(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気活性高分子からなる電気活性層の一面で複数のセルの各々に配置され、導電性物質からなる１つ以上の第１の電極に第１の電圧が印加され、
前記電気活性層の前記一面で前記セルの各々に配置され、導電性物質からなる１つ以上の第２の電極に第２の電圧が印加され、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とは、前記１つ以上の第１の電極と前記１つ以上の第２の電極との間の間隔による共振周波数に対応する周波数を有することを特徴とする接触感応素子。
【請求項２】
前記１つ以上の第１の電極に前記共振周波数を有する前記第１の電圧が印加されるように構成され、
前記１つ以上の第２の電極は、接地されたことを特徴とする請求項１に記載の接触感応素子。
【請求項３】
前記１つ以上の第１の電極は、同じセルに配置された前記１つ以上の第２の電極と第１の間隔で離隔された第１の部分及び前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で離隔された第２の部分を有し、
前記１つ以上の第１の電極に前記第１の間隔に対応する共振周波数または前記第２の間隔に対応する共振周波数を有する前記第１の電圧が印加され、
前記１つ以上の第２の電極は、接地されたことを特徴とする請求項１に記載の接触感応素子。
【請求項４】
前記セルのうち、第１のセルに配置された前記１つ以上の第１の電極と前記１つ以上の第２の電極は、第１の間隔で離隔され、
前記セルのうち、第２のセルに配置された前記１つ以上の第１の電極と前記１つ以上の第２の電極は、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で離隔され、
前記第１のセルに配置された前記１つ以上の第１の電極に前記第１の間隔に対応する共振周波数を有する前記第１の電圧が印加されるか、前記第２のセルに配置された前記１つ以上の第１の電極に前記第２の間隔に対応する共振周波数を有する前記第１の電圧が印加され、
前記第１のセルに配置された前記１つ以上の第２の電極または前記第２のセルに配置された前記１つ以上の第２の電極は、接地されたことを特徴とする請求項１に記載の接触感応素子。
【請求項５】
接触感応素子が振動するように電気活性高分子からなる電気活性層を備える前記接触感応素子に含まれた第１の電極及び第２の電極の各々に互いに相違した電圧を印加するステップと、
前記接触感応素子上で水平摩擦を発生させるように、前記第１の電極及び前記第２の電極の両方に同じ電圧を印加するステップと、
を含み、
前記第１の電極は、前記電気活性層の一面にのみ配置され、前記第２の電極は、前記第１の電極に隣接して配置されたことを特徴とする接触感応素子の駆動方法。
【請求項６】
前記接触感応素子は、前記接触感応素子上で指の平面動きに基づいて水平摩擦を発生させるように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の接触感応素子の駆動方法。
【請求項７】
前記第１の電極及び前記第２の電極の各々に互いに相違した電圧を印加するステップまたは前記第１の電極及び前記第２の電極の両方に同じ電圧を印加するステップは、前記接触感応素子の一部領域でのみ行われることを特徴とする請求項５に記載の接触感応素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置に関し、より詳細には、駆動電圧が減少され、透過率が向上した電気活性高分子（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＥＡＰ）で構成された接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは、表示装置に対する画面タッチやジェスチャ（ｇｅｓｔｕｒｅ）などのようなユーザのタッチ入力を感知する装置であって、スマートフォン、タブレットＰＣなどの携帯用表示装置をはじめとして公共施設の表示装置とスマートＴＶなどの大型表示装置に広く活用されている。このようなタッチパネルは、動作方式によって抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、赤外線方式などに分類される。
【０００３】
しかし、最近では、ユーザのタッチ入力を感知することにとどまらず、ユーザのタッチ入力に対するフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）としてユーザの指またはユーザのスタイラスペンで感じることができる触覚フィードバックを伝達するハプティック（ｈａｐｔｉｃ）装置に対する研究が進まれている。
【０００４】
このようなハプティック装置として、表示装置にＥＲＭ（Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｍａｓｓ）が適用されたハプティック装置が使用された。ＥＲＭは、モータの回転部の一方の部分に質量を付けて、モータが回転するときに発生する偏心力によって機械的な振動を発生させる振動モータである。ただし、ＥＲＭは、不透明な材料で構成されるので、表示装置で表示パネルの前面でない、表示パネルの後面に配置されなければならない。また、ＥＲＭは、モータにより振動を発生させるので、表示装置の特定部分のみが振動されるものでなく、表示装置の全体が振動するようになる。したがって、ＥＲＭが適用された表示装置では、ユーザのタッチ入力が発生された部分にのみ触覚フィードバックを伝達できないという問題が生じる。また、ＥＲＭは、モータを介して機械的振動を発生させるという点で応答速度が非常に遅いので、ハプティック装置の振動源として使用されるのに困難が存在する。
【０００５】
さらに、ハプティック装置の他の例示として、表示装置にＬＲＡ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）が適用されたハプティック装置も使用された。ＬＲＡは、永久磁石がソレノイド（ｓｏｌｅｎｏｉｄ）の内部を往復動することにより発生するばねとステンレス振動子の振動を介して触覚フィードバックを伝達する。ただし、ＬＲＡもＥＲＭのように不透明な材料で構成され、表示装置の全体を振動させるので、ＥＲＭと同じ問題が存在する。また、ＬＲＡは、共振周波数を使用しなければならないので、振動周波数が１５０Ｈｚ〜２００Ｈｚ間に固定される。したがって、ＬＲＡが適用されたハプティック装置は、様々な振動感の生成が難しいという短所を有する。
【０００６】
上述したような問題を解決するために、圧電セラミックスアクチュエータ（Ｐｉｅｚｏ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）が適用されたハプティック装置が使用されている。圧電セラミックスアクチュエータは、数ｍｓｅｃの速い応答速度を有し、振動周波数の範囲が極めて広く、人が実際に触覚を感じる全ての周波数範囲の振動を実現することができる。ただし、圧電セラミックスアクチュエータは、セラミックス材質の板（ｐｌａｔｅ）形態で製作されて、外部衝撃に対する耐久性が低く、外部衝撃により容易に割れるという短所がある。また、圧電セラミックスアクチュエータは、ＥＲＭ及びＬＲＡなどと同様に、不透明であり、かつ薄型化が難しく、表示装置の後面に配置されて表示装置の全体を振動させるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の発明者達は、ハプティック装置で振動を発生させるための振動源として、電気活性高分子で構成された接触感応素子が使用され得るという点を認識した。具体的に、電気活性高分子で構成された接触感応素子は、電気活性高分子からなる電気活性層の上部及び下部に配置された電極に電圧を印加することで発生される電気活性層の振動を介してユーザに触覚フィードバックを伝達することができる。このような接触感応素子は、透明な材料で形成されることができるので、表示装置の前面に適用されることができるという長所がある。
【０００８】
ただし、電気活性高分子で構成された接触感応素子は、上述した従来の振動源に対して駆動電圧が数ｋＶ単位で極めて高い。したがって、表示装置で使用される電源からの電圧を昇圧させるための別の昇圧回路が要求されるが、スマートフォン、タブレットＰＣなどのような個人携帯用表示装置に適用され得る程度に昇圧回路を小型で製造することには相当な困難がある。このため、駆動電圧を下げるために電気活性層の厚さを減少させる方法があるが、電気活性層の厚さが減少する場合、接触感応素子で振動させようとする対象の重さ、すなわち、表示装置の重さのため、電気活性層の変位が抑制されて振動が非常に弱くなるか、振動が発生しないという問題がある。
【０００９】
また、接触感応素子を構成する構成要素が透明な材料で構成されても、電気活性層の上部及び下部に電極が配置されることによって透過率が低下するという問題が発生し得る。
【００１０】
そこで、本発明の発明者達は、上述したような従来のハプティック装置の問題点及び電気活性高分子で構成された接触感応素子を使用することにより発生し得る駆動電圧と透過率関連の問題点を認識し、このような問題点を解決できる新しい構造の接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置を発明した。
【００１１】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、電気活性層の一面上に電気活性層に電圧を印加するための電極を形成することにより、透過率が最大化され得る接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置を提供することである。
【００１２】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、電気活性層に電圧を印加するための電極の間隔を最小化して、より減少された駆動電圧でも駆動が可能な接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明が解決しようとするさらに他の課題は、電気活性層に電圧を印加するための電極の間隔を多様に設定し、電極間隔による周波数を有する電圧を印加して、ユーザに様々な感じの触覚フィードバックを伝達できる接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明が解決しようとするさらに他の課題は、電気活性層を採用する構造において、電気活性層の一面に電極を配置する構造と、その電極に印加される電圧を異にする駆動を介して、１つの構造で質感と振動による触覚を同時に実現できる接触感応素子の駆動方法を提供することである。
【００１５】
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述したような課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る接触感応素子は、電気活性高分子からなる電気活性層及び電気活性層の一面にのみ配置された１つ以上の第１の電極及び１つ以上の第２の電極を備え、第１の電極及び第２の電極は、透明導電性物質からなる。
【００１７】
電気活性層は、複数のセルを有し、第１の電極及び第２の電極は、セルの各々に配置されることができる。
【００１８】
第１の電極は、同じセルに配置された第２の電極と第１の間隔で離隔された部分及び第２の間隔で離隔された部分を有することができる。
【００１９】
第１の電極及び第２の電極の各々は、第１のサブ電極及び第１のサブ電極から延びる複数の第２のサブ電極を有し、第１の電極の第２のサブ電極と第２の電極の第２のサブ電極とは交互に配置されることができる。
【００２０】
セルのうち、第１のセルに配置された第１の電極と第２の電極は、第１の間隔で離隔され、セルのうち、第２のセルに配置された第１の電極と第２の電極は、第２の間隔で離隔されることができる。
【００２１】
第１の電極と第２の電極との間の間隔は、電気活性層の厚さより小さいことができる。
【００２２】
第１の電極及び第２の電極の各々は、螺旋形構造または二重ループ構造を有することができる。
【００２３】
前述したような課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法は、電気活性高分子からなる電気活性層の一面で複数のセルの各々に配置され、透明導電性物質からなる１つ以上の第１の電極に第１の電圧を印加するステップと、電気活性層の一面でセルの各々に配置され、透明導電性物質からなる１つ以上の第２の電極に第２の電圧を印加するステップとを含み、第１の電圧と第２の電圧は、第１の電極と第２の電極との間の間隔による共振周波数に対応する周波数を有する。
【００２４】
第１の電極に第１の電圧を印加するステップは、第１の電極に共振周波数を有する第１の電圧を印加するステップであり、第２の電極に第２の電圧を印加するステップは、第２の電極を接地させるステップでありうる。
【００２５】
第１の電極は、同じセルに配置された第２の電極と第１の間隔で離隔された部分及び第２の間隔で離隔された部分を有し、第１の電極に第１の電圧を印加するステップは、第１の電極に第１の間隔に対応する共振周波数または第２の間隔に対応する共振周波数を有する第１の電圧を印加するステップであり、第２の電極に第２の電圧を印加するステップは、第２の電極を接地させるステップでありうる。
【００２６】
セルのうち、第１のセルに配置された第１の電極と第２の電極は、第１の間隔で離隔され、セルのうち、第２のセルに配置された第１の電極と第２の電極は、第２の間隔で離隔され、第１の電極に第１の電圧を印加するステップは、第１のセルに配置された第１の電極に第１の間隔に対応する共振周波数を有する第１の電圧を印加するか、第２のセルに配置された第１の電極に第２の間隔に対応する共振周波数を有する第１の電圧を印加するステップであり、第２の電極に第２の電圧を印加するステップは、第１のセルに配置された第２の電極及び第２のセルに配置された第２の電極を接地させるステップでありうる。
【００２７】
前述したような課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る表示装置は、タッチパネル、タッチパネル上にまたはタッチパネル下に配置され、電気活性高分子で構成された電気活性層及び電気活性層の一面にのみ配置された１つ以上の第１の電極と１つ以上の第２の電極を有する接触感応素子、及びタッチパネル及び接触感応素子上に配置されたカバーを備え、第１の電極及び第２の電極は、透明導電性物質からなる。
【００２８】
表示装置は、表示パネルをさらに備えることができ、第１の電極及び第２の電極は、表示パネルと対向し得る。
【００２９】
表示装置は、タッチパネルが内蔵された表示パネルをさらに備えることができ、表示パネルは、カバーと接触感応素子との間または接触感応素子下に配置されることができる。
【００３０】
接触感応素子のセルの面積とタッチパネルの画素の面積とは同一でありうる。
【００３１】
前述したような課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法が提供される。接触感応素子の駆動方法では、まず、電気活性高分子からなる電気活性層、及び電気活性層の一面にのみ配置された第１の電極及び第１の電極と隣接して配置された第２の電極を含む接触感応素子が提供される。接触感応素子が振動するように、第１の電極及び第２の電極の各々に互いに相違した電圧が印加され、これと切り換え可能に、接触感応素子上で水平摩擦を発生させるように、第１の電極及び第２の電極の両方に同じ電圧が印加される。
【００３２】
水平摩擦は、接触感応素子上で指の動きにより発生し得る。
【００３３】
第１の電極及び第２の電極の各々に対する互いに相違した電圧の印加と、その全てに対する同じ電圧の印加とは、接触感応素子の一部領域でのみ行われることができる。
【００３４】
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明は、第１の電極及び第２の電極が電気活性層の同じ面に形成されることにより、電気活性高分子で構成された接触感応素子の透過率を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明は、第１の電極及び第２の電極を電気活性層の同じ面上に配置させて、第１の電極及び第２の電極が電気活性層の相違した面に配置される場合と比較して接触感応素子の駆動電圧を下げることができる。
【００３７】
また、本発明は、第１の電極と第２の電極との間隔を調整して、ユーザに様々な感じの触覚フィードバックを伝達することができる。
【００３８】
また、本発明は、振動感と事物に対する材質感とを互いに異なる駆動方式を介して１つの構造で実現するので、より細かい材質感及びダイナミックな入力フィードバックのような事実的な感じを提供することができる。
【００３９】
本発明による効果は、以上で例示した内容により制限されず、さらに様々な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】本発明の一実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な平面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態に係る接触感応素子のセルを説明するための概略的な拡大平面図である。
【図１ｃ】図１ｂのＩｃ−Ｉｃ’による接触感応素子の概略的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る接触感応素子の透過率を説明するための概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動電圧を説明するための概略的な断面図である。
【図４】本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図５】本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図６】本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図７ａ】本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での電極間隔による共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフである。
【図７ｂ】本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での電極間隔による共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフである。
【図７ｃ】本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での電極間隔による共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフである。
【図８ａ】本発明の他の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図８ｂ】本発明の他の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図９】本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図１０】本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図である。
【図１４】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置のブロック図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。
【図１６】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の接触感応素子を説明するための斜視図である。
【図１７ａ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動とユーザが感じる触覚を説明するための概略的な断面図である。
【図１７ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略図である。
【図１７ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動例を説明するための概略図である。
【図１８ａ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動とユーザが感じる触覚を説明するための概略的な断面図である。
【図１８ｂ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略図である。
【図１８ｃ】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動例を説明するための概略図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動切換を説明するための概略図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するためのフローチャートである。
【図２１】本発明の種々の実施形態に係る表示装置が有利に活用され得る実例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付される図面とともに詳細に後述されている実施形態に示すように、明らかになるであろう。しかし、本発明は、以下において開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形で実現されるはずであり、単に、本実施形態は、本発明の開示が完全なようにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇により定義されるだけである。
【００４２】
本発明の実施形態を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは、例示的なものであるから、本発明が図示された事項に限定されるものではない。明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を表す。また、本発明を説明するにおいて、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。本明細書上で言及された「含む」、「有する」、「なされる」などが使用される場合、「〜のみ」が使用されない限り、他の部分が追加され得る。構成要素を単数で表現した場合に、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
【００４３】
構成要素を解析するにおいて、別の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むものと解析する。
【００４４】
位置関係に対する説明の場合、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などで２つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」が使用されない限り、２つの部分間に１つ以上の他の部分が位置することもできる。
【００４５】
素子または層が他の素子または層「上（ｏｎ）」として表されるものは、他の素子のすぐ上にまたは中間に他の層または他の素子を介在した場合を全て含む。
【００４６】
第１、第２などが様々な構成要素を述べるために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語により制限されない。これらの用語は、単に１つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下において言及される第１の構成要素は、本発明の技術的思想内で第２の構成要素でありうる。
【００４７】
明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を表す。
【００４８】
図面に示された各構成の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために図示されたものであり、本発明が、図示された構成の大きさ及び厚さに必ず限定されるものではない。
【００４９】
本発明の種々の実施形態の各々の特徴が部分的にまたは全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、当業者が十分理解できるように、技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、各実施形態が互いに対して独立的に実施可能でありうるし、相関関係により、共に実施可能でありうる。
【００５０】
以下、添付された図面を参照して本発明の様々な実施形態を詳細に説明する。
【００５１】
図１ａは、本発明の一実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な平面図である。図１ａに示すように、接触感応素子１００は、電気活性層１１０、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置されたセル（ｃｅｌｌ；ＣＥ）、第１の配線１３１、第２の配線１３２、及びＦＰＣＢ（１４０）を備える。
【００５２】
電気活性層１１０は、電気的な刺激によって変形される高分子材料である電気活性高分子からなる板状のフィルムである。例えば、電気活性層１１０は、シリコン系、ウレタン系、アクリル系などの誘電性エラストマー（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）、ＰＶＤＦ、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）などの強誘電性高分子（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒ）、または圧電セラミックス（ｐｉｅｚｏ  ｃｅｒａｍｉｃ）素子からなることができる。電気活性層１１０が誘電性エラストマーからなる場合、電気活性層１１０に電圧が印加されることにより発生する静電気的引力（Ｃｏｕｌｏｍｂｉｃ  Ｆｏｒｃｅ）により誘電性エラストマーが収縮及び膨脹されて接触感応素子１００が振動し得る。また、電気活性層１１０が強誘電性高分子からなる場合、電気活性層１１０に電圧が印加されることにより、電気活性層１１０の内部の双極子（ｄｉｐｏｌｅ）の整列方向が変更されて接触感応素子１００が振動し得る。
【００５３】
電気活性層１１０は、アクティブ領域ＡＡを有するように構成される。電気活性層１１０のアクティブ領域ＡＡは、ユーザに触覚フィードバックを伝達するための領域であって、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置された複数のセルＣＥを含む。ここで、セルＣＥは、ユーザに触覚フィードバックを伝達できる最小単位領域であって、それぞれのセルＣＥは、独立的に触覚フィードバックを伝達することができる。
【００５４】
電気活性層１１０のそれぞれのセルＣＥの面積は、一般的な人の指の大きさを考慮して決定されることができる。接触感応素子１００は、ユーザのタッチ入力に対する触覚フィードバックを伝達するものであるから、ユーザに触覚フィードバックを伝達できる最小単位領域であるセルＣＥは、ユーザのタッチ入力が発生する面積を考慮して決定されることができる。この場合、ユーザのタッチ入力が発生する面積は、一般的な人の指の大きさによって決定されるので、電気活性層１１０のセルＣＥの面積も一般的な人の指の大きさに基づいて決定されることができる。
【００５５】
いくつかの実施形態において、電気活性層１１０のそれぞれのセルＣＥの面積は、電気活性層１１０とともに使用され得るタッチパネルの画素の面積を考慮して決定されることができる。タッチパネルでユーザのタッチ入力を感知することに応答して接触感応素子１００がユーザに触覚フィードバックを伝達するようになる。したがって、例えば、ユーザのタッチ入力が感知されたタッチパネルの画素と同様に接触感応素子１００のセルＣＥの面積が決定される場合、タッチパネルの画素と接触感応素子１００のセルＣＥとが１対１に対応され得るので、接触感応素子１００がより容易に駆動され得る。
【００５６】
以下では、それぞれのセルＣＥ及びセルＣＥに配置された第１の電極１２０及び第２の電極１６０についてのより詳細な説明のために、図１ｂ及び図１ｃを共に参照する。
【００５７】
図１ｂは、本発明の一実施形態に係る接触感応素子のセルを説明するための概略的な拡大平面図である。図１ｃは、図１ｂのＩｃ−Ｉｃ’による接触感応素子の概略的な断面図である。図１ｂでは、接触感応素子１００の複数のセルＣＥのうち、１つのセルＣＥのみを図示し、接触感応素子１００の複数のセルＣＥの全ては、図１ｂに示されたセルＣＥと同様に構成されることができる。
【００５８】
第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、電気活性層１１０に電圧を印加するための電極であって、導電性物質からなる。また、接触感応素子１００の透過率を確保するために、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、透明導電性物質からなることができる。例えば、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、銀−ナノワイヤ（ＡｇＮＷ）などのような透明導電性物質からなることができる。また、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、メタルメッシュ（ｍｅｔａｌ  ｍｅｓｈ）で構成されることもできる。すなわち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、金属物質がメッシュ形態で配置されるメタルメッシュで構成されて、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、実質的に透明な電極として機能することもできる。ただし、第１の電極１２０及び第２の電極１６０の構成物質は、上述した例に制限されず、様々な透明導電性物質が第１の電極１２０及び第２の電極１６０の構成物質として使用され得る。第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、同じ物質からなることができ、互いに相違した物質からなることもできる。
【００５９】
図１ｂ及び図１ｃに示すように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、１つのセルＣＥ内で電気活性層１１０の一面にのみ配置される。すなわち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、電気活性層１１０の同一の面に形成され、１つのセルＣＥ内に第１の電極１２０及び第２の電極１６０が共に配置される。例えば、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、図１ｃに示されたように、電気活性層１１０の上面（例えば、ユーザに最も近い面）にのみ形成され、電気活性層１１０の下面には形成されないことがある。
【００６０】
第１の電極１２０及び第２の電極１６０が透明導電性物質からなるにもかかわらず、第１の電極１２０及び第２の電極１６０に入射する光の一部は、第１の電極１２０及び第２の電極１６０で反射されるか、吸収され得る。したがって、第１の電極１２０及び第２の電極１６０に入射する光のうち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０を通過できない光が存在するので、第１の電極１２０及び第２の電極１６０により接触感応素子１００の透過率が低下し得る。そこで、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、透明導電性物質からなる第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の一面に配置される。したがって、接触感応素子１００に入射する光が通過する電極の個数が減少されるので、第１の電極１２０と第２の電極１６０とが電気活性層１１０の互いに異なる面に配置される場合（例えば、光が第１の電極１２０と第２の電極１６０との両方を通過すべき場合）と比較して接触感応素子１００の透過率が向上することができる。透過率と関連した本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００の効果についての説明は、図２を参照して詳しく後述する。
【００６１】
第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、様々な方式で電気活性層１１０の一面に形成されることができる。例えば、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、プリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、スリットコーティング（ｓｌｉｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）などのような方式で電気活性層１１０の上面に形成されることができる。特に、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が同じ物質で形成される場合、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、同時に形成されることができる。
【００６２】
図１ｃに示すように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇは、電気活性層１１０の厚さＴより小さい。第１の電極１２０と第２の電極１６０とに電圧が印加される場合、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間に形成される電場は、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離に反比例する（例えば、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離が近くなるほど、より強い電場が形成される）。すなわち、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の電位差、すなわち、駆動電圧が同じ場合、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離が増加されれば、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間に形成される電場が減少され、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離が減少されれば、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間に形成される電場が増加される。したがって、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇを電気活性層１１０の厚さＴより小さくすることにより、同じ駆動電圧が印加される場合、電気活性層の上面に１つの電極が配置され、下面に１つの電極が配置される方式の接触感応素子に比べて電気活性層１１０に印加される電場の大きさが増加され得る。また、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇを電気活性層１１０の厚さＴより小さくすることにより、電気活性層１１０の上面に１つの電極が配置され、下面に１つの電極が配置される方式の接触感応素子１００に比べて同じ大きさの電場を取得するために要求される駆動電圧の大きさが減少され得る。駆動電圧と関連した本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００の効果についての説明は、図３を参照して詳細に後述する。
【００６３】
図１ｂに示すように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０の各々は、第１のサブ電極１２１、１６１及び第１のサブ電極１２１、１６１から延びる複数の第２のサブ電極１２２、１６２で構成される。具体的に、第１の電極１２０は、セルＣＥの上部領域から横方向に延びる第１のサブ電極１２１及び第１のサブ電極１２１から縦方向に延びる複数の第２のサブ電極１２２を有する。また、第２の電極１６０は、セルＣＥの下部領域から横方向に延びる第１のサブ電極１６１及び第１のサブ電極１６１から縦方向に延びる複数の第２のサブ電極１６２を有する。ここで、第１の電極１２０の第１のサブ電極１２１及び第２の電極１６０の第１のサブ電極１６１は幹電極と称することができ、第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２及び第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２は、枝電極と称することができる。
【００６４】
図１ｂに示すように、セルＣＥ内で第１の電極１２０の複数の第２のサブ電極１２２と第２の電極１６０の複数の第２のサブ電極１６２とは交互に配置される。言い替えれば、第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２等の間に第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２が配置され、第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２等の間に第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２が配置される。したがって、第１の電極１２０の第１のサブ電極１２１及び第２のサブ電極１２２が第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２を覆うようになり、第２の電極１６０の第１のサブ電極１６１及び第２のサブ電極１６２が第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２を覆うようになる。本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０の複数の第２のサブ電極１２２と第２の電極１６０の複数の第２のサブ電極１６２とが互いに交互に配置されることにより、第１の電極１２０と第２の電極１６０とが隣接する部分が増加され得るし、これにより、第１の電極１２０及び第２の電極１６０に電圧を印加するとき、電気活性層１１０に印加される電場の大きさが増加され得る。また、第１の電極１２０の幅Ｗ１及び第２の電極１６０の幅Ｗ２と、第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２の長さＬ１及び第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２の長さＬ２を調整して、第１の電極１２０と第２の電極１６０とが隣接する部分が最大化され得る。
【００６５】
さらに、図１ａに示すように、複数のセルＣＥ内の第１の電極１２０及び第２の電極１６０の各々と電気的に接続されるように、第１の配線１３１及び第２の配線１３２が電気活性層１１０上に形成される。具体的に、第１の配線１３１は、複数のセルＣＥ内の第１の電極１２０と電気的に接続され、第２の配線１３２は、複数のセルＣＥ内の第２の電極１６０と電気的に接続される。第１の配線１３１及び第２の配線１３２は、第１の電極１２０及び第２の電極１６０と同じ物質からなることができ、相違した物質からなることもできる。第１の配線１３１及び第２の配線１３２が第１の電極１２０及び第２の電極１６０と同じ物質からなる場合、第１の配線１３１及び第２の配線１３２は、第１の電極１２０及び第２の電極１６０と同時に形成されることもできる。
【００６６】
電気活性層１１０の一側にＦＰＣＢ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ；１４０）が配置される。ＦＰＣＢ（１４０）は、第１の配線１３１及び第２の配線１３２と電気的に接続され、ＦＰＣＢ（１４０）には、第１の配線１３１及び第２の配線１３２を介して第１の電極１２０及び第２の電極１６０に電圧を印加するための駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのような回路部１４１が内蔵され得る。図１ａでは、駆動ＩＣのような回路部１４１がＦＰＣＢ（１４０）に内蔵されることと図示されたが、これにより制限されず、回路部１４１は、ＣＯＦ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｆｌｉｍ）などの方式でも実現されることができる。
【００６７】
本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００は、次のように駆動されることができる。例えば、電気活性層１１０の１つのセルＣＥを介して触覚フィードバックを伝達しようとする場合、当該セルＣＥの第１の電極１２０には、第１の電極１２０と電気的に接続された第１の配線１３１を介して第１の電圧が印加され、当該セルＣＥの第２の電極１６０には、第２の電極１６０と電気的に接続された第２の配線１３２を介して第２の電圧が印加される。例えば、第１の電極１２０には正の電圧が印加され、第２の電極１６０は接地されて、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の電位差が発生され得る。このような電位差により、接触感応素子１００のうち、当該セルＣＥに対応する領域の電気活性層１１０に電場が形成されて、電気活性層１１０が振動するようになり、ユーザは触覚フィードバックを感じることができる。上記では、第１の電極１２０に正の電圧が印加され、第２の電極１６０が接地されることと説明したが、逆に、第１の電極１２０が接地され、第２の電極１６０に正の電圧が印加されることもできる。
【００６８】
さらに、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００の第１の電極１２０及び第２の電極１６０に印加される第１の電圧及び第２の電圧は、所定の周波数を有する交流電圧でありうるし、第１の電圧及び第２の電圧の周波数によって接触感応素子１００はユーザに様々な触覚フィードバックを伝達することができる。上述したような接触感応素子の駆動方法については、図７ａ〜図７ｃ、及び図１４〜図２０を参照して後述する。
【００６９】
本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の一面にのみ形成される。これにより、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が同じ物質で形成される場合、１回の電極形成工程だけで第１の電極１２０及び第２の電極１６０が形成され得る。したがって、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００を製造する過程では、第１の電極１２０及び第２の電極１６０のうちの１つは電気活性層１１０の上面に形成され、他の１つは電気活性層１１０の下面に形成される場合と比較して、第１の電極１２０と第２の電極１６０とを整列（ａｌｉｇｎ）させる工程が不要である。したがって、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００の製造工程がより単純化され得るし、製造効率が向上し得る。
【００７０】
また、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の一面にのみ形成されることにより、非常に低いヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  Ｍｏｄｕｌｕｓ）を有する誘電性エラストマーが電気活性層１１０に適用され得る（例えば、よりフレキシブルな物質が使用され得る）。第１の電極１２０及び第２の電極１６０のうちの１つは電気活性層１１０の上面に形成され、他の１つは電気活性層１１０の下面に形成される場合、第１の電極１２０を形成するために、誘電性エラストマーを支持基板に付着した後、蒸着、スパッタリングなどの工程によって第１の電極１２０が形成され得る。その後、第２の電極１６０を形成するために、誘電性エラストマーを支持基板から解放（ｒｅｌｅａｓｅ）するようになるが、誘電性エラストマーはヤング率が低いため、誘電性エラストマーを支持基板から解放する工程で第１の電極１２０が損傷され得る。しかし、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の同じ面に形成されるので、誘電性エラストマーを支持基板から解放する工程が不要であり、これにより、第１の電極１２０及び第２の電極１６０を形成する工程で接触感応素子１００が損傷されることを防止することができる。
【００７１】
また、上述したように、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、透過率が向上し、駆動電圧が減少され得る。このうち、接触感応素子の透過率が向上することについてのより詳細な説明のために、図２を参照する。
【００７２】
図２は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の透過率を説明するための概略的な断面図である。図２では、説明の便宜のために、様々な構成要素のうち、電気活性層１０、１１０、第１の電極２０、１２０、及び第２の電極６０、１６０のみを概略的に図示した。
【００７３】
図２（ａ）は、比較例であって、電気活性層１０の上面に第１の電極２０が配置され、電気活性層１０の下面に第２の電極６０が配置される接触感応素子である。図２（ｂ）は、実施例であって、図１ａ〜図１ｃを参照して説明した接触感応素子１００である。比較例の電気活性層１０と実施例の電気活性層１１０とは、同じ厚さを有し、同じ材質の誘電性エラストマーで形成されて、同じ透過率を有することと仮定する。具体的に、比較例の電気活性層１０の透過率及び実施例の電気活性層１１０の透過率は８５．４％であることと仮定する。また、比較例の第１の電極２０及び第２の電極６０と実施例の第１の電極１２０及び第２の電極１６０とは共にＩＴＯからなり、８９％の透過率を有することと仮定する。また、実施例において、電気活性層１１０の上面のうち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置された領域の比率は４０％であることと仮定する。
【００７４】
まず、図２（ａ）に示すように、比較例において、電気活性層１０の下面に位置した第２の電極６０側に光Ａ１が入射する場合、電気活性層１０の上面に位置した第１の電極２０を介して出射される光Ａ２の光Ａ１に対する比率、すなわち、比較例での接触感応素子の透過率（Ａ２／Ａ１）は、次のように決定されることができる。
［数１］
Ａ２／Ａ１＝第２の電極６０の透過率×電気活性層１０の透過率×第１の電極２０の透過率
＝０．８９×０．８５４×０．８９＝０．６７６
［数１］を介して計算されたように、比較例での接触感応素子の透過率（Ａ２／Ａ１）は６７．６％にすぎない。
【００７５】
次に、図２（ｂ）に示すように、実施例において、電気活性層１１０の下面側に光Ａ１が入射する場合、電気活性層１１０の上面に位置した第１の電極１２０及び第２の電極１６０を介して出射される光Ａ３の光Ａ１に対する比率、すなわち、実施例での接触感応素子の透過率（Ａ３／Ａ１）は、次のように決定されることができる。
【００７６】
［数２］
Ａ３／Ａ１＝電気活性層１１０の透過率×（電気活性層１１０の上面のうち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置されていない領域の比率＋（電気活性層１１０の上面のうち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置された領域の比率×第１の電極１２０及び第２の電極１６０の透過率））
＝０．８５４×（０．６＋（０．４×０．８９））＝０．８１６
［数２］を介して計算されたように、実施例での接触感応素子１００の透過率（Ａ３／Ａ１）は８１．６％であり、比較例での接触感応素子の透過率（Ａ２／Ａ１）の約１．２倍である。したがって、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０及び第２の電極１６０のうちの１つが電気活性層１１０の上面に配置され、他の１つが電気活性層１１０の下面に配置される場合と比較して、透過率が改善されたことを確認することができる。
【００７７】
以下では、接触感応素子の駆動電圧が改善されることについてのより詳細な説明のために、図３を参照する。
【００７８】
図３は、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動電圧を説明するための概略的な断面図である。図３では、説明の便宜のために、様々な構成要素のうち、電気活性層１０、１１０、第１の電極２０、１２０、及び第２の電極６０、１６０のみを概略的に図示した。
【００７９】
図３（ａ）は、比較例であって、電気活性層１０の上面に第１の電極２０が配置され、電気活性層１０の下面に第２の電極６０が配置される接触感応素子であり、第１の電極２０には正の電圧が印加され、第２の電極６０は接地された場合である。図２（ｂ）は実施例であって、図１ａ〜図１ｃを参照して説明した接触感応素子１００であり、第１の電極１２０には正の電圧が印加され、第２の電極１６０は接地された場合である。比較例の電気活性層１０と実施例の電気活性層１１０とは、同じ厚さＴを有し、同じ材質の誘電性エラストマーで形成されることと仮定する。また、実施例において、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇは、電気活性層１１０の厚さＴより小さいことと仮定する。また、比較例において第１の電極２０に印加される正の電圧の大きさと実施例において第１の電極１２０に印加される正の電圧の大きさとは同じことと仮定する。
【００８０】
２個の電極間での電場の大きさは、次のような数式により計算される。
［数３］
Ｅ＝Ｖ／ｄ
［数３］においてＥは電場の大きさであり、ｄは２個の電極間の離隔距離であり、Ｖは２個の電極間の電位差である。
【００８１】
［数３］を参照すれば、図３（ａ）に示された比較例及び図３（ｂ）に示された実施例の両方で電気活性層１０、１１０に印加される電場の大きさは、第１の電極２０、１２０と第２の電極６０、１６０との間の電位差に比例し、第１の電極２０、１２０と第２の電極６０、１６０との間の距離に反比例する。上述したように、比較例において第１の電極２０に印加される正の電圧の大きさと実施例において第１の電極１２０に印加される正の電圧の大きさは、同一なので、比較例での第１の電極２０と第２の電極６０との間の距離が実施例での第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離と同一であれば、比較例での第１の電極２０と第２の電極６０との間の電位差は、実施例での第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の電位差と同一である。したがって、比較例において電気活性層１０に印加される電場の大きさは、第１の電極２０と第２の電極６０との間の距離によって決定され、実施例において電気活性層１１０に印加される電場の大きさは、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離によって決定される。
【００８２】
これと関連して、比較例において第１の電極２０と第２の電極６０との間の距離は電気活性層１０の厚さＴと同一であり、実施例において第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離は第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇと同一である。このとき、上述したように、比較例での電気活性層１０の厚さＴが実施例での第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇより大きいので、実施例において電気活性層１１０に印加される電場の大きさは、比較例において電気活性層１０に印加される電場の大きさより大きい。また、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の距離がさらに短いので、同じ大きさの電場を形成するために要求される駆動電圧の大きさが比較例より実施形態でさらに低い。
【００８３】
一方、上述したような比較例において駆動電圧を下げるために、第１の電極２０と第２の電極６０との間の距離である電気活性層１０の厚さＴを減少させる方案も考慮することができる。しかし、電気活性層１０の厚さＴを低める場合、電気活性層１０を介して振動させる対象体の重さを電気活性層１０が堪えることができず、振動が発生し難いこともある。したがって、電気活性層１０の厚さＴを減少させる方式で駆動電圧を下げることには限界がある。
【００８４】
比較例のように、第１の電極２０及び第２の電極６０の各々が電気活性層１０の上面及び下面に形成される場合と比較して、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、同じ振動強さを取得するために要求される駆動電圧の大きさが減少される。これにより、別の昇圧回路無しでも接触感応素子１００を駆動するための十分強い駆動電圧が印加され得る。また、本発明の一実施形態に係る接触感応素子１００では、第１の電極１２０と第２の電極１６０との位置のみを変更し、電気活性層１１０の厚さＴを減少させないので、振動強度の減少無しで、または電気活性層１１０の剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を犠牲することなく、駆動電圧の大きさが減少され得る。
【００８５】
図４〜図６は、本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。図４及び図５は、接触感応素子４００、５００の各１つのセルＣＥに配置された第１の電極４２０、５２０及び第２の電極４６０、５６０のみを図示し、図６は、接触感応素子６００の電気活性層１１０のアクティブ領域ＡＡに配置される第１の電極６２０及び第２の電極６６０を図示した。図４〜図６に示された接触感応素子４００、５００、６００は、図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００と比較して第１の電極４２０、５２０、６２０及び第２の電極４６０、５６０、６６０の形状のみが異なり、他の構成要素は実質的に同様であるから、重複説明を省略する。
【００８６】
まず、図４及び図５に示すように、第１の電極４２０、５２０及び第２の電極４６０、５６０は、第１の電極４２０、５２０と第２の電極４６０、５６０とが隣接する部分を最大化させるための構造を有することができる。例えば、図４に示されたように、第１の電極４２０及び第２の電極４６０は、螺旋形（ｓｐｉｒａｌ）構造を有するように形成されることができ、図５に示されたように、第１の電極５２０及び第２の電極５６０は、二重ループ構造を有するように形成されることができる。ただし、第１の電極４２０、５２０及び第２の電極４６０、５６０の形状が図４及び図５に示された例に制限されるものではない。
【００８７】
次に、図６に示すように、第１の電極６２０及び第２の電極６６０は、電気活性層１１０のアクティブ領域ＡＡの全体にわたって形成されることもできる。例えば、図６に示されたように、複数の第１の電極６２０の各々は、電気活性層１１０のアクティブ領域ＡＡから横方向に延び、複数の第２の電極６６０の各々は、電気活性層１１０のアクティブ領域ＡＡから縦方向に延びることができる。このとき、第１の電極６２０と第２の電極６６０とが電気的に絶縁されるために、少なくとも第１の電極６２０と第２の電極６６０とが交差する地点には、第１の電極６２０と第２の電極６６０との間に別の絶縁層が配置され得る。図６では、説明の便宜のために、第１の電極６２０及び第２の電極６６０が菱形状で形成されることと図示されたが、これに制限されるものではない。
【００８８】
図７ａ〜図７ｃは、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での電極間隔による共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフ及び表である。図７ａ〜図７ｃは、図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００において、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇが各々７００μｍ、２００μｍ、５０μｍになるように接触感応素子１００を形成した後、接触感応素子１００に０Ｈｚから５００Ｈｚまでの周波数を有する電圧を順次印加しつつ測定された振動強度（振動加速度）を示すグラフである。具体的に、第１の電極１２０の幅Ｗ１及び第２の電極１６０の幅Ｗ２が２ｍｍであり、第１の電極１２０の第２のサブ電極１２２の長さＬ１及び第２の電極１６０の第２のサブ電極１６２の長さＬ２が１５ｍｍであり、第１の電極１２０及び第２の電極１６０の厚さが２５０ｎｍになるように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が製造された。このとき、電気活性層１１０としては、８０μｍの厚さを有するＰＶＤＦフィルムが使用された。また、第２の電極１６０は接地され、第１の電極１２０には７５０Ｖの矩形波（ｓｑｕａｒｅ  ｗａｖｅ）電圧である第１の電圧を印加し、第１の電圧の周波数を０Ｈｚから５００Ｈｚまで変化させながら振動強度を測定した。
【００８９】
まず、図７ａに示すように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇが７００μｍである場合、８５Ｈｚの周波数を有する第１の電圧を印加するとき、最大振動強度である０．６６Ｇが測定された。これにより、電極間隔Ｇが７００μｍである場合の共振周波数は８５Ｈｚに測定された。次に、図７ｂに示すように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇが２００μｍである場合、２２０Ｈｚの周波数を有する第１の電圧を印加するとき、最大振動強度である０．６７Ｇが測定された。これにより、電極間隔Ｇが２００μｍである場合の共振周波数は２２０Ｈｚに測定された。最後に、図７ｃに示すように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇが５０μｍである場合、４８０Ｈｚの周波数を有する第１の電圧を印加するとき、最大振動強度である０．６５Ｇが測定された。これにより、電極間隔Ｇが５０μｍである場合の共振周波数は４８０Ｈｚに測定された。上述したような電極間隔Ｇによる共振周波数及び振動強度の関係をまとめると、下記のとおりである。
【００９０】
0006401695.tif 000002
［表１］を参照すれば、第１の電極１２０に印加される第１の電圧の振幅を同一に維持したまま、第１の電圧の周波数のみを変更させる場合、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間隔Ｇによって共振周波数値が相違する。すなわち、電極間隔Ｇが大きいほど、共振周波数値が小さく、電極間隔Ｇが小さいほど、共振周波数値が大きい。したがって、電極間隔Ｇが狭いほど、高周波で振動強度が強く、電極間隔Ｇが広いほど、低周波で振動強度が強い。
【００９１】
したがって、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、第１の電極１２０に印加される第１の電圧と第２の電極１６０に印加される第２の電圧とが第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇによる共振周波数に対応する周波数を有することができる。例えば、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇが７００μｍである場合、共振周波数である８５Ｈｚの周波数を有する第１の電圧が第１の電極１２０に印加され、グラウンドＧＮＤ電圧である第２の電圧が第２の電極１６０に印加されて第２の電極１６０が接地され得る。すなわち、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、接触感応素子１００の駆動の際、当該電極間隔Ｇで最も大きい振動強度を発生させることができる共振周波数に対応する周波数を有する電圧を接触感応素子に印加して、接触感応素子の振動強度が改善され得る。また、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、電極間隔Ｇに依存する共振周波数に対応する周波数を有する電圧を接触感応素子１００に印加するので、電極間隔Ｇを考慮せずに、任意の周波数を接触感応素子に印加する場合と比較して同じ振動強度を取得するために、より低い駆動電圧が必要である。これにより、本発明の一実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、振動強度を犠牲することなく、駆動電圧が減少され、消費電力も減少され得る。
【００９２】
上述した電極間隔による共振周波数及び振動強度によって様々な構造の接触感応素子の設計が可能であり、様々な構造を有する接触感応素子の様々な駆動方法の実現が可能である。以下では、上述した電極間隔による共振周波数及び振動強度に基づいた様々な構造の接触感応素子及びその駆動方法について説明する。
【００９３】
図８ａ及び図８ｂは、本発明の他の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。図８ａ及び図８ｂの各々は、接触感応素子８００に適用され得る第１のセルＣＥ１及び第２のセルＣＥ２のみを示した。また、図８ａ及び図８ｂに示された接触感応素子８００は、図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００と比較して第１の電極８２０Ａ、８２０Ｂと第２の電極８６０Ａ、８６０Ｂとの間の間隔Ｇ１、Ｇ２のみが相違し、他の構成要素は実質的に同様であるから、重複説明を省略する。以下では、間隔Ｇ１が間隔Ｇ２より小さいことと仮定する。
【００９４】
接触感応素子８００に印加される駆動電圧の周波数によってユーザに相違した感じの触覚フィードバックが伝達され得る。例えば、接触感応素子８００に低周波数の駆動電圧が印加される場合、ユーザが砂利、玉を触るような粗い感じの触覚フィードバックが伝達され得るし、接触感応素子８００に高周波数の駆動電圧が印加される場合、ユーザがシルク（ｓｉｌｋ）を触るような軟らかい感じの触覚フィードバックが伝達され得る。そこで、接触感応素子８００の各々のセルに配置される第１の電極８２０Ａ、８２０Ｂと第２の電極８６０Ａ、８６０Ｂとの間の間隔Ｇ１、Ｇ２を調整して、より低い駆動電圧で様々な感じの触覚フィードバックがユーザに伝達され得る。
【００９５】
例えば、接触感応素子８００がユーザに軟らかい感じの触覚フィードバックを伝達するように構成される場合、接触感応素子８００は図８ａに示されたように、第１の電極８２０Ａと第２の電極８６０Ａとの間の間隔Ｇ１が小さい第１のセルＣＥ１を含むように構成されることができる。上記の図７ａ〜図７ｃで説明したように、電極間隔Ｇ１が狭いほど、高周波で振動強度が強く、電極間隔Ｇ１が広いほど、低周波で振動強度が強い。すなわち、ユーザに軟らかい感じの触覚フィードバックを伝達するためには、高周波数を有する駆動電圧を接触感応素子８００に印加しなければならないが、図８ｂに示されたように、電極間隔Ｇ２が広い場合に比べて図８ａに示されたように、電極間隔Ｇ１が狭い場合に高周波数帯域でさらに強い振動強度が取得され得る。したがって、ユーザに軟らかい感じの触覚フィードバックを伝達するための接触感応素子８００では、第１の電極８２０Ａと第２の電極８６０Ａとの間の間隔Ｇ１が狭いことが好ましく、接触感応素子８００を駆動する過程で第１の電極８２０Ａと第２の電極８６０Ａとの間の間隔Ｇ１による共振周波数に対応する周波数を有する駆動電圧が印加され得る。例えば、電極間隔Ｇ１が５０μｍである場合、共振周波数である４８０Ｈｚの第１の電圧が第１の電極８２０Ａに印加され、第２の電極８６０Ａは接地されることができる。
【００９６】
また、接触感応素子８００がユーザに粗い感じの触覚フィードバックを伝達するように構成される場合（例えば、接触感応素子８００が粗いテクスチャ（ｒｏｕｇｈ  ｔｅｘｔｕｒｅ）をタッチする感じを実現する場合）、接触感応素子８００は図８ｂに示されたように、第１の電極８２０Ｂと第２の電極８６０Ｂとの間の間隔Ｇ２が小さい第２のセルＣＥ２を含むように構成されることができる。上記の図７ａ〜図７ｃで説明したように、電極間隔Ｇ２が狭いほど、高周波で振動強度が強く、電極間隔Ｇ２が広いほど、低周波で振動強度が強い。例えば、ユーザに粗い感じの触覚フィードバックを提供するためには、低周波数を有する駆動電圧を接触感応素子８００に印加しなければならないが、図８ａに示されたように、電極間隔Ｇ１が狭い場合に比べて図８ｂに示されたように、電極間隔Ｇ２が広い場合に低周波数帯域でさらに強い振動強度が取得され得る。したがって、ユーザに粗い感じの触覚フィードバックを伝達するための接触感応素子８００では、第１の電極８２０Ｂと第２の電極８６０Ｂとの間の間隔Ｇ２が広いことが好ましく、接触感応素子８００を駆動する過程で第１の電極８２０Ｂと第２の電極８６０Ｂとの間の間隔Ｇ２による共振周波数に対応する周波数を有する駆動電圧が印加され得る。例えば、電極間隔Ｇ２が７００μｍである場合、共振周波数である８５Ｈｚの第１の電圧が第１の電極８２０Ｂに印加され、第２の電極８６０Ｂは接地されることができる。
【００９７】
いくつかの実施形態において、接触感応素子８００は、様々な感じの触覚フィードバックを伝達するように構成されることができる。この場合、接触感応素子８００は、図８ａに示された第１のセルＣＥ１及び図８ｂに示された第２のセルＣＥ２を共に含むように構成されることができる。すなわち、接触感応素子８００の複数のセルのうち、一部は第１のセルＣＥ１であり、他の一部は第２のセルＣＥ２でありうる。したがって、ユーザに軟らかい感じの触覚フィードバックを伝達しようとする場合、接触感応素子８００の第１のセルＣＥ１に高周波数の駆動電圧を印加する方式で効率的に軟らかい感じの触覚フィードバックが伝達され得る。また、ユーザに粗い感じの触覚フィードバックを伝達しようとする場合、接触感応素子８００の第２のセルＣＥ２に低周波数の駆動電圧を印加する方式で効率的に粗い感じの触覚フィードバックが伝達され得る。
【００９８】
また、接触感応素子８００が図８ａに示された第１のセルＣＥ１及び図８ｂに示された第２のセルＣＥ２を共に含むように構成された場合、うなり現象を利用して接触感応素子８００が最も強い振動強度の触覚フィードバックをユーザに伝達することができる。例えば、第１のセルＣＥ１の第１の電極８２０Ａに第１の周波数ｆ１の振動波形ｓｉｎ（２πｆ１ｔ）を有する電圧を印加するとともに、第２のセルＣＥ２の第１の電極８２０Ｂに第２の周波数ｆ２の振動波形ｓｉｎ（２πｆ２ｔ）を有する電圧を印加し、第１のセルＣＥ１の第２の電極８６０Ａ及び第２のセルＣＥ２の第２の電極８６０Ｂを接地させる場合、接触感応素子８００で発生されるうなり波は、下記の式１のとおりである。
0006401695.tif 000003
【００９９】
理論的に、同じ振幅を有する２個の振動波形が合うとき、うなり波の振幅は２倍になることができ、実質的に、うなり波の包絡線は｜ｆ１−ｆ２｜の周波数を有するようになる（例えば、補強干渉）。したがって、第１の周波数ｆ１を電極間隔Ｇ１に対応する値に設定し、第２の周波数ｆ２を電極間隔Ｇ２に対応する値に設定し、第１のセルＣＥ１と第２のセルＣＥ２に同時に駆動電圧を印加する場合、うなり現象を利用してさらに強い振動強度の触覚フィードバックをユーザに伝達することもできる。
【０１００】
図８ａ及び図８ｂに示すように、接触感応素子８００の複数のセルの各々に配置された第１の電極８２０Ａ、８２０Ｂと第２の電極８６０Ａ、８６０Ｂとの間の間隔Ｇ１、Ｇ２はセル毎に相違する。例えば、複数のセルのうち、図８ａに示されたような第１のセルＣＥ１での第１の電極８２０Ａと第２の電極８６０Ａとの間の間隔Ｇ１と、図８ｂに示されたような第２のセルＣＥ２での第１の電極８２０Ｂと第２の電極８６０Ｂとの間の間隔Ｇ２とは相違することができる。以下では、間隔Ｇ１が間隔Ｇ２より小さいこととして接触感応素子８００について説明する。
【０１０１】
図８ａ及び図８ｂでは、接触感応素子８００が互いに相違した電極間隔Ｇ１、Ｇ２を有する２個のセルＣＥ１、ＣＥ２で構成されることと説明したが、接触感応素子８００は、３個以上の相違した電極間隔を有する複数のセルで構成されることができる。この場合、それぞれの電極間隔による共振周波数を有する電圧をそれぞれのセルに印加して、ユーザに様々な感じの触覚フィードバックをさらに強い振動強度で伝達することができ、同じ振動強度の触覚フィードバックを伝達するための接触感応素子８００の駆動電圧が減少され得る。
【０１０２】
図９及び図１０は、本発明の種々の実施形態に係る接触感応素子を説明するための概略的な拡大平面図である。図９及び図１０に示された接触感応素子９００、１０００は、図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００と比較して第１の電極９２０、１０２０Ａ、１０２０Ｂと第２の電極９６０、１０６０Ａ、１０６０Ｂとの間の間隔Ｇ１、Ｇ２及び第１の電極９２０、１０２０Ａ、１０２０Ｂと第２の電極９６０、１０６０Ａ、１０６０Ｂとの形状のみが相違し、他の構成要素は実質的に同様であるから、重複説明を省略する。以下では、間隔Ｇ１が間隔Ｇ２より小さいことと仮定する。
【０１０３】
まず、図９に示すように、第１の電極９２０は、同じセルＣＥに配置された第２の電極９６０と第１の間隔Ｇ１で離隔された部分及び第２の間隔Ｇ２で離隔された部分を有する。具体的に、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ａは、第２の電極９６０の第１のサブ電極９６１及び第２のサブ電極９６２Ａと第１の間隔Ｇ１で離隔される。また、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ｂは、第２の電極９６０の第１のサブ電極９６１及び第２のサブ電極９６２Ｂと第２の間隔Ｇ２で離隔される。上述したような電極構造を有するために、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ａの長さＬ１ａは、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ｂの長さＬ１ｂより長く、第２の電極９６０の第２のサブ電極９６２Ａの長さＬ２ａは、第２の電極９６０の第２のサブ電極９６２Ｂの長さＬ２ｂより長い。第１の電極９２０が同じセルＣＥに配置された第２の電極９６０と第１の間隔Ｇ１で離隔された部分及び第２の間隔Ｇ２で離隔された部分を有することにより、接触感応素子９００は、１つのセルＣＥで様々な感じの触覚フィードバックをユーザに伝達することができる。
【０１０４】
次に、図１０に示すように、第１の電極１０２０は、同じセルＣＥに配置された第２の電極１０６０と第１の間隔Ｇ１で離隔された部分及び第２の間隔Ｇ２で離隔された部分を有する。具体的に、第１の電極１０２０Ａは、第２の電極１０６０Ａと第１の間隔Ｇ１で離隔され、第１の電極１０２０Ｂは、第２の電極１０６０Ｂと第２の間隔Ｇ２で離隔される。したがって、接触感応素子１０００は、１つのセルＣＥで様々な感じの触覚フィードバックをユーザに伝達することができる。
【０１０５】
図９及び図１０に示された接触感応素子９００、１０００で様々な感じの触覚フィードバックをユーザに伝達するための接触感応素子の駆動方法について詳細に説明するために、図１１ａ及び図１１ｂを共に参照する。
【０１０６】
図１１は、本発明の他の実施形態に係る接触感応素子の駆動方法での共振周波数及び振動強度を説明するためのグラフである。図１１は、図９に示された接触感応素子９００で電極間隔Ｇ１が２００μｍであり、電極間隔Ｇ２が７００μｍになるように接触感応素子９００を形成した後、接触感応素子９００に０Ｈｚから５００Ｈｚまでの周波数を有する電圧を順次印加しつつ測定された振動強度（振動加速度）を示すグラフである。具体的に、第１の電極９２０の幅Ｗ１及び第２の電極９６０の幅Ｗ２が２ｍｍであり、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ａの長さＬ１ａ及び第２の電極９６０の第２のサブ電極９６２Ａの長さＬ２ａが１５ｍｍであり、第１の電極９２０の第２のサブ電極９２２Ｂの長さＬ１ｂ及び第２の電極９６０の第２のサブ電極９６２Ｂの長さＬ２ｂが１４．３ｍｍであり、第１の電極９２０及び第２の電極９６０の厚さが２５０ｎｍになるように、第１の電極９２０及び第２の電極９６０が製造された。このとき、電気活性層１１０としては、８０μｍの厚さを有するＰＶＤＦフィルムが使用された。また、第２の電極９６０は接地され、第１の電極９２０には、７５０Ｖの矩形波電圧である第１の電圧を印加し、第１の電圧の周波数を０Ｈｚから５００Ｈｚまで変化させながら、接触感応素子９００の振動強度を測定した。
【０１０７】
上記の図７ａを参照して説明したように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇ２が共に７００μｍである場合、８５Ｈｚの周波数を有する第１の電圧を印加するとき、最大振動強度である０．６６Ｇが測定された。また、図７ｂを参照して説明したように、第１の電極１２０と第２の電極１６０との間の間隔Ｇ１が共に２００μｍである場合、２２０Ｈｚの周波数を有する第１の電圧を印加するとき、最大振動強度である０．６７Ｇが測定された。
【０１０８】
図９に示された接触感応素子９００の第１の電極９２０は、同じセルＣＥに配置された第２の電極９６０と２００μｍの第１の間隔Ｇ１で離隔された部分及び７００μｍの第２の間隔Ｇ２で離隔された部分を有する。したがって、第１の電極９２０に印加される第１の電圧の周波数を０Ｈｚから５００Ｈｚまで変化させる場合、第１の間隔Ｇ１に対応する共振周波数である２２０Ｈｚと類似した２１２Ｈｚ及び第２の間隔Ｇ２に対応する共振周波数である８５Ｈｚと類似した８８Ｈｚで振動強度のピーク（ｐｅａｋ）が測定された。すなわち、第１の電極９２０に８８Ｈｚの第１の電圧が印加される場合、第１の間隔Ｇ１の分だけ離隔された第１の電極９２０及び第２の電極９６０が配置された電気活性層１１０の部分が最大振動強度で振動する。また、第１の電極９２０に２１２Ｈｚの第１の電圧が印加される場合、第２の間隔Ｇ２の分だけ離隔された第１の電極９２０及び第２の電極９６０が配置された電気活性層１１０の部分が最大振動強度で振動する。上述したような電極共振周波数及び振動強度の関係をまとめると、下記のとおりである。
0006401695.tif 000004
【０１０９】
したがって、本発明の他の実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、ユーザに軟らかい感じの触覚フィードバックを伝達するために、第２の電極９６０を接地させるとともに、第１の電極９２０に、第１の間隔Ｇ１に対応する共振周波数を有する第１の電圧を印加することができ、ユーザに粗い感じの触覚フィードバックを伝達するために、第２の電極９６０を接地させるとともに、第１の電極９２０に、第２の間隔Ｇ２に対応する共振周波数を有する第１の電圧を印加することができる。したがって、本発明の他の実施形態に係る接触感応素子の駆動方法では、１つのセルＣＥで第１の電極９２０と第２の電極９６０とが複数の間隔Ｇ１、Ｇ２で離隔された接触感応素子９００を使用して、１つのセルＣＥで印加される駆動電圧の周波数のみを調整して、相違した感じの触覚フィードバックをユーザに提供することができる。また、このときに印加される駆動電圧の周波数は、当該電極間隔Ｇ１、Ｇ２に対応する共振周波数であるから、特定振動強度を伝達するために要求される駆動電圧の大きさが減少され得る。
【０１１０】
一方、図１１の共振周波数での振動強度が図７ａ及び図７ｂの共振周波数での振動強度の１／２程度に減少されたが、これは、第１の電極９２０が同じセルＣＥに配置された第２の電極９６０と第１の間隔Ｇ１で離隔された部分及び第２の間隔Ｇ２で離隔された部分を共に有しながら、第１の間隔Ｇ１に対応する共振周波数が印加された場合、そして、第２の間隔Ｇ２に対応する共振周波数が印加された場合に振動する電気活性層１１０の面積も減少されたためである。したがって、１つのセルＣＥで電極間隔Ｇ１、Ｇ２に対応する面積の大きさを調整して、１つのセルＣＥで発生される振動強度が増加され得る。また、接触感応素子９００が図９に示されたようなセルＣＥを複数個含む場合、接触感応素子９００の振動強度が増加され得る。したがって、１つのセルＣＥに複数の電極間隔Ｇ１、Ｇ２を実現しても接触感応素子９００が十分な大きさの振動強度で触覚フィードバックを伝達することができる。
【０１１１】
上記においては、図９を参照して説明したが、図１０に示された接触感応素子１０００も第１の電極１０２０Ａが第２の電極１０６０Ａと第１の間隔Ｇ１で離隔され、第１の電極１０２０Ｂが第２の電極１０６０Ｂと第２の間隔Ｇ２で離隔されるので、上述したような接触感応素子の駆動方法がそのまま適用され得る。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、前述された接触感応素子１００、４００、５００、６００、８００、９００にバーチカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）構造の電極構造が適用されることもできる。すなわち、電気活性層１１０の上面だけでなく、電気活性層１１０の下面にも電極が形成され得る。この場合、電気活性層１１０の上面及び下面に形成された電極に様々な方式で電圧を印加して、電気活性層に水平電場だけでなく、垂直電場も印加することができ、これにより、電気活性層１１０がさらに強く振動して、ユーザにさらに強い触覚フィードバックを伝達することができる。
【０１１３】
図１２は、本発明の一実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図である。図１２に示すように、表示装置１２００は、表示パネル１２１０、電気活性高分子で構成された接触感応素子１００、タッチパネル１２２０、及びカバー１２３０を備える。
【０１１４】
図１２に示すように、表示装置１２００の下部に表示パネル１２１０が配置される。表示パネル１２１０は、表示装置１２００で映像を表示するための表示素子が配置されたパネルを意味する。表示パネル１２１０として、例えば、有機発光表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネルなどのような様々な表示パネルが使用され得る。
【０１１５】
表示パネル１２１０上には、電気活性高分子で構成される接触感応素子１００が配置される。図１２では、接触感応素子１００が図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００であることと図示されたが、図４〜図６、図８ａ、図８ｂ、図９、図１０を参照して説明された接触感応素子４００、５００、６００、８００、９００、１０００のうち、いずれか１つも表示装置１２００に適用されることができる。以下では、図１２に示された接触感応素子が図１ａ〜図１ｃに示された接触感応素子１００であることと説明する。具体的に、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、電気活性層１１０の一面に形成される。図１２に示すように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が表示パネル１２１０と向かい合うように接触感応素子１００が配置される。すなわち、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が配置された電気活性層１１０の一面は、表示パネル１２１０の上面と対向する。
【０１１６】
接触感応素子１００上にはタッチパネル１２２０が配置される。タッチパネル１２２０は、表示装置１２００に対するユーザのタッチ入力を感知するパネルを意味する。タッチパネル１２２０として、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、超音波方式、赤外線方式などが使用され得るが、好ましくは、静電容量方式のタッチパネル１２２０がタッチパネル１２２０として使用され得る。
【０１１７】
上述したように、電気活性層１１０のそれぞれのセルＣＥの面積は、電気活性層１１０と共に使用されるタッチパネル１２２０の画素の面積を考慮して決定されることができる。例えば、ユーザのタッチ入力が感知されたタッチパネル１２２０の画素と同様に、接触感応素子１００のセルＣＥの面積が決定される場合、タッチパネル１２２０の画素と接触感応素子１００のセルＣＥとが１対１に対応され得るので、接触感応素子１００がより容易に駆動され得る。
【０１１８】
タッチパネル１２２０上にはカバー１２３０が配置される。カバー１２３０は、表示装置１２００の外部からの衝撃から表示装置１２００を保護するための構成である。カバー１２３０は、透明な絶縁性物質からなることができる。
図１２に示されてはいないが、表示パネル１２１０、接触感応素子１００、タッチパネル１２２０、及びカバー１２３０を互いに接着させるための接着層が使用され得る。接着層は、例えば、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｌｅａｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）またはＯＣＲ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｌｅａｒ  ｒｅｓｉｎ）が使用され得るが、これに制限されるものではない。
【０１１９】
第１の電極１２０及び第２の電極１６０のうちの１つが電気活性層１１０の上面に形成され、他の１つが電気活性層１１０の下面に形成される場合、電気活性層１１０とタッチパネル１２２０との間には必ず第１の電極１２０または第２の電極１６０が配置される。このように、第１の電極１２０または第２の電極１６０がタッチパネル１２２０に隣接して配置されることにより、第１の電極１２０または第２の電極１６０により実際ユーザのタッチ入力が発生しなかった位置にタッチ入力が発生したこととタッチパネル１２２０が認識するゴースト現象が発生され得る。特に、電気活性接触感応素子１００を駆動するための駆動電圧として数ｋＶの高電圧が印加され得るので、第１の電極１２０または第２の電極１６０に印加される高電圧によりタッチパネル１２２０のゴースト現象が深化され得る。したがって、接触感応素子１００からのノイズ信号がタッチパネル１２２０側に伝達されることを防止するために、遮蔽層として、接地された透明導電性フィルムをタッチパネル１２２０と接触感応素子１００との間に配置する方法が使用され得る。
しかし、本発明の一実施形態に係る表示装置１２００に含まれる接触感応素子１００では、電気活性層１１０に電場を印加するための第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の一面にのみ形成される。また、接触感応素子１００が表示パネル１２１０とタッチパネル１２２０との間に配置され、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が表示パネル１２１０に対向する。これにより、タッチパネル１２２０と隣接する電気活性層１１０の上面には第１の電極１２０及び第２の電極１６０が形成されないようになる。また、第１の電極１２０及び第２の電極１６０とタッチパネル１２２０との間に電気活性層１１０が配置され、電気活性層１１０が遮蔽層と同じ機能を果たすことができる。したがって、本発明の一実施形態に係る表示装置１２００では、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の同じ面に形成され、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が表示パネル１２１０と対向することにより、別の遮蔽層が要求されず、第１の電極１２０または第２の電極１６０に印加される電圧により発生されることができるタッチパネル１２２０のゴースト現象が抑制され得る。
【０１２０】
図１３は、本発明の他の実施形態に係る表示装置を説明するための概略的な断面図である。図１３に示された表示装置１３００は、図１２に示された表示装置１２００と比較して表示パネル１３１０の機能及び位置のみ変更され、他の構成要素は、実質的に同様であるから、重複説明を省略する。
【０１２１】
図１３に示すように、表示パネル１３１０がカバー１２３０と接触感応素子１００との間に配置される。表示パネル１３１０は、表示装置１３００で映像を表示するための表示素子が配置されたパネルであるとともに、タッチパネルとして機能する。すなわち、表示パネル１３１０は、タッチパネルが内蔵されたタッチパネル一体型表示パネル１３１０であり、例えば、表示パネル１３１０には、イン−セル（ｉｎ−ｃｅｌｌ）方式のタッチパネルが実現され得る。表示パネル１３１０として、例えば、有機発光表示パネル、液晶表示パネルなどのような様々な表示パネルが使用され得る。
【０１２２】
表示パネル１３１０の下には、電気活性高分子で構成される接触感応素子１００が配置される。このとき、図１３に示されたように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の下面に配置されることができ、図１３に示されてはいないが、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、電気活性層１１０の上面に配置されることができる。ただし、図１３に示されたように、第１の電極１２０及び第２の電極１６０が電気活性層１１０の下面に配置される場合、タッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０と第１の電極１２０及び第２の電極１６０との間の間隔を最大化できるので、第１の電極１２０または第２の電極１６０に印加される電圧により発生され得るゴースト現象を抑制するのにより有利でありうる（例えば、表示パネル１３１０と接触感応素子１００との間のノイズ干渉がより減少され得る）。
【０１２３】
上述したように、表示パネル１３１０が、タッチパネルが内蔵されたタッチパネル一体型表示パネル１３１０である場合、図１３に示されてはいないが、タッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０と接触感応素子１００との間に遮蔽層が配置され得る。すなわち、接触感応素子１００からのノイズ信号がタッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０側に伝達されることを最小化するために、接地された透明導電性フィルムのような遮蔽層が、タッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０と接触感応素子１００との間に配置されることもできる。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、タッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０とカバー１２３０との間に接触感応素子１００が配置されることもできる。この場合、第１の電極１２０及び第２の電極１６０は、電気活性層１１０の上面または下面に配置されることができる。また、接触感応素子１００からのノイズ信号が、タッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０側に伝達されることを最小化するために、遮蔽層が、接触感応素子１００とタッチパネルが内蔵された表示パネル１３１０との間に配置されることもできる。
【０１２５】
一方、電気活性層を用いる構造は、振動による触感を容易に伝達することに対し、表示装置に表示される物体の質感を伝達し難い。表示装置に表示される物体の質感を伝達するための構造には、静電気的引力を用いる構造がある。具体的に、静電気的引力を用いる構造では、絶縁層の一面に電極が配置される。電極に電圧が加えられ、指が触ると、指と絶縁層との間で静電気的な引力であるクーロン力が発生する。その状態で指が絶縁層上で移動されれば、水平摩擦によって電気的質感が伝達される。しかし、静電気的引力を用いる構造では、指が停止する場合、触感が伝達されないという問題がある。しかし、本発明のさらに他の実施形態に係る接触感応素子を含む表示装置は、振動による触感のみならず、静電気的引力による材質感を実現するように実現されることができる。以下では、振動による触感と静電気的引力を切り換え可能に提供できる表示装置についてより具体的に説明する。
【０１２６】
図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置のブロック図である。図１５は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の分解斜視図である。図１４及び図１５に示すように、表示装置１４００は、接触感応素子１４１０、接触感応素子駆動部１４２０、タッチパネル１４３０、タッチ回路部１４４０、表示パネル１４５０、タイミング制御部１４６０、プロセッサ１４７０、上部カバー１４８０、及び下部カバー１４９０を備える。図１５では、接触感応素子駆動部１４２０、タッチ回路部１４４０、タイミング制御部１４６０、及びプロセッサ１４７０を省略して図示した。
【０１２７】
接触感応素子１４１０は、電気活性高分子からなる電気活性層１４１２の下部に配置された複数の電極１４１４に電圧を印加することにより、発生される電気活性層１４１２の振動及びユーザの指と電極との間に発生する静電気的引力と指の動きによる摩擦力を介してユーザに材質感を提供する。接触感応素子１４１０は、透明な材料からなる。接触感応素子１４１０は、複数の電極１４１４を介して局部的な領域で触感を提供することができる。図１５に示すように、接触感応素子１４１０は、電気活性層１４１２及び複数の電極１４１４を含む。複数の電極１４１４は、電気活性層１４１２の同じ一面にのみ配置される。本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置は、図１ａ〜図１０を参照して説明された本発明の様々な実施形態に係る接触感応素子１００、４００、５００、６００、８００、９００、１０００のうち、いずれか１つを用いて実現されることができる。
【０１２８】
接触感応素子駆動部１４２０は、受信される振動駆動信号に対応して接触感応素子１４１０を駆動させるための電圧を制御する。接触感応素子駆動部１４２０は、様々な大きさと様々な周波数の電圧を提供するように構成される。また、接触感応素子１４１０は、事物に対する材質感と振動感を共に提供するために、様々な電場を形成することができる。このために、接触感応素子駆動部１４２０は、複数の電極１４１４の各々に互いに相違した電圧を印加するように構成されることができる。接触感応素子駆動部１４２０は、プロセッサ１４７０またはタッチパネル１４３０の入力に対応して電圧の印加方式を変更するように構成される。例えば、接触感応素子駆動部１４２０は、接触感応素子１４１０の複数の電極１４１４の各々に対する印加電圧を決定し、印加電圧を複数の電極１４１４の各々に伝達することができる。接触感応素子１４１０の構造及び接触感応素子駆動部１４２０の動作についての具体的な説明は、図１６〜図１９を参照して後述する。
【０１２９】
接触感応素子１４１０上には上部カバー１４８０が配置される。上部カバー１４８０は、表示装置１４００の外部からの衝撃から表示装置１４００を保護するための構成である。上部カバー１４８０は、プラスチックまたはガラスのような透明な絶縁性物質からなることができる。
【０１３０】
接触感応素子１４１０の下にはタッチパネル１４３０が配置される。タッチ回路部１４４０は、タッチパネル１４３０からのタッチ入力信号を受信し、タッチと関連した様々なタッチ出力信号を出力するように構成される。タッチ回路部１４４０は、接触感応素子駆動部１４２０及びプロセッサ１４７０にタッチ出力信号を出力することができる。ただし、タッチパネル１４３０が静電容量方式のタッチパネルである場合、タッチパネル１４３０は、静電容量の変化をより容易に感知するために、接触感応素子１４１０上に配置されることもできる（例えば、タッチパネルは、ユーザと接触感応素子１４１０との間に位置することができる）。
【０１３１】
タッチパネル１４３０下には表示パネル１４５０が配置される。表示パネル１４５０として、前述したように、有機発光表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネルなどのような様々な表示パネルが使用され得る。表示パネル１４５０は、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）基板を含み、柔軟性を有する表示パネルでありうる。柔軟性を有する表示パネルは、外部から加えられる力により様々な方向及び角度で変形されることができる。タイミング制御部１４６０は、入力された映像に基づき、スキャン制御信号、データ制御信号などを用いて表示パネル１４５０を駆動するように構成される。
【０１３２】
下部カバー１４９０は、接触感応素子１４１０、タッチパネル１４３０、及び表示パネル１４５０の下部を覆うように表示パネル１４５０の下に配置される。下部カバー１４９０は、表示装置１４００の内部の構成を外部の衝撃及び異質物や水分の浸透から保護する。例えば、下部カバー１４９０は、硬度が良いガラスや熱成形が可能であり、加工性が良いプラスチックのような物質からなることができるが、これに制限されない。また、下部カバー１４９０は、接触感応素子１４１０の柔軟性と形状の変化によって共に変形され得る物質からなることができる。例えば、下部カバー１４９０は、柔軟性を有するプラスチックのような物質からなることができるが、これに制限されない。図１５に示されてはいないが、接触感応素子１４１０、タッチパネル１４３０、表示パネル１４５０、上部カバー１４８０、及び下部カバー１４９０を互いに接着させるための接着層が使用され得る。
【０１３３】
プロセッサ１４７０は、様々な演算を行うための手段であって、ＭＡＰ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのような演算装置でありうる。プロセッサ１４７０は、映像を処理し、タッチ回路部１４４０からのタッチ出力信号に対応して接触感応素子１４１０に振動駆動信号を出力することができる。
【０１３４】
図１６は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の接触感応素子を説明するための斜視図である。図１６に示すように、接触感応素子１４１０は、電気活性層１４１２、複数の電極１４１４、及び配線１４１６を備える。
【０１３５】
電気活性層１４１２及び複数の電極１４１４は、図１ａ〜図１０において説明された電気活性層、第１の電極及び第２の電極の各々と実質的に同様な構成であるところ、重複する説明を省略する。図１６に示すように、複数の電極１４１４は、第１の電極１４１４ａ及び第２の電極１４１４ｂを含む。第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとは、電気活性層１４１２の下面で互いに隣接して配置される。第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂの各々は、接触感応素子１４１０の一端部に延びた配線１４１６と接続される。配線１４１６は、例えば、接触感応素子１４１０の一端部に配置されたパッド部を介して柔軟性印刷回路基板に接続され、柔軟性回路基板は、接触感応素子１４１０の駆動部と電気的に接続されることができる。
【０１３６】
図１７ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動とユーザが感じる触覚を説明するための概略的な断面図である。図１７ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略図である。図１７ｃは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動例を説明するための概略図である。図１７ａでは、説明の便宜のために、表示装置１４００からタッチパネル１４３０及び表示パネル１４５０を省略する。図１７ａに示された表示装置１４００の接触感応素子１４１０は、図１６に示された接触感応素子１４１０と実質的に同様であるから、その構造に対する重複説明を省略する。以下の図面において、＋記号は、電極に駆動電圧が印加されるということを表し、−記号は、電極に０Ｖが印加されるか、電極が接地されたことを表す。
【０１３７】
図１７ａに示すように、第１の電極１４１４ａは、例えば、駆動電圧である第１の電圧が印加され、第１の電極１４１４ａに隣接した第２の電極１４１４ｂは、例えば、０Ｖ電圧である第２の電圧が印加されるか、接地される。これにより、第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとの間の電気活性層１４１２に電場が形成される。電気活性層１４１２が誘電性エラストマーからなる場合、誘電性エラストマーが収縮膨脹されて接触感応素子１４１０が振動する。または、電気活性層１４１２が強誘電性高分子からなる場合、電気活性層１４１２の内部の双極子の整列方向が変更されて接触感応素子１４１０が振動する。接触感応素子１４１０での振動は上部カバー１４８０に伝達され、ユーザは、上部カバー１４８０に接する指の機械的刺激収容体を介して振動を認知する。言い替えれば、ユーザの指のすぐ下の接触感応素子１４１０の一部分のみが選択的に振動し得る。また、様々な振動感を提供するために、相違した周波数の電圧が印加され得る。様々な振動感を提供するために、複数の電極に印加される電圧の周波数は、例えば、１〜５００Ｈｚの範囲内でありうる。
【０１３８】
第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとを含む複数の電極１４１４の各々には、第１の電圧と第２の電圧または互いに相違した電位の電圧が印加され得るし、隣接する複数の電極１４１４での電位差により振動が生成される。図１７ｂを参照すれば、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置１４００の接触感応素子１４１０において複数の電極１４１４に印加される電圧が示される。図１７ｂのように、接触感応素子１４１０の複数の電極１４１４に第１の電圧と第２の電圧とが互いに交差して印加されることにより、ユーザに振動感が提供され得る（例えば、接触感応素子１４１０の全体が振動し得る）。また、複数の電極１４１４のうち、隣接する電極の一部にのみ電圧が印加されて、局部的な振動感が提供されることもできる（例えば、接触感応素子１４１０の小さい部分のみが選択的に振動し得る）。
【０１３９】
図１７ｃを参照すれば、本発明の一実施形態に係る表示装置１４００の表示パネル１４５０及び表示パネル１４５０が表示する画面が示される。画面では、複数のカードが広げられ、ユーザが指で複数のカードのうちの１つを選択すれば、局部的な振動感が指を介して伝達される。複数のカードのうちの１つを選択することは、指の平面上の動きを伴わないので、表示装置１４００は、図１７ａ及び図４ｂでの接触感応素子１４１０の駆動による振動感で触覚フィードバックを伝達する。
【０１４０】
一方、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置１４００では、振動感の他に、表示される物体の材質感も同じ接触感応素子１４１０を介して提供することができる。物体の材質感は、接触感応素子１４１０を図１７ａ及び図１７ｂとは相違するように駆動させることにより実現されることができる。以下では、同じ接触感応素子１４１０で物体の材質感を実現するための駆動方式を説明する。
【０１４１】
図１８ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動とユーザが感じる触覚を説明するための概略的な断面図である。図１８ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動を説明するための概略図である。図１８ｃは、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動例を説明するための概略図である。図１８ａでは、説明の便宜のために、表示装置１４００からタッチパネル１４３０及び表示パネル１４５０を省略する。図１８ａに示された表示装置１４００の接触感応素子１４１０は、図１６に示された接触感応素子１４１０と実質的に同様であるから、その構造に対する重複説明を省略する。
【０１４２】
図１８ａに示すように、第１の電極１４１４ａ及び第２の電極１４１４ｂの両方には第１の電圧が印加される。これにより、複数の電極１４１４と指との間に電場が形成され、指の平面上の動きにより水平摩擦が発生し、第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとの間でユーザは摩擦による材質感を認知することができる。
【０１４３】
前述したように、第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとを含む複数の電極１４１４の全てには、第１の電圧または第２の電圧が印加され得る。図１８ｂを参照すれば、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置１４００の接触感応素子１４１０において複数の電極１４１４に印加される電圧が示される。図１８ｂのように、接触感応素子１４１０の複数の電極１４１４の全てに同じ第１の電圧が印加されることにより、ユーザの指が平面上で動く場合、材質感が提供され得る。図１８ｃを参照すれば、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置１４００の表示パネル１４５０及び表示パネル１４５０が表示する画面が示される。画面には、オンラインショッピングモールでの商品が表示される。商品が表示される領域ＳＰに対応する複数の電極１４１４には、同じ第１の電圧が印加される。これにより、指が、商品が表示される領域ＳＰ上で動くようになると、商品の材質感が指を介して伝達される（例えば、ユーザの指は、ただ商品を表示する領域にある）。また、商品が表示される領域ＳＰの各々には、互いに相違した周波数の電圧が印加されて、滑らかさから粗さなどのような様々な材質感が提供され得る。材質感を提供するために、複数の電極１４１４に印加される電圧の周波数は、例えば、１〜１０００Ｈｚの範囲内でありうる。
【０１４４】
商品の材質感は、指の平面上の動きを伴い、入力に対する振動感を要求しないので、表示装置は、図１８ａ及び１８ｂでの接触感応素子１４１０の駆動と指の水平摩擦による材質感で触覚フィードバックを伝達することができる。
【０１４５】
図１９は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動切換を説明するための概略図である。図１９に示すように、表示パネル１４５０に複数のカードが広げられ、このとき、接触感応素子１４１０には、図１７ｂのように、複数の電極１４１４の第１の電極１４１４ａに第１の電圧が、第２の電極１４１４ｂに第２の電圧が互いに交差して印加される。ユーザが複数のカードのうちの１つを選択すれば、局部的な振動感が指を介して伝達される。
【０１４６】
次に、表示パネル１４５０の画面が切り換えられてオンラインショッピングモールでの商品が表示される。この場合、接触感応素子１４１０には、図１８ｂのように、複数の電極１４１４である第１の電極１４１４ａ及び第２の電極１４１４ｂの両方に第１の電圧が印加される。これにより、ユーザの指が、商品が表示される領域ＳＰ上で動くようになると、商品の材質感が指を介して伝達される。
【０１４７】
すなわち、第２の電極１４１４ｂに印加される電圧を第２の電圧で第１の電極１４１４ａに印加される同一の第１の電圧に変えることにより、第１の電極１４１４ａと第２の電極１４１４ｂとの間の電位差で発生される電場が消滅され、ユーザの指と第１の電極１４１４ａ及び第２の電極１４１４ｂとの間の電場が形成される。これにより、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置１４００では、１つの接触感応素子１４１０で振動感と物体の材質感が駆動によって切り換えられて提供されることができる。また、１つの接触感応素子１４１０で互いに相違した２つのハプティック感を実現できるので、製造工程が簡素化され得るし、これによる工程費用も減少され得る。
【０１４８】
本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の接触感応素子を製造して、その動作可否を確認した。電気活性層には、厚さ１９０μｍと透過度８９％のポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｏｘａｎｅ）電気活性高分子フィルムを使用した。複数の電極には、電気活性層の下部にＩＴＯをスパッタリング方式で表面抵抗１８２Ω／□に厚さ９００Åで形成した。次に、５００〜１０００Ｖ、１００Ｈｚの周波数である正弦波を駆動電圧として使用した。振動感は、振動加速度で測定した。図１７ａ及び図１７ｂのように、隣接する複数の電極の各々に０Ｖと駆動電圧を印加したとき、０．１５Ｇの振動加速度が測定された。図１８ａ及び図１８ｂのように、隣接する複数の電極の全てに駆動電圧を印加したとき、指を移動すれば、摩擦力による材質感が認識された。
【０１４９】
図２０は、本発明のさらに他の実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明するための例示的なフローチャートである。まず、第１の電極及び第１の電極と隣接して配置された第２の電極が電気活性層の一面に提供される（Ｓ１０）。
【０１５０】
次に、振動感が要求されるかを判断する（Ｓ２０）。例えば、表示される画面が、振動感が要求される電子式キーボードであるか、電話がかけられるか、文字が伝送される画面、入力フィードバックが要求される画面であれば、振動感が要求され得る。振動感が要求される場合、表示装置のアクチュエータは、振動感を提供するように駆動されることができる。
【０１５１】
電気活性層を介して振動感を提供するために、接触感応素子が振動するように第１の電極には第１の電圧が印加され、第２の電極には第２の電圧が印加される（Ｓ３０）。例えば、第１の電極には駆動電圧が印加され、第２の電極は接地されるか、０Ｖの電圧が印加され得る。これにより、電気活性層が収縮、膨脹されて振動感が提供される。振動感が提供された後は、再度ステップＳ２０が繰り返される。
【０１５２】
振動感が要求されないと判断された場合、物体に対する材質感が要求されるか判断される（Ｓ４０）。例えば、表示される画面が材質感を要求する事物を含むか、ページをスクロールするか、電子筆記をすれば、材質感が要求され得る。材質感が要求される場合、表示装置のアクチュエータは、材質感を提供するように駆動される。
【０１５３】
材質感を提供するために、接触感応素子上で水平摩擦を発生させるように第１の電極及び第２の電極の両方には第１の電圧が印加される（Ｓ５０）。これにより、指が表示装置に接触して移動する場合、発生される電気的な水平摩擦により指に触覚が伝達される。材質感が提供された後は、再度ステップＳ２０が繰り返される。材質感が要求されない場合にも、再度ステップＳ２０が繰り返される。しかし、図１１に示される表示装置を駆動するための方法は例示的であり、表示装置が振動感と材質感を切り換え可能に提供できるならば、これに制限されず、様々な方式のアルゴリズムでいかなる状況に振動感と材質感が要求されるかを判断することができ、判断の先後関係や判断方式も相違することができる。また、電圧の印加は、接触感応素子の一部領域でのみ行われることにより、ユーザに局部的な接触感応を提供することができる。
【０１５４】
図２１は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置が有利に活用され得る実例を示す図である。
【０１５５】
図２１（ａ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００がモバイルデバイス２４００で使用される場合を示す。本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００が図２１（ａ）においてモバイルデバイス２４００に含まれるように示され、ここで、モバイルデバイス２４００は、スマートフォン、携帯電話、タブレットＰＣ、ＰＤＡなどのような小型化装置を意味する。表示装置がモバイルデバイス２４００に設置される場合、外部電源が供給されずに自体バッテリを使用するようになるので、限定されたバッテリ容量に適するように表示装置１２００、１３００の構成要素が設計されなければならない。これにより、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００のように、第１の電極及び第２の電極が電気活性層の同一平面上に形成されることにより、表示装置１２００、１３００の接触感応素子の駆動電圧が減少され、限定されたバッテリ容量でも表示装置１２００、１３００が正常に駆動され得る。また、ユーザは、モバイルデバイス２４００で動画視聴、ゲーム、ボタン入力などを行うときにタッチとともに振動を感じることができるので、より感覚的な情報を伝達されることができる。
【０１５６】
図２１（ｂ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００が車両用ナビゲーション２５００で使用される場合を示す。車両用ナビゲーション２５００は、表示装置１２００、１３００及び複数の操作要素を含むことができ、車両の内部に設置されたプロセッサにより制御され得る。表示装置１２００、１３００が車両用ナビゲーション２５００に適用される場合、道路の高低、道路の状態、車両の進行状況などを触覚的に提供できるようになる。
【０１５７】
図２１（ｃ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００がモニタ、ＴＶなどのようなディスプレイ手段２６００として使用される場合を示す。本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００がディスプレイ手段２６００として利用される場合、ユーザは、特定物件の質感、話者の状態などを実際に経験するように触覚的に感じることができるので、よりリアルな映像を楽しむようになる。
【０１５８】
図２１（ｄ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００が屋外広告看板２７００で使用される場合を示す。屋外広告看板２７００は、表示装置１２００、１３００及び地面と表示装置１２００、１３００を連結させる支持台を含むことができる。本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００を屋外広告看板２７００に適用する場合、販売しようとする広告物品に対する触覚的な情報映像及び／又は音声とともにユーザに直接伝達できるので、広告効果が極大化され得るようになる。
【０１５９】
図２１（ｅ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００がゲーム機２８００で使用される場合を示す。ゲーム機２８００は、表示装置１２００、１３００、及び様々なプロセッサが内蔵されるハウジングを含むことができる。本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００をゲーム機２８００に適用する場合、ユーザのゲーム操作による様々な触覚的フィードバックをリアルに提供できるようになるので、ユーザのゲームに対する没入度が倍加され得るようになる。
【０１６０】
図２１（ｆ）は、本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００が電子黒板２９００で使用される場合を示す。電子黒板２９００は、表示装置１２００、１３００、スピーカ、及びこれらを外部の衝撃から保護するための構造物を備えることができる。本発明の種々の実施形態に係る表示装置１２００、１３００を電子黒板２９００に適用する場合、教育者は、スタイラスペンまたは指で表示装置１２００、１３００に講義内容を入力するときに直接黒板に板書するような感じを提供されることができるようになる。また、被教育者が電子黒板２９００に表示されたイメージに対するタッチ入力を印加する場合、当該イメージに適した触覚的フィードバックが被教育者に提供され得るので、教育の効果が極大化され得る。
【０１６１】
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明したが、本発明は必ずこのような実施形態に局限されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で様々に変形実施されることができる。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解析されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解析されなければならないであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
0006401695.tif 000006
【図１ｃ】
0006401695.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
0006401695.tif 000026
【図１７ｂ】
0006401695.tif 000027
【図１７ｃ】
0006401695.tif 000028
【図１８ａ】
0006401695.tif 000029
【図１８ｂ】
0006401695.tif 000030
【図１８ｃ】
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【図１９】
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【図２０】
0006401695.tif 000033
【図２１】
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