KR20060056333A - 휴대 가능한 디바이스용의 접촉에 민감한 디스플레이 - Google Patents

휴대 가능한 디바이스용의 접촉에 민감한 디스플레이 Download PDF

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KR20060056333A
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갈릴레오 제이. 에이. 데스투라
하예이알마르 에. 아. 후이떼마
마르티누스 하. 베. 엠. 반 델덴
요제프 떼. 엠. 반 베에크
안토니우스 엘. 아. 엠. 켐메렌
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)와 접촉에 민감한 소자(103)를 포함하는 접촉에 민감한 디스플레이(100)를 가지는 휴대 가능한 디바이스가 제공된다. 접촉에 민감한 소자(103)는 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)의 관찰자에게 먼 면 상에 배치되어 디스플레이 특성에 영향을 주지 않는다. 접촉에 민감한 소자(103)는 각각 복수의 도체를 가지는 제 1 및 제 2 도체 층(113, 115)을 포함한다. 도체 층(113, 115)은 가해진 압력으로부터 생기는 압력 점에 반응하여 2개의 도체 층(113, 115)의 2개의 도체 사이의 전기 전도도를 수정하는 압력에 민감한 층(117)을 그 사이에 끼운다. 그러므로 정확한 위치 검출이 달성된다. 도체는 능동 매트릭스와 정렬될 수 있고, 조정의 필요성은 없어질 수 있다.

Description

휴대 가능한 디바이스용의 접촉에 민감한 디스플레이{TOUCH SENSITIVE DISPLAY FOR A PORTABLE DEVICE}
본 발명은 휴대 가능한 디바이스와 그러한 디바이스용의 접촉에 민감한 디스플레이에 관한 것으로, 특히 능동 매트릭스 디스플레이 소자와 접촉에 민감한 소자를 포함하는 접촉에 민감한 디스플레이에 관한 것이다.
최근 몇 년간, 많은 타입의 가전 제품에 있어 크기를 감소시키고 이동성을 증가시키려는 일반적인 경향이 존재해 왔다. 예를 들어, 휴대 가능한 전화기, 컴퓨터, 개인 음악 시스템(personal music system), 및 PDA(Personal Digital Assistant)의 사용이 널리 보편화되고 있다.
지난 10년간 핸드헬드 및 휴대 가능한 가전 제품 및 컴퓨터에 관한 시장이 상당히 다각화되었다. 그러한 경향은 증가하는 정보의 양을 디스플레이할 수 있게 점차로 더 높은 해상도를 가지는 개선된 디스플레이를 초래하는 더 소형의 디바이스 쪽으로 점차 나아가고 있다.
또한, 사용자 인터페이스가 상당히 발달하였고, 직관적인 상호작용 메커니즘을 제공하는 많은 노력이 이루어졌다. 사용자 입력을 수신하기 위해 종종 사용된 방법은 디바이스에 접촉(touch) 스크린을 통합하여 이루어진다. 이는 사용자가 접 촉에 민감한 디스플레이에 접촉함으로써 상호작용하는 것을 가능하게 한다.
종래에는, 접촉에 민감한 디스플레이가 디스플레이 소자의 상부에 놓이는 투명한 접촉 스크린에 의해 형성된다. 그러므로 접촉 스크린은 사용자를 향하고, 사용자에 의해 눌러질 때, 디바이스는 압력 점의 위치를 검출하고 이러한 검출에 반응하여 동작할 수 있다. 그러므로 접촉 스크린 디바이스는 눌러지는 점의 좌표를 식별하여, 디바이스가 선택된 행동을 결정하고 수행할 수 있게 된다.
하지만 종래의 접촉에 민감한 디스플레이는 복수의 접촉을 검출할 수 없는데, 이는 각각의 접촉된 위치로부터 얻어진 각 신호가 동일한 전극에서 흐르는데 이 신호는 구분할 수 없기 때문이다. 그 결과 신호가 중복(overlap)되고, 모든 생성된 신호의 중첩(superposition)만이 검출될 수 있다.
또한 종래의 접촉에 민감한 디스플레이는 고가이고 제작이 복잡한 경향이 있다. 추가로, 이러한 종래의 디스플레이는 기계적으로 민감하고 기계적인 고장이 잦다. 또한, 종래의 접촉에 민감한 디스플레이는 통상 디스플레이 소자의 상부에 놓이는 접촉 스크린을 가지고, 따라서 사용자와 디스플레이 소자 사이에 놓인다. 이는 접촉에 민감한 디스플레이의 광학 성능을 떨어뜨리고 적합한 광학 특성을 가지는 물질이 접촉 스크린을 구현하는데 사용될 것을 필요로 한다.
추가로, 종래 디스플레이는 다수의 층들을 포함하는 경향이 있어 그 결과 접촉에 민감한 디스플레이의 두께를 두껍게 한다. 많은 종래의 디스플레이가 가지는 또 다른 단점은, 정확한 위치 검출을 제공하고 명확하게 접촉에 민감한 디스플레이 상에 디스플레이된 이미지에 관계되는 정확한 위치 검출을 제공하기 위해 주의 깊 은 조정을 필요로 한다는 점이다.
따라서 개선된 접촉에 민감한 디스플레이는, 특히 기계적인 신뢰도가 개선되고, 비용이 감소하며, 제작시 복잡성이 감소하고, 두께가 감소하며, 조정의 필요성이 감소하고, 광학 성능이 개선되는 접촉에 민감한 디스플레이라는 점에서 유리하다.
따라서, 본 발명은 바람직하게 하나 또는 그 이상의 전술한 단점은 단독으로 또는 임의의 조합으로 완화, 경감, 또는 없애는 것을 추구한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 접촉에 민감한 디스플레이가 제공되는데, 이 디스플레이는 관찰자에게 가까운 면과 관찰자에게 먼 면을 가지는 능동 매트릭스 디스플레이 소자와; 상기 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 관찰자에게 먼 면 상에 배치된 접촉에 민감한 소자를 포함하고, 이 접촉에 민감한 소자는, 복수의 제 1 도체를 포함하는 제 1 도체층; 복수의 제 2 도체를 포함하는 제 2 도체층; 및 상기 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층 사이에 끼워지고, 가해진 압력으로부터 생기는 압력 점에 반응하여 상기 복수의 제 1 도체의 제 1 도체와 상기 복수의 제 2 도체의 제 2 도체 사이의 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 압력에 민감한 층을 포함한다.
그러므로 본 발명은 접촉에 민감한 소자가 관찰자로부터 멀리 떨어져 배치되는 개선된 접촉에 민감한 디스플레이를 가능하게 한다. 그러므로 본 발명은 접촉에 민감한 소자가 관찰자와 능동 매트릭스 디스플레이 사이에 있지 않도록 배치되도록 한다. 그렇게 함으로써, 접촉에 민감한 소자는 접촉에 민감한 디스플레이 이미지의 광학 특성에 영향을 주지 않게 된다. 그러므로 접촉에 민감한 소자의 광학 특성은 중요하지 않게 되고, 명확하게 접촉에 민감한 소자는 예를 들어 반-반투명한(semi-translucent) 또는 불투명한 물질로 만들어질 수 있다. 따라서, 디스플레이의 개선된 이미지가 얻어질 수 있다.
본 발명은 전도도를 수정하기 위해, 바람직하게 변형을 거의 또는 전혀 필요로 하지 않는, 압력에 민감한 층이 사용되도록 한다. 따라서, 능동 매트릭스 디스플레이 소자와 도체 층의 기계적인 응력(stress)과 민감도가 상당히 감소되어 신뢰도가 개선되도록 할 수 있다.
본 발명은 또한 쉽게 제작될 수 있고, 비용면에서 효율적인 접촉에 민감한 디스플레이를 가능하게 한다. 또한, 두께가 감소한 접촉에 민감한 디스플레이를 가능하게 하는 층 구조가 달성될 수 있다.
제 1 및 제 2 복수의 도체는 격리 층 상에 형성된 제 1 및 제 2 복수의 전극 또는 전기적으로 전도성인 경로일 수 있다. 능동 매트릭스 디스플레이 소자는 바람직하게 반사성 능동 매트릭스 디스플레이 소자이다. 전기 전도도의 수정은 전도도를 감소하는 것일 수 있지만, 바람직하게는 전류가 제 1 도체와 제 2 도체 사이를 흐를 수 있게 전도도를 증가시키는 것이다. 이러한 전류는 감지 장치에 의해 검출될 수 있고, 이를 통해 압력 점의 위치 검출을 가능하게 한다. 접촉에 민감한 소자는 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 바로 옆에 배치될 수 있지만, 바람직하게는 패시베이션(passivation) 층과 같은 하나 또는 그 이상의 층이 접촉에 민감한 소자와 접촉에 민감한 디스플레이 사이에 배치된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 접촉에 민감한 소자는 복수의 압력에 민감한 소자를 포함한다.
이는 위치 결정이 압력에 민감한 소자와 연관된 전도도 변화를 검출하는 것에 기초할 수 있는 실용적이고 편리한 구현을 가능하게 한다. 압력에 민감한 소자는, 예를 들어 복수의 개별 소자를 포함하는 접촉에 민감한 소자에 의해 형성되거나, 예를 들어 제 1 전도층과 제 2 전도층을 포함하는 다른 층과의 상호작용에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 접촉에 민감한 소자는 제 1 및 제 2의 복수의 도체에 의해 형성된다.
바람직하게, 접촉에 민감한 소자는 압력에 민감한 소자들이 제 1 및 제 2 전도층의 도체들에 의해 형성되는 균질한(homogenous) 층이다. 명확하게, 압력에 민감한 소자는 제 1 층의 도체와 제 2 층의 도체 사이의 각 중복 영역에 형성될 수 있다. 이는 압력에 민감한 소자의 정확한 위치 선정이 이루어질 수 있는 간단하고 비용이 저렴한 구현을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 압력에 민감한 소자가 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 픽셀과 정렬된다.
이는 압력에 민감한 소자와 디스플레이된 이미지 사이의 매우 간단하고 정확한 대응을 가능하게 하고, 교정의 필요성을 제거하거나 완화할 수 있다. 바람직하게, 이러한 정렬은 제 1 및 제 2 도체 층들의 도체를 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 픽셀과 정렬함으로써 달성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 제 1 도체가 압력에 민감한 배열의 행을 형성한다. 이는 접촉에 민감한 소자와 능동 매트릭스 디스플레이 소자 사이의 대응을 가능하게 하는 특히 간단하고 편리한 구현을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 제 2 도체가 압력에 민감한 배열의 열을 형성한다. 이는 접촉에 민감한 소자와 능동 매트릭스 디스플레이 소자 사이의 대응을 가능하게 하는 특히 간단하고 편리한 구현을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 압력에 민감한 층은 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 압전(piezoelectric) 물질을 포함한다. 이는 특히 적합한 구현을 가능하게 한다. 명확하게, 이는 공정 호환성(process compatibility)을 제공하여 폴리머 기반의 능동 매트릭스 디스플레이 소자에 관한 제작의 복잡도와 비용을 감소시킨다. 또한 전도도의 검출 가능한 변화를 초래하여 기계적인 성능을 개선하고 압력 점 검출의 정확도를 개선하기 위해 압전 물질에 대해 매우 작은 변형만이 필요하게 된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 압력에 민감한 층은 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 마이크로-전자기계(Micro-ElectroMechanical: MEM) 스위치를 포함한다. 이는 특히 적합한 구현을 가능하게 한다. 명확하게, 이는 과정 호환성을 제공하여 비결정 실리콘 기반의 능동 매트릭스 디스플레이 소자에 관한 제작의 복잡도와 비용을 감소시킨다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 접촉에 민감한 디스플레이는 또한 제 1 도체와 제 2 도체 사이의 전기 전도도의 변화에 반응하여 압력 점의 위치를 결정하도록 동작 가능한 검출 수단을 포함한다. 이는 정확한 위치 결정을 가능하게 하는 유리한 구현을 제공한다. 바람직하게, 검출 수단은 변경된 전도도로 인해 제 1 도체와 제 2 도체 사이에 전류 또는 전하가 흐르는 것을 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 검출 수단은 복수의 동시 압력 점을 검출하도록 동작 가능하다. 바람직하게, 검출 수단은 복수의 제 1 도체와 제 2 도체의 복수의 다른 도체들 사이의 변경된 전도도를 동시에 검출할 수 있다. 이는 접촉에 민감한 디스플레이를 통합하는 디바이스의 유연성 증가와 기능성 개선을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 검출 수단은 제 1 도체 상에 신호를 출력하기 위한 신호원과 압력 점에 반응하여 제 1 도체와 제 2 도체 사이에 형성되는 전기 전도도에 의해 생긴 전기 신호를 검출하기 위해 제 2 도체에 결합된 감지 증폭기를 포함한다. 이는 압력 점의 위치를 결정하는 적합하고, 실용적이며 덜 복잡한 수단을 제공한다.
본 발명에 다른 특징에 따르면, 전기 신호는 전기 전하이고, 감지 증폭기는 전하에 민감한 증폭기이다. 이는 변경된 전도도를 검출하는 데 있어 특히 적합한 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 접촉에 민감한 디스플레이는 또한 디스플레이 제어 신호를 제공하도록 동작 가능한 버퍼 증폭기를 가지는 디스플레이 제어기를 포함하고, 이러한 접촉에 민감한 디스플레이는 디스플레이 구동기 구성에서의 버퍼 증폭기와 압력 점 검출 구성에서의 신호원으로서의 단일 증폭기를 결합하도록 동작 가능하다.
이는 접촉에 민감한 디스플레이의 복잡도와 구성 비용을 감소시켜 제조 비용을 감소시키는 것을 가능하게 하는 특히 유리한 구현을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 접촉에 민감한 디스플레이는 또한 디스플레이 제어 신호를 제공하도록 동작 가능한 버퍼 증폭기를 가지는 디스플레이 제어기를 포함하고, 이러한 접촉에 민감한 디스플레이는 디스플레이 구동기 구성에서의 버퍼 증폭기와 압력 점 검출 구성에서의 감지 증폭기로서의 단일 증폭기를 결합하도록 동작 가능하다.
이는 접촉에 민감한 디스플레이의 복잡도와 구성 성분 비용을 감소시켜 제조 비용을 감소시키는 것을 가능하게 하는 특히 유리한 구현을 가능하게 한다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 전술한 바와 같은 접촉에 민감한 디스플레이를 포함하는 휴대 가능한 디바이스가 제공된다.
본 발명의 이들 및 다른 양태, 특징 및 장점은 이후 설명되는 실시예(들)를 참조하여 분명해지고 더 상세히 설명된다.
본 발명의 일 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예로서만 설명된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접촉에 민감한 디스플레이의 단면도.
도 2는 압전 물질의 부분 압축(fractional compression)의 함수로서의 전기 저항을 도시하는 도면.
도 3은 능동 매트릭스 디스플레이 소자용의 종래의 디스플레이 제어기를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접촉에 민감한 디스플레이용 구동 회로를 도시하는 도면.
이어지는 설명은 PDA(Personal Digital Assistant), 이동 전화기 또는 개인(personal) 음악 시스템과 같은 휴대 가능한 디바이스에 적용 가능한 본 발명의 일 실시예에 초점을 맞추고 있다. 하지만 본 발명은 이러한 적용에만 제한되지 않고, 많은 다른 휴대 가능한 또는 휴대 가능하지 않은 디바이스에도 적용 가능하다는 것을 알게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접촉에 민감한 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다.
접촉에 민감한 디스플레이(100)는 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)와 패시베이션 층(105)에 의해 분리된 접촉에 민감한 소자(103)를 포함한다. 다른 실시예에서는 매트릭스 디스플레이 소자(101)가 접촉에 민감한 소자(103) 또는 다른 것 옆에 있을 수 있고/또는 추가 층들이 매트릭스 디스플레이 소자(101)와 접촉에 민감한 소자(103) 사이에 배치될 수 있다.
능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)는 관찰자에게 가까운 면과 관찰자에게 먼 면을 가진다. 도 1에서, 관찰자에게 가까운 면은 상부 면으로 도시되어 있고, 관찰자에게 먼 면은 하부 면으로 도시되어 있다. 그러므로, 사용시 도 1의 접촉에 민감한 디스플레이(100)는 층 구조물의 상부 끝으로부터 보이는 것이다.
바람직한 실시예에서, 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)는 3개의 층을 포함한다. 관찰자에게 먼 면에 가장 가까운 것은 픽셀 트랜지스터와 연관된 픽셀 전극을 포함하는 능동 매트릭스 층(107)이다. 능동 매트릭스 층(107) 위에는 능동 매트릭스 층의 대응하는 픽셀 전하에 반응하여 광학 특질을 변경하도록 동작 가능한 전기영동 전자-광학 층(109)이 있다. 전기영동 전자-광학 층(109) 상부에는 접촉에 민감한 디스플레이(100)에 관한 보호를 제공하는 보호 층(111)이 있다.
바람직한 실시예에서, 보호 층(111)은 바람직하게는 플라스틱으로 만들어지는데, 이는 플라스틱이 국한된 고압 작용이 접촉에 민감한 디스플레이(100)의 상부를 사용자가 누르는 것에 반응하여 접촉에 민감한 소자(103)로 운반되는 것을 가능하게 하는 데 적합하기 때문이다.
바람직한 실시예에서, 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)는 당업자에게 알려진 바와 같은 반사성 능동 매트릭스 디스플레이 소자이고, 간결하고 명료하게 하기 위해 추가 설명은 본 명세서에서 제공되지 않는다.
바람직한 실시예에서, 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)와 접촉에 민감한 소자(103)는 접촉에 민감한 소자를 능동 매트릭스 디스플레이로부터 격리하고, 그 위에 만들어질 능동 매트릭스 구조물에 관한 표면을 평탄화하는 패시베이션 층에 의해 분리된다.
바람직한 실시예의 접촉에 민감한 소자(103)는 제 1 도체 층(113), 제 2 도 체 층(115), 및 제 1 도체 층(113)과 제 2 도체 층(115) 사이에 끼어져 있는 압력에 민감한 층(117)을 포함한다. 제 2 도체 층(115)은 바람직하게는 유리 기판인 기판(119) 상에 배치된다.
바람직한 실시예에서, 제 1 전도층(113)과 제 2 도체 층(115) 모두 패턴화된다. 그러므로, 제 1 도체 층(113)은 복수의 제 1 도체를 포함하고, 제 2 도체 층(115)은 복수의 제 2 도체를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 복수의 제 1 도체와 제 2 도체는 함께, 복수의 제 1 도체가 복수의 제 2 도체와 실질적으로 수직인 매트릭스 배치를 형성한다. 그러므로 복수의 도체 중 하나는 접촉에 민감한 매트릭스의 행을 형성하고, 복수의 도체 중 나머지 것은 접촉에 민감한 매트릭스의 열을 형성한다.
바람직한 실시예에서, 압력에 민감한 층(117)은 가해진 압력으로부터 생기는 압력 점에 반응하여 복수의 제 1 도체 중 제 1 도체와 복수의 제 2 도체 중 제 2 도체 사이의 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 물질을 포함한다. 따라서, 사용자가 접촉에 민감한 디스플레이(100)의 상부를 누르게 되면, 이러한 압력은 압력에 민감한 층(117)으로 운반되어, 이에 대한 반응으로 압력에 민감한 층(117)은 제 1 도체 층(113)과 제 2 도체 층(115) 사이의 전도도를 국부적으로 변경한다. 예를 들어, 압력에 민감한 층(117)은 압력이 가해질 때 전도도를 증가시키는(저항을 감소시키는) 압전 물질을 포함할 수 있다.
전도도의 변화는, 예를 들어 다른 도체 층(113, 115)의 도체들 사이의 저항을 측정함으로써 검출될 수 있다. 어느 도체들 사이에 전도 경로가 형성되었는지를 검출함으로써, 압력 점의 위치가 결정될 수 있다.
그러므로 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 접촉에 민감한 기능은 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101) 아래에 배치된 3개의 층에 의해 달성된다. 그러므로 접촉에 민감한 소자(103)는 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)와 관찰자 사이에 있지 않고, 따라서 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)의 광학 성능을 손상시키지 않는다. 따라서 크게 개선된 광학 성능이 달성된다.
또한, 층으로 이루어진 구조물은 쉽게 제조될 수 있고 두께가 감소된 접촉에 민감한 디스플레이를 제공할 수 있다. 또한 가해진 압력에 반응하여 전도도를 변경하기 위해 변형이 거의(또는 전혀) 필요하지 않은 압력에 민감한 층이 사용될 수 있으므로, 오직 낮은 기계적인 응력과 구부러짐이 생겨 개선되고 좀더 신뢰가 가는 접촉에 민감한 디스플레이를 만들게 된다.
능동 매트릭스 디스플레이 소자는 통상 직사각형 배열로 배치된 다수의 픽셀을 포함한다. 통상적으로, 배열의 동일한 행에 있는 모든 픽셀은 동일한 디스플레이 제어기 출력에 결합되고, 배열의 동일한 열에 있는 모든 픽셀은 또 다른 디스플레이 제어기 출력에 결합된다. 그러므로 개별 픽셀들은 대응하는 행과 열 전극 상에 적절한 신호를 출력함으로써 제어될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 접촉에 민감한 소자는 복수의 압력에 민감한 소자를 포함한다. 바람직하게, 이들 각각의 압력에 민감한 소자는 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 특정 픽셀에 대응한다. 그러므로 바람직한 실시예에서, 압력에 민감한 소자는 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 픽셀과 정렬된다.
바람직한 실시예에서, 압력에 민감한 소자는 압력에 민감한 층에서의 개별 구조물로서 형성되기보다는 도체 층과 압력에 민감한 층 사이의 상호작용에 의해 형성된다. 명확하게 압력에 민감한 소자들은 제 1 및 제 2 도체 층의 도체들의 기하학적 배치에 의해 형성된다. 그러므로 압력에 민감한 소자들은 제 1 도체 층의 도체가 제 2 도체 층의 도체와 중복되든 말든 형성될 수 있다.
바람직한 실시에에서, 제 1 도체 층은 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 열로 각각 정렬되는 다수의 도체를 포함한다. 유사하게, 제 2 도체 층은 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 행으로 각각 정렬되는 다수의 도체를 포함한다. 2개 층으로 이루어진 도체는 픽셀과 정렬되는 중복 영역의 배열을 형성한다. 2개의 도체 층 사이에 끼워진 압력에 민감한 층이 가해진 압력에 반응하여 전도도를 변경하므로, 각각의 중복 영역은 압력에 민감한 소자를 형성한다. 압력에 민감한 소자에 가해지는 압력은 대응하는 행 도체와 열 도체 사이의 전도도 변화를 검출함으로써 검출될 수 있다. 그러므로 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 픽셀과 정렬된 압력에 민감한 소자를 가지는 접촉에 민감한 배열이 달성된다.
따라서 본질적으로 디스플레이된 이미지와 정렬된 매우 정확한 위치 결정이 달성된다. 이는 접촉에 민감한 디스플레이의 성능을 개선하고 접촉에 민감한 소자의 조정 또는 접촉에 민감한 소자와 능동 매트릭스 디스플레이 소자 사이의 정렬의 요건을 없앤다.
한 배열에서의 소자의 실질적으로 수직인 방향을 표시하기 위해 열(column)과 행(row)이라는 용어가 사용되고, 이러한 행과 열이라는 용어는 교환되어 사용될 수 있음은 알게 될 것이다.
바람직한 실시예에서 압력에 민감한 층은 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 압전 물질을 포함한다.
도 2는 압전 물질의 부분 압축의 함수로서의 전기 저항을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 저항은 15% 미만의 부분 압축에 관해 109Ω이상의 저항으로부터 약 1㏁까지 감소할 수 있다. 이러한 차이는 쉽게 정확히 검출될 수 있고, 따라서 접촉에 민감한 디스플레이의 매우 작은 압축만이 필요로 한다. 이는 최소화될 층들의 휘어짐(bending) 또는 구부러짐(flexing)에 의해 생기는 기계적인 응력을 가능하게 하고 기계적인 신뢰도가 개선되도록 한다.
다른 실시예에서, 압력에 민감한 층은 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 마이크로-전자기계(MEM) 스위치를 포함한다. MEM은 제 1 도체 층의 도체가 보통 제 2 도체 층의 도체로부터 기계적으로 분리되는 마이크론 스케일(scale)의 구조물이다. MEM 스위치에 대해 가해지는 압력은, 제 1 도체 층의 도체가 제 2 도체 층의 도체와 기계적으로 물리적인 접촉을 하여 전기적 연결을 형성하는 방식으로, 순간적으로 구조물을 변형한다.
압력에 민감한 층의 바람직한 구현은 제작하는 동안 상이한 층들의 공정 호환성에 의존할 수 있다. 그러므로 MEM 스위치 층은 비결정 실리콘 상에 구현된 능동 매트릭스에 좀더 적합한데 반해, 압전 물질은 폴리머 전자 장치를 사용하여 구현된 능동 매트릭스에 좀더 적합하다.
바람직한 실시예에서, 접촉에 민감한 디스플레이는 제 1 도체 층과 제 2 도체 층의 도체들 사이의 전기 전도도의 변화에 반응하여 압력 점의 위치를 결정할 수 있는 검출 수단을 또한 포함한다. 바람직한 실시예에서, 접촉에 민감한 소자에 관한 검출 수단의 모두 또는 일부는 단일 통합 회로에서의 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 어드레스 지정 수단으로 이루어질 수 있다.
도 3은 능동 매트릭스 디스플레이 소자용의 종래의 디스플레이 제어기를 도시한다.
능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)는 다수의 픽셀을 포함한다. 한 픽셀과 연관된 구성 성분이 도 3에 도시된다. 픽셀 트랜지스터(301)는 행 전극(303)에 결합된 게이트와 열 전극(305)에 결합된 드레인을 가진다. 픽셀 트랜지스터(301)의 소스는 전기영동 전자-광학 층의 광학 상태를 수정하는 전하를 저장하는 픽셀 커패시터(307)에 결합된다. 그러므로 픽셀 커패시터(307)는 대부분의 픽셀 영역으로 물리적으로 연장한다.
행 버퍼 증폭기(309)는 행 전극(303)에 결합되고, 픽셀 트랜지스터(301)의 게이트에 행 구동 신호를 공급하도록 동작 가능하다. 유사하게, 열 버퍼 증폭기(311)는 열 전극(305)에 결합되고, 픽셀 트랜지스터(301)의 게이트에 열 구동 신호를 제공하도록 동작 가능하다. 열 버퍼 증폭기(311)는 픽셀의 원하는 밝기 레벨에 대응하는 신호(VGrey)를 수신한다.
동작시, 전압을 행 전극(303)에 인가하여 픽셀 트랜지스터를 턴 온시킴으로 써, 전하가 픽셀 커패시터(307)에 공급되고/픽셀 커패시터(307)로부터 전하가 회수될 수 있다. 이후 픽셀 커패시터(307)로부터 전하를 공급 또는 회수하기 위해 적절한 신호가 열 전극에 인가될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접촉에 민감한 디스플레이에 관한 구동 회로(400)를 도시한다.
도시된 바와 같이, 구동 회로(400)는 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 디스플레이 구동 회로로부터의 다수의 구성 성분을 재사용하고, 동일한 참조 부호가 대응하는 구성 성분에 관해 사용되었다.
하지만, 도 3의 회로와는 대조적으로, 도 4의 구동 회로(400)의 행 버퍼 증폭기(309)는 행 차동(differential) 스위치(401)를 통해 행 전극에 결합된다. 유사하게, 도 4의 구동 회로(400)의 열 버퍼 증폭기(311)는 열 차동 스위치(403)를 통해 열 전극(305)에 결합된다. 게다가, 신호(VGrey)는 입력 차동 스위치(405)를 통해 열 버퍼 증폭기(311)에 결합된다.
3개의 차동 스위치(401, 403, 405)는 모두 구성 신호(408)에 의해 제어된다. 구성 신호(408)가 디스플레이 구동기 구성에 있을 때, 3개의 차동 스위치(401, 403, 405)는 도 4에서 ㅇ로 표시된 연결을 닫는다. 볼 수 있는 것처럼, 도 3과 도 4의 구동 회로는 이러한 상황에서 기능상 동일하고, 따라서 신호를 제어하기 위한 종래의 접근법이 사용될 수 있다.
하지만 구성 신호(408)가 압력 점 검출 또는 접촉 감지 구성에 있을 때, 차 동 스위치(401, 403, 405)는 도 4에서 ㅇ로 표시된 연결이 열리고 ㅇ로 표시되지 않은 연결이 닫히는 반대인 위치를 취한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 행 버퍼 증폭기(309)는 이 연결에서 접촉에 민감한 소자의 제 1 도체 층의 행 전극(407)에 결합된다. 게다가, 열 버퍼 증폭기(311)는 감지 증폭기로서, 명확하게 전하에 민감한 증폭기{증폭기 출력과 입력 사이에 결합된 커패시터(409)를 사용하는}로서 결합된다. 전하에 민감한 증폭기의 입력은 접촉에 민감한 소자의 제 2 도체 층의 열 전극(411)에 결합된다. 전하에 민감한 증폭기의 출력은 아날로그/디지털 변환기(ADC)(413)에 결합된다.
전술한 바와 같이, 행 전극(407)과 열 전극(411) 사이의 전기 전도도를 변경하도록 동작 가능한 압력에 민감한 소자가 형성된다. 명확하게, 스위치(415)가 형성될 수 있다.
압력 점 검출 구성에서 동작시, 행 버퍼 증폭기(309)는 행 전극(407) 상에 신호(예를 들어, 전압)를 출력할 수 있다. 압력이 압력에 민감한 소자(415)의 위치에 가해진다면, 열 전극(411) 상에는 전하가 발생하게 된다. 이 전하는 전하에 민감한 증폭기(311)에 의해 검출되고, 이 증폭기(311)는 이에 반응하여 ADC(413)에 의해 디지털화된 출력 전압을 생성한다. 압력에 민감한 소자(415)의 위치가 정확하게 알려져 있으므로, 정확한 위치 결정이 달성된다. 게다가, 전하가 바람직한 실시예에서 가해진 압력에 의존하는 압력에 민감한 소자의 전도도에 의존하므로, 가해진 압력의 크기에 대한 정보가 생성된다.
설명한 구동 회로는 제조 비용을 감소시키고 복잡도를 감소시키는 것을 가능 하게 한다. 명확하게, 구동 회로는 능동 매트릭스 디스플레이 소자의 (행 및 열) 버퍼 증폭기가 신호원 및/또는 접촉에 민감한 소자용의 감지 증폭기로서 재사용되는 것을 가능하게 한다. 게다가 필요한 증폭기 개수가 실질적으로 감소될 수 있을 뿐만 아니라 디스플레이 구동기 회로와 능동 매트릭스 디스플레이 사이에 필요한 도체의 개수가 감소될 수 있다.
바람직한 실시예의 또 다른 장점은 복수의 동기 압력 점이 검출되는 것을 가능하게 한다는 것이다. 예를 들어, 2개의 접촉에 민감한 소자가 상이한 행 전극과 열 전극 사이의 연결을 형성한다면, 각각의 열 전극의 감지 증폭기는 접촉 표시를 독립적으로 생성할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 접촉에 민감한 소자는 압전 물질이 그 사이에 낀 2개의 패턴화된 도체 층을 포함한다. 하지만, 다른 실시예에서는 도체가 패턴화되지 않을 수 있음을 알게 될 것이다. 그러므로 복수의 도체가 별개의 고립된 도체일 필요는 없지만, 패턴화되지 않은 도체 층에서 다르게 중복되고 동적으로 변하는 전도 경로 또는 방향일 수 있다.
본 발명은 임의의 적합한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 소자와 구성 성분은 임의의 적합한 방식으로 물질적, 기능적, 및 논리적으로 구현될 수 있다. 실제로 기능성은 단일 유닛, 복수의 유닛에서 또는 다른 기능 유닛의 일부분으로서 구현될 수 있다.
비록 본 발명이 바람직한 실시예와 연관되어 설명되었지만, 본 명세서에 기재된 특정 형태로 제한하도록 의도된 것은 아니다. 오히려 본 발명의 범위는 첨부 한 청구항에 의해서만 제한된다. 청구항에서, "포함한다"라는 용어는 다른 소자 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한 비록 개별적으로 열거되었지만, 복수의 수단, 소자 또는 방법 단계는, 예를 들어 단일 유닛 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 추가로, 비록 개별 특징들이 다른 청구항에 포함될 수 있지만, 이들은 가능하다면 유리하게 조합될 수 있고, 다른 청구항에 포함되는 것은 특징의 조합이 실행할 수 없다는 것 및/또는 유리하지 않다는 것을 의미하지는 않는다. 또한 단수 표현은 복수 표현을 배제하지 않는다. 그러므로 "하나의", "제 1", "제 2" 등이 가리키는 것은 복수의 의미를 제외하지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 능동 매트릭스 디스플레이 소자와 접촉에 민감한 소자를 포함하는 접촉에 민감한 디스플레이에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 접촉에 민감한 디스플레이(100)로서,
    관찰자에게 가까운 면과 관찰자에게 먼 면을 가지는 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)와;
    상기 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)의 관찰자에게 먼 면 상에 배치되고 접촉에 민감한 소자(103)를 포함하는 접촉에 민감한 디스플레이(100)에 있어서,
    상기 접촉에 민감한 소자(103)는, 복수의 제 1 도체를 포함하는 제 1 도체층(113); 복수의 제 2 도체를 포함하는 제 2 도체층(115); 및 상기 제 1 도체층(113)과 상기 제 2 도체층(115) 사이에 끼워지고, 가해진 압력으로부터 생기는 압력 점에 반응하여 상기 복수의 제 1 도체의 제 1 도체와 상기 복수의 제 2 도체의 제 2 도체 사이의 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 압력에 민감한 층(117)을 포함하는 접촉에 민감한 소자(103)를 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉에 민감한 소자(103)는 복수의 압력에 민감한 소자들을 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 복수의 접촉에 민감한 소자는 복수의 제 1 및 제 2 도체에 의해 형성되는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 복수의 압력에 민감한 소자는 상기 능동 매트릭스 디스플레이 소자(101)의 픽셀과 정렬되는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 제 1 도체는 압력에 민감한 배열의 행들을 형성하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 제 2 도체는 압력에 민감한 배열의 열들을 형성하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 압력에 민감한 층(117)은 상기 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 압전(piezoelectric) 물질을 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 압력에 민감한 층(117)은 상기 전기 전도도를 수정하도록 동작 가능한 마이크로-전자기계(Micro-ElectroMechanical: MEM) 스위치를 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 도체와 상기 제 2 도체 사이의 전기 전도도의 변화에 반응하여 상기 압력 점의 위치를 결정하도록 동작 가능한 검출 수단을 더 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 검출 수단은 복수의 동시 압력 점을 검출하도록 동작 가능한, 접촉에 민감한 디스플레이.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 제 1 도체 상에 신호를 출력하기 위한 신호원(309)과, 상기 압력 점에 반응하여 상기 제 1 도체와 상기 제 2 도체 사이에 형성되는 전기 전도도에 의해 생긴 전기 신호를 검출하기 위해 상기 제 2 도체에 결합된 감지 증폭기(311)를 포함하는, 접촉에 민감한 디스플레이.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전기 신호는 전하이고, 상기 감지 증폭기(311)는 전하에 민감한 증폭기인, 접촉에 민감한 디스플레이.
  13. 제 11항에 있어서, 디스플레이 제어 신호를 제공하도록 동작 가능한 버퍼 증폭기(309)를 가지는 디스플레이 제어기를 더 포함하고, 상기 접촉에 민감한 디스플레이는 디스플레이 구동기 구성에서의 버퍼 증폭기(309)로서와, 압력 점 검출 구성에서의 신호원(309)으로서 단일 증폭기(309)를 결합하도록 동작 가능한, 접촉에 민감한 디스플레이.
  14. 제 11항에 있어서, 디스플레이 제어 신호를 제공하도록 동작 가능한 버퍼 증폭기(311)를 가지는 디스플레이 제어기를 더 포함하고, 상기 접촉에 민감한 디스플 레이는 디스플레이 구동기 구성에서의 버퍼 증폭기(311)로서와, 압력 점 검출 구성에서의 감지 증폭기(311)로서 단일 증폭기(311)를 결합하도록 동작 가능한, 접촉에 민감한 디스플레이.
  15. 제 1항에 청구된 접촉에 민감한 디스플레이를 포함하는 휴대 가능한 디바이스.
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