KR20230167144A - 용량성 센싱 디바이스들에 대한 멀티-센서 터치 통합 디스플레이 드라이버 구성 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 실시형태들은 일반적으로 디스플레이 디바이스에 디스플레이 업데이팅 신호들을 제공하고 그리고 또한 통합 입력 디바이스 내에 배치되는 센서 전극에 용량성 센싱 신호를 제공하도록 구성되는 통합 제어기를 갖는 통합 제어 시스템을 제공한다. 본 명세서에서 설명된 내부 및/또는 외부 신호 라우팅 구성들은 종래 디바이스들에서 통상 확인된 신호 라우팅 복잡도를 감소시키고 그리고 통합 제어 시스템 내의 디스플레이 라우팅, 용량성 센싱 라우팅 및/또는 다른 컴포넌트들 사이에 형성된 용량성 커플링에 의해 생성된 전기적 간섭의 영향을 감소시키도록 적응될 수 있다. 실시형태들은 또한, 통합 제어 시스템 내에서 수신된, 송신된 및 프로세싱된 디스플레이 및 터치 센싱 신호들 상의 전자기 간섭 (EMI) 을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

Description

용량성 센싱 디바이스들에 대한 멀티-센서 터치 통합 디스플레이 드라이버 구성{MULTI-SENSOR TOUCH INTEGRATED DISPLAY DRIVER CONFIGURATION FOR CAPACITIVE SENSING DEVICES}
본 발명의 실시형태들은 일반적으로 근접 센싱 디바이스의 센싱 영역 위의 입력 오브젝트의 포지션을 센싱하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
터치패드들 또는 터치 센서 디바이스들이라고도 흔히 불리는, 근접 센서 디바이스들을 포함한 입력 디바이스들은 다양한 전자 시스템들에서 널리 사용된다. 근접 센서 디바이스는 통상 센싱 영역을 포함하며, 그 센싱 영역에서 근접 센서 디바이스는 손가락과 같은 하나 이상의 입력 오브젝트들의 존재, 위치 및/또는 모션을 결정한다. 근접 센서 디바이스들은 전자 시스템에 대한 인터페이스들을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 근접 센서 디바이스들은 노트북 또는 데스크톱 컴퓨터들에 통합되거나 또는 그 주변에 있는 불투명 터치패드들과 같은 보다 큰 컴퓨팅 시스템들에 대한 입력 디바이스들로서 종종 사용된다. 근접 센서 디바이스들은 또한 셀룰러 폰들에 통합된 터치 스크린들과 같은 보다 작은 컴퓨팅 시스템들에서 종종 사용된다. 근접 센서 디바이스들은 통상, 전자 또는 컴퓨팅 시스템에서 확인된 디스플레이 또는 입력 디바이스들과 같은 다른 지원 컴포넌트들과 조합하여 사용된다.
일부 구성들에서, 근접 센서 디바이스들은 원하는 조합된 기능을 제공하거나 또는 바람직한 완전한 디바이스 패키지를 제공하기 위해 이들 지원 컴포넌트들에 커플링된다. 많은 상업적으로 입수가능한 근접 센서 디바이스들은 용량성 또는 저항성 센싱 기법과 같은, 입력 오브젝트의 존재, 위치 및/또는 모션을 결정하기 위한 하나의 전기적 기법을 이용한다. 통상, 용량성 센싱 타입의 근접 센서 디바이스는 입력 오브젝트의 존재, 위치 및/또는 모션을 검출하기 위해 트레이스들 및 센서 전극들의 어레이를 이용한다. 트레이스는 근접 센서 디바이스에서 확인된 제어 전자기기에 센서 전극 내의 전극 영역을 접속하는 전자 컴포넌트이다.
또한, 통상적으로 근접 센서 디바이스들은 데스크톱 컴퓨터들용 터치 스크린, 랩톱 컴퓨터용 터치 스크린, 넷북 컴퓨터들, 태블릿들, 웹 브라우저들, e-북 리더들, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA) 들, 스마트 폰들 및 다른 유사한 전자 디바이스들과 같은, 터치 통합 디스플레이 디바이스를 형성하기 위해 디스플레이 생성 컴포넌트들과 통합된다. 디스플레이 내의 픽셀들을 업데이팅하기 위해 사용되는 디스플레이 회로부는 입력 오브젝트의 포지션을 센싱하기 위해 사용되는 용량성 센싱 회로부의 부분을 형성하는 트레이스들 및 센서 전극들을 통하여 흐르는 신호들을 간섭할 전기 신호를 생성한다. 따라서, 이들 상이한 타입들의 회로들을 통하여 흐르는 신호들의 전기적 간섭 및 인터랙션을 최소화하기 위해 디스플레이 회로부를 용량성 센싱 회로부로부터 물리적으로 분리하는 것이 공통이다.
그러나, 절대 및 트랜스용량성 센싱 기법들의 사용을 포함한 새로운 터치 센싱 기술들의 출현으로, 터치 센싱 프로세스를 수행하기 위해 요구되는 센서 전극들의 수가 크게 증가하였고, 이는 또한 터치 센싱 디바이스 내의 제어 전자기기에 라우팅될 필요가 있는 트레이스들의 수를 크게 증가시켰다. 용량성 센싱 회로부를 디스플레이 업데이팅 회로부로부터 물리적으로 분리하는 것이 보통이기 때문에, 용량성 센싱 회로부는 터치 센싱을 위해 사용된 트레이스들이 디스플레이 패널의 보더 영역 (즉, 사용불가능한 영역) 주위에 또는 그 내에 라우팅되는 것을 허용하기 위해 이들 2 개의 타입들의 전기 회로들을 포함하는 임의의 집적 회로 (IC) 칩의 에지들에 통상 배치될 것이다. 절대 및/또는 트랜스용량성 센싱 기법들을 위해 요구되는 많은 수의 라우팅 트레이스들로 인해, 디스플레이의 보더들이 지나치게 커질 필요가 있다. 교대로, 일부 경우들에서 제조자들은 디스플레이 업데이팅 회로부 및 용량성 센싱 회로부를 별개의 IC 칩들로 분리하는 것에 의지할 것이며, 이는 터치 센싱 디바이스의 조각 부분 및 제조 비용을 크게 증가시킨다.
따라서, 상기 설명된 문제들을 해결하도록 구성되는 근접 센싱 디바이스를 형성 및 사용하는 장치 및 방법에 대한 필요성이 있다. 근접 센싱 디바이스는 또한 생산하기에 비싸지 않아야 하고 그것이 바람직하게 사이징된 전자 시스템 내에 통합될 수 있도록 형성되어야 한다.
본 개시의 실시형태들은 일반적으로 디스플레이 디바이스에 디스플레이 업데이팅 신호들을 제공하고 그리고 또한 입력 디바이스 내에 배치되는 센서 전극에 용량성 센싱 신호를 제공하도록 구성되는 통합 제어기를 갖는 통합 제어 시스템을 제공한다. 본 명세서에서 설명된 내부 및/또는 외부 신호 라우팅 구성들은 종래의 디바이스들에서 통상 확인된 신호 라우팅 복잡도를 감소시키고 그리고 통합 제어 시스템 내의 디스플레이 라우팅, 용량성 센싱 라우팅 및/또는 다른 컴포넌트들 사이에 형성된 용량성 커플링에 의해 생성된 전기적 간섭의 영향을 감소시키도록 적응될 수 있다. 실시형태들은 또한 통합 제어 시스템 내에서 수신된, 송신된 및 프로세싱된 디스플레이 및 터치 센싱 신호들 상의 전자기 간섭 (EMI) 을 감소시키기 위해 사용될 수 있다.
본 개시의 실시형태들은 입력 디바이스에서의 사용을 위한 제어 시스템을 제공하며, 제어 시스템은 통합 제어기를 포함하고, 그 통합 제어기는 복수의 소스 드라이버 출력 패드들에 커플링된 디스플레이 회로부로서, 소스 드라이버 출력 패드들은 입력 디바이스 내의 디스플레이를 업데이팅하기 위해 사용되는, 상기 디스플레이 회로부, 및 입력 디바이스에 의해 수행된 용량성 센싱 동작 동안 용량성 센싱 신호를 전송하도록 구성되는 복수의 용량성 센싱 패드들에 커플링된 용량성 센싱 회로부를 포함하고, 복수의 용량성 센싱 패드들 중 적어도 하나는 2 개의 소스 드라이버 출력 패드들 사이에 배치된다.
본 개시의 실시형태는 입력 디바이스에서의 사용을 위한 통합 제어 시스템을 더 제공할 수도 있으며, 통합 제어 시스템은 통합 제어기를 포함하고, 그 통합 제어기는 복수의 소스 드라이버 출력 패드들에 커플링된 디스플레이 회로부로서, 소스 드라이버 출력 패드들은 입력 디바이스 내의 디스플레이에 디스플레이 업데이팅 신호를 전송하도록 구성되는, 상기 디스플레이 회로부, 및 입력 디바이스에 의해 수행된 용량성 센싱 동작 동안 용량성 센싱 신호를 전송하도록 구성되는 복수의 용량성 센싱 패드들에 커플링된 용량성 센싱 회로부를 포함한다. 복수의 용량성 센싱 패드들 및 드라이버 출력 패드들은 제 1 방향으로 순서대로 배열될 수 있고, 그 순서는 복수의 용량성 센싱 패드들 중, 2 개의 제 2 소스 드라이버 출력 패드들 사이에 배치되는 적어도 하나의 용량성 센싱 패드를 포함한다.
본 개시의 실시형태들은 입력 디바이스에서의 사용을 위한 통합 제어 시스템을 더 제공할 수도 있으며, 통합 제어 시스템은 통합 제어기를 포함하고, 그 통합 제어기는 복수의 소스 드라이버 출력 패드들에 커플링된 디스플레이 회로부로서, 소스 드라이버 출력 패드들은 입력 디바이스 내의 디스플레이에 디스플레이 업데이팅 신호를 전송하도록 구성되는, 상기 디스플레이 회로부, 및 입력 디바이스에 의해 수행된 용량성 센싱 동작 동안 용량성 센싱 신호를 전송하도록 구성되는 복수의 용량성 센싱 패드들에 커플링된 용량성 센싱 회로부를 포함한다. 복수의 용량성 센싱 패드들 및 드라이버 출력 패드들은 제 1 방향으로 피치 길이를 갖는 피치를 갖는 패턴으로 배열될 수 있다. 패턴은 복수의 용량성 센싱 패드들 중, 제 1 방향으로 제 1 소스 드라이버 출력 패드로부터 1 피치 길이에 배치되고 제 1 방향과 반대 방향으로 제 2 소스 드라이버 출력 패드로부터 적어도 1 피치 길이에 배치되는 적어도 하나의 용량성 센싱 패드를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시형태는 입력 디바이스를 더 제공할 수도 있으며, 그 입력 디바이스는 디스플레이 디바이스의 제 1 층의 표면 상에 어레이로 배치된 복수의 센서 전극들, 및 통합 입력 디바이스의 제 2 층에서의 복수의 도전성 라우팅 와이어들을 통해 복수의 센서 전극들에 커플링된 통합 제어기를 포함한다. 통합 제어기는 복수의 소스 드라이버 출력 패드들에 커플링된 디스플레이 회로부로서, 소스 드라이버 출력 패드들은 제 2 층에서의 복수의 도전성 라우팅 와이어들을 통해 통합 입력 디바이스 내의 디스플레이 업데이팅 컴포넌트들에 커플링되는, 상기 디스플레이 회로부, 및 입력 디바이스에 의해 수행된 용량성 센싱 동작 동안 복수의 센서 전극들에 용량성 센싱 신호를 전송하도록 구성되는 복수의 용량성 센싱 패드들에 커플링된 용량성 센싱 회로부를 더 포함할 수도 있다. 복수의 용량성 센싱 패드들 및 복수의 소스 드라이버 출력 패드들은 제 1 방향으로 피치 길이를 갖는 피치를 갖는 패턴으로 배열될 수 있다. 패턴은 복수의 용량성 센싱 패드들 중, 제 1 방향으로 제 1 소스 드라이버 출력 패드로부터 1 피치 길이에 배치되고 제 1 방향과 반대 방향으로 제 2 소스 드라이버 출력 패드로부터 적어도 1 피치 길이에 배치되는 적어도 하나의 용량성 센싱 패드를 포함할 수도 있다.
본 발명의 상기 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 상기 간략하게 요약된 본 발명의 더욱 특정한 설명이 실시형태들을 참조하여 행해질 수도 있고, 그 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 대표적인 실시형태들만을 예시하며, 따라서 본 발명이 다른 동일하게 효과적인 실시형태들을 인정할 수도 있기 때문에, 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않을 것임에 유의해야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시형태들에 따른, 예시적인 입력 디바이스의 개략적 블록 다이어그램이다.
도 2a 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 입력 디바이스를 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 2b 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 입력 디바이스의 부분을 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 2c 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 입력 디바이스의 부분을 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 3 은 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 2 개의 서브-픽셀들 사이의 서브픽셀 데이터 라인을 공유하는 디스플레이 회로부의 부분을 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 4a 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 센싱 영역을 가진 통합 입력 디바이스를 예시한다.
도 4b 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 통합 입력 디바이스의 부분의 개략적 부분 측단면도이다.
도 5 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 디스플레이 업데이팅 및 용량성 센싱을 수행하기 위해 통합 입력 디바이스 내에 배치된 하나 이상의 통합 제어기들을 갖는 통합 입력 디바이스를 예시한다.
도 6a 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 통합 제어기의 개략적 평면도이다.
도 6b 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 도 6a 에 예시된 통합 제어기의 부분의 개략적 평면도이다.
도 6c 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 도 6a 에 예시된 통합 제어기의 부분의 개략적 평면도이다.
도 7a 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 통합 제어기의 부분의 개략적 부분 측단면도이다.
도 7b 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 통합 제어기의 부분의 개략적 부분 측단면도이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 곳에 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 하나의 실시형태에서 개시된 엘리먼트들은 특정 기재 없이 다른 실시형태들에 대해 유익하게 이용될 수도 있는 것으로 생각된다. 여기에 참조된 도면들은 구체적으로 언급하지 않는 한 일정 비율로 그려진 것으로서 이해되어서는 안된다. 또한, 제시 및 설명의 명료함을 위해 도면들은 종종 단순화되고 상세들 또는 컴포넌트들이 생략된다. 도면들 및 논의는 이하에 논의된 원리들을 설명하도록 기능하며, 여기서 동일한 명칭들은 동일한 엘리먼트들을 나타낸다.
다음의 상세한 설명은 사실상 예시적일 뿐이며 발명 또는 발명의 적용 및 용도들을 제한하도록 의도되지 않는다. 더욱이, 선행하는 기술분야, 배경, 간단한 개요 또는 다음의 상세한 설명에서 제시된 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 속박하려는 의도는 없다.
일반 개관
본 명세서에서 제공된 본 개시의 실시형태들은 일반적으로, 디스플레이 디바이스 내의 디스플레이 픽셀 내에 배치된 디스플레이 전극들에 디스플레이 업데이팅 신호들을 제공하고 그리고 또한 입력 디바이스 내에 배치되는 센서 전극에 용량성 센싱 신호를 제공하도록 구성되는 통합 제어기를 갖는 통합 제어 시스템을 제공한다. 통합 제어 시스템은 일반적으로 다양한 통합 용량성 센싱 및 디스플레이 애플리케이션들, 예를 들어, 인-셀 디스플레이 디바이스 구성들, 온-셀 디스플레이 디바이스 구성들 또는 임의의 다른 유사한 디스플레이 디바이스 구성들과 함께 작동하도록 구성된다. 따라서, 내부 및/또는 외부 신호 라우팅 구성들의 사용에 의해, 통합 제어 시스템은 종래의 디바이스들에서 통상 확인된 신호 라우팅 복잡도를 감소시키고 그리고 통합 제어 시스템 내의 디스플레이 라우팅, 용량성 센싱 라우팅 및/또는 다른 컴포넌트들 사이의 용량성 커플링의 영향을 감소시키도록 적응된다. 실시형태들은 또한 통합 제어 시스템 내에서 수신된, 송신된 및 프로세싱된 디스플레이 및 터치 센싱 신호들 상의 전자기 간섭 (EMI) 을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 통합 제어 시스템은 따라서 시스템 복잡도를 감소시키고 그리고 입력 디바이스의 생산 비용을 낮출 수 있다.
디스플레이 디바이스들, 터치 패드들 및 다른 유사한 디바이스들의 사이즈들이 증가함에 따라, 제조 비용 및 사이즈를 크게 증가시키지 않고도 터치 센싱 정확도를 유지 또는 심지어 개선시키는 것이 가능한 통합 제어 시스템에 대한 필요성이 점점 더 중요해지고 있다. 본 개시의 실시형태들은 디스플레이를 업데이팅하고 그리고 입력 디바이스 내에서 절대 및 트랜스용량성 센싱 기법들 양자를 수행하도록 구성되는 통합 제어 시스템을 제공할 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시형태들은 기존의 통합 제어 시스템 설계들의 사이즈 및 비용을 감소시키고 그리고 차세대 디바이스들을 생산하기 위해 요구되는 사이즈 및 비용들을 최소화하기 위해 사용될 수 있다.
시스템 개관
도 1 은 본 기술의 실시형태들에 따른, 예시적인 디스플레이 디바이스 (160) 에 통합된 입력 디바이스 (100) 의 개략적 블록 다이어그램이다. 입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (150) 에 입력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이 문서에서 사용한 바와 같이, 용어 "전자 시스템" (또는 "전자 디바이스") 은 대체로 정보를 전자적으로 프로세싱하는 것이 가능한 임의의 시스템을 지칭한다. 전자 시스템들의 일부 비-제한적인 예들은 모든 사이즈들 및 형상들의 개인용 컴퓨터들, 이를 테면 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 넷북 컴퓨터들, 태블릿들, 웹 브라우저들, e-북 리더들, 및 개인 휴대 정보 단말기 (PDA) 들을 포함한다. 추가적인 예의 전자 시스템들은 별개의 조이스틱들 또는 키 스위치들 및 입력 디바이스 (100) 를 포함하는 물리적 키보드들과 같은, 복합 입력 디바이스들을 포함한다. 추가 예의 전자 시스템들은 주변기기들, 이를 테면 데이터 입력 디바이스들 (원격 제어들 및 마우스들을 포함), 및 데이터 출력 디바이스들 (디스플레이 스크린들 및 프린터들을 포함) 을 포함한다. 다른 예들은 원격 단말기들, 키오스크들, 및 비디오 게임 머신들 (예를 들어, 비디오 게임 콘솔들, 휴대용 게이밍 디바이스들 등) 을 포함한다. 다른 예들은 통신 디바이스들 (셀룰러 폰들, 이를 테면 스마트 폰들을 포함), 및 미디어 디바이스들 (레코더들, 에디터들, 및 플레이어들, 이를 테면 텔레비전들, 셋-톱 박스들, 뮤직 플레이어들, 디지털 포토 프레임들, 및 디지털 카메라들을 포함) 을 포함한다. 추가적으로, 전자 시스템은 입력 디바이스에 대한 호스트 또는 슬레이브일 수 있다.
입력 디바이스 (100) 는 전자 시스템 (150) 의 물리적 부분으로서 구현될 수 있고, 또는 전자 시스템 (150) 으로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 적절하게, 입력 디바이스 (100) 는 다음 중 임의의 하나 이상을 사용하여 전자 시스템 (150) 의 부분들과 통신할 수도 있다 : 버스들, 네트워크들, 및 다른 유선 또는 무선 상호접속들. 예들은 I2C, SPI, PS/2, USB (Universal Serial Bus), 블루투스, RF, 및 IRDA 를 포함한다.
도 1 에서, 입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (170) 에서 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공된 입력을 센싱하도록 구성된 근접 센서 디바이스 (종종 "터치패드" 또는 "터치 센서 디바이스" 로도 지칭됨) 로서 도시된다. 예의 입력 오브젝트들은 도 1 에 도시한 바와 같이, 손가락들 및 스타일러스들을 포함한다.
센싱 영역 (170) 은 입력 디바이스 (100) 가 사용자 입력 (예를 들어, 하나 이상의 입력 오브젝트들 (140) 에 의해 제공된 사용자 입력) 을 검출하는 것이 가능한 입력 디바이스 (100) 의 위, 주위, 내 및/또는 근방의 임의의 공간을 망라한다. 특정한 센싱 영역들의 사이즈들, 형상들, 및 위치들은 실시형태마다 폭넓게 가변할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 센싱 영역 (170) 은 신호-대-잡음 비들이 충분히 정확한 오브젝트 검출을 막을 때까지 입력 디바이스 (100) 의 표면으로부터 하나 이상의 방향들에서 공간으로 연장된다. 이 센싱 영역 (170) 이 특정한 방향으로 연장하는 거리는, 다양한 실시형태들에서, 대략 밀리미터 미만, 밀리미터들, 센티미터들, 또는 그 이상일 수도 있고, 사용된 센싱 기술의 타입 및 원하는 정확도에 따라 상당히 가변할 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들은 입력 디바이스 (100) 의 임의의 표면들과의 비접촉, 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 (예를 들어, 터치 표면) 과의 접촉, 일부 양의 인가된 힘 또는 압력과 커플링된 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면과의 접촉, 및/또는 그 조합을 포함하는 입력을 센싱한다. 다양한 실시형태들에서, 입력 표면들은 센서 전극들이 상주하는 케이싱들의 표면에 의해, 센서 전극들 위에 제공된 페이스 시트들 또는 임의의 케이싱들 등에 의해 제공될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 센싱 영역 (170) 은 입력 디바이스 (100) 의 입력 표면 상으로 프로젝팅될 때 직사각형 형상을 갖는다.
입력 디바이스 (100) 는 센싱 영역 (170) 에서 사용자 입력을 검출하기 위해 센서 컴포넌트들 및 센싱 기술들의 임의의 조합을 이용할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 는 사용자 입력을 검출하기 위한 하나 이상의 센서 전극들 (120) 을 각각 포함하는 복수의 센싱 엘리먼트들 (121) 을 포함하며, 이들은 이하 추가 논의된다. 하나의 예에서, 센싱 엘리먼트들 (121) 각각은 도 2a 에 예시한 바와 같이, 2 개 이상의 센싱 전극들 (120) 을 포함한다. 다른 예에서, 센싱 엘리먼트들 (121) 각각은 단일의 센싱 전극 (120) 을 포함한다. 여러 비-제한적인 예들로서, 입력 디바이스 (100) 는 용량성, 탄성, 저항성, 유도성, 자기 음향, 초음파, 및/또는 광 기법들을 사용할 수도 있다. 일부 구현들은 1, 2, 3, 또는 더 고차원 공간들에 걸쳐 있는 이미지들을 제공하도록 구성된다. 일부 구현들은 특정한 축들 또는 평면들을 따라 입력의 프로젝션들을 제공하도록 구성된다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 저항성 구현들에서, 가요성 및 도전성 제 1 층은 도전성 제 2 층으로부터 하나 이상의 스페이서 엘리먼트들만큼 분리된다. 동작 동안, 하나 이상의 전압 구배들이 층들에 걸쳐 생성된다. 가요성 제 1 층을 가압하면 층들 사이에서 전기적 접촉을 생성하기에 충분할 만큼 편향하여, 그 층들 사이의 접촉 포인트(들)를 반영하는 전압 출력들을 초래할 수도 있다. 이들 전압 출력들은 포지션 정보를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 유도성 구현들에서, 하나 이상의 센싱 엘리먼트들 (121) 은 공명 코일 또는 코일들의 쌍에 의해 유도된 루프 전류들을 픽업한다. 전류들의 크기 (magnitude), 위상, 및 주파수의 일부 조합이 그 후 포지션 정보를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 의 일부 용량성 구현들에서, 전압 또는 전류가 전기장을 생성하기 위해 인가된다. 인근의 입력 오브젝트들은 전기장의 변화들을 야기하고, 그리고 전압, 전류 등의 변화들로서 검출될 수도 있는 용량성 커플링의 검출가능한 변화들을 생성한다.
일부 용량성 구현들에서의 센싱 엘리먼트들 (121) 은 센싱 엘리먼트(들) (121) 위의 입력 오브젝트의 포지션을 센싱하기 위해 사용되는 전기장들을 생성하기 위해 용량성 센싱 전극들 (120) 의 어레이들 또는 다른 규칙적이거나 또는 불규칙적인 패턴들을 이용한다. 일부 용량성 구현들에서, 별개의 센싱 전극들 (120) 은 더 큰 센서 전극들을 형성하기 위해 함께 오믹 쇼트될 (ohmically shorted) 수도 있다. 일부 용량성 구현들은 균일하게 저항성일 수도 있는 저항성 시트들을 이용한다.
상기 논의한 바와 같이, 일부 용량성 구현들은 센서 전극들 (120) 과 입력 오브젝트 사이의 용량성 커플링의 변화들에 기초한 "셀프 커패시턴스" (또는 "절대 커패시턴스") 센싱 방법들을 이용한다. 다양한 실시형태들에서, 센싱 전극들 (120) 근방의 입력 오브젝트는 센서 전극들 (120) 근방의 전기장을 변경시키며, 따라서 측정된 용량성 커플링을 변화시킨다. 하나의 구현에서, 도 2c 에 예시한 바와 같이, 절대 커패시턴스 센싱 방법은 변조된 신호를 사용하여 레퍼런스 전압 (예를 들어, 시스템 그라운드) 에 대하여 센서 전극들 (120) 을 변조하는 것에 의해, 그리고 센서 전극들 (120) 과 입력 오브젝트들 (140) 사이의 용량성 커플링을 검출하는 것에 의해 동작한다.
추가적으로 상기 논의한 바와 같이, 일부 용량성 구현들은 센서 전극들 (120) 사이의 용량성 커플링의 변화들에 기초한 "상호 커패시턴스" (또는 "트랜스커패시턴스") 센싱 방법들을 이용한다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 근방의 입력 오브젝트 (140) 는 센서 전극들 (120) 사이의 전기장을 변경시키며, 따라서 측정된 용량성 커플링을 변화시킨다. 하나의 구현에서, 도 2b 에 예시한 바와 같이, 트랜스용량성 센싱 방법은 이하 추가 설명한 바와 같이, 하나 이상의 송신기 센서 전극들 (또한 "송신기 전극들") 과 하나 이상의 수신기 센서 전극들 (또한 "수신기 전극들") 사이의 용량성 커플링을 검출하는 것에 의해 동작한다. 송신기 센서 전극들은 송신기 신호를 송신하기 위해 레퍼런스 전압 (예를 들어, 시스템 그라운드) 에 대해 변조될 수도 있다. 수신기 센서 전극들은 결과의 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 레퍼런스 전압에 대해 실질적으로 일정하게 유지될 수도 있다. 결과의 신호는 하나 이상의 송신기 신호들에, 및/또는 환경적 간섭의 하나 이상의 소스들 (예를 들어, 다른 전자기 신호들) 에 대응하는 영향(들)을 포함할 수도 있다. 센서 전극들 (120) 은 전용 송신기 전극들 또는 수신기 전극들일 수도 있고, 또는 송신 및 수신 모두를 행하도록 구성될 수도 있다.
도 1 에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 의 부분으로서 도시된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (170) 에서 입력을 검출하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 하드웨어를 동작하도록 구성된다. 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 집적 회로들 (IC들) 및/또는 다른 회로부 컴포넌트들의 부분들 또는 전부를 포함한다. (예를 들어, 상호 커패시턴스 센서 디바이스에 대한 프로세싱 시스템은 송신기 센서 전극들로 신호들을 송신하도록 구성된 송신기 회로부, 및/또는 수신기 센서 전극들로 신호들을 수신하도록 구성된 수신기 회로부를 포함할 수도 있다). 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 펌웨어 코드, 소프트웨어 코드 등과 같은 전자적 판독가능 명령들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 을 구성하는 컴포넌트들은 이를 테면 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트들 (121) 에서 확인된 센싱 전극들 (120) 근방에 함께 위치된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 의 컴포넌트들은 입력 디바이스 (100) 의 센싱 전극들 (120) 에 가까운 하나 이상의 컴포넌트들, 및 다른 곳의 하나 이상의 컴포넌트들과 물리적으로 분리된다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 데스크톱 컴퓨터에 커플링된 주변기기일 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 데스크톱 컴퓨터의 중앙 프로세싱 유닛 및 그 중앙 프로세싱 유닛으로부터 분리된 하나 이상의 IC들 (아마도 연관된 펌웨어를 가짐) 상에서 실행하도록 구성된 소프트웨어를 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 입력 디바이스 (100) 는 폰에 물리적으로 통합될 수도 있고, 프로세싱 시스템 (110) 은 그 폰의 메인 프로세서의 부분인 회로들 및 펌웨어를 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 디바이스 (100) 를 구현하는 것으로 전용된다. 다른 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 다른 기능들, 이를 테면 디스플레이 스크린들을 동작시키는 것, 햅틱 액추에이터들을 드라이빙하는 것 등을 수행한다.
프로세싱 시스템 (110) 은 프로세싱 시스템 (110) 의 상이한 기능들을 다루는 모듈들의 세트로서 구현될 수도 있다. 각각의 모듈은 프로세싱 시스템 (110), 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합의 부분인 회로부를 포함할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 모듈들의 상이한 조합들이 사용될 수도 있다. 예의 모듈들은 센서 전극들 및 디스플레이 스크린들과 같은 하드웨어를 동작하기 위한 하드웨어 동작 모듈들, 센서 신호들 및 포지션 정보와 같은 데이터를 프로세싱하기 위한 데이터 프로세싱 모듈들, 및 정보를 레포팅하기 위한 레포팅 모듈들을 포함한다. 추가 예의 모듈들은 입력을 검출하기 위해 센싱 엘리먼트들 (121) 을 동작하도록 구성된 센서 동작 모듈들, 모드 변화 제스처들과 같은 제스처들을 식별하도록 구성된 식별 모듈들, 및 동작 모드들을 변화시키기 위한 모드 변화 모듈들을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 하나 이상의 액션들을 야기하는 것에 의해 직접 센싱 영역 (170) 에서의 사용자 입력 (또는 사용자 입력 없음) 에 응답한다. 예의 액션들은 GUI 액션들, 이를 테면 커서 이동, 선택, 메뉴 내비게이션 및 다른 기능들뿐만 아니라 동작 모드들을 변화시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 (또는 입력 없음) 에 관한 정보를 전자 시스템의 일부 부분에 (예를 들어, 별개의 중앙 프로세싱 프로세싱 시스템이 존재한다면, 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 분리된 전자 시스템의 이러한 중앙 프로세싱 시스템에) 제공한다. 일부 실시형태들에서, 전자 시스템의 일부 부분은 사용자 입력에 대해 작용하기 위해, 이를 테면 모드 변화 액션들 및 GUI 액션들을 포함한 전체 범위의 액션들을 용이하게 하기 위해 프로세싱 시스템 (110) 으로부터 수신된 정보를 프로세싱한다.
예를 들어, 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 영역 (170) 에서 입력 (또는 입력 없음) 을 나타내는 전기 신호들을 생성하기 위해 입력 디바이스 (100) 의 센싱 엘리먼트들 (121) 을 동작한다. 프로세싱 시스템 (110) 은 전자 시스템에 제공된 정보를 생성함에 있어서 전기 신호들에 대해 임의의 적절한 양의 프로세싱을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 은 센싱 엘리먼트들 (121) 로부터 획득된 아날로그 전기 신호들을 디지털화할 수도 있다. 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 필터링 또는 다른 신호 컨디셔닝을 수행할 수도 있다. 또 다른 예로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 정보가 전기 신호들과 베이스라인 사이의 차이를 반영하도록, 베이스라인을 빼거나 또는 다르게는 고려할 수도 있다. 또 다른 추가 예들로서, 프로세싱 시스템 (110) 은 포지션 정보를 결정하고, 입력들을 커맨드들로서 인식하고, 필적을 인식하는 등을 행할 수도 있다.
"포지션 정보" 는 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 대체로 절대 포지션, 상대 포지션, 속도, 가속도, 및 다른 타입들의 공간 정보를 망라한다. 예시적인 "0-차원" 포지션 정보는 근/원 (near/far) 또는 접촉/비접촉 정보를 포함한다. 예시적인 "1-차원" 포지션 정보는 축을 따르는 포지션들을 포함한다. 예시적인 "2-차원" 포지션 정보는 평면에서의 모션들을 포함한다. 예시적인 "3-차원" 포지션 정보는 공간에서의 순간 또는 평균 속도들을 포함한다. 추가 예들은 공간 정보의 다른 표현들을 포함한다. 예를 들어, 시간 경과에 따른 포지션, 모션, 또는 순간 속도를 추적하는 이력 데이터를 포함한 하나 이상의 타입들의 포지션 정보에 관한 이력 데이터가 또한 결정 및/또는 저장될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 또는 일부 다른 프로세싱 시스템에 의해 동작되는 추가적인 입력 컴포넌트들로 구현된다. 이들 추가적인 입력 컴포넌트들은 센싱 영역 (170) 에서의 입력에 대한 리던던트 기능성, 또는 일부 다른 기능성을 제공할 수도 있다. 도 1 은 입력 디바이스 (100) 를 사용하여 아이템들의 선택을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있는 센싱 영역 (170) 근방의 버튼들 (130) 을 도시한다. 다른 타입들의 추가적인 입력 컴포넌트들은 슬라이더들, 볼들, 휠들, 스위치들 등을 포함한다. 반대로, 일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 다른 입력 컴포넌트들 없이 구현될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 입력 디바이스 (100) 는 터치 스크린 인터페이스를 포함하고, 센싱 영역 (170) 은 디스플레이 디바이스 (160) 의 디스플레이 스크린의 액티브 영역의 적어도 부분을 오버랩핑한다. 예를 들어, 입력 디바이스 (100) 는 디스플레이 스크린을 오버레이하는 실질적으로 투명한 센싱 전극들 (120) 을 포함하고 연관된 전자 시스템에 대한 터치 스크린 인터페이스를 제공할 수도 있다. 디스플레이 스크린은 사용자에게 시각적 인터페이스를 디스플레이하는 것이 가능한 임의의 타입의 동적 디스플레이일 수도 있고, 임의의 타입의 발광 다이오드 (LED), 유기 LED (OLED), 음극선관 (CRT), 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마, 전계발광 (electroluminescence; EL), 또는 다른 디스플레이 기술을 포함할 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 및 디스플레이 디바이스 (160) 는 물리적 엘리먼트들을 공유할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들은 디스플레이 및 센싱을 위해 동일한 전기적 컴포넌트들 중 일부를 이용할 수도 있다. 다른 예로서, 디스플레이 디바이스 (160) 는 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 동작될 수도 있다.
본 기술의 많은 실시형태들이 완전히 기능하는 장치의 맥락에서 설명되지만, 본 기술의 메커니즘들은 다양한 형태들의 프로그램 제품 (예를 들어, 소프트웨어) 으로서 분포되는 것이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 기술의 메커니즘들은 전자 프로세서들에 의해 판독가능한 정보 베어링 매체들 (예를 들어, 프로세싱 시스템 (110) 에 의해 판독가능한 비일시적 컴퓨터 판독가능 및/또는 레코딩가능/기록가능 정보 베어링 매체들) 상에 소프트웨어 프로그램으로서 구현 및 분포될 수도 있다. 추가적으로, 본 기술의 실시형태들은 분포를 수행하기 위해 사용되는 특정한 타입의 매체에 관계없이 동일하게 적용된다. 비일시적, 전자적 판독가능 매체들의 예들은 다양한 디스크들, 메모리 스틱들, 메모리 카드들, 메모리 모듈들 등을 포함한다. 전자적 판독가능 매체들은 플래시, 광, 자기, 홀로그램, 또는 임의의 다른 저장 기술에 기초할 수도 있다.
도 2a 는 본 명세서에서 제공된 개시에 따른 도 1 에 예시된 입력 디바이스 (100) 의 부분의 개략적 블록 다이어그램이다. 입력 디바이스 (100) 의 예시된 부분은 접속 (240) 을 통해 프로세싱 시스템 (110) 내에 형성되는 통합 제어 시스템 (201) 에 커플링되는 센싱 전극들 (120) 의 어레이를 포함한다. 도 2a 는 일부 실시형태들에 따른, 패턴과 연관된 센싱 영역 (170) 에서 센싱하도록 구성된 센싱 전극들 (120) 의 예시적인 패턴의 부분을 도시한다. 예시 및 설명의 명료함을 위해, 센서 전극들 (120) 은 단순 직사각형들의 패턴으로 예시되고 다양한 다른 컴포넌트들을 도시하지 않는다. 예시적인 패턴은 X 컬럼 (column) 들 및 Y 로우 (row) 들로 배열된 센서 전극들 (120X,Y) (센서 전극들 (120) 로 통칭됨) 의 어레이를 포함하며, X 및 Y 는 양의 정수들이다. 센싱 전극들 (120) 의 패턴은 다른 구성들, 이를 테면 폴라 어레이 (polar array) 들, 반복 패턴들, 비-반복 패턴들, 비균일 어레이들, 단일의 로우 또는 컬럼, 또는 다른 적합한 어레인지먼트를 갖는 복수의 센서 전극들 (120) 을 포함할 수도 있다. 게다가, 센서 전극들 (120) 은 임의의 형상, 이를 테면 원형, 직사각형, 다이아몬드, 별, 정사각형, 비볼록 (non-convex), 볼록, 비오목 (non-concave), 오목 등일 수도 있다. 센서 전극들 (120) 은 프로세싱 시스템 (110) 에 커플링되고 센싱 영역 (170) 에서 입력 오브젝트 (140) 의 존재 (또는 그 부재) 를 결정하기 위해 이용된다. 센서 전극들 (120) 은 통상 서로 오믹 절연된다. 즉, 하나 이상의 절연체들은 센서 전극들 (120) 을 분리하고 그들이 서로 전기적으로 쇼트하는 것을 막는다.
하나의 동작 모드, 또는 제 1 동작 모드에서, 센서 전극들 (120) (예를 들어, 센서 전극들 (1201-1, 1201-2, 1201-3, ... 120X-Y)) 의 어레인지먼트의 적어도 부분은 절대 센싱 기법들을 통해 입력 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 이용될 수도 있다. 즉, 프로세싱 시스템 (110) 은 변조된 신호로 각각의 센서 전극 (120) 을 드라이빙하고 그리고 입력 오브젝트의 포지션을 결정하기 위해 프로세싱 시스템 (110) 또는 다른 프로세서에 의해 이용되는 변조된 신호에 기초하여 전극 (120) 과 입력 오브젝트 (예를 들어, 자유 공간 또는 어스 그라운드) 사이의 커패시턴스를 측정하도록 구성된다.
다른 동작 모드, 또는 제 2 동작 모드에서, 센서 전극들 (120) 의 적어도 부분은 트랜스용량성 센싱 기법들을 통해 입력 오브젝트의 존재를 검출하기 위해 이용된 송신기 및 수신기 전극들의 그룹들로 스플리팅될 수도 있다. 즉, 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들 (120) 의 제 1 그룹을 송신기 신호로 드라이빙하고 센서 전극들 (120) 의 제 2 그룹으로 결과의 신호들을 수신하고, 결과의 신호는 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함한다. 결과의 신호는 입력 오브젝트의 포지션을 결정하기 위해 프로세싱 시스템 (110) 또는 다른 프로세서에 의해 이용된다. 센서 전극들 (120) 의 그룹들은 따라서 디스플레이 디바이스 (160) 의 하나 이상의 층들 내에 배치될 수 있는 하나 이상의 송신기 전극들 및 하나 이상의 수신기 전극들을 포함하는 복수의 센싱 엘리먼트들 (121) 을 형성한다. 도면의 명료성을 이유로, 센싱 엘리먼트 (121) 의 단 하나의 예가 도 2a 에 예시된다. 디스플레이 디바이스 (160) 의 하나의 구성에서, 센싱 엘리먼트들 (121) 의 각각은 하나 이상의 수신기 전극들에 가장 가깝게 배치되는 하나 이상의 송신기 전극들을 포함한다. 하나의 예에서, 단일 층 센서 전극 설계를 사용한 트랜스용량성 센싱 방법은 상기 유사하게 논의한 바와 같이, 드라이빙된 송신기 센서 전극들 중 하나 이상과 수신기 전극들 중 하나 이상 사이의 용량성 커플링의 변화를 검출하는 것에 의해 동작할 수도 있다.
입력 디바이스 (100) 는 상기 설명된 모드들 중 임의의 하나의 모드에서 동작하도록 구성될 수도 있다. 입력 디바이스 (100) 는 또한 상기 설명된 모드들 중 임의의 2 개 이상의 모드들 사이에서 동작을 스위칭하도록 구성될 수도 있다.
로컬화된 커패시턴스 (용량성 커플링) 의 영역들은 "용량성 픽셀들" 이라 불릴 수도 있다. 용량성 픽셀들은 제 1 동작 모드에서의 그라운드와 센싱 엘리먼트 (121) 내의 개개의 센서 전극 (120) 사이에 그리고 제 2 동작 모드에서의 송신기 및 수신기 전극들로서 사용된 센싱 엘리먼트 (121) 내의 센서 전극들 (120) 의 그룹들 사이에 형성될 수도 있다. 용량성 커플링은 센싱 엘리먼트들 (121) 과 연관된 센싱 영역 (170) 에서의 입력 오브젝트들 (140) 의 근접도 및 모션에 따라 변화하며, 따라서 입력 디바이스 (100) 의 센싱 영역에서의 입력 오브젝트의 존재의 표시자로서 사용될 수도 있다. 용량성 픽셀들로부터의 측정들의 세트는 픽셀들에서의 용량성 커플링들을 나타내는 "용량성 이미지" (또한 "용량성 프레임") 를 형성한다.
일부 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 은 이들 용량성 커플링들을 결정하기 위해 "스캐닝" 된다. 즉, 하나의 실시형태에서, 특정한 시간 간격에서, 센서 전극들 (120) 의 하나의 서브세트가 드라이빙되고, 상이한 시간 간격에서 센서 전극들 (120) 의 제 2 서브세트가 드라이빙된다. 제 2 동작 모드에서, 송신기들은 하나의 송신기 전극이 한번에 송신하거나, 또는 다수의 송신기 전극들이 동시에 송신하도록 동작될 수도 있다. 다수의 송신기 전극들이 동시에 송신하는 경우, 다수의 송신기 전극들은 동일한 송신기 신호를 송신하고 효과적으로 더 큰 송신기 전극을 효과적으로 생성할 수도 있다. 대안적으로, 다수의 송신기 전극들은 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다. 예를 들어, 다수의 송신기 전극들은 수신기 전극들의 결과의 신호들에 대한 그들의 조합된 영향들이 독립적으로 결정되는 것을 가능하게 하는 하나 이상의 코딩 스킴들에 따라 상이한 송신기 신호들을 송신할 수도 있다.
수신기 센서 전극들로서 구성된 센서 전극들 (120) 은 결과의 신호들을 취득하기 위해 단일로 또는 다수로 동작될 수도 있다. 결과의 신호들은 용량성 픽셀들에서의 용량성 커플링들의 측정들을 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
다른 실시형태들에서, 이들 용량성 커플링들을 결정하기 위해 센서 전극들 (120) 을 "스캐닝하는 것" 은 변조된 신호로 드라이빙하는 것 및 센서 전극들 중 하나 이상의 센서 전극들의 절대 커패시턴스를 측정하는 것을 포함한다. 다른 실시형태에서, 센서 전극들은 하나보다 더 많은 센서 전극이 한번에 드라이빙되도록 동작될 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 절대 용량성 측정은 하나 이상의 센서 전극들 (120) 의 각각으로부터 동시에 획득될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 입력 디바이스 (100) 는 동시에 복수의 센서 전극들 (120) 을 드라이빙하고 그리고 동일한 센싱 사이클에서 드라이빙된 전극들 (120) 의 각각에 대한 절대 용량성 측정을 측정한다. 다양한 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 센서 전극들 (120) 의 부분으로 선택적으로 드라이빙 및 수신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 센서 전극들은 호스트 프로세서 상에서 실행되는 애플리케이션, 입력 디바이스의 상태, 센싱 디바이스의 동작 모드 및 입력 오브젝트의 결정된 위치에 기초하여 선택될 수도 있지만, 이들에 제한되지 않을 수도 있다.
일부 터치 스크린 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 중 하나 이상은 디스플레이 스크린의 디스플레이를 업데이팅하는데 있어서 사용된 하나 이상의 디스플레이 전극들을 포함한다. 하나 이상의 실시형태에서, 디스플레이 전극들은 Vcom 전극 (공통 전극들), 소스 드라이브 라인, 게이트 라인, 애노드 전극, 캐소드 전극, 또는 임의의 다른 디스플레이 엘리먼트의 하나 이상의 세그먼트들을 포함한다. 이들 디스플레이 전극들은 적절한 디스플레이 스크린 기판 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극들은 일부 디스플레이 스크린들 (예를 들어, IPS (In Plane Switching) 또는 PLS (Plane to Line Switching) 유기 발광 다이오드 (OLED)) 에서의 투명 기판 (유리 기판, TFT 유리, 또는 임의의 다른 투명 재료) 상에, 일부 디스플레이 스크린들 (예를 들어, PVA (Patterned Vertical Alignment) 또는 MVA (Multi-domain Vertical Alignment)) 의 컬러 필터 유리의 바닥 상에, 발광층 (OLED) 위에 또는 아래에 등등에 배치될 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 공통 전극은 그것이 다수의 기능들을 수행하기 때문에 "조합 전극 (combination electrode)" 으로 또한 지칭될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 의 각각은 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다.
계속 도 2a 를 참조하면, 센싱 전극들 (120) 에 커플링된 프로세싱 시스템 (110) 은 용량성 센싱 회로부 (204) 및 디스플레이 회로부 (210) 를 포함하는 통합 제어 시스템 (201) 을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 용량성 센싱 회로부 (204) 는 입력 센싱이 요망되는 주기들 동안 센싱 전극들 (120) 중 하나 이상 위로 송신기 신호들 또는 변조된 신호들을 드라이빙하고 그리고 센싱 전극들 (120) 중 하나 이상으로 결과의 신호들을 수신하도록 구성된 회로부를 포함하는 터치 센싱 모듈 (207) 을 포함한다. 하나의 구성에서, 터치 센싱 모듈 (207) 은 절대 센싱 및/또는 트랜스용량성 센싱 프로세스들을 수행하도록 구성되는 엘리먼트들을 포함한다.
통합 제어 시스템 (201) 의 하나의 실시형태에서, 용량성 센싱 회로부 (204) 는 입력 센싱이 요망되는 주기들 동안 센싱 전극들 (120) 위로 송신기 신호를 드라이빙하도록 구성된 회로부를 포함하는 송신기 모듈 (205) (도 2b) 을 포함한다. 송신기 신호는 일반적으로 변조되고 입력 센싱을 위해 할당된 시간 주기에 걸쳐 하나 이상의 버스트들을 포함한다. 송신기 신호는 센싱 영역 (170) 에서의 입력 오브젝트의 더 강건한 위치 정보를 획득하기 위해 변화될 수도 있는 진폭, 주파수 및 전압을 가질 수도 있다. 절대 용량성 센싱에서 사용되는 변조된 신호는 트랜스용량성 센싱에서 사용되는 송신기 신호와 동일하거나 또는 상이할 수도 있다. 용량성 센싱 회로부 (204) 는 센서 전극들 (120) 중 하나 이상에 선택적으로 커플링될 수도 있다. 예를 들어, 용량성 센싱 회로부 (204) 는 센싱 영역 (170) 에서 센서 전극들 (120) 의 선택된 부분들에 또는 전부에 커플링되고, 절대 또는 트랜스용량성 센싱 모드 중 어느 하나로 동작할 수도 있다.
다양한 실시형태들에서, 용량성 센싱 회로부 (204) 는 센싱 전극들 (120) 로 결과의 신호를 수신하도록 구성된 회로부를 포함하는 수신기 모듈 (206) (도 2b) 을 포함할 수도 있다. 제 2 동작 모드에서, 수신된 결과의 신호는 입력 센싱이 요망되는 주기들 동안 송신기 전극에 의해 생성된 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함한다. 하나 이상의 실시형태들에서, 수신기 모듈 (206) 은 도 2c 와 함께 이하 추가 논의한 바와 같이, 센서 전극 (120) 위로 변조된 신호를 드라이빙하고 그리고 변조된 신호에 대응하는 결과의 신호를 수신하여 센서 전극 (120) 의 절대 커패시턴스의 변화들을 결정하도록 구성된다. 수신기 모듈 (206) 은 센싱 영역 (170) 에서 입력 오브젝트 (140) 의 포지션을 결정할 수도 있고 또는 결과의 신호를 나타내는 정보를 포함한 신호를 센싱 영역 (170) 에서 입력 오브젝트 (140) 의 포지션을 결정하기 위한, 다른 모듈 또는 프로세서, 예를 들어, 전자 시스템 (150) (즉, 호스트 프로세서) 의 결정 모듈 또는 프로세서에 제공할 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에서, 수신기 모듈 (206) 은 AFE (analog front end) 의 부분을 형성하는 복수의 수신기들을 포함한다.
도 2b 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 제 2 동작 모드 (예를 들어, 트랜스커패시턴스 모드) 를 수행하기 위해 사용되는 프로세싱 시스템 (110) 의 부분의 개략도이다. 하나의 구성에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 입력 센싱 데이터를 결정 모듈 (290) 에 및/또는 전자 시스템 (150) 에 제공하기 위해 함께 작동하는 송신기 모듈 (205) 및 수신기 모듈 (206) 을 포함한다. 결정 모듈 (290) 은 프로세싱 시스템 (110) 의 부분 및/또는 전자 시스템 (150) 의 부분일 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 결정 모듈 (290) 은 수신기 전극에 커플링되는 적어도 하나의 수신기 채널로부터 수신된 수신기 채널 출력 신호(들)를 프로세싱하고, 또한 전자 시스템 (150) 의 다른 부분들에 프로세싱된 신호들을 제공하기 위해 함께 접속되는 디지털 신호 프로세싱 엘리먼트들 및/또는 다른 유용한 디지털 및 아날로그 회로 엘리먼트들을 포함할 것이다. 전자 시스템 (150) 은 그 후 프로세싱된 신호들을 사용하여, 디스플레이에 메시지를 전송하고, 전자 시스템에 의해 실행되고 있는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들에 의해 생성된 명령들에 기초하여 일부 계산 또는 소프트웨어 관련 태스크를 수행하고 및/또는 일부 다른 기능을 수행하는 것과 같은, 프로세싱 시스템 (110) 의 일부 양태를 제어할 수 있다.
제 2 동작 모드에서 동작하는 동안, 송신기 모듈 (205) 및 수신기 모듈 (206) 은 일반적으로 결정 모듈 (290) 및/또는 전자 시스템 (150) 에 수신기 채널 출력 신호들을 제공하기 위해 함께 작동할 것이다. 상기 논의한 바와 같이, 입력 오브젝트 (140) (도 1) 의 포지션 정보는 송신기 전극들 (예를 들어, 센서 전극들 (1201,1, 1201,2, ... 120X-1,Y)) 및 수신기 전극들 (예를 들어, 센서 전극들 (1202,1, 1202,2, ... 120X,Y)) 각각 사이에서 측정된 커패시턴스 (Cs) (예를 들어, 커패시턴스 (CS1, CS2, ... CSN)) 에 기초하여 도출되며, 여기서 N 은 양의 정수이다.
하나의 실시형태에서, 도 2b 에 도시한 바와 같이, 송신기 모듈 (205) 은 송신기 전극들을 드라이빙하도록 적응되는 하나 이상의 드라이버들 (228) 을 포함한다. 하나의 구성에서, 각각의 드라이버 (228) 는 송신기 전극들에 송신기 신호(들)를 형성하기 위해 사용된 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 사인형, 가우시안 또는 다른 형상화된 파형들을 전달하도록 구성되는 전력 공급 및 신호 생성기 (220) 를 포함할 수도 있다. 하나의 구성에서, 신호 생성기 (220) 는 낮은 디스플레이 전압 레벨과 전력 공급의 출력 레벨 사이에 트랜지션하는 송신기 신호를 전달하는 것이 가능한 전기적 디바이스, 또는 심플 스위치를 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 신호 생성기 (220) 는 발진기를 포함할 수도 있다. 일부 구성들에서, 신호 생성기 (220) 는 한번에 송신기 전극들 중 하나 이상에 송신기 신호들을 순차적으로 전달하도록 적응되는 하나 이상의 시프트 레지스터들 (미도시) 및/또는 스위치들 (미도시) 을 포함하는 드라이버 (222) 에 통합된다.
하나의 실시형태에서, 수신기 모듈 (206) (또는 본 명세서에서 AFE (analog front end) 로 또한 지칭됨) 은 복수의 수신기 채널들 (275) (예를 들어, 수신기 채널들 (2751, 2752, ... 275N)) 을 포함하고, 그 복수의 수신기 채널들 (275) 각각은 적어도 하나의 수신기 전극 (예를 들어, 센서 전극들 (1202,1, 1202,2, ... 120X,Y)) 로 수신된 결과의 신호를 수신하도록 구성되는 제 1 입력 포트 (241) (예를 들어, 포트들 (2411, 2412, ... 241N)), 라인 (225) 을 통하여 전달된 레퍼런스 신호를 수신하도록 구성되는 제 2 입력 포트 (예를 들어, 포트들 (2421, 2422, ... 242N)), 및 결정 모듈 (290) 및 전자 시스템 (150) 에 커플링된 출력 포트를 갖는다. 일부 구성들에서, 라인 (225) 은 가상 그라운드를 형성하기 위해 원하는 전위로 바이어싱될 수 있다. 통상, 각각의 수신기 채널 (275) 은 단일의 수신기 전극에 커플링된다. 복수의 수신기 채널들 (275) 의 각각은 전하 축적기 (276) (예를 들어, 전하 축적기들 (2761, 2762, ... 276N)), 지원 컴포넌트들 (271) (예를 들어, 컴포넌트들 (2711, 2712, ... 271N)), 이를 테면 복조기 회로부, 로우 패스 필터, 샘플 및 유지 회로부, 다른 유용한 전자 컴포넌트들, 필터들 및 아날로그/디지털 컨버터들 (ADC들) 등을 포함할 수도 있다. 아날로그/디지털 컨버터 (ADC) 는 아날로그 신호를 수신하고 그리고 결정 모듈 (290) 에 디지털 신호 (수신기 채널 출력 신호) 를 전달하도록 적응되는 예를 들어, 표준 8, 12 또는 16 비트 ADC 또는 연속 근사 ADC, 시그마-델타 ADC, 알고리즘 ADC 등을 포함할 수도 있다. 하나의 구성에서, 각각의 전하 축적기 (276) 는 디바이스의 출력과 인버팅 입력 사이에 커플링되는 통합 커패시턴스 (integrating capacitance) (Cfb) 를 갖는 인테그레이터 타입 연산 증폭기 (예를 들어, Op Amp들 (A1 내지 AN)) 를 포함한다.
도 2c 는 본 명세서에서 설명된 실시형태들의 하나 이상에 따른, 제 1 동작 모드 (예를 들어, 절대 커패시턴스 모드) 를 수행하기 위해 사용되는 프로세싱 시스템 (110) 의 부분의 개략도이다. 하나의 구성에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 절대 센싱 타입 터치 센싱 데이터를 결정 모듈 (290) 및 전자 시스템 (150) 에 제공하기 위해 센서 전극들 (120) 을 간접적으로 드라이빙하도록 구성되는 드라이버 (228) 를 포함하는 수신기 모듈 (206) 을 포함한다. 하나의 예에서, 절대 커패시턴스를 측정할 때, 입력 포트 (241) (예를 들어, 트레이스들 (2411 내지 241N)) 는 센서 전극들 (120) (예를 들어, 트레이스들 (1201,1 내지 120X,Y)) 중 하나에 커플링될 수도 있다. 센싱 사이클 동안, 수신기 모듈 (206) 에서의 인테그레이터 (예를 들어, 전하 축적기 (2761 내지 276N)) 상의 양의 단자는 변조된 신호로 드라이빙될 수도 있다. 인테그레이터 상의 음의 단자는 입력 포트 (241) 에 그리고 피드백 커패시터를 통하여 인테그레이터의 피드백 루프에 커플링될 수도 있다. 양의 단자를 변조하는 것에 기초하여, 수신기 모듈 (206) 은 입력 포트 (241) 에 커플링된 센서 전극 (120) 과 입력 오브젝트 (140) 사이의 커패시턴스를 측정한다. 이 측정을 사용하면, 터치 센싱 모듈 (207) 은 입력 오브젝트 (140) 가 센서 전극 (120) 에 가장 가까운지를 결정할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 결정 모듈 (290) 은 센서 전극 (120) 에 커플링되는 적어도 하나의 수신기 채널로부터 수신된 수신기 채널 출력 신호(들)를 프로세싱하기 위해 함께 접속되고, 그리고 또한 프로세싱된 신호들을 전자 시스템 (150) 의 다른 부분들에 제공할 수도 있는, 디지털 신호 프로세싱 엘리먼트들 및/또는 다른 유용한 디지털 및 아날로그 회로 엘리먼트들을 포함할 것이다. 전자 시스템 (150) 은 그 후 프로세싱된 신호들을 사용하여 디스플레이에 메시지를 전송하는 것, 전자 시스템에 의해 실행되고 있는 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들에 의해 생성된 명령들에 기초하여 일부 계산 또는 소프트웨어 관련 태스크를 수행하는 것 및/또는 일부 다른 기능을 수행하는 것과 같은, 프로세싱 시스템 (110) 의 일부 양태를 제어할 수 있다.
제 1 동작 모드에서 동작하는 동안, 입력 오브젝트 (140) (도 1) 의 포지션 정보는 수신기 전극들 (120) (예를 들어, 센서 전극들 (1201,2)) 근방의 입력 오브젝트 (140) 의 존재에 의해 생성된 커패시턴스 (CF) 의 증가로 인해, 회로를 통하여 흐르는 전하의 양에 기초하여 도출된다. 따라서, 측정된 커패시턴스 (CF) 는 다른 센서 전극들과 그라운드 사이에 형성된 부유 커패시턴스 (C∞) 와는 상이한 측정 값을 가질 것이다.
동작 동안, 하나 이상의 실시형태들에서, 용량성 센싱 (또는 입력 센싱) 및 디스플레이 업데이팅은 적어도 부분적으로 오버랩핑하는 주기들 동안 일어날 수도 있다. 예를 들어, 공통 전극이 디스플레이 업데이팅을 위해 드라이빙됨에 따라, 상이한 공통 전극이 또한 용량성 센싱을 위해 드라이빙될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 용량성 센싱 및 디스플레이 업데이팅은 비-디스플레이 업데이트 주기들로도 또한 지칭되는 비-오버랩핑 주기들 동안 일어날 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 비-디스플레이 업데이트 주기들은 디스플레이 프레임의 2 개의 디스플레이 라인들에 대한 디스플레이 라인 업데이트 주기들 사이에 일어날 수도 있고 적어도 하나의 디스플레이 라인 업데이트 주기만큼 시간이 길 수도 있다. 이러한 실시형태에서, 비-디스플레이 업데이트 주기는 긴 수평 귀선 (blanking) 주기, 긴 h-귀선 주기 또는 분포된 귀선 주기로 지칭될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 비-디스플레이 업데이트 주기는 수평 귀선 주기들 및 수직 귀선 주기들을 포함할 수도 있다. 프로세싱 시스템 (110) 은 상이한 비-디스플레이 업데이트 시간들 중 임의의 하나 이상 또는 그 임의의 조합 동안 용량성 센싱을 위해 센서 전극들 (120) 을 드라이빙하도록 구성될 수도 있다.
도 2a 를 다시 참조하면, 디스플레이 회로부 (210) 는 비-센싱 (예를 들어, 디스플레이 업데이팅) 주기들 동안 디스플레이 디바이스 (160) 의 디스플레이에 디스플레이 이미지 업데이트 정보를 제공하도록 구성된 회로부를 포함하는 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 을 포함할 수도 있다. 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 은 용량성 센싱 회로부 (204) 와 함께 포함되거나 또는 용량성 센싱 회로부 (204) 로부터 분리될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 및 용량성 센싱 회로부 (204) (즉, 송신기 모듈 (205) 및/또는 수신기 모듈 (206)) 의 적어도 부분을 포함한 제 1 통합 제어기를 포함한다. 다른 실시형태에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 을 포함한 제 1 통합 제어기 및 용량성 센싱 회로부 (204) 를 포함한 제 2 통합 제어기를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 프로세싱 시스템은 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 및 송신기 모듈 또는 수신기 모듈 중 하나를 포함한 제 1 통합 제어기 및 송신기 모듈 및 수신기 모듈 중 다른 하나를 포함한 제 2 통합 제어기를 포함한다.
듀얼-게이트 라인 라우팅
도 3 은 2 개의 서브-픽셀들 (310) 이 동일한 서브픽셀 데이터 라인 (315) 을 공유하는 디스플레이 디바이스 (300) 를 예시한다. 하나의 예에서, 본 명세서에서 설명된 디스플레이 디바이스 (300) 의 컴포넌트들은 LCD 디스플레이 디바이스 또는 OLED 디스플레이 디바이스에서 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 픽셀 (305) 은 픽셀 (305) 의 조합된 컬러를 정의하기 위해 조합되는 단색 서브-픽셀들 (310) (예를 들어, 적색, 녹색 및 청색) 의 조합이다. 따라서, 도 3 에 예시된 디스플레이 디바이스 (300) 의 부분은 3 개의 서브-픽셀들 (310) 을 각각 포함하는 4 개의 픽셀들 (305) 을 포함한다. 서브-픽셀들 (310) 의 컬러를 변화시키고 따라서 픽셀 (305) 의 컬러를 변화시키기 위해, 디스플레이 디바이스 (300) 는 디스플레이 디바이스 (300) 에서의 특정한 로우에서의 서브-픽셀들 (310) 중 하나 이상을 활성화하기 위해 사용되는 게이트 라인들 (320) 을 포함한다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스 (300) 는 활성화된 게이트 라인 (320) 에 접속되는 로우에서의 스위칭 엘리먼트들 (325) (예를 들어, 트랜지스터들) 만을 활성화하는 게이트 라인들 (320) 중의 하나를 한번에 (예를 들어, 순차적으로) 활성화할 수도 있다. 동시에, 디스플레이 디바이스 (300) 는 서브-픽셀들 (310) 에 대한 원하는 전압을 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 위로 드라이빙할 수도 있다. 서브-픽셀들은 그라운드에 커플링되는 것으로 도시되지만, 이것은 서브-픽셀들 (310) 양단에 걸린 전압을 설정하기 위해 사용된 임의의 레퍼런스 전압 (예를 들어, Vcom) 일 수도 있다. 다른 게이트 라인들 (320) 이 그들이 커플링되는 스위칭 엘리먼트들 (325) 을 비활성화하기 때문에, 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 상의 전압들은 비활성화된 스위치들 (325) 에 커플링된 서브-픽셀들 (310) 에 영향을 주지 않는다.
디스플레이 디바이스 (300) 에서, 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 일부 또는 전부는 동일한 로우 상의 적어도 2 개의 서브-픽셀들 (310) 상의 전압을 설정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 서브픽셀 데이터 라인 (315B) 은 서브-픽셀 (G0 및 B0) 상의 전압을 설정한다. 그렇게 함으로써, 디스플레이 디바이스 (300) 는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 이 동일한 로우에서의 서브-픽셀들 (310) 에 의해 공유되지 않은 경우에 필요로 하는 동일한 양의 시간에서 로우를 업데이팅하기 위하여 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 을 2 배 빨리 드라이빙할 수도 있다. 이 기법은 2 개의 게이트 라인들 (320) 이 로우에서의 매 다른 서브-픽셀 (310) 마다 교대로 활성화하기 위하여 사용되는 듀얼-게이트 어레인지먼트로 본 명세서에 지칭된다. 디스플레이 로우 업데이트의 제 1 절반 동안, 제 1 게이트 라인 (320) 은 대응하는 서브-픽셀들 (310) (예를 들어, 서브-픽셀들 (G0, R1 및 B1) 은 소스 라인들 (315B, 315C, 및 315D) 에 전기적으로 커플링된다) 을 업데이팅하기 위해 로우에서의 매 다른 스위칭 엘리먼트 (325) 를 활성화한다. 디스플레이 로우 업데이트의 제 2 절반 동안, 제 2 게이트 라인 (320) 은 나머지 서브-픽셀들 (310) (예를 들어, 서브-픽셀들 (R0, B0, 및 G1) 은 소스 라인들 (315A, 315B, 및 315C) 에 전기적으로 커플링된다) 을 업데이팅하기 위해 로우에서의 스위칭 엘리먼트들 (325) 의 나머지 다른 절반을 활성화한다. 이 방식으로, 게이트 라인들 (320) 및 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 은 정확한 전압들이 서브-픽셀들 (310) 위로 드라이빙되는 것을 보장하도록 동기화될 수도 있다. 듀얼-게이트 어레인지먼트는 동일한 디스플레이 레이트를 유지하기 위하여 소스 및 게이트 라인들 (315, 320) 을 2 배 빨리 드라이빙할 수도 있지만, 서브픽셀 데이터 라인 드라이버들의 수는 절반이 된다.
듀얼-게이트 어레인지먼트를 사용하여 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 수를 감소시키는 것은 라우팅 채널들 (330) 을 자유화 (free up) 한다. 즉, 듀얼-게이트 어레인지먼트가 사용되지 않았다면, 이들 라우팅 채널들 (330) 은 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 에 의해 점유될 것이다. 대신에, 디스플레이 디바이스 (300) 는 라우팅 채널들 (330) 에 도전성 라우팅 트레이스들 (335) 을 배치할 수도 있다. 추후 논의될 바와 같이, 디스플레이 디바이스 (300) 는 복수의 상이한 층들을 포함할 수도 있다. 즉, 픽셀들 (305), 게이트 라인들 (320), 서브픽셀 데이터 라인들 (315), 및 스위칭 엘리먼트들 (325) 은 디스플레이 디바이스 (300) 를 형성하기 위해 스택되는 2 개 이상의 상이한 층들 상에 위치될 수도 있다. 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 을 포함하는 층은 이제 자유 라우팅 채널들 (330) 을 갖기 때문에, 이들 자유 영역들은 디스플레이 디바이스 (300) 에 트레이스들 (335) 을 추가하기 위해 사용될 수도 있다. 트레이스들 (335) 은 도 2a 에서 논의된 센서 전극들 (120) 에 커플링될 수도 있다. 구체적으로, 트레이스들 (335) 은 센서 전극들 (120) 에 그리고 센서 전극들 (120) 로부터 용량성 센싱 신호들 (예를 들어, 절대 용량성 센싱을 수행하는 경우 변조된 신호 또는 트랜스용량성 센싱을 수행하는 경우 송신기/결과의 신호들) 을 반송하기 위해 사용될 수도 있다. 바람직하게는, 신호들의 이 라우팅은 자유 채널 영역들 (330) 내에서 수행되고, 따라서 디스플레이 디바이스 (300) 에 상이한 층을 추가하는 것을 회피할 수도 있다.
센서 전극 어레인지먼트 예들
도 4a 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 센싱 영역 (170) 을 가진 통합 입력 디바이스 (400) 를 예시한다. 도 4b 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, LCD 타입의 통합 입력 디바이스 (400) 의 부분의 개략적 부분 측단면도이다. 통합 입력 디바이스 (400) 는 상기 논의되는, 입력 디바이스 (100) 및 디스플레이 디바이스 (300) 내에서 확인된 컴포넌트들의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 이해를 용이하게 하기 위해, 동일한 참조 부호들은 이들 도면들과 다음에 오는 것들 간에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 곳에 사용되었다. 통합 입력 디바이스 (400) 는 통합 입력 디바이스 (400) 의 외부층으로서 기능할 수도 있는 제 1 기판 (405) 을 포함한다. 제 1 기판 (405) 은 유리 재료, 플라스틱 재료 또는 폴리머 재료와 같은 투명 재료로 형성될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제 1 기판 (405) 은 통합 입력 디바이스 (400) 의 보호 상부층일 수도 있다. 도시하지 않았지만, 추가적인 층들이 통합 입력 디바이스를 제조할 때 제 1 기판 (405) 위에 추가될 수도 있다.
층 (410) 은 센싱 영역 (170) 내의 입력 오브젝트의 포지션을 결정하기 위해 사용되는 투명 센서 전극들 (120) 을 포함할 수도 있다. 이로써, 통합 입력 디바이스 (400) 대한 입력 오브젝트의 근접도를 검출하기 위해 사용된 용량성 센싱 엘리먼트들이 통합 입력 디바이스 (400) 의 부분 내에 통합되거나 또는 통합 입력 디바이스 (400) 위에 배치될 수도 있다. 층 (410) 은 제 1 기판 (405) 바로 아래에 있을 수도 있거나 또는 하나 이상의 층들이 도 4b 와 함께 이하 추가 논의된 바와 같이, 통합 입력 디바이스 (400) 내의 층 (410) 과 제 1 기판 (405) 을 분리할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 층 (410) 은 디스플레이를 업데이팅할 때 및 용량성 센싱을 수행할 때 사용될 수도 있다 - 즉, 센싱 전극들 (120) 은 상기 설명한 같이 공통 전극들이다. 하나의 실시형태에서, 센싱 전극들 (120) 은 층 (410) 에서 모든 공통 전극들을 포함한다. 디스플레이 업데이팅 동안, 전극들 (120) 은 서브-픽셀들 (310) 양단에 걸린 전압을 설정할 때 레퍼런스 전압 (예를 들어, 그라운드 또는 Vcom) 으로서 기능하기 위해 도 3 에 도시된 서브-픽셀들 (310) 에 커플링될 수도 있다. 그러나, 용량성 센싱 동안, 용량성 센싱 신호들은 입력 오브젝트들을 검출하기 위하여 전극들 (120) 위로 드라이빙될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 층 (410) 은 상기 설명된 듀얼 목적을 서빙하기 위하여 전극들 (120) 에 패터닝되는 Vcom 층일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전극들 (120) 은 예를 들어, 게이트 전극들을 형성하는 층과 같은, 통합 입력 디바이스 (400) 의 다른 층들에 통합될 수도 있다.
도 4a 에 도시하지 않았지만, 통합 입력 디바이스 (400) 는 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 상의 트레이스들 (335) 을 층 (410) 에서의 전극들 (120) 중 하나에 커플링하는 각각의 비아들을 포함할 수도 있다. 하나의 예에서, 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 은 서브-층들 중 하나 이상을 통하여 연장하는 복수의 도전성 비아들을 사용하여 LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480) (도 4b) 중 하나 이상에 접속될 수 있다. 하나의 예에서, TFT 회로들 및 디스플레이 픽셀들 (305) 은 TFT 층 (481D) (도 4b) 에 형성되고 제 1 서브-층의 도전성 층 내에 포지셔닝되는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 은 제 1 서브-층을 통하여 연장하는 도전성 비아들을 사용하여 TFT 층 (481D) 엘리먼트들에 커플링된다. 도 4a 는 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 이 층 (410) 을 직접 접촉하는 것을 예시하지만, 이것이 요건은 아니다. 예를 들어, 비아들은 트레이스들 (335) 을 전극들 (120) 에 전기적으로 접속하기 위하여 다수의 층들을 통하여 연장할 수도 있다.
하나의 구성에서, 도 3 과 함께 상기 논의한 바와 같이, 픽셀들, 서브픽셀들, 게이트 라인들, 서브픽셀 데이터 라인들, 및/또는 스위칭 엘리먼트들은 통합 입력 디바이스 (400) 의 부분을 형성하기 위해 스택되는 제 3 기판 (485) (도 4b) 또는 TFT 기판의 2 개 이상의 상이한 층들 상에 위치될 수도 있다. 제 3 기판 (485) 은 절연층과 도전성 층을 포함하는 복수의 서브-층들 (미도시) 을 포함하며, 본 명세서에 TFT 기판 (485) 으로 또한 지칭된다. 도전성 층에서의 도전 재료는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 과 같은, 하나 이상의 도전성 트레이스들을 형성하기 위해 패터닝될 수 있다. 일부 구성들에서, 통합 입력 디바이스 (400) 는 통합 입력 디바이스 (400) 에서의 서브픽셀들 위로 전압들을 드라이빙하기 위해 다양한 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 을 라우팅하는 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) (도 4a) 을 포함한다. 따라서, 하나의 예에서, 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 은 TFT 층 (481D) 또는 제 3 기판 (485) 의 제 1 서브-층 내에 형성될 수도 있다. 도시한 바와 같이, 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 은 또한 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 과 인터리빙될 수도 있는 트레이스들 (335) 을 포함한다.
도 4a 에 예시된, 디스플레이 재료 층 (420) 은 도 3 에 도시된 픽셀들 (305) 을 포함할 수도 있다. 즉, 서브픽셀들을 형성하기 위해 사용된 재료 (예를 들어, 액정, 전계 발광 (emissive electroluminescent) 재료 등) 는 층 (420) 상에 배치될 수도 있다. 이로써, 통합 입력 디바이스 (400) 는 층 (420) 에서의 서브픽셀들을 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 에서의 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 에 커플링하는 비아들을 포함할 수도 있다.
통합 입력 디바이스 (400) 는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 을 디스플레이 재료 층 (420) 에서의 서브픽셀들에 전기적으로 커플링하기 위해 복수의 게이트 라인들 (320) 을 포함하는 게이트 라인 층 (425) 을 포함할 수도 있다. 이로써, 통합 입력 디바이스 (400) 는 서브-층들 중 하나 내에 형성될 수도 있는, 디스플레이 재료 층 (420) 에서의 스위칭 엘리먼트들 (미도시) 에 게이트 라인들 (320) 을 커플링하는 비아들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 도 4a 에 도시된, 다양한 층들은 물론 그들의 순서는 단지 예시를 목적으로 한 것이며 본 명세서에서 제시된 실시형태들과 함께 사용될 수도 있는 상이한 통합 입력 디바이스들을 제한하도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 통합 입력 디바이스 (400) 는 도시된 층들보다 더 많거나 또는 더 적은 층들을 포함할 수도 있거나, 또는 통합 입력 디바이스 (400) 는 층들을 상이하게 순서화할 수도 있다.
이하의 설명은 도 4 를 주로 참조하여 일 타입의 LCD 디스플레이를 주로 논의하지만, 이 구성은 본 명세서에서 설명된 실시형태들 중 하나 이상이 또한 다른 타입들의 LCD 디바이스들 (예를 들어, IPS 디바이스들), 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 구성들 또는 다른 유사한 디스플레이 구성들과 함께 사용될 수 있기 때문에 본 명세서에서 설명된 발명의 범위에 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
통합 입력 디바이스 (400) 의 일부 실시형태들은 제 1 투명 기판, 제 2 투명 기판, 및 제 3 기판을 포함할 수도 있다. 제 1 투명 기판은 사용 중에 사용자들의 눈에 더 가깝게 위치되도록 구성될 수도 있고, 일부 경우들에서 렌즈일 수도 있고, 또는 때로는 창유리 (window glass) 로 지칭될 수도 있다. 제 2 투명 기판은 제 1 투명 기판과 제 3 기판 사이에 위치된다. 제 3 기판은 전기장을 변화시키도록 구성된 액티브 층을 반송할 수도 있다. 제 3 기판은 TFT 기판일 수도 있고 액티브 층은 TFT 층일 수도 있다. 통합 제어 시스템 (201) 은 제 3 기판에 통신적으로 커플링되고, 제 3 기판에 장착되고 및/또는 제 3 기판으로부터 멀리 떨어져 위치될 수도 있다. 일반적으로, 도 4b 에 도시되지 않은 센서 전극들 (120) 은 통상 통합 입력 디바이스 (400) 내의 포지션들 (A 내지 E) 중 하나 이상에 또는 그 근방에 배치된다.
일부 실시형태들에서, 통합 입력 디바이스 (400) 는 제 1 기판 (405), 광 엘리먼트 층 (450), 제 2 기판 (460), LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480), 제 3 투명 기판 (485) 및 백라이트 모듈 (490) 을 포함할 수도 있다. LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480) 은 컬러 필터 층 (481A), 옵션의 공통 전극 층 (481B), 액정 함유 층 (481C), TFT 층 (481D) 및 LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480) 에서 확인된 다양한 층들을 캡슐화하는데 사용되는 개스킷 (481E) 을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 도 4b 에 도시한 바와 같이, 제 1 기판 (405) 은 커버 기판이고, 제 2 기판 (460) 은 컬러 필터 기판이고, 제 3 기판 (485) 은 TFT 기판이고, 그리고 통합 제어 시스템 (201) 은 제 3 기판 (485) 의 표면에 장착된다. 다른 실시형태에서, 도 4b 에 도시한 바와 같이, 제 1 기판 (405) 은 커버 기판이고, 제 2 기판 (460) 은 컬러 필터 기판이고, 제 3 기판 (485) 은 TFT 기판이고, 그리고 통합 제어 시스템 (201) 은 제 2 기판 (460) 의 표면에 장착된다. 하나의 구성에서, 광 엘리먼트 층 (450) 은 폴라라이저 필름 층 (451) 및 비산방지 층 (452) 을 포함한다. 백라이트 모듈 (490) 은 폴라라이징 층 (491A) 및 LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480) 에 광을 전달하는 백라이트 디바이스 (491B) 로 구성될 수도 있다.
본 명세서에 도시하지 않는 일부 구성에서, 통합 입력 디바이스 (400) 는 별개의 공통 전극 층 (481B) 을 포함하지 않을 수도 있다. 따라서, 일부 구성들에서, 공통 전극들은 TFT 층 (481D) 내에 배치될 수도 있다. 이 경우에, LCD 디스플레이 엘리먼트들 (480) 은 단지 컬러 필터 층 (481A), 액정 함유 층 (481C), TFT 층 (481D) 및 개스킷 (481E) 을 포함할 것이며, TFT 층 (481D) 은 공통 전극 층 (481B) 에서 이전에 확인된 공통 전극들 및 디스플레이 픽셀들 (305) 을 포함할 것이다. 이 타입의 통합 입력 디바이스 (400) 구성은 IPS (in-plane switching; IPS), 프린지 필드 스위칭 (fringe field switching; FFS) 또는 평면 라인 스위칭 (plane line switching; PLS) LCD 디바이스로 보통 알려져 있다. 다양한 실시형태들에서, 하나 이상의 센서 전극들 (실질적으로 불투명한 재료를 포함할 수도 있거나 또는 포함하지 않을 수도 있다) 은 통합 입력 디바이스 (예를 들어, 서브픽셀들) 의 루미넌스에 대한 패터닝된 센서 전극들의 시각적 영향을 감소시키기 위하여 컬러 필터 유리 상에 패터닝 및 또는 회전 정렬될 수도 있다.
입력 디바이스 (400) 의 일부 다른 구성들에서, 투명 도전성 산화물 (transparent conductive oxide; TCO) 층은 그보다 위의 층들에 대한 정전 방전 또는 축적된 표면 전하들의 영향들을 완화시키는 목적을 위해 제 2 기판 (460) 의 어느 하나의 표면 상에 성막 (deposite) 된다. 형성된 TCO 층은 또한 센서 전극들을 형성하기 위해 세그먼트화 및 사용될 수 있다.
디스플레이 및 센서 전극 구성 예들
통합 입력 디바이스 (400) 의 하나의 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 동일한 기판의 상이한 측면들 상에 배열될 수도 있다. 도 4b 를 참조하면, 일부 구성들에서, 센서 전극들 (120) 은 제 1 기판 (405) 상에서 포지션들 (A 및/또는 B) 에 포지셔닝되거나 또는 제 2 기판 (460) 상에서 포지션들 (C 및/또는 D) 에 포지셔닝될 수도 있다. 센서 전극(들) (120) 의 각각은 통합 입력 디바이스 (400) 내에 배치된 기판의 표면들 중 하나를 가로질러 길이방향으로 연장할 수도 있다. 게다가 여전히, 기판의 하나의 측면 상에서, 센서 전극들 (120) 은 제 1 방향으로 연장할 수도 있지만, 기판의 다른 측면 상에서는, 센서 전극들 (120) 은 제 1 방향에 병렬이거나, 수직이거나 또는 비스듬하거나 한 제 2 방향으로 연장할 수도 있다. 예를 들어, 센서 전극들 (120) 은 기판의 하나의 측면 상의 전극들 (120) 이 기판의 대향 측면 상의 센서 전극들 (120) 에 수직인 방향으로 연장하는 바 (bar) 들 또는 스트라이프 (stripe) 들로서 형상화될 수도 있다.
하나의 구성에서, 센서 전극들 (120) 은 또한 후에 함께 라미네이팅되는 상이한 기판들 상에 형성될 수도 있다. 하나의 예에서, 센서 전극들 (120) 의 제 1 부분은 제 1 기판 (405) 상에서 포지션들 (A 또는 B) 에 포지셔닝될 수도 있고 센서 전극들 (120) 의 제 2 부분은 제 2 기판 (460) 상에서 포지션들 (C 또는 D) 에 포지셔닝될 수도 있다. 다른 예에서, 센서 전극들 (120) 의 제 1 부분은 제 2 기판 (460) 상에서 포지션들 (C 또는 D) 에 포지셔닝될 수도 있고 제 2 전극들 (120) 의 제 2 부분은 제 3 기판 (485) 상에서 포지션 (E) 에 포지셔닝될 수도 있다. 또 다른 예에서, 센서 전극들 (120) 의 제 1 부분은 제 2 기판 (460) 상에서 포지션들 (A, B, C 또는 D) 에 포지셔닝될 수도 있고 센서 전극들 (120) 의 제 2 부분은 제 3 기판 (485) 상에서 포지션 (E) 에 포지셔닝될 수도 있다. 동작 동안, 기판들 중 하나 상에 배치된 제 1 복수의 센서 전극들 (120) 은 센싱 신호를 송신하기 위해 사용될 수도 있는 한편 (즉, 송신기 전극들), 다른 기판 상에 배치된 제 2 복수의 센서 전극들 (120) 은 결과의 신호들을 수신하기 위해 사용된다 (즉, 수신기 전극들). 다른 실시형태들에서, 제 1 및/또는 제 2 복수의 센서 전극들은 절대 용량성 센서 전극들로서 드라이빙될 수도 있다.
다른 구성에서, 센서 전극들 (120) 은 모두 공통 기판의 동일한 측면 또는 표면 상에 위치된다. 하나의 예에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 제 1 복수의 센서 전극들이 제 2 복수의 센서 전극들을 크로스오버하는 영역들에 점퍼들을 포함하고, 여기서 점퍼들은 제 2 복수의 센서 전극들로부터 절연된다. 도 4b 를 참조하면, 일부 구성들에서, 센서 전극들 (120) 의 전부는 제 1 기판 (405) 상에서 포지션들 (A 또는 B) 에 포지셔닝되거나, 제 2 기판 (460) 상에서 포지션들 (C 또는 D) 에 포지셔닝되거나 또는 제 3 기판 (485) 상에서 포지션 (E) 에 포지셔닝될 수도 있다. 하나의 예에서, 센서 전극들 (120) 은 통합 입력 디바이스 (400) 의 제 2 기판 (예를 들어, 컬러 필터 유리) 과 제 3 기판 (485) (즉, TFT 기판) 사이에 배치될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 제 1 복수의 센서 전극들은 각각이 하나 이상의 공통 전극들을 포함하는 TFT 기판 상에 배치되고 제 2 복수의 센서 전극들은 컬러 필터 유리와 TFT 기판 사이에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 수신기 전극들은 컬러 필터 유리 상에, 컬러 필터 층 (481A) 의 부분일 수도 있는 블랙 마스크 내에 라우팅될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 의 전부는 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다. 센서 전극들 (120) 은 전극들의 어레이로서 컬러 필터 유리 또는 TFT 기판 상에 완전히 위치될 수도 있다. 상기 논의한 바와 같이, 센서 전극들 (120) 의 일부는 점퍼들을 사용하여 어레이에서 함께 커플링될 수도 있거나 또는 모든 전극들 (120) 은 어레이에서 전기적으로 절연되고 센서 전극들 (120) 을 실딩 (shielding) 또는 가딩 (guarding) 하기 위해 그리드 전극들을 사용할 수도 있다. 하나 더의 실시형태에서, 그리드 전극들은 존재 시 하나 이상의 공통 전극들을 포함한다.
다른 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 모두 공통 기판의 동일한 측면 또는 표면 상에 위치된다. 이러한 실시형태들에서, 센서 전극들 (120) 은 서로 전기적으로 절연된다. 하나의 실시형태에서, 전극들 (120) 은 각각의 센서 전극 (120) 이 실질적으로 동일한 사이즈 및/또는 형상인 매트릭스 어레이로 배치된다. 이러한 실시형태에서, 센서 전극들 (120) 은 매트릭스 센서 전극으로 지칭될 수도 있다. 일부 경우들에서, 절대 센싱 모드에서 사용될 때, 매트릭스 어레이의 각각의 센서 전극은 용량성 이미지의 픽셀에 대응할 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 측정된 결과의 신호를 통해 절대 커패시턴스의 변화들을 결정하기 위해 변조된 신호로 센서 전극들 (120) 을 드라이빙하도록 구성된다. 교대로, 일부 경우들에서, 프로세싱 시스템 (110) 은 또한 센서 전극들 (120) 중 제 1 센서 전극 위로 송신기 신호를 드라이빙하고 센서 전극들 (120) 중 제 2 센서 전극으로 결과의 신호를 수신하도록 구성된다. 드라이빙된 센서 전극 (120) 및 수신 센서 전극은 이 경우에 용량성 이미지의 픽셀인 것으로 일반적으로 간주된다. 트랜스용량성 및 절대 센싱 모드들에서의 송신된 신호(들) 및 변조된 신호(들)는 형상, 진폭, 주파수 및 위상 중 적어도 하나에 있어서 유사할 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 송신기 신호(들) 및 변조된 신호(들)는 동일한 신호이다. 다양한 실시형태들에서, 하나 이상의 그리드 전극들은 기판들 중 하나 이상 상에 그리고 센서 전극들 (120) 사이에 배치될 수도 있으며, 여기서 그리드 전극(들)은 센서 전극들을 실딩 및 가딩하기 위해 사용될 수도 있다.
통합 제어기 구성 예들
도 5 는 본 명세서에서 설명된 하나의 실시형태에 따른, 디스플레이 업데이팅 및 용량성 센싱을 수행하기 위해 통합 입력 디바이스 (400) 의 통합 제어 시스템 (201) 내에 형성되는 하나 이상의 통합 제어기들 (500) 을 갖는 입력 디바이스 (100) 의 개략도이다. 일반적으로, 하나 이상의 통합 제어기들 (500) 은 통합 제어 시스템 (201) 의 부분인 디스플레이 회로부 및 용량성 센싱 회로부를 포함한다. 하나의 구성에서, 통합 제어기 (500) 는 통합 제어 시스템 (201) 을 형성하기 위해 사용된 다양한 이산 반도체 디바이스들을 형성하기 위해 반도체 기판 (예를 들어, 결정질 (crystalline) 실리콘 기판) 상에 형성되는 패터닝된 도전성 및 유전체 층들의 다수의 층들을 포함하는 IC 칩을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 통합 제어기들 (500) 은 통합 입력 디바이스 (400) 의 부분에 직접 장착될 수도 있다. 예를 들어, 통합 제어기들 (500) 은 도 4a 에 도시된 제 1 기판 (405) 또는 도 4b 에 도시한 바와 같이 제 3 기판 (485) 에 부착될 수도 있다. 입력 디바이스 (400) 가 다수의 통합 제어기들 (500) 을 포함할 수도 있지만, 일부 실시형태들에서, 단 하나의 통합 제어기 (500) 가 사용될 수도 있다.
통합 제어기 (500) 는 통합 입력 디바이스 (400) 의 디스플레이 및 용량성 센싱 영역 (520) 에서의 픽셀들 (305) 양단에 저장된 전압을 업데이팅하기 위해 소스들 라인들 (315) 을 드라이빙하기 위해 사용된 디스플레이 회로부를 포함하는 디스플레이 드라이버 (505) 를 포함한다. 디스플레이 및 용량성 센싱 영역 (520) 은 일반적으로 디스플레이 디바이스 (160) 의 디스플레이 스크린의 액티브 영역의 적어도 부분과 오버랩핑하는 센싱 영역 (170) 을 포함한다. 하나의 실시형태에서, 디스플레이 드라이버 (505) 는 고속 시리얼 접속을 통해 타이밍 제어기 (550) 로부터 디지털 디스플레이 데이터를 수신할 수도 있다. 디스플레이 드라이버 (505) 는 그 후 데이터를 디-시리얼라이즈하고 복수의 디지털-투-아날로그 컨버터들 (DAC들) 을 사용하여 소스 라인들 (315) 상에서 각각의 아날로그 전압들을 송신할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 디스플레이 드라이버 (505) 는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 각각 상에서 동시에 원하는 전압을 출력할 수도 있다. 원하는 전압들은 다른 서브픽셀들 (즉, 그 서브픽셀들은 동일한 컬러를 갖는다) 상에서 드라이빙되는 전압들에 특유하거나 또는 유사할 수도 있다. 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 은 그 후 사용자에게 이미지를 제공하기 위해 픽셀들 (305) 양단에 걸린 전압들을 설정할 수도 있다. 일반적으로, 디스플레이 드라이버 (505) 는 통합 제어기들 (500) 의 내부 영역 (613) 내에 배치된 소스 라인들 (315) 의 부분에 커플링되는 디스플레이 드라이버 접속 패드 (604) 를 통하여 소스 라인들 (315) 의 각각 상에서 디스플레이 업데이팅 신호를 전달하도록 구성된다. 통상, 각각의 접속 패드 (604) 는 각각의 접속 패드를 별개의 라우팅 층 (예를 들어, 서브픽셀 데이터 라인 층 (415)) 에서의 소스 라인들 (315) 에 접속하는 비아들에 커플링되는 TFT 기판 (485) 상에 형성된 도전성 트레이스 (예를 들어, 패터닝된 투명 도전성 산화물 (TCO) 또는 금속 층의 부분) 와 통신하고 있다.
통합 제어기들 (500) 은 또한 송신기 모듈 (205) (도 2a) 컴포넌트들을 포함하는 송신기들 (510) 을 포함할 수도 있으며, 이는 상기 논의된다. 송신기들 (510) 은 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 내에 배치되는 트레이스들 (335) 의 부분에 커플링되는 터치 센싱 신호 접속 패드 (602) 를 통하여 트레이스들 (335) 중 하나 상에서 용량성 센싱을 위해 송신기 신호들을 생성하는, 용량성 센싱 회로부의 부분인 드라이버들일 수도 있다. 결국, 트레이스들 (335) 은 센서 전극들 (120) 중 하나 이상에 도달하기 위해 송신기 신호에 대한 신호 경로를 제공한다. 통상, 각각의 접속 패드 (602) 는 별개의 라우팅 층 (예를 들어, 서브픽셀 데이터 라인 층 (415)) 에서의 트레이스들 (335) 에 각각의 접속 패드 (602) 를 접속하는 비아들에 커플링되는 TFT 기판 (485) 상에 형성된 도전성 트레이스 (예를 들어, 패터닝된 TCO 또는 금속 층의 부분) 와 통신하고 있다.
하나의 구성에서, 수신기들 (515) 은 수신기 모듈 (206) 에서 확인된 컴포넌트들 중 적어도 일부를 포함하며, 이는 상기 논의된다. 전극 (120) 과 연관된 커패시턴스를 측정하기 위해, 스위칭 엘리먼트 (525) 는 수신기들 (515) 에 통합 제어기들 (500) 의 내부 영역 (613) 내에 형성된 트레이스들 (335) 을 전기적으로 커플링할 수도 있다. 하나의 예에서, 트레이스 (335) 는 절대 센싱 기법이 입력 오브젝트가 센서 전극 (120) 에 가장 가까운지를 결정하기 위해 사용될 수 있도록, 수신기들 (515) 중 하나 내에 배치된 전하 축적기 (276) (도 2b) 에 스위치 엘리먼트 (525) 를 통하여 커플링될 수도 있다.
트랜스커패시턴스 센싱을 수행할 때, 제 1 도전성 라우팅 트레이스 (335) 는 송신기 (510) 에 커플링될 수도 있는 한편, 제 2 도전성 라우팅 트레이스 (335) 는 수신기 (515) 에 커플링된다. 하나의 예에서, 스위칭 엘리먼트 (525) 는 적어도 제 1 도전성 라우팅 트레이스 (335) 를 통해 하나 이상의 제 1 센서 전극들에 커플링되는 수신기들 (515) 을 선택하도록 포지셔닝되고, 제 1 센서 전극들은 트랜스용량성 터치 센싱 프로세스의 수행을 허용하기 위해 스위칭 엘리먼트 (525) 를 통해 송신기 (510) 에 커플링되는 제 2 도전성 라우팅 트레이스 (335) 에 접속되는 적어도 하나의 제 2 센서 전극에 인접하게 포지셔닝된다. 제 1 도전성 라우팅 트레이스 (335) 는 하나의 센서 전극 (120) 에 송신기 신호를 제공하지만, 제 2 도전성 라우팅 트레이스 (335) 는 2 개의 센서 전극들 (120) 사이의 커플링 커패시턴스를 나타내는 결과의 신호를 수신기 (515) 에 제공한다. 이 방식으로, 트레이스들 (335) 은 송신기 (510) 로부터 센서 전극 (120) 으로 변조된 또는 송신기 신호들을 반송하는 것은 물론 센서 전극 (120) 으로부터 수신기 (515) 로 결과의 신호를 반송하는 것 모두를 행하는데 사용될 수도 있다.
수신기들 (515) 은 도 2b 및 도 2c 와 함께 상기 논의한 바와 같이, 측정된 커패시턴스를 디지털 신호로 컨버팅하기 위한 아날로그-투-디지털 컨버터 (ADC) 를 포함할 수도 있다. 통합 제어기 (500) 는 타이밍 제어기 (550) 에 위치된 터치 제어기 (560) 에 이 데이터를 포워딩할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 통합 제어기는 각각의 ADC들로부터 출력된 디지털 데이터를 시리얼라이즈하고 터치 제어기 (560) 에 데이터를 송신하기 위해 고속 시리얼 접속을 사용할 수도 있다. 도시하지 않았지만, 송신기들 (510), 수신기들 (515), 및 스위칭 엘리먼트들 (525) 은 터치 제어기 (560) 에 의해 수신된 신호들에 의해 제어될 수도 있다. 즉, 터치 제어기 (560) 는 용량성 센싱 기법 (예를 들어, 절대 용량성 센싱, 또는 트랜스용량성 센싱, 또는 양자) 을 수행하기 위해 통합 제어기들 (500) 에서 용량성 센싱 컴포넌트들을 드라이빙하기 위한 로직을 포함할 수도 있다.
프로세싱 시스템 (110) 의 부분인 타이밍 제어기 (550) 는 센싱 영역에서 입력 오브젝트의 위치를 결정하기 위해 통합 제어기 (500) 에 의해 제공된 센싱 데이터를 사용하는 터치 제어기 (560) 를 포함한다. 그러나, 데이터 프로세서로서 타이밍 제어기 (550) 를 사용하는 대신에, 센싱 데이터는 통합 입력 디바이스 (400) (예를 들어, CPU) 의 프로세싱 시스템 (110) 에서의 다른 프로세싱 엘리먼트들에 송신될 수도 있다. 대안적으로, 통합 제어기 (500) 는 별개의 데이터 프로세싱 모듈 (예를 들어, 타이밍 제어기 (550) 또는 CPU) 에 센싱 데이터를 송신하기 보다는 센싱 데이터를 프로세싱하기 위한 통합 터치 모듈을 포함할 수도 있다.
통합 제어기 구성들
도 6a 는 본 명세서에서 개시된 실시형태에 따른 주요 디스플레이 회로부, 용량성 센싱 회로부 및 상호접속 컴포넌트들 중 일부를 예시하는 통합 제어기 (500) 의 개략적 평면도이다. 하나의 구성에서, 통합 제어기 (500) 는 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 의 부분인 소스 드라이버 회로부 블록 (616) 및 Vcom 드라이버 블록 (626) 및 터치 센싱 모듈 (207) 의 부분인 AFE (analog front end) 블록 (617) 및 터치 제어기 블록 (618) 을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, AFE 블록 (617) 은 수신기 모듈 (206) 내에서 확인된 하나 이상의 컴포넌트들 및/또는 송신기 모듈 (205) 내에서 확인된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, AFE 블록 (617) 은 수신기 (515) 내에 각각 배치되고, 결과의 신호를 수신하고 그리고 출력 신호를 결정 모듈 (290) 및/또는 전자 시스템 (150) 에 제공하도록 구성되는 복수의 수신기 채널들 (275) (도 2b 및 도 2c) 을 포함한다. 터치 제어기 블록 (618) 은 일반적으로 터치 센싱 프로세스가 수행될 수 있도록, 통합 제어기 (500) 내에 형성된 다양한 터치 센싱 컴포넌트들을 제어 및 동기화하도록 구성되는 회로 컴포넌트들을 포함한다. 터치 제어기 블록 (618) 은 상기 설명되는 터치 제어기 (560) 의 부분을 형성할 수도 있다. 일부 구성들에서, 터치 제어기 (618) 는 AFE 블록 (617) 을 다수의 센서 전극들 (120) 에 접속 패드들 (602) 을 통하여 접속하는 스위칭 엘리먼트들 (525) 및/또는 멀티플렉서들 (MUX들) (미도시) 을 제어하도록 구성되는 적어도 하나 이상의 회로 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.
소스 드라이버 회로부 (616) 및 Vcom 드라이버 (626) 는 일반적으로 통합 입력 디바이스 (400) 내에 디스플레이를 제어 및 업데이팅하도록 구성되는 회로 컴포넌트들을 포함한다. 일부 구성들에서, 소스 드라이버 회로부 (616) 는 도 3 에 관하여 상기 논의된 디스플레이 디바이스 (300) 에서의 컴포넌트들의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다.
통합 제어기 (500) 의 하나의 구성에서, 통합 제어기 (500) 의 외부 표면은 제 1 측면 (695), 제 2 측면 (696), 제 3 측면 (697), 제 4 측면 (698), 상측면 (694) (도 4b) 및 하측면 (699) (도 4b) 을 갖는 평행육면체 형상 또는 직사각형 프리즘 형상으로 형성된다. 통합 제어기 (500) 의 일부 구성들에서, 제 1 측면 (695) 은 제 3 측면 (697) 에 대향하고, 제 2 측면 (696) 은 제 4 측면 (698) 에 대향하고, 그리고 제 1 측면 (695) 대 제 2 측면 (696) 의 길이들의 비율은 1 보다 더 크다. 이 예에서, 제 1 측면 (695) 의 길이 (691) 는 제 2 측면 (696) 의 길이 (692) 보다 더 크다.
통합 제어기 (500) 는 또한 다양한 디스플레이 회로부 및 용량성 센싱 회로부 엘리먼트들을 통합 입력 디바이스 (400) 내에서 확인된 다른 전기적 컴포넌트들에 접속하기 위해 제공되는 복수의 상호접속 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 대체로 패드 (예를 들어, 패드들 (602, 604, 612, 614, 622 등)) 인 것으로 이하 설명되는 상호접속 엘리먼트들은 통합 제어기 (500) 의 하나 이상의 측면들 상에 형성되는 전기 접속 인터페이스들이고 통합 제어기 (500) 내에 형성된 다양한 전기적 컴포넌트들 사이에 형성되는 내부 영역 (613) 내의 라우팅 트레이스들의 내부 부분들을 통합 제어기 (500) 의 외부에 있는 전기적 엘리먼트들 (예를 들어, 센서 전극들 (120), 디스플레이 픽셀들 (305) 등) 에 접속되는 라우팅 트레이스들의 외부 부분들 (611) 과 접속하기 위해 사용된다. 상호접속 엘리먼트들은 통합 제어기 (500) 의 하측면 (699) 상과 같은 통합 제어기 (500) 의 측면들 중 임의의 하나의 측면 상에 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 적어도 패드들 (602 및 604) 은 제 3 기판 (485) (도 4b) 의 표면에 인접한 통합 제어기 (500) 의 하측면 (699) 상에 배치된다. 상호접속 엘리먼트들은 이방성-도전성-필름 (anisotropic-conductive-film; ACF) 층 (미도시) 을 사용하여 제 3 기판 (485) 상에 형성된 하나 이상의 도전성 트레이스들에 전기적으로 커플링될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 패드들 (예를 들어, 패드들 (602, 604, 612, 614, 622 등)) 은 약 10 내지 70㎛ 의 피치에서 통합 제어기의 표면을 따라 원하는 패턴으로 스페이싱되는 복수의 이산 금속 영역들을 포함한다.
통합 제어기 (500) 내의 전자 컴포넌트들 또는 엘리먼트들은 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615), 터치 센싱 인터페이스들 (625), 수신기 채널 인터페이스 (628), GLS 신호 인터페이스들 (627), 가요성 상호접속 신호 인터페이스 (629) 및 다른 제어 인터페이스들을 포함할 수도 있다. 터치 센싱 인터페이스들 (625) 각각은 통상, 터치 제어기 (618) 와 커플링되는 적어도 하나의 송신기 신호 접속 패드 (612) 및 AFE 블록 (617) 에 커플링되는 적어도 하나의 수신기 신호 접속 패드 (614) 를 포함하는 인터페이스 영역 (620) 을 포함한다. 수신기 채널 인터페이스 (628) 는 AFE 블록 (617) 에 커플링되는 적어도 하나의 수신기 신호 접속 패드 (614) 를 포함하는 인터페이스 영역 (650) 을 포함할 수도 있다. 게이트 레벨-시프터 신호 (GLS) 인터페이스들 (627) 은 TFT 회로부에 제어 신호들을 제공하도록 적응되는 적어도 하나의 GLS 신호 접속 패드 (632) 를 각각 포함하는 인터페이스 영역 (640 또는 670) 을 포함할 수도 있다. 일부 구성들에서, 가요성 상호접속 신호 인터페이스 (629), 및 다른 관련 제어 인터페이스들은 프로세싱 시스템 (110) 내에서 확인된 하나 이상의 외부 컴포넌트들로부터 터치 센싱 및 디스플레이 업데이팅 태스크들을 수행하기 위해 통합 제어기 (500) 에 의해 요구되는 전력, 그라운드, 및 다른 유용한 통신 신호들을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 상호접속 패드들 (652) 및/또는 접속 인터페이스 패드들 (682) 을 포함하는 인터페이스 영역 (660) 을 포함할 수도 있다. GLS 인터페이스들 (627) 에 의해 제공된 GLS 신호들은 일반적으로 유리 (예를 들어, 제 3 기판 (485)) 의 하나 이상의 에지들을 따라 위치되는 온-글래스 회로부를 제어한다. 일부 구성들에서, 온-글래스 회로부는 측면들 (696 및 698) 에 병렬인 유리 에지들을 따라 위치된다. 따라서, GLS 신호 접속 패드 (632) 의 포지션은 유리의 표면 상에 또한 라우팅되는 이들 라인들에서의 전기적 간섭을 생성하지 않도록, GLS 신호 라인들 (미도시) 이 다른 신호 라인들 (예를 들어, 소스 드라이버 및 터치 신호들) 을 크로스오버하지 않도록 제약될 수도 있다.
조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 는 통상, AFE 블록 (617) 및/또는 터치 제어기 블록 (618) 에 커플링되는 적어도 하나의 터치 센싱 신호 접속 패드 (602) 및 소스 드라이버 회로부 (616) 에 커플링되는 적어도 2 개의 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 을 포함하는 인터페이스 영역 (610) 을 포함한다. 이하 추가 논의되는 하나 이상의 가딩 기법들의 사용에 의해, 터치 센싱 신호들 및 디스플레이 드라이빙 신호들은 양자가 모두, 터치 센싱 및 디스플레이 드라이빙 신호들 양자를 전달하도록 구성되는 도전성 엘리먼트들의 보다 콤팩트한 라우팅이 터치 센싱 및 디스플레이 드라이빙 프로세스들을 수행하는 것을 허용하기 위해 적어도 하나의 인터페이스 영역 (610) 으로 전해질 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 종래의 제어기들은 신호들의 전기적 인터랙션을 막고 및/또는 통합 제어기 (500) 를 통하여 흐르는 이들 타입들의 신호들의 각각의 무결성 (integrity) 을 유지하기 위해 디스플레이 드라이버 접속들과 터치 센싱 신호 접속들을 산재시키는 것을 회피하였다. AFE 블록 (617) 컴포넌트들을 디스플레이 드라이빙 회로 엘리먼트들에서 떨어져 있는 통합 제어기 (500) 의 인접한 영역에서 함께 유지하는 것이 통상 바람직하지만, 본 명세서에서 개시된 프로세스들 또는 하드웨어 구성들 중 하나 이상의 사용에 의해, 통합 제어기 (500) 의 원하는 영역 내에 AFE 블록 (617) 회로 컴포넌트들을 포지셔닝하고 터치 센싱 신호 접속 패드 (602) 를 통하여 전달된 터치 센싱 신호들 (예를 들어, 드라이빙된 터치 센싱 신호 및/또는 결과의 신호들) 을 반송하기 위해 사용된 도전성 트레이스들이 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 을 통하여 전달된 디스플레이 업데이팅 신호들을 반송하기 위해 사용된 도전성 트레이스들과 아주 근접하여 있거나 또는 오버랩핑하는 것을 허용하는 것이 가능하다.
따라서, 일부 실시형태들에서, 도 6b 및 도 6c 에 예시한 바와 같이, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 제 3 기판 (485) 의 표면 상에 배치되는 하측면 (699) 과 같은, 통합 제어기의 적어도 하나의 측면 상에 인터리빙된 패턴으로 형성된다. 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 의 인터리빙된 패턴은 터치 센싱 및 디스플레이 드라이빙 신호들 양자의 그들 각각의 외부 회로 엘리먼트들에의 상호접속 및 보다 콤팩트한 라우팅이 터치 센싱 및 디스플레이 드라이빙 프로세스들을 수행하는 것을 허용할 것이다.
도 6b 는 통합 제어기 (500) 의 하측면 상에 형성된 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 레이아웃의 상측면 평면도이다. 이 구성에서, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 X-방향으로 인터리빙되고 (예를 들어, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 트레이스들 (335) 의 적어도 부분은 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 사이에 배치된다) Y-방향으로 스태거링되는 (예를 들어, 패드들의 로우들은 떨어져 스페이싱된다) 2 개의 로우들에서 형성된다. X-방향으로 정렬되는 패드들의 로우들은 도 6b 에 예시한 바와 같이 하나의 타입의 접속 패드를 각각 포함할 수도 있거나, 또는 각각의 로우는 도 6c 에 예시한 바와 같이 양자의 타입들의 접속 패드들 (602 및 604) 을 포함할 수도 있다는 것에 유의한다. 그러나, 공간의 가장 효율적인 사용이 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 내에서 생성되는 것을 확실히 하기 위해, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 은 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 의 적어도 일부 사이에 산재된다. 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 의 인터리빙된 배향은 제 3 기판 (485) 의 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 내에 병렬 배향으로 형성되는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 터치 센서 트레이스들 (335) 에 대한 그들 각각의 접속들을 허용한다. 하나의 예에서, 통합 입력 디바이스 (400) 는 디스플레이 드라이버 모듈 (208) 내에 듀얼 게이트 구성 (도 3) 을 포함하고, 따라서 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 은 트레이스들 (335) 을 통해 센서 전극들 (120) 과 커플링될 수 있고 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 과 커플링될 수 있다. TFT 디바이스 내에서 확인된 통상의 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 에서, 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 피치 (즉, 인치 당 서브픽셀 데이터 라인들의 수), 및 그에 따른 요구된 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 의 수는 통상 통합 입력 디바이스 (400) 에서의 센서 전극들 (120) 에 접속되는 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 을 위해 요구되는 통상의 수보다 100 배 이상 더 크다. 따라서, 듀얼 게이트 타입의 통합 입력 디바이스 (400) 에서의 요구된 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 수의 감소로 인해, 트레이스들 (335) 에 대해 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 에서 이용가능한 스페이스들, 또는 미사용된 라인들의 수는 심지어 새로운 듀얼 기능 터치 센싱 엘리먼트 설계들을 위해 통상 요구되는 것보다 더 크다. 따라서, 도 6b 및 도 6c 는 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 대 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 간에 1-대-1 또는 2-대-1 상관을 예시하지만, 이 구성은 본 명세서에서 설명된 본 발명의 범위에 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 일반적으로, 산재, 인터리빙 및/또는 스태거링되는 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 에서의 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 적어도 하나의 방향으로 순서대로, 또는 시퀀스로 배열된다. 하나의 예에서, 도 6b 에 도시한 바와 같이, 양의 X-방향으로의 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 에서의 접속 패드들 (602, 604) 의 순서에 후속하여, 패드들의 순서는 패드 (604)/패드 (602)/패드 (604)/패드 (602)/.../패드 (604) 일 것이다. 상기 언급한 바와 같이, 적어도 하나의 방향에서의 순서는 1-대-1 관계를 가질 필요가 없고, 하나 이상의 제 1 타입의 패드들, 하나 이상의 제 2 타입의 패드들 그리고 그 후 하나 이상의 제 1 타입의 패드들을 갖는 그룹을 그 그룹의 하나 이상의 반복 시퀀스들로 포함하는 순서를 가질 수 있다.
도 6a 및 도 6b 에 개략적으로 예시한 바와 같이, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 통합 입력 디바이스 (400) 의 외부 영역 (611) 에서 확인된 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 과 같은, 통합 제어기 (500) 외부에 있는 상호접속 구조에서 확인된 상호접속 엘리먼트들에 각각 커플링된다. 도 6a 및 도 6b 에 예시한 바와 같이, 하나의 실시형태에서, 상호접속 엘리먼트들 (예를 들어, 서브픽셀 데이터 라인들 (315), 트레이스들 (335)) 은 피치 길이 (601) 를 갖는 X-방향의 규칙적인 피치를 갖는다. 이 구성에서, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 또는 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 중 적어도 하나가 상호접속 엘리먼트들 중 하나에 접속되는 것이 가능하도록, X-방향으로 배열된다. 따라서, 산재된 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 각각 X-방향으로 서로 피치 길이 떨어져 스페이싱된다. 도 6a 및 도 6b 는 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 이 통합 입력 디바이스 (400) 의 외부 영역 (611) 에서의 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 에서 확인된 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 에 직접 접속되거나, 또는 위에 배치되는 구성을 개략적으로 예시하지만, 이 구성은 패드들 (602, 604) 이 직접 접속되는 상호접속 구조가 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 접속 엘리먼트들의 특성들에 의해 제한될 필요가 없고, 도 5 와 함께 상기 논의한 바와 같이, 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 과 커플링되는 제 3 기판 (485) 의 표면 상에 형성된 도전 재료의 패터닝된 층에 직접 접속하도록 또한 구성될 수 있기 때문에, 본 명세서에서 설명된 본 발명의 범위에 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 도전 재료, 또는 도전성 트레이스들의 패터닝된 층은 서브픽셀 데이터 라인 층 (415) 에 형성된 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 의 피치와는 상이한 상호접속 피치를 가질 수도 있다.
도 6c 는 통합 제어기 (500) 의 하측면 상에 형성된 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 레이아웃의 상측면 평면도이다. 이 구성에서, 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 은 X-방향으로 인터리빙되고 Y-방향으로 스태거링되는 3 개의 로우들에서 형성된다. 상기 언급한 바와 같이, 이 구성에서, 터치 센싱 신호 접속 패드 (602) 는 패드들의 인터리빙된 배향으로 인해, 2 개의 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 사이에 배치된다. 하나의 예에서, 터치 센싱 신호 접속 패드 (602) 는 X-방향에서 보여진 바와 같이, 디스플레이 드라이버 접속 패드 (604) 및 인접한 복수의 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) (예를 들어, 2 개의 인접한 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 이 도시된다) 사이에 배치된다. 일부 실시형태들에서, 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 는 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 및 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 을 포함하는 2 개 이상의 로우들을 포함할 수도 있다. 하나의 구성에서, 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 는 제 3 기판 (485) 의 층 내에 병렬 배향으로 형성되는 서브픽셀 데이터 라인들 및 트레이스들 및 통합 제어기 (500) 를 가진 디스플레이 및 용량성 센싱 회로부 사이의 상호접속을 허용하기 위해 스태거링된 배향으로 포지셔닝된 디스플레이 드라이버 접속 패드들 (604) 및 터치 센싱 신호 접속 패드들 (602) 을 포함하는 2 개 이상의 로우들을 포함한다.
도 5 및 도 6a 를 다시 참조하면, 터치 센싱 모듈 (207) 에서 확인된 용량성 센싱 회로부 및/또는 드라이버 모듈 (208) 에서 확인된 디스플레이 회로부의 부분들을 그룹화함으로써 통상 얻어진 이익들로 인해, 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 내의 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 과 같은, 전기적 라인들이 원하는 그룹의 회로 엘리먼트들로부터 원하는 접속 인터페이스까지 긴 거리 연장하는 것이 공통이다. 내부 영역 (313) 에서의 트레이스들 (335) 의 긴 라우팅에 대한 필요성은 AFE 블록 (617) 에서 확인된 터치 센싱 회로의 부분들이 터치 센싱 프로세스 동안 상이한 시간에 상이한 센서 전극들 (120) 에 터치 센싱 신호들을 수신 및/또는 송신하기 위해 사용되는 것을 허용하기 위해 AFE 블록 (617) 과 상이한 접속 패드들 (602) 사이에 배치된 멀티플렉서들 (MUX들) 을 갖는 통합 제어기 구성들에서 또한 공통이다. AFE 블록 (617) 을 조합된 소스 드라이버 및 터치 센싱 인터페이스 (615) 에 접속하는 전기적 라인들 (617A) 은 따라서 그들을 통합 제어기 (500) 내에 형성된 다른 전기적 컴포넌트들로부터의 전기적 간섭에 민감하게 만드는, 통합 제어기 (500) 를 가로질러 큰 거리 연장하도록 강요된다. 전기적 간섭은 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 내에 배치된 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 및 트레이스들 (335) 사이에 생성된 용량성 커플링 (CTD) (예를 들어, 커패시턴스들 (CTD1, CTD2 ... CTDN)) 및/또는 통합 제어기 (500) 내에 형성된 트레이스들 (335) 과 다른 전기적 컴포넌트들 (521) 사이에 생성된 용량성 커플링 (CTS) (예를 들어, 커패시턴스들 (CTS1, CTS2 ... CTSN)) 으로 인해 생성될 수도 있다. 전기적 간섭은 용량성 센싱 및/또는 디스플레이 드라이빙 회로들을 통하여 흐르는 신호들에 영향을 줌으로써, 용량성 센싱 신호 무결성 및 심지어 통합 제어기 (500) 의, 센싱 영역 (170) 위에 배치된 입력 오브젝트 (140) 의 포지션을 센싱하는 능력에 영향을 줄 수 있다. 또한, 전기적 라인들 (617A) 에 의해 이동된 긴 거리들은 또한 커패시턴스 (CTD) 및/또는 커패시턴스 (CTS) 의 값들을 증가시킬 것이며, 이는 심지어 전기적 간섭의 부재 시에도 터치 센싱 검출 동작 동안 터치 센싱 노드들의 세틀링 시간을 늦출 것이다. 커패시턴스 (CTD) 및/또는 커패시턴스 (CTS) 의 값들의 증가는 또한 수신기 노드들의 총 커패시턴스 (백그라운드 커패시턴스) 를 증가시키며, 이는 그 후 수신기 회로부 엘리먼트들의 동적 범위에 영향을 주고/주거나 이를 초과할 수도 있다.
가딩 신호들
터치 센싱 모듈 (207) 에서 확인된 용량성 센싱 회로부와 같은, 통합 제어기 (500) 내에 형성된 전기 회로들 중 하나 이상 내에서 생성된 전기적 간섭의 영향을 최소화 또는 제거하려는 노력으로, 전기적 가딩 기법이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 가딩은 제 2 회로 엘리먼트와 제 3 회로 엘리먼트들 사이의 용량성 커플링을 막기 위해 제 2 드라이빙된 회로 엘리먼트를 변조하는 신호와 진폭 및 위상에 있어서 실질적으로 유사한 제 1 회로 엘리먼트 (예를 들어, 트레이스, 센서 전극 등) 위로 가변하는 전압 신호를 드라이빙하는 것을 지칭한다. 그에 반해, 실딩은 드라이빙된 회로 엘리먼트 상의 가변하는 신호가 실딩된 회로 엘리먼트 (예를 들어, 송신기 트레이스, 송신기 전극, 수신기 트레이스 또는 수신기 전극) 를 통하여 흐르는 신호에 영향을 주는 것을 차단 또는 막기 위해 실딩 타입 회로 엘리먼트 (예를 들어, 트레이스, 센서 전극 등) 위로 정전압을 유지하는 것을 지칭한다. 전기적 컴포넌트를 실딩하는 단순 형태는 실딩 타입 회로 엘리먼트를 그라운드에 커플링하는 것이다. 회로 엘리먼트를 전기적으로 플로팅하는 것은 패시브 및 드라이빙된 회로 엘리먼트들 사이의 용량성 커플링으로 인해, 드라이빙된 회로 엘리먼트에 적용된 드라이빙된 신호의 전체 프로파일이 가변함에 따라 "플로팅" 되는 패시브 회로 엘리먼트 상에서 그라운딩하기 위한 전위 또는 전하의 양이 패시브로 가변하는 대안의 구성이다. 전기적 플로팅 경우에서, 드라이빙된 회로 엘리먼트에 대하여 플로팅되는 패시브 회로 엘리먼트 상의 레퍼런스 레벨 (예를 들어, 그라운드) 에의 전위 또는 전하의 양은 패시브 및 드라이빙된 회로 엘리먼트들 사이에 형성된 용량성 커플링의 양 및 드라이빙된 신호의 프로파일이 가변함에 따라 가변할 것이며, 이로써 패시브 회로 엘리먼트가 패시브 회로 엘리먼트와 드라이빙된 회로 엘리먼트 사이에 배치될 때, 제 1 회로 엘리먼트 내에서 유도될 전기적 간섭의 양을 감소시킬 것이다.
도 5 를 다시 참조하면, 일부 구성들에서, 통합 제어기 (500) 는 터치 센싱 및 디스플레이 드라이빙 프로세스들 내에서 원하는 시간에 터치 센싱 모듈 (207) 에서 확인된 용량성 센싱 회로부 및/또는 드라이버 모듈 (208) 에서 확인된 디스플레이 회로부에서의 미-드라이빙된 컴포넌트들에 원하는 신호를 제공하도록 구성되는, 신호 생성기들 (541 및 542) 과 같은 하나 이상의 신호 생성기들을 포함할 수도 있는 가딩 구조 (543) 를 포함할 수도 있다. 원하는 신호의 전달은 터치 트레이스들 (335) 및 터치 센싱 전극들 (120) 사이에 형성된 임의의 커패시턴스의 통합 입력 디바이스 (400) 내의 다른 구조들과의 영향들을 감소시킬 것이다. 원하는 신호는 통상 터치 제어기 (618) 로부터 전송된 커맨드들에 기초하여 원하는 시간에 용량성 센싱 회로부 및/또는 디스플레이 회로부에 가딩 신호를 제공하는 것을 포함할 것이지만, 원한다면 상이한 시간에 디바이스에서의 하나 이상의 컴포넌트들을 실딩 또는 플로팅하는 것을 또한 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 서브픽셀 데이터 라인들 및/또는 게이트 라인들은 그들의 기생 커패시턴스 영향들을 적어도 부분적으로 제거하기 위해 가딩 신호로 드라이빙될 수도 있다. 게다가, 공통 전극들은 또한 그들의 커패시턴스들이 용량성 센싱을 위해 드라이빙되고 있는 센서 전극에 영향을 주지 않도록 가딩 신호로 드라이빙될 수도 있다. 직접 가딩되지 않는 디스플레이 전극들은 그들이 인접한 가딩된 전극들과 그들의 커패시턴스들을 통하여 간접적으로 가딩되도록 전기적으로 플로팅될 수도 있다. 그에 반해서, 통상의 디스플레이 디바이스들은 터치 측정 간격 동안 소스 및 게이트 라인들 상에서 DC 전압을 드라이빙할 수도 있다. 그에 반해서, 디스플레이 전극들 중 적어도 하나 위로 가딩 신호들을 드라이빙하는 것은 커플링 커패시턴스들 중 하나 이상을 제거하기 위하여 수행될 수도 있다. 게다가, 게이트 라인들 및/또는 서브픽셀 데이터 라인들의 전부는 또한 게이트 라인들 및 센서 전극들 및 서브픽셀 데이터 라인들 및 센서 전극들 사이의 기생 커패시턴스 영향들을 감소시키기 위해 가딩 신호로 드라이빙되거나 또는 전기적으로 플로팅될 수도 있다.
신호 생성기들 (541 및 542) 은 각각 이들 컴포넌트들 사이의 용량성 커플링을 감소시키기 위해 통합 제어기 (500) 에서의 다른 컴포넌트를 통하여 흐르는 신호에 매칭하도록 구성되는 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 사인형, 가우시안 또는 다른 형상화된 파형을 전달하도록 구성될 수도 있다. 하나의 구성에서, 신호 생성기들 (541 및 542) 은 원하는 출력 레벨에서 신호를 전달하는 것이 가능한, 전기적 디바이스, 또는 심플 스위치를 포함한다.
신호 생성기 (542) 는 통상 드라이버 모듈 (208) 에서 확인된 디스플레이 회로부에 커플링되고, 따라서 통상 디스플레이 드라이버 (505) 에서 확인된 디스플레이 회로부 컴포넌트들에 접속된다. 신호 생성기 (542) 는 터치 제어기 (618) 로부터 커맨드들을 수신하고 그 후 디스플레이 업데이팅 또는 터치 센싱 프로세스들 내에서 원하는 시간에 내부 영역 (613) 에서의 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 상에서 각각의 아날로그 전압들을 송신할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 신호 생성기 (542) 는 서브픽셀 데이터 라인들 (315) 의 각각 상에서 동시에 원하는 전압 신호를 출력할 수도 있다.
신호 생성기 (541) 는 통상 용량성 센싱 회로부 (543) 의 부분에 커플링된다. 제 1 컴포넌트는 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 에서 확인된 서브픽셀 데이터 라인 (315) 일 수도 있고 제 2 컴포넌트는 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 에서 확인된 하나 이상의 트레이스들 (335) 일 수도 있다. 신호 생성기 (541) 는 터치 제어기 (618) 로부터 커맨드들을 수신하고 그 후 디스플레이 업데이팅 또는 터치 센싱 프로세스들 내에서 원하는 시간에 트레이스들 (335) 상에서 각각의 아날로그 전압들을 송신할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 신호 생성기 (541) 는 다르게 미드라이빙된 트레이스들 (335) 의 각각 상에서 동시에 원하는 전압 신호를 출력할 수도 있다.
다른 구성에서, 도 5 에 예시한 바와 같이, 신호 생성기 (541) 는 가딩, 실딩 또는 플로팅될 제 1 컴포넌트와 제 2 컴포넌트 사이의 용량성 커플링을 최소화하기 위해 포지셔닝되는 가딩 구조 (543) 에 가딩 신호를 전달하도록 구성된다. 이 경우에, 신호 생성기 (541) 는 통합 제어기 (500) 의 내부 영역 (613) 에서 확인된 라우팅 간에 형성된 용량성 커플링 (CTS) 을 최소화 또는 제거하기 위해 포지셔닝되는 가딩 구조 (543) 에 가딩 신호를 전달하도록 구성된다. 도 7a 및 도 7b 는 형성된 통합 제어기의 하나 이상의 층들 내에 형성될 수도 있는, 신호 도전 트레이스 (724) 에 대하여 포지셔닝되는 가딩 구조들 (543) 의 예들을 예시한다.
도 7a 는 신호 도전 트레이스 (724) 를 통과하는 신호들이 신호 도전 트레이스 (724) 와 통합 제어기 (500) 내의 다른 전기적 컴포넌트들 사이에 형성된 용량성 커플링에 의해 영향을 받지 않도록, 가딩 구조 (543) 에 대하여 포지셔닝되는 신호 도전 트레이스 (724) 를 갖는 통합 제어기 (500) 의 부분의 측단면도이다. 하나의 예에서, 신호 도전 트레이스 (724) 는 제 1 유전체 층 (721) 과 제 2 유전체 층 (722) 사이에 포지셔닝되는 서브픽셀 데이터 라인 (315) 또는 트레이스 (335) 의 부분일 수도 있다. 제 1 및 제 2 유전체 층들 (721, 722) 은 실리콘 기판 위로 배치된 2 개의 실리콘 이산화물 층들과 같은 기판 (701) 의 표면 위에 배치되는 유전체 재료를 포함할 수도 있다.
하나의 구성에서, 가딩 구조 (543) 는 통합 제어기 (500) 의 반도체 기판 (701) 의 부분 내에 형성되는, 바이어싱 엘리먼트 (710) 및 디퓨젼 영역 (720) 을 포함한다. 디퓨젼 영역 (720) 은 통상 기판 (701) 에 도핑되는 것과 반대 도펀트 타입을 갖는 엘리먼트로 도핑된다. 예를 들어, 디퓨젼 영역 (720) 은 기판이 p-타입 도펀트로 도핑된다면 n-타입 도펀트로 보다 과중하게 도핑될 수도 있고 또는 그 역도 또한 마찬가지이다. 바이어싱 엘리먼트 (710) 는 공핍 영역 (720A) 이 신호 도전 트레이스 (724) 와 기판 (701) 사이의 용량성 커플링을 감소 또는 제거하기 위해 바이어싱 동작 동안 형성되도록, 가딩 신호로 기판 (701) 에 대하여 디퓨젼 영역 (720) 을 리버스 바이어싱하도록 구성되는 신호 생성기 (541) 를 포함한다. 가딩 동작 동안, 가변하는 전압을 갖는 드라이빙 신호가 신호 도전 트레이스 (724) 에 제공될 때, 가변하는 위상과 동위상이고, 동일한 극성 및 유사한 진폭을 갖는 실질적으로 유사한 신호가 신호 생성기 (541) 를 사용하여 기판 접속 (726) 에 대하여 도전 엘리먼트 (725) (예를 들어, 금속 함유 비아) 및 디퓨젼 영역 (720) 을 바이어싱하는 것을 통해, 디퓨젼 영역 (720) 에 전달된다.
도 7b 는 교번의 타입의 가딩 구조 (543) 근방에 포지셔닝한 신호 도전 트레이스 (724) 를 갖는 통합 제어기 (500) 의 부분의 측단면도이다. 이 구성에서, 가딩 구조 (543) 는 도전성 층 (731) 및 옵션적 바이어싱 엘리먼트 (710) 를 포함한다. 도전성 층 (731) 은 통상 신호 도전 트레이스 (724) 에의 용량성 커플링의 영향들을 최소화 또는 감소시키기 위해 신호 도전 트레이스 (724) 에 대하여 포지셔닝되는 금속 또는 TCO 재료를 포함한다. 가딩 동작 동안, 가변하는 전압을 갖는 드라이빙 신호가 신호 도전 트레이스 (724) 에 제공될 때, 가변하는 전압과 동위상이고 유사한 극성 및 진폭을 갖는 실질적으로 유사한 신호가 신호 생성기 (541) 를 사용하여 기판 접속 (726) 에 대하여 도전성 층 (731) 을 바이어싱하는 것을 통해 도전성 층 (731) 에 적용된다. 도전성 층 (731) 에 적용된 가딩 신호가 신호 도전 트레이스 (724) 를 통하여 전달된 신호와 크기, 극성 및 타이밍에 있어서 유사하기 때문에, 바람직하지 않은 사이즈의 커패시턴스가 신호 도전 트레이스 (724) 와 다른 외부 전기적 컴포넌트들 (예를 들어, 기판 (701)) 사이에, 만약 도전성 층이 그들 사이에 배치되면, 형성되지 않을 것이다.
추가 실시형태에서, 트랜스용량성 센싱 프로세스 동안, 제 1 센서 전극은 송신기 신호로 드라이빙될 수도 있는 한편 송신기 신호에 대응하는 영향들을 포함한 결과의 신호는 제 2 센서 전극으로 수신된다. 상기 설명한 바와 유사한 스킴들이 제 1 센서 전극 및/또는 제 2 센서 전극에 가장 가까운 디스플레이 전극들에 적용될 수도 있다.
본 명세서에서 기재된 실시형태들 및 예들은 본 기술 및 그 특정 애플리케이션을 최적으로 설명하여 당업자들이 본 기술을 실시 및 이용하는 것을 가능하게 하기 위하여 제시되었다. 당업자들은 전술한 설명 및 예들이 단지 예시 및 예의 목적들을 위해 제시되었다는 것을 인식할 것이다. 기재한 바와 같은 설명은 포괄적인 것으로 또는 본 기술을 개시된 정밀한 형태로 제한하도록 의도되지 않는다. 전술한 것은 본 발명의 실시형태들에 관련되지만, 본 발명의 다른 및 추가 실시형태들이 그 기본 범위로부터 벗어남 없이 고안될 수도 있고, 그 범위는 다음에 오는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (1)

  1. 본원 발명의 설명에 기재된, 제어기.
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