KR20210052785A - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 인증 모드 및 인증 완료 모드를 구비하는 표시 장치에 있어서, 표시 패널, 초음파 센서, 명령 신호를 입력받아 초음파 센서의 동작을 제어하고 감지 결과에 대응되는 감지값을 출력하는 초음파 센서 제어부 및 인증 모드 및 인증 완료 모드 중 어느 하나의 모드에 따라 명령 신호를 출력하고, 감지값에 기초하여 표시 패널을 디스플레이 제어하는 중앙 제어부를 포함하되, 중앙 제어부는 인증 모드에서 오브젝트의 이미지를 이용하여 표시 장치에 등록된 사용자인지 여부를 인증하고, 인증 완료 모드에서 터치 인식 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
전계 발광 표시 장치는 발광층의 재료에 따라 무기발광 표시 장치와 유기발광 표시 장치로 대별된다. 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)의 유기발광 표시 장치는 스스로 발광하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함하며, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다.
평판 표시 장치의 구동 회로는 데이터 신호를 데이터 라인들에 공급하는 데이터 구동회로, 주사 신호(또는 스캔 신호)를 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)에 공급하는 주사 구동회로 등을 포함한다. 주사 구동회로는 화면을 구성하는 액티브 영역의 회로 소자들과 함께 동일 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 액티브 영역의 회로 소자들은 픽셀 어레이의 데이터 라인들과 주사 라인들에 의해 매트릭스 형태로 정의된 픽셀들 각각에 형성된 픽셀 회로를 구성한다. 액티브 영역의 회로 소자들과 주사 구동 회로 각각은 다수의 트랜지스터들을 포함한다.
최근에는 사용자의 터치 동작으로 표시 장치에 탑재된 어플리케이션 기타 프로그램 등이 실행되도록, 표시 장치는 터치 센서를 더 포함할 수 있고, 보안을 강화하기 위해 사용자의 생체 정보를 감지하기 위해서, 표시 장치는 초음파 센서 등을 더 포함할 수 있다.
그런데, 표시 장치에 터치 센서, 초음파 센서 등을 추가적으로 포함한다면, 표시 장치를 소형화 및 경량화하기 어려운 점이 있고, 수많은 전자적 부품이 포함됨에 따라 표시 장치가 오동작할 수도 있다. 이에 초음파 센서만으로 터치 인식 기능 및 보안 기능 등을 모두 수행할 수 있는 표시 장치에 대한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 터치 센서를 구비하지 않고도 초음파 센서만으로 보안 동작 및 터치 인식 동작을 모두 수행함으로써 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하려는 과제는, 표시 장치가 소형화 및 경량화됨으로써 사용자에게 편의성 및 휴대성을 도모하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 인증 모드 및 인증 완료 모드를 구비하는 표시 장치에 있어서, 화상을 표시하는 표시 패널과, 초음파 신호를 이용하여 표시 패널 상에 존재하는 오브젝트를 감지하는 초음파 센서와, 명령 신호를 입력받아 초음파 센서의 동작을 제어하고, 감지된 오브젝트에 대응되는 감지값을 출력하는 초음파 센서 제어부 및 인증 모드 및 인증 완료 모드 중 어느 하나의 모드에 따라 명령 신호를 출력하고, 감지값에 기초하여 표시 패널을 디스플레이 제어하는 중앙 제어부를 포함하되, 중앙 제어부는, 모드가 인증 모드이면, 감지값에 기초하여 오브젝트의 제1 이미지를 생성하고, 제1 이미지와 미리 저장된 제2 이미지를 비교하여 표시 장치에 등록된 사용자인지 여부를 인증하고, 모드가 인증 완료 모드이면, 감지값에 기초하여 표시 패널에서 오브젝트에 의해 터치되는 지점을 인식하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 중앙 제어부는, 제1 이미지와 제2 이미지 간의 유사도를 계산하고, 유사도가 미리 설정된 오차 범위 이내인 경우, 표시 장치에 등록된 사용자로 판단할 수 있다.
여기서, 제1 이미지는, 제1 생체 정보를 포함하고, 제2 이미지는, 표시 장치에 등록된 사용자의 제2 생체 정보를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 생체 정보는, 사용자의 지문 정보일 수 있다.
여기서, 초음파 센서는, 초음파 신호를 송신하는 송신부 및 오브젝트로부터 반사된 초음파 신호를 수신하고, 수신되는 초음파 신호에 따라 전류를 발생하는 복수의 픽셀 센서들을 포함하는 수신부를 포함할 수 있다.
여기서, 초음파 센서 제어부는, 복수의 주사선들, 복수의 주사선들에 주사 신호를 순차적으로 출력하는 선택부, 복수의 픽셀 전류 감지선들, 픽셀 전류 감지선들에 흐르는 전류를 판독하여 픽셀 신호를 출력하는 픽셀 판독부 및 명령 신호에 기초하여 선택부의 동작 타이밍을 제어하고, 픽셀 신호에 기초하여 감지값을 출력하는 센싱 제어부를 포함하고, 복수의 픽셀 센서들은, 복수의 주사선들 중 적어도 하나 및 픽셀 전류 감지선들 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
여기서, 픽셀 판독부는, 복수의 주사선들 중 어느 하나의 주사선이 선택될 때 선택된 주사선에 연결된 복수의 픽셀 센서들 중 전류를 발생시키는 픽셀 센서에 대한 픽셀 신호를 센싱 제어부에 출력하고, 센싱 제어부는, 선택된 주사선에 대한 정보 및 전류를 발생시키는 픽셀 센서에 대한 정보를 디지털화하여 감지값으로 출력할 수 있다.
여기서, 중앙 제어부는, 인증 모드에서 표시 패널이 제3 이미지를 표시하도록 제어하고, 인증 완료 모드에서 표시 패널이 제3 이미지와 다른 제4 이미지를 표시하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제3 이미지는, 오브젝트가 표시 패널에 접촉되도록 유도하는 적어도 하나의 인증 유도 이미지일 수 있다.
여기서, 중앙 제어부는, 감지값에 기초하여 오브젝트와 표시 패널 간의 거리를 계산하고, 거리와 미리 설정된 기준 거리를 비교하며, 거리가 기준 거리 이하인 경우, 인증 유도 이미지를 생성할 수 있다.
여기서, 중앙 제어부는, 감지값에 기초하여 오브젝트의 위치에 대응되는 표시 패널 상의 좌표를 계산하고, 인증 유도 이미지를 표시 패널 상의 좌표에 표시하도록 제어할 수 있다.
여기서, 인증 유도 이미지는, 좌표를 기준으로 일정한 경계 영역을 구비하는 이미지일 수 있다.
여기서, 인증 유도 이미지는, 복수이고, 중앙 제어부는, 복수의 인증 유도 이미지들을 생성하여 인증 유도 이미지들의 개수를 저장하고, 표시 패널이 복수의 인증 유도 이미지들 중 적어도 하나를 표시하도록 제어하고, 표시 장치에 등록된 사용자인지 여부를 인증하는 인증 동작에 대한 횟수가 개수와 일치할 때까지, 인증 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
여기서, 중앙 제어부는, 인증 모드에서 오브젝트에 의해 터치되는 지점에 대한 터치 인식을 제한하고, 인증 완료 모드에서 제1 이미지의 생성을 제한할 수 있다.
여기서, 중앙 제어부는, 인증 모드에서 표시 패널에서 오브젝트에 의해 적어도 한번 터치되는지 여부를 확인하고, 오브젝트에 의해 터치되면, 감지값에 기초하여 제1 이미지를 생성할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 터치 센서를 구비하지 않고도 초음파 센서만으로 보안 동작 및 터치 인식 동작을 모두 수행함으로써 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 표시 장치가 소형화 및 경량화됨으로써 사용자에게 편의성 및 휴대성을 도모하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 신호의 송신 및 수신 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에서 오브젝트가 존재할 때 초음파 신호의 송신 및 수신 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 제어부와 픽셀 센서를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 모드에서의 사용자 인증 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 유도 이미지를 표시하는 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 유도 이미지를 표시하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 완료 모드에서의 터치 인식 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 터치를 인식하고, 터치 좌표를 생성하는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예는 유기발광 표시 장치, 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 전기영동장치와 같은 여러 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 인증 모드 및 인증 완료 모드를 구비할 수 있다.
여기서, 인증 모드는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)를 사용하고자 하는 오브젝트(Object), 예를 들어 사용자가 표시 장치(1)에 등록된 사용자인지 여부를 인증하는 모드를 의미할 수 있다. 한편, 인증 완료 모드는 인증이 완료되어 사용자가 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)를 사용할 수 있는 모드를 의미할 수 있다. 한편, 본 명세서에서의 오브젝트는 사용자의 신체, 즉 지문을 포함하는 손가락, 홍채, 얼굴 등을 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이하에서는 편의상 오브젝트는 사용자의 손가락인 것을 기준으로 설명한다.
이러한 표시 장치(1)는 표시 패널(100), 초음파 센서(200), 초음파 센서 제어부(300) 및 중앙 제어부(400), 메모리(500) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 화상(Image)을 표시할 수 있다. 구체적으로, 표시 패널(100)은 화상을 표시하는데 필요한 입력 신호들을 수신하고, 입력 신호에 따라 적절한 구동 타이밍에 화상을 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(100)은 폴딩(Folding) 가능한 가요성(Flexible) 기판 상에 구현될 수도 있고, 폴딩되지 않는 비가요성(Rigid) 기판 상에 구현될 수도 있다.
초음파 센서(200)는 초음파 신호를 이용하여 표시 패널(100) 상에 존재하는 오브젝트를 감지할 수 있다.
초음파 센서(200)의 동작은 초음파 센서 제어부(300)에 의해 제어되며, 초음파 센서(200)는 오브젝트로부터 반사된 초음파 신호 또는 이에 대응되는 전기적 신호 기타 전류 등을 초음파 센서 제어부(300)에 출력할 수 있다.
초음파 센서 제어부(300)는 중앙 제어부(400)로부터 명령 신호를 입력받아 초음파 센서(200)의 동작을 제어하고, 감지된 오브젝트에 대응되는 감지값을 출력할 수 있다. 구체적으로, 초음파 센서 제어부(300)는 입력된 명령 신호의 특성에 따라 초음파 센서(200)가 초음파 신호를 송출하는 타이밍, 송출 위치 등이 조절되도록 초음파 센서(200)의 동작을 제어하고, 오브젝트로부터 반사된 초음파 신호에 기초하여 감지값을 출력할 수 있다.
여기서, 초음파 센서 제어부(300)는 초음파 센서(200)의 동작을 인증 모드와 인증 완료 모드에 따라 서로 다르게 제어할 수 있는데, 이는 초음파 센서 제어부(300)가 입력받는 명령 신호의 특성에 따라 결정될 수 있다. 한편, 감지값은 아날로그 신호인 초음파 신호가 디지털화된 값을 의미할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 후술한다.
중앙 제어부(400)는 인증 모드 및 인증 완료 모드 중 어느 하나의 모드에 따라 명령 신호를 출력하고, 감지값에 기초하여 표시 패널(100)을 디스플레이 제어할 수 있다.
여기서, 디스플레이 제어는 인증 모드에서 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)를 사용자고자 하는 사용자에게 인증을 유도하는 이미지를 표시 패널(100)에 표시하는 제어를 의미할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 제어는 인증 모드에서 표시 패널(100)에 지문 이미지가 표시되는 것을 의미한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 디스플레이 제어는 인증 완료 모드에서 인증된 사용자의 터치함에 따라 애플리케이션, 프로그램 등의 소프트웨어가 수행하는 기능을 표시 패널(100)을 통해 시각화하는 제어를 의미할 수 있다. 예를 들면, 인증된 사용자가 표시 패널(100)에서 동영상, 음악 등을 재생하는 재생 프로그램을 나타내는 아이콘을 터치하고 재생 프로그램이 재생 기능을 수행하는 경우, 디스플레이 제어는 비디오, 이미지 등이 표시 패널(100)에 표시되는 제어를 의미한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
중앙 제어부(400)는 표시 장치(1)의 표시 상태에 따라 표시 장치(1)의 모드가 인증 모드인지 인증 완료 모드인지 확인할 수 있다. 예를 들면, 표시 장치(1)의 상태가 애플리케이션에 관한 이미지를 표시한 상태인 경우, 중앙 제어부(400)는 현재 표시 장치(1)의 모드가 인증 완료 모드인 것으로 확인한다. 다른 예를 들면, 잠금 기능이 설정된 표시 장치(1)가 대기 상태이면, 중앙 제어부(400)는 현재 표시 장치(1)의 모드가 인증 모드인 것으로 확인한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
중앙 제어부(400)는 모드가 인증 모드이면, 감지값에 기초하여 오브젝트의 제1 이미지를 생성하고, 제1 이미지와 메모리(500)에 미리 저장된 제2 이미지를 비교하여 표시 장치(1)에 등록된 사용자인지 여부를 인증할 수 있다. 표시 장치(1)에 등록된 사용자인지 여부를 인증하는 방법은 도 7을 참조하여 후술한다.
여기서, 제1 이미지는 제1 생체 정보를 포함하고, 제2 이미지는 표시 장치(1)에 등록된 사용자의 제2 생체 정보를 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 생체 정보는 사용자의 지문 정보일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 생체 정보는 홍채 정보, 얼굴 정보 등일 수 있다.
여기서, 일 실시예로, 중앙 제어부(400)는 인증 모드에서 표시 패널(100)에서 오브젝트에 의해 적어도 한번 터치되는지 여부를 확인하고, 오브젝트에 의해 터치되면, 감지값에 기초하여 제1 이미지를 생성할 수 있다.
한편, 중앙 제어부(400)는 모드가 인증 완료 모드이면, 감지값에 기초하여 표시 패널(100)에서 오브젝트에 의해 터치되는 지점의 위치를 인식할 수 있다. 구체적으로, 중앙 제어부(400)는 아날로그 신호인 초음파 신호가 디지털화된 감지값을 메모리(500)에 저장된 좌표값과 비교하고, 전술한 감지값에 대응되는 좌표값을 결정할 수 있다.
이러한 중앙 제어부(400)는 어플리케이션 프로세서(Application processor), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등을 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
메모리(500)는 중앙 제어부(400)가 사용자 인증 동작, 터치 인식 동작, 디스플레이 제어 동작 등을 수행하는데 필요한 데이터를 룩업 테이블로 저장할 수 있다.
예를 들면, 메모리(500)는 중앙 제어부(400)가 사용자 인증 동작을 수행하는데 필요한 생체 정보에 관한 제1 데이터를 저장할 수 있다. 다른 예를 들면, 메모리(500)는 중앙 제어부(400)가 터치 인식 동작을 수행하는데 필요한 표시 패널(100) 상의 좌표 정보에 관한 제2 데이터를 저장할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 메모리(500)는 중앙 제어부(400)가 디스플레이 제어 동작을 수행하는데 필요한 디스플레이 제어 정보에 관한 제3 데이터를 저장할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 메모리(500)는 초음파 신호의 이동 속도 정보에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(100)을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)은 타이밍 제어부(10), 데이터 구동부(20), 주사 구동부(30), 발광 구동부(40), 표시부(50) 및 전원 제공부(60)를 포함한다.
타이밍 제어부(10)는 외부 프로세서로부터 영상 프레임에 대한 외부 입력 신호를 수신하여 표시 패널(100)에 필요한 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 제어부(10)는 계조값들 및 제어 신호들을 데이터 구동부(20)에 제공할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(10)는 클록 신호(Clock signal), 주사 시작 신호 등을 주사 구동부(30)에 제공할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(10)는 클록 신호, 발광 중지 신호 등을 발광 구동부(40)에 제공할 수 있다.
데이터 구동부(20)는 타이밍 제어부(10)로부터 수신한 계조값들 및 제어 신호들을 이용하여 데이터 라인들(DL1, DL2, DLm)로 제공할 데이터 전압들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동부(20)는 클록 신호를 이용하여 계조값들을 샘플링하고, 계조값들에 대응하는 데이터 전압들을 화소 행(예를 들어, 동일한 주사 라인에 연결된 화소들) 단위로 데이터 라인들(DL1, DL2, DLm)에 인가할 수 있다. 여기서 m은 자연수일 수 있다.
주사 구동부(30)는 타이밍 제어부(10)로부터 클록 신호, 주사 시작 신호 등을 수신하여 주사 라인들(GIL1, GWL1, GBL1, GILn, GWLn, GBLn)에 제공할 주사 신호들을 생성할 수 있다. 여기서 n은 자연수일 수 있다.
도시하진 않았지만, 주사 구동부(30)는 복수의 서브 주사 구동부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 주사 구동부는 제1 주사 라인들(GIL1, GILn)에 대한 주사 신호들을 제공하고, 제2 서브 주사 구동부는 제2 주사 라인들(GWL1, GWLn)에 대한 주사 신호들을 제공하며, 제3 서브 주사 구동부는 제3 주사 라인들(GBL1, GBLn)에 대한 주사 신호들을 제공할 수 있다. 각각의 서브 주사 구동부들은 시프트 레지스터 형태로 연결된 복수의 주사 스테이지들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주사 시작 라인으로 공급되는 주사 시작 신호의 턴-온 레벨의 펄스를 다음 주사 스테이지로 순차적으로 전달함으로써 주사 신호들을 생성할 수 있다.
발광 구동부(40)는 타이밍 제어부(10)로부터 클록 신호, 발광 중지 신호 등을 수신하여 발광 라인들(EL1, EL2, ELn)에 제공할 발광 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(40)는 발광 라인들(EL1, EL2, ELn)에 순차적으로 턴-오프 레벨의 펄스를 갖는 발광 신호들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 발광 구동부(40)는 시프트 레지스터 형태로 구성될 수 있고, 클록 신호의 제어에 따라 발광 중지 신호의 턴-오프 레벨의 펄스를 다음 발광 스테이지로 순차적으로 전달함으로써 발광 신호들을 생성할 수 있다.
표시부(50)는 화소(PXnm)들을 포함한다. 예를 들어, 화소(PXnm)는 대응하는 일 데이터 라인(DLm), 복수의 주사 라인들(GILn, GWLn, GBLn) 및 일 발광 라인(ELn)에 연결될 수 있다. 다만, 화소(PXnm)가 대응하는 일 데이터 라인(DLm), 주사 라인들(GILn, GWLn, GBLn) 및 발광 라인(ELn)의 개수는 도시된 것에 한정되는 것은 아니다.
복수의 화소(PXnm)들은 복수의 색을 발광하는 발광 영역을 정의할 수 있다. 예를 들어, 복수의 화소(PXnm)는 적색, 녹색, 청색을 발광하는 발광 영역을 정의할 수 있다. 일 실시예로, 화소(PXnm)는 복수의 트랜지스터 및 적어도 하나의 커패시터를 포함한다. 몇몇 다른 실시예에서, 화소(PXnm)는 복수의 트랜지스터 중 적어도 일부는 2개의 게이트 전극을 갖는 더블 게이트 트랜지스터일 수도 있다.
표시부(50)는 화소(PXnm)들이 정의하는 복수의 색을 발광하는 발광 영역을 포함하는 표시 영역을 의미할 수 있다.
전원 제공부(60)는 외부 입력 전압을 수신하고, 외부 입력 전압을 변환함으로써 전원 전압을 출력단에 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원 제공부(60)는 외부 입력 전압에 기초하여 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제2 전원 전압(ELVSS)을 발생한다. 본 명세서에서 제1 전원 및 제2 전원은 서로 상대적인 전압 레벨을 갖는 전원일 수 있다. 예를 들어, 제1 전원의 전압 레벨은 제2 전원의 전압 레벨보다 높을 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 전원 제공부(60)는 화소(PXnm)마다 구동 트랜지스터의 게이트 전극 및/또는 발광 다이오드(미도시)의 애노드(anode)를 초기화하는 초기화 전압(VINT)을 제공할 수 있다.
전원 제공부(60)는 배터리 등으로부터 외부 입력 전압을 수신하고, 외부 입력 전압을 부스팅(boosting)하여 외부 입력 전압보다 더 높은 전압인 전원 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전원 제공부(60)는 PMIC(power management integrated chip)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 제공부(60)는 외부(external) DC/DC IC로 구성될 수 있다.
전원 제공부(60)는 초기화 전압 생성부(61)를 포함할 수 있다. 초기화 전압 생성부(61)는 화소(PXnm)마다 제공되는 초기화 전압(VINT)의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 즉, 초기화 전압 생성부(61)는 각 화소(PXnm)에 제공되는 초기화 전압(VINT)의 전압 레벨이 항상 일정한 전압 레벨이 아닌 복수의 전압레벨을 갖도록 제어할 수 있다. 이하의 설명에서 후술되는 초기화 전압(VINT)은 초기화 전압 생성부(61)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(200)의 분해도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(200)는 송신부(210)와 수신부(220) 및 압판(230) 등을 포함할 수 있다.
송신부(210)는 초음파 신호를 송신할 수 있고, 초음파 신호들을 발생시킬 수 있는 압전 송신기일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
송신부(210)는 평평한 압전 송신 계층(212)을 포함하는 평면파 발생기일 수 있다. 구체적으로, 송신부(210)는 압전 송신 계층(212)에 전압을 인가하고, 인가된 전압에 따라 압전 송신 계층(212)의 팽창 또는 수축시킴으로써 초음파 신호들을 발생시킬 수 있다. 일 실시예로, 송신부(210)는 제1 송신 전극(211) 및 제2 송신 전극(213)을 통해 압전 송신 계층(212)에 전압을 인가할 수 있다. 압전 송신 계층(212)에 인가되는 전압에 의해 압전 효과가 발생하고, 이러한 압전 효과를 통해 압전 송신 계층(212)의 두께가 변경됨으로써 초음파 신호가 생성될 수 있다. 여기서, 제1 송신 전극(211) 및 제2 송신 전극(213)은 금속화된 전극들, 즉 압전 송신 계층(212)의 양 면들을 코팅(Coating)하는 금속일 수 있다.
수신부(220)는 오브젝트로부터 반사된 초음파 신호를 수신할 수 있으며, 압전 재료를 포함할 수 있다. 여기서, 압전 재료는 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 공중합체들과 같은 강유전성 중합체들, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC) 동종 중합체들 및 공중합체들, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEFE) 동종 중합체들 및 공중합체들, 디이소프로필암모니아 브로마이드(DIPAB)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 수신부(220)는 기판(221), 픽셀 입력 전극(222), 압전 수신 계층(223), 수신 바이어스 전극(224) 등을 포함할 수 있다.
기판(221)에는 수신되는 초음파 신호에 따라 전류를 발생하는 복수의 픽셀 센서(225)들이 배치될 수 있다. 복수의 픽셀 센서(225)들은 기판(221) 상에서 어레이 형태로 배치될 수 있다. 도 6을 참조하여 후술하는 바와 같이, 픽셀 센서(225)는 픽셀 회로로서 다수의 TFT(Thin-Film Transistor)들, 전기 상호 접속 트레이스들, 다이오드들, 커패시터들 등을 포함할 수 있다. 픽셀 센서(225)는 픽셀 센서(225)에 가장 가까운 압전 수신 계층(223)에서 발생된 전하를 전기 신호로 변환할 수 있다. 한편, 복수의 픽셀 센서(225)들 각각은 압전 수신 계층(223)을 픽셀 센서(225)들에 전기적으로 연결하는 픽셀 입력 전극(222)을 포함할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여 전술한 화소(PXnm)들의 어레이와 센서 픽셀들의 어레이는 서로 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
압판(230)에서 노출된 표면으로부터 반사되는 초음파 신호는 압전 수신 계층(223)에 의해 국소화된 전하들로 변화될 수 있다. 이러한 전하들은 픽셀 입력 전극(222)들에 의해 모여 픽셀 센서(225)들로 전달된다. 전하들은 픽셀 센서(225)들에 의해 증폭되어 초음파 센서 제어부(300)로 출력될 수 있다.
수신 바이어스 전극(224)은 압전 수신 계층(223)의 면들 중 압판(230)에 근접한 면 상에 배치될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 수신 바이어스 전극(224)은 금속화된 전극일 수 있고, TFT 어레이에 흐르는 전류를 제어하도록 접지 또는 바이어스 될 수 있다.
압판(230)은 수신부(220)에 음향적으로 결합될 수 있는 재료일 수 있다. 예를 들어, 압판(230)은 플라스틱, 세라믹, 글라스 등으로 구비될 수 있다.
압전 송신 계층(212) 및 압전 수신 계층(223) 각각의 두께는 초음파 신호들을 발생시키고 수신하기에 적절하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, PVDF 압전 송신 계층(212)의 두께는 약 28μm이고, PVDF-TrFE 압전 수신 계층(223)의 두께는 약 12μm이다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(200)는 송신부(210)와 수신부(220) 사이에 배치되는 음향 지연 계층을 더 포함할 수 있다. 음향 지연 계층은 초음파 신호 타이밍을 조절하고, 동시에 송신부(210)와 수신부(220)를 전기적으로 절연시킬 수 있다.
도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 초음파 센서(200)의 송신부(210), 수신부(220) 및 압판(230)은 스택(Stack) 방식으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 초음파 센서(200)는 적어도 2개의 오브젝트, 예를 들어 사용자의 손가락들로부터 동시에 지문들을 감지하기에 충분히 클 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 신호(TX, RX)의 송신 및 수신 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에서 오브젝트가 존재할 때 초음파 신호(TX, RX)의 송신 및 수신 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 제어부(300)는 초음파 센서(200)에 포함된 송신부(210) 및 수신부(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
초음파 센서 제어부(300)는 송신부(210)가 초음파 신호(TX)를 발생하도록 타이밍을 제어하는 신호를 송신부(210)에 공급할 수 있다. 예를 들면, 초음파 센서 제어부(300)는 매우 짧은 간격의 시간 동안 송신부(210)의 동작을 시작 및 중단함으로써 초음파 센서(200)를 제어한다. 송신부(210)는 수신부(220)를 통해 압판(230)으로 이동하는 초음파 신호(TX)들을 송출하고, 송출된 초음파 신호(TX)들은 압판(230)에서 외부로 노출된 표면으로 송출된다.
초음파 신호(TX)들이 오브젝트에서 반사되면, 반사된 초음파 신호(RX)들은 수신부(220)로 이동할 수 있다. 수신부(220)는 초음파 신호(RX)들을 초음파 센서 제어부(300)로 공급할 수 있다.
도 5를 참조하면, 오브젝트가 사용자(2)의 손가락인 경우, 사용자(2)의 손가락의 계면에서 초음파 신호 일부가 반사된다. 사용자(2)의 손가락은 일반적으로 지문을 포함한다. 그리고, 사용자(2)의 손가락에 포함된 지문은 복수의 지문 융선들(2a, 2b)과 복수의 지문 골(2c)들로 구성된다.
압판(230)의 외부로 송출된 초음파 신호들의 일부인 제1 초음파 신호들(TX_1, TX_2)은 압판(230)과 접촉하는 지문 융선들(2a, 2b)에 의해 흡수되거나 산란될 수 있고 다시 반사될 수 있다. 이때, 반사된 제2 초음파 신호들(RX_1, RX_2)은 수신부(220)로 도달할 수 있다.
한편, 압판(230)의 외부로 송출된 초음파 신호의 다른 일부인 제3 초음파 신호(TX_3)는 압판(230)의 노출된 표면과 접촉하는 공간, 즉 지문 융선들(2a, 2b) 사이의 골들에서 반사되고, 반사된 제4 초음파 신호(RX_3)는 수신부(220) 쪽으로 도달할 수 있다. 도 5에서 제3 초음파 신호(TX_3)와 제4 초음파 신호(RX_3)는 하나인 것으로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 지문 융선들(2a, 2b)에서 반사된 제2 초음파 신호들(RX_1, RX_2)과 지문의 골들에서 반사된 제4 초음파 신호(RX_3)는 서로 다른 세기들로 반사될 수 있다.
도시하지 않았지만, 초음파 센서 제어부(300)는 시간의 흐름에 따라 연속적으로 초음파 신호들을 샘플링(Sampling)하여 오브젝트의 움직임을 검출하기 위한 디지털값인 감지값을 생성 및 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 제어부(300)와 픽셀 센서(225)를 예시적으로 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 제어부(300)는 센싱 제어부(310), 선택부(320), 픽셀 판독부(330), 등을 포함할 수 있다.
센싱 제어부(310)는 중앙 제어부(400)로부터 입력되는 명령 신호에 기초하여 선택부(320)의 동작 타이밍을 제어하고, 픽셀 신호에 기초하여 감지값을 출력할 수 있다. 여기서, 픽셀 신호는 후술하는 픽셀 판독부(330)가 픽셀 센서(225)로부터 출력된 전류를 판독하여 출력하는 신호를 의미할 수 있다. 이러한 센싱 제어부(310)는 클록 신호, 주사 시작 신호를 출력하는 신호 발생기, 아날로그 신호를 디지털값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter, 이하 "ADC") 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 센싱 제어부(310)는, 인증 모드에 대응되는 제1 명령 신호가 입력되면, 선택부(320)가 복수의 주사선들에 주사 신호를 순차적으로 출력하도록 선택부(320)의 동작 타이밍을 제어하고, 인증 완료 모드에 대응되는 제2 명령 신호가 입력되면, 선택부(320)가 복수의 주사선들 중 홀수 번째(2n-1, n은 자연수) 주사선들 또는 짝수 번째(2n) 주사선들에만 주사 신호를 순차적으로 출력하도록 선택부(320)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예를 들면, 센싱 제어부(310)는 복수의 주사선들 중 선택된 주사선에 대응되는 복수의 픽셀 신호들을 입력받고, 복수의 픽셀 신호들 각각을 디지털 값으로 변환하며, 디지털 값인 감지값을 중앙 제어부(400)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
선택부(320)는 복수의 주사선들, 복수의 주사선들에 주사 신호를 순차적으로 출력할 수 있다. 이러한 선택부(320)는 행 선택 메커니즘, 게이트 구동 IC(Gate driver IC), 쉬프트 레지스터(Shift resister) 등을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 선택부(320)는 센싱 제어부(310)의 타이밍 제어에 따라 복수의 주사선들을 순차적으로 선택하여 주사 신호를 선택된 주사선에 출력할 수 있고, 복수의 주사선들을 일정한 규칙(예를 들어, 홀수 번째 주사선들(S1, S3...), 짝수 번째 주사선들(S2, ...) 등)에 따라 선택하여 주사 신호를 출력할 수도 있다.
픽셀 판독부(330)는 복수의 픽셀 전류 감지선들, 픽셀 전류 감지선들에 흐르는 전류를 판독하여 픽셀 신호를 출력할 수 있다. 이러한 픽셀 판독부(330)는 증폭기(Amplifier), 커패시터, 멀티플렉서(Multiplexer) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 픽셀 판독부(330)는 복수의 주사선들 중 어느 하나의 주사선이 선택될 때 선택된 주사선에 연결된 복수의 픽셀 센서(225)들 중 전류를 발생시키는 픽셀 센서(225)에 대한 픽셀 신호를 센싱 제어부(310)에 출력할 수 있다. 이때, 센싱 제어부(310)는 선택된 주사선에 대한 정보 및 전류를 발생시키는 픽셀 센서(225)에 대한 정보를 디지털화하여 감지값으로 출력할 수 있다.
여기서, 수신부(220)에 포함된 복수의 픽셀 센서(225)들은 복수의 주사선들 중 적어도 하나 및 픽셀 전류 감지선들 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 행의 픽셀 센서들(225_1)은 제1 주사선(S1)에 연결되고, 제2 행의 픽셀 센서들(225_2)은 제2 주사선(S2)에 연결되고, 제3 행의 픽셀 센서들(225_3)은 제3 주사선(S3)에 연결되며, 제n 행의 픽셀 센서들(225_n)은 제n 주사선(Sn)에 연결된다. 그리고, 제1 열에 대응되는 픽셀 센서들(225)은 제1 픽셀 전류 감지선(R1)에 연결되고, 제2 열에 대응되는 픽셀 센서들(225)은 제2 픽셀 전류 감지선(R2)에 연결되며, 제m 열에 대응되는 픽셀 센서들(225)은 제m 픽셀 전류 감지선(Rm)에 연결된다. 즉, 하나의 픽셀 센서(225)는 하나의 주사선과 하나의 픽셀 전류 감지선에 연결될 수 있다. 도 6에서 주사선들의 개수(n)는 픽셀 전류 감지선들의 개수(m)와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
도시하지 않았지만, 픽셀 센서(225)는 압전 수신 계층(223)에 의해 국소화된 전하들의 최대량을 검출하는 피크 검출 다이오드, 최대량의 전하가 검출될 때에 대응되는 전류를 발생시키는 판독 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 모드에서의 사용자 인증 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 초음파 신호를 송신하고(S110), 오브젝트, 예를 들어 사용자(2)의 손가락로부터 반사된 초음파 신호를 수신하고(S120), 수신된 초음파 신호를 디지털값으로 변환하고 사용자 인증을 위해 변환된 디지털값을 이미지 처리하며(S130), 오브젝트의 제1 이미지를 획득한다(S140).
그 다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 오브젝트의 제1 이미지와 메모리(500)에 저장된 제2 이미지가 동일한지 판단한다(S150). 여기서, 이미지 간의 오차를 반영하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 제1 이미지와 제2 이미지가 일정 범위 내에서 유사하면 제1 이미지와 제2 이미지가 동일한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 중앙 제어부(400)는 제1 이미지와 제2 이미지 간의 유사도를 계산하고, 유사도가 미리 설정된 오차 범위 이내인 경우, 표시 장치(1)에 등록된 사용자(2)로 판단한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 제1 이미지는 제1 생체 정보를 포함하고, 제2 이미지는 제2 생체 정보를 포함하며, 제1 및 제2 생체 정보는, 사용자(2)의 지문 정보일 수 있다.
제1 이미지가 제2 이미지와 동일한 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 동작 모드를 인증 모드에서 인증 완료 모드로 전환한다(S160).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 유도 이미지(101)를 표시하는 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 유도 이미지(101)를 표시하는 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)에 포함된 중앙 제어부(400)는 인증 모드에서 표시 패널(100)이 제3 이미지를 표시하도록 제어하고, 인증 완료 모드에서 표시 패널(100)이 제3 이미지와 다른 제4 이미지를 표시하도록 제어할 수 있다.
여기서, 제3 이미지는 오브젝트가 표시 패널(100)에 접촉되도록 유도하는 적어도 하나의 인증 유도 이미지(101)일 수 있다. 인증 유도 이미지(101)는 사용자(2)가 지문, 홍채, 얼굴 등 생체 정보를 표시 장치(1)에 적절히 입력하도록 유도하는 이미지를 의미할 수 있다.
예를 들면, 중앙 제어부(400)는 인증 모드에서 표시 패널(100)이 지문 이미지를 표시하도록 제어한다. 이때, 지문 이미지는 표시 패널(100)의 표시 영역(AA)과 비표시 영역(NA) 중 표시 영역(AA)의 일부분에 표시될 수 있다.
한편, 표시 장치(1)가 인증 모드인 경우에 인증 유도 이미지(101)는 표시 패널(100)에 항상 표시될 수 있고, 소비 전력을 절감하기 위해 일정한 조건이 만족될 때 표시 패널(100)에 표시될 수도 있다.
일 예로, 일정한 조건은 사용자(2)의 손가락이 표시 장치(1)에 일정 범위 내에 접근하는지 여부일 수 있다.
구체적인 예를 들면, 중앙 제어부(400)는 감지값에 기초하여 오브젝트와 표시 패널(100) 간의 거리를 계산하고, 거리와 미리 설정된 기준 거리를 비교하며, 거리가 기준 거리 이하인 경우, 인증 유도 이미지(101)를 생성할 수 있다.
여기서, 오브젝트와 표시 패널(100) 간의 거리는 초음파 신호가 오브젝트에서 반사되어 돌아오는데 걸리는 시간과 메모리(500)에 미리 저장된 초음파 신호의 속도와 측정된 시간을 이용하여 표시 패널(100)과 오브젝트 간의 거리를 계산할 수 있다.
한편, 소비 전력을 감소하면서도 사용자(2)에게 편의성을 제공하기 위해 인증 유도 이미지(101)가 표시되는 위치는 표시 패널(100) 상에 존재하는 사용자(2)의 손가락의 위치에 따라 결정될 수 있다.
구체적인 예를 들면, 중앙 제어부(400)는 감지값에 기초하여, 오브젝트의 위치에 대응되는 표시 패널(100) 상의 좌표(p(x, y))를 계산하고, 인증 유도 이미지(101)를 표시 패널(100) 상의 좌표(p(x, y))에 표시하도록 제어할 수 있다. 여기서, 좌표(p(x, y))를 계산하는 방법은 도 7을 참조하여 전술한 바와 동일할 수 있다.
한편, 사용자(2)에게 편의성을 제공하고 오차를 줄이기 위해 인증 유도 이미지(101)는 오브젝트의 위치에 대응되는 표시 패널(100) 상의 좌표(p(x, y))를 기준으로 일정한 경계 영역(102)을 구비할 수 있다.
한편, 보안을 더욱 강화하기 위해, 인증 절차를 2 이상 수행할 필요가 있으며, 복수의 인증 절차에 대응되어 복수의 인증 유도 이미지(101)들이 생성될 수 있다. 그리고, 중앙 제어부(400)는 복수의 인증 유도 이미지(101)들을 이용하여 인증 절차를 2회 이상 수행할 수 있다.
예를 들면, 중앙 제어부(400)는 복수의 인증 유도 이미지(101)들을 생성하여 인증 유도 이미지(101)들의 개수를 저장하고, 표시 패널(100)이 복수의 인증 유도 이미지(101)들 중 적어도 하나를 표시하도록 제어하고, 표시 장치(1)에 등록된 사용자(2)인지 여부를 인증하는 인증 동작에 대한 횟수가 개수와 일치할 때까지, 인증 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면, 복수의 인증 유도 이미지(101)들이 표시 패널의 표시 영역에 동시에 표시될 수 있다. 일 예로, 표시 패널(100)에 제1 인증 유도 이미지(101a)와 제2 인증 유도 이미지(101b)가 모두 표시될 수 있고, 이때 사용자(2)는 2 이상의 손가락을 표시된 인증 유도 이미지들에 접촉하여 인증할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 복수의 인증 유도 이미지(101)들이 표시 패널에 하나씩 표시될 수 있다. 이때, 복수의 인증 유도 이미지(101)들 중 어느 하나, 예를 들어 도 9에 도시된 제1 인증 유도 이미지(101a)가 표시되고 사용자가 제1 인증 유도 이미지(101a)에 손가락을 접촉하여 인증한 후에는, 복수의 인증 유도 이미지(101)들 중 다른 하나, 예를 들어 도 9에 도시된 제2 인증 유도 이미지(101b)가 표시될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 인증 완료 모드에서의 터치 인식 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 도 7을 참조하여 전술한 바와 같이 초음파 신호를 송신하고(S210), 오브젝트, 예를 들어 사용자(2)의 손가락으로부터 반사된 초음파 신호를 수신하고(S220), 수신된 초음파 신호를 디지털값으로 변환한다(S230).
그 다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 메모리(500)의 룩업 테이블에 저장된 디지털값들을 리딩(Reading)한다(S240). 여기서, 룩업 테이블에 저장된 디지털값들은 표시 패널(100) 상에서의 좌표값들에 대응될 수 있다.
그 다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)는 룩업 테이블에 저장된 디지털값들 중에서 단계 S230에서 변환된 디지털값에 대응되는 값들을 추출하고, 추출된 값을 이용해 좌표값을 계산하고(S250), 오브젝트에 의한 터치를 인식한다(S260).
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 터치를 인식하고, 터치 좌표(q(x, y))를 생성하는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 표시 장치(1)는 인증 완료 모드에서 초음파 신호를 이용해 사용자(2)의 손가락을 감지한다. 이때, 사용자(2)가 표시 장치(1)에 포함된 표시 패널(100)을 손가락으로 터치하는 경우, 사용자(2)가 터치하는 지점에서 송출된 초음파 신호는 사용자(2)의 손가락에서 반사되어 다시 표시 장치(1)로 입사된다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(1)는 도 10을 참조하여 전술한 바와 같이, 표시 영역(AA) 중 사용자(2)에 의해 터치되는 지점에 대한 좌표(q(x, y))를 계산함으로써 오브젝트에 의한 터치를 인식한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부(400)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어부(400)는 인증 모드에서 오브젝트에 의해 터치되는 지점에 대한 터치 인식을 제한하고, 인증 완료 모드에서 제1 이미지의 생성을 제한할 수 있다.
이러한 중앙 제어부(400)는 스위칭부(410), 인증부(420) 및 터치 인식부(430) 등을 포함할 수 있다.
스위칭부(410)는 인증부(420)와 터치 인식부(430) 중 어느 하나와 초음파 센서 제어부(300)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 스위칭부(410)는 모드가 인증 모드이면 초음파 센서 제어부(300)와 인증부(420)만을 연결하고, 모드가 인증 완료 모드이면 초음파 센서 제어부(300)와 터치 인식부(430)만을 연결할 수 있다. 이러한 스위칭부(410)는 스위치들, Demux 등으로 구현될 수 있다.
인증부(420)는 초음파 센서 제어부(300)로부터 감지값을 입력받아 제1 이미지를 생성 및 인식하고, 제1 이미지와 제2 이미지 간의 유사도를 비교함으로써 인증 동작을 수행할 수 있다. 이러한 인증부(420)는 ROIC(Read Out Integrated Circuit), 이미지 프로세서 등을 포함할 수 있다.
한편, 인증부(420)가 인증 동작을 수행하여 표시 장치(1)에 등록된 사용자(2)인 것으로 확인한 경우, 플래그 신호를 스위칭부(410)에 출력할 수 있다. 플래그 신호가 스위칭부(410)에 입력되면, 스위칭부(410)는 초음파 센서 제어부(300)와 인증부(420) 간의 연결을 해제하고, 초음파 센서 제어부(300)와 터치 인식부(430)를 연결한다.
터치 인식부(430)는 감지값을 입력받아 좌표를 계산하고, 표시 패널(100)상에 터치된 지점을 인식할 수 있다. 이러한 터치 인식부(430)는 터치 구동 IC(Touch driver IC), 프로세서 등을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 터치 센서를 구비하지 않고도 초음파 센서(200)만으로 보안 동작 및 터치 인식 동작을 모두 수행함으로써 비용을 절감할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 표시 장치가 소형화 및 경량화됨으로써 사용자(2)에게 편의성 및 휴대성을 도모하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술일 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 표시 장치 2: 사용자
10: 타이밍 제어부 20: 데이터 구동부
30: 주사 구동부 40: 발광 구동부
50: 표시부 60: 전원 제공부
61: 초기화 전압 생성부 100: 표시 패널
101: 인증 유도 이미지 102: 경계 영역
200: 초음파 센서 210: 송신부
211: 제1 송신 전극 212: 압전 송신 계층
213: 제2 송신 전극 220: 수신부
221: 기판 222: 픽셀 입력 전극
223: 압전 수신 계층 224: 수신 바이어스 전극
225: 픽셀 센서 230: 압판
300: 초음파 센서 제어부 310: 센싱 제어부
320: 선택부 330: 픽셀 판독부
400: 중앙 제어부 410: 스위칭부
420: 인증부 430: 터치 인식부
500: 메모리

Claims (15)

  1. 인증 모드 및 인증 완료 모드를 구비하는 표시 장치에 있어서,
    화상을 표시하는 표시 패널;
    초음파 신호를 이용하여 상기 표시 패널 상에 존재하는 오브젝트를 감지하는 초음파 센서;
    명령 신호를 입력받아 상기 초음파 센서의 동작을 제어하고, 감지된 상기 오브젝트에 대응되는 감지값을 출력하는 초음파 센서 제어부; 및
    상기 인증 모드 및 상기 인증 완료 모드 중 어느 하나의 모드에 따라 상기 명령 신호를 출력하고, 상기 감지값에 기초하여 상기 표시 패널을 디스플레이 제어하는 중앙 제어부를 포함하되,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 모드가 상기 인증 모드이면, 상기 감지값에 기초하여 상기 오브젝트의 제1 이미지를 생성하고, 상기 제1 이미지와 미리 저장된 제2 이미지를 비교하여 상기 표시 장치에 등록된 사용자인지 여부를 인증하고,
    상기 모드가 상기 인증 완료 모드이면, 상기 감지값에 기초하여 상기 표시 패널에서 상기 오브젝트에 의해 터치되는 지점의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 간의 유사도를 계산하고,
    상기 유사도가 미리 설정된 오차 범위 이내인 경우, 상기 표시 장치에 등록된 상기 사용자로 판단하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 이미지는, 제1 생체 정보를 포함하고,
    상기 제2 이미지는, 상기 표시 장치에 등록된 상기 사용자의 제2 생체 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 생체 정보는, 사용자의 지문 정보인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 센서는,
    상기 초음파 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 오브젝트로부터 반사된 초음파 신호를 수신하고, 수신되는 상기 초음파 신호에 따라 전류를 발생하는 복수의 픽셀 센서들을 포함하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 센서 제어부는,
    복수의 주사선들, 상기 복수의 주사선들에 주사 신호를 순차적으로 출력하는 선택부;
    복수의 픽셀 전류 감지선들, 상기 픽셀 전류 감지선들에 흐르는 전류를 판독하여 픽셀 신호를 출력하는 픽셀 판독부; 및
    상기 명령 신호에 기초하여 상기 선택부의 동작 타이밍을 제어하고, 상기 픽셀 신호에 기초하여 상기 감지값을 출력하는 센싱 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 픽셀 센서들은,
    상기 복수의 주사선들 중 적어도 하나 및 상기 픽셀 전류 감지선들 중 적어도 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 픽셀 판독부는,
    상기 복수의 주사선들 중 어느 하나의 주사선이 선택될 때 선택된 상기 주사선에 연결된 복수의 픽셀 센서들 중 전류를 발생시키는 픽셀 센서에 대한 픽셀 신호를 상기 센싱 제어부에 출력하고,
    상기 센싱 제어부는,
    선택된 주사선에 대한 정보 및 전류를 발생시키는 픽셀 센서에 대한 정보를 디지털화하여 상기 감지값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 인증 모드에서 상기 표시 패널이 제3 이미지를 표시하도록 제어하고, 상기 인증 완료 모드에서 상기 표시 패널이 상기 제3 이미지와 다른 제4 이미지를 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 이미지는,
    상기 오브젝트가 상기 표시 패널에 접촉되도록 유도하는 적어도 하나의 인증 유도 이미지인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 감지값에 기초하여 상기 오브젝트와 상기 표시 패널 간의 거리를 계산하고,
    상기 거리와 미리 설정된 기준 거리를 비교하며, 상기 거리가 상기 기준 거리 이하인 경우, 상기 인증 유도 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 감지값에 기초하여 상기 오브젝트의 위치에 대응되는 상기 표시 패널 상의 좌표를 계산하고,
    상기 인증 유도 이미지를 상기 표시 패널 상의 좌표에 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 인증 유도 이미지는, 상기 좌표를 기준으로 일정한 경계 영역을 구비하는 이미지인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 인증 유도 이미지는, 복수이고,
    상기 중앙 제어부는,
    복수의 인증 유도 이미지들을 생성하여 상기 인증 유도 이미지들의 개수를 저장하고,
    상기 표시 패널이 상기 복수의 인증 유도 이미지들 중 적어도 하나를 표시하도록 제어하고,
    상기 표시 장치에 등록된 사용자인지 여부를 인증하는 인증 동작에 대한 횟수가 상기 개수와 일치할 때까지, 상기 인증 동작을 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 인증 모드에서 상기 오브젝트에 의해 터치되는 지점에 대한 터치 인식을 제한하고,
    상기 인증 완료 모드에서 상기 제1 이미지의 생성을 제한하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 인증 모드에서 상기 표시 패널에서 상기 오브젝트에 의해 적어도 한번 터치되는지 여부를 확인하고,
    상기 오브젝트에 의해 터치되면, 상기 감지값에 기초하여 상기 제1 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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