KR20220143217A - 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템 - Google Patents

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KR20220143217A
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임상현
김가영
박영민
전현지
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시부, 상기 표시부 상에 배치된 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센싱부, 및 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 상기 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하며, 상기 터치 구동부는 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신한다.

Description

표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템{DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다. 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 평판 표시 장치일 수 있다. 이러한 평판 표시 장치 중에서 발광 표시 장치는 표시 패널의 화소들 각각이 스스로 발광할 수 있는 발광 소자를 포함함으로써, 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛 없이도 화상을 표시할 수 있다.
스마트 폰이나 태블릿 PC를 중심으로 터치 입력을 인식하는 터치 센싱부가 표시 장치의 입력 장치로 많이 적용되고 있다. 터치 센싱부는 사용자의 터치 입력 여부를 판단하고, 해당 위치를 터치 입력 좌표로 산출한다. 표시 장치는 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손가락)를 이용한 터치 입력, 및 전자 펜을 이용한 터치 입력을 지원하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 센서층 또는 디지타이저층을 포함하지 않고, 사용자 신체의 터치를 감지하는 터치 센싱부를 이용하여 터치 입력 부재의 터치를 감지할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예의 표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시부, 상기 표시부 상에 배치된 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센싱부, 및 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 상기 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하며, 상기 터치 구동부는 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신한다.
상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호를 출력할 수 있다.
상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제3 및 제4 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제3 및 제4 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 N개(N은 양의 정수)의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 M개(M은 N과 다른 양의 정수)의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 제1 측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극과, 상기 특정 지점의 제1 측에 인접한 제2 측에 배치된 제1 및 제2 감지 전극에 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하며, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 제1 측에 반대되는 제3 측에 배치된 제3 및 제4 구동 전극과, 상기 특정 지점의 제2 측에 반대되는 제4 측에 배치된 제3 및 제4 감지 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 구동 전극과 상기 제1 및 제2 감지 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제3 및 제4 구동 전극과 상기 제3 및 제4 감지 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 내지 제4 구동 전극의 위치를 기초로 상기 특정 지점의 제1 축 좌표를 판단하고, 상기 제1 내지 제4 감지 전극의 위치를 기초로 상기 특정 지점의 제2 축 좌표를 판단할 수 있다.
상기 터치 구동부는 복수의 전자기 센싱 기간 마다 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 양측에 배치된 터치 전극들을 선택하여 순차적으로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 양측에 배치된 터치 전극들로부터 순차적으로 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극에 상기 터치 구동 신호를 공급하는 구동 신호 공급부, 상기 복수의 터치 전극으로부터 상기 터치 센싱 신호를 수신하는 센싱 신호 수신부, 상기 복수의 터치 전극을 상기 구동 신호 공급부 또는 상기 센싱 신호 수신부에 선택적으로 연결시키는 스위칭부, 및 상기 센싱 신호 수신부의 출력을 기초로 터치 여부를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 구동 신호 공급부는 상기 제1 터치 구동 신호를 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 공급하는 제1 구동 신호 출력 모듈, 및 상기 제2 터치 구동 신호를 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 공급하는 제2 구동 신호 출력 모듈을 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는 제1 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 제1 구동 신호 출력 모듈에 연결시키고, 상기 제1 기간 직후의 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 센싱 신호 수신부의 제1 입력 단자에 연결시키는 제1 스위칭부, 및 상기 제1 기간 동안 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 제2 구동 신호 출력 모듈에 연결시키고, 상기 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 센싱 신호 수신부의 제2 입력 단자에 연결시키는 제2 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는 상기 복수의 터치 전극 중 일부의 터치 전극을 선택하여 상기 제1 스위칭부에 연결시키는 제1 멀티플렉서, 및 상기 복수의 터치 전극 중 다른 일부의 터치 전극을 선택하여 상기 제2 스위칭부에 연결시키는 제2 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예의 표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시부, 상기 표시부 상에 배치된 복수의 구동 전극, 및 상기 복수의 구동 전극에 접속된 복수의 구동 라인을 포함하는 터치 센싱부, 및 상기 복수의 구동 라인을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고, 상기 복수의 구동 라인 중 제1 구동 라인은 상기 복수의 구동 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극의 일단에 접속되고, 상기 복수의 구동 라인 중 제2 구동 라인은 상기 복수의 구동 전극 중 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극의 타단에 접속된다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 제2 구동 라인에 상기 제1 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 라인으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 라인으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하여 상기 제2 터치 센싱 신호의 위상을 지연시킬 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예의 터치 센싱 시스템은 영상을 표시하는 표시 장치, 및 상기 표시 장치에 터치를 입력하는 터치 입력 장치를 포함하고, 상기 표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시부, 상기 표시부 상에 배치된 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센싱부, 및 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하며, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 상기 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 구동부는 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신한다.
상기 터치 입력 부재는 상기 제1 및 제2 터치 구동 신호가 상기 터치 센싱부에 공급되는 제1 기간 동안 상기 특정 지점 상에 배치되면 전자기 공명 방식에 의해 충전될 수 있다.
상기 터치 입력 부재는 상기 제1 기간 직후의 제2 기간 동안 상기 제1 및 제2 터치 구동 신호의 공급이 중단되면 방전되고, 상기 터치 구동부는 상기 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고, 상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
실시예들에 따른 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 의하면, 터치 구동부는 특정 지점의 양측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극 각각에 서로 위상이 반대되는 제1 및 제2 터치 구동 신호 각각을 공급하여, 자기장의 보강 간섭에 따른 수직 방향의 자기장을 발생시켜 터치 입력 부재를 충전시킬 수 있다. 터치 구동부는 터치 입력 부재의 방전에 따른 수직 방향의 자기장을 기초로 유도된 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호를 출력하고 터치 입력 부재의 터치 여부를 판단할 수 있다. 표시 장치는 사용자 신체의 터치를 센싱하는 터치 센싱부를 이용하여 터치 입력 부재의 터치를 센싱할 수 있다. 따라서, 표시 장치는 터치 입력 부재의 전자기 공명 방식을 위한 별도의 센서층 또는 디지타이저층을 포함하지 않음으로써, 표시 장치의 두께를 감소시키고 비용을 절감시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 기전력, 터치 구동 신호, 및 차동 센싱 신호를 나타내는 파형도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 표시 구동부와 터치 구동부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 기전력, 터치 구동 신호, 및 차동 센싱 신호를 나타내는 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 모바일 폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 PC(Tablet Personal Computer), 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 또는 사물 인터넷(Internet Of Things, IOT)의 표시부로 적용될 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 장치(10)는 스마트 워치(Smart Watch), 워치 폰(Watch Phone), 안경형 디스플레이, 및 헤드 장착형 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)와 같이 웨어러블 장치(Wearable Device)에 적용될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 표시 장치(10)는 자동차의 계기판, 자동차의 센터페시아(Center Fascia), 자동차의 대쉬 보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(Room Mirror Display), 또는 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트로서 앞좌석의 배면에 배치되는 디스플레이에 적용될 수 있다.
표시 장치(10)는 사각형과 유사한 평면 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 사각형과 유사한 평면 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변이 만나는 모서리는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 장치(10)의 평면 형태는 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형과 유사하게 형성될 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동부(200), 회로 보드(300), 및 터치 구동부(400)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 메인 영역(MA) 및 서브 영역(SBA)을 포함할 수 있다.
메인 영역(MA)은 영상을 표시하는 화소들을 구비한 표시 영역(DA), 및 표시 영역(DA)의 주변에 배치된 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 발광 영역 또는 복수의 개구 영역으로부터 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 스위칭 소자들을 포함하는 화소 회로, 발광 영역 또는 개구 영역을 정의하는 화소 정의막, 및 자발광 소자(Self-Light Emitting Element)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 자발광 소자는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 다이오드(Quantum dot Light Emitting Diode), 및 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 바깥쪽 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 패널(100)의 메인 영역(MA)의 가장자리 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급하는 게이트 구동부, 및 표시 구동부(200)와 표시 영역(DA)을 연결하는 팬 아웃 라인들을 포함할 수 있다.
서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)의 일측으로부터 연장될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 벤딩(Bending), 폴딩(Folding), 롤링(Rolling) 등이 가능한 플렉서블(Flexible) 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 영역(SBA)이 벤딩되는 경우, 서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)과 두께 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 표시 구동부(200), 및 회로 보드(300)와 접속되는 패드부를 포함하 수 있다. 선택적으로, 서브 영역(SBA)은 생략될 수 있고, 표시 구동부(200) 및 패드부는 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다.
표시 구동부(200)는 표시 패널(100)을 구동하는 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동부(200)는 데이터 라인에 데이터 전압을 공급할 수 있다. 표시 구동부(200)는 전원 라인에 전원 전압을 공급하며, 게이트 구동부에 게이트 제어 신호를 공급할 수 있다. 표시 구동부(200)는 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 형성되어 COG(Chip on Glass) 방식, COP(Chip on Plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(100) 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(200)는 서브 영역(SBA)에 배치될 수 있고, 서브 영역(SBA)의 벤딩에 의해 메인 영역(MA)과 두께 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. 다른 예를 들어, 표시 구동부(200)는 회로 보드(300) 상에 실장될 수 있다.
회로 보드(300)는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 이용하여 표시 패널(100)의 패드부 상에 부착될 수 있다. 회로 보드(300)의 리드 라인들은 표시 패널(100)의 패드부에 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 보드(300)는 연성 인쇄 회로 보드(Flexible Printed Circuit Board), 인쇄 회로 보드(Printed Circuit Board), 또는 칩 온 필름(Chip on Film)과 같은 연성 필름(Flexible Film)일 수 있다.
터치 구동부(400)는 회로 보드(300) 상에 실장될 수 있다. 터치 구동부(400)는 표시 패널(100)의 터치 센싱부에 연결될 수 있다. 터치 구동부(400)는 터치 센싱부의 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 복수의 터치 전극 사이의 정전 용량의 변화량을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호는 소정의 주파수를 갖는 펄스 신호일 수 있다. 터치 구동부(400)는 복수의 터치 전극 사이의 정전 용량의 변화량을 기초로 터치 입력 여부 및 터치 좌표를 산출할 수 있다. 터치 구동부(400)는 집적 회로(IC)로 형성될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100)은 표시부(DU) 및 터치 센싱부(TSU)를 포함할 수 있다. 표시부(DU)는 기판(SUB), 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 봉지층(TFEL)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 베이스 기판 또는 베이스 부재일 수 있고, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 기판(SUB)은 벤딩(Bending), 폴딩(Folding), 롤링(Rolling) 등이 가능한 플렉서블(Flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)은 폴리이미드(PI)와 같은 고분자 수지 등의 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 화소들의 화소 회로를 구성하는 복수의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 게이트 라인들, 데이터 라인들, 전원 라인들, 게이트 제어 라인들, 표시 구동부(200)와 데이터 라인들을 연결하는 팬 아웃 라인들, 표시 구동부(200)와 패드부를 연결하는 리드 라인들을 더 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들 각각은 반도체 영역, 드레인 전극, 소스 전극, 및 게이트 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부가 표시 패널(100)의 비표시 영역(NDA)의 일측에 형성되는 경우, 게이트 구동부는 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터층(TFTL)은 표시 영역(DA), 비표시 영역(NDA), 및 서브 영역(SBA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 화소들 각각의 박막 트랜지스터들, 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 전원 라인들은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 게이트 제어 라인들 및 팬 아웃 라인들은 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)의 리드 라인들은 서브 영역(SBA)에 배치될 수 있다.
발광 소자층(EML)은 박막 트랜지스터층(TFTL) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(EML)은 제1 전극, 발광층, 및 제2 전극이 순차적으로 적층되어 광을 발광하는 복수의 발광 소자, 및 화소들을 정의하는 화소 정의막을 포함할 수 있다. 발광 소자층(EML)의 복수의 발광 소자는 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다.
예를 들어, 발광층은 유기 물질을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 발광층은 정공 수송층(Hole Transporting Layer), 유기 발광층(Organic Light Emitting Layer), 및 전자 수송층(Electron Transporting Layer)을 포함할 수 있다. 제1 전극이 박막 트랜지스터층(TFTL)의 박막 트랜지스터를 통해 소정의 전압을 수신하고, 제2 전극이 캐소드 전압을 수신하면, 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기 발광층으로 이동될 수 있고, 유기 발광층에서 서로 결합하여 발광할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극은 애노드 전극이고, 제2 전극은 캐소드 전극일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다른 예를 들어, 발광 소자층(EML)은 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 다이오드 또는 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML)의 상면과 측면을 덮을 수 있고, 발광 소자층(EML)을 보호할 수 있다. 봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML)을 봉지하기 위한 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
터치 센싱부(TSU)는 봉지층(TFEL) 상에 배치될 수 있다. 터치 센싱부(TSU)는 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지하기 위한 복수의 터치 전극, 복수의 터치 전극과 터치 구동부(400)를 접속시키는 터치 라인들을 포함할 수 있다. 터치 전극은 구동 전극 및 감지 전극을 포함할 수 있고, 터치 라인은 구동 전극에 접속된 구동 라인, 및 감지 전극에 접속된 감지 라인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(TSU)는 상호 정전 용량(Mutual Capacitance) 또는 자기 정전 용량(Self-Capacitance) 방식으로 사용자 신체의 터치를 센싱할 수 있다. 터치 구동부(400)는 복수의 구동 전극에 터치 구동 신호를 공급하고 복수의 감지 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여, 구동 전극 및 감지 전극 사이의 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)의 변화량을 센싱할 수 있다. 터치 구동부(400)는 복수의 구동 전극 및 복수의 감지 전극 각각에 터치 구동 신호를 공급하고, 복수의 구동 전극 및 복수의 감지 전극 각각으로부터 터치 센싱 신호를 수신함으로써, 복수의 구동 전극 및 복수의 감지 전극 각각의 자기 정전 용량(Self-Capacitance)의 변화량을 센싱할 수 있다.
다른 예를 들어, 터치 센싱부(TSU)는 스타일러스 펜(Stylus Pen)과 같은 터치 입력 부재의 접근 또는 접촉을 감지할 수 있다. 여기에서, 스타일러스 펜은 코일을 포함할 수 있고, 자기장 또는 전자기 신호에 반응하여 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다.
터치 센싱부(TSU)의 복수의 터치 전극은 표시 영역(DA)과 중첩되는 터치 센서 영역에 배치될 수 있다. 터치 센싱부(TSU)의 터치 라인들은 비표시 영역(NDA)과 중첩되는 터치 주변 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 편광 필름과 커버 윈도우는 터치 센싱부(TSU) 상에 추가로 배치될 수 있다. 편광 필름은 터치 센싱부(TSU) 상에 배치될 수 있고, 커버 윈도우는 접착 부재에 의해 편광 필름 상에 배치될 수 있다.
표시 패널(100)의 서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)의 일측으로부터 연장될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 벤딩(Bending), 폴딩(Folding), 롤링(Rolling) 등이 가능한 플렉서블(Flexible) 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 영역(SBA)이 벤딩되는 경우, 서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)과 두께 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. 서브 영역(SBA)은 표시 구동부(200), 및 회로 보드(300)와 접속되는 패드부를 포함할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 3의 표시 장치는 도 2의 표시 장치에서 터치 센싱부의 구성을 달리하는 것으로, 전술한 구성과 동일한 구성은 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(100)은 표시부(DU) 및 터치 센싱부(TSU)를 포함할 수 있다. 표시부(DU)는 제1 기판(SUB1), 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 봉지층(TFEL)을 포함할 수 있다.
제1 기판(SUB1)은 베이스 기판 또는 베이스 부재일 수 있고, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(SUB1)은 폴리이미드(PI)와 같은 고분자 수지 등의 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 및 봉지층(TFEL)은 제1 기판(SUB1) 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
터치 센싱부(TSU)는 제2 기판(SUB2) 및 터치 센서층(TSL)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(TSU)는 별도로 제작되어 표시부(DU) 상에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 기판(SUB2)은 봉지층(TFEL) 상에 배치될 수 있다. 제2 기판(SUB2)은 베이스 기판 또는 베이스 부재일 수 있고, 터치 센싱부(TSU)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(SUB2)은 글라스 재질 또는 금속 재질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다른 예를 들어, 제2 기판(SUB2)은 폴리이미드(PI)와 같은 고분자 수지 등의 절연 물질을 포함할 수 있다.
터치 센서층(TSL)은 제2 기판(SUB2) 상에 배치될 수 있다. 터치 센서층(TSL)은 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 감지하기 위한 복수의 터치 전극, 및 복수의 터치 전극과 터치 구동부(400)를 접속시키는 터치 라인들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서층(TSL)은 상호 정전 용량 방식 또는 자기 정전 용량 방식으로 사용자의 터치를 센싱할 수 있다. 다른 예를 들어, 터치 센싱부(TSU)는 스타일러스 펜(Stylus Pen)과 같은 터치 입력 부재의 접근 또는 접촉을 감지할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 표시부를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 표시부(DU)는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)은 영상을 표시하는 영역으로서, 표시 패널(100)의 중앙 영역으로 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소(SP), 복수의 게이트 라인(GL), 복수의 데이터 라인(DL), 및 복수의 전원 라인(VL)을 포함할 수 있다. 복수의 화소(SP) 각각은 광을 출력하는 최소 단위의 영역으로 정의될 수 있다.
복수의 게이트 라인(GL)은 게이트 구동부(210)로부터 수신된 게이트 신호를 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 복수의 게이트 라인(GL)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장될 수 있고, 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 이격될 수 있다.
복수의 데이터 라인(DL)은 표시 구동부(200)로부터 수신된 데이터 전압을 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 복수의 데이터 라인(DL)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있고, 제1 방향(X축 방향)으로 서로 이격될 수 있다.
복수의 전원 라인(VL)은 표시 구동부(200)로부터 수신된 전원 전압을 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 여기에서, 전원 전압은 구동 전압, 초기화 전압, 기준 전압, 저전위 전압 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 전원 라인(VL)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장될 수 있고, 제1 방향(X축 방향)으로 서로 이격될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 게이트 구동부(210), 팬 아웃 라인들(FOL), 및 게이트 제어 라인들(GCL)을 포함할 수 있다. 게이트 구동부(210)는 게이트 제어 신호를 기초로 복수의 게이트 신호를 생성할 수 있고, 복수의 게이트 신호를 설정된 순서에 따라 복수의 게이트 라인(GL)에 순차적으로 공급할 수 있다.
팬 아웃 라인들(FOL)은 표시 구동부(200)로부터 표시 영역(DA)까지 연장될 수 있다. 팬 아웃 라인들(FOL)은 표시 구동부(200)로부터 수신된 데이터 전압을 복수의 데이터 라인(DL)에 공급할 수 있다.
게이트 제어 라인(GCL)은 표시 구동부(200)로부터 게이트 구동부(210)까지 연장될 수 있다. 게이트 제어 라인(GCL)은 표시 구동부(200)로부터 수신된 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(210)에 공급할 수 있다.
서브 영역(SBA)은 표시 구동부(200), 표시 패드 영역(DPA), 제1 및 제2 터치 패드 영역(TPA1, TPA2)을 포함할 수 있다.
표시 구동부(200)는 팬 아웃 라인들(FOL)에 표시 패널(100)을 구동하기 위한 신호들과 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동부(200)는 팬 아웃 라인들(FOL)을 통해 데이터 전압을 데이터 라인(DL)에 공급할 수 있다. 데이터 전압은 복수의 화소(SP)에 공급될 수 있고, 복수의 화소(SP)의 휘도를 결정할 수 있다. 표시 구동부(200)는 게이트 제어 라인(GCL)을 통해 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(210)에 공급할 수 있다.
표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 서브 영역(SBA)의 가장자리에 배치될 수 있다. 표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 이방성 도전 필름 또는 SAP 등과 같은 저저항 고신뢰성 소재를 이용하여 회로 보드(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.
표시 패드 영역(DPA)은 복수의 표시 패드부(DP)를 포함할 수 있다. 복수의 표시 패드부(DP)는 회로 보드(300)를 통해 메인 프로세서에 접속될 수 있다. 복수의 표시 패드부(DP)는 회로 보드(300)와 접속되어 디지털 비디오 데이터를 수신할 수 있고, 디지털 비디오 데이터를 표시 구동부(200)에 공급할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 사용자의 터치를 감지하는 터치 센서 영역(TSA), 및 터치 센서 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함할 수 있다. 터치 센서 영역(TSA)은 표시부(DU)의 표시 영역(DA)에 중첩될 수 있고, 터치 주변 영역(TPA)은 표시부(DU)의 비표시 영역(NDA)에 중첩될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)은 복수의 터치 전극(SEN)을 포함할 수 있다. 복수의 터치 전극(SEN)은 물체 또는 사람의 터치를 감지하기 위해 상호 정전 용량 또는 자기 정전 용량을 형성할 수 있다. 복수의 터치 전극(SEN) 각각은 바(Bar)의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수의 터치 전극(SEN)은 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)은 서로 다른 층에 배치되어 절연될 수 있다. 예를 들어, 복수의 감지 전극(RE)은 복수의 구동 전극(TE)의 상부에 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 감지 전극(RE)은 복수의 구동 전극(TE)의 하부에 배치될 수 있다.
복수의 구동 전극(TE)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되고 제1 방향(X축 방향)으로 서로 이격될 수 있다. 복수의 구동 전극(TE)은 구동 라인(TL)을 통해 제1 터치 패드부(TP1)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 영역(TSA)의 하측에 배치된 구동 전극들(TE)은 구동 라인(TL)을 통해 제1 터치 패드부(TP1)에 접속될 수 있다. 구동 라인(TL)은 터치 주변 영역(TPA)의 하측을 지나 제1 터치 패드부(TP1)까지 연장될 수 있다. 제1 터치 패드부(TP1)는 회로 보드(300)를 통해 터치 구동부(400)에 접속될 수 있다.
복수의 감지 전극(RE)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되고 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 이격될 수 있다. 복수의 감지 전극(RE)은 감지 라인(RL)을 통해 제2 터치 패드부(TP2)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 영역(TSA)의 우측에 배치된 감지 전극들(RE)은 감지 라인(RL)을 통해 제2 터치 패드부(TP2)에 접속될 수 있다. 감지 라인(RL)은 터치 주변 영역(TPA)의 우측 및 하측을 경유하여 제2 터치 패드부(TP2)까지 연장될 수 있다. 제2 터치 패드부(TP2)는 회로 보드(300)를 통해 터치 구동부(400)에 접속될 수 있다.
표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 서브 영역(SBA)의 가장자리에 배치될 수 있다. 표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 이방성 도전 필름 또는 SAP 등과 같은 저저항 고신뢰성 소재를 이용하여 회로 보드(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 터치 패드 영역(TPA1)은 표시 패드 영역(DPA)의 일측에 배치될 수 있고, 복수의 제1 터치 패드부(TP1)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 터치 패드부(TP1)는 회로 보드(300) 상에 배치된 터치 구동부(400)에 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 제1 터치 패드부(TP1)는 복수의 구동 라인(TL)을 통해 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE)에 공급할 수 있다.
제2 터치 패드 영역(TPA2)은 표시 패드 영역(DPA)의 타측에 배치될 수 있고, 복수의 제2 터치 패드부(TP2)를 포함할 수 있다. 복수의 제2 터치 패드부(TP2)는 회로 보드(300) 상에 배치된 터치 구동부(400)에 전기적으로 연결될 수 있다. 터치 구동부(400)는 복수의 제2 터치 패드부(TP2)에 접속된 복수의 감지 라인(RL)을 통해 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 간의 상호 정전 용량 변화를 센싱할 수 있다.
다른 예를 들어, 터치 구동부(400)는 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE) 각각에 터치 구동 신호를 공급할 수 있고, 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE) 각각으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 터치 구동부(400)는 터치 센싱 신호를 기초로 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE) 각각의 전하 변화량을 센싱할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 터치 센싱부의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 터치 센싱부(TSU)는 사용자의 터치를 감지하는 터치 센서 영역(TSA), 및 터치 센서 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함할 수 있다. 터치 센서 영역(TSA)은 표시부(DU)의 표시 영역(DA)에 중첩될 수 있고, 터치 주변 영역(TPA)은 표시부(DU)의 비표시 영역(NDA)에 중첩될 수 있다.
터치 센서 영역(TSA)은 복수의 터치 전극(SEN) 및 복수의 더미 전극(DME)을 포함할 수 있다. 복수의 터치 전극(SEN)은 물체 또는 사람의 터치를 감지하기 위해 상호 정전 용량 또는 자기 정전 용량을 형성할 수 있다. 복수의 터치 전극(SEN) 각각은 마름모의 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수의 터치 전극(SEN)은 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)은 동일 층에 배치될 수 있다.
복수의 구동 전극(TE)은 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 복수의 구동 전극(TE)은 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 이격될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 구동 전극들(TE)은 브릿지 전극(CE)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 구동 전극(TE)은 구동 라인(TL)을 통해 제1 터치 패드부(TP1)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 영역(TSA)의 하측에 배치된 구동 전극들(TE)은 구동 라인(TL)을 통해 제1 터치 패드부(TP1)에 접속될 수 있다. 구동 라인(TL)은 터치 주변 영역(TPA)의 하측을 지나 제1 터치 패드부(TP1)까지 연장될 수 있다. 제1 터치 패드부(TP1)는 회로 보드(300)를 통해 터치 구동부(400)에 접속될 수 있다.
브릿지 전극(CE)은 적어도 한 번 절곡될 수 있다. 예를 들어, 브릿지 전극(CE)은 꺾쇠 형태(“<” 또는 “>”)를 가질 수 있으나, 브릿지 전극(CE)의 평면 형태는 이에 한정되지 않는다. 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 인접한 구동 전극들(TE)은 복수의 브릿지 전극(CE)에 의해 연결될 수 있고, 브릿지 전극들(CE) 중 어느 하나가 단선되더라도 구동 전극들(TE)은 나머지 브릿지 전극(CE)을 통해 안정적으로 연결될 수 있다. 서로 인접한 구동 전극들(TE)은 두 개의 브릿지 전극(CE)에 의해 연결될 수 있으나, 브릿지 전극들(CE)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
브릿지 전극(CE)은 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)과 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)으로 서로 인접한 감지 전극들(RE)은 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)과 같은 층에 배치된 연결부를 통해 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 구동 전극들(TE)은 복수의 구동 전극(TE) 또는 복수의 감지 전극(RE)과 서로 다른 층에 배치된 브릿지 전극(CE)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 브릿지 전극(CE)이 복수의 감지 전극(RE)과 Z축 방향으로 서로 중첩되더라도, 복수의 구동 전극(TE)과 복수의 감지 전극(RE)은 서로 절연될 수 있다. 상호 정전 용량은 구동 전극(TE)과 감지 전극(RE) 사이에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(RE)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되고 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 이격될 수 있다. 복수의 감지 전극(RE)은 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 배열될 수 있고, 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 감지 전극들(RE)은 연결부를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 감지 전극(RE)은 감지 라인(RL)을 통해 제2 터치 패드부(TP2)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 영역(TSA)의 우측에 배치된 일부의 감지 전극들(RE)은 감지 라인(RL)을 통해 제2 터치 패드부(TP2)에 접속될 수 있다. 감지 라인(RL)은 터치 주변 영역(TPA)의 우측 및 하측을 경유하여 제2 터치 패드부(TP2)까지 연장될 수 있다. 제2 터치 패드부(TP2)는 회로 보드(300)를 통해 터치 구동부(400)에 접속될 수 있다.
복수의 더미 전극(DME) 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)에 둘러싸일 수 있다. 복수의 더미 전극(DME) 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 이격되어 절연될 수 있다. 따라서, 더미 전극(DME)은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이며, 도 9는 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 기전력, 터치 구동 신호, 및 차동 센싱 신호를 나타내는 파형도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 터치 센싱 시스템은 표시 장치(10) 및 터치 입력 부재(20)를 포함할 수 있다. 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동부(200), 회로 보드(300), 및 터치 구동부(400)를 포함할 수 있다.
터치 구동부(400)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 스위칭부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 스위칭부(430) 및 구동 라인(TL)을 통해 복수의 구동 전극(TE)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 신호 공급부(410)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 공급부(410)는 복수의 구동 전극(TE) 중 일부의 구동 전극(TE)에 터치 구동 신호를 공급할 수 있다. 다른 예를 들어, 구동 신호 공급부(410)는 복수의 구동 전극(TE)에 순차적으로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다. 터치 구동 신호는 복수의 구동 펄스를 갖는 신호일 수 있다. 터치 구동 신호는 소정의 주파수를 갖는 사인파, 펄스파, 또는 램프파일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 터치 구동 신호의 주파수는 터치 입력 부재(20)의 공진 주파수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호의 주파수는 터치 입력 부재(20)의 공진 회로부(22)의 공진 주파수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 터치 구동부(400)는 터치 입력 부재(20)의 터치에 의하여 특정 주파수의 터치 센싱 신호를 수신함으로써, 터치 입력 부재(20)의 터치를 감지할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 제1 구동 신호 출력 모듈(411) 및 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 포함할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 구동 라인(TL1)을 통해 제1 구동 전극(TE1)에 공급할 수 있다. 제1 구동 전극(TE1)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 일측에 배치된 구동 전극일 수 있다. 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제2 구동 라인(TL2)을 통해 제2 구동 전극(TE2)에 공급할 수 있다. 제1 위상과 제2 위상 차이는 180도 일 수 있다. 제2 구동 전극(TE2)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 타측에 배치된 구동 전극일 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 제1 구동 전극(TE1)에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 적어도 하나의 구동 전극(TE)을 사이에 두고 제1 구동 전극(TE1)으로부터 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 전극(TE1)이 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 제2 구동 전극(TE2)이 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(TE1) 및 제2 구동 전극(TE2)의 자기장 방향이 특정 지점(PT)에서 일치함으로써, 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)을 이용하여 전자기 공명 방식(ElectroMagnetic Resonance)을 지원하는 스타일러스 펜(Stylus Pen)일 수 있다. 터치 입력 부재(20)는 터치 센싱부(TSU)의 자기장 또는 전자기 신호에 반응하여 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전도성 팁(21) 및 공진 회로부(22)를 포함할 수 있다. 전도성 팁(21)은 터치 입력 부재(20)의 일단에 배치될 수 있다. 전도성 팁(21)은 터치 입력 부재(20)가 터치 센싱부(TSU)를 터치하는 경우, 복수의 터치 전극(SEN) 중 적어도 하나와 커패시턴스를 형성할 수 있다. 전도성 팁(21)은 금속 물질 또는 전도성 고무를 포함하는 유전체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
공진 회로부(22)는 코일(L1) 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 코일(L1)은 터치 센싱부(TSU)에서 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신하여 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있다. 공진 회로부(22)에 흐르는 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전(Charging)시킬 수 있다. 예를 들어, 터치 입력 부재(20)의 LC 공진 주파수는 커패시터(C1)의 커패시턴스 및 코일(L1)의 인덕턴스를 기초로 결정될 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 충전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 터치 입력 부재(20)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)에 흐르는 전류(I)로부터 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 따라서, 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 방전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS1, TDS2)의 공급이 중단되어 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 공급이 중지되면, 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제1 구동 전극(TE1)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 구동 전극(TE1)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(TE1)은 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장이 제2 구동 전극(TE2)의 주변에 발생할 수 있고, 제2 구동 전극(TE2)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있다. 따라서, 제2 구동 전극(TE2)은 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 스위칭부(430) 및 구동 라인(TL)을 통해 복수의 구동 전극(TE)에 접속될 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 구동 라인(TL)을 통해 복수의 구동 전극(TE)의 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 차동 증폭기(Differential Amplifier)일 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 복수의 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력할 수 있다. 여기에서, 차동 증폭이란 두 입력 신호의 전압 차를 증폭하는 것을 의미한다. 따라서, 센싱 신호 수신부(420)는 복수의 터치 센싱 신호의 전압 차를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 제1 입력 단자(421), 제2 입력 단자(422), 및 출력 단자(423)를 포함할 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 입력 단자(421)는 제1 구동 라인(TL1)을 통해 제1 구동 전극(TE1)으로부터 제1 위상의 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 제2 입력 단자(422)는 제2 구동 라인(TL2)을 통해 제2 구동 전극(TE2)으로부터 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력 단자(423)를 통해 출력할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호에 포함된 노이즈를 서로 상쇄시켜 제거할 수 있고, 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
스위칭부(430)는 구동 라인(TL)을 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 중 하나에 선택적으로 연결할 수 있다. 스위칭부(430)는 터치 입력 부재(20)의 충전(Charging) 기간 동안 구동 신호 공급부(410)를 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 스위칭부(430)는 터치 입력 부재(20)의 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)를 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 예를 들어, 스위칭부(430)는 주기적으로 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 각각을 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위칭부(430)는 제어부(450)의 제어 신호를 기초로 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 각각을 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다.
스위칭부(430)는 제1 스위칭부(431) 및 제2 스위칭부(432)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(431)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 제1 구동 라인(TL1)에 연결할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 구동 전극(TE1)에 공급할 수 있다.
제1 스위칭부(431)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제1 입력 단자(421)를 제1 구동 라인(TL1)에 연결할 수 있다. 제1 입력 단자(421)는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 구동 전극(TE1)으로부터 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 제2 구동 라인(TL2)에 연결할 수 있다. 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제2 구동 전극(TE2)에 공급할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제2 입력 단자(422)를 제2 구동 라인(TL2)에 연결할 수 있다. 제2 입력 단자(422)는 방전(Discharging) 기간 동안 제2 구동 전극(TE2)으로부터 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제어부(450)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 및 스위칭부(430)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(450)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 및 방전(Discharging) 기간 동안 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 및 스위칭부(430)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(450)는 차동 센싱 신호(SER)를 수신하여 특정 지점(PT)에 대한 터치 입력 부재(20)의 터치 여부를 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(450)는 복수의 차동 센싱 신호(SER)를 수신하여 터치 입력 부재(20)의 터치 좌표를 판단할 수 있다. 제어부(450)는 차동 센싱 신호(SER)의 주파수가 기 설정된 주파수 대역에 해당하는 경우, 터치 입력 부재(20)가 터치된 것으로 판단할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
따라서, 터치 구동부(400)는 특정 지점(PT)의 양측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2) 각각에 서로 위상이 반대되는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS1, TDS2) 각각을 공급하여, 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 발생시켜 터치 입력 부재(20)를 충전시킬 수 있다. 터치 구동부(400)는 터치 입력 부재(20)의 방전에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 기초로 유도된 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력하고 터치 입력 부재(20)의 터치 여부를 판단할 수 있다. 표시 장치(10)는 사용자 신체의 터치를 센싱하는 터치 센싱부(TSU)를 이용하여 터치 입력 부재(20)의 터치를 센싱할 수 있다. 따라서, 표시 장치(10)는 터치 입력 부재(20)의 전자기 공명 방식(ElectroMagnetic Resonance)을 위한 별도의 센서층 또는 디지타이저층을 포함하지 않음으로써, 표시 장치(10)의 두께를 감소시키고 비용을 절감시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 표시 구동부와 터치 구동부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 10을 참조하면, 표시 구동부(200)는 A Hz(A는 양의 정수)의 구동 주파수로 표시부(DU)를 구동할 수 있다. 표시 구동부(200)는 복수의 표시 프레임 기간(DFT1, DFT2, DFT3, DFT4) 중 표시 기간(DSP) 동안 복수의 화소에 게이트 신호 및 데이터 전압을 공급할 수 있고, 표시 대기 기간(DW) 동안 게이트 신호 및 데이터 전압의 공급을 중단시킬 수 있다. 제1 내지 제4 표시 프레임 기간(DFT1, DFT2, DFT3, DFT4)은 1/a [sec](a는 양의 정수)에 해당할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(200)는 제1 표시 프레임 기간(DFT1)의 표시 기간(DSP) 동안 복수의 행을 따라 배열된 화소들에 게이트 신호를 순차적으로 공급할 수 있고, 복수의 화소는 게이트 신호에 의해 선택된 순서대로 영상을 표시할 수 있다. 표시 구동부(200)는 제1 표시 프레임 기간(DFT1)의 표시 대기 기간(DW) 동안 복수의 화소에 게이트 신호 및 데이터 전압을 공급하지 않을 수 있고, 복수의 화소 내의 전압은 초기화될 수 있다.
터치 구동부(400)는 표시 구동부(200)와 동기화되어 터치 센싱부(TSU)를 구동할 수 있다. 터치 구동부(400)는 메인 프로세서 또는 메인 컨트롤러(미도시)로부터 타이밍 제어 신호를 수신하여, 표시 구동부(200)와 동기화될 수 있다. 예를 들어, 터치 구동부(400)는 표시 구동부(200)의 구동 주파수의 N배(N은 양의 정수)의 구동 주파수로 터치 센싱부(TSU)를 구동할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
터치 구동부(400)는 B Hz(B는 양의 정수)의 구동 주파수로 터치 센싱부(TSU)를 구동할 수 있다. 터치 구동부(400)는 구동 주파수에 의해 결정되는 복수의 터치 프레임 기간(SFT1~SFT8) 동안 터치 센싱부(TSU)를 구동할 수 있다. 터치 구동부(400)는 제1 터치 프레임 기간(SFT1) 중 터치 센싱 기간(FTS) 동안 사용자 신체의 터치를 센싱할 수 있고, 전자기 센싱 기간(EMR) 동안 터치 입력 부재(20)의 터치를 센싱할 수 있으며, 터치 대기 기간(WS) 동안 터치 구동 신호의 공급을 중단시킬 수 있다. 도 10을 도 9에 결부하면, 전자기 센싱 기간(EMR)은 복수의 전자기 센싱 기간(EMR1, EMR2, ?)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동부(400)는 터치 센싱 기간(FTS) 동안 복수의 구동 전극(TE)에 터치 구동 신호를 공급하고 복수의 감지 전극(RE)으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여, 구동 전극(TE) 및 감지 전극(RE) 사이의 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)의 변화량을 센싱할 수 있다. 터치 구동부(400)는 전자기 센싱 기간(EMR) 동안 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS1, TDS2)를 공급하고 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 수신하여, 터치 입력 부재(20)의 터치 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 터치 구동부(400)는 제1 터치 프레임 기간(SFT1) 동안 사용자 신체의 터치 및 터치 입력 부재(20)의 터치를 모두 센싱할 수 있다.
터치 구동부(400)는 제1 터치 프레임 기간(SFT1) 동안 터치 센싱 기간(FTS), 전자기 센싱 기간(EMR), 및 터치 대기 기간(WS)을 순차적으로 수행할 수 있으나, 터치 방식의 순서는 이에 한정되지 않는다. 터치 센싱 기간(FTS)의 길이는 전자기 센싱 기간(EMR)의 길이보다 길 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 11은 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이고, 도 12는 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다. 이하에서는, 전술한 구성과 동일한 구성은 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 터치 구동부(400)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 스위칭부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE)에 공급할 수 있다. 구동 신호 공급부(410)는 제1 구동 신호 출력 모듈(411) 및 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 포함할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)을 통해 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)에 공급할 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 일측에 배치된 구동 전극일 수 있다.
제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)을 통해 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)에 공급할 수 있다. 제1 위상과 제2 위상 차이는 180도 일 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 타측에 배치된 구동 전극일 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 제3 구동 전극(TE3)에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 적어도 하나의 구동 전극(TE)을 사이에 두고 제3 구동 전극(TE3)으로부터 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)이 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)이 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)의 자기장 방향이 특정 지점(PT)에서 일치함으로써, 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생할 수 있다. 도 11의 터치 구동부(400)는 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)을 이용하여 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생시킴으로써, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)을 이용하는 도 7의 터치 구동부(400)보다 더 강한 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 충전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 터치 입력 부재(20)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)에 흐르는 전류(I)로부터 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다. 도 11의 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 상대적으로 강한 자기장(VMF)에 의해 유도되므로, 도 7의 커패시터(C1)의 기전력(EMF)보다 더 클 수 있다. 따라서, 도 11 및 도 12의 터치 구동부(400)의 터치 감도는 도 7 및 도 8의 터치 구동부(400)의 터치 감도보다 향상될 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 방전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 공급이 중지되면, 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장이 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)의 주변에 발생할 수 있고, 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있다. 따라서, 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)은 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 제1 입력 단자(421), 제2 입력 단자(422), 및 출력 단자(423)를 포함할 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 입력 단자(421)는 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)을 통해 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)으로부터 제1 위상의 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 제2 입력 단자(422)는 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)을 통해 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)으로부터 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력 단자(423)를 통해 출력할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호에 포함된 노이즈를 서로 상쇄시켜 제거할 수 있고, 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
스위칭부(430)는 제1 내지 제4 스위칭부(431, 432, 433, 434)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(431)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)에 연결할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)에 공급할 수 있다.
제1 스위칭부(431)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제1 입력 단자(421)를 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)에 연결할 수 있다. 제1 입력 단자(421)는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)으로부터 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)에 연결할 수 있다. 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)에 공급할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제2 입력 단자(422)를 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)에 연결할 수 있다. 제2 입력 단자(422)는 방전(Discharging) 기간 동안 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)으로부터 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제3 스위칭부(433)는 충전(Charging) 기간 또는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)을 연결시켜 그룹화할 수 있다. 제4 스위칭부(434)는 충전(Charging) 기간 또는 방전(Discharging) 기간 동안 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)을 연결시켜 그룹화할 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 충전(Charging) 기간 동안 제3 스위칭부(433)에 의해 연결됨으로써, 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)은 충전(Charging) 기간 동안 제4 스위칭부(434)에 의해 연결됨으로써, 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)을 이용한 터치 구동부(400)는 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)을 이용한 터치 구동부(400)보다 더 강한 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다.
제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 방전(Discharging) 기간 동안 제3 스위칭부(433)에 의해 연결됨으로써, 제1 터치 센싱 신호를 센싱 신호 수신부(420)에 공급할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)은 방전(Discharging) 기간 동안 제4 스위칭부(434)에 의해 연결됨으로써, 제2 터치 센싱 신호를 센싱 신호 수신부(420)에 공급할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)을 이용한 터치 구동부(400)는 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)을 이용한 터치 구동부(400)보다 더 강한 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 차동 센싱 신호(SER)의 출력을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 제3 및 제4 스위칭부(433, 434) 각각은 충전(Charging) 기간 동안 두 개의 구동 전극(TE)을 그룹화하고, 방전(Discharging) 기간 동안 두 개의 구동 전극(TE)을 그룹화할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제3 및 제4 스위칭부(433, 434) 각각은 세 개 이상의 구동 전극(TE)을 그룹화하여 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 세기를 증가시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 제3 및 제4 스위칭부(433, 434) 각각은 충전(Charging) 기간 동안 N개(이하, N은 양의 정수)의 구동 전극(TE)을 그룹화하고, 방전(Discharging) 기간 동안 M개(이하, M은 N과 다른 양의 정수)의 구동 전극(TE)을 그룹화할 수 있다. 따라서, 제3 및 제4 스위칭부(433, 434) 각각은 충전(Charging) 기간 동안 N개의 구동 전극(TE)을 그룹화하여 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 세기를 제어하고, 방전(Discharging) 기간 동안 M개의 구동 전극(TE)을 그룹화하여 차동 센싱 신호(SER)의 출력을 제어할 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이고, 도 14는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 구동부(400)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 스위칭부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE) 및 복수의 감지 전극(RE)에 공급할 수 있다. 구동 신호 공급부(410)는 제1 구동 신호 출력 모듈(411) 및 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 포함할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)을 통해 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)에 공급할 수 있고, 제1 및 제2 감지 라인(RL1, RL2)을 통해 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)에 공급할 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 제1 방향(X축 방향)에 배치된 구동 전극일 수 있고, 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)은 복수의 감지 전극(RE) 중 중 특정 지점(PT)의 제2 방향(Y축 방향)에 배치된 감지 전극일 수 있다.
제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)을 통해 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)에 공급할 수 있고, 제3 및 제4 감지 라인(RL3, RL4)을 통해 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)에 공급할 수 있다. 제1 위상과 제2 위상 차이는 180도 일 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 제1 방향(X축 방향)의 반대 방향에 배치된 구동 전극일 수 있고, 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)은 복수의 감지 전극(RE) 중 중 특정 지점(PT)의 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향에 배치된 감지 전극일 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 제3 구동 전극(TE3)에 인접하게 배치될 수 있고, 제2 감지 전극(RE2)은 제3 감지 전극(RE3)에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 적어도 하나의 구동 전극(TE)을 사이에 두고 제3 구동 전극(TE3)으로부터 이격될 수 있고, 제2 감지 전극(RE2)은 적어도 하나의 감지 전극(RE)을 사이에 두고 제3 감지 전극(RE3)으로부터 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)이 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)이 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제1 방향(X축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있고 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)이 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장이 발생할 수 있다. 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)이 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제1 방향(X축 방향)으로 흐를 수 있고 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)의 자기장 방향과 제1 내지 제4 감지 전극(RE1, RE2, RE3, RE4)의 자기장 방향이 특정 지점(PT)에서 일치함으로써, 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생할 수 있다. 도 13의 터치 구동부(400)는 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4) 및 제1 내지 제4 감지 전극(RE1, RE2, RE3, RE4)을 이용하여 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생시킴으로써, 도 7의 터치 구동부(400) 또는 도 11의 터치 구동부(400)보다 더 강한 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 충전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 터치 입력 부재(20)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4) 및 제1 내지 제4 감지 전극(RE1, RE2, RE3, RE4)에 흐르는 전류(I)로부터 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다. 도 13의 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 상대적으로 강한 자기장(VMF)에 의해 유도되므로, 도 7의 커패시터(C1) 또는 도 11의 커패시터(C1)의 기전력(EMF)보다 더 클 수 있다. 따라서, 도 13 및 도 14의 터치 구동부(400)의 터치 감도는 도 7 및 도 8의 터치 구동부(400) 또는 도 11 및 도 12의 터치 구동부(400)의 터치 감도보다 향상될 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 방전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 공급이 중지되면, 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)의 전류(I)는 제1 방향(X축 방향)으로 흐를 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)은 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장이 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)의 주변에 발생할 수 있고, 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제1 방향(X축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장이 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)의 주변에 발생할 수 있고, 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)의 전류(I)는 제1 방향(X축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)은 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 제1 입력 단자(421), 제2 입력 단자(422), 및 출력 단자(423)를 포함할 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 입력 단자(421)는 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)으로부터 제1 위상의 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제2 입력 단자(422)는 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)으로부터 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력 단자(423)를 통해 출력할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호에 포함된 노이즈를 서로 상쇄시켜 제거할 수 있고, 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
스위칭부(430)는 제1 내지 제4 스위칭부(431, 432, 433, 434)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(431)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)과 제1 및 제2 감지 라인(RL1, RL2)에 연결할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)에 공급할 수 있다.
제1 스위칭부(431)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제1 입력 단자(421)를 제1 및 제2 구동 라인(TL1, TL2)과 제1 및 제2 감지 라인(RL1, RL2)에 연결할 수 있다. 제1 입력 단자(421)는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)으로부터 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)과 제3 및 제4 감지 라인(RL3, RL4)에 연결할 수 있다. 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)에 공급할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제2 입력 단자(422)를 제3 및 제4 구동 라인(TL3, TL4)과 제3 및 제4 감지 라인(RL3, RL4)에 연결할 수 있다. 제2 입력 단자(422)는 방전(Discharging) 기간 동안 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)으로부터 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제3 스위칭부(433)는 충전(Charging) 기간 또는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)을 연결시켜 그룹화할 수 있다. 제4 스위칭부(434)는 충전(Charging) 기간 또는 방전(Discharging) 기간 동안 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)을 연결시켜 그룹화할 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)은 충전(Charging) 기간 동안 제3 스위칭부(433)에 의해 연결됨으로써, 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)은 충전(Charging) 기간 동안 제4 스위칭부(434)에 의해 연결됨으로써, 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신할 수 있다. 따라서, 복수의 구동 전극(TE)과 복수의 감지 전극(RE)을 이용한 터치 구동부(400)는 복수의 구동 전극(TE)을 이용한 터치 구동부(400)보다 더 강한 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다.
제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)과 제1 및 제2 감지 전극(RE1, RE2)은 방전(Discharging) 기간 동안 제3 스위칭부(433)에 의해 연결됨으로써, 제1 터치 센싱 신호를 센싱 신호 수신부(420)에 공급할 수 있다. 제3 및 제4 구동 전극(TE3, TE4)과 제3 및 제4 감지 전극(RE3, RE4)은 방전(Discharging) 기간 동안 제4 스위칭부(434)에 의해 연결됨으로써, 제2 터치 센싱 신호를 센싱 신호 수신부(420)에 공급할 수 있다. 따라서, 복수의 구동 전극(TE)과 복수의 감지 전극(RE)을 이용한 터치 구동부(400)는 복수의 구동 전극(TE)을 이용한 터치 구동부(400)보다 더 강한 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 차동 센싱 신호(SER)의 출력을 향상시킬 수 있다.
제어부(450)는 차동 센싱 신호(SER)를 수신하여 터치 입력 부재(20)의 터치 좌표를 판단할 수 있다. 제어부(450)는 복수의 구동 전극(TE) 중 일부의 구동 전극(TE)에 의한 차동 센싱 신호(SER)를 분석하여 터치 좌표의 X축 좌표를 판단할 수 있고, 복수의 감지 전극(RE) 중 일부의 감지 전극(RE)에 의한 차동 센싱 신호(SER)를 분석하여 터치 좌표의 Y축 좌표를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(450)는 특정 지점(PT)의 주변에 위치한 제1 내지 제4 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4)의 위치를 기초로 특정 지점(PT)의 X축 좌표를 판단할 수 있고, 제1 내지 제4 감지 전극(RE1, RE2, RE3, RE4)의 위치를 기초로 특정 지점(PT)의 Y축 좌표를 판단할 수 있다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이고, 도 16은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 터치 구동부(400)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 스위칭부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE)에 공급할 수 있다. 구동 신호 공급부(410)는 제1 구동 신호 출력 모듈(411) 및 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 포함할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 내지 제6 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, TE6) 중 제3 구동 전극(TE3)에 공급할 수 있다. 제3 구동 전극(TE3)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 일측에 배치된 구동 전극일 수 있다.
제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제1 내지 제6 구동 전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, TE6) 중 제1 구동 전극(TE1)에 공급할 수 있다. 제1 구동 전극(TE1)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 타측에 배치된 구동 전극일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 구동 신호 출력 모듈(411, 412) 각각은 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 선택적으로 제1 및 제2 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 충전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 터치 입력 부재(20)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 및 제3 구동 전극(TE1, TE3)에 흐르는 전류(I)로부터 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 방전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 공급이 중지되면, 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제3 구동 전극(TE3)의 주변에 발생할 수 있고, 제3 구동 전극(TE3)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 제3 구동 전극(TE3)은 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장이 제1 구동 전극(TE1)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 구동 전극(TE1)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(TE1)은 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 제1 입력 단자(421), 제2 입력 단자(422), 및 출력 단자(423)를 포함할 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 입력 단자(421)는 제3 구동 라인(TL3)을 통해 제3 구동 전극(TE3)으로부터 제1 위상의 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 제2 입력 단자(422)는 제1 구동 라인(TL1)을 통해 제1 구동 전극(TE1)으로부터 제1 위상에 반대되는 제2 위상의 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력 단자(423)를 통해 출력할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호에 포함된 노이즈를 서로 상쇄시켜 제거할 수 있고, 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
스위칭부(430)는 제1 및 제2 스위칭부(431, 432)와 제1 및 제2 멀티플렉서(435, 436)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(431)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 제1 멀티플렉서(435)에 연결할 수 있다. 제1 멀티플렉서(435)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 복수의 구동 라인(TL) 중 적어도 하나의 구동 라인(TL)에 접속시킬 수 있다. 따라서, 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 제1 멀티플렉서(435)에 의해 선택된 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 공급할 수 있다.
제1 스위칭부(431)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제1 입력 단자(421)를 제1 멀티플렉서(435)에 연결할 수 있다. 제1 멀티플렉서(435)는 방전(Discharging) 기간 동안 복수의 구동 라인(TL) 중 적어도 하나의 구동 라인(TL)을 제1 입력 단자(421)에 연결할 수 있다. 따라서, 제1 입력 단자(421)는 제1 멀티플렉서(435)에 의해 선택된 적어도 하나의 구동 전극(TE)으로부터 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 제2 멀티플렉서(436)에 연결할 수 있다. 제2 멀티플렉서(436)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 복수의 구동 라인(TL) 중 적어도 하나의 구동 라인(TL)에 접속시킬 수 있다. 따라서, 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 제2 멀티플렉서(436)에 의해 선택된 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 공급할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제2 입력 단자(422)를 제2 멀티플렉서(436)에 연결할 수 있다. 제2 멀티플렉서(436)는 방전(Discharging) 기간 동안 복수의 구동 라인(TL) 중 적어도 하나의 구동 라인(TL)을 제2 입력 단자(422)에 연결할 수 있다. 따라서, 제2 입력 단자(422)는 제2 멀티플렉서(436)에 의해 선택된 적어도 하나의 구동 전극(TE)으로부터 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 구동 신호 공급부(410)는 복수의 구동 전극(TE)에 순차적으로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다. 도 9를 결부하면, 제1 및 제2 구동 신호 출력 모듈(411, 412) 각각은 복수의 전자기 센싱 기간(EMR) 마다 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 터치 구동 신호를 공급할 수 있다. 특정 지점(PT)은 복수의 전자기 센싱 기간(EMR) 마다 구동 전극들(TE)의 위치에 의해 이동할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 복수의 전자기 센싱 기간(EMR) 마다 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 순차적으로 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 복수의 전자기 센싱 기간(EMR) 마다 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력할 수 있다. 따라서, 터치 구동부(400)는 복수의 특정 지점(PT) 중 터치 입력 부재(20)의 터치가 발생한 특정 지점(PT)의 좌표를 판단할 수 있다.
도 15 및 도 16의 터치 구동부(400)는 도 13 및 도 14의 터치 구동부(400)와 같이, 복수의 전자기 센싱 기간(EMR) 마다 적어도 하나의 구동 전극(TE) 및 적어도 하나의 감지 전극(RE)에 터치 구동 신호를 공급하고, 적어도 하나의 구동 전극(TE) 및 적어도 하나의 감지 전극(RE)으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 제어부(450)는 차동 센싱 신호(SER)를 수신하여 터치 입력 부재(20)의 터치 좌표를 판단할 수 있다. 제어부(450)는 복수의 구동 전극(TE) 중 일부의 구동 전극(TE)에 의한 차동 센싱 신호(SER)를 분석하여 터치 좌표의 X축 좌표를 판단할 수 있고, 복수의 감지 전극(RE) 중 일부의 감지 전극(RE)에 의한 차동 센싱 신호(SER)를 분석하여 터치 좌표의 Y축 좌표를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(450)는 특정 지점(PT)의 주변에 위치한 구동 전극(TE)의 위치를 기초로 특정 지점(PT)의 X축 좌표를 판단할 수 있고, 감지 전극(RE)의 위치를 기초로 특정 지점(PT)의 Y축 좌표를 판단할 수 있다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 구동 과정 및 터치 입력 부재의 충전을 나타내는 도면이고, 도 18은 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 방전 및 터치 센싱 과정을 나타내는 도면이며, 도 19는 또 다른 실시예에 따른 터치 센싱 시스템에서, 터치 입력 부재의 기전력, 터치 구동 신호, 및 차동 센싱 신호를 나타내는 파형도이다. 도 17 내지 도 19의 터치 센싱 시스템은 도 7 내지 도 9의 터치 센싱 시스템에서 제2 구동 라인(TL2) 및 제2 터치 구동 신호(TDS2)의 구성을 달리하는 것으로서, 전술한 구성과 동일한 구성은 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 터치 센싱 시스템은 표시 장치(10) 및 터치 입력 부재(20)를 포함할 수 있다. 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동부(200), 회로 보드(300), 및 터치 구동부(400)를 포함할 수 있다.
터치 구동부(400)는 구동 신호 공급부(410), 센싱 신호 수신부(420), 스위칭부(430), 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
구동 신호 공급부(410)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 터치 구동 신호를 복수의 구동 전극(TE)에 공급할 수 있다. 구동 신호 공급부(410)는 제1 구동 신호 출력 모듈(411) 및 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 포함할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 구동 라인(TL1)을 통해 제1 구동 전극(TE1)에 공급할 수 있다. 제1 구동 전극(TE1)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 일측 또는 제1 방향(X축 방향)에 배치된 구동 전극일 수 있다. 제1 구동 라인(TL1)은 제1 구동 전극(TE1)의 일단 또는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향에 접속될 수 있다.
제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 위상의 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제2 구동 라인(TL2)을 통해 제2 구동 전극(TE2)에 공급할 수 있다. 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS1, TDS2)의 위상은 동일할 수 있다. 제2 구동 전극(TE2)은 복수의 구동 전극(TE) 중 특정 지점(PT)의 타측 또는 제1 방향(X축 방향)의 반대 방향에 배치된 구동 전극일 수 있다. 제2 구동 라인(TL2)은 제2 구동 전극(TE2)의 타단 또는 제2 방향(Y축 방향)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 제1 구동 전극(TE1)에 인접하게 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 구동 전극(TE2)은 적어도 하나의 구동 전극(TE)을 사이에 두고 제1 구동 전극(TE1)으로부터 이격될 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 전극(TE1)이 일측에서 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장(Magnetic Field)이 발생할 수 있다. 제2 구동 전극(TE2)이 타측에서 제1 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 수신하는 경우, 전류(I)가 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있고 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(TE1) 및 제2 구동 전극(TE2)의 자기장 방향이 특정 지점(PT)에서 일치함으로써, 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)이 발생할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 충전(Charging) 기간 동안 충전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 터치 입력 부재(20)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)에 흐르는 전류(I)로부터 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신할 수 있다. 터치 입력 부재(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 따라서, 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다.
터치 입력 부재(20)는 전자기 센싱 기간(EMR)의 방전(Discharging) 기간 동안 방전될 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS1, TDS2)의 공급이 중단되어 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)의 공급이 중지되면, 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
예를 들어, 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 반대 방향의 자기장(Magnetic Field)이 제1 구동 전극(TE1)의 주변에 발생할 수 있고, 제1 구동 전극(TE1)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 제1 구동 전극(TE1)의 전류(I)는 제1 구동 전극(TE1)의 일단 또는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향에 접속된 제1 구동 라인(TL1)을 통해 터치 구동부(400)에 제공될 수 있다. 따라서, 제1 구동 전극(TE1)은 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다. 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)이 특정 지점(PT)을 지나는 경우, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 시계 방향의 자기장이 제2 구동 전극(TE2)의 주변에 발생할 수 있고, 제2 구동 전극(TE2)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있다. 제2 구동 전극(TE2)의 전류(I)는 제2 구동 전극(TE2)의 타단 또는 제2 방향(Y축 방향)에 접속된 제2 구동 라인(TL2)을 통해 터치 구동부(400)에 제공될 수 있다. 따라서, 제2 구동 전극(TE2)은 제1 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 터치 구동부(400)에 제공할 수 있다.
센싱 신호 수신부(420)는 제1 입력 단자(421), 제2 입력 단자(422), 출력 단자(423), 및 위상 지연 모듈(424)을 포함할 수 있다. 위상 지연 모듈(424)은 제2 터치 전극(TE2)으로부터 수신된 제2 터치 센싱 신호의 위상을 지연시킬 수 있다. 위상 지연 모듈(424)은 제1 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호의 위상을 지연시켜 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 출력할 수 있다. 제1 위상과 제2 위상 차이는 180도 일 수 있다. 터치 입력 부재(20)가 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 제1 입력 단자(421)는 제1 구동 라인(TL1)을 통해 제1 구동 전극(TE1)으로부터 제1 위상의 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있고, 제2 입력 단자(422)는 위상 지연 모듈(424)로부터 제2 위상의 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력 단자(423)를 통해 출력할 수 있다. 센싱 신호 수신부(420)는 제1 및 제2 터치 센싱 신호에 포함된 노이즈를 서로 상쇄시켜 제거할 수 있고, 제1 및 제2 터치 센싱 신호의 차이를 증폭시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
스위칭부(430)는 구동 라인(TL)을 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 중 하나에 선택적으로 연결할 수 있다. 스위칭부(430)는 터치 입력 부재(20)의 충전(Charging) 기간 동안 구동 신호 공급부(410)를 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 스위칭부(430)는 터치 입력 부재(20)의 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)를 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 예를 들어, 스위칭부(430)는 주기적으로 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 각각을 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다. 다른 예를 들어, 스위칭부(430)는 제어부(450)의 제어 신호를 기초로 구동 신호 공급부(410) 및 센싱 신호 수신부(420) 각각을 구동 라인(TL)에 연결할 수 있다.
스위칭부(430)는 제1 스위칭부(431) 및 제2 스위칭부(432)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(431)는 충전(Charging) 기간 동안 제1 구동 신호 출력 모듈(411)을 제1 구동 라인(TL1)에 연결할 수 있다. 제1 구동 신호 출력 모듈(411)은 충전(Charging) 기간 동안 제1 터치 구동 신호(TDS1)를 제1 구동 전극(TE1)에 공급할 수 있다.
제1 스위칭부(431)는 방전(Discharging) 기간 동안 센싱 신호 수신부(420)의 제1 입력 단자(421)를 제1 구동 라인(TL1)에 연결할 수 있다. 제1 입력 단자(421)는 방전(Discharging) 기간 동안 제1 구동 전극(TE1)으로부터 제1 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 충전(Charging) 기간 동안 제2 구동 신호 출력 모듈(412)을 제2 구동 라인(TL2)에 연결할 수 있다. 제2 구동 신호 출력 모듈(412)은 충전(Charging) 기간 동안 제2 터치 구동 신호(TDS2)를 제2 구동 전극(TE2)에 공급할 수 있다.
제2 스위칭부(432)는 방전(Discharging) 기간 동안 위상 지연 모듈(424)을 제2 구동 라인(TL2)에 연결할 수 있다. 위상 지연 모듈(424)의 출력은 제2 입력 단자(422)에 제공될 수 있다. 따라서, 제2 입력 단자(422)는 방전(Discharging) 기간 동안 위상 지연 모듈(424)로부터 제2 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
따라서, 제1 구동 라인(TL1)은 제1 구동 전극(TE1)의 일단 또는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향에 접속됨으로써 제1 구동 전극(TE1)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)으로 흐를 수 있고, 제2 구동 라인(TL2)은 제2 구동 전극(TE2)의 타단 또는 제2 방향(Y축 방향)에 접속됨으로써 제2 구동 전극(TE2)의 전류(I)는 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향으로 흐를 수 있다. 제1 및 제2 구동 전극(TE1, TE2)은 자기장의 보강 간섭에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 발생시켜 터치 입력 부재(20)를 충전시킬 수 있다. 터치 구동부(400)는 터치 입력 부재(20)의 방전에 따른 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 기초로 유도된 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호(SER)를 출력하고 터치 입력 부재(20)의 터치 여부를 판단할 수 있다. 표시 장치(10)는 사용자 신체의 터치를 센싱하는 터치 센싱부(TSU)를 이용하여 터치 입력 부재(20)의 터치를 센싱할 수 있다. 따라서, 표시 장치(10)는 터치 입력 부재(20)의 전자기 공명 방식(ElectroMagnetic Resonance)을 위한 별도의 센서층 또는 디지타이저층을 포함하지 않음으로써, 표시 장치(10)의 두께를 감소시키고 비용을 절감시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 표시 구동부 210: 게이트 구동부
300: 회로 보드 400: 터치 구동부
410: 구동 신호 공급부 420: 센싱 신호 수신부
430: 스위칭부 450: 제어부
TE: 복수의 구동 전극 RE: 복수의 감지 전극
TL: 구동 라인 RL: 감지 라인
TDS1, TDS2: 제1 및 제2 터치 구동 신호
SER: 차동 센싱 신호
20: 터치 입력 부재 21: 전도성 팁
22: 공진 회로부 C1: 커패시터
L1: 코일

Claims (23)

  1. 복수의 화소를 갖는 표시부;
    상기 표시부 상에 배치된 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센싱부; 및
    상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 상기 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하며,
    상기 터치 구동부는 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 터치 센싱 신호를 차동 증폭하여 차동 센싱 신호를 출력하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제3 및 제4 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제3 및 제4 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 N개(N은 양의 정수)의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 M개(M은 N과 다른 양의 정수)의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 제1 측에 배치된 제1 및 제2 구동 전극과, 상기 특정 지점의 제1 측에 인접한 제2 측에 배치된 제1 및 제2 감지 전극에 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하며,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 제1 측에 반대되는 제3 측에 배치된 제3 및 제4 구동 전극과, 상기 특정 지점의 제2 측에 반대되는 제4 측에 배치된 제3 및 제4 감지 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 및 제2 구동 전극과 상기 제1 및 제2 감지 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제3 및 제4 구동 전극과 상기 제3 및 제4 감지 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 내지 제4 구동 전극의 위치를 기초로 상기 특정 지점의 제1 축 좌표를 판단하고, 상기 제1 내지 제4 감지 전극의 위치를 기초로 상기 특정 지점의 제2 축 좌표를 판단하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 복수의 전자기 센싱 기간 마다 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 양측에 배치된 터치 전극들을 선택하여 순차적으로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 양측에 배치된 터치 전극들로부터 순차적으로 터치 센싱 신호를 수신하는 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는,
    상기 복수의 터치 전극에 상기 터치 구동 신호를 공급하는 구동 신호 공급부;
    상기 복수의 터치 전극으로부터 상기 터치 센싱 신호를 수신하는 센싱 신호 수신부;
    상기 복수의 터치 전극을 상기 구동 신호 공급부 또는 상기 센싱 신호 수신부에 선택적으로 연결시키는 스위칭부; 및
    상기 센싱 신호 수신부의 출력을 기초로 터치 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 구동 신호 공급부는,
    상기 제1 터치 구동 신호를 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 공급하는 제1 구동 신호 출력 모듈; 및
    상기 제2 터치 구동 신호를 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 공급하는 제2 구동 신호 출력 모듈을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    제1 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 제1 구동 신호 출력 모듈에 연결시키고, 상기 제1 기간 직후의 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 센싱 신호 수신부의 제1 입력 단자에 연결시키는 제1 스위칭부; 및
    상기 제1 기간 동안 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 제2 구동 신호 출력 모듈에 연결시키고, 상기 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극을 상기 센싱 신호 수신부의 제2 입력 단자에 연결시키는 제2 스위칭부를 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 복수의 터치 전극 중 일부의 터치 전극을 선택하여 상기 제1 스위칭부에 연결시키는 제1 멀티플렉서; 및
    상기 복수의 터치 전극 중 다른 일부의 터치 전극을 선택하여 상기 제2 스위칭부에 연결시키는 제2 멀티플렉서를 포함하는 표시 장치.
  16. 복수의 화소를 갖는 표시부;
    상기 표시부 상에 배치된 복수의 구동 전극, 및 상기 복수의 구동 전극에 접속된 복수의 구동 라인을 포함하는 터치 센싱부; 및
    상기 복수의 구동 라인을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고,
    상기 복수의 구동 라인 중 제1 구동 라인은 상기 복수의 구동 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극의 일단에 접속되고, 상기 복수의 구동 라인 중 제2 구동 라인은 상기 복수의 구동 전극 중 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극의 타단에 접속되는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 라인에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 제2 구동 라인에 상기 제1 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하는 표시 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 라인으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 라인으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하여 상기 제2 터치 센싱 신호의 위상을 지연시키는 표시 장치.
  19. 영상을 표시하는 표시 장치; 및
    상기 표시 장치에 터치를 입력하는 터치 입력 장치를 포함하고,
    상기 표시 장치는,
    복수의 화소를 갖는 표시부;
    상기 표시부 상에 배치된 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센싱부; 및
    상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하며,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극에 상기 제1 위상에 반대되는 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 터치 구동부는 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 터치 입력 부재는 상기 제1 및 제2 터치 구동 신호가 상기 터치 센싱부에 공급되는 제1 기간 동안 상기 특정 지점 상에 배치되면 전자기 공명 방식에 의해 충전되는 터치 센싱 시스템.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 터치 입력 부재는 상기 제1 기간 직후의 제2 기간 동안 상기 제1 및 제2 터치 구동 신호의 공급이 중단되면 방전되고,
    상기 터치 구동부는 상기 제2 기간 동안 상기 특정 지점의 일측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 특정 지점의 타측에 배치된 적어도 하나의 터치 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 시스템.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은 제1 방향으로 연장된 복수의 구동 전극, 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 복수의 감지 전극을 포함하고,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 일측에 배치된 제1 구동 전극에 제1 위상을 갖는 제1 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 특정 지점의 타측에 배치된 제2 구동 전극에 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 구동 신호를 공급하는 터치 센싱 시스템.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 제1 구동 전극으로부터 상기 제1 위상을 갖는 제1 터치 센싱 신호를 수신하고, 상기 제2 구동 전극으로부터 상기 제2 위상을 갖는 제2 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 시스템.
KR1020210049193A 2021-04-15 2021-04-15 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템 KR20220143217A (ko)

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