KR101748123B1 - 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 기재의 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법은, 영상을 표시되는 표시 영역에 배치되는 복수의 단위 화소를 포함하는 표시 모듈, 및 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 상기 단위 화소에 각각 대응되는 적어도 하나의 접촉 센서들을 포함하는 접촉 센서 모듈;을 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표시 장치의 센싱 모드를 판별 하는 센싱 모드 판별 단계; 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서들을 선택하는 접촉 센서 선택 단계; 선택된 상기 접촉 센서들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달받는 접촉센서 활성화 및 감지 단계;를 포함한다.

Description

이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법{DRIVING METHOD FOR DISPLAY APPARATUS HAVING IMAGE SENSING FUNCTION}
본 발명은 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.
터치 스크린 패널에서의 터치 검출 방식은 저항막 방식, 광학 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식 등 여러 가지가 있으나, 이 중 정전용량 방식은 표시 장치의 화면에 터치 발생 수단이 접촉할 때 변화하는 정전용량을 이용하여 터치 발생 여부를 검출한다. 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은 사람의 손가락, 전도성 터치펜 등의 접촉을 탐지할 수 있다.
한편, 최근 보안관련 문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하고 있다.
다양한 생채 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 최근에는, 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었다.
그러나, 지문 인식을 위한 센서들이 휴대 기기에 접목되기 위해서는 영상 표시 장치 외에 지문 인식을 위한 장치를 함께 장착시켜야 하는데, 이에 따라 휴대 기기의 부피가 늘어나는 등의 문제점이 있었다.
따라서, 휴대 기기에 별도 지문 인식 센서를 위한 공간을 없앨 수 있으면서도, 디스플레이 영역을 방해하지 않도록 하는 기술에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 적어도 하나의 접촉 센서가 표시 모듈의 단위 화소 내에 각각 대응되도록 설계하여 표시 화면 상에 접촉되는 이미지가 표시 장치의 적어도 일부에서 스캔 가능한 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법에 의하면, 영상이 표시되는 표시 영역에 배치되는 복수의 단위 화소를 포함하는 표시 모듈, 및 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 상기 단위 화소에 각각 대응되는 적어도 하나의 접촉 센서들을 포함하는 접촉 센서 모듈;을 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 표시 장치의 센싱 모드를 판별 하는 센싱 모드 판별 단계; 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서들을 선택하는 접촉 센서 선택 단계; 선택된 상기 접촉 센서들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달받는 접촉센서 활성화 및 감지 단계;를 포함한다.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서, 상기 센싱 모드는, 상기 표시 장치의 상기 센싱 영역을 구획하며 구획된 영역에 배치되는 상기 접촉 센서들을 포함하는 복수의 접촉 센서 섹터들에 포함된 상기 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 대한 접촉 수단의 접촉 여부를 인식하기 위한 접촉 인식 모드; 및 상기 접촉 인식 모드보다 더 많은 상기 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 접촉된 사용자 지문의 이미지를 스캔하기 위한 지문 인식 모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉 센서는, 상기 접촉 센서에 대하여 구동 전압을 제공하기 위한 스캔 신호가 인가되는 스캔 라인과 연결되며, 상기 접촉 센서 모듈은, 둘 이상의 상기 접촉 센서 섹터들을 포함하는 복수의 접촉 센서 블록들을 더 포함하고, 상기 센싱모드는, 상기 접촉 센서 블록들에 포함된 상기 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하며, 상기 센싱 영역에 대한 상기 접촉 수단의 근접 여부를 인식하기 위한 비접촉 인식 모드;를 더 포함하고, 상기 비접촉 센싱 모드가 선택된 경우, 상기 접촉 인식 모드 및 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우보다, 상기 접촉 센서 에 인가되는 상기 스캔 신호의 전압의 크기가 더 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 비접촉 인식 모드가 선택되어, 상기 비접촉 인식 모드에 따라 선택된 상기 접촉센서들에 대한 상기 접촉센서 활성화 및 감지 단계가 수행되는 경우, 상기 접촉센서에서 생성된 검출신호의 전압값이 비접촉 인식 기준전압을 초과하는 지 여부를 판단하는 기준전압 초과 여부 판단 단계를 더 포함하고, 상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 상기 복수의 접촉 센서 블록들 중 상기 검출 신호가 생성된 상기 접촉 센서 블록을 비접촉 인식 중심으로 판단하고, 상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 상기 접촉 인식 모드에 따라 접촉 센서 활성화 및 감지단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 지문 인식 모드는, 상기 표시 장치의 상기 모든 접촉 센서들이 선택되도록 하는 전체 지문 인식 모드; 상기 표시 장치에 표시되는 복수의 아이콘 중 적어도 하나의 아이콘과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 아이콘 지문 인식 모드; 및 상기 표시 장치의 일부 영역에 표시되는 입력창과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 입력창 지문 인식 모드;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 지문 인식 모드 중 상기 아이콘 지문 인식 모드 및 입력창 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우, 상기 아이콘 또는 상기 입력창과 중복되는 상기 접촉 센서들이 배치되는 영역을 제외한 영역에 배치되는 상기 접촉 센서들 중 일부 접촉 센서들이 더 선택되도록 할 수 있다.
또한, 상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 접촉 인식 모드가 선택된 경우, 선택되는 상기 접촉 센서 섹터들의 상기 접촉센서들은, 상기 접촉 센서 섹터의 테두리에 배치되거나 상기 접촉 센서 섹터에 랜덤하게 배치되도록 할 수 있다.
또한, 복수의 상기 접촉 센서들과 중첩되는 상기 접촉 수단의 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들로부터 전달 받은 감지 정보에 기반하여, 접촉 지점을 판단하는 접촉 지점 판단 단계;를 더 포함하고, 상기 접촉 지점 판단 단계는, 1) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들 중 가장 많은 수의 상기 접촉 센서를 포함하는 상기 접촉 센서 섹터의 중심 또는 2) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들을 포함하는 상기 접촉 센서 섹터들의 중심들로부터 각각의 상기 접촉 센서 섹터들이 포함하는 상기 접촉이 감지된 접촉 센서들의 수를 가중 평균한 값 만큼 이격된 연산 중심을 접촉 지점의 중심으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 복수의 접촉 센서 섹터 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터는 적어도 하나 이상의 접촉 센서를 공유할 수 있다.
또한, 상기 접촉 센서 섹터 들 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와, 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터 사이에는, 어떠한 접촉 센서 섹터에도 포함되지 않는 상기 접촉 센서가 배치될 수 있다.
또한, 상기 접촉 센서는 접촉 수단과의 접촉에 의해 접촉 용량을 형성하며, 투명한 재질로 형성되는 화소 전극; 및 상기 화소 전극과 연결되는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터부;를 포함하며, 상기 화소 전극은 상기 표시 모듈의 상기 단위 화소와 중첩되며, 영상을 표시하기 위한 빛이 상기 단위 화소로부터 상기 화소 전극을 투과할 수 있다.
또한, 상기 트랜지스터부는, 드레인 전극이 상기 화소 전극과 연결되며, 게이트 전극 및 소스 전극 중 적어도 하나가 제 1 선택 신호가 인가되는 제1 스캔 라인 또는 데이터 신호를 제공하는 데이터 라인과 연결되는 리셋 트랜지스터; 게이트 전극이 상기 리셋 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 소스 전극이 상기 제1 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 제1 선택 신호와 다른 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인 중 어느 하나와 연결되는 증폭 트랜지스터; 및 드레인 전극이 상기 증폭 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 게이트전극이 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인과 연결되고, 소스 전극이 상기 접촉용량에 상응하는 전류를 검출하기 위한 리드아웃 라인과 연결되는 검출 트랜지스터;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접촉 센서 활성화 및 감지 단계는 상기 제1 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 리셋 트랜지스터를 통해, 상기 화소 전극과 상기 접촉 수단과의 사이에서 형성되는 접촉 용량을 충전시키는 단계; 상기 증폭 트랜지스터를 통해 상기 접촉 용량에 충전된 전압에 따라 변화하는 전류를 발생시키는 단계; 및 상기 제2 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 검출 트랜지스터를 통해 상기 발생된 전류를 검출하여, 상기 접촉 센서의 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인, 상기 제2 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 리드 아웃 라인보다 상측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 화소 전극은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인의 일부, 상기 제2 스캔 라인의 일부, 상기 데이터 라인의 일부, 상기 리드 아웃 라인의 일부 중 적어도 하나를 덮을 수 있다.
또한, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 검출 트랜지스터는 상기 표시 모듈의 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되고, 상기 화소 전극은 상기 단위 컬러 화소의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 하나의 상기 데이터 라인과 연결되며, 상기 데이터 라인을 기준으로, 상기 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 대칭될 수 있다.
또한, 상기 데이터 라인은 상호 간에 독립적으로 형성되는 상기 데이터 신호들이 각각 입력되는 복수의 데이터 라인들로 형성되며, 상기 제1 스캔 라인 및 상기 제2 스캔 라인을 포함하는 상기 복수의 스캔 라인들에는 순차적으로 형성되는 스캔 신호들이 각각 입력되고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호가 동시에 입력되는 상기 접촉 센서는 활성화되고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호 중 적어도 하나가 입력되지 않는 상기 접촉 센서는 활성화되지 않을 수 있다.
또한, 상기 접촉 센서의 화소 전극이 일면에 접촉되며, 이면에 사용자 지문이 접촉되는 보호층을 더 포함하고, 상기 보호층에 접촉되는 상기 사용자 지문의 융선과 골의 접촉용량에 따라서 서로 다른 값을 갖는 전류를 검출하여, 상기 사용자 지문의 이미지를 스캔할 수 있다.
또한, 상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서의 상기 화소 전극과 다른 접촉 센서의 상기 화소 전극 사이에는 이격공간이 형성되고, 상기 하나의 접촉센서의 상기 화소 전극과 이에 인접되는 하나의 이격공간은 하나의 센싱 피치를 형성하며, 상기 센싱 피치의 폭은 5 um 내지 200 um의 범위 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 트랜지스터 및 주변 회로 구성에 포함되는 기생 정전용량에 의한 커플링 현상을 이용하여, 검출되는 신호의 크기를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 투명 전극을 이용하여 센서를 구성함으로써, 디스플레이 장치의 가시성이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 접촉 센서를 디스플레이 단위 화소 사이즈로 설계하여, 표시 화면에 접촉되는 이미지가 디스플레이 장치 상에서 센싱될 수 있다.
또한, 미소 단위의 접촉 센서가 표시 장치에 배치됨에 따라서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하거나, 핀 또는 붓과 같은 미세한 직경을 갖는 접촉 수단의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 구현하는 센서 어레이 층의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 센서 어레이 상에 배치되는 접촉 센서에 대한 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 A-A' 선도에 따른 단면도이다.
도 15는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 B-B' 선도에 따른 단면도이다.
도 16은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 C-C' 선도에 따른 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이다.
도 22는 도 21의 표시 장치의 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.
도 24는 도 23의 접촉 센서의 평면도이다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 26은 도 25의 표시 장치에서 접촉 센서 어레이의 구동 상태를 보여주는 도면이다.
도 27은 도 26의 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 28는 도 27의 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태에서, 접촉 수단이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다.
도 29 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치가 접촉인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 32는 도 25의 표시 장치가 전체 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 33은 도 25의 표시 장치가 아이콘 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 34는 도 25의 표시 장치가 입력창 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 35는 도 25의 표시 장치가 비접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 36은 도 25의 표시 장치의 구성을 보여주는 개략적인 블럭도이다.
도 37는 도 25의 표시 장치의 구동과정을 보여주는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서 "~상에"라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간적접으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, "접촉 인식"이란 표면에 대해 접촉되는 물체(object)에 대해 인식하는 기능을 의미하며, 사람의 손가락에 대한 지문 또는 터치 인식 및 이와는 다른 터치 발생 수단에 의한 터치 인식을 모두 포괄하는 의미로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 모습을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 표시 장치(DP)를 포함한다.
전자 기기(10)는 유무선 통신 기능 또는 이와는 다른 기능을 포함하는 디지털 기기일 수 있다. 예를 들면, 이동 전화기, 네비게이션, 웹 패드, PDA, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 노트북 컴퓨터 등) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기로서, 바람직하게는 스마트폰을 예로서 상정하여 설명할 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 일면에 형성되며, 바람직하게는 도 1에 도시되는 바와 같이 전자 기기(10)의 전면에 형성되어 입력 장치로서의 기능 또한 동시에 수행하는 터치 스크린 패널로서 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치(DP)는 터치 발생 수단(예를 들면, 손가락 등)의 접촉 여부 및 접촉 위치 파악뿐만 아니라, 손가락의 지문에 대한 인식 기능을 함께 수행한다.
구체적으로, 제1 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)가 특정 기능 구동 등을 위한 터치 스크린으로서 기능할 수 있으며, 제2 애플리케이션 구동 시에는 표시 장치(DP)를 통해 표시되는 지문 입력 창(FP)의 영역 또는 표시 장치(DP) 전 영역에서 지문 인식 기능이 구현될 수 있다.
후술할 바와 같이, 터치 발생 수단에 의한 터치 또는 손가락 지문의 융선(ridge)과 골(valley)의 접촉은 복수개의 행과 열을 이루는 센서들에 의해 이루어지는데, 손가락 지문 인식을 위해서는 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있어야 한다. 따라서, 표시 장치(DP)에 포함되는 센서들의 수와 관계되는 접촉 감지의 해상도는 손가락 지문의 융선과 골의 접촉을 구분할 수 있을 정도로 형성되어야만 할 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 갖는 표시 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2a 내지 도 2d는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)에 이미지 센싱 기능이 통합된 구성을 예로서 시한다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 액정 표시 장치는 순차적으로 적층되는 제1 기판(210), 박막 트랜지스터 층(220), 액정층(230), 컬러 필터층(240), 제2 기판(250) 및 커버 윈도우(260)로 구성된다.
액정 표시 장치는 제1 기판(210)의 하부에 위치하는 백라이트유닛(BLU: Back Light Unit)으로부터 조사되는 광이 액정층(230)을 투과한 후, 화소 단위로 색을 추출하여 컬러를 구현하는 컬러 필터층(240)을 통과하면서 원하는 색과 영상이 구현되는 원리로 동작한다. 박막 트랜지스터 층(220)은 전기적 신호를 전달 또는 제어하는 기능을 하며, 액정층(230)에 존재하는 액정은 인가된 전기적 신호에 따라 분자 구조를 달리하여 빛의 투과를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따라 터치 발생 수단의 접촉 감지 또는 지문 인식 기능, 즉, 이미지 센싱 기능을 수행하는 센서 어레이 층(300)은 액정 표시 장치의 일부 영역에 배치될 수 있다.
먼저, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)에 근접하게 배치될 수 있다. 이 경우, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)의 하부 영역 또는 컬러 필터층(240)과 제2 기판(250) 사이의 영역에 배치될 수 있다.
다음으로, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 제2 기판(250)과 커버 윈도우(260) 사이에 배치될 수 있으며, 도 2c에 도시되는 바와 같이, 표시 장치 보호를 위한 커버 윈도우(260) 상부에 배치될 수도 있다.
도 2c에 도시되는 바와 같이, 센서 어레이 층(300)이 커버 윈도우(260) 상부에 배치된다면, 센서 어레이 층(300)을 보호하기 위한 별도의 보호층(270)이 그 상부에 더 형성되어야 할 것이다.
한편, 도 2d에 도시되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 센서 어레이 층(300)은 표시 장치의 구동을 위한 회로들이 구현되어 있는 박막 트랜지스터 층(220)과 동일한 층에 형성될 수도 있다.
이상에서는 표시 장치가 액정 표시 장치로서 구현되는 예를 상정하여 설명하였으나, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 표시 장치 또는 전기영동 디스플레이(EPD: Electro Phoretic Display) 등의 다른 종류의 표시 장치로서 구현될 수도 있음은 물론이다.
유기 발광 다이오드 표시 장치는 양 면에 전극층이 형성된 유기 발광 다이오드 소자가 기판 상에 배치되는 구조로 형성되는데, 이 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 이미지 센싱 기능을 하는 센서 어레이 층(300)은 기판 상부, 또는 유기 발광 다이오드 소자의 상부 등에 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3에는 컬러 필터층(240)과 센서 어레이 층(300)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 센서 어레이 층(300)은 컬러 필터층(240)을 기준으로 상대적으로 상부에 형성될 수도 있고 그 하부에 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따라 복수의 접촉 센서들을 포함한 센서 어레이는 디스플레이 전면에 형성될 수도 있고, 다른 실시예에 따라 디스플레이 일부 영역에 형성될 수도 있다. 디스플레이 일부 영역에 형성될 경우 접촉 센서가 없는 영역은 패시베이션(미도시)을 통해 접촉 센서가 있는 영역과 단차가 발생하지 않게 구성할 수 있다.
센서 어레이 층(300)에는 다수의 접촉 센서(SN)들이 구비된다. 접촉 센서(SN)는 복수개의 트랜지스터를 포함하는 정전 용량 방식의 센서로 구현될 수 있다.
컬러 필터층(240)은 적색 영상을 표시하는 적색 화소(R), 녹색 영상을 표시하는 녹색 화소(G), 및 청색 영상을 표시하는 청색 화소(B)를 포함하여 구성될 수 있다. 하나씩의 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 회소(B)가 하나의 단위 화소를 이루며, 이 단위 화소들은 복수개의 행과 열로 이루어진 매트릭스 형태로 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 이에 따르면, 하나의 단위 화소 당 하나씩의 접촉 센서(SN)가 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 센서 어레이(300) 층에 형성되며, 상면(Top view)에서 볼 때 접촉 센서(SN)의 센싱 회로(예를 들면 트랜지스터 및 배선들)은 컬러 필터층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮지 않는(non-overlap) 영역에 배치되고, 접촉 센서(SN)의 화소 전극은 ITO 등의 투명 전극 물질로서 컬러 화소(R,G 또는 B)의 적어도 일부를 덮는 영역 또는 컬러 화소를 덮지 않는 영역의 일부에 배치될 수 있다. 도 3에서는 단위 화소의 하부에 접촉 센서(SN)가 구비되는 것으로 예시하였으나, 접촉 센서(SN)가 상기 단위 화소의 상부, 측면부 등에 구비될 수도 있다. 또한, 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 화소(B) 중 하나의 크기를 상대적으로 작게 만들어 해당 위치에 접촉 센서(SN)의 센싱 회로를 위치시킬 수도 있다.
다른 실시예에 따르면 접촉 센서(SN)는 트랜지스터 및 배선을 위한 투명 전극 물질을 이용할 경우 센서 어레이(300) 층에서, 화소 전극뿐 아니라 센싱 회로까지 컬러 필터층(240)의 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)를 덮도록(overlap) 형성하여도 무방할 것이다. 이에 따르면, 접촉 센서(SN)가 단위 화소를 덮도록 형성할 수 있기 때문에, 단위 화소 당 2개 이상의 접촉 센서(SN)가 배치되어 이미지 센싱의 해상도를 증가시킬 수도 있으며, 단위 접촉 센서(SN)의 크기를 크게 형성함으로써 이미지 센싱의 감도를 향상시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 기능을 구현하는 센서 어레이 층(300)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 센서 어레이 층(300)은 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn) 및 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)을 포함한다. 복수개의 스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn)에는 순차적으로 스캔 신호가 공급되며, 복수개의 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)은 접촉 센서(SN)로부터 출력되는 신호들을 수신하여 이를 처리하는 리드아웃 회로(미도시됨)로 전달한다.
일 실시예에 따르면, 복수개의 스캔라인에 공급되는 스캔 신호는 센서 어레이 층(300)에 구비되는 스캔 드라이버로부터 공급되는 것일 수 있다.
스캔 라인(SL1, SL2, ~ , SLn)과 리드아웃 라인(RL1, RL2, ~ , RLl)은 상호 교차되도록 배치되는데, 그 교차점마다 적어도 하나의 접촉 센서(SN)가 형성될 수 있다.
도 5는 센서 어레이(300) 상에 배치되는 접촉 센서(SN)에 대한 비교예를 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 접촉 센서(SN)는 화소 전극(미도시), 스위칭 트랜지스터(T1), 센싱 트랜지스터(T2)를 포함할 수 있으며, 화소 전극에 접촉 수단이 접촉하면 접촉 용량(C1)이 형성될 수 있다.
도 5의 (a)에서의 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및 드레인 전극은 제1 스캔 라인(SL1)과 연결되고, 소스 전극은 접촉 용량(C1)이 형성되는 노드와 연결된다. 한편, 센싱 트랜지스터(T2)의 드레인 전극은 리드아웃 라인(RL)에 연결되고, 소스 전극은 스위칭 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 연결되며, 게이트 전극은 제2 스캔 라인(SL2)와 연결된다.
도 5의 (b)를 도 5의 (a)와 비교하여 살펴보면, 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전극이 제1 스캔 라인 대신 데이터 라인(DL)에 연결되는 차이가 존재한다.
제1 스캔 라인(SL1)의 선택 신호가 스위칭 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 공급되면, 스위칭 트랜지스터(T1)가 턴 온 되어 접촉 용량(C1)을 충전되게 한다. 제2 스캔 라인(SL2)에 선택 신호가 인가되면 이에 따라 센싱 트랜지스터(T2)가 턴 온되어 접촉 용량(C1)에 충전된 전하가, 접촉 용량(C1)과 리드아웃 라인(RL)의 기생용량에 의해 공유될 수 있다.
상세하게는, 접촉 수단이 접촉 센서(SN)에 가까이 접근하게 되면, 접촉 수단과 접촉 센서(SN)간에는 큰 접촉 용량(C1)이 형성되게 되고, 접촉수단이 접촉 센서(SN)와 멀어지게 되면 접촉 용량(C1)의 크기는 감소하게 된다.
이후, 리드아웃 라인(RL)의 신호 전압이 별도의 IC 칩으로 전달되어, 전달된 신호 전압을 통해, 해당 화소에 대한 화면 접촉 여부 및 접촉 면적 등이 판단될 수 있다. 환언하면, 리드아웃 라인(RL)은 접촉 센서(SN)에 충전된 전하량에 상응하는 신호를 전압으로 센싱하게 되는데, 이렇게 센싱되는 전압의 크기를 통해 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단할 수 있다
도 5에 도시된 방식에서는 접촉 용량(C1)에 저장된 전하가 센싱 트랜지스터(T2)를 통해 리드아웃 라인(RL)으로 전달되는데, 접촉 센서(SN) 내에서는 접촉 용량(C1), 센싱 트랜지스터(T2) 및 리드아웃 라인(RL) 주변의 회로 구성 또는 다른 구성요소와의 관계에 의해 기생 정전용량이 존재할 수 밖에 없게 된다. 따라서, 접촉 센서(SN)는 접촉 용량(C1)과 리드아웃 라인(RL)의 기생용량 간의 전하 공유를 통해 전압을 센싱하므로, 리드아웃 라인(RL)의 기생용량이 접촉 용량(C1)보다 상대적으로 커서 센싱되는 전압이 매우 작아지는 단점이 존재한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 적용이 가능한 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 등가 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 도 3을 참조하여 설명한 센서 어레이(300) 상에 형성된 단위 화소의 적어도 일부에 구비된다.
각각의 접촉 센서(SN)는 화소 전극(Sensing Electrode) 및 3개의 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있으며, 3개의 트랜지스터는 각각 리셋 트랜지스터(T1), 증폭 트랜지스터(T2), 검출 트랜지스터(T3)로 구성될 수 있다. 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 일 실시예로 비정질 실리콘(Hydrogenated Amorphous Silicon, a-Si:H), 다결정 실리콘(Poly Silicon, Poly-Si), 산화물 트랜지스터 등의 실리콘 계열 트랜지스터 또는 채널영역을 유기물질로 형성하는 유기박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor) 등의 유기 화합물 트랜지스터로 구현될 수 있다. 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 코플라나(Coplanar), 스태거드(Staggered), 인버티드 코플라나(Inverted Coplanar) 또는 인버티드 스태거드(Inverted Staggered) 박막트랜지스터 구조로 구현될 수 있다.
일 실시예로 각각의 트랜지스터(T1~T3)는 투명 박막 트랜지스터(Transparent Thin Film Transistor: TTFT)로 구성될 수 있다. 투명 박막 트랜지스터는 가시광선 영역의 파장을 통과시키는 것이 특징을 가지고 있으며, 이에 따라 디스플레이 장치와 결합시키더라도 시인성을 확보할 수 있다.
리셋 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SLn) 신호가 인가되면, 증폭 트랜지스터(T2)와 연결된 화소 전극의 잔여 전하를 일정하게 리셋한다.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스캔 라인(SLn)에 연결되고, 소스 전극은 전원 입력단(Vdd)에 연결되며, 드레인 전극은 화소 전극과 연결될 수 있다.
증폭 트랜지스터(T2)는 접촉 수단과 화소 전극(sensing electrode) 간에 생성되는 접촉 용량(C1)에 걸리는 전압(V1)을 게이트 전극으로 입력받아, 전압(V1)의 변화량만큼 전류 신호로 검출 트랜지스터(T3)에 전달하는 증폭기 역할을 수행한다.
증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 화소 전극(sensing electrode)과 연결되며, 소스 전극은 전원 입력단(Vdd)과 연결되고, 드레인 전극은 센싱 트랜지스터(T3)의 드레인 전극과 연결될 수 있다.
검출 트랜지스터(T3)는 증폭 트랜지스터(T2)에서 흐르는 전류를 선택적으로 리드아웃 라인(RL)으로 넘겨주는 역할을 수행한다. 검출 트랜지스터(T3)는 게이트 전극에 인가되는 스캔 라인(SLn+1)로부터 인가되는 선택 신호에 의해 증폭 트랜지스터(T2)에서 흐르는 전류를 리드아웃 라인(RL)으로 넘겨주는 동작을 수행한다.
검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 스캔 라인(SLn+1)과 연결되며, 드레인 전극은 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극과 연결되고, 소스 전극은 리드아웃 라인(RL)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화소 전극들은 도 2에 도시된 디스플레이 단위 화소의 중심부에 형성되고, 각각의 트랜지스터(T1~T3)들이 비투명 또는 반투명 전극 물질로 형성되는 경우, 디스플레이 시인성 확보를 위하여 전극 테두리 또는 컬러 필터와 오버랩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따르면,각각의 트랜지스터(T1~T3)들이 투명 전극 물질로 형성되는 경우, 컬러 필터와 오버랩되는 영역에 배치될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 접촉 센서의 구성을 나타내는 등가 회로도이다.
도 7을 참조하면, 도 6에서 개시된 접촉 센서(SN)의 구성에서, 리셋 트랜지스터(T1)의 연결상태만이 상이하게 변경될 수 있다. 상세하게는, 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극이 전원 입력단(Vdd)이 아닌, 게이트 전극과 연결될 수 있으며, 이에 따라 게이트 전극에 스캔 라인(SLn)으로부터 선택 신호가 인가될 때 소스 전극에도 같은 선택 신호가 인가되어, 접촉 센서(SN)가 구동함에 있어 별도의 전원 입력단을 필요로 하지 않을 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 개시된 접촉 센서(SN)의 구성에서 리셋 트랜지스터(T1)의 연결상태가 상이하게 변경될 수 있다. 도 7의 회로에서는 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극이 함께 묶여 스캔 라인(SLn)과 연결되었지만, 도 8의 회로에서와 같이 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극은 함께 묶여 전원 입력단(Vdd)에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따라 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 게이트 전극은 함께 묶여 연결되는 전원 입력단 라인은 기설정된 일정 전압이 인가되는 데이터 라인으로 대체 가능하다.
상기와 같이 접촉 센서(SN)의 회로를 구성함으로써, 각각의 접촉 센서(SN)를 구동하는데에 필요한 스캔 라인(SLn)의 수를 감소할 수 있다. 전체적으로 보면, 스캔 라인(SLn)의 수는 하나만 감소되지만, 각각의 접촉 센서(SN)가 구동되는데 필요한 스캔 라인이 두 개에서 하나로 감소되므로, 스캔 드라이버의 동작이 간소화될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명에서 개시되는 접촉 센서(SN)의 회로 구성에 있어, 전원 입력단(Vdd)이 제거되고 스캔 라인(SLn)만으로 접촉 센서(SN)의 구동이 수행될 수 있다.
상세하게는, 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극이 전원 입력단(Vdd) 대신 스캔 라인(SLn)으로부터 전압 입력을 받아 동작하게 되고, 이를 위해서는 스캔 드라이버가 증폭 트랜지스터(T2)이 동작 타이밍에 신호가 전달하도록 구동될 수 있다.
이와 같이, 전원 입력단(Vdd)을 제거함으로써, 설계상 접촉 센서(SN)의 회로 구성을 보다 간소화할 수도 있다.
한편, 도 6 내지 도 9에서 개시된 접촉 센서(SN)의 등가 회로구성에서, 전원 입력단(Vdd)은 데이터 라인(DL)일 수 있으며, 상기 데이터 라인에 인가되는 전압은 데이터 신호 일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서(SN)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 10에서 SLn과 SLn+1은 각각 해당하는 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 신호를 나태는 것으로, 하이(high) 구간 동안 선택 신호가 스캔 라인(SLn, SLn+1)에 공급되는 것으로 이해되어야 한다. 선택 신호의 인가에 의해 특정 접촉 센서(SN)가 선택되며, 다른 접촉 센서(SN)로부터의 신호가 출력된다. 이하에서는 SL 은 스캔 라인 신호로 칭하기로 한다. 또한, RL Reset은 리드아웃 라인(RL)을 리셋시키기 위한 신호로서, 하이(high) 구간에 리셋 신호가 공급되어, 리드아웃 라인(RL)이 리셋된다.
한편 V1은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극에 연결된 화소 전극(sensing electrode)의 전위, 즉 접촉 수단과 화소 전극 사이에 생성되는 접촉 용량(C1)에 충전되는 전하에 의한 전위를 나타내며, RL은 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극과 연결되는 리드아웃 라인(RL)에서 검출되는 전류량을 나타내는 것이다.
V1과 RL의 타이밍도에 있어서, 접촉 센서(SN)의 센싱 트랜지스터(T1) 상에 융선이 닿았는지 또는 골이 닿았는지 여부에 따라 접촉 용량(C1)에 충전되는 전하량에 따른 전위(V1)와, 리드아웃 라인(RL)의 전류가 달라지게 된다.
먼저, 어떠한 접촉 수단도 접촉 센서(SN)에 접촉되지 않는 경우에 대해 설명한다. 접촉 수단이 존재하지 않기 때문에, 화소 전극과 접촉 수단 사이에서 형성되는 접촉 용량(C1)이 존재하지 않게 된다.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결되어 있는 스캔 라인 신호(SLn)가 하이 레벨로 전환되면(S2), 리셋 트랜지스터(T1)가 턴 온 되며, 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극과 연결되어 있는 전원 입력단(Vdd)을 통해 입력되는 전압을 통해 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극에 연결된 화소 전극에 일정량의 전하가 충전되어 전압(V1)이 상승한다.
증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극 역시, 전원 입력단(Vdd)과 연결되어 입력 전압을 전달받게 된다. 그러나, 접촉 센서(SN)에 지문의 골이 접하여 접촉 용량(C1)이 작은 상태에서는, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전압(V1)과 소스 전극의 관계가 증폭 트랜지스터(T2)의 문턱 전압을 넘어서지 못하게 설계가 되어 있으므로, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극에서 검출 트랜지스터(T3)로 넘어가는 전류가 존재하지 않아, 리드아웃 라인(RL)에서도 전류가 검출되지 않는다.
다음으로, 손가락 지문의 골(valley)이 접촉 센서(SN)에 접촉되는 경우와, 융선(ridge)이 접촉되는 경우를 나누어 설명하면 다음과 같다. 손가락의 골 또는 융선이 접촉 센서(SN)에 접촉됨에 따라, 접촉 수단과 접촉 센서(SN)간에는 접촉 용량(C1)이 형성되게 되는데, 골이 접촉되는 경우와 융선이 접촉되는 경우에 각각 상이한 크기의 접촉 용량(C1)이 형성되게 된다.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 연결되어 있는 스캔 라인(SLn)에 S2 구간에서 선택 신호가 인가됨에 따라, 리셋 트랜지스터(T1)이 턴 온되어 전원 입력단(Vdd)으로부터의 신호가 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극을 통해 전달되며, 이에 따라 접촉 용량(C1)이 충전된다.
화소 전극과 접촉 수단 간의 거리에 따라 접촉 용량(C1)이 달라지는데, 지문의 골(valley)과 화소 전극이 접촉되었을 경우가, 지문의 융선(ridge)과 화소 전극이 접촉된 경우보다 형성되는 접촉 용량(C1)의 크기가 작다.
손가락 지문의 골이 화소 전극에 접촉하는 경우를 먼저 설명하면, 제1 스캔 라인(SLn)에 하이 신호가 인가될 때(S2), 리셋 트랜지스터(T1)의 소스 전극에서 드레인 전극으로 흐르는 전류에 의해 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 상승하게 된다. 이후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 인가되면(S4), 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온이 됨에 따라 증폭 트랜지스터(T2)의 소스 전극의 전위가 0으로 낮아지면서, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스간에 형성되는 기생용량에 의한 커플링으로 인하여 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 감소하게 된다. 또한, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 인가됨에 따라 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온 된다. 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온 되면, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극으로부터 흐르는 전류가 검출 트랜지스터(T3)의 드레인 전극을 통해 소스 전극으로 흐르고, 리드아웃 라인(RL)에 최종적으로 전류가 흐르게 된다. 이 경우, 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 낮은 상태이므로, 리드아웃 라인(RL)에 흐르는 전류는 융선이 접촉한 경우보다 작을 수 있다.
손가락 지문의 융선이 화소 전극에 접촉하는 경우를 설명하면, 제1 스캔 라인(SLn)에 하이 신호가 인가될 때(S2), 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 상승한다. 이때 접촉 용량(C1)이 골이 접촉하였을 경우보다 상대적으로 크게 형성되므로, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트와 소스간 기생용량에 의한 커플링이 일어나지 않게 된다. 따라서, 이 경우에 접촉 용량(C1)의 전압(V1)이 일정하게 유지될 수 있다. 이후, 제2 스캔 라인(SLn+1)에 하이 신호가 인가되면(S4), 검출 트랜지스터(T3)가 턴 온되고, 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극으로부터 흐르는 전류가 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극을 통해 드레인 전극으로 흐른다. 그리고, 리드아웃 라인(RL)에서 전류가 검출되게 되지만, 기생용량에 의한 커플링이 일어나지 않아 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극 전위가 일정하게 유지되기 때문에, 골이 접촉하였을 경우보다 많은 량의 전류가 흐르게 된다.
이후, 리드아웃 라인(RL)에 의해 검출된 전류 크기의 변화 패턴을 통해, 화소 전극에 손가락 지문의 융선과 골 중에 어느 부분이 접촉하였는 지와, 접촉 면적 등이 판단될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 스캔 라인에 신호가 인가될 때 리셋 트랜지스터(T1)에 의해 회로의 리셋이 수행되므로, 별도의 리셋 라인이 필요없는 장점이 존재하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면 스캔 라인 외의 별도의 배선이 필요 없어 회로가 간단히 구성될 수 있다. 또한, 검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극과 연결된 스캔 라인에 선택 신호가 인가되는 경우, 해당하는 스캔 라인에는 다른 접촉 센서(SN)의 리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 또한 연결되어 있으므로, 하나의 스캔 라인이 하나의 접촉 센서(SN)에 포함된 리드아웃 라인(RL)에서의 신호 검출과, 다른 접촉 센서(SN)에 포함된 센싱 트랜지스터(T1)의 동작을 동시에 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 접촉 용량(C1)의 변화에 따라 증폭 트랜지스터(T2)가 동작하게 되어, 전하 공유 회로에서 검출되는 신호가 작아지는 단점을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 투명 박막 트랜지스터와 투명 전극들이 이용되고, 화소 전극의 중심부에 개구부를 형성함으로써 디스플레이 장치의 개구율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.
도 6 및 도 11을 참고하면, T1 은 도 10의 좌측 상단에 도시된 리셋 TR(Reset TR), T2는 좌측 하단에 도시된 증폭 TR(Amp TR), T3는 우측 하단에 도시된 검출 TR(Read TR)에 각각 대응된다.
리셋 트랜지스터(T1)의 게이트 전극(RG)은 스캔 라인(SLn)에 연결되고, 소스 전극(RS)은 전원 입력단(DL)에 연결되며, 드레인 전극(RD)은 화소전극(Sensing Electode)과 연결될 수 있다.
증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)은 컨택(Con)을 통해 화소 전극(sensing electrode)과 연결되며, 소스 전극(AS)은 전원 입력단(DL)과 연결되고, 드레인 전극(AD)은 검출 트랜지스터(T3)의 소스 전극(RS)과 연결될 수 있다.
검출 트랜지스터(T3)의 게이트 전극(RG)은 스캔 라인(SLn+1)과 연결되며, 소스 전극(RS)은 증폭 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(AD)과 연결되고, 드레인 전극(RD)은 리드아웃 라인(RL)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라 T1 내지 T3가 산화물 트랜지스터로 구현되는 경우 입사광에 따라 산화물의 특성이 변할 수 있으므로, 쉴드 전극(SD)을 더 포함할 수 있다. 쉴드 전극(SD)은 T1 내지 T3 위에 T1 내지 T3과 중첩된 상태로 배치되어 외부광을 차단할 수 있다.
이때, 접촉 수단과 화소 전극(Sensing Electrode) 간에는 접촉용량(C1)이 형성되며, 접촉용량(C1)에 인가되는 전압(V1)은 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)으로 입력된다. 그리고, 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)에 입력된 전압(V1)의 변화량에 따라 다르게 형성되는 전류 신호가 검출 트랜지스터(T3)에 전달될 수 있다.
한편, 접촉 용량(C1)의 크기는 손가락과 화소 전극(sensing electrode) 간의 접촉 면적에 클수록 커지는 관계에 있다.
따라서, 도 11의 실시예처럼 동일 평면상에서 T1 내지 T3 트랜지스터와 화소 전극을 함께 구현하기 위해서는 T1 내지 T3가 차지하는 면적을 최대한 줄이고, 화소 전극이 차지하는 면적이 최대화되도록 구현할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라 T1 내지 T3를 구현하기 위한 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극 중 적어도 하나의 전극물질의 빛 투과율이 낮은 경우 T1 내지 T3는 도 2에 도시된 바와 같이 컬러 픽셀(R,G,B) 화소와 오버랩되지 않는 영역으로 구현하고, 화소 전극을 투명 전극으로 하여 컬러 픽셀 화소와 오버랩되는 영역으로 구현할 수도 있다. 이 경우 디스플레이의 시인성을 저해하지 않으면서 지문 이미지 스캐닝이 가능한 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도를 나타내는 도면이고, 도 13은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.
도 12를 참고하면, 센서 어레이(400)는 복수 개의 접촉 센서(PA)들을 포함한다. 각 접촉센서(PA)는 하나의 데이터라인(DL1), 하나의 리드아웃라인(RL) 및 두 개의 스캔라인(SL n, SL n+1)에 연결된다. 설명의 편의를 위해, 일 실시예로 5 x 4 어레이로 도시하였으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니하고 M x N 어레이(M, N은 1 이상의 자연수)로 구현될 수 있다.
도 12의 단위 접촉센서를 확대한 도 13을 참고하여 보다 구체적으로 설명하면, 하나의 단위 접촉센서는 데이터 라인(DL), 리드아웃라인(RL) 및 스캔라인(SL)에 연결되어, 리셋 트랜지스터(Reset TR, T1), 증폭 트랜지스터(Amp TR, T2), 검출 트랜지스터(Read TR, T3) 및 화소전극(SE)을 포함한다.
도 13에 트랜지스터 각각의 연결관계는 도 11에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략한다. 도 11과의 차이점으로, T1 내지 T3 위에 오버랩되는 쉴드 전극 없이, 단위 접촉센서(PA)의 전면을 화소 전극(SE)으로 오버랩하여 형성한다.
이때 화소 전극은 컨택을 통해 리셋 트랜지스터(T1)의 드레인 전극(RD) 및 증폭 트랜지스터(T2)의 게이트 전극(AG)과 연결된다.
도 14는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 A-A' 선도에 따른 단면도이고, 도 15는 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 B-B' 선도에 따른 단면도이며, 도 16은 도 12에 도시된 단위 화소의 접촉 센서에 대한 C-C' 선도에 따른 단면도이다.
도 14 내지 도 16를 참고하면, 트랜지스터들 각각은 기판 위에 게이트를 형성하고, 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층 위에 액티브층을 형성한 후 소스/드레인 전극을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성한다.
도 14를 참고하면, 접촉 센서를 A-A' 단면에서 볼 때 좌측 하단의 리셋 트랜지스터(T1)는 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 이때 기판은 글라스, 필름, 플라스틱(Plastic PI), 스테인레스 스틸 등의 물질일 수 있다.
리셋 트랜지스터(T1)의 소스/드레인 전극 또는 게이트 전극은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다. 소스/드레인 전극 사이의 액티브 영역은 a-Si:H, 저온폴리실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide ) 등의 옥사이드(Oxide) 계열 물질, 유기계열 물질(Organic) 등으로 구현할 수 있다. 게이트 절연층(G/I)은 SiO2, SiNX 등으로 구현할 수 있다.
리셋 트랜지스터(T1)는 에지 스타퍼를 더 포함할 수 있다. 에지 스탑퍼(Etch Stopper, E/S)는 SiO2, SiNX 등의 물질로 구현가능하다. 에지 스타퍼는 소스-드레인 전극 형성을 위한 포토리소그래피 공정 과정에서 화학물질에 의해 기형성된 액티브층을 보호하여, 액티브 영역이 손상되는 것을 방지한다.
접촉 센서(PA)는 리셋 트랜지스터(T1) 상에 화소 전극을 형성하기 전에, 표면을 균일하게 하기 위한 패시베이션(Passivation) 층을 형성하고, 패시베이션은 박막 글라스(Thin-Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.
리셋 트랜지스터(T1)는 도 12에서 설명한 바와 같이, 드레인 전극(RD)이 화소 전극(SE)과 연결된다. 이때 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 단위 접촉센서 전면을 오버랩하도록 형성하므로, 화소 전극은 패시베이션을 관통하는 컨택(CON)을 통해 드레인 전극(RD)과 연결된다. 다양한 실시예에 따라 화소 전극(SE)은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 투과성을 가지는 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다.
도 15를 참고하면, 접촉 센서를 B-B' 단면에서 볼 때 좌측 하단의 증폭 트랜지스터(T2)는 기판(substrate) 위에 형성되는 것으로, 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 또한 우측 하단의 검출 트랜지스터(T3)는 기판(substrate) 위에 형성되는 것으로, 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)을 포함한다. 이때 기판은 글라스, 필름, 플라스틱(Plastic PI), 스테인레스 스틸 등의 물질일 수 있다.
증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3)를 구성하는 소스/드레인 전극, 게이트 전극, 게이트 절연층(G/I) 및 액티브층(Active)은 리셋 트랜지스터 형성 공정과 각각 함께 형성하기 때문에, 리셋 트랜지스터(T1)의 물질과 동일할 수 있다.
증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3)는 에지 스타퍼를 더 포함할 수 있다. 에지 스탑퍼(Etch Stopper, E/S)는 SiO2, SiNΩ 등의 물질로 구현가능하다. 에지 스타퍼는 소스-드레인 전극 형성을 위한 포토리소그래피 공정 과정에서 화학물질에 의해 기형성된 액티브층을 보호하여, 액티브 영역이 손상되는 것을 방지한다.
접촉 센서(PA)는 리셋 트랜지스터(T1), 증폭 트랜지스터(T2) 및 검출 트랜지스터(T3) 상에 화소 전극을 형성하기 전에, 표면을 균일하게 하기 위한 패시베이션(Passivation) 층을 형성하고, 패시베이션은 박막 글라스(Thin-Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.
또한, 증폭 트랜지스터의 게이트 전극(AG)과 리셋 트랜지스터의 드레인 전극(RD)을 연결하고, 도 13 및 도 16에 도시한 바와 같이, 접촉 센서를 오버랩하는 화소 전극을 증폭 트랜지스터의 게이트 전극과 연결한다.
본 실시예에 따른 접촉센서로 접촉 수단의 표면을 스캐닝할 경우, 투명 전극을 보다 큰 면적으로 구현함으로써, 디스플레이 장치의 시인성을 확보하면서도 이미지 센싱 감도를 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 트랜지스터 및 주변 회로 구성에 포함되는 기생 정전용량에 의한 커플링 현상을 이용하여, 검출되는 신호의 크기를 보다 증가시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 측면도를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 14와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 17을 참고하면, 트랜지스터들(T1~T3) 각각은 기판 위에 게이트를 형성하고, 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층 위에 액티브층을 형성한 후 소스/드레인 전극을 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성한다. 이때 액티브층을 보호하기 위하여 소스/드레인 전극 패터닝 전에 에지 스타퍼 영역을 더 포함할 수 있다.
화소 전극은 도 14와 달리, 트랜지스터들이 형성된 기판의 반대편에 형성할 수 있다. 이때 화소 전극은 상기 기판에 비아(Via)를 뚫어서 리셋 트랜지스터의 드레인 전극 및 증폭 트랜지스터의 게이트 전극과 연결된다. 본 실시예에서의 접촉 센서는 화소 전극 상에 패시베이션층, 즉 보호층을 더 포함하여 접촉 수단의 접촉에 의해 화소 전극이 손상되지 않도록 할 수 있다. 이때 패시베이션 층은 박막 글라스(Thin-Glass), 초박형 박막 글라스(Ultra-Thin Glass), SiO2, SiNΩ 등의 투명한 물질로 구현가능하다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서가 복수 개 배열된 센서 어레이의 평면도이고, 도 19는 도 18에 도시된 단위 화소의 접촉 센서를 확대한 평면도이다.
도 18을 참고하면, 센서 어레이는 복수 개의 접촉센서(PB)들을 포함한다. 그러나 도 12의 실시예와 달리 접촉센서(PB)들은 일 방향의 다른 접촉센서와 대칭으로 배열된다.
보다 상세히 설명하면, 일 방향, 즉 행 방향으로 제1 접촉센서(PB1) 내지 제3 접촉센서(PB3)가 나란히 배열되어 있다. 제1 접촉센서(PB1)는 제2 접촉센서(PB)와 맞닿는 변, 즉 리드아웃 라인(RL) 또는 데이터 라인(DL)을 기준으로 서로 대칭이다. 마찬가지로 제2 접촉센서(PB2)와 제3 접촉센서(PB3)는 맞닿는 변을 기준으로 서로 대칭이다.
한편 타 방향, 즉 열 방향으로는 인접한 접촉센서끼리 대칭으로 배열되지 않는다. 제1 접촉센서(PB1)는 제4 접촉센서(PB4)와 맞닿는 변, 즉 스캔라인을 기준으로 서로 대칭으로 배열되지는 않는다.
도 19를 참고하면, 일 방향으로 배열된 접촉센서 한 쌍은 데이터 라인(DL)을 기준으로 서로 대칭이다. 즉, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터, 화소 전극 및 신호 라인들(DL, RL, SL)이 서로 대칭되도록 배열된다.
인접한 접촉센서 간에 서로 대칭되는 배열인 경우, 일 실시예에 따라 접촉센서마다 데이터라인을 각각 별도로 배열할 수도 있으나, 다른 실시예에 따라 대칭 기준선이 되는 하나의 데이터라인이 서로 인접한 2개의 접촉센서에 의해 공유될 수 있다. 그 결과, 신호 배선 수가 줄어들고, 디스플레이 단위화소 대비 접촉센서에 의한 개구율이 더 커지므로, 디스플레이 시인성이 향상될 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 평면도이다.
도 20을 참조하면, 접촉센서는 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터, 화소 전극(SE) 및 신호 라인들(DL,RL,SL)을 포함한다.
화소 전극은 트랜지스터와 다른 평면 상에 리셋 트랜지스터의 드레인 전극 및 증폭 트랜지스터의 게이트 전극 사이에 컨택을 통해 형성한다. 화소 전극은 인접 접촉센서와 독립되면서, 단위 접촉 센서 사이즈를 다 덮을 수있는 최대 면적으로 형성할 수 있다. 이때 화소 전극은 ITO, IZO, Mo, Al, Cu, Ag, Ti 등의 투과성을 가지는 단일물질 또는 합성물질로 구현될 수 있다.
도 11 이하에서 설명한 바와 같이, 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 검출 트랜지스터의 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극의 반투명하거나 불투명한 경우, 접촉센서가 디스플레이 단위화소에 오버랩되어 형성되면, 디스플레이 화소의 개구율이 낮아져서 디스플레이 시인성이 저하될 우려가 있다.
이에 본 실시예와 같이, 적어도 한 트랜지스터의 소스 전극, 드레인 전극 또는 게이트 전극의 반투명하거나 불투명한 경우라도, 접촉센서를 디스플레이 화소에서 차광영역(Black Matrix), 즉 컬러화소(CF)가 배치되지 않는 영역 쪽으로 트랜지스터들(T1~T3)를 배치할 수 있다.
차광영역은 디스플레이 구현을 위한 구동소자들이 배치되어 빛의 투과가 차광되는 영역이므로 접촉센서의 트랜지스터들 및 신호배선들을 차광영역 내로 형성하면, 디스플레이의 시인성을 저하시키지 않을 수 있다.
도 21은 본 발명의 또 따른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 간략한 분해 사시도이며, 도 22는 도 21의 표시 장치의 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는, 표시 모듈(510), 접착층(520), 접촉 센서 모듈(530) 및 커버 윈도우(540)를 포함한다.
표시 모듈(510)에는 영상이 표시되는 표시 영역이 형성되며, 표시 모듈(510)은 상기 표시 영역에 배치되며 영상을 표시하기 위한 상기 복수의 단위 화소들을 포함하며, 예시적으로 유기발광다이오드(OLED) 표시모듈, 액정크리스털 디스플레이(LCD) 표시모듈일 수 있다.
접촉 센서 모듈(530)에는 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 접촉 센서 모듈(530)은, 투명 기판(531)과, 투명기판(531)의 일면에 배치되는 복수의 접촉 센서(SN)들과, 접촉 센서(SN)들에 제어 신호를 전달하거나 접촉 센서(SN)들로부터 감지 신호를 전달받기 위한 집적회로패키지(532)과, 외부로부터 상기 제어 신호를 직접회로패키지(532)로 전달하기 위한 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPCB)(533)을 포함한다.
한편, 표시 모듈(510)의 상기 단위 화소들은 각각 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서(SN)들과 1:1로 중첩될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 배치 구성일 뿐, 표시 모듈(510)의 하나의 상기 단위 화소에 복수의 접촉 센서(SN)들이 중첩되는 구성도 가능하다고 할 것이다.
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)에 배치되는 접촉 센서(SN)들은, 도 6 내지 도 9에서 개시된 접촉 센서(SN)와 같이 접촉 센서 모듈(530)의 상측에 배치되는 커버 윈도우(540)에 접촉되는 사용자 지문(9)의 융선(Ridge) 및 골(Valley)의 정전 용량 차이를 이용하여, 사용자 지문(9)의 이미지 스캔이 가능하다.
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 표시 모듈(510)의 투명 기판(531) 상에 배치되는 구성으로 설명되고 있으나, 별도의 투명 기판(531) 없이 접촉 센서(SN)가 커버 윈도우(540)의 일 면에 배치되는 구성 또한 가능하다.
복수의 접촉 센서(SN) 중 제1 접촉 센서(SN1)와 제1 접촉 센서(SN1)에 인접하는 제2 접촉 센서(SN2)는, 각각 사용자 지문(9)의 융선(Ridge) 및 골(Valley)의 상기 접촉 용량을 감지하기 위한 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)과, 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)에 전압을 제공하기 위한 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)를 포함한다.
제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN1)의 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 검출 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는 제1 화소 전극(SE1) 및 제2 화소 전극(SE2)과, 신호를 제공하기 위한 배선(미도시)들과 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
이때, 제1 화소 전극(SE1), 제2 화소 전극(SE2), 제1 박막트랜지스터부 (TFT1), 제2 박막 트랜지스터(TFT2)부 및 상기 배선들은, 기설정된 광투과율을 갖는 투명 재질의 박막으로 형성될 수 있으며, 예시적으로 ITO(Indium Tin Oxide), 실버나노와이어(Silver Nano-wire), 카본 나노 튜브(Carbone Nano-Tube, CNT), IZO(Indium Zinc Oxide) 중 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다.
한편, 제1 접촉 센서(SN1)와 제2 접촉 센서(SN2) 사이에는 이격 공간(539)이 형성되며, 이격 공간(539)에는 레진(Resin)과 같은 절연 물질이 배치되어, 제1 접촉 센서(SN1) 및 제2 접촉 센서(SN2)를 상호 간에 절연 시킬 수 있다.
이때, 제1 접촉 센서(SN1)와 이격 공간(539)은 하나의 센싱 피치(Pitch)를 형성하며, 센싱 피치(Pitch)의 폭(W2)은 제1 접촉 센서(SN1)의 폭(W11)과 이격 공간(539)의 폭(W12)의 합과 같다.
대략 200 um의 간격을 갖는 사용자 지문(9)의 융선(Ridge)와 골(Valley)의 구분을 원활하게 하기 위하여, 센싱 피치(Pitch)의 폭(W2)은 5 um 내지 200 um의 범위 중 어느 하나로 형성된다.
한편, 제1 화소 전극(SE1), 제2 화소 전극(SE2), 제1 박막트랜지스터부 (TFT1), 제2 박막 트랜지스터부(TFT2) 및 상기 배선들의 상세한 구성은 도 6 내지 도 9에서 설명된 접촉 센서(SN)의 구성과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서의 개략적인 배치를 보여주는 도면이며, 도 24는 도 23의 접촉 센서의 평면도이다.
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)는 접촉 센서(SN)의 배치 구성에 있어서 차이가 있을 뿐 다른 구성에 있어서는 도 21 및 도 22의 접촉 센서(SN)의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 복수의 접촉 센서(SN)들 중 제1 접촉 센서(SN1)와 제2 접촉 센서(SN2)의 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)은 커버 윈도우(540)의 하면 아래에 배치되며, 제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제1 배선(Wire1)과, 제2 박막 트랜지스터부(TFT2) 및 제2 배선(Wire2)는 각각 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)와 중첩된 상태로 제1 화소 전극(SE1)과 제2 화소 전극(SE2)의 하측에 배치된다.
제1 박막트랜지스터부(TFT1) 및 제2 박막 트랜지스터부(TFT2)는, 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN)의 리셋 트랜지스터, 증폭 트랜지스터, 및 검출 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함 할 수 있으며 제1 배선(Wire1) 및 제2 배선(Wire2)은 도 6 내지 도 9에서 설명되는 접촉 센서(SN)의 스캔 라인의 일부, 데이터 라인의 일부, 리드아웃 라인의 일부 중 적어도 하나일 수 있다. 즉, 화소 전극(SE1, SE2)은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 스캔 라인의 일부, 상기 데이터 라인의 일부, 상기 리드아웃 라인의 일부 중 일부 또는 전부를 덮는 형상으로 배치될 수 있다.
화소 전극(SE1, SE2), 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 리드아웃 라인은 IZO, ITO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 형성되어, 접촉 센서 모듈(530)의 하측에 배치되는 표시 모듈(520)에서 생성되는 광이 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서(SN)들을 투과하여, 외부로 투사될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 접촉 센서(SN)의 화소 전극(SE1, SE2)은 트랜지스터부(TFT1, TFT2) 및 배선(Wire1, Wire2)의 상측에 배치됨에 따라서, 보다 넓게 형성될 수 있으며, 트랜지스터부(TFT1, TFT2) 및 배선(Wire1, Wire2)에서 형성되는 기생 정전 용량에 의한 간섭이 억제될 수 있어, 사용자 지문의 접촉 센싱 감도가 향상될 수 있는 장점이 있다.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치가 접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
본 실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 표시 장치는, 상기 접촉 센서의 구동 방법에 있어서 차이가 있을 뿐, 도 1 내지 도 24에서 설명되고 있는 접촉 센서를 포함하는 표시 장치의 구성과 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)은, 복수의 접촉 센서(SN) 들 중 두 개 이상의 접촉 센서(SN)를 포함하는 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)를 포함한다.
접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동될 경우, 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되어, 활성화되도록 한다.
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)에서, 접촉 센서 모듈(530)은 기본적으로 상기 접촉 인식 모드로 구동되며, 일부 접촉 센서(SN)만이 활성화됨에 따라서 모든 접촉 센서(SN)가 모두 선택되는 경우에 비하여 전력소모가 감소될 수 있다.
이때, 접촉 센서(SN)가 활성 상태로 되는 것, 즉 활성화되는 것은 스캔 신호 및 데이터 신호가 접촉 센서(SN)에 인가됨으로써, 접촉 센서(SN)가 선택되어, 표시 장치(DP)의 표면에 접촉 수단이 접촉되었는지 여부를 접촉 센서(SN)가 감지할 수 있는 상태를 의미한다.
보다 상세히, 본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 표시 장치(DP)의 상기 단위 화소가 배치되어 영상을 표시하기 위한 표시 영역과 중첩되며 상기 센싱 영역을 구획하며, 구획된 영역에 배치되는 복수의 접촉 센서(SN)들을 포함한다.
접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 일례로 사각형 형상으로 형성되며, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들 사이에는 어떠한 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에도 포함되지 않는 접촉 센서(SN)들이 배치되어, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들 상호 간에 적어도 하나의 접촉 센서(SN)의 폭만큼 이격 되도록 한다.
접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부 접촉 센서(SN)가 활성화되며, 활성화된 접촉 센서(SN)들은 표시 장치(DP)의 표면에 접촉 수단, 일례로 사용자의 손가락의 접촉 여부 및 접촉 위치를 감지할 수 있다.
본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)이 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에서 활성화되는 접촉 센서(SNA)들은 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리 부분에 배치되며, 상기 테두리의 안쪽에 배치되는 접촉 센서(SNI)들은 비활성화 상태로 유지된다.
본 실시예에 따른 접촉 센서 모듈(530)의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)은 예시적으로 사각형으로 형성되는 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)가 사각형 이외의 다각형 또는 원형으로 형성되는 구성도 가능하다.
도 26은 도 25의 표시 장치에서 접촉 센서 어레이의 구동 상태를 보여주는 도면이며, 도 27은 도 26의 접촉 센서의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 접촉 센서(SN)에 데이터 신호를 제공하는 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)은 일 방향으로 배치되며, 선택 신호를 제공하는 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)은 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)과 교차되도록 배치된다.
각각의 접촉 센서(SN)들은 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5) 및 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)이 각각 교차되는 지점에 배치된다. 이때 도 6 내지 9의 전원입력라인(VDD)은 도 26의 데이터 라인에 대응되는 것으로 볼 수 있으며, 그 용어에 한정되지 않고 일정한 전압이 인가되는 라인을 의미한다
그리고, 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)는 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)과 평행하게 배치되며, 각각의 접촉 센서(SN)들과 연결되며, 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)에서는 접촉 센서(SN)들의 접촉용량에 상응하는 전류 신호인 리드아웃 신호가 검출된다.
이때, 제1 스캔 라인(SL1) 내지 제4 스캔 라인(SL4)에 인가되는 스캔 신호들은 상호 간에 순차적, 즉 시계열적으로 형성되며, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제5 데이터 라인(DL5)에 인가되는 데이터 신호들은 상호 간에 독립적으로 형성된다.
이하에서는 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드로 구동되어, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SN)를 활성화시키며, 활성화된 접촉 센서(SN)들로부터 상기 리드아웃 신호가 검출되는 과정을 상세하게 설명한다. 상기 데이터 신호, 상기 스캔 신호, 및 상기 리드아웃 신호가 인가 또는 검출되는 경우를 하이(High)로, 인가 또는 검출되지 않는 경우를 로우(Low)라고 한다.
먼저, 제1 기준 시각(t1)부터 제2 기준 시각(t2)까지는 제1 스캔 라인(SL1)에 제1 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)에는 제1 데이터 신호 내지 제4 데이터 신호가 입력되어, 제1 스캔 라인(SL1) 및 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들을 모두 활성화 시킨다.
그 다음, 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3)까지는 제2 스캔 라인(SL2)에 제2 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4데이터 라인(DL4)에는 각각 상기 제1 데이터 신호 및 상기 제4 데이터 신호가 입력되며, 제2 데이터 라인(DL2) 및 제3 데이터 라인(DL3)에는 상기 데이터 신호가 입력되지 않는다. 따라서, 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3) 동안 제2 스캔 라인(SL2)과, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화 된다.
그 다음, 제3 기준 시각(t3)부터 제4 기준 시각(t4)까지는 제3 스캔 라인(SL3)에 제3 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)에는 각각 상기 제1 데이터 신호 및 상기 제4 데이터 신호가 입력되며, 제2 데이터 라인(DL2) 및 제3 데이터 라인(DL3)에는 상기 데이터 신호가 입력되지 않는다. 따라서, 제3 기준 시각(t3)부터 제4 기준 시각(t4) 동안, 제3 스캔 라인(SL3)과, 제1 데이터 라인(DL1) 및 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화 된다.
그 다음, 제4 기준 시각(t4)부터 제5 기준 시각(t5)까지, 제4 스캔 라인(SL4)에 제4 스캔 신호가 인가된다. 이때, 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)에는 제1 데이터 신호 내지 제4 데이터 신호가 입력되어, 제4 스캔 라인(SL4) 및 제1 데이터 라인(DL1) 내지 제4 데이터 라인(DL4)과 교차되는 지점에 배치되는 연결되는 접촉 센서(SNA)들을 모두 활성화 시킨다.
따라서, 제1 기준 시각(t1)부터 제5 기준 시각(t5)까지, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들은 순차적으로 활성화되며, 상기 테두리 내부에 배치되는 접촉 센서(SNI)들은 활성화되지 않은 상태로 유지된다.
즉, 접촉 센서 모듈(530)에 배치되는 접촉 센서(SN)들 중 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호가 모두 인가되는 접촉 센서(SNA)들은 활성화되며, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호 중 어느 하나가 인가되지 않는 접촉 센서(SNI)들은 활성화되지 않는다.
한편, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들에서 모두 상기 접촉 수단의 접촉을 감지하는 경우, 접촉 센서(SN)들과 연결된 제1 리드아웃 라인(RL1) 내지 제4 리드아웃 라인(RL4)을 통하여, 상기 리드아웃 신호를 출력한다.
본 실시예에 따른 접촉 센서(SN)들이 도 6과 같은 등가 회로 구성으로 형성되는 경우, 접촉 센서(SN)들에 포함되는 상기 검출 트랜지스터의 게이트 전극은 접촉 센서(SN)들의 상기 리셋 트랜지스터가 연결된 스캔 라인의 다음 스캔 라인에 연결된다.
즉, 상기 리셋 트랜지스터가 제1 스캔 라인(SL1)에 연결된 접촉 센서(SN)의 경우, 이 접촉 센서(SN)의 상기 검출 트랜지스터의 상기 게이트 전극은 제2 스캔 라인 (SL2)과 연결된다.
따라서, 어느 기준 시간 동안 활성화된 접촉 센서(SN)의 접촉 여부 검출 신호는 다음 번 기준 시간에 출력될 수 있다.
예시적으로 제1 스캔 라인(SL1)에 연결된 접촉 센서(SN)의 접촉 여부 검출 신호는 제2 스캔 라인(SL2)에 상기 제2 스캔 신호가 인가되는 제2 기준 시각(t2)부터 제3 기준 시각(t3)에 제1 리드아웃 라인(RL1)을 통하여 출력된다.
본 실시예에서는 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드로 구동되는 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리에 배치되는 접촉 센서(SNA)들 만이 활성화되는 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 테두리 내측에 배치되는 접촉 센서(SN)들 중 일부 접촉 센서(SN)들이 랜덤하게 또는 규칙적으로 활성화 되거나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4) 당 하나의 접촉센서(SN)만이 활성화되는 구성 또한 본 발명의 사상에 포함된다.
또한, 본 실시예에서는 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 포함되는 접촉 센서(SN)들은 서로 다른 것으로 설명되고 있으나, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들이 적어도 하나 이상의 접촉 센서(SN)를 공유하는 구성 또한 가능하다. 이러한 경우, 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 그 일부가 상호 간에 중첩될 수 있다.
이하에서는 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에서 동시에 상기 접촉 수단의 터치 여부를 감지하였을 때, 접촉 수단의 접촉 위치를 감지하는 과정을 설명한다.
도 28는 도 25의 표시 장치가 상기 접촉 인식 모드로 구동되는 상태에서 접촉 수단이 접촉된 상태를 보여주는 도면이다.
도 28을 참조하면, 일례로 사용자의 손가락(F)과 같은 접촉 수단이 복수의 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들에 동시에 접촉된 경우, 본 실시예에 다른 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들 중 가장 많은 수의 상기 접촉 센서(SNA)를 포함하는 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심, 즉 제4 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심(C1)을 접촉 지점으로 판단한다.
즉, 표시 장치(DP)는 각 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)에 포함된 접촉 센서(SNA)들 중 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)의 숫자를 카운트하고, 접촉이 감지된 가장 많은 수의 접촉 센서(SNA)를 포함하는 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)의 중심(C1)을 상기 접촉 지점으로 판단할 수 있다.
다른 일례로, 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들을 포함하는 상기 접촉 센서 섹터(SS1, SS2, SS3, SS4)들의 중심들로부터, 각각의 상기 접촉 센서 섹터들이 포함하는 상기 접촉이 감지된 접촉 센서들의 수를 가중 평균한 값만큼 이격된 연산 중심(C2)을 접촉 지점으로 판단할 수 도 있다.
즉, 표시 장치(DP)는 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들이 가장 적게 포함된 제1 접촉 센서 섹터(SS1)의 중심과는 가장 멀고, 접촉이 감지된 접촉 센서(SNA)들이 가장 많이 포함된 제4 접촉 센서 섹터(SS4)의 중심과는 가장 가까운 연산 중심(C2)을 연산하여, 연산 중심(C2)을 접촉 지점으로 판단할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 단순하게 표시 장치(DP) 표면에 대한 사용자의 터치 여부 만을 감지하는 경우, 일부 접촉 센서(SN)만을 활성화시켜 사용자의 터치 여부를 감지함으로써, 접촉 센서 모두 활성화하는 것에 비해 표시장치(DP)의 전력 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 29 내지 도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치가 접촉인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
본 실시예들에 따른 표시 장치들은, 접촉 센서 섹터의 구성에 있어서 차이가 있을 뿐, 다른 구성은 도 25 내지 도 28에서 설명되는 표시 장치의 구성과 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분을 중심으로 설명한다.
단위 접촉센서섹터(SS) 내에서 접촉센서들은 접촉 인식 모드의 인식 감도 및 좌표 검출 정확성에 따라 다양하게 기설정된 패턴으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 보다 구체적으로도 29를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 단위 접촉센서섹터(SS)는, 접촉센서섹터(SS)의 영역에 랜덤하게 배치되는 활성화된 접촉센서(SNA)들 및 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다.
그 다음, 도 30을 참조하면, 단위 접촉센서섹터(SS)의 영역에 교번하여 일정한 패턴으로 교번하여 배치되는 활성화된 접촉센서(SNA)들 및 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다.
그 다음, 도 31을 참조하면, 단위 접촉센서섹터(SS)의 영역에 배치되는 적어도 하나의 활성화된 접촉센서(SNA)와, 활성화된 접촉센서(SNA)를 둘러싸는 비활성화된 접촉센서(SNI)들을 포함한다. 본 실시예에서 활성화된 접촉센서(SNA)는 접촉센서섹터(SS)의 중심에 배치될 수 있다.
도 32는 도 25의 표시 장치가 전체 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 32를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)이 전체 지문 인식 모드로 구동될 경우, 접촉 센서 모듈(530)에 포함되는 모든 접촉 센서(SN)들은 활성 상태가 되어, 표시 장치(DP)의 표면에 접촉되는 사용자 지문의 이미지를 스캔할 수 있다.
도 33은 도 25의 표시 장치가 아이콘 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 33을 참조하면, 표시 장치(DP)의 아이콘 지문 인식 모드에서는, 표시 모듈(510)에 표시되는 복수의 아이콘(ICON) 중 상기 표시 모듈에 표시되는 복수의 아이콘 중 적어도 하나의 아이콘(ICONS)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 한다.
즉, 복수의 아이콘(ICON) 중, 예시적으로 모바일 뱅킹 앱(App), 생체 인증이 필요한 앱 또는 사용자가 설정한 앱 등과 같이 보안 앱(App)과 연결되는 보안 아이콘(ICONS)과 중첩되는 접촉 센서(SN)들을 선택한 다음 활성화시켜, 사용자가 보안 아이콘(ICONS)을 터치하는 과정에서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하여, 별도의 로그인 절차 없이 상기 보안 앱이 구동되도록 할 수 있다.
도 34는 도 25의 표시 장치가 입력창 지문 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 34를 참조하면, 표시 장치(DP)의 입력창 지문 인식 모드에서는, 표시 모듈(510)의 일부 영역에 표시되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 한다.
즉, 표시 장치(DP)는 전자 기기(10)의 지문 입력 단계와 같은 사용자 인증 단계에서, 생성되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택 및 활성화되도록 하여, 지문 이미지 스캔을 통한 사용자 인증이 이루어질 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)가 상기 아이콘 지문 인식 모드 또는 상기 입력창 지문 인식 모드 인 경우, 보안 아이콘(ICONS) 또는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들은 모두 활성화되지만, 보안 아이콘(ICONS) 및 입력창(FP)과 중첩되지 않는 다른 접촉 센서(SN)들은 접촉 센서 섹터(SS)들 별로 구분된 일부의 접촉 센서(SN)들이 활성화될 수 있다.
도 35은 도 25의 표시 장치가 비접촉 인식 모드로 구동되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 35를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 접촉 센서 모듈(530)은, 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들을 포함하는 복수의 접촉 센서 블럭(HB)들을 더 포함한다.
접촉 센서 모듈(530)이 비접촉 인식 모드로 구동될 경우, 복수의 접촉 센서 블럭(HB)에 포함되는 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들이 활성화된다. 이때 각 접촉 센서 섹터들에 포함되는 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 도 25 내지 도 31에서 설명한 바와 같이 선택되어 활성화될 수 있다.
또한, 복수의 접촉 센서 블록(HB)는 도 25 내지 도 31에서 복수의 접촉 센서 섹터(SS)가 활성화되는 방식처럼 상호 중첩적으로 활성화되며 접촉 수단(P)의 비접촉 근접 상태 또는 접촉 상태를 검출할 수 있다.
이때, 상기 스캔 라인으로부터 활성화된 접촉 센서(SN)들에 인가되는 상기 스캔 신호의 전압 크기는, 접촉 센서 모듈(530)이 상기 접촉 인식 모드 및 상기 지문 인식 모드로 구동되는 경우 보다 크게 형성된다. 그 결과, 접촉 인식 모드 또는 지문 인식 모드보다 더 넓은 면적에서 더 큰 구동 전압이 형성되기 때문에 표시장치(DP)로부터 소정의 거리에서도 근접여부를 검출할 수 있는 큰 전자장(E-field)이 형성된다.
따라서, 터치펜(Touch pen)과 같은 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉되지 않고, 상기 표시 영역의 상방에 인접된 상태로 위치되는 경우에도, 표시 장치(DP)는 접촉 수단(P)이 지시하는 접촉 센서 블록(HBS)을 감지할 수 있다.
복수의 접촉 센서 섹터(SS)에 포함된 접촉 센서(SN)들이 접촉되지 않은 접촉 수단(P)을 감지하는 과정은, 인가되는 상기 데이터 신호의 전압 크기에 있어서 차이가 있을 뿐, 도 25 내지 도 28에서 접촉 센서(SN)가 상기 접촉 수단(P)을 감지하는 구성과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 비접촉 인식 모드는, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉되지 않은 상태에서, 접촉 수단(P)의 근접 여부를 검출하는 호버링(Hovering) 모드일 수 있다.
도 36은 도 25의 표시 장치의 구성을 보여주는 개략적인 블럭도이며, 도 37는 도 25의 표시 장치의 구동과정을 보여주는 순서도이다.
도 36 및 도 37을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 접촉 센서 모듈(530)에 제어 신호(Sc)를 전달하고, 접촉 센서 모듈(530)로부터 감지 신호(SR)를 전달받는 제어부(700)를 더 포함한다. 본 실시예에 따른 제어부(700)는 접촉 센서 모듈(530)과 별도로 마련되는 구성으로 설명되고 있으나, 제어부(700)가 접촉 센서 모듈(530)에 포함되는 구성 또한 가능하다.
본 실시예에 따른 표시 장치(DP)의 제어부(700)는, 표시 장치(DP)의 센싱 모드를 판별 하고(S10), 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서(SN)들을 선택(S20)한 다음, 선택된 상기 접촉 센서(SN)들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달(S30)한다.
보다 상세히, 제어부(70)는, 센싱 모드 판별 단계(S10)에서, 표시 장치(DP)가 설치된 전자 기기(10)의 구동 상태에 따라서, 표시 장치(DP)의 센싱 모드를 판별한다.
이때, 상기 센싱 모드는, 표시 장치(DP)의 복수의 접촉 센서 섹터(SS)들에 포함된 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하여, 표시 장치(DP)에 대한 접촉 수단의 접촉 여부를 인식하기 위한 접촉 인식 모드, 상기 접촉 인식 모드보다 더 많은 상기 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하여, 표시 장치(SN)에 접촉된 사용자 지문의 이미지를 스캔하기 위한 지문 인식 모드, 및 접촉 센서 블록(HB)들에 포함된 상기 접촉 센서(SN)들 중 일부의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하며, 상기 센싱 영역에 대한 상기 접촉 수단의 근접 여부를 인식하기 위한 비접촉 인식 모드를 더 포함한다.
상기 지문 인식 모드로 표시 장치(DP)가 구동되는 경우, 상기 접촉 인식 모드로 표시 장치(DP)가 구동되는 경우에 비하여, 더 많은 접촉 센서(SN)들이 활성화됨에 따라서, 표시 장치(DP)는 사용자의 지문 이미지를 스캔할 수 있도록 더 높은 접촉 인식 해상도를 갖질 수 있다.
또한, 상기 지문 인식 모드는, 표시 장치(DP)의 모든 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 전체 지문 인식 모드, 표시 장치(DP)에 표시되는 복수의 아이콘(ICON) 중 적어도 하나의 아이콘(ICONS)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 아이콘 지문 인식 모드, 및 표시 장치(DP)의 일부 영역에 표시되는 입력창(FP)과 중첩되는 복수의 접촉 센서(SN)들이 선택되도록 하는 입력창 지문 인식 모드를 포함한다.
예시적으로, 전자 기기(10)의 통상적인 구동 모드에서 제어부(700)는, 표시 장치(DP)가 상기 접촉 인식 모드인 것으로 판단하며, 전자 기기(10)가 표시 장치(DP)의 전 영역에 걸쳐서 사용자의 지문을 스캔하는 동작을 수행하는 경우에는, 표시 장치(DP)가 상기 전체 지문 인식 모드인 것으로 판단하여, 전자 기기(10)의 전력 소모를 억제할 수 있다.
또한, 제어부(700)는 전자 기기(10)로부터 터치 펜(P)이 분리되거나, 전자 기기(10)가 터치 펜(P) 사용 모드인 경우, 표시 장치(DP)가 비접촉 인식 모드인 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 제어부(700)는, 전자 기기(10)에 복수의 아이콘(ICON) 중 보안 아이콘(ICONS)이 표시되는 경우, 표시 장치(DP)가 상기 아이콘 지문 인식 모드인 것으로 판단하며, 전자 기기(10)에 지문 입력 창(FP)이 형성되는 경우, 표시 장치(DP)가 상기 입력창 지문 인식 모드인 것으로 판단할 수 있다.
그 다음, 제어부(700)는, 판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서(SN)들을 선택(S20)한다.
이때, 제어부(700)는, 제어부(70)의 내부 또는 외부에 마련되는 저장소로부터, 상기 각 선택모드의 활성화 대상 접촉 센서(SN)에 관한 정보를 받아, 활성화 대상 접촉 센서(SN)를 선택할 수 있다.
그 다음, 제어부(70)는, 접촉 센서 활성화 및 감지 단계(S30)에서, 선택된 접촉 센서(SN)에 대하여, 상기 제1 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 리셋 트랜지스터를 통해, 화소 전극(SE)과 상기 접촉 수단과의 사이에서 형성되는 접촉 용량을 충전시키고, 상기 증폭 트랜지스터를 통해 상기 접촉 용량에 충전된 전압에 따라 변화하는 전류를 발생시킨 다음, 상기 제2 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 검출 트랜지스터를 통해 상기 발생된 전류를 검출하여, 접촉 센서(SN)의 상부에 대한 접촉 수단의 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단한다.
또한, 제어부(70)는 센싱 모드 판별 단계(S10)에서 상기 비접촉 인식 모드가 선택되어, 상기 비접촉 인식 모드에 따라 선택된 접촉센서(SN)들에 대한 상기 접촉센서 활성화 및 감지 단계가 수행되는 경우, 상기 접촉센서에서 생성된 검출신호의 전압값이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하는 지 여부를 판단할 수 있다.
이 경우, 상기 기준전압 초과 여부 판단 단계에서, 제어부(70)는 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준 전압(VREF) 이하인 경우, 상기 복수의 접촉 센서 블록(HB)들 중 상기 검출 신호가 생성된 상기 접촉 센서 블록(HB)을 비접촉 인식 중심으로 판단한다.
그리고, 제어부(70)는 상기 비접촉 인식 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하는 경우, 상기 접촉 인식 모드에 따라 접촉 센서 활성화 및 감지단계(S30)를 수행한다. 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 근접하였을 때, 접촉 센서(SN)들로부터 검출되는 상기 검출 신호의 전압값(V)은, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)의 상기 표시 영역 또는 상기 센싱 영역에 직접 접촉하였을 때의 상기 검출 신호 전압값(V)보다 작게 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 표시 장치(DP)는 상기 검출 신호의 전압값(V)이 비접촉 인식 기준전압(VREF)을 초과하였는 지 여부를 판단하여, 접촉 수단(P)이 표시 장치(DP)에 대하여 근접된 상태인지 접촉 상태인지를 판단할 수 있다.
제안되는 실시예에 의하면, 선택적으로 활성화 가능한 미소 단위의 접촉 센서(SN)가 표시 장치(DP)에 배치됨에 따라서, 사용자의 지문 이미지를 스캔하거나, 핀(Pin) 또는 붓(Brush)과 같은 미세한 직경을 갖는 접촉 수단의 접촉 여부를 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1 내지 도 37에서 설명되는 표시장치의 접촉 센서는 전원입력단(VDD) 또는 데이터 라인과 연결되어 전원 또는 데이터 신호를 입력받는 구성으로 설명되고 있다. 상기 전원입력단(VDD) 또는 상기 데이터 라인은 모두 상기 접촉 센서를 동작시키기 위한 기설정된 크기의 전압을 인가하는 라인을 의미하며, 그 용어에 한정되지 않고, 실질적으로 상기 전원입력단(VDD)과 상기 데이터 라인은 상호 간에 대응되는 개념으로 해석될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (20)

  1. 영상이 표시되는 표시 영역에 배치되는 복수의 단위 화소를 포함하는 표시 모듈, 및 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 다수의 접촉 센서들을 포함하는 접촉 센서 모듈;을 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 표시 장치의 센싱 모드를 판별 하는 센싱 모드 판별 단계;
    판별된 상기 센싱 모드에 따라서 활성화 대상 접촉 센서들을 선택하는 접촉 센서 선택 단계;
    선택된 상기 접촉 센서들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달받는 접촉센서 활성화 및 감지 단계;를 포함하고,
    상기 센싱 모드는,
    상기 표시 장치의 상기 센싱 영역을 복수의 접촉 센서 섹터로 구획하고, 각각의 접촉 센서 섹터의 영역에 속한 다수의 접촉 센서들 중 복수인 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 대한 접촉 수단의 접촉 여부를 인식하기 위한 접촉 인식 모드; 및
    상기 접촉 인식 모드보다 더 많은 상기 접촉 센서들이 선택되도록 하여, 상기 표시 장치에 접촉된 사용자 지문의 이미지를 스캔하기 위한 지문 인식 모드;를 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 센서는, 상기 접촉 센서에 대하여 구동 전압을 제공하기 위한 스캔 신호가 인가되는 스캔 라인과 연결되며,
    상기 접촉 센서 모듈은, 둘 이상의 상기 접촉 센서 섹터들을 포함하는 복수의 접촉 센서 블록들을 더 포함하고,
    상기 센싱모드는, 상기 접촉 센서 블록들에 포함된 상기 접촉 센서들 중 일부의 접촉 센서들이 선택되도록 하며, 상기 센싱 영역에 대한 상기 접촉 수단의 근접 여부를 인식하기 위한 비접촉 인식 모드;를 더 포함하고,
    상기 비접촉 인식 모드가 선택된 경우, 상기 접촉 인식 모드 및 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우보다, 상기 접촉 센서 에 인가되는 상기 스캔 신호의 전압의 크기가 더 크게 형성되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 비접촉 인식 모드가 선택되어, 상기 비접촉 인식 모드에 따라 선택된 상기 접촉센서들에 대한 상기 접촉센서 활성화 및 감지 단계가 수행되는 경우,
    상기 접촉센서에서 생성된 검출신호의 전압값이 비접촉 인식 기준전압을 초과하는 지 여부를 판단하는 기준전압 초과 여부 판단 단계;를 더 포함하고,
    상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 상기 복수의 접촉 센서 블록들 중 상기 검출 신호가 생성된 상기 접촉 센서 블록을 비접촉 인식 중심으로 판단하고,
    상기 기준전압 초과 판단 단계에서, 상기 검출 신호의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 상기 접촉 인식 모드에 따라 접촉 센서 활성화 및 감지단계를 수행하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지문 인식 모드는,
    상기 표시 장치의 모든 접촉 센서들이 선택되도록 하는 전체 지문 인식 모드; 상기 표시 장치에 표시되는 복수의 아이콘 중 적어도 하나의 아이콘과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 아이콘 지문 인식 모드;
    상기 표시 장치의 일부 영역에 표시되는 입력창과 중첩되는 복수의 접촉 센서들이 선택되도록 하는 입력창 지문 인식 모드;를 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 지문 인식 모드 중 상기 아이콘 지문 인식 모드 및 입력창 지문 인식 모드 중 어느 하나가 선택된 경우,
    상기 아이콘 또는 상기 입력창과 중복되는 상기 접촉 센서들이 배치되는 영역을 제외한 영역에 배치되는 상기 접촉 센서들 중 일부 접촉 센서들이 더 선택되도록 하는 이미지 스캔이 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 모드 판별 단계에서 상기 접촉 인식 모드가 선택된 경우,
    선택되는 상기 접촉 센서 섹터들의 상기 접촉센서들은, 상기 접촉 센서 섹터의 테두리에 배치되거나 상기 접촉 센서 섹터에 랜덤하게 배치되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 접촉 센서들과 중첩되는 상기 접촉 수단의 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들로부터 전달 받은 감지 정보에 기반하여, 접촉 지점을 판단하는 접촉 지점 판단 단계;를 더 포함하고,
    상기 접촉 지점 판단 단계는, 1) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들 중 가장 많은 수의 상기 접촉 센서를 포함하는 상기 접촉 센서 섹터의 중심 또는 2) 접촉이 감지된 상기 접촉 센서들을 포함하는 상기 접촉 센서 섹터들의 중심들로부터 각각의 상기 접촉 센서 섹터들이 포함하는 상기 접촉이 감지된 접촉 센서들의 수를 가중 평균한 값 만큼 이격된 연산 중심을 접촉 지점의 중심으로 판단하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 접촉 센서 섹터 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터는 적어도 하나 이상의 접촉 센서를 공유하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 센서 섹터 들 중 어느 하나의 접촉 센서 섹터와, 이에 인접하는 다른 접촉 센서 섹터 사이에는, 어떠한 접촉 센서 섹터에도 포함되지 않는 상기 접촉 센서가 배치되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동방법.
  11. 영상이 표시되는 표시 영역에 배치되는 복수의 단위 화소를 포함하는 표시 모듈, 및 상기 표시 영역과 중첩되는 센싱 영역이 형성되며, 다수의 접촉 센서들을 포함하는 접촉 센서 모듈;을 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    활성화 대상 접촉 센서들을 선택하는 접촉 센서 선택 단계;
    선택된 상기 접촉 센서들을 활성화하고, 활성화된 상기 접촉 센서들로부터 감지 신호를 전달받는 접촉센서 활성화 및 감지 단계;를 포함하고,
    상기 접촉 센서는 접촉 수단과의 접촉에 의해 접촉 용량을 형성하며, 투명한 재질로 형성되는 화소 전극; 및 상기 화소 전극과 연결되는 적어도 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터부;를 포함하며,
    상기 화소 전극은 인접한 접촉 센서의 화소 전극과 독립적으로 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 트랜지스터와 서로 다른 평면상에 배치되어 층간 컨택 구조를 통해 연결되고, 상기 표시 모듈의 상기 단위 화소와 중첩되며, 영상을 표시하기 위한 빛이 상기 단위 화소로부터 상기 화소 전극을 투과하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 트랜지스터부는,
    드레인 전극이 상기 화소 전극과 연결되며, 게이트 전극 및 소스 전극 중 적어도 하나가 제 1 선택 신호가 인가되는 제1 스캔 라인 또는 데이터 신호를 제공하는 데이터 라인과 연결되는 리셋 트랜지스터;
    게이트 전극이 상기 리셋 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 소스 전극이 상기 제1 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 제1 선택 신호와 다른 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인 중 어느 하나와 연결되는 증폭 트랜지스터; 및
    드레인 전극이 상기 증폭 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되며, 게이트전극이 제2 선택 신호가 인가되는 제2 스캔 라인과 연결되고, 소스 전극이 상기 접촉용량에 상응하는 전류를 검출하기 위한 리드아웃 라인과 연결되는 검출 트랜지스터;를 포함하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 접촉 센서 활성화 및 감지 단계;는
    상기 제1 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 리셋 트랜지스터를 통해, 상기 화소 전극과 상기 접촉 수단과의 사이에서 형성되는 접촉 용량을 충전시키는 단계;
    상기 증폭 트랜지스터를 통해 상기 접촉 용량에 충전된 전압에 따라 변화하는 전류를 발생시키는 단계; 및
    상기 제2 선택 신호를 받아 턴 온 되는 상기 검출 트랜지스터를 통해 상기 발생된 전류를 검출하여, 상기 접촉 센서의 상부에 대한 접촉 여부 및 접촉 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 화소 전극은,
    상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인, 상기 제2 스캔 라인, 상기 데이터 라인, 상기 리드 아웃 라인보다 상측에 배치되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터, 상기 검출 트랜지스터, 상기 제1 스캔 라인의 일부, 상기 제2 스캔 라인의 일부, 상기 데이터 라인의 일부, 상기 리드 아웃 라인의 일부 중 적어도 하나를 덮는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 리셋 트랜지스터, 상기 증폭 트랜지스터 및 상기 검출 트랜지스터는 상기 표시 모듈의 컬러 필터층의 단위 컬러 화소를 덮지 않도록 배치되고,
    상기 화소 전극은 상기 단위 컬러 화소의 적어도 일부를 덮도록 배치되는, 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 하나의 상기 데이터 라인과 연결되며,
    상기 데이터 라인을 기준으로, 상기 접촉 센서와, 이에 인접되는 다른 접촉 센서는 대칭되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 데이터 라인은 상호 간에 독립적으로 형성되는 상기 데이터 신호들이 각각 입력되는 복수의 데이터 라인들로 형성되며,
    상기 제1 스캔 라인 및 상기 제2 스캔 라인을 포함하는 상기 복수의 스캔 라인들에는 순차적으로 형성되는 스캔 신호들이 각각 입력되고,
    상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호가 동시에 입력되는 상기 접촉 센서는 활성화되고, 상기 스캔 신호 및 상기 데이터 신호 중 적어도 하나가 입력되지 않는 상기 접촉 센서는 활성화되지 않는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 접촉 센서의 화소 전극이 일면에 접촉되며, 이면에 사용자 지문이 접촉되는 보호층을 더 포함하고,
    상기 보호층에 접촉되는 상기 사용자 지문의 융선과 골의 접촉용량에 따라서 서로 다른 값을 갖는 전류를 검출하여, 상기 사용자 지문의 이미지를 스캔하는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 접촉 센서들 중 어느 하나의 접촉 센서의 상기 화소 전극과 다른 접촉 센서의 상기 화소 전극 사이에는 이격공간이 형성되고,
    상기 하나의 접촉센서의 상기 화소 전극과 이에 인접되는 하나의 이격공간은 하나의 센싱 피치를 형성하며,
    상기 센싱 피치의 폭은 5 um 내지 200 um의 범위 내에서 형성되는 이미지 스캔 가능한 표시 장치의 구동 방법.
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