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KR102486453B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR102486453B1
KR102486453B1 KR1020170168375A KR20170168375A KR102486453B1 KR 102486453 B1 KR102486453 B1 KR 102486453B1 KR 1020170168375 A KR1020170168375 A KR 1020170168375A KR 20170168375 A KR20170168375 A KR 20170168375A KR 102486453 B1 KR102486453 B1 KR 102486453B1
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piezoelectric
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piezoelectric sensor
display device
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고광범
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 압전 센서를 포함하는 압전 센서층 및 상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되, 상기 압전 센서는 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 압전 물질을 포함하는 압전 소자, 상기 제1 전극과 연결되어 공진 주파수를 갖는 전압을 상기 압전 소자에 인가하는 교류 전압 발생부 및 상기 제2 전극과 연결되어 상기 압전 소자의 임피던스 변화를 측정하는 센싱부를 포함한다.

Description

표시 장치 {DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치 중 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
한편, 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 발생하는 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode: OLED)를 이용하여 영상을 표시한다. 이러한 유기 발광 표시 장치는 빠른 응답속도를 가지면서, 휘도 및 시야각이 크고 동시에 낮은 소비 전력으로 구동되는 장점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 외부의 목적물과 표시 장치간의 거리 또는 외부의 목적물의 이동 거리를 측정할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 압전 센서를 포함하는 압전 센서층 및 상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되, 상기 압전 센서는 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 압전 물질을 포함하는 압전 소자, 상기 제1 전극과 연결되어 공진 주파수를 갖는 전압을 상기 압전 소자에 인가하는 교류 전압 발생부 및 상기 제2 전극과 연결되어 상기 압전 소자의 임피던스 변화를 측정하는 센싱부를 포함한다.
또한, 상기 센싱부는 상기 제2 전극과 연결되는 제1 노드, 상기 제1 노드와 연결되는 센싱 저항 및 증폭기 및 상기 증폭기와 연결되는 아날로그 디지털 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 증폭기와 상기 아날로그 디지털 변환부 사이에 배치되는 정류 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전 센서에 압력이 인가되면, 상기 압전 소자의 임피던스 값이 증가할 수 있다.
또한, 상기 압전 센서층은 상기 압전 소자가 배치되는 베이스 필름, 상기 베이스 필름 상에 배치되는 패드 및 상기 패드와 상기 압전 소자를 연결하는 입력 라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 구동 집적 회로를 포함하고, 상기 패드는 상기 구동 집적 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 구동 집적 회로는 복수의 아날로그 디지털 컨버터를 포함하고, 상기 압전 소자는 상기 아날로그 디지털 컨버터와 연결될 수 있다.
또한, 상기 표시 패널 상에 배치되는 입력 감지 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 복수의 화소부를 포함하고, 상기 화소부는 화소 전극, 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 압전 센서를 포함하는 압전 센서층 및 상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되, 상기 압전 센서는 제1 압전 소자 및 상기 제1 압전 소자에 공진 주파수를 갖는 전압을 제공하는 교류 전압 발생부를 포함하는 송신부 및 제2 압전 센서 및 상기 제2 압전 센서로부터 발생한 전류를 측정하는 센싱부를 포함하는 수신부를 포함한다
또한, 상기 제1 압전 소자에 상기 공진 주파수를 갖는 전압이 제공되면, 상기 제1 압전 소자는 초음파 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 초음파 신호는 목적물에 부딪쳐 반사 신호로 되돌아오고, 상기 제2 압전 센서는 상기 반사 신호를 수용하여 전류를 생성할 수 있다.
또한, 상기 센싱부와 연결된 제어부를 더 포함하고, 상기 송신부에서 상기 초음파 신호를 송신하면, 상기 수신부는 제1 시간 후에 상기 반사 신호를 수신하고, 상기 제어부는 상기 제1 시간을 기초로 상기 목적물과 상기 표시 장치 간의 수직 거리를 도출할 수 있다.
또한, 상기 압전 센서층은 베이스 필름 및 상기 베이스 필름 상에 복수의 열과 복수의 행을 따라 배치되는 복수의 압전 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱부와 연결된 제어부를 더 포함하고, 상기 압전 센서는 복수의 수신부를 포함하며, 상기 복수의 수신부는 목적물의 위치 정보를 수집하고, 상기 제어부는 상기 목적물의 위치 정보를 xy 평면 상에 맵핑할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 목적물의 위치 정보를 기초로 상기 목적물의 수평 이동 거리를 도출할 수 있다.
또한, 상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자는 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 압전 센서를 포함하는 압전 센서층 및 상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되, 상기 압전 센서는 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 압전 물질을 포함하는 압전 소자,
상기 제1 전극과 연결되어 가변 주파수를 갖는 전압을 상기 압전 소자에 인가하는 교류 전압 발생부 및 상기 제2 전극과 연결되어 상기 압전 소자의 공진 주파수 변화를 측정하는 센싱부를 포함한다.
또한, 상기 압전 소자에 압력이 인가되지 않은 상태에서 상기 센싱부는 상기 가변 주파수 중 가장 낮은 임피던스 값을 갖는 제1 공진 주파수를 측정하고, 상기 압전 소자에 압력이 인가된 상태에서 상기 센상부는 상기 가변 주파수 중 가장 낮은 임피던스 값을 갖는 제2 공진 주파수를 측정하되, 상기 제1 공진 주파수와 상기 제2 공진 주파수는 상이할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 외부로부터 인가되는 압력을 정밀하게 감지할 수 있다.
또한, 외부의 목적물과 표시 장치간의 거리 또는 외부의 목적물의 이동 거리를 측정할 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 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 압전 센서(PS)에서 주파수-임피던스 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 압전 소자(PD)에 압력이 인가되었을 때와, 인가되지 않았을 때의 전류 변화량을 도시하는 그래프이다.
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8은 송신부(600)와 수신부(700)의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 배치도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 배치도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(on)", "상(on)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 또한 도면을 기준으로 다른 소자의 "좌측"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 시점에 따라 다른 소자의 "우측"에 위치할 수도 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 압전 센서층(PL), 표시 패널(100), 입력 감지 유닛(TU) 및 커버 윈도우(W)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 압전 센서층(PL)은 베이스 필름(BF) 및 베이스 필름(BF) 상에 형성된 적어도 하나의 압전 센서(PS)를 포함할 수 있다.
베이스 필름(BF)은 판 형상의 필름으로서, 후술하는 압전 센서(PS)가 배치되는 공간을 제공할 수 있다.
일 실시예에서 베이스 필름(BF)은 투명 또는 반투명 소재로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서 베이스 필름(BF)은 가요성을 가질 수 있다. 즉, 베이스 필름은 적어도 부분적으로 구부러지거나, 접힐 수 있다.
일 실시예에서 베이스 필름(BF)은 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyleneterepthalate: PET) 또는 폴리이미드(polyimide: PI)를 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 베이스 필름(BF)의 재료가 이에 제한되는 것은 아니다.
베이스 필름(BF) 상에는 압전 센서(PS)(도 2 참조)가 배치될 수 있다. 압전 센서는 적어도 하나의 압전 소자(PD)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 압전 소자(PD)는 입력 라인(18)과 연결될 수 있다. 입력 라인(18)의 일단에는 패드(19)가 형성될 수 있으며, 압전 센서층(PL)의 일단에는 복수의 패드(19)가 모여있는 패드부(20)가 배치될 수 있다.
일 실시예에서 패드부(20)는 후술하는 표시 패널(100)의 구동집적회로(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해 일 실시예에 따른 표시 장치는 패드부(20)와 구동 집적 회로(130)를 연결하는 회로 필름(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 패드부(20)와 구동 집적 회로(130)의 연결 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 도 2를 참조하여, 압전 센서(PS)에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 압전 센서(PS)는 압전 소자(PD), 교류 전압 발생부(400) 및 센싱부(500)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 압전 소자(PD)는 제1 전극(E1), 제1 전극(E1)과 대향하는 제2 전극(E2) 및 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 배치되는 압전 물질(M)을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)은 서로 대향하며, 일정 간격 이격될 수 있다. 즉, 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)은 캐패시터의 대향 전극을 이룰 수 있다.
제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에는 압전 물질(M)이 개재될 수 있다. 압전 물질(M)은 압전 효과(piezoelectric effect)를 갖는 물질로서, 전압을 걸어주면 팽창 또는 축소할 수 있다.
일 실시예에서 압전 물질(M)은 수정, 로셸염, 티탄산 바륨 및 세라믹스 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 압전 물질(M)의 종류가 이에 제한되는 것은 아니다.
압전 소자(PD)의 제1 전극(E1)에는 교류 전압 발생부(400)가 연결될 수 있다. 교류 전압 발생부(400)는 압전 소자(PD)에 교류 전압을 인가할 수 있다.
일 실시예에서 교류 전압 발생부(400)가 인가하는 전압의 파형은 정현파 또는 구형파일 수 있다.
일 실시예에서 교류 전압 발생부(400)는 공진 주파수를 갖는 전압을 압전 소자(400)에 인가할 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 3을 참조하여, 용어를 정의하기로 한다.
도 3은 압전 센서(PS)에서 주파수-임피던스 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 공진 주파수(RF)는 공진이 발생하는 특정 구간에서 압전 소자(PD)의 임피던스가 최소값을 가질 때의 주파수, 반공진 주파수(ARF)는 공진이 발생하는 특정 구간에서 압전 소자(PD)의 임피던스가 최대값을 가질 ?의 주파수로 정의될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 압전 소자(PD)의 제2 전극(E2)에는 센싱부(500)가 연결될 수 있다.
센싱부(500)는 압전 소자(PD)에 걸리는 임피던스 또는 임피던스의 변화를 측정할 수 있다.
일 실시예에서 센싱부(500)는 센싱 저항(Rs), 증폭기(520) 및 아날로그 디지털 변환부(510)를 포함할 수 있다.
제2 전극(E2)은 제1 노드(n1)와 이어질 수 있다. 센싱부(500)는 제1 노드(n1)에 걸리는 전류를 측정하여, 압전 소자(PD)의 임피던스를 측정할 수 있다.
제1 노드(n1)에서 센싱 저항(Rs) 및 증폭기(520)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 전류는 제2 전극(E2)에서 센싱 저항(Rs)으로 흐르며, 증폭기(520)는 제1 노드(n1)의 전류를 측정할 수 있다. 또한, 아날로그 디지털 변환부(510)는 증폭기(520)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 아날로그 디지털 변환부(510)와 연결되어, 아날로그 디지털 변환부(510)에서 제공되는 신호를 처리하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
이어서 압전 센서(PS)의 작동 원리에 대해 설명한다.
일 실시예에서 윈도우(W)에 압력이 인가되면, 압력은 압전 소자(PD)에 전달될 수 있다. 도 2는 손가락(FI)이 윈도우(W)에 압력을 인가하는 경우를 예시하였지만, 압력을 인가하는 대상은 이에 제한되지 않는다.
압전 소자(PD)에 압력이 인가되면, 압전 소자(PD)는 전압을 발생시키며, 이 전압은 압전 소자(PD)에 걸리는 임피던스에 변화를 초래할 수 있다.
도 4는 압전 소자(PD)에 압력이 인가되었을 때와, 인가되지 않았을 때의 전류 변화량을 도시하는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 압전 소자(PD)에 압력이 인가되지 않는 상태(901)에 비해, 압전 소자(PD)에 압력이 인가된 상태(902)의 전류량이 작은 것을 확인할 수 있다. 이를 임피던스 기준으로 설명하면, 압전 소자(PD)에 압력이 인가되지 않는 상태(901)에 비해, 압전 소자(PD)에 압력이 인가된 상태(902)의 임피던스가 더 클 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 압전 소자(PD)에는 공진 주파수를 갖는 교류 전압이 인가될 수 있다. 공진 주파수를 갖는 교류 전압이 인가된 상태에서 압전 소자(PD)에 자극을 가하는 경우, 임피던스의 변화량을 즉각적 및 계속적으로 확인할 수 있다.
즉, 공진 주파수 상태에서는 임피던스의 변화가 다른 영역의 주파수에 비해 크므로, 임피던스의 변화를 정확하게 포착할 수 있다.
또한, 임피던스의 계속적인 변화량을 측정함으로써, 압력이 지속적으로 인가 중인지 아니면 인가 후 해제되었는지 여부를 확인할 수 있다.
구체적으로, 압전 소자에 가해지는 압력이 해제되면, 임피던스는 압력이 가해지지 않았던 상태로 복원될 수 있다. 이를 이용하면, 예컨대, 손가락으로 윈도우를 계속 누르고 있는지, 눌렀다가 떼었는 지 여부를 감지할 수 있다.
결론적으로, 상기와 같이 구성하는 경우 표시 장치에 인가되는 압력을 더욱 정밀하게 그리고 정확하게 측정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 압전 센서층(PL) 상에는 표시 패널(100)이 배치될 수 있다.
표시 패널(100)은 화상을 표시할 수 있다. 일 실시예에서 표시 패널(100)은 유기발광표시장치에 적용되는 표시 패널일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시 패널(100)이 유기발광표시장치의 표시 패널인 경우를 예시하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서 표시 패널은 액정 표시 장치에 적용되는 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(100)은 서로 대향하는 제1 기판(110)과 제2 기판(290)을 포함할 수 있다. (도 5 참조)
제1 기판(110)은 절연 기판일 수 있다. 제1 기판(110)은 일 실시예로 유리, 석영, 고분자 수지 등의 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 고분자 물질은 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenapthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyleneterepthalate: PET), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulosetriacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합일 수 있다.
제1 기판(110)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.(도 1 참조)
표시 영역(DA)은 화상을 표시하는 영역으로 정의된다. 표시부(120)는 상기 표시 영역(DA) 상에 배치된다. 표시부(120) 상에는 화상을 구현하기 위한 복수의 화소부(PX)가 배치된다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 외측에 배치되며, 화상을 표시하지 않는 영역으로 정의된다. 비표시 영역(NDA)은 일 실시예로, 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 1에서는 비표시 영역(NDA)이 표시 영역(DA)을 둘러싸는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 비표시 영역(NDA)은 다른 실시예로, 표시 영역(DA)의 일 측 또는 타 측에만 인접하게 배치되거나, 또는 표시 영역(DA)을 기준으로 표시 영역(DA)의 일 측 및 양 측에 각각 인접하게 배치될 수도 있다.
비표시 영역(NDA)에는 구동 집적 회로(130)가 배치될 수 있다. 구동 집적 회로(130)는 표시 영역(DA)의 구동에 필요한 신호를 생성하여 표시 영역에 전달할 수 있다.
일 실시예에서 구동 집적 회로(130)는 복수의 아날로그 디지털 변환부를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 압전 센서(PS)는 아날로그 디지털 변환부(510)를 포함할 수 있다. 또한, 압전 센서층(PL)의 패드부(20)와 표시 패널(100)의 구동 집적 회로(130)는 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 압전 센서(PS)는 구동 집적 회로(130)가 포함하는 복수의 아날로그 디지털 변환부 중 일부를 사용할 수 있다.
이어서 도 5를 참조하여, 화소부(PX)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 버퍼층(210)은 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(210)은 제1 기판(110)을 통한 외부로부터의 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있다. 또한, 버퍼층(210)은 제1 기판(110)의 표면을 평탄화할 수 있다. 버퍼층(210)은 일 실시예로 질화 규소(SiNx)막, 산화 규소(SiO2)막 및 산질화규소(SiOxNy)막 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층(210)은 제1 기판(110)의 종류 또는 공정 조건 등에 따라 생략될 수도 있다.
반도체 패턴(ACT)을 포함하는 반도체층은 버퍼층(210) 상에 배치될 수 있다. 반도체층에 대해 반도체 패턴(ACT)을 기준으로 설명하기로 한다. 반도체 패턴(ACT)은 일 실시예로, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 및 산화물 반도체 중에서 선택되는 하나 또는 두 개 이상을 혼합하여 형성될 수 있다. 반도체 패턴(ACT)은 일 실시예로 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(ACTa), 불순물이 도핑된 소스 영역(ACTb) 및 드레인 영역(ACTc)을 포함할 수 있다. 소스 영역(ACTb)은 채널 영역(ACTa)의 일 측에 위치하며, 후술하는 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결된다. 드레인 영역(ACTc)은 채널 영역(ACTa)의 타 측에 위치하며, 후술하는 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다.
제1 절연층(220)은 반도체 패턴(ACT)을 포함하는 반도체층 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(220)은 일 실시예로 게이트 절연층일 수 있다. 제1 절연층(220)은 일 실시예로 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등의 무기 절연물질, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 물질, 및 폴리이미드와 같은 유기 절연 물질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 물질을 혼합하여 형성할 수 있다.
게이트 전극(GE)을 포함하는 게이트 도전체는 제1 절연층(220) 상에 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 반도체 패턴(ACT)과 중첩될 수 있다. 게이트 도전체는 예컨대, 알루미늄 합금을 포함하는 알루미늄(Al) 계열의 금속, 은 합금을 포함하는 은(Ag) 계열의 금속, 구리 합금을 포함하는 구리(Cu)계열의 금속, 몰리브덴 합금을 포함하는 몰리브덴(Mo) 계열 금속, 크롬(Cr), 티탄(Ti), 및 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
제2 절연층(230)은 게이트 전극(GE)을 포함하는 게이트 도전체 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(230)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등의 무기 절연물질, BCB(BenzoCycloButene), 아크릴계 물질, 및 폴리이미드와 같은 유기 절연 물질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상의 물질을 혼합하여 형성할 수 있다.
소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 도전체는 제2 절연층(230) 상에 배치될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 제2 절연층(230) 상에 서로 이격되어 배치된다. 데이터 도전체는 금속, 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질으로 이루어진 군 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 데이터 도전체는 일 실시예로 니켈(Ni), 코발트(Co), 티탄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 베릴륨(Be), 니오브(Nb), 금(Au), 철(Fe), 셀렌(Se) 또는 탄탈륨(Ta) 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 금속에 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 니오브(Nb), 백금(Pt), 하프늄(Hf), 산소(O) 및 질소(N)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함시켜 형성한 합금이 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)의 재료로서 이용될 수 있다.
전술한, 반도체 패턴(ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 스위칭 소자(TR2)를 구성한다. 도 3에서는 스위칭 소자(TR2)가 탑 게이트 방식인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 스위칭 소자(TR2)는 바텀 게이트 방식으로 형성될 수도 있다.
평탄화층(240)은 데이터 도전체 상에 배치될 수 있다. 평탄화층(240)은 단차를 제거함에 따라, 후술하는 화소 전극(250) 및 유기 발광층(270)의 발광 효율을 높일 수 있다. 평탄화층(240)은 일 실시예로 유기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(240)은 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴(polyacryl) 및 폴리실록산(polysiloxane) 중 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다. 다른 실시예로, 평탄화층(240)은 무기 물질을 포함하여 구성되거나, 또는 무기 물질 및 유기 물질의 복합 형태로 구성될 수도 있다. 평탄화층(240)에는 드레인 전극(DE)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 컨택홀(CNT1)이 형성될 수 있다.
화소 전극(250)은 평탄화층(240) 상에 배치될 수 있다. 화소 전극(250)은 제1 컨택홀(CNT1)에 의해 노출된 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 화소 전극(250)은 정공 주입 전극인 애노드(anode)일 수 있다. 화소 전극(250)이 애노드 전극인 경우, 화소 전극(250)은 정공 주입이 용이하도록 일함수가 높은 물질을 포함할 수 있다. 또한, 화소 전극(250)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 화소 전극(250)은 일 실시예로 반사성 재료를 포함할 수 있다. 반사성 재료는 일 실시예로, 은(Ag), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 마그네슘-인듐(Mg-In) 및 마그네슘-은(Mg-Ag)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
화소 전극(250)은 일 실시예로, 단일막으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 화소 전극(250)은 2 이상의 물질이 적층된 다중막으로 형성될 수도 있다.
화소 전극(250)이 다중막으로 형성되는 경우, 화소 전극(250)은 일 실시예로, 반사막 및 상기 반사막 상에 배치되는 투명 또는 반투명 전극을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 화소 전극(250)은 반사막 및 상기 반사막 하부에 배치되는 투명 또는 반투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(250)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 투명 또는 반투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), In2O3(Indiu, Oxide), (IGO, Indium Gallium Oxide) 및 AZO(Aluminum Zinc Oxide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
화소 정의막(260)은 화소 전극(250) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(260)은 화소 전극(250)의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 포함한다. 화소 정의막(260)은 유기 물질 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 화소 정의막(260)은 포토 레지스트, 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘 화합물, 폴리아크릴계 수지 등의 재료를 포함할 수 있다.
유기 발광층(270)은 화소 전극(250) 및 화소 정의막(260) 상에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 유기 발광층(270)은 화소 전극(250) 중 화소 정의막(260)의 개구부를 통해 노출되는 영역 상에 배치될 수 있다. 유기 발광층(270)은 일 실시예로, 화소 정의막(260)의 측벽의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
유기 발광층(270)은 일 실시예로 적색, 청색 및 녹색 중 하나의 색을 발광할 수 있다. 다른 실시예로, 유기 발광층(270)은 백색을 발광하거나, 또는 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 옐로우(yellow) 중 하나의 색을 발광할 수도 있다. 유기 발광층(270)이 백색을 발광하는 경우, 유기 발광층(270)은 백색 발광 재료를 포함하거나, 또는 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 형태를 가짐으로써 백색을 발광할 수도 있다.
공통 전극(280)은 유기 발광층(270) 및 화소 정의막(260) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(280)은 일 실시예로 유기 발광층(270) 및 화소 정의막(260) 상에 전면적으로 형성될 수 있다. 공통 전극(280)은 일 실시예로 캐소드(cathode) 전극일 수 있다. 공통 전극(280)은 일 실시예로 Li. Ca, Lif/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 공통 전극(280)은 일함수가 낮은 재료로 이루어질 수 있다. 공통 전극(280)은 일 실시예로 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), In2O3(Indiu, Oxide), (IGO, Indium Gallium Oxide) 및 AZO(Aluminum Zinc Oxide)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 투명 또는 반투명 전극일 수 있다.
전술한, 화소 전극(250), 유기 발광층(270) 및 공통 전극(280)은 유기 발광 소자(OLED)를 구성할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 유기 발광 소자(OLED)는 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 등을 더 포함하는 다층 구조일 수 있다.
제2 기판(290)은 제1 기판(110)과 대향되도록 배치될 수 있다. 제2 기판(290)은 별도의 실링(sealing) 부재를 통해 제1 기판(110)과 결합될 수 있다. 제2 기판(289)은 일 실시예로 투명 절연 기판일 수 있다. 제2 기판(290)이 투명 절연 기판인 경우, 투명 절연 기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등일 수 있다.
제2 기판(290) 상에는 입력 감지 유닛(TU)이 배치될 수 있다. 입력 감지 유닛(TU)은 외부 입력, 예를 들어 터치(touch) 등을 통해, 좌표 정보를 획득할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 입력 감지 유닛(TU)은 사용자의 터치를 감지하는 터치 유닛일 수 있다.
일 실시예에서 입력 감지 유닛(TU)은 정전 용량 방식으로 외부의 입력을 감지할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 실시예에서 입력 감지 유닛(TU)은 전자기 유도 방식을 통해 입력을 감지할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 입력 감지 유닛(TU) 상에는 편광층(POL)이 배치될 수 있다.
일 실시예에서 편광층(POL)은 외부로부터 입사되는 외광의 반사율을 저감시킬 수 있다. 이를 위해 편광층(POL)은 위상 지연자(retarder) 및/또는 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 편광층(POL)은 생략될 수 있다. 편광층(POL)이 생략되는 경우, 제2 기판(290) 상에는 외광 반사에 의한 색분리를 개선하기 위해 블랙 매트릭스(도시하지 않음) 및 컬러 필터(도시하지 않음)가 배치될 수 있다.
편광층(POL) 상에는 윈도우(W)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서 윈도우(W)는 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 즉, 윈도우(W)는 광투과성 재질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서 윈도우(W)는 플렉서블(flexible)한 성질을 가질 수 있다. 다시 말하면, 윈도우(W)는 구부러지거나(bendable), 접히거나(foldable), 말아지는(rollable) 재질 또는 구조로 이루어져 구부러지거나 접히거나 말릴 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 구성의 일부는 앞서 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 설명한 구성과 실질적으로 동일할 수 있으며, 중복 설명을 피하기 위해 일부 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에서 제1 기판(110_2) 상에는 봉지층(300)이 배치될 수 있다.
봉지층(300)은 외부로부터 유입될 수 있는 수분 및 공기 등이 유기 발광 소자(OLED)에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 봉지층(300)은 일 실시예로 제1 무기층(301), 유기층(302) 및 제2 무기층(303)을 포함할 수 있다.
제1 무기층(301)은 공통 전극(280) 상에 배치될 수 있다. 제1 무기층(301)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiONx)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
유기층(302)은 제1 무기층(301) 상에 배치될 수 있다. 유기층(302)은 에폭시, 아크릴레이트 또는 우레탄아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 유기층(302)은 화소 정의막(260)에 의한 단차를 평탄화시킬 수 있다.
제2 무기층(303)은 유기층(302) 상에 배치될 수 있다. 제2 무기층(303)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(SiONx)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 도 6에서는 제1 무기층(301), 유기층(302) 및 제2 무기층(303)이 각각 단일 층인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 무기층(301), 유기층(302) 및 제2 무기층(303) 중 적어도 하나의 층은 다층 구조로 형성될 수도 있다.
봉지층(300)은 다른 실시예로 HMDSO층(Hexamethyldisiloxane layer)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 봉지층(300)은 제1 무기층(301), 제2 무기층(303) 및 상기 제1 무기층(301)과 제2 무기층(303) 사이에 배치되는 HMDSO층을 포함할 수 있다. 즉, 전술한 유기층(302)이 HMDSO층으로 대체될 수 있다.
상기 HMDSO층은 일 실시예로 제1 무기층(301) 형성 이후, 동일한 챔버(chamber)를 통해 형성될 수 있다. 이를 통해, 봉지층(300) 형성 공정을 간소화할 수 있다. 또한, 스트레스(stress)를 흡수할 수 있는 HMDSO층을 포함함으로써, 봉지층(300)은 충분한 유연성을 가질 수 있다.
봉지층(300) 상에는 입력 감지 유닛(TU)이 배치될 수 있다. 입력 감지 유닛(TU)은 앞서 도 5에서 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에서 압전 센서(PS)는 거리 센서일 수 있다.
일 실시예에서 압전 센서(PS)는 송신부(600)와 수신부(700)를 포함할 수 있다.
송신부(600)는 교류 전압 발생부(400) 및 제1 압전 소자(PD1)를 포함할 수 있다. 교류 전압 발생부(400)는 제1 압전 소자(PD1)에 공진 주파수를 갖는 전압을 인가할 수 있다. 교류 전압 발생부(400)가 제1 압전 소자(PD1)에 교류 전압을 인가하면, 제1 압전 소자(PD1)는 진동하여 초음파 신호(T)를 생성할 수 있다.
수신부(700)는 제2 압전 소자(PD2) 및 센싱부(500)를 포함할 수 있다.
송신부(600)로부터 제공된 초음파 신호(T)는 목적물(도 7에서는 손가락(FI)으로 표시)에 부딪친 후 반사되어 수신부(700)로 제공될 수 있다. 설명의 편의를 위해 목적물에 부딪힌 후 되돌아오는 신호를 반사 신호(R)로 지칭하기로 한다.
반사 신호(R)는 제2 압전 소자(PD2)에 제공되어 제2 압전 소자(PD2)를 자극할 수 있다. 다시 말하면, 초음파를 포함하는 반사 신호(R)는 제2 압전 소자(PD2)를 진동시킬 수 있다. 제2 압전 소자(PD2)가 진동하면, 제2 압전 소자(PD2)가 전압을 생성하고, 센싱부(500)는 제2 압전 소자(PD2)가 생성한 전압에 의해 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
이에 대해 도 8을 참조하여, 설명하기로 한다.
도 8은 송신부(600)와 수신부(700)의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
일 실시예에서 송신부(600)에서 초음파 신호(T)를 송신하면, 제1 시간 경과 후에 수신부(700)에서 반사 신호(R)를 수신할 수 있다.
센싱부(500)와 연결된 제어부(도시하지 않음)는 위 신호를 기초로 제1 제1 시간(t1)을 도출할 수 있다.
제1 시간(t1)이 도출되면, 제어부는 신호의 속도와 제1 시간(t1)을 기초로 목적물과 표시 장치 사이의 수직 거리(dv)를 도출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 사시도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에서 베이스 필름(BF) 복수의 압전 소자(PD)가 복수의 열과 복수의 행을 따라 배치될 수 있다.
복수의 압전 소자(PD)는 도 7에서 설명한 제1 압전 소자(PD1), 제2 압전 소자(PD2) 또는 도 10에서 설명할 제3 압전 소자(PD3)일 수 있다.
복수의 압전 소자(PD)가 복수의 열과 복수의 행을 따라 배치되는 경우, 목적물이 표시 장치 상에서 이격된 채로 이동하면, 압전 센서(PS)는 목적물의 수평 거리를 도출할 수 있다.
즉, 압전 센서(PS)가 복수의 수신부(700)를 포함하는 경우, 제어부는 각 수신부(700)를 xy 평면 상에서의 위치 정보에 대응시킬 수 있다.
즉, 일 실시예에서 제어부는 제1 시점(t1)에서 목적물의 제1 위치(p1)와 제2 시점(t2)에서 목적물의 제2 위치(p2)를 xy 평면 상에 맵핑할 수 있다.
이 경우, 제어부는 xy 평면 상에 맵핑된 제1 위치(p1)와 제2 위치(p2)를 비교함으로써, 제1 위치(p1)와 제2 위치(p2)의 수평 거리(dh)를 도출할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에서 도 7의 수신부(600)와 송신부(700)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 압전 소자(PD1)와 제2 압전 소자(PD2)가 일체로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 하나의 압전 소자가 제1 압전 소자(PD1)와 제2 압전 소자(PD2)의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 하나의 압전 소자를 제3 압전 조사(PD3)로 지칭하기로 한다.
일 실시예에서 제3 압전 소자(PD3)는 수신부와 송신부의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
이를 위해 제3 압전 소자(PD3)의 제1 전극(E1)은 교류 전압 발생부(400)와 연결될 수 있다. 교류 전압 발생부(400)가 공진 주파수를 갖는 전압을 인가하면, 제3 압전 소자(PD3)는 초음파 신호(T)를 생성할 수 있다.
또한, 제3 압전 소자(PD3)의 제2 전극(E2)은 센싱부(500)와 연결될 수 있다.
초음파 신호(T)는 목적물에 반사되어 반사 신호(R)가 되고, 반사 신호(R)는 제3 압전 소자(PD3)를 진동시킬 수 있다. 제3 압전 소자(PD3)가 진동하면, 제3 압전 소자(PD3)에 전압 또는 전규가 발생할 수 있다. 이에 따라 센싱부(500)는 반사 신호(R)를 감지할 수 있다.
즉, 도 8에서 설명한 것과 마찬가지로 압전 센서(PS)는 신호의 도달 시간을 도출할 수 있으며, 이를 기초로 수직 거리를 계산할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 11을 참조하면, 다른 실시예에 센싱부(500)는 정류회로(800)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 정류 회로(800)는 증폭기(520)에서 증폭된 신호를 필터링하여 아날로그 디지털 변환부(510)에 제공할 수 있다.
즉, 증폭기(520)에서 증폭된 신호는 일정한 파형(정현파 또는 구형파)을 갖는데, 정류 회로(800)는 증폭기(520)에서 증폭된 신호의 피크 값의 DC 전압으로서 아날로그 디지털 변환부(510)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 아날로그 디지털 변환부(510)는 필터링된 아날로그 신호를 기초로 디지털 신호로 변환할 수 있게 된다.
일 실시예에서 정류 회로(800)는 제1 다이오드(810), 정류 캐패시터(820) 및 정류 저항(830)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 정류 회로(800)의 구성이 이에 제한되는 것은 아니다. 정류 회로(800)는 상술한 기능을 수행하는 구성으로 넓게 이해될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 다른 실시예에서 교류 전압 발생부(401)는 계속적으로 가변하는 가변 주파수를 압전 소자(PD)에 제공할 수 있다.
교류 전압 발생부(401)가 계속적으로 가변하는 주파수를 압전 소자(PD)에 제공하면, 센싱부(500)는 압전 소자(PD)에 걸리는 임피던스를 측정할 수 있다.
이 때, 최소의 임피던스 값을 갖게하는 주파수를 찾으면 이를 제1 공진 주파수로 지정할 수 있다.
이후, 압전 소자(PD)에 압력을 인가하면, 압전 소자(PD)의 진동에 영향을 주게되고, 이는 임피던스 파형에 영향을 미치게 된다.
즉, 압전 소자(PD)에 압력을 가한 상태에서 최소의 임피던스 값을 갖게하는 주파수(이를 제2 공진 주파수로 지칭한다)를 찾을 수 있다.
압력을 가하지 않았을 때와 압력을 가할 때의 임피던스 양상이 상이하므로, 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수는 서로 상이할 수 있다.
즉, 압전 센서(PS)는 제1 공진 주파수가 압력에 따라 시프트되는 것을 이용하여 표시 장치에 가해지는 압력을 감지할 수 잇다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 배치도이다.
도 13은 압전 센서층(PL1)이 복수의 압전 소자(PD)를 포함하는 경우를 예시한다.
도 1과 같이 복수의 압전 소자(PD)는 복수의 열과 행을 가지며 규칙적으로 배치될 수 있지만, 다른 실시예에서 복수의 압전 소자(PD)는 특정 영역에만 배치될 수도 있다.
압전 소자(PD)는 윈도우(W)를 통해서 사용자에게 시인되지 않는다. 그 경우에도, 사용자가 압전 소자(PD)에 대응되는 부분에 압력을 가하거나, 손가락을 이동시키는 경우, 압전 소자(PD)는 이러한 자극을 감지할 수 있다.
즉, 압전 소자(PD)는 표시 장치의 특정 영역에 배치되어 지정된 기능을 수행하는 버튼으로 기능할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 부분 배치도이다.
도 14는 압전 센서층(PL2)이 하나의 압전 소자(PD)를 포함하는 경우를 예시한다.
이 경우, 압전 소자(PD)는 표시 장치의 특정 영역에서 지정된 기능을 수행하는 버튼으로 기능할 수 있다.
예컨대, 윈도우에 홈버튼이 생략되는 표시 장치에서 압전 소자(PD)는 홈버튼의 기능을 적어도 부분적으로 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에서 교류 전압 발생부와 압전 소자(PD)는 일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서 압전 센서는 발진 회로를 포함할 수 있다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 압전 센서는 병렬로 연결된 제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)와 제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)의 일단과 연결된 제1 캐패시터(C1)와 제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)의 타단과 연결된 제2 캐패시터(C2)를 포함할 수 있다.
즉, 제1 저항(R1), 증폭기(), 압전 소자(PD), 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)가 하나의 발진 회로를 이룰 수 있다.
제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)의 일단은 제1 캐패시터(C1)의 일 전극과 연결되고, 타단은 제2 캐패시터(C2)의 일 전극과 연결될 수 있다
이 경우, 제1 캐패시터(C1)의 타 전극과 제2 캐패시터(C2)의 타 전극은 접지될 수 있다.
도 3을 참조하면, 인덕턴스 영역(IA)이 정의될 수 있다. 인덕턴스 영역(IA)은 공진 주파수(RF)와 반공진 주파수(ARF) 사이의 영역으로 정의될 수 있다.
인덕턴스 영역(IA)에서 압전 소자(PD)는 인덕터의 기능을 수행할 수 있다.
즉, 인덕턴스 영역(IA)에서 압전 소자(PD)는 발진회로의 인덕터 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서 교류 전압 발생부()는 제1 저항(R1), 증폭기() 및 압전 소자(PD)를 포함할 수 있다. 즉, 도 1의 실시예와 달리 압전 소자(PD)가 교류 전압 발생부()에 포함될 수 있다. 다시 말하면, 압전 소자(PD)와 교류 전압 발생부()가 일체로 형성될 수 있다.
이어서, 이의 동작에 대해 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 압전 소자(PD)에 압력이 가해지면 압전 소자(PD)의 임피던스가 변화하게 되며, 이는 압전 소자(PD)의 공진 주파수를 시프트시킬 수 있으며, 센싱부(501)는 변화된 공진 주파수를 감지할 수 있다. 즉, 센싱부(501)는 공진 주파수의 시프트 여부를 감지하여, 압전 소자(PD)에 압력이 가해졌는지 여부를 확인할 수 있다.
일 실시예에서 센싱부(501)는 주파수 카운터를 포함할 수 있다. 센싱부(501)가 주파수 카운터를 포함하는 경우, 아날로그 디지털 변환부 없이도 공진 주파수의 시프트 여부를 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
W; 윈도우
TU: 입력 감지 유닛
POL: 편광층
100: 표시 패널
PL: 압전 센서층
PD: 압전 소자
500: 센싱부
400: 교류 전압 발생부
PS: 압전 센서

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 제1 압전 소자와 제2 압전 소자를 포함하는 복수의 압전 소자 및 상기 제1 압전 소자를 포함하는 압전 센서를 포함하는 압전 센서층; 및
    상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되,
    상기 압전 센서는 상기 제1 압전 소자에 연결된 센싱부를 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1 압전 소자의 공진 주파수를 갖는 교류 전압이 상기 압전 소자에 입력될 때, 상기 제1 압전 소자의 임피던스 편화를 측정하도록 구성되고,
    상기 압전 센서층은 베이스 필름, 및 복수의 열 및 행을 따라서 상기 베이스 필름 상에 배치되는 상기 복수의 압전 소자를 포함하고,
    상기 압전 센서의 상기 제1 압전 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제1 압전 물질을 포함하며,
    상기 센싱부는 상기 공진 주파수의 시프트 여부를 확인하는 주파수 카운터를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 제2 전극과 연결되는 제1 노드;
    상기 제1 노드와 연결되는 센싱 저항 및 증폭기; 및
    상기 증폭기와 연결되는 아날로그 디지털 변환부를 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증폭기와 상기 아날로그 디지털 변환부 사이에 배치되는 정류 회로를 더 포함하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압전 센서에 압력이 인가되면, 상기 제1 압전 소자의 임피던스 값이 증가하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전 센서층은 상기 베이스 필름 상에 배치되는 패드 및 상기 패드와 상기 제1 압전 소자를 연결하는 입력 라인을 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표시 패널은 구동 집적 회로를 포함하고, 상기 패드는 상기 구동 집적 회로와 전기적으로 연결되는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 집적 회로는 복수의 아날로그 디지털 컨버터를 포함하고, 상기 제1 압전 소자는 상기 아날로그 디지털 컨버터와 연결되는 표시 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널 상에 배치되는 윈도우를 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 복수의 화소부를 포함하고, 상기 화소부는 화소 전극, 상기 화소 전극에 대향하는 공통 전극 및 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함하는 표시 장치.
  11. 압전 센서를 포함하는 압전 센서층;
    상기 압전 센서층 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되,
    상기 압전 센서는 제1 압전 소자 및 상기 제1 압전 소자에 공진 주파수를 갖는 전압을 제공하는 교류 전압 발생부를 포함하는 송신부; 및
    제2 압전 센서 및 상기 제2 압전 센서로부터 발생한 전류를 측정하는 센싱부를 포함하는 수신부;를 포함하고,
    상기 센싱부는 상기 공진 주파수의 시프트 여부를 확인하는 주파수 카운터를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압전 소자에 상기 공진 주파수를 갖는 전압이 제공되면, 상기 제1 압전 소자는 초음파 신호를 생성하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 신호는 목적물에 부딪쳐 반사 신호로 되돌아오고, 상기 제2 압전 센서는 상기 반사 신호를 수용하여 전류를 생성하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 센싱부와 연결된 제어부를 더 포함하고, 상기 송신부에서 상기 초음파 신호를 송신하면, 상기 수신부는 제1 시간 후에 상기 반사 신호를 수신하고, 상기 제어부는 상기 제1 시간을 기초로 상기 목적물과 상기 표시 장치 간의 수직 거리를 도출하는 표시 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 압전 센서층은 베이스 필름 및 상기 베이스 필름 상에 복수의 열과 복수의 행을 따라 배치되는 복수의 압전 소자를 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 센싱부와 연결된 제어부를 더 포함하고,
    상기 압전 센서는 복수의 수신부를 포함하며, 상기 복수의 수신부는 목적물의 위치 정보를 수집하고, 상기 제어부는 상기 목적물의 위치 정보를 xy 평면 상에 맵핑하는 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목적물의 위치 정보를 기초로 상기 목적물의 수평 이동 거리를 도출하는 표시 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제2 압전 센서는 제2 압전 소자를 더 포함하며,
    상기 제1 압전 소자와 상기 제2 압전 소자는 일체로 형성되는 표시 장치.
  19. 압전 센서를 포함하는 압전 센서층; 및
    상기 압전 센서층 상에 배치되며, 발광층을 포함하는 표시 패널을 포함하되,
    상기 압전 센서는
    제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 압전 물질을 포함하는 압전 소자;
    상기 제1 전극과 연결되어 가변 주파수를 갖는 전압을 상기 압전 소자에 인가하는 교류 전압 발생부; 및
    상기 제2 전극과 연결되어 상기 압전 소자의 공진 주파수 변화를 측정하는 센싱부를 포함하며,
    상기 센싱부는 상기 공진 주파수의 시프트 여부를 확인하는 주파수 카운터를 포함하는 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 압전 소자에 압력이 인가되지 않은 상태에서 상기 센싱부는 상기 가변 주파수 중 가장 낮은 임피던스 값을 갖는 제1 공진 주파수를 측정하고,
    상기 압전 소자에 압력이 인가된 상태에서 상기 센싱부는 상기 가변 주파수 중 가장 낮은 임피던스 값을 갖는 제2 공진 주파수를 측정하되,
    상기 제1 공진 주파수와 상기 제2 공진 주파수는 상이한 표시 장치.
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