KR102559962B1

KR102559962B1 - 터치 패널

Info

Publication number: KR102559962B1
Application number: KR1020180050687A
Authority: KR
Inventors: 박원상; 김성문; 김윤호; 김일남; 박경민; 변영재; 송주협; 정금동; 최은호; 허상현
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사; 울산과학기술원
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2023-07-26
Also published as: US10877617B2; KR20190126959A; US20190339803A1

Abstract

터치 패널이 제공된다. 상기 터치 패널은 복수의 구동 전극 라인, 및 상기 각 구동 전극 라인과 교차하는 복수의 센싱 전극 라인을 포함하는 터치 감지부, 복수의 구동 신호를 생성하여 상기 각 구동 신호를 상기 각 구동 전극 라인에 제공하는 구동 신호 생성부 및 상기 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 센싱부를 포함하되, 상기 각 구동 신호는 제1 시구간 동안 0이 아닌 전압을 포함하고, 동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 제1 시구간 동안 0을 유지한다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}

본 발명은 터치 패널에 관한 것이다.

터치 패널의 각 센싱 노드(sensing node)의 커패시턴스(capacitance)의 크기를 측정하기 위하여 일반적으로 사용되는 방법은 구동 신호 생성부에 의하여 구동 라인(driving line)을 통하여 특정 주파수의 구동 신호를 인가하고, 센싱 라인(sensing line)을 통하여 수신되는 신호를 센싱부에 의하여 측정하는 것이다.

구동 신호는 왈시-아다마르(Walsh-Hadamard)코드를 사용하여 변형 할 수 있다.

왈시-아다마르(Walsh-Hadamard)코드를 사용한 구동 신호는 오프셋이 크게 발생 할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오프셋을 감소된 구동 신호를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 복수의 구동 전극 라인, 및 상기 각 구동 전극 라인과 교차하는 복수의 센싱 전극 라인을 포함하는 터치 감지부, 복수의 구동 신호를 생성하여 상기 각 구동 신호를 상기 각 구동 전극 라인에 제공하는 구동 신호 생성부 및 상기 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 센싱부를 포함하되, 상기 각 구동 신호는 제1 시구간 동안 0이 아닌 전압을 포함하고, 동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 제1 시구간 동안 0을 유지한다.

상기 각 구동 신호는 상기 제1 시구간보다 큰 제2 시구간을 일 주기로 하여 반복되는 주기적인 전압이며, 상기 각 구동 신호의 전압 레벨이 0을 유지하는 시간은 상기 제1 시구간보다 작으며, 동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 주기 동안 0을 유지할 수 있다.

상기 구동 신호 생성부는 상기 복수의 구동 신호를 생성하는 코드 생성부(code generator)를 포함할 수 있다.

상기 코드 생성부는 0이 아닌 전압을 포함하는 신호를 생성하는 제1 코드 생성기 및 상기 제1 코드 생성기에서 생성된 신호의 전압과 합이 0이되는 신호를 생성하는 제2 코드 생성기를 포함할 수 있다.

터치 패널은 상기 제1 코드 생성기 및 상기 제2 코드 생성기에 연결된 구동 아날로그 다중화기(MUX)를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱부는 상기 센싱 신호를 전달받는 증폭기를 포함할 수 있다.

상기 증폭기는 차동 증폭기일 수 있다.

상기 증폭기는 차동 전하 증폭기일 수 있다.

상기 증폭기는 싱글-엔디드 전하 증폭기 두 개가 연결되어 이루어진 가상(pseudo) 차동 전하 증폭기일 수 있다.

터치 패널은 상기 센싱 신호를 직접 전달받고, 상기 증폭기에 상기 센싱 신호를 전달하는 센싱 아날로그 다중화기를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱부는 상기 센싱 전극 라인으로부터 상기 센싱 신호를 직접 전송 받는 증폭기를 포함하는 터치 패널일 수 있다.

상기 증폭기는 싱글-엔디드 전하 증폭기일 수 있다.

상기 터치 감지부는 상기 각 구동 전극 라인 및 상기 각 센싱 전극 라인이 교차하는 곳에 위치하는 노드 커패시터를 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패널은 복수의 구동 전극 라인, 및 상기 각 구동 전극 라인과 교차하는 복수의 센싱 전극 라인을 포함하는 터치 감지부, 복수의 구동 신호를 생성하여 상기 각 구동 신호를 상기 각 구동 전극 라인에 제공하는 구동 신호 생성부, 및 상기 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 센싱부를 포함하되, 상기 각 구동 신호는 제1 시간을 일 주기로 하여 반복되는 주기적인 전압이며, 상기 제1 시간은 상기 제1 시간보다 작은 제2 시간을 갖는 복수의 시구간으로 구분되고, 상기 모든 시구간 동안 상기 각 구동 신호는 0이 아닌 전압 레벨을 포함하고, 상기 각 시구간 동안 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 0을 유지하는 터치 패널이다.

상기 센싱부는 상기 센싱 신호를 전달받는 차동 전하 증폭기를 포함할 수 있다.

상기 센싱부는 상기 센싱 전극 라인으로부터 상기 센싱 신호를 직접 전송 받는 증폭기를 포함하할 수 있다.

상기 각 구동 신호의 주기는 동일한 시간으로 정의될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 신호 전송 방법은 전원에서 코드 생성부로 일 신호를 전달하는 단계, 상기 코드 생성부에 전달된 상기 신호를 복수의 구동 신호로 변형하는 단계 및 상기 복수의 구동 신호를 복수의 구동 전극 라인으로 전송하는 단계를 포함하되, 상기 각 구동 신호는 제1 시구간 동안 0이 아닌 전압을 포함하고, 동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 제1 시구간 동안 0을 유지하는 터치 구동 신호 전송 방법이다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 오프셋이 감소된 구동 신호를 사용하게 되므로, 터치 패널의 소형화를 이룰 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널의 블럭도를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 구동 신호 생성부의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 코드 생성부에 입력된 순환 행렬을 나타낸 도면이다.
도 4는 코드 생성부에 의해 생성된 구동 신호를 각 시구간별로 나타낸 타이밍도이다.
도 5는 센싱부의 회로 구성에 관하여 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 6은 센싱부의 각 소자를 통과한 센싱 신호와 잡음 값을 도시한 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 센싱부의 개략적인 회로도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 센싱부의 개략적인 회로도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 패널의 배치도이다.
도 10은 도 9의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 터치 패널의 배치도이다.
도 14는 도 13의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.

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.

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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널의 블럭도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 터치 패널은 터치 감지부(10), 구동 신호 생성부(20), 센싱부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.

터치 감지부(10)는 복수 개의 구동 전극들(d1, d2, d3, dn-1, dn) 및 복수개의 센싱 전극들(s1, s2, s3, sm-1, sm)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 구동 전극들(d1 내지 dn)은 터치 감지부(10)의 가로 방향(열방향)으로 나란히 배열되고, 복수 개의 센싱 전극들(s1 내지 sm)은 터치 감지부(10)의 세로 방향(행방향)으로 나란히 배열될 수 있다. 즉, 터치 감지부(10)는 복수 개의 구동 전극들(d1 내지 dn) 및 복수 개의 센싱 전극들(s1 내지 sm)이 서로 절연되어 교차하는 어레이(array) 구조를 가질 수 있다.

도 1에서는 구동 전극들(d1 내지 dn)과 센싱 전극들(s1 내지 sm)이 서로 직교하는 것으로 표시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 전극들(d1 내지 dn)과 센싱 전극들(s1 내지 sm)이 사선으로 교차하거나 서로 교차하지 않도록 배치될 수도 있다.

센싱 노드는 서로 이웃하는 구동 전극(d1 내지 dn)과 센싱 전극(s1 내지 sm) 사이에 위치하는 센싱 커패시터(C1,1 내지 Cn,m)에 의하여 정의될 수 있다. 터치 감지부(10)는 행, 열방향으로 배열된 복수의 센싱 노드를 포함할 수 있다.

터치 감지부(10)는 적절한 패널(panel) 설계 방법에 따라 디스플레이를 위한 층과 병합될 수 있고, 구동 또는 센싱을 위한 경로를 공유할 수 있다.

구동 신호 생성부(20)는 복수의 구동 전극들(d1 내지 dn)과 전기적으로 연결되고, 구동 전극(d1 내지 dn)에 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)를 제공한다. 예컨대, 구동 신호 생성부(20)는 복수의 구동 전극들(d1 내지 dn) 중 2개 이상의 구동 전극(d1 내지 dn)에 동시에 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)를 제공할 수 있다. 여기서 '동시에'라 함은 정확히 동시(precisely simultaneously)에 일어나는 사건뿐만 아니라 거의 동시에 일어나는 사건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동시에 일어나는 사건은 거의 동시에 시작해서 거의 동시에 끝나는 것, 및/또는 적어도 부분적으로 중복되는 시구간(time periods)이 발생하는 것을 의미할 수 있다.

구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)는 하이 레벨의 전압과 로우 레벨의 전압이 스윙하는 전압일 수 있다. 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)는 1 프레임마다 주기적으로 반복되는 주기적인 전압(periodic voltage)일 수 있다. 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)는 모든 구동 전극들(d1 내지 dn)에 동시에 인가될 수 있다.

센싱부(30)는 복수의 센싱 전극들(s1 내지 sm)과 전기적으로 연결되고, 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)가 인가되는 구동 전극(d1 내지 dn)과 이에 대응하는 센싱 전극(s1 내지 sm) 간의 센싱 커패시터(C1,1 내지 Cn,m)의 센싱 커패시턴스를 감지한다. 외부에서 터치 이벤트가 발생한 경우, 터치된 부근의 센싱 커패시터(C1,1 내지 Cn,m)의 커패시턴스 값의 변화로 터치 위치를 감지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

구동 신호 생성부(20)는 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)를 구동 전극(d1 내지 dn)에 제공하는 적어도 하나의 구동 회로를 포함하고, 센싱부(30)는 센싱 전극(s1 내지 sm)을 통하여 수신되는 신호(RX1, RX2, RX3, RXm-1, RXm)를 감지하는 적어도 하나의 센싱 회로를 포함한다. 구동 회로와 센싱 회로에 대한 상세한 설명은 후술한다.

제어부(40)는 구동 신호 생성부(20) 및 센싱부(30)의 동작을 제어한다. 예컨대, 제어부(40)는 구동 제어 신호 및 센싱 제어 신호에 의하여 구동 신호 생성부(20) 및 센싱부(30)의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(40)는 구동 신호 제어부(40)가 클럭 신호에 기초하여 복수의 구동 라인들을 동시에 구동하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(40)는 도 4에 도시된 타이밍도에 기초하여 복수의 구동 라인들을 동시에 구동하도록 복수의 구동 회로들을 제어할 수 있다.

또한, 제어부(40)는 센싱 라인으로 수신되는 신호를 감지하고, 감지된 결과에 따라 센싱 신호를 출력하도록 센싱부(30)를 제어할 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 구동 신호 생성부의 회로도이다.

구동 신호 생성부(20)는 전원(111, 112), 전원(111, 112)과 구동 전극(d1 내지 dn)사이에 연결된 코드 생성부(120), 구동 아날로그 다중화기(130, MUX) 및 셀 지연(delay cell) 소자(140)를 포함한다. 여기서, 셀 지연 소자(140)는 생략될 수 있다.

전원(111, 112)은 제1 전원(111)과 제2 전원(112)을 포함한다. 제1 전원(111) 또는 제2 전원(112) 중 어느 하나는 기준 전원(reference voltage)일 수 있다. 제1 및 제2 전원(111, 112)은 구형(square)파 사인(sine)파, 삼각(triangle)파 형태의 신호를 생성할 수 있으며, 생성된 신호는 각 구동 라인에 제공될 수 있다.

도 2에서 제1 및 제2 전원(111, 112)이 각각 교류 전원으로 이루어진 것을 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 각 전원은 양의 값을 갖는 제1 직류 전원, 음의 값을 갖는 제2 직류 전원 및/또는 기준 전원이 되는 제3 직류 전원을 포함할 수도 있다. 이와 같은 경우, 구동 신호 생성부(20)는 전원과 구동 전극 사이에 스위치를 포함하는 형태일 수 있고, 스위치들의 온-오프(on-off) 동작에 따라 펄스 형태의 구동 신호를 생성할 수 있다.

전원(111, 112)의 신호는 코드 생성부(120, code generator)에 제공된다. 코드 생성부(120)는 코드 생성부(120)에 입력된 순환 행렬에 따라 전원(111, 112)으로부터 제공받은 신호를 변형하여 구동 라인에 인가한다.

도 3은 일 실시예에 따른 코드 생성부에 입력된 순환 행렬을 나타낸 도면이다.

행렬에서 열의 순서가 증가 또는 감소하는 방향(도면에서 가로 방향)을 열방향으로, 행의 순서가 증가 또는 감소하는 방향(도면에서 세로 방향)을 행방향으로 지칭한다. 도 3에서는 본 실시예가 8비트 기반의 행렬임을 예로 하였으나, 이에 제한되지 않고, 터치 패널의 크기 및 구동 전극(d1 내지 dn)의 개수에 따라 4비트(4-bit), 16비트(16-bit), 32비트(32-bit), 64비트(64-bit) 등 다양한 비트 수의 행렬을 기반으로 할 수 있다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 코드 생성부(120)에 입력된 순환 행렬은 8비트(8-bit)를 기반으로 하여 A, A', B, B', C, C', D, D'라는 변수로 이루어질 수 있다.

여기서, A'는 정 위상 A의 역(inverse) 위상 나타내고, B'는 정 위상 B의 역 위상이고, C'는 정 위상 C의 역 위상이고, D'는 정 위상 D의 역 위상이다. 순환 행렬의 각 변수는 직교성(orthogonal)을 만족할 수 있다. 여기서 정 위상은 0이 아닌 신호에 해당하며 해당 변수가 의도하는 부호(sign)를 갖도록 출력되는 신호의 위상을 의미하고, 역 위상은 정 위상의 신호와 반대 부호(sign)를 갖는 신호의 위상을 의미한다. 또한, 정 위상의 신호에 상기 정 위상의 신호의 크기와 동일하고 이와 반대 부호(sign)를 갖는 역 위상 신호를 더하면, 총 신호의 크기는 0이 될 수 있다.

또한, 직교성은 디지털 신호를 논리 연산 하거나, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하여 디지털 논리 연산을 수행한 경우, 자신과 같은 변수를 연산했을 때 1의 값을 자신과 다른 변수를 연산했을 때 0의 값을 출력하는 변수의 성질 의미할 수 있다.

코드 생성부(120)는 제1 코드 생성기(121)와 제2 코드 생성기(122)를 포함할 수 있다. 제1 코드 생성기(121)는 코드 생성부(120)에 입력된 변수의 정 위상 신호를 출력하고, 제2 코드 생성기(122)는 코드 생성부(120)에 입력된 변수의 역 위상 신호를 출력할 수 있다.

터치 감지부(10)의 각 센싱 노드는 순환 행렬의 각 변수에 대응된다. 순환 행렬은 열방향을 따라 반복되어 적용된다. 다시 말하면, 8비트의 순환 행렬은 제1 내지 제8열의 센싱 노드에 적용되고, 동일한 순환 행렬이 제9열 내지 제16열의 센싱 노드에 적용되며, 이러한 배열이 반복될 수 있다.

8비트 순환 행렬은 8개의 시구간(T1 내지 T8)으로 나뉠 수 있다. 각 행에 해당하는 변수는 각 시구간에 대응한다. 예컨대, 1행 1열의 변수 A 부터 8행 1열의 변수 D'는 제1 시구간(T1)에 구동 전극으로 인가되는 신호를 생성하는 변수이다.

행렬의 각 행에 해당하는 변수에 의해 생성된 신호는 대응하는 행의 구동 전극(d1 내지 dn)으로 생성된 신호(TX1 내지 TX8)가 인가된다. 예컨대, 제1 시구간(T1)에서, 제 1행의 A에 의해 생성된 코드신호(TX1)가 제1 행 구동 전극(d1)에 인가되고, 제8 시구간(T8) 동안 제 8행의 A'에 의해 생성된 코드신호(TX8)가 제8 행 구동 전극(d8)에 인가된다.

도 4는 코드 생성부에 의해 생성된 구동 신호를 각 시구간별로 나타낸 타이밍도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 코드 생성부(120)에 입력된 순환 행렬에 따라 한 주기(T)동안 도 3에서 도시한 구동 신호(TX1 내지 TX8)가 각 행 구동 전극(d1 내지 d8)에 인가된다. 도 3에서 도시한 신호는 예시적인 것에 불과하고 순환 행렬에 의해 생성되는 구동 신호(TX1 내지 TX8)가 이에 제한되는 것은 아니다.

8비트 순환 행렬에 의해 생성된 구동 신호(TX1 내지 TX8)는 정 위상을 갖는 신호와 그에 대응하여 역 위상을 갖는 신호를 한 쌍으로 하여 4쌍의 신호가 하나의 시구간 동안 각 행 구동 전극(d1 내지 d8)으로 동시에 인가된다. 예를 들어, 제1 시구간(T1)에서, 변수 A에 대응하는 신호와 역 위상인 변수 A'에 대응하는 신호가 한 쌍, B와 B'에 대응하는 신호 한 쌍, C와 C' 대응하는 신호 한 쌍, D와 D'에 대응하는 신호 한 쌍, 총 4쌍의 신호가 각 행 구동 전극(d1 내지 d8)으로 동시에 인가된다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 구동 신호(TX1 내지 TX8)는 동일 시구간동안 모든 행의 구동 전극(d1 내지 d8)에 각각 해당하는 신호(TX1 내지 TX8)가 인가된다. 예를 들면, 제1 시구간(T1)에서, A에 해당하는 신호는 제1 행 구동 전극(d1)에 인가되고, A'에 해당하는 신호는 제2 행 구동 전극(d2)에 인가되고, B에 해당하는 신호는 제3 행 구동 전극(d3)에 인가되고, B'에 해당하는 신호는 제4 행 구동 전극(d4)에 인가되고, C에 해당하는 신호는 제5 행 구동 전극(d5)에 인가되고, C'에 해당하는 신호는 제6 행 구동 전극(d6)에 인가되고, D에 해당하는 신호는 제7 행 구동 전극(d7)에 인가되고, D'에 해당하는 신호는 제8 행 구동 전극(d8)에 인가 된다.

각 행 구동 전극(d1 내지 d8)에 인가된 신호는 각 센싱 노드를 통해 센싱 전극(s1 내지 sm)에 인가 된다. 이 때 일 센싱 전극(s1)은 모든 행의 구동 전극(d1 내지 d8)과 교차하기 때문에, 각 행 구동 전극(d1 내지 d8)에 인가된 모든 신호(TX1 내지 TX8)의 합에 대한 신호를 인가받게 되고, 이를 센싱부(30)로 전송하게 된다. 예를 들면, 제1 시구간(T1)에서, 제1 행 구동 전극(d1)으로부터 인가받은 A신호, 제2 행 구동 전극(d2)으로부터 인가받은 A'신호, 제3 행 구동 전극(d3)으로부터 인가받은 B신호, 제4 행 구동 전극(d4)으로부터 인가받은 B'신호, 제5 행 구동 전극(d5)으로부터 인가받은 C신호, 제6 행 구동 전극(d6)으로부터 인가받은 C'신호, 제7 행 구동 전극(d7)으로부터 인가받은 D신호 및 제8 행 구동 전극(d8)으로부터 인가받은 D'신호의 합에 대한 신호가 센싱 전극(s1)에 인가되고, 이를 센싱부(30)로 전송하게 된다.

여기서, 정 위상을 갖는 신호와 역 위상을 갖는 신호(예를 들면, A와 A')를 한 쌍으로 하여 4쌍의 신호가 한 시구간 동안 각 행 구동 전극(d1 내지 d8)으로 인가되기 때문에, 센싱 전극(s1)이 센싱부(30)로 전송하는 신호의 합은 0이 된다.

따라서, 제1 시구간(T1)에서 센싱 전극(s1)에 인가되는 신호의 합 및 센싱 전극(s1)이 센싱부(30)로 전송하는 신호는 다음 [수학식 1]을 만족할 수 있다.

상기 [수학식 1]에서 Vk(k=A 내지 D)는 변수 k(A 내지 D)에 대응하는 구동 신호를 의미한다. 상기 [수학식 1]에 나타난 바와 같이 센싱 전극(s1)에 인가되는 신호의 합 및 센싱 전극(s1)이 센싱부(30)로 전송하는 신호의 합은 0이 된다.

도 3 및 도 4에서 8비트 행렬 신호를 나타냈지만, 센싱 전극(s1)에 인가되는 N비트 신호를 일반적으로 나타내면 다음 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.

여기서, N은 짝수인 자연수이고, Ti는 i번째 시구간을 나타내고, Vj는 제2j-1 행 구동 전극으로부터 인가받은 신호를 나타내고, Vj'은 제2j 행 구동 전극으로부터 인가받은 신호로서 Vj의 역 위상인 신호를 나타낸다. 상기 [수학식 2]에 나타난 바와 같이 i번째 시구간에서 각 행 구동 전극(d1 내지 dn)에 인가되는 신호의 합 및 센싱 전극(s1)이 센싱부(30)로 전송하는 신호(RX1)는 0이 된다.

각 행 구동 전극(d1 내지 dn)으로 인가받은 신호의 합을 0이 되도록 함으로써, 구동 신호(TX1 내지 TXn)에 의해 발생하여 센싱부(30)로 전송되는 구동 신호(TX1 내지 TXn)의 교류 오프셋(AC offset)을 0에 가깝게 되도록 할 수 있다. 그에 따라, 터치 입력 여부에 대한 판단을 정확하게 할 수 있다.

구체적으로 설명하면, 구동 신호 생성부(20)에 의해 출력되는 구동 신호(TX1 내지 TXn)는 이상적인 원 신호(pure signal) 성분, 직류 오프셋(DC offset) 및 교류 오프셋(AC offset)을 포함할 수 있다. 직류 오프셋(DC offset)은 원 신호와 주파수가 달라 출력 신호로부터 직류 오프셋(DC offset)을 분리할 수 있지만, 교류 오프셋(AC offset)은 원 신호와 주파수가 같기 때문에 출력 신호에서 분리해 내기가 어려울 수 있다. 따라서, 구동 신호(TX1 내지 TXn)의 교류 오프셋(AC offset)이 0에 가깝게 되도록 함으로써, 터치 감지부(10)가 원 신호 성분만을 쉽게 센싱할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 구동 아날로그 다중화기(130)는 코드 생성부(120)로부터 출력된 신호 값 중 적어도 두 개의 값을 수신하여 0 또는 1 값에 따라 대응하는 값을 출력할 수 있다. 예를 들면, 제1 구동 아날로그 다중화기(131)는 제1 코드 생성기(121)에서 출력된 출력 신호와 제2 코드 생성기(122)에서 출력된 출력 신호를 수신하고, "0"의 입력에 따라서 제1 코드 생성기(121)에서 출력된 출력 신호를 출력하고, "1"의 입력에 따라서 제2 코드 생성기(122)에서 출력된 출력 신호를 출력할 수 있다. 그리고 제2 아날로그 다중화기(132)는 제3 코드 생성기(123)에서 출력된 출력 신호와 제4 코드 생성기(124)에서 출력된 출력 신호를 수신하고, "0"의 입력에 따라서 제3 코드 생성기(123)에서 출력된 출력 신호를 출력하고, "1"의 입력에 따라서 제4 코드 생성기(124)에서 출력된 출력 신호를 출력할 수 있다.

셀 지연 소자(140)는 여러 구동 아날로그 다중화기(130)에서 출력된 신호 값들 간의 지연으로 인한 불일치(mismatch)를 보정한다. 셀 지연 소자(140)는 지연으로 인한 불일치가 보정된 출력 구동 신호(TX1 내지 TXn)를 구동 전극(d1 내지 dn)에 인가한다.

도 5는 센싱부의 회로 구성에 관하여 개략적으로 도시한 개략도이다. 도 6은 센싱부의 각 소자를 통과한 센싱 신호와 잡음 값을 도시한 그래프이다.

도 6의 (a), (b), (c), (d)는 각각 센싱 신호(Signal)와 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)이 차동 전하 증폭기(221, 222), 차동 이득 증폭기(231), 믹서(241), 로 패스 필터(251)에서의 주파수에 따른 신호의 크기를 나타낸다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 센싱부(30)는 센싱 전극(s1 내지 sm)에서 발생한 센싱 신호(RX1 내지 RXm)를 인가받는다. 센싱부(30)는 센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214), 차동 전하 증폭기(221, 222), 차동 이득 증폭기(231), 믹서(241), 로 패스 필터(251), 아날로그 디지털 컨버터(261) 및 터치 처리부(270)를 포함한다.

센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)는 센싱 전극들(s1 내지 sm)로부터 출력된 센싱 출력 신호들(RX1 내지 RXm) 및 기준 출력 신호(Vref) 중 적어도 두 개의 값을 수신하여 0 또는 1 값에 따라 그에 대응하는 값을 출력할 수 있다. 예를 들면, 제1 센싱 아날로그 다중화기(211)는 기준 출력 신호(Vref)과 제1 센싱 출력 신호(RX1)을 수신하고, "0"의 입력에 따라서 기준 출력 신호(Vref)을 출력하고, "1"의 입력에 따라서 제1 센싱 출력 신호(RX1)을 출력할 수 있다. 그리고 제2 센싱 아날로그 다중화기(212)는 제1 센싱 출력 신호(RX1)과 제2 센싱 출력 신호(RX2)을 수신하고, "0"의 입력에 따라서 제1 센싱 출력 신호(RX1)을 출력하고, "1"의 입력에 따라서 제2 센싱 출력 신호(RX2)을 출력할 수 있다.

센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)에서 출력된 센싱 출력 신호는 차동 전하 증폭기(221, 222)에 인가된다.

차동 전하 증폭기(221, 222)는 차동 증폭기로서 기능과 전하 증폭기로서 기능을 모두 갖는다.

차동 전하 증폭기(221, 222)는 전하 증폭기로서 센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)로부터의 출력 신호를 증폭하여 증폭 출력 신호를 출력할 수 있다.

차동 전하 증폭기(221, 222)는 차동 증폭기로서 센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)가 출력한 단일 증폭 출력 신호들 중 두 개를 수신하여, 그들의 차에 해당하는 값을 차동 출력 신호로 출력할 수 있다.

예를 들면, 차동 전하 증폭기(221, 222)는, 제1 차동 전하 증폭기(221)가 기준 단일 증폭 출력 신호와 제1 센싱 아날로그 다중화기(211)에서 출력된 출력 신호를 수신한 경우에 그 차에 해당하는 값을 증폭하여 증폭 출력 신호를 제1 차동 출력 신호로 출력할 수 있다.

차동 전하 증폭기(221, 222)는 차동 방식으로 신호를 출력 하므로 교류 오프셋(AC offset)을 추가적으로 제거할 수 있고, 직류 오프셋(DC offset)및 공통 잡음(common noise)을 제거할 수 있다.

차동 전하 증폭기(221, 222)는 코드 생성부(120)에서 동일 시구간 동안 생성된 구동 신호들(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)의 합이 0이 되도록 구현하므로 센싱 신호(RX1, RX2, RX3, RXm-1, RXm)에 의해 쉽게 포화되지 않을 수 있다. 따라서, 차동 전하 증폭기(221, 222)는 작은 커패시턴스 값을 가지는 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시턴스 값이 작은 커패시터 사용으로 터치 패널의 소형화를 이룰 수 있다.

터치 패널은 사용 환경에 따라 외부 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)에 노출될 수 있다. 즉, 센싱부(30)로 인가되는 신호는 센싱 신호(Signal)뿐만 아니라 디스플레이 잡음(Ndisplay), 형광등 잡음(Nlamp), 플리커 잡음(Nflicker), 화이트 노이즈(Nwhite) 등 다양한 잡음을 포함할 수 있다. 센싱부(30)는 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)과 센싱 신호(Signal)가 더해진 신호를 터치 감지부(10)로부터 전송받게 된다. 예를 들면, 도 6의 (a)에서 표시한 바와 같이, 차동 전하 증폭기(221, 222)는 센싱 신호(Signal) 및 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)을 출력할 수 있다.

차동 전하 증폭기(221, 222)에서 출력된 출력 신호는 차동 이득 증폭기(231)에 제공된다.

차동 이득 증폭기(231)는 차동 전하 증폭기(221, 222)에서 출력된 신호 중 센싱 신호를 선별적으로 증폭한다. 따라서, 차동 이득 증폭기(231)는 밴드 패스 필터(band pass filter)의 기능을 수행할 수 있다.

구동 신호 생성부(20)는 동일한 시구간 동안 코드 생성부(120)에서 생성된 구동 신호들의 합이 0이 되는 구동 신호를 제공하고, 센싱부(30)는 그러한 구동 신호에 따른 센싱 신호를 전달받으므로, 센싱부(30)로 전송된 센싱 신호(Signal)는 미약할 수 있다. 이러한 센싱 신호(Signal)를 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)과 구별되도록 하기 위해 차동 이득 증폭기(231)는 센싱 신호(Signal)를 선별하여 증폭한다.

예를 들면, 도 6의 (b)에서 표시된 바와 같이, 차동 이득 증폭기(231)는 센싱 신호(Signal)의 주파수 대역의 신호 크기 값을 증폭하고, 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)이 존재하는 나머지 주파수 대역의 신호 크기 값을 감쇠시킨다.

차동 이득 증폭기(231)에서 출력된 출력 신호는 믹서(241)에 인가된다.

믹서(241)는 인가된 출력 신호의 주파수를 변형시킨다. 예컨대, 믹서(241)는 인가된 출력 신호의 주파수를 변형시키는 위상 변화기(phase shifter)의 기능을 수행할 수 있다.

예를 들면, 도 6의 (c)에서 표시한 바와 같이, 믹서(241)는 상대적으로 고주파수 대역에 있는 센싱 신호(Signal)를 저주파 대역으로 주파수를 변환시키고, 상대적으로 저주파수 대역에 있는 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)들을 고주파 대역으로 주파수를 변환시킬 수 있다.

믹서(241)에서 출력된 출력 신호는 로 패스 필터(251, low pass filter)에 인가된다.

로 패스 필터(251)는 고주파수 대역에 분포된 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)을 여과할 수 있다.

예를 들면, 도 6의 (d)에서 표시한 바와 같이, 상대적으로 저주파수 대역에 있는 센싱 신호(Signal)를 선별하여 출력하고 상대적으로 고주파수 대역에 있는 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)을 여과할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이, 차동 이득 증폭기(231), 믹서(241) 및 로 패스 필터(251)는 센싱부(30)로 인가된 모든 신호에서 구동 신호 생성부(20)에 의해 변조된 원 신호(Signal)만을 복원할 수 있도록 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite) 제거를 위한 필터 역할을 수행할 수 있다. 필터에 의해 잡음(Nflicker, Ndisplay, Nlamp, Nwhite)이 여과되므로 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)가 증가할 수 있다.

로 패스 필터(251)에서 출력된 출력 신호는 아날로그 디지털 컨버터(261)에 인가된다.

아날로그 디지털 컨버터(261)는 인가받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 터치 처리부(270)로 인가한다.

터치 처리부(270)는 인가받은 디지털 신호를 이용하여 터치 신호를 변조 한다.

이하에서 터치 신호를 변조하는 방법에 대해 설명한다.

일 실시예에 따른 터치 패널은 복수 개의 차동 전하 증폭기(221, 222)들을 포함한다. 상기 도 5 및 도 6의 관련된 부분에서 설명한 바와 같이, 차동 전하 증폭기(221, 222)들은 터치 패널의 센싱 전극들로부터 출력된 센싱 출력 신호들 및 기준 출력 신호 중 수신한 출력 신호를 증폭하고, 출력 신호들 중 두 개를 수신하여, 그들의 차에 해당하는 값을 차동 출력 신호로 출력한다.

예를 들면, 제1 센싱 아날로그 다중화기(211)는 기준 출력 신호를 수신하여 이 값을 출력 신호(a0)로 출력할 수 있다. 또한, 제2 센싱 아날로그 다중화기(212)는 제1 센싱 출력 신호를 수신하여 이 값을 출력 신호(a1)로 출력할 수 있다. 그리고 제1 차동 전하 증폭기(221)는 제1 센싱 아날로그 다중화기(211)가 출력한 출력 신호(a0) 및 제2 센싱 아날로그 다중화기(212)가 출력한 출력 신호(a1)를 수신하여, 그 차에 해당하는 제1 차동 출력 신호(b1=a1-a0)로 출력할 수 있다.

그리고, 제3 센싱 아날로그 다중화기(213)는 제1 센싱 출력 신호를 수신하여 이 값을 출력 신호(a1)로 출력할 수 있다. 또한, 제4 센싱 아날로그 다중화기(214)는 제2 센싱 출력 신호를 수신하여 이 값을 출력 신호(a2)로 출력할 수 있다. 그리고 제2 차동 전하 증폭기(222)는 제3 센싱 아날로그 다중화기(213)가 출력한 출력 신호(a1) 및 제4 센싱 아날로그 다중화기(214)가 출력한 출력 신호(a2)를 수신하여, 그 차에 해당하는 제2 차동 출력 신호(b2=a2-a1)를 출력할 수 있다.

이와 같이 제n 차동 전하 증폭기는 제n-1 센싱 아날로그 다중화기가 출력한 출력 신호(an-1) 및 제n 센싱 아날로그 다중화기가 출력한 출력 신호(an)를 수신하여, 그 차에 해당하는 제n 차동 출력 신호(bn=an-(an-1))를 출력할 수 있다.

즉, 차동 전하 증폭기들(221, 222) 각각에 입력되는 신호는 다음 [수학식 3]에 표시된 바와 같이 해당 출력 신호와 이웃한 센싱 전극의 출력 신호의 차에 해당하는 차동 출력 신호가 출력될 수 있다.

...

이를 이용하여, 각각의 단일 출력 신호들을 차동 출력 신호들과 기준 출력 신호(a0)로 표현하면 다음 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.

...

이에, 터치 처리부(270)는 다음 [수학식 5]에 표시된 것과 같이, 기준 단일 출력 신호(a0)과 차동 출력 신호들(b1-bk)을 이용하여, 각각의 단일 출력 신호(ak)를 구할 수 있다.

이와 같이 터치 패널이 차동 증폭 센싱 방식으로 구동되는 경우, [수학식 5]으로 표시된 바와 같이 각각의 센싱 전극들의 센싱 출력 신호(또는 단일 출력 신호) 자체를 복원 가능하다. 때문에, 지문 인식을 위하여 터치 패널의 복수의 노드들을 터치하는 멀티 터치를 인식할 수 있다. 또한, 기준 출력 신호와 차동 출력 신호들을 이용하여 각각의 센싱 커패시터(C1,1 내지 Cn,m)의 커패시턴스 값의 변화를 인식할 수 있다.

도 3의 순환 행렬에 따라 입력되는 제1 내지 제8 구동 전극(d1 내지 d8)이 터치 패널의 가로 방향으로 배치되고, 그와 수직하게 제k 센싱 전극(sk)이 배치될 수 있다. 그리고 제1 구동 전극(d1)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제1 센싱 커패시턴스(C1k)가 형성되고, 제2 구동 전극(d2)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제2 센싱 커패시턴스(C2k)가 형성되고, 제3 구동 전극(d3)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제3 센싱 커패시턴스(C3k)가 형성되고, 제4 구동 전극(d4)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제4 센싱 커패시턴스(C4k)가 형성되고, 제5 구동 전극(d5)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제5 센싱 커패시턴스(C5k)가 형성되고, 제6 구동 전극(d6)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제6 센싱 커패시턴스(C6k)가 형성되고, 제7 구동 전극(d7)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제7 센싱 커패시턴스(C7k)가 형성되고, 제8 구동 전극(d8)과 제k 센싱 전극(sk) 사이에는 제8 센싱 커패시턴스(C8k)가 형성될 수 있다.

이와 같은 경우에, 각각의 시구간(T1 내지 T8)에서 제k 센싱 출력 신호(K1 내지 K8)은 다음 [수학식 6]와 같이 나타낼 수 있다.

이때, 제k 센싱 전극(sk)과 제1 내지 제8 구동 전극(d1 내지 d8) 사이의 센싱 커패시턴스(C1k 내지 C8k)는 구동 신호(A, A', B, B', C, C', D, D') 및 제k 센싱 출력 신호(K1 내지 K8)를 통해서 변조 및 복조가 가능하다. 터치 처리부(270)는 위 신호값들을 이용하여 각 노드의 센싱 커패시턴스를 계산할 수 있다. 예를 들어, 다음 [수학식 7] 및 [수학식 8]을 통해 제k 센싱 전극(sk)과 제1 내지 제8 구동 전극(d1 내지 d8) 사이의 센싱 커패시턴스(C1k 내지 C8k)가 계산될 수 있다.

즉, 제k 센싱 전극(sk)과 제1 내지 제8 구동 전극(d1 - d8) 사이의 센싱 커패시턴스(C1k 내지 C8k)는 구동 신호(A, A', B, B', C, C', D, D')의 역행렬에 제k 센싱 출력 신호(K1 내지 K8)을 곱한 값으로 구할 수 있다.

이와 같은 방식으로, 터치 처리부(270)는 아날로그 디지털 컨버터(261)로부터 인가받은 디지털 값을 각 센싱 노드의 센싱 커패시터(C1,1 내지 Cn,m)의 커패시턴스 정보로 변조할 수 있다.

본 실시예에 따른 터치 패널은 터치 스크린 장치, 지문 센서 등에 적용될 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 센싱부의 개략적인 회로도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱부(30)는 센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)가 생략되고, 차동 전하 증폭기(221, 222) 대신에 싱글-엔디드(single ended) 전하 증폭기(223, 224)를 포함한 점에서 도 5의 실시예와 차이가 있다.

여기서, 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)는 스위치드 커패시터 증폭기(switched capacitor amplifier)일 수 있다.

구체적으로 설명하면, 센싱 전극(s1 내지 sm)을 통하여 인가되는 센싱 신호(RX1, RX2, RX3, RXm-1, RXm)는 센싱 아날로그 다중화기(211, 212, 213, 214)를 통과하지 않고 곧바로 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)로 바로 인가된다.

동일 시구간에서 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)의 합이 0이 되도록 센싱 전극(s1 내지 sm)에 인가하므로, 일정한 커패시턴스를 갖는 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)는 상기 구동 신호(TX1, TX2, TX3, TXn-1, TXn)의 합에 의해 쉽게 포화되지 않을 수 있다. 차동 전하 증폭기(221, 222)가 아닌 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)를 사용하더라도 작은 용량의 커패시턴스를 갖는 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)의 사용이 가능하고, 장치의 소형화를 이룰 수 있다.

싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224)를 통과한 출력 신호는 앞선 실시예와 마찬가지로 차동 이득 증폭기(231), 믹서(241), 로 패스 필터(251), 아날로그 디지털 컨버터(261) 및 터치 처리부(270)로 전송된다.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 센싱부의 개략적인 회로도이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱부(30)는 차동 전하 증폭기(221, 222) 대신에 가상 차동 전하 증폭기(225, 226, pseudo differential charge amplifier)를 포함한 점에서 도 5의 실시예와 차이가 있다.

구체적으로 설명하면, 가상 차동 전하 증폭기(225, 226)는 싱글-엔디드 전하 증폭기(223, 224) 두개를 한 쌍으로 연결하여 차동 전하 증폭기(221, 222)와 동일한 기능을 수행할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 가상 차동 전하 증폭기(225, 226)는 차동 전화 증폭기와 같이 차동 방식으로 신호를 출력하므로 교류 오프셋(AC offset)을 추가적으로 제거할 수 있고, 직류 오프셋(DC offset) 및 공통 잡음(common noise)을 제거할 수 있다.

이하, 상술한 바와 같은 터치 감지부(10), 구동 신호 생성부(20) 및 센싱부(30)를 포함하는 터치 패널의 예시적인 전극 배치와 단면 구조들에 대해 설명한다.

도 9는 일 실시예에 따른 터치 패널의 배치도이다. 도 10은 도 9의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 터치 패널(300)은 감지부(TAR) 및 패드측 측부(TDR)를 포함한다. 터치 패널(300)이 평면상 직사각형 형상으로 이루어진 경우, 터치 패널(300)은 각 변에 인접한 4개의 측부를 포함할 수 있다. 패드측 측부(TDR)는 평면상 터치 패널의 일 단변에 인접한 일 측부에 위치할 수 있다. 패드측 측부(TDR)는 감지부(TAR)를 기준으로 그 일측에 배치될 수 있다.

터치 패널(300)의 감지부(TAR)는 기재(310), 기재(310)의 일면에 배치된 제1 배선층(320), 제1 배선층(320) 상에 배치된 제1 절연층(330), 제1 절연층(330) 상에 배치된 제2 배선층(340) 및 제2 배선층(340) 상에 배치된 제2 절연층(350)을 포함한다.

기재(310)는 유리나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP) 등의 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

기재(310)의 일면 상에는 제1 배선층(320)이 배치된다. 제1 배선층(320)은 복수의 제1 터치 전극(321) 및 복수의 제2 터치 전극(322)을 포함한다. 제1 터치 전극(321)과 제2 터치 전극(322)은 셀프캡(self capacitance) 방식 및/또는 뮤추얼 캡(mutual capacitance) 방식으로 터치된 지점의 위치 정보를 획득할 수 있다.

제1 터치 전극(321)과 제2 터치 전극(322)은 매트릭스 형상으로 배열될 수 있다. 제1 터치 전극(321)과 제2 터치 전극(322)은 마름모 형상일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 터치 전극(321)들은 행방향(장변 방향)을 따라 전기적으로 연결되고, 제2 터치 전극(322)들은 열방향(단변 방향)을 따라 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 터치 전극(321)들이 열방향을 따라 전기적으로 연결되고 제2 터치 전극(322)들이 행방향을 따라 전기적으로 연결될 수도 있다. 제1 터치 전극(321)들과 제2 터치 전극(322)들은 상호 절연되어 이격된다.

제1 배선층(320)은 제1 터치 전극(321)들을 연결하는 제1 연결 배선(323)을 포함한다. 열방향으로 인접한 제1 터치 전극(321)들은 제1 연결 배선(323)을 통해 물리적으로 연결된다. 제1 연결 배선(323)의 폭은 제1 터치 전극(321)들의 폭에 비해 작을 수 있다.

제1 배선층(320)에서 열방향으로 인접한 제2 터치 전극(322)들은 물리적으로 분리된다.

제1 배선층(320)은 터치 구동 배선(324) 및 터치 배선 패드(TP)를 포함할 수 있다. 터치 구동 배선(324)은 제1 터치 전극(321) 또는 제2 터치 구동 배선(324)에 연결되어 패드측 측부(TDR) 측으로 연장되고, 패드측 측부(TDR)에서 터치 배선 패드(TP)를 이룬다. 터치 배선 패드(TP)는 터치 인쇄회로기판(미도시)과의 접속을 위해 터치 구동 배선(324)보다 다소 확장된 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 배선층(320)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 배선층(320)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명한 도전성 산화물, 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄이나 이들의 합금과 같은 금속 재질, PEDOT 등과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 탄소 나노 튜브, 그래핀 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 배선층(320)이 불투명 물질을 포함하는 경우, 제1 터치 전극(321)과 제2 터치 전극(322)은 메쉬 형태로 이루어질 수도 있다.

제1 배선층(320) 상에는 제1 절연층(330)이 배치된다. 제1 절연층(330)은 기재(310)의 전면에 걸쳐 배치될 수 있다. 제1 절연층(330)은 제2 터치 전극(322)을 노출하는 콘택홀(331)을 포함할 수 있다.

제1 절연층(330) 상에는 제2 배선층(340)이 배치된다. 제2 배선층(340)은 제2 연결 배선을 포함한다. 제2 배선층(340)의 제2 연결 배선은 이웃하는 제2 터치 전극(322)들을 전기적으로 연결한다. 제2 배선층(340)의 제2 연결 배선의 폭은 제2 터치 전극(322)들의 폭에 비해 작을 수 있다. 제2 배선층(340)의 제2 연결 배선은 콘택홀(331)을 통해 제2 터치 전극(322)과 전기적으로 연결된다. 도면에서는 이웃하는 제2 터치 전극(322)이 하나의 제2 연결 배선을 통해 연결된 경우를 예시하였지만, 복수의 제2 연결 배선으로 연결될 수도 있다.

제2 배선층(340)은 상술한 제1 배선층(320)으로 예시된 물질들을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 상대적으로 면적이 넓은 제1 터치 전극(321)과 제2 터치 전극(322)을 포함하는 제1 배선층(320)은 투명한 도전성 산화물로 이루어지고, 제2 연결 배선을 포함하는 제2 배선층(340)은 상대적으로 저항이 낮은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄이나 이들의 합금과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다.

제2 배선층(340) 상에는 제2 절연층(350)이 배치된다. 제2 절연층(350)은 제2 배선층(340)을 덮어 보호한다. 제2 절연층(350)은 기재(310)의 전면에 걸쳐 배치될 수 있다.

제1 절연층(330) 및 제2 절연층(350)은 각각 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 절연층(330) 및 제2 절연층(350) 각각은 무기물 또는 유기물 또는 복합 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 제1 절연층(330) 및 제2 절연층(350) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 상기 무기막은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시예로, 제1 절연층(330) 및 제2 절연층(350) 중 적어도 어느 하나는 유기막을 포함할 수 있다. 상기 유기막은 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.

터치 배선 패드(TP)는 제1 절연층(330) 및 제2 절연층(350)에 의해 덮이지 않고 노출되며, 노출된 터치 배선 패드(TP) 상에 터치 인쇄회로기판이 전기적으로 연결될 수 있다(미도시). 터치 인쇄회로기판은 연성 인쇄회로기판일 수 있다. 터치 인쇄회로기판의 일단에 위치한 부착부는 터치 패널(30)의 터치 배선 패드(TP) 상에 이방성 도전 필름(ASF) 등을 통해 부착될 수 있다.

도 11과 도 12는 상술한 터치 패널의 변형예들을 도시한다.

도 11은 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(300_1)은 제1 절연층(330_1)이 기재(310)의 전면에 걸쳐 배치되지 않은 점이 도 10의 실시예와 다른 점이다. 즉, 제1 절연층(330_1)은 제2 배선층(340)의 제2 연결 전극이 형성되는 부위에 섬 형상을 배치된다. 제1 연결 전극(도 6의 '323')과 제2 배선층(340)의 제2 연결 전극은 제1 절연층(330)에 의해 절연된다.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 터치 패널의 단면도이다. 도 12의 실시예에 따른 터치 패널(30_2)은 기재(310), 제1 배선층(320), 제1 절연층(330), 제2 배선층(340), 및 제2 절연층(350)의 적층 순서가 도 10의 실시예와 반대일 수 있음을 예시한다.

도 13은 다른 실시예에 따른 터치 패널의 배치도이다. 도 14는 도 13의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(400)은 제1 터치 전극(420)과 제2 터치 전극(441, 442, 443)이 다른 층에 배치된 점에서 도 9 및 도 10의 실시예와 차이가 있다.

터치 패널의 감지부(TAR)는 기재(310), 기재(310)의 일면에 배치된 제1 터치 전극(420), 제1 터치 전극(420) 상에 배치된 제1 절연층(430), 제1 절연층(330) 상에 배치된 제2 터치 전극(441, 442, 443) 및 제2 터치 전극(441, 442, 443) 상에 배치된 제2 절연층(350)을 포함한다.

도면에서 평면상 교차하는 제1 터치 전극(420)과 제2 터치 전극(441, 442, 443)은 커패시터를 구성하며, 상술한 바와 같은 센싱 노드를 이룬다. 제1 터치 전극(420)은 구동 전극, 제2 터치 전극(441, 442, 443)은 센싱 전극일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

제1 터치 전극(420)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 터치 전극(420) 은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등과 같은 투명한 도전성 산화물, 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄이나 이들의 합금과 같은 금속 재질, PEDOT 등과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 탄소 나노 튜브, 그래핀 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

제2 터치 전극(441, 442, 443)은 상대적으로 저항이 낮은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄이나 이들의 합금과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있다.

제1 터치 전극(420)과 제2 터치 전극(441, 442, 443)은 각각 직사각 형상일 수 있고, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극이 서로가 평면상 교차하는 형상으로 이루어질 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 터치 감지부
20: 구동 신호 생성부
30: 센싱부
40: 제어부
111: 제1 전원
112: 제2 전원
120: 코드 생성부
130: 구동 아날로그 다중화기
140: 셀 지연 소자
221, 222: 차동 전하 증폭기
223, 224: 싱글-엔디드 전하 증폭기
225, 226: 가상 차동 전하 증폭기
231: 차동 이득 증폭기
241: 믹서
251: 로 패스 필터
261: 아날로그 디지털 컨버터
270: 터치 처리부

Claims

복수의 구동 전극 라인, 및 상기 각 구동 전극 라인과 교차하는 복수의 센싱 전극 라인을 포함하는 터치 감지부;
복수의 구동 신호를 생성하여 상기 각 구동 신호를 상기 각 구동 전극 라인에 제공하는 구동 신호 생성부; 및
상기 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 센싱부를 포함하되,
상기 각 구동 신호는 제1 시구간 동안 0이 아닌 전압을 포함하고,
동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 제1 시구간 동안 0을 유지하고,
상기 센싱부는 상기 센싱 신호를 전달받는 증폭기를 포함하며,
상기 증폭기는 싱글-엔디드 전하 증폭기 두 개가 연결되어 이루어진 가상(pseudo) 차동 전하 증폭기인 터치 패널.
제1 항에 있어서,
상기 각 구동 신호는 상기 제1 시구간보다 큰 제2 시구간을 일 주기로 하여 반복되는 주기적인 전압이며,
상기 각 구동 신호의 전압 레벨이 0을 유지하는 시간은 상기 제1 시구간보다 작으며,
동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 주기 동안 0을 유지하는 터치 패널.
제1 항에 있어서,
상기 구동 신호 생성부는 상기 복수의 구동 신호를 생성하는 코드 생성부(code generator)를 포함하는 터치 패널.
제3 항에 있어서,
상기 코드 생성부는 0이 아닌 전압을 포함하는 신호를 생성하는 제1 코드 생성기 및 상기 제1 코드 생성기에서 생성된 신호의 전압과 합이 0이되는 신호를 생성하는 제2 코드 생성기를 포함하는 터치 패널.
제4 항에 있어서,
상기 제1 코드 생성기 및 상기 제2 코드 생성기에 연결된 구동 아날로그 다중화기(MUX)를 더 포함하는 터치 패널.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 센싱 신호를 직접 전달받고, 상기 증폭기에 상기 센싱 신호를 전달하는 센싱 아날로그 다중화기를 더 포함하는 터치 패널.
제1 항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 센싱 전극 라인으로부터 상기 센싱 신호를 직접 전송 받는 증폭기를 포함하는 터치 패널.
제11 항에 있어서,
상기 증폭기는 싱글-엔디드 전하 증폭기인 터치 패널.
제1 항에 있어서,
상기 터치 감지부는 상기 각 구동 전극 라인 및 상기 각 센싱 전극 라인이 교차하는 곳에 위치하는 노드 커패시터를 더 포함하는 터치 패널.
복수의 구동 전극 라인, 및 상기 각 구동 전극 라인과 교차하는 복수의 센싱 전극 라인을 포함하는 터치 감지부;
복수의 구동 신호를 생성하여 상기 각 구동 신호를 상기 각 구동 전극 라인에 제공하는 구동 신호 생성부; 및
상기 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 센싱부를 포함하되,
상기 각 구동 신호는 제1 시간을 일 주기로 하여 반복되는 주기적인 전압이며,
상기 제1 시간은 상기 제1 시간보다 작은 제2 시간을 갖는 복수의 시구간으로 구분되고,
상기 모든 시구간 동안 상기 각 구동 신호는 0이 아닌 전압 레벨을 포함하고,
상기 각 시구간 동안 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 0을 유지하고,
상기 구동 신호 생성부는,
0이 아닌 전압을 포함하는 신호를 생성하는 제1 코드 생성기;
상기 제1 코드 생성기에서 생성된 신호의 전압과 합이 0이되는 신호를 생성하는 제2 코드 생성기; 및
상기 제1 코드 생성기의 출력 신호와 상기 제2 코드 생성기의 출력 신호 중 어느 하나를 출력하는 구동 아날로그 다중화기를 포함하는 터치 패널.
제14 항에 있어서,
상기 구동 신호 생성부는 상기 복수의 구동 신호를 생성하는 코드 생성부(code generator)를 포함하는 터치 패널.
제14 항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 센싱 신호를 전달받는 차동 전하 증폭기를 포함하는 터치 패널.
제14 항에 있어서,
상기 센싱부는 상기 센싱 전극 라인으로부터 상기 센싱 신호를 직접 전송 받는 증폭기를 포함하는 터치 패널.
제14 항에 있어서,
상기 각 구동 신호의 주기는 동일한 시간으로 정의되는 터치 패널.
전원에서 코드 생성부로 일 신호를 전달하는 단계;
상기 코드 생성부에 전달된 상기 신호를 복수의 구동 신호로 변형하는 단계;
상기 복수의 구동 신호를 복수의 구동 전극 라인으로 전송하는 단계; 및
센싱부에 의해 센싱 전극 라인으로부터 센싱 신호를 전달받는 단계를 포함하되,
상기 각 구동 신호는 제1 시구간 동안 0이 아닌 전압을 포함하고,
동일 시점의 상기 각 구동 신호의 전압의 합은 상기 제1 시구간 동안 0을 유지하며,
상기 센싱부는 상기 센싱 신호를 전달받는 증폭기를 포함하며,
상기 증폭기는 싱글-엔디드 전하 증폭기 두 개가 연결되어 이루어진 가상(pseudo) 차동 전하 증폭기인 터치 구동 신호 전송 방법.
제19 항에 있어서,
상기 코드 생성부는 0이 아닌 전압을 포함하는 신호를 생성하는 제1 코드 생성기 및 상기 제1 코드 생성기에서 생성된 신호의 전압과 합이 0이되는 신호를 생성하는 제2 코드 생성기를 포함하는 터치 구동 신호 전송 방법.