KR20220021064A - 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치 - Google Patents

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김철
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최재욱
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Abstract

전자 장치는 영상 데이터에 근거하는 영상을 표시하며 복수의 영역들이 정의된 표시층, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 및 상기 영상 데이터를 근거로 산출된 영상 정보 데이터를 수신하고, 상기 영상 정보 데이터를 근거로 출력 신호를 생성하며, 상기 출력 신호를 상기 센서층에 제공하는 센서 구동부를 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 영상에 대한 노이즈 정보를 포함하고, 상기 노이즈 정보는 상기 복수의 영역들에 기초하여 산출될 수 있다.

Description

전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치{ELECTRONIC DEVICE AND INTERFACE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 센싱 성능이 개선된 전자 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 전자 장치들은 영상을 표시하기 위한 전자 장치를 구비한다. 전자 장치들은 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식 외에 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공할 수 있는 입력 센서를 구비할 수 있다.
입력 센서는 사용자의 신체를 이용한 터치나 압력을 감지할 수 있다. 한편 필기구를 이용한 정보 입력이 익숙한 사용자 또는 특정 응용 프로그램(예를 들면, 스케치 또는 드로잉을 위한 응용 프로그램)을 위한 세밀한 터치 입력을 위한 액티브 펜의 사용 요구가 증가하고 있다.
본 발명은 센싱 성능이 향상된 전자 장치를 제공하고, 입력 장치 및 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 전자 장치를 포함하는 인터페이스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 영상 데이터에 근거하는 영상을 표시하며 복수의 영역들이 정의된 표시층, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 및 상기 영상 데이터를 근거로 산출된 영상 정보 데이터를 수신하고, 상기 영상 정보 데이터를 근거로 출력 신호를 생성하며, 상기 출력 신호를 상기 센서층에 제공하는 센서 구동부를 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 영상에 대한 노이즈 정보를 포함하고, 상기 노이즈 정보는 상기 복수의 영역들에 기초하여 산출될 수 있다.
상기 영상 정보 데이터는 복수의 평균 그레이 레벨들에 의해 도출된 차이들의 표준 편차에 기초하여 결정되고, 상기 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 상기 복수의 영역들 중 대응하는 영역에 표시되는 그레이 레벨들의 평균값이고, 상기 차이들 각각은 상기 복수의 영역들 중 하나의 영역의 평균 그레이 레벨과 상기 하나의 영역과 인접한 다른 하나의 영역의 평균 그레이 레벨의 차이일 수 있다.
상기 표시층은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 방향을 따라 배열된 복수의 화소들을 포함하고, 상기 복수의 화소들 각각은 서로 다른 색을 제공하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소, 및 제3 서브 화소를 포함하고, 상기 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 상기 제1 서브 화소에 대응하는 제1 서브 평균 그레이 레벨, 상기 제2 서브 화소에 대응하는 제2 서브 평균 그레이 레벨, 및 상기 제3 서브 화소에 대응하는 제3 서브 평균 그레이 레벨을 포함하고, 상기 표준 편차는 상기 제1 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제1 서브 표준 편차, 상기 제2 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제2 서브 표준 편차, 및 상기 제3 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제3 서브 표준 편차를 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 제1 서브 표준 편차, 상기 제2 서브 표준 편차, 및 상기 제3 서브 표준 편차 중 최대 표준 편차에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 표시층은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 화소들을 포함하고, 상기 복수의 영역들 각각은 상기 복수의 화소들 중 상기 제1 방향을 따라 배열된 한 행의 화소들을 포함할 수 있다.
상기 표시층에 전기적으로 연결되어 상기 표시층을 제어하는 표시 구동부를 더 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 표시 구동부에서 상기 센서 구동부로 제공될 수 있다.
상기 표시층에 전기적으로 연결되어 상기 표시층을 제어하는 표시 구동부, 및 상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하는 메인 제어부를 더 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 메인 제어부에서 상기 센서 구동부로 제공될 수 있다.
상기 센서 구동부는 다운링크신호를 출력하는 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 제1 모드 또는 터치에 의한 입력을 감지하는 제2 모드로 동작할 수 있다.
상기 제1 모드는 상기 센서 구동부가 상기 센서층으로 업링크신호를 출력하는 업링크구간 및 상기 센서 구동부가 상기 센서층을 통해 상기 다운링크신호를 수신하는 다운링크구간을 포함하고, 상기 업링크신호는 상기 영상 정보 데이터를 포함하고, 상기 다운링크신호의 세기는 상기 영상 정보 데이터에 대응하여 변경될 수 있다.
상기 입력 장치에 의한 입력을 유도하는 사용자 인터페이스가 표시되는 입력 영역이 상기 표시층에 정의되고, 상기 복수의 영역들은 상기 입력 영역 내에서 정의될 수 있다.
상기 영상 정보 데이터에 포함된 상기 노이즈 정보는 상기 입력 영역에 표시될 한 프레임의 영상에 대한 정보일 수 있다.
상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터에 근거하여 상기 출력 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
주파수가 변경된 상기 출력 신호는 상기 제2 모드일 때 상기 센서층으로 제공될 수 있다.
상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 근거로 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 각각의 동작 시간을 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치는 영상 데이터에 근거하는 영상을 표시하는 표시층, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 상기 표시층을 구동하는 표시 구동부, 상기 센서층을 구동하는 센서 구동부, 및 상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 전자 장치, 및 상기 센서층으로부터 업링크신호를 수신하고, 상기 센서층으로 다운링크신호를 출력하는 입력 장치를 포함하고, 상기 센서 구동부는 상기 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 제1 모드 또는 터치에 의한 입력을 감지하는 제2 모드로 동작하고, 상기 센서 구동부는 상기 영상 데이터에 기초하여 산출된 영상 정보 데이터를 수신하고, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 근거로 상기 센서층으로 제공하는 출력 신호를 생성할 수 있다.
상기 제1 모드에서, 상기 출력 신호는 상기 업링크신호이고, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 포함하는 상기 업링크신호를 상기 센서층으로 출력할 수 있다.
상기 입력 장치는 상기 업링크신호를 수신하여, 세기가 조절된 상기 다운링크신호를 출력할 수 있다.
상기 제2 모드에서, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터에 근거하여 상기 출력 신호의 주파수를 변경하고, 상기 센서 구동부는 주파수가 변경된 상기 출력 신호를 상기 센서층으로 출력할 수 있다.
상기 영상 정보 데이터는 상기 표시 구동부에서 상기 센서 구동부로 제공될 수 있다.
상기 영상 정보 데이터는 상기 메인 제어부에서 상기 센서 구동부로 제공될 수 있다.
상기 표시층은 복수의 영역들로 정의되고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 영상에 대한 노이즈 정보를 포함하고, 상기 노이즈 정보는 상기 복수의 영역들에 기초하여 산출될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 한 프레임에서 표시될 영상에 의한 노이즈 정도가 예측되고, 그에 따라 입력 장치로부터 출력되는 다운링크신호의 세기가 조절될 수 있다. 따라서, 노이즈가 심한 프레임 구간에서는 입력 장치로부터 출력되는 다운링크신호의 세기(또는 전압 레벨)가 증가되어 전자 장치의 센싱 성능이 향상될 수 있다. 또한, 노이즈가 약한 프레임 구간에서는 입력 장치로부터 출력되는 다운링크신호의 세기(또는 전압 레벨)가 감소되어 입력 장치의 소비 전력이 낮아질 수 있다.
또한, 노이즈 정보를 근거로 센서 구동부가 터치에 의한 입력을 감지하기 위한 출력 신호를 노이즈에 의한 영향을 적게 받는 최적 주파수로 설정하여 출력하기 때문에 터치의 센싱 감도가 향상될 수 있다. 또한, 노이즈에 의한 영향이 감소됨에 따라 터치를 감지하기 위한 시간이 단축될 수 있고, 그에 따라 입력 장치에 의한 입력을 감지하기 위한 시간이 확보될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치와 입력 장치 사이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층 및 센서 구동부의 블록도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드로 동작하는 센서층을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드로 동작하는 센서층을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 영역들을 도시한 도면이다.
도 11a는 화소들 각각의 그레이 레벨을 표시한 도면이다.
도 11b는 화소들 각각의 그레이 레벨을 표시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 화소를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층에 표시된 화면을 도시한 평면도이다.
도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 복수의 영역들을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 18은 한 프레임에 표시되는 영상에 따른 주파수 별 노이즈를 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 구동부의 동작 및 터치구동신호를 도시한 도면이다.
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, 복수의 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 사전적 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, 부품 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 인터페이스 장치(IFS)는 전자 장치(1000) 및 입력 장치(2000)를 포함할 수 있다. 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 본 명세서에서 전자 장치(1000)와 입력 장치(2000)는 인터페이스 장치(IFS)로 지칭된다. 인터페이스 장치(IFS)는 디지타이저로 지칭될 수도 있다.
전자 장치(1000)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 휴대폰, 폴더블 휴대폰, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 전자 장치(1000)가 태블릿인 것을 예시적으로 도시하였다.
전자 장치(1000)에는 액티브 영역(1000A) 및 주변 영역(1000NA)이 정의될 수 있다. 전자 장치(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.
전자 장치(1000)의 두께 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)과 나란할 수 있다. 따라서, 전자 장치(1000)를 구성하는 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)을 기준으로 정의될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치와 입력 장치 사이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(1000)는 외부에서 인가되는 입력들을 감지할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력과 터치(3000)에 의한 제2 입력을 모두 감지할 수 있다. 입력 장치(2000)는 구동 신호를 제공하는 액티브 타입의 입력 수단으로, 예를 들어 액티브 펜일 수 있다. 터치(3000)는 사용자 신체, 패시브 펜과 같이 정전용량에 변화를 제공할 수 있는 입력 수단을 모두 포함할 수 있다.
전자 장치(1000)와 입력 장치(2000)는 서로 양방향 통신할 수 있다. 전자 장치(1000)는 입력 장치(2000)로 업링크신호(ULS)를 제공하고, 입력 장치(2000)는 전자 장치(1000)로 다운링크신호(DLS)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 업링크신호(ULS)는 패널 정보, 프로토콜 버전 등의 정보를 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 다운링크신호(DLS)는 동기화 신호 또는 입력 장치(2000)의 상태 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다운링크신호(DLS)는 입력 장치(2000)의 좌표 정보, 입력 장치(2000)의 배터리 정보, 입력 장치(2000)의 기울기 정보, 및/또는 입력 장치(2000)에 저장된 다양한 정보 등을 포함할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
전자 장치(1000)는 표시층(100), 센서층(200), 표시 구동부(100C), 센서 구동부(200C), 및 메인 구동부(1000C)를 포함할 수 있다.
표시층(100)은 영상을 실질적으로 생성하는 구성일 수 있다. 표시층(100)은 발광형 표시층일 수 있으며, 예를 들어, 표시층(100)은 유기발광 표시층, 퀀텀닷 표시층, 마이크로 엘이디 표시층, 또는 나노 엘이디 표시층일 수 있다.
센서층(200)은 표시층(100) 위에 배치될 수 있다. 센서층(200)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 센서층(200)은 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력과 터치(3000)에 의한 제2 입력을 감지할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(1000C)는 표시 구동부(100C) 및 센서 구동부(200C)의 동작을 제어할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 메인 구동부(1000C)는 호스트로 지칭될 수도 있다.
표시 구동부(100C)는 표시층(100)을 구동할 수 있다. 메인 구동부(1000C)은 그래픽 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 표시 구동부(100C)는 메인 구동부(1000C)로부터 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 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 구동부(100C)는 제어 신호(D-CS)을 근거로 표시층(100)에 신호를 제공하는 타이밍을 제어하기 위한 수직동기신호 및 수평동기신호를 생성할 수 있다.
센서 구동부(200C)는 센서층(200)을 구동할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 메인 구동부(1000C)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신할 수 있다. 제어 신호(I-CS)는 센서 구동부(200C)의 구동 모드를 결정하는 모드 결정신호 및 클럭 신호를 포함할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 제어 신호(I-CS)를 근거로, 입력 장치(2000)에 의한 제1 입력을 감지하는 제1 모드 또는 터치(3000)에 의한 제2 입력을 감지하는 제2 모드로 동작할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 모드 결정신호에 근거하여, 도 7a, 도 7b, 및 도 8에서 후술하는 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다.
센서 구동부(200C)는 센서층(200)으로부터 수신한 신호에 근거하여 제1 입력 또는 제2 입력의 좌표정보를 산출하고, 좌표정보를 갖는 좌표 신호(I-SS)를 메인 구동부(1000C)에 제공할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 좌표 신호(I-SS)에 근거하여 사용자 입력에 대응하는 동작을 실행시킨다. 예컨대, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)에 새로운 어플리케이션 이미지가 표시되도록 표시 구동부(100C)를 동작시킬 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 표시층(100)은 베이스층(110), 회로층(120), 발광 소자층(130), 및 봉지층(140)을 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 회로층(120)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(110)은 유리 기판, 금속 기판, 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.
상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 아크릴(acrylate)계 수지, 메타크릴(methacrylate)계 수지, 폴리아이소프렌(polyisoprene)계 수지, 비닐(vinyl)계 수지, 에폭시(epoxy)계 수지, 우레탄(urethane)계 수지, 셀룰로오스(cellulose)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지 및 페릴렌(perylene)계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "~~" 계 수지는 "~~" 의 작용기를 포함하는 것을 의미한다.
회로층(120)은 베이스층(110) 위에 배치될 수 있다. 회로층(120)은 절연층, 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인 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, 회로층(120)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인 이 형성될 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 수분, 산소, 및 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다.
센서층(200)은 표시층(100) 위에 배치될 수 있다. 센서층(200)은 외부에서 인가되는 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.
센서층(200)은 연속된 공정을 통해 표시층(100) 위에 형성될 수 있다. 이 경우, 센서층(200)은 표시층(100) 위에 직접 배치된다고 표현될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200)과 표시층(100) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200)과 표시층(100) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다.
또는, 센서층(200)은 표시층(100)과 접착 부재를 통해 서로 결합될 수 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 전자 장치(1000)는 센서층(200) 위에 배치된 반사 방지층 및 광학층을 더 포함할 수도 있다. 반사 방지층은 전자 장치(1000)의 외부로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 광학층은 표시층(100)으로부터 입사된 광의 방향을 제어하여 전자 장치(1000)의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 전자 장치(1000_1)는 표시층(100_1) 및 센서층(200_1)을 포함할 수 있다. 표시층(100_1)은 베이스 기판(110_1), 회로층(120_1), 발광 소자층(130_1), 봉지 기판(140_1), 및 결합 부재(150_1)를 포함할 수 있다.
베이스 기판(110_1) 및 봉지 기판(140_1) 각각은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
결합 부재(150_1)는 베이스 기판(110_1)과 봉지 기판(140_1) 사이에 배치될 수 있다. 결합 부재(150_1)는 봉지 기판(140_1)을 베이스 기판(110_1) 또는 회로층(120_1)에 결합시킬 수 있다. 결합 부재(150_1)는 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기물은 프릿 실(frit seal)을 포함할 수 있고, 유기물은 광 경화성 수지 또는 광 가소성 수지를 포함할 수 있다. 다만, 결합 부재(150_1)를 구성하는 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
센서층(200_1)은 봉지 기판(140_1) 위에 직접 배치될 수 있다. 직접 배치된다는 것은 센서층(200_1)과 봉지 기판(140_1) 사이에 제3 의 구성요소가 배치되지 않는 것을 의미할 수 있다. 즉, 센서층(200_1)과 표시층(100_1) 사이에는 별도의 접착 부재가 배치되지 않을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서층(200_1)과 봉지 기판(140_1) 사이에는 접착층이 더 배치될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 베이스층(110)의 상면에 적어도 하나의 무기층이 형성된다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기층은 다층으로 형성될 수 있다. 다층의 무기층들은 배리어층 및/또는 버퍼층을 구성할 수 있다. 본 실시예에서 표시층(100)은 버퍼층(BFL)을 포함하는 것으로 도시되었다.
버퍼층(BFL)은 베이스층(110)과 반도체 패턴 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 및 살리콘옥시나이트라이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드층과 실리콘나이트라이드층이 교대로 적층된 구조를 포함할 수 있다.
반도체 패턴은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 반도체 패턴은 비정질실리콘, 저온다결정실리콘, 또는 산화물 반도체를 포함할 수도 있다.
도 4는 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 전도율이 높은 제1 영역과 전도율이 낮은 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. 제2 영역은 비-도핑 영역이거나, 제1 영역 대비 낮은 농도로 도핑된 영역일 수 있다.
제1 영역의 전도성은 제2 영역의 전도성보다 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 라인의 역할을 할 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 신호라인일 수 있다.
화소들 각각은 7개의 트랜지스터들, 하나의 커패시터, 및 발광 소자를 포함하는 등가회로를 가질 수 있으며, 화소의 등가회로도는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 4에서는 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 4에는 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.
제1 절연층(10)은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 복수 개의 화소들에 공통으로 중첩하며, 반도체 패턴을 커버할 수 있다. 제1 절연층(10)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 절연층(10)은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 절연층(10)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다. 제1 절연층(10)뿐만 아니라 후술하는 회로층(120)의 절연층은 무기층 및/또는 유기층일 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 무기층은 상술한 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
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 제1 절연층(10) 위에 배치되며, 게이트(GT)를 커버할 수 있다. 제2 절연층(20)은 화소들에 공통으로 중첩할 수 있다. 제2 절연층(20)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 및 실리콘옥시나이트라이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 위에 배치될 수 있다. 제3 절연층(30)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(30)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 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.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자(100PE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 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(1000A, 도 1 참조)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 있다. 발광층(EL)이 화소들 각각에 분리되어 형성된 경우, 발광층들(EL) 각각은 청색, 적색, 및 녹색 중 적어도 하나의 색의 광을 발광할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 발광층(EL)은 화소들에 연결되어 공통으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 발광층(EL)은 청색 광을 제공하거나, 백색 광을 제공할 수도 있다.
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 발광 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.
무기층들은 수분 및 산소로부터 발광 소자층(130)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다. 무기층들은 실리콘나이트라이드층, 실리콘옥시나이트라이드층, 실리콘옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있다. 유기층은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
센서층(200)은 베이스층(201), 제1 도전층(202), 감지 절연층(203), 제2 도전층(204), 및 커버 절연층(205)을 포함할 수 있다.
베이스층(201)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 베이스층(201)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다. 베이스층(201)은 단층 구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 각각은 단층구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 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), 또는 인듐아연주석산화물(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.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 표시층(100)은 복수의 스캔 배선들(SL1-SLn), 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm), 및 복수의 화소들(PX)를 포함할 수 있다. 복수 개의 화소들(PX) 각각은 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm) 중 대응하는 데이터 배선과 연결되고, 복수의 스캔 배선들(SL1-SLn) 중 대응하는 스캔 배선과 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서 표시층(100)은 발광 제어 배선들을 더 포함하고, 표시 구동부(100C)는 발광 제어 배선들에 제어신호들을 제공하는 발광 구동 회로를 더 포함할 수 있다. 표시층(100)의 구성은 특별히 제한되지 않는다.
표시 구동부(100C)는 신호 제어 회로(100C1), 스캔 구동 회로(100C2), 및 데이터 구동 회로(100C3)를 포함할 수 있다.
신호 제어 회로(100C1)는 메인 구동부(1000C, 도 2 참조) 로부터 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 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.
신호 제어 회로(100C1)는 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)를 생성하고, 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)를 스캔 구동 회로(100C2)로 출력할 수 있다. 수직동기신호(Vsync)는 제1 제어 신호(CONT1)에 포함될 수 있다.
신호 제어 회로(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 구동 회로(100C3)로 출력할 수 있다. 수평동기신호(Hsync)는 제2 제어 신호(CONT2)에 포함될 수 있다.
또한, 신호 제어 회로(100C1)는 영상 데이터(RGB)를 표시층(100) 의 동작 조건에 맞게 처리한 데이터 신호(DS)를 데이터 구동 회로(100C3)로 출력할 수 있다. 제1 제어 신호(CONT1) 및 제2 제어 신호(CONT2)는 스캔 구동 회로(100C2) 및 데이터 구동 회로(100C3)의 동작에 필요한 신호로써 특별히 제한되지 않는다.
스캔 구동 회로(100C2)는 제1 제어 신호(CONT1) 및 수직동기신호(Vsync)에 응답해서 복수 개의 스캔 배선들(SL1-SLn)을 구동한다. 본 발명의 일 실시예에서, 스캔 구동 회로(100C2)는 표시층(100) 내의 회로층(120, 도 4 참조)과 동일한 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 스캔 구동 회로(100C2)는 집적 회로 (Integrated circuit, IC)로 구현되어서 표시층(100)의 소정 영역에 직접 실장되거나 별도의 인쇄 회로 기판에 칩 온 필름(chip on film: COF) 방식으로 실장되어서 표시층(100)과 전기적으로 연결될 수 있다.
데이터 구동 회로(100C3)는 신호 제어 회로(100C1)로부터의 제2 제어 신호(CONT2), 수평동기신호(Hsync), 및 데이터 신호(DS)에 응답해서 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm)을 구동하기 위한 계조 전압들을 출력할 수 있다. 데이터 구동 회로(100C3)는 집적 회로로 구현되어 표시층(100)의 소정 영역에 직접 실장되거나 별도의 인쇄 회로 기판에 칩온 필름 방식으로 실장되어서 표시층(100)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 데이터 구동 회로(100C3)는 표시층(100) 내의 회로층(120, 도 4 참조)과 동일한 공정으로 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층 및 센서 구동부의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 센서층(200)은 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220)을 포함할 수 있다. 복수의 교차 전극들(220)의 복수의 전극들(210)과 교차할 수 있다. 미 도시되었으나, 센서층(200)은 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220))에 연결된 복수의 신호배선들을 더 포함할 수 있다. 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220) 각각은 바 형상 또는 스트라이프 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상의 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220)은 연속된 선형 입력의 감지 특성을 향상시킬 수 있다. 다만, 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220)의 형상은 이에 제한되지 않는다.
센서 구동부(200C)는 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신하고, 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)로 좌표 신호(I-SS)를 제공할 수 있다. 또한, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 수신할 수 있다. 영상 정보 데이터(DIS)는 표시 구동부(100C, 도 2 참조) 또는 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)에서 제공될 수 있다.
영상 정보 데이터(DIS)는 영상 데이터(RGB, 도 5 참조)를 근거로 산출될 수 있다. 예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)는 표시층(100, 도 5 참조)에 표시 될 영상에 대한 노이즈 정보를 포함할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 노이즈 정보를 포함하는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 출력 신호를 생성할 수 있고, 이를 센서층(200)에 출력할 수 있다.
센서 구동부(200C)는 센서 제어 회로(200C1), 신호 생성 회로(200C2), 입력 검출 회로(200C3) 및 스위칭 회로(200C4)를 포함할 수 있다. 센서 제어 회로(200C1), 신호 생성 회로(200C2), 및 입력 검출 회로(200C3)는 단일의 칩 내에 구현되거나, 센서 제어 회로(200C1), 신호 생성 회로(200C2), 및 입력 검출 회로(200C3) 중 일부와 다른 일부는 서로 다른 칩 내에 구현될 수도 있다.
센서 제어 회로(200C1)는 신호 생성 회로(200C2) 및 스위칭 회로(200C4)의 동작을 제어하고, 입력 검출 회로(200C3)로부터 수신된 구동신호로부터 외부입력의 좌표를 산출하거나, 입력 검출 회로(200C3)로부터 수신된 변조신호로부터 액티브 펜에서 송신한 정보를 분석한다.
신호 생성 회로(200C2)는 TX 신호로 일컬어지는 출력 신호(또는 구동 신호)를 센서층(200)으로 제공할 수 있다. 신호 생성 회로(200C2)는 동작 모드에 부합하는 출력 신호를 센서층(200)으로 출력한다.
입력 검출 회로(200C3)는 센서층(200)으로부터 수신한, RX 신호(또는 감지 신호)로 일컬어지는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 입력 검출 회로(200C3)는 수신한 아날로그 신호를 증폭한 후 필터링한다. 입력 검출 회로(200C3)는 이후 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
스위칭 회로(200C4)는 센서 제어 회로(200C1)의 제어에 따라 센서층(200)과 신호 생성 회로(200C2) 및/또는 입력 검출 회로(200C3)의 전기적 연결관계를 선택적으로 제어할 수 있다. 스위칭 회로(200C4)는 센서 제어 회로(200C1)의 제어에 따라 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220) 중 어느 하나의 그룹을 신호 생성 회로(200C2)에 연결시키거나, 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220) 각각을 신호 생성 회로(200C2)에 연결시킬 수 있다. 또는 스위칭 회로(200C4)는 복수의 전극들(210) 및 복수의 교차 전극들(220) 중 하나의 그룹 또는 모두를 입력 검출 회로(200C3)에 연결시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모드로 동작하는 센서층을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 하나의 전극(210)의 일부분 및 하나의 교차 전극(220)의 일부분은 하나의 센싱 단위(200U)로 정의될 수 있다. 도 7a 및 도 7b 각각에는 하나의 센싱 단위(200U)가 확대되어 도시되었다.
교차 전극(220)은 교차 패턴들(221) 및 교차 패턴들(221)에 전기적으로 연결된 브릿지 패턴들(222)을 포함할 수 있다. 교차 패턴들(221)은 전극(210)을 사이에 두고 이격될 수 있다. 브릿지 패턴들(222)은 전극(210)과 중첩할 수 있고, 브릿지 패턴들(222)은 전극(210)과 절연 교차할 수 있다.
교차 패턴들(221) 및 전극(210)은 서로 동일한 층 상에 배치될 수 있고, 브릿지 패턴들(222)은 교차 패턴들(221) 및 전극(210)과 상이한 층 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 교차 패턴들(221) 및 전극(210)은 제2 도전층(204, 도 4 참조)에 포함될 수 있고, 브릿지 패턴들(222)은 제1 도전층(202, 도 4 참조)에 포함될 수 있으며, 이 구조는 바텀 브릿지 구조라 지칭될 수 있다. 하지만, 본 발명이 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 교차 패턴들(221) 및 전극(210)은 제1 도전층(202, 도 4 참조)에 포함될 수 있고, 브릿지 패턴들(222)은 제2 도전층(204, 도 4 참조)에 포함될 수 있으며, 이 구조는 탑 브릿지 구조라 지칭될 수 있다.
또한, 센서층(200)은 교차 패턴들(221) 및 전극(210)이 배치되지 않은 영역에 배치된 더미 패턴(250)을 더 포함할 수 있다. 더미 패턴(250)은 외부에서 전극(210) 및 교차 전극(220)이 시인되는 것을 방지하기 위해 제공되는 구성일 수 있으며, 더미 패턴(250)은 전기적으로 플로팅된 패턴일 수 있다. 더미 패턴(250)은 플로팅 패턴 또는 패턴으로 지칭될 수도 있다.
교차 패턴들(221), 전극(210), 및 더미 패턴(250) 각각은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 교차 패턴들(221), 전극(210), 및 더미 패턴(250) 각각에는 개구가 정의될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 교차 패턴들(221), 전극(210), 및 더미 패턴(250) 각각은 투명한 통전극으로 구성될 수도 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 모드는 전자 장치(1000, 도 1 참조)와 입력 장치(2000, 도 1 참조)가 서로 데이터를 송수신하는 모드일 수 있다. 도 7a에 도시된 동작은 전자 장치(1000, 도 1 참조)에서 입력 장치(2000, 도 1 참조)로 업링크신호를 제공하는 동작일 수 있다. 도 7b에 도시된 동작은 입력 장치(2000, 도 1 참조)에서 전자 장치(1000, 도 1 참조)로 다운링크신호를 제공하는 동작일 수 있다.
도 7a를 참조하면, 전극(210) 및 교차 전극(220) 각각은 센서 구동부(200C)로부터 제공된 업링크신호(S1a, S1b)를 입력 장치(2000, 도 1 참조)로 제공하기 위한 송신 전극으로 활용될 수 있다. 도 7a에서는 전극(210)과 교차 전극(220)이 모두 송신 전극으로 활용되는 것을 일 예로 도시하였으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극(210) 또는 교차 전극(220)이 송신 전극으로 활용될 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 전극(210) 및 교차 전극(220) 각각은 입력 장치(2000, 도 1 참조)로부터 유도된 감지 신호들(S2a, S2b)을 센서 구동부(200C)로 전달하기 위한 수신 전극으로 활용될 수 있다. 센서 구동부(200C)는 전극(210)으로부터 제1 감지 신호(S2a)를 수신하고, 교차 전극(220)으로부터 제2 감지 신호(S2b)를 수신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모드로 동작하는 센서층을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 제2 모드에서 센서 구동부(200C)는 터치(3000, 도 2 참조)에 의한 제2 입력을 감지할 수 있다. 제2 모드에서 센서 구동부(200C)는 전극(210)과 교차 전극(220) 사이에 형성된 상호 정전 용량의 변화량을 감지하여 외부 입력을 감지할 수 있다.
센서 구동부(200C)는 전극(210)으로 출력 신호(S3)를 제공하고, 센서 구동부(200C)는 교차 전극(220)으로부터 감지 신호(S4)를 수신할 수 있다. 즉, 제2 모드에서 전극(210)은 송신 전극으로 기능할 수 있고, 교차 전극(220)은 수신 전극으로 기능할 수 있다. 하지만, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전극(210)이 수신 전극으로 기능하고, 교차 전극(220)이 송신 전극으로 기능할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서 구동부(200C)는 영상 데이터(RGB, 도 2 참조)로부터 추출된 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)를 수신하고, 이에 근거하여 센서층(200)에 제공되는 출력 신호를 제어할 수 있다. 센서 구동부(200C)가 표시층(100, 도 2 참조)에 표시되는 영상에 대응하여 상기 출력 신호를 제어하기 때문에, 전자 장치(1000, 도 1 참조)의 센싱 성능이 향상될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 9a를 참조하면, 표시 구동부(100C)는 센서 구동부(200C)로 영상 정보 데이터(DIS)를 제공할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)에 대응하여 출력 신호(CS)를 생성하고, 이를 센서층(200)으로 출력할 수 있다.
제1 모드에서 출력 신호(CS)는 업링크신호일 수 있고, 제2 모드에서 출력 신호(CS)는 구동 신호(또는 TX 신호)일 수 있다. 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 업링크신호를 생성하거나, 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 구동 신호의 주파수를 제어할 수 있다. 또는, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 업링크신호를 생성하고, 구동 신호의 주파수를 제어할 수도 있다.
예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 업링크신호를 생성하는 경우, 업링크신호는 영상 정보 데이터(DIS)를 포함하도록 생성될 수 있다. 이 경우, 입력 장치(2000, 도 2 참조)는 영상 정보 데이터(DIS)를 수신하고, 이에 대응하여 입력 장치(2000, 도 2 참조)로부터 출력되는 다운링크신호(DLS, 도 2 참조)의 세기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 구동 신호의 주파수를 제어하는 경우, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 노이즈에 의한 영향을 가장 적게 받는 주파수를 검출하고, 해당 주파수로 구동 신호의 주파수를 제어할 수 있다.
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 9a와 비교하였을 때, 도 9b의 센서 구동부(200C)는 메인 구동부(1000C)로부터 영상 정보 데이터(DIS)를 수신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 영역들을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 액티브 영역(1000A)에는 복수의 화소들(PX11-PXnm)이 배치될 수 있다. 복수의 화소들(PX11-PXnm)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.
복수의 영역들(AR1-ARn)은 액티브 영역(1000A)에 정의될 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(DR2)으로 n개의 화소들이 배치된 경우, 복수의 영역들(AR1-ARn)의 개수는 n 개일 수 있다. n은 양의 정수일 수 있다.
복수의 영역들(AR1-ARn) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 배열된 한 행의 화소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(AR1)은 m개의 화소들(PX11-PX1m)을 포함할 수 있다. 제n 영역(ARn)은 m개의 화소들(PXn1-PXnm)을 포함할 수 있다.
영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 액티브 영역(1000A)에 표시되는 영상에 대한 노이즈 정보를 포함할 수 있다. 노이즈 정보는 수평라인에 대한 노이즈 정보 또는 영상의 수평 주파수 성분일 수 있다. 예를 들어, 노이즈 정보는 시간에 따른 데이터 구동 회로(100C3)에서 출력되는 전압의 레벨의 변화 또는 변위로부터 도출할 수 있다. 예를 들어, 액티브 영역(1000A)에 표시되는 영상이 블랙이나 화이트와 같이 동일한 그레이 레벨을 갖는 경우, 노이즈는 최저 수준일 수 있다. 또한, 액티브 영역(1000A)에 표시되는 영상이 한 행 별로 화이트와 블랙이 교대로 표시되는 경우, 노이즈는 최대 수준일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 영역들(AR1-ARn)에 각각 대응하는 영상 데이터(RGB)의 그레이 레벨의 평균값들을 기초로 노이즈 정보가 산출될 수 있다. 이에 대한 설명은 이하에서 후술한다.
도 11a는 화소들 각각의 그레이 레벨을 표시한 도면이다. 도 11b는 화소들 각각의 그레이 레벨을 표시한 도면이다.
도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 표시 구동부(100C, 도 9a 참조) 또는 메인 구동부(1000C1, 도 9b 참조)는 복수의 영역들(AR1-ARn)에 각각 대응하는 복수의 평균 그레이 레벨들을 계산한다.
도 11a 및 도 11b 각각에서는 하나의 프레임에서의 각 화소에 대응하는 그레이 레벨을 표시하였다. 그레이 레벨은 0 내지 255 중 하나의 값을 가질 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 복수의 평균 그레이 레벨들에 의해 도출된 차이들의 표준 편차에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 복수의 영역들(AR1-ARn)에 대응하는 영역에 표시되는 그레이 레벨들의 평균값일 수 있다. 상기 차이들은 서로 인접한 2 개의 영역들의 평균 그레이 레벨들의 차이를 의미할 수 있다.
도 11a는 액티브 영역(1000A)에 표시되는 영상이 블랙이나 화이트와 같이 동일한 그레이 레벨, 예를 들어 "k"를 갖는 경우 일 수 있다. 따라서, 복수의 영역들(AR1-ARn) 각각의 평균 그레이 레벨은 "k"일 수 있다.
도 11a에서, 상기 차이들은 제1 영역(AR1)의 평균 그레이 레벨과 제2 영역(AR2)의 평균 그레이 레벨의 차이, 제2 영역(AR2)의 그레이 레벨과 제3 영역(AR3)의 그레이 레벨의 차이, (중략), 제n-1 영역(ARn-1)의 그레이 레벨과 제n 영역(ARn)의 그레이 레벨의 차이를 포함할 수 있다. 도 11a에 도시된 영상은 모든 화소들이 동일한 그레이 레벨을 표시하고 있기 때문에, 상기 차이들은 "0"일 수 있고, 표준 편차는 "0"일 수 있다.
도 11b는 액티브 영역(1000A)에 표시되는 영상이 한 행 별로 화이트와 블랙이 교대로 표시되는 것일 수 있다. 즉, 액티브 영역(1000A)에 최대 그레이 레벨과 최소 그레이 레벨이 교대로 표시될 수 있다. 제1 영역(AR1)의 평균 그레이 레벨은 "255"이고, 제2 영역(AR2)의 평균 그레이 레벨은 "0"이고, 제3 영역(AR3)의 평균 그레이 레벨은 "255"이고, (중략), 제n-1 영역(ARn-1)의 평균 그레이 레벨은 "255"이고, 제n 영역(ARn)의 평균 그레이 레벨은 "0"일 수 있다.
도 11b에서, 상기 차이들은 제1 영역(AR1)의 평균 그레이 레벨과 제2 영역(AR2)의 평균 그레이 레벨의 제1 차이, 제2 영역(AR2)의 그레이 레벨과 제3 영역(AR3)의 그레이 레벨의 제2 차이, (중략), 제n-1 영역(ARn-1)의 그레이 레벨과 제n 영역(ARn)의 그레이 레벨의 제3 차이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 차이 및 제3 차이는 "+255"일 수 있고, 제2 차이는 "-255"일 수 있다. 상기 차이들의 표준 편차는 "255"일 수 있다.
영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 표준 편차에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)에 1 바이트가 할당된 경우, 영상 정보 데이터(DIS)는 표준 편차를 그대로 표현할 수 있다. 예를 들어, 도 11a에 대응하는 영상 데이터(RGB, 도2 참조)로 기초로 산출된 영상 정보 데이터(DIS)는 "00000000"일 수 있고, 도 11b에 대응하는 영상 데이터(RGB, 도 2 참조)로 기초로 산출된 영상 정보 데이터(DIS)는 "11111111"일 수 있다.
예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)에 1 비트, 2 비트, 또는 4 비트로 할당된 경우, 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 표준 편차 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)에 1 비트가 할당된 경우, 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 표준 편차가 기준값 이하인 제1 구간과 표준 편차가 기준값 초과인 제2 구간 중 어느 구간에 해당하는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 기준값은 예를 들어 128일 수 있으나, 이는 일 예일 뿐 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 화소를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 하나의 화소(PX)는 서로 다른 색을 제공하는 제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3)를 포함할 수 있다. 표시 구동부(100C, 도 9a 참조) 또는 메인 구동부(1000C1, 도 9b 참조)는 복수의 영역들(AR1-ARn)에 각각 대응하는 복수의 평균 그레이 레벨들을 계산한다. 영상 정보 데이터(DIS, 도 6 참조)는 복수의 평균 그레이 레벨들에 의해 도출된 차이들의 표준 편차에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 제1 서브 화소(SPX1)에 대응하는 제1 서브 평균 그레이 레벨, 제2 서브 화소(SPX2)에 대응하는 제2 서브 평균 그레이 레벨, 및 제3 서브 화소(SPX3)에 대응하는 제3 서브 평균 그레이 레벨을 포함할 수 있다.
상기 표준 편차는 상기 제1 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제1 서브 표준 편차, 상기 제2 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제2 서브 표준 편차, 및 상기 제3 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제3 서브 표준 편차 중 최대 표준 편차에 기초하여 결정될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 13을 참조하면, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 수신한다. 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)에 근거로 출력 신호(ULSa, 이하 업링크신호)를 생성하고, 센서 구동부(200C)는 업링크신호(ULSa)를 센서층(200)으로 출력할 수 있다. 업링크신호(ULSa)는 영상 정보 데이터(DIS)를 포함할 수 있다.
입력 장치(2000)는 업링크신호(ULSa)를 수신한 후, 다운링크신호(DLSa)를 출력할 수 있다. 다운링크신호(DLSa)의 세기는 영상 정보 데이터(DIS)에 대응하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)가 고주파 성분을 갖는 경우 다운링크신호(DLSa)의 세기는 증가할 수 있고, 영상 정보 데이터(DIS)가 저주파 성분을 갖는 경우 다운링크신호(DLSa)의 세기는 감소될 수 있다. 영상 정보 데이터(DIS)가 고주파 성분을 갖는다는 것은 데이터 구동 회로(100C3)에서 출력되는 전압의 레벨의 변화가 크다는 것을 의미하고, 영상 정보 데이터(DIS)가 저주파 성분을 갖는다는 것은 상기 전압의 레벨의 변화가 작다는 것을 의미한다. 즉, 고주파 성분에서는 저주파 성분보다 노이즈가 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 한 프레임에서 표시될 영상에 의한 노이즈 정도가 예측되고, 그에 따라 입력 장치(2000)로부터 출력되는 다운링크신호(DLSa)의 세기가 조절될 수 있다. 따라서, 노이즈가 심한 프레임 구간에서는 입력 장치(2000)로부터 출력되는 다운링크신호(DLSa)의 세기(또는 전압 레벨)가 증가되어 전자 장치(1000)의 센싱 성능이 향상될 수 있다. 또한, 노이즈가 약한 프레임 구간에서는 입력 장치(2000)로부터 출력되는 다운링크신호(DLSa)의 세기(또는 전압 레벨)가 감소되어 입력 장치(2000)의 소비 전력이 낮아질 수 있다.
도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14a를 참조하면, 제1 모드는 업링크구간(UP) 및 다운링크구간(DP)을 포함할 수 있다. 업링크구간(UP)은 센서 구동부(200C)가 센서층(200)으로 업링크신호(ULSa)를 출력하는 구간이고, 다운링크구간(DP)은 센서 구동부(200C)가 센서층(200)을 통해 다운링크신호(DLSa)를 수신하는 구간일 수 있다. 즉, 업링크구간(UP)은 도 7a를 참조하여 설명된 동작을 수행하는 구간이고, 다운링크구간(DP)은 도 7b를 참조하여 설명된 동작을 수행하는 구간일 수 있다.
도 14a에는 업링크신호(ULSa)와 다운링크신호(DLSa)를 예시적으로 도시되었다. 업링크신호(ULSa)는 제1 구간(UP1), 제2 구간(UP2), 및 제3 구간(UP3)으로 구분될 수 있다. 제1 구간(UP1)은 프리엠블 구간으로, 비트 동기 또는 프레임 동기를 위한 구간일 수 있다. 제2 구간(UP2)은 데이터 통신 구간으로 입력 장치(2000)로 제공하고자 하는 정보를 포함하는 구간일 수 있다. 제3 구간(UP3)은 에러의 검출과 수정을 위한 비트가 제공되는 구간일 수 있다. 업링크신호(ULSa)의 구성을 일 예일 뿐 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 구간(UP2)에는 영상 정보 데이터(DIS)가 포함될 수 있다. 영상 정보 데이터(DIS)는 표시층(100, 도 2 참조)에 표시될 영상에 대한 노이즈 정보를 포함할 수 있다. 영상 정보 데이터(DIS)는 1 바이트의 길이를 가질 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 영상 정보 데이터(DIS)는 1 비트, 2비트, 또는 4비트의 길이를 가질 수도 있다.
다운링크신호(DLSa)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 세기가 조절될 수 있다. 다운링크신호(DLSa)는 제1 구간(DP1) 및 제2 구간(DP2)을 포함할 수 있다. 제1 구간(DP1)은 입력 장치(2000)에서 구동 신호(또는 TX 신호)가 출력되는 구간일 수 있다. 구동 신호는 연속적으로 송신되는 발진 신호로, 버스트 신호로 지칭될 수 있다. 제2 구간(DP2)은 데이터 통신 구간으로 입력 장치(2000)의 정보를 지시하는 변조신호가 출력되는 구간일 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(DP2)의 다운링크신호(DLSa)에는 입력 장치(2000)의 필압 정보 또는 기울기 정보가 포함될 수 있다.
도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 14b에 도시된 업링크신호(ULSb)는 도 14a에 도시된 업링크신호(ULSa)와 차이가 있으며, 이에 대해 설명한다. 업링크신호(ULSb)는 제1 구간(UP1), 제2 구간(UP2), 및 제3 구간(UP3)으로 구분될 수 있다. 제2 구간(UP2)에는 영상 정보 데이터(DISa, DISb)가 포함될 수 있다. 영상 정보 데이터(DISa, DISb)는 표시층(100, 도 2 참조)에 표시될 영상에 대한 노이즈 정보를 포함할 수 있다. 영상 정보 데이터(DISa, DISb)는 소정의 비트로 분리되어 제2 구간(UP2) 내에 포함될 수 있다.
영상 정보 데이터(DISa, DISb)는 제1 부분 데이터(DISa) 및 제2 부분 데이터(DISb)로 구분되어 제2 구간(UP2) 내에 제공될 수 있다. 도 14b에서는 하나의 영상 정보 데이터(DISa, DISb)가 2 개의 부분 데이터들로 구분된 것을 예로 들어 도시하였으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 영상 정보 데이터(DISa, DISb)는 3 개 이상이 부분 데이터들로 구분될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 부분 데이터(DISa) 및 제2 부분 데이터(DISb)가 한 프레임의 업링크신호(ULSb) 내에 모두 포함되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 부분 데이터(DISa)는 n 번째 업링크신호에 포함되고, 제2 부분 데이터(DISb)는 n+1 번째 업링크신호에 포함될 수도 있다. n+1번째 업링크신호는 n 번째 업링크구간, n번째 다운링크구간 이후 n+1번째 업링크구간에서 제공되는 신호일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 15를 참조하면, 입력 장치(2000)는 하우징(2100), 전원(2200), 제어부(2300), 수신회로(2400), 송신회로(2500), 스위치회로(2600), 및 펜 팁(2700)을 포함할 수 있다. 다만, 입력 장치(2000)를 구성하는 구성 요소들이 상기 나열된 구성 요소들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 장치(2000)는 신호 송신 모드 또는 신호 수신모드로 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, 내부에는 수용 공간에 형성될 수 있다. 하우징(2100) 내부에 정의된 수용 공간에는 전원(2200), 제어부(2300), 수신회로(2400), 송신회로(2500), 스위치회로(2600), 및 펜 팁(2700)이 수용될 수 있다.
전원(2200)은 입력 장치(2000) 내부의 제어부(2300), 수신회로(2400), 송신회로(2500), 스위치회로(2600)에 전원을 공급할 수 있다. 전원(2200)은 배터리 또는 고용량 커패시터를 포함할 수 있다.
제어부(2300)는 입력 장치(2000)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부는 주문형 반도체(ASIC, application-specific integrated circuit)일 수 있다. 제어부(2300)는 설계된 프로그램에 따라서 동작하도록 구성될 수 있다.
수신회로(2400)와 송신회로(2500)는 통신 모듈로 지칭될 수 있다. 수신회로(2400)는 센서층(200, 도 6 참조)으로부터 제공된 업링크신호(ULSa)를 수신할 수 있다. 수신회로(2400)는 업링크신호(ULSa)를 제어부(2300)에서 처리 가능한 신호로 변조할 수 있다.
수신회로(2400)에서 제어부(2300)로 영상 정보 데이터(DIS)가 전달될 수 있다. 제어부(2300)는 영상 정보 데이터(DIS)에 근거하여 다운링크신호(DLSa)의 세기를 산출 또는 결정한다. 제어부(2300)는 영상 정보 데이터(DIS)에 대응하는 전압값이 매칭된 룩업 테이블이 저장되어 있거나, 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 전압값을 산출하는 로직을 포함할 수 있다.
송신회로(2500)는 전압 조정 회로(2510), 변조 회로(2520), 및 승압 회로(2530)를 포함할 수 있다. 제어부(2300)는 영상 정보 데이터(DIS)에 근거하여 전압 조정 회로(2510)의 전압을 조절할 수 있다. 변조 회로(2520)는 변화된 전압에 따라 주파수를 변화시키는 구성일 수 있으며, 발진기로 지칭될 수 있다. 승압 회로(2530)는 전압 조정 회로(2510) 및 변조 회로(2520)로부터 신호를 수신하여 다운링크신호(DLSa)를 출력할 수 있다.
스위치회로(2600)는 제어부(2300)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 예를 들어, 업링크구간에서 스위치회로(2600)는 펜 팁(2700)과 수신회로(2400)를 연결하고, 다운링크구간에서 스위치회로(2600)는 펜 팁(2700)과 송신회로(2500)를 연결할 수 있다.
펜 팁(2700)은 스위치회로(2600)를 통해 수신회로(2400) 또는 송신회로(2500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 펜 팁(2700)의 일부분은 하우징(2100)으로부터 돌출 될 수 있다. 또는, 입력 장치(2000)는 하우징(2100)으로부터 노출된 펜 팁(2700)을 커버하는 커버 하우징을 더 포함할 수 있다. 또는, 펜 팁(2700)은 하우징(2100) 내부에 내장될 수도 있다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층에 표시된 화면을 도시한 평면도이다. 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 복수의 영역들을 도시한 도면이다.
도 16a를 참조하면, 액티브 영역(1000A)에 표시된 이미지를 도시하였다. 이미지는 입력 장치(2000, 도 15 참조)에 의한 입력을 유도하는 사용자 인터페이스가 표시되는 입력 영역(UII)을 포함할 수 있다. 입력 장치(2000, 도 15 참조)에 의한 입력 빈도는 입력 영역(UII) 주변의 다른 영역보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 표시 구동부(100C, 도 9a 참조) 또는 메인 구동부(1000C1, 도 9b 참조)는 입력 빈도가 상대적으로 높은 입력 영역(UII)에 대한 노이즈 정보를 근거로 영상 정보 데이터를 산출할 수 있다.
도 16b를 참조하면, 표시 구동부(100C, 도 9a 참조) 또는 메인 구동부(1000C1, 도 9b 참조)는 복수의 영역들(ARa1-ARax)에 각각 대응하는 복수의 평균 그레이 레벨들을 계산한다. 복수의 영역들(ARa1-ARax)은 입력 영역(UII) 내에서 정의될 수 있다. 영상 정보 데이터에 포함된 노이즈 정보는 입력 영역(UII)에 표시될 한 프레임의 영상에 대한 정보일 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 17을 참조하면, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 수신한다. 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)에 근거로 출력 신호(TXa)를 생성하고, 센서 구동부(200C)는 출력 신호(TXa)를 센서층(200)으로 출력할 수 있다. 출력 신호(TXa)의 주파수는 영상 정보 데이터(DIS)에 근거하여 변경될 수 있다.
출력 신호(TXa)는 복수의 전극들(210, 도 6 참조)에 제공될 수 있다. 복수의 전극들(210, 도 6 참조)과 복수의 교차 전극들(220, 도 5 참조) 사이에 상호 정전 용량이 형성된다. 센서 구동부(200C)는 상기 상호 정전 용량의 변화량을 감지하여 터치(3000)를 감지할 수 있다.
도 18은 한 프레임에 표시되는 영상에 따른 주파수 별 노이즈를 도시한 그래프이다. 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 구동부의 동작 및 터치구동신호를 도시한 도면이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 주파수에 따른 노이즈 양상을 도시한 것이다. 상기 주파수는 출력 신호(TXa)의 주파수일 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지(IM1)가 표시될 때, 출력 신호(TXa)는 제1 구동 주파수(fz1)에서 낮은 노이즈를 가질 수 있고, 제2 이미지(IM2)가 표시될 때, 출력 신호(TXa)는 제2 구동 주파수(fz2)에서 낮은 노이즈를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 출력 신호(TXa)의 구동 주파수를 미리 정해진 구동 주파수로 변경하여 구동할 수 있다.
도 17 및 도 19를 참조하면, n 프레임에서 제1 이미지(IM1)가 표시될 때, n+1 프레임에서 제2 이미지(IM2)가 표시될 수 있다. n 프레임에서 입력 장치(2000, 도 2 참조)에 의한 입력을 감지하는 제1 모드(MD1) 및 터치(3000, 도 2 참조)에 의한 입력을 감지하는 제2 모드(MD2)가 순차적으로 진행되고, n+1 프레임에서 제1 모드(MD1a) 및 제2 모드(MD2a)가 순차적으로 진행될 수 있다. 다만, 제1 모드(MD1 또는 MD1a)와 제2 모드(MD2 또는 MD2a)가 동작되는 순서는 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 19에서는 한 프레임동안 한번의 제1 모드(MD1 또는 MD1a)와 한번의 제2 모드(MD2 또는 MD2a)가 동작되는 것을 예로 들었으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
n 프레임에서 제2 모드(MD2)에서의 출력 신호(TXa)는 제1 구동 주파수(fz1)를 가질 수 있다. 제1 구동 주파수(fz1)는 제1 이미지(IM1)에 의한 노이즈 영향을 최저로 받는 주파수일 수 있다. n 프레임에서 제1 모드(MD1)는 제1 시간(T1) 동안 동작되고, 제2 모드(MD2)에서 제2 시간(T2) 동안 동작될 수 있다.
이후, n+1 프레임에서 표시되는 이미지는 제2 이미지(IM2)로 변경될 수 있다. 센서 구동부(200C)는 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 출력 신호(TXb)의 주파수를 제2 구동 주파수(fz2)로 변경하여 출력할 수 있다. 제2 구동 주파수(fz2)는 제2 이미지(IM2)에 의한 노이즈 영향을 최저로 받는 주파수일 수 있다.
노이즈 영향을 많이 받는 경우, 터치(3000)에 의한 입력의 정확도를 높이기 위해 제2 모드(MD2 또는 MD2a)의 동작 시간은 증가되어야 한다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 센서 구동부(200C)가 영상 정보 데이터(DIS)를 근거로 노이즈에 의한 영향을 적게 받도록 출력 신호(TXa 또는 TXb)의 주파수를 조절하여 출력한다. 따라서, 제2 모드(MD2)의 동작 시간은 증가되지 않을 수 있다.
예를 들어, 도 18을 참조하면, 제2 이미지(IM2)가 표시될 때 제2 구동 주파수(fz2)에서 노이즈 수준은 제1 이미지(IM1)가 표시될 제1 구동 주파수(fz1)에서 노이즈 수준보다 낮을 수 있다. 이 경우, n+1 프레임에서 제2 모드(MD2a)의 제2 시간(T2a)은 n 프레임에서 제2 모드(MD2)의 제2 시간(T2)보다 감소될 수 있다. 그에 따라, n+1 프레임에서 제1 모드(MD1a)의 제1 시간(T1a)은 n 프레임에서 제1 모드(MD1)의 제1 시간(T1)보다 증가될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서 구동부(200C)가 터치(3000)에 의한 입력을 감지하기 위한 출력 신호(TXa)를 최적 주파수로 설정하여 출력하기 때문에 터치의 센싱 감도가 향상될 수 있다. 또한, 노이즈에 의한 영향이 감소됨에 따라 터치(3000)를 감지하기 위한 시간이 단축될 수 있고, 그에 따라 입력 장치(2000, 도 2 참조)에 의한 입력을 감지하기 위한 시간이 확보될 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.
1000: 전자 장치 2000: 입력 장치
100: 표시층 100C: 표시 구동부
200: 센서층 200C: 센서 구동부
1000C: 메인 제어부 DIS: 영상 정보 데이터
ULS: 업링크신호 DLS: 다운링크신호

Claims (20)

  1. 영상 데이터에 근거하는 영상을 표시하며 복수의 영역들이 정의된 표시층;
    상기 표시층 위에 배치된 센서층; 및
    상기 영상 데이터를 근거로 산출된 영상 정보 데이터를 수신하고, 상기 영상 정보 데이터를 근거로 출력 신호를 생성하며, 상기 출력 신호를 상기 센서층에 제공하는 센서 구동부를 포함하고,
    상기 영상 정보 데이터는 상기 영상에 대한 노이즈 정보를 포함하고, 상기 노이즈 정보는 상기 복수의 영역들에 기초하여 산출된 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 정보 데이터는 복수의 평균 그레이 레벨들에 의해 도출된 차이들의 표준 편차에 기초하여 결정되고,
    상기 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 상기 복수의 영역들 중 대응하는 영역에 표시되는 그레이 레벨들의 평균값이고,
    상기 차이들 각각은 상기 복수의 영역들 중 하나의 영역의 평균 그레이 레벨과 상기 하나의 영역과 인접한 다른 하나의 영역의 평균 그레이 레벨의 차이인 전자 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 표시층은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 방향을 따라 배열된 복수의 화소들을 포함하고, 상기 복수의 화소들 각각은 서로 다른 색을 제공하는 제1 서브 화소, 제2 서브 화소, 및 제3 서브 화소를 포함하고,
    상기 복수의 평균 그레이 레벨들 각각은 상기 제1 서브 화소에 대응하는 제1 서브 평균 그레이 레벨, 상기 제2 서브 화소에 대응하는 제2 서브 평균 그레이 레벨, 및 상기 제3 서브 화소에 대응하는 제3 서브 평균 그레이 레벨을 포함하고,
    상기 표준 편차는 상기 제1 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제1 서브 표준 편차, 상기 제2 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제2 서브 표준 편차, 및 상기 제3 서브 평균 그레이 레벨을 근거로 산출된 제3 서브 표준 편차를 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 제1 서브 표준 편차, 상기 제2 서브 표준 편차, 및 상기 제3 서브 표준 편차 중 최대 표준 편차에 기초하여 결정된 전자 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 표시층은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열된 복수의 화소들을 포함하고, 상기 복수의 영역들 각각은 상기 복수의 화소들 중 상기 제1 방향을 따라 배열된 한 행의 화소들을 포함하는 전자 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 표시층에 전기적으로 연결되어 상기 표시층을 제어하는 표시 구동부를 더 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 표시 구동부에서 상기 센서 구동부로 제공되는 전자 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 표시층에 전기적으로 연결되어 상기 표시층을 제어하는 표시 구동부; 및
    상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하는 메인 제어부를 더 포함하고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 메인 제어부에서 상기 센서 구동부로 제공되는 전자 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 구동부는 다운링크신호를 출력하는 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 제1 모드 또는 터치에 의한 입력을 감지하는 제2 모드로 동작하는 전자 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 모드는 상기 센서 구동부가 상기 센서층으로 업링크신호를 출력하는 업링크구간 및 상기 센서 구동부가 상기 센서층을 통해 상기 다운링크신호를 수신하는 다운링크구간을 포함하고, 상기 업링크신호는 상기 영상 정보 데이터를 포함하고, 상기 다운링크신호의 세기는 상기 영상 정보 데이터에 대응하여 변경되는 전자 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 입력 장치에 의한 입력을 유도하는 사용자 인터페이스가 표시되는 입력 영역이 상기 표시층에 정의되고, 상기 복수의 영역들은 상기 입력 영역 내에서 정의된 전자 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 영상 정보 데이터에 포함된 상기 노이즈 정보는 상기 입력 영역에 표시될 한 프레임의 영상에 대한 정보인 전자 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터에 근거하여 상기 출력 신호의 주파수를 변경하는 전자 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    주파수가 변경된 상기 출력 신호는 상기 제2 모드일 때 상기 센서층으로 제공되는 전자 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 근거로 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드 각각의 동작 시간을 변경하는 전자 장치.
  14. 영상 데이터에 근거하는 영상을 표시하는 표시층, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 상기 표시층을 구동하는 표시 구동부, 상기 센서층을 구동하는 센서 구동부, 및 상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 전자 장치; 및
    상기 센서층으로부터 업링크신호를 수신하고, 상기 센서층으로 다운링크신호를 출력하는 입력 장치를 포함하고,
    상기 센서 구동부는 상기 입력 장치에 의한 입력을 감지하는 제1 모드 또는 터치에 의한 입력을 감지하는 제2 모드로 동작하고,
    상기 센서 구동부는 상기 영상 데이터에 기초하여 산출된 영상 정보 데이터를 수신하고, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 근거로 상기 센서층으로 제공하는 출력 신호를 생성하는 인터페이스 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서, 상기 출력 신호는 상기 업링크신호이고, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터를 포함하는 상기 업링크신호를 상기 센서층으로 출력하는 인터페이스 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 입력 장치는 상기 업링크신호를 수신하여, 세기가 조절된 상기 다운링크신호를 출력하는 인터페이스 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 모드에서, 상기 센서 구동부는 상기 영상 정보 데이터에 근거하여 상기 출력 신호의 주파수를 변경하고, 상기 센서 구동부는 주파수가 변경된 상기 출력 신호를 상기 센서층으로 출력하는 인터페이스 장치.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 영상 정보 데이터는 상기 표시 구동부에서 상기 센서 구동부로 제공되는 인터페이스 장치.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 영상 정보 데이터는 상기 메인 제어부에서 상기 센서 구동부로 제공되는 인터페이스 장치.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 표시층은 복수의 영역들로 정의되고, 상기 영상 정보 데이터는 상기 영상에 대한 노이즈 정보를 포함하고, 상기 노이즈 정보는 상기 복수의 영역들에 기초하여 산출된 인터페이스 장치.
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