KR20220023878A - 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

입력 감지 장치는, 구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함하는 입력 감지 패널; 상기 구동 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동 신호 생성부; 및 상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하고, 상기 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단하는 센싱부를 포함한다. 상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며, 상기 구동 신호들 중 적어도 일부의 주파수들은 상호 다르다.

Description

입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{INPUT SENSING DEVICE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명의 실시예는 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널, 표시 패널 상에 배치되어 터치 입력을 수신하는 터치 패널을 포함할 수 있다.
터치 패널은 복수의 감지 전극들을 포함하고, 복수의 터치 전극들에 형성되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 터치된 지점을 찾는다.
표시 패널을 구동하는 표시 구동 신호는 터치 패널에 노이즈로 작용하므로, 터치 패널을 구동하는 터치 구동 신호는 표시 구동 신호(예를 들어, 수평 동기 신호)를 회피하도록 설정된다.
그러나, 표시 장치의 고속 구동화에 따라, 표시 구동 신호의 주파수가 증가하고(예를 들어, 주파수가 60Hz에서 120Hz 등으로 증가하고, 달리 말해, 표시 구동 신호의 주기가 감소되고), 이에 대응하여 터치 구동 신호의 주기가 감소되며, 터치 센싱을 위한 시간이 감소될 수 있다.
또한, 표시 장치의 박형화(thinning) 및 대형화에 따라, 표시 패널 및 터치 패널(또는, 터치 전극들) 사이의 간격이 감소하고 표시 패널 및 터치 패널 간의 중첩 면적이 증가하면서 기생 커패시턴스가 증가하며, 터치 센싱 감도가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 터치 센서의 성능이 열화되는 환경(예를 들어, 표시 장치의 고속 구동화, 박형화, 대형화)에서도 향상된 터치 센싱 감도를 가지는 입력 감지 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입력 감지 장치는, 구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함하는 입력 감지 패널; 상기 구동 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동 신호 생성부; 및 상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하고, 상기 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단하는 센싱부를 포함한다. 상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며, 상기 구동 신호들 중 적어도 일부의 주파수들은 상호 다르다.
일 실시예에 있어서, 상기 입력 감지 패널은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 구동 신호 생성부 또는 상기 센싱부로부터 상기 제2 영역보다 이격되며, 상기 구동 신호들 중 상기 제1 영역에 제공되는 제1 구동 신호의 제1 주파수는, 상기 구동 신호들 중 상기 제2 영역에 제공되는 제2 구동 신호의 제2 주파수보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 전극들은 상기 제1 영역 내에서 상기 센싱부로부터 가장 이격된 제1 구동 전극과, 상기 제2 영역 내에서 상기 센싱부에 가장 인접한 제2 구동 전극을 포함하고, 상기 제1 구동 신호는 상기 제1 구동 전극에 인가되며, 상기 제2 구동 신호는 상기 제2 구동 전극에 인가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 구동 전극에 상기 제2 구동 신호가 인가되는 경우에서의 상기 센싱 신호들의 레벨은 상기 제2 구동 전극에 상기 제2 구동 신호가 인가되는 경우에서의 상기 센싱 신호들의 레벨의 절반보다 작거나 같을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 전극들은 상기 제1 영역에 제공되는 제1 구동 전극들과, 상기 제2 영역에 제공되는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 제1 구동 전극들 각각에 상기 제1 구동 신호를 제공하며, 상기 제2 구동 전극들 각각에 상기 제2 구동 신호를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 순차적으로 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 동시에 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는, 정형파를 포함하는 기준 신호를 생성하는 파형 생성기, 및 주파수 분주를 통해 상기 기준 신호의 주파수를 가변시켜 상기 구동 신호들을 생성하는 주파수 변조기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는, 기준 시간동안 상기 제1 구동 신호에 따른 제1 센싱 신호를 N(단, N은 4 보다 큰 정수)회 샘플링하고, 상기 기준 시간동안 상기 제2 구동 신호에 따른 제2 센싱 신호를 N회 샘플링할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기준 시간동안 제1 센싱 신호를 샘플링하여 생성된 제1 센싱 값은 상기 기준 시간동안 제2 센싱 신호를 샘플링하여 생성된 제2 센싱 값보다 크며, 상기 제1 센싱 값 및 상기 제2 센싱 값 간의 차이에 의해 상기 제1 구동 신호 및 상기 제1 센싱 신호의 감쇠(attenuation)가 보상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기준 시간은 상기 제1 구동 신호의 제1 주기보다 작거나 같을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기준 시간은 상기 제1 구동 신호의 상기 제1 주기의 절반보다 작으며, 상기 기준 시간동안 상기 제1 구동 신호에 따른 상기 센싱 신호들 각각은 최대값을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호들의 진폭들은 상호 다를 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호들 중 적어도 하나의 구동 신호의 진폭은 가변되되, 상기 구동 신호들 각각은 상기 기준 시간동안 최대 진폭을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱부는, 상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하는 아날로그 전단들(analog front-ends); 및 상기 아날로그 전단들의 차동 출력 값들에 따라 터치 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아날로그 전단들 각각은, 상기 센싱 전극들 중 상호 인접한 2개의 센싱 전극들로부터 각각 제공되는 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호를 차동 증폭하여, 상보적인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호를 출력하는 전하 증폭기; 상기 제1 차동 신호 및 상기 제2 차동 신호를 각각 필터링하여 제1 필터링된 신호 및 제2 필터링된 신호를 출력하는 밴드 패스 필터; 상기 제1 필터링된 신호 및 상기 제2 필터링된 신호의 주파수를 각각 변화시켜 제1 복조 신호 및 제2 복조 신호를 출력하는 믹서; 상기 제1 복조 신호 및 상기 제2 복조 신호로부터 노이즈를 각각 필터링하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 로우 패스 필터; 및 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호 간의 차이에 대응하는 차동 출력 값을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 입력 감지 장치는, 상기 센싱 전극들 중 적어도 일부 및 상기 아날로그 전단들 사이에 각각 배치되고, 상기 센싱 전극들 중 적어도 일부로부터 제공되는 센싱 신호들 각각을 상기 아날로그 전단들 중 인접한 2개의 아날로그 전단들에 제공하는 분배 회로를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 입력 감지 장치는, 상기 아날로그 전단들 각각의 전단에 연결되는 네거티브 커패시터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아날로그 전단들 각각은, 상기 센싱 전극들 중 상호 인접한 3개의 센싱 전극들로부터 제공되는 센싱 신호들 중 2개의 센싱 신호들을 선택하는 멀티플렉서; 상기 센싱 신호들 중 선택된 상기 2개의 센싱 신호들을 차동 증폭하여, 상보적인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호를 출력하는 전하 증폭기; 상기 제1 차동 신호 및 상기 제2 차동 신호를 각각 필터링하여 제1 필터링된 신호 및 제2 필터링된 신호를 출력하는 밴드 패스 필터; 상기 제1 필터링된 신호 및 상기 제2 필터링된 신호의 주파수를 각각 변화시켜 제1 복조 신호 및 제2 복조 신호를 출력하는 믹서; 상기 제1 복조 신호 및 상기 제2 복조 신호로부터 노이즈를 각각 필터링하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 로우 패스 필터; 및 상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호 간의 차이에 대응하는 차동 출력 값을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 멀티플렉서는, 제1 구간에서 상기 센싱 신호들 중 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호를 선택하고, 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에서 상기 센싱 신호들 중 상기 제2 센싱 신호 및 제3 센싱 신호를 선택하며, 상기 제1 내지 제3 센싱 신호들은 상기 3개의 센싱 전극들로부터 각각 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 프레임 단위로 발광하는 화소들을 포함하는 표시 패널; 구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함하는 입력 감지 패널; 상기 구동 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동 신호 생성부; 및 상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하고, 상기 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단하는 센싱부를 포함한다. 상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며, 상기 구동 신호들 중 적어도 일부의 주파수들은 상호 다르다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 프레임의 시작을 정의하는 수직 동기 신호의 펄스가 발생하는 구간을 회피하여 상기 구동 신호들을 상기 구동 전극들에 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 수직 동기 신호의 펄스가 발생하는 구간에서, 상기 구동 신호들의 공급을 차단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구동 신호들은 수평 동기 신호와 비동기(asynchronous)이며, 상기 수평 동기 신호는 상기 화소들 중 동일한 라인에 포함된 화소들을 통해 라인 영상이 출력되는 구간을 정의 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치는, 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하는 감지 패널; 상기 제1 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동부; 및 상기 제2 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하는 센싱부를 포함한다. 상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며, 상기 구동 신호들 중 적어도 하나는 제1 주파수를 가지고, 적어도 다른 하나는 제2 주파수를 가지며, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수는 서로 다르다.
본 발명의 실시예들에 따른 입력 감지 장치 및 표시 장치는, 정현파(또는, 사인파)를 포함하는 터치 구동 신호들을 생성함으로써, 수평 동기 신호의 주파수와 무관하게 터치 구동 신호의 주파수가 자유롭게 설정되고, 터치 구동 신호의 밴드폭(bandwidth)의 감소가 방지될 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호의 밴드폭 감소에 기인한 센싱 감도의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 상기 입력 감지 장치 및 상기 표시 장치는, 상호 다른 주파수들을 가지는 터치 구동 신호들을 생성하고, 상대적으로 작은 주파수를 가지는 터치 구동 신호를 상대적으로 큰 저항-커패시턴스(resistance-capacitance; RC) 지연(또는, 응답 지연)을 가지는 구동 전극에 제공할 수 있다. 따라서, 저항-커패시턴스지연에 기인한 센싱 감도의 저하가 방지될 수 있다.
나아가, 상기 입력 감지 장치 및 상기 표시 장치는 상호 다른 주파수들을 가지는 터치 구동 신호들에 각각 대응하는 센싱 신호들을 동일한 샘플링 횟수로 샘플링하여 센싱 값들을 생성함으로써, 상대적으로 작은 주파수를 가지는 터치 구동 신호에 대응하는 센싱 신호(즉, 상대적으로 큰 저항-커패시턴스지연을 가지는 센싱 신호)의 신호 감쇠가 보상될 수 있다. 따라서, 감지 영역 전체에서 터치 센싱 감도가 균일해 질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부 및 센싱부 사이의 회로 구성에 대한 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 2b는 터치 구동 신호 및 센싱 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2c는 터치 구동 신호의 입력 위치에 따른 센싱 신호의 강도를 나타내는 도면이다.
도 3a는 터치 구동 신호의 주파수에 따른 센싱 신호의 강도를 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3c 및 도 3d는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호들의 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 5는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 전하 증폭기의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 7b는 도 6a의 아날로그 전단의 동작을 설명하기 위한 신호들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 샘플링 동작을 설명하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 샘플링 횟수에 따른 센싱 값들의 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 10은 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 동작의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 16은 도 15의 아날로그 전단에 포함된 멀티플렉서의 동작을 설명하는 도면이다.
도 17a는 도 14의 입력 감지 회로에 포함된 아날로그 전단의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 17b는 도 1의 입력 감지 회로에 포함된 아날로그 전단의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 19는 도 18의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 20은 도 18의 표시 장치에 포함된 입력 감지 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 21은 도 20의 입력 감지 패널의 일부 영역(FF)을 확대한 평면도이다.
도 22는 도 21의 I-I' 선을 따라 자른 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 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 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 입력 감지 장치(ISU)는 입력 감지 패널(ISP) 및 입력 감지 회로(IS-C)를 포함할 수 있다.
입력 감지 패널(ISP)은 사용자의 입력, 예를 들어, 터치 및/또는 터치 시의 압력을 감지하는 감지 영역(SA), 및 감지 영역(SA)의 적어도 일측에 제공된 주변영역(PA)을 포함할 수 있다.
입력 감지 패널(ISP)은 감지 영역(SA)에 제공되는 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)(또는, 제1 감지 전극들, 전송 전극들)과 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)(또는, 제2 감지 전극들, 수신 전극들), 및 주변영역(PA)에 제공되는 구동 신호 라인들(SL1-1 내지 SL1-5)(또는, 제1 신호 라인들, 전송 신호 라인들)과 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)(또는, 제2 신호 라인들, 수신 신호 라인들)을 포함할 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)은 제2 방향(DR2)으로 연장하며, 제1 방향(DR1)을 따라 상호 이격되어 배치될 수 있다. 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 제1 방향(DR1)으로 연장하며, 제2 방향(DR2)을 따라 상호 이격되어 배치될 수 있다. 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 보다 구체적인 구성에 대해서는 도 20을 참조하여 후술하기로 한다.
실시예들에서, 감지 영역(SA)은 상호 분리된 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 제1 영역(A1)은 감지 영역(SA)의 일 측에 위치하는 입력 감지 회로(IS-C)로부터 이격되며, 제2 영역(A2)은 입력 감지 회로(IS-C)에 인접할 수 있다. 제2 영역(A2)은 입력 감지 회로(IS-C) 및 제1 영역(A1) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)은 입력 감지 회로(IS-C)로부터 이격된 거리(또는, 터치 구동 신호 및 센싱 신호의 신호 이동 경로의 길이, 또는, 저항-커패시턴스(resistance-capacitance: RC) 지연)에 기초하여 구분될 수 있다.
예를 들어, 제1 영역(A1)은 입력 감지 회로(IS-C)로부터 가장 이격된 제1 구동 전극(IE1-1) 및 제2 구동 전극(IE1-2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(A2)은 제3 구동 전극(IE1-3), 제4 구동 전극(IE1-4), 및 입력 감지 회로(IS-C)에 가장 인접한 제5 구동 전극(IE1-5)을 포함할 수 있다.
도 1에서 감지 영역(SA)은 2개의 영역들(A1, A2)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 감지 영역(SA)은 3개 이상의 영역들을 포함할 수 있고, 입력 감지 패널(ISP)(및 감지 영역(SA))이 대면적화될수록 감지 영역(SA)은 보다 많은 개수의 영역들로 구분될 수도 있다.
구동 신호 라인들(SL1-1 내지 SL1-5)은 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 일단에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 신호 라인(SL1-1)은 제1 구동 전극(IE1-1)에 연결되고, 제5 구동 신호 라인(SL1-5)은 제5 구동 전극(IE1-5)에 연결될 수 있다. 제1 구동 신호 라인(SL1-1)은 제5 구동 신호 라인(SL1-5)(및 제2 구동 신호 라인(SL1-2), 제3 구동 신호 라인(SL1-3), 제4 구동 신호 라인(SL1-4))보다 길 수 있다. 또한, 제1 구동 신호 라인(SL1-1)의 저항 값은 제5 구동 신호 라인(SL1-5)의 저항 값보다 클 수 있다.
센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 일단에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 신호 라인(SL2-1)은 제1 센싱 전극(IE2-1)에 연결되고, 제4 센싱 신호 라인(SL2-4)은 제4 센싱 전극(IE2-4)에 연결될 수 있다. 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)의 길이들은 상호 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라, 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 양단에 연결될 수 있으며, 이에 대해서는 도 20을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 도 1에서 입력 감지 패널(ISP)은 5개의 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 4개의 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 개수 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 입력 감지 장치(ISU)는 6개 이상의 구동 전극들 및/또는 5개 이상의 센싱 전극들을 포함할 수 있다.
입력 감지 회로(IS-C)는 구동 신호 생성부(TXD)(또는, 구동부) 및 센싱부(RXD)를 포함할 수 있다.
구동 신호 생성부(TXD)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)(또는, 구동 신호들)을 생성하며, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 생성부(TXD)는 제1 터치 구동 신호(TX1)를 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공하고, 제2 터치 구동 신호(TX2)를 제2 구동 전극(IE1-2)에 제공하며, 제3 터치 구동 신호(TX3)를 제3 구동 전극(IE1-3)에 제공하고, 제4 터치 구동 신호(TX4)를 제4 구동 전극(IE1-4)에 제공하며, 제5 터치 구동 신호(TX5)를 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공할 수 있다.
터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각은 사인(sine)파 또는 코사인(cosine)파 등의 정현파를 포함할 수 있다. 정현파의 시간에 따른 레벨 변화가 사인 곡선 형태 또는 코사인 곡선 형태로 나타나며, 구형파(또는, 사각파)의 레벨 변화에 비해 완만하게 나타난다. 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각이 구형파를 가지는 경우, 레벨 변화가 빠르므로 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주파수를 증가시키는데 용이할 수 있으나, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)에 따른 센싱 신호들은 저항-커패시턴스(resistance-capacitance; RC) 지연에 의해 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)과는 다른 파형을 가지게 되므로, 센싱 신호로부터 노이즈 제거가 용이하지 않을 수 있다. 예를 들어, 센싱 신호를 대응되는 터치 구동 신호와 비교하여 센싱 신호의 레벨 변화가 터치 구동 신호의 레벨 변화와 다르게 나타나는 부분을 노이즈로써 추출 및 제거하게 되는데, 터치 구동 신호가 구형파인 경우, 저항-커패시턴스 지연(예를 들어, 커패시턴스의 충방전)에 의해 센싱 신호의 레벨이 접선 기울기가 특정 값 이하로 완만하게 변화하거나 왜곡(distortion)될 수 있다(즉, 센싱 신호의 파형이 터치 구동 신호의 파형과 달라지게 된다). 노이즈에 의해서도 센싱 신호의 레벨 변화가 터치 구동 신호의 레벨 변화와는 다르게 나타날 수 있는데, 이러한 센싱 신호의 레벨 변화가 저항-커패시턴스 지연에만 의한 것인지, 저항-커패시턴스 및 노이즈에 의한 것인지 구별하기 쉽지 않을 수 있다. 한편, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각이 정현파를 포함하는 경우, 터치 구동 신호들에 따른 센싱 신호들은, 저항-커패시턴스 지연이 발생하더라도, 터치 구동 신호들과 동일하거나 유사한 정현파를 가지게 되며, 이에 따라, 센싱 신호들로부터 노이즈 제거가 용이해 질 수 있다. 저항-커패시턴스 지연이 발생하더라도, 정현파의 터치 구동 신호의 레벨 변화가 완만하였으므로, 단지 센싱 신호의 위상만이 터치 구동 신호의 위상과 달라질 뿐, 센싱 신호의 파형은 터치 구동 신호의 파형과 같을 수 있다. 따라서, 센싱 신호의 레벨 변화가 터치 구동 신호의 레벨 변화와 다르게 나타나는 부분은, 저항-커패시턴스 지연을 고려할 필요 없이, 노이즈에 기인한 것으로 판단될 수 있고, 이에 따라 노이즈가 용이하게 제거될 수 있다.
실시예들에서, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 적어도 일부는 상호 다른 주파수들(FREQ1 내지 FREQ5)(또는, 구동 주기들)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제1 주파수(FREQ1)를 가지며, 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제5 주파수(FREQ5)를 가질 수 있다. 제5 주파수(FREQ5)는 제1 주파수(FREQ1)보다 클 수 있다. 제2 터치 구동 신호(TX2)의 제2 주파수(FREQ2)와 제3 터치 구동 신호(TX3)의 제3 주파수(FREQ3)는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 제1 주파수(FREQ1)와 같을 수 있다. 제4 터치 구동 신호(TX4)의 제4 주파수(FREQ4)는 제5 터치 구동 신호(TX5)의 제5 주파수(FREQ5)와 같을 수 있다. 즉, 입력 감지 회로(IS-C)에 보다 인접한 제2 영역(A2)에 인가되는 터치 구동 신호의 주파수는, 입력 감지 회로(IS-C)로부터 보다 이격된 제1 영역(A1)에 인가되는 터치 구동 신호의 주파수보다 클 수 있다. 다른 예로, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주파수들(FREQ1 내지 FREQ5)는 모두 다를 수도 있다.
도 2a, 도 2b, 및 도 3a를 참조하여 후술하겠지만, 제1 구동 전극(IE1-1)은 제5 구동 전극(IE1-5)보다 입력 감지 회로(IS-C)로부터 이격되어 배치되므로, 제1 터치 구동 신호(TX1)(및 이에 대응하는 센싱 신호)의 저항-커패시턴스 지연은 제5 터치 구동 신호(TX5)(및 이에 대응하는 센싱 신호)의 저항-커패시턴스 지연보다 클 수 있다. 이에 따라, 고주파수의 터치 구동 신호가 제1 구동 전극(IE1-1)에 인가되는 경우, 상대적으로 큰 저항-커패시턴스 지연에 의해 센싱 신호가 터치 구동 신호를 따라가지 못하고, 센싱 신호의 감도가 저하될 수 있다. 이에 따라, 제1 터치 구동 신호(TX1)는 상대적으로 저주파수를 가질 수 있다. 한편, 제5 터치 구동 신호(TX5)도 저주파수를 가질 수 있으나, 이 경우, 입력 감지 장치(ISU)의 센싱 시간이 커질 수 있으므로, 대면적의 입력 감지 패널(ISP)을 구동하기에는 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치(ISU)의 센싱 시간을 단축시키기 위해, 제5 터치 구동 신호(TX5)는 상대적으로 고주파수를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 구동 신호 생성부(TXD)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 순차적으로 제공하거나(즉, 순차 구동), 동시에 제공할 수 있다(즉, 동시 구동 또는, 병렬 구동). 구동 신호 생성부(TXD)가 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공하는 구성에 대해서는 도 4a, 도 4b, 및 도 4c를 참조하여 후술하기로 한다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공된 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)에 따라, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 사이에 센싱 커패시턴스(sensing capacitance)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 구동 전극(IE1-1)과 제1 센싱 전극(IE2-1) 사이에 제1-1 센싱 커패시턴스(C11)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 제5 구동 전극(IE1-5)과 제1 센싱 전극(IE2-1) 사이에 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)가 형성될 수 있다.
센싱부(RXD)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)에 따른 센싱 신호들을 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)로부터 수신하고, 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단할 수 있다.
센싱부(RXD)는 아날로그 전단들(analog front-ends, AFE1 내지 AFE4), 및 신호 처리부(DSP)를 포함할 수 있다.
아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4) 각각은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 중 상호 인접한 2개의 센싱 전극들(또는, 제2 신호 라인들)에 연결되며, 센싱 커패시턴스들의 차이에 대응하는 센싱 값(또는, 차동 출력 값)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 아날로그 전단(AFE1)은 제1 센싱 전극(IE2-1) 및 제2 센싱 전극(IE2-2)에 연결되고, 제1 센싱 전극(IE2-1)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제2 센싱 전극(IE2-2)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제1 센싱 값을 출력할 수 있다. 유사하게, 제2 아날로그 전단(AFE2)은 제2 센싱 전극(IE2-2) 및 제3 센싱 전극(IE2-3)에 연결되고, 제2 센싱 전극(IE2-2)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제3 센싱 전극(IE2-3)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제2 센싱 값을 출력할 수 있다.
입력 감지 패널(ISP)의 특정 영역에 터치 이벤트가 발생한 경우, 해당 영역에 위치하는 구동 전극 및 센싱 전극 사이의 센싱 커패시턴스가 변할 수 있다. 예를 들면, 제1 구동 전극(IE1-1)과 제1 센싱 전극(IE2-1)이 교차하는 영역에 터치 이벤트가 발생한 경우, 구동 전극(IE1-1)과 제1 센싱 전극(IE2-1) 사이의 제1-1 센싱 커패시턴스의 크기가 변할 수 있다. 한편, 제1 구동 전극(IE1-1) 및 제1 센싱 전극(IE2-1)에 인접한 제2 센싱 전극(IE2-2) 사이의 제1-2 센싱 커패시턴스의 크기는 변하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 아날로그 전단(AFE1)을 통해 출력되는 제1 센싱 값이 변할 수 있으며, 변화된 제1 센싱 값에 기초하여 터치가 발생한 위치가 검출될 수 있다.
아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4) 각각은 증폭기, 필터, 아날로그 디지털 변환기 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4) 각각의 구체적인 구성에 대해서는 도 6a를 참조하여 후술하기로 한다.
실시예들에서, 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4) 각각은 완전 차동 아날로그 전단(fully differential analog front-end)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 아날로그 전단(AFE1)이 순차적으로 연결된, 전하 증폭기, 쵸핑 회로, 필터들, 및 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 경우, 제1 아날로그 전단(AFE1)은 전하 증폭기를 이용하여 제1 센싱 전극(IE2-1)의 센싱 커패시턴스에 대응하는 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 전극(IE2-2)의 센싱 커패시턴스에 대응하는 제2 센싱 신호를 차동 증폭하여 2개의 차동 신호들을 출력하고, 쵸핑 회로 및 필터들을 이용하여 2개의 차동 신호들 각각을 복조(modulation)하고, 복조된 2개의 차동 신호들을 각각 필터링하며, 필터링된 2개의 차동 신호들을 아날로그 디지털 컨버터에 제공할 수 있다. 이 경우, 아날로그 컨버터는 필터링된 2개의 차동 신호들의 차이에 기초하여 제1 센싱 값을 출력할 수 있다. 즉, 완전 차동 아날로그 전단은, 센싱 전극들로부터 제공되는 아날로그 형태의 센싱 신호들을, 아날로그 디지털 컨버터의 전단까지(즉, 아날로그 형태의 신호를 디지털 형태의 신호로 변환하기 전까지), 복수의 차동 신호들로 변환 및 유지하여 출력하는 아날로그 전단일 수 있다. 참고로, 전하 증폭기 및 필터들은 증폭기를 포함하여 구성되고, 저전압 시스템에서 전하 증폭기 및 필터들의 전압 범위는 제한적이며, 일반적인 아날로그 전단은 아날로그 디지털 컨버터의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 모두 활용하지 못할 수 있다. 따라서, 완전 차동 아날로그 전단은 아날로그 디지털 컨버터에 2개의 차동 신호들을 제공함으로써, 아날로그 디지털 컨버터의 다이나믹 레인지 또는 다이나믹 레인지의 활용 범위를 2배로 증가시키고, 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)에서 출력된 센싱 값들은 신호 처리부(DSP)에 제공되며, 신호 처리부(DSP)는 센싱 값들에 기초하여 터치 여부를 판단하거나, 터치가 발생한 위치를 산출할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 감지 장치(ISU)는 상호 다른 주파수들을 가지는 정현파들을 각각 포함하는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성하고, 상대적으로 작은 주파수를 가지는 터치 구동 신호(예를 들어, 제1 주파수(FREQ1)를 가지는 제1 터치 구동 신호(TX1))를 상대적으로 큰 저항-커패시턴스 지연을 가지는 구동 전극들(예를 들어, 제1 영역(A1) 내 제1 구동 전극(IE1-1))에 제공할 수 있다. 따라서, 저항-커패시턴스 지연에 기인한 센싱 감도의 저하가 방지될 수 있다.
또한, 입력 감지 장치(ISU)는, 완전 차동 아날로그 전단을 이용하여, 인접한 센싱 신호들을 차동 증폭하고 노이즈를 제거할 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치(ISU)와 결합되거나 일체로 형성되는 표시 장치의 구동을 위한 신호(예를 들어, 수평 동기 신호)의 주파수와 무관하게 터치 구동 신호의 주파수가 설정되고, 터치 구동 신호의 밴드폭(bandwidth)의 감소 및 이에 기인한 터치 센싱 감도의 저하가 방지될 수 있다.
도 2a는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부 및 센싱부 사이의 회로 구성에 대한 등가 회로를 나타내는 도면이다. 도 2b는 터치 구동 신호 및 센싱 신호의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 2c는 터치 구동 신호의 입력 위치에 따른 센싱 신호의 강도를 나타내는 도면이다.
먼저 도 1 및 도 2a를 참조하면, 도 2a에 도시된 등가 회로는, 전송 저항(R_TX), 전송 커패시터(C_TX), 센싱 커패시터(C_M), 수신 커패시터(C_RX), 수신 저항(R_RX)을 포함할 수 있다. 전송 저항(R_TX)은 구동 신호 생성부(TXD) 및 센싱 커패시터(C_M)의 일 전극 사이에 연결되고, 전송 커패시터(C_TX)는 센싱 커패시터(C_M)의 일 전극 및 그라운드 사이에 연결되며, 수신 커패시터(C_RX)는 센싱 커패시터(C_M)의 타 전극 및 그라운드 사이에 연결되고, 수신 저항(R_RX)은 센싱 커패시터(C_M)의 타 전극 및 센싱부(RXD) 사이에 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 2a의 등가 회로는, 제5 구동 신호 라인(SL1-5), 제5 구동 전극(IE1-5), 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)(즉, 제5 구동 전극(IE1-5) 및 제1 센싱 전극(IE2-1) 사이에 형성된 커패시턴스), 제1 센싱 전극(IE2-1), 및 제1 센싱 신호 라인(SL2-1)에 대한 등가 회로를 나타내는 것으로 가정한다.
이 경우, 전송 저항(R_TX)은 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)를 기준으로, 제5 구동 신호 라인(SL1-5) 및 제5 구동 전극(IE1-5)의 총 저항을 나타낼 수 있다. 전송 커패시터(C_TX)는 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)를 기준으로, 제5 구동 신호 라인(SL1-5) 및 제5 구동 전극(IE1-5)의 총 기생 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 센싱 커패시터(C_M)는 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)를 나타낼 수 있다. 수신 커패시터(C_RX)는 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)를 기준으로, 제5 센싱 전극(IE2-1) 및 제1 센싱 신호 라인(SL2-1)의 총 기생 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 수신 저항(R_RX)은 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)를 기준으로, 제1 센싱 신호 라인(SL2-1) 및 제1 센싱 전극(IE2-1)의 총 저항을 나타낼 수 있다.
제5 구동 신호 라인(SL1-5)에 제5 터치 구동 신호(TX5)가 인가된 경우, 센싱 커패시터(C_M)에 전달된 제5 터치 구동 신호(TX5)는 전송 저항(R_TX) 및 전송 커패시터(C_TX)에 기인한 저항-커패시턴스 지연을 가질 수 있다. 제5 터치 구동 신호(TX5) 및 센싱 커패시터(C_M)에 대응하여 센싱부(RXD)에 제공되는 제2 센싱 신호는 수신 저항(R_RX) 및 수신 커패시터(C_RX)에 기인한 저항-커패시턴스 지연을 가질 수 있다.
이에 따라, 도 2b에 도시된 바와 같이, 센싱부(RXD)에서의 센싱 신호(RX)(예를 들어, 제2 센싱 신호)는 구동 신호 생성부(TXD)로부터 제공된 터치 구동 신호(TX)(예를 들어, 제5 터치 구동 신호(TX5))를 기준으로 특정 시간(DELAY) 또는 특정 위상만큼 저항-커패시턴스 지연을 가질 수 있다. 또한, 센싱 신호(RX)의 진폭(AP_RX)은, 전송 저항(R_TX) 및 수신 저항(R_RX)에 의해, 터치 구동 신호(TX)의 진폭(AP_TX)보다 작아질 수 있다. 즉, 센싱 신호(RX)에 감쇠(attenuation)가 발생할 수 있다.
다른 예로, 도 2a의 등가 회로는 제1 구동 신호 라인(SL1-1), 제1 구동 전극(IE1-1), 제1-1 센싱 커패시턴스(C11)(즉, 제1 구동 전극(IE1-1) 및 제1 센싱 전극(IE2-1) 사이에 형성된 커패시턴스), 제1 센싱 전극(IE2-1), 및 제1 센싱 신호 라인(SL2-1)에 대한 등가 회로를 나타내는 것으로 가정한다.
이 경우, 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)에 대한 케이스와 비교하여, 전송 저항(R_TX), 전송 커패시터(C_TX), 수신 커패시터(C_RX), 수신 저항(R_RX) 각각이 커질 수 있다. 제1 구동 신호 라인(SL1-1), 제1 센싱 전극(IE2-1)(즉, 제1 터치 구동 신호(TX1)에 대응하는 제1 센싱 신호가 이동하는 경로)의 길이가 길어지고, 또한, 다른 구성들과의 중첩 면적이 증가하기 때문이다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제5-1 센싱 커패시턴스(C51)에 대한 케이스와 비교하여, 센싱부(RXD)에서의 센싱 신호(RX)(예를 들어, 제1 센싱 신호)의 저항-커패시턴스 지연은 더욱 커질 수 있다. 또한, 저항-커패시턴스 지연이 커지는 경우, 센싱 커패시터(C_M)가 충분히 충방전되지 못하므로, 센싱 신호(RX)의 진폭(AP_RX)은 보다 작아질 수 있다. 나아가, 전송 저항(R_TX) 및 수신 저항(R_RX)이 상대적으로 크므로, 센싱 신호(RX)의 감쇠가 상대적으로 크게 발생하고, 센싱 신호(RX)의 진폭(AP_RX)은 보다 작아질 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호(TX)가 인가되는 터치 구동 전극의 위치(location)가 입력 감지 회로(IS-C)에 가장 인접한 경우(Near), 센싱 신호(RX)의 강도(intensity)가 가장 클 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TX)가 제2 영역(A2) 내 제5 구동 전극(IE1-5)에 인가되는 경우, 터치 구동 신호(TX) 및 이에 대응하는 센싱 신호(RX)의 이동 경로가 가장 짧을 수 있다. 따라서, 저항-커패시턴스 지연 및 신호 감쇠가 가장 작고, 센싱 커패시터(C_M)는 충분히 충방전되며, 센싱 신호(RX)의 강도가 가장 클 수 있다.
터치 구동 신호(TX)가 인가되는 터치 구동 전극의 위치가 입력 감지 회로(IS-C)로부터 멀어질수록, 센싱 신호(RX)의 강도는 작아질 수 있다.
터치 구동 신호(TX)가 인가되는 터치 구동 전극의 위치가 입력 감지 회로(IS-C)에 가장 이격된 경우(Far), 센싱 신호(RX)의 강도가 가장 작을 수 있다. 예를 들어, 동일한 터치 구동 신호(TX)가 제1 구동 전극(IE1-1)에 인가되는 경우, 터치 구동 신호(TX) 및 이에 대응하는 센싱 신호(RX)의 이동 경로가 가장 길 수 있다. 따라서, 저항-커패시턴스 지연 및 신호 감쇠가 가장 크고, 센싱 커패시터(C_M)는 충분히 충방전되지 못하며, 센싱 신호(RX)의 강도가 가장 작을 수 있다.
도 3a는 터치 구동 신호의 주파수에 따른 센싱 신호의 강도를 나타내는 도면이다.
먼저 도 1 및 도 3a를 참조하면, 제1 곡선(CURVE1)은 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주파수에 따른 센싱 신호(즉, 센싱부(RXD)에서 수신하는 센싱 신호)의 강도를 나타낸다. 여기서, 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제1 구동 신호 라인(SL1-1)을 통해 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공될 수 있다. 제2 곡선(CURVE2)은 제5 터치 구동 신호(TX5)의 주파수에 따른 센싱 신호의 강도를 나타낸다. 여기서, 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제5 구동 신호 라인(SL1-5)을 통해 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공될 수 있다. 제1 터치 구동 신호(TX1)의 진폭 및 제5 터치 구동 신호(TX5)의 진폭은 주파수와 무관하게 일정하거나 고정된 값을 가지며, 상호 동일할 수 있다.
제1 곡선(CURVE1)을 따라, 주파수가 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)에 인접하는 지점까지 커지는 경우, 센싱 신호의 강도가 작아질 수 있다. 주파수가 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)보다 작은 구간에서 센싱 신호의 강도는 기준 강도(INT_REF)로 유지되다가, 주파수가 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)와 같은 지점에서, 센싱 신호의 강도는 제1 강도(INT1)를 가지며, 기준 강도(INT_REF)를 기준으로 -3dB만큼 변할 수 있다. 즉, 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)는 제1 터치 구동 신호(TX1)에 따른 센싱 신호의 강도가 1/2로 감소하는 주파수(예를 들어, 컷-오프 주파수)일 수 있다. 또한, 주파수가 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)보다 커질수록, 센싱 커패시턴스가 충분히 충방전되지 못하면서, 센싱 신호의 강도는 보다 작아질 수 있다. 예를 들어, 주파수가 제2 기준 주파수(FREQ_REF2)와 같은 지점에서, 센싱 신호의 강도는 제1 강도(INT1)보다 작은 제2 강도(INT2)를 가질 수 있다.
따라서, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주파수는 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)보다 작거나 같게 설정될 수 있다. 입력 감지 장치(ISU)의 면적이 커질수록, 제1 구동 전극(IE1-1)에 할당되는 센싱 시간은 감소되며, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주파수도 감소될 수 있다. 이 경우, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주파수는 최대로 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)와 같은 주파수를 가질 수 있다.
유사하게, 제2 곡선(CURVE2)을 따라, 주파수가 제2 기준 주파수(FREQ_REF2)에 인접하는 지점까지 커지는 경우, 센싱 신호의 강도가 작아질 수 있다. 제5 터치 구동 신호(TX5)의 저항-커패시턴스 지연은 제1 터치 구동 신호(TX1)의 저항-커패시턴스 지연보다 작으므로, 제5 터치 구동 신호(TX5)에 대한 컷-오프 주파수(즉, 제2 기준 주파수(FREQ_REF2))는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 컷-오프 주파수(즉, 제1 기준 주파수(FREQ_REF1))보다 클 수 있다. 따라서, 제5 터치 구동 신호(TX5)의 주파수는 제2 기준 주파수(FREQ_REF2)보다 작거나 같게 설정될 수 있다.
이와 같은 방식으로, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공되는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각의 저항-커패시턴스 지연에 의한 센싱 신호의 강도의 변화를 고려하여, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각의 주파수가 설정될 수 있다.
도 3b는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 3a, 및 도 3b를 참조하면, 수직 동기 신호(Vsync)는 외부(예를 들어, application processor와 같은 호스트 시스템)로부터 입력 감지 장치(ISU)(또는, 입력 감지 회로(IS-C))에 제공되며, 한 프레임의 시작을 정의할 수 있다. 즉, 수직 동기 신호(Vsync)의 주기(T_Vsync)는 한 프레임과 같을 수 있다. 예를 들어, 수직 동기 신호(Vsync)의 주기(T_Vsync)(또는, 한 프레임)는 약 16.6ms일 수 있다. 한 프레임 동안, 입력 감지 장치(ISU)는 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 공급하여 입력 감지 패널(ISP) 전체에 대한 터치 입력 여부를 판단하는 동작을 적어도 1회(예를 들어, 2회) 수행할 수 있다. 참고로, 도 18을 참조하여 후술하겠지만, 입력 감지 장치(ISU)가 표시 장치와 결합되거나 일체로 형성되거나, 표시 장치에 포함되는 경우, 한 프레임 동안 표시 장치 내 화소들에 데이터 신호가 순차적으로 기록되며, 하나의 프레임 영상이 표시될 수 있다.
수평 동기 신호(Hsync)는 외부(예를 들어, application processor와 같은 호스트 시스템)로부터 표시 장치에 제공될 수 있다. 수평 동기 신호(Hsync)는 하나의 프레임 영상에 포함된 수평 라인의 영상들 각각이 출력되는 구간을 정의할 수 있다. 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)는 1 수평 시간(1H)으로 정의되고, 수평 라인의 영상들은 1 수평 시간(1H)마다 순차적으로 출력되거나 표시될 수 있다. 예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)(또는, 1H)는 약 5.63μs일 수 있다.
수평 동기 신호(Hsync)는 입력 감지 장치(ISU)에는 제공되지 않으나, 입력 감지 장치(ISU)에 노이즈로 작용할 수 있다.
입력 감지 장치(ISU)에서 생성되는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 정현파를 포함하므로, 이에 따라 센싱 신호들로부터 수평 동기 신호(Hsync)에 기인한 노이즈가 용이하게 제거될 수 있고, 또한, 후술하는 아날로그 전단(즉, 완전 차동 아날로그 전단)을 통해 노이즈가 보다 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)와 비동기식으로 설정될 수 있다.
즉, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 수평 동기 신호(Hsync)와 무관하게 변화하며, 예를 들어, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주기들은 약 5μs, 약 4μs, 약 2.9μs이고(또는, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 200KHz, 250KHz, 350kHz의 주파수를 가지며), 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync) 또는 이의 배수와 다를 수 있다.
도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 저항-커패시턴스 지연에 기인한 센싱 신호의 강도의 변화만을 고려하여 설정되므로, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 적어도 하나는 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)보다 작은 주기를 가지거나, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 적어도 하나는 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)보다 큰 주기를 가질 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 전부는, 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)의 주기(T_TX_REF1)와 유사하게, 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)보다 작은 주기를 가질 수 있다. 다른 예로, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 전부는, 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)의 주기(T_TX_REF2)와 유사하게, 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)보다 큰 주기를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 제5 터치 구동 신호(TX5)의 주기는 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)의 주기(T_TX_REF1)와 유사하게 설정되고, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주기는 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)의 주기(T_TX_REF2)와 유사하게 설정될 수도 있다.
도 3c 및 도 3d는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 3a, 도 3b, 및 도 3c를 참조하면, 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)와 같을 수 있다. 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)의 크기(또는, 진폭)를 1로 정의한다. 예를 들어, 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)의 주파수는 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)보다 크거나 같고 제2 기준 주파수(FREQ_REF2)보다 작을 수 있다. 이 경우, 제5 터치 구동 신호(TX5)에 대응하는 센싱 신호의 강도는 저하되지 않을 수 있다.
한편, 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)와 같을 수 있다. 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)의 크기는, 제1 기준 터치 구동 신호(TX_REF1)의 크기와 동일할 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 구동 신호(TX_REF1)의 주파수는 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)와 같은 경우를 가정한다. 이 경우, 제1 터치 구동 신호(TX1)에 대응하는 센싱 신호의 강도는 1/2로 저하될 수 있다.
따라서, 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제3 기준 터치 구동 신호(TX_REF3)와 같이, 상대적으로 큰 크기(또는, 진폭)을 가지도록 설정될 수 있다. 제3 기준 터치 구동 신호(TX_REF3)의 주파수는 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)의 주파수와 동일하나, 제3 기준 터치 구동 신호(TX_REF3)의 크기(또는, 진폭)는 제2 기준 터치 구동 신호(TX_REF2)의 크기의 2배일 수 있다. 이 경우, 제1 터치 구동 신호(TX1)에 대응하는 센싱 신호의 강도는 제5 터치 구동 신호(TX5)에 대응하는 센싱 신호의 강도와 동일하거나 유사해 질 수 있다.
입력 감지 장치(ISU)의 대면적화로 인하여, 제1 터치 구동 신호(TX1)가 인가되는 제1 구동 전극(IE1-1)에 할당되는 센싱 시간이 감소되는 경우, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 주파수가 제1 기준 주파수(FREQ_REF1)(또는, 강도가 저하되는 주파수)로 설정될 수도 있다. 이 경우, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 크기는 상대적으로 높게 설정되어, 센싱 신호의 강도의 저하를 보상할 수 있다.
즉, 입력 감지 장치(ISU)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주파수들뿐만 아니라 크기들도 상호 다르게 설정할 수도 있다.
한편, 도 10을 참조하여 설명하겠지만, 소비 전력 감소를 위해, 입력 감지 회로(IS-C)는 샘플링 구간 중 일부 구간에서만 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)에 대한 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 이에 대응하여, 도 3d에 도시된 제4 기준 터치 구동 신호(TX_REF4)와 같이, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 적어도 하나는, 샘플링 동작이 수행되는 구간(P_SA)에서만 상대적으로 큰 주파수와 상대적으로 큰 진폭을 가지고, 샘플링 동작이 수행되지 않는 구간(P_NSA)에서는 상대적으로 작은 주파수와 상대적으로 작은 진폭을 가질 수도 있다.
즉, 입력 감지 장치(ISU)는 상호 다른 주파수들 및 상호 다른 진폭들을 조합하여, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성할 수도 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 상호 다른 주파수들뿐만 아니라 상호 다른 진폭들을 가질 수 있으며, 또한, 상호 다른 주파수들 및 상호 다른 진폭들이 조합된 파형을 가질 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부에서 생성되는 터치 구동 신호들의 일 예를 나타내는 도면들이다. 도 4a 내지 도 4c에서는, 설명의 편의상, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 일부만이 도시되었으나, 도 4a 내지 도 4c의 실시예들은 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 전체에 적용될 수 있다.
도 1, 도 3b, 및 도 4a를 참조하면, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스가 발생한 구간에서, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 기준(reference) 값(또는, 직류 전압)을 가질 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 생성부(TXD)는, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스가 발생한 구간(즉, 제1 구간(P1) 이전)에서, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 출력하지 않거나 특정 값(예를 들어, 0V)를 가지는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 출력할 수 있다.
수직 동기 신호(Vsync)의 라이징 에지가 발생하는 시점 직전에(또는, 논리 하이 레벨의 펄스가 발생하는 시점 이전에), 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 기준 값을 가지며, 수직 동기 신호(Vsync)의 폴링 에지가 발생한 시점 이후에(또는, 펄스가 종료된 시점 이후에), 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 정현파를 포함할 수 있다.
참고로, 수평 동기 신호(Hsync)의 주기(T_Hsync)는 상대적으로 짧아, 수평 동기 신호(Hsync)에 기인한 노이즈(예를 들어, 상대적으로 고주파의 노이즈)는 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)을 통해 유효하게 필터링될 수 있다. 그러나, 수직 동기 신호(Vsync)의 주기는 상대적으로 길어, 수직 동기 신호(Vsync)에 기인한 노이즈(즉, 상대적으로 저주파의 노이즈)는 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)을 통해 필터링되지 않을 수 있다. 따라서, 구동 신호 생성부(TXD)는 수직 동기 신호(Vsync)에 동기화된, 즉, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스를 회피하여, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 한 프레임(1 FRAME) 동안 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 순차적으로 유효한 신호(즉, 정현파)를 가질 수 있다. 즉, 입력 감지 장치(ISU)는 순차 구동 방식으로 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공할 수 있다.
한 프레임(1 FRAME)은 제1 내지 제5 구간들(P1 내지 P5)을 순차적으로 포함할 수 있다.
제1 구간(P1)에서 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공되는 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제1 주기(T_TX1)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다.
제2 구간(P2)에서 제2 구동 전극(IE1-2)에 제공되는 제2 터치 구동 신호(TX2)는 제2 주기(T_TX2)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다. 제2 주기(T_TX2)는 제1 주기(T_TX1)보다 작을 수 있다.
제5 구간(P5)에서 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공되는 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제5 주기(T_TX5)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다. 제5 주기(T_TX5)는 제2 주기(T_TX2)보다 작을 수 있다.
즉, 입력 감지 장치(ISU)는 상호 다른 주기들(또는, 주파수들)을 가지는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 상호 다른 구간들에서 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 순차적으로 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 내지 제5 구간들(P1 내지 P5)은 상호 동일한 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 내지 제5 구간들(P1 내지 P5)은 상호 다른 폭들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 제1 주기(T_TX1)에 대응하는 제1 구간(P1)의 폭이 가장 크고, 제5 터치 구동 신호(TX5)의 제5 주기(T_TX5)에 대응하는 제5 구간(P5)의 폭이 가장 작을 수 있다. 이 경우, 입력 감지 장치(ISU)의 총 센싱 시간이 감소될 수 있다. 이와 달리, 총 센싱 시간이 고정된 경우, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 상대적으로 낮은 주파수(즉, 상대적으로 높은 센싱 감도에 대응하는 주파수)를 가질 수도 있다.
실시예에 따라, 한 프레임(1 FRAME) 동안 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 순차적으로 2번 이상 유효한 신호(즉, 정현파)를 가질 수 있다. 예를 들어, 한 프레임(1 FRAME) 동안 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 순차적으로 상호 불연속적인(즉, 상호 이격된) 2개 이상의 구간들에서 유효한 신호(즉, 정현파)를 포함할 수 있다. 즉, 입력 감지 장치(ISU)는 순차 구동 방식으로 2회 이상 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공할 수 있다.
한 프레임(1 FRAME)은 제6 내지 제10 구간들(P1 내지 P10)을 순차적으로 더 포함할 수 있다.
제6 구간(P6)에서 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공되는 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제1 주기(T_TX1)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다.
제7 구간(P7)에서 제2 구동 전극(IE1-2)에 제공되는 제2 터치 구동 신호(TX2)는 제2 주기(T_TX2)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다.
제10 구간(P10)에서 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공되는 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제5 주기(T_TX5)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다.
한편, 도 4a에서 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 상호 다른 주기들(또는, 주파수들)을 가지는 것으로 설명하였으나, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 제1 구간(P1)에서 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공되는 제1 터치 구동 신호(TX1)는 제1 주기(T_TX1)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다.
제2 구간(P2)에서 제2 구동 전극(IE1-2)에 제공되는 제2 터치 구동 신호(TX2)는 제2 주기(T_TX2)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 주기(T_TX2)는 제1 주기(T_TX1)와 같을 수 있다.
즉, 제1 영역(A1)에 포함되는 제1 구동 전극(IE1-1) 및 제2 구동 전극(IE1-2)에는 동일한 주기를 가지는 터치 구동 신호가 제공될 수 있다.
제4 구간(P4)에서 제4 구동 전극(IE1-4)에 제공되는 제4 터치 구동 신호(TX4)는 제4 주기(T_TX4)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다. 제4 주기(T_TX4)는 제2 주기(T_TX2)보다 작을 수 있다.
제5 구간(P5)에서 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공되는 제5 터치 구동 신호(TX5)는 제5 주기(T_TX5)를 가지는 정현파를 포함할 수 있다. 여기서, 제5 주기(T_TX5)는 제4 주기(T_TX4)와 같을 수 있다.
즉, 제2 영역(A2)에 포함되는 제4 구동 전극(IE1-4) 및 제5 구동 전극(IE1-5)에는 동일한 주기를 가지는 터치 구동 신호가 제공될 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b에서, 입력 감지 장치(ISU)는 순차 구동 방식으로 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 4c를 참조하면, 한 프레임(1 FRAME) 동안 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 동시에 유효한 신호(즉, 정현파)를 가질 수 있다. 즉, 입력 감지 장치(ISU)는 동시 구동 방식으로 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공할 수 있다.
제2 터치 구동 신호(TX2)의 제2 주기(T_TX2)는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 제1 주기(T_TX1)보다 작고, 제5 터치 구동 신호(TX5)의 제5 주기(T_TX5)는 제2 터치 구동 신호(TX2)의 제2 주기(T_TX2)보다 작을 수 있다. 즉, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 상호 다른 주기들(또는, 주파수들)을 가질 수 있다.
이 경우, 입력 감지 장치(ISU)(또는, 센싱부(RXD))는 주파수 분석을 통해 터치 여부를 판단하거나, 터치가 발생한 위치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(RXD)는 센싱 신호들에 대한 고속 푸리에 변환을 수행하여 센싱 신호들의 주파수 크기를 획득하고, 주파수 크기의 변화에 기초하여 터치 위치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 전극(IE2-1)으로부터 수신한 센싱 신호에서 제1 주기(T_TX1)에 대응하는 주파수의 크기가 작게 나타난 경우, 센싱부(RXD)는 제1 센싱 전극(IE2-1) 및 제1 구동 전극(IE1-1)이 교차하는 영역에 터치가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 감지 장치(ISU)는 순차 구동 방식 또는 동시 구동 방식으로 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 제공할 수 있다. 또한, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 상호 다른 주파수들을 가지거나, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 중 일부는 상호 동일한 주파수를 가질 수도 있다.
도 5는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 구동 신호 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 구동 신호 생성부(TXD)는 파형 생성기(WG), 주파수 변조기(FM), 및 디멀티플렉서(DEMUX)를 포함할 수 있다.
파형 생성기(WG)는 기준 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 파형 생성기(340)는 일반적인 발진 회로, 또는 함수 생성기로 구현될 수 있다. 기준 신호는 정현파를 포함하며, 기준 신호의 주파수는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)의 주파수보다 크거나 같을 수 있다.
주파수 변조기(FM)는 기준 신호를 주파수 변조하여 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 주파수 변조기(FM)는 기준 신호를 주파수 분주(frequency division)하여 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조기(FM)는 기준 신호를 6분주하여 제1 터치 구동 신호(TX1)를 생성하고, 기준 신호를 3분주하여 제5 터치 구동 신호(TX5)를 생성할 수 있다. 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각에 대한 분주값은 입력 감지 장치(ISU)(및 이를 포함하는 표시 장치)의 제조 과정에서 기 설정되고, 별도의 메모리 장치에 저장될 수 있다.
다른 실시에에서, 주파수 변조기(FM)는 기준 신호의 주파수에 오프셋 주파수를 가산하여 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 주파수 변조기(FM)는 기준 신호에 0KHz, 50KHz, 100KHz 등의 오프셋 주파수를 가산하여 제1 터치 구동 신호(TX1)를 생성하고, 기준 신호에 100KHz, 150KHz, 200KHz 등의 오프셋 주파수를 가산하여 제5 터치 구동 신호(TX5)를 생성할 수 있다. 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5) 각각에 대한 오프셋 주파수는 입력 감지 장치(ISU)(및 이를 포함하는 표시 장치)의 제조 과정에서 기 설정되고, 별도의 메모리 장치에 저장될 수 있다. 오프셋 주파수에 기초하여 생성된 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)은 주파수 분주를 통해 생성된 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)에 비해, 입력 감지 장치(ISU)에 보다 최적화된 주파수를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 주파수 변조기(FM)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 순차적으로 생성할 수 있다. 도 4a를 참조하여 예를 들어, 주파수 변조기(FM)는 제1 구간(P1)에서 제1 터치 구동 신호(TX1)를 생성하고, 제5 구간(P5)에서 제5 터치 구동 신호(TX5)를 생성할 수 있다.
이 경우, 디멀티플렉서(DEMUX)는 제1 구간(P1)에서 제1 터치 구동 신호(TX)를 제1 구동 신호 라인(SL1-1)(및 제1 구동 전극(IE1-1))에 전달하며, 제5 구간(P5)에서 제5 터치 구동 신호(TX)를 제5 구동 신호 라인(SL1-5)(및 제5 구동 전극(IE1-5))에 전달할 수 있다.
다른 실시예에서, 주파수 변조기(FM)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 동시에 생성할 수 있다. 도 4c를 참조하여 예를 들어, 주파수 변조기(FM)는 제1 터치 구동 신호(TX1) 내지 제5 터치 구동 신호(TX5)를 동시에 생성하고, 제1 터치 구동 신호(TX1) 내지 제5 터치 구동 신호(TX5)를 제1 구동 신호 라인(SL1-1) 내지 제5 구동 신호 라인(SL1-5)에 각각 제공할 수 있다. 이 경우, 디멀티플렉서(DEMUX)는 생략될 수도 있다.
도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 구동 신호 생성부(TXD)는 기준 신호를 주파수 변조하여 상호 다른 주파수들을 가지는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5)을 생성할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 7a는 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 전하 증폭기의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 7b는 도 6a의 아날로그 전단의 동작을 설명하기 위한 신호들의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7b에는 도 6a의 아날로그 전단(AFEn)에 인가되거나 아날로그 전단(AFEn)에서 생성되는 신호들이 주파수 영역(frequency domain)에서 도시되어 있다.
도 1 및 도 6a를 참조하면, 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)은 상호 동일하므로, 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)을 포괄하여 아날로그 전단(AFEn)(단, n은 양의 정수)을 설명하기로 한다.
아날로그 전단(AFEn)은 전하 증폭기(CA)(또는, 제1 전하 증폭기), 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MX), 로우 패스 필터(LPF), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
전하 증폭기(CA)는 제n 센싱 신호 라인(SL2-n)을 통해 제공되는 제n 센싱 신호(RXn) 및 제n+1 센싱 신호 라인(SL2-(n+1))을 통해 제공되는 제n+1 센싱 신호(RXn+1)를 수신하고, 제n 센싱 신호(RXn) 및 제n+1 센싱 신호(RXn+1)를 차동 증폭하여, 상보적인(complementary) 제1 차동 신호(CA_OUT1) 및 제2 차동 신호(CA_OUT2)를 출력할 수 있다.
실시예들에서, 전하 증폭기(CA)는 완전 차동 증폭기(fully differential amplifier)로 구현될 수 있다. 일반적인 차동 증폭기는 2개의 입력 신호들을 차동하여 하나의 신호를 출력하며, 완전 차동 증폭기는 2개의 입력 신호들을 차동하여 2개의 차동 신호들(즉, 상보적인 신호들)을 출력하는 차동 증폭기로 정의될 수 있다. 완전 차동 증폭기로 구현된 전하 증폭기(CA)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(예를 들어, 2개의 아날로그 신호들을 차동하여 디지털 값을 출력하는 차동 아날로그 디지털 컨버터)와 관련하여, 센싱 신호들의 크기를 극대화할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 전하 증폭기(CA)는 증폭기(AMP), 제1 커패시터(C1), 제1 저항(R1), 제2 커패시터(C2), 및 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
증폭기(AMP)는 제2 입력 단자(IN_P)(즉, + 입력 단자), 제1 입력 단자(IN_N)(즉, - 입력 단자), 제1 출력 단자(OUT_P)(즉, + 출력 단자), 및 제2 출력 단자(OUT_N)(즉, - 출력 단자)를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 증폭기(AMP)는 제2 입력 단자(IN_P), 제1 입력 단자(IN_N), 및 제1 출력 단자(OUT_P)에 대응하는 입출력 단자들을 포함하는 제1 서브 증폭기와, 제2 입력 단자(IN_P), 제1 입력 단자(IN_N), 및 제2 출력 단자(OUT_N)에 대응하는 입출력 단자들을 포함하는 제2 서브 증폭기를 포함할 수도 있다.
증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(IN_N)는 제n 센싱 신호 라인(SL2-n)에 연결되며, 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(IN_N)에는 제n 센싱 신호(RXn)가 인가될 수 있다. 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(IN_P)는 제n+1 센싱 신호 라인(SL2-(n+1))에 연결되며, 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(IN_P)에는 제n+1 센싱 신호(RXn+1)가 인가될 수 있다.
제1 커패시터(C1) 및 제1 저항(R1)은 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(IN_N) 및 제1 출력 단자(OUT_P) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 증폭기(AMP)의 제1 출력 단자(OUT_P)를 통해 제n 센싱 신호(RXn) 및 제n+1 센싱 신호(RXn+1)의 차이에 대응하는 제1 차동 신호(CA_OUT1)가 출력될 수 있다.
유사하게, 제2 커패시터(C2) 및 제2 저항(R2)은 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(IN_P) 및 제2 출력 단자(OUT_N) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 증폭기(AMP)의 제2 출력 단자(OUT_N)를 통해 제n+1 센싱 신호(RXn+1) 및 제n 센싱 신호(RXn)의 차이에 대응하는 제2 차동 신호(CA_OUT2)가 출력될 수 있다. 제2 차동 신호(CA_OUT2)는 제1 차동 신호(CA_OUT1)가 반전된 파형을 가질 수 있다.
전하 증폭기(CA)는 차동 방식으로 제1 차동 신호(CA_OUT1) 및 제2 차동 신호(CA_OUT2)를 출력함으로써, 교류 오프셋(AC offset) 및 공통 노이즈를 제거할 수 있다.
다시 도 6a를 참조하면, 밴드 패스 필터(BPF)는 제1 차동 신호(CA_OUT1) 및 제2 차동 신호(CA_OUT2) 각각의 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여, 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1) 및 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)를 출력할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 터치 신호(TS)는 입력 감지 회로(IS-C, 도 1 참조)의 구동 주파수(또는, 센싱 주기)에 따라 기준 대역폭(예를 들어, -ωB 내지 ωB) 내의 주파수를 가질 수 있다. 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4, 도 1 참조)로부터 아날로그 전단(AFEn)에 제공되는 센싱 신호(RX)는 터치 구동 신호(TX)에 의해 변조(modulation)되며, 터치 구동 신호(TX)의 주파수(ω0)를 중심으로 기준 대역폭(2ω0) 내의 주파수를 가질 수 있다. 센싱 신호(RX)는 음의 주파수 성분(예를 들어, -ω0)을 포함하나, 음의 주파수 성분은 양의 주파수 성분과 크기는 같고 180도의 위상 차이를 가지며, 음의 주파수 성분은 물리적으로 의미가 없으므로 고려하지 않는다. 밴드 패스 필터(BPF)는 센싱 신호(RX)의 주파수 대역에 대응하는 제1 전달 함수(F_BPF)를 가지며, 해당 주파수 대역 내 신호만을 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, 밴드 패스 필터(BPF)는 차동 증폭기(또는, 완전 차동 증폭기), 커패시터, 및 저항을 포함하여 구현되고, 터치 구동 신호(TX)(또는, 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5))의 주파수 대역(예를 들어, 200KHz 내지 350KHz)에 대응하는 신호만을 증폭시킬 수 있다.
다시 도 6a를 참조하면, 밴드 패스 필터(BPF)는 제1 차동 신호(CA_OUT1)를 선별적으로 증폭시켜 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1)를 출력하고, 제2 차동 신호(CA_OUT2)를 선별적으로 증폭시켜 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 밴드 패스 필터(BPF)는 완전 차동 증폭기의 부극성 입력 단자에 인가된 제1 차동 신호(CA_OUT1)를 선별적으로 증폭시켜 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자를 통해 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1)를 출력하고, 완전 차동 증폭기의 제2 입력 단자에 인가된 제2 차동 신호(CA_OUT2)를 완전 차동 증폭기의 부극성 출력 단자를 통해 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)를 출력할 수 있다.
제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)는 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1)가 반전된 파형을 가질 수 있다.
믹서(MX)는 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1) 및 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2) 각각의 주파수를 변화시켜, 제1 복조 신호(MX_OUT1) 및 제2 복조 신호(MX_OUT2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 믹서(MX)는 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1)를 복조(demodulation)하여 제1 복조 신호(MX_OUT1)를 출력하고, 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)를 복조하여 제2 복조 신호(MX_OUT2)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 믹서(MX)는 2개의 입력 단자들과 2개의 출력 단자들을 포함하는 쵸핑 회로(또는, chopper)로 구현되고, 2개의 입력 단자들에 제공되는 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1) 및 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)를 2개의 출력 단자들에 교번하여 연결함으로써, 제1 복조 신호(MX_OUT1) 및 제2 복조 신호(MX_OUT2)를 생성할 수 있다. 즉, 믹서(MX)는 제1 필터링된 신호(BPF_OUT1) 및 제2 필터링된 신호(BPF_OUT2)로부터 터치 신호(TS, 도 7b 참조)를 추출할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 믹서(MX)는 상대적으로 고주파 대역에 있는 신호(즉, 밴드 패스 필터(BPF)에 대응하는 주파수 대역 내 신호)를 저주파 대역 내 복조 신호(MX_OUT)(즉, 터치 신호(TS)에 대응하는 주파수 대역 내 신호)로 변환시킬 수 있다. 또한, 믹서(MX)는 상대적으로 저주파 대역에 있는 노이즈를 고주파 대역 내 고주파 노이즈(NS)로 변환시킬 수 있다. 참고로, 아날로그 전단(AFEn) 등을 구성하는 반도체 소자들(예를 들어, 트랜지스터)에는 기본적으로 저주파 노이즈(예를 들어, “1/f 노이즈”라 불리는 노이즈)가 발생하며, 믹서(MX)는 이러한 저주파 노이즈를 쵸핑 동작을 통해 고주파 대역으로 이동시킬 수 있다.
다시 도 6a를 참조하면, 로우 패스 필터(LPF)는 제1 복조 신호(MX_OUT1) 및 제2 복조 신호(MX_OUT2) 각각의 고주파 대역에 분포된 노이즈를 필터링하여, 제1 출력 신호(LPF_OUT1)(또는, 제3 필터링된 신호) 및 제2 출력 신호(LPF_OUT2)(또는, 제4 필터링된 신호)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 로우 패스 필터(LPF)는 차동 증폭기(또는, 완전 차동 증폭기), 저항, 및 커패시터를 포함하여 구현되고, 상대적으로 저주파 대역의 신호만을 증폭시킬 수 있다. 로우 패스 필터(LPF)는 제1 복조 신호(MX_OUT1)의 노이즈를 필터링하여 제1 출력 신호(LPF_OUT1)를 출력하고, 제2 복조 신호(MX_OUT2)의 노이즈를 필터링하여 제2 출력 신호(LPF_OUT2)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 로우 패스 필터(LPF)는 완전 차동 증폭기의 부극성 단자에 인가된 제1 복조 신호(MX_OUT1)의 노이즈를 필터링하여 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자를 통해 제1 출력 신호(LPF_OUT1)를 출력하고, 완전 차동 증폭기의 정극성 단자에 인가된 제2 복조 신호(MX_OUT2)의 노이즈를 필터링하여 완전 차동 증폭기의 정극성 출력 단자를 통해 제2 출력 신호(LPF_OUT2)를 출력할 수 있다. 제2 출력 신호(LPF_OUT2)는 제1 출력 신호(LPF_OUT1)와 다른 극성을 가질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 로우 패스 필터(LPF)는 터치 신호(TS)의 주파수 대역에 대응하는 제2 전달 함수(F_LPF)를 가지며, 예를 들어, 제2 전달 함수(F_LPF)의 게인(GAIN_LPF)은 ωB 이하의 주파수 대역에서 약 2 일 수 있다. 이 경우, 로우 패스 필터(LPF)는 저주파 대역 내 복조 신호(MX_OUT)만을 증폭시켜, 출력 신호(LPF_OUT)로서 출력할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MIX), 및 로우 패스 필터(LPF)는 복조기의 기능을 구현하여, 제n 센싱 신호(RXn) 및 제n+1 센싱 신호(RXn+1)로부터 터치 구동 신호(TX)에 대응하는 신호(즉, 제1 출력 신호(LPF_OUT1) 및 제2 출력 신호(LPF_OUT2))만을 복원시키거나 추출할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 출력 신호(LPF_OUT1) 및 제2 출력 신호(LPF_OUT2)를 수신하고, 제1 출력 신호(LPF_OUT1) 및 제2 출력 신호(LPF_OUT2) 간의 차이(예를 들어, |LFP_OUT1-LPF_OUT2|)에 대응하는 센싱 값(또는, 차동 출력 값)을 신호 처리부(DSP)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 출력 신호(LPF_OUT1)를 제1 출력 값으로 변환하고, 제2 출력 신호(LPF_OUT2)를 제2 출력 값으로 변환하며, 제1 출력 값 및 제2 출력 값을 차동하여 센싱 값을 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 출력 신호(LPF_OUT1) 및 제2 출력 신호(LPF_OUT2) 각각을 기 설정된 기준 시간(예를 들어, 1 수평 시간(1H))동안 4회 이상 샘플링하고, 샘플링된 값들을 합산하여 센싱 값을 출력할 수 있다.
실시예들에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 터치 구동 신호들(TX1 내지 TX5, 도 1 참조)에 대응하는 센싱 신호들 각각에 대하여 동일한 샘플링 횟수로 샘플링을 수행할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 동작에 대해서는 도 8, 도 9a, 도 9b, 및 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.
한편, 아날로그 전단(AFEn)은 제2 전하 증폭기(CA2)를 더 포함할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 전하 증폭기(CA2)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 출력단(또는, 후단)에 연결되고, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 센싱 값을 증폭하며, 증폭된 센싱 값을 신호 처리부(DSP)에 제공할 수 있다. 이 경우, 신호 처리부(DSP)는 증폭된 센싱 값을 이용하여 터치 여부를 보다 용이하게 판단할 수 있다.
도 6a, 도 6b, 도 7a, 및 도 7b를 참조하여 설명한 바와 같이, 아날로그 전단(AFEn)은 전하 증폭기(CA), 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MIX), 및 로우 패스 필터(LPF)를 이용하여, 제n 센싱 신호(RXn) 및 제n+1 센싱 신호(RXn+1)로부터 노이즈(예를 들어, 도 3b를 참조하여 설명한 수평 동기 신호(Hsync)에 기인한 노이즈)를 제거할 수 있다. 또한, 아날로그 전단(AFEn)은 전하 증폭기(CA)로부터 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 전단(즉, 로우 패스 필터(LPF))까지, 2개의 차동 신호들을 유지하여 출력하는 완전 차동 회로(또는, 완전 차동 아날로그 전단)로 구현될 수 있다. 아날로그 전단(AFEn)은 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 2개의 차동 신호들을 제공함으로써, 아날로그 디지털 컨버터의 다이나믹 레인지 또는 다이나믹 레인지의 활용 범위를 2배로 증가시키고, 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 샘플링 동작을 설명하는 도면이다. 도 9a 및 도 9b는 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 샘플링 횟수에 따른 센싱 값들의 일 예를 나타내는 도면들이다. 도 10은 도 6a의 아날로그 전단에 포함된 아날로그 디지털 컨버터의 동작의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 6a를 참조하여 설명한 제1 및 제2 출력 신호들(LPF_OUT1, LPF_OUT2)(예를 들어, 이들의 파형, 주기)은, 노이즈가 제거된 센싱 신호들(RXn, RXn+1)과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 또한, 아날로그 전단(AFEn) 내부의 구성(예를 들어, 노이즈 제거 구성)에 따라 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 제공되는 신호(또는, 이의 명칭)가 달라질 수 있다. 따라서, 설명의 편의상, 아날로그 전단(AFEn)에 인가되는 센싱 신호를 기준으로 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 동작을 설명한다.
먼저, 도 1, 도 6a, 및 도 8을 참조하면, 제1 센싱 신호(RX_1)는 제1 구동 전극(IE1-1)에 제공되는 제1 터치 구동 신호(TX1)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 신호(RX_1)는 제1 터치 구동 신호(TX1)에 응답하여 제1 센싱 전극(IE2-1)을 통해 아날로그 전단(AFEn)에 제공되는 센싱 신호일 수 있다. 제1 센싱 신호(RX_1)는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 제1 주파수(FREQ1)에 대응하여 상대적으로 작은 주파수를 가지므로, 설명의 편의상, 제1 센싱 신호(RX_1)는 sinX로 표현될 수 있다.
제2 센싱 신호(RX_2)는 제5 구동 전극(IE1-5)에 제공되는 제5 터치 구동 신호(TX5)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제2 센싱 신호(RX_2)는 제5 터치 구동 신호(TX5)에 응답하여 제1 센싱 전극(IE2-1)을 통해 아날로그 전단(AFEn)에 제공되는 센싱 신호일 수 있다. 제2 센싱 신호(RX_2)는 제5 터치 구동 신호(TX5)의 제5 주파수(FREQ5)에 대응하여 상대적으로 큰 주파수를 가지므로, 설명의 편의상, 제2 센싱 신호(RX_2)는 sin2X로 표현될 수 있다.
실시예들에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(또는, 아날로그 전단(AFEn))는 제1 센싱 신호(RX_1) 및 제2 센싱 신호(RX_2)를 동일한 샘플링 횟수로 각각 샘플링할 수 있다.
일 실시예에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 기준 시간(예를 들어, 1H, 또는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 1 주기)동안 제1 센싱 신호(RX_1) 및 제2 센싱 신호(RX_2)를 N회(단, N은 4 보다 큰 정수) 샘플링 할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 샘플링 횟수가 4회 이하인 경우, 샘플링된 값이 0이 될 수 있고, 이 경우, 터치 입력을 감지하지 못할 수 있기 때문이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 1 주기 동안, 제1 센싱 신호(RX_1)를 16회 샘플링하고, 제2 센싱 신호(RX_2)를 16회 샘플링할 수 있다.
일 실시예에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 기준 시간동안 샘플링된 값들을 합산하여 센싱 값을 출력할 수 있다. 이 경우, 제1 센싱 신호(RX_1)에 대한 제1 센싱 값(S_RX1)은 제2 센싱 신호(RX_2)에 대한 제2 센싱 값(S_RX2)과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 값(S_RX1)은 제2 센싱 값(S_RX2)보다 크게 나타날 수 있다.
도 9a를 참조하면, 샘플링 횟수가 4일 때, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 2일 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 센싱 신호(RX_1)의 위상이 0, 90, 180, 270인 지점들(TP1, TP2, TP3, TP4, 도 8 참조)에서 0, 1, 0, 1의 값들을 샘플링하며, 샘플링된 값들을 합산하여 2의 값을 가지는 제1 센싱 값(S_RX1)을 출력할 수 있다. 유사하게, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제2 센싱 신호(RX_2)의 위상이 0, 180, 360(또는, 0), 540(또는, 180)인 지점들(TP1, TP2, TP3, TP4, 도 8 참조)에서 0, 0, 0, 0의 값들을 샘플링하며, 샘플링된 값들을 합산하여 0의 값을 가지는 제2 센싱 값(S_RX2)을 출력할 수 있다. 따라서, 샘플링 횟수가 4일 때, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 2일 수 있다.
유사한 방식으로, 샘플링 횟수가 8일 때, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 0.828 (즉, 4.828 - 4)이여, 샘플링 횟수가 4일 때의 차이(Δ)보다 작을 수 있다. 샘플링 횟수가 12, 36, 60, 72, 120, 180, 360 일 때, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 도 9a에 도시된 바와 같으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 샘플링 횟수가 증가할수록 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 감소하나, 제1 센싱 값(S_RX1)은 제2 센싱 값(S_RX2)보다 항상 크게 나타날 수 있다.
앞서 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 터치 구동 신호(TX1)(및 이에 대응하는 제1 센싱 신호(RX_1))의 감쇠는 제5 터치 구동 신호(TX5)(및 이에 대응하는 제2 센싱 신호(RX_2))의 감쇠보다 크게 나타날 수 있다. 이러한 제1 터치 구동 신호(TX1)의 감쇠 및 제5 터치 구동 신호(TX5)의 감쇠 간의 감쇠 차이를 보상하기 위해, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)가 이용될 수 있다. 달리 말해, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 상대적인 큰 감쇠를 보상하기 위해 별도의 구성을 추가하는 대신에, 제2 센싱 값(S_RX2)보다 제1 터치 구동 신호(TX1)가 감쇠된 감쇠 값(또는, 감쇠 비율)만큼 큰 제1 센싱 값(S_RX1)을 이용하는 것을 고려할 수 있으며, 샘플링 횟수를 조절함으로써 제1 센싱 값(S_RX1)이 제2 센싱 값(S_RX2)보다 감쇠 값만큼 크도록 설정할 수 있다. 즉, 제1 터치 구동 신호(TX1)가 상대적으로 더 감쇠되더라도 이에 대응하여 특정 샘플링 횟수에서 제1 센싱 값(S_RX1)을 상대적으로 크게 획득되므로, 제1 터치 구동 신호(TX1)의 감쇠 및 제5 터치 구동 신호(TX5)의 감쇠 간의 감쇠 차이는 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)에 의해 자동으로 보상될 수 있다.
이를 위해, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 감쇠 및 제5 터치 구동 신호(TX5)의 감쇠 간의 감쇠 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 감쇠 차이는 제1 터치 구동 신호(TX1)가 인가되는 제1 구동 전극(IE1-1)의 위치(즉, 입력 감지 회로(IS-C)로부터 이격된 거리, 이에 따른 저항값)에 실질적으로 비례하므로, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 제1 구동 전극(IE1-1)의 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 입력 감지 패널(ISP, 도 1 참조)이 대면적화될수록, 제1 구동 전극(IE1-1)의 위치가 입력 감지 회로(IS-C)로부터 멀어질 수 있으며, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 상대적으로 작게 설정될 수 있다. 즉, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 입력 감지 패널의 면적에 반비례하여 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 제1 터치 구동 신호(TX1)의 감쇠 및 제5 터치 구동 신호(TX5)의 감쇠 간의 감쇠 차이는 0.2인 것으로 가정한다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수를 설정하기 위해, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 최초 60 회의 샘플링 횟수를 가지고 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 60 회의 샘플링 횟수에 대응하는 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 감쇠 차이보다 작을 수 있다. 이 경우, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플링 횟수를 감소시키고, 예를 들어, 36 회의 샘플링 횟수를 가지고 샘플링 동작을 다시 수행할 수 있다. 36 회의 샘플링 횟수에 대응하는 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 감쇠 차이와 유사할 수 있다. 이 경우, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 36회로 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 입력 감지 패널(ISP)의 크기(예를 들어, 대, 중, 소)에 따라, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 샘플링 횟수는 36회, 60회, 72회로 설정될 수 있다.
실시예들에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 제1 센싱 신호(RX_1)가 특정 위상을 가지는 구간에서만 샘플링 동작을 수행할 수 있다.
도 10을 참조하면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 서브 구간들(P_S1, P_S2, P_S3, P_S4)에서만 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 구간(P_S1) 및 제3 서브 구간(P_S3) 각각은 제1 센싱 신호(RX_1)의 위상이 60도 내지 120도인 구간일 수 있다. 제1 서브 구간(P_S1) 및 제3 서브 구간(P_S3)에서, 제1 센싱 신호(RX_1)는 양의 최대값(또는, 최대 레벨)을 가질 수 있다. 제2 서브 구간(P_S2) 및 제4 서브 구간(P_S4)은 제1 센싱 신호(RX_1)의 위상이 240도 내지 300도인 구간일 수 있다. 제2 서브 구간(P_S2) 및 제4 서브 구간(P_S4)에서, 제1 센싱 신호(RX_1)는 음의 최대값을 가질 수 있다.
이 경우, 제1 센싱 신호(RX_1)의 1 주기를 기준으로, 제1 센싱 신호(RX_1)에 대한 샘플링 횟수는, 16회에서 6회로 감소될 수 있다.
한편, 제1 서브 구간(P_S1), 제2 서브 구간(P_S2), 제3 서브 구간(P_S3), 및 제4 서브 구간(P_S4)에서, 제2 센싱 신호(RX_2)의 위상은 120도 내지 240도일 수 있다. 제1 서브 구간(P_S1), 제2 서브 구간(P_S2), 제3 서브 구간(P_S3), 및 제4 서브 구간(P_S4)에서, 제2 센싱 신호(RX_2)는 양 또는 음의 최대값을 가지지 못하며, 0의 값을 가질 수 있다.
이 경우, 동일한 샘플링 주파수에서, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)는 보다 커질 수 있다.
즉, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플링 주파수를 유지한 상태에서, 전체 샘플링 구간 중 일부 구간에서만 샘플링을 수행함으로써, 샘플링 횟수를 감소시킬 수도 있다.
참고로, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 전체 샘플링 구간에서 샘플링 동작을 수행하는 것은(예를 들어, 0의 값을 샘플링하는 것은), 전력 손실일 수 있다. 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 전체 샘플링 구간 중 일부 구간에서만 샘플링을 수행함으로써, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)를 유지하면서, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 8, 도 9a, 도 9b, 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(또는, 아날로그 전단(AFEn))는 제1 센싱 신호(RX_1) 및 제2 센싱 신호(RX_2)를 동일한 샘플링 횟수로 각각 샘플링하며, 샘플링된 값들을 합산하여 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2)을 출력할 수 있다. 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)에 의해 제1 터치 구동 신호(TX1)(및 이에 대응하는 제1 센싱 신호(RX_1))의 감쇠는 제5 터치 구동 신호(TX5)(및 이에 대응하는 제2 센싱 신호(RX_2))의 감쇠 간의 차이가 보상될 수 있다. 따라서, 입력 감지 패널(ISP)의 감지 영역(SA) 전체에서 터치 센싱 감도가 균일해 질 수 있다.
또한, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 전체 샘플링 구간 중 일부 구간에서만 샘플링을 수행함으로써, 제1 센싱 값(S_RX1) 및 제2 센싱 값(S_RX2) 간의 차이(Δ)를 유지하면서, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 입력 감지 장치(ISU)는 분배 회로들(DC1, DC2, DC3)을 더 포함할 수 있다.
분배 회로들(DC1, DC2, DC3)은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 중 적어도 일부와 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4) 사이에 배치되며, 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 중 적어도 일부로부터 제공되는 센싱 신호들 각각에 기초하여 동일한 크기(예를 들어, 동일한 전압 레벨, 동일한 전류량)를 가지는 복수의 신호들을 생성하고, 생성된 신호들을 아날로그 전단들(AFE1 내지 AFE4)에 분배할 수 있다. 예를 들어, 분배 회로들(DC1, DC2, DC3)은 증폭기, 버퍼 등을 포함하여 구성되며, 센싱 신호들 각각을 증폭하거나 미러링하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 분배 회로(DC1)는 제2 센싱 전극(IE2-2)으로부터 제공되는 제2 센싱 신호를 수신하고, 제2 센싱 신호와 동일하거나 상호 동일한 크기를 가지는 신호들을 제1 아날로그 전단(AFE1) 및 제2 아날로그 전단(AFE2)에 각각 제공할 수 있다. 참고로, 제2 센싱 신호가 제1 분배 회로(DC1)를 거치지 않는 경우, 제2 센싱 신호가 제1 아날로그 전단(AFE1) 및 제2 아날로그 전단(AFE2)에 동시에 공급되며, 제2 센싱 신호에 대한 부하의 상대적인 증가로 인해 제2 센싱 신호의 크기(또는, 최대 크기, 예를 들어, 전압 레벨, 전류량)는 제1 센싱 신호(즉, 제1 센싱 전극(IE2-1)으로부터 제공되는 센싱 신호)와 다르게 될 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치(ISU)는 제1 분배 회로(DC1)를 이용하여 제2 센싱 신호와 동일하거나 상호 동일한 크기를 가지는 신호들을 제1 아날로그 전단(AFE1) 및 제2 아날로그 전단(AFE2)에 각각 제공할 수 있다.
유사하게, 제2 분배 회로(DC2)는 제3 센싱 전극(IE2-3)으로부터 제공되는 제3 센싱 신호를 수신하고, 제3 센싱 신호와 동일하거나 상호 동일한 크기를 가지는 신호들을 제2 아날로그 전단(AFE2) 및 제3 아날로그 전단(AFE3)에 각각 제공할 수 있다. 제3 분배 회로(DC3)는 제4 센싱 전극(IE2-4)으로부터 제공되는 제4 센싱 신호를 수신하고, 제4 센싱 신호와 동일하거나 상호 동일한 크기를 가지는 신호들을 제3 아날로그 전단(AFE3) 및 제4 아날로그 전단(AFE4)에 각각 제공할 수 있다.
도 12은 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 아날로그 전단들(AFE1_0 내지 AFE4_0)을 제외하고, 입력 감지 장치(ISU_0)는 도 1의 입력 감지 장치(ISU)와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
아날로그 전단들(AFE1_0 내지 AFE4_0)은 센싱 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)를 통해 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)에 각각 연결되며, 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)로부터 제공되는 센싱 신호들에 대응하는 센싱 값들을 각각 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 아날로그 전단(AFE1_0)은 제1 센싱 전극(IE2-1)에 연결되고, 제1 센싱 전극(IE2-1)에 형성된 센싱 커패시턴스에 대응하는 제1 센싱 값을 출력할 수 있다. 유사하게, 제2 아날로그 전단(AFE2_0)은 제2 센싱 전극(IE2-2)에 연결되고, 제2 센싱 전극(IE2-2)에 형성된 센싱 커패시턴스에 대응하는 제2 센싱 값을 출력할 수 있다.
아날로그 전단들(AFE1_0 내지 AFE4_0)은 상호 동일하므로, 아날로그 전단들(AFE1_0 내지 AFE4_0)을 포괄하여 아날로그 전단(AFEn_0)을 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 아날로그 전단(AFEn_0)은 싱글 아날로그 전단으로 구현되고, 전하 증폭기(CA)(또는, 제1 전하 증폭기), 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MX), 로우 패스 필터(LPF), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 전하 증폭기(CA), 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MX), 로우 패스 필터(LPF), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 차동 기능을 제외하고, 그 기본적인 기능들은 도 6a를 참조하여 설명한 전하 증폭기(CA), 밴드 패스 필터(BPF), 믹서(MX), 로우 패스 필터(LPF), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 기능들과 각각 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
전하 증폭기(CA)는 제n 센싱 전극(IE2-n)의 센싱 커패시턴스에 대응하는 제1 센싱 신호를 제n 센싱 라인(SL2-n)을 통해 수신하고, 제1 센싱 신호를 증폭하여 증폭된 센싱 신호(CA_OUT)를 출력한다.
밴드 패스 필터(BPF)는 증폭된 센싱 신호(CA_OUT)의 특정 주파수 대역의 신호만을 선택하여, 필터링된 신호(BPF_OUT)를 출력할 수 있다.
믹서(MX)는 필터링된 신호(BPF_OUT)의 주파수를 변화시켜, 복조 신호(MX_OUT)를 출력할 수 있다.
로우 패스 필터(LPF)는 복조 신호(MX_OUT)의 고주파 대역에 분포된 노이즈를 필터링하여, 출력 신호(LPF_OUT)를 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 아날로그 형태의 출력 신호(LPF_OUT)를 디지털 형태의 센싱 값으로 변환하고, 센싱 값을 신호 처리부(DSP)에 제공할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 완전 차동 아날로그 전단 대신에 싱글 아날로그 전단으로 구성될 수도 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 입력 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 14를 참조하면, 입력 감지 회로(IS-C_1)는 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)을 포함한다는 점에서, 도 14의 입력 감지 장치(IS-C)와 상이하다. 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)을 제외하고, 입력 감지 장치(ISU_1)는 도 1의 입력 감지 장치(ISU)와 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1) 각각은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 중 상호 인접한 3개의 센싱 전극들(또는, 제2 신호 라인들)에 연결되며, 3개의 센싱 전극들 중 2개의 센싱 전극들을 선택하며, 선택된 2개의 센싱 전극들에 대응하는 센싱 커패시턴스들의 차이에 대응하는 센싱 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 아날로그 전단(AFE1_1)은 제1 센싱 전극(IE2-1), 제2 센싱 전극(IE2-2), 및 제3 센싱 전극(IE2-3)에 연결되고, 제1 구간에서 제1 센싱 전극(IE2-1)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제2 센싱 전극(IE2-2)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제1 센싱 값을 출력하며, 제2 구간(즉, 제1 구간과 다른 제2 구간)에서 제2 센싱 전극(IE2-2)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제3 센싱 전극(IE2-3)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제2 센싱 값을 출력할 수 있다.
유사하게, 제2 아날로그 전단(AFE2_1)은 제3 센싱 전극(IE2-3), 제4 센싱 전극(IE2-4), 및 제5 센싱 전극에 연결되고, 제1 구간에서 제3 센싱 전극(IE2-3)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제4 센싱 전극(IE2-4)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제3 센싱 값을 출력하며, 제2 구간에서 제4 센싱 전극(IE2-4)에 형성된 센싱 커패시턴스 및 제5 센싱 전극(미도시)에 형성된 센싱 커패시턴스 간의 차이에 대응하는 제4 센싱 값을 출력할 수 있다.
즉, 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)은 3개의 센싱 전극들에 연결되어, 시분할 구동을 통해 센싱 값들을 순차적으로 출력할 수 있다. 도 1의 입력 감지 장치(ISU)와 비교하여, 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)의 개수가 감소될 수 있다.
도 15는 도 14의 입력 감지 장치에 포함된 아날로그 전단의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)은 상호 동일하므로, 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)을 포괄하여 아날로그 전단(AFEn_1)을 설명하기로 한다.
아날로그 전단(AFEn_1)은 멀티플렉서(MUX)를 더 포함한다는 점에서, 도 6a의 아날로그 전단(AFEn)과 상이하다. 멀티플렉서(MUX)를 제외하고, 아날로그 전단(AFEn_1)은 도 6a의 아날로그 전단(AFEn)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
멀티플렉서(MUX)는 제n 센싱 신호 라인(SL2-n)을 통해 제공되는 제n 센싱 신호(RXn), 제n+1 센싱 신호 라인(SL2-(n+1))을 통해 제공되는 제n+1 센싱 신호(RXn+1), 및 제n+2 센싱 신호 라인(SL2-(n+2))을 통해 제공되는 제n+2 센싱 신호(RXn+2)를 수신하고, 제n 센싱 신호(RXn), 제n+1 센싱 신호(RXn+1), 및 제n+2 센싱 신호(RXn+2) 중 2개의 센싱 신호들을 선택하여 출력할 수 있다. 제n 센싱 신호(RXn), 제n+1 센싱 신호(RXn+1), 및 제n+2 센싱 신호(RXn+2) 중 2개의 센싱 신호들은 입력 신호들(CA_IN1, CA_IN2)로서 전하 증폭기(CA)에 제공될 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 3:2의 입출력 비를 가지는 멀티플렉서로 구현될 수 있다.
멀티플렉서(MUX)의 동작을 설명하기 위해 도 16이 참조될 수 있다.
도 16은 도 15의 아날로그 전단에 포함된 멀티플렉서의 동작을 설명하는 도면이다. 도 16에는 도 14에 도시된 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)에 각각 포함된 제1 멀티플렉서(MUX1) 및 제2 멀티플렉서(MUX2)가 예시적으로 도시되어 있다.
첫 번째 경우(CASE1)에서(또는, 제1 구간에서), 제1 멀티플렉서(MUX1) 및 제2 멀티플렉서(MUX2)에 제1 선택 신호(SEL1)가 제공될 수 있다. 제1 선택 신호(SEL1)는 외부(예를 들어, 신호 처리부(DSP), 구동 신호 생성부(TXD))로부터 제공될 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 제1 선택 신호(SEL1)에 응답하여 제1 센싱 신호 라인(SL2-1) 및 제2 센싱 신호 라인(SL2-2)을 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)에 각각 연결할 수 있다. 여기서, 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)은 전하 증폭기(CA, 도 15 참조)의 입력 단자들에 각각 대응하거나, 이들에 연결될 수 있다. 따라서, 제1 센싱 신호 라인(SL2-1)을 통해 제1 채널(CH1)로 제1 센싱 신호(RX1)가 제공되고, 제2 센싱 신호 라인(SL2-2)을 통해 제2 채널(CH2)로 제2 센싱 신호(RX2)가 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 멀티플렉서(MUX1)를 포함하는 제1 아날로그 전단(AFE1_1, 도 14 참조)은 제1 센싱 신호(RX1) 및 제2 센싱 신호(RX2)의 차이에 대응하는 제1 센싱 값을 출력할 수 있다.
유사하게, 제2 멀티플렉서(MUX2)는 제1 선택 신호(SEL1)에 응답하여 제3 센싱 신호 라인(SL2-3) 및 제4 센싱 신호 라인(SL2-4)을 제3 채널(CH3) 및 제4 채널(CH4)에 각각 연결할 수 있다. 여기서, 제3 채널(CH3) 및 제4 채널(CH4)은 전하 증폭기(CA, 도 15 참조)의 입력 단자들에 각각 대응하거나, 이들에 연결될 수 있다. 따라서, 제3 센싱 신호 라인(SL2-3)을 통해 제3 채널(CH3)로 제3 센싱 신호(RX3)가 제공되고, 제4 센싱 신호 라인(SL2-4)을 통해 제4 채널(CH4)로 제4 센싱 신호(RX4)가 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 멀티플렉서(MUX2)를 포함하는 제2 아날로그 전단(AFE2_1, 도 14 참조)은 제3 센싱 신호(RX3) 및 제4 센싱 신호(RX4)의 차이에 대응하는 제3 센싱 값을 출력할 수 있다.
즉, 첫 번째 경우(CASE1)에서(또는, 제1 구간에서), 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)은 홀수번째 센싱 값들을 출력할 수 있다.
두 번째 경우(CASE2)에서(또는, 제2 구간에서), 제1 멀티플렉서(MUX1) 및 제2 멀티플렉서(MUX2)에 제2 선택 신호(SEL2)가 제공될 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 제2 선택 신호(SEL2)에 응답하여 제2 센싱 신호 라인(SL2-2) 및 제3 센싱 신호 라인(SL2-3)을 제1 채널(CH1) 및 제2 채널(CH2)에 각각 연결할 수 있다. 따라서, 제2 센싱 신호 라인(SL2-2)을 통해 제1 채널(CH1)로 제2 센싱 신호(RX2)가 제공되고, 제3 센싱 신호 라인(SL2-3)을 통해 제2 채널(CH2)로 제3 센싱 신호(RX3)가 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 멀티플렉서(MUX1)를 포함하는 제1 아날로그 전단(AFE1_1)은 제2 센싱 신호(RX2) 및 제3 센싱 신호(RX3)의 차이에 대응하는 제2 센싱 값을 출력할 수 있다.
유사하게, 제2 멀티플렉서(MUX2)는 제2 선택 신호(SEL2)에 응답하여 제4 센싱 신호 라인(SL2-4) 및 제5 센싱 신호 라인(SL2-5)을 제3 채널(CH3) 및 제4 채널(CH4)에 각각 연결할 수 있다. 따라서, 제4 센싱 신호 라인(SL2-4)을 통해 제3 채널(CH3)로 제4 센싱 신호(RX4)가 제공되고, 제5 센싱 신호 라인(SL2-5)을 통해 제4 채널(CH4)로 제5 센싱 신호(RX5)가 제공될 수 있다. 이 경우, 제2 멀티플렉서(MUX2)를 포함하는 제2 아날로그 전단(AFE2_1)은 제4 센싱 신호(RX4) 및 제5 센싱 신호(RX5)의 차이에 대응하는 제4 센싱 값을 출력할 수 있다.
즉, 두 번째 경우(CASE2)에서(또는, 제2 구간에서), 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)은 짝수번째 센싱 값들을 출력할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이, 아날로그 전단(AFEn_1)은 3:2의 입출력 비를 가지는 멀티플렉서(MUX)를 포함하고, 시분할 구동을 통해 센싱 값들을 출력할 수 있다. 따라서, 입력 감지 회로(IS-C_1, 도 14 참조) 내 아날로그 전단들(AFE1_1, AFE2_1)의 개수가 감소되고, 입력 감지 회로(IS-C_1)의 집적화가 보다 용이해질 수 있다.
도 17a는 도 14의 입력 감지 회로에 포함된 아날로그 전단의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 14, 도 15, 및 도 17a를 참조하면, 아날로그 전단(AFEn_2)은 네거티브 커패시터(C_N)를 더 포함한다는 점에서, 도 15의 아날로그 전단(AFEn_1)과 상이하다. 네거티브 커패시터(C_N)를 제외하고, 아날로그 전단(AFEn_2)은 도 15의 아날로그 전단(AFEn_1)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
네거티브 커패시터(C_N)(또는, 네거티브 커패시터 회로, 기생 커패시턴스 보상 회로)는 멀티플렉서(MUX)의 입력 단자들에 각각 연결되거나, 센싱 신호 라인들 각각에 형성될 수 있다.
예를 들어, 네거티브 커패시터(C_N)는 멀티플렉서(MUX)의 첫 번째 입력 단자 또는 제n 센싱 신호 라인(SL2-n)에 연결될 수 있다. 또한, 네거티브 커패시터(C_N)는 멀티플렉서(MUX)의 두 번째 입력 단자(또는 제n+1 센싱 신호 라인(SL2-(n+1))) 및 멀티플렉서(MUX)의 세 번째 입력 단자(또는 제n+2 제2 신호 라인(SL2-(n+2)))에 각각 연결될 수 있다.
참고로, 도 22를 참조하여 후술하여 설명하겠지만, 표시 패널 내 박막 봉지층의 두께가 감소함에 따라, 입력 감지 장치(ISU) 내 구동 및 센싱 전극들 및 표시 패널 내 발광 소자와 공통 전극 사이의 간격이 좁아지고, 이들 사이에 형성된 기생 커패시턴스가 증가될 수 있다. 또한, 표시 장치가 대면적화되면서 입력 감지 장치(ISU) 내 구동 및 센싱 전극들 및 발광 소자의 공통 전극 간의 중첩 면적이 증가하고, 기생 커패시턴스가 증가될 수 있다. 기생 커패시턴스는 터치 구동 신호 및 센싱 신호의 응답 지연을 발생시키고, 터치 센싱 감도를 저하시킬 수 있다.
네거티브 커패시터(C_N)는 네거티브 커패시터 FET(field effect transistor) 등으로 구현되고, 해당 라인의 전압이 증가할 때 방전되고, 해당 라인의 전압이 감소할 때 충전될 수 있다. 이를 통해, 네거티브 커패시터(C_N)는 기생 커패시턴스를 상쇄할 수 있다.
도 17a를 참조하여 설명한 바와 같이, 아날로그 전단(AFEn_2)은 네거티브 커패시터(C_N)를 이용하여 입력 감지 장치(ISU) 내 센싱 전극들에 대한 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 따라서, 터치 센싱 감도가 향상될 수 있다.
한편, 도 17a에서 아날로그 전단(AFEn_2)은 멀티플렉서(MUX)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 17b는 도 1의 입력 감지 회로에 포함된 아날로그 전단의 다른 예를 나타내는 블록도이다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 도 6a을 참조하여 설명한 아날로그 전단(AFEn)에 네거티브 커패시터(C_N)가 적용될 수도 있다. 또한, 도 6b를 참조하여 설명한 아날로그 전단(AFEn) 및 도 13을 참조하여 설명한 아날로그 전단(AFEn_0)에도 네거티브 커패시터(C_N)가 적용될 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 18을 참조하면, 표시 장치(DD)는 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 사각형의 판상으로 제공될 수 있다. 표시 장치(DD)가 직사각형의 판상으로 제공되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다.
표시 장치(DD)는 표시면을 통해 영상을 표시할 수 있다. 표시면은 제1 방향(DR1)에 대응하는 제1 방향축 및 제2 방향(DR2)에 대응하는 제2 방향축이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 표시면의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의하기로 한다.
이하에서 설명되는 각 부재들, 층들, 또는 유닛들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)을 따라 구분될 수 있다. 그러나, 제1, 제2, 및 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하며, 제1, 제2, 및 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다.
표시 장치(DD)는 평면형 표시면을 구비할 수 있다. 다만, 표시면이 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 표시 장치(DD)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면 등 화상을 표시할 수 있는 다양한 형태의 표시면을 구비할 수 있다. 표시 장치(DD)가 입체형 표시면을 갖는 경우, 입체형 표시면은 일 예로서 서로 다른 방향을 향하는 복수 개의 표시 영역들을 포함할 수 있다. 입체형 표시면은 다각 기둥형 표시면으로 구현될 수 있다.
표시 장치(DD)는 플렉서블 표시 장치일 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 폴더블 표시 장치, 벤더블 표시 장치, 롤러블 표시 장치 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 리지드 표시 장치일 수도 있다.
표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 전광판 등과 같은 대형 전자 장치를 비롯하여, 핸드폰, 태블릿, 내비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자 장치 등에 적용될 수 있다. 또한, 표시 장치(DD)는 헤드-마운트(head-mount) 디스플레이 등 웨어러블(wearable) 전자 장치에 적용될 수도 있다.
표시 장치(DD)는 표시 패널(DP) 및 입력 감지 패널(ISP)(또는, 입력 감지 장치(ISU, 도 1 참조), 입력 감지 층)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DP) 및 입력 감지 패널(ISP)은 연속 공정에 의해 형성될 수 있다. 다만, 표시 패널(DP) 및 입력 감지 패널(ISP)이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 표시 패널(DP) 및 입력 감지 패널(ISP)은 접착 부재를 통해 서로 결합될 수도 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함하며, 할 수 있다. 예를 들어, 접착 부재는 광학 투명 접착 부재일 수 있다.
다른 구성과 연속 공정을 통해 형성된 해당 구성은 "층"으로 표현되며, 다른 구성과 접착 부재를 통해 결합된 구성은 "패널"로 표현된다. 패널은 베이스면을 제공하는 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 포함하지만, "층"은 베이스층이 생략될 수 있다. 다시 말해, "층"으로 표현되는 입력 감지 패널(ISP)은 표시 패널(DP)이 제공하는 베이스면 상에 배치될 수 있다.
입력 감지 패널(ISP)은 표시 장치(DD)의 표시면에 대한 손이나 펜과 같은 외부 매체에 의한 접촉 또는 입력을 감지할 수 있다.
표시 패널(DP)은 발광형 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널 또는 퀀텀닷 발광 표시 패널일 수 있다.
실시예에 따라, 표시 장치(DD)는 반사 방지 패널 및 윈도우 패널을 더 포함할 수 있다.
반사 방지 패널은 입력 감지 패널(ISP) 상에 배치되며, 외부로부터 표시 장치(DD)의 표시면에 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 예를 들어, 반사 방지 패널은 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 컬러 필터들은 소정의 배열을 가질 수 있다. 표시 패널(DP)에 포함된 화소들의 발광 컬러들을 고려하여 컬러 필터들의 배열이 결정될 수 있다.
윈도우 패널은 입력 감지 패널(ISP) 상에 배치되며, 외부(예를 들어, 외부 충격)로부터 표시 패널(DP) 및 입력 감지 패널(ISP)을 보호할 수 있다. 윈도우 패널은 합성수지 필름 및/또는 유리 기판 등을 포함할 수 있다. 윈도우 패널은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
도 19는 도 18의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 표시 패널(DP)은 영상이 표시되는 표시 영역(DP-DA) 및 표시 영역(DP-DA)에 인접한 비표시 영역(DP-NDA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(DP-NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역이다. 비표시 영역(DP-NDA)은 표시 영역(DP-DA)의 외측에 배치될 수 있다.
표시 영역(DP-DA)은 화소들(PX)이 제공된 화소 영역들을 포함할 수 있다. 비표시 영역(DP-NDA)에는 배선들의 패드들이 제공되는 패드부(DP-PD)가 제공될 수 있다. 비표시 영역(DP-NDA)에는 화소들(PX)에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(미도시)가 제공될 수 있다. 데이터 구동부는 데이터 배선들을 통해 화소들(PX) 각각에 데이터 신호를 제공할 수 있다. 데이터 구동부는 후술하는 타이밍 제어회로(TC)에 포함될 수도 있다.
표시 패널(DP)은 구동회로(GDC), 신호 라인들(SGL), 신호패드들(DP-PD) 및 화소들(PX)을 포함할 수 있다.
화소들(PX)은 표시 영역(DP-DA)에 배치될 수 있다. 화소들(PX) 각각은 발광 소자 및 발광 소자에 연결된 화소 구동회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자는 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode) 또는 마이크로 LED(light emitting diode), 양자점 발광 다이오드(quantum dot light emitting diode)와 같은 무기 발광 다이오드(inorganic light emitting diode)로 구성될 수 있다. 또한, 발광 소자는 유기물과 무기물이 복합적으로 구성된 발광 소자일 수도 있다. 나아가, 화소들(PX) 각각은 단일(single) 발광 소자를 포함하거나, 다른 실시예에서 화소들(PX) 각각은 복수의 발광 소자들을 포함하며, 복수의 발광 소자들은 상호 직렬, 병렬, 또는, 직병렬로 연결될 수 있다.
구동회로(GDC)는 주사 구동회로를 포함할 수 있다. 주사 구동회로는 주사 신호들을 생성하고, 주사 신호들을 주사 라인들(GL)에 순차적으로 제공하거나 출력할 수 있다.　주사 구동회로는 화소들(PX)의 구동회로에 다른 제어신호를 더 제공할 수도 있다.
주사 구동회로는 화소들(PX)의 구동회로와 동일한 공정, 예컨대 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 통해 형성된 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
신호 라인들(SGL)은 주사 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL)을 포함할 수 있다. 주사 라인들(GL) 각각은 화소들(PX) 중 대응하는 화소에 연결되고, 데이터 라인들(DL) 각각은 화소들(PX) 중 대응하는 화소에 연결될 수 있다. 전원 라인(PL)은 화소들(PX)에 연결될 수 있다. 제어신호 라인(CSL)은 주사 구동회로에 제어신호들을 제공할 수 있다.
신호 라인들(SGL)은 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)에 중첩할 수 있다. 신호 라인들(SGL)은 패드부(또는, 패드 부분) 및 라인부(또는, 라인 부분)를 포함할 수 있다. 라인부는 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)에 중첩할 수 있다. 패드부는 라인부의 말단에 연결될 수 있다. 패드부는 비표시 영역(DP-NDA)에 배치되고, 신호패드들(DP-PD) 중 대응하는 신호패드에 중첩할 수 있다. 비표시 영역(DP-NDA) 중 신호패드들(DP-PD)이 배치된 영역은 패드영역(NDA-PD)으로 정의될 수 있다.
화소들(PX)에 연결된 라인부가 신호 라인들(SGL)의 대부분을 구성할 수 있다. 라인부는 화소들(PX)의 트랜지스터들에 연결될 수 있다. 라인부는 단층/다층 구조를 가질 수 있고, 라인부는 일체의 형상(single body)이거나, 2 이상의 부분들을 포함할 수 있다. 2 이상의 부분들은 서로 다른 층 상에 배치되고, 2 이상의 부분들 사이에 배치된 절연층을 관통하는 컨택홀을 통해 서로 연결될 수 있다.
표시 패널(DP)은 패드영역(NDA-PD)에 배치된 더미 패드들(IS-DPD)을 더 포함할 수 있다. 더미 패드들(IS-DPD)은 신호 라인들(SGL)과 동일한 공정을 통해 형성되므로 신호 라인들(SGL)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 더미 패드들(IS-DPD)은 입력 감지층을 포함하는 표시 장치(DD)에서 선택적으로 구비되고, 입력 감지 패널을 포함하는 표시 장치(DD)에서는 생략될 수 있다.
도 19에는 표시 패널(DP)에 전기적으로 연결되는 회로기판(PCB)이 추가로 도시되어 있다. 회로기판(PCB)은 플렉서블 회로기판 또는 리지드 회로기판일 수 있다. 회로기판(PCB)은 표시 패널(DP)에 직접 결합되거나, 또 다른 회로기판을 통해 표시 패널(DP)에 연결될 수 있다.
회로기판(PCB)에는 표시 패널(DP)의 동작을 제어하는 타이밍 제어회로(TC)가 배치될 수 있다. 타이밍 제어회로(TC)는 외부(예를 들어, application processor와 같은 호스트 시스템)로부터 입력 영상 데이터 및 타이밍 신호들(예를 들어, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 클럭 신호들)을 수신하고, 타이밍 신호들에 기초하여 구동회로(GDC)를 제어하는 게이트 구동 제어 신호를 생성하며, 게이트 구동 제어 신호를 구동회로(GDC)에 제공할 수 있다. 여기서, 타이밍 신호들 중 수직 동기 신호는 한 프레임의 영상(또는, 프레임 영상)이 표시되는 하나의 표시 구간(또는, 한 프레임)의 시작을 정의하거나, 한 프레임에 대응하는 영상 데이터의 시작(또는, 전송 시작)을 정의하며, 타이밍 신호들 중 수평 동기 신호는 한 프레임의 영상에 포함된 수평 라인의 영상들 각각이(예를 들어, 동일한 행에 포함된 화소들을 통해 영상이) 출력되는 구간을 정의할 수 있다. 또한, 타이밍 제어회로(TC)는 데이터 구동부를 제어하는 데이터 구동 제어 신호를 생성하며, 데이터 구동 제어 신호를 데이터 구동부에 제공하며, 입력 영상 데이터를 재정렬하여 데이터 구동부에 제공할 수 있다.
또한, 회로기판(PCB)에는 입력 감지 회로(IS-C, 도 1 참조)가 배치될 수 있다.
타이밍 제어회로(TC)와 입력 감지 회로(IS-C) 각각은 집적 칩의 형태로 회로기판(PCB)에 실장될 수 있다. 다른 예로서 타이밍 제어회로(TC)와 입력 감지 회로(IS-C)는 하나의 집적 칩의 형태로 회로기판(PCB)에 실장될 수 있다. 회로기판(PCB)은 표시 패널(DP)과 전기적으로 연결되는 회로기판 패드들(PCB-P)을 포함할 수 있다. 미도시되었으나, 회로기판(PCB)은 회로기판 패드들(PCB-P)과 타이밍 제어회로(TC) 및/또는 입력 감지 회로(IS-C)를 연결하는 신호 라인들을 더 포함할 수 있다.
도 20은 도 18의 표시 장치에 포함된 입력 감지 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 21은 도 20의 입력 감지 패널의 일부 영역(FF)을 확대한 평면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 입력 감지 패널(ISP)은 사용자의 입력, 예를 들어, 터치 및/또는 터치 시의 압력을 감지하는 감지 영역(SA), 및 감지 영역(SA)의 적어도 일측에 제공된 주변영역(PA)을 포함할 수 있다.
감지 영역(SA)은 표시 패널(DP)의 표시 영역(DP-DA)에 대응하며, 표시 영역(DP-DA)과 실질적으로 동일한 면적을 가지거나, 더 큰 면적을 가질 수도 있다. 주변영역(PA)은 감지 영역(SA)에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 주변영역(PA)은 표시 패널(DP)의 비표시 영역(DP-NDA)에 대응할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 감지 패널(ISP)은 감지 영역(SA)에 제공되는 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4), 및 주변영역(PA)에 제공되는 구동 신호 라인들(SL1-1 내지 SL1-5)과 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)을 포함할 수 있다.
하나의 구동 전극 내에서 제1 센서부들(SP1)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열되고, 하나의 센싱 전극 내에서 제2 센서부들(SP2)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 제1 연결부들(CP1) 각각은 인접한 제1 센서부들(SP1)을 연결하고, 제2 연결부들(CP2) 각각은 인접한 제2 센서부들(SP2)을 연결할 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 메쉬(mesh)패턴 또는 메쉬구조를 가질 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 메쉬패턴은 적어도 하나의 메쉬홀(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)(또는, 개구)을 형성하는 금속라인인 메쉬라인들을 포함할 수 있다. 메쉬라인들에 의해 메쉬홀(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)은 마름모의 평면 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 메쉬패턴을 가짐으로써 표시 패널(DP)의 전극들과의 기생 커패시턴스가 감소될 수 있다.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 일부 영역(FF)에서, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 비중첩할 수 있다. 여기서, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 도 19를 참조하여 설명한 화소들(PX)(또는, 화소들(PX)이 제공되는 화소 영역들)에 각각 포함될 수 있다. 이에 따라 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 표시 장치(DD)의 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은, 알루미늄, 구리, 크롬, 니켈, 티타늄 등을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 및 센싱 전극들은 다양한 금속으로 이루어질 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 일 예로서 저온 공정이 가능한 금속으로 이루어지는 경우, 표시 패널(DP) 제조 공정 후 연속공정으로 입력 감지 패널(ISP)을 형성하더라도 발광 소자의 손상이 방지될 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 메쉬패턴으로 표시 패널(DP) 상에 직접 배치되는 경우, 표시 장치(DD)의 플렉서블리티(flexibility)가 향상될 수 있다.
도 20에서 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 마름모 형상의 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)은 다각형상을 가질 수 있다. 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 센서부와 연결부의 구분이 없는 형상(예를 들어, 바 형상)을 가질 수도 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 구동 신호 라인들(SL1-1 내지 SL1-5)은 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 일단에 각각 연결될 수 있다. 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 양단에 연결될 수 있다.
센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 대비 길이가 길기 때문에 검출신호(또는 송신신호)의 전압강하가 더 크게 발생하며, 이에 따라 센싱 감도가 저하될 수 있다. 센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 양단에 연결된 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)을 통해 검출신호(또는 전송신호)가 전송되므로, 검출신호(또는 송신신호)의 전압 강하 및 센싱 감도의 저하가 방지될 수 있다.
구동 신호 라인들(SL1-1 내지 SL1-5) 및 센싱 신호 라인들(SL2-1 내지 SL2-4)은 라인부(SL-L)와 패드부(SL-P)를 포함할 수 있다. 패드부(SL-P)는 패드영역(NDA-PD)에 정렬될 수 있다. 패드부(SL-P)는 도 19에 도시된 더미 패드들(IS-DPD)에 중첩할 수 있다.
입력 감지 패널(ISP)은 신호패드들(DP-PD)을 포함할 수 있다. 신호패드들(DP-PD)은 패드영역(NDA-PD)에 정렬될 수 있다.
도 21을 참조하면, 제1 센서부들(SP1)은 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 비중첩하고, 비발광 영역(NPXA)에 중첩할 수 있다.
제1 센서부들(SP1)의 메쉬라인들(예를 들어, 금속라인)은 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)을 정의할 수 있다. 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)은 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 일대일 대응할 수 있다. 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)에 의해 노출될 수 있다.
메쉬라인들의 선폭은 비발광 영역(NPXA)에 대응되는 화소 정의막(즉, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 정의하는 화소 정의막)의 폭보다 작을 수 있다.
따라서, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에서 방출되는 빛이 메쉬라인들에 의해 차단되는 것이 최소화되고, 메쉬라인들이 사용자에게 시인되는 것이 방지될 수 있다.
메쉬라인들은 티타늄/알루미늄/티타늄의 3층 구조를 가질 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 발광 소자에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹들로 구분될 수 있다. 도 21에는 발광 컬러에 따라 3개의 그룹들로 구분되는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)이 도시되었다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 발광 소자에서 발광하는 컬러에 따라 다른 면적을 가질 수 있다. 발광 소자의 종류에 따라 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적이 결정될 수 있다.
메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)은 서로 다른 면적을 갖는 복수 개의 그룹들로 구분될 수 있다. 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)은 대응하는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 따라 3개의 그룹들로 구분될 수 있다.
도 21에서 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)이 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 일대일 대응하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB) 각각은 2 이상의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)에 대응할 수도 있다.
도 21에서 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적이 다양한 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 크기는 서로 동일할 수 있고, 또한 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)의 크기도 서로 동일할 수도 있다. 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)의 평면상 형상은 제한되지 않고, 마름모와 다른 다각형상을 가질 수 있다. 메쉬홀들(IS-OPR, IS-OPG, IS-OPB)의 평면상 형상은 코너부가 라운드된 다각형상을 가질 수도 있다.
도 22는 도 21의 I-I' 선을 따라 자른 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 22를 참조하면, 표시 장치는 베이스층(BL)(또는, 기판), 버퍼층(BFL), 화소 회로층(PCL), 발광 소자층(LDL), 박막 봉지층(TFE) 및 입력 감지 패널(ISP)을 포함할 수 있다.
베이스층(BL)은 합성수지 필름을 포함할 수 있다. 합성 수지층은 폴리이미드계 수지층일 수 있고, 그 재료는 특별히 제한되지 않는다. 그밖에 베이스층(BL)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
베이스층(BL) 상에 버퍼층(BFL)이 제공될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 베이스층(BL) 상에 제공되는 트랜지스터(T)에 불순물이 확산되는 것을 방지하며 베이스층(BL)의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 단일층으로 제공될 수 있으나, 적어도 2중층 이상의 다중층으로 제공될 수도 있다. 버퍼층(BFL)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BFL)은 다중층으로 제공될 경우, 각 층은 동일한 재료로 형성되거나 또는 서로 다른 재료로 형성될 수도 있다. 버퍼층(BFL)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.
화소 회로층(PCL)은 적어도 하나의 절연층과 회로 소자를 포함할 수 있다. 절연층은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 회로 소자는 신호 라인, 화소의 구동 회로 등을 포함할 수 있다.
버퍼층(BFL) 상에는 트랜지스터(T)의 반도체 패턴(ODP)이 배치될 수 있다. 반도체 패턴(ODP)은 아모포스 실리콘, 폴리 실리콘, 또는 금속 산화물 반도체에서 선택될 수 있다.
반도체 패턴(ODP) 상에 제1 절연층(INS1)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(INS1)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층(INS1)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등으로 형성될 수 있다.
제1 절연층(INS1) 상에는 트랜지스터(T)의 제어전극(GE)이 배치될 수 있다. 제어전극(GE)은 주사 라인들(도 19의 GL)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다.
제1 절연층(INS1) 상에는 제어전극(GE)을 커버하는 제2 절연층(INS2)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(INS2)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(INS2)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등으로 형성될 수 있다.
제2 절연층(INS2) 상에 트랜지스터(T)의 제1 트랜지스터 전극(DE)(또는, 드레인 전극) 및 제2 트랜지스터 전극(SE)(또는, 소스 전극)이 배치될 수 있다.
제1 트랜지스터 전극(DE) 및 제2 트랜지스터 전극(SE)은 제1 절연층(INS1)과 제2 절연층(INS2)을 관통하는 제1 관통홀(CH1)과 제2 관통홀(CH2)을 통해 반도체 패턴(ODP)에 각각 연결될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 트랜지스터(T)는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
제2 절연층(INS2) 상에 제1 트랜지스터 전극(DE)과 제2 트랜지스터 전극(SE)을 커버하는 제3 절연층(INS3)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(INS3)은 평탄면을 제공할 수 있다. 제3 절연층(INS3)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제3 절연층(INS3) 상에는 발광 소자층(LDL)이 배치된다. 발광 소자층(LDL)은 화소 정의막(PDL) 및 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다.
화소 정의막(PDL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 제3 절연층(INS3) 상에 제1 전극(AE)이 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 제3 절연층(INS3)을 관통하는 제3 관통홀(CH3)을 통해 제2 트랜지스터 전극(SE)에 연결될 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 개구부(OP)를 포함하고, 개구부(OP)는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 정의할 수 있다. 화소 정의막(PDL)의 개구부(OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킬 수 있다. 변형예로서 화소 정의막(PDL)은 생략될 수도 있다.
화소(PX, 도 19 참조)는 표시 영역(DP-DA)에 배치될 수 있다. 표시 영역(DP-DA)은 발광 영역(PXA)과 발광 영역(PXA)에 인접한 비발광 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다. 발광 영역(PXA)은 개구부(OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부영역에 대응하도록 정의될 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 화소 정의막(PDL)에 대응하도록 정의될 수 있다.
발광 소자(OLED)는 제2 트랜지스터 전극(SE)에 접속하는 제1 전극(AE), 제1 전극(AE) 상에 배치되는 발광층(EML), 및 발광층(EML) 상에 배치되는 제2 전극(CE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(OLED)는 유기 발광 다이오드 일 수 있다.
제1 전극(AE) 및 제2 전극(CE) 중 하나는 애노드(anode) 전극일 수 있으며, 다른 하나는 캐소드(cathode) 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(AE)은 애노드 전극일 수 있으며, 제2 전극(CE)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 전극(AE) 및 제2 전극(CE) 중 적어도 하나는 투과형 전극일 수 있다. 예를 들면, 표시 소자(OLED)가 배면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 제1 전극(AE)이 투과형 전극이며, 제2 전극(CE)이 반사형 전극일 수 있다. 표시 소자(OLED)가 전면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 제1 전극이 반사형 전극이며, 제2 전극이 투과형 전극일 수 있다. 표시 소자(OLED)가 양면 발광형 유기 발광 소자인 경우, 제1 전극(AE) 및 제2 전극(CE) 모두 투과형 전극일 수 있다. 본 실시예에서는 표시 소자(OLED)가 전면 발광형 유기 발광 소자이며, 제1 전극(AE)이 애노드 전극인 경우를 예로서 설명한다.
각 화소 영역에서, 제1 전극(AE)은 제3 절연층(INS3) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 광을 반사시킬 수 있는 반사막, 및 반사막의 상부 또는 하부에 배치되는 투명 도전막을 포함할 수 있다. 투명 도전막 및 반사막 중 적어도 하나는 제2 트랜지스터 전극(SE)과 접속할 수 있다.
반사막은 광을 반사시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사막은 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 니켈(Ni) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
투명 도전막은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투명 도전막은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), GZO(gallium doped zinc oxide), ZTO(zinc tin oxide), GTO(Gallium tin oxide) 및 FTO(fluorine doped tin oxide) 중 적어도 하나의 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 제1 전극(AE)의 노출된 표면 상에 배치될 수 있다. 발광층(EML)은 적어도 광 생성층(light generation layer, LGL)을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 발광층(EML)은 정공을 주입하는 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공의 수송성이 우수하고 광 생성층에서 결합하지 못한 전자의 이동을 억제하여 정공과 전자의 재결합 기회를 증가시키기 위한 정공 수송층(hole transport layer, HTL), 주입된 전자와 정공의 재결합에 의하여 광을 발하는 광 생성층, 광 생성층에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제하기 위한 정공 억제층(hole blocking layer, HBL), 전자를 광 생성층으로 원활히 수송하기 위한 전자 수송층(electron transport layer, ETL), 및 전자를 주입하는 전자 주입층(electron injection layer, EIL)을 구비할 수 있다.
광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 및 백색(white) 중 하나일 수 있으나, 본 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 발광층(EML)의 광 생성층에서 생성되는 광의 색상은 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로(yellow) 중 하나일 수 있다.
정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 서로 인접하는 화소 영역들에서 연결되는 공통막일 수 있다.
제2 전극(CE)은 발광층(EML) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(CE)은 반투과 반사막일 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(CE)은 광을 투과시킬 수 있을 정도의 두께를 가지는 박형 금속층일 수 있다. 제2 전극(CE)은 광 생성층에서 생성된 광의 일부는 투과시키고, 광 생성층에서 생성된 광의 나머지는 반사시킬 수 있다.
제2 전극(CE)은 투명 도전막에 비하여 일함수가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(CE)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발광층(EML)에서 출사된 광 중 일부는 제2 전극(CE)을 투과하지 못하고, 제2 전극(CE)에서 반사된 광은 반사막(미도시)에서 다시 반사될 수 있다. 즉, 반사막 및 제2 전극(CE) 사이에서, 발광층(EML)에서 출사된 광은 공진할 수 있다. 광의 공진에 의하여 표시 소자(OLED)의 광 추출 효율은 향상될 수 있다.
반사막 및 제2 전극(CE) 사이의 거리는 광 생성층에서 생성된 광의 색상에 따라 상이할 수 있다. 즉, 광 생성층에서 생성된 광의 색상에 따라, 반사막 및 제2 전극(CE) 사이의 거리는 공진 거리에 부합되도록 조절될 수 있다.
제2 전극(CE) 상에 박막 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(TFE)은 화소들(PX)에 공통적으로 배치된다. 박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(CE)을 직접 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 박막 봉지층(TFE)과 제2 전극(CE) 사이에는, 제2 전극(CE)을 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 이때 박막 봉지층(TFE)은 캡핑층을 직접 커버할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(CE) 상에 순차적으로 적층된 제1 봉지 무기막(IOL1), 봉지 유기막(OL), 및 제2 봉지 무기막(IOL2)을 포함할 수 있다. 봉지 무기막은 폴리실록산, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등의 무기 절연물질로 이루어질 수 있다. 봉지 유기막은 폴리아크릴계 화합물, 폴리이미드계 화합물, 테프론과 같은 불소계 탄소 화합물, 벤조시클로부텐 화합물 등과 같은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
박막 봉지층(TFE)(또는, 봉지 유기막(OL))의 두께(T1)는 표시 소자층(DP-OLED)의 구성들에 의해 발생한 노이즈가 입력 감지 패널(ISP)에 영향을 주지 않도록 조절될 수 있다. 다만, 표시 장치의 박형화에 따라 박막 봉지층(TFE)의 두께(T1)가 작아지고(예를 들어, 두께(T1)는 10μm 이하이고), 발광 소자층(LDL)의 구성들에 의해 발생한 노이즈가 입력 감지 패널(ISP)에 영향을 줄 수 있다.
박막 봉지층(TFE) 상에는 입력 감지 패널(ISP)이 제공될 수 있다. 입력 감지 패널(ISP)은 제1 도전층(IS-CL1), 제4 절연층(IS-IL1), 제2 도전층(IS-CL2), 및 제5 절연층(IS-IL2)을 포함할 수 있다. 제1 도전층(IS-CL1) 및 제2 도전층(IS-CL2) 각각은 단층구조 또는 다층구조를 가질 수 있다.
단층구조의 도전층은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 및 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명한 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 그밖에 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등을 포함할 수 있다.
다층구조의 도전층은 다층의 금속층들을 포함할 수 있다. 다층의 금속층들은 예컨대 티타늄/알루미늄/티타늄의 3층 구조를 가질 수 있다. 다층구조의 도전층은 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 투명 도전층을 포함할 수 있다.
제1 도전층(IS-CL1) 및 제2 도전층(IS-CL2) 각각은 복수 개의 패턴들을 포함할 수 있다. 이하, 제1 도전층(IS-CL1)은 제1 도전패턴들을 포함하고, 제2 도전층(IS-CL2)은 제2 도전패턴들을 포함할 수 있다. 제1 도전패턴들과 제2 도전패턴들 각각은 도 20을 참조하여 설명한 구동 및 센싱 전극들 및 구동 및 센싱 신호 라인들을 포함할 수 있다.
제4 절연층(IS-IL1) 및 제5 절연층(IS-IL2) 각각은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제4 절연층(IS-IL1) 및 제5 절연층(IS-IL2) 각각은 무기물 또는 유기물 또는 복합재료를 포함할 수 있다.
제4 절연층(IS-IL1) 및 제5 절연층(IS-IL2) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제4 절연층(IS-IL1) 및 제5 절연층(IS-IL2) 중 적어도 어느 하나는 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 20 내지 22를 참조하면, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 제1 센서부(SP1)는 제1 메쉬패턴(SP1-1) 및 제2 메쉬패턴(SP1-2)을 포함하는 2개 층의 메쉬 형상의 금속 레이어로 이루어질 수 있다. 즉, 제2 메쉬패턴(SP1-2)은 제1 메쉬패턴(SP1-1) 상에 위치할 수 있으며, 제2 메쉬패턴(SP1-2)과 제1 메쉬패턴(SP1-1) 사이에 제4 절연층(IS-IL1)이 게재될 수 있다. 제4 절연층(IS-IL1)에는 연결컨택홀(CNT-D)이 형성되고, 연결컨택홀(CNT-D)에 컨택부(SP1-0)가 형성되어 제1 메쉬패턴(SP1-1)과 제2 메쉬패턴(SP1-2)을 전기적으로 연결할 수 있다. 컨택부(SP1-0)는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 컨택부(SP1-D)는 공정의 편의성을 위해 제1 메쉬패턴(SP1-1) 또는 제2 메쉬패턴(SP1-2)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 다른 예로서 컨택부(SP1-D)는 제1 메쉬패턴(SP1-1) 또는 제2 메쉬패턴(SP1-2) 보다 전기 전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다.
제2 메쉬패턴(SP1-2) 상에는 제5 절연층(IS-IL2)이 형성될 수 있다. 제5 절연층(IS-IL2)은 제2 메쉬패턴(SP1-2)을 모두 덮으며 평탄화층의 기능을 수행할 수 있다.
센싱 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 제2 센서부(SP2)도 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-4)의 제1 센서부(SP1)와 마찬가지로 2개 층의 메쉬패턴으로 이루어질 수 있다. 2개 층의 메쉬패턴은 제4 절연층(IS-IL1)을 사이에 두고 배치되며, 제4 절연층(IS-IL1)에 형성된 연결컨택홀(CNT-D)을 통해 컨택부에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 및 센싱 전극은 다른 예로서 1개 층의 메쉬패턴으로 이루어질 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
AE: 제1 전극
AFE: 아날로그 전단
BFL: 버퍼층
BL: 베이스층
CE: 제2 전극
CP1: 제1 연결부들
CP2: 제1 연결부들
CSL: 제어신호 라인
DD: 표시 장치
DEMUX: 디멀티플렉서
DL: 데이터 라인들
DP: 표시 패널
DSP: 신호 처리부
EML: 발광층
FM: 주파수 변조기
GDC: 구동회로
GL: 주사 라인들
IE1: 구동 전극들
IE2: 센싱 전극들
IOL: 봉지 무기막
IS-C: 입력 감지 회로
ISP: 입력 감지 패널
ISU: 입력 감지 장치
LDL: 발광 소자층
OL: 봉지 유기막
PCB: 회로기판
PCL: 화소 회로층
PL: 전원 라인
PX: 화소들
RXD: 센싱부
SL1: 구동 신호 라인들
SL2: 센싱 신호 라인들
SP1: 제1 센서부들
SP2: 제2 센서부들
TC: 타이밍 제어회로
TFE: 박막 봉지층
TXD: 구동 신호 생성기
WG: 파형 생성기

Claims (25)

  1. 구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함하는 입력 감지 패널;
    상기 구동 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동 신호 생성부; 및
    상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하고, 상기 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단하는 센싱부를 포함하고,
    상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며,
    상기 구동 신호들 중 적어도 일부의 주파수들은 상호 다른, 입력 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 입력 감지 패널은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 영역은 상기 구동 신호 생성부 또는 상기 센싱부로부터 상기 제2 영역보다 이격되며,
    상기 구동 신호들 중 상기 제1 영역에 제공되는 제1 구동 신호의 제1 주파수는, 상기 구동 신호들 중 상기 제2 영역에 제공되는 제2 구동 신호의 제2 주파수보다 작은, 입력 감지 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 구동 전극들은 상기 제1 영역 내에서 상기 센싱부로부터 가장 이격된 제1 구동 전극과, 상기 제2 영역 내에서 상기 센싱부에 가장 인접한 제2 구동 전극을 포함하고,
    상기 제1 구동 신호는 상기 제1 구동 전극에 인가되며,
    상기 제2 구동 신호는 상기 제2 구동 전극에 인가되는, 입력 감지 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제1 구동 전극에 상기 제2 구동 신호가 인가되는 경우에서의 상기 센싱 신호들의 레벨은 상기 제2 구동 전극에 상기 제2 구동 신호가 인가되는 경우에서의 상기 센싱 신호들의 레벨의 절반보다 작거나 같은, 입력 감지 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 구동 전극들은 상기 제1 영역에 제공되는 제1 구동 전극들과, 상기 제2 영역에 제공되는 제2 구동 전극들을 포함하고,
    상기 구동 신호 생성부는, 상기 제1 구동 전극들 각각에 상기 제1 구동 신호를 제공하며, 상기 제2 구동 전극들 각각에 상기 제2 구동 신호를 제공하는, 입력 감지 장치.
  6. 제2 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 순차적으로 제공하는, 입력 감지 장치.
  7. 제2 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 동시에 제공하는, 입력 감지 장치.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는,
    정형파를 포함하는 기준 신호를 생성하는 파형 생성기, 및
    주파수 분주를 통해 상기 기준 신호의 주파수를 가변시켜 상기 구동 신호들을 생성하는 주파수 변조기를 포함하는, 입력 감지 장치.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 센싱부는,
    기준 시간동안 상기 제1 구동 신호에 따른 제1 센싱 신호를 N(단, N은 4 보다 큰 정수)회 샘플링하고,
    상기 기준 시간동안 상기 제2 구동 신호에 따른 제2 센싱 신호를 N회 샘플링하는, 입력 감지 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 기준 시간동안 제1 센싱 신호를 샘플링하여 생성된 제1 센싱 값은 상기 기준 시간동안 제2 센싱 신호를 샘플링하여 생성된 제2 센싱 값보다 크며,
    상기 제1 센싱 값 및 상기 제2 센싱 값 간의 차이에 의해 상기 제1 구동 신호 및 상기 제1 센싱 신호의 감쇠가 보상되는, 입력 감지 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 기준 시간은 상기 제1 구동 신호의 제1 주기보다 작거나 같은, 입력 감지 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 기준 시간은 상기 제1 구동 신호의 상기 제1 주기의 절반보다 작으며,
    상기 기준 시간동안 상기 제1 구동 신호에 따른 상기 센싱 신호들 각각은 최대값을 가지는, 입력 감지 장치.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 구동 신호들의 진폭들은 상호 다른, 입력 감지 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 구동 신호들 중 적어도 하나의 구동 신호의 진폭은 가변되되,
    상기 구동 신호들 각각은 상기 기준 시간동안 최대 진폭을 가지는, 입력 감지 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 센싱부는,
    상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하는 아날로그 전단들; 및
    상기 아날로그 전단들의 차동 출력 값들에 따라 터치 여부를 판단하는 신호 처리부를 포함하는, 입력 감지 장치.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 아날로그 전단들 각각은,
    상기 센싱 전극들 중 상호 인접한 2개의 센싱 전극들로부터 각각 제공되는 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호를 차동 증폭하여, 상보적인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호를 출력하는 전하 증폭기;
    상기 제1 차동 신호 및 상기 제2 차동 신호를 각각 필터링하여 제1 필터링된 신호 및 제2 필터링된 신호를 출력하는 밴드 패스 필터;
    상기 제1 필터링된 신호 및 상기 제2 필터링된 신호의 주파수를 각각 변화시켜 제1 복조 신호 및 제2 복조 신호를 출력하는 믹서;
    상기 제1 복조 신호 및 상기 제2 복조 신호로부터 노이즈를 각각 필터링하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 로우 패스 필터; 및
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호 간의 차이에 대응하는 차동 출력 값을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는, 입력 감지 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 센싱 전극들 중 적어도 일부 및 상기 아날로그 전단들 사이에 각각 배치되고, 상기 센싱 전극들 중 적어도 일부로부터 제공되는 센싱 신호들 각각을 상기 아날로그 전단들 중 인접한 2개의 아날로그 전단들에 제공하는 분배 회로를 더 포함하는, 입력 감지 장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 아날로그 전단들 각각의 전단에 연결되는 네거티브 커패시터를 더 포함하는, 입력 감지 장치.
  19. 제15 항에 있어서, 상기 아날로그 전단들 각각은,
    상기 센싱 전극들 중 상호 인접한 3개의 센싱 전극들로부터 제공되는 센싱 신호들 중 2개의 센싱 신호들을 선택하는 멀티플렉서;
    상기 센싱 신호들 중 선택된 상기 2개의 센싱 신호들을 차동 증폭하여, 상보적인 제1 차동 신호 및 제2 차동 신호를 출력하는 전하 증폭기;
    상기 제1 차동 신호 및 상기 제2 차동 신호를 각각 필터링하여 제1 필터링된 신호 및 제2 필터링된 신호를 출력하는 밴드 패스 필터;
    상기 제1 필터링된 신호 및 상기 제2 필터링된 신호의 주파수를 각각 변화시켜 제1 복조 신호 및 제2 복조 신호를 출력하는 믹서;
    상기 제1 복조 신호 및 상기 제2 복조 신호로부터 노이즈를 각각 필터링하여 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호를 출력하는 로우 패스 필터; 및
    상기 제1 출력 신호 및 상기 제2 출력 신호 간의 차이에 대응하는 차동 출력 값을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는, 입력 감지 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 멀티플렉서는, 제1 구간에서 상기 센싱 신호들 중 제1 센싱 신호 및 제2 센싱 신호를 선택하고, 상기 제1 구간과 다른 제2 구간에서 상기 센싱 신호들 중 상기 제2 센싱 신호 및 제3 센싱 신호를 선택하며,
    상기 제1 내지 제3 센싱 신호들은 상기 3개의 센싱 전극들로부터 각각 제공되는, 입력 감지 장치.
  21. 프레임 단위로 발광하는 화소들을 포함하는 표시 패널;
    구동 전극들 및 센싱 전극들을 포함하는 입력 감지 패널;
    상기 구동 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동 신호 생성부; 및
    상기 센싱 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하고, 상기 센싱 신호들에 기초하여 터치 여부를 판단하는 센싱부를 포함하고,
    상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며,
    상기 구동 신호들 중 적어도 일부의 주파수들은 상호 다른, 표시 장치.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 프레임의 시작을 정의하는 수직 동기 신호의 펄스가 발생하는 구간을 회피하여 상기 구동 신호들을 상기 구동 전극들에 제공하는, 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 수직 동기 신호의 펄스가 발생하는 구간에서, 상기 구동 신호들의 공급을 차단하는, 표시 장치.
  24. 제22 항에 있어서, 상기 구동 신호들은 수평 동기 신호와 비동기이며,
    상기 수평 동기 신호는 상기 화소들 중 동일한 라인에 포함된 화소들을 통해 라인 영상이 출력되는 구간을 정의하는, 표시 장치.
  25. 제1 전극들 및 제2 전극들을 포함하는 감지 패널;
    상기 제1 전극들에 구동 신호들을 각각 제공하는 구동부; 및
    상기 제2 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 센싱 신호들을 수신하는 센싱부를 포함하고,
    상기 구동 신호들 각각은 정현파를 포함하며,
    상기 구동 신호들 중 적어도 하나는 제1 주파수를 가지고, 적어도 다른 하나는 제2 주파수를 가지며, 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수는 서로 다른, 감지 장치.
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