KR20220046044A - 전자장치 - Google Patents

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KR20220046044A
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transmission
sensor controller
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KR1020200128805A
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이수정
김유나
김철
박원상
천승욱
최보람
최유진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 전자장치는 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치된 입력 센서, 및 입력 센서에 연결된 센서 컨트롤러를 포함한다. 입력 센서는 전송 전극들 및 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들을 포함한다. 센서 컨트롤러는 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시킨다. 센서 컨트롤러는 제1 구동 모드에서 전송 전극들과 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출한다. 센서 컨트롤러는 제2 구동 모드에서 전송 전극들과 수신 전극들 중 어느 하나의 전극들 중 일부를 전송 센싱 전극으로 활용하고, 전극들 중 다른 일부를 수신 센싱 전극으로 활용하여 사용자의 체성분을 분석한다.

Description

전자장치{ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 전자장치에 관한 것으로, 상세하게는 입력 센서를 구비하는 전자장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 전자장치들은 영상을 표시하기 위한 표시장치를 구비한다. 전자장치들은 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 발명은 입력 센서를 이용하여 사용자의 체성분을 측정할 수 있는 전자장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치는 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치된 입력 센서, 및 입력 센서에 연결된 센서 컨트롤러를 포함한다. 입력 센서는 전송 전극들 및 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들을 포함한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시킨다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 중 어느 하나의 전극들 중 일부를 전송 센싱 전극으로 활용하고, 상기 전극들 중 다른 일부를 수신 센싱 전극으로 활용하여 상기 사용자의 체성분을 분석한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치는 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치된 입력 센서, 및 입력 센서에 연결된 센서 컨트롤러를 포함한다. 입력 센서는 제1 센싱 전극들 및 제2 센싱 전극들을 포함한다. 입력 센서는 전송 전극들 및 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들을 포함한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시킨다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 구동 모드 중 상기 전송 전극들 중 제1 그룹과 상기 전송 전극들 중 제2 그룹 사이의 정전용량의 변화량을 측정하는 제1 모드에서 상기 사용자의 체성분을 분석하거나, 상기 수신 전극들 중 제1 그룹과 상기 수신 전극들 중 제2 그룹 사이의 정전용량의 변화량을 측정하는 제2 모드에서 상기 사용자의 체성분을 분석한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치는 영상을 표시하는 표시패널, 표시패널 상에 배치된 입력 센서, 및 입력 센서에 연결된 센서 컨트롤러를 포함한다. 상기 입력 센서는 전송 전극들, 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들, 및 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들과 전기적으로 절연된 더미 전극들을 포함한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시킨다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출한다. 상기 센서 컨트롤러는 상기 제2 구동 모드에서 상기 더미 전극들 중 제1 그룹을 전송 센싱 전극으로 활용하고, 상기 더미 전극들 중 제2 그룹을 수신 센싱 전극으로 활용하여 상기 사용자의 체성분을 분석한다.
본 발명의 실시예에 따른 전자장치는 사용자의 입력을 감지하는 입력 센서를 활용하여 사용자의 체성분을 분석할 수 있다. 따라서, 전자장치의 활용 영역을 확대시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 분해 사시도이다.
도 1c 및 도 1d는 도 1b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 전자장치의 단면도들이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서의 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치를 이용하여 사용자의 체성분을 측정하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4a는 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b 및 도 6c는 도 6a에 도시된 입력 센서로 제공되는 전송 센싱 신호 및 입력 센서로부터 출력되는 수신 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도들이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 입력 센서로 제공되는 전송 센싱 신호 및 입력 센서로부터 출력되는 수신 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도들이다.
도 8a는 도 6a에 따른 전자장치를 이용한 경우 전계의 세기를 나타낸 도면이다.
도 8b는 도 7a에 따른 전자장치를 이용한 경우 전계의 세기를 나타낸 도면이다.
도 9a는 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 제1 도전층을 나타낸 평면도이다.
도 9c는 도 9a에 도시된 제2 도전층을 나타낸 평면도이다.
도 9d는 도 9a에 도시된 A1 영역의 확대 평면도이다.
도 10은 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 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 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.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 분해 사시도이다. 도 1c 및 도 1d는 도 1b에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 전자장치의 단면도들이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 전자장치(ED)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 전자장치(ED)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자장치(ED)는 스마트 워치, 태블릿, 노트북, 컴퓨터, 스마트 텔레비전 등의 전자 장치에 적용될 수 있다.
전자장치(ED)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 각각에 평행한 표시면(IS)에 제3 방향(DR3)을 향해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(IS)은 전자장치(ED)의 전면(front surface)과 대응될 수 있다. 영상(IM)은 동적인 영상은 물론 정지 영상을 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)이 정의된다. 전면과 배면은 제3 방향(DR3)에서 서로 대향(opposing)되고, 전면과 배면 각각의 법선 방향은 제3 방향(DR3)과 평행할 수 있다.
제3 방향(DR3)에서의 전면과 배면 사이의 이격 거리는 전자장치(ED)의 제3 방향(DR3)에서의 두께와 대응될 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
전자장치(ED)는 외부에서 인가되는 외부 입력(TC)을 감지할 수 있다. 외부 입력(TC)은 전자장치(ED)의 외부에서 제공되는 다양한 형태의 입력들을 포함할 수 있다. 외부 입력(TC)은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들 중 어느 하나 또는 그들의 조합일 수 있다. 본 실시예에서, 외부 입력(TC)은 전면에 인가되는 사용자(US)의 손에 의한 터치 입력인 것을 예로 들어 설명하나, 이는 예시적인 것이며, 상술한 바와 같이 외부 입력(TC)은 다양한 형태로 제공될 수 있다.
전자장치(ED)의 전면은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)으로 구분될 수 있다. 투과 영역(TA)은 영상(IM)이 표시되는 영역일 수 있다. 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 영상(IM)을 시인한다. 본 실시예에서, 투과 영역(TA)은 꼭지점들이 둥근 사각 형상으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 투과 영역(TA)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접한다. 베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다. 이에 따라, 투과 영역(TA)의 형상은 실질적으로 베젤 영역(BA)에 의해 정의될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 일 측에만 인접하여 배치될 수도 있고, 생략될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 전자장치(ED)는 표시모듈(DM) 및 표시모듈(DM) 상에 배치된 윈도우(WM)를 포함할 수 있다. 표시모듈(DM)은 표시패널(DP) 및 입력 센서(ISP)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)은 발광형 표시패널일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널 또는 퀀텀닷(quantum dot) 발광 표시패널일 수 있다. 유기발광 표시패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널로 설명된다.
도 1c를 참조하면, 입력 센서(ISP)는 표시패널(DP) 상에 직접 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 센서(ISP)는 연속공정에 의해 표시패널(DP) 상에 형성될 수 있다. 즉, 입력 센서(ISP)가 표시패널(DP) 상에 직접 배치되는 경우, 접착필름이 입력 센서(ISP)와 표시패널(DP) 사이에 배치되지 않는다. 그러나, 도 1d에 도시된 바와 같이 입력 센서(ISP)와 표시패널(DP) 사이에 내부 접착필름(I_AF)이 배치될 수 있다. 이 경우, 입력 센서(ISP)는 표시패널(DP)과 연속 공정에 의해 제조되지 않으며, 표시패널(DP)과 별도의 공정을 통해 제조된 후, 내부 접착필름(I_AF)에 의해 표시패널(DP)의 상면에 고정될 수 있다.
표시패널(DP)은 이미지를 생성하고, 입력 센서(ISP)는 외부 입력(TC)의 위치 정보(예를 들어, 좌표 정보)를 획득한다.
윈도우(WM)는 영상을 출사할 수 있는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유리, 사파이어, 플라스틱 등으로 구성될 수 있다. 윈도우(WM)는 단일층으로 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며 복수 개의 층들을 포함할 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 상술한 전자장치(ED)의 베젤 영역(BZA)은 실질적으로 윈도우(WM)의 일 영역에 소정의 컬러를 포함하는 물질이 인쇄된 영역으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 윈도우(WM)는 베젤 영역(BZA)을 정의하기 위한 차광패턴(WBM)을 포함할 수 있다. 차광패턴(WBM)은 유색의 유기막으로써 예컨대, 코팅 방식으로 형성될 수 있다.
윈도우(WM)는 접착필름(AF)을 통해 표시모듈(DM)에 결합될 수 있다. 본 발명의 일 예로, 접착필름(AF)은 광학투명접착필름(OCA, Optically Clear Adhesive film)을 포함할 수 있다. 그러나, 접착필름(AF)은 이에 한정되지 않으며, 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착필름(AF)은 광학투명접착수지(OCR, Optically Clear Resin) 또는 감압접착필름(PSA, Pressure Sensitive Adhesive film)을 포함할 수 있다.
윈도우(WM)와 표시모듈(DM) 사이에는 반사방지층이 더 배치될 수 있다. 반사방지층은 윈도우(WM)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지층은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 하나의 편광필름으로 구현될 수 있다.
다른 일 예로, 반사방지층은 입력 센서(ISP) 또는 표시 패널(DP) 상에 직접 배치되는 컬러 필터들을 포함할 수 있다.
표시모듈(DM)은 전기적 신호에 따라 영상을 표시하고, 외부 입력에 대한 정보를 송/수신할 수 있다. 표시모듈(DM)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)으로 정의될 수 있다. 액티브 영역(AA)은 표시모듈(DM)에서 제공되는 영상을 출사하는 영역으로 정의될 수 있다.
주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접한다. 예를 들어, 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 주변 영역(NAA)은 다양한 형상으로 정의될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 표시모듈(DM)의 액티브 영역(AA)은 투과 영역(TA)의 적어도 일부와 대응될 수 있다.
표시모듈(DM)은 메인회로기판(MCB), 연성회로필름(FCB) 및 구동칩(DIC)을 더 포함할 수 있다. 메인회로기판(MCB)은 연성회로필름(FCB)과 접속되어 표시패널(DP)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메인회로기판(MCB)은 복수의 구동 소자를 포함할 수 있다. 복수의 구동 소자는 표시패널(DP)을 구동하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 연성회로필름(FCB)은 표시패널(DP)에 접속되어 표시패널(DP)과 메인회로기판(MCB)을 전기적으로 연결한다. 연성회로필름(FCB) 상에는 구동칩(DIC)이 실장될 수 있다.
구동칩(DIC)은 표시패널(DP)의 화소를 구동하기 위한 구동 소자들 예를 들어, 데이터 구동회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로필름(FCB)은 하나로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 복수 개로 제공되어 표시패널(DP)에 접속될 수 있다. 도 1b에서는 구동칩(DIC)이 연성회로필름(FCB) 상에 실장된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동칩(DIC)은 표시패널(DP) 상에 직접 실장될 수 있다. 이 경우, 표시패널(DP)의 구동칩(DIC)이 실장된 부분은 밴딩되어 표시모듈(DM)의 후면에 배치될 수 있다.
입력 센서(ISP)는 연성회로필름(FCB)을 통해 메인회로기판(MCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, 표시모듈(DM)은 입력 센서(ISP)를 메인회로기판(MCB)과 전기적으로 연결하기 위한 별도의 연성회로필름을 추가적으로 포함할 수 있다.
전자장치(ED)는 표시모듈(DM)을 수용하는 외부케이스(EDC)를 더 포함한다. 외부케이스(EDC)는 윈도우(WM)와 결합되어 전자장치(ED)의 외관을 정의할 수 있다. 외부케이스(EDC)는 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하며 표시모듈(DM)로 침투되는 이물질/수분 등을 방지하여 외부케이스(EDC)에 수용된 구성들을 보호한다. 한편, 본 발명의 일 예로, 외부케이스(EDC)는 복수의 수납 부재들이 결합된 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자장치(ED)는 표시모듈(DM)을 동작시키기 위한 다양한 기능성 모듈을 포함하는 전자모듈, 전자장치(ED)의 전반적인 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급모듈, 표시모듈(DM) 및/또는 외부케이스(EDC)와 결합되어 전자장치(ED)의 내부 공간을 분할하는 브라켓 등을 더 포함할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서의 평면도이며, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시모듈의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 표시패널(DP)은 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL), 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 주변 영역(NAA)에 배치되고, 복수 개의 신호라인들(SGL) 중 대응되는 신호라인과 연결된 화소 패드들(D-PD)을 포함하는 화소 패드부(PLD)를 더 포함할 수 있다.
화소들(PX)은 액티브 영역(AA)에 배치된다. 화소들(PX) 각각은 발광소자와 그에 연결된 화소 구동회로를 포함한다. 구동회로(GDC), 신호라인들(SGL), 화소 패드부(PLD), 및 화소 구동회로는 도 2c에 도시된 회로층(DP_CL)에 포함될 수 있다.
구동회로(GDC)는 게이트 구동회로를 포함할 수 있다. 게이트 구동회로는 복수 개의 게이트 신호들(이하, 게이트 신호들)을 생성하고, 게이트 신호들을 후술하는 복수 개의 게이트 라인들(GL, 이하 게이트 라인들)에 순차적으로 출력한다.　게이트 구동회로는 화소 구동회로에 또 다른 제어 신호를 더 출력할 수 있다.
신호라인들(SGL)은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호라인(CSL)을 포함한다. 게이트 라인들(GL) 중 일 게이트 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결되고, 데이터 라인들(DL) 중 일 데이터 라인은 화소들(PX) 중 대응하는 화소(PX)에 각각 연결된다. 전원 라인(PL)은 화소들(PX)에 연결된다. 제어신호라인(CSL)은 게이트 구동회로에 제어신호들을 제공할 수 있다. 신호라인들(SGL)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)에 중첩한다.
화소(PX)는 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 신호를 수신하고, 데이터 라인(DL)으로부터 데이터 신호를 수신한다. 또한, 화소(PX)는 전원 라인(PL)으로부터 제1 전원전압을 수신한다. 발광 소자는 유기 발광 엘이디, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디 등을 포함할 수 있다.
화소 패드부(PLD)는 연성회로필름(FCB)이 연결되는 부분으로 정의되고, 화소 패드부(PLD)에는 화소 패드들(D_PD)이 배치된다. 화소 패드들(D_PD)은 연성회로필름(FCB)의 대응되는 패드들(미도시)과 연결된다. 화소 패드들(D_PD)은 회로층(DP_CL)에 배치된 배선들 중 일부가 회로층(DP_CL)에 포함된 절연층으로부터 노출됨으로써 제공될 수 있다. 화소 패드들(D_PD)은 신호 라인들(SGL)을 통해 대응되는 화소들(PX)에 연결된다. 또한, 화소 패드들(D_PD) 중 어느 하나의 화소 패드에는 구동회로(GDC)가 연결될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 입력 센서(ISP)는 감지 영역(SA) 및 비감지 영역(NSA)을 포함할 수 있다. 감지 영역(SA)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 감지 영역(SA)은 입력을 감지하는 영역일 수 있다. 비감지 영역(NSA)은 감지 영역(SA)을 에워쌀 수 있다. 감지 영역(SA)은 도 2a의 액티브 영역(AA)에 대응하고, 비감지 영역(NSA)은 도 2a의 주변 영역(NAA)에 대응할 수 있다.
입력 센서(ISP)는 전송 전극부(TE) 및 수신 전극부(RE)을 포함한다. 전송 전극부(TE) 및 수신 전극부(RE)는 감지 영역(SA)에 배치된다. 전송 전극부(TE) 및 수신 전극부(RE)는 감지 영역(SA) 내에서 서로 전기적으로 절연되어 교차한다. 전송 전극부(TE)는 n 개의 전송 전극들을 포함하고, 수신 전극부(RE)는 m 개의 수신 전극들을 포함할 수 있다. 여기서, n과 m은 1 이상의 자연수이다. n은 m보다 큰 수일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, n은 m과 같거나 작은 수일 수도 있다. 본 발명의 일 예로, 도 2b에서 전송 전극부(TE)는 제1 내지 제10 전송 전극들(TE1~TE10)을 포함하고, 수신 전극부(RE)는 제1 내지 제14 수신 전극들(RE1~RE14)을 포함한다.
전송 전극들(TE1~TE10) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장된다, 전송 전극들(TE1~TE10)은 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 전송 전극들(TE1~TE10)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 전송 전극들(TE1~TE10) 각각은 상기 제1 방향(DR1)으로 이격되어 배치된 제1 센싱부들(SP1) 및 제1 센싱부들(SP1)을 전기적으로 연결하는 제1 연결부들(CP1)을 포함한다. 제1 센싱부들(SP1)과 제1 연결부들(CP1)은 일체의 형상을 가질 수 있다.
수신 전극들(RE1~RE14) 각각은 제2 방향(DR2)으로 연장된다, 수신 전극들(RE1~RE14)은 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 수신 전극들(RE1~RE14)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 수신 전극들(RE1~RE14)은 전송 전극들(TE1~TE10)과 서로 교차하여 배치되고, 전기적으로 절연될 수 있다. 수신 전극들(RE1~RE14) 각각은 제2 방향(DR2)으로 이격되어 배치된 제2 센싱부들(SP2) 및 제2 센싱부들(SP2)을 전기적으로 연결하는 제2 연결부들(CP2)을 포함한다. 제2 센싱부들(SP2)과 제2 연결부들(CP2)은 서로 다른 층 상에 배치되며, 일체의 형상을 갖지 않는다.
도 2c에서는 마름모 형상의 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)을 예시적으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)은 서로 다른 다각형상을 가질 수 있다.
전송 전극들(TE1~TE10) 및 수신 전극들(RE1~RE14) 각각은 메쉬 형상을 가질 수 있다. 전송 전극들(TE1~TE10) 및 수신 전극들(RE1~RE14) 각각이 메쉬 형상을 가짐으로써 표시패널(DP, 도 2a 참조)의 전극들과의 기생 커패시턴스가 감소될 수 있다.
입력 센서(ISP)는 전송 전극들(TE1~TE10)과 수신 전극들(RE1~RE14) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 외부 입력에 대한 위치 정보를 획득할 수 있다. 입력 센서(ISP)가 외부 입력에 대한 위치 정보를 획득하도록 동작하는 모드를 제1 구동 모드로 정의할 수 있다.
입력 센서(ISP)는 복수의 전송 라인들(TL1~TL10) 및 복수의 수신 라인들(RL1~RL14)을 더 포함할 수 있다. 전송 라인들(TL1~TL10) 및 수신 라인들(RL1~RL14)은 비감지 영역(NSA)에 배치될 수 있다. 전송 라인들(TL1~TL10)은 전송 전극들(TE1~TE10)의 일측에 전기적으로 연결되고, 수신 라인들(RL1~RL14)은 수신 전극들(RE1~RE14)의 일측에 전기적으로 연결된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 예로, 입력 센서(ISP)는 전송 전극들(TE1~TE10)의 타측에 전기적으로 연결된 전송 라인들을 더 포함할 수 있다.
입력 센서(ISP)은 전송 라인들(TL1~TL10) 및 수신 라인들(RL1~RL14)을 통해 센서 컨트롤러(T_IC)와 전기적으로 연결된다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 입력 센서(ISP)의 구동을 제어한다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 도 1b에 도시된 메인회로기판(MCB) 상에 칩 형태로 실장될 수 있다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 제1 구동 모드에서 전송 신호들을 출력하여 전송 라인들(TL1~TL10)로 공급하고, 수신 라인들(RL1~RL14)로부터 수신 신호를 수신할 수 있다. 제1 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 전송 라인들(TL1~TL10)로 순차적으로 전송 신호들을 공급할 수 있고, 전송 전극들(TE1~TE10)은 전송 신호들을 순차적으로 수신할 수 있다. 수신 전극들(RE1~RE14)과 전송 전극들(TE1~TE10) 사이에 형성되는 정전용량에 의해 수신 전극들(RE1~RE14)의 전위는 전송 신호들에 따라 커플링된다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 커플링된 신호를 수신 신호로써 수신할 수 있다. 사용자(US, 도 1a 참조)의 접촉이 발생되면 수신 전극들(RE1~RE14)과 전송 전극들(TE1~TE10) 사이의 정전용량이 변화된다. 그 결과 접촉이 발생된 경우와 그렇지 않은 경우 수신 신호의 크기가 달라진다. 즉, 수신 신호의 변화량은 정전용량의 변화량을 반영한다. 따라서, 센서 컨트롤러(T_IC)는 정전용량의 변화량에 기초하여 사용자(US)의 접촉(즉, 외부 입력(TC), 도 1a에 도시됨)이 발생된 지점에 대한 위치 정보를 산출할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 표시모듈(DM)은 표시패널(DP) 및 표시패널(DP) 위에 직접 배치된 입력 센서(ISP)를 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 베이스층(BS), 회로층(DP_CL), 발광 소자층(DP_ED), 및 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
베이스층(BS)은 회로층(DP_CL)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다. 베이스층(BS)은 유리기판, 금속기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스층(BS)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
베이스층(BS)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(BS)은 합성수지층, 접착층, 및 합성수지층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 특히, 합성수지층은 폴리이미드(polyimide)계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 합성수지층은 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.
회로층(DP_CL)은 베이스층(BS) 위에 배치될 수 있다. 회로층(DP_CL)은 절연층, 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인 등을 포함할 수 있다. 코팅, 증착 등의 방식으로 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(BS) 위에 형성되고, 이후, 복수 회의 포토리소그래피 공정을 통해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 선택적으로 패터닝될 수 있다. 이후, 회로층(DP_CL)에 포함된 반도체 패턴, 도전 패턴, 및 신호 라인이 형성될 수 있다.
베이스층(BS)의 상면에 적어도 하나의 무기층이 형성된다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드 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 표시패널(DP)은 버퍼층(BFL)을 포함하는 것으로 도시되었다.
버퍼층(BFL)은 베이스층(BS)과 반도체 패턴 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있으며, 실리콘옥사이드층과 실리콘나이트라이드층은 교대로 적층될 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 2c는 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 도핑영역과 비-도핑영역을 포함할 수 있다. 도핑영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑될 수 있다. PMOS의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함하고, NMOS의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함할 수 있다.
도핑영역은 비-도핑영역보다 전도성이 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 라인의 역할을 할 수 있다. 비-도핑영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브 영역(또는 채널 영역)에 해당할 수 있다. 다시 말해, 반도체 패턴의 일부분은 트랜지스터의 액티브 영역일수 있고, 다른 일부분은 트랜지스터의 소스 영역 또는 드레인 영역일 수 있다.
화소들 각각은 7개의 트랜지스터들, 하나의 커패시터, 및 발광 소자를 포함할 수 있다. 도 2c에서는 화소에 포함되는 하나의 트랜지스터(TR) 및 발광 소자(OLED)를 예시적으로 도시하였다.
트랜지스터(TR)의 소스 영역(SR), 액티브 영역(CHR), 및 드레인 영역(DR)이 반도체 패턴으로부터 형성될 수 있다. 소스 영역(SR) 및 드레인 영역(DR)은 단면 상에서 액티브 영역(CHR)으로부터 서로 반대 방향에 제공될 수 있다. 도 2c에는 반도체 패턴과 동일층 상에 배치된 신호 라인(SCL)의 일부분을 도시하였다. 별도로 도시하지 않았으나, 신호 라인(SCL)은 평면 상에서 트랜지스터(TR)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 절연층(IL1)은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 복수 개의 화소들에 공통으로 중첩하며, 반도체 패턴을 커버할 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 절연층(IL1)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다. 제1 절연층(IL1)뿐만 아니라 후술하는 회로층(DP_CL)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(TR)의 게이트(GE)는 제1 절연층(IL1) 위에 배치된다. 게이트(GE)는 금속 패턴의 일부분일 수 있다. 게이트(GE)는 액티브 영역(CHR)에 중첩한다. 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 게이트(GE)는 마스크로서 기능할 수 있다.
제2 절연층(IL2)은 제1 절연층(IL1) 위에 배치되며, 게이트(GE)를 커버할 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 화소들에 공통으로 중첩할 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서 제2 절연층(IL2)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다.
제3 절연층(IL3)은 제2 절연층(IL2) 위에 배치될 수 있으며, 본 실시예에서 제3 절연층(IL3)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제3 절연층(IL3) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1, 제2, 및 제3 절연층(IL1, IL2, IL3)을 관통하는 콘택홀(CNT1)을 통해 신호 라인(SCL)에 접속될 수 있다.
제4 절연층(IL4)은 제3 절연층(IL3) 위에 배치될 수 있다. 제4 절연층(IL4)은 단층의 실리콘 옥사이드층일 수 있다. 제5 절연층(IL5)은 제4 절연층(IL4) 위에 배치될 수 있다. 제5 절연층(IL5)은 유기층일 수 있다.
제2 연결 전극(CNE2)은 제5 절연층(IL5) 위에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제4 절연층(IL4) 및 제5 절연층(IL5)을 관통하는 콘택홀(CNT2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 접속될 수 있다.
제6 절연층(IL6)은 제5 절연층(IL5) 위에 배치되며, 제2 연결 전극(CNE2)을 커버할 수 있다. 제6 절연층(IL6)은 유기층일 수 있다. 발광 소자층(DP_ED)은 회로층(DP_CL) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(DP_ED)은 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(OLED)는 유기 발광 엘이디, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)는 제1 전극(AE), 발광층(EL), 및 제2 전극(CE)을 포함할 수 있다.
제1 전극(AE)은 제6 절연층(IL6) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(IL6)을 관통하는 콘택홀(CNT3)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 연결될 수 있다.
화소 정의막(IL7)은 제6 절연층(IL6) 위에 배치되며, 제1 전극(AE)의 일부분을 커버할 수 있다. 화소 정의막(IL7)에는 개구부(OP)가 정의된다. 화소 정의막(IL7)의 개구부(OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 본 실시예에서 발광 영역(PXA)은 개구부(OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부 영역에 대응하게 정의되었다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다.
발광층(EL)은 제1 전극(AE) 위에 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 개구부(OP)에 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. 제2 전극(CE)에는 공통 전압이 제공될 수 있으며, 제2 전극(CE)은 공통 전극으로 지칭될 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(TFE)은 발광 소자층(DP_ED) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 순차적으로 적층된 무기층, 유기층, 및 무기층을 포함할 수 있으나, 봉지층(TFE)을 구성하는 층들이 이에 제한되는 것은 아니다.
무기층들은 수분 및 산소로부터 발광 소자층(DP_ED)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(DP_ED)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.
입력 센서(ISP)는 연속된 공정을 통해 표시패널(DP) 위에 형성될 수 있다. 입력 센서(ISP)는 베이스층(IIL1), 제1 도전층(ICL1), 감지 절연층(IIL2), 제2 도전층(CIL1), 및 커버 절연층(IIL3)을 포함할 수 있다.
베이스층(IIL1)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 베이스층(IIL1)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다. 베이스층(IIL1)은 단층 구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 도전층(ICL1)은 베이스층(IIL1) 상에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 제1 도전층(ICL1)은 제1 연결부들(CP1)을 포함할 수 있다. 제1 도전층(ICL1)은 감지 절연층(IIL2)에 의해 커버된다. 감지 절연층(IIL2) 상에는 제2 도전층(ICL2)이 배치된다. 제2 도전층(ICL2)은 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2), 및 제2 연결부들(CP2)을 포함한다. 센싱 감도 향상을 위해 제1 도전층(ICL1)보다 상측에 배치된 제2 도전층(ICL2)에 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2)이 포함된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2)은 제1 도전층(ICL1)에 포함될 수도 있다.
제1 도전층(ICL1) 및 제2 도전층(ICL2) 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), 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(IIL2) 및 커버 절연층(IIL3) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감지 절연층(IIL2) 및 커버 절연층(IIL3) 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치를 이용하여 사용자의 체성분을 측정하는 상태를 나타낸 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도들이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 전자장치(ED)는 사용자(US)의 체성분을 분석하는 기능을 가질 수 있다. 전자장치(ED)는 입력 센서(ISP)를 활용하여 사용자(US)의 체성분에 대한 정보를 획득할 수 있다. 입력 센서(ISP)가 사용자(US)의 체성분에 대한 정보를 획득하도록 동작하는 모드를 제2 구동 모드로 정의할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 체성분은 근육량, 체지방량, 수분도 등을 포함할 수 있다.
입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작할 때, 전송 전극들(TE1~TE10) 중 일부 또는 수신 전극들(RE1~RE14) 중 일부를 활용하여 사용자(US)의 체성분을 측정할 수 있다. 이하, 제2 구동 모드에서 활용되는 전극들을 전송 센싱 전극 및 수신 센싱 전극이라 정의할 수 있다. 특히, 도 4a에 도시된 바와 같이, 전송 전극들(TE1~TE10) 중 일부를 전송 센싱 전극(Tx_V) 및 수신 센싱 전극(Rx_V)으로 활용하는 경우를 수직 측정 모드로 지칭하고, 도 4b에 도시된 바와 같이 수신 전극들(RE1~RE14) 중 일부를 전송 센싱 전극(Tx_H) 및 수신 센싱 전극(Rx_H)으로 활용하는 경우를 수평 측정 모드로 지칭한다.
도 4a 및 도 5를 참조하면, 수직 측정 모드에서 입력 센서(ISP)는 전송 센싱 전극(Tx_V) 및 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 사용자(US)의 체성분에 대한 정보를 획득할 수 있다.
전송 센싱 전극(Tx_V)은 전송 전극들(TE1~TE10) 중 제1 그룹을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_V)은 전송 전극들(TE1~TE10) 중 제2 그룹을 포함한다. 전송 센싱 전극(Tx_V)은 k 개의 전송 전극들을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_V)은 j 개의 전송 전극들을 포함할 수 있다. 여기서, k와 j는 1 보다 크고, n/2보다 작은 자연수일 수 있고, k와 j는 같거나 다른 수일 수 있다. 도 4a에서는 본 발명의 일 예로, k와 j가 3인 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하면, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에는 전계(E_F)가 형성된다. 전계(E_F)의 세기 및 전계(E_F)의 침투 깊이는 전송 센싱 전극(Tx_V)의 폭(w1), 수신 센싱 전극(Rx_V)의 폭(w2), 및 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 간격(d1) 등에 의해 결정될 수 있다. 전송 센싱 전극(Tx_V)의 폭(w1), 수신 센싱 전극(Rx_V)의 폭(w2), 및 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 간격(d1)이 작을수록 전계(E_F)의 세기가 증가할 수 있다. 그러나, 전계(E_F)의 침투 깊이는 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 간격(d1)이 클수록 증가할 수 있다. 전계(E_F)의 침투 깊이가 감소하면 사용자(US)의 심부에 위치하는 체성분(예를 들어, 근육량 등)을 측정하기 어려울 수 있다. 따라서, 전계(E_F)의 세기 및 침투 깊이를 고려하여 전송 센싱 전극(Tx_V)의 폭(w1), 수신 센싱 전극(Rx_V)의 폭(w2), 및 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 간격(d1)이 설정될 수 있다.
여기서, 전송 센싱 전극(Tx_V)의 폭(w1)은 전송 센싱 전극(Tx_V)에 포함되는 전송 전극들의 개수에 의해 결정되고, 수신 센싱 전극(Rx_V)의 폭(w2)은 수신 센싱 전극(Rx_V)에 포함되는 전송 전극들의 개수에 의해 결정될 수 있다. 도 4a 및 도 5에서, 전송 센싱 전극(Tx_V)은 제2, 제3, 제4 전송 전극들(TE2, TE3, TE4)을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_V)은 제7, 제8, 제9 전송 전극들(TE7, TE8, TE9)을 포함한다. 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V)은 제2 방향(DR2) 상에서 소정 간격(d1)으로 이격하여 배치될 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 5에서는 제2, 제3, 제4 전송 전극들(TE2, TE3, TE4) 각각이 일체형 패턴으로 형성된 구조를 도시하였다. 그러나, 제2, 제3, 제4 전송 전극들(TE2, TE3, TE4) 각각의 구조는 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2, 제3, 제4 전송 전극들(TE2, TE3, TE4) 각각은 메쉬 패턴 등을 포함하도록 패터닝된 구조를 가질 수 있다. 마찬가지로, 도 5의 제7, 제8, 제9 전송 전극들(TE7, TE8, TE9) 각각은 일체형 패턴 구조를 가지나, 제7, 제8, 제9 전송 전극들(TE7, TE8, TE9) 각각은 메쉬 패턴 등을 포함하도록 패터닝된 구조를 가질 수 있다.
수직 측정 모드에서 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V)으로 활용되지 않는 나머지 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)을 주변 전송 전극으로 지칭한다.
제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 전송 센싱 전극(Tx_V)으로 전송 센싱 신호를 전송하고, 수신 센싱 전극(Rx_V)으로부터 수신 센싱 신호를 수신한다. 즉, 센서 컨트롤러(T_IC)는 입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하도록 제어한다.
입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하는 상태에서 전자장치(ED)를 사용자(US)의 신체에 접촉시키면 사용자(US)의 체성분에 따라 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 정전용량이 변화된다. 즉, 사람의 신체에서 피부층(US_L1), 피하지방층(US_L2) 및 근육층(US_L3) 각각은 서로 다른 유전율을 갖는다. 근육층(US_L3)의 유전율은 피하지방층(US_L2)의 유전율보다 작을 수 있다. 따라서, 피하지방층(US_L2)이 두꺼울수록 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 정전용량은 증가할 수 있다. 피하지방층(US_L2)이 감소하고, 근육층(US_L3)이 두꺼울수록 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 정전용량은 감소할 수 있다. 이처럼, 센서 컨트롤러(T_IC)는 입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하여 측정한 정전용량을 기초로 사용자(US)의 체성분을 측정할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 수평 측정 모드에서 입력 센서(ISP)는 전송 센싱 전극(Tx_H) 및 수신 센싱 전극(Rx_H) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 사용자의 체성분에 대한 정보를 획득할 수 있다.
전송 센싱 전극(Tx_H)은 수신 전극들(RE1~RE14) 중 제1 그룹을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_H)은 수신 전극들(RE1~RE14) 중 제2 그룹을 포함한다. 전송 센싱 전극(Tx_H)은 p 개의 수신 전극들을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_H)은 q 개의 수신 전극들을 포함할 수 있다. 여기서, p와 q는 1 보다 크고, m/2보다 작은 자연수일 수 있고, p와 q는 같거나 다른 수일 수 있다. 도 4b에서는 본 발명의 일 예로, p와 q가 4인 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하면, 전송 센싱 전극(Tx_H)과 수신 센싱 전극(Rx_H) 사이에는 전계(E_F, 도 5 참조)가 형성된다. 전계(E_F)의 크기 및 침투 깊이는 전송 센싱 전극(Tx_H)의 폭(w3), 수신 센싱 전극(Rx_H)의 폭(w4), 및 전송 센싱 전극(Tx_H)과 수신 센싱 전극(Rx_H) 사이의 간격(d2) 등에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 전송 센싱 전극(Tx_H)의 폭(w3)은 전송 센싱 전극(Tx_H)에 포함되는 전송 전극들의 개수에 의해 결정되고, 수신 센싱 전극(Rx_H)의 폭(w4)은 수신 센싱 전극(Rx_H)에 포함되는 전송 전극들의 개수에 의해 결정될 수 있다. 도 4b에서, 전송 센싱 전극(Tx_H)은 제9, 제10, 제11, 제12 전송 전극들(RE9, RE10, RE11, RE12)을 포함하고, 수신 센싱 전극(Rx_H)은 제3, 제4, 제5, 제6 수신 전극들(RE3, RE4, RE5, RE6)을 포함한다. 전송 센싱 전극(Tx_H)과 수신 센싱 전극(Rx_H)은 제1 방향(DR1) 상에서 소정 간격(d2)으로 이격하여 배치될 수 있다.
수평 측정 모드에서 전송 센싱 전극(Tx_H)과 수신 센싱 전극(Rx_H)으로 활용되지 않는 나머지 전송 전극들(RE1, RE2, RE7, RE8, RE13, RE14)을 주변 수신 전극으로 지칭한다.
입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하는 상태에서 전자장치(ED)를 사용자(US)의 신체에 접촉시키면 사용자(US)의 체성분에 따라 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 정전용량이 변화된다. 즉, 센서 컨트롤러(T_IC)는 입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하여 측정한 정전용량을 기초로 사용자(US)의 체성분을 측정할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 6b 및 도 6c는 도 6a에 도시된 입력 센서로 제공되는 전송 센싱 신호 및 입력 센서로부터 출력되는 수신 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도들이다.
도 6a를 참조하면, 센서 컨트롤러(T_IC)는 스위칭 회로(SC) 및 제어 회로(CC)를 포함한다. 스위칭 회로(SC)는 전송 라인들(TL1~TL10)에 각각 연결된 복수의 스위칭 소자(SW1~SW10)를 포함할 수 있다. 제1 구동 모드에서 복수의 스위칭 소자(SW1~SW10)는 모두 턴-온 상태를 가질 수 있고, 제2 구동 모드에서 복수의 스위치 소자들(SW1~SW10) 중 일부만이 턴-온 상태를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 구동 모드에서 복수의 스위칭 소자들(SW1~SW10) 중 제2, 제3, 제4 스위칭 소자(SW2, SW3, SW4), 제7, 제8 및 제9 스위칭 소자들(SW7, SW8, SW9)이 턴-온되고, 나머지 제1, 제5, 제6 및 제10 스위칭 소자들(SW1, SW5, SW6, SW10)은 턴-오프될 수 있다.
제어 회로(CC)는 제1 및 제2 구동 모드에 따라 스위칭 회로(SC)의 구동을 제어한다. 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 턴-온된 제2, 제3, 제4 스위칭 소자(SW2, SW3, SW4)를 통해 전송 센싱 신호를 전송 센싱 전극(Tx_V)으로 공급한다. 또한, 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 턴-온된 제7, 제8, 제9 스위칭 소자(SW7, SW8, SW9)를 통해 수신 센싱 전극(Rx_V)으로부터 수신 센싱 신호를 수신한다.
도 6b에 따르면, 전송 센싱 신호는 제1 내지 제3 전송 센싱 신호(TS1, TS2, TS3)를 포함할 수 있다. 제1 전송 센싱 신호(TS1)는 제2 전송 라인(TL2)을 통해 제2 전송 전극(TE2)으로 공급되고, 제2 전송 센싱 신호(TS2)는 제3 전송 라인(TL3)을 통해 제3 전송 전극(TE3)으로 공급된다. 제3 전송 센싱 신호(TS3)는 제4 전송 라인(TL4)을 통해 제4 전송 전극(TE4)으로 공급된다. 제1 내지 제3 전송 센싱 신호(TS1, TS2, TS3)는 순차적으로 제2 내지 제4 전송 라인(TL2~TL4)으로 각각 공급될 수 있다.
수신 센싱 신호는 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3)는 제7 내지 제9 전송 전극들(TE7, TE8, TE9) 각각으로부터 출력된 신호일 수 있다. 제1 수신 센싱 신호(RS1)는 제7 전송 라인(TL7)을 통해 센서 컨트롤러(T_IC)로 공급되고, 제2 수신 센싱 신호(RS2)는 제8 전송 라인(TL8)을 통해 센서 컨트롤러(T_IC)로 공급된다. 제3 수신 센싱 신호(RS3)는 제9 전송 라인(TL9)을 통해 센서 컨트롤러(T_IC)로 공급된다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3)를 순차적으로 수신할 수 있다.
주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)은 턴-오프된 스위칭 소자들(SW1, SW5, SW6, SW10)에 의해 플로팅 상태를 가질 수 있다.
도 6c에 따르면, 제1 내지 제3 전송 센싱 신호(TS1, TS2, TS3)는 동시에 제1 내지 제3 전송 라인(TL1~TL3)으로 각각 공급될 수 있다. 또한, 센서 컨트롤러(T_IC)는 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3)를 동시에 수신할 수 있다.
도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3) 각각에는 사용자(US)의 체성분에 따른 정전용량이 반영된다. 제1 내지 제3 수신 센싱 신호(RS1, RS2, RS3)를 통해 측정된 정전용량과 기 설정된 기준 정전용량을 비교하고, 그 변화량(ΔCm)에 기초하여 사용자(US)의 체성분을 측정할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에서는 수직 측정 모드를 일 예로 도시하였으나, 수평 측정 모드에서도 센서 컨트롤러(T_IC)는 유사하게 동작할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 7b는 도 7a에 도시된 입력 센서로 제공되는 전송 센싱 신호 및 입력 센서로부터 출력되는 수신 센싱 신호의 파형을 나타낸 파형도들이다.
도 7a를 참조하면, 센서 컨트롤러(T_IC)는 스위칭 회로(SC) 및 제어 회로(CC)를 포함한다. 스위칭 회로(SC)는 전송 라인들(TL1~TL10)에 각각 연결된 복수의 스위칭 소자(SW1~SW10)를 포함할 수 있다. 스위칭 회로(SC)는 접지 스위칭 소자들(SW1_G, SW5_G, SW6_G, SW10_G)을 더 포함할 수 있다. 접지 스위칭 소자들(SW1_G, SW5_G, SW6_G, SW10_G)은 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)에 연결된 주변 전송 라인들(TL1, TL5, TL6, TL10)에 전기적으로 연결된다.
제1 구동 모드에서 스위칭 소자들(SW1~SW10)은 모두 턴-온 상태를 갖고, 및 접지 스위칭 소자들(SW1_G, SW5_G, SW6_G, SW10_G)은 턴-오프 상태를 가질 수 있다. 제2 구동 모드에서 복수의 스위치 소자들(SW1~SW10) 중 일부만이 턴-온 상태를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 구동 모드에서 복수의 스위칭 소자들(SW1~SW10) 중 제2, 제3, 제4 스위칭 소자(SW2, SW3, SW4), 제7, 제8 및 제9 스위칭 소자들(SW7, SW8, SW9)이 턴-온되고, 나머지 제1, 제5, 제6 및 제10 스위칭 소자들(SW1, SW5, SW6, SW10)은 턴-오프될 수 있다. 제2 구동 모드에서 접지 스위칭 소자들(SW1_G, SW5_G, SW6_G, SW10_G)은 턴-온 상태를 가질 수 있다.
제어 회로(CC)는 제1 및 제2 구동 모드에 따라 스위칭 회로(SC)의 구동을 제어한다. 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 턴-온된 제2, 제3, 제4 스위칭 소자(SW2, SW3, SW4)를 통해 전송 센싱 신호를 전송 센싱 전극(Tx_V)으로 공급한다. 또한, 제2 구동 모드에서 센서 컨트롤러(T_IC)는 턴-온된 제7, 제8, 제9 스위칭 소자(SW7, SW8, SW9)를 통해 수신 센싱 전극(Rx_V)으로부터 수신 센싱 신호를 수신한다.
도 7b에 따르면, 제2 구동 모드에서 턴-온된 접지 스위칭 소자들(SW1_G, SW5_G, SW6_G, SW10_G)을 통해 접지 전압(VGND)이 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)에 인가될 수 있다.
도 8a는 도 6a에 따른 전자장치를 이용한 경우 전계의 세기를 나타낸 도면이고, 도 8b는 도 7a에 따른 전자장치를 이용한 경우 전계의 세기를 나타낸 도면이다.
도 8a를 참조하면, 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)이 플로팅 상태일 때, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에 형성되는 전계는 제1 전계(E_F1)로 정의된다. 도 8b를 참조하면, 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)에 접지 전압(VGND, 도 7b 참조)이 인가될 때, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에 형성되는 전계는 제2 전계(E_F2)로 정의된다.
주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)에 접지 전압(VGND, 도 7b 참조)이 인가되면, 프린지 필드(Fringe Field)에 의해 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에 형성되는 제2 전계(E_F2)의 침투 깊이가 감소할 수 있다. 즉, 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)이 플로팅 상태일 때, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에 형성되는 제1 전계(E_F1)의 침투 깊이가 제2 전계(E_F2)의 침투 깊이보다 클 수 있다. 주변 전송 전극들(TE1, TE5, TE6, TE10)의 상태는 어느 하나로 한정되지 않으며, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에 형성되는 전계의 세기 및 침투 깊이 등에 따라 설정될 수 있다.
도 9a는 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이고, 도 9b는 도 9a에 도시된 제1 도전층을 나타낸 평면도이다. 도 9c는 도 9a에 도시된 제2 도전층을 나타낸 평면도이고, 도 9d는 도 9a에 도시된 A1 영역의 확대 평면도이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서(ISP)는 복수의 더미 전극(DE1, DE2, DE3)을 더 포함한다. 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 전송 전극들(TE1~TE10), 수신 전극들(RE1~RE14)과 이격되어 배치된다. 따라서, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 전송 전극들(TE1~TE10), 수신 전극들(RE1~RE14)과 전기적으로 분리될 수 있다.
더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 각각은, 평면상에서 하나의 제1 센싱부(SP1), 하나의 제2 센싱부(SP2) 중 적어도 어느 하나로부터 에워싸일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각은 마름모 형상을 가지고, 마름모의 중심 영역에 빈 공간(CA)이 형성될 수 있다. 이때, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 빈 공간(CA)에 배치되고, 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2)과 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 구동 모드에서 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 플로팅 상태를 가질 수 있다. 따라서, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 제1 구동 모드에서 전송 전극들(TE1~TE10) 및 수신 전극들(RE1~RE14)과 발광 소자(OLED, 도 4)에 포함된 전극들 간에 발생되는 기생 커패시턴스를 방지할 수 있다.
입력 센서(ISP)는 제2 구동 모드에서 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)을 활용하여 사용자의 체성분을 측정할 수 있다. 구체적으로, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 중 제1 더미 전극들(DE1)은 전송 센싱 전극(Tx_V)으로 활용되고, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 중 제2 더미 전극들(DE2)은 수신 센싱 전극(Rx_V)으로 활용된다.
입력 센서(ISP)는 더미 전송 라인(D_TL) 및 더미 수신 라인(D_RL)을 더 포함할 수 있다. 더미 전송 라인(D_TL) 및 더미 수신 라인(D_RL)은 비감지 영역(NSA)에 배치될 수 있다. 더미 전송 라인(D_TL)은 전송 센싱 전극(Tx_V)의 일측에 전기적으로 연결되고, 더미 수신 라인(D_RL)은 수신 센싱 전극들(Rx_V)의 일측에 전기적으로 연결된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 예로, 입력 센서(ISP)는 전송 센싱 전극(Tx_V)의 타측에 전기적으로 연결된 더미 전송 라인을 더 포함할 수 있다.
전송 센싱 전극(Tx_V) 및 수신 센싱 전극(Rx_V)은 더미 전송 라인(D_TL) 및 더미 수신 라인(D_RL)을 통해 센서 컨트롤러(T_IC)와 전기적으로 연결된다. 센서 컨트롤러(T_IC)는 제2 구동 모드에서 전송 신호를 출력하여 더미 전송 라인(D_TL)로 공급하고, 더미 수신 라인(D_RL)으로부터 수신 신호를 수신할 수 있다. 제2 구동 모드에서 제3 더미 전극들(DE3)은 플로팅 상태를 가질 수 있다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 입력 센서(ISP)에는 제1 수직 센싱 영역(TxA_V) 및 제2 수직 센싱 영역(RxA_V)이 정의된다. 제1 수직 센싱 영역(TxA_V) 및 제2 수직 센싱 영역(RxA_V) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제1 수직 센싱 영역(TxA_V)과 제2 수직 센싱 영역(RxA_V)은 제2 방향(DR2) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제1 수직 센싱 영역(TxA_V)에는 제1 더미 전극들(DE1)이 배치되고, 제2 수직 센싱 영역(RxA_V)에는 제2 더미 전극들(DE2)이 배치된다.
제1 더미 전극들(DE1)은 서로 전기적으로 연결되고, 제2 더미 전극들(DE2)은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 더미 전극들(DE1)은 제3 연결부(CP3)를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 제2 더미 전극들(DE2)은 제4 연결부(CP4)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 예로, 제1 더미 전극들(DE1)은 제3 연결부(CP3)와 일체로 형성될 수 있고, 제2 더미 전극들(DE2)은 제4 연결부(CP4)와 일체로 형성될 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 도전층(ICL1)은 더미 전극들(DE1, DE2, DE3), 제1 연결부들(CP1), 제3 및 제4 연결부들(CP3, CP4)을 포함할 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 도전층(ICL2)은 제1 센싱부들(SP1), 제2 센싱부들(SP2), 및 제2 연결부들(CP2)를 포함할 수 있다. 즉, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2)과 서로 다른 층 상에 배치된다. 또한, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 각각은 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 각각의 중심 영역에 정의된 빈 공간(CA)에 대응하여 배치될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 제1 센싱부들(SP1) 및 제2 센싱부들(SP2) 각각은 복수의 메쉬선들(ML)을 포함할 수 있다. 메쉬선들(ML)은 제4 방향(DR4)으로 연장된 제1 메쉬선(ML1) 및 제5 방향(R5)으로 연장되어 제1 메쉬선(ML1)과 교차하는 제2 메쉬선(ML2)을 포함한다. 제4 방향(DR4)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)에 대해 기울어진 방향이고, 제5 방향(DR5)은 제4 방향(DR4)과 교차하고, 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)에 대해 기울어진 방향이다. 제1 메쉬선(ML1)과 제2 메쉬선(ML2)은 서로 교차하여 메쉬 개구부들(M_OP)을 형성할 수 있다.
더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 각각은 복수의 더미 메쉬선들(D_ML)을 포함할 수 있다. 더미 메쉬선들(D_ML)은 제4 방향(DR4)으로 연장된 제1 더미 메쉬선(D_ML1) 및 제5 방향(R5)으로 연장되어 제1 더미 메쉬선(D_ML1)과 교차하는 제2 더미 메쉬선(D_ML2)을 포함한다. 제1 더미 메쉬선(D_ML1)과 제2 더미 메쉬선(D_ML2)은 서로 교차하여 더미 메쉬 개구부들(D_OP)을 형성할 수 있다.
메쉬 개구부들(M_OP) 및 더미 메쉬 개구부들(D_OP)은 발광 소자(OLED, 도 2c 참조)에 의해 생성된 광이 제공되는 발광 영역들(PXA, 도 2c 참조)과 평면상에서 중첩할 수 있다. 이에 따라, 표시패널(DP, 도 2c 참조)로부터 출력된 광은 메쉬선들(ML)과 간섭되지 않고 윈도우(WM, 도 2c 참조)로 제공될 수 있다.
입력 센서(ISP)는 수직 측정 모드에서 전송 센싱 전극(Tx_V) 및 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 사용자(US)의 체성분에 대한 정보를 획득할 수 있다. 입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하면, 전송 센싱 전극(Tx_V)과 수신 센싱 전극(Rx_V) 사이에는 전계(E_F, 도 5 참조)가 형성된다. 제2 구동 모드에서 입력 센서(ISP) 및 센서 컨트롤러(T_IC)의 동작 원리는 도 4a 내지 도 7b를 참조하여 설명한 동작 원리와 유사하다. 따라서, 중복을 피하기 위하여 입력 센서(ISP) 및 센서 컨트롤러(T_IC)의 동작 원리에 대한 설명은 생략한다.
도 10은 제2 구동 모드로 동작하는 입력 센서의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서(ISP)는 복수의 더미 전극(DE1, DE2, DE3)을 더 포함한다. 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 전송 전극들(TE1~TE10), 수신 전극들(RE1~RE14)과 이격되어 배치된다. 따라서, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)은 전송 전극들(TE1~TE10), 수신 전극들(RE1~RE14)과 전기적으로 분리될 수 있다.
입력 센서(ISP)는 제2 구동 모드에서 더미 전극들(DE1, DE2, DE3)을 활용하여 사용자의 체성분을 측정할 수 있다. 구체적으로, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 중 제1 더미 전극들(DE1)은 전송 센싱 전극(Tx_H)으로 활용되고, 더미 전극들(DE1, DE2, DE3) 중 제2 더미 전극들(DE2)은 수신 센싱 전극(Rx_H)으로 활용된다.
특히, 도 10에 도시된 바와 같이, 입력 센서(ISP)에는 제1 수평 센싱 영역(TxA_H) 및 제2 수평 센싱 영역(RxA_H)이 정의된다. 제1 수평 센싱 영역(TxA_H) 및 제2 수평 센싱 영역(RxA_H) 각각은 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 제1 수평 센싱 영역(TxA_H)과 제2 수평 센싱 영역(RxA_H)은 제1 방향(DR1) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 제1 수평 센싱 영역(TxA_H)에는 제1 더미 전극들(DE1)이 배치되고, 제2 수평 센싱 영역(RxA_H)에는 제2 더미 전극들(DE2)이 배치된다.
제1 더미 전극들(DE1)은 서로 전기적으로 연결되고, 제2 더미 전극들(DE2)은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 더미 전극들(DE1)은 제3 연결부(CP3)를 통해 서로 전기적으로 연결되고, 제2 더미 전극들(DE2)은 제4 연결부(CP4)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 예로, 제1 더미 전극들(DE1)은 제3 연결부(CP3)와 일체로 형성될 수 있고, 제2 더미 전극들(DE2)은 제4 연결부(CP4)와 일체로 형성될 수 있다.
입력 센서(ISP)는 수평 측정 모드에서 전송 센싱 전극(Tx_H) 및 수신 센싱 전극(Rx_H) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 사용자(US)의 체성분에 대한 정보를 획득할 수 있다. 입력 센서(ISP)가 제2 구동 모드로 동작하면, 전송 센싱 전극(Tx_H)과 수신 센싱 전극(Rx_H) 사이에는 전계(E_F, 도 5 참조)가 형성된다. 제2 구동 모드에서 입력 센서(ISP) 및 센서 컨트롤러(T_IC)의 동작 원리는 도 4a 내지 도 7b를 참조하여 설명한 동작 원리와 유사하다. 따라서, 중복을 피하기 위하여 입력 센서(ISP) 및 센서 컨트롤러(T_IC)의 동작 원리에 대한 설명은 생략한다.
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.
ED: 전자 장치 DM: 표시 모듈
DP: 표시패널 ISP: 입력 센서
T-IC: 센서 컨트롤러 TE1~TE10: 전송 전극들
RE1~RE14: 수신 전극들 Tx_V, Tx_H: 전송 센싱 전극
Rx_V, Rx_H: 수신 센싱 전극 DE1: 제1 더미 전극
DE2: 제2 더미 전극 DE3: 제3 더미 전극
SC: 스위칭 회로 CC: 제어 회로

Claims (30)

  1. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되고, 전송 전극들 및 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들을 포함하는 입력 센서; 및
    상기 입력 센서에 연결되고, 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시키는 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출하고,
    상기 제2 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 중 어느 하나의 전극들 중 일부를 전송 센싱 전극으로 활용하고, 상기 전극들 중 다른 일부를 수신 센싱 전극으로 활용하여 상기 사용자의 체성분을 분석하는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동 모드에서,
    상기 전송 전극들은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 신호들을 수신하고, 상기 수신 전극들은 수신 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하고,
    상기 제2 구동 모드에서,
    상기 전송 전극들 중 제1 그룹은 상기 전송 센싱 전극으로 활용되어 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 센싱 신호들을 수신하고, 상기 전송 전극들 중 제2 그룹은 상기 수신 센싱 전극으로 활용되어 수신 센싱 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하는 전자장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전송 전극들 중 상기 제1 그룹은 상기 전송 전극들 중 상기 제2 그룹과 서로 이격되어 배치되는 전자장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전송 전극들 중 상기 전송 센싱 전극 및 상기 수신 센싱 전극으로 활용되지 않는 주변 전송 전극들 중 일부는 상기 전송 센싱 전극 및 상기 수신 센싱 전극 사이에 배치되는 전자장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 구동 모드에서,
    상기 주변 전송 전극들은 접지 전압을 수신하는 전자장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 구동 모드에서,
    상기 주변 전송 전극들은 플로팅 상태를 갖는 전자장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 입력 센서는 n개의 전송 전극들을 포함하고,
    상기 제1 그룹은 k 개의 전송 전극들을 포함하고, 상기 제2 그룹은 j 개의 전송 전극들을 포함하며,
    상기 k 및 j는 1보다 크고 n/2보다 작은 값을 갖는 전자장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 k는 상기 j와 같거나 다른 수인 전자장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 상기 k 개의 전송 전극들은 동시에 상기 센서 컨트롤러로부터 상기 전송 센싱 신호들을 수신하는 전자장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 상기 k 개의 전송 전극들은 순차적으로 상기 센서 컨트롤러로부터 상기 전송 센싱 신호들을 수신하는 전자장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 구동 모드에서,
    상기 전송 전극들은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 신호들을 수신하고, 상기 수신 전극들은 수신 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하고,
    상기 제2 구동 모드에서,
    상기 수신 전극들 중 제1 그룹은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 센싱 신호들을 수신하고, 상기 수신 전극들 중 제2 그룹은 수신 센싱 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하는 전자장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수신 전극들 중 상기 제1 그룹은 상기 수신 전극들 중 상기 제2 그룹과 이격되어 배치되고,
    상기 수신 전극들 중 상기 전송 센싱 전극 및 상기 수신 센싱 전극으로 활용되지 않는 주변 수신 전극들 중 일부는 상기 전송 센싱 전극 및 상기 수신 센싱 전극 사이에 배치되는 전자장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 구동 모드에서,
    상기 주변 수신 전극들은 접지 전압을 수신하는 전자장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제2 구동 모드에서,
    상기 주변 수신 전극들은 플로팅 상태를 갖는 전자장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전송 전극들은 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 배열되며,
    상기 수신 전극들은 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 전자장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전송 센싱 전극과 상기 수신 센싱 전극은 상기 제2 방향 상에서 서로 이격되어 배치되는 전자장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전송 센싱 전극과 상기 수신 센싱 전극은 상기 제1 방향 상에서 서로 이격되어 배치되는 전자장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 표시패널은,
    발광 소자를 포함하는 표시 소자층; 및
    상기 표시 소자층 상에 배치된 봉지층을 포함하는 전자장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 입력 센서는 상기 봉지층 상에 직접 배치되는 전자장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 표시패널과 상기 입력 센서 사이에 배치된 접착 필름을 더 포함하는 전자장치.
  21. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되고, 전송 전극들 및 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들을 포함하는 입력 센서; 및
    상기 입력 센서에 연결되고, 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시키는 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출하고,
    상기 제2 구동 모드 중 상기 전송 전극들 중 제1 그룹과 상기 전송 전극들 중 제2 그룹 사이의 정전용량의 변화량을 측정하는 제1 모드에서 상기 사용자의 체성분을 분석하거나, 상기 수신 전극들 중 제1 그룹과 상기 수신 전극들 중 제2 그룹 사이의 정전용량의 변화량을 측정하는 제2 모드에서 상기 사용자의 체성분을 분석하는 전자장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 구동 모드에서,
    상기 전송 전극들은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 신호들을 수신하고, 상기 수신 전극들은 수신 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하고,
    상기 제2 구동 모드의 상기 제1 모드에서,
    상기 전송 전극들 중 상기 제1 그룹은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 센싱 신호들을 수신하고, 상기 전송 전극들 중 상기 제2 그룹은 수신 센싱 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하며,
    상기 제2 구동 모드의 상기 제2 모드에서,
    상기 수신 전극들 중 상기 제1 그룹은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 센싱 신호들을 수신하고, 상기 수신 전극들 중 상기 제2 그룹은 수신 센싱 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하는 전자장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 전송 전극들은 제1 방향으로 연장되고, 제2 방향으로 배열되고,
    상기 수신 전극들은 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향으로 배열되는 전자장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 전송 전극들의 상기 제1 그룹과 상기 전송 전극들의 상기 제2 그룹은 상기 제2 방향 상에서 서로 이격되어 배치되고,
    상기 수신 전극들의 상기 제1 그룹과 상기 수신 전극들의 상기 제2 그룹은 상기 제1 방향 상에서 서로 이격되어 배치되는 전자장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 표시패널은,
    발광 소자를 포함하는 표시 소자층; 및
    상기 표시 소자층 상에 배치된 봉지층을 포함하고,
    상기 입력 센서는 상기 봉지층 상에 직접 배치되는 전자장치.
  26. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되고, 전송 전극들, 상기 전송 전극들과 전기적으로 절연된 수신 전극들, 및 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들과 전기적으로 절연된 더미 전극들을 포함하는 입력 센서; 및
    상기 입력 센서에 연결되고, 상기 입력 센서를 제1 구동 모드 또는 제2 구동 모드로 구동시키는 센서 컨트롤러를 포함하고,
    상기 센서 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 모드에서 상기 전송 전극들과 상기 수신 전극들 사이의 정전용량의 변화량을 측정하여 사용자의 입력이 제공된 위치 정보를 산출하고,
    상기 제2 구동 모드에서 상기 더미 전극들 중 제1 그룹을 전송 센싱 전극으로 활용하고, 상기 더미 전극들 중 제2 그룹을 수신 센싱 전극으로 활용하여 상기 사용자의 체성분을 분석하는 전자장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 구동 모드에서,
    상기 더미 전극들은 플로팅 상태를 갖고,
    상기 제2 구동 모드에서,
    상기 더미 전극들 중 상기 제1 그룹은 상기 센서 컨트롤러로부터 전송 센싱 신호들을 수신하고, 상기 더미 전극들 중 상기 제2 그룹은 수신 센싱 신호들을 상기 센서 컨트롤러로 전송하는 전자장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 전송 전극들 및 상기 수신 전극들 각각은,
    중심 영역이 오픈된 센싱부를 포함하고,
    상기 더미 전극들 각각은 상기 센싱부의 상기 중심 영역에 대응하여 배치되는 전자장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제1 그룹의 더미 전극들은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 그룹의 더미 전극들은 서로 전기적으로 연결되는 전자장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 입력 센서는,
    상기 제1 그룹의 더미 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 더미 연결부; 및
    상기 제2 그룹의 더미 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 더미 연결부를 더 포함하는 전자장치.
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