KR20160141180A - 지문센서 일체형 터치 스크린 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지문센서 영역이 터치 기능의 데드 존 영역으로 되는 것과 터치 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 복수의 터치전극들, 복수의 제 1 지문/터치전극들, 복수의 제 2 지문/터치전극들, 복수의 터치 라우팅 배선들, 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 포함한다. 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 복수의 터치영역과 적어도 하나의 지문/터치 영역을 포함하는 표시영역과, 표시영역 외측에 배치되는 베젤영역을 포함한다. 복수의 터치전극들은 상기 복수의 터치영역들에 각각 배치된다. 복수의 제 1 지문/터치전극들은 상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열된다. 복수의 제 2 지문/터치전극들은 상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되며, 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들과 절연된다. 복수의 터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 터치전극들에 각각 연결되어 상기 베젤영역으로 연장된다. 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 1 방향으로 배열된다. 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 2 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 2 방향으로 배열된다.

Description

지문센서 일체형 터치 스크린 패널{FINGER SENSOR INTEGRATED TYPE TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 지문센서 일체형 터치 스크린 패널 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지문인식 기능을 갖는 터치 센서 스크린에 관한 것이다.
컴퓨터 기술의 발달에 따라 노트북 컴퓨터, 태블릿 피시(tablet PC), 스마트폰(smart phone), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine), 검색 안내 시스템 등과 같은 다양한 용도의 컴퓨터 기반 시스템(computer based system)이 개발되어 왔다. 이들 시스템에는 통상적으로 개인 사생활과 관련된 개인정보는 물론 영업정보나 영업기밀과 같이 비밀을 요하는 많은 데이터가 저장되어 있기 때문에, 이들 데이터를 보호하기 위해서는 보안을 강화해야 할 필요성이 있다.
이를 위해 종래부터 손가락의 지문을 이용하여 시스템의 등록이나 인증을 수행함으로써 보안성을 강화할 수 있는 지문센서가 알려져 있다.
지문센서는 인간의 손가락 지문을 감지하는 센서이다. 지문센서는 광학식 지문센서(optical fingerprint sensor)와 정전용량식 지문센서(capacitive fingerprint sensor)로 크게 나누어진다.
광학식 지문센서(optical fingerprint sensor)는 내부에서 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원을 조사하고 지문의 융선(ridge)에 의해 반사된 빛을 CMOS 이미지 센서를 통해 감지하는 원리를 이용한 것이다. 광학식 지문센서는 LED를 이용해서 스캔을 해 야하기 때문에 크기를 줄이는 데에 한계가 있고 광원 자체가 고가이기 때문에 제조비가 증가한다는 문제점이 있다.
정전용량식 지문센서(capacitive fingerprint sensor)는 지문센서와 접촉되는 융선(ridge)과 골(valley) 사이에 대전되는 전기량의 차를 이용한 것이다.
종래의 정전용량식 지문센서로는 "정전용량식 센서 패키징(capacitive sensor packaging)"이란 명칭으로, 2013년 11월 21일 공개된 미국 공개특허 제 US2013/0307818호가 알려져 있다.
상기 미국 공개특허 공보에 기재된 정전용량식 지문센서는 정전용량식 지문센서는 특정 푸시버튼(push button)과 결합한 어셈블리 형태로 구성되어 있으며, 용량성 플레이트와 사용자의 지문(융선과 골) 사이의 정전용량을 측정하기 위한 회로가 인쇄된 실리콘 웨이퍼를 포함한다.
일반적으로 인간 지문의 융선(ridge)과 골(valley)은 대략 300㎛~500㎛의 크기로 매우 미세하기 때문에, 상기 미국 공보의 정전용량식 지문센서는 고해상도 센서 어레이와 지문인식 처리를 위한 IC(Integrated Chip) 제작이 필요하고, 이를 위해 센서 어레이와 IC을 일체로 형성할 수 있는 실리콘 웨이퍼를 이용하고 있다.
그러나, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 고해상도의 센서 어레이와 IC를 함께 형성할 경우, 푸시버튼과 함께 지문센서를 결합하기 위한 어셈블리 구조가 필요하게 되므로 구성이 복잡해 질 뿐 아니라 비표시 영역(베젤영역)이 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 푸시버튼(예를 들면, 스마트폰의 홈키)과 지문센서가 중첩되게 형성되므로, 그 두께가 증가할 뿐 아니라 지문센싱 영역이 푸시버튼의 크기에 좌우되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 터치센서 스크린의 영역을 지문식별 영역으로 이용하는 기술 등이 개발되어 왔다. 이러한 기술로서는 "지문식별용 용량성 터치센서(capacitive touch sensor for identifying a fingerprint)"란 명칭으로 2013년 10월 22일 등록된 미국 등록특허 제 US8,564,314호와, "지문인식 일체형 정전용량 터치 스크린"이란 명칭으로 2014년 8월 18일 등록된 대한민국 등록특허 제10-1432988호가 알려져 있다.
도 1은 상기 미국 등록특허에 도시된 도 5를 도시한 도면으로, 용량성 센싱패널의 구동전극과 센싱전극의 배열을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 상기 대한민국 등록특허에 도시된 도 3을 도시한 도면으로, 지문인식 일체형 정전용량 터치 스크린의 구성을 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 지문식별용 용량성 터치센서(400)는 터치 구동전극(401(x))과 터치 센싱전극(401(y))을 포함하는 터치센서(403)와, 지문 구동전극(405(x))과 지문 센싱전극(405(y))을 포함하는 지문센서(405)를 포함한다. 그러나, 상기 용량성 터치센서(400)는 화면 영역에 부분적으로 별도의 지문센서(405)가 배치되어 있기 때문에, 지문센서(405) 영역이 터치가 안되거나 그 주변 영역의 터치성능이 저하되는 문제점이 있었다.
도 2를 참조하면, 지문인식 일체형 정전용량 터치스크린은 터치 패널(110), 전극 연결 라인(120), 및 터치 컨트롤러(130)를 포함한다. 상기 구성에서 터치 패널(110)은, 서로 교차하도록 배열되는 제 1 채널 전극(111)(Tx or Rx)과 제 2 채널 전극(112)(Tx or Rx)의 조합에 의해 미세 채널(113)이 형성된다. 이들 미세 채널(113) 중 지문인식 센서(114) 영역을 제외한 나머지 영역의 미세 채널(113)들은 복수로 묶여 터치 신호의 감지를 위한 터치 그룹 채널들(115)로 기능하고, 지문인식 센서(114)의 영역에 해당하는 미세 채널들(113) 각각은 지문인식 채널(116)로 기능하도록 구성된다. 그러나, 상기 지문인식 일체형 정전용량 터치 스크린은 터치 그룹 채널들(115)로 기능하는 미세 채널들(터치 채널들) 때문에 터치 채널들 사이의 상호 정전용량이 상당히 증가된다. 이러한 상호 정전용량의 증가는 터치 센서의 센싱감도를 저하시키는 요인이 되기 때문에, 터치 동작 발생시 터치를 인식하지 못하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 지문센서 일체형 터치 스크린 패널에서 터치 스크린의 지문센서 영역이 터치 기능의 데드 존(dead zone)이 발생하는 것을 방지하고, 터치전극이 미세패턴으로 구성되어 상호 정전용량의 크기가 증가함으로써 터치 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적달성을 위한 본 발명에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 복수의 터치전극들, 복수의 제 1 지문/터치전극들, 복수의 제 2 지문/터치전극들, 복수의 터치 라우팅 배선들, 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 포함한다. 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 복수의 터치영역과 적어도 하나의 지문/터치 영역을 포함하는 표시영역과, 표시영역 외측에 배치되는 베젤영역을 포함한다. 복수의 터치전극들은 상기 복수의 터치영역들에 각각 배치된다. 복수의 제 1 지문/터치전극들은 상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열된다. 복수의 제 2 지문/터치전극들은 상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되며, 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들과 절연된다. 복수의 터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 터치전극들에 각각 연결되어 상기 베젤영역으로 연장된다. 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 1 방향으로 배열된다. 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 2 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 2 방향으로 배열된다.
상기 구성에서, 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들, 상기 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들은 기판의 일면 상에 배치된다. 상기 복수의 터치전극들 및 상기 복수의 터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들, 상기 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 커버하는 절연막 상에 배치된다. 상기 제 2 지문/터치 전극들은 상기 절연층에 형성된 콘택홀들을 통해 노출된 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들에 연결된다.
또한, 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 리드아웃 IC(Integrated Chip)와 지문/터치 콘트롤러를 더 포함한다. 리드아웃 IC는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 복수의 터치 라우팅 배선들에 터치 구동신호를 공급하고, 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들에 지문 구동신호를 공급하며, 상기 터치전극들을 센싱한 제 1 센싱전압과, 상기 복수의 제 2 지문/터치 전극들을 센싱한 제 2 센싱전압을 출력한다. 지문/터치 콘트롤러는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압과 제 2 센싱전압을 이용하여 좌표값을 산출한다.
또한, 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들과 상기 적분블록 사이에 배치되어 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 상기 적분블록에 연결하는 스위칭 블록을 더 포함한다.
또한, 스위칭 블록은 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 상기 적분블록의 상기 복수의 제 1 적분기들에 각각 접속하거나, 상기 복수의 제 2 지문 터치 라우팅 배선들을 모두 연결하여 상기 적분블록의 제 2 적분기에 연결한다.
또한, 상기 복수의 제 1 적분기들의 각각은 기준 전압원에 접속되는 제 1 입력단자, 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선의 하나에 접속되는 제 2 입력단자, 및 상기 리드아웃 IC에 접속되는 출력단자를 구비하는 제 1 연산 증폭기와, 상기 제 1 연산 증폭기의 제 2 입력단자 및 상기 출력단자 사이에 접속되어 상기 제 1 연산 증폭기와 병렬 접속되는 제 1 캐패시터를 포함한다.
또한, 상기 제 2 적분기는 기준 전압원에 접속되는 제 1 입력단자, 상기 스위칭 블록에 접속되는 제 2 입력단자와, 상기 리드아웃 IC에 접속되는 출력단자를 구비하는 제 2 연산 증폭기와, 상기 제 2 연산 증폭기의 제 2 입력단자와 상기 출력단자 사이에 접속되어 상기 제 2 연산 증폭기와 병렬 접속되는 제 2 캐패시터를 포함한다.
터치 구동시, 상기 리드아웃 IC는 상기 터치 라우팅 배선들 각각을 통해 터치 구동전압을 상기 터치전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 터치 구동전압을 제 2 지문/터치전극들에 공급하며, 상기 터치전극들 각각을 센싱하여 얻어지는 제 1 센싱전압들과, 상기 제 2 지문/터치전극을 센싱하여 얻어진 제 2 센싱전압을 상기 지문/터치 콘트롤러에 공급하고, 상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압들과 제 2 센싱전압을 이용하여 터치 좌표값을 산출한다.
또한, 지문 구동시, 상기 리드아웃 IC는 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들 각각을 통해 지문 구동전압을 상기 제 2 지문/터치 전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 제 2 지문/터치 전극들로부터 센싱한 제 3 센싱전압들을 상기 적분블록에 의해 적분하고, 상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC의 상기 적분블록에 의해 적분된 상기 제 3 센싱전압의 적분전압을 이용하여 지문을 인식한다.
또한, 터치 구동시, 상기 리드아웃 IC는 상기 터치 라우팅 배선들 각각을 통해 터치 구동전압을 상기 터치전극들에 공급하고, 상기 스위칭 블록에 의해 서로 연결된 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 터치 구동전압을 제 2 지문/터치전극들에 공급하며, 상기 터치전극들 각각을 센싱하여 얻어지는 제 1 센싱전압들과, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 서로 연결된 상기 제 2 지문/터치전극들을 센싱하여 얻어진 제 2 센싱전압을 상기 제 2 적분기에 의해 각각 적분하여 상기 지문/터치 콘트롤러에 공급하고, 상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압들과 제 2 센싱전압을 이용하여 터치 좌표값을 산출한다.
또한, 지문 구동시, 상기 리드아웃 IC는 상기 스위칭 블록에 의해 서로 분리된 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들 각각을 통해 지문 구동전압을 상기 제 2 지문/터치 전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 제 2 지문/터치 전극들로부터 센싱한 제 3 센싱전압들을 상기 제 1 적분기들에 의해 각각 적분하도록 하고, 상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 3 센싱전압의 적분전압들을 이용하여 지문을 인식한다.
본 발명의 실시예들에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 베젤영역에 별도의 지문센서 영역을 필요로 하지 않기 때문에 좁은 베젤영역을 갖는 설계가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 지문/터치 영역에 지문/터치 전극들이 배치되어 지문인식 기능과 함께 터치인식 기능을 구현할 수 있으므로 화면 영역에 터치를 인식할 수 없는 데드 존(dead zone)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치전극은 큰 패턴으로 형성되고 지문/터치전극은 미세패턴으로 구성되기 때문에, 터치전극을 미세패턴으로 형성함으로써 터치 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 용량성 센싱패널의 구동전극과 센싱전극의 배열을 개략적으로 도시한 평면도,
도 2는 종래의 지문인식 일체형 정전용량 터치 스크린 패널의 구성을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도,
도 4는 도 3에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 지문 모드로 동작하는 원리를 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 터치 모드로 동작하는 원리를 구체적으로 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지에 혼란을 줄 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널에 대해 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 I-I'라인을 따라 취한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 복수의 터치영역(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33)과 적어도 하나의 지문/터치 영역(FTA)을 포함하는 액티브 영역(AA) 및 상기 액티브 영역(AA)의 외측에 배치되는 베젤영역(BA)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 설명을 간단히 하기 위해 액티브 영역(AA)의 터치영역(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33)은 5개, 지문/터치 영역(FTA)은 하나인 것으로 설명하지만, 이는 단순히 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 물론 아니다. 또한, 본 발명의 실시예에서 지문/터치 영역(FTA)이 복수의 터치영역들(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33)의 중앙에 위치되는 것으로 설명되지만, 그 위치가 특정되는 것은 아니며 터치영역들 중의 어느 한 위치에 배치될 수도 있다. 이 경우, 지문/터치 영역에는 터치영역이 위치하게 된다.
복수의 터치영역들(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33) 각각에는 터치전극(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33)이 배치된다.
지문/터치 영역(FTA)에는 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)과 제 2 지문/터치 전극들(FRx1~FRx8)이 배치된다. 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)은 제 1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 서로 나란하게 배열된다. 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)은 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 서로 나란하게 배열된다. 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)과 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)은 절연층(INS)을 사이에 두고 서로 교차하도록 배치된다.
베젤영역(BA)에는 복수의 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33)과 제 1 및 제 2 지문/터치전극들(FTx1~FTx8; FRx1~FRx8)에 각각 연결되어 복수의 터치영역들(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33)과 지문/터치 영역(FTA)으로부터 연장되는 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33; FTW1~FTW8; FRW1~FRW8)이 배치된다.
복수의 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33) 각각에는 복수의 터치 라우팅 배선들(W11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33)의 각각이 연결된다. 복수의 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33)은 제 2 방향으로 배열되며, 서로 나란하게 배열된다.
제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)에는 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)이 각각 연결된다. 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)은 제 1 방향으로 배열되며, 서로 나란하게 배열된다. 보다 구체적으로 제 1-1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1, FTW3, FTW5, FTW7)은 홀수 번째 제 1-1 지문/터치전극들(FTx1, FTx3, FTx5, FTx7)에 연결된다. 또, 제 1-2 지문/터치 라우팅 배선들(FTW2, FTW4, FTW6, FTW8)은 짝수 번째 제 1-2 지문/터치전극들(FTx2, FTx4, FTx6, FTx8)에 연결된다.
제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)은 좌측 베젤 영역 또는 우측 베젤영역의 한쪽으로 모두 연장되도록 배치될 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 홀수 번째의 제 1-1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1, FTW3, FTW5, FTW7)은 좌측 베젤영역으로 연장되고, 짝수 번째의 제 1-2 지문/터치 라우팅 배선들(FTW2, FTW4, FTW6, FTW8)은 우측 베젤영역으로 연장되도록 배치될 수도 있다. 또는 이와 달리 홀수 번째의 제 1-1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1, FTW3, FTW5, FTW7)은 우측 베젤영역으로 연장되고, 짝수 번째의 제 1-2 지문/터치 라우팅 배선들(FTW2, FTW4, FTW6, FTW8)은 좌측 베젤영역으로 연장되도록 배치될 수도 있다.
제 1-1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1, FTW3, FTW5, FTW7)은 지문/터치 영역(FTA)의 좌측에 위치한 터치전극(Tx21)과 절연층(INS)을 사이에 두고 중첩되도록 배치된다. 제 1-2 지문/터치전극들(FTx2, FTx4, FTx6, FTx8)은 지문/터치 영역(FTA)의 우측에 위치한 터치전극(Tx23)과 절연층(INS)을 사이에 두고 중첩되도록 배치된다.
제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)에는 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)이 각각 연결된다. 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)은 제 2 방향으로 배열되며, 서로 나란하게 배열된다. 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)은 콘택홀들(CH)을 통해 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)에 각각 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널(FTSP)은 또한 리드아웃 IC(ROIC) 및 지문/터치 콘트롤러(FTC)를 더 포함한다.
리드아웃 IC(ROIC)는 적분블록(IB)과 아날로그/디지털 변환부(ADC)를 포함한다. 적분블록(IB)은 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 통해 수신된 아날로그 센싱전압들을 각각 적분하는 적분기들(I1~I8)을 포함한다. 아날로그/디지털 변환부(ADC)는 터치 라우팅 배선들(TW11~TW33)을 통해 수신된 아날로그 데이터들을 디지털 데이터들로 각각 변환하는 제 1 아날로그/디지털 데이터 변환기들(AD11~AD33)과, 적분블록(IB)의 적분기들(I1~I8)로부터 수신된 아날로그 데이터들을 디지털 데이터들로 각각 변환하는 제 2 아날로그/디지털 변환기들(AD1~AD8)을 포함한다.
적분블록(IB)의 제 1 내지 제 8 적분기들(I1~I8)의 각각은 2개의 입력단자들인, 기준 전압원(Vref)이 접속되는 제 1 입력단자(a) 및 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)이 접속되는 제 2 입력단자들(b)과, 1개의 출력단자를 구비하는 연산 증폭기(OP)와, 연산 증폭기(OP)의 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에서 연산 증폭기(OP)와 병렬로 접속되는 캐패시터(C)를 포함한다.
제 1 내지 제 8 적분기들(I1~I8)과 터치 라우팅 배선들과의 접속관계는 예를 들면 다음과 같다.
제 1 적분기(I1)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-1 지문/터치 라우팅 배선(FRW1)이 접속되며, 제 2 입력단자와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 2 적분기(I2)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-2 지문/터치 라우팅 배선(FRW2)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 3 적분기(I3)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-3 지문/터치 라우팅 배선(FRW3)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 4 적분기(I4)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-4 지문/터치 라우팅 배선(FRW4)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 5 적분기(I5)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-5 지문/터치 라우팅 배선(FRW5)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 6 적분기(I6)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-6 지문/터치 라우팅 배선(FRW6)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 7 적분기(I7)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-7 지문/터치 라우팅 배선(FRW7)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
제 8 적분기(I8)의 연산 증폭기(OP)의 제 1 입력단자(a)에는 기준 전압원(Vref)이 접속되고, 제 2 입력단자(b)에는 제 2-8 지문/터치 라우팅 배선(FRW8)이 접속되며, 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에는 캐패시터(C)가 접속된다.
리드아웃 IC(ROIC)는 터치 구동시에는 터치 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33) 각각을 통해 터치 구동전압을 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33)에 공급함과 동시에 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33) 각각을 센싱 한 후 얻어지는 제 1 센싱전압을 지문/터치 콘트롤러(FTC)에 공급한다.
리드아웃 IC(ROIC)는 또한 터치 구동시 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 스위칭 소자를 통해 하나로 그룹화하여 연결한 후 상기 터치 구동전압을 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)에 공급함과 동시에 그룹화되어 하나의 전극으로 동작하는 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)을 센싱한 후 얻어지는 제 2 센싱전압을 지문/터치 콘트롤러(FTC)에 공급할 수 있다.
리드아웃 IC(ROIC)는 터치 구동시에는, 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)에 상기 터치 구동전압을 인가하여 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)과 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8) 사이에 기생 정전용량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 복수의 터치영역들(TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33)에 대응하는 제 1 센싱전압과 터치/지문영역(FTA)에 대응하는 제 2 센싱전압을 얻을 수 있으므로, 데드 존 없이 터치위치를 정확하게 인식할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 리드아웃 IC(ROIC)는 지문 구동시에는 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)을 통해 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)에 지문 구동전압을 공급한다. 적분블록(IB)의 적분기들(I1~I8)은 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 통해 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)을 센싱한 후 얻어지는 제 3 센싱전압을 적분하고, 적분된 제 3 센싱전압은 제 2 아날로그/디지털 변환기들(AD1~AD8)에 의해 디지털 데이터로 변환된 후 출력된다. 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)을 수회 반복하여 센싱하면 적분기들(I1~I8) 각각의 캐패시터(C)에 충전된 값이 누적되므로 센싱감도를 향상시킬 수 있다. 리드아웃 IC(ROIC)는 적분블록(IB) 및 아날로그/디지털 데이터 변환부(ADC)를 통해 출력된 디지털 데이터를 지문/터치 콘트롤러(FTC)에 공급한다.
지문/터치 콘트롤러(FTC)는 터치 구동시에는 리드아웃 IC(ROIC)로부터 공급된 제 1 센싱전압과 제 2 센싱전압에 대응하는 디지털 데이터를 이미 알려져 있는 공지의 터치 인식 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 좌표값을 산출한다. 지문/터치 콘트롤러(FTC)는 지문 구동시에는 리드아웃 IC(ROIC)로부터 공급된 제 3 센싱전압에 대응하는 디지털 데이터를 이미 알려져 있는 공지의 지문 인식 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 지문을 인식한다.
본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널(FTSP)의 터치 구동과 지문 구동은 시분할 방식으로 이루어질 수도 있으나, 터치구동 방식으로 동작하다가, 외부로부터 지문구동의 지시가 있을 때에만 지문구동 방식으로 구동될 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널(FTSP)의 단면 구조에 대해 도 4를 중심으로 보다 상세히 설명하기로 한다.
기판(SUB)의 액티브 영역(AA)의 일면 상에는 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8) 및 이들로부터 각각 연장되는 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)이 배치된다. 기판(SUB)의 일면 상에는 또한 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8) 및 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)과 접촉하지 않도록, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 배열되는 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)이 배치된다.
제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질이나, 반사율이 낮은 크롬 산화물, Mo과 같은 흑화 금속물질을 이용하여 형성될 수 있다.
제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8) 및 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)은 저저항의 금속물질을 이용하여 형성한다.
절연층(INS)은 복수의 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8), 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8) 및 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 커버하도록 기판(SUB) 상에 배치된다. 절연층(INS)은 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8) 각각의 일부를 노출시키는 복수의 콘택홀(CH)을 포함한다. 절연층은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기 절연물질, 또는 PAC과 같은 유기 절연물질을 이용하여 형성할 수 있다.
절연층(INS) 상의 복수의 터치영역들(TA)에는 복수의 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33)과, 그들로부터 각각 연장되는 터치 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33) 각각 배치된다. 터치 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33)은 제 2 방향으로 배열된다.
복수의 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33)과, 그들로부터 각각 연장되는 터치 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
절연층(INS) 상의 지문/터치 영역(FTA)에는 터치전극들(Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33) 및 터치 라우팅 배선들(TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33)과 접촉하지 않도록 복수의 제 2 지문/터치 전극들(FRx1~FRx8)이 제 2 방향으로 배열된다. 복수의 제 2 지문/터치 전극들(FRx1~FRx8)은 절연층에 형성되는 복수의 콘택홀들(CH)을 통해 노출되는 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)에 각각 접속된다. 복수의 제 2 지문/터치 전극들(FRx1~FRx8)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide)와 같은 투명 도전성 물질이나, 반사율이 낮은 크롬 산화물, Mo과 같은 흑화 금속물질을 이용하여 형성될 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널(FTSP)에 대해 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 지문 모드로 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 터치 모드로 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문/터치 영역은 도 3에 도시된 지문/터치 영역(FTA)과 리드아웃 IC(ROIC) 사이에 스위칭 블록(SB)이 배치되고, 리드아웃 IC(ROIC)에 제 9 적분기(I9)가 배치되는 점을 제외하고는 도 3의 실시예에 도시된 지문센서 일체형 터치 스크린 패널과 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는 설명의 복잡화를 피하기 위해 도 3에 도시된 실시예와 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6의 실시예에서, 제 9 적분기(I9)는 도 3에 도시된 다른 적분기들(I1~I8)과 마찬가지로 제 1 및 제 2 입력단자들(a, b)과 1개의 출력단자를 구비하는 연산 증폭기(OP9)와, 연산 증폭기(OP9)의 제 2 입력단자(b)와 출력단자 사이에서 연산 증폭기(OP9)와 병렬 접속되는 캐패시터(C9)를 포함한다. 연산 증폭기(OP9)의 제 1 입력단자(a)는 기준전압원(Vref)에 접속되고, 제 2 입력단자(b)는 스위칭 블록(SB)의 제 8 스위칭 소자(S8)에 접속되거나 플로팅되며, 출력단자는 아날로그/디지털 변환부(ADC)의 아날로그/디지털 변환기(AD9)에 접속된다.
스위칭 블록(SB)은 제 1 내지 제 9 스위칭 소자들(S1~S9)를 포함한다.
제 1 스위칭 소자(S1)는 제 2-1 지문/터치 라우팅 배선(FRW1)이 제 1 적분기(I1)의 제 1 연산 증폭기(OP1)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-2 지문/터치 라우팅 배선(FRW2)과 접속하도록 스위칭된다. 제 2 스위칭 소자(S2)는 제 2-2 지문/터치 라우팅 배선(FRW2)이 제 2 적분기(I2)의 제 2 연산 증폭기(OP2)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-3 지문/터치 라우팅 배선(FRW3)과 접속하도록 스위칭된다. 제 3 스위칭 소자(S3)는 제 2-3 지문/터치 라우팅 배선(FRW3)이 제 3 적분기(I3)의 제 3 연산 증폭기(OP3)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-4 지문/터치 라우팅 배선(FRW4)과 접속하도록 스위칭된다. 제 4 스위칭 소자(S4)는 제 2-4 지문/터치 라우팅 배선(FRW4)이 제 4 적분기(I3)의 제 4 연산 증폭기(OP4)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-5 지문/터치 라우팅 배선(FRW5)과 접속하도록 스위칭된다. 제 5 스위칭 소자(S5)는 제 2-5 지문/터치 라우팅 배선(FRW5)이 제 5 적분기(I5)의 제 5 연산 증폭기(OP5)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-6 지문/터치 라우팅 배선(FRW6)과 접속하도록 스위칭된다. 제 6 스위칭 소자(S6)는 제 2-6 지문/터치 라우팅 배선(FRW6)이 제 6 적분기(I6)의 제 6 연산 증폭기(OP6)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-7 지문/터치 라우팅 배선(FRW7)과 접속하도록 스위칭된다. 제 7 스위칭 소자(S7)는 제 2-7 지문/터치 라우팅 배선(FRW7)이 제 7 적분기(I7)의 제 7 연산 증폭기(OP7)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 2-8 지문/터치 라우팅 배선(FRW8)과 접속하도록 스위칭된다. 제 8 스위칭 소자(S8)는 제 2-8 지문/터치 라우팅 배선(FRW8)이 제 8 적분기(I8)의 제 8 연산 증폭기(OP8)의 제 2 입력단자(b) 또는 제 9 연산 증폭기(OP9)의 제 2 입력단자(b)와 접속하도록 스위칭된다.
다음으로 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 지문 모드로 동작하는 경우에 대해 설명하기로 한다.
지문 모드에서, 리드아웃 IC(ROIC)는 제 1 지문/터치 라우팅 배선들(FTW1~FTW8)을 통해 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)에 지문 구동전압을 공급한다. 리드아웃 IC(ROIC)는 그 후 스위칭 블록(SB)에 제 1 제어신호를 공급하여 스위칭 블록(SB)의 제 1 내지 제 8 스위칭 소자들(S1~S8)이 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)에 각각 접속되도록 한다. 적분기들(I1~I8)은 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 통해 센싱된 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)의 센싱전압들을 캐패시터들(C1~C8)에 각각 저장하여 적분한다. 제 2 지문/터치전극들(FR1~FRx8)을 수회 반복하여 센싱하면 적분기들(I1~I8) 각각의 캐패시터(C)에 충전된 값이 누적되므로 센싱감도를 향상시킬 수 있다.
지문 모드에서 지문/터치 콘트롤러(FTC)는 리드아웃 IC(ROIC)로부터 공급된 센싱전압들을 이미 알려져 있는 공지의 지문 인식 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 지문을 인식한다.
다음으로 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널의 지문/터치영역이 터치 모드로 동작하는 경우에 대해 설명하기로 한다.
터치 모드에서, 리드아웃 IC(ROIC)는 스위칭 블록(SB)에 제 2 제어신호를 공급하여 스위칭 블록(SB)의 제 1 내지 제 8 스위칭 소자들(S1~S8)이 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 모두 접속하도록 한다. 리드아웃 IC(ROIC)는 적분기 블록(IB)을 경유하지 않고, 스위칭 블록(SB)을 통해 서로 접속된 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 통해 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)에 동일한 터치 구동전압을 공급한다. 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)을 센싱한 후 얻어지는 센싱전압은 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8) 및 스위칭 블록(SB)을 통해 리드아웃 IC(ROIC)의 제 9 적분기(I9)에 공급된다. 제 9 적분기(I9)는 제 2 지문/터치 라우팅 배선들(FRW1~FRW8)을 통해 센싱된 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)의 센싱전압을 제 9 캐패시터(C9)에 저장하여 적분한다. 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8)을 수회 반복하여 센싱하면 캐패시터에 충전된 값이 누적되므로 센싱감도를 향상시킬 수 있다. 한편, 리드아웃 IC(ROIC)는 터치 구동시에 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)에도 터치 구동전압을 인가하여 제 1 지문/터치전극들(FTx1~FTx8)과 제 2 지문/터치전극들(FRx1~FRx8) 사이에 기생 정전용량이 발생하는 것을 방지한다.
터치 모드에서 지문/터치 콘트롤러(FTC)는 리드아웃 IC(ROIC)로부터 공급된 센싱전압들에 대응하는 디지털 데이터를 이미 알려져 있는 공지의 터치 인식 알고리즘을 이용하여 분석함으로써 터치 좌표값을 산출한다.
상술한 실시예의 설명에서, 지문 구동전압(또는 지문 구동신호), 터치 구동전압(또는 터치 구동신호), 제 1 및 제 2 제어신호를 리드아웃 IC(ROIC)가 공급하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이들을 지문/터치 콘트롤러(FTC)가 공급하거나 별도의 전원부를 통해 공급할 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따르는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널은 베젤영역에 별도의 지문센서 영역을 필요로 하지 않기 때문에 좁은 베젤영역을 갖는 설계가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 지문/터치 영역에 지문/터치 전극들이 배치되어 지문인식 기능과 함께 터치인식 기능을 구현할 수 있으므로 화면 영역에 터치를 인식할 수 없는 데드 존(dead zone)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 터치전극은 큰 패턴으로 형성되고 지문/터치전극은 미세패턴으로 구성되기 때문에, 터치전극을 미세패턴으로 형성함으로써 터치 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 터치센싱을 위해 제 2 터치전극들에 접속되는 적분기들과 지문센싱을 위해 제 2 지문/터치전극들에 접속되는 적분기들이 별도로 형성되어 있어 이들을 독립적으로 이용할 수 있다. 따라서, 장치의 효율성을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 터치 센싱시에는 지문센싱의 경우보다 리드아웃 IC에서 신호를 적분하는 적분횟수를 줄이거나, 터치 구동전압을 지문 구동전압에 비해 낮게 설정함으로써 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 설명된 지문/터치 전극들, 터치전극들, 적분기들, 스위칭 소자들 및 각종 배선들의 수는 설명을 위한 예시에 지나지 않으며 본 발명의 권리범위에 영향을 주기 위한 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 기재된 내용에 의해 정해져야만 할 것이다.
BA: 베젤영역 CH: 콘택홀
FTA: 지문/터치 영역 FTx1~FTx8: 제 1 지문/터치전극
FTx1, FTx3, FTx5, FTx7: 제 1-1 지문/터치전극
FTx2, FTx4, FTx6, FTx8: 제 1-2 지문/터치전극
FTW1~FTW8: 제 1 지문/터치 라우팅 배선
FTW1, FTW3, FTW5, FTW7: 제 1-1 지문/터치 라우팅 배선
FTW2, FTW4, FTW6, FTW8: 제 1-2 지문/터치 라우팅 배선
FRx1~FRx8: 제 2 지문/터치전극
FRW1~FRW8: 제 2 지문/터치 라우팅 배선
TA11, TA12, TA13, TA21, TA23, TA31, TA32, TA33: 터치영역
Tx11, Tx12, Tx13, Tx21, Tx23, Tx31, Tx32, Tx33: 터치전극
TW11, TW12, TW13, TW21, TW23, TW31, TW32, TW33: 터치 라우팅 배선
I1~I9: 적분기 IB: 적분블록
ADC: 아날로그/디지털 변환부
AD1~AD9, AD11~AD33: 아날로드/디지털 변환기
ROIC: 리드아웃 IC FTC: 지문/터치 콘트롤러

Claims (12)

  1. 복수의 터치영역과 적어도 하나의 지문/터치 영역을 포함하는 표시영역과, 표시영역 외측에 배치되는 베젤영역을 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널에 있어서,
    상기 복수의 터치영역들에 각각 배치되는 복수의 터치전극들;
    상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향으로 서로 나란하게 배열되는 복수의 제 1 지문/터치전극들;
    상기 적어도 하나의 지문/터치 영역에서 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 서로 나란하게 배열되며, 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들과 절연되는 복수의 제 2 지문/터치전극들;
    상기 복수의 터치전극들에 각각 연결되어 상기 베젤영역으로 연장되는 복수의 터치 라우팅 배선들;
    상기 복수의 제 1 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 1 방향으로 배열되는 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들; 및
    상기 복수의 제 2 지문/터치전극들에 각각 연결되어 상기 제 2 방향으로 배열되는 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 지문/터치전극들, 상기 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들은 기판의 일면 상에 배치되고,
    상기 복수의 터치전극들 및 상기 복수의 터치 라우팅 배선들은 상기 복수의 제 1 지문/터치전극들, 상기 복수의 제 1 지문/터치 라우팅 배선들, 및 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 커버하는 절연막 상에 배치되며,
    상기 제 2 지문/터치 전극들은 상기 절연층에 형성된 콘택홀들을 통해 노출된 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들에 연결되는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 베젤영역에 배치되며, 상기 복수의 터치 라우팅 배선들에 터치 구동신호를 공급하고, 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들에 지문 구동신호를 공급하며, 상기 터치전극들을 센싱한 제 1 센싱전압과, 상기 복수의 제 2 지문/터치 전극들을 센싱한 제 2 센싱전압을 출력하는 리드아웃 IC(Integrated Chip);
    상기 베젤영역에 배치되며, 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압과 제 2 센싱전압을 이용하여 좌표값을 산출하는 지문/터치 콘트롤러를 더 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리드아웃 IC는 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들로부터 각각 공급되는 상기 제 2 센싱전압들을 적분하여 상기 지문/터치 콘트롤러에 출력하는 복수의 제 1 적분기들을 포함하는 적분블록과, 상기 적분블록으로부터 출력되는 아날로그 적분 센싱전압들은 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털 변환부를 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들과 상기 리드아웃 IC의 적분블록 사이에 배치되어 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 상기 적분블록에 연결하는 스위칭 블록을 더 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 블록은 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 상기 적분블록의 상기 복수의 제 1 적분기들에 각각 접속하거나, 상기 복수의 제 2 지문 터치 라우팅 배선들을 모두 연결하여 상기 적분블록의 제 2 적분기에 연결하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 적분기들의 각각은 기준 전압원에 접속되는 제 1 입력단자, 상기 복수의 제 2 지문/터치 라우팅 배선의 하나에 접속되는 제 2 입력단자, 및 상기 리드아웃 IC에 접속되는 출력단자를 구비하는 제 1 연산 증폭기와, 상기 제 1 연산 증폭기의 제 2 입력단자 및 상기 출력단자 사이에 접속되어 상기 제 1 연산 증폭기와 병렬 접속되는 제 1 캐패시터를 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 적분기는 기준 전압원에 접속되는 제 1 입력단자, 상기 스위칭 블록에 접속되는 제 2 입력단자와, 상기 리드아웃 IC에 접속되는 출력단자를 구비하는 제 2 연산 증폭기와, 상기 제 2 연산 증폭기의 제 2 입력단자와 상기 출력단자 사이에 접속되어 상기 제 2 연산 증폭기와 병렬 접속되는 제 2 캐패시터를 포함하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터치 구동시,
    상기 리드아웃 IC는 상기 터치 라우팅 배선들 각각을 통해 터치 구동전압을 상기 터치전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 터치 구동전압을 제 2 지문/터치전극들에 공급하며, 상기 터치전극들 각각을 센싱하여 얻어지는 제 1 센싱전압들과, 상기 제 2 지문/터치전극을 센싱하여 얻어진 제 2 센싱전압을 상기 지문/터치 콘트롤러에 공급하고,
    상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압들과 제 2 센싱전압을 이용하여 터치 좌표값을 산출하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  10. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    지문 구동시,
    상기 리드아웃 IC는 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들 각각을 통해 지문 구동전압을 상기 제 2 지문/터치 전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 제 2 지문/터치 전극들로부터 센싱한 제 3 센싱전압들을 상기 적분블록에 의해 적분하고,
    상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC의 상기 적분블록에 의해 적분된 상기 제 3 센싱전압의 적분전압을 이용하여 지문을 인식하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  11. 제 6 항에 있어서,
    터치 구동시,
    상기 리드아웃 IC는 상기 터치 라우팅 배선들 각각을 통해 터치 구동전압을 상기 터치전극들에 공급하고, 상기 스위칭 블록에 의해 서로 연결된 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 터치 구동전압을 제 2 지문/터치전극들에 공급하며, 상기 터치전극들 각각을 센싱하여 얻어지는 제 1 센싱전압들과, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 서로 연결된 상기 제 2 지문/터치전극들을 센싱하여 얻어진 제 2 센싱전압을 상기 제 2 적분기에 의해 각각 적분하여 상기 지문/터치 콘트롤러에 공급하고,
    상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 1 센싱전압들과 제 2 센싱전압을 이용하여 터치 좌표값을 산출하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
  12. 제 6 항에 있어서,
    지문 구동시,
    상기 리드아웃 IC는 상기 스위칭 블록에 의해 서로 분리된 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들 각각을 통해 지문 구동전압을 상기 제 2 지문/터치 전극들에 공급하고, 상기 제 2 지문/터치 라우팅 배선들을 통해 상기 제 2 지문/터치 전극들로부터 센싱한 제 3 센싱전압들을 상기 제 1 적분기들에 의해 각각 적분하도록 하고,
    상기 지문/터치 콘트롤러는 상기 리드아웃 IC로부터 공급되는 상기 제 3 센싱전압의 적분전압들을 이용하여 지문을 인식하는 지문센서 일체형 터치 스크린 패널.
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