KR20170050060A - 터치-지문 복합 센서를 포함하는 전자 기기 - Google Patents

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KR20170050060A
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Abstract

터치 검출과 지문 검출이 가능한 터치-지문 복합 센서를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 전자 기기는 표시 패널 상에, 일방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제1전극; 상기 복수의 제1전극과 이격되게 교차하는 방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제2전극; 상기 복수의 제1전극에 구동 신호를 송신하고, 상기 복수의 제2전극으로부터의 전기 신호를 수신하는 제어부;를 포함한다. 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극이 교차하는 영역에 의해 복수의 터치 검출 영역과 복수의 지문-터치 검출 영역이 정의된다. 상기 복수의 지문-터치 검출 영역 각각은 복수의 지문 검출 화소를 포함하며, 표시면 상에 분산 배치되어, 사용자 편의성, 시인성이 증대된다.

Description

터치-지문 복합 센서를 포함하는 전자 기기{Electronic apparatus including a touch-fingerprint complex sensor}
본 개시는 터치와 지문을 함께 인식할 수 있는 복합 센서, 센싱 방법 및 이를 포함하는 전자 기기에 대한 것이다.
지문, 음성, 얼굴, 손 또는 홍채와 같은 개인의 고유한 특징을 이용한 개인 인증의 필요성은 점차 확대되고 있다. 개인 인증 기능은 금융 기기, 출입 통제기, 모바일 장치, 노트북 등에서 주로 사용되며, 최근 스마트 폰과 같은 모바일 장치가 널리 보급됨에 따라 스마트 폰 내에 저장된 많은 보안 정보를 보호하기 위해 개인 인증을 위한 지문 인식 장치가 채용되고 있다.
스마트 폰에는 터치 스크린 장치가 디스플레이 장치에 부착되어, 사용자에게 직관적인 입력 수단을 제공하고 있으며, 통상, 지문 인식 장치는 터치 스크린 장치와 별도로 마련되어 정해진 위치를 터치한 경우에만 지문 인식이 가능하다.
터치와 지문을 함께 인식할 수 있는 복합 센서, 센싱 방법 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
일 유형에 따르면, 영상이 표시되는 표시면을 가지는 표시 패널; 상기 표시 패널 상에, 일방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제1전극; 상기 표시 패널 상에, 상기 복수의 제1전극과 이격되게 교차하는 방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제2전극; 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에 배치된 절연층; 상기 복수의 제1전극에 구동 신호를 송신하고, 상기 복수의 제2전극으로부터의 전기 신호를 수신하는 제어부; 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극이 교차하는 영역에 의해 정의되는 복수의 터치 검출 영역과 복수의 지문-터치 검출 영역; 상기 복수의 제1전극 및 제2전극 상에 배치된 보호 필름;을 포함하며, 상기 복수의 터치 검출 영역은 M개의 행과 N개의 열의 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 복수의 지문-터치 검출 영역은, 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 홀수), (짝수, 짝수), (홀수, 짝수), (짝수, 홀수) 중 어느 하나의 규칙으로 표현되는 위치에 배치되며, 상기 복수의 지문-터치 검출 영역 각각은 복수의 지문 검출 화소를 포함하는, 전자 기기가 제공된다.
상기 복수의 제1전극은 폭이 일정한 스트립(strip) 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치될 수 있다.
상기 복수의 제2전극은 폭이 일정한 스트립(strip) 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1전극 및 상기 복수의 제2전극의 폭은 모두 동일하며, 상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극이 반복 배치된 주기가 동일할 수 있다.
상기 복수의 제1전극의 폭이 상기 복수의 제2전극의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 복수의 제1전극은 복수의 마름모 패턴이 연결된 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치될 수 있다.
상기 복수의 제2전극은 복수의 마름모 패턴이 연결된 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1전극과 제2전극의 상기 마름모 패턴은 상기 표시 패널 상의 같은 면에 배치되고, 상기 절연층이 상기 복수의 제1전극과 제2전극이 교차하는 영역 사이를 절연하도록 배치될 수 있다.
상기 전자 기기는 서로 인접 배치된 상기 복수의 제1전극 중 일부의 양단을 서로 연결하며, 반복 배치된 복수의 제1 연결 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 연결 전극은 상기 표시 패널 상에 상기 표시면의 바깥쪽 영역과 마주하게 배치될 수 있다.
상기 복수의 제1 연결 전극 중 하나에 의해 연결되는 상기 일부의 복수의 제1전극 개수와, 상기 복수의 제1전극 중, 상기 복수의 연결 전극 사이에 배치되는 제1전극의 개수가 서로 같을 수 있다.
상기 전자 기기는 서로 인접 배치된 상기 복수의 제2전극 중 일부의 양단을 서로 연결하며, 반복 배치된 복수의 제2 연결전극을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 제2 연결전극은 상기 표시 패널 상에 상기 표시면의 바깥쪽 영역과 마주하게 배치될 수 있다.
상기 복수의 제2 연결전극 중 하나에 의해 연결되는 상기 일부의 복수의 제2전극 개수와, 상기 복수의 제2전극 중, 상기 복수의 제2연결 전극 사이에 배치되는 제2전극의 개수가 일정 개수로 서로 같을 수 있다.
상기 제어부는, 지문 센싱 모드에서, 상기 제1 연결 전극과 연결되지 않은 상기 복수의 제1전극에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2전극에서의 전기 신호를 독립적으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 터치 센싱 모드에서, 상기 복수의 제1 연결 전극 사이에 배치되는 상기 일정한 개수의 복수의 제1전극에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 연결 전극 사이에 배치되는 상기 일정한 개수의 복수의 제2전극에서의 전기 신호를 합산하여 출력할 수 있다.
상기 복수의 제1전극은 제1폭을 가지는 복수의 제1 터치-지문 전극과 상기 제1폭보다 넓은 제2폭을 가지는 복수의 제1 터치 전극을 포함하며, 상기 복수의 제2전극은 제3폭을 가지는 복수의 제2 터치-지문 전극과 상기 제3폭보다 넓은 제4폭을 가지는 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1폭과 상기 제3폭이 같고, 상기 제2폭과 상기 제4폭이 같을 수 있다.
상기 복수의 제1 터치 전극 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제1 터치-지문 전극이 배치되고, 상기 복수의 제2 터치 전극 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제2 터치-지문 전극이 배치될 수 있다.
상기 제어부는, 지문 센싱 모드에서, 상기 복수의 제1 터치-지문 전극에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 터치-지문 전극에서의 전기 신호를 독립적으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는, 터치 센싱 모드에서, 상기 복수의 제1 터치 전극 사이에 배치되는 복수의 제1 터치-지문 전극에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 터치 전극 사이에 배치되는 복수의 제2 터치-지문 전극에서의 전기 신호를 합산하여 출력할 수 있다.
상기 보호 필름의 두께는 100㎛ 이하일 수 있다.
상기 표시 패널은 표시 요소와, 표시 요소를 보호하는 커버층을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있다.
상기 전자기기는 휴대용 이동통신 기기일 수 있다.
상술한 전자 기기는 지문이 검출될 수 있는 영역 복수개가 표시면 상에 분산배치되어 있어 사용자의 편의성이 높다.
또한, 구동 전극부와 검출 전극부를 구성하는 전극들의 패턴이 표시면 전체적으로 균일 또는 규칙적으로 형성되어, 전극 패턴에 의해 영상 시인성이 저감되는 영향이 적다.
도 1은 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서의 개략적인 구성을 보인 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 터치-지문 복합 센서에서 표시 패널의 표시면 상에 구동전극부와 검출전극부가 배치된 형태를 상세히 보인 평면도이다.
도 3은 도 1의 터치-지문 복합 센서에서 표시 패널의 표시면 상에 터치-지문 검출 영역과 터치 검출 영역이 배치된 형태를 보이는 평면도이다.
도 4는 도 3의 매트릭스를 3X3 매트릭스로 간소화하여, 전극 형태를 상세히 보이는 평면도이다.
도 5는 도 4의 평면도에서, 터치-지문 검출 영역의 배치 형태를 보인다.
도 6은 도 4의 평면도에서, 터치 검출 영역의 배치 형태를 보인다.
도 7은 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서에 사용자의 지문이 터치되는 형태를 예시적으로 보인다.
도 8은 비교예에 따른 터치-지문 복합 센서에 사용자의 지문이 터치되는 형태를 예시적으로 보인다.
도 9은 실시예에 따른 전자 기기의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
도 10은 도 9의 전자 장치가 터치 센싱 및 지문 센싱을 수행하는 과정을 보이는 흐름도이다.
도 11은 도 9의 전자 장치에 구비되는 터치 지문 복합 센서의 구동회로를 예시적으로 보인다.
도 12는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서에 채용될 수 있는 구동 전극, 검출 전극의 형상을 보이는 평면도이다.
도 13은 도 12의 A-A'단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서에 채용될 수 있는 구동 전극, 검출 전극의 형상을 보이는 평면도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서의 개략적인 구성을 보이는 평면도이다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서(100)의 개략적인 구성을 보인 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 터치-지문 복합 센서(100)에서 표시 패널(110)의 표시면(DS) 상에 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140)가 배치된 형태를 상세히 보인 평면도이며, 도 3은 도 1의 터치-지문 복합 센서(100)에서 터치-지문 검출 영역(TFA)과 터치 검출 영역(TA)이 매트릭스 형태로 구현된 형태를 보이는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 터치-지문 복합 센서(100)는 영상이 표시되는 표시면을 가지는 표시 패널(110), 표시 패널 상에, 서로 이격 배치된 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140)를 포함한다. 구동 전극부(120)는 일방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제1전극(TX)을 포함하며, 검출 전극부(140)는 상기 일방향과 교차하는 방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제2전극(RX)을 포함한다. 상기 교차하는 방향은 직교하는 방향일 수 있다. 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140) 사이에는 절연층(130)이 마련될 수 있다. 검출 전극부(140) 상에는 보호 필름(150)이 더 배치될 수 있다.
터치-지문 복합 센서(100)는 전기용량(capacitance) 방식의 센서로서, 사용자의 터치에 의해 또는 터치된 지문의 세부적인 형상에 의한 커패시턴스 변화를 감지한다. 복수의 제1전극(TX)과 복수의 제2전극(RX)이 교차하는 노드가 터치 입력 또는 지문 입력을 센싱하는 화소로 기능할 수 있다. 즉, 복수의 제1전극(TX)과 복수의 제2전극(RX)이 교차하는 노드에서 터치 입력 또는 지문 입력에 의해 자체 커패시턴스(self capacitance) 또는 상호 커패시턴스(mutual capacitance) 변화가 생성되며, 터치된 복수의 노드에서의 전기 용량 변화로부터 터치 입력의 좌표, 또는 터치된 지문의 이미지를 계산할 수 있다.
복수의 제1전극(TX)과 복수의 제2전극(RX)이 교차하는 영역은 터치 검출 영역(TA) 또는 터치와 지문을 모두 검출할 수 있는 터치-지문 검출 영역(TFA)으로 정의될 수 있다. 터치 검출 영역(TA)과 터치-지문 검출 영역(TFA)은 표시면(DS) 상에 매트릭스 형태로 배치되며, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 표시면(DS) 상에 소정 규칙에 따라 분산 배치되고 있다. 터치-지문 검출 영역(TFA)은 터치와 지문이 모두 검출될 수 있는 영역이므로, 표시면(DS) 상의 전체 영역은 터치가 검출될 수 있는 영역이다. 따라서, 이하에서는, 터치-지문 검출 영역(TFA)이 터치를 검출하는 영역으로 동작할 때는 이를 터치 검출 영역(TA)으로 지칭할 수도 있다.
터치-지문 검출 영역(TFA)과 터치 검출 영역(TA)의 이러한 배치에 따라, 사용자의 편의성이 증대되도록 터치-지문 검출 영역(TFA) 위치가 제한되지 않고 있으며, 터치-지문 검출 영역(TFA)이 지문 검출시에는 상대적으로 높은 해상도로 동작할 수 있다.
제1전극(TXmj), 제2전극(RXnk)에 첨자로 부기한 m, j, n, k는 제1전극(TX)과 제2전극(RX)이 배치된 위치에 따라 정해진다. 터치 검출 영역(TA)의 배치가 MXN 매트릭스 형태일 때, m은 1에서 M까지의 자연수, n은 1에서 N까지의 자연수이다. M은 제1 연결전극(TXC)에 연결된 복수의 제1전극(TX), 인접하는 제1 연결전극(TXC) 사이에 배치된 복수의 제1전극(TX)을 각각 그룹으로 묶을 때, 제1전극(TX)이 반복 배열된 방향을 따라 배치된 상기 그룹의 개수이다. N은 제2 연결전극(RXC)에 연결된 복수의 제2전극(RX), 인접하는 제2 연결전극(RXC) 사이에 배치된 복수의 제2전극(RX)을 각각 그룹으로 묶을 때, 제2전극(RX)이 반복 배열된 방향을 따라 배치된 상기 그룹의 개수이다.
하나의 터치 검출 영역(TA)내에 구비되는 지문 검출 화소가 JXK 매트릭스 형태일 때, j는 1에서 J까지의 자연수, k는 1에서 K까지의 자연수이다. J, K는 인접한 제1 연결전극(TXC) 간에 배치된 제1전극(TX) 개수 및 인접한 제2 연결전극(RXC) 간에 배치된 제2전극(RX)의 개수이다.
이하에서, 제1전극(TX), 제2전극(RX)의 참조부호에 부기한 아래 첨자는 배치 위치를 특정하여 설명하는 경우에만 사용하기로 한다.
제1전극(TX), 제2전극(RX)의 보다 상세한 형태, 이로부터 터치 검출 영역(TA)과 터치-지문 검출 영역(TFA)이 형성되는 예, 및 터치 또는 지문을 검출하는 동작은 도 4 내지 도 6을 참조하여 후술할 것이다.
표시 패널(110)은 예를 들어, 유기 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있으며, 화상 형성을 위한 표시 요소(115)와 표시 요소(115)를 보호하는 커버층(117)을 포함한다. 커버층(117)은 글래스 재질이나 투명 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 커버층(117) 상의 소정 영역이 화상이 표시되는 표시면(DS)이 된다.
구동 전극부(120)는 센싱을 위한 구동 신호가 인가되는 복수의 제1전극(TX)을 포함하며, 검출 전극부(140)는 전기 신호 검출을 위한 복수의 제2전극(RX)을 포함한다. 여기서, 복수의 제1전극(TX)에 센싱을 위한 구동 신호가 인가되고 복수의 제2전극(RX)로부터 전기 신호를 검출하는 것은 예시적인 것이며, 복수의 제2전극(RX)에 구동신호가 인가되고, 복수의 제1전극(TX)으로부터 전기 신호 검출이 이루어질 수도 있다.
제1전극(TX), 제2전극(RX)은 도시된 바와 같이, 폭이 균일한 스트립 형태를 가질 수 있다. 복수의 제1전극(TX)의 폭, 복수의 제1전극(TX)이 반복 배치된 주기는 일정할 수 있다. 복수의 제2전극(RX)의 폭, 복수의 제2전극(RX)이 반복 배치된 주기도 일정할 수 있다. 복수의 제1전극(TX)의 폭, 복수의 제2전극(RX)의 폭이 서로 같을 수 있다. 복수의 제1전극(TX)이 반복 배치된 주기, 복수의 제2전극(RX)이 반복 배치된 주기도 서로 같을 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1전극(TX), 제2전극(RX)의 폭, 배치 주기는 표시면(DS)에 나타나는 영상의 시인성에 가능한 영향을 주지 않도록, 규칙적인 패턴을 가지도록 다양하게 정할 수 있다. 제1전극(TX), 제2전극(RX)은 투명 전도성 재질로 형성되는데, 이러한 재질의 광투과율은 100%는 아니므로 표시면에서 나타나는 영상의 시인성에 영향을 줄 수 있다. 제1전극(TX), 제2전극(RX)이 배치된 패턴이 규칙적일수록 눈에 잘 띄지 않게 되며, 표시면(DS)에 표시되는 영상에 영향을 덜 주게 된다.
서로 인접 배치된 상기 복수의 제1전극(TX) 중 일부의 양단은 제1 연결 전극(TXC)에 의해 연결되며, 제1 연결전극(TXC)은 소정 규칙에 따라 반복 배치된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 인접한 제1전극(TX) 세 개가 연결되고, 세 개의 제1전극(TX)을 건너뛴 후, 다음 인접한 세 개의 제1전극(TX)이 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 다른 개수의 제1전극(TX)을 연결하는 형태로 제1 연결전극(TXC)이 형성될 수 있고, 건너뛰는 제1전극(TX)의 개수도 다른 개수로 변경될 수 있다.
서로 인접 배치된 상기 복수의 제2전극(RX) 중 일부의 양단은 제2 연결 전극(TXC)에 의해 연결되며, 제2 연결전극(RXC)은 소정 규칙에 따라 반복 배치된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 인접한 제2전극(RX) 세 개가 연결되고, 세 개의 제2전극(RX)을 건너뛴 후, 다음 인접한 세 개의 제2전극(RX)이 연결될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 다른 개수의 제2전극(RX)을 연결하는 형태로 제2 연결전극(RXC)이 형성될 수 있고, 건너뛰는 제2전극(RX)의 개수도 다른 개수로 변경될 수 있다.
제1 연결전극(TXC)과 제2 연결전극(RXC)은 표시 패널(110) 상에 표시면(DS)의 바깥쪽 영역과 마주하는 위치에 배치된다. 이러한 배치는 표시면(DS) 상에 나타나는 전극 패턴의 균일도를 높이기 위한 것이다. 전술한 바와 같이, 제1전극(TX), 제2전극(RX)은 투명 전도성 재질로 형성되는데, 이러한 재질의 광투과율은 100%는 아니므로 표시면(DS)에 나타나는 영상의 시인성에 영향을 줄 수 있다. 전극 패턴의 형태가 균일할수록 표시면(DS)에 나타나는 영상의 시인성에 영향을 주는 정도는 낮아진다. 따라서, 전극 패턴의 균일성을 깨는 제1 연결전극(TXC), 제2 연결전극(RXC)의 위치를 표시면(DS) 바깥쪽에 배치시켜, 터치나 지문 센싱을 위한 구동 전극부(120), 검출 전극부(140)에 의한 영상 시인성 저하를 최소화하고 있다.
제1 연결전극(TXC)에 의해 연결된 복수의 제1전극(TX)은 하나의 전극으로 동작할 수 있고, 이는 이하에서, 제1 터치전극으로도 불릴 수 있다. 제1 터치전극에는 터치 센싱을 위한 구동 신호가 인가되며, 지문 센싱시에는 제1 터치전극에 구동신호가 인가되지 않는다. 또한, 제2 연결전극(RXC)에 의해 연결된 복수의 제2전극(RX)도 하나의 전극으로 동작할 수 있다. 이는 이하에서, 제2 터치전극으로 불릴 수 있다. 제2 터치전극은 터치에 의한 전기 신호를 검출하는 전극이며, 지문 센싱시에는 이로부터 전기 신호가 검출되지 않는다.
제1 터치전극과 제2 터치전극이 교차하는 영역은, 터치 전극이 아닌 제1전극(TX)과 제2전극(RX)이 교차하는 영역, 다시 말하면, 제1 연결전극(TXC)이나 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제1전극(TX)과 제2전극(RX)이 교차하는 영역보다 큰 화소를 형성한다. 이러한 영역이 하나의 화소를 가지는 터치 검출 영역(TA)이 된다.
터치 전극이 아닌 제1전극(TX)과 제2전극(RX)이 교차하는 영역, 다시 말하면, 제1 연결전극(TXC)이나 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제1전극(TX)과 제2전극(RX)이 교차하는 영역은 터치-지문 검출 영역(TFA)이 된다. 복수의 터치-지문 검출 영역(TFA)은 제1 연결전극(TXC), 제2 연결전극(RXC)이 형성된 규칙에 따라, 소정 규칙으로 분산 배치된다. 하나의 터치-지문 검출 영역(TFA)은 복수의 노드를 포함하게 되며, 즉, 복수의 화소를 포함한다. 하나의 터치-지문 검출 영역(TFA)을 형성하는 화소수는 인접한 제1 연결전극(TXC) 사이의 제1전극(TX) 개수와, 인접한 제2 연결전극(RXC) 사이의 제2전극(RX) 개수의 곱이 된다. 도면에서는 3X3에 의해 9개의 화소로 나타나고 있으나 이는 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다.
제1 터치전극과, 터치 전극이 아닌 제2전극(RX)이 교차하는 영역, 다시 말하면, 제1 연결전극(TXC)에 연결된 제1전극(TX)과, 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제2전극(RX)이 교차하는 영역은 터치 검출 영역(TA)을 형성한다. 이와 같이 형성된 터치 검출 영역(TA)은 복수의 노드를 포함할 수 있으며, 즉, 복수의 화소를 형성할 수 있다. 화소수는 인접한 제2 연결전극(RXC) 사이의 제2전극(RX) 개수에 의해 정해지며, 도면에 따르면 3개가 된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 터치 검출 영역(TA)은 터치 센싱 모드로 동작시에, 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제2전극(RX)에서의 전기 신호를 합산 출력함으로써, 하나의 화소로 동작하게 할 수도 있다.
터치 전극이 아닌 제1전극(TX)과 제2 터치전극이 교차하는 영역, 다시 말하면, 제1 연결전극(TXC)에 연결되지 않은 제1전극(TX)과, 제2 연결전극(RXC)에 연결된 제2전극(RX)이 교차하는 영역은 터치 검출 영역(TA)을 형성한다. 이와 같이 형성된 복수의 터치 검출 영역(TA) 각각은 복수의 노드를 포함할 수 있으며, 즉, 하나의 터치 검출 영역(TA)이 복수의 화소로 이루어질 수 있다. 화소수는 인접한 제1 연결전극(TXC) 사이의 제1전극(TX) 개수에 의해 정해지며, 도면에 따르면 3개가 된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 터치 검출 영역(TA)은 터치 센싱 모드로 동작시에, 제1 연결전극(TXC)에 연결되지 않은 제1전극(TX)에 동일한 구동신호를 인가함으로써 하나의 화소로 동작하게 할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 상기 설명과 같이, 도 1 및 도 2에서 예시한 구동 전극부(120), 검출 전극부(140)의 형태에 따라, 복수의 제1전극(TX)과 복수의 제2전극(RX)이 교차하는 영역에 의해 터치 검출 영역(TA), 터치-지문 검출 영역(TFA)이 정의된다.
터치-지문 검출 영역(TFA)은 터치를 검출하는 영역으로도 활용될 수 있고, 지문을 검출하는 영역으로도 활용될 수 있는 영역으로, 제1 연결전극(TXC)에 연결되지 않은 제1전극(TX)과, 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제2전극(RX)이 교차하는 영역이다.
터치-지문 검출 영역(TFA)도 터치를 검출하는 영역이므로, 즉, 표시면(DS) 상의 전체 영역은 터치 검출 영역(TA)이 된다. 터치 검출 영역(TA)이 MXN의 매트릭스 형태로 배치된다고 할 때, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 홀수)로 표현되는 위치에 형성된다. 즉, 예시된 9X7 매트릭스에서, (1,1), (1,3), ..., (3,1), (3,3), ..., (9,1),...,(9,3),...(9,7)의 위치에 터치-지문 검출 영역(TFA)이 배치된다.
터치-지문 검출 영역(TFA)은 도 1, 도 2에 도시한 제1 연결전극(TXC), 제2 연결전극(RXC)의 위치에 따라 상기와 같이 나타나는 것이며, 제1 연결전극(TXC), 제2 연결전극(RXC)의 위치는 다르게 변형될 수 있다. 예를 들어, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 짝수), (짝수, 짝수), (짝수, 홀수) 중 어느 하나의 규칙으로 표현되는 위치에 형성될 수도 있다.
도 4는 도 3의 매트릭스를 3X3 매트릭스로 간소화하여, 전극 형태를 상세히 보이는 평면도이며, 도 5 및 도 6은 도 4의 평면도에서, 터치-지문 검출 영역(TFA)의 배치 형태 및 터치 검출 영역(TA)의 배치 형태를 보인다.
제1전극(TX)은 좌측으로부터 순서대로, TX11, TX12, TX13, TX21, TX22, TX23, TX31, TX32, TX33과 같이 표시되고 있다. 즉, 도 2에 표기된 TXmj에서 m은 제1 연결전극(TXCm)에 의해 연결된 복수의 제1전극(TX), 인접한 제1 연결전극(TXC) 사이에 배치된 연결되지 않은 복수의 제1전극(TX)을 각각 묶어서 그룹으로 할 때, 좌측으로부터 상기 그룹이 배치된 순서를 나타낸다. j는 인접한 제1 연결전극(TXCm) 사이에 배치된, 연결되지 않은 복수의 제1전극(TX)의 그룹 내에서 좌측으로부터의 배치 순서를 나타낸다. 제1 연결전극(TXC2)에 의해 서로 연결된 제1전극(TX21)(TX22)(TX23)들은 동일한 하나의 전극으로 동작하며, 상기 전극을 제1 터치전극(TX2)이라고 한다. 제1 연결전극(TXC2)에 연결되지 않아 별개로 구동 신호가 인가될 수 있는 제1전극(TX11, TX12, TX13, TX23, TX31, TX32, TX33)은 이하에서는 제1 터치-지문 전극으로도 칭할 것이다.
제2전극(RX)은 상측으로부터 순서대로, RX11, RX12, RX13, RX21, RX22, RX23, RX31, RX32, RX33과 같이 표시되고 있다. 즉, 도 2에 표기된 RXnk에서 n은 제2 연결전극(RXCn)에 의해 연결된 복수의 제2전극(RX), 인접한 제2 연결전극(RXCn) 사이에 배치된 연결되지 않은 복수의 제2전극(RX)을 각각 묶어서 그룹으로 할 때, 상측으로부터 상기 그룹이 배치된 순서를 나타낸다. k는 인접한 제2 연결전극(RXCm) 사이에 배치된, 연결되지 않은 복수의 제2전극(RX)의 그룹 내에서, 상측으로부터의 배치 순서를 나타낸다. 제2 연결전극(RXC2)에 의해 서로 연결된 제2전극(RX21)(RX22)(RX23)들은 동일한 하나의 전극으로 동작하며, 상기 전극을 제2 터치전극(RX2)이라고 한다. 제2 연결전극(RXC2)에 연결되지 않아 별개로 전기 신호가 검출될 수 있는 제2전극(RX11, RX12, RX13, RX23, RX31, RX32, RX33)은 이하에서는 제2 터치-지문 전극으로도 칭할 것이다.
도 5를 참조하면, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 도시된 바와 같이 아홉개의 화소를 포함한다.
터치 지문 복합 센서(100)가 지문을 센싱할 때, 제1 터치-지문 전극, 즉, 제1 연결전극(TXC2)에 연결되지 않은 제1전극(TX11, TX12, TX13, TX31, TX32, TX33)들에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 구동 신호가 인가된다. 제2 터치-지문 전극, 즉, 제2 연결전극(RXC2)에 연결되지 않은 제2전극(RX11, RX12, RX13, RX31, RX32, RX33)들 각각으로부터의 전기 신호가 별개로 검출된다. 제1 터치전극(TX2)에는 구동 신호가 인가되지 않으며, 따라서, 제2 연결전극(RXC2)와 연결된 복수의 제2전극(RX)에 해당하는 제2 터치전극(RX2)으로부터의 신호 검출도 없다.
도 6을 참조하면, 터치-지문 복합 센서(100)가 터치를 센싱할 때, 제1 터치전극(TX2)에 구동 신호가 인가된다. 또한, 동일한 위치에 터치 검출 영역(TA)을 형성하는 제1 터치-지문 전극에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 구동 신호가 인가된다. 즉, 제1 터치-지문 전극, TX11, TX12, TX13에 같은 구동 신호가 인가되고, 제1 터치-지문 전극, TX31, TX32, TX33에 같은 구동 신호가 인가된다.
제2 터치 전극(RX2)로부터 전기 신호가 검출된다. 또한, 제2 연결전극(RXC)에 연결되지 않은 제2전극(RX11, RX12, RX13, RX31, RX32, RX33)들 중, 동일한 위치의 터치 검출 영역(TA)을 형성하는 제2 터치-지문 전극에서의 신호를 합산 검출한다. 즉, 제2 터치-지문 전극, RX11, RX12, RX13 각각에서의 신호가 합산 검출되고, 제2 터치-지문 전극, RX31, RX32, RX33 각각에서의 신호가 합산 검출된다.
표시면 상의 영역은 이와 같이 전 영역이 터치 검출 가능 영역이 된다. 상기 설명에서, 하나의 터치 검출 영역은 하나의 터치 검출 화소로 동작하는 것을 예시하여 설명하였으나, 하나의 터치 검출 영역이 복수의 화소로 동작하는 구동도 가능하다.
도 7은 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서(100)에 사용자의 지문이 터치되는 형태를 예시적으로 보인다.
구동 전극부(120)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140) 사이에 상호 전기용량(mutual capacitance)이 생성된다. 보호 필름(150)에 손가락(F)이 접촉 되면, 검출 전극부(140)에 포함된 다수의 전극들 중 손가락(F)이 접촉된 영역과 인접한 전극들과 구동 전극부(120) 사이에 생성되는 상호 전기용량의 변화가 발생한다. 상기 전기용량의 변화는 손가락(F)의 지문이 나타내는 산(ridge)(FR)에 인접한 전극, 골(valley)(FV)에 인접한 전극에서 다르게 나타난다. 통상적인 지문의 산, 골의 간격보다 검출 전극부(140)에 포함된 전극 간격을 작게 함으로써, 검출 전극부(140)에 인접한 손가락에 의한 상호 전기용량의 변화를 위치별로 검출하여 지문 이미지를 연산할 수 있다.
실시예의 터치-지문 복합 센서(100)에 따르면, 표시 패널(110) 상에 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140)가 배치되고, 검출 전극부(140) 상부에 표시 패널(110)의 커버층(117) 두께(t2)보다 상대적으로 얇은 두께(t1)의 보호 필름(150)이 배치되어 있다. 보호 필름(150)의 두께는 약 100㎛ 이하, 예를 들어, 약 50㎛일 수 있다. 이러한 배치는 지문 터치에 의한 전기용량 변화를 보다 크게 하여 지문 인식 감도를 향상시키기 위한 것이다. 손가락(F)의 터치된 영역과 구동 전극부(120), 검출 전극부(140)간의 거리가 가까울수록 지문 인식 감도는 높아질 수 있다.
도 8은 비교예에 따른 터치-지문 복합 센서에 사용자의 지문이 터치되는 형태를 예시적으로 보인다.
비교예에 따른 터치-지문 복합 센서는 표시 패널을 이루는 표시 요소(115)와 커버층(117) 사이에 구동 전극부(120)와 검출 전극부(140)가 배치된다. 커버층(117)의 두께는 통상, 수백㎛, 예를 들어, 약 400㎛ 정도로 형성되며, 손가락(F)이 커버층(117)을 터치할 때, 손가락(F)과 구동 전극부(120), 검출 전극부(140) 사이의 거리가 실시예의 경우보다 멀어져, 지문 센싱의 감도가 낮아진다.
도 9은 실시예에 따른 전자 기기(1000)의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.
전자 기기(1000)는 터치-지문 복합 센서(100)와 터치-지문 복합 센서(100)를 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
터치-지문 복합 센서(100)는 표시 패널, 구동 전극부, 검출 전극부를 포함하며, 전술한 구성을 가질 수 있다.
제어부(200)는 구동 전극부에 구동 신호가 인가되고 검출 전극부로부터의 전기 신호가 검출되도록 터치-지문 복합 센서(100)를 제어한다. 제어부(200)는 지문 센싱 모드와 터치 센싱 모드를 구별하여 구동 전극부에 구동 신호를 인가하고, 검출 전극부로부터의 전기 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 지문 센싱 모드에서는 도 5에서 설명한 바와 같이, 제1 연결전극(TXC2)에 연결되지 않은 제1전극(TX11, TX12, TX13, TX31, TX32, TX33)들에는 별개의 구동 신호가 인가되고, 제2 연결전극(RXC2)에 연결되지 않은 제2전극(RX11, RX12, RX13, RX31, RX32, RX33)들 각각으로부터의 전기 신호가 검출되도록 터치-지문 복합 센서(100)를 제어한다. 터치 센싱 모드에서는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 제1 터치전극(TX2)에 구동 신호가 인가되고, 동일한 위치에 터치 검출 영역(TA)을 형성하는 제1전극(TX11, TX12, TX13)에 동일한 구동 신호가 인가되도록, 터치-지문 복합 센서(100)를 제어한다. 또한, 제2 터치 전극(RX2)로부터 전기 신호가 검출되고, 동일한 위치의 터치 검출 영역(TA)을 형성하는 제2전극(RX11, RX12, RX13)에서의 전기 신호가 합산 검출되도록, 터치-지문 복합 센서(100)를 제어한다.
제어부(200)는 또한, 지문 센싱 모드, 터치 센싱 모드 여부의 판단을 수행할 수 있고, 지문 센싱 모드에서 지문 이미지 연산하고, 지문 매칭에 의해 인증 여부를 판단할 수 있고, 터치 센싱 모드에서 터치된 좌표 연산 및 연산된 위치에 해당하는 명령을 실행할 수 있다.
전자 기기(1000)는 또한, 메모리(300)와 통신부(400)를 더 포함할 수 있다.
메모리(300)는 제어부(200)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있다. 터치-지문 복합 센서(100)에 구동 신호를 인가하고 검출 신호를 분석하는 제어 프로그램이 저장될 수 있고, 이외에도, 사용자의 인증을 위해 미리 저장된 지문 데이터나, 지문 매칭을 위한 매칭 프로그램 등이 저장될 수 있다.
메모리(는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
통신부(400)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 WIFI 통신 방법을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
전자 기기(1000)는 예를 들어, 휴대용 이동 통신 기기, 또는 스마트 폰(smart phone)일 수 있다.
도 10은 도 9의 전자 기기(1000)가 터치 센싱 및 지문 센싱을 수행하는 과정을 보이는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 센싱 모드 판단(S1)이 수행된다. 즉, 터치-지문 복합 센서가 지문 센싱 모드로 동작할 지, 터치 센싱 모드로 동작할 지를 판단한다.
지문 센싱 모드가 선택된 경우, 동일한 터치 검출 영역을 형성하는 복수의 제1 터치-지문 전극에 별개의 구동 신호가 인가되고(S2), 동일한 터치 검출 영역을 형성하는 복수의 제2 터치-지문 전극 각각에서 센싱된 신호를 개별적으로 출력한다(S3). 센싱된 신호로부터, 지문 이미지를 연산한다(S4). 연산된 지문 이미지로부터 인증 여부를 판단하고(S5), 인증 여하에 따라, 선택 명령이 실행(S6), 또는 미실행된다.
터치 센싱 모드가 선택된 경우, 동일한 터치 검출 영역을 형성하는 복수의 제1 터치-지문 전극에 동일한 구동 신호가 인가되고(S8), 동일한 터치 검출 영역을 형성하는 복수의 제2 터치-지문 전극에서 센싱된 신호가 합산되어 출력된다(S9). 센싱된 신호로부터, 터치 위치를 연산하고(S10), 터치 위치에 부여된 명령을 실행한다(S11)
도 11은 도 9의 전자 기기(1000)에 구비되는 터치 지문 복합 센서의 구동회로를 예시적으로 보인다.
도 11을 참조하면, 터치-지문 복합 센서에는 터치 검출용 coarse scan을 위한 shift register, Touch shift register의 출력을 TX driver에 분배하기 위한 demultiplexer(DEMUX), 지문 검출용 미세 스캔을 위한 shift register, TX 신호를 출력하여 구동전극부(120)에 인가하는 TX driver가 구비된다.
또한, 구동 전극부(140)의 출력 회선들 중 특정 회선을 선택하는 MUX(multiplexer), 신호 증폭 회로단, 저주파수 통과 필터, 저주파 통과 필터의 출력 회선들 중 특정 회선을 선택하는 MUX, Digital 신호로 변환하는 Analog-to-Digital Converter가 구비된다.
도 12는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서(101)에 채용될 수 있는 구동 전극, 검출 전극의 형상을 보이는 평면도이고, 도 13은 도 12의 A-A' 단면도이다.
본 실시예의 터치-지문 복합 센서(101)는 구동 전극부(121), 검출 전극부(141)를 구성하는 제1전극, 제2전극의 형상에서 전술한 터치-지문 복합 센서(100)와 차이가 있으므로, 차이 있는 전극 형상 부분만을 도시하고 있다.
구동 전극부(121)의 전극들은 복수의 마름모 패턴(121a)이 연결된 형상을 가지며, 예를 들어, 마름모 패턴(121a)과 제1 연결 패턴(121b)을 포함한다.
검출 전극부(121)의 전극들도 복수의 마름모 패턴(141a)이 연결된 형상을 가지며, 예를 들어, 마름모 패턴(121a)과 제1 연결 패턴(121b)을 브릿지(bridge)형상으로 건너는 제2 연결패턴(141b)를 포함한다.
구동 전극부(121)의 마름모 패턴(121a)과 검출 전극부(141)의 마름모 패턴(141a)은 같은 면 상에 형성되며, 도 13을 참조하면, 절연층(131)이 제1 연결패턴(121b)과 제2 연결패턴(141b) 사이를 절연한다.
도 14는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서(102)에 채용될 수 있는 구동 전극, 검출 전극의 형상을 보이는 평면도이다.
본 실시예에 타른 터치-지문 복합 센서(102)도 구동 전극부(122), 검출 전극부(142)를 구성하는 제1전극, 제2전극의 형상에서 전술한 터치-지문 복합 센서(100)와 차이가 있으므로, 차이 있는 전극 형상 부분만을 도시하고 있다.
구동 전극부(122)를 구성하는 전극들의 폭은 검출 전극부(142)를 구성하는 전극들의 폭보다 넓다. 이러한 구조는 구동 전극부(120)에 인가되는 구동 신호에 의해 형성되는 전기장의 세기를 가능한 크게 하여, 터치에 의한 전기용량 변화가 검출 전극부(140)로부터 전기 신호로 검출되는 감도를 높이기 위해 사용될 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 따른 터치-지문 복합 센서(103)의 개략적인 구성을 보이는 평면도이다.
터치-지문 복합 센서(103)는 구동 전극부(123)와 검출 전극부(140)를 포함한다.
구동 전극부(123)는 일방향을 따라 반복 배열된 복수의 제1전극(TX)를 포함한다. 복수의 제1전극(TX)은 폭이 좁은 제1 터치-지문 전극(TXmj)과 상대적으로 넓은 폭을 가지는 복수의 제1 터치 전극(TXm)을 포함한다.
검출 전극부(140)는 상기 일방향과 교차되는 방향을 따라 반복 배열된 복수의 제2전극(RX)을 포함한다. 상기 교차되는 방향은 직교하는 방향일 수 있다. 복수의 제2전극(RX)은 폭이 좁은 제2 터치-지문 전극(RXnk)과 상대적으로 이보다 넓은 폭을 가지는 복수의 제2 터치 전극(RXn)을 포함한다.
구동 전극부(120), 검출 전극부(140)를 구성하는 전극들의 상기한 배치는 도 3과 같은 형태로, 터치 검출 영역(TA), 터치-지문 검출 영역(TFA)을 형성할 수 있다.
도 3과 도 15를 함께 살펴보면, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 터치를 검출하는 영역으로도 활용될 수 있고, 지문을 검출하는 영역으로도 활용될 수 있는 영역으로, 제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13)과 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13)이 교차하는 영역이다. 터치-지문 검출 영역(TFA)도 터치를 검출하는 영역이므로, 즉, 표시면(DS) 상의 전체 영역은 터치 검출 영역(TA)이 된다. 터치 검출 영역(TA)이 MXN의 매트릭스 형태로 배치된다고 할 때, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 홀수)로 표현되는 위치에 형성된다. 즉, 예시된 9X7 매트릭스에서, (1,1), (1,3), ..., (3,1), (3,3), ..., (9,1),..., (9, 3),...,(9,7)의 위치에 터치-지문 검출 영역(TFA)이 배치된다.
터치-지문 검출 영역(TFA)은 도 15에 도시한, 폭이 좁은 제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13), 폭이 넓은 제1 터치 전극(TX2), 폭이 좁은 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13), 폭이 넓은 제2 터치 전극(RX2)의 위치에 따라 상기와 같이 나타나는 것이며, 이들 배치 순서는 뒤바뀔 수 있다. 따라서, 터치-지문 검출 영역(TFA)은 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 짝수), (짝수, 짝수), (짝수, 홀수) 중 어느 하나의 규칙으로 표현되는 위치에 형성될 수도 있다.
제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13)의 폭과 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13)의 폭은 같을 수 있고, 제1 터치 전극(TX2)의 폭과 제2 터치 전극(RX2)의 폭은 같을 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 복수의 제1 터치 전극(TX2) 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13)이 배치되고, 상기 복수의 제2 터치 전극(RX2) 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13)이 배치될 수 있다. 도면에서는 이들 개수가 3으로 나타나고 있으나, 이는 예시적인 것이며, 이에 한정되지 않는다.
지문 센싱 모드에서 복수의 제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13)에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 전기 신호가 인가되고, 복수의 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13)에서의 전기 신호를 독립적으로 출력된다.
터치 센싱 모드에서, 복수의 제1 터치 전극(TX2) 사이에 배치되는 복수의 제1 터치-지문 전극(TX11, TX12, TX13)에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 전기 신호를 인가하고, 복수의 제2 터치 전극(RX2) 사이에 배치되는 복수의 제2 터치-지문 전극(RX11, RX12, RX13)에서의 전기 신호가 합산 출력된다.
본 실시예들에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
상술한 터치-지문 복합 센서 및 이를 포함하는 전자 기기는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치-지문 복합 센서
110 : 표시 패널
115: 표시 요소
117: 커버층
120, 121, 122, 123 : 구동 전극부
140, 141, 142, 143 : 검출 전극부
150 : 보호 필름
TX : 제1전극 RX: 제2전극
TXC: 제1 연결전극 RXC: 제2 연결전극

Claims (25)

  1. 영상이 표시되는 표시면을 가지는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에, 일방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제1전극;
    상기 표시 패널 상에, 상기 복수의 제1전극과 이격되게 교차하는 방향을 따라 나란하게 배치된 복수의 제2전극;
    상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에 배치된 절연층;
    상기 복수의 제1전극에 구동 신호를 송신하고, 상기 복수의 제2전극으로부터의 전기 신호를 수신하는 제어부;
    상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극이 교차하는 영역에 의해 정의되는 복수의 터치 검출 영역과 복수의 지문-터치 검출 영역;
    상기 복수의 제1전극 및 제2전극 상에 배치된 보호 필름;을 포함하며,
    상기 복수의 터치 검출 영역은 M개의 행과 N개의 열의 매트릭스 형태로 배열되고,
    상기 복수의 지문-터치 검출 영역은, 상기 매트릭스에서 (행, 열)의 위치가 (홀수, 홀수), (짝수, 짝수), (홀수, 짝수), (짝수, 홀수) 중 어느 하나의 규칙으로 표현되는 위치에 배치되며,
    상기 복수의 지문-터치 검출 영역 각각은 복수의 지문 검출 화소를 포함하는, 전자 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극은 폭이 일정한 스트립(strip) 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치되는, 전자 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2전극은 폭이 일정한 스트립(strip) 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치되는, 전자 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극 및 상기 복수의 제2전극의 폭은 모두 동일하며,
    상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극이 반복 배치된 주기가 동일한, 전자 기기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극의 폭이 상기 복수의 제2전극의 폭보다 넓은, 전자 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극은 복수의 마름모 패턴이 연결된 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치되는, 전자 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제2전극은 복수의 마름모 패턴이 연결된 형상을 가지며, 일정한 주기로 반복 배치되는, 전자 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극과 제2전극의 상기 마름모 패턴은 상기 표시 패널 상의 같은 면에 배치되고, 상기 절연층이 상기 복수의 제1전극과 제2전극이 교차하는 영역 사이를 절연하는, 전자 기기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 인접 배치된 상기 복수의 제1전극 중 일부의 양단을 서로 연결하며, 반복 배치된 복수의 제1 연결 전극을 더 포함하는, 전자 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 연결 전극은 상기 표시 패널 상에 상기 표시면의 바깥쪽 영역과 마주하게 배치되는, 전자 기기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 연결 전극 중 하나에 의해 연결되는 상기 일부의 복수의 제1 전극 개수와,
    상기 복수의 제1전극 중, 상기 복수의 연결 전극 사이에 배치되는 제1 전극의 개수가 서로 같은, 전자 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    서로 인접 배치된 상기 복수의 제2전극 중 일부의 양단을 서로 연결하며, 반복 배치된 복수의 제2 연결 전극을 더 포함하는, 전자 기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제2 연결 전극은 상기 표시 패널 상에 상기 표시면의 바깥쪽 영역과 마주하게 배치되는, 전자 기기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제2 연결 전극 중 하나에 의해 연결되는 상기 일부의 복수의 제2 전극 개수와,
    상기 복수의 제2전극 중, 상기 복수의 제2 연결 전극 사이에 배치되는 제2 전극의 개수가 일정 개수로 서로 같은, 전자 기기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는
    지문 센싱 모드에서
    상기 제1 연결 전극과 연결되지 않은 상기 복수의 제1전극에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2전극에서의 전기 신호를 독립적으로 출력하는, 전자 기기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는
    터치 센싱 모드에서,
    상기 복수의 제1 연결 전극 사이에 배치되는 복수의 제1전극에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 연결 전극 사이에 배치되는 복수의 제2전극에서의 전기 신호를 합산하여 출력하는, 전자 기기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1전극은 제1폭을 가지는 복수의 제1 터치-지문 전극과 상기 제1폭보다 넓은 제2폭을 가지는 복수의 제1 터치 전극을 포함하며,
    상기 복수의 제2전극은 제3폭을 가지는 복수의 제2 터치-지문 전극과 상기 제3폭보다 넓은 제4폭을 가지는 복수의 제2 터치 전극을 포함하는, 전자 기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1폭과 상기 제3폭이 같고,
    상기 제2폭과 상기 제4폭이 같은, 전자 기기.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 제1 터치 전극 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제1 터치-지문 전극이 배치되고,
    상기 복수의 제2 터치 전극 사이 각각에는 일정한 개수의 복수의 제2 터치-지문 전극이 배치되는, 전자 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는
    지문 센싱 모드에서
    상기 복수의 제1 터치-지문 전극에 별개의 채널이 형성되도록 독립적으로 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 터치-지문 전극에서의 전기 신호를 독립적으로 출력하는, 전자 기기.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는
    터치 센싱 모드에서,
    상기 복수의 제1 터치 전극 사이에 배치되는 복수의 제1 터치-지문 전극에 하나의 채널이 형성되도록 동일한 전기 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 터치 전극 사이에 배치되는 복수의 제2 터치-지문 전극에서의 전기 신호를 합산하여 출력하는, 전자 기기.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 보호 필름의 두께는 100㎛ 이하인, 전자 기기.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 표시 요소와, 표시 요소를 보호하는 커버층을 포함하는, 전자 기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널인, 전자 기기.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 전자기기는 휴대용 이동통신 기기인, 전자 기기.
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