된 올리고머(oligomer)들이 모노모(monomer)와 중합 반응하여 그물 구조의 고분자 중합체를 형성하는 과정이다. 따라서, 레진 조성물의 경화가 많이 이루어진 경우, 치밀한 그물 구조의 고분자 중합체가 형성되며, 응력에 대한 변형이 잘 발생하지 않는다. 따라서, 높은 모듈러스를 가지게 된다. 또한, 치밀한 그물 구조의 고분자 중합체가 서로 단단하게 결합되므로, 경화가 많이 이루어진 레진은 접착력이 우수하다. 이에 반해 레진 조성물의 경화가 조금 이루어진 경우, 비교적 느슨한 구조의 고분자 중합체가 형성되므로, 응력에 대한 변형이 잘 발생될 수 있다. 따라서, 낮은 모듈러스를 가지게되며, 상대적으로 낮은 접착력을 갖는다.

접착층(140)의 영역별 경화 정도는 자외선 경화형 레진을 경화시키기 위해 조사되는 자외선의 에너지에 의해 결정될 수 있다. 즉, 접착층(140)의 제1 부분(141)에 조사되는 자외선의 에너지와 접착층(140)의 제2 부분(142)에 조사되는 자외선의 에너지를 서로 상이하게 함으로써, 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)의 경화 정도가 제어될 수 있다. 만약, 제1 부분(141)에 높은 에너지의 자외선이 조사되는 경우, 제1 부분(141)에 대응되는 영역의 자외선 경화형 레진은 다른 부분에 비해 더 많이 경화가 이루어질 수있으며, 제1 부분(141)에는 치밀한 그물 구조의 고분자 중합체가 형성될 수 있다. 한편, 제2 부분(142)에 낮은 에너지의 자외선이 조사되는 경우, 제2 부분(142)에 대응되는 영역의 자외선 경화형 레진은 다른 부분에 비해 더 조금 경화가 이루어질 수 있으며, 제2 부분(142)에는 느슨한 그물 구조의 고분자 중합체가 형성될 수 있다.

접착층(140)의 제1 부분(141)은 접착층(140)의 제2 부분(142)보다 큰 모듈러스를 가지므로, 제1 부분(141)은 제2 부분(142)보다 상대적으로 더 많이 경화된 부분을 의미한다. 즉, 접착층(140)을 구성하는 고분자 중합체의 제1 부분(141)은 치밀한 그물구조를 가지며, 제2 부분(142)은 느슨한 그물구조를 갖는다. 따라서, 제1 부분(141)의 제1 모듈러스는 제2 부분(142)의 제2 모듈러스보다 크며, 제1 부분(141)의 접착력은 제2 부분(142)의 접착력보다 크다.

접착층(140)의 제1 부분(141)은 제1 전극(130)에 대응되며, 제1 전극(130)을 통해 전달되는 전기 활성층(120)의 진동을 전달한다. 구체적으로, 제1 전극(130)과 제2 전극(110)에 서로 상이한 전압이 인가되는 경우, 제1 전극(130)과 제2 전극(110) 사이에 전기장이 발생되며, 전기 활성층(120)은 제1 전극(130)과 제2 전극(110) 사이의 전기장에 기초하여 진동한다. 전기 활성층(120)의 진동은 일면 상의 제1 전극(130)으로 전달되며, 제1 전극(130)의 진동은 제1 부분(141)에 전달된다.

접착층(140)의 제1 부분(141)은 제1 전극(130)을 통해 전달된 진동을 전달하도록 제2 모듈러스보다 높은 제1 모듈러스를 갖는다. 예를 들어, 제1 부분(141)의 제1 모듈러스는 제2 부분(142)의 제2 모듈러스보다 20배 내지 500배 클 수 있다. 이 경우, 제1 부분(141)의 제1 모듈러스와 제2 부분(142)의 제2 모듈러스는 큰 차이를 가지므로, 제1 부분(141)에 인가된 진동은 제1 부분(141)을 통해서만 전달되고, 제1 부분(141)의 진동이 제2 부분(142)을 통해 전달되는 것이 최소화될 수 있다. 구체적으로, 제1 부분(141)의 제1 모듈러스는 10MPa 내지 60MPa에서 선택된 어느 하나의 값을 갖는다.

만약, 접착층(140)의 제1 부분(141)의 제1 모듈러스가 10MPa 미만인 경우, 제1 부분(141)에 전달된 진동은 제1 부분(141) 내에서 다른 부분으로 잘 전달될 수 없다. 즉, 10MPa 미만의 모듈러스를 갖는 재료는 응력에 의해 쉽게 변형되므로, 진동이 인가된 경우, 마치 고무와 같이 진동을 흡수한다. 이에, 재료의 일 부분에 전달된 진동은 다른 부분으로 잘 전달되지 못할 수 있다. 따라서, 제1 부분(141)은 전기 활성층(120)의 진동을 보다 용이하게 전달하도록 10MPa 이상의 모듈러스를 가질 필요가 있다. 제1 부분(141)의 제1 모듈러스가 10MPa 이상인 경우, 제1 전극(130)을 통해 전달된 진동을 제1 부분(141)을 통해 다른 부분으로 잘 전달될 수 있다.

또한, 접착층(140)의 제1 부분(141)의 제1 모듈러스가 60MPa를 초과하는 경우, 제1 부분(141)은 진동에 의해 쉽게 깨져버릴수 있다. 즉, 60MPa을 초과하는 모듈러스를 갖는 재료는 지나치게 강성이 우수하여 취성(brittle)을 갖는다. 따라서, 충격이 가해지는 경우, 크랙이 잘 발생되고, 크랙에 의해 재료가 깨지는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 외부 충격을 적절하게 흡수할 수 있도록 60MPa 이하의 제1 모듈러스를 가질 필요가 있다. 제1 부분(141)의 모듈러스가 60MPa 이하인 경우, 접착층(140)은 충격에 쉽게 깨지지 않으며, 접촉 감응 소자(100)의 내구성은 실질적으로 저하되지 않을 수 있다.

한편, 접착층(140)의 제2 부분(142)은 도 1에 도시된 바와 같이, 접착층(140)의 제1 부분(141)을 둘러싸며, 제1 부분(141)을 통해 제1 부분(141) 외부로 전달되는 진동을 흡수한다. 즉, 제2 부분(142)은 제1 부분(141)을 통해 전달된 진동을 흡수하도록 제1 모듈러스보다 낮은 제2 모듈러스를 가지므로, 제1 부분(141)에서의 진동이 제1 부분(141) 외부로 전달되는 것을 억제한다. 구체적으로, 제2 부분(142)의 제2 모듈러스는 0.05MPa 내지 0.50MPa에서 선택된 어느 하나의 값을 갖는다.

만약, 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.50MPa 초과하는 경우, 제2 부분(142)에 전달된 진동은 흡수되지 못하고, 다른 부분으로 전달될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 제2 부분(142)은 복수의 제1 부분(141) 사이에 위치한다. 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.50MPa를 초과하는 경우, 제1 부분(141)에 전달된 진동은 제2 부분(142)을 통해 다른 제1 부분(141)으로 전파될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 복수의 제1 부분(141)은 복수의 촉각 셀에 대응하는 접착층(140)의 부분들을 의미한다. 따라서, 제1 부분(141)에서 발생된 진동이 제2 부분(142)을 통해 다른 제1 부분(141)으로 전달되는 경우, 하나의 촉각 셀에서 발생된 진동은 다른 촉각 셀로 전파되는 것을 의미한다. 결과적으로, 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.50MPa를 초과하는 경우, 영역별로 세분화된 촉각 피드백이 전달되지 못할 수 있다. 반면, 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.50MPa 이하인 경우, 제2 부분(142)은 마치 고무와 같이 응력에 의해 쉽게 변형될 수 있다. 이에, 제2 부분(142)에 전달된 진동은 제2 부분(142)에 의해 흡수되고, 다른 부분으로 전달되지 않는다. 따라서, 하나의 촉각 셀에서 발생된 진동은 다른 촉각 셀로 전파되지 않으며, 이에, 접촉 감응 소자(100)는 영역별로 세분화된 촉각 피드백을 제공할 수 있다.

한편, 접착층(140)의 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.05MPa 미만인 경우, 제2 부분(142)의 접착력이 낮아져서 접착층(140)이 전기 활성층(120)의 일면으로부터 분리될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착층(140)의 제2 부분(142)은 제1 부분(141)에 비해 상대적으로 조금 경화되었으므로, 제2 부분(142)의 고분자 중합체는 비교적 느슨한 구조를 갖는다. 따라서, 제2 부분(142)의 접착력은 제1 부분(141)의 접착력보다 낮으며, 제2 부분(142)은 전기 활성층(120)의 일면으로부터 비교적 용이하게 떨어질 수 있다. 만약, 제2 부분(142)의 경화 정도가 매우 작다면 제2 부분(142)의 제2 모듈러스는 0.05MPa 미만일 수 있으며, 제2 부분(142)은 충분한 접착력을 갖지 못하므로, 제2 부분(142)은 전기 활성층(120)의 일면으로부터 떨어질 수 있다. 반면, 제2 부분(142)의 제2 모듈러스가 0.05MPa 이상인 경우, 제2 부분(142)는 어느 정도 접착력을 가질 수 있으며, 제1 부분(141)은 제2 부분(142)보다 비교적 우수한 접착력을 가지므로, 접착층(140)의 전체적인 접착력은 증가될 수 있다.

즉, 제1 부분(141)의 제1 모듈러스는 제2 부분(142)의 제2 모듈러스의 20배 내지 500배일 수 있으며, 이 경우, 제1 부분(141)과 제2 부분(142)의 모듈러스 차이가 충분하여 제1 부분(141)에 인가된 진동은 제1 부분(141)을 통해서만 전달되고, 제2 부분(142)에 의해 다른 부분으로 전달되는 것이 최소화될 수 있다. 이에, 인접하는 촉각 셀들 간의 간섭은 최소화될 수 있다. 또한, 접착층(140)의 제1 부분(141)은 다른 부분에 비해 많이 경화되었으므로, 큰 경도를 가질 수 있으며, 제2 부분(142)은 다른 부분에 비해 조금 경화되었으므로, 작은 경도를 가질 수 있다. 즉, 접착층(140)을 구성하는 고분자 중합체의 제1 부분(141)은 치밀하고 단단한 구조를 가지므로, 제2 부분(142)에 비해 높은 경도를 갖는다. 구체적으로, 제1 부분(141)의 연필경도는 5B 이상이고, 제2 부분(142)의 연필경도는 3B 이하이다. 연필경도는 특정 재료의 경도(hardness)를 연필의 경도를 기준으로 표시한 것을 의미하며, 재료의 표면으로부터 45도 기울어진 연필을 사용하여 재료를 긁었을 때, 재료에 긁힘이 발생되는지 여부를 기준으로 결정된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자(100)는 큰 모듈러스를 갖는 제1 부분(141)과 작은 모듈러스를 갖는 제2 부분(142)를 구비하는 접착층(140)을 포함하므로, 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백이 다른 촉각 셀로 전파되는 것이 최소화되고, 영역별로 세부적인 햅틱 효과를 구현할 수 있는 이점이 있다. 접착층(140)을 사용하여 세부적인 햅틱 효과를 구현하는 원리를 보다 상세히 설명하기 위해 도 3을 함께 참조한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 진동 전달 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 3에서 진동의 발생 방향이 화살표로 도시되어 있다. 도 3에서 가로 방향으로 도시된 화살표는 전기 활성층(120)의 일면과 평행한 방향(즉, X-Y 평면 방향)으로 진동하는 진동 성분을 의미하며, 세로 방향으로 도시된 화상표는 전기 활성층(120)의 일면과 수직한 방향(즉, Z 방향)으로 진동하는 진동 성분을 의미한다.

도 3을 참조하면, 특정 제1 전극(130)과 제2 전극(110) 사이에 전압이 인가됨에 따라 특정 제1 전극(130)과 제2 전극(110)이 중첩하는 특정 촉각 셀에서 진동이 발생된다. 전기 활성층(120)에서 발생된 진동은 전기 활성층(120)의 일면과 평행한 방향으로 진동하는 성분과 전기 활성층(120)의 일면과 수직한 방향으로 진동하는 성분이 존재한다. 전기 활성층(120)의 진동은 제1 전극(130)을 통해 접착층(140)의 제1 부분(141)으로 전달된다.

앞서 언급한 바와 같이, 제1 부분(141)은 큰 모듈러스를 가지므로, 제1 전극(130)을 통해 전달된 진동은 제1 부분(141)을 통해 제1 부분(141)의 주변부로 전달된다. 제1 부분(141)에 전달된 진동의 일부는 제1 부분(141)의 큰 모듈러스에 기인하여 제1 부분(141)을 둘러싼 제2 부분(142)으로 전달된다.

그러나, 제2 부분(142)은 작은 모듈러스를 가지므로, 제1 부분(141)을 통해 전달받은 진동을 흡수한다. 즉, 제1 부분(141)을 통해 진동이 제2 부분(142)으로 전달되면, 제2 부분(142)의 고분자 중합체는 부분적으로 변형될 뿐 진동을 전달하지 못한다. 다시 말해, 제1 부분(141)을 통해 진동이 제2 부분(142)으로 전달되면, 제2 부분(142)의 작은 모듈러스에 기인하여 제1 부분(141)과 접하는 제2 부분(142)의 표면은 고무처럼 찌그러지며, 제2 부분(142)의 변형으로 진동은 흡수된다. 특히, 전기 활성층(120)의 일면과 평행한 방향의 진동 성분이 제2 부분(142)에 의해 흡수되므로, 특정 촉각 셀에서 발생한 진동은 주변의 다른 촉각 셀로 전파되지 않으며, 촉각 피드백은 특정 촉각 셀에서만 전달될 수 있다. 따라서, 사용자는 특정 촉각 셀에서만 진동을 느낄 수 있고, 다른 지점으로 진동이 전파되는 진동 간섭은 최소화될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 향상된 촉각 피드백 전달 효과를 설명하기 위해 도 4a 및 도 4b를 참조한다.

도 4a는 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 IV-IV'에 따른 접촉 감응 소자의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 향상된 촉각 피드백 전달 효과를 비교 테스트하기 위해, 비교예에 따른 접촉 감응 소자가 제조되었다. 비교예에 따른 접촉 감응 소자는 도 4a에 도시된 바와 같이, 4개의 촉각 셀을 포함한다. 4개의 촉각 셀 각각은 제1 서브 전극(431), 제2 서브 전극(432), 제3 서브 전극(433) 및 제4 서브 전극(434)이 배치되는 영역에 대응된다. 제1 서브 전극(431), 제2 서브 전극(432), 제3 서브 전극(433) 및 제4 서브 전극(434)은 전기 활성층(420)의 일면에 배치된다. 제1 서브 전극(431), 제2 서브 전극(432), 제3 서브 전극(433) 및 제4 서브 전극(434) 사이의 간격(d₁)은 모두 1mm 이다. 제1 서브 전극(431), 제2 서브 전극(432), 제3 서브 전극(433) 및 제4 서브 전극(434) 각각의 가로 길이(W)는 4cm 이고, 세로 길이(L)는 6cm 이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 접촉 감응 소자는 제1 서브 전극(431), 제2 서브 전극(432), 제3 서브 전극(433) 및 제4 서브 전극(434)에 1:1 대응하도록 전기 활성층(120)의 타면 상에 형성된 제5 서브 전극, 제6 서브 전극, 제7 서브 전극(413) 및 제8 서브 전극(414)을 포함한다. 제1 내지 제8 서브 전극(431, 432, 433, 434, 413, 414)은 모두 동일한 두께(d₃)를 가지며, 제1 내지 제8 서브 전극(431, 432, 433, 434, 413, 414)의 두께(d3)는 각각 20nm이다. 제1 내지 제8 서브 전극(431, 432, 433, 434, 413, 414)은 모두 ITO로 형성되었다.

비교예에 따른 접촉 감응 소자의 전기 활성층(420)으로는 80μm의 두께를 갖는 PVDF 필름이 사용되었다.

비교예에 따른 접촉 감응 소자는 제1 내지 제4 서브 전극(431, 432, 433, 434)을 덮도록 전기 활성층(420) 상에 투명 접착층(440)을 포함한다. 투명 접착층(440)으로는 50μm의 두께를 갖는 ㈜ 엘지 화학 사(社)의 OA9052T제품이 사용되었다. 투명 접착층(440)은 0.3MPa의 모듈러스를 갖는다.

한편, 비교예에 따른 접촉 감응 소자는 투명 접착층(440)과 접착되는 커버 기판(401)을 포함한다. 커버 기판(401)으로는 0.7mm의 두께를 갖는 유리 기판이 사용되었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자는 도 4a 및 도 4b에 도시된 비교예에 따른 접촉 감응 소자와 비교하여, 투명 접착층(440)을 대신하여 접착층을 포함한다. 접착층은 75μm의 두께로 형성되었고, 10MPa의 모듈러스를 갖고 제1 내지 제4 서브 전극(431, 432, 433, 434)이 배치되는 영역에 대응하는 제1 부분과 0.03MPa의 모듈러스를 갖고 제1 내지 제4 서브 전극(431, 432, 433, 434)이 배치되는 영역 이외의 영역에 대응하는 제2 부분을 포함한다. 접착층은 아크릴레이트 계열의 자외선 경화형 레진을 영역별로 상이하게 경화시킴으로써 형성되었다. 구체적으로, 접착층의 제1 부분은 5000mJ/cm²의 에너지를 갖는 자외선을 사용하여 경화되었고, 접착층의 제2 부분은 400mJ/cm²의 에너지를 갖는 자외선을 사용하여 경화되었다. 접착층에 대한 다른 특성은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 접착층(140)과 동일하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자와 비교예에 따른 접촉 감응 소자에는 모두 동일한 구동 전압이 인가되었다. 구체적으로, 750V의 크기를 가지며, 100Hz의 주파수를 갖는 sin 파형의 교류 전압이 제1 서브 전극(431) 과 제5 서브 전극 사이에 인가되었다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자와 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 테스트 결과를 설명하기 위해 하기 [표 1]을 함께 참조한다.

[표 1]은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자와 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 진동 가속도를 측정한 결과 데이터이다.

구분	전압이 인가된 촉각 셀 (제1 서브 전극(431))	전압이 인가되지 않은 촉각 셀 (제4 서브 전극(434))
비교예	0.43G	0.31G
실시예	0.69G	0.18G

상기 [표 1]을 참조하면, 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 구동 전압이 인가된 제1 서브 전극(431)에 대응되는 촉각 셀에서 0.43G의 진동이 감지되었다. 또한, 구동 전압이 인가되지 않은 제4 서브 전극(434)에 대응되는 촉각 셀에서 0.31G의 진동이 감지되었다. 즉, 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 구동 전압이 인가된 촉각 셀의 진동이 구동 전압이 인가되지 않은 촉각 셀로 전파됨을 알 수 있다.

이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 구동 전압이 인가된 제1 서브 전극(431)에 대응되는 촉각 셀에서 0.69G의 진동이 감지되었다. 그러나, 구동 전압이 인가되지 않은 제4 서브 전극(434)에 대응되는 촉각 셀에서는 0.18G의 진동이 감지되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 접착층이 진동을 흡수하므로, 구동 전압이 인가된 촉각 셀의 진동이 구동 전압이 인가되지 않은 촉각 셀로 전파되는 것이 최소화됨을 알 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자는 영역별로 상이한 모듈러스를 갖는 접착층을 포함하므로, 영역별로 세분화된 촉각 피드백 전달이 가능하다. 즉, 비교예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 제1 서브 전극(431)이 배치되는 영역의 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백이 제4 서브 전극(434)이 배치되는 영역의 촉각 셀로 전달되며, 제4 서브 전극(434)이 배치되는 영역의 촉각 셀에서 0.31G의 진동이 감지된다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자의 경우, 제1 서브 전극(431)이 배치된 영역의 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백은 제4 서브 전극(434)이 배치되는 영역의 촉각 셀로 거의 전달되지 않으며, 제4 서브 전극(434)이 배치되는 영역의 촉각 셀에서는 0.18G의 진동만 감지된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감응 소자에서는 특정 촉각 셀의 진동이 인접하는 촉각 셀로 전파되는 것이 최소화될 수 있으며, 촉각 피드백은 각 영역별로 세분화되어 전달될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 5를 참조하면, 표시 장치(500)는 표시 패널(560), 접촉 감응 소자(100), 및 터치 소자(550)를 포함한다. 도 5에서는 접촉 감응 소자(100)의 상부와 하부에 배치된 터치 소자(550) 및 표시 패널(560)의 구체적인 구성들에 대한 구체적인 도시를 생략하였다.

표시 패널(560)은 표시 장치(500)에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널(560)로서, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다.

터치 소자(550)는 표시 장치(500)에 대한 사용자의 터치 입력을 감지하는 패널을 의미한다. 터치 소자(550)로서, 예를 들어, 정전 용량 방식(capacitive type), 저항막 방식(resistive type), 초음파 방식(surface acoustic wave type), 적외선 방식(infrared ray type) 등이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 정전 용량 방식의 터치 소자가 터치 소자(550)로서 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)에서 터치 소자(550)는 커버 윈도우와 일체형으로 형성된다. 즉, 커버 윈도우 배면에 터치 전극이 형성되고, 커버 윈도우는 터치 전극을 보호하는 터치 소자(550)의 커버 기판으로서 기능한다.

접촉 감응 소자(100)의 접착층(140)은 전기 활성층(120)과 터치 소자(550)를 접착한다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착층(140)은 자외선 경화형 레진을 사용하여 형성되며, 우수한 접착력을 갖는다. 접착층(140)을 형성하기 위한 자외선 경화형 레진은 전기 활성층(120)과 터치 소자(550) 사이에서 경화되며, 전기 활성층(120)과 터치 소자(550)를 접착한다.

전기 활성층(120)과 터치 소자(550)의 접착을 위해 접촉 감응 소자(100)는 소정의 접착력을 갖는다. 예를 들어, 접촉 감응 소자(100)는 4 N/cm² 이상의 접착력을 갖는다. 여기서 접촉 감응 소자(100)의 접착력은 전기 활성층(120)과 터치 소자(550)에 각각 전단 응력(shear stress)이 가해졌을 때, 전기 활성층(120)과 터치 소자(550)의 접착이 떨어지는 순간의 단위 면적당 전단 응력의 크기로 정의된다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착층(140)은 제1 부분(141)의 경화 정도와 제2 부분(142)의 경화 정도가 서로 상이하므로, 제1 부분(141)의 접착력과 제2 부분(142)의 접착력이 서로 상이할 수 있다. 그러나, 접착층(140)의 접착력은 평균 4 N/cm² 이상으로 유지될 수 있으며, 이 경우, 접착층(140)은 터치 소자와 전기 활성층(120)을 안정적으로 접착할 수 있다.

또한, 접착층(140)은 전기 활성층(120)의 진동을 용이하게 전달하고, 표시 장치(500)의 시인성 감소를 최소화하기 위해 적절한 두께를 갖는다. 예를 들어, 접착층(140)의 두께는 20μm 내지 100μm이다. 만약, 접착층(140)의 두께가 20μm 미만인 경우, 접착층(140)의 제2 부분(142)이 진동을 충분히 흡수하지 못할 수 있다. 이 경우, 특정 촉각 셀에서 발생된 진동은 다른 촉각 셀에 전파될 수 있으며, 영역별로 세분화된 촉각 피드백이 잘 전달되지 못할 수 있다. 또한, 접착층(140)의 두께가 100μm를 초과하는 경우, 접착층(140)에 의한 시인성 감소가 발생될 수 있다. 즉, 접착층(140)은 투과율이 우수하지만, 지나치게 두꺼운 두께를 가질 경우, 접착층(140)에 의해 시인성 감소가 발생될 수 있다. 따라서, 접착층(140)의 두께는 특정 촉각 셀에서 발생된 진동을 충분히 흡수하여 촉각 피드백의 간섭을 최소화하고, 표시 장치(500)의 시인성 감소를 최소화하도록 20μm 내지 100μm에서 선택될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)는 전기 활성층(120)과 터치 소자(550)를 접착하는 접착층(140)을 포함한다. 이에, 접촉 감응 소자(100)가 별도의 접착 부재 없이 터치 소자(550)와 접착될 수 있다. 특히, 접착층(140)은 제1 전극(130)에 대응되는 제1 부분(141) 및 제1 부분(141)을 둘러싸는 제2 부분(142)을 포함하고, 제1 부분(141)은 제2 부분(142)의 제2 모듈러스보다 큰 제1 모듈러스를 갖는다. 이에, 제1 전극(130)을 통해 전달된 특정 촉각 셀의 촉각 피드백은 접착층(140)의 제2 부분(142)에 의해 흡수되며, 하나의 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백은 다른 촉각 셀로 거의 전달되지 않을 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(500)는 영역별로 세분화된 촉각 피드백을 전달할 수 있으며, 표시 장치(500)는 다양한 햅틱 효과를 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다. 도 7a 내지 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다. 구체적으로, 도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 표시 장치(500)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.

먼저, 전기 활성층의 일면 상에 배치된 전극을 덮도록 전기 활성층의 일면 상에 자외선 경화형 레진을 도포(S610)한다.

도 7a를 참조하면, 전기 활성층(120)의 양면 상에 전극이 형성된다. 예를 들어, 전기 활성층(120)의 일면 상에 제1 전극(130)이 형성되고, 전기 활성층(120)의 타면 상에 제2 전극(110)이 형성된다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(110)은 스퍼터링(sputtering), 프린팅(printing), 슬릿 코팅(slit coating) 등과 같은 방식으로 전기 활성층(120)의 양면에 형성될 수 있다.

전기 활성층(120)의 일면 상에 배치된 제1 전극(130)을 덮도록 자외선 경화형 레진(743)이 도포된다. 자외선 경화형 레진(743)은 올리고머, 모노머 및 광 개시제를 포함한다. 자외선 경화형 레진(743)을 구성하는 올리고머, 모노머 및 광 개시제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 광 투과율이 우수하고, 접착력이 우수한 다양한 자외선 경화형 레진 조성물이 사용될 수 있다.

이후, 자외선 경화형 레진 상에 전기 활성층에 마주하는 터치 소자를 배치(S620) 한다.

도 7a를 참조하면, 전기 활성층(120)에 마주하도록 터치 소자(550)가 배치된다. 터치 소자(550)는 자외선 경화형 레진(743)을 덮으며, 터치 소자(550)의 배면은 자외선 경화형 레진(743)과 접한다.

이후, 전극에 대응되는 제1 영역을 노출시키는 제1 마스크를 사용하여 자외선 경화형 레진에 제1 에너지의 자외선을 조사(S630)한다.

도 7a를 참조하면, 터치 소자(550) 상에 제1 마스크(MS1)가 배치된다. 제1 마스크(MS1)는 제1 전극(130)에 대응되는 제1 영역(A1)을 노출시키고, 제1 영역(A1)을 제외한 제2 영역(A2)을 차단한다. 제1 마스크(MS1)는 제1 영역(A1)을 노출시키는 개구부를 갖는 섀도우 마스크(shadow mask)가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 마스크(MS1)는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 패터닝된 포토레지스트(photoresist) 마스크일 수 있다. 이 경우, 포토리소그래피 공정을 통해 제1 영역(A1)에 대응되는 포토레지스트가 선택적으로 제거됨으로써, 터치 소자 상면 제1 마스크(MS1)가 형성된다.

제1 마스크(MS1)를 통해 노출된 제1 영역(A1)에 제1 에너지를 갖는 자외선(UV1)이 조사된다. 앞서 언급한 바와 같이, 제1 전극(130)에 대응되는 접착층의 제1 부분은 높은 모듈러스를 가지므로, 제1 영역(A1)에는 상대적으로 높은 제1 에너지의 자외선(UV1)이 조사될 수 있다. 제1 에너지의 자외선(UV1)이 제1 영역에 조사되는 경우, 제1 영역에서는 자외선 경화형 레진(743)의 경화가 많이 진행되어, 치밀한 그물 구조의 고분자 중합체가 형성될 수 있다. 이에, 제1 영역(A1)의 자외선 경화형 레진(743)은 큰 모듈러스를 갖게될 수 있다.

제1 에너지의 자외선(UV1)은 5000mJ/cm² 이상의 에너지를 가지며, 이 경우, 자외선 경화형 레진(743)은 10MPa 이상의 모듈러스를 갖도록 경화될 수 있다.

이후, 전기 활성층의 일면에 대응하는 영역 중 제1 영역 이외의 제2 영역을 노출시키는 제2 마스크를 사용하여 자외선 경화형 레진에 제1 에너지의 자외선보다 낮은 에너지를 갖는 제2 에너지의 자외선을 조사(S640)한다.

도 7b를 참조하면, 제1 영역(A1)에 대한 경화 공정이 완료된 이후, 제1 마스크가 제거되고 터치 소자(550) 상에 제2 마스크(MS2)가 배치된다. 제2 마스크(MS2)는 제1 영역(A1)을 커버하고, 제1 영역(A1) 이외의 제2 영역(A2)을 노출시킨다. 제2 마스크(MS2)는 제1 마스크(MS1)와 동일하게 섀도우 마스크 또는 포토레지스트로 구성될 수 있다.

제2 마스크(MS2)를 통해 노출된 제2 영역(A2)에 제1 에너지 보다 낮은 제2 에너지를 갖는 자외선(UV2)이 조사된다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착층의 제2 부분(A2)은 제1 부분(141)보다 작은 모듈러스를 가지므로, 제2 영역(A2)에는 낮은 제2 에너지의 자외선(UV2)이 조사될 수 있다. 낮은 제2 에너지의 자외선(UV2)이 제2 영역(A2)에 조사되는 경우, 제2 영역(A2)에서는 자외선 경화형 레진(743)의 경화가 조금 진행될 수 있다. 이에, 비교적 느슨한 그물 구조의 고분자 중합체가 형성될 수 있으며, 제2 영역(A2)의 자외선 경화형 레진(743)은 작은 모듈러스를 갖게될 수 있다.

낮은 제2 에너지의 자외선(UV2)은 500mJ/cm² 이하의 에너지를 가지며, 이 경우, 자외선 경화형 레진(743)은 0.1MPa 이하의 모듈러스를 갖도록 경화될 수 있다. 즉, 제2 에너지의 자외선(UV2)은 제1 에너지의 자외선(UV1)에 비해 1/10 수준의 에너지를 갖는다. 다시 말해 제1 에너지의 자외선(UV1)이 제2 에너지의 자외서(UV2)보다 10배 이상 높은 에너지를 갖는다.

이후, 전기 활성층의 타면에 표시 패널을 접착(S650)한다.

도 7c를 참조하면, 터치 소자(550)와 결합된 접촉 감응 소자(100)는 표시 패널(560)과 접착된다. 예를 들어, 제2 전극(110)을 덮도록 전기 활성층(120)의 하면에 접착 재료가 부착 또는 도포되고, 표시 패널(560)을 합착함으로써, 접촉 감응 소자(100) 와 표시 패널(560)이 접착된다. 접착 재료는 광 투과율이 우수한 SVR(Super View Resin) 또는 OCA(Optical Clear Adhesive)가 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제1 마스크(MS1) 및 제2 마스크(MS2)를 이용한 두번의 경화 공정을 통해 접착층(140)의 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)을 형성한다. 접착층(140)의 제1 부분(141) 및 제2 부분(142)은 서로 상이한 모듈러스를 가지므로, 특정 촉각 셀에서 발생된 촉각 피드백이 다른 촉각 셀로 전파되는 것이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 부분적으로 서로 상이한 모듈러스를 갖는 접착층(140)이 하나의 자외선 경화형 레진에 의해 형성될 수 있으므로, 단순한 공정을 통해 접착층(140)이 형성될 수 있고, 세부적인 촉각 피드백을 제공할 수 있는 접촉 감응 소자(100)를 포함하는 표시 장치(500)가 용이하게 제조될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 접촉 감응 소자
110: 제2 전극
120: 전기 활성층
130: 제1 전극
140: 접착층
141: 접착층의 제1 부분
142: 접착층의 제2 부분
140, 240: 상부 전극
413: 제7 서브 전극
414: 제8 서브 전극
420: 전기 활성층
440: 접착층
401: 커버 기판
550: 터치 소자
560: 표시 패널
743: 자외선 경화형 레진
MS1: 제1 마스크
MS2: 제2 마스크

Claims

전기 활성층;
상기 전기 활성층의 일면에 배치된 복수의 제1 전극;
상기 전기 활성층의 타면에 배치된 복수의 제2 전극; 및
상기 전기 활성층의 일면을 덮으며, 상기 복수의 제1 전극에 대응되는 제1 부분과 상기 제1 부분 이외의 제2 부분으로 구성되는 접착층을 포함하고,
상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상이한 모듈러스(modulus)를 갖는 접촉 감응 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 하나의 연속적인 층인, 접촉 감응 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 모듈러스는 상기 제2 부분의 모듈러스보다 큰, 접촉 감응 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 모듈러스는 상기 제2 부분의 모듈러스의 20배 내지 500배인, 접촉 감응 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분의 모듈러스는 10MPa 내지 60MPa인, 접촉 감응 소자.
제5항에 있어서,
상기 제2 부분의 모듈러스는 0.05MPa 내지 0.50MPa인, 접촉 감응 소자.
제6항에 있어서,
상기 제1 부분의 연필경도는 5B 이상이고, 상기 제2 부분의 연필경도는 3B 이하인, 접촉 감응 소자.
제1항에 있어서,
상기 접착층의 상기 제1 부분은 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극이 중첩하는 중첩 영역에 대응하는, 접촉 감응 소자.
표시 패널;
상기 표시 패널 상에 배치되고, 전기 활성층, 상기 전기 활성층의 일면에 배치된 제1 전극 및 상기 전기 활성층의 일면을 덮으며 상기 제1 전극 상에 배치된 접착층을 구비하는 접촉 감응 소자; 및
상기 접촉 감응 소자 상의 커버 윈도우를 포함하고,
상기 접착층은 상기 제1 전극과 상기 커버 윈도우 사이에 위치하는 제1 부분과 상기 전기 활성층의 일면과 상기 커버 윈도우 사이에 위치하는 제2 부분으로 구성되고,
상기 제1 부분과 상기 제2 부분은 상이한 모듈러스(modulus)를 갖는, 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 부분의 모듈러스는 상기 제2 부분의 모듈러스보다 큰, 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 부분의 모듈러스는 상기 제2 부분의 모듈러스의 20배 내지 500배인, 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 접착층의 접착력은 4N/cm² 이상인, 표시 장치.
제9항에 있어서,
상기 접착층의 두께는 20μm 내지 100μm인, 표시 장치.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 감응 소자와 상기 커버 윈도우 사이, 상기 접촉 감응 소자와 상기 표시 패널 사이, 또는 상기 표시 패널 내부에 터치 소자를 더 구비하는 표시 장치.
전기 활성층의 일면 상에 배치된 전극을 덮도록 상기 전기 활성층의 일면 상에 자외선(UV) 경화형 레진을 도포하는 단계;
상기 자외선 경화형 레진 상에 상기 전기 활성층에 마주하는 터치 소자를 배치하는 단계;
상기 전극에 대응되는 제1 영역을 노출시키는 제1 마스크를 사용하여 상기 자외선 경화형 레진에 제1 에너지의 자외선을 조사하는 단계;
상기 전기 활성층의 일면에 대응하는 영역 중 상기 제1 영역 이외의 제2 영역을 노출시키는 제2 마스크를 사용하여 상기 자외선 경화형 레진에 상기 제1 에너지의 자외선보다 낮은 에너지를 갖는 제2 에너지의 자외선을 조사하는 단계; 및
상기 전기 활성층의 타면에 표시 패널을 접착하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
제15항에 있어서,
상기 자외선 경화형 레진에 상기 제1 에너지의 자외선을 조사하는 단계는,
상기 제2 에너지의 자외선보다 적어도 10배 높은 에너지를 갖는 상기 제1 에너지의 자외선을 조사하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.