KR101527304B1 - 터치 스크린, 터치 스크린의 스택업 및 터치 스크린을 동작시키는 방법 - Google Patents

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Abstract

용량성 요소들을 갖는 디스플레이 픽셀들을 포함하는 터치 스크린이 제공된다. 이 터치 스크린은 인접하는 디스플레이 픽셀들 내의 용량성 요소들을 연결하는 제1 공통 전압 라인들 및 제1 공통 전압 라인들을 연결하는 제2 공통 전압 라인을 포함한다. 픽셀들은 공통 전압 라인들에 틈을 포함함으로써 전기적으로 분리된 영역들로 형성될 수 있다. 영역들은 자극 신호들에 의해 자극되는 구동 영역, 자극 신호들에 대응하는 감지 신호들을 수신하는 감지 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 접지 영역이 감지 영역 및 구동 영역 간에 또한 포함될 수 있다. 보호층이 실질적으로 고저항 재료로 형성되고 감지 영역을 보호하도록 배치될 수 있다. 블랙 마스크 라인 및 블랙 마스크 라인 아래의 도전 라인이, 예컨대 픽셀 영역 및 터치 스크린 경계 밖의 터치 회로 간의 저저항 경로를 제공하도록 포함될 수 있다.

Description

터치 스크린, 터치 스크린의 스택업 및 터치 스크린을 동작시키는 방법{TOUCH SCREEN, STACKUP OF A TOUCH SCREEN AND METHOD FOR OPERATING A TOUCH SCREEN}
본 발명은 일반적으로 용량성 요소(capacitive element)들을 포함하는 픽셀들을 갖는 디스플레이들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디스플레이상에 이미지를 생성하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하는 픽셀들의 용량성 요소들이 디스플레이 위 또는 그 부근에서의 터치 이벤트들을 감지하는 터치 감지 시스템의 일부를 또한 형성하는 디스플레이들에 관한 것이다.
버튼 또는 키, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 터치 센서 패널, 터치 스크린 등과 같은 여러 유형의 입력 장치들이 현재 컴퓨팅 시스템에서 작동을 수행하는데 이용가능하다. 터치 스크린은, 특히, 작동이 쉽고 다용도이며 가격이 내려가고 있어 점차적으로 호응을 얻고 있다. 터치 스크린은 터치 감지 표면을 갖는 투명 패널이 될 수 있는 터치 센서 패널, 및 터치 감지 표면이 디스플레이 장치의 가시 영역 중 적어도 일부를 커버할 수 있도록 패널 뒤에 부분적으로 또는 전체적으로 위치할 수 있는 액정 디스플레이(LCD)와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되고 있는 사용자 인터페이스(UI)에 의해 전용되는 위치에서 손가락, 스타일러스, 또는 기타 물체를 이용하여 터치 센서 패널을 터치함으로써 다양한 기능들을 수행할 수 있게 한다. 일반적으로, 터치 스크린은 터치 이벤트 및 터치 센서 패널 상의 터치 이벤트의 위치를 인식할 수 있고, 컴퓨팅 시스템은 터치 이벤트 시 나타나는 디스플레이에 따라 터치 이벤트를 해석할 수 있으며, 그 후 터치 이벤트에 기초하여 하나 이상의 액션을 수행할 수 있다.
상호 정전용량(mutual capacitance) 터치 센서 패널들이 실질적으로 투명한 기판 상에서 수평 및 수직 방향으로 행 및 열로 종종 배열되는, 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)과 같은 실질적으로 투명한 도전 재료로 된 구동 및 감지 라인들의 매트릭스로 형성될 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 용량성 터치 감지 패널들이 디스플레이 상에 겹쳐 놓여 터치 스크린을 형성할 수 있는 것은 이들의 실질적인 투명성 때문이다. 그러나, 디스플레이를 터치 센서 패널과 겹쳐 놓는 것은 무게 및 두께를 증가시키고 디스플레이의 밝기를 감소시키는 문제점을 가질 수 있다.
본 발명은 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로, 이러한 이중 기능 용량성 요소들은 디스플레이상에 이미지를 생성하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하고, 또한 디스플레이 위 또는 부근의 터치 이벤트들을 감지하는 터치 감지 시스템의 일부를 형성한다. 용량성 요소들은, 예컨대 LCD 디스플레이의 픽셀들 내의 커패시터들이 될 수 있는데, 이 커패시터들은 각각이 디스플레이 시스템의 픽셀의 픽셀 저장 커패시터 또는 전극으로서 개별적으로 작동하도록 구성되고, 및 터치 감지 시스템의 요소들로서 집합적으로 작동하도록 또한 구성된다.
이러한 방식으로, 예컨대, 통합된 터치 감지 성능을 갖는 디스플레이가 더 적은 부품 및/또는 프로세싱 단계들을 이용하여 제조될 수 있고, 디스플레이 자체는 더 얇아지고 더 밝아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 LCD 픽셀을 포함하는 LCD 디스플레이 예의 부분 회로도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 수직 및 수평 공통 전극 라인들 내의 틈들(breaks)에 의해 형성된 영역들의 예를 도시한 도면.
도 3은 구동 영역의 픽셀(301) 및 감지 영역 예의 픽셀(303)의 부분적인 회로도.
도 4a는 본 발명의 실시예들에 따른 LCD 단계 동안 및 터치 단계 동안 구동 영역의 픽셀들에 적용되는 신호들 예를 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예들에 따른 LCD 단계 동안 및 터치 단계 동안 감지 영역의 픽셀들에 적용되는 신호들 예를 도시한 도면.
도 5a는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 단계 동안 구동 영역의 저장 커패시터의 작동 예를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 단계 동안 감지 영역의 저장 커패시터의 작동 예를 도시한 도면.
도 6a는 본 발명의 실시예들에 따른 LCD 요소들 및 터치 센서들로 동작하는 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀 영역들을 갖는 터치 스크린 예의 부분도.
도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린의 경계 영역들에서 이어지는 금속 트레이스들(traces)을 포함하는 터치 스크린 예의 부분도.
도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린의 경계 영역 내의 금속 경로들에 대한 행 및 열 패치들의 연결 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 열 및 인점 행 패치들 예의 상면도.
도 8a는 본 발명의 실시예들에 따른 손가락 터치의 x 좌표 대 넓은 간격들을 갖는 단일 열 내의 두 인접하는 터치 픽셀들에 대하여 한 터치 픽셀에서 보여지는 상호 정전용량의 플롯 예를 도시한 도면.
도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 손가락 터치의 x 좌표 대 공간 보정(interpolation)이 제공되는 넓은 간격들을 갖는 단일 열 내의 두 인접하는 터치 픽셀들에 대하여 한 터치 픽셀에서 보여지는 상호 정전용량의 플롯 예를 도시한 도면.
도 8c는 본 발명의 실시예들에 따른 더 큰 터치 픽셀 간격들에 대해 유용한 행 및 인접 열 패치 패턴의 예의 상면도.
도 9a는 본 발명의 실시예들에 따른 다각형 영역들(벽돌들)의 행 및 열로 형성되는 감지(또는 구동) 영역을 포함하는 터치 스크린 예를 도시한 도면.
도 9b는 도 9a의 터치 스크린 예의 부분의 클로즈업 보기를 도시한 도면.
도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽돌들을 결합시키는 yVcom 라인들을 버스 라인들로 연결시키고 행 C0 및 C1과 연관된 벽돌들을 포함하는 도 9a의 터치 스크린 예의 일부를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 연결 yVcom 라인들 및 감지 영역들 간의 표류(stray) 정전용량을 더욱 감소시킬 수 있는 지그재그 더블 보정된 터치 스크린 예의 일부를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 비결정성 실리콘(a-Si)을 이용하는 예시적인 전기적으로 제어되는 복굴절(electrically controlled birefringence; ECB) LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제1 금속 층(M1)의 패터닝(patterning)을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 다결정-Si의 섬 패턴이 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내에 형성되는 패터닝 단계를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀 내에 형성되는 연결들을 도시한 도면.
도 14은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 평탄화(planarization; PLN) 접촉 층들을 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 반사면(REF) 층들을 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 패시베이션(passivation; PASS) 접촉들을 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내에 픽셀 전극들을 형성하는 IPO와 같은 반투명 도전 재료 층들을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 완성된 픽셀들의 평면도.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 완성된 픽셀들의 측면도.
도 21 및 22는 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 저장 커패시턴스의 비교 분석을 도시한 도면.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀들에 대한 개구율(aperture ratio) 추정을 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 a-Si를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 수정 예를 도시한 도면.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 저온 폴리크리스탈 실리콜(low temperature polycrystalline silicon; LTPS)을 이용하는 예시적인 평면 정렬 스위칭(in-plane switching; IPS) LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 다결정-Si 층의 패터닝을 도시한 도면.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제1 금속 층(M1)의 패터닝을 도시한 도면.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들에 형성된 바이어스(vias)를 도시한 도면.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 도시한 도면.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들 상에 형성되는, ITO와 같은 투명 도전 재료의 제1 층을 도시한 도면.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 연결을 도시한 도면.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀 상에 형성된, ITO와 같은 투명 도전체의 제2 층을 도시한 도면.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 완성된 픽셀들의 평면도.
도 33은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀의 측면도.
도 34는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 두 픽셀들의 저장 커패시턴스들을 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 다결정-Si 층의 패터닝을 도시한 도면.
도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제1 금속 층(M1)의 패터닝을 도시한 도면.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들 내에 형성되는 바이어스를 도시한 도면.
도 38은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 도시한 도면.
도 39은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들 상에 형성되는, ITO와 같은 투명 도전 재료의 제1 층을 도시한 도면.
도 40은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 연결들을 도시한 도면.
도 41은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층 내에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀들 상에 형성되는, ITO와 같은 투명 도전체의 제2 층을 도시한 도면.
도 42는 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 완성된 픽셀들의 평면도.
도 43은 본 발명의 실시예들에 따른 yVcom 라인이 M2 층에 형성되는 LTPS를 이용하는 예시적인 IPS LCD 디스플레이 내의 픽셀의 측면도.
도 44는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 다결정-Si의 반도체 층을 도시한 도면.
도 45는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 제1 금속 층(M1)을 도시한 도면.
도 46은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 연결들을 도시한 도면.
도 47은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 제2 금속 측(M2)을 도시한 도면.
도 48은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 연결 층을 도시한 도면.
도 49는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 반사면 층을 도시한 도면.
도 50은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 ITO 층을 도시한 도면.
도 51은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 완성된 픽셀을 도시한 도면.
도 52는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀의 측면도.
도 53은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀의 저장 커패시턴스의 계산을 도시한 도면.
도 54은 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 픽셀들의 개구율 추정을 도시한 도면.
도 55는 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 예시적인 ECB LCD 디스플레이 내의 수정 예를 도시한 도면.
도 56은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 접지 분리 영역을 포함하는 터치 스크린의 일부를 도시한 도면.
도 57은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 고저항 보호를 도시하는 도 56의 터치 스크린 예의 측면도.
도 58은 본 발명의 실시예들에 따른 블랙 마스크의 블랙 마스크 라인들 및 블랙 마스크 라인들 아래의 금속 라인들을 포함하는 예시적인 터치 스크린의 일부의 측면도.
도 59는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 블랙 마스크 레이아웃을 도시한 도면.
도 60은 픽셀 영역들이 복수의 기능들을 하는 예시적인 IPS-기반 터치 감지 디스플레이를 도시한 도면.
도 61은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면.
도 62a는 본 발명의 실시예들에 따른 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 모바일 전화기를 도시한 도면.
도 62b는 본 발명의 실시예들에 따른 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 디지털 매체 재생기를 도시한 도면.
도 62c는 본 발명의 실시예들에 따른 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 터치 스크린을 포함할 수 있는 예시적인 퍼스널 컴퓨터를 도시한 도면.
바람직한 실시예들의 다음의 설명에서, 본 명세서의 일부가 되는 첨부된 도면들을 참조하고, 도면에서 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시예들의 예시에 의해 설명된다. 본 발명의 실시예들의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들이 사용될 수 있고 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로, 이 이중 기능 용량성 요소들은 디스플레이 상에 이미지를 생성하는 디스플레이 시스템의 일부를 형성하고, 디스플레이 위 또는 부근에서 터치 이벤트들을 감지하는 터치 감지 시스템의 일부를 형성한다. 용량성 요소들은, 예컨대 개별적으로 디스플레이 시스템 내의 픽셀의 픽셀 저장 커패시터 또는 전극으로 작동하고 집합적으로 터치 감지 시스템의 요소들로 작동하도록 구성되는 LCD 디스플레이의 픽셀들 내의 커패시터들이 될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로, 통합된 터치 감지 성능을 갖는 디스플레이가 보다 적은 부품 및/또는 프로세싱 단계를 이용하여 제조될 수 있고, 디스플레이 자체가 보다 얇고 밝아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 LCD 픽셀을 포함하는 예시적인 LCD 디스플레이(100)의 부분 회로도이다. 패널(100)의 픽셀들은 이들이 LCD 픽셀들 및 터치 센서 요소들로서 이중 기능을 할 수 있도록 구성된다. 즉, 픽셀들은 픽셀들의 LCD 디스플레이 회로의 부분으로 작동할 수 있고 또한 터치 감지 회로의 요소들로서 작동할 수 있는 용량성 요소들 또는 전극들을 포함한다. 이러한 방식으로, 패널(100)은 통합된 터치 감지 성능을 갖는 LCD 디스플레이로서 작동할 수 있다. 도 1은 디스플레이(100)의 픽셀들(101, 102, 103 및 104)의 세부내용을 보여준다.
픽셀(102)은 게이트(155a), 소스(155b), 및 드레인(155c)을 갖는 박막 트랜지스터(TFT, 155)를 포함한다. 픽셀(102)은 또한 상위 전극(157a) 및 하위 전극(157b)을 갖는 저장 커패시터 Cst(157), 픽셀 전극(159a) 및 공통 전극(159b)을 갖는 액정 커패시터 Clc(159), 및 컬러 필터 전압 소스 Vcf(161)를 또한 포함한다. 만약 픽셀이 평면 정렬 스위칭(in-plane-switching; IPS) 장치이면, Vcf는, 예컨대 Cst(157)와 병렬로 공통 전압 라인에 연결되는 주변 필드 전극이 될 수 있다. 만약 픽셀이 IPS를 활용하지 않으면, Vcf(151)는, 예컨대 컬러 필터 유리 상의 ITO 층이 될 수 있다. 픽셀(102)은 또한 녹색(G) 데이터를 위한 데이터 라인, Gdata 라인(117)의 일부(117a) 및 게이트 라인(113)의 일부(113b)를 포함한다. 게이트(155a)는 게이트 라인 일부(113b)에 연결되고, 소스(155b)는 Gdata 라인 일부(117a)에 연결된다. Cst(157)의 상위 전극(157a)은 TFT(155)의 드레인(155c)에 연결되고, Cst(157)의 하위 전극(157b)은 x-방향으로 이어지는 공통 전압 라인, xVcom(121)의 일부(121b)에 연결된다. Clc(159)의 픽셀 전극(159a)은 TFT(155)의 드레인(155c)에 연결되고, Clc(159)의 공통 전극(159b)은 Vcf(151)에 연결된다.
픽셀(103)의 회로도가 픽셀(102)의 것과 동일하다. 그러나, 픽셀(103)을 통해 이어지는 컬러 데이터 라인(119)은 청색(B) 데이터를 운반한다. 픽셀들(102 및 103)은, 예컨대 기존의 LCD 픽셀들이 될 수 있다.
픽셀들(102 및 103)과 유사하게, 픽셀(101)을 게이트(105a), 소스(105b), 및 드레인(105c)을 갖는 박막 트랜지스터(TFT, 105)를 포함한다. 픽셀(101) 또한 상위 전극(107a) 및 하위 전극(107b)을 갖는 저장 커패시터 Cst(107), 픽셀 전극(109a) 및 공통 전극(109b)을 갖는 액정 커패시터 Clc(109), 및 컬러 필터 전압 소스 Vcf(111)를 또한 포함한다. 픽셀(101)은 또한 적색(R) 데이터를 위한 데이터 라인, Rdata 라인(115)의 일부(115a) 및 게이트 라인(113)의 일부(113a)를 포함한다. 게이트(105a)는 게이트 라인 일부(113a)에 연결되고, 소스(105b)는 Rdata 라인 일부(115a)에 연결된다. Cst(107)의 상위 전극(107a)은 TFT(105)의 드레인(105c)에 연결되고, Cst(107)의 하위 전극(107b)은 xVcom(121)의 일부(121a)에 연결된다. Clc(109)의 픽셀 전극(109a)은 TFT(105)의 드레인(105c)에 연결되고, Clc(109)의 공통 전극(109b)은 Vcf(111)에 연결된다.
픽셀들(102 및 103)과 달리, 픽셀(101)은 또한 y 방향으로 이어지는 공통 전압 라인, yVcom(123)의 일부(123a)를 포함한다. 또한, 픽셀(101)은 일부(121a)를 일부(123a)에 연결하는 연결(127)을 포함한다. 따라서, 연결(127)은 xVcom(121) 및 yVcom(123)을 연결한다.
픽셀(104)은 yVcom(125)의 일부(125a)가 틈(개구, 131)을 갖고, xVcom(121)의 일부(121b)가 틈(133)을 갖는 것을 제외하고는 픽셀(101)과 유사하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 픽셀들(101, 102 및 103)의 저장 커패시터들의 하위 전극이 xVcom(121)에 의해 함께 연결된다. 이는 많은 LCD 패널들의 종래의 연결 유형이고, 종래의 게이트 라인, 데이터 라인 및 트랜지스터와 함께 사용되는 경우, 픽셀들이 어드레스되도록 한다. 수평 공통 전압 라인들로의 연결들과 함께 수직 공통 전압 라인들의 추가는 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, x 방향 및 y 방향의 픽셀들의 그룹화를 가능하게 한다. 예를 들어, yVcom(123) 및 xVcom(121)로의 연결(127)은 픽셀들(101, 102 및 103)의 저장 커패시터들이 픽셀들(101, 102 및 103)의 위 아래에 있는 픽셀들의 저장 커패시터들에 연결되도록 할 수 있다(위 아래의 픽셀들은 도시되지 않음). 예를 들어, 픽셀들(101, 102 및 103)의 바로 위에 있는 픽셀들은 픽셀들(101, 102 및 103)과 각각 동일한 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 픽셀들(101, 102 및 103)의 바로 위에 있는 픽셀들의 저장 커패시터들은 픽셀들(101, 102 및 103)의 저장 커패시터들에 연결된다.
일반적으로, LCD 패널은 패널 내의 모든 픽셀들의 저장 커패시터들이, 예컨대 복수의 수평 공통 전극 라인들로의 연결을 갖는 적어도 하나의 수직 공통 전극 라인을 통해 함께 연결되도록 구성될 수 있다. 또 다른 LCD 패널은 픽셀들의 다른 그룹들이 함께 연결되어 함께 연결된 저장 커패시터들의 복수의 분리된 영역들을 형성하도록 구성될 수 있다.
분리된 영역들을 형성하는 한 가지 방법은 수평 및/또는 수직 공통 라인들 내의 틈들(개구)을 형성하는 것이다. 예를 들어, 패널(100)의 yVcom(125)은 틈(131)을 갖고, 이는 틈 위의 픽셀들이 틈 아래의 픽셀들로부터 격리되도록 할 수 있다. 마찬가지로, xVcom(121)은 틈(133)을 갖고, 이는 틈의 오른쪽 픽셀들이 틈의 왼쪽 픽셀들로부터 격리되도록 할 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 수직 및 수평 공통 전압 라인들 내의 틈들에 의해 형성되는 예시적인 영역을 도시한다. 도 2a는 TFT 유리 영역 레이아웃을 보여준다. 도 2a는 영역(201), 영역(205), 및 영역(207)을 보여준다. 각 영역(201, 205 및 207)이 복수의 픽셀들의 저장 커패시터들(자세히 도시되지 않음)을 수직 방향(y 방향) 및 수평 방향(x 방향)의 공통 전압 라인들을 통해 링크함으로써 형성된다. 예를 들어, 도 2a의 확대된 영역은 픽셀 블록들(203a-e)을 보여준다. 픽셀 블록은 하나 이상의 픽셀들을 포함하고, 이 안에는 적어도 하나의 픽셀이 수직 공통 라인, yVcom을 포함한다. 예를 들어, 도 1은 픽셀들(101-103)을 포함하는 픽셀 블록을 도시하고, 여기서 픽셀(101)은 yVcom(123)을 포함한다. 도 2a에서 보여진 바와 같이, 픽셀 블록(203a)은 수평 공통 라인 xVcom(206)을 통해 수평 방향으로 픽셀 블록(203b)으로 연결된다. 유사하게, 픽셀 블록(203a)은 수직 공통 라인 yVcom(204)을 통해 수직 방향으로 픽셀 블록(203c)에 연결된다. xVcom(206) 내의 틈이 블록(203a)이 블록(203d)에 연결되는 것을 방지하고, yVcom(204) 내의 틈이 블록(203a)이 블록(203e)에 연결되는 것을 방지한다. 영역들(201 및 207)은 터치 ASIC(215)의 터치 회로(213)와 같은 적절한 터치 회로에 연결되는 경우 터치 감지 정보를 제공할 수 있는 용량성 요소를 형성한다. 연결은 영역들을 스위치 회로(217)에 연결하여 구축되는데, 이는 아래에서 보다 자세히 설명된다. (IPS 유형 디스플레이들에 대하여 도전 도트(dot)가 필요하지 않음에 유의하자. 이 경우, XVCOM 및 YVCOM 영역들은 (이방성 도전 접착제를 통해) LCD 드라이버 칩과 유사 방식으로 유리에 부착되는 터치 ASIC으로 이어지는 금속 트레이스들로 간단히 확장될 수 있다. 그러나, 비 IPS 유형 디스플레이에 대하여, 도전 도트는 컬러 필터 판 상의 VCOM 영역들을 TFT 판 위의 대응하는 영역들과 접촉할 필요가 있을 수 있다.) 유사하게, 영역(201) 및 영역(205)은 터치 회로(213)에 연결되었을 경우 터치 정보를 제공할 수 있는 용량성 요소를 형성한다. 따라서, 영역(201)은 예컨대 감지 전극들로 불리는 영역들(205 및 207)에 대한 공통 전극 역할을 한다. 위의 내용은 터치 감지의 상호 정전용량 모드를 설명한다. 각 영역을 독립적으로 이용하여 자기 정전용량(self-capacitance)을 측정하는 것이 또한 가능하다.
위에서 설명된 바와 같이, 픽셀들의 저장 커패시터들과 함께 연결된 영역들이 도 1의 xVcom 및 yVcom과 같은 공통 전압 라인들 간의 바이어스를 이용하고 공통 전압 라인들 내의 선택적인 틈들을 이용하여 형성될 수 있다. 따라서, 도 2a는 바이어스 또는 기타 연결들 및 선택적인 틈들이 많은 픽셀들을 포괄할 수 있는 용량성 영역들을 생성하는데 사용될 수 있는 한가지 방법을 도시한다. 물론, 본 발명의 내용을 참고하여, 당업자는 다른 형태의 영역들 및 구성이 생성될 수 있다는 것을 쉽게 할 수 있다.
도 2b는 픽셀에 의해 사용되는 LCD 기술 유형에 따라 필요하거나 필요하지 않을 수 있는 CF 유리 패턴 ITO 영역 레이아웃을 보여준다. 예를 들어, 이러한 CF ITO 영역들은 LCD 픽셀이 평면 정렬 스위칭(IPS)을 활용하는 경우 필요하지 않다. 그러나, 도 2b는 전압이 상위 및 하위 전극 간의 액정에 가해지는 비 IPS LCD 디스플레이에 관한 것이다. 도 2b는 상위 영역들(221, 223, 및 225)을 도시하는데, 이들은 각각 (비 IPS 디스플레이의) 도 2a의 하위 영역들(201, 205 및 207)에 대응한다. 도 2b는 영역들(251, 255 및 257)에 접촉하는 도전 도트들(250)을 보여준다. 도전 도트들(250)은 대응하는 상위 및 하위 영역들을 연결하여 상위 영역의 픽셀들의 상위 전극들이 구동되는 경우, 하위 영역의 픽셀들의 대응하는 하위 전극들이 또한 구동되도록 한다. 결과적으로, 상위 및 하위 전극 간의 상대 전압은 픽셀들이, 예컨대 조절된 신호에 의해 구동되고 있는 경우라도 일정하게 유지된다. 따라서 액정에 가해지는 전압은 예컨대 터치 단계 동안 일정하게 유지될 수 있다. 특히, 일정한 상대 전압이 LCD 픽셀의 작동에 대한 픽셀 전압이 될 수 있다. 따라서, 픽셀들은 터치 입력이 검출되고 있는 동안 계속하여 작동할 수 있다(즉, 이미지를 디스플레이할 수 있다).
본 발명의 실시예들에 따른 터치 감지 작동이 도 3 내지 5b를 참고하여 설명될 것이다. 명확히 하기 위해, 작동은 단일 구동 픽셀 및 단일 감지 픽셀을 통해 설명된다. 그러나, 위에서 설명된 바와 같이, 구동 픽셀은 구동 영역의 다른 구동 픽셀들에 연결되고 감지 픽셀은 감지 영역의 다른 감지 픽셀들에 연결되는 것을 알 수 있다. 따라서, 실제 작동에서, 전체 구동 영역이 구동되고, 전제 감지 영역이 터치의 감지에 기여할 수 있다.
도 3은 구동 영역의 픽셀(301) 및 예시적인 감지 영역의 픽셀(303)의 부분 회로도를 도시한다. 픽셀들(301 및 303)은 TFT(307 및 309), 게이트 라인(311 및 312), 데이터 라인(313 및 314), xVcom 라인(315 및 316), 주변 필드 전극(319 및 321) 및 저장 커패시터(323 및 325)를 포함한다. 저장 커패시터(323 및 325)는 각각 약 300fF(펨토 패럿)의 커패시턴스를 갖는다. 픽셀(303)의 주위 필드 전극(321)의 하위 전극이 xVcom(316)을 통해 감지 회로의 전하 증폭기(326)에 연결될 수 있다. 전하 증폭기(326)는 이 라인을 가상 접지로 유지하여 주변 필드 전극(321)으로부터 주입되는 임의의 전하가 증폭기의 전압 출력으로 나타나도록 한다. 증폭기의 피드백 요소가 커패시터로 나타나 있지만, 이는 저항이나 저항 및 커패시터의 조합으로 기능할 수 있다. 예컨대, 피드백은 또한 터치 감지 회로의 다이 크기를 최소화하기 위한 저항 및 커패시터 피드백이 될 수 있다. 도 3은 또한 커버 유리(도시되지 않음)와 약 3fF의 표류 정전용량(stray capacitance)을 생성하는 손가락(327)을 보여주고, 각각 대략 3fF인 픽셀들 내의 다른 표류 정전용량을 도시한다.
도 4a는 LCD 단계 동안 및 터치 단계 동안 xVcom(315)를 통해 픽셀(301)을 포함하는 구동 영역의 픽셀들에 인가되는 신호들의 예를 도시한다. LCD 단계 동안, LCD 반전을 수행하기 위해 xVcom(315)이 2.5V +/- 2.5V의 구형파 신호로 구동된다. LCD 단계는 12ms의 기간이다. 터치 단계에서, xVcom(315)가 각각 200 마이크로초만큼 지속되는 15에서 20개의 연속적인 자극 단계로 구동된다. 이 경우의 자극 신호들은 각각 동일한 주파수 및 0도 또는 180도의 상대적 위상(도 4a의 "+" 및 "-"에 대응함)을 갖는 2.5V +/- 2V의 사인 신호이다. 터치 단계는 4ms의 기간이다.
도 5a는 터치 단계 동안 저장 커패시터(323)의 작동의 자세한 내용을 보여준다. 특히, 저장 커패시터(323)의 커패시턴스가 다른 커패시턴스들, 즉 도 3에 도시된 표류 정전용량들보다 훨씬 크기 때문에, 저장 커패시터의 하위 전극에 인가되는 2.5V +/- 2V 사인 자극 신호의 AC 성분의 대부분(대략 90%)이 상위 전극으로 전송된다. 따라서, LCD 작동을 위해 4.5 볼트 DC로 충전되는 상위 전극은 4.5V +/- 1.9V의 사인 신호가 적용된다. 이러한 신호들은 주변 필드 전극(319)의 대응하는 왼쪽 및 오른쪽 빗살(comb) 구조로 전해진다. 이러한 방식으로, 주변 필드 전극(319)의 빗살 구조들이 크기가 대략 +/-2V (하나는 +/- 2V, 다른 하나는 +/- 1.9V)의 크기의 AC 성분을 갖는 신호로 조절될 수 있다. 따라서, 주변 필드 전극(319)은 유사하게 구동되는 구동 영역의 픽셀들의 다른 주변 필드 전극들과 함께 용량 감지를 위한 구동 라인으로 작동할 수 있다.
주변 필드 전극(319)이 터치 감지 시스템을 위한 구동 요소로서 작동하도록 구성됨과 동시에, 주변 필드 전극은 계속하여 LCD 디스플레이 시스템의 일부로서 작동하는 점에 주목하자. 도 5a에 도시된 바와 같이, 주변 필드 전극의 빗살 구조들의 전압들이 약 +/- 2V로 각각 조절되는 반면, 빗살 구조들 간의 상대 전압은 약 2V +/- 0.1V로 일정하게 유지된다. 이 상대 전압은 LCD 작동을 위한 픽셀의 액정에 의해 보이는 전압이다. 터치 단계 동안 상대 전압의 0.1V AC 변화는, 특히 AC 변화가 통상적으로 액정으로부터의 응답시간보다 높은 주파수를 갖기 때문에, LCD 디스플레이에 용인될만한 낮은 영향을 미친다. 예를 들어, 자극 신호 주파수, 즉 AC 변화의 주파수는 통상적으로 100kHz보다 높다. 그러나, 액정에 대한 응답시간은 통상적으로 100Hz 보다 작다. 따라서, 터치 시스템의 구동 요소로서의 주변 필드 전극의 기능은 주변 필드 전극의 LCD 기능에 방해를 하지 않는다.
이제 도 3, 4b 및 5b를 참고하여, 감지 영역의 작동 예가 설명된다. 도 4b는 위에서 설명된 LCD 및 터치 단계 동안 xVcom(316)을 통해 픽셀(303)을 포함하는 감지 영역의 픽셀들로 인가되는 신호들을 보여준다. 구동 영역과 함께, xVcom(316)은 LCD 단계 동안 LCD 반전을 수행하기 위해 2.5V +/- 2.5V의 구형파 신호로 구동된다. 터치 단계 동안, xVcom(316)이 증폭기(326)에 연결되고, 이는 가상 접지에서 또는 접지 부근에서 2.5V의 전압을 유지한다. 결과적으로, 주변 필드 전극(321)은 또한 2.5V로 유지된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주변 전기장이 주변 필드 전극(319)으로부터 주변 필드 전극(321)으로 진행한다. 위에서 설명된 바와 같이, 주위 전기장은 구동 영역에 의해 약 +/- 2V로 조절된다. 이 전기장이 주위 필드 전극(321)의 맨 위 전극에 의해 수신되는 경우, 신호의 대부분이 하위 전극으로 전달되는데, 이는 픽셀(303)이 픽셀(301)과 동일하거나 유사한 표류 정전용량 및 저장 커패시턴스를 갖기 때문이다. xVcom(316)이 전하 증폭기(326)에 연결되고, 가상 접지로 유지되기 때문에, 주입된 임의의 전하는 전하 증폭기의 출력 전압으로서 나타날 것이다. 이 출력 전압은 터치 감지 시스템의 터치 감지 정보를 제공한다. 예를 들어, 손가락(327)이 주변 필드에 가까워지면, 이는 일부 필드를 포착하고 이를 접지시켜, 필드의 방해를 가져온다. 이 방해는 터치 시스템에 의해 전하 증폭기(326)의 출력 전압의 방해로 검출될 수 있다. 도 5b는 TFT(325)의 드레인에 또한 연결된 커패시터의 전극 절반에 영향을 주는 픽셀(302)에서 수신되는 주변 필드의 약 90%가 전하 증폭기(326)로 전송될 것이라는 것을 보여준다. XVCOM(316)에 직접 연결되는 커패시터의 전극 절반에 영향을 주는 전하의 100%가 전하 증폭기(326)로 전송될 것이다. 각 전극에 영향을 주는 전하 비율은 LCD 디자인에 따라 달라질 것이다. 비 IPS에 대하여, 패턴화된 CF 판이 손가락에 가장 가깝기 때문에 손가락 영향을 받은 전하의 거의 100%가 VCOM 전극에 영향을 줄 것이다. IPS 유형 디스플레이의 경우 이 비율은 50대 50에 가깝게 되는데 이는 전극의 각 부분이 대략 손가락을 마주하는 동일한 영역(또는 ¼ 대 ¾)을 갖기 때문이다. 일부 서브 유형의 IPS 디스플레이의 경우, 주변 전극들은 동일 평면상에 있지 않고, 위로 향하는 영역의 대부분이 VCOM 전극에 전용된다.
도 3, 4a-b 및 5a-b의 구동 및 감지 동작 예는 명확하게 하기 위해 단일 픽셀들을 이용하여 설명된다. 본 발명의 실시예들에 따른 구동 영역 및 감지 영역의 일부 예시적인 레이아웃 및 작동이 도 6a-c, 7, 8a-c, 9a-c, 및 10을 참조하여 설명될 것이다.
도 6a는 본 발명의 실시예들에 따른 LCD 요소들 및 터치 센서들로 작동하는 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들의 영역들을 갖는 터치 스크린(600) 예의 부분도를 도시한다. 도 6a의 예에서, 여덟 행(a에서 h로 라벨링됨)을 갖는 터치 스크린(600) 및 여섯 열(1 내지 6으로 라벨링됨)이 도시되지만, 임의의 수의 행 및 열이 사용될 수 있다. 행 a 내지 h는 행 모양의 영역들로부터 형성될 수 있는데, 다만 도 6a의 예에서는, 각 행의 한 쪽이 각 행의 분리된 섹션들을 생성하도록 디자인된 스태거드(staggered) 가장자리 및 노치(notch)를 포함한다. 각 열 1 내지 6이 영역들 내의 복수의 별개의 패치 또는 패드로부터 형성될 수 있고, 각 패치는 특정 열의 모든 패치가 경계 구역에서 이어지는 금속 트레이스들(도 6a에 도시되지 않음)을 통해 함께 연결될 수 있도록 하기 위한 터치 스크린(600)의 경계 구역으로 이어지는 하나 이상의 yVcom 라인들을 통해 경계 구역으로 연결된다. 이 금속 트레이스들은 터치 스크린(600)의 한쪽 상의 작은 구역으로 라우팅되고 플렉스 회로(602)로 연결될 수 있다. 도 6a의 예에 도시된 바와 같이, 열들을 형성하는 패치들은 xVcom 라인들 및 yVcom 라인들 내의 틈들의 선택적인 배치에 의해, 예컨대 일반적으로 피라미드 형태의 구성으로 형성될 수 있다. 도 6a에서, 예를 들어, 행 a 및 b 사이의 열 1-3에 대한 패치들이 반전된 피라미드 구성으로 배열되는 반면, 컬럼 a 및 b 사이의 열 4-6에 대한 패치들이 똑바른 피라미드 구성으로 배열된다.
도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린의 경계 영역들 내에 이어지는 금속 트레이스(604 및 606)를 포함하는 터치 스크린(600)의 예의 부분도를 도시한다. 도 6b의 경계 영역들이 명확한 이해를 위해 확대되어 있다. 각 행 a-h는 행을 비아(via)(도 6b에 도시되지 않음)를 통해 금속 트레이스에 연결되도록 하는 확장 yVcom 라인(608)을 포함할 수 있다. 각 행의 한 쪽은 각 행에 분리된 섹션들을 생성하도록 디자인된 스태거드 가장자리(614) 및 노치(616)를 포함한다. 각 열 패치 1-6는 패치가 비아(도 6b에 도시되지 않음)를 통해 금속 트레이스로 연결되도록 하는 확장 yVcom 라인(610)을 포함할 수 있다. yVcom 라인(610)은 특정 열의 각 패치가 서로 자기 연결(self-connected)되도록 할 수 있다. 모든 금속 트레이스(604 및 606)가 동일한 층 위에 형성되기 때문에, 이들 모두는 동일한 플렉스 회로(602)로 라우팅될 수 있다.
만약 터치 스크린(600)이 상호 정전용량 터치 스크린으로 작동하면, 행 a-h 또는 열 1-6이 하나 이상이 자극 신호로 구동될 수 있고, 주변 전기장 라인들이 인접하는 행 구역들 및 열 패치들 간에 형성될 수 있다. 도 6b에서, 행 a 및 열 패치 1(a-1) 간의 전기장 라인들(612)만이 설명을 위해 도시되어 있지만, 어떤 행 또는 열이 자극되고 있는지 여부에 따라 전기장 라인들이 다른 인접 행 및 열 패치들(예컨대, a-2, b-4, g-5 등) 간에 형성될 수 있다. 따라서, 각 행-열 패치 쌍(예컨대, a-1, a-2, b-4, g-5 등)은 전하가 구동 영역으로부터 감지 영역으로 결합될 수 있는 두 영역 터치 픽셀 또는 센서를 나타낼 수 있다. 손가락이 터치 픽셀들 중 하나 위를 터치하여 누르는 경우, 터치 스크린의 커버 밖의 주위 전기장 라인들 중 일부가 손가락에 의해 차단되고, 감지 영역으로 결합되는 전하량을 감소시킨다. 이러한 결합 전하량의 감소는 터치에 따른 "이미지(image)"를 결정하는 일부로서 검출될 수 있다. 도 6b에 도시된 상호 정전용량 터치 스크린 디자인에서, 분리된 기준 접지가 필요하지 않고, 따라서 이 기판이나 별도의 기판의 뒷면에 제2 층을 필요로 하지 않는다.
터치 스크린(600)은 또한 자기 정전용량 터치 스크린으로서 작동할 수 있다. 이러한 실시예에서, 기준 접지 평면이 기판의 뒷면, 패치 및 행과 동일한 면이지만 유전체에 의해 패치 및 행들로부터 분리되는 면, 또는 별개의 기판 상에 형성될 수 있다. 자기 정전용량 터치 스크린에서, 각 터치 픽셀 또는 센서는 손가락의 존재로 인해 변경될 수 있는 기준 접지에 대한 자기 정전용량을 갖는다. 자기 정전용량 실시예에서, 행 a-h의 자기 정전용량이 독립적으로 감지될 수 있고, 열 1-6의 자기 정전용량 또한 독립적으로 감지될 수 있다.
도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린의 경계 영역에서 행 및 열 패치들을 금속 트레이스들로 연결하는 예를 도시한다. 도 6c는 도 6b에 도시된 바와 같이 "상세 A(Detail A)"를 나타내고 yVcom 라인들(608 및 610)을 통해 금속 트레이스들(618)로 연결되는 행 "a" 열 패치들 4-6을 나타낸다. yVcom 라인들(608 및 610)이 유전 재료에 의해 금속 트레이스들(618)로부터 분리되기 때문에, 유전 재료에 형성된 바이어스(620)가 yVcom 라인들이 금속 트레이스들로 연결되도록 한다. 금속 트레이스들(618)은 yVcom 라인들과 동일한 층에 형성될 수 있다. 이 경우, 추가적인 프로세스 단계들이 없고, 터치 트레이스들은 LCD에서 기존에 사용되는 때로는 "게이트 금속" 및 "소스/드레인 금속"으로 불리는 동일한 M1 및 M2 층들 내로 라우팅될 수 있다. 또한, 유전 절연층이 "내부 층 유전체(inner layer dielectric)" 또는 "ILD"로 불릴 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 행 가장자리들(614) 및 열 패치들 4-6이 열 패치들 4 및 5를 연결하는 yVcom 라인들(610)을 포함하는 터치 픽셀들에 대하여 공간이 만들어져야 하기 때문에 x 방향으로 차이를 둘 수 있다. (도 6c의 예에서 열 패치 4가 실제로는 함께 붙은 두 개의 패치임을 알 수 있다). 최적 터치 감도를 얻기 위해, 터치 픽셀들 a-6, a-5 및 a-4 내의 영역들의 구역의 균형을 맞추는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 만약 행 "a"가 선형으로 유지되면, 열 패치 6이 열 패치 5 또는 6보다 얇을 수 있고, 불균형이 터치 픽셀 a-6의 영역들 사이에서 생성된다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따라, 행 및 인접 열 패치들 예의 상면도를 도시한다. 터치 픽셀(a-4, a-5 및 a-6)의 상호 정전용량 특성을 상대적으로 일정하게 유지하여 터치 감지 회로의 범위 내에 있는 상대적으로 균일한 z 방향 터치 감도를 생산하는 것이 일반적으로 바람직할 수 있다. 따라서, 행 구역들 a4, a5 및 a6가 열 패치 영역들 4, 5 및 6과 거의 동일해야 한다. 이를 달성하기 위해, 행 섹션 a4 및 a5, 및 열 패치 4 및 5가 행 섹션 a6 및 열 패치 6에 비해 y 방향으로 줄어들어 행 조각 a4의 면적이 행 조각 a5 및 a6의 면적과 일치할 수 있다. 즉, 터치 픽셀 a4-4는 터치 픽셀 a6-6보다 넓지만 짧을 것이고, a6-6는 더 좁지만 길 것이다.
터치 픽셀들 및 센서들이 x 방향으로 약간 비스듬하거나 어긋날 수 있기 때문에, 터치 픽셀 a-6 상의 최대 터치 이벤트(예컨대, 터치 픽셀 a-6 바로 위에 위치하는 손가락)의 x 좌표는, 예컨대 터치 픽셀 a-4 상의 최대 터치 이벤트의 x 좌표와 약간 상이할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 이 어긋남은 터치 픽셀들을 재맵핑하고 왜곡을 제거하는 소프트웨어 알고리즘으로 원래대로 복귀될 수 있다.
통상적인 터치 패널 그리드 차원이 5.0mm 중심들 상에 배열되는 터치 픽셀들을 가질 수 있지만, 예컨대, 약 6.0mm 중심들을 갖는 보다 넓게 퍼진 그리드가 터치 스크린 내의 전기적 연결의 전체 수를 감소시키는데 바람직할 수 있다. 그러나, 센서 패턴을 벌리는 것은 터치 측정 오류를 가져올 수 있다.
도 8a는 손가락 터치의 x 좌표 대 넓은 간격들을 갖는 단일 열 내의 두 인접 터치 픽셀 a-5 및 b-5에 대한 터치 픽셀에서 확인되는 상호 정전용량의 플롯 예이다. 도 8a에서, 플롯(800)은 손가락 터치가 연속하여 왼쪽에서 오른쪽으로 움직일 때 터치 픽셀 a-5에서 확인되는 상호 정전용량을 나타내고, 플롯(802)은 손가락 터치가 연속하여 왼쪽에서 오른쪽으로 움직일 때 터치 픽셀 b-5에서 확인되는 상호 정전용량을 나타낸다. 예상되는 바와 같이, 상호 정전용량의 감소(804)가 손가락 터치가 터치 픽셀 a-5 위를 직접 통과하는 경우 터치 픽셀 a-5에서 측정되고, 상호 정전용량의 유사한 감소(806)가 손가락 터치가 픽셀 b-5 위를 직접 통과하는 경우 터치 픽셀 b-5에서 측정된다. 만약 라인(808)이 터치 이벤트를 검출하기 위한 임계값을 나타낸다면, 도 8a는 손가락이 터치 스크린 표면으로부터 들어 올려지지 않더라도, 구간 810에서 손가락이 표면으로부터 잠시 들어 올려진 것으로 잘못 보일 수 있음을 도시한다. 이 위치(810)는 두 개의 벌어진 터치 픽셀들 간의 약 중간 지점을 나타낼 수 있다.
도 8b는 본 발명의 실시예들에 따라 손가락 터치의 x 좌표 대 공간 보정이 제공되는 넓은 간격들을 갖는 단일 열에서의 두 인접하는 터치 픽셀 a-5 및 b-5에 대한 터치 픽셀에서 확인되는 상호 정전용량의 플롯 예이다. 예상된 바와 같이, 상호 정전용량의 감소(804)가 손가락 터치가 픽셀 a-5 위를 직접 통과할 때 터치 픽셀 a-5에서 측정되고, 상호 정전용량의 감소(806)가 손가락 터치가 픽셀 b-5 위를 직접 통과할 때 터치 픽셀 b-5에서 측정된다. 그러나, 상호 정전용량 값의 상승 및 하강은 도 8a에서 보다 서서히 발생함에 주목하자. 만약 라인(808)이 터치 이벤트를 검출하기 위한 임계값을 나타내면, 도 8b는 손가락이 터치 픽셀 a-5 및 b-5 위에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 움직임에 따라, 터치 이벤트가 항상 터치 픽셀 a-5 또는 b-5에서 검출되는 것을 보여준다. 즉, 이 터치 이벤트의 "블러링(blurring)"은 무터치(no-touch) 측정 오류의 발생을 막는데 도움이 된다.
발명의 일 실시예에서, 터치 스크린에 대한 커버유리의 두께는 도 8b에 보여진 공간 블러링 또는 필터링의 일부 또는 전부를 생성하도록 증가될 수 있다.
도 8c는 본 발명의 실시예들에 따른 보다 큰 터치 픽셀 간격들에 유용한 예시적인 행 및 인접 열 패치 패턴의 상면도를 도시한다. 도 8c는 톱니 영역 가장자리들(812)이 x 방향으로 길게 늘어지는 터치 픽셀 내에서 사용되는 실시예를 도시한다. 톱니 영역 가장자리들은 주변 전기장 라인들(814)이 x 방향의 더 넓은 구역에 대해 위치하도록 하여 터치 이벤트가 x 방향의 더 긴 거리에 대하여 동일한 터치 픽셀에 의해 검출될 수 있다. 도 8c의 톱니 모양은 단지 예에 불과하고, 구불구불한 가장자리들 등과 같은 다른 모양이 또한 사용될 수 있다. 이러한 모양들은 터치 패턴들을 더 부드럽게 하고 도 8b에 보여진 인접 터치 픽셀들 간의 추가적인 공간 필터링 및 보정을 생성할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 실시예들에 따른 행(906) 및 다각형 영역들(벽돌)(902)의 열로 형성되는 감지(또는 구동) 영역들(C0-C5)을 포함하는 터치 스크린(900) 예를 도시하는데, 각 벽돌 열은 분리된 구동(또는 감지) 영역(R0-R7)을 형성한다. 도 9a의 예에서, 연결 yVcom 라인들(904)이 벽돌들의 한쪽만을 따라(소위 "단일 탈출(single escape)" 구성) 라우팅된다. 여섯 행 및 여덟 열을 갖는 터치 스크린(900)이 도시되어 있지만, 임의의 수의 행 및 열이 사용될 수 있음을 알 수 있다.
특정 열의 벽돌들(902)을 함께 결합시키기 위해, 연결 yVcom 라인들(904)이 단일 탈출 구성의 벽돌들의 한쪽 면을 따르는 벽돌들로부터 특정 버스 라인(910)으로 라우팅될 수 있다. 접지 격리 영역들(908)이 연결 yVcom 라인들(904) 및 인접 행들(906) 간에 형성되어 연결 yVcom 라인들 및 행들 간에서 용량성 커플링을 감소시킬 수 있다. 각 버스 라인(910) 및 행들(906)에 대한 연결들이 플렉스 회로(912)를 통해 터치 스크린(900)에서 달성될 수 있다.
도 9b는 도 9a의 터치 스크린 예(900)의 부분의 클로즈업 보기를 도시하는데, 어떻게 벽돌들(902)이 본 발명의 실시예들에 따라 단일 탈출 구성에서 연결 yVcom 라인들(904)을 이용하여 버스 라인들(910)로 라우팅될 수 있는지를 보여준다. 도 9b에서, 연결이 더 길수록, 더 짧은 연결 yVcom 라인들(예컨대, 트레이스 R2) 보다 더 많은 yVcom 라인들(904)(예컨대, 트레이스 R7)이 사용되어 트레이스들의 전체 저항도를 등화하고 구동 회로에 의해 보여지는 전체 용량성 부하를 최소화할 수 있다.
도 9c는 본 발명의 실시예들에 따라 행 C0 및 C1과 연관된 벽돌들(902) 및 벽돌들을 버스 라인들(910)로 결합시키는 연결 yVcom 라인들(904)(얇은 라인들로 상징적으로 도시됨)을 포함하는 도 9a의 터치 스크린(900) 예의 일부를 도시한다. 상징적인 방법으로 도시되고 설명하기 만을 위해 크기를 조정하지는 않은 도 9b의 예에서, 버스 라인 B0가 R0C0(행 C0에 인접하는 B0에 가장 가까운 벽돌) 및 R0C1(행 C1에 인접하는 B0에 가장 가까운 벽돌)에 결합된다. 버스 라인 B1은 R1C0(행 C0에 인접하는 B0에 다음으로 가장 가까운 벽돌) 및 R1C1(행 C1에 인접하는 B0에 다음으로 가장 가까운 벽돌)에 결합된다. 패턴은 다른 버스 라인들에 대해 반복되어 버스 라인 B7이 R7C0(행 C0에 인접하는 B0로부터 가장 먼 벽돌) 및 R7C1(행 C1에 인접하는 B0로 부터 가장 먼 벽돌)에 결합된다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따라 연결 yVcom 라인들 및 감지 영역들 간의 표류 정전용량을 더 줄일 수 있는 지그재그 더블 보정된(interpolated) 터치 스크린(1000) 예의 일부를 도시한다. 도 10의 예에서, 구동(또는 감지) 영역들을 나타내는 다각형 영역들(1002)이 일반적으로 오각형 모양이고 방향에 따라 차이를 두고 있으며, 패널의 끝 부근의 다각형 구역 중 일부가 잘린다. 감지 (또는 구동) 영역들(1004)은 지그재그 모양이고, 접지 가드들(1006)이 감지(또는 구동) 영역들 및 오각형들(1002) 사이에 위치한다. 모든 연결 yVcom 라인들(1008)은 오각형들(1002) 간의 채널들(1010)로 라우팅된다. 상호 정전용량 실시예에서, 각 터치 픽셀 또는 센서가 오각형 및 인접 감지(또는 구동) 영역(1004) 간에 형성되는 전기장 라인들(1016)에 의해 특징지어진다. 연결 yVcom 라인들(1008)은 임의의 감지(또는 구동) 영역(1004)을 따라 이어지지 않고, 대신 오각형들(1002) 사이에서 이어지기 때문에, 연결 yVcom 라인들(1008) 및 감지(또는 구동) 영역들(1004) 간의 표류 정전용량이 최소화되고, 공간 크로스-커플링이 또한 최소화된다. 이전에는, 연결 yVcom 라인들(1008) 및 감지(또는 구동) 영역들(1004) 간의 거리는 접지 가드(1006)의 폭에 불과하였지만, 도 10의 실시예에서, 이 거리는 접지 가드의 폭에 (모양의 길이에 따라 달라지는) 오각형(1002)의 폭을 더한 것이 된다.
도 10의 예가 보여주듯이, 터치 스크린의 말단에서 열 R14에 대한 오각형이 잘릴 수 있다. 따라서, R14에 대한 터치(1012)의 계산된 중심들이 이들의 실제 위치로부터 y 방향으로 오프셋될 수 있다. 또한, 임의의 두 인접 열들에 대한 터치의 계산된 중심들이 오프셋 거리에 의해 x 방향으로 차이가 날 것이다(서로 오프셋 됨). 그러나, 이 어긋남은 터치 픽셀들을 다시 매핑하고 왜곡을 제거하는 소프트웨어 알고리즘으로 원상태로 복원될 수 있다.
본 발명의 위의 실시예들이 본 명세서에서 주로 상호 정전용량 터치 스크린을 통해 설명되었지만, 본 발명의 실시예들은 또한 자기 정전용량 터치 스크린에 적용될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 실시예에서, 기준 접지 평면이 기판의 뒷면 또는 다각형 영역들 및 감지 영역들과 동일한 기판 면이지만 유전체에 의해 다각형 영역들 및 감지 영역들로부터 분리되는 면에, 또는 별도의 기판 위에 형성될 수 있다. 자기 정전용량 터치 스크린에서, 각 터치 픽셀 또는 센서는 손가락의 존재로 인해 변경될 수 있는 기준 접지에 대한 자기 정전용량을 갖는다. 터치 스크린은 시간 다중화(time-multiplexing) 방식으로 상호 및 자기 정전용량 측정을 사용하여 추가적인 정보를 모을 수 있고 각 측정 유형은 다른 측정 유형의 약점을 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함하는 디스플레이 예 및 디스플레이를 제조하는 공정이 도 11 내지 46을 참조하여 설명될 것이다. 도 11 내지 24는 비결정성 실리콘(a-Si)을 이용하는 전기적으로 제어되는 복굴절(electrically controlled birefringence; ECB) LCD 디스플레이 예에 관한 것이다. 도 25 내지 34는 저온 폴리크리스탈 실리콘(low temperature polycrystalline silicon; LTPS)을 사용하는 IPS LCD 디스플레이 예에 관한 것이다. 도 35 내지 43은 LTPS를 이용하는 IPS LCD의 또 다른 예에 관한 것이다. 도 44 내지 55는 LTPS를 이용하는 ECB LCD 디스플레이 예에 관한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 공정 예가 도 11 내지 18을 참고하여 이제 설명될 것이다. 이 도면들은 ECB LCD 디스플레의 제조 동안 두 픽셀, 픽셀(1101) 및 픽셀(1102)의 공정의 다양한 단계들을 보여준다. 결과 픽셀들(1101 및 1102)은 각각 도 1의 픽셀들(101 및 102)에 상응하는 전기 회로들을 형성한다.
도 11은 픽셀들(1101 및 1102)의 제1 금속 층(M1)의 패터닝을 보여준다. 도 11에서 볼 수 있듯이, 픽셀(1102)에 대한 M1 층은 게이트(1155a), 게이트라인(1113)의 일부(1113b), 저장 커패시터(하위 전극(1157b)을 제외하고는 도시되지 않음)의 하위 전극(1157b), 및 xVcom(1121)의 일부(1121b)를 포함한다. 픽셀(1101)은 게이트(1105a), 저장 커패시터(하위 전극(1107b)을 제외하고는 도시되지 않음)의 하위 전극(1107b), 게이트 라인(1113)의 일부(1113a), 및 xVcom(1121)의 일부(1121a)를 포함한다. 픽셀(1101)은 또한 추가적인 일부(1140)를 포함하는 (점선으로 도시된) yVcom(1123)의 일부(1123a)를 포함한다. 일부(1123a)는 연결 포인트(1141) 및 연결 포인트(1143)를 갖는다. 도 11에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(1113) 및 xVcom(1121)은 픽셀들(1101 및 1102)을 통해 x 방향으로 이어진다. 게이트 라인(1113)은 게이트들(1105a 및 1155a)로 연결되고, xVcom(1121)은 하위 전극들(1107b 및 1157b)을 연결한다. yVcom(1123)의 일부(1123a)가 픽셀(1101)에서 xVcom(1121)에 연결된다.
도 12는 섬 패턴의 다결정-Si가 형성되는 픽셀들(1101 및 1102)을 제조하는 프로세스 동안의 차후 패터닝 단계를 보여준다. 도 12에서 보여지는 바와 같이, 픽셀(1102)의 반도체 일부(1201 및 1203)가 픽셀(1101)의 반도체 일부(1205 및 1207)와 약간 상이한 것을 제외하고는, 픽셀들에 대한 섬 패턴은 유사하다. 예컨대, 일부(1205)는 일부(1201)보다 약간 작다. 이는 아래에서 보다 자세히 설명되는 바와 같이, xVcom(1121)이 수직 방향(y 방향)으로 yVcom(1123)을 통해 다른 xVcom 라인들과 연결되도록 하기 위한 점에 부분적으로 기인한다.
도 13은 픽셀(1101)에 형성되는 연결들(1301 및 1302)을 보여준다. 픽셀(1102)은 이러한 연결들을 포함하지 않는다. 연결들(1301 및 1302)의 작동은 도 14와 관련하여 아래에서 보다 자세히 설명된다.
도 14는 픽셀들(1101 및 1102)의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 보여준다. 도 14에 도시된 바와 같이, 픽셀(1102)의 M2 층은 (도 14에서 점선으로 표시된) 녹색 데이터 라인 Gdata(1417)의 일부(1417a), 소스(1455b), 드레인(1455c), 및 상위 전극(1457a)을 형성한다. 픽셀(1102)과 유사하게, 픽셀(1101)의 M2 층은 (도 14에 전신으로 표시된) 적색 데이터 라인 Rdata(1415)의 일부(1415a), 소스(1405b), 드레인(1405c), 및 상위 전극(1407a)을 형성한다. 픽셀(1101)의 M2 층은 또한 (도 14에 점선으로 표시된) yVcom(1123)의 일부들(1423a 및 1423b)을 형성한다. 상위 전극(1407a)은 상위 전극(1457a)보다 작아, 일부(1423a)가 픽셀(1101)의 M2 층에 형성되도록 한다. 일부(1423a)는 연결 포인트(1441)를 갖고, 일부(1423b)는 연결 포인트(1443)를 갖는다.
도 11, 13 및 14는 함께 픽셀(1101)이 xVcom(1121)과 다른 xVcom 라인들의 수직 방향(y 방향)으로의 연결을 가능하게 하는 수직 공통 라인(yVcom(1415))을 포함하는 것을 도시한다. 특히, 도면들은 일부(1423a)가 각각 연결 포인트들(1441 및 1141)에서 연결(1301)을 통해 일부(1123a)로 연결되는 것을 보여준다. 일부(1123a)가 각각 포인트들(1143 및 1443)에서 연결(1302)을 통해 일부(1423b)에 연결된다. 따라서, 도면들은 yVcom(1123)의 연속적인 일부가 복수의 픽셀 구조의 연결에 의해 픽셀(1101)에 형성되는 것을 보여준다. 도 11에 도시된 바와 같이, yVcom 일부(1123a)가 xVcom 일부(1121a)에 연결된다. 결과적으로, 도면들에 도시된 픽셀(1101) 구조가 복수의 xVcom 라인들의 수직 방향의 연결을 가능하게 한다.
도 15는 각각 픽셀들(1101 및 1102)의 평탄화(PLN) 접촉 층들(1501 및 1503)을 보여준다. 도 16은 각각 픽셀들(1101 및 1102)의 반사면(REF) 층들(1601 및 1603)을 보여준다. 도 17은 각각 픽셀들(1101 및 1102)의 패시베이션(PASS) 접촉들(1701 및 1703)을 보여준다. 도 18은 각각 픽셀들(1101 및 1102)의 픽셀 전극들(1801 및 1803)을 형성하는 IPO와 같은 반투명 도전 재료 층들을 보여준다.
도 19는 완성된 픽셀들(1101 및 1102)의 평면도를 보여준다. 도 20a-b는 도면의 상면도에서 보이는 경로들에 따른 완성된 픽셀(1101)의 측면도를 도시한다. 도 20c-d는 도 19에 도시된 선들에 따른 픽셀들(1102 및 1101)의 측면도를 도시한다.
도 20a는 픽셀(1101)의 측면도를 보여준다. 도 20a에 도시된 M1 층의 일부가 게이트 라인 일부(1113b), 게이트(1155a), 하위 전극(1157b), 및 xVcom 일부(1121b)를 포함한다. 도 20a에 도시된 다결정-Si 층은 다결정-Si(1205) 및 다결정-Si(1201)을 포함한다. 도 20a에 도시된 M2 층은 소스(1455b), 드레인(1465c), 및 상위 전극(1457a)을 포함한다. 도 20a는 또한 평탄화 층(1503), 반사면 층(1603), 패시베이션 접촉(1703), 및 투명 도전체 층(1103)을 보여준다.
도 20b는 픽셀(1101)의 또 다른 측면도를 보여준다. 명확히 하기 위해, 평탄화 접촉, 반사면, 패시베이션 접촉, 및 투명 도전체 층들이 도면에 도시되지 않았다. 도 20b에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부(1113a), 게이트(1105a), 하위 전극(1107b), 및 xVcom 일부(1121a)를 포함한다. 도 20b는 또한 픽셀(1101)과 동일한 구조를 갖는 인접 픽셀(2001)을 보여준다. 도 20b에 도시된 다결정-Si 층은 다결정-Si 일부(1211) 및 다결정-Si 일부(1207)를 포함한다. 도 20b에 도시된 M2 층은 소스(1405b), 드레인(1405c), 상위 전극(1407a)을 포함한다.
도 20c는 도 19에 도시된 라인들에 따른 픽셀(1102)의 측면도를 보여준다. 도 20c에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부(1113b), 게이트(1155a), xVcom 일부(1121b)를 포함한다. 도 20c는 또한 M1의 맨위에 배치되는 게이트 절연체(2003)를 보여준다. 다결정-Si 일부(1203) 및 추가적인 다결정-Si 일부가 또한 도 20c에 보여진다.
도 20d는 도 19에 도시된 라인에 따른 픽셀(1101)의 측면도를 보여준다. 도 20d에 도시된 M1 층은 게이트 라인 일부(1113a), 게이트(1105a), 및 xVcom 일부(1121a)와의 교차점을 포함하는 yVcom 일부(1123a)를 포함한다. 연결들(1301 및 1302)은 각각 yVcom 일부(1123a)의 연결 포인트들(1141 및 1143)에 접촉한다. 도 20d는 또한 게이트 절연 층(2005) 및 다결정-Si 일부(1209)를 보여준다. 도 20d에 도시된 M2 층은 연결 포인트(1441)에서 연결(1301)과 연결되는 yVcom 일부(1423a) 및 연결 포인트(1443)에서 연결(1302)과 연결되는 yVcom 일부(1423b)를 포함한다. 수직 공통 라인 yVcom(1123)(도 20d에 일점 쇄선으로 표시됨)이 픽셀(1181)의 yVcom 일부(1423a), 연결(1301), yVcom 일부(1123a), 연결(1302) 및 yVcom 일부(1423b)를 통해 이어진다. 도 20d는 또한 픽셀(1101)과 동일한 구조를 포함하는 인접 픽셀의 일부를 보여준다. 특히, 인접 픽셀은 연결을 통해 xVcom 일부로 연결되는 yVcom 일부를 포함한다. 따라서, 도 20d는 xVcom 일부(1121a)가 yVcom 라인으로 인접 픽셀 xVcom 일부에 연결될 수 있는 것을 보여준다.
도 21 및 22는 픽셀들(1101 및 1102)의 저장 커패시턴스의 비교 분석을 보여준다. 픽셀(1102)의 전체 저장 커패시턴스(Cstore)는 다음과 같다.
Figure 112013072941337-pat00001
CM1 / M2는 픽셀(1102)의 상위 전극(1457a) 및 하위 전극(1157b)과 같은 겹치는 M1 및 M2 층들의 커패시턴스이고, CM1 / ITO는 제1 금속 층 및 투명 도전체 층의 겹치는 구역들 간의 커패시턴스이다.
예를 들어, 도 21은 커패시턴스 CM1 / M2를 가져오는 제1 및 제2 금속 층의 겹치는 영역을 보여준다. 도 21에 도시된 바와 같이, 픽셀(1102)의 CM1 / M2는 제1 및 제2 금속 층들의 약 360 제곱 마이크로미터의 중첩에 기인한다. 도 22를 참고하면, 픽셀(1102)의 하이라이트된 부분들이 CM1 / ITO를 가져오는 제1 금속 층 및 투명 도전체 층의 중첩 영역들을 보여준다. 도 22에 도시된 바와 같이, 전체 중첩은 약 360 제곱 마이크로미터이다.
반면, 픽셀(1101)의 총 커패시턴스는 아래와 같다.
Figure 112013072941337-pat00002
CM1 / M2 및 CM1 / ITO는 위에서 정의되고, CM2 / ITO는 제2 금속 층 및 투명 도전체 층의 중첩에 기인하는 커패시턴스이다.
픽셀(1101)에 대한 저장 커패시턴스 수학식의 추가 항인 CM2 / ITO는 투명 도전체 층과 중첩하는 픽셀(1101)의 제2 금속 층의 추가적인 구역들로부터 기인한다. 도 21 및 22는 수학식 2에 따르는 픽셀(1101)의 중첩 금속의 구역들을 보여준다. 도 21은 약 503 제곱 마이크로미터에 상응하는 픽셀(1101) 내의 제1 및 제2 금속 층들의 중첩 영역을 보여준다. 도 22는 약 360 제곱 마이크로미터에 상응하는 픽셀(1101) 내의 제1 금속 층 및 투명 도전체 층의 중첩 영역을 보여준다. 도 22는 또한 약 81 제곱 마이크로미터에 상응하는 제2 금속 층 및 투명 도전체 층의 중첩 영역을 보여준다. 따라서, 도 21 및 22로부터, 픽셀(1101)의 제1 및 제2 금속 층들의 중첩 구역이 픽셀(1102)의 대응하는 구역보다 작은 반면, 픽셀(1101)은 픽셀(1102)이 가지고 있지 않은 추가 중첩 구역을 갖는다. 특히, 픽셀(1101)의 제2 금속 층 및 투명 도전체 층의 중첩이 추가적인 81 제곱 마이크로미터를 기여하는데, 이는 픽셀(1101)의 저장 커패시턴스에 추가적인 커패시턴스 양을 기여한다.
도 23은 픽셀들(1101 및 1102)에 대한 개구율 추정을 도시한다. 픽셀(1101)은 41.4%의 개구율을 갖는다. 픽셀(1102)은 44.4%의 개구율을 갖는다.
도 24는 발명의 실시예들에 따른 수정 예를 도시한다. 수정의 결과, 시스템 내의 상이한 픽셀들의 개구율들이 보다 유사하게 될 수 있고, 이는 디스플레이의 성능을 향상시킬 수 있다. 픽셀(1102)과 유사하게, 픽셀들(2401 및 2405)은 y 방향으로 연결 부분들을 포함하지 않는다. 반면, 픽셀(2403)은 픽셀(1101)과 유사하게 y 방향으로 연결 부분을 포함한다.
도 25 내지 34는 저온 폴리크리스탈 실리콘(LTPS)을 이용하는 IPS LCD 디스플레이 예에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 IPS LCD 디스플레이를 제조하는 공정 예가 도 25 내지 31을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 LTPS를 이용하는 IPS LCD 디스플레이의 제조 동안 두 픽셀들, 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)의 프로세싱의 다양한 단계들을 보여준다. 결과 픽셀들(2501 및 2502)은 각각 도 1의 픽셀들(101 및 102)에 상응하는 전기 회로들을 형성한다. 도 25 내지 30에 도시된 프로세싱의 단계들이 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)에 대해 동일하기 때문에, 이들 도면 각각에 하나의 픽셀만이 도시된다. 그러나, 도 25 내지 30에 보여진 프로세싱의 단계들은 픽셀(2501) 및 픽셀(2502) 모두에 적용된다.
도 25는 픽셀들(2501 및 2502)의 다결정-Si의 층의 패터닝을 보여준다. 반도체 일부들(2505, 2507 및 2509)은 TFT의 액티브 영역을 형성하고, 각각 소스, 게이트, 드레인으로 작용한다.
도 26은 픽셀들(2501 및 2502)을 제조하는 프로세스의 차후 패터닝 단계를 보여주는데, 픽셀들(2501 및 2502)에는 이들의 제1 금속 층(M1)이 형성된다. 도 26에 도시된 바와 같이, 픽셀들(2501/2502)의 M1 층은 게이트(2605a), 게이트 라인(2613)(점선으로 도시됨)의 일부(2613a), xVcom(2621)의 일부(2621a)를 포함한다. 일부(2621a)는 연결 포인트(2623)를 포함한다. 게이트 라인(2613) 및 xVcom(2621)은 x 방향으로 인접하는 픽셀들을 통해 이어진다.
도 27은 각각 일부(2505), 일부(2509), 및 연결 포인트(2623)로의 연결들을 위한 픽셀들(2501/2502)에 형성된 바이어스(2701, 2703 및 2705)를 보여준다.
도 28은 픽셀들(2501/2502)의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 보여준다. 도 28에 도시된 바와 같이, 픽셀들의 M2 층은 예컨대 적, 녹, 또는 청색 데이터를 운반할 수 있는 컬러 데이터 라인(2817)(도 28에 점선으로 도시됨)의 일부(2817a)를 형성한다. 일부(2817a)는 비아(2701)를 통해 일부(2505)에 연결되는 연결(2819)을 포함한다. M2 층은 또한 비아(2703)를 통한 일부(2509)와의 연결(2821)을 형성하고, 비아(2705)를 통한 연결 포인트(2623)로의 연결(2823)을 형성한다.
도 29는 픽셀들(2501/2502)에 형성되는 ITO와 같은 투명 도전 재료의 제1 층을 도시한다. 제1 투명 도전체 층은 픽셀 전극(2901)을 포함한다. 도 29는 또한 x 방향으로 인접하는 픽셀의 픽셀 전극의 일부(2905) 및 y 방향으로 인접하는 픽셀의 픽셀 전극의 일부(2907)를 보여준다. 도 29는 연결(2903)을 또한 보여주고, 이 연결은 아래에서 설명되는 공통 ITO 및 연결 포인트(2623)을 통한 xVcom(2621)과 도 30에 도시된 연결(3001) 간의 연결을 형성한다.
도 31은 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)에 형성되는 ITO와 같은 투명 도전체의 제2 층을 도시한다. 픽셀(2502)의 제2 층은 공통 전극(3151)을 형성하고, 이는 연결들(3001 및 2903) 및 연결 포인트(2623)를 통해 xVcom(2621)로 연결되는 연결 포인트(3153)를 포함한다. 도 31은 y 방향으로 인접하는 픽셀의 공통 전극의 일부(3155)를 또한 도시한다. 픽셀(2502)과 마찬가지로, 픽셀(2501)은 투명 도전체의 제2 층으로 형성되는 공통 전극(3101)을 포함한다. 유사하게, 공통 전극(3101)은 연결들(3001 및 2903) 및 연결 포인트(2623)를 통해 xVcom(2621)로 연결되는 연결 포인트(3103)를 포함한다. 그러나, 픽셀(2501)은 또한 y 방향으로 인접하는 픽셀의 공통 전극(3101) 및 공통 전극(3105) 사이의 연결(3107)을 포함한다. 이러한 방식으로, 픽셀들의 공통 전극들은 y방향으로 연결되어 yVcom 라인(3109)을 형성할 수 있다. 공통 전극(3101)이 xVcom(2621)에 연결되고 xVcom(2621)이 x 방향의 다른 픽셀들의 공통 전극들에 연결되기 때문에, 픽셀 영역의 공통 전극들은 함께 연결되어 터치 감지 요소를 형성할 수 있다. 이전 실시예와 유사하게, xVcom 라인들 및 yVcom 라인들 내의 틈들이 터치 센서 어레이로 형성될 수 있는 함께 링크된 공통 전극들의 분리된 영역들을 생성할 수 있다.
도 32는 완성 픽셀들(2501 및 2502)의 평면도를 도시한다. 도 33은 도면의 상면도에서 나타난 라인들에 따른 픽셀(2501)의 측면도를 도시한다.
도 34는 픽셀(2501) 및 픽셀(2502)의 저장 커패시턴스를 도시한다.
도 35 내지 43은 LTPS를 이용하는 IPS LCD 디스플레이의 또 다른 예에 관한 것이다. 이 예에서, yVcom 라인이 (yVcom 라인이 공통 ITO 층에 형성되는 이전 IPS LCD 디스플레이 예와 대조적으로) M2 층에 형성된다. 본 발명의 실시예들에 따른 M2 층 yVcom 라인과 함께 LTPS를 이용하는 IPS LCD 디스플레이를 제조하는 공정 예가 도 35 내지 41을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 IPS LCD 디스플레이 예의 제조 동안 두 픽셀들, 픽셀(3501) 및 픽셀(3502)의 다양한 프로세싱 단계들을 보여준다. 결과 픽셀들(3501 및 3502)은 각각 도 1의 픽셀들(101 및 102)에 상응하는 전기 회로들을 형성한다.
도 35는 픽셀들(3501 및 3502)의 다결정-Si 층의 패터닝을 보여준다. 반도체 일부들(3505, 3507, 및 3509)은 픽셀(3501)의 TFT 액티브 영역을 형성하고, 각각 소스, 게이트, 및 드레인으로 기능한다. 마찬가지로, 반도체 일부들(3506, 3508 및 3510)은 각각 픽셀(3502)의 소스, 게이트 및 드레인이다. 도 35는 픽셀(3502)의 폭 W 보다 (x 방향으로) 약간 큰 폭 W'을 갖는 픽셀(3501)을 또한 도시한다.
도 36은 픽셀들(3501 및 3502)의 제1 금속 층(M1)이 형성되는 픽셀들(3501 및 3502)을 제조하는 공정의 차후 패터닝 단계를 도시한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 픽셀들(3501 및 3502)의 M1 층들이 게이트들(3605a 및 3606a), (점선으로 도시된) 게이트 라인(3613)의 일부들(3613a, 3613b), 및 xVcom(3621)의 일부들(3621a 및 3621b)을 포함한다. 일부들(3621a 및 3622a)은 각각 연결 포인들(3623 및 3624)을 포함한다. 게이트 라인(3613) 및 xVcom(3621)은 x 방향으로 인접하는 픽셀들을 통해 이어진다.
도 37은 각각 일부(3505), 일부(3509) 및 연결 포인트(3623)로의 연결들을 위한 픽셀(3501)에 형성된 바이어스(3701, 3703 및 3705)를 도시한다. 픽셀(3502)에 형성된 바이어스(3702, 3704 및 3706)는 각각 일부(3506), 일부(3510) 및 연결 포인트(3624)로의 연결들을 위한 것이다.
도 38은 픽셀들(3501 및 3502)의 제2 금속 층(M2)의 패터닝을 도시한다. 픽셀(3501)에 대하여, M2 층은 예컨대 적, 녹, 또는 청색 데이터를 운반할 수 있는 (도 38에 점선으로 표시된) 컬러 데이터 라인(3817)의 일부(3817a)를 형성한다. 일부(3817a)는 비아(3701)를 통해 일부(3505)로 연결되는 연결(3819)을 포함한다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3705)를 통한 연결 포인트(3623)로의 연결(3823)을 포함하는 (점선으로 표시된) yVcom(3830)의 일부(3830a)를 포함한다. 따라서, yVcom(3830)은 xVcom(3621)로 연결된다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3703)를 통한 일부(3509)와의 연결(3821)을 포함한다.
yVcom(3830)이 xVcom(3621)로 연결되고 xVcom(3621)이 x 방향의 기타 픽셀들의 공통 전극들로 연결되기 때문에, 픽셀들 영역의 공통 전극들은 함께 연결되어 터치 감지 요소를 형성할 수 있다. 이전 실시예와 유사하게, xVcom 라인들 및 yVcom 라인들 내의 틈들은 터치 센서들 배열로 형성될 수 있는 함께 링크된 공통 전극들의 분리된 영역들을 형성할 수 있다.
픽셀(3502)에 대하여, M2 층은 예컨대 적, 녹, 또는 청색 데이터를 운반할 수 있는 (도 38에서 점선으로 표시된) 컬러 데이터 라인(3818)의 일부(3818a)를 형성한다. 일부(3818a)는 비아(3702)를 통해 일부(3506)에 연결되는 연결(3820)을 포함한다. 픽셀(3501)은 또한 비아(3706)를 통한 연결 포인트(3624)로의 연결(3824) 및 비아(3704)를 통한 일부(3510)와의 연결(3822)을 포함한다.
도 39는 픽셀들(3501 및 3502)에 형성된 ITO와 같은 투명 도전 재료의 제1 층을 도시한다. 제1 투명 도전 층은 픽셀 전극들(3901 및 3905)을 포함한다. 도 39는 또한 각각 연결 포인트들(3623 및 3624) 및 도 40에 도시된 연결들(4001 및 4002)을 통한 아래에서 설명되는 공통 ITO 층과 xVcom(3621) 간의 연결들을 형성하는 연결들(3903 및 3907)을 도시한다.
도 41은 픽셀(3501) 및 픽셀(3502) 위에 형성되는 ITO와 같은 투명 도전체의 제2 층을 도시한다. 픽셀(3502) 상의 제2 층은 공통 전극(4107)을 형성하는데, 이 공통 전극은 연결들(4002 및 3907) 및 연결 포인트(3624)를 통해 xVcom(3621)로 연결되는 연결 포인트(4105)를 포함한다. 픽셀(3502)과 유사하게, 픽셀(3501)은 투명 도전체의 제2 층으로 형성되는 공통 전극(4101)을 포함한다. 유사하게, 공통 전극(4101)은 연결들(4001 및 3903) 및 연결 포인트(3623)를 통해 xVcom(3621)로 연결되는 연결 포인트(4103)를 포함한다.
도 42는 완성된 픽셀들(3501 및 3502)의 평면도를 도시한다. 도 43은 도면의 상면도에서 보여지는 라인들에 따른 픽셀(3501)의 측면도를 도시한다.
도 44 내지 55는 LTPS를 이용하는 ECB LCD 디스플레이 예에 관한 것이다. 비결정성 실리콘(a-Si)(도 11 내지 24에 도시됨)을 이용하는 ECB LCD 디스플레이와 마찬가지로, LTPS를 이용하는 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 공정은 비아들 및 추가적인 M2 라인들의 구조를 포함하여 y 방향으로 픽셀들의 저장 커패시터들을 연결하는 yVcom 라인들을 형성한다.
본 발명의 실시예들에 따른 LTPS를 이용하는 ECB LCD 디스플레이를 제조하는 프로세스 예가 도 44 내지 50을 참조하여 설명될 것이다. 도 44는 다결정-Si의 반도체 층을 도시한다. 도 45는 제1 금속 층(M1)을 도시한다. 도 46은 연결들(4601 및 4602)을 도시한다. 도 47은 제2 금속 층(M2)을 도시한다. 연결들(4601 및 4602)은 M1 및 M2 층을 연결하여 도면들에서 보여지는 yVcom 라인을 형성한다. 도 48 내지 50은 각각 연결 층, 반사면 층 및 ITO 층을 도시한다. 도 51은 y 방향으로의 연결을 가능하게 하는 yVcom 일부를 포함하는 완성된 픽셀을 도시한다. 도 52는 도 52의 상면도에 도시된 라인에 따른 픽셀(5101)의 측면도를 도시한다. 도 53은 픽셀(5101)의 저장 커패시턴스의 계산을 보여준다. 도 54는 yVcom 라인을 포함하지 않는 픽셀(5101) 및 픽셀(5403)의 개구율 추정을 보여준다. 도 55는 M1, M2의 일부들과 같은 일부 금속 및/또는 ITO 층들이 픽셀들의 개구율들을 등화하는데(equalize) 도움을 주도록 옮겨질 수 있다.
도 56은 본 발명의 실시예들에 따른 접지된 분리 영역을 포함하는 터치 스크린(5600) 예의 일부를 도시한다. 위에서 설명된 일부 실시예들과 유사하게, 터치 스크린(5600)은 구동하기 위한 영역들(5601 및 5602) 및 감지하기 위한 영역들(5603 및 5604)을 포함한다. 구동 영역들은 구동 라인들(5611 및 5612)에 연결되고, 감지 영역들은 감지 라인들(5613 및 5614)로 연결된다. 터치 스크린은 또한 접지된 분리 영역(5605)을 포함하는데, 이 분리 영역은 위에서 설명된 바와 같이 접지된, 함께 링크된 저장 커패시터들을 갖는 픽셀들의 영역이다. 접지된 분리 영역(5605)은 터치 픽셀 영역들을 전기적으로 격리시키는데 도움을 줄 수 있고 터치 스크린(5600)에 의한 터치의 검출을 향상시킬 수 있다. 접지된 영역들은, 예컨대 터치 스크린 전체에 대해 균등한 간격을 두고 배치될 수 있다.
도 57은 커버(5701), 접착제(5702), 편광기(5703), 고저항(R) 보호막(5704), 컬러 필터 유리(5705), 구동 영역들(5601 및 5602), 감지 영역들(5603 및 5604), 접지된 분리 영역(5605), TFT 유리(5706), 및 제2 편광기(5707)를 포함하는 터치 스크린(5600)의 일부를 보여주는, 도 56의 라인 A-A에 따른 측면도이다. 고저항 R 보호막(5704)과 같은 고저항 보호막은, 예컨대 IPS LCD 픽셀들을 이용하는 터치 스크린에서 사용될 수 있다. 고저항 R 보호막은 디스플레이 부근의 저주파/DC 전압들이 디스플레이의 작동을 방해하는 것을 막는데 도움을 줄 수 있다. 동시에, 고저항 R 보호막은 통상적으로 용량성 터치 감지에 사용되는 신호들과 같은 고주파 신호들이 보호막을 통과할 수 있도록 한다. 따라서, 고저항 R 보호막은 디스플레이가 터치 이벤트들을 감지하도록 하면서 디스플레이의 보호를 도울 수 있다. 고저항 R 보호막들은, 예컨대 매우 초고저항 유기 재료, 탄소 나노튜브 등으로 만들어질 수 있고, 100 메가 표면저항(ohms per square)에서 10 기가 표면저항 범위의 저항값을 가질 수 있다.
도 58은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린(5800) 예의 일부의 측면도를 도시한다. 터치 스크린(5800)은 컬러 필터 유리(5801), 픽셀 층(5803)(및 도 59에 도시된 바와 같이 적(R), 녹(G), 및 청(B) 픽셀들, 및 블랙 마스크의 블랙 마스크 라인들을 포함)을 포함한다. 터치 스크린(5800)은 또한 블랙 마스크 라인들 아래의 금속 라인들(5805)을 포함한다. 금속 라인들(5805)은, 예컨대 터치 스크린의 경계의 버스 라인들 및 픽셀들 영역 간의 저저항 경로들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 종래의 LCD 비 IPS 디스플레이의 경우, 통상적으로 CF 유리 위에 있는 공통 전극은 하나의 ITO 시트이다. 따라서, 이 공통 전극의 저항은 아주 작다. 예를 들어, 종래의 LCD는 약 100 표면저항의 저항값을 갖는 ITO 공통 전극을 가질 수 있다. 그러나, 위의 일부 실시예에서 공통 전극은 상대적으로 얇은 경로를 통해 공유 공통 라인으로 연결되는 영역들에 "나누어진다(broken up)". 픽셀들 영역 및 공유 공통 전극 라인들 간의 연결은 상대적으로 고저항을 가질 수 있고, 특히 만약 이 영역이 공유 공통 라인이 위치할 수 있는 터치 스크린의 경계로부터 더 멀어지는 경우 그러하다. 금속 라인들(5805)은 이러한 영역으로의 경로의 저항을 낮추는데 도움을 줄 수 있다. 블랙 마스크 아래에 금속 라인들(5805)을 놓는 것은, 예컨대 픽셀 개구율에 대한 금속 라인들의 영향을 줄일 수 있다.
도 59는 본 발명의 실시예들에 따른 블랙 마스크 레이아웃 예를 도시한다. 블랙 마스크(5901)는 yVcom 라인 및 컬러 데이터 라인을 보호한다. 마스크(5901)은 상이한 영역들 간의 잠재적 LCD 아티팩트를 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 마스크(5902)는 컬러 데이터 라인을 보호한다. 두 라인을 덮는 마스크(5901)는 마스크(5902) 보다 넓다.
도 60은 픽셀 영역들이 복수의 기능을 하는 IPS 기반 터치 감지 디스플레이 예를 도시한다. 예를 들어, 픽셀 영역은 한 시점에서 구동 영역으로 작동하고 다른 시점에서 감지 영역으로 작동할 수 있다. 도 60은 두 유형의 픽셀 영역, 픽셀 영역 유형 A 및 픽셀 영역 유형 B를 보여준다. 제1 시구간 동안 A 유형 픽셀 영역들, 즉 터치 행들이 자극 파형으로 구동되면서, B 유형 픽셀 영역들, 즉 터치 열들 각각에서의 커패시턴스가 감지될 수 있다. 다음 시간 구간 동안, B 유형 픽셀 영역들, 즉 터치 열들이 자극 파형으로 구동되면서, A 유형 픽셀 영역들, 즉 터치 행들의 각각에서의 커패시턴스가 감지될 수 있다. 이 프로세스는 반복될 수 있다. 두 터치 감지 구간은 약 2ms이 될 수 있다. 자극 파형은 다양한 형태를 띌 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 제로 DC 오프셋을 갖는 약 5V 피크 투 피크의 사인파가 될 수 있다. 다른 시구간 및 파형이 또한 사용될 수 있다.
도 61은 위에서 설명된 발명의 하나 이상의 실시예를 포함할 수 있는 컴퓨팅 시스템(6100) 예를 도시한다. 컴퓨팅 시스템(6100)은 하나 이상의 패널 프로세서(6102) 및 주변장치(6104), 및 패널 서브시스템(6106)을 포함할 수 있다. 주변장치들(6104)은 이하에 한정되지 않지만 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 기타 유형의 메모리 또는 저장소, 감시 타이머(watchdog timer) 등을 포함할 수 있다. 패널 서브시스템(6106)은 이하에 한정되지 않지만, 하나 이상의 감지 채널(6108), 채널 스캔 로직(6110) 및 드라이버 로직(6114)을 포함할 수 있다. 채널 스캔 로직(6110)은 RAM(6112)에 액세스하고, 자율적으로 감지 채널들로부터 데이터를 읽어오고 감지 채널들에 대한 제어를 제공할 수 있다. 또한, 채널 스캔 로직(6110)은 드라이버 로직(6114)을 제어하여 터치 스크린(6124)의 구동 라인들에 선택적으로 인가될 수 있는 다양한 주파수 및 위상의 자극 신호들(6116)을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 패널 서브시스템(6106), 패널 프로세서(6102) 및 주변장치들(6104)이 단일의 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC)에 통합될 수 있다.
터치 스크린(6124)은 본 발명의 실시예들에 따라 복수의 구동 영역들 및 복수의 감지 영역들을 갖는 용량성 감지 매체를 포함할 수 있다. 구동 및 감지 영역들의 각 교차점은 용량성 감지 노드를 나타낼 수 있고, 터치 스크린(6124)이 터치의 "이미지"를 포착하는 것으로 보이는 경우 특히 유용할 수 있는 화상 요소(픽셀)(6126)로 보일 수 있다. (즉, 패널 서브시스템(6106)이 터치 이벤트가 터치 스크린의 각 터치 센서에서 검출되었는지 여부를 판단한 후에, 터치 이벤트가 발생한 멀티-터치 패널에서의 터치 센서들의 패턴이 터치의 "이미지"(예컨대, 패널을 터치하는 손가락 패턴)로 보일 수 있다.) 터치 스크린(6124)의 각 감지 영역은 패널 서브시스템(6106)의 감지 채널(6108)(본 명세서에서는 이벤트 검출 및 복조 회로라고도 함)을 구동할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(6100)은 또한 패널 프로세서(6102)로부터 출력들을 수신하고 이 출력들에 기초하여 이하에 한정되지는 않지만, 커서 또는 포인터와 같은 물체를 옮기기, 스크롤링 또는 패닝, 제어 설정 조정, 파일 도는 문서 열기, 메뉴 보기, 선택하기, 명령어 실행, 호스트 장치에 결합된 주변 장치 작동, 전화 호출에 응답하기, 전화하기, 전화 종료하기, 볼륨 또는 오디오 설정 변경하기, 주소, 자주 거는 번호, 수신 번호, 부재중 통화와 같은 전화 통신에 관한 정보 저장하기, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크에 로그온하기, 인증된 개인들에게 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크의 제한된 구역으로의 액세스 허용하기, 컴퓨터 데스크톱의 사용자 선호 배열과 연관된 사용자 프로파일 로딩하기, 웹 콘텐츠로의 액세스 허용하기, 특정 프로그램 시작하기, 또는 메시지 암호화 또는 해독 등을 포함할 수 있는 액션들을 수행하기 위한 호스트 프로세서(6128)를 포함할 수 있다. 호스트 프로세서(6128)는 또한 패널 프로세싱과 관련되지 않을 수 있는 추가적인 기능들을 수행할 수 있고, UI를 장치의 사용자에게 제공하기 위한 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이 장치(6130) 및 프로그램 저장소(6132)에 결합될 수 있다. 디스플레이 장치(6130)는 터치 스크린(6124)과 함께 터치 스크린 아래에 부분적으로 또는 전체적으로 위치하는 경우 터치 스크린(6118)을 형성할 수 있다.
위에서 설명된 기능들 중 하나 이상의 기능은 메모리(예컨대, 도 61의 주변 장치들(6104) 중 하나)에 저장된 펌웨어에 의해 수행되고 패널 프로세서(6102)에 의해 실행될 수 있거나, 프로그램 저장소(6132)에 저장되고 호스트 프로세서(6128)에 의해 실행될 수 있다. 펌웨어는 또한 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 기기, 또는 장치로부터 명령어들을 페칭하고 명령어들을 실행할 수 있는 기타 시스템과 같은 명령어 실행 시스템, 기기 또는 장치에 의해 또는 이와 연결되어 사용되기 위한 임의의 컴퓨터 판독가능 매체 내에 저장 및/또는 이동될 수 있다. 본 명세서에서, "컴퓨터 판독가능 매체"는 명령어 실행 시스템, 기기 또는 장치에 의해 또는 이와 함께 사용하기 위한 프로그램을 포함 또는 저장할 수 있는 임의의 매체가 될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 이하에 한정되지는 않지만 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 기기 또는 장치, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기), 리드 온니 메모리(ROM)(자기), 소거가능 프로그램가능 리드 온니 메모리(erasable programmable read-only memory; EPROM)(자기), CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R 또는 DVD-RW와 같은 휴대용 광 디스크, 또는 콤팩트 플래시 카드와 같은 플래시 메모리, 보안 디지털 카드, USB 메모리 장치, 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다.
펌웨어는 또한 컴퓨터 기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 명령어 실행 시스템, 기기, 또는 장치로부터 명령어들을 페칭하고 명령어들을 실행할 수 있는 기타 시스템과 같은 명령어 실행 시스템, 기기 또는 장치에 의해 또는 이와 연결되어 사용되기 위한 임의의 전송 매체 내에서 전파될 수 있다. 본 명세서에서, "전송 매체"는 명령어 실행 시스템, 기기 또는 장치에 의해 또는 이와 함께 사용하기 위한 프로그램을 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 매체가 될 수 있다. 전송 판독가능 매체는 이하에 한정되지 않지만, 전자, 자기, 광, 전자기 또는 적외선 유선 또는 무선 전파 매체를 포함할 수 있다.
도 62a는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린(6224) 및 디스플레이 장치(6230)를 포함할 수 있는 모바일 전화(6236) 예를 도시하는데, 이 터치 스크린은 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함한다.
도 62b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린(6224) 및 디스플레이 장치(6230)를 포함할 수 있는 디지털 매체 재생기(6240) 예를 도시하는데, 이 터치 스크린은 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함한다.
도 62c는 터치 스크린(트랙패드)(6224) 및 디스플레이(6230)를 포함할 수 있는 퍼스널 컴퓨터(6244) 예를 도시하는데, (디스플레이가 터치 스크린의 일부인 실시예에서) 퍼스널 컴퓨터의 터치 스크린은 이중 기능 용량성 요소들을 갖는 픽셀들을 포함한다.
본 발명의 실시예들이 첨부되는 도면들을 참고하여 완전히 설명되었지만, 당업자라면 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것을 충분히 알 수 있다.

Claims (26)

  1. 디스플레이를 하지 않는 경계 영역 및 디스플레이 픽셀들을 포함하는 디스플레이 영역을 포함하는 터치 스크린으로서,
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 열(row)에서 전기적으로 분리된 복수의 제1 부분들을 포함하는 적어도 하나의 열을 포함하는 열들로 배치된 복수의 제1 공통 전압 라인들;
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 행(column)에서 전기적으로 분리된 복수의 제2 부분들을 포함하는 적어도 하나의 행을 포함하는 행들로 배치된 복수의 제2 공통 전압 라인들;
    복수의 제1 및 제2 영역들 - 각각의 영역은 용량성 요소를 각각 포함하는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하고, 각각의 영역에서 터치 감지 모드의 동작 동안 상기 용량성 요소들은 상기 제1 및 제2 공통 전압 라인들 각각의 하나 이상의 상기 부분들을 통해 전기적으로 서로 연결되고, 상기 복수의 제1 영역들은 상기 디스플레이 영역의 상기 복수의 제2 영역들과 전기적으로 분리됨 -
    을 포함하고,
    각 영역 내의 용량성 요소들은 상기 터치 스크린의 디스플레이 모드의 동작 동안 디스플레이 기능을 제공하고, 상기 터치 감지 모드의 동작 동안 구동 영역 또는 감지 영역 중 어느 하나로 기능하는 상기 복수의 제1 영역들의 적어도 하나의 영역과 상기 구동 영역 또는 상기 감지 영역 중 다른 하나로 기능하는 상기 복수의 제2 영역들의 하나의 영역 사이에 용량성 커플링을 제공하도록 구성되고,
    상기 복수의 제2 영역들은 행들을 따라 연장되고 지그재그(zig-zag) 모양인 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영역들 각각에 인접하여 위치하는 적어도 하나의 접지 가드(ground guard)를 더 포함하는 터치 스크린.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접지 가드는 지그재그 모양인 터치 스크린.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접지 가드는 상기 복수의 제2 영역들의 각각의 한 면에 위치하는 제1 접지 가드 및 상기 복수의 제2 영역들의 각각의 다른 면에 위치하는 제2 접지 가드를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 접지 가드는 지그재그 모양을 갖는 터치 스크린.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 영역들은 오각형 모양이고 스태거드 방향(staggered orientation)을 가지는 터치 스크린.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스태거드 방향은 제1 영역들의 제1 열 및 제1 영역들의 제2 열이 열 방향으로 정렬된 부분들을 갖도록 하는 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 제2 영역들의 적어도 2개의 가장자리들은 인접하는 제2 영역의 지그재그 모양을 따르는 터치 스크린.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 영역들의 인접하는 영역들 사이에 행들로 배치되고 채널들로 위치하는 복수의 제3 공통 전압 라인들을 더 포함하는 터치 스크린.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터치 감지 모드의 동작 동안, 상기 복수의 제1 영역들은 상기 터치 스크린의 디스플레이를 하지 않는 경계 영역에서 서로 전기적으로 연결되어 있는 터치 스크린.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 영역들의 각각의 상기 용량성 요소들은 전기장을 방출하고,
    상기 복수의 제2 영역들은 감지 영역들을 포함하고 상기 전기장을 수신하는 용량성 요소들을 포함하고,
    고저항 재료로 형성된 보호층은 상기 전기장이 상기 감지 영역들에 의해 수신되기 이전에 상기 보호층을 통과하도록 배치되는 터치 스크린.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 영역들과 상기 감지 영역들은 공통 기판에 배치되는 터치 스크린.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 터치 스크린은 커버를 포함하고, 구동 보호층(drive shield layer)은 상기 커버와 상기 구동 및 감지 영역들 사이에 배치되는 터치 스크린.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 영역들은 상기 터치 스크린의 디스플레이를 하지 않는 경계 영역에서 서로 전기적으로 연결되어 있는 터치 스크린.
  14. 디스플레이를 하지 않는 경계 영역 및 디스플레이 픽셀들을 포함하는 디스플레이 영역을 포함하는 터치 스크린을 동작시키는 방법으로서,
    상기 터치 스크린은,
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 열에서 전기적으로 분리된 복수의 제1 부분들을 포함하는 적어도 하나의 열을 포함하는 열들로 배치된 복수의 제1 공통 전압 라인들;
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 행에서 전기적으로 분리된 복수의 제2 부분들을 포함하는 적어도 하나의 행을 포함하는 행들로 배치된 복수의 제2 공통 전압 라인들;
    복수의 제1 및 제2 영역들 - 각각의 영역은 용량성 요소를 각각 포함하는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하고, 각각의 영역에서 터치 감지 모드의 동작 동안 상기 용량성 요소들은 상기 제1 및 제2 공통 전압 라인들 각각의 하나 이상의 상기 부분들을 통해 전기적으로 서로 연결되고, 상기 복수의 제1 영역들은 상기 디스플레이 영역의 상기 복수의 제2 영역들과 전기적으로 분리됨 -
    을 포함하고,
    각 영역 내의 용량성 요소들은 상기 터치 스크린의 디스플레이 모드의 동작 동안 디스플레이 기능을 제공하고, 상기 터치 감지 모드의 동작 동안 구동 영역 또는 감지 영역 중 어느 하나로 기능하는 상기 복수의 제1 영역들의 적어도 하나의 영역과 상기 구동 영역 또는 상기 감지 영역 중 다른 하나로 기능하는 상기 복수의 제2 영역들의 하나의 영역 사이에 용량성 커플링을 제공하도록 구성되고, 상기 복수의 제2 영역들은 행들을 따라 연장되고 지그재그 모양이고,
    상기 방법은,
    상기 터치 스크린에 이미지를 생성하기 위해 상기 디스플레이 모드의 동작 동안 상기 용량성 요소들을 동작시키는 단계;
    상기 터치 스크린 상에 또는 가까이에 터치 이벤트를 감지하기 위해 상기 터치 감지 모드의 동작 동안 상기 용량성 요소들을 동작시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 터치 감지 모드의 동작 동안에 상기 용량성 요소들을 동작시키는 단계는,
    상기 복수의 제1 영역들의 디스플레이 픽셀들에서의 상기 용량성 요소들을 자극 신호로 구동하는 단계; 및
    적어도 하나의 상기 복수의 제2 영역들의 디스플레이 픽셀들에서 상기 용량성 요소들로 전기장을 감지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 디스플레이 모드의 동작과 상기 터치 감지 모드의 동작은 주기적으로 변하는 방법.
  15. 디스플레이를 하지 않는 경계 영역 및 디스플레이 픽셀들을 포함하는 디스플레이 영역을 포함하는 터치 스크린의 스택업(stackup)으로서,
    복수의 게이트 라인들;
    복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 픽셀들에 의해 데이터를 디스플레이하기 위해 상기 복수의 픽셀들에 결합된 상기 복수의 게이트 라인들 및 상기 복수의 데이터 라인들;
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 열에서 전기적으로 분리된 복수의 제1 부분들을 포함하는 적어도 하나의 열을 포함하는 열들로 배치된 복수의 제1 공통 전압 라인들;
    상기 디스플레이 영역의 적어도 하나의 행에서 전기적으로 분리된 복수의 제2 부분들을 포함하는 적어도 하나의 행을 포함하는 행들로 배치된 복수의 제2 공통 전압 라인들;
    복수의 제1 및 제2 영역들 - 각각의 영역은 용량성 요소를 각각 포함하는 복수의 디스플레이 픽셀을 포함하고, 각각의 영역에서 터치 감지 모드의 동작 동안 상기 용량성 요소들은 상기 제1 및 제2 공통 전압 라인들 각각의 하나 이상의 상기 부분들을 통해 전기적으로 서로 연결되고, 상기 복수의 제1 영역들은 상기 디스플레이 영역의 상기 복수의 제2 영역들과 전기적으로 분리되고, 상기 제1 영역들은 구동 영역들 및 감지 영역들 중 하나이고, 상기 제2 영역들은 상기 구동 영역들 및 감지 영역들 중 다른 하나이고, 상기 복수의 제2 영역들은 행들을 따라 연장되고 지그재그 모양임 -
    상기 터치 감지 모드의 동작 동안 상기 복수의 제1 영역들을 서로 연결하는 전기 연결(electrical connection)의 적어도 하나의 버스 라인 형성 부분
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 버스 라인은 상기 디스플레이 스크린의 상기 디스플레이를 하지 않는 경계 영역에 배치되는 스택업.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 용량성 요소들은 상기 디스플레이 픽셀들의 저장 커패시터들인 스택업.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 버스 라인은 상기 터치 감지 모드의 동작 동안에 상기 복수의 제1 영역들을 서로 연결하는 제1 버스 라인들과 상기 터치 감지 모드의 동작 동안에 상기 복수의 제2 영역들을 서로 연결하는 적어도 하나의 추가적인 버스 라인을 포함하는 스택업.
  18. 복수의 제1 전극 영역들 - 상기 복수의 제1 전극 영역들 각각은 제1 지그재그 방향으로 형성된 측면(sides shaped in a first zig-zag orientation)을 가짐 -;
    복수의 제2 전극 영역들 - 상기 복수의 제2 전극 영역들 각각은 제2 지그재그 방향으로 형성된 측면을 가짐 -; 및
    각각의 상기 제1 전극 영역들은 각각의 상기 제2 전극 영역들과 전기적으로 분리되어 있고, 상기 제1 및 제2 전극 영역들은 동일한 층 상에 배치되는 터치 스크린.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 영역들은 열들로 배치되고 상기 복수의 제2 전극 영역들은 행들로 배치되는 터치 스크린.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전극 영역들은 구동 영역들을 포함하고, 상기 제2 전극 영역들은 감지 영역들을 포함하는 터치 스크린.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 구동 영역들 및 감지 영역들은 상호 정전용량 커플링에 의해 결합된 터치 스크린.
  22. 제21항에 있어서,
    복수의 접지 가드 영역들을 더 포함하고, 적어도 하나의 접지 가드 영역은 각 제1 전극 영역과 각 제2 전극 영역들 사이에 위치하는 터치 스크린.
  23. 제22항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 접지 가드 영역들은 제3의 지그재그 방향을 갖는 터치 스크린.
  24. 제18항에 있어서,
    복수의 접지 가드 영역들을 더 포함하고, 적어도 하나의 접지 가드 영역은 각 제1 전극 영역과 각 제2 전극 영역들 사이에 위치하는 터치 스크린.
  25. 제24항에 있어서,
    각각의 상기 복수의 접지 가드 영역들은 제3의 지그재그 방향을 갖는 터치 스크린.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 구동 영역들에 연결되는 복수의 공통 전압 라인들, 및 복수의 채널들을 더 포함하고, 적어도 하나의 채널은 두 개의 인접하는 구동 영역들 사이에 위치하고, 상기 공통 전압 라인들은 상기 채널들 내에 위치하는 터치 스크린.
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