KR20190058724A - 자기-정전용량성 터치 센서를 위한 통합된 터치 및 디스플레이 아키텍처 - Google Patents

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Abstract

터치 및 디스플레이 기능 둘 다의 일부분이 공통 층에 통합되도록 구성된, 자기-정전용량성 터치 센서 패널이 제공된다. 터치 센서 패널은 터치 회로 및 디스플레이 회로 둘 다로서 전환가능하게 동작할 수 있는 회로 요소들을 갖는 층을 포함하여서, 디바이스의 터치 모드 동안에는 회로 요소들이 터치 회로로서 동작하고 디바이스의 디스플레이 모드 동안에는 회로 요소들이 디스플레이 회로로서 동작하게 된다. 터치 모드 및 디스플레이 모드는 시간 다중화될 수 있다. 터치 하드웨어와 디스플레이 하드웨어를 공통 층들에 통합함으로써, 디바이스의 전력, 중량 및 두께의 절감을 실현할 수 있다.

Description

자기-정전용량성 터치 센서를 위한 통합된 터치 및 디스플레이 아키텍처{INTEGRATED TOUCH AND DISPLAY ARCHITECTURES FOR SELF-CAPACITIVE TOUCH SENSORS}
본원은 대체로 디스플레이들과 통합된 터치 센서 패널들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기-정전용량 터치 센서가 터치 센서 패널과 접촉하거나 그에 가깝게 근접해 있는 물체의 존재를 검출하는 데 이용되는, 통합된 터치 센서들/디스플레이들에 관한 것이다.
버튼 또는 키, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치 센서 패널, 터치 스크린 등과 같은, 많은 유형들의 입력 디바이스들이 현재 컴퓨팅 시스템에서 동작들을 수행하기 위해 이용가능하다. 특히, 터치 스크린들은 그들의 동작의 용이함 및 융통성뿐만 아니라, 그들의 하락하는 가격 때문에 점점 더 인기가 많아지고 있다. 터치 스크린들은 터치 감응형 표면을 갖는 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널, 및 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있으며, 디스플레이 디바이스는, 터치 감응형 표면이 디스플레이 디바이스의 가시 영역의 적어도 일부분을 덮을 수 있도록, 패널의 부분적으로 또는 완전히 뒤에 위치될 수 있다. 터치 스크린들은 사용자가, 디스플레이 디바이스들에 의해 디스플레이되고 있는 사용자 인터페이스(UI)에 의해 종종 지시된 위치에서 손가락, 스타일러스 또는 다른 물체를 이용하여 터치 센서 패널을 터치함으로써 다양한 기능들을 수행하도록 허용할 수 있다. 일반적으로, 터치 스크린들은 터치 센서 패널 상의 터치 및 터치의 위치를 인식할 수 있고, 그 다음 컴퓨팅 시스템은 터치 시에 나타나는 디스플레이에 따라 터치를 해석할 수 있고, 이후에 터치에 기초하여 하나 이상의 작동을 수행할 수 있다. 일부 터치 감지 시스템들의 경우에, 디스플레이 상의 물리적 터치는 터치를 검출하는 데 필요하지 않다. 예를 들면, 일부 정전용량성-유형의 터치 감지 시스템들에서, 터치를 검출하기 위해 사용된 프린징 전계(fringing electrical field)는 디스플레이의 표면 너머까지 미칠 수 있고, 표면 가까이로 접근하는 물체들은 실제로 표면을 접촉하지 않고 표면 가까이에서 검출될 수 있다.
정전용량성 터치 센서 패널은 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 재료들로 제조된 실질적으로 투명한 전도성 플레이트들의 매트릭스로부터 형성될 수 있다. 정전용량성 터치 센서 패널들이 디스플레이 상에 덮어씌워져 터치 스크린을 형성할 수 있는 것은, 앞서 기술된 바와 같이, 그것들의 상당한 투명성에 부분적으로 기인한다. 일부 터치 스크린들은 터치 감지 회로를 디스플레이 픽셀 스택업(stackup)(즉, 디스플레이 픽셀들을 형성하는 적층된 물질 층들)으로 부분적으로 통합함으로써 형성될 수 있다.
다음의 설명은 액정 디스플레이(LCD) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)의 회로 요소들로 형성된 터치 픽셀들을 포함하는, 통합된 터치 스크린들의 예들을 포함한다. LCD 디스플레이에서, TFT 층 내의 공통 전극들(Vcom)은 터치 감지 동작 동안에 터치 픽셀들을 형성하는 데 이용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 예시적인 모바일 전화기, 예시적인 미디어 재생기, 및 예시적인 휴대용 컴퓨팅 디바이스를 도시하며, 각각은 개시내용의 예들에 따른 예시적인 터치 스크린을 포함할 수 있다.
도 2는 개시내용의 예들에 따른 예시적인 터치 스크린의 일 구현예를 도시하는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 3은 개시내용의 예들에 따른 자기-정전용량 터치 센서 전극 및 감지 회로에 대응하는 예시적인 전기 회로를 도시한다.
도 4는 일부 개시된 예들에 따른 LCD 디스플레이 스크린 스택업의 예시적인 층들을 도시한다.
도 5는 개시내용의 예들에 따른 터치 회로 및 디스플레이 회로 둘 다로서 사용될 수 있는 예시적인 스택업 층을 도시한다.
도 6a 내지 도 6d는 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 및 디스플레이 층을 위한 예시적인 와이어 라우팅 방식들을 도시한다.
도 6e는 개시내용의 예들에 따른 단일 터치 픽셀에 대한 예시적인 라우팅 접속을 도시한다.
도 6f 내지 도 6i는 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 및 디스플레이 층을 위한 추가적인 와이어 라우팅 방식들을 도시한다.
도 7은 개시내용의 예들에 따른 예시적인 OLED 디스플레이 회로를 도시한다.
도 8은 개시내용의 예들에 따른 예시적인 OLED 디스플레이 스택업을 도시한다.
도 9는 도 8의 예시적인 스택업의 일부분의 확대도를 도시한다.
도 10은 개시내용의 예들에 따른 통합된 OLED 디스플레이 및 자기-정전용량성 터치 센서 회로를 도시한다.
도 11은 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 센서 및 OLED 디스플레이를 위한 예시적인 부트스트랩 회로를 도시한다.
도 12는 개시내용의 예들에 따른 통합된 셀-상(on-cell) 터치 센서 및 OLED 디스플레이를 도시한다.
도 13은 도 12에 도시된 스택업의 예시적인 확대도를 도시한다.
도 14는 터치 검출 모드 및 디스플레이 동작 모드에서 디바이스를 동작시키는 예시적인 타임 라인을 도시한다.
예들의 다음 설명에서, 그의 일부를 형성하고, 개시내용의 예들이 실행될 수 있는 특정한 예들이 예시로서 도시되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 행해진다. 다른 예들이 사용될 수 있고 본 개시내용의 예들의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적 변경들이 행해질 수 있음을 이해해야 한다.
다음의 설명은 액정 디스플레이(LCD) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)의 회로 요소들로 형성된 터치 픽셀들을 포함하는, 통합된 터치 스크린들의 예들을 포함한다. LCD 디스플레이에서, TFT 층 내의 공통 전극들(Vcom)은 터치 감지 동작 동안에 터치 픽셀들을 형성하는 데 이용될 수 있다.
이미지가 터치 스크린 상에 디스플레이되는 디스플레이 동작 동안에, Vcom은, 예를 들면, 픽셀 전극 상의 픽셀 전압과 함께, 액정에 걸쳐 전계를 생성하기 위한 공통 전압을 전달함으로써, 디스플레이 회로의 일부로서 기능할 수 있다. 터치 감지 동작 동안에, Vcom 전극들의 그룹은, 감지 회로에 결합되어 터치 센서들을 형성하는 터치 픽셀 전극들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도1a 내지 도 1c는 개시내용의 예들에 따른 터치 스크린이 구현될 수 있는 예시적인 시스템들을 도시한다. 도 1a는 터치 스크린(124)을 포함하는 예시적인 모바일 전화기(136)를 도시한다. 도 1b는 터치 스크린(126)을 포함하는 예시적인 디지털 미디어 재생기(140)를 도시한다. 도 1c는 터치 스크린(128)을 포함하는 예시적인 휴대용 컴퓨팅 디바이스(144)를 도시한다. 터치 스크린들(124, 126, 128)은 자기-정전용량에 기초할 수 있다. 자기-정전용량 기반 터치 시스템은 (도 2의 터치 스크린(220)을 참조하여 아래에 기술되는 바와 같은) 터치 픽셀 전극들로 지칭될 수 있는 전도성 재료의 작은 개별적인 플레이트들의 매트릭스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린은 복수의 개별적인 터치 픽셀 전극을 포함할 수 있으며, 각각의 터치 픽셀 전극은 터치 또는 근접(즉, 터치 또는 근접 이벤트)이 감지될 터치 스크린 상의 고유한 위치를 식별하거나 나타내고, 각각의 터치 픽셀 전극은 터치 스크린/패널 내의 다른 터치 픽셀 전극들과 전기적으로 절연되어 있다. 이러한 터치 스크린은 픽셀형 자기-정전용량 터치 스크린으로서 칭해질 수 있다. 동작 동안, 터치 픽셀 전극은 AC 파형으로 자극될 수 있고, 터치 픽셀 전극의 접지에 대한 자기-정전용량이 측정될 수 있다. 물체가 터치 픽셀 전극에 접근하면, 터치 픽셀 전극의 접지에 대한 자기-정전용량은 변화할 수 있다. 터치 픽셀 전극의 자기-정전용량에서의 이러한 변화는, 다수의 물체들이 터치 스크린을 터치하거나 그에 근접할 때, 다수의 물체들의 위치들을 결정하기 위해 터치 감지 시스템에 의해 검출 및 측정될 수 있다. 일부 예들에서, 자기-정전용량 기반 터치 시스템의 전극들은 전도성 재료의 행들 및 열들로 형성될 수 있으며, 상기에서와 유사하게, 행들 및 열들의 접지에 대한 자기-정전용량에서의 변화들이 검출될 수 있다. 일부 예들에서, 터치 스크린은 멀티-터치, 단일 터치, 프로젝션 스캔(projection scan), 완전한-이미징 멀티-터치, 정전용량성 터치 등일 수 있다.
자기-정전용량 기반 터치 시스템들과는 대조적으로, 상호 정전용량 기반 터치 시스템은 예를 들면, 구동 라인들 및 감지 라인들과 같은, 구동 영역들 및 감지 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동 라인들은 행들로 형성될 수 있는 반면에, 감지 라인들은 열들로 형성될 수 있다(예를 들면, 직교한다). 상호 정전용량 터치 픽셀들은 행들과 열들의 교차점들에서 형성될 수 있다. 동작 동안, 행들은 AC 파형으로 자극될 수 있고, 상호 정전용량이 상호 정전용량 터치 픽셀의 행과 열 사이에 형성될 수 있다. 물체가 상호 정전용량 터치 픽셀에 접근함에 따라, 상호 정전용량 터치 픽셀의 행과 열 사이에 결합되는 전하의 일부는 그 대신에 물체 상에 결합될 수 있다. 상호 정전용량 터치 픽셀에 걸친 전하 결합에서의 이러한 감소는 행과 열 사이의 상호 정전용량에서의 순 감소 및 상호 정전용량 터치 픽셀에 걸쳐 결합되는 AC 파형에서의 감소를 야기할 수 있다. 전하-결합된 AC 파형에서의 이러한 감소는 다수의 물체들이 터치 스크린을 터치할 때, 상기 다수의 물체들의 위치들을 결정하기 위해 터치 감지 시스템에 의해 검출 및 측정될 수 있다. 따라서, 상호 정전용량 기반 터치 시스템은 자기-정전용량 기반 터치 시스템과는 상이하게 동작할 수 있으며, 그 동작은 앞서 기술되었다.
도 2는 개시내용의 예들에 따른 예시적인 터치 스크린(220)의 하나의 구현예를 도시하는 예시적인 컴퓨팅 시스템(200)의 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(200)은 예를 들면, 모바일 전화기(136), 디지털 미디어 재생기(140), 휴대용 컴퓨팅 디바이스(144), 또는 터치 스크린을 포함하는 임의의 모바일 또는 비-모바일 컴퓨팅 디바이스에 포함될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(200)은 하나 이상의 터치 프로세서(202), 주변장치들(204), 터치 제어기(206), 및 터치 감지 회로(아래에서 더 상세히 설명됨)를 포함하는 터치 감지 시스템을 포함할 수 있다. 주변장치들(204)은 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 다른 유형들의 메모리 또는 저장장치, 감시 타이머(watchdog timer) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 터치 제어기(206)는 하나 이상의 감지 채널(208), 채널 스캔 로직(210) 및 드라이버 로직(214)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 채널 스캔 로직(210)은 RAM(212)에 액세스하고, 감지 채널들로부터 데이터를 독자적으로 판독하고 감지 채널들에 제어를 제공할 수 있다. 또한, 채널 스캔 로직(210)은 아래에 더 상세하게 설명된 바와 같이, 터치 스크린(220)의 터치 픽셀 전극들에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수들 및 위상들로 자극 신호들(216)을 생성하도록 드라이버 로직(214)을 제어할 수 있다. 일부 예들에서, 터치 제어기(206), 터치 프로세서(202) 및 주변장치들(204)은 단일 응용 주문형 집적 회로(ASIC)에 통합될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(200)은 또한 터치 프로세서(202)로부터 출력들을 수신하고, 출력들에 기초하여 작동들을 수행하기 위한 호스트 프로세서(228)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 호스트 프로세서(228)는 프로그램 저장장치(232), 및 LCD 드라이버(234)와 같은 디스플레이 제어기에 접속될 수 있다. LCD 드라이버(234)는 선택(게이트) 라인들 상에서 전압들을 각각의 픽셀 트랜지스터로 제공할 수 있고, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 픽셀 디스플레이 이미지를 제어하기 위해 이 동일한 트랜지스터들로 데이터 라인들을 따라 데이터 신호들을 제공할 수 있다. 호스트 프로세서(228)는 터치 스크린(220) 상에 사용자 인터페이스(UI)의 이미지와 같은 이미지를 생성하기 위해 LCD 드라이버(234)를 사용할 수 있고, 터치 스크린(220) 상에서 또는 그 가까이에서 터치를 검출하기 위해 터치 프로세서(202) 및 터치 제어기(206)를 사용할 수 있다. 터치 입력은 커서 또는 포인터와 같은 물체를 움직이는 것, 스크롤링 또는 패닝(panning)하는 것, 제어 설정들을 조정하는 것, 파일 또는 문서를 여는 것, 메뉴를 보는 것, 선택을 하는 것, 명령어들을 실행하는 것, 호스트 디바이스에 접속된 주변 디바이스를 동작시키는 것, 전화 통화를 받는 것, 전화 통화를 거는 것, 전화 통화를 종료하는 것, 볼륨 또는 오디오 설정들을 변경하는 것, 주소들, 자주 다이얼링되는 번호들, 수신된 통화들, 부재중 통화들과 같은 전화 통신들과 관련된 정보를 저장하는 것, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 로그인하는 것, 허가된 개인들에게 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 제한된 영역들에의 액세스를 허용하는 것, 컴퓨터 데스크톱의 사용자의 선호하는 배열과 연관된 사용자 프로파일을 로딩하는 것, 웹 콘텐츠에의 액세스를 허용하는 것, 특정 프로그램을 론칭(launching)하는 것, 메시지를 암호화하거나 디코딩하는 것 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 작업들을 수행하기 위해 프로그램 저장장치(232)에 저장된 컴퓨터 프로그램들에 의해 사용될 수 있다. 호스트 프로세서(228)는 또한 터치 처리에 관련되지 않을 수도 있는 추가적인 기능들을 수행할 수 있다.
터치 스크린(220)은 복수의 전기적으로 절연된 터치 픽셀 전극(222)을 갖는 정전용량성 감지 매체를 포함할 수 있는 터치 감지 회로를 포함할 수 있다(예를 들면, 픽셀형 자기-정전용량 터치 스크린). 터치 픽셀 전극들(222)은 터치 인터페이스들(224a, 224b)을 통해 드라이버 로직(214)으로부터 자극 신호들(216)에 의해 구동될 수 있고, 터치 픽셀 전극들(222)로부터 생성된 결과적인 감지 신호들(217)은 감지 인터페이스(225)를 통해 터치 제어기(206) 내의 감지 채널들(208)(이벤트 검출 및 복조 회로로도 지칭됨)로 전송될 수 있다. 자극 신호는 교류 전류(AC) 파형일 수 있다. 터치를 검출하는 데 사용되는 전도성 플레이트들(즉, 터치 픽셀 전극들(222))을 "터치 픽셀" 전극들로서 라벨링하는 것은, 터치 스크린(220)이 터치의 "이미지"를 캡처하는 것으로서 보여질 때 특히 유용할 수 있다. 즉, 터치 제어기(206)가 터치 스크린에서의 각각의 터치 픽셀 전극에서 검출된 터치량을 결정한 후에, 터치가 발생한 터치 스크린에서의 터치 픽셀 전극들의 패턴은 터치의 "이미지"(예를 들면, 터치 스크린을 터치하는 손가락들의 패턴)로서 간주될 수 있다. 드라이버 로직(214) 및 감지 채널들(208)이, 자기-정전용량 터치 시스템에서, 터치 제어기(206) 내의 별개의 블록들인 것으로 도시되었지만, 본 개시내용에 기술된 바와 같이, 감지 채널들만이 터치 픽셀 전극들(222)을 구동 및 감지할 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 일부 예들에서, 터치 픽셀 전극들(222)은 동일한 라인(예를 들어, 감지 신호들(217))을 이용하여 구동 및 감지될 수 있다.
도 3은 개시내용의 예들에 따른 자기-정전용량 터치 센서 전극(예컨대, 터치 픽셀 전극(222)) 및 감지 회로에 대응하는 예시적인 전기 회로를 도시한다. 전극(302)은 그와 연관된 접지에 대한 고유한 자기-정전용량을 가질 수 있고, 또한 물체가 전극에 인접해 있는 경우에만 형성되는 접지에 대한 추가적인 자기-정전용량을 가질 수 있다. 터치 전극(302)은 감지 회로(314)에 결합될 수 있다. 다른 구성들이 채용될 수 있지만, 감지 회로(314)는 연산 증폭기(308), 피드백 저항기(312), 피드백 커패시터(310), 및 입력 전압원(306)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피드백 저항기(312)는 가변 피드백 저항기에 의해 야기되는 임의의 기생 정전용량 효과를 최소화하기 위해 스위칭된 커패시터 저항기(switched capacitor resistor)에 의해 대체될 수 있다. 터치 전극은 연산 증폭기(308)의 반전 입력에 결합될 수 있다. AC 전압원(306)(Vac)이 연산 증폭기(308)의 비-반전 입력에 결합될 수 있다. 터치 센서 회로(300)는, 터치 센서 패널 또는 터치 스크린을 터치하거나 그에 근접한 손가락 또는 물체에 의해 유도된 전극의 총 자기-정전용량에서의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 터치 감지 회로(300)의 출력(320)은 근접 이벤트의 존재를 결정하는 데 사용된다. 출력(320)은 프로세서에 의해 근접 또는 터치 이벤트의 존재를 결정하는 데 사용될 수 있거나, 또는 출력(320)은 터치 또는 근접 이벤트의 존재를 결정하기 위해 별개의 로직 네트워크로 입력될 수 있다.
도 4는 일부 개시된 예들에 따른 LCD 디스플레이 스크린 스택업의 예시적인 층들을 도시한다. 백라이트(404)는 스택업의 개구를 향해 지향될 수 있는 백색광을 제공할 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 백라이트는 스택업의 나머지 부분의 요구들에 따라 특정 배향으로 배향될 수 있는 광을 디스플레이 스택업의 나머지 부분에 공급할 수 있다. 광의 밝기를 제어하기 위해, 백라이트(404)에 의해 생성된 백색광은 광에 극성을 부여할 수 있는 편광기(406) 내로 공급될 수 있다. 편광기(406)에서 나오는 편광은 인듐 주석 산화물(ITO) 층(415)과 박막 트랜지스터(TFT) 층(410) 사이에 개재될 수 있는 액정 층(412) 내로, 하부 커버(408)를 통해 공급될 수 있다. TFT 기판 층(410)은, ITO 층(414)과 함께, 액정 층(412)을 구동하는 전계를 형성하는 데 필요한 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, TFT 기판(410)은 데이터 라인, 게이트 라인, TFT, 공통 및 픽셀 전극 등과 같은 디스플레이 요소들을 포함할 수 있는 다양하고 상이한 층들을 포함할 수 있다. 이 컴포넌트들은, 원하는 컬러가 임의의 특정 픽셀에서 디스플레이되는 것에 기초하여, 액정층(412)에 위치된 액정을 특정 배향으로 배향하는 제어된 전계를 생성하는 것을 도울 수 있다. 액정 층(412) 내의 액정 요소의 배향은 백라이트(404)로부터 그것을 통과하는 편광의 배향을 변경할 수 있다. 액정 층(412)으로부터의 변경된 광은 컬러 필터 층(416)을 통과할 수 있다. 컬러 필터 층(416)은 편광기를 포함할 수 있다. 컬러 필터 층(416) 내의 편광기는 액정 층(412)에서 나오는 편광과 상호작용할 수 있으며, 그 배향은 액정 층에 걸쳐 인가된 전계에 따라 변경될 수 있다. 컬러 필터 층(416)을 통해 상부 커버(418) 내로 지나가도록 허용된 광의 양은 액정 층(412)의 배향에 의해 결정되는 광의 배향에 의해 결정될 수 있다. 상부 커버(418)가 유리인 것으로 설명되지만, 예를 들어 플라스틱을 포함하는 임의의 유형의 투명 커버가 사용될 수 있다. 백라이트(404)에서 나오는 백색광을 편광하고, 액정 층(412)에서 광의 배향을 변경한 후, 이어서 컬러 필터 층(416) 내의 편광기를 통해 광을 통과시킴으로써, 광의 밝기는 픽셀 단위로 제어될 수 있다. 컬러 필터 층(416)은 또한 그것을 통과한 광을 적색, 녹색 및 청색으로 변경할 수 있는 복수의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 픽셀 단위로 광의 밝기 및 컬러를 제어함으로써, 원하는 이미지가 디스플레이 상에 렌더링될 수 있다.
도 3을 참조하여 전술한 터치 센서를, 도 4를 참조하여 전술한 디스플레이 스택업과 통합하는 것은, 많은 이득을 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서를 디스플레이와 통합함으로써, 디바이스의 전체 폭은, 터치 및 디스플레이가 공통 층을 점유하기 때문에, 최소화될 수 있다. 디스플레이 및 터치 센서가 상호 배타적인 아키텍처에서, 디바이스의 전체 두께는 더 클 수 있다. 따라서, 터치와 디스플레이를 통합함으로써 -- 즉, 터치 센서가 디스플레이 스택업 내의 층들 중 하나를 점유하여 -- 디바이스의 전체 중량 및 두께가 최소화될 수 있다. 터치 센서 패널과 디스플레이가 층을 공유하도록 층들을 통합하기 위하여, 특정 층의 회로 요소들은 디스플레이 하드웨어 및 터치 하드웨어 둘 다로서 사용될 수 있다. (후술되는 바와 같이) 디바이스의 터치 기능과 디스플레이 기능은 시간 다중화(time multiplex)될 수 있어, 터치 모드 동안에, 공통 층의 회로 요소들이 터치 회로로서 사용될 수 있고, 디스플레이 모드 동안에, 공통 층의 회로 요소들이 디스플레이 회로로서 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 터치 제어기(206), 터치 프로세서(202) 및 호스트 프로세서(228) 중 하나 이상이 디바이스의 터치 및 디스플레이 기능들의 시간 다중화를 제어할 수 있다.
도 5는 개시내용의 예들에 따른 터치 회로 및 디스플레이 회로 둘 다로서 사용될 수 있는 예시적인 스택업 층을 도시한다. 도 4의 예에서, TFT 층(410)은, TFT 층 상에 상주하는 회로 요소들이 디바이스의 디스플레이 모드 동안에 디스플레이 회로로서 사용되고 디바이스의 터치 모드 동안에 터치 회로로서 사용될 수 있도록, 수정될 수 있다. TFT 층(509)은 그 위에 형성된 회로 요소들(511)을 가질 수 있다. 회로 요소들(511)은 디스플레이의 Vcom 층을 구성할 수 있다. 회로 요소들(511)은 예를 들어, 터치 스크린의 디스플레이 회로의 일부로서 동작하고 또한 터치 스크린의 터치 감지 회로의 일부로서 동작하는 다기능 회로 요소들일 수 있다. 일부 예들에서, 회로 요소들(511)은 터치 감지 시스템의 일부로서만 동작하는 단일-기능 회로 요소들일 수 있다. 회로 요소들(511)에 더하여, 트랜지스터, 커패시터, 전도성 비아, 데이터 라인, 게이트 라인 등과 같은 다른 회로 요소들(도시되지 않음)이 TFT 유리(509) 상에 형성될 수 있다. TFT 유리(509) 상에 형성된 회로 요소들(511) 및 다른 회로 요소들은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하는 바와 같이, 터치 스크린(220)에 의해 사용되는 디스플레이 기술의 유형에 요구되는 다양한 디스플레이 기능을 수행하기 위해 함께 동작할 수 있다. 회로 요소들은 예를 들면, 종래의 LCD 디스플레이들에서 존재할 수 있는 요소들을 포함할 수 있다. 회로 요소들이 전체 커패시터, 전체 트랜지스터 등과 같은, 전체 회로 구성요소들에 제한되지 않지만, 평행 플레이트 커패시터의 두 플레이트들 중 단지 하나와 같은, 회로의 부분들을 포함할 수 있다는 것에 유의한다.
디바이스의 터치 모드 동안에, 회로 요소들(511)의 일부 또는 전부는, 각각의 회로 요소가 도 3에 도시된 회로 구성을 갖는 터치 픽셀 전극으로서 사용될 수 있도록, 감지 회로에 전기적으로 접속될 수 있다. 회로 요소들(511)은 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 도 3의 회로 구성의 전극들(302)로서 작용할 수 있다. 디바이스의 디스플레이 모드 동안에, 회로 요소들(511)은 당업계에 알려진 바와 같이 LCD 디스플레이 내의 공통 전압에서 바이어스된 플레이트 커패시터들로서 작용하도록 구성될 수 있다.
도 5는 또한 TFT 유리(509)와 컬러 필터 유리(도 4 참조) 사이에 배치된 픽셀 재료(515)를 도시한다. 픽셀 재료(515)는 도 6에서, 회로 요소들(511) 위의 별개의 체적 영역들 또는 셀들로서 도시된다. 예를 들어, 픽셀 재료가 액정인 경우, 이들 체적 영역 또는 셀은, 고려 중인 체적 영역 또는 셀의 픽셀 전극 및 공통 전극 의해 생성된 전계에 의해 제어되는 액정의 영역들을 예시하도록 의도된다. 픽셀 재료(515)는, 터치 스크린(220)의 디스플레이 회로에 의해 동작될 때, 각 디스플레이 픽셀에 의해 생성되는 광의 양, 컬러 등을 생성하거나 제어할 수 있는 재료일 수 있다. 예를 들어, LCD 터치 스크린에서, 픽셀 재료(515)는 액정으로 형성될 수 있고, 이때 각 디스플레이 픽셀은 액정의 체적 영역 또는 셀을 제어한다. 이러한 경우에서, 예를 들어, 디스플레이 동작에서 각 디스플레이 픽셀에서 나오는 광의 양을 제어하도록 액정을 동작시키기 위한 다양한 방법들이 존재하며, 예를 들어, 터치 스크린에 의해 채용된 LCD 기술의 유형에 따라 특정 방향으로 전계를 인가하는 것이다. 인-플레인 스위칭(in-plane switching, IPS), 프린지 필드 스위칭(FFS), 및 고급 프린지 필드 스위칭(advanced fringe field switching, AFFS) LCD 디스플레이에서, 예를 들어, 액정의 동일 면 상에 배치된 픽셀 전극들과 공통 전극들(Vcom) 사이의 전계는 디스플레이 픽셀을 통과하는 백라이트로부터의 광의 양을 제어하기 위해 액정 재료 상에서 동작할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 터치 스크린의 디스플레이 기술의 유형에 따라 다양한 픽셀 재료가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
회로 요소들(511)을 터치 픽셀 전극들로서 사용하는 것은 와이어 라우팅 문제를 일으킬 수 있는데, 그 이유는 각 회로 요소가 터치 제어기에 개별적으로 접속되어, 각 터치 픽셀 전극이, 터치 센서 패널과 접촉하거나 그에 가깝게 근접한 손가락 또는 물체에 의해 야기된 픽셀의 자기-정전용량에서의 변화를 검출할 수 있는 감지 회로에 접속될 필요가 있을 수 있기 때문이다. 도 6a는 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 및 디스플레이 층을 위한 와이어 라우팅 방식을 도시한다. 도시된 바와 같이, TFT 층(600)은 일부 예들에서, 터치 모드에서는 터치 픽셀 전극으로서, 디바이스의 디스플레이 모드에서는 LCD 디스플레이 전극으로서 둘 다로 작용할 수 있는, 회로 요소들(511)로 채워질 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 모든 회로 요소(511)는 터치 이벤트에 의해 야기된 자기-정전용량에서의 변화를 검출하기 위해 감지 회로에 개별적으로 접속될 필요가 있을 수 있으므로(예컨대, 터치 칩들(606 또는 610)에 접속된, 라인들(602 또는 604)과 같은, 터치 신호 라인을 이용함으로써), 그리고 회로 요소들과 연관된 디스플레이 픽셀들은 디스플레이 기능을 위한 별개의 와이어링을 요구할 수 있으므로(예컨대, 디스플레이 픽셀 내의 TFT(들)를 디스플레이 제어기 칩(608)에 접속시키는 디스플레이 데이터 라인들), 많은 와이어들이 각 픽셀로부터 터치 칩 또는 디스플레이 제어기로 라우팅될 필요가 있다. 일부 예들에서, 터치 신호 라인들, 디스플레이 데이터 라인들 및 회로 요소들(511)은 서로 상이한 금속 층들에 라우팅되고 형성될 수 있다. 예를 들어, 회로 요소들(511)은 제1 금속 층에 형성될 수 있고, 디스플레이 데이터 라인들은 제2 금속 층에 라우팅될 수 있고, 터치 신호 라인들은 제3 금속 층에 라우팅될 수 있으며 ― 일부 예들에서, 디스플레이 데이터 라인들 또는 터치 신호 라인들은, 회로 요소들(511)이 형성되는 동일한 층에 라우팅될 수 있다. 상기 라우팅 방식들은 디바이스의 사용자에게 "보이지 않을" 필요가 있을 수 있다. 즉, 디스플레이의 부품들이 사용자에게 보이므로, 와이어 라우팅 방식은 디스플레이의 "활성 영역들"(즉, 사용자에게 보이는 영역들)을 점유하지 않도록 할 필요가 있을 수 있다.
일례에서, 각각의 회로 요소(511)는 터치 스크린의 "비활성" 영역들을 통해 터치 제어기에 라우팅될 수 있는 와이어를 통해 터치 제어기에 접속될 수 있다. 도 6e는 개시내용의 예들에 따른 단일 터치 픽셀 전극을 위한 예시적인 라우팅 접속을 도시한다. 회로 요소(511)는 비아 구조(614)를 통해 와이어(616)에 접속될 수 있다. 비아 구조물(614)은 회로 요소와 와이어(616) 사이의 접속점을 제공할 수 있다. 도 6a를 다시 참조하면, 와이어는, 예를 들어 와이어(602)는, 도시된 바와 같이 터치 칩(606)으로 다시 라우팅될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 회로 요소(511)로부터 터치 칩(606/608)으로 터치 신호들을 전달할 수 있는 와이어(602)는, 회로 요소(511)와 상이한 금속 층에 라우팅될 수 있으며; 따라서, 비아 구조물(614)은 회로 요소(511)와 와이어(602) 사이의 전기적 접속을 제공할 수 있다. 터치 칩들(606, 610)은 전술한 바와 같이 감지 회로(예를 들어, 감지 채널들)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 각각의 회로 요소(511)는 터치 칩들(606/610)에서 자신의 전용 감지 회로(예컨대, 자신의 감지 채널)를 할당받을 수 있다. 일부 예들에서, 터치 칩들(606/610) 내의 단일 감지 회로(예를 들어, 단일 감지 채널)는 예를 들어, 하나 이상의 멀티플렉서를 이용하는 시간-다중화를 사용하여 2개 이상의 회로 요소(511)에 의해 공유될 수 있다. 일부 예들에서, 회로 요소들의 열 내의 각 회로 요소(511)는 예를 들어, 하나 이상의 멀티플렉서를 이용하는 시간-다중화를 사용하여 단일 감지 회로(예컨대, 단일 감지 채널)를 공유할 수 있다.
라우팅 방식을 개발하는 데 있어서 또 다른 고려사항은, 회로 요소와 터치 칩 사이의 각각의 경로가 실질적으로 동일한 저항을 갖는 것을 보장하는 것이다. 회로 요소(511)와 터치 칩(606 또는 610) 사이의 각각의 경로가 변화하는 저항을 가졌다면, 각 경로의 RC 시상수 또한 변화함으로써, 각 터치 픽셀 전극의 대역폭 및 궁극적으로 신호 대 잡음비에서의 균일성 부족을 야기할 수 있다. 균일성을 보장하는 하나의 방법은, 와이어가 회로 요소(511)와 터치 칩(606, 610) 사이에서 이동해야 하는 거리에 기초하여 와이어(616)의 폭을 변화시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 터치 와이어(602)는 TFT 층(600)의 일면으로부터 대향 면으로 이동해야 한다. 대조적으로, 터치 와이어(604)는 단지 터치 칩(606)에 근접해 있는 회로 요소(511)와 접속하기만 하면 된다 변화하는 저항을 설명하기 위하여, 터치 와이어(602)는 터치 와이어(604)보다 더 두껍게(즉, 더 넓게) 패터닝될 수 있다. 이러한 방식으로, 넓지만 긴 와이어(602)는 짧지만 좁은 와이어(604)와 실질적으로 동일한 저항을 가질 수 있다.
디바이스의 디스플레이 동작 동안에, 회로 요소들(511)은 디스플레이 제어기(608)에 의해 구동될 수 있다. 디스플레이 제어기(608)는 디스플레이 제어 신호들을 디스플레이 드라이버 회로(618)로 라우팅할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(618)는 사용자가 볼 수 없는 디바이스의 경계 영역 상에 배치될 수 있다. 디스플레이 구동 회로(618)는 이어서 신호들을 와이어 매트릭스(612)로 라우팅할 수 있다. 와이어 매트릭스(612)는 투명하거나 투명하지 않을 수도 있는 전도성 재료로 제조될 수 있다. 와이어 매트릭스(612)는, 도시된 바와 같이, 그것이 디스플레이의 활성 영역 내로 교차하지 않도록 라우팅될 수 있다. 터치 모드 동안에, 디바이스는 터치 신호들을 전송하기 위해 와이어 매트릭스(612)를 이용할 수 있지만; 각 터치 픽셀 전극이 다른 터치 픽셀 전극들과 라우팅 경로들을 공유해야 할 필요가 있을 수 있기 때문에, 터치 신호들은 라우팅 저항이 증가될 것을 예상할 수 있다.
터치 칩들(606, 610) 및 디스플레이 제어기(608)는 도 6a에서 3개의 별개 칩들인 것으로 도시되었지만, 다른 다른 구성들이 고려된다. 예를 들어, 터치 칩들(606, 610) 및 디스플레이 제어기(608)는 도 6b에 도시된 바와 같이 단일 칩 또는 로직 회로에 통합될 수 있다(통합된 터치 및 디스플레이 칩(607)). 일부 예들에서, 그러한 통합된 터치 및 디스플레이 칩으로부터 회로 요소들(511)로의 라우팅은 실질적으로 도 6a에 도시된 바와 같이 유지될 수 있다. 일부 예들에서, 디스플레이 제어기(608)는 도 6c에 도시된 바와 같이 2개 이상의 별개의 디스플레이 제어기 칩으로 분할될 수 있다(분할된 디스플레이 제어기 칩들(608a, 608b)). 이러한 예들에서, 분할된 디스플레이 제어기 칩들은 터치 칩들(606, 610) 사이에 배치될 수 있고, TFT 층(600)의 일면(예컨대, TFT 층의 좌측 반부) 상의 회로 요소들(511)로부터의 라우팅은 분할된 디스플레이 제어기 칩들 중 하나(예컨대, 좌측 상에 배치된 디스플레이 제어기 칩(608a))에 접속될 수 있는 한편, TFT 층의 다른 면(예컨대, TFT 층의 우측 반부) 상의 회로 요소들로부터의 라우팅은 분할된 디스플레이 제어기 칩들 중 다른 것(예컨대, 우측 상에 배치된 디스플레이 제어기 칩(608b))에 접속될 수 있다 ― 회로 요소들(511)로부터 터치 칩들(606, 610)로의 라우팅은 실질적으로 도 6a에 도시된 바와 같이 유지될 수 있다. 일부 예들에서, 터치 칩들(606, 610) 및 분할된 디스플레이 제어기 칩들은 교번적 방식으로 배치될 수 있으며(예를 들어, 터치 칩(606), 디스플레이 제어기 칩(608a), 터치 칩(610), 디스플레이 제어기 칩(608b)) ― 이러한 예들에서, 회로 요소들(511)로부터 터치 및 디스플레이 제어기 칩들로의 라우팅은 적절히 배열될 수 있다. 디스플레이 제어기(608)가 분할될 수 있는 다른 예에서, 터치 칩들(606)은 도 6d에 도시된 바와 같이 분할된 디스플레이 제어기 칩들 사이에 인터리브될 수 있다(분할된 디스플레이 제어기 칩들(608a, 608b, 608c)). 예를 들어, 디스플레이 제어기(608)는 3개의 별개의 칩으로 분할될 수 있다. 터치 칩(606)은 제1 디스플레이 제어기 칩(608a)의 우측에 배치될 수 있고, 제2 디스플레이 제어기 칩(608b)은 터치 칩(606)의 우측에 배치될 수 있고, 터치 칩(610)은 제2 디스플레이 제어기 칩(608b)의 우측에 배치될 수 있고, 제3 디스플레이 제어기 칩(608c)은 터치 칩(610)의 우측에 배치될 수 있으며 ― 회로 요소들(511)과 다양한 터치 및 디스플레이 칩들 사이의 라우팅이 적절히 배열될 수 있다. 예를 들어, 회로 요소들(511)의 좌측 1/3은 제1 디스플레이 제어기 칩(608a)으로 라우팅될 수 있고, 회로 요소들의 중간 1/3은 제2 디스플레이 제어기 칩(608b)으로 라우팅될 수 있고, 회로 요소들의 우측 1/3은 제3 디스플레이 제어기 칩(608c)으로 라우팅될 수 있다. 회로 요소들(511)로부터 터치 칩들(606, 610)로의 라우팅은 실질적으로 도 6a에 도시된 바와 같이 유지될 수 있다. 상기 예들은 단지 예시이며, 개시내용의 범위를 제한하지 않는다. 터치 및 디스플레이 칩들의 다른 구성들이, 예컨대 터치 칩들(606, 610)이 통합되거나, 또는 2개 초과의 칩으로 분할되는 구성들이, 마찬가지로 고려된다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 터치 칩들(606, 610) 및 디스플레이 제어기(608)가 도 6a 내지 도 6d에 도시된 배열들과 상이한 배열들로 배치되면서도 여전히 적절한 터치 스크린 동작을 허용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 6f 내지 도 6i는 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 및 디스플레이 층을 위한 추가적인 와이어 라우팅 방식들을 도시한다. 회로 요소들(511)은 도시된 바와 같이 터치 및/또는 디스플레이 칩들(622)로 라우팅될 수 있다. 터치 및/또는 디스플레이 칩들(622)은 도 6a 내지 도 6d의 터치 칩들(606, 610) 및/또는 디스플레이 제어기(608)에 대응할 수 있다. 터치 및/또는 디스플레이 칩들(622)에 접속되지 않는 것으로 도시된 그러한 회로 요소들(511)은, 다른 회로 요소들에 대해 표시된 방식과 유사한 방식으로 그러한 칩들 또는 다른 칩들에 접속될 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 터치 및/또는 디스플레이 칩들(622)은 동일한 칩 또는 상이한 칩들일 수 있다. 회로 요소들(511)의 터치 및/또는 디스플레이 칩들(622)로의 라우팅의 상세사항은 도 6a 내지 도 6e에 기술된 것과 유사할 수 있으며, 그 상세사항은 간결성을 위해 여기서 반복되지 않을 것이다.
도 3의 터치 픽셀 전극 회로 구성은 LCD 디스플레이와 통합되는 것으로 제한되지 않으며, 또한 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이와 같은 다양한 다른 유형들의 디스플레이들에 통합될 수 있다. 도 7은 개시내용의 예들에 따른 예시적인 OLED 디스플레이 회로를 도시한다. 픽셀 회로(750)는 2개의 단자(캐소드 단자 및 애노드 단자), TFT T2(705)와 같은 p-형 트랜지스터, 및 TFT T1(707)과 같은 n-형 트랜지스터를 갖는 OLED 요소(701)를 포함할 수 있다. OLED 요소(701)의 캐소드 단자는 캐소드(703)에 전기적으로 접속될 수 있다. 캐소드(703)는 터치 스크린에서 복수의 픽셀 회로에 공통인 신호 라인일 수 있으며, 예를 들면, 공통 전극(401 또는 509)에 대응할 수 있다. OLED 요소(701)의 애노드 단자는 애노드(709)에 전기적으로 접속될 수 있다. OLED 요소(701)는 애노드의 전압이 캐소드의 전압보다 높을 때 OLED 요소를 통해 전류가 흐르는 것을 허용하는 방식으로 캐소드(703) 및 애노드(709)에 접속될 수 있다(즉, OLED 요소는 온(on)이거나, "포워드 바이어스됨). OLED 요소(701)는 그것이 온일 때 광을 방출할 수 있다. 애노드(709)의 전압이 캐소드(703)의 전압보다 낮으면, 실질적으로 어떠한 전류도 OLED 요소(701)를 통해 흐를 수 없다(즉, OLED 요소는 오프이거나, "역 바이어스됨"). OLED 요소(701)는 그것이 오프일 때 실질적으로 어떠한 광도 방출할 수 없다.
애노드(709)는 T2(705)의 드레인 단자에 전기적으로 접속될 수 있다. T2(705)의 게이트 및 소스 단자들은 커패시터 Cst(711)를 통해 용량적으로 결합될 수 있으며, Cst의 일 단자는 T2의 게이트 단자에 전기적으로 접속될 수 있고 Cst의 다른 단자는 T2의 소스 단자에 전기적으로 접속될 수 있다. T2(705)의 소스 단자는 또한 VDD(713)에 전기적으로 접속될 수 있다. T2(705)의 게이트 단자는 또한 T1(707)의 드레인 단자에 전기적으로 접속될 수 있다. T1의 게이트 단자는 게이트 라인(715)에 전기적으로 접속될 수 있고, T1의 소스 단자는 데이터 라인(717)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 8은 개시내용의 예들에 따른 예시적인 OLED 디스플레이 스택업을 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, OLED 구조체는 봉지 층(encapsulation layer)(810), 캐소드 층(808), 유기 발광 다이오드들을 포함하는 유기 층(806), 및 TFT 유리(802)의 상부 상에 배치될 수 있는 애노드 층(804)을 포함할 수 있다. 스택업은 편광기(814), 감압 접착제 층(816), 및 커버 유리(818)를 추가로 포함할 수 있다. 캐소드 층(808)은, 디바이스의 디스플레이 모드 동안에 OLED 디스플레이에 대한 캐소드들로서 작용하고 디바이스의 터치 모드 동안에 터치 픽셀 전극들로서 작용하는 회로 요소들을 포함할 수 있다.
도 9는 도 8의 예시적인 스택업의 일부분의 확대도를 도시한다. 확대도는 캐소드 층(902), 유기 발광 다이오드들(910)을 포함하는 유기 층, 및 애노드들(904)을 포함하는 애노드 층을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 캐소드 층(902)은 도 7에서 전술한 바와 같이 기능할 수 있는 개별적인 캐소드 플레이트들(906)을 포함할 수 있다. 각각의 개별적인 캐소드(906)는 자신의 다이오드(910) 및 자신의 애노드(904)에 접속될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 전도성 플레이트들로 제조된 캐소드 층은, 도 4에 도시된 바와 같은 LCD 디스플레이 상의 공통 전압 전극들로 채워진 TFT 층과 유사하게 보일 수 있다. 따라서, LCD 디스플레이와 마찬가지로, OLED 디스플레이는 도 4의 LCD 디스플레이와 유사한 자기-정전용량성 센서와 통합된 그것의 캐소드 층을 가질 수 있다.
도 10은 개시내용의 예들에 따른 통합된 OLED 디스플레이 및 자기-정전용량성 터치 센서 회로를 도시한다. 도 10의 회로는 도 3에 도시된 회로와 유사할 수 있다. 회로 요소(1002)는 감지 회로(1014)에 접속될 수 있다. 감지 회로(1014)는 그것과 터치하거나 그것에 가깝게 근접한 물체로 인한 회로 요소의 자기-정전용량에서의 변화를 검출하도록 구성될 수 있다. 다른 구성들이 채용될 수 있지만, 감지 회로(1014)는 연산 증폭기(1008), 피드백 저항기(1012), 피드백 커패시터(1010), 및 입력 전압원(1006)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피드백 저항기(1012)는 가변 피드백 저항기에 의해 야기된 기생 정전용량 효과를 최소화하기 위해 스위칭된 커패시터 저항기에 의해 대체될 수 있다. 터치 전극(1002)은 연산 증폭기(1008)의 반전 입력에 결합될 수 있다. AC 전압원(1006)(Vac)이 연산 증폭기(1008)의 비-반전 입력에 결합될 수 있다. 터치 센서 회로(1000)는, 터치 센서 패널을 터치하거나 그에 근접한 손가락 또는 물체에 의해 유도된 자기-정전용량에서의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 터치 감지 회로(1000)의 출력(1020)은 근접 이벤트의 존재를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 출력(1020)은 근접 또는 터치 이벤트의 존재를 결정하기 위해 프로세서에 의해 사용될 수 있거나, 또는 출력(1020)은 터치 또는 근접 이벤트의 존재를 결정하기 위해 별개의 로직 네트워크로 입력될 수 있다.
연산 증폭기(1008)는 또한 그것의 비-반전 입력에서 기준 전압(1020)에 결합될 수 있다. 기준 전압(1020) 및 AC 전압원(1006) 둘 다는 각각 스위치들(1016, 1018)을 통해 연산 증폭기(1008)의 비-반전 입력에 결합될 수 있다. 디바이스의 터치 모드 동안, 스위치(1018)가 닫혀있을 수 있는 한편, 스위치(1016)는 열려있을 수 있으며, 이에 따라 앞서 논의한 바와 같이 자기-정전용량에서의 변화를 검출하도록 회로를 동작시킬 수 있다. 디바이스의 디스플레이 모드 동안, 스위치(1016)가 닫혀있을 수 있는 한편, 스위치(1016)는 열려있을 수 있으며, 이에 따라 상기 논의에 따라 OLED 구조체의 캐소드를 바이어스할 수 있다. 앞서 논의되고 이하에서 추가로 논의되는 바와 같이 터치 및 디스플레이 기능을 시간 다중화하기 위하여 스위치들(1016, 1018)은 시간 다중화될 수 있다.
통합된 터치 및 OLED 디스플레이 디바이스에서, 터치 모드 동안에, 발광 다이오드는, 그것이 이용되고 있지 않고 여전히 터치 픽셀 전극에 접속되어 있다는 사실로 인해, 큰 기생 정전용량으로서 작용할 수 있다. 다이오드에 의해 야기된 기생 정전용량은 터치 검출의 대역폭을 제한할 뿐만 아니라, 신호 대 잡음비를 저하시키는 작용을 할 수 있다. 다이오드의 애노드 및 캐소드를 "부트스트랩"하는 것은 다이오드에 의해 야기된 기생 정전용량을 제한하도록 작동할 수 있다. 도 11은 개시내용의 예들에 따른 통합된 터치 센서 및 OLED 디스플레이를 위한 예시적인 부트스트랩 회로를 도시한다. 회로(1100)는 감지 회로(1102)와 결합된, 통합된 터치 및 디스플레이 픽셀(1114)을 포함할 수 있다. 통합된 터치 및 디스플레이 픽셀(114) 및 감지 회로(1102)의 상세사항은 앞에서 논의되어 왔다. 다이오드의 애노드(1118)와 캐소드(1112)를 부트스트랩하기 위하여, 감지 회로(1102)의 자극 전압이 각각 전압 버퍼들(1108, 1110)을 통해 트랜지스터(1116)의 소스 및 게이트로 전송될 수 있다. 동일한 AC 전압으로 트랜지스터(1116)의 소스 및 게이트를 자극함으로써, 소스와 게이트는 함께 묶여, 트랜지스터(1116)로 하여금 소스와 드레인 사이의 단락 회로로서 작용하게 한다. 소스 전압이 드레인으로 흐르는 것에 의해, 애노드(1118)는 캐소드(1112)와 동일한 자극 전압에 의해 바이어스될 수 있다. 동일한 AC 전압에 의해 자극된 애노드(1118)와 캐소드(1112)를 갖는 것은, 다이오드에 걸친 DC 전류가 일정하게 유지되도록 보장할 수 있고 따라서 터치 감지 모드 동안에 다이오드에 의해 야기된 임의의 기생 정전용량 효과들을 완화하도록 작동할 수 있다.
위의 예는 통합된 "셀-내" 터치 및 디스플레이를 도시하지만(즉, 디스플레이 및 터치 픽셀은 공통 층을 공유함), 터치 센서는 또한, 터치 센서가 디스플레이 스택업 내에서 자신의 층을 점유하는 "셀-상" 아키텍처를 이용하여 OLED 디스플레이에 통합될 수 있다. 도 12는 개시내용의 예들에 따른 통합된 셀-상 터치 센서 및 OLED 디스플레이를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, OLED 구조체는 봉지 층(1210), 캐소드 층(1212), 유기 발광 다이오드들을 포함하는 유기 층(1214), 및 TFT 유리(1218)의 상부 상에 배치될 수 있는 애노드 층(1216)을 포함할 수 있다. 스택업은 앞서 논의된 터치 픽셀 전극 및 와이어링 설명들과 유사한 터치 픽셀 전극들로 패터닝된 ITO 층(1208), 편광기(1206), 감압 접착제 층(1204), 및 커버 유리(1202)를 추가로 포함할 수 있다. 캐소드 층(1212)은 아래에 기술되는 바와 같이 기생 정전용량을 최소화하기 위해 터치 모드 동안에 AC 접지에 결합되도록 전환가능하게 구성될 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 스택업의 예시적인 확대도를 도시한다. 터치 픽셀 전극들(1302, 1304)은 ITO 층(1208) 상에 패터닝될 수 있다. 터치 픽셀 전극들(1302, 1304)은 각각 감지 회로(1306, 1308)에 결합될 수 있고, 감지 회로는 전술한 바와 같이 자기-정전용량 터치 센서 구성으로 동작하기 위해 자극원(1310)에 결합될 수 있다. 캐소드 층(1212)에의 근접으로 인해, 터치 픽셀 전극들(1302, 1304)은 정전용량들(1312, 1314)에 의해 도시된 바와 같이 터치 픽셀 전극들과 캐소드 층 사이의 상호작용에서 발생하는 기생 정전용량을 겪을 수 있다. 이 기생 정전용량은 감지 회로(1306, 1308)로부터 개별적인 터치 픽셀 전극들(1302, 1304) 쪽으로 전류가 흐르게 할 수 있다. 이러한 전류 흐름은 감지 회로(1306, 1308)의 출력들에서 아날로그 신호 동적 범위를 낭비할 수 있다. 전술한 현상을 완화하기 위해, 소거 회로들(1316, 1318)이 터치 픽셀 전극들(1302, 1304)에 결합될 수 있다. 소거 회로들(1316, 1318)은, 기생 정전용량에 의해 생성된 임의의 전류 흐름이 상쇄되어 기생 정전용량의 효과가 소거되게 할 수 있는, 터치 회로 내로 주입될 수 있는 전류를 생성할 수 있다. 소거 회로들(1316, 1318)은 초기 교정 동안, 터치 이벤트가 발생하고 있지 않는 동안에, 기생 정전용량에 의해 생성된 임의의 전류가 소거되는 것을 보장하도록 설정될 수 있다. 마지막으로, 캐소드 층은, 터치 회로에 의해 예상되는 기생 정전용량을 추가로 제한하기 위해, AC 접지될 수 있다.
도 14는 터치 검출 모드 및 디스플레이 동작 모드에서 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 타임 라인을 도시한다. 도시된 바와 같이, 터치 검출 모드(1402)는 디스플레이 동작 모드(1404)와 교번되어, 두 모드가 시간적으로 상호 배타적이게 할 수 있다. 즉, 두 개의 모드(1402, 1404)는 시간적으로 다중화될 수 있다. 각 모드의 시간 상 지속기간은 달라질 수 있으며, 디바이스의 다른 기능들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 본 기술분야에서 알려진 바와 같이, 디스플레이가 수직 블랭킹 모드에 있는 동안, 터치 검출 모드가 일어날 수 있다. 또한, 터치 모드(1402) 동안에 터치가 한 번 이상 검출될 수 있다(예를 들어, 터치 센서 패널은 터치에 대해 스캔될 수 있다). 또한, 본 명세서의 예들이 디스플레이 동작 동안에 디스플레이 회로가 동작하는 것으로 설명하고, 터치 감지 동작 동안에 터치 감지 회로가 동작하는 것으로 설명할 수 있지만, 디스플레이 동작 및 터치 감지 동작은 동시에 동작되며, 예를 들어, 부분적으로 또는 전체적으로 중첩될 수 있거나, 또는 디스플레이 동작 및 터치 단계는 상이한 시간들에서 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서의 예들이, 소정 회로 요소들을 다기능인 것으로서 그리고 다른 회로 요소들을 단일-기능인 것으로서 기술하지만, 회로 요소들은 다른 예들에서 특정 기능으로 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 본 명세서의 일례에서 단일-기능 회로 요소로서 기술된 회로 요소는 다른 예들에서 다기능 회로 요소로서 구성될 수 있거나, 그 반대일 수 있다.
본 개시내용의 예들이 첨부된 도면들을 참조하여 완전하게 설명되었을지라도, 다양한 변경들 및 수정들은, 본 설명 및 도면들을 고려하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하게 되는 바와 같이, 상이한 예들의 특징들의 조합, 특징 또는 특징들의 생략 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않음을 유의해야 한다.
예를 들어, 전술한 컴퓨팅 시스템(200)의 하나 이상의 기능은, 메모리(예를 들어, 도 2의 주변장치들(204) 중 하나)에 저장되고 터치 프로세서(202)에 의해 실행되거나, 또는 프로그램 저장장치(232)에 저장되고 호스트 프로세서(228)에 의해 실행되는 펌웨어에 의해 수행될 수 있다. 펌웨어는 또한, 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스로부터 명령어들을 페치하고 명령어들을 실행할 수 있는, 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 다른 시스템과 같은, 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 그와 접속하여 사용하기 위한 임의의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(신호들을 포함하지 않음) 내에서 저장 및/또는 전달될 수 있다. 본 문서와 관련하여, "비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체"는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 그와 접속하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 신호 외의 임의의 매체일 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기), 판독 전용 메모리(ROM)(자기), 소거가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(EPROM)(자기), CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R, 또는 DVD-RW와 같은 휴대용 광학 디스크, 또는 콤팩트 플래시 카드, 보안 디지털 카드, USB 메모리 디바이스, 메모리 스틱과 같은 플래시 메모리 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
펌웨어는 또한 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스로부터 명령어들을 페치하고 명령어들을 실행할 수 있는, 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서 포함 시스템, 또는 다른 시스템과 같은, 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 그와 접속하여 사용하기 위한 임의의 전송 매체 내에서 전파될 수 있다. 본 문헌의 맥락에서, "전송 매체"는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해, 또는 그와 접속하여 이용하기 위한 프로그램을 전달, 전파, 또는 전송할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 전송 판독가능 매체는 전자, 자기, 광학, 전자기, 또는 적외선형 유선 또는 무선 전파 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
예들은, x 방향 및 y 방향이 각각 수평 방향 및 수직 방향과 동일시될 수 있는 직교 좌표계를 참조하여 본 명세서에서 기술될 수 있다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 특정 좌표계를 참조하는 것은 단순히 명료성의 목적을 위한 것이며, 요소들의 방향을 특정 방향 또는 특정 좌표계로 한정하는 것이 아님을 이해할 것이다. 또한, 특정한 재료들 및 재료의 유형들이 예들의 설명들에 포함될 수 있지만, 이들 통상의 기술자는 동일한 기능을 달성하는 다른 재료들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 아래의 예들에 기술된 바와 같은 "금속 층"은 임의의 전기 전도성 재료의 층일 수 있음이 이해되어야 한다.
일부 예들에서, 구동 라인들 및/또는 감지 라인들은 예를 들면, 전형적인 LCD 디스플레이들에 이미 존재하는 다른 요소들(예를 들면, 전형적인 LCD 디스플레이에서의 회로 요소들로서 또한 기능할 - 예를 들면, 신호들을 전달하거나, 전압들을 저장하는 등 - 다른 전극들, 전도성 및/또는 반도체 층들, 금속 라인들), 전형적인 LCD 스택업 요소들이 아닌 LCD 스택업에 형성된 다른 요소들(예를 들면, 그들의 기능이 실질적으로 터치 스크린의 터치 감지 시스템을 위한 것이 될 다른 금속 라인들, 플레이트들), 및 LCD 스택업 외부에 형성된 요소들(예를 들면, 외부의 실질적으로 투명한 전도성 플레이트들, 와이어들, 및 다른 요소들과 같은)을 포함하는 다른 요소들로 형성될 수 있다. 예를 들면, 터치 감지 시스템의 일부는 공지된 터치 패널 오버레이들과 유사한 요소들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예가 디스플레이 픽셀들에 관하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 디스플레이 픽셀이라는 용어가 디스플레이 픽셀들이 서브-픽셀들로 분할되는 예들에서 디스플레이 서브-픽셀이라는 용어와 상호교환적으로 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, RGB 디스플레이에 관한 일부 예들은 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들로 분할되는 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다. 즉, 일부 예들에서, 각각의 서브-픽셀은 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B) 서브-픽셀일 수 있으며, 이때 모든 3개의 R, G 및 B 서브-픽셀들의 조합은 하나의 컬러 디스플레이 픽셀을 형성한다. 이들 통상의 기술자는 다른 유형들의 터치 스크린이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 예들에서, 서브-픽셀은 광의 다른 컬러들 또는 전자기 방사선(예컨대, 적외선)의 다른 파장들에 기초할 수 있거나, 또는 서브-픽셀로서 도면들에 도시된 각각의 구조체가 단일 컬러의 픽셀일 수 있는 단색 구성에 기초할 수 있다.
따라서, 상기에 따라, 개시내용의 일부 예들은 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 터치 감응형 디바이스에 관한 것이며, 터치 감응형 디바이스는: TFT 층 - TFT 층은, 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극으로서 구성가능하고 디바이스의 디스플레이 모드 동안에 디스플레이 회로로서 구성가능한 복수의 회로 요소를 포함하고, 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극 중 다른 것들과 전기적으로 절연되며, 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 터치 센서 패널 상의 고유한 터치 위치를 나타냄 -; 복수의 전도성 와이어 - 복수의 전도성 와이어의 각 와이어는 복수의 회로 요소 중 하나로부터 디바이스의 터치 제어기로 터치 신호를 전송하도록 구성됨 -; 및 터치 검출 모드와 디스플레이 모드 사이에서 디바이스를 전환하도록 구성된 하나 이상의 처리 유닛을 포함하며, 터치 검출 모드 동안에, 복수의 회로 요소는 자기-정전용량 터치 픽셀 전극들로서 구성되고, 디스플레이 모드 동안에, 복수의 회로 요소는 공통 전압에서 바이어스된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 하나 이상의 처리 유닛은 터치 제어기를 포함한다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 터치 제어기는 복수의 감지 회로를 포함하고, 복수의 전도성 와이어는 복수의 감지 회로로 터치 신호들을 전송하도록 구성된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스의 터치 검출 모드와 디바이스의 디스플레이 모드는 시간 다중화된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 복수의 전도성 와이어 중 제1 전도성 와이어는 제1 폭 및 제1 길이를 갖고, 복수의 전도성 와이어 중 제2 전도성 와이어는 제2 폭 및 제2 길이를 가지며, 제2 길이는 제1 길이보다 길고, 제2 폭은, 제1 전도성 와이어의 제1 저항이 제2 전도성 와이어의 제2 저항과 실질적으로 동일하도록, 제1 폭보다 넓다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 디스플레이의 비-활성 영역에 배치된 와이어 매트릭스를 추가로 포함하며, 와이어 매트릭스는 디스플레이 모드 동안에 디스플레이 제어 신호들을 복수의 디스플레이 픽셀로 전송하도록 구성된다.
개시내용의 일부 예들은 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED) 터치 감응형 디바이스에 관한 것이며, 디바이스는: 애노드 층; 및 캐소드 층을 포함하고, 캐소드 층은, 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극으로서 구성가능하고 디바이스의 디스플레이 모드 동안에 OLED 디스플레이를 위한 캐소드로서 구성가능한 복수의 회로 요소를 포함하며, 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극 중 다른 것들과 전기적으로 절연되고, 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 터치 센서 패널 상의 고유한 터치 위치를 나타낸다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스는: 자극 회로 - 자극 회로는 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 자기-정전용량 터치 픽셀 전극들을 자극하도록 구성됨 -; 및 부트스트랩 회로를 추가로 포함하며, 부트스트랩 회로는 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 자기-정전용량 터치 픽셀 전극들을 자극하기 위해 자극 회로에 의해 사용되는 것과 실질적으로 동일한 신호로 디바이스의 애노드 층을 자극하도록 구성된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 애노드 층은 복수의 애노드 요소를 포함하고, 디바이스의 디스플레이 모드 동안에, 복수의 회로 요소의 각각은 복수의 애노드 요소 중 각각의 애노드 요소에 전기적으로 결합된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 복수의 회로 요소의 각각은 복수의 유기 발광 다이오드를 포함하는 유기 층을 통해 복수의 애노드 요소의 각각의 애노드 요소에 전기적으로 결합된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 애노드 층과 자기-정전용량 터치 픽셀 전극들 사이의 DC 전류는 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 실질적으로 일정하게 유지된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스의 터치 검출 모드와 디바이스의 디스플레이 모드는 시간 다중화된다.
개시내용의 일부 예들은 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 유기 발광 다이오드 터치 감응형 디바이스에 관한 것이며, 디바이스는: 캐소드 층; ITO 층 - ITO 층은, 디바이스의 터치 검출 모드 동안에 복수의 자기-정전용량성 터치 센서로서 구성가능하고, 디바이스의 디스플레이 모드 동안에 애노드 층으로서 구성가능하며, 복수의 자기-정전용량성 터치 센서의 각각은 복수의 자기-정전용량성 터치 센서의 다른 것들과 전기적으로 절연되고, 복수의 자기-정전용량성 터치 센서의 각각은 터치 센서 패널 상의 고유한 터치 위치를 나타냄 -; 및 캐소드 층과 ITO 층 사이에 배치된 봉지 층을 포함한다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스는 금속 층을 추가로 포함하며, 금속 층은 복수의 비아를 통해 ITO 층에 접속된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스는 소거 회로를 추가로 포함하며, 소거 회로는 ITO 층에 결합되고 자기-정전용량성 터치 센서들 중 하나 이상의 기생 정전용량 효과를 소거하도록 구성된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 기생 정전용량 효과는 오프셋 전류를 포함하며, 소거 회로는, 적어도 오프셋 전류를 상쇄하기 위한 오프셋 소거 전류를 생성함으로써, 기생 정전용량 효과를 소거하도록 구성된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 소거 회로의 동작은 디바이스에서 터치 이벤트가 발생하고 있지 않을 때 결정된다. 앞서 개시된 예들 중 하나 이상에 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 디바이스의 터치 검출 모드와 디바이스의 디스플레이 모드는 시간 다중화된다.
개시된 예들이 첨부의 도면들을 참조하여 충분히 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변경들 및 수정들이 명백할 것이라는 것에 주목하여야 한다. 그러한 변경들 및 수정들은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 개시된 예들의 범주 내에 포함되는 것으로서 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 터치 감응형 디바이스로서,
    TFT 층 - 상기 TFT 층은 상기 디바이스의 터치 검출 모드 중에 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극으로서 구성 가능하며, 상기 디바이스의 디스플레이 모드 중에 디스플레이 회로로서 구성 가능한 복수의 회로 요소를 포함하며,
    상기 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 상기 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 다른 것들로부터 전기적으로 절연되고 있고,
    상기 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 터치 센서 패널 상의 고유의 터치 위치를 나타내며,
    상기 터치 검출 모드 중에, 상기 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극의 각각은 자기-정전용량 감지 회로에 전기적으로 결합되고,
    상기 복수의 자기-정전용량 터치 픽셀 전극은 상기 터치 센서 패널 상의 복수의 행의 터치 픽셀 전극 및 복수의 열의 터치 픽셀 전극을 포함하며,
    상기 터치 픽셀 전극의 행들의 각각은 복수의 터치 픽셀 전극을 포함하며, 상기 터치 픽셀 전극의 열들의 각각은 복수의 터치 픽셀 전극을 포함함 - ;
    복수의 도전성 와이어 - 상기 복수의 도전성 와이어의 각각의 와이어는 상기 복수의 회로 요소 중 하나의 회로 요소로부터 상기 디바이스의 터치 제어기로 터치 신호를 송신하도록 구성됨 - ; 및
    상기 디바이스를 상기 터치 검출 모드와 상기 디스플레이 모드 사이에서 스위치하도록 구성된 하나 이상의 프로세싱 유닛
    을 포함하며,
    상기 터치 검출 모드 중에, 상기 복수의 회로 요소는 자기-정전용량 터치 픽셀 전극들로서 구성되며, 상기 디스플레이 모드 중에, 상기 복수의 회로 요소는 공통 전압에 바이어스 되는, 터치 감응형 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세싱 유닛은 상기 터치 제어기를 포함하는, 터치 감응형 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터치 제어기는 복수의 감지 회로를 포함하며,
    상기 복수의 도전성 와이어는 상기 복수의 감지 회로에 상기 터치 신호들을 송신하도록 구성되는, 터치 감응형 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스의 터치 검출 모드 및 상기 디바이스의 디스플레이 모드는 시간 다중화(time multiplex)되는, 터치 감응형 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 와이어의 제1 도전성 와이어는 제1 폭 및 제1 길이를 가지며,
    상기 복수의 도전성 와이어의 제2 도전성 와이어는 제2 폭 및 제2 길이를 가지고,
    상기 제1 도전성 와이어의 제1 저항이 상기 제2 도전성 와이어의 제2 저항과 실질적으로 같도록, 상기 제2 길이는 상기 제1 길이보다 크며, 상기 제2 폭은 상기 제1 폭 보다 큰, 터치 감응형 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하는 디스플레이의 비-활성 영역에 배치된 와이어 매트릭스 - 상기 와이어 매트릭스는 상기 디스플레이 모드 중에 디스플레이 제어 신호들을 상기 복수의 디스플레이 픽셀에 송신하도록 구성됨 - 를 더 포함하는, 터치 감응형 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 터치 픽셀 전극들의 각각의 행 내의 상기 터치 픽셀 전극들은 개별적으로 터치 및 디스플레이 회로에 전기적으로 결합되며,
    상기 터치 픽셀 전극들의 각각의 열 내의 상기 터치 픽셀 전극들은 개별적으로 상기 터치 및 디스플레이 회로에 전기적으로 결합되는, 터치 감응형 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 터치 칩(touch chip);
    복수의 디스플레이 제어기 칩(display controller chip); 및
    복수의 터치 신호 선 및 복수의 디스플레이 데이터 선을 포함하는 상기 복수의 도전성 와이어를 더 포함하며,
    상기 터치 신호 선들의 제1 세트는 상기 복수의 터치 칩의 제1 터치 칩에 연결되며, 상기 터치 신호 선들의 제2 세트는 상기 복수의 터치 칩의 제2 터치 칩에 연결되며, 상기 디스플레이 데이터 선들의 제1 세트는 상기 복수의 디스플레이 제어기 칩의 제1 디스플레이 제어기 칩에 연결되며, 상기 디스플레이 데이터 선들의 제2 세트는 상기 복수의 디스플레이 제어기 칩의 제2 디스플레이 제어기 칩에 연결되고,
    상기 복수의 터치 칩 및 상기 복수의 디스플레이 제어기 칩은 상기 제1 디스플레이 제어기 칩 및 상기 제2 디스플레이 제어기 칩이 상기 제1 터치 칩 및 상기 제2 터치 칩 사이에 위치되도록 하는 제1 구성으로, 또는 상기 제1 터치 칩 및 상기 제2 터치 칩이 상기 제1 디스플레이 제어기 칩 및 상기 제2 디스플레이 제어기 칩과 인터리브(interleave) 되도록 하는 제2 구성으로 배열되는, 터치 감응형 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    액정층; 및
    ITO 층을 더 포함하고,
    상기 액정층은 상기 TFT 층 및 ITO 층 사이에 배치되며, 상기 액정층은 상기 ITO 층과 함께 상기 TFT 층에 의해 생성되는 전계에 의해 구동되는, 터치 감응형 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    제1 터치 칩 및 복수의 디스플레이 제어기 칩의 제1 조합 또는 복수의 터치 칩 및 제1 디스플레이 제어기 칩의 제2 조합 중 어느 하나; 및
    복수의 터치 신호 선 및 복수의 디스플레이 데이터 선을 포함하는 상기 복수의 도전성 와이어를 더 포함하며,
    상기 제1 조합에서, 상기 복수의 터치 신호 선은 상기 제1 터치 칩에 연결되고, 상기 디스플레이 데이터 선의 제1 세트는 상기 복수의 디스플레이 제어기 칩의 제2 디스플레이 제어기 칩에 연결되며, 상기 디스플레이 데이터 선의 제2 세트는 상기 복수의 디스플레이 제어기 칩의 제3 디스플레이 제어기 칩에 연결되고, 상기 제1 터치 칩은 상기 제2 디스플레이 제어기 칩 및 상기 제3 디스플레이 제어기 칩 사이에 위치되며, 또는,
    상기 제2 조합에서, 상기 터치 신호 선들의 제1 세트는 상기 복수의 터치 칩의 제2 터치 칩에 연결되고, 상기 터치 신호 선들의 제2 세트는 상기 복수의 터치 칩의 제3 터치 칩에 연결되며, 상기 복수의 디스플레이 데이터 선은 상기 제1 디스플레이 제어기 칩에 연결되고, 상기 제1 디스플레이 제어기 칩은 상기 제2 터치 칩 및 상기 제3 터치 칩 사이에 위치되는, 터치 감응형 디바이스.
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