KR102589636B1 - 지문 센서를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 센서; 상기 지문 센서 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 센서; 및 상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 압력 센서를 포함할 수 있다. 이 밖의 다양한 실시예가 가능하다.
Description
본 발명은 지문 센서를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 디스플레이 장치는 이미지나 영상 정보를 출력하는 장치로서, 정보통신 기능이 탑재된 전자 장치의 대부분에는 디스플레이 장치가 설치될 수 있다. 전기, 전자 기술의 발달에 힘입어 디스플레이 장치의 성능 또한 비약적으로 발전하여 그 화질이 현저히 개선되었고, 터치 패널 등이 통합되어 디스플레이 장치는 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 유용하게 활용되고 있다.
디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치는, 터치 패널에 대한 입력에 기반하여, 입력의 수평적 요소(예: 위치, 움직임)를 산출하는 것 이외에도, 사용자의 신체 일부와의 커넥션을 통해 사용자를 인식하고 확인할 수 있다. 특히, 사용자 인식을 위하여 지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 고유한 특징을 이용한 개인 인증 시스템 중 비용, 사용의 편의성 및 정확성의 측면에서 개인 지문 인식 장치가 널리 사용되고 있다.
지문 인식 센서를 구현하는 방식으로는 광학방식, 열감지 방식 및 정전용량 방식 등의 다양한 인식 방식이 알려져 있다. 이 중 정전용량 방식의 지문 인식 센서는 사람의 손가락 표면이 도전성 감지 패턴에 접촉될 때 지문의 골과 융선 형상에 따른 정전용량의 변화를 검출함으로써 지문의 모양(지문 패턴)을 획득한다.
전자 장치는 다양한 방식의 터치 입력에 기반하여 터치 입력의 수평적 위치 및 수직적 위치를 산출할 수 있다. 또한, 사용자를 인식할 수 있는 지문 인식 센서가 장착되어 있다.
그러나, 지문 인식 센서는 디스플레이와 별개의 하드웨어 구조를 가지기 때문에 별도의 공간을 필요로하고, 모바일 장치가 점점 소형화되고 슬림화 되면서 지문 인식 센서의 위치 및 공간의 제약이 생기게 되었다. 또한, 터치 센싱 기술 및 지문 인식 기술은 개별적으로 구현되어 사용시의 특정 상황에 대하여 개별 기능을 목적으로 하고 있다. 터치 센싱 기능과 지문 인식 기능이 모두 포함된 모바일 장치의 경우 이를 개별적으로 개발 및 제작하기 위해서는 각각 별도의 비용이 들 수도 있다. .
본 발명에 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 디스플레이 전면에 지문 센서를 배치하여, 실장 공간의 제약을 줄이도록 하고, 터치 센서 또는 압력 센서와의 통합 구조를 가지는 전자 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 센서; 상기 지문 센서 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 센서; 및 상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 압력 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 2 전극; 상기 제 2 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 3 전극; 상기 제 3 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 4 전극; 상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제어 회로는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고, 상기 제 2 내지 제 4 전극 중 적어도 두 개의 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성할 수 있다.
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상기 적어도 하나의 제어 회로는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 4 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전면 지문 센서를 포함하는 전자 장치는, 디스플레이 전면에 지문 센서를 배치하여 사용자가 편리하게 사용자 인식 기능을 활용할 수 있으며, 실장 공간의 제약을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전면 지문 센서를 포함하는 전자 장치는, 터치 센서 및/또는 압력 센서와 통합 구조를 활용하고, 디스플레이 상/하부에 지문 센서를 비롯한 터치 센서 및 압력 센서 간의 다양한 배치를 통하여, 제조 비용이 절감되고 슬림화된 전자 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치를 나타내는 사시도 및 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 11 내지 도 16은 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 18 및 도 19는 도 17의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 21 내지 도 28은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 29 내지 도 32는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 개략도이다.
도 33 내지 도 35는 다양한 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 개략도이다.
도 36 내지 도 39는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 전극들과 연결되는 통합 IC에 대한 블럭도이다.
도 40 내지 도 42는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 전자 장치를 나타내는 사시도 및 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 11 내지 도 16은 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 18 및 도 19는 도 17의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타내는 단면 구성도이다.
도 21 내지 도 28은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 29 내지 도 32는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 개략도이다.
도 33 내지 도 35는 다양한 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 개략도이다.
도 36 내지 도 39는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 전극들과 연결되는 통합 IC에 대한 블럭도이다.
도 40 내지 도 42는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(10)가 기재된다. 전자 장치(10)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 및 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(10)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 버스(110)는 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(10)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(10)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 예를 들면, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147) 중 적어도 하나에 전자 장치(10)의 시스템 리소스(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 부여하고, 상기 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(145)는 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 전자 장치(10)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(160)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다. 통신 인터페이스(170)는, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 전자 장치(12), 제 2 외부 전자 장치(14), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 전자 장치(14) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한실시예에 따르면, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 외부 전자 장치(12, 14) 각각은 전자 장치(10)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(10)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(12,14), 또는 서버(106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(10)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(10)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(12, 14), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(12, 14), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(10)로 전달할 수 있다. 전자 장치(10)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)를 포함하는 전자 장치(10)를 나타내는 사시도이다. 도 2a에서, 3축 직교 좌표계의 'X'는 상기 전자 장치(10)의 폭 방향, 'Y'는 상기 전자 장치(10)의 길이 방향, 'Z'는 상기 전자 장치(100)의 두께 방향을 의미할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전자 장치(10)는 하우징(100)과, 디스플레이 장치(200)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(100)은 제 1 방향(+Z)으로 향하는 제 1 면(101), 및 상기 제 1 방향(+Z)의 반대 방향인 제 2 방향(-Z)으로 향하는 제 2 면(102)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(100)은 전면이 개방될 수 있으며, 투명 커버(103)가 상기 제 1 면(101)의 적어도 일부를 형성하도록 장착되어, 상기 하우징(100)의 개방된 전면을 폐쇄할 수 있다. 또 다른 예로, 투명 커버(103)의 실질적으로 전체 면적(예: 투명 커버(103)의 적어도 하나의 경계로부터 0.1mm 내지 5mm만큼 확장된 비활성(inactive) 영역을 제외한 전체 면적)이, 디스플레이 장치(200)와 중첩할 수 있다. 예를 들면, 투명 커버(103)의 위에서 볼 때, 전자 장치(10)의 전면 전체에 걸쳐 디스플레이 장치(200)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10), 예컨대, 상기 하우징(100)의 전면에서, 상기 투명 커버(103)의 일측 영역에는 기계적으로 작동하는 버튼이나 터치 키(11a, 11b, 11c)를 포함하는 키패드가 제공될 수 있다. 상기 터치 키는 사용자의 신체 접촉에 의해 입력 신호를 발생할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 키패드는 기계적인 버튼들만으로, 또는, 상기 터치 키들만으로 구현될 수도 있다. 상기 하우징(100)의 내부에는 각종 회로 장치들, 예컨대, 상술한 바 있는 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 통신 인터페이스(170) 등이 수용될 수 있으며, 또한, 내부로 배터리(15)를 수용함으로써 전원을 확보할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치(10)의 전면 상단영역에는 제 1 카메라(12a)와, 조도 센서(12b) 또는 근접 센서(12c)가 포함될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 전자 장치(10)의 후면에는 제 2 카메라(13a), 플래시(flash)또는 스피커(13c)가 포함될 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치(10)의 전면 전체에 걸쳐 디스플레이 장치(200)가 배치되는 경우, 제 1 카메라(12a), 조도 센서(12b), 또는 근접 센서(12c)는, 디스플레이 장치(200)의 내부에 통합되거나, 디스플레이 장치(200)의 배면에 배치될 수 있다.
도 2c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 2c 를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(10)는 프로세서(120), 입력 장치(151), 메모리(130) 및 출력 장치(152)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 통신 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(10)의 출력 장치(152)는 디스플레이 패널(1522), 디스플레이 드라이버(1521), 및 햅틱 모듈(1523)을 포함하고, 입력 장치(151)는 터치 센서(1511), 터치 센서 IC(1512), 압력 센서(1513), 및 압력 센서 IC(1514)를 포함할 수 있다. 도 2b의 디스플레이(1522)는 도 1의 디스플레이(160)일 수 있다. 각각의 구성요소에서 도 1을 참조하여 설명된 구성에 대한 중복 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이(1522)는 디스플레이 드라이버(1521)로부터 공급된 영상 구동 신호를 수신할 수 있다. 디스플레이(1522)는 상기 영상 구동 신호에 기반하여 다양한 컨텐트 및/또는 아이템(예: 텍스트, 이미지 (객체), 비디오, 아이콘, 기능 객체, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 본 발명에 있어서, 디스플레이(1522)는 터치 센서(1511), 및/또는 압력 센서(1513)와 중첩적으로 결합될 수 있으며(예: 도 2 참조), 단순히 "디스플레이 패널"로 언급될 수도 있다. 디스플레이(1522)는 저전력 모드로 구동될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 드라이버(1521)는 프로세서(120)로부터 수신한 영상 정보에 대응하는 영상 구동 신호를 미리 설정된 프레임률(frame rate)로 디스플레이(1522)에 공급할 수 있다. 디스플레이 드라이버(1521)는 디스플레이(1522)를 저전력 모드로 구동할 수도 있다. 도시하지는 않았으나, 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 드라이버(1521)는 그래픽 램, 인터페이스 모듈, 이미지 프로세싱 유닛(image processing unit), 멀티플렉서(multiplexer), 디스플레이 타이밍 컨트롤러(display timing controller; T-con), 소스 드라이버, 게이트 드라이버, 및/또는 발진기(oscillator) 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 터치 센서(1511)에서는 사용자로부터의 터치에 의해 지정된 물리량(예: 전압, 광량, 저항, 전하량, 커패시턴스 등)이 변화할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 터치 센서(1511)는 디스플레이(1522)과 중첩적으로 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 터치 센서 IC(1512)는 터치 센서(1511)에서의 물리량의 변화를 감지하고, 물리량(예: 전압, 저항, 커패시턴스 등)의 변화에 기반하여 터치가 이루어진 위치(X,Y)를 산출할 수 있다. 산출된 위치 (좌표)는 프로세서(120)에 제공(혹은 보고(report))될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신체 일부(예: 손가락) 또는 전자 펜 등이 디스플레이의 커버 글래스(예: 도 2a의 투명 커버(103))에 접촉하면, 터치 센서(1511)에 포함된 송신단(Tx) 및/또는 수신단(Rx) 사이의 커플링 전압이 변화할 수 있다. 예를 들어, 커플링 전압의 변화는 터치 센서 IC(1512)에 의해 감지될 수 있고, 터치 센서 IC(1512)는 터치가 이루어진 위치의 좌표(X,Y)를 프로세서(120)로 전달할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 좌표(X,Y)에 관한 데이터를 사용자 입력에 관한 이벤트로서 획득할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 터치 센서 IC(1512)는 터치 IC, 터치 스크린 IC, 터치 컨트롤러, 또는 터치 스크린 컨트롤러 IC 등으로 언급될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 터치 센서 IC(1512)가 포함되지 않은 전자 장치에서는, 프로세서(120)가 터치 센서 IC(1512)의 기능을 수행할 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 터치 센서 IC(1512)와 프로세서(120)는 단일의 구성(예: one-chip)으로 구현될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 압력 센서(1513)에서는, 외부 물체(예: 손가락, 전자 펜)에 의한 압력(혹은, 힘)이 감지될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 압력 센서(1513)에서는, 터치에 의해 송신단(Tx) 및 수신단(Rx) 사이의 물리량(예: 정전용량)이 변화할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 압력 센서 IC(1514)는 압력 센서(1513)에서의 물리량(예: 정전용량 등)의 변화를 감지하고, 물리량의 변화에 기반하여 사용자의 터치에 의해 가해진 압력(Z)을 산출할 수 있다. 압력 센서 IC(1514)는 압력 센서(1513)에서 단위 시간 동안 변화되는 압력 세기의 변화(속도), 압력이 가해지는 방향 등을 산출할 수 있다. 그리고, 압력 센서 IC(1514)는 압력(Z), 압력의 강도, 속도, 방향, 그리고 터치가 이루어진 위치(X,Y)를 프로세서(120)에 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 압력 센서 IC(1514)는 포스 터치 컨트롤러, 포스 센서 IC, 또는 압력 패널 IC 등으로 언급될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따르면, 압력 센서 IC(1514)는 터치 센서 IC(1512)와 함께 단일의 구성(예: one-chip)으로 구현될 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(예: 햅틱 액추에이터)(1523)은 프로세서(120)의 제어 명령에 따라서 사용자에게 촉각적 피드백(예: 진동)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(1523)은, 사용자로부터 터치 입력(예: 터치, 호버링, 포스 터치 포함)이 수신될 때, 사용자에게 촉각적 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 모듈(1523)은, 예를 들어, 사용자로부터 수신된 압력의 세기에 따라 서로 다른 촉각적 피드백을 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 메모리(130)는 전자 장치(10)에 포함된 구성요소의 동작과 연관된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(130)는, 복수의 아이템을 디스플레이에 표시하도록 설정된 사용자 인터페이스를 포함하는 적어도 하나의 어플리케이션 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 예를 들어, 메모리(130)는, 실행 시에, 프로세서(120)가 본 문서에 기재된 다양한 동작을 수행하도록 하는 명령어(instructions)를 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는, 예를 들어, 전자 장치(10)에 포함된 구성 요소들(411-414 및 421-423)과 전기적으로 연결될 수 있고, 전자 장치(10)에 포함된 구성 요소들(411-414 및 421-423)의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)에 사용자 인터페이스를 표시하는 어플리케이션 프로그램(혹은, 단순히 "어플리케이션"으로 언급될 수 있음)을 런칭(launching) (혹은, 실행)할 수 있다. 프로세서(120)는 어플리케이션의 런칭에 응답하여 디스플레이(1522)에 표시된 사용자 인터페이스에 복수의 아이템의 배열(array)을 표시할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 터치 센서(1511)로부터 생성된 제1 데이터(터치의 위치 좌표(X,Y)를 포함하는 데이터)를 수신하고, 압력 센서(1513)로부터 생성된 제2 데이터(터치의 압력(Z)을 포함하는 데이터)를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 압력 센서(1513)의 적어도 일부를 활성화할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 압력 센서(1513)를 적어도 부분적으로 활성화할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 전자 장치(10)가 어웨이크(awake) 상태에 있는 경우뿐만 아니라 디스플레이(1522) 등의 구성요소가 턴 오프된 대기 상태에 있는 경우에도, 압력 센서(1513)의 전부 또는 일부를 활성화할 수 있다. 한편, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 또는 전자 장치(10)가 대기 상태에 있는 동안 터치 센서(1511)를 적어도 부분적으로 비활성화할 수도 있다. 또는 프로세서(120)는 대기 상태에서의 소비 전력을 감소시키고, 터치에 의한 오동작을 방지하기 위해 터치 센서(1511)를 적어도 부분적으로 비활성화할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 지정된 조건이 달성되면 압력 센서(1513)의 적어도 일부를 활성화할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 후 지정된 시간 이후부터 또는 지정된 시간까지 압력 센서(1513)를 활성화할 수 있다. 다른 예를 들면, 프로세서(120)는 자이로 센서 또는 근접 센서 등에 의해 사용자의 사용이 감지되면 압력 센서(1513)를 활성화할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 프로세서(120)는 지정된 시간 구간 동안, 온도가 지정된 값보다 낮은 경우, 터치 패널을 통해 터치가 감지된 경우, 전자 장치(10)가 다른 외부 장치와 근접한 경우, 또는 전자 장치(10) 내에 탑재된 스타일러스 펜이 전자 장치(10)로부터 꺼내진 경우 압력 센서(1513)를 활성화할 수도 있다. 또 다른 예를 들면, 프로세서(120)는 대기 상태에서 동작을 수행하는 어플리케이션(예: 음악 플레이어)이 실행되는 동안 압력 센서(1513)를 활성화할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 지정된 조건 달성되면 압력 센서(1513)의 적어도 일부를 비활성화할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서 및/또는 자이로 센서 등을 이용하여 전자 장치(10)가 주머니에 놓인 경우, 가방 안에 들어간 경우, 또는 뒤집힌 경우 압력 센서(1513)를 비활성화할 수 있다. 다른 예를 들면, 프로세서(120)는 전자 장치(10)가 외부 장치와 연결된 경우(예를 들어, 데스크 탑과 연결된 경우) 압력 센서(1513)를 비활성화할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 압력 센서(1513) 중 지정된 영역만 활성화할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 대기 상태에서의 소비 전력을 감소시키기 위해 압력 센서(1513) 중 지정된 일부 영역(예를 들어, 압력 센서(1513)의 중앙 하단 영역)을 활성화할 수 있다. 또는, 압력 센서(1513)가 두 개 이상의 센서들의 집합으로 구현된 경우, 프로세서(120)는 두 개 이상의 센서들 중 일부를 활성화할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 압력 센서(1513)를 활성화하거나 인에이블함으로써, 전자 장치(10)가 대기 상태에 있는 동안 압력 센서(1513)를 이용하여 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)가 턴 오프된 동안 압력 센서(1513)로부터 디스플레이(1522)에 대한 외부 물체에 의한 압력과 관련된 데이터를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 압력과 관련된 데이터에 기초하여 압력이 선택된 레벨보다 크거나 같은지 여부를 결정하고, 압력이 선택된 레벨보다 크거나 같은 것으로 결정되면 디스플레이(1522)를 전적으로(fully) 턴 온하지 않고 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 지정된 레벨보다 크기가 큰 압력이 감지되면 기능을 수행할 수 있다. 이 경우, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)의 일부를 턴 온할 수 있다. 프로세서(120)는 압력이 감지된 위치, 강도, 지점의 개수, 속도, 방향 및 지속 시간 중 적어도 하나에 기초하여 아래와 같이 수행할 기능을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 디스플레이(1522)의 하단 중앙에 대응하는 위치에서 압력이 감지되면 전자 장치(10)를 웨이크 업할 수도 있다. 프로세서(120)는 디스플레이(1522)의 좌단 상부에 대응하는 위치에 압력이 감지되면 전자 장치(10)의 스피커의 볼륨을 제어할 수도 있다. 프로세서(120)는 이어잭 또는 USB 포트 등과 같은 하드웨어에 인접한 위치에 압력이 감지되면 인접한 하드웨어와 관련된 기능을 수행할 수도 있다. 프로세서(120)는 지정된 강도 이상의 압력이 감지되면 전자 장치(10)가 긴급 모드로 진입하도록 전자 장치(10)를 제어할 수도 있다. 프로세서(120)는 동시에 압력이 감지된 지점의 개수에 따라 서로 상이한 기능을 수행할 수도 있다.
도 2c에서는 압력 센서(1513)가 압력(Z)에 대한 데이터를 프로세서(120)로 제공하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 압력 센서(1513)가 두 개 이상의 센서들의 집합으로 구현된 경우, 프로세서(120)는 두 개 이상의 센서들 중 정전 용량이 변화된 센서의 위치에 기초하여 압력이 작용된 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(1513)가 3×2의 어레이로 배열된 6개의 센서들의 집합으로 구현된 경우, 프로세서(120)는 여섯 개의 센서들 각각의 정전 용량의 변화량 및 6개의 센서들 각각이 배치된 위치에 기초하여 압력이 작용된 위치를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(120)는 터치 센서(1511)를 이용하지 않고 압력이 작용된 위치를 판단할 수도 있다. 프로세서(120)는 압력 센서(1513)에 의해 압력이 감지되면 터치 센서(1511)를 활성화함으로써, 터치 센서(1511)를 이용하여 압력이 작용된 위치를 감지할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 압력 센서(1513)에서 터치에 의한 제1 레벨의 압력이 감지되면, 제1 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 레벨의 압력이 감지된 위치, 강도, 지점의 개수, 속도, 방향 또는 지속 시간 중 적어도 하나에 기초하여 제1 기능을 결정하고, 결정된 제1 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 기능은, 햅틱 모듈(1523)을 통하여 제1 세기의 촉각적 피드백을 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 기능은, 디스플레이(1522) 중 압력이 가해지는 영역에 표시된 아이콘과 관련된 팝업 형태의 메뉴를 표시하는 것일 수 있다. 제1 레벨의 압력은 지정된 범위의 강도의 압력을 의미할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 기능의 수행 중에 압력 센서(1513)에서 터치에 의한 제2 레벨의 압력이 감지되면, 제1 기능과 관련된 제2 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 제2 레벨의 압력이 감지된 위치, 강도, 지점의 개수, 속도, 방향 또는 지속 시간 중 적어도 하나에 기초하여 제2 기능을 결정할 수 있다. 제2 레벨의 입력은 지정된 범위의 강도의 압력을 의미할 수 있다. 제2 레벨의 압력의 강도는 제1 레벨의 압력의 강도보다 클 수도 있고 작을 수도 있다. 또한, 제2 레벨의 압력의 강도와 제1 레벨의 압력의 강도는 동일할 수도 있다. 예를 들어, 제2 기능은, 햅틱 모듈(1523)을 통하여 상기 제1 세기보다 큰 제2 세기의 촉각적 피드백을 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 기능은, 디스플레이(1522) 중 압력이 가해지는 영역에 표시된 아이콘과 관련된 전체 화면을 표시하는 것일 수 있다. 프로세서(120)는 제1 기능의 수행 중에 압력이 감지된 경우 수행 중인 제1 기능과 관련된 제2 기능을 수행함으로써, 1차원적인 입력인 압력에 의해 다양한 기능을 실행할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)에 대한 한 번의 터치 후 전자 장치(10)를 누르는 압력의 크기에 따라 수행 중인 기능과 연관된 다른 기능을 실행함으로써, 입력의 편의성이 증대될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(10)는 롱 프레스 입력과 압력 입력을 구분하는데 있어서, 적어도 하나의 센서(예: 가속도 센서, 자이로 센서 등)에서 측정된 값을 이용할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 롱 프레스 입력과 압력 입력을 구분하는데 있어서, 지문, 카메라, 홍채를 이용할 수 있다.
상기 설명된 프로세서(120)의 동작은 일례로서, 전술한 기재에 제한되지 않는다. 예컨대, 본 문서의 다른 부분에 기재된 프로세서의 동작도 상기 프로세서(460)의 동작으로 이해될 수 있다. 또한, 본 문서에서, "전자 장치"의 동작으로 기재된 동작들 중 적어도 일부는 프로세서(120)의 동작으로 이해될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 제1 방향으로 향하는 제1 표면 및 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 향하는 제2 표면을 포함하는 하우징; 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에 배치되며, 상기 제1 표면을 통해 노출되는 디스플레이; 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이에 배치되고, 외부 객체에 의한 압력의 적어도 하나의 레벨 및/또는 위치를 검출하도록 구성된 압력 센서; 상기 디스플레이 및 상기 압력 센서와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 프로세서에 전기적으로 연결되고, 적어도 하나의 어플리케이션 프로그램을 저장하도록 구성된 메모리;를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 디스플레이 상에서 적어도 하나의 아이템을 포함하는 사용자 인터페이스를 표시하고, 상기 디스플레이를 통해 상기 적어도 하나의 아이템을 선택하기 위한 입력을 감지하고, 상기 감지된 입력의 압력 세기가 제1 임계값 보다 큰지 판단하고, 프레임당 상기 압력 세기가 변화되면, 상기 감지된 입력을 압력 입력으로 인식하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프레임당 상기 압력 세기가 변화되지 않고, 상기 감지된 압력 세기가 제2 임계값 보다 크면, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 압력 입력으로 인식하여 해당 기능을 실행하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감지된 터치가 미리 결정된 시간 동안 유지되지 않으면, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 압력 입력으로 인식하여 해당 기능을 실행하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감지된 터치가 미리 결정된 시간 동안 유지되면, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 롱 프레스(long press)에 의한 입력으로 인식하여 해당 기능을 실행하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감지된 압력 세기가 상기 제1 임계값 보다 크지 않으면, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 터치 입력으로 인식하여 해당 기능을 실행하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 압력 세기가 상기 제1 임계값 보다 큰 시점부터 미리 결정된 프레임 동안 상기 입력의 압력 세기를 측정하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 압력 세기가 상기 제1 임계값 보다 큰 시점부터 프레임 당 상기 압력 세기가 미리 결정된 비율로 증가 또는 감소하는 경우, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 압력 입력으로 인식하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 압력 세기가 상기 제1 임계값 보다 큰 시점부터 프레임 당 상기 압력 세기가 미리 결정된 비율로 증가 또는 감소하지 않는 경우, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 롱 프레스에 의한 입력으로 인식하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감지된 압력의 세기가 상기 제2 임계값 보다 크면, 상기 프로세서는, 상기 감지된 입력을 압력 입력으로 인식하도록 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 감지된 입력의 압력 세기가 상기 제1 임계값 보다 크고, 미리 결정된 시간 이내에 상기 제2 임계값 보다 크면, 상기 프로세서는 상기 압력 세기가 상기 제2 임계값 보다 커지는 시점을 압력 입력의 시작 시간으로 판단하도록 설정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)를 나타내는 단면 구성도이다.
도 3은 후술할 도 4 내지 도 10의 실시예의 기본 예시 도이며, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)(예: 도 1의 디스플레이(160))는, 화면을 출력하는 디스플레이(210) 및 상기 디스플레이(210)의 상부 또는 하부에 적층된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 지문 센서(220), 터치 센서(230), 또는 압력 센서(240) 중 어느 하나일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이(210)는 상기 하우징(100)의 제 1 면(101) 및 제 2 면(102) 사이에 배치되고, 상기 투명 커버(103)를 통하여 노출될 수 있다. 상기 지문 센서(220)는 상기 투명 커버(103) 및 상기 디스플레이(210) 사이에 배치되며, 상기 터치 센서(230)는 상기 지문 센서(220) 및 상기 디스플레이(210) 사이에 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(240)는 상기 디스플레이(210) 및 상기 하우징(100)의 제 2 면(102)에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 장치(200)는 상기 적어도 하나의 센서(220,230,240)들의 조합을 통해 다양한 사용자 경험(예: 3차원 입력)을 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10)에서, 상기 투명 커버(103)는 상기 하우징(100) 전면에 위치하여, 상기 디스플레이(210)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 디스플레이(210)는 상기 디스플레이(210)에 통합된 패널 형상의 상기 지문 센서(220), 터치 센서(230) 또는 압력 센서(240)를 포함함으로써, 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(220), 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240) 하부에는 햅틱 모듈(280)이 배치될 수 있다. 상기 햅틱 모듈(예: 햅틱 액추에이터(haptic actuator))(280)은 외부 물체(예: 사용자의 손가락 또는 전자 펜 등)에 의한 터치(호버링(hovering) 및/또는 "포스 터치" 포함)가 수신될 때, 사용자에게 촉각적 피드백(haptic feedback)(예: 진동)을 제공할 수 있다. 이를 위해 햅틱 모듈(280)은 압전부재(Piezoelectric member) 및/또는 진동판 등을 포함할 수도 있다.
도 4는 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지문 센서(220)는 두 개의 지문 전극(221,222), 지지 부재(223,224) 및 유전층(225)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(220)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(220)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(220)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)와 중첩될 수 있다. 상기 지지 부재(223,224)는 상기 투명 커버(103) 및 디스플레이(210) 사이에 배치되며, 상기 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 적어도 하나의 전극을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 부재(223,224)는 PET 등 폴리머 필름 또는 글래스 기판(glass substrate)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지지 부재는 제 1 지지 부재(223) 및 제 2 지지 부재(224)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 지지 부재(223)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 1 지문 전극(221)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 2 지지 부재(224)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 2 지문 전극(222)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 지문 전극(221)이 배치된 제 1 지지 부재(223)와 상기 제 2 지문 전극(222)이 배치된 제 2 지지 부재(224)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(225)이 배치될 수 있다. 상기 유전층(225)은 예를 들면, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서(220)는 적층된 단면을 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 제 2 지문 전극(222), 제 2 지지 부재(224), 유전층(225), 제 1 지문 전극(221) 및 제 1 지지부재(223)로 적층될 수 있다. 상기 제 1 지문 전극(221) 및 제 2 지문 전극(222)은 전기적으로 연결되어 지문 센서(220)로서 동작할 수 있다. 상기 지문 센서(220)의 상부 또는 하부에는 다른 센서와 대면 배치되기 위하여 또 다른 유전층(202)이 배치될 수 있으며, 예를 들면, 상기 투명 커버(103) 하부에 지문 센서(220)가 배치되는 경우, 투명 커버(103)와 지문 센서(220) 사이에 유전층(201)이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(221) 및 상기 제 2 전극(222) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 서브 전극들에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222)은 비유효 영역(미도시) 상에 배치되는 배선 전극과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극은 적어도 하나의 제어 회로와 연결될 수 있다. 상기 제어 회로는 상기 제 1 지문 전극(221) 및/또는 상기 제 2 지문 전극(222)과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 지문 전극(221) 및/또는 상기 제 2 지문 전극(221)을 이용하여 상기 하우징의 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 제 1 지문 전극(221) 및/또는 상기 제 2 지문 전극(222)에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 지문 전극(221) 및/또는 상기 제 2 지문 전극(222) 중 적어도 다른 하나를 통하여 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(230)는 두 개의 터치 전극(231,232), 지지 부재(233,234) 및 유전층(235)을 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(230)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(230)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(230)의 실질적인 전체 면적은 상기 지문 센서(220)와 대응되는 면적을 포함할 수 있다. 상기 지지 부재(233,234)는 상기 투명 커버(103) 및 디스플레이(210) 사이에 적어도 하나로 배치되며, 상기 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 적어도 하나의 전극을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 부재(233,234)는 PET 등 폴리머 필름 또는 글래스 기판일 수 있다. 또 한 예로, 상기 지지 부재(233,234)는 적어도 하나의 전극이 상면에 배치된 제 3 지지 부재(233) 및 제 4 지지 부재(224)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 3 지지 부재(233)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 1 터치 전극(231)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 4 지지 부재(234)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 2 터치 전극(232)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231)이 배치된 제 3 지지 부재(233)와 상기 제 2 터치 전극(232)이 배치된 제 4 지지 부재(234)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(235)이 배치될 수 있다. 상기 유전층(235)은 예를 들면, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)의 적층된 단면을 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 제 2 터치 전극(232), 제 4 지지 부재(234), 유전층(235), 제 1 터치 전극(231) 및 제 3 지지 부재(233)로 적층될 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)은 전기적으로 연결되어 터치 센서로서 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 상기 제 2 터치 전극(232) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 상기 제 2 터치 전극(232) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 상기 제 2 터치 전극(232) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 상기 제 2 터치 전극(232) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 서브 전극들에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다
다양한 실시예에 따라, 상기 터치 센서(230)는 지문 센서(220) 하부에 대면 배치될 수 있으며, 상기 터치 센서(230) 및 지문 센서(220) 사이에는 유전층(202)이 배치될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(230) 하부에는 광학 부재(250)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 광학 부재(250)는 상기 디스플레이(210)로부터 출력된 화면을 투과하는 것으로서, 상기 디스플레이(210)에 적어도 하나로 적층될 수 있다. 따라서 상기 광학 부재(250)는 상기 디스플레이(210)에 직접 부착되거나, 상기 디스플레이(210) 상에서 다른 광학 부재와 점착될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 부재(250)로는, 상기 디스플레이(210)로부터 출력되는 화면의 위상차 등을 보정하기 위한 광학 보상 필름 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 광학 부재(250)는, 광학 보상 필름, 예를 들면, 편광 필름을 포함할 수 있다. 상기 광학 보상 필름은, 편광 기능을 제공하는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA) 필름의 양면에 각각 트리아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl celloulose; TAC) 필름이 부착되며, 아울러, 표면측 TAC 필름은 표면 코팅층에 의해 보호된 구성일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 상기 제 2 터치 전극(232)은 비유효 영역(미도시) 상에 배치되는 배선 전극과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극은 적어도 하나의 제어 회로와 연결될 수 있다. 상기 제어 회로는 상기 제 1 터치 전극(231) 및/또는 상기 제 2 터치 전극(232)과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 터치 전극(231) 및/또는 상기 제 2 터치 전극(232)을 이용하여 상기 제 1 면(101)에 접촉하는 사용자의 손가락의 터치 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 제 1 터치 전극(231) 및/또는 상기 제 2 터치 전극(232)에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 터치 전극(231) 및/또는 상기 제 2 터치 전극(232) 중 적어도 다른 하나를 통하여 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 상기 터치 센서(230)는 상기 디스플레이(210)의 전면(상기 디스플레이가 출력하는 이미지가 표시되는 면)에 부착되거나 상기 투명 커버(103)의 내측면에 부착 또는 형성될 수 있다. 상기 터치 센서(230)는 인듐-주석 산화물(Induim-Tin Oxide; ITO) 필름으로 제작된 정전식 터치 패널로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 터치 센서(230)는 저항식 터치 패널로 구현될 수 있다. 상기와 같은 터치 센서(230)는 사용자의 신체가 접촉하거나 근접할 때 정전 용량의 변화를 검출하여 사용자가 접촉(또는 근접)하는 지점에 대한 평면 좌표를 검출할 수 있다. 여기서, 평면 좌표라 함은, 상기 디스플레이(210)의 전면에서의 위치를 나타내는 좌표를 의미할 수 있다.
이러한 터치 입력은 단순히 특정 위치로 접촉하거나 근접하는것 뿐만 아니라 다양한 제스쳐를 포함할 수 있다. 예컨대, 화면 상에 손가락을 올려두는 터치(touch), 화면을 짧고 가볍게 두드리는 탭(tap; single tap, double tap, triple tap, quadruple tap 등), 손가락을 화면 위에 올려 빠르게 움직이고 떼는 플릭(flick), 화면 요소를 이동시키거나 스크롤 하는 드래그(drag), 터치 상태에서 화면 요소를 움직인 다음 정지한 상태에서 손가락을 화면에서 떼는 드래그 앤 드롭(drag & drop), 손가락을 화면에 터치한 상태에서 한 방향으로 일정 거리를 움직이는 스윕(swipe), 둘 또는 셋 이상의 손가락을 화면에 터치한 상태에서 일정 거리를 움직이는 멀티 스윕(multi swipe), 두 손가락을 화면에 터치한 상태에서 서로 다른 방향으로 움직이는 핀치(pinches), 화면 요소가 나타날 때까지 터치 상태를 유지하는 터치 앤 홀드(touch & hold), 장치를 흔들어 액션을 동작하게 하는 셰이크(shake) 등 다양한 형태의 터치 입력이 수행될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 압력 센서(240)는 두 개의 전극(241,242) 및 유전층(243)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 압력 센서(240)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 압력 센서(240)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 압력 센서(240)의 실질적인 전체 면적은 상기 지문 센서(220) 및/또는 터치 센서(230)와 대응되는 면적을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 압력 센서(240)는 디스플레이(210) 하부에 대면 배치될 수 있으며, 상기 디스플레이(210)와는 접착층(205)을 통하여 접착할 수 있다. 상기 압력 센서(240)는 제 2 압력 전극(242) 및 제 1 압력 전극(241)이 상, 하로 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(243)이 배치될 수 있다. 상기 유전층(243)은 예를 들면, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 압력 센서(240)의 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 인쇄회로기판(244), 제 2 압력 전극(242), 유전층(243), 제 1 압력 전극(241)으로 적층될 수 있다. 상기 제 1 압력 전극(241) 및 제 2 압력 전극(242)은 전기적으로 연결되어 압력 센서(240)로서 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 압력 전극(241) 및 상기 제 2 압력 전극(242) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 압력 전극(241) 및 상기 제 2 압력 전극(242) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 압력 전극(241) 및 상기 제 2 압력 전극(242) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 압력 전극(241) 및 상기 제 2 압력 전극(242) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 서브 전극들에 의해 메쉬 형상으로 배치될 수 있다
다양한 실시예에 따라, 상기 압력 센서(240)는 인쇄회로기판 하부면에 대면 배치될 수 있으며, 상기 인쇄회로기판은 가요성 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정된 것은 아니며, 상기 제 2 압력 전극(242)은 인쇄회로기판 하부에 직접 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 압력 전극(241) 및 상기 제 2 압력 전극(242)은 비유효 영역(미도시) 상에 배치되는 배선 전극과 연결될 수 있다. 상기 배선 전극은 적어도 하나의 제어 회로와 연결될 수 있다. 상기 제어 회로는 상기 제 1 압력 전극(241) 및/또는 상기 제 2 압력 전극(242)과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 압력 전극(241) 및/또는 상기 제 2 압력 전극(242)을 이용하여 상기 투명 커버에 접촉하는 사용자의 손가락의 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 제 1 압력 전극(241) 및/또는 상기 제 2 압력 전극(242)에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 압력 전극(241) 및/또는 상기 제 2 압력 전극(242) 중 적어도 다른 하나를 통하여 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 상기 압력 센서(240)는 상기 디스플레이(210)의 후면에 부착 또는 형성될 수 있다. 상기 압력 센서(240)는 인듐-주석 산화물(Induim-Tin Oxide; ITO) 필름으로 제작된 정전식 터치 패널로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 압력 센서(240)는 저항식 터치 패널로 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 압력 센서(240)는 디스플레이(210)에 사용자 신체 등이 근접 또는 접촉하면, 상기 압력 전극(241,242)들 사이에 정전 용량이 변화하게 되며, 상기 압력 센서(240)는 이러한 정전 용량의 변화를 검출할 수 있다. 정전 용량의 변화는 사용자의 신체가 상기 디스플레이(210)에 근접한 거리 또는 접촉한 압력에 따라 상이하게 나타나는 바, 이러한 정전 용량의 변화로부터 상기 디스플레이(210)에 근접한 거리 또는 접촉한 압력을 산출하여, 상기 디스플레이(210)의 일면에 대한 수직 좌표를 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 디스플레이 장치(200)는 상기 디스플레이(210)의 배면 전체에 하나의 패널에 의한 압력 센서(240)가 배치되거나 복수의 패널의 배열에 따른 압력 센서(240)로 이루어 질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 디스플레이 장치(200)는, 압력 센서(240)로부터 검출되는 정전 용량의 변화 또는 저항값의 변화로부터 사용자의 신체가 디스플레이 장치(200)로 근접하는 거리나 접촉한 압력을 산출할 수 있으며, 이러한 압력으로부터 디스플레이(210)에 대한 디지털 값, 예를 들면, 수직 좌표 또한 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 디지털 값과, 터치 센서를 통해 검출되는 평면 좌표를 조합하여 3차원 좌표를 획득할 수 있으며, 이를 이용하여 디스플레이 장치(210)를 통해 3차원 터치 입력을 구현함으로써, 새로운 사용자 경험을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 압력 센서(240)는 정전 용량 방식으로 구현될 수 있는 바, 상기 터치 센서(230)가 정전식 터치 패널로 구현된다면, 별도의 제어회로 칩을 부가하지 않더라도, 상기 터치 패널이나 터치 키의 제어회로 칩을 이용하여 상기 압력 센서(240)를 제어하거나 상기 압력 센서(240)로부터 검출되는 데이터 등을 처리할 수 있다.
본 발명에 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는 디스플레이(210)와 중첩되는 영역에 지문 센서(220), 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)를 적층 배치하여, 사용자의 인식이 필요한 프로그램을 다양하게 적용 및 활용할 수 있고, 3차원 터치 입력을 구현할 수 있다. 또한, 하나의 제어회로 칩으로 상기 지문 센서(220), 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)를 모두 제어하면서 각각에서 검출된 인식 및 좌표 등을 처리할 수 있어 지연 현상이나 시간차를 개선할 수 있다. 또한, 동기화를 위한 추가의 알고리즘 등이 설정될 필요가 없으므로, 전자 장치를 통해 제공되는 사용자 경험을 다양화하면서도 전자 장치의 구동을 더 원활하게 할 수 있다.
도 5는 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다. 도 5의 디스플레이 장치(200) 내의 구성 중 도 4의 실시예와 겹쳐지는 부분들은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지문 센서(220)는 두 개의 전극(221,222), 지지 부재(223) 및 절연층(226)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(220)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(220)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(220)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 1 지지 부재(223)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 1 지문 전극(221) 및 제 2 지문 전극(222)이 배치될 수 있고, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 제 2 지문 전극(222) 사이에는 절연층(226)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 지문 전극(221)은 일방향, 구체적으로 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 제 2 지문 전극(222)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, 구체적으로 Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다. 상기 제 1 지문 전극(221)과 제 2 지문 전극(222)은 서로 접철되어, 그 교차되는 위치 상의 변화값을 통해 지문을 감지할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, X축 방향으로 전극을 형성한 제 1 지문 전극(221)과 상기 제 1 지문 전극(221)과 다른 방향으로 교차하는 Y축 방향의 제 2 지문 전극(222)은 절연층(226)을 사이로 하여 일면과 타일면에 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 1 지문 전극(221)의 형성 시, 제 1 지문 전극(221) 상에는 연결 포트의 교차점을 전기적으로 연결할 수 있는 패턴이 함께 형성됨은 물론 상기 절연층에는 연결 포트의 교차점을 절연시킬 수 있는 절연 부재가 함께 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서(220)는 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 제 2 지문 전극(222), 절연층(226), 제 1 지문 전극(221) 및 제 1 지지부재(223)로 적층될 수 있다. 상기 제 1 지문 전극(221) 및 제 2 지문 전극(222)은 전기적으로 연결되어 지문 센서(220)로서 동작할 수 있다. 상기 지문 센서(220)의 상부 또는 하부에는 다른 센서와 대면 배치되기 위하여 유전층(201,202)이 배치될 수 있으며, 예를 들면, 상기 투명 커버(103) 하부에 지문 센서(220)가 배치되는 경우, 투명 커버(103)와 지문 센서(220) 사이에 유전층(201)이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 지문 전극(221) 및 상기 제 2 지문 전극(222)은 동일한 층에 형성될 수 있으며, 상기 동일한 층에 형성되는 경우에 서로 브릿지 형태의 전극으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(230)는 두 개의 전극(231,232), 지지 부재(233) 및 절연층(236)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(230)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(230)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(230)의 실질적인 전체 면적은 상기 지문 센서(220)와 대응되는 면적을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 3 지지 부재(233)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)이 배치될 수 있고, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232) 사이에는 절연층(236)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 터치 전극(231)은 일방향, 구체적으로 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 제 2 터치 전극(232)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, 구체적으로 Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231)과 제 2 터치 전극(232)은 서로 접철되어, 그 교차되는 위치 상의 변화값을 통해 손가락의 터치 위치를 감지할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, X축 방향으로 전극을 형성한 제 1 터치 전극(231)과 상기 제 1 터치 전극(231)과 다른 방향으로 교차하는 Y축 방향의 제 2 터치 전극(232)은 절연층(236)을 사이로 하여 일면과 타일면에 각각 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 1 터치 전극(231)의 형성 시, 제 1 터치 전극(231) 상에는 연결 포트의 교차점을 전기적으로 연결할 수 있는 패턴이 함께 형성됨은 물론 상기 절연층에는 연결 포트의 교차점을 절연시킬 수 있는 절연 부재가 함께 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)는 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 제 2 터치 전극(232), 절연층(236), 제 1 터치 전극(231) 및 제 3 지지 부재(233)로 적층될 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)은 전기적으로 연결되어 터치 센서(230)로서 동작할 수 있다. 상기 터치 센서(230)의 상부 또는 하부에는 다른 센서와 대면 배치되기 위하여 유전층(202,203)이 배치될 수 있으며, 예를 들면, 상기 광학 부재(250) 상부에 터치 센서(230)가 배치되는 경우, 터치 센서(230)와 광학 부재(250) 사이에 유전층(203)이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)은 동일한 층에 형성될 수 있으며, 상기 동일한 층에 형성되는 경우에 서로 브릿지 전극으로 연결될 수 있다.
도 6은 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다. 도 6의 디스플레이 장치(200) 내의 구성 중 도 4의 실시예와 겹쳐지는 부분들은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지문 센서(220)는 두 개의 전극(221,222), 지지 부재(223) 및 절연층(226)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(220)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(220)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(220)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서(220)는 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 제 2 지문 전극(222), 절연층(226), 제 1 지문 전극(221) 및 지지 부재(223)로 적층될 수 있다. 상기 제 1 지문 전극(221) 및 제 2 지문 전극(222)은 전기적으로 연결되어 지문 센서(220)로서 동작할 수 있다. 상기 지문 센서(220)의 상부 또는 하부에는 다른 센서와 대면 배치되기 위하여 유전층(201,203)이 배치될 수 있으며, 예를 들면, 상기 지문 센서(220) 하부에 광학 부재(250)이 배치되는 경우, 지문 센서(220)와 광학 부재(250) 사이에 유전층(203)이 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(230)는 두 개의 전극(231) 및 절연층(236)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(230)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(230)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(230)의 실질적인 전체 면적은 상기 지문 센서(220)와 대응되는 면적을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)는 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 제 2 터치 전극(231), 절연층(236) 및 제 1 터치 전극(232)으로 적층될 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)은 전기적으로 연결되어 터치 센서(230)로서 동작할 수 있다. 상기 터치 센서(230)의 상부에는 광학 부재(250)와 대면 배치되기 위하여 유전층(204)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)는 직접적으로 디스플레이(210) 상면에 일체로 형성이 가능하며, 이로 인하여, 터치 센서(230) 하부의 지지 부재가 제외되어 제작비용이 급감됨은 물론 조립공정이 간단해 지는 등의 이점이 발생할 수 있다. 또 다른 예로, 터치 센서(230)가 디스플레이(210)와 일체로 형성되므로 상기 광학 부재(250)는 상기 터치 센서(230) 상부에 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(250)는 상부에 지문 센서(220)가 배치되고 하부에 터치 센서(230)가 배치되므로, 상/하부에 각각 유전층(203,204)을 포함할 수 있다.
도 7은 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다. 도 7의 디스플레이 장치(200) 내의 구성 중 도 5의 실시예와 겹쳐지는 부분들은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 터치 센서(230)는 두 개의 전극(231,232) 및 절연층(236)을 포함하여 적층될 수 있다. 또한, 상기 터치 센서(230)는 광학 부재(250)와 일체로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)는 적층된 단면을 나열하면, 상측으로부터 광학 부재(250), 제 2 터치 전극(232), 절연층(236), 제 1 터치 전극(231)으로 적층될 수 있다. 상기 제 1 터치 전극(231) 및 제 2 터치 전극(232)은 전기적으로 연결되어 터치 센서(230)로서 동작할 수 있다. 상기 터치 센서(230)의 하부에는 디스플레이(210)와 대면 배치되기 위하여 유전층(204)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(230)는 직접적으로 광학 부재(250)의 일면에 일체로 형성이 가능하며, 이로 인하여, 터치 센서(230) 상부의 유전층이 제외되어 제작비용이 절감 및 슬림한 디스플레이 장치(200)를 구현할 수 있다.
도 8은 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다. 도 8의 디스플레이 장치(200) 내의 구성 중 도 4의 실시예와 겹쳐지는 부분들은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)는, 화면을 출력하는 디스플레이(210) 및 상기 디스플레이(210)에 적층된 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 지문 센서(220), 터치 센서(230), 또는 압력 센서(240) 중 어느 하나일 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 지문 센서(220), 상기 터치 센서(230)는 두 개의 전극을 포함하여 구성될 수 있으며, 그 중 하나의 전극은 서로 공유 가능한 전극을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(220)는 두 개의 전극, 예를 들면 지문 전극(221)과 공유 전극(261), 지지 부재(233,263) 및 유전층(206)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(220)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(220)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(220)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(230) 및/또는 압력 센서(240)와 중첩될 수 있다. 상기 지지 부재(233,363)는 PET 등 폴리머 필름 또는 글래스 기판일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 1 지지 부재(223)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 지문 전극(221)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 2 지지 부재(263)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 공유 전극(261)이 배치될 수 있다. 상기 지문 전극(221)이 배치된 제 1 지지 부재(223)와 상기 공유 전극(261)이 배치된 제 2 지지 부재(263)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(206)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(230)는 두 개의 전극, 예를 들면, 터치 전극(231)과 공유 전극(261), 지지 부재(233,263) 및 유전층(202)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(230)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(230)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(210)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(230)의 실질적인 전체 면적은 상기 지문 센서(220)와 대응되는 면적을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 3 지지 부재(233)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 터치 전극(231)이 배치될 수 있고, 상기 제 2 지지 부재(263)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 공유 전극(261)이 배치될 수 있다. 상기 공유 전극(261)이 배치된 제 2 지지 부재(263)와 상기 터치 전극(231)이 배치된 제 3 지지 부재(233)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(202)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 공유 전극(261)은 상기 지문 전극(221)과 전기적 연결을 통하여 사용자 손가락의 지문을 감지하는 것 이외에도, 후술한 터치 전극(231)과 전기적 연결을 통하여 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 공유 전극(261)에는 전송 신호가 인가되고, 지문 전극(221) 및 터치 전극(231)에는 각각 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호가 인가됨으로써 사용자의 지문 및 터치 위치가 감지될 수 있다. 또는, 지문 전극(221) 및 터치 전극(231)에는 각각 전송 신호가 인가되고, 공유 전극(261)에는 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호가 인가됨으로써 사용자의 지문 및 터치 위치가 감지될 수 있다. 또 다른 예로, 제 1 시간 구간 동안에는 지문 전극(221)에는 전송 신호가 인가되고 공유 전극(261)에는 수신 신호가 인가되며, 제 2 시간 구간 동안에는 공유 전극(261)에는 전송 신호가 인가되고 터치 전극(231)에는 수신 신호가 인가됨으로써 사용자의 지문 및 터치 위치가 감지될 수 있다. 또는, 제 1 시간 구간 동안에는 공유 전극(261)에는 전송 신호가 인가되고 지문 전극(221)에는 수신 신호가 인가되며, 제 2 시간 구간 동안에는 터치 전극(231)에는 전송 신호가 인가되고 공유 전극(261)에는 수신 신호가 인가됨으로써 사용자의 지문 및 터치 위치가 감지될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 공유 전극(261)이 상기 지문 센서(220) 및 상기 터치 센서(230) 사이에 배치되고, 상기 지문 센서(220) 및 상기 터치 센서(230)의 전극의 일부를 형성함으로써, 지지 부재 및 전극의 수가 절감되어 제작비용이 절감될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있고, 디스플레이 장치(200)의 슬림화 등이 구현될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 공유 전극(261)은 상기 지문 전극(221) 및/또는 터치 전극(231)과 서로 다른 방향의 전극을 형성할 수 있다. 상기 공유 전극(261)은 상기 지문 전극(221) 및 상기 터치 전극(231)과 서로 교차하며 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 공유 전극(261)은 일 방향으로 연장하는 적어도 하나의 전극 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 지문 전극(221) 및 상기 터치 전극(231)은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하는 적어도 하나의 전극 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공유 전극(261)은 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 지문 전극(221) 및 터치 전극(231)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다.
도 9는 도 3의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(200)의 적층면을 나타낸 단면도이다. 도 9의 디스플레이 장치(200) 내의 구성 중 도 8의 실시예와 겹쳐지는 부분들은 생략하며, 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9는, 도 8의 적층 구조에서 지문 전극(221)과 공유 전극(261)이 하나의 지지 부재(263) 상에 배치되며, 그 사이 절연층(223)을 포함하도록 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 전극(221) 및 공유 전극(261)은 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 지문 전극(221) 및 공유 전극(261)은 복수 개의 바(bar)가 배열된 패턴으로 형성될 수 있다. 다만, 실시예는 이에 제한되지 않고, 상기 지문 전극(221) 및 상기 공유 전극(261)은 사각형, 다이아몬드, 오각형, 육각형 등의 다각형 또는 원형 등 다양한 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 예를 들어, 상기 지문 전극(221)은 일방향, 구체적으로 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 공유 전극(261)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, 구체적으로 Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다. 상기 지문 전극(221)과 공유 전극(261)은 서로 접철되어, 그 교차되는 위치 상의 변화값을 통해 지문을 감지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(300)를 나타내는 단면 구성도이다.
도 10은 후술할 도 11 내지 도 16의 실시예의 기본 예시 도이며, 본 실시예는 도 3과 달리 디스플레이 상부에 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 지문 센서(320), 터치 센서(330), 또는 압력 센서(340) 중 어느 하나일 수 있다.
도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이, 디스플레이(310)는 상기 하우징(100)의 제 1 면(101) 및 제 2 면(102) 사이에 배치되고, 상기 투명 커버(103)를 통하여 노출될 수 있다. 상기 지문 센서(320)는 상기 투명 커버(103) 및 상기 디스플레이(310) 사이에 배치되며, 상기 터치 센서(330)는 상기 지문 센서(320) 및 상기 디스플레이(310) 사이에 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(340)는 상기 터치 센서(330) 및 상기 디스플레이(310) 사이에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 장치(300)는 상기 적어도 하나의 센서들의 조합을 통해 다양한 사용자 경험(예: 3차원 입력)을 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10)에서, 상기 투명 커버(103)는 상기 하우징(100) 전면에 위치하여, 상기 디스플레이(310)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 디스플레이(310)는 상기 디스플레이(310)에 통합된 패널 형상의 상기 지문 센서(320), 터치 센서(330) 또는 압력 센서(340)를 포함함으로써, 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10)는 상기 투명 커버(103)와 상기 디스플레이(310) 사이에 배치되며, 상기 지문 센서(320), 터치 센서(330) 및/또는 압력 센서(340)의 일부 전극을 공유하는 공유 전극(361)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)는 상기 디스플레이(310), 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및 압력 전극(341)과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 지문 전극(321) 및 공유 전극(361)을 이용하여, 상기 투명 커버(103)에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 공유 전극(361) 및 터치 전극(331)을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 상기 공유 전극(361) 및 압력 전극(341)을 이용하여, 상기 제 1 면(101)에 대한 상기 손가락의 압력을 감지할 수 있다.
도 11은 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 센서(320), 터치 센서(330) 및/또는 압력 센서(340)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(320)는 두 개의 전극(321,361), 지지 부재(323,363) 및 유전층(302)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(320)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(320)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(310)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(320)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(330) 및/또는 압력 센서(340)와 중첩될 수 있다. 상기 지지 부재(323,363)는 상기 투명 커버(103) 및 디스플레이(310) 사이에 배치되며, 상기 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 적어도 하나의 전극을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지 부재(323,363)는 PET 등 폴리머 필름 또는 글래스 기판(glass substrate)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서(320)는 제 1 지지 부재(323) 상의 지문 전극(321)과 제 2 지지 부재(363) 상의 공유 전극(361)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 상기 제 1 지지 부재(323)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 지문 전극(321)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 2 지지 부재(363)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 상기 공유 전극(361)이 배치될 수 있다. 상기 지문 전극(321)이 배치된 제 1 지지 부재(323)와 상기 공유 전극(361)이 배치된 제 2 지지 부재(363)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(302)이 배치될 수 있다. 상기 유전층(302)은 예를 들면, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 2 지지 부재(363) 상의 공유 전극(361)은 지문 전극(321)과의 연결 이외에도, 후술한 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(330)는 두 개의 전극(331,361), 지지 부재(333,363) 및 유전층(303)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(330)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(330)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(310)와 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(330)는 제 3 지지 부재(333) 상의 터치 전극(331)과 제 2 지지 부재(363) 상의 공유 전극(361)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 상기 제 3 지지 부재(333)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 터치 전극(331)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 2 지지 부재(363)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 상기 공유 전극(361)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 압력 센서(340)는 두 개의 전극(341,361), 지지 부재(343,363) 및 유전층(304)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 압력 센서(340)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 압력 센서(340)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(310)와 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 압력 센서(340)는 제 4 지지 부재(343) 상의 압력 전극(341)과 제 2 지지 부재(363) 상의 공유 전극(361)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 상기 제 4 지지 부재(343)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 압력 전극(341)이 배치될 수 있고, 또 다른 제 2 지지 부재(363)의 제 1 방향(+Z)으로 향하는 면에 상기 공유 전극(361)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(321)과 공유 전극(361) 사이에는 제 1유전층(302)이 배치될 수 있으며, 상기 공유 전극(361)과 상기 터치 전극(331) 사이에는 제 2 유전층(303)이 배치될 수 있다. 상기 터치 전극(331)과 상기 압력 전극(341) 사이에는 제 3유전층(304)이 배치될 수 있다. 상기 제 3유전층(304)은 상기 제 1 유전층(302) 및/또는 제 2 유전층(303)과 다른 물질을 적어도 일부 포함할 수 있으며, 상기 제 1 유전층(302) 및/또는 제 2 유전층(303)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 터치 센서(330) 하부에는 광학 부재(350)가 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(350)는 상기 디스플레이(310)로부터 출력된 화면을 투과하는 것으로서, 상기 디스플레이(310)에 적어도 하나로 적층될 수 있다. 따라서 상기 광학 부재(350)는 상기 디스플레이(310)에 직접 부착되거나, 상기 디스플레이(310) 상에서 다른 광학 부재와 점착될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 부재(350)로는, 상기 디스플레이(310)로부터 출력되는 화면의 위상차 등을 보정하기 위한 광학 보상 필름 등을 포함할 수 있다.
도 12는 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 각각은 전술한 도 11의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 상기 전술한 실시예(도 11의 실시예)와 비교하여, 투명 커버(103)와 지문 전극(321)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 투명 커버(103) 상에 지문 전극(321)을 직접 형성하여, 유전층(도 11의 유전층(301))을 일부 제거할 수 있다. 이로 인하여, 지문 센서(320) 상부의 유전층이 제외되어 제작비용이 절감 및 더 슬림한 디스플레이 장치(300)를 구현할 수 있다.
도 13은 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)를 형성할 수 있다. 상기 지 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 각각은 전술한 도 11의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 상기 전술한 실시예(도 11의 실시예)와 비교하여, 디스플레이(310)와 압력 전극(341)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(310) 상에 압력 전극(341)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(300) 구현시, 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
또 다른 예로, 압력 센서(340)가 디스플레이(310)와 일체로 형성되므로 광학 부재(350)는 상기 압력 전극(341) 상부에 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(350)는 상부에 터치 전극(331)이 배치되고 하부에 압력 전극(341)이 배치되므로, 상/하부에 각각 유전층(305,306)을 포함할 수 있다.
도 14는 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 각각은 전술한 도 11의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 전술한 실시예(도 11의 실시예)와 비교하여, 광학 부재(350)와 압력 전극(341)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(350)의 상부 또는 하부 상에 압력 전극(341)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(300) 구현시, 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 압력 센서(340)가 광학 부재(350)와 일체로 형성되므로, 상기 압력 센서(340)와 광학 부재(350)의 상/하부에 각각 유전층(305,306)을 포함할 수 있다.
도 15는 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 각각은 전술한 도 11의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 상기 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 따른 각각의 전극이 대응되는 별개의 지지 부재 상에 형성되는 것과 비교하여, 하나의 지지 부재(323,333)에 두 개의 전극을 배치할 수 있다. 예를 들면, 하나의 지지 부재(323,333) 상/하부에 각각 별개의 전극을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 제 1 지지 부재(323) 상부에 지문 전극(321)을 형성할 수 있으며, 상기 제 1 지지 부재(323) 하부에 공유 전극(361)을 형성할 수 있다. 또한, 제 3 지지 부재(333) 상부에 터치 전극(331)을 형성할 수 있으며, 상기 제 2 지지 부재(333) 하부에 압력 전극(341)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 적층된 단면의 일부를 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 지문 전극(321), 제 1 지지 부재(323), 공유 전극(361), 유전층(302), 터치 전극(331), 제 3 지지 부재(333) 및 압력 전극(341)으로 적층될 수 있다. 상기 공유 전극(361)은 상기 지문 전극(321), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)과 전기적으로 연결되어 지문 센서, 터치 센서 및/또는 압력 센서로 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 하나의 지지 부재(323,333)에 두 개의 전극을 형성함에 따라, 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 복수의 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(300) 구현시, 제작비용이 감소 될 수 있고, 조립공정이 간단해 질 수 있다.
도 16은 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341) 각각은 전술한 도 11의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 상기 광학 부재(350)와 터치 전극(331)이 일체로 형성될 수 있으며, 상기 디스플레이(310)와 압력 전극(341)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(350)의 상부에 터치 전극(331)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 또한, 디스플레이(310) 상에 압력 전극(341)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 11의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(300) 구현시, 제작비용이 감소될수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(300)는 적층된 단면의 일부를 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 지문 전극(321), 제 1 지지 부재(323), 유전층(302), 공유 전극(361), 제 2 지지 부재(363), 유전층(303), 광학 부재(350), 터치 전극(331), 유전층(307), 압력 전극(341) 및 디스플레이(310)로 적층될 수 있다. 상기 공유 전극(361)은 상기 지문 전극(321), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)과 전기적으로 연결되어 지문 센서, 터치 센서 및/또는 압력 센서로 동작할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(400)를 나타내는 단면 구성도이다.
도 17은 후술할 도 18 내지 도 19의 실시예의 기본 예시 도이며, 본 실시예는 앞선 실시예들과 달리 하나의 층에 서로 교대로 배열되는 터치 전극(431)과 압력 전극(441)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 17에 도시된 바와 같이, 디스플레이(410)는 상기 하우징(100)의 제 1 면(101) 및 제 2 면(102) 사이에 배치되고, 상기 투명 커버(103)를 통하여 노출될 수 있다. 상기 지문 센서(420)는 상기 투명 커버(103) 및 상기 디스플레이(410) 사이에 배치되며, 상기 터치 센서(430)는 상기 지문 센서(420) 및 상기 디스플레이(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(440)는 상기 터치 센서(430) 및 상기 디스플레이(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 장치(400)는 상기 적어도 하나의 센서들의 조합을 통해 다양한 사용자 경험(예: 3차원 입력)을 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10)에서, 상기 투명 커버(103)는 상기 하우징(100) 전면에 위치하여, 상기 디스플레이(410)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 디스플레이(410)는 상기 디스플레이(410)에 통합된 패널 형상의 상기 지문 센서(420), 터치 센서(430) 또는 압력 센서(440)를 포함함으로써, 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)는 상기 디스플레이(410), 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및 압력 전극(441)과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함할 수 있다.
도 18은 도 17의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(400)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(400)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441) 각각은 전술한 도 17의 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(430)는 두 개의 전극(431,461), 지지 부재(433) 및 유전층(403)를 포함하여 적층될 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 상기 압력 센서(440)는 두 개의 전극(441,461), 지지 부재(433) 및 유전층(403)를 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(430)의 터치 전극(431)과 압력 센서(440)의 압력 전극(441)은 서로 하나의 지지 부재(433) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 3 지지 부재(433) 상에 바(bar) 형상의 복수 개의 터치 전극(431)이 배열되며, 상기 터치 전극(431) 사이에 바(bar) 형상의 압력 전극(441)이 복수 개 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 3 지지 부재(433) 상에 형성된 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)은 수신 전극 또는 송신 전극일 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 송신 전극(Tx)과 압력 센서 송신 전극(Tx)은 기설정된 간격으로 떨어져서 평행하게 배열될 수 있다. 또 다른 예로, 터치 모드 및/또는 압력 모드에서 터치 송신 전극(Tx)은 복수 개의 압력 송신 전극(Tx)과 함께 활성화 되어 동작할 수 있다. 상기 터치 모드에서는 터치 전극(431)은 활성화 되고, 복수 개의 압력 전극(441)은 비활성되어 동작할 수 있으며, 상기 압력 모드에서는 터치 송신 전극(431)은 비활성화 되고, 복수 개의 압력 센서 전극(441)만 활성화되어 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 3 지지 부재(433) 상에 형성된 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)은 서로 교대로 나란하게 배치되는 것을 나타내고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)은 서로 크로스(cross) 형태로 배치될 수도 있으며, 터치 전극(431)과 압력 전극(441)교차점은 절연부재 등을 통하여 절연할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 센서(430) 및/또는 압력 센서(440)는 제 3 지지 부재(433) 상의 터치 전극(431) 및/또는 압력 센서(440)와 제 2 지지 부재(436) 상의 공유 전극(461)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 상기 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)이 배치된 제 3 지지 부재(433)와 상기 공유 전극(461)이 배치된 제 2 지지 부재(463)는 서로 적층 배치될 수 있으며, 그 사이에는 유전층(403)이 배치될 수 있다. 상기 유전층(403)은 예를 들면, 실리콘(silicon), 공기(Air), 폼(Foam), 멤브레인(Membrane), OCA(optical clear adhesive), 스폰지, 고무, 잉크, 폴리머(PC, PET)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 19는 도 17의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(400)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(400)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441) 각각은 전술한 도 17의 지문 전극(421), 공유 전극(461), 터치 전극(431) 및/또는 압력 전극(441)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(400)는 상기 전술한 실시예(도 18의 실시예)와 비교하여, 지문 전극(421)과 공유 전극(461)이 하나의 지지 부재(463) 상에 배치되며, 그 사이 절연층(423)을 포함하도록 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 전극(421) 및 공유 전극(461)은 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 지문 전극(421) 및 공유 전극(461)은 바(bar) 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 전극(421)은 일방향, 구체적으로 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 공유 전극(461)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, 구체적으로 Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다. 상기 지문 전극(421)과 공유 전극(461)은 서로 접철되어, 그 교차되는 위치 상의 변화값을 통해 손가락의 지문을 감지할 수 있다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 디스플레이 장치(500)를 나타내는 단면 구성도이다.
도 20은 후술할 도 21 내지 도 28의 실시예의 기본 예시 도이며, 본 실시예는 도 3관련 실시예와 달리 디스플레이(510) 상부에 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 17관련 실시예과 달리 셀프 캡(self cap.) 스위칭 방식 구동에 의하여 공유 전극을 제외하여 디스플레이 장치(500)를 구현할 수 있다.
도 2 및 도 20에 도시된 바와 같이, 디스플레이(510)는 상기 하우징(100)의 제 1 면(101) 및 제 2 면(102) 사이에 배치되고, 상기 투명 커버(103)를 통하여 노출될 수 있다. 지문 센서(520)는 상기 투명 커버(103) 및 상기 디스플레이(410) 사이에 배치되며, 상기 터치 센서(530)는 상기 지문 센서(450) 및 상기 디스플레이(510) 사이에 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(540)는 상기 터치 센서(530) 및 상기 디스플레이(510) 사이에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 장치(500)는 상기 적어도 하나의 센서들의 조합을 통해 다양한 사용자 경험(예: 3차원 입력)을 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 전자 장치(10)에서, 상기 투명 커버(103)는 상기 하우징(100) 전면에 위치하여, 상기 디스플레이(510)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 디스플레이(510)는 상기 디스플레이(510)에 통합된 패널 형상의 상기 지문 센서(520), 터치 센서(530) 또는 압력 센서(540)를 포함함으로써, 출력 장치로서뿐만 아니라, 입력 장치로도 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)는 상기 디스플레이(510), 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및 압력 전극(541)과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함할 수 있다.
도 21은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(510) 사이에 지문 센서(520), 터치 센서(530) 및/또는 압력 센서(540)를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 지문 센서(520)는 지문 전극(521), 제 1 지지 부재(523)을 포함하여 적층될 수 있다. 상기 지문 센서(520)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 지문 센서(520)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(510)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 지문 센서(520)의 실질적인 전체 면적이 터치 센서(530) 및/또는 압력 센서(540)와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 터치 센서(530)는 터치 전극(531), 제 2 지지 부재(533)을 포함하여 적층될 수 있다. 상기 터치 센서(530)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 터치 센서(530)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(510)와 중첩할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 터치 센서(530)의 실질적인 전체 면적이 지문 센서(520) 및/또는 압력 센서(540)와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 압력 센서(540)는 압력 전극(541), 제 3 지지 부재(543)을 포함하여 적층될 수 있다. 상기 압력 센서(540)는 투명 커버(103) 위에서 볼 때, 상기 압력 센서(540)의 실질적으로 전체 면적이 상기 디스플레이(510)와 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 전극은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 전극은 터치 인식을 위한 기본 화소마다 한 개의 전극을 사용하고, 그 전극의 정전 용량의 변화를 읽어내는 셀프 캡(Self Capacitance) 방식을 따르며, 설명의 편의를 위하여, 상기 기술은 기 공지된 기술에 따른다.
다양한 실시예에 따라, 상기 압력 센서(540) 하부에는 광학 부재(550)가 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(550)는 상기 디스플레이(510)로부터 출력된 화면을 투과하는 것으로서, 상기 디스플레이(510)에 적어도 하나로 적층될 수 있다.
도 22는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 전술한 실시예(도 21의 실시예)와 비교하여, 지문 전극(521)과 터치 전극(531)이 하나의 제 2 지지 부재(533) 상에 배치되며, 그 사이 절연층(526)을 포함하도록 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 전극(521) 및 터치 전극(531)은 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 지문 전극(521) 및 터치 전극(531)은 바(bar) 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 전극(521)은 일방향, 구체적으로 X축 방향으로 형성되는 X축 전극부일 수 있으며, 상기 공유 전극(261)은 상기 X축 전극부와 교차하는 방향, 구체적으로 Y축 방향으로 형성되는 Y축 전극부일 수 있다.
도 23은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 전술한 실시예(도 21의 실시예)와 비교하여, 투명 커버(103)와 지문 전극(521)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 투명 커버(103) 상에 지문 전극(521)을 직접 형성하여, 유전층을 일부 제거할 수 있다. 이로 인하여, 지문 센서(520) 상부의 유전층이 제외되어 제작비용이 절감 및 더 슬림한 디스플레이 장치(500)를 구현할 수 있다.
도 24는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 24에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 따른 각각의 전극이 대응되는 각각의 지지 부재 상에 형성되는 것과 비교하여, 하나의 지지 부재(523)에 두 개의 전극을 배치할 수 있다. 예를 들면, 하나의 지지 부재(523) 상/하부에 각각 별개의 전극을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 제 1 지지 부재(523) 상부에 지문 전극(521)을 형성할 수 있으며, 상기 제 1 지지 부재(523) 하부에 터치 전극(531)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층된 단면의 일부를 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 지문 전극(521), 제 1 지지 부재(523), 터치 전극(531), 유전층(503), 압력 전극(541), 제 3 지지 부재(543), 유전층(504), 광학부재(550)로 적층될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 하나의 지지 부재(523)에 두 개의 전극을 형성함에 따라, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 복수의 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(500) 구현시, 제작비용이 감소 될 수 있으며 조립공정이 간단해질 수 있다.
도 25는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 전술한 실시예(도 21의 실시예)와 실시예와 비교하여, 광학 부재(550)와 압력 전극(541)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(550)의 상부 또는 하부 상에 압력 전극(541)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(500) 구현시, 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 압력 센서(540)가 광학 부재(550)와 일체로 형성되므로, 상기 압력 센서(540)와 광학 부재(550)의 상/하부에 각각 유전층(504,505)을 포함할 수 있다.
도 26은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 전술한 실시예(도 21의 실시예)와 비교하여, 디스플레이(510)와 압력 전극(541)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(510) 상에 압력 전극(541)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(500) 구현시, 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
또 다른 예로, 압력 센서(540)가 디스플레이(510)와 일체로 형성되므로 광학 부재(550)는 상기 압력 전극(541) 상부에 배치될 수 있다. 상기 광학 부재(550)는 상부에 터치 전극(531)이 배치되고 하부에 압력 전극(541)이 배치되므로, 상/하부에 각각 유전층(503,504)을 포함할 수 있다.
도 27은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 광학 부재(550)와 터치 전극(531)이 일체로 형성될 수 있으며, 상기 디스플레이(510)와 압력 전극(541)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(550)의 상부에 터치 전극(531)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 또한, 디스플레이(510) 상에 압력 전극(541)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재의 일부를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(500) 구현시, 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 적층된 단면의 일부를 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 지문 전극(521), 제 1 지지 부재(523), 유전층(502), 터치 전극(531), 광학 부재(550), 유전층(503), 압력 전극(541) 및 디스플레이(510)로 적층될 수 있다.
도 28은 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 적층면을 나타낸 단면도이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)는 투명 커버(103)와 디스플레이(310) 사이에 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 전술한 실시예(도 21의 실시예)와 비교하여, 투명 커버(103)와 지문 전극(521)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 투명 커버(103) 상에 지문 전극(521)을 직접 형성하여, 유전층을 일부 제거할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 상기 광학 부재(550)와 터치 전극(531)이 일체로 형성될 수 있으며, 상기 디스플레이(510)와 압력 전극(541)이 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 광학 부재(550)의 상부에 터치 전극(531)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재를 제거할 수 있다. 또한, 디스플레이(510) 상에 압력 전극(541)을 직접 형성하여, 전술한 실시예(도 21의 실시예)에 배치되었던 유전체 및 지지 부재를 제거할 수 있다. 이로 인하여, 디스플레이 장치(500) 구현시, 지지 부재의 제거 및 유전층의 일부가 제거되어 제작비용이 감소될 수 있고, 조립공정이 간단해질 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)는 적층된 단면의 일부를 순차적으로 나열하면, 상측으로부터 투명 커버(103), 지문 전극(521), 유전층(502), 터치 전극(531), 광학 부재(550), 유전층(502), 압력 전극(541) 및 디스플레이(510)로 적층될 수 있다.
도 29 내지 도 32는 도 20의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(500)의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 개략도이다.
도 29 내지 도 32에 도시된 바와 같이, 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 각각은 전술한 도 21의 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541)일 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(500)를 통한 3차원 입력 방법은, 세 구간으로 시간을 분할하고, 각각의 분할 구간마다 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 하나의 신호를 송/수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)는 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 제어 회로(590)를 포함하며, 상기 제어 회로(590)는 지문 전극(521)을 이용하여 사용자의 손가락의 지문을 감지할 수 있다. 또한, 상기 제어 회로(590)는 터치 전극(531)을 이용하여 사용자의 손가락의 터치 위치를 감지할 수 있으며, 압력 전극(541)을 이용하여 사용자의 손가락의 압력을 감지할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)의 디스플레이 장치(500)는 세 구간의 분할된 시분할 구동이 반복적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1시간 구간(first time period) 동안, 상기 지문 전극(521)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 상기 제 1 시간 구간(first time period)에서, 지문 전극(521)을 통해 구동 전압이 인가되고, 터치 전극(531) 및 압력 전극(541)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 제 1시간 구간(first time period) 동안, 복수 개의 지문 전극(521)이 정전 용량의 변화 방식으로 지문 송신 전극 들의 구동 신호에 응답하는 지문 수신 전극에서의 신호를 센싱하여 지문 센싱 신호를 검출할 수 있다. 상기 지문 전극(521)은 터치 인식을 위한 기본 화소마다 한 개의 전극을 사용하고, 그 전극의 정전 용량의 변화를 읽어내는 셀프 캡(Self Capacitance) 방식을 따르며, 설명의 편의를 위하여, 상기 기술은 기 공지된 기술에 따른다.
다양한 실시예에 따른, 제 2시간 구간(Second time period) 동안, 상기 터치 전극(531)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 제 2시간 구간에서, 터치 전극(531)을 통해 구동 전압이 인가되고, 지문 전극(521) 및 압력 전극(541)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 2시간 구간(Second time period) 동안, 복수 개의 터치 전극(531)이 정전 용량의 변화 방식으로 지문 송신 전극 들의 구동 신호에 응답하는 터치 수신 전극에서의 신호를 센싱하여 터치 센싱 신호를 검출할 수 있다. 상기 터치 전극(531)은 터치 인식을 위한 기본 화소마다 한 개의 전극을 사용하고, 그 전극의 정전 용량의 변화를 읽어내는 셀프 캡(Self Capacitance) 방식을 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 3시간 구간(Third time period) 동안, 상기 압력 전극(541)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 제 3시간 구간에서, 압력 전극(541)을 통해 구동 전압이 인가되고, 지문 전극(521) 및 터치 전극(531)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 3시간 구간(Third time period) 동안, 복수 개의 압력 전극(541)이 정전 용량의 변화 방식으로, 압력 송신 전극 들의 구동 신호에 응답하는 압력 수신 전극에서의 신호를 센싱하여 압력 센싱 신호를 검출할 수 있다. 상기 압력 전극(541)은 터치 인식을 위한 기본 화소마다 한 개의 전극을 사용하고, 그 전극의 정전 용량의 변화를 읽어내는 셀프 캡(Self Capacitance) 방식을 사용할 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)를 통한 3차원 입력 방법은, 두 구간으로 시간을 분할하고, 각각의 분할 구간마다 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 신호를 송/수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)는 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 제어 회로(590)를 포함하며, 상기 제어 회로(590)는 각각의 전극을 이용하여 사용자의 손가락의 지문, 터치 위치, 압력을 감지할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)의 디스플레이 장치(200)는 전 실시예(도 29의 실시예)와 다르게 두 구간의 분할된 시분할 구동이 반복적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1시간 구간(first time period) 동안, 상기 지문 전극(521) 및 압력 전극(541)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 제 1 시간 구간(first time period)에서, 지문 전극(521) 및 압력 전극(541)을 통해 구동 전압이 인가되고, 터치 전극(531)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 2시간 구간(Second time period) 동안, 상기 터치 전극(531)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 제 2시간 구간에서, 터치 전극(531)을 통해 구동 전압이 인가되고, 지문 전극(521) 및 압력 전극(541)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)를 통한 3차원 입력 방법은, 크게 세 구간으로 시간을 분할하고, 각각의 분할 구간마다 복수 개의 지문 전극(521), 복수 개의 터치 전극(531) 및/또는 복수 개의 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 신호를 송/수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)의 디스플레이 장치(500)는 전 실시예(도 29의 실시예)와 다르게 각각의 전극마다 복수 구간의 분할된 시분할 구동이 반복적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1시간 구간(first time period) 동안, 상기 복수 개의 지문 전극(521)들 중 일부 영역의 지문 전극(521a)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 제 1 시간 구간(first time period)은, 복수 개의 지문 전극(521) 중 일부 영역의 지문 전극(521a)으로 전압이 인가되고, 나머지 영역의 지문 전극(521b,521c), 터치 전극(531), 압력 전극(541)은 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다. 이후, 제 2시간 구간(Second time period), 제 3시간 구간(Third time period) 동안, 상기 복수 개의 지문 전극(521)들 중 다른 일부 영역의 지문 전극(521b,521c)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 지문 전극(521) 중 세 영역으로 분할하여 시분할 구동방식으로 사용자의 지문을 인식할 수 있다. 현재 구동 중인 전극을 제외한 나머지 전극들 전체가 접지 전극에 연결되는 방식일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 터치 전극(531) 및 압력 전극(541)도 세 영역으로 분할하여 구동할 수 있으며, 자세한 내용은 전술한 실시예들과 동일한 바, 생략한다.
도 32에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(200)를 통한 3차원 입력 방법은, 세 시간을 분할하고, 각각의 분할 구간마다 지문 전극(521), 터치 전극(531) 및/또는 압력 전극(541) 중 적어도 하나의 신호를 송/수신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치(10)의 디스플레이 장치(500)는 전 실시예(도 31의 실시예)와 다르게 복수 구간의 분할된 시분할 구동이 하나의 구간에 적어도 서로 다른 세 개의 전극을 구동하며 반복적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1시간 구간(first time period) 동안, 상기 복수 개의 지문 전극(521)들 중 일부 영역의 지문 전극(521a)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 터치 전극(531)들 중 일부 영역의 터치 전극(531b)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있으며, 상기 복수 개의 압력 전극(541)들 중 일부 영역의 압력 전극(541c)을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. 상기 지문 전극(521a), 터치 전극(531b), 압력 전극(541c)의 각 일부 영역이 동시에 구동 전압이 인가되고, 현재 구동 중인 전극을 제외한 나머지 전극들 전체는 기준 전압, 예를 들어 접지 전압이 인가될 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 제 2시간 구간(Second time period), 제 3시간 구간(Third time period) 동안, 상기 복수 개의 지문 전극(521)들 중 다른 일부 영역의 지문 전극들을 통하여 상기 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 33 내지 도 35는 다양한 실시예에 따른 전극 패턴을 도시한 개략도이다.
도 33 내지 도 35는, 도 10의 실시예를 기본으로 한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치(600)의 전극 패턴을 도시하였다. 일 실시예에 따른, 디스플레이 장치(600)는 지문 전극(621), 공유 전극(661)과 터치 전극 또는 압력 전극(631)를 형성할 수 있다. 상기 지문 전극(621), 공유 전극(661), 터치 전극 및/또는 압력 전극(631) 각각은 전술한 도 10 관련 실시예의 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(600)는 평판형의 공유 전극(661)을 기준으로 상측에는 평판 형상의 지문 전극(621)이 복수 개로 나열 배치될 수 있다. 또한, 상기 공유 전극(661)을 기준으로 하측에는 상기 지문 전극(621)과 대응되는 터치 전극 또는 압력 전극(631)이 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(621)과 터치 전극(631)은 서로 간섭(overlap)이 최소화되도록 적층 배치될 수 있다. 또한, 상기 지문 전극(621)과 압력 전극(631)은 서로 간섭(overlap)이 최소화되도록 적층 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(621)과 공유 전극(661)은 서로 전기적으로 연결되어 지문 센서를 형성할 수 있다. 일 예에 따라, 상기 터치 전극(621)과 공유 전극(661)은 서로 전기적으로 연결되어 터치 센서를 형성할 수 있다. 상기 지문 센서의 센싱 영역 및 터치 센서의 센싱 영역은 기판 위에 송신 전극층, 절연층 및 수신 전극층을 포함하여 제공될 수 있다. 지문 센서 및 터치 센서는 각각의 모드에서 상호 정전용량 방식으로 송신 전극들의 구동신호에 응답하는 수신 전극에서의 신호를 센싱하여 지문 또는 터치 센싱 신호를 검출할 수 있다. 일 실시예에 따라, 센서의 송신 전극층은 지문 전극(621) 또는 터치 전극(631)일 수 있으며, 수신 전극층은 공유 전극(661)일 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 수신 전극층은 공유 전극(661)일 수 있으며, 송신 전극층은 지문 전극(621) 또는 터치 전극(631)일 수 있다. 일 실시예에 따라, 공유 전극(661)을 수신 전극으로 사용자의 지문 검출 또는 터치 위치 검출시에, 지문 전극(621) 과 터치 전극(631)이 서로 오버랩되는 영역은 커플링에 의하여 기생 커패시턴스가 발생할 수 있다. 이때 기생 커패시턴스는 지문 전극과 터치 전극이 간섭되는 영역의 면적에 비례하여 생성된다. 본 발명은 상기 지문 전극(621) 및 터치 전극(631) 사이의 간섭(overlap)이 최소화되도록 구조적으로 적층 배치하여, 기생 커패시턴스에 의한 영향력을 줄여 지문 및 터치의 검출 성능이 향상될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수 개의 지문 전극(621)들은 바(Bar) 형태로 제 1 방향으로 나란히 배열되고, 복수 개의 공유 전극(661)은 바(Bar)형태로 제 2 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 직교할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 서로 직교하는 바 형태의 전극들의 배열을 도시하였으나, 이에 한정된 것은 아니며, 지문 전극(621) 또는 공유 전극(661) 중 어느 하나가 브릿지 형상 등 다양한 형상을 가질 수도 있으며, 서로 직교하면서 중첩 영역을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수 개의 터치 전극 또는 압력 전극들은 바(Bar) 형태로 제 1 방향으로 나란히 배열되고, 복수 개의 공유 전극(661)은 바(Bar)형태로 제 2 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 또 한 예로, 터치 전극(631) 또는 압력 전극(641)의 패턴은 상기 지문 전극(621)과의 간섭을 최소화하기 위하여 지문 전극(621)이 배치된 외의 영역을 따라 배치된 복수 개의 라인의 연결일 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(600)는 평판형의 공유 전극(661)을 기준으로 상측에는 평판 형상의 지문 전극(621)이 복수 개로 나열 배치될 수 있다. 또한, 상기 공유 전극(661)을 기준으로 하측에는 상기 지문 전극(621)과 대응되는 터치 전극 및 압력 전극(631)이 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 지문 전극(621), 터치 전극(631) 및 압력 전극(641)은 서로 간섭(overlap)이 최소화되도록 적층 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수 개의 지문 전극(621)들은 바(Bar) 형태로 제 1 방향으로 나란히 배열되고, 복수 개의 공유 전극(661)은 바(Bar)형태로 제 2 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 또한, 복수 개의 터치 전극(631) 및 압력 전극(641)은 바(Bar) 형태로 제 1 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 직교할 수 있다. 각각의 전극들은 서로 간섭되는 영역의 면적에 따른 기생 커패시턴스의 발생을 최소화하기 위해 간섭(overlap)이 최소화되도록 적층 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 35에 도시된 바와 같이, 터치 전극(631) 및 압력 전극(641)의 패턴은 하나의 층을 형성하며, 서로 이웃하면서 교대로 배열될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 같이, 바 형상의 터치 전극(631)과 소정의 간격을 두어 압력 전극(641)이 배열되고, 그 압력 전극(641)에 소정을 간격을 두고 또 다른 터치 전극(631)이 배치될 수 있다. 상기 터치 전극(631) 및/또는 압력 전극(641)의 폭의 길이는 지문 전극(621)의 폭보다 클 수 있다. 또한, 상기 터치 전극(631) 및/또는 압력 전극(641)의 패턴은 상기 지문 전극(621)과의 간섭을 최소화하기 위하여 지문 전극(621)이 배치된 영역의 최소 영역을 따라 배치될 수 있다.
도 36 내지 도 39는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 전극들과 연결되는 통합 IC에 대한 블럭도이다.
도 36 및 도 38에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 지문 전극(721), 공유 전극(761), 터치 전극(731) 및/또는 압력 전극(741)를 포함할 수 있다. 상기 지문 전극(721), 공유 전극(761), 터치 전극(731) 및/또는 압력 전극(741) 각각은 전술한 도 10 관련 실시예에 따른 지문 전극(321), 공유 전극(361), 터치 전극(331) 및/또는 압력 전극(341)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서는 두 개의 전극을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 각각의 지지 부재상에 형성된 지문 전극(721)과 공유 전극(761)으로 구성될 수 있다. 상기 지문 센서는 하나의 지지 부재에 배치된 지문 전극(721)과 다른 하나의 지지 부재 상의 공유 전극(761)의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 지문 전극(721)이 수신 전극으로 활성화되어 동작시에, 공유 전극(761)은 송신 전극으로 활성화되어 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 상기 공유 전극(761)은 지문 전극(721)과의 연결 이외에도, 터치 전극(731) 및/또는 압력 전극(741)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 터치 센서(230)는 터치 전극(731)과 상기 공유 전극(761)과의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있으며, 압력 센서는 압력 전극(741)과 상기 공유 전극(761)과의 전기적 연결을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 공유 전극(761)이 송신 전극으로 활성화되어 동작시에, 상기 터치 전극(731) 및/또는 압력 전극(741)은 수신 전극으로 활성화되어 동작할 수 있다. 또 한 예로, 공유 전극(261)이 수신 전극으로 활성화되어 동작시에, 상기 지문 전극(721), 터치 전극(731) 및/또는 압력 전극(741)은 송신 전극으로 활성화되어 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 지문 센서, 터치 센서, 압력 센서 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지(180) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 지문 센서의 지문 전극(721)과 공유 전극(761)은 지문 IC(181)와 연결되며, 상기 터치 센서의 터치 전극(731)과 공유 전극(761)은 터치 IC(182)와 연결되며, 상기 압력 센서의 압력 전극(741)과 공유 전극(761)은 압력 IC(183)와 연결되어 회로 동작에 따라 센싱 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 각각의 지문 IC(181), 터치 IC(182) 및/또는 압력 IC(183) 중 적어도 두 개의 IC는 통합 IC(180)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 36에 도시된 것과 같이, 지문 IC(181), 터치 IC(182) 및 압력 IC(183)가 하나로 통합된 통합 IC(180)로 구성하여 사용자의 손가락의 지문, 터치 위치 및 손가락의 압력의 감지 여부를 일괄적으로 처리할 수 있다. 또 다른 예로, 도 37에 도시된 것과 같이, 지문 IC(181), 터치 IC(182) 가 하나로 통합된 통합 IC(180)로 구성하여 사용자의 손가락의 지문, 터치 위치의 감지 여부를 일괄적으로 처리하고, 그 외 압력 IC(183)는 프로세서(120)와 직접 연결되어 별도로 사용자의 손가락 압력 감지를 처리할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 각각의 지문 IC(181), 터치 IC(182), 압력 IC(183) 및/또는 디스플레이 구동 IC(161) 중 적어도 두 개의 IC는 통합 IC(180)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 도 38에 도시된 바와 같이, 지문 IC(181), 터치 IC(182) 및 압력 IC(183) 및 디스플레이 구동 IC(161)가 하나로 통합된 통합 IC(180)로 구성하여 사용자의 손가락의 지문, 터치 위치, 손가락의 압력의 감지 여부 및 디스플레이로 구동 신호를 송신 여부를 일괄적으로 처리할 수 있다. 상기 IC들은 프로세서와 연결될 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(120)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
상기 메모리(130)는, 예를 들면, 내장 메모리 또는 외장 메모리를 포함할 수 있다. 내장 메모리는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등), 비휘발성 메모리(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외장 메모리는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 외장 메모리는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
도 39에 도시된 바와 같이, IC 통합 구조는 TSP(touch screen panel) IC 통합과 DDI(display driver IC)를 서로 연동하여 구성할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 TSP(touch screen panel) IC 통합은, TSP IC의 남는 채널(chnnel)에 압력 센서를 연결하여 터치 센서와 동시에 구동하는 방법으로 이루어질 수 있으며, 그 외에 지문 센서를 통합하여 동시에 구동할 수도 있다. DDI 통합은, 상기 TSP 통합 IC에 디스플레이 구동 IC를 서로 연동하여 구성하며, 일괄적으로 데이터를 처리할 있다. 상기 DDI통합에 따른 터치 위치에 따른 좌표 및 이벤트(event)는, TSP AFE(analog front end), DDI 및 AP의 경로를 거쳐 처리될 수 있다.
도 40 내지 도 42는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 디스플레이 장치의 시분할 스위칭 구동을 나타낸 그래프이다.
도 40 내지 도 42는, 디스플레이(210)와 다른 인접 전극들 간 신호 간섭을 감소시키기 위하여, 디스플레이와 전극들이 서로 다른 구간에서 구동하고, 전극들 사이에서도 서로 다른 구간에서 구동하는 방법을 예시하였다. 상기 지문 전극, 터치 전극 및/또는 압력 전극의 각각의 시분할 구동은 상기 도 29 내지 도 32의 실시예를 준용할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 전자 장치의 디스플레이 장치는 구동은 반복적으로 이루어질 수 있다. 디스플레이의 구동 영역과 다른 전극들 간의 구동 영역은 서로 분할되어 간섭하지 않으며, 다른 전극들의 구동 시간의 총합과 디스플레이의 구동 시간은 동일할 수 있다.
도 40에 도시된 바와 같이, 디스플레이가 일 구간 영역에서 구동이 일어나도록 구동 전압이 인가되면, 디스플레이를 통한 화면이 출력될 수 있다. 이후, 다른 일 구간에서, 지문 전극, 터치 전극 및/또는 압력 전극의 구동이 일어나 지문 센싱 신호, 터치 센싱 신호 및/또는 압력 센싱 신호를 검출할 수 있다. 상기 지문 전극, 터치 전극 및/또는 압력 전극 사이에도 서로 간섭이 일어나지 않도록 다른 일 구간 내에 분할 구동할 수 있다.
도 41에 도시된 바에 따르면, 전극들 중 두 신호를 동일한 구간에서 동시에 구동할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이가 일 구간 영역에서 구동이 일어나 화면을 출력한 후, 다른 일 구간 영역에서 지문 전극과 터치 전극이 동시에 구동이 일어나 지문 센싱 신호, 터치 센싱 신호를 동시에 검출할 수 있다. 다른 일 구간의 지문 전극 및 터치 전극과 다른 구동 시간에 압력 전극의 구동으로 압력 센싱 신호를 검출할 수 있다.
도 42에 도시된 바에 따르면, 전극들 중 두 신호를 동일한 구간에 반전 구동할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이가 일 구간 영역에서 구동이 일어나 화면을 출력한 후, 다른 일 구간 영역에서 지문 전극과 터치 전극이 동시에 구동이 일어나 지문 센싱 신호, 터치 센싱 신호를 동시에 검출할 수 있다. 지문 전극이 (-) 방향으로 구동할 경우, 터치 전극은 (+) 방향으로 구동할 수 있다. 다른 일 구간의 지문 전극 및 터치 전극과 다른 구동 시간에 압력 전극의 구동으로 압력 센싱 신호를 검출할 수 있다.
다만 이에 한정된 구동방식 이외에도 터치 전극과 지문 전극의 방향이 서로 달라질 수 있으며, 지문 전극, 터치 전극 및/또는 압력 전극 중 어느 두 전극이 동일한 구간에서 구동할 수 있다.
상기 전술된 바와 같이, 본 발명에 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 센서; 상기 지문 센서 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 센서; 및 상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 압력 센서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 지문 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 지문 센서는, 상기 투명 커버 및 디스플레이 사이에 배치되고, 상기 디스플레이에 평행하게 연장되며, 상기 제 1 방향으로 향하는 면을 포함하는 제 1 지지 부재; 상기 제 1 지지 부재의 상기 제 1 방향으로 향하는 면에 배치된 제 1 전극; 상기 투명 커버 및 상기 제 1 전극 사이에 배치된 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치된 제 1 절연층을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 압력 센서는, 상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 제 3 전극; 상기 제 3 전극 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 제 4 전극; 및 상기 제 3 전극 및 제 4 전극 사이에 배치된 제 2 절연층을 포함할 수 있다.
본 발명에 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 2 전극; 상기 제 2 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 3 전극; 상기 제 3 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 4 전극; 상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제어 회로는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고, 상기 제 2 내지 제 4 전극 중 적어도 두 개의 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치된 제 1 유전층; 상기 제 2 전극 및 제 3 전극 사이에 배치된 제 2 유전층; 및 상기 제 3 전극 및 제 4 전극 사이에 배치된 제 3 유전층을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 유전층은, 상기 제 1 유전층 또는 제 2 유전층과 다른 물질을 적어도 일부 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 3 유전층은, 상기 제 1 유전층 또는 제 2 유전층보다 두꺼울 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 제어 회로는, 상기 제 2 전극에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극을 통하여, 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신하도록 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 제어 회로는, 제 1 시간 구간 동안, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극 중 적어도 하나를 통하여, 상기 수신 신호를 수신하고, 제 2 시간 구간 동안, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극 중 적어도 다른 하나를 통하여, 상기 수신 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극, 또는 제 4 전극은, 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 2 전극; 상기 제 2 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 3 전극; 상기 제 3 전극과 동일 평면 상에 배치된 제 4 전극; 상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고, 상기 제 2 전극 및 제 4 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 지문 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩하며, 상기 지문 센서는 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1전극은 제 3 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되고, 상기 제 3전극 또는 상기 제 4전극은 상기 제 3 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되며, 상기 복수 개의 제 1전극, 제 3 전극 및 제 4전극들의 배열 패턴은, 각각의 전극 간의 일부가 중첩되는 면적을 가지도록 배치되며, 상기 복수 개의 제 3전극과 상기 제 4전극은 서로 교대로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고, 상기 제 2 전극은 상기 제3 방향과 직교하는 제 4 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되고, 상기 제어 회로는 상기 제 2 전극에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극을 통하여 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신하도록 구성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1전극의 면적은 상기 제 2 내지 제 4전극의 면적보다 작을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 1전극 사이의 간격은 상기 복수 개의 제 3 전극 및 제 4 전극 사이의 간격보다 좁을 수 있다.
본 발명에 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이; 상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 전극; 상기 지문 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 전극; 상기 터치 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 압력 전극;을 포함하며,
상기 지문 전극, 터치 전극 및 압력 전극 중 하나의 전극은 적어도 두 개 이상의 그룹으로 분할 배치되며, 제 1시간 구간 동안, 각각 분할된 그룹별 중 적어도 하나을 통하여 구동 전압이 인가되고, 상기 각각 분할된 그룹별 중 적어도 다른 하나에는 접지 전압이 인가되며,제 2시간 구간 동안, 상기 각각 분할된 그룹별 중 상기 제 1 시간 구간 동안 구동 전압이 인가되지 않은 적어도 다른 하나의 그룹을 통하여 구동 전압이 인가되고, 상기 각각 분할된 그룹별 중 적어도 또 다른 하나에는 접지 전압이 인가될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 투명 커버의 일면에 상기 지문 전극이 일체로 형성되며, 상기 디스플레이 상부 또는 하부 일면에는 상기 터이 전극 또는 압력 전극이 일체로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 상부에는 상기 디스플레이로부터 출력된 화면이 투과되는 적어도 하나의 편광 부재를 더 포함하며, 상기 광학 부재 상부 또는 하부에 상기 지문 전극, 터치 전극, 및 압력 전극 중 적어도 하나가 일체로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 전자장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전자장치: 10
하우징: 100
투명 커버: 103
지문 센서: 220
지문 전극: 221
터치 센서: 230
터치 전극: 231
압력 센서: 240
압력 전극: 241
디스플레이: 210
하우징: 100
투명 커버: 103
지문 센서: 220
지문 전극: 221
터치 센서: 230
터치 전극: 231
압력 센서: 240
압력 전극: 241
디스플레이: 210
Claims (20)
- 전자 장치에 있어서,
제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징;
상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이;
상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 센서;
상기 지문 센서 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 센서; 및
상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 압력 센서를 포함하고,
상기 지문 센서는,
상기 투명 커버 및 상기 터치 센서 사이에 배치되고, 상기 디스플레이에 평행하게 연장되며, 상기 제 1 방향으로 향하는 면을 포함하는 제 1 지지 부재;
상기 제 1 지지 부재의 상기 제 1 방향으로 향하는 면에 배치된 제 1 전극;
상기 투명 커버 및 상기 제 1 전극 사이에 배치된 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치된 제 1 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 지문 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 압력 센서는,
상기 디스플레이 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 제 3 전극;
상기 제 3 전극 및 상기 하우징의 제 2 면 사이에 배치된 제 4 전극; 및
상기 제 3 전극 및 제 4 전극 사이에 배치된 제 2 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 전자 장치에 있어서,
제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징;
상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이;
상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 1 전극;
상기 제 1 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 3 전극;
상기 제 3 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 4 전극;
상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제어 회로는,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고,
상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고,
상기 제 2 내지 제 4 전극 중 적어도 두 개의 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성된 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 전자 장치는,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치된 제 1 유전층;
상기 제 2 전극 및 제 3 전극 사이에 배치된 제 2 유전층; 및
상기 제 3 전극 및 제 4 전극 사이에 배치된 제 3 유전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 유전층은,
상기 제 1 유전층 또는 제 2 유전층과 다른 물질을 적어도 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제 3 유전층은,
상기 제 1 유전층 또는 제 2 유전층보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 회로는,
상기 제 2 전극에 전송 신호를 인가하고,
상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극을 통하여, 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 회로는,
제 1 시간 구간 동안, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극 중 적어도 하나를 통하여, 상기 수신 신호를 수신하고,
제 2 시간 구간 동안, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극 중 적어도 다른 하나를 통하여, 상기 수신 신호를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극, 또는 제 4 전극은,
인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), PEDOT, 은 나노와이어(Ag Nanowire), 투명 고분자 전도체, 또는 그래핀(Graphene) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 전자 장치에 있어서,
제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징;
상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이;
상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 1 전극;
상기 제 1 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 2 전극;
상기 제 2 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 제 3 전극;
상기 제 3 전극과 동일 평면 상에 배치된 제 4 전극;
상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제어 회로는,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 접촉하는 사용자의 손가락의 지문을 감지하고,
상기 제 2 전극 및 제 3 전극을 이용하여, 상기 손가락의 터치 위치를 감지하고,
상기 제 2 전극 및 제 4 전극을 이용하여, 상기 제 1 면에 대한 상기 손가락의 압력을 감지하도록 구성된 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 투명 커버의 위에서 볼 때, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 포함하는 지문 센서의 실질적으로 전체 면적이, 상기 디스플레이와 중첩하며, 상기 지문 센서는 투명한 전도성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1전극은 제 3 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되고,
상기 제 3전극 또는 상기 제 4전극은 상기 제 3 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되며,
상기 복수 개의 제 1전극, 제 3 전극 및 제 4전극들의 배열 패턴은, 각각의 전극 간의 일부가 중첩되는 면적 가지도록 배치되며, 상기 복수 개의 제 3전극과 상기 제 4전극은 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 14항에 있어서,
상기 디스플레이, 제 1 전극, 제 2 전극, 제 3 전극 및 제 4 전극과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 제어 회로를 포함하고,
상기 제 2 전극은 상기 제 3 방향과 직교하는 제 4 방향에 대해 나란하게 배열되며, 각각에 감지 신호를 송신 또는 수신하도록 복수 개로 형성되고,
상기 제어 회로는 상기 제 2 전극에 전송 신호를 인가하고, 상기 제 1 전극, 제 3 전극, 및 제 4 전극을 통하여 상기 전송 신호에 대응하는 수신 신호를 수신하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 15항에 있어서
상기 제 1전극의 면적은 상기 제 2 내지 제 4전극의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 15항에 있어서,
상기 복수 개의 제 1전극 사이의 간격은 상기 복수 개의 제 3 전극 및 제 4 전극 사이의 간격보다 좁은 것을 특징으로 하는 전자 장치
- 전자 장치에 있어서,
제 1 방향으로 향하는 제 1 면, 및 상기 제 1 방향의 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 제 1 면의 적어도 일부를 형성하는 투명 커버를 포함하는 하우징;
상기 하우징의 제 1 면 및 제 2 면 사이에 배치되고, 상기 투명 커버를 통하여 노출된 디스플레이;
상기 투명 커버 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 지문 전극;
상기 지문 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 터치 전극;
상기 터치 전극 및 상기 디스플레이 사이에 배치된 압력 전극을 포함하며,
상기 지문 전극, 터치 전극 및 압력 전극 중 하나의 전극은 적어도 두 개 이상의 그룹으로 분할 배치되며,
제 1시간 구간 동안, 각각 분할된 그룹별 중 적어도 하나을 통하여 구동 전압이 인가되고, 상기 각각 분할된 그룹별 중 적어도 다른 하나에는 접지 전압이 인가되며,
제 2시간 구간 동안, 상기 각각 분할된 그룹별 중 상기 제 1 시간 구간 동안 구동 전압이 인가되지 않은 적어도 다른 하나의 그룹을 통하여 구동 전압이 인가되고, 상기 각각 분할된 그룹별 중 적어도 또 다른 하나에는 접지 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 18항에 있어서,
상기 투명 커버의 일면에 상기 지문 전극이 일체로 형성되며, 상기 디스플레이 상부 또는 하부 일면에는 상기 터치 전극 또는 압력 전극이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제 18항에 있어서,
상기 디스플레이 상부에는 상기 디스플레이로부터 출력된 화면이 투과되는 적어도 하나의 편광 부재를 더 포함하며,
상기 편광 부재 상부 또는 하부에 상기 지문 전극, 터치 전극, 및 압력 전극 중 적어도 하나가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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