KR20120120973A - 터치 스크린에서의 기생 용량 효과의 등화 - Google Patents

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Abstract

터치 스크린들에서의 기생 용량들의 차이들의 효과들의 감소가 제공된다. 터치 스크린은 제1 요소 및 제2 요소를 각각 포함하는 스택업들을 갖는 다수의 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 요소는 공통 전극일 수 있고, 제2 요소는 데이터 라인일 수 있다. 디스플레이 픽셀들은 제1 요소에 접속되는 제3 요소를 포함하는 제1 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있고, 제3 요소는 예를 들어 제2 요소와 오버랩함으로써 제1 디스플레이 픽셀의 제1 및 제2 요소들 사이의 제1 기생 용량에 기여할 수 있다. 터치 스크린은 또한 제3 요소가 없는 제2 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있다. 제2 디스플레이 픽셀은 제2 디스플레이 픽셀의 제1 및 제2 요소들 사이의 제2 기생 용량을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 기생 용량들은 예를 들어 실질적으로 동일할 수 있다.

Description

터치 스크린에서의 기생 용량 효과의 등화{EQUALIZING PARASITIC CAPACITANCE EFFECTS IN TOUCH SCREENS}
본 발명은 일반적으로 터치 스크린, 구체적으로는 터치 스크린에서의 기생 용량 효과의 등화에 관한 것이다.
현재, 버튼 또는 키, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치 센서 패널, 터치 스크린 등과 같은 많은 타입의 입력 장치가 컴퓨팅 시스템에서 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히, 터치 스크린은 이들의 조작의 용이성 및 다기능성은 물론, 이들의 낮아지는 가격으로 인해 점점 더 대중화되고 있다. 터치 스크린은 터치 감지 표면을 갖는 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널, 및 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있고, 디스플레이 장치는 터치 감지 표면이 디스플레이 장치의 관찰 가능 영역의 적어도 일부를 커버할 수 있도록 패널 뒤에 부분적으로 또는 완전히 배치될 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 디스플레이 장치에 의해 표시되고 있는 사용자 인터페이스(UI)에 의해 종종 지시되는 위치에서 손가락, 스타일러스 또는 다른 물체를 이용하여 터치 센서 패널을 터치함으로써 다양한 기능들을 수행하게 할 수 있다. 일반적으로, 터치 스크린은 터치 센서 패널 상의 터치 및 터치의 위치를 인식할 수 있으며, 이어서 컴퓨팅 시스템은 터치 시에 나타나는 디스플레이에 따라 터치를 해석할 수 있고, 이어서 터치에 기초하여 하나 이상의 액션을 수행할 수 있다. 일부 터치 감지 시스템들의 경우, 디스플레이 상의 물리적 터치는 터치를 검출하는 데에 필요하지 않다. 예를 들어, 일부 용량 타입 터치 감지 시스템들에서는, 터치를 검출하는 데 사용되는 프린징 필드(fringing field)가 디스플레이의 표면을 지나 연장할 수 있으며, 표면 근처에 접근하는 물체가 표면을 실제로 터치하지 않고도 표면 근처에서 검출될 수 있다.
용량성 터치 센서 패널은 실질적으로 투명한 기판 상에 수평 및 수직 방향으로 행들 및 열들 내에 종종 배열되는, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 실질적으로 투명한 도전성 재료의 구동 및 감지 라인들의 행렬로부터 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 터치 스크린을 형성하기 위하여 디스플레이 상에 용량성 터치 센서 패널들이 오버레이될 수 있는 것은 이들의 실질적인 투명성에 부분적으로 기인한다. 일부 터치 스크린들은 터치 감지 회로를 디스플레이 픽셀 스택업(즉, 디스플레이 픽셀들을 형성하는 적층된 재료 층들) 내에 통합함으로써 형성될 수 있다.
아래의 설명은 터치 스크린에서의 기생 용량의 효과가 등화될 수 있는, 즉 기생 용량 차이의 효과가 감소 또는 제거될 수 있는 예들을 포함한다. 기생 용량 효과의 등화는 예를 들어 터치 스크린 내의 하나 이상의 도전성 요소들의 특정 배치를 선택함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 일부 터치 스크린 설계들은 상이한 타입의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있으며, 각각의 타입은 디스플레이 픽셀 스택업 내의 상이한 요소들을 포함한다. 제1 타입의 디스플레이 픽셀은 터치 스크린의 동작에 영향을 미치는 다른 요소와 기생 용량을 형성하는 도전성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 타입의 디스플레이 픽셀은 해당 특정 디스플레이 회로 요소와 관련된 모든 디스플레이 픽셀들의 휘도를 줄이는 효과를 갖는, 디스플레이 시스템의 일부일 수 있는 디스플레이 회로 요소와 기생 용량을 형성하는, 터치 감지 시스템의 일부일 수 있는 터치 감지 회로 요소를 포함할 수 있다. 제2 타입의 디스플레이 픽셀은 도전성 요소를 포함하지 않을 수 있으며, 따라서 디스플레이 회로 요소와 관련된 기생 용량을 갖지 않을 수 있다. 도전성 요소의 배치를 선택하는 것은 예를 들어 도전성 요소들의 기생 용량들의 효과가 터치 스크린의 디스플레이 시스템 회로 요소들 사이에 동일하게 분산되도록 터치 스크린 레이아웃 내에 제1 타입의 디스플레이 픽셀들을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 터치 스크린에서 소정 디스플레이 픽셀들 내의 기생 용량들의 감소된 휘도 효과가 등화될 수 있다.
일부 예들에서, 하나 이상의 도전성 요소들의 배치를 선택하는 것은 터치 스크린 레이아웃에서 특정 위치들의 디스플레이 픽셀들의 도전성 요소들을 변경하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 디스플레이 픽셀 내의 기생 용량의 효과를 등화하기 위하여, 다른 디스플레이 픽셀 내의 기생 용량이 제2 디스플레이 픽셀의 스택업 내에 하나 이상의 추가적인 도전성 요소들을 추가 및/또는 제거함으로써 형성 또는 변경될 수 있다. 즉, 일부 예들에서, 도전성 요소들의 특정 배치는 터치 스크린 레이아웃에서 특정 위치들의 도전성 요소들을 추가 및/또는 제거함으로써 선택될 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 터치 스크린에서 소정 디스플레이 픽셀들 내의 감소된 휘도 효과와 같은 기생 용량의 효과가 등화될 수 있다.
도 1a-1c는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린을 각각 포함하는 예시적인 이동 전화, 예시적인 미디어 플레이어 및 예시적인 개인용 컴퓨터를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린의 일 구현을 나타내는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 구동 라인들 및 감지 라인들의 예시적인 구성을 나타내는 도 2의 터치 스크린의 더 상세한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 터치 감지 회로가 공통 전극들(Vcom)을 포함하는 예시적인 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀 스택업들의 분해도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 감지 동작을 나타낸다.
도 7-10은 본 발명의 실시예들에 따른 상이한 제조 단계들에서의 예시적인 디스플레이 픽셀들을 나타낸다.
도 11a-c는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내의 예시적인 추가 요소들을 더 상세히 나타낸다.
도 12a-b는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린 및 예시적인 터치 픽셀을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 픽셀들을 더 상세히 나타낸다.
실시예들에 대한 아래의 설명에서는 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조하며, 도면들에는 본 발명의 실시예들이 실시될 수 있는 특정 실시예들이 예시적으로 도시된다. 본 발명의 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용되고 구조적 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
아래의 설명은 터치 스크린에서의 기생 용량의 효과가 등화될 수 있는, 즉 기생 용량 차이의 효과가 감소 또는 제거될 수 있는 예들을 포함한다. 터치 감지 회로가 다른 시스템들의 회로와 더 밀접하게 통합됨에 따라, 상이한 시스템들의 회로 요소들 사이의 바람직하지 못한 상호작용이 발생할 가능성이 커질 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 회로는 통합 터치 스크린들의 디스플레이 픽셀 스택업들 내에 통합될 수 있다. 통상적으로, 디스플레이 픽셀 스택업들은 도전성 재료(예를 들어, 금속, 실질적으로 투명한 도체들), 반도체 재료(예를 들어, 다결정 실리콘(폴리-Si)) 및 절연성 재료(예를 들어, SiO2, 유기 재료, SiNx)와 같은 재료들의 증착, 마스킹, 에칭, 도핑 등을 포함하는 프로세스들에 의해 제조된다. 디스플레이 픽셀 스택업 내에 형성된 다양한 요소들은 디스플레이 시스템의 회로로서 동작하여 디스플레이 상에 이미지를 생성할 수 있고, 다른 요소들은 디스플레이 상의 또는 그 근처의 하나 이상의 터치를 감지하는 터치 감지 시스템의 회로로서 동작할 수 있다.
통합 터치 스크린들의 디스플레이 픽셀 스택업들은 기생 용량을 생성할 만큼 다른 회로 요소들에 충분히 가까울 수 있는 도전성 회로 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 라인, 데이터 라인, 커패시터의 플레이트, 공통 전극, 도전성 블랙 마스크 등과 같은 디스플레이 픽셀 스택업 내의 회로 요소는 상이한 재료 층 내에 (예를 들어, 스택업 내에 상이한 높이에) 위치하는 다른 회로 요소와 부분적으로 또는 완전히 오버랩될 수 있으며, 따라서 두 회로 요소 사이에 기생 용량이 형성될 수 있다. 기생 용량은 터치 스크린의 하나 이상의 시스템들의 동작에 바람직하지 못한 효과, 예를 들어 휘도 감소, 색수차, 터치 감도 감소 등을 유발할 수 있다. 터치 스크린의 디스플레이 픽셀들 간의 기생 용량 효과 차이는 예를 들어 표시된 이미지들 내에 시각적 아티팩트들을 유발함으로써 이미지 품질을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린의 한 영역 내의 하나 이상의 디스플레이 픽셀들에서 기생 용량이 발생하지만, 다른 영역 내의 디스플레이 픽셀들에서는 기생 용량이 발생하지 않을 때 시각적 아티팩트들이 발생할 수 있다. 기생 용량이 제1 영역 내의 디스플레이 픽셀들의 휘도를 유효하게 줄이는 경우, 두 영역 사이의 휘도 차이는 일부 이미지들에서 시각적 아티팩트로서 보일 수 있다.
아래의 설명은 기생 용량들의 차이들의 효과들이 등화, 즉 감소 또는 제거될 수 있는 예들을 포함한다. 터치 스크린 내의 도전성 요소들 사이에 기생 용량들이 형성될 수 있으므로, 예를 들어 터치 스크린 내의 하나 이상의 도전성 요소들의 특정 배치를 선택함으로써 기생 용량 효과들의 등화가 달성될 수 있다. 일부 터치 스크린 설계들은 예를 들어 상이한 타입의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있으며, 각각의 타입은 디스플레이 픽셀 스택업 내의 상이한 요소들을 포함한다. 제1 타입의 디스플레이 픽셀은 터치 스크린의 동작에 영향을 미치는 다른 요소와 기생 용량을 형성하는 도전성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 타입의 디스플레이 픽셀은 해당 특정 디스플레이 회로 요소와 관련된 모든 디스플레이 픽셀들의 휘도를 줄이는 효과를 갖는, 디스플레이 시스템의 일부일 수 있는 디스플레이 회로 요소와 기생 용량을 형성하는, 터치 감지 시스템의 일부일 수 있는 터치 감지 회로 요소를 포함할 수 있다. 제2 타입의 디스플레이 픽셀은 도전성 요소를 포함하지 않을 수 있으며, 따라서 디스플레이 회로 요소와 관련된 기생 용량을 갖지 않을 수 있다. 도전성 요소의 배치를 선택하는 것은 예를 들어 도전성 요소들의 기생 용량들의 효과가 터치 스크린의 디스플레이 시스템 회로 요소들 사이에 동일하게 분산되도록 터치 스크린 레이아웃 내에 제1 타입의 디스플레이 픽셀들을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 터치 스크린에서 소정 디스플레이 픽셀들 내의 기생 용량들의 감소된 휘도 효과가 등화될 수 있다.
일부 예들에서, 하나 이상의 도전성 요소들의 배치를 선택하는 것은 터치 스크린 레이아웃에서 특정 위치들의 디스플레이 픽셀들의 도전성 요소들을 변경하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 디스플레이 픽셀 내의 기생 용량의 효과를 등화하기 위하여, 다른 디스플레이 픽셀 내의 기생 용량이 제2 디스플레이 픽셀의 스택업 내에 하나 이상의 추가적인 도전성 요소들을 추가 및/또는 제거함으로써 형성 또는 변경될 수 있다. 즉, 일부 예들에서, 도전성 요소들의 특정 배치는 터치 스크린 레이아웃에서 특정 위치들의 도전성 요소들을 추가 및/또는 제거함으로써 선택될 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 터치 스크린에서 소정 디스플레이 픽셀들 내의 감소된 휘도 효과와 같은 기생 용량의 효과가 등화될 수 있다.
도 1a-1c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린을 구현할 수 있는 예시적인 시스템들을 나타낸다. 도 1a는 터치 스크린(124)을 포함하는 예시적인 이동 전화(136)를 나타낸다. 도 1b는 터치 스크린(126)을 포함하는 예시적인 디지털 미디어 플레이어(140)를 나타낸다. 도 1c는 터치 스크린(128)을 포함하는 예시적인 개인용 컴퓨터(144)를 나타낸다. 터치 스크린들(124, 126, 128)은 예를 들어 기생 용량들의 효과들을 등화할 수 있는 자기 용량 또는 상호 용량 또는 다른 터치 감지 기술에 기초할 수 있다. 예를 들어, 자기 용량 기반 터치 시스템에서는, 접지에 대해 자기 용량을 갖는 개별 전극을 이용하여, 터치 검출용 터치 픽셀을 형성할 수 있다. 물체가 터치 픽셀에 접근할 때, 물체와 터치 픽셀 사이에는 접지에 대한 추가 용량이 형성될 수 있다. 접지에 대한 추가 용량은 터치 픽셀에 의해 자기 용량의 순수 증가가 관찰되게 할 수 있다. 터치 감지 시스템은 다수의 물체가 터치 스크린을 터치할 때 이들의 위치들을 결정하기 위해 이러한 자기 용량의 증가를 검출하고 측정할 수 있다. 상호 용량 기반 터치 시스템은 예를 들어 구동 라인들 및 감지 라인들과 같은 구동 영역들 및 감지 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 라인들은 행들로 형성될 수 있고, 감지 라인들은 (예를 들어, 직교하는) 열들로 형성될 수 있다. 터치 픽셀들은 행들과 열들의 교점들에 형성될 수 있다. 동작 동안, 행들은 AC 파형에 의해 자극될 수 있으며, 터치 픽셀의 행과 열 사이에는 상호 용량이 형성될 수 있다. 물체가 터치 픽셀에 접근할 때, 터치 픽셀의 행과 열 사이에 결합되는 전하의 일부는 물체 상에 대신 결합될 수 있다. 이러한 터치 픽셀 양단의 전하 결합의 감소는 행과 열 사이의 상호 용량의 순수 감소 및 터치 픽셀 양단에 결합되는 AC 파형의 감소를 유발할 수 있다. 터치 감지 시스템은 다수의 물체가 터치 스크린을 터치할 때 이들의 위치들을 결정하기 위해 이러한 전하 결합 AC 파형의 감소를 검출하고 측정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 스크린은 멀티 터치, 단일 터치, 프로젝션 스캔, 풀 이미징 멀티 터치 또는 임의의 용량성 터치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린(220)의 일 구현을 나타내는 예시적인 컴퓨팅 시스템(200)의 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(200)은 예를 들어 터치 스크린을 포함하는 이동 전화(136), 디지털 미디어 플레이어(140), 개인용 컴퓨터(144) 또는 임의의 다른 이동 또는 비이동 컴퓨팅 장치 내에 포함될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(200)은 하나 이상의 터치 프로세서들(202), 주변 장치들(204), 터치 제어기(206) 및 터치 감지 회로(아래에 더 상세히 설명됨)를 포함하는 터치 감지 시스템을 포함할 수 있다. 주변 장치들(204)은 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 타입의 메모리 또는 저장 장치, 워치독 타이머 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 터치 제어기(206)는 하나 이상의 감지 채널들(208), 채널 스캔 논리(210) 및 구동기 논리(214)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 채널 스캔 논리(210)는 RAM(212)에 액세스하고, 감지 채널들로부터 데이터를 자율적으로 판독하고, 감지 채널들에 대한 제어를 제공할 수 있다. 게다가, 채널 스캔 논리(210)는 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 터치 스크린(220)의 터치 감지 회로의 구동 영역들에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수 및 위상의 자극 신호들(216)을 생성하도록 구동기 논리(214)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 터치 제어기(206), 터치 프로세서(202) 및 주변 장치들(204)은 단일 주문형 집적 회로(ASIC) 내에 집적될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(200)은 또한 터치 프로세서(202)로부터 출력들을 수신하고 출력들에 기초하여 액션들을 수행하기 위한 호스트 프로세서(228)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 호스트 프로세서(228)는 프로그램 저장 장치(232) 및 LCD 구동기(234)와 같은 디스플레이 제어기에 접속될 수 있다. 호스트 프로세서(228)는 LCD 구동기(234)를 이용하여 사용자 인터페이스(UI)의 이미지와 같은 이미지를 터치 스크린(220) 상에 생성할 수 있으며, 터치 프로세서(202) 및 터치 제어기(206)를 이용하여 터치 스크린(220) 상에서 또는 그 근처에서 표시된 UI에 대한 터치 입력과 같은 터치를 검출할 수 있다. 프로그램 저장 장치(232)에 저장된 컴퓨터 프로그램들은 터치 입력을 이용하여, 커서 또는 포인터와 같은 객체의 이동, 스크롤링 또는 패닝(panning), 제어 설정 조정, 파일 또는 문서 열기, 메뉴 보기, 선택 수행, 명령어 실행, 호스트 장치에 접속된 주변 장치 조작, 전화 호출 응답, 전화 호출하기, 전화 호출 종료, 볼륨 또는 오디오 설정 변경, 주소, 자주 전화한 번호, 받은 전화, 못 받은 전화 등과 같은 전화 통신과 관련된 정보의 저장, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크 로그 온, 권한 있는 개인들이 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 제한 영역들에 액세스하는 것을 허가하기, 컴퓨터 데스크탑의 사용자 선호 배열과 관련된 사용자 프로파일의 로딩, 웹 콘텐츠에 대한 액세스 허가, 특정 프로그램 런칭, 메시지의 암호화 또는 해독 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는 액션들을 수행할 수 있다. 호스트 프로세서(228)는 터치 처리와 관련되지 않을 수 있는 추가 기능들도 수행할 수 있다.
터치 스크린(220)은 복수의 구동 라인(222) 및 복수의 감지 라인(223)을 갖는 용량성 감지 매체를 포함할 수 있는 터치 감지 회로를 포함할 수 있다. "라인들"이라는 용어는 이 분야의 기술자가 쉽게 이해하듯이 본 명세서에서 때때로 단순히 도전성 경로들을 의미하는 데 사용되지만, 엄격히 직선인 요소들로 한정되는 것이 아니라, 방향을 바꾸는 경로들을 포함하고, 상이한 크기, 형상, 재료 등의 경로들을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 구동 라인들(222)은 구동 인터페이스(224)를 통해 구동기 논리(214)로부터의 자극 신호들(216)에 의해 구동될 수 있으며, 감지 라인들(223)에서 생성된 결과적인 감지 신호들(217)은 감지 인터페이스(225)를 통해 터치 제어기(206) 내의 감지 채널들(208)(이벤트 검출 및 복조 회로라고도 함)로 전송될 수 있다. 이와 같이, 구동 라인들 및 감지 라인들은 터치 픽셀들(226, 227)과 같은 터치 픽처 요소들(터치 픽셀들)로 간주될 수 있는 용량성 감지 노드들을 형성하도록 상호작용할 수 있는 터치 감지 회로의 일부일 수 있다. 이러한 이해 방법은 터치 스크린(220)이 터치의 "이미지"를 캡처하는 것으로 간주될 때 특히 유용할 수 있다. 즉, 터치 제어기(206)가 터치 스크린 내의 각각의 터치 픽셀에서 터치가 검출되었는지를 결정한 후에, 터치가 발생한 터치 스크린 내의 터치 픽셀들의 패턴은 터치의 "이미지"(예로서, 터치 스크린을 터치하는 손가락들의 패턴)로 간주될 수 있다.
일부 실시예들에서, 터치 스크린(220)은 터치 감지 시스템의 터치 감지 회로 요소들이 디스플레이의 디스플레이 픽셀 스택업들 내에 통합될 수 있는 통합 터치 스크린일 수 있다. 이제, 본 발명의 실시예들을 구현할 수 있는 예시적인 통합 터치 스크린이 도 3-6을 참조하여 설명된다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 구동 라인들(222) 및 감지 라인들(223)의 예시적인 구성을 나타내는 터치 스크린(220)의 더 상세한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 구동 라인(222)은 접속들(305)에서 구동 라인 링크들(303)에 의해 전기적으로 접속될 수 있는 하나 이상의 구동 라인 세그먼트들(301)로 형성될 수 있다. 구동 라인 링크들(303)은 감지 라인들(223)에 전기적으로 접속되지 않고, 오히려 구동 라인 링크들은 바이패스들(307)을 통해 감지 라인들을 바이패스할 수 있다. 구동 라인들(222) 및 감지 라인들(223)은 용량적으로 상호작용하여, 터치 픽셀들(226, 227)과 같은 터치 픽셀들을 형성할 수 있다. 구동 라인들(222)(즉, 구동 라인 세그먼트들(301) 및 대응하는 구동 라인 링크들(303)) 및 감지 라인들(223)은 터치 스크린(220) 내의 전기 회로 요소들로 형성될 수 있다. 도 3의 예시적인 구성에서, 터치 픽셀들(226, 227) 각각은 하나의 구동 라인 세그먼트(301)의 일부, 감지 라인(223)의 일부 및 다른 구동 라인 세그먼트(301)의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 픽셀(226)은 감지 라인의 일부(311)의 일측 상의 구동 라인 세그먼트의 우측 절반 부분(309) 및 감지 라인의 일부(311)의 반대측 상의 구동 라인 세그먼트의 좌측 절반 부분(313)을 포함할 수 있다.
회로 요소들은 예를 들어 전술한 바와 같은 종래의 LCD 디스플레이들 내에 존재할 수 있는 요소들을 포함할 수 있다. 회로 요소들은 전체 커패시터, 전체 트랜지스터 등과 같은 전체 회로 컴포넌트들로 한정되는 것이 아니라, 평행 플레이트 커패시터의 2개의 플레이트 중 단지 하나와 같은 회로의 부분들을 포함할 수 있다는 점에 유의한다. 도 4는 공통 전극들(Vcom)이 터치 감지 시스템의 터치 감지 회로의 부분들을 형성할 수 있는 예시적인 구성을 나타낸다. 각각의 디스플레이 픽셀은 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 시스템의 일부로서 동작할 수 있는 일부 타입의 종래의 LCD 디스플레이들, 예로서 프린지 필드 스위칭(FFS) 디스플레이들의 디스플레이 픽셀들의 픽셀 스택업(즉, 디스플레이 픽셀들을 형성하는 적층된 재료층들) 내의 디스플레이 시스템 회로의 회로 요소인 공통 전극(401)을 포함한다.
도 4에 도시된 예에서, 각각의 공통 전극(Vcom)(401)은 터치 스크린(220)의 디스플레이 시스템의 디스플레이 회로로서 동작할 수 있으면서 터치 감지 시스템의 터치 감지 회로로도 동작할 수 있는 다기능 회로 요소로서 동작할 수 있다. 이 예에서, 각각의 공통 전극(401)은 터치 스크린의 디스플레이 회로의 공통 전극으로 동작할 수 있으며, 또한 다른 공통 전극들과 그룹화될 때 함께 터치 스크린의 터치 감지 회로로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 공통 전극들(401)의 그룹이 터치 감지 단계 동안에 터치 감지 회로의 구동 라인 또는 감지 라인의 용량 부분으로서 함께 동작할 수 있다. 터치 스크린(220)의 다른 회로 요소들은 예를 들어 영역의 공통 전극들(401)을 함께 전기적으로 접속하고, 전기적 접속들을 스위칭하는 것 등에 의해 터치 감지 회로의 일부를 형성할 수 있다. 일반적으로, 터치 감지 회로 요소들 각각은 터치 감지 회로의 일부를 형성할 수 있으면서 디스플레이 회로의 일부를 형성하는 것과 같은 하나 이상의 다른 기능을 수행할 수 있는 다기능 회로 요소일 수 있거나, 터치 감지 회로로서만 동작할 수 있는 단일 기능 회로 요소일 수 있다. 유사하게, 디스플레이 회로 요소들 각각은 디스플레이 회로로서 동작하면서 터치 감지 회로로서 동작하는 것과 같은 하나 이상의 다른 기능을 수행할 수 있는 다기능 회로 요소일 수 있거나, 디스플레이 회로로서만 동작할 수 있는 단일 기능 회로 요소일 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디스플레이 픽셀 스택업들 내의 회로 요소들 중 일부는 다기능 회로 요소들일 수 있고, 다른 회로 요소들은 단일 기능 회로 요소들일 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 픽셀 스택업들 내의 모든 회로 요소들은 단일 기능 회로 요소들일 수 있다.
게다가, 본 명세서의 실시예들은 디스플레이 회로를 디스플레이 단계 동안에 동작하는 것으로 설명하고, 터치 감지 회로를 터치 감지 단계 동안에 동작하는 것으로 설명할 수 있지만, 디스플레이 단계 및 터치 감지 단계는 동시에 작동, 예를 들어 부분적으로 또는 완전히 오버랩될 수 있거나, 디스플레이 단계 및 터치 단계가 상이한 시간들에 작동될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서의 실시예들은 소정의 회로 요소들을 다기능인 것으로 그리고 다른 회로 요소들을 단일 기능인 것으로 설명하지만, 다른 실시예들에서는 회로 요소들이 특정 기능으로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 즉, 본 명세서의 일 실시예에서 단일 기능 회로 요소로서 설명되는 회로 요소는 다른 실시예들에서는 다기능 회로 요소로서 구성될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다.
예를 들어, 도 4는 구동 라인 세그먼트들(301) 및 감지 라인들(223)에 일반적으로 각각 대응하는 구동 영역 세그먼트들(403) 및 감지 영역들(405)을 형성하도록 함께 그룹화된 공통 전극들(401)을 나타낸다. 디스플레이 픽셀들의 다기능 회로 요소들을 영역으로 그룹화하는 것은 영역의 공통 기능을 수행하도록 디스플레이 픽셀들의 다기능 회로 요소들을 함께 동작시키는 것을 의미할 수 있다. 기능 영역들로의 그룹화는 접근법들, 예를 들어 시스템의 구조적 구성(예로서, 물리적 브레이크(break) 및 바이패스, 전압 라인 구성), 시스템의 동작 구성(예로서, 회로 요소들의 스위칭 온/오프, 전압 라인들 상의 전압 레벨들 및/또는 신호들의 변경) 등 중 하나 또는 이들의 조합을 통해 달성될 수 있다.
터치 스크린의 디스플레이 픽셀들의 다기능 회로 요소들은 디스플레이 단계 및 터치 단계 모두에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 터치 단계 동안, 공통 전극들(401)은 구동 영역들 및 감지 영역들과 같은 터치 신호 라인들을 형성하도록 함께 그룹화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로 요소들은 일 타입의 연속 터치 신호 라인 및 다른 타입의 분할된 터치 신호 라인을 형성하도록 그룹화될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 구동 영역 세그먼트들(403) 및 감지 영역들(405)이 터치 스크린(220)의 구동 라인 세그먼트들(301) 및 감지 라인들(223)에 대응하는 일 실시예를 나타낸다. 다른 실시예들에서는 다른 구성들이 가능한데, 예를 들어 공통 전극들(401)은, 구동 라인들이 연속 구동 영역으로 각각 형성되고, 감지 라인들이 구동 영역을 바이패스하는 접속들을 통해 함께 링크되는 복수의 감지 영역 세그먼트로 각각 형성되도록 함께 그룹화될 수 있다.
도 3의 예의 구동 영역들은 디스플레이 픽셀들의 복수의 공통 전극을 포함하는 직사각 영역들로서 도 4에 도시되며, 도 3의 감지 영역들은 LCD의 수직 길이를 연장하는 디스플레이 픽셀들의 복수의 공통 전극을 포함하는 직사각 영역들로서 도 4에 도시된다. 일부 실시예들에서, 도 4의 구성의 터치 픽셀은 예를 들어 디스플레이 픽셀들의 64x64 영역을 포함할 수 있다. 그러나, 구동 및 감지 영역들은 도시된 형상들, 배향들 및 위치들로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 실시예들에 따르는 임의의 적절한 구성들을 포함할 수 있다. 터치 픽셀들을 형성하는 데 사용되는 디스플레이 픽셀들은 전술한 것들로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 실시예들에 따르는 터치 능력들을 가능하게 하는 임의의 적절한 크기 또는 형상일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 5는 예시적인 통합 터치 스크린(550)의 픽셀 스택업들 내의 요소들의 일부를 나타내는 예시적인 디스플레이 픽셀 스택업들(500)의 (z 방향으로 확대된) 분해도의 삼차원 도면이다. 스택업들(500)은 공통 전극들(401)과 같은 공통 전극들을 도 4에 도시된 바와 같은 구동 영역 세그먼트들 및 감지 영역들로 그룹화하고 구동 영역 세그먼트들을 링크하여 구동 라인들을 형성하는 데 사용될 수 있는 도전성 라인들의 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 도 12b에 도시된 실시예에 예시된 바와 같이 구동 라인들 사이에 그리고/또는 구동 라인들과 감지 라인들 사이에 접지 영역과 같은 다른 영역들을 포함할 수 있다.
스택업들(500)은 제1 금속(M1) 층(501), 제2 금속(M2) 층(503), 공통 전극(Vcom) 층(505) 및 제3 금속(M3) 층(507) 내의 요소들을 포함할 수 있다. 각각의 디스플레이 픽셀은 Vcom 층(505) 내에 형성되는, 도 4의 공통 전극들(401)과 같은 공통 전극(509)을 포함할 수 있다. M3 층(507)은 공통 전극들(509)을 함께 전기적으로 접속할 수 있는 접속 요소(511)를 포함할 수 있다. 일부 디스플레이 픽셀들에서는, 브레이크들(513)이 접속 요소(511) 내에 포함되어, 공통 전극들(509)의 상이한 그룹들을 분리함으로써, 구동 영역 세그먼트들(403) 및 감지 영역(405)과 같은 구동 영역 세그먼트들(515) 및 감지 영역(517)을 각각 형성할 수 있다. 브레이크들(513)은 감지 영역(517)으로부터 구동 영역 세그먼트들(515)을 분리할 수 있는 x 방향의 브레이크들 및 하나의 구동 영역 세그먼트(515)를 다른 구동 영역 세그먼트로부터 분리할 수 있는 y 방향의 브레이크들을 포함할 수 있다. M1 층(501)은 구동 영역 세그먼트 디스플레이 픽셀들 내의 그룹화된 공통 전극들에 터널 라인(519)을 전기적으로 접속할 수 있는, 도전성 비아들(521)과 같은 접속들을 통해 구동 영역 세그먼트들(515)을 함께 전기적으로 접속할 수 있는 터널 라인들(519)을 포함할 수 있다. 터널 라인(519)은 감지 영역 내의 그룹화된 공통 전극들에 대한 접속 없이, 예를 들어 감지 영역 내의 비아(521) 없이 감지 영역(517) 내의 디스플레이 픽셀들을 통해 연장할 수 있다. M2 층(503)은 데이터 라인들(523)을 포함할 수 있다. 명료화를 위해 하나의 데이터 라인(523)만이 도시되지만, 터치 스크린은 픽셀들의 각각의 수직 행을 통해 연장하는 다수의 데이터 라인, 예를 들어 RGB 디스플레이 통합 터치 스크린의 수직 행 내의 각각의 픽셀 내의 각각의 적색, 녹색, 청색(RGB) 서브픽셀에 대해 하나씩의 데이터 라인을 포함할 수 있다.
접속 요소들(511), 터널 라인들(519) 및 도전성 비아들(521)과 같은 구조들은 터치 스크린의 터치 감지 단계 동안에 터치를 검출하기 위해 터치 감지 시스템의 터치 감지 회로로서 동작할 수 있다. 데이터 라인들(523)과 같은 구조들은 트랜지스터들, 픽셀 전극들, 공통 전압 라인들, 데이터 라인들 등(도시되지 않음)과 같은 다른 픽셀 스택업 요소들과 더불어 디스플레이 단계 동안에 터치 스크린 상에 이미지를 표시하기 위해 디스플레이 시스템의 디스플레이 회로로서 동작할 수 있다. 공통 전극들(509)과 같은 구조들은 터치 감지 시스템 및 디스플레이 시스템 양쪽의 일부로서 동작할 수 있는 다기능 회로 요소들로서 동작할 수 있다.
예를 들어, 터치 감지 단계 동안의 동작에서, 터널 라인들(519) 및 도전성 비아들(521)에 의해 접속된 구동 영역 세그먼트들(515)의 행을 통해 자극 신호들이 전송되어, 자극된 구동 영역 세그먼트들과 감지 영역(517) 사이에 전기장들을 형성하여, 도 2의 터치 픽셀(226)과 같은 터치 픽셀들을 생성할 수 있다. 이와 같이, 함께 접속된 구동 영역 세그먼트들(515)의 행은 구동 라인(222)과 같은 구동 라인으로서 동작할 수 있고, 감지 영역(517)은 감지 라인(223)과 같은 감지 라인으로서 동작할 수 있다. 손가락과 같은 물체가 터치 픽셀에 접근하거나 터치할 때, 물체는 구동 영역 세그먼트들(515)과 감지 영역(517) 사이에 연장하는 전기장들에 영향을 미치며, 따라서 감지 영역에 용량 결합되는 전하의 양을 줄일 수 있다. 이러한 전하의 감소는 도 2에 도시된 터치 제어기(206)와 같은, 터치 스크린에 접속된 터치 감지 제어기의 감지 채널에 의해 감지되고, 다른 터치 픽셀들의 유사한 정보와 함께 메모리에 저장되어, 터치의 "이미지"를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 감지 동작이 도 6을 참조하여 설명된다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린의 구동 영역 세그먼트(601) 및 감지 영역(603) 내의 디스플레이 픽셀들 내의 터치 감지 회로의 일부의 부분 회로도들을 나타낸다. 명료화를 위하여, 하나의 구동 영역 세그먼트만이 도시된다. 또한, 명료화를 위해, 도 6은 일부 회로 요소들이 터치 감지 회로가 아니라 주로 디스플레이 회로의 일부로서 동작한다는 것을 나타내기 위해 점선들로 도시된 회로 요소들을 포함한다. 게다가, 터치 감지 동작은 주로 구동 영역 세그먼트(601)의 단일 디스플레이 픽셀(601a) 및 감지 영역(603)의 단일 디스플레이 픽셀(603a)과 관련하여 설명된다. 그러나, 구동 영역 세그먼트(601) 내의 다른 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 픽셀(601a)에 대해 후술하는 것과 동일한 터치 감지 회로를 포함할 수 있으며, 감지 영역(603) 내의 다른 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 픽셀(603a)에 대해 후술하는 것과 동일한 터치 감지 회로를 포함할 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 디스플레이 픽셀(601a) 및 디스플레이 픽셀(603a)의 동작에 대한 설명은 각각 구동 영역 세그먼트(601) 및 감지 영역(603)의 동작에 대한 설명으로서 간주될 수 있다.
도 6을 참조하면, 구동 영역 세그먼트(601)는 디스플레이 픽셀(601a)을 포함하는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함한다. 디스플레이 픽셀(601a)은 TFT(607), 게이트 라인(611), 데이터 라인(613), 픽셀 전극(615) 및 공통 전극(617)을 포함할 수 있다. 도 6은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 터치 감지에 사용되는 구동 영역 세그먼트(601)의 디스플레이 픽셀들 내의 접속 요소(619)를 통해 구동 영역 세그먼트(601) 내의 다른 디스플레이 픽셀들 내의 공통 전극들에 접속된 공통 전극(617)을 나타낸다. 감지 영역(603)은 디스플레이 픽셀(603a)을 포함하는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함한다. 디스플레이 픽셀(603a)은 TFT(609), 게이트 라인(612), 데이터 라인(614), 픽셀 전극(616) 및 공통 전극(618)을 포함한다. 도 6은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 터치 감지에 사용되는 감지 영역(603)의 디스플레이 픽셀들 내의 요소를 형성하기 위해 예를 들어 터치 스크린의 테두리 영역에서 접속될 수 있는 접속 요소(620)를 통해 감지 영역(603) 내의 다른 디스플레이 픽셀들 내의 공통 전극들에 접속된 공통 전극(618)을 나타낸다.
터치 감지 단계 동안, 구동 영역 세그먼트(601)의 디스플레이 픽셀(601b) 내의 접속 요소(619)의 일부에 전기적으로 접속된 터널 라인(621)을 통해 공통 전극들(617)에 구동 신호들이 인가될 수 있다. 접속 요소(619)를 통해 구동 영역 세그먼트(601) 내의 디스플레이 픽셀들의 모든 공통 전극들(617)로 전송되는 구동 신호들은 구동 영역 세그먼트의 공통 전극들과, 전하 증폭기(626)와 같은 감지 증폭기에 접속될 수 있는 감지 영역(603)의 공통 전극들(618) 사이에 전기장(623)을 생성할 수 있다. 감지 영역(603)의 접속된 공통 전극들의 구조 내로 전하가 주입될 수 있으며, 전하 증폭기(626)는 주입된 전하를 측정 가능한 전압으로 변환한다. 주입 전하의 양, 결과적으로 측정 전압은 구동 및 감지 영역들에 대한 손가락(627)과 같은 터치 물체의 근접도에 의존할 수 있다. 이와 같이, 측정 전압은 터치 스크린 상의 또는 그 근처의 터치의 지시를 제공할 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 도 5로부터, 터치 스크린(550)의 일부 디스플레이 픽셀들이 다른 디스플레이 픽셀들과 다른 요소들을 포함한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 픽셀(551)은 x 방향 및 y 방향의 브레이크들(513)을 갖는 접속 요소(511)의 일부를 포함할 수 있으며, 디스플레이 픽셀(551)은 터널 라인(519)을 포함하지 않는다. 디스플레이 픽셀(553)은 y 방향이 아니라 x 방향의 브레이크(513)를 갖는 접속 요소(511)의 일부를 포함할 수 있으며, 터널 라인(519)의 일부 및 비아(521)를 포함할 수 있다. 다른 디스플레이 픽셀들은 예를 들어 접속 요소(511) 내에 브레이크(513)를 포함하지 않거나, 비아(521) 없이 터널 라인(519)의 일부를 포함하거나, 기타 등등과 같은 스택업 요소들의 구성에서의 다른 차이들을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 터치 스크린 내에 상이한 기생 용량들을 유발하는 디스플레이 픽셀 스택업들 내의 요소들의 구성들의 차이들은 시각적 아티팩트들과 같은 바람직하지 않은 효과들을 유발할 수 있다.
도 7-13은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀들의 예시적인 구성들, 디스플레이 픽셀들을 제조하기 위한 예시적인 방법들 및 예시적인 터치 픽셀 레이아웃을 도시한다. 도 7-10은 단지 비교의 편의를 위해 상이한 제조 단계들에서의 디스플레이 픽셀들의 예시적인 세트의 병치도를 나타낸다. 도 12a-b는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 터치 스크린 및 하나의 예시적인 터치 픽셀에 대한 디스플레이 픽셀들의 예시적인 레이아웃을 나타낸다. 도 11a-c 및 13은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 픽셀들의 스택업 내의 요소들의 예시적인 배치의 상세들을 나타낸다.
도 7-10은 본 발명의 실시예들에 따른 10개의 예시적인 디스플레이 픽셀(픽셀 A, 픽셀 B,..., 픽셀 H, 픽셀 G2 및 픽셀 H2로 표시됨)의 세트의 예시적인 디스플레이 픽셀 스택업들을 나타낸다. 이제, 예시적인 디스플레이 픽셀들을 형성하기 위한 예시적인 제조 프로세스들 및 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내의 다양한 요소들의 구성들이 설명된다. 디스플레이 픽셀들의 제조 및 구성의 설명 후에, 디스플레이 픽셀들 간의 기생 용량들의 차이들의 효과들을 줄이거나 제거할 수 있는 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내의 다양한 요소들의 상이한 배치들이 도 7-10을 참조하여 그리고 도 11a-c, 12a-b 및 13을 더 참조하여 설명된다. 아래의 설명에서, 모든 디스플레이 픽셀들 A-H2에 공통인 프로세스들 및 구조들은 단지 명료화를 위해 단일 디스플레이 픽셀과 관련하여 설명될 수 있다. 게다가, 명료화를 위해, 아래의 설명은 이 분야의 기술자가 쉽게 이해할 수 있고 제조 프로세스 동안 발생하게 되는 절연층들의 형성, 비아들의 형성 등과 같은 일부 처리를 생략한다.
도 7은 소스(703), 게이트(705) 및 드레인(707)과 같은 트랜지스터들(701)의 회로 요소들을 포함하는 폴리실리콘 층을 형성하는 것을 포함하는 예시적인 처리의 초기 단계들을 나타낸다. 도 7-10에 도시된 디스플레이 픽셀들의 일부 요소들은 요소가 위치하는 디스플레이 픽셀이 아니라 인접 픽셀과 기능적으로 연관될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 도 7에 픽셀 A 내에 위치하는 것으로 도시된 소스(703)는 픽셀 A에 인접하는 픽셀의 트랜지스터의 소스로서 동작한다. 이와 관련하여, 예시적인 디스플레이 픽셀들은 도면들에서 서로 약간 분리되어 도시된다는 점에도 유의한다. 그러나, 터치 스크린 레이아웃 내에 제조될 때, 각각의 디스플레이 픽셀의 경계들은 인접하는 디스플레이 픽셀들의 경계들과 접하여, 디스플레이 픽셀들의 연속하는 (x 방향의) 행들 및 (y 방향의) 열들을 형성한다. 이와 관련하여, 각각의 개별 디스플레이 픽셀 내에 도시된 다수의 라인은 많은 디스플레이 픽셀을 통해 연장할 수 있는 라인들 중 일부들일 뿐이다.
예를 들어, 제조 프로세스는 도전성 재료를 퇴적시켜 모든 디스플레이 픽셀들의 M1 층 내의 게이트 라인들(709)을 형성하는 단계, 및 디스플레이 픽셀들 E-H2의 M1 층 내의 터널 라인(711)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 도 12b에 도시된 레이아웃과 같은 터치 스크린 레이아웃 내에 제조될 때, 각각의 디스플레이 픽셀 내의 게이트 라인들(709)은 x 방향으로 인접하는 디스플레이 픽셀들에 접속하여, 디스플레이 픽셀들의 전체 행을 통해 연장할 수 있는 게이트 라인을 형성한다. 디스플레이 픽셀들 E, F, G, H, G2 및 H2 내의 터널 라인들(711)은 주로 디스플레이 픽셀들의 중선을 통해 x 방향으로 연장한다. 그러나, 디스플레이 픽셀들 E 및 F의 터널 라인들(711)의 일부는 터널 라인의 일부가 각각의 디스플레이 픽셀 E 및 F의 우하 코너를 통해 연장하도록 중선으로부터 벗어날 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 픽셀들 E 및 F 각각 내의 터널 라인(711)의 수직 부분들(715)은 중선에 배치된 터널 라인(711)의 부분들을 디스플레이 픽셀의 우하 코너에 배치된 터널 라인의 수평 부분(716)에 접속할 수 있다. 픽셀들 G2 및 H2에서, M1 층은 G2 및 H2 디스플레이 픽셀들 각각 내의 터널 라인(711)으로부터 연장하는 도전성 재료의 연장부들(717)도 포함할 수 있다.
모든 디스플레이 픽셀들 내의 소스들(703) 및 드레인들(707) 상에 도전성 재료를 퇴적시켜 제1 접속(CON1) 층을 형성함으로써 접속 패드들(718, 719)을 각각 형성할 수 있다. 디스플레이 픽셀들 E 및 F에서, CON1 층의 도전성 재료의 퇴적은 터널 라인(711)의 수평 부분(716) 상에 퇴적된 접속 패드(721)도 포함할 수 있다.
도전성 재료를 퇴적시켜 제2 금속(M2) 층을 형성함으로써 각각의 디스플레이 픽셀 내에 3개의 데이터 라인(723)을 형성할 수 있다. 접속 패드들(724)은 접속 패드들(718) 상에 퇴적된 M2 층의 도전성 재료로 형성될 수 있다. 디스플레이 픽셀들 E 및 F에서, 접속 패드들(725)은 접속 패드들(721) 상에 퇴적된 M2 층의 도전성 재료로 형성될 수 있다. 픽셀들 B, D, G 및 G2 각각에서, M2 층은 도 7에 데이터 라인(723a)으로 표시되고 점선으로 도시된 인접 디스플레이 픽셀의 데이터 라인으로의 연장부(727)도 포함할 수 있다.
도 8은 예시적인 처리의 추가 단계들을 나타낸다. 참조를 위해, M2 층도 도시된다. M2 층의 접속 패드들(724) 상에 제2 접속(CON2) 층의 도전성 재료를 퇴적시킴으로써 접속 패드들(801)을 형성할 수 있다. 픽셀들 E 및 F에서, M2 층의 접속 패드들(725) 상에 CON2 층의 도전성 재료를 퇴적시킴으로써 접속 패드들(803)을 형성할 수 있다.
도전성 재료의 층(Vcom 층)을 퇴적시켜 각각의 픽셀 내에 공통 전극(805)을 형성할 수 있다. 픽셀들 E 및 F 각각에서, 공통 전극(805)은 접속 패드(803)와 도 9를 참조하여 새로 설명될 제3 금속 층 사이의 직접 접속을 가능하게 하는 노치(807)를 포함할 수 있다.
도 9는 예시적인 처리의 추가 단계들을 나타낸다. 참조를 위해, Vcom 층도 도시된다. 공통 전극들(805) 상에 제3 금속(M3) 층의 도전성 재료를 퇴적시켜 접속 그리드들(901)을 형성함으로써 공통 전극들과의 전기적 접속을 형성할 수 있다. 각각의 디스플레이 픽셀의 접속 그리드(901)는 디스플레이 픽셀의 수직 및 수평 라인들의 구성 및/또는 인접 픽셀들의 수직 및 수평 접속 그리드 라인들의 구성들에 따라 2개, 3개 또는 4개의 인접 디스플레이 픽셀 내의 접속 그리드들에 접속할 수 있는 수직 라인들(903) 및 수평 라인들(905)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 픽셀들 A, F, H 및 H2의 접속 그리드들(901)의 수직 및 수평 라인들은 이러한 디스플레이 픽셀들의 수직 및 수평 경계들로 각각 연장한다. 따라서, 픽셀들 A, F, H 및 H2의 접속 그리드들(901)은 대응하는 픽셀 경계들로 연장하는 인접 디스플레이 픽셀들의 접속 그리드들에 4개의 경계 모두에서 접속할 수 있다. 따라서, 픽셀들 A, F, H 및 H2의 공통 전극들(805)은 최대 4개의 인접 디스플레이 픽셀의 공통 전극들에 전기적으로 접속될 수 있다. 픽셀 H2의 접속 그리드(901)는 아래에 더 상세히 설명되는 연장부(917)를 포함한다.
디스플레이 픽셀 C의 접속 그리드(901)의 수직 라인들(903)은 수직 브레이크들(907)을 포함할 수 있으며, 따라서 픽셀 C의 접속 그리드는 픽셀 C의 하부 경계에 인접하는 디스플레이 픽셀의 접속 그리드로부터 분리된다. 따라서, 디스플레이 픽셀 C의 공통 전극(805)은 최대 3개의 인접하는 디스플레이 픽셀, 즉 좌측, 우측 및 상측으로 인접하는 픽셀들의 공통 전극들에 전기적으로 접속될 수 있다. 디스플레이 픽셀들 B, G 및 G2에서, 접속 그리드들(901)의 수평 라인들(905)은 수평 브레이크들(909)을 포함할 수 있다. 디스플레이 픽셀 E에서, 수평 라인(905)은 접속 그리드의 수직 라인들(903) 중 하나의 일부를 포함할 수 있으며, 따라서 수평 라인의 우측 부분은 픽셀 E의 우하 코너의 접속 패드(803)에 접속할 수 있다. 픽셀 E의 수평 라인(905)은 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 접속 패드(803)의 우측으로 더 연장하는 연장부(910)를 포함한다. 그러나, 픽셀 E의 수평 라인(905)의 우측은 디스플레이 픽셀의 우하 코너에서 끝나므로, 수평 라인은 픽셀 E의 우측 경계에 인접하는 디스플레이 픽셀의 접속 그리드 수평 라인과 접속하지 않는데, 즉 픽셀 E의 수평 라인은 수평 브레이크(914)를 포함한다. (이와 달리, 픽셀 F의 수평 라인(905)은 우측 인접 디스플레이 픽셀의 접속 그리드 수평 라인에 접속할 수 있는 수직 부분(912)을 포함한다.) 따라서, 픽셀들 B, E, G 및 G2의 접속 그리드들은 우측 경계에 인접하는 디스플레이 픽셀들의 접속 그리드들로부터 분리되며, 디스플레이 픽셀들 B, E, G 및 G2의 공통 전극들(805)은 최대 3개의 인접 디스플레이 픽셀, 즉 좌측, 상측 및 하측으로 인접하는 픽셀들의 공통 전극들에 전기적으로 접속될 수 있다. 디스플레이 픽셀 D는 수직 브레이크들(907) 및 수평 브레이크들(909)을 포함하며, 따라서 픽셀 D의 접속 그리드는 하측 경계 및 우측 경계에 인접하는 디스플레이 픽셀들의 접속 그리드들로부터 분리된다. 따라서, 디스플레이 픽셀 D의 공통 전극(805)은 최대 2개의 인접 디스플레이 픽셀, 즉 좌측 및 상측으로 인접하는 픽셀들의 공통 전극들에 전기적으로 접속될 수 있다.
CON2 층의 접속 패드들(801) 상에 제3 접속(CON3) 층의 도전성 재료를 퇴적시킴으로써 접속 패드들(911)을 형성할 수 있다. 픽셀들 E 및 F에서, CON2 층의 접속 패드들(803) 상에 CON3 층의 도전성 재료를 퇴적시킴으로써 접속 패드들(913)을 형성할 수 있다.
도 10은 예시적인 처리의 추가 단계들을 나타낸다. 참조를 위해, M3 및 CON3 층도 도시된다. 픽셀 전극들(1001, 1003)은 도전성 재료로 형성될 수 있고, 블랙 마스크들(1005, 1007)은 불투명한 재료로 형성될 수 있다. 픽셀 전극들(1003)은 픽셀들 E 및 F 각각 내의 터널 라인(711)과 접속 그리드(901)를 전기적으로 접속할 수 있는, 도 5의 비아(521)와 같은 도전성 라인(1009)을 함께 형성할 수 있는 접속 패드들(721, 725, 803, 913)에 의해 형성된 구조로 인해 픽셀 전극들(1001)보다 작은 영역을 커버할 수 있다. 따라서, 픽셀들 E 및 F는 콘택 픽셀들로서 지칭될 수 있다. 픽셀들 E 및 F 내의 블랙 마스크들(1007)은 전기 접속들(1009) 위의 영역을 커버하는 부분들(1009)을 포함할 수 있다.
층들 간의 다른 접속들은 소스(703)와 데이터 라인(723)을 전기적으로 접속할 수 있는 접속 패드(719), 및 드레인(707)과 픽셀 전극(1001 또는 1003)을 전기적으로 접속할 수 있는 접속 패드들(718, 724, 801, 911)에 의해 형성된 도전성 라인을 포함할 수 있다.
전술한 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내의 요소들의 다양한 배치는 도 7-10을 참조하여 그리고 도 11a-c, 12a-b 및 13을 더 참조하여 이제 설명되는 바와 같이 디스플레이 픽셀들이 터치 스크린의 터치 픽셀들 내에 배열될 때 디스플레이 픽셀들 간의 기생 용량 차이들의 효과들을 줄이거나 제거할 수 있다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 픽셀들 B, D, G 및 G2는 함께 접속된 공통 전극들의 영역들을 분리하기 위해 도전성 그리드들 내에 수평 브레이크들(909)을 포함할 수 있고, 디스플레이 픽셀 E는 수평 브레이크(914)를 포함할 수 있다. 그러나, 수평 브레이크들(909)을 포함하지 않는 다른 픽셀들에서, 수평 라인(905)은 우측 경계에서 인접 픽셀로 연장하며, 따라서 예를 들어 디스플레이 픽셀들 A, C 및 H 내의 수평 라인의 일부는 우측 인접 디스플레이 픽셀의 데이터 라인(723a)의 일부와 오버랩될 수 있다. 따라서, 수평 브레이크들(909, 914)로 인해 수평 라인(905)의 일부를 포함하지 않는 디스플레이 픽셀들 B, D, E, G 및 G2와 대조적으로 이러한 추가적인 오버랩에 의해 유발되는 디스플레이 픽셀들 A, C 및 H 내의 추가적인 기생 용량이 존재할 수 있다. 디스플레이 픽셀들 A, C 및 H 내의 수평 라인들(905)의 추가 오버랩에 의해 유발되는 추가 기생 용량은 Vcom과 데이터 라인들(723a) 사이의 추가 기생 용량으로서 지칭될 수 있는데, 그 이유는 M3 층 내에 존재할 수 있는 수평 라인들이 이 예에서 Vcom 층 내의 공통 전극들(805)에 전기적으로 접속될 수 있기 때문이다. Vcom과 데이터 라인들(723a) 간의 이러한 추가 기생 용량은 이러한 데이터 라인들과 관련된 모든 디스플레이 픽셀들의 동작에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 그 영향은 영향받는 데이터 라인들(723a)이 연장하는 디스플레이 픽셀들의 열 내의 모든 디스플레이 픽셀들의 휘도의 감소일 수 있다. 터치 스크린의 디스플레이 픽셀들의 열들의 휘도의 차이들은 예를 들어 시각적 아티팩트들을 생성함으로써 이미지들의 품질을 저하시킬 수 있다.
그러나, 다른 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내의 추가적인 요소들(즉, 픽셀들 B, D, G 및 G2의 스택업들 내의 연장부들(727) 및 픽셀 E 내의 연장부(910))의 배치는 이 실시예에서 픽셀들 A, C 및 H 내의 수평 라인들(905)의 구성에 의해 유발되는 Vcom과 데이터 라인들 간의 기생 용량 차이들을 상쇄시키는 데 도움이 될 수 있다. 도 7 및 11a-c를 참조하면, 디스플레이 픽셀들 B, D, G 및 G2 내의 데이터 라인들(723a)의 연장부들(727)(예를 들어, "날개들" 또는 "날개 구조들"이라고도 함)은 데이터 라인들(723a)과 디스플레이 픽셀들의 Vcom 층의 추가적인 오버랩을 생성할 수 있다. 도 11a-c는 수평 브레이크들(909)을 포함하고 데이터 라인들(723a)의 연장부들(727)도 포함하는 수평 라인들(905)을 갖는 일부 픽셀들을 포함하는 예시적인 접지 영역(1101)을 포함하는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 구성을 더 상세히 나타낸다. 이와 같이, 예를 들어, 데이터 라인들과 Vcom 층 간의 기생 용량이 접속 그리드(901) 내의 수평 브레이크(909)를 포함하는 픽셀들, 즉 이 예에서 B, D, G 및 G2 픽셀들에 추가되어, 수평 브레이크를 포함하지 않는 픽셀들, 예를 들어 픽셀들 A, C 및 H 내의 데이터 라인들과 Vcom 층 간의 기생 용량의 효과를 줄이거나 제거할 수 있다. 특히, 이 예에서, 기생 용량 효과는 디스플레이 픽셀들 A, C 및 H에서와 같이 터치 스크린 내의 다른 곳에 존재하는 기생 용량을 상쇄시키는 픽셀들 B, D, G 및 G2 내의 추가적인 기생 용량을 생성할 수 있는 추가적인 요소들의 배치에 의해 감소 또는 제거될 수 있다.
픽셀 E 내의 수평 라인(905)의 구성은 픽셀들 B, D, G 및 G2에서의 구성과 다르므로, 이 예에서는 추가 요소의 상이한 배치가 이루어질 수 있다. 도 9 및 11b를 참조하면, 픽셀 E의 수평 라인(905)의 연장부(910)의 배치는 픽셀 E 내의 M3 층의 일부와 데이터 라인(723a)의 오버랩을 생성할 수 있으며, 이는 픽셀들 A, C 및 H의 기생 용량과 근사할 수 있는 추가 기생 용량을 생성할 수 있다. 도 11b는 연장부(910)를 더 상세히 나타낸다. 이와 같이, 예를 들어, 데이터 라인과 Vcom 층 사이의 기생 용량이 픽셀 E에 추가되어, 픽셀들 A, C 및 H 내의 데이터 라인과 Vcom 층 사이의 기생 용량의 효과를 줄이거나 제거할 수 있다. 이것은 픽셀들 A, C 및 H에서와 같이 터치 스크린 내의 다른 곳에 존재하는 기생 용량을 상쇄시킬 수 있는 터치 스크린 내의 한 위치 내의, 즉 픽셀 E의 스택업 내의 추가 기생 용량을 생성할 수 있는 추가 요소들의 배치에 의해 기생 용량 효과를 줄이거나 제거하는 다른 예일 수 있다.
터치 스크린의 일부 디스플레이 픽셀들의 스택업 요소들을 개조하여 터치 스크린의 다른 디스플레이 픽셀들 내의 기생 용량을 상쇄시키는 것은 터치 스크린 내의 더 많은 디스플레이 픽셀이 실질적으로 동일한 기생 용량을 갖게 할 수 있다. 이것은 예를 들어 터치 스크린 내의 디스플레이 픽셀들의 배열, 즉 상이한 타입의 디스플레이 픽셀들의 터치 스크린의 레이아웃 내로의 특정 배치에 있어서의 더 큰 유연성을 가능하게 할 수 있다.
디스플레이 픽셀 F의 수평 라인(905)은 픽셀 F의 접속 그리드(901)와 우측 인접 픽셀의 접속 그리드 간의 접속을 제공할 수 있는 전술한 바와 같은 수직 부분(912)을 포함할 수 있다. 디스플레이 픽셀들 A, C 및 H와 유사하게, 이러한 우측 인접 픽셀에 대한 M3 층 접속은 M3 층의 일부와 데이터 라인(723a)의 오버랩을 유발할 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가 요소들이 모든 다른 타입의 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내에 배치되어, 픽셀 F 내의 수직 부분(912)과 데이터 라인(723a)의 오버랩으로 인한 기생 용량을 상쇄시키는 기생 용량들을 추가할 수 있다. 이 경우, 모든 타입의 디스플레이 픽셀들은 데이터 라인(723a) 및 Vcom에 대해 동일한 또는 실질적으로 동일한 기생 용량을 갖도록 균형화될 수 있다.
그러나, 수직 부분(912)과 데이터 라인(723a)의 오버랩은 픽셀들 A, C 및 H에서의(그리고 연장부들(727, 910)의 추가 후에 픽셀들 B, D, E, G 및 G2에서의) 오버랩보다 훨씬 클 수 있다. 따라서, 픽셀 F에서의 오버랩은 다른 개조되지 않은 디스플레이 픽셀들에서의 기생 용량들보다 훨씬 큰 기생 용량을 생성할 수 있다. 픽셀 F에서의 기생 용량을 상쇄시키기 위해 모든 다른 타입의 디스플레이 픽셀들에서 기생 용량을 증가시키는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 도 12a-b 및 13을 참조하여 더 상세히 후술하는 일 실시예에서, 픽셀 F에서의 기생 용량의 효과는 F 픽셀들을 터치 픽셀 레이아웃 내에 특정 배열로 배치함으로써 부분적으로 감소 또는 제거될 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 일부 실시예들에서는 다른 디스플레이 픽셀들 내에 추가 요소들을 배치할 필요성이 감소 또는 제거될 수 있다.
도 12a 및 12b는 하나의 예시적인 터치 픽셀(1203)에 대한 디스플레이 픽셀들의 예시적인 레이아웃을 나타낸다. 터치 픽셀(1203)은 60x64 디스플레이 픽셀들의 영역을 포함하며, 디스플레이 픽셀들 각각은 도면에 나타난 디스플레이 픽셀들의 범례에 따라 전술한 디스플레이 픽셀들 A-H2 중 하나이다. 도 12a는 또한 160(16x10)개의 터치 픽셀(1203)의 예시적인 배열을 포함하는 예시적인 터치 스크린(1201)을 나타낸다. 디스플레이 픽셀 레이아웃은 후술하는 접지 영역들에 더하여 도 3-5를 참조하여 전술한 구동 영역 세그먼트들 및 감지 영역들에 실질적으로 대응할 수 있는 디스플레이 픽셀들의 그룹핑들을 생성한다. 특히, 디스플레이 픽셀들의 레이아웃은 2개의 X 영역(X1, X2), 2개의 Y 영역(Y1, Y2) 및 하나의 Z 영역을 형성한다. X1 및 X2 영역들은 예를 들어 도 3의 우측 절반 부분(309) 및 좌측 절반 부분(313) 각각과 같은 구동 영역 세그먼트의 우측 절반 부분 및 다른 구동 영역 세그먼트의 좌측 절반 부분일 수 있다. Z 영역은 예를 들어 도 3의 감지 라인(223)과 같은 감지 영역의 일부일 수 있다. Y 영역들은 예를 들어 접지 영역들의 부분들일 수 있으며, 여기서 디스플레이 픽셀들의 공통 전극들이 함께 접속되어 구동 영역 세그먼트와 감지 영역 사이에 도전성 구조를 형성할 수 있고, 도전성 구조는 터치 스크린(1201)의 경계 영역에서의 접속들에 의해 접지되어, 구동 및 감지 영역들 간의 간섭을 줄이는 것을 도울 수 있는 접지 영역을 제공할 수 있다. 도 7-10에 도시된 10개의 디스플레이 픽셀의 세트의 특정 구성들은 도 12a 및 12b에 도시된 특정 터치 픽셀 레이아웃과 더불어 터치 검출을 위해 터치 감지 시스템에서 사용될 수 있는 회로 요소들의 그룹핑을 생성할 수 있다.
도 7-10, 및 도 12a의 범례를 고려하여 알 수 있는 바와 같이, 열들 1-22 내의 디스플레이 픽셀들은 M3 층 내에서 함께 접속되어 구동 영역(X1)을 형성한다. 접지 영역(Y1)은 열 23 내의 디스플레이 픽셀들을 포함한다. 감지 영역(Z)은 열들 24-41 내의 디스플레이 픽셀들을 포함한다. 접지 영역(Y2)은 열 42 내의 디스플레이 픽셀들을 포함한다. 구동 영역(X2)은 열들 43-64 내의 디스플레이 픽셀들을 포함한다.
구동 영역들(X1, X2)은 x 방향으로 터치 픽셀(1203)을 통해 연장하는 8개의 터널 행(1205) 내의 터널 라인들(711)을 통해 함께 전기적으로 접속된다. 각각의 터널 행(1205)은 디스플레이 픽셀들 E, F, G, H, G2 및 H2의 상이한 배열을 포함할 수 있다. 따라서, 터널 라인들(711)은 터치 스크린(1201) 내의 디스플레이 픽셀들의 전체 행들을 통해 연장할 수 있으며, 픽셀들 E 및 F 내의 도전성 라인들(1009)을 통해 구동 영역들 내의 M3 층 접속 그리드들에 이르는 다수의 콘택을 포함할 수 있다. 따라서, 픽셀들 E 및 F는 함께 접속된 공통 전극들과 터널 라인들 사이에 전기적 접속/콘택을 형성하는 그들의 스택업들 내의 요소들을 포함하므로 "콘택 픽셀들"로서 지칭될 수 있다. 다른 설계들에서, 터널 행들은 더 짧을 수 있는데, 예를 들어 터널 라인들은 구동 영역의 전체 폭을 통해 연장하지 못하며, 터널 라인들과 접속 그리드들 사이의 전기적 접속들을 포함하는 비교적 적은 수의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다. 그러나, 구동 영역들의 터널 라인들과 접속 그리드들 사이의 전기적 접속들의 수의 증가는 구동 영역들 사이의 전체 저항을 감소시킬 수 있다.
도 12b는 각각의 터널 행(1205) 내의 F 픽셀들의 배열이 상이할 수 있음을 보여준다. 특히, F 픽셀들은 콘택 픽셀이 E 픽셀일 수 있는 열 22를 제외하고는, 구동 영역들 내의 디스플레이 픽셀들의 각각의 열 내에 정확히 하나의 F 픽셀이 존재할 수 있도록 각각의 터널 행(1205) 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, F 픽셀들의 특정 배열, 즉 터치 픽셀(1203)의 레이아웃 내의 F 픽셀들의 배치는 F 픽셀들의 기생 용량의 효과를 줄이거나 제거할 수 있다. 전술한 바와 같이, Vcom과 데이터 라인(723a) 사이의 기생 용량은 데이터 라인(723a)이 연장하는 열 내의 모든 디스플레이 픽셀들의 휘도 감소를 유발할 수 있다. 따라서, 디스플레이 픽셀들의 하나의 열이 다수의 F 픽셀을 포함하는 경우, 예를 들어, 인접 열 내에 동일 수의 F 픽셀을 배치하는 것은 제1 열 내의 F 픽셀들의 기생 용량의 효과(예로서, 시각적 아티팩트)를 줄이거나 제거할 수 있다. 구체적으로, 하나의 열 내의 F 픽셀들은 열의 휘도를 줄일 수 있고, 그의 효과는 열의 휘도와 이웃 열들의 휘도 간의 차이로 인한 시각적 아티팩트일 수 있다. 이웃 열들 내에 F 픽셀들을 배치하는 것은 특히 인접 및/또는 이웃 열들 내에 배치된 F 픽셀들의 수가 열 내의 F 픽셀들의 수와 동일한 경우에 열들의 휘도 차이를 줄이거나 제거할 수 있다. 터치 픽셀(1203)의 레이아웃에서는, 동일 수(예로서, 1개)의 F 픽셀이 구동 영역들(X1, X2)의 디스플레이 픽셀 열들 내에 배치될 수 있으며, 따라서 F 픽셀들의 기생 용량에 의해 유발되는 휘도 감소로부터 발생하는 시각적 아티팩트 효과가 구동 영역들에서 감소하거나 제거될 수 있다.
그러나, 도 12b에 도시된 바와 같이, 감지 영역(Z)은 콘택 픽셀, 예로서 F 픽셀을 포함하지 않을 수 있다. 결과적으로, 감지 영역의 휘도는 구동 영역들보다 클 수 있으며, 이는 시각적 아티팩트를 유발할 수 있다. 이러한 시각적 아티팩트를 줄이거나 제거하는 한 가지 방법은 픽셀 스택업 내에 추가 요소를 배치하고, 또한 추가 요소를 갖는 픽셀들을 터치 픽셀의 레이아웃 내에 특정 배열로 배치하는 조합 접근법을 이용하는 것일 수 있다. 도 9를 참조하면, 픽셀 H2는 픽셀 F에서의 수직 부분(912)의 오버랩과 실질적으로 동일한 데이터 라인(723a)과의 오버랩을 가질 수 있는 연장부(917)를 포함할 수 있다. 결과적으로, 픽셀들 F 및 H2의 Vcom들과 데이터 라인들(723a) 사이의 기생 용량들은 실질적으로 동일할 수 있다. H2 픽셀들은 (G2 픽셀을 포함할 수 있는 열 41을 제외하고) 감지 영역 내의 열들 각각 내에 단일 H2 픽셀이 존재할 수 있는 배열로 터널 행들(1205) 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 구동 영역들 내의 F 픽셀들의 배치로 인한 휘도 감소는 감지 영역 내의 H2 픽셀들의 배열에 의해 상쇄될 수 있으며, 이는 구동 영역들 내의 F 픽셀들의 기생 용량으로부터 발생할 수 있는 시각적 아티팩트의 효과를 줄이거나 제거할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도전성 라인들(1009), 수직 부분(912), 연장부(910) 및 수평 브레이크(914)에 의해 형성된 "콘택" 구조를 포함할 수 있는 콘택 픽셀들 E 및 F의 구성들은 다른 타입의 디스플레이 픽셀들과 상이하다. 도 10을 참조하면, 블랙 마스크들(1007)의 부분들(1011)에 의해 커버되는 콘택 구조로 인해, 콘택 픽셀들 E 및 F의 우측 서브픽셀들(예로서, 청색 서브픽셀)의 영역들은 다른 디스플레이 픽셀들 A-D 및 G-H2 내의 대응하는 서브픽셀들의 영역들보다 다소 작다는 것을 알 수 있다. 따라서, 픽셀들 E 및 F는 서브픽셀들의 휘도 감소로 인해 다른 디스플레이 픽셀들보다 약간 더 어둡게 보일 수 있다. 더 어두운 콘택 픽셀들 E 및 F의 효과를 줄이거나 제거하는 한 가지 방법에서, 콘택 픽셀들은 터치 픽셀(1203) 내의 각각의 터널 행(1205)을 따라 불규칙하게, 예를 들어 외관상 무작위로 분포될 수 있다. 즉, 도 12b의 최상위 터널 행을 보고, 단계적으로 아래로 각각의 터널 행을 볼 때, 콘택 픽셀들의 분포는 터널 행마다 불규칙하게 변한다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 제1 터널 행에서 콘택 픽셀들은 열들 14, 22, 50, 58 및 64에 배치되고, 제2 터널 행에서 콘택 픽셀들은 열들 2, 8, 16, 44 및 52에 배치되고, 제3 터널 행에서 콘택 픽셀들은 열들 6, 12, 20, 48, 56 및 62에 배치되고, 기타 등등이다. 이와 같이, 예를 들어, 개별 콘택 픽셀들의 휘도 감소와 관련될 수 있는 시각적 아티팩트들은 사람의 눈에 시각적으로 덜 인식될 수 있는 방식으로 분산될 수 있다.
이와 달리, H2 픽셀들은 픽셀들 E 및 F에서와 같은 콘택 구조로 인한 감소된 휘도를 가질 필요가 없으므로, 감지 영역 내의 터널 행들(1205)의 부분들 내의 H2 픽셀들의 분포는 실질적으로 균일할 수 있다는 점에 유의한다.
이제, 도 7 및 13을 참조하여, 디스플레이 픽셀 스택업들 내에 추가 요소들을 배치하고, 추가 요소들을 갖는 디스플레이 픽셀들을 특정 배열로 배치하여, 기생 용량 효과를 줄이거나 제거하는 다른 예가 설명된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 콘택 픽셀들 E 및 F는 M1 층 내에 형성되는 터널 라인(711) 내의 수직 부분들(715)을 포함할 수 있다. 각각의 콘택 픽셀에서, 수직 부분들(715)은 콘택 픽셀의 데이터 라인(723) 및 우측 인접 픽셀의 데이터 라인(723a)과 오버랩될 수 있으며, 이는 터널 라인과 2개의 데이터 라인 사이에 기생 용량을 유발할 수 있다. 위의 예와 유사하게, 추가 요소들을 다른 디스플레이 픽셀들의 스택업들 내에 추가하여, 콘택 픽셀들 내의 터널 라인들과 데이터 라인들 사이의 기생 용량을 상쇄시킬 수 있다. 특히, 픽셀들 G2 및 H2의 터널 라인들(711)의 연장부들(717)이 포함될 수 있다. 도 13은 픽셀들 G2 및 H2를 더 상세히 나타낸다. 명료화를 위해, 픽셀 H2의 M3 층 내의 연장부(917)는 도 13에 도시되지 않는다. 위의 예와 유사하게, 콘택 픽셀들 E 및 F의 배열 및 픽셀들 G2 및 H2의 배열은 콘택 픽셀들 내의 수직 부분들(715)로 인한 기생 용량의 효과를 줄이거나 제거하도록 배치될 수 있다.
터치 픽셀(1203)은 각각의 터널 행 내에 동일 수의 콘택 픽셀들(예로서, 픽셀들 E 및 F의 전체 수)을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 터널 행은 M1 층 터널 라인들(771)과 M3 층 접속 그리드들(901) 사이에 동일한 저항을 가질 수 있으며, 이는 콘택 픽셀들로 인한 기생 용량들의 효과들을 상쇄시키는 데 도움이 될 수 있다.
첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 충분히 설명되었지만, 본 설명 및 도면들에 비추어 이 분야의 전문가들에게는 상이한 실시예들의 특징들을 결합하고, 특징 또는 특징들을 생략하는 것 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 변경들 및 개량들이 명백할 것이라는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 전술한 컴퓨팅 시스템(200)의 기능들 중 하나 이상은 메모리(예로서, 도 2의 주변 장치들(204) 중 하나)에 저장되고 터치 프로세서(202)에 의해 실행되거나, 프로그램 저장 장치(232)에 저장되고 호스트 프로세서(228)에 의해 실행되는 펌웨어에 의해 수행될 수 있다. 펌웨어는 또한 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치로부터 명령어들을 가져와서 명령어들을 실행할 수 있는 다른 시스템과 같은 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위해 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체 내에 저장 및/또는 전송될 수 있다. 이 문서와 관련하여, "컴퓨터 판독 가능 매체"는 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함 또는 저장할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 기구 또는 장치, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기), 판독 전용 메모리(ROM)(자기), 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(EPROM)(자기), CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R 또는 DVD-RW와 같은 휴대용 광 디스크, 또는 컴팩트 플래시 카드와 같은 플래시 메모리, 보안 디지털 카드, USB 메모리 장치, 메모리 스틱 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
펌웨어는 또한 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치로부터 명령어들을 가져와서 명령어들을 실행할 수 있는 다른 시스템과 같은 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위해 임의의 전송 매체 내에서 전파될 수 있다. 이 문서와 관련하여, "전송 매체"는 명령어 실행 시스템, 기구 또는 장치에 의해 또는 그와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 전송 판독 가능 매체는 전자, 자기, 광, 전자기 또는 적외선 유선 또는 무선 전파 매체를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 실시예들은 x 방향 및 y 방향이 각각 수평 방향 및 수직 방향과 동일할 수 있는 데카르트 좌표계를 참조하여 설명될 수 있다. 그러나, 이 분야의 기술자는 특정 좌표계에 대한 참조가 단지 명료화를 위한 것일 뿐, 요소들의 방향을 특정 방향 또는 특정 좌표계로 한정하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 더구나, 특정 재료들 또는 재료 타입들이 실시예들의 설명에 포함될 수 있지만, 이 분야의 기술자는 동일 기능을 달성하는 다른 재료들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 아래의 예들에서 설명되는 바와 같은 "금속층"은 임의의 전기 전도 재료의 층일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 실시예들에서, 구동 라인들 및/또는 감지 라인들은 예를 들어 통상적인 LCD 디스플레이들 내에 이미 존재하는 다른 요소들(예로서, 통상적인 LCD 디스플레이에서 회로 요소들로서도 기능하는, 예를 들어 신호들을 운반하고, 전압들을 저장하는 것 등의 기능을 하는 다른 전극들, 도전성 및/또는 반도체 층들, 금속 라인들), 통상적인 LCD 스택업 요소들이 아닌, LCD 스택업 내에 형성된 다른 요소들(예를 들어, 실질적으로 터치 스크린의 터치 감지 시스템을 위한 기능을 갖는 다른 금속 라인들, 플레이트들), 및 LCD 스택업의 외부에 형성된 요소들(예로서, 실질적으로 투명한 외부 도전성 플레이트들, 와이어들 및 다른 요소들 등)을 포함하는 다른 요소들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 감지 시스템의 일부는 공지된 터치 패널 오버레이들과 유사한 요소들을 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, 각각의 서브픽셀은 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B) 서브픽셀일 수 있으며, 모든 3개의 R, G 및 B 서브픽셀의 조합은 하나의 컬러 디스플레이 픽셀을 형성할 수 있다. 이 실시예는 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀들을 포함하지만, 서브픽셀은 다른 컬러의 광 또는 다른 파장의 전자기 복사선(예로서, 적외선)에 기초할 수 있거나, 단색 구성에 기초할 수 있다.

Claims (22)

  1. 터치 스크린으로서,
    제1 요소 및 제2 요소를 각각 포함하는 스택업들을 갖는 복수의 디스플레이 픽셀
    을 포함하고,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀은
    상기 제1 요소에 접속된 제3 요소를 포함하는 제1 디스플레이 픽셀 - 상기 제3 요소는 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제1 및 제2 요소들 사이의 제1 기생 용량에 기여함 -, 및
    상기 제3 요소가 없는 제2 디스플레이 픽셀 - 상기 제2 디스플레이 픽셀은 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제1 및 제2 요소들 사이의 제2 기생 용량을 포함함 -
    을 포함하는 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 요소 및 상기 제2 요소 중 하나는 상기 터치 스크린 상의 또는 그 근처의 터치를 감지하는 터치 감지 회로의 터치 감지 요소를 포함하는 터치 스크린.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소 및 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소는 서로 전기적으로 분리되는 터치 스크린.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소는 상기 터치 스크린의 디스플레이 시스템의 제1 데이터 라인의 일부를 포함하고, 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소는 상기 디스플레이 시스템의 제2 데이터 라인의 일부를 포함하는 터치 스크린.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제1 요소는 상기 제1 디스플레이 픽셀의 공통 전극을 포함하고, 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제1 요소는 상기 제2 디스플레이 픽셀의 공통 전극을 포함하는 터치 스크린.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 디스플레이 픽셀은 상기 제1 요소 및 상기 제2 요소 중 하나에 접속되는 제4 요소를 포함하고, 상기 제4 요소는 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제1 및 제2 요소들 사이의 상기 제2 기생 용량에 기여하는 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기생 용량들은 실질적으로 동일한 터치 스크린.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소는 상기 터치 스크린의 디스플레이 시스템의 제1 데이터 라인의 일부를 포함하고, 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소는 상기 디스플레이 시스템의 제2 데이터 라인의 일부를 포함하고, 상기 제4 요소는 상기 제2 데이터 라인에 접속되는 날개 구조를 포함하는 터치 스크린.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제1 요소는 상기 제1 디스플레이 픽셀의 공통 전극을 포함하고, 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제1 요소는 상기 제2 디스플레이 픽셀의 공통 전극을 포함하고, 상기 제4 요소는 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 공통 전극에 접속되는 연장부를 포함하는 터치 스크린.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2 요소 및 상기 제3 요소는 상기 스택업의 상이한 재료 층들에 있고, 상기 제3 요소는 상기 제2 요소와 오버랩되는 터치 스크린.
  11. 제1항에 있어서, 전기적으로 접속된 제1 복수의 제2 요소가 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소 및 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소를 포함하고, 상기 제1 복수의 제2 요소의 총 기생 용량은 상기 제1 및 제2 용량들을 포함하는 터치 스크린.
  12. 제11항에 있어서, 접속된 제2 복수의 제2 요소를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 복수의 제2 요소는 동일 수의 제1 디스플레이 픽셀을 포함하며, 따라서 상기 제1 및 제2 복수의 제2 요소의 총 기생 용량들은 상쇄되는(balanced) 터치 스크린.
  13. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린은 컴퓨팅 시스템 내에 통합되는 터치 스크린.
  14. 제1 요소 및 제2 요소를 각각 포함하는 스택업들을 갖는 복수의 디스플레이 픽셀의 레이아웃을 포함하는 터치 스크린을 제조하는 방법으로서,
    상기 레이아웃 내의 제1 배치에, 상기 제1 및 제2 요소들을 포함하는 제1 구성을 포함하는 제1 디스플레이 픽셀을 형성하는 단계 - 상기 제1 구성은 상기 제1 및 제2 요소들 사이의 제1 기생 용량과 관련됨 -; 및
    상기 레이아웃 내의 제2 배치에, 상기 제1 및 제2 요소들을 포함하는 제2 구성을 포함하는 제2 디스플레이 픽셀을 형성하는 단계 - 상기 제2 구성은 상기 제1 구성과 다르고 제2 기생 용량과 관련되며, 따라서 복수의 제2 요소의 총 기생 용량들은 상쇄됨 -
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 디스플레이 픽셀을 형성하는 단계는 상기 제1 요소에 접속되는 제3 요소를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제3 요소는 상기 제1 기생 용량에 기여하며, 상기 제2 디스플레이 픽셀을 형성하는 단계는 상기 제1 및 제2 요소들 중 하나에 접속되는 제4 요소를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제4 요소는 상기 제2 기생 용량에 기여하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기생 용량들은 실질적으로 동일한 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 요소는 상기 터치 스크린의 디스플레이 시스템의 데이터 라인을 포함하고, 상기 총 기생 용량들은 상기 디스플레이 픽셀들의 상이한 열들의 상기 데이터 라인들 사이에서 상쇄되는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 전기적으로 접속된 제1 복수의 제2 요소가 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소 및 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 제2 요소를 포함하고, 상기 제1 복수의 제2 요소의 총 기생 용량은 상기 제1 및 제2 용량들을 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 접속된 제2 복수의 제2 요소를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 복수의 제2 요소는 동일 수의 제1 디스플레이 픽셀을 포함하며, 따라서 상기 제1 및 제2 복수의 제2 요소의 상기 총 기생 용량들은 상쇄되는 방법.
  20. 터치 스크린으로서,
    공통 전극 및 데이터 라인 부분을 각각 포함하는 스택업들을 갖는 복수의 디스플레이 픽셀
    을 포함하고,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀은
    상기 공통 전극에 접속되는 제1 도전성 요소를 포함하는 제1 디스플레이 픽셀 - 상기 제1 도전성 요소와 상기 데이터 라인 부분의 오버랩은 상기 제1 디스플레이 픽셀의 상기 공통 전극과 상기 데이터 라인 부분 사이의 제1 기생 용량에 기여함 -, 및
    상기 제1 도전성 요소가 없는 제2 디스플레이 픽셀 - 상기 제2 디스플레이 픽셀은 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 공통 전극과 상기 데이터 라인 부분 사이의 제2 기생 용량을 포함함 -
    을 포함하는 터치 스크린.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 디스플레이 픽셀은 상기 공통 전극 및 상기 데이터 라인 부분 중 하나에 접속되는 제2 요소를 포함하고, 상기 제2 요소는 상기 제2 디스플레이 픽셀의 상기 공통 전극과 상기 데이터 라인 부분 사이의 상기 제2 기생 용량에 기여하는 터치 스크린.
  22. 제20항에 있어서, 제1 및 제2 데이터 라인 부분들은 동일 데이터 라인의 부분들인 터치 스크린.
KR1020127025541A 2010-04-09 2011-04-08 터치 스크린에서의 기생 용량 효과의 등화 KR101311052B1 (ko)

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