KR101137383B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광에 의해 화면에 정보를 입력하는 기능을 구비한 디스플레이 장치에서, 광센서에 의해 획득한 이미지 해석을 통한 접촉 판정 방법이 아닌 별도의 접촉 검출층(Contact Detecting Layer)을 통해 터치 여부를 쉽게 판별할 수 있는 디스플레이 장치가 개시된다.
광센서, 접촉 검출층, 터치, 디스플레이

Description

디스플레이 장치{Display apparatus}
본 발명은 광센서를 이용한 정보 입력 기능을 구비한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 광센서를 이용한 정보 입력 기능을 구비한 디스플레이 장치에서, 특정 객체의 터치 여부를 감지할 수 있는 디스플레이 장치, 및 상기 디스플레이 장치를 이용한 저 소비 전력을 구현하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 컴퓨터에서 입력 신호를 인가하는 방법으로 마우스나 키보드 등이 사용되었다. 또한 디지털 TV에서 사용자가 특정 기능을 선택하기 위하여 리모컨이 사용되었다. 그러나 마우스, 키보드, 리모컨 등의 조작이 서투른 사용자는 이러한 입력 장치를 사용하는데 불편함을 느끼기 마련이다.
터치 패널 또는 터치 스크린은 상기 언급한 사용자의 불편함을 해소시킬 수 있는 새로운 개념의 입력 장치이다. 터치 패널이란 기존에 마우스 등으로 수행하였던 명령 신호의 입력을 손가락이나 펜 등을 사용자가 디스플레이 패널 위에 직접 접촉함으로 인하여 수행할 수 있는 입력 장치를 말한다.
사용자가 디스플레이 패널 위에 손가락 등을 접촉시키므로 인하여 명령 신호를 입력할 수 있기 때문에, 마우스, 키보드 등의 입력 장치의 사용에 거부감을 느끼는 사람도 쉽게 컴퓨터 등의 디지털 장치를 사용할 수 있게 된다. 이러한 터치 패널은 외부 입력을 인식하는 방법에 의하여 분류가 가능하다. 상기 터치 패널에는 정전 용량 방식, 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 초음파 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식, 광 센싱 방식 등이 있다.
상기 다양한 터치 패널 방식들 중에서 광 센싱 방식은 패널 내부에 포토 다이오드를 형성하고, 상기 포토 다이오드에 입사되는 광에 의하여 발생하는 전류를 감지하여 손가락 등의 접촉을 인식하는 방식이다. 이러한 광 센싱 방식에서 필수적 요소인 포토 다이오드는 LCD, OLED 등의 디스플레이 패널의 구동 회로를 형성하는 공정에서 같이 형성할 수 있어서 제조상 이점이 있다.
하지만, 종래의 광 센싱 방식은 손가락이나 라이트펜 등의 물체가 화면에 접촉했는지 여부의 판정, 물체의 좌표 위치의 정확한 산출이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 광 센싱 방식은 그림자에 의한 오인식의 문제점이 있고, 특정 객체의 터치 여부에 상관없이, 작동하는 광 센서 스캔을 위한 회로와 센싱된 신호 리드아웃 회로의 소비전력이 크다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광에 의해 화면에서 정보를 입력하는 기능을 구비한 디스플레이 장치에서, 영상 처리를 통 한 접촉 판별이 아닌 별도의 장치를 통해 접촉을 판별하고 광 센서에 의해 접촉 위치를 판별할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 이러한 디스플레이 장치를 이용하여 저소비 전력을 구현할 수 있는 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 따른 디스플레이 장치는기판; 이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들 및 디스플레이 장치상의 터치 위치를 검출하기 위한 광센서 어레이를 포함하고, 상기 기판상에 배치된 광학층; 및 상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 검출하기 위한 검출하기 위한 터치 검출부를 포함한다.
바람직하게, 상기 터치 검출부는 상기 디스플레이 장치가 커패시턴스 측정을 통해 터치되었는지를 검출하기 위한 가변 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가변 커패시터는 상기 광학층상의 접촉 검출층 및 상기 픽셀들의 캐소드 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 접촉 검출층과 상기 광학층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 접촉 검출층상의 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 가변 커패시터는 제1 접촉 검출층; 및 상기 제1 접촉 검출층과 평행하게 떨어진 제2 접촉 검출층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 접촉 검출층 사이에 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 접촉 검출층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 제1 및 제2 접촉 검출층 사이에 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 유전체층은 상기 유전체층에 인가된 압력에 따라 변하는 유전체 상수 또는 갭을 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 유전체와 상기 제2 접촉 검출층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 제2 접촉 검출층과 상기 광학층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는, 상기 광학층상에 또 다른 기판을 더 포함하고, 상기 터치 검출부는 상기 터치 위치에 인가된 압력을 전기 신호로 변환하기 위한 상기 또 다른 기판상에 터치 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 터치 필름은 투명 전도 필름 또는 전도성 재료로 코팅된 투명 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 터치 필름은 폴리 에틸렌 수지(poly ethylene terephthalate resin), 폴리 에스테르 술폰(poly ether sulfone), 폴리 카본(poly carbon), 폴리 알리레이트(poly arylate), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 주석 산화물(Tin Oxide), 지르코늄 산화물(Zinc Oxide), CdSnO4, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 터치 필름은 압력 감지 방법, 저항막 방법 또는 커패시턴트 방법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 인가된 압력을 전기 신호로 변환하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 터치 검출부는 상기 기판하부에 배치되고, 압력에 응답하여 저항을 변화시키도록 구성된 압각 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들; 디스플레이 패널 상의 객체의 접촉 위치를 검출하기 위한 다수의 광센서들; 상기 디스플레이 패널에 객체의 접촉을 검출하기 위한 접촉 검출층; 및 상기 광센서들에 의해 출력된 신호에 따라 상기 디스플레이 패널상의 접촉 위치를 결정하기 위한 접촉 위치 결정부를 포함한다.
바람직하게, 상기 접촉 검출층은 상기 디스플레이 패널내에 내장된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 검출층은 상기 디스플레이 패널의 표면상에 배치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 위치 결정부는 상기 접촉 검출층으로부터 접촉 정보 를 수신하고, 상기 수신한 접촉 정보의 변화 정도를 측정하는 접촉 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 정보는 커패시턴스, 유전체 상수, 갭 또는 저항값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 위치 결정부는 상기 접촉 측정부에 의해 출력된 접촉 정보의 변화 정도에 따라 상기 디스플레이 패널이 접촉되었는지를 결정하기 위한 접촉 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 결정부는 기준값과 상기 접촉 정보의 변화 정도를 비교함으로써 상기 디스플레이 패널이 접촉되었는지를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 위치 결정부는 상기 접촉이 검출된 경우 상기 광센서 구동 및 독출하기 위한 제1 신호, 또는 접촉이 검출되지 않은 경우 상기 광센서 구동 및 독출을 중단하기 위한 제2 신호를 생성하는 신호 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 제1 신호를 상기 신호 생성부로부터 수신한 경우, 상기 광센서들을 구동하기 위한 센서 어레이 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 디스플레이 장치는 상기 광센서들로부터 센싱된 신호들을 수신하고 상기 센싱된 신호를 상기 접촉 위치 결정부에 제공하기 위한 센서 정보 독출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 접촉 위치 결정부는 상기 센서 정보 독출부로부터 수신된 센싱된 신호들에 따라 접촉 위치를 결정하기 위한 좌표 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다수의 픽셀들, 광센서 어레이 및 센서 검출층을 포함하는 디스플레이 패널, 센서 어레이 구동부, 센서 정보 독출부 및 접촉 위치 결정부를 포함하는 디스플레이 장치상에 접촉 위치를 결정하는 방법은 상기 접촉 검출층을 이용하여 상기 디스플레이 패널상의 객체의 접촉 정보를 검출하는 단계; 접촉이 없는 경우, 상기 센서 어레이 구동부와 상기 센서 정보 독출부를 비활성화시키는 단계; 및 접촉이 있는 경우, 상기 광센서로부터 센싱한 신호를 독출하기 위해, 상기 센서 어레이 구동부와 상기 센서 정보 독출부를 활성화시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 접촉 위치 결정 방법은 상기 센서 어레이 구동부에 의해 제공된 스캔 신호들에 따라 상기 디스플레이 패널에 접촉된 객체 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 접촉 위치 결정 방법은 상기 이미지를 해석함으로써 상기 접촉 위치의 좌표를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 영역을 포함하는 이미지 디스플레이 수단; 상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 결정하기 위한 터치 검출 수단; 및터치된 디스플레이 영역상의 위치를 결정하기 위한 터치 위치 확인 수단을 포함한다.
본 발명의 디스플레이 장치에서는, 광센서에 의해 획득한 이미지 해석을 통한 접촉 판정 방법이 아닌 별도의 접촉 검출층(Contact Detecting Layer)을 통해 터치 여부를 쉽게 판별할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 장치를 이용해서 저 소비 전력을 구현하고, 그림자에 의한 오인식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관한 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 첨부된 도면들을 통하여 사실상 동일한 기능을 하는 부재에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막을 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 1에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 접촉 검출층(104) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다.
제2 기판(102)상에 광센서 어레이 층(100)이 배치된다. 제1 기판과 제2 기판(102) 사이에는 다수의 광센서(103)뿐만 아니라, 다수의 박막 트랜지스터들과 다양한 디스플레이 소자가 구비될 수 있다. 제1 및 제2 기판(101 및 102)은 글라스 재, 금속 재 및 플라스틱 재로 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시 예에서는 광센서 어레이 층(100)에 도시되지 않았지만, 다수의 TFT를 구성하는 전극들, 층들(반도체 층 및 절연층)과 유기 발광 소자를 구비할 수 있다. 유기 발광 소자는 화소 전극과 이에 대향된 대향 전극과, 화소 전극(애노드 전극)과 대향 전극(캐소드 전극) 사이에 개재된 발광층을 포함하는 중간층을 구비한다.
광센서(103)는 특정 물체, 예를 들면 손가락을 접촉한 경우, 자연 광원에 의한 손가락 그림자 이미지를 해석함으로써 터치한 지점의 좌표를 계산하거나, 광량을 해석하여 2치 영상을 만들고, 이로부터 터치한 지점의 위치 좌표를 해석하거나, 또는 내부 광원에 의해 반사된 광량을 해석하여 2치 영상을 만들고, 이로부터 터치한 지점의 좌표를 계산한다. 바람직하게, 광센서(103)는 PIN형 광 다이오드로 구성할 수 있다.
접촉 검출층(104)은 제1 기판(101)과 유전체층(105) 사이에 배치된다. 접촉 검출층(104)은 투명 박막으로 구성하여 광 투과율을 높임으로써 디스플레이 소자의 효율을 떨어뜨리지 않게 한다. 또한, 접촉 검출층(104)은 패널 공정 시 패널 기판에 내장하거나 또는 추가적으로 디스플레이 패널 기판 위에 생성할 수도 있다. 접촉 검출층(104)은 손가락이 터치 또는 접촉하는 경우, 손가락에 의한 캐패시턴스 변화를 검출한다. 이 경우, 접촉 검출층(104)과 패널은 캐패시터를 형성하게 되는데, 본 실시 예에서는 접촉 검출층(104)과 제1 기판(101) 아래에 배치된 캐소드 전극이 캐패시터를 형성하도록 구성된다. 여기서, 캐소드 전극은 광센서 어레이 층(100)에 포함된 유기 발광 소자의 캐소드 전극이다. 따라서, 접촉 검출층(104) 과 캐패시터를 형성하기 위해 추가의 전극 또는 층 형성이 필요하지 않다. 본 발명의 실시 예에서는, 전술한 바와 같이 접촉 검출층(104)을 배치함으로써 광에 의해 화면에 정보를 입력하는 기능을 구비한 디스플레이 장치에서, 광센서(103)에 의해 획득한 이미지 해석, 예를 들면 엣지 검출과 엣지 영상이 상호 역방향으로 이동하는지를 계산하여 접촉 여부를 판정하는 복잡한 이미지 해석을 하지 않고서도, 접촉 검출층(104)을 통해 손가락 접촉에 의한 캐패시턴스 변화를 검출하여 간단하게 터치 여부를 판별할 수 있고, 광센서(103)는 접촉 위치의 좌표를 계산하는 과정만을 분리하여 수행할 수 있다. 여기서, 호스트 또는 접촉 판단 모듈(미도시)에서, 접촉 검출층(104)를 통해 검출한 캐패시턴스 값이 기 설정된 임계 캐패시턴스 값 이상 또는 이하인 경우에는 손가락이 접촉한 것으로 판단하도록 한다. 또한, 선택적으로 광센서(103)의 접촉 위치 계산에 접촉 검출층(104)을 통해 판별한 손가락 접촉 정보를 이용함으로써 접촉 위치의 좌표 계산의 부담을 덜어줄 수도 있다.
종래의 광에 의해 화면에 정보를 입력하는 기능을 구비한 디스플레이 장치는 촬영된 화상으로부터 엣지를 검출하고, 검출된 엣지를 이용하여 물체가 화면에 접촉했는지 여부를 판정하는데, 엣지마다 이동방향을 조사하여, 상호 역방향으로 이동하는 엣지가 있는 경우에는 물체가 화면에 접촉했다고 판단한다. 그리고, 물체가 화면에 접촉했다고 판단한 경우에는 검출된 엣지의 무게중심을 구하여 좌표 위치를 계산한다. 하지만, 본 발명의 실시 예에서는, 객체, 특히 손가락의 접촉 여부를 전술한 종래의 영상 처리 방법보다 간단한 접촉 검출층을 이용해서 검출하므로 CPU의 계산량과 메모리 부담을 줄일 수 있다. 또한, 종래의 이미지 분석 방법 에서 발생할 수 있는 실제 손가락 접촉이 아닌 그림자에 의한 오인식을 방지할 수도 있다.
유전체층(105)은 접촉 검출층(104) 위에 형성되며, 외부 자연 광이 발광 표시 소자(미도시) 또는 광센서(103)에 들어가는 것을 차단하거나 반사시키는 기능하며, 필요에 따라 제외하고 구성할 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 접촉 검출층(104)과 커패시터를 형성하는 구조를 명확하게 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 손가락(107)과 접촉하는 커패시터의 일 전극으로서 접촉 검출층(104)이 기능하며, 일 전극과 대향하는 다른 전극으로서 제1 기판(101) 아래에 배치된 캐소드 전극(106)이 기능한다. 따라서, 접촉 검출층(104)과 캐소드 전극(106)이 커패시터를 형성함으로써 손가락(107) 접촉에 따른 캐패시턴스 변화를 측정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서, 디스플레이 발광 소자가 유기 발광 소자인 경우에는 광센서 어레이 층(101)에 포함된 유기 발광 소자의 캐소드 전극 층(106)이 제1 기판(104) 아래에 전체적으로 형성되기 때문에, 접촉 검출층(104)과 캐패시터를 형성하기 위해 추가의 전극 또는 층 형성이 필요하지 않다.
도 3은 도 1의 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 3에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 제1 접촉 검출층(108), 제2 접촉 검출층(109) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다. 도 1과 비교하면, 접촉 검출층이 2개 층으로 구성되어 있다는 것이다. 도 1과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 차이가 있는 부 분을 중심으로 설명한다.
제1 기판(101) 위에 제2 접촉 검출층(109)이 형성되고, 그 위에 제1 접촉 검출층(108)이 형성된다. 여기서, 제1 접촉 검출층(108)과 제2 접촉 검출층(109)이 캐패시터를 형성함으로써 손가락 접촉에 의한 캐패시턴스 변화를 검출한다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 접촉 검출층(108)과 제2 접촉 검출층(109) 사이에는 공간이 있으며, 이 부분은 소정의 유전체로 채워질 수도 있다. 본 발명의 이전 실시 예에서, 유기 발광 소자를 특정하여 설명하였지만, 다른 평판 디스플레이 소자, 예를 들면 LCD, PDP 등과 같은 소자도 광센서를 이용한 입력 정보를 판단하는 장치라면, 본 발명의 범위에 포함된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.
도 4는 도 1의 다른 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 4에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 제1 접촉 검출층(110), 제2 접촉 검출층(111) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다. 도 1과 비교하면, 접촉 검출층이 2개 층으로 구성되어 있다는 것이다. 도 1과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 제1 기판(101) 위에 제1 접촉 검출층(110)이 형성되고, 제1 기판(101) 아래에 제2 접촉 검출층(111)이 형성된다. 여기서, 제1 접촉 검출층(108)과 제2 접촉 검출층(109)이 캐패시터를 형성함으로써 손가락 접촉에 의한 캐패시턴스 변화를 검출한다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막을 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 5a 내지 5c에 도시된 실시 예와 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 실시 예와의 차이점은 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 실시 예가 접촉 검출층 또는 2개의 접촉 검출층을 정전용량 변화 검출에 사용하지만, 본 실시 예는 접촉 검출층들 사이의 유전율 또는 유전체 변형을 이용한다는 점이다. 따라서, 손가락 접촉에 의한 압력에 따라 접촉 검출층 사이의 유전율의 변화를 측정하거나 또는 접촉 검출층 사이의 갭의 변화를 측정함으로써, 손가락의 터치 또는 접촉 여부를 광센서를 이용하지 않고 간단하게 판정하는 것이다. 또한, 종래의 이미지 분석 방법에서 발생할 수 있는 실제 손가락 접촉이 아닌 그림자에 의한 오인식을 방지할 수도 있다.
도 1 내지 4를 참조하여 설명한 실시 예들과 마찬가지로, 손가락 터치 또는 접촉의 위치 좌표는 광센서를 이용하여 계산한다.
도 5a에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 제1 접촉 검출층(112), 제2 접촉 검출층(113), 유전체(114) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다.
제1 기판(101) 아래에 제1 접촉 검출층(112)이 배치되고, 제1 접촉 검출층(112)와 일정한 간격을 두고 제2 접촉 검출층(113)이 배치된다. 제1 접촉 검출층(111)과 제2 접촉 검출층(113) 사이에는 소정의 유전체(114)가 채워진다. 여기서, 유전체(114)는 압력에 의해 유전율이 변하거나 갭이 변하는 물질인 것이 바람직하다.
손가락(107)이 터치 또는 접촉한 경우, 터치 또는 접촉에 의해 발생한 압력 에 의해 제1 접촉 검출층(112)과 제2 접촉 검출층(113) 사이의 유전체(114)의 유전율이 변하거나 또는 그 사이의 갭이 변한다. 따라서, 이러한 유전율의 변화와 갭의 변화를 검출함으로써 간단하게 접촉 여부를 판정할 수 있다.
도 5b는 도 5a의 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 5b에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 제1 접촉 검출층(115), 제2 접촉 검출층(116), 유전체(117) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다. 도 5a와 비교하면, 2개의 접촉 검출층의 위치가 다르다는 것이다. 도 1 및 도 5a와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다.
제1 기판(101) 아래에 제2 접촉 검출층(116)이 배치되고, 제1 기판(101) 위에 유전체(117)가 채워진다. 그리고, 유전체(117) 위에 제1 접촉 검출층(116)이 형성된다.
손가락(107)이 터치 또는 접촉한 경우, 터치 또는 접촉에 의해 발생한 압력에 의해 제1 접촉 검출층(115) 아래의 유전체(117)의 유전율이 변하거나 또는 그 사이의 갭이 변한다. 따라서, 이러한 유전율의 변화와 갭의 변화를 검출함으로써 간단하게 접촉 여부를 판정할 수 있다.
도 5c는 도 5a의 다른 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 5c에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 제1 접촉 검출층(118), 제2 접촉 검출층(119), 유전체(120) 및 유전체층(105)이 도시되어 있다. 도 5a와의 차이점은 2개의 접촉 검출층의 위 치가 다르다는 것이다. 도 1 및 도 5a와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 차이가 있는 부분을 중심으로 설명한다.
제1 기판(101) 위에 제2 접촉 검출층(119) 및 제1 접촉 검출층(118)이 차례로 형성되고, 그 사이에 유전체(120)가 채워진다. 손가락(107)이 터치 또는 접촉한 경우, 터치 또는 접촉에 의해 발생한 압력에 의해 제1 접촉 검출층(118) 아래의 유전체(120)의 유전율이 변하거나 또는 그 사이의 갭이 변한다. 따라서, 이러한 유전율의 변화와 갭의 변화를 검출함으로써 간단하게 접촉 여부를 판정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 터치 필름을 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 6에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 터치 필름(121)이 도시되어 있다.
터치 필름(121)은 제1 기판(101) 위에 부착된다. 터치 필름(121)은 투명 전도성 필름인 것이 바람직하며, 손가락에 의한 압력을 전기신호로 바꾸는 기능을 한다. 터치 필름(121)은 저표면 저항, 높은 광투과율, 고밀착성, 표면 평활성, 내열성등의 특성을 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로, 투명 도전성 필름은 투명 필름 자체가 도전성을 가지는 타입과 필름 표면에 도전재를 입히는 타입으로 분류되며, 투명 도전성 필름의 베이스 필름은 PET수지, PES, PC, PAR를 이용할 수 한다. 도전막에는 ITO(Indium Tin Oxide), 산화 주석, ZnO, CdSnO4등을 사용할 수 있다.
터치 필름(121)을 이용한 접촉 여부 판정은 감압식 방식, 저항막 방식 및 정전 용량 방식을 이용할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 압각 센서를 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 7에는 다수의 광센서(103)을 포함하는 광센서 어레이 층(100), 제1 및 제2 기판(101 및 102), 압각 센서(122)가 도시되어 있다.
압각 센서(122)는 제2 기판(102) 아래에 배치되면, 손가락의 접촉에 의해 발생한 압력을 전기적인 신호로 바꾸어주는 기능을 한다. 따라서, 이러한 전기적인 신호를 검출함으로써 접촉 여부를 간단하게 판정할 수 있다. 여기서, 압각 센서(122)는 압력의 분포를 측정하는데, 압각 센서(122)의 일부분에 압력이 가해지면 감압 전도성 고무의 저항 값이 떨어지므로, 그 저항 값 변화를 측정함으로써 객체, 특히 손가락의 터치 또는 접촉 여부를 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위치 정보 획득 장치를 포함하는 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 8에는 다수의 광센서(810)를 포함하는 표시 패널(800), 표시 패널(800)에 내장되거나 또는 부착된 접촉 검출층(820), 광센서(810)에 스캔 신호를 제공하는 센서 어레이 구동부(830), 광센서(810)가 획득한 데이터를 독출하는 센서 정보 독출부(840) 및 위치 정보 획득 장치(850)를 포함한다. 여기서, 위치 정보 획득 장치(850)는 접촉 측정부(851), 접촉 판단부(852), 신호 발생부(853) 및 좌표 계산부(854)를 포함하는 접촉 위치 결정 수단이다.
광센서(810)는 특정 물체, 예를 들면 손가락을 접촉한 경우, 자연 광원에 의한 손가락 그림자 이미지를 해석함으로써 터치한 지점의 좌표를 계산하거나, 광량 을 해석하여 2치 영상을 만들고, 이로부터 터치한 지점의 위치 좌표를 해석하거나, 또는 내부 광원에 의해 반사된 광량을 해석하여 2치 영상을 만들고, 이로부터 터치한 지점의 위치 좌표를 계산한다. 표시 패널(800)은 광센서(810)와 함께 복수의 신호선과 복수의 주사선이 교차하는 지점에 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)으로 구성된 픽셀들을 포함한다. 표시 패널(800)은 외부의 호스트(미도시)로부터 전송된 영상 신호에 기초하여 화상을 표시하는 표시 기능을 수행한다.
접촉 검출층(820)은 표시 화면에 특정 객체, 특히 손가락의 접촉 여부를 검출하고, 검출한 접촉 정보를 위치 정보 획득 장치(850)에 출력한다. 본 발명의 전술한 실시 예들에 따라 이러한 접촉 정보는, 캐패시턴스, 유전율, 갭, 저항값 등을 포함한다. 또한, 접촉 검출층(820)의 구성 및 배치는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같다.
센서 어레이 구동부(830)는 손가락이 접촉되었다고 판단한 경우, 광센서(810)를 선택하도록 하는 스캔신호를 표시 패널(800)에 출력한다.
센서 정보 독출부(840)는 표시 패널(800)의 광센서(810)가 감지한 신호를 독출하여 위치 정보 획득 장치(850)에 출력한다.
위치 정보 획득 장치(850)는 광센서(810)가 센싱한 신호를 센서 정보 독출부(840)를 통해 입력받아, 접촉한 지점의 위치 좌표를 계산하여 외부의 호스트(미도시)에 출력한다. 또한, 접촉 검출층(82)으로부터 접촉 정보를 측정하고, 이를 판단하여 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정보 독출부(840)의 작동 여부를 제어한다. 특히, 손가락이 접촉되지 않은 경우에는 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정 보 독출부(840)의 작동의 정지시킴으로써 저 소비 전력을 구현한다. 또한, 선택적으로, 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정보 독출부(840)의 모든 작동을 완전히 정지시키지 않고 일부 기능만 정지시킴으로써 저전력 상태 이후 빠른 동작을 수행할 수도 있다.
접촉 측정부(851)는 접촉 검출층(820)으로부터 접촉 정보를 입력받아, 접촉 정보의 변화량을 측정한다. 여기서, 접촉 정보는 캐패시턴스, 유전율, 갭, 저항값 등을 포함하며, 접촉 측정부(851)는 이러한 손가락 터치 또는 접촉에 의한 접촉 정보 변화량, 즉 캐패시턴스 변화량, 유전율 변화량, 갭 변화량, 저항값 변화량 등을 측정한다.
접촉 판단부(852)는 접촉 측정부(851)로부터 접촉 정보 변화량을 입력받아, 기 설정된 기준값과 비교하여 터치 또는 접촉이 되었는지 여부를 판단한다. 이러한 기준값은 호스트(미도시)로부터 제공받아 미리 저장되어 있는 값이다. 도 1을 참조하여 설명한 실시 예에 따르면, 접촉 판단부(852)는 접촉 측정부(851)에서 측정한 캐패시턴스 값이 기 저장된 기준 캐패시턴스 값과 비교하여 특정 비율로 증가하는 경우 터치가 되었다고 판단한다. 특히, 접촉 판단부(852)는 터치가 되지 않았다고 판단한 경우에는 신호 발생부(853)에 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정보 독출부(84)의 작동을 중지시키는 신호를 발생시키도록 제어한다. 여기서, 작동 중지 신호는 로우 레벨이나 하이 레벨 신호일 수 있다.
신호 발생부(853)는 접촉 판단부(852)의 제어에 따라 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정보 독출부(84)를 작동시키는 신호 또는 작동을 중지시키는 신호 를 생성하여 출력한다. 따라서, 터치되지 않았을 경우에는 터치된 지점의 좌표를 계산하기 위한 내장 회로의 작동, 즉 광센서를 선택하는 센서 어레이 구동부(830)와 센서 정보 독출부(840)의 동작을 정지시킴으로써 저 소비 전력을 구현할 수 있다. 또한, 종래의 이미지 분석 방법에서 발생할 수 있는 실제 손가락 접촉이 아닌 그림자에 의한 오인식을 방지할 수도 있다.
도 9는 도 8의 디스플레이 장치의 저 소비 전력 구현 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 900에서, 접촉 검출층에서 특정 객체, 특히 손가락의 터치 여부를 판단할 수 있는 접촉 정보를 검출한다. 단계 902에서, 접촉 정보를 이용하여 실제 터치가 이루어졌는지 여부를 판단한다. 터치가 된 경우에는, 단계 904로 진행하여, 센서 어레이 구동부와 센서 정보 독출부를 온시킨다. 단계 906에서, 센서 어레이 구동부의 스캔신호에 따라 광센서로 접촉 객체, 특히 손가락의 이미지를 획득한다. 단계 908에서, 센서 정보 독출부의 리드아웃 신호에 따라 획득한 이미지를 독출한다. 단계 910에서, 독출한 이미지를 분석하여 터치 지점의 좌표를 계산한다.
단계 902에서, 터치가 되지 않았다고 판단한 경우에는, 단계 912로 진행하여, 센서 어레이 구동부 및 센서 정보 독출부의 작동을 오프시킨다. 따라서, 실제 접촉되지 않은 경우에 센서 내장 회로들을 모두 오프시킴으로써 저 소비 전력을 구현할 수 있다. 또한, 선택적으로 센서 어레이 구동부나 센서 정보 독출부의 일부 기능만을 오프시킴으로써 저소비 전력을 구현할 수 있으며, 이후 실제 접촉이 되었 을 때 빠른 동작 구현이 가능하다. 또한, 실제 접촉이 아닌 그림자에 의한 오인식을 방지할 수 있다.
상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박막을 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막을 접촉 판별용으로 사용하는 유기 발광 디스플레이 장치의 패널 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 다른 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 박막을 접촉 판별용으로 사용한 패널의 단면도이다.
도 6는 도 5의 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5의 다른 변형 실시 예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광에 의한 정보 입력 장치를 포함하는 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 9는 도 8의 디스플레이 장치의 저 소비 전력 구현 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 광센서 어레이 층 101: 제1 기판
102: 제2 기판 103: 광센서
104: 접촉 검출층 105: 유전체층
106: 캐소드 전극 800: 패널
830: 센서 어레이 구동부 840: 센서 정보 독출부
850: 접촉 판별 장치 851: 접촉 측정부
852: 접촉 판단부 853: 신호 발생부
854: 좌표 계산부

Claims (32)

  1. 기판;
    이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들 및 디스플레이 장치상의 터치 위치를 검출하기 위한 광센서 어레이를 포함하고, 상기 기판상에 배치된 광학 층; 및
    상기 광학층상에 투명 박막의 제1 접촉 검출층 및 상기 픽셀들의 캐소드 전극을 포함하는 가변 커패시터에 의해 형성된 커패시턴스 측정을 통해 상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 검출하는 터치 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 제1 접촉 검출층과 상기 광학층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 제1 접촉 검출층상의 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 기판;
    이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들 및 디스플레이 장치상의 터치 위치를 검출하기 위한 광센서 어레이를 포함하고, 상기 기판상에 배치된 광학 층; 및
    상기 광학층상에 투명 박막의 제1 접촉 검출층 및 상기 제1 접촉 검출층과 평행하게 떨어진 제2 접촉 검출층을 포함하는 가변 커패시턴스에 의해 형성된 커패시턴스 측정을 통해 상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 검출하는 터치 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 제1 및 제2 접촉 검출층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 기판;
    이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들 및 디스플레이 장치상의 터치 위치를 검출하기 위한 광센서 어레이를 포함하고, 상기 기판상에 배치된 광학 층; 및
    상기 광학층상에 투명 박막의 제1 접촉 검출층, 상기 제1 접촉 검출층과 평행하게 떨어진 제2 접촉 검출층 및 상기 제1 및 제2 접촉 검출층 사이의 유전체층을 포함하여 상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 검출하는 터치 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유전체층은,
    상기 유전체층에 인가된 압력에 따라 변하는 유전체 상수 또는 갭을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 유전체층과 상기 제2 접촉 검출층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 제2 접촉 검출층과 상기 광학층 사이에 또 다른 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제1 기판;
    이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들 및 디스플레이 장치상의 터치 위치를 검출하기 위한 광센서 어레이를 포함하고, 상기 제1 기판상에 배치된 광학 층;
    상기 광학층상의 제2 기판; 및
    상기 디스플레이 장치가 터치되었는지를 검출하기 위한 터치 검출부를 포함하고, 상기 터치 검출부는, 상기 제2 기판상에 상기 터치 위치에 인가된 압력을 전기 신호로 변환하는 터치 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 터치 필름은,
    투명 전도 필름, 또는 전도성 재료로 코팅된 투명 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 터치 필름은,
    폴리 에틸렌 수지(poly ethylene terephthalate resin), 폴리 에스테르 술 폰(poly ether sulfone), 폴리 카본(poly carbon), 폴리 알리레이트(poly arylate), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 주석 산화물(Tin Oxide), 지르코늄 산화물(Zinc Oxide), CdSnO4, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 터치 필름은,
    압력 감지 방법, 저항막 방법 또는 커패시턴트 방법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 인가된 압력을 전기 신호로 변환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 삭제
  18. 이미지를 디스플레이하기 위한 다수의 픽셀들;
    디스플레이 패널 상의 객체의 접촉 위치를 검출하기 위한 다수의 광센서들;
    상기 디스플레이 패널에 객체의 접촉을 검출하기 위한 투명 박막의 접촉 검출층; 및
    상기 접촉 검출층으로부터의 접촉 정보를 기초로 접촉 여부를 판단하고, 상기 접촉 여부에 따라 상기 광센서의 구동 및 상기 광센서가 감지한 신호의 독출 여부를 제어하고, 상기 광센서가 감지한 신호에 따라 상기 디스플레이 패널상의 접촉 위치를 결정하는 접촉 위치 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 접촉 검출층은,
    상기 디스플레이 패널내에 내장된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 접촉 검출층은,
    상기 디스플레이 패널의 표면상에 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 접촉 위치 결정부는,
    상기 접촉 검출층으로부터 접촉 정보를 수신하고, 상기 수신한 접촉 정보의 변화 정도를 측정하는 접촉 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 접촉 위치 결정부는,
    상기 접촉 측정부에 의해 출력된 접촉 정보의 변화 정도에 따라 상기 디스플레이 패널이 접촉되었는지를 결정하기 위한 접촉 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 접촉 판단부는,
    기준값과 상기 접촉 정보의 변화 정도를 비교함으로써 상기 디스플레이 패널이 접촉되었는지를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 접촉 위치 결정부는,
    상기 접촉이 검출된 경우 상기 광센서 구동 및 독출하기 위한 제1 신호, 또는 접촉이 검출되지 않은 경우 상기 광센서 구동 및 독출을 중단하기 위한 제2 신호를 생성하는 신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 제1 신호를 상기 신호 발생부로부터 수신한 경우, 상기 광센서들을 구동하기 위한 센서 어레이 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 광센서들로부터 센싱된 신호들을 수신하고 상기 센싱된 신호를 상기 접촉 위치 결정부에 제공하기 위한 센서 정보 독출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 접촉 위치 결정부는,
    상기 센서 정보 독출부로부터 수신된 센싱된 신호들에 따라 접촉 위치를 결정하기 위한 좌표 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  29. 다수의 픽셀들, 광센서 어레이 및 투명 박막의 접촉 검출층을 포함하는 디스플레이 패널, 센서 어레이 구동부, 센서 정보 독출부 및 접촉 위치 결정부를 포함하는 디스플레이 장치상에 접촉 위치를 결정하는 방법으로서,
    상기 접촉 검출층을 이용하여 상기 디스플레이 패널상의 객체의 접촉 정보를 검출하는 단계;
    접촉이 없는 경우, 상기 센서 어레이 구동부와 상기 센서 정보 독출부를 비활성화시키는 단계; 및
    접촉이 있는 경우, 상기 광센서로부터 센싱한 신호를 독출하기 위해, 상기 센서 어레이 구동부와 상기 센서 정보 독출부를 활성화시키는 단계를 포함하고,
    상기 접촉 정보는 커패시턴스, 유전체 상수 또는 갭 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 위치 결정 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 센서 어레이 구동부에 의해 제공된 스캔 신호들에 따라 상기 디스플레이 패널에 접촉된 객체 이미지를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 위치 결정 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 이미지를 해석함으로써 상기 접촉 위치의 좌표를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 위치 결정 방법.
  32. 제 18 항에 있어서,
    상기 접촉 정보는 커패시턴스, 유전체 상수, 갭 또는 저항값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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