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KR20200113060A - 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법 - Google Patents

터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법 Download PDF

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KR20200113060A
KR20200113060A KR1020190031914A KR20190031914A KR20200113060A KR 20200113060 A KR20200113060 A KR 20200113060A KR 1020190031914 A KR1020190031914 A KR 1020190031914A KR 20190031914 A KR20190031914 A KR 20190031914A KR 20200113060 A KR20200113060 A KR 20200113060A
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KR
South Korea
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unit
touch
data
noise
digital video
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020190031914A
Other languages
English (en)
Inventor
이윤규
박재천
이승규
황선준
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
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Priority to US16/802,202 priority patent/US11150765B2/en
Priority to CN202010174522.9A priority patent/CN111722746B/zh
Publication of KR20200113060A publication Critical patent/KR20200113060A/ko
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Abstract

터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법이 제공된다. 표시 장치는, 터치 제어부를 포함하는 터치 센서와, 터치 센서 하부에 배치되고, 화상 표시하는 표시 패널 및 표시 패널과 전기적으로 연결되고, 표시 패널의 구동에 필요한 신호를 공급하도록 구성된 표시 패널 구동부를 포함하고, 표시 패널 구동부는 터치 제어부와 전기적으로 연결되어 터치 제어부에 노이즈 감지신호를 전달하도록 구성된다.

Description

터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법{DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SENSOR AND NOISE ELLIMINATING METHOD}
본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트 폰, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 내비게이션, 및 스마트 텔레비전 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널 및 다양한 입력 장치를 포함한다.
최근에는 스마트 폰이나 태블릿 PC를 중심으로 터치 입력을 인식하는 터치 센서가 표시 장치에 많이 적용되고 있다. 터치 센서는 터치 방식의 편리함으로 기존의 물리적인 입력 장치인 키패드 등을 대체하는 추세이다.
표시 장치의 표시 패널은 데이터 전압을 스위칭하기 위한 복수의 스위칭 소자 및 스위칭 소자를 제어하여 데이터 전압을 복수의 화소에 인가하기 위한 주사선들 및 데이터선들 등의 다수의 신호선을 포함한다. 이러한 표시 패널의 데이터 전압이 스윙하며 큰 폭으로 변화하는 신호는 터치 센서의 감지 출력 신호에 영향을 주어 노이즈를 발생시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노이즈를 제거할 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는, 터치 제어부를 포함하는 터치 센서와, 상기 터치 센서 하부에 배치되고, 화상 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널과 전기적으로 연결되고, 상기 표시 패널의 구동에 필요한 신호를 공급하도록 구성된 표시 패널 구동부를 포함하고, 상기 표시 패널 구동부는 상기 터치 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 터치 제어부에 노이즈 감지신호를 전달하도록 구성된다.
상기 표시 패널 구동부는, 디지털 비디오 데이터를 출력하도록 구성된 데이터 구동부와, 상기 디지털 비디오 데이터를 입력 받고 노이즈 감지신호를 생성하여 상기 터치 제어부로 전달하도록 구성된 노이즈 산출부를 포함할 수 있다
상기 데이터 구동부는, 상기 디지털 비디오 데이터가 저장되도록 구성된 복수의 라인 버퍼와, 상기 복수의 라인 버퍼와 연결된 아날로그 처리부를 포함하고, 상기 복수의 라인 버퍼는 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 아날로그 처리부 및 상기 노이즈 산출부로 각각 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 라인 버퍼는 제3 디지털 비디오 데이터가 저장된 제1 라인 버퍼, 제2 디지털 비디오 데이터가 저장된 제2 라인 버퍼 및 제1 디지털 비디오 데이터가 저장된 제3 라인 버퍼를 포함하고, 상기 제2 라인 버퍼 및 상기 제3 라인 버퍼는 상기 제2 디지털 비디오 데이터 및 상기 제1 디지털 비디오 데이터를 상기 노이즈 산출부로 각각 전달하도록 구성되고, 상기 제2 디지털 비디오 데이터 및 상기 제1 디지털 비디오 데이터 각각은 제1 수평 라인분의 디지털 비디오 데이터일 수 있다.
상기 노이즈 산출부는, 상기 제1 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제1 합산부와, 상기 제2 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제2 합산부를 더 포함할 수 있다.
상기 노이즈 산출부는 상기 제1 합산부로부터 상기 제1 데이터 합산값을 전달받고, 상기 제2 합산부로부터 상기 제2 데이터 합산값을 전달받으며, 상기 제1 데이터 합산값과 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하도록 구성된 차이값 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 노이즈 산출부는 상기 차이값 산출부로부터 상기 차이값을 전달받아 상기 노이즈 감지신호를 생성하고, 상기 노이즈 감지신호를 상기 터치 제어부로 전달하도록 구성된 노이즈 감지신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동부는, 상기 복수의 라인 버퍼 중 하나와 전기적으로 연결되어 샘플링 클럭을 전달하도록 구성된 쉬프트 레지스터와, 상기 복수의 라인 버퍼 중 하나와 전기적으로 연결되어 상기 디지털 비디오 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 수신부를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 센서는 센서부를 더 포함하고, 상기 센서부는, 베이스층과, 상기 베이스층 상에 제1 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 방향을 따라 서로 전기적으로 연결된 복수의 제1 터치전극을 포함하는 제1 터치전극부와, 상기 베이스층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되고 상기 제2 방향을 따라 서로 전기적으로 연결된 복수의 제2 터치전극을 포함하는 제2 터치전극부를 포함할 수 있다.
상기 제1 터치전극부와 연결되고 상기 제1 터치전극부로부터 감지신호를 수신하여 터치 위치를 검출하도록 구성된 터치 검출부를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 검출부는, 상기 노이즈 산출부로부터 노이즈 감지신호를 수신하고, 상기 노이즈 감지신호에 기초하여 상기 감지신호의 노이즈를 상쇄하도록 구성될 수 있다.
상기 터치 검출부와 상기 노이즈 산출부 사이에 연결된 증폭 회로를 더 포함하고, 상기 증폭 회로는 상기 노이즈 산출부와 연결된 증폭기와, 상기 증폭기의 출력 단자에 서로 병렬로 연결되는 복수의 가변 저항들을 포함할 수 있다.
상기 제1 터치전극부는 상기 복수의 제1 터치전극 중 상기 제1 방향을 따라 이웃하는 두개의 제1 터치전극을 연결하는 제1 연결부를 더 포함하고, 상기 제2 터치전극부는 상기 복수의 제2 터치전극 중 상기 제2 방향을 따라 이웃하는 두개의 제2 터치전극을 연결하고 상기 제1 연결부와 절연된 제2 연결부를 더 포함하며, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널과, 상기 표시 패널 상에 배치되는 터치 센서 및 상기 표시 패널 및 상기 터치 센서 각각에 전기적으로 연결된 노이즈 산출부를 포함하고, 상기 노이즈 산출부는 상기 표시 패널에 출력될 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터와 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터의 차이값을 통하여 노이즈 감지신호를 생성하여 상기 터치 센서에 전달하도록 구성된다.
상기 노이즈 산출부는, 상기 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제1 합산부와, 상기 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제2 합산부를 더 포함할 수 있다.
상기 노이즈 산출부는 상기 제1 합산부로부터 상기 제1 데이터 합산값을 전달받고, 상기 제2 합산부로부터 상기 제2 데이터 합산값을 전달받으며, 상기 제1 데이터 합산값과 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하도록 구성된 차이값 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 노이즈 산출부는 상기 차이값 산출부로부터 상기 차이값을 전달받아 상기 노이즈 감지신호를 생성하고, 상기 노이즈 감지신호를 상기 터치 센서로 전달하도록 구성된 노이즈 감지신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 노이즈 제거 방법은, 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계 및 상기 터치 제어부에서 상기 노이즈 감지신호에 기초하여 노이즈를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계는, 상기 표시 패널에 순차적으로 출력될 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하고, 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계는, 상기 제1 데이터 합산값 및 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 기초로 노이즈 감지신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 노이즈가 제거되어 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 노이즈 제거방법을 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 터치 센서의 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 표시 패널 구동부의 블럭도이다.
도 5는 도 4에 도시된 데이터 구동부의 블럭도이다.
도 6은 도 4에 도시된 노이즈 산출부의 블럭도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 데이터 구동부에서 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 과정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8은 도 3의 터치 센서를 도시한 도면으로서, 터치 센서 중 센서부의 평면도 및 센서부와 제어부 간의 연결관계를 도시한 도면이다.
도 9는 도 3의 Qa부분을 확대한 평면도이다.
도 10은 도 4의 X1-X1’를 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 4의 X2-X2’를 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 도 9의 Qb부분을 확대한 평면도이다.
도 13은 도 12의 X3-X3’를 따라 절단한 센서부 및 표시패널의 예시적 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 터치 센서의 터치 위치 검출동작 및 노이즈 상쇄 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 센서부와 제어부 간의 연결관계를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 노이즈 제거 방법을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 터치 센서의 블럭도이다.
도 1을 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 의한 표시 장치(1)는 터치 센서(TSM) 및 표시 패널(300)을 포함하며, 표시 패널 구동부(400)를 더 포함할 수 있다. 터치 센서(TSM)는 센서부(100)와 제어부(200)를 포함한다.
도 1의 실시예에서는 센서부(100)와 표시 패널(300)을 서로 분리하여 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 센서부(100)와 표시 패널(300)은 일체로 이루어질 수도 있다.
표시 패널(300)은 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)의 적어도 일 영역을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 패널(300)은 베이스 기판(330) 상에 배치된 회로 구동층(340) 및 회로 구동층(340) 상에 배치된 발광 소자(350)를 포함할 수 있다. 회로 구동층(340)은 발광 소자(350)를 구동하기 위한 주사선(310)들, 데이터선(320)들 및 복수의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 회로 구동층(340)의 표시 영역(DA)에는 복수의 화소들(P)에 접속되는 복수의 주사선(310)들 및 데이터선(320)들이 제공될 수 있다. 회로 구동층(340)의 비표시 영역(NDA)에는 화소들(P)을 구동하기 위한 각종 구동신호 및/또는 구동 전원을 공급하기 위한 배선들이 제공될 수 있다.
본 발명에서, 표시 패널(300)의 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 표시 패널(300)은 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Display panel: OLED panel), 양자점 발광 디스플레이 패널(Quantum dot Light Emitting Display panel: QLED panel), 마이크로 LED 디스플레이 패널(Micro Light Emitting Diode Display panel), 나노 LED 디스플레이 패널(Nano Light Emitting Diode Display panel) 등과 같은 자발광 디스플레이 패널일 수 있다. 또는, 표시 패널(300)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display panel: LCD panel), 전기영동 디스플레이 패널(Electro-Phoretic Display panel: EPD panel) 및 일렉트로웨팅 디스플레이 패널(Electro-Wetting Display panel: EWD panel)과 같은 비발광성 디스플레이 패널일 수 있다. 표시 패널(300)이 비발광성 디스플레이 패널인 경우, 디스플레이 장치는 표시 패널(300)로 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(Back-light unit)을 더 구비할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 표시 패널(300)이 유기 발광 디스플레이 패널인 경우를 예시로 설명한다.
표시 패널 구동부(400)는 표시 패널(300)과 전기적으로 연결되어 표시 패널(300)의 구동에 필요한 신호를 공급한다. 일례로, 표시 패널 구동부(400)는, 주사선(310)들로 주사신호를 공급하는 주사 구동부, 데이터선(320)들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부, 주사 구동부 및 데이터 구동부를 구동하기 위한 타이밍 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 주사 구동부, 데이터 구동부 및/또는 타이밍 제어부는 하나의 디스플레이 IC(D-IC)의 내부에 집적될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서, 주사 구동부, 데이터 구동부 및 타이밍 제어부 중 적어도 하나는 표시 패널(300) 상에 집적되거나 실장될 수 있다.
센서부(100)는 표시 패널(300)의 적어도 일 영역 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)는 표시 패널(300)의 적어도 일면 상에 표시 패널(300)과 중첩되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)는 표시 패널(300)의 양면 중 영상이 출사되는 방향의 일면(예컨대, 상부면) 상에 배치될 수 있다. 또는, 센서부(100)는 표시 패널(300)의 양면 중 적어도 일면에 직접 형성되거나, 혹은 표시 패널(300)의 내부에 형성될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)는 표시 패널(300)의 상부 기판(또는 박막 봉지층) 또는 하부 기판의 외부면(예컨대, 상부 기판의 상부면 또는 하부 기판의 하부면) 상에 직접 형성되거나, 혹은 상부 기판 또는 하부 기판의 내부면(예컨대, 상부 기판의 하부면 또는 하부 기판의 상부면) 상에 직접 형성될 수도 있다.
센서부(100)는 감지 영역(SA)과, 감지 영역(SA)의 적어도 일부를 둘러싸는 주변 영역(NSA)을 포함한다. 몇몇 실시예에서 감지 영역(SA)은 센서부(100) 중 터치 입력을 감지하는 영역이고, 주변 영역(NSA)은 센서부(100) 중 터치 입력을 감지하지 못하는 영역일 수 있다. 실시예에 따라, 감지 영역(SA)은 표시 패널(300)의 표시 영역(DA)에 대응하도록 배치되고, 주변 영역(NSA)은 표시 패널(300)의 비표시 영역(NDA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)의 감지 영역(SA)은 표시 패널(300)의 표시 영역(DA)과 중첩되고, 센서부(100)의 주변 영역(NSA)은 표시 패널(300)의 비표시 영역(NDA)과 중첩될 수 있다.
센서부(100)의 감지 영역(SA)에는 터치 입력을 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극부(120) 및 복수의 제2 터치 전극부(130)가 제공될 수 있다.
제1 터치 전극부(120)는 제1 방향(x)을 따라 연장되고, 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 즉, 제1 방향(x)으로 연장된 제1 터치 전극부(120)는 제2 방향(y)을 따라 서로 이격 되어 전극행을 이룰 수 있다.
제2 터치 전극부(130)는 제2 방향(y)을 따라 연장되고 제1 방향(x)을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 제2 터치 전극부(130)는 제1 터치 전극부(120)와 이격 배치되고 제1 터치 전극부(120)와 절연될 수 있다. 즉, 제2 방향(y)으로 연장된 제2 터치 전극부(130)는 제1 방향(x)을 따라 서로 이격 되어 열(column)을 이룰 수 있다.
제1 터치 전극부(120)와 제2 터치 전극부(130)의 형상, 크기, 및/또는 배치 방향 등이 특별히 한정되지는 않는다. 이와 관련한 비제한적인 실시예로서, 제1 터치 전극부(120)와 제2 터치 전극부(130)는 후술할 도 8에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
제1 터치 전극부(120) 및 제2 터치 전극부(130)는 터치 제어부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 터치 전극부(130)는 터치 제어부(200)로부터 터치 검출을 위한 구동신호(Ts)를 제공받는 구동전극부 일 수 있으며, 제1 터치 전극부(120)는 터치 제어부(200)에 터치 검출을 위한 감지신호(Rs)를 출력하는 감지전극부 일 수 있다.
제1 터치 전극부(120) 및 제2 터치 전극부(130)는 표시 패널(300)에 구비된 적어도 일 전극과 중첩될 수 있다. 예컨대, 표시 패널(300)이 유기 발광 디스플레이 패널인 경우, 제1 터치 전극부(120) 및 제2 터치 전극부(130)는 표시 패널(300)의 캐소드 전극 등과 중첩할 수 있다.
터치 제어부(200)는 센서부(100)와 전기적으로 연결되어 센서부(100)에 구동신호(Ts)를 공급하고, 센서부(100)로부터 구동신호(Ts)에 대응하는 감지신호(Rs)를 수신하여 터치 위치를 검출할 수 있다. 또한, 터치 제어부(200)는 표시 패널 구동부(400)와 연결되어, 패널 구동부(400)로부터 노이즈 감지신호(Ns)를 전달받을 수 있다
몇몇 실시예에서 터치 제어부(200)는 터치 구동부(210), 터치 검출부(270) 및 증폭 회로(230)를 더 포함할 수 있다.
터치 구동부(210)는 제2 터치 전극부(130)에 터치 입력을 검출하기 위한 구동신호(Ts)를 제공할 수 있다.
터치 검출부(270)는 제1 터치 전극부(120)로부터 구동신호(Ts)에 상응하는 감지신호(Rs)를 수신하여 터치 입력의 유무 및/또는 그 위치를 검출할 수 있다. 몇몇 실시예에서 감지신호(Rs)는 제1 터치 전극부(120)와 제2 터치 전극부(130) 사이에 발생하는 상호 정전용량의 변화량일 수 있다. 보다 구체적으로, 터치 입력이 발생하게 되면, 터치 입력이 제공된 지점 혹은 그 주변부에서는 상호 정전용량이 변화된다. 터치 검출부(270)는 감지신호(Rs)로서 제1 터치 전극부(120)와 제2 터치 전극부(130) 사이의 상호 정전용량의 변화량을 수신하고 이를 이용하여 터치입력의 유무 및/또는 그 위치를 파악할 수 있다. 또한 터치 검출부(270)는 표시 패널 구동부(400)로부터 노이즈 감지신호(Ns)를 수신하고, 노이즈 감지신호(Ns)를 이용하여 감지신호(Rs)에 포함된 노이즈를 제거 또는 상쇄할 수 있다.
몇몇 실시예에서 터치 검출부(270)는 수신한 감지신호(Rs)를 증폭하는 하나 이상의 증폭기, 상기 증폭기의 출력단과 연결된 아날로그 디지털 변환기(analog digital converter) 및 프로세서를 포함할 수 있다. 보다 구체적 내용은 도 14에서 후술한다.
증폭 회로(230)는 표시 패널 구동부(400) 및 터치 검출부(270)와 연결되고 표시 패널 구동부(400)에서 제공된 노이즈 감지신호(Ns)를 증폭하거나 게인 값을 조정할 수 있다. 몇몇 실시예에서 증폭 회로(230)는 표시 패널 구동부(400)에 위치할 수도 있다. 예를 들어, 표시 패널 구동부(400)에서 노이즈 감지신호(Ns)를 증폭하거나 게인 값을 조정하여 터치 검출부(270)에 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 터치 구동부(210), 터치 검출부(270) 및 증폭 회로(230)는 하나의 터치 IC의 내부에 집적될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 다른 실시예에서 터치 구동부(210), 터치 검출부(270) 및 증폭 회로(230) 중 일부는 터치 IC 내부가 아닌 다른 부분에 위치할 수 있다.
센서부(100) 상부에는 보호층(500)이 배치될 수 있다. 보호층(500)은 예컨대 윈도우 부재를 포함할 수 있다. 보호층(500)은 광학 투명 접착제 등에 의해 센서부(100) 상에 부착될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 표시 장치(1)는 광학 부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(100)와 보호층(500) 사이에 편광 필름 등의 광학 부재가 개재될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 표시 패널 구동부의 블럭도이며, 도 5는 도 4에 도시된 데이터 구동부의 블럭도이고, 도 6은 도 4에 도시된 노이즈 산출부의 블럭도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 데이터 구동부에서 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 과정을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 4 및 도 1을 함께 참조하면, 표시 패널 구동부(400)는 타이밍 제어부(410), 데이터 구동부(430), 주사 구동부(450), 전원 공급부(470) 및 노이즈 산출부(490)를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(410)는 표시 장치(1)를 제어하는 시스템 프로세서로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 타이밍 신호들(TS)은 수직동기신호(vertical synchronization signal), 수평동기신호(horizontal synchronization signal), 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 도트 클럭(dot clock) 등을 포함할 수 있다. 수직동기신호는 1 프레임 기간을 정의하는 신호이고, 수평동기신호는 표시 패널(300)의 1 수평라인의 화소들(P)에 데이터 전압들을 공급하는 1 수평 주기를을 정의하는 신호일 수 있다. 1 수평라인의 화소들(P)은 동일한 주사선(310)에 접속될 수 있다. 데이터 인에이블 신호는 유효한 디지털 비디오 데이터가 공급되는 기간을 정의하는 신호이고, 도트 클럭은 미리 정해진 주기로 반복되는 클럭 신호일 수 있다.
타이밍 제어부(410)는 타이밍 신호들에 기초하여 주사 구동부(450)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 주사 제어신호(GCs)와 데이터 구동부(430)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCs)를 생성한다. 타이밍 제어부(410)는 주사 구동부(450)에 주사 제어신호(GCs)를 출력하고, 데이터 구동부(430)에 디지털 비디오 데이터(DATA)와 데이터 제어신호(DCs)를 출력한다.
표시 장치(1)를 제어하는 시스템 프로세서는 디지털 비디오 데이터(DATA)를 표시 패널(300)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환하여 타이밍 제어부(410)에 전송한다. 또한, 표시 장치(1)를 제어하는 시스템 프로세서는 터치 로우 데이터 또는 터치 좌표 데이터에 따라 터치 좌표에 존재하는 아이콘의 응용 프로그램 또는 어플리케이션 프로그램을 실행하고, 실행 프로그램에 따른 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 타이밍 제어부(410)로 전송할 수 있다.
표시 장치(1)를 제어하는 시스템 프로세서는 휴대용 전자 장치뿐만 아니라, 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 노트북, 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 스마트폰, 태블릿, 이동 단말기 중 어느 하나의 중앙처리장치(CPU), 호스트 프로세서(host processor), 어플리케이션 프로세서(application processor), 또는 그래픽 처리장치(GPU)로 구현될 수 있다.
데이터 구동부(430)는 타이밍 제어부(410)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 데이터 제어신호(DCs)를 입력받는다. 데이터 구동부(430)는 데이터 제어신호(DCs)에 따라 디지털 비디오 데이터(DATA)를 아날로그 데이터 전압들로 변환한다. 아날로그 데이터 전압들은 정극성 데이터 전압들과 부극성 데이터 전압들을 포함할 수 있다.
주사 구동부(450)는 타이밍 제어부(410)로부터 입력되는 주사 제어신호(GCs)에 따라 주사 신호들을 생성한다. 주사 구동부(450)는 주사 신호들을 미리 정해진 순서대로 주사선(310)들에 공급한다. 미리 정해진 순서는 순차적인 순서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전원 공급부(470)는 감마기준전압들(GMAs)과 제1 내지 제3 구동 전압들(VD1, VD2, VD3)을 생성하여 데이터 구동부(430)에 공급할 수 있다. 데이터 구동부(430)는 감마기준전압들(GMAs)과 제1 내지 제3 구동 전압들(VD1, VD2, VD3)을 이용하여 정극성 감마전압들과 부극성 감마전압들을 생성할 수 있다. 또한, 전원 공급부(470)는 타이밍 제어부(410)와 주사 구동부(450)에 필요한 전압들을 생성하여 각각 공급할 수 있다.
노이즈 산출부(490)는 데이터 구동부(430)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)들을 입력받고, 상기 디지털 비디오 데이터(DATA)들이 표시 패널(300)에 출력되는 경우에 터치 센서(TSM)에서 발생될 노이즈를 산출하고, 이에 대응하는 노이즈 감지신호(Ns)를 생성하여 터치 제어부(200)로 전달한다.
도 5를 참조하면, 데이터 구동부(430)는 디지털 처리부(1100), 감마전압 회로(1200), 및 아날로그 처리부(1300)를 포함한다.
디지털 처리부(1100)는 쉬프트 레지스터(1110), 데이터 수신부(1120), 및 래치(1130)를 포함한다.
쉬프트 레지스터(1110)는 소스 스타트 펄스(source start pulse, SSP)와 소스 샘플링 클럭(source sampling clock, SSC)를 입력받고, 쉬프트 레지스터(1110)는 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 쉬프트시킴으로써 샘플링 클럭을 순차적으로 발생한다.
데이터 수신부(1120)는 차동 신호쌍으로 공급되는 전송 라인들을 통해 클럭 신호, 및 디지털 비디오 데이터를 입력받는다. 데이터 수신부(1120)는 클럭 신호를 기준으로 디지털 비디오 데이터를 샘플링하고, 샘플링된 디지털 비디오 데이터를 라인 버퍼(1130)에 전송한다. 데이터 수신부(1120)는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터를 라인 버퍼(1130)에 전송한다. 데이터 수신부(1120)는 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)을 입력받으며, 이에 따라 쉬프트 레지스터(1110)와 동기화되어 구동될 수 있다.
라인 버퍼(1130)는 제1 라인 버퍼(1131), 제2 라인 버퍼(1132) 및 제3 라인 버퍼(1133)를 포함한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 라인 버퍼(1130)의 수는 다양하게 변형될 수 있다. 이하에서는 라인 버퍼(1130)가 제1 라인 버퍼(1131), 제2 라인 버퍼(1132) 및 제3 라인 버퍼(1133)를 포함하는 것을 일 예시로 설명한다.
제1 라인 버퍼(1131)는 쉬프트 레지스터(1110)로부터 샘플링 클럭에 따라 데이터 수신부(1120)로부터 입력되는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 순차적으로 저장한다. 제1 라인 버퍼(1131)는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 동시에 제2 라인 버퍼(1132)로 출력한다. 제2 라인 버퍼(1132)는 제1 라인 버퍼(1131)로부터 입력되는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 저장한다. 또한, 제2 라인 버퍼(1132)는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 동시에 제3 라인 버퍼(1133)로 출력한다. 제3 라인 버퍼(1133)는 제2 라인 버퍼(1133)로부터 입력되는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 저장하고, 소스 출력 인에이블 신호(source output enable signal, SOE)에 따라 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 아날로그 처리부(1300)로 동시에 출력한다.
제1 라인 버퍼(1131), 제2 라인 버퍼(1132) 및 제3 라인 버퍼(1133) 각각의 입력, 저장 및 출력은 순차적으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)가 제1 라인 버퍼(1131)로 입력 및 저장되고, 제1 라인 버퍼(1131)에서 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)가 제2 라인 버퍼(1132)로 출력되는 경우, 제1 라인 버퍼(1131)에는 제2 디지털 비디오 데이터(DATA2)가 입력될 수 있다. 또한, 제1 라인 버퍼(1131)에 저장된 제2 디지털 비디오 데이터(DATA2)는 제2 라인 버퍼(1132)로 출력되고, 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)는 제3 라인 버퍼(1133)로 출력되며, 제1 라인 버퍼(1131)에는 새로운 디지털 비디오 데이터가 입력될 수 있다.
제3 라인 버퍼(1133)에 저장된 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1) 및 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제2 디지털 비디오 데이터(DATA2)를 통하여 터치 센서(TSM)에서 발생되는 노이즈에 대한 정보를 미리 획득할 수 있다. 이에 대해서는 차후 좀 더 자세히 살펴본다.
감마전압 회로(1200)는 저항 열 회로(R-String)를 이용하여 감마기준전압들(GMAs)을 분압하여 정극성(positive polarity) 감마전압들(PGV)과 부극성(negative polarity) 감마전압들(NGV)을 생성한다. 감마전압 회로(1200)는 정극성 감마전압들(PGV)과 부극성 감마전압들(NGV)을 아날로그 처리부(1300)에 공급한다.
아날로그 처리부(1300)는 감마전압 회로(1200)로부터 공급되는 정극성 감마전압들(PGV)과 부극성 감마전압들(NGV)을 이용하여 디지털 처리부(1100)로부터 동시에 출력되는 디지털 비디오 데이터(DATA)를 정극성 및 부극성의 아날로그 데이터 전압들로 변환한다. 아날로그 처리부(1300)는 극성 제어신호(polarity control signal, POL)에 따라 정극성 데이터 전압들과 부극성 데이터 전압들 중 어느 하나를 선택하여 데이터 라인들로 출력할 수 있다.
아날로그 처리부(1300)는 r 개의 데이터 전압들(OUT1~OUTr)을 출력할 수 있다. 아날로그 처리부(1300)는 어느 한 행의 화소들(P)이 동일한 계조를 표시하는 경우 동일한 데이터 전압들을 출력하고, 어느 한 행의 화소들(P)이 상이한 계조를 표시하는 경우 상이한 데이터 전압들을 출력할 수 있다. 어느 한 행의 화소들(P)은 동일한 주사선(310)에 접속된 화소들(P)을 가리킨다. 또한, 아날로그 처리부(1300)는 데이터선(320)에 접속된 화소들(P)이 동일한 계조를 표시하는 경우 상기 데이터선(320)에 동일한 데이터 전압들을 연속으로 출력하고, 데이터선(320)에 접속된 화소들(P)이 상이한 계조를 표시하는 경우 상기 데이터선(320)에 상이한 데이터 전압들을 연속으로 출력할 수 있다.
도 6을 참조하면, 노이즈 산출부(490)는 제1 합산부(491), 제2 합산부(493), 차이값 산출부(495) 및 노이즈 감지신호 생성부(497)를 포함할 수 있다.
제1 합산부(491) 및 제2 합산부(493)는 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 라인 버퍼들(1130)로부터 전달 받고, 1 수평 라인 분의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 합산하여 데이터 합산값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 합산부(491)는 제2 라인 버퍼(1132)로부터 제2 디지털 비디오 데이터(DATA2)를 전달받아 제2 데이터 합산값(DSS2)을 생성하여 차이값 산출부(495)로 전달할 수 있다. 또한, 제2 합산부(493)는 제3 라인 버퍼(1133)로부터 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)를 전달받아 제1 데이터 합산값(DSS1)을 생성하여 차이값 산출부(495)로 전달할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 라인 버퍼(1130)가 4개 이상으로 구현되는 경우에 노이즈 산출부(490)에 포함된 합산부(491, 492)는 3 개 이상으로 구성될 수도 있다.
차이값 산출부(495)는 제1 합산부 및 제2 합산부로부터 전달받은 제1 데이터 합산값(DSS2)과 제2 데이터 합산값(DSS2)을 비교하여 차이값(DV)을 산출하여 노이즈 감지신호 생성부(497)로 전달한다.
노이즈 감지신호 생성부(497)는 기 설정된 노이즈 데이터가 저장되어 있으며, 차이값 산출부(495)로부터 전달 받은 차이값(DV)과 노이즈 데이터를 비교하여 노이즈 값을 산출하고 이에 대응하는 노이즈 감지신호(Ns)를 생성할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서는 차이값 산출부(495)로부터 전달 받은 차이값(DV)을 노이즈 값으로 하여 이에 대응하는 노이즈 감지신호(Ns)를 생성할 수도 있다. 노이즈 감지신호 생성부(497)는 생성된 노이즈 감지신호(Ns)를 터치 제어부(200)에 전달할 수 있다.
구체적으로, 도 4 내지 도 7을 함께 참조하여 노이즈 산출부(490)에서 노이즈 감지신호의 생성하고 터치 제어부(200)에 전달되는 과정을 설명한다. 도 7에서는 설명의 편의를 위하여 제1 수평 주기 내지 제5 수평 주기(H1, H2, H3, H4, H5) 동안을 일 예시로 설명하며, 라인 버퍼(1130)에 저장된 디지털 비디오 데이터(DATA)를 패턴들(PT)로 표시하였다. 즉, 라인 버퍼(1130)들에 저장된 디지털 비디오 데이터(DATA)의 차이는 패턴들(PT)의 형상의 차이로 도시하였다.
제1 수평 주기(H1)에 제1 라인 버퍼(1131)에 제1 패턴들(PT1)이 저장된다. 제1 패턴들(PT1)은 제1 수평 주기(H1) 동안에 제1 라인 버퍼(1131) 순차적으로 저장된다.
제2 수평 주기(H2)에 제1 라인 버퍼(1131)에 저장된 제1 패턴들(PT1)은 제2 라인 버퍼(1132)로 전달되고, 제1 라인 버퍼(1131)에는 제1 패턴들(PT1)과 다른 제2 패턴들(PT2)이 저장된다. 제2 패턴들(PT2)은 제1 라인 버퍼(1131)에 순차적으로 저장되고, 제1 패턴들(PT1)은 제1 라인 버퍼(1131)로부터 제2 라인 버퍼(1132)에 동시에 전달된다.
제3 수평 주기(H3)에 제1 라인 버퍼(1131)에 저장된 제2 패턴들(PT2)은 제2 라인 버퍼(1132)로 전달되고, 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제1 패턴들(PT1)은 제3 라인 버퍼(1133)로 전달된다. 도시되지는 않았지만, 제1 라인 버퍼에는 새로운 패턴들이 순차적으로 저장될 수 있다. 제2 패턴들(PT2)은 1 라인 버퍼(1131)로부터 제2 라인 버퍼(1132)에 동시에 전달되고, 제1 패턴들(PT1)은 제2 라인 버퍼(1132)로부터 제3 라인 버퍼(1133)에 동시에 전달된다.
제3 수평 주기(H3)에 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제2 패턴들(PT2)과 제3 라인 버퍼(1133)에 저장된 제1 패턴들(PT1)은 전술한 바와 같이, 제2 디지털 비디오 데이터(DATA1) 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)에 각각 대응하고 제1 합산부(491) 및 제2 합산부(493)를 통하여 제2 데이터 합산값(DSS2) 및 제1 데이터 합산값(DSS1)을 산출할 수 있다. 또한, 차이값 산출부(495)를 통하여 제1 데이터 합산값(DSS2)과 제2 데이터 합산값(DSS2)을 비교하여 차이값(DV)을 산출하고, 노이즈 감지신호 생성부(497)는 차이값(DV)을 이용하여 노이즈 감지신호(Ns) 생성하여 터치 제어부(200)에 전달할 수 있다.
제4 수평 주기(H4)에 제3 라인 버퍼(1133)에 저장된 제1 패턴들(PT1)은 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 데이터선(320)들을 통하여 표시 패널(300)에 전달된다. 또한, 도시되지는 않았으나, 디지털 아날로그 컨버터(DAC)와 데이터선(320)들 사이에는 버퍼부가 배치되며, 데이터 전압은 버퍼부에 의하여 일정한 레벨을 갖도록 버퍼되어 데이터선(320)들에 공급될 수 있다. 또한, 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제2 패턴들(PT2)들은 제3 라인 버퍼(1133)에 전달된다.
제5 수평 주기(H5)에 제3 라인 버퍼(1133)에 저장된 제2 패턴들(PT2)은 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 데이터선(320)들을 통하여 표시 패널(300)에 전달된다. 이때, 제1 패턴들(PT1)과 다른 제2 패턴들(PT2)이 표시 패널(300)로 전달됨에 따라 라인 버퍼(1300)에 저장된 디지털 비디오 데이터(DATA)에 따라 출력되는 ELVSS 전원 전압의 파형이 변화하고, 이는 터치 센서(TSM)에 커플링 노이즈로 작용되어 터치 감도를 저하시키는 요인이 된다.
이에, 본 실시예에서의 터치 제어부(200)는 노이즈 감지신호 생성부(497)로부터 전달 받은 노이즈 감지신호(Ns)를 제5 수평 주기(H2)에 터치 제어부(200)의 증폭 회로(230)에 인가하여 터치 센서(TSM)에서 발생되는 노이즈를 정확한 타이밍에 제거 또는 상쇄할 수 있게 된다. 또한, 표시 패널 구동부(400)의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 통하여 노이즈 감지신호를 생성할 수 있게 되어, 터치 센서(TSM)에 별도의 노이즈 감지 라인을 배치할 필요가 없게 되어, 공정이 단순화되고, 터치 센서(TSM)의 수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 터치 센서(TSM)에서 노이즈 감지신호(Ns)를 이용하여 노이즈를 제거 또는 상쇄하는 것에 대해서는 차후 좀 더 자세히 살펴본다.
도 8은 도 3의 터치 센서를 도시한 도면으로서, 터치 센서 중 센서부의 평면도 및 센서부와 제어부 간의 연결관계를 도시한 도면이고, 도 9는 도 3의 Qa부분을 확대한 평면도이며, 도 10은 도 4의 X1-X1’를 따라 절단한 단면도이고, 도 11은 도 4의 X2-X2’를 따라 절단한 단면도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 센서부(100)는 베이스층(110), 제1 터치 전극부(120) 및 제2 터치 전극부(130)를 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 감지 영역(SA) 및 주변 영역(NSA)을 포함할 수 있다. 베이스층(110)은 센서부(100)의 기재가 되는 층으로서 몇몇 실시예에서 베이스층(110)은 표시 패널(300)을 구성하는 층 중 하나일 수도 있다. 예컨대, 센서부(100)와 표시 패널(300)이 일체로 구현되는 실시예에서, 베이스층(110)은 표시 패널(300)을 구성하는 적어도 하나의 층일 수 있다. 예시적으로 베이스층(110)은 표시 패널(300)의 박막 봉지층(Thin Film Encapsulation layer)일 수 있다. 또는 실시예에서 따라 베이스층(110)은 경성 기판 또는 가요성 기판일 수 있다. 예컨대, 베이스층(110)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 또는 유연한 플라스틱 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수도 있다. 이하에서는 베이스층(110)이 표시 패널(300)을 구성하는 적어도 하나의 층, 예컨대 박막 봉지층을 포함하는 층으로 이루어진 경우를 예시로 설명한다.
베이스층(110)의 감지 영역(SA) 상에는 제1 터치 전극부(120), 제2 터치 전극부(130)가 위치할 수 있다.
제1 터치 전극부(120)는 상술한 바와 같이 제1 방향(x)을 따라 연장되고 제2 방향(y)을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 제2 방향(y)을 따라 서로 이격 배치된 제1 터치 전극부(120)는 각각 전극행을 구성할 수 있다. 도 8에서는 예시적으로 제1 터치 전극부(120)가 제2 방향(y)을 따라 4개 배치되어 4개의 전극행을 이루는 것으로 도시하였다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 터치 전극부(120)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
제1 터치 전극부(120)는 제1 방향(x)을 따라 배열된 복수의 제1 터치 전극(121) 및 제1 방향(x)을 따라 서로 이웃하는 제1 터치 전극(121)을 서로 전기적으로 연결하는 제1 연결부(123)를 포함할 수 있다. 이하 실시예들을 설명함에 있어서, "연결"이라 함은 물리적 및/또는 전기적인 측면에서의 "연결"을 포괄적으로 의미할 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 터치 전극(121)은 마름모 형상 또는 정사각형 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 삼각형, 마름모 이외의 사각형, 정사각형 이외의 사각형, 오각형, 원형, 바(bar)형 등 다양한 형상으로 변형될 수도 있다.
제1 터치 전극(121)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다. 또한, 제1 터치 전극(121)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수도 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀 (graphene) 등을 들 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 터치 전극(121)은 단층구조로 이루어지거나, 또는 다층구조로 이루어질 수도 있다. 제1 터치 전극(121)이 다층구조로 이루어지는 경우, 제1 터치 전극(121)은 다층의 금속층들을 포함할 수 있다. 예시적으로 제1 터치 전극(121)은 Ti/Al/Ti의 3층 구조를 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서 제1 터치 전극(121)은 사용자에게 시인되는 것을 방지하기 위해 메쉬(mesh) 구조로 이루어질 수 있다. 제1 터치 전극(121)이 메쉬 구조로 이루어지는 경우, 제1 터치 전극(121)은 표시 패널의 발광영역과 비중첩하도록 배치될 수 있다. 바꾸어 말하면, 메쉬 구조의 제1 터치 전극(121)에는 발광영역과 중첩하는 메쉬홀이 정의될 수 있다.
제1 연결부(123)는 제1 방향(x)을 따라 이웃하는 제1 터치 전극(121)을 서로 전기적으로 연결할 수 있으며, 제1 터치 전극(121)과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 연결부(123)는 브리지(bridge) 형태의 연결 패턴으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서 도 10에 도시된 바와 같이 제1 연결부(123)는 제1 터치 전극(121)이 위치하는 층과 다른 층에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 터치 전극(121)과 제1 연결부(123) 사이에는 절연층(IL)이 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 연결부(123)는 베이스층(110) 상에 위치하고 절연층(IL)은 제1 연결부(123) 상에 위치하고, 제1 터치 전극(121)은 절연층(IL) 상에 위치할 수 있다. 그리고 제1 연결부(123)와 제1 터치 전극(121)은 절연층(IL)에 형성된 컨택홀(CH)을 통해 서로 연결되고 서로 직접 접촉할 수 있다.
절연층(IL)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 절연물질은 무기 절연물질 또는 유기 절연물질일 수 있다. 상기 무기 절연물질은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기 절연물질은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제1 연결부(123)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 연결부(123)는 제1 터치 전극(121)과 동일한 물질을 포함하거나, 제1 터치 전극(121)의 구성 물질로 예시된 물질에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서 제1 연결부(123)는 단층구조로 이루어질 수 있으며, 다층구조로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1 연결부(123)는 Ti/Al/Ti의 3층 구조를 가질 수도 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 연결부(123)는 제1 터치 전극(121)과 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
도 8 및 도 9에서는 제1 방향(x)을 따라 이웃하는 제1 터치 전극(121) 사이에 제1 연결부(123)가 하나 배치된 것으로 도시되어 있으나, 제1 연결부(123)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(x)을 따라 이웃하는 두개의 제1 터치 전극(121) 사이에는 제1 연결부(123)가 두개 이상 배치될 수도 있다.
제2 터치 전극부(130)는 상술한 바와 같이 제2 방향(y)을 따라 연장되고 제1 방향(x)을 따라 서로 이격 배치될 수 있다. 제1 방향(x)을 따라 서로 이격 배치된 제2 터치 전극부(130)는 각각 열을 구성할 수 있다. 도 8에서는 예시적으로 제2 터치 전극부(130)가 제1 방향(x)을 따라 3개 배치되어 3개의 열을 이루는 것으로 도시하였다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 터치 전극부(130)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
제2 터치 전극부(130)는 제2 방향(y)을 따라 배열된 복수의 제2 터치 전극(131) 및 제2 방향(y)을 따라 서로 이웃하는 제2 터치 전극(131)을 서로 전기적으로 연결하는 제2 연결부(133)를 포함할 수 있다.
복수의 제2 터치 전극(131)은 제2 방향(y)을 따라 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 터치 전극(131)은 제1 방향(x)을 따라 서로 이격될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2 터치 전극(131)은 제1 터치 전극(121)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 제2 터치 전극(131)의 평면 형상은 마름모 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 삼각형, 마름모 이외의 사각형, 오각형, 원형, 바(bar)형 등 다양한 형상으로 변형될 수도 있다.
제2 연결부(133)는 제2 방향(y)을 따라 이웃하는 제2 터치 전극(131)을 서로 전기적으로 연결할 수 있으며, 제2 터치 전극(131)과 접촉할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 연결부(133)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 제1 터치 전극(121) 및 제2 터치 전극(131)과 동일한 제1층(L1)에 위치할 수 있다.
제2 연결부(133)는 제1 연결부(123)와 절연되고 제1 연결부(123)와 교차할 수 있다. 몇몇 실시예에서 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 연결부(133)와 제1 연결부(123) 사이에는 절연층(IL)이 위치할 수 있다.
제2 터치 전극(131) 및 제2 연결부(133)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 터치 전극(131) 및 제2 연결부(133)는 제1 터치 전극(121)과 동일한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 터치 전극(121)이 메쉬 구조로 이루어지는 경우, 제2 터치 전극(131)과 제2 연결부(133)는 제1 터치 전극(121)과 마찬가지로 메쉬 구조로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2 터치 전극(131)은 터치 위치를 검출하기 위한 구동신호(Ts)를 제공받는 구동전극일 수 있으며, 제1 터치 전극(121)은 터치 위치를 검출하기 위한 감지신호(Rs)를 출력하는 감지전극일 수 있다.
몇몇 실시예에서 도 8에 도시된 바와 같이 베이스층(110)의 주변 영역(NSA) 상에는 배선들(901, 903, 905)이 배치될 수 있다.
예시적으로 배선들(901, 903, 905)은 각각의 제1 터치 전극부(120)와 연결된 제3 배선(905), 각각의 제2 터치 전극부(130)의 일단에 연결된 제1 배선(901) 및 각각의 제2 터치 전극부(130)의 타단에 연결된 제2 배선(903)을 포함할 수 있다. 여기서 제2 터치 전극부(130)의 타단이란, 제1 배선(901)이 연결된 제2 터치 전극부(130)의 일단의 반대측을 의미한다. 즉, 제2 터치 전극부(130)에 연결되는 배선은 더블 라우팅(double routing) 구조로 이루어질 수도 있으며, 이에 따라 제2 터치 전극부(130)의 저항 등으로 인해 발생하는 RC지연(RC delay)을 개선할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 도 8에 도시된 바와 다르게 제1 배선(901) 및 제2 배선(903) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다. 즉, 다른 실시예에서 제2 터치 전극부(130)에 연결된 배선은 싱글 라우팅(single routing) 구조로 이루어질 수도 있다.
제1 배선(901) 및 제2 배선(903)은 복수개 마련될 수 있으며, 각각의 제1 배선(901) 및 제2 배선(903)은 각각의 제2 터치 전극부(130)와 연결될 수 있다. 또한 제3 배선(905)은 복수개 마련되어 각각의 제1 터치 전극부(120)와 연결될 수 있다.
베이스층(110)의 주변 영역(NSA) 상에는 패드부(TP1, TP2)가 위치할 수 있다. 패드부(TP1, TP2)는 배선들(901, 903, 905)과 전기적으로 연결될 수 있다, 그리고 터치 제어부(200)는 패드부(TP1, TP2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서 패드부(TP1, TP2)는 제1 방향(x)을 따라 서로 이격된 제1패드부(TP1) 및 제2패드부(TP2)를 포함할 수 있다. 예시적으로 제1패드부(TP1)는 제1 배선(901) 및 제2 배선(903)과 연결되고, 제2패드부(TP2)는 제3 배선(905)과 연결될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1패드부(TP1) 및 제2패드부(TP2)는 서로 이격되지 않고 하나의 패드부를 이룰 수도 있다. 또한 제1패드부(TP1) 및 제2패드부(TP2) 각각과 연결된 배선들은 다양하게 변경될 수 있다.
상술한 실시예에 따른 터치 센서(TSM)는 제1 터치 전극(121) 및 제2 터치 전극(131)이 동일한 층에 위치하는 바, 이들을 동일한 공정 내에서 동시에 형성할 수 있는 이점, 이에 따라 제조공정이 간소해지는 이점을 갖는다. 또한, 제1 터치 전극(121) 및 제2 터치 전극(131)이 동일한 층에 위치하는 바, 터치 센서(TSM)가 박형으로 구현될 수 있는 이점을 갖는다. 아울러, 표시 패널 구동부(400)의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 통하여 노이즈 감지신호를 생성할 수 있게 되어, 터치 센서(TSM)에 별도의 노이즈 감지 라인 등의 배치 없이도 터치 센서(TSM)의 오동작을 최소화하고, 센싱 감도를 향상시킬 수 이점이 있다
도 12는 도 9의 Qb부분을 확대한 평면도이고, 도 13은 도 12의 X3-X3’를 따라 절단한 센서부 및 표시패널의 예시적 단면도이다.
도 12 및 도 13을 더 참조하면, 센서부(100)는 베이스층(110)으로서 표시 패널(예시적으로, 유기 발광 디스플레이 패널)(300)의 박막 봉지층을 포함할 수 있다. 즉, 표시 패널(300)과 센서부(100)는 일체로 이루어질 수 있다. 이하에서는 베이스층(110)과 박막 봉지층에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다. 편의상, 도 13에서는 표시 패널(300)의 각 화소에 제공되는 구성들 중, 발광 소자(일례로, 유기 발광 다이오드, OLED)와 이에 연결되는 하나의 박막 트랜지스터(TFT)만을 도시하기로 한다.
표시 패널(300)은 베이스 기판(330)과, 베이스 기판(330)의 일면 상에 제공된 발광 소자(OLED)와, 발광 소자(OLED) 상에 제공되어 적어도 상기 발광 소자(OLED)를 커버하는 박막 봉지층(110)을 포함한다. 또한, 실시예에 따라, 표시 패널(300)은 발광 소자(OLED)에 연결된 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 더 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터(TFT)는 베이스 기판(330)과 발광 소자(OLED)의 사이에 위치할 수 있다.
그 외에도 표시 패널(300)은 도시되지 않은 적어도 하나의 전원선, 신호선, 및/또는 커패시터 등을 더 구비할 수 있다.
실시예에 따라, 베이스 기판(330)은 경성 기판 또는 연성 기판일 수 있으며, 그 재료가 특별히 한정되지는 않는다. 일례로, 베이스 기판(330)은 플렉서블한 특성을 가지는 박막 필름기판일 수 있다.
베이스 기판(330)의 일면 상에는 버퍼층(BFL)이 제공된다. 버퍼층(BFL)은 베이스 기판(330)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하며 베이스 기판(330)의 평탄도를 향상시킬 수 잇다. 버퍼층(BFL)은 단일층으로 제공될 수 있으나, 적어도 2중층 이상의 다중층으로 제공될 수도 있다. 버퍼층(BFL)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등으로 형성될 수 있다.
버퍼층(BFL) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다. 박막 트랜지스터(TFT)는, 활성층(active layer: ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 실시예에 따라, 활성층(ACT)은 버퍼층(BFL) 상에 제공되며, 반도체 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 활성층(ACT)은 폴리 실리콘, 아모포스 실리콘, 산화물 반도체 등으로 이루어진 반도체 패턴일 수 있다. 활성층(ACT)의 일 영역(일례로, 게이트 전극과 중첩되는 영역)은 불순물이 도핑되지 않고, 나머지 영역은 불순물이 도핑될 수도 있다.
활성층(ACT) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공되고, 게이트 절연막(GI) 상에는 게이트 전극(GE)이 제공될 수 있다. 또한, 게이트 전극(GE) 상에는 층간 절연막(ILA)이 제공되고, 층간 절연막(ILA) 상에는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 제공될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 게이트 절연막(GI) 및 층간 절연막(ILA)을 관통하는 각각의 컨택홀(CHA)을 통해 활성층(ACT)과 접촉하고 활성층(ACT)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 상에는 보호층(PSV)이 제공된다. 보호층(PSV)은 박막 트랜지스터(TFT)를 커버할 수 있다.
보호층(PSV) 상에는 발광 소자(OLED)가 제공된다. 발광 소자(OLED)는 제1전극(EL1) 및 제2전극(EL2)과, 제1전극(EL1) 및 제2전극(EL2) 사이에 개재된 발광층(EML)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자(OLED)의 제1전극(EL1)은 애노드 전극일 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제1전극(EL1)은 보호층(PSV)을 관통하는 컨택홀(CHB)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 일 전극, 예컨대 드레인 전극(DE)과 접촉하고 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결된다.
발광 소자(OLED)의 제1전극(EL1) 등이 형성된 베이스 기판(330)의 일면 상에는 각 화소의 발광 영역(PXA)을 구획하는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 화소 정의막(PDL)은 제1전극(EL1)의 상부면을 노출하며, 각 화소 영역의 둘레를 따라 베이스 기판(330)으로부터 돌출될 수 있다.
화소 정의막(PDL)에 의해 둘러싸인 발광 영역(PXA)에는 발광층(EML)이 제공된다. 일례로, 발광층(EML)은 제1전극(EL1)의 노출된 표면 상에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 발광층(EML)은 적어도 광 생성층(light generation layer)을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 발광층(EML)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 광 생성층, 정공 억제층(hole blocking layer, HBL), 전자 수송층(electron transport layer, ETL), 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL)을 구비할 수 있다. 실시예에 따라, 발광층(EML)에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 발광층(EML)에서 생성되는 광의 색상은 마젠타(magenta), 시안(cyan), 옐로우(yellow) 중 하나일 수도 있다.
발광층(EML) 상에는 발광소자(OLED)의 제2전극(EL2)이 배치될 수 있다. 발광 소자(OLED)의 제2전극(EL2)은 캐소드 전극일 수 있다.
발광소자(OLED)의 제2전극(EL2) 상에는 상기 발광소자(OLED)의 제2전극(EL2)을 커버하는 박막 봉지층(110)이 제공될 수 있다. 박막 봉지층(110)은 발광소자(OLED)를 밀봉한다 박막 봉지층(110)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함한다. 박막 봉지층(110)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막)을 더 포함할 수 있다. 봉지 무기막은 수분/산소로부터 발광소자(OLED)를 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광소자(OLED)를 보호한다. 박막 봉지층(110)을 이용하여 발광소자(OLED)를 밀봉하는 경우, 표시 장치의 두께를 저감하고 플렉서블(flexible)한 특성을 확보할 수 있다.
박막 봉지층(110)은 다중층 또는 단일층 구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 박막 봉지층(110)은 제2전극(EL2) 상에 순차적으로 적층된 제1 봉지 무기막(111), 봉지 유기막(112) 및 제2 봉지 무기막(113)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 봉지 무기막(111) 및 제2 봉지 무기막(113)은 각각 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산질화물(SiON), 리튬 플로라이드 등으로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서 봉지 유기막(112)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
다만 박막 봉지층(110)의 구조가 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 박막 봉지층(110)의 적층구조는 다양하게 변경될 수 있다.
박막 봉지층(110) 상에는 상술한 제1 연결부(123)가 위치되고, 제1 연결부(123) 상에는 터치 센서의 절연층(IL)이 위치하고, 절연층(IL) 상에는 제1 터치 전극(121), 제2 터치 전극(131) 및 제2 연결부(133)가 위치할 수 있다. 도면에는 제1 터치 전극(121)만이 도시되어 있다. 제1 터치 전극(121)은 상술한 바와 같이 사용자에게 시인되는 것을 방지하기 위해 메쉬(mesh) 구조로 이루어질 수 있으며, 발광 영역(PXA)과 비중첩하도록 배치될 수 있다. 바꾸어 말하면, 메쉬 구조의 제1 터치 전극(121)에는 발광 영역(PXA)과 중첩하는 메쉬홀이 정의될 수 있다.
상술한 실시예에 의한 표시 장치(1)에 있어서, 표시 패널(300)은 박막 봉지층(110)을 구비한 유기 발광 디스플레이 패널로 구현되고, 박막 봉지층(110) 상에 센서부(100)의 구성들이 배치될 수 있다.
이하 도 14 및 도 15를 더 참조하여 터치 센서(TSM)의 터치 위치 검출동작 및 노이즈 상쇄(또는 제거)동작에 대해 설명한다.
도 14는 일 실시예에 따른 터치 센서의 터치 위치 검출동작 및 노이즈 상쇄 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 일 실시예에 따른 센서부와 제어부 간의 연결관계를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 14, 도 15 및 도 8을 함께 참조하면, 터치 구동부(210)는 제1 배선(901) 및 제2 배선(903)을 통해 제2 터치 전극부(130)에 구동신호(Ts)를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서 구동신호(Ts)는 제2 터치 전극부(130) 각각에 순차적으로 제공될 수 있다.
터치 검출부(270)는 제1 배선(901)을 통해 제1 터치 전극부(120)로부터 감지신호(Rs)를 전달받을 수 있다. 몇몇 실시예에서 감지신호(Rs)는 상술한 바와 같이, 제1 터치 전극부(120)와 제2 터치 전극부(130) 사이에 발생한 상호 정전용량 변화량의 정보를 포함할 수 있다. 구동신호(Ts)가 제2 터치 전극부(130)에 제공되면, 제2 터치 전극부(130)와 제1 터치 전극부(120) 사이에는 상호 정전용량(Cm)이 형성된다. 그리고 터치 입력과 같은 터치 이벤트가 발생하는 경우 상호 정전용량(Cm)에 변화가 발생할 수 있다. 또한, 제1 터치 전극부(120)는 구동신호(Ts)에 대응하는 감지신호(Rs)를 출력할 수 있으며, 제1 터치 전극부(120)가 출력한 감지신호(Rs)는 터치 검출부(270)에 입력될 수 있다. 몇몇 실시예에서 감지신호(Rs)는 상술한 상호 정전용량의 변화량 정보를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 터치 검출부(270)는 각각의 제1 터치 전극부(120)와 전기적으로 연결되는 복수의 감지채널(SC)을 포함할 수 있다. 또한 터치 검출부(270)는 감지채널(SC)에 연결되는 적어도 하나의 아날로그 디지털 변환기(analog digital converter; ADC)(273) 및 프로세서(275)를 포함할 수 있다. 이하에서는 감지채널(SC)과 아날로그 디지털 변환기(273)를 별개의 구성으로 설명하나, 다른 실시예에서 아날로그 디지털 변환기(273)는 각각의 감지채널(SC) 내에 구성될 수도 있다.
감지채널(SC)은 각각의 제1 터치 전극부(120)로부터 감지신호(Rs)를 수신하고 수신한 감지신호(Rs)를 증폭하여 출력할 수 있다. 몇몇 실시예에서 감지채널(SC)은 OP 앰프(operational amplifier)와 같은 적어도 하나의 증폭기(271)를 포함한 아날로그 프론트 엔드(analog front end)를 포함할 수 있다.
증폭기(271)는 제1 입력단자(2711), 제2 입력단자(2713) 및 출력단자(2715)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 증폭기(271)의 제1입력단자(2711), 예컨대 OP 앰프의 반전 입력 단자는 제3 배선(905) 등을 매개로 제1 터치 전극부(120)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 입력단자(2711)에는 감지신호(Rs)가 입력될 수 있다.
몇몇 실시예에서 증폭기(271)의 제2 입력단자(2713), 예컨대 OP 앰프의 비반전 입력 단자는 연결 배선(CNL) 등을 매개로 표시 패널 구동부(400) 또는 증폭 회로(230)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 노이즈 감지신호(Ns)는 증폭기(271)의 제2 입력단자(2713)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 라인 버퍼(1130)들에 저장된 디지털 비디오 데이터(DATA)들의 차이값으로부터 산출된 노이즈 감지신호(Ns)의 변동에 따라 증폭기(271) 각각의 기준 전압(레퍼런스 전압)이 함께 변동되게 된다. 즉, 디지털 비디오 데이터(DATA)에 따라 출력되는 ELVSS 전원 전압의 파형 변화에 따라 증폭기(271) 각각의 기준 전위가 변동될 수 있다.
라인 버퍼(1130)에 저장된 디지털 비디오 데이터(DATA)들의 차이값을 통하여 생성된 노이즈 감지신호(Ns)를 이용하여 증폭기(271)의 기준 전위를 변동시키게 되면, 센서부(100)에서 발생되는 노이즈를 상쇄(또는 제거)할 수 있다. 이에 따라, 증폭기(271)의 출력단자(2715)에서 출력되는 신호는 노이즈가 제거된 감지신호일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 감지채널(SC)은 증폭기(271)의 제1 입력단자(2711)와 출력단자(2715) 사이에 서로 병렬로 연결된 커패시터(C) 및 리셋 스위치(SW)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 예시에서는 증폭기(271)가 반전 증폭기 형태로 구현됨을 기재하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서 증폭기(271)는 비반전 증폭기 등의 형태로 구현될 수도 있다.
증폭기(271)의 출력단자(2715)는 아날로그 디지털 변환기(273)와 전기적으로 연결될 수 있다.
아날로그 디지털 변환기(273)는 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 실시예에 따라, 아날로그 디지털 변환기(273)는 각각의 제1 터치 전극부(120)와 1:1로 대응하도록 제1 터치 전극부(120)의 개수만큼 구비될 수 있다. 또는, 다른 실시예에서는 각각의 제1 터치 전극부(120)가 하나의 아날로그 디지털 변환기(273)를 공유하도록 구성될 수도 있으며, 이러한 경우 감지채널을 선택하기 위한 별도의 스위치 회로가 더 구비될 수 있다.
프로세서(275)는 아날로그 디지털 변환기(273)로부터의 변환 신호(디지털 신호)를 신호 처리하고, 신호 처리 결과에 따라 터치 입력을 검출한다. 일례로, 프로세서(275)는 증폭기(271)에서 증폭되고 아날로그 디지털 변환기(273)에서 변환된 제1감지신호를 종합적으로 분석하여 터치 입력의 발생 여부 및 그 위치를 검출할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(275)는 마이크로 프로세서(Microprocessor: MPU)로 구현될 수 있다. 이 경우, 터치 검출부(270)의 내부에는 프로세서(275)의 구동에 필요한 메모리가 추가적으로 구비될 수 있다. 한편, 프로세서(275)의 구성이 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로서, 프로세서(275)는 마이크로 컨트롤러(Microcontroller: MCU) 등으로 구현될 수도 있다.
터치 제어부(200)는 감지채널(SC)들의 제2입력단자(2713)와 표시 패널 구동부(400) 사이에 연결되는 증폭 회로(230)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 증폭 회로(230)는 적어도 하나의 증폭기(231)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 증폭기(231)는 연결 배선(CNL)을 통해 표시 패널 구동부(400)의 노이즈 감지신호 생성부(497)에 연결되는 제1입력단자(2311)와, 적어도 하나의 저항(Ra)을 경유하여 출력 단자(2315)에 연결되는 제2입력단자(2313)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1입력단자(2311) 및 제2입력단자(2313)는 각각 반전 입력 단자 및 비반전 입력 단자일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 참고적으로 도 15의 Ra 및 Rb는 증폭기(231)의 입출력 임피던스를 예시적으로 도시한 것이다.
이러한 증폭 회로(230)는 연결 배선(CNL)을 경유하여 표시 패널 구동부(400)로부터 노이즈 감지신호(Ns)를 수신하고, 노이즈 감지신호(Ns)를 증폭기(231)의 게인 값에 대응하는 정도로 증폭하여 각각의 감지채널(SC)로 출력할 수 있다. 이때, 증폭 회로(230)의 게인 값을 조정함으로써 감지채널(SC)로 입력되는 노이즈 감지신호(Ns)의 크기를 용이하게 조절할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 터치 전극부(120)로부터 출력되는 감지신호(Rs)에 포함된 노이즈 성분이 감지채널(SC)의 내부에서 효과적으로 상쇄될 수 있도록 증폭 회로(230)의 게인 값을 조정할 수 있다.
몇몇 실시예에서 증폭 회로(230)는 스위치 회로를 더 포함할 수 있고, 스위칭 동작을 통하여 도 7과 같이 제5 수평 주기(H5) 동안에는 표시 패널 구동부(400)로부터 노이즈 감지신호(Ns)를 수신할 수 있으며, 제1 내지 제4 수평 주기(H1, H2, H3, H4)동안에는 표시 패널 구동부(400)로부터 노이즈 감지신호(Ns)를 수신하지 않을 수도 있다.
실시예에 따라, 증폭 회로(230)는 증폭기(231)의 출력 단자(2915)와 소정의 기준 전원(GND), 예컨대 그라운드 전원 사이에 서로 병렬로 연결되는 복수의 가변 저항들(VR1, VR2, VR3, VR4)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 증폭 회로(230)는 감지채널(SC)의 개수에 상응하는 개수의 가변 저항들(VR1, VR2, VR3, VR4)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 각각의 감지채널(SC)은 증폭 회로(230)에 제공된 가변 저항들(VR1, VR2, VR3, VR4) 중 서로 다른 가변 저항에 연결될 수 있다. 예컨대, 도 15를 기준으로 최상측에 위치하는 첫 번째 감지채널(SC)의 제2입력 단자(2713)는 제1 가변 저항(VR1)에 연결되고, 두 번째 감지채널(SC)의 제2 입력단자(2713)는 제2 가변 저항(VR2)에 연결될 수 있다. 또한, 세 번째 감지채널(SC)의 제2 입력 단자(2713)는 제3 가변 저항(VR3)에 연결되고, 네 번째 감지채널(SC)의 제2 입력 단자(2713)는 제4 가변 저항(VR4)에 연결될 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 각각의 감지채널(SC)로 입력되는 감지신호(Rs)에 포함된 노이즈 성분의 크기에 따라 해당 감지채널(SC)의 제2 입력 단자(2713)로 입력되는 노이즈 감지신호(Ns)의 게인 값을 독립적으로 조정할 수도 있다. 일례로, 제1 터치 전극부(120)의 위치 별로, 각각의 제1 터치 전극부(120)에 연결된 감지채널(SC)들로 입력되는 노이즈 감지신호(Ns)의 게인 값을 차등적으로 적용할 수 있다. 예컨대, 제1 터치 전극부(120)가 이루는 전극행 중 도 15를 기준으로 최상측에 위치하는 전극행을 첫번째 전극행이라고 지칭하고 최하측에 위치하는 전극행을 마지막 전극행이라고 지칭하면, 감지 영역(SA)에서 첫번째 전극행으로부터 마지막 전극행으로 갈수록 센서부(100)로 유입되는 노이즈 감지신호(Ns)의 크기가 변화할 수 있다. 예시적으로 감지 영역(SA)에서 첫번째 전극행으로부터 마지막 전극행으로 갈수록 센서부(100)로 유입되는 노이즈 감지신호(Ns)의 크기가 점진적으로 감소할 경우, 첫 번째 전극행의 제1 터치 전극부(120)에 연결된 첫 번째 감지채널(SC)로부터, 마지막 전극행의 제1 터치 전극부(120)에 연결된 마지막 감지채널(SC)로 갈수록 노이즈 감지신호(Ns)의 게인 값을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 센서부(100) 내부에서의 제1 터치 전극부(120)의 상하 위치(예컨대, Y 좌표)별로 감지신호(Rs)에 포함된 노이즈 성분을 보다 효과적으로 상쇄할 수 있도록 노이즈 감지신호(Ns)의 게인 값을 독립적으로 조정할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 의하면, 제2 터치 전극부(130)가 순차적으로 구동되는 기간 중, 각각의 제2 터치 전극부(130)가 구동되는 서브 기간 단위로 가변 저항들(VR1, VR2, VR3, VR4)의 저항 값을 조정함으로써, 상기 서브 기간 단위로 노이즈 감지신호(Ns)의 게인 값을 독립적으로 조정할 수도 있다. 이에 따라, 센서부(100)의 좌우 위치(예컨대, X 좌표)별로도 발생할 수 있는 노이즈의 크기 편차도 보상할 수 있게 된다. 따라서, 상술한 실시예에 의하면, 감지신호(Rs)에 포함된 노이즈 성분을 보다 정확하고 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 노이즈 제거 방법을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 16을 참조하면, 먼저 N번째 라인 버퍼(1130)에 저장된 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값(DSS2)을 산출한다(S10). 그 다음으로 N+1번째 라인 버퍼에 저장된 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값(DSS1)을 산출한다(S20).
예를 들어, 도 6과 같이, 제1 합산부(491)가 제2 라인 버퍼(1132)에 저장된 제2 디지털 비디오 데이터(DATA2)를 전달받아 제2 데이터 합산값(DSS2)을 산출하고, 제2 합산부(493)가 제3 라인 버퍼(1133)로부터 제1 디지털 비디오 데이터(DATA1)를 전달받아 제1 데이터 합산값(DSS1)을 산출한다. 이와 같은, 제2 데이터 합산값(DSS2) 및 제1 데이터 합산값(DSS1) 산출 단계는 이시(異時)에 이루어질 수 있고, 동시(同時)에 이루어질 수도 있다
그 다음으로, 제1 데이터 합산값(DSS1)과 제2 데이터 합산값(DSS2)을 비교하여 차이값을 산출한다(S30).
예를 들어, 도 6과 같이, 차이값 산출부(495)는 제1 합산부(491) 및 제2 합산부(493)로부터 전달받은 제1 데이터 합산값(DSS1)과 제2 데이터 합산값(DSS2)을 비교하여 차이값(DV)을 산출할 수 있다.
그 다음으로, 차이값(DV)을 통하여 노이즈 감지신호(Ns)를 생성하여 터치 제어부(200)로 전달한다(S40).
예를 들어, 도 6과 같이, 노이즈 감지신호 생성부(497)는 차이값 산출부(495)로부터 전달 받은 차이값(DV)을 노이즈 값으로 하여 이에 대응하는 노이즈 감지신호(Ns)를 생성하여 터치 제어부(200)에 전달할 수 있다.
그 다음으로 터치 제어부(200)는 전달 받은 노이즈 감지신호(Ns)를 이용하여 노이즈 캔슬링(노이즈의 제거 또는 상쇄)을 수행한다(S50). 터치 제어부(200)의 노이즈 캔슬링에 대해서는 도 14 및 도 15를 결부하여 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다.
상술한 실시예에 따른 터치 센서(TSM)는, 표시 패널(300) 등으로부터 유입되는 노이즈 신호를 효과적으로 상쇄할 수 있으며, 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 노이즈 신호에 따른 터치 센서(TSM)의 오동작을 최소화하고, 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 센서부 200: 터치 제어부
210: 터치 구동부 230: 증폭 회로
270: 터치 감지부 300: 표시 패널
400: 표시 패널 구동부 410: 타이밍 제어부
430: 데이터 구동부 450: 주사 구동부
470: 전원 공급부 490: 노이즈 산출부
491: 제1 합산부 493: 제2 합산부
495: 차이값 산출부 497: 노이즈 감지신호 생성부
1131: 제1 라인 버퍼 1132: 제2 라인 버퍼
1133: 제3 라인 버퍼 DATA1: 제1 디지털 비디오 데이터
DATA2: 제2 디지털 비디오 데이터 DSS1: 제1 데이터 합산값
DSS2: 제2 데이터 합산값 DV: 차이값
Ns: 노이즈 감지신호

Claims (20)

  1. 터치 제어부를 포함하는 터치 센서;
    상기 터치 센서 하부에 배치되고, 화상 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널과 전기적으로 연결되고, 상기 표시 패널의 구동에 필요한 신호를 공급하도록 구성된 표시 패널 구동부를 포함하고,
    상기 표시 패널 구동부는 상기 터치 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 터치 제어부에 노이즈 감지신호를 전달하도록 구성된 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시 패널 구동부는, 디지털 비디오 데이터를 출력하도록 구성된 데이터 구동부와, 상기 디지털 비디오 데이터를 입력 받고 노이즈 감지신호를 생성하여 상기 터치 제어부로 전달하도록 구성된 노이즈 산출부를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는, 상기 디지털 비디오 데이터가 저장되도록 구성된 복수의 라인 버퍼와, 상기 복수의 라인 버퍼와 연결된 아날로그 처리부를 포함하고,
    상기 복수의 라인 버퍼는 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 아날로그 처리부 및 상기 노이즈 산출부로 각각 전달하도록 구성된 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 라인 버퍼는 제3 디지털 비디오 데이터가 저장된 제1 라인 버퍼, 제2 디지털 비디오 데이터가 저장된 제2 라인 버퍼 및 제1 디지털 비디오 데이터가 저장된 제3 라인 버퍼를 포함하고,
    상기 제2 라인 버퍼 및 상기 제3 라인 버퍼는 상기 제2 디지털 비디오 데이터 및 상기 제1 디지털 비디오 데이터를 상기 노이즈 산출부로 각각 전달하도록 구성되고, 상기 제2 디지털 비디오 데이터 및 상기 제1 디지털 비디오 데이터 각각은 제1 수평 라인분의 디지털 비디오 데이터인 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는, 상기 제1 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제1 합산부와, 상기 제2 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제2 합산부를 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는 상기 제1 합산부로부터 상기 제1 데이터 합산값을 전달받고, 상기 제2 합산부로부터 상기 제2 데이터 합산값을 전달받으며, 상기 제1 데이터 합산값과 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하도록 구성된 차이값 산출부를 더 포함하는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는 상기 차이값 산출부로부터 상기 차이값을 전달받아 상기 노이즈 감지신호를 생성하고, 상기 노이즈 감지신호를 상기 터치 제어부로 전달하도록 구성된 노이즈 감지신호 생성부를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는, 상기 복수의 라인 버퍼 중 하나와 전기적으로 연결되어 샘플링 클럭을 전달하도록 구성된 쉬프트 레지스터와, 상기 복수의 라인 버퍼 중 하나와 전기적으로 연결되어 상기 디지털 비디오 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 수신부를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 센서는 센서부를 더 포함하고,
    상기 센서부는,
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 제1 방향을 따라 배열되고, 상기 제1 방향을 따라 서로 전기적으로 연결된 복수의 제1 터치전극을 포함하는 제1 터치전극부;
    상기 베이스층 상에 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배열되고 상기 제2 방향을 따라 서로 전기적으로 연결된 복수의 제2 터치전극을 포함하는 제2 터치전극부를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 터치전극부와 연결되고 상기 제1 터치전극부로부터 감지신호를 수신하여 터치 위치를 검출하도록 구성된 터치 검출부를 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 터치 검출부는, 상기 노이즈 산출부로부터 노이즈 감지신호를 수신하고, 상기 노이즈 감지신호에 기초하여 상기 감지신호의 노이즈를 상쇄하도록 구성된 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 터치 검출부와 상기 노이즈 산출부 사이에 연결된 증폭 회로를 더 포함하고,
    상기 증폭 회로는 상기 노이즈 산출부와 연결된 증폭기와, 상기 증폭기의 출력 단자에 서로 병렬로 연결되는 복수의 가변 저항들을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 터치전극부는 상기 복수의 제1 터치전극 중 상기 제1 방향을 따라 이웃하는 두개의 제1 터치전극을 연결하는 제1 연결부를 더 포함하고,
    상기 제2 터치전극부는 상기 복수의 제2 터치전극 중 상기 제2 방향을 따라 이웃하는 두개의 제2 터치전극을 연결하고 상기 제1 연결부와 절연된 제2 연결부를 더 포함하며,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 서로 다른 층에 배치된 표시 장치.
  14. 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 배치되는 터치 센서; 및
    상기 표시 패널 및 상기 터치 센서 각각에 전기적으로 연결된 노이즈 산출부를 포함하고,
    상기 노이즈 산출부는 상기 표시 패널에 출력될 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터와 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터의 차이값을 통하여 노이즈 감지신호를 생성하여 상기 터치 센서에 전달하도록 구성된 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는, 상기 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제1 합산부와, 상기 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하도록 구성된 제2 합산부를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는 상기 제1 합산부로부터 상기 제1 데이터 합산값을 전달받고, 상기 제2 합산부로부터 상기 제2 데이터 합산값을 전달받으며, 상기 제1 데이터 합산값과 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하도록 구성된 차이값 산출부를 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 노이즈 산출부는 상기 차이값 산출부로부터 상기 차이값을 전달받아 상기 노이즈 감지신호를 생성하고, 상기 노이즈 감지신호를 상기 터치 센서로 전달하도록 구성된 노이즈 감지신호 생성부를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계; 및
    상기 터치 제어부에서 상기 노이즈 감지신호에 기초하여 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 노이즈 제거 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계는,
    상기 표시 패널에 순차적으로 출력될 제1 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제1 데이터 합산값을 생성하고, 제2 수평 주기의 디지털 비디오 데이터를 합산하여 제2 데이터 합산값을 생성하는 단계를 더 포함하는 노이즈 제거 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 표시 패널에 출력될 디지털 비디오 데이터를 이용하여 노이즈 감지신호를 생성하여 터치 제어부로 전달하는 단계는,
    상기 제1 데이터 합산값 및 상기 제2 데이터 합산값을 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값을 기초로 노이즈 감지신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 노이즈 제거 방법.
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