KR102552462B1 - 터치 감지 장치, 터치 감지 방법, 터치 감지 시스템 및 이를 적용하는 디스플레이 시스템 - Google Patents
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Abstract
터치 감지 장치, 터치 감지 방법, 터치 감지 시스템 및 이를 적용하는 디스플레이 시스템에 관하여 개시한다. 터치 감지 장치는 터치 패널에 배치되는 복수의 터치 센서들 및, 상기 복수의 터치 센서들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함한다.
Description
본 발명의 기술적 사상은 터치 패널에서의 터치 감지 장치 및 터치 감지 방법에 관한 것으로서, 자세하게는 터치 감지 장치, 터치 감지 방법, 터치 감지 시스템 및 이를 적용하는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
터치 감지 장치는 디스플레이 장치 등의 화면에 나타난 내용에 응답하여 사용자가 손이나 터치 펜과 같은 물체를 사용하여 사용자의 입력을 전달할 수 있도록 하는 입력 장치의 일종이다. 터치 감지 장치는 터치 패널의 사이즈에 비례하는 개수의 터치 센서들을 필요로 한다. 예로서, 인-셀(In-cell) 구조의 자기 정전용량(self-capacitance) 감지 방식에서는 터치 센서당 하나의 패드(pad)가 필요하였다. 이로 인하여, 터치 센서 칩의 핀 수 및 사이즈가 크게 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 터치 센서 칩의 핀 수 및 사이즈를 줄이기 위한 터치 감지 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 터치 센서 칩의 핀 수 및 사이즈를 줄이기 위한 터치 감지 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 터치 센서 칩의 핀 수 및 사이즈를 줄이기 위한 터치 감지 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 터치 센서 칩의 핀 수 및 사이즈를 줄이기 위한 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일면에 따른 터치 감지 장치는 터치 패널에 배치되는 복수의 터치 센서들 및, 상기 복수의 터치 센서들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함한다.
발명의 기술적 사상의 다른 면에 따른 터치 감지 방법은 터치 패널에 배치된 복수의 터치 센서들에 공급할 구동 신호를 터치 컨트롤러에서 생성시키는 단계, 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 제1신호 라인을 통하여 공급하는 단계 및, 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에서의 상기 구동 신호에 따른 센싱 신호를 제2신호 라인을 통하여 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 구동 신호에 따른 출력에 기초하여 터치 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 또 다른 면에 따른 터치 감지 시스템은 전극 어레이 구조로 터치 패널에 배치되는 터치 센서들, 상기 터치 센서들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 상기 터치 센서들에서 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러 및, 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나 상기 선택된 터치 구동 센서의 센싱 신호를 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 유닛과 상기 터치 컨트롤러는 상기 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위 별로 2개의 배선들을 통하여 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상의 또 다른 면에 따른 디스플레이 시스템은 게이트 라인들, 소스 라인들 및 상기 게이트 라인들 각각과 상기 소스 라인들 각각의 교차점에 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하고, 상기 복수의 픽셀들과 동일한 레이어에 터치 센서들이 배치되는 디스플레이 패널, 상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버, 상기 소스 라인들을 구동하는 소스 드라이버, 상기 터치 센서들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 상기 터치 센서들에서 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러 및, 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나, 상기 선택된 터치 센서의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 하나의 배선을 통하여 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면 패널 내부의 박막 트랜지스터(thin film transistor)들로 구성된 멀티플렉서를 이용하여 터치 센서들의 출력에 대한 스위칭 처리함으로써, 터치 컨트롤러의 핀 수를 줄일 수 있는 효과가 발생된다. 또한, 터치 컨트롤러의 핀 수를 줄임으로써 칩 사이즈를 줄일 수 있는 효과도 발생된다.
그리고, 본 발명에 따르면 멀티플렉서를 이용하여 액티브 쉴드 처리를 위한 구동 신호를 터치 센서들에 인가함으로써, 인접된 터치 센서들에 의한 기생 커패시턴스를 줄일 수 있는 효과가 발생된다.
그리고, 터치 센서들과 멀티플렉서들을 연결하는 경로(path) 패턴들의 길이가 동등해지도록 더미 패턴을 추가함으로써, 터치 패널에서의 터치 센서들의 위치에 따른 센싱 감도 차이를 줄일 수 있는 효과가 발생된다.
그리고, 터치 센서들과 멀티플렉서들을 연결하는 경로(path) 패턴들이 터치 패널의 양쪽 위치에서 대칭이 되도록 설계함으로써, 터치 패널의 에지 영역에서 센싱 감도 차이를 줄일 수 있는 효과가 발생된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템의 구성 예를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템의 다른 구성 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 구성 예를 보여준다.
도 4는 도 1 내지 도 3에서 터치 센서들이 온-셀 타입으로 디스플레이 패널 위에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1 내지 도 3에서 인-셀 타입으로 디스플레이 패널 내에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에서 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식에 따른 터치 패널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에서의 상호 정전용량 감지 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6에서의 자기 정전용량 감지 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에서의 터치 패널과 스위칭 유닛 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 스위칭 유닛에 포함된 멀티플렉서들의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 멀티플렉서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1에서의 터치 패널과 스위칭 유닛 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 스위칭 유닛에 포함된 멀티플렉서들의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 멀티플렉서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 9에서의 터치 센서들 사이의 센싱 로드 차이를 더미 경로 패턴을 이용하여 보상하는 설계 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 도 20에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 1에서의 터치 컨트롤러의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치의 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템이 탑재된 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템의 다른 구성 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템의 구성 예를 보여준다.
도 4는 도 1 내지 도 3에서 터치 센서들이 온-셀 타입으로 디스플레이 패널 위에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1 내지 도 3에서 인-셀 타입으로 디스플레이 패널 내에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 3에서 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식에 따른 터치 패널의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에서의 상호 정전용량 감지 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 6에서의 자기 정전용량 감지 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에서의 터치 패널과 스위칭 유닛 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 스위칭 유닛에 포함된 멀티플렉서들의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 멀티플렉서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 1에서의 터치 패널과 스위칭 유닛 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 스위칭 유닛에 포함된 멀티플렉서들의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 멀티플렉서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 9에서의 터치 센서들 사이의 센싱 로드 차이를 더미 경로 패턴을 이용하여 보상하는 설계 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 도 20에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 1에서의 터치 컨트롤러의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치의 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템이 탑재된 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템(1000A)의 구성 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 터치 감지 시스템(1000A)은 터치 감지 장치(100A) 및 터치 컨트롤러(200A)를 포함한다. 여기에서, 터치 감지 장치(100A)는 터치 패널(110A) 및 스위칭 유닛(120A)을 포함한다.
터치 패널(110A)에는 복수의 터치 센서(TS)들이 배치되어 있다. 예로서, 터치 센서(TS)들은 복수의 행 방향 및 복수의 열 방향으로 터치 패널(110A)에 배치될 수 있다.
터치 센서(TS)들은 터치 패널(110A) 내에 배치되는 센싱 전극으로 구현될 수 있다. 예로서, 터치 센서(TS)들은 자기 정전용량(self capacitance) 감지 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 터치 센서(TS)들은 상호 정전용량(mutual capacitance) 감지 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 아래의 도 6 내지 도 8에서 설명될 것이다.
예로서, 터치 센서(TS)들은 인-셀(In-cell) 타입으로 디스플레이 패널 내에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 터치 센서(TS)들은 온-셀(On-cell) 타입으로 디스플레이 패널 위에 배치될 수도 있다. 이에 대해서는 아래의 도 4 및 도 5에서 설명될 것이다.
스위칭 유닛(120A)은 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식 중의 어느 하나의 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성된 터치 센서(TS)들에 대응될 수 있는 배선 구조 및 스위칭 회로를 갖는다.
스위칭 유닛(120A)은 복수의 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달하기 위한 회로를 포함한다. 예로서, 스위칭 유닛(120A)은 복수의 터치 센서(TS)들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 하나의 패드에 접속되고, 상기 패드는 터치 컨트롤러(200A)를 포함하는 집적 회로에 배치되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 터치 컨트롤러(200A)로부터 선택 신호가 인가될 수 있다. 예로서, 터치 컨트롤러(200A)로부터 생성되는 선택 신호는 열 선택 또는 행 선택 신호가 포함될 수 있다. 그리고, 스위칭 유닛(120A)에 포함되는 트랜지스터들은 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 구성될 수 있다.
예로서, 스위칭 유닛(120A)에는 터치 컨트롤러(200A)로부터 복수의 터치 센서(TS)들에 구동 신호를 공급하기 위한 배선들이 더 추가될 수 있다. 이 경우에 스위칭 유닛(120A)은 추가된 배선들을 통하여 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위 별로 구동 신호를 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다.
예로서, 스위칭 유닛(120A)은 터치 패널(110A) 내에 배치되도록 설계할 수 있다.
터치 컨트롤러(200A)는 터치 센서(TS)들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 터치 센서(TS)들로부터 센싱되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 신호 처리를 수행하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 그리고, 터치 컨트롤러(200A)는 스위치 유닛(120A)에 공급되는 선택 신호를 생성시키기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템의 다른 구성 예(1000B)를 보여준다.
도 2를 참조하면, 터치 감지 시스템(1000B)은 터치 감지 장치(100B) 및 터치 컨트롤러(200B)를 포함한다. 여기에서, 터치 감지 장치(100B)는 터치 패널(110B) 및 스위칭 유닛(120B)을 포함한다. 그리고, 스위칭 유닛(120B)은 제1스위칭 블록(121B) 및 제2스위칭 블록(122B)을 포함한다.
도 1에 도시된 터치 감지 시스템(1000A)은 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식 중의 어느 하나의 방식이 적용되는데 비하여, 도 2에 도시된 터치 감지 시스템(1000B)은 자기 정전용량 감지 방식 및 상호 정전용량 감지 방식을 겸용으로 사용할 수 있도록 설계된다.
터치 패널(110B)에는 복수의 터치 센서(TS)들이 배치되어 있다. 그리고, 터치 센서(TS)들은 자기 정전용량 감지 방식 및 상호 정전용량 감지 방식 각각에 기초하여 터치 위치를 감지할 수 있는 전극 어레이 구조로 형성된다. 이에 대해서는 아래의 도 6 내지 도 8에서 설명될 것이다.
제1스위칭 블록(121B)은 자기 정전용량 감지 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성된 터치 센서(TS)들에 대응될 수 있는 배선 구조 및 스위칭 회로를 갖는다. 그리고, 제2스위칭 블록(122B)은 상호 정전용량 감지 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성된 터치 센서(TS)들에 대응될 수 있는 배선 구조 및 스위칭 회로를 갖는다.
제1스위칭 블록(121B)은 자기 정전용량 감지 방식에 기초하여 복수의 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200B)로 전달하기 위한 회로를 포함한다. 예로서, 제1스위칭 블록(121B)은 복수의 터치 센서(TS)들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 하나의 패드에 접속되고, 상기 패드는 터치 컨트롤러(200B)를 포함하는 집적 회로에 배치되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 터치 컨트롤러(200B)로부터 선택 신호가 인가될 수 있다. 예로서, 터치 컨트롤러(200B)로부터 생성되는 선택 신호는 열 선택 또는 행 선택 신호가 포함될 수 있다. 그리고, 제1스위칭 블록(121B)에 포함되는 트랜지스터들은 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 구성될 수 있다.
예로서, 제1스위칭 블록(121B)에는 자기 정전용량 감지 방식에 기초하여 터치 컨트롤러(200B)로부터 복수의 터치 센서(TS)들에 구동 신호를 공급하기 위한 배선들이 더 추가될 수 있다. 이 경우에 제1스위칭 블록(121B)은 추가된 배선들을 통하여 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위 별로 구동 신호를 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다. 예로서, 제1스위칭 블록(121B)의 스위칭 회로는 센싱 신호가 터치 컨트롤러(200B)로 전달되는 터치 센서들 이외의 나머지 터치 센서들에 직류 전압의 구동 신호를 공급하도록 설계될 수 있다.
제2스위칭 블록(122B)은 상호 정전용량 감지 방식에 기초하여 복수의 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200B)로 전달하기 위한 회로를 포함한다. 예로서, 제2스위칭 블록(122B)은 복수의 터치 센서(TS)들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 하나의 패드에 접속되고, 상기 패드는 터치 컨트롤러(200B)를 포함하는 집적 회로에 배치되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 터치 컨트롤러(200B)로부터 선택 신호가 인가될 수 있다. 예로서, 터치 컨트롤러(200B)로부터 생성되는 선택 신호는 열 선택 또는 행 선택 신호가 포함될 수 있다. 그리고, 제2스위칭 블록(122B)에 포함되는 트랜지스터들은 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 구성될 수 있다.
예로서, 제2스위칭 블록(122B)에는 상호 정전용량 감지 방식에 기초하여 터치 컨트롤러(200B)로부터 복수의 터치 센서(TS)들에 구동 신호를 공급하기 위한 배선들이 더 추가될 수 있다. 이 경우에 제2스위칭 블록(122B)은 추가된 배선들을 통하여 복수의 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위 별로 구동 신호를 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다. 예로서, 제2스위칭 블록(122B)의 스위칭 회로는 센싱 신호가 출력되는 터치 센서(TS)들의 인접한 행 또는 열의 터치 센서들에 구동 신호가 공급되도록 설계될 수 있다.
예로서, 스위칭 유닛(120B)은 터치 패널(110B) 내에 배치되도록 설계할 수 있다.
터치 컨트롤러(200B)는 선택된 모드에서 따라서 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식 중의 어느 하나의 방식에 기초하여 터치 센서(TS)들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 터치 센서(TS)들로부터 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 신호 처리를 수행하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 그리고, 터치 컨트롤러(200B)는 스위치 유닛(120B)에 공급되는 선택 신호를 생성시키기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템(2000)의 구성 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널(2100), 게이트 드라이버(2200), 소스 드라이버(2300), 스위칭 유닛(2400) 및 터치 컨트롤러(2500)를 포함한다.
예로서, 디스플레이 패널(2100)은 게이트 라인들, 소스 라인들 및 상기 게이트 라인들 각각과 상기 소스 라인들 각각의 교차점에 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하고, 상기 복수의 픽셀들과 동일한 레이어에 터치 센서들이 배치되는 구조를 갖는다. 이와 같은 터치 센서 배치 방식을 인-셀 타입이라 칭한다. 예로서, 디스플레이 패널(2100)의 동일 레이어에 배치된 픽셀들과 상기 터치 센서들은 시분할 방식에 기초하여 구동될 수 있다.
다른 예로서, 디스플레이 패널(2100)은 게이트 라인들, 소스 라인들 및 상기 게이트 라인들 각각과 상기 소스 라인들 각각의 교차점에 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하고, 상기 복수의 픽셀들과 다른 레이어에 터치 센서들이 배치되도록 설계할 수도 있다. 이와 같은 터치 센서 배치 방식을 온-셀 타입이라 칭한다.
예로서, 디스플레이 패널(2100)에서 터치 센서들은 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조로 형성될 수 있다.
게이트 드라이버(2200)는 디스플레이 패널(2100)의 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 펄스를 게이트 라인에 순차적으로 공급한다. 이에 따라서, 게이트 라인들이 순차적으로 활성화된다.
소스 드라이버(2300)는 하나의 행(row)의 픽셀들을 표시하기 위한 영상 데이터를 입력 받고, 입력된 각 열(column)에 대응되는 영상 데이터에 대응되는 계조 전압을 해당 소스 라인들에 공급한다
게이트 펄스에 의하여 활성화된 게이트 라인에서 소스 드라이버(2300)에 의하여 소스 라인들에 공급된 계조 전압에 따라서 화상이 디스플레이 된다.
스위칭 유닛(2400)은 디스플레이 패널(2100)에 배치된 터치 센서들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(2500)로 전달하기 위한 회로를 포함한다. 그리고, 스위칭 유닛(2400)은 터치 컨트롤러(2500)로부터 터치 센서들에 구동 신호를 공급하기 위한 배선들이 더 추가될 수 있다. 이 경우에 스위칭 유닛(2400)은 추가된 배선들을 통하여 복수의 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위 별로 구동 신호를 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함할 수 있다.
터치 컨트롤러(2500)는 디스플레이 패널(2100)에 배치된 터치 센서들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 터치 센서들로부터 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 신호 처리를 수행하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다.
스위칭 유닛(2400) 및 터치 컨트롤러(2500)는 도 1 및 도 2에 도시된 스위칭 유닛(120A 또는 120B) 및 터치 컨트롤러(200A 또는 200B)가 적용될 수 있다. 예로서, 스위칭 유닛(2400)은 디스플레이 패널(2100) 내에 배치되도록 설계될 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3에서 터치 센서들이 온-셀 타입으로 디스플레이 패널 위에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 1 내지 도 3에서 인-셀 타입으로 디스플레이 패널 내에 배치되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(2100A)은 픽셀(PX) 어레이들이 배치된 제1레이어(2110A)와 터치 센서(TS)들이 배치된 제2레이어(2120A)를 포함한다. 즉, 터치 센서(TS)들은 픽셀(PX) 어레이들과는 다른 레이어에 배치되는 구조를 갖는다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 패널(2100B)에서 픽셀(PX) 어레이들과 터치 센서(TS)들이 동일한 레이어(2110B)에 배치된다. 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 픽셀들 사이에 터치 센서들이 같은 개수로 배치되는 것으로 도시하였으나, 실제에 있어서는 터치 센서들은 픽셀들의 개수보다 적게 배치된다.
도 6은 도 1 내지 도 3에서 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식에 따른 터치 패널(110C)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치 패널(110C)은 제1전극 어레이(111) 및 제2전극(112)을 포함한다.
제1 전극 어레이(111)에 포함된 복수의 제1 전극(EL)들 및 제2 전극(112)은 각각 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 구현될 수 있다.
도 6에서 제1 전극 어레이(111) 및 제2 전극(112)은 공간적으로 이격되어 배치된 것으로 도시되었으나 이는 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 위해 과장된 것이며, 도 6에서 제1 전극 어레이(111) 및 제2 전극(112)은, 예컨대 얇은 절연 물질들을 그것들 사이에 두고 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 제1 전극 어레이(111)에 포함된 복수의 제1 전극(EL)들은 이해를 위하여 과장되게 도시되었으며, 실시 예들에 따라 터치 패널(110C)는 보다 작은 크기로서 보다 많은 수의 제1 전극들을 포함할 수 있다.
제1 전극 어레이(111)는 복수의 제1 전극(EL)들을 포함할 수 있으며, 제1 전극 어레이(111) 내에서 복수의 제1 전극(EL)들 각각은 서로 절연될 수 있다. 제1 전극 어레이(111)에 포함된 복수의 제1 전극(EL)들 각각은 제1 전극 어레이(111)의 외부로 노출된 도선들과 각각 연결될 수 있고, 복수의 도선들은 스위칭 유닛(120A 또는 120B)에 연결될 수 있다. 도 6에서 복수의 제1 전극(EL)들 각각은 직사각 형상을 가지는 것으로 도시되었으나 이는 예시에 불과하며, 복수의 제1 전극(EL)들 각각은 직사각 형상과 다른 형상을 가지면서 어레이로서 배열될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 제2 전극(112)은 판형일 수 있으며, 제1 전극 어레이(111)로부터 이격되어 적층될 수 있다. 제2 전극(112)에는 정전압(VDC)이 인가될 수 있다. 예컨대 접지 전압이 제2 전극(112)에 인가될 수 있다.
본 발명의 예시적 실시 예에 따라, 터치 패널(110C)은 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식에 따라 동작할 수 있다. 터치 패널(110C)은 자기 정전용량 감지 방식에서 제1 전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들 및 제2 전극(112) 사이의 정전용량 변화에 기초하여 터치를 감지할 수 있다. 이 경우에 제2 전극(112)와 결합되는 제1전극(EL)들 각각이 터치 센서가 될 수 있다.
또한, 터치 패널(110C)은 상호 정전용량 감지 방식에서 제1 전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들 사이의 정전용량 변화에 기초하여 터치를 감지할 수 있다. 이 경우에 제2 전극(112)과는 관계없이 제1전극(EL)들 각각이 터치 센서가 될 수 있다.
도 7은 도 6에서의 상호 정전용량 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
상호 정전용량 방식에서는 도 6에 도시된 제1 전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들은 각각 센싱 전극(EL_RX) 및 구동 전극(EL_TX)으로 동작할 수 있다. 예로서, 제1전극(EL)들 중에서 인접된 전극들은 상호 센싱 전극(EL_RX) 및 구동 전극(EL_TX)으로 동작할 수 있다. 센싱 전극(EL_RX)은 포인터(P)의 터치에 의한 변화를 감지하기 위한 전극이며, 구동 전극(EL_TX)은 특정 주파수의 신호가 인가되는 전극일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 센싱 전극(EL_RX) 및 구동 전극(EL_TX)은, 예컨대 그 사이에 절연 물질을 두고 서로 이격되어 있을 수 있으며, 센싱 전극(EL_RX) 및 구동 전극(EL_TX) 사이에 정전용량(Cx)이 형성될 수 있다. 구동 전극(EL_TX)에 인가되는 전기적 신호에 의하여, 도 7에서 점선으로 도시된 바와 같이 구동 전극(EL_TX) 및 센싱 전극(EL_RX) 사이에 전계가 형성될 수 있다.
도 7의 우측에 도시된 바와 같이, 포인터(P)에 의한 터치가 발생하면, 포인터(P)의 정전용량(Cg)에 의하여 구동 전극(EL_TX) 및 센싱 전극(EL_RX) 사이의 전계에 변화가 나타날 수 있다. 이와 같은 구동 전극(EL_TX) 및 센싱 전극(EL_RX) 사이의 정전용량의 변화에 기초하여 터치가 발생된 위치를 판단할 수 있다.
도 8은 도 6에서의 자기 정전용량 방식에 따른 터치 센서들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
자기 정전용량 방식에서는 도 6에 도시된 제1 전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들은 구동 전극이자 센싱 전극이 될 수 있다. 제1 전극(EL)들에 구동 신호가 인가되고, 제1 전극(EL)들로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 예로서, 포인터(P)에 의한 터치가 발생하면 제1 전극 어레이(111)의 제1 전극(EL)과 제2 전극(112) 사이의 전계에 변화가 나타날 수 있다. 이와 같은 제1 전극(EL)과 제2 전극(112) 사이의 정전용량의 변화에 기초하여 터치가 발생된 위치를 판단할 수 있다.
도 9는 도 1에서의 터치 패널(110A)과 스위칭 유닛(120A-1) 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
터치 패널(110A)은 터치 센서(TS)들이 m+1(m은 1 이상의 정수)개의 행(row)과 n+1(n은 1 이상의 정수)개의 열(column)로 배열될 수 있다.
스위칭 유닛(120A-1)은 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 열의 개수에 해당되는 n+1개의 멀티플렉서들(11-0 ~ 11-n)을 포함할 수 있다.
멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXn; 11-0 ~ 11-n) 각각 열 단위 별로 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달하는 회로 구성을 갖는다.
세부적으로, MUX0(11-0)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUX0(11-0)는 어드레스 신호들(A0 ~ Am)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(B0)로 출력한다. 그리고, MUX0(11-0)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
MUX1(11-1)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUX0(11-1)는 어드레스 신호들(A0 ~ Am)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(B1)로 출력한다. 그리고, MUX0(11-1)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
같은 방식으로, MUXn(11-n)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 (n+1) 번째 열(Cn)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUXn(11-n)는 어드레스 신호들(A0 ~ Am)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(Bn)로 출력한다. 그리고, MUXn(11-n)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
예로서, 도 6과 같은 터치 패널(110c)이 적용되는 경우에 제1전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들이 멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXn; 11-0 ~ 11-n)의 입력 단자들에 접속될 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 스위칭 유닛(120A-1)에 포함된 멀티플렉서들(11-0 ~ 11-n)의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
멀티플렉서들(11-0 ~ 11-n) 각각은 터치 센서(TS)들 각각에 접속되는 트랜지스터(TR)들을 포함하고, 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자는 터치 센서(TS)들에 접속되고, 트랜지스터(TR)들의 제2단자는 출력 단자에 접속된다. 트랜지스터들의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0 ~ Am)이 인가된다. 여기에서, 어드레스 신호들(A0 ~ Am)은 행 선택 신호가 된다.
세부적으로, MUX0(11-0)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUX0(11-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(11-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. MUX0(11-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)의 두 번째 행(R1)에 배치된 R1xC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(11-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. 같은 방식으로, MUX0(11-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 Am이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 RmxC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(11-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다.
다음으로, MUX1(11-1)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUX1(11-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xC1의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(11-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다. MUX0(11-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)의 두 번째 행(R1)에 배치된 R1xC1의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX1(11-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다. 같은 방식으로, MUX0(11-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 Am이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 RmxC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX1(11-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다.
같은 방식으로, MUXn(11-n)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUXn(11-n)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXn(11-n)의 출력 단자(Bn)에 접속된다. MUXn(11-n)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)의 두 번째 행(R1)에 배치된 R1xCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXn(11-n)의 출력 단자(Bn)에 접속된다. 같은 방식으로, MUXn(11-n)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 Am이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 RmxCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXn(11-n)의 출력 단자(Bn)에 접속된다.
예로서, MUX0 ~ MUXn(11-0 ~ 11-n)에 포함된 트랜지스터(TR)들은 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 구현될 수 있다.
도 1 및 10을 참조하면, 터치 패널(110A)의 mxn 개의 터치 센서(TS)들에 대한 센싱 신호를 터치 컨트롤러(200A)로 전달하기 위하여 스위칭 유닛(120A-1)과 터치 컨트롤러(200A) 사이에 n+1개의 배선이 필요하게 된다. 이로 인하여 스위칭 유닛(120A-1)과 터치 컨트롤러(200A) 사이의 배선 수를 줄일 수 있게 된다.
도 11은 도 10에 도시된 멀티플렉서들(11-0 ~ 11-n)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에는 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am이 비선택 논리 상태일 때의 MUX0 ~ MUXn(11-0 ~ 11-n)의 동작 상태를 보여준다.
어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태에 있으므로, 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)들만이 턴 온(turn on)되고, 나머지 트랜지스터(TR)들은 턴 오프(turn off) 된다.
이에 따라서, MUX0(11-0)는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 첫 번째 열(C0)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(B0)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
MUX1(11-1)는 터치 패널(110A)의 두 번째 열(C1)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 두 번째 열(C1)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xC1의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 R0xC1의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(B1)을 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
같은 방식으로, MUXn(11-n)는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 (m+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 n+1 번째 열(Cn)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 R0xCn의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 R0xCn의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(Bn)을 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
이와 같은 동작에 의하여 스위칭 유닛(120A-1)으로 인가되는 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am이 비선택 논리 상태인 경우에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 출력 단자(B0 ~ Bn)을 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달된다.
같은 방식으로, 스위칭 유닛(120A-1)으로 인가되는 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 Am가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am-1이 비선택 논리 상태인 경우에는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 출력 단자(B0 ~ Bn)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달될 수 있다.
도 12는 도 1에서의 터치 패널(110A)과 스위칭 유닛(120A-2) 사이의 경로 패턴들의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
스위칭 유닛(120A-2)은 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 행의 개수에 해당되는 m+1개의 멀티플렉서들(12-0 ~ 12-m)을 포함할 수 있다.
멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXm; 12-0 ~ 12-m) 각각 행 단위 별로 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 단일의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달하는 회로 구성을 갖는다.
세부적으로, MUX0(12-0)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUX0(12-0)는 어드레스 신호들(A0 ~ An)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(B0)로 출력한다. 그리고, MUX0(12-0)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
MUX1(12-1)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUX0(12-1)는 어드레스 신호들(A0 ~ An)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(B1)로 출력한다. 그리고, MUX0(12-1)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
같은 방식으로, MUXm(12-m)의 입력 단자들에는 터치 패널(110A)의 (m+1) 번째 행(Rm)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 각각 접속된다. MUXm(12-m)는 어드레스 신호들(A0 ~ An)에 기초하여 입력 단자들 중에서 하나의 입력 단자를 선택하고, 선택된 하나의 입력 단자로 수신된 센싱 신호를 출력 단자(Bm)로 출력한다. 그리고, MUXn(12-m)의 출력은 하나의 배선을 통하여 터치 컨트롤러(200A)로 전달된다.
예로서, 도 6과 같은 터치 패널(110c)이 적용되는 경우에 제1전극 어레이(111)에 포함된 제1 전극(EL)들이 멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXm; 12-0 ~ 12-m)의 입력 단자들에 접속될 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 스위칭 유닛(120A-2)에 포함된 멀티플렉서들(12-0 ~ 12-m)의 세부 구성의 일 예를 보여주는 도면이다.
멀티플렉서들(12-0 ~ 12-m) 각각은 터치 센서(TS)들 각각에 접속되는 트랜지스터(TR)들을 포함하고, 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자는 터치 센서(TS)들에 접속되고, 트랜지스터(TR)들의 제2단자는 출력 단자에 접속된다. 트랜지스터들의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0 ~ An)이 인가된다. 여기에서, 어드레스 신호들(A0 ~ An)은 열 선택 신호가 된다.
세부적으로, MUX0(12-0)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUX0(12-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 R0xC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. MUX0(12-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)의 두 번째 열(C1)에 배치된 R0xC1의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. 같은 방식으로, MUX0(12-0)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 An이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 R0xCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다.
다음으로, MUX1(12-1)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUX0(12-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)의 첫 번째 행(C0)에 배치된 R1xC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다. MUX0(12-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)의 두 번째 열(C1)에 배치된 R1xC1의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다. 같은 방식으로, MUX0(12-1)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 An이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 R1xCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUX0(12-1)의 출력 단자(B1)에 접속된다.
같은 방식으로, MUXm(12-m)를 구성하는 트랜지스터(TR)들 각각의 제1단자에는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들이 접속된다. 즉, MUXm(12-m)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 RmxC0의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXm(12-m)의 출력 단자(Bm)에 접속된다. MUXm(12-m)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 A1이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)의 두 번째 열(C1)에 배치된 RmxC1의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXm(12-m)의 출력 단자(Bm)에 접속된다. 같은 방식으로, MUXm(12-m)에서 게이트 단자에 어드레스 신호 An이 인가되는 트랜지스터(TR)의 제1단자는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 RmxCn의 터치 센서(TS)가 접속되고, 제2단자는 MUXm(12-m)의 출력 단자(Bm)에 접속된다.
예로서, MUX0 ~ MUXm(12-0 ~ 12-m)에 포함된 트랜지스터(TR)들은 박막 트랜지스터(thin film transistor)로 구현될 수 있다.
도 1 및 13을 참조하면, 터치 패널(110A)의 mxn 개의 터치 센서(TS)들에 대한 센싱 신호를 터치 컨트롤러(200A)로 전달하기 위하여 스위칭 유닛(120A-2)과 터치 컨트롤러(200A) 사이에 m+1개의 배선이 필요하게 된다. 이로 인하여 스위칭 유닛(120A-2)과 터치 컨트롤러(200A) 사이의 배선 수를 줄일 수 있게 된다.
도 14는 도 13에 도시된 멀티플렉서들(12-0 ~ 12-m)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14에는 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An이 비선택 논리 상태일 때의 MUX0 ~ MUXm(12-0 ~ 12-m)의 동작 상태를 보여준다.
어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태에 있으므로, 게이트 단자에 어드레스 신호 A0가 인가되는 트랜지스터(TR)들만이 턴 온(turn on)되고, 나머지 트랜지스터(TR)들은 턴 오프(turn off) 된다.
이에 따라서, MUX0(12-0)는 터치 패널(110A)의 첫 번째 행(R0)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 첫 번째 열(C0)에 배치된 R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(B0)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
MUX0(12-1)는 터치 패널(110A)의 두 번째 행(R1)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 첫 번째 열(C0)에 배치된 R1xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 R1xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(B1)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
같은 방식으로, MUXm(12-m)는 터치 패널(110A)의 m+1 번째 행(Rm)에 배치된 (n+1) 개의 터치 센서(TS)들 중에서 m+1 번째 행(Rm)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 RmxC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 선택하고, 선택된 RmxC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호를 출력 단자(Bm)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달한다.
이와 같은 동작에 의하여 스위칭 유닛(120A-2)으로 인가되는 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An이 비선택 논리 상태인 경우에는 터치 패널(110A)의 첫 번째 열(C0)에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 출력 단자(B0 ~ Bm)을 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달된다.
같은 방식으로, 스위칭 유닛(120A-2)으로 인가되는 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 An가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An-1이 비선택 논리 상태인 경우에는 터치 패널(110A)의 n+1 번째 열(Cn)에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 출력 단자(B0 ~ Bm)를 통하여 터치 컨트롤러(200A)에 전달될 수 있다.
도 15는 도 9에서의 터치 센서들 사이의 센싱 로드(sensing load) 차이를 더미 경로 패턴을 이용하여 보상하는 설계 방식을 설명하기 위한 도면이다.
터치 패널(110A')은 터치 센서(TS)들이 m+1(m은 1 이상의 정수)개의 행(row)과 n+1(n은 1 이상의 정수)개의 열(column)로 배열될 수 있다.
터치 패널(110A')의 터치 센서(TS)들과 스위칭 유닛(120A-1')의 멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXn; 11-0 ~ 11-n)을 연결하는 경로(path) 패턴들의 길이 차이로 인하여 (MUX0 ~ MUXn; 11-0 ~ 11-n)들의 출력 단자(B0 ~ Bn)에서 터치 센서(TS)들을 바라본 경로들의 커패시턴스 값에 차이가 발생될 수 있다. 이와 같은 커패시턴스 값의 차이는 터치 센서(TS)들의 센싱 감도 차이를 야기시킬 수도 있다.
본 발명의 실시 예에서는 터치 센서(TS)들과 멀티플렉서들(MUX0 ~ MUXn; 11-0 ~ 11-n)을 연결하는 경로(path) 패턴들의 길이가 동등해지도록 더미 패턴을 추가한다. 도 15를 참조하면, 점선으로 도시된 바와 같은 더미 패턴을 추가하여 터치 센서(TS)들과 스위칭 유닛(120A-1')을 연결하는 경로 패턴들의 길이가 일정해졌다는 것을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는 터치 패널(110A')의 에지 영역에 터치 센서(TS)들의 터치 특성이 유사해지도록 스위칭 유닛(120A-1')의 중앙 위치의 멀티플렉서를 기준으로 양쪽 열 들에 대한 경로 패턴들이 대칭이 되도록 설계한다. 예로서, 도 15에 도시된 바와 같이 터치 패널(110A')의 터치 센서(TS)들의 첫 번째 열(C0)과 마지막 열(Cn)에 위치한 터치 센서(TS)들의 경로 패턴들이 대칭이 되도록 설계한다. 같은 방식으로, 터치 패널(110A')의 터치 센서(TS)들의 두 번째 열(C1)과 n 번째 열(Cn-1)에 위치한 터치 센서(TS)들의 경로 패턴들이 대칭이 되도록 설계한다.
이와 같은 경로 패턴 설계를 통하여 터치 패널(110A')의 에지(edge) 영역에서의 터치 센서(TS)들의 센싱 감도가 동등해질 수 있다.
도 16은 도 1에서의 스위칭 유닛(120A-3)과 터치 컨트롤러(210A)의 연결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 세부적으로, 도 16은 자기 정전용량 감지 방식이 적용되는 터치 감지 시스템(1000A)에서의 스위칭 유닛(120A-3)과 터치 컨트롤러(210A)의 연결 구조의 일 예를 보여준다.
스위칭 유닛(120A-3)은 복수 개의 멀티플렉서들(13-0 ~ 13-n)을 포함한다. 그리고, 터치 컨트롤러(210A)는 복수 개의 챠지 증폭부들(CA1 ~ CA2)과 드라이버 회로(D1)를 포함한다. 예로서, 멀티플렉서들(13-0 ~ 13-n) 및 챠지 증폭부들(CA1 ~ CA2)은 각각 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 열(column)의 개수만큼 배치될 수 있다.
드라이버 회로(D1)에서 출력되는 구동 신호는 도 9 및 도 12와 같은 터치 패널(110A) 구조에서 발생될 수 있는 기생 커패시턴스를 줄이기 위한 액티브 쉴드(active shield) 처리를 위한 것이다.
멀티플렉서(13-0)는 복수개의 트랜지스터들(TR1 ~ TR8)들을 포함한다. 트랜지스터들(TR1 ~ TR4) 각각의 제1단자는 R0xC0, R1xC0, R2xC0, … RmxC0의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(13-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. 트랜지스터들(TR1 ~ TR4) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … Am)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR5 ~ TR8) 각각의 제1단자에는 구동 단자(DR)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xC0, R1xC0, R2xC0, … RmxC0의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR5 ~ TR8) 각각의 게이트 단자에는 반전된 어드레스 신호들(/A0, /A1, /A2, … /Am)이 인가된다.
멀티플렉서(13-n)는 복수개의 트랜지스터들(TR9 ~ TR16)을 포함한다. 트랜지스터들(TR9 ~ TR12) 각각의 제1단자는 R0xCn, R1xCn, R2xCn, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(13-n)의 출력 단자(Bn)에 접속된다. 트랜지스터들(TR9 ~ TR16) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … Am)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR13 ~ TR16) 각각의 제1단자에는 구동 단자(DR)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xCn, R1xCn, R2xCn, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR13 ~ TR16) 각각의 게이트 단자에는 반전된 어드레스 신호들(/A0, /A1, /A2, … /Am)이 인가된다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am이 비선택 논리 상태일 때 멀티플렉서(13-0) 및 멀티플렉서(13-n)는 다음과 같이 동작한다.
멀티플렉서(13-0)에서 트랜지스터들(TR1, TR6~TR8)이 턴 온되고, 트랜지스터들(TR2 ~ TR5)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(DR)의 구동 신호는 R1xC0, R2xC0, … RmxC0의 터치 센서(TS)에 인가되고, R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(B0)를 통하여 터치 컨트롤러(210A)로 전달된다.
또한, 멀티플렉서(13-n)에서 트랜지스터들(TR9, TR14~TR16)이 턴 온되고, 트랜지스터들(TR10 ~ TR13)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(DR)의 구동 신호는 R1xCn, R2xCn, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 인가되고, R0xCn의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(Bn)를 통하여 터치 컨트롤러(210A)로 전달된다.
위의 동작에 따르면, 센싱 신호가 터치 컨트롤러(210A)로 전달되는 하나의 행에 대한 터치 센서(TS)들 이외의 터치 센서(TS)들에 구동 신호가 공급된다는 것을 알 수 있다. 예로서, 구동 신호는 쉴드 처리를 위한 직류 전압이 될 수 있다.
이와 같은 구동 신호에 의한 액티브 쉴드 처리에 따라서 터치 상태를 감지하는 터치 센서(TS)들 이외의 터치 센서(TS)들에 의하여 발생될 수 있는 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.
챠지 증폭부(CA1)은 OP 앰프(A1), 스위치(SW1), 저항(R1) 및 커패시터(C1)를 포함한다. OP 앰프(A1)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(13-0)의 출력 단자(B0)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 구동 단자(DR)가 접속된다. OP 앰프(A1)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW1), 저항(R1) 및 커패시터(C1)가 병렬로 접속된다.
챠지 증폭부(CA2)은 OP 앰프(A2), 스위치(SW2), 저항(R2) 및 커패시터(C2)를 포함한다. OP 앰프(A2)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(13-n)의 출력 단자(Bn)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 구동 단자(DR)가 접속된다. OP 앰프(A2)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW2), 저항(R2) 및 커패시터(C2)가 병렬로 접속된다.
이와 같은 회로 구성에 의하여 챠지 증폭부(CA1) 및 챠지 증폭부(CA2)는 각각 멀티플렉서(13-0)의 출력 단자(B0)에서 출력되는 센싱 신호 및 멀티플렉서(13-n)의 출력 단자(Bn)에서 출력되는 센싱 신호를 증폭하는 신호 처리를 수행한다.
예로서, 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)는 터치 센싱 동작 수행 전에 턴 온 시켜 챠지 증폭부(CA1) 및 챠지 증폭부(CA2)를 각각 리셋(reset)시킬 수 있다.
드라이버 회로(D1)는 액티브 쉴드 처리를 위한 구동 신호를 발생시켜 구동 단(DR)로 출력한다. 예로서, 구동 신호는 직류 전압이 될 수 있다.
도 17은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 세부적으로, 도 17은 자기 정전용량 감지 방식이 적용되는 터치 감지 시스템(1000A)에서의 스위칭 유닛(120A-4)과 터치 컨트롤러(210B)의 연결 구조의 다른 예를 보여준다.
스위칭 유닛(120A-4)은 복수 개의 멀티플렉서들(14-0 ~ 14-m)을 포함한다. 그리고, 터치 컨트롤러(210B)는 복수 개의 챠지 증폭부들(CA3 ~ CA4)과 드라이버 회로(D2)를 포함한다. 예로서, 멀티플렉서들(14-0 ~ 14-m) 및 챠지 증폭부들(CA3 ~ CA4)은 각각 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 행(row)의 개수만큼 배치될 수 있다.
드라이버 회로(D2)에서 출력되는 구동 신호는 도 9 및 도 12와 같은 터치 패널(110A) 구조에서 기생 커패시턴스를 줄이기 위한 액티브 쉴드(active shield) 처리를 위한 것이다.
멀티플렉서(14-0)는 복수개의 트랜지스터들(TR17 ~ TR24)을 포함한다. 트랜지스터들(TR17 ~ TR20) 각각의 제1단자는 R0xC0, R0xC1, R0xC2, … R0xCn의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(14-0)의 출력 단자(B0)에 접속된다. 트랜지스터들(TR17~ TR24) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … An)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR21 ~ TR24) 각각의 제1단자에는 구동 단자(DR)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xC0, R0xC1, R0xC2, … R0xCn 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR21 ~ TR24) 각각의 게이트 단자에는 반전된 어드레스 신호들(/A0, /A1, /A2, … /An)이 인가된다.
멀티플렉서(14-m)는 복수개의 트랜지스터들(TR25 ~ TR32)을 포함한다. 트랜지스터들(TR25 ~ TR28) 각각의 제1단자는 RmxC0, RmxC1, RmxC2, … RmxCn 의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(14-m)의 출력 단자(Bm)에 접속된다. 트랜지스터들(TR25 ~ TR28) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … An)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR29 ~ TR32) 각각의 제1단자에는 구동 신호(DR)가 인가되고, 각각의 제2단자는 RmxC0, RmxC1, RmxC2, … RmxCn 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR29 ~ TR32) 각각의 게이트 단자에는 반전된 어드레스 신호들(/A0, /A1, /A2, … /An)이 인가된다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An이 비선택 논리 상태일 때 멀티플렉서(14-0) 및 멀티플렉서(14-m)는 다음과 같이 동작한다.
멀티플렉서(14-0)에서 트랜지스터들(TR17, TR22~TR24)이 턴 온 되고, 트랜지스터들(TR18 ~ TR21)은 턴 오프 된다. 이에 따라서, 구동 단자(DR)의 구동 신호는 R0xC1, R0xC2, … R0xCn의 터치 센서(TS)에 인가되고, R0xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(B0)를 통하여 터치 컨트롤러(210B)로 전달된다.
또한, 멀티플렉서(14-m)에서 트랜지스터들(TR25, TR30~TR32)이 턴 온되고, 트랜지스터들(TR26 ~ TR29)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(DR)의 구동 신호는 RmxC1, RmxC2, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 인가되고, RmxC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(Bm)를 통하여 터치 컨트롤러(210B)로 전달된다.
위의 동작에 따르면, 센싱 신호가 터치 컨트롤러(210B)로 전달되는 터치 센서(TS)들 이외의 터치 센서(TS)들에 구동 신호가 공급된다는 것을 알 수 있다. 예로서, 구동 신호(DR)는 쉴드 처리를 위한 직류 전압이 될 수 있다.
이와 같은 구동 신호에 의한 액티브 쉴드 처리에 따라서 터치 상태를 감지하는 하나의 열에 대한 터치 센서(TS)들 이외의 터치 센서(TS)들에 의하여 발생될 수 있는 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.
챠지 증폭부(CA3)은 OP 앰프(A3), 스위치(SW3), 저항(R3) 및 커패시터(C3)를 포함한다. OP 앰프(A3)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(14-0)의 출력 단자(B0)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 구동 단자(DR)가 접속된다. OP 앰프(A3)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW3), 저항(R3) 및 커패시터(C3)가 병렬로 접속된다.
챠지 증폭부(CA4)는 OP 앰프(A4), 스위치(SW4), 저항(R4) 및 커패시터(C4)를 포함한다. OP 앰프(A4)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(14-m)의 출력 단자(Bm)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 구동 단자(DR)가 접속된다. OP 앰프(A4)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW4), 저항(R4) 및 커패시터(C4)가 병렬로 접속된다.
이와 같은 회로 구성에 의하여 챠지 증폭부(CA3) 및 챠지 증폭부(CA4)는 각각 멀티플렉서(14-0)의 출력 단자(B0)에서 출력되는 센싱 신호 및 멀티플렉서(14-m)의 출력 단자(Bm)에서 출력되는 센싱 신호를 증폭하는 신호 처리를 수행한다.
예로서, 스위치(SW3) 및 스위치(SW4)는 터치 센싱 동작 수행 전에 턴 온 시켜 챠지 증폭부(CA3) 및 챠지 증폭부(CA4)를 각각 리셋(reset)시킬 수 있다.
드라이버 회로(D2)는 액티브 쉴드 처리를 위한 구동 신호를 발생시켜 구동 단자(DR)로 출력한다. 예로서, 구동 신호는 직류 전압이 될 수 있다.
도 18은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 세부적으로, 도 18은 상호 정전용량 감지 방식이 적용되는 터치 감지 시스템(1000A)에서의 스위칭 유닛(120A-5)과 터치 컨트롤러(210C)의 연결 구조의 일 예를 보여준다.
스위칭 유닛(120A-5)은 복수 개의 멀티플렉서들(15-0 ~ 15-m)을 포함한다. 그리고, 터치 컨트롤러(210C)는 복수 개의 챠지 증폭부들(CA5 ~ CA6)과 드라이버 회로들(D3 ~ D4)를 포함한다. 예로서, 멀티플렉서들(15-0 ~ 15-m) 및 챠지 증폭부들(CA5 ~ CA6)은 각각 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 행(row)의 개수만큼 배치될 수 있다.
멀티플렉서(15-0)는 복수개의 트랜지스터들(TR33 ~ TR39)을 포함한다. 트랜지스터들(TR34, TR36, … TR38) 각각의 제1단자는 R0xC1, R0xC2, … R0xCn의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(15-0)의 출력 단자(RXO)에 접속된다. 트랜지스터들(TR34, TR36, … TR38) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, … An-1)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR33, TR35, TR37, … TR39) 각각의 제1단자에는 구동 단자(TXO)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xC0, R0xC1, R0xC2, … R0xCn 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR33, TR35, TR37, … TR39) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … An)이 인가된다.
멀티플렉서(15-m)는 복수개의 트랜지스터들(TR40 ~ TR46)을 포함한다. 트랜지스터들(TR41, TR43, … TR45) 각각의 제1단자는 RmxC1, RmxC2, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(15-m)의 출력 단자(RXm)에 접속된다. 트랜지스터들(TR41, TR43, … TR45) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, … An-1)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR40, TR42, TR44, … TR46) 각각의 제1단자에는 구동 단자(TXm)가 접속되고, 각각의 제2단자는 RmxC0, RmxC1, RmxC2, … RmxCn 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR33, TR35, TR37, … TR39) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … An)이 인가된다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An이 비선택 논리 상태일 때 멀티플렉서(15-0) 및 멀티플렉서(15-m)는 다음과 같이 동작한다.
멀티플렉서(15-0)에서 트랜지스터들(TR33, TR34)이 턴 온되고, 나머지 트랜지스터들(TR35 ~ TR39)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(TX0)의 구동 신호는 트랜지스터(TR33)를 통하여 R0xC0의 터치 센서(TS)에 인가되고, R0xC1의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(RX0)를 통하여 터치 컨트롤러(210C)로 전달된다.
또한, 멀티플렉서(15-n)에서 트랜지스터들(TR40, TR41)이 턴 온되고, 나머지 트랜지스터들(TR42 ~ TR46)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(TXm)의 구동 신호는 트랜지스터(TR40)를 통하여 RmxC0의 터치 센서(TS)에 인가되고, RmxC1의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(RXm)를 통하여 터치 컨트롤러(210C)로 전달된다.
위와 같은 동작에 따르면, 구동 신호는 C0 열에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가되고, C1 열에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호는 컨트롤러(210C)로 전달된다.
챠지 증폭부(CA5)는 OP 앰프(A5), 스위치(SW5), 저항(R5) 및 커패시터(C5)를 포함한다. OP 앰프(A5)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(15-0)의 출력 단자(RX0)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 공통 전압(COM)이 인가된다. OP 앰프(A5)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW5), 저항(R5) 및 커패시터(C5)가 병렬로 접속된다.
챠지 증폭부(CA6)는 OP 앰프(A6), 스위치(SW6), 저항(R6) 및 커패시터(C6)를 포함한다. OP 앰프(A6)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(15-m)의 출력 단자(RXm)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 공통 전압(COM)이 인가된다. OP 앰프(A6)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW6), 저항(R6) 및 커패시터(C6)가 병렬로 접속된다.
이와 같은 회로 구성에 의하여 챠지 증폭부(CA5) 및 챠지 증폭부(CA6)는 각각 멀티플렉서(15-0)의 출력 단자(RXO)에서 출력되는 센싱 신호 및 멀티플렉서(15-m)의 출력 단자(RXm)에서 출력되는 센싱 신호를 증폭하는 신호 처리를 수행한다.
예로서, 스위치(SW5) 및 스위치(SW6)는 터치 센싱 동작 수행 전에 턴 온 시켜 챠지 증폭부(CA5) 및 챠지 증폭부(CA6)를 각각 리셋(reset)시킬 수 있다.
드라이버 회로들(D3 ~ D4)은 각각 R0 ~ Rm 행에 배치된 터치 센서(TS)들에 공급되는 구동 신호를 발생시켜 구동 단자(TX0 ~ TXm)로 출력한다. 예로서, 구동 신호는 초기 설정된 주파수를 갖는 구형파 신호로 설정할 수 있다.
도 19는 도 18에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ An이 비선택 논리 상태일 때 스위칭 유닛(120A-5)에 의하여 구동 신호는 C0 열에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가된다. 그리고, C1 열에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 스위칭 유닛(120A-5)을 통하여 컨트롤러(210C)로 전달된다. 이 경우에 C0 열에 배치된 터치 센서(TS)들은 구동 전극으로서 동작하고, C1 열에 배치된 터치 센서(TS)들은 센싱 전극으로서 동작하게 된다.
다른 예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ An) 중에서 어드레스 신호 A1가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A0, A2 ~ An이 비선택 논리 상태일 때 스위칭 유닛(120A-5)에 의하여 구동 신호는 C1 열에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가된다. 그리고, C2 열에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 스위칭 유닛(120A-5)을 통하여 컨트롤러(210C)로 전달된다. 이 경우에 C1 열에 배치된 터치 센서(TS)들은 구동 전극으로서 동작하고, C2 열에 배치된 터치 센서(TS)들은 센싱 전극으로서 동작하게 된다.
도 20은 도 1에서의 스위칭 유닛과 터치 컨트롤러의 연결 구조의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 세부적으로, 도 20은 상호 정전용량 감지 방식이 적용되는 터치 감지 시스템(1000A)에서의 스위칭 유닛(120A-6)과 터치 컨트롤러(210D)의 연결 구조의 일 예를 보여준다.
스위칭 유닛(120A-6)은 복수 개의 멀티플렉서들(16-0 ~ 16-n)을 포함한다. 그리고, 터치 컨트롤러(210D)는 복수 개의 챠지 증폭부들(CA7 ~ CA8)과 드라이버 회로들(D5 ~ D6)을 포함한다. 예로서, 멀티플렉서들(16-0 ~ 16-n) 및 챠지 증폭부들(CA7 ~ CA8)은 각각 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 열(column)의 개수만큼 배치될 수 있다.
멀티플렉서(16-0)는 복수개의 트랜지스터들(TR47 ~ TR53)을 포함한다. 트랜지스터들(TR48, TR50, … TR52) 각각의 제1단자는 R1xC0, R2xC0, … RmxC0의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(16-0)의 출력 단자(RXO)에 접속된다. 트랜지스터들(TR48, TR50, … TR52) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, … Am-1)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR47, TR49, TR51, … TR53) 각각의 제1단자에는 구동 단자(TXO)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xC0, R1xC0, R2xC0, … RmxC0 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR47, TR49, TR51, … TR53) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … Am)이 인가된다.
멀티플렉서(16-n)는 복수개의 트랜지스터들(TR54 ~ TR60)을 포함한다. 트랜지스터들(TR55, TR57, … TR59) 각각의 제1단자는 R1xCn, R2xCn, … RmxCn의 터치 센서(TS)에 접속되고, 제2단자는 멀티플렉서(16-n)의 출력 단자(RXn)에 접속된다. 트랜지스터들(TR55, TR57, … TR59) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, … Am-1)이 인가된다. 그리고, 트랜지스터들(TR54, TR56, TR58, … TR60) 각각의 제1단자에는 구동 단자(TXn)가 접속되고, 각각의 제2단자는 R0xCn, R1xCn, R2xCn, … RmxCn 의 터치 센서(TS)에 접속된다. 트랜지스터들(TR54, TR56, TR58, … TR60) 각각의 게이트 단자에는 어드레스 신호들(A0, A1, A2, … Am) 이 인가된다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am이 비선택 논리 상태일 때 멀티플렉서(16-0) 및 멀티플렉서(16-m)는 다음과 같이 동작한다.
멀티플렉서(16-0)에서 트랜지스터들(TR47, TR48)이 턴 온되고, 나머지 트랜지스터들(TR49 ~ TR53)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(TX0)의 구동 신호는 트랜지스터(TR47)를 통하여 R0xC0의 터치 센서(TS)에 인가되고, R1xC0의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(RX0)를 통하여 터치 컨트롤러(210D)로 전달된다.
또한, 멀티플렉서(16-n)에서 트랜지스터들(TR54, TR55)이 턴 온되고, 나머지 트랜지스터들(TR56 ~ TR60)은 턴 오프된다. 이에 따라서, 구동 단자(TXn)의 구동 신호는 트랜지스터(TR54)를 통하여 R0xCn의 터치 센서(TS)에 인가되고, R1xCn의 터치 센서(TS)의 센싱 신호는 출력 단자(RXm)를 통하여 터치 컨트롤러(210D)로 전달된다.
위와 같은 동작에 따르면, 구동 신호는 R0 행에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가되고, R1 행에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 컨트롤러(210D)로 전달된다.
챠지 증폭부(CA7)은 OP 앰프(A7), 스위치(SW7), 저항(R7) 및 커패시터(C7)를 포함한다. OP 앰프(A7)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(16-0)의 출력 단자(RX0)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 공통 전압(COM)이 인가된다. OP 앰프(A7)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW7), 저항(R7) 및 커패시터(C7)가 병렬로 접속된다.
챠지 증폭부(CA8)은 OP 앰프(A8), 스위치(SW8), 저항(R8) 및 커패시터(C8)를 포함한다. OP 앰프(A8)의 제1입력 단자(-)에는 멀티플렉서(16-n)의 출력 단자(RXn)가 접속되고, 제2입력 단자(+)에는 공통 전압(COM)이 인가된다. OP 앰프(A8)의 제1입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 스위치(SW8), 저항(R8) 및 커패시터(C8)가 병렬로 접속된다.
이와 같은 회로 구성에 의하여 챠지 증폭부(CA7) 및 챠지 증폭부(CA8)는 각각 멀티플렉서(16-0)의 출력 단자(RXO)에서 출력되는 센싱 신호 및 멀티플렉서(16-n)의 출력 단자(RXn)에서 출력되는 센싱 신호를 증폭하는 신호 처리를 수행한다.
예로서, 스위치(SW7) 및 스위치(SW8)는 터치 센싱 동작 수행 전에 턴 온 시켜 챠지 증폭부(CA7) 및 챠지 증폭부(CA8)를 각각 리셋(reset)시킬 수 있다.
드라이버 회로들(D5 ~ D6)은 각각 C0 ~ Cn 열에 배치된 터치 센서(TS)들에 공급되는 구동 신호를 발생시켜 구동 단자(TX0 ~ TXn)로 출력한다. 예로서, 구동 신호는 초기 설정된 주파수를 갖는 구형파 신호로 설정할 수 있다.
도 21은 도 20에서의 터치 감지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A0가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A1 ~ Am이 비선택 논리 상태일 때 스위칭 유닛(120A-6)에 의하여 구동 신호는 R0 행에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가된다. 그리고, R1 행에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 스위칭 유닛(120A-6)을 통하여 컨트롤러(210D)로 전달된다. 이 경우에 R0 행에 배치된 터치 센서(TS)들은 구동 전극으로서 동작하고, R1 행에 배치된 터치 센서(TS)들은 센싱 전극으로서 동작하게 된다.
다른 예로서, 어드레스 신호들(A0 ~ Am) 중에서 어드레스 신호 A1가 선택 논리 상태이고, 나머지 어드레스 신호 A0, A2 ~ Am이 비선택 논리 상태일 때 스위칭 유닛(120A-6)에 의하여 구동 신호는 R1 행에 배치된 터치 센서(TS)들에 인가된다. 그리고, R2 행에 배치된 터치 센서(TS)들 각각의 센싱 신호가 스위칭 유닛(120A-6)을 통하여 컨트롤러(210D)로 전달된다. 이 경우에 R1 행에 배치된 터치 센서(TS)들은 구동 전극으로서 동작하고, R2 행에 배치된 터치 센서(TS)들은 센싱 전극으로서 동작하게 된다.
도 22는 도 1에서의 터치 컨트롤러의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 터치 감지 시스템(1000C)은 터치 패널(110), 스위칭 유닛(120) 및 터치 컨트롤러(200)를 포함한다.
터치 패널(110) 및 스위칭 유닛(120)은 도 1 내지 도 21에서 상세히 설명하였으므로, 중복적인 설명은 피하기로 한다. 아래에서는 터치 컨트롤러(200)에 대하여 설명하기로 한다. 예로서, 스위칭 유닛(120)은 도 1 내지 도 21에서 설명한 적어도 하나의 스위칭 유닛이 적용될 수 있다.
세부적으로, 터치 컨트롤러(200)는 증폭부(210), 신호 처리부(220), 구동부(230) 및 제어 유닛(240)을 포함한다.
제어 유닛(240)은 터치 감지 시스템(1000C)의 외부로부터 커맨드(CMD)를 수신할 수 있고, 수신된 커맨드(CMD)에 따라 터치 컨트롤러(200)에 포함된 구성 요소들을 제어할 수 있다. 예로서, 커맨드(CMD)에 따라서 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전 감지 용량 방식에 따라서 터치 감지 시스템(1000C)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 예로서, 제어 유닛(240)은 스위칭 유닛(120)에 포함되는 트랜지스터들의 스위칭 제어에 필요한 어드레스 신호들을 생성할 수 있다.
구동부(230)는 터치로 인한 정전용량의 변화를 감지하는데 필요한 구동 신호를 생성할 수 있다. 예로서, 자기 정전용량 감지 방식이 적용되는 경우에는 도 16 또는 도 17에 도시된 드라이버 회로(D1 또는 D2)로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 상호 정전용량 감지 방식이 적용되는 경우에는 도 18 또는 도 20에 도시된 드라이버 회로들(D3 ~ D4 또는 D5 ~ D6)로 구현될 수 있다
증폭부(210)는 스위칭 유닛(120)을 통하여 수신되는 터치 패널(110)의 센싱 신호를 증폭함으로써, 터치로 인한 정전용량의 변화가 반영된 신호를 증폭할 수 있다. 예로서, 도 9 또는 도 12에 도시된 터치 패널(110A)에 배치된 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 센싱 신호들 각각을 증폭할 수 있다. 예로서, 증폭부(210)는 도 16 내지 도 18 또는 도 20에 도시된 복수의 챠지 증폭부들로 구현될 수 있다.
신호 처리부(220)는 증폭부(210)의 출력 신호에 기초하여 터치가 발생한 위치를 판단할 수 있다. 즉, 신호 처리부(220)는 증폭부(210)로부터 수신한 증폭된 신호에 기초하여 터치에 의해 정전용량이 변화된 전극의 위치를 판단할 수 있다. 신호 처리부(220)는 판단된 위치를 데이터로서 가공하여 터치 위치 데이터(TPD)를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 터치 위치 데이터(TPD)는 터치 감지 시스템(1000C)의 외부로 출력될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 방법의 흐름도이다. 예로서, 도 23의 흐름도는 도 1 또는 2의 터치 감지 시스템(1000A 또는 1000B)에서 수행될 수 있다.
우선, 터치 컨트롤러(200A 또는 200B)는 터치 패널(110A 또는 110B)에 배치된 복수의 터치 센서(TS)들에 공급할 구동 신호를 생성한다(S110). 예로서, 자기 정전용량 감지 방식이 적용되는 경우에 액티브 쉴드 처리를 위한 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 액티브 쉴드 처리를 위한 구동 신호는 터치 상태를 감지하는 하나의 열 또는 행에 대한 터치 센서(TS)들 이외의 터치 센서(TS)들에 인가되는 직류 전압의 신호가 될 수 있다. 다른 예로서, 상호 정전용량 감지 방식이 적용되는 경우에는 터치 상태를 감지하는 하나의 열 또는 행에 인접한 열 또는 행의 터치 센서(TS)들에 공급되는 구동 신호를 생성시킬 수 있다. 이 경우의 구동 신호는 초기 설정된 주파수의 구형파 신호가 될 수 있다.
스위칭 유닛(120A 또는 120B)은 구동 신호가 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 공급되도록 스위칭 처리한다(S120). 예로서, 터치 컨트롤러(200A 또는 200B)로부터 수신되는 어드레스 신호들에 기초하여 구동 신호를 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 공급할 수 있다.
스위칭 유닛(120A 또는 120B)은 터치 센서(TS)들의 열 단위 또는 행 단위로 센싱 신호를 컨트롤러(200A 또는 200B)로 전달한다(S130). 예로서, 터치 컨트롤러(200A 또는 200B)로부터 수신되는 어드레스 신호들에 기초하여 터치 센서(TS)들을 선택하고, 선택된 터치 센서(TS)들의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위로 하나의 신호 라인을 통하여 컨트롤러(200A 또는 200B)로 전달할 수 있다.
터치 컨트롤러(200A 또는 200B)는 스위칭 유닛(120A 또는 120B)을 통하여 수신되는 센싱 신호에 기초하여 터치 위치를 결정한다(S140).
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치(3000)의 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 24에서는 터치 감지 장치(3200) 및 디스플레이 패널(3400)이 서로 구분되는 구조의 디스플레이 장치(3000)를 보여준다. 도 24에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(3000)는 윈도우 글라스(3100), 터치 감지 장치(3200) 및 디스플레이 패널(3400)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(3000)는 터치 감지 장치(3200) 및 디스플레이 패널(3400) 사이에 광학적 특성을 위해 배치된 편광판(3300)을 더 포함할 수 있다.
윈도우 글라스(3100)는 아크릴 또는 강화유리 등과 같은 소재로서 제작될 수 있고, 디스플레이 장치(3000) 외부의 충격이나 사용자의 터치에 의한 손상으로부터 디스플레이 장치(3000)를 보호할 수 있다. 터치 감지 장치(3200)는 투명 기판 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 패터닝하여 형성될 수 있다. 투명 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있다.
터치 감지 장치(3200)에 배치되는 스위칭 유닛(3210)은 본 발명의 예시적 실시 예에 따른 도 1 또는 도 2의 스위칭 유닛(120A 또는 120B)가 적용될 수 있다.
터치 컨트롤러(3230)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board; 3220) 위에 COB(Chip on Board) 형태로 실장될 수 있으며, 터치 감지 장치(3200)에 배치된 스위칭 유닛(3210)과 복수의 도선으로 연결될 수 있다. 터치 컨트롤러(3230)는 FPCB(3220)를 통해서 터치 감지 장치(3200)의 외부로 터치 위치 데이터(TPD)를 출력할 수 있고, 터치 감지 장치(3200)의 외부로부터 명령 신호(CMD)를 수신할 수 있다. 예로서, 터치 컨트롤러(3230)는 도 1 또는 도 2의 터치 컨트롤러(200A 또는 200B)가 적용될 수 있다.
디스플레이 패널(3400)은 상판 및 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성될 수 있다. 예로서, 모바일용 디스플레이 패널(3400)의 경우, 디스플레이 구동 회로(3410)가 COG(Chip on Glass) 형태로 부착될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 장치가 장착된 디스플레이 장치(4000)의 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 예시적 실시예에 따라 터치 감지 장치와 및 디스플레이 패널을 일체화시킨 디스플레이 장치(4000)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 25에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(4000)는 윈도우 글라스(4100), 디스플레이 패널(4300) 및 편광판(4200)을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 예시적 실시 예들 중 하나에 따른 터치 감지 장치는 별도의 유리 기판 상에 형성되는 대신, 디스플레이 패널(4300)의 상판에 투명 전극을 패터닝함으로써 디스플레이 패널(4300)과 일체형으로 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 터치 감지 장치의 스위칭 유닛(4310)도 디스플레이 패널(4300)에 일체로서 형성될 수 있다. 여기에서, 스위칭 유닛(4310)은 도 1 또는 도 2의 스위칭 유닛(120A 또는 120B)가 적용될 수 있다.
이러한 방식으로 디스플레이 패널(4300)이 생산되는 경우, 터치 컨트롤러 및 디스플레이 구동회로는 하나의 반도체 칩(4330)에 집적될 수 있다. 단일 반도체 칩(4330)에 터치 컨트롤러 및 디스플레이 구동부가 집적되는 경우, 반도체 칩(4330)은 터치 데이터에 관련된 제1 패드와 영상 및 계조 데이터에 관련된 제2 패드를 포함할 수 있다. 반도체 칩(4330)은 전도성 라인(4320)을 통해서 디스플레이 패널(4300) 상의 터치 감지 장치와 연결될 수 있고, 반도체 칩(4330)에 집적된 터치 컨트롤러는 전도성 라인(4320)을 통해서 스위칭 유닛(4310)과 연결될 수 있다. 이와 같이, 반도체 칩(4330)에 집적된 터치 컨트롤러는 스위칭 유닛(4310)을 통하여 터치 센서들과 연결되는 구조를 설계됨으로써, 반도체 칩(4330)의 패드 개수를 줄일 수 있게 된다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템이 탑재된 다양한 전자 제품의 응용 예를 나타내는 도면이다. 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 감지 시스템(1000)은 다양한 전자 제품에 장착될 수 있다. 예로서, 터치 감지 시스템(1000)은 도 1 또는 도 2에 도시된 터치 감지 시스템(1000A 또는 1000B)이 적용될 수 있다.
터치 감지 시스템(1000)은 휴대 전화기, 네비게이션, e-book, PMP와 같은 모바일 전자기기뿐만 아니라, 티켓 발행기, 엘리베이터, ATM과 같은 설치형 전자 기기 및 TV, 전자 칠판 등과 같은 가전 제품에 폭넓게 사용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1000, 1000A, 1000B, 1000C; 터치 감지 시스템
2000; 디스플레이 시스템
2100, 2100A, 2100B; 디스플레이 패널
3000, 4000; 디스플레이 장치
100A, 100B; 터치 감지 장치
110A, 110B, 110C; 터치 패널
120A, 120B, 2400; 스위칭 유닛
200A, 200B, 2500; 터치 컨트롤러
2200; 게이트 드라이버 2300; 소스 드라이버
111; 제1전극 112; 제2전극
2000; 디스플레이 시스템
2100, 2100A, 2100B; 디스플레이 패널
3000, 4000; 디스플레이 장치
100A, 100B; 터치 감지 장치
110A, 110B, 110C; 터치 패널
120A, 120B, 2400; 스위칭 유닛
200A, 200B, 2500; 터치 컨트롤러
2200; 게이트 드라이버 2300; 소스 드라이버
111; 제1전극 112; 제2전극
Claims (20)
- 터치 패널에 배치되는 복수의 터치 센서들; 및
상기 복수의 터치 센서들의 센싱 신호들을 열 단위 또는 행 단위 별로 구분된 배선들을 통하여 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함하고,
상기 복수의 터치 센서들은, 복수의 열 방향 및 복수의 행 방향으로 배열되고,
상기 스위칭 유닛은, 복수의 멀티플렉서들을 포함하며,
상기 복수의 멀티플렉서들은 동일한 선택 신호들을 일괄적으로 동시에 수신하여 동일한 행 방향 또는 동일한 열 방향으로 배열된 터치 센서들의 센싱 신호들을 상기 배선들을 통하여 동시에 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치. - 제1항에 있어서, 상기 스위칭 유닛은 상기 복수의 터치 센서들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 상기 복수의 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위로 하나의 패드에 접속되고, 상기 패드는 상기 터치 컨트롤러를 포함하는 집적 회로에 배치되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 선택 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 멀티플렉서들 각각은 동일한 열 방향으로 배열된 터치 센서들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 동일한 열 방향으로 배열된 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 하나의 출력 단자를 통하여 상기 터치 컨트롤러에 접속되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 상기 선택 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 멀티플렉서들 각각은 동일한 행 방향으로 배열된 터치 센서들 각각에 접속되는 트랜지스터들을 포함하고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 동일한 행 방향으로 배열된 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 하나의 출력 단자를 통하여 상기 터치 컨트롤러에 접속되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 상기 선택 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 터치 센서들은 자기 정전용량 감지 방식 또는 상호 정전용량 감지 방식 중의 적어도 하나에 기초하여 터치 위치를 감지하는 전극 어레이 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 터치 센서들은
복수의 제1 전극들을 포함하는 제1 전극 어레이; 및
상기 제1전극 어레이로부터 이격되어 적층된 제2전극을 포함하고,
상기 제1전극 어레이와 상기 제2전극 사이에 절연 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치. - 제1항에 있어서,
상기 멀티플렉서들 각각은, 동일한 열 방향 또는 행 방향으로 배열된 터치 센서들과 경로(path) 패턴들을 통하여 연결되며,
상기 경로 패턴들의 길이가 동등해지도록 상기 경로 패턴들에 더미 경로 패턴을 추가하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치. - 제1항에 있어서, 상기 멀티플렉서들 각각은, 동일한 열 방향 또는 행 방향으로 배열된 터치 센서들과 경로(path) 패턴들을 통하여 접속되며,
상기 멀티플렉서들과 상기 복수의 터치 센서들을 연결하는 경로 패턴들을 상기 열 방향 또는 상기 행 방향에 대한 좌우 영역에서 대칭이 되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치. - 제10항에 있어서, 상기 멀티플렉서들과 상기 복수의 터치 센서들을 연결하는 경로 패턴들의 길이가 동등해지도록 상기 경로 패턴들에 더미 경로 패턴을 추가하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 스위칭 유닛은 상기 터치 컨트롤러로부터 상기 복수의 터치 센서들에 구동 신호를 공급하기 위한 배선들을 더 추가하고, 상기 추가된 배선들을 통하여 상기 복수의 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위 별로 상기 구동 신호를 공급하기 위한 스위칭 회로를 더 포함함을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 스위칭 회로는 자기 정전용량 감지 방식에서 상기 센싱 신호가 상기 터치 컨트롤러로 전달되는 터치 센서들 이외의 나머지 터치 센서들에 직류 전압의 구동 신호를 공급하도록 스위칭하는 트랜지스터들을 포함함을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 스위칭 회로는 상호 정전용량 감지 방식에서 상기 센싱 신호가 출력되는 터치 센서들의 인접한 행 또는 열의 터치 센서들에 상기 구동 신호가 공급되도록 스위칭하는 트랜지스터들을 포함함을 특징으로 하는 터치 감지 장치.
- 전극 어레이 구조로 터치 패널에 배치되는 터치 센서들;
상기 터치 센서들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 상기 터치 센서들에서 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러; 및
상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나 상기 선택된 터치 구동 센서의 센싱 신호를 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함하고,
상기 스위칭 유닛과 상기 터치 컨트롤러는 상기 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위 별로 2개의 배선들을 통하여 접속되고,
상기 터치 센서들은 복수의 열 방향 및 복수의 행 방향으로 배열되고, 상기 스위칭 유닛은 복수의 멀티플렉서들을 포함하며,
상기 복수의 멀티플렉서들은 동일한 선택 신호들을 일괄적으로 동시에 수신하여 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위로 선택하고, 상기 선택된 터치 센서들의 센싱 신호들을 상기 2개의 배선들을 통하여 동시에 상기 터치 컨트롤러로 전달하고,
상기 멀티플렉서들과 상기 복수의 터치 센서들을 연결하는 경로 패턴들의 길이가 동등해지도록 상기 경로 패턴들 중 적어도 하나에 직선 형태의 더미 경로 패턴이 포함되고,
상기 경로 패턴들은, 특정 열 또는 특정 행을 기준으로 대칭되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 터치 센서들은 복수의 열 방향 및 복수의 행 방향으로 배열되고, 상기 스위칭 유닛은 복수의 멀티플렉서들을 포함하며,
상기 복수의 멀티플렉서들 각각은 선택 신호에 기초하여 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 제1신호 라인을 통하여 상기 구동 신호를 공급하거나 상기 선택된 터치 센서의 센싱 신호를 제2신호 라인을 통하여 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 것을 특징으로 하는 터치 감지 시스템. - 제15항에 있어서, 상기 스위칭 유닛은 상기 터치 센서들 각각에 하나 이상의 트랜지스터들이 접속되고, 상기 트랜지스터들 각각의 제1단자는 상기 터치 센서들에 접속되고, 상기 트랜지스터들의 제2단자는 상기 터치 센서들의 열 단위 또는 행 단위로 제1패드 또는 제2패드에 접속되고, 상기 제1패드 및 제2패드는 상기 터치 컨트롤러를 포함하는 집적 회로에 배치되며, 상기 트랜지스터들의 게이트 단자에는 선택 신호 또는 반전된 선택 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 스위칭 유닛은
자기 정전용량 감지 방식에 기초하여 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나 상기 선택된 터치 센서의 센싱 신호를 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 제1스위칭 블록; 및
상호 정전용량 감지 방식에 기초하여 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나 상기 선택된 터치 센서의 센싱 신호를 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 제2스위칭 블록을 포함하고,
선택 모드에 따라서 제1스위칭 블록 또는 제2스위칭 블록 중의 어느 하나가 활성화되는 것을 특징으로 하는 터치 감지 시스템. - 게이트 라인들, 소스 라인들 및 상기 게이트 라인들 각각과 상기 소스 라인들 각각의 교차점에 배치되는 복수의 픽셀들을 구비하고, 상기 복수의 픽셀들과 동일한 레이어에 터치 센서들이 배치되는 디스플레이 패널;
상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버;
상기 소스 라인들을 구동하는 소스 드라이버;
상기 터치 센서들에 공급되는 구동 신호를 생성하고, 상기 터치 센서들에서 출력되는 신호에 기초하여 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러; 및
상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위 별로 하나씩 선택하고, 상기 선택된 터치 센서에 상기 구동 신호를 공급하거나, 상기 선택된 터치 센서의 센싱 신호를 열 단위 또는 행 단위 별로 구분된 배선들을 통하여 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 스위칭 유닛을 포함하고,
상기 터치 센서들은 복수의 열 방향 및 복수의 행 방향으로 배열되고, 상기 스위칭 유닛은 복수의 멀티플렉서들을 포함하며,
상기 복수의 멀티플렉서들은 동일한 선택 신호들을 일괄적으로 동시에 수신하여 상기 터치 센서들을 열 단위 또는 행 단위로 선택하고, 상기 선택된 터치 센서들의 센싱 신호들을 상기 배선들을 통하여 동시에 상기 터치 컨트롤러로 전달하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템. - 삭제
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