KR20220141964A - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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김장희
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Abstract

터치 센서는, 구동 전극들 및 감지 전극들을 포함하는 터치 감지부; 참조 코드에 기초하여 정현파인 구동 신호들의 위상을 결정하고, 구동 신호들을 감지 전극들로 각각 공급하는 구동 신호 생성부; 및 감지 전극들로부터 구동 신호들에 따른 감지 신호들을 수신하고, 감지 신호들 및 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 판단하는 터치 처리부를 포함한다. 구동 신호 생성부는 기 설정된 시점마다 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들의 위상을 제어한다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 정보 입력 기능을 구비하는 방향으로 개발되고 있다. 표시 장치의 정보 입력 기능은 일반적으로 사용자의 터치 또는 소정의 도구로부터의 터치를 입력 받기 위한 터치 센서로 구현될 수 있다.
터치 센서는 영상 표시 기능을 구현하는 표시 패널의 일면에 부착되거나, 표시 패널과 일체로 형성되어 사용된다. 사용자는 표시 패널에서 구현되는 이미지를 시청하면서 터치 센서를 누르거나 터치하여 정보를 입력할 수 있다.
터치 센서의 터치 감지부는 복수의 전극들을 포함하고, 복수의 전극들에 형성되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 터치된 지점을 결정한다.
본 발명의 일 목적은 구동 신호들의 RC 지연을 선보상하기 위해 기 설정된 시점에 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들의 위상을 제어하는 터치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 터치 센서를 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 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서는, 구동 전극들 및 감지 전극들을 포함하는 터치 감지부; 참조 코드에 기초하여 정현파인 구동 신호들의 위상을 결정하고, 상기 구동 신호들을 상기 감지 전극들로 각각 공급하는 구동 신호 생성부; 및 상기 감지 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 감지 신호들을 수신하고, 상기 감지 신호들 및 상기 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 판단하는 터치 처리부를 포함할 수 있다. 상기 구동 신호 생성부는 기 설정된 시점마다 상기 참조 코드를 업데이트하여 상기 구동 신호들의 상기 위상을 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는 제1 구동 기간 동안 제1 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동 기간에서 상기 정현파의 주기에 대응하는 기간에 상기 제1 그룹으로 공급되는 상기 구동 신호들의 적어도 하나의 위상은 나머지 구동 신호의 위상과 반대일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 참조 코드의 성분은 1 또는 -1을 포함하는 정사각 행렬을 포함하고, 성분 1 및 성분 -1은 서로 반대 극성(polarity)의 정현파들을 각각 정의할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 참조 코드는 직교 코드일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 참조 코드의 행의 개수는 상기 제1 그룹의 상기 구동 전극들의 개수에 대응하고, 상기 참조 코드의 열의 개수는 상기 정현파의 주기가 반복되는 횟수에 대응할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는, 정현파 신호를 생성하는 정현파 생성부; 및 상기 참조 코드에 응답하여 상기 정현파 생성부로부터 공급되는 상기 정현파 신호의 정 위상 신호 또는 역 위상 신호를 상기 구동 신호들로서 출력하는 코드 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는, 복수의 직교 코드들을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 상기 코드 생성부는 상기 기 설정된 시점에 상기 직교 코드들 중 하나를 상기 참조 코드로 선택할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는 제2 구동 기간 동안 제2 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동 기간 동안 상기 제1 그룹의 제1 구동 전극으로 공급되는 제1 구동 신호의 파형은 상기 제2 구동 기간 동안 상기 제2 그룹의 제1 구동 전극으로 공급되는 제2 구동 신호의 파형과 상이할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동 기간은 상기 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 상기 제1 그룹에 공급되는 복수의 단위 기간들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동 기간의 일부 단위 기간들에서 제1 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 출력되고, 상기 제1 구동 기간의 다른 일부의 단위 기간들에서 제2 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 출력될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 터치 처리부는, 상기 감지 신호들의 잡음을 제거하여 출력 신호들을 생성하는 아날로그 신호 처리부; 상기 출력 신호들을 디지털 감지 신호들로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터; 및 상기 참조 코드를 이용하여 상기 디지털 감지 신호들을 복조함으로써, 감지된 커패시턴스들을 산출하는 디지털 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 구동 기간에서 상기 구동 신호들의 최대 위상 지연은 π/4 미만일 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 화소들을 포함하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상에 배치되며, 구동 전극들 및 감지 전극들을 포함하는 터치 감지부; 참조 코드에 기초하여 정현파인 구동 신호들의 위상을 결정하고, 상기 구동 신호들을 상기 감지 전극들로 각각 공급하는 구동 신호 생성부; 및 상기 감지 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 감지 신호들을 수신하고, 상기 감지 신호들 및 상기 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 판단하는 터치 처리부를 포함할 수 있다. 상기 구동 신호 생성부는 기 설정된 시점마다 상기 참조 코드를 업데이트하여 상기 구동 신호들의 상기 위상을 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 장치는, 상기 화소들의 구동을 제어하는 표시 구동부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는 제1 구동 기간 동안 제1 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 참조 코드의 성분은 1 또는 -1을 포함하는 정사각 행렬을 포함하고, 성분 1 및 성분 -1은 서로 반대 극성(polarity)의 정현파들을 각각 정의할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 구동 신호 생성부는, 정현파 신호를 생성하는 정현파 생성부; 및 상기 참조 코드에 응답하여 상기 정현파 생성부로부터 공급되는 상기 정현파 신호의 정 위상 신호 또는 역 위상 신호를 상기 구동 신호들로서 출력하는 코드 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치는 정현파를 이용한 멀티 채널 구동(Multi-Channel Driving; MCD) 방식으로 높은 속도로 터치를 센싱할 수 있다. 또한, 터치 센서는, 정현파의 극성을 정의하는 참조 코드의 직교성을 충족하기 위해, π/4를 초과하는 위상 지연이 예측되는 시점마다 이에 대응하는 참조 코드 및 구동 신호들을 업데이트(리프레쉬)할 수 있다. 이에 따라, 구동 신호들의 위상 지연이 선보상되고, 참조 코드의 직교성에 의해 감지 신호로부터 복조(또는, 추출)되는 터치 감지부(100)의 해당 위치 별 커패시턴스가 정확히 검출될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서는 RC 지연의 영향에 강건한 성질을 가질 수 있다. 따라서, 대면적(또는, 헤비 로드(heavy load)를 갖는) 터치 환경에서 터치 감지 속도 및 정확도가 개선될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 터치 센서의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 터치 센서의 I-I' 부분을 포함하는 표시 장치의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 터치 센서에 포함되는 구동 신호 생성부와 터치 처리부 사이의 회로 구성에 대한 등가 회로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 터치 센서에 포함되는 구동 신호 생성부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 감지부의 일부의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9a는 도 8의 터치 감지부의 구동 전극들에 공급되는 구동 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 9b는 도 9a의 구동 신호들에 대응하는 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9c는 도 9a의 구동 신호들의 지연에 의해 정현파의 위상이 변경된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10a는 도 9a의 구동 신호들의 지연에 의해 정현파의 위상이 변경된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10b는 도 10a의 구동 신호들에 대응하여 변화된 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 처리부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 감지부의 일부의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 터치 감지부의 구동 전극들에 공급되는 구동 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 14는 도 5의 터치 센서에 포함되는 저장부에 저장된 직교 코드들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 제1 구동 기간 내에서 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들의 파형을 변경하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 5의 터치 센서의 구동에 적용되는 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 도면들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시면(DD-IS)을 통해 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 표시면(DD-IS)은 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 표시면(DD-IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시할 수 있다.
이하에서 설명되는 각 부재들, 또는 층들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분될 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하며, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향들은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3) 각각이 지시하는 방향으로서 동일한 도면 부호를 참조한다.
일 실시예에서, 표시 장치(1000)는 표시 패널(DP), 터치 감지 영역(TSA, 또는, 터치 감지부), 및 구동부(DRV)를 포함할 수 있다. 구동부(DRV)는 표시 구동부(20) 및 터치 구동부(10)를 포함할 수 있다.
도 1a에 도시된 표시 장치(DD)는 평면형 표시면을 구비할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 곡면형 표시면 또는 입체형 표시면 등 화상을 표시할 수 있는 다양한 형태의 표시면을 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)가 입체형 표시면을 갖는 경우, 상기 입체형 표시면은 일 예로서 서로 다른 방향을 향하는 복수 개의 표시영역들을 포함할 수 있다. 상기 입체형 표시면은 다각 기둥형 표시면으로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 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.
도 1a에 도시된 표시 장치(DD)는 스마트폰 단말기에 적용될 수 있는 표시 장치(DD)를 예시적으로 도시하였다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 전광판 등과 같은 대형 전자 장치를 비롯하여, 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 장치에도 적용될 수 있다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)의 표시 패널(DP)의 표시면(DD-IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시 영역(DD-DA) 및 표시 영역(DD-DA)에 인접한 비표시 영역(DD-NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DD_DA)에는 화소(PX)가 제공될 수 있다. 비표시 영역(DD-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 비표시 영역(DD-NDA)은 표시 영역(DD-DA)의 외측에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 표시 영역(DD-DA)은 터치 감지 영역(TSA)을 포함할 수 있다. 터치 감지 영역(TSA)은 터치 센서에 의해 구현될 수 있다. 터치 센서는 터치 감지 영역(TSA) 및 터치 구동부(10)를 포괄하는 개념일 수 있다.
터치 감지 영역(TSA)은 표시 영역(DD-DA)에 대응하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 표시 구동부(20) 및 터치 구동부(10)는 인쇄 회로 기판 상에 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 구동부(20) 및 터치 구동부(10)의 적어도 일부의 기능을 갖는 구성은 표시 패널(DP) 상에 직접 배치될 수도 있다.
표시 구동부(20)는 표시 패널(DP)을 구동할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(20)는 표시 패널(DP)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 신호(DS)를 출력할 수 있다.
터치 구동부(10)는 터치 감지 영역(TSA) 및 터치 센서를 구동할 수 있다. 터치 구동부(10)는 터치 감지 영역(TSA)에 구동 신호(TX)를 제공하고, 터치 감지 영역으로부터 수신된 감지 신호(RX)로부터 터치 감지 영역(TSA)에서의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치 위치를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 구동부(10)는 구동 신호 생성부 및 터치 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 구동부(10) 및 표시 구동부(20)는 별개의 구동 회로 칩들로 구현될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 터치 구동부(10) 및 표시 구동부(20)의 적어도 일부의 기능은 하나의 구동 회로 칩들에 집적될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2는 표시 장치(DD)를 구성하는 기능성 패널 및/또는 기능성 부재들의 적층관계를 설명하기 위해 단순하게 도시되었다.
도 1a, 도 2a, 및 도 2b를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 소자층(DL), 봉지층(TFE), 터치 센서층(TSL), 및 윈도우 유닛(WP, WL)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 표시 소자층(DL), 봉지층(TFE), 및 터치 센서층(TSL)은 연속 공정에 의해 형성될 수 있다. 윈도우 유닛(WP, WL)은 접착 부재를 통해 배면의 구성에 결합될 수 있다. 접착 부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 접착 부재는 일 예로서 광학 투명 접착 부재(OCA)일 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서층(TSL)은 표시 장치(DD)의 표시면(DD-IS)에 대한 손이나 펜과 같은 외부매체에 의한 접촉 또는 입력을 감지할 수 있다. 터치 센서층(TSL)은 터치 구동부(예를 들어, 구동 신호 생성부 및 터치 처리부)를 제외한 구성일 수 있다.
일 실시예에서, 봉지층(TFE)과 표시 소자층(DL)은 표시 패널로 정의될 수 있다. 표시 소자층(DL)은 발광 소자, 발광 소자를 구동하기 위한 트랜지스터들, 및 배선들을 포함할 수 있다.
봉지층(TFE)은 표시 소자층(DL)에 직접 배치될 수 있다. 본 명세서에서 "B의 구성이 A의 구성 상에 직접 배치된다"는 것은 A의 구성과 B의 구성 사이에 별도의 접착층/접착부재가 배치되지 않는 것을 의미한다. B 구성은 A 구성이 형성된 이후에 연속 공정을 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서층(TSL)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 표시 소자층(DL), 봉지층(TFE), 및 터치 센서층(TSL)은 표시 모듈(DM)로 정의될 수 있다.
도 2a 및 도 2b의 윈도우 유닛(WP, WL)에 있어서, 다른 구성과 연속 공정을 통해 형성된 해당 구성은 "층"으로 표현된다. 다른 구성과 접착 부재를 통해 결합된 구성은 "패널"로 표현된다. 예를 들어, 윈도우 유닛(WP, WL)은 베이스층의 유/무에 따라 윈도우 패널(WP) 또는 윈도우층(WL)으로 지칭될 수 있다.
일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 표시 모듈(DM)과 윈도우 패널(WP) 사이에 광학 투명 접착 부재(OCA)가 배치될 수 있다. 즉 광학 투명 접착 부재(OCA)는 표시 모듈(DM)과 윈도우 패널(WP) 사이에 배치되어 이들을 부착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈(DM)은 발광형 표시 모듈일 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 표시 모듈(DM)은 유기 발광 표시 모듈 또는 퀀텀닷 발광 표시 모듈일 수 있다.
일 실시예에서, 윈도우 패널(WP)은 베이스 필름(WP-BS) 및 차광 패턴(WP-BZ)을 포함할 수 있다. 베이스 필름(WP-BS)은 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 베이스 필름(WP-BS)은 단층으로 제한되지 않는다. 베이스 필름(WP-BS)은 접착 부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
차광 패턴(WP-BZ)은 베이스 필름(WP-BS)에 부분적으로 중첩한다. 차광 패턴(WP-BZ)은 베이스 필름(WP-BS)의 배면에 배치되어 표시 장치(DD)의 베젤 영역 즉, 비표시 영역(DD-NDA)을 정의할 수 있다.
별도로 도시하지는 않았으나, 윈도우 패널(WP)은 베이스 필름(WP-BS)의 상면 및/또는 하면에 배치되는 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층, 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서층(TSL)과 광학 투명 접착 부재(OCA) 사이에는 추가적인 반사 방지 부재가 더 제공될 수 있다. 반사 방지 부재는 윈도우 패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다.
일 실시예에서, 도 2b에 도시된 것과 같이, 표시 장치(DD)는 표시 소자층(DL), 봉지층(TFE), 터치 센서층(TSL), 반사 방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)을 포함할 수 있다. 표시 장치(DD)로부터 접착부재들이 생략되고, 봉지층(TFE)이 제공하는 베이스면 상에 터치 센서층(TSL), 반사 방지층(RPL), 및 윈도우층(WL)이 연속공정으로 형성될 수 있다. 터치 센서층(TSL)과 반사 방지층(RPL)의 적층 순서는 변경될 수 있다.
반사 방지층(RPL)은 윈도우층(WL)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다. 일 실시예에서, 반사 방지층(RPL)은 위상 지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상 지연자는 필름 타입 또는 액정 코팅 타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름 타입 또는 액정 코팅 타입일 수 있다.
일 실시예에서, 반사 방지층(RPL)은 컬러 필터들을 포함할 수 있다. 컬러 필터들은 소정의 배열을 갖는다. 표시 소자층(DL)에 포함된 화소들의 발광 컬러들을 고려하여 컬러 필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사 방지층(RPL)은 컬러 필터들에 인접한 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
도 3은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 터치 센서의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 1a, 도 1b, 및 도 3을 참조하면, 터치 센서(TS)는 제1 전극들(IE1-1 내지 IE1-5, 이하, 구동 전극들이라 함), 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)에 연결된 제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5), 제2 전극들(IE2-1 내지 IE2-4, 이하, 감지 전극들이라 함), 및 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)에 연결된 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)을 포함할 수 있다. 터치 센서(TS)는 구동 신호 생성부 및 터치 처리부를 포함하는 터치 구동부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서(TS)는 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 사이의 경계 영역에 배치되는 광학적 더미 전극을 더 포함할 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 서로 교차한다. 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)은 제1 방향축(DR1)과 실질적으로 평행하게 나열되며, 각각이 제2 방향축(DR2)과 평행하게 연장된 형상이다. 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-5)은 제2 방향축(DR2)과 실질적으로 평행하게 나열되며, 각각이 제1 방향축(DR1)과 평행하게 연장된 형상이다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 및 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 터치 감지부(터치 감지 영역)에 포함될 수 있다. 터치 감지 영역은 표시 영역(도 1a의 DD-DA)에 대응할 수 있다.
구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 각각은 제1 센서부들(SP1) 및 제1 연결부들(CP1)을 포함한다. 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4) 각각은 제2 센서부들(SP2) 및 제2 연결부들(CP2)을 포함한다.
일 실시예에서, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 센서부와 연결부의 구분이 없는 형상(예컨대 바 형상)을 가질 수 있다. 마름모 형상의 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 제1 센서부들(SP1)과 제2 센서부들(SP2)은 또 다른 다각 형상을 가질 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)은 메쉬 패턴으로 형성될 수 있다.
하나의 구동 전극 내에서 제1 센서부들(SP1)은 제2 방향축(DR2)을 따라 나열되고, 하나의 감지 전극 내에서 제2 센서부들(SP2)은 제1 방향축(DR1)을 따라 나열된다. 제1 연결부들(CP1) 각각은 인접한 제1 센서부들(SP1)을 연결하고, 제2 연결부들(CP2) 각각은 인접한 제2 센서부들(SP2)을 연결한다.
일 실시예에서, 제2 연결부들(CP2), 제1 센서부들(SP1), 및 제2 센서부들(SP2)은 동일한 층 상에 배치되고, 제1 연결부들(CP1)은 제2 연결부들(CP2), 제1 센서부들(SP1), 및 제2 센서부들(SP2)과 다른 층에 배치될 수 있다. 이에 따라, 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)과 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)이 서로 단락되지 않는다.
제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5)은 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 일단에 각각 연결된다. 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)은 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 양단에 연결된다.
일 실시예에서, 제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5)은 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)의 양단에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5)은 행 단위로 교번하여 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5) 서로 다른 단부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 제1 신호선(SL1-1)은 제1 구동 전극(IE1-1)의 좌측 끝 단에 연결되고, 두 번째 제1 신호선(SL1-2)은 제2 구동 전극(IE1-2)의 우측 끝 단에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)은 제2 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)의 일단에만 각각 연결될 수도 있다.
제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5)을 통해 구동 전극들(IE1-1 내지 IE1-5)로 구동 신호들이 공급될 수 있다. 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)을 통해 감지 전극들(IE2-1 내지 IE2-4)로부터 감지된 신호들이 터치 처리부로 전달될 수 있다.
제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5) 및 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)은 라인부(SL-L)와 감지 패드부(SL-P)를 포함할 수 있다. 감지 패드부(SL-P)는 패드 영역(NDA-PD)에 정렬될 수 있다.
한편, 표시 패널(DP)에는 화소(PX)들에 데이터 신호를 전달하는 신호선들이 연결되는 데이터 신호 패드들(DP-PD)을 포함할 수 있다. 데이터 신호 패드들(DP-PD)은 패드 영역(NDA-PD)의 중앙에 정렬될 수 있다. 감지 패드부(SL-P)는 데이터 신호 패드들(DP-PD)의 양 측에 배치될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 감지 패드부(SL-P)는 데이터 신호 패드들(DP-PD)의 좌측 또는 우측에만 집중되어 배치될 수도 있다. 이 경우, 제1 신호선들(SL1-1 내지 SL1-5) 및 제2 신호선들(SL2-1 내지 SL2-4)은 감지 패드부(SL-P)에 대응하여 한쪽으로 집중되어 연장될 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 터치 센서(TS)의 평면 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 도 3의 터치 센서의 I-I' 부분을 포함하는 표시 장치의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a, 도 2b, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 소자층(DL), 봉지층(TFE), 및 터치 센서층(TSL)을 포함할 수 있다. 표시 장치(DD)는 반사 방지층(RPL) 및 윈도우 패널(WP)을 더 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다.
표시 소자층(DL)은 합성 수지층 등의 베이스층(기판) 상에 배치되는 트랜지스터 등의 회로 소자들 및 회로 소자들에 연결된 발광 소자를 포함할 수 있다. 회로 소자들은 신호선, 화소 회로 등을 포함할 수 있다. 발광 소자는 이러한 회로 소자들 상에 형성될 수 있다.
실시예에 따라, 발광 소자는 자발광 소자로서 유기 발광 소자, 무기 발광 소자, 또는 무기 물질 및 유기 물질이 복합적으로 구성된 발광 소자일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 표시 소자층(DL)은 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 퀀텀닷 표시 장치 등을 구현하기 위한 발광 소자 및/또는 회로 소자들을 포함할 수 있다.
표시 소자층(DL) 상에 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DL)을 밀봉할 수 있다. 봉지층(TFE)은 가요성을 가질 수 있다.
봉지층(TFE)은 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 봉지 유기층(TFE2) 및 적어도 하나의 봉지 유기층(TFE2)의 상면 및 하면에 각각 제공되는 봉지 무기층들(TFE1, TFE3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DL) 상에 순차적으로 적층되는 제1 봉지 무기층(TFE1), 봉지 유기층(TFE2), 및 제2 봉지 무기층(TFE3)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 봉지 유기층 및 봉지 무기층의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 봉지 유기층들 및 봉지 무기층들이 교번하여 적층될 수 있다. 이 경우, 봉지층(TFE)의 최상층은 무기층으로 구성될 수 있다.
제2 봉지 무기층(TFE3) 상에 터치 센서층(TSL)이 연속 공정을 통해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 터치 센서층(TSL)은 제1 도전층(CDL1), 제1 절연층(IL1), 제2 도전층(CDL2), 및 제2 절연층(IL2)을 포함할 수 있다.
제2 봉지 무기층(TFE3) 상에 제1 도전층(CDL1)이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도전층(CDL1)은 터치 센서층(TSL)의 제1 연결부들(CP1)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제2 도전층(CDL2)은 터치 센서층(TSL)의 제1 센서부들(SP1), 제2 센서부들(SP2), 및 제2 연결부들(CP2)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도전층(CDL1)은 터치 센서층(TSL)의 제1 센서부들(SP1), 제2 센서부들(SP2), 및 제2 연결부들(CP2)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제2 도전층(CDL2)은 터치 센서층(TSL)의 제1 연결부들(CP1)을 형성할 수 있다.
제1 도전층(CDL1)은 투명 도전 물질 또는 불투명한 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는, 제1 도전층(CDL1)이 제1 연결부들(CP1)을 형성하는 것을 전제로 설명하기로 한다.
제1 절연층(IL1)은 제1 도전층(CDL1)을 커버하도록 봉지층(TFE) 상에 제공될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 컨택홀들을 포함할 수 있다. 컨택홀들을 통해 제1 도전층(CDL1)의 일부가 노출될 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 유기 재료를 포함하는 유기 절연층 및 무기 재료를 포함한 무기 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 절연층(IL1)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 실리콘 산질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 절연층(IL1)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 절연층(IL1) 상에 제2 도전층(CDL2)이 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 제2 도전층(CDL2)은 터치 센서층(TSL)의 제1 센서부들(SP1), 제2 센서부들(SP2), 및 제2 연결부들(CP2)을 형성할 수 있다. 제2 도전층(CDL2)은 컨택홀들을 통해 제1 도전층(CDL1)에 접속될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도전층(CDL2)은 투명 도전 물질 또는 불투명한 금속을 포함할 수 있다. 제1 도전층(CDL1) 및 제2 도전층(CDL2)은 동일한 물질을 가질 수도 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.
제1 절연층(IL1) 상에 제2 도전층(CDL2)을 커버하도록 제2 절연층(IL2)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 제2 도전층(CDL2)이 외부로 노출되는 것을 방지함으로써, 제2 도전층(CDL2)의 부식 및 오염을 방지할 수 있다. 제2 절연층(IL2)은 유기 절연층 및 무기 절연층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서층(TSL) 상에 반사 방지층(RPL)이 제공될 수 있다. 반사 방지층(RPL)은 윈도우 패널(WP)의 상측으로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시킨다.
반사 방지층(RPL) 상에는 광학 투명 접착 부재(OCA)가 제공되고, 윈도우 패널(WP)은 접착 부재를 통해 배면의 구성에 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 도면이다.
도 1b 및 도 5를 참조하면, 터치 센서(TS)는 터치 감지부(100), 구동 신호 생성부(200), 및 터치 처리부(300)를 포함할 수 있다.
터치 감지부(100)는 구동 전극들(DE1 내지 DEn, 단, n은 1보다 큰 정수) 및 감지 전극들(SE1 내지 SEm, 단, m은 1보다 큰 정수)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 구동 전극들(DE1 내지 DEn) 및 감지 전극들(SE1 내지 SEm)은 터치 감지 영역(예를 들어, 표시 영역(DD_DA)에 포함될 수 있다. 구동 전극들(DE1 내지 DEn) 및 감지 전극들(SE1 내지 SEm)은 터치 감지 영역 내에서 상호 교차하여 배치될 수 있다. 이에 따라. 구동 전극과 감지 전극 사이에 커패시턴스(C)가 형성될 수 있다. 예를 들어, n x m 개의 위치들 각각에서 터치에 의한 커패시턴스(C)의 변화가 일어날 수 있다. 터치에 대응하여 검출되는 커패시턴스(C)의 변화는 터치 이벤트가 발생하지 않는 부분의 커패시턴스(C)의 변화와 다를 수 잇다.
구동 전극들(DE1 내지 DEn)은 제1 신호선들을 통해 구동 신호 생성부(200)에 연결될 수 있다. 감지 전극들(SE1 내지 SEm)은 제2 신호선들을 통해 터치 처리부(300)에 연결될 수 있다.
구동 전극들(DE1 내지 DEn) 및 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 사이의 배치 구조는 도 3 등을 참조하여 상술하였으므로, 중복되는 내용의 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에서, 터치 센서(TS)는 코드 분할 다중화(code-division multiplexing) 방식으로 터치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 생성부(200)는 소정의 구동 전극 그룹 단위로 구동 신호들을 병렬로 공급할 수 있다. 구동 전극들(DE1 내지 DEn)과 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 사이에 형성된 커패시턴스 값들이 혼합된 출력 값들은 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 각각으로 출력될 수 있다. 터치 처리부(300)는 상기 혼합된 커패시턴스 값들에 기초하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 5에서는, 2개의 구동 전극들(예를 들어, 제1 구동 전극(DE1) 및 제2 구동 전극(DE2))이 하나의 그룹인 것을 전제로 설명하기로 한다. 예를 들어, 제1 구동 전극(DE1) 및 제2 구동 전극(DE2)에 정현파의 제1 구동 신호(TX1) 및 제2 구동 신호(TX2)가 각각 실질적으로 동시에 공급될 수 있다. 제n-1 구동 전극(DEn-1) 및 제n 구동 전극(DEn)에는 제n-1 구동 신호(TXn-1) 및 제n 구동 신호(TXn)가 각각 실질적으로 동시에 공급될 수 있다.
실시예에 따라, 제1 구동 신호(TX1) 및 제n-1 구동 신호(TXn-1)는 서로 다른 시점에 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 신호(TX1) 및 제2 구동 신호(TX2)에 기초하여 제1 구동 전극(DE1) 및 제2 구동 전극(DE2)에 대응하는 영역에서의 혼합된 커패시턴스 값들이 출력될 수 있다. 마찬가지로, 제n-1 구동 신호(TXn-1) 및 제n 구동 신호(TXn)에 기초하여 제n-1 구동 전극(DEn-1) 및 제2 구동 전극(DEn)에 대응하는 영역에서의 혼합된 커패시턴스 값들이 출력될 수 있다.
이와 같이, 구동 전극들(DE1 내지 DEn)은 복수의 구동 전극들 단위로 그룹화되어 동시에 구동될 수 있으며, 이는, 멀티 채널 구동(Multi-Channel Driving; MCD)으로 이해될 수 있다. 도 5의 실시예에서는, 2개의 구동 전극들 단위로 구동 전극들(DE1 내지 DEn)이 동시에 구동(예를 들어, 2-MCD)될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 그룹화되는 구동 전극들의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 신호 생성부(200)는 각각의 구동 전극들(DE1 내지 DEn)에 구동 신호들(TX1 내지 TXn)을 공급할 수 있다. 구동 신호들(TX1 내지 TXn)은 기 설정된 정현파 신호들일 수 있다. 구동 신호 생성부(200)는 제1 구동 기간(DT1) 동안 직교성을 만족하는 제1 및 제2 구동 신호들(TX1, TX2)을 제1 및 제2 구동 전극들(DE1, DE2)로 각각 공급할 수 있다.
코드 분할 다중 접속 방식을 사용하는 본 발명의 실시예들에 있어서, 구동 신호들이 직교성을 만족해야 감지 신호에 포함되는 혼합된 커패시턴스 값들이 구별될 수 있다. 이 때, 혼합된 커패시턴스 값들이 구별되어야 터치 위치가 검출될 수 있다.
직교성은 디지털 신호를 논리 연산 하거나, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하여 디지털 논리 연산을 수행한 경우, 자신과 같은 변수를 연산했을 때 1의 값을 자신과 다른 변수를 연산했을 때 0의 값을 출력하는 변수의 성질 의미할 수 있다. 이에 따라, 이러한 직교성에 의해, 터치에 의한 커패시턴스 차이에 기초한 터치 감지 값 산출 시, 혼합된 커패시턴스들이 독립적으로 구분되고, 노이즈 성분이 손쉽게 제거될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 구동 신호들(TX1, TX2)의 위상에 대응하는 참조 코드가 설정될 수 있다. 참조 코드가 직교성을 갖는 직교 코드로 설정되며, 제1 및 제2 구동 신호들(TX1, TX2)의 위상이 직교 코드에 대응하여 출력되는 경우, 감지 신호에 대한 디지털 변조/복조 시 노이즈 제거에 유리하고, 터치 감지부(100)의 해당 위치에 대한 증폭된 감지 값을 얻을 수 있다.
구동 신호 생성부(200)는 제1 구동 기간(DT1)과 다른 제2 구동 기간(DT2) 동안 직교성을 만족하는 제n-1 및 제n 구동 신호들(TXn-1, TXn)을 제n-1 및 제n 구동 전극들(DEn-1, DEn)로 각각 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 신호 생성부(200)는 참조 코드에 기초하여 구동 신호들(TX1 내지 TXn)의 위상 및 파형을 결정할 수 있다. 참조 코드는 성분 1 또는 성분 -1을 포함하는 정사각 행렬로 표현될 수 있다. 성부 1과 성분 -1은 서로 반대 극(polarity)의 정현파들을 정의할 수 있다. 참조 코드는 디지털 데이터로 정의될 수 있다.
또한, 구동 신호 생성부(200)는 기 설정된 시점마다 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들(TX1 내지 TXn)의 위상들을 제어할 수 있다.
터치 처리부(300)는 감지 전극들(SE1 내지 SEm)로부터 구동 신호들(TX1 내지 TXn)에 따른 감지 신호들을 수신할 수 있다. 감지 신호들은 혼합된 커패시턴스 값들을 포함할 수 있다. 터치 처리부(300)는 감지 신호들 및 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 검출(판단)할 수 있다.
도 6은 도 5의 터치 센서에 포함되는 구동 신호 생성부와 터치 처리부 사이의 회로 구성에 대한 등가 회로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 등가 회로(EC)는 전송 저항(R_TX), 전송 커패시터(C_TX), 감지 커패시터(C_M), 수신 커패시터(C_RX), 수신 저항(R_RX)을 포함할 수 있다.
전송 저항(R_TX)은 구동 신호 생성부(200) 및 감지 커패시터(C_M)의 일 전극 사이에 연결되고, 전송 커패시터(C_TX)는 감지 커패시터(C_M)의 일 전극 및 그라운드 사이에 연결되며, 수신 커패시터(C_RX)는 감지 커패시터(C_M)의 타 전극 및 그라운드 사이에 연결되고, 수신 저항(R_RX)은 감지 커패시터(C_M)의 타 전극 및 터치 처리부(300) 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 등가 회로(EC)는 구동 전극들(DE1 내지 DEn) 중 선택된 하나, 및 선택된 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 중 하나를 포함할 수 있다.
전송 저항(R_TX)은 선택된 구동 전극 및 이에 연결된 신호선의 등가 저항이고, 전송 커패시터(C_TX)는 선택된 구동 전극 및 이에 연결된 신호선의 등가 기생 커패시턴스일 수 있다. 수신 저항(R_RX)은 선택된 감지 전극 및 이에 연결된 신호선의 등가 저항이고, 수신 커패시터(C_RX)는 선택된 감지 전극 및 이에 연결된 신호선의 등가 기생 커패시턴스일 수 있다.
이와 같이, 구동 전극으로 구동 신호가 공급되는 경우, 구동 신호는 전송 저항(R_TX) 및 전송 커패시터(C_TX)에 기인한 RC 지연을 가질 수 있다. 마찬가지로, 감지 신호는 수신 저항(R_RX) 및 수신 커패시터(C_RX)에 기인한 RC 지연을 가질 수 있다. RC 지연은 구동 신호 및/또는 감지 신호의 위상 지연을 야기할 수 있다.
이러한 구동 신호의 RC 지연은 구동 전극과 구동 신호 생성부(200) 간의 상대적인 거리, 구동 전극에 연결되는 신호선의 길이 등에 의해 구동 전극마다 편차를 가질 수 있다. 또한, 감지 신호의 RC 지연은 구동 전극에 연결된 신호선들의 길이 등에 의해 감지 전극마다 편차를 가질 수도 있다.
예를 들어, 제1 구동 신호(TX1)의 RC 지연은 제2 구동 신호(TX2)의 RC 지연보다 클 수 있다.
이러한 RC 지연의 편차 및 누적에 의해 구동 전극들(DE1 내지 DEn)에서의 정현파인 구동 신호의 위상이 지연되고, 위상 지연 편차가 발생될 수 있다. 또한, 구동 신호들의 위상 지연 및/또는 위상 지연 편차에 의해 감지 신호들의 위상 지연 편차가 발생될 수 있다.
이에 따라, 구동 신호들(예를 들어, 제1 구동 신호(TX1)와 제2 구동 신호(TX2))의 직교성(예를 들어, 구동 신호들에 대응하는 참조 코드의 직교성)이 깨지고, 감지 신호 및 이에 의해 산출되는 감지 값의 노이즈가 증가되며, 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)가 저하될 수 있다.
특히, 표시 장치(DD) 및 터치 센서(TS)가 대형화될수록 구동 신호들의 RC 지연 및 RC 지연의 편차가 커질 수 있다. 따라서, 구동 신호들의 위상 지연에 의한 참조 코드의 직교성이 깨질 확률이 높아진다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서(TS)는 구동 신호들에 대응하는 참조 코드의 직교성이 이러한 RC 지연 및 위상 지연에 의해 깨지지 않도록, 기 설정된 시점마다 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들의 위상 지연을 제어할 수 있다. 즉, 구동 신호 생성부는 구동 신호들의 위상 지연을 미리 보상하기 위해 상기 시점마다 구동 신호들의 정현파의 극성을 포함하는 참조 코드를 업데이트할 수 있다.
도 7은 도 5의 터치 센서에 포함되는 구동 신호 생성부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 구동 신호 생성부(200)는 정현파 생성부(210) 및 코드 생성부(220)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 신호 생성부(200)는 저장부(230)를 더 포함할 수 있다.
정현파 생성부(210)는 구동 신호를 위한 정현파를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 정현파 생성부(210)는 제1 전원(211) 및 제2 전원(212)을 포함할 수 있다. 제1 전원(211) 및 제2 전원(212)은 정현파 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원(211) 및 제2 전원(212)으로부터 출력되는 정현파 신호들은 동일한 주파수, 동일한 위상, 및 동일한 크기를 가질 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 정현파 생성부(210)는 하나의 전원만을 포함할 수 있다.
정현파 생성부(210)에서 출력된 정현파 신호들은 코드 생성부(220)에 제공될 수 있다. 코드 생성부(220)는 참조 코드(R_CODE)에 응답하여 정현파 신호의 정 위상 신호 또는 역 위상 신호를 구동 신호들로서 출력할 수 있다.
참조 코드(R_CODE)는 멀티 채널 구동에 정의된 구동 전극 단위에 대응하는 행렬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 참조 코드(R_CODE)는 정사각 행렬을 포함할 수 있다. 정사각 행렬의 성분들 각각은 1 또는 -1을 포함할 수 있다. 1과 -1은 상호 반대 극성의 정현파들을 정의할 수 있다. 예를 들어, 성분 1이 sin(x)의 파형을 정의하는 경우, 성분 -1은 -sin(x)의 파형을 정의할 수 있다.
코드 생성부(220)는 제1 코드 생성부(221) 및 제2 코드 생성부(222)를 포함할 수 있다. 코드 생성부(220)는 아날로그 멀티플렉서(223)를 더 포함할 수 있다. 제1 코드 생성부(221), 제2 코드 생성부(222), 및 아날로그 멀티플렉서(223)는 구동 전극들(DE1 내지 DEn) 각각에 접속될 수 있다.
제1 코드 생성부(221)는 제1 전원(211)에 접속될 수 있다. 제1 코드 생성부(221)는 입력된 정현파 신호의 정 위상 신호를 출력할 수 있다.
제2 코드 생성부(222)는 제2 전원(212)에 접속될 수 있다. 제2 코드 생성부(222)는 입력된 정현파 신호의 역 위상 신호를 출력할 수 있다.
아날로그 멀티플렉서(223)는 제1 코드 생성부(221)로부터 공급된 정 위상 신호 및 제2 코드 생성부(222)로부터 공급된 역 위상 신호 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서(223)는 참조 코드(R_CODE)에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 멀티플렉서(223)는 참조 코드의 값 -1에 응답하여 역 위상 신호를 출력하거나, 참조 코드의 값 1에 응답하여 정 위상 신호를 출력할 수 있다.
아날로그 멀티플렉서(223)로부터 출력되는 신호는 구동 신호로서 구동 전극들(DE1 내지 DEn) 중 하나로 제공될 수 있다. 구동 신호들의 출력에 따라 구동 전극들(DE1 내지 DEn)과 제1 감지 전극(SE1) 사이에 터치에 의한 커패시턴스들(C1 내지 Cn)이 생성될 수 있다.
저장부(230)는 멀티 채널 구동에 대응하는 복수의 직교 코드들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 4개의 구동 전극들 단위로 코드 분할 다중 접속 방식을 통해 터치 검출을 수행하는 4-MCD 방식의 경우, 저장부(230)는 4x4 행렬에 대응하는 직교 코드들을 포함할 수 있다. 8개의 구동 전극들 단위로 터치 검출을 수행하는 8-MCD 방식의 경우, 저장부(230)는 8x8 행렬에 대응하는 직교 코드들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 행 성분을 열 성분으로 치환환 행렬과 원래의 행렬이 동일한 특징을 갖는 정사각 행렬은 직교 코드를 만족하는 행렬로서 저장될 수 있다.
코드 생성부(220) 기 설정된 시점에 직교 코드들 중 하나를 참조 코드(R_CODE)로 선택(업데이트)할 수 있다. 상기 시점은 RC 지연에 의해 구동 신호들의 참조 코드의 직교성이 깨지는 시점일 수 있다. 상기 시점들은 제품 출하 전 실험에 의해 검출되며, 터치 구동부(10) 내에 설정될 수 있다.
예를 들어, 소정의 구동 신호의 위상 지연 값이 π/4보다 큰 경우, 이에 대응하는 참조 코드의 직교성이 깨질 수 있다. 따라서, 참조 코드(R_CODE)를 업데이트하는 시점은 소정의 구동 신호의 위상 지연 값이 π/4를 넘지 않는 시간 내에서 결정될 수 있다. 또는, 구동 신호들이 병렬로 공급되는 기간 중, 구동 신호들 간의 위상 지연 편차가 π/4를 넘지 않는 시간 내에서 결정될 수 있다.
도 8은 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 감지부의 일부의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9a는 도 8의 터치 감지부의 구동 전극들에 공급되는 구동 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다. 도 9b는 도 9a의 구동 신호들에 대응하는 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 9c는 도 9a의 구동 신호들의 지연에 의해 정현파의 위상이 변경된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 7, 도 8, 도 9a, 도 9b, 및 도 9c를 참조하면, 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)로 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 병렬로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 터치 감지부(100)는 4-MCD 방식으로 구동되며, 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)은 제1 그룹(G1)으로 정의될 수 있다. 마찬가지로, 나머지 구동 전극들도 연속하는 4개의 구동 전극들마다 그룹화되어 구동될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4) 및 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)과 교차하여 제공되는 제1 감지 전극(SE1)에 의해 제1 내지 제4 커패시턴스들(C1 내지 C4)이 형성될 수 있다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 제1 구동 기간(DT1)에 정현파인 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)로 각각 공급될 수 있다. 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 위상은 참조 코드(R_CODE)에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 구동 기간(DT1)은 터치 처리부(300)가 감지 전극들(SE1 내지 SEm)로부터 수신되는 감지 신호들을 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)에 대응하는 위치(location)에 대한 터치 감지 값으로서 검출하는 기간일 수 있다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 4-MCD 방식에서 참조 코드(R_CODE)는 4x4 행렬을 포함할 수 있다. 참조 코드(R_CODE)의 성분 값 1은 정 위상 정현파(예를 들어, sin(x))의 한 주기(T)를 정의하고, 참조코드(R_CODE)의 성분 값 -1은 역 위상 정현파(예를 들어, -sin(x))의 한 주기(T)를 정의할 수 있다. 또한, 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 가질 수 있다.
참조 코드(R_CODE)의 행의 개수는 제1 그룹(G1)의 구동 전극들(TX1 내지 TX4)의 개수에 대응하고, 참조 코드(R_CODE)의 열의 개수는 정현파의 주기가 반복되는 횟수(예를 들어, 4회)에 대응할 수 있다.
따라서, 4x4 행렬에 의해 구동 기간(DT1)은 정현파가 4 주기 동안 출력되는 시간에 대응할 수 있다. 도 9b의 참조 코드(R_CODE)에 응답하여 출력되는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)은 이론적으로 도 9a에 도시된 바와 같은 파형을 가질 수 있다.
제1 구동 기간(DT1)에 공급되는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)에 의해 생성되는 제1 감지 전극(SE1)의 감지 신호는 참조 코드의 전치 행렬을 이용한 디지털 연산 과정을 통해 제1 내지 제4 커패시턴스들(C1 내지 C4)이 증폭된 값으로 출력될 수 있다.
이러한 디지털 연산 과정을 위해서는 참조 코드의 극성 및 직교성이 유지되어야 한다.
도 9c에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 실제 출력 파형(A_S, 실선으로 도시됨)의 위상은 RC 지연 등의 요인으로 인해 이상적인 출력 파형(I_S, 점선으로 도시됨)의 위상보다 지연될 수 있다.
다만, 제1 구동 기간(DT1) 내에서, 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4) 각각의 위상 지연이 π/4 이하인 경우, 각각의 시구간들(T1 내지 T4)에서의 정현파의 극성은 유지될 수 있다. 예를 들어, 제1 시구간(T1), 제2 시구간(T2), 및 제3 시구간(T3)에서 위상 지연된 제1 구동 신호(TX1)의 파형의 극성은 모두 참조 코드(R_CODE)의 성분 값 1에 대응 가능하며, 제4 시구간(T4)에서 위상 지연된 제1 구동 신호(TX1)의 파형의 극성은 참조 코드(R_CODE)의 성분 값 -1에 대응 가능할 수 있다.
따라서, 도 9c의 위상 지연의 경우, 참조 코드(R_CODE)의 직교성이 깨지지 않으므로, 참조 코드(R_CODE)의 업데이트가 불필요하다.
도 10a는 도 9a의 구동 신호들의 지연에 의해 정현파의 위상이 변경된 일 예를 나타내는 도면이다. 도 10b는 도 10a의 구동 신호들에 대응하여 변화된 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 실제 출력 파형(A_S, 실선으로 도시됨)의 위상은 RC 지연 등의 요인으로 인해 이상적인 출력 파형(I_S, 점선으로 도시됨)의 위상보다 지연될 수 있다. 도 10a에서, 이상적인 출력 파형(I_S, 점선으로 도시됨)은 도 9b의 참조 코드(R_CODE)에 대응할 수 있다.
도 10a는 제1 구동 기간(DT1)에서 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 위상이 π만큼 지연된 일 예를 보여준다. 제1 구동 신호(TX1)는 제1 시구간(T1)에서 양극성이 우세한 경향을 나타내고, 제4 시구간(T4)에서는 음극성이 우세한 경향을 나타낸다. 또한, 제2 시구간(T2) 및 제3 시구간(T3)에서 제1 구동 신호(TX1)는 역 위상의 파형을 갖는다. 이에 따라, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 구동 신호(TX1) 출력에 대응하는 실제 코드의 제1 행은 [1, -1, -1, -1]로 표현될 수 있다.
이러한 제1 구동 신호(TX1)의 위상 지연 및 이에 따른 제1 구동 신호(TX1)에 대응하는 코드의 변화는 "제1 구동 신호(TX1)의 극성이 바뀐" 것으로 설명될 수 있다.
제2 내지 제4 구동 신호들(TX2 내지 TX4)에 대해서도 위와 같은 해석에 의해 도 10b의 실제 코드가 도출될 수 있다. 도 10b의 실제 코드는 직교성을 갖지 않으며, 터치 감지 값 산출 시 노이즈 성분이 증가될 수 있다.
다시 말하면, 참조 코드로 정의된 극성의 파형에 대하여 해당 시구간에서 위상 반전된 시간이 우세해지면, 직교성이 깨질 수 있다.
이러한 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 과도한 위상 지연을 방지하기 위해, 기 설정된 시점마다 참조 코드를 갱신하여 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 파형을 보상함으로써, 참조 코드의 직교성을 유지할 수 있다.
도 11은 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 처리부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5, 도 8, 도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 11을 참조하면, 터치 처리부(300)는 아날로그 신호 처리부(320), 아날로그 디지털 컨버터(340), 및 디지털 처리부(360)를 포함할 수 있다.
아날로그 신호 처리부(320)는 감지 전극들(SE1 내지 SEm)으로부터 전달되는 감지 신호들의 잡음을 제거하여 출력 신호들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 아날로그 신호 처리부(320)는 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 각각에 대응하는 아날로그 신호 처리 회로들(321 내지 32n)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 아날로그 신호 처리부(320)는 전하 증폭기, 밴드 패스 필터, 믹서, 및 로우 패스 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전하 증폭기는 인접한 두 개의 감지 전극들로부터 공급되는 감지 신호들을 차동하여 2개의 차동 신호들을 출력하는 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전하 증폭기는 이에 연결된 감지 전극으로부터 공급되는 감지 신호와 기준 전원으로부터 공급되는 기준 신호를 차동하여 2개의 차동 신호들을 출력하는 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전하 증폭기는 이에 연결된 감지 전극으로부터 공급되는 감지 신호를 증폭하여 출력하는 싱글-엔디드 전하 증폭기를 포함할 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 전하 증폭기의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
밴드 패스 필터는 전하 증폭기로부터 출력된 신호에서 특정 주파수 대역 신호만을 필터링하여 출력할 수 있다.
믹서는 밴드 패스 필터에서 필터링된 신호의 주파수를 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 믹서는 상대적으로 저주파 대역의 감지 신호 성분을 저주파 대역으로 주파수 변환하고, 상대적으로 저주파 대역의 잡음을 고주파 대역으로 주파수 변환할 수 있다.
로우 패스 필터는 믹서로부터 출력된 신호에서 고주파수 대역의 잡음을 필터링하고, 최종 출력 신호를 아날로그 디지털 컨버터(340)로 출력할 수 있다.
이와 같이, 아날로그 신호 처리부(320)는 전하 증폭기, 밴드 패스 필터, 믹서, 및 로우 패스 필터를 이용함으로써, 구동 신호들에 기초하여 변조된 원 신호만을 복원할 수 있도록 잡음을 제거할 수 있다.
다만, 이는 예시적인 것으로서, 상술한 기능을 수행하는 아날로그 신호 처리부(320)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
아날로그 디지털 컨버터(340)는 인가받은 아날로그 신호들을 디지털 감지 신호들로 변환하고, 디지털 감지 신호들을 디지털 처리부(360)에 제공할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(340)는 감지 전극들(SE1 내지 SEm) 각각에 대응하는 아날로그 디지털 변환 회로들(341 내지 34n)을 포함할 수 있다.
디지털 처리부(360)는 구동 전극들의 해당 그룹에 대응하는 참조 코드(R_CODE)의 역행렬에 디지털 감지 신호들을 적용하여 해당 위치의 감지된 커패시턴스들의 감지 값들을 산출할 수 있다. 예를 들어, 감지 값들은 아래와 같은 [수학식 1] 및 [수학식 2]의 행렬 연산 관계를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
HT x C = K
[수학식2]
C = (HT)-1 ｘ K
여기서, HT는 참조 코드(R_CODE)의 전치 행렬이고, C는 터치 감지부(100)의 추출하고자 하는 위치의 커패시턴스의 값이며 K는 디지털 감지 신호일 수 있다.
예를 들어, 도 8의 커패시턴스들(C1 내지 C4)은 [수학식 1]에서 C로 설정될 수 있다. 커패시턴스들(C1 내지 C4)은 4x4 행렬인 참조 코드(R_CODE)의 전치 행렬에 대한 역행렬과 제1 감지 전극(SE1)으로부터 수신된 감지 신호가 변환된 디지털 감지 신호(예를 들어, K = (K1, K2, K3, K4)를 포함함)의 곱으로부터 산출될 수 있다.
참조 코드(R_CODE)의 직교성에 의해 터치에 의해 커패시턴스 변화가 감지된 위치 이외의 위치에 대응하는 커패시턴스 값은 0으로 출력될 수 있다.
도 8을 통해서는 제1 감지 전극(SE1)에 대응하는 커패시턴스들(C1 내지 C4)이 산출되는 것으로 이해될 수 있으나, 복수의 감지 전극들에 대응하는 커패시턴스들이 동시에 출력될 수 있다. 예를 들어, 커패시턴스 값 C는 4 by i 행렬 형태로 추출되며, 이는 커패시턴스를 산출하려는 구동 전극들의 현재 그룹과 교차하는 i개의 감지 전극들에 따른 위치의 커패시턴스 값들일 수 있다.
추가적으로, [수학식 2]의 양변에 스칼라 곱의 적용이 가능하며, 스칼라 곱의 적용에 의해 커패시턴스 값 C이 증폭되어 출력될 수 있다.
도 12는 도 5의 터치 센서에 포함되는 터치 감지부의 일부의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12의 터치 감지부의 구동 전극들에 공급되는 구동 신호들의 일 예를 나타내는 파형도이다.
도 5, 도 12, 및 도 13을 참조하면, 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)로 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 병렬로 공급되고, 제k 내지 제k+3 구동 전극들(DEk 내지 DEk+3, 단, k는 4i+1(i는 자연수))로 제k 내지 제k+3 구동 신호들(TXk 내지 TXk+3)이 병렬로 공급될 수 있다.
도 13은 RC 지연이 반영되지 않은 이상적인 형태의 정현파 파형을 보여준다. 다만, 참조 코드(R_CODE)의 직교성을 깨지 않는 수준에서 실제 RC 지연이 발생될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 구동 기간들(DT1, DT2) 각각에서의 정현파의 실제 위상 지연은 π/4 이하의 수준일 수 있다.
터치 감지부(100)는 4-MCD 방식으로 구동될 수 있다. 이 때, 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)은 제1 그룹(G1)으로, 제k 내지 제k+3 구동 전극들(DEk 내지 DEk+3)은 제2 그룹(G2)으로 정의될 수 있다.
제1 구동 기간(DT1)에 제공되는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)에 기초하여 제1 내지 제4 커패시턴스들(C1 내지 C4)을 포함하는 감지 신호가 제1 감지 전극(SE1)을 통해 출력될 수 있다. 터치 처리부(300)는 감지 신호를 변조 및 복조하여 제1 내지 제4 커패시턴스들(C1 내지 C4)의 값을 각각 추출(산출)할 수 있다.
제2 구동 기간(DT2)에 제공되는 제k 내지 제k+3 구동 신호들(TXk 내지 TXk+3)에 기초하여 제k 내지 제k+3 커패시턴스들(Ck 내지 Ck+3)을 포함하는 감지 신호가 제1 감지 전극(SE1)을 통해 출력될 수 있다. 터치 처리부(300)는 감지 신호를 변조 및 복조하여 제k 내지 제k+3 커패시턴스들(Ck 내지 Ck+3)의 값을 각각 추출(산출)할 수 있다.
도 12 및 도 13에는 제1 감지 전극(SE1)에 대응하는 커패시턴스들을 검출하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 감지 전극들에 대응하는 위치의 커패시턴스들이 감지 신호들에 대한 연산을 통해 각각 산출될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 구동 신호들(TX1 내지 TXk+3)의 RC 지연이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹(G1) 및 제2 그룹(G2)으로 동일한 참조 코드의 구동 신호들이 공급되는 경우, 구동 전극들(TX1 내지 TX4, TXk 내지 TXk+3)의 등가 임피던스가 상이하므로, 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4) 또는 제k 내지 제k+3 구동 신호들(TXk 내지 TXk+3)의 참조 코드의 직교성이 깨질 수 있다.
따라서, 제2 그룹(G2)에 대한 커패시턴스 검출을 위한 제2 구동 기간(DT2)에 참조 코드가 업데이트될 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 구동 기간(DT1)에 대응하는 참조 코드와 제2 구동 기간(DT2)에 대응하는 참조 코드가 다를 수 있다. 따라서, 제1 구동 기간(DT1)의 제1 구동 신호(TX1)의 파형과 제2 구동 기간(DT2)의 제k 구동 신호(TXk)의 파형은 상이할 수 있다.
다만, 각각의 구동 기간들(DT1, DT2)에서 실제 구동 신호들의 위상 지연은 π/4 이하의 위상 지연은 직교성을 깨지 않으므로 허용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서(TS)는 정현파를 이용한 멀티 채널 구동(Multi-Channel Driving; MCD) 방식으로 높은 속도로 터치를 센싱할 수 있다. 또한, 터치 센서(TS)는, 정현파의 극성을 정의하는 참조 코드의 직교성을 충족하기 위해, π/4를 초과하는 위상 지연이 예측되는 시점마다 이에 대응하는 참조 코드 및 구동 신호들을 업데이트(리프레쉬)할 수 있다. 이에 따라, 구동 신호들의 위상 지연이 선보상되고, 참조 코드의 직교성에 의해 감지 신호로부터 복조(또는, 추출)되는 터치 감지부(100)의 해당 위치 별 커패시턴스가 비교적 정확히 검출될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센서(TS)는 RC 지연의 영향에 강건한 성질을 가질 수 있다. 따라서, 대형화된(또는, 헤비 로드(heavy load)를 갖는) 터치 환경에도 높은 수준의 터치 감지 속도 및 정확도가 보장될 수 있다.
도 14는 도 5의 터치 센서에 포함되는 저장부에 저장된 직교 코드들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 9a, 및 도 14를 참조하면, 저장부(230)는 멀티 채널 구동에 대응하는 복수의 직교 코드들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 4개의 구동 전극들 단위로 터치 검출을 수행하는 4-MCD 방식의 경우, 저장부(230)는 4x4 행렬에 대응하는 직교 코드들을 포함할 수 있다.
참조 코드(R_CODE)의 각 성분의 값은 1 또는 -1을 포함할 수 있다. 참조 코드(R_CODE)의 성분 값 1은 정 위상 정현파(예를 들어, sin(x))의 한 주기(T)를 정의하고, 참조 코드(R_CODE)의 성분 값 -1은 역 위상 정현파(예를 들어, -sin(x))의 한 주기(T)를 정의할 수 있다. 또한, 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 가질 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 4x4 행렬에서 직교성을 만족하는 행렬은 총 9개의 직교 코드들(CODE1 내지 CODE9)을 포함할 수 있다. 즉, 저장부(230)는 제1 내지 제9 직교 코드들(CODE1 내지 CODE9)의 정보를 포함할 수 있다. 제1 내지 제9 직교 코드들(CODE1 내지 CODE9) 중 선택된 하나가 참조 코드(R_CODE)로서 로드될 수 있다.
구동 신호들은 설정된 그룹 단위로 선택된 참조 코드(R_CODE)에 대응하는 파형으로 병렬로 출력될 수 있다. 이에 따라, 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 가질 수 있다.
도 15는 제1 구동 기간 내에서 참조 코드를 업데이트하여 구동 신호들의 파형을 변경하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5, 도 8, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 제1 구동 기간(DT1)에 제1 내지 제4 구동 전극들(DE1 내지 DE4)로 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 병렬로 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 구동 기간(DT1)은 참조 코드(R_CODE)에 대응하는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 출력되는 제1 내지 제4 단위 기간들(A1 내지 A4)을 포함할 수 있다.
도 15는 RC 지연이 반영되지 않은 이상적인 형태의 정현파 파형을 보여준다. 다만, 참조 코드(R_CODE)의 직교성을 깨지 않는 수준에서 실제 RC 지연이 발생될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 단위 기간들(A1 내지 A4) 각각에서의 정현파의 실제 위상 지연은 π/4 이하의 수준일 수 있다.
참조 코드가 업데이트되지 않는 종래의 구동 신호 출력 방식의 경우, 시간 경과에 따른 위상 지연의 누적에 의해 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4) 중 적어도 하나의 극성이 변할 수 있다. 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4) 중 적어도 하나의 극성이 변하는 경우, 직교성이 깨질 확률이 높아진다.
예를 들어, 실험적으로 RC 지연의 누적에 의해 제3 단위 기간(A3)부터 참조 코드의 직교성이 깨질 수 있으며, 직교성 깨짐을 방지하기 위해 제3 단위 기간(A3)에 대응하여 참조 코드(R_CODE)가 업데이트될 수 있다. 즉, 제3 단위 기간(A3)에 공급되는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)의 정형파 파형이 업데이트된 참조 코드(R_CODE)로 변할 수 있다.
예를 들어, 제1 단위 기간(A1) 및 제2 단위 기간(A2)에는 제4 직교 코드(CODE4, 도 14 참조)에 상응하는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 공급될 수 있다. 제3 단위 기간(A3) 및 제4 단위 기간(A4)에는 제2 직교 코드(CODE2, 도 14 참조)에 상응하는 제1 내지 제4 구동 신호들(TX1 내지 TX4)이 공급될 수 있다.
이에 따라, 구동 신호들의 위상 지연이 선보상되고, 참조 코드의 직교성에 의해 감지 신호로부터 복조(또는, 추출)되는 터치 감지부(100)의 해당 위치 별 커패시턴스가 비교적 정확히 검출될 수 있다.
도 16은 도 5의 터치 센서의 구동에 적용되는 참조 코드의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 16을 참조하면, 터치 센서(TS)는 8개의 구동 전극들 단위로 터치 검출을 수행하는 8-MCD 방식으로 구동될 수 있다. 이에 따라, 참조 코드(R_CODE)는 8x8 행렬로 정의될 수 있다.
정현파 파형의 위상(또는, 극성)을 정의하는 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 갖도록 정의될 수 있다. 참조 코드(R_CODE)는 4개의 4x4 행렬의 조합으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 갖는 행렬 M의 조합으로 형성될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 참조 코드(R_CODE)를 4개의 사분면으로 분할하였을 때, 제1 사분면, 제2 사분면, 및 제3 사분면은 각각 행렬 M의 성분을 가지며, 제4 사분면은 행렬 -M의 성분을 가질 수 있다.
이와 같이 결정된 8x8 행렬의 참조 코드(R_CODE)는 직교성을 가질 수 있다.
한편, 터치 센서(TS)는 16개의 구동 전극들 단위로 터치 검출을 수행하는 16-MCD 방식으로도 구동될 수 있다. 이 경우, 참조 코드(R_CODE)는 16x16 행렬로 정의될 수 있다. 16x16 행렬은 4개의 8x8 행렬의 조합으로 정의되며, 직교성을 갖는다.
16x16 행렬을 정의하는 방식은 도 16을 참조하여 설명된 방식과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 16x16 행렬의 참조 코드의 제1 사분면, 제2 사분면, 및 제3 사분면은 각각 도 16의 참조 코드(R_CODE)의 성분을 가지며, 제4 사분면은 도 16의 참조 코드(R_CODE)의 역 위상 값을 가질 수 있다.
이와 같이, 노이즈에 강건한 참조 코드(R_CODE)에 기초하여 구동되는 코드 분할 다중화(code-division multiplexing) 방식의 터치 센서 구동은 8-MCD 방식, 16-MCD 방식 등으로 확장될 수 있다. 이에 따라, 대면적 표시 장치에서의 터치 감지 속도가 더욱 개선될 수 있다.
도 17은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 17을 참조하면, 표시 장치(DD)의 표시 패널(DP)은 베이스층(BL)(또는, 기판), 버퍼층(BFL), 화소 회로층(PCL), 발광 소자층(LDL), 및 봉지층(TFE)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(TR)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(TR)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(TR)의 게이트 전극(GE, 또는, 제어 전극)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 주사선들(도 18의 GL)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다.
제1 절연층(INS1) 상에는 게이트 전극(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(TR)의 제1 트랜지스터 전극(TE1)(또는, 소스 전극) 및 제2 트랜지스터 전극(TE2)(또는, 드레인 전극)이 배치될 수 있다.
제1 트랜지스터 전극(TE1) 및 제2 트랜지스터 전극(TE2)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(TR)는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
제2 절연층(INS2) 상에 제1 트랜지스터 전극(TE1)과 제2 트랜지스터 전극(TE2)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 유기 물질을 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(TE2)에 연결될 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 개구부(OP)를 포함하고, 개구부(OP)는 발광 영역(PXA)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)는 표시 영역(DD-DA)에 배치될 수 있다. 표시 영역(DD-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(TE2)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(TE2)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. 예를 들어, 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 봉지층(TFE)이 배치될 수 있다. 봉지층(TFE)은 화소(PX)들에 공통적으로 배치된다. 봉지층(TFE)은 제2 전극(CE)을 직접 커버할 수 있다. 일 실시예에서, 봉지층(TFE)과 제2 전극(CE) 사이에는, 제2 전극(CE)을 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 이때 봉지층(TFE)은 캡핑층을 직접 커버할 수 있다.
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.
일 실시예에서, 봉지층(TFE) 상에는 앞서 설명된 터치 센서층(예를 들어, 도 2a의 TSL)이 배치될 수 있다.
도 18은 도 1a의 표시 장치에 포함되는 표시 패널의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 18을 참조하면, 표시 패널(DP)은 영상이 표시되는 표시 영역(DD-DA) 및 표시 영역(DD-DA)에 인접한 비표시 영역(DD-NDA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(DD-NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역이다. 비표시 영역(DD-NDA)은 표시 영역(DD-DA)의 외측에 배치될 수 있다.
표시 영역(DD-DA)은 화소(PX)가 제공된 화소 영역들을 포함할 수 있다. 비표시 영역(DD-NDA)에는 배선들의 패드들이 제공되는 패드부(PD)가 제공될 수 있다. 비표시 영역(DD-NDA)에는 화소(PX)들에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부(미도시)가 제공될 수 있다. 데이터 구동부는 데이터선들을 통해 화소(PX)들 각각에 데이터 신호를 제공할 수 있다. 데이터 구동부는 후술하는 타이밍 제어회로(TC)에 포함될 수도 있다.
표시 패널(DP)은 구동 회로(GDC), 신호선들(SGL), 패드부(PD), 및 화소(PX)들을 포함할 수 있다.
화소(PX)들은 표시 영역(DD-DA)에 배치될 수 있다. 화소(PX)들 각각은 발광 소자 및 발광 소자에 연결된 화소 구동 회로를 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, 화소(PX)들 각각은 단일(single) 발광 소자를 포함하거나, 다른 실시예에서 화소(PX)들 각각은 복수의 발광 소자들을 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자들은 상호 직렬, 병렬, 또는, 직병렬로 연결될 수 있다.
구동 회로(GDC)는 주사 구동 회로를 포함할 수 있다. 주사 구동 회로는 주사 신호들을 생성하고, 주사 신호들을 주사선들(GL)에 순차적으로 제공하거나 출력할 수 있다.　주사 구동 회로는 화소(PX)들의 구동 회로에 다른 제어신호를 더 제공할 수도 있다.
주사 구동 회로는 화소(PX)들의 구동 회로와 동일한 공정, 예컨대 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 통해 형성된 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
신호선들(SGL)은 주사선들(GL), 데이터선들(DL), 전원선(PL), 및 제어 신호선(CSL)을 포함할 수 있다. 주사선들(GL) 각각은 화소(PX)들 중 대응하는 화소에 연결되고, 데이터선들(DL) 각각은 화소들(PX) 중 대응하는 화소에 연결될 수 있다. 전원선(PL)은 화소(PX)들에 연결될 수 있다. 제어 신호선(CSL)은 주사 구동 회로에 제어신호들을 제공할 수 있다.
신호선들(SGL)은 표시 영역(DD-DA) 및 비표시 영역(DD-NDA)에 중첩할 수 있다. 신호tjs들(SGL)은 패드부(또는, 패드 부분) 및 라인부(또는, 라인 부분)를 포함할 수 있다. 라인부는 표시 영역(DD-DA) 및 비표시 영역(DD-NDA)에 중첩할 수 있다. 패드부는 라인부의 말단에 연결될 수 있다. 패드부는 비표시 영역(DD-NDA)에 배치되고, 신호 패드들(DP-PD) 중 대응하는 신호 패드에 중첩할 수 있다. 비표시 영역(DP-NDA) 중 신호 패드들(DP-PD)이 배치된 영역은 패드 영역(NDA-PD)으로 정의될 수 있다.
화소(PX)들에 연결된 라인부가 신호선들(SGL)의 대부분을 구성할 수 있다. 라인부는 화소(PX)들의 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 패드 영역(NDA-PD)에 배치된 더미 패드들(IS-DPD)을 더 포함할 수 있다. 더미 패드들(IS-DPD)은 신호선들(SGL)과 동일한 공정을 통해 형성되므로 신호선들(SGL)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 더미 패드들(IS-DPD)은 터치 센서를 포함하는 표시 장치(DD)에서 선택적으로 구비될 수 있다.
도 17에는 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 구동 회로(GDC)를 제어하는 게이트 구동 제어 신호를 생성하며, 게이트 구동 제어 신호를 구동 회로(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. 일 실시예에서, 데이터 구동부의 적어도 일부의 기능은 타이밍 제어회로(TC)에 포함될 수도 있다.
또한, 회로기판(PCB)에는 입력 감지 회로(IS-C, 또는, 터치 구동부)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 신호선들을 더 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 터치 감지부 200: 구동 신호 생성부
300: 터치 처리부 210: 정현파 생성부
220: 코드 생성부 230: 저장부
320: 아날로그 신호 처리부 340: 아날로그 디지털 컨버터
360: 디지털 처리부 DD: 표시 장치
DP: 표시 패널 TS: 터치 센서
TSA: 터치 감지 영역(터치 감지부)
DE: 구동 전극 SE: 감지 전극
TX: 구동 신호 RX: 감지 신호
R_CODE: 참조 코드

Claims (19)

  1. 구동 전극들 및 감지 전극들을 포함하는 터치 감지부;
    참조 코드에 기초하여 정현파인 구동 신호들의 위상을 결정하고, 상기 구동 신호들을 상기 감지 전극들로 각각 공급하는 구동 신호 생성부; 및
    상기 감지 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 감지 신호들을 수신하고, 상기 감지 신호들 및 상기 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 판단하는 터치 처리부를 포함하며,
    상기 구동 신호 생성부는 기 설정된 시점마다 상기 참조 코드를 업데이트하여 상기 구동 신호들의 상기 위상을 제어하는, 터치 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 제1 구동 기간 동안 제1 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급하는, 터치 센서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 구동 기간에서 상기 정현파의 주기에 대응하는 기간에 상기 제1 그룹으로 공급되는 상기 구동 신호들의 적어도 하나의 위상은 나머지 구동 신호의 위상과 반대인, 터치 센서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 참조 코드의 성분은 1 또는 -1을 포함하는 정사각 행렬을 포함하고,
    성분 1 및 성분 -1은 서로 반대 극성(polarity)의 정현파들을 각각 정의하는, 터치 센서.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 참조 코드는 직교 코드인, 터치 센서.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 참조 코드의 행의 개수는 상기 제1 그룹의 상기 구동 전극들의 개수에 대응하고,
    상기 참조 코드의 열의 개수는 상기 정현파의 주기가 반복되는 횟수에 대응하는, 터치 센서.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는,
    정현파 신호를 생성하는 정현파 생성부; 및
    상기 참조 코드에 응답하여 상기 정현파 생성부로부터 공급되는 상기 정현파 신호의 정 위상 신호 또는 역 위상 신호를 상기 구동 신호들로서 출력하는 코드 생성부를 포함하는, 터치 센서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는,
    복수의 직교 코드들을 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 코드 생성부는 상기 기 설정된 시점에 상기 직교 코드들 중 하나를 상기 참조 코드로 선택하는, 터치 센서.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 제2 구동 기간 동안 제2 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급하는, 터치 센서.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 구동 기간 동안 상기 제1 그룹의 제1 구동 전극으로 공급되는 제1 구동 신호의 파형은 상기 제2 구동 기간 동안 상기 제2 그룹의 제1 구동 전극으로 공급되는 제2 구동 신호의 파형과 상이한, 터치 센서.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 구동 기간은 상기 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 상기 제1 그룹에 공급되는 복수의 단위 기간들을 포함하는, 터치 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제1 구동 기간의 일부 단위 기간들에서 제1 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 출력되고, 상기 제1 구동 기간의 다른 일부의 단위 기간들에서 제2 참조 코드에 대응하는 상기 구동 신호들이 출력되는, 터치 센서.
  13. 제 2 항에 있어서, 상기 터치 처리부는,
    상기 감지 신호들의 잡음을 제거하여 출력 신호들을 생성하는 아날로그 신호 처리부;
    상기 출력 신호들을 디지털 감지 신호들로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터; 및
    상기 참조 코드를 이용하여 상기 디지털 감지 신호들을 복조함으로써, 감지된 커패시턴스들을 산출하는 디지털 처리부를 포함하는, 터치 센서.
  14. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 구동 기간에서 상기 구동 신호들의 최대 위상 지연은 π/4 미만인, 터치 센서.
  15. 화소들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 배치되며, 구동 전극들 및 감지 전극들을 포함하는 터치 감지부;
    참조 코드에 기초하여 정현파인 구동 신호들의 위상을 결정하고, 상기 구동 신호들을 상기 감지 전극들로 각각 공급하는 구동 신호 생성부; 및
    상기 감지 전극들로부터 상기 구동 신호들에 따른 감지 신호들을 수신하고, 상기 감지 신호들 및 상기 참조 코드에 기초하여 터치 위치를 판단하는 터치 처리부를 포함하며,
    상기 구동 신호 생성부는 기 설정된 시점마다 상기 참조 코드를 업데이트하여 상기 구동 신호들의 상기 위상을 제어하는, 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 화소들의 구동을 제어하는 표시 구동부를 더 포함하는, 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는 제1 구동 기간 동안 제1 그룹에 포함되는 구동 전극들에 상기 구동 신호들을 병렬로 공급하는, 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 참조 코드의 성분은 1 또는 -1을 포함하는 정사각 행렬을 포함하고,
    성분 1 및 성분 -1은 서로 반대 극성(polarity)의 정현파들을 각각 정의하는, 표시 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 구동 신호 생성부는,
    정현파 신호를 생성하는 정현파 생성부; 및
    상기 참조 코드에 응답하여 상기 정현파 생성부로부터 공급되는 상기 정현파 신호의 정 위상 신호 또는 역 위상 신호를 상기 구동 신호들로서 출력하는 코드 생성부를 포함하는, 표시 장치.
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