KR20210074182A - 터치 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 센서를 구성하는 구동전극과 수신전극 사이에서 발생하는 상호 정전용량 변화량 이외의 노이즈 신호를 제거하여 터치 여부 또는/및 터치 위치를 정확하게 검출하도록 하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 형태에 다른 터치 입력 장치는 복수의 커플링 영역을 포함하는 터치 센서;를 포함하고, 상기 복수의 커플링 영역 각각은 제1 구동전극; 상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하는 수신전극에 연결된 제1 트레이스; 및 상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하지 않는 더미전극에 연결된 제2 트레이스;를 포함하고, 상기 제1 구동전극과 상기 제1 트레이스 사이의 제1 커플링 신호값과 상기 제1 구동전극과 상기 제2 트레이스 사이의 제2 커플링 신호값이 동일하다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}

본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 센서를 구성하는 구동전극과 수신전극 사이에서 발생하는 상호 정전용량 변화량 이외의 노이즈 신호를 제거하여 터치 여부 또는/및 터치 위치를 정확하게 검출하도록 하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.

컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.

터치 스크린은, 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.

특히, 단일층의 구동전극과 수신전극으로 구현된 터치 센서에 있어서, 터치 센서를 구성하는 구동전극과 수신전극 사이에서 발생하는 상호 정전용량 변화량 이외의 노이즈 신호, 예를 들어, 디스플레이 노이즈 신호, LGM 방해 신호, 트레이스 커플링 신호 등이 발생하는 경우가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 노이즈 신호를 제거하도록 하여 터치 여부 또는/및 터치 위치를 정확하게 검출하도록 하는 터치 입력 장치에 관한 것이다.

실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 복수의 커플링 영역을 포함하는 터치 센서;를 포함하고, 상기 복수의 커플링 영역 각각은, 제1 구동전극; 상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하는 수신전극에 연결된 제1 트레이스; 및 상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하지 않는 더미전극에 연결된 제2 트레이스;를 포함하고, 상기 제1 구동전극과 상기 제1 트레이스 사이의 제1 커플링 신호값과 상기 제1 구동전극과 상기 제2 트레이스 사이의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 구현될 수 있다.

여기서, 상기 각각의 커플링 영역은 상기 제1 구동전극과 열 방향으로 인접한 제2 구동전극을 더 포함하고, 상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극 사이에 상기 제1 트레이스와 상기 제2 트레이스가 배치될 수 있다.

여기서, 상기 각각의 커플링 영역은 상기 제1 구동전극, 상기 제2 구동전극, 상기 제1 트레이스, 및 상기 제2 트레이스의 조합을 행 방향으로 복수 개 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 커플링 영역은 제1 커플링 영역 및 제2 커플링 영역을 포함하고, 상기 제1 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 수신전극과 제2 트레이스에 연결된 더미전극이 제1행에 배치되고, 상기 제2 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 수신전극과 제2 트레이스에 연결된 더미전극이 상기 제1행과 다른 제2행에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 복수의 커플링 영역은 제1 커플링 영역 및 제2 커플링 영역을 포함하고, 상기 제1 커플링 영역에 배치된 각각의 제1 트레이스에 연결된 각각의 수신전극과 각각의 제2 트레이스에 연결된 각각의 더미전극이 배치된 행은, 상기 제2 커플링 영역에 배치된 각각의 제1 트레이스에 연결된 각각의 수신전극과 각각의 제2 트레이스에 연결된 각각의 더미전극이 배치된 행과 서로 상이할 수 있다.

여기서, 상기 수신전극은 상기 제1 구동전극과 인접하여 배치되고, 상기 더미전극은 상기 제1 구동전극과 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.

여기서, 상기 더미전극은 상기 수신전극과 상이한 채널로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 더미전극의 면적은 상기 수신전극의 면적과 동일할 수 있다.

여기서, 상기 제1 구동전극과 상기 더미전극 사이에 배치된 구동전극은 그라운드로 설정된 것일 수 있다.

여기서, 상기 수신전극으로부터 출력되는 제1 감지신호에서 상기 더미전극으로부터 출력되는 제2 감지신호를 차감하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제1 감지신호는 상기 제1 구동전극과 상기 수신전극 사이의 상호 정전용량 변화량의 정보, LGM 방해 신호 정보 및 상기 제1 커플링 신호값 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 감지신호는 상기 제1 구동전극과 상기 더미전극 사이의 LGM 방해 신호 정보 및 상기 제2 커플링 신호값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 각종 노이즈 신호를 제거하여 터치 여부 또는/및 터치 위치를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 트레이스의 폭을 넓게 설계한 경우에도 트레이스 커플링 신호를 제거하여 트레이스가 긴 전극들로부터 발생하는 저항을 감소시킬 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 터치 입력 장치에서의 터치 센서(10, touch sensor) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
도 2 및 도 3은 단일층에 구현된 터치 센서를 포함하는 터치 입력 장치의 구현예이다.
도 4는 터치 센서의 터치 입력 장치에서의 위치를 설명하기 위한 실시 형태들이다.
도 5 및 도 6은 도 2 또는 도 3에 도시된 터치 센서를 갖는 터치 입력 장치에서 LGM 방해 신호가 생성되는 이유를 설명하기 위한 출력 데이터이다.
도 7은 단일층에 구현된 터치 센서를 갖는 터치 입력 장치가 플로팅 상태에서 LGM 방해 신호가 생성되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시 형태에 따른 트레이스 커플링 신호를 설명하기 위해 터치 표면에 대한 터치 입력이 있을 때 출력되는 로우 데이터를 예시한 도면이다.
도 9는 트레이스 커플링 신호가 발생하는 일반적인 트레이스 연결 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 10a 내지 도 13b는 도 9에 배치된 터치 센서를 기초로 트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여 트레이스 연결 방법을 변경한 예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서(10) 및 이를 포함하는 터치 입력 장치를 설명한다. 이하에서는 정전용량 방식의 터치 센서(10)을 예시하나 임의의 방식으로 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 센서(10)에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 1은 일반적인 터치 입력 장치에서의 터치 센서(10, touch sensor) 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 터치 센서(10)는 소정의 형상의 패턴들을 포함하고, 소정의 패턴들은, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn) 및 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)을 포함할 수 있다.

터치 센서(10)의 동작을 위해, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(12) 및 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)으로부터 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 감지신호를 수신하여 터치 및 터치 위치를 검출하는 감지부(11)를 포함할 수 있다.

도 1에서는 터치 센서(10)의 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 양의 정수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시 형태에 따라 크기가 달라질 수 있다.

복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)을 포함하고 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장될 수 있다.

특히, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 센서(10)에서 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 2와 같이 각 구동전극 및/또는 수신전극을 이루는 단위전극들이 다이아몬드 패턴을 형성하여 단위전극들이 서로 브릿지 전극(미도시)으로 연결되거나, 도 3과 같이 각 구동전극 및/또는 수신전극 중 어느 하나는 바 형태로 구현되고, 다른 하나는 이에 인접하여 사각형으로 형성될 수 있다.

복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)을 포함하는 터치 센서(10)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 위/아래에 배치된 OCA와 함께 커버층(100)과 디스플레이 패널(200A) 사이에 배치될 수 있다(Add-on). 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)는 디스플레이 패널(200A)의 상면(예컨대, 디스플레이 패널(200A)의 인캡층(encapsulation layer)의 상면)에 직접 배치될 수 있다(on-cell). 한편, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극(RX0 내지 RXm)을 포함하는 터치 센서(10)는, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200A) 내부(예컨대, 디스플레이 패널(200A)의 인캡층(encapsulation layer)과 유기발광층 사이)에 배치될 수 있다(in-cell).

도 4의 (a) 내지 (c)에서 디스플레이 패널(200A)은 리지드(Rigid) OLED 패널일 수도 있고, 플렉서블(Flexible) OLED 패널일 수 있다. 리지드 OLED 패널일 경우 인캡층과 TFT층은 글라스로 형성될 수 있고, 플렉서블 OLED 패널일 경우 인캡층은 박막(thin film)으로 형성되고, TFT층은 PI 필름으로 형성될 수 있다.

한편, 도 4의 (a) 내지 (c)에서 디스플레이 패널(200A)이 OLED 패널로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 도 4의 (d) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200B)은 LCD 패널일 수도 있다. LCD 패널의 특성 상, 디스플레이 패널(200B) 아래에는 백라이트유닛(BLU, 250)가 배치된다.

구체적으로, 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)가 커버 윈도우 글라스(100)에 터치 센서(10)가 부착(Add-on)된 것일 수 있다. 여기서, 도면에 도시하지 않았지만, 터치 센서(10)가 커버 윈도우 글라스(100)의 상면에 필름 형태로 부착될 수도 있다. 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)가 디스플레이 패널(200B)의 컬러 필터 글래스(Color Filter Glass)에 형성(on-cell)될 수 있다. 여기서, 터치 센서(10)는 도면에 도시된 바와 같이 컬러 필터 글래스 상면에 형성된 것일 수도 있고, 도면에 도시하지 않았지만, 터치 센서(10)가 컬러 필터 글래스 하면에 형성될 수도 있다. 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(10)가 TFT층(TFT array)에 형성될 수 있다(in-cell). 여기서, 터치 센서(10)는 도면에 도시된 바와 같이 TFT층(TFT array) 상면에 형성된 것일 수도 있고, 도면에 도시하지 않았지만, 터치 센서(10)가 TFT층(TFT array) 하면에 형성될 수도 있다. 또한, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 디스플레이 패널(200B)의 컬러 필터 글래스에 구동전극과 수신전극 중 하나가 형성되고, TFT층에 나머지 하나가 형성될 수도 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 복수의 구동전극(TX0 내지 TXn)과 복수의 수신전극 (RX0 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper), 은나노(nano silver) 및 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)는 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현될 수 있다.

구동부(12)는 구동신호를 구동전극(TX0 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 감지부(11)는 수신전극(RX0 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX0 내지 TXn)과 수신전극(RX0 내지 RXm) 사이에 생성된 상호 정전용량(Cm: 14)의 변화량에 관한 정보를 포함한 감지신호를 수신함으로써 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 감지신호에는, 구동전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동전극(TX)과 수신전극(RX) 사이에 생성된 상호 정전용량(Cm: 14)에 의해 커플링된 신호뿐만 아니라 노이즈 신호도 포함한다. 노이즈 신호에는 디스플레이 노이즈 정보(예를 들어, Zebra noise), 디스플레이에 표시된 이미지의 변화에 따른 변화량 정보, 플로팅 상태에서 생성된 LGM 방해 신호(예를 들어, 마이너스 정전용량 변화량)의 정보, 또는 트레이스 커플링 신호 등을 포함할 수 있다.

감지부(11)는 각각의 수신전극(RX0 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신전극(RX)으로부터 감지신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-)입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+)입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cm: 14)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(11)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터 값으로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 프로세서(미도시)에 입력되어 터치 센서(10)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 감지부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(13)는 구동부(12)와 감지부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(13)는 구동 제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(13)는 감지 제어신호를 생성한 후 감지부(11)에 전달하여 감지부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신전극(RX)으로부터 감지신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.

도 1에서 구동부(12) 및 감지부(11)는 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출부(미도시)를 구성할 수 있다. 또한, 터치 검출부는 제어부(13)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출부는 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 집적되어 구현될 수 있다. 터치 센서(10)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern)등을 통해서 터치 센싱 IC에 포함된 구동부(12) 및 감지부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 예컨대 터치 회로 기판(이하 터치 PCB로 지칭) 상에 위치할 수 있다. 실시 형태에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정의 정전용량(Cm)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서(10)에 근접하는 경우 정전용량(Cm)의 값이 변화될 수 있다. 도 1에서 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cm, mutual capacitance)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 감지부(11)에서 감지하여 터치 센서(10)에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면으로 이루어진 터치 센서(10)의 표면에 대한 터치의 여부 및/또는 그 터치 위치를 감지할 수 있다.

도 5 내지 도 6은 도 2 또는 도 3에 도시된 터치 센서를 갖는 터치 입력 장치에서 LGM 방해 신호가 생성되는 이유를 설명하기 위한 출력 데이터이다.

도 5는 터치 입력 장치를 그립한 정상적인 상황에서 도 2 또는 도 3에 도시된 터치 입력 장치의 터치 표면의 특정 부분에 객체가 접촉된 경우에, 수신전극들(RX0 내지 RX33)을 통해 출력되는 감지신호를 디지털 값(또는 신호 레벨(signal level) 값)으로 변환한 데이터(data)를 도시한 것이며, 도 6은 터치 입력 장치가 플로팅된 상태에서 도 2 또는 도 3에 도시된 터치 입력 장치의 터치 표면의 상기 특정 부분에 객체가 접촉된 경우에, 수신전극들(RX0 내지 RX33)을 통해 출력되는 감지신호를 디지털 값(또는 신호 레벨(signal level) 값)으로 변환한 데이터를 도시한 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 정상적인 상황에서는 출력되는 디지털 값들 중에서 상대적으로 큰 값을 갖는 디지털 값들이 분포된 영역이 중앙 부분에 위치한다. 그런데, 도 6에 도시된 바와 같이, 플로팅 상태에서는 상기 중앙 부분에서의 디지털 값들이 도 5와 비교하여 전혀 다른 양상을 갖는다. 즉, 도 6에서 중앙 부분의 디지털 값들이 상당히 낮은 값을 갖는다. 이렇게 되면, 실제로는 사용자가 터치 입력 장치의 터치 표면에 한 번의 터치(또는 빅터치)가 이루어졌음에도 상기 터치 입력 장치는 상기 한 번의 터치가 이루어지지 않거나 둘 이상의 터치로 잘못 인식(신호 갈라짐)할 수 있다. 이는, 구동전극과 수신전극 사이의 상호 정전용량 이외에 객체와 구동전극 및/또는 수신전극 사이의 커플링에 의해 발생되는 별도의 신호가 생성되는 것이 원인이다. 이는, 상호 정전용량 변화량을 감소시키는 신호로 본 발명에서는 이를 LGM 방해 신호로 명명한다.

도 5와 같은 정상적인 상황은, 사용자가 터치 입력 장치를 그립(grip)한 상태에서 터치 입력 장치의 터치 표면을 손가락으로 터치한 상황으로서, 손가락이 정상적인 그라운드로 작용한다. 그리고, 도 6과 같은 플로팅 상태는, 터치 입력 장치가 바닥 또는 거치대(예를 들어, 자동차 내부의 거치대)에 놓여있는 상태에서 터치 입력 장치의 터치 표면을 사용자가 손가락으로 터치하여, 손가락이 정상적인 그라운드로 작용하지 못하는 상황을 예시한다. 즉, 도 6의 경우, LGM 방해 신호가 발생하여 신호가 갈라진 것을 예시한다.

이하, 도 7을 참조하여 도 6과 같이 플로팅 상태에서 출력되는 디지털 값(또는 신호 레벨(signal level) 값)이 도 5와 같이 정상적인 상황에서 출력되는 디지털 값(또는 신호 레벨(signal level) 값)과 차이가 나는 이유를 구체적으로 설명한다.

참고로, 본 발명에서 객체는 손가락 또는 스타일러스 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 엄지 손가락으로 터치 입력 장치의 표면을 터치하게 되면, LGM 방해 신호가 발생하지 않는 정상적인 상황에서는 구동전극과 수신전극 사이에 제1 상호 정전용량 변화량(△Cm1)이 검출되나, LGM 방해 신호가 발생하는 상황에서는 제1 상호 정전용량 변화량(△Cm1) 보다 작은 크기의 제2 상호 정전용량 변화량(△Cm2)이 검출되게 된다. 즉, LGM 방해 신호란 상기 제1 상호 정전용량 변화량(△Cm1)과 반대로 작용하여 상기 제1 상호 정전용량 변화량(△Cm1)의 크기가 작아지도록 하는 정전용량의 정보를 포함하는 신호로 정의될 수 있다. (참고로, 여기서 △Cm1, △Cm2는 절대값으로 정의한다) 다시 말해, 그라운드가 낮은(LOW GROUND) 전도성 객체에 의한 터치를 통해 구동전극과 수신전극이 연결되면 객체와 구동전극 및/또는 수신전극 사이의 커플링을 통해 별도의 전류 경로가 생성되고, 이 경로를 통해 구동 신호가 수신전극에 전달되어 정상 터치 신호와 반대인 LGM 방해 신호가 생성되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 LGM 방해 신호는 객체와 구동전극 및/또는 수신전극 사이에서 형성될 뿐 아니라, 객체와 구동전극 및/또는 더미전극 사이에서 형성될 수도 있다. 참고로, 실시 형태에 따른 더미전극은 수신전극과 별개로 구현될 수도 있고, 수신전극의 일부를 더미전극으로 구현할 수도 있다.

LGM 방해 신호는, 도 7에 도시한 바와 같이, 객체가 플로팅 상태의 터치 입력 장치의 터치 표면을 터치하게 되면, 구동전극과 수신전극 사이의 상호 정전용량 변화량(△Cm)이 검출되는 것 이외에 객체와 구동전극 및/또는 수신전극 사이의 커플링(C1, C2)에 의해 발생하게 된다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 LGM 방해 신호를 설명하였으며, 도 8을 참조하여 트레이스 커플링 신호를 설명한다.

도 8은 실시 형태에 따른 터치 표면에 대한 터치 입력이 있을 때 출력되는 로우 데이터를 예시한 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 터치 입력은 하단 부분에서 이루어졌음에도 상단 부분에까지 별도의 터치 신호로 인한 로우 데이터가 희미하게 출력된 것을 알 수 있다.

예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 터치 입력으로 RX0 전극(빗금)과 TX0 전극(역빗금) 사이에서 상호 정전용량 변화량이 검출되는 경우에, RX0 전극(빗금)에서 연결된 트레이스와 TX0 전극(역빗금) 사이에도 상호 정전용량 변화량이 검출될 수 있다. 그런데, 이와 동시에 터치 위치가 아닌 곳에 배치된 TX0전극(도트)을 통해서도 상호 정전용량 변화량이 검출되는 것을 알 수 있다. 이는, RX0 전극(빗금)에서 연결된 트레이스가 이와 인접한 TX0 전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하는 것 이외에, 인접한 다른 TX0전극(도트)과도 상호 정전용량을 형성하기 때문이다. 즉, RX0 전극(빗금)에서 연결된 트레이스는, RX0 전극(빗금)과 동일행에 배치된 TX0 전극(역빗금) 이외에도 RX0 전극(빗금)과 다른행에 배치된 TX0 전극(도트) 사이에서도 소량의 상호 정전용량을 형성할 수 있게 되며, 본 발명에서 이를 트레이스 커플링 신호로 정의한다. 참고로, 트레이스 커플링 신호는 LGM 방해 신호와 다르게 그립 상태와 플로팅 상태 모든 경우에서 발행할 수 있다.

이렇게 되면, 터치 입력 장치는, 실제 터치 위치가 아닌 다른 위치에서도 터치가 발생한 것으로 오인하게 되어 정확한 터치 위치를 감지하기 어렵게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 터치 입력 장치는, 실제 터치 위치가 아닌 다른 위치에 배치된 전극들이 터치 위치로 인식되기 위해 출력되는 상호 정전 용량 변화량의 임계치를 높게 설정하게 된다. 그러나, 이렇게 되면 실제 터치 위치가 아닌 다른 위치에 배치된 전극들에 대해서는 터치 감도가 낮아져 작은 터치(예를 들어, 4파이)인 경우 터치를 인식하지 못하게 되는 문제가 있다.

이하에서는, 도 5 내지 도 7에서 전술한 LGM 방해 신호와 도 8에서 전술한 트레이스 커플링 신호를 제거하기 위한 방법을 예시한다. 참고로, 실시 형태에 따른 트레이스 커플링 신호 제거 방법은 단일층에 구현된 터치 센서에서 적용될 수 있다.

구체적으로, 도 9는 일반적인 트레이스 연결 방법을 설명하기 위한 것이고, 도 10a 내지 도 13b는 도 9에 배치된 터치 센서를 기초로 트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여 트레이스 연결 방법을 변경한 예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 다만, 도 10a 내지 도 13b를 통해 LGM 방해 신호 등의 다른 노이즈 신호를 제거하는 방법을 함께 설명한다. 이를 위하여, 도 10a 및 도 10b의 전극 패턴 형태를 먼저 설명하고, 이어서 이를 기초로 노이즈 신호를 제거하는 방법을 설명한다.

도 10a는 터치 센서 중 일부만을 표현하였고, 행 방향 및 열 방향으로 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들을 더 포함할 수 있다.

도 10a에서는 상대적으로 면적 및/또는 길이가 큰 전극을 수신전극으로, 상대적으로 면적 및/또는 길이가 작은 전극을 구동전극으로 정의하였으나, 이를 반대로 구현한 경우에도 아래 원리가 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 10a에서는 하나의 구동전극의 길이가 하나의 수신전극의 길이의 1/2이고 하나의 구동전극의 면적이 하나의 수신전극 면적의 1/2인 것으로 예시하였으나, 다른 수치로 변형되도 본 발명이 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 10a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치센서는 행(row) 방향으로 연장된 복수의 제1전극열들(A1 내지 A4)과 복수의 제2전극열들(B1 내지 B8)을 포함할 수 있다. 그리고, 전반적으로는 제1전극열들(A1 내지 A4)과 복수의 제2전극열들(B1 내지 B8)은 서로 교대로 배치될 수 있다. 다만, 일부의 제2전극열들(예>B2,B3)은 제1전극열들(A1,A2) 사이에서 연속하여 배치될 수 있다.

도 10a에서는 복수의 수신전극들이 열 방향을 우선 순위로 하여 순차적으로 배치되고, 복수의 구동전극들이 열 방향을 우선 순위로 하여 순차적으로 배치된 것을 예시하였으나 본 발명의 권리범위는 이에 제한되지 않는다.

도 10a에서는, 전극과 트레이스가 각각 분리되어 별개의 구성으로 형성되어 있는 것을 예시하였으나, 실시 형태에 따라 전극과 트레이스가 메탈 메쉬(metal mesh) 형태로 일체화되어 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 전극과 트레이스 사이 및/또는 전극과 다른 전극 사이 등의 터치 위치를 감지하지 못하는 데드존(dead zone)이 적어져 터치 위치 검출의 민감도가 보다 향상될 수 있게 된다.

도 10a에서는 예를 들어, A2열의 수신전극(RX1)에 B4열의 구동전극(TX1, TX30) 중 적어도 두 개가 대응하여 인접하게 배치되도록 하고, 인접한 다음 행에 있는 다른 수신전극(RX3)에 상기 구동전극(TX1, TX30) 중 다른 적어도 두 개가 대응하여 인접하게 배치되도록 한 후, 상기 적어도 두 개의 전극과 상기 다른 적어도 두 개의 전극 중 동일한 번호의 전극들은 하나의 트레이스를 이용하여 연결할 수 있다. 이로서, 하나의 수신전극에 대응하는 모든 복수의 구동전극이 전부 상이한 트레이스로 연결되는 구조에 비해 트레이스의 개수를 줄일 수 있게 된다. 다만, 이는 A2열과 B4열 사이 뿐 아니라, A2열과 B3열에도 동일/유사하게 적용될 수 있고, A1열과 B1열, 그리고 A1열과 B2열 사이 뿐 아니라 터치 센서에 포함되는 모든 A열과 B열 사이에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

참고로, 본 발명에서, 수신전극에 인접하여 대응하는 구동전극이 배치된다거나, 구동전극에 인접하여 대응하는 수신전극이 배치된다는 것은, 인접하는 수신전극 및 구동전극간에 상호 정전용량이 발생할 수 있음을 의미할 수 있다.

도 10a에서는, 한 행의 수신전극을 중심으로 좌우측에 동일 번호의 구동전극들이 배치될 수 있다. 동일 번호의 구동전극들은 하나의 채널을 구성할 수 있다. 이로서, 전술한 LGM 방해 신호로 인한 정전용량 신호의 결과값 갈라짐 효과를 개선할 수 있게 된다. 정전용량 신호의 결과값이 갈라지는 것은, 일반적으로 수신전극을 중심으로 동일한 구동전극들이 배치되거나, 수신전극을 중심으로 상이한 구동전극들이 배치되는 것이 서로 혼재되어 있을 때 주로 발생하게 된다. 따라서, 모든 수신전극을 중심으로 좌우측에 동일한 구동전극들이 배치되는 경우, LGM 방해 신호로 인한 정전용량 신호의 결과값 갈라짐 효과를 상대적으로 더 개선할 수 있게 된다.

이하에서는, 도 10a의 전극 패턴을 기초로 한 노이즈 제거에 대하여 기술한다.

도 10a의 점선 영역(이하, 커플링 영역이라 정의한다)과 같이, A1열의 RX0 전극에 연결된 트레이스의 경우, 도 9에서의 A1열의 RX0 전극에 연결된 트레이스와 다르게 B2열의 TX0 전극과 B3열의 TX1 전극 사이를 통과하도록 배치할 수 있다.

구체적으로, 도 10b를 참조하면, TX0전극(역빗금)과 RX0전극(빗금)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX0전극(역빗금)과 RX1전극(도트)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 이런 경우, 전술한 바와 같이, TX0전극(역빗금)과 RX0전극(빗금)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX0전극(역빗금)과 RX1전극(도트)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

이 때, 제1 감지신호는 상호 정전용량 변화량 이외에도, LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있고, 제2 감지신호는 LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있다.

트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여, 본 발명의 실시 형태에서는 TX0전극(역빗금, 구동전극)과 상호 정전용량을 형성하는 RX0전극(빗금, 수신전극)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX0전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX1전극(도트, 더미전극)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

따라서, 본 발명에서 커플링 영역이란, TX0전극(역빗금) 및, 제1 커플링 신호값과 제2 커플링 신호값이 동일하도록 배치된 제1 트레이스와 제2 트레이스를 포함하는 영역으로 정의된다.

도 10b에 도시한 바와 같이, 제1 트레이스와 제2 트레이스의 일부는 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

이는, 제1 트레이스와 제2 트레이스를 터치 센서를 구성하는 전극들의 상부로 우회시켜 TX0전극(역빗금, 제1 구동전극) 및 TX0전극(역빗금, 제1 구동전극)과 열 방향으로 인접한 TX1전극(제2 구동전극, B3열의 TX1) 사이로 배치되게 한 것이다.

터치 센서의 상측에 트레이스의 일부가 배치되게 되면, 해당 트레이스는 터치 입력 장치의 베젤부(미도시)의 상부에 들어갈 수 있게 된다. 베젤부(미도시)는 터치 입력 장치의 화상이 표시되는 영역의 외곽 테두리 영역으로, 터치 입력 장치의 화상이 표시되는 영역을 기준으로 한 상부, 하부, 좌부, 우부를 포함할 수 있고, 전극의 상측에 배치되는 트레이스는 베젤부의 상부에 배치될 수 있게 된다.

터치 센서의 상측에 배치되는 트레이스는 가로 트레이스로 구성는데, 일반적으로 가로 트레이스는 시인성이 문제되어 제품 제작에 적용이 어렵지만, 도 10b와 같이, 약 50μm 정도의 작은 크기의 공간만을 가로 트레이스에 할당하면 시인성에도 영향을 미치지 않게 된다.

도 10b는 제1 구동전극을 B2열의 TX0전극을 예시하였으나, 제1 구동전극이 B3열의 TX1전극인 경우에도 위와 동일한 원리로 TX1전극(제1 구동전극)과 상호 정전용량을 형성하는 RX1전극(도트, 수신전극)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX1전극(제1 구동전극)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX0전극(빗금, 더미전극)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

도 10a를 참조하면, 터치 입력 장치는 열 방향으로 배치되는 복수의 커플링 영역을 포함할 수 있다.

마지막으로, 도 10b를 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 더미전극의 특징에 대하여 기술하면 다음과 같다. 1) 즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX0)은 제1 구동전극(TX0)과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX1)은 제1 구동전극(TX0)과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. (참고로, 상호 정전용량을 형성하지 않는다 함은, 미미한 상호 정전용량은 생성될 수 있으나 이는 무시되는 것을 의미할 수 있다) 여기서 '인접'의 의미는 제1 구동전극(TX0)과 수신전극(RX0) 사이에 다른 전극이 배치되지 않는 것을 의미하고, '이격'의 의미는 제1 구동전극(TX0)과 더미전극(RX1) 사이에 다른 전극이 배치되는 것을 의미할 수 있다. 그리고, 2) 더미전극(RX1)은 수신전극(RX0)과 서로 상이한 채널로 연결될 수 있다. 여기서, 서로 상이한 채널로 연결된다는 것은, 더미전극(RX1)이 수신전극(RX0)에 부여되는 전극 번호와 겹치지 않는 다른 전극 번호의 채널로 연결된다는 것을 의미한다. 이때, 더미전극은 수신전극과 동일 행에 배치될 수 있다.

3) 특히, 더미전극의 면적이 수신전극의 면적과 동일하도록 구현할 수 있다.

이는, 검출되는 신호의 크기는 전극의 면적에 비례하므로, 더미전극으로부터 검출되는 LGM 방해 신호의 크기와 수신전극으로부터 검출되는 LGM 방해 신호의 크기가 최대한 서로 동일하도록 하기 위함이고, 이로서, LGM 방해 신호의 제거 과정에서 LGM 방해 신호가 완전히 제거될 수 있도록 하기 위함이다.

4) 한편, 더미전극에는 객체의 터치에 의한 정전용량 변화량에 관한 정보는 거의 없도록 하기 위하여, 제1 구동전극(TX0)과 더미전극(RX1) 사이에 배치된 임의의 구동전극(B3열의 TX1 또는 TX30)을 그라운드(GND)로 설정할 수 있다.

5) 그리고, 더미전극으로 별도의 추가적인 전극을 배치하지 않고, 수신전극 중 일부를 더미전극으로 이용할 수 있다. 즉, 더미전극을 수신전극과 별도로 추가로 배치한다면, 그로 인한 트레이스의 개수가 보다 많아지게 되는데, 본 발명의 실시 형태에 따르면 수신전극 중 일부를 더미전극으로 이용하여 트레이스의 개수가 줄어들 수 있게 된다.

상기 더미전극의 특징에 대해 전술한 1) 내지 5)의 경우, 도 10a 및 도 10b의 실시 형태 뿐 아니라, 도 11a 내지 도 13b 등 본 발명의 다른 실시 형태에서도 모두 동일/유사하게 적용될 수 있다.

한편, 도 10a 및 도 10b의 트레이스 연결 방법에 따르면 트레이스 커플링 신호를 제거할 수 있고, 특히 이러한 원리를 트레이스 폭을 넓게 설계한 경우에도 적용함으로서, 트레이스가 긴 전극들로부터 발생하는 저항을 상대적으로 감소시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 일반적으로 트레이스의 길이가 가장 긴 전극(예를 들어, RX0)에서는 트레이스의 저항으로 인하여 RC회로의 시정수(Time Constant)가 커지게 되고, 따라서 저항을 줄이기 위하여 트레이스의 폭을 상대적으로 넓게 설계하게 된다. 그런데, 이런 경우 전술한 트레이스 커플링 신호 값이 더 커지게 되는 것이다. 반면, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 이러한 트레이스 커플링 신호값을 제거할 수 있게 되므로, 트레이스의 폭을 넓게 설계하여 저항을 상대적으로 감소시킴과 동시에 RC회로의 시정수(Time Constant) 값을 작게 하여 터치 감지의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 10a는 한 행에 배치된 구동전극들에 대해서 트레이스 커플링을 제거하기 위한 트레이스 연결 방식을 예시하였으며, 도 11a는 복수의 행에 배치된 구동전극들에 대해서 트레이스 커플링을 제거하기 위한 트레이스 연결 방식을 예시한다.

도 11a는 도 10a에서 전술한 원리가 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 11a 및 도 11b를 참조한 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커플링 영역은, TX0전극(역빗금), 제1 트레이스, 및 제2 트레이스 이외에도 TX0전극(역빗금)과 행 방향으로 인접한 TX31전극(도트), TX31전극(도트)과 상호 정전용량을 형성하는 RX2전극(벽돌)에 연결된 제1 트레이스, TX31전극(도트)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX3전극(대쉬)에 연결된 제2 트레이스를 더 포함할 수 있다.

복수의 제1 트레이스 및 복수의 제2 트레이스는 TX0전극(역빗금) 및 TX0전극(역빗금)과 열 방향으로 인접한 TX1전극(B3열의 TX1) 사이에 배치될 수 있다.

구체적으로, 도 11b를 참조하면, TX0전극(역빗금)과 RX0전극(빗금)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX0전극(역빗금)과 RX1전극(점)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 또한, TX31전극(도트)와 RX2전극(벽돌) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX31전극(도트)와 RX3전극(대쉬) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 이런 경우, 전술한 바와 같이, TX0전극(역빗금)과 RX0전극(빗금)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX0전극(역빗금)과 RX1전극(도트)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다. 그리고, TX31전극(도트)와 RX2전극(벽돌) 사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX31전극(도트)와 RX3전극(대쉬) 사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX0, RX2) 각각은 제1 구동전극(TX0, TX31)각각과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX1, RX3) 각각은 제1 구동전극(TX0, TX31)각각과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. 이 때, 더미전극은 수신전극과 동일 행에 배치될 수 있다.

이 때, 제1 감지신호는 상호 정전용량 변화량 이외에도, LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있고, 제2 감지신호는 LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있다.

트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여, 본 발명의 실시 형태에서는 TX0전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하는 RX0전극(빗금)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX0전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX1전극(도트)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

또한, TX31전극(도트)과 상호 정전용량을 형성하는 RX2전극(벽돌)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX31전극(도트)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX3전극(대쉬)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

도 11a 및 도 11b에서는 두 행에 배치된 구동전극과 인접한 수신전극에서 연결된 제1 트레이스들과, 두 행에 배치된 구동전극과 인접하지 않은 더미전극에서 연결된 제2 트레이스들을 예시하였으나, 세번째 행, 네번째 행.. 등에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

즉, 도 11b에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 트레이스와 복수의 제2 트레이스의 일부는 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

이는, 제1 트레이스와 제2 트레이스를 터치 센서를 구성하는 전극들의 상부로 우회시켜 TX0전극(역빗금, 제1 구동전극) 및 TX0전극(역빗금, 제1 구동전극)과 열 방향으로 인접한 TX1전극(제2 구동전극, B3열의 TX1) 사이로 배치되게 한 것이다.

도 12a는 도 11a에서 전술한 원리가 동일/유사하게 적용될 수 있다. 다만, 도 11a는 복수의 커플링 영역의 속성이 동일하지만, 도 12a는 복수의 커플링 영역의 속성이 다른 것을 예시한다. 즉, 도 12a의 경우, 제1 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스 및 제2 트레이스의 쌍이 배치된 행과 제2 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스 및 제2 트레이스의 쌍이 배치된 행이 서로 상이하도록 구현될 수 있다. 그리고, 제1 커플링 영역과 제2 커플링 영역이 서로 교번적으로 배치될 수 있다.

도 12b를 참조하면, 제1 커플링 영역에서 TX1전극(역빗금)과 RX1전극(빗금)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX1전극(역빗금)과 RX0전극(도트)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 이런 경우, 전술한 바와 같이, TX1전극(역빗금)과 RX1전극(빗금)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX1전극(역빗금)과 RX0전극(도트)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX1)은 구동전극(TX1)과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX0)은 구동전극(TX1)과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. 이 때, 수신전극과 더미전극은 동일행에 배치된 것일 수 있다.

제1 커플링 영역에서는, TX1전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하는 RX1전극(빗금)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX1전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX0전극(도트)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

제2 커플링 영역에서 TX29전극(점)과 RX2전극(벽돌)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX29전극(점)과 RX3전극(대쉬)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 이런 경우, 전술한 바와 같이, TX29전극(점)과 RX2전극(벽돌)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX29전극(점)과 RX3전극(대쉬)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX2)은 제1 구동전극(TX29)과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX3)은 제1 구동전극(TX29)과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. 이 때, 수신전극과 더미전극은 동일행에 배치된 것일 수 있다.

제2 커플링 영역에서는, TX29전극(점)과 상호 정전용량을 형성하는 RX2전극(벽돌)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX29전극(점)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX3전극(대쉬)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

이 때, 제1 커플링 영역 및 제2 커플링 영역 모두에서 제1 감지신호는 상호 정전용량 변화량 이외에도, LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있고, 제2 감지신호는 LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있다.

도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 RX1전극(빗금) 및 제2 트레이스에 연결된 RX0전극(도트)이 배치된 행과, 제2 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 RX2전극(벽돌) 및 제2 트레이스에 연결된 RX3전극(대쉬)이 배치된 행은 서로 상이할 수 있다. 특히, 도 12b에서는 인접한 두 행을 예시하였으나, 서로 인접하지 않은 행 사이에도 상기 원리가 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 트레이스와 제2 트레이스의 일부는 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

이는, 제1 커플링 영역에서, 제1 트레이스와 제2 트레이스를 터치 센서를 구성하는 전극들의 상부로 우회시켜 TX1전극(역빗금) 및 TX1전극(역빗금)과 열 방향으로 인접한 TX2전극(B3열의 TX1) 사이로 배치되게 한 것이다. 이는, 제2 커플링 영역의 경우에도 마찬가지이다.

한편, 다시 도 12a를 참조하면, 제1 커플링 영역의 좌측에는 제2 커플링 영역이 배치되어 있으나, 좌측의 제2 커플링 영역을 구성하는 더미전극(A2열의 RX3)의 상측에 인접한 다른 전극(RX1, 도트)의 경우, 제1 커플링 영역의 우측에 배치된 제2 커플링 영역을 구성하는 더미전극(A4열의 RX3)의 상측에 인접한 다른 전극(RX1, 빗금)과 다른 방식으로 트레이스를 연결할 수 있다.

예를 들어, RX1전극(빗금)에는 RX1전극(빗금)의 우부로로 배치되는 트레이스가 하나 연결될 수 있으나, RX1전극(도트)에는 RX1전극(도트)의 우부로 배치되는 트레이스 이외에도 터치 센서의 외곽 테두리 영역 중 좌부에 배치되는 트레이스가 추가로 더 연결될 수 있다.

이와 마찬가지로, RX0전극(역빗금)에 연결된 트레이스도 터치 센서의 외곽 테두리 영역 중 좌부로 배치될 수 있다. 이는, 제1 커플링 영역과 제2 커플링 영역의 속성이 상이한 것에 기인한다.

그밖에, RX1전극(도트)에 연결된 트레이스와 RX0전극(역빗금)에 연결된 트레이스의 일부도 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

터치 센서의 상측에 트레이스의 일부가 배치되게 되면, 해당 트레이스는 터치 입력 장치의 베젤부(미도시)의 상부에 들어갈 수 있게 된다.

도 13a은 도 12a에서 전술한 원리가 동일/유사하게 적용될 수 있다. 다만, 도 13a에서는 각 커플링 영역에 복수의 제1 트레이스와 복수의 제2 트레이스가 포함될 수 있다. 그리고, 제1 커플링 영역과 제2 커플링 영역이 서로 교번적으로 배치될 수 있다.

도 13b를 참조하면, 제1 커플링 영역에서 TX1전극(역빗금)과 RX1전극(빗금)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX1전극(역빗금)과 RX0전극(도트)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 또한, TX30전극(십자가)과 RX3전극(벌집) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX30전극(십자가)과 RX2전극(벽돌) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다.

이런 경우, 전술한 바와 같이, TX1전극(역빗금)과 RX1전극(빗금)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX1전극(역빗금)과 RX0전극(도트)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다. 그리고, TX30전극(십자가)와 RX3전극(벌집) 사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX30전극(십자가)와 RX2전극(벽돌) 사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX1, RX3) 각각은 구동전극(TX0, TX30)각각과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX0, RX2) 각각은 구동전극(TX1, TX30)각각과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. 이 때, 더미전극은 수신전극과 동일 행에 배치될 수 있다.

이 때, 제1 감지신호는 상호 정전용량 변화량 이외에도, LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있고, 제2 감지신호는 LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있다.

트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여, 본 발명의 실시 형태에서는 TX1전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하는 RX1전극(빗금)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX1전극(역빗금)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX0전극(도트)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

또한, TX30전극(십자가)과 상호 정전용량을 형성하는 RX3전극(벌집)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX30전극(십자가)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX2전극(벽돌)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

도 13a 및 도 13b에서는 제1 커플링 영역에서, 두 행에 배치된 구동전극과 인접한 수신전극에서 연결된 제1 트레이스들과, 두 행에 배치된 구동전극과 인접하지 않은 더미전극에서 연결된 제2 트레이스들을 예시하였으나, 세번째 행, 네번째 행.. 등에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

즉, 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 트레이스와 복수의 제2 트레이스의 일부는 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

이는, 제1 트레이스와 제2 트레이스를 터치 센서를 구성하는 전극들의 상부로 우회시켜 TX1전극(역빗금, 제1 구동전극) 및 TX1전극(역빗금, 제1 구동전극)과 열 방향으로 인접한 TX2전극(제2 구동전극, B5열의 TX2) 사이로 배치되게 한 것이다.

제1 커플링 영역과 열 방향으로 이웃한 제2 커플링 영역에서 TX2전극(점)과 RX4전극(라인)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX2전극(점)과 RX5전극(스타)사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다. 또한, TX29전극(지그재그)과 RX6전극(대쉬) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지만, TX29전극(지그재그)과 RX7전극(음영) 사이에는 상호 정전용량 변화량이 검출되지 않는다.

이런 경우, 전술한 바와 같이, TX2전극(점)과 RX4전극(라인)사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX2전극(점)과 RX5전극(스타)사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다. 그리고, TX29전극(지그재그)와 RX6전극(대쉬) 사이에서 발생하는 제1 감지신호에서 TX29전극(지그재그)와 RX7전극(음영) 사이에서 발생하는 제2 감지신호를 차감하여 순수 상호 정전용량 변화량을 검출할 수 있다.

즉, 실시 형태에 따른 수신전극(RX4, RX6) 각각은 구동전극(TX2, TX29)각각과 인접하여 상호 정전용량을 형성하고, 더미전극(RX5, RX7) 각각은 구동전극(TX2, TX29)각각과 소정 거리 이격되어 상호 정전용량을 형성하지 않는다. 이 때, 더미전극은 수신전극과 동일 행에 배치될 수 있다.

이 때, 제1 감지신호는 상호 정전용량 변화량 이외에도, LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있고, 제2 감지신호는 LGM 방해 신호, 디스플레이 노이즈 신호, 및 트레이스 커플링 신호 등의 노이즈 신호를 포함할 수 있다.

트레이스 커플링 신호를 제거하기 위하여, 본 발명의 실시 형태에서는 TX2전극(점)과 상호 정전용량을 형성하는 RX4전극(라인)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX2전극(점)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX5전극(스타)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

또한, TX29전극(지그재그)과 상호 정전용량을 형성하는 RX6전극(대쉬)에서 연결된 제1 트레이스의 제1 커플링 신호값과, TX29전극(지그재그)과 상호 정전용량을 형성하지 않는 RX7전극(스퀘어)에서 연결된 제2 트레이스의 제2 커플링 신호값이 동일하도록 트레이스를 배치할 수 있다.

도 13a 및 도 13b에서는 제2 커플링 영역에서, 두 행에 배치된 구동전극과 인접한 수신전극에서 연결된 제1 트레이스들과, 두 행에 배치된 구동전극과 인접하지 않은 더미전극에서 연결된 제2 트레이스들을 예시하였으나, 세번째 행, 네번째 행.. 등에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

그리고, 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 트레이스와 복수의 제2 트레이스의 일부는 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

이는, 제1 트레이스와 제2 트레이스를 터치 센서를 구성하는 전극들의 상부로 우회시켜 TX2전극(점, 제1 구동전극) 및 TX2전극(점, 제1 구동전극)과 열 방향으로 인접한 TX3전극(제2 구동전극, B7열의 TX3) 사이로 배치되게 한 것이다.

실시 형태에 따르면, 제1 커플링 영역에 배치된 복수의 각 제1 트레이스에 연결된 각 수신전극들(A2열의 RX1, RX3)과 복수의 각 제2 트레이스에 연결된 각 더미전극들(A3열의 RX0, RX2)이 배치된 행은, 제2 커플링 영역에 배치된 복수의 각 제1 트레이스에 연결된 각 수신전극들(A3열의 RX4, RX6)과 복수의 각 제2 트레이스에 연결된 각 더미전극들(A4열의 RX5, RX7)이 배치된 행과 서로 상이하도록 구현할 수 있다.

한편, 다시 도 13a를 참조하면, 제1 커플링 영역의 좌측에는 제2 커플링 영역이 배치되어 있으나, 좌측의 제2 커플링 영역을 구성하는 더미전극(A2열의 RX5)의 상부에 배치된 다른 전극(RX3: 도트, RX1: 점)의 경우, 제1 커플링 영역의 우측에 배치된 제2 커플링 영역을 구성하는 더미전극(A4열의 RX5)의 상부에 배치된 다른 전극(RX3: 빗금, RX1: 대쉬)과 다른 방식으로 트레이스를 연결할 수 있다.

예를 들어, RX3전극(빗금)과 RX1전극(대쉬)에는 RX3전극(빗금)과 RX1전극(대쉬)의 우부로 배치되는 트레이스가 각각 하나씩 연결될 수 있으나, RX3전극(도트)와 RX1전극(점)에는 RX1전극(도트)와 RX1전극(점)의 우부로 배치되는 각각의 트레이스 이외에도 터치 센서의 외곽 테두리 영역 중 좌부에 배치되는 트레이스들이 추가로 더 연결될 수 있다.

이와 마찬가지로, RX0전극(역빗금)과 RX2전극(라인) 연결된 트레이스들도 터치 센서의 외곽 테두리 영역 중 좌부로 배치될 수 있다. 이는, 제1 커플링 영역과 제2 커플링 영역의 속성이 상이한 것에 기인한다.

그밖에, RX3전극(도트), RX1전극(점), RX0전극(역빗금), RX2전극(라인)에 연결된 트레이스들의 일부도 터치 센서의 상측에 배치될 수 있다.

터치 센서의 상측에 트레이스의 일부가 배치되게 되면, 해당 트레이스는 터치 입력 장치의 베젤부(미도시)의 상부에 들어갈 수 있게 된다.

이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 복수의 커플링 영역을 포함하는 터치 센서;를 포함하고,
   상기 복수의 커플링 영역 각각은,
   제1 구동전극;
   상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하는 수신전극에 연결된 제1 트레이스; 및
   상기 제1 구동전극과 상호 정전용량을 형성하지 않는 더미전극에 연결된 제2 트레이스;를 포함하고,
   상기 제1 구동전극과 상기 제1 트레이스 사이의 제1 커플링 신호값과 상기 제1 구동전극과 상기 제2 트레이스 사이의 제2 커플링 신호값이 동일한,
   터치 입력 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각각의 커플링 영역은 상기 제1 구동전극과 열 방향으로 인접한 제2 구동전극을 더 포함하고,
   상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극 사이에 상기 제1 트레이스와 상기 제2 트레이스가 배치되는, 터치 입력 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 각각의 커플링 영역은 상기 제1 구동전극, 상기 제2 구동전극, 상기 제1 트레이스, 및 상기 제2 트레이스의 조합을 행 방향으로 복수 개 포함하는, 터치 입력 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 커플링 영역은 제1 커플링 영역 및 제2 커플링 영역을 포함하고,
   상기 제1 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 수신전극과 제2 트레이스에 연결된 더미전극이 제1행에 배치되고,
   상기 제2 커플링 영역에 배치된 제1 트레이스에 연결된 수신전극과 제2 트레이스에 연결된 더미전극이 상기 제1행과 다른 제2행에 배치되는, 터치 입력 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 복수의 커플링 영역은 제1 커플링 영역 및 제2 커플링 영역을 포함하고,
   상기 제1 커플링 영역에 배치된 각각의 제1 트레이스에 연결된 각각의 수신전극과 각각의 제2 트레이스에 연결된 각각의 더미전극이 배치된 행은, 상기 제2 커플링 영역에 배치된 각각의 제1 트레이스에 연결된 각각의 수신전극과 각각의 제2 트레이스에 연결된 각각의 더미전극이 배치된 행과 서로 상이한, 터치 입력 장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수신전극은 상기 제1 구동전극과 인접하여 배치되고, 상기 더미전극은 상기 제1 구동전극과 소정 거리 이격되어 배치된, 터치 입력 장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 더미전극은 상기 수신전극과 상이한 채널로 연결된, 터치 입력 장치.
   
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 더미전극의 면적은 상기 수신전극의 면적과 동일한, 터치 입력 장치.
   
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 구동전극과 상기 더미전극 사이에 배치된 구동전극은 그라운드로 설정된, 터치 입력 장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신전극으로부터 출력되는 제1 감지신호에서 상기 더미전극으로부터 출력되는 제2 감지신호를 차감하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제1 감지신호는 상기 제1 구동전극과 상기 수신전극 사이의 상호 정전용량 변화량의 정보, LGM 방해 신호 정보 및 상기 제1 커플링 신호값 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2 감지신호는 상기 제1 구동전극과 상기 더미전극 사이의 LGM 방해 신호 정보 및 상기 제2 커플링 신호값 중 적어도 하나를 포함하는,
    터치 입력 장치.

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