KR102508107B1 - 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, ELVSS 레이어를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널의 상기 ELVSS 레이어 상에 배치된 터치 센서; 및 상기 터치 센서와 전기적으로 연결되어 터치 객체의 터치 위치를 감지하는 감지부;를 포함하고, 상기 터치 센서는 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 포함하고, 각각의 상기 수신 전극은 상기 복수의 구동 전극 중 구동 신호가 인가되는 구동 전극의 일 측에 인접하여 배치된 제1 수신 전극 패턴과 상기 구동 전극의 타 측에 인접하여 배치된 제2 수신 전극 패턴을 포함하고, 상기 제1 수신 전극 패턴은 상기 제2 수신 전극 패턴보다 상대적으로 상기 구동 전극에 더 인접하여 배치되고, 상기 감지부는 상기 제1 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제1 감지 신호에서 상기 제2 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제2 감지 신호를 차감하여, 상기 제1 감지 신호와 상기 제2 감지 신호 각각에 포함된 상기 ELVSS 레이어의 캐소드 리트랜스미션 현상에 의한 노이즈 신호를 상쇄한다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치{TOUCH SENSOR AND TOUCH INPUT DEVICE THEREOF}
본 발명의 실시 형태는 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 센서는 정보 입력 장치의 일종으로서, 디스플레이 장치에 구비되어 사용될 수 있다. 일례로, 터치 센서는 디스플레이 패널의 일면에 부착되거나, 디스플레이 패널과 일체로 제작되어 사용될 수 있다. 사용자는 디스플레이 장치의 화면에 표시되는 이미지를 보면서 터치 센서를 누르거나 터치하여 정보를 입력할 수 있다.
터치 센서를 단일층 또는 이중층으로 구동전극과 수신전극을 구현하는 경우에, 터치 센서가 실장된 터치 입력 장치를 손으로 잡지 않은 상태(플로팅 상태)에서 터치할 때에 LGM(low ground mass)에 의해 정상적으로 감지되어야 하는 신호가 사라지거나, 감지되어야 하는 신호가 갈라져 두 지점 이상에서 터치된 것으로 신호가 나타나는 현상이 발생하는 경우가 있다.
한편, 디스플레이 패널 중에 OLED 패널이 있다. OLED 패널은 기본적으로 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식을 사용하는데, 데이터 시그널과 스캔 시그널을 이용하여 각각의 화소에 흐르는 전류를 조절하는 방식이다. 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식을 사용하는 OLED 패널을 AMOLED라고 한다.
OLED 패널이 FHD(1080X1920) 해상도인 경우, 2,073,600개의 화소를 표현할 수 있다. 해상도가 높아질수록 더 정교한 이미지, 영상 표현이 가능하다. 이런 각각의 화소가 색을 내려면, 흐르는 전류량을 조절해야 하는데 이때 화소 회로를 사용한다. OLED 화소 회로의 기본 회로가 도 1에 도시된 2Tr 1Cap 회로이다.
도 1은 종래의 OLED 화소 회로와 이의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, Scan(n) 신호가 하이(High)에서 로우(Low) 전압으로 변경될 때, 제2 트랜지스터(T2)가 턴온(Turn on)되어 G 노드(node)에 Vdata가 쓰여지고, Scan(n) 신호가 로우에서 하이 전압으로 변경될 때, 제2 트랜지스터(T2)는 턴오프(Turn off)된다. G 노드(node)에 쓰여진 Vdata는 나머지 시간 동안 Cst(Storage capacitance)로 홀드(hold)되고, 제1 트랜지스터(T1)의 Vgs(ELVDD - G node) 전압에 의해 제1 트랜지스터(T1)에 흐르는 전류가 결정된다. 제1 트랜지스터(T1)의 Vgs에 의해 흐르는 전류를 조절하여 원하는 값의 휘도를 표현할 수 있다.
1 프레임(Frame) 시간은 주파수(frequency)에 의해 결정되고, 1H 시간은 주파수와 해상도에 의해 결정된다. 예를 들어 FHD 해상도의 60Hz 동작이라면, 1 Frame은 16.7ms, 1H는 8.6us일 수 있다. 1H 동안 각각의 스캔(scan) 신호가 턴 온/오프(Turn on/off)되면서 해상도만큼의 스캔(scan) 라인들을 순차적으로 구동하는 방식이다.
도 1에서 설명한 OLED 화소는 회로 동작을 하는 백플레인(Backplane) 구조와 후속 공정을 통한 EL 적층 구조로 이루어져 있다. 여기서, 백플레인이란 언어적으로는 뒷판을 의미하며, 디스플레이 분야에서는 사용자가 바라보는 화면의 앞면이 아니라 디스플레이를 구동시키는 회로 소자가 포함된 뒷면을 의미한다. 구체적으로 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2 내지 도 3은 종래의 OLED 디스플레이 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, OLED 디스플레이는 크게 3개 부분으로 구성되어 있다. 사용자가 일상 생활에서 볼 수 있는 빛을 만드는 발광부, 발광부가 빛을 발할 수 있도록 전기 스위치를 켜거나 꺼주는 TFT(Thin Film Transistor), 및 TFT와 발광부를 쌓아 올릴 수 있도록 토대 역할을 하는 기판(Substrate)으로 구성된다.
도 2 내지 도 3에서, 백플레인은 기판과 TFT로 구성된다. 즉, 전기신호를 받았을 때 발광하는 유기소자가 증착되기 전까지 상태이다.
도 2 내지 도 3에서, 발광부의 음극(cathode)을 수 내지 수십 옴(ohm) 정도의 저항을 갖는 매우 얇은 메탈(metal)로 연결하여 공통전극을 만드는데, 이 레이어를 ELVSS 라 부른다.
도 4는 모바일 사이즈(Mobile size)와 태블릿 사이즈(Tablet size)의 디스플레이 패널 각각에 있어서, ELVSS 레이어의 저항 분포를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, ELVSS 레이어의 주변에 ELVSS 레이어와 전기적으로 연결되는 그라운드(GND)가 배치된다. 여기서, GND는 ELVSS 레이어를 포함한 디스플레이 패널을 'ㄷ' 자 또는 'U'자로 둘러싸는 형태를 갖는다.
도 4를 참조하면, ELVSS 레이어가 'ㄷ' 자 또는 'U'자 구조의 그라운드(GND)에 둘러싸인 경우, ELVSS 레이어의 저항 크기는 등고선(CL)과 같이 중앙 상단쪽으로 갈수록 저항이 커진다. 이 저항 크기는 모바일 사이즈에서 태블릿 사이즈로 커질수록 상대적으로 더 높아지게 된다. 이는 모바일 사이에서 태블릿 사이즈로 커질수록 ELVSS 레이어의 특정 부분의 GND가 약해진다는 의미이다. 화면의 위치에 따라 GND가 약해질수록 캐소드 리트랜스미션(Cathode re-transmission) 현상이 발생되기 쉽다.
도 5는 모바일 사이즈(Mobile size)와 태블릿 사이즈(Tablet size)의 디스플레이 패널 각각에 있어서, 또 다른 ELVSS 레이어에서의 저항 분포를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 ELVSS 레이어는 도 4의 ELVSS 레이어와 다르게, ELVSS 레이어를 포함한 디스플레이 패널 주변이 'ㅁ'자 구조의 그라운드(GND)에 의해 둘러싸인 구조를 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, ELVSS 레이어가 'ㅁ'자 구조의 그라운드(GND)에 둘러싸인 경우, 화면의 위치에 따라 GND 가 약해질수록 캐소드 리트랜스미션(Cathode re-transmission) 현상이 발생되기 쉽다.
도 6은 도 4와 도 5에서 언급한 캐소드 리트랜스미션(Cathode re-transmission) 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5에서 설명한 바와 같이, 태블릿 사이즈처럼 큰 화면에서 GND가 약한 특정 영역에서는 아래와 같은 캐소드 리트랜스미션 현상이 더 심해진다.
TX 센서에서 구동 신호가 Cm을 통해 RX 센서로 전달되는 것 외에도, ELVSS 레이어의 저항(RELVSS)의 크기가 커지면 커질수록(즉, GND가 약해질수록) 높은 주파수(High-frequency) 성분의 신호도 RX 센서에 전달되어 주 신호(Main Signal)에 더해지는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 캐소드 리트랜스미션(Cathode re-transmission)이라 한다. 캐소드 리트랜스미션은, 그라운드와 물리적으로 먼 위치에 있는 센서에서 주로 나타난다.
캐소드 리트랜스미션은 주변 온도가 일정한 상황에서는 크게 문제되지 않지만, 주변 온도가 급격히 변화는 상황에서는 실제 터치는 없지만 마치 터치가 있는 것과 같은 고스트 터치(ghost touch)의 발생을 야기시킨다. 구체적으로, 터치 입력 장치 주변의 온도가 급격하게 변화되면, 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어의 저항이 급격히 변한다. 급격한 저항 변화는 ELVSS 레이어의 특정 부분(Weak GND 영역)에서 정전용량 변화량(ΔCm)이 생기는 현상이 나타나게 되는 것이다.
도 7은 캐소드 리트랜스미션이 발생되지 않을 때와 발생될 때를 비교한 시뮬레이션 도면들이다.
도 7의 상부 도면들은 ELVSS 레이어의 저항이 0일 때의 회로 구성, ELVSS 레이어의 위치(①②③) 별 RX 센서 신호들의 그래프이고, 도 7의 하부 도면들은 주변 온도가 급격히 변하는 상황에서 ELVSS 레이어의 저항이 위치 별로 서로 다른 소정 값이 존재할 때의 회로 구성, ELVSS 레이어의 위치(①②③) 별 RX 센서 신호들의 그래프이다.
도 7의 상부 도면들을 참조하면, ELVSS 레이어의 저항이 0인 경우에는 ①②③ 위치에서의 RX 센서 신호들의 파형이 거의 차이가 없다.
하지만, 도 7의 하부 도면들을 참조하면, ①②③ 위치에서의 RX 센서 신호들의 파형이 서로 다른 것을 확인할 수 있다. 특히, GND가 가장 약한 ③ 위치에서는 RX 센서 신호에 피크(peak)가 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 피크 신호에 의해 고스트 터치가 유발될 수 있다.
본 발명의 실시 형태는, 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 형태는, 외부의 급격한 온도 변화에 따른 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어에서의 캐소드 리트랜스미션 현상을 개선할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 형태는, 터치 센싱 시에 발생할 수 있는 다양한 노이즈를 제거할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함하는 터치 입력 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, ELVSS 레이어를 포함하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널의 상기 ELVSS 레이어 상에 배치된 터치 센서; 및 상기 터치 센서와 전기적으로 연결되어 터치 객체의 터치 위치를 감지하는 감지부;를 포함하고, 상기 터치 센서는 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 포함하고, 각각의 상기 수신 전극은 상기 복수의 구동 전극 중 구동 신호가 인가되는 구동 전극의 일 측에 인접하여 배치된 제1 수신 전극 패턴과 상기 구동 전극의 타 측에 인접하여 배치된 제2 수신 전극 패턴을 포함하고, 상기 제1 수신 전극 패턴은 상기 제2 수신 전극 패턴보다 상대적으로 상기 구동 전극에 더 인접하여 배치되고, 상기 감지부는 상기 제1 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제1 감지 신호에서 상기 제2 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제2 감지 신호를 차감하여, 상기 제1 감지 신호와 상기 제2 감지 신호 각각에 포함된 상기 ELVSS 레이어의 캐소드 리트랜스미션 현상에 의한 노이즈 신호를 상쇄한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서와 이를 포함하는 터치 입력 장치를 사용하면, 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 외부의 급격한 온도 변화에 따른 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어에서의 캐소드 리트랜스미션 현상을 개선할 수 있는 이점이 있다. 특히, 외부의 급격한 온도 변화에 의한 고스트 터치의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 터치 센싱 시에 발생할 수 있는 다양한 노이즈를 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 OLED 화소 회로와 이의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 3은 종래의 OLED 디스플레이 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 모바일 사이즈(Mobile size)와 태블릿 사이즈(Tablet size)의 디스플레이 패널 각각에 있어서, ELVSS 레이어의 저항 분포를 보여주는 도면이다.
도 5는 모바일 사이즈(Mobile size)와 태블릿 사이즈(Tablet size)의 디스플레이 패널 각각에 있어서, 또 다른 ELVSS 레이어에서의 저항 분포를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4와 도 5에서 언급한 캐소드 리트랜스미션(Cathode re-transmission) 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 캐소드 리트랜스미션이 발생되지 않을 때와 발생될 때를 비교한 시뮬레이션 도면들이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서를 이를 포함하는 터치 입력 장치의 개략도이다.
도 9는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 일 실시 형태의 일부의 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
도 11은 도 9에 도시된 복수의 수신 전극의 전기적 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9에 도시된 터치 센서와 감지부를 포함한 터치 입력 장치에서 상기 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호가 상쇄되는 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 도 9에 도시된 터치 센서와 감지부를 포함한 터치 입력 장치에서 LGM 노이즈 신호가 상쇄되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 다른 실시 형태의 일부의 평면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
도 16은 도 14에 도시된 복수의 수신 전극의 전기적 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 17는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 또 다른 실시 형태의 일부의 평면도이다.
도 18은 도 17에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
도 19은 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 또 다른 실시 형태의 일부의 평면도이다.
도 20은 도 19에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 문서의 다양한 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치는, 전자 디바이스로서, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 차량용 디스플레이 장치, 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서를 이를 포함하는 터치 입력 장치의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치(1)는 터치 센서(10), 감지부(11), 구동부(12) 및 제어부(13)을 포함할 수 있다.
구동부(12)는 제어부(13)의 제어에 의해 터치 센서(10)로 구동 신호(또는 TX 신호)를 인가하고, 감지부(11)는 터치 센서(10)로부터 수신된 감지 신호(또는 RX 신호)를 수신한다.
구동부(12)는 터치 센서(10)의 복수의 구동 전극으로 순차적으로 구동 신호를 공급할 수 있다.
감지부(11)는 터치 센서(10)의 복수의 수신 전극으로부터 출력되는 신호를 수신한다. 여기서, 상기 신호에는 서로 인접한 구동 전극과 수신 전극 사이의 커패시턴스 변화량의 정보, LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 노이즈 신호 등을 포함할 수 있다.
감지부(11)는 복수의 수신 전극으로부터 출력되는 신호들 중 두 개의 신호를 차감하여 차감 신호를 출력할 수 있고, 출력된 차감 신호를 아날로그 디지털 컨버팅하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 감지부(11)는 비교기와 ADC를 포함할 수 있다.
제어부(13)는 감지부(11)로부터 출력되는 디지털 신호에 기초하여 터치 여부 및/또는 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 8에서 감지부(11), 구동부(12) 및 제어부(13)를 설명의 편의상 분리하여 도시하였으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 감지부(11), 구동부(12) 및 제어부(13) 중 적어도 하나 또는 둘 이상이 하나의 모듈, 유닛, 칩(chip)으로 구현될 수 있고, 감지부(11), 구동부(12) 및 제어부(13)가 하나의 모듈, 유닛, 칩으로 구현될 수도 있다.
도 8에 도시된 터치 입력 장치(1)는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 이 경우 터치 센서(10)가 디스플레이 패널 상에 배치될 수도 있고, 디스플레이 패널 내에 배치될 수도 있다. 경우에 따라, 터치 센서(10)는 디스플레이 패널 아래에도 배치될 수 있다. 일례로, 터치 센서(10)는 디스플레이 패널의 상부 기판 및/또는 하부 기판의 외부면(예컨대, 상부 기판의 상부면 또는 하부 기판의 하부면) 또는 내부면(예컨대, 상부 기판의 하부면 또는 하부 기판의 상부면) 상에 직접 형성될 수 있다. 상기 디스플레이 패널에 터치 센서(10)가 결합되어 터치 스크린을 구성할 수 있다.
터치 센서(10)는 소정의 형상의 전극들을 포함하고, 소정의 전극들은, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm) 및 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)을 포함할 수 있다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2,...)과 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2,...)의 사이, 특히 이들의 교차부에는, 소정의 커패시턴스(14)(C00, C01, C10, C11,...Cnm)가 형성된다.
터치 센서(10)의 동작을 위해, 감지부(11)는 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)에 구동 신호를 인가하는 구동부(12) 및 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)으로부터 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 커패시턴스 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지 신호(또는 수신 신호)를 수신할 수 있다.
도 8에서는 터치 센서(10)의 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시 형태에 따라 크기가 달라질 수 있다.
복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)은, 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)을 포함할 수 있다.
복수의 구동전극(TX0 내지 TXm)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn)은, 동일층(1 layer)에 형성될 수도 있고, 서로 다른 이중층(2 layer)에 형성될 수 있다. 복수의 구동전극(TX0 내지 TXm) 중 일부는 나머지와 서로 다른 층에 배치될 수도 있고, 복수의 수신전극(RX0 내지 RXn) 중 일부는 나머지와 서로 다른 층에 배치될 수도 있다. 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)은 다이아몬드(diamond) 패턴, 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.
이하의 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서(10)의 여러 실시 형태를 상세히 설명하도록 한다.
도 9는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 일 실시 형태의 일부의 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이고, 도 11는 도 9에 도시된 복수의 수신 전극의 전기적 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 11를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서는 터치 입력 장치의 터치가 입력되는 영역에 배치될 수 있고, 터치 입력 장치에 포함된 디스플레이 패널의 표시 영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서는 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)과 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)을 포함한다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)은 제0 구동 전극(TX0), 제1 구동 전극(TX1), 제2 구동 전극(TX2) 및 제3 구동 전극(TX3)를 포함할 수 있다.
복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)은 제0 수신 전극(RX0), 제1 수신 전극(RX1), 제2 수신 전극(RX2), 제3 수신 전극(RX3) 및 제4 수신 전극(RX4)를 포함할 수 있다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)은 제2 방향(또는 세로 방향)을 따라 배열되고 각각은 상기 제2 방향과 수직한 제1 방향(또는 가로 방향)을 따라 연장된다. 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)은 상기 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 여기서, 반대로 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)은 상기 제1 방향(또는 가로 방향)을 따라 배열되고, 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)은 상기 제2 방향(또는 세로 방향)을 따라 배열될 수도 있다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)과 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)의 사이에는 소정의 커패시턴스가 형성될 수 있다. 이러한 커패시턴스는 해당 지점 또는 그 주변에서 터치 입력이 발생할 시 변화된다. 따라서, 복수의 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)으로부터 출력되는 신호로부터 커패시턴스의 변화량을 검출함으로써 터치 여부 및 터치 입력을 검출할 수 있다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...) 각각은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 연장된 직사각형 패턴 또는 바(bar) 패턴의 형상을 가지며, 내부에 제1 방향을 따라 배열된 복수의 개구부(O)을 가질 수 있다.
각 개구부(O) 내에는 하나의 수신 전극이 배치된다. 각 개구부(O)의 형상은 내부에 배치된 하나의 수신 전극의 형상과 대응된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 개구부(O) 중 좌우측 가장자리에 배치된 개구부들을 제외한 나머지들은 마름모꼴의 형상을 가질 수 있고, 상기 좌우측 가장자리에 배치된 개구부들은 삼각형의 형상을 가질 수 있다. 도면으로 도시하지 않았지만, 모든 개구부(O)들이 마름모꼴의 형상을 가질 수도 있다. 또는, 복수의 개구부(O)는 다각형, 장방형, 원형 또는 타원형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.
각 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4,...)은, 복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b, RX1a, RX1b, RX2a, RX2b, RX3a, RX3b, RX4a, RX4b)과 연결 패턴(P0, P1, P2, P3, P4)을 포함한다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)과 복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b, RX1a, RX1b, RX2a, RX2b, RX3a, RX3b, RX4a, RX4b)은 제1 층(first layer)에 함께 배치될 수 있다. 여기서, 제1 층(first layer)에 배치된 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)과 복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b, RX1a, RX1b, RX2a, RX2b, RX3a, RX3b, RX4a, RX4b)은 메탈 메쉬로 구현될 수 있다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 연결 패턴들(P0a, P0b, P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b)은 제2 층(second layer)에 배치될 수 있다. 제2 층은 도 3의 (a)의 제1 층과 다른 층이며, 제1 층으로부터 전기적으로 절연된다. 여기서, 복수의 연결 패턴들(P0a, P0b, P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b)은 메탈 메쉬로 구현될 수 있다. 도 3의 (a)의 제1 층은 도 3의 (b)의 제2 층 상에 배치될 수도 있고, 그 반대도 가능하다.
각 수신 전극에 포함된 복수의 수신 전극 패턴은 적어도 둘 이상의 그룹으로 나뉠 수 있다. 하나의 그룹의 수신 전극 패턴들 사이사이에 다른 하나의 그룹 내의 수신 전극 패턴들이 하나씩 교번하며 배치된다. 하나의 그룹의 수신 전극 패턴들은 다른 하나의 그룹 내의 수신 전극 패턴들과 전기적으로 분리된다. 여기서, 하나의 그룹 내의 수신 전극 패턴은 제1 수신 전극 패턴으로, 다른 하나의 그룹 내의 수신 전극 패턴은 제2 수신 전극 패턴으로 명명될 수 있다.
각 수신 전극에 포함된 복수의 연결 패턴은 하나의 그룹 내의 수신 전극 패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴들과 다른 하나의 그룹 내의 수신 전극들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴들을 포함한다.
예를 들어, 제0 수신 전극(RX0)은 복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b)과 복수의 연결 패턴(P0)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 제0 연결 패턴(P0)은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P0a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P0b)들을 포함할 수 있다.
제1 수신 전극(RX1)은 복수의 수신 전극 패턴(RX1a, RX1b)과 복수의 연결 패턴(P1)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 전극 패턴(RX1a, RX1b)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX1a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX1b)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX1a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX1b)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 제1 연결 패턴(P1)은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX1a)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P1a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX1b)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P1b)들을 포함할 수 있다.
제2 수신 전극(RX2)은 복수의 수신 전극 패턴(RX2a, RX2b)과 복수의 연결 패턴(P2)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 전극 패턴(RX2a, RX2b)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX2a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX2b)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX2a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX2b)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 제2 연결 패턴(P2)은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX2a)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P2a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX2b)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P2b)들을 포함할 수 있다.
제3 수신 전극(RX3)은 복수의 수신 전극 패턴(RX3a, RX3b)과 복수의 연결 패턴(P3)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 전극 패턴(RX3a, RX3b)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX3a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX3b)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX3a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX3b)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 제3 연결 패턴(P3)은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX3a)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P3a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX3b)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P3b)들을 포함할 수 있다.
제4 수신 전극(RX4)은 복수의 수신 전극 패턴(RX4a, RX4b)과 복수의 연결 패턴(P4)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 전극 패턴(RX4a, RX4b)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX4a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX4b)들을 포함할 수 있다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX4a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX4b)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 제4 연결 패턴(P4)은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX4a)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P4a)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX4b)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P4b)들을 포함할 수 있다.
복수의 수신 전극 패턴(RX0a, RX0b, RX1a, RX1b, RX2a, RX2b, RX3a, RX3b, RX4a, RX4b)은, 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)의 복수의 개구부(O) 내부에 배치된다. 하나의 수신 전극 패턴은 하나의 개구부(O) 내부에 배치된다. 각 수신 전극 패턴의 형상은 그와 대응되는 개구부의 형상에 대응된다.
임의의 수신 전극(RX1)에 있어서, 서로 인접하여 배치된 제1 그룹 내의 수신 전극 패턴(RX1a)과 제2 그룹 내의 수신 전극 패턴(RX1b) 사이에는, 제1 그룹 내의 수신 전극 패턴(RX1a) 주변에 바로 인접한 구동 전극(TX0)의 일부와 제2 그룹 내의 수신 전극 패턴(RX1b) 주변에 바로 인접한 구동 전극(TX1)의 일부가 함께 배치된다.
임의의 구동 전극(TX0)은 하나의 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a) 주변에 바로 인접하여 배치되고, 다른 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b) 주변에 바로 인접하여 배치된 다른 구동 전극(TX1)은 상기 임의의 구동 전극(TX0)에 의해, 상기 하나의 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)과 분리되도록 배치된다.
연결 패턴들(P0a, P0b, P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b) 각각은 제2 방향을 따라 연장된 바(bar) 패턴의 형상을 가질 수 있으며, 적어도 하나 이상의 도전성 비아(v)를 포함한다. 도전성 비아(v)는 연결 패턴들 각각의 양 단부에 배치될 수 있다.
제0 수신 전극(RX0)에 있어서, 제1 연결 패턴(P0a)들 각각은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a)들 중 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴(RX0a)을 도전성 비아(v)를 통해 전기적으로 연결하고, 상기 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴(RX0a) 사이에 배치된 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b) 아래에 오버랩되도록 배치된다. 제2 연결 패턴(P0b)들 각각은 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b)들 중 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴(RX0b)을 도전성 비아(v)를 통해 전기적으로 연결하고, 상기 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴(RX0b) 사이에 배치된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a) 아래에 오버랩되도록 배치된다. 나머지 수신 전극(RX1, RX2, RX3, RX4)의 제1 연결 패턴들(P1a, P2a, P3a, P4a)과 제2 연결 패턴들(P1b, P2b, P3b, P4b)도 앞서 설명한 같이 동일한 방식으로 배치된다.
이하에서는 복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3)으로 구동 신호가 인가될 경우의 동작을 상세히 설명한다. 설명의 편의상, 제1 수신 전극(RX1)의 동작과 도 8의 감지부(11)의 동작을 구체적으로 설명한다.
복수의 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3)으로 순차적으로 또는 동시에 구동 신호가 인가되면, 제1 연결 패턴(P1)을 통해 두 개의 감지 신호가 출력된다. 제1 신호는 제1 연결 패턴(P1a)을 통해 출력되는 신호이고, 제2 신호는 제2 연결 패턴(P1b)을 통해 출력되는 신호이다. 따라서, 각 수신 전극(RX0, RX1, RX2, RX3, RX4)마다 2 채널의 제1 및 제2 신호가 출력된다. 상기 제1 및 제2 신호는 동시에 출력되며, 출력되는 제1 및 제2 신호는 도 2의 감지부(11)로 출력될 수 있다.
구동 신호가 인가되는 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3...)에 따라, 제1 신호와 제2 신호 중 어느 하나는 액티브 채널 신호(또는 액티브 수신 신호(ARX))가 될 수 있고, 나머지 다른 하나는 더미 채널 신호(또는 더미 수신 신호(DRX))가 될 수 있다. 구체적으로, 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX1a)이 배치된 구동 전극(TX0 또는/및 TX2)에 구동 신호가 인가되면, 제1 연결 패턴(P1a)을 통해 출력되는 제1 신호가 액티브 채널 신호가 되고, 제2 연결 패턴(P1b)을 통해 출력되는 제2 신호가 더미 채널 신호가 된다. 반면, 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX1b)이 배치된 구동 전극(TX1 또는/및 TX3)에 구동 신호가 인가되면, 제2 연결 패턴(P1b)을 통해 출력되는 제2 신호가 액티브 채널 신호가 되고, 제1 연결 패턴(P1a)을 통해 출력되는 제1 신호가 더미 채널 신호가 된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 객체(점선)가 제1 구동 전극(TX1)과 제1 수신 전극(RX1)의 교차 지점에 근접 또는 접촉된 것을 가정한 상태에서 제1 구동 전극(TX1)에 구동 신호가 인가되면, 제1 수신 전극(RX1)의 제2 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1b)과 제1 구동 전극(TX1) 사이에 형성된 커패시턴스(또는, 액티브 커패시턴스)가 변화된다. 변화되는 커패시턴스 변화량 정보를 포함한 제2 신호는 액티브 채널 신호로서, 제2 연결 패턴(P1b)을 통해 출력된다. 여기서, 상기 제2 신호에는 앞서 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 캐소드 리트랜스미션 현상에 의한 신호(이하, 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호라 함), LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 패널에 의한 디스플레이 노이즈 신호를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 상기 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호는 디스플레이 패널을 포함하는 상기 터치 입력 장치가 외부의 급격한 온도 변화에 따라, 상기 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어의 그라운드가 약한(또는 저항이 큰) 부분에서 고스트 터치를 발생시킬 수 있다.
한편, 제1 수신 전극(RX1)의 제1 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1a) 사이에 형성된 커패시턴스(또는, 더미 커패시턴스)도 변화된다. 커패시턴스 변화량 정보를 포함한 제1 신호는 더미 채널 신호로서, 제1 연결 패턴(P1a)을 통해 출력된다. 여기서, 상기 제1 신호에는 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호, LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 패널에 의한 디스플레이 노이즈 신호를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 여기서, 제1 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1a)과 제2 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1b)이 매우 인접해 있으므로, 상기 제1 신호에 포함된 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호는, 상기 제2 신호에 포함된 캐소트 리트랜스미션 노이즈 신호와 동일 또는 거의 비슷하다. 또한, 객체(점선)와 접촉된 제2 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1b)와 제1 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1a)의 단면적이 동일하므로, 각각으로 거의 동일 또는 유사한 LGM 노이즈 신호가 입력될 수 있고, 디스플레이 패널에 의한 디스플레이 노이즈 신호도 거의 동일하게 입력될 수 있다.
도 8에 도시된 감지부(11)는, 제2 연결 패턴(P1b)을 통해 출력되는 제2 신호에서, 제1 연결 패턴(P1a)을 통해 출력되는 제1 신호를 차감함으로서, 제2 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1b)와 제1 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1a)으로 입력된 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호, LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 노이즈 신호를 전부 또는 대부분 상쇄시킬 수 있다.
상술한 터치 센서와 감지부를 포함한 터치 입력 장치에서 상기 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호가 상쇄되는 원리를 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12를 참조하면, 상기 캐소드 리트랜스미션 현상이 발생되면, 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어의 특정 부분(저항이 상대적으로 큰 부분 또는 GND가 약한 부분)에서 Cm-ELVSS에 해당하는 신호가 구동 전극(TX)으로부터 그라운드(GND)로 흐르지 못하고, 구동 전극(TX)의 일 측에 바로 인접한 또는 이웃한 제1 수신 전극 패턴(ARX)으로 흐르게 된다. 이와 동시에 Cm-ELVSS에 해당하는 신호가 구동 전극(TX)의 타 측에 바로 인접한 또는 이웃한 다른 제2 수신 전극 패턴(DRX)으로 흐르게 된다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 감지부는, 제1 수신 전극 패턴(ARX)을 통해 수신되는 신호에서, 제2 수신 전극 패턴(DRX)을 통해 수신되는 신호를 차감하기 때문에, Cm-ELVSS에 해당하는 노이즈 신호를 제거할 수 있다. 나아가, 외부에 급격한 온도 변화가 생기더라도, 캐소드 리트랜스미션 현상에 의한 고스트 터치의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 상기 LGM 노이즈 신호가 상쇄되는 원리를 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13을 참조하면, 터치 객체(T)가 전기적으로 플로팅된 상태(LGM(Low Ground Mass) 상태)에서 터치 센서 상의 커버층(CV)에 터치되면, 구동 전극(TX)와 터치 객체(T) 사이의 정전용량에 의한 노이즈 신호가 터치 객체(T)를 통해 외부로 빠져나가는 것이 아니라 터치 객체(T)를 통해 인접한 제1 및 제2 수신 전극 패턴들(ARX, DRX)로 흐를 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 감지부는, 제1 수신 전극 패턴(ARX)을 통해 수신되는 신호에서, 제2 수신 전극 패턴(DRX)을 통해 수신되는 신호를 차감하기 때문에, LGM 노이즈 신호를 제거할 수 있다. 따라서, 터치 객체(T)가 LGM 상태에 있더라도 정확한 터치 위치를 감지할 수 있다.
다시, 도 8을 참조하면, 감지부가 제2 신호에서 제1 신호를 차감하는 것에 의해서 액티브 채널 신호인 제2 신호에 포함된 액티브 커패시턴스 변화량이 제1 신호에 포함된 더미 커패시턴스 변화량에 의해 다소 줄어들 수 있다. 하지만, 제1 구동 전극(TX1)과 수신 전극 패턴(RX1a) 사이의 거리가 제1 구동 전극(TX1)과 수신 전극 패턴(RX1b) 사이의 거리보다 상대적으로 더 멀기 때문에, 제1 신호에 포함된 더미 커패시턴스 변화량이 제2 신호에 포함된 액티브 커패시턴스 변화량보다 상대적으로 작다. 따라서, 차감된 액티브 커패시턴스 변화량만으로도 터치 여부 또는/및 터치 위치를 검출하는데 충분하다.
한편, 구동 신호가, 제1 구동 전극(TX1)이 아닌, 제0 구동 전극(TX0)에 인가되면, 도 8에 도시된 감지부(11)는, 반대로 연결 패턴(P1a)을 통해 출력되는 제1 신호(액티브 채널 신호)에서, 연결 패턴(P1b)을 통해 출력되는 제2 신호(더미 채널 신호)를 차감함으로서, 제1 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1a)와 제2 그룹에 속한 수신 전극 패턴(RX1b)로 입력된 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호, LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 노이즈 신호를 전부 또는 대부분 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 터치 센서와 감지부를 포함하는 터치 입력 장치는 터치 센싱 시에 발생할 수 있는 다양한 노이즈, 예를 들어, 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호, 디스플레이 노이즈 및 LGM 노이즈 등을 제거할 수 있는 이점이 있다. 특히, 외부의 급격한 온도 변화에 의한 디스플레이 패널의 ELVSS 레이어에서 발생될 수 있는 캐소드 리트랜스미션 현상을 개선하여 고스트 터치의 발생을 방지할 수 있다.
도 14는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 다른 실시 형태의 일부의 평면도이고, 도 15는 도 14에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이고, 도 16은 도 14에 도시된 복수의 수신 전극의 전기적 연결을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서와 비교하여, 복수의 수신 전극(RX0', RX1', RX2', RX3', RX4')에서 차이가 있다. 특히, 각 수신 전극(RX0', RX1', RX2', RX3', RX4')에 포함된 복수의 수신 전극 패턴(RX1a')의 구조가 상이하다. 이하에서 복수의 수신 전극 패턴(RX1a')의 구조를 상세히 설명하고 나머지 구성들은 앞서 상술한 내용으로 대체하기로 한다.
각 수신 전극(RX0', RX1', RX2', RX3', RX4')에 포함된 복수의 수신 전극 패턴(RX1a')은 내부에 개구부(O')을 갖고, 개구부(O') 내부에 배치된 더미 패턴(DX1a)을 포함한다. 여기서, 더미 패턴(DX1a)은 개구부(O')와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
더미 패턴(DX1a)은 연결 패턴들(P0a, P0b, P1a, P1b, P2a, P2b, P3a, P3b, P4a, P4b)과 전기적으로 연결되지 않는다. 더미 패턴(DX1a)은 전기적으로 플로팅된 상태를 유지한다.
도 14 내지 도 16에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 센서의 동작은 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서의 동작과 동일하다. 따라서, 도 14 내지 도 16에 도시된 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 입력 장치도 터치 센싱 시에 발생할 수 있는 다양한 노이즈, 예를 들어, 캐소드 리트랜스미션 노이즈 신호, 디스플레이 노이즈 및 LGM 노이즈 등을 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 17는 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 또 다른 실시 형태의 일부의 평면도이고, 도 18은 도 17에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
도 17 내지 도 18에 도시된 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서와 비교하여, 복수의 수신 전극(RX0'', RX1'', RX2'', RX3'', RX4'')에서 차이가 있다. 특히, 각 수신 전극(RX0'', RX1'', RX2'', RX3'', RX4'')에 포함된 복수의 연결 패턴(P0', P1', P2', P3, P4')의 배치 구조와 형태가 상이하다. 이하에서 각 연결 패턴(P0', P1', P2', P3, P4')의 배치 구조와 형태를 상세히 설명하고 나머지 구성들은 앞서 상술한 내용으로 대체하기로 한다.
각 연결 패턴(P0', P1', P2', P3, P4')은 제1 연결 패턴들(P0a', P1a', P2a', P3a', P4a')과 제2 연결 패턴들(P0b', P1b', P2b', P3b', P4b')을 포함한다.
각 제1 연결 패턴들(P0a', P1a', P2a', P3a', P4a')은 제1 그룹의 2개의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)을 전기적으로 연결하되, 상기 2개의 수신 전극 패턴 사이에 배치된 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b)과 겹치지 않도록 배치된다. 예를 들어, 각 제1 연결 패턴들(P0a', P1a', P2a', P3a', P4a')의 적어도 일 부분은 상기 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b)과 겹치지 않도록, 상기 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b)과 상기 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b)에 바로 인접하여 배치된 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 나머지 부분은 상기 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3)과 겹치도록 배치될 수 있다.
각 제2 연결 패턴들(P0b', P1b', P2b', P3b', P4b')은 제2 그룹의 2개의 수신 전극 패턴(RX0b, RX1b, RX2b, RX3b, RX4b)을 전기적으로 연결하되, 상기 2개의 수신 전극 패턴 사이에 배치된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)과 겹치지 않도록 배치된다. 예를 들어, 각 제2 연결 패턴들(P0b', P1b', P2b', P3b', P4b')의 적어도 일 부분은 상기 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)과 겹치지 않도록, 상기 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)과 상기 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a, RX1a, RX2a, RX3a, RX4a)에 바로 인접하여 배치된 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 나머지 부분은 상기 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3)과 겹치도록 배치될 수 있다.
이러한 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서와 비교하여, 제1 연결 패턴과 제2 그룹의 수신 전극 패턴 사이 또는 제2 연결 패턴과 제1 그룹의 수신 전극 패턴 사이의 커패시턴스 값을 줄일 수 있는 이점이 있다.
한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 도 14 내지 도 15에 도시된 더미 패턴(DX1a)이 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서에도 적용될 수 있다.
도 19은 도 8에 도시된 터치 센서(10)의 또 다른 실시 형태의 일부의 평면도이고, 도 20은 도 19에 도시된 터치 센서를 층별로 분리한 평면도들이다.
도 19 내지 도 20에 도시된 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서와 비교하여, 복수의 수신 전극(RX0''', RX1''', RX2''', RX3''')에서 차이가 있다. 특히, 각 수신 전극(RX0''', RX1''', RX2''', RX3''')에 포함된 복수의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX0b-1, RX0b-2, RX1a-1, RX1a-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2a-1, RX2a-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3a-1, RX3a-2, RX3b-1, RX3b-2)과 복수의 연결 패턴(P0'', P1'', P2'', P3'')의 구조 및 배치 형태가 상이하다. 이하에서 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX0b-1, RX0b-2, RX1a-1, RX1a-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2a-1, RX2a-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3a-1, RX3a-2, RX3b-1, RX3b-2)과 연결 패턴(P0'', P1'', P2'', P3'')의 구조 및 배치 형태를 상세히 설명하고 나머지 구성들은 앞서 상술한 내용으로 대체하기로 한다.
각 수신 전극(RX0''', RX1''', RX2''', RX3''')의 복수의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX0b-1, RX0b-2, RX1a-1, RX1a-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2a-1, RX2a-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3a-1, RX3a-2, RX3b-1, RX3b-2)은 제2 방향을 따라 하나씩 교번하며 배열된 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX1a-1, RX1a-2, RX2a-1, RX2a-2, RX3a-1, RX3a-2)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b-1, RX0b-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3b-1, RX3b-2)들을 포함한다. 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX1a-1, RX1a-2, RX2a-1, RX2a-2, RX3a-1, RX3a-2)들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b-1, RX0b-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3b-1, RX3b-2)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX1a-1, RX1a-2, RX2a-1, RX2a-2, RX3a-1, RX3a-2) 각각은, 제1 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX1a-1, RX2a-1, RX3a-1)과 제2 수신 전극 패턴(RX0a-2, RX1a-2, RX2a-2, RX3a-2)을 포함한다. 제1 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX1a-1, RX2a-1, RX3a-1)과 제2 수신 전극 패턴(RX0a-2, RX1a-2, RX2a-2, RX3a-2)은 해당 구동 전극(TX0, TX2)에서 제1 방향으로 서로 인접한 두 개의 개구부(O) 내에 각각 배치된다. 각 구동 전극(TX0, TX1, TX2, TX3)의 복수의 개구부(O) 중 양측 가장자리 위치한 개구부 내에는 하나의 제1 또는 제2 수신 전극 패턴이 배치되고, 나머지 개구부 내에는 복수의 수신 전극(RX0''', RX1''', RX2''', RX3''') 중 어느 하나의 수신 전극의 제1 그룹의 수신 전극 패턴의 제2 수신 전극 패턴과 다른 하나의 수신 전극의 제1 그룹의 수신 전극 패턴의 제1 수신 전극 패턴이 함께 배치되되 서로 이격되어 배치된다.
각 연결 패턴(P0'', P1'', P2'', P3'')은 제1 그룹의 수신 전극 패턴(RX0a-1, RX0a-2, RX1a-1, RX1a-2, RX2a-1, RX2a-2, RX3a-1, RX3a-2)들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴(P0a'', P1a'', P2a'', P3a'')들과 제2 그룹의 수신 전극 패턴(RX0b-1, RX0b-2, RX1b-1, RX1b-2, RX2b-1, RX2b-2, RX3b-1, RX3b-2)들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴(P0b'', P1b'', P2b'', P3b'')들을 포함한다.
각각의 제1 연결 패턴(P0a'', P1a'', P2a'', P3a'')과 제2 연결 패턴(P0b'', P1b'', P2b'', P3b'')은 각 그룹 별로 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴을 가장 최단 거리로 연결하도록 구성 및 배치된다. 예를 들어, 각각의 제1 연결 패턴(P0a'', P1a'', P2a'', P3a'')과 제2 연결 패턴(P0b'', P1b'', P2b'', P3b'')은 어느 한 그룹의 서로 인접한 두 개의 수신 전극 패턴 중 어느 하나의 수신 전극 패턴의 하단 일측에 일단부가 연결되고, 나머지 다른 하나의 수신 전극 패턴의 상단 일측에 타단부가 연결될 수 있다. 상기 일단부와 타단부를 제외한 나머지 부분은 제2 방향을 따라 연장된 형태를 가지며, 상기 어느 하나의 수신 전극 패턴과 상기 나머지 다른 하나의 수신 전극 패턴 사이에 배치된 다른 그룹의 수신 전극 패턴과 겹치지 않고, 최대한 넓은 단면적이 구동 전극의 개구부(O)와 겹치도록 배치된다.
또한, 각각의 제1 연결 패턴(P0a'', P1a'', P2a'', P3a'')은 제1 그룹의 수신 전극 패턴의 제1 수신 전극 패턴과 제2 수신 전극 패턴을 전기적으로 연결하는 수신 연결 패턴을 더 포함하고, 각각의 제2 연결 패턴(P0b'', P1b'', P2b'', P3b'')은 제2 그룹의 수신 전극 패턴의 제1 수신 전극 패턴과 제2 수신 전극 패턴을 전기적으로 연결하는 수신 연결 패턴을 더 포함한다.
이러한 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 도 9 내지 도 11에 도시된 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 센서와 비교하여, 제1 연결 패턴과 제2 그룹의 수신 전극 패턴 사이 또는 제2 연결 패턴과 제1 그룹의 수신 전극 패턴 사이의 커패시턴스 값을 줄일 수 있으며, 각 연결 패턴의 저항 값도 줄일 수 있는 이점이 있다.
한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 도 14 내지 도 15에 도시된 더미 패턴(DX1a)이 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 센서에도 적용될 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. ELVSS 레이어를 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 상기 ELVSS 레이어 상에 배치된 터치 센서; 및
    상기 터치 센서와 전기적으로 연결되어 터치 객체의 터치 위치를 감지하는 감지부;를 포함하고,
    상기 터치 센서는 복수의 구동 전극과 복수의 수신 전극을 포함하고,
    각각의 상기 수신 전극은 상기 복수의 구동 전극 중 구동 신호가 인가되는 구동 전극의 일 측에 인접하여 배치된 제1 수신 전극 패턴과 상기 구동 전극의 타 측에 인접하여 배치된 제2 수신 전극 패턴을 포함하고,
    상기 제1 수신 전극 패턴은 상기 제2 수신 전극 패턴보다 상대적으로 상기 구동 전극에 더 인접하여 배치되고,
    상기 감지부는 상기 제1 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제1 감지 신호에서 상기 제2 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제2 감지 신호를 차감하여, 상기 제1 감지 신호와 상기 제2 감지 신호 각각에 포함된 상기 ELVSS 레이어의 캐소드 리트랜스미션 현상에 의한 노이즈 신호를 상쇄하는, 터치 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 제1 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제1 감지 신호에서 상기 제2 수신 전극 패턴을 통해 출력되는 제2 감지 신호를 차감하여, 상기 제1 감지 신호와 상기 제2 감지 신호 각각에 포함된 LGM 노이즈 신호 및 디스플레이 노이즈를 상쇄하는, 터치 입력 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은 각각이 제1 방향으로 연장된 형상을 갖고 상기 제1 방향을 따라 배열된 다수의 개구부를 갖고,
    상기 제1 수신 전극 패턴은 상기 복수의 구동 전극 중 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 홀수번째에 위치한 구동 전극들의 다수의 개구부 내에 배치되고,
    상기 제2 수신 전극 패턴은 상기 복수의 구동 전극 중 상기 제2 방향을 따라 짝수번째에 위치한 구동 전극들의 다수의 개구부 내에 배치되고,
    상기 수신 전극은, 상기 제2 방향을 따라 배열된 제1 수신 전극 패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴들과 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 수신 전극 패턴들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴들을 포함하는,
    터치 입력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 수신 전극 패턴과 상기 제2 수신 전극 패턴 사이에는, 상기 제1 수신 전극 패턴 주변에 인접한 상기 구동 전극의 일부와 상기 제2 수신 전극 패턴 주변에 인접한 다른 구동 전극의 일부가 함께 배치된, 터치 입력 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 수신 전극 패턴 주변에 인접하여 배치된 다른 구동 전극은, 상기 제1 수신 전극 패턴 주변에 인접하여 배치된 상기 구동 전극에 의해, 상기 제1 수신 전극 패턴과 분리되도록 배치된, 터치 입력 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수신 전극 패턴 각각은 내부에 형성된 개구부를 갖고,
    상기 터치 센서는, 상기 제1 및 제2 수신 전극 패턴 각각의 개구부 내에 배치된 더미 패턴을 더 포함하는, 터치 입력 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 연결 패턴은, 상기 제1 연결 패턴에 의해 연결되는 두 개의 제1 수신 전극 패턴 사이에 배치된 상기 제2 수신 전극 패턴과 겹쳐지지 않게 배치되는, 터치 입력 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은 각각이 제1 방향으로 연장된 형상을 갖고 상기 제1 방향을 따라 배열된 다수의 개구부를 갖고,
    상기 제1 수신 전극 패턴은 상기 다수의 개구부 중 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열된 제1 개구부들 내에 배치되고,
    상기 제2 수신 전극 패턴은 상기 제1 개구부에서 상기 제1 방향으로 바로 인접한 제2 개구부들 내에 배치되고,
    상기 수신 전극은, 상기 제2 방향을 따라 배열된 제1 수신 전극 패턴들을 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴들과 상기 제2 방향을 따라 배열된 제2 수신 전극 패턴들을 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴들을 포함하는,
    터치 입력 장치.
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