KR20160081949A - 압전 힘 감지 어레이 - Google Patents

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Abstract

터치 감지 시스템은 압전 감지 어레이에 적용된 동적 압력 또는 동적 힘을 감지할 수 있는 압력 및 힘 감지 디바이스를 포함할 수 있다. 이런 구현들에서, 적용된 힘은 힘이 적용되고 변하는 시간의 기간 동안 검출(및 선택적으로 레코딩)될 수 있다. 힘-감지 디바이스는 지문 센서로서 기능하기에 충분히 높은 해상도를 가질 수 있다. 터치 감지 시스템은 디바이스가 손가락(또는 다른 물체)을 상세히 이미징 가능한 초음파 트랜스듀서가 되도록 허용하는 초음파 전송기와 같은 지문 감지 가능한 하나 또는 그 초과의 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 힘-감지 디바이스는 또한 초음파 수신기로서 기능할 수 있을 수 있다.

Description

압전 힘 감지 어레이{PIEZOELECTRIC FORCE SENSING ARRAY}
우선권 주장
[0001] 본 출원은 2013년 11월 4일 출원되고 발명의 명칭이 "PIEZOELECTRIC FORCE SENSING ARRAY"인 미국 특허 출원 번호 제14/071,320호를 우선권으로 주장하며, 이 특허는 그에 의해 인용에 의해 포함된다.
기술 분야
[0002] 본 개시는 일반적으로 터치 감지 시스템들에 관한 것이다.
[0003] 터치 감지 시스템의 기본 기능은 터치 패널 상에서 또는 그 근처에서 하나 또는 그 초과의 손가락들, 펜들 또는 다른 물체들의 검출된 존재를 포지션 정보로 변환하기 위한 것이다. 이러한 포지션 정보는 모바일 전화, 컴퓨터 또는 다른 이러한 디바이스 상에서 추가의 동작을 위해 입력으로서 이용될 수 있다.
[0004] 다양한 타입들의 터치 감지 시스템들이 현재 이용중이다. 일부는 저항 또는 커패시턴스의 검출된 변화들, 음향 표면 음향파 응답들, 적외선 광 빔의 중단 등에 기초한다. 현재, 가장 널리 이용되는 터치 감지 기술들은 프로젝팅된 커패시턴스 방법들이며, 여기서 전기 전도성 바디(예컨대, 손가락, 전기 전도성 스타일러스 등)의 존재는 한 쌍의 전극들 간의 로컬 커패시턴스의 변화로서 감지된다. 일부 구현들에서, 한 쌍의 전극들은 디스플레이 디바이스의 부분일 수 있다. 예를 들어, 전극들은 실질적으로 투명한 커버 기판("커버 유리") 또는 실질적으로 투명한 디스플레이 기판("디스플레이 유리")의 내부 표면 상에 있을 수 있다.
[0005] 이전에 개시된 터치 감지 시스템들의 것들보다 더 높은 감도, 견고함 및/또는 더 양호한 에너지 효율을 갖는 터치 감지 시스템 및 전기 전도성 물체로부터의 터치를 요구하지 않는 터치 감지 시스템을 갖는 것이 바람직할 것이다.
[0006] 본 개시의 시스템들, 방법들 및 디바이스들은 여러 혁신적인 양상들을 각각 가지며, 이들의 단일 양상만이 여기에 개시된 바람직한 속성들을 담당하는 것은 아니다.
[0007] 본 개시에서 설명된 청구 대상의 하나의 혁신적인 양상은 터치 감지 시스템을 포함하는 장치에서 구현될 수 있다. 터치 감지 시스템은 힘-감지 디바이스를 포함할 수 있다. 힘-감지 디바이스는 기판, 기판 상에 배치되는 센서 픽셀 회로들의 어레이 및 압전막 층의 이산 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 압전막 층의 각각의 이산 엘리먼트는 개별 센서 픽셀 회로에 대응할 수 있다.
[0008] 힘-감지 디바이스는 복수의 픽셀 입력 전극들을 포함할 수 있다. 각각의 픽셀 입력 전극은 압전층의 이산 엘리먼트의 제 1 측과 센서 픽셀 회로들 중 하나 간에 전기적 연결을 형성하도록 구성될 수 있다. 힘-감지 디바이스는 압전층의 이산 엘리먼트들의 제 2 측과의 전기적 연결을 형성하도록 구성된 수신기 바이어스 전극을 포함할 수 있다.
[0009] 일부 구현들에서, 힘-감지 디바이스는 제어 시스템을 포함할 수 있으며, 제어 시스템은, 센서 픽셀 회로들 중 하나 또는 그 초과로부터 신호를 수신할 수 있고 힘을 가한 물체의 위치를 결정할 수 있다. 신호는 압전막 층의 하나 또는 그 초과의 이산 엘리먼트들에 적용된 힘에 대응할 수 있다. 일부 구현들에서, 힘-감지 디바이스는 지문 센서로서 기능하기에 충분히 높은 해상도를 가질 수 있다.
[0010] 일부 구현들에서, 각각의 센서 픽셀 회로는 픽셀 입력 전극으로부터 수신된 전하들을 증폭 가능한 전하 증폭기를 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따라, 각각의 센서 픽셀 회로는 또한 적용된 힘에 의해 생성된 전하의 최대량을 등록 가능한 피크(peak) 검출 회로를 포함할 수 있다. 각각의 센서 픽셀 회로는 피크 검출 회로로부터 누적된 전하를 제거 가능한 리셋 디바이스를 또한 포함할 수 있다.
[0011] 터치 감지 시스템은 초음파 전송기를 또한 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템은 초음파 이미징 모드 또는 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 수 있을 수 있다. 제어 시스템은, 일부 예들에서, 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 때 초음파 전송기를 "오프(off)" 상태로 유지할 수 있을 수 있다.
[0012] 터치 감지 시스템은 메모리 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 초음파 전송기를 "오프" 상태로 유지하면서, 지문 이미지를 캡처(capture)하고 메모리 시스템에 지문 이미지 데이터를 저장할 수 있을 수 있다.
[0013] 일부 구현들에서, 제어 시스템은 지문 이미지 데이터에 대응하는 지문 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 그 초과의 디바이스들에 대한 액세스를 제어할 수 있을 수 있다. 이러한 지문 데이터는 지문 특징점의 타입, 위치들 및/또는 간격에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.
[0014] 일부 예들에서, 힘-감지 디바이스는 터치 감지 시스템이 초음파 이미징 모드에서 동작할 때 초음파 수신기로서 기능할 수 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭(tap)을 검출하고 터치 또는 탭에 대한 응답으로 초음파 전송기를 스위칭 온할 수 있을 수 있다.
[0015] 기판은 일부 구현들에서, TFT(thin film transistor) 기판일 수 있다. 센서 픽셀 회로는 TFT 센서 픽셀 회로들을 포함할 수 있다.
[0016] 일부 구현들에서, 모바일 디스플레이 디바이스는 터치 감지 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭을 검출하고 터치 또는 탭에 대한 응답으로 모바일 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 피처(feature)를 활성화할 수 있을 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은, 비활동의 기간들 동안 슬립 모드에서 모바일 디스플레이 디바이스를 동작시키고, 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭을 검출하고, 터치 또는 탭에 대한 응답으로 슬립 모드로부터 모바일 디스플레이 디바이스를 웨이크(wake)시킬 수 있을 수 있다.
[0017] 본 개시에서 설명된 청구 대상의 다른 혁신적인 양상들은 터치 감지 시스템의 힘-감지 디바이스로부터, 사용자 터치 또는 탭의 표시를 수신하는 단계를 포함할 수 있는 방법에서 구현될 수 있다. 방법은 터치 또는 탭에 적어도 부분적으로 기초하여 초음파 이미징 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
[0018] 일부 구현들에서, 수신하는 프로세스는 초음파 전송기가 스위치 오프되는 동안 초음파 수신기로부터 표시를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 동작시키는 프로세스는 초음파 전송기를 스위칭 온하는 것을 포함할 수 있다.
[0019] 본 개시에서 설명된 청구 대상의 다른 혁신적인 양상들은 초음파 수신기를 포함하는 터치 감지 시스템에서 구현될 수 있다. 초음파 수신기는 압전막 층 및 센서 픽셀 회로들의 어레이를 포함할 수 있다. 터치 감지 시스템은 초음파 전송기 및 제어 수단을 포함할 수 있다. 제어 수단은 초음파 전송기가 스위칭 오프되는 동안, 초음파 수신기의 센서 픽셀 회로들 중 하나 또는 그 초과로부터 신호를 수신할 수 있을 수 있다. 신호는 압전막 층에 적용된 힘에 대응할 수 있다. 제어 시스템은 신호에 대한 응답으로 초음파 전송기 수단을 스위칭 온할 수 있을 수 있다. 제어 시스템은 수신하기 위한 수단에 의해 수신된 복수의 신호들에 대응할 수 있는 하나 또는 그 초과의 물체들의 포지션 또는 움직임을 결정할 수 있을 수 있다.
[0020] 일부 구현들에서, 모바일 디스플레이 디바이스는 터치 감지 시스템을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 제어 시스템은 비활동의 기간들 동안 슬립 모드에서 모바일 디스플레이 디바이스를 동작시킬 수 있을 수 있고 신호에 대한 응답으로 슬립 모드로부터 모바일 디스플레이 디바이스를 웨이크할 수 있을 수 있다. 명세서에 설명된 청구 대상의 하나 이상의 구현들의 세부 사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양상들 및 이점들은 설명, 도면 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적 치수들은 제 축척대로 그려지지 않을 수 있음에 주의한다.
[0021] 본 명세서에 설명된 청구 대상의 하나 이상의 구현들의 세부 사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양상들 및 이점들은 설명, 도면 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적 치수들은 제 축척대로 그려지지 않을 수 있음에 주의한다. 다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 지정들은 유사한 엘리먼트들을 나타낸다.
[0022] 도 1a는 터치 감지 시스템의 일 예의 블록도이다.
[0023] 도 1b 및 도 1c는 도 1a에서 도시된 터치 감지 시스템의 예들의 개략적 표현들이며, 단일 센서 픽셀의 부가적인 세부사항들이 도시된다.
[0024] 도 2는 힘-감지 디바이스로부터 사용자 입력을 수신하고 사용자 입력에 따라 초음파 전송기를 턴 온 또는 오프하는 프로세스의 예를 약술하는 흐름도이다.
[0025] 도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 약술된 프로세스의 예들을 제공한다.
[0026] 도 4a는 터치 감지 시스템의 전개도의 예를 도시한다.
[0027] 도 4b는 터치 감지 시스템의 대안적인 예의 전개도를 도시한다.
[0028] 도 5는 터치 감지 시스템에 대한 센서 픽셀 회로들의 4 x 4 픽셀 어레이를 도시한다.
[0029] 도 6은 터치 감지 시스템의 고-레벨 블록도의 예를 도시한다.
[0030] 도 7a 및 도 7b는 본원에서 설명된 바와 같은 터치 감지 시스템을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들의 예들을 도시한다.
[0031] 다음의 설명은 본 개시의 혁신적인 양상들을 설명하기 위한 특정한 구현들에 관한 것이다. 그러나 당업자는 여기서의 교시들이 다수의 상이한 방식들로 적용될 수 있다는 것을 쉽게 인지할 것이다. 설명된 구현들은 터치 감지 시스템을 포함하는 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 또한, 설명된 구현들은 모바일 전화, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트 폰들, 블루투스® 디바이스들, 개인용 디지털 보조기기(PDA), 무선 전자 메일 수신기, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터, 넷 북, 노트북, 스마트북, 태블릿, 프린터, 복사기, 스캐너, 팩시밀리 디바이스, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 수신기들/네비게이터, 카메라, 디지털 미디어 플레이어(예컨대, MP3 플레이어들), 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 클록, 계산기, 텔레비전 모니터, 평면 패널 디스플레이, 전자 판독 디바이스(예를 들어, e-리더들), 컴퓨터 모니터 자동 디스플레이(주행계 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 조종석 제어 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이들(예컨대, 운송수단의 후방 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판들 또는 사인, 프로젝터, 아키텍처 구조, 전자 레인지, 냉장고, 스테레오 시스템, 카세트 레코더들 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, 라디오, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁기/건조기, 주차 미터,(예컨대, 마이크로전자기계 시스템들(MEMS) 애플리케이션들 뿐만 아니라 비-EMS 애플리케이션들을 포함하는 전자 기계 시스템(EMS)에서의) 패키징, 미적 구조들(예컨대, 보석의 조각 또는 의류 상의 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은(그러나 이것으로 제한되지 않음) 다양한 전자 디바이스들에 포함되거나 이와 연관될 수 있다는 것이 고려된다. 여기서의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속도계들, 자이로스코프들, 움직임-감지 디바이스들, 자력계들, 소비자 전자기기의 관성 컴포넌트들, 소비자 전자기기 물건들의 부분들, 버랙터, 액정 디바이스, 전기영동 디바이스들 구동 방식, 제조 프로세스들 및 전자 테스트 장비와 같은(그러나 이것으로 제한되지 않음) 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 따라서, 교시는 당업자에게 쉽게 자명하게 되는 바와 같이, 단지 도면에서 도시된 구현들로 한정되도록 의도되는 것이 아니라, 대신 넓은 응용성을 갖는다.
[0032] 본원에서 설명된 다양한 구현들은 동적 압력 또는 동적 힘을 감지 가능한 압력 및 힘 감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템들에 관한 것이다. 단순함을 위해, 이러한 압력 및 힘 감지 디바이스는 단순히 "힘-감지 디바이스(force-sensing device)"로서 본원에서 지칭될 수 있다. 유사하게, 적용된 압력 및 힘은 단순히 "적용된 힘" 등으로서 본원에서 지칭될 수 있으며, 물리적 물체로 힘을 적용하는 것은 또한 압력을 적용하는 것을 포함할 것이란 점을 이해한다. 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템은 압전 감지 어레이를 포함할 수 있다. 이런 구현들에서, 적용된 힘은 힘이 적용되고 변하는 시간의 기간 동안 검출(및 선택적으로 레코딩)될 수 있다. 일부 구현들에서, 힘-감지 디바이스는 지문 센서로서 기능하기에 충분히 높은 해상도를 가질 수 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, "손가락"이란 용어는 손가락 또는 엄지손가락을 지칭한다. 이에 따라, "지문"은 지문 또는 엄지손가락 지문일 수 있다.
[0033] 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템은 디바이스가 손가락을 상세히 이미징 가능한 초음파 트랜스듀서가 되도록 허용하는 초음파 전송기와 같이 지문 감지 가능한 하나 또는 그 초과의 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 힘-감지 디바이스는 또한 초음파 수신기로서 기능할 수 있을 수 있다.
[0034] 이 개시에서 설명된 청구 대상의 특정 구현들은 이하의 잠재적 이점들 중 하나 또는 그 초과를 실현하도록 구현될 수 있다. 일부 구현들은 일부 기능성을 위해 힘-감지 디바이스에 제공될 전력을 거의 또는 전혀 요구하지 않는데, 그 이유는 압전 물질을 통해 사용자의 터치의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 전력이 공급될 수 있기 때문이다. 초음파 전송기를 포함하는 일부 터치 감지 시스템들은 또한 힘-감지 디바이스로부터 사용자 입력을 수신하고 사용자 입력에 따라 초음파 전송기를 턴 온 또는 오프시킬 수 있는 제어 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 힘-감지 디바이스는 수동적 감지 모드에서 손가락 또는 다른 물체로부터 초기 탭 또는 압력을 검출하고 그 후 더 높은 해상도 초음파 이미징을 위해 초음파 전송기를 턴 온하고, 다른 디바이스를 웨이크 업하거나 다른 기능을 개시할 수 있다. 이런 구현들은 비교적 더 많은 에너지-소비 디바이스가 이용중이 아닐 때 스위칭 오프되도록 허용하여 에너지를 절감할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 힘-감지 디바이스로부터의 입력에 따라 슬립 모드로부터 모바일 디스플레이 디바이스의 하나 또는 그 초과의 피처들(하드웨어 엘리먼트들, 소프트웨어 애플리케이션들 등일 수 있음)을 웨이크 업할 수 있을 수 있다. 이러한 구현들은 또한 에너지를 절감시킬 수 있다.
[0035] 일부 구현들은 객체가 전기적으로 전도성인든지 아니든지 간에, 임의의 객체로부터 터치를 검출(및/또는 그의 접근성을 검출)하는 능력을 제공한다. 일부 구현들은 사용자가 힘-감지 디바이스에 적용하는 힘의 양을 측정 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 로컬화된 힘 측정들에 대응하는 접촉 물체(예를 들어, 손가락)의 이미지는 예를 들어, 지문 이미지로서 빠르게 이용 가능하게 될 수 있다. 지문 이미지에 대응하는 지문 데이터는, 하나 또는 그 초과의 디바이스들에 대한 액세스를 제어하기 위한 인증 프로세스와 같은 인증 프로세스의 부분으로서 이용될 수 있다.
[0036] 도 1a는 터치 감지 시스템의 일 예의 블록도이다. 도 1b 및 도 1c는 도 1a에서 도시된 터치 감지 시스템의 예들의 개략적 표현들이며, 단일 센서 픽셀의 부가적인 세부사항들이 도시된다. 도 1a를 먼저 참조하면, 이 예에서, 터치 감지 시스템(10)은 기판(34) 상에 배치된 센서 픽셀들(32)의 어레이를 갖는 힘-감지 디바이스(30)를 포함하며, 센서 픽셀들(32)의 어레이는 픽셀 입력 전극들(38)을 통해 압전막 층(36)으로부터 전하들을 수신 가능하다. 이 예에서, 압전막 층(36)은 또한 수신기 바이어스 전극(39)과의 전기적 접촉을 위해 구성된다. 제어 시스템(50)은 예를 들어, 아래에서 설명되는 바와 같이 힘-감지 디바이스(30)를 제어 가능하다.
[0037] 도 1b에서 도시된 예에서, 기판(34)은 TFT(thin film transistor) 기판이다. 센서 픽셀들(32)의 어레이는 TFT 기판 상에 배치된다. 여기서, 센서 픽셀들(32)의 어레이는 압전막 층(36)의 이산 엘리먼트(37)와 전기적 연결을 위해 구성되는 대응하는 픽셀 입력 전극(38)을 갖는다. 이 예에서 외부적으로 인가된 수신기 바이어스 전압(6)에 연결되는 수신기 바이어스 전극(39)은 픽셀 입력 전극들(32)에 관하여 압전막 층(36)의 대향하는 측 상에 배치된다. 이 예에서, 인가된 수신기 바이어스 전압(6)은 접지이다. 일부 구현들에서, 센서 픽셀들(32)의 각각의 행 또는 열에 대해 연속적인 수신기 바이어스 전극(39)을 포함할 수 있다. 대안적인 구현들은 센서 픽셀 어레이의 센서 픽셀들(32) 전부 위에 연속적 수신기 바이어스 전극(39)을 포함할 수 있다.
[0038] 이 예에서 손가락인 물체(25)에 의해 인가된 힘은 압전막 층(36)의 이산 엘리먼트들(37) 중 적어도 일부를 스퀴즈하거나 또는 다른 방식으로 변형할 수 있다. 수신기 바이어스 전극(39) 및 픽셀 입력 전극들(38)은 이산 엘리먼트들(37)의 변형으로부터 발생하는, 압전막 층(36)의 이산 엘리먼트들(37)의 표면들 상에서 생성되는 전기 전하를 센서 픽셀들(32)의 어레이가 측정하게 허용한다.
[0039] 도 1b는 단일 센서 픽셀(32a)의 일 예의 확대도를 도시한다. 이 예에서, 각각의 센서 픽셀의 픽셀 입력 전극들 각각에서 생성된 전하는 전하 증폭기(7)에 입력된다. 전하 증폭기(7)로부터의 증폭된 전하들은 이 예에서 피크 검출 회로(8)에 제공된다. 피크 검출 회로(8)는 전하 증폭기(7)에 의해 증폭된 바와 같이 압전막 층(36)에 인가된 힘에 의해 생성된 전하의 최대량을 등록 가능할 수 있다. 피크 검출 회로(8)로부터의 출력 신호(12)는 대응하는 출력 연결에서 판독될 수 있다. 이 구현에서, 리셋 디바이스(9)는 피크 검출 회로(8)의 저장 커패시터를 방전 가능하여서, 힘-감지 디바이스(30)는 후속 힘 또는 압력 인스턴스들을 검출할 수 있게 된다. 이 예에서, 전하는, 대응하는 신호가 도 1a에서 도시된 제어 시스템(50)과 같은 제어 시스템에 제공될 때까지 유지된다. 센서 픽셀들(32)의 각각의 행 또는 열은 행 선택 매커니즘들, 게이트 드라이버, 시프트 레지스터 등을 통해 스캐닝될 수 있다. 일부 예들이 아래에서 설명된다.
[0040] 제어 시스템(50)은 하나 또는 그 초과의 범용 단일- 또는 다증-칩 프로세서들, DSP(digital signal processor)들, ASIC(application specific integrated circuit)들, FPGA(field programmable gate array)들 또는 다른 프로그래밍 가능 로직 디바이스들, 이산 게이트들 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 제어 시스템(50)은 또한 하나 또는 그 초과의 RAM(random access memory) 디바이스들, ROM(read-only memory) 디바이스들 등과 같은 하나 또는 그 초과의 메모리 디바이스들을 포함(및/또는 이들과 통신하도록 구성됨) 할 수 있다. 제어 시스템(50)은, 물체(25)가 다수의 센서 픽셀들(32)에 의해 제공되는 신호들에 따라 힘-감지 디바이스(30) 상에 힘을 가하는 위치를 결정 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 다수의 물체들(25)의 위치들 및/또는 이동들을 결정 가능할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따라, 제어 시스템(50)은 하나 또는 그 초과의 결정된 위치들 및/또는 이동들에 따라 디바이스를 제어 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 하나 또는 그 초과의 결정된 위치들 및/또는 이동들에 따라 도 7a 및 도 7b에서 도시된 디스플레이 디바이스(740)와 같은 모바일 디스플레이 디바이스를 제어 가능할 수 있다.
[0041] 일부 구현들에 따라, 힘-감지 디바이스(30)는 터치 감지 시스템(10)이 지문 센서로서 기능하기에 충분히 높은 해상도를 가질 수 있다. 그 일부가 아래에서 설명되는 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템(10)은 초음파 전송기를 포함할 수 있고, 힘-감지 디바이스(30)는 초음파 수신기로서 기능 가능할 수 있다. 제어 시스템(50)은 예를 들어, 지문 이미지들을 캡처함으로써 지문 이미지 데이터를 획득하도록 초음파 전송기 및/또는 힘-감지 디바이스(30)를 제어 가능할 수 있다. 터치 감지 시스템(10)이 초음파 전송기를 포함하든 또는 포함하지 않든지 간에, 제어 시스템(50)은 지문 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 그 초과의 디바이스들에 대한 액세스를 제어 가능할 수 있다.
[0042] 일부 구현들에 따라, 제어 시스템(50)은 초음파 이미징 모드 또는 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 수 있다. 일부 구현들에 따라, 제어 시스템은, 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 때, 초음파 전송기를 "오프" 상태로 유지 가능할 수 있다.
[0043] 이 예에서, 리셋 디바이스(9)는, 피크 검출 회로(8)가 전하 증폭기(7)로부터 후속 전하들을 판독할 준비가 되도록 전하를 판독한 이후 피크 검출 회로(8)를 리셋 가능할 수 있다. 일부 구현들에 따라, 어드레싱 및/또는 리셋 기능성은 TFT 어레이(1)의 TFT들에 의해 제공될 수 있다. 각각의 행 또는 열에 대한 판독 트랜지스터는 각각의 픽셀에 대한 피크 전하의 크기가 도 1에서 도시되지 않은 부가적인 회로, 예를 들어, 멀티플렉서 및/또는 A/D 변환기에 의해 판독되도록 허용하게 트리거될 수 있다. 일부 예들은 도 5 및 도 6에서 도시되며 아래에서 설명된다.
[0044] 도 1a 및 도 1b에서 도시된 힘-감지 디바이스(30)의 엘리먼트들은 단지 예들일 뿐이다. 힘-감지 디바이스(30)의 대안적인 구현이 도 1c에서 도시된다. 이 예에서, 전하 증폭기(7)는 다이오드 및 커패시터를 포함하는 통합 전하 증폭기이다. 이 구현에서, 센서 픽셀들(32)의 어레이는 탭핑되거나 스퀴즈되거나 또는 다른 방식으로 변형되는 각각의 영향받은 센서 픽셀들(32)에 대응하는 이산 엘리먼트들(37)로부터 발생하는, 압전막 층(36)에 걸쳐 발현되는 전하를 측정 가능하다. 여기서, 각각의 영향받은 센서 픽셀들(32)의 전하는 통합 전하 증폭기에 입력된다. 통합 전하 증폭기로부터의 전하들은 실질적으로 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱될 수 있다.
[0045] 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템(10)은, 터치 감지 시스템(10)이 손가락을 상세히 이미징 가능한 초음파 트랜스듀서로서 기능하도록 허용하는 초음파 전송기와 같은 하나 또는 그 초과의 부가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 힘-감지 디바이스(30)는 초음파 수신기로서 기능 가능할 수 있다.
[0046] 도 2는 힘-감지 디바이스로부터 사용자 입력을 수신하고 사용자 입력에 따라 초음파 전송기를 턴 온 또는 오프하는 프로세스의 예를 약술하는 흐름도이다. 이 예에서, 방법(200)은, 터치 감지 시스템(10)의 힘-감지 디바이스(30)로부터 사용자 터치 또는 탭의 표시를 수신하는 것을 포함하는 블록(205)에서 시작한다. 블록(210)은 터치 또는 탭에 적어도 부분적으로 기초하여 초음파 이미징 모드에서 터치 감지 시스템(10)을 동작시키는 것을 포함한다.
[0047] 도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 약술된 프로세스의 예들을 제공한다. 도 3a에서 도시된 바와 같이, 터치 감지 시스템(10)은 플래톤(40) 하의 초음파 전송기(20) 및 힘-감지 디바이스(30)를 포함한다. 여기서 제어 시스템(50)은 초음파 전송기(20) 및 힘-감지 디바이스(30)에 전기적으로 연결(직접적으로 또는 간접적으로)된다. 이 예에서, 힘-감지 디바이스(30)는 초음파 수신기로서 기능할 수 있다. 여기서, 힘-감지 디바이스(30)는 기판 상에 배치된 압전 물질 및 센서 픽셀 회로들의 어레이를 포함한다.
[0048] 초음파 전송기(20)는 초음파 웨이브들(21)을 생성할 수 있는 압전 전송기(도 3b 참조)일 수 있다. 그러나 도 3a에서 도시된 순간에, 초음파 전송기(20)는 스위칭 오프되거나 저-전력 "슬립" 모드에 있을 수 있다. 힘-감지 디바이스(30)로부터 사용자 터치 또는 탭의 표시의 수신 시에, 제어 시스템(50)은 초음파 전송기(20)를 스위칭 온할 수 있다.
[0049] 도 3b에서 도시된 예에서, 제어 시스템(50)은 초음파 웨이브들을 생성하도록 초음파 전송기(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 초음파 전송기(20)가 하나 또는 그 초과의 초음파 웨이브들(21)을 생성하게 하는 타이밍 신호들을 공급할 수 있다. 도 3b에서 도시된 예에서, 초음파 웨이브들(21)은 힘-감지 디바이스(30)를 통해 플래톤(40)의 노출된 표면(42)으로 이동하는 것으로 도시된다. 노출된 표면(42)에서, 초음파 웨이브들(21)에 대응하는 초음파 에너지는 지문 능선(28)의 피부와 같이 플래톤(40)과 접촉하는 물체(25)에 의해 흡수 또는 산란되거나 또는 역으로 반사될 수 있다.
[0050] 도 3c에서 도시된 예에서, 공기가 플래톤(40)의 노출된 표면(42)과 접촉하는 그러한 위치들, 예를 들어, 지문 능선들(28) 간의 밸리들(27)에서, 초음파 웨이브들(21)의 대부분의 에너지가 검출을 위해 힘-감지 디바이스(30) 쪽으로 역으로 반사될 것이다. 제어 시스템(50)은 그 후 반사된 초음파 에너지(23)를 나타내는 신호들을 힘-감지 디바이스(30)로부터 수신할 수 있다. 제어 시스템(50)은 물체(25)의 위치를 결정하고 및/또는 물체(25)의 디지털 이미지를 구성하도록 힘-감지 디바이스(30)로부터 수신된 출력 신호들을 이용할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 여러 물체들(25)에 대응하는 출력 신호들을 동시에 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에 따라, 제어 시스템(50)은 또한 하나 또는 그 초과의 물체들(25)의 이동을 검출하도록 출력 신호들을 시간에 걸쳐 연속적으로 샘플링할 수 있다.
[0051] 도 4a는 터치 감지 시스템의 전개도의 예를 도시한다. 이 예에서, 터치 감지 시스템(10)은 플래톤(40) 하의 초음파 전송기(20) 및 힘-감지 디바이스(30)를 포함한다. 초음파 전송기(20)는 실질적으로 평면 압전 전송기 층(22)을 포함하고 평면 웨이브 생성기로서 기능 가능할 수 있다. 초음파 웨이브들은 인가된 신호에 의존하여, 압전 층에 전압을 인가하여 그 층을 팽창 또는 수축시킴으로써 생성될 수 있고, 그에 의해 평면 웨이브를 생성한다. 이 예에서, 제어 시스템(50)은 전압이 제 1 전송기 전극(24) 및 제 2 전송기 전극(26)을 통해 압전 전송기 층(22)에 인가되게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 초음파 웨이브는 층의 두께를 변경함으로써 이루어질 수 있다. 이 초음파 웨이브는 플래톤(40)을 통과하여, 손가락(또는 검출될 다른 물체) 쪽으로 이동할 수 있다. 검출될 물체에 의해 흡수되지 않은 웨이브의 일부는 역으로 플래톤(40)을 통과하여 전달되도록 반사되고 힘-감지 디바이스(30)에 의해 수신될 수 있다. 제 1 및 제 2 전송기 전극들(24, 26)은 금속화된 전극 예를 들어, 압전 전송기 층(22)의 대향하는 측들을 코팅하는 금속 층들일 수 있다.
[0052] 힘-감지 디바이스(30)는 후면으로서 또한 지칭될 수 있는 기판(34) 상에 배치되는 센서 픽셀 회로(32)의 어레이 및 압전막 층(36)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 하나 이상의 TFT 엘리먼트들을 그리고 일부 구현들에서, 다이오드, 커패시터 등과 같은 하나 이상의 부가적인 회로 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 픽셀 회로 부근의 압전막 층(36)에서 생성된 전기 전하를 전기 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 센서 픽셀 회로(32)에 압전막 층(36)을 전기적으로 커플링하는 픽셀 입력 전극(38)을 포함할 수 있다.
[0053] 예시된 구현에서, 수신기 바이어스 전극(39)은 플래톤(40) 부근의 압전막 층(36)의 한 측에 배치된다. 수신기 바이어스 전극(39)은 금속화된 전극일 수 있고 어느 신호들이 센서 픽셀 회로들(32)의 어레이에 전달되는지를 제어하도록 바이어싱되거나 접지될 수 있다. 플래톤(40)의 노출(상단) 표면(42)으로부터 반사되는 초음파 에너지는 압전막 층(36)에 의해 로컬화된 전기 전하들로 변환될 수 있다. 이들 로컬화된 전하들은 픽셀 입력 전극들(38)에 의해 수집되고 하부 센서 픽셀 회로들(32)에 전달될 수 있다. 전하는 센서 픽셀 회로들(32)에 의해 증폭되고 그 후 증폭된 신호들을 프로세싱하는 제어 시스템(50)에 제공될 수 있다. 센서 픽셀 회로(32)의 단순화된 예들이 도 1b, 1c 및 5에서 도시된다. 그러나 당업자는 예시적인 센서 픽셀 회로(32)에 대한 다수의 변동들 및 변형들이 고려될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
[0054] 제어 시스템(50)은 제 1 전송기 전극(24) 및 제 2 전송기 전극(26)은 물론, 수신기 바이어스 전극(39) 및 기판(34) 상의 센서 픽셀 회로(32)에 전기적으로 (직접적으로 또는 간접적으로) 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 실질적으로 위에서 설명된 바와 같이 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(50)은 센서 픽셀 회로들(32)로부터 수신된 증폭된 신호들을 프로세싱 가능할 수 있다.
[0055] 제어 시스템(50)은 예를 들어, 지문 이미지들을 획득함으로써 지문 이미지 데이터를 획득하도록 초음파 전송기(20) 및/또는 힘-감지 디바이스(30)를 제어 가능할 수 있다. 터치 감지 시스템(10)이 초음파 전송기(20)를 포함하든 아니면 포함하지 않든 간에, 제어 시스템(50)은 지문 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 그 초과의 디바이스들에 대한 액세스를 제어 가능할 수 있다. 터치 감지 시스템(10)(또는 연관된 디바이스)은 하나 또는 그 초과의 메모리 디바이스들을 포함하는 메모리 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 메모리 시스템의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 제어 시스템(50)은 지문 이미지를 캡처하고 메모리 시스템에 지문 이미지 데이터를 저장 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 "오프" 상태로 초음파 전송기(20)를 유지하면서 조차도 지문 이미지를 캡처하고 메모리 시스템에 지문 이미지 데이터를 저장 가능할 수 있다.
[0056] 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 초음파 이미징 모드 또는 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템은 힘-감지 모드에서 터치 감지 시스템을 동작시킬 때 "오프" 상태로 초음파 전송기(20)를 유지 가능할 수 있다. 힘-감지 디바이스(30)는 터치 감지 시스템(10)이 초음파 이미징 모드에서 동작할 때 초음파 수신기로서 기능할 수 있다.
[0057] 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 디스플레이 시스템, 통신 시스템 등과 같은 다른 디바이스들을 제어 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 예를 들어, 제어 시스템(50)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 아래에서 설명되는 디스플레이 디바이스(740)와 같은 디바이스의 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 파워링 온 가능할 수 있다. 이에 따라, 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 또한 도 7b에서 도시된 프로세서(21), 어레이 드라이버(22) 및/또는 드라이버 제어기(29)와 유사한 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 힘-감지 디바이스(30)를 통해 수신된 터치 또는 탭을 검출하고, 터치 또는 탭에 대한 응답으로 모바일 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 피처를 활성화 가능할 수 있다. "피처"는 컴포넌트, 소프트웨어 애플리케이션 등일 수 있다.
[0058] 플래톤(40)은 수신기에 음향적으로 커플링될 수 있는 임의의 적절한 물질일 수 있으며, 예들은 플라스틱, 세라믹 및 유리를 포함한다. 일부 구현들에서, 플래톤(40)은 커버 플레이트, 예를 들어, 디스플레이에 대한 커버 유리 또는 렌즈 유리일 수 있다. 특히 초음파 전송기(20)가 이용중일 때, 지문 검출 및 이미징은 원하는 경우, 예를 들어, 3mm 및 그 초과의 비교적 두꺼운 플래톤을 통해 수행될 수 있다. 그러나 힘-감지 디바이스(30)가 힘 검출 모드에서 지문들을 이미징 가능한 구현들에 대해, 더 얇고 비교적 더 컴플라이언트한 플래톤(40)이 바람직하다. 일부 이러한 구현들에 따라, 플래톤(40)은 하나 또는 그 초과의 폴리머들, 예컨대 하나 또는 그 초과의 타입들의 파릴렌을 포함할 수 있고, 실질적으로 더 얇을 수 있다. 일부 이러한 구현들에서, 플래톤(40)은 수십 미크론 두께, 또는 심지어 10 미크론 미만의 두께일 수 있다.
[0059] 압전막 층(36)을 형성하는데 이용될 수 있는 압전 물질들의 예들은 적절한 음향 특성들, 예를 들어, 약 2.5 MRayls 내지 5 MRayls의 음향 임피던스를 갖는 압전 폴리머를 포함한다. 이용될 수 있는 압전 물질들의 특정한 예들은 폴리비닐이딘 플루오르화물(PVDF) 및 폴리비닐이딘 플루오르화물-트리플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 코폴리머들과 같은 강유전성 폴리머를 포함한다. PVDF 코폴리머들의 예는 60:40(몰 퍼센트) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, 및 90:10 PVDR-TrFE을 포함한다. 이용될 수 있는 압전 물질들의 다른 예들은 폴리비닐이딘 염화물(PVDC) 호모폴리머 및 코폴리머들 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 호모폴리머 및 코폴리머 및 디이소프로필암모늄 브로마이드(DIPAB)를 포함한다.
[0060] 압전 전송기 층(22) 및 압전막 층(36)의 각각의 두께는 초음파 웨이브들을 생성하고 수신하는데 적합하게 되도록 선택될 수 있다. 일 예에서, PVDF 압전 전송기 층(22)은 대략적으로 28㎛의 두께이고, PVDF-TrFE 수신기 층(36)은 대략적으로 12㎛의 두께이다. 초음파 웨이브의 예시적인 주파수들은 5MHz 내지 30MHz의 범위에 있고 대략 0.25 mm 또는 그 미만 정도의 파장들을 갖는다.
[0061] 도 4b는 터치 감지 시스템의 대안적인 예의 전개도를 도시한다. 이 예에서, 압전막 층(36)이 이산 엘리먼트들(37) 내에 형성된다. 도 4b에서 도시된 구현에서, 이산 엘리먼트들(37) 각각은 단일 픽셀 입력 전극들(38) 및 단일 센서 픽셀 회로(32)에 대응한다. 그러나 터치 감지 시스템(10)의 대안적인 구현들에서, 반드시 각각의 이산 엘리먼트들(37), 단일 픽셀 입력 전극(38) 및 단일 센서 픽셀 회로(32) 간에 1대1 대응성이 존재하는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 단일 이산 엘리먼트(37)에 대해 다수의 픽셀 입력 전극들(38) 및 센서 픽셀 회로들(32)이 존재할 수 있다.
[0062] 도 3a 내지 도 4b는 터치 감지 시스템의 초음파 전송기들 및 수신기들의 예시적인 어레인지먼트들을 도시하며, 다른 어레인지먼트들도 가능하다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 초음파 전송기(20)는 힘-감지 디바이스(30) 위에 있을 수 있고, 그에 따라 검출될 물체(들)(25)에 더 근접하다. 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템(10)은 음향 지연 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 음향 지연 층은 초음파 전송기(20)와 힘-감지 디바이스(30) 사이에서 터치 감지 시스템(10)에 통합될 수 있다. 음향 지연 층은 초음파 펄스 타이밍을 조정하는데 이용될 수 있고, 동시에 초음파 전송기(20)로부터 힘-감지 디바이스(30)를 전기적으로 격리시킬 수 있다. 음향 지연 층은 실질적으로 균일한 두께를 가질 수 있고, 지연 층에 대해 이용되는 물질 및/또는 지연 층의 두께는 반사된 초음파 에너지가 힘-감지 디바이스(30)에 도달할 시간의 원하는 지연을 제공하도록 선택된다. 이를 행하는데 있어서, 물체에 의한 반사에 의해 물체에 관한 정보를 전달하는 에너지 펄스가 힘-감지 디바이스(30)에 도달하도록 이루어질 수 있는 시간의 범위는 터치 감지 시스템(10)의 다른 부분들로부터 반사된 에너지가 힘-감지 디바이스(30)에 도달할 가능성이 없는 시간 범위 동안이다. 일부 구현들에서, 기판(34) 및/또는 플래톤(40)은 음향 지연 층으로서 역할을 할 수 있다.
[0063] 도 5는 터치 감지 시스템에 대한 센서 픽셀 회로들의 4 x 4 픽셀 어레이를 도시한다. 각각의 센서 픽셀 회로(32)는, 예를 들어, 압전 센서 물질의 이산 엘리먼트들(37), 피크 검출 회로(8)(이 예에서 다이오드임) 및 판독 트랜지스터와 연관될 수 있다. 이들 엘리먼트들 중 대부분 또는 전부는 센서 픽셀 회로들(32)을 형성하도록 후면(예를 들어, 도 1a 내지 도 1c에서 도시된 기판(34)) 내에 또는 후면 상에 형성될 수 있다. 실제로, 각각의 센서 픽셀 회로(32)의 압전 센서 물질의 이산 엘리먼트(37)는 수신된 초음파 에너지를 전기 전하들로 변환할 수 있다. 피크 검출 회로(8)는 압전 센서 물질의 이산 엘리먼트(37)에 의해 검출된 전하의 최대량을 등록할 수 있다. 센서 픽셀 회로 어레이의 각각의 행은 그 후 예를 들어, 행 선택 메커니즘, 게이트 드라이버 또는 시프트 레지스터를 통해 스캔될 수 있고, 각각의 열에 대한 판독 트랜지스터는 각각의 픽셀에 대한 피크 전하의 크기가, 부가적인 회로, 예를 들어, 멀티플렉서 및 A/D 변환기에 의해 판독되도록 허용하기 위해 트리거될 수 있다. 센서 픽셀 회로들(32)은 센서 픽셀 회로들(32)의 게이팅, 어드레싱 및 리셋을 허용하도록 하나 이상의 TFT들을 포함할 수 있다.
[0064] 각각의 센서 픽셀 회로(32)는 터치 감지 시스템(10)에 의해 검출된 물체의 작은 부분에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예시의 편의를 위해, 도 5에 도시된 예가 비교적 조악한 해상도로 이루어지지만, 도 4a 및 도 4b에서 도시된 것과 실질적으로 유사한 레이어드 구조로 구성되는, 인치 당 500 픽셀 또는 그 초과 정도의 해상도를 갖는 터치 감지 시스템이 본 발명자들에 의해 입증되었다. 터치 감지 시스템(10)의 검출 영역은 검출의 의도된 물체에 의존하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 검출 영역은 단일 손가락에 대한 5mm X 5mm로부터 4개의 손가락에 대한 3인치 x 3 인치의 범위에 있을 수 있다. 더 작은 및 더 큰 영역들이 검출되고 및/또는 이미징될 물체(들)에 대해 적절히 사용될 수 있다.
[0065] 도 6은 터치 감지 시스템의 고-레벨 블록도의 예를 도시한다. 도시된 엘리먼트들 대부분이 제어 시스템(50)의 부분을 형성할 수 있다. 센서 제어기는 센서 시스템의 다양한 양상들, 예를 들어, 초음파 전송기 타이밍 및 여기 파형들, 초음파 수신기 및 센서 픽셀 회로에 대한 바이어스 전압, 센서 픽셀 어드레싱, 신호 필터링 및 변환, 판독 프레임 레이트 등을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다. 센서 제어기는 또한 센서 픽셀 회로 어레이로부터 데이터를 수신하는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 데이터 프로세서는 지문의 이미지 데이터로 디지털화된 데이터를 변환하거나, 또는 추가의 프로세싱을 위해 데이터를 포맷팅할 수 있다.
[0066] 예를 들어, 제어 유닛은 정규 간격으로 전송기(Tx) 드라이버에 Tx 여기 신호를 송신하여 Tx 드라이버가 초음파 전송기를 여기시키고 평면 초음파 웨이브들을 생성하게 할 수 있다. 제어 유닛은 수신기 바이어스 전극을 바이어싱하고 픽셀 회로에 의해 음향 신호 검출의 게이팅을 허용하도록 수신기(Rx) 바이어스 드라이버를 통해 레벨 선택 입력 신호를 송신할 수 있다. 디멀티플렉서는 센서 픽셀 회로의 특정 행 또는 열이 출력 신호들을 제공하게 하는 게이트 드라이버를 턴 온 및 오프시키는데 사용할 수 있다. 픽셀들로부터의 출력 신호들은 전하 증폭기, RC 필터 또는 안티-앨리어싱 필터와 같은 필터, 및 디지털화기를 통해 데이터 프로세서에 송신될 수 있다. 시스템의 부분들은 TFT 후면 상에 포함될 수 있고, 다른 부분들은 연관된 직접 회로에 포함될 수 있다는 것에 주의한다.
[0067] 도 7a 및 도 7b는 여기서 설명된 터치 감지 시스템을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록도들의 예들을 도시한다. 디스플레이 디바이스(740)는 예를 들어, 스마트폰, 셀룰러 또는 모바일 전화 등과 같은 모바일 디스플레이 디바이스일 수 있다. 그러나 디스플레이 디바이스(740)의 동일한 컴포넌트들 또는 이들의 약간의 변형들이 또한 텔레비전들, 컴퓨터들, 태블릿들, e-리더들, 핸드헬드 디바이스들 및 휴대용 매체 디바이스들과 같은 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들을 예시한다.
[0068] 이 예에서, 디스플레이 디바이스(740)는 하우징(741), 디스플레이(730), 터치 감지 시스템(10), 안테나(743), 스피커(745), 입력 디바이스(748) 및 마이크로폰(746)을 포함한다. 하우징(741)은 사출 성형 및 진공 성형(vacuum forming)을 포함하는, 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 추가로, 하우징(741)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹 또는 이들의 결합을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 다양한 물질들 중 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(741)은 상이한 컬러의 다른 제거 가능한 부분들과 상호교환될 수 있거나, 상이한 로고들, 사진들 또는 심볼들을 포함하는 제거 가능한 부분들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
[0069] 디스플레이(730)는 본원에 설명된 바와 같은, 플라즈마, 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 액정 디스플레이(LCD)와 같은 평면 패널 디스플레이 또는 음극선관(CRT) 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비-평면 패널 디스플레이를 포함하는, 다양한 디스플레이들 중 임의의 것일 수 있다. 또한, 디스플레이(730)는 IMOD(interferometric modulator)-기반 디스플레이를 포함할 수 있다.
[0070] 디스플레이 디바이스(740)의 일 예의 컴포넌트들은 도 7b에 개략적으로 예시된다. 여기서, 디스플레이 디바이스(740)는 하우징(741)을 포함하며, 내부가 적어도 부분적으로 둘러싸인 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(740)는 트랜시버(747)에 커플링될 수 있는 안테나(743)를 포함하는 네트워크 인터페이스(727)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(727)는 디스플레이 디바이스(740) 상에 디스플레이될 수 있는 이미지 데이터에 대한 소스일 수 있다. 따라서, 네트워크 인터페이스(727)는 이미지 소스 모듈의 일 예이지만, 프로세서(721) 및 입력 디바이스(748)는 또한 이미지 소스 모듈로서의 역할을 할 수 있다. 트랜시버(747)는 프로세서(721)에 연결되며, 프로세서(721)는 컨디셔닝 하드웨어(752)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(752)는 (필터를 적용하거나 아니면 신호를 조작하는 것과 같이) 신호를 컨디셔닝 가능할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(752)는 스피커(745) 및 마이크로폰(746)에 연결될 수 있다. 프로세서(721)는 또한 입력 디바이스(748) 및 드라이버 제어기(729)에 연결될 수 있다. 드라이버 제어기(729)는 프레임 버퍼(728) 및 어레이 드라이버(722)에 커플링될 수 있으며, 이는 차례로 디스플레이 어레이(730)에 커플링될 수 있다. 도 7b에 구체적으로 도시되지 않는 엘리먼트들을 포함하는, 디스플레이 디바이스(740)에서의 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들은 메모리 디바이스로서 기능하고 프로세서(721) 또는 제어 시스템의 다른 컴포넌트들과 통신 가능할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 파워 서플라이(750)는 특정 디스플레이 디바이스(740) 설계에서의 실질적으로 모든 컴포넌트들에 파워를 제공할 수 있다.
[0071] 이 예에서, 디스플레이 디바이스(740)는 또한 터치 및 지문 제어기(777)를 포함한다. 터치 및 지문 제어기(777)는 예를 들어, 위에서 설명된 것과 같은 제어 시스템(50)의 부분일 수 있다. 이에 따라, 일부 구현들에서, 터치 및 지문 제어기(777)(및/또는 제어 시스템(50)의 다른 컴포넌트들)는 하나 또는 그 초과의 메모리 디바이스들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(50)은 또한 도 7b에서 도시된 프로세서(721), 어레이 드라이버(722) 및/또는 드라이버 제어기(729)와 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 터치 및 지문 제어기(777)는 예를 들어, 라우팅 와이어들을 통해 터치 감지 시스템(10)과 통신 가능할 수 있고, 터치 감지 시스템(10)을 제어 가능할 수 있다. 터치 및 지문 제어기(777)는 터치 감지 시스템(10) 근처 또는 그 상에서 손가락들과 같은 하나 또는 그 초과의 물체들의 위치 및/또는 이동을 결정 가능할 수 있다. 대안적인 구현들에서, 그러나 프로세서(721)(또는 제어 시스템(50)의 다른 부분)는 이 기능성 중 일부 또는 전부를 제공 가능할 수 있다.
[0072] 터치 및 지문 제어기(777)(및/또는 제어 시스템(50)의 다른 엘리먼트)는 하나 또는 그 초과의 터치 위치들에 따라 디스플레이 디바이스(740)를 제어하기 위한 입력들을 제공 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 터치 및 지문 제어기(777)는 하나 또는 그 초과의 터치 위치들의 이동들을 결정하고 이동들에 따라 디스플레이 디바이스(740)를 제어하기 위한 입력을 제공 가능할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 터치 및 지문 제어기(777)는 디스플레이 디바이스(740) 근처에 있는 물체들의 위치들 및/또는 이동들을 결정 가능할 수 있다. 이에 따라, 터치 및 지문 제어기(777)는, 디스플레이 디바이스(740)와 어떠한 접촉도 이루어지지 않는 경우조차도 손가락 또는 스타일러스 이동들, 손 제스처들 등을 검출 가능할 수 있다. 터치 및 지문 제어기(777)는 이러한 검출된 이동들 및/또는 제스처들에 따라 디스플레이 디바이스(740)를 제어하기 위한 입력을 제공 가능할 수 있다.
[0073] 본원 어딘가에서 설명된 바와 같이, 터치 및 지문 제어기(777)(또는 제어 시스템(50)의 다른 엘리먼트)는 하나 또는 그 초과의 지문 검출 동작 모드들을 제공 가능할 수 있다. 이에 따라 일부 구현들에서, 터치 및 지문 제어기(777)(또는 제어 시스템(50)의 다른 엘리먼트)는 지문 이미지들을 생성 가능할 수 있다.
[0074] 일부 구현들에서, 터치 감지 시스템(10)은 본원 어딘가에서 설명된 것과 같은 힘-감지 디바이스(30) 및/또는 초음파 전송기(20)를 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현들에 따라, 터치 및 지문 제어기(777)(또는 제어 시스템(50)의 다른 엘리먼트)는 힘-감지 디바이스(30)로부터 입력을 수신하고, 초음파 전송기(20) 및/또는 디스플레이 디바이스(740)의 다른 컴포넌트를 파워 온 또는 "웨이크 업" 가능할 수 있다.
[0075] 네트워크 인터페이스(727)는 디스플레이 디바이스(740)가 네트워크를 통해 하나 또는 그 초과의 디바이스들과 통신할 수 있도록 안테나(743) 및 트랜시버(747)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(727)는 또한 예를 들어, 프로세서(721)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화하는 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(743)는 신호들을 전송하고 수신할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 안테나(743)는 IEEE 16.11(a), (b) 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n을 포함하는 IEEE 802.11 표준 또는 그의 추가적인 구현들에 따라 RF 신호들을 전송하고 수신한다. 몇몇 다른 구현들에서, 안테나(743)는 블루투스® 표준에 따라 RF 신호들을 전송하고 수신한다. 셀룰러 전화의 경우에, 안테나(743)는 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 이동 통신들을 위한 범용 시스템(GSM), GSM/제너럴 패킷 라디오 서비스(GPRS), 강화된 데이터 GSM 환경(EDGE), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), 광대역-CDMA(W-CDMA), 에볼루션 데이터 최적화(EV-DO), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, 고속 패킷 액세스(HSPA), 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA), 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA), 진화된 고속 패킷 액세스(HSPA+), 롱 텀 에볼루션(LTE), AMPS, 또는 3G, 4G 또는 5G 기술을 활용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위해 이용되는 다른 알려진 신호들을 수신하도록 설계될 수 있다. 트랜시버(747)는 안테나(743)로부터 수신되는 신호들이 프로세서(721)에 의해 수신되고 추가로 조작될 수 있도록 이들을 사전-프로세싱할 수 있다. 트랜시버(747)는 또한, 프로세서(721)로부터 수신되는 신호들이 안테나(743)를 통해 디스플레이 디바이스(740)로부터 전송될 수 있도록 이들을 프로세싱할 수 있다.
[076] 몇몇 구현들에서, 트랜시버(747)는 수신기로 교체될 수 있다. 추가로, 몇몇 구현들에서, 네트워크 인터페이스(727)는 프로세서(721)에 송신될 이미지 데이터를 저장 또는 발생시킬 수 있는 이미지 소스로 교체될 수 있다. 프로세서(721)는 디스플레이 디바이스(740)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(721)는 네트워크 인터페이스(727) 또는 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하며, 이 데이터를 원시(raw) 이미지 데이터로 또는 원시 이미지 데이터로 쉽게 프로세싱될 수 있는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(721)는 프로세싱된 데이터를, 저장을 위해 프레임 버퍼(728) 또는 드라이버 제어기(729)에 송신할 수 있다. 원시 데이터는 통상적으로 이미지 내의 각 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를 들어, 그와 같은 이미지 특성들은 컬러, 채도 및 그레이-스케일 레벨을 포함할 수 있다.
[0077] 프로세서(721)는 디스플레이 디바이스(740)의 동작을 제어하기 위해 마이크로제어기, CPU 또는 논리 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(752)는 신호들을 스피커(745)에 전송하고 마이크로폰(746)부터 신호들을 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(752)는 디스플레이 디바이스(740) 내의 이산 컴포넌트들일 수 있거나, 프로세서(721) 또는 다른 컴포넌트들 내에 포함될 수 있다.
[0078] 드라이버 제어기(729)는 직접 프로세서(721)로부터 또는 프레임 버퍼(728)로부터 프로세서(721)에 의해 발생되는 원시 이미지 데이터를 취할 수 있으며 어레이 드라이버(722)로의 고속 전송을 위해 적절하게 원시 이미지 데이터를 재포맷할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 드라이버 제어기(729)는 디스플레이 어레이(730)에 걸친 스캐닝을 위해 적합한 시간 순서를 갖도록 원시 이미지 데이터를 래스터-형(raster-like) 포맷을 갖는 데이터 흐름으로 재포맷할 수 있다. 그 후에 드라이버 제어기(729)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(722)에 송신한다. LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(729)가 종종 자립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(721)와 관련되더라도, 그와 같은 제어기들은 많은 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(721)에 임베딩될 수 있고, 소프트웨어로서 프로세서(721)에 임베딩될 수 있거나, 어레이 드라이버(722)로 하드웨어에 완전히 통합될 수 있다.
[0079] 어레이 드라이버(722)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(729)로부터 수신할 수 있으며 디스플레이 엘리먼트들의 디스플레이의 x-y 매트릭스로부터 발생하는 수백 및 때때로 수천(또는 그 이상)개의 도선들에 초당 수회(many times) 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷할 수 있다.
[0080] 몇몇 구현들에서, 드라이버 제어기(729), 어레이 드라이버(722) 및 디스플레이 어레이(730)는 본원에 설명된 임의의 타입들의 디스플레이들에 대해 적절하다. 예를 들어, 드라이버 제어기(729)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예컨대, IMOD 디스플레이 엘리먼트 제어기)일 수 있다. 추가로, 어레이 드라이버(722)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버일 수 있다. 더욱이, 디스플레이 어레이(730)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이일 수 있다. 몇몇 구현들에서, 드라이버 제어기(729)는 어레이 드라이버(722)에 통합될 수 있다. 그와 같은 구현은 고집적 시스템들, 예를 들어, 이동 전화들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 소형-영역 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
[0081] 몇몇 구현들에서, 입력 디바이스(748)는 예를 들어, 사용자가 디스플레이 디바이스(740)의 동작을 제어하게 허용 가능하게 될 수 있다. 입력 디바이스(748)는 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 로커(rocker), 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(730)에 통합된 터치-감지 스크린 또는 압력- 또는 열-감지 멤브레인(membrane)을 포함할 수 있다. 마이크로폰(746)은 디스플레이 디바이스(740)에 대한 입력 디바이스로서 기능 가능하게 될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 마이크로폰(746)을 통한 음성 커맨드들은 디스플레이 디바이스(740)의 동작들을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
[0082] 파워 서플라이(750)는 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파워 서플라이(750)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 재충전가능 배터리일 수 있다. 재충전가능 배터리를 이용하는 구현들에서, 재충전가능 배터리는 예를 들어, 벽 소켓 또는 광전지 디바이스 또는 어레이로부터 발생하는 파워를 이용하여 충전할 수 있다. 대안적으로, 재충전가능 배터리는 무선으로 충전 가능할 수 있다. 파워 서플라이(750)는 또한, 재생 가능한 에너지 소스, 커패시터 또는 플라스틱 솔라 셀 또는 솔라-셀 페인트를 포함하는 솔라 셀일 수 있다. 파워 서플라이(750)는 또한 벽 콘센트로부터 파워를 수신 가능하게 될 수 있다.
[0083] 몇몇 구현들에서, 제어 프로그램능력은 전자 디스플레이 시스템에서의 여러 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(729)에 존재한다. 몇몇 다른 구현들에서, 제어 프로그램능력은 어레이 드라이버(722)에 존재한다. 위에서 설명된 최적화는 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들에서 그리고 다양한 구성들에서 구현될 수 있다.
[0084] 본 명세서에 사용된 바와 같이, 항목들의 리스트 중 "적어도 하나"를 지칭하는 구문은 하나의 부재를 포함하는, 이들 항목의 임의의 결합을 지칭한다. 예로서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는, a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c를 커버하도록 의도된다.
[0085] 여기서 개시된 구현들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 프로세스들은, 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 호환성은 기능성의 관점에서 대체로 설명되었고 위에서 설명된 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들에서 예시되었다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 전체 시스템에 부과된 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다.
[0086] 여기서 개시된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직, 로직 블록, 모듈, 및 회로를 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는, 범용 단일- 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 또는 기타 프로그래밍 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트, 또는 본원에 설명된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 결합으로 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 또는, 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치들의 결합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정 프로세스들 및 방법들은 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 수행될 수 있다.
[0087] 하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에 개시된 구조 및 그의 구조적 등가물들을 비롯해서, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 청구 대상의 구현들은 또한 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하거나 장치에 의한 실행을 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 즉, 컴퓨터 프로그램 명령의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
[0088] 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 비-일시적인 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장되거나 이로서 전송될 수 있다. 본원에 개시된 방법 또는 알고리즘의 프로세스들은 컴퓨터 판독 가능 매체에 상주할 수 있는 프로세서 실행 가능한 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램을 전송하도록 인에이블될 수 있는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체 둘 다를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수 있다. 제한적이지 않은 예로서, 비-일시적인 매체들은, RAM, ROM, EEPROM, FLASH 메모리, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결이 컴퓨터-판독 가능 매체로 적절히 칭해질 수 있다. 본원에 사용되는 디스크(disk 및 disc)는 컴팩트 디스크(disc)(CD), 레이저 디스크(disc), 광학 디스크(disc), 디지털 다용도 disc(DVD), 플로피 디스크(disk) 및 블루레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크(disc)들은 데이터를 레이저를 이용하여 광학적으로 재생한다. 이들의 결합은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 또한, 방법 또는 알고리즘의 동작들은, 컴퓨터 프로그램 물건에 포함될 수 있는 기계 판독 가능 매체 및 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 코드들 및 명령들 중 하나 또는 임의의 결합 또는 세트로서 상주할 수 있다.
[0089] 본 개시에 설명된 구현들에 대한 다양한 변형들이 당업자들에게 쉽게 명백하게 될 수 있으며, 본 명세서에 정의된 일반 원리들은 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어남 없이 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에 도시된 구현들로 한정되도록 의도되는 것이 아니라, 본 명세서에 개시된 청구 범위, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위와 조화될 것이다. "예시적인"이라는 단어는 어쨌든, "예시, 실례 또는 예증으로서 기능하는 것"을 의미하는 것으로 배타적으로 사용된다. "예시적인" 것으로서 본 명세서에 기술된 임의의 구현은, 반드시 다른 구현들보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다.
[0090] 별개의 구현들의 맥락에서 본 명세서에서 설명되는 특정 기능들은 또한 단일 구현에서 결합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명된 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적합한 하위 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 특징들이 특정 결합들에서 작용하고 심지어 그처럼 초기에 청구된 대로 위에서 설명될 수 있지만, 청구된 결합으로부터의 하나 이상의 특징은 어떤 경우에는 결합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 결합은 하위 결합 또는 하위 결합의 변동으로 지향될 수 있다.
[0091] 유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이것은 바람직한 결과를 달성하기 위해 이러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되는 것 또는 모든 도시된 동작들이 수행되는 것을 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서, 멀티 태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 위에서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건으로 함께 통합되거나 복수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 다른 구현들이 이하의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우에, 청구항에 기재된 동작들은 다른 순서로 수행될 수 있고 여전히 바람직한 결과를 달성할 수 있다.
[0092] 구체적으로 설명된 구현들 중 임의의 것의 피처들이 서로 호환 가능한 것으로서 명시적으로 식별되지 않거나, 또는 이들이 서로 배타적이고 상보적 및/또는 보충적 의미로 쉽게 결합 가능하지 않다는 것을 주변 콘택스트가 암시하지 않으면, 본 개시 전체는 이들 상보적 구현들의 특정한 피처들이 (약간 상이하더라도) 하나 또는 그 초과의 포괄적인 기술적 솔루션들을 제공하기 위해 선택적으로 결합될 수 있다는 것을 고려하고 구상할 것이다. 그러므로 위의 설명은 단지 예로서 주어지며, 세부사항의 변형들은 본 개시의 범위 내에 이루어질 수 있다는 것이 추가로 인지될 것이다.

Claims (20)

  1. 힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템으로서,
    상기 힘-감지 디바이스는,
    기판;
    상기 기판 상에 배치되는 센서 픽셀 회로들의 어레이;
    압전막 층의 이산 엘리먼트들 ― 각각의 이산 엘리먼트는 개별 센서 픽셀 회로에 대응함 ― ;
    복수의 픽셀 입력 전극들 ― 각각의 픽셀 입력 전극은 압전층의 이산 엘리먼트의 제 1 측과 상기 센서 픽셀 회로들 중 하나 간에 전기적 연결을 형성하도록 구성됨 ― ;
    상기 압전층의 이산 엘리먼트들의 제 2 측과의 전기적 연결을 형성하도록 구성된 수신기 바이어스 전극; 및
    제어 시스템
    을포함하고,
    상기 제어 시스템은,
    상기 센서 픽셀 회로들 중 하나 또는 그 초과로부터 신호를 수신하고 ― 상기 신호는 상기 압전막 층의 하나 또는 그 초과의 이산 엘리먼트들에 적용된 힘에 대응함 ― ; 및
    상기 힘을 가한 물체의 위치를 결정할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 센서 픽셀 회로는,
    상기 픽셀 입력 전극으로부터 수신된 전하들을 증폭 가능한 전하 증폭기
    를 더 포함하는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 센서 픽셀 회로는,
    적용된 힘에 의해 생성된 전하의 최대량을 등록 가능한 피크(peak) 검출 회로
    를 더 포함하는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 센서 픽셀 회로는,
    상기 피크 검출 회로로부터 누적된 전하를 제거 가능한 리셋 디바이스
    를 더 포함하는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘-감지 디바이스는 지문 센서로서 기능하기에 충분히 높은 해상도를 갖는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    초음파 전송기
    를 더 포함하고,
    상기 제어 시스템은 초음파 이미징 모드 또는 힘-감지 모드에서 상기 터치 감지 시스템을 동작시킬 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 힘-감지 모드에서 상기 터치 감지 시스템을 동작시킬 때 상기 초음파 전송기를 "오프(off)" 상태로 유지할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    메모리 시스템
    을 더 포함하고,
    상기 제어 시스템은 상기 초음파 전송기를 상기 "오프" 상태로 유지하면서, 지문 이미지를 캡처(captur)하고 상기 메모리 시스템에 지문 이미지 데이터를 저장할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 지문 이미지 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 또는 그 초과의 디바이스들에 대한 액세스를 제어할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 힘-감지 디바이스는 상기 터치 감지 시스템이 상기 초음파 이미징 모드에서 동작할 때 초음파 수신기로서 기능할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭(tap)을 검출하고 상기 터치 또는 탭에 대한 응답으로 상기 초음파 전송기를 스위칭 온할 수 있는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 TFT(thin film transistor) 기판이고, 상기 센서 픽셀 회로는 TFT 센서 픽셀 회로들을 포함하는,
    힘-감지 디바이스를 포함하는 터치 감지 시스템.
  13. 제 1 항의 터치 감지 시스템을 포함하는 모바일 디스플레이 디바이스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭을 검출하고 상기 터치 또는 탭에 대한 응답으로 상기 모바일 디스플레이 디바이스의 적어도 하나의 피처(feature)를 활성화할 수 있는,
    모바일 디스플레이 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    비활동의 기간들 동안 슬립 모드에서 상기 모바일 디스플레이 디바이스를 동작시키고;
    상기 힘-감지 디바이스를 통해 수신된 터치 또는 탭을 검출하고; 그리고
    상기 터치 또는 탭에 대한 응답으로 상기 슬립 모드로부터 상기 모바일 디스플레이 디바이스를 웨이크(wake)시킬 수 있는,
    모바일 디스플레이 디바이스.
  16. 방법으로서,
    상기 터치 감지 시스템의 힘-감지 디바이스로부터, 사용자 터치 또는 탭의 표시를 수신하는 단계; 및
    상기 터치 또는 탭에 적어도 부분적으로 기초하여 초음파 이미징 모드에서 상기 터치 감지 시스템을 동작시키는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 수신하는 단계는 상기 초음파 전송기가 스위치 오프되는 동안 초음파 수신기로부터 상기 표시를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 동작시키는 단계는 상기 초음파 전송기를 스위칭 온하는 단계를 포함하는,
    방법.
  18. 터치 감지 시스템으로서,
    압전막 층 및 센서 픽셀 회로들의 어레이를 포함하는 초음파 수신기;
    초음파 전송기 수단; 및
    제어 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은,
    상기 초음파 전송기 수단이 스위칭 오프되는 동안, 상기 초음파 수신기의 센서 픽셀 회로들 중 하나 또는 그 초과로부터 신호를 수신하기 위한 수단 ― 상기 신호는 상기 압전막 층에 적용된 힘에 대응함 ― ; 및
    상기 신호에 대한 응답으로 상기 초음파 전송기 수단을 스위칭 온하기 위한 수단
    을 포함하는,
    터치 감지 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 수신하기 위한 수단에 의해 수신된 복수의 신호들에 대응하는 하나 또는 그 초과의 물체들의 포지션 또는 움직임을 결정하기 위한 수단을 포함하는,
    터치 감지 시스템.
  20. 제 18 항의 터치 감지 시스템을 포함하는 모바일 디스플레이 디바이스로서,
    상기 제어 수단은,
    비활동의 기간들 동안 슬립 모드에서 상기 모바일 디스플레이 디바이스를 동작시키기 위한 수단; 및
    상기 신호에 대한 응답으로 상기 슬립 모드로부터 상기 모바일 디스플레이 디바이스를 웨이크하기 위한 수단을 포함하는,
    모바일 디스플레이 디바이스.
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