KR20220002777A - 표시장치 - Google Patents

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KR20220002777A
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최재욱
김윤호
김철
유봉현
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

입력센서는, 제1 전극 및 제1 전극과 교차하는 제2 전극을 포함하는 센서층 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 다른 그룹으로 동작시키는 제1 모드 또는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 동일한 그룹으로 동작시키는 제2 모드로 동작하는 센서 컨트롤러를 포함한다. 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제1 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 모드보다 상기 제1 모드로 더 길게 동작하고, 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제2 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 모드보다 상기 제2 모드로 더 길게 동작한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 패시브 타입의 입력장치의 입력과 액티브 타입의 입력장치의 입력을 감지할 수 있는 표시장치에 관한 것이다.
표시장치는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 사용자의 입력일 수 있다. 사용자의 입력은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 펜, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다. 표시장치는 전자기 공명(electromagnetic resonance, EMR) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식하거나, 능동 정전기(active electrostatic, AES) 방식을 이용하여 펜의 좌표를 인식할 수 있다.
본 발명은 입력 감도가 향상된 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 이미지를 생성하는 표시패널 및 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 동작하는 입력센서를 포함한다. 상기 입력센서는, 제1 전극 및 제1 전극과 교차하는 제2 전극을 포함하는 센서층 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 다른 그룹으로 동작시키는 제1 모드 또는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 동일한 그룹으로 동작시키는 제2 모드로 동작하는 센서 컨트롤러를 포함한다. 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제1 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 모드보다 상기 제1 모드로 더 길게 동작하고, 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제2 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 모드보다 상기 제2 모드로 더 길게 동작한다.
상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 각각은, 상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 복수 개의 제1 모드 구간들을 포함할 수 있다.
상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 동안에, 상기 입력센서는 i(여기서 i는 2 이상의 자연수)개의 감지 구간들 단위로 동작을 반복할 수 있다. 상기 i개의 감지 구간들 중 적어도 하나의 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 제2 모드의 동작하는 제2 모드 구간을 포함할 수 있다.
상기 i개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 m(여기서, m은 2 이상의 자연수)개의 상기 제1 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 감지 구간은 m보다 작은 개수의 상기 제1 모드 구간을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제1 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제1 모드 구간보다 길 수 있다.
상기 i개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 m(여기서, m은 2 이상의 자연수)개의 상기 제1 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 감지 구간은 m개의 상기 제1 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제1 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제1 모드 구간보다 짧을 수 있다.
상기 i개의 감지 구간들 각각은 상기 제2 모드 구간을 포함할 수 있다.
상기 i개의 감지 구간들은 교번하는 전단 감지 구간들과 후단 감지 구간들을 포함할 수 있다. 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 뒤에 위치할 때, 상기 후단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 앞에 위치할 수 있다. 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 앞에 위치할 때, 상기 후단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 뒤에 위치할 수 있다.
상기 제2 모드 구간에서 입력이 감지되면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제1 구동 모드에서 상기 제2 구동 모드로 전환될 수 있다.
상기 복수 개의 제1 모드 구간들마다, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 어느 하나에 제1 모드의 구동신호를 제공하고, 다른 하나로부터 센싱신호를 수신할 수 있다.
상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은, 상기 센서 컨트롤러가 상기 제2 모드의 동작하는 복수 개의 제2 모드 구간들을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 제2 모드 구간들 각각은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 센서 컨트롤러로부터 업링크 신호를 수신하는 업링크 구간 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 입력수단으로부터 다운링크 신호를 수신하는 다운링크 구간을 포함할 수 있다.
상기 다운링크 신호는 상기 입력수단의 입력을 나타내는 제2 모드의 구동신호 및 상기 입력수단의 정보를 나타내는 변조신호를 포함할 수 있다. 상기 다운링크 구간은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 제2 모드의 구동신호를 수신하는 제1 구간 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 변조신호를 수신하는 제2 구간을 포함할 수 있다.
상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 동안에, 상기 입력센서는 k(여기서 k는 2 이상의 자연수)개의 감지 구간들 단위로 동작을 반복할 수 있다. 상기 k개의 감지 구간들 중 적어도 하나의 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 제1 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 k개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 p(여기서, p는 2 이상의 자연수)개의 상기 제2 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 감지 구간은 p개의 상기 제2 모드 구간을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제2 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제2 모드 구간보다 짧을 수 있다.
상기 제1 모드 구간에서 입력이 감지되면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제2 구동 모드에서 상기 제1 구동 모드로 전환될 수 있다.
상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은, 상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 제1 모드 구간을 더 포함할 수 있다.
상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 중 소정의 기간 동안 입력이 감지되지 않으면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제2 구동 모드에서 상기 제1 구동 모드로 전환될 수 있다.
상기 표시패널은, 복수 개의 스캔 배선들, 복수 개의 데이터 배선들, 및 상기 복수 개의 스캔 배선들 및 상기 복수 개의 데이터 배선들에 연결됨 복수 개의 화소들을 포함하는 표시층, 상기 복수 개의 스캔 배선들에 연결된 스캔 구동회로, 및 상기 복수 개의 데이터 배선들에 연결된 데이터 구동회로를 포함할 수 있다. 상기 스캔 구동회로는 수직 동기신호에 동기되어 복수 개의 프레임 구간들마다 상기 복수 개의 스캔 배선들에 스캔 신호들을 각각 제공할 수 있다.
상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들과 상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은 상기 복수 개의 프레임 구간들 중 대응하는 프레임 구간과 동기될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 각각의 프레임 구간들 동안에 프레임 이미지를 생성하는 표시패널 및 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 동작하는 입력센서를 포함할 수 있다. 상기 입력센서는, 서로 절연 교차하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 센서층 및 상기 센서층에 전기적으로 연결된 센서 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 전극에 구동신호를 제공하고 상기 제2 전극으로부터 센싱신호를 수신하는 제1 모드 또는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 업링크 신호를 제공하고 액티브 펜으로부터 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 통해 다운링크 신호를 수신하는 제2 모드로 동작할 수 있다. 상기 프레임 구간들 중 연속하는 일부의 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제1 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 모드보다 상기 제1 모드의 동작시간이 길고, 상기 프레임 구간들 중 연속하는 다른 일부의 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제2 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 모드보다 상기 제2 모드의 동작시간이 길 수 있다.
상술한 바에 따르면, 서로 다른 입력수단들 중 주로 사용되는 입력수단을 결정하여 센싱 감도를 향상시킬 수 있고, 불필요한 작동을 최소화할 수 있다. 사용되는 입력수단이 변경되었는지를 판단하여 입력센서의 구동 모드를 전환할 수 있다. 따라서 입력수단에 부합하는 구동 모드로 실시간 동작할 수 있다. 센싱 감도가 향상된다.
표시패널과 입력센서가 동기화되어 동작함으로써 표시패널로부터 작용하는 노이즈를 회피하여 입력센서를 동작시킬 수 있다. 표시패널에서 발생한 노이즈의 영향이 큰 기간을 제외하고 외부 입력을 감지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치를 도시한 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 입력장치의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈의 개략적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈의 확대된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 블록도이다.
도 7a은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 블록도이다.
도 7b은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 제1 모드의 동작을 도시하였다.
도 7c 및 도 7d은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 제2 모드의 동작을 도시하였다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 블록도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서의 동작을 설명하기 위한 개념도다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의될 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"부(part)", "유닛"이라는 용어는 특정 기능을 수행하는 소프트웨어 구성 요소(component) 또는 하드웨어 구성 요소를 의미한다. 하드웨어 구성 요소는 예를 들어, FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)을 포함할 수 있다. 소프트웨어 구성 요소는 실행 가능한 코드 및/또는 어드레스 가능 저장 매체 내의 실행 가능 코드에 의해 사용되는 데이터를 지칭할 수 있다. 따라서 소프트웨어 구성 요소들은 예를 들어, 객체 지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 작업 구성 요소들일 수 있으며, 프로세스들, 기능들, 속성들, 절차들, 서브 루틴들, 프로그램 코드 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어들, 마이크로 코드들, 회로들, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 배열들 또는 변수들을 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자장치(ED)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자장치(ED)는 휴대폰, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 전자장치(ED)가 휴대폰인 것을 예시적으로 도시하였다.
전자장치(ED)는 표시장치(1000)와 제2 입력수단(2000)을 포함할 수 있다. 표시장치(1000)에는 액티브 영역(1000A) 및 주변 영역(1000NA)이 정의될 수 있다. 표시장치(1000)는 액티브 영역(1000A)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 액티브 영역(1000A)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 면을 포함할 수 있다. 주변 영역(1000NA)은 액티브 영역(1000A)의 주변을 둘러쌀 수 있다.
표시장치(1000)의 두께 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)과 나란할 수 있다. 따라서, 표시장치(1000)를 구성하는 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)을 기준으로 정의될 수 있다.
표시장치(1000)는 외부에서 인가되는 입력들을 감지할 수 있다. 예를 들어, 표시장치(1000)는 제1 입력수단(500)에 의한 제1 입력(IP1)과 제2 입력수단(2000)에 의한 제2 입력(IP2)을 감지할 수 있다. 제1 입력수단(500)은 사용자 신체, 패시브 펜과 같이 정전용량에 변화를 제공할 수 있는 입력수단을 모두 포함할 수 있다. 제2 입력수단(2000)은 구동신호를 제공할 수 있는 액티브 타입의 입력수단으로, 예컨대 액티브 펜일 수 있다.
표시장치(1000)와 제2 입력수단(2000)은 양방향 통신될 수 있다. 표시장치(1000)는 제2 입력수단(2000)으로 업링크 신호를 제공할 수 있다. 제2 입력수단(2000)은 표시장치(1000)로 다운링크 신호를 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 표시장치(1000_1)는 액티브 영역(1000A_1)을 통해 영상을 표시할 수 있다. 도 2에서는 표시장치(1000_1)가 소정의 각도로 폴딩된 상태를 도시하였다. 표시장치(1000_1)가 언폴딩된 상태에서, 액티브 영역(1000A_1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면을 포함할 수 있다.
액티브 영역(1000A_1)은 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)을 포함할 수 있다. 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)은 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 정의될 수 있다. 제2 영역(1000A2)은 제2 방향(DR2)을 따라 연장하는 폴딩축(1000FX)을 기준으로 휘어질 수 있다. 따라서, 제1 영역(1000A1) 및 제3 영역(1000A3)은 비폴딩 영역들로 지칭될 수 있고, 제2 영역(1000A2)은 폴딩 영역으로 지칭될 수 있다.
표시장치(1000_1)가 폴딩되면, 제1 영역(1000A1)과 제3 영역(1000A3)은 서로 마주할 수 있다. 따라서, 완전히 폴딩된 상태에서, 액티브 영역(1000A_1)은 외부로 노출되지 않을 수 있으며, 이는 인-폴딩(in-folding)으로 지칭될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 표시장치(1000_1)의 동작이 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 표시장치(1000_1)가 폴딩되면, 제1 영역(1000A1)과 제3 영역(1000A3)은 외부에 노출될 수 있다. 이는 아웃-폴딩(out-folding)으로 지칭될 수 있다.
표시장치(1000_1)는 인-폴딩 또는 아웃-폴딩 중 어느 하나의 동작만 가능할 수 있다. 또는 표시장치(1000_1)는 인-폴딩 동작 및 아웃-폴딩 동작이 모두 가능할 수 있다. 이 경우, 표시장치(1000_1)의 동일한 영역, 예를 들어, 제2 영역(1000A2)이 인-폴딩 및 아웃 폴딩될 수 있다.
도 2에서는 하나의 폴딩 영역과 두 개의 비폴딩 영역이 예를 들어 도시되었으나, 폴딩 영역과 비폴딩 영역의 개수가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시장치(1000_1)는 2개보다 많은 복수 개의 비폴딩 영역들 및 서로 인접한 비폴딩 영역들 사이에 배치된 복수 개의 폴딩 영역들을 포함할 수 있다.
도 2에서는 폴딩축(1000FX)이 제2 방향(DR2)으로 연장된 것을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴딩축(1000FX)은 제1 방향(DR1)과 나란한 방향을 따라 연장할 수도 있다. 이 경우, 제1 영역(1000A1), 제2 영역(1000A2), 및 제3 영역(1000A3)은 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(1000)를 도시한 분해 사시도이다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 입력수단(2000)의 블록도이다. 도 3a의 표시장치(1000)는 도 1을 기준으로 도시되었다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 표시장치(1000)는 표시모듈(DM), 광학부재(AF), 윈도우(WM), 전자모듈(EM), 전원모듈(PSM) 및 케이스(EDC)을 포함할 수 있다.
표시모듈(DM)은 이미지를 생성하고 외부입력을 감지한다. 표시모듈(DM)은 표시패널(100) 및 입력센서(200)를 포함할 수 있다. 표시모듈(DM)은 전자장치(ED)의 액티브 영역(1000A, 도 1 참조) 및 주변 영역(1000NA, 도 1 참조)에 대응하는 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함한다.
표시패널(100)은 특별히 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 유기발광표시패널(organic light emitting display panel) 또는 퀀텀닷 발광표시패널과 같은 발광형 표시패널일 수 있다. 입력센서(200)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
표시모듈(DM)은 메인회로기판(MCB), 연성회로필름(FCB) 및 구동칩(DIC)을 포함할 수 있다. 이들 중 어느 하나 이상은 생략될 수도 있다. 메인회로기판(MCB)은 연성회로필름(FCB)과 접속되어 표시패널(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메인회로기판(MCB)은 복수 개의 구동 소자를 포함할 수 있다. 복수 개의 구동 소자는 표시패널(100)을 구동하기 위한 집적칩을 포함할 수 있다. 연성회로필름(FCB)은 표시패널(100)에 접속되어 표시패널(100)과 메인회로기판(MCB)을 전기적으로 연결한다. 연성회로필름(FCB) 상에는 구동칩(DIC)이 실장될 수 있다.
연성회로필름(FCB)은 메인회로기판(MCB)이 표시장치(DD)의 배면에 마주하도록 밴딩될 수 있다. 메인회로기판(MCB)은 커넥터를 통해 전자모듈(EM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
구동칩(DIC)은 표시패널(100)의 화소를 구동하기 위한 구동 소자들 예를 들어, 데이터 구동회로를 포함할 수 있다. 도 3a에서는 구동칩(DIC)이 연성회로필름(FCB) 상에 실장된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동칩(DIC)은 표시패널(100) 상에 직접 실장될 수 있다. 표시패널(100)의 일부분은 밴딩될 수 있고, 구동칩(DIC)이 실장된 부분은 표시장치(DD)의 배면에 마주하도록 배치될 수 있다.
도시하지 않았으나, 입력센서(200)는 추가적인 연성회로필름을 통해 메인회로기판(MCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 입력센서(200)는 표시패널(100)에 전기적으로 연결되고, 연성회로필름(FCB)을 통해 메인회로기판(MCB)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
광학부재(AF)는 외부광 반사율을 낮춘다. 광학부재(AF)는 편광자 및 리타더를 포함할 수 있다. 편광자 및 리타더는 연신형 또는 코팅형일 수 있다. 코팅형 광학필름은 기능성필름의 연신방향에 따라 광학축이 정의된다. 코팅형 광학필름은 베이스 필름 상에 배열된 액정분자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 광학부재(AF)는 생략될 수 있다. 이때, 표시모듈(DM)은 광학부재(AF)를 대체하는 컬러필터 및 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
윈도우(WM)는 전자장치(ED)의 외면을 제공한다. 윈도우(WM)는 베이스 기판을 포함하고, 반사 방지층, 지문 방지층과 같은 기능층들을 더 포함할 수 있다.
별도로 도시되지 않았으나, 표시장치(DD)는 적어도 하나의 접착층을 더 포함할 수 있다. 접착층은 표시장치(DD)의 인접한 구성들을 결합시킬 수 있다. 접착층은 광학투명접착층 또는 감압접착층일 수 있다.
전자모듈(EM)은 적어도 메인 컨트롤러를 포함한다. 전자모듈(EM)은 무선통신 모듈, 영상입력 모듈, 음향입력 모듈, 음향출력 모듈, 메모리, 및 외부 인터페이스 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 모듈들은 상기 회로기판에 실장되거나, 플렉서블 회로기판을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 전자모듈(EM)은 전원모듈(PSM)과 전기적으로 연결된다.
메인 컨트롤러는 전자장치(ED)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 메인 컨트롤러는 사용자 입력에 부합하게 표시장치(DD)을 활성화 시키거나, 비활성화 시킨다. 메인 컨트롤러는 표시모듈(DM), 무선통신 모듈, 영상입력 모듈, 음향입력 모듈, 및 음향출력 모듈등의 동작을 제어할 수 있다. 메인 컨트롤러는 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
케이스(EDC)는 윈도우(WM)와 결합될 수 있다. 케이스(EDC)는 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하며 표시장치(DD)로 침투되는 이물질/수분 등을 방지하여 케이스(EDC)에 수용된 구성들을 보호한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서, 케이스(EDC)는 복수 개의 수납 부재들이 결합된 형태로 제공될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 표시모듈(DM)은 제2 입력수단(2000)과 양방향 통신할 수 있다. 제2 입력수단(2000)은 하우징(2100), 전원모듈(2200), 제어모듈(2300), 통신모듈(2400), 및 펜 팁(2500)을 포함할 수 있다. 다만, 제2 입력수단(2000)을 구성하는 구성 요소들이 상기 나열된 구성 요소들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 입력수단(2000)은 신호 송신 모드 또는 신호 수신 모드로 전환하는 전극 스위치, 압력을 감지하는 압력 센서, 소정의 정보를 저장하는 메모리, 또는 회전을 감지하는 회전 센서 등을 더 포함할 수도 있다.
하우징(2100)은 펜 형상을 가질 수 있고, 내부에 수용공간이 형성될 수 있다. 하우징(2100) 내부에 정의된 수용 공간에는 전원모듈(2200), 제어모듈(2300), 통신모듈(2400), 및 펜 팁(2500)이 수납될 수 있다.
전원모듈(2200)은 제2 입력수단(2000) 내부의 제어모듈(2300), 통신모듈(2400) 등에 전원을 공급할 수 있다. 전원모듈(2200)은 배터리 또는 고용량 커패시터를 포함할 수 있다.
제어모듈(2300)는 제2 입력수단(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 제어모듈(2300)은 주문형 반도체(ASIC, application-specific integrated circuit)를 포함할 수 있다.
통신모듈(2400)은 수신회로(2410) 및 송신회로(2420)를 포함할 수 있다. 수신회로(2410)는 입력센서(200)로부터 제공되는 업링크 신호(ULS)를 수신할 수 있다. 송신회로(2420)는 다운링크 신호(DLS)를 입력센서(200)에 제공할 수 있다. 업링크 신호(ULS)는 제2 입력수단(2000)에 입력센서(200)의 제2 모드의 동작을 인식시키기 위한 신호에 해당한다. 다운링크 신호(DLS)는 제2 입력수단(2000)의 입력을 지시하는 구동신호를 포함하고, 제2 입력수단(2000)의 정보를 지시하는 변조신호를 포함한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 7c 및 도 7d를 참조한다.
수신회로(2410)는 업링크 신호(ULS)를 제어모듈(2300)에 의해 처리 가능한 신호로 변조할 수 있다. 송신회로(2420)는 제어모듈(2300)로부터 제공된 신호를 입력센서(200)에 의해 센싱 가능한 신호로 변조할 수 있다.
펜 팁(2500)은 통신모듈(2400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 펜 팁(2500)의 일부분은 하우징(2100)으로부터 돌출될 수 있다. 또는, 제2 입력수단(2000)은 하우징(2100)으로부터 노출된 펜 팁(2500)을 커버하는 커버 하우징을 더 포함할 수도 있다. 또는, 펜 팁(2500)은 하우징(2100) 내부에 내장될 수도 있다.
한편, 입력센서(200)와 제2 입력수단(2000)의 양방향 통신을 위해서는 제2 입력수단(2000)과 입력센서(200)가 소정의 간격 이내에 위치되어야 한다. 제2 입력수단(2000)이 입력센서(200)에 직접 터치가 되지 않더라도, 제2 입력수단(2000)과 입력센서(200)이 호버링을 위한 간격이 유지되면 입력센서(200)는 제2 입력수단(2000)을 감지할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)의 개략적인 단면도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈(DM)의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 표시모듈(DM)은 표시층(100L) 및 센서층(200L)을 포함할 수 있다.
표시층(100L)은 베이스층(110), 베이스층(110) 위에 배치된 회로 소자층(120), 회로 소자층(120) 위에 배치된 표시 소자층(130), 및 표시 소자층(130) 위에 배치된 봉지층(140)을 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 회로 소자층(120)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(110)은 유리 기판, 금속기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스층(110)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
베이스층(110)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 상기 제1 합성 수지층 위에 배치된 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 상기 실리콘 옥사이드층 위에 배치된 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층, 및 상기 아몰퍼스 실리콘층 위에 배치된 제2 합성 수지층을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 옥사이드층 및 상기 아몰퍼스 실리콘층은 베이스 배리어층이라 지칭될 수 있다. 또는, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 접착층, 및 제2 합성 수지층을 포함할 수도 있다. 또는, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 접착층, 및 제2 합성 수지층을 포함할 수도 있다.
회로 소자층(120)은 베이스층(110) 위에 배치될 수 있다. 회로 소자층(120)은 절연층, 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 배선 등을 포함할 수 있다. 코팅, 증착 등의 방식으로 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(110) 위에 형성되고, 이후, 복수 회의 포토리소그래피 공정을 통해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 선택적으로 패터닝될 수 있다. 이 후, 회로 소자층(120)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 배선이 형성될 수 있다.
베이스층(110)의 상면에 버퍼층(BFL)이 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 적어도 하나의 무기층이 형성된다. 버퍼층(BFL)은 생략될 수 있다.
반도체 패턴은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 반도체 패턴은 비정질실리콘 또는 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
도 4b는 일부의 반도체 패턴을 도시한 것일 뿐이고, 다른 영역에 반도체 패턴이 더 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 화소들에 걸쳐 특정한 규칙으로 배열될 수 있다. 반도체 패턴은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 다를 수 있다. 반도체 패턴은 도핑농도가 다른 제1 영역과 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑될 수 있다. P타입의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함하고, N타입의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함할 수 있다.
제1 영역은 제2 영역보다 전도성이 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 배선의 역할을 할 수 있다. 제2 영역은 도핑농도가 제1 영역보다 낮거나, 비-도핑된 영역일 수 있다. 제2 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다. 다시 말해, 반도체 패턴의 일부분은 트랜지스터의 액티브일수 있고, 다른 일부분은 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있고, 또 다른 일부분은 연결 전극 또는 연결 신호배선일 수 있다.
화소들 각각은 7개의 트랜지스터들, 하나의 커패시터, 및 발광 소자를 포함하는 등가회로를 가질 수 있으며, 화소의 등가회로도는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 4b에서는 화소에 포함되는 하나의 트랜지스터(100PC) 및 발광 소자(100PE)를 예시적으로 도시하였다.
트랜지스터(100PC)의 소스(SC), 액티브(AL), 및 드레인(DR)이 반도체 패턴으로부터 형성될 수 있다. 소스(SC) 및 드레인(DR)은 단면 상에서 액티브(AL)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 도 4b에는 반도체 패턴으로부터 형성된 연결 신호 배선(SCL)의 일부분을 도시하였다. 별도로 도시하지 않았으나, 연결 신호 배선(SCL)은 평면 상에서 트랜지스터(100PC)의 드레인(DR)에 연결될 수 있다.
버퍼층 상에 제1 절연층(10) 내지 제6 절연층(60)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(10) 내지 제6 절연층(60) 각각은 무기층 또는 유기층을 포함할 수 있다. 제1 절연층(10)은 반도체 패턴을 커버할 수 있다. 트랜지스터(100PC)의 게이트(GT)는 제1 절연층(10) 위에 배치된다. 게이트(GT)는 금속 패턴의 일부분일 수 있다. 게이트(GT)는 액티브(AL)에 중첩한다. 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 게이트(GT)는 마스크로 기능할 수 있다.
제2 절연층(20)은 게이트(GT)를 커버할 수 있다. 제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 위에 배치될 수 있으며, 본 실시예에서 제3 절연층(30)은 단층의 실리콘옥사이드층 또는 실리콘나이트라이드층일 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1, 제2, 및 제3 절연층(10, 20, 30)을 관통하는 컨택홀(CNT-1)을 통해 연결 신호 배선(SCL)에 접속될 수 있다. 제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 단층의 실리콘 옥사이드층일 수 있다. 제5 절연층(50)은 제4 절연층(40) 위에 배치될 수 있다. 제5 절연층(50)은 유기층일 수 있다.
제2 연결 전극(CNE2)은 제5 절연층(50) 위에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제4 절연층(40) 및 제5 절연층(50)을 관통하는 컨택홀(CNT-2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 접속될 수 있다. 제6 절연층(60)은 제5 절연층(50) 위에 배치되며, 제2 연결 전극(CNE2)을 커버할 수 있다. 제6 절연층(60)은 유기층일 수 있다.
표시 소자층(130)은 회로 소자층(120) 위에 배치될 수 있다. 표시 소자층(130)은 발광 소자(100PE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 또는 마이크로 엘이디를 포함할 수 있다. 이하에서, 발광 소자(100PE)가 유기 발광 소자인 것을 예로 들어 설명하나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(100PE)는 제1 전극(AE), 발광층(EL), 및 제2 전극(CE)을 포함할 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(60) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CNT-3)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 접속될 수 있다.
화소 정의막(70)은 제6 절연층(60) 위에 배치되며, 제1 전극(AE)의 일부분을 커버할 수 있다. 화소 정의막(70)에는 개구부(70-OP)가 정의된다. 화소 정의막(70)의 개구부(70-OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다.
액티브 영역(AA, 도 2참조)은 발광 영역(PXA)과 발광 영역(PXA)에 인접한 비발광 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다. 본 실시예에서 발광 영역(PXA)은 개구부(70-OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부 영역에 대응하게 정의되었다.
발광층(EL)은 제1 전극(AE) 위에 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 개구부(70-OP)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EL)은 화소들 각각에 분리되어 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제2 전극(CE)은 발광층(EL) 위에 배치될 수 있다. 제2 전극(CE)은 일체의 형상을 갖고, 복수 개의 화소들에 공통적으로 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(AE)과 발광층(EL) 사이에는 정공 제어층이 배치될 수 있다. 정공 제어층은 발광 영역(PXA)과 비발광 영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 정공 제어층은 정공 수송층을 포함하고, 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 발광층(EL)과 제2 전극(CE) 사이에는 전자 제어층이 배치될 수 있다. 전자 제어층은 전자 수송층을 포함하고, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 정공 제어층과 전자 제어층은 오픈 마스크를 이용하여 복수 개의 화소들에 공통으로 형성될 수 있다.
봉지층(140)은 표시 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 순차적으로 적층된 무기층, 유기층, 및 무기층을 포함할 수 있으나, 봉지층(140)을 구성하는 층들이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서 봉지층(140)은 봉지기판으로 대체될 수 있다. 봉지기판은 리지드한 기판을 포함할 수 있고, 실런트에 의해 베이스층(110) 또는 회로 소자층(120)에 결합될 수 있다. 봉지기판은 표시 소자층(130)을 밀봉하고, 봉지기판의 상면 상에 센서층(200L)이 배치될 수 있다.
센서층(200L)은 연속된 공정을 통해 표시층(100L) 위에 형성될 수 있다. 이 경우, 센서층(200L)은 표시층(100L) 위에 직접 배치된다고 표현될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200L)과 표시층(100L) 사이에 접착층이 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 센서층(200L)은 제1 절연층(201), 제1 도전층(202), 제2 절연층(203), 제2 도전층(204), 및 제3 절연층(205)을 포함할 수 있다.
제1 절연층(201), 제2 절연층(203), 및 제3 절연층(205) 각각은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 제1 절연층(201), 제2 절연층(203), 및 제3 절연층(205) 각각은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다.
제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 각각은 단층구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 각각은 복수 개의 도전 패턴들을 포함할 수 있다.
단층구조의 도전층은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(indium zinc oxide, IZO), 산화아연(zinc oxide, ZnO), 인듐주석아연산화물(indium zinc tin oxide, IZTO) 등과 같은 투명한 전도성산화물을 포함할 수 있다. 그밖에 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등을 포함할 수 있다.
다층구조의 도전층은 금속층들을 포함할 수 있다. 금속층들은 예컨대 티타늄/알루미늄/티타늄의 3층 구조를 가질 수 있다. 다층구조의 도전층은 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 투명 도전층을 포함할 수 있다.
표시층(100L)과 센서층(200L) 사이의 거리가 가까워질수록, 센서층(200L)은 표시층(100L)으로부터 제공되는 신호에 의한 영향을 크게 받을 수 있다. 제1 도전층(202)과 제2 전극(CE) 사이에 형성된 베이스 커패시터(Cb)의 커패시턴스는 표시층(100L)의 동작에 따라 변화된다. 상기 신호는 센서층(200L) 관점에서 노이즈 신호로 인식될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 표시장치(1000)는 메인 컨트롤러(10C), 표시층(100L), 표시층(100L)을 구동하는 표시 컨트롤러(100C), 센서층(200L), 및 센서층(200L)을 구동하는 센서 컨트롤러(200C)를 포함할 수 있다.
표시 컨트롤러(100C)는 메인 컨트롤러(10C)로부터 영상 신호(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 수 있다. 메인 컨트롤러(10C)은 그래픽 컨트롤러를 포함할 수 있다. 제어 신호(D-CS)는 다양한 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어 제어 신호(D-CS)는 입력수직동기신호, 입력수평동기신호, 메인 클럭, 및 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다. 표시 컨트롤러(100C)는 제어 신호(D-CS)을 근거로 표시층(100L)에 신호를 제공하는 타이밍을 제어하기 위한 수직동기신호 및 수평동기신호를 생성할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 메인 컨트롤러(10C)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신할 수 있다. 제어 신호(I-CS)는 입력센서의 구동 모드를 결정하는 모드 결정신호 및 클럭 신호를 포함할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제어 신호(I-CS)를 근거로, 제1 입력(IP1, 도 1 참조)을 감지하는 제1 모드 또는 제2 입력(IP2, 도 1 참조)을 감지하는 제2 모드로 동작할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 모드 결정신호에 근거하여, 도 8a 이하에서 후술하는 제1 구동 모드(1st Mode) 또는 제2 구동 모드(2nd Mode) 중 어느 하나를 기본 구동 모드로 설정할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 센서층(200L)으로부터 수신한 신호에 근거하여 제1 입력 또는 제2 입력의 좌표정보를 산출하고, 좌표정보를 갖는 좌표 신호(I-SS)를 메인 컨트롤러(10C)에 제공할 수 있다. 메인 컨트롤러(10C)는 좌표 신호(I-SS)에 근거하여 사용자 입력에 대응하는 동작을 실행시킨다. 예컨대, 메인 컨트롤러(10C)는 표시층(100L)에 새로운 어플리케이션 이미지가 표시되도록 표시 컨트롤러(100C)를 동작시킨다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(100)의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 표시패널(100)은 표시층(100L) 및 표시 컨트롤러(100C)을 포함한다. 표시층(100L)은 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn), 복수 개의 데이터 배선들(DL1-DLm), 및 복수 개의 화소들(100P)를 포함할 수 있다. 복수 개의 화소들(PX) 각각은 복수 개의 데이터 배선들(DL1-DLm) 중 대응하는 데이터 배선과 연결되고, 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn) 중 대응하는 스캔 배선과 연결된다. 표시 컨트롤러(100C)는 표시 제어회로(100C1), 스캔 구동회로(100C2), 및 데이터 구동회로(100C3)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 표시층(100L)은 발광 제어배선들을 더 포함하고, 표시 컨트롤러(100C)는 발광 제어배선들에 제어신호들을 제공하는 발광 구동회로를 더 포함할 수 있다. 표시패널(100)의 구성은 특별히 제한되지 않는다.
표시 제어회로(100C1)는 입력된 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)를 생성하고, 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)를 스캔 구동회로(100C2)로 출력할 수 있다.
표시 제어회로(100C1)는 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제2 제어 신호(CONT2) 및 수평동기신호(Hsync)를 생성하고, 제2 제어 신호(CONT2) 및 수평동기신호(Hsync)를 데이터 구동회로(100C3)로 출력할 수 있다. 또한, 표시 제어회로(100C1)는 영상 신호(RGB)를 표시층(100L) 의 동작 조건에 맞게 처리한 데이터 신호(DS)를 데이터 구동회로(100C3)로 출력할 수 있다. 제1 제어 신호(CONT1) 및 제2 제어 신호(CONT2)는 스캔 구동회로(100C2) 및 데이터 구동회로(100C3)의 동작에 필요한 신호로써 특별히 제한되지 않는다.
스캔 구동회로(100C2)는 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)에 응답해서 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn)을 구동한다. 본 발명의 일 실시예에서, 스캔 구동회로(100C2)는 표시층(100L) 내의 회로 소자층(120, 도 4b 참조)와 동일한 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스캔 구동회로(100C2)는 집적 회로 (Integrated circuit, IC)로 구현되어서 표시층(100L)의 소정 영역에 직접 실장되거나 별도의 인쇄 회로 기판에 칩 온 필름(chip on film: COF) 방식으로 실장되어서 표시층(100L)과 전기적으로 연결될 수 있다.
데이터 구동회로(100C3)는 표시 제어회로(100C1)로부터의 제2 제어 신호(CONT2), 수평동기신호(Hsync), 및 데이터 신호(DS)에 응답해서 복수 개의 데이터 배선들(DL1-DLm)을 구동하기 위한 계조 전압들을 출력할 수 있다. 데이터 구동회로(100C3)는 집적 회로로 구현되어 표시층(100L)의 소정 영역에 직접 실장되거나 별도의 인쇄 회로 기판에 칩온 필름 방식으로 실장되어서 표시층(100L)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 데이터 구동회로(100C3)는 표시층(100L) 내의 회로 소자층(120, 도 4b 참조)와 동일한 공정으로 형성될 수도 있다.
도 7a은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 블록도이다. 도 7b은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 제1 모드의 동작을 도시하였다. 도 7c 및 도 7d은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 제2 모드(2-M)의 동작을 도시하였다.
도 7a를 참조하면, 센서층(200L)은 서로 절연 교차하는 복수 개의 제1 감지 전극들(210, 이하 제1 전극들) 및 복수 개의 제2 감지 전극들(220, 이하 제2 전극들)을 포함할 수 있다. 미 도시되었으나, 센서층(200L)은 복수 개의 제1 전극들(210) 및 복수 개의 제2 전극들(220)에 연결된 신호배선들을 더 포함할 수 있다. 복수 개의 제1 전극들(210) 및 복수 개의 제2 전극들(220) 각각은 바 형상 또는 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상의 복수 개의 제1 전극들(210) 및 복수 개의 제2 전극들(220)은 연속된 선형 입력의 감지 특성을 향상시킬 수 있다. 다만, 복수 개의 제1 전극들(210) 및 복수 개의 제2 전극들(220)의 형상은 이에 제한되지 않는다.
복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220) 각각은 메쉬 형상을 가질 수 있다. 복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220) 각각은 교차하는 제1 연장 라인들과 제2 연장 라인들을 포함할 수 있다. 교차하는 제1 연장 라인들과 제2 연장 라인들은 메쉬 형상의 전극을 형성할 수 있다. 복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220)의 교차영역, 좀 더 구체적으로 제1 연장 라인들과 제2 연장 라인들의 교차영역에는 브릿지 패턴들이 배치될 수 있다. 제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 중 어느 하나는 브릿지 패턴들을 포함하고, 나머지 하나는 제1 연장 라인들과 제2 연장 라인들을 포함할 수 있다. 브릿지 패턴들은 제1 연장 라인들과 제2 연장 라인들 중 단선된 라인을 연결할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 센서 제어회로(200C1), 신호 생성회로(200C2), 입력 검출회로(200C3) 및 스위칭 회로(200C4)를 포함할 수 있다. 센서 제어회로(200C1), 신호 생성회로(200C2), 및 입력 검출회로(200C3)는 단일의 칩 내에 구현되거나, 센서 제어회로(200C1), 신호 생성회로(200C2), 입력 검출회로(200C3) 중 일부와 다른 일부는 서로 다른 칩 내에 구현될 수도 있다.
센서 제어회로(200C1)는 신호 생성회로(200C2) 및 스위칭 회로(200C4)의 동작을 제어하고, 입력 검출회로(200C3)로부터 수신된 구동신호로부터 외부입력의 좌표를 산출하거나, 입력 검출회로(200C3)로부터 수신된 변조신호로부터 액티브 펜에서 송신한 정보를 분석한다.
신호 생성회로(200C2)는 TX 신호로 일컬어지는 구동신호를 센서층(200L)으로 제공할 수 있다. 신호 생성회로(200C2)는 동작 모드에 부합하는 구동신호를 출력한다.
입력 검출회로(200C3)는 센서층(200L)으로부터 수신한, RX 신호로 일컬어지는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 입력 검출회로(200C3)는 수신한 아날로그 신호를 증폭한 후 필터링한다. 입력 검출회로(200C3)는 이후 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
스위칭 회로(200C4)는 센서 제어회로(200C1)의 제어에 따라 센서층(200L)과 신호 생성회로(200C2) 및/또는 입력 검출회로(200C3)의 전기적 연결관계를 선택적으로 제어할 수 있다. 스위칭 회로(200C4)는 센서 제어회로(200C1)의 제어에 따라 복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220) 중 어느 하나의 그룹을 신호 생성회로(200C2)에 연결시키거나, 복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220) 각각을 신호 생성회로(200C2)에 연결시킬 수 있다. 또한, 복수 개의 제1 전극들(210)과 복수 개의 제2 전극들(220) 중 하나의 그룹 또는 모두를 입력 검출회로(200C3)에 연결시킬 수 있다.
도 7b 내지 도 7d에는 복수 개의 제1 전극들(210) 중 2개의 제1 전극들(210_1, 210_2)과 복수 개의 제2 전극들(220) 중 2개의 제2 전극들(220_1, 220_2)을 각각 도시하였다. 센서 컨트롤러(200C)와 2개의 제1 전극들(210_1, 210_2) 및 센서 컨트롤러(200C)와 2개의 제2 전극들(220_1, 220_2)을 연결하는 4개의 신호배선들(210_S1, 210_S2, 220_S1, 220_S2)이 도시되었다.
도 7b를 참조하면, 제1 모드(1-M)에서 센서 컨트롤러(200C)는 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2)을 서로 다른 그룹으로 동작시킨다. 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 중 어느 하나는 송신 전극으로 동작할 수 있고, 다른 하나는 수신 전극으로 동작할 수 있다. 도 7b에 도시된 실시예에서, 제1 전극들(210_1, 210_2)은 송신 전극으로 도시되었고, 제2 전극들(220_1, 220_2)은 수신 전극으로 도시되었다. 구동 신호(TS1, TS2)가 제1 전극들(210_1, 210_2)의 일단으로 제공되는 것으로 도시되었으나, 대응하는 구동 신호(TS1, TS2)가 제1 전극들(210_1, 210_2) 각각의 양단으로 제공될 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제2 전극들(220_1, 220_2)로부터 센싱신호(RS1, RS2)를 수신할 수 있다. 센서 컨트롤러(200C)는 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 사이에 형성된 정전용량의 변화량을 감지하여 제1 입력(IP1, 도 1 참조)을 감지할 수 있다.
도 7c 및 도 7d를 참조하면, 제2 모드(2-M)에서 센서 컨트롤러(200C)는 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2)을 동일한 그룹으로 동작시킨다. 1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2)은 각각은 송신 전극으로 동작할 수 있고, 수신 전극으로 동작할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 중 어느 하나의 그룹이 송신 전극으로 동작할 수 있다. 그러나, 적어도 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2)은 동일하게 수신 전극으로 동작된다.
도 7c를 참조하면, 소정의 구간 동안(이하, 제1 구간), 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 각각은 센서 컨트롤러(200C)로부터 업링크 신호들(TSa, TSb, TSc, TSd)을 수신한다. 제1 구간 동안, 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 각각은 제2 입력수단(2000, 도 5 참조)에 업링크 신호들(TSa, TSb, TSc, TSd)을 제공하기 위한 송신 전극으로 동작될 수 있다.
제1 구간 이후의 소정의 구간 동안(제2 구간), 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 각각은 제2 입력수단(2000)으로부터 제공된 다운링크 신호들(RSa, RSb, RSc, RSd)을 수신한다. 제2 구간 동안, 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2) 각각은 센서 컨트롤러(200C)로 다운링크 신호들(RSa, RSb, RSc, RSd)을 제공하기 위한 수신 전극으로 동작될 수 있다. 즉, 제1 전극들(210_1, 210_2)과 제2 전극들(220_1, 220_2)은 모두 송신 전극으로 활용되거나, 모두 수신 전극으로 활용될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 이하, 도 5 내지 도 7d를 더 참조하여 설명한다.
입력센서(200)는 서로 다른 제1 구동 모드(1st Mode) 또는 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작할 수 있다. 제1 구동 모드(1st Mode) 또는 제2 구동 모드(2nd Mode) 중 어느 하나가 사용자의 선택에 의해 기본 모드로 셋팅될 수 있고, 제1 입력(IP1, 도 1 참조)과 제2 입력(IP2, 도 1 참조)의 감지여부에 따라 구동 모드는 전환될 수 있다. 이하, 제1 구동 모드(1st Mode)가 기본 구동 모드로 셋팅된 것을 예시로 설명한다.
제1 구동 모드(1st Mode) 및 제2 구동 모드(2nd Mode) 각각에서, 도 7b를 참조하여 설명한 센서 컨트롤러(200C)의 제1 모드(1-M)의 동작과 도 7c 및 도 7d를 참조하여 설명한 센서 컨트롤러(200C)의 제2 모드(2-M)의 동작이 모두 실행된다. 다만, 구동모드에 따라 주요 동작 모드가 다르게 셋팅된다. 제1 구동 모드(1st Mode)에서는 제1 모드(1-M, 도 7b 참조)의 동작이 주요 동작 모드로 셋팅되고, 제2 구동 모드(2nd Mode)에서는 제2 모드(2-M, 도 7c 및 도 7d 참조)의 동작이 주요 동작 모드로 셋팅된다.
입력센서(200)는 복수 개의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3) 동안에 제1 구동 모드(1st Mode) 또는 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작한다. 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3)은 동일한 시간으로 설정될 수 있다. 설명의 편의를 위해서 제1 구동 모드(1st Mode)로 동작되는 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)은 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)로 설명되고, 설명의 편의를 위해서 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작되는 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)은 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3)로 설명된다. 제1 그룹과 제2 그룹으로 구별이 불필요한 경우, 감지 구간들은 감지 구간 또는 ~번째 감지 구간으로 설명된다.
각각의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1) 동안에, 센서 컨트롤러(200C)는 제1 모드(1-M)의 동작을 복수 회 실행한다. 각각의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 동안에, 센서 컨트롤러(200C)는 제2 모드(2-M)의 동작을 복수 회 실행한다. 센서 컨트롤러(200C)가 제1 모드(1-M)의 동작을 1회 실행하는 구간은 제1 모드 구간(T1, T1')으로 정의된다. 센서 컨트롤러(200C)가 제2 모드(2-M)의 동작을 1회 실행하는 구간은 제2 모드 구간(P1, P1')으로 정의된다.
입력센서(200)는 복수 개의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 연속하는 i(여기서 i은 2 이상의 자연수)개의 감지 구간 단위로, 동일한 동작을 반복할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 i는 3일 수 있다. 제1 구동 모드(1st Mode)로 동작하는 동안에, 입력센서(200)는 n-1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn-1), n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn), 및 n+1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn+1)의 동작을 3개의 감지 구간 단위로 반복할 수 있다.
제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)은 복수 개의 제1 모드 구간들(T1, T1')을 포함할 수 있다. i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1) 중 어느 하나의 감지 구간은 센서 컨트롤러(200C)가 제2 모드(2-M)의 동작하는 제2 모드 구간(P1)을 적어도 하나 포함할 수 있다. 도 8a에는 n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)이 제2 모드 구간(P1)을 포함하는 것으로 도시되었다.
n-1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn-1)과 n+1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn+1) 각각은 m개(여기서, m은 2 이상의 자연수)의 제1 모드 구간(T1)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 m은 3이다. 제2 모드 구간(P1)을 포함하는 n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)은 m보다 작은 개수의 제1 모드 구간(T1')을 포함할 수 있다. 제2 모드 구간(P1)이 통상의 제1 모드 구간(T1) 보다 짧은 경우, n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1')은 n-1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn-1)과 n+1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn+1)의 제1 모드 구간(T1)보다 길 수 있다. 물론 그 반대의 경우도 가능하다.
실질적으로 3개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1) 동안에, 센서 컨트롤러(200C)의 제1 모드(1-M)의 동작시간은 제2 모드(2-M)의 동작시간보다 길다. 제1 구동 모드(1st Mode)가 기본 모드로 셋팅된 경우, 센서 컨트롤러(200C)가 제1 모드(1-M)로 동작하여, 제1 입력(IP1, 도 1 참조)을 검출한다. 그리고, 제2 모드 구간(P1)에 제2 입력(IP2, 도 1 참조)이 발생하였는지 여부를 판단한다. 도 8a에 도시된 것과 같이, n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)의 제2 모드 구간(P1)에 제2 입력(IP2)이 감지되면, 센서 컨트롤러(200C)는 1번 case(①)와 같이 구동모드를 제1 구동 모드(1st Mode)에서 제2 구동 모드(2nd Mode)로 전환된다. n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)의 제2 모드 구간(P1)에 제2 입력(IP2)이 감지되지 않으면, 2번 case(②)와 같이 제1 구동 모드(1st Mode)를 유지한다. 제1 모드 구간(T1)과 제2 모드 구간(P1)이 규칙적으로 반복되는 구동 모드 대비, 본 실시예에 따른 구동모드는 제1 입력(IP1)의 센싱 감도를 향상시킬 수 있고, 불필요한 동작을 방지할 수 있다.
1번 case(①)와 처럼, 제2 구동 모드(2nd Mode)로 전환되면, 입력센서(200)는 복수 개의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 연속하는 k(여기서 k은 2 이상의 자연수)개의 감지 구간들 단위로, 동일한 동작을 반복할 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서 k는 3일 수 있다. 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작하는 동안에, 입력센서(200)는 n+1번째 제2 그룹의 감지 구간(SPn+1), n+2번째 제2 그룹의 감지 구간(SPn+2), 및 n+3번째 제2 그룹의 감지 구간(SPn+3)의 동작을 3개의 감지 구간 단위로 반복할 수 있다.
제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3)은 복수 개의 제2 모드 구간들(P1, P1')을 포함할 수 있다. k개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 어느 하나의 감지 구간은 센서 컨트롤러(200C)가 제1 모드(1-M)의 동작하는 제1 모드 구간(T1")을 적어도 하나 포함할 수 있다. 도 8a에는 n+2번째 제2 그룹의 감지 구간(SPn+2)이 제1 모드 구간(T1")을 포함하는 것으로 도시되었다.
제2 모드 구간들(P1, P1') 각각은 도 7c를 참조하여 설명한 동작을 수행하는 업링크 구간(UP)과 도 7d를 참조하여 설명한 동작을 수행하는 다운링크 구간(DP)을 포함할 수 있다. 다운링크 구간(DP)은 센서층(200L, 도 7d 참조)이 제2 모드의 구동신호를 수신하는 제1 구간(D1) 및 센서층(200L)이 변조신호를 수신하는 제2 구간(D2)을 포함할 수 있다. 제2 입력수단(2000, 도 5 참조)이 출력하는 제2 모드의 구동신호는 제1 구간(D1) 동안 연속적으로 송신되는 발진 신호로써, 일명 버스트 신호일 수 있다. 제2 입력수단(2000)의 정보를 지시하는 변조신호는 필압(input pressure or writing pressure) 정보 또는 기울기 정보를 포함할 수 있는데, 발진 신호를 소정의 주기로 하이-레벨 또는 로우-레벨로 제어함으로써, 1비트 혹은 복수 비트의 정보를 포함할 수 있다. 발진신호를 ASK(Amplitude Shift Keying) 변조하거나, OOK(On Off Keying) 변조하여 변조신호를 생성할 수 있다.
별도로 도시되지 않았으나, 제1 모드 구간들(T1, T1') 사이, 제2 모드 구간들(P1, P1') 사이, 제1 모드 구간(T1, T1')과 제2 모드 구간(P1, P1') 사이에는 센서 컨트롤러(200C) 또는 제2 입력수단(2000)이 미동작하는 휴지기간이 존재할 수 있다. 업링크 구간(UP)과 다운링크 구간(DP) 사이에는 휴지기간이 존재할 수 있다. 또한 제2 구간(D2)은 생략될 수 있다. 제2 입력수단(2000)과 표시장치(1000, 도 5 참조)는 별도의 통신모듈을 통해서 2 입력수단(2000)의 정보를 전달할 수도 있다.
제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 각각은 p개(여기서, p은 2 이상의 자연수)의 제2 모드 구간(P1, P1')을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 p는 4이다. 제1 모드 구간(T1")을 포함하는 n+2번째 제2 그룹의 감지 구간(SPn+2)은 상대적으로 짧은 제2 모드 구간(P1')을 포함할 수 있다.
별도로 도시하지 않았으나, 일 실시예에 따르면, 제1 모드 구간(T1")을 포함하는 제2 그룹의 감지 구간(SPn+2)은 k개의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 제1 모드 구간(T1")을 미-포함하는 감지 구간들(SPn+1, SPn+3) 대비 적은 횟수의 제2 모드 구간(P1')을 포함할 수도 있다. 이때, 제2 모드 구간(P1')의 길이는 제1 모드 구간(T1")을 미-포함하는 감지 구간들(SPn+1, SPn+3)의 제2 모드 구간의 길이와 동일할 수도 있다.
실질적으로 3개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 동안에, 센서 컨트롤러(200C)는 제1 모드(1-M)보다 제2 모드(2-M)로 더 길게 동작한다. 제2 입력(IP2, 도 5 참조)이 감지된 경우, 센서 컨트롤러(200C)는 제2 입력수단(2000, 도 5 참조)의 연속적 사용을 지속적으로 감지하기 위해 제2 모드(2-M)를 위주로 동작한다. 그리고, 도 8a에 도시된 것과 같이, 제1 모드 구간(T1")에 제1 입력(IP1)이 감지되면, 센서 컨트롤러(200C)는 3번 case(③)처럼 구동모드를 제2 구동 모드(2nd Mode)에서 제1 구동 모드(1st Mode)로 전환된다. 제1 모드 구간(T1")에서 제1 입력(IP1)이 감지되지 않으면, 4번 case(④)와 같이 제2 구동 모드(2nd Mode)를 유지할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 이하, 도 1 내지 도 8a를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8b에는 도 8a를 참조하여 설명한 제1 구동 모드(1st Mode)와 3가지의 제1 구동 모드(1st Mode(1), 1st Mode(2), 1st Mode(3))를 예시적으로 도시하였다. 도 8b에는 도 8a를 참조하여 설명한 제2 구동 모드와 다른 한가지의 제2 구동 모드(2nd Mode)를 예시적으로 도시하였다.
도 8b의 첫번째 제1 구동 모드(1st Mode(1))를 참조하면, i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)은 동일한 횟수의 제1 모드 구간(T1, T1')을 포함할 수 있다. 제2 모드 구간(P1)을 포함하는 n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)은 다른 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)의 제1 모드 구간(T1)에 비해 더 짧은 제1 모드 구간(T1')을 포함할 수 있다. n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1') 동안에, 펄스폭이 감소된 구동 신호(TS1, TS2, 도 7b 참조)를 제공하거나, 구동 신호(TS1, TS2) 사이의 휴지기간을 축소하여 동일한 횟수의 제1 모드 구간(T1')을 확보할 수 있다.
도 8b의 두번째 제1 구동 모드(1st Mode(2))를 참조하면, i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1) 각각은 제2 모드 구간(P1)을 포함할 수 있다. i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)마다 제2 입력(IP2, 도 1 참조)을 체크한다. i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)마다 센서 컨트롤러(200C, 도 7a)는 동일한 횟수의 제1 모드(1-M. 도 7b 참조)의 동작을 실행할 수 있다.
도 8b의 세번째 제1 구동 모드(1st Mode(3))를 참조하면, i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1)은 교번하는 전단 감지 구간과 후단 감지 구간을 포함할 수 있다. 이하, n번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn)은 전단 감지 구간으로, n-1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn-1) 및 n+1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn+1)은 후단 감지 구간으로 설명된다. 본 실시예에 따른 제1 구동 모드(1st Mode(3)) 역시, i개의 제1 그룹의 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1) 각각이 제2 모드 구간(P1)을 포함할 수 있다. ,
전단 감지 구간(SPn)의 제2 모드 구간(P1)이 제1 모드 구간들(T1')보다 뒤에 위치할 때, 후단 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)의 제2 모드 구간(P1)은 제1 모드 구간들(T1')보다 앞에 위치한다. 그에 따라 연속하는 전단 감지 구간(SPn)과 후단 감지 구간(SPn+1)의 2개의 제2 모드 구간(P1)이 연속적으로 배치될 수 있다. 그에 따라 제2 입력(IP2, 도 1 참조)을 체크하기 위한 시간이 연속적으로 확보될 수 있다.
별도로 도시하지 않았으나, 반대의 경우도 가능하다. 전단 감지 구간(SPn)의 제2 모드 구간(P1)이 제1 모드 구간들(T1')보다 앞에 위치할 때, 후단 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)의 제2 모드 구간(P1)은 제1 모드 구간들(T1')보다 뒤에 위치한다. 이 경우 n-1번째 제1 그룹의 감지 구간(SPn-1)의 제2 모드 구간(P1)과 n번째 제1 그룹의 전단 감지 구간들(SPn)의 제2 모드 구간(P1)이 연속적으로 배치될 수 있다.
도 8b의 제2 구동 모드(2nd Mode)를 참조하면, k개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 각각은 제1 모드 구간(T1")을 포함할 수 있다. 별도로 도시하지 않았으나, k개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 전단 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1")이 제2 모드 구간들(P1')보다 뒤에 위치할 때, 후단 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)의 제1 모드 구간(T1")은 제2 모드 구간들(P1')보다 앞에 위치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 전단 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1")이 제2 모드 구간들(P1')보다 앞에 위치할 때, 후단 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)의 제1 모드 구간(T1)"은 제2 모드 구간들(P1')보다 뒤에 위치할 수도 있다
도 8c를 참조하면, 도 8a에 도시된 실시예 대비 제2 구동 모드(2nd Mode)의 동작이 상이하다. 본 실시예에 따르면, k개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3)은 센서 컨트롤러(200C)가 제1 모드(1-M)의 동작하는 제1 모드 구간(T1")을 미-포함할 수 있다.
k개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 어느 하나를 모드 전환 구간으로 이용할 수 있다. 도 8c에는 k개의 제2 그룹의 감지 구간들(SPn+1, SPn+2, SPn+3) 중 마지막 구간(SPn+3)이 모드 전환 구간으로 이용된 예를 도시하였다. 제2 모드 구간(P1) 동안 제2 입력(IP2)이 감지되면 4번 case(④)와 같이 제2 구동 모드(2nd Mode)를 유지하지만, 제2 모드 구간(P1) 동안 제2 입력(IP2)이 감지되지 않으면 5번 case(⑤)와 같이 제1 구동 모드(1st Mode)로 전환될 수 있다. 하나의 제2 모드 구간(P1) 동안 제2 입력(IP2)이 감지되지 않으면 제1 구동 모드(1st Mode)로 전환할 수 도 있으나, 이는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 2 이상의 연속하는 제2 모드 구간(P1) 동안 제2 입력(IP2)이 감지되지 않는 조건을 만족하거나, 하나의 제2 그룹의 감지 구간(SPn+3) 동안 제2 입력(IP2)이 감지되지 않는 조건을 만족하는 경우에 한하여 구동 모드를 전환하는 것으로 설정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)의 블록도이다. 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력센서(200)의 동작을 설명하기 위한 개념도다. 이하, 도 1 내지 도 8c를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6, 도 9, 및 도 10a를 참조하면, 표시층(100L)은 프레임 구간(Fn-1, Fn, Fn+1)마다 프레임 이미지를 표시할 수 있다. 프레임 구간(Fn-1, Fn, Fn+1)은 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn)이 1회 스캔되는 기간으로써, 수직동기신호(Vsync)의 폴링 엣지로부터 다음 폴링 엣지까지의 구간으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서 프레임 구간(Fn-1, Fn, Fn+1)은 수직동기신호(Vsync)의 라이징 엣지로부터 다음 라이징 엣지까지의 구간으로 정의될 수 있다.
스캔 구동회로(100C2)는 수직동기신호(Vsync)에 동기되어 프레임 구간(Fn-1, Fn, Fn+1) 마다 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn)에 스캔 신호들을 각각 제공한다. 표시층(100L)의 동작 주파수가 60Hz인 경우, 하나의 프레임에 대응하는 시간은 약 16.66ms일 수 있고, 표시층(100L)의 동작 주파수가 120Hz인 경우, 하나의 프레임에 대응하는 시간은 약 8.33ms일 수 있다.
표시 컨트롤러(100C)는 센서 컨트롤러(200C)에 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)를 제공한다. 센서 컨트롤러(200C)는 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)를 근거로 제1 구동 모드(1st Mode) 또는 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3)을 설정할 수 있다. 즉, 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3)은 프레임 구간(Fn-1, Fn, Fn+1)에 동기될 수 있다.
좀더 구체적으로, 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3)의 시작 시점은 수직동기신호(Vsync)의 레벨 변화 시점으로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, n-1번째 감지 구간(SPn-1)의 시작 시점은 수직동기신호(Vsync)의 폴링 엣지로부터 시작될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 감지 구간들(SPn-1, SPn, SPn+1, SPn+2, SPn+3)의 시작 시점은 수직동기신호(Vsync)의 레벨 변화 시점으로부터 소정의 시간 이후 시작될 수 있다. 여기서 소정의 시간은 수직동기신호(Vsync)의 레벨 변화 시점으로부터 수평동기신호(Hsync)를 X회 카운트한 시간에 동기화될 수 있다.
입력센서(200)가 제2 구동 모드(2nd Mode)로 동작할 때, 센서 컨트롤러(200C)는 업링크 구간(UP) 동안 기 설정된 다운링크 구간(DP)의 동작에 대한 정보를 제2 입력수단(2000)으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 업링크 신호(ULS)는 다운링크 구간(DP)의 시작시점 및 종료시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 업링크 신호(ULS)는 제1 구간(D1) 및 제2 구간(D2) 각각의 시작시점 및 종료시점에 대한 정보를 포함할 수 있다. 업링크 신호(ULS)는 수직동기신호(Vsync)의 주파수 정보 및 수평동기신호(Hsync)의 주파수 정보를 포함할 수 있다.
센서 컨트롤러(200C)는 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 n번째 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1')의 길이를 제어할 수 있다. 도 10a를 참조하면, 센서 컨트롤러(200C)는 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 n번째 감지 구간(SPn)의 제1 모드 구간(T1')의 길이를 제어할 수 있다. n번째 감지 구간(SPn)은 다른 감지 구간들(SPn-1, SPn+1)과 달리 제2 모드 구간(P1)을 포함하기 때문에 제1 모드 구간(T1')의 길이가 달리질 수 있다. 이때, 제1 모드 구간(T1')를 증가시키거나, 제2 모드 구간(P1) 이전에 휴지기간을 추가로 설정할 수 있다. 그밖에 센서 컨트롤러(200C)는 수직동기신호(Vsync)와 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 n+2번째 감지 구간(SPn+2)의 제2 모드 구간(P1')의 길이를 제어할 수 있다.
표시층(100L, 도 4b 참조)으로부터 센서층(200L)에 제공되는 노이즈 신호는 수평동기신호(Hsync)의 레벨이 변화되는 구간에서 상대적으로 증가된다. 센서 컨트롤러(200C)는 수평동기신호(Hsync)의 하이레벨 또는 로우레벨이 유지되는 기간 동안에 단속적으로 다운링크 신호(DLS)을 감지함으로써 수평동기신호(Hsync)의 레벨이 변화되는 구간을 회피할 수 있다. 신호대잡음비(SNR)가 큰 영역에서 다운링크 신호(DSL, 도 9 참조)를 수신함으로써 센싱감도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에, 제2 입력수단(2000)는 변조된 제2 모드의 구동신호를 제공할 수도 있다. 업링크 신호로부터 획득한 수평동기신호(Hsync)의 주파수 정보를 이용하여 수평동기신호(Hsync)의 하이레벨 또는 로우레벨이 유지되는 동안에만 펄스를 갖는 구동신호를 제공할 수 있다.
도 10b는 도 8b에 대응하는 입력센서(200)의 동작을 나타낸다. 다만, 도 8b와 다르게 3가지의 제1 구동 모드(1st Mode(1), 1st Mode(2), 1st Mode(3)) 중 하나만 도시되었다. 3가지의 제1 구동 모드(1st Mode(1), 1st Mode(2), 1st Mode(3)) 및 도 10b의 제2 구동 모드(2nd Mode) 각각은 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 제어될 수 있다.
도 10c는 도 8c에 대응하는 입력센서(200)의 동작을 나타낸다. 제1 구동 모드(1st Mode) 및 제2 구동 모드(2nd Mode) 각각은 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)에 근거하여 제어될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 표시패널
1000 표시장치
100C 표시 컨트롤러
100C1 표시 제어회로
100C2 스캔 구동회로
100C3 데이터 구동회로
100L 표시층
100P 화소
10C 메인 컨트롤러
110 베이스층
120 회로 소자층
130 표시 소자층
140 봉지층
1st Mode 제1 구동 모드
1-M 제1 모드
2-M 제2 모드
2nd Mode 제2 구동 모드
200 입력센서
2000 제2 입력수단
200C 센서 컨트롤러
200C1 센서 제어회로
200C2 신호 생성회로
200C3 입력 검출회로
200C4 스위칭 회로
200L 센서층
500 제1 입력수단
AF 광학부재
CONT1 제1 제어 신호
CONT2 제2 제어 신호
D-CS 제어 신호
D1 제1 구간
D2 제2 구간
DD 표시장치
DLS 다운링크 신호
DM 표시모듈
ED 전자장치
IP1 제1 입력
IP2 제2 입력
P1, P1’ 제2 모드 구간
UP 업링크 구간
DP 다운링크 구간
PX 화소
T1, T1’ 제1 모드 구간
TS1, TS2 구동 신호
ULS 업링크 신호
Vsync 수직동기신호
SPn-1, SPn, SPn+1 제1 그룹의 감지 구간
SPn+1, SPn+2, SPn+3 제2 그룹의 감지 구간

Claims (20)

  1. 이미지를 생성하는 표시패널; 및
    제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 동작하는 입력센서를 포함하고,
    상기 입력센서는,
    제1 전극 및 제1 전극과 교차하는 제2 전극을 포함하는 센서층; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 다른 그룹으로 동작시키는 제1 모드 또는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 동일한 그룹으로 동작시키는 제2 모드로 동작하는 센서 컨트롤러를 포함하고,
    연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제1 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 모드의 동작시간보다 더 긴 상기 제1 모드의 동작시간을 갖고
    연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제2 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 모드의 동작시간보다 더 긴 상기 제2 모드의 동작시간을 갖는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 각각은,
    상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 복수 개의 제1 모드 구간들을 포함하는 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들 동안에, 상기 입력센서는 i(여기서 i는 2 이상의 자연수)개의 감지 구간들 단위로 동작을 반복하고,
    상기 i개의 감지 구간들 중 적어도 하나의 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 제2 모드의 동작하는 제2 모드 구간을 포함하는 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 i개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 m(여기서, m은 2 이상의 자연수)개의 상기 제1 모드 구간을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 구간은 m보다 작은 개수의 상기 제1 모드 구간을 포함하는 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제1 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제1 모드 구간보다 긴 표시장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 i개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 m(여기서, m은 2 이상의 자연수)개의 상기 제1 모드 구간을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 구간은 m개의 상기 제1 모드 구간을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제1 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제1 모드 구간보다 짧은 표시장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 i개의 감지 구간들 각각은 상기 제2 모드 구간을 포함하는 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 i개의 감지 구간들은 교번하는 전단 감지 구간들과 후단 감지 구간들을 포함하고,
    상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 뒤에 위치할 때, 상기 후단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 앞에 위치하고,
    상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 앞에 위치할 때, 상기 후단 감지 구간들 각각의 상기 제2 모드 구간이 상기 전단 감지 구간들 각각의 상기 복수 개의 제1 모드 구간들보다 뒤에 위치하는 표시장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 모드 구간에서 입력이 감지되면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제1 구동 모드에서 상기 제2 구동 모드로 전환되는 표시장치.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 모드 구간들마다, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 어느 하나에 제1 모드의 구동신호를 제공하고, 다른 하나로부터 센싱신호를 수신하는 표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은,
    상기 센서 컨트롤러가 상기 제2 모드의 동작하는 복수 개의 제2 모드 구간들을 포함하는 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 모드 구간들 각각은,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 센서 컨트롤러로부터 업링크 신호를 수신하는 업링크 구간; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 입력수단으로부터 다운링크 신호를 수신하는 다운링크 구간을 포함하는 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 다운링크 신호는 상기 입력수단의 입력을 나타내는 제2 모드의 구동신호 및 상기 입력수단의 정보를 나타내는 변조신호를 포함하고,
    상기 다운링크 구간은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 제2 모드의 구동신호를 수신하는 제1 구간 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 변조신호를 수신하는 제2 구간을 포함하는 표시장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 동안에, 상기 입력센서는 k(여기서 k는 2 이상의 자연수)개의 감지 구간들 단위로 동작을 반복하고,
    상기 k개의 감지 구간들 중 적어도 하나의 감지 구간은 상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 제1 모드 구간을 포함하고
    상기 k개의 감지 구간들 중 나머지 감지 구간들은 p(여기서, p는 2 이상의 자연수)개의 상기 제2 모드 구간을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 구간은 p개의 상기 제2 모드 구간을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 감지 구간의 상기 제2 모드 구간은 상기 나머지 감지 구간들의 상기 제2 모드 구간보다 짧은 표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 모드 구간에서 입력이 감지되면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제2 구동 모드에서 상기 제1 구동 모드로 전환되는 표시장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은,
    상기 센서 컨트롤러가 상기 제1 모드의 동작하는 제1 모드 구간을 더 포함하는 표시장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 중 소정의 기간 동안 입력이 감지되지 않으면, 상기 입력센서의 동작은 상기 제2 구동 모드에서 상기 제1 구동 모드로 전환되는 표시장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    복수 개의 스캔 배선들, 복수 개의 데이터 배선들, 및 상기 복수 개의 스캔 배선들 및 상기 복수 개의 데이터 배선들에 연결됨 복수 개의 화소들을 포함하는 표시층;
    상기 복수 개의 스캔 배선들에 연결된 스캔 구동회로; 및
    상기 복수 개의 데이터 배선들에 연결된 데이터 구동회로를 포함하고,
    상기 스캔 구동회로는 수직 동기신호에 동기되어 복수 개의 프레임 구간들마다 상기 복수 개의 스캔 배선들에 스캔 신호들을 각각 제공하는 표시장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 연속적인 제1 그룹의 감지 구간들과 상기 연속적인 제2 그룹의 감지 구간들 각각은 상기 복수 개의 프레임 구간들 중 대응하는 프레임 구간과 동기된 표시장치.
  20. 각각의 프레임 구간들 동안에 프레임 이미지를 생성하는 표시패널; 및
    제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 동작하는 입력센서를 포함하고,
    상기 입력센서는,
    서로 절연 교차하는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 센서층; 및
    상기 센서층에 전기적으로 연결된 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 전극에 구동신호를 제공하고 상기 제2 전극으로부터 센싱신호를 수신하는 제1 모드 또는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 업링크 신호를 제공하고 액티브 펜으로부터 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 통해 다운링크 신호를 수신하는 제2 모드로 동작하고,
    상기 프레임 구간들 중 연속하는 일부의 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제1 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 모드의 동작시간보다 더 긴 상기 제1 모드의 동작시간을 갖고,
    상기 프레임 구간들 중 연속하는 다른 일부의 구간들 동안에 상기 입력센서가 상기 제2 구동 모드로 동작할 때, 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 모드의 동작시간보다 더 긴 상기 제2 모드의 동작시간을 갖는 표시장치.
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