KR101100506B1 - 광 셔터링된 터치스크린 및 그를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

터치스크린(420), 터치스크린 입력 검출기(422), 용량성 센서 드라이버(423), 및 디스플레이 드라이버(424)를 포함하는 터치스크린 디스플레이 시스템(418)이 제공된다. 터치스크린 입력 검출기(422)는 터치스크린(420)의 제1 층(504)에 연결되어, 감지 시간 간격(610) 동안 촉각 입력의 감지에 응답해서 터치스크린(420) 입력을 결정한다. 디스플레이 드라이버(424)는 터치스크린(420)의 제2 층(506)에 연결되어, 상기 감지 시간 간격(610)의 제1 부분(620) 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트(508)에 제1 전압 레벨의 드라이브 전압(606, 608)을 공급하고, 상기 감지 시간 간격(610)의 제2 부분(622) 동안 실질적으로 0V로 상기 드라이브 전압(606, 608)을 유지하고, 상기 제2 부분(622)은 상기 감지 시간 간격(610)의 절반보다 크다.
Figure R1020097015073
터치스크린, 디스플레이 드라이버, 광 셔터, 촉각 입력, 백라이트

Description

광 셔터링된 터치스크린 및 그를 위한 방법{OPTICAL SHUTTERED TOUCHSCREEN AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 일반적으로 터치스크린 및 디스플레이 드라이버에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 광 셔터링된(optical shuttered) 터치스크린 및 그 동작에 관한 것이다.
이동 통신 장치와 같은 다수의 휴대용 전자 장치에서, 디스플레이는 사용자에게 정보를 제공한다. 예를 들어, 고분자 분산형 액정(PDLC;polymer-dispersed liquid crystal) 디스플레이 기술은 비디오 및 텍스트 정보를 디스플레이할 수 있고, TN(twisted nematic) 고분자 세그먼트를 사용하는 것 또한 광 셔터 동작을 제공할 수 있다. 광 셔터링은 종종 정보를 사용자에게 제공하는데 사용되고, 특히, 그 정보가 제어 아이콘(예를 들어, 비디오 동작의 빨리감기, 되감기, 일시정지, 및 재생 제어 심볼)을 제공하는 터치스크린 동작에 적응된다. TN/PDLC 디스플레이는 일반적으로 고 및 저 주변광 조건 둘 다에 있어서의 동작에 대한 전계 발광(EL;electroluminiscence) 백라이트(backlight)를 포함한다.
TN 세그먼트 전극을 선택적으로 구동함으로써 모듈러(modular) 광 셔터링 동작을 제공하는 경우, EL 백라이트의 동작 및 TN 세그먼트 전극의 선택적 구동은 유 익하지 않게, 터치스크린 입력을 감지하기 위해서 전기적으로 노이즈가 많은 환경을 생성하고, 그에 따라 터치스크린 동작을 방해한다. 통상적으로, 인듐 주석 산화물(ITO;indium-tin oxide) 접지면(ground plane)은 TN 세그먼트 전극 아래에 그리고 EL 백라이트 위에 제공되어, 전기적 노이즈를 제어하고 터치스크린 동작을 향상시킨다. 하지만, ITO 접지면의 부가는 디스플레이의 두께를 증가시키고, 디스플레이 제조의 비용 및 복잡성을 증가시킨다. 또한, ITO 접지면 접속은 고장에 민감하고, 이에 따라, 디스플레이 수율의 감소 및/또는 필드 고장 결함의 증가가 초래된다. 또한, ITO 접지면은 충분히 전달가능하지 않기 때문에, 그에 따라 EL 백라이트의 휘도 및 효율성이 감소된다.
따라서, TN/PDLC 터치스크린으로부터 ITO 접지면을 제거하는 가능성이 존재한다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 특징 및 특성은, 본 명세서의 이러한 배경 기술 및 첨부 도면을 함께 참조하여, 본 발명의 후속하는 상세한 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 이후에 아래 도면들과 함께 기술될 것이고, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학적으로 셔터링된 터치스크린을 갖는 이동 통신 장치를 도시한다.
도 2는 종래의 TN/PDLC 터치스크린의 단면도이다.
도 3은 종래 방식으로 도 2의 터치스크린을 동작시키는 디스플레이 드라이버 및 용량성 센서(capacitive sensor)에 대한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 전자 장치에서 사용하기 위한 광학적으로 셔터링된 터치스크린의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 전자 장치의 디스플레이 드라이버 및 용량성 센서에 대한 타이밍도이다.
방법은, 터치스크린을 광학적으로 셔터링하면서 터치스크린의 페이스 상의 촉각 입력의 감지에 응답해서 터치스크린 입력을 결정한다. 이 방법은, 제1 시간 간격(time interval) 동안 디스플레이의 복수의 광 셔터 세그먼트에 제1 전압 레벨의 드라이브 전압을 공급하면서, 터치스크린의 용량성 감지 층을 충전하는 단계, 및 제2 시간 간격 동안 드라이브 전압을 실질적으로 0V로 유지하면서, 용량성 감지 층에서의 전하 변동을 감지하는 단계를 포함한다. 이 제1 및 제2 시간 간격은 터치스크린 입력을 감지하기 위한 감지 시간 간격을 형성하도록 결합되고, 제2 시간 간격은 전체 감지 시간 간격의 절반보다 크다.
터치스크린 시스템은 디스플레이, 터치스크린 입력 검출기, 및 디스플레이 드라이버를 포함한다. 디스플레이는, 디스플레이의 페이스 상의 촉각 입력을 감지하기 위한 제1 층 및 복수의 광 셔터 세그먼트를 갖는 제2 층을 포함한다. 터치스크린 입력 검출기는 디스플레이의 제1 층에 연결되고, 감지 시간 간격 동안 촉각 입력의 용량성 감지에 응답해서 터치스크린 입력을 결정한다. 디스플레이 드라이버는, 디스플레이의 제2 층에 연결되고, 감지 시간 간격의 제1 부분 동안 복수의 광 셔터 세그먼트에 제1 전압 레벨의 드라이브 전압을 공급하고, 감지 시간 간격의 제2 부분 동안 제2 전압 레벨로 드라이브 전압을 유지한다. 제2 전압 레벨은 실질적으로 0V이고, 제2 부분이 추가되는 제1 부분은 실질적으로 감지 시간 간격이다. 또한, 제2 부분은 감지 시간 간격의 절반보다 크다.
다음의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시적인 것으로서, 본 발명 또는 본 발명의 응용 및 사용을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 본 명세서의 상기 배경 기술 또는 후속하는 상세한 설명에서 제시되는 어떤 이론으로도 한정되는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 정렬된 광 셔터 및 백라이트 셀을 갖는 터치스크린을 구현하는 이동 통신 장치(100)를 도시한다. 도시된 전자 장치가, 플립형의 셀룰러 전화기와 같은 이동 통신 장치(100)이지만, 광 셔터 및 백라이트 셀이 정렬된 터치스크린은, 다른 하우징 스타일의 셀룰러 전화기, 개인 휴대 정보 단말기, 텔레비전 원격 제어, 비디오 카세트 플레이어, 가전 기기, 자동차 계기판, 광고 게시판, 매장 디스플레이, 지상 통신선 전화기, 및 다른 전자 장치들로 구현될 수 있다.
이동 통신 장치(100)는 힌지(106)에 의해 움직일 수 있게 접속된 제1 하우징(102) 및 제2 하우징(104)을 구비한다. 제1 하우징(102) 및 제2 하우징(104)은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 피봇(pivot)을 가진다. 안테나(108)는, 셀룰러 기 지국과 같은 상보적 통신 장치와의 통신을 위해 무선 주파수(RF) 신호를 송수신한다. 제1 하우징(102) 상에 배치된 디스플레이(110)는, 명칭, 전화 번호, 송수신된 정보, 사용자 인터페이스 명령, 스크롤링 메뉴, 및 다른 정보의 디스플레이와 같은 기능들을 위해 사용될 수 있다. 마이크로폰(112)은 송신용 사운드를 수신하고, 오디오 스피커(114)는 오디오 신호를 사용자에게 송신한다.
키 없는(keyless) 입력 장치(150)는 제2 하우징(104)에 구비된다. 키 없는 입력 장치(150)는 디스플레이를 갖는 터치스크린으로서 구현된다. 주 이미지(151)는 표준 12개 키의 전화 키패드를 나타낸다. 키 없는 입력 장치(150)의 하부를 따라서, 이미지들(152, 153, 154, 156)은 온/오프 버튼, 기능 버튼, 수기(handwriting) 인식 모드 버튼, 및 전화 모드 버튼을 나타낸다. 키 없는 입력 장치(150)의 상부를 따라서, 이미지들(157, 158, 159)은 "취소" 버튼, 전화번호부 모드 버튼, 및 "OK" 버튼을 나타낸다. 추가의 또는 다른 이미지, 모드를 나타내는 버튼 또는 아이콘, 및 명령 버튼은 키 없는 입력 장치를 사용해서 구현될 수 있다. 각각의 이미지들(151, 152, 153, 154, 156, 157, 158, 159)은 직접 구동 화소이고, 이 키 없는 입력 장치는 광 셔터 및 백라이트 셀이 정렬된 디스플레이를 사용해서, 하나 이상의 이미지들을 선택적으로 나타내고, 밝기가 낮은 환경 및 밝기가 높은 환경 모두에서 나타내진 이미지들에 대한 콘트라스트(contrast)를 제공한다.
도 2를 참조하면, 광 셔터 및 백라이트 셀이 정렬된 종래의 터치스크린(200)의 단면도가 도시되며, 이는 도 1의 라인 2--2를 따라서 취해진 도면의 일부인 단면도로 키 없는 입력 장치(150)에 대해 사용될 수 있다. 종래의 디스플레이(200) 에는, 사용자 가시적이며 사용자 액세스가능한 페이스(face)(201)와, 그래픽 커버레이(coverlay) 층(202), 및 인듐 주석 산화물(ITO) 전극(205)을 갖는 용량성 센서 층(204)을 포함하는 페이스(201) 아래의 다수의 층들이 적층된다. 그래픽 커버레이(202)는 사용자에게 가시적이며 사용자가 터치가능한 상부층을 제공하고, 어느 정도의 글레어(glare) 감소를 제공한다. 용량성 센서 층(204)은 디스플레이(200)의 그래픽 커버레이 층(202) 상의 터치스크린 입력들을 감지한다. 용량성 센서 층(204) 바로 아래에는, 디스플레이(200)의 광 셔터 동작을 제공하기 위한, 2개의 기판들(212, 214) 사이에 TN 배면 전극(210) 및 TN 세그먼트 전극(208)을 포함하는 TN 적층(206)이 제공된다. TN 배면 전극(210) 및 TN 세그먼트 전극(208)은 ITO 재료로 형성되어, TN 적층 동작을 위한 전기적 도전성 및 투명성을 둘 다 제공한다. 또한, TN 배면 전극(210)이 TN 세그먼트 전극(208) 위에 있는 것으로 도시되었지만, TN 세그먼트 전극(208) 아래에 TN 배면 전극(210)을 갖는 TN 적층(206)도 유사하게 동작할 것이다.
TN 적층(206)은, 예를 들어, TN 세그먼트 전극(208) 및 광 셔터 층(213)에서 TN 광 셔터 재료를 사용하여 광 셔터 동작을 제공하는 TN 액정(TNLC) 디스플레이 기술을 이용한다. 본 명세서에서 TNLC 기술이 광 셔터링 동작에 대해 설명되었지만, TN 배면 전극(210)과 TN 고분자 세그먼트 전극(208) 사이에 끼워진 광 셔터 층(213)은 선택적으로 네마틱(nematic) 액정 기술(TN 또는 STN(super twisted nematic) 액정과 같은), 고분자 분산형 액정 기술(PDLC), 강유전체 액정 기술, 전기적으로 제어되는 복굴절 기술, 광학적으로 보상된 벤드 모드 기술, 게스트-호스 트(guest-host) 기술, 및 TN 고분자 재료, PDLC 재료, 콜레스테롤 재료, 또는 전자광학 재료와 같은 광 셔터 재료(213)를 사용하는 다른 형태의 광 변조 기술을 사용해서 구성될 수 있다. 전극(208, 210)에 의해 생성된 전계는 TNLC 광 셔터 재료(213)의 광 전송 특성을 바꾸고, TN 세그먼트 전극 층(208)의 패턴은 디스플레이의 화소를 정의한다. 이러한 화소들은 도 1에 도시된 이미지들(151, 152, 153, 154, 156, 157, 158, 159) 위에 놓인다. 전계의 부재시에, TNLC 재료(213)의 이색성 색소(dichroic dye) 및 액정 재료는 임의로 정렬되고, 대부분의 입사광을 흡수한다. 전계가 존재하는 경우, 액정 재료 및 이색성 색소는 인가된 전계 방향으로 정렬되고, 상당한 양의 입사광을 전송한다. 이러한 방식으로, TNLC 셀의 화소는 상대적 비투명 상태에서 상대적 투명 상태로 전환될 수 있다. 각 화소는, 전계의 적용에 따라서, 폐쇄 셔터 또는 개방 셔터가 되도록 독립적으로 제어될 수 있고, 화소는 개방 또는 폐쇄될 수 있는 광 셔터를 갖는 "윈도우"로서 동작하여, 아래의 이미지들(예를 들어, 151, 152, 153, 154, 156, 157, 158, 159)을 나타낸다.
TN 적층(206) 바로 아래에는, ITO 접지 층(218)에 의해 TN 적층(206)으로부터 분리된 전계발광(EL;electroluminescent) 적층(216)이 제공된다. EL 적층(216)은, 100V와 같은 높은 전압 레벨을 배면 및 전극에 선택적으로 인가함으로써, 밝기가 낮은 주변 환경 및 밝기가 높은 주변 환경 모두에서 디스플레이(200)의 동작을 위한 백라이트를 제공하는 배면 및 전극을 포함한다. ITO 접지 층(218)은 접지에 접속되고, EL 적층(216) 또는 디스플레이(200) 내의 다른 하부 층의 동작에 의해 생성된 소정의 전기적 노이즈의 용량성 센서 층(204)에 대한 영향을 줄이기 위해서 ITO 접지면(218)을 제공한다. EL 적층(216) 바로 아래에는, 포스 감지(force sensing) 스위치 층 및/또는 플렉스(flex) 기초 층과 같은 하나 이상의 층들을 포함할 수 있는 기초 층(220)이 제공된다. 다양한 층들(202, 204, 206, 218, 216 및 220)은 그들 사이에 인가된 접착 층에 의해 함께 접착된다.
디스플레이(200)의 통상적인 동작이 도 3에 도시되고, 여기에서는 용량성 센서 층(204)으로부터의 전하(302), TN 배면(210)의 전압(304) 및 TN 세그먼트 전극(208)의 제1 및 제2 부분의 전압(306, 308)이 도시된다. 기간(310) 동안 용량성 감지를 수행하기 위해서, 기간(310)의 제1 부분(322) 동안 용량성 센서 층(204)의 ITO 전극(205)에 충전 전압이 공급된다. 충전 전압이 전극(205)으로부터 제거된 후에, 사용자의 터치가 디스플레이(200)에서 검출되는지 여부에 따라서 전하(302)는 2개의 상이한 감쇄 프로파일(312, 314)을 갖는다. 전기적으로 노이즈가 있는 환경에서, 용량성 감지(즉, 검출가능한 전하의 전압의)의 노이즈 대 잡음비(SNR)는 작고 - 여기에서, 전하는 그 커패시턴스(페이스(201)로부터 사용자의 손가락의 거리로부터 결정되는) × 그 전압의 곱임 -, 그에 따라, 터치스크린 입력들의 검출이 어렵게 된다. ITO 접지면 층(218)은 고전압 EL 백라이트 층(216)과 저전압 TN 적층(206) 간의 소정의 분리를 제공하고, 이에 따라, 용량성 감지의 SNR을 증가시킨다.
동일한 기간(310) 동안, TN 배면(210) 및 TN 세그먼트 전극(208)에 공급되는 전압(304, 306, 308)은, 일반적으로 약 5V의 포지티브 전압과 제로 전압 사이에서 스위치된다. 턴 "온"되어, TN 세그먼트 전극(208)의 부분을 통해 디스플레이(200) 의 대응 부분이 상대적으로 투명하게 되게 하는 TN 세그먼트 전극(208)의 부분의 전압(306)은 TN 배면 전극(210)의 전압(304)과 반대로 스위치된다(즉, TN 배면의 전압(304)이 높으면, TN 세그먼트 전극(208)의 "온" 부분의 전압(306)은 낮다). 반대로, 턴 "오프"되는 TN 세그먼트 전극(208)의 부분의 전압(308)은, TN 세그먼트 전극(208)의 이러한 부분을 통해 디스플레이(200)의 대응하는 부분을 광학적으로 셔터링하고, 이는, 그 전압이 TN 배면(210)의 전압(304)과 같은 방식으로 스위치되기 때문이다. 도 3으로부터, 기간(310) 동안, TN 세그먼트 전극(208) 및 TN 배면(210)에 공급되는 전압(306, 308)은 기간(310)의 약 50%만큼 높다는 것을 알 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 이동 통신 장치(100)와 같은 전자 장치(400)의 블록도를 도시한다. 전자 장치(400)가 셀룰러 전화기로 도시되었지만, 전자 장치는, 무선 호출기, 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기, 장치 제어 디바이스, 등과 같은 터치스크린 디스플레이 사용자 인터페이스를 사용하는 임의의 유선 또는 무선 전자 장치로서 구현될 수 있다.
이 실시예에서, 전자 장치(400)는 무선 주파수(RF) 신호를 수신 및 송신하기 위한 안테나(108)를 포함한다. 안테나(108)는 당업자에게 친숙한 방식으로 송수신기 회로(404)에 연결된다. 송수신기 회로(404)는 수신기 회로 및 송신기 회로를 포함한다. 수신기 회로는 수신된 RF 신호를 복조하고 디코딩하여, 그로부터 정보를 얻고, 제어기(406)에 연결되어, 전자 장치(400)의 기능(들)에 따라서 제어기(406)에서 활용되기 위해서 디코딩된 정보를 제어기(406)에 제공한다. 제어 기(406)는 또한, 안테나(108)로부터의 송신을 위해서 정보를 RF 신호로 인코딩 및 변조하기 위한 송수신기 회로(404)의 송신기 회로에 정보를 제공한다.
종래 기술에서 공지된 바와 같이, 제어기(406)는, 제어기(406)에서 사용되기 위한 동작 정보 및 데이터를 저장하는 메모리(408)에 연결되어, 전자 장치(400)의 기능들을 수행한다. 제어기(406)는 또한, 마이크로폰(112), 스피커(114), 디스플레이(110), 및/또는 기능 키 입력(416) 중 어느 것 또는 모두와 같은 종래의 사용자 인터페이스 장치들에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 전자 장치(400)는 또한, 터치스크린(420), 터치스크린 입력 검출기(422), 용량성 센서 드라이버(423), TN 적층 드라이버(424), 및 타이밍 장치(426)를 포함하는 터치스크린 디스플레이 시스템(418)을 포함한다. 터치스크린(420)은 키 없는 입력 장치(150)(도 1)를 이네이블(enable)한다. 제어기(406)는, 제어 신호에 응답해서 동작을 위해 터치스크린(420)의 용량성 센서 층에 충전 전압을 공급하는 용량성 센서 드라이버(423)에 제어 신호를 제공한다. 또한, 제어기(406)는, 제어 신호에 응답해서 광 셔터링 동작을 위해 터치스크린(420)의 TN 적층에 드라이브 전압을 공급하는 TN 적층 드라이버(424)에 제어 신호를 제공한다. 제어기(406)는, 터치스크린(420)의 백라이트 층의 동작을 위해 전압을 제어하는 것과 같은 다른 동작들을 위해 부가 신호들을 터치스크린(420)에 제공한다. 터치스크린 입력 검출기(422)는, 그 용량성 감지 층으로부터 전하를 검출하고, 검출된 전하를 제어기(406)에 제공하기 위한 사용자 입력 신호로 변환하기 위해 터치스크린(420)에 연결된다. 타이밍 장치(426)는, 본 발명의 일 실시예에 따라서 자신의 동작을 제어하기 위해 터치스크린 입력 검출기(422), 용량성 센서 드라이버(423), 및 TN 적층 디스플레이 드라이버(424)에 연결된다.
타이밍 장치(426), 용량성 센서 드라이버(423), 및 TN 적층 드라이버(424)는 일반적으로 개별 구성 요소로서 구현된다. 하지만, 본 발명의 일 양상에 따라서, 3개의 구성 요소들의 시너지(synergy)와, 용량성 감지 층(504), TN 배면(510), 및 TN 세그먼트 전극(508)에 제공되는 제어 신호들의 타이밍을 조정할 수 있는 능력(도 5 및 6에 따라서 기술되는 바와 같은)은, 유익하게 터치스크린 디스플레이 시스템(418) 및 전자 장치(400)의 제조를 단순화하기 위해서 3개의 모든 구성 요소들을 단일 반도체 장치에 결합시키는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 타이밍 장치(426), 터치스크린 입력 검출기(422), 용량성 센서 드라이버(423), 및 TN 적층 드라이버(424)는 단일 반도체 장치(428)로서 구현될 수 있다. 이러한 4개의 구성 요소들의 시너지와, 용량성 감지 층(504) 내의 전하의 검출, 및 용량성 감지 층(504), TN 배면(510), 및 TN 세그먼트 전극(508)에 제공되는 제어 신호들의 타이밍을 갖는 용량성 감지 층(504) 내의 전하의 검출을 조정할 수 있는 능력은, 터치스크린 디스플레이 시스템(418) 및/또는 전자 장치(400)의 제조를 더욱 단순화한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린(420)의 단면도는, 그 사이에 인가된 접착 층에 의해 함께 접착된, 그래픽 커버레이 층(502), ITO 전극을 갖는 용량성 센서 층(504), TN 적층(506), EL 적층(516) 및 기초 층(520)(포스 감지 스위치 층 및/또는 플렉스 기초 층과 같은 하나 이상의 층을 포함할 수 있 는)을 포함한다. TN 적층(506)은, 그 사이에 끼워진 TN 셔터 재료(513)로 TN 배면 전극(510) 및 TN 세그먼트 전극(508)을 지지하는 2개의 기판(512, 514)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, TN 셔터 재료(513)는 고속 응답(또는 상승) 시간을 갖고 느린 감쇄 시간을 갖도록 공식화되고, 이에 따라, TN 셔터 재료(513)에 대한 전계의 인가에 응답해서, TN 셔터 재료(513)의 이색성 색소 및 액정 재료는 인가된 전계의 방향으로 신속하게 정렬되어, 상당한 양의 입사광을 전송하는 한편, 전계의 제거에 응답해서, TN 셔터 재료(513)는 비충전 상태로 느리게 감쇄하고, 여기에서, TN 셔터 재료(513)의 이색성 색소 및 액정 재료는 임의로 정렬되고, 그에 따라 대부분의 입사광을 흡수한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린(420)의 동작은, 도 2에 도시된 ITO 접지면 층(218)이 제거될 수 있게 하고, 그에 따라, 터치스크린(420)의 두께 및 그 제조 비용이 둘 다 감소된다(예를 들어, 더 적은 재료 및 접착 층들뿐만 아니라 1 단계 더 적은 프로세스 공정). 또한, ITO 층(218)이 충분히 광 투과적이지 않기(즉, 충분히 투명하지 않기) 때문에, ITO 층(218)의 제거는, EL 층(516)으로부터 보다 많은 광이 광 셔터링 TN 적층(506)을 통과하게 하여, 그로부터 사용자에게 보다 선명하고 더욱 뚜렷해진 영상들(151, 152, 153, 154, 156, 157, 158, 159(도 1))을 제공한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린(420)의 향상된 동작을 도시한다. 용량성 감지 층(504)의 ITO 전극(505)으로부터의 전하, TN 배면(510)의 전압(604), 및 TN 세그먼트 전극(508)의 제1 및 제2 부분의 전압(606, 608)이 도시된 다. 감지 시간 간격(610) 동안의 용량성 감지는, 도 3에 따라서 상술한 바와 같은 종래의 동작과 유사하게 수행된다. 따라서, 충전 전압은 시간 간격(610)의 충전부(612) 동안 용량성 감지 층(504)의 ITO 전극(505)에 제공된다. 충전 전압이 전극(505)으로부터 제거된 후에, 전하(602)는, 사용자가 터치스크린(420)을 만지는지 여부에 따라서 시간 간격(610)의 감쇄 주기(618) 동안 2개의 상이한 감쇄 프로파일(614, 616)을 갖는다.
감지 시간 간격(610) 동안, TN 배면(510) 및 TN 세그먼트 전극(508)에 인가된 전압들(604, 606, 608)은 일반적으로 약 5V의 포지티브 전압과 0 전압 사이에서 스위치된다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, 드라이브 전압(606, 608)은 감지 시간 간격(610)의 제1 부분(620) 동안, TN 세그먼트 전극(508)의 선정부(predetermined portion) 및 TN 세그먼트 전극(508)의 잔여부(remaining portion)에 각각 약 5V의 제1 전압 레벨로 공급되고, 그 감지 시간 간격의 제2 부분(622) 동안 실질적으로 0V로 유지된다. TN 셔터 재료(513)가 고속 응답 시간 및 저속 감쇄 시간을 갖는, 본 발명의 일 실시예에 따른 TN 셔터 재료(513)의 제공은 유익하게, 제2 부분(622)이 감지 시간 간격(610)의 절반보다 크게 되게 하고, 이는 감지 시간 간격(610)의 약 80%가 될 수 있다.
광 셔터링을 제공하기 위해서, 드라이브 전압(606, 608)은, 감지 시간 간격(610)의 제1 부분(620)의 제1 하위부(624) 동안, TN 배면(510) 및 TN 세그먼트 전극(508)의 선정부에 약 5V로 공급되는 한편, TN 세그먼트 전극(508)의 잔여부의 전압(606)은 약 0V로 유지된다. 제2 하위부(626) 동안, TN 세그먼트 전극(508)의 잔여부의 드라이브 전압(606)은 약 5V로 공급되는 한편, TN 세그먼트 전극(508)의 선정부 및 TN 배면(510)의 전압들(604, 608)은 약 0V로 스위치된다. 이러한 방식으로, TN 세그먼트 전극(508)의 선정부는 "오프"되고(610), TN 세그먼트 전극(508)의 잔여부는 감지 시간 간격(610) 동안 "온"된다. 간단한 변형은 "온" TN 세그먼트 전극을 선정하고, 인가된 전압의 타이밍을 역으로 하는 것이다.
일 실시예에 따른 동작은, 감지 시간 간격(610)의 제1 부분(612) 동안에만 드라이브 전압(604, 606, 608)이 공급되면서, 드라이브 전압(602)이 또한, 감지 시간 간격(610)의 충전부(612) 동안 동시에 용량성 감지 층(504)에 공급되는 광 셔터링 동작을 가능하게 한다. 따라서, 반도체 장치(428)는 전압들(604, 606, 608)뿐만 아니라 전하(602)를 생성하도록 전압을 공급하기 위해서 사용될 수 있다. 또한, TN 배면(510) 및 TN 세그먼트 전극(508)에 공급되는 드라이브 전압(606, 608)은 감쇄 주기(618)와 일치하는 감지 시간 간격(610)의 제2 부분(622) 전체 동안 거의 0V로 유지되고, 이에 따라, 감쇄 주기(618) 동안 전기적 노이즈가 감소하고, 감쇄 곡선 프로파일(614 또는 616)이 터치스크린 입력 검출기(422)에 의해 검출되는 중요한 시간 동안 측정된 전하(602)의 SNR이 증가된다. 타이밍 장치(426)는, 감쇄 주기(618) 동안 감쇄 곡선 프로파일(614, 616)을 검출하도록 터치스크린 입력 검출기(422)에 대한 타이밍을 제공할 뿐만 아니라, 드라이브 전압(604, 606, 608)을 공급하도록 TN 적층 드라이버(424)에 대한 타이밍을 제공하고, 본 발명의 일 실시예에 따라서 용량성 감지 층(504)의 ITO 전극(505)에 전하를 공급하도록 용량성 센서 드라이버(423)에 대한 타이밍을 제공하도록 구성된다.
적어도 하나의 예시적 실시예가 상기 상세한 설명에서 제시되었지만, 다수의 변형이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 예시적 실시예 또는 예시적 실시예들은 단지 예일 뿐이며, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위, 적용성, 또는 구성을 제한하는 것으로서 의도되지 않는다. 오히려, 상기 상세한 설명은 당업자에게 본 발명의 예시적 실시예를 구현하기 위한 편리한 로드맵(road map)을 제공할 것이고, 첨부된 청구항에 제시된 바와 같은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서, 예시적 실시예에서 기술된 구성 요소들의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (19)

  1. 터치스크린 디스플레이 시스템으로서,
    터치스크린의 페이스(face)상의 촉각 입력들을 감지하기 위한 제1 층 및 복수의 광 셔터 세그먼트(optical shutter segment)를 갖는 제2 층을 갖는 터치스크린;
    상기 제1 층에 연결되고, 감지 시간 간격(sensing time interval) 동안 상기 촉각 입력들의 감지에 응답해서 터치스크린 입력을 판정하는 터치스크린 입력 검출기; 및
    상기 제2 층에 연결되고, 상기 감지 시간 간격의 제1 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트에 제1 전압 레벨로 드라이브 전압을 공급하고 또한 상기 감지 시간 간격의 제2 부분 동안 상기 드라이브 전압을 제2 전압 레벨로 유지하는 드라이버
    를 포함하고,
    상기 제2 전압 레벨은 0V이고, 상기 제2 부분이 추가되는 상기 제1 부분은 상기 감지 시간 간격이고, 상기 제2 부분은 상기 감지 시간 간격의 절반보다 큰 터치스크린 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 셔터 세그먼트는, TN(twisted nematic) 세그먼트들, 고분자 분산형 액정(PDLC;polymer-dispersed liquid crystal) 세그먼트들, 콜레스테롤 세그먼트들(cholesteric segments), 및 전자광학 세그먼트들을 포함하는 그룹으로부 터의 세그먼트들인 터치스크린 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치스크린은 전계 발광 백라이트를 포함하는 터치스크린 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드라이버는, 상기 제1 부분의 제1 하위 부분(subportion) 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분(predetermined portion)에 상기 드라이브 전압을 공급하고 또한 상기 제1 부분의 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분(remaining portion)에 상기 드라이브 전압을 공급함으로써 상기 터치스크린을 광학적으로 셔터링하고,
    상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분은 상기 감지 시간 간격 동안 "오프(off)"이고, 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분은 상기 감지 시간 간격 동안 "온(on)"인 터치스크린 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 층은 광 셔터 배면을 포함하고, 상기 드라이버는 상기 광 셔터 배면에 연결되어 상기 제1 하위 부분 동안 상기 드라이브 전압을 상기 광 셔터 배면에 공급하는 터치스크린 디스플레이 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 드라이버는, 상기 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분을 0V로 유지하고 또한 상기 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분을 0V로 유지하는 터치스크린 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층은 용량성 센서(capacitive sensor)를 포함하는 터치스크린 디스플레이 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치스크린 입력 검출기는, 상기 감지 시간 간격의 제2 부분 동안 상기 용량성 센서상의 전하의 감쇄 프로파일(decay profile)을 감지한 것에 응답해서 상기 터치스크린 입력을 판정하는 터치스크린 디스플레이 시스템.
  9. 터치스크린을 광학적으로 셔터링하면서 복수의 광 셔터 세그먼트를 갖는 터치스크린의 페이스 상의 촉각 입력들을 감지한 것에 응답해서 터치스크린 입력들을 판정하는 방법으로서,
    제1 시간 간격 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트에 제1 전압 레벨로 드라이브 전압을 공급하면서 상기 터치스크린의 용량성 감지 층을 충전하는 단계; 및
    제2 시간 간격 동안 상기 드라이브 전압을 0V의 제2 전압 레벨로 유지하면서, 상기 용량성 감지 층상에서의 전하 변동(charge fluctuation)을 감지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격은 터치스크린 입력들을 감지하기 위한 감지 시간 간격을 형성하도록 조합되고, 상기 제2 시간 간격은 상기 감지 시간 간격의 절반보다 큰 터치스크린 입력 판정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨은 5V인 터치스크린 입력 판정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 감지 시간 간격의 제2 시간 간격은 상기 감지 시간 간격의 80%인 터치스크린 입력 판정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 광 셔터 세그먼트에 드라이브 전압을 공급하면서 용량성 감지 층을 충전하는 단계는,
    상기 제1 시간 간격의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 시간 간격의 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분은 상기 감지 시간 간격 동안 "오프"이고, 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분은 상기 감지 시간 간격 동안 "온"인 터치스크린 입력 판정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치스크린은 광 셔터 배면 층을 포함하고, 상기 제1 시간 간격의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계는,
    상기 제1 시간 간격의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분에 및 상기 광 셔터 배면 층에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계를 포함하는 터치스크린 입력 판정 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 시간 간격의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계는,
    상기 제1 시간 간격의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분을 0V로 유지하는 단계를 포함하는 터치스크린 입력 판정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 시간 간격의 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하는 단계는,
    상기 제1 시간 간격의 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분을 0V로 유지하는 단계를 포함하는 터치스크린 입력 판정 방법.
  16. 복수의 광 셔터 세그먼트를 갖는 터치스크린을 구동하기 위한 반도체 장치로서,
    제1 부분 및 잔여 부분을 포함하는 감지 시간 간격을 측정하기 위한 타이밍 장치;
    상기 타이밍 장치에 연결되고, 상기 감지 시간 간격의 제1 부분 동안 상기 터치스크린의 용량성 감지 층에 충전 전압을 공급하여 상기 용량성 감지 층을 충전하는 용량성 센서 드라이버; 및
    상기 타이밍 장치에 연결되고, 상기 감지 시간 간격의 제1 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트에 제1 전압 레벨로 드라이브 전압을 공급하고 또한 상기 감지 시간 간격의 잔여 부분 동안 상기 드라이브 전압을 제2 전압 레벨로 유지하는 드라이버
    를 포함하고,
    상기 제2 전압 레벨은 0V이고, 상기 감지 시간 간격의 제1 부분은 상기 감지 시간 간격의 절반보다 작은 반도체 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 타이밍 장치에 연결되고, 상기 감지 시간 간격 동안 상기 용량성 감지 층의 전하를 감지한 것에 응답해서 터치스크린 입력을 결정하기 위한 터치스크린 입력 검출기를 더 포함하는 반도체 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 감지 시간 간격의 제1 부분은 상기 감지 시간 간격의 20%인 반도체 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 드라이버는, 상기 감지 시간 간격의 제1 부분의 제1 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분 및 상기 터치스크린의 광 셔터 배면 층에 상기 드라이브 전압을 공급하고 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분을 0V로 유지하고, 또한 상기 감지 시간 간격의 제1 부분의 잔여 하위 부분 동안 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분에 상기 드라이브 전압을 공급하고 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분 및 상기 광 셔터 배면 층을 0V로 유지함으로써, 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 소정의 부분을 턴 오프하고 또한 상기 복수의 광 셔터 세그먼트의 잔여 부분을 턴 온함으로써 상기 터치스크린을 광학적으로 셔터링하는 반도체 장치.
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