KR20070020431A - Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods - Google Patents
Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070020431A KR20070020431A KR1020067019712A KR20067019712A KR20070020431A KR 20070020431 A KR20070020431 A KR 20070020431A KR 1020067019712 A KR1020067019712 A KR 1020067019712A KR 20067019712 A KR20067019712 A KR 20067019712A KR 20070020431 A KR20070020431 A KR 20070020431A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pixel
- photon
- sensor
- display
- sensing means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
- G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
- G06F3/0386—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry for light pen
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
- G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
- G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
- G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
- G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
- G09G3/3233—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix with pixel circuitry controlling the current through the light-emitting element
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/10—OLED displays
- H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
- H10K59/126—Shielding, e.g. light-blocking means over the TFTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/10—OLED displays
- H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
- H10K59/13—Active-matrix OLED [AMOLED] displays comprising photosensors that control luminance
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/40—OLEDs integrated with touch screens
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
- G09G2300/0819—Several active elements per pixel in active matrix panels used for counteracting undesired variations, e.g. feedback or autozeroing
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
- G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/088—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements using a non-linear two-terminal element
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2320/00—Control of display operating conditions
- G09G2320/04—Maintaining the quality of display appearance
- G09G2320/043—Preventing or counteracting the effects of ageing
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2320/00—Control of display operating conditions
- G09G2320/06—Adjustment of display parameters
- G09G2320/0693—Calibration of display systems
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
- G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
- G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen
- G09G2360/147—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen the originated light output being determined for each pixel
- G09G2360/148—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen the originated light output being determined for each pixel the light being detected by light detection means within each pixel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
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. Receive or detect touch or optical inputs for flat panel displays, such as flat panel organic light emitting diode (OLED) displays or other emissive display panels, using the same or different sensors as those used to sense and maintain pixel brightness. Provides a system, apparatus, and method. Provided are a penlight and touch screen data input system and method for a display. A photometric irradiation display and a touch panel input device are provided. Methods and apparatus are provided for reading display pixel emission and ambient luminance levels.
디스플레이, 픽셀, 스타일러스, 펜라이트, 광학 센서 Display, pixel, stylus, penlight, optical sensor
Description
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.The present invention relates generally to a system, apparatus, and method for receiving or sensing contact and contactless inputs to a surface of an emissive display device, and more particularly to device or pixel luminance as described above. A system, apparatus, and method for receiving or sensing a touch or light input to a flat panel organic light emitting diode (OLED) display panel using different sensors used to sense and maintain.
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.This application claims 35 U.S.C §119 and / or 35 U.S.C. Prior to § 120, claims are made to the following applications, all of which are incorporated by reference in this application: Invention of the "Penlight and Touch Screen Data Input System for Flat Panel Displays" filed February 24, 2004 US Provisional Application No. 60 / 547,358, entitled; US Provisional Application No. 60 / 583,744, entitled “High-Impedance to Low-Impedance Conversion,” filed June 29, 2004; And US Utility Patent Application No. 11 / 015,638, entitled "Feedback Control System and Method for Operating a High-Performance Stabilized Active Matrix Emissive Display," filed December 17, 2004.
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.This application also claims U.S. Utility Patent Application No. XX / XXX, XXX (Representative Document No. 34135 /) entitled “PENLIGHT AND TOUCH SCREEN DATA INPUT SYSTEM AND METHOD FOR FLAT PANEL DISPLAYS”, filed Feb. 8, 2005. US / 2), US Utility Patent Application No. XX / XXX, XXX (Representative Document No. 34135 / US / 3, entitled “SIDELIGHT ILLUMINATED PANEL DISPLAY AND TOUCH PANEL INPUT DEVICE”, filed Feb. 8, 2005) ), US Utility Patent Application No. XX / XXX, XXX filed February 8, 2005 entitled "METHOD AND DEVICE FOR READING DISPLAY PIXEL EMISSION AND AMBIENT LUMINANCE LEVEL" (Agent Document No. 34135 / US / 4) , US Utility Patent Application No. XX / XXX, XXX filed Feb. 8, 2005 entitled "EMISSIVE DISPLAY DEVICE HAVING SENSING FOR LUMINANCE STABILIZATION AND USER LIGHT OR TOUCH SCREEN INPUT", Representative Document No. 34135 / US / 5), "METHOD AND DEVICE FO, filed February 8, 2005. R FLAT PANEL EMISSIVE DISPLAY USING SHIELDED OR PARTIALLY SHIELDED SENSORS TO DETECT USER SCREEN INPUT ", the US Utility Patent Application No. XX / XXX, XXX (Attorney Docket No. 34135 / US / 6). It is incorporated herein by reference.
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.Various display applications and various other systems and devices, such as personal assistants (PDAs), positioning systems (GPSs) and GPS, aviation facilities, check-in terminals, navigation systems incorporating public computer boots, and a variety of other systems and devices It includes an added touch screen, which allows a user to effectively identify an icon or graphic for a data item or action and to select a data item or action by pressing a finger or stylus over the icon.
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.Conventional devices may think that the user is touching the display screen, but in practice, the top of the display is typically such that the user provides input to a separate device attached to the display panel or placed between the user and the display device. Provides a separate touch panel located in.
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.Thus, these devices must not only include two panels for touch input and information display, but also provide separate electronic devices and interfaces for the devices, and in some instances separate drivers for the touch input panel and the display panel. The operating system and / or application software must be provided. Accordingly, assembly and maintenance costs will also increase. All of these additional parts add to the cost of the device, and the competition is so intense that additional costs are not welcome where the benefits are small. In some devices, the cost of adding the touch panel to the display panel will double the cost compared to the display panel only when added after initial manufacture.
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.Thus, in addition to displaying or outputting two-dimensional symbols and graphic information generated by the device, it may also include an integrated sensor array capable of receiving position sensing input from the user and communicating such position information to the device. There is a need for a single low cost display device.
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.There is also a need for a sensor array that can be integrated with the display during manufacture of the display such that the additional cost for manufacturing and distributing the input sensor array as a touch screen is at a level of typical cost.
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.In addition, some environments provide non-contact inputs, such as in the form of pen-light inputs, to reduce abrasion and other wear or damage that may be caused by repeated touch pressures on the input device, thereby reducing the device to harsh service environments. It is necessary to extend the life of the. There is also a need to provide contact inputs that do not depend on ambient light or external light sources such as light pens.
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.The present invention provides a system, display device, pixel and sensor architecture, and method for receiving or sensing contact and contactless inputs (such as penlights) to the surface of an emissive display device, in particular sensing and maintaining pixel brightness. Systems, apparatus, and methods for receiving or sensing touch or light inputs for flat panel displays, such as flat panel organic light emitting diode (OLED) displays or other emissive display panels, using sensors that are the same or different than those used to to provide.
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.In one aspect, the present invention provides a touch screen data input system and method for a flat panel display, and in another aspect, the present invention provides a sidelight illuminated flat panel display and a touch panel input device. In another aspect, the present invention provides a method and apparatus for reading display pixel emission and ambient luminance levels. In still another aspect, the present invention provides an emissive display apparatus that senses luminance stabilization and user light or touch screen input. In another aspect, the present invention provides a method and apparatus for a flat-panel emissive display that utilizes a fully shielded or partially shielded sensor to detect user screen input.
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.In still another aspect, the present invention provides an emission pixel display device of a type having a plurality of pixels, wherein each pixel has a drive circuit for generating a drive signal for driving a light emitting element and a display pixel, The pixel display device has at least one photon sensor disposed within the display device pixels such that the sensor is operative to sense photons emitted by emitters in the pixels and peripheral photons emitted by sources external to the display device. The sensed internal emitted photons are used for display brightness feedback control, and the sensed peripheral photons are used to detect external light sources or to detect shadow inputs to the display.
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.In another aspect, the present invention provides a method, display, pixel structure and emission pixel device for an integrated brightness and input sensor, the pixel device comprising: a light emitting element; A pixel emitter driving circuit for generating a voltage for driving the light emitting element to have a predetermined brightness corresponding to an image voltage, and applying the driving voltage to the light emitting element for a frame time; (i) intercept the measurable luminous flux when the light emitting element is in the emitting state; and (ii) in order to detect the luminous flux measurable from a source outside the pixel when the light emitting element is not in the emitting state. At least one photo sensor disposed to exhibit a change in electrical properties in response to a change in incident photon flux; And (i) a first voltage across the photosensor, a first current from the photosensor, or a first charge generated by the photosensor at the end of the first non-emission time period portion during the non-luminous state. (ii) measuring a second voltage across the photosensor, a second current from the photosensor, or a second charge generated by the photosensor at the end of the second emission time period portion during the luminous state; At least one voltage, current, and charge readout circuitry, wherein the measured first voltage, first current, or first charge is an indication of the measured luminance emitted from a source outside the pixel during the first time period portion; And the measured second voltage, second current or second charge is an indication of the measured luminance emitted from the pixel during the second time period portion.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided a method for generating a current for driving a light emitting device to have a predetermined brightness corresponding to an image voltage, and applying the driving current to the light emitting device for a frame time; Connecting at least one charge storage element to the sensor to accumulate or release charge and simultaneously represent an electrostatic charge and a voltage proportional to the charge; Exposing a sensor that exhibits a change in electrical properties in response to a change in incident light flux to photons emitted by the light emitting element during a first time period and a second time period; The sensor includes means for controlling the rate of accumulation or release of charge during the first and second time periods, the charge being charged to or discharging charge from the at least one charge storage element connected to the sensor Making a step; Measuring the voltage or current raised by the charge present in the charge storage element at the end of the first time period portion and the second time period portion, wherein the voltage or current measured during the first time period portion is measured in the first time period. A measurement step, wherein the measurement is an indication of actual luminance emitted from the pixel during the portion and the voltage or current measured during the second time period portion is an indication of the actual luminance incident on the pixel sensor from an external source; Generating a difference value by comparing the actual luminance emitted from the pixel-related measurement voltage or current with the reference target pixel luminance for the pixel emitter image voltage and the pixel emitter drive current; Applying the difference value as a feedback input to a correction circuit that modifies the image voltage and drive current for the same pixel for subsequent frame times; And comparing the actual brightness incident on the pixel sensor during the second time period portion with the actual brightness for at least one other pixel in the display to identify a touch input or penlight input location on the display. Provide a way of working.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an input to a display device in which a plurality of separately addressable first image component (pixel) positions are arranged in a two-dimensional array, the first address of the separately addressable two-dimensional array. Providing photon sensing means in proximity to at least a portion of the plurality of pixel positions; Detecting photons impinging on each of said sensing means for a predetermined detection time period; Generating a sensing signal for each of the photon sensing means, in accordance with the number or energy of photons detected; And analyzing the sensing signal to identify at least one pixel position receiving the input.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided a method of operating an emission type pixel device having an integrated brightness and an input sensor, the method comprising: generating a current for driving a light emitting element in each pixel to have a predetermined brightness corresponding to an image voltage, Applying the driving current to the light emitting element for a frame time; (i) intercept the measurable luminous flux when the light emitting element is in the emitting state; and (ii) detect the luminous flux measurable from a source outside the pixel when the light emitting element is not in the emitting state. Providing at least one optical sensor in the vicinity of the light emitting element, the optical sensor exhibiting a change in electrical properties in response to a change in incident photon flux; (i) a first voltage across the photosensor, a first current from the photosensor, or a first charge generated by the photosensor at the end of the first non-emission time period portion during the non-luminous state; (ii) a voltage representing a second voltage across the photosensor, a second current from the photosensor, or a second charge generated by the photosensor at the end of the second emission time period portion during the luminous state; And reading at least one of the current and charge measurements.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided a device for detecting an input to a display device in which a plurality of separately addressable first image component (pixel) positions are arranged in a two-dimensional array, wherein the separately addressable two-dimensional array is provided. Photon sensing means proximate to at least a portion of the first plurality of pixel positions of the apparatus; At least one detection circuit for detecting photons impinging on each of said photon sensing means for a predetermined detection time period; At least one measuring circuit for generating a sensing signal for each of said photon sensing means in accordance with the number or energy of photons detected; And a comparison circuit for comparing and analyzing the sensing signals to identify at least one pixel position receiving the input.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided a device for detecting an input to a display device in which a plurality of separately addressable first image component (pixel) positions are arranged in a two-dimensional array, wherein the separately addressable two-dimensional array is provided. Photon sensing means proximate to at least a portion of the first plurality of pixel positions of the apparatus; At least one detection circuit for detecting photons impinging on each of said photon sensing means for a predetermined detection time period; At least one measuring circuit for generating a sensing signal for each of said photon sensing means in accordance with the number or energy of photons detected; And a comparison circuit for comparing and analyzing the sensing signals to identify at least one pixel position receiving the input.
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.In still another aspect of the present invention, there is provided an emission pixel display device, comprising: a plurality of light emitting elements as display screens arranged in a two-dimensional array; A pixel emitter driving circuit for driving the plurality of light emitting elements to have a predetermined brightness; in relation to each of the light emitting elements in order to (i) intercept photons when the light emitting element is in an emitting state and (ii) detect photons from a source outside the pixel when the light emitting element is not in a light emitting state, At least one photon sensor exhibiting a change in electrical properties in response to a change in the incident photon; And (i) a first electrical parameter as an indicator of luminance emitted from a source external to the pixel and display, related to the photon sensor during the non-emission time, and (ii) to the photon sensor during the emission time, At the end of the second emission time period portion for measuring a second electrical parameter as an indication of the luminance emitted from the pixel, to the second voltage across the photosensor, to a second current from the photosensor, or to the photosensor An emission pixel display device comprising at least one voltage, current and charge readout circuit for measuring a second charge generated by the present invention.
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.In another aspect of the invention, the invention provides a display device or panel incorporating pixel structures and devices and embodiments of sensor structures and devices, the circuits and methods and processes of which are described in this regard. For example, the present invention provides flat panel display devices for use in computing, entertainment, television, PDAs, automotive display devices, graphic display devices, home applications, and / or other information or display devices.
도 1은 광 센서 어레이가 배치되어 있는 글래스 기판 상의 OLED 픽셀 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an embodiment of an OLED pixel array on a glass substrate on which an optical sensor array is disposed.
도 2는 OLED 어레이의 상단에 실선의 수동형 센서 어레이가 설치되는 수동으로 구동되는 OLED의 실시예를 예시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a manually driven OLED in which a solid passive sensor array is installed on top of the OLED array.
도 3은 펜라이트의 레이저 포인터가 어레이 내의 센서 중의 하나를 작동시키는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment of a sensor array in which the penlight's laser pointer operates one of the sensors in the array.
도 4는 주변 광에 노출되지만 손가락 또는 스타일러스 등의 광학적으로 조밀한 물체에 의해 가리워지는(shadowed) 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a sensor array exposed to ambient light but shadowed by an optically dense object such as a finger or a stylus.
도 5는 적색 LED 또는 레이저 펜라이트가 적색 필터를 통해 어레이 내의 센서를 노광(expose)하는 센서 어레이의 실시예를 예시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an embodiment of a sensor array in which a red LED or laser penlight exposes sensors in the array through a red filter.
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.FIG. 6 illustrates an embodiment of a sensor array using a glass plate having a red LED that provides red light at one edge of the glass plate and a stylus that scatters red light through the red filter to operate one sensor in the array.
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.FIG. 7 employs a sensor set extending below the full length of the column and an additional set of sensors perpendicular to the column sensor extending the full width of the row, with the red penlight actuating one column and one row to locate the penlight. Is a diagram illustrating an embodiment of a sensor array in which can be determined.
도 8은 상단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.8 is a diagram illustrating an embodiment of a top emitting OLED pixel structure.
도 9는 하단 방출 OLED 픽셀 구조의 실시예를 예시하는 도면이다.9 is a diagram illustrating an embodiment of a bottom emitting OLED pixel structure.
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.FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a bottom emitting OLED pixel structure having holes in a light blocking dark shield to block backside ambient light.
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.FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment of a two-sensor pixel circuit showing a sensor, a photon flux integrator, and a charge amplifier circuit used to read the sensor.
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.12 is a diagram illustrating an embodiment of a top emitting OLED pixel structure using OLED material as a reverse biased diode photo detector as a sensor for both emitted light and ambient light for a touch sensor.
도 13은 역바이어스된 OLED 광 다이오드에 대한 개념을 나타내는 픽셀 회로의 실시예를 예시하는 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating an embodiment of a pixel circuit showing a concept for an reverse biased OLED photodiode.
도 14는 그 바이어싱 특징을 포함하는 OLED 장치의 개략도를 예시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating a schematic diagram of an OLED device including its biasing features.
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. FIG. 15 shows an embodiment of a sensor pixel circuit having a dark shield gate and a dark shield bias as well as showing a sensor, a photo flux integrator, and a charge amplifier circuit used to read the sensor.
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.US Patent Application No. 10 / 872,268, entitled "Controlled Passive Display, Apparatus and Method for Controlling and Making a Passive Display," filed June 17, 2004, filed "Method and U.S. Patent Application No. 10 / 841,198 entitled "Apparatus for Controlling A Light Source", "Passive Matrix Emission Stabilized Flat Panel Display" filed November 19, 2004 U.S. Patent Application No. 10 / 872,344, entitled "Method and Apparatus for Controlling an Active Matrix Display," filed June 10,515,575, filed June 17, 2004, describes flat panel display technology and in particular organic light emitting diodes ( Various features are disclosed for OLED) display technology. These patent applications are incorporated herein by reference.
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.The structures, methods and features disclosed in these patents include structures for building arrays of optical sensors that are one-to-one matched to the pixel arrays of OLED displays. There is one optical sensing element per OLED pixel. Because feed pack-stabilized displays have built-in sensor arrays, there is an opportunity to use optical sensor arrays to enter data into computers or other devices or circuits that control and drive OLED displays. Therefore, the optical sensor array not only stabilizes the display but may also be used as an optical power or touch screen.
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.Various different approaches to using the optical sensor array as input means are possible. In one embodiment, to use an optical sensor array that is already provided and used to stabilize the illuminance, brightness and / or other pixel emission or transmission characteristics of an OLED display as a touch screen, stylus or penlight input device, A portion of the line address time period is used to scan to detect which sensors in the array are exposed to light from an input device such as an LED based penlight device or a light-scattering touch plate. In contrast, since in most operating environments ambient light typically reaches the light sensor, there is virtually always a background voltage appearing on the pixel feedback circuit due to the ambient light detected by the sensor or sensing circuit. . If a shadow is cast on one or a group of array sensors, this shadow will be detected when the array sensor is scanned during the portion of the line address used to detect input data and / or peripheral data.
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.Most displays use refresh rates of 30 to 60 frames per second (fps). A refresh rate of 60 fps means that the frame address time is 16.67 ms. If the display has 100 lines, the address time is 16.67 ÷ 100 or 167 ms. At the start of each line scan, the pixels in the line are turned off so that the only light on the lines in the light sensor array is from ambient light (such as indoor lights) in the display operating environment, or the light input device. From (e.g., from an emitting light pen or from light scattered on a scatter plate). In this example, if 20 percent (20%) or 1/5 (i.e. 167 ÷ 5 = 33.4) of the line write time is used to scan the voltage in the feedback circuit for the sensor, then for detection of the external light input About 33 ms time slots or periods (or a few of them) may be dedicated. This will leave 134 ms for line writing. The circuitry for detecting the voltage on the feedback circuitry is integrated into the drive integrated circuit (IC) electronics and logic used to drive the display and manage the feedback circuitry for display brightness control and stabilization. Details of this type of circuit are well known to those skilled in the art of electricity and are not described in detail herein.
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.There are a number of structures and methods for inputting optical information into a display screen with a plurality of sensors, and a series of examples are provided below for purposes of illustration and not for limiting the invention, as described herein. It will be appreciated that the focus is on that many other structures and methods may be practiced.
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.In the first embodiment, an input device in the form of a general ink pen or stylus is used, but the pen includes a foot and a diode (LED) that emits a stream of light or photons instead of ink or other display material. Examples of such LEDs are LEDs that emit at visible or infrared wavelengths, such as red or infrared LEDs. Alternatively, other white, mono, multi, or colored LEDs may be used, and / or the LEDs may emit or become multicolored over a wavelength range. Monochrome LEDs, however, would be desirable because they allow for the optimal combination of light inputs while suppressing other ambient light that is not at that wavelength. Other embodiments may use incandescent light sources. Fiber optic and / or lens systems may be used to communicate light from a light source inside or outside the light pen to the tip of the pen. Optical lens systems in the pen and / or at the tip of the pen focus light at fine points on the optical sensor array. Alternatively, the optical system may produce a substantially collimated beam exiting the pen at or near the tip. The pen is preferably designed to be mounted on the surface of the front glass plate of the display including the sensor array on the inner surface of the glass plate or other transparent surface. Because it is advantageous for the pen to be raised on the outer surface and focused on the inner surface to provide as small a spot as possible, in one embodiment the focal length of the pen-shaped lens system is determined by the distance from the lens system to the sensor array or approximately the glass plate. Will be thick.
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.Various optical techniques are known in the art for relaying images and creating spots at required locations in space, whereby the optical system need not be a compact lens located at the tip of the light pen. Thus, any optics known in the art to create a desired spot, focused beam, collimated beam, or other photon concentrator that interfaces with one or a few sensors and may be detected by the sensor. It will be appreciated that systems or techniques may also be applied. Since the distance from the tip of the pen to the sensor array remains fixed, the lens system will remain fixed, eliminating the need for expensive adjustable designs.
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.A dark shield is applied to each sensor of the sensor array to block or attenuate light so that the detection performed to detect the luminance or photon stream emitted by each pixel in the display is not unduly disturbed by ambient light conditions. It is advantageous to be provided and used to block or mask all or a substantial portion of the ambient light. The dark shield is an opaque structure interposed between the sensor and the ambient or external light source, which does not have to interfere with the light emitted by the pixel emitter. The dark shield is preferably composed of deposited metal, or may be formed of, for example, an opaque colored material known in the art as a polyimide material. The dark shield can also be formed from a filter material that blocks most of the ambient light and passes a narrow band of spectrum, such as a 710 nm wavelength that is perceived as red.
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.Thus, the dark shield when used in combination with a light input system is not absolutely opaque, but rather a filter material that blocks or attenuates most of the ambient light but allows light to pass through or conform to the substantial transmission of a particular wavelength of the LED in the pen. Is beneficial. For example, where the LED is a red LED emitting light in the vicinity of 710 nm, the dark shield is advantageously a 710 nm notch filter or a filter that can be manufactured similarly to such a notch filter. The LEDs can be of any color, and the matching filter can be of any wavelength as long as it matches or nearly matches the LED wavelength in the pen. Of course, the filter pass wavelength range and the LED emission wavelength range must have at least some spectral wavelength range overlap. The resolution of the penlight input system can be as high as the pixel resolution of the display itself. This means that the input system can be used to accurately record block or handwriting, or other graphical or symbolic data or information such as fingerprints.
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.In a second embodiment, a human finger may be used to shade the sensor array from ambient light. This is a relatively coarse input system, but accurate enough to activate the icons on the display. Moreover, the ambient light will need to be of sufficient intensity on the display where the shadow is detectable with respect to the non-shadowed sensor.
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.In the third embodiment, the total internal reflection phenomenon in the plate is used. Light entering the edge of a plate composed of any transparent material of a wide range of optical densities (refractive indexes), without light exiting the brand and base surfaces of the plate, provided that the optical density of the plate and the material in contact with the plate are properly selected, It will move from one side of the plate to the other side. Typical glasses surrounded by higher optical density transparent materials are suitable for use. Therefore, a plate made of glass or methylmethacrylate plastic can be attached to the front of the OLED display and sensor array. Red LEDs can direct light to one side of the plate without any LED light impinging on the sensor array since light will propagate throughout the plate without any interference. However, if an object is touched on the plate, the change in the optical interface between the two materials will cause light to escape from the surface of the plate at the point where the plate is touched and be sufficient to irradiate the object touching the plate. If the object is made of or coated with a reflective material (eg, a white material or a material of a color that exhibits high reflectivity to the wavelength of light in the plate), the light will be scattered to the sensor of the nearest array at the point where the scattering plate is touched. This type of light input does not have a light pen of relatively higher resolution, but if a stylus with a narrow tip is used, the resolution is better than using a relatively larger finger tip. It is also possible to use a finger to scatter side input light. The advantage of such an input system is that an object that cannot act magnetically can be used as a stylus or that a finger can be used because the input system is of a shadowing technique and the conditions of ambient light become insignificant.
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.In the fourth embodiment, the image may be input at a position other than just the position on the screen. For example, an image of a fingerprint may be input to the optical sensor array, placing the image on the surface of the display glass (such as by using ink or collecting moisture or oil from a finger), and taking the image from a light source of external light. It can be captured by shading the light passing through it. If collimated light is used as an external light source, the resolution will increase. Unlike such direct input, a system may be implemented in which a thin film material such as cellophane may be attached to the front of the display with a dispensing roll on one side and a take-up spool on the other side. have. Between the cellophane and the display glass is provided an optical medium such as glycerin that matches the optical density of the scattering plate. Cellophane is placed on or placed in the glycerin layer in contact with both the scattering plate and the cellophane. This makes the cellophane a light receiving top plate. When the finger is pressed into the cellophane, the light will scatter the ridges defining the fingerprint and will be recorded in the sensor array. Other means and methods may be employed to create regions of light on the surface of the display or to generate a plurality of regions of light in the form of an image.
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.Further embodiments are described in various places in the specification and in the drawings, and the invention is not limited to the specific embodiments described above. In addition, various features and configurations of the structures and methods of the present invention may be used separately or in any combination in the light of the description provided herein, and certain embodiments improve performance or operability, but are not necessarily required. Is not described as an optional feature.
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.Hereinafter, various embodiments of the sensor array will be described. FIG. 1 shows an embodiment of a display panel substrate such as an
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.The
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.The present invention discloses a sensor array that can control the illuminance or luminance uniformity of an OLED or other display as well as be used as an input device that operates somewhat similar to a computer touch screen or light pen input device. The sensor array may for example be used as a touch screen without deformation of the sensor system on the glass substrate. That is, in the case of an active matrix where emission feedback is being implemented, the touch screen sensing system may be an emission feedback sensor system at the same time and vice versa.
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.Thus, in one aspect, the present invention provides a method for detecting an input to a display device in which a first plurality of separately addressable picture component (pixel) positions are arranged as a two dimensional array. In one embodiment, the method comprises providing a two-dimensional array of photon sensing elements proximate at least a portion of a first plurality of separately addressable pixel locations, impinging upon each of the sensing elements for a predetermined detection time period. Detecting a photon, generating a sense signal for each of the photon sensing elements in response to the number or energy of the detected photons, and detecting the at least one pixel location receiving the input signal. Analyzing.
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.In another embodiment, a plurality of sensing elements may have corresponding OLED pixels arranged in alignment with the sensing elements. The photon sensing element may be provided in proximity to each of the first plurality of separately addressable pixel locations. The sensing element provided in proximity to each pixel position may comprise a sensing element provided in the structure of each pixel at the pixel position. The photon sensing element may be provided in close proximity to every Nth row and every Mth column of the first plurality of separately addressable pixel positions, where N and M are between 1 and the maximum number of pixels in N rows and M columns. It may be independently selected as a positive integer of. The sensing element may act as a light flux integrator, alone or in combination with other elements.
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.In one embodiment, the sensing element is provided at every pixel position, but may not be provided at every pixel, but instead may be provided at a different position. The precondition would be whether the pixel spacing is different or the same for the rows and columns. For example, sensing elements are provided every 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50th, or every other value between them and at every larger value in the row and column dimensions of the display. An embodiment is possible. Alternatively, the sensing element may be provided according to a predetermined or dynamically determined sensor interval, pixel color or other regular or irregular pattern.
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.The display may be a color display with black / white, monochrome, or a plurality of different color pixels. The plurality of different color pixels include red, green and blue pixels or any other set of colors, in particular colors that provide the ability to generate and combine any color for the viewer of the display. The sensing element may be provided only for pixels having certain specific emitter colors (such as red, green and blue emitters), or may be provided for all emitter color pixels.
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.The pixel sensing element may not be deformed or may be deformed so that modifications to the light blocking shield (dark shield) are made. For example, such modifications include providing holes, apertures or areas of less opacity (more transparent) so that some light can enter the pixel and hit the sensor. These holes or other modifications cause external light signals to reach the sensor, which is brighter than the ambient light from the light pen, or darker than the ambient light picked up as shades by an opaque, partially transparent or translucent object. It is particularly useful for detecting or allowing detection by a sensor.
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.Embodiments of the present invention may allow some pixels to have light blocking dark shields without holes and other pixels to have holes, apertures, or other modifications such that light from outside the pixel and outside of the display device is in it. For example, the separately addressable pixel may include a light shield that attenuates at least a portion (or the entirety of the pixel) at least a portion of the photons from the ambient light incident on the display from an external light source. The light shield may comprise a metallic nearly opaque layer or a nonmetallic layer. The light shield comprises a filter material, which is neutral in the spectrum, or a light input device (such as a 710 nm laser) while the broad spectrum ambient room or environmental light (such as white light) is completely or nearly blocked or attenuated. Is a spectrally selectable material such that narrow spectral light from the light is transmitted to the sensor or sensing element through the dark shield. In one embodiment, different opaque shields and / or filters may be used differently in different pixels.
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.In contrast, the light shield is provided with a deformation portion in each of the photosensitive elements, in proximity to the photosensitive element, or near the photosensitive element such that the attenuation of the ambient light is less than that of the portion surrounding the light shield. It may also include. Such a deformation may be an aperture having an area smaller than that of the light sensing element. Such deformations may be apertures comprising holes in the light shield. The aperture or aperture can be sized or dimensioned such that a suitable amount of light (an appropriate number of photons) reaches the sensor during sensing or integration time so that light or shaded input can be detected.
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.FIG. 2 shows an embodiment of a schematic functional part for using the
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.The
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.Thus, embodiments of the
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.When the illuminance (luminance) of the OLED pixel in line 1 (and any other line as appropriate) rises, the resistance of the
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.The addressing of each line is assigned a time period. Address time is typically defined as the inverse of the frames per second divided by the number of lines in the display. Thus, in a QVGA display with 240 lines and a frame rate of 60 frames per second, the line address time is approximately 70 ms. Since the system, apparatus and method of the present invention can be used with various display types and sizes, the addressing time of 70 ms is only an exemplary figure.
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.In order to use the
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).For example, the period should be long enough that the sensed signal is long enough given the amount of light (luminance or photo flux) but not enough to saturate the
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.Thus, the time allotted for touch sensing and image addressing will typically depend on the time it takes to obtain the sensing measurement and how long it takes to transfer the image data to the pixel. For example, if it takes 10 ms to transmit the image data and 10 ms to measure the sensor data, the pixel would have to be made dark by first deleting previous imaging data from the pixel. In one embodiment, the amount of passing image data (zero value) to the pixel to turn off the pixel consumes 10 microseconds, and reading the sensor may cost another 10 microseconds for a total of 20 microseconds for the sensor reading portion. will be. The remaining time for transmitting the image data would be only 10 ms in this case. This 10 ms time is just an example.
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.At this point, any light on the
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.After the data is read by the
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.This means that the data being read by the
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.One of a variety of different ways to read a sensor may be employed within the spirit of the invention. This approach includes reading the sensor during the display row addressing time, reading the sensor during the frame dedicated to sensor input, reading the sensor during the selected dedicated frame when the screen is touched, reading the sensor during the vertical-retrace time, and And / or one of the readings of the sensor during the horizontal-retrace.
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.In one embodiment, the sensor is read during the display frame row address time. For example, a two-dimensional display array may be arranged as a frame having a plurality of rows and a plurality of columns, each row including a row write address time and a plurality of rows and columns while a row of pixels is being written. All pixels of the display have a frame time while being written, and the sensing elements in each row are read during a portion of each row write address time. The read may be justified for all or part of the row write address time. In one example, a portion of each row write address time is a portion between 0.001 and 0.5 of the row address time, a portion of 0.01 and 0.2 of the row address time, a portion of 0.01 and 0.1 of the row address time, or 0.1 and a portion of the row address time. May be part of 0.5.
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.In yet another embodiment, the sensor is read during a frame dedicated to sensor input. For example, a two-dimensional array may be arranged as a frame having a plurality of rows and a plurality of columns, each row being written at a write frame time during which all pixels of the display comprising the plurality of rows and columns are written. The row read address time while the row of sense elements is being read, the row read address time is issued during the sensor read frame time separate from the pixel emitter write time, and all rows of the sense elements are read or multiple sensed. It is read out for a plurality of row read address times during the read frame time which does not overlap the write plane time and read frame time dedicated to the element.
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.In another embodiment, the sensor is read during the selected dedicated frame when the screen is touched or illuminated by the light pen. For example, the plurality of sensing elements may be read for a dedicated sensor reading time. This dedicated sensor reading frame can be arranged to occur only or periodically on a display screen that receives a given input. For example, the predetermined input may include physical contact with the surface of the display screen. Such physical contact may include physical touching with a finger or a tool or stylus shaped object.
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.Alternatively, the predetermined input may include a predetermined magnitude change in photon flux luminance over which a display screen is over a portion of the surface, and the predetermined input includes a non-contact change in a parameter proximate the display screen surface. The contactless change may be selected from a set of localized temperature changes, capacitance or charge concentration changes, flux changes, local higher or lower photon fluxes or luminance changes, and / or changes consisting of two or more combinations thereof. .
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.)In yet another embodiment, the sensor is read during the vertical-retrace time between successive display frames. Note that the vertical retrace time is the time between successive frames between successive frames, and that the horizontal retrace time is the time between sequential line (or row) writes (directly on a flat panel display such as an OLED display). Although not considered applicable, the vertical retrace time in conventional CRT displays is the time it takes for the electron beam to travel from the bottom of the CRT tube to the top of the CRT tube.)
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.For embodiments in which the sensor is read during the vertical-retrace time, it is advantageous to provide separate or additional sensor lines. The circuit configured for reading during the display vertical-retrace time is the same described photon flux integrator circuit without modification. Instead of the TFT T3 (second TFT) connected to the same line L2 to which the gate line for T1 is connected, there is another separate gate line dedicated to the TFT T3. With this structure, regular feedback sensing for emission luminance control is performed during the line address time, and then when all the lines are written, all the sensors are read again to apply any touch or light / shading input before the next frame starts. Detect. Typically, the vertical retrace time is 10% to 50% of the total frame time, but may be longer or shorter than this. Thus, in one embodiment the sensing element is read by a sensor line separate from the sensor line used to read the pixel emission luminance, and the reading of the sensor is controlled by a separate touch sensor controlled through the gate terminal of the transistor. do.
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.In another embodiment, the sensor is read during the horizontal-retrace time. It would be desirable to employ separate sensor and control lines for horizontal retrace time sensing. In one embodiment (see FIG. 11), the gate line for T4 is connected to the horizontal line L5 while the line L5 is an additional line dedicated to actuating the gate of T4 during sensor reading.
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.The embodiment of the system and apparatus illustrated in FIG. 2 illustrates the use of any pen light or
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.Alternatively, the embodiment illustrated in FIG. 3 is the same sensor array structure, but uses an optically dense object 64 that extracts the shaded or
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.Accordingly, it will be appreciated that in addition to the apparatus and method for detecting an increase in brightness from other light or photon light emitting devices,
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.Thus, in accordance with at least one embodiment of the present invention, the photon sensing element may be configured to sense photon wavelength and energy and the amount of luminance emitted by an external photon emitter carried by the stylus. In another embodiment, the photon sensing element may be configured to sense an amount of luminance received from a stylus carrying external photon emitter that is higher than the amount of ambient background luminance received by the photon sensing element not irradiated by the external photon emitter. It may be. The stylus carrying external photon emitter may comprise a light pen, and the external photon emitter may comprise a light emitting diode (LED) or fluorescent photon emitter. In any of these embodiments, optical systems or refractive index transfer trains and / or refractive optics may be employed to shape and control the distribution of light and the path of light at the display front or sensing elements. For example, an optical lens system may be employed to receive light emitted from the LED and focus the spot of light on the sensor plane in front of or below the display screen.
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.Figure 4 has the same sensor array and circuit as in the embodiment of Figures 2 and 3, but
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.Indeed, a high resolution optical system may be used to detect handwritten characters and provide a foundation for recognizing these handwritten characters. In one embodiment where the pen light is used for capturing and recognizing handwritten characters, the pen light or other light emitting stylus device remains obliquely on the glass or other surface of the display to print or shed a handwritten sample such as a signature or other handwritten message. A uniform or near uniform distance from the sensor array is maintained during the trace. A filter is used as the dark shield that protects the sensor array from all or part of the ambient light. Various combinations of emitters and filters may be employed to provide the required difference between the ambient light and the light pen or stylus light.
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.In at least one embodiment of the invention, it will be appreciated that the OLED pixel emitter may be selected such that the required color display characteristics of the image can be generated. Since the same sensor used to detect and maintain the required illuminance and luminance levels of the display pixels is used to sense the light pen input, the pen light spectrum must be within the spectral response of the sensor, but the pen light emitter must It is not necessary to have the same spectral characteristics as other display pixel emitters. The pen light spectrum may be, for example, both monochromatic and multicolored spectra, and an infrared penlight emitter may be employed where the
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.It will be appreciated from the description herein that the filter is aligned with the sensor to block ambient light but passes light from a particular color terrain laser or LED or light from a specific color or spectral metering. Directed and scattered metering embodiments are described elsewhere herein. Embodiments of the present invention block most of the ambient light that is not at the baseband of the filter but place a spectral selectable filter in the optical (light) path between the source of ambient light and the sensing element to transmit light from the input light source. Let's do it. In one embodiment, the spectral selectable filter will be a filter that substantially transmits red light. In yet another embodiment, the substantial transmission of certain light will be at least 50 percent, at least 70 percent, at least 90 percent, or at least 95 percent. In yet another embodiment, the substantial transmission amount is between about 10 percent and 100 percent.
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.The particular spectral light transmitted will be red, green, blue or any other color. In one embodiment, the spectrally selectable filter is a filter that transmits photons having a red wavelength substantially in the range between 700 nm and 710 nm. In one embodiment, the spectrally selectable filter is a filter that transmits photons having a wavelength substantially in the range between 400 nm and 800 nm.
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.In one embodiment, the ambient light providing the input signal for pointing includes light (photons) from red metering that is confined to the plate by total internal reflection and directed to the sensing element by alteration of the surface interface. . In yet another embodiment, the ambient light providing the input signal for pointing comprises light (photons) from a red light emitting diode directed to the red laser light or sensing element.
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.In one embodiment, the use of color Jeanne spectral filters may be combined with any sensor reading scheme. For example, in one embodiment, in one embodiment of the apparatus and method of the present invention, the spectrum selective filter is disposed between the optical (light) path between the light source of the ambient light or input light and the sensing element, the optical input device being a spectrum It emits light at a wavelength within the pass band of the selection filter and includes a sensor where the photon sensing element is read during the display vertical retrace time.
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.Referring to FIG. 5, another embodiment of the present invention is illustrated in which a
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.Accordingly, embodiments of the apparatus and method of the present invention may utilize a pixel sensor in combination with photometric or edge light that travels in a glass plate or polymer plate and touches the front glass or polymer plate to direct or scatter light back towards the sensing element. have. For example, the display and method may provide a first plurality of photon sensing elements configured to sense an amount of background luminance not associated with an input from an external user and a different amount of luminance associated with an input from a user, where the different The luminance amount may be a larger luminance amount (eg, an amount of luminance from a light source) or a smaller luminance amount (eg, an amount of luminance from a shadow). The greater amount of brightness may be generated from photon emitters located inside the display device having a higher brightness than the diffuse background brightness incident on the surface of the display. The photons emitted from the photon emitter located inside the display device may not impinge on the sensor element but may be completely confined within the first transmission medium (eg, glass plate or polymer plate) such that the tones exit the first transmission medium at the user input location. have. Photons are totally confined within the first transmission medium by total internal reflection in a plate located between the display emitter and the user, and the photons change the surface properties or properties of the plate or the plate surface interface in the second medium. By changing to the third medium, it is discharged from the first permeate medium.
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.In one embodiment, the second medium comprises a gaseous medium and the third medium comprises a non-gaseous medium. This second medium may be, for example, air, some other gas or fluid. The third medium may be a substantially opaque passive attenuating object such as, for example, an opaque object, a partially transparent object, or a substantially or partially opaque pointing stylus in a solid state, a pen shaped object, a pointing device, an external human finger, or the like. It may also include. In one embodiment, the photons exiting the first medium are scattered by objects external to the display such that at least a portion of the scattered photons are scattered and reflected back toward the display to impinge on the sensor element. Directing photons towards the display and into the sensor element may be accomplished by the surface of the object.
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.By describing various sensing structures and sensing methods, it will be clearly understood that the pixel sensors can be utilized in various ways to measure and control pixel brightness and sense touch or light input in the present invention. The first plurality of photon sensing elements of the display array are configured to sense an amount of luminance not associated with an input from an external user and another amount of luminance associated with an input from the external user. This other amount of brightness may be a large amount of brightness or a small amount of brightness. This large amount of brightness is generated from an external photon emitter located outside of the display device and the display device is a device having a luminance higher than the diffuse background brightness incident on the surface of the display, the small amount of brightness being near the surface of the display device. Produced by a passively attenuated object having a transmittance of less than 100% disposed, the display device generates a shadow or blocks or attenuates a portion of the diffuse background brightness incident on the surface of the display device.
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.The invention is applicable to both active and passive display types. Passive arrays are typically inexpensive and economical in commercial systems and devices because they can be configured without the complexity of configuring or providing TFTs, which typically do not require TFTs in passive displays. In order for the passive sensor and passive sensor array to operate as a penlight input or other input or photon sensing device, there must be a means of locating the light on the display panel of the penlight portion.
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.In one embodiment, the passive OLED display is line scanned so that only one line is scanned at a time. Since this operational feature scans lines in the order from top (first row) to bottom (last row), the functional principle is in the means for determining the one-dimensional position (eg vertical dimension or row position) of the input on the display. (functional basis). Of course, the reverse order or other order may be used, and the present invention may adopt such an order, but this description will focus on the normal operation. Recall that these sensors can be operated as part of a display pixel brightness feedback system and method.
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.Referring to the embodiment described in FIG. 6, each
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.In the strip sensor configuration shown in Fig. 6, two
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.7 shows an embodiment of a passive display with a ladder sensor. Only one vertical input is shown and described here to avoid the complexity and confusion caused by showing both vertical and horizontal inputs. The configuration thus shown thus cannot find user input and can only function as a radioactive feedback system, requiring both a set of ladder sensors and a horizontal sensor as shown in the embodiment of FIG. 6. Understand that the strip sensor and the ladder sensor can be interchanged with each other. Until the rung of the ladder touches to form a continuous or necessarily continuous strip, the strip sensor may appear to be a ladder sensor with a thick rung of the ladder.
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.Pairing these row and column positions is not always useful for the input mode of the penlight operation, because every line (or row) of the display will enter data even if the number of columns is easily determined when light from the penlight falls on the sensor array. The number of lines cannot be determined because it is not in dark mode for the time (see above). To overcome this problem, a second set of
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).7 shows an embodiment of a
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.During the line address time for reading penlight input data, the voltage in the
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.FIG. 6 illustrates an embodiment for a configuration that operates as a complete penlight input system. In this configuration, the sensor ladder has been replaced by a plurality of cross perpendicular perpendicular and horizontal
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.In the embodiment shown in FIG. 6,
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.Note that one way of calculating the aspect ratio depends on one dimension, whether the height or width of the display is calculated for the horizontal sensor or for the vertical sensor. Other dimensions are determined by the size of the area of pixels to be darkened by the sensor. For example, for the sake of arbitrarily one simple calculation, suppose a display of 100 columns by 100 rows has 1 mm by 1 mm pixels and only wants to shade 20% of the pixel area. Since each sensor line occupies 1.1mm in width, the horizontal sensor line occupies 10% and the vertical sensor occupies 10% of the total 20% (because the area that crosses approximately twice). . Since the overall display height and width is 100mm and the sensor's width is only 0.1mm, the aspect ratio in this example is 1000: 1.
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.One important point in this configuration is that the number and direction of the strip sensors to locate the light spot on the display is sufficient. Conveniently, vertical horizontal and vertical sensor arrays allow for such localization. In the above embodiment, the sets of strip sensors are arranged at right angles to each other. Therefore, light 65 from
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.The
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.Referring to FIG. 8, an exemplary embodiment of a top-emitting
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.It will be apparent that the systems, devices, and methods of the present invention may use pixel sensors in either up-emitter or top-emitter structures. In this structure, each addressable pixel location comprises a photon emitter supported by the substrate surface and including a layer of emissive material sandwiched between the first transparent electrode and the second transparent electrode, the material being a first A portion of photons emitting upwardly through the transparent electrode and downwardly through the second transparent electrode and emitting toward the substrate, wherein the photon sensing element is disposed between the photon emitter and the substrate and is emitted downward from the photon emitter Intercept The emitters may include OLED emitters or other types of emitters.
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.9 illustrates a down-emitting or bottom-emitting
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. An example of a drawback with the down emitter or bottom emitter pixel structure is that compared to the top emitting pixel structure, the emitting area of the pixel can be reduced substantially, so that a higher instantaneous emission level is achieved in order to obtain the same external luminance. The OLED must be driven, which shortens the lifetime of the OLED. Down emitters or bottom emitters are now the most commonly used structures for displays because they initially developed opaque cathodes, which made it difficult to form properly due to processing difficulties. We are currently in the development stage to create transparent cathodes and cathodes that can achieve the proper configuration. An embodiment of a down emitter suitable for use in a touch screen system is shown in FIG. 10 and described in this regard.
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. It will be appreciated that the system, apparatus and method of the present invention can utilize a pixel sensor in a down emitter or bottom emitter structure. In this configuration, each individually addressable pixel location is supported by a substantially transparent substrate and is interposed between the first opaque electrode and the second transparent electrode, through a transparent substrate and through a substantially transparent substrate. A light emitter comprising a material emitting light downwardly; And a photon sensing element disposed between the light emitter and the substrate to intercept a portion of the photons emitted from the light emitter. Such emitters may be composed of OLED emitters or other types of emitters.
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. A bottom-emitting or down-emitting
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. Another embodiment that provides holes, apertures, or entirely transparent or partially transparent areas is to remove the dark shield 322 (achieved by the top emitter structure described above). Without the dark shield, the touch sensor or optical pen sensor has a sensor that reads something different from the surrounding pixels, thereby indicating the position where the shadowed part or the light spot is. However, there are several advantages associated with having a dark shield. That is, the advantage is that the metal material (if biasing is required), nonmetallic material, or a filter material that filters most of the ambient light but does not filter the wavelength of the pen's light or other light input is advantageous. Since the
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. 11 shows a pixel configuration for using two sensors S1 and S2 in each pixel, and two separate charge amplifying transimpedance amplifiers associated with the pixel and the sensor. The sensor S1 is used to measure and generate a feedback signal for pixel OLED emission data in order to stabilize the display emission characteristics. Sensor S2 is used in touch screen systems. This means that it is possible to simultaneously measure ambient shadows for sensing OLED emission and touch data.
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. A circuit similar to the circuit and structure shown in FIG. 11 is a U.S. patent application Ser. / 015,638, which is described in connection with FIG. 8 of the above-mentioned US patent application. This US patent application is incorporated herein by reference.
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. Features of the structure and operation of this circuit are included herein so that the manner in which the OLED light-emitting sensor S1 and the touch / penlight sensor S2 operate can be clearly understood. It is to be understood that the present invention is not limited to the structure of any particular pixel emitter and emitter sensing structure, and that other pixel emitter and emitter sensing structures may be practiced in connection with the present invention.
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. One feature of the pixel structure of the present invention is that it provides a transition from high impedance to low impedance. This transition from high impedance to low impedance occurs at least in part by the structure, configuration and / or operation of the light emitting sensor capacitor C2. The operation of the sensor S1 for charging or discharging the sensor capacitor C2 becomes a high impedance operation because the sensor S1 has a resistance value of Gig-ohm (10 9 ohms). During the time when charging or discharging is made, the sensor line is separated from the high impedance by the sensor S1 transistor T3. During the read time, sensor transistor T3 releases the connection of sensor capacitor C2 (separated from sensor line L4) to sensor line L4.
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. The impedance between sensor capacitor C2 and sensor line L4 is only affected by the resistance value of the sensor line, which would normally be approximately 3K ohms in a typical implementation. Thus, the impedance difference is approximately 1 million to 1 (10 6 : 1). Interference caused by noise results in a current flow of nanoamps with approximately a few volts of noise in a Gig ohms impedance system, but with microvolts of noise in a kilo ohms impedance system. In a typical display implementation for extracting noise interference, since the length of the sensor line L4 is long, a measurement may not be desirable when the sensor line is connected to a high impedance system. When the sensor S1 is separated by the sensor TFT T3, any noise affecting the sensor S1 is extracted by a very short line of the pixel circuit, and therefore noise affecting the charging or discharging of the sensor capacitor. There is almost no. These switching and impedance characteristics contribute to the successful operation of the pixel and sensor circuits.
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. Although specific pixel emitters, sensors, and circuit configurations are disclosed in connection with these pixel embodiments, the present invention is not limited to these specific circuit or device structures, and design variations and specific electrical circuit devices The modification can be made by changing the type of control device to a specific transistor, TFT, diode or the like, and replacing any two or three terminal control or switching means. The transistor is represented by a TFT type transistor, but the present invention can be applied to other than the TFT type transistor. In addition, other configurations for the pixel circuit configuration, such as adding additional circuitry, may be implemented without departing from the scope of the present invention. The type of light emitting device can also be changed to something other than an OLED emitter, for example, an active emitter can be used for an inorganic photon light emitting device or structure, and in addition to a photoresist or photoconductive device, The characteristics of the sensor can be changed so that any sensor device can be used as a substitute if changed accordingly.
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. One of the advantages of the circuit of the present invention is to provide a system for converting high impedance to low impedance for flat panel displays with stabilized luminescence feedback, such as OLED displays. This is achieved by the circuit of the present invention from the high impedance of the sensor S1 in the pixel during the emitted photon flux integration operation occurring during the frame time (eg, from the display glass or substrate (e.g., voltage comparison amplifier VC1 and switching transistor TFT ( T4)] is achieved. By design of the circuit, the noise in the sensor line L4 is prevented as a result of the sensor line L4 being connected to the high impedance source.
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. In this regard, it is well known that conductive lines connected to high impedance are affected by electromagnetic interference in the surroundings. This is easily demonstrated from the operation of the positive and negative terminals of the volt meter in an open place. Voltage ranges from a few volts positive to a few volts negative due to radio and television interference. Since the sensor S1 has a resistance value of the Gig-ohm range or more, when the sensor line L4 is directly connected to the sensor S1 without the sensor capacitor C2, the sensor is connected to the sensor line L4. Act as an open circuit. During the photon flux integration time of the sensor S1, the sensor TFT T3 is powered off. In this particular pixel circuit configuration, the power supply line L1 is not separated from the sensor S1, but since the power TFT T2 operates in the saturation mode, the noise on the power supply line L1 is the operation of the pixel or the display. Does not affect. Thus, the change in voltage across the power TFT T2 due to noise does not change the current flowing through the TFT T2, whereby the emission of photons from the pixel diode emitter D1 for all the pixels of the display is stable. State is maintained.
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. In addition, noise collected by the power supply line L1 causes positive and negative fluctuations in the vicinity of zero volts (near zero volts) during the frame time when the sensor capacitor C2 is charged through the sensor S1. Since the noise is canceled and the voltage of the sensor capacitor C2 after the frame is timed out depends only on the discharge rate of the sensor S1 when the photons are blocked do. During the row address time during which the voltage of the line select voltage line L2 rises and powers the drive TFT T1 and the sensor TFT T3, the voltage of the light emitting sensor capacitor C2 is the voltage at the sensor input position P1. Read by comparison amplifier VC1. This sensor input at P1 is compared with the reference voltage at the other input position P2 to generate a difference or error voltage at the output position P3. The noise does not cause interference while reading the voltage present in the sensor capacitor C2 because the current induced by the noise is in the nanoamperes range and only causes a slight change in the charge in the capacitor C2. to be. However, since there is substantially no current passing through the high impedance, no voltage arises from low level noise interference.
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. This circuit is referenced to ground and the voltage at
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. The actual integrated pixel because the integrated reference photon flux is established and the sensor signal is transmitted to the control system and used as a reference for adjusting the data signal applied to the control device during the next calibration period (e.g., the next frame). Photon flux (photons that are effectively emitted by an OLED diode or other emitter) corresponds to the desired value of the integrated photon flux (the number of photons identified during calibration).
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. Description of some functional features of the example of the pixel circuit is a detailed description of the embodiment of the circuit of FIG. 11. An embodiment of a display pixel having an emitter, a light sensor, photo flux integration, and a control component is described with reference to FIG. In the pixel diode
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. Certain elements of the disclosed circuitry, in cooperation with each other, contribute to the operation of the pixel emitter and pixel photon flux integrator, the measurement and calibration operations, and to assist those skilled in the art in reading the specification in understanding the features of the present invention. Several approximate categories can be developed. However, these categories should not be applied to limit the scope of the present invention, as elements of the disclosed circuitry contribute to one or more categories at some time and at other times as specifically disclosed herein. . In this regard, the driving TFT (T1), the storage capacitor C1, the power control TFT T2, and the diode D1 mainly contribute to the operation of the OLED diode emitter. The sensor S1, the sensor capacitor C2, and the sensor TFT T3 mainly contribute to the operation of the determination and generation of the integrated photomagnetic flux measurement. The voltage comparators VC1 and Vcap TFT T4 340 of this embodiment mainly read the integrated photon flux measurements and contribute to determining the difference between these measurements and the reference, thereby emitting pixel as indicated by the measured integrated photon flux. The correction can be applied to adjust the brightness.
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. The general form and connection characteristics of the circuit elements of FIG. 11 have been described, with a focus on the operation to better understand further features and advantages of the present invention. A power supply voltage (VPS), typically in the range of 10 volts to 15 volts, is applied to
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. At 60 frames per second (fps), for a frame period T FR of 16.7 ms, the light emitted from
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. In one embodiment, another
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. The circuit of FIG. 11 is different in that it has a feedback system with a photon integrator circuit in US patent application Ser. No. 11 / 015,638, and two photon integrator circuits. The second photon integrator circuit is not a single photon integrator circuit comprising an OLED emission sensor S1 and an OLED emission sensor, but a touch / penlight sensor capacitor C4 and a second touch / penlight sensor for touch / panlight sensors. S2 is included. The first photon integrator circuit provides a sensor for OLED emission behavior, and the second photon integrator circuit provides a sensor for touch or light sensing.
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. Another difference is that the horizontal line L5 is added and the control transistor T4 is independent of the transistors T1 and T3 for the control TFT T4 which enables the reading of the touch sensor S2. The vertical conductive line L6 is added as a dedicated read line for the touch sensor. The embodiment of FIG. 11 provides a charge amplifier used to read data from sensors S1 and S2.
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. In operation, 10 volts (or any other desired charging voltage) is applied to the positive lead terminals of charge amplifiers CA1 and CA2. This operation produces 10 volts in L4 and L5, as is well known. The voltages at nodes P3 and P4 are close to zero, which is called the offset voltage. When the voltage at the gate terminals of T3 and T4 rises, that is, when power is supplied to lines L2 and L5, transistors T3 and T4 are recharged (or reset) to 10 volts. The amount of charge necessary to achieve this is removed from the charge amplifier capacitors C3 and C5, which drops the voltage at the negative lead terminals of the charge amplifiers CA1 and CA2. Under these conditions, a voltage difference occurs between the positive lead terminal and the negative lead terminal between the charge amplifiers CA1 and CA2, and the voltage becomes equal to the difference obtained by adding the offset voltages appearing at the nodes P3 and P4. This voltage is sent to the sample and hold circuit (the sample and hold circuit is known, and therefore not described), and used to perform further processing.
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. As described above, the present invention provides the same sensor S1, sensor capacitor C2, and photo flux integrator circuit elements, which are used for feedback control of pixel emitter brightness and for sensing a touch or light input. Structures and methods. The invention also provides for the use of individual sensors S1, S2, sensor capacitors C2, C4, and individual photo flux integrator circuit elements to sense touch or light inputs and for feedback control of pixel emitter brightness. Examples are included. In these two sensor implementations, the apparatus and method of the present invention comprise: a plurality of first sensing elements for sensing display pixel photon emission and generating an integrated photon flux indicative of pixel brightness; A plurality of second sensing elements for sensing at least one of an external touch input and an external optical input and generating a signal representing the input are provided. Using two separate photon flux integrators provides an opportunity to provide additional flexibility in time of reading the voltage, current or charge associated with the accumulated photon flux. In a single sensor and sense capacitor embodiment, separate measurements can typically be made during periods of no overlap.
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. While many embodiments of the present invention have been disclosed, it is evident in light of the description herein that the present invention provides, in one embodiment, a type of light emitting pixel display device having a plurality of pixels. Here, each pixel includes a light emitting element and a driving circuit, the driving circuit generates a driving signal for driving the display pixel, and the light emitting pixel display device is characterized in that the at least one photon sensor is arranged in the display device pixel. By detecting the photons emitted by the source outside the display device and the photons emitted by the emitter in the pixel. Internally sensed emitted photons are for display luminance feedback control, and sensed ambient photons are used to detect one or more external light sources or to block input to the display.
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. In view of the description herein, it is clear that the present invention provides a method, a display, a pixel structure and a bladder pixel device having an integrated brightness and input sensor. Here, the pixel device includes a light emitting device, a pixel emitter driving circuit, at least one photon sensor, at least one voltage, current and charge reading circuit. The pixel emitter driving circuit generates a current for driving the light emitting device at a predetermined brightness corresponding to the image voltage, and applies a driving current to the light emitting device during the frame period. At least one optical sensor exhibits a change in electrical characteristics in response to a change in incident photon flux disposed in the vicinity of the light emitting device, thereby (i) intercepting the measurable photon flux when the light emitting device is in a light emitting state, (ii) When the light emitting device is not in a light emitting state, a photon flux that can be measured from an external source of pixels is detected. The at least one voltage, current, and charge reading circuit includes (i) a first voltage across the photon sensor device, a first current from the photon sensor device, at the end of the first portion of the non-light emitting period during the non-luminous state, Or measure a first charge generated by the photon sensor device, wherein the measured first voltage, first current, or first charge is emitted from a source outside the pixel during the first portion of the non-luminescing period. Indicates. In addition, the at least one voltage, current, and charge readout circuit further includes (ii) a second voltage across the photon sensor device, a second current from the photon sensor device, at the end of the second portion of the light emission period during the light emitting state, Or measuring a second charge generated by the photon sensor device, the measured second voltage, second current, or second charge representing the measured luminance emitted from the pixel during the second portion of the emission period.
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. 12 shows a cross section of an OLED pixel 501, in which part of the OLED material is used as a reverse bias sensor or photodiode. The structure of an OLED pixel can be used as an inverse bias diode for measuring OLED pixel emission and ambient light for pixel brightness stabilization (the illustrated embodiment of FIG. 12 shows an emitter structure at the top, but an emitter at the bottom The structure may also be configured differently according to the structure and principles disclosed herein). The
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. In order for the OLED to emit light, the OLED pixel is biased in the forward direction, and by this forward biasing, the hole current flows into the hole transport layer HTL 514 (see FIG. 14), and the electron current flows in the electron transport layer. Flow to
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. In this embodiment, the top layer is the
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. FIG. 13 shows a pixel circuit configuration for an example of an OLED diode sensor, such as a sensor corresponding to
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. In order for the OLED to emit light, a forward bias voltage is applied to the OLED, which flows hole currents and electron currents into the light emitting layer of the OLED structure, as shown in FIG. This voltage application occurs in the OLED emitter portion of FIG. In the recombination region, light occurs when the hole current and the electron current combine. Since the photon emission is distributed almost randomly in all directions, part of it exits the recombination region on the side of the space charge region of the OLED sensor portion of FIG. As photons enter the space charge region, electron / hole pairs occur and are separated into individual hole photocurrents and electron photocurrents. Capacitor C2 is an optical integrator capacitor precharged to -10 volts. This is a charge for reverse biasing the OLED sensor. As the photocurrent is generated, the photocurrent reduces the charge across capacitor C2 because the positive photon hole current moves to the cathode side of capacitor C2 and the negative photoelectron current moves to the anode side of capacitor C2. Eventually, all the charge in capacitor C2 will be canceled by the current generated by the light. The size of capacitor C2 is generally designed such that the maximum brightness from diode D1 results in 90% discharge of capacitor C2. Thus, all levels of grayscale luminance emitted by diode D1 leave the charge of capacitor C2 between full charge of grayscale 0 and grayscale 255. In practical terms, this 90% discharge level works very well and may adopt other discharge levels, in which case it will produce a corresponding grayscale range.
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. 15 shows an embodiment of a sensor pixel circuit having a biased dark shield gate and a dark shield bias line, in addition to a sensor, a photo flux integrator, and a charge amplifier circuit for sensor reading. While a single sensor implementation is shown, it can be seen that two or multiple sensor configurations can provide similar to the configuration of FIG. 11.
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. The above description is for the purpose of explanation, only specific names are used for understanding of the present invention, and those skilled in the art can recognize that no special explanation is required to practice the present invention. For example, well-known circuits and devices are shown as block diagrams or schematic diagrams in order to avoid unnecessarily distracting from the underlying invention. Thus, the foregoing description of specific embodiments of the present invention is for illustration and description only, and not for limiting the scope of the disclosed invention, it can be seen that many variations and modifications from the above description. Embodiments have been selected and described in order to best explain the principles of the invention and its applications, and those skilled in the art can use various embodiments and variations to suit particular applications. The scope of the invention is defined by the following claims and their equivalents.
Claims (128)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020067019712A KR20070020431A (en) | 2004-02-24 | 2005-02-08 | Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60/547,358 | 2004-02-24 | ||
US60/583,744 | 2004-06-29 | ||
US11/015,638 | 2004-12-17 | ||
KR1020067019712A KR20070020431A (en) | 2004-02-24 | 2005-02-08 | Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070020431A true KR20070020431A (en) | 2007-02-21 |
Family
ID=43652848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020067019712A Withdrawn KR20070020431A (en) | 2004-02-24 | 2005-02-08 | Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070020431A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100982331B1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-09-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Plasma display device |
US8093810B2 (en) | 2008-02-25 | 2012-01-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Plasma display device |
KR101537411B1 (en) * | 2008-12-24 | 2015-07-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch sensing device and touch recognition method using same |
US9280929B2 (en) | 2014-04-16 | 2016-03-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method for driving the same |
US9292118B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-03-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting device having touch sensor disposed thereon |
US9305989B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-04-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting display and method of manufacturing the same |
KR20180046951A (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | Display panel and display device |
KR20180126685A (en) * | 2017-05-18 | 2018-11-28 | (주)뉴라이트반도체 | A Coating Composition for a Substrate Frame and the Substrate Frame Coated by the Same |
KR20190041435A (en) * | 2016-03-24 | 2019-04-22 | 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 | Optoelectronic devices and methods of use |
US10978447B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-04-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
WO2024101479A1 (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-16 | 엘지전자 주식회사 | Display device and image display device including same |
-
2005
- 2005-02-08 KR KR1020067019712A patent/KR20070020431A/en not_active Withdrawn
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8093810B2 (en) | 2008-02-25 | 2012-01-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Plasma display device |
US10103209B2 (en) | 2008-11-28 | 2018-10-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US10211267B2 (en) | 2008-11-28 | 2019-02-19 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US11737339B2 (en) | 2008-11-28 | 2023-08-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US9292118B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-03-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting device having touch sensor disposed thereon |
US11522022B2 (en) | 2008-11-28 | 2022-12-06 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US9690423B2 (en) | 2008-11-28 | 2017-06-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US9711570B1 (en) | 2008-11-28 | 2017-07-18 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
US11282902B2 (en) | 2008-11-28 | 2022-03-22 | Samsung Display Co., Ltd. | Touch sensible organic light emitting device |
KR100982331B1 (en) * | 2008-12-01 | 2010-09-15 | 삼성에스디아이 주식회사 | Plasma display device |
US8558816B2 (en) | 2008-12-01 | 2013-10-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Plasma display device |
KR101537411B1 (en) * | 2008-12-24 | 2015-07-16 | 엘지디스플레이 주식회사 | Touch sensing device and touch recognition method using same |
US9305989B2 (en) | 2014-02-28 | 2016-04-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting display and method of manufacturing the same |
US9280929B2 (en) | 2014-04-16 | 2016-03-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method for driving the same |
KR20190041435A (en) * | 2016-03-24 | 2019-04-22 | 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 | Optoelectronic devices and methods of use |
KR20180046951A (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | Display panel and display device |
KR20180126685A (en) * | 2017-05-18 | 2018-11-28 | (주)뉴라이트반도체 | A Coating Composition for a Substrate Frame and the Substrate Frame Coated by the Same |
US10978447B2 (en) | 2018-01-31 | 2021-04-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
US11476246B2 (en) | 2018-01-31 | 2022-10-18 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
US11908854B2 (en) | 2018-01-31 | 2024-02-20 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
WO2024101479A1 (en) * | 2022-11-10 | 2024-05-16 | 엘지전자 주식회사 | Display device and image display device including same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7166966B2 (en) | Penlight and touch screen data input system and method for flat panel displays | |
US20050200291A1 (en) | Method and device for reading display pixel emission and ambient luminance levels | |
US20050200292A1 (en) | Emissive display device having sensing for luminance stabilization and user light or touch screen input | |
US20050200296A1 (en) | Method and device for flat panel emissive display using shielded or partially shielded sensors to detect user screen inputs | |
WO2005081810A2 (en) | Penlight and touch screen data input system and method for flat panel displays | |
JP5780970B2 (en) | Touch sensitive display | |
CN106233305B (en) | Finger sensor apparatus | |
JP5650100B2 (en) | Light-emitting diode display that senses energy | |
US20050200294A1 (en) | Sidelight illuminated flat panel display and touch panel input device | |
KR100957585B1 (en) | Electronic display device having a light sensing unit | |
CN100585475C (en) | image display device | |
TWI475445B (en) | Method and touch panel system for touch sensing using shadow and reflective modes | |
CN112673414B (en) | Pixel circuit with light sensing function, driving method and display device | |
US20110128428A1 (en) | Sensor device, method of driving sensor element, display device with input function, electronic unit and radiation image pickup device | |
US20060214892A1 (en) | Display device and display method | |
CN1922470A (en) | Penlight and touch screen data input system and method for flat panel displays | |
US20110006985A1 (en) | Display surface and control device combined therewith | |
CN101464579B (en) | Display | |
JP2012524306A (en) | Display screen and control system for data processing system combined with this | |
JP2009064074A (en) | Input unit | |
KR20070020431A (en) | Penlight and Touch Screen Data Entry Systems for Flat Panel Displays and Methods | |
US12167631B2 (en) | Display device having light-receiving region between first-and-second-emitting regions | |
US9766754B2 (en) | Optical sensing array embedded in a display and method for operating the array | |
KR20190073312A (en) | AMOLED display panel with image scanning function | |
GB2473239A (en) | Touch screen displays which can discriminate between near field objects and touching objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0105 | International application |
Patent event date: 20060922 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |