KR102413219B1 - 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102413219B1
KR102413219B1 KR1020170128165A KR20170128165A KR102413219B1 KR 102413219 B1 KR102413219 B1 KR 102413219B1 KR 1020170128165 A KR1020170128165 A KR 1020170128165A KR 20170128165 A KR20170128165 A KR 20170128165A KR 102413219 B1 KR102413219 B1 KR 102413219B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
touch
electrodes
signal
sub
Prior art date
Application number
KR1020170128165A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190038728A (ko
Inventor
이동훈
김병선
김정규
조선행
조용원
조재형
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020170128165A priority Critical patent/KR102413219B1/ko
Priority to US15/871,285 priority patent/US10592055B2/en
Publication of KR20190038728A publication Critical patent/KR20190038728A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102413219B1 publication Critical patent/KR102413219B1/ko

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
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • 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
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • 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
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
    • 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
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • 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
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • 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
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • 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
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • 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
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • 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
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
    • 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
    • G06F2203/04111—Cross over in capacitive digitiser, i.e. details of structures for connecting electrodes of the sensing pattern where the connections cross each other, e.g. bridge structures comprising an insulating layer, or vias through substrate
    • 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
    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

실시예에 따른 터치 감지 장치는, 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 터치 패널, 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 구동부, 구동 신호에 따라 전달되는 신호를 제2 전극으로부터 수신하고, 신호를 변환하여 감지 신호로서 출력하는 터치 감지부, 그리고 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부를 포함하고, 터치 패널은 서로 상이한 크기의 노이즈 신호들을 터치 감지부에 각각 전달하는 제3 전극 및 제4 전극을 더 포함하며, 터치 감지부는 노이즈 신호들의 차이 및 신호를 이용하여 감지 신호를 출력한다.

Description

터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSING APPARATUS, TOUCH PANEL AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 개시는 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근하거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력 받고 영상을 표시할 수 있다.
이러한 터치 감지 기능은 터치 감지 장치를 통해 구현될 수 있다. 터치 감지 장치는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.
이러한 구동 방식들 중 정전 용량 방식의 터치 감지 장치는 감지 신호를 전달할 수 있는 복수의 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 터치 감지 장치에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 충전 정전 용량(capacitance)의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다. 정전 용량식 터치 감지 장치는 접촉 감지 영역에 배치되어 있는 복수의 터치 전극 및 터치 전극과 연결되어 있는 신호 전달 배선을 포함한다. 신호 전달 배선은 터치 전극에 감지 입력 신호를 전달하거나 터치에 따라 생성된 터치 전극의 감지 출력 신호를 감지 신호 제어부에 전달할 수 있다.
실시예들은 터치할 때 전하가 터치 전극에 재전달(charge retransmission)되어도 터치 입력을 감지하기 위한 것이다.
실시예들은 멀티 터치(multi-touch)할 때 다른 터치 전극으로부터 전하가 전달되어도 터치 입력을 감지하기 위한 것이다.
실시예에 따른 터치 감지 장치는, 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 터치 패널, 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 구동부, 구동 신호에 따라 전달되는 신호를 제2 전극으로부터 수신하고, 신호를 변환하여 감지 신호로서 출력하는 터치 감지부, 그리고 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부를 포함하고, 터치 패널은 서로 상이한 크기의 노이즈 신호들을 터치 감지부에 각각 전달하는 제3 전극 및 제4 전극을 더 포함하며, 터치 감지부는 노이즈 신호들의 차이 및 신호를 이용하여 감지 신호를 출력한다.
터치 감지부는, 입력단이 제2 전극에 연결된 제1 적분기, 입력단들이 제3 전극 및 제4 전극에 각각 연결된 제1 감산기, 입력단이 감산기의 출력단과 연결된 제2 적분기, 그리고 입력단들이 제1 적분기의 출력단 및 제2 적분기의 출력단에 각각 연결된 제2 감산기, 그리고 제2 감산기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다.
제1 감산기는 노이즈 신호들의 차이를 증폭하여 출력할 수 있다.
노이즈 신호들의 차이를 증폭하는 증폭율은 제2 전극의 면적, 제3 전극의 면적, 및 제4 전극의 면적에 따라 결정될 수 있다.
제1 적분기의 다른 입력단은 제3 전극 또는 제4 전극에 연결될 수 있다.
터치 감지부는, 입력단이 제2 전극에 연결된 제1 적분기, 입력단이 제3 전극에 연결된 제2 적분기, 입력단이 제4 전극에 연결된 제3 적분기, 입력단들이 제2 적분기의 출력단 및 제3 적분기의 출력단에 각각 연결된 제1 감산기, 그리고 입력단들이 제1 적분기의 출력단 및 제1 감산기의 출력단에 각각 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다.
제3 전극 및 제4 전극은 평면상으로 제2 전극의 내측에 위치할 수 있다.
제2 전극은 평면상으로 제3 전극과 제4 전극 전체의 내측에 위치할 수 있다.
영상을 표시하는 표시 패널을 더 포함하고, 터치 패널은 표시 패널 위에 위치할 수 있다.
제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극은 표시 패널의 상부 기판 상에서 동일층에 위치할 수 있다.
실시예에 따른 터치 패널은 기판, 기판 상에 위치하고 제1 방향을 따라 연장되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 제1 터치 전극, 기판 상에 위치하고 제1 방향을 따라 배열되는, 복수의 제2 터치 전극, 복수의 제4 터치 전극, 및 복수의 제4 터치 전극, 복수의 제1 터치 전극, 복수의 제2 터치 전극, 및 복수의 제3 터치 전극 상에 위치하는 제1 절연층, 그리고 복수의 제4 터치 전극 상에 위치하는 제2 절연층을 포함하고, 제1 절연층과 제2 절연층의 유전율이 상이하다.
복수의 제2 터치 전극 중 어느 하나는 제2 방향을 따라 배열되는 제1 서브 전극들, 제1 서브 전극들 사이를 연결하는 제1 연결부들을 포함하고, 복수의 제3 터치 전극 중 어느 하나는 제2 방향을 따라 배열되는 제2 서브 전극들, 제2 서브 전극들 사이를 연결하는 제2 연결부들을 포함하며, 복수의 제4 터치 전극 중 어느 하나는 제2 방향을 따라 배열되는 제3 서브 전극들, 제3 서브 전극들 사이를 연결하는 제3 연결부들을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극과 제1 연결부, 제2 연결부, 및 제3 연결부 사이에 위치하는 제3 절연층을 더 포함하고, 제3 절연층은 평면상으로 “H” 형태를 가질 수 있다.
제2 서브 전극 및 제3 서브 전극은 평면상으로 제1 서브 전극의 내측에 위치할 수 있다.
제1 서브 전극은 평면상으로 제2 서브 전극과 제3 서브 전극 전체의 내측에 위치할 수 있다.
제1 서브 전극들, 제2 서브 전극들, 및 제3 서브 전극들은 제1 연결부, 제2 연결부, 제3 연결부와 상이한 층에 위치할 수 있다.
제1 절연층 및 제2 절연층 위에 위치하는 윈도우를 더 포함할 수 있다.
복수의 제1 터치 전극으로 구동 신호를 인가하는 구동부, 그리고 복수의 제2 터치 전극, 복수의 제3 터치 전극, 및 복수의 제4 터치 전극으로부터 각각 전달되는 신호들을 수신하고, 신호들의 차이를 감지 신호들로서 출력하는 터치 감지부, 그리고 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부를 포함하고, 터치 감지부는 제2 터치 전극에서 전달되는 제1 신호에서 제2 터치 전극에 인접한 제3 터치 전극에서 전달되는 제2 신호와 제2 터치 전극에 인접한 제4 터치 전극에서 전달되는 제3 신호의 차이를 감산하여 감지 신호로서 출력할 수 있다.
실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널 위에 위치하는 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극과 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극 위에 위치하는 제1 절연층, 및 제4 전극 위에 위치하는 제2 절연층을 포함하는 터치 패널을 포함하고, 제1 절연층에 포함된 물질은 제2 절연층에 포함된 물질과 상이한 유전율을 가진다.
터치 패널은, 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 구동부, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극으로부터 구동 신호에 따라 전달되는 신호들을 수신하고, 신호들의 차이를 이용하여 감지 신호를 출력하는 터치 감지부, 그리고 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 터치 입력을 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
실시예들에 따르면, 멀티 터치 입력을 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 터치 셀을 나타낸 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 셀의 단면도이다.
도 6는 일 실시예의 일 양태에 따라 노이즈를 제거하기 위한 터치 감지부의 회로도이다.
도 7은 일 실시예의 다른 양태에 따라 노이즈를 제거하기 위한 터치 감지부의 회로도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 터치 셀을 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널 상에 형성되며 터치를 감지하는 터치 감지 장치를 포함한다. 터치 감지 장치는 별도의 터치 패널 내에 형성되어 표시 패널 위에 부착(add-on cell type)되거나, 표시 패널과 일체화되어 터치 표시 패널(300)을 형성할 수 있다.
표시 장치는 표시 패널 및 터치 패널을 구동하기 위한 구동 모듈(400)을 포함한다. 구동 모듈(400)은 표시 패널을 구동하기 위한 구동 칩이 배치되는 플렉서블 회로 기판(410), 플렉서블 회로 기판(410)을 표시 패널에 연결하기 위한 연결 회로부(420), 터치 패널을 구동하기 위한 터치 구동 칩(430), 및 표시 패널을 구동하기 위한 표시 구동 칩(440)을 포함한다.
표시 장치는 편광판(200)을 더 포함할 수 있다. 편광판(200)은 터치 표시 패널(300) 상에 배치된다. 편광판(200)은 편광축을 따라 광을 일방향으로 편광시킨다. 예를 들어, 편광판(200)에 의해 표시 패널의 셀 영역은 검정색으로 시인된다.
표시 장치는 윈도우(100)를 더 포함할 수 있다. 윈도우(100)는 편광판(200) 상에 배치된다. 윈도우(100)는 표시 장치의 상부 커버에 해당한다. 윈도우(100)는 표시 영역 및 표시 영역을 둘러싸는 광 차단 영역을 갖는다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 감지 장치는 기판(302), 기판(302) 상에 마련되는 복수의 터치 전극(310, 320, 330, 340)을 포함한다.
터치 감지 장치는 제1 방향(Y)을 따라 연장되는 제1 터치 전극들(310), 제2 방향(X)을 따라 배치되는 복수의 제1 서브 전극을 포함하는 제2 터치 전극들(320), 제2 방향(X)을 따라 복수의 제2 서브 전극을 포함하는 제3 터치 전극들(330), 및 제2 방향(X)을 따라 복수의 제3 서브 전극을 포함하는 제4 터치 전극들(330)을 포함한다.
제1 터치 전극들(310)은 제1 라인들(Tx1-Tx6)에 연결될 수 있다. 제2 터치 전극들(320)은 제2 라인들(Rx1-Rx8)에 연결될 수 있다. 제3 터치 전극들(330)은 제3 라인들(SA1-SA8)에 연결될 수 있다. 제4 터치 전극들(340)은 제4 라인들(SB1-SB8)에 연결될 수 있다.
도 2에서는 구동 신호의 입력 채널이 Tx1 내지 Tx6의 6개이고 감지 신호의 수신 채널이 Rx1 내지 Rx8의 8개인 6x8 형태의 터치 패널이 도시되어 있으나, 입력 채널의 개수 및 수신 채널의 개수는 실시예에 따라 다양하게 변경 가능함을 알 수 있다.
기판(302)은 복수의 터치 전극(310, 320, 330, 340)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다.
복수의 터치 전극(310, 320, 330, 340)은 기판(302)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 전체적으로 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 터치 전극들(310, 320, 330, 340)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
제1 터치 전극들(310)은 제1 라인들(Tx1-Tx6)을 통해 구동부(432)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 내지 제4 터치 전극들(320, 330, 340)은 각각 제2 라인들(Rx1-Rx8), 제3 라인들(SA1-SA8), 및 제4 라인들(SB1-SB8)을 통해 터치 감지부(434)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구동부(432)는 제1 라인들(Tx1-Tx6)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 제1 라인들(Tx1-Tx6) 각각에 인가될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았으나, 터치 감지부(434)는 손가락과 같은 도전체의 접촉 등에 따른 제1 터치 전극(310)과 제2 터치 전극(320) 사이의 충전 정전 용량(capacitance)의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 감지 신호로서 출력하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 또한 터치 감지부(434)는 도전체로부터 제3 및 제4 터치 전극들(330, 340)로 재전달된 전하를 노이즈 신호로서 출력하기 위한 적분 회로를 더 포함할 수 있다.
터치 감지부(434)는 감지 신호로부터 노이즈 신호를 감산한 값을 디지털 신호로 변환하여 터치 제어부(436)로 출력하는 신호 변환부(도 5 내지 도 7의 아날로그-디지털 변환기(ADC))를 더 포함할 수 있다. 이 때, 터치 제어부(436)는 터치 감지부(434)에서 출력되는 디지털 신호를 이용하여 터치 입력 여부를 판단할 수 있다.
상기의 터치 감지부(434)에 대한 상세한 설명은 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술한다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 터치 감지 장치의 터치 셀을 구체적으로 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 감지 장치의 터치 셀을 나타낸 평면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 터치 셀의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극(310)은 제1 방향(Y)을 따라 연장된 하나의 전극일 수 있고, 제2 터치 전극(320)은 제1 서브 전극들(3201, 3202)이 연결부(322)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있다. 또한, 제3 터치 전극(330)은 제2 서브 전극들(3301, 3302)이 연결부(332)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있고, 제4 터치 전극(340)은 제3 서브 전극들(3401, 3402)이 연결부(342)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있다.
서로 이웃한 제1 서브 전극들(3201, 3202) 사이를 연결하는 연결부(322)는 제1 서브 전극들(3201, 3202)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제1 서브 전극들(3201, 3202)과 연결부(322)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제1 서브 전극들(3201, 3202)과 연결부(322)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
연결부(322)와 제1 터치 전극(310) 사이에는 제1 절연막(도 4의 324)이 위치하여 연결부(322)와 제1 터치 전극(310)을 서로 절연시킨다. 제1 절연막은 연결부(322)와 제1 터치 전극(310)의 교차부마다 배치된 복수의 독립된 섬형의 절연체일 수 있다. 제1 절연막은 평면 상으로 “H” 형태를 가질 수도 있고, 다각형일 수도 있다.
제2 서브 전극(3301)과 제3 서브 전극(3401)은 제1 서브 전극(3201)의 내측에 배치된다. 즉, 하나의 제1 서브 전극(3201)은 제2 서브 전극(3301)과 제3 서브 전극(3401)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
서로 이웃한 제2 서브 전극들(3301, 3302) 사이를 연결하는 연결부(332)는 제2 서브 전극들(3301, 3302)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제2 서브 전극들(3301, 3302)과 연결부(332)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제2 서브 전극들(3301, 3302)과 연결부(332)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
서로 이웃한 제3 서브 전극들(3401, 3402) 사이를 연결하는 연결부(342)는 제3 서브 전극들(3401, 3402)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제3 서브 전극들(3401, 3402)과 연결부(342)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제3 서브 전극들(3401, 3402)과 연결부(342)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
연결부들(332, 342)과 제1 터치 전극(310) 사이에는 제1 절연막(도 4의 324)이 위치하여 연결부들(332, 342)과 제1 터치 전극(310)을 서로 절연시킨다.
제1 터치 전극(310), 제2 터치 전극(320), 제3 터치 전극(330), 및 제4 터치 전극(330) 모두는 제1 평면 상에 배치될 수 있다. 연결부들(322, 332, 342) 모두는 제1 평면과 상이한 제2 평면 상에 배치될 수 있다.
또는 제1 터치 전극(310)과 제2 터치 전극(320)은 제1 평면 상에 함께 배치되고, 제3 터치 전극(330)과 제4 터치 전극(340)은 제1 평면과 상이한 제2 평면 상에 함께 배치될 수도 있으며, 연결부들(322, 332, 342) 모두는 제1 및 제2 평면과 상이한 제3 평면 상에 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 실시예에 의한 터치 감지 장치는 표시 패널의 상부 기판(302) 상에 직접 형성될 수 있다.
기판(302)은 다양한 플라스틱, 금속 박막 또는 초박형 유리 등을 포함할 수 있다. 기판(302)은 적어도 하나의 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 플라스틱 필름은 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES) 또는 셀룰로오스라이아세테이트(TAC) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 터치 감지 장치가 표시 패널의 상부 기판(302) 상에 직접 형성되는 것으로 설명하였으나, 터치 감지 장치는 기판(302)에 접착될 수도 있다. 이때 기판(302)과 터치 감지 장치를 접착하는 점착층은 광 투과율이 높은 투명성 점착재료로 구현되며, 예를 들어 SVR(Super View Resin) 또는 OCA(Optical Cleared Adhesive) 필름 등으로 이루어질 수 있다.
전극들(310, 3201, 3301, 3401, 3202)은 기판(302) 상에 위치할 수 있다. 도 4의 실시예에서, 제1 터치 전극(310), 제1 서브 전극들(3201, 3202), 제2 서브 전극(3301), 및 제3 서브 전극(3401)은 동일한 층에 위치할 수 있으며, 모두 동일한 물질로 형성될 수 있다. 연결부들(322, 332, 342)은 전극들(310, 3201, 3301, 3401, 3202)과 상이한 층에 위치할 수 있으며, 연결부들(322, 332, 342)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.
전극들(310, 3201, 3301, 3401, 3202) 및 연결부들(322, 332, 342)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 은 나노 와이어(AgNw) 등의 얇은 금속층, 메탈 메쉬(metal mesh), 탄소 나노 튜브(CNT) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부들(322, 332, 342)과 전극들(310, 3201, 3301, 3401, 3202) 사이에는 제1 절연막들(324)이 각각 위치하여, 연결부들(322, 332, 342)과 전극들(310, 3201, 3301, 3401, 3202) 사이를 절연시킨다.
전극들(310, 3201, 3401, 3202) 위에 제2 절연막(350)이 위치하고, 전극(3301) 위에 제3 절연막(352)이 위치한다. 제2 절연막(350)과 제3 절연막(350)의 유전율은 서로 상이하다. 이러한 제2 절연막(350)과 제3 절연막(350)의 상이한 유전율로 인해, 도전체(500)와 제2 서브 전극(3302) 사이에 형성되는 정전 용량(CFSA)과 도전체(500)와 제3 서브 전극(3402) 사이에 형성되는 정전 용량(CFSB)이 서로 상이하다.
제1 내지 제3 절연막(324, 350, 352)은 투명한 재질의 유기 절연체 또는 무기 절연체로 형성될 수 있고, 유기 절연체는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르술폰(PES) 또는 셀룰로오스라이아세테이트(TAC)의 플라스틱 소재를 포함하며 무기 절연체는 글라스(Glass) 소재, 광학 처리된 글라스 소재로 이루어진다.
제1 내지 제3 절연막(324, 350, 352)은 SiO2를 증착하는 공정, 아크릴 소재 드라이필름을 라미네이팅하는 공정, 액상 타입의 실리콘, 에폭시를 코팅 및 SiO2, TiO2의 투명 절연 물질을 증착하는 공정 중 하나의 공정을 선택하여 형성될 수 있다.
액상 타입의 실리콘, 에폭시 소재로 제1 내지 제3 절연막(324, 350, 352)을 형성하는 경우, 다이렉트 그라비아(Direct Gravure), 리버스 그라비아(Reverse Gravure), 마이크로 그라비아, 콤마(Comma), 슬롯 다이 코팅(Slot die coating), 슬릿 코팅(Slit coating), 커튼 코팅(Curtain coating), 캐필러리 코팅(Capillary coating), 스프레이 코팅(Spray coating), 딥 코팅(Dip coating), 실크 스크린 및 스핀 코팅(Spin coating), 프렉소(Flexo) 인쇄, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅 중에서 선택된 한 가지 방법에 의해 형성될 수다.
커버 윈도우(360)는 절연막들(350, 352) 상에 위치할 수 있다. 커버 윈도우(360)는 투명 글래스, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등으로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여, 터치 셀 및 터치 감지부(434)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 일 실시예의 일 양태에 따라 노이즈를 제거하기 위한 터치 감지부(434)의 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 정전 용량(CM)이 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 형성된다. 정전 용량(CP1)이 제1 터치 전극과 제3 터치 전극 사이에 형성되고 정전 용량(CP2)이 제1 터치 전극과 제4 터치 전극 사이에 형성된다.
터치 입력이 없는 경우, 제1 라인(Tx1)을 통해 입력된 구동 신호는 정전 용량(CM), 정전 용량(CP1), 및 정전 용량(CP2)을 통해 각각 제2 라인(Rx1), 제3 라인(SA1), 및 제4 라인(SB1)에 전달된다.
도전체(500)가 터치 전극들에 근접하는 경우(즉, 터치 입력이 있는 경우), 제1 라인(Tx1)을 통해 입력된 구동 신호의 대부분의 전하는 정전 용량(CFTx)과 도전체(500)의 정전 용량(Cb)을 통해 그라운드로 싱크된다. 터치 입력이 없을 때 정전 용량(CM)을 통해 제2 라인(Rx1)에 전달되는 신호에 비해, 더 작은 크기를 갖는 신호가 제2 라인(Rx1)으로 전달된다. 그러면, 터치 제어부(436)는 제2 라인(Rx1)으로 전달되는 신호의 크기를 이용하여 터치 입력 여부를 판단할 수 있다.
윈도우(100)가 박형화됨에 따라, 도전체(500)와 터치 전극들 사이에 정전 용량들(CFTx, CFRx, CFSA, CFSB)이 더 형성되고, 정전 용량들(CFTx, CFRx, CFSA, CFSB)의 값이 증가하게 된다.
이 경우, 도전체(500)가 터치 전극들에 근접하면, 제1 라인(Tx1)을 통해 입력된 구동 신호의 전하들 중 일부는 정전 용량(CFTx)과 정전 용량(CFRx)을 통해 제2 라인(Rx1)에 더 전달된다. 구동 신호가 제1 라인(Tx1)을 통해 입력될 때, 제2 라인(Rx1)에 전달되는 신호의 크기가 증가한다.
터치 입력 시의 제2 라인(Rx1)으로 전달되는 신호의 크기가, 터치 입력이 없을 때의 제2 라인(Rx1)에 전달되는 신호의 크기와 큰 차이가 없으므로, 터치 제어부(436)는 터치 입력이 없는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 윈도우(100)가 박형화됨에 따라 도전체(500)와 터치 전극들 사이에 정전 용량(CFRx)에 의해 제2 라인(Rx1)으로 전달되는 신호의 크기가 증가하여, 터치 입력을 정확하게 검출할 수 없는 문제가 있다.
실시예에 따르면, 제1 라인(Tx1)을 통해 입력된 구동 신호의 전하들 중 일부는 정전 용량(CFTx)과 정전 용량(CFSA)을 통해 제3 라인(SA1)에도 전달되고, 제1 라인(Tx1)을 통해 입력된 구동 신호의 전하들 중 일부는 정전 용량(CFTx)과 정전 용량(CFSB)을 통해 제4 라인(SB1)에도 전달된다.
제3 터치 전극 위의 유전층의 유전율과 제4 터치 전극 위의 유전층의 유전율이 상이하므로, 정전 용량(CFSA)과 정전 용량(CFSB)는 상이하다. 상이한 정전 용량들(CFSA, CFSB)에 의해, 제3 라인(SA1)에 전달되는 신호와 제4 라인(SB1)에 전달되는 신호의 크기는 상이하다.
즉, 제3 라인(SA1)에 전달되는 신호의 크기와 제4 라인(SB1)에 전달되는 신호의 크기가 서로 상이한 것은 도전체(500)로부터 터치 전극들 측으로 전하가 전달되기 때문이다.
제3 라인(SA1)에 전달되는 신호의 크기와 제4 라인(SB1)에 전달되는 신호의 크기가 동일한 경우, 두 신호는 터치 패널 아래의 표시 패널을 통해 인입되는 노이즈일 수 있다.
터치 감지부(434)는 두 신호의 크기가 상이한 점을 이용하여, 도전체(500)로부터 유입되는 전하에 따른 노이즈 신호를 추정할 수 있다. 또한 터치 감지부(434)는 제2 터치 전극으로부터 출력된 감지 신호에서 노이즈 신호를 감산하여 정상적인 감지 신호를 획득할 수 있다.
터치 감지부(434)는 적분기들(510, 530), 감산기들(520, 541)을 포함할 수 있다. 적분기들(510, 530)은 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 적분기(510)는 연산 증폭기(511), 스위치(SW1), 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 적분기(530)는 연산 증폭기(531), 스위치(SW2), 및 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
적분기(510)는 연산 증폭기(511)의 반전 입력단이 제2 라인(Rx1)과 연결되어 충전 정전 용량의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 전압 신호로 출력할 수 있다.
감산기(520)는 연산 증폭기(521) 및 저항들(Rs, Rf)을 포함할 수 있다. 감산기(520)에 포함되는 모든 저항들(Rs, Rf) 각각의 크기는 제1 서브 전극(3201)의 면적, 제2 서브 전극(3301)의 면적, 제3 서브 전극(3401)의 면적, 및 정전 용량들(CFRx, CFSA, CFSB)의 크기 등을 고려하여 그 값이 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 서브 전극(3201)의 면적과 제2 서브 전극(3301) 사이의 면적비 및 제1 서브 전극(3201)의 면적과 제3 서브 전극(3401) 사이의 면적비가 모두 8:1로 설계되는 경우, Rf 대 Rs의 저항 크기는 8:1일 수 있다.
제2 터치 전극(320)에 연결된 제2 라인(Rx1)은 적분기(510)의 입력단에 연결될 수 있다. 적분기(510)는 제2 라인(Rx1)을 통해 입력된 신호를 적분하여 출력한다.
제3 터치 전극(330)에 연결된 제3 라인(SA1) 및 제4 터치 전극(340)에 연결된 제4 라인(SA2)은 감산기(520)의 입력단들에 각각 연결될 수 있다. 감산기(520)는 제4 라인(SA2)을 통해 입력된 신호에서 제3 라인(SA1)을 통해 입력된 신호를 감산하고, 감산된 신호를 저항들(Rf, Rs)의 값에 따라 증폭하여 출력한다.
감산기(520)의 출력 신호는 적분기(530)에 입력될 수 있다. 적분기(530)는 감산기(520)의 출력 신호를 적분하여 출력한다.
감산기(541)의 입력단들에는 적분기(510)의 출력 신호와 적분기(530)의 출력 신호가 입력될 수 있다. 감산기(541)는 적분기(510)의 출력 신호에서 적분기(530)의 출력 신호를 감산하고, 감산된 신호를 ADC에 출력한다. 출력된 신호는 ADC를 통해 디지털 신호로 변환되어 터치 제어부(436)로 전달된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 터치 시에 제3 터치 전극으로 전달된 신호와 제4 터치 전극으로 전달된 신호는 서로 상이한 크기를 가진다. 감산기(520)는 제3 터치 전극으로 전달된 신호와 제4 터치 전극으로 전달된 신호를 감산하고 이를 증폭할 수 있다. 증폭된 신호는 적분기(530)를 통해 적분된다. 그리고 제2 터치 전극으로 전달된 신호는 적분기(510)를 통해 적분된다. 적분기(510)를 통해 적분된 신호에서 적분기(530)를 통해 적분된 신호가 감산되므로, 노이즈가 제거된 정상적인 신호가 ADC로 출력될 수 있다.
다음으로, 도 6은 일 실시예의 다른 양태에 따라 노이즈를 제거하기 위한 터치 감지부(434)의 회로도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 터치 감지부(434)는 적분기들(630, 640), 감산기들(610, 620, 651)을 포함할 수 있다. 적분기들(630, 640)은 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 적분기(630)는 연산 증폭기(631), 스위치(SW1), 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 적분기(640)는 연산 증폭기(641), 스위치(SW2), 및 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
감산기(610)는 연산 증폭기(611) 및 저항들(Rs, Rf)을 포함할 수 있다. 감산기(620)는 연산 증폭기(621) 및 저항들(Rs, Rf)을 포함할 수 있다.
감산기들(610, 620)에 포함되는 모든 저항들(Rs, Rf) 각각의 크기는 제1 서브 전극(3201)의 면적, 제2 서브 전극(3301)의 면적, 제3 서브 전극(3401)의 면적, 및 정전 용량들(CFRx, CFSA, CFSB)의 크기 등을 고려하여 그 값이 변경될 수 있다.
제2 터치 전극(320)에 연결된 제2 라인(Rx1) 및 제3 터치 전극(330)에 연결된 제3 라인(SA1)은 감산기(610)의 입력단에 연결될 수 있다.
감산기(610)는 제3 라인(SA1)을 통해 입력된 신호를 저항들(Rf, Rs)의 값에 따라 증폭하고, 증폭된 신호에서 제2 라인(Rx1)을 통해 입력된 신호를 감산하여 출력한다. 제3 라인(SA1)을 통해 입력된 신호의 증폭율은 감산기(610) 내의 저항들(Rs, Rf) 각각의 크기에 따라 변경될 수 있으며, 제1 서브 전극(3201)의 면적과 제2 서브 전극(3301)의 면적, 및 정전 용량들(CFRx, CFSA)의 크기에 따라 저항들(Rs, Rf) 각각의 크기가 변경될 수 있다.
감산기(610)의 출력 신호는 적분기(630)에 입력될 수 있다. 적분기(630)는 감산기(610)에서 감산된 두 신호의 차이를 적분하여 출력한다.
제3 터치 전극(330)에 연결된 제3 라인(SA1) 및 제4 터치 전극(340)에 연결된 제4 라인(SA2)은 감산기(620)의 입력단들에 각각 연결될 수 있다. 감산기(620)는 제4 라인(SA2)을 통해 입력된 신호에서 제3 라인(SA1)을 통해 입력된 신호를 감산하고, 감산된 신호를 저항들(Rf, Rs)의 값에 따라 증폭하여 출력한다.
감산기(620)의 출력 신호는 적분기(640)에 입력될 수 있다. 적분기(640)는 감산기(620)에서 감산된 두 신호의 차이를 적분하여 출력한다.
감산기(651)의 입력단들에는 적분기(630)의 출력 신호와 적분기(640)의 출력 신호가 입력될 수 있다. 감산기(651)는 적분기(640)의 출력 신호에서 적분기(630)의 출력 신호를 감산하고, 감산된 신호를 ADC에 출력한다. 출력된 신호는 ADC를 통해 디지털 신호로 변환되어 터치 제어부(436)로 전달된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 터치 시에 제3 터치 전극으로 전달된 신호와 제4 터치 전극으로 전달된 신호는 서로 상이한 크기를 가진다. 감산기(620)는 제3 터치 전극으로 전달된 신호와 제4 터치 전극으로 전달된 신호를 감산하고 이를 증폭할 수 있다. 증폭된 신호는 적분기(640)를 통해 적분된다. 그리고 감산기(610)는 제2 터치 전극으로 전달된 신호와 제3 터치 전극으로 전달된 신호를 감산한다. 이를 통해, 제2 터치 전극으로 전달된 신호에서 터치 패널 아래의 표시 패널을 통해 인입되는 노이즈가 제거될 수 있다. 감산기(610)에서 출력된 신호는 적분기(630)를 통해 적분된다. 적분기(630)를 통해 적분된 신호에서 적분기(640)를 통해 적분된 신호가 감산되므로, 터치 입력 시에 터치 전극으로 재전달되는 전하에 의한 노이즈와 표시 패널을 통해 인입된 노이즈가 제거된 정상적인 신호가 ADC로 출력될 수 있다.
다음으로, 도 7은 일 실시예의 또 다른 양태에 따라 노이즈를 제거하기 위한 터치 감지부(434)의 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 터치 감지부(434)는 적분기들(710, 720, 730)과 감산기(640)를 포함할 수 있다. 적분기들(710, 720, 730)은 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 적분기(630)는 연산 증폭기(631), 스위치(SW1), 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 적분기(640)는 연산 증폭기(641), 스위치(SW2), 및 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
적분기(710)는 연산 증폭기(711)의 반전 입력단이 제2 라인(Rx1)과 연결되어 충전 정전 용량의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 전압 신호로 차동 ADC에 출력할 수 있다.
적분기(720)의 연산 증폭기(721)는 제3 라인(SA1)과 연결될 수 있다. 적분기(720)는 제3 라인(SA1)을 통해 입력된 신호를 적분하여 전압 신호로 출력한다.
적분기(730)의 연산 증폭기(731)는 제4 라인(SB1)과 연결될 수 있다. 적분기(730)는 제4 라인(SB1)을 통해 입력된 신호를 적분하여 전압 신호로 출력한다.
감산기(740)는 연산 증폭기(741) 및 저항들(Rs, Rf)을 포함할 수 있다. 감산기(740)에 포함되는 모든 저항들(Rs, Rf) 각각의 크기는 제1 서브 전극(3201)의 면적, 제2 서브 전극(3301)의 면적, 제3 서브 전극(3401)의 면적, 및 정전 용량들(CFRx, CFSA, CFSB)의 크기 등을 고려하여 그 값이 변경될 수 있다.
적분기(720)의 출력단 및 적분기(730)의 출력단은 각각 감산기(740)의 입력단에 연결될 수 있다. 감산기(740)의 입력단들에는 적분기(720)의 출력 신호와 적분기(730)의 출력 신호가 입력될 수 있다.
감산기(740)는 적분기(730)의 출력 신호에서 적분기(720)의 출력 신호를 감산하고, 감산된 신호를 차동 ADC에 출력한다.
차동 ADC는 적분기(710)의 출력 신호 및 감산기(740)의 출력 신호의 차이를 디지털 신호로 변환하여 터치 제어부(436)에 전달한다
상기에서 설명한 바와 같이, 터치 시에 제3 터치 전극으로 전달된 신호와 제4 터치 전극으로 전달된 신호는 서로 상이한 크기를 가진다. 감산기(740)는 제3 터치 전극으로 전달되어 적분된 신호와 제4 터치 전극으로 전달되어 적분된 신호를 감산하고 이를 증폭할 수 있다. 그리고 제2 터치 전극으로 전달된 신호는 적분기(710)를 통해 적분된다. 감산기(740)의 출력 신호와 적분기(710)의 출력 신호가 차동 ADC로 전달되고, 차동 ADC는 두 신호의 차이를 디지털 신호로서 터치 제어부(436)에 출력하므로, 노이즈가 제거된 정상적인 신호가 터치 제어부(436)에 출력될 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하여, 다른 실시예에 따른 터치 셀의 구조에 대해 설명한다.
도 8은 다른 실시예에 따른 터치 감지 장치의 터치 셀을 나타낸 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극(310)은 제1 방향(Y)을 따라 연장된 하나의 전극일 수 있고, 제2 터치 전극(321)은 제1 서브 전극들(3203, 3204)이 연결부(323)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있다. 또한, 제3 터치 전극(331)은 제2 서브 전극들(3311, 3312)이 연결부(333)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있고, 제4 터치 전극(341)은 제3 서브 전극들(3411, 3412)이 연결부(343)를 통해 서로 연결된 형태를 가질 수 있다.
서로 이웃한 제1 서브 전극들(3211, 3212) 사이를 연결하는 연결부(323)는 제1 서브 전극들(3211, 3212)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제1 서브 전극들(3211, 3212)과 연결부(323)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제1 서브 전극들(3211, 3212)과 연결부(323)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
연결부(323)와 제1 터치 전극(310) 사이에는 절연막(미도시)이 위치하여 연결부(323)와 제1 터치 전극(310)을 서로 절연시킨다. 절연막은 연결부(323)와 제1 터치 전극(310)의 교차부마다 배치된 복수의 독립된 섬형의 절연체일 수 있다. 절연막은 제1 절연막은 평면 상으로 “H” 형태를 가질 수도 있고, 다각형일 수도 있다.
제2 서브 전극(3311)과 제3 서브 전극(3411)은 제1 서브 전극(3211)의 외측에 배치된다. 또한 제2 서브 전극(3312)과 제3 서브 전극(3412)은 제1 서브 전극(3212)의 외측에 배치된다. 즉, 제2 서브 전극(3311)과 제3 서브 전극(3411)은 하나의 제1 서브 전극(3211)을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다.
서로 이웃한 제2 서브 전극들(3311, 3312) 사이를 연결하는 연결부(333)는 제2 서브 전극들(3311, 3312)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제2 서브 전극들(3311, 3312)과 연결부(333)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제2 서브 전극들(3311, 3312)과 연결부(333)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
서로 이웃한 제3 서브 전극들(3411, 3412) 사이를 연결하는 연결부(343)는 제3 서브 전극들(3411, 3412)과 다른 층에 위치할 수 있다. 즉, 제3 서브 전극들(3411, 3412)과 연결부(343)는 서로 분리되어 있을 수 있으며 각각 별도로 패터닝될 수 있다. 제3 서브 전극들(3411, 3412)과 연결부(343)는 직접적인 접촉을 통해 서로 연결될 수 있다.
연결부들(333, 343)과 제1 터치 전극(310) 사이에는 제1 절연막(미도시)이 위치하여 연결부들(333, 343)과 제1 터치 전극(310)을 서로 절연시킨다.
제1 터치 전극(310), 제2 터치 전극(321), 제3 터치 전극(331), 및 제4 터치 전극(331) 모두는 제1 평면 상에 배치될 수 있다. 연결부들(323, 333, 343) 모두는 제1 평면과 상이한 제2 평면 상에 배치될 수 있다.
또는 제1 터치 전극(310)과 제2 터치 전극(321)은 제1 평면 상에 함께 배치되고, 제3 터치 전극(331)과 제4 터치 전극(341)은 제1 평면과 상이한 제2 평면 상에 함께 배치될 수도 있으며, 연결부들(323, 333, 343) 모두는 제1 및 제2 평면과 상이한 제3 평면 상에 배치될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 터치 패널,
    상기 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 구동부,
    상기 구동 신호에 따라 전달되는 신호를 상기 제2 전극으로부터 수신하고, 상기 신호를 변환하여 감지 신호로서 출력하는 터치 감지부, 그리고
    상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부
    를 포함하고,
    상기 터치 패널은 서로 상이한 크기의 노이즈 신호들을 상기 터치 감지부에 각각 전달하는 제3 전극 및 제4 전극을 더 포함하며,
    상기 터치 감지부는 상기 노이즈 신호들의 차이 및 상기 신호를 이용하여 상기 감지 신호를 출력하고,
    상기 제3 전극 및 상기 제4 전극은 평면상으로 상기 제2 전극의 내측에 위치하는,
    터치 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 감지부는,
    입력단이 상기 제2 전극에 연결된 제1 적분기,
    입력단들이 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극에 각각 연결된 제1 감산기,
    입력단이 상기 감산기의 출력단과 연결된 제2 적분기, 그리고
    입력단들이 상기 제1 적분기의 출력단 및 상기 제2 적분기의 출력단에 각각 연결된 제2 감산기, 그리고
    상기 제2 감산기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는,
    터치 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 감산기는 상기 노이즈 신호들의 차이를 증폭하여 출력하는,
    터치 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 신호들의 차이를 증폭하는 증폭율은 상기 제2 전극의 면적, 상기 제3 전극의 면적, 및 상기 제4 전극의 면적에 따라 결정되는,
    터치 감지 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 적분기의 다른 입력단은 상기 제3 전극 또는 상기 제4 전극에 연결되는,
    터치 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 감지부는,
    입력단이 상기 제2 전극에 연결된 제1 적분기,
    입력단이 상기 제3 전극에 연결된 제2 적분기,
    입력단이 상기 제4 전극에 연결된 제3 적분기,
    입력단들이 상기 제2 적분기의 출력단 및 상기 제3 적분기의 출력단에 각각 연결된 제1 감산기, 그리고
    입력단들이 상기 제1 적분기의 출력단 및 상기 제1 감산기의 출력단에 각각 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는,
    터치 감지 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    영상을 표시하는 표시 패널을 더 포함하고,
    상기 터치 패널은 상기 표시 패널 위에 위치하는,
    터치 감지 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 및 상기 제4 전극은 상기 표시 패널의 상부 기판 상에서 동일층에 위치하는,
    터치 감지 장치.
  11. 기판,
    상기 기판 상에 위치하고 제1 방향을 따라 연장되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 제1 터치 전극,
    상기 기판 상에 위치하고 상기 제1 방향을 따라 배열되는, 복수의 제2 터치 전극, 복수의 제3 터치 전극, 및 복수의 제4 터치 전극,
    상기 복수의 제1 터치 전극, 상기 복수의 제2 터치 전극, 및 상기 복수의 제3 터치 전극 상에 위치하는 제1 절연층, 그리고
    상기 복수의 제4 터치 전극 상에 위치하는 제2 절연층
    을 포함하고,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 유전율이 상이한,
    터치 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제2 터치 전극 중 어느 하나는 상기 제2 방향을 따라 배열되는 제1 서브 전극들, 상기 제1 서브 전극들 사이를 연결하는 제1 연결부들을 포함하고,
    상기 복수의 제3 터치 전극 중 어느 하나는 상기 제2 방향을 따라 배열되는 제2 서브 전극들, 상기 제2 서브 전극들 사이를 연결하는 제2 연결부들을 포함하며,
    상기 복수의 제4 터치 전극 중 어느 하나는 상기 제2 방향을 따라 배열되는 제3 서브 전극들, 상기 제3 서브 전극들 사이를 연결하는 제3 연결부들을 포함하는,
    터치 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극과 상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부, 및 상기 제3 연결부 사이에 위치하는 제3 절연층을 더 포함하고,
    상기 제3 절연층은 평면상으로 "H" 형태를 갖는,
    터치 패널.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 서브 전극 및 상기 제3 서브 전극은 평면상으로 상기 제1 서브 전극의 내측에 위치하는,
    터치 패널.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극은 평면상으로 상기 제2 서브 전극과 상기 제3 서브 전극 전체의 내측에 위치하는,
    터치 패널.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 서브 전극들, 상기 제2 서브 전극들, 및 상기 제3 서브 전극들은 상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부, 상기 제3 연결부와 상이한 층에 위치하는,
    터치 패널.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 위에 위치하는 윈도우를 더 포함하는,
    터치 패널.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 터치 전극으로 구동 신호를 인가하는 구동부, 그리고
    상기 복수의 제2 터치 전극, 상기 복수의 제3 터치 전극, 및 상기 복수의 제4 터치 전극으로부터 각각 전달되는 신호들을 수신하고, 상기 신호들의 차이를 감지 신호들로서 출력하는 터치 감지부, 그리고
    상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부
    를 포함하고,
    상기 터치 감지부는 상기 제2 터치 전극에서 전달되는 제1 신호에서 상기 제2 터치 전극에 인접한 제3 터치 전극에서 전달되는 제2 신호와 상기 제2 터치 전극에 인접한 제4 터치 전극에서 전달되는 제3 신호의 차이를 감산하여 상기 감지 신호로서 출력하는,
    터치 패널.
  19. 영상을 표시하는 표시 패널, 및
    상기 표시 패널 위에 위치하는 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극과 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 위에 위치하는 제1 절연층, 및 상기 제4 전극 위에 위치하는 제2 절연층을 포함하는 터치 패널
    을 포함하고,
    상기 제1 절연층에 포함된 물질은 상기 제2 절연층에 포함된 물질과 상이한 유전율을 갖는,
    표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 터치 패널은,
    상기 제1 전극에 구동 신호를 인가하는 구동부,
    상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 및 상기 제4 전극으로부터 상기 구동 신호에 따라 전달되는 신호들을 수신하고, 상기 신호들의 차이를 이용하여 감지 신호를 출력하는 터치 감지부, 그리고
    상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 터치 제어부를 더 포함하는,
    표시 장치.
KR1020170128165A 2017-09-29 2017-09-29 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치 KR102413219B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170128165A KR102413219B1 (ko) 2017-09-29 2017-09-29 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치
US15/871,285 US10592055B2 (en) 2017-09-29 2018-01-15 Touch sensing apparatus, touch panel, and display apparatus including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170128165A KR102413219B1 (ko) 2017-09-29 2017-09-29 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190038728A KR20190038728A (ko) 2019-04-09
KR102413219B1 true KR102413219B1 (ko) 2022-06-24

Family

ID=65896612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170128165A KR102413219B1 (ko) 2017-09-29 2017-09-29 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10592055B2 (ko)
KR (1) KR102413219B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643194B (zh) * 2018-11-12 2020-08-28 京东方科技集团股份有限公司 触控基板、触控显示设备、以及制造触控基板的方法
TWI701584B (zh) * 2019-04-25 2020-08-11 緯創資通股份有限公司 觸控面板
CN110262701B (zh) 2019-07-30 2021-12-10 昆山国显光电有限公司 一种显示面板及显示装置
CN113093931B (zh) 2020-01-08 2023-12-01 京东方科技集团股份有限公司 电子装置
US11650692B2 (en) 2020-05-27 2023-05-16 Novatek Microelectronics Corp. Touch sensing method and electronic device
US11635853B2 (en) 2020-05-27 2023-04-25 Novatek Microelectronics Corp. Touch sensing method with noise reduction
CN114237414B (zh) * 2020-09-09 2024-02-06 川奇光电科技（扬州）有限公司 触控显示装置及其感测方法
CN112631459B (zh) * 2020-12-25 2022-06-28 湖北长江新型显示产业创新中心有限公司 一种显示装置及电子设备
US11604540B1 (en) * 2021-09-22 2023-03-14 Apple Inc. Multi-scan touch sensing system and method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130257785A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with dynamically allocated electrodes

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8536880B2 (en) 2007-08-26 2013-09-17 Atmel Corporation Capacitive sensor with additional noise-registering electrode
US9927924B2 (en) 2008-09-26 2018-03-27 Apple Inc. Differential sensing for a touch panel
KR101745428B1 (ko) * 2011-05-03 2017-06-09 엘지디스플레이 주식회사 터치감지기 및 그 구동 방법과 그를 이용한 디스플레이장치
KR102338709B1 (ko) * 2015-01-30 2021-12-13 엘지디스플레이 주식회사 표시장치 및 그 구동방법
KR102333962B1 (ko) 2015-04-02 2021-12-01 엘지디스플레이 주식회사 터치 감지 장치 및 그를 포함하는 터치 표시 장치
KR102364099B1 (ko) * 2015-08-31 2022-02-21 엘지디스플레이 주식회사 능동형 스타일러스 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법
KR102409949B1 (ko) 2015-10-16 2022-06-20 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 패널 일체형 표시장치 및 그의 제어방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130257785A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with dynamically allocated electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
US20190102002A1 (en) 2019-04-04
US10592055B2 (en) 2020-03-17
KR20190038728A (ko) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102413219B1 (ko) 터치 감지 장치, 터치 패널, 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101598412B1 (ko) 전극 시트 및 터치 입력 장치
US10282044B2 (en) Touch sensing device and display device with a switching unit configured to receive noise from an electrode
KR101681305B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101712346B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101506511B1 (ko) 정전 용량성 위치 및 압력 터치 센싱 장치
KR101670447B1 (ko) 스마트폰
KR20160048424A (ko) 터치 입력 장치
US9201530B2 (en) Touch panel having conductive particle layer
KR101633923B1 (ko) 스마트폰
KR101693337B1 (ko) 터치 입력 장치
US9864444B2 (en) Display device including a touch panel that detects touch based on sensing signal delay
KR20170026982A (ko) 지문 감지 센서 및 이의 제조 방법
KR101634315B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101734989B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101659476B1 (ko) ３차원 터치 스크린 패널
KR101960708B1 (ko) 터치 입력 장치
KR102552294B1 (ko) 압력 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
KR101838570B1 (ko) 전극시트 및 터치 입력 장치
KR20160098988A (ko) 터치 입력 장치
KR101865304B1 (ko) 터치 입력 장치
US10289241B2 (en) Sensing apparatus for touch and force sensing
KR101865301B1 (ko) 터치 입력 장치
KR101656755B1 (ko) 전극시트 및 터치 입력 장치
KR102124625B1 (ko) 터치 입력 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant