KR20220045586A - 전자 장치 - Google Patents

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signal
scan
sensing
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조현욱
김민홍
김태준
박정목
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Abstract

전자 장치는 복수의 스캔 배선들, 복수의 데이터 배선들, 및 복수의 화소들을 포함하는 표시층, 상기 표시층을 구동하며, 상기 복수의 데이터 배선들로 계조 전압을 제공하는 표시 구동부, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 및 상기 표시 구동부에 동기화되어 상기 센서층을 구동하는 센서 구동부를 포함하고, 상기 센서 구동부는 제1 센싱 모드 또는 상기 제1 센싱 모드와 상이한 제2 센싱 모드로 동작하고, 상기 제1 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍은 서로 상이할 수 있다.

Description

전자 장치{ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 근접 센싱 기능을 갖는 전자 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.
본 발명의 근접 센싱 기능을 갖는 센서층을 포함하는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 복수의 스캔 배선들, 복수의 데이터 배선들, 및 복수의 화소들을 포함하는 표시층, 상기 표시층을 구동하며, 상기 복수의 데이터 배선들로 계조 전압을 제공하는 표시 구동부, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 및 상기 표시 구동부에 동기화되어 상기 센서층을 구동하는 센서 구동부를 포함하고, 상기 센서 구동부는 제1 센싱 모드 또는 상기 제1 센싱 모드와 상이한 제2 센싱 모드로 동작하고, 상기 제1 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍은 서로 상이할 수 있다.
상기 표시 구동부는 제1 표시 모드 또는 상기 제1 표시 모드와 상이한 제2 표시 모드로 동작하고, 상기 제1 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 하나의 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 상기 제2 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 제1 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 복수의 제1 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 제2 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 나머지 복수의 제2 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공할 수 있다.
상기 제1 표시 모드에서 상기 복수의 화소들은 상기 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다.
상기 복수의 화소들은 상기 복수의 제1 스캔 배선들과 연결된 복수의 제1 화소들 및 상기 복수의 제2 스캔 배선들과 연결된 복수의 제2 화소들을 포함하고, 상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되고, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않을 수 있다.
상기 제2 표시 모드에서, 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고, 상기 제2 프레임 구간동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전될 수 있다.
상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들에 제공되는 상기 계조 전압 및 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들에 제공되는 상기 계조 전압은 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압일 수 있다.
상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 상기 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고, 상기 제1 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격은 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격보다 클 수 있다.
상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 상기 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고, 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점은 동일할 수 있다.
상기 센서 구동부가 상기 제2 센싱 모드로 구동할 때, 상기 복수의 데이터 배선들에는 상기 계조 전압이 제공되고, 상기 복수의 화소들 중 일부는 상기 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전되지 않을 수 있다.
상기 계조 전압은 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압일 수 있다.
상기 제2 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 상기 표시층에 의한 노이즈가 가장 큰 구간에 구동 신호를 상기 센서층으로 제공할 수 있다.
상기 표시 구동부는 수직동기신호를 입력 받고, 상기 센서 구동부는 상기 수직동기신호의 수직 블랭크 구간에서 상기 제2 센싱 모드로 동작할 수 있다.
상기 표시 구동부는 상기 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 데이터 배선들로 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압을 출력할 수 있다.
상기 제2 센싱 모드는 전자 장치의 표면에서 이격된 오브젝트(호버링 오브젝트)를 검출하는 근접 센싱 모드일 수 있다.
상기 표시층은 베이스층, 상기 베이스층 위에 배치된 회로층, 상기 회로층 위에 배치된 발광 소자층, 및 상기 발광 소자층 위에 배치되어, 상기 발광 소자층을 밀봉하는 봉지층을 더 포함하고, 상기 센서층은 상기 봉지층에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 영상을 표시하며, 복수의 스캔 배선들, 복수의 데이터 배선들, 및 복수의 화소들을 포함하는 표시층, 상기 표시층을 구동하는 표시 구동부, 상기 표시층 위에 배치된 센서층, 및 상기 표시 구동부에 동기화되어, 상기 센서층으로부터 외부 입력을 센싱하는 타이밍이 서로 상이한 제1 센싱 모드 또는 제2 센싱 모드로 구동되는 센서 구동부를 포함하고, 상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고, 상기 제1 센싱 모드에서 상기 외부 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격은 상기 제2 센싱 모드에서 상기 외부 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격보다 클 수 있다.
상기 표시 구동부는 제1 프레임 레이트로 동작하는 제1 표시 모드 또는 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트로 동작하는 제2 표시 모드로 구동되고, 상기 제1 센싱 모드는 상기 제1 표시 모드에 동기화되고, 상기 제2 센싱 모드는 상기 제2 표시 모드에 동기화될 수 있다.
상기 제1 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 하나의 프레임 구간에서 상기 표시층의 복수의 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 상기 제2 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 제1 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 복수의 제1 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 제2 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 나머지 복수의 제2 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공할 수 있다.
상기 복수의 화소들은 상기 복수의 제1 스캔 배선들과 연결된 복수의 제1 화소들 및 상기 복수의 제2 스캔 배선들과 연결된 복수의 제2 화소들을 포함하고, 상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되고, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고, 상기 제2 표시 모드에서, 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고, 상기 제2 프레임 구간동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전될 수 있다.
상기 표시 구동부는 수직동기신호를 입력 받고, 상기 센서 구동부는 상기 수직동기신호의 수직 블랭크 구간에서 상기 제2 센싱 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 센서 구동부는 표시 구동부와 동기화되어 동작될 수 있다. 센서 구동부는 표시층으로부터 발생되는 노이즈를 이용할 수 있다. 예를 들어, 센서 구동부는 동작 타이밍이 서로 상이한 제1 센싱 모드 또는 제2 센싱 모드로 동작할 수 있다. 제2 센싱 모드에서, 표시층으로부터 발생된 노이즈 신호는 센서층에 제공되는 신호의 파형과 유사한 파형을 가질 수 있다. 이 경우, 구동 신호와 노이즈 신호는 서로 연동되어, 구동 신호의 파형은 구형파에 가까워질 수 있다. 구동 신호의 파형이 구형파에 가까워질수록 외부 입력에 대한 감도가 향상될 수 있다. 센서층의 감도가 향상됨에 따라 제2 센싱 모드는 전자 장치의 표면에서 이격된 오브젝트(호버링 오브젝트)를 검출하는 근접 센싱 모드로 기능할 수 있다. 즉, 제2 센싱 모드로 동작하는 센서층은 근접 센서로 활용될 수 있다. 이 경우, 전자 장치에서 근접 센서가 생략될 수 있고, 그에 따라 전자 장치의 제조 단가가 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 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 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층 및 센서 구동부의 블록도이다.
도 7은 제1 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 9a 및 도 9b는 제2 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면들이다.
도 10a는 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 10b는 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면이다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면이다.
도 12는 터치 이벤트가 발생한 상태의 센서층의 등가회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이다.
도 14는 터치 이벤트가 발생한 상태의 센서층의 등가회로도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 16은 수직동기신호, 수평동기신호, 스캔 신호, 출력 제어 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
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, 부분 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 전자 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(1000)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)는 휴대폰, 폴더블 휴대폰, 노트북, 텔레비전, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 전자 장치(1000)가 휴대폰인 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 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 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 입력(2000 또는 3000)을 감지할 수 있다. 외부 입력(2000 또는 3000)은 정전 용량에 변화를 제공할 수 있는 입력 수단을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서층(200)은 사용자의 신체와 같은 패시브 타입의 입력 수단뿐만 아니라, 구동 신호를 제공하는 액티브 타입의 입력 수단에 의한 입력도 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. 메인 구동부(1000C)은 그래픽 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
표시 구동부(100C)는 표시층(100)을 구동할 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)를 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 센서층(200)으로부터 수신한 신호에 근거하여 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.
센서 구동부(200C)는 센서층(200)으로부터 수신한 신호에 근거하여 전자 장치(1000)의 표면(1000SF)으로부터 이격된 오브젝트(3000)의 접근을 감지할 수 있다. 이격된 오브젝트(3000)는 호버링 오브젝트로 지칭될 수 있다. 이격된 오브젝트(3000)의 일 예로 전자 장치(1000)에 접근하는 사용자의 귀를 도시하였다. 센서 구동부(200C)는 근접 물체 감지 정보를 갖는 근접 신호(I-NS)를 메인 구동부(1000C)에 제공할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 근접 신호(I-NS)에 근거하여 표시층(100)에 표시되는 이미지의 휘도를 감소시키거나, 표시층(100)에 이미지가 표시되지 않도록 표시 구동부(100C)를 동작시킬 수 있다. 즉, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)을 오프할 수 있다.
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 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, 회로층(120)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 배선 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 배선의 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 신호 배선일 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.
센서층(200)과 제2 전극(CE) 사이에는 기생 정전 용량(Cb)이 발생될 수 있다. 기생 정전 용량(Cb)은 베이스 정전 용량으로 지칭될 수도 있다. 센서층(200)과 제2 전극(CE)의 거리가 가까워짐에 따라 기생 정전 용량(Cb) 값은 증가될 수 있다. 기생 정전 용량(Cb)이 커지면 커질수록 기준 값 대비 정전 용량의 변화량의 비율이 작아질 수 있다. 정전 용량의 변화량은 입력 수단, 예를 들어, 사용자 신체(3000, 도 3 참조), 에 의한 입력 전과 입력 후 사이에 발생하는 정전 용량의 변화를 의미한다.
센서층(200)으로부터 감지된 신호를 처리하는 감지 구동회로(200C, 도 2 참조)는 감지된 신호에서 기생 정전 용량(Cb)에 대응하는 값을 제거하는 레벨링 동작을 수행할 수 있다. 상기 레벨링 동작에 의해 기준 값 대비 정전 용량의 변화량의 비율은 증가되어 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다.
도 5a를 참조하면, 표시층(100)은 복수의 스캔 배선들(SL1-SLn), 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm), 및 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 복수의 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.
복수의 스캔 배선들(SL1-SLn) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되고, 복수의 스캔 배선들(SL1-SLn)은 제2 방향(DR2)으로 이격되어 배열될 수 있다. 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm) 각각은 제2 방향(DR2)을 따라 연장되고, 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm) 각각은 제1 방향(DR1)으로 이격되어 배열될 수 있다.
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 구동 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 구동 신호(DS)에 응답해서 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm)로 계조 전압을 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 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층 및 표시 구동부의 블록도이다. 도 5b를 설명함에 있어서, 도 5a와 차이가 있는 부분에 대해서면 설명되며 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 5b를 참조하면, 표시층(100a)은 복수의 스캔 배선들(SL1-SLn), 복수의 데이터 배선들(DL1-DLm) 및 복수의 화소들(PXa)을 포함할 수 있다. 복수의 화소들(PXa)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 배열될 수 있다.
복수의 화소들(PXa) 중 동일한 열, 예를 들어, 제2 방향(DR2)을 따라 배열된 화소들(PXa) 중 일부는 제1 데이터 배선(DL1)에 연결되고, 다른 일부는 제2 데이터 배선(DL2)에 연결될 수 있다.
표시 구동부(100Ca)는 신호 제어 회로(100C1), 스캔 구동 회로(100C2), 데이터 구동 회로(100C3), 및 선택 회로(100C4)를 포함할 수 있다. 선택 회로(100C4)는 데이터 배선들(DL1-DLm) 중 일부를 데이터 구동 회로(100C3)에 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 선택 회로(100C4)는 데이터 구동 회로(100C3)에 연결될 데이터 배선들(DL1-DLm)를 선택하기 위한 디멀티플렉서를 포함할 수 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)은 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) 각각은 제1 부분(211) 및 제2 부분(212)을 포함할 수 있다. 제1 부분(211)과 제2 부분(212)은 서로 일체의 형상을 가지며, 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(211) 및 제2 부분(212)은 제2 도전층(204, 도 4 참조)에 포함될 수 있다.
복수의 교차 전극들(220) 각각은 감지 패턴(221) 및 브릿지 패턴(222)을 포함할 수 있다. 서로 인접한 2 개의 감지 패턴들(221)은 두 개의 브릿지 패턴들(222)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 두 개의 브릿지 패턴들(222)은 제2 부분(212)과 절연 교차될 수 있다. 감지 패턴(221)은 제2 도전층(204, 도 4 참조)에 포함될 수 있고, 브릿지 패턴(222)은 제1 도전층(202, 도 4 참조)에 포함될 수 있다.
센서 구동부(200C)는 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신할 수 있고, 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)로 좌표 신호(I-SS) 또는 근접 신호(I-NS)를 제공할 수 있다.
센서 구동부(200C)는 집적 회로(Integrated circuit, IC)로 구현되어서 센서층(200)의 소정 영역에 직접 실장되거나 별도의 인쇄 회로 기판에 칩 온 필름(chip on film: COF) 방식으로 실장되어서 센서층(200) 과 전기적으로 연결될 수 있다.
센서 구동부(200C)는 센서 제어 회로(200C1), 신호 생성 회로(200C2), 및 입력 검출 회로(200C3)를 포함할 수 있다. 센서 제어 회로(200C1)는 표시 구동부(100C)로부터 수직동기신호(Vsync) 및 수평동기신호(Hsync)를 수신할 수 있다. 센서 제어 회로(200C1)는 제어 신호(I-CS), 수직동기신호(Vsync), 및 수평동기신호(Hsync)를 근거로 신호 생성 회로(200C2), 및 입력 검출 회로(200C3)의 동작을 제어할 수 있다.
신호 생성 회로(200C2)는 구동 신호(DS)를 센서층(200), 예를 들어, 전극들(210)로 출력할 수 있다. 입력 검출 회로(200C3)는 감지 신호(SS)를 센서층(200)으로부터 수신할 수 있다. 입력 검출 회로(200C3)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 입력 검출 회로(200C3)는 수신한 아날로그 신호를 증폭한 후 필터링한다. 즉, 입력 검출 회로(200C3)는 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
도 7은 제1 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 표시 모드로 구동 하는 전자 장치(1000)를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 7을 참조하면, 스캔 배선들(SL1-SLn)에 각각 일대일로 대응하는 표시 영역들(DA1-DAn)을 도시하였다. 표시 영역들(DA1-DAn)은 화소들(PX1-PXn)을 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 표시 영역(DA1)은 제1 행 화소들(PX1)을 포함할 수 있다. 제1 행 화소들(PX1)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되며, 첫 번째 스캔 배선(SL1)에 연결된 화소들일 수 있다.
제1 표시 모드에서, 하나의 프레임 동안 스캔 배선들(SL1-SLn)에 스캔 신호들(SLN1-SLNn)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 표시 모드에서 표시층(100)은 제1 프레임 주파수로 동작할 수 있고, 제2 프레임 주파수는 120Hz(hertz)일 수 있다.
스캔 신호들(SLN1-SLNn)은 게이트 온 신호를 의미할 수 있으며, 스캔 신호들(SLN1-SLNn)이 공급된 스캔 배선에 연결된 화소들은 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 상태가 될 수 있다.
제1 표시 모드로 구동될 때, 하나의 프레임 구간동안 모든 스캔 배선들(SL1-SLn)로 스캔 신호들(SLN1-SLNn)이 제공될 수 있고, 그에 따라, 화소들(PX1-PXn)은 데이터 배선들(DL1-DLm)을 통해 공급된 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다.
도 8은 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 전자 장치(1000)가 지1 표시 모드로 구동될 때, 센서 구동부(200C)는 제1 센싱 모드로 동작될 수 있다. 도 8은 센서 구동부(200C)의 제1 센싱 모드를 설명하기 위해 수평동기신호(Hsync), 출력 제어 신호(DE_1), 스캔 신호(SLN_1), 노이즈 신호(NS_1), 및 구동 신호(DS_1)의 파형들을 예시적으로 도시하였다.
도 8은 하나의 프레임 구간(FM1, 이하 제1 프레임 구간) 및 다음 하나의 프레임 구간(FM2, 이하 제2 프레임 구간)에서 동일한 시점의 1 수평 주기(1H(x))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다. 예를 들어, 도 8은 제1 프레임 구간(FM1) 및 제2 프레임 구간(FM2) 각각의 x 번째 1 수평 주기(1H(x))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다.
제1 프레임 구간(FM1)에서의 1 수평 주기(1H(x))와 제2 프레임 구간(FM2)에서 1 수평 주기(1H(x))는 서로 동일할 수 있다. 예를 들어, 1 수평 주기(1H(x))는 6.5 마이크로초(microsecond, μs)일 수 있으며, 1 수평 주기(1H(x))는 전자 장치(1000)의 해상도에 따라 변경될 수 있는 것으로 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
출력 제어 신호(DE_1)는 계조 전압의 출력을 제어하는 신호일 수 있다. 예를 들어, 출력 제어 신호(DE_1)에 의해 데이터 배선은 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 후, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선으로 계조 전압을 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력 제어 신호(DE_1)가 로우 레벨일 때, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 계조 전압을 표시층(100, 도 5a 참조)의 데이터 배선들(DL1-DLm, 도 5a 참조)로 출력할 수 있다. 출력 제어 신호(DE_1)의 레벨 변화 시점(tx)은 스캔 신호(SLN_1)의 레벨이 변화하기 전일 수 있다. 출력 제어 신호는 배선 선택 신호 또는 스위치 제어 신호로 지칭될 수도 있다.
제1 프레임 구간(FM1)에서 이미지에 대응하는 계조 전압이 데이터 배선으로 출력되고, 제2 프레임 구간(FM2)에서 이미지에 대응하는 계조 전압이 데이터 배선으로 출력될 수 있다. 이 후, 제1 프레임 구간(FM1)의 스캔 신호(SLN_1)가 로우 레벨일 때, 계조 전압은 화소로 제공되고, 화소는 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다. 또한, 제2 프레임 구간(FM2)의 스캔 신호(SLN_1)의 레벨이 로우 레벨일 때, 계조 전압은 화소로 제공되고, 화소는 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다. 예를 들어, 화소는 트랜지스터들 및 커패시터를 포함할 수 있고, 상기 계조 전압에 대응하는 전압으로 상기 커패시터가 충전될 수 있다.
노이즈 신호(NS_1)는 제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전위에 대응될 수 있다. 노이즈 신호(NS_1)의 레벨은 출력 제어 신호(DE_1)의 레벨이 변화할 때 크게 변화될 수 있다. 즉, 데이터 배선들(DL1-DLm, 도 5a 참조)로 계조 전압이 출력되기 시작 할 때, 제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전위는 흔들릴 수 있다.
노이즈 신호(NS_1)는 표시층(100)에 표시되는 이미지에 따라 변화되는 것으로 특정 규칙성을 갖지 않을 수 있다. 따라서, 센서 구동부(200C)는 노이즈 신호(NS_1)에 대한 영향을 최소로 받는 구간에서 외부 입력을 센싱하도록 구동될 수 있다.
예를 들어, 센서 구동부(200C)에서 센서층(200)으로 구동 신호(DS_1)를 출력하는 타이밍은 계조 전압이 출력되는 타이밍을 근거로 결정될 수 있다. 예를 들어, 출력 제어 신호(DE_1)의 레벨 변화 시점(tx)을 기준으로 제1 시간(td1) 이후 시점(ty)에 구동 신호(DS_1)가 출력될 수 있다. 제1 시간(td1)은 표시층(100)에 의한 노이즈가 가장 큰 구간을 회피할 정도의 시간일 수 있다.
표시 구동부(100C, 도 2 참조)가 제1 표시 모드로 구동될 때, 센서 구동부(200C, 도 2 참조)는 제1 센싱 모드로 구동될 수 있다. 제1 표시 모드는 표시층(100)의 모든 스캔 배선들(SL1-SLn)이 스캔되는 모드일 수 있다. 제2 센싱 모드는 표시층(100)에 의해 노이즈가 작은 구간에 외부 입력을 센싱하는 타이밍을 갖는 모드일 수 있다. 따라서, 표시층(100)에 의해 발생된 노이즈에 의해 센싱 감도가 불균일해지는 것이 감소될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 제2 표시 모드로 구동하는 전자 장치를 도시한 도면들이다.
도 5a 및 도 9a를 참조하면, 하나의 프레임 구간(이하, 제1 프레임 구간(FM1a)) 동안 스캔 배선들(SL1-SLn)로 제공되는 스캔 신호들(SLN1, SLN3, SLN5, ?? , SLNn-3, SLNn-1)을 표시되었다.
도 5a 및 도 9b를 참조하면, 하나의 프레임 구간(이하, 제2 프레임 구간(FM2a))동안 스캔 배선들(SL1-SLn)로 제공되는 스캔 신호들(SLN2, SLN4, SLN6, ?? , SLNn-2, SLNn)을 표시되였다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 프레임 구간(FM1a) 동안 홀수 행의 스캔 배선들(SL1, SL3, SL5, ?? , SLn-3, SLn-1)에 스캔 신호(SLN1, SLN3, SLN5, ?? , SLNn-3, SLNn-1)가 제공되고, 제2 프레임 구간(FM2a) 동안 짝수 행의 스캔 배선들(SL2, SL4, SL6, ?? , SLn-2, SLn)에 스캔 신호(SLN2, SLN4, SLN6, ?? , SLNn-2, SLNn)가 제공될 수 있다.
이하에서, 홀수 번째 행의 스캔 배선들(SL1, SL3, SL5, ?? , SLn-3, SLn-1)은 제1 스캔 배선들(SL1, SL3, SL5, ?? , SLn-3, SLn-1)로 지칭되고, 짝수 번째 행의 스캔 배선들(SL2, SL4, SL6, ?? , SLn-2, SLn)은 제2 스캔 배선들(SL2, SL4, SL6, ?? , SLn-2, SLn)로 지칭될 수 있다. 표시 구동부(100C, 도 5a 참조)는 제1 프레임 구간(FM1a)에서 제1 스캔 배선들(SL1, SL3, SL5, ?? , SLn-3, SLn-1)로 제1 스캔 신호들(SLN1, SLN3, SLN5, ?? , SLNn-3, SLNn-1)을 각각 제공하고, 제2 프레임 구간(FM2a)에서 제2 스캔 배선들(SL2, SL4, SL6, ?? , SLn-2, SLn)로 제2 스캔 신호들(SLN2, SLN4, SLN6, ?? , SLNn-2, SLNn)을 각각 제공할 수 있다.
제1 프레임 구간(FM1a) 동안 제1 스캔 배선들(SL1, SL3, SL5, ?? , SLn-3, SLn-1)에 연결된 화소들은 데이터 배선들(DL1-DLm)을 통해 공급된 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있고, 제2 프레임 구간(FM2a) 동안 제2 스캔 배선들(SL2, SL4, SL6, ?? , SLn-2, SLn)에 연결된 화소들은 데이터 배선들(DL1-DLm)을 통해 공급된 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다. 본 명세서에서 대응한다는 것은 유사한 경향을 갖는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 계조 전압이 5V일 때, 화소에 충전되는 계조 전압에 대응하는 전압은 4.8V일 수 있다. 다만, 이는 일 예일 뿐 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
도 9a에서 제1 프레임 구간(FM1a) 동안 계조 전압이 갱신되지 않는 표시 영역들 및 도 9b에서 제2 프레임 구간(FM2a) 동안 계조 전압이 갱신되지 않는 표시 영역들은 회색 음영으로 표시하였다. 전자 장치(1000)는 제1 프레임 구간(FM1a)에 충전된 홀수 행의 화소들 및 제2 프레임 구간(FM2a)에 충전된 짝수 행의 화소들에 의해 전체 이미지가 구현될 수 있다. 따라서, 표시층(100)이 제2 표시 모드로 동작할 때 제2 프레임 주파수 레이트는 제1 표시 모드로 동작할 때의 제1 프레임 주파수 레이트보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임 주파수 레이트가 120Hz라면, 제2 프레임 주파수 레이트는 60Hz일 수 있다.
도 10a는 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다. 도 10b는 수평동기신호, 출력 제어 신호, 스캔 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 10a 및 도 10b 각각에는 센서 구동부(200C)의 제2 센싱 모드를 설명하기 위해, 수평동기신호(Hsync), 출력 제어 신호(DE_2), 스캔 신호(SLN1 또는 SLN2), 노이즈 신호(NS_2), 및 구동 신호(DS_2)의 파형들을 예시적으로 도시하였다. 표시 구동부(100C, 도 2 참조)가 제2 표시 모드로 구동될 때, 센서 구동부(200C)는 제2 센싱 모드로 동작될 수 있다.
도 10a는 제1 프레임 구간(FM1a) 및 다음 하나의 제2 프레임 구간(FM2a)에서 동일한 시점의 1 수평 주기(1H(y))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다. 예를 들어, 도 10a는 제1 프레임 구간(FM1a) 및 제2 프레임 구간(FM2a) 각각의 y 번째 1 수평 주기(1H(y))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 1 수평 주기(1H(y+1)) 다음의 1 수평 주기(1H(y+1))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다. 예를 들어, 도 10b는 제1 프레임 구간(FM1a) 및 제2 프레임 구간(FM2a) 각각의 y+1번째 1 수평 주기(1H(y+1))에 출력되는 신호들을 도시한 것이다.
도 10a에 도시된 스캔 신호(SLN1)는 홀수 번째 행의 스캔 배선에 제공되는 스캔 신호로 이하에서 제1 스캔 신호(SLN1)로 지칭되고, 도 10b에 도시된 스캔 신호(SLN2)는 짝수 번째 행의 스캔 배선에 제공되는 스캔 신호로 이하에서 제2 스캔 신호(SLN2)로 지칭된다.
도 6, 도 9a 및 도 10a을 참조하면, 제1 스캔 신호(SLN1)는 제1 프레임 구간(FM1a)에 제1 스캔 배선(SL1, 도 5a 참조)에 제공되고, 제2 프레임 구간(FM2a)에서 제1 스캔 배선(SL1)에 제공되지 않을 수 있다. 제1 스캔 신호(SLN1)가 제공된다는 것은 제1 스캔 신호(SLN1)의 파형이 변화되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1 스캔 신호(SLN1)가 제공되면, 화소는 계조 전압으로 충전될 상태가 될 수 있다. 즉, 제1 스캔 신호(SLN1)의 레벨이 로우 레벨일 때, 데이터 배선들(DL1-DLm)로 제공된 계조 전압은 화소로 제공될 수 있다. 따라서, 제1 프레임 구간(FM1a)에서 제1 스캔 신호(SLN1)가 제공되는 스캔 배선과 연결된 화소들은 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다.
제2 프레임 구간(FM2a)에서 제1 스캔 신호(SLN1)는 제공되지 않을 수 있다. 또는 제1 스캔 신호(SLN1)는 하이 레벨을 유지할 수 있다. 즉, 제2 프레임 구간(FM2a) 동안에는 홀수 행의 스캔 배선들에 연결된 화소들은 계조 전압이 새로이 충전되지 않을 수 있다. 또한, 제2 프레임 구간(FM2a)의 y 번째 1 수평 주기(1H(y))에서 제1 스캔 신호(SL1)뿐만 아니라, 홀수 행의 스캔 배선들에 제공되는 다른 스캔 신호들 및 짝수 행의 스캔 배선들에 제공되는 다른 스캔 신호들 각각의 레벨도 모두 하이 레벨로 유지될 수 있다.
즉, 제2 프레임 구간(FM2a)의 y 번째 1 수평 주기(1H(y))에서 모든 화소들(PX, 도 5a 참조)은 계조 전압에 대응하는 전압으로 새로이 충전되지 않을 수 있으며, 이는 충전오프구간(NWa)으로 정의될 수 있다. 이 때, 충전오프구간(NWa)에서 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선들(DL1-DLm)로 계조 전압을 출력할 수 있다. 즉, 표시층(100, 도 2 참조)이 화면 갱신을 하지 않는 구간에 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선들(DL1-DLm)로 계조 전압을 출력할 수 있다. 제2 프레임 구간(FM2a)의 y 번째 1 수평 주기(1H(y))에서 출력 제어 신호(DE_2)가 로우 레벨을 유지하는 구간(BWS)동안 출력되는 계조 전압은 블랙 전압 또는 화이트 전압일 수 있다. 이는 계조 전압들 중 가장 높은 전압 또는 가장 낮은 전압일 수 있다.
도 6, 도 9b 및 도 10b을 참조하면, 제2 스캔 신호(SLN2)는 제1 프레임 구간(FM1a)에 제2 스캔 배선(SL2, 도 5a 참조)에 제공되고, 제2 프레임 구간(FM2a)에서 제2 스캔 배선(SL2)에 제공되지 않을 수 있다. 제2 스캔 신호(SLN2)의 레벨이 로우 레벨일 때, 데이터 배선들(DL1-DLm)로 제공된 계조 전압은 화소로 제공될 수 있다. 따라서, 제2 프레임 구간(FM2a)에서 제2 스캔 신호(SLN2)가 제공되는 스캔 배선과 연결된 화소들은 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전될 수 있다.
제1 프레임 구간(FM1a)에서 제2 스캔 신호(SLN2)는 제공되지 않을 수 있다. 또는 제2 스캔 신호(SLN2)는 하이 레벨을 유지할 수 있다. 즉, 제1 프레임 구간(FM1a) 동안에는 짝수 행의 스캔 배선들에 연결된 화소들은 계조 전압이 새로이 충전되지 않을 수 있다. 또한, 제1 프레임 구간(FM1a)의 y+1 번째 1 수평 주기(1H(y+1))에서 제2 스캔 신호(SL2)뿐만 아니라, 짝수 행의 스캔 배선들에 제공되는 다른 스캔 신호들 및 홀수 행의 스캔 배선들에 제공되는 다른 스캔 신호들 각각의 레벨도 모두 하이 레벨로 유지될 수 있다.
즉, 제1 프레임 구간(FM1a)의 y+1 번째 1 수평 주기(1H(y+1))에서 모든 화소들(PX, 도 5a 참조)은 계조 전압에 대응하는 전압으로 새로이 충전되지 않을 수 있으며, 이는 충전오프구간(NWb)으로 정의될 수 있다. 충전오프구간(NWb)에서 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선들(DL1-DLm)로 계조 전압을 출력할 수 있다.
제2 전극(CE, 도 4 참조)은 데이터 배선들(DL1-DLm, 도 5a 참조)과 커플링될 수 있다. 이 경우, 데이터 배선들(DL1-DLm, 도 5a 참조)에 제공되는 계조 전압들의 전위의 변화에 의해 제2 전극(DL1-DLm, 도 5a 참조)의 전위는 흔들릴 수 있다.
노이즈 신호(NS_2)는 제2 전극(CE)의 전위일 수 있다. 노이즈 신호(NS_2)는 출력 제어 신호(DE_1)의 레벨이 변화하는 타이밍에 특히 크게 변화될 수 있다. 제2 표시 모드로 동작 할 때, 화소들(PX, 도5a 참조)에 충전되지 않는 최대 계조 전압 또는 최소 계조 전압이 데이터 배선들(DL1-DLm)로 제공될 수 있다. 노이즈 신호(NS_2)는 화소들에 충전되지 않는 계조 전압의 영향을 받는다. 즉, 표시층(100)으로 제공되는 계조 전압을 제어하여 노이즈 신호(NS_2)는 소정의 규칙성을 갖도록 제어될 수 있다.
센서 구동부(200C)에서 외부 입력을 센싱하는 타이밍은 계조 전압이 출력되는 타이밍을 근거로 결정될 수 있다. 예를 들어, 출력 제어 신호(DE_2)의 레벨 변화 시점(tx)과 구동 신호(DS_2)의 출력 시점(tya)은 서로 동일할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 출력 제어 신호(DE_2)의 레벨 변화 시점(tx)과 구동 신호(DS_2)의 출력 시점(tya) 사이의 시간 간격은 제1 센싱 모드에서의 제1 시간(td1, 도 8 참조)보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제2 센싱 모드에서 센서 구동부(200C)는 노이즈 신호(NS_2)의 레벨이 크게 변화하는 타이밍에 맞춰 구동될 수 있다. 예를 들어, 센서 구동부(200C)는 노이즈 신호(NS_2)의 레벨이 크게 변화하는 타이밍에 구동 신호(DS_2)를 센서층(200)으로 출력할 수 있다.
구동 신호(DS_2)의 파형은 노이즈 신호(NS_2)의 파형과 유사한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 구동 신호(DS_2)가 라이징 엣지를 갖는 경우, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선들(DL1-DLm)로 화이트 계조 전압을 출력할 수 있다. 이 경우, 노이즈 신호(NS_2)은 라이징 엣지를 갖는 구동 신호(DS_2)와 유사하게 전위 레벨이 높아질 수 있다. 또한, 구동 신호(DS_2)가 폴링 엣지를 갖는 경우, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 데이터 배선들(DL1-DLm)에 블랙 계조 전압을 출력할 수 있다. 이 경우, 노이즈 신호(NS_2)는 폴링 엣지를 갖는 구동 신호(DS_2)와 유사하게 전위 레벨이 낮아질 수 있다. 즉, 노이즈 신호(NS_2)는 구동 신호(DS_2)의 전위를 승압 또는 감압하는 차지 펌프의 역할을 할 수 있다.
노이즈 신호(NS_2)가 구동 신호(DS_2)의 파형과 유사한 파형을 갖는 경우, 구동 신호(DS_2)와 노이즈 신호(NS_2)는 서로 연동됨에 따라, 구동 신호(DS_2)의 파형은 구형파에 가까워질 수 있다. 구동 신호(DS_2)의 파형이 구형파에 가까워 질수록 외부 입력에 대한 감도가 향상될 수 있다. 센서층(200, 도 2 참조)의 감도가 향상됨에 따라 제2 센싱 모드는 전자 장치(1000, 도 2 참조)의 표면(1000SF, 도 2 참조)에서 이격된 오브젝트(호버링 오브젝트)를 검출하는 근접 센싱 모드로 기능할 수 있다. 즉, 제2 센싱 모드로 동작하는 센서층(200)은 근접 센서로 활용될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(1000)에서 근접 센서가 생략될 수 있고, 그에 따라 전자 장치(1000)의 제조 단가가 절감될 수 있다.
또한, 구동 신호(DS_2)의 전위가 승압 또는 감압되더라도, 센서층(200, 도 2 참조)에 구동 신호(DS_2)가 제공되는 동안에는 화소들(PX, 도 5a 참조)에 계조 전압에 대응하는 전압이 충전되지 않는다. 따라서, 센서층(200)에 제공되는 신호가 승압 또는 감압되더라도 표시층(100, 도 2 참조)에서 표시되는 이미지의 화질에 영향을 끼치지 않을 수 있다.
도 11a는 하나의 프레임에서 데이터 배선들에 인가되는 계조 전압에 대해 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 11a를 참조하면, 충전오프구간을 갖는 1 수평 주기에 출력되는 계조 전압을 예시적으로 도시한 것이다. 회색 음영으로 표시된 부분은 충전오프구간(NWa 또는 NWb, 도 10a 또는 도 10b 참조)에 대응하는 구간일 수 있다.
예를 들어, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 첫 번째 충전오프구간에서 블랙 계조 전압(BLK)을 출력하고, 두 번째 충전오프구간에서 화이트 계조 전압(WTE)을 출력할 수 있다. 즉, 블랙 계조 전압(BLK)과 화이트 계조 전압(WTE)이 한번씩 번갈아 출력될 수 있다. 각 충전오프구간에서 출력되는 블랙 계조 전압(BLK) 또는 화이트 계조 전압(WTE)은 데이터 배선들(DL1-DLm) 전체에 제공될 수 있다.
도 11b는 하나의 프레임에서 데이터 배선들에 인가되는 계조 전압에 대해 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 11b를 참조하면, 데이터 구동 회로(100C3, 도 5a 참조)는 복수 회의 충전오프구간들에 블랙 계조 전압(BLK)을 출력하고, 다음 복수 회의 충전오프구간들에 화이트 계조 전압(WTE)을 출력할 수 있다.
도 12는 터치 이벤트가 발생한 상태의 센서층의 등가회로도이다.
도 4, 도 6, 및 도 12를 참조하면, 제2 전극(CE)과 전극(210) 사이의 정전 용량(Cb1), 제2 전극(CE)과 교차 전극(220) 사이의 정전 용량(Cb2) 사이의 정전 용량(Cb2), 전극(210)과 교차 전극(220) 사이의 상호 정전 용량(Cm), 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)과 전극(210) 사이의 정전 용량(Ctt, 이하 터치 정전 용량), 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)과 교차 전극(220) 사이의 정전 용량(Ctr, 이하 터치 정전 용량), 입력 패드(PDT)와 전극(210) 사이에 형성되는 등가 저항(R1), 및 출력 패드(PDR)와 교차 전극(220) 사이에 형성되는 등가 저항(R2)이 도시되었다. 입력 패드(PDT)로는 구동 신호(DS)가 입력되고, 출력 패드(PDR)로는 감지 신호(SS)가 출력될 수 있다.
터치 정전 용량(Ctt, Ctr)은 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)과 센서층(200, 도 2 참조) 사이의 거리가 감소될수록 증가될 수 있다. 센서층(200, 도 2 참조)과 입력 수단(3000) 사이의 터치 정전 용량(Ctt, Ctr)은 센서층(200, 도 2 참조)과 입력 수단(2000) 사이의 터치 정전 용량(Ctt, Ctr)보다 작을 수 있다. 따라서, 입력 수단(3000)을 감지하기 위해서는, 센서층(200)의 감도는 향상되어야 한다. 제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전압(CE_V)은 데이터 배선들(DL1-DLm)과 커플링되어 전위가 변동될 수 있다. 제2 센싱 모드(또는 근접 센싱 모드)에서, 제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전압(CE_V)은 구동 신호(DS)의 파형과 유사한 파형을 갖도록 출렁일 수 있다. 이 경우, 구동 신호(DS)는 제2 전극(CE)의 전압(CE_V)과 연동될 수 있고, 구동 신호(DS)의 파형은 구형파에 가까워질 수 있다. 구동 신호(DS)의 파형이 구형파에 가까워질수록, 외부 입력(3000, 도 2 참조)에 의한 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 평면도이다. 도 14는 터치 이벤트가 발생한 상태의 센서층의 등가회로도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 센서층(200a)은 자기 정전 용량 방식의 센서층(200a)일 수 있다. 센서층(200a)은 센싱 전극들(210a) 및 센싱 전극들(210a)에 각각 연결된 배선들(230a)을 포함할 수 있다.
센싱 전극들(210a)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 도 13에서 센싱 전극들(210a)이 사각형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
도 14에는 센싱 전극(210a)과 제2 전극(CE, 도 4 참조) 사이의 기생 정전 용량(Cb), 센싱 전극(210a)과 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조) 사이의 터치 정전 용량(Ct), 및 패드(PDR)와 센싱 전극(210a) 사이의 등가 저항(Rx)이 도시되었다.
터치 정전 용량(Ct)은 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)과 센서층(200, 도 2 참조) 사이의 거리가 감소될수록 증가될 수 있다. 센서층(200, 도 2 참조)과 입력 수단(3000) 사이의 터치 정전 용량(Ct)은 센서층(200, 도 2 참조)과 입력 수단(2000) 사이의 터치 정전 용량(Ct)보다 작을 수 있다. 따라서, 입력 수단(3000)을 감지하기 위해서는, 센서층(200a)의 감도는 향상되어야 한다.
도 14에는 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)이 입력되기 전의 감지 신호(SSa, 이하 제1 감지 신호)와 입력 수단(2000 또는 3000, 도 2 참조)이 입력된 후의 감지 신호(SSb, 이하 제2 감지 신호)를 예시적으로 도시하였다.
제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전압(CE_V)은 데이터 배선들(DL1-DLm)과 커플링되어 전위가 변동될 수 있다. 제2 센싱 모드(또는 근접 센싱 모드)에서, 제2 전극(CE, 도 4 참조)의 전압(CE_V)은 제1 감지 신호(SSa)의 파형과 유사한 파형을 갖도록 출렁일 수 있다. 제1 감지 신호(SSa)는 제2 전극(CE)의 전압(CE_V)과 연동될 수 있고, 제1 감지 신호(SSa)의 파형은 구형파에 가까워질 수 있다. 제1 감지 신호(SSa)의 파형이 구형파에 가까워질수록, 제1 감지 신호(SSa)와 제2 감지 신호(SSb)의 차이가 커질 수 있고, 외부 입력(3000, 도 2 참조)에 의한 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 2 및 도 15를 참조하면, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 근접 센싱 모드로 진입했는지 판단한다(S100). 예를 들어, 사용자가 다이얼 화면을 터치하는 경우, 메인 구동부(1000C)는 근접 센싱 모드가 필요한 상황으로 판단할 수 있다.
근접 센싱 모드로 진입되지 않은 경우, 메인 구동부(1000C)는 표시 구동부(100C)가 제1 표시 모드로 구동되도록 표시 구동부(100C)를 제어할 수 있다. 표시 구동부(100C)는 제1 표시 모드로 구동될 수 있다(S210). 제1 표시 모드는 도 7 및 도 8에서 설명된 구동 모드일 수 있다. 예를 들어, 제1 표시 모드에서 표시층(100)의 프레임 레이트는 120Hz일 수 있다. 표시 구동부(100C)가 제1 표시 모드로 구동되면, 센서 구동부(200C)는 제1 센싱 모드로 구동될 수 있다(S310).
근접 센싱 모드로 진입된 경우, 메인 구동부(1000C)는 표시 구동부(100C)가 제2 표시 모드로 구동되도록 표시 구동부(100C)를 제어할 수 있다. 표시 구동부(100C)는 제2 표시 모드로 구동될 수 있다(S220). 제2 표시 모드는 도 9a, 도 9b, 도 10a 및 도 10b에서 설명된 구동 모드일 수 있다. 제2 표시 모드에서 표시층(100)의 프레임 레이트는 60Hz일 수 있다. 표시 구동부(100C)가 제1 표시 모드로 구동되면, 센서 구동부(200C)는 제2 센싱 모드로 구동될 수 있다(S320).
센서 구동부(200C)는 감도가 향상된 센서층(200)을 통해 근접 물체가 인식되었는지 판단한다(S420). 예를 들어, 센서 구동부(200C)는 근접 물체 감지 정보를 갖는 근접 신호(I-NS)를 메인 구동부(1000C)에 제공할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 근접 신호(I-NS)에 근거하여 표시층(100)에 표시되는 이미지의 휘도를 감소시키거나, 표시층(100)에 이미지가 표시되지 않도록 표시 구동부(100C)를 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)을 오프시킬 수 있다.
도 16은 수직동기신호, 수평동기신호, 스캔 신호, 출력 제어 신호, 노이즈 신호, 및 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 2, 도 5a 및 도 16을 참조하면, 수직동기신호(Vsync)가 로우 레벨을 갖는 수직 블랭크 구간(Vblk)이 도시되었다.
수직 블랭크 구간(Vblk) 동안 스캔 신호(SLN_a)는 제공되지 않을 수 있다. 따라서, 화소들(PX)은 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전되지 않는 상태를 유지할 수 있다.
수직 블랭크 구간(Vblk)에서 출력 제어 신호(DE_a)가 로우 레벨을 유지하는 구간(BWS)동안 데이터 구동 회로(100C3)는 데이터 배선들(DL1-DLm)로 계조 전압을 제공할 수 있다. 계조 전압은 최소 계조 전압 또는 최대 계조 전압일 수 있다. 예를 들어, 최소 계조 전압을 블랙 계조 전압일 수 있고, 최대 계조 전압을 화이트 계조 전압일 수 있다.
노이즈 신호(NS_a)는 출력 제어 신호(DE_a)의 레벨이 변화하는 타이밍에 특히 크게 변화될 수 있다. 화소들에 충전되지 않는 최대 계조 전압 또는 최소 계조 전압이 데이터 배선들(DL1-DLm)로 제공됨에 따라, 노이즈 신호(NS_a)의 레벨이 변화될 수 있다.
센서 구동부(200C)에서 외부 입력을 센싱하는 타이밍은 계조 전압이 출력되는 타이밍을 근거로 결정될 수 있다. 예를 들어, 센서 구동부(200C)는 노이즈 신호(NS_a)의 레벨이 크게 변화하는 타이밍에 구동 신호(DS_a)를 센서층(200)으로 출력할 수 있다.
노이즈 신호(NS_2)가 구동 신호(DS_2)의 파형과 유사한 파형을 갖는 경우, 구동 신호(DS_2)와 노이즈 신호(NS_2)는 서로 연동되어, 구동 신호(DS_2)의 파형은 구형파에 가까워질 수 있다. 구동 신호(DS_2)의 파형이 구형파에 가까워 질수록 외부 입력에 대한 감도가 향상될 수 있다. 수직 블랭크 구간(Vblk)에서 센서층(200)은 전자 장치(1000, 도 2 참조)의 표면(1000SF, 도 2 참조)에서 이격된 오브젝트(호버링 오브젝트)를 검출하는 근접 센싱 모드로 기능할 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 100: 표시층
100C: 표시 구동부 200: 센서층
200C: 센서 구동부 DL1-DLm: 데이터 배선들
FM1: 제1 프레임 구간 FM2: 제2 프레임 구간

Claims (20)

  1. 복수의 스캔 배선들, 복수의 데이터 배선들, 및 복수의 화소들을 포함하는 표시층;
    상기 표시층을 구동하며, 상기 복수의 데이터 배선들로 계조 전압을 제공하는 표시 구동부;
    상기 표시층 위에 배치된 센서층; 및
    상기 표시 구동부에 동기화되어 상기 센서층을 구동하는 센서 구동부를 포함하고,
    상기 센서 구동부는 제1 센싱 모드 또는 상기 제1 센싱 모드와 상이한 제2 센싱 모드로 동작하고, 상기 제1 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센서층을 통해 입력을 센싱하는 타이밍은 서로 상이한 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 제1 표시 모드 또는 상기 제1 표시 모드와 상이한 제2 표시 모드로 동작하고,
    상기 제1 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 하나의 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 제1 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 복수의 제1 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 제2 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 나머지 복수의 제2 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하는 전자 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 표시 모드에서 상기 복수의 화소들은 상기 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전되는 전자 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 상기 복수의 제1 스캔 배선들과 연결된 복수의 제1 화소들 및 상기 복수의 제2 스캔 배선들과 연결된 복수의 제2 화소들을 포함하고,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되고, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않는 전자 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고, 상기 제2 프레임 구간동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되는 전자 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들에 제공되는 상기 계조 전압 및 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들에 제공되는 상기 계조 전압은 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압인 전자 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 상기 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고,
    상기 제1 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격은 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격보다 큰 전자 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 상기 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고, 상기 제2 센싱 모드에서 상기 센싱 구동부가 상기 센서층으로 구동 신호를 출력하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점은 동일한 전자 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 구동부가 상기 제2 센싱 모드로 구동할 때, 상기 복수의 데이터 배선들에는 상기 계조 전압이 제공되고, 상기 복수의 화소들 중 일부는 상기 계조 전압에 대응하는 전압으로 충전되지 않는 전자 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 계조 전압은 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압인 전자 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 상기 표시층에 의한 노이즈가 가장 큰 구간에 구동 신호를 상기 센서층으로 제공하는 전자 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 수직동기신호를 입력 받고, 상기 센서 구동부는 상기 수직동기신호의 수직 블랭크 구간에서 상기 제2 센싱 모드로 동작하는 전자 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 상기 수직 블랭크 구간에서 상기 복수의 데이터 배선들로 블랙 계조 전압 또는 화이트 계조 전압을 출력하는 전자 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 센싱 모드는 전자 장치의 표면에서 이격된 오브젝트(호버링 오브젝트)를 검출하는 근접 센싱 모드인 전자 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 표시층은,
    베이스층;
    상기 베이스층 위에 배치된 회로층;
    상기 회로층 위에 배치된 발광 소자층; 및
    상기 발광 소자층 위에 배치되어, 상기 발광 소자층을 밀봉하는 봉지층을 더 포함하고,
    상기 센서층은 상기 봉지층에 직접 접촉하여 배치된 전자 장치.
  16. 영상을 표시하며, 복수의 스캔 배선들, 복수의 데이터 배선들, 및 복수의 화소들을 포함하는 표시층;
    상기 표시층을 구동하는 표시 구동부;
    상기 표시층 위에 배치된 센서층; 및
    상기 표시 구동부에 동기화되어, 상기 센서층으로부터 외부 입력을 센싱하는 타이밍이 서로 상이한 제1 센싱 모드 또는 제2 센싱 모드로 구동되는 센서 구동부를 포함하고,
    상기 표시 구동부는 출력 제어 신호의 레벨 변화 시점에 대응하여 계조 전압을 상기 복수의 데이터 배선들로 출력하고,
    상기 제1 센싱 모드에서 상기 외부 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격은 상기 제2 센싱 모드에서 상기 외부 입력을 센싱하는 타이밍과 상기 레벨 변화 시점 사이의 시간 간격보다 큰 전자 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 제1 프레임 레이트로 동작하는 제1 표시 모드 또는 상기 제1 프레임 레이트보다 낮은 제2 프레임 레이트로 동작하는 제2 표시 모드로 구동되고,
    상기 제1 센싱 모드는 상기 제1 표시 모드에 동기화되고, 상기 제2 센싱 모드는 상기 제2 표시 모드에 동기화된 전자 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 하나의 프레임 구간에서 상기 표시층의 복수의 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 표시 구동부는 제1 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 복수의 제1 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하고, 제2 프레임 구간에서 상기 복수의 스캔 배선들 중 나머지 복수의 제2 스캔 배선들로 스캔 신호를 제공하는 전자 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 화소들은 상기 복수의 제1 스캔 배선들과 연결된 복수의 제1 화소들 및 상기 복수의 제2 스캔 배선들과 연결된 복수의 제2 화소들을 포함하고,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되고, 상기 제1 프레임 구간 동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고,
    상기 제2 표시 모드에서, 상기 제2 프레임 구간 동안 상기 복수의 제1 화소들은 상기 계조 전압으로 충전되지 않고, 상기 제2 프레임 구간동안 상기 복수의 제2 화소들은 상기 계조 전압에 대응하여 충전되는 전자 장치.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 표시 구동부는 수직동기신호를 입력 받고, 상기 센서 구동부는 상기 수직동기신호의 수직 블랭크 구간에서 상기 제2 센싱 모드로 동작하는 전자 장치.
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