KR20090086572A - 픽셀과 광 센서를 통합하는 입력 디바이스 - Google Patents

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도모히로 이시까와
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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

광 센서(242)를 픽셀 어레이의 픽셀(225)의 서브 픽셀(246, 248)에 통합하여 터치 스크린 디스플레이(204)의 밝기를 실질적으로 유지하는 디바이스(102)가 도시된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 광 센서(242)가 2개의 컬러 서브 픽셀(246, 248)에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 단일 서브 픽셀이 광 센서를 포함하는 경우 서브 픽셀(244, 246, 248)의 개구율은 실질적으로 서브 픽셀의 개구율과 좀더 동일할 수 있다. 다른 실시예(440)에서, 하나 이상의 광 센서(442)는 3개의 서브 픽셀에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 서브 픽셀(444, 446, 448)의 개구율은 실질적으로 동일하므로 각 컬러로부터의 광은 실질적으로 동일한 양으로 혼합되어서 백색광을 생성할 수 있다. 백색 서브 픽셀(670)은 픽셀의 서브 픽셀로 포함될 수 있다. 광 센서(672)는 백색 서브 픽셀에 통합될 수 있다. 서브 픽셀(644, 646, 648)의 조합된 컬러 광으로부터의 백색광은 또한 백색 서브 픽셀(670)로부터의 광에 의해서 밝혀질 수 있다.
픽셀, 광 센서, 메모리, 디스플레이, 트랜스시버

Description

픽셀과 광 센서를 통합하는 입력 디바이스{INPUT DEVICES INCORPORATING PIXELS AND PHOTO SENSORS}
터치 입력을 위한, 좀더 구체적으로는, 터치 입력으로 디스플레이의 밝기를 실질적으로 유지하도록 픽셀 어레이의 픽셀들의 서브 픽셀에 광 센서를 통합하기 위한 입력 디바이스, 전자 디바이스, 및 방법이 기술된다.
전자 제품 제조자들은 종종 그들의 제품상에 터치 감응식 사용자 인터페이스 디바이스(touch sensitive user interface device)를 포함시킨다. 일 구현에서, 터치 감응식 스크린은 디스플레이 화면을 형성하는 픽셀 어레이 중 하나의 픽셀의 서브 픽셀에 위치하거나 매립된 광 센서로의 입력을 수신할 수 있다. 그러한 디스플레이는 터치 입력을 갖는 디스플레이로 불린다. 광 센서로의 입력은 다른 방식으로 검출될 수 있다. 예를 들면, 어두운 영역 또는 밝은 영역의 크기 또는 위치의 변화는 손가락이나 스타일러스와 같은 오브젝트(object)가 터치 스크린의 근처 또는 가장 가까운 곳에 있음을 나타낼 수 있다.
터치 감응식 사용자 인터페이스 디바이스 및 디스플레이는, 통신 디바이스, 컴퓨터 모니터 및 텔레비전과 같은 전자 제품에 널리 사용된다. 이러한 디바이스와 디스플레이는 각 픽셀이 서브 픽셀을 포함하는 픽셀의 컬렉션으로서 화상을 제 공한다. 픽셀은 화상을 구성하는 단위인 픽쳐 엘리먼트(picture element)이다. 따라서, 화상은 개별 픽셀의 컬렉션으로 나타날 수 있다. 각 픽셀은 상이한 컬러를 갖는 다수의 서브 픽셀로 나뉠 수 있다. 각 서브 픽셀은, 원색인 적, 녹, 청 또는, 대안적으로, 백색 또는 황색과 같은 비 원색을 포함할 수 있는 컬러와 관련된다. 따라서, 컬러 화상은 상이한 컬러를 갖는 픽셀의 컬렉션으로서 표시될 수 있다. 각각의 개별적인 픽셀의 컬러는 그 서브 픽셀의 밝기에 의해서 제어된다.
광 센서는 광을 검출하는 센서이다. 광을 수신하면, 광 센서는 그 진폭이 광의 강도에 따르는 신호를 생성한다. 광 센서의 어레이를 형성함으로써, 개별적인 광 센서에 의해서 생성된 신호의 매핑을 통해서 화상을 검출할 수 있다.
풀 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 스크린에 통합된 픽셀 어레이의 각 픽셀은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 적, 녹, 청(RGB) 서브 픽셀은 RGB 픽셀을 형성할 수 있다. 각 컬러로부터의 동일한 광량은 백색 광을 형성할 수 있다.
서브 픽셀에 가장 근접하게 광 센서를 위치시키거나 광 센서를 서브 픽셀과 통합하는데 있어서 상이한 여러 구현이 있을 수 있다. 일반적으로, 광 센서는 각 픽셀보다 적게, 예컨대 1대3의 비로 매핑된다. 광 센서는, 서브 픽셀, 보통 적색 서브 픽셀의 영역을 부분적으로 커버하는 픽셀의 코너에 배치된다. 개구율(aperture ratio)은 픽셀 또는 서브 픽셀로부터 얼마나 많은 광이 투과할 수 있는지를 특징짓는다. 개구율은 발광하는데 사용될 수 있는 픽셀 또는 서브 픽셀의 일부로 고려될 수 있다.
하나의 서브 픽셀의 일부를 광 센서 소자로 커버함으로써, 서브 픽셀의 개구율은 감소하고, 3개의 서브 픽셀 RGB 구성의 광 조합에 의해서 생성된 백색 광이 감소한다. 광 센서가 청색 및 녹색 서브 픽셀과 비교하여 적색 서브 픽셀의 개구율을 감소시키는 경우, 각 컬러로부터의 광은 실질적으로 동일한 양으로 섞이지 않아서 백색 광의 생성이 억제될 수 있다. 따라서, 디스플레이의 밝기는 픽셀 어레이의 복수의 픽셀의 하나의 서브 픽셀에 통합된 광 센서 소자의 배치로 해결될 수 있다.
도 1은 전자 디바이스, 예컨대 디스플레이를 갖춘 이동 통신 디바이스를 도시한다.
도 2는 픽셀 어레이를 포함할 수 있는 디스플레이 스크린을 도시한다.
도 3은, 하나의 광 센서 대신 2개의 개별 광 센서가 존재할 수 있는, 도 2의 픽셀을 확대한 일 실시예를 도시한다.
도 4는, 3개의 서브 픽셀을 포함하는 픽셀의 일 실시예를 도시한다.
도 5는, 3개의 서브 픽셀이 3개의 개별 통합된 광 센서를 포함할 수 있는 일 실시예를 도시한다.
도 6은, 적어도 2개의 서브 픽셀 중의 하나가 백색 서브 픽셀이도록 서브 픽셀로부터 선택된 적어도 2개의 서브 픽셀을 갖는 픽셀을 도시한다.
터치 스크린 디스플레이의 밝기를 실질적으로 유지하도록 픽셀 어레이의 픽 셀의 서브 픽셀에 광 센서를 통합하기 위한 입력 디바이스, 전자 디바이스 및 방법을 개시한다. 풀 컬러 디스플레이에서, 디스플레이 스크린에 통합된 픽셀 어레이의 각 픽셀은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함할 수 있으며, 예를 들면 3개의 서브 픽셀은 RGB 픽셀을 형성할 수 있다. 개시된 일 실시예에서, 하나 이상의 광 센서는 두 가지 색의 서브 픽셀에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 서브 픽셀의 개구율은 실질적으로, 단일 서브 픽셀이 광 센서를 포함하는 경우의, 서브 픽셀의 개구율과 보다 더 동일할 수 있다. 개시된 다른 실시예에서, 하나 이상의 광 센서는 3개의 서브 픽셀에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 각 컬러로부터의 광이 보다 잘 섞이거나 실질적으로 백색 광을 생성하는 양과 동일하도록 서브 픽셀의 개구율은 실질적으로 동일할 수 있다.
다른 실시예에서, 백색 서브 픽셀은 픽셀의 서브 픽셀로 포함될 수 있다. 광 센서는 백색 서브 픽셀로 통합될 수 있다. 이런 방식으로, 서브 픽셀의 광의 3가지 컬러는 백색 서브 픽셀의 광 센서 후방의 백색광에 의해서 더 밝아질 수 있는 백색 광을 형성하도록 조합될 수 있다.
본 개시는 본 발명에 따른 다양한 실시예를 구현하고 사용하는 최선의 모드를 가능한 방식으로 설명하도록 제공된다. 개시는 또한, 본 발명을 어떠한 방식으로 제한하기보다는, 본 발명의 원리 및 이점에 대한 이해 및 인식을 개선하도록 제안된다. 본 발명의 바람직한 실시예가 본 명세서에 도시되고 설명되지만, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다는 것은 명백하다. 후술하는 특허청구범위에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다수의 수정, 변경, 변 형, 대체, 및 균등물이 당업자에게는 가능할 것이다. 제1 및 제2, 위 및 아래 등의 관계적인 용어의 사용은, 그러한 엔티티 또는 액션 사이의 실질적인 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티 또는 액션으로부터 하나를 구분하는 데에만 사용된다는 것이 이해된다.
도 1은 전자 디바이스(102), 예컨대 이동 통신 디바이스를 도시한다. 전자 디바이스는 디스플레이를 갖는 소정의 디바이스일 수 있다. 도시된 이동 통신 디바이스(102)는 디스플레이 스크린(104) 및/또는 키패드(106)를 포함하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 디바이스(102)는 컨트롤러(108), 메모리(110) 및 모듈(112)을 더 포함할 수 있다. 전자 디바이스(102)가 이동 통신 디바이스인 경우, 트랜스시버(114)를 포함할 수 있다. 모듈(112)은 본 명세서에 설명한 바와 같이 컨트롤러(108)에 방법의 특정 프로세스를 실행하도록 하는 명령어를 제공할 수 있다. 모듈(112)은, 후술하는 바와 같이 이동국 또는 전자 디바이스의 동작을 용이하게 할 수 있는 하나 이상의 미리 저장된 명령어의 세트의 형태와 같은 특정 소프트웨어, 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 모듈(112)은 공장에서 인스톨되거나, 예컨대 다운로딩 동작에 의한 분배된 후 인스톨될 수 있다.
전자 디바이스(102)는 디스플레이 스크린(104)을 포함하는 어떠한 형태의 유선 또는 무선 디바이스일 수 있다. 이동 통신 디바이스인 전자 디바이스는 셀룰러 전화(또한 이동 전화로 불림)로 구현될 수 있다. 이동 통신 디바이스는 다양한 네트워크 내에서 사용하기 위해 개발된 상당히 다양한 디바이스를 나타낸다. 그러한 핸드헬드 통신 디바이스는, 예를 들면 셀룰러 전화, 메시징 디바이스, PDAs(personal digital assistants), 통신 모뎀을 포함하는 노트북 또는 랩탑 컴퓨터, 모바일 데이터 단말, 애플리케이션 특정 게이밍 디바이스, 무선 모뎀은 포함하는 비디오 게이밍 디바이스 등을 포함한다. 이들 휴대용 디바이스 중 어느 하나는 이동국 또는 사용자 장비로서 지칭될 수 있다. 본 명세서에서, 무선 통신 기술은, 예컨대 음성 통신, 디지털 데이터 전송 능력, SMS 메시징, 인터넷 액세스, 멀티 미디어 콘텐츠 액세스 및/또는 VoIP(voice over internet protocol)를 포함할 수 있다.
입력 디바이스인 디스플레이 스크린(104)과 같은 사용자 인터페이스는 컨트롤러(108)에 결합될 수 있다. 디스플레이 스크린(104)은 도 1 내의 용어 "터치 입력이 없는 디스플레이"가 나타나는 표면을 가질 수 있다. 사용자 인터페이스는 픽셀 어레이, 예컨대 RGB 디스플레이를 형성하는 픽셀 어레이, 광 센서를 포함하는 픽셀의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
도 2는 픽셀 어레이를 포함할 수 있는 디스플레이 스크린(204)을 도시한다. 예를 들면 로우(rows)(216 및 218)는 픽셀(220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230 및 231)을 포함한다. 부가적인 픽셀의 로우(232, 234, 236 및 238)가 또한 도시된다. 적어도 복수의 픽셀(221, 223, 225, 226, 228 및 230)은 광 센서를 포함하는 것으로 나타난다. 본 예에서, 2개의 픽셀 중의 하나는 광 센서를 포함하므로, 픽셀의 절반은 광 센서를 포함한다. 광 센서를 갖는 픽셀과 갖지 않는 픽셀의 소정의 비율이 본 명세서에서 고려된다는 것이 이해된다.
도 2는 또한 광 센서(242) 및 복수의 서브 픽셀(244, 246 및 248)을 포함하 는 하나의 픽셀(225)의 확대도(240)를 도시한다. 픽셀(240)의 광 센서(242)는 픽셀(240)의 적어도 2개의 서브 픽셀(246 및 248)에 통합될 수 있다. 광 센서(242)로의 입력은 광 센서(242)에 의해 수신된 광의 변화에 의해서 수신될 수 있다. 컨트롤러(108)(도 1 참조)는 픽셀(240)의 광 센서(242)로부터 출력을 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3은, 하나의 광 센서(242) 대신 2개의 개별 광 센서(342 및 352)일 수 있는 하나의 픽셀(225)의 확대도(240)(도 2 참조)와 유사한 다른 실시예(340)를 도시한다. 픽셀이 하나 이상의 개별 광 센서를 포함하는 경우 픽셀의 광 센서는 광 서브 센서로서 정의될 수 있다는 것이 이해된다. 즉, 2개의 서브 픽셀(346 및 348)은 각각 분리된 광 센서(342 및 352)를 가질 수 있다. 다른 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 광 센서(242 또는 342 및 352)는 2가지 컬러의 서브 픽셀(246 및 248 또는 346 및 348)에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 도 2 및 3의 각 실시예의 3개의 서브 픽셀의 개구율은 실질적으로 픽셀의 단일 서브 픽셀이 광 센서를 포함하는 경우의 서브 픽셀의 개구율보다 더 동일할 수 있다.
도 4는 3개의 서브 픽셀(444, 446 및 448)을 포함하는 픽셀의 다른 실시예(440)를 도시한다. 하나 이상의 광 센서(442)는 3개의 서브 픽셀(444, 446 및 448)에 걸쳐서 통합된다. 따라서, 서브 픽셀(444, 446 및 448)의 개구율은 실질적으로 동일할 수 있어서 각 컬러로부터의 광은 백색광을 생성하도록 실질적으로 동일한 양으로 혼합될 수 있다.
도 5는 도 4의 실시예와 유사한 다른 실시예(540)를 도시한다. 3개의 서브 픽셀(544, 546 및 548)은 통합된 3개의 개별 광 센서(542, 552 및 562)를 포함할 수 있다. 도 3과 관련하여 상술한 바와 같이, 픽셀이 하나 이상의 개별 광 센서를 포함하는 경우 픽셀의 광 센서는 광 서브 센서로서 정의될 수 있다는 것이 이해된다. 물론, 광 센서(242)(도 2 참조)와 개별 광 센서(552)의 구성은 3개의 서브 픽셀(544, 546 및 548)이 통합된 광 센서를 포함하도록 조합될 수 있다. 광 센서의 어떠한 배치도 가능하다는 것이 이해된다. 즉, 광 센서는 픽셀에 대해서 소정의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 더욱이, 광 센서는 어떠한 특정 적절한 형태를 가질 수 있다. 또한, 광 센서의 기능은 어떤 식으로도 조합될 수 있다. 따라서, 서브 픽셀(544, 546 및 548)의 개구율은 실질적으로 동일하여, 각 컬러로부터의 광이 백색광을 생성하도록 실질적으로 동일한 양으로 혼합될 수 있다. 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 2개의 서브 픽셀과 통합된 2개의 광 센서의 경우와 유사하게, 2개의 서브 픽셀의 개구율은 실질적으로 동일하다.
도 6은 백색 서브 픽셀(670)인 적어도 하나의 서브 픽셀을 갖는 픽셀(640)을 도시한다. 광 센서(672)는 백색 서브 픽셀(670)에 통합될 수 있다. 이러한 방식으로, 서브 픽셀(644, 646 및 648)의 컬러 광은 조합되어서 백색 서브 픽셀(670)의 광 센서 후방 백색광에 의해서 더 밝아질 수 있는 백색광을 형성하도록 조합될 수 있다. 물론, 서브 픽셀(644, 646 및 648)은 또한 상술한 바와 같이 소정 방식으로 통합된 광 센서를 포함할 수 있다.
광 센서를 픽셀 어레이의 픽셀의 서브 픽셀로 통합하기 위한 개시된 입력 디바이스, 전자 디바이스, 및 방법은 실질적으로 터치 스크린 디스플레이의 밝기를 유지할 수 있다. 개시된 일 실시예에서, 하나 이상의 광 센서는 2개의 컬러 서브 픽셀에 걸쳐서 분포된다. 개시된 다른 실시예에서, 하나 이상의 광 센서는 3개의 서브 픽셀에 걸쳐서 분포된다. 또 다른 실시예에서, 광 센서는 백색 서브 픽셀에 통합될 수 있다. 따라서, 서브 픽셀의 개구율은 실질적으로 동일하여, 각 컬러로부터의 광이 백색광을 생성하도록 보다 양호하게 또는 실질적으로 동일한 양으로 혼합될 수 있다.
본 명세서는, 발명의 본질적이고, 의도된 정당한 범위 및 취지를 제한하기 보다는 기술에 따른 다양한 실시예를 형성하고 사용하는 방법을 설명하도록 의도된다. 전술한 개시는 속속들이 규명하거나 개시된 명확한 형태에 제한되도록 의도되지 않는다. 수정 및 변형이 상기 교시의 관점에서 가능하다. 고려된 특정 용도에 적합하도록 설명된 기술의 원리의 최선의 도시 및 실질적인 애플리케이션을 제공하고, 당업자가 다양한 실시예와 다양한 수정으로 기술을 사용할 수 있도록 실시예(들)가 선택되고 기술되었다. 공정하고, 합법적이고 정당하게 주어진 폭에 따라 해석되는 경우, 특허 및 그 모든 균등물에 대한 이 출원의 계류중에 보정될 수 있는 바와 같이, 그러한 모든 수정 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 결정된 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (14)

  1. 픽셀과 광 센서를 통합하는 입력 디바이스로서,
    복수의 서브 픽셀을 갖는 복수의 픽셀, 및 복수의 서브 픽셀 중 적어도 2개의 서브 픽셀에 통합된 복수의 광 센서를 포함하는 픽셀 어레이를 포함하는 입력 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 센서 중의 하나의 광 센서는, 상기 적어도 2개의 서브 픽셀이 실질적으로 동일한 개구율(aperture ratios)을 갖도록 적어도 2개의 서브 픽셀에 통합되는 입력 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀은 3개의 서브 픽셀을 포함하고, 복수의 광 센서 중의 하나의 광 센서는 상기 3개의 서브 픽셀에 통합되는 입력 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 센서는, 상기 3개의 서브 픽셀이 실질적으로 동일한 개구율을 갖도록 상기 3개의 서브 픽셀에 통합되는 입력 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀 중의 하나의 서브 픽셀은 백색 서브 픽셀인 입력 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 센서 중의 하나의 광 센서는 복수의 광 서브 센서를 포함하고,
    상기 복수의 광 서브 센서 중의 하나의 광 서브 센서는 상기 적어도 2개의 서브 픽셀 각각에 통합되는 입력 디바이스.
  7. 픽셀과 광 센서를 통합하는 입력 디바이스로서,
    적어도 2개의 서브 픽셀을 갖는 적어도 하나의 픽셀 - 상기 적어도 2개의 서브 픽셀 중의 하나의 서브 픽셀은 백색 서브 픽셀을 포함함 - 과,
    상기 백색 서브 픽셀에 통합된 광 센서
    를 포함하는 입력 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 픽셀은 적어도 3개의 서브 픽셀을 포함하는 입력 디바이스.
  9. 하나의 표면을 갖는 사용자 인터페이스 - 상기 사용자 인터페이스는 광 센서와 복수의 서브 픽셀을 갖는 복수의 픽셀을 포함하고, 상기 광 센서는 상기 복수의 픽셀 중의 하나의 픽셀과 관련되고, 상기 픽셀과 관련된 상기 복수의 서브 픽셀 중 적어도 2개의 서브 픽셀에 통합됨 - 와,
    상기 사용자 인터페이스에 결합된 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 복수의 픽셀 중의 광 센서로부터의 출력을 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하는 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    하나의 픽셀의 상기 광 센서는, 상기 적어도 2개의 서브 픽셀이 실질적으로 동일한 개구율을 갖도록 상기 픽셀의 서브 픽셀 중 적어도 2개의 서브 픽셀 내에 통합되는 전자 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 서브 픽셀은 3개의 서브 픽셀을 포함하고, 상기 광 센서는 상기 3개의 서브 픽셀에 통합되는 전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 센서는, 상기 3개의 서브 픽셀이 실질적으로 동일한 개구율을 갖도록 상기 3개의 서브 픽셀에 통합되는 전자 디바이스.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀 각각은 백색 서브 픽셀을 포함하는 전자 디바이스.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 광 센서는 복수의 광 서브 센서를 포함하고,
    상기 복수의 서브 센서의 광 서브 센서는 상기 픽셀과 관련된 적어도 2개의 서브 픽셀의 각각에 통합되는 전자 디바이스.
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