KR20240077667A - 전자 장치 및 전자 장치 구동 방법 - Google Patents

전자 장치 및 전자 장치 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 화소 및 센서를 포함하고, 영상을 표시하는 액티브 영역 및 주변 영역이 정의된 표시층, 상기 표시층 위에 배치되는 센서층, 상기 화소 및 상기 센서를 제어하는 표시 구동부, 상기 센서층을 제어하는 센서 구동부, 상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하고, 제1 모드로 동작하는 메인 구동부를 포함하고, 상기 제1 모드에서 상기 표시 구동부는 상기 액티브 영역의 일 영역인 제1 영역에 배치된 발광 소자를 통해 제1 광을 발광하고, 상기 표시 구동부는 상기 제1 영역 및 상기 제1 영역을 에워싸는 제2 영역에 배치된 감지 소자를 통해 상기 제1 광이 반사된 제2 광을 수광하며, 상기 메인 구동부는 상기 제2 광의 수광량을 근거로 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단할 수 있다.

Description

전자 장치 및 전자 장치 구동 방법{ELECTRONIC DEVICES AND METHODS OF DRIVING ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 사용자의 주머니에 배치되는지 여부를 판단할 수 있는 전자 장치 및 전자 장치 구동 방법에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 전자 장치들은 영상을 표시하며, 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 있다.
본 발명은 사용자의 주머니에 배치되는지 여부를 판단할 수 있는 전자 장치 및 전자 장치 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 영상을 표시하는 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 표시층, 상기 표시층 위에 배치되고, 복수의 제1 전극들 및 복수의 제2 전극들을 포함하는 센서층, 상기 화소 및 상기 센서를 제어하는 표시 구동부, 상기 센서층을 제어하는 센서 구동부, 및 상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하고, 제1 모드로 동작하는 메인 구동부를 포함하고, 상기 제1 모드에서 상기 표시 구동부는 상기 액티브 영역의 일 영역인 제1 영역에 배치된 상기 발광 소자를 통해 제1 광을 발광하고, 상기 표시 구동부는 상기 제1 영역 및 상기 제1 영역을 에워싸는 제2 영역에 배치된 상기 감지 소자를 통해 상기 제1 광이 반사된 제2 광을 수광하며, 상기 메인 구동부는 상기 제2 광의 수광량을 근거로 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 제1 모드에서, 상기 센서 구동부는 상기 센서층을 터치 센싱 모드 또는 근접 센싱 모드로 동작하고, 상기 터치 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 각각이 제1 동작 주파수를 갖는 복수의 제1 프레임 구간들로 동작하고, 상기 복수의 제1 프레임 구간들 각각은 상호 터치 방식으로 사용자의 터치를 감지하는 제1 터치 구간, 셀프 터치 방식으로 상기 터치를 감지하는 제2 터치 구간을 포함할 수 있다.
상기 근접 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 상기 센서층을 각각이 상기 제1 동작 주파수와 상이한 제2 동작 주파수를 갖는 복수의 제2 프레임 구간들로 구동하고, 상기 복수의 제2 프레임 구간들 각각은 대면적 도전체의 근접 상태를 감지하는 근접 센싱 구간을 포함할 수 있다.
상기 근접 센싱 구간의 폭은 상기 제1 터치 구간의 폭 및 상기 제2 터치 구간의 폭보다 클 수 있다.
상기 근접 센싱 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압은 상기 제1 터치 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압보다 높을 수 있다.
상기 근접 센싱 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압은 상기 제2 터치 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압보다 높을 수 있다.
상기 메인 구동부는 상기 근접 센싱 구간에서 감지된 센싱값을 근거로 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단할 수 있다.
제1 온도에서 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스의 제1 특성 및 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스의 제2 특성을 포함하는 메모리를 더 포함하고, 상기 메인 구동부는 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스가 상기 제1 특성에 매칭되는 경우, 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단할 수 있다.
상기 제1 특성에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제1 기울기는 상기 제2 특성에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제2 기울기보다 클 수 있다.
상기 메인 구동부는 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제1 기울기보다 큰 경우, 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단할 수 있다.
상기 화소 구동 회로는 발광 제어 라인을 포함하고, 상기 표시 구동부는 발광 제어 라인에 발광 제어 신호를 출력하고, 상기 제1 영역에 배치된 화소에 제공되는 발광 제어 신호의 파형은 상기 제2 영역에 배치된 화소에 제공되는 발광 제어 신호의 파형과 상이할 수 있다.
상기 센서는 복수로 제공되고, 상기 복수의 센서들은 상기 액티브 영역 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 영역에서 상기 표시층의 휘도는 상기 표시층이 상기 영상을 표시할 때의 휘도보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치 구동 방법은 메인 구동부가 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 영상을 표시하는 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 표시층 및 상기 표시층 위에 배치되는 센서층을 제1 모드로 구동하는 단계, 상기 제1 모드에서 상기 액티브 영역의 일 영역인 제1 영역에 배치된 상기 발광 소자를 통해 제1 광을 발광하는 단계, 상기 제1 모드에서 상기 제1 영역 및 상기 제1 영역을 에워싸는 제2 영역에 배치된 감지 소자를 통해 상기 제1 광이 반사된 제2 광을 수광하는 단계, 및 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 메인 구동부가 상기 제2 광을 근거로 상기 표시층과 인접한 물체를 감지하는 경우 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치된다는 제1 근거를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서층은 복수의 제1 전극들 및 복수의 제2 전극들을 포함하고, 제1 온도에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제1 기울기는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제2 기울기보다 크고, 상기 메인 구동부가 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제2 기울기보다 큰 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계 및 상기 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제2 기울기보다 작은 경우 상기 센서층을 터치 센싱 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 센서층을 상기 터치 센싱 모드로 동작하는 단계는 사용자의 터치가 감지되는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계 및 상기 터치가 감지되지 않는 경우, 상기 센서층을 상기 터치 센싱 모드와 상이한 근접 센싱 모드로 동작하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 모드에서 상기 센서층은 각각이 제1 동작 주파수를 갖는 복수의 제1 프레임 구간들로 동작하고, 상기 복수의 제1 프레임 구간들 각각은 상호 터치 방식으로 사용자의 터치를 감지하는 제1 터치 구간 및 셀프 터치 방식으로 상기 터치를 감지하는 제2 터치 구간을 포함할 수 있다.
상기 센서층을 상기 근접 센싱 모드로 동작하는 단계는 대면적 도전체가 감지되지 않는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계 및 상기 대면적 도전체가 감지되는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치된다는 제2 근거를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 근접 센싱 모드에서 상기 센서층은 각각이 상기 제1 동작 주파수와 상이한 제2 동작 주파수를 갖는 복수의 제2 프레임 구간들로 동작하고, 상기 복수의 제2 프레임 구간들 각각은 대면적 도전체의 근접 상태를 감지하는 근접 센싱 구간을 포함할 수 있다.
상기 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 표시층에서 감지한 상기 제1 근거 및 상기 센서층에서 감지한 상기 제2 근거를 이용하여 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치된다고 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술된 바에 따르면, 메인 구동부는 센서층에서 감지한 좌표 신호 및 근접 센싱 신호를 근거로 생성된 상기 제1 근거 및 표시층에서 감지한 감지 신호를 근거로 생성된 상기 제2 근거를 종합적으로 고려하여 전자 장치의 주머니 배치 여부 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
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 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 도 1의 AA'영역을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 및 센서의 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 I-I'를 따라 절단한 표시층의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층 및 센서 구동부의 블록도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9에 도시된 II-II'을 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9에 도시된 II-II'에 대응되는 선을 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 교차 영역을 확대한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치가 사용자의 주머니 내에 배치되는 것을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 별로 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 구동부의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 동작을 설명하기 위한 개념도들이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 주머니에 배치된 전자 장치를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 19a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 액티브 영역을 도시한 평면도이다.
도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 제어 신호의 파형을 도시한 것이다.
도 19c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 액티브 영역을 도시한 평면도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
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 구성요소들이 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 구성요소들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"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.
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 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
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 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
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 생성하는 구성일 수 있다. 표시층(100)은 복수의 프레임 구간들 동안 상기 영상을 표시할 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, 전송 신호를 제공하는 액티브 타입의 입력 수단에 의한 입력도 감지할 수 있다. 외부 입력(2000 또는 3000)은 사용자의 터치(2000)에 의한 입력 및 대면적 도전체(3000)에 의한 근접 입력 등을 포함할 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 수도 있다.
메인 구동부(1000C)는 외부의 메모리(MM)와 연결될 수 있다. 메모리(MM)에는 센서층(200)의 온도를 판단하기 위한 특성이 저장될 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 메모리(MM)로부터 전자 장치(1000, 도 1 참조)의 온도를 판단하기 위한 특성을 제공 받을 수 있다. 이에 대해서는 후술된다.
표시 구동부(100C)는 표시층(100)을 상기 복수의 프레임 구간들 단위로 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 구동 모드를 결정하는 모드 결정신호, 입력수직동기신호, 입력수평동기신호, 메인 클럭, 및 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다. 표시 구동부(100C)는 제어 신호(D-CS)를 근거로 표시층(100)의 구동을 제어하는 스캔 제어 신호 및 데이터 제어 신호를 생성할 수 있다.
표시 구동부(100C)는 메인 구동부(1000C)로 감지 신호(SC)를 송신할 수 있다. 감지 신호(SC)는 센서(FX, 도 4 참조)로부터 감지한 정보를 포함할 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 센서층(200)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 대면적 도전체(3000)의 접근을 감지할 수 있다. 이격된 대면적 도전체(3000)는 호버링 오브젝트로 지칭될 수 있다. 이격된 대면적 도전체(3000)의 일 예로 전자 장치(1000)에 접근하는 사용자의 귀가 도시되었다. 하지만, 이는 일 예일 뿐, 대면적 도전체(3000)는 사용자의 가슴 또는 허벅지와 같은 신체의 일부일 수도 있다. 센서 구동부(200C)는 근접 물체 감지 정보를 갖는 근접 센싱 신호(I-NS)를 메인 구동부(1000C)에 제공할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 근접 센싱 신호(I-NS)를 수신하여 이를 대면적 도전체(3000)를 감지하는 다른 센서들로부터 수신한 센싱값들과 조합하여 처리하고, 이를 근거로 근접 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(1000C)는 센서층(200), 적외선 센서, 및 제스쳐 센서 등으로부터 센싱값들을 수신하고, 상기 센싱값들을 조합하여 근접 상태를 판단할 수 있다. 이 때, 센서층(200)으로부터 수신한 센싱값은 근접 센싱 신호(I-NS)일 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 전자 장치(1000)는 표시층(100), 센서층(200), 반사 방지층(300), 및 윈도우(400)를 포함할 수 있다.
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.
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 라인이 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, 무기 발광 물질, 유기-무기 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 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.
반사 방지층(300)은 센서층(200) 위에 배치될 수 있다. 반사 방지층(300)은 전자 장치(1000)의 외부로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킬 수 있다. 반사 방지층(300)은 센서층(200) 위에 직접 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 반사 방지층(300)과 센서층(200) 사이에는 접착 부재가 배치될 수도 있다.
윈도우(400)는 반사 방지층(300) 위에 배치될 수 있다. 윈도우(400)는 광학적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(400)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 윈도우(400)는 다층 구조 또는 단층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우(400)는 접착제로 결합된 복수 개의 플라스틱 필름을 포함하거나, 접착제로 결합된 유리 기판과 플라스틱 필름을 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 전자 장치(1000_1)는 표시층(100_1), 센서층(200_1), 반사 방지층(300), 및 윈도우(400)를 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 블록도이다.
도 4를 참조하면, 전자 장치(1000, 도 1 참조)는 표시층(100), 표시 구동부(100C), 및 전압 발생기(VI)를 포함할 수 있다.
표시 구동부(100C)는 신호 제어 회로(100C1), 스캔 구동 회로(100C2), 데이터 구동 회로(100C3), 발광 구동 회로(100C4), 및 센서 구동 회로(100C5)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 영상 데이터(RGB)의 데이터 포맷을 데이터 구동 회로(100C3)의 인터페이스 사양에 맞도록 변환한 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다.
신호 제어 회로(100C1)는 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제1 제어 신호(SCS) 및 수직동기신호(Vsync)를 생성하고, 제1 제어 신호(SCS) 및 수직동기신호(Vsync)를 스캔 구동 회로(100C2)로 출력할 수 있다. 수직동기신호(Vsync)는 제1 제어 신호(SCS)에 포함될 수도 있다.
스캔 구동 회로(100C2)는 제1 제어 신호(SCS)에 응답하여 스캔 라인들(SILn, SCLn, SBLn, SWLn)로 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 스캔 라인들(SILn, SCLn, SBLn, SWLn)은 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 및 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)을 포함할 수 있다.
신호 제어 회로(100C1)는 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제2 제어 신호(DCS) 및 수평동기신호(Hsync)를 생성하고, 제2 제어 신호(DCS) 및 수평동기신호(Hsync)를 데이터 구동 회로(100C3)로 출력할 수 있다. 수평동기신호(Hsync)는 제2 제어 신호(DCS)에 포함될 수 있다.
데이터 구동 회로(100C3)는 신호 제어 회로(100C1)로부터 제2 제어 신호(DCS) 및 데이터 신호(DATA)를 수신할 수 있다. 데이터 구동 회로(100C3)는 데이터 신호(DATA)를 데이터 신호들로 변환하고, 데이터 신호들을 데이터 라인들(DL1~DLm)에 출력할 수 있다. 데이터 신호들은 데이터 신호(DATA)의 계조 값에 대응하는 아날로그 전압들일 수 있다.
데이터 구동 회로(100C4)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(100C4)는 표시층(100) 내의 회로층(120, 도 3a 참조)과 동일한 공정으로 형성될 수도 있다.
신호 제어 회로(100C1)는 제어 신호(D-CS)에 기초하여 제3 제어 신호 (ECS)를 생성하고, 제3 제어 신호(ECS)를 발광 구동 회로(100C4)로 출력할 수 있다.
발광 구동 회로(100C4)는 제2 제어 신호(ECS)에 응답하여 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다.
전압 발생기(VI)는 표시층(100)의 동작에 필요한 전압들을 생성할 수 있다. 본 실시예에서 전압 발생기(VI)는 제1 구동 전압(ELVDD), 제2 구동 전압(ELVSS), 제1 초기화 전압(VINT1), 제2 초기화 전압(VINT2), 및 리셋 전압(Vrst)을 발생 시킬 수 있다. 그러나, 전압 발생기(VI)에서 발생 시키는 전압이 이에 한정되는 것은 아니다.
표시층(100)에는 액티브 영역(DA) 및 주변 영역(NDA)이 정의될 수 있다. 주변 영역(NDA)은 액티브 영역(DA)과 인접하게 배치될 수 있다. 평면 상에서 보았을 때, 표시층(100)의 액티브 영역(DA)은 전자 장치(1000, 도 1 참조)의 액티브 영역(1000A, 도 1 참조)과 중첩할 수 있다. 표시층(100)은 액티브 영역(DA)에 배치되는 복수의 화소들(PX) 및 액티브 영역(DA)에 배치되는 복수의 센서들(FX)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 센서들(FX) 각각은 서로 인접하는 두 개의 화소들(PX) 사이에 배치될 수 있다. 화소들(PX) 및 센서들(FX)은 제1 및 제2 방향(DR1, DR2)을 따라 교번적으로 배치될 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 센서들(FX) 중 제1 방향(DR1)에서 서로 인접한 두 개의 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치될 수 있고, 센서들(FX) 중 제2 방향(DR2)에서 서로 인접한 두 개의 센서들(FX) 사이에는 두 개 이상의 화소들(PX)이 배치될 수 있다. 복수의 센서들(FX)은 액티브 영역(DA)의 전면(whole surface)에 배치될 수 있다.
초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 및 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)은 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장되며, 제1 방향(DR1)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 데이터 라인들(DL1~DLm) 및 리드아웃 라인들(RL1~RLh)은 제1 방향(DR1)로 연장되며, 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배열될 수 있다.
복수의 화소들(PX)은 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn), 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn), 및 데이터 라인들(DL1~DLm)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 화소들(PX) 각각이 4개의 스캔 라인들에 전기적으로 연결되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 각 화소(PX)에 연결되는 스캔 라인의 개수는 이에 한정되지 않으며, 변경될 수 있다.
복수의 센서들(FX)은 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 및 리드아웃 라인들(RL1~RLh)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 센서들(FX) 각각이 1개의 스캔 라인에 전기적으로 연결되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 각 센서(FX)에 연결되는 스캔 라인의 개수는 변경될 수 있다. 리드아웃 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수보다 작거나 같을 수 있다. 예를 들어, 리드아웃 라인들(RL1~RLh)의 개수는 데이터 라인들(DL1~DLm)의 개수의 1/2, 1/4 또는 1/8 등에 해당할 수 있다.
스캔 구동 회로(100C2)는 표시층(100)의 주변 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 스캔 구동 회로(100C2)는 회로층(120, 도 3a 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.
스캔 구동 회로(100C2)는 신호 제어 회로(100C1)로부터 수신한 제1 제어 신호(SCS)에 응답해서 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn)로 초기화 스캔 신호들을 출력하고, 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn)로 보상 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 또한, 스캔 구동 회로(100C2)는 제1 제어 신호(SCS)에 응답해서 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn)로 기입 스캔 신호들을 출력하고, 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn)로 블랙 스캔 신호들을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 스캔 드라이버(SD)는 초기화 스캔 신호들 및 보상 스캔 신호들을 출력하는 제1 스캔 드라이버와 기입 스캔 신호들 및 블랙 스캔 신호들을 출력하는 제2 스캔 드라이버를 포함할 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 구동 회로(100C4)는 표시층(100)의 주변 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 발광 구동 회로(100C4)는 신호 제어 회로(100C1)로부터 수신한 제2 제어 신호(ECS)에 응답해서 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)로 발광 제어 신호들을 출력할 수 있다. 본 실시예에서, 스캔 구동 회로(100C2)와 발광 구동 회로(100C4)가 구분되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 스캔 구동 회로(100C2)가 발광 제어 라인들(EML1~EMLn)에 연결되어 발광 제어 신호들을 출력하고, 발광 구동 회로(100C4)는 생략될 수도 있다.
센서 구동 회로(100C5)는 신호 제어 회로(100C1)로부터 수신한 제4 제어 신호(RCS)에 응답해서, 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 제1 감지 신호들을 수신할 수 있다. 센서 구동 회로(100C5)는 리드아웃 라인들(RL1~RLh)로부터 수신한 제1 감지 신호들을 가공하고, 가공된 제1 감지 신호들(S_FS)을 신호 제어 회로(100C1)로 제공할 수 있다. 신호 제어 회로(100C1)는 제1 감지 신호들(S_FS)에 근거하여 외부의 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지는 생체 정보를 포함할 수 있다. 신호 제어 회로(100C1)는 제1 감지 신호들(S_FS)을 근거로 생성한 감지 신호들(SC)을 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액티브 영역(DA)의 전면(whole surface)에 배치된 복수의 센서들(FX)을 통해 액티브 영역(DA)의 모든 영역에서 상기 생체 정보를 인식할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000, 도 1 참조)를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시에에 따른 도 1의 AA'영역을 확대하여 도시한 확대 평면도이다.
도 5를 참조하면, 액티브 영역(DA)은 복수의 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB), 복수의 수광 영역들(FXA), 및 주변 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 및 수광 영역들(FXA)을 둘러싸며, 이들의 경계를 설정할 수 있다.
화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)각각은 발광 소자(OLED, 도 6 참조)가 배치된 영역에 대응될 수 있다. 수광 영역들(FXA)각각은 감지 소자(OPD, 도 6 참조)가 배치된 영역에 대응될 수 있다. 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 제1 화소 영역들(PXR), 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2), 및 제3 화소 영역들(PXB)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 출광되는 광의 컬러에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역들(PXR) 각각은 제1 컬러광을 출력하고, 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 각각은 제1 컬러광과 상이한 제2 컬러광을 출력하고, 제3 화소 영역들(PXB) 각각은 제1 및 제2 컬러광들과 상이한 제3 컬러광을 출력할 수 있다. 일 예로, 제1 내지 제3 컬러광들은 각각 레드광, 그린광, 블루광일 수 있으나 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 화소 유닛(PU)으로 그룹지어 질 수 있다. 본 실시예는 각 화소 유닛(PU)이 1개의 제1 화소 영역(PXR), 2개의 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2), 및 1개의 제3 화소 영역(PXB)을 포함하는 것을 예시적으로 도시하였다. 그러나, 화소 유닛(PU)을 구성하는 화소 영역들의 개수는 이에 한정되지 않는다.
제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB)은 서로 교대로 반복되어 배치될 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배치될 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2) 상에서, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각과 서로 다른 행 및 다른 열에 배치될 수 있다.
제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 각각은 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각 보다 작은 면적을 가질 수 있다. 제1 화소 영역(PXR)은 제3 화소 영역(PXB)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB)이 서로 동일한 면적을 갖거나, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 모두 동일한 면적을 가질 수도 있다.
제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)은 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장된 팔각형을 가질 수 있고, 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2)은 제1 화소 영역(PXR)의 연장 방향과 상이한 제2 방향(DR2)으로 연장된 팔각형을 가질 수 있다. 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 중 일부는 서로 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB)의 형상은 도시된 것에 한정되지 않고 타원형, 원형, 사각형 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
수광 영역들(FXA)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)을 따라 배치될 수 있다. 수광 영역들(FXA)은 제1 방향(DR1)에서 제2 화소 영역들(PXG1, PXG2) 사이에 배치될 수 있고, 제2 방향(DR2)에서 제1 화소 영역(PXR) 및 제3 화소 영역(PXB) 사이에 배치될 수 있다.
수광 영역들(FXA) 각각은 평면 상에서 사각형의 형상을 가지며, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG1, PXG2, PXB) 각각의 면적보다 작을 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되지 않는다.
액티브 영역(DA)에는 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에 연결되는 화소 구동 회로(P_PD) 및 감지 소자(OPD, 도 6 참조)에 연결되는 센서 구동 회로(O_SD)가 배치될 수 있다. 화소 구동 회로(P_PD)는 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에 인접하게 배치될 수 있고, 센서 구동 회로(O_SD)는 감지 소자(OPD, 도 6 참조)에 인접하게 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 및 센서의 등가 회로도이다.
도 6을 참조하면, 화소(PX)는 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 i번째 데이터 라인(DLi), 초기화 스캔 라인들(SIL1~SILn) 중 j번째 초기화 스캔 라인(SILj), 보상 스캔 라인들(SCL1~SCLn) 중 j번째 보상 스캔 라인(SCLj), 기입 스캔 라인들(SWL1~SWLn) 중 j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 블랙 스캔 라인들(SBL1~SBLn) 중 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj), 발광 제어 라인들(EML1~EMLn) 중 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 접속될 수 있다. 여기서 i 및 j는 자연수이다.
화소(PX)는 발광 소자(OLED) 및 화소 구동 회로(P_PD)를 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)는 발광 다이오드 일 수 있고, 일 예로, 발광 소자(OLED)는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드 일 수 있다. 화소 구동 회로(P_PD)는 발광 소자(OLED)에 연결되어 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있고, 발광 소자(OLED)는 제공받은 전류량에 따라 소정의 휘도를 갖는 광을 생성할 수 있다.
화소 구동 회로(P_PD)는 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 트랜지스터이거나, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 또한, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 P-타입 트랜지스터 또는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제5, 제6, 및 제7 트랜지스터들(T1, T2, T5, T6, T7)은 LTPS 반도체층을 갖는 PMOS 트랜지스터이고, 제3 및 제4 트랜지스터들(T3, T4)은 산화물 반도체층을 갖는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그러나, 이는 단지 일 예일뿐이며, 제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
j번째 초기화 스캔 라인(SILj), j번째 보상 스캔 라인(SCLj), j번째 기입 스캔 라인(SWLj), j번째 블랙 스캔 라인(SBLj), 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)은 각각 j번째 초기화 스캔 신호(SIj), j번째 보상 스캔 신호(SCj), j번째 기입 스캔 신호(SWj), j번째 블랙 스캔 신호(SBj), 및 j번째 발광 제어 신호(EMj)를 화소(PX)로 전달할 수 있다. i번째 데이터 라인(DLi)은 i번째 데이터 신호(Di)를 화소(PX)로 전달할 수 있다. i번째 데이터 신호(Di)는 전자 장치(ED, 도 3 참조)에 입력되는 영상 데이터(RGB, 도 3 참조)에 대응하는 전압 레벨을 가질 수 있다.
제1 및 제2 전압 라인들(VL1, VL2)은 각각 제1 구동 전압(ELVDD) 및 제2 구동 전압(ELVSS)을 화소(PX)로 전달할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 전압 라인들(VL3, VL4)은 각각 제1 초기화 전압(VINT1) 및 제2 초기화 전압(VINT2)을 화소(PX)로 전달할 수 있다.
발광 소자(OLED)는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제1 전극은 적어도 하나의 트랜지스터를 경유하여 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 전압 라인(VL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전압 라인(VL2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 소자(OLED)의 제1 전극은 애노드 전극에 대응될 수 있고, 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 캐소드 전극에 대응될 수 있다.
제1 내지 제7 트랜지스터들(T1~T7) 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 및 제2 전극은 각각 입력 전극이나 출력 전극(또는 소스 전극이나 드레인 전극)으로 정의될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 "트랜지스터와 신호 라인 또는 트랜지스터와 트랜지스터 사이에 전기적으로 연결된다(또는 접속된다)"는 것은 "트랜지스터의 전극이 신호 라인과 일체의 형상을 갖거나, 연결 전극을 통해서 연결된 것"을 의미한다.
제1 트랜지스터(T1)는 제1 구동 전압(ELVDD)을 수신하는 제1 전압 라인(VL1)과 발광 소자(OLED) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제5 트랜지스터(T5)를 경유하여 제1 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제6 트랜지스터(T6)를 경유하여 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 커패시터(Cst)의 일 단에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터 라인(DLi)이 전달하는 데이터 신호(Di)를 전달받아 발광 소자(OLED)에 구동 전류(Id)를 공급할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLi)과 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 데이터 라인(DLi)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 전달받은 기입 스캔 신호(SWj)에 따라 턴 온되어 데이터 라인(DLi)으로부터 전달된 데이터 신호(Di)를 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극으로 전달할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결된 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 전달받은 j번째 보상 스캔 신호(SCj)에 따라 턴 온되어 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극과 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극을 서로 연결하여 제1 트랜지스터(T1)를 다이오드 연결시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제3 트랜지스터(T3)는 보상 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제4 트랜지스터(T4)는 제1 초기화 전압(VINT1)이 전달되는 제3 전압 라인(VL3)과 제1 노드(N1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 제3 전압 라인(VL3)과 연결된 제1 전극, 제1 노드(N1)와 연결된 제2 전극, 및 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 제4 트랜지스터(T4)는 j번째 초기화 스캔 라인(SILj)을 통해 전달받은 j번째 초기화 스캔 신호(SIj)에 따라 턴 온되어 제1 초기화 전압(VINT1)을 제1 노드(N1)에 전달하며, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전위를 초기화 시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제4 트랜지스터(T4)는 초기화 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제5 트랜지스터(T5)는 제1 전압 라인(VL1)과 제1 트랜지스터(T1) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5)는 제1 전압 라인(VL1)과 연결된 제1 전극, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)와 발광 소자(OLED) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제6 트랜지스터(T6)는 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극과 연결된 제1 전극, 발광 소자(OLED)의 제1 전극에 연결된 제2 전극, 및 j번째 발광 제어 라인(EMLj)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다.
제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 j번째 발광 제어 라인(EMLj)을 통해 전달된 발광 제어 신호(EMj)에 따라 턴 온될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 발광 시간은 발광 제어 신호(EMj)에 의해 제어될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴 온되는 경우, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 게이트 전압과 제1 구동 전압(ELVDD) 간의 전압차에 따르는 구동 전류(Id)가 발생하고, 제6 트랜지스터(T6)를 통해 구동 전류(Id)가 발광 소자(OLED)에 공급되어, 발광 소자(OLED)가 발광할 수 있다. 본 실시예에서, 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)는 발광 제어 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 제2 초기화 전압(VINT2)이 전달되는 제4 전압 라인(VL4)과 제6 트랜지스터(T6) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)는 제4 전압 라인(VL4)에 연결된 제1 전극, 제6 트랜지스터(T6)의 제2 전극과 연결된 제2 전극, 및 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj)과 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제7 트랜지스터(T7)는 초기화 트랜지스터로 정의될 수 있다.
제7 트랜지스터(T7)는 j번째 블랙 스캔 라인(SBLj)을 통해 전달된 j번째 블랙 스캔 신호(SBj)에 따라 턴 온될 수 있다. 제7 트랜지스터(T7)에 의해 구동 전류(Id)의 일부는 바이패스 전류(Ibp)로서 제7 트랜지스터(T7)를 통해 빠져나갈 수 있다. 블랙 영상을 표시하는 경우, 구동 전류(Id)로부터 제7 트랜지스터(T7)를 통해 빠져 나온 바이패스 전류(Ibp)의 전류량만큼 감소된 전류(즉, 발광 전류(Ied))가 발광 소자(OLED)로 제공되어 블랙 영상을 분명하게 표현할 수 있다. 즉, 제7 트랜지스터(T7)를 통해 정확한 블랙 휘도 영상을 구현하여, 전자 장치(ED, 도 1 참조)의 콘트라스트 비를 향상 시킬 수 있다. 일 실시예에서, 로우 레벨의 블랙 스캔 신호(SBj)가 바이패스 신호로서 제7 트랜지스터(T7)를 턴 온 시킬 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
커패시터(Cst)의 일 단은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결되고, 커패시터(Cst)의 타 단은 제1 전압 라인(VL1)에 연결될 수 있다. 커패시터(Cst)에는 일 단과 타 단 사이의 전압차에 해당하는 전하가 저장될 수 있다. 제5 트랜지스터(T5) 및 제6 트랜지스터(T6)가 턴 온될 때, 커패시터(Cst)에 저장된 전압에 따라, 제1 트랜지스터(T1)에 흐르는 전류량이 결정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 도 6에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 도 6에 도시된 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 하나의 예시에 불과하고 화소 구동 회로(P_PD)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
센서(FX)는 리드아웃 라인들(RL1~RLh) 중 d번째 리드아웃 라인(RLd), j번째 기입 스캔 라인(SWLj), 및 리셋 제어 라인(RCL)에 접속될 수 있다. 여기서, d는 자연수일 수 있다.
센서(FX)는 감지 소자(OPD) 및 감지 소자(OPD)에 연결된 센서 구동 회로(O_SD)를 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있고, 일 예로, 감지 소자(OPD)는 광전 변환층으로 유기 물질을 포함하는 유기 포토 다이오드일 수 있다. 도 6은 센서 구동 회로(O_SD)에 연결된 하나의 감지 소자(OPD)를 예시적으로 도시하였으나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 센서(FX)는 센서 구동 회로(O_SD)에 병렬로 연결된 복수의 감지 소자들을 포함할 수도 있다.
센서 구동 회로(O_SD)는 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)을 포함할 수 있다. 3개의 트랜지스터들(ST1~ST3)은 각각 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3)일 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) 반도체층을 갖는 트랜지스터이거나, 산화물 반도체층을 갖는 트랜지스터일 수 있다. 또한, 리셋 트랜지스터(ST1), 증폭 트랜지스터(ST2), 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 P-타입 트랜지스터 또는 N-타입 트랜지스터일 수 있다. 예를 들어, 리셋 트랜지스터(ST1)는 산화물 반도체층을 갖는 NMOS 트랜지스터일 수 있고, 증폭 트랜지스터(ST2) 및 출력 트랜지스터(ST3) 각각은 LTPS 반도체층을 갖는 PMOS 트랜지스터 일 수 있다. 그러나, 이는 단지 일 예일뿐이며, 센서 구동 회로(O_SD)에 포함되는 트랜지스터들(ST1~ST3)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
리셋 제어 라인(RCL)은 리셋 제어 신호(RST)를 수신하여 센서(FX)로 전달할 수 있고, 제5 전압 라인(VL5)은 리셋 전압(Vrst)을 수신하여 센서(FX)로 전달할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)의 제1 전극은 제1 센싱 노드(SN1)에 연결되고, 감지 소자(OPD)의 제2 전극은 제2 구동 전압(ELVSS)을 수신하는 제2 전압 라인(VL2)에 연결될 수 있다. 감지 소자(OPD)의 제2 전극은 발광 소자(OLED)의 제2 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(OPD)의 제2 전극과 발광 소자(OLED)의 제2 전극은 일체로 형성되어 공통 캐소드 전극(C_CE, 도 7 참조)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 감지 소자(OPD)의 제1 전극은 센싱 애노드 전극에 대응될 수 있고, 제2 전극은 센싱 캐소드 전극에 대응될 수 있다.
센서 구동 회로(O_SD)의 트랜지스터들(ST1~ST3) 각각은 제1 전극, 제2 전극, 및 게이트 전극을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극 및 제2 전극은 각각 입력 전극이나 출력 전극(또는 소스 전극이나 드레인 전극)으로 정의될 수 있다.
리셋 트랜지스터(ST1)는 리셋 전압(Vrst)을 수신하는 제5 전압 라인(VL5)에 연결된 제1 전극, 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 제2 전극, 및 리셋 제어 신호(RST)를 수신하는 리셋 제어 라인(RCL)에 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1)는 리셋 제어 신호(RST)에 응답해서 제1 센싱 노드(SN1)의 전위를 리셋 제어 신호(RST)로 리셋 시킬 수 있다. 리셋 제어 신호(RST)는 리셋 제어 라인(RCL)을 통해 제공되는 신호일 수 있다. 이에 한정되지 않고, 리셋 제어 신호(RST)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)을 통해 공급되는 j번째 보상 스캔 신호(SCj)일 수 있다. 즉, 실시예에 따라, 리셋 트랜지스터(ST1)는 j번째 보상 스캔 라인(SCLj)으로부터 공급된 j번째 보상 스캔 신호(SCj)를 리셋 제어 신호(RST)로써 수신할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 리셋 전압(Vrst)은 적어도 리셋 제어 신호(RST)의 활성화 구간 동안 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨을 가질 수 있다. 리셋 전압(Vrst)은 제2 구동 전압(ELVSS)보다 낮은 전압 레벨로 유지되는 DC 전압일 수 있다.
증폭 트랜지스터(ST2)는 센싱 구동 전압(SLVD)을 수신하는 제1 전극, 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제2 전극, 및 제1 센싱 노드(SN1)와 연결된 게이트 전극을 포함할 수 있다. 증폭 트랜지스터(ST2)는 제1 센싱 노드(SN1)의 전위에 따라 턴 온되어 제2 센싱 노드(SN2)로 센싱 구동 전압(SLVD)을 인가할 수 있다.
센싱 구동 전압(SLVD)은 제1 구동 전압(ELVDD), 제1 및 제2 초기화 전압(VINT1, VINT2) 중 하나일 수 있다. 센싱 구동 전압(SLVD)이 제1 구동 전압(ELVDD)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제1 전압 라인(VL1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 구동 전압(SLVD)이 제1 초기화 전압(VINT1)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제3 전압 라인(VL3)에 전기적으로 연결될 수 있고, 센싱 구동 전압(SLVD)이 제2 초기화 전압(VINT2)인 경우, 증폭 트랜지스터(ST2)의 제1 전극은 제4 전압 라인(VL4)에 전기적으로 연결될 수 있다.
출력 트랜지스터(ST3)는 제2 센싱 노드(SN2)와 연결된 제1 전극, d번째 리드아웃 라인(RLd)과 연결된 제2 전극, 및 출력 제어 신호를 수신하는 제3 전극을 포함할 수 있다. 출력 트랜지스터(ST3)는 출력 제어 신호에 응답해서 감지 신호(FSd)를 리드아웃 라인(RLd)으로 전달할 수 있다. 출력 제어 신호는 j번째 기입 스캔 라인(SWLj)을 통해 공급되는 j번째 기입 스캔 신호(SWj)일 수 있다. 즉, 출력 트랜지스터(ST3)는 기입 스캔 라인(SWLj)으로부터 공급된 기입 스캔 신호(SWj)를 출력 제어 신호로써 수신할 수 있다.
센서(FX)의 감지 소자(OPD)는 발광 소자(OLED)의 발광 구간 동안 발광 소자(OLED)로부터 출력된 광에 노출될 수 있다. 만약, 사용자의 신체(3000, 도 2 참조)가 전자 장치(1000, 도 2 참조)의 표시면을 터치하면, 감지 소자(OPD)는 지문의 융선(ridge) 또는 융선 사이의 골(valley)에 의해 반사된 광에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다. 생성된 광 전하들에 의해 감지 소자(OPD)를 통해 흐르는 전류량이 달라질 수 있다.
증폭 트랜지스터(ST2)는 게이트 전극으로 입력되는 제1 센싱 노드(SN1)의 전위에 비례하여 소스-드레인 전류를 발생시키는 소스 팔로워 증폭기(source follower amplifier)일 수 있다. 출력 트랜지스터(ST3)에 로우 레벨의 j번째 기입 스캔 신호(SWj)가 공급되면, 출력 트랜지스터(ST3)가 턴 온되어, 증폭 트랜지스터(ST2)를 통해 흐르는 전류에 대응하는 감지 신호(FSd)가 리드아웃 라인(RLd)으로 출력될 수 있다.
다음 리셋 구간 동안 리셋 제어 라인(RCL)을 통해 하이 레벨의 리셋 제어 신호(RST)가 공급되면 리셋 트랜지스터(ST1)가 턴 온될 수 있다. 리셋 구간은 리셋 제어 라인(RCL)의 활성화 구간(즉, 하이 레벨 구간)으로 정의될 수 있다. 이에 한정되지 않고, 리셋 트랜지스터(ST1)가 PMOS 트랜지스터인 경우, 리셋 구간 동안 로우 레벨의 리셋 제어 신호(RST)가 리셋 제어 라인(RCL)으로 공급될 수 있다. 리셋 구간 동안 제1 센싱 노드(SN1)는 리셋 전압(Vrst)에 대응하는 전위로 리셋되고, 다음 리셋 구간이 종료되면, 감지 소자(OPD)는 수신된 광에 대응하는 광전하들을 생성하고, 생성된 광전하들은 제1 센싱 노드(SN1)에 축적될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 도 6에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 도 6에 도시된 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 하나의 예시에 불과하고 센서 구동 회로(O_SD)의 구성은 변형되어 실시될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 I-I'를 따라 절단한 표시층의 단면도이다.
도 7을 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 제공할 수 있다. 베이스층(110)은 합성 수지층을 포함할 수 있다. 합성 수지층은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합성 수지층은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리아미드계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 외에도 베이스층(110)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판을 포함할 수 있다.
회로층(120)은 베이스층(110) 상에 배치될 수 있다. 회로층(120)은 영상을 표시하기 위한 화소(PX, 도 6 참조)에 포함된 화소 구동 회로(P_PD, 도 6 참조) 및 생체 정보를 인식하기 위한 센서(FX, 도 6 참조)에 포함된 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)를 포함할 수 있다. 회로층(120)은 화소 구동 회로(P_PD, 도 6 참조) 또는 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)에 연결된 신호 라인들을 더 포함할 수 있다.
회로층(120)은 구동 회로들을 구성하는 적어도 하나의 절연층, 반도체 패턴, 및 도전 패턴을 포함할 수 있다. 코팅 또는 증착에 의해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 베이스층(110) 상에 형성될 수 있고, 이후, 포토리소그래피에 의해 절연층, 반도체층, 및 도전층이 패터닝 되어 반도체 패턴, 도전 패턴이 형성될 수 있다.
회로층(120)은 배리어층(BRL) 및/또는 버퍼층(BFL)을 포함할 수 있다. 배리어층(BRL)은 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 배리어층(BRL)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 배리어층(BRL)은 복수로 제공되어 서로 교번하게 적층되는 실리콘옥사이드층들 및 실리콘나이트라이드층들을 포함할 수 있다.
버퍼층(BFL)은 배리어층(BRL) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 베이스층(110)과 반도체 패턴 및/또는 도전패턴 사이의 결합력을 향상 시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 서로 교번하게 적층되는 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함할 수 있다.
회로층(120)은 서로 상이한 층 상에 배치된 제1 반도체 패턴층 및 제2 반도체 패턴층을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 회로층(120)의 단면은 이에 한정되지 않고, 구동 회로들의 구조에 따라 달라질 수 있다.
회로층(120)의 제1 반도체 패턴층은 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 반도체 패턴층은 버퍼층(BFL) 상에 직접 배치될 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 실리콘 반도체를 포함할 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 폴리실리콘을 포함하거나, 이에 제한되지 않고 비정질실리콘을 포함할 수도 있다.
제1 반도체 패턴층은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 상이한 복수의 영역들을 포함할 수 있다. 제1 반도체 패턴층은 전도율이 높은 제1 영역과 전도율이 낮은 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑 될 수 있다. P 타입의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑 영역을 포함할 수 있고, N 타입의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑 영역을 포함할 수 있다. 제2 영역은 비-도핑 영역이거나, 제1 영역 대비 낮은 농도로 도핑 된 영역일 수 있다.
제1 영역의 전도성은 제2 영역보다 크고, 제1 영역은 실질적으로 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 역할을 할 수 있고, 제2 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다. 즉, 제1 반도체 패턴층 중 전도성이 큰 제1 영역은 트랜지스터의 소스 또는 드레인이거나 연결 신호 라인일 수 있고, 전도성이 작은 제2 영역은 트랜지스터의 액티브일 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 소스 전극(S1), 제1 액티브(A1), 및 제1 드레인 전극(D1)은 제1 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있다. 제1 소스 전극(S1)과 제1 드레인 전극(D1)은 제1 액티브(A1)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 소스 전극(S1), 제1 액티브(A1), 및 제1 드레인 전극(D1)는 제1 반도체 패턴으로 정의할 수 있다. 즉, 제1 반도체 패턴층은 제1 반도체 패턴을 포함할 수 있다.
연결 신호 라인(CSL)은 제1 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있고, 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 연결 신호 라인(CSL)은 평면 상에서 제1 트랜지스터(T1)의 제1 반도체 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다.
회로층(120)은 베이스층(110) 상에 배치된 복수의 절연층들을 포함할 수 있다. 도 6은 복수의 절연층들의 일 예로 제1 내지 제8 절연층들(10~80)을 도시하였다. 그러나 회로층(120)의 절연층들의 수가 이에 한정되는 것은 아니며, 회로층(DP-CL)을 형성하는 구성이나 적층 공정에 따라 달라질 수 있다.
제1 내지 제8 절연층들(10~80) 각각은 무기층 및/또는 유기층 일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 무기층의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다. 유기층은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리아미드계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 유기층의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
제1 절연층(10)은 버퍼층(BFL) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 화소들(PX, 도 4 참조)에 공통으로 중첩하며, 제1 반도체 패턴층을 커버할 수 있다. 즉, 제1 절연층(10)은 제1 트랜지스터(T1)의 제1 반도체 패턴 및 연결 신호 라인(CSL)을 커버할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)의 제1 게이트 전극(G1)은 제1 절연층(10) 상에 배치될 수 있다. 제1 게이트 전극(G1)은 평면 상에서 제1 액티브(A1)에 중첩할 수 있다. 제1 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 제1 게이트 전극(G1)은 마스크로써 기능할 수 있다.
제2 절연층(20)은 제1 게이트 전극(G1)을 커버하도록 제1 절연층(10) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(UE)은 제2 절연층(20) 상에 배치될 수 있다. 상부 전극(UE)은 금속 패턴의 일 부분이거나 도핑된 반도체 패턴의 일 부분일 수 있다. 제1 게이트 전극(G1)의 일 부분과 그에 중첩하는 상부 전극(UE)은 화소(PX, 도 6 참조)의 커패시터(Cst, 도 6 참조)를 정의할 수 있다. 그러나, 일 실시예에 따라, 상부 전극(UE)은 생략될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제2 절연층(20)은 절연 패턴으로 대체될 수 있다. 상부 전극(UE)과 제1 게이트 전극(G1)은 절연 패턴을 사이에 두고 이격될 수 있다. 이 경우, 상부 전극(UE)은 제2 절연층(20)으로부터 절연 패턴을 형성하는 마스크 역할을 할 수 있다.
제3 절연층(30)은 상부 전극(UE)을 커버하도록 제2 절연층(20) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체 패턴층은 제3 절연층(30) 상에 배치될 수 있다. 제2 반도체 패턴층은 전술한 제1 반도체 패턴층과 상이한 층 상에 배치될 수 있다.
제2 반도체 패턴층은 금속 산화물을 포함하는 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 산화물 반도체는 결정질 또는 비결정질 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속 산화물 또는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 티타늄(Ti) 등의 금속과 이들의 산화물의 혼합물을 포함할 수 있다. 산화물 반도체는 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 아연 산화물(ZnO), 인듐-아연 산화물(IZO), 아연-인듐 산화물(ZIO), 인듐 산화물(InO), 티타늄 산화물(TiO), 인듐-아연-주석 산화물(IZTO), 아연-주석 산화물(ZTO) 등을 포함할 수 있다.
제2 반도체 패턴층은 금속 산화물의 환원 여부에 따라 전기적 성질이 상이한 복수의 영역들을 포함할 수 있다. 금속 산화물이 환원된 영역(이하, 환원 영역)은 그렇지 않은 영역(이하, 비환원 영역) 대비 전도성이 클 수 있다. 환원 영역은 실질적으로 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극의 역할을 할 수 있다. 비환원 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제3 소스 전극(S3), 제3 액티브(A3), 및 제3 드레인 전극(D3)은 제2 반도체 패턴충으로부터 형성될 수 있다. 제3 소스 전극(S3)과 제3 드레인 전극(D3)은 제3 액티브(A3)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 제3 트랜지스터(T3)의 제3 소스 전극(S3), 제3 액티브(A3), 및 제3 드레인 전극(D3)은 제3 반도체 패턴으로 정의할 수 있다.
회로층(120)은 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)의 반도체 패턴을 포함할 수 있다. 도 6은 센서 구동 회로(O_SD, 도 6 참조)의 반도체 패턴 중 리셋 트랜지스터(ST1)에 대응하는 단면을 예시적으로 도시하였다. 리셋 트랜지스터(ST1)의 소스 전극(SS1), 액티브(SA1), 드레인 전극(SD1)은 제2 반도체 패턴층으로부터 형성될 수 있다. 리셋 트랜지스터(ST1)의 소스 전극(SS1), 액티브(SA1), 드레인 전극(SD1)은 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴으로 정의할 수 있다. 따라서, 제2 반도체 패턴층은 제3 반도체 패턴 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴을 포함할 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 상에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 제2 반도체 패턴층을 커버할 수 있다. 즉, 제4 절연층(40)은 제3 트랜지스터(T3)의 제3 반도체 패턴 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 반도체 패턴을 커버할 수 있다.
제3 트랜지스터(T3)의 제3 게이트 전극(G3) 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 제4 절연층(40) 상에 배치될 수 있다. 제3 게이트 전극(G3)은 평면 상에서 제3 액티브(A3)에 중첩할 수 있고, 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 평면 상에서 리셋 트랜지스터(ST1)의 액티브(SA1)에 중첩할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제3 게이트 전극(G3) 또는 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)은 단일 전극으로 제공되거나, 2개의 전극들로 제공될 수도 있다.
제5 절연층(50)은 제3 게이트 전극(G3) 및 리셋 트랜지스터(ST1)의 게이트 전극(SG1)을 커버하도록 제4 절연층(40) 상에 배치될 수 있다. 제6 절연층(60), 제7 절연층(70), 및 제8 절연층(80)은 제5 절연층(50) 상에 순차적으로 배치될 수 있다. 제6 절연층(60), 제7 절연층(70), 및 제8 절연층(80) 중 적어도 하나는 유기층으로 제공될 수 있고, 상부에 배치되는 구성에 평탄한 면을 제공할 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제5 절연층(50) 상에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1 내지 제5 절연층들(10~50)을 관통하는 컨택홀(CH1)을 통해 연결 신호 라인(CSL)에 연결될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CH2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 연결될 수 있다. 제3 연결 전극(CNE3)은 제7 절연층(70) 상에 배치될 수 있다. 제3 연결 전극(CNE3)은 제7 절연층(70)을 관통하는 컨택홀(CH5)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 연결될 수 있다.
제4 연결 전극(CNE1-1)은 제5 절연층(50) 상에 배치될 수 있다. 제4 연결 전극(CNE1-1)은 제4 및 제5 절연층들(40, 50)을 관통하는 컨택홀(CH3)을 통해 리셋 트랜지스터(ST1)의 드레인 전극(SD1)에 연결될 수 있다. 제5 연결 전극(CNE2-1)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제5 연결 전극(CNE2-1)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CH4)을 통해 제4 연결 전극(CNE1-1)에 연결될 수 있다. 제6 연결 전극(CNE3-1)은 제7 절연층(70) 상에 배치될 수 있다. 제6 연결 전극(CNE3-1)은 제7 절연층(70)을 관통하는 컨택홀(CH8)을 통해 제5 연결 전극(CNE2-1)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제5 내지 제7 절연층들(50~70) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있고, 이에 따라 제1 내지 제3 연결 전극들(CNE1~CNE3) 및 제4 내지 제6 연결 전극들(CNE1-1~CNE3-1) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다.
리드아웃 라인(RLd)은 제6 절연층(60) 상에 배치될 수 있다. 제2 및 제5 연결 전극들(CNE2, CNE2-1)과 동일 층 상에 배치될 수 있다. 리드아웃 라인(RLd)은 제7 절연층(70)에 의해 커버될 수 있다. 일 실시예에 따라, 리드아웃 라인(RLd)은 데이터 라인(DLi, 도 5 참조)과 동일 층 상에 배치될 수 있다. 그러나, 리드아웃 라인(RLd)이 배치되는 층이 이에 한정되는 것은 아니다.
제8 절연층(80)은 제7 절연층(70) 상에 배치되어, 제3 및 제6 연결 전극들(CNE3, CNE3-1)을 커버할 수 있다. 제8 절연층(80)은 발광 소자층(130)이 배치되는 베이스 면을 제공할 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자(ED_R), 감지 소자(OPD), 및 화소 정의막(PDL)을 포함할 수 있다. 도 6은 제1 화소 영역(PXR)에 배치된 제1 발광 소자(ED_R) 및 이에 인접하게 배치된 감지 소자(OPD)를 예시적으로 도시하였으며, 이에 관한 설명은 표시 패널(DP)에 포함되는 다른 발광 소자들 및 감지 소자들에 동일하게 적용될 수 있다.
제1 발광 소자(ED_R)는 제1 전극(R_AE), 발광층(R_EL), 및 제2 전극(R_CE)을 포함할 수 있다. 도 7에서는 예시적으로 발광 소자들(OLED, 도 6 참조) 중 제1 발광 소자(ED_R)를 도시하였다. 제1 발광 소자(ED_R)는 유기 발광 소자, 퀀텀닷 발광 소자, 마이크로 엘이디(micro LED) 발광 소자, 또는 나노 엘이디(nano LED) 발광 소자를 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 발광 소자(ED_R)는 전기적 신호에 따라 광이 발생되거나 광량이 제어될 수 있다면 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 센싱 애노드 전극(O_AE), 광전 변환층(O_RL), 및 센싱 캐소드 전극(O_CE)을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD)는 액티브 영역(DA, 도 4 참조) 내에서 제1 발광 소자(ED_R)에 인접하게 배치될 수 있다. 감지 소자(OPD)는 감지 소자(OPD)를 향해 입사되는 광을 센싱하여 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 광 센서일 수 있다. 예를 들어, 감지 소자(OPD)는 포토 다이오드일 수 있다. 감지 소자(OPD)는 제1 발광 소자(ED_R)과 동일한 층에 배치될 수 있다.
제1 전극(R_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 동일 층 상인 제8 절연층(80) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(R_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 평면 상에서 서로 이격될 수 있다.
제1 전극(R_AE)은 제8 절연층(80)을 관통하는 컨택홀(CH7)을 통해 제3 연결 전극(CNE3)에 연결될 수 있다. 제1 전극(R_AE)은 제1 내지 제3 연결 전극들(CNE1~CNE3)을 통해 연결 신호 라인(CSL)에 전기적으로 연결될 수 있다.
센싱 애노드 전극(O_AE)은 제8 절연층(80)을 관통하는 컨택홀(CH8)을 통해 제6 연결 전극(CNE3-1)에 연결될 수 있다. 센싱 애노드 전극(O_AE)은 제4 내지 제6 연결 전극들(CNE1-1~CNE3-1)을 통해 리셋 트랜지스터(ST1)의 드레인 전극(SD1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 제8 절연층(80) 상에 배치될 수 있다. 화소 정의막(PDL)에는 제1 발광 소자(ED_R)의 제1 전극(R_AE)의 적어도 일 부분을 노출시키는 발광 개구부(OP1)가 정의될 수 있다. 발광 개구부(OP1)에 의해 노출된 제1 전극(R_AE)의 일 부분은 제1 화소 영역(PXR)에 대응될 수 있다. 화소 정의막(PDL)에는 센싱 애노드 전극(O_AE)의 적어도 일 부분을 노출시키는 수광 개구부(OP2)가 정의될 수 있다. 수광 개구부(OP2)에 의해 노출된 센싱 애노드 전극(O_AE)의 일 부분은 수광 영역(FXA)에 대응될 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 제1 화소 영역(PXR)과 수광 영역(FXA)을 에워쌀 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 폴리아크릴레이트(Polyacrylate)계 수지 또는 폴리이미드(Polyimide)계 수지를 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 고분자 수지 이외에 무기물을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 화소 정의막(PDL)은 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 정의막(PDL)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx), 질산화규소(SiOxNy) 등을 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 블랙 성분(black coloring agent)을 포함할 수 있다. 블랙 성분은 블랙 염료, 블랙 안료를 포함할 수 있다. 블랙 성분은 카본 블랙, 크롬과 같은 금속 또는 이들의 산화물을 포함할 수 있다. 그러나, 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(R_EL)은 제1 전극(R_AE)과 제2 전극(R_CE) 사이에 배치될 수 있다. 발광층(R_EL)은 발광 개구부(OP1)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 발광층(R_EL)은 유기 발광 물질 및/또는 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(R_EL)은 형광 또는 인광 물질, 금속 유기 착체 발광 물질 또는 양자점을 포함할 수 있다. 발광층(R_EL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 컬러광을 발광할 수 있다. 도 7에서는 예시적으로 적색 컬러광을 발광하는 발광층(R_EL)을 도시하였다.
제1 전극(R_AE) 및 제2 전극(R_CE)에 각각 제1 구동 전압(ELVDD, 도 6 참조) 및 제2 구동 전압(ELVSS, 도 6 참조)이 인가되고, 발광층(R_EL)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 여기자(exciton)가 형성될 수 있다. 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 제1 발광 소자(ED_R)가 발광 될 수 있고, 액티브 영역(DA, 도 4 참조)을 통해 영상을 표시 할 수 있다.
광전 변환층(O_RL)은 센싱 애노드 전극(O_AE)과 센싱 캐소드 전극(O_CE) 사이에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 수광 개구부(OP2)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 수광 물질을 포함할 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 유기 수광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광전 변환층(O_RL)은 공액 고분자(conjugated polymer)를 포함할 수 있다. 광전 변환층(O_RL)은 티오펜계 공액 고분자, 벤조디티오펜계 공액 고분자, 티에노[3,4-c]피롤-4,6-디온(TPD)계 공액 고분자, 디케토-피롤-피롤(DPP)계 공액 고분자, 벤조티아디아졸(BT)계 공액 고분자 등을 포함할 수 있다. 그러나, 광전 변환층(O_RL)의 물질이 상기 예에 제한되는 것은 아니다.
제1 발광 소자(ED_R)의 제2 전극(R_CE)과 감지 소자(OPD)의 센싱 캐소드 전극(O_CE)은 일체로 연결된 공통 전극(C_CE)으로 제공될 수 있다. 즉, 제2 전극(R_CE)은 제1 전극(R_AE)에 중첩하는 공통 전극(C_CE)의 일 부분에 대응될 수 있고, 센싱 캐소드 전극(O_CE)은 센싱 애노드 전극(O_AE)에 중첩하는 공통 전극(C_CE)의 일 부분에 대응될 수 있다. 공통 전극(C_CE)은 공통층으로 제공되며, 제1 화소 영역(PXR), 수광 영역(FXA), 및 주변 영역(NPXA)에 중첩할 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE) 각각은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF, Mo, Ti, W, In, Sn, 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나, 이들 중 선택되는 2종 이상의 화합물, 이들 중 선택되는 2종 이상의 혼합물, 또는 이들의 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE) 각각은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 투과형 전극은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 반투과형 전극 또는 반사형 전극은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca(LiF와 Ca의 적층 구조), LiF/Al(LiF와 Al의 적층 구조), Mo, Ti, Yb, W 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgYb)을 포함할 수 있다.
제1 전극(R_AE), 센싱 애노드 전극(O_AE), 및 공통 전극(C_CE)은 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 복수의 층 구조의 전극은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 상에 배치되어 제1 발광 소자(ED_R) 및 감지 소자(OPD)를 밀봉할 수 있다. 봉지층(140)의 박막들은 발광 소자층(130)의 소자들의 광학 효율을 향상 시키거나, 소자들을 보호하기 위해 적어도 하나의 박막을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 봉지층(140)은 복수의 무기막들 및 무기막들 사이에 배치된 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 무기막은 수분 및/또는 산소로부터 소자들을 보호할 수 있다. 예를 들어, 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 소자들을 보호할 수 있다. 예를 들어, 유기막은 아크릴 계열 수지를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(OLED, 도 6 참조)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)을 포함할 수 있다. 발광 소자층(130)은 회로층(120) 상에 배치된 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 및 감지 소자(OPD1)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각은 제1 전극(R_AE, G_AE, B_AE), 발광층(R_EL, G_EL, B_EL), 및 제2 전극(R_CE, G_CE, B_CE)을 포함할 수 있다. 감지 소자(OPD1)는 센싱 애노드 전극(O_AE1), 광전 변환층(O_RL1), 및 센싱 캐소드 전극(O_CE1)을 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL)에는 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3) 및 수광 개구부(OP2)가 정의될 수 있다. 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)은 각각 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 대응하여 배치될 수 있다. 감지 소자(OPD1)는 수광 개구부(OP2)에 대응하여 배치될 수 있다.
제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE)은 동일 층 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE) 및 센싱 애노드 전극(O_AE1)은 서로 동일한 공정을 통해 동시에 형성되는 것일 수 있다. 제1 전극들(R_AE, G_AE, B_AE)은 각각 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 의해 적어도 일 부분이 노출될 수 있다. 센싱 애노드 전극(O_AE1)은 수광 개구부(OP2)에 의해 적어도 일 부분이 노출될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)이 배치된 영역들은 각각 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)에 대응될 수 있다. 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)을 통해 출광되는 광의 컬러는 서로 상이할 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)을 에워싸며, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)의 경계를 설정할 수 있고, 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB) 간에 혼색되는 것을 방지할 수 있다.
감지 소자(OPD1)가 배치된 영역은 수광 영역(FXA)에 대응될 수 있다. 주변 영역(NPXA)은 수광 영역(FXA)을 에워 쌀 수 있다. 주변 영역(NPXA)에 의해 에워싸인 수광 영역(FXA)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)과 구분될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 제1 내지 제3 발광 개구부들(OP1_1, OP1_2, OP1_3)에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 서로 분리된 패턴 형태로 형성될 수 있다. 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL) 각각은 유기물질 및/또는 무기물질을 포함하며, 소정의 컬러광을 생성할 수 있다. 또한, 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 탠덤(tandem)이라 지칭되는 다층구조를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 서로 다른 컬러광을 생성하는 것일 수 있다. 그러나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 발광층들(R_EL, G_EL, B_EL)은 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB)에 공통적으로 배치되어 서로 동일한 컬러를 갖는 소스광인 청색광 또는 백색광을 생성할 수 있다.
광전 변환층(O_RL1)은 수광 개구부(OP2)에 배치될 수 있다. 광전 변환층(O_RL1)에 관하여는 전술한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 일체의 형상을 가질 수 있다. 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE)은 감지 소자(OPD1)의 센싱 캐소드 전극(O_CE1)과 일체의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제2 전극들(R_CE, G_CE, B_CE) 및 센싱 캐소드 전극(O_CE1)은 일체로 연결되어 제1 내지 제3 화소 영역들(PXR, PXG, PXB), 주변 영역(NPXA), 및 수광 영역(FXA)에 중첩하는 공통 전극(C_CE, 도 7 참조)으로 제공될 수 있다.
센서층(200)은 봉지층(140) 위에 직접 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 센서층(200)은 별도의 접착층을 통해 봉지층(140) 위에 결합될 수도 있다.
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 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 및 실리콘 옥사이드 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 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 산화 아연(zinc oxide, ZnO), 또는 인듐 아연 주석 산화물(indium zinc tin oxide, IZTO) 등과 같은 투명한 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 그밖에 투명 도전층은 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)과 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 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 지르코늄 옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 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.
반사 방지층(300), 및 윈도우(400)는 커버 절연층(205) 위에 순서대로 적층될 수 있다.
제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 각각은 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 소자(ED_R)는 레드 파장대의 레드광을 출력하고, 제2 발광 소자(ED_G)는 그린 파장대의 그린광을 출력하며, 제3 발광 소자(ED_B)는 블루 파장대의 블루광을 출력할 수 있다.
광(L1)은 제1 시간 동안 생체 정보(FG)를 향해 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시간은 100ms(millisecond)일 수 있다.
감지 소자(OPD1)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 광이 반사된 광을 수신할 수 있다. 즉, 감지 소자(OPD1)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 중 적어도 하나로부터 출력되는 광(L1)이 사용자의 생체 정보(FG)에 의해 반사된 반사광(L2)을 수신할 수 있다. 생체 정보(FG)는 지문일 수 있다.
감지 소자(OPD1)는 생체 정보(FG)의 융선(ridge) 또는 융선 사이의 골(valley)에 의해 반사된 반사광(L2)에 대응하는 광 전하들을 생성할 수 있다. 감지 소자(OPD1)는 상기 광 전하를 근거로 제1 감지 신호들(S_FS, 도 4 참조)을 생성할 수 있다.
센서 구동 회로(100C5, 도 4 참조)는 제1 감지 신호들(S_FS, 도 4 참조)을 가공하고, 가공된 제1 감지 신호들(S_FS, 도 4 참조)을 신호 제어 회로(100C1, 도 4 참조)로 제공할 수 있다. 신호 제어 회로(100C1, 도 4 참조)는 제1 감지 신호들(S_FS, 도 4 참조)에 근거하여 외부의 이미지를 획득할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층 및 센서 구동부의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 센서층(200)은 복수의 제1 전극들(210) 및 복수의 제2 전극들(220)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 전극들(220)은 복수의 제1 전극들(210)과 교차할 수 있다. 미 도시되었으나, 센서층(200)은 복수의 제1 전극들(210) 및 복수의 제2 전극들(220)에 연결된 복수의 신호배선들을 더 포함할 수 있다.
복수의 제1 전극들(210) 각각은 감지 패턴(211) 및 브릿지 패턴(212)을 포함할 수 있다. 서로 인접한 2 개의 감지 패턴들(211)은 두 개의 브릿지 패턴들(212)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 두 개의 브릿지 패턴들(212)은 제2 부분(222)과 절연 교차될 수 있다.
복수의 제2 전극들(220) 각각은 제1 부분(221) 및 제2 부분(222)을 포함할 수 있다. 제1 부분(221)과 제2 부분(222)은 서로 일체의 형상을 가지며, 동일한 층 상에 배치될 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 센싱 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 전송 신호들(TX)을 센서층(200)의 제1 전극들(210)로 출력할 수 있다. 입력 검출 회로(200C3)는 감지 신호들(RX)을 센서층(200)으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력 검출 회로(200C3)는 제2 전극들(220)로부터 감지 신호들(RX)을 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. 상기 변환된 디지털 신호는 센서층(200)의 감도로 지칭될 수 있다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9에 도시된 II-II'을 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 9 및 도 10a를 참조하면, 센서층(200)은 바텀 브릿지 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 브릿지 패턴(212)은 제1 도전층(202, 도 8 참조)에 포함되고, 제1 부분(221), 제2 부분(222), 및 감지 패턴(211)은 제2 도전층(204, 도 8 참조)에 포함될 수 있다. 감지 절연층(203)을 관통하는 컨택홀(CNT-I)을 통해서 감지 패턴(211)은 브릿지 패턴(212)과 접속될 수 있다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9에 도시된 II-II'에 대응되는 선을 따라 절단한 센서층의 단면도이다.
도 9 및 도 10b를 참조하면, 센서층(200)은 탑 브릿지 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 브릿지 패턴(212)은 제2 도전층(204, 도 8 참조)에 포함되고, 제1 부분(221), 제2 부분(222), 및 감지 패턴(211)은 제1 도전층(202, 도 8 참조)에 포함될 수 있다. 감지 절연층(203)을 관통하는 컨택홀(CNT-I)을 통해서 브릿지 패턴(212)은 감지 패턴(211)과 접속될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 교차 영역을 확대한 평면도이다.
도 11을 참조하면, 교차 영역(SU-CA)은 브릿지 패턴들(212)이 배치된 영역일 수 있다.
감지 패턴(211)은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 감지 패턴(211)에는 개구(OP-M)가 정의될 수 있다. 하나의 개구(OP-M)는 화소 정의막(PDL, 도 7 참조)에 정의된 개구부(70-OP)와 중첩할 수 있다. 다만, 이는 일 예일 뿐, 하나의 개구(OP-M)가 복수의 개구부들(70-OP)과 중첩할 수도 있다. 브릿지 패턴(212), 제1 부분(221), 및 제2 부분(222) 각각도 감지 패턴(211)과 유사한 메쉬 구조를 가질 수 있다.
2 개의 브릿지 패턴들(212)이 2 개의 감지 패턴들(211)을 연결할 수 있다. 2 개의 브릿지 패턴들(212)과 2 개의 감지 패턴들(211) 사이에는 제1 내지 제4 접속영역들(CNT-A1 내지 CNT-A4)이 제공된다. 제1 내지 제4 접속영역들(CNT-A1 내지 CNT-A4) 각각에 4개의 컨택홀들(CNT-I)이 형성될 수 있다. 다만, 이는 일 예일 뿐, 2 개의 감지 패턴들(211)은 하나의 브릿지 패턴에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 2 개의 감지 패턴들(211)은 3개 이상의 브릿지 패턴들에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구동 방법을 도시한 흐름도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치가 사용자의 주머니 내에 배치되는 것을 도시한 것이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 전자 장치(1000)는 사용자의 옷(4000)의 주머니(PK) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)는 기존 상태인 제1 모드(MD1, 도 15 참조)에서 전자 장치(1000)의 주머니(PK) 배치 여부를 판단하기 위한 제2 모드(MD2, 도 15 참조)로 동작할 수 있다. 이 때, 전자 장치(1000)는 표시층(100, 도 2 참조) 및 센서층(200, 도 2 참조)을 제2 모드(MD2, 도 15 참조)로 구동(S100)할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 옷(4000)은 물체(4000) 또는 객체(4000) 등으로 지칭될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 별로 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프이다.
도 2, 도 12, 및 도 14를 참조하면, 전자 장치(1000)가 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치되는 경우, 전자 장치(1000)가 외부 환경에 노출될 때 대비, 전자 장치(1000)의 온도가 상대적으로 상승할 수 있다. 일정 시간 동안 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되는 경우, 전자 장치(1000)의 온도는 일정 수준 이상으로 유지될 수 있다.
온도에 따라 센서층(200)의 감지 신호들(RX)의 감도가 상이할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 이를 이용하여 전자 장치(1000)의 온도를 판단할 수 있다. 이 때, 센서층(200)의 온도가 저온인지 여부를 판단(S210)할 수 있다.
제2 모드(MD2, 도 15 참조)에서 메인 구동부(1000C)는 센서 구동부(200C)로부터 복수의 제2 전극들(220)로부터 수신한 감지 신호들(RX)을 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 감지 신호들(RX)이 미리 지정된 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 조건은 센서층(200)의 감도를 포함할 수 있다. 상기 감도는 입력 검출 회로(200C3, 도 9 참조)에서 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환한 신호일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조건은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 조건은 측정된 커패시턴스를 포함할 수도 있다.
메모리(MM)에는 제1 온도에서 센서층(200)에서 측정된 커패시턴스의 제1 특성 및 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 센서층(200)에서 측정된 커패시턴스의 제2 특성이 저장될 수 있다. 상기 제1 온도는 상대적으로 저온임을 지칭할 수 있고, 상기 제2 온도는 상대적으로 고온임을 지칭할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 센서층(200)에서 측정된 커패시턴스가 상기 제1 특성에 매칭되는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다. 즉, 센서층(200)의 온도가 상대적으로 저온으로 판단되는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다.
메모리(MM)에는 상기 제1 특성에 대응되는 제1 그래프(GP1) 및 상기 제2 특성에 대응되는 제2 그래프(GP2)가 더 저장될 수 있다.
제1 그래프(GP1)는 상기 제1 온도에서의 복수의 제2 전극들(220)에서 수신한 감지 신호들(RX1, RX2, RX3~RXy) 별 커패시턴스의 감도를 도시한 것일 수 있다.
제2 그래프(GP2)는 상기 제2 온도에서의 복수의 제2 전극들(220)에서 수신한 감지 신호들(RX1, RX2, RX3~RXy) 별 커패시턴스의 감도를 도시한 것일 수 있다.
제2 방향(DR2)의 반대 방향으로 배열된 복수의 제2 전극들(220)에 대한 뮤추얼 커패시턴스(mutual-capacitance)의 감도를 측정한 그래프는 온도가 낮아질수록 그 기울기가 클 수 있다. 이를 이용하여, 센서 구동부(200C)는 별도의 온도 센서를 이용하지 않더라도 감지 신호들(RX)로부터 수신한 감도를 근거로 전자 장치(1000, 도 1 참조)의 온도를 판단할 수 있다.
제1 그래프(GP1)의 제1 기울기는 제2 그래프(GP2)의 제2 기울기보다 클 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 센서층(200)에서 복수의 제2 전극들(220) 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 메모리(MM)에 저장된 제1 그래프(GP1)의 제1 기울기보다 크거나 같은 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다. 즉, 센서층(200)의 온도가 상대적으로 저온으로 판단되는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 구동부의 동작을 설명하기 위한 개념도이고, 도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층의 동작을 설명하기 위한 개념도들이며, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 주머니에 배치된 전자 장치를 도시한 것이다.
도 2, 도 12, 및 도 15를 참조하면, 표시층(100)은 하나의 프레임 구간 단위로 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임 구간은 수직동기신호(Vsync, 도 4 참조)의 라이징 엣지로부터 다음 라이징 엣지까지의 구간으로 정의될 수 있다.
표시층(100)의 동작 주파수가 60Hz(Hertz)인 경우, 하나의 프레임 구간에 대응하는 시간은 약 16.44ms일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 주파수는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 표시층(100)의 동작 주파수가 120Hz인 경우, 하나의 프레임 구간에 대응하는 시간은 약 8.33ms일 수 있다. 상기 동작 주파수는 프레임 주파수 또는 리포트 레이트(report rate)로 지칭될 수 있다.
표시층(100)에 한 프레임 구간의 영상이 표시되는 동안 센서 구동부(200C)가 동작할 수 있다. 즉, 센서 구동부(200C)는 프레임 구간 단위로 동작할 수 있다.
제1 모드(MD1)에서 센서 구동부(200C)는 복수의 프레임 구간들 중 하나의 프레임 구간(FR1) 동안 사용자의 터치(2000)를 감지할 수 있다. 상기 하나의 프레임 구간(FR1)은 순서대로 제공되는 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)을 포함할 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)은 상호 터치 방식으로 사용자의 터치(2000)를 감지하는 구간일 수 있다. 제2 터치 구간(TS2)은 셀프 터치 방식으로 상기 터치(2000)를 감지하는 구간일 수 있다.
센서층(200)에서 복수의 제2 전극들(220, 도 9 참조) 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 메모리(MM)에 저장된 제1 그래프(GP1, 도 14 참조)의 제1 기울기 또는 제2 그래프(GP2, 도 14 참조)의 제2 기울기보다 작은 경우, 메인 구동부(1000C)는 사용자의 터치 여부를 판단하는 단계를 진행할 수 있다. 즉, 센서층(200)의 온도가 상대적으로 고온으로 판단되는 경우, 제2 모드(MD2)에서 사용자의 터치 여부를 감지(S310)하는 단계가 진행될 수 있다.
제2 모드(MD2)에서 센서 구동부(200C)는 센서층(200)을 터치 센싱 모드(MDa) 또는 근접 센싱 모드(MDb)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(1000C)에서 사용자의 터치를 감지(S310)하는 동안 센서 구동부(200C)는 센서층(200)을 터치 센싱 모드(MDa)로 구동할 수 있고, 메인 구동부(1000C)에서 사용자의 근접을 감지(S410)하는 동안 센서 구동부(200C)는 센서층(200)을 근접 센싱 모드(MDb)로 구동할 수 있다.
터치 센싱 모드(MDa)에서 센서 구동부(200C)는 각각이 제1 동작 주파수를 갖는 복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4)로 동작할 수 있다. 상기 제1 동작 주파수는 제1 모드(MD1)에서의 프레임 구간(FR1)의 동작 주파수와 동일할 수 있다.
도 15에서는 예시적으로 터치 센싱 모드(MDa)에서 3개의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4)을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 터치 센싱 모드(MDa)로 동작하는 시간에 따라 프레임 구간의 개수는 상이하게 제공될 수 있다.
복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4) 각각은 순서대로 제공되는 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4) 각각은 제1 모드(MD1)에서의 프레임 구간(FR1)과 동일하게 구동될 수 있다.
제1 터치 구간(TS1)의 제1 폭(W1)은 제2 터치 구간(TS2)의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 즉, 제1 터치 구간(TS1)이 제공되는 시간은 제2 터치 구간(TS2)이 제공되는 시간보다 길 수 있다.
도 16a를 더 참조하면, 제1 터치 구간(TS1)에서 센서 구동부(200C)는 복수의 제1 전극들(210)로 복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx)(x는 3 이상의 정수)을 각각 출력하고, 복수의 제2 전극들(220)로부터 복수의 감지 신호들(RXM1, RXM2 내지 RXMy)(y는 3 이상의 정수)를 각각 수신할 수 있다. 이 때, 복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx)은 전송 신호들(TX, 도 9 참조)로 지칭될 수 있다. 복수의 감지 신호들(RXM1, RXM2 내지 RXMy)은 감지 신호들(RX, 도 9 참조)로 지칭될 수 있다.
센서 구동부(200C)는 복수의 감지 신호들(RXM1, RXM2 내지 RXMy)을 근거로 도출된 좌표 신호(I-SS)를 메인 구동부(1000C)로 출력할 수 있다. 좌표 신호(I-SS)의 데이터 량은 근접 센싱 신호(I-NS)의 데이터 량보다 작을 수 있다.
복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx) 각각은 제1 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전압은 6V(volt)일 수 있다.
복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx) 각각은 제1 주파수를 가질 수 있다. 상기 제1 주파수는 332kHz(kilohertz)일 수 있다.
센서층(200)은 복수의 제1 전극들(210) 및 복수의 제2 전극들(220)이 용량성 결합되어 사용자의 신체의 터치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 센서층(200)은 상호 터치 방식으로 동작한다고 정의될 수 있다.
도 16b를 더 참조하면, 제2 터치 구간(TS2)에서 센서 구동부(200C)는 복수의 제1 전극들(210)로 복수의 제1 전송 신호들(TXS1, TXS2 내지 TXSx)을 각각 출력하고, 복수의 제2 전극들(220)로 복수의 제2 전송 신호들(TXS1a, TXS2a 내지 TXSya)을 각각 출력할 수 있다.
복수의 제1 전송 신호들(TXS1, TXS2 내지 TXSx) 및 복수의 제2 전송 신호들(TXS1a, TXS2a 내지 TXSya) 각각은 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전압은 3.3V일 수 있다.
복수의 제1 전송 신호들(TXS1, TXS2 내지 TXSx) 및 복수의 제2 전송 신호들(TXS1a, TXS2a 내지 TXSya) 각각은 상기 제1 주파수보다 작은 제2 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 주파수는 238kHz일 수 있다.
센서층(200)은 복수의 제1 전극들(210) 및 복수의 제2 전극들(220)이 하나의 전극으로 통합되어 사용자의 신체의 터치(2000)에 의한 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 센서층(200)은 셀프 터치 방식으로 동작한다고 정의될 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4) 각각의 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)에서 사용자의 터치(2000)가 감지되는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다.
복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4) 각각의 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2)에서 사용자의 터치(2000)가 감지되지 않는 경우, 메인 구동부(1000C)는 사용자의 근접 여부를 감지(S410)하는 단계를 진행할 수 있다.
사용자의 근접 여부를 감지(S410)하는 단계가 진행되면 센서 구동부(200C)는 센서층(200)을 근접 센싱 모드(MDb)로 구동할 수 있다.
근접 센싱 모드(MDb)에서 센서 구동부(200C)는 각각이 제2 동작 주파수를 갖는 복수의 제2 프레임 구간들(FR5, FR6)로 동작할 수 있다. 상기 제2 동작 주파수는 복수의 제1 프레임 구간들(FR2, FR3, FR4) 각각의 상기 제1 동작 주파수와 상이할 수 있다. 즉, 근접 센싱 모드(MDb)에서 프레임 구간의 리포트 레이트는 터치 센싱 모드(MDa)에서 프레임 구간의 리포트 레이트와 상이할 수 있다. 상기 제2 동작 주파수는 상기 제1 동작 주파수보다 작을 수 있다.
도 15에서는 근접 센싱 모드(MDb)에서 2개의 제2 프레임 구간들(FR5, FR6)을 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 근접 센싱 모드(MDb)로 동작하는 시간에 따라 프레임 구간의 개수는 상이하게 제공될 수 있다.
복수의 제2 프레임 구간들(FR5, FR6) 각각은 제1 근접 센싱 구간(AS1)을 포함할 수 있다. 제1 근접 센싱 구간(AS1)은 self-capacitance 또는 mutual-capacitance 방식을 이용하여 동작할 수 있다.
제1 근접 센싱 구간(AS1)의 제3 폭(W3)은 제1 터치 구간(TS1)의 제1 폭(W1)보다 클 수 있다. 제3 폭(W3)은 제2 터치 구간(TS2)의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 즉, 제1 근접 센싱 구간(AS1)이 제공되는 시간은 제1 터치 구간(TS1) 및 제2 터치 구간(TS2) 각각이 제공되는 시간보다 길 수 있다.
도 16c를 더 참조하면, 제1 근접 센싱 구간(AS1)에서 센서 구동부(200C)는 복수의 제1 전극들(210)로 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)를 각각 출력하고, 복수의 제2 전극들(220)로부터 복수의 감지 신호들(RXA1, RXA2 내지 RXAy)을 각각 수신할 수 있다. 센서 구동부(200C)는 메인 구동부(1000C, 도 2 참조)로 복수의 감지 신호들(RXA1, RXA2 내지 RXAy)을 그대로 출력할 수 있다. 즉, 근접 센싱 신호(I-NS)는 제2 감지 신호들(RXA1, RXA2 내지 RXAy)을 포함할 수 있다.
복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)은 동시에 복수의 제1 전극들(210)로 출력될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)이 동시에 출력되는 신호의 개수는 제1 터치 구간(TS1)에서의 복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx, 도 16a 참조)이 동시에 출력되는 신호의 개수보다 클 수 있다. 예를 들어, 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)이 동시에 출력되는 신호의 개수는 18개일 수 있고, 복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx, 도 16a 참조)이 동시에 출력되는 신호의 개수는 하나 또는 4개일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)은 복수의 제1 전극들(210) 중 일부에만 제공되고, 나머지는 생략될 수도 있다. 대면적 도전체(3000)의 정확한 좌표가 아닌 감지 유무만을 감지하면 되기 때문에 센서 구동부(200C)는 복수의 제1 전극들(210) 전체가 아닌 일부에 전송 신호를 출력하여 근접 센싱 신호(I-NS)를 수신할 수 있다. 이로 인해 센서 구동부(200C)의 소비 전력이 감소될 수 있다.
또한, 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)은 복수의 전송 신호들(TXM1, TXM2 내지 TXMx, 도 16a 참조)과 달리 동위상이며, 복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx)의 파형은 서로 동일할 수 있다.
복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx) 각각은 제3 전압을 가질 수 있다. 상기 제3 전압은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 전압은 9V일 수 있다.
복수의 전송 신호들(TXA1, TXA2 내지 TXAx) 각각은 제3 주파수를 가질 수 있다. 상기 제3 주파수는 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 주파수는 54kHz일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 장치(1000)에 근접한 오브젝트를 검출하기 위한 신호의 세기가 증가되어, 대면적 도전체(3000)를 감지하기 위한 전기장이 제1 터치 구간(TS1) 또는 제2 터치 구간(TS2)보다 강하게 형성될 수 있다. 제2 감지 신호들(RXA1, RXA2 내지 RXAy)의 신호 대 잡음비가 커질 수 있다. 근접 센싱의 인식 거리(또는 오브젝트 인식 가능 높이)가 증가될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
도 16d에서는 제1 근접 센싱 구간(AS1a)이 self-capacitance를 이용한 방법으로 측정하는 경우를 도시한 것이다. 도 16d를 더 참조하면, 제1 근접 센싱 구간(AS1a)에서 센서 구동부(200C)는 복수의 제1 전극들(210)로 복수의 제1 전송 신호들(TXA1-1, TXA2-1 내지 TXAx-1)을 각각 출력하고, 복수의 제2 전극들(220)로 복수의 제2 전송 신호들(TXA1a-1, TXA2a-2 내지 TXAya-1)을 각각 출력할 수 있다.
복수의 제1 전송 신호들(TXA1-1, TXA2-1 내지 TXAx-1) 및 복수의 제2 전송 신호들(TXA1a-1, TXA2a-2 내지 TXAya-1) 각각은 제4 전압을 가질 수 있다. 상기 제4 전압은 상기 제2 전압보다 클 수 있다. 상기 제4 전압은 상기 제3 전압보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 전압은 6V일 수 있다.
복수의 제1 전송 신호들(TXA1-1, TXA2-1 내지 TXAx-1) 및 복수의 제2 전송 신호들(TXA1a-1, TXA2a-2 내지 TXAya-1) 각각은 제4 주파수를 가질 수 있다. 상기 제4 주파수는 상기 제2 주파수보다 작을 수 있다. 상기 제4 주파수는 상기 제3 주파수보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제4 주파수는 85kHz일 수 있다.
센서층(200)은 복수의 제1 전극들(210) 및 복수의 제2 전극들(220)이 하나의 전극으로 통합되어 사용자의 대면적 도전체(3000)에 의한 입력을 감지할 수 있다.
복수의 제1 전송 신호들(TXA1-1, TXA2-1 내지 TXAx-1) 및 복수의 제2 전송 신호들(TXA1a-1, TXA2a-2 내지 TXAya-1) 각각이 제공되는 제1 시간은 복수의 제1 감지 신호들(TXS1, TXS2 내지 TXSx) 및 복수의 제2 감지 신호들(TXS1a, TXS2a 내지 TXSya) 각각이 제공되는 제2 시간보다 전송 시간이 길 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시간은 10ms(millisecond)이고, 상기 제2 시간은 1ms일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 장치(1000)에 근접한 오브젝트를 검출하기 위한 신호의 세기가 증가되어, 대면적 도전체(3000)를 감지하기 위한 전기장이 제2 터치 구간(TS2)보다 강하게 형성될 수 있다. 근접 센싱의 인식 거리(또는 오브젝트 인식 가능 높이)가 증가될 수 있다. 따라서, 감지 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
도 17을 더 참조하면, 전자 장치(1000)의 표시면이 주머니(PK) 내에서 대면적 도전체(3000)를 향하고 있는 경우, 대면적 도전체(3000)를 감지하기 위한 전기장이 형성되어 사용자의 옷(4000)을 통과하여 대면적 도전체(3000)와 정전 용량(Ct)이 형성될 수 있다. 대면적 도전체(3000)는 주머니(PK)의 위치에 따라 사용자의 가슴 또는 허벅지일 수 있다. 센서층(200)은 근접 센싱 모드(MDb)에서 감지된 대면적 도전체(3000)를 근거로 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK) 내에 배치된다는 근거를 생성할 수 있다.
센서층(200)은 제1 근접 센싱 구간(AS1) 동안 대면적 도전체(3000)의 근접 상태를 감지할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 복수의 제2 프레임 구간들(FR5, FR6) 각각의 제1 근접 센싱 구간(AS1)에서 대면적 도전체(3000)가 감지되지 않는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다.
복수의 제2 프레임 구간들(FR5, FR6) 각각의 제1 근접 센싱 구간(AS1)에서 대면적 도전체(3000)가 감지되는 경우, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제1 근거를 생성(S520)할 수 있다.
본 발명에 따르면, 메인 구동부(1000C)는 센서층(200)이 감지한 정보를 근거로 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 전자 장치(1000)가 배치되는지 여부를 판단할 수 있다. 복수의 제2 전극들(220)에 대한 커패시턴스의 감도를 근거로 센서층(200)의 온도가 고온이고, 센서층(200)에 사용자의 터치(2000)가 감지되지 않으며, 대면적 도전체(3000)인 사용자의 신체가 감지되는 경우, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제1 근거를 생성(S520)할 수 있다. 상기 제1 근거는 메인 구동부(1000C)가 수신한 다른 근거들과 조합하여 전자 장치(1000)의 주머니(PK, 도 13 참조) 배치 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 메인 구동부(1000C)는 센서층(200)을 이용한 온도, 터치(2000), 및 대면적 도전체(3000)를 종합적으로 판단하여 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제1 근거를 생성(S520)할 수 있다. 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 전자 장치(1000)의 배치 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 구동 방법을 도시한 흐름도이고, 도 19a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 액티브 영역을 도시한 평면도이며, 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 제어 신호의 파형을 도시한 것이다. 도 18을 설명함에 있어서 도 12를 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 2, 도 13, 도 18 내지 도 19b를 참조하면, 전자 장치(1000)는 사용자의 주머니(PK) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 메인 구동부(1000C)는 기존 상태인 제1 모드(MD1, 도 15 참조)에서 전자 장치(1000)의 주머니(PK) 배치 여부를 판단하기 위한 제2 모드(MD2, 도 15 참조)로 구동(S100)할 수 있다.
전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK) 내에 배치될 때, 전자 장치(1000)는 사용자의 옷(4000) 내에 배치될 수 있다.
액티브 영역(DA)에는 제1 영역(AR1) 및 제2 영역(AR2)이 정의될 수 있다. 제1 영역(AR1)은 액티브 영역(DA)의 일 영역일 수 있다. 제2 영역(AR2)은 제1 영역(AR1)과 인접하고, 제1 영역(AR1)을 에워싸는 영역일 수 있다.
표시 구동부(100C)는 제1 영역(AR1)에 배치된 발광 소자들(OLED, 도 6 참조)을 통해 광을 발광할 수 있다. 즉, 표시층(100)의 일 영역에 발광 소자(OLED, 도 6 참조)가 발광(S220)할 수 있다. 상기 동작은 광을 발광하는 단계로 지칭될 수 있다.
광을 발광하는 단계의 프레임 구간(F1-1) 동안 제1 영역(AR1)에 배치된 화소들(PX, 도 4 참조)에 연결된 발광 제어 라인들(EML1~EMLn, 도 4 참조)에는 제1 발광 제어 신호(EM1-1)가 제공될 수 있다.
제1 발광 제어 신호(EM1-1)는 액티브 레벨일 수 있다. 제1 발광 제어 신호(EM1-1)의 액티브 레벨은 로우 레벨일 수 있다. 즉, 제1 영역(AR1)에 배치된 화소들(PX, 도 4 참조)은 턴 온되어 소정의 휘도로 발광할 수 있다.
제1 영역(AR1)에서의 표시층(100)의 상기 소정의 휘도는 표시층(100)이 영상을 표시할 때의 휘도보다 높거나 같을 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 휘도는 표시층(100)의 최대 휘도일 수 있다.
광을 발광하는 단계가 진행될 때마다 액티브 영역(DA) 내 제1 영역(AR1)의 위치는 이전과 상이한 위치로 변경될 수 있다. 본 발명과 달리, 제1 영역(AR1)의 위치를 고정하여 발광 소자(OLED, 도 6 참조)를 발광하는 경우, 발광 소자(OLED, 도 6 참조)가 최대 휘도로 발광함에 따라 열화가 발생될 수 있다. 이로 인해 표시층(100)의 화질이 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 표시 구동부(100C)는 제1 영역(AR1)의 위치를 제2 모드로 구동(S100)할 때 마다 변경할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000, 도 1 참조)를 제공할 수 있다.
광을 발광하는 단계의 프레임 구간(F1-1) 동안 제2 영역(AR2)에 배치된 화소들(PX, 도 4 참조)에 연결된 발광 제어 라인들(EML1~EMLn, 도 4 참조)에는 제2 발광 제어 신호(EM2-1)가 제공될 수 있다. 제2 발광 제어 신호(EM2-1)는 제1 발광 제어 신호(EM1-1)의 파형과 상이할 수 있다.
제2 발광 제어 신호(EM2-1)는 비액티브 레벨일 수 있다. 제2 발광 제어 신호(EM2-1)의 비액티브 레벨은 하이 레벨일 수 있다. 즉, 제2 영역(AR2)에 배치된 화소들(PX, 도 4 참조)은 발광하지 않을 수 있다.
제1 영역(AR1) 및 제2 영역(AR2)에 배치된 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)은 제1 영역(AR1)에서 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에서 발광된 광이 반사된 광을 수광(S320)할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 상기 반사된 광을 근거로 인접한 물체를 감지(S420)할 수 있다. 이에 대해서는 후술된다.
도 19c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시층의 액티브 영역을 도시한 평면도이다.
도 19c를 참조하면, 제1 영역(AR1-1)은 복수로 제공될 수 있다. 복수의 제1 영역들(AR1-1)은 서로 이격되어 액티브 영역(DA) 내에 정의될 수 있다.
표시 구동부(100C, 도 2 참조)는 제1 영역(AR1-1)에 배치된 발광 소자들(OLED, 도 6 참조)을 통해 광을 발광(S220, 도 18 참조)할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제2 영역(AR2, 도 19a 참조)은 생략될 수도 있다.
복수의 제1 영역들(AR1-1) 각각에 배치된 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)은 복수의 제1 영역들(AR1-1)에서 발광 소자(OLED, 도 6 참조)에서 발광된 광이 반사된 광을 수광(S320, 도 18 참조)할 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 복수의 제1 영역들(AR1-1) 각각에서 수집된 정보를 조합하여 전자 장치(1000)가 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치되는지 여부를 판단하기 위한 근거로 사용할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다. 도 20을 설명함에 있어서 도 8을 통해 설명된 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하고 이에 대한 설명은 생략된다.
도 2, 도 18, 및 도 20을 참조하면, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 중 적어도 하나는 제1 광(L1-1)을 출력할 수 있다.
감지 소자(OPD)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B)의 제1 광(L1-1)이 반사된 제2 광(L2-1)을 수신할 수 있다. 즉, 감지 소자(OPD)는 제1 내지 제3 발광 소자들(ED_R, ED_G, ED_B) 중 적어도 하나로부터 출력되는 제1 광(L1-1)이 객체(4000)에 의해 반사된 제2 광(L2-2)을 수신할 수 있다. 객체(4000)는 사용자의 옷을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 광(L1-1)은 제2 시간 동안 객체(4000)를 향해 제공될 수 있다. 상기 제2 시간은 광(L1, 도 8 참조)이 생체 정보(FG, 도 8 참조)를 향해 제공된 제1 시간보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 시간은 50ms일 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 수광량을 통해 근접한 위치에 객체(4000)가 존재하는지 유무만을 판단하면 되기 때문에 상대적으로 짧은 시간 동안 제공된 제1 광(L1-1)을 통해서 상기 수광량을 용이하게 판단할 수 있다. 이로 인해 메인 구동부(1000C)의 소비 전력이 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 메인 구동부(1000C)는 제2 광(L2-1)을 근거로 객체(4000)를 감지하는 프로세스를 진행할 수 있다. 상기 프로세스는 생체 정보(FG, 도 8 참조)를 포함하는 이미지를 생성하는 프로세스에 비해 간소화되어 진행될 수 있다. 메인 구동부(1000C)는 상기 이미지가 아닌 수광량을 통해 근접한 위치에 객체(4000)가 존재하는지 유무만을 판단하면 되기 때문에 간소화된 이미지 프로세싱으로 객체(4000)를 검출할 수 있다. 이로 인해 메인 구동부(1000C)의 소비 전력이 감소할 수 있다.
표시 구동부(100C)가 메인 구동부(1000C)에 송신하는 감지 신호(SC)는 제2 광(L2-1)의 수광량을 포함할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 제2 광(L2-1)의 수광량을 근거로 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 전자 장치(1000)가 배치되는지 여부를 판단할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 제2 광(L2-1)의 수광량을 근거로 인접한 물체가 없다고 판단하는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다. 즉, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)의 센서(FX, 도 4 참조)가 반사된 광의 수광량을 근거로 주변에 물체가 없다고 판단하는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치되지 않는다고 판단(S510)할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 제2 광(L2-1)의 수광량을 근거로 인접한 물체를 감지하는 경우, 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치된다는 제2 근거를 생성(S530)할 수 있다.
본 발명에 따르면, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)이 감지한 정보를 근거로 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 전자 장치(1000)가 배치되는지 여부를 판단할 수 있다. 복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에 수광된 반사광을 근거로 표시층(100)은 인접한 물체(4000)가 감지되는 경우, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제2 근거를 생성(S530)할 수 있다. 상기 제2 근거는 메인 구동부(1000C)가 수신한 다른 근거들과 조합하여 전자 장치(1000)의 주머니(PK, 도 13 참조) 배치 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
도 12 및 도 18을 참조하면, 복수의 제2 전극들(220)에 대한 커패시턴스의 감도를 근거로 센서층(200)의 온도가 고온이고, 센서층(200)에 사용자의 터치(2000)가 감지되지 않으며, 대면적 도전체(3000)인 사용자의 신체가 감지되는 경우, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제1 근거를 생성(S520)할 수 있다.
복수의 센서들(FX, 도 4 참조)에 수광된 반사광을 근거로 표시층(100)은 인접한 물체(4000)가 감지되는 경우, 메인 구동부(1000C)는 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 제2 근거를 생성(S530)할 수 있다.
메인 구동부(1000C)는 센서층(200)에서 감지한 좌표 신호(I-SS) 및 근접 센싱 신호(I-NS)를 근거로 생성된 상기 제1 근거 및 표시층(100)에서 감지한 감지 신호(SC)를 근거로 생성된 상기 제2 근거를 종합적으로 고려하여 전자 장치(1000)의 주머니(PK, 도 13 참조) 배치 여부 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메인 구동부(1000C)는 상황에 따라 상기 제1 근거 및 상기 제2 근거 각각에 가중치를 두어 판단할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1000)의 표시면이 주머니(PK) 내에서 대면적 도전체(3000)를 향하고 있는 경우, 메인 구동부(1000C)는 제1 근거를 생성할 수 있다(S520). 하지만, 전자 장치(1000)의 표시면이 주머니(PK, 도 13 참조) 내에서 대면적 도전체(3000)의 반대 방향을 향하고 있는 경우, 정전 용량(Ct, 도 17 참조)이 형성되지 않고 상기 제1 근거는 생성되지 않을 수 있다. 하지만, 본 발명에 따르면, 메인 구동부(1000C)는 표시층(100)에 의해 생성된 상기 제2 근거에 가중치를 두어 주머니(PK, 도 13 참조) 배치 여부를 판단할 수 있고, 상기 제2 근거를 이용하여 전자 장치(1000)가 사용자의 주머니(PK) 내에 배치된다고 판단할 수 있다(S530). 이를 통해, 전자 장치(1000)는 표시층(100)을 턴 온하는 동작과 같은 불필요한 동작을 방지할 수 있다. 따라서, 소비 전력이 감소되고, 신뢰성이 향상된 전자 장치(1000)를 제공할 수 있다.
센서층(200)의 온도가 저온인지 여부를 판단(S210)하는 단계, 사용자의 터치(2000)를 감지(S310)하는 단계, 및 사용자의 근접을 감지(S410)하는 단계는 표시층(100)이 반사된 광을 근거로 인접한 물체(4000)를 감지(S420)하는 단계는 서로 독립적으로 진행될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 일 실시예에 따른 센서층(200)의 온도가 저온인지 여부를 판단(S210)하는 단계, 사용자의 터치(2000)를 감지(S310)하는 단계, 또는 사용자의 근접을 감지(S410)하는 단계는 표시층(100)이 반사된 광을 근거로 인접한 물체(4000)를 감지(S420)하는 단계와 동시에 진행될 수도 있다.
메인 구동부(1000C)는 다른 센서들로부터 전자 장치(1000)가 주머니(PK, 도 13 참조)에 배치된다는 근거를 더 수신할 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(1000C)는 제스처 센서로부터 제3 근거를 수신할 수 있다. 상기 제3 근거는 제스처 센서로부터 정보가 수신되지 않을 때, 전자 장치(1000)가 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 배치된다고 판단한 정보일 수 있다.
사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 전자 장치(1000)가 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 센서층(200)에서 감지된 상기 제1 근거, 표시층(100)에서 감지된 상기 제2 근거, 및 상기 제스처 센서로부터 감지된 상기 제3 근거를 이용하여 사용자의 주머니(PK, 도 13 참조) 내에 전자 장치(1000)가 배치되는지 여부를 판단할 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
200: 센서층 100C: 표시 구동부
200C: 센서 구동부 1000C: 메인 구동부

Claims (20)

  1. 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 영상을 표시하는 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 표시층;
    상기 표시층 위에 배치되고, 복수의 제1 전극들 및 복수의 제2 전극들을 포함하는 센서층;
    상기 화소 및 상기 센서를 제어하는 표시 구동부;
    상기 센서층을 제어하는 센서 구동부; 및
    상기 표시 구동부 및 상기 센서 구동부를 제어하고, 제1 모드로 동작하는 메인 구동부를 포함하고,
    상기 제1 모드에서,
    상기 표시 구동부는 상기 액티브 영역의 일 영역인 제1 영역에 배치된 상기 발광 소자를 통해 제1 광을 발광하고,
    상기 표시 구동부는 상기 제1 영역 및 상기 제1 영역을 에워싸는 제2 영역에 배치된 상기 감지 소자를 통해 상기 제1 광이 반사된 제2 광을 수광하며,
    상기 메인 구동부는 상기 제2 광의 수광량을 근거로 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모드에서, 상기 센서 구동부는 상기 센서층을 터치 센싱 모드 또는 근접 센싱 모드로 동작하고,
    상기 터치 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 각각이 제1 동작 주파수를 갖는 복수의 제1 프레임 구간들로 동작하고,
    상기 복수의 제1 프레임 구간들 각각은,
    상호 터치 방식으로 사용자의 터치를 감지하는 제1 터치 구간; 및
    셀프 터치 방식으로 상기 터치를 감지하는 제2 터치 구간을 포함하는 전자 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 근접 센싱 모드에서 상기 센서 구동부는 상기 센서층을 각각이 상기 제1 동작 주파수와 상이한 제2 동작 주파수를 갖는 복수의 제2 프레임 구간들로 구동하고,
    상기 복수의 제2 프레임 구간들 각각은 대면적 도전체의 근접 상태를 감지하는 근접 센싱 구간을 포함하는 전자 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 근접 센싱 구간의 폭은 상기 제1 터치 구간의 폭 및 상기 제2 터치 구간의 폭보다 큰 전자 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 근접 센싱 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압은 상기 제1 터치 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압보다 높은 전자 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 근접 센싱 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압은 상기 제2 터치 구간에서 상기 복수의 제1 전극에 제공되는 감지 신호의 전압보다 높은 전자 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 메인 구동부는 상기 근접 센싱 구간에서 감지된 센싱값을 근거로 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 전자 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    제1 온도에서 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스의 제1 특성 및 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스의 제2 특성을 포함하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 메인 구동부는 상기 센서층에서 측정된 커패시턴스가 상기 제1 특성에 매칭되는 경우, 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 전자 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 특성에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제1 기울기는 상기 제2 특성에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제2 기울기보다 큰 전자 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 메인 구동부는 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제1 기울기보다 큰 경우, 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 전자 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 화소 구동 회로는 발광 제어 라인을 포함하고,
    상기 표시 구동부는 발광 제어 라인에 발광 제어 신호를 출력하고,
    상기 제1 영역에 배치된 화소에 제공되는 발광 제어 신호의 파형은 상기 제2 영역에 배치된 화소에 제공되는 발광 제어 신호의 파형과 상이한 전자 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 센서는 복수로 제공되고,
    상기 복수의 센서들은 상기 액티브 영역 내에 배치되는 전자 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역에서 상기 표시층의 휘도는 상기 표시층이 상기 영상을 표시할 때의 휘도보다 높은 전자 장치.
  14. 메인 구동부가 화소 구동 회로 및 발광 소자를 포함하는 화소 및 센서 구동 회로 및 감지 소자를 포함하는 센서를 포함하고, 영상을 표시하는 액티브 영역 및 상기 액티브 영역과 인접한 주변 영역이 정의된 표시층 및 상기 표시층 위에 배치되는 센서층을 제1 모드로 구동하는 단계;
    상기 제1 모드에서 상기 액티브 영역의 일 영역인 제1 영역에 배치된 상기 발광 소자를 통해 제1 광을 발광하는 단계;
    상기 제1 모드에서 상기 제1 영역 및 상기 제1 영역을 에워싸는 제2 영역에 배치된 감지 소자를 통해 상기 제1 광이 반사된 제2 광을 수광하는 단계; 및
    사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 메인 구동부가 상기 제2 광을 근거로 상기 표시층과 인접한 물체를 감지하는 경우 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치된다는 제1 근거를 생성하는 단계를 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 센서층은 복수의 제1 전극들 및 복수의 제2 전극들을 포함하고,
    제1 온도에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제1 기울기는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 상기 복수의 제2 전극들 각각에 대한 커패시턴스의 감도를 측정한 그래프의 제2 기울기보다 크고,
    상기 메인 구동부가 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제2 기울기보다 큰 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계; 및
    상기 센서층에서 복수의 제2 전극들 각각에 대해 측정된 커패시턴스의 감도를 도시한 그래프의 기울기가 상기 제2 기울기보다 작은 경우 상기 센서층을 터치 센싱 모드로 동작하는 단계를 더 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 센서층을 상기 터치 센싱 모드로 동작하는 단계는,
    사용자의 터치가 감지되는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계; 및
    상기 터치가 감지되지 않는 경우, 상기 센서층을 상기 터치 센싱 모드와 상이한 근접 센싱 모드로 동작하는 단계를 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 모드에서 상기 센서층은 각각이 제1 동작 주파수를 갖는 복수의 제1 프레임 구간들로 동작하고,
    상기 복수의 제1 프레임 구간들 각각은,
    상호 터치 방식으로 사용자의 터치를 감지하는 제1 터치 구간; 및
    셀프 터치 방식으로 상기 터치를 감지하는 제2 터치 구간을 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 센서층을 상기 근접 센싱 모드로 동작하는 단계는,
    대면적 도전체가 감지되지 않는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치되지 않는다고 판단하는 단계; 및
    상기 대면적 도전체가 감지되는 경우 상기 표시층 및 상기 센서층이 사용자의 주머니 내에 배치된다는 제2 근거를 생성하는 단계를 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 근접 센싱 모드에서 상기 센서층은 각각이 상기 제1 동작 주파수와 상이한 제2 동작 주파수를 갖는 복수의 제2 프레임 구간들로 동작하고,
    상기 복수의 제2 프레임 구간들 각각은 대면적 도전체의 근접 상태를 감지하는 근접 센싱 구간을 포함하는 전자 장치 구동 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 표시층에서 감지한 상기 제1 근거 및 상기 센서층에서 감지한 상기 제2 근거를 이용하여 사용자의 주머니 내에 상기 표시층 및 상기 센서층이 배치된다고 판단하는 단계를 더 포함하는 전자 장치 구동 방법.

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