KR20070020431A - 평판 디스플레이용의 펜라이트 및 터치 스크린 데이터 입력시스템과 그 방법 - Google Patents

평판 디스플레이용의 펜라이트 및 터치 스크린 데이터 입력시스템과 그 방법 Download PDF

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Abstract

화소 휘도를 감지하여 유지시키기 위해 사용되는 것과 동일하거나 상이한 센서를 이용하여 평판형 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 다른 방출형 디스플레이 패널 등의 평판형 디스플레이에 대한 터치 입력 또는 광 입력을 수신하거나 감지하는 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 디스플레이용의 펜라이트 및 터치 스크린 데이터 입력 시스템 및 방법이 제공된다. 측광 조사 디스플레이 및 터치 패널 입력 장치가 제공된다. 디스플레이 픽셀 방출 및 주변 휘도 레벨을 판독하기 위한 방법 및 장치가 제공된다.
디스플레이, 픽셀, 스타일러스, 펜라이트, 광학 센서

Description

평판 디스플레이용의 펜라이트 및 터치 스크린 데이터 입력 시스템과 그 방법 {PENLIGHT AND TOUCH SCREEN DATA INPUT SYSTEM AND METHOD FOR FLAT PANEL DISPLAYS}
본 발명은 전반적으로 방출형 디스플레이 장치의 표면에 대한 접촉식 및 비접촉식 입력을 수신 또는 감지하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기한 바와 같은 장치 또는 픽셀 휘도(pixel luminance)를 감지하여 유지하기 위해 사용되는 상이한 센서를 이용하여 평판형 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널에 대한 터치 입력 또는 광 입력을 수신하거나 감지하기 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 35 U.S.C §119 및/또는 35 U.S.C. §120 하에서 다음의 출원에 대하여 우선권을 주장하며, 이들 출원은 모두 본 출원의 참고자료로 통합되어 있다: 2004년 2월 24일자 출원된 "Penlight and Touch Screen Data Input System for Flat Panel Displays"를 발명의 명칭으로 하는 미국 가출원 번호 60/547,358; 2004년 6월 29일자 출원된 "High-Impedance to Low-Impedance Conversion"을 발명의 명칭으로 하는 미국 가출원 번호 60/583,744; 및 2004년 12월 17일자 출원된 "Feedback Control System and Method for Operating a High-Performance Stabilized Active Matrix Emissive Display"를 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 11/015,638.
본 출원은 또한 2005년 2월 8일자로 출원된 "PENLIGHT AND TOUCH SCREEN DATA INPUT SYSTEM AND METHOD FOR FLAT PANEL DISPLAYS"를 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 XX/XXX,XXX(대리인 문서번호 34135/US/2), 2005년 2월 8일자로 출원된 "SIDELIGHT ILLUMINATED PANEL DISPLAY AND TOUCH PANEL INPUT DEVICE"를 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 XX/XXX,XXX(대리인 문서번호 34135/US/3), 2005년 2월 8일자 출원된 "METHOD AND DEVICE FOR READING DISPLAY PIXEL EMISSION AND AMBIENT LUMINANCE LEVEL"을 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 XX/XXX,XXX(대리인 문서번호 34135/US/4), 2005년 2월 8일자 출원된 "EMISSIVE DISPLAY DEVICE HAVING SENSING FOR LUMINANCE STABILIZATION AND USER LIGHT OR TOUCH SCREEN INPUT"을 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 XX/XXX,XXX(대리인 문서번호 34135/US/5), 2005년 2월 8일자 출원된 "METHOD AND DEVICE FOR FLAT PANEL EMISSIVE DISPLAY USING SHIELDED OR PARTIALLY SHIELDED SENSORS TO DETECT USER SCREEN INPUT"을 발명의 명칭으로 하는 미국 실용 특허 출원 번호 XX/XXX,XXX(대리인 문서번호 34135/US/6)에 관련되며, 이들 출원 또한 본 명세서에 참고자료로 통합되어 있다.
개인용 보조 단말기(PDA), 위치 확인 시스템(GPS) 및 GPS, 항공시설, 체크-인 단말기, 공용 컴퓨터 부츠를 통합한 네비게이션 시스템 등의 다양한 디스플레이 응용기기와 다양한 다른 시스템 및 장치는 정보 디스플레이 패널 상에 추가된 터치 스크린을 포함하며, 이로써 사용자가 데이터 항목 또는 동작을 위한 아이콘이나 그래픽을 효과적으로 확인하고, 그 아이콘 위를 손가락이나 스타일러스로 누름으로써 데이터 항목 또는 동작을 선택할 수 있게 된다.
종래의 장치는 사용자가 자신이 디스플레이 스크린을 터치하고 있는 것으로 생각할 수도 있지만, 실제로는 사용자가 디스플레이 패널에 부착되거나 또는 사용자와 디스플레이 장치 사이에 놓여지는 별도의 장치에 입력을 제공하도록 통상적으로 디스플레이의 상단에 위치되는 별도의 터치 패널을 제공한다.
따라서, 이들 장치는 터치 입력 및 정보 디스플레이를 위해 2개의 패널을 포함하여야할 뿐만 아니라 그 장치에 대한 별도의 전자 장치 및 인터페이스를 제공하여야 하고, 일부 예에서는 터치 입력 패널 및 디스플레이 패널에 대한 별도의 드라이버, 운영 시스템 및/또는 응용 프로그램 소프트웨어를 제공하여야 한다. 그에 따라서, 조립 및 유지비 또한 증가하게 될 것이다. 이들 추가의 부품의 전부는 장치의 비용에 추가되고, 경쟁이 심하여 이익이 작은 곳에서는 추가의 비용은 환영받지 못한다. 일부 장치에서, 터치 패널을 디스플레이 패널에 추가하는 비용은 초기 제조 후에 추가될 때의 디스플레이 패널 만에 비하여 비용을 두 배로 할 것이다.
따라서, 장치에 의해 생성된 2차원 기호 및 그래픽 정보를 디스플레이하거나 출력할 수 있을뿐만 아니라, 사용자로부터의 위치 감지 입력을 수신하고 이러한 위치 정보를 장치에 통신할 수 있는 센서 어레이를 포함할 수 있는 통합형의 단일 저비용 디스플레이 장치가 요구된다.
또한, 입력 센서 어레이를 터치 스크린으로서 제조하여 분포시키기 위한 추 가의 비용이 통상적인 비용의 수준이 되도록 디스플레이의 제조 동안 디스플레이와 통합될 수 있는 센서 어레이가 요구된다.
또한, 일부 환경에서는 펜-라이트 입력의 형태와 같이 비접촉식 입력을 제공하여, 입력 장치에의 반복된 터치 압력으로 인해 발생될 수도 있는 마멸(abrasion) 및 기타 마모 혹은 손상이 감소됨으로써 혹독한 서비스 환경에서 장치의 수명을 연장시킬 필요성이 있다. 또한, 주변 광 또는 라이트 펜 등의 외부 광원에 의존하지 않는 접촉식 입력을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 방출형 디스플레이 장치의 표면에 대한 접촉식 및 비접촉식 입력(펜 라이트 등의)을 수신하거나 감지하는 시스템, 디스플레이 장치, 픽셀 및 센서 아키텍쳐, 및 방법을 제공하며, 특히 화소 휘도를 감지하여 유지시키기 위해 사용되는 것과 동일하거나 상이한 센서를 이용하여 평판형 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 다른 방출형 디스플레이 패널 등의 평판형 디스플레이에 대한 터치 입력 또는 광 입력을 수신하거나 감지하는 시스템, 장치 및 방법을 제공한다.
일특징으로, 본 발명은 평판형 디스플레이용의 터치 스크린 데이터 입력 시스템 및 방법을 제공하며, 다른 특징으로, 본 발명은 측면광 조사형(sidelight illuminated) 평판 디스플레이 및 터치 패널 입력 장치를 제공하며, 또 다른 특징으로, 본 발명은 디스플레이 픽셀 방출 및 주변 휘도 레벨을 읽어들이기 위한 방법 및 장치를 제공하며, 또 다른 특징으로, 본 발명은 휘도 안정화 및 사용자 광 또는 터치 스크린 입력을 감지하는 방출형 디스플레이 장치를 제공하며, 또 다른 특징으로, 본 발명은 사용자 스크린 입력을 검출하기 위해 전체 차폐되거나 부분 차폐된 센서를 이용하는 평판형의 방출형 디스플레이용를 위한 방법 및 장치를 제공한다.
또 다른 특징으로, 본 발명은 복수의 픽셀을 갖는 유형의 방출형 픽셀 디스플레이 장치를 제공하며, 여기서 각각의 픽셀이 발광 소자와 디스플레이 픽섹을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 드라이브 회로를 가지며, 방출형 픽셀 디스플레이 장치는 적어도 하나의 광자 센서(photon sensor)가 디스플레이 장치 픽셀 내에 배치되어, 이 센서가 픽셀 내의 에미터에 의해 방출된 포톤과 디스플레이 장치 외부의 소스에 의해 방출된 주변 포톤을 감지하도록 동작하는 것을 특징으로 하며, 감지된 내부 방출된 포톤은 디스플레이 휘도 피드백 제어를 위해 이용되고, 감지된 주변 포톤은 외부 광원을 검출하거나 디스플레이에 대한 음영 입력(shadow input)을 검출하기 위해 사용된다.
또 다른 특징으로, 본 발명은 통합형의 휘도 및 입력 센서에 대한 방법, 디스플레이, 픽셀 구조 및 방출형 픽셀 장치를 제공하며, 픽셀 장치는, 발광 소자; 상기 발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전압을 생성하여, 이 구동 전압을 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 화소 에미터 구동 회로; (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 측정 가능한 광속을 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 측정 가능한 광속을 검출하기 위해, 상기 발광 소자 부근에 배치되어, 입사 광속(incident photon flux)에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광센서(photo sensor); 및 (i) 비발광 상태 동안 제1의 비방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제1 전압, 상기 광센서로부터의 제1 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제1 전하와, (ii) 발광 상태 동안 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하를 측정하는 적어도 하나의 전압, 전류 및 전하 판독 회로를 포함하며, 상기 측정된 제1 전압, 제1 전류 또는 제1 전하가 제1 시간 기간 부분 동안의 화소 외부의 소스로부터 방출된 측정 휘도에 대한 표식이 되며, 상기 측정된 제2 전압, 제2 전류 또는 제2 전하는 제2 시간 기간 부분 동안 화소로부터 방출된 측정 휘도에 대한 표식이 되는 장치이다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은, 발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전류를 생성하여, 이 구동 전류를 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 단계; 전하를 축적 또는 해방시키고 그 전하에 비례하는 정전 전하 및 전압을 동시에 나타내기 위해 적어도 하나의 전하 저장 소자를 센서에 접속시키는 단계; 입사 광속에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 센서를, 제1 시간 기간 및 제2 시간 기간 동안 상기 발광 소자에 의해 방출된 광자에 노출시키는 단계; 상기 센서가 제1 및 제2 시간 기간 동안 전하의 축적 또는 해방의 속도를 제어하는 수단을 포함하고, 이 센서에 접속된 적어도 하나의 전하 저장 소자에 전하를 충전시키거나 전하 저장 소자로부터 전하를 방전시키는 단계; 제1 시간 기간 부분 및 제2 시간 기간 부분의 종료시에 상기 전하 저장 소자에 나타나는 전하에 의해 상승되는 전압 또는 전류를 측정하는 단계로서, 제1 시간 기간 부분 동안에 측정된 전압 또는 전류가 제1 시간 기간 부분 동안에 화소로부터 방출된 실제 휘도의 표식이 되고, 제2 시간 기간 부분 동안에 측정된 전압 또는 전류가 외부 소스로부터의 화소 센서에 입사하는 실제 휘도의 표식이 되는, 측정 단계; 화소 관련 측정 전압 또는 전류로부터 방출된 실제 휘도를 화소 에미터 화상 전압 및 화소 에미터 구동 전류에 대한 기준 대상 화소 휘도와 비교하여, 차분값을 생성하는 단계; 상기 차분값을 후속 프레임 시간 동안 동일 화소에 대한 화상 전압 및 구동 전류를 수정하는 정정 회로에 대한 피드백 입력으로서 인가하는 단계; 및 제2 시간 기간 부분 동안 화소 센서에 입사하는 실제 휘도를 디스플레이 내의 적어도 하나의 다른 화소에 대한 실제 휘도와 비교하여, 디스플레이 상의 터치 입력 또는 펜라이트 입력 위치를 식별하는 단계를 포함하는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 방법으로서, 별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접하여 광자 감지 수단을 제공하는 단계; 소정 검출 시간 기간 동안 상기 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계; 검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계; 및 입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 분석하는 단계를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 통합형 휘도 및 입력 센서를 갖는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법으로서, 각각의 화소에서의 발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전류를 생성하여, 그 구동 전류를 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 단계; (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 측정 가능한 광속을 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 측정 가능한 광속을 검출하기 위해, 각가의 화소에서의 상기 발광 소자 부근에서, 입사 광속(incident photon flux)에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광센서를 제공하는 단계; (i) 비발광 상태 동안 제1의 비방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제1 전압, 상기 광센서로부터의 제1 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제1 전하와, (ii) 발광 상태 동안 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하를 나타내는, 전압, 전류 및 전하 측정치의 적어도 하나를 판독하는 단계를 포함하는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은, 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 기기로서, 별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접한 광자 감지 수단; 소정 검출 시간 기간 동안 상기 광자 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 적어도 하나의 검출 회로; 검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 측정 회로; 및 입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 비교하여 분석하는 비교 회로를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은, 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 기기로서, 별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접한 광자 감지 수단; 소정 검출 시간 기간 동안 상기 광자 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 적어도 하나의 검출 회로; 검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 측정 회로; 및 입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 비교하여 분석하는 비교 회로를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은, 방출형 화소 디스플레이 기기로서, 2차원 어레이로 배열된, 디스플레이 스크린으로서의 복수의 발광 소자; 상기 복수의 발광 소자를 소정의 휘도를 갖도록 구동하는 화소 에미터 구동 회로; (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 광자를 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 광자를 검출하기 위해, 각각의 상기 발광 소자에 관련되어, 입사 광자서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광자 센서; 및 (i) 비방출 시간 동안의 광자 센서에 관련된, 화소 및 디스플레이 외부의 소스로부터 방출된 휘도의 표식으로서의 제1 전기적 파라미터와, (ii) 방출 시간 동안의 광자 센서에 관련된, 화소 및 디스플레이 내부의 화소로부터 방출된 휘도의 표식으로서의 제2 전기적 파라미터를 측정하기 위한 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하를 측정하는 적어도 하나의 전압, 전류 및 전하 판독 회로를 포함하는 방출형 화소 디스플레이 기기를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징으로, 본 발명은 픽셀 구조 및 장치와 센서 구조 및 장치의 실시예를 통합한 디스플레이 장치 또는 패널을 제공하며, 이 회로 및 동작 방법과 과정이 이와 관련하여 설명되어 있다. 예컨대, 본 발명은 연산, 오락, 텔레비젼, PDA, 자동차 디스플레이 장치, 그래픽 디스플레이 장치, 가정 응용기기 및/또는 다른 정보 혹은 디스플레이 장치에 사용하기 위한 평판형 디스플레이 장치를 제공한다.
도 1은 광 센서 어레이가 배치되어 있는 글래스 기판 상의 OLED 픽셀 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 2는 OLED 어레이의 상단에 실선의 수동형 센서 어레이가 설치되는 수동으로 구동되는 OLED의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 3은 펜라이트의 레이저 포인터가 어레이 내의 센서 중의 하나를 작동시키는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 4는 주변 광에 노출되지만 손가락 또는 스타일러스 등의 광학적으로 조밀한 물체에 의해 가리워지는(shadowed) 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 5는 적색 LED 또는 레이저 펜라이트가 적색 필터를 통해 어레이 내의 센서를 노광(expose)하는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 6은 유리판의 한 에지에 적색광을 제공하는 적색 LED를 갖는 유리판과 어레이 내의 하나의 센서를 작동시키기 위해 적색 필터를 통해 적색 광을 산란시키는 스타일러스를 이용하는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 7은 열의 전체 길이 아래로 연장하는 센서와 행의 전체 폭을 연장하는 열 센서에 수직을 이루는 추가의 센서 세트를 채용하고, 적색 펜라이트가 하나의 열과 하나의 행을 작동시켜 펜라이트의 위치가 결정될 수 있는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 8은 상단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 9는 하단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 10은 뒷면 주변 광을 차단하기 위해 광차단 다크 실드(light blocking dark shield)에 구멍을 갖는 하단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 11은 센서, 광자속 인테그레이터(photon flux integrator) 및 센서를 판독하기 위해 사용된 전하 증폭기 회로를 나타내고 있는 2-센서 픽셀 회로의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 12는 방출된 광과 터치 센서를 위한 주변 광 양자에 대한 센서로서의 역바이어스된 다이오드 광 검출기로서 OLED 재료를 이용하는 상단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 13은 역바이어스된 OLED 광 다이오드에 대한 개념을 나타내는 픽셀 회로의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 14는 그 바이어싱 특징을 포함하는 OLED 장치의 개략도를 예시하는 도면이다.
도 15는 센서, 광자속 인터그레이터, 및 센서를를 판독하기 위해 이용된 전하 증폭기 회로를 나타내고 있을뿐 아니라 바이어스된 다크 실드 게이트 및 다크 실드 바이어스를 갖는 센서 픽셀 회로의 실시예를 예시하는 도면이다.
2004년 6월 17일자로 출원된 "Controlled Passive Display, Apparatus and Method for Controlling and Making a Passive Display"를 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/872,268호, 2004년 5월 6일자로 출원된 "Method and Apparatus for Controlling A Light Source"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/841,198호, 2004년 11월 19일자로 출원된 "Passive Matrix Emission Stabilized Flat Panel Display"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/515,575호, 2004년 6월 17일자로 출원된 "Method and Apparatus for Controlling an Active Matrix Display"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/872,344호에는 평판 디스플레이 패널 기술 및 특히 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 기술에 대한 다양한 특징이 개시되어 있다. 이들 특허 출원은 본 명세서에 참고자료로 통합되어 있다.
이들 특허에 개시된 구조, 방법 및 특징 중에는 OLED 디스플레이의 픽셀 어 레이에 1대1 매칭되는 광 센서의 어레이를 구축하기 위한 구조가 포함되어 있다. OLED 픽셀 마다에 대해 하나의 광학 감지 소자가 존재한다. 피드팩-안정화된 디스플레이가 내장형 센서 어레이를 갖기 때문에, OLED 디스플레이를 제어 및 구동하는 컴퓨터 또는 기타 소자 혹은 회로에 데이터를 입력하기 위해서도 광 센서 어레이를 사용할 기회가 있다. 그러므로, 광 센서 어레이는 디스플레이를 안정화시킬뿐만 아니라 광 비력 또는 터치 스크린으로서 사용될 수도 있다.
광 센서 어레이를입력 수단으로서 사용하는 것에 대한 여러 가지의 상이한 접근이 가능하다. 일실시예에서, 터치 스크린, 스타일러스 또는 펜라이트 입력 장치로서의 OLED 디스플레이의 조도, 휘도 및/또는 기타 픽셀 방출 혹은 전송 특성을 안정화시키기 위해 이미 제공되어 사용되고 있는 광 센서 어레이를 사용하기 위해, 광 센서를 스캔하여 어레이의 어느 센서가 LED 기반 펜라이트 장치 또는 광-산란 터치 플레이트 등의 입력 장치로부터의 광에 노광되는지를 검출하도록, 라인 어드레스 시간 기간의 일부가 이용된다. 이와 달리, 대부분의 동작 환경에서는 주변 광이 통상적으로 광 센서에 도달하기 때문에, 센서 또는 감지 회로에 의해 검출된 주변 광으로 인해 픽셀 피드백 회로 상에 나타나는 배경 전압(background voltage)가 가상적으로 항상 존재한다. 어레이 센서 중의 하나 또는 한 그룹에 음영(shadow)이 드리워지면, 이 음영은 입력 데이터 및/또는 주변 데이터를 검출하는데 이용되는 라인 어드레스의 부분 동안 어레이 센서가 스캔될 때에 검출될 것이다.
대부분의 디스플레이는 초당 30 내지 60 프레임(fps)의 리프레시 레이트를 이용한다. 60fps의 리프레시 레이트는 프레임 어드레스 시간이 16.67㎳이라는 것을 의미한다. 디스플레이가 100 라인을 갖는다면, 어르레스 시간은 16.67 ÷ 100 혹은 167㎳이 된다. 각각의 라인 스캔의 개시 시에, 라인 내의 픽셀은 턴오프되며, 그에 따라 광 센서 어레이 내의 라인 상의 유일한 광은 디스플레이 동작 환경에서의 주변 광(실내등과 같은)으로부터 발생된 것이거나, 또는 광 입력 장치로부터(예컨대, 방출형 라이트 펜으로부터 또는 산란판에서 산란된 광으로부터) 발생된 것일 것이다. 이러한 예에서, 센서를 위한 피드백 회로에서의 전압을 스캔하기 위해 라인 기입 시간의 20 퍼센트(20％) 또는 1/5(즉, 167÷5 = 33.4)이 이용되면, 외부 광 입력의 검출을 위해 약 33㎳ 타임 슬롯 또는 기간(혹은 이것의 몇분의 1)이 전용될 수도 있다. 이로써, 라인 기입을 위해서는 134㎳가 남게 될 것이다. 피드백 회로 상의 전압을 검출하기 위한 회로는 디스플레이를 구동하고 디스플레이 휘도 제어 및 안정화를 위한 피드백 회로를 관리하기 위해 사용된 구동 집적회로(IC) 전자 장치 및 로직에 통합된다. 이러한 유형의 회로에 대한 상세한 내용은 전기 기술 분야에서 익숙한 사람에게는 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 구체적으로 설명되지 않는다.
다수의 센서를 갖는 디스플레이 스크린에 광 정보를 입력하기 위한 다수의 구조 및 방법이 존재하며, 이하에서는 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 예시를 목적으로 하여 제공되는 일련의 예가 설명되며, 본 명세서에서의 설명의 초점은 다수의 다른 구조 및 방법이 실시될 수도 있다는 점에 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제1 실시예에서, 일반적인 잉크 펜 또는 스타일러스 형태의 입력 장치가 사용되지만, 펜은 잉크 또는 기타 표시 재료 대신에 광 또는 포톤의 스트림을 방출하는 발과 다이오드(LED)를 포함한다. 이러한 LED의 예로는 적색 LED 또는 적외선 LED 등과 같이 가시 파장 또는 적외선 파장으로 방출하는 LED이다. 이와 달리, 다른 백색, 단색, 다색 또는 컬러 LED가 사용될 수도 있으며, 및/또는 LED는 파장 범위 이상으로 방출하거나 다색으로 될 수도 있다. 그러나, 단색 LED는 그 파장에 있지 않은 다른 주변 광을 억제하면서 최적 조합의 광 입력을 허용하기 때문에 바람직할 것이다. 다른 실시예는 백열광원을 이용할 수도 있다. 라이트 펜 내부 또는 외부의 광원으로부터의 광을 펜의 선단(tip)에 통신하기 위해서 광섬유 및/또는 렌즈 시스템이 사용될 수도 있다. 펜 내의 및/또는 펜의 선단의 광학 렌즈 시스템은 광을 광학 센서 어레이 상의 미세 지점에 집속한다. 이와 달리, 광학 시스템은 선단에서 또는 선단 부근에서 펜을 빠져나오는 실질적으로 시준된(collimated) 빔을 생성할 수도 있다. 펜은 유리판 또는 다른 투명 표면의 내측 표면 상에 센서 어레이를 포함하는 디스플레이의 전면 유리판의 표면에 올려지도록 설계되는 것이 바람직하다. 펜이 외측 표면에 올려져 가능한 한 작은 스폿을 제공하도록 내측 표면 상에 집속되는 것이 이롭기 때문에, 일실시예에서는 펜 모양의 렌즈 시스템의 초점 거리가 렌즈 시스템에서 센서 어레이까지의 거리 또는 대략 유리판의 두께가 될 것이다.
이미지를 중계하고 공간에서 요구된 위치에 스폿을 생성하기 위한 다양한 광학 기술이 종래 기술로 공지되어 있으며, 이로써 광학 시스템은 라이트 펜의 선단 에 위치된 소형의 렌즈일 필요가 없다. 따라서, 요구된 스폿, 집속된 빔, 시준된 빔, 또는 하나 혹은 소수의 센서와 인터페이스하고 이 센서에 의해 검출될 수 있수도 있는 다른 포톤 집중체를 생성하기 위해 본 기술분야에 공지되어 있는 어떠한 광학 시스템 또는 기술도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 펜의 선단에서 센서 어레이까지의 거리가 고정되어 유지되므로, 렌즈 시스템은 ?또한 고정된 채로 유지되어, 값비싼 조정 가능한 설계를 도모할 필요가 없을 것이다.
디스플레이 내의 각각의 픽셀에 의해 방출된 휘도 또는 포톤 스트림을 검출하기 위해 수행된 감지가 주변 광 상태에 의해 부당하게 방해되지 않도록, 광을 차단하거나 감쇄시키기 위해 센서 어레이의 각각의 센서에 대해 다크 실드가 제공되고, 주변 광의 전체 또는 상당한 부분을 차단하거나 매스크하도록 사용되는 것이 이롭다. 다크 실드는 센서와 주변 또는 외부 광원 사이에 개재된 불투명 구조체이며, 센서는 픽셀 에미터에 의해 방출된 광을 방해하지 않으면 된다. 다크 실드는 침적된 금속으로 구성되거나, 또는 예컨대 본 기술분야에서는 폴리이미드 재료로 알려져 있는 불투명의 착색 재료로 형성될 수 있는 것이 바람직하다. 다크 실드는 또한 주변 광의 대부분을 차단하고 적색으로 감지되는 710㎚ 파장 등의 스펙트럼의 협대역을 통과시키는 필터 재료로 형성될 수 있다.
따라서, 광 입력 시스템과 조합하여 사용될 때의 다크 실드는 절대적으로 불투명한 것이 아니라, 주변 광의 대부분을 차단 또는 감쇄시키지만 펜 내의 LED의 특정 파장의 실질적인 전송을 허용하거나 부합하는 광을 통과시키는 필터 재료인 것이 이롭다. 예컨대, LED가 710㎚ 부근에서 광을 방출하는 적색 LED인 경우, 다 크 실드는 710㎚ 노치 필터(notch filter)이거나 또는 이러한 노치 필터와 유사하게 제조될 수 있는 필터인 것이 이롭다. LED는 어떠한 컬러도 가능하며, 정합 필터는 펜 내의 LED 파장과 정합하거나 거의 정합하면 어떠한 파장의 것도 가능하다. 물론, 필터 통과 파장 범위 및 LED 방출 파장 범위는 적어도 일부의 스펙트럼 파장 범위 중첩을 가져야만 한다. 펜 라이트 입력 시스템의 해상도는 디스플레이 자체의 픽셀 해상도 정도로 높게 될 수 있다. 이것은 입력 시스템이 블록 혹은 필기 글씨, 또는 지문 등의 기타 그래픽 혹은 기호 데이터나 정보를 정확하게 기록하도록 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
제2 실시예에서, 주변 광으로부터 센서 어레이에 음영이 드리워지도록 하기 위해 사람의 손가락이 사용될 수 있다. 이것은 비교적 조악한 입력 시스템이기는 하지만, 디스플레이 상의 아이콘을 작동시키기에 충분한 정도로 정확하다. 더욱이, 주변 광은 음영이 드리워지지 않은 센서와 관련하여 음영이 검출 가능한 디스플레이 상에 충분한 강도로 이루어질 필요가 있을 것이다.
제3 실시예에는 플레이트에서의 내부 전반사 현상이 이용된다. 광범위의 광학 밀도(굴절률)의 어떠한 투명 재료로 구성된 플레이트의 에지에 진입하는 광이, 플레이트의 광학 밀도 및 플레이트와 접촉하는 재료가 적절하게 선택되면, 플레이트의 상표면 및 기저면을 빠져나오는 광없이, 플레이트의 한측면에서 다른 측면으로 이동할 것이다. 더 높은 광학 밀도의 투명 재료에 의해 둘러싸인 일반적인 유리가 사용에 적합하다. 그러므로, 유리 또는 메틸메타아크릴레이트 플라스틱으로 이루어진 플레이트가 OLED 디스플레이 및 센서 어레이의 전면에 부착될 수 있다. 적색 LED는, 어떠한 방해없이 광이 플레이트 전체 내에서 전파할 것이기 때문에, 어떠한 LED 광도 센서 어레이에 충돌하지 않고서, 광을 플레이트의 한측면으로 지향시킬 수 있다. 그러나, 물체가 플레이트에 터치되면, 2개의 재료 간의 광학 인터페이스의 변화에 의해, 플레이트가 터치되는 지점에서 플레이트의 표면으로부터 광이 빠져나와 플레이트를 터치하고 있는 물체를 조사하기에 충분하게 될 것이다. 그 물체가 반사 재료(예컨대, 백색 재료 또는 플레이트 내의 광의파장에 높은 반사성을 나타내는 색상의 재료)로 구성되거나 코팅된다면, 광은 산란하는 플레이트가 터치되는 지점에서 가장 인접한 어레이의 센서에 산란될 것이다. 이러한 유형의 광 입력은 비교적 더 높은 해상도의 라이트 펜을 갖지 못하지만, 협폭의 선단을 갖는 스타일러스가 사용된다면, 상대적으로 더 큰 핑거 팁(finger tip)을 사용하는 것보다 해상도가 더 우수하다. 또한, 측면 입력 광을 산란시키기 위해 손가락을 사용할 수도 있다. 이러한 입력 시스템의 장점은 자력으로 행동할 수 없는 물체가 스타일러스로서 사용될 수 있거나, 이러한 입력 시스템이 음영 기술(shadowing technique)의 것이기 때문에 손가락이 사용될 수 있고 주변 광의 조건이 중요하지 않게 된다는 점이다.
제4 실시예에서, 이미지는 단지 스크린 상의 위치 이외의 위치에 입력될 수도 있다. 예컨대, 지문의 이미지가 광학 센서 어레이에 입력될 수 있으며, 디스플레이 유리의 표면 상에 이미지를 위치시키고(잉크를 이용하거나 손가락으로부터의 수분 혹은 기름을 채취함으로써와 같이), 외부 광의 광원으로부터 그 이미지를 통과하는 광을 음영지게 함으로써 캡쳐될 수 있다. 시준된 광이 외부 광원으로서 사 용된다면, 해상도가 증가할 것이다. 이러한 직접 입력과는 달리, 셀로판 등의 박막 재료가 일측면 상의 분배 롤(dispensing roll)과 다른 측면 상의 테이크-업 스풀(take-up spool)로 디스플레이의 전면에 부착될 수 있는 시스템이 구현될 수도 있다. 셀로판과 디스플레이 글래스 사이에는 산란 플레이트의 광학 밀도와 부합하는 글리세린 등의 광학 매질이 제공된다. 셀로판은 산란 플레이트와 셀로판 양자에 접촉하는 글리세린층 상에 얹혀지거나 또는 글리세린층 내에 위치된다. 이로써 셀로판이 광 수용 상판이 된다. 손가락이 셀로판에 프레싱될 때, 광은 지문을 정의하는 리지(ridge)를 산란시키고, 센서 어레이에 기록될 것이다. 디스플레이의 표면에 광의 영역을 생성하거나 또는 광의 복수의 영역을 이미지의 형태로 생성하는 다른 수단 및 방법이 채용될 수도 있다.
추가의 실시예는 본 명세서의 여러 곳과 도면에 설명되어 있으며, 본 발명은 전술한 특정의 실시예로만 한정되지는 않는다. 또한, 본 명세서에 제공된 설명의 관점에서 본 발명의 구조 및 방법의 다양한 특징과 구성이 별도로 사용되거나 또는 임의의 조합으로 사용될 수도 있으며, 특정의 실시예는 성능 또는 동작 가능성을 향상시키지만 반드시 요구되지는 않는 옵션의 특징으로 설명된다.
이하에서는 센서 어레이의 여러 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 센서 플레이트(1)가 설치된 OLED 디스플레이 기판(100) 등의 디스플레이 패널 기판의 실시예를 도시하고 있다. 센서 플레이트(1) 상에는 센서 소자(2)가 위치되어 있다. OLED 디스플레이 기판(100)은 그 위에 OLED 픽셀(7)의 어레이가 배치되어 있다. 센서 플레이트(1)는 광(포톤) 또는 광학 센서(2)의 센서 어레이(20)가 그 위에 배 치되거나 형성되어 있다(센서 플레이트(1)는 물리적으로 분리된 플레이트가 요구되지 않도록 디스플레이 기판과 일체로 형성될 수도 있다). 광학 센서는 광학 레지스터, 광학 다이오드, 광학 트랜지스터 또는 광 레벨, 휘도 또는 광속 변화에서의 변화에 응답하여 감지되거나 측정될 수 있는 검출 가능한 변화를 겪는 임의의 다른 장치도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 광학적으로 활성의 재료는 실리콘, 비정질 실리콘, 카드뮴 셀레나이드 및 폴리-실리콘 중의 임의의 것 또는 이들의 조합을 포함한 다수의 재료 중에서 선택될 수 있으며, 이러한 재료로만 한정되지는 않는다. 도시되지는 않았지만, 센서 또는 이 어레이에 대한 다른 발명의 특징부가 가리워지는 것을 방지하는 것은, 예컨대 고립 박막 트랜지스터(TFT) 또는 센서와 센서 사이의 누화를 방지하는 기타 소자 혹은 회로 등과 같은 감지에 직접적으로 관련되지 않은 임의의 회로 소자이다. 이러한 구조는 앞에서 언급되고 본 명세서에 통합되어 있는 공동 계류 중인 특허 출원에 예시되어 있거나, 본 기술분야의 일반적인 기술을 갖고 있는 사람에게는 공지된 것이다.
센서 어레이(20)는 센서 어레이 및 OLED 디스플레이 기판이 함께 결합될 때에 각각 접촉 패드(10, 11)에 연결되는 전기 접촉부(5, 6)를 갖는다. 센서 어레이(20)는 OLED 디스플레이의 구동 회로부에 대한 피드백이 디스플레이에 걸쳐 안정한 조도와 균일성을 유지하도록 작동한다. 이러한 구동 회로의 예는 2004년 6월 17일자로 출원된 "Controlled Passive Display, Apparatus and Method for Controlling and Making a Passive Display"를 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/872,268호, 2004년 5월 6일자로 출원된 "Method and Apparatus for Controlling A Light Source"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/841,198호, 2004년 11월 19일자로 출원된 "Passive Matrix Emission Stabilized Flat Panel Display"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/515,575호, 2004년 6월 17일자로 출원된 "Method and Apparatus for Controlling an Active Matrix Display"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 출원 번호 10/872,344호 중의 하나 이상 또는 종래의 구동 회로가 사용될 수도 있는 곳에 예시되어 있거나, 종래 기술로서 공지되어 있다.
본 발명은 OLED 또는 다른 디스플레이의 조도 또는 휘도 균일성을 제어할 수 있을뿐만 아니라 컴퓨터 터치 스크린 혹은 라이트 펜 입력 장치와 다소 유사하게 작동하는 입력 장치로서 사용될 수 있는 센서 어레이를 개시한다. 센서 어레이는 예컨대 유리 기판 상의 센서 시스템의 변형없이 터치 스크린으로서 사용될 수도 있다. 즉, 방출형 피드백이 실시되고 있는 능동 매트릭스의 경우, 터치 스크린 감지 시스템은 동시에 방출형 피드백 센서 시스템이 될 수도 있고, 그 반대도 가능하다.
따라서, 일특징에서, 본 발명은 제1의 복수의 별도로 어드레스 가능한 화상 성분(픽셀) 위치가 2차원 어레이로서 배열되는 디스플레이 장치에 대한 입력을 검출하는 방법을 제공한다. 일실시예에서, 상기 방법은 제1의 복수의 별도로 어드레스 가능한 픽셀 위치의 적어도 일부에 근접한 포톤 감지 소자를 2차원의 어레이로 제공하는 단계, 소정의 검출 시간 기간 동안 상기 감지 소자의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계, 검출된 광자의 수 또는 에너지에 대응하여 상기 광자 감지 소자의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계, 및 입력을 수신한 적어도 하나의 픽 셀 위치를 식별하기 위해 감지된 신호를 분석하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 복수의 감지 소자가 이 감지 소자에 정렬되어 배치된 대응하는 OLED 픽셀을 가질 수도 있다. 광자 감지 소자는 제1의 복수의 별도로 어드레스 가능한 픽셀 위치의 각각에 근접하여 제공될 수도 있다. 각각의 픽셀 위치에 근접하여 제공된 감지 소자는 픽셀 위치에서 각각의 픽셀의 구조 내에 제공된 감지 소자를 포함할 수도 있다. 광자 감지 소자는 제1의 복수의 별도로 어드레스 가능한 픽셀 위치의 N번째 행마다와 M번째 열마다 근접하여 제공될 수도 있으며, 여기서 N과 M은 1과 N행 및 M열에서의 화소의 최대수 사이의 양의 정수로서 독립적으로 선택될 수도 있다. 감지 소자는 단독으로 또는 다른 소자와 조합하여 광속 인테그레이터로서 동작할 수도 있다.
일실시예에서, 감지 소자가 모든 픽셀 위치에 제공되고 있지만, 모든 픽셀에 제공되지 않아도 되며, 그 대신 상이한 위치에 제공될 수도 있다. 그 전제 조건은 행과 열에 대해 픽셀 간격이 상이한지 아니면 동일한지의 여부일 것이다. 에컨대 감지 소자가 매 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50번째 또는 그 값들 사이의 다른 값마다 그리고 디스플레이의 행과 열 치수에서 더 큰 값마다에 제공되는 실시예가 가능하다. 이와 달리, 감지 소자는 소정의 또는 동적으로 결정된 센서 간격, 픽셀 컬러 또는 다른 정규 혹은 비정규의 패턴에 따라 제공될 수도 있다.
디스플레이로는 흑색/백색, 단색, 또는 복수의 상이한 컬러 픽셀을 갖는 컬러 디스플레이가 가능하다. 복수의 상이한 컬러 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 픽셀 또는 임의의 다른 컬러 세트, 특히 디스플레이의 시청자에 대해 임의의 컬러를 생 성하여 조합하는 성능을 제공하는 컬러를 포함한다. 감지 소자는 소정의 특정 에미터 컬러(적색, 녹색 및 청색 에미터 등의)를 갖는 픽셀에 대해서만 제공될 수도 있고, 전체 에미터 컬러 픽셀에 제공될 수도 있다.
픽셀 감지 소자는 변형되지 않을 수도 있고, 광 차단 실드(다크 실드)에 대한 수정이 이루어지도록 변형될 수도 있다. 예컨대, 이러한 수정으로는 일부 광이 픽셀에 진입하여 센서를 때릴 수 있도록 구멍, 애퍼쳐 또는 불투명도가 작은(더 투명한) 영역을 제공하는 것 등이 있다. 이러한 구멍 또는 기타 수정은 외부 광 신호로 하여금 센서에 도달하여, 라이트 펜으로부터의 주변 광보다 더 밝거나 또는 불투명하거나 부분적으로만 투명하거나 혹은 반투명한 물체에 의해 음영으로서 발탁된 주변 광보다 더 어두운 것으로서 센서에 의해 감지되거나 검출되도록 하는데 특히 유용하다.
본 발명의 실시예는 일부 픽셀이 구멍이 없는 광 차단 다크 실드를 갖도록 하고 다른 픽셀이 구멍, 애퍼쳐 또는 다른 수정을 갖도록 하여, 픽셀 외부 및 디스플레이 장치 외부로부터의 광이 그 안에 있도록 할 수도 있다. 예컨대, 별도로 어드레스 가능한 픽셀은 외부 광원으로부터 디스플레이에 입사하는 주변 광으로부터의 포톤의 적어도 일부를 픽셀의 적어도 일부(또는 픽셀의 전체)에서 감쇄시키는 광 실드를 포함할 수도 있다. 광 실드는 금속성의 거의 불투명한 층 또는 비금속성 층을 포함할 수도 있다. 광 실드는 필터 재료를 포함하며, 이 필터 재료는 스펙트럼 상에서 중립적이거나, 또는 넓은 스펙트럼 주변 실내 또는 환경 광(백색광 등의)이 완전하게 또는 거의 차단되거나 감쇄되는 한편 광 입력 장치(710㎚ 레이저 등)로부터의 협폭의 스펙트럼 광이 다크 실드를 통해 센서 또는 감지 소자에 전달되도록 스펙트럼적으로 선택 가능한 재료이다. 일실시예에서, 상이한 불투명 실드 및/또는 필터가 상이한 픽셀에서 상이하게 사용될 수도 있다.
이와 달리, 광 실드는 주변 광의 감쇄가 광 실드를 둘러싸는 부분에서의 감쇄보다 더 적도록 각각의 광 감지 소자 내에, 광 감지 소자에, 광 감지 소자에 근접하여, 또는 광 감지 소자 부근에 변형부를 포함할 수도 있다. 이러한 변형부는 광 감지 소자의 면적보다 더 작은 면적을 갖는 애퍼쳐일 수도 있다. 이러한 변형부는 광 실드에 구멍을 포함하는 애퍼쳐일 수도 있다. 구멍 또는 애퍼쳐는 적합한 양의 광(적합한 수의 광자)이 감지 또는 통합 시간 동안 센서에 도달하여 광 또는 음영 입력이 검출될 수 있도록 하는 크기 또는 치수를 가질 수 있다.
도 2는 센서(2)의 센서 어레이(20)를 라이트 펜(60) 입력 센서 장치 및 시스템으로서 이용하기 위한 개략적인 기능부의 실시예를 도시하고 있다. 광 감지 장치 및 시스템의 동작에 참여하는 장치 및 회로 소자만이 도시 및 예시되어 있으며, 본질적으로 종래의 요소인 장치 및 회로 소자는 본 발명을 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 생략되었다. 또한, 일례의 어레이 매트릭스 디스플레이 광 생성 및 픽셀 구동 회로와 방법은 전술한 바와 같이 본 명세서에 참고자료로 통합되어 있는 공동 계류 중인 미국 특허 출원 또는 본 기술분야의 종래 기술로서 공지되어 있는 곳에 개시되어 있다.
데이터 판독기 회로(71)는 고립 TFT(40)를 통해 전압 분할기 레지스터(25)와 센서 소자(2) 사이의 전압 분할기에 접속된다. 전압 분할기는 전원전압과 접지 사 이에 직렬로 놓여진 2개의 저항을 포함한다. 전원전압에서부터 접지까지의 전압 강하는 총전압이다. 그러나, 2개의 저항 사이의 노드에서의 전압은 2개의 레지스터의 총저항에 대한 각각의 레지스터의 비율에 의해 결정되는 바와 같이 총전압에 비례하며, 예컨대 10볼트 전원과 접지 사이의 직렬 연결된 2개의 레지스터의 총저항이 20옴이고, 이 20옴이 각각 10옴의 2개의 레지스터로 구성된다면, 레지스터 사이의 노드에서의 전압은 [10볼트 - (10옴/20옴)×10볼트]이며, 5볼트가 된다. 10볼트 전원과 제2 레지스터 사이의 레지스터의 저항이 예컨대 5옴으로 감소되면,레지스터 사이의 노드에서의 전압은 [10볼트 - (5옴/15옴)×10볼트 = 6.7볼트]로 되어 10볼트 전원에 더 근접하게 이동한다. 광학 레지스터가 10볼트 전압원과 제2 레지스터 사이에서의 저항이면, 광학 레지스터의 저항은 광학 레지스터를 때리는 광자 스트림의 강도에 좌우되며, 그러므로 2개의 레지스터 사이의 노드에서의 전압은 휘도 레벨에 따라 10볼트 전압원에 더 근접하거나 더 멀리 이동할 것이다.
따라서, 센서 어레이(20)의 실시예는 라이트 펜 또는 다른 발광 장치로부터 돌출된 주변부 상의 추가의 광을 감지하기 위해 사용되거나, 스타일러스 또는 다른 포인팅 도구와 같은 물체로부터의 음영에 의해 야기된 주변에 비해 광의 감소를 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 픽셀 센서는 광 또는 다크 작동 입력 장치로서 사용될 수도 있다. 일실시예에서, 광자 감지 소자는 스타일러스에 의해 운반되는 외부 광자 에미터, 예컨대 라이트 펜에 의해 방출된 광자 파장(에너지) 및 휘도를 감지하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 광자 감지 소자는 외부 광자 에미터에 의해 조사되지 않은 광자 감지 소자에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 높은 스타일러스에 의해 운반되는 외부 광자 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 광자 감지 소자는 외부 광자 에미터에 의해 조사되지 않은 광자 감지 소자에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 낮은 스타일러스에 의해 운반되는 외부 광자 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성된다. 외부 광자 에미터는 발광 다이오드(LED), 백열 전구와 같은 백열 광자 에미터, 또는 임의의 다른 발광 장치를 포함할 수도 있다.
라인 1(그리고 적합한 때에는 임의의 다른 라인) 내의 OLED 픽셀의 조도(휘도)가 상승할 때, 센서(2)의 저항은 감소하여(또는 컨덕턴스가 증가하여) 전압 분할기의 각각에서이 감지된 전압(30)은 선택 구동 회로(16)에 의해 제공된 + 10볼트(또는 기타 턴-온 전압)까지 증가하게 된다. 본 실시예에서, 이 감지된 전압(30)은 픽셀이 정확한 조도(휘도)를 달성하는 시점을 결정하기 위해 이용된다. 방금 설명된 이러한 동작은 제1 디스플레이 라인 또는 라인 1을 어드레스할 때에 이루어지는 것으로 알려져 있다. 라인 1이 어드레스된 후, 스캔은 라인 2로 이동하며, 모든 라인(또는 임의의 정해진 라인 세트)이 제1 프레임에서 이미지로 작동될 때까지 이러한 방식으로 진행한다.
각각의 라인의 어드레싱에는 시간 기간이 할당된다. 어드레스 시간은 통상적으로 디스플레이 내의 라인의 수로 나누어진 초당 프레임수의 역수로 정의된다. 따라서, 240개의 라인 및 초당 60 프레임의 프레임 레이트를 갖는 QVGA 디스플레이에서, 라인 어드레스 시간은 대략 70㎳이다. 본 발명의 시스템, 장치 및 방법은 다양한 디스플레이 유형 및 크기로 사용될 수 있으므로, 70㎳의 어드레싱 시간은 단지 예시적인 수치일뿐이다.
센서 어레이(20)를 라이트 펜(60) 입력 장치로서 사용하기 위해, 더으레스 시간의 일부분은 라이트 펜 입력을 위한 기간으로서 예약될 것이다. 예컨대, 일례로 70㎳ 어드레스 시간을 갖는 장치, 시스템 및 방법에서, 라인 어드레스 시간의 최초의 10㎳는 라이트 펜 입력을 위해 이용욀 것이다. 이 시간(또는 이 시간의 일부) 동안, 어드레스될 라인 내의 픽셀 전체는 OLED 또는 다른 디스플레이 유형 픽셀로부터 방출된 광이 어드레스되고 있는 라인의 센서(2)에 도달하지 않도록 스위치 오프된다(OLED 디스플레이는 본 발명으로부터 이점을 얻을 수 있는 디스플레이 유형의 단지 일례일뿐임). 어드레스될 라인 내의 모든 픽셀이 스위치 오프되어 OLED 로부터 광이 방출되지 않는 동안의 시간의 일부 또는 시간의 절대 기간은 게이트 라인 인에이블 라인 저항(도 13을 참조)과 한 행 내의 모든 픽셀에서의 T1 및 T3의 모든 게이트의 전체 커패시턴스를 곱한 것으로 이루어진 RC 시상수 등의 요소에 기초하여 결정된다. 또 다른 요소로는 데이터 라인 저항과 C1의 커패시턴스를 곱하여 이루어진 RC 시상수가 있다. 게이트 인에이블 라인에 대한 대표적인 RC 시상수는 1 내지 10㎳이다. 유사한 RC 시상수가 데이터 라인에 적용 가능할 것이다. 이들 2개의 RC 시상수는 라인이 동시에 활성화되어 데이터가 수 ㎳에서 전송될 수도 있기 때문에 서로 합산될 필요는 없다. RC 시상수와 이 RC 시상수를 디스플레이를 구동하는데 적용하는 방법에 대한 조작은 평판 디스플레이 설계자에 의해 널리 공지되어 있다.
예컨대, 그 기간은 광의 양(휘도 또는 광자속)을 감안할 때 감지된 신호가 충분히 길지만 센서(2)를 포화시키지 않을 정도로 충분히 길어야 한다. 또한 디스플레이 휘도가 수용 가능한 레벨로 유지되지만, 일반적으로 행 어드레싱 시간이 한 프레임의 길이인 픽셀의 온 타임의 작은 비율(예컨대, 라인수의 역수)이 되도록, 이미지를 디스플레이하기 위해 충분한 어드레스 시간이 남아 있고, 이미지 행 어드레싱을 위해 예약된 시간의 일반적으로 양이 픽셀 또는 디스플레이 휘도 레벨을 거의 처리할 수 있는 것이 이롭다(예컨대, 100 라인 디스플레이에 대해, 약 1% 행 어드레스 시간을 가짐).
따라서, 터치 감지 및 이미지 어드레싱에 할당된 시간은 통상적으로 감지 측정치를 얻어내는데 소요되는 시간과 이미지 데이터를 픽셀에 전송하는데 얼마나 오래 걸리는지에 의존될 것이다. 예컨대, 이미지 데이터를 전송하는데 10㎳가 소요되고 센서 데이터를 측정하는데 10㎳가 소요된다면, 먼저 픽셀로부터 이전의 이미지화 데이터를 삭제함으로써 픽셀을 어두운 상태로 하여야 할 것이다. 일실시예에서, 이미지 데이터(제로 값)를 픽셀에 전달하여 픽셀을 턴오프시키는 양은 10㎳ㅡㄹ 소비하며, 센서를 판독하는 것은 센서 판독 부분에 대한 총 20㎳에서 또 다른 10㎳를 소비할 것이다. 이미지 데이터를 전송하기 위한 나머지 시간은 이 경우에는 불과 10㎳일 것이다. 이 10㎳의 시간은 단지 예시일뿐이다.
이 때, 라인의 센서(2) 상의 임의의 광은 라이트 펜 또는 다른 광이나 포톤 방출 장치(60)로부터 방출된 광선 또는 포톤(62)에 의한 것이다. 데이터 판독기(71)는 전압 분할기 레지스터(25)에서 전개된 전압을 판독하며, 감지된 전압 데이터 판독치는 데이터 버퍼(70)에 저장되며, 이 버퍼는 본 기술분야에 공지되어 있 는 어떠한 버퍼도 가능하다. 데이터 버퍼(70) 내의 데이터는 처리부 또는 연산부(또는 별도의 프로세서, 컴퓨터 또는 기타 로직)(72)에 위치된 소프트웨어 또는 다른 수단에 의해 질의, 판독 및/또는 분석된다. 본 발명의 시스템, 장치 및 방법은 처리부 또는 연산부를 통합할 수도 있고, 외부 연산 또는 처리 환경과 결합하여 통신할 수도 있다. 처리부 또는 연산부의 세부구성은 이러한 처리, 연산, 또는 다른 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 로직이 본 기술분야에 널리 공지되어 있기 때문에 도시되지도 않고, 추가로 설명되지도 않는다.
데이터가 데이터 판독기(71)에 의해 판독된 후, 데이터 판독기(71)는 임의의 형태의 스위치 또는 스위칭 로직을 이용하여 회로를 스위치 오프되며, 시스템은 어드레스 시간의 나머지 60㎳의 발란스를 위해 정상 디스플레이 모드로 반전한다. 일실시예에서, 지연량은 초당 60회의 속도로 리프레시된다. 이 리프레시 레이트는 펜 라이트 입력에 대해 요구된 것보다 훨씬 고속이며, 펜 또는 다른 광 소스로부터의 광빔의 입력 또는 이동이 약 0.01㎳ 내지 수초의 범위, 보다 대표적으로는 약 0.1초 내지 약 1.0초 또는 측정을 반복하기 위한 약 6 내지 60 프레임과 동등하게 수동 이동으로 이루어진다. 사용자가 0.1초보다 더 고속의 레이트로 펜라이트를 이동시키고 있을 수도 있기 때문에. 통상의 사용자는 스크린 상의 입력 위치를 식별하고자 할 때 펜 라이트(60)의 이동을 중지시킬 것이다. 본 발명이 특정의 범위로 한정되지 않도록 더 길거나 더 짧은 기간이 사용될 수도 있으며, 예컨대 입력 시스템은 연속적인 이동을 트레이스할 수 있는 것이 바람직하다면, 광 입력 감지 주파수는 연속적인 이동의 요구된 캡쳐를 달성하기 위해 요구된 바대로 증가될 수 도 있다.
이것은 데이터 판독기(71)에 의해 판독되고 있는 데이터가 펜라이트의 사용 동안 여러 번 업데이트될 수 있다는 것을 의미하며, 그에 따라 감지된 데이터는 시간에 걸쳐(또는 복수의 판독 사이클에 걸쳐) 통합되어 더 깨끗하고 비교적 잡음이 없는 판독치를 제공하는 것이 바람직하다. 연속적인 이동 또는 경로를 캡쳐할 때와 같이 더 높은 판독 속도가 요구되면, 잡음을 발생할 수도 있는 곡선에서의 급격한 변동(jerkness)을 최소화하도록 옵션으로 평활 알고리즘이 적용될 수도 있다. 또한, 펜 라이트 입력(또는 음영 입력) 시간 동안 수집된 정보가 요구된 그레이의 음영이 아닌 1 또는 0 값 중의 하나를 갖는 디지털 또는 2진 입력이라는 점에 유의하기 바란다. 본 발명의 다른 실시예는 압력 또는 위치의 등가물 및 일부 다른 데이터가 입력될 수도 있도록 어떠한 범위의 입력 또는 그레이의 음영을 제공할 것이다.
센서를 판독하기 위한 각종의 상이한 방식 중의 하나가 본 발명의 사상 내에서 채용될 수도 있다. 이러한 방식은 디스플레이 행 어드레싱 시간 동안의 센서의 판독, 센서 입력 전용의 프레임 동안의 센서의 판독, 스크린이 터치될 때에 선택된 전용 프레임 동안의 센서의 판독, 수직-리트레이스 시간 동안의 센서의 판독, 및/또는 수평-리트레이스 동안의 센서의 판독 중의 하나를 포함할 수도 있다.
일실시예에서, 센서는 디스플레이 프레임 행 어드레스 시간 동안에 판독된다. 예컨대, 2-차원 디스플레이 어레이는 복수의 행과 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열될 수도 있으며, 각각의 행은 픽셀의 행이 기입되는 동안의 행 기입 어드 레스 시간 및 복수의 행과 열을 포함하는 디스플레이의 모든 픽셀이 기입되는 동안의 프레임 시간을 가지며, 각각의 행에서의 감지 소자는 각각의 행 기입 어드레스 시간의 일부부 동안 판독된다. 판독은 행 기입 어드레스 시간의 전체 또는 일부 동안 당성될 수도 있다. 일례로, 각각의 행 기입 어드레스 시간의 일부분은 행 어드레스 시간의 0.001과 0.5 사이의 일부, 행 어드레스 시간의 0.01과 0.2의 일부, 행 어드레스 시간의 0.01과 0.1의 일부, 도는 행 어드레스 시간의 0.1과 0.5의 일부가 될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 센서는 센서 입력 전용의 프레임 동안에 판독된다. 예컨대, 2-차원 어레이는 복수의 행과 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열될 수도 있으며, 각각의 행은 복수의 행과 열을 포함하는 디스플레이의 모든 픽셀이 기입되는 동안의 기입 프레임 시간에 기입되며, 감지 소자의 행이 판독되는 동안의 행 판독 어드레스 시간을 가지며, 행 판독 어드레스 시간은 픽셀 에미터 기입 시간과는 별도인 센서 판독 프레임 시간 동안에 발행하며, 감지 소자의 모든 행은 판독 또는 복수의 감지 소자에 전용인 기입 프레인 시간 및 판독 프레임 시간에 중첩하지 않는 판독 프레임 시간 동안 복수의 행 판독 어드레스 시간 동안 판독된다.
또 다른 실시예에서, 센서는 스크린이 터치되거나 라이트 펜에 의해 조사될 때에 선택된 전용 프레임 동안 판독된다. 예컨대, 복수의 감지 소자는 전용의 센서 판독 시간 동안 판독될 수도 있다. 이 전용의 센서 판독 프레임은 소정의 입력을 수신하는 디스플레이 스크린 상에서만 또는 주기적으로 발생하도록 될 수 있다. 예컨대, 소정의 입력은 디스플레이 스크린의 표면과의 물리적인 접촉을 포함할 수 도 있다. 이러한 물리적인 접촉은 손가락 또는 공구 혹은 스타일러스 형상 물체와의 물리적 터칭을 포함할 수도 있다.
이와 달리, 소정의 입력은 디스플레이 스크린이 표면의 일부에 걸쳐 광자속 휘도에서의 소정의 크기 변화를 포함할 수도 있으며, 소정의 입력은 디스플레이 스크린 표면에 근접한 파라미터에서의 비접촉식 변화를 포함한다. 비접속촉식 변화는 국분적인 온도 변화, 커패시턴스 혹은 전하 농도 변화, 자속 변화, 국부적인 더 높거나 더 낮은 광자속 또는 휘도 변경 및/또는 이들의 2개 이상의 조합으로 이루어진 변화의 세트로부터 선택될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 센서는 연속적인 디스플레이 프레임 사이의 수직-리트레이스 시간 동안 판독된다. 수직 리트레이스 시간은 연속적인 프레임 사이의 연속적인 프레임 사이의 시간이며, 수평 리트레이스 시간은 순차 라인(또는 행) 기입 사이의 시간이라는 점에 유의하기 바라며,(OLED 디스플레이 등의 평판형 디스플레에 직저 적용 가능하지는 않은 것으로 생각되지만, 종래의 CRT 디스플레이에서의 수직 리트레이스 시간은 전자빔이 CRT 관의 하단에서 CRT 관의 상단으로 이동하도록 하는데 대해 소요되는 시간이다.)
센서가 수직-리트레이스 시간 동안 판독되는 실시예에 대해, 별도의 또는 추가의 센서 라인이 제공되는 것이 이롭다. 디스플레이 수직-리트레이스 시간 동안 판독하도록 구성된 회로는 수정이 없는 이미 설명된 동일한 광자속 통합기 회로이다. T1에 대한 게이트 라인이 접속되는 동일 라인(L2)에 접속되는 TFT(T3)(제2 TFT) 대신, TFT(T3)에 전용되는 또 다른 별도의 게이트 라인이 존재한다. 이 구조 로, 발광 휘도 제어를 위한 규칙적인 피드백 감지가 라인 어드레스 시간 동안 수행되며, 그리고나서 모든 라인이 기입될 때에, 모든 센서가 재차 판독되어 다음 프레임이 개시하기 전에 어떠한 터치 또는 광/음영 입력을 감지한다. 통상적으로, 수직 리트레이스 시간은 총프레임 시간의 10％ 내지 50％이지만, 이 보다 더 길거나 더 짧을 수도 있다. 따라서, 일실시예에서는 감지 소자가 픽셀 발광 휘도를 판독하기 위해 사용되는 센서 라인과는 별도의 센서 라인에 의해 판독되며, 센서의 판독은 트랜지스터의 게이트 단자를 통해 제어된 별도의 터치 센서에 의해 제어된다.
또 다른 실시예에서, 센서는 수평-리트레이스 시간 동안 판독된다. 수평 리트레이스 시간 감지를 위해 별도의 센서 및 제어 라인이 채용되는 것이 바람직할 것이다. 일실시예에서(도 11을 참조), T4에 대한 게이트 라인은 수평 라인 L5에 접속되는 한편, 라인 L5는 센서 판독 동안 T4의 게이트를 작동시키는 전용의 추가 라인이다.
도 2에 예시된 시스템 및 장치의 실시예는 임의의 펜 라이트로부터의 광의 필터링없이 임의의 펜 라이트 또는 광원(60)의 사용을 도시하고 있다. 이 동작 모드에서, 센서 어레이(20)는 펜라이트(62)의 통상적으로 더 높은 휘도 또는 디스플레이 스크린 전면에 또는 그 부근에 배치되거나 위치된 물체로부터의 디스플레이의 음영 부분의 더 낮은 휘도로 주변 광(63)에 노광된다.
이와 달리, 도 3에 예시된 실시예는 동일한 센서 어레이 구조이지만, 센서 어레이(20) 내의 한 센서(2) 상의 음영 또는 감쇄된 신호(61)를 발췌하는 광학적으로 조밀한 물체(64)를 사용하고 있고, 출력빔(62)에서의 포톤의 빔을 방사하는 라 이트 펜(60) 등의 별도의 광원을 필요로 하지 않는 구조를 도시하고 있다. 이러한 음영 구현을 위한 처리는 전술된 라이트 펜의 입력과 실실적으로 유사하지만, 음영 실시예의 성공은 센서 어레이(20)의 센서(2) 상의 주변 광(63)과 음영(61) 사이의 조도(휘도)에서의 상대적인 차이에 좌우된다. 광학적으로 조밀한 물체가 미세한 포인트를 갖거나 디스플레이 상의 소영역 내에 음영이 위치할 수 있도록 하여야 하는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 광학적으로 조밀하거나 불투명한 부분은 스타일러스의 나머지 부분과 선단에 제공되거나, 팁을 운반하는 핸들이 최소화되거나, 강한 음영을 발췌하지 못하는 구조 또는 광학적으로 투명한 재료로 형성된다. 음영이 스타일러스 또는 핸들로부터 취해질 때에도 팁에서의 입력이 용이하게 식별될 수 있도록 공지의 스타일러스 형태의 터미널 포인트 또는 팁을 검출하기 위해 옵션으로 알고리즘이 적용될 수도 있다.
따라서, 라이트 펜 도는 다른 광 혹은 포톤 발광 장치로부터의 휘도의 증가를 감지하는 장치 및 방법에 추가하여, 음영 입력을 감지하기 위해 센서(2) 및 센서 어레이(20)가 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 적어도 하나의 실시예에서, 그 장치 및 방법은 배경에 비해 더 높거나 및/또는 더 낮은 휘도 입력을 동시에 감시할 수도 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 펜라이트 입력에서 음영 입력으로의 변경을 위해 디스플레이에 대한 파라미터를 변경시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광자 감지 소자는 포톤 파장 및 에너지와, 스타일러스에 의해 운반된 외부 포톤 에미터에 의해 방출된 휘도량을 감지하도록 구성될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 포톤 감지 소자는 외 부 포톤 에미터에 의해 조사되지 않은 광자 감지 소자에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 높은 스타일러스 운반 외부 포톤 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성될 수도 있다. 스타일러스 운반 외부 포톤 에미터는 라이트 펜을 포함할 수도 있고, 외부 포톤 에미터는 발광 다이오드(LED) 또는 형광 포톤 에미터를 포함할 수도 있다. 이들 실시예 중의 임의의 실시예에서, 디스플레이 전면 또는 감지 소자에서 광의 분포와 광의 경로를 성형(shape)하고 제어하기 위해, 광학 시스템 또는 굴절율 이송 트레인 및/또는 굴절 광학장치가 채용될 수도 있다. 예컨대, LED로부터 방출된 광을 수신하고 디스플레이 스크린의 전면에 또는 그 아래의 센서 평면에 광의 스폿을 집속시키기 위해 광학 렌즈 시스템이 채용될 수도 있다.
도 4는 도 2 및 도 3의 실시예에서와 동일한 센서 어레이 및 회로를 갖지만, 펜라이트(60)가 적색광(65) 등의 협폭의 스펙트럼 파장 대역의 광을 방출하며(광자 소스 방출 특성 때문에 및/또는 펜라이트 내의 공간 필터링으로부터), 이 광이 스펙트럼 파장 필터(72)를 통과하여 센서 어레이(20)의 센서(2) 상에 도달하는 점이 상이한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 이 도면에는 LED 또는 다른 광원으로부터의 광을 협소한 지점에 집속하는 광학 렌즈 시스템 또는 동시에 하나의 픽셀 센서를 조사하여 매우 높은 해상도를 발생하는 협폭의 빔(narrow waisted beam)을 채용할 수 있는 펜라이트의 구조가 도시되어 있지 않다.
실제로, 필기 문자를 감지하여 이 필기 문자를 인식하기 위한 토대를 제공하기 위해 고해상도 광학 시스템이 사용될 수 있다. 필기 문자 캡쳐 및 인식을 위해 펜 라이트를 사용하는 일실시예에서, 펜 라이트 또는 다른 발광 스타일러스 장치는 글래스 또는 디스플레이의 다른 표면에 비스듬히 유지되어, 서명 또는 다른 필기 메시지 등의 인쇄 또는 흘려쓴 필기 샘플을 트레이스하는 동안 센서 어레이로부터 균일하거나 거의 균일한 거리가 유지된다. 주변 광의 전부 또는 일부로부터 센서 어레이를 보호하는 다크 실드로서 필터가 사용된다. 주변 광과 라이트 펜 또는 스타일러스 광 사이의 요구된 차분을 제공하기 위해 에미터와 필터의 다양한 조합이 채용될 수도 있다.
본 발명의 적어도 한 실시예에서, OLED 픽셀 에미터는 이미지의 요구된 컬러 디스플레이 특성이 생성될 수 있도록 선택될 수 있음을 이해할 것이다. 디스플레이 픽셀의 요구된 조도 및 휘도 레벨을 감지하고 유지하기 위해 사용되는 것과 동일한 센서가 라이트 펜 입력을 감지하기 위해 사용되기 때문에, 펜 라이트 스펙트럼은 센서의 스펙트럼 응답 내에 있어야만 하지만, 펜 라이트 에미터는 OLED 또는 다른 디스플레이 픽셀 에미터와 동일한 스펙트럼 특성을 가질 필요는 없다. 펜 라이트 스펙트럼은 예컨대 단색이나 다색 스펙트럼 모두 가능하며, 센서(2)가 적외선 스펙트럼 성분 등의 비가시 스펙트럼 성분을 감지할 수도 있는 곳에서는 적외선 펜 라이트 에미터가 채용될 수도 있다.
본 명세서의 설명을 통해, 필터는 주변 광을 차단하도록 센서와 정렬되지만 특정의 컬러 지형 레이저 또는 LED로부터의 광 혹은특정의 컬러 또는 스펙트럼 측광으로부터의 광을 통과시킨다는 것을 알 수 있을 것이다. 지향된 및 산란된 측광 실시예는 본 명세서의 다른 부분에서 설명된다. 본 발명의 실시예는 필터의 기저대역에 있지 않은 주변 광의 대부분을 차단하지만 입력 광원으로부터의 광을 투과 시키기 위해 주변 광의 소스와 감지 소자 사이의 광학(광) 경로에 스펙트럼 방식으로 선택 가능한 필터를 위치시킨다. 일실시예에서, 스펙트럼 방식으로 선택 가능한 필터는 실질적으로 적색광을 투과사키는 필터일 것이다. 또 다른 실시예에서, 특정 광의 실질적인 투과량은 적어도 50퍼센트, 적어도 70퍼센트, 적어도 90퍼센트, 또는 적어도 95퍼센트가 될 것이다. 또 다른 실시예에서, 실질적인 투과량은 약 10퍼센트와 100퍼센트 사이이다.
투과된 특정의 스펙트럼 광은 적색, 녹색, 청색 또는 임의의 다른 컬러가 될 것이다. 일실시예에서, 스펙트럼적으로 선택 가능한 필터는 실질적으로 700㎚와 710㎚ 사이의 범위에 있는 적색 파장을 갖는 포톤을 투과시키는 필터이다. 일실시예에서, 스펙트럼적으로 선택 가능한 필터는 실질적으로 400㎚와 800㎚ 사이의 범위의 파장을 갖는 포톤을 투과시키는 필터이다.
일실시예에서, 포인팅(pointing)을 위한 입력 신호를 제공하는 주변 광은 내부 전반사에 의해 플레이트에 감금되고 표면 인터페이스의 변경에 의해 감지 소자에게로 지향되는 적색 측광으로부터의 광(포톤)을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 포인팅을 위한 입력 신호를 제공하는 주변 광은 적색 레이저광 또는 감지 소자에게로 지향된 적색 발광 다이오드로부터의 광(포톤)을 포함한다.
일실시예에서, 컬러 똔느 스펙트럼 필터의 사용은 어떠한 센서 판독 방식과도 조합될 수 있을 것이다. 예컨대, 일실시예에서, 본 발명의 장치 및 방법의 일실시예에서, 스펙트럼 선택 필터는 주변 광 또는 입력 광의 광원과 감지 소자 사이의 광학(광) 경로 사이에 배치되며, 광 입력 장치가 스페트럼 선택 필터의 통과 대 역 내의 파장으로 발광하며, 광자 감지 소자가 디스플레이 수직 리트레이스 시간 동안 판독되는 센서를 포함한다.
도 5를 참조하면, 수동형 스타일러스(68)가 센서 어레이(20)에 정보를 입력하기 위해 사용되는 본 발명의 또 다른 실시예가 예시되어 있다. 이 시스템은 유리판(67)(또는 임의의 다른 투명한 재료)의 에지(66)로부터의 광(69)을 갖는 유리판(67)을 채용한다. 일실시예에서, 유리판(67)의 한 에지(66)에 제공된 적색 LED(69)의 어레이로부터 적생 광에 의해 에지 조사가 제공된다. 유리판(67) 또는 다른 투명 재료가 비교적 청결한 표면을 갖는 한, 적색 LED 광은 유리판(67)을 떠나서 센서 어레이(20) 상에 충돌하는 광없이 유리판(67)을 똑바로 통과한다. 스타일러스(68)의 포인트가 유리판(67)에 비스듬히 프레스될 때, 공기(스타일러스가 터치하고 있지 않는 곳)와 스타일러스(68)(스타일러스가 터치하고 있는 곳)의 굴절율 및 광학 밀도의 변화는 유리판(67)의 전면에서 광이 배출되어, 그 광을 표면에서 광이 배출된 스타일러스(68)의 지점을 포함한 배출 지점에 인접한 임의의 표면에서 산란시키며, 이 산란된 광의 일부분은 센서 어레이(20) 상에 도달하며, 이 곳에서 전술한 센서 및 관련 감지 회로에 의해 광이 검출된다. 본 시스템은 조명이 밝혀진 실내 또는 야간의 자동차 내부와 같은 전체적으로 어두운 주변 환경에서 동작할 것이다. 미세한 팁 모양의 스타일러스가 예시되어 있지만, 복수의 디스플레이된 그래픽 아이콘을 선택할 때와 같이 포인팅 정확도가 요구되는 곳에서는, 사람의 손가락 팁과 같은 비교적 더 큰 포인팅 장치가 스타일러스(68) 대신에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 장치 및 방법의 실시예는 유리판 또는 중합체판에서 이동하고 전면 유리 또는 중합체판을 터치하여 광을 감지 소자쪽으로 다시 지향시키거나 산란시키는 측광 또는 에지 광과 조합하여 픽셀 센서를 활용할 수도 있다. 예컨대, 디스플레이 및 방법은 외부 사용자로부터의 입력에 관련되지 않은 배경 휘도량과, 사용자로부터의 입력에 관련되는 상이한 휘도량을 감지하도록 구성된 제1의 복수의 광자 감지 소자를 제공할 수 있으며, 여기서 상이한 휘도량이란 더 큰 휘도량(예컨대, 광원으로부터의 휘도량)일 수도 있고, 더 작은 휘도량(예컨대, 음영으로부터의 휘도량)일 수도 있다. 더 큰 휘도량은 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 휘도보다 더 높은 휘도를 갖는 디스플레이 장치의 내부에 위치된 포톤 에미터로부터 생성될 수도 있다. 디스플레이 장치 내부에 위치된 포톤 에미터로부터 방출된 포톤은 센서 소자에 충돌하지는 않지만 토톤이 사용자 입력 위치에서 제1 투과 매질을 배출되도록 제1 투과 매질(예컨대, 유리판 또는 중합체판) 내에 완전히 가두워질 수도 있다. 포톤은 디스플레이 에미터와 사용자 사이에 위치된 플레이트 내에서 내부 전반사에 의해 제1 투과 매질 내에 전체적으로 완전히 감금되며, 그 포톤은 플레이트의 표면 성질 또는 특성을 변경시키거나 또는 플레이트 표면 인터페이스를 제2 매질에서 제3 매질로 변경시킴으로써 제1 투과 매질에서 배출된다.
일실시예에서, 제2 매질은 기체 성질의 매질을 포함하며, 제3 매질은 비기체 성질의 매질을 포함한다. 이 제2 매질은 예컨대 공기, 일부 다른 기체 또는 유체일 수도 있다. 제3 매질은 예컨대 비투명한 물체, 부분적으로 투명한 물체, 또는 고체 상태의 실질적으로 또는 부분적으로 불투명한 포인팅 스타일러스, 펜 형상 물 체, 포인팅 장치, 외부의 사람 손가락 등과 같은 실질적으로 불투명한 수동형 감쇄 물체를 포함할 수도 있다. 일실시예에서, 제1 매질을 빠져나오는 포톤은 산란된 포톤의 적어도 일부가 산란되어 디스플레이쪽으로 역반사되어 센서 소자에 충돌하도록 디스플레이 외부의 물체에 의해 산란된다. 디스플레이쪽으로와 센서 소자내로 포톤을 지향시키는 것은 물체의 표면에 의해 이루어질 수도 있다.
다양한 감지 구조 및 감지 방법에 대해 설명함으로써, 본 발명에 있어서 픽셀 휘도를 측정하고 제어하며, 터치 또는 광 입력을 감지하는데 픽셀 센서를 다양한 방식으로 활용할 수 있다는 것을 분명하게 이해하게 될 것이다. 디스플레이 어레이의 제1 복수의 광자 감지 소자는 외부 사용자로부터의 입력과 관련되지 않은 휘도량 및 상기 외부 사용자로부터의 입력과 관련된 다른 휘도량을 감지하도록 구성되어 있다. 이러한 다른 휘도량은 큰 양의 휘도일 수도 있고, 작은 양의 휘도일 수도 있다. 이러한 큰 휘도량은 디스플레이 장치의 외측에 위치한 외부 광자 에미터로부터 생성되며 상기 디스플레이 장치는 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 휘도보다 높은 휘도를 갖는 장치이고, 상기 작은 휘도량은 디스플레이 장치의 표면 근처에 배치된 100% 미만의 투과율을 갖는 수동 감쇠 물체에 의해 생성되며, 상기 디스플레이 장치는 음영(shadow)를 생성하거나 상기 디스플레이 장치의 표면에 입사하는 상기 확산 배경 휘도의 일부를 차단하거나 감쇠시킨다.
본 발명은 능동과 수동 디스플레이 타입에 모두 적용 가능하다. 수동 어레이는, 통상적으로 수동 디스플레이에서는 TFT가 필요 없어 TFT를 구성하거나 제공하는 복잡함이 없이 구성될 수 있으므로, 상업적 시스템 및 장치에 있어서 비용이 저렴하고 경제성이 높다. 수동 센서 및 수동 센서 어레이가 펜라이트 입력이나 다른 입력이나 광자 감지 장치로서 동작할 수 있기 위해서는, 펜라이트로부의 디스플레이 패널 상의 광의 위치를 찾아내는 수단이 있어야만 한다.
일실시예에서, 수동 OLED 디스플레이는 1회에 1라인만이 주사되도록 라인 스캐닝된다. 이러한 동작상의 특징은 상부(첫 행)에서 하부(마지막 행)로의 순서로 라인을 주사하기 때문에, 디스플레이 상의 입력의 1차원 위치(예를 들어, 수직 치수 또는 행 위치)를 결정하는 수단에 기능적 원리(functional basis)를 제공한다. 물론, 반대의 순서나 다른 순서를 사용할 수 있고, 본 발명은 그러한 순서를 채택할 수도 있지만, 이러한 설명에 대해서는 통상적인 동작에 집중될 것이다. 이러한 센서들은 디스플레이 픽셀 휘도 피드백 시스템 및 방법의 일부로서 동작될 수 있음을 상기하라.
도 6에 설명된 실시예를 참조하면, 수동 디스플레이(77)에서 디스플레이 픽셀(76)의 각각의 열(75)은 각각의 열(75)의 길이를 따라 전개된 스트립 또는 래더 센서 2V를 갖고 있기 때문에, 래더 센서 2V에 떨어지는 모든 광은 그 위치의 디스플레이 열 성분을 판단하거나 식별할 수만 있을 뿐, 그 위치의 디스플레이 열 성분을 판단할 수는 없다. 수동 디스플레이를 이미지 디스플레이 모드에서 동작시킬 때는, 능동 디스플레이 타입에서 가능한 국지화(localization)와는 대조적으로, 완전한 행 및 열 위치는 라인(또는 행) 스캔 위치와 열 위치를 쌍으로 함으로써 고정된다.
도 6에 도시된 스트립 센서 구성에서는, 2개의 스트립 센서(2V, 2H)가 서로 90도의 각도로 배치되어 있다. 그러므로 디스플레이 픽셀마다 하나의 고유한 센서 스트립 쌍이 존재한다. (본 발명의 실시예에서는, 단지 10개의 행 및 열만이 센서 소자를 제공하는 실시예와 같이, 픽셀 포인팅 정확도가 필요한 만큼의 정확도에 미치지 못할 때에는 각각의 행 및 열에 센서 소자 또는 래더(ladder)를 제공하지 않는다 것에 유념하라.) 디스플레이에 광이 떨어질 때는 적어도 2개의 센서 라인(하나의 수직 라인과 하나의 수평 라인)이 조사되고 그리고 이러한 센서 라인의 교차점에 의해 디스플레이 상의 정확한 (x, y) 또는 (행, 열) 좌표 위치를 식별하거나 핀-포인트한다.
도 7은 래더 센서를 갖는 수동 디스플레이의 실시예를 도시한다. 여기에서 수직 및 수평 입력을 모두 도시하여 생기는 복잡함 및 혼란을 피하기 위해 하나의 수직 입력만이 도시되어 설명되어 있다. 그러므로 이렇게 도시된 구성 자체로는 사용자 입력을 찾을 수 없고 방사성 피드백 시스템으로서 기능할 수 있을 뿐이며, 도 6의 실시예에 도시된 바와 같이 래더 센 및 수평 센서의 세트가 모두 필요하다. 스트립 센서 및 래더 센서는 서로 교환될 수 있다는 것을 이해하라. 래더의 가로대(rung)가 터치하여 연속적인 또는 반드시 연속적인 스트립을 형성할 때까지는 스트립 센서는 래더의 가로대가 굵어지는 래더 센서로 보일 수 있다.
이러한 행 및 열 위치를 쌍으로 하는 것은 펜라이트 동작의 입력 모드에 항상 유용한 것은 아닌데 왜냐하면 펜라이트로부터의 광이 센서 어레이에 떨어질 때 열의 개수가 쉽게 결정되더라도 디스플레이의 모든 라인(또는 행)이 데이터 입력 시간 동안 다크 모드(dark mode)에 있지 않기 때문에 라인 수는 결정될 수 없기 때 문이다(전술한 바를 참조). 이 문제를 극복하기 위해, 센서 글라스 또는 기판상에 수평 스트립 센서(2H)의 제2 세트를 수직 센서(2V)에 직각이 되도록 배치한다. 일실시예에서, 제1 및 제2 세트의 센서(2V)는 유전층(dielectric layer)(도시되지 않음)에 의해 분리된다. 수직으로 향하는 센서의 제1 세트는 입력의 열 위치를 판단하고 수평으로 향하는 센서의 직각 또는 제2 세트는 입력의 수직 위치를 판단한다.
도 7은 센서 어레이 소자(2)를 포함하는 수동 어레이(15)의 실시예를 도시한다. 점선(12, 13)은 수동 센서 어레이 소자 아래의 하나의 층 및 여러 개의 층 내의 OLED 어레이를 나타내거나 상기 센서 어레이 소자에 정렬된 개별의 구조로서의 어레이를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 어떤 특정한 열 내의 센서(2) 각각은 제1 및 제2 컨덕터(3 및 4) 사이에 접속된 센서 소자(2)를 갖는 센서 래더의 형태로 배열된다. 컨덕터(3)는 드라이브라인 전압(예를 들어 10볼트 또는 그 외의 정해진 전압)의 드라이브라인에 접속되어 있고 컨덕터(4)는 디바이더 레지스터(23)의 제1 단자(22)에 접속되어 있으며, 또한 상기 디바이더 레지스터(23)는 그 제2 단자(24)가 그라운드(27)에 접지되어 있다. (교차한 점선으로 표시된) OLED 에미터 당 하나의 래더가 존재한다. 도시된 바와 같은 센서(2)는 불연속 상호접속 센서 소자가 될 수 있거나, 센서(2)의 폭(및/또는 다른 치수)은 가로대형 센서(rung-like sensors)(2)가 터치 또는 실제적으로 터치하여 열의 길이를 연장시키는 센서 재료의 연속적인 스트립을 형성할 때까지 증가될 수 있음을 이해해야 한다(예를 들어, 도 6에 도시된 실시예를 참조하라).
펜라이트 입력 데이터를 판독하는 라인 어드레스 시간 동안, 전압 디바이더 레지스터(23)에서의 전압이 데이터 리더 회로(71)로부터 데이터 버퍼(70)로 입력된다. 전술한 바와 같이, 행 및 열 모두에 의해 입력 데이터의 위치를 실제로 찾아낼 수 있는 도 7에 도시된 구조를 갖는 충분한 정보가 없다. 이점을 달성하기 위해서는 센서 및 회로의 상보형 직각 세트가 부가되어야만 한다. 이러한 이유로 도 2에 도시된 구성은 OLED용 피드백 시스템으로서만 동작할 뿐이며 완전한 펜라이트 입력 시스템으로서 동작하진 못한다. 도 6에 도시된 센서 및 회로는 완전한 펜라이트 입력 시스템 및 장치 구조를 제공하기 위한 직각 성분을 도시하는 구성을 나타낸다.
도 6은 완전한 펜라이트 입력 시스템으로서 동작하는 구성을 위한 실시예를 도시하는 도면이다. 이 구성에서, 센서 래더는 복수의 교차 직각의 수직 및 수평 단일 스트립 센서(2V 및 2H)로 대체되었으며, 즉 각각의 행에 대한 하나의 수평 센서(2H) 및 각각의 열에 대한 하나의 수직 센서(2V)가 대체되었다. 스트립 센서의 한쪽 측면 또는 단자는 예를 들어 10볼트의 전압 공급원(3)에 접속되어 있다. 다른 쪽 측면 또는 단자는 전압 디바이더 센서(2H) 또는 다른 전압 디바이더 회로(23)에 접속되어 있다. 수직 센서(2V) 및 수평 센서(2H) 모두는 동등하게 구성된 전압 디바이더(23), 즉 각각의 수평 및 수직 라인에 대한 하나의 전압 디바이더 레지스터(23)에 접속될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서, 열(2) 및 행(3)은 펜라이트 또는 다른 소스로부터의 광빔(65)에 의해 활성화된다. 일실시예에서, 스트립 센서(2V 및 2H)는 약 1000 대 1(1000:1)의 폭과 길이 사이의 종횡비를 이롭게 갖는 반면 다른 실시예에 서의 이 종횡비는 약 40:1 이상이다. 여기에서 사용된 바와 같이, 폭 치수는 수직 센서(2V)에 대한 열을 따라 연장하고 수평 센서(2H)에 대한 행 치수를 따라 연장하는 큰 치수이다. 그러므로 이러한 치수는 감도가 높다. 양 치수에 있어서 광의 스폿의 위치를 결정하기 위해 충분한 감도를 갖는 한, 제한 없이 다른 종횡비가 사용될 수도 있다.
종횡비를 계산하는 한 가지 방법은 하나의 치수 즉 디스플레이의 높이 또는 폭을 수평 센서에 대해 계산하느냐 또는 수직 센서에 대해 계산하느냐에 달려 있다는 것에 유념하라. 다른 치수는 센서에 의해 어두워지게 되는 픽셀의 영역이 어느 정도의 크기냐에 따라 결정된다. 예를 들어, 임의로 하나의 간단한 계산을 위해, 100열 X 100행의 디스플레이가 1mm x 1mm 픽셀을 갖고 픽셀 영역의 20%만을 음영로 하고자 하는 경우를 가정하자. 이때 각각의 센서 라인은 폭 1.1mm를 차지하므로, 전체 20% 중 (근사적으로 교차하는 영역이 2회 카운트되기 때문에), 수평 센서 라인은 10%를 차지하며, 수직 센서는 10%를 차지한다. 전체 디스플레이 높이 및 폭은 100mm이고 센서의 폭은 단지 0.1mm이기 때문에 본 예에서의 종횡비는 1000:1이 된다.
이러한 구성에 있어서 한 가지 중요한 점은 디스플레이 상의 광 스폿의 위치를 찾기 위한 스트립 센서의 수 및 방향이 충분하다는 것이다. 편리하게도, 수직 수평 및 수직 센서 어레이는 그러한 국지화를 허용한다. 전술한 실시예에서, 스트립 센서의 세트들은 서로 직각으로 배열된다. 그러므로 펜라이트(60)로부터의 광(65)은 적어도 하나의 수직 센서(2V) 및 적어도 하나의 수평 센서(2H)에 떨어지 며, 이는 x-y 행렬 내에 광(65)이 위치하는 것이다. 위에서 밝혀진 모든 다른 유형의 입력은 이러한 구성으로 작동한다. 이러한 수동 디스플레이 장치 실행을 위한 대한 판독 처리는 능동 디스플레이 장치에 대해서 이미 서술한 바와 사실상 같다. 데이터 판독 회로(71)는 디바이더 레지스터(23)의 전압을 판독하여 데이터 버퍼(70)에 저장하고 그런 다음 데이터 버퍼로부터의 데이터는 판독되어 컴퓨터, 프로세서, 또는 데이터 버퍼(7)와 관련된 다른 논리 회로에 의해 분석된다. 광이 2개의 다른 센서 상에 떨어지거나 살포되는 경우 센서 신호의 강도에 기초하여 다른 논리 회로가 컴퓨터, 프로세서 또는 다른 논리 회로에 의해 사용되어 스폿의 중심에 가장 가까운 위치를 선택한다.
데이터 버퍼(70) 및 데이터 판독기(71)는 다양한 방식으로 실행될 수 있고 많은 회로 형태가 당업자에 의해 사용될 수 있으며 따라서 이러한 회로나 다른 버퍼 또는 데이터 판독 수단에 대해서는 여기서 상세히 설명하지 않는다.
도 8을 참조하면, 톱-에미션 OLED 픽셀(202) 구조의 예시적 실시예가 도시되어 있다. OLED 에미터(204)는 캐소드나 애노드가 될 수 있는 2개의 투명 전극(205, 206)으로 구성된다. 투명 전극들 사이의 OLED 또는 일렉트로-휘도 재료(207)에 의해 생성된 광(208)은 람베르트 확산(Lambertian dispersion)에 따라 실질적으로 사방으로 방출한다. 대부분의 광은 픽셀의 상부(209)를 빠져나가고 일부는 아래로(아래 화살표)(210) 진행하여 센서(211)에 부딪친다. OLED 재료(207)는 투명하거나 적어도 부분적으로 투명하기 때문에, 주변 광(212) 역시 투명 전극(205, 206) 및 OLED 재료(207)를 통과하여 센서(211)에 부딪친다. 그러므로 로 센서 데이터(raw sensor data)는 OLED 방출 휘도 레벨과 주변 휘도 레벨의 조합이다. (방출된 그리고 주변의) 2개의 휘도 데이터 스트림 기여(contributions)를 분리 또는 구별하기 위해, OLED 방출(209)은 주변 휘도(212)의 판독 동안에는 턴 오프된다. OLED 드라이브 TFT(215)는 톱 게이트 구조(top gate structure)이고, 이에 따라 게이트(216)는 OLED로부터 방출된 광으로부터 TFT 채널(217)을 보호한다는 것에 유념하라. 이러한 구조의 이점은 거의 모든 픽셀 영역이 OLED 방출 표면을 갖는 반면 TFT 회로는 OLED 또는 다른 일렉트로-휘도 에미터 구조의 밑에 숨겨져 있다는 점이다.
본 발명의 시스템, 장치, 및 방법은 업-에미터 또는 톱-에미터 구조에서 픽셀 센서를 사용할 수 있다는 점은 분명하게 될 것이다. 이러한 구조에서는, 각각 별개의 어드레스 가능한 픽셀 위치가, 기판 표면에 의해 지지되고, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 끼워진 방사 재료 층을 포함하는 광자 에미터를 포함하며, 상기 재료는 제1 투명 전극을 통해 위로 발광하고 제2 투명 전극을 통해 아래로 발광하고 기판 쪽으로 발광하며, 상기 광자 감지 소자는 상기 광자 에미터와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 광자 에미터로부터 아래로 방출되는 광자의 일부를 가로챈다. 상기 에미터들은 OLED 에미터들 또는 다른 유형의 에미터들을 포함할 수 있다.
도 9는 다운-방출 또는 하단-방출 OLED 디스플레이 픽셀(302)를 예시하고 있다. 본 실시예에서, 상단 전극(305)은 불투명하며, 람베르트 확산(lambertial dispersion)으로 생성된 광은 불투명한 캐소드 전극(305)을 때리고, OLED 재 료(307)의 아래쪽으로 또는 뒤쪽으로 반사되어, 하향 또는 하단 방출 광(309)의 나머지로 투명한 하위 전극(306)을 통해 구조의 하단에서 빠져나온다. 본 실시예에서의 OLED 구조(302)는 전류 구동 TFT 채널(320) 이상으로 연장하지 못하고, 센서(311)는 OLED 방출광의 직접 경로에 있다는 점에 유의하기 바란다. 그러나, 센서는 기판(324)을 통해 진입하는 주변 광으로부터 센서(311)를 보호하는 다크 실드(322)를 가지며, 따라서, 다크 실드가 적합한 휘도 피드백 신호의 생성 및 감지를 방해할 수도 있는 주변 광으로부터 센서를 보호하지만, 이 구조는 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같은 터치 스크린 시스템에 적합하지 않을 수도 있다.
다운 에미터 또는 하단 에미터 픽셀 구조가 갖는 단점의 예로는, 상단 발광 픽셀 구조와 비교해서, 픽셀의 발광 영역이 대체로 감소될 수 있으며, 이에 따라, 동일한 외부 휘도를 얻기 위해, 더 높은 순간 발광 레벨로 OLED를 구동시켜야 하며, 이것이 OLED의 수명을 단축시키게 된다는 문제점이 있다. 다운 에미터 또는 하단 에미터가 현재 디스플레이용으로 가장 일반적으로 사용되는 구조가 된 것은, 처음에는 불투명 캐소드를 개발했지만, 이 불투명 캐소드는 프로세싱의 어려움 때문에 적절한 구성을 이루기가 어려웠기 때문이다. 현재에는 적적한 구성을 이룰 수 있는 투명 캐소드 및 캐소드를 생성할 수 있는 개발 단계에 와 있다. 터치 스크린 시스템에 사용하기에 적합한 다운 에미터의 실시예를, 도 10에 나타내며, 이과 관련하여 설명한다.
본 발명의 시스템, 장치 및 방법에 의하면, 다운 에미터 또는 하단 에미터 구조에서 픽셀 센서를 이용할 수 있는 것을 알 수 있다. 이러한 구성에서, 개별적 으로 어드레싱 가능한 각각의 픽셀 위치는, 거의 투명한 기판에 의해 지지되며, 제1 불투명 전극 및 제2 투명 전극 사이에 삽입되는 발광 재료 층과, 투명한 기판을 통해 그리고 거의 투명한 기판을 통해 하부로 광을 발광하는 재료를 포함하는 광 에미터와; 이러한 광 에미터와 기판 사이에 배치되어, 광 에미터로부터 발광된 광자의 일부를 인터셉트하는 광자 감지 소자를 포함한다. 이러한 에미터는, OLED 에미터 또는 그외 다른 타입의 에미터로 구성할 수 있다.
홀, 애퍼처, 또는 그외 다른 투명한 또는 부분적으로 투명한 영역이 센서용의 다크 실드(dark shield)로 구성하여 포함하는, 하단 발광 또는 다운 발광 OLED 표시 픽셀(362)이 도 10에 도시되어 있다. 이 구조는, 도 9에 도시되고 이와 관련하여 설명한 구조와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 유사한 구성에는 유사한 도면부호를 사용하였는데, 다만 적어도 어느 정도의 주변 광이 센서에 도달하도록 하기 위하여, 홀, 애퍼처, 또는 그외 다른 투명한 또는 부분적으로 투명한 영역(364)이 다크 실드로 구성되어 있다는 점은 다르다. 일실시예에서, 홀(364)은, 최대한 많은 양의 주변 광이 센서(311)에 도달하도록, 다크 실드(311)에 제공된다[홀(364)의 크기는 센서의 크기에 대하여 실측으로 도시되어 있지 않다]. 일실시예에서, 홀은 센서의 대략 10% 내지 50% 범위에 해당하는 부분이 노출되도록 형성되지만, 이러한 범위는 고정된 값은 아니며, 비율을 달리해도 된다.
홀, 애퍼처, 또는 전체적으로 투명하거나 부분적으로 투명한 영역을 제공하는 다른 실시예는, 다크 실드(322)를 제거하는 것이다(앞서 설명한 상단 에미터 구조에 의해 달성된다). 다크 실드가 없으면, 터치 센서나 광 펜 센서는, 주변 픽셀 과 다른 것을 판독하는 센서를 가짐으로써, 음영 부분이나 광점(light spot)이 있는 위치를 나타낸다. 그러나, 다크 실드를 구비하는 것과 관련하여 몇가지 장점이 있다. 즉, 금속 재료(바이어싱이 필요한 경우), 비금속 재료, 또는 주변 광의 대부분은 필터링하고 펜의 광이나 다른 광의 입력에 대한 파장은 필터링하지 않는 필터 재료로 형성될 수 있다는 점은 장점이다. 다크 실드(322)는 바이어싱되는 것이 바람직하기 때문에, 광학 트랜지스터의 특성을 갖는다. 다크 실드(322)를 금속으로 만들면, 센서(311)의 암 전류(dark current)를 최소화하도록 바이어싱될 수 있다. TFT는 제로(0) 부근의 전압(제로는 아님)에서 가장 낮은 누설 값을 갖는다는 것은 잘 알려져 있다. 예를 들어, n채널의 TFT는 대략 -3볼트에서 -10볼트 사이에서 가장 낮은 누설 값을 가지며, p채널의 TFT는 대략 몇 볼트의 양의 값에서 가장 낮은 누설 값을 갖는다.
도 11은, 각 픽셀에서 2개의 센서(S1, S2)를 이용하기 위한 픽셀 구성과, 픽셀 및 센서와 관련된 2개의 개별적인 전하 증폭 트랜스임피던스 증폭기를 나타낸다. 센서(S1)는 표시 발광 특성을 안정시키기 위해 픽셀 OLED 발광 데이터용의 피드백 신호를 측정하여 생성하는데 이용된다. 센서(S2)는 터치 스크린 시스템에 이용된다. 이것은, OLED 발광과 터치 데이터를 감지하기 위한 주변 음영을 동시에 측정하는 것이 가능하다는 것을 의미한다.
도 11에 도시된 회로 및 구조와 유사한 회로가, "Feedback Control System and Method for Operating a High-Performance Stabilized Active Matirx Emissive Display"란 명칭으로 동시계속 출원된 2004년 12월 17일자의 미국 특허출원 제 11/015,638호에, 상기 미국 특허출원의 도 8과 관련하여 설명한 부분에 개시되어 있다. 이 미국 특허출원은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
이 회로의 구조 및 동작의 특징은, OLED 발광 센서(S1)와 터치/펜라이트 센서(S2)가 동작하는 방식이 명확하게 이해될 수 있도록 본 명세서에 포함된다. 본 발명은 임의의 특정 픽셀 에미터의 구조 및 에미터 감지 구조에 제한되지 않으며, 다른 픽셀 에미터 및 에미터 감지 구조가 본 발명과 관련하여 실시될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 픽셀 구조의 한가지 특징은, 고임피던스에서 저임피던스로의 전환을 제공한다는 것이다. 이러한 고임피던스에서 저임피던스로의 전환은, 발광 센서 커패시터(C2)의 구조, 구성 및/또는 동작에 의해, 적어도 부분적으로 발생한다. 센서 커패시터(C2)를 충전 또는 방전시키는 센서(S1)의 동작은, 고임피던스 동작이 되는데, 이는 센서(S1)가 Gig-옴(109 옴)의 저항값을 갖기 때문이다. 충전 또는 방전이 이루어지는 시간 동안, 센서 라인은 센서(S1) 트랜지스터(T3)에 의해 고임피던스로부터 분리된다. 판독 시간 동안, 센서 트랜지스터(T3)는 센서 라인(L4)에 대한 센서 커패시터(C2)(센서 라인 L4로부터 분리되어 있음)의 접속을 해방시킨다.
센서 커패시터(C2)와 센서 라인(L4) 사이의 임피던스는 센서 라인의 저항값에 의해서만 영향을 받으며, 이러한 저항값은 통상적인 구현의 경우, 정상적으로 대략 3K 옴 정도가 될 것이다. 따라서, 임피던스 차는 대략 1백만 대 1(106:1) 정도가 된다. 노이즈에 의한 간섭은, Gig 옴의 임피던스 시스템에서는 대략 몇 볼트 의 노이즈를 갖지만, 킬로 옴의 임피던스 시스템에서는 마이크로 볼트의 노이즈를 갖는, 나노 앰프의 전류 흐름이 생기게 된다. 노이즈 간섭을 추출하는 통상적인 디스플레이 구현에서는 센서 라인(L4)의 길이가 길기 때문에, 센서 라인이 고임피던스 시스템에 접속되는 경우에는 측정이 바람직하게 이루어지지 않을 수 있다. 센서(S1)가 센서 TFT(T3)에 의해 분리되면, 센서(S1)에 영향을 미치는 어떠한 노이즈라도, 픽셀 회로의 매우 짧은 라인에 의해 추출되기 때문에, 센서 커패시터의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 노이즈는 거의 없다. 이러한 전환 및 임피던스 특성은, 픽셀 및 센서 회로의 동작을 성공적으로 수행하는데 기여한다.
특정의 픽셀 에미터, 센서, 및 회로 형태가 이러한 픽셀 실시예와 관련하여 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정의 회로 또는 장치 구조에만 한정되는 것은 아니며, 설계상의 변형 구조와 특정의 전기 회로 장치는, 제어 장치의 타입을 특정 트랜지스터, TFT, 다이오드 또는 그외의 것으로 변경하고, 임의의 2단자 또는 3단자 제어 또는 스위칭 수단을 대체함으로써 변형이 가능하다. 트랜지스터는 TFT 타입의 트랜지스터로 나타내고 있지만, 본 발명은 TFT 타입의 트랜지스터 이외의 것도 적용 가능하다. 또한, 추가의 회로를 부가하는 것과 같이 픽셀 회로 구성에 대한 다른 구성이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 구현될 수 있다. 발광 장치의 타입도, OLED 에미터 이외의 것으로 변경될 수 있으며, 예를 들어, 무기 광자 발광 장치 또는 구조에 액티브 에미터를 사용할 수 있고, 광저항성 또는 광도전성 장치에 추가로, 입사하는 광자속에 따라 변경되는 것이면 어떤 센서 장치라도 대체하여 사용되도록, 센서의 특징이 변경될 수 있다.
본 발명의 회로의 장점들 중 하나는, OLED 디스플레이와 같은, 발광 피드백을 안정화한 평판 패널 디스플레이용의 고임피던스를 저임피던스로 전환하는 시스템을 제공하는 것이다. 이것은, 본 발명의 회로에 의해, 프레임 시간 동안 발생하는 발광된 광자속 통합 동작 동안에, 픽셀 내의 센서(S1)의 고임피던스로부터 디스플레이 유리 또는 기판[예컨대, 전압 비교 증폭기(VC1) 및 스위칭 트랜지스터 TFT(T4)]을 제거함으로써, 달성된다. 회로의 설계에 의해, 센서 라인(L4)이 고임피던스 소스에 접속되었던 결과로서, 센서 라인(L4)에서의 노이즈를 방지한다.
이와 관련하여, 고임피던스에 접속된 도전 라인이 주위에서의 전자기 간섭에 영향을 받는다는 것은 잘 알려져 있다. 이것은 개방된 장소에서의 전압 측정기(volt meter)의 양의 단자와 음의 단자의 동작으로부터 쉽게 증명된다. 전압은 라디오와 TV의 간섭에 기인해서 양의 몇 볼트에서 음의 몇 볼트까지의 연속하는 범위를 갖는다. 센서(S1)는 Gig-옴 범위 이상의 저항값을 갖기 때문에, 센서 라인(L4)이 센서 커패시터(C2)를 구비하지 않고 센서(S1)에 직접 접속되어 있는 경우, 센서는 센서 라인(L4)에 대해 개방 회로로서 동작한다. 센서(S1)의 광자속 통합 시간 동안에는, 센서 TFT(T3)는 전원이 오프된다. 이러한 특정의 픽셀 회로 구성에서는, 전원 라인(L1)이 센서(S1)로부터 분리되어 있지 않지만, 파워 TFT(T2)가 포화 모드에서 동작하기 때문에, 전원 라인(L1) 상의 노이즈는 픽셀 또는 디스플레이의 동작에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 노이즈에 의한 파워 TFT(T2) 양단의 전압 변화가 TFT(T2)를 통해 흐르는 전류를 변화시키지 않고, 이에 따라 디스플레이의 모든 픽셀에 대한 픽셀 다이오드 에미터(D1)로부터의 광자의 방출이 안정적인 상태를 유지하게 된다.
또한, 전원 라인(L1)에 의해 모이는 노이즈는, 센서 커패시터(C2)가 센서(S1)를 통해 충전되는 때에 프레임 시간 동안 제로(0) 볼트 부근(제로 볼트 부근에서 양의 변동과 음의 변동을 실질적으로 동일하게 갖는 것이 일반적이다)에서 심하게 변동하기 때문에, 노이즈가 상쇄되고, 프레임이 시간이 완료된 이후 센서 커패시터(C2)의 전압은, 광자가 차단된 경우, 센서(S1)의 방전 속도에만 의존한다. 라인 선택 전압 라인(L2)의 전압이 상승하고 드라이브 TFT(T1) 및 센서 TFT(T3)에 전원을 공급하는 로우 어드레스 시간 동안, 발광 센서 커패시터(C2)의 전압은, 센서 입력 위치 P1에서의 전압 비교 증폭기(VC1)에 의해 판독된다. P1에서의 이러한 센서 입력은 다른 입력 위치인 P2에서의 기준 전압과 비교되어, 출력 위치 P3에서의 차 또는 에러 전압을 발생시킨다. 노이즈는, 센서 커패시터(C2)에 존재하는 전압을 읽어들이는 동안 간섭을 일으키지 않는데, 이는 노이즈에 의해 유도된 전류가 나노암페어 범위에 있으며, 커패시터(C2)에 있는 전하에 약간의 변화만을 일으키기 때문이다. 그러나, 고임피던스를 통과하는 전류가 실질적으로 없기 때문에, 낮은 레벨의 노이즈 간섭으로부터 전압이 생기지 않는다.
본 회로는 접지와 Vcap(355)의 전압을 기준으로 한다. Vcap(355)의 전압은 어드레스 시간 동안 센서 TFT T3(330)과 TFT T4(340) 트랜지스터를 통해 센서 커패시터 C2(327)에 공급되거나 전달된다. 접지에 접속된 발광 소자(예컨대, OLED 다이오드)는 전류 소스(예컨대, TFT 트랜지스터 T2)를 제어함으로써 구동된다. 전압으로 나타낸, 픽셀 데이터의 값은, 통합된 광자속에 관련된다. 센서 S1(324)와 커 패시터 C2(327)는 픽셀 발광 소자(OLED 다이오드)로 광자속 통합 장치(339)(보조 회로와 함께)에 연결됨으로써, 에미터로부터 방출되는, 대표적이고 측정 가능한 수의 광자가 센서에 입사되며, 센서와 커패시터의 조합으로 광자 카운트를 발생시킨다. 센서 S1과 커패시터 C2의 조합은 지정된 기간 동안(일실시예에서 16.7 밀리초의 디스플레이 프레임 시간) 수집된 광자의 총 개수를 합해서 카운트한다. 이 통합된 광자속은, 임의의 순간 측정보다 신뢰성이 크고 노이즈가 없으며, 더 큰 신호 진폭을 제공하기 때문에, 유용한 측정이며, 광자속의 통합 특성은, 인간의 시각 체계의 상대적으로 느린 반응과 레이턴시에 기인하여, 관찰자가 인식하는 통합된 광자를 더 잘 나타내게 된다.
통합된 기준 광자속이 설정되고, 센서 신호가, 제어 시스템에 전송되어, 다음 교정 기간(예컨대, 다음 프레임) 동안 제어 장치에 적용되는 데이터 신호를 조정하기 위한 기준으로서 이용되기 때문에, 실제의 통합된 픽셀 광자속(OLED 다이오드 또는 다른 에미터에 의해 효과적으로 방출되는 광자)은 원하는 값의 통합된 광자속(교정 동안 식별되는 광자의 개수)에 부합된다.
이하 픽셀 회로의 예에 대한 몇 가지 기능적인 특징에 대한 설명은, 도 11의 회로의 실시예에 대한 구체적인 설명이다. 에미터, 발광 센서, 광자속 통합, 및 제어 부품을 구비하는 디스플레이 픽셀의 실시예를 도 11을 참조하여 설명한다. 픽셀 다이오드 드라이브 트랜지스터 T1(310)은, 이미지 전압 라인 L3(301)에 드레인(DT1) 단자(311)가 접속되며, 저장 커패시터 C1(314)의 제1 단자(315)와 파워 제 어 트랜지스터 TFT T2(320)의 게이트 단자(GT2)(323)에 소스(ST1) 단자(312)가 접속되며, 및 라인 선택 전압 라인 L2(302) 또는 제어 단자(313)에 의 게이트(GT1) 단자가 접속된다. 파워 TFT 트랜지스터 T2(320)는, 전원 공급 전압 라인 L1(301)에 드레인 단자(321)가 연결된다. 저장 커패시터 C1(324)의 제2 단자(316)는, 파워 TFT T2(320)의 소스 단자와 에미터(OLED 다이오드)(336)의 입력 단자(337)에 연결된다. OLED 에미터(336)의 출력 단자(338)는 접지(305)에 연결된다. OLED 에미터(336)의 출력 단자(338)는, 또한 센서 커패시터 C2(327)의 제2 단자(329)에 연결되는 센서 S1(324)의 제2 단자(326)에 연결된다. 교정 판독 전압(Vcal)은 센서 S1의 입력(325)과 센서 커패시터 단자(328)의 접속에 의해 이루어진 노드에서 측정 또는 판독된다. 이러한 판독 노드는 센서 TFT T3(330)의 소스 단자(331)에 결합된다. 센서 TFT T3(330)의 소스 단자(332)는, 전압 비교기 VC1(350)의 입력 포트 P1(351)에서 입력 신호를 제공하는 센서 라인 L4(304)에 연결된다. 전압 비교기(350)는 제2 입력 포트(352)로 기준 전압을 수신하고, P1(351)과 P2(352) 입력들 사이의 차로서 산출된 차 또는 에러 신호 P3(353)을 생성한다. 이 실시예에서, 전압 비교기 VC1(350)에 입력으로서 인가되는 센서 출력은, Vcap TFT T4(340)의 드레인 단자(341) 입력으로서 공통 노드(351)에도 인가된다. Vcap TFT T4(340)의 소스 단자(342)는, 예컨대 +10 볼트까지의 커패시터 충전 전압 소스(Vcap)(355)에 연결되며, 게이트 단자(343)로 제어 신호(344)를 수신한다. 이들 트랜지스터는, 때때로 픽셀 소자를 연결시키고, 동일한 시간 또는 상이한 시간에 다른 픽셀 소자를 분리 시키기 위한 스위칭을 제공함으로써, 소량의 전압, 전류, 전하 및/또는 광자 카운트의 엄격한 관리, 제어 및/또는 측정이 정확하게 달성될 수 있다. 주의할 것은, TFT의 소스 단자 및 드레인 단자의 특징은, TFT 트랜지스터용으로 사용되는 n타입 또는 p타입의 재료에 따라 반대가 될 수 있다.
개시된 회로의 소정의 소자는, 서로 협력하여, 픽셀 에미터 및 픽셀 광자속 통합기의 동작과, 측정 및 교정 동작에 기여하고, 본 발명의 특징을 이해하는데 있어서 명세서를 읽는 당업자에게 도움을 주기 위해 몇 개의 대략적인 카테고리를 개발할 수 있다. 그러나, 이들 카테고리는, 개시된 회로의 소자가 본 명세서에 구체적으로 개시된 것과 같이 어느 정도의 사간에 그리고 다른 시간에 하나 이상의 카테고리에 기여하는 것과 같이, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 적용되어서는 안 된다. 이와 관련하여, 구동 TFT(T1), 저장 커패시터 C1, 파워 제어 TFT T2, 및 다이오드 D1은, 주로 OLED 다이오드 에미터의 동작에 기여한다. 센서 S1, 센서 커패시터 C2 및 센서 TFT T3은, 주로 통합된 광자속 측정의 판정이나 발생의 동작에 기여한다. 본 실시예의 전압 비교기 VC1 및 Vcap TFT T4(340)는, 주로 통합된 광자속 측정을 판독하고, 이러한 측정과 기준 사이의 차를 판정하는데 기여함으로써, 측정된 통합 광자속에 의해 나타내어지는 바와 같이 픽셀 방출 휘도를 조정하는데에 보정이 적용될 수 있다.
도 11의 회로 소자의 일반적인 형태와 접속 특성에 대하여 기술하였으며, 본 발명의 추가의 특징과 장점을 더 잘 이해할 수 있는 동작에 초점을 맞추어 설명한다. 통상적으로 10 볼트 내지 15 볼트의 범위를 갖는 전원 전압(VPS)은, 라인 L1(301)에 인가되며, L1은, OLED D1(336)의 전원과 센서 커패시터 C2(327)의 충전원으로서 기능한다. 본 발명은 특정 범위에 한정되지 않으며, 더 높은 전압 및 더 낮은 전압이 장치 특징과 일관되게 이용될 수 있다. 동시에, 라인 선택 전압(VLS)은, 데이터 구동 TFT T1(301)을 턴온시키는 라인 L2(302)에 인가된다. 동시에, 표시될 이미지를 나타내며 이미지 전압에 대한 기준이 되는 이미지 전압(VIM)은 라인 L3(303)에 인가되며, 데이터 구동 TFT T1(301)이 턴온(도통)되는 것에 기인하여, 이미지 전압(VIM)이, TFT T1에 의해, 파워 제어 TFT T2(320)의 게이트 GT2(323) 및 저장 커패시터 C1(314)에 전달된다. 이에 의하여, 소자 전류(ID1)는 TFT T2(320)에 의해 OLED D1(336)로 전달되며, 이미지에 의해 획득된 적절한 광의 방출(ECALC)이 되도록 산출되는 특정의 발광 레벨이 OLED D1(336)로부터 방출된다. 디스플레이가 제조업자에 의해 새롭게 조정되면, 이미지 전압은 정확한 픽셀/OLED 방출 값을 생성한다. 일실시예에서, 센서 S1(324)은, 최적의 광 결합을 위해 OLED D1(336)의 반도체 애노드 측과 접촉하도록 물리적으로 위치하기 때문에, 센서 S1은 방출 동안 OLED 에 의해 방출되는 광의 적어도 일부, 바람직하게는, 통합된 광자 카운트 및 신호 강도를 향상시키기 위해, 가능하면 방출된 광자의 양만큼을 수집 또는 차단한다. 휘도에 대하여, 본 실시예에서는, 센서 S1이 OLED 픽셀이 방출하는 것과 동일하거나 실질적으로 동일한 휘도를 수신하는데, 이는 픽셀(픽셀의 센서 부분)에 도달하는 자속 밀도가, 전체적으로, 센서 부분 및 에미터 부분이 접촉하기(필수적인 것은 아님) 때문에, 픽셀(픽셀의 에미터 부분)에 의해 방출되는 자속 밀도와 동일하기 때문이다[다른 실시예에서는 센서 S1이 OLED의 부근에 물리적으로 배치되도록 함으로써, 유용한 센서 신호를 제공하기에 충분한 광을 수집 또는 인터셉트하지만, OLED D1의 애노드 측과 접촉하고 있지는 않다]. 일실시예에서, 센서 S1은, OLED 에미터에 의해 방출되는 광자속 밀도의 증가에 따라 저항값이 감소하는 광저항성(또는 광도전성) 센서이다.
초당 60 프레임(fps)에서, 16.7ms인 프레임 기간(TFR) 동안, OLED D1(336)로부터 방출되는 광은 센서 S1(324)에 작용하여, 센서 S1(324)의 저항(RS1) 성분(347)을, 광(광자) 방출의 세기에 비례하여 감소시키게 된다. 디스플레이 프레임 기간 동안, TFT T4(340)와 커패시터 충전 전압 소스(Vcap)(355)에 의해 센서 라인을 통해 소정의 전압으로 충전된 센서 커패시터 C2(327)는, 센서 S1(324)을 통해 방전된다. 프레임 기간 동안, 센서 S1의 평균 저항(Rave)(348)은, 센서 커패시터 C2에 의해 방전되는 전하의 양을 결정한다. 센서 커패시터 C2(336)에서의 전압은 G2(306)의 접지 전압으로 이동한다. 센서 커패시터 C2에 의해 방전되는 전하의 양은, 센서 커패시터 C2(328)와 센서 TFT T3 단자(331) 사이에 접속된 판독 교정 전압 노드에서의 전압(VCAL)을 제어 또는 결정하기 때문에, 중요한 파라미터가 된다. 따라서, OLED D1로부터의 광자속 방출이 커질수록, 센서 S1의 저항은 낮아지며, 프레임 방전 시간 동안 전류가 커질수록, 센서 커패시터 C2가 판독 시간 동안 측정될 때 센서 커패시터 C2에 남아 있는 전압은 낮아진다. 이 판독된 교정 전압은, 정상적 인 동작 동안 디스플레이의 균일성 및 컬러 균형을 교정 및 유지하는데 이용되는 보정을 결정하는 회로 또는 그외 논리 회로로 전달되는 판독 값이 된다[본 발명의 다른 실시예에서는, 본 명세서의 다른 곳에서 개시하고 있는 상이한 판독 회로를 제공한다]. 중요한 것은, 센서 커패시터 C2와 센서 TFT T3 사이의 판독 교정 전압 노드에서 측정한 전압이 낮을수록, 센서 S1에 의해 검출 또는 인터셉트된 광자속(픽셀 휘도)의 양이 커진다.
일실시예에서, 또 하나의 센서 S2(374)가, 센서 커패시터 C4(377)와 병렬로 연결되어, 다른 개별의 광자속 통합기를 형성하게 된다. 센서 S2와 센서 커패시터 C4를 병렬로 결합한 회로는, 노드(376)에서 접지 G1(305)에 연결되고, 다른 노드(375)에서 TFT T5(310)의 드레인에 연결된다. 트랜지스터 T5의 게이트(373)는 라인 L5(390)로부터 입력을 수신하며, T5의 소스 단자(372)는 감지된 신호를 터치 회로(386)의 트랜스임피던스 증폭기 회로에 송신하기 위해 라인 L6에 접속된다. 터치 회로(또는 광 입력 검출 회로)의 출력은, 샘플 및 홀드 회로에 연결된다. 이러한 입력용의 터치 또는 광 감지 회로(386)는, 피드백 회로(356)와 거의 동일하게 동작하며, 본 명세서에서는 개별적으로 설명하지 않는다.
도 11의 회로는 미국 특허출원 제11/015,638호에서의 광자 통합기 회로를 갖는 피드백 시스템과, 2개의 광자 통합기 회로를 구비한다는 점에서 상이하다. 제2 광자 통합기 회로는, OLED 방출 센서 S1 및 OLED 방출 센서를 포함하는 단일의 광자 통합기 회로가 아닌, 터치/팬라이트 센서용의 터치/펜라이트 센서 커패시터 C4와 제2 터치/펜라이트 센서 S2를 포함한다. 제1 광자 통합기 회로는 OLED 방출 동 작에 대한 센서를 제공하며, 제2 광자 통합기 회로는 터치 또는 광 감지용의 센서를 제공한다.
다른 차이점은, 수평 라인 L5가 추가되고, 제어 트랜지스터 T4는 터치 센서 S2의 판독을 가능하게 하는 제어 TFT T4를 위해 트랜지스터 T1 및 T3과 독립적이라는 것이다. 수직 도전 라인 L6은 터치 센서에 대한 전용의 독출 라인으로서 추가된다. 도 11의 실시예는, 센서 S1 및 S2로부터 데이터를 독출하는데 이용되는 전하 증폭기를 제공한다.
동작에 있어서, 전하 증폭기 CA1 및 CA2의 양의 리드 단자에 10 볼트(또는 임의의 다른 바람직한 충전 전압)가 인가된다. 이러한 동작에 의해, 잘 알려져 있는 바와 같이, L4 및 L5에 10 볼트가 생성된다. 노드 P3 및 P4에서의 전압은 제로에 가까우며, 이를 오프셋 전압이라 한다. T3 및 T4의 게이트 단자의 전압이 상승하면, 즉 라인 L2 및 L5에 전원이 공급되면, 트랜지스터 T3 및 T4는 10 볼트로 재충전(또는 리셋)된다. 이를 달성하기 위해 필요한 전하의 양은, 전압을 전하 증폭기 CA1 및 CA2의 음의 리드 단자에서 강하시키는 전하 증폭기 커패시터 C3 및 C5로부터 제거된다. 이러한 조건하에서는, 전하 증폭기 CA1 및 CA2 사이의 양의 리드 단자와 음의 리드 단자 사이에 전압 차가 생기며, 전압은 이 차분에 노드 P3 및 P4에 나타나는 오프셋 전압을 가산한 값과 같아진다. 이 전압은 샘플 및 홀드 회로(샘플 및 홀드 회로는 공지된 것이기 때문에, 별도의 설명은 하지 않는다)로 보내져서 추가의 처리를 수행하는데 이용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 픽셀 에미터 휘도의 피드백 제어와 터치 또는 광 입력을 감지하는 것에 이용되는, 동일한 센서(S1), 센서 커패시터(C2), 및 광자속 통합기 회로 소자를 제공하는 구조 및 방법을 포함한다. 본 발명은, 또한, 개별의 센서(S1, S2), 센서 커패시터(C2, C4), 및 개별의 광자속 통합기 회로 소자가 터치 또는 광 입력을 감지하고 픽셀 에미터 휘도의 피드백 제어를 위해 이용되는 실시예를 포함한다. 이러한 두 가지 센서 구현에서, 본 발명의 장치 및 방법은, 디스플레이 픽셀 광자 방출을 감지하고, 픽셀 휘도를 나타내는 통합된 광자속을 발생시키는 복수 개의 제1 감지 소자와; 외부 터치 입력과 외부 광 입력 중 적어도 하나를 감지하고, 입력을 나타내는 신호를 발생시키는 복수 개의 제2 감지 소자를 제공한다. 2개의 개별적인 광자속 통합기를 이용함으로써, 축적된 광자속과 관련된 전압, 전류 또는 전하를 판독하는 시간에 있어서의 추가의 유연성을 제공하기 위한 기회를 제공한다. 단일의 센서 및 감지 커패시터 실시예에서, 중첩이 없는 기간 동안에 통상 개별적인 측정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 많은 실시예를 개시하고 있지만, 본 발명은, 일실시예에서 복수 개의 픽셀을 갖는 타입의 발광 픽셀 디스플레이 장치를 제공하는 것이 본 명세서의 설명에 비추어 명백하다. 여기서, 각 픽셀은 발광 소자와 구동 회로를 구비하며, 구동 회로는 디스플레이 픽셀을 구동시키기 위한 구동 신호를 발생시키며, 발광 픽셀 디스플레이 장치는 적어도 하나의 광자 센서가 디스플레이 장치 픽셀 내에 배치되도록 하는 방식의 특징을 가짐으로써, 디스플레이 장치의 외측에 있는 소스에 의해 방출되는 주변 광자와 픽셀 내의 에미터에 의해 방출되는 광자를 감지하게 된다. 내부적으로 감지된 방출된 광자는 디스플레이 휘도 피드백 제어를 위한 것이 며, 감지된 주변 광자는 하나 또는 둘 이상의 외부 광 소스를 검출하거나 디스플레이에의 입력을 차단하기 위해 이용된다.
본 명세서의 설명에 비추어, 본 발명은 통합된 휘도 및 입력 센서를 갖는, 방법, 디스플레이, 픽셀 구조 및 방광 픽셀 장치를 제공하는 것이 명백하다. 여기서, 픽셀 장치는 발광 장치, 픽셀 에미터 구동 회로, 적어도 하나의 광자 센서, 적어도 하나의 전압, 전류 및 전하 판독 회로를 포함한다. 픽셀 에미터 구동 회로는 발광 장치를 이미지 전압에 대응하는 소정의 휘도로 구동시키기 위한 전류를 발생시키고, 프레임 기간 동안 발광 장치에 구동 전류를 인가한다. 적어도 하나의 광 센서는, 발광 장치의 부근에 배치된 입사 광자속에서의 변화에 따라 전기적 특성의 변화를 나타냄으로써, (i)발광 장치가 발광 상태에 있을 때, 측정 가능한 광자속을 인터셉트하고, (ii)발광 장치가 발광 상태에 있지 않을 때, 픽셀의 외부 소스로부터 측정 가능한 광자속을 검출한다. 적어도 하나의 전압, 전류, 및 전하 판독 회로는, (i)비발광 상태 동안의 비발광 기간의 제1 부분의 끝에서, 광자 센서 장치 양단의 제1 전압, 광자 센서 장치로부터의 제1 전류, 또는 광자 센서 장치에 의해 생성되는 제1 전하를 측정하고, 이 측정된 제1 전압, 제1 전류, 또는 제1 전하는 비발광 기간의 제1 부분 동안 픽셀의 외측에 있는 소스로부터 방출되는 측정된 휘도를 나타낸다. 또한, 적어도 하나의 전압, 전류, 및 전하 판독 회로는, (ii)발광 상태 동안의 발광 기간의 제2 부분의 끝에서, 광자 센서 장치 양단의 제2 전압, 광자 센서 장치로부터의 제2 전류, 또는 광자 센서 장치에 의해 생성되는 제2 전하를 측정하고, 이 측정된 제2 전압, 제2 전류, 또는 제2 전하는 발광 기간의 제2 부분 동안 픽셀로부터 방출되는 측정된 휘도를 나타낸다.
도 12는 OLED 픽셀(501)의 횡단면을 나타내며, 이 OLED 픽셀(501)에서, OLED 재료의 일부가 역바이어스 센서 또는 광다이오드로서 사용된다. OLED 픽셀의 구조는 픽셀 휘도 안정화를 위한 OLED 픽셀 발광과 주변 광을 측정하기 위한 역바이어스 다이오드로서 이용될 수 있다(도 12의 예시된 실시예는 상단의 에미터 구조를 나타내고 있지만, 하단의 에미터 구조도 여기에 개시된 구조와 원리에 따라 다르게 구성될 수 있다). 블랙 캐소드 층(510)은 원으로 표시된 OLED 다이오드 구조(520)의 양단에서 인터럽트된다. 이에 의하여, OLED 다이오드(520)의 캐소드(510)이 발광 OLED부(530)와 독립적으로 바이어싱될 수 있다.
OLED가 광을 방출하기 위하여, OLED 픽셀은 순방향으로 바이어싱되고, 이러한 순방향의 바이어싱에 의하여, 홀 전류가 홀 전달 층 HTL(514)(도 14 참조)로 흐르게 되고, 전자 전류가 전자 전달 층 ETL(512)로 흐르게 되며, 재결합 층(513)에서 결합된다. 전자 전류(540)와 홀 전류(541)가 광자(542)의 형태의 결합 광을 만들면, 파장(컬러)은 홀과 전자 사이의 에너지 차에 따라 의존하게 된다.
본 실시예에서, 상단층은 캐소드(510)이고, 본 예에서, 캐소드(510)는, 제로 볼트로 바이어스되며, 픽셀 구조(501)의 감지부(520)와 발광부(530)에 공통으로 된다. 다음 ETL 층(512)도 발광부(530)와 감지부(520) 모두에 공통으로 된다. 전자 전달 층의 다음에 재결합 층(513)이 위치하며, 광(542)의 방출은 전자 전달 층 TEL(512)로부터의 전자와 홀 전달 층 HTL(514)로부터의 홀의 재결합에 의해 생성된다. 아래에 있는 다음 층은 홀 전달 층 HTL(514)이다. 본 실시예에서는, 2개의 개별적인 인듐 주석 산화물 ITO 층(515, 516)을 구비한다. OLED(530)의 발광부에 있는 ITO 전극(516)은 OLED 를 발광 모드로 순방향 바이어싱하기 위하여 순방향 바이어스 전압(본 실시예에서는, +6 볼트의 순방향 바이어스 전압)을 가지며, OLED의 감지부에 있는 ITO 전극(515)은, 감지부를 역바이어싱하기 위하여 역 바이어스 전압(본 실시예에서는, -10 볼트의 역 바이어스 전압)을 갖는다. 임의의 다이오드에 대해 역 바이어스 전압이 인가되면, 넓은 공간의 전하 영역이 생긴다. 광자가 공간 전하 영역으로 진입하면, 홀과 전자가 발생하며, 공간 전하 영역에서 생긴 높은 전계 때문에, 반대 방향으로의 급격한 휩쓸림(sweep)이 생긴다. 이 결과로서, 광전류의 크기가 공간 전하 영역에 진입하는 광자속에 따라 달라지게 된다. 이러한 광자에 의해 생성된 전류는, "Active-Matrix Display and Pixel Structure for Feedback Stabilized Flat Panel Display"란 명칭으로 2004년 12월 17일에 공동계속 출원된 미국 특허출원 제11/016,372호의 예에서 설명한 방식으로, 자속 통합 커패시터 C2를 변화시키는데 이용된다. 상기 특허문헌은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
도 13은, 도 12의 픽셀 영역(520)에 대응하는 센서와 같은, OLED 다이오드 센서의 예에 대한 픽셀 회로 구성을 나타낸다. 따라서, OLED 장치는 광자 에니터와 광자 센서 모두로서 이용될 수 있다. 이 경우, 센서 라인(550)은 TFT T3을 통해 음의 센서 전압을 전달한다. 본 실시예에서, 음의 전압은 -10 볼트이지만, 다른 전압을 사용해도 된다. 역다이오드 D2는 커패시터 C2의 양단에 접속되기 때문에, 다이오드 D2는 커패시터 C2를 접지로 방전시킨다. D2가 커패시터 C2를 방전시 키는 속도는 OLED 발광 다이오드 D1으로부터 감지 다이오드 D2에 의해 수신되는 광자(휘도 레벨)에 따라 달라진다. 따라서, 프레임 통합 시간 이후 커패시터 C2에 남아 있는 전압은, 프레임 기간 동안 다이오드 D1(또는 다른 감지 소자)의 평균 휘도 레벨에 대응한다.
OLED가 광을 방출하기 위하여, OLED에는, 도 14에 도시된 바와 같이, OLED 구조의 발광 층으로 홀 전류와 전자 전류를 흐르게 하는 순방향 바이어스 전압이 인가된다. 이러한 전압 인가는 도 14의 OLED 에미터부에서 발생한다. 재결합 영역에서, 광은 홀 전류와 전자 전류가 결합할 때 발생한다. 광자 발광은 모든 방향으로 거의 랜덤하게 분산되기 때문에, 일부가, 도 14의 OLED 센서부의 공간 전하 영역의 측면에 있는 재결합 영역을 빠져나가게 된다. 광자가 공간 전하 영역으로 진입함에 따라, 전자/홀의 쌍이 발생하고, 개별의 홀 광전류와 전자 광전류로 분리된다. 커패시터 C2는 -10 볼트로 프리차지된 광 통합기 커패시터이다. 이것은, OLED 센서를 역바이어싱하는 전하이다. 광전류가 발생됨에 따라, 광전류는, 양의 광자 홀 전류가 커패시터 C2의 음극 측으로 이동하고, 음의 광 전자 전류가 커패시터 C2의 양극 측으로 이동하기 때문에, 커패시터 C2 양단의 전하를 감소시킨다. 결국, 커패시터 C2에 있는 모든 전하는 광에 의해 발생된 전류에 의해 상쇄될 것이다. 커패시터 C2의 사이즈는, 다이오드 D1으로부터의 최대 휘도가 커패시터 C2의 90% 방전의 결과를 갖도록 설계되는 것이 일반적이다. 따라서, 다이오드 D1에 의해 방출되는 그레이스케일 휘도의 모든 레벨은 그레이스케일 0의 풀 전하와 그레이스케일 255 사이에서 커패시터 C2의 전하를 남긴다. 실질적인 말이지만, 이러한 90%의 방전 레벨은 매우 잘 작용하며, 다른 방전 레벨을 채택할 수도 있고, 이 경우 대응하는 그레이스케일 범위를 생성할 것이다.
도 15에는, 센서, 광자속 통합기, 센서 판독을 위한 전하 증폭기 회로에 추가로, 바이어싱된 다크 실드 게이트와 다크 실드 바이어스 라인을 갖는 센서 픽셀 회로의 실시예를 나타낸다. 단일의 센서 구현이 도시되어 있지만, 2개 또는 다수의 센서 구성이, 도 11의 구성과 유사하게 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기 설명은, 설명을 위한 것으로서, 본 발명의 이해를 위해 특별한 명칭을 사용한 것일 뿐, 당업자라면 본 발명을 실시하기 위해 특별한 설명을 필요로 하지 않다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 기초가 되는 발명으로부터 불필요하게 산만하게 되는 것을 피하기 위하여, 공지된 회로와 장치가 블록도 또는 개략도로서 도시되어 있다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예에 대한 상기 설명은, 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 개시된 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니고, 상기의 설명으로부터 많은 변형과 변경이 가능하다는 것을 알 수 있다. 본 발명과 그 응용의 원리를 최적으로 설명하기 위하여 실시예가 선택 및 설명된 것이며, 당업자라면 다양한 실시예와 변형예를 특정의 용도에 맞게 이용할 수 있다. 본 발명의 범위는 이하의 청구범위 및 그 등가 표현에 의해 정의된다.

Claims (128)

  1. 통합형 휘도 및 입력 센서를 갖는 방출형 픽셀 장치에 있어서,
    발광 소자;
    상기 발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전압을 생성하여, 이 구동 전압을 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 화소 에미터 구동 회로;
    (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 측정 가능한 광속을 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 측정 가능한 광속을 검출하기 위해, 상기 발광 소자 부근에 배치되어, 입사 광속(incident photon flux)에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광센서(photo sensor); 및
    (i) 비발광 상태 동안 제1의 비방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제1 전압, 상기 광센서로부터의 제1 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제1 전하와, (ii) 발광 상태 동안 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하를 측정하는 적어도 하나의 전압, 전류 및 전하 판독 회로
    를 포함하며,
    상기 측정된 제1 전압, 제1 전류 또는 제1 전하가 제1 시간 기간 부분 동안의 화소 외부의 소스로부터 방출된 측정 휘도에 대한 표식이 되며, 상기 측정된 제 2 전압, 제2 전류 또는 제2 전하는 제2 시간 기간 부분 동안 화소로부터 방출된 측정 휘도에 대한 표식이 되는,
    방출형 픽셀 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    센서에 접속되어 전하를 축적하거나 방출하고, 그 전하에 비례하는 정전 전하(capacitance charge) 및 전압을 동시에 나타내주는 적어도 하나의 전하 저장 소자; 및
    방출 상태 시간 기간과 비방출 상태 시간 기간 중의 적어도 하나의 기간 동안 적어도 하나의 상기 광센서의 전기적 특성의 변화에 응답하여 적어도 하나의 상기 전하 저장 소자의 충전 및/또는 방전을 제어하는 제어 회로
    를 더 포함하는 방출형 픽셀 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로가 상기 방출 상태 시간 기간과 상기 비방출 상태 시간 동안 적어도 하나의 상기 광센서의 전기적 특성의 변화에 응답하여 적어도 하나의 상기 전하 저장 소자의 충전 및/또는 방전을 제어하는, 방출형 픽셀 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광센서가 광응답성 센서를 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광센서가 적어도 하나의 전하 저장 소자를 더 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광센서 양단의 제1 전압, 상기 광센서로부터의 제1 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제1 전하가 적어도 하나의 상기 전하 저장 소자의 충전 상태에 기초하여 측정되는, 방출형 픽셀 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하가 적어도 하나의 상기 전하 저장 소자의 충전 상태에 기초하여 측정되는, 방출형 픽셀 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 방출 시간 기간이 디프플레이 프레임 시간의 일부분이며, 상기 제2 비방출 시간 기간이 적어도 하나의 행 어드레스 시간의 부분, 제1 시간 기간과는 상이한 프레임 시간이고 화소에 입사하는 휘도를 측정하는데 전용되는 제2 프레임 시간의 부분, 디스플레이 수직 리트레이스 시간에 대한 시간 기간의 부분, 디스플 레이 수평 리트레이스 시간에 대한 시간 기간의 부분으로 이루어지는 제2 시간 기간의 세트로부터 선택되는, 방출형 픽셀 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전하 방전 소자가, 제1 시간 기간의 부분 동안에 화소로붙 방출된 측정 휘도에 대한 표식을 제공하는 제1 전하 저장 소자와, 제2 시간 기간 동안 화소에 입사하는 측정 휘도에 대한 표식을 제공하는 제2 전하 저장 소자를 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전하 저장 소자 양단의 전압, 이 소자로부터의 전류 및 이 소자의 전하는, 상기 제어 회로가 상기 전하 저장 소자의 충전 또는 방전을 허용한 프레임 시간의 부분 동안의 통합형 광속을 나타내는 것인, 방출형 픽셀 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 전하 저장 소자 양단의 전압, 이 소자로부터의 전류 및 이 소자의 전하는, 상기 제어 회로가 상기 전하 저장 소자의 충전 또는 방전을 허용한 프레임 시간의 부분 동안의 통합형 광속을 나타내는 것인, 방출형 픽셀 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전압, 전류 또는 전하 판독 회로는,
    전압, 전류 또는 전하 판독치와, 대상 화소 휘도에 대응하는 기준값을 수신하고, 이 대상 화소 휘도와 측정 휘도 간의 차이를 나타내는 차분 신호를 생성하는 비교기 회로를 더 포함하는,
    방출형 픽셀 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전압, 전류 또는 전하 판독 회로가 전하 증폭기 회로를 갖는 전하 증폭/트랜스임피던스 증폭기(charge amp/transimpedance amplifier)로서 구성되는, 방출형 픽셀 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 발광 소자가 유기 발광 다이오드(OLED) 소자, 전계발광 소자, 플라즈마 방출 소자, 및 제어 가능한 광자 방출형 소자로 이루어진 군에서 선택된 발광 소자를 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  15. 제8항에 있어서,
    어느 영역에서의 측정 휘도가 인접 또는 주변 화소에 대한 측정 휘도보다 큰 소정량이거나 인접 또는 주변 화소에 대한 측정 휘도보다 작은 소정량인 지점을 식별하기 위해, 디스플레이에서의 복수의 화소에 대한 제2 시간 기간 동안 화소에 입 사하는 측정 휘도의 표식을 비교하는 비교 수단을 더 포함하는 방출형 픽셀 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 화소가 외부 광원으로부터 디스플레이 상에 입사하는 주변 광으로부터의 광자의 적어도 부분을 감쇄시키는 광차폐(light shield)를 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광차폐는 외부 광원으로부터 디스플레이에 입사하는 주변 광으로부터의 광자의 적어도 일부가 화소에 진입하도록 허용하는 애퍼쳐 또는 홀을 포함하는, 방출형 픽셀 장치.
  18. 통합형 휘도 및 입력 센서를 갖는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법에 있어서,
    발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전류를 생성하여, 이 구동 전류를 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 단계;
    전하를 축적 또는 해방시키고 그 전하에 비례하는 정전 전하 및 전압을 동시에 나타내기 위해 적어도 하나의 전하 저장 소자를 센서에 접속시키는 단계;
    입사 광속에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 센서를, 제1 시간 기간 및 제2 시간 기간 동안 상기 발광 소자에 의해 방출된 광자에 노출 시키는 단계;
    상기 센서가 제1 및 제2 시간 기간 동안 전하의 축적 또는 해방의 속도를 제어하는 수단을 포함하고, 이 센서에 접속된 적어도 하나의 전하 저장 소자에 전하를 충전시키거나 전하 저장 소자로부터 전하를 방전시키는 단계;
    제1 시간 기간 부분 및 제2 시간 기간 부분의 종료시에 상기 전하 저장 소자에 나타나는 전하에 의해 상승되는 전압 또는 전류를 측정하는 단계로서, 제1 시간 기간 부분 동안에 측정된 전압 또는 전류가 제1 시간 기간 부분 동안에 화소로부터 방출된 실제 휘도의 표식이 되고, 제2 시간 기간 부분 동안에 측정된 전압 또는 전류가 외부 소스로부터의 화소 센서에 입사하는 실제 휘도의 표식이 되는, 측정 단계;
    화소 관련 측정 전압 또는 전류로부터 방출된 실제 휘도를 화소 에미터 화상 전압 및 화소 에미터 구동 전류에 대한 기준 대상 화소 휘도와 비교하여, 차분값을 생성하는 단계;
    상기 차분값을 후속 프레임 시간 동안 동일 화소에 대한 화상 전압 및 구동 전류를 수정하는 정정 회로에 대한 피드백 입력으로서 인가하는 단계; 및
    제2 시간 기간 부분 동안 화소 센서에 입사하는 실제 휘도를 디스플레이 내의 적어도 하나의 다른 화소에 대한 실제 휘도와 비교하여, 디스플레이 상의 터치 입력 또는 펜라이트 입력 위치를 식별하는 단계
    를 포함하는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법.
  19. 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 방법에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접하여 광자 감지 수단을 제공하는 단계;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 분석하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    복수의 감지 수단의 각각이 이 감지 수단과 정렬되어 있는 대응하는 OLED 화소를 갖는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화소 위치의 각각에 근접하여 광자 감지 수단이 제공되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    화소 위치의 각각에 근접하여 제공된 상기 감지 수단은 화소 위치에 있는 각각의 화소의 구조 내에 제공된 감지 수단을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화소 위치의 매 N번째 행 및 매 M번째 열에 근접하여 광자 감지 수단이 제공되며, 여기서 N 및 M은 1과 N행 및 M열의 최대 화소수 사이의 임의의 양의 정수로서 독립적으로 선택될 수 있는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 감지 수단은 디스플레이의 행과 열 치수에서 매 10번째 화소 위치마다 제공되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 디스플레이는 복수의 상이한 컬러 화소를 갖는 컬러 디스플레이인 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 감지 수단이 광속 인테그레이터(photon flux integrator)로서 동작하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 감지 수단이 소정의 특정 에미터 컬러를 가는 화소에 대해서만 제공되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 감지 수단이 소정의 또는 동적으로 결정된 센서 간격, 화소 컬러, 또는 정규 혹은 비정류 패턴에 따라 제공되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  29. 통합형 휘도 및 입력 센서를 갖는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법에 있어서,
    각각의 화소에서의 발광 소자를 화상 전압에 대응하는 소정의 휘도를 갖도록 구동하기 위한 전류를 생성하여, 그 구동 전류를 프레임 시간 동안 상기 발광 소자에 인가하는 단계;
    (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 측정 가능한 광속을 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 측정 가능한 광속을 검출하기 위해, 각가의 화소에서의 상기 발광 소자 부근에서, 입사 광속(incident photon flux)에서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광센서를 제공하는 단계;
    (i) 비발광 상태 동안 제1의 비방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제1 전압, 상기 광센서로부터의 제1 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제1 전하와,
    (ii) 발광 상태 동안 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하를 나타내는, 전압, 전류 및 전하 측정치의 적어도 하나를 판독하는 단계
    를 포함하는 방출형 픽셀 장치의 작동 방법.
  30. 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 방법에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접하여 광자 감지 수단을 제공하는 단계;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 분석하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    제1의 복수의 광자 감지 수단은 외부 사용자로부터의 입력에 관련되지 않은 배경 휘도량 및 사용자로부터의 입력에 관련된 더 많은 양의 상이한 휘도를 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 더 많은 양의 휘도는 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 휘도보다 더 큰 휘도를 갖는 디스플레이 기기 내부에 위치된 광자 에미터로부터 생성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 디스플레이 기기 내부에 위치된 광자 에미터로부터 방출된 광자는 제1 투과 매질 내에 완전히 수용되어, 상기 감지 수단에 충돌하지 않고, 사용자 입력 위치에 있는 제1 투과 매질을 빠져나오도록 되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 광자는 디스플레이 에미터와 사용자 사이에 배치된 플레이트 내에서의 내부 전반사에 의해 제1 투과 매질 내에 완전히 수용되며, 상기 광자는 상기 플레이트의 표면 성질 또는 특성을 변경하거나 또는 플레이트 표면 인터페이스를 제2 매질에서 제3 매질로 변경함으로써 상기 제1 투과 매질을 빠져나오도록 되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제2 매질은 기체 매질을 포함하고, 상기 제3 매질은 비기체 매질을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제2 매질이 공기인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 제3 매질은 거의 불투명한 고체 스타일러스(stylus)를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 제1 투과 매질을 빠져나오도록 하는 광자는 디스플레이 외부의 물체에 의해 산란되어, 산란된 광자의 적어도 일부가 디스플레이를 향해 산란 또는 역반사되고, 상기 감지 수단에 충돌하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  39. 제30항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 스타일러스 장착 외부 광자 에미터에 의해 방출된 광자 파장(에너지) 및 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  40. 제30항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 외부 광자 에미터에 의해 조사되지 않는 광자 감지 수단에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 큰, 스타일러스 장착 외부 광자 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  41. 제30항에 있어서,
    상기 스타일러스 장착 외부 광자 에미터는 라이트 펜(a light pen)을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  42. 제30항에 있어서,
    상기 외부 광자 에미터는 발광 다이오드(LED)를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  43. 제30항에 있어서,
    상기 외부 광자 에미터는 백열광 광자 에미터를 포함하는, 디스플레이 기기 에 대한 입력 검출 방법.
  44. 제30항에 있어서,
    주변 광의 소스와 감지 수단의 사이의 광 경로에 분광방식 선택 필터(spectrally selective filter)가 배치되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 분광방식 선택 필터는 적색광을 전송하는 필터인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 주변광은, 내부 전반사에 의해 플레이트에 수용되고 표면 인터페이스의 변경에 의해 상기 감지 수단쪽으로 지향되는 적색측 광으로부터의 광(광자)인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  47. 제44항에 있어서,
    상기 주변광은 상기 감지 수단으로 지향된 적색 레이저광 또는 적색광 방출 다이오드로부터의 광(광자)인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  48. 제44항에 있어서,
    주변광의 소스와 감지 수단 사이의 광경로에 분광방식 선택 필터가 배치되며, 광 입력 기기가 분광방식 선택 필터의 통과 대역 내의 파장으로 방출하며, 광자 감지 수단은 디스플레이 수직 리트레이스 시간 동안 판독되는 센서를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  49. 제30항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 스타일러스 장착 외부 광자 에미터에 의해 방출된 광자 파장, 광자 에너지 및 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  50. 제30항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 외부 광자 에미터에 의해 조사되지 않는 광자 감지 수단에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 큰, 스타일러스 장착 외부 광자 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 스타일러스 장착 외부 광자 에미터는 라이트 펜(a light pen)을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  52. 제50항에 있어서,
    상기 외부 광자 에미터는 발광 다이오드(LED)를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  53. 제50항에 있어서,
    상기 외부 광자 에미터는 백열광 광자 에미터를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  54. 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 기기에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접한 광자 감지 수단;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 광자 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 적어도 하나의 검출 회로;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 측정 회로; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 비교하여 분석하는 비교 회로
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  55. 제55항에 있어서,
    제1의 복수의 광자 감지 수단은 외부 사용자로부터의 입력에 관련되지 않은 배경 휘도량 및 사용자로부터의 입력에 관련된 더 많은 양의 상이한 휘도를 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 더 많은 양의 휘도는 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 휘도보다 더 큰 휘도를 갖는 디스플레이 기기 내부에 위치된 광자 에미터로부터 생성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 디스플레이 기기 내부에 위치된 광자 에미터로부터 방출된 광자는 제1 투과 매질 내에 완전히 수용되어, 상기 감지 수단에 충돌하지 않고, 사용자 입력 위치에 있는 제1 투과 매질을 빠져나오도록 되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  58. 제57항에 있어서,
    상기 광자는 디스플레이 에미터와 사용자 사이에 배치된 플레이트 내에서의 내부 전반사에 의해 제1 투과 매질 내에 완전히 수용되며, 상기 광자는 상기 플레 이트의 표면 성질 또는 특성을 변경하거나 또는 플레이트 표면 인터페이스를 제2 매질에서 제3 매질로 변경함으로써 상기 제1 투과 매질을 빠져나오도록 되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  59. 제54항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 스타일러스 장착 외부 광자 에미터에 의해 방출된 광자 파장(에너지) 및 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  60. 제54항에 있어서,
    주변 광의 소스와 감지 수단의 사이의 광경로에 분광방식 선택 필터(spectrally selective filter)가 배치되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  61. 제54항에 있어서,
    주변광의 소스와 감지 수단 사이의 광경로에 분광방식 선택 필터가 배치되며, 광 입력 기기가 분광방식 선택 필터의 통과 대역 내의 파장으로 방출하며, 광자 감지 수단은 디스플레이 수직 리트레이스 시간 동안 판독되는 센서를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  62. 제54항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 스타일러스 장착 외부 광자 에미터에 의해 방출된 광자 파장, 광자 에너지 및 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  63. 제54항에 있어서,
    상기 광자 감지 수단은 외부 광자 에미터에 의해 조사되지 않는 광자 감지 수단에 의해 수신된 주변 배경 휘도량보다 더 큰, 스타일러스 장착 외부 광자 에미터로부터 수신된 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  64. 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 방법에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접하여 광자 감지 수단을 제공하는 단계;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 분석하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  65. 제64항에 있어서,
    2차원 어레이는 복수의 행 및 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열되며,
    각각의 행은 한 행분의 화소가 기입되는 행 기입 어드레스 시간과, 복수의 행 및 열을 포함하는 디스플레이의 모든 화소가 기입되는 프레임 시간을 가지며,
    각각의 행에서의 감지 수단은 각각의 행 기입 어드레스 시간의 부분 동안 판독되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  66. 제65항에 있어서,
    각각의 행 기입 어드레스의 부분이 행 어드레스 시간의 0.001과 0.9 사이의 임의의 비율인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  67. 제64항에 있어서,
    2차원 어레이는 복수의 행 및 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열되며,
    각각의 행은 한 행분의 화소가 기입되는 행 기입 어드레스 시간과, 복수의 행 및 열을 포함하는 디스플레이의 모든 화소가 기입되는 기입 프레임 시간을 가지며,
    각각의 행은 감지 수단의 행이 판독되는 행 판독 어드레스 시간을 가지며, 이 행 판독 어드레스 시간은 화소 에미터 기입 시간과는 별도인 센서 판독 프레임 시간 동안 발생하며,
    감지 수단의 모든 행은 기입 프레임 시간과 중첩하지 않는 판독 프레임 시간 동안의 복수의 행 판독 어드레스 시간 동안 판독되고, 판독 프레임 시간은 복수의 감지 수단의 판독에 전용되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  68. 제64항에 있어서,
    상기 복수의 감지 수단은 전용 센서 판독 프레임 동안 판독되며, 센서 판독 프레임 시간은 디스플레이 스크린이 소정 입력을 수신할 시에만 발생하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  69. 제68항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린의 표면과의 물리적인 접촉을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  70. 제69항에 있어서,
    상기 물리적인 접촉은 손가락에 의한 물리적인 터치를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  71. 제69항에 있어서,
    상기 물리적인 접촉은 공구(tool)에 의한 물리적인 터치를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  72. 제64항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린의 표면의 일부 상에서의 광속 또는 휘도의 소정량의 변화를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  73. 제64항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린 표면에 근접한 파라미터의 비접촉식 변화를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 비접촉식 변화는 국부적인 온도 변화, 커패시턴스 또는 전하 농도 변화, 자속 변화, 국부적으로 더 높거나 더 낮은 광속 또는 휘도, 및 이들의 2이상의 임의의 조합으로 이루어진 변화의 세트로부터 선택되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  75. 제64항에 있어서,
    상기 감지 수단이 연속적인 디스플레이 프레임 간의 수직 리트레이스 시간 기간 동안 판독되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  76. 제75항에 있어서,
    상기 감지 수단은 화소 방출 휘도를 판독하기 위해 사용된 센서 라인과는 별도의 센서 라인에 의해 판독되며, 센서의 판독은 트랜지스터의 게이트 단자를 통해 제어된 별도의 터리 센서 라인에 의해 제어되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  77. 제64항에 있어서,
    상기 감지 수단은 라인 기입 간의 디스플레이 수평 리트레이스 시간 기간 동안 판독되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  78. 제64항에 있어서,
    디스플레이 화소 광자 방출을 감지하고 화소 휘도를 나타내는 통합형 광속을 발생하는 복수의 제1 감지 수단과, 외부 터치 입력 및 외부 광 입력 중의 적어도 하나를 감지하고 그 입력을 나타내는 신호를 생성하는 복수의 제2 감지 수단을 제공하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  79. 별도로 어드레스 가능한 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열되는 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 기기에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 복수의 제1 화소 위치의 적어도 일부에 근접한 광자 감지 수단;
    소정의 검출 시간 기간 동안 상기 광자 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 적어도 하나의 검출 회로;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 대응하여 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 측정 회로; 및
    입력을 수신한 것일 수도 있는 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 감지 신호를 비교 및 분석하는 비교 회로
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  80. 제79항에 있어서,
    2차원 어레이는 복수의 행 및 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열되며,
    각각의 행은 한 행분의 화소가 기입되는 행 기입 어드레스 시간과, 복수의 행 및 열을 포함하는 디스플레이의 모든 화소가 기입되는 프레임 시간을 가지며,
    각각의 행에서의 감지 수단은 각각의 행 기입 어드레스 시간의 부분 동안 판독되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  81. 제79항에 있어서,
    2차원 어레이는 복수의 행 및 복수의 열을 갖는 프레임으로서 배열되며,
    각각의 행은 한 행분의 화소가 기입되는 행 기입 어드레스 시간과, 복수의 행 및 열을 포함하는 디스플레이의 모든 화소가 기입되는 기입 프레임 시간을 가지며,
    각각의 행은 감지 수단의 행이 판독되는 행 판독 어드레스 시간을 가지며, 이 행 판독 어드레스 시간은 화소 에미터 기입 시간과는 별도인 센서 판독 프레임 시간 동안 발생하며,
    감지 수단의 모든 행은 기입 프레임 시간과 중첩하지 않는 판독 프레임 시간 동안의 복수의 행 판독 어드레스 시간 동안 판독되고, 판독 프레임 시간은 복수의 감지 수단의 판독에 전용되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  82. 제79항에 있어서,
    상기 복수의 감지 수단은 전용 센서 판독 프레임 동안 판독되며, 센서 판독 프레임 시간은 디스플레이 스크린이 소정 입력을 수신할 시에만 발생하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  83. 제82항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린의 표면과의 물리적인 접촉을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  84. 제79항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린의 표면의 일부 상에서의 광속 또는 휘도의 소정량의 변화를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  85. 제79항에 있어서,
    상기 소정 입력은 디스플레이 스크린 표면에 근접한 파라미터의 비접촉식 변화를 포함하며, 상기 비접촉식 변화는 국부적인 온도 변화, 커패시턴스 또는 전하 농도 변화, 자속 변화, 국부적으로 더 높거나 더 낮은 광속 또는 휘도, 및 이들의 2이상의 임의의 조합으로 이루어진 변화의 세트로부터 선택되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  86. 제79항에 있어서,
    상기 감지 수단이 연속적인 디스플레이 프레임 간의 수직 리트레이스 시간 기간 동안 판독되며, 상기 감지 수단은 화소 방출 휘도를 판독하기 위해 사용된 센서 라인과는 별도의 센서 라인에 의해 판독되며, 센서의 판독은 트랜지스터의 게이트 단자를 통해 제어된 별도의 터리 센서 라인에 의해 제어되는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  87. 제79항에 있어서,
    상기 감지 수단은 라인 기입 간의 디스플레이 수평 리트레이스 시간 기간 동안 판독되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  88. 제79항에 있어서,
    디스플레이 화소 광자 방출을 감지하고 화소 휘도를 나타내는 통합형 광속을 발생하는 복수의 제1 감지 수단과, 외부 터치 입력 및 외부 광 입력 중의 적어도 하나를 감지하고 그 입력을 나타내는 신호를 생성하는 복수의 제2 감지 수단을 더 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  89. 각각의 화소가 발광 소자와 디스플레이 화소를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하는 구동 회로를 포함하는 복수의 화소를 갖는 유형의 방출형 화소 디스플레이 기기에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서가 디스플레이 기기 화소 내에 배치되어, 화소 내의 에미터에 의해 방출된 광자 및 디스플레이 기기 외부의 소스에 의해 방출된 주변 광자를 감지하도록 작동하며, 감지된 내부 방출 광자가 디스플레이 휘도 피드백 제어를 위해 사용되고, 감지된 주변 광자가 디스플레이에 대한 음영 입력(shadow input) 또는 외부 광원을 검출하기 위해 사용되는,
    방출형 화소 디스플레이 기기.
  90. 제89항에 있어서,
    각각의 화소의 적어도 하나의 광자 센서는 내부 에미터에 의해 방출된 광자 및 주변 소스로부터의 주변 광자의 양자를 감지하는 단일 센서인, 방출형 화소 디스플레이 기기.
  91. 제90항에 있어서,
    각각의 화소의 적어도 하나의 광자 센서는 내부 에미터에 의해 방출된 광자를 감지하는 제1 센서 및 외부 소스로부터의 주변 광자를 감지하는 제2 센서를 포함하는, 방출형 화소 디스플레이 기기.
  92. 제91항에 있어서,
    상기 에미터는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하며, 적어도 하나의 센서는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는, 방출형 화소 디스플레이 기기.
  93. 제90항에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서는 센서에 충돌하는 광속의 변화에 응답하여 전기 저항률 또는 전도율의 변화를 나타내는 광자 센서를 포함하는, 방출형 화소 디스플레이 기기.
  94. 제93항에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서는 전하 저장 소자에 접속되며, 상기 전하 저장 소 자는 이 전하 저장 소자 상의 전하로부터 구해진 측정치가 소정 기간의 시간에 걸쳐 통합형 광속 및 휘도에 대한 표식을 제공하도록 센서의 저항율 또는 전도율에 따라 상이한 속도로 충전 또는 방전하는, 방출형 화소 디스플레이 기기.
  95. 각각의 화소가 발광 소자를 갖고 디스플레이 화소를 구동하기 위한 구동 회로로부터 구동 신호를 수신하는, 복수의 화소를 갖는 유형의 방출형 화소 디스플레이 기기에서, 이 디스플레이 기기를 작동하는 방법에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서를 각각의 디스플레이 기기 화소 내에 배치하는 단계;
    적어도 하나의 광자 센서가 화소 내의 광방출 에미터에 의해 방출된 광자 및 디스플레이 기기 외부의 소스에 의해 방출된 주변 광자를 감지하도록, 각각의 디스플레이 화소를 작동시키는 단계;
    내부 방출된 광자에 대한 측정치를 피드백 제어의 성분으로서 이용하여 각각의 화소의 휘도를 제어하는 단계; 및
    감지된 외부 광원에 대한 측정치를 이용하여 화소 디스플레이 기기에 대한 외부 사용자 입력을 검출하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 기기의 작동 방법.
  96. 제95항에 있어서,
    각각의 화소의 적어도 하나의 광자 센서는 내부 에미터에 의해 방출된 광자 및 외부 소스로부터의 주변 광자의 양자를 감지하는 단일 센서인, 디스플레이 기기의 작동 방법.
  97. 제96항에 있어서,
    각각의 화소의 적어도 하나의 광자 센서는 내부 에미터에 의해 방출된 광자를 감지하는 제1 센서 및 외부 소스로부터의 주변 광자를 감지하는 제2 센서를 포함하는, 디스플레이 기기의 작동 방법.
  98. 제97항에 있어서,
    상기 에미터는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하며, 적어도 하나의 센서는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는, 디스플레이 기기의 작동 방법.
  99. 제95항에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서는 센서에 충돌하는 광속의 변화에 응답하여 전기 저항률 또는 전도율의 변화를 나타내는 광자 센서를 포함하는, 디스플레이 기기의 작동 방법.
  100. 제98항에 있어서,
    적어도 하나의 광자 센서는 전하 저장 소자에 접속되며, 상기 전하 저장 소자는 이 전하 저장 소자 상의 전하로부터 구해진 측정치가 소정 기간의 시간에 걸 쳐 통합형 광속 및 휘도에 대한 표식을 제공하도록 센서의 저항율 또는 전도율에 따라 상이한 속도로 충전 또는 방전하는, 디스플레이 기기의 작동 방법.
  101. 방출형 화소 디스플레이 기기에 있어서,
    2차원 어레이로 배열된, 디스플레이 스크린으로서의 복수의 발광 소자;
    상기 복수의 발광 소자를 소정의 휘도를 갖도록 구동하는 화소 에미터 구동 회로;
    (i) 상기 발광 소자가 방출 상태에 있을 때에는 광자를 인터셉트하고, (ii) 상기 발광 소자가 발광 상태에 있지 않을 때에는 화소 외부의 소스로부터 광자를 검출하기 위해, 각각의 상기 발광 소자에 관련되어, 입사 광자서의 변화에 응답하여 전기적 특성의 변화를 나타내는 적어도 하나의 광자 센서; 및
    (i) 비방출 시간 동안의 광자 센서에 관련된, 화소 및 디스플레이 외부의 소스로부터 방출된 휘도의 표식으로서의 제1 전기적 파라미터와,
    (ii) 방출 시간 동안의 광자 센서에 관련된, 화소 및 디스플레이 내부의 화소로부터 방출된 휘도의 표식으로서의 제2 전기적 파라미터
    를 측정하기 위한 제2의 방출 시간 기간 부분의 종료 시에 상기 광센서 양단의 제2 전압, 상기 광센서로부터의 제2 전류, 또는 상기 광센서에 의해 생성된 제2 전하
    를 측정하는 적어도 하나의 전압, 전류 및 전하 판독 회로
    를 포함하는 방출형 화소 디스플레이 기기.
  102. 별도로 어드레스 가능한 복수의 제1 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 방법에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접하여 광자 감지 수단을 제공하는 단계;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 단계;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 단계; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 분석하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  103. 제102항에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 화소는 외부 광원으로부터 디스플레이에 입사하는 주변 광으로부터 적어도 광자의 일부를 감쇄시키는 광차폐를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  104. 제102항에 있어서,
    상기 광차폐는 금속성 불투명층을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  105. 제102항에 있어서,
    상기 광차폐는 주변 광의 감쇄량이 광차폐의 주변부에서 보다 더 적게 되도록 상기 광자 감지 수단의 각각에 근접한 수정 수단을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  106. 제105항에 있어서,
    상기 수정 수단은 각각의 화소 위치에 있는 광차폐 내의 애퍼쳐이며, 이 애퍼쳐는 외부 소스로부터의 광자가 상기 광자 감지 수단에 충돌하도록 하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  107. 제106항에 있어서,
    상기 애퍼쳐는 상기 광자 감지 수단의 면적보다 더 적은 것인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  108. 제106항에 있어서,
    상기 애퍼쳐는 상기 광차폐 내에 홀을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  109. 제102항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 투명 기판 표면에 의해 지지되고 제1 불투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 투명 전극 및 투명 기판을 통해 아래쪽으로 광을 방출하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터와 기판 사이에 배치되어 광자 에미터로부터의 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  110. 제109항에 있어서,
    상기 에미터는 OLED 에미터를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  111. 제102항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 기판 표면에 의해 지지되고 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 통해 기판을 향해 위쪽으로 광을 방출하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터와 기판 사이에 배치되어 광자 에미터로부터 아래쪽으로 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  112. 제111항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 기판 표면에 의해 지지되고 제1 투명 전극과 제2 불투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 제1 투명 전극 및 제2 불투명 전극을 통해 위쪽으로 광을 방출하고, 제1 투명 전극을 통해 역반사하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터에 인접 배치되어 광자 에미터로부터의 측면 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  113. 제112항에 있어서,
    상기 에미터는 OLED 에미터를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  114. 제102항에 있어서,
    복수의 제1 광자 감지 수단은 외부 사용자로부터의 입력에 관련되지 않은 배경 휘도량 및 사용자로부터 입력에 관련되는 상이한 휘도량을 감지하도록 구성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  115. 제114항에 있어서,
    상기 상이한 휘도량은 더 큰 휘도량인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  116. 제115항에 있어서,
    상기 더 큰 휘도는 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 위도보다 더 높은 휘도를 갖는 디스플레이 기기 외부에 위치된 외부 광자 에미터로부터 생성되는 것인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  117. 제115항에 있어서,
    상기 상이한 휘도량은 더 작은 휘도량인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  118. 제117항에 있어서,
    상기 더 작은 휘도량은, 음영을 생성하고 디스플레이의 표면에 입사하는 확산 배경 휘도의 일부를 차단 또는 감쇄하는 디스플레이의 표면에 근접하여 배치된 100％ 미만의 투과율을 갖는 수동형 감쇄 물체에 의해 생성되는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  119. 제118항에 있어서,
    상기 수동형 감쇄 물체는 거의 불투명한 물체를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  120. 제118항에 있어서,
    상기 수동형 감쇄 물체는 거의 불투명한 끝이 뾰족한 스타일러스를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  121. 제118항에 있어서,
    상기 수동형 감쇄 물체는 펜 형상의 물체를 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  122. 제118항에 있어서,
    상기 수동형 감쇄 물체는 외부의 인체 손가락을 포함하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 방법.
  123. 별도로 어드레스 가능한 제1의 복수의 화상 성분(화소) 위치가 2차원 어레이로 배열된 디스플레이 기기에 대한 입력을 검출하는 기기에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 2차원 어레이의 제1의 복수의 화소 위치의 적어도 일부에 근접한 광자 감지 수단;
    소정 검출 시간 기간 동안 상기 광자 감지 수단의 각각에 충돌하는 광자를 검출하는 적어도 하나의 검출 회로;
    검출된 광자의 수 또는 에너지에 따라, 상기 광자 감지 수단의 각각에 대한 감지 신호를 생성하는 적어도 하나의 측정 회로; 및
    입력을 수신한 적어도 하나의 화소 위치를 식별하기 위해 상기 감지 신호를 비교하여 분석하는 비교 회로
    를 포함하는 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  124. 제123항에 있어서,
    별도로 어드레스 가능한 화소는 외부 광원으로부터 디스플레이에 입사하는 주변 광으로부터 적어도 광자의 일부를 감쇄시키는 광차폐를 포함하며,
    상기 광차폐는 금속성의 거의 불투명한 층을 포함하고, 주변 광의 감쇄량이 광차폐의 주변부에서 보다 더 적게 되도록 상기 광자 감지 수단의 각각에 근접한 수정 수단을 포함하며,
    상기 수정 수단은 각각의 화소 위치에 있는 광차폐 내의 애퍼쳐이며, 이 애퍼쳐는 외부 소스로부터의 광자가 상기 광자 감지 수단에 충돌하도록 하는,
    디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  125. 제123항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 투명 기판 표면에 의해 지지되고 제1 불투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 투명 전극 및 투명 기판을 통해 아래쪽으로 광을 방출하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터와 기판 사이에 배치되어 광자 에미터로부터의 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기 에 대한 입력 검출 기기.
  126. 제123항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 기판 표면에 의해 지지되고 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 통해 기판을 향해 위쪽으로 광을 방출하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터와 기판 사이에 배치되어 광자 에미터로부터 아래쪽으로 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  127. 제123항에 있어서,
    상기 별도로 어드레스 가능한 화소 위치의 각각은, 기판 표면에 의해 지지되고 제1 투명 전극과 제2 불투명 전극 사이에 개재된 방출 재료의 층을 포함하는 광자 에미터를 더 포함하며, 상기 방출 재료는 제1 투명 전극 및 제2 불투명 전극을 통해 위쪽으로 광을 방출하고, 제1 투명 전극을 통해 역반사하며, 상기 광자 감지 수단은 광자 에미터에 인접 배치되어 광자 에미터로부터의 측면 방출 광자의 일부를 인터셉트하는, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
  128. 제123항에 있어서,
    복수의 제1 광자 감지 수단은 외부 사용자로부터의 입력에 관련되지 않은 배 경 휘도량 및 사용자로부터의 입력에 관련되는 상이한 휘도량을 감지하도록 구성되며,
    상기 상이한 휘도량이 더 큰 휘도량 또는 더 작은 휘도량인, 디스플레이 기기에 대한 입력 검출 기기.
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