KR20160084941A - 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

터치 센서 장치는 제1 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제1 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제1 전극 패턴, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제2 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제1 터치 신호선, 상기 복수의 제2 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제2 터치 신호선, 및 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 터치 센서 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 패턴, 상기 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선은 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성하는 채널을 형성하고, 상기 터치 센서 제어부는 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 고스트 테이블을 저장하고, 상기 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하여 최종 터치 데이터를 생성한다.

Description

터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR DEVICE AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 패널은 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인을 포함한다. 복수의 화소는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 형성된다. 복수의 게이트 라인에 게이트 온 전압의 게이트 신호가 순차적으로 인가될 때, 게이트 온 전압의 게이트 신호에 대응하여 복수의 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되어 복수의 화소에 영상 데이터가 기입된다.
터치 센서 장치는 사용자의 터치 위치를 인지하여 사용자의 명령을 입력하는 입력 장치이다. 터치 센서 장치는 표시 패널의 전면에 구비되어, 손이나 물체가 터치하는 위치를 파악하여 입력 신호를 판단한다. 터치 센서 장치의 구현 방식 중 하나인 정전용량 방식이 주로 사용되고 있다. 정전용량 방식은 터치 여부에 따라 전극과 손가락 등의 도전성 물체 사이에 형성되는 정전용량의 변화를 감지하는 방식이다.
한편, 정전용량 방식에서 터치 전극 및 배선을 단일층으로 형성할 수 있으며, 이에 따라 터치 센서 장치의 두께를 매우 얇게 만들 수 있다. 하지만, 터치 전극 및 배선을 단일층으로 형성하게 되면, 각 터치 전극에 연결되는 배선이 터치 전극의 개수만큼 형성되어야 하다. 각 터치 전극에 연결되는 배선이 차지하는 영역이 커지게 되고, 이로 인하여 터치 전극의 면적이 불가피하게 제한되고 터치 감도 또한 제한될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고스트 데이터를 제거하여 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치는 제1 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제1 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제1 전극 패턴, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제2 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제1 터치 신호선, 상기 복수의 제2 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제2 터치 신호선, 및 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 터치 센서 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 패턴, 상기 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선은 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성하는 채널을 형성하고, 상기 터치 센서 제어부는 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 고스트 테이블을 저장하고, 상기 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하여 최종 터치 데이터를 생성한다.
하나의 제1 전극 패턴에 포함된 복수의 제1 전극 셀 및 서로 다른 제2 전극 패턴의 제2 전극 셀을 포함하는 컬럼을 복수개 포함할 수 있다.
상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함할 수 있다.
상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 대표 고스트 비율을 포함할 수 있다.
상기 대표 고스트 비율은 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균값일 수 있다.
상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 제1 대표 고스트 비율 및 제2 대표 고스트 비율을 포함할 수 있다.
상기 제1 대표 고스트 비율은 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균인 평균 고스트 비율 이상인 고스트 비율의 평균값이고, 상기 제2 대표 고스트 비율은 상기 평균 고스트 비율보다 작은 고스트 비율의 평균값일 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제1 전극 패턴 및 상기 복수의 제2 전극 패턴이 배치되어 있는 터치 패널의 상단 및 하단 중 어느 한 쪽에 배치될 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제2 터치 신호선에 감지 입력 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 터치 신호선으로부터 감지 출력 신호를 인가 받아 모든 채널에 대한 측정 터치 데이터를 획득할 수 있다.
상기 측정 터치 데이터는 각 채널의 상호 정전용량의 변화량을 포함할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 측정 터치 데이터에서 각 채널의 채널값을 확인하여 채널값이 소정의 임계값 이상인 채널을 터치 위치로 검출할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 패널의 하단 쪽에서부터 상단 쪽으로 순차적으로 터치 위치를 검색할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 패널의 상단 쪽에서부터 하단 쪽으로 순차적으로 터치 위치를 검색할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 확인하고, 채널 별 고스트 비율을 상기 터치 위치의 채널값에 곱하여 고스트값을 산출하고, 각 채널의 채널값에서 상기 고스트값을 차감하여 고스트를 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 상기 영상이 표시되는 표시 영역과 중첩하는 터치 영역에서 제1 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제1 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제1 전극 패턴, 상기 터치 영역에서 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제2 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제1 터치 신호선, 상기 복수의 제2 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제2 터치 신호선, 및 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 터치 센서 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극 패턴, 상기 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선은 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성하는 채널을 형성하고, 상기 터치 센서 제어부는 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 고스트 테이블을 저장하고, 상기 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하여 최종 터치 데이터를 생성한다.
하나의 제1 전극 패턴에 포함된 복수의 제1 전극 셀 및 서로 다른 제2 전극 패턴의 제2 전극 셀을 포함하는 컬럼을 복수개 포함할 수 있다.
상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제2 터치 신호선에 감지 입력 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 터치 신호선으로부터 감지 출력 신호를 인가 받아 모든 채널에 대한 측정 터치 데이터를 획득할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 측정 터치 데이터에서 각 채널의 채널값을 확인하여 채널값이 소정의 임계값 이상인 채널을 터치 위치로 검출할 수 있다.
상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 확인하고, 채널 별 고스트 비율을 상기 터치 위치의 채널값에 곱하여 고스트값을 산출하고, 각 채널의 채널값에서 상기 고스트값을 차감하여 고스트를 제거할 수 있다.
단일층의 터치 센서 장치에서 고스트 데이터를 제거하여 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 고스트가 생성되는 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고스트를 제거하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고스트를 제거하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 11 내지 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고스트를 제거하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체에서, 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 터치 센서 장치는 터치 패널(10) 및 터치 센서 회로(20)를 포함한다.
터치 패널(10)은 손이나 펜 같은 외부 물체의 접촉을 감지하는 터치 센서(touch sensor)를 형성하는 복수의 전극 패턴(electrode pattern)(A, B)을 포함한다. 전극 패턴(A, B)은 영상을 표시하는 표시 패널(display panel)을 구성하는 기판의 외면(outer surface)에 온 셀 타입(on-cell type)으로 형성될 수 있다. 또는 전극 패턴(A, B)은 표시 패널 내부에 인 셀 타입(in-cell type)으로 형성될 수 있다. 또는 전극 패턴(A, B)은 유리, 플라스틱 등의 투명한 절연체로 이루어진 별도의 기판에 형성되어 표시 패널 위에 부착되어 있을 수 있다.
제1 전극 패턴(A)과 제2 전극 패턴(B)은 물리적으로 및 전기적으로 분리되어 있다. 제1 전극 패턴(A)과 제2 전극 패턴(B)은 동일한 층에 형성되어 있으며, 터치 패널(10)의 터치 영역 내에 형성되어 있다. 여기서, 터치 영역(touch area)은 물체가 터치 패널(10)에 직접 접촉(contact)하는 접촉 터치뿐만 아니라, 근접하거나 접근한 상태에서 움직이는(hovering) 비접촉 터치를 감지할 수 있는 영역을 의미한다. 터치 영역은 표시 패널에서 실제 영상이 표시되는 표시 영역과 중첩할 수 있고, 대략 일치할 수도 있다.
제1 전극 패턴(A)은 가로 방향으로 배열되어 있으며, 각각의 제1 전극 패턴(A)은 세로 방향으로 배열되어 있는 복수의 제1 전극 셀(a11, a12, …; a21, a22, …; …)을 포함한다. 제2 전극 패턴(B)은 세로 방향으로 배열되어 있으며, 각각의 제2 전극 패턴(B)은 가로 방향으로 배열되어 있는 복수의 제2 전극 셀(b111, b211, …; b112, b212, …; …)을 포함한다.
전극 셀(electrode cell)의 관점에서, 제1 전극 셀(a11, …)은 행렬 방향으로 배열되어 있고, 제2 전극 셀(b111, …)도 행렬 방향으로 배열되어 있다. 가로 방향으로 인접하는 제1 전극 셀들(a11, a21) 사이에 제2 전극 셀(b111, b112, b113)이 위치하고, 가로 방향으로 인접하는 제2 전극 셀들(b111, b211) 사이에 제1 전극 셀(a21)이 위치한다. 즉, 가로 방향으로 제1 전극 셀과 제2 전극 셀이 하나씩 번갈아 가며 배치되어 있다. 실시예에 따라서는, 가로 방향으로, 제1 전극 셀과 제2 전극 셀이 두 개씩 번갈아 가며 배치될 수도 있다. 한편, 세로 방향으로 인접하는 제1 전극 셀들(a11, a12) 사이에는 제2 전극 셀이 위치하지 않고, 세로 방향으로 인접하는 제2 전극 셀들(b111, b112) 사이에도 제1 전극 셀이 위치하지 않는다.
제1 전극 셀과 제2 전극 셀의 구분을 용이하게 하기 위해 제1 전극 셀은 직사각형으로 도시하고 제2 전극 셀은 원형으로 도시하였지만, 전극 셀들의 형상은 이에 제한되지 않으며 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대 제1 전극 셀 및 제2 전극 셀은 모두 직사각형일 수 있고, 터치 센서의 감도 향상을 위해 돌출부를 가질 수도 있다. 또한, 제1 전극 셀들은 위치에 따라 크기가 다를 수 있으며, 제2 전극 셀도 위치에 따라 크기가 다를 수 있다.
제1 전극 패턴(A)의 제1 전극 셀(a11, a12, …) 및 이들과 가로 방향으로 인접하는 제2 전극 셀(b111, b112, b113, b121, b122, b123, …)은 상호 정전용량 방식의 터치 센서를 형성한다. 이러한 상호 정전용량 방식의 터치 센서를 형성하는 제1 전극 셀들과 제2 전극 셀들의 조합이 도면에서 컬럼(C1, C2, …)으로 표시되는데, 컬럼의 개수는 제1 전극 패턴(A)의 개수 또는 한 제2 전극 패턴(B)에 포함되는 제2 전극 셀의 개수에 상응한다.
각각의 컬럼에는 제2 전극 셀의 개수에 상응하는 개수의 채널이 존재할 수 있다. 여기서 채널은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성함에 있어서 서로 구분할 수 있는 위치 조합의 단위를 의미한다. 각각의 컬럼에서, 하나의 제1 전극 셀(a11; a12; …)은 복수의 제2 전극 셀(b111, b112, b113; b121, b122, b123; …)과 대응될 수 있다. 도 1에서 각각의 컬럼에는 이러한 대응 관계에 있는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀들의 5개의 그룹이 예시적으로 도시되어 있다. 또한, 도 1에서는 하나의 제1 전극 셀이 3개의 제2 전극 셀과 대응하는 예가 도시되어 있으며, 이 경우 하나의 제1 전극 셀에는 3개의 채널이 생성될 수 있다.
각각의 컬럼(C1, C2, …)에서, 제1 전극 셀들의 측면에는 이들과 연결되어 있는 제1 터치 신호선(la1, la2, …)이 위치하고, 제2 전극 셀들의 측면에는 이들과 연결되어 있는 제2 터치 신호선(lb1, lb2, …)이 위치한다. 이들 제1 및 제2 터치 신호선들은 제1 및 제2 전극 셀들과 동일한 층에 형성되어 있으며, 터치 패널(10)의 터치 영역 내에 형성되어 있다. 다만, 가장 왼쪽 및 가장 오른쪽에 위치하는 터치 신호선들은 터치 영역 주변에 위치할 수도 있다. 제1 및 제2 전극 셀들과 제1 및 제2 터치 신호선들의 구체적인 연결에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.
도면의 복잡화를 피하기 위해, 도 1에서 컬럼 당 하나의 제1 터치 신호선이 도시되어 있지만, 제1 전극 셀의 개수의 상응하는 개수의 제1 터치 신호선이 위치할 수 있다. 제2 터치 신호선 또한 컬럼 당 하나만 도시되어 있지만, 복수의 제2 터치 신호선이 위치할 수 있다.
제1 전극 패턴, 제2 전극 패턴, 제1 터치 신호선 및 제2 터치 신호선은 상술한 바와 같이 동일한 층에 형성될 수 있으며, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명한 도전성 산화물(transparent conductive oxide, TCO), 은 나노와이어(AgNW) 같은 도전성 나노와이어(nanowire), 메탈 메쉬(metal mesh) 등으로 형성될 수 있다. 예컨대, 기판 위에 인듐 주석 산화물(ITO)을 적층하고 패터닝하여 제1 및 제2 전극 패턴들과 제1 및 제2 터치 신호선들을 동시에 형성할 수 있다.
제1 및 제2 터치 신호선들은 센서 회로(20) 내에 위치하는 배선(미도시)을 통해 터치 센서 제어부(700)에 연결된다. 제1 및 제2 전극 셀들은 제1 및 제2 터치 신호선들을 통해 터치 센서 제어부(700)로부터 감지 입력 신호와 같은 터치 신호를 전달받을 수 있고, 감지 출력 신호와 같은 터치 신호를 터치 센서 제어부(700)로 전달할 수 있다. 센서 회로(20)는 터치 패널(10)의 터치 영역 주변에 형성될 수 있고, 별도의 인쇄 회로 기판(PCB), 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 등에 형성될 수 있다. 터치 센서 제어부(700)는 센서 회로(20) 내부에 위치하거나, 또는 센서 회로(20)의 외부에 위치하여 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 등을 통해 센서 회로(20)와 연결될 수도 있다.
이하에서는 터치 신호선의 결선과 관련하여, 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 전극 셀들과 제2 전극 셀들 그리고 이들에 연결되는 제1 터치 신호선과 제2 터치 신호선들을 각각 포함하는 컬럼(C1, C2, …)이 도시된다. 터치 패널(10)에서 이러한 컬럼(C1, C2, …)은 동일한 패턴으로 가로 방향으로 소정 개수 존재한다. 제1 및 제2 전극 패턴들(A, B)의 배치는 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하지만, 도 2에서는 제1 전극 셀들(a11, a12, …, a1n; a21, a22, …, a2n)이 세로 방향으로 n개 배치되는 것으로 도시하였다.
제1 컬럼(C1)에는 하나의 제1 전극 패턴(A)의 제1 전극 셀(a11, a12, …, a1n), 및 서로 다른 제2 전극 패턴들(B)의 제2 전극 셀(b111, b112, …, b1n3)이 배치되어 있다. 또한, 제1 컬럼(C1)에서, 제1 전극 셀들에는 제1 터치 신호선들(la11, la12, …, la1n)이 연결되어 있고, 제2 전극 셀들에는 제2 터치 신호선들(lb11, lb12, lb13)이 연결되어 있다. 이러한 배치 및 연결은 제2 컬럼 등(C2, …)에서도 동일하게 적용된다. 즉, 제2 컬럼(C2)에는 하나의 제1 전극 패턴(A)의 제1 전극 셀(a21, a22, …, a2n), 서로 다른 제2 전극 패턴들(B)의 제2 전극 셀(b211, b212, …, b2n3), 제1 터치 신호선(la21, la22, …, la2n) 및 제2 터치 신호선(lb21, lb22, lb23)이 배치되어 있고, 제1 전극 셀들에는 제1 터치 신호선들이 연결되어 있고, 제2 전극 셀들에는 제2 터치 신호선들이 연결되어 있다. 이하에는 제1 컬럼(C1)을 중심으로 터치 신호선들의 결선에 대해서 설명하기로 하고, 특별한 언급이 없으면 다른 컬럼(C2, …)에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
제1 전극 셀(a11, a12, …, a1n)에는 제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)에 개별적으로 연결되어 있다. 따라서 제1 컬럼(C1) 내의 제1 전극 셀의 개수만큼 즉, n개의 제1 터치 신호선이 존재한다. 제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)은 터치 영역 내에 위치할 수 있으며, 실질적으로 세로 방향으로 연장된다. 도 2에서 제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)은 모두 아래쪽으로 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 실시예에 따라서는 제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)은 위쪽으로 연장될 수도 있고, 일부는 아래쪽으로 연장되고 일부는 위쪽으로 연장될 수도 있다.
제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)은 센서 회로(20)를 통해 터치 센서 제어부(700)에 개별적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극 셀(a11, a12, …, a1n)이 독립적으로 구동될 수 있으며, 터치 센서 제어부(700)는 각각의 제1 전극 셀(a11, a12, …, a1n)로부터 감지 출력 신호(Rx)를 수신할 수 있다. 따라서, 터치 센서 제어부(700)는 복수의 지점에서의 터치 즉, 멀티 터치가 있는 경우에 해당 지점의 터치를 감지하는 제1 전극 셀의 위치(좌표)를 계산함으로써 멀티 터치를 감지할 수 있다.
각각의 제1 전극 셀에 인접하여 n개의 제2 전극 셀이 배치될 수 있는데, 도 2에서는 3개의 제2 전극 셀이 배치되는 예가 도시된다. 예컨대, 1번째 제1 전극 셀(a11)에 인접하여 제1 그룹의 제2 전극 셀들(b111, b112, b113)이 배치되고, 2번째 제1 전극 셀(a12)에 인접하여 제2 그룹의 제2 전극 셀들(b121, b122, b123)이 배치된다. 이런 식으로, n번째 제1 전극 셀(a1n)에 인접하여 제n 그룹의 제2 전극 셀들(b1n1, b1n2, b1n3)이 배치된다.
각 그룹이 3개의 제2 전극 셀을 포함하는 경우, 각 그룹의 제2 전극 셀에는 3개의 제2 터치 신호선(lb11, lb12, lb13)이 연결된다. 하지만, 제1 전극 셀의 경우와 달리, 제2 터치 신호선이 개별적으로 연결되지 않고 세로 방향으로 인접하는 그룹의 제2 전극 셀들 간에 짝을 이루어 연결된다. 즉, 제1 그룹의 1번째 제2 전극 셀(b111)은 제2 터치 신호선(lb11)을 통해 제2 그룹의 3번째 제2 전극 셀(b123)과 연결되고, 제2 그룹의 3번째 제2 전극 셀(b123)은 제3 그룹의 1번째 제2 전극 셀(b131)과 연결되며, 이러한 연결은 제n 그룹의 3번째 또는 1번째 제2 전극 셀(b1n3 or b1n1)까지 계속된다. 제2 그룹의 2번째 제2 전극 셀(b112)은 제2 터치 신호선(lb12)을 통해 제2 내지 제n 그룹의 2번째 전극 셀들(b122-b1n2)에 연결된다. 제1 그룹의 3번째 제2 전극 셀(b113)은 제2 터치 신호선(lb13)을 통해 제2 그룹의 1번째 제2 전극 셀(b121) 및 제3 그룹의 3번째 제2 전극 셀(b133)과 연결되며, 이러한 연결은 제n 그룹의 1번째 또는 3번째 제2 전극 셀(b1n1 or b1n3)까지 계속된다. 결과적으로 제1 컬럼(C1)에서 3개의 제2 터치 신호선(lb11, lb12, lb13)만이 터치 영역에 배치되고, 센서 회로(20)를 통해 터치 센서 제어부(700)와 연결된다.
각 그룹이 m개의 제2 전극 셀을 포함하는 경우 m개의 제2 터치 신호선이 배치되고 연결된다. 따라서 각 컬럼에 n개의 제1 전극 셀이 배치되고, 제1 전극 셀 각각에 m개의 제2 전극 셀이 배치되는 경우, 각 컬럼에는 n+m개의 터치 신호선이 배치된다. 그리고 각 컬럼에는 n×m개의 채널이 형성되며, 이는 각 컬럼에 위치하는 제2 전극 셀의 개수와 동일하다.
인접하는 그룹에서 서로 가까운 순서대로 짝(b111, b123; b112, b122; b113, b121)을 이루어 연결되는 것은 제2 터치 신호선들(lb11, lb12, lb13)이 서로 교차하지 않도록 하여 이들 간에 쇼트(short)가 일어나지 않도록 하기 위함이다. 따라서 각 그룹이 m개의 제2 전극 셀을 포함하는 경우, 예컨대 제1 그룹의 1번째, 2번째, 3번째 및 m번째 제2 전극 셀은 제2 그룹의 m번째, m-1번째, m-2번째 및 1번째 제2 전극 셀과 각각 연결된다.
제1 컬럼(C1)에서 제1 전극 셀 및 이와 인접하는 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식의 터치 센서를 형성한다. 이를 위해 제2 전극 셀은 제2 터치 신호선(lb11, lb12, lb13)을 통해 감지 입력 신호(Tx)를 입력받을 수 있고, 제1 전극 셀은 제1 터치 신호선(la11, la12, …, la1n)을 통해 감지 출력 신호(Rx)를 출력할 수 있다. 서로 다른 그룹에 속하는 제2 전극 셀들이 제2 터치 신호선에 의해 연결되어 있으므로, 예컨대 제2 터치 신호선(lb11)을 통해 감지 입력 신호(Tx)를 입력하면 각 그룹의 제2 전극 셀(b111, b123, b131, …)에 동시에 감지 입력 신호(Tx)가 입력된다. 하지만, 각 그룹의 제2 전극 셀들과 짝을 이루는 n개의 제1 전극 셀이 배치되어 있고 제1 전극 셀마다 제1 터치 신호선이 개별적으로 연결되어 있으므로, 터치로 인해 변화가 있는 감지 출력 신호(Rx)를 출력하는 제1 전극 셀 및 이와 짝을 이루는 제2 전극 셀을 특정함으로써 터치 위치를 감지할 수 있고, 멀티 터치 또한 감지할 수 있다.
제2 컬럼(C2) 내의 제1 및 제2 전극 셀들 그리고 제1 및 제2 터치 신호선들의 배치 및 연결 관계는 전술한 제1 컬럼(C1)의 경우와 동일하다. 다만, 제1 컬럼(C1)과의 관계에 있어서, 제2 컬럼(C2) 내의 제2 터치 신호선들(lb21, lb22, lb23)은 제1 컬럼(C1) 내의 제2 터치 신호선들(lb11, lb12, lb13)과 센서 회로(20) 내의 3개의 버스 라인(BL)(단, 제2 터치 신호선이 m개인 경우 m개의 버스 라인)을 통해 각각 연결될 수 있다. 도시되지 않았지만, 다른 컬럼 내의 제2 터치 신호선들도 마찬가지다. 이에 의해, 같은 행에 위치하는 제2 전극 셀들(b111, b211, …; b112, b212, …; …)이 전기적으로 연결되어 하나의 제2 전극 패턴(B)을 이루게 된다. 따라서, 어느 하나의 제2 터치 신호선에 감지 입력 신호(Tx)를 인가하면 해당 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 모든 제2 전극 셀에 감지 입력 신호(Tx)가 입력된다. 다시 말해, 특정 제2 전극 패턴(B)의 어느 한 제2 전극 셀에 감지 입력 신호(Tx)가 입력될 때, 해당 제2 전극 패턴(B)의 다른 모든 제2 전극 셀에도 감지 입력 신호(Tx)가 입력된다.
상술한 바와 같이 구성된 터치 패널(10)에서는 터치 포인트와 상관없는 위치에 고스트(ghost)가 생성될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하여 상술한 터치 패널(10)에서 고스트가 생성되는 원인에 대하여 설명한다. 그리고 고스트를 제거할 수 있는 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에서 고스트가 생성되는 원인을 설명하기 위한 도면이다. 설명을 위하여, 제1 컬럼(C1)의 3개의 제1 전극 셀(a11, a12, a13), 제2 컬럼(C2)의 3개의 제1 전극셀(a21, a22, a23), 그리고 각각의 제1 전극 셀과 그룹을 이루는 제2 전극 셀들을 도시하였다.
도 3을 참조하면, 감지 입력 신호(Tx)가 제1 컬럼(C1)의 제2 터치 신호선(1b13) 및 센서 회로(20)를 통해 이와 연결되어 있는 제2 컬럼(C2)의 제2 터치 신호선(lb23)에 인가될 때, 제1 컬럼(C1)에서 2번째의 그룹에 속하는 제2 전극 셀과 제2 컬럼(C2)에서 2번째의 그룹에 속하는 제1 전극 셀(a22) 사이에 터치 포인트(TP)가 존재하는 경우를 예로 들어 설명한다.
터치 포인트(TP)에 인접한 제1 컬럼(C1)의 제1 전극 셀(a12)은 한 그룹에 속하는 제1 전극 셀(a12)과 제2 전극 셀(b121) 간의 상호 정전용량(Cm1)에 대응하는 감지 출력 신호(Rx)를 출력한다.
반면, 터치 포인트(TP)에 인접한 제2 컬럼(C2)의 제1 전극 셀(a22)은 한 그룹에 속하는 제1 전극 셀(a22)과 제2 전극 셀(b221) 간의 제1 상호 정전용량(Cm2)뿐만 아니라 제1 컬럼(C1)의 제2 터치 신호선(lb13)과 제2 컬럼(C2)의 제1 전극 셀(a22) 간의 제2 상호 정전용량(Cm3)에 대응하는 감지 출력 신호(Rx)를 출력하게 된다. 즉, 제2 상호 정전용량(Cm3)에 의해 제1 상호 정전용량(Cm2)에 변화가 발생하게 되고, 감지 출력 신호(Rx)에 제2 상호 정전용량(Cm3)에 의한 고스트가 포함되게 된다.
또한, 터치 포인트(TP)에 인접한 제2 컬럼(C2)의 제1 전극 셀(a22)의 상단에 배치된 제1 전극 셀(a21)은 한 그룹에 속하는 제1 전극 셀(a21)과 제2 전극 셀(b213) 간의 제3 상호 정전용량(Cm4) 뿐만 아니라 제1 컬럼(C1)의 제2 터치 신호선(lb13)과 제2 컬럼(C2)의 제1 터치 신호선(la21) 간의 제4 상호 정전용량(Cm5)에 대응하는 감지 출력 신호(Rx)를 출력하게 된다. 즉, 제4 상호 정전용량(Cm5)에 의해 제3 상호 정전용량(Cm4)에 변화가 발생하게 되고, 감지 출력 신호(Rx)에 제4 상호 정전용량(Cm5)에 의한 고스트가 포함되게 된다.
제1 전극 셀과 제2 전극 셀 간의 상호 정전용량으로 터치 위치가 측정되어야 하는데, 예시한 바와 같이, 제2 터치 신호선과 제1 전극 셀 간의 상호 정전용량이나 제2 터치 신호선과 제1 터치 신호선 간의 상호 정전용량 등에 의하여 고스트가 생성될 수 있다. 이러한 고스트는 터치 패널(10)의 구조상 터치 포인트(TP)에서 터치 패널(10)의 상단 방향으로 발생하는 특징이 있다.
이러한 고스트를 제거하기 위하여, 터치 패널(10)의 채널마다 터치 포인트(TP)를 위치시키면서 모든 채널에 대한 터치 데이터를 측정하고, 터치 위치 별로 터치 데이터에 포함된 고스트의 비율을 측정할 수 있다. 고스트의 비율은 터치 위치에 따라 터치 데이터에 포함된 채널별 상호 정전용량의 변화량을 해석함으로써 구할 수 있다. 이러한 터치 위치 별 고스트의 비율은 고스트 테이블로 구성할 수 있다. 물론, 고스트 테이블은 실제 터치 패널(10)에서 실험적으로 측정될 수 있을 뿐만 아니라, 소프트웨어적으로 시뮬레이션하여 구할 수도 있다.
이러한 고스트 테이블의 예에 대하여 도 4 내지 6에서 설명한다. 도 4 내지 6에서 터치 패널(10)은 k 개의 컬럼을 포함하고, 각 컬럼은 n 개의 채널을 가지는 것으로 가정한다.
도 4는 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 고스트 테이블은 각 컬럼 별로 터치 위치(CH1~CHn)에 대한 채널 별 고스트 비율로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 컬럼에서 터치 위치가 채널1(CH1)일 때 채널1 내지 n(CH1~CHn) 각각에서의 고스트 비율(GR1_1~GRn_1)을 측정하여 저장하고, 터치 위치가 채널2(CH2)일 때 채널 1 내지 n(CH1~CHn) 각각에서의 고스트 비율(GR1_1~GRn_1)을 측정하여 저장하는 방식으로 채널 n(CHn)까지 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 측정하여 저장할 수 있다. 이에 따라, 제1 컬럼에 대한 고스트 테이블이 만들어질 수 있다. 제2 내지 제k 컬럼에 대한 고스트 테이블도 동일한 방식으로 만들어질 수 있다.
여기서는 고스트 테이블이 제1 내지 제k 컬럼 각각에 대하여 k개로 만들어진 것을 예시하였으나, 제1 내지 제k 컬럼 각각의 고스트 테이블을 합쳐서 하나의 고스트 테이블로 만들 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 만들어진 고스트 테이블은 터치 센서 제어부(700)에 저장될 수 있다. 터치 센서 제어부(700)는 고스트 테이블을 이용하여 측정된 터치 데이터에서 고스트를 제거하고 고스트가 제거된 최종 터치 데이터를 생성할 수 있다. 이에 대한, 상세한 설명은 도 7에서 후술한다.
도 5는 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4와 같이 고스트 테이블을 각 컬럼 별로 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율로 구성하게 되면, 저장되어야 하는 고스트 비율의 개수가 n×n×k개가 된다. 이에 따라, 터치 센서 제어부(700)에 요구되는 메모리의 양이 커지게 된다.
도시한 바와 같이, 각 컬럼 별로 터치 위치(CH1~CHn)에 대하여 고스트를 노이즈 수준으로 제거할 수 있는 대표 고스트 비율(GRA)을 만들 수 있다. 대표 고스트 비율(GRA)은 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균값일 수 있다. 예를 들어, 제1 컬럼에서 터치 위치가 채널1(CH1)일 때 채널1 내지 n(CH1~CHn) 각각에서의 고스트 비율(GR1_1~GRn_1)을 평균하여 터치 위치 채널1에 대한 대표 고스트 비율(GR1)을 만들 수 있다. 이와 동일한 방식으로, 제1 컬럼에서 터치 위치 채널2(CH2) 내지 채널n(CHn) 각각에 대한 대표 고스트 비율(GR2~GRn)을 만들 수 있다. 이에 따라, 제1 컬럼에 대한 고스트 테이블이 만들어질 수 있으며, 제2 내지 제k 컬럼에 대한 고스트 테이블도 동일한 방식으로 만들어질 수 있다.
도 6은 고스트를 제거하기 위한 고스트 테이블의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 각 컬럼 별로 터치 위치(CH1~CHn)에 대하여 2개의 대표 고스트 비율(GRA1, GRA2)을 만들 수 있다. 제1 대표 고스트 비율(GRA1)은 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균인 평균 고스트 비율 이상인 고스트 비율의 평균값이고, 제2 대표 고스트 비율(GRA2)은 평균 고스트 비율보다 작은 고스트 비율의 평균값일 수 있다. 터치 위치에 대한 2개의 대표 고스트 비율(GRA1, GRA2)을 포함하는 고스트 테이블은 k개의 컬럼 각각에 대하여 만들어질 수 있다.
터치 위치에 따라 고스트 비율이 평균보다 큰 채널들에 대해서는 제1 대표 고스트 비율(GRA1)을 적용하고, 고스트 비율이 평균보다 작은 채널들에 대해서는 제2 대표 고스트 비율(GRA2)을 적용하는 방식으로 고스트 테이블을 이용할 수 있다.
도 5 및 6과 같이, 대표 고스트 비율을 이용하는 경우에는 측정된 터치 데이터에서 고스트가 완전히 제거되지는 않지만 대부분의 고스트가 제거될 수 있으며, 일부 남아있는 고스트는 터치 데이터에 비하여 무시할 수 있는 노이즈 수준이 되므로, 고스트 테이블을 위한 메모리의 용량을 줄이면서 효과적으로 고스트를 제거할 수 있게 된다.
이제, 도 7 내지 10을 참조하여 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고스트를 제거하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고스트를 제거하는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다. 도 8 내지 10에서 점선은 제2 터치 신호선에 의해 제2 전극 셀들 간의 연결을 의미하며, 한 컬럼에 속하는 3개 그룹의 9개 채널(CH1~CH9)을 예시하였다.
도 7 내지 10을 참조하면, 터치 센서 제어부(700)는 제2 터치 신호선들에 감지 입력 신호(Tx)를 인가하고, 제1 터치 신호선들로부터 감지 출력 신호(Rx)를 인가 받는 방식으로 모든 채널에 대한 측정 터치 데이터를 획득한다(S110). 측정 터치 데이터는 각 채널의 상호 정전용량의 변화량을 포함할 수 있다. 여기서는 설명을 위하여, 각 채널의 상호 정전용량의 변화량을 채널값이라 칭한다. 그리고 각 채널의 채널값을 임의의 값으로 도시하였다.
터치 센서 제어부(700)는 측정 터치 데이터에서 각 채널의 채널값을 확인하여 터치 위치를 검색한다(S120). 이때, 터치 센서 제어부(700)로부터 가까운 쪽에 위치하는 채널부터 먼 쪽에 위치하는 채널까지 순차적으로 터치 위치가 검색된다. 도 2에서 예시한 바와 같이, 터치 센서 제어부(700)는 터치 패널(10)의 하단 쪽에 위치하므로, 터치 센서 제어부(700)는 터치 패널(10)의 하단 쪽에서부터 상단 쪽으로 터치 위치를 검색한다.
도 8을 참조하면, 채널9(CH9)에서부터 채널1(CH1) 방향으로 순서대로 각 채널의 채널값을 검색한다. 채널8(CH8)의 채널값이 100이므로, 채널8(CH8)을 터치 위치로 검출할 수 있다. 터치 위치를 검출함에 있어서, 채널값이 소정의 임계값 이상인 채널을 터치 위치로 검출할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 터치 센서 제어부(700)는 터치 위치가 검출되면, 고스트 테이블에서 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 확인하고, 채널 별 고스트 비율을 터치 위치의 채널값에 곱하여 고스트값을 산출하고, 각 채널의 채널값에서 고스트값을 차감하여 고스트를 제거한다(S130).
다시 도 8을 참조하면, 채널8(CH8)의 채널값이 100이고, 채널8(CH8)에 연결되어 있는 채널5(CH5) 및 채널2(CH2) 각각의 고스트 비율(GR)이 0.1이다. 채널8(CH8)의 채널값 100에 고스트 비율(GR) 0.1을 곱하면 고스트값(GV)이 10으로 산출된다. 채널5(CH5)의 채널값 210에서 고스트값(GV) 10을 차감하면 채널5(CH5)의 채널값은 200이 된다. 그리고 채널2(CH2)의 채널값 30에서 고스트값(GV) 10을 차감하면 채널2(CH2)의 채널값은 20이 된다.
다시 도 7을 참조하면, 터치 센서 제어부(700)는 검출된 터치 위치에 대한 고스트를 제거한 후 터치 위치의 검색이 종료되었는지 여부를 판단한다(S140). 터치 위치의 검색은 터치 패널(10)의 하단 쪽에서 상단 쪽의 마지막 채널까지 수행된다. 마지막 채널까지 터치 위치의 검색이 수행되지 않은 경우에는 다음의 채널에서 터치 위치를 검색한다.
도 9를 참조하면, 채널8(CH8)에 대한 터치 위치 검색 및 고스트 제거 후 채널7(CH7)에 대한 터치 위치 검색이 수행된다. 채널7CH7)의 채널값이 100이므로, 채널7(CH7)이 터치 위치로 검출된다. 채널7(CH7)에 연결되어 있는 채널6(CH6) 및 채널1(CH1) 각각의 고스트 비율(GR)이 0.2이다. 채널7(CH7)의 채널값 100에 고스트 비율(GR) 0.2를 곱하면 고스트값(GV)이 20으로 산출된다. 채널6(CH6)의 채널값 20에서 고스트값(GV) 20을 차감하면 채널6(CH6)의 채널값은 0이 된다. 그리고 채널1(CH1)의 채널값 20에서 고스트값(GV) 20을 차감하면 채널1(CH1)의 채널값은 0이 된다.
도 10을 참조하면, 채널7(CH7)에 대한 터치 위치 검색 및 고스트 제거 후 채널6(CH6)에 대한 터치 위치 검색이 수행된다. 채널6(CH6)의 채널값은 0이므로, 터치 위치로 검출되지 않는다. 다음으로, 채널5(CH5)에 대한 터치 위치 검색이 수행된다. 채널5(CH5)의 채널값이 200이므로, 채널5(CH5)가 터치 위치로 검출된다. 채널5(CH5)에 상단 쪽으로 연결되어 있는 채널2(CH2)의 고스트 비율(GR)이 0.1이다. 채널5(CH5)의 채널값 200에 고스트 비율(GR) 0.1을 곱하면 고스트값(GV)이 20으로 산출된다. 채널2(CH2)의 채널값 20에서 고스트값(GV) 20을 차감하면 채널2(CH2)의 채널값은 0이 된다. 고스트는 터치 위치에서 상단 방향으로 발생하므로, 고스트의 제거도 터치 패널(10)의 상단 방향으로 수행된다.
채널5(CH5)에 대한 터치 위치 검색 및 고스트 제거 후 채널4(CH4), 채널3(CH3), 채널2(CH2) 및 채널1(CH1)에 대한 터치 위치 검색이 순서대로 수행되며, 각 채널의 채널값이 0(임계값보다 낮은 값)이므로 고스트 제거는 수행되지 않는다.
마지막 채널인 채널1(CH1)에 대한 터치 위치 검색이 종료되면 각 채널에 남아 있는 채널값이 고스트가 제거된 최종 터치 데이터가 된다. 최종 터치 데이터에서 채널5(CH5)의 하나와 채널7,8(CH7,CH8)의 다른 하나가 터치 위치로 검출될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 터치 센서 제어부(700)는 터치 위치 검색이 종료되면 남아있는 채널값으로 구성된 최종 터치 데이터를 생성한다(S150).
이상, 도 7 내지 10에서는 터치 센서 제어부(700)가 터치 패널(10)의 하단 쪽에서부터 상단 쪽으로 터치 위치를 검색하는 경우에 대하여 설명하였다. 이와 달리, 터치 센서 제어부(700)는 터치 패널(10)의 상단 쪽에서부터 하단 쪽으로 터치 위치를 검색하고, 고스트를 제거할 수도 있다. 이에 대하여 도 11 내지 13을 참조하여 설명한다.
도 11 내지 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고스트를 제거하는 과정을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 채널1(CH1)에서부터 채널9(CH9) 방향으로 순서대로 각 채널의 채널값을 검색한다. 터치 위치의 검출을 위한 임계값이 30보다 큰 대략 40이라고 할 때, 채널1(CH1)의 채널값이 20이고, 채널2(CH2)의 채널값이 30이더라도 임계값보다 작으므로, 터치 위치로 검출되지 않는다. 채널5(CH5)의 채널값이 210이므로, 채널5(CH5)을 터치 위치로 검출할 수 있다.
채널5(CH5)의 채널값이 210이고, 채널5(CH5)에서 상단 쪽으로 연결되어 있는 채널2(CH2)의 고스트 비율(GR)이 0.1이다. 채널5(CH5)의 채널값 210에 고스트 비율(GR) 0.1을 곱하면 고스트값(GV)이 21로 산출된다. 채널2(CH2)의 채널값 30에서 고스트값(GV) 21을 차감하면 채널2(CH2)의 채널값은 9가 된다.
도 12를 참조하면, 채널5(CH5)에 대한 터치 위치 검색 및 고스트 제거 후 채널6(CH6)에 대한 터치 위치 검색이 수행된다. 채널6(CH6)의 채널값은 임계값보다 낮으므로 터치 위치로 검출되지 않으며, 채널7(CH7)의 채널값이 100이므로, 채널7(CH7)이 터치 위치로 검출된다. 채널7(CH7)에 연결되어 있는 채널6(CH6) 및 채널1(CH1) 각각의 고스트 비율(GR)이 0.2이다. 채널7(CH7)의 채널값 100에 고스트 비율(GR) 0.2를 곱하면 고스트값(GV)이 20으로 산출된다. 채널6(CH6)의 채널값 20에서 고스트값(GV) 20을 차감하면 채널6(CH6)의 채널값은 0이 된다. 그리고 채널1(CH1)의 채널값 20에서 고스트값(GV) 20을 차감하면 채널1(CH1)의 채널값은 0이 된다.
도 13을 참조하면, 채널7(CH7)에 대한 터치 위치 검색 및 고스트 제거 후 채널8(CH8)에 대한 터치 위치 검색이 수행된다. 채널8(CH8)의 채널값이 100이므로, 채널8(CH8)이 터치 위치로 검출된다. 채널8(CH8)에 연결되어 있는 채널5(CH5) 및 채널2(CH2)의 고스트 비율(GR)이 0.1이다. 채널8(CH8)의 채널값 100에 고스트 비율(GR) 0.1을 곱하면 고스트값(GV)이 10으로 산출된다. 채널5(CH5)의 채널값 210에서 고스트값(GV) 10을 차감하면 채널5(CH5)의 채널값은 200이 된다. 그리고 채널2(CH2)의 채널값 9에서 고스트값(GV) 10을 차감하면 채널2(CH2)의 채널값은 -1이 된다.
채널9(CH9)에 대한 터치 위치 검색이 종료되고, 각 채널에 남아있는 채널값으로 최종 터치 데이터가 만들어 진다. 최종 터치 데이터에서 채널2(CH2)에 채널값이 -1이지만, 이는 노이즈로 무시할 수 있으며, 채널5(CH5)의 하나와 채널7,8(CH7, CH8)의 다른 하나가 터치 위치로 검출될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 장치를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(300), 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 그리고 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500)를 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다. 그리고 표시 장치는 터치 패널(10) 및 이를 제어하는 터치 센서 제어부(700)를 포함한다. 터치 패널(10)은 표시 패널(300)의 외면에 형성되거나 부착되어 있을 수도 있고, 표시 패널(300) 내부에 형성되어 있을 수도 있다.
표시 패널(300)은 복수의 게이트선(G1-Gn) 및 복수의 데이터선(D1-Dm), 그리고 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 터치 패널(10)은 복수의 터치 신호선(T1-Tp) 및 이에 연결되어 있으며 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 터치 센서(TS)를 포함한다. 터치 센서(TS)는 상술한 제1 및 제2 전극 패턴들(A, B)에 의해 구현된다.
게이트선(G1-Gn)은 대략 가로 방향으로 연장되어 있으며, 각 화소(PX)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT) 같은 스위칭 소자를 턴-온 시킬 수 있는 게이트 온 전압과 턴-오프 시킬 수 있는 게이트 오프 전압의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 전달한다. 데이터선(D1-Dm)은 대략 세로 방향으로 연장되어 있으며, 각 화소(PX)에 데이터 전압을 전달한다.
화소(PX)는 영상을 표시하는 단위로서, 하나의 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나, 복수 개의 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시함으로써, 이들 기본색의 공간적 또는 시간적 합으로 원하는 색상을 표시할 수 있다. 각 화소(PX)에는 공통 전압과 데이터 전압이 인가될 수 있다.
터치 신호선(T1-Tp)은 대략 세로 방향으로 연장되어 있으며, 터치 센서(TS)에 연결되어 감지 입력 신호(Tx)와 감지 출력 신호(Rx)를 전달한다.
터치 센서(TS)는 상호 정전용량 방식으로 터치에 따른 감지 출력 신호를 생성할 수 있다. 터치 센서(TS)는 터치 신호선(T1-Tp)으로부터 감지 입력 신호를 수신하고 손가락, 펜 등의 외부 물체의 터치에 의한 정전용량 변화를 감지 출력 신호로서 터치 신호선(T1-Tp)를 통해 출력할 수 있다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 처리부(미도시)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 제어 신호를 수신한다. 제어 신호는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 클록 신호(CLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함할 수 있다. 신호 제어부(600)는 영상 신호(R, G, B)와 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 표시 패널(300)의 동작 조건에 적합하게 처리한 후, 영상 데이터(DAT), 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성한다. 신호 제어부(600)는 터치 센서 제어부(700)에 동기 신호(Sync)를 출력할 수 있고, 터치 센서 제어부(700)로부터 터치 정보를 수신할 수 있다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 신호의 시작을 지시하는 수직 개시 신호(start pulse vertical signal, STV)와 게이트 온 전압의 생성의 기준이 되는 클록 신호(clock pulse vertical signal, CPV)를 포함한다. 수직 시작 신호(STV)의 출력 주기는 1 프레임(또는 리프레시 레이트(refresh rate))과 일치한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(output enable signal)(OE)를 더 포함할 수 있다.
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 지시하는 수평 시작 신호(start pulse horizontal signal)(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP) 등을 포함한다. 표시 패널(300)이 액정 표시 패널인 경우 데이터 제어 신호(CONT2)는 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.
게이트 구동부(400)는 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라서 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압인 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 수신하고, 계조 전압 생성부(미도시)에서 생성된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터(DAT)를 데이터 전압으로 변환하고 이를 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
터치 센서 제어부(700)는 터치 센서(TS)에 감지 입력 신호(Tx)를 송신하고 터치 센서(TS)로부터 감지 출력 신호(Rx)를 수신하여 터치 정보를 생성한다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 터치 패널
20: 센서 회로
300: 표시 패널
400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부
700: 터치 센서 제어부

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제1 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제1 전극 패턴;
    제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제2 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제2 전극 패턴;
    상기 복수의 제1 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제1 터치 신호선;
    상기 복수의 제2 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제2 터치 신호선; 및
    상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 터치 센서 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극 패턴, 상기 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선은 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성하는 채널을 형성하고,
    상기 터치 센서 제어부는 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 고스트 테이블을 저장하고, 상기 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하여 최종 터치 데이터를 생성하는 터치 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    하나의 제1 전극 패턴에 포함된 복수의 제1 전극 셀 및 서로 다른 제2 전극 패턴의 제2 전극 셀을 포함하는 컬럼을 복수개 포함하는 터치 센서 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 터치 센서 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 대표 고스트 비율을 포함하는 터치 센서 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 대표 고스트 비율은 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균값인 터치 센서 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 제1 대표 고스트 비율 및 제2 대표 고스트 비율을 포함하는 터치 센서 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 대표 고스트 비율은 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율의 평균인 평균 고스트 비율 이상인 고스트 비율의 평균값이고,
    상기 제2 대표 고스트 비율은 상기 평균 고스트 비율보다 작은 고스트 비율의 평균값인 터치 센서 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제1 전극 패턴 및 상기 복수의 제2 전극 패턴이 배치되어 있는 터치 패널의 상단 및 하단 중 어느 한 쪽에 배치되는 터치 센서 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제2 터치 신호선에 감지 입력 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 터치 신호선으로부터 감지 출력 신호를 인가 받아 모든 채널에 대한 측정 터치 데이터를 획득하는 터치 센서 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 측정 터치 데이터는 각 채널의 상호 정전용량의 변화량을 포함하는 터치 센서 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 측정 터치 데이터에서 각 채널의 채널값을 확인하여 채널값이 소정의 임계값 이상인 채널을 터치 위치로 검출하는 터치 센서 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 패널의 하단 쪽에서부터 상단 쪽으로 순차적으로 터치 위치를 검색하는 터치 센서 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 패널의 상단 쪽에서부터 하단 쪽으로 순차적으로 터치 위치를 검색하는 터치 센서 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 확인하고, 채널 별 고스트 비율을 상기 터치 위치의 채널값에 곱하여 고스트값을 산출하고, 각 채널의 채널값에서 상기 고스트값을 차감하여 고스트를 제거하는 터치 센서 장치.
  15. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 영상이 표시되는 표시 영역과 중첩하는 터치 영역에서 제1 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제1 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제1 전극 패턴;
    상기 터치 영역에서 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 물리적으로 분리되어 있는 복수의 제2 전극 셀을 각각 포함하는 복수의 제2 전극 패턴;
    상기 복수의 제1 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제1 터치 신호선;
    상기 복수의 제2 전극 셀에 연결되어 있는 복수의 제2 터치 신호선; 및
    상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선에 연결되어 있는 터치 센서 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극 패턴, 상기 복수의 제2 전극 패턴, 상기 복수의 제1 터치 신호선 및 상기 복수의 제2 터치 신호선은 동일한 층에 위치하고, 상기 제1 방향으로 인접하는 제1 전극 셀과 제2 전극 셀은 상호 정전용량 방식으로 위치 정보를 생성하는 채널을 형성하고,
    상기 터치 센서 제어부는 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 고스트 테이블을 저장하고, 상기 고스트 테이블을 이용하여 측정 터치 데이터에서 고스트를 제거하여 최종 터치 데이터를 생성하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    하나의 제1 전극 패턴에 포함된 복수의 제1 전극 셀 및 서로 다른 제2 전극 패턴의 제2 전극 셀을 포함하는 컬럼을 복수개 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 고스트 테이블은 상기 컬럼 별로 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 복수의 제2 터치 신호선에 감지 입력 신호를 인가하고, 상기 복수의 제1 터치 신호선으로부터 감지 출력 신호를 인가 받아 모든 채널에 대한 측정 터치 데이터를 획득하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 측정 터치 데이터에서 각 채널의 채널값을 확인하여 채널값이 소정의 임계값 이상인 채널을 터치 위치로 검출하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 터치 센서 제어부는 상기 터치 위치에 대한 채널 별 고스트 비율을 확인하고, 채널 별 고스트 비율을 상기 터치 위치의 채널값에 곱하여 고스트값을 산출하고, 각 채널의 채널값에서 상기 고스트값을 차감하여 고스트를 제거하는 표시 장치.
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