KR20150078267A

KR20150078267A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20150078267A
Application number: KR1020130167500A
Authority: KR
Inventors: 이태희; 박용창; 안이준
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-07-08
Also published as: US20150185963A1; US10983637B2; US20190324596A1; US10386967B2; CN104751743A; KR102116107B1; CN104751743B

Abstract

본 발명은 화상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널의 배면에 위치하며, 배면 방향으로 돌출되어 있는 돌출 영역 및 진동판을 가지는 배면 섀시를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 진동판의 내측면에 위치하고, 한 쌍의 전극과 그 사이에 위치하는 진동 물질층을 포함하는 음향 소자를 포함하며, 상기 돌출 영역과 상기 진동판은 서로 다른 물질로 형성되어 있는 표시 장치에 대한 것이다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 대한 것으로 화상을 표시하는 것 외에 소리 또는 진동을 발생시키는 표시 장치에 대한 것이다.

표시 장치는 기존의 음극선관을 이용한 CRT(cathode ray tube) 방식에서 발전하여 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting display), EWD(electrowetting Display), EPD(electrophoretic display), EMD(embedded micro cavity display), NCD (nano crystal display) 등의 다양한 평면 표시 장치가 개발되고 있다.

이러한 평판 표시 장치 중에서 근래에 각광받고 있는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 소형화, 경량화 및 저전력 소비화 등의 이점을 가지고 있어서 기존의 브라운관(CRT, cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로서 점차 주목받아 왔고, 현재는 디스플레이 장치가 필요한 거의 모든 정보처리 기기에 장착되어 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 일반적으로 공통 전극과 색필터(color filter)등이 형성되어 있는 상부 기판과 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 기판 사이에 액정 물질을 주입해 놓고 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정 분자들의 배열을 변경시키고, 이를 통해 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표현하는 장치이다.

액정 표시 장치에서 액정 표시 패널은 스스로 발광하지 못하는 수광 소자이므로, 액정 표시 패널 하부에서 액정 표시 패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 구비하고 있다.

한편, 평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 스스로 빛을 방출 시키는 발광 다이오드를 포함하여 백라이트를 사용하지 않는 장점이 있다.

하지만, 이와 같은 표시 장치는 모두 화상을 표시하는 기능만을 가지며, 소리를 제공하기 위해서는 별도의 스피커를 설치해야 하는 단점이 있다.

또한, 터치 감지의 표시 장치도 많이 사용되고 있는데, 터치 또는 동작을 감지하기 위해서는 터치 센서를 포함하는 패널을 추가 형성하거나, 표시 장치 내에 터치 센서를 함께 형성하여야 하여 추가 비용이 발생한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 스피커를 설치하지 않고서도 소리를 발생시킬 수 있거나 별도의 터치 패널/터치 센서의 추가 없이도 터치 또는 동작 감지가 가능하도록 한 표시 장치를 제공하고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널의 배면에 위치하며, 배면 방향으로 돌출되어 있는 돌출 영역 및 진동판을 가지는 배면 섀시를 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 진동판의 내측면에 위치하고, 한 쌍의 전극과 그 사이에 위치하는 진동 물질층을 포함하는 음향 소자를 포함하며, 상기 돌출 영역과 상기 진동판은 서로 다른 물질로 형성되어 있다.

상기 돌출 영역은 금속을 포함하며, 상기 진동판은 가죽, 인공 가죽, PEI 필름(polyetherimide film), 수지 필름 및 스피커 에지를 구성하는 물질 중 하나를 포함할 수 있다.

상기 돌출 영역은 이중으로 돌출되어 있는 제1 돌출 영역 및 제2 돌출 영역을 포함하며, 상기 진동판은 상기 제2 돌출 영역의 돌출되어 있는 하부면에 위치하고 있을 수 있다.

상기 제2 돌출 영역의 상기 하부면과 상기 진동판을 연결하는 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 돌출 영역은 상기 음향 소자과 일대일 대응할 수 있다.

상기 돌출 영역은 두 개 형성되어 있으며, 상기 음향 소자도 두 개 형성되어 있을 수 있다.

상기 돌출 영역 하나에는 상기 음향 소자가 2 이상 포함되어 있을 수 있다.

상기 배면 섀시에는 소리가 배출되는 적어도 하나의 오픈부를 더 포함할 수 있다.

상기 배면 섀시의 상기 돌출 영역에는 앰프로부터 음향 신호를 전달받는 음향 신호 배선이 형성되어 있는 배선 연결부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 음향 소자는 상기 표시 패널의 배면에 접착제에 의하여 부착되어 있으며, 상기 접착제는 비전도성 에폭시를 포함할 수 있다.

상기 음향 소자는 상기 진동 물질층을 총 3개 포함하고, 상기 전극을 총 4개 포함하며, 상기 3개의 진동 물질층은 3층 구조로 배열되어 있으며, 상기 3층 구조의 상기 진동 물질층의 최외측 및 그 사이에 상기 4개의 전극이 배치되어 있을 수 있다.

상기 음향 소자는 상기 진동 물질층의 제일 하부에 위치하는 상기 전극이 상기 3층 구조의 진동 물질층의 측면을 통하여 상부까지 연장되어 있는 전극 패드를 포함할 수 있다.

상기 4개의 상기 전극은 두 개씩 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 서로 교대로 배치되어 있을 수 있다.

외부로부터 인가되는 음향 신호를 증폭하는 앰프; 및 상기 앰프로부터의 상기 음향 신호를 상기 음향 소자에 전달하는 음향 신호 배선을 더 포함할 수 있다.

상기 표시 패널은 인쇄 회로 기판과 연성 회로 기판을 포함하며, 상기 표시 패널의 기판은 상기 연성 회로 기판을 통하여 상기 인쇄 회로 기판과 연결되어 있으며, 상기 앰프는 상기 인쇄 회로 기판에 형성되어 있을 수 있다.

상기 음향 소자의 상기 진동 물질층은 가청 주파수 외의 주파수의 진동도 발생시키며, 상기 가청 주파수 외의 주파수의 변화를 감지하여 사용자의 터치를 감지하여 햅틱 기능을 구현할 수 있다.

상기 음향 소자가 외부의 압력에 의하여 생성된 전압을 이용하여 압력 감지를 수행할 수 있다.

상기 표시 장치는 마이크를 더 포함하며, 상기 음향 소자에서 방출된 가청 주파수 이외의 주파수의 진동이 사용자의 동작에 따른 도플러 효과에 따라 변조된 후 상기 마이크에서 감지하여 사용자의 동작을 감지할 수 있다.

상기 표시 장치에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하며, 상기 음향 소자가 진동하면서 발생하는 전압을 상기 배터리로 전달하여 상기 배터리를 충전시킬 수 있다.

이상과 같이 전계를 인가받아 소리를 제공하는 피에조(piezo) 물질(예를 들어, PVDF나 PZT 등의 물질)을 형성하여 표시 장치에서 소리를 제공한다. 또한, 가청 주파수가 아닌 진동을 이용하여 사용자가 터치 한 경우 이를 피드백 받아서 터치 감지를 하도록 할 수 있어 별도의 터치 스크린을 형성하지 않을 수 있다. 또한, 도플러 효과에 의하여 표시 장치의 주변에서 손의 이동을 감지할 수 있어 별도의 동작 센서를 포함시키지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 배면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 음향 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서 앰프를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 사용 가능한 구동 특성을 도시한 도면이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 배면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100)과 표시 패널(100)의 배면에 위치하는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 광원(21), 도광판(22), 광학 시트(23), 돌출 영역(28-1, 28-2)과 진동판(29, 29-1)을 가지는 배면 섀시(28), 그리고, 진동판(29-1)의 내측에 위치하는 음향 소자(27)를 포함한다. 여기서 배면 섀시(28)는 바텀 섀시 또는 백 섀시라는 이름으로도 불릴 수 있으며, 그 외 다양한 용어로 불릴 수 있다.

도 1의 실시예에서의 표시 패널(100)은 광원으로부터 빛을 받아서 화상을 표시하는 수광형 표시 패널일 수 있다. 수광형 표시 패널로는 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널 등이 있다.

표시 패널(100)은 다수의 TFT(thin film transistor, 박막 트랜지스터)로 이루어진 TFT 기판을 포함하며, TFT 기판은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 절연 기판으로, 소스 단자에는 데이터선이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트선이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명한 ITO(indium tin oxide, 인듐 틴 옥사이드)로 이루어진 화소 전극이 연결되어 있을 수 있다. 표시 패널(100)의 상부면 및 하부면에는 편광판이 부착되어 있을 수 있다. 표시 패널(100)의 상세 구조는 표시 패널의 종류 및 실시예 별로 다양할 수 있다.

도 1의 표시 패널(100)은 도시하지 않았지만, 표시 패널(100)의 외측에 부착되어 있는 연성 회로 기판(flexible printed circuit board, FPC) 및 회로 기판(printed circuit board; PCB)를 포함할 수 있다.

표시 패널(100)의 데이터선 및 게이트선은 연성 회로 기판에 연결되어 연성 회로 기판으로부터 전기적인 신호가 입력되면 TFT의 소스 단자와 게이트 단자에 이 전기적인 신호가 전달되고, 이중 게이트선을 통하여 게이트 단자에 인가되는 주사 신호에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프 되어 데이터선을 통하여 소스 단자에 인가되는 화상 신호가 드레인 단자로 전달 또는 차단된다. 연성 회로 기판은 표시 패널의 외부로부터 영상 신호를 입력받아 표시 패널의 데이터선과 게이트선에 각각 구동 신호를 인가한다.

연성 회로 기판은 표시 장치를 구동하기 위한 신호인 화상 신호와 주사 신호, 그리고 이들 신호들을 적절한 시기에 인가하기 위한 복수의 타이밍 신호들을 발생시키고, 화상 신호와 주사 신호를 표시 패널(100)의 게이트선 및 데이터선에 각각 인가한다. 뿐만 아니라 본 발명의 실시예에 따른 연성 회로 기판에서는 음향 신호를 증폭하고 전달하는 앰프(도 10 참고)도 형성되어 있을 수 있다. 앰프는 외부로부터 전달받은 음향 신호를 전달받아 이를 증폭하여 음향 신호 배선을 통하여 음향 소자(27)로 음향 신호를 전달한다.

표시 패널(100)은 몰드 프레임을 더 포함할 수 있으며, 백라이트 유닛의 배면 섀시(28)와 함께 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛을 고정시킬 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 표시 패널(100)의 전면 방향으로 이탈되는 것을 막기 위하여 탑 섀시를 더 포함할 수도 있다.

백라이트 유닛은 표시 패널(100)의 하측에 위치하며, 광원(21), 도광판(22), 광학 시트(23), 돌출 영역(28-1, 28-2)과 진동판(29, 29-1)을 가지는 배면 섀시(28), 그리고, 진동판(29-1)의 내측에 위치하는 음향 소자(27)를 포함한다. 여기서 배면 섀시(28)는 바텀 섀시 또는 백 섀시라는 이름으로도 불릴 수 있으며, 그 외 다양한 용어로 불릴 수 있다.

표시 패널(100)은 화상을 표시하기 위하여 빛이 필요하므로 백라이트 유닛은 기본적으로 표시 패널(100)을 향하여 빛을 제공한다. 이를 위하여 백라이트 유닛은 광원(21), 도광판(22) 및 광학 시트(23)를 포함한다. 광원(21)은 CCFL과 같은 형광 램프 또는 LED가 사용될 수 있다. 광원(21)에서 방출된 빛은 도광판(22)을 거치면서 상부로 전달되며, 상부로 전달된 빛은 광학 시트(23)를 지나 표시 패널(100)로 전달된다. 도광판(22)은 광원(21)에서 제공된 빛을 상 방향으로 전달하며, 빛을 상 방향으로 굴절시키기 위하여 돌기 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 도 1의 실시예에서는 백라이트 유닛의 광원(21)이 일측면에 위치하고 있는 에지형 백라이트 유닛이 도시되어 있지만, 실시예에 따라서는 광원(21)이 백라이트 유닛의 하부면에 위치하는 직하형 구조를 가질 수도 있다. 이 때에는 도광판(22)을 포함하지 않을 수도 있다. 도광판(22)의 상부면에는 광학 시트(23)가 배치되어 있다. 광학 시트(23)는 복수의 광학 시트로 구성되어 있을 수 있으며, 빛을 분산시키는 확산 시트, 빛을 집중시키는 프리즘 산 구조를 가지는 프리즘 시트, 굴절율이 다른 두 층을 반복적으로 형성하고 있는 휘도 향상 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 1에서는 도시하지 않았지만, 도광판(22)의 배면에는 반사 시트가 위하고 있다. 반사 시트는 빛이 하부로 굴절되는 경우 다시 상부 방향으로 반사시키는 역할을 수행한다.

백라이트 유닛에 포함되어 있는 광원(21), 광학 시트(23) 및 도광판(22)을 지지하고 보호하기 위하여 배면 섀시(28)가 포함되어 있다. 배면 섀시(28)는 바텀 섀시 또는 백 섀시 등의 이름으로 불릴 수도 있는데, 표시 패널(100)의 배면에 위치하면서 표시 패널(100)을 수납하고 보호하는 역할도 수행할 수 있다. 이와 같은 배면 섀시(28)는 실시예에 따라서는 표시 패널(100)의 몰드 프레임이나 탑 섀시와 결합하여 표시 패널(100)을 보호할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배면 섀시(28)는 배면 방향으로 돌출되어 있는 돌출 영역을 포함하며, 도 1의 실시예에서는 이중으로 돌출된 구조(28-1, 28-2)를 가진다. 도 1에서의 돌출 영역(28-1, 28-2)의 돌출 정도 및 넓이는 확대되어 도시되어 있는 것으로, 실제 돌출된 정도가 육안으로 용이하게 시인되지 않을 정도일 수도 있다. 제1 돌출 영역(28-1)은 도광판(22) 또는 반사 시트로부터 배면 섀시(28)가 떨어지면서 하부로 돌출된 구조를 가진다. 도 1의 실시예에서는 제1 돌출 영역(28-1)은 원형으로 돌출된 구조를 가진다. 한편, 제2 돌출 영역(28-2)은 제1 돌출 영역(28-1)의 내에서 다시 돌출되어 있는 구조를 가지며, 도 1의 실시예에서는 제1 돌출 영역(28-1)과 같이 원형의 돌출 구조를 가진다.

제2 돌출 영역(28-2)의 돌출되어 있는 하부면에는 진동판(29-1)을 가진다. 진동판(29-1)은 제2 돌출 영역(28-2)의 하부면과 고정부(29)를 통하여 고정되어 있으며, 제2 돌출 영역(28-2)과는 다른 물질로 형성되어 있다. 즉, 배면 섀시(28), 제1 돌출 영역(28-1) 및 제2 돌출 영역(28-2)은 섀시를 구성하는 금속성 물질로 형성되어 모두 동일한 물질로 형성되어 있지만, 진동판(29-1) 및 고정부(29)는 이와 다른 물질로 형성되어 있다. 진동판(29-1)은 가죽, 인공 가죽, PEI 필름(polyetherimide film), 수지 필름 및 스피커 에지(스피커의 바디와 진동부를 연결해주는 부분)을 구성하는 물질로 형성될 수 있다. 고정부(29)는 진동판(29-1)과 다른 물질로 형성되거나 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 가죽, 인공 가죽, PEI 필름(polyetherimide film), 수지 필름 및 스피커 에지(스피커의 바디와 진동부를 연결해주는 부분)을 구성하는 물질로 형성될 수 있다.

진동판(29-1)은 배면 섀시(28) 및 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)과 달리 금속이 아닌 물질로 형성하여 음향 소자(27)에서 제공하는 소리에서 쇠 소리(고음 주파수)를 줄이고 저음 주파수를 강화하는 역할을 한다. 저음 주파수를 강화함에 의하여 우퍼의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)은 소리의 울림통 역할을 한다. 도 1에서는 두 개의 돌출 영역을 사용하는데, 두 개의 돌출 영역을 사용함에 의하여 울림통의 크기가 커질 수 있기 때문에 두 개를 사용한다. 하나의 돌출 영역으로 충분한 울림통을 가지는 경우에는 하나의 돌출 영역만 사용할 수 있으며, 필요에 따라서는 3중 이상의 돌출 영역을 형성할 수도 있다.

배면 섀시(28)의 진동판(29-1)의 내면에는 접착제(도시하지 않음)에 의하여 음향 소자(27)가 부착되어 있다. 접착제는 비전도성 에폭시를 포함하는 접착제를 사용할 수 있다. 이 때, 접착제를 건조시키기 위하여 열을 가하거나 자연 건조를 진행할 수 있는데, 음향 소자(27)에 열을 가하는 경우 진동 물질층(27-1)의 특성 저하가 발생한다. 이에 음향 소자(27)를 부착하는 경우에는 시간이 소요되더라도 자연 건조로 진행할 수 있다. 다만, 음향 소자(27)에서 제공하는 음질이 중요하지 않은 경우(예를 들면, 전화기에서 상대방의 음성을 제공하는 리시버 등)에는 열을 가하여 건조시킬 수도 있다.

음향 소자(27)는 한 쌍의 전극(27-2)과 그 사이에 위치하는 진동 물질층(27-1)을 포함한다. 진동 물질층(27-1)은 상하로 위치하는 한 쌍의 전극(27-2)에서 제공되는 전계에 의하여 진동하는 피에조(piezo) 물질을 포함하며, 피에조 물질의 예로는 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride)나 PZT(지르콘 티탄삽 납 세라믹) 등이 있다.

PVDF는 PVDF-TrFE(polyvinylidene fluoride trifluoroethylene)을 포함하며, 플렉서블한 필름 형태로 제작하기 용이한 물질 특성을 가진다. 한편, PZT는 PVDF에 비하여 필름 형태로 제적하기는 어려워 플렉서블한 특성을 가지기 어려운 차이점이 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 PZT를 진동 물질층으로 사용하면서도 필름 형태로 형성하기 위해 PZT와 PVDF(또는 PVDF-TrFE)를 혼합하여 사용할 수도 있다.

한편, 한 쌍의 전극(27-2)은 진동 물질층(27-1)의 양측면에 각각 위치하며, 진동 물질층(27-1)에 전계를 제공한다. 전극(27-2)은 ITO, IZO와 같은 투명한 도전체, 불투명한 금속, 도전성 폴리머(conducting polymer) 및 탄소 나노 튜브(CNT) 등 다양한 도전 물질을 사용할 수 있다.

음향 소자(27)는 배면 섀시(28)의 진동판(29-1)의 내면에 부착되어 진동한다. 음향 소자(27)의 진동에 의하여 진동판(29-1)도 진동하게 된다. 다만, 고정부(29) 및 진동판(29-1)은 배면 섀시(28) 및 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)에 비하여 진동이 용이한 물질로 형성되어 있어 배면 섀시(28) 전체가 진동할 가능성은 적어 진동이 표시 패널(100)에도 진동이 전달되는 문제는 줄일 수 있다.

도 2를 참고하면, 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)은 원형 구조를 가지며, 고정부(29) 및 진동판(29-1)도 원형 구조를 가지고, 음향 소자(27)도 원형 구조를 가진다.

한편, 실시예에 따라서는 표시 패널(100)의 전면에 강화 유리나 플라스틱으로 형성된 윈도우가 배치되어 있을 수도 있다. 윈도우는 표시 패널(100)의 전면이 외부로부터 손상되는 것을 막는다. 윈도우는 휴대 전화와 같은 휴대용 전자 기기나 기타 전자 기기의 표시측 외면을 구성할 수 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 통하여 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 살펴본다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.

도 1의 실시예에서는 음향 소자(27)가 하나 포함된 실시예를 도시하였지만, 음향 소자(27)의 개수는 2 이상의 복수개를 포함할 수도 있고, 원형 구조가 아닌 돌출 영역을 가질 수도 있다.

이에 대하여는 도 3에서 다양한 변형예를 도시하고 있다.

먼저, 도 3에서는 배면 섀시(28)에서의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)의 다양한 변형예를 살펴본다.

도 3에서는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)의 다양한 모양을 도시하고 있다. 도 2에서는 원통형으로 돌출되어 있는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)을 도시하였지만, 도 3에서는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)의 다양한 형상을 도시하고 있다.

제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)은 배면의 형상이 원형 외에도 타원형이나 모서리가 둥근 4각형 구조 등 다양한 형상이 도시되어 있다. 도시하고 있는 바와 달리 모서리가 각진 4각형 구조를 가질 수도 있고, 모서리가 둥근 다각형 구조, 모서리가 각진 다각형 구조로 형성될 수도 있다.

제2 돌출 영역(28-2)의 내에는 진동판(29-1)이 위치하며, 진동판(29-1)의 모양은 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)의 모양에 대응하는 모양을 가진다. 하지만, 실시예에 따라서는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)과 진동판(29-1)은 서로 다른 모양을 가질 수도 있다. 또한, 진동판(29-1)내에는 하나의 음향 소자(27)가 형성될 수도 있지만, 2 이상의 음향 소자(27)가 형성될 수도 있다. 하나의 음향 소자(27)가 위치할 경우에는 진동판(29-1)의 중앙에 위치할 수도 있다.

도 3에서는 크기가 동일한 두 개의 돌출 영역(28-1) 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)이 일정 간격을 두고 배면 섀시(28)에 형성된 실시예도 도시되어 있으며, 서로 다른 크기의 두 개의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)이 형성된 실시예도 도시되어 있다. 각 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)에는 적어도 하나의 음향 소자(27)가 위치할 수 있으며, 음향 소자(27)는 진동판(29-1)의 중앙에 위치할 수도 있다.

뿐만 아니라, 도 3에서는 두 쌍의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)이 중첩하는 모양을 가지는 변형예도 도시되어 있다. 즉, 두 쌍의 서로 다른 원형의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)이 일부 영역을 서로 중첩하도록 배열되어 하나의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)을 구성하는 구조도 도시되어 있다. 이와 같은 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)에는 적어도 하나의 음향 소자(27)가 위치할 수 있다. 두 개의 음향 소자(27)가 위치하는 경우에는 하나의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)을 두 개의 원형의 돌출 영역으로 가상 분할하여 각 원형의 중앙에 두 개의 음향 소자(27)가 각각 위치하도록 할 수도 있다.

도 3에서 도시하고 있는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)의 형상은 다양한 실시예 중 일부 예를 도시한 것으로 본 발명의 실시예가 도 3으로 한정되지 않는다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 또 다른 실시예를 살펴본다. 도 4 및 도 5는 도 1에 대응하는 도면이다.

먼저, 도 4의 실시예에서는 도 3에서 도시한 두 쌍의 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)이 형성된 실시예의 단면도를 도시하고 있다.

도 4의 실시예에서는 도 1과 달리 광원(21)이 두 개 형성되어 있는데, 이는 표시 패널(100)의 크기가 커서 양쪽에서 빛을 제공하는 실시예로 도시하였다. 각각 두 개씩 형성되어 있는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2) 및 진동판(29-1)은 동일한 구조를 가지며, 음향 소자(27)도 동일한 구조를 가진다.

도 4와 같은 실시예는 두 개의 음향 소자(27)가 서로 다른 소리를 제공하면서 스테레오 사운드를 제공할 수 있다. 또한, 진동판(29-1)으로 인하여 저음이 강화된 소리를 제공한다. 저음 주파수를 강화함에 의하여 우퍼의 역할을 수행할 수 있다. 스테레오 사운드에 우퍼가 더해짐에 의하여 2.1 채널의 사운드도 별도의 우퍼와 스피커 없이 표시 장치가 제공할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)가 제공하는 울림통에서는 소리를 증폭하여 제공한다. 도 4에서는 표시 패널(100)은 생략되어 있다.

한편, 도 5의 실시예에서는 제1 및 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)에 의하여 제공되는 울림통에 오픈부(28-3)가 형성되어 소리가 외부로 방출되는 구조를 더 가지는 것을 특징으로 한다.

도 5의 실시예에서는 오픈부(28-3)가 배면 섀시(28)의 일부 영역에 위치하고 있는데, 오픈부(28-3)의 위치는 제1 돌출 영역(28-1) 또는 제2 돌출 영역(28-2) 중 일부 영역에 위치할 수도 있다. 한편, 실시예에 따라서는 오픈부(28-3)가 제1 또는 제2 돌출 영역(28-1, 28-2)의 주변을 따라서 배열되어 있을 수도 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 통하여 음향 소자(27)의 변형예를 살펴본다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 음향 소자의 구조를 도시한 도면이다.

먼저, 도 6의 음향 소자(27)를 살펴본다.

도 6는 음향 소자(27)의 일부분의 단면을 도시하고 있으며, 한 쌍의 전극(27-2)과 그 사이에 위치하는 진동 물질층(27-1)을 포함한다. 진동 물질층(27-1)은 상하로 위치하는 한 쌍의 전극(27-2)에서 제공되는 전계에 의하여 진동하는 피에조(piezo) 물질을 포함하며, 피에조 물질의 예로는 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride)나 PZT(지르콘 티탄삽 납 세라믹) 등이 있다.

진동 물질층(27-1)을 기준으로 하나의 전극(27-2)은 상부에 위치하고, 다른 하나의 전극(27-2)은 하부에 위치하는데, 도 6의 실시예에서는 하부에 위치하는 전극의 일부가 진동 물질층(27-1)의 측면을 타고 올라가서 일부 진동 물질층(27-1)의 상부에 위치(27-21)하는 실시예를 도시하고 있다. 상부에 위치하는 부분은 전극 패드(27-21)를 구성한다. 진동 물질층(27-1)에 전계를 인가하기 위하여 두 전극(27-2)에 배선을 연결해야 하는데, 도 6와 같이 하부 전극(27-2)의 전극 패드(27-21)가 상부에 위치하면, 상부에서 두 전극에 바로 연결할 수 있다는 장점이 있다. 그 결과 음향 소자(27)의 하부는 접착제 등으로 부착하더라고 상부를 통하여 신호를 인가받을 수 있다.

도 6에서와 같은 단면을 가지는 음향 소자(27)를 상부에서 보면 도 7과 같을 수 있다. 음향 소자(27)의 상부에는 두 개의 전극(27-2)이 위치하지만, 대부분은 상부에 위치하는 전극(27-2)이 차지하고, 일부 영역만 하부 전극(27-2)의 전극 패드(27-21)가 위치하고 있으며, 전극 패드(27-21)는 상부 전극(27-2)과 일정 간격을 두고 떨어져 있다. 도 7의 실시예에서는 전극 패드(27-21)는 사각형 구조를 가지며, 원형 중 전극 패드(27-21) 부분을 제외하고는 상부의 전극(27-2)이 위치하고 있다. 그 아래에 위치하는 진동 물질층(27-1)도 원형 구조를 가지며, 하부 전극(27-2)도 원형 구조이며, 하부 전극(27-2)은 진동 물질층(27-1)의 측면을 따라서 전극 패드(27-21)와 연결되어 있다.

이하에서는 도 8을 통하여 다층의 음향 소자(27)를 살펴본다.

도 8의 실시예에 따른 음향 소자(27)는 3개의 진동 물질층(27-1)과 총 4개의 전극(27-2)을 포함한다. 3개의 진동 물질층(27-1)은 3층 구조로 배열되어 있으며, 3층 구조의 진동 물질층(27-1)의 최 외측 및 그 사이에 총 4개의 전극(27-2)이 위치하고 있다. 총 4개의 전극은 각각 두 개씩 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 서로 교대로 배치되어 있다. 맨 아래에 위치하는 전극(27-2)과 맨 위에 위치하는 전극(27-2)은 서로 다른 신호를 인가 받으며, 중간에 위치하는 전극(27-2)은 진동 물질층(27-1)의 측면을 따라서 맨 위의 전극(27-2) 또는 맨 아래의 전극(27-2)과 연결되어 있다. 맨 아래에 위치하는 전극(27-2)은 전극 패드(27-21)를 맨 위에 위치하는 전극(27-2)의 옆에 위치시켜 배선이 용이하게 연결될 수 있도록 구성한다. 그 결과 각 진동 물질층(27-1)은 상하로 접하고 있는 전극(27-2)이 서로 다른 신호를 인가하므로 발생하는 전계에 의하여 진동 물질층(27-1)이 진동하면서 소리를 발생시킨다. 도 8의 실시예는 진동 물질층(27-1)이 3개 존재하여 하나만 존재하는 음향 소자(27)에 비하여 높은 음압을 발생시킬 수 있다.

이하에서는 도 9를 통하여 음향 소자(27)에 신호를 제공하는 앰프(80)에 대하여 살펴본다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서 앰프를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서 앰프(80)는 인쇄 회로 기판(78)상에 위치하고 있다. 앰프(80)는 표시 장치의 화상 표시를 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)의 내부에 위치할 수도 있으며, 별도로 형성될 수도 있다. 도 9에서는 별도로 구성되어 있는 실시예를 도시하고 있다.

앰프(80)의 출력은 연성 회로 기판(79)을 따라 표시 패널(100)로 전달되며, 표시 패널(100)에 형성되어 있는 음향 신호 배선(80-1)을 통하여 음향 소자(27)로 신호가 인가된다.

앰프(80)는 외부로부터 전달받은 음향 신호를 전달받아 이를 증폭하여 음향 신호 배선(80-1)을 통하여 음향 소자(27)로 음향 신호를 전달한다. 도 9의 배면 섀시(28)에는 음향 신호 배선(80-1)이 음향 소자(27)로 연결되도록 하기 위하여 배선 연결부(28-4)를 포함하며, 배선 연결부(28-4)는 선형으로 돌출되어 있으며, 제1 돌출 영역(28-1)과 연결되어 있다.

이와 같은 앰프(80)는 다양한 집적 회로 구성으로 구현할 수 있다. 앰프(80)는 하나의 집적 회로 칩을 포함하며, 그 주변의 코일, 커패시터 및 저항 소자를 더 포함할 수 있다. 앰프(80)로 인가되는 음향 신호는 표시 장치 외부로부터 제공되며, 사용자가 휴대하고 다니는 휴대 단말의 경우 휴대 단말의 제어 유닛(MPU)에서 앰프(80)로 음향 신호를 제공할 수 있다.

이하에서는 음향 소자(27)를 사용하여 사용자에게 소리를 제공하는 것 외에 다른 방식으로 사용되는 실시예에 대하여 살펴본다.

도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치가 사용 가능한 구동 특성을 도시한 도면이다.

먼저, 도 10에서는 음향 소자(27)의 진동 중 가청 주파수가 아닌 주파수를 사용하여 햅틱 기능을 사용할 수 있음을 살펴본다.

음향 소자(27)에 의하여 표시 장치에는 전체적으로 진동이 발생하며, 그 중 가청 주파수가 아닌 낮은 진동도 도 10과 같이 함께 발생된다. 이 주파수는 사용자가 들을 수 없으므로 다른 용도로 사용되더라도 음질에는 영향이 없다. 사용자가 표시 장치를 터치하였을 때 변하는 진동을 감지하여 터치를 감지할 수 있다. 이러한 터치의 감지는 터치가 있는지 없는지 정도의 감지일 수 있으며, 실시예에 따라서는 햅틱(haptic) 기능과 함께 사용될 수도 있다. 즉, 음향 소자(27)가 제공하는 가청 주파수 외의 진동을 사용하여 그 변화를 감지하여 사용자의 터치 여부를 확인하여 햅틱 기능을 구현할 수 있다. 이를 위하여 가청 주파수가 아닌 저주파의 진동을 감지할 수 있는 센서를 추가 구비할 수 있으며, 센서를 이용하여 햅틱을 구현하는 것은 표시 장치에서 화상을 표시하는 신호 제어부나 휴대 단말에서는 휴대 단말의 제어 유닛(MPU)에서 수행될 수 있다.

이하에서는 도 11을 통하여 압력 감지 센서로서의 역할을 살펴본다.

음향 소자(27)에 포함되어 있는 진동 물질층(27-1)은 전계에 의하여 진동하면서 소리를 발생시킨다. 하지만, 진동 물질층(27-1)이 전계없이 진동시키는 경우에는 진동 물질층(27-1)으로부터 전압이 발생한다. 발생하는 전압을 감지하면 진동 물질층(27-1)에 변위가 발생한 것을 확인할 수 있으며, 이는 압력에 의하여 눌리면서 발생한 변위임을 확인하여 압력 감지 역할을 수행할 수 있다.

음향 소자(27)를 이용한 압력 감지에는 음향 소자(27)에서 발생하는 전압을 감지할 수 있는 센서(85)를 추가적으로 포함할 수 있다. 하지만, 실시예에 따라서는 앰프(80)의 구조를 변경하고, 앰프(80)로서의 구동과 센서(85)로서의 구동을 시분할로 구동시켜 하나의 앰프(80)로 압력 센서의 역할도 함께 수행하도록 할 수도 있다.

도 12에서는 사용자의 손의 움직임을 도플러 효과를 이용하여 감지하는 실시예가 도시되어 있다.

표시 장치의 내부에 위치하고 있는 음향 소자(27)에서 가청 주파수가 아닌 고주파 또는 저주파의 음파가 발생될 때, 사용자가 표시 장치의 전면에서 손을 움직이면, 발생한 음파가 변동되면서 휴대 단말의 마이크(130)로 음파가 입력된다. 도 13에서 도시하고 있는 바와 같이 사용자의 손의 움직임에 의한 도플로 효과로 음파는 음압이 강해지거나 약해지면서 마이크(130)로 전달되며, 마이크(130)로 제공된 음파의 변동을 감지하여 사용자의 손의 움직임을 감지하는 모션 센싱이 가능하다.

음향 소자(27)를 사용하여 모션 센싱을 하기 위해서는 마이크(130)가 반드시 필요하며, 마이크(130)를 포함하는 전자 기기에 음향 소자(27)를 포함하는 표시 장치가 사용되는 경우에는 별도의 추가 구성없이 모션 센싱이 가능하다.

도 12에 의한 모션 센싱은 카메라를 사용하는 모션 센싱에 비하여 카메라에 의한 화상 처리가 불필요하고, 마이크(130)로 입력되는 음압만 고려하면 되므로 간단하다는 장점이 있다.

이하에서는 도 14를 통하여 음향 소자(27)를 사용하여 휴대 단말의 배터리 충전에 대하여 살펴본다.

도 11에서 살펴본 바와 같이 음향 소자(27)에 포함되어 있는 진동 물질층(27-1)이 전계없이 진동하는 경우에는 진동 물질층(27-1)으로부터 전압이 발생한다. 이렇게 발생되는 전압을 커패시터나 배터리(87)에 저장하여 배터리의 사용 시간을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 사용하는 휴대 단말은 사용자의 이동시에 함께 소지하고 다니기 때문에 일정 수준의 진동에는 노출되어 있다. 그러므로 음향 소자(27)를 포함하는 경우에는 음향 소자(27) 자체적으로 진동하게 되어 전압이 발생되는데, 이를 배터리(87)로 전달하여 배터리(87)가 충전될 수 있도록 할 수 있다.

뿐만 아니라, 휴대 단말을 충전할 수 있는 상황이 아닌 경우 사용자가 음향 소자(27)를 포함하는 휴대 단말을 흔들거나 손가락을 사용하여 수십 내지 수백 차례 터치함으로 인하여 배터리(87)가 충전되는 효과를 가질 수 있다.

이상과 같이 도 10 내지 도 14에서 살펴본 음향 소자(27)의 또 다른 효과는 하나의 음향 소자(27)를 사용하여 음향 소자(27)가 소리를 제공하는 중간에 시분할 구동을 통하여 함께 진행될 수 있다. 뿐만 아니라 별도의 음향 소자(27)를 추가로 형성하고, 음향 소자(27)가 앰프와 연결되지 않고, 별도의 센서나 배터리와 연결되어 감지 동작이나 배터리 충전 동작만 수행하도록 형성할 수 있다.

본 발명에서는 음향 소자(27)가 표시 장치의 내에 위치하고 있는 것으로 기술되어 있지만, 도 10 내지 도 14의 특성을 가지기 위해서는 음향 소자(27)가 표시 장치가 사용되는 휴대 단말의 어딘가에만 있으면 충분하고, 반드시 표시 장치의 내에 위치하여야 하는 것은 아니다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 표시 패널 130: 마이크
21: 광원 22: 도광판
23: 광학 시트 27: 음향 소자
27-1: 진동 물질층 27-2: 전극
27-21: 전극 패드 28: 배면 섀시
28-1, 28-2: 돌출 영역 28-3: 오픈부
28-4: 배선 연결부 29: 고정부
29-1: 진동판 78: 인쇄 회로 기판
79: 연성 회로 기판 80: 앰프
80-1: 음향 신호 배선 85: 센서
87: 배터리

Claims

화상을 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널의 배면에 위치하며, 배면 방향으로 돌출되어 있는 돌출 영역 및 진동판을 가지는 배면 섀시를 포함하는 백라이트 유닛; 및
상기 진동판의 내측면에 위치하고, 한 쌍의 전극과 그 사이에 위치하는 진동 물질층을 포함하는 음향 소자를 포함하며,
상기 돌출 영역과 상기 진동판은 서로 다른 물질로 형성되어 있는 표시 장치.
제1항에서,
상기 돌출 영역은 금속을 포함하며,
상기 진동판은 가죽, 인공 가죽, PEI 필름(polyetherimide film), 수지 필름 및 스피커 에지를 구성하는 물질 중 하나를 포함하는 표시 장치.
제2항에서,
상기 돌출 영역은 이중으로 돌출되어 있는 제1 돌출 영역 및 제2 돌출 영역을 포함하며,
상기 진동판은 상기 제2 돌출 영역의 돌출되어 있는 하부면에 위치하고 있는 표시 장치.
제3항에서,
상기 제2 돌출 영역의 상기 하부면과 상기 진동판을 연결하는 고정부를 더 포함하는 표시 장치.
제1항에서,
상기 돌출 영역은 상기 음향 소자과 일대일 대응하는 표시 장치.
제5항에서,
상기 돌출 영역은 두 개 형성되어 있으며, 상기 음향 소자도 두 개 형성되어 있는 표시 장치.
제6항에서,
상기 돌출 영역 하나에는 상기 음향 소자가 2 이상 포함되어 있는 표시 장치.
제1항에서,
상기 배면 섀시에는 소리가 배출되는 적어도 하나의 오픈부를 더 포함하는 표시 장치.
제1항에서,
상기 배면 섀시의 상기 돌출 영역에는 앰프로부터 음향 신호를 전달받는 음향 신호 배선이 형성되어 있는 배선 연결부가 형성되어 있는 표시 장치.
제1항에서,
상기 음향 소자는 상기 표시 패널의 배면에 접착제에 의하여 부착되어 있으며, 상기 접착제는 비전도성 에폭시를 포함하는 표시 장치.
제1항에서,
상기 음향 소자는 상기 진동 물질층을 총 3개 포함하고, 상기 전극을 총 4개 포함하며,
상기 3개의 진동 물질층은 3층 구조로 배열되어 있으며, 상기 3층 구조의 상기 진동 물질층의 최외측 및 그 사이에 상기 4개의 전극이 배치되어 있는 표시 장치.
제11항에서,
상기 음향 소자는 상기 진동 물질층의 제일 하부에 위치하는 상기 전극이 상기 3층 구조의 진동 물질층의 측면을 통하여 상부까지 연장되어 있는 전극 패드를 포함하는 표시 장치.
제12항에서,
상기 4개의 상기 전극은 두 개씩 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 서로 교대로 배치되어 있는 표시 장치.
제1항에서,
외부로부터 인가되는 음향 신호를 증폭하는 앰프; 및
상기 앰프로부터의 상기 음향 신호를 상기 음향 소자에 전달하는 음향 신호 배선을 더 포함하는 표시 장치.
제14항에서,
상기 표시 패널은 인쇄 회로 기판과 연성 회로 기판을 포함하며,
상기 표시 패널의 기판은 상기 연성 회로 기판을 통하여 상기 인쇄 회로 기판과 연결되어 있으며,
상기 앰프는 상기 인쇄 회로 기판에 형성되어 있는 표시 장치.
제1항에서,
상기 음향 소자의 상기 진동 물질층은 가청 주파수 외의 주파수의 진동도 발생시키며,
상기 가청 주파수 외의 주파수의 변화를 감지하여 사용자의 터치를 감지하여 햅틱 기능을 구현한 표시 장치.
제1항에서,
상기 음향 소자가 외부의 압력에 의하여 생성된 전압을 이용하여 압력 감지를 수행하는 표시 장치.
제1항에서,
상기 표시 장치는 마이크를 더 포함하며,
상기 음향 소자에서 방출된 가청 주파수 이외의 주파수의 진동이 사용자의 동작에 따른 도플러 효과에 따라 변조된 후 상기 마이크에서 감지하여 사용자의 동작을 감지하는 표시 장치.
제1항에서,
상기 표시 장치에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하며,
상기 음향 소자가 진동하면서 발생하는 전압을 상기 배터리로 전달하여 상기 배터리를 충전시키는 표시 장치.