KR20150103720A - 디스플레이에 근접한 정전식 터치 표면 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 스택에 근접한 터치 표면을 갖는 정전식 터치 스크린 디스플레이를 구비한 디스플레이 디바이스가 제공된다. 디스플레이는, 상부 표면을 갖는 터치 시트, 터치 시트 아래에 위치된 전극들로 형성된 커패시터들의 행렬을 가지며, 사용자의 손가락 또는 스타일러스에 의한 상부 표면 상의 터치에 응답하여 커패시터들 중의 적어도 하나의 커패시턴스 변화를 나타내도록 구성되는 터치 센서, 및 커패시터들의 행렬 아래에 위치된 디스플레이 스택으로서, 커패시터들의 행렬 및 터치 시트를 통하는 발광 방향으로 진행하게끔 디스플레이 스택의 상부 표면을 통해 광을 방출하도록 구성되는 디스플레이 스택을 포함할 수 있다. 터치 시트의 상부 표면과 디스플레이 스택의 상부 표면 사이의 간격은 약 225 내지 1500 마이크로미터 사이이다.

Description

디스플레이에 근접한 정전식 터치 표면{CAPACITIVE TOUCH SURFACE IN CLOSE PROXIMITY TO DISPLAY}
본 발명은 디스플레이에 근접한 정전식 터치 표면에 관한 것이다.
정전식 터치 스크린(capacitive touch screen)은, 사용자의 손가락 또는 스타일러스가 터치 표면에 접촉할 때에, 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display) 스택과 같은 디스플레이 스택과 터치 표면의 중간에 위치된 전극들의 행(row)과 열(column)의 행렬을 갖는 터치 센서의 커패시턴스 변화를 측정한다. 이 커패시턴스 변화는, 어느 행 및 열이 터치에 대응하는지 결정하고, 검출된 터치가, 터치가 검출되었던 행 및 열 커패시터의 중심을 벗어나는 방향 및 간격을 보간하는 데에 사용된다. 이 방식으로, 사용자의 터치는 터치 표면을 가로질러 움직일 때에 미세한 해상도로 검출 및 추적될 수 있다.
제조자가 마주치는 하나의 난제는, 대형 스크린 텔레비전 및 디스플레이와 같은 대형 포맷 디바이스에 사용하기에 적합한 정전식 터치 스크린의 개발이다. 대각으로 30인치보다 작은 소형 정전식 터치 스크린은 통상적으로, 인듐 주석 산화물(ITO; indium tin oxide)과 같은 투명 전도성 산화물(TCO; transparent conducting oxide)의 다이아몬드 형상 행렬을 갖는 터치 센서를 사용한다. 그러나, 대형 정전식 터치 센서의 경우, 심미적으로 사용자가 받아들일 수 있을 정도로 충분히 투명한 두께로 적용된 TCO 터치 센서는, 테스트 하의 커패시턴스 및 어떤 다른 부유 용량(stray capacitance)과 함께, 터치 센서의 달성가능한 여기 주파수(excitation frequency)를 제한하며 따라서 원하는 신호 대 잡음 비를 위한 달성가능한 프레임 레이트를 제한할 만큼 충분히 느린 RC 시정수(RC time constant)를 초래할 수 있는 저항을 갖는다. 그 결과, TCO는 일반적으로 30인치 대각 치수보다 작은 디스플레이에의 적용에 한정된다.
또한, TCO 터치 센서를 사용하는 소형 정전식 터치 스크린은 생산하기가 비교적 저렴한 반면에, 대형 포맷 터치 스크린은 엄청나게 높은 제조 비용을 가지며, 이로 인해 대부분의 소비자에게 미치지 않게 된다. 대형 포맷 스크린에서 조립하기에 가장 비싼 컴포넌트 중의 하나는, 다른 특성 중에서도, 높은 유전 상수를 제공할 수 있는 능력으로 선호되는 유리 터치 표면이다. 그러나, 유리는 비싸고 무거우며 경질(rigid)이라는 단점을 갖는다. 경질 유리를 경질 LCD 기판에 본딩하는 것은 종종, 그렇지 않을 경우 손상을 일으킬 수 있는 경질-경질 본드로부터의 적층 변형(lamination strain)을 흡수하도록, 비교적 두껍고 유연한 광학 투명한 접착제 층을 필요로 한다.
제조자가 마주치는 또다른 난제는, 행과 열 행렬의 전극들과 LCD 스택 자체 사이의 전기적 간섭이다. LCD 스택이 전극 행렬에 더 가까이 위치됨에 따라, LCD 스택은 터치 감지 커패시터의 전기장과 간섭할 수 있다. 이 간섭은, 시변 전압으로 보유되는 LCD 내의 전도체들이 전극들로의 노이즈 전류와 결합하기 때문에, 그리고 LCD 내의 전기 전도성 재료의 근접도(proximity)가 전극들에 의해 셋업된 전기장의 형상에 영향을 미치고 따라서 손가락 터치에 응답하여 관찰되는 커패시턴스 변화에 영향을 미치기 때문에 일어난다. 너무 많은 간섭은 터치 감지 회로에서의 낮은 신호 대 잡음 비를 초래할 수 있다. 그 결과, 터치 감지 정확도가 저하된다. 신호 대 잡음 비를 개선하기 위한 디지털 신호 프로세싱 접근법이 제안되었지만, 이러한 접근법은 시스템에 비용, 복잡도 및 프로세싱 지연을 추가한다.
이들 난제는 그의 상관성(interrelationship)에 의해 더 복잡하다. 더 얇은 플라스틱 터치 시트의 도움으로 고가의 유리를 없애면, LCD 스택에 의한 간섭이 더 커지고 터치 감지 성능이 저하된다.
이들 난제에 비추어, 비용 효과적인 대형 포맷 정전식 터치 스크린 디바이스의 개발은 여전히 이루기가 어렵다.
상기 쟁점을 다루기 위해, 디스플레이 스택에 근접한 터치 표면을 갖는 정전식 터치 스크린 디스플레이를 구비한 디스플레이 디바이스가 제공된다. 디스플레이는, 상부 표면을 갖는 터치 시트, 터치 시트 아래에 위치된 금속 전도체들을 갖는 전극들로 형성된 커패시터들의 행렬을 가지며, 사용자의 손가락 또는 스타일러스에 의한 상부 표면 상의 터치에 응답하여 커패시터들 중의 적어도 하나의 커패시턴스 변화를 나타내도록 구성되는 터치 센서, 및 커패시터들의 행렬 아래에 위치되며, 커패시터들의 행렬과 터치 시트를 통하는 발광 방향으로 진행하게끔 디스플레이 스택의 상부 표면을 통해 광을 방출하도록 구성되는 디스플레이 스택을 포함할 수 있다. 터치 시트의 상부 표면과 디스플레이 스택의 상부 표면 사이의 간격은 약 225 내지 1500 마이크로미터 사이이다.
이 요약은 상세한 설명에서 아래에 더 기재되는 개념의 선택을 단순한 형태로 소개하고자 제공된 것이다. 이 요약은 청구하는 주제의 핵심 특징 또는 필수 특징을 나타내는 것이 아니며, 청구하는 주제의 범위를 한정하는데 사용되도록 의도되는 것도 아니다. 또한, 청구하는 주제는 본 개시의 임의의 부분에 언급한 임의의 또는 모든 단점을 해결하는 구현에 한정되지 않는다.
도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 대형 포맷 멀티터치 디스플레이 디바이스의 사시도이다.
도 2는 도 1의 대형 포맷 멀티터치 디스플레이 디바이스의 정전식 터치 감지형 디스플레이에 대한 광학 스택의 단면도이다.
도 3은 도 1의 정전식 터치 감지형 디스플레이의 터치 센서의 단순화된 개략 평면도이다.
도 4는 도 3의 선 4-4를 따라 취한, 도 1의 정전식 터치 감지형 디스플레이의 터치 센서의 부분 단면도이다.
도 5는 본 개시의 하나의 실시예에 따라 정전식 터치 감지형 디스플레이를 제조하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 6은 도 1의 디스플레이 디바이스에 대한 이미지 소스의 개략도이다.
도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 대형 포맷 멀티터치 디스플레이 디바이스(10)를 도시한다. 디스플레이 디바이스(10)는 통상적으로 30인치보다 더 큰 대각 치수를 갖는다. 일부 특히 대형 포맷의 실시예에서, 이 대각 치수는 55 인치 이상일 수 있다. 디스플레이 디바이스(10)는 통상적으로 사용자의 손가락(12) 또는 스타일러스(14)의 복수의 터치들을 감지하도록 구성된다. 디스플레이 디바이스(10)는 외부 컴퓨터 또는 온보드 프로세서와 같은 이미지 소스(S)에 연결될 수 있다. 이미지 소스(S)는 디스플레이 디바이스로부터의 멀티터치 입력을 제공받고, 멀티터치 입력을 처리하며, 디스플레이 디바이스(10) 상의 디스플레이를 위해 적절한 그래픽 출력(18)을 생성할 수 있다. 이미지 소스(S)는 도 6에 관련하여 아래에 보다 상세하게 기재된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 멀티터치 감지 기능을 가능하게 하도록, 디스플레이 디바이스(10)는 정전식 터치 감지형 디스플레이(16)를 구비한다. 도 2는 정전식 터치 감지형 디스플레이(16)에 대한 광학 스택(optical stack)의 부분 단면의 개략도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 디스플레이(16)는, 손가락 또는 스타일러스 터치를 받기 위한 상부 표면(22)을 갖는 플라스틱 광학 투명 터치 시트(20), 및 터치 센서(26)의 상부 표면에 터치 시트(20)의 하부 표면을 본딩하는 광학 투명 접착제 층(24)을 포함한다. 당해 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 광학 투명 접착제는, 그에 입사되는 가시광의 실질적으로 전부(예를 들어, 약 99%)를 전달하는 접착제 종류를 지칭하는 것임을 알 수 있을 것이다.
아래의 도 3에 관련하여 상세하게 설명되는 바와 같이, 터치 센서(26)는 터치 시트 아래에 간격을 두고 위치된 전극들로 형성된 커패시터들의 행렬을 구비한다. 이들 전극은 수신 전극 층(30)에 그리고 송신 전극 층(34)에 형성된다. 통상적으로, 전극들은, 예를 들어 박막으로서 증착된 금속의 균일 시트를 화학적으로 에칭함으로써, 또는 촉매 잉크가 유전체 기판에 도포되는 첨가 프로세스에 의해 - 그 기판은 나중에 잉크가 존재하는 플레이트 금속과 같은 방식으로 처리됨 - , 또는 유전체 접착제 기판 안에 금속 와이어(예를 들어, 3마이크로미터와 15마이크로미터 사이의 직경을 갖는 대략 원형 단면의 금속 와이어)를 배치함으로써, 또는 다른 유사한 수단에 의해 제조된 금속성 전도체들을 포함한다. 투명 전도성 산화물(TCO)이 통상적으로 전극에 사용되지는 않지만, 다른 부분이 금속으로 형성되는 전극의 일부를 형성하기 위한 TCO의 부분 사용은 배제되지 않는다. 하나의 예에서, 전극들은 실질적으로 일정한 단면의 얇은 금속일 수 있고, 디스플레이의 시청자에게 광학적으로 눈에 띄지 않도록 크기가 이루어질 수 있다.
수신 전극 층(30)과 송신 전극 층(34)은 또다른 광학 투명 접착제 층(32)에 의해 함께 본딩된다. 손가락 터치를 검출하기 위해, 행들은 통상적으로 시변 전압으로 연속적으로 구동되며 열들은 접지에 보유된다. 행으로서 하나의 축 그리고 열로서 또다른 축의 지정은 임의적이며, 이들 축은 90 °가 아닌 다른 각도로 교차할 수 있다. 전극들은 사용자의 손가락 또는 스타일러스에 의한 상부 표면 상의 터치에 응답하여 행렬의 커패시터들 중의 적어도 하나의 커패시턴스 변화를 나타내도록 구성된다. 검출 회로는, 시변 전압이 인가될 때에 이 커패시턴스 변화를 검출하도록 구성되고, 검출 타이밍 및 측정된 전류의 감쇄 정도 및/또는 위상 시프트에 기초하여, 테스트 하의 커패시턴스가 추정될 수 있고, 검출된 터치의 행 및 열이 식별될 수 있다. 전극들의 구조는 도 3 및 도 4에 관련하여 아래에 보다 상세하게 설명된다.
도 2로 돌아가서, 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display) 스택, 유기 발광 다이오드(OLED; organic light-emitting diode) 스택, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; plasma display panel), 또는 기타 평판 패널 디스플레이 스택과 같은 발광 디스플레이 스택(38)이 커패시터들의 행렬 아래에 위치된다. 광학 투명 접착제 층(36)은 디스플레이 스택(38)의 상부 표면에 커패시터들 행렬의 하부 표면을 접합시킨다. 디스플레이 스택(38)은, 방출된 광이 광학 투명 접착제 층(36), 터치 센서(26)의 수신 전극 층(30)과 송신 전극 층(34)으로부터의 결과인 커패시터들 행렬, 광학 투명 접착제 층(32), 광학 투명 접착제 층(24), 및 터치 시트(20)를 통하는 발광 방향으로 진행하게끔, 디스플레이 스택(38)의 상부 표면을 통해 광(L)을 방출하도록 구성된다. 이 방식으로, 광은 터치 시트(20)의 상부 표면(22) 상에 디스플레이된 이미지로서 사용자에게 보인다.
이제 디스플레이(16)의 광학 스택의 기하학적 구조가 기재될 것이다. 터치 시트(20)는 통상적으로 두께가 약 50 내지 500 마이크로미터 사이이고, 일부 실시예에서 두께가 115 내지 135 마이크로미터이며, 하나의 예시적인 실시예에서 두께가 125 마이크로미터이다. 이들 범위는, 원치 않는 시차 효과(parallax effect)를 피할 정도로 충분히 얇으면서, 원하는 마찰 및 마모 특성을 제공하도록 충분한 유전체 재료가 터치 센서 전극들과 사용자의 손가락 또는 스타일러스 사이에 위치될 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다.
통상적으로, 광학 투명 접착제 층(24, 32 및 36)의 각각은 두께가 약 25 내지 200 마이크로미터 사이이다. 이 두께 범위는, 여전히 광학 스택의 콤팩트한 크기를 보존하면서, 충분한 접착력을 제공한다.
터치 시트의 상부 표면과 디스플레이 스택(38)의 상부 표면 사이의 두께 치수의 간격은 통상적으로 약 225 내지 1500 마이크로미터 사이이다. 또다른 실시예에서, 터치 시트의 상부 표면과 디스플레이 스택(38)의 상부 표면 사이의 두께는 약 300 내지 1125 마이크로미터 사이이다. 이들 범위의 두께는, 광학 스택의 콤팩트한 구성을 제공하고 원치 않는 시차 효과의 도입을 피하면서, 동시에 터치 감지 기능에 대한 디스플레이 스택(38)으로부터의 전기적 간섭 없이 그 기능을 수행하도록 터치 센서의 전극들에 대한 충분한 공간을 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수신 전극 층(30)은 열들로 배열된 복수의 수신 전극들(40)을 포함하고, 송신 전극 층(34)은 행들로 배열된 복수의 송신 전극들(42)을 포함한다. 도 4에서 단면으로 도시된 바와 같이, 광학 투명 접착제 층(32)은 수신 전극 층(30)과 송신 전극 층(34)의 중간에 위치된 유전체 층을 형성한다. 각자의 커패시터(44)는 수신 전극 층(30)의 각각의 수신 전극(40)과 송신 전극 층(34)의 각각의 송신 전극(42) 사이의 교차 영역에 형성된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 수신 전극 층은 통상적으로 두께가 약 50 내지 200 마이크로미터 사이이고, 송신 층도 또한 통상적으로 두께가 약 50 내지 200 마이크로미터 사이이다. 디스플레이 디바이스(10)와 마찬가지로, 상부 시트(20), 터치 센서(26), 디스플레이 스택(38), 및 각각의 광학 투명 접착제 층(24, 32, 및 26)은 각각 통상적으로 30 인치 이상인 대각 치수를 갖고, 일부 실시예에서 55 인치 이상인 대각 치수를 갖는다.
행렬에서 열들의 수신 전극들(40) 및 행들의 송신 전극들(42)은, 상부 시트 위에 행렬의 커패시터들에 의해 방출된 전기장과 디스플레이 스택(38)의 전극들 사이의 전기적 간섭을 억제하도록 충분히 미세한 피치로 이격되어 있다. 통상적으로 간섭은, 커패시터에 대한 손가락 터치로 인한 커패시턴스 변화 대 커패시터에 대한 전체 커패시턴스(full capacitance)의 비가 1:10 내지 8:10이 되도록, 일부 실시예에서는 약 3:10이 되도록 충분한 정도로 억제된다. 이를 달성하기 위해, 행들과 열들 둘 다에서 전극들을 형성하는 전도체들의 피치는 3.5 mm이거나 그보다 더 미세하고, 일부 실시예에서 2 내지 3.5 mm 사이이고, 다른 실시예에서는 약 3 mm이다.
행렬은 복수의 수신 타이(tie) 구조들(46)을 더 포함하며, 이는 복수의 인접한 수신 전극들(40)을 수신 전극 그룹(48)으로 전기적으로 연결하는 전도체들이다. 행렬은 또한, 복수의 인접한 송신 전극들(42)을 송신 전극 그룹(52)으로 전기적으로 연결하는 전도체들인 복수의 송신 타이 구조들(50)을 더 포함한다. 이 방식으로 수신 타이 구조들(46) 및 송신 타이 구조들(50)을 사용함으로써, 수신 전극 그룹과 송신 전극 그룹의 교차 영역(54) 간의 유효 커패시턴스는, 수신 전극들과 송신 전극들이 묶이지 않고 각각의 커패시터(44)의 커패시턴스가 독립적인 구조에 비교하여, 대략 4배 증가된다. 타이 구조당 2개의 전극이 도 3에 예시되어 있지만, 각각의 수신 타이 구조(46) 및 각각의 송신 타이 구조(50)는 셋 이상의 대응하는 수신 전극들 또는 송신 전극들을 포함할 수 있으며, 이는 수신 전극 그룹과 송신 전극 그룹의 교차 영역(54) 간의 유효 커패시턴스를 훨씬 더 많이 증가시키게 될 것임을 알 수 있을 것이다. 또한, 타이 구조당 전극들의 수는 수신 전극 층 및 송신 전극 층에 대하여, 또는 원하는 경우, 심지어는 각각의 층 내에서도, 다를 수 있다. 예시된 바와 같이, 행들의 송신 전극 그룹들 및 열들의 수신 전극 그룹들의 피치는 통상적으로 7 mm보다 더 미세하고, 일부 실시예에서 4 내지 7 mm 사이이고, 다른 실시예에서는 약 6 mm이다. 이들 범위의 피치는 터치 센서(26)에 대한 충분한 감지 해상도를 제공한다. 상기 설명된 바와 같이, 전극 그룹들 내의 각각의 전극을 형성하는 개별 전도체들(예를 들어, 도 3에서 수평선 및 수직선에 의해 도시된 금속성 전도체들)의 피치는 3.5 mm이거나 더 미세하고, 일부 실시예에서 도 3에 도시된 바와 같이 2 내지 3.5 mm 사이이며, 다른 실시예에서는 약 3 mm이다. 이들 범위의 피치는 디스플레이 스택(38)에 의해 야기되는 잠재적인 전기적 간섭으로부터의 충분한 차폐를 제공한다. 수신 전극들 및 송신 전극들의 피치가 도 3에서는 동일한 것으로 예시되어 있지만, 일부 실시예에서 상기에 주어진 범위의 다른 피치가 각각에 대해 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
구동 회로(60)는 송신기(62)를 통해 각각의 송신 전극 그룹으로 시변 전압을 연속으로 구동시키도록 제공되고, 검출 회로(64)는 수신기(66)를 통해 들어오는 전류의 변화를 감지하도록 제공된다. 손가락 또는 스타일러스 터치에 대응하는 각각의 커패시터 또는 각각의 커패시터 그룹의 커패시턴스 변화는, 검출 회로에 의해 검출된 전류의 변화로부터 추론된다. 이들 변화 타이밍 및 수신된 전류 신호의 위상 시프트 및/또는 감쇄에 기초하여, 손가락 터치의 행과 열이 결정된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터치 센서(26)의 전극들의 상기 기재된 구성은, 그렇지 않으면 디스플레이 스택(38)에 의해 야기되었을 원치 않는 전기적 간섭(점선으로 나타냄)으로부터, 터치 표면의 영역에서 도트 점선으로 개략적으로 나타낸 각각의 커패시터(44)의 전기장을 효과적으로 보호한다. 그 결과, 상기 기재된 얇은 치수를 갖는 스택으로 구성된 디스플레이(16)로도, (별표로 예시된) 사용자의 스타일러스 또는 손가락의 터치는, 디스플레이 디바이스가 디스플레이 표면 상의 터치를 적절하게 감지할 수 있도록, 상기 기재된 범위 내에 있는, 커패시터(44)의 전체 커패시턴스에 관련한 커패시터(44)에 대한 커패시턴스 변화를 적절하게 일으킬 수 있다.
또한, 경질 유리 터치 표면 대신에 플라스틱 터치 시트를 사용함으로써, 중간 층을 통한 디스플레이 스택과 유리의 경질 대 경질 본딩으로 인한 적층 변형과 연관된 문제를 피하며, 변형을 흡수하기 위한 광학 투명 접착제의 두꺼운 변형 흡수 층을 제공해야 할 필요가 없다. 오히려, 상기 기재된 치수의 얇은 층이 광학 투명 접착제 층(36)에 사용될 수 있다. 또한, 상기 기재된 구성은 터치 표면으로서 유리를 사용하는 종래의 대형 포맷 정전식 터치 감지형 디스플레이보다 제조 비용이 더 낮다.
이제 도 5를 참조하면, 본 개시의 하나의 실시예에 따라 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법(100)이 기재될 것이다. 방법(100)은, 102에서, 디스플레이 스택의 상부 표면을 통해 광을 방출하도록 구성된 디스플레이 스택을 제공하는 것을 포함한다. 상기 설명된 바와 같이, 방법(100)에서 LCD 스택, OLED 스택, PDP 스택, 또는 기타 평판 패널 디스플레이 스택이 디스플레이 스택으로서 사용될 수 있다. 104에서, 방법은, 디스플레이 스택의 상부 표면 상에 제1 광학 투명 접착제 층을 적층하고, 106에서 제1 접착제 층 위에 위치된 금속 전도체들을 포함하는 전극들에 의해 형성된 커패시터들의 행렬을 갖는 터치 센서를 적층하는 것을 포함한다. 108에서, 방법은, 커패시터들의 행렬 위에 제2 광학 투명 접착제 층을 적층하고, 110에서 제2 접착제 층 위에 터치 시트를 적층하는 것을 포함한다. 커패시터들 행렬은 사용자의 손가락이나 스타일러스에 의한 터치 시트의 상부 표면 상의 터치에 응답하여 커패시터들 중의 적어도 하나의 커패시턴스 변화를 나타내도록 구성된다.
방법(100)에서 형성된 층들의 치수는 다음과 같다. 통상적으로, 터치 시트의 상부 표면과 디스플레이 스택의 상부 표면 사이의 간격은 약 225 내지 1500 마이크로미터 사이이고, 300 내지 1125 마이크로미터 사이일 수 있다. 터치 시트는 통상적으로 두께가 약 50 내지 500 마이크로미터 사이이다. 제1 및 제2 광학 투명 접착제 층의 각각은 두께가 약 25 내지 200 마이크로미터 사이일 수 있다. 이들 두께 치수의 이점은 상기에 상세하게 설명되어 있다. 상부 시트, 터치 센서, 및 디스플레이 스택은 각각 30 인치 이상, 일부 실시예에서는 55 인치 이상인 대각 치수를 갖는다.
단계 106에서 적층되는 터치 센서는, 106A에서 열들로 배열된 복수의 수신 전극들을 포함하는 수신 전극 층을 형성하고, 106B에서 행들로 배열된 복수의 송신 전극들을 포함하는 송신 전극 층을 형성하고, 106C에서 수신 층과 송신 층의 중간에 위치된 유전체 층을 형성함으로써, 형성될 수 있다. 이 방식으로, 각자의 커패시터는 수신 층의 각 전극과 송신 층의 각 전극 사이의 교차 영역에 형성된다. 통상적으로, 각각의 수신 전극 층 및 송신 전극 층은 두께가 약 50 내지 200 마이크로미터 사이이고, 전극들은 금속성 전도체들을 포함한다. 금속성 전도체들은 그의 길이를 따라 일정한 단면을 가질 수 있거나, 또는 단면이 다양할 수 있다.
터치 센서의 행렬에서 열들의 수신 전극들 및 행들의 송신 전극들은, 상부 시트 위에 행렬의 커패시터들에 의해 방출된 전기장과 디스플레이 스택의 전극들 사이의 전기적 간섭을 억제하도록 충분히 미세한 피치로 이격되어 있다. 간섭은, 커패시터에 대한 손가락 터치로 인한 커패시턴스 변화 대 커패시터에 대한 전체 커패시턴스의 비가 1:10 내지 8:10 사이가 되도록, 하나의 실시예에서는 약 3:10이 되도록 충분한 정도로 억제된다. 이들 비를 이용하여, 잡음을 제거하기 위한 고가의 시간 소모적인 디지털 신호 프로세싱 없이, 검출 회로에 의한 신호의 명확한 판독이 수행될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 전극들을 형성하는 전도체들에 대한 피치는 3.5 mm 또는 더 미세하게 설정될 수 있고, 일부 실시예에서는 2 내지 3.5 사이로, 그리고 다른 실시예에서는 약 3 mm로 설정될 수 있으며, 전극 그룹들에 대한 피치는 7 mm보다 더 미세한 것으로 설정될 수 있고, 일부 실시예에서는 4 내지 7 밀리미터로, 그리고 하나의 실시예에서는 6 밀리미터로 설정될 수 있다. 이들 피치 범위는 터치 감지를 위한 충분한 해상도 및 충분한 간섭 차폐를 제공하며, 4밀리미터보다 더 미세한 피치가 가능하지만 손가락 터치 감지의 정확도 및 해상도의 관점에서 추가의 성능 이득을 거의 제공하지 않는다. 7 밀리미터보다 더 큰 피치는 디스플레이 디바이스에 대한 손가락 터치 위치 정확도의 감소를 초래하는 경향이 있다.
106D에서, 방법(100)은, 복수의 인접한 수신 전극들을 수신 전극 그룹으로 전기적으로 연결하는 복수의 수신 타이 구조들을 포함하도록, 그리고 또한 복수의 인접한 송신 전극들을 송신 전극 그룹으로 전기적으로 연결하는 복수의 송신 타이 구조들을 더 포함하도록, 행렬을 형성하는 것을 더 포함할 수 있으며, 그리하여 수신 전극들과 송신 전극들이 묶이지 않은 구조에 비교하여, 송신 전극 그룹과 전극 그룹의 수신 교차 영역 간의 유효 커패시턴스를 적어도 대략 4배 증가시킬 수 있다.
상기 기재된 방법을 이용하여, 정확한 터치 감지를 가능하게 하도록 디스플레이 스택으로부터의 전기적 간섭으로부터 터치 센서를 보호하면서, 동시에 종래의 대형 포맷 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스에 비교하여 비용 이점을 제공하는 대형 포맷 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스가 제조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 예시적인 이미지 소스(S)를 예시한다. 상기 설명된 바와 같이, 이미지 소스(S)는 서버, 랩톱 컴퓨팅 디바이스, 셋톱 박스, 게임 콘솔, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 이동 전화, 또는 기타 적합한 컴퓨팅 디바이스와 같은 외부 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 대안으로서, 이미지 소스(S)는 디스플레이 디바이스(10) 내에 집적될 수 있다.
이미지 소스(S)는, 비휘발성 방식으로 소프트웨어 프로그램을 저장하도록 구성되는 대용량 저장장치와 같은 프로세서, 휘발성 메모리, 및 비휘발성 메모리를 포함한다. 저장된 프로그램은 휘발성 메모리의 일부를 사용하여 프로세서에 의해 실행된다. 프로그램에 대한 입력은 디스플레이 디바이스(10)의 디스플레이(16)와 함께 집적되는 터치 센서(26)를 포함하는 다양한 사용자 입력 디바이스를 통해 수신될 수 있다. 입력은 프로그램에 의해 처리될 수 있고, 적합한 그래픽 출력이 사용자에게의 디스플레이를 위해 디스플레이 인터페이스를 통해 디스플레이 디바이스(10)에 보내질 수 있다.
프로세서, 휘발성 메모리, 및 비휘발성 메모리는 개별 컴포넌트로 형성될 수 있거나, 또는 예를 들어 칩 상의 시스템으로 통합될 수 있다. 또한, 프로세서는 중앙 처리 유닛, 멀티 코어 프로세서, ASIC, 시스템온칩, 또는 기타 유형의 프로세서일 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서, 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리의 양상은, 예를 들어 FPGA(field-programmable gate array), PASIC/ASIC(program- and application-specific integrated circuit), PSSP/ASSP(program- and application-specific standard product), SOC(system-on-a-chip) 시스템, 및 CPLD(complex programmable logic device)와 같은 디바이스로 통합될 수 있다.
통신 인터페이스는 또한 인터넷과 같은 로컬 및 광역 네트워크 접속을 가로질러 서버와 같은 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신하도록 제공될 수 있다.
비휘발성 메모리는 분리식 매체 및/또는 내장형 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 메모리는 무엇보다도 광학 메모리 디바이스(예를 들어, CD, DVD, HD-DVD, Blu-Ray Disc 등), 반도체 메모리 디바이스(예를 들어, FLASH, EPROM, EEPROM 등), 및/또는 자기 메모리 디바이스(예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, MRAM 등)를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 방법 및 프로세스를 구현하도록 실행 가능한 명령어 및/또는 데이터를 저장하는 데에 사용될 수 있는 분리식 컴퓨터 판독가능 저장 매체(CRSM; computer readable storage media)가 제공될 수 있다. 분리식 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 무엇보다도 CD, DVD, HD-DVD, Blu-Ray Disc, EEPROM, 및/또는 플로피 디스크의 형태를 취할 수 있다.
비휘발성 메모리 및 CRSM은 통상적으로 이미지 소스의 파워 다운시에도 소정 지속기간 동안 명령어를 보유하도록 구성된 물리적 디바이스이지만, 일부 실시예에서, 여기에 기재된 명령어의 양상은, 적어도 한정된 지속기간 동안 물리적 디바이스에 의해 보유되지 않는 순수 신호(예를 들어, 전자기 신호, 광 신호 등)에 의해 일시적인 방식으로, 예시된 통신 버스와 같은 컴퓨터 판독가능 통신 매체에 의해 전파될 수 있다.
용어 "프로그램"은 하나 이상의 특정 기능을 수행하도록 구현되는 시스템의 소프트웨어 펌웨어 등을 기술하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 프로그램은 휘발성 메모리의 일부를 사용하여 비휘발성 메모리에 의해 보유된 명령어를 실행하는 프로세서를 통해 인스턴스화(instantiate)될 수 있다. 동일한 애플리케이션, 서비스, 코드 블록, 객체, 라이브러리, 루틴, API, 함수 등으로부터 상이한 프로그램들이 인스턴스화될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 마찬가지로, 동일한 프로그램이 상이한 애플리케이션들, 서비스들, 코드 블록들, 객체들, 루틴들, API들, 함수들 등에 의해 인스턴스화될 수 있다. 용어 "프로그램"은, 실행 파일, 데이터 파일, 라이브러리, 드라이버, 스크립트, 데이터베이스 기록 등의 개별 또는 그룹을 망라하는 것으로 이해된다.
여기에 기재된 구성 및/또는 접근법은 속성상 예시적인 것이며, 이들 특정 실시예 또는 예는 다수의 변형이 가능하기 때문에 한정하는 의미로 간주되어서는 안된다는 것을 이해하여야 한다. 상기 기재된 실시예 및 도면에 예시된 실시예는 다양한 상이한 디바이스의 예로서의 역할을 한다. 본 개시의 주제는, 여기에 개시된 다양한 구성, 특징, 기능, 및/또는 특성의 모든 신규의 자명하지 않은 조합 및 부분조합, 그 뿐만 아니라 이의 임의의 그리고 모든 등가물을 포함한다.

Claims (10)

  1. 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스에 있어서,
    상부 표면을 갖는 터치 시트;
    상기 터치 시트 아래에 위치된 금속성 전도체들을 포함하는 전극들로 형성된 커패시터들의 행렬을 가지며, 사용자의 손가락 또는 스타일러스에 의한 상기 상부 표면 상의 터치에 응답하여 상기 커패시터들 중의 적어도 하나의 커패시턴스 변화를 나타내도록 구성되는 터치 센서; 및
    상기 커패시터들의 행렬 아래에 위치된 디스플레이 스택으로서, 상기 터치 센서와 상기 터치 시트를 통하는 발광 방향으로 진행하게끔 상기 디스플레이 스택의 상부 표면을 통해 광을 방출하도록 구성되는 상기 디스플레이 스택을 포함하고,
    상기 터치 시트의 상부 표면과 상기 디스플레이 스택의 상부 표면 사이의 간격은 약 225 내지 1500 마이크로미터 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 시트는 두께가 약 50 내지 500 마이크로미터 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 센서의 하부 표면을 상기 디스플레이 스택의 상부 표면에 접합시키는 제1 광학 투명 접착제 층을 더 포함하고,
    상기 제1 광학 투명 접착제 층은 두께가 약 25 내지 200 마이크로미터 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 터치 시트의 하부 표면을 상기 터치 센서의 상부 표면에 접합시키는 제2 광학 투명 접착제 층을 더 포함하고,
    상기 제2 광학 투명 접착제 층은 두께가 약 25 내지 200 마이크로미터 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 센서는,
    열(column)들로 배열된 복수의 수신 전극들을 포함하는 수신 전극 층;
    행(row)들로 배열된 복수의 송신 전극들을 포함하는 송신 전극 층; 및
    상기 수신 전극 층과 상기 송신 전극 층의 중간에 위치된 유전체 층을 포함하고,
    상기 수신 전극 층의 각각의 전극과 상기 송신 전극 층의 각각의 전극 사이의 교차 영역에서 각자의 커패시터가 형성되는 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 수신 전극 층은 두께가 약 50 내지 200 마이크로미터 사이이고,
    상기 송신 전극 층은 두께가 약 50 내지 200 마이크로미터 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 행렬에서 상기 열들의 상기 수신 전극들의 금속성 전도체들과 상기 행들의 상기 송신 전극들의 금속성 전도체들은, 상기 상부 시트 위의 상기 행렬의 커패시터들에 의해 방출된 전기장과 상기 디스플레이 스택의 전극들 사이의 전기적 간섭을 억제하도록 충분히 미세한 피치로 이격되어 있고, 상기 간섭은, 커패시터에 대한 손가락 또는 스타일러스 터치로 인한 커패시턴스 변화 대 커패시터에 대한 전체 커패시턴스의 비를 1:10 내지 8:10 사이가 되게 하기에 충분한 정도로 억제되는 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 수신 전극들의 금속성 전도체들 및 상기 송신 전극들의 금속성 전도체들의 피치는 2 내지 3.5 mm 사이인 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 터치 센서는, 복수의 인접한 수신 전극들을 대응하는 수신 전극 그룹으로 각각 전기적으로 연결하는 복수의 수신 타이(tie) 구조들을 더 포함하고, 또한 복수의 인접한 송신 전극들을 대응하는 송신 전극 그룹으로 각각 전기적으로 연결하는 복수의 송신 타이 구조들을 더 포함하며, 그에 의해 상기 수신 전극들과 상기 송신 전극들이 묶이지 않은(untied) 구조에 비교하여, 각각의 수신 전극 그룹과 각각의 송신 전극 그룹의 교차 영역 사이의 유효 커패시턴스를 적어도 대략 4배만큼 증가시키는 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 수신 전극 그룹들 및 상기 송신 전극 그룹들은 4 내지 7 mm 사이의 피치로 배열되고, 상기 상부 시트, 상기 터치 센서, 및 상기 디스플레이 스택은 각각 30 인치 이상인 대각 치수를 갖는 것인, 정전식 터치 감지형 디스플레이 디바이스.
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