KR20240034317A - 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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구자승
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 센서 장치를 포함한다. 센서 장치는 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널을 포함한다. 센서 구동부는 센서 라인들을 통해 센서들로부터 센싱 신호들을 수신한다. 센서 구동부는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 센서로부터 제1 센싱 신호와, 제2 기준 신호를 이용하여 제2 센서로부터 제2 센싱 신호를 동시에 수신한다. 제1 기준 신호 및 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 제2 기준 신호의 위상은 제1 기준 신호의 위상과 다르다. 제2 센싱 신호의 위상은 제1 센싱 신호의 위상과 다르다.

Description

센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{SENSOR DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결매체인 표시 장치의 중요성이 부각되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 표시 장치의 사용이 증가하고 있다.
표시 장치는 센서 장치를 포함할 수 있고, 표시 장치의 영상에 대응하는 사용자의 터치를 센싱하여 입력 신호로서 활용할 수 있다. 이때, 센서 장치의 센서들에 공급되는 구동 신호는 표시 장치에 노이즈로서 작용하여, 표시 품질이 저하될 수 있다. 반대로, 표시 장치의 영상 표시를 위한 신호들은 센서 장치에 노이즈로서 작용하여, 센싱 감도가 감소할 수 있다.
이러한 EMI(Electromagnetic Interference)를 피하기 위해서 센서 장치의 구동 신호의 주파수 대역을 변경하는 방법이 제시되나, 이미 다양한 주파수 대역이 사용되고 있어서 추가의 적절한 주파수 대역을 찾는 것은 어려운 문제다.
본 발명의 일 목적은, 주파수 대역 변경 없이도 EMI를 최소화할 수 있는 센서 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 센서 장치는, 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널; 및 상기 센서 라인들을 통해 상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하는 센서 구동부를 포함한다. 상기 센서 구동부는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 센서로부터 제1 센싱 신호와, 제2 기준 신호를 이용하여 제2 센서로부터 제2 센싱 신호를 동시에 수신한다. 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르며, 상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 다르다.
상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 구형파이고, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 실질적으로 반대이며, 상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 실질적으로 반대일 수 있다.
상기 센서 패널은 상기 제1 센서가 위치하는 제1 영역 및 상기 제2 센서가 위치하는 제2 영역으로 구분되고, 상기 센서 구동부는 상기 제1 기준 신호를 이용하여 상기 제1 영역의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 기준 신호를 이용하여 상기 제2 영역의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
상기 센서 구동부는 영역별로 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 특정 열을 기준으로 구분될 수 있다.
상기 센서 구동부가 상기 제1 및 제2 센서들로부터 상기 제1 및 제2 센싱 신호들을 수신하는 동안, 상기 제1 영역의 상기 센서들에는 상기 제2 기준 신호가 인가되지 않고, 상기 제2 영역의 상기 센서들에는 상기 제1 기준 신호가 인가되지 않을 수 있다.
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 동일한 행에 포함될 수 있다.
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 상호 다른 행들에 포함될 수 있다.
상기 센서 구동부는, 상기 센서 라인들 중에서 하나의 센서 라인에 전기적으로 연결되는 제1 입력 단자, 상기 제1 기준 신호 또는 상기 제2 기준 신호가 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기; 및 상기 증폭기의 상기 제1 입력 단자 및 상기 출력 단자 사이에 전기적으로 병렬 연결되는 커패시터 및 스위치를 포함하고, 상기 센서 라인들 중에서 상기 하나의 센서 라인에는 상기 제1 기준 신호 또는 상기 제2 기준 신호에 따른 센싱 신호가 발생할 수 있다.
상기 센서들은 상기 제1 센서와 동일한 열에 포함되고 상기 제1 센서에 인접한 적어도 하나의 제1 인접 센서를 포함하며, 상기 센서 구동부는, 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제1 인접 센서에 제3 기준 신호를 인가하며, 상기 제3 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 같을 수 있다.
상기 센서들은 상기 제2 센서와 동일한 열에 포함되고 상기 제2 센서에 인접한 적어도 하나의 제2 인접 센서를 포함하며, 상기 센서 구동부는, 상기 제2 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제2 인접 센서에 제4 기준 신호를 인가하며, 상기 제4 기준 신호의 위상은 상기 제2 기준 신호의 위상과 같을 수 있다.
상기 제1 센서, 상기 제2 센서, 상기 적어도 하나의 제1 인접 센서, 상기 적어도 하나의 제2 인접 센서는 상호 다른 행들에 포함될 수 있다.
상기 센서 구동부는 행 방향 및 열 방향과 교차하는 사선 방향을 따라 상기 센서들을 순차적으로 스캔할 수 있다.
상기 센서들은 상기 제1 센서와 동일한 행에 포함되고 상기 제1 센서에 인접한 적어도 하나의 제3 인접 센서를 더 포함하며, 상기 센서 구동부는, 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제3 인접 센서에 상기 제3 기준 신호를 인가할 수 있다.
상기 센서 구동부는 행 방향 및 열 방향과 교차하는 사선 방향을 따라 상기 센서들을 순차적으로 스캔할 수 있다.
상기 센서 구동부는 영역별로 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
상기 센서 구동부는 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하되, 상기 제1 기준 신호를 이용하여 홀수번째 행의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 기준 신호를 이용하여 짝수번째 행의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 센서 장치는, 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널; 제1 기준 신호를 이용하여 상기 센서 패널의 제1 영역에 위치하는 제1 센서들로부터 제1 센싱 신호들을 수신하는 제1 센서 구동부; 및 제2 기준 신호를 이용하여 상기 센서 패널의 제2 영역에 위치하는 제2 센서들로부터 제2 센싱 신호들을 수신하는 제2 센서 구동부를 포함한다. 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르며, 상기 제2 센싱 신호들의 위상은 상기 제1 센싱 신호들의 위상과 다르다.
상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 실질적으로 반대이며, 상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 실질적으로 반대일 수 있다.
상기 센서들은 상기 제1 센서들에 인접한 제1 인접 센서들, 및 상기 제2 센서들에 인접한 제2 인접 센서들을 포함하며, 상기 제1 및 제2 센싱 신호들을 수신하는 동안, 상기 제1 센서 구동부는 상기 제1 인접 센서들에 제3 기준 신호를 인가하고, 상기 제2 센서 구동부는 상기 제2 인접 센서들에 제4 기준 신호를 인가하고, 상기 제3 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 같으며, 상기 제4 기준 신호의 위상은 상기 제3 기준 신호의 위상과 반대일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널과 적어도 일부 중첩하고, 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널; 및 상기 센서 라인들을 통해 상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하는 센서 구동부를 포함한다. 상기 센서 구동부는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 센서로부터 제1 센싱 신호와, 제2 기준 신호를 이용하여 제2 센서로부터 제2 센싱 신호를 동시에 수신한다. 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르다. 상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 다르다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 센서 장치 및 표시 장치는, 센서 패널을 제1 및 제2 영역들로 구분하고, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 기준 신호들을 동시에 이용하여 제1 및 제2 영역들 각각에 센싱 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 주파수 대역 변경 없이도 EMI가 감소될 수 있다.
또한, 센서 장치 및 표시 장치는 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 실드 신호들(및 상호 역상을 가지는 제3 및 제4 기준 신호들)을 제1 및 제2 영역들에 각각 인가하여 센싱 신호들의 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. 따라서, 센서 장치 및 표시 장치는 성능 저하 없이 EMI를 저감시키면서도, 센서 패널의 구동 면적 및 이에 대응하는 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시부 및 표시 구동부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 표시부에 포함된 화소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 센서 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 센서 장치에 포함된 센서 구동부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 센서 장치에 포함된 센서 구동부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4의 센서 장치의 동작의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 센서 장치에서 측정된 신호들의 일 실시예를 나타내는 도면들이다.
도 9는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 10은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 11은 도 10의 센서 장치에서 측정된 신호들의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 13은 도 4의 센서 장치의 동작의 비교 실시예를 설명하는 도면이다.
도 14는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 15는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 16은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 17은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 18 및 도 19는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면들이다.
도 20은 도 1의 표시 장치에 포함된 센서 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 21은 도 20의 센서 장치의 동작의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 22는 도 20의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 따라서 앞서 설명한 참조 부호는 다른 도면에서도 사용할 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 과장되게 나타낼 수 있다.
일부 실시예가 기능 블록, 유닛 및/또는 모듈과 관련하여 첨부된 도면에서 설명된다. 당업자는 이러한 블록, 유닛 및/또는 모듈이 논리 회로, 개별 구성 요소, 마이크로 프로세서, 하드 와이어 회로, 메모리 소자, 배선 연결, 및 기타 전자 회로에 의해 물리적으로 구현된다는 것을 이해할 것이다. 이는 반도체 기반 제조 기술 또는 기타 제조 기술을 사용하여 형성 될 수 있다. 마이크로 프로세서 또는 다른 유사한 하드웨어에 의해 구현되는 블록, 유닛 및/또는 모듈의 경우, 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍 및 제어되어 본 발명에서 논의되는 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 선택적으로 펌웨어 및/또는 또는 소프트웨어에 의해 구동될 수 있다. 또한, 각각의 블록, 유닛 및/또는 모듈은 전용 하드웨어에 의해 구현 될 수 있거나, 일부 기능을 수행하는 전용 하드웨어와 다른 기능을 수행하는 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그래밍된 마이크로 프로세서 및 관련 회로)의 조합으로 구현 될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 상호 작용하는 둘 이상의 개별 블록, 유닛 및/또는 모듈로 물리적으로 분리될 수도 있다. 또한, 일부 실시예서 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 물리적으로 더 복잡한 블록, 유닛 및/또는 모듈로 결합될 수도 있다.
두 구성들 간의 “연결”이라 함은 전기적 연결 및 물리적 연결을 모두 포괄하여 사용하는 것임을 의미할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 회로도를 기준으로 사용된 "연결"은 전기적 연결을 의미하고, 단면도 및 평면도를 기준으로 사용된 "연결"은 물리적 연결을 의미할 수 있다.
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.
한편, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지는 않으며, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있을 것이다. 또한, 이하에서 개시되는 각각의 실시예는 단독으로 실시되거나, 또는 적어도 하나의 다른 실시예와 결합되어 복합적으로 실시될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 컴퓨터(computer), 노트북(laptop), 핸드폰(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 피디에이(Personal Digital Assistants; PDA), 피엠피(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 TV, 디지털 카메라, 포터블 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(navigation) 기기, 웨어러블(wearable) 기기, IoT(internet of things) 기기, IoE(internet of everything) 기기, e-북(e-book), VR(virtual reality) 기기, AR(augmented reality) 기기, 차량용 네비게이션, 비디오 폰, 감시 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감지 시스템 등과 같은 전자 기기에 적용될 수 있다.
표시 장치(1)는 패널(10) 및 패널을 구동하기 위한 구동 회로부(20)를 포함할 수 있다.
패널(10)은 영상을 표시하기 위한 표시부(110)(또는, 표시 패널)와 터치, 압력, 지문, 호버링(hovering) 등의 외부 입력을 센싱하기 위한 센서부(120)(또는, 센서 패널)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패널(10)은 화소들(PX) 및 화소들(PX) 중 적어도 일부와 중첩하여 위치하는 센서들(SD)(또는, 센서 셀들, 센서 전극들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소들(PX)은 표시 프레임 기간 단위로 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 센서들(SD)은 센싱 프레임 기간 단위로 사용자의 입력을 센싱할 수 있다. 센싱 프레임 기간과 표시 프레임 기간은 서로 독립적일 수 있고, 서로 다를 수 있다. 센싱 프레임 기간과 표시 프레임 기간은 서로 동기될 수도 있고, 비동기될 수도 있다. 센서부(120)는 센서 구동부(220)와 함께 센서 장치(SSD)(또는, 입력 센싱 장치)를 구성할 수 있다.
실시예에 따라, 표시부(110) 및 센서부(120)는 서로 별개로 제작된 후, 적어도 일 영역이 서로 중첩되도록 배치 및/또는 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 표시부(110) 및 센서부(120)는 일체로 제작될 수도 있다. 예컨대, 센서부(120)는 표시부(110)를 구성하는 적어도 하나의 기판(일례로, 표시 패널의 상부 및/또는 하부 기판, 또는 박막 봉지층(Thin Film Encapsulation)), 또는 이외의 다른 절연층이나 각종 기능막(일례로, 광학층 또는 보호층) 상에 직접 형성될 수 있다.
한편, 도 1에서는 센서부(120)가 표시부(110)의 전면(예컨대, 영상이 표시되는 상부면) 측에 배치되는 것으로 도시하였으나, 센서부(120)의 위치가 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는, 센서부(120)는 표시부(110)의 배면 또는 양면에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 센서부(120)는 표시부(110)의 적어도 일측 가장자리 영역에 배치될 수도 있다.
표시부(110)는 표시 기판(111) 및 표시 기판(111)에 형성된 다수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 표시 기판(111)의 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다.
표시 기판(111)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 외곽의 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 영역(DA)은 표시부(110)의 중앙 영역에 배치되고, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 표시부(110)의 가장자리 영역에 배치될 수 있다.
표시 기판(111)은 경성 기판 또는 가요성 기판일 수 있으며, 그 재료나 물성이 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 표시 기판(111)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 또는 플라스틱 또는 금속 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수 있다.
표시 영역(DA)에는 주사 라인들(SL) 및 데이터 라인들(DL)과, 주사 라인들(SL) 및 데이터 라인들(DL)에 접속되는 화소들(PX)이 배치될 수 있다. 화소들(PX)은 주사 라인들(SL)로부터 공급되는 턴-온 레벨의 주사 신호에 의해 선택되어 데이터 라인들(DL)로부터 데이터 신호를 공급받고, 데이터 신호에 대응하는 휘도의 빛을 방출할 수 있다. 이에 의해, 표시 영역(DA)에서 데이터 신호에 대응하는 영상이 표시될 수 있다. 본 발명에서 화소들(PX)의 구조 및 구동 방법 등이 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 화소들(PX) 각각은 현재 공지된 다양한 구조 및 구동 방법을 채용한 화소로 구현될 수 있다.
비표시 영역(NDA)에는 표시 영역(DA)의 화소들(PX)에 연결되는 각종 배선들 및/또는 내장 회로부가 배치될 수 있다. 일례로, 비표시 영역(NDA)에는 표시 영역(DA)으로 각종 전원 및 제어 신호를 공급하기 위한 다수의 배선들이 배치될 수 있으며, 이외에도 주사 구동부(scan driver) 등이 더 배치될 수 있다.
본 발명에서, 표시부(110)의 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 표시부(110)는 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display panel) 등과 같은 자발광 타입의 표시 패널로 구현될 수 있다. 다만, 표시부(110)가 자발광 타입으로 구현될 때, 화소들(PX) 각각이 반드시 유기 발광 소자만 포함하는 경우로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 화소들(PX) 각각의 발광 소자는 유기 발광 소자(organic light emitting diode), 무기 발광 소자(inorganic light emitting diode), 퀀텀 닷/웰 발광 소자(quantum dot/well light emitting diode) 등으로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 화소들(PX) 각각에 복수의 발광 소자들이 구비될 수도 있다. 이때, 복수의 발광 소자들은 직렬, 병렬, 직병렬 등으로 연결될 수 있다. 또는, 표시부(110)는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display panel) 등과 같은 비발광 타입의 표시 패널로 구현될 수 있다. 표시부(110)가 비발광 타입으로 구현되는 경우, 표시 장치(1)는 백라이트 유닛(Back-light Unit)과 같은 광원을 추가적으로 구비할 수 있다.
센서부(120)는 센서 기판(121) 및 센서 기판(121) 상에 형성된 다수의 센서들(SD)을 포함할 수 있다. 센서들(SD)은 센서 기판(121) 상의 센싱 영역(SA)에 배치될 수 있다.
센서부(120)는 센서 기판(121) 및 센서 기판(121) 상에 형성된 복수의 센서들(SD)을 포함한다. 센서들(SD)은 센서 기판(121)의 센싱 영역(SA)에 위치할 수 있다. 센서들(SD)은 센서 라인들(SDL)과 연결될 수 있다. 터치 센서가 자기 정전 용량 방식으로 구성되는 경우 센서들(SD) 및 센서 라인들(SDL)은 1대 1로 연결될 수 있다.
센서 기판(121)은 경성 또는 가요성의 기판일 수 있으며, 이외에도 적어도 한 층의 절연막으로 구성될 수 있다. 또한, 센서 기판(121)은 투명 또는 반투명의 투광성 기판일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명에서 센서 기판(121)의 재료 및 그 물성이 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 센서 기판(121)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 또는 플라스틱 또는 금속 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 표시부(110)를 구성하는 적어도 하나의 기판(예컨대, 표시 기판(111), 봉지 기판 및/또는 박막 봉지층), 또는 표시부(110)의 내부 및/또는 외면에 배치되는 적어도 한 층의 절연막이나 기능막 등이 센서 기판(121)으로 이용될 수도 있다.
센서 기판(121)은, 외부 입력을 센싱할 수 있는 센싱 영역(SA)과, 센싱 영역(SA)의 외곽의 주변 영역(NSA)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 센싱 영역(SA)은 표시 영역(DA)의 적어도 일 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다. 일례로, 센싱 영역(SA)은 표시 영역(DA)에 대응하는 영역(예컨대, 표시 영역(DA)과 중첩되는 영역)으로 설정되고, 주변 영역(NSA)은 비표시 영역(NDA)에 대응하는 영역(예컨대, 비표시 영역(NDA)과 중첩되는 영역)으로 설정될 수 있다. 이 경우, 표시 영역(DA) 상에 외부 입력이 제공될 때, 센서부(120)를 통해 외부 입력이 검출될 수 있다.
센싱 영역(SA)은 외부 입력에 반응할 수 있는 영역(즉, 센서의 활성 영역)으로 설정될 수 있다. 이를 위해, 센싱 영역(SA)에는 외부 입력을 센싱하기 위한 센서들(SD)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서들(SD)은 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)에 직교하는 제2 방향(DR2)을 기준으로 행렬(matrix) 형태로 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 직교하지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 센서들(SD)은 원형, 타원형으로 배치되거나 비스듬히 배치될 수 있으며, 반드시 행렬 형태로 배치되는 것은 아니다. 센서들(SD) 각각은 사각형, 삼각형, 원형, 메쉬 형태 등 다양한 형태로 가질 수 있으며, 센서들(SD) 각각의 형상이 특별히 한정되지 않는다.
실시예에 따라, 센서들(SD) 각각은, 금속 물질, 투명 도전성 물질 및 그 외 다양한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함함으로써 도전성을 가질 수 있다. 일례로, 센서들(SD)은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 비롯한 다양한 금속 물질 중 적어도 하나, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 이때, 센서들(SD)은 메쉬 형태로 구성될 수 있다. 또한, 센서들(SD)은, 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등을 비롯한 다양한 투명 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 외에도 센서들(SD)은, 다양한 도전 물질 중 적어도 하나를 포함함으로써, 도전성을 가질 수 있다. 또한, 센서들(SD) 각각은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 그 단면 구조가 특별히 한정되지는 않는다.
센서 라인들(SDL)은 센서들(SD)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 센서 라인들(SDL)은 센서들(SD)과 절연층으로 분리되어 다른 층에 위치할 수도 있다. 이때, 센서 라인들(SDL)은 대응하는 센서들(SD)과 절연층의 컨택 홀을 통해서 연결될 수 있다. 센서 라인들(SDL)은 다양한 도전 물질로 구성될 수 있으며, 센서들(SD)과 동일한 물질로 구성되거나 다른 물질로 구성될 수 있다.
구동 회로부(20)는 표시부(110)를 구동하기 위한 표시 구동부(210) 및 센서부(120)를 구동하기 위한 및 센서 구동부(220)를 포함할 수 있다. 표시 구동부(210) 및 센서 구동부(220) 각각은 집적 회로(Integrated Circuit; IC)로 구현될 수 있다(예를 들어, 표시 집적 회로(D-IC), 센서 집적 회로(T-IC)).
표시 구동부(210)는 표시부(110)에 전기적으로 연결되어 화소들(PX)을 구동할 수 있다. 예를 들어, 표시 구동부(210)는 화소들(PX)에 데이터 신호를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 표시 구동부(210)는 데이터 구동부 및 타이밍 제어부를 포함할 수 있고, 주사 구동부는 표시부(110)의 비표시 영역(NDA)에 별도로 마운트(mount)될 수 있다(도 2 참고). 다른 실시예에서, 표시 구동부(210)는 데이터 구동부, 타이밍 제어부, 및 주사 구동부를 전부 또는 적어도 일부를 포함할 수도 있다.
센서 구동부(220)는 센서부(120)에 전기적으로 연결되어 센서부(120)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 센서 구동부(220)는 센서 라인들(SDL)을 통해서 센서들(SD)과 연결될 수 있다. 센서 구동부(220)는 센서 수신부(또는, 수신부)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 센서 구동부(220)는 센서 송신부(또는, 송신부)를 더 포함할 수도 있다. 센서 송신부 및 센서 수신부는 하나의 IC의 내부에 집적될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시부 및 표시 구동부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 구동부(210)는 데이터 구동부(12) 및 타이밍 제어부(11)를 포함할 수 있고, 표시부(110)는 주사 구동부(13)를 포함할 수 있다. 하지만, 전술한 바와 같이, 각각의 기능부를 하나의 IC에 집적할 것인지, 복수의 IC들에 집적할 것인지, 표시 기판(111)에 마운트할 것인지는 표시 장치(1)의 사양(specification)에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
타이밍 제어부(11)는 프로세서(9)로부터 각각의 프레임(frame)에 대한 계조들 및 제어 신호들을 수신할 수 있다. 여기서, 프로세서(9)는 GPU(Graphics Processing Unit), CPU(Central Processing Unit), AP(Application Processor) 등에 해당할 수 있다. 제어 신호들은 수직 동기 신호(vertical synchronization signal), 수평 동기 신호(horizontal synchronization signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal) 등을 포함할 수 있다.
수직 동기 신호의 각각의 주기(cycle)는 각각의 프레임 기간과 대응할 수 있다. 수평 동기 신호의 각각의 주기(cycle)는 각각의 수평 기간(horizontal period)과 대응할 수 있다. 계조들은 데이터 인에이블 신호의 인에이블 레벨의 펄스에 대응하여 각 수평 기간에 수평 라인(horizontal line) 단위로 공급될 수 있다. 수평 라인은 동일한 주사 라인 및 발광 라인에 연결된 화소들(예를 들어, 화소행)을 의미할 수 있다.
타이밍 제어부(11)는 표시 장치(1)의 사양에 대응하도록 계조들을 렌더링(rendering)할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 각각의 단위 도트(unit dot)에 대해서 적색 계조, 녹색 계조, 청색 계조를 제공할 수 있다. 예를 들어, 화소부(14)가 RGB stripe 구조인 경우, 각각의 계조에 화소가 1대 1 대응할 수 있다. 이러한 경우 계조들의 렌더링이 불필요할 수 있다. 하지만, 예를 들어, 화소부(14)가 펜타일(PENTILETM) 구조인 경우, 인접한 단위 도트끼리 화소를 공유하므로, 각각의 계조에 화소가 1대 1 대응하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 계조들의 렌더링이 필요할 수 있다. 렌더링되거나 렌더링되지 않은 계조들은 데이터 구동부(12)로 제공될 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(11)는 데이터 구동부(12)에 데이터 제어 신호를 제공할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(11)는 주사 구동부(13)에 주사 제어 신호를 제공할 수 있다.
데이터 구동부(12)는 타이밍 제어부(11)로부터 수신한 계조들 및 데이터 제어 신호를 이용하여 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3, DL4, ..., DLn)로 제공할 데이터 전압들을 생성할 수 있다. n은 양의 정수일 수 있다.
주사 구동부(13)는 타이밍 제어부(11)로부터 수신한 주사 제어 신호(예를 들어, 클록 신호, 주사 시작 신호 등)를 이용하여, 주사 라인들(SL1, SL2, ..., SLm)에 제공할 주사 신호들을 생성할 수 있다. m은 양의 정수일 수 있다. 주사 구동부(13)는 주사 라인들(SL0~SLm)에 턴-온 레벨의 펄스를 갖는 주사 신호들을 순차적으로 공급할 수 있다. 주사 구동부(13)는 시프트 레지스터(shift register) 형태로 구성된 주사 스테이지들을 포함할 수 있다. 주사 구동부(13)는 클록 신호의 제어에 따라 턴-온 레벨의 펄스 형태인 주사 시작 신호를 다음 주사 스테이지로 순차적으로 전달하는 방식으로 주사 신호들을 생성할 수 있다.
화소부(14)는 화소들을 포함한다. 각각의 화소들은 대응하는 데이터 라인 및 주사 라인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 화소(PXij)는 i번째 주사 라인 및 j번째 데이터 라인에 연결될 수 있다. 화소들은 제1 색상의 광을 방출하는 화소들, 제2 색상의 광을 방출하는 화소들, 및 제3 색상의 광을 방출하는 화소들을 포함할 수 있다. 제1 색상, 제2 색상, 및 제3 색상은 서로 다른 색상일 수 있다. 예를 들어, 제1 색상은 적색, 녹색, 및 청색 중 한가지 색상일 수 있고, 제2 색상은 적색, 녹색, 및 청색 중 제1 색상이 아닌 한가지 색상일 수 있고, 제3 색상은 적색, 녹색, 및 청색 중 제1 색상 및 제2 색상이 아닌 나머지 색상일 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 색상들로 적색, 녹색, 및 청색 대신 마젠타(magenta), 시안(cyan), 및 옐로우(yellow)가 사용될 수도 있다.
도 3은 도 2의 표시부에 포함된 화소의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 예시적인 화소(PXij)가 도시된다. 다른 화소들 또한 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 중복된 설명은 생략한다.
제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 제2 전극에 연결되고, 제1 전극은 제1 전원 라인(ELVDDL)에 연결되고, 제2 전극은 발광 소자(LD)의 애노드에 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 구동 트랜지스터로 명명될 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 i번째 주사 라인(SLi)에 연결되고, 제1 전극은 j번째 데이터 라인(DLj)에 연결되고, 제2 전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 제2 전극에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 스캔 트랜지스터로 명명될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극은 제1 전원 라인(ELVDDL)에 연결되고, 제2 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극에 연결될 수 있다. 달리 말해, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 라인(ELVDDL) 및 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 사이에 형성될 수 있다.
발광 소자(LD)는 애노드가 제1 트랜지스터(T1)의 제2 전극에 연결되고, 캐소드가 제2 전원 라인(ELVSSL)에 연결될 수 있다. 발광 소자(LD)는 발광 다이오드일 수 있다. 전술한 바와 같이, 발광 소자(LD)는 유기 발광 소자, 무기 발광 소자, 퀀텀 닷/웰 발광 소자 등으로 구성될 수 있다. 또한, 화소(PXij)에 복수의 발광 소자들이 구비될 수도 있다. 이때, 복수의 발광 소자들은 직렬, 병렬, 직병렬 등으로 연결될 수 있다. 발광 소자(LD)의 발광 기간 동안, 제1 전원 라인(ELVDDL)에 인가되는 제1 전원 전압은 제2 전원 라인(ELVSSL)에 인가되는 제2 전원 전압보다 클 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2)은 P 형 트랜지스터로 도시되었지만, 당업자라면 신호의 극성을 반전시켜 적어도 하나의 트랜지스터를 N 형 트랜지스터로 대체하여 사용할 수도 있을 것이다.
i번째 주사 라인(SLi)에 턴-온 레벨의 주사 신호가 인가되면, 제2 트랜지스터(T2)가 턴-온될 수 있다. 이때, j번째 데이터 라인(DLj)에 충전된 데이터 전압이 스토리지 커패시터(Cst)에 저장될 수 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 스토리지 커패시터(Cst)에 의해서 유지되는 게이트-소스 전압 차이에 대응하여 구동 전류를 흘릴 수 있다. 구동 전류는 제1 전원 라인(ELVDDL), 제1 트랜지스터(T1), 발광 소자(LD), 및 제2 전원 라인(ELVSSL)의 경로로 흐를 수 있다. 발광 소자(LD)는 구동 전류 량에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
한편, 화소(PXij)의 구조 및 구동 방식은 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 화소(PXij)는 제1 트랜지스터(T1)의 문턱전압 등을 보상하기 위한 보상 트랜지스터, 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극 및/또는 발광 소자(LD)의 애노드 전극을 초기화하기 위한 초기화 트랜지스터, 발광 소자(LD)로 구동 전류가 공급되는 기간을 제어하기 위한 발광 제어 트랜지스터, 및/또는 제1 트랜지스터(T1)의 게이트 전극의 전압을 부스팅하기 위한 부스팅 커패시터 등과 같은 다른 회로 소자들을 더 포함할 수도 있다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 센서 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 센서 장치(SSD)는 센서부(120) 및 센서 구동부(220)를 포함할 수 있다. 센서 장치(SSD)는 표시 장치(1) 내부에 포함될 수 있다.
센서부(120)는 센서들(SD11~SD1510)을 포함할 수 있다. "SDij"는 i번째 행 및 j번째 열에 위치한 센서를 의미할 수 있다. 센서들(SD11~SD1510)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 순차적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 센서들(SD11~SD1510)은 행렬 형태로 배열될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 센서부(120)가 15개의 행들(ROW1~ROW15)과 10개의 열들(COL1~COL10)을 따라 배열된 센서들(SD11~SD1510)을 포함하는 것으로 설명한다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 행렬의 크기는 이에 한정되는 것은 아니며, 행렬의 크기(이에 따른 센서들의 개수)는 센서 장치(SSD)의 사양(specification)에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
센서들(SD11~SD1510) 각각은 서로 다른 센서 라인들(SDL11~SDL110, ...)에 연결될 수 있다. "SDLij"는 i번째 행 및 j번째 열에 위치한 센서(즉, SDij)에 연결되는 센서 라인을 의미할 수 있다. 각각의 센서 라인들(SDL11~SDL110, ...)은 제2 방향(DR2)으로 연장하며, 대응하는 센서들(SD11~SD1510)에 연결될 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 센서 라인들(SDL11~SDL110, ...)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 멀티플렉서(MUX)는 센서 구동부(220)에 전기적으로 연결될 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 센서 라인들(SDL11~SDL110, ...) 중 적어도 하나를 선택하여 센서 구동부(220)에 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어, 센서 장치(SSD)가 행 단위로 센싱 동작(또는, 센싱을 위한 스캔 동작)을 수행하는 경우, 멀티플렉서(MUX)는 센서들(SD11~SS1510) 중 적어도 하나의 행(또는, 특정 행)에 포함된 센서들에 연결된 센서 라인들을 선택하여 센서 구동부(220)에 연결할 수 있다. 멀티플렉서(MUX)는 센서부(120)에 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 센서 라인들(SDL11~SDL110, ...) 및 센서 구동부(220) 사이에 전기적으로 연결되는 범위 내에서, 멀티플렉서(MUX)의 배치 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
센서 구동부(220)는 기준 전압을 센서들(SD11~SS1510)에 인가하여 센서들(SD11~SS1510)에 전하를 충방전시키고, 센서들(SD11~SS1510)의 커패시턴스의 변화를 감지하여 외부 입력의 유무(또는, 외부 입력의 위치)를 판단할 수 있다. 센서 구동부(220)는 자기 정전 방식으로 센서부(120)에 대한 외부 입력 유무를 판단할 수 있다.
도 5는 도 4의 센서 장치에 포함된 센서 구동부의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 4의 센서 장치에 포함된 센서 구동부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 설명의 편의상, 도 5 및 도 6에는 센서(SD), 센서 라인(SDL), 멀티플렉서(MUX)가 더 도시되었다.
먼저 도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 센서 구동부(220)는 센서 수신부(TSC)를 포함할 수 있다. 센서 수신부(TSC)는 도 4의 열 단위로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 열들(COL1~COL10)에 각각 대응하는 복수 개의 센서 수신부(TSC)가 센서 구동부(220)에 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 하나의 센서(SD) 및 센서 라인(SDL)을 기준으로 설명한다. 센서부(120)의 다른 센서들 및 센서 라인들에도 동일한 설명이 적용될 수 있다.
센서(SD) 및 지지 전극(SE)은 자기 정전 용량(Csf)을 형성할 수 있다. 지지 전극(SE)은 표시부(110)의 일 전극일 수 있다. 예를 들어, 표시부(110)가 자발광 타입의 표시 패널인 경우, 화소들의 발광 다이오드들의 캐소드가 지지 전극(SE)에 해당할 수 있다. 한편, 표시부(110)가 비발광 타입의 표시 패널인 경우, 화소들의 공통 전극이 지지 전극(SE)에 해당할 수 있다. 다만, 자기 정전 용량(Csf)은 반드시 하나의 전극이 아니라, 센서(SD)와 인접하여 센싱 과정에 유의미한 정전 용량을 형성할 수 있는 다른 전극들을 포함할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 제1 스위치(SW1)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1)는 센서 라인(SDL) 및 센서 구동부(220) 사이에 연결될 수 있다.
센서 수신부(TSC)는 센서 채널(222)을 포함할 수 있다. 센서 채널(222)은 제1 스위치(SW1)가 턴-온되는 제1 기간 동안 센서 라인(SDL)으로부터 센싱 신호(Vsense)를 수신하도록 구성될 수 있다. 센서 채널(222)은 센서(SD)에 충전된 전하량에 대응하는 전압 레벨의 전압 신호를 출력 단자(OUT1)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 센서 채널(222)은 적분기일 수 있다.
예를 들어, 센서 채널(222)은 증폭기(AMP), 센싱 커패시터(Ca), 및 리셋 스위치(SWr)를 포함할 수 있다. 증폭기(AMP)는 제1 스위치(SW1)를 통해 센서 라인(SDL)에 연결되는 제1 입력 단자(IN1), 기준 전압(Vref)을 수신하는 제2 입력 단자(IN2), 및 출력 단자(OUT1)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증폭기(AMP)는 연산 증폭기(Operational Amplifier)일 수 있다. 예를 들어, 제1 입력 단자(IN1)는 반전 단자이고, 제2 입력 단자(IN2)는 비반전 단자일 수 있다.
센싱 커패시터(Ca)는 제1 입력 단자(IN1) 및 출력 단자(OUT1)를 연결할 수 있다. 리셋 스위치(SWr)는 제1 입력 단자(IN1) 및 출력 단자(OUT1)를 연결할 수 있다. 실시예에 따라, 센싱 커패시터(Ca)에 병렬 연결된 저항이 센서 채널(222)에 더 구비될 수도 있다.
기준 전압(Vref)은 구형파를 가질 수 있다. 증폭기(AMP)의 제2 입력 단자(IN2)에 기준 전압(Vref)이 인가되는 경우, 기준 전압(Vref)에 대응하는 센싱 신호(Vsense)가 센서(SD)(및 센서 라인(SDL))에 발생할 수 있다. 센싱 신호(Vsense)는 기준 전압(Vref)이 자기 정전 용량(Csf) 등에 의해 RC 지연된 파형을 가질 수 있다. 오브젝트(OBJ)의 근접 여부에 따라서(예를 들어, touch 또는 no touch), 센서(SD)의 자기 정전 용량(Csf)이 달라질 수 있고, 센서(SD)에 충전되는 전하량에 차이가 발생하며, 센싱 신호(Vsense)의 파형이 달라질 수 있다. 예를 들어, 오브젝트(OBJ)는 사용자의 손가락 등일 수 있다.
또한, 센서 수신부(TSC)는 아날로그 디지털 변환기(224)(또는, Analog-to-Digital Converter; ADC) 및 프로세서(226)(또는, Micro Processor Unit; MPU)를 더 포함할 수 있다. 아날로그 디지털 변환기(224)는 센서 채널(222)의 출력 신호를 수신할 수 있다. 아날로그 디지털 변환기(224)는 센서 채널(222)이 출력한 아날로그 전압 레벨을 디지털 값으로 변환하여 출력할 수 있다. 프로세서(226)는 아날로그 디지털 변환기(224)의 출력 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(226)는 수신된 디지털 값을 이용하여 외부 입력 유무를 판단할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 센서 구동부(220)는 센서 송신부(TDC)를 더 포함할 수도 있다.
센서 라인(SDL)과 센서 송신부(TDC) 간의 연결을 위해, 멀티플렉서(MUX)는 제2 스위치(SW2)를 더 포함할 수 있다. 제2 스위치(SW2) 및 제1 스위치(SW1)는 서로 동일한 센서 라인(SDL)에 연결될 수 있다.
센서 송신부(TDC)는 제2 스위치(SW2)가 턴-온되는 제2 기간 동안 센서 라인(SDL)에 실드 신호(VDRV)(또는, 부스트 신호, 기준 신호)를 공급하도록 구성될 수 있다. 제2 기간은 제1 스위치(SW1)가 턴-온되는 제1 기간과 다르며, 제2 기간과 제1 기간은 서로 중첩하지 않을 수 있다. 실드 신호(VDRV)에 대해서는 도 10을 참조하여 후술하기로 한다.
도 7은 도 4의 센서 장치의 동작의 일 실시예를 설명하는 도면이다. 설명의 편의상, 도 7에는 센서부(120)만 도시되었으며, 또한, 센서부(120)는 센서들(SD11~SD1510)을 중심으로 간략하게 도시되었다. 도 8a 및 도 8b는 도 7의 센서 장치에서 측정된 신호들의 일 실시예를 나타내는 도면들이다. 도 8a 및 도 8b는 센싱 타이밍(또는, 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)에 대한 샘플링 타이밍)이 상호 다른 실시예들을 나타낸다.
도 4 내지 도 7, 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 센서부(120)는 복수의 영역들로 구분될 수 있다. 예를 들어, 센서부(120)는 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)으로 구분되며, 제1 영역(A1)에는 제1 내지 제5 열들(COL1~COL5)에 대응하는 센서들이 위치하며, 제2 영역(A2)에는 제6 내지 제10 열들(COL6~COL10)에 대응하는 센서들이 위치할 수 있다. 즉, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)은 특정 열을 기준으로 구분될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예들에서, 센서 장치(SSD)(또는, 센서 구동부(220))는 제1 영역(A1)에 대해서는 제1 기준 신호(Vref1)를 이용하여 센싱 동작을 수행하고, 제2 영역(A2)에 대해서는 제2 기준 신호(Vref2)를 이용하여 센싱 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2) 각각은 도 5의 기준 신호(Vref)이거나, 기준 신호(Vref)에 포함될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)은 상호 동일한 파형을 가지되, 상호 다른 위상들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)은 구형파이고, 동일한 슬루레이트, 동일한 크기(또는, 전압 레벨), 및 동일한 주파수를 가지되, 제2 기준 신호(Vref2)의 위상은 제1 기준 신호(Vref1)의 위상과 실질적으로 반대일 수 있다(역상 또는 180도 phase shift). 예를 들어, 제2 기준 신호(Vref2)는 제1 기준 신호(Vref1)가 위상 반전된 신호(또는, 반전(reversed) 기준 신호, 상쇄 신호)일 수 있다.
제1 기준 신호(Vref1) 또는 제2 기준 신호(Vref2)만을 이용하여 센싱 동작이 수행되는 경우, 제1 기준 신호(Vref1) 또는 제2 기준 신호(Vref2)의 토글링에 의해 EMI(또는, 노이즈)가 발생할 수 있다. 이와 달리, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)을 동시에 이용하여 센싱 동작이 수행되는 경우, 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)에 기인한 EMI가 서로 상쇄되고, EMI가 저감될 수 있다. 또한, 센서 장치(SSD)는 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)을 센싱 동작을 위한 기준 신호로 이용하고, 기준 신호 이외에 별도의 상쇄 신호를 필요로 하지 않는다. 따라서, 상쇄 신호 생성을 위한 추가적인 소비 전력이 발생하지 않을 수 있다. 즉, 소비 전력의 증가 없이 EMI가 최소화될 수 있다. 이에 대해서는 도 13을 참조하여 다시 설명하기로 한다.
센서 장치(SSD)는 하나의 행 단위로 센싱 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 센서 장치(SSD)는 제1 기간(P1)에서 제6 행(ROW6)에 포함된 제61 내지 제610 센서들(SD61~SD610)에 대한 센싱 동작을 동시에 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 장치(SSD)는 제1 영역(A1)에 포함된 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)(또는, 제1 센서 그룹(SD_G1), 제1 타겟 센서들)에 대해서는 제1 기준 신호(Vref1)를 이용하여 센싱 동작을 수행하며, 이와 동시에, 제2 영역(A2)에 포함된 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610)(또는, 제2 센서 그룹(SD_G2), 제2 타겟 센서들)에 대해서는 제2 기준 신호(Vref2)를 이용하여 센싱 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 센서 장치(SSD)는 제1 영역(A1)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65) 각각에 제1 기준 신호(Vref1)를 인가하여, 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65) 각각으로부터 제1 센싱 신호(Vsense1)를 수신할 수 있다. 유사하게, 센서 장치(SSD)는 제2 영역(A2)의 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610) 각각에 제2 기준 신호(Vref2)를 인가하여, 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610) 각각으로부터 제2 센싱 신호(Vsense2)를 수신할 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 센싱 신호(Vsense1)는 제1 기준 신호(Vref1)에 대응하는 파형을 가지며, 제2 센싱 신호(Vsense2)는 제2 기준 신호(Vref2)에 대응하는 파형을 가질 수 있다. 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)가 상호 역상을 가짐에 따라, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 위상 및 제2 센싱 신호(Vsense2)의 위상도 실질적으로 상호 반대일 수 있다.
한편, 제1 기간(P1) 동안, 제1 영역(A1)의 센서들에는 제2 기준 신호(Vref2)(또는, 제1 기준 신호(Vref1)가 위상 반전된 신호, 상쇄 신호)가 인가되지 않고, 제2 영역(A2)의 센서들에는 제1 기준 신호(Vref1)가 인가되지 않을 수 있다. 예를 들어, 센싱 대상인 제1 및 제2 센서 그룹들(SD_G1, SD_G2)(예를 들어, 제6 행(ROW)의 제61 내지 제610 센서들(SD61~SD610))을 제외하고, 나머지 센서들(SD11~SD510, SD71~SD1510)에는 별도의 신호가 인가되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 기간(P1)동안, 나머지 센서들(SD11~SD510, SD71~SD1510)에서의 전압(Vother)은 실질적으로 일정하게 나타날 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예들에서, 센서 장치(SDD)는 제1 및 제2 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 상승시에 및/또는 하강시에 센싱 동작(또는, 샘플링 동작)을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 센싱 신호(Vsense1)에 대해서는, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 레벨이 상승하는 제1 서브 기간(PS1), 제3 서브 기간(PS3)(및 제5 서브 기간(PS5), 제7 서브 기간(PS7))에서, 센서 장치(SDD)는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 제1 내지 제8 서브 기간들(PS1~PS8)은 제1 기간(P1)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제3 서브 기간(PS1, PS3)에서, 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65) 각각에 대응하는 센서 채널(222, 도 5 참고) 내 리셋 스위치(SWr)가 턴-오프 상태로 유지되고, 제1 센싱 신호(Vsense1)에 대한 샘플링 동작이 수행될 수 있다. 제2 센싱 신호(Vsense2)에 대해서는, 제2 센싱 신호(Vsense2)의 레벨이 상승하는 제2 서브 기간(PS2), 제4 서브 기간(PS4)(및 제6 서브 기간(PS6), 제8 서브 기간(PS8))에서, 센서 장치(SDD)는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 및 제4 서브 기간(PS2, PS4)에서, 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610) 각각에 대응하는 센서 채널(222, 도 5 참고) 내 리셋 스위치(SWr)가 턴-오프 상태로 유지되고, 제2 센싱 신호(Vsense2)에 대한 샘플링 동작이 수행될 수 있다. 이 경우, 제1 센싱 신호(Vsense1)(또는, 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65))에 대한 센싱 타이밍(또는, 샘플링 타이밍)은 제2 센싱 신호(Vsense2)(또는, 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610))에 대한 센싱 타이밍과 다를 수 있다.
다른 예로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 센싱 신호(Vsense1)에 대해서는, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 레벨이 하강하는 제2 서브 기간(PS2), 제4 서브 기간(PS4)(및 제6 서브 기간(PS6), 제8 서브 기간(PS8))에서, 센서 장치(SDD)는 센싱 동작을 수행할 수도 있다. 제2 센싱 신호(Vsense2)에 대해서는, 제2 센싱 신호(Vsense2)의 레벨이 하강하는 제3 서브 기간(PS3) 및 제5 서브 기간(PS5)(및 제1 서브 기간(PS1), 제7 서브 기간(PS7))에서, 센서 장치(SDD)는 센싱 동작을 수행할 수도 있다.
또 다른 예로, 도 8a와 도 8b를 조합하여, 제1 내지 제8 서브 기간들(PS1~PS8) 각각에서, 센서 장치(SDD)는 제1 및 제2 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)에 대한 센싱 동작(또는, 샘플링 동작)을 수행할 수도 있다. 이 경우, 제1 센싱 신호(Vsense1)(또는, 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65))에 대한 센싱 타이밍(또는, 샘플링 타이밍)은 제2 센싱 신호(Vsense2)(또는, 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610))에 대한 센싱 타이밍과 같을 수 있다.
상술한 바와 같이, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)을 동시에 이용하여 센서 장치(SSD)가 센싱 동작을 수행함으로써, 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)에 기인한 EMI가 서로 상쇄되고, EMI가 저감될 수 있다.
도 9는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4 내지 도 7 및 도 9를 참조하면, 센싱 대상인 센서 그룹들(SD_G1, SD_G2)의 위치를 제외하고, 도 9의 실시예는 도 7의 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
일 실시예에서, 센서 장치(SSD)는 영역별로 하나의 행 단위로 센싱 동작을 수행할 수 있다. 동시에 센싱 동작이 수행될 센싱 대상인, 제1 영역(A1)의 제1 센서 그룹(SD_G1) 및 제2 영역(A2)의 제2 센서 그룹(SD_G2)은 상호 다른 행들에 포함될 수 있다.
예를 들어, 센서 장치(SSD)는 제1 영역(A1)의 제6 행(ROW6)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)(또는, 제1 센서 그룹(SD_G1))에 대해 제1 기준 신호(Vref1)를 이용하여 센싱 동작을 수행하며, 이와 동시에, 제2 영역(A2)의 제11행(ROW11)의 제116 내지 제1110 센서들(SD116~SD1110)(또는, 제2 센서 그룹(SD_G2))에 대해 제2 기준 신호(Vref2)를 이용하여 센싱 동작을 수행할 수 있다.
상호 역상을 가지는 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)이 인접한 센서들(예를 들어, 도 7의 제65 센서(SD65), 제66 센서(SD66))에 인가되는 경우, 인접한 센서들에서의 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 감도(또는, 신호대잡음비(Signal Noise Ratio; SNR))가 나빠질 수 있다. 따라서, 제1 기준 신호(Vref1)를 이용하는 제1 센서 그룹(SD_G1)과 제2 기준 신호(Vref2)를 이용하는 제2 센서 그룹(SD_G2)을 상호 이격시켜, 센서 장치(SSD)는 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 9에서 제1 센서 그룹(SD_G1)과 제2 센서 그룹(SD_G2)이 5개의 행만큼 상호 이격되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 센서 그룹(SD_G1)과 제2 센서 그룹(SD_G2)은 1개, 2개, 3개, 4개, 6개 이상의 행만큼(즉, 적어도 하나의 행만큼) 상호 이격될 수도 있다.
도 10은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 도 11은 도 10의 센서 장치에서 측정된 신호들의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 11을 참조하면, 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)을 제외하고, 도 10의 실시예는 도 7의 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
제1 영역(A1)의 센싱 대상인 제1 센서 그룹(SD_G1)에 인접한 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)에는 제1 실드 신호(VDRV1)(또는, 제3 기준 신호)가 인가될 수 있다. 여기서, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)은 제1 센서 그룹(SD_G1)(또는, 센서들)과 동일한 열에 포함되고 적어도 하나의 행 이내로 제1 센서 그룹(SD_G1)에 인접한 센서들일 수 있다. 제1 실드 신호(VDRV1)는 도 6의 실드 신호(VDRV)이거나 실드 신호(VDRV)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제1 센서 그룹(SD_G1)이 제6 행(ROW6)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)을 포함하는 경우, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)은, 제1 센서 그룹(SD_G1)에 1개의 행 이내로 인접한, 제5 행(ROW5)의 제51 내지 제55 센서들(SD51~SD55) 및 제7 행(ROW7)의 제71 내지 제75 센서들(SD71~SD75)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)은, 제1 센서 그룹(SD_G1)에 2개의 행 이내로 인접한, 제4 행(ROW4)의 제41 내지 제45 센서들(SD41~SD45) 및 제8 행(ROW8)의 제81 내지 제85 센서들(SD81~SD85)을 더 포함할 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 실드 신호(VDRV1)는 제1 기준 신호(Vref1)와 실질적으로 동일한 파형 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 실드 신호(VDRV1) 및 제1 기준 신호(Vref1)는 구형파이고, 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가질 수 있다.
제1 기준 신호(Vref1)를 이용하여 제1 센서 그룹(SD_G1)에 센싱이 수행되는 제1 기간(P1)동안 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되는 경우, 상호 유사한 위상을 가지는 제1 실드 신호(VDRV1) 및 제1 센싱 신호(Vsense1)(또는, 제1 기준 신호(Vref1))에 의해 제1 센서 그룹(SD_G1)과 제1 인접 센서들(SD_ADJ1) 간의 커패시턴스가 실질적으로 배제되고, 제1 실드 신호(VDRV1)에 의해 제1 센서 그룹(SD_G1)의 제1 센싱 신호(Vsense1)가 부스트되며, 이에 따라, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 신호대잡음비가 향상될 수 있다. 따라서, 센서 장치(SSD)의 외부 입력에 대한 검출 능력이 향상될 수 있다.
제1 영역(A1)에서의 동작과 유사하게, 제2 영역(A2)의 센싱 대상인 제2 센서 그룹(SD_G2)에 인접한 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)에는 제2 실드 신호(VDRV2)(또는, 제4 기준 신호)가 인가될 수 있다. 여기서, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 제2 센서 그룹(SD_G2)(또는, 센서들)과 동일한 열에 포함되고 적어도 하나의 행 이내로 제2 센서 그룹(SD_G2)에 인접한 센서들일 수 있다. 제2 실드 신호(VDRV2)는 도 6의 실드 신호(VDRV)이거나 실드 신호(VDRV)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 제2 센서 그룹(SD_G2)이 제6 행(ROW6)의 제66 내지 제610 센서들(SD66~SD610)을 포함하는 경우, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 제5 행(ROW5)의 제56 내지 제510 센서들(SD56~SD510) 및 제7 행(ROW7)의 제76 내지 제710 센서들(SD76~SD710)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 제4 행(ROW4)의 제46 내지 제410 센서들(SD46~SD410) 및 제8 행(ROW8)의 제86 내지 제810 센서들(SD86~SD810)을 더 포함할 수도 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 실드 신호(VDRV2)는 제2 기준 신호(Vref2)와 실질적으로 동일한 파형 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 실드 신호(VDRV2) 및 제2 기준 신호(Vref2)는 구형파이고, 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 또한, 제1 기준 신호(Vref1) 및 제2 기준 신호(Vref2)간의 관계에 대응하여, 제2 실드 신호(VDRV2)의 위상은 제1 실드 신호(VDRV1)의 위상과 실질적으로 반대일 수 있다. 예를 들어, 제2 실드 신호(VDRV2)는 제1 실드 신호(VDRV1)가 위상 반전된 신호(또는, 반전(reversed) 실드 신호, 상쇄 신호)일 수 있다.
제1 기간(P1)에 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가되는 경우, 상호 유사한 위상을 가지는 제1 실드 신호(VDRV1) 및 제2 센싱 신호(Vsense2)(또는, 제2 기준 신호(Vref2))에 의해 제2 센서 그룹(SD_G2)과 제2 인접 센서들(SD_ADJ2) 간의 커패시턴스가 실질적으로 배제되고, 제2 실드 신호(VDRV2)에 의해 제2 센서 그룹(SD_G2)의 제2 센싱 신호(Vsense2)가 부스트되며, 이에 따라, 제2 센싱 신호(Vsense2)의 신호대잡음비가 향상될 수 있다.
또한, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)을 동시에 이용함으로써, 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)에 기인한 EMI가 서로 상쇄되고, EMI가 저감될 수 있다.
도 12는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4, 도 9, 도 10, 및 도 12를 참조하면, 센싱 대상인 제2 센서 그룹(SD_G2) 및 이에 인접한 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)의 위치를 제외하고, 도 12의 실시예는 도 10의 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
동시에 센싱 동작이 수행될 센싱 대상인, 제1 영역(A1)의 제1 센서 그룹(SD_G1) 및 제2 영역(A2)의 제2 센서 그룹(SD_G2)은 상호 다른 행들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 그룹(SD_G1)은 제6 행(ROW6)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)을 포함하고, 제2 센서 그룹(SD_G2)은 제11 행(ROW11)의 제116 내지 제1110 센서들(SD116~SD1110)을 포함할 수 있다.
이 경우, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 제10 행(ROW10)의 제106 내지 제1010 센서들(SD106~SD1010) 및 제12 행(ROW12)의 제126 내지 제1210 센서들(SD126~SD1210)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 제9 행(ROW9)의 제96 내지 제910 센서들(SD96~SD910) 및 제13 행(ROW13)의 제136 내지 제1310 센서들(SD136~SD1310)을 더 포함할 수도 있다.
상호 역상을 가지는 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인접한 센서들(예를 들어, 도 10의 제55 센서(SD55), 제56 센서(SD56))에 인가되는 경우, 인접한 센서들에서의 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 감도(또는, 신호대잡음비)가 나빠질 수 있다. 따라서, 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되는 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)과 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가되는 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)을 상호 이격시켜, 센서 장치(SSD)는 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 감도를 향상시킬 수 있다.
실시예에 따라, 제1 센서 그룹(SD_G1), 제2 센서 그룹(SD_G2), 제1 인접 센서들(SD_ADJ1), 및 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 상호 행들에 위치할 수 있다.
도 12에서 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)과 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 1개의 행만큼 상호 이격되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)과 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 2개 이상의 행만큼 상호 이격될 수도 있다. 다른 예로, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)과 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)은 대체로 다른 행들에 위치하되, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)의 일부는 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)의 일부는 동일한 행에 위치할 수도 있다.
도 13은 도 4의 센서 장치의 동작의 비교 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4, 및 도 10 내지 도 13을 참조하면, 특정 기간에서 제6 행(ROW6)의 센서들(SD61~SD610)을 대상으로 센싱 동작이 수행되는 것으로 가정할 수 있다.
제6 행(ROW6)의 센서들(SD61~SD610)의 센싱 신호(Vsense)의 신호대잡음비를 향상시키기 위해, 제6 행(ROW6)에 인접한 제4, 제5, 제7, 및 제8 행들(ROW4, ROW5, ROW7, ROW8)의 센서들(SD41~SD410, SD51~SD510, SD71~SD710, SD81~SD810)에 실드 신호(VDRV)가 인가될 수 있다.
또한, 상기 실드 신호(VDRV)에 기인한 EMI를 저감시키기 위해, 제1 내지 제3, 및 제9 내지 제11 행들(ROW1~ROW3, ROW9~ROW11)의 센서들(SD11~SD310, SD91~SD1110)에 반전 실드 신호(VDRV_R)가 인가될 수 있다. 반전 실드 신호(VDRV_R)는 실드 신호(VDRV)가 위상 반전된 신호일 수 있다.
이 경우, 제1 내지 제5, 및 제7 내지 제11 행들(ROW1~ROW5, ROW7~ROW11)의 센서들(SD11~SD510, SD71~SD1110)을 불필요하게 구동시켜야 하므로, 소비 전력이 증가될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 센서 장치(SSD)는, 센서부(120)를 제1 및 제2 영역들(A1, A2)로 구분하고, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 기준 신호들(Vref1, Vref2)을 동시에 이용하여 제1 및 제2 영역들(A1, A2) 각각에 센싱 동작을 수행하며, 또한, 상호 역상을 가지는 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)을 동시에 이용하여 제1 및 제2 센싱 신호들(Vsense1, Vsense2)의 신호대잡음비를 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 센서 장치(SSD)는 성능 저하 없이 EMI를 저감시키면서도, 센서부(120)의 구동 면적 및 이에 따른 소비 전력을 비교 실시예에 비해 절반 수준으로 감소시킬 수 있다.
도 14는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4, 도 12, 및 도 14를 참조하면, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3) 및 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)을 제외하고, 도 14의 실시예는 도 12의 실시예와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
제1 영역(A1)의 센싱 대상인 제1 센서 그룹(SD_G1)에 행 방향으로 인접한 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)에도 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가될 수 있다. 여기서, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)은 제1 센서 그룹(SD_G1)(및 제1 인접 센서들(SD_ADJ1))과 동일한 행에 포함되고 적어도 하나의 열 이내로 제1 센서 그룹(SD_G1)(및 제1 인접 센서들(SD_ADJ1))에 인접한 센서들일 수 있다.
예를 들어, 제1 센서 그룹(SD_G1)이 제6 행(ROW6)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)을 포함하는 경우, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)은, 제1 센서 그룹(SD_G1)에 1개의 열 이내로 인접한, 제6 행(ROW6)의 제66 센서(SD66)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)은, 제1 센서 그룹(SD_G1)에 2개의 열 이내로 인접한, 제6 행(ROW6)의 제67 센서(SD67)를 포함할 수도 있다. 실시예에 따라, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)은, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)으로부터 2개의 열 이내로 인접한, 센서들(SD46, SD47, SD56, SD57, SD76, SD77, SD86, SD87)을 더 포함할 수도 있다.
제1 기준 신호(Vref1)를 이용하여 제1 센서 그룹(SD_G1)에 센싱이 수행되는 기간에 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되는 경우, 제1 센서 그룹(SD_G1)(및 제1 인접 센서들(SD_ADJ1))과 제3 인접 센서들(SD_ADJ3) 간의 커패시턴스가 실질적으로 배제되고, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 신호대잡음비가 향상될 수 있다. 즉, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3) 에 인접한 제1 센서 그룹(SD_G1)의 경계 부분에서의 이상 현상(예를 들어, 제1 센싱 신호(Vsense1)의 감도 저하)이 감소될 수 있다.
한편, 도 14에서 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)이 제1 센서 그룹(SD_G1)의 우측에 위치한 센서들만을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 센서 그룹(SD_G1)의 좌측에도 센서가 존재하는 경우, 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)은 상기 센서도 포함할 수 있다(도 17 참고).
제3 인접 센서들(SD_ADJ3)과 유사하게, 제2 영역(A2)의 센싱 대상인 제2 센서 그룹(SD_G2)에 행 방향으로 인접한 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)에도 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다. 여기서, 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)은 제2 센서 그룹(SD_G2)(및 제2 인접 센서들(SD_ADJ2))과 동일한 행에 포함되고 적어도 하나의 열 이내로 제2 센서 그룹(SD_G2)(및 제2 인접 센서들(SD_ADJ2))에 인접한 센서들일 수 있다.
예를 들어, 제2 센서 그룹(SD_G2)이 제11 행(ROW11)의 제116 내지 제1110 센서들(SD116~SD1110)을 포함하는 경우, 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)은, 제2 센서 그룹(SD_G2)에 2개의 열 이내로 인접한, 제11 행(ROW11)의 제115 센서(SD115) 및 제114 센서(SD114)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)은, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)으로부터 2개의 열 이내로 인접한, 센서들(S94, S95, S104, S105, S124, S125, S134, S135)을 더 포함할 수도 있다.
제2 기준 신호(Vref2)를 이용하여 제2 센서 그룹(SD_G2)에 센싱이 수행되는 기간에 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가되는 경우, 제2 센서 그룹(SD_G2)(및 제2 인접 센서들(SD_ADJ2))과 제4 인접 센서들(SD_ADJ4) 간의 커패시턴스가 실질적으로 배제되고, 제2 센싱 신호(Vsense2)의 신호대잡음비가 향상될 수 있다.
도 15는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 도 15에는 시간 경과에 따라 센서부(120)를 기준으로 센싱 동작이 수행되는 센서들(또는, 영역)과 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들(또는, 영역)이 도시되었다.
도 4, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 도 15의 센서부(120) 및 구동 방식은 도 14의 센서부(120) 및 구동 방식과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
실시예들에서, 센서 장치(SSD)는 열 방향을 따라 센서들을 순차적으로 센싱(또는, 스캔, 구동)할 수 있다.
제1 기간(P1a)에서, 제1 영역(A1)의 제1 행(ROW1)에 위치한 센서들에 대한 센싱 동작이 수행되고, 이와 동시에, 제2 영역(A2)의 제6 행(ROW6)에 위치한 센서들에 대해 리버스 센싱 동작이 수행될 수 있다. 즉, 센서 장치(SSD)는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 영역(A1)의 제1 행(ROW1)에 위치한 센서들로부터 제1 센싱 신호를 수신하고, 제1 기준 신호의 위상이 반전된 제2 기준 신호(또는, 반전(reversed) 기준 신호)를 이용하여 제2 영역(A2)의 제6 행(ROW6)에 위치한 센서들로부터 제2 센싱 신호를 수신할 수 있다. 이하에서는, 제1 기준 신호(즉, 센싱 동작에 이용되는 제1 기준 신호)의 위상이 반전된 제2 기준 신호를 이용한 센싱 동작을 리버스 센싱 동작이라 부르기로 한다.
한편, 제1 영역(A1)의 제1 행(ROW1)에 위치한 센서들로부터 2개 행 및 2개 열 이내로 인접한 센서들(즉, 제1 및 제3 인접 센서들(SD_ADJ1, SD_ADJ3), 도 14 참고)에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제2 영역(A2)의 제6 행(ROW6)에 위치한 센서들로부터 2개 행 및 2개 열 이내로 인접한 센서들(즉, 제2 및 제4 인접 센서들(SD_ADJ1, SD_ADJ3), 도 14 참고)에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제2 기간(P2a)에서, 제1 영역(A1)의 제2 행(ROW2)에 위치한 센서들에 대한 센싱 동작과 제2 영역(A2)의 제7 행(ROW7)에 위치한 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 동시에 수행될 수 있다. 한편, 제1 영역(A1)의 제2 행(ROW2)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제2 영역(A2)의 제7 행(ROW7)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제3 기간(P3a)에서, 제1 영역(A1)의 제3 행(ROW3)에 위치한 센서들에 대한 센싱 동작과 제2 영역(A2)의 제8 행(ROW8)에 위치한 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 동시에 수행될 수 있다. 한편, 제1 영역(A1)의 제3 행(ROW3)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제2 영역(A2)의 제8 행(ROW8)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제4 기간(P4a)에서, 제1 영역(A1)의 제4 행(ROW4)에 위치한 센서들에 대한 센싱 동작과 제2 영역(A2)의 제9 행(ROW9)에 위치한 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 동시에 수행될 수 있다. 한편, 제1 영역(A1)의 제4 행(ROW4)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제2 영역(A2)의 제9 행(ROW9)에 위치한 센서들에 인접한 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
상술한 방식으로, 센서부(120) 내 센서들 전체에 대한 센싱 동작이 순차적으로 수행될 수 있다.
한편, 도 15의 실시예에 따른 순차 센싱 방식(즉, 행 단위의 순차적인 스캔)은 도 7, 도 9, 및 도 10의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 16은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 도 16에는 시간 경과에 따라 센서부(120)를 기준으로 센싱 동작이 수행되는 센서들(또는, 영역)과 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들(또는, 영역)이 도시되었다.
도 4, 도 12, 및 도 16을 참조하면, 도 16의 센서부(120) 및 구동 방식은 도 12의 센서부(120) 및 구동 방식과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
실시예들에서, 센서 장치(SSD)는 제1 및 제2 방향들(DR1, DR2)(또는, 행 및 열)과 교차하는 사선 방향(DR_S)(또는, 대각선 방향)을 따라 센서들을 순차적으로 센싱(또는, 스캔, 구동)할 수 있다.
제1 기간(P1b)에서, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 대한 센싱 동작이 수행되고, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 수행될 수 있다. 한편, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 2개 행 이내로 인접한 센서들(즉, 제1 인접 센서들(SD_ADJ1), 도 12 참고)에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 2개 행 이내로 인접한 센서들(즉, 제2 인접 센서들(SD_ADJ2), 도 12 참고)에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제2 기간(P2b)에서, 제2 행(ROW2)의 제22 내지 제26 센서들에 대한 센싱 동작과 제7 행의 제77 내지 제710 센서들 및 제71 센서에 대한 리버스 센싱 동작이 동시에 수행될 수 있다. 한편, 상기 센서들에 인접한 센서들(즉, 제1 인접 센서들 및 제2 인접 센서들)에 제1 실드 신호(VDRV1) 및 제2 실드 신호(VDRV2)가 각각 인가될 수 있다.
제3 기간(P3b), 제4 기간(P4b), 제5 기간(P5b), 제6 기간(P6b), 및 제7 기간(P7b)에서 센싱 동작 및 리버스 센싱 동작이 수행되는 센서들과, 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들은 도 16에 도시된 바와 같으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
상술한 방식으로, 센서부(120) 내 센서들 전체에 대한 센싱 동작이 순차적으로 수행될 수 있다.
도 12 및 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 행 방향으로의 가장자리 부분에 위치한 센싱 대상 센서들에 이상 현상(예를 들어, 센싱 신호의 감도 저하)이 발생할 수 있는데, 도 15의 실시예에 따른 사선 방향(DR_S)으로의 순차 센싱 방식을 통해 상기 이상 현상이 감소될 수 있다.
도 17은 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 도 17은 도 16에 대응할 수 있다.
도 4, 도 14, 및 도 17을 참조하면, 도 17의 센서부(120) 및 구동 방식은 도 14의 센서부(120) 및 구동 방식과 각각 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다. 또한, 도 17의 센싱 방식은 도 16의 사선 방향(DR_S)으로의 순차 센싱 방식과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 즉, 도 16의 사선 방향(DR_S)으로의 순차 센싱 방식은 도 14의 실시예에도 적용될 수 있다.
제1 기간(P1c)에서, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 대해 센싱 동작이 수행되고, 이와 동시에, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 대해 리버스 센싱 동작이 수행될 수 있다. 한편, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 2개 행 및 1개의 열 이내로 인접한 센서들(즉, 제1 및 제3 인접 센서들(SD_ADJ1, SD_ADJ3), 도 14 참고)에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 2개 행 및 2개 열 이내로 인접한 센서들(즉, 제2 및 제4 인접 센서들(SD_ADJ2, SD_ADJ4), 도 14 참고)에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제2 기간(P2c)에서, 제2 행(ROW2)의 제22 내지 제26 센서들에 대한 센싱 동작과 제7 행의 제77 내지 제710 센서들 및 제71 센서에 대한 리버스 센싱 동작이 동시에 수행될 수 있다. 한편, 상기 센서들에 인접한 센서들(즉, 제1 인접 센서들 및 제2 인접 센서들)에 제1 실드 신호(VDRV1) 및 제2 실드 신호(VDRV2)가 각각 인가될 수 있다.
제3 기간(P3c), 제4 기간(P4c), 제5 기간(P5c), 제6 기간(P6c), 및 제7 기간(P7c)에서 센싱 동작 및 리버스 센싱 동작이 수행되는 센서들과, 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들은 도 17에 도시된 바와 같으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
상술한 방식으로, 센서부(120) 내 센서들 전체에 대한 센싱 동작이 순차적으로 수행될 수 있다.
도 18 및 도 19는 도 4의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면들이다. 도 18 및 도 19에는 시간 경과에 따라 센서부(120)를 기준으로 센싱 동작이 수행되는 센서들(또는, 영역)과 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들(또는, 영역)이 도시되었다. 도 18 및 도 19는 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)가 인가되는 센서들에 대한 다른 실시예들을 나타낸다. 다만, 도 18 및 도 19의 차이점에 대해서는 도 12 및 도 14를 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
도 4, 도 15, 도 18, 및 도 19를 참조하면, 도 18의 제1 내지 제4 기간들(P1d~P4d)에서의 센서부(120)(및 도 19의 제1 내지 제4 기간들(P1e~P4e)에서의 센서부(120))는 도 15의 제1 내지 제4 기간들(P1a~P4a)에서의 센서부(120)에 대응할 수 있다.
실시예들에서, 센서 장치(SSD)는 열 방향을 따라 센서들을 순차적으로 센싱(또는, 스캔, 구동)할 수 있다. 또한, 센서 장치(SDD)는 매 기간마다 영역별로 인가되는 기준 신호 및 실드 신호를 반전시킬 수 있다. 예를 들어, 센서 장치(SSD)는 행 단위로 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하되, 제1 기준 신호를 이용하여 홀수번째 행의 센서들로부터 제1 센싱 신호들을 수신하고, 제2 기준 신호를 이용하여 짝수번째 행의 센서들로부터 제2 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
제1 기간(P1d, P1e)에서, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 대한 센싱 동작이 수행되고, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 수행될 수 있다. 한편, 제1 행(ROW1)의 제11 내지 제15 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제6 행의 제66 내지 제610 센서들에 인접한 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다.
이후, 제2 기간(P2d, P2e)에서, 제2 행(ROW2)의 제21 내지 제25 센서들에 대한 리버스 센싱 동작(즉, 제1 기준 신호를 이용한 센싱 동작이 아닌 제2 기준 신호를 이용한 리버스 센싱 동작)이 수행되고, 제7 행의 제76 내지 제710 센서들에 대한 센싱 동작(즉, 리버스 센싱 동작이 아닌 센싱 동작)이 수행될 수 있다. 한편, 제2 행(ROW2)의 제21 내지 제25 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 아닌 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가되고, 제7 행의 제76 내지 제710 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 아닌 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가될 수 있다. 즉, 제2 기간(P2d, P2e)에서는, 제1 기간(P1d, P1e)에서 이용되는 신호들(또는, 도 15의 제2 기간(P2a)에서 이용되는 신호들)을 기준으로 반전된 신호들을 이용하여 센서부(120)가 구동될 수 있다.
이후, 제3 기간(P3d, P3e)에서, 제1 기간(P1d)에서의 동작과 유사하게, 제3 행(ROW3)의 제31 내지 제35 센서들에 대한 센싱 동작이 수행되고, 제8 행의 제86 내지 제810 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 수행될 수 있다. 한편, 제3 행(ROW3)의 제31 내지 제35 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가되고, 제8 행의 제86 내지 제810 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가될 수 있다. 즉, 제3 기간(P3d, P3e)에서는, 제2 기간(P2d)에서 이용되는 신호들을 기준으로 반전된 신호들을 이용하여(또는, 제1 기간(P1d, P1e)에서 이용되는 신호들을 이용하여) 센서부(120)가 구동될 수 있다.
이후, 제4 기간(P4d, P4e)에서, 제2 기간(P2d)에서의 동작과 유사하게, 제4 행(ROW4)의 제41 내지 제45 센서들에 대한 리버스 센싱 동작이 수행되고, 제9 행의 제96 내지 제910 센서들에 대한 센싱 동작(즉, 리버스 센싱 동작이 아닌 센싱 동작)이 수행될 수 있다. 한편, 제4 행(ROW4)의 제41 내지 제45 센서들에 인접한 센서들에 제1 실드 신호(VDRV1)가 아닌 제2 실드 신호(VDRV2)가 인가되고, 제9 행의 제96 내지 제910 센서들에 제2 실드 신호(VDRV2)가 아닌 제1 실드 신호(VDRV1)가 인가될 수 있다. 즉, 제4 기간(P4d, P4e)에서는, 제3 기간(P3d, P3e)에서 이용되는 신호들을 기준으로 반전된 신호들을 이용하여 센서부(120)가 구동될 수 있다.
제5 기간(P5d, P5e), 제6 기간(P6d, P6e), 및 제7 기간(P7d, P7e)에서 센싱 동작 및 리버스 센싱 동작이 수행되는 센서들과, 제1 및 제2 실드 신호들(VDRV1, VDRV2)이 인가되는 센서들은 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
상술한 방식으로, 센서부(120) 내 센서들 전체에 대한 센싱 동작이 순차적으로 수행될 수 있다.
한편, 도 18 및 도 19의 실시예들에 따른 라인 반전 구동 방식은 도 7, 도 9, 및 도 10의 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 20은 도 1의 표시 장치에 포함된 센서 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 21은 도 20의 센서 장치의 동작의 일 실시예를 설명하는 도면이다. 도 22는 도 20의 센서 장치의 동작의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 설명의 편의상, 도 21 및 도 22에서는 멀티플렉서(MUX)가 생략되었다.
도 1, 도 4, 도 9, 도 14, 도 20 내지 도 22를 참조하면, 제1 센서 구동부(220a) 및 제2 센서 구동부(220b)를 제외하고, 도 20의 센서 장치(SSD)는 도 4의 센서 장치(SSD)와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 또한, 도 21 및 도 22의 센서 장치(SSD)의 동작들은 도 9 및 도 14의 센서 장치(SSD)의 동작들과 각각 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
멀티플렉서(MUX)는 제1 멀티플렉서(MUX1) 및 제2 멀티플렉서(MUX2)를 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 제1 내지 제5 열들(COL1~COL5)(또는, 제1 영역(A1), 도 21 참고)에 대응하는 센서 라인들(SDL11~SDL15, ...)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 멀티플렉서(MUX1)는 제1 센서 구동부(220a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 멀티플렉서(MUX1)는 센서 라인들(SDL11~SDL15, ...) 중 적어도 하나를 선택하여 제1 센서 구동부(220a)에 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX2)는 제6 내지 제10 열들(COL6~COL10)(또는, 제2 영역(A2), 도 21 참고)에 대응하는 센서 라인들(SDL16~SDL110, ...)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 멀티플렉서(MUX2)는 제2 센서 구동부(220b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 멀티플렉서(MUX2)는 센서 라인들(SDL16~SDL110, ...) 중 적어도 하나를 선택하여 제2 센서 구동부(220b)에 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 센서 구동부(220a)는 제1 기준 전압(도 8a의 "Vref1" 참고)을 제1 내지 제5 열들(COL1~COL5)에 대응하는 센서들에 인가하여 상기 센서들의 커패시턴스의 변화를 감지하여 제1 내지 제5 열들(COL1~COL5)에 대응하는 제1 영역(A1, 도 21 참고)에서의 외부 입력의 유무(또는, 외부 입력의 위치)를 판단할 수 있다.
제2 센서 구동부(220b)는 제2 기준 전압(도 8a의 "Vref2" 참고)을 제6 내지 제10 열들(COL6~COL10)에 대응하는 센서들에 인가하여 상기 센서들의 커패시턴스의 변화를 감지하여 제6 내지 제10 열들(COL6~COL10)에 대응하는 제2 영역(A1, 도 21 참고)에서의 외부 입력의 유무를 판단할 수 있다.
도 9 및 도 21을 참조하면, 제1 센서 구동부(220a) 및 제2 센서 구동부(220b) 각각은 하나의 행 단위로 센싱 동작을 수행할 수 있다. 제1 센서 구동부(220a) 및 제2 센서 구동부(220b)는 상호 독립적으로 구동할 수 있다.
예를 들어, 제1 센서 구동부(220a)는 제1 영역(A1)의 제6 행(ROW6)의 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65)(또는, 제1 센서 그룹(SD_G1))에 대해 제1 기준 신호(Vref1, 도 8a 참고)를 이용하여 센싱 동작을 수행하며, 제61 내지 제65 센서들(SD61~SD65) 각각으로부터 제1 센싱 신호(Vsense1)를 수신할 수 있다. 이와 동시에, 제2 센서 구동부(220b)는 제2 영역(A2)의 제11 행(ROW11)의 제116 내지 제1110 센서들(SD116~SD1110)(또는, 제2 센서 그룹(SD_G2))에 대해 제2 기준 신호(Vref2, 도 8a 참고)를 이용하여 센싱 동작을 수행하며, 제116 내지 제1110 센서들(SD116~SD1110) 각각으로부터 제2 센싱 신호(Vsense2)를 수신할 수 있다.
도 9의 실시예의 경우, 영역별로 상호 다른 행들을 구동하도록 센서 구동부(220, 도 4 참고)가 구성되거나 변경되어야 한다. 한편, 도 21의 실시예의 경우, 제1 센서 구동부(220a)는 제1 영역(A1) 내 하나의 행의 센서들에 대해서만 센싱 동작을 수행하므로, 제1 센서 구동부(220a)의 변경이 요구되지 않을 수 있다. 유사하게, 제2 센서 구동부(220b)는 제2 영역(A2) 내 하나의 행의 센서들에 대해서만 센싱 동작을 수행하므로, 제2 센서 구동부(220b)의 변경이 요구되지 않을 수 있다.
예를 들어, 센서부(120)(또는, 표시 장치(1, 도 1 참고))가 대면적으로 구현되는 경우, 센서 장치(SSD)는 복수 개의 센서 구동부들을 포함할 수 있으며, 상기 센서 구동부들에 제1 및 제2 기준 전압들(예를 들어, 도 8a의 제1 및 제2 기준 전압들(Vref1, Vref2))을 공급하거나 상기 센서 구동부들이 제1 및 제2 기준 전압들을 이용하는 것만으로, 별도의 상쇄 신호 없이 EMI를 감소시킬 수 있다.
도 14 및 도 22를 참조하면, 제1 센서 구동부(220a)는 센싱 대상인 제1 센서 그룹(SD_G1)에 인접한 제1 인접 센서들(SD_ADJ1)에 제1 실드 신호(VDRV1)를 인가할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 센서 구동부(220a)는 제2 센서 그룹(SD_G2)(및 제2 인접 센서들(SD_ADJ2))에 인접한 제4 인접 센서들(SD_ADJ4)에 제2 실드 신호(VDRV2)를 더 인가할 수도 있다.
유사하게, 제2 센서 구동부(220b)는 센싱 대상인 제2 센서 그룹(SD_G2)에 인접한 제2 인접 센서들(SD_ADJ2)에 제2 실드 신호(VDRV2)를 인가할 수 있다. 실시예에 따라, 제2 센서 구동부(220b)는 제1 센서 그룹(SD_G1)(및 제1 인접 센서들(SD_ADJ1))에 인접한 제3 인접 센서들(SD_ADJ3)에 제1 실드 신호(VDRV1)를 더 인가할 수도 있다.
한편, 도 7, 도 10, 도 12, 도 15, 도 18, 및 도 19의 실시예들도 도 20의 실시예에 적용될 수도 있다. 실시예에 따라, 도 16 및 도 17의 실시예들도 도 20의 실시예에 적용될 수도 있다.
본 발명의 기술 사상은 전술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. 또한, 특허 청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 표시 장치
10: 패널
20: 구동 회로부
110: 표시부
120: 센서부
210: 표시 구동부
220: 센서 구동부
A1, A2: 제1 및 제2 영역들
PX: 화소
SD: 센서
SD_ADJ: 인접 센서
SDL: 센서 라인
TDC: 센서 송신부
TSC: 센서 수신부
VDRV: 실드 신호
Vref: 기준 신호
Vsense: 센싱 신호

Claims (21)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널; 및
    상기 센서 라인들을 통해 상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하는 센서 구동부를 포함하고,
    상기 센서 구동부는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 센서로부터 제1 센싱 신호와, 제2 기준 신호를 이용하여 제2 센서로부터 제2 센싱 신호를 동시에 수신하며,
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르며,
    상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 다른, 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 구형파이고,
    상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 실질적으로 반대이며,
    상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 실질적으로 반대인, 센서 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 센서 패널은 상기 제1 센서가 위치하는 제1 영역 및 상기 제2 센서가 위치하는 제2 영역으로 구분되고,
    상기 센서 구동부는 상기 제1 기준 신호를 이용하여 상기 제1 영역의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 기준 신호를 이용하여 상기 제2 영역의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는, 센서 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 센서 구동부는 영역별로 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는, 센서 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 특정 열을 기준으로 구분되는, 센서 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 센서 구동부가 상기 제1 및 제2 센서들로부터 상기 제1 및 제2 센싱 신호들을 수신하는 동안, 상기 제1 영역의 상기 센서들에는 상기 제2 기준 신호가 인가되지 않고, 상기 제2 영역의 상기 센서들에는 상기 제1 기준 신호가 인가되지 않는, 센서 장치.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 동일한 행에 포함되는, 센서 장치.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 상호 다른 행들에 포함되는, 센서 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 센서 구동부는,
    상기 센서 라인들 중에서 하나의 센서 라인에 전기적으로 연결되는 제1 입력 단자, 상기 제1 기준 신호 또는 상기 제2 기준 신호가 인가되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기; 및
    상기 증폭기의 상기 제1 입력 단자 및 상기 출력 단자 사이에 전기적으로 병렬 연결되는 커패시터 및 스위치를 포함하고,
    상기 센서 라인들 중에서 상기 하나의 센서 라인에는 상기 제1 기준 신호 또는 상기 제2 기준 신호에 따른 센싱 신호가 발생하는, 센서 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 센서들은 상기 제1 센서와 동일한 열에 포함되고 상기 제1 센서에 인접한 적어도 하나의 제1 인접 센서를 포함하며,
    상기 센서 구동부는, 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제1 인접 센서에 제3 기준 신호를 인가하며,
    상기 제3 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 같은, 센서 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 센서들은 상기 제2 센서와 동일한 열에 포함되고 상기 제2 센서에 인접한 적어도 하나의 제2 인접 센서를 포함하며,
    상기 센서 구동부는, 상기 제2 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제2 인접 센서에 제4 기준 신호를 인가하며,
    상기 제4 기준 신호의 위상은 상기 제2 기준 신호의 위상과 같은, 센서 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 제1 센서, 상기 제2 센서, 상기 적어도 하나의 제1 인접 센서, 상기 적어도 하나의 제2 인접 센서는 상호 다른 행들에 포함되는, 센서 장치.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 센서 구동부는 행 방향 및 열 방향과 교차하는 사선 방향을 따라 상기 센서들을 순차적으로 스캔하는, 센서 장치.
  14. 제10 항에 있어서, 상기 센서들은 상기 제1 센서와 동일한 행에 포함되고 상기 제1 센서에 인접한 적어도 하나의 제3 인접 센서를 더 포함하며,
    상기 센서 구동부는, 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 동안, 상기 적어도 하나의 제3 인접 센서에 상기 제3 기준 신호를 인가하는, 센서 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 센서 구동부는 행 방향 및 열 방향과 교차하는 사선 방향을 따라 상기 센서들을 순차적으로 스캔하는, 센서 장치.
  16. 제10 항에 있어서, 상기 센서 구동부는 영역별로 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는, 센서 장치.
  17. 제1 항에 있어서, 상기 센서 구동부는 행 단위로 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하되, 상기 제1 기준 신호를 이용하여 홀수번째 행의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하고, 상기 제2 기준 신호를 이용하여 짝수번째 행의 상기 센서들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는, 센서 장치.
  18. 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널;
    제1 기준 신호를 이용하여 상기 센서 패널의 제1 영역에 위치하는 제1 센서들로부터 제1 센싱 신호들을 수신하는 제1 센서 구동부; 및
    제2 기준 신호를 이용하여 상기 센서 패널의 제2 영역에 위치하는 제2 센서들로부터 제2 센싱 신호들을 수신하는 제2 센서 구동부를 포함하고,
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르며,
    상기 제2 센싱 신호들의 위상은 상기 제1 센싱 신호들의 위상과 다른, 센서 장치.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 실질적으로 반대이며,
    상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 실질적으로 반대인, 센서 장치.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 센서들은 상기 제1 센서들에 인접한 제1 인접 센서들, 및 상기 제2 센서들에 인접한 제2 인접 센서들을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 센싱 신호들을 수신하는 동안, 상기 제1 센서 구동부는 상기 제1 인접 센서들에 제3 기준 신호를 인가하고, 상기 제2 센서 구동부는 상기 제2 인접 센서들에 제4 기준 신호를 인가하고,
    상기 제3 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 같으며, 상기 제4 기준 신호의 위상은 상기 제3 기준 신호의 위상과 반대인, 센서 장치.
  21. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널과 적어도 일부 중첩하고, 매트릭스 형태로 배열된 센서들, 및 상기 센서들에 일대일로 전기적으로 연결되는 센서 라인들을 포함하는 센서 패널; 및
    상기 센서 라인들을 통해 상기 센서들로부터 센싱 신호들을 수신하는 센서 구동부를 포함하고,
    상기 센서 구동부는 제1 기준 신호를 이용하여 제1 센서로부터 제1 센싱 신호와, 제2 기준 신호를 이용하여 제2 센서로부터 제2 센싱 신호를 동시에 수신하며,
    상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 기준 신호는 동일한 파형을 가지되, 상기 제2 기준 신호의 위상은 상기 제1 기준 신호의 위상과 다르며,
    상기 제2 센싱 신호의 위상은 상기 제1 센싱 신호의 위상과 다른, 표시 장치.
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