(57)【要約】【課題】タッチスクリーン・システムと該システムでノイズを補償する方法とを提供する。【解決手段】タッチ入力が印加されることによるキャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供するセンシング・チャネルを含むタッチスクリーン・パネルを含むタッチスクリーン・システムであり、該タッチ入力は、センシング・チャネルと連結された少なくとも１つのセンシング・ユニットによって検出され、該タッチ入力が印加されることによって、寄生キャパシタンスが形成される。該タッチスクリーン・システムはまた、センシング出力を受信するタッチ・コントローラを含み、該タッチ・コントローラは、寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスを生成して補償出力を提供するノイズ補償ユニットと、センシング出力と前記補償出力とを受信して、ノイズ補償センシング出力を生成する信号変換ユニットとを含む。【選択図】図７Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ入力が印加されることによるキャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供するセンシング・チャネルを含み、前記タッチ入力は、前記センシング・チャネルと連結された少なくとも１つのセンシング・ユニットによって検出され、前記タッチ入力が印加されることによって、寄生キャパシタンスが形成されるタッチスクリーン・パネルと、
前記センシング出力を受信するタッチ・コントローラと、を含み、
前記タッチ・コントローラは、
前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスを生成して、補償出力を提供するノイズ補償ユニットと、
前記センシング出力と前記補償出力とを受信して、ノイズ補償センシング出力を生成する信号変換ユニットと、を含むことを特徴とするタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項２】
前記センシング・チャネルのうち少なくとも１つの出力は、
前記ノイズ補償ユニットをバイパスし、前記信号変換ユニットの入力と直接連結されることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項３】
前記ノイズ補償ユニットは、
反転入力と出力との間にゲインリセット・スイッチを具備する増幅器と、
前記ゲインリセット・スイッチと並列に連結された補償帰還キャパシタと、
前記増幅器の出力と前記信号変換ユニットの入力との間に位置したノイズ補償キャパシタと、を含み、
前記増幅器の反転入力に印加されたタッチ入力に影響されない複数のセンシング・チャネルが並列に連結されることを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項４】
前記印加されたタッチ入力に影響されない複数のセンシング・チャネルは、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから一方向に位置する第１センシング・チャネルと、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから他の一方向に位置する第２センシング・チャネルと、を含み、
前記第１センシング・チャネル及び前記第２センシング・チャネルの個数は、互いに同じであることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項５】
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルのうち、少なくとも一つに定電圧が印加されることを特徴とする請求項４に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項６】
前記定電圧が印加される少なくとも１つのセンシング・チャネルは、
前記信号変換ユニットの入力に直接連結したセンシング・チャネルのうち、少なくとも一つに直接隣接したセンシング・チャネルであることを特徴とする請求項５に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項７】
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスは、
前記センシング・チャネルのうち少なくとも一つと共通電極との間に形成される寄生キャパシタンスと実質的に同じであることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項８】
前記ノイズ補償キャパシタのキャパシタンスは、
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスを、前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの数で割った値と実質的に同じであることを特徴とする請求項７に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項９】
前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルそれぞれを、前記増幅器の反転入力に連結するマルチプレクサをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項１０】
前記タッチスクリーン・パネルとタッチ・コントローラとが一つに統合されたことを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項１１】
前記タッチスクリーン・パネルは、
オンセル型タッチパネルであることを特徴とする請求項１０に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項１２】
前記タッチスクリーン・パネルは、
オーバーレイ・タッチパネルであることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置。
【請求項１３】
タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成されるタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法において、
複数のセンシング・チャネルに連結されたセンシング・ユニットを利用し、印加されたタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知し、前記キャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供する段階と、
前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスと前記補償キャパシタンスに相応する補償出力とを生成する段階と、
前記補償出力を利用し、前記センシング出力をノイズ補償センシング出力に変換する段階と、を含むことを特徴とするタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１４】
前記補償キャパシタンスを生成する段階は、
前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの出力を増幅器の反転入力に印加し、前記増幅器の非反転入力に定電圧を印加する段階と、
前記増幅器の反転入力と出力との間に、補償帰還キャパシタのキャパシタンスを印加する段階と、
ノイズ補償キャパシタに補償出力を生成するために、前記印加されたタッチ入力に応答し、前記増幅器の反転入力と出力との間で、前記補償帰還キャパシタと並列連結したゲインリセット・スイッチをオン／オフする段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１５】
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルのうち、いずれか一つを信号変換ユニットの入力に直接連結する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１６】
前記印加されたタッチ入力に影響されていない複数のセンシング・チャネルは、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから一方向に位置する第１センシング・チャネルと、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから他の一方向に位置する第２センシング・チャネルと、を含み、
前記第１センシング・チャネル及び前記第２センシング・チャネルの個数は、互いに同じであることを特徴とする請求項１５に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１７】
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルのうち、少なくとも一つに定電圧を印加する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１８】
前記定電圧を印加される少なくとも１つのセンシング・チャネルは、
前記印加されたタッチ入力に影響され、前記信号変換ユニットの入力に直接連結したセンシング・チャネルのうち、少なくとも一つに隣接するセンシング・チャネルであることを特徴とする請求項１７に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項１９】
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスは、
前記センシング・チャネルのうち少なくとも一つと共通電極との間に形成される寄生キャパシタンスと実質的に同じであることを特徴とする請求項１４に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２０】
前記ノイズ補償キャパシタのキャパシタンスは、
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスを、前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの数で割った値と実質的に同じであることを特徴とする請求項１９に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２１】
前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの出力を、前記増幅器の反転入力に印加するために、マルチプレクサが使われることを特徴とする請求項１４に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２２】
タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成され、センシング・チャネルと連結された少なくとも１つのセンシング・ユニットによって感知されるタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知する前記センシング・チャネルのセンシング出力を受信するタッチ・コントローラにおいて、
前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスを生成し、補償出力を提供するノイズ補償ユニットと、
前記センシング出力及び前記補償出力を受信し、ノイズ補償出力を生成するチャージアンプと、を含むことを特徴とするタッチ・コントローラ。
【請求項２３】
タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成されるタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法において、
複数のセンシング・チャネルに連結されたセンシング・ユニットを利用し、印加されたタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知し、前記キャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供する段階と、
前記センシング出力を、信号変換ユニットとして機能するチャージアンプの１つの入力に印加する段階と、
前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスと、前記補償キャパシタンスに相応する補償出力とを生成する段階と、
前記補償出力を前記チャージアンプの前記１つの入力に印加する段階と、
ノイズ補償センシング出力を生成するために、制御電圧を前記チャージアンプの他の１つの入力に印加する段階と、を含むことを特徴とするタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２４】
励磁パルスバッファを利用し、前記制御電圧を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２５】
前記補償出力は、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルの数、及び前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの数と関連して生成されることを特徴とする請求項２４に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２６】
前記補償キャパシタンスを生成する段階は、
前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの出力を増幅器の反転入力に印加し、定電圧を前記増幅器の非反転入力印加する段階と、
前記増幅器の反転入力と出力との間に、補償帰還キャパシタのキャパシタンスを印加する段階と、
ノイズ補償キャパシタに補償出力を生成するために、前記印加されたタッチ入力に応答し、前記増幅器の反転入力と出力との間で、前記補償帰還キャパシタと並列連結したゲインリセット・スイッチをオン／オフさせる段階と、を含むことを特徴とする請求項２５に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２７】
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスは、
前記センシング・チャネルのうち少なくとも一つと共通電極との間に形成される寄生キャパシタンスと実質的に同じであることを特徴とする請求項２６に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２８】
前記ノイズ補償キャパシタのキャパシタンスは、
前記補償帰還キャパシタのキャパシタンスを、前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルの数で割った値と実質的に同じであることを特徴とする請求項２７に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項２９】
前記センシング出力を前記チャージアンプの１つの入力に印加する段階は、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルのうち一つを、前記チャージアンプの１つの入力と直接連結する段階を含むことを特徴とする請求項２６に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【請求項３０】
前記印加されたタッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルは、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから一方向に配され、前記印加されたタッチ入力に影響されていない少なくとも１つのセンシング・チャネルと、
前記印加されたタッチ入力に影響されたセンシング・チャネルから他の一方向に配され、前記印加されたタッチ入力に影響されていない少なくとも１つのセンシング・チャネルと、を含むことを特徴とする請求項２６に記載のタッチスクリーン・システムでノイズを補償する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル、ディスプレイ装置及びタッチスクリーン・システムに係り、具体的には、本発明は、タッチパネルのセンシング感度を向上させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、携帯型電子装置は、ユーザの要求に合わせて、だんだんと小型化、スリム化しつつある。それはただ小型機器のみだけではなく、一般のＡＴＭ（asynchronous transfer mode）機器、ＴＶ（television）及び一般家電製品にも、やっかいな別途のボタンをなくし、デザインの洗練美のためにも、タッチスクリーンを利用した方式が好まれている。特に小型化がさらに要求される携帯用電話機、ＰＭＰ（portable multimedia player）、ＰＤＡ（personal digital assistant）、電子ブック（e-book）などは、移動と携帯とに容易なように、そのサイズがだんだんと小型化しており、かような携帯用機器の小型化のためには、入力ボタンを画面と一体化させる方法が脚光を浴びている。かような方式のためには、タッチパネルのタッチを認識し、インターフェース自在なタッチスクリーンのタッチ認識技術が重要な技術として注目されている。
【０００３】
一般的に、タッチスクリーンは、各種ディスプレイを利用する情報通信機器とユーザとの間のインターフェースを構成する入力装置のうち一つであり、ユーザが指やペンのような入力道具を利用して画面に直接接触することによって、前記情報通信機器だけで、老若男女を問わず容易に使用できるようにするものである。タッチスクリーンを具備した平板ディスプレイ装置としては、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ：liquid crystal device）、電界放出ディスプレイ装置（ＦＥＤ：field emission display device）、有機発光ディスプレイ装置（ＯＬＥＤ：organic light emitting display）、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ：plasma display device）などがある。
一般的に、かような平板ディスプレイ装置は、イメージをディスプレイするために、マトリックス状に配列された複数個の画素を含む。例えば、液晶ディスプレイ装置は、ゲート信号（gate signal）を伝達するための多数のスキャンライン、と階調データ（gray level data）を伝達するための多数のデータラインとを含むことができる。画素は、スキャンラインとデータラインとの交差点に形成され、各画素は、トランジスタとキャパシタとを含んだり、またはキャパシタのみで構成される場合もある。
【０００４】
かようなタッチスクリーンは、抵抗膜方式（resistive overlay）、静電容量方式（capacitive overlay）、表面超音波方式（surface acoustic wave）、赤外線方式（infrared）、表面弾性波方式、インダクティブ方式などの多様な方式が使われうる。
抵抗膜方式のタッチスクリーンは、ガラスや透明プラスチック板の上に、抵抗成分の物質をコーティングし、その上にポリエステル・フィルムを覆った形態であり、２つの面が互いに着かないように、一定間隔で絶縁ロッドが設けられているので、このとき、抵抗値が変化すると電圧も変化するが、かような電圧の変化程度によって、接触した指の位置を認識する。抵抗膜方式は、筆記体入力自在であるという長所があるが、低い透過率、低い耐久性、多接点感知不可であるというような問題点がある。
表面超音波方式のタッチスクリーンは、音波を発射するトランスミッタ（transmitter）をガラスの１つのコーナーに取り付け、一定間隔で音波を反射させるリフレクタ（reflector）を設け、その反対側にレシーバ（receiver）を取り付けた形態で構成され、指のように音波を妨害する物体が音波の進路を妨害するときにその時点を計算し、タッチ地点を認識する。
赤外線方式のタッチスクリーンは、肉眼には見えない赤外線の直進性を利用する方法であり、発光素子である赤外線ＬＥＤ（light emitting diode）と、受光素子であるフォトレジスタとを互いに対向するように配してマトリックスを構成し、このマトリックス中で指のような物体によって光が遮断されることを感知し、タッチ地点を認識するものである。
【０００５】
現在、携帯型電子装置には、廉価であり、指、ペンのような多様な入力道具を使用できる抵抗膜方式が主に使われている。しかしながら、最近、マルチタッチを利用したユーザ・インターフェースに係わる研究が活発になりつつあり、マルチタッチ認識自在な静電容量方式のタッチスクリーンが注目を受けている。当該分野の先行文献としては、特許文献１及び２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９３２８９号公報
【特許文献２】特開２００９−０４２９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、タッチセンシング・ユニットの寄生キャパシタンス成分及びノイズによる影響を低減させて、センシング感度を向上させた装置、及びセンシング感度向上方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施態様によるタッチスクリーン・システムのノイズ補償装置は、タッチ入力が印加されることによるキャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供するセンシング・チャネルを含むタッチスクリーン・パネルと、前記センシング出力を受信するタッチ・コントローラとを含む。前記タッチ入力は、前記センシング・チャネルと連結された少なくとも１つのセンシング・ユニットによって検出される。前記タッチ入力が印加されることによって、寄生キャパシタンスが形成される。前記タッチ・コントローラは、前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスを生成して、補償出力を提供するノイズ補償ユニットと、前記センシング出力と前記補償出力とを受信し、ノイズ補償センシング出力を生成する信号変換ユニットとを含む。
【０００９】
本発明の別の一実施態様によるタッチスクリーン・システムのノイズ補償方法は、複数のセンシング・チャネルに連結されたセンシング・ユニットを利用し、印加されたタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知し、前記キャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供する段階と、前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンス、及び前記補償キャパシタンスに相応する補償出力を生成する段階と、前記補償出力を利用し、前記センシング出力をノイズ補償センシング出力に変換する段階とを含む。前記タッチスクリーン・システムは、タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成される。
【００１０】
本発明のさらに別の一実施態様によるタッチ・コントローラは、タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成され、センシング・チャネルと連結された少なくとも１つのセンシング・ユニットによって感知されるタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知する前記センシング・チャネルのセンシング出力を受信する。前記タッチ・コントローラは、前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスを生成し、補償出力を提供するノイズ補償ユニットと、前記センシング出力及び前記補償出力を受信し、ノイズ補償出力を生成するチャージアンプとを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の一実施態様によるタッチスクリーン・システムのノイズ補償方法は、複数のセンシング・チャネルに接続されたセンシング・ユニットを利用し、印加されたタッチ入力によるキャパシタンス変化を感知し、前記キャパシタンス変化に相応するセンシング出力を提供する段階と、前記センシング出力を、信号変換ユニットとして機能するチャージアンプの１つの入力に印加する段階と、前記寄生キャパシタンスを補償するための補償キャパシタンスと、前記補償キャパシタンスに相応する補償出力とを生成する段階と、前記補償出力を前記チャージアンプの前記１つの入力に印加する段階と、ノイズ補償センシング出力を生成するために、制御電圧を前記チャージアンプの他の１つの入力に印加する段階とを含む。前記タッチスクリーン・システムは、タッチ入力が印加されれば、寄生キャパシタンスが形成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、センシング・ユニットに含まれる寄生キャパシタンス成分及び各種ノイズの影響を低減させ、タッチスクリーン動作のセンシング感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的なタッチスクリーン・パネル及びタッチ信号を処理するための信号処理部を示す図面である。
【図２】相互容量方式のタッチパネルで、タッチ入力が検出される概念について説明する図面である。
【図３】タッチスクリーン・パネル動作時に発生しうるノイズを示す例示図である。
【図４Ａ】ディスプレイ・パネルにノイズが存在する場合、タッチによるキャパシタンスの変化を示すグラフである。
【図４Ｂ】ディスプレイ・パネルにノイズが存在する場合、タッチによるキャパシタンスの変化を示すグラフである。
【図５】タッチスクリーン・システムでのノイズによる影響を示す図面である。
【図６Ａ】オンセル型タッチパネルと、ワンチップ・ソリューションであるタッチＤＤＩ（display driver IC）の構造を示す図面である。
【図６Ｂ】共通電極パネルで誘起されるディスプレイ・ノイズに係わる影響を知るために、図６Ａのチャージアンプを中心に簡略化した等価回路である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態によるタッチスクリーン・システムでのノイズ補償ブロックとチャージアンプとを連結する回路図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態によって、４個のセンシング・チャネルをノイズ補償に利用する方式を具現した回路図である。
【図８】本発明の一実施形態によるタッチ・コントローラとディスプレイ駆動回路とが１つのチップに集積された集積ＩＣを示すブロック図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（printed circuit board）構造を示す図面である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（printed circuit board）構造を示す図面である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（printed circuit board）構造を示す図面である。
【図９Ｄ】本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（printed circuit board）構造を示す図面である。
【図１０Ａ】タッチパネルとディスプレイ・パネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。
【図１０Ｂ】タッチパネルとディスプレイ・パネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。
【図１０Ｃ】タッチパネルとディスプレイ・パネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。
【図１０Ｄ】タッチパネルとディスプレイ・パネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。
【図１１Ａ】タッチ・コントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップとＦＰＣＢとの構造を示す図面である。
【図１１Ｂ】タッチ・コントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップとＦＰＣＢとの構造を示す図面である。
【図１２】本発明の一実施形態によるタッチ・コントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップを装着したディスプレイ装置を示す図面である。
【図１３】本発明の一実施形態によるタッチスクリーン・システムが搭載される多様な製品の応用例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本明細書で記述される特定の構造的ないし機能的な説明は、単に本発明の概念による実施形態について説明することを目的に例示されるものであり、本発明の概念による実施形態は、多様な形態に実施され、本明細書または本出願に説明された実施形態に限定されるものであると解釈されることがあってはならない。
本発明の概念による実施形態は、多様な変更や変形を加えることができるので、特定実施形態を図面に例示し、本明細書または本出願で詳細に説明する。しかしながら、それらは、本発明の概念による実施形態を特定の開示形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物ないし代替物を含むと理解せねばならない。
【００１５】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いたり、あるいは「接続されて」いるというときには、その異なる構成要素に直接的に連結されていたり、あるいは接続されていることもあるが、中間に他の構成要素が存在することもあり、必ずしも直接連結されているわけではなく、空間的に離れていたり、無線で連結されるあらゆる形態の連結や接続も含むものであると理解せねばならない。一方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いたり、「直接接続されて」いるというときには、中間に他の構成要素が存在しないものであると理解せねばならない。構成要素間の関係について説明する他の表現、すなわち、「〜の間に」と「すぐ〜間に」、または「〜に隣接する」と「〜に直接隣接する」なども前記のところと同様に解釈されねばならない。
第１または第２のような用語は、多様な構成要素について説明するのに使われるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別することだけを目的として、例えば、本発明の概念による権利範囲から外れずに、第１構成要素は、第２構成要素と命名でき、同様に第２構成要素は、第１構成要素とも命名可能であるということを理解せねばならない。
【００１６】
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態について説明するために使われたものであり、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上明白に取り分けて意図しない限り、複数の表現を含むことができ、複数で表現されたとしても、単数を指すことも可能である。本明細書で、「包含する」または「有する」のような用語は、説示された特徴、数字、段階、動作、構成要素、一部またはそれらの組み合わせが存在することを意味するものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や、数字、段階、動作、構成要素、一部またはそれらの組み合わせが存在したり、または付加されうる可能性をあらかじめ排除するものではない。
【００１７】
取り立てて定義されない限り、技術的であったり科学的な用語を含め、ここで使われるあらゆる用語は、本発明が属する技術分野で当業者によって一般的に理解されるところとと同じ意味である。一般的に使われる事前に定義されているような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有すると解釈されねばならず、本明細書で明白に定義しない限り、理想的であるか、あるいは過度に形式的な意味に解釈されるものではない。
各図面に提示された同じ参照符号は、同じ部材を示す。
以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について説明することによって、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、一般的なタッチスクリーン・パネル及びタッチ信号を処理するための信号処理部を示している。図示されているように、図１のタッチスクリーン・システム１０は、複数のセンシング・ユニットを含むタッチスクリーン・パネル１１と、前記センシング・ユニットのキャパシタンス変化をセンシングし、これを処理してタッチデータを発生させる信号処理部１２とを具備する。
タッチスクリーン・パネル１１は、ロウ（row）方向に配された複数のロウ・センシング・ユニットと、カラム（column）方向に配された複数のカラム・センシング・ユニットとを含む。図１に図示されているように、複数のロウ及び複数のカラムは、タッチ入力を受信するセンシング・ユニット・マトリックスを形成する。同じロウに位置するロウ・センシング・ユニットは互いに電気的に連結され、同じカラムに位置するカラム・センシング・ユニットは電気的に連結される。
信号処理部１２は、タッチスクリーン・パネル１１のセンシング・ユニットのキャパシタンス変化をセンシングしてタッチデータを生成する。タッチデータは、タッチ入力の位置を判断するために、インターラプト（interrupt）されうる。
【００１９】
しかしながら、タッチスクリーン・パネル１１に備わるセンシング・ユニットには、寄生キャパシタンス成分が存在することになるが、前記寄生キャパシタンス成分として、センシング・ユニット間に発生する水平キャパシタンス成分と、センシング・ユニットとディスプレイ・パネルとの間に発生する垂直キャパシタンス成分とがある。全体寄生キャパシタンスが大きい値を有する場合には、指またはタッチペンなどの接触によるキャパシタンス変化量が寄生キャパシタンスに比べて相対的に小さい値を有する。一例として、指またはタッチペンなどがセンシング・ユニットに接近するほど、当該センシング・ユニットのキャパシタンス値は増大することになるが、前記センシング・ユニットが高い寄生キャパシタンス値を有する場合には、センシング感度が低くなるという問題点が発生する。また、ディスプレイ・パネルの上板として提供される電極電圧ＶＣＯＭの変動は、垂直寄生キャパシタンスを介して、前記タッチ動作のセンシング・ノイズを発生させるという問題を生じさせる。
静電容量型方式のタッチスクリーン・システムは、タッチ物体と、タッチスクリーン・パネルの電極パターンとの間のキャパシタンスのサイズをセンシングするものであるために、多様なノイズから安定した出力を得るようにすることが非常に重要である。
【００２０】
図２は、相互容量方式のタッチパネルで、タッチ入力が検出される概念について説明している。
図２を参照すれば、相互容量方式（mutual capacitive method）は、駆動電極（drive electrode）に一定の電圧パルスを印加し、受信電極（receive electrode）で電圧パルスに対応する電荷を収集（collected charge）する。このとき、人の指が２個の電極間に置かれる場合、電場（点線）が変化する。
かような類型のタッチパネルを含むタッチスクリーン・システムは、駆動電極と受信電極との間の電場の変化に起因するキャパシタンスの変化によって、タッチ入力を検出する。
【００２１】
図３は、タッチスクリーン・パネル動作時に発生しうるノイズ（electromagnetic noise）を示す例示図である。
既存タッチ機能を搭載したモバイル製品の場合、オンセル（on-cell）タイプのように、タッチスクリーン・パネル３３をディスプレイ・パネル３５上に位置させ、工程と価格競争力とを向上させようとしている。もし２枚のパネルを統合すれば、以前とは異なる問題点が発生することになる。ユーザの指３１で誘起されるノイズ（skin accumulated noise）やシステムからのノイズ（noise from system）だけではなく、代表的な例として、タッチパネルのセンシング・チャネルとディスプレイ・データラインとの間に生じる寄生キャパシタンスＣｂｘ，Ｃｂｙが大きく増大する。これによって、ディスプレイを駆動させるために、ＤＤＩ（display driverＩＣ（integrated circuit））からディスプレイ・パネルに印加するさまざまなソースチャネル（source channel）の電圧変動が、ノイズとして作用することになる。既存タッチセンサとは異なり、ディスプレイ・ノイズによる影響が非常に大きくなり、新たなノイズが低減されたタッチセンサ回路開発が必要になっている。
【００２２】
図３に図示されているように、タッチスクリーン・パネル３３は、ｘ軸とｙ軸とを構成する多数のセンシング・ユニットを含み、それらは軸上に、Ｘセンシング・ラインとＹセンシング・ラインとを形成する。軸上でのセンシング・ライン間には、電気的抵抗ＲＩＴＯが存在する。多数のセンシング・ユニットは、タッチされたイメージを表示するためのディスプレイ・パネル３５に近接して配されたり、または前記ディスプレイ・パネル３５の一面に取り付けられもする。ディスプレイ・パネル３５は、所定の電極電圧ＶＣＯＭが提供されるディスプレイ・パネルの上板を示す。前記パネルの上板は、一例として、液晶ディスプレイ・パネルの上板には、ＶＣＯＭ電圧が共通電極電圧として提供され、有機発光ディスプレイ・パネルでは、ＤＣ（direct current）電圧を有するカソード電圧が提供されうる。
図３のタッチスクリーン・パネル３３は、ロウ方向（ｘ方向）に配される複数のＸセンシング・ラインに連結される複数のロウ・センシング・ユニットと、カラム方向に配される複数のＹセンシング・ラインに連結される複数のカラム・センシング・ユニットとから構成される。
【００２３】
前述のように、前記各センシング・ユニットは、その配置構造上、寄生キャパシタンス成分が存在する。一例として、前記隣接するセンシング・ユニット間に発生する水平寄生キャパシタンス成分Ｃａｄｊと、センシング・ユニットとディスプレイ・パネル３５との間で発生する垂直寄生キャパシタンス成分Ｃｂｘ，Ｃｂｙとを含む。指またはタッチペンなどがセンシング・ユニットに接近するか、あるいは接触することによって発生するキャパシタンス成分に比べ、前記寄生キャパシタンス値が大きい場合には、タッチ動作によってセンシング・ユニットのキャパシタンス値が変化しても、これをセンシングする感度が低くなる。
【００２４】
図４Ａは、ディスプレイ・パネルにノイズが存在する場合の、タッチによるキャパシタンスの変化量を示すグラフである。
図４Ａによれば、各センシング・ユニットは、基本的に、寄生キャパシタンス成分Ｃｂを有し、指またはタッチペンなどの物体の接近または接触によって、そのキャパシタンス値が変化し、追加的なキャパシタンス成分Ｃｓｉｇが形成される。一例として、センシング・ユニット上に、導電物質（conductive object）が接近するか、あるいは接触する場合には、センシング・ユニットのキャパシタンス値が増大する。
図４ＡのＡ区間は、導電物質が接触していない状態であり、センシング・ユニットのキャパシタンス値Ｃｓｅｎは、寄生キャパシタンス値に該当するＣｂ値を有することができる。図４ＡのＢ区間は、導電物質がセンシング・ユニットに接触した場合を示す。接触した場合、キャパシタンス値は、寄生キャパシタンス成分Ｃｂと、指とタッチスクリーン・パネルとの間で発生するキャパシタンス成分Ｃｓｉｇとがさらに発生し、全体的には図４Ａに図示されているように、キャパシタンス値Ｃｓｅｎ’が増大することになる。
【００２５】
しかしながら、図４Ｂに図示されているように、多様なノイズが存在する場合には、キャパシタンス値にノイズ成分が大きい影響を及ぼすが、このときの変動（fluctuation）の激しいキャパシタンスＣｓｅｎ’によっては、正しいタッチを感知できない。その結果、タッチスクリーン装置のセンシング感度が非常に低下しうる。
かような多様なノイズは、ＬＣＤ（liquid crystal display）パネルとＯＬＥＤ（organic light emitting diode）パネルとで、異なる様相を示したりもする。例えば、ＯＬＥＤセル上にタッチパネルが位置する場合、タッチセンス・チャネル下には、共通電圧Ｖｃｏｍを発生させる共通電極レイヤが位置する。共通電極レイヤは、外部ＳＭＰＳ（switching mode power supply）を使用し、一定の定電圧を維持することになり、ＯＬＥＤパネルの場合、タッチセンス・チャネルで誘起されるノイズが相当に小さい方である。
これに対し、ＬＣＤパネルは、共通電極を定電圧で駆動する方式と、続けて反転（inversion）させる方式とがある。共通電極を続けて反転させる方式のノイズが大きいことはいうまでもなく、共通電極を定電圧で駆動する方式さえも、ソースチャネルにデータが記入されるたびに、多くのノイズが誘起される。その理由は、ソースチャネルに記入されるデータだけではなく、スルー（slew）によっても、多くの影響を受けるためである。
【００２６】
図５は、かような例を示している。図５では、ＬＣＤパネル駆動方法のうち１つであるＡＬＳ（active level shifter）法によって、共通電極電圧Ｖｃｏｍ ＤＣ ５１１が定電圧ＤＣで駆動され、モジュール側のストレージ・キャパシタ（図示せず）にブースト（boost）電圧を印加させる。ＬＣＤ ｑＶＧＡクラスパネルの場合、７２０個のソースチャネルが存在するが、ソースチャネル・ライン５５上のかようなソースチャネル５１３のチャネル変化によって、Ｖｃｏｍ ＤＣにノイズが発生している。このソースチャネル５１３と共通電極パネル５３との間に生じる寄生キャパシタＣｓの値は、１０ｎＦ以上である。また、オンセル型の場合、タッチセンス・チャネル５１と共通電極パネル５３との間に生じる寄生キャパシタＣｂの値は、数十ｐＦ以上と非常に大きい。すなわち、多数のソースチャネルが同時に活性化され、各タッチセンス・チャネルにそれぞれのデータ値が印加されるとき、タッチセンス・チャネルで誘起されるノイズは非常に大きくなる。一方、Ｃｂ値が小さければ小さいほど、誘起されるノイズは小さくなるのである。また、ソースチャネル５１３の電圧スイング幅が大きければ大きいほど、共通電極パネル５３で誘起されるノイズ成分も大きくなるのである。共通電極を駆動する回路は、ＤＤＩ内部ブロックであり、この内部ブロックの帯域幅（band width）を大きくするには限界があり、ソースチャネルで誘起されるノイズを短時間に安定させるのは、不可能である。
【００２７】
図６Ａは、オンセル型タッチパネルとワンチップ・ソリューションであるタッチＤＤＩとの構造を示している。
タッチＤＤＩ６０は、チャネル・マックス６１、チャージアンプ６９、Ｃｂ補償ブロック６３、励磁パルスバッファ６５、及び共通電極電圧ドライバ６７から構成されている。タッチＤＤＩは、タッチ・コントローラであり、外部のホスト・コントローラ及びディスプレイ駆動部（図示せず）と連結され、タッチスクリーン・システムを形成できる。
チャネル・マックス６１は、チャネル選択器ＣＨ＿ＳＥＬを利用し、少なくとも１つのタッチセンス・チャネル５１からタッチ入力による信号を入力されてマルチプレクシングし、その結果であるセンシング出力信号、すなわち、マルチプレクシングされたタッチ信号をチャージアンプ６９に出力する。
【００２８】
チャージアンプ６９は、センシング出力、すなわち、タッチ入力の印加に応答して生成される電荷量を検出し、検出されたセンシング出力を電圧Ｖｏｕｔに変換する。本願にわたってチャージアンプ６９は、信号変換ユニットとして理解することができる。チャージアンプ６９の出力と反転入力端との間には、抵抗ＲｆとキャパシタＣｆとが並列に連結されている。人の指や伝導性物質によって生成されるキャパシタンスは、１ｐＦレベルと、寄生キャパシタンスであるＣｂ値に比べてはるかに小さい。Ｃｂ補償ブロック６３は、寄生キャパシタンスＣｂによる影響をなくすためのものである。Ｃｑは、寄生キャパシタンスＣｂを補償するためのキャパシタンスである。Ｃｂ補償ブロックと励磁パルスバッファ６５との非反転入力には、パルス電圧が印加される。Ｃｂ補償ブロック６３の反転入力には、定電圧ＶＣＭが印加される。励磁パルスバッファ６５の出力Ｖ１は、チャージアンプ６９の非反転入力と連結される。
共通電極電圧ドライバ６７は、共通電極電圧ＶＣＯＭ ＩＮを入力されてバッファリングし、タッチパネルに共通電極電圧を供給する。
【００２９】
図６Ｂは、共通電極パネルで誘起されるディスプレイ・ノイズに係わる影響を知るために、図６Ａのチャージアンプ６９を中心に簡略化した等価回路である。本願を通して、チャージアンプは、信号変換ユニットと同じ意味として使われうる。
図６Ｂで、周辺回路、寄生抵抗及びキャパシタ成分に係わる影響は除外してある。さまざまなタッチセンス・チャネルのうち１つのセンシング・チャネルが選択されたとき、共通電極電圧パネル５３で誘起されるノイズソースをＶｃ ６９１と定義した。このノイズソースＶｃからチャージアンプの出力までの伝達関数を簡略化すれば、次の数式１のようである。
【００３０】
【数１】
2011165184.tif 000003
【００３１】
数式１で、Ｒｆ ６９９の値が数ＭΩと非常に大きいので、結果的にノイズソースＶｃ ６９１に対する出力電圧Ｖｏｕｔ ６９３の比は、下記数式２のように、Ｃｂ ６９５とＣｆ ６９７との比として示される。
【００３２】
【数２】
2011165184.tif 000004
【００３３】
一般的に、オンセル型のタッチパネルの場合、Ｃｂ ６９５が数十ｐＦ以上であるから、ノイズによるゲインは、１以上になる。すなわち、チャージアンプ６９は、共通電極電圧パネル５５で誘起されたノイズを、Ｃｂ ６９５とＣｆ ６９７とによるゲインほど大きくすることになる。これは、チャージアンプ６９の出力を動的領域以上大きく外れるようにし、実質的にタッチ感知が不可能になる結果を招く。前記のような問題点なしにタッチ感知自在にするためには、ディスプレイ・ノイズを除去するための方策が必要である。
【００３４】
図７Ａは、本発明の一実施形態によるタッチスクリーン・システムでのノイズ補償ブロックとチャージアンプとを連結する回路図である。
図６Ｂと同様に、ディスプレイ・ノイズソースを、Ｖｃ ６９１と定義し、このディスプレイ・ノイズソースＶｃ ６９１は、チャージアンプ６９の入力端に印加される。このノイズを補償するために、タッチ入力によって、少なくとも１つのセンシング・チャネルが影響されるとき、前記ノイズの電荷量のような電荷量を生成させて補償する方法を取る。ここで、「影響される」という意味は、一般的にタッチ入力がセンシング・チャネルに印加されるとき、電荷量、すなわち、キャパシタンスの電荷量が変わることを意味する。タッチ入力によって、一つ以上のセンシング・チャネルが同時に影響されることもある。タッチ入力が印加される間、複数のセンシング・チャネルは、前記タッチ入力に影響されるといえる。特定センシング・チャネルが影響されているか、あるいは影響されていないかを決定するにおいて、タッチ入力を検出して区別する他のアプローチが取られうる。
【００３５】
具体的には、Ｃｂ’ ７０５は、周辺のＮ個のチャネルを同時に選択したときに形成されるタッチセンス・チャネルと共通電極パネルとの間に生じる総寄生キャパシタンス値である。Ｃｂ’ ７０５に形成される電荷量は、さまざまなチャネルを同時に選択したので、Ｃｂ ６９５に生成される電荷量よりはるかに大きい。ディスプレイ・ノイズ補償ブロック７０は、Ｃｂ’／Ｃｃのゲインを有した一種のチャージアンプと考えることができる。Ｃｃ ７０７は、補償帰還キャパシタである。
あらゆるチャネルの寄生キャパシタンスＣｂ値が同一であり、Ｃｃ ７０７をＣｂ ６９５値と同じように設定すれば、ノイズ補償ブロック７０の出力は（Ｃｂ’／Ｃｃ）Ｖｃ、すなわち、Ｎ＊Ｖｃほど大きくなることになる。この電圧を、ノイズ補償キャパシタ（Ｃｃ’＝Ｃｃ／Ｎ）７０３に印加すれば、このキャパシタに生成される電荷量は、（Ｃｂ’／Ｎ）Ｖｃとなる。
下記数式３から分かるように、Ｃｂ ６９５とＣｂ’ ７０５との平均値が同じであるならば、ディスプレイ・ノイズＶｃ ６９１による影響は消えることになる。
【００３６】
【数３】
2011165184.tif 000005
【００３７】
初期バイアシングのために、ノイズ補償ブロック７０の反転入力及び出力と並列に、ゲインリセット・スイッチ７０９を具備できる。ノイズ補償ブロック７０の出力端には、ノイズ補償のためのノイズ補償キャパシタＣｃ’ ７０３が含まれる。
タッチセンス・チャネルそれぞれの寄生キャパシタンス値は、異なる可能性が高いので、このようにさまざまなチャネルを使用する場合、チャネル間の偏差による影響なしに、平均的なディスプレイ・ノイズを除去できる。
【００３８】
図７Ｂは、本発明の一実施形態によって、４個のセンシング・チャネルをノイズ補償に利用する方式を具現した回路図である。
図７Ｂには、例示的に、全部で７個のタッチセンス・チャネル（TOUCH SENSE CHANNEL）７１〜７７が図示されている。このうち、ノイズ補償に利用する４個のセンシング・チャネル７１，７２，７６，７７は、タッチされたセンシング・チャネル周辺のセンシング・チャネルであり、それらセンシング・チャネルには、タッチが感知されない。言い換えれば、、前記３個のセンシング・チャネル７３，７４，７５は、前記タッチ入力に影響されたセンシング・チャネルであり、前記４個のタッチセンス・チャネル７１，７２，７６，７７は、前記タッチ入力に影響されていないセンシング・チャネルである。従って、図７Ｂは、タッチ入力を受信するタッチスクリーンの領域に、３個のセンシング・チャネルが含まれることを前提としたものである。
【００３９】
実際、人の指は、タッチされる領域が１つの画素を越える場合が多いので、さらに円滑なノイズ補償のために、タッチがなされたと判断されたタッチセンス・チャネルに直接的に連結された２個のセンシング・チャネル７３，７５は、図７Ｂから分かるように、ノイズ補償に利用せずに、定電圧ＶＣＭを印加することが望ましい。図７Ｂには、定電圧ＶＣＭを印加するチャネルが、タッチセンス・チャネルで、軸上に２個のセンシング・チャネル７３，７５として図示されているが、これは、一実施形態であるのみ、定電圧ＶＣＭが印加されるチャネルは、センシング・チャネルで軸上に４個になることもある。ただし、このとき、バランスのために、タッチ入力に影響されたセンシング・チャネルの軸上の両方向に、同数を選択することが望ましい。ディスプレイ・ノイズは、Ｖｃ ６９２と定義した。
【００４０】
図７Ｂで、タッチセンス・チャネル４ ７４は、タッチ入力によって、キャパシタンスＣｂ４に形成される電荷を感知するために、チャージアンプ６９の反転入力端に連結される。タッチセンス・チャネル４の左右（あるいは、上下）チャネルは、タッチ入力によって、キャパシタンスＣｂ３，Ｃｂ５に電荷が形成されうるので、前述のように、ディスプレイ・ノイズ補償に利用されずにＶＣＭ定電圧を印加する。
そして、タッチ入力に影響された３個のセンシング・チャネル３，４，５を除外した残りのタッチ入力に影響されていない４個のタッチセンス・チャネル１，２，６，７をノイズ補償ブロック７０に連結する。タッチセンス・チャネルの連結は、チャネル・マックスを介して連結できる。チャネル・マックスは、アナログ・マックスでありうる。
ディスプレイ・ノイズ補償についてのみ考慮するために、励磁パルスであるＶＰＵＬＳＥは、定電圧に固定させる。タッチセンス・チャネル４のＣｂ４に形成される電荷量は、次のように数式４で示すことができる。
【００４１】
【数４】
2011165184.tif 000006
【００４２】
ディスプレイ・ノイズ補償ブロック７０の出力に、定電圧バイアシング（ＤＣ biasing）を行うために、初期ゲインリセット・スイッチ７０９をオン（on）にし、補償動作を始めると同時に、オフ（off）にする。ノイズ補償ブロック７０の補償帰還キャパシタＣｃ ７０７に伝達される電荷量は、△Ｑｔと、４つのタッチセンス・チャネルで誘起されるノイズ電荷量と見ることができる。
ディスプレイ・ノイズ補償ブロック７０の出力電圧の変化によって、ノイズ補償キャパシタＣｃ’ ７０３に形成される電荷量は△Ｑｃ’と、タッチ入力に影響されていない４個のタッチセンス・チャネルの寄生キャパシタンス平均値に、ディスプレイ・ノイズが乗算された形態で表現されうる。結果として、センシング・チャネルのＣｂ４値とタッチ入力とに影響されていない４個のセンシング・チャネル１，２，６，７の寄生キャパシタンス平均値が同じであるならば、下記数式５のように、△Ｑｔと△Ｑｃ’は同一になる。
【００４３】
【数５】
2011165184.tif 000007
【００４４】
従って、同じ電荷量が補償されて、ディスプレイ・ノイズを除去されうる。かようなディスプレイ・ノイズ補償ブロック、あるいはディスプレイ・ノイズ補償回路が含まれたタッチ・コントローラが採用されたシステムは、前述のように、ディスプレイ・パネルとタッチパネルとが一つに統合された場合に有用であり、これは、オンセル型のタッチスクリーン・システムだけではなく、オーバーレイ（overlay）型のタッチスクリーン・システムにも使用可能である。
【００４５】
図８は、本発明の一実施形態によるタッチ・コントローラとディスプレイ駆動回路とが１つのチップに集積された集積ＩＣを示すブロック図である。
図８に図示されているように、前記集積ＩＣ ８００は、タッチ・コントローラとして動作し、ディスプレイ・ノイズ補償を行うタッチ・コントローラ部８１０と、ディスプレイ駆動回路として動作するディスプレイ駆動部８３０を具備する。タッチ・コントローラ部８１０とディスプレイ駆動部８３０とを１つの半導体チップに集積することにより、生産コストを節減することができる。
【００４６】
タッチ・コントローラ部８１０は、タッチスクリーン動作のための多様な構成を含むことができる。一例として、タッチ・コントローラ部８１０は、タッチデータを発生させるための読み取り回路８１１、センシング・ユニットの寄生キャパシタンス成分を低減させるための寄生キャパシタンス補償部８１２、アナログデータをデジタル信号に変換するためのＡＤＣ（analog to digital converter）８１３、電源電圧を発生させるための電源電圧発生部８１４、ディスプレイ・ノイズを補償するためのノイズ補償ブロック８１５、ＭＣＵ８１６（multipoint control unit）、デジタルＦＩＲ（finite impulse response）フィルタ８１７、低電力発振信号を発生させるための発振器８１８、ホスト・コントローラ８５０と信号を送受信するためのインターフェース部８１９、制御ロジック８２０及びメモリ（図示せず）などを具備することができる。また、ディスプレイ駆動部８３０は、ディスプレイ動作のための階調データを発生させるソースドライバ８３１、階調電圧発生部８３２、ディスプレイ・データを保存するメモリ８３３、必要によって、タイミング制御ロジック８３４、一つ以上の電源電圧を発生させる電源発生部８３５を具備できる。また、ディスプレイ駆動部８３０内の全般的な動作を制御したり、あるいはホスト・コントローラ８５０とインターフェースを行うためのＣＰＵ及びインターフェース部８３６を含むことができる。
【００４７】
ディスプレイ駆動部８３０は、タッチ・コントローラ部８１０から少なくとも１つの情報を受信することができる。一例として、ディスプレイ駆動部８３０が、タッチ・コントローラ部８１０から状態信号（一例として、スリープ状態信号（SLEEP STATUS））を受信することが、図８に一例として図示されている。
また、図８に図示されているように、タッチ・コントローラ部８１０及びディスプレイ駆動部８３０それぞれは、電源を発生させる回路ブロック、所定のデータを保存するためのメモリ、及びそれぞれのブロックの機能を制御するための制御ユニットなどが備わる。これにより、タッチ・コントローラ部８１０とディスプレイ駆動部８３０とを、１つの半導体チップに集積する場合、前記メモリ、電源発生部及び制御ユニットは、タッチ・コントローラ部８１０とディスプレイ駆動部８３０とに共通して使われるように具現されうる。
【００４８】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄは、本発明の一実施形態によるタッチパネルが装着されたディスプレイ装置のＰＣＢ（printed circuit board）構造を示す図面である。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄでは、タッチパネルとディスプレイ・パネルとが互いに区分される構造を有するディスプレイ装置を示している。
図９Ａに図示されているように、前記ディスプレイ装置９００は、ウインドーガラス９１０、タッチパネル９２０及びディスプレイ・パネル９４０を具備できる。また、タッチパネル９２０とディスプレイ・パネル９４０との間には、光学的特性のために偏光板９３０がさらに配されうる。
【００４９】
ウインドーガラス９１０は、一般的にアクリルや強化ガラスのような素材で製作され、外部衝撃や反復したタッチによる引っかきからモジュールを保護する。タッチパネル９２０は、ガラス基板やＰＥＴ（polyethylene terephthlate）フィルムの上に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような透明電極を利用して、電極をパターニングして形成される。タッチスクリーン・コントローラ９２１は、ＦＰＣＢ（flexible printed circuit board）上に、ＣＯＢ（chip on board）状に実装され、それぞれの電極からのキャパシタンス変化を感知してタッチ座標を抽出し、これをホスト・コントローラに提供する。ディスプレイ・パネル９４０は、一般的に上下板からなる２枚のガラスを接合して形成される。また、一般的に、モバイル用ディスプレイ・パネルには、ディスプレイ駆動回路９４１が、ＣＯＧ（chip on glass）状に付着される。
【００５０】
図９Ｂは、本発明のディスプレイ装置の別のＰＣＢ構造の例を示す。図９Ｂに図示されているように、タッチ・コントローラ９２１は、メインボード９６０上に配され、ＦＰＣＢを介して、タッチパネル９２０とタッチ・コントローラ９２１との間で、センシング・ユニットからの電圧信号が送受信されうる。一方、ディスプレイ駆動回路９４１は、図９Ａでのように、ＣＯＧ（chip on glass）状に付着されうる。前記ディスプレイ駆動回路９４１は、ＦＰＣＢを介してメインボード９６０と連結されうる。すなわち、タッチ・コントローラ９２１とディスプレイ駆動回路９４１は、メインボード９６０を介して、各種情報及び信号を互いに送受信できる。
【００５１】
図９Ｃは、タッチ・コントローラ部とディスプレイ駆動部とが１つの半導体チップに集積された場合のディスプレイ装置の構造を示している。図９Ｃに図示されているように、前記ディスプレイ装置９００は、ウインドーガラス９１０、タッチパネル９２０、偏光板９３０及びディスプレイ・パネル９４０などを具備できる。特に、半導体チップ９５１は、ＣＯＧ状でディスプレイ・パネルに取り付けされうる。タッチパネル９２０と半導体チップ９５１は、ＦＰＣＢを介して互いに電気的に連結されうる。
【００５２】
図９Ｄは、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃのディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。図９Ｄには、ディスプレイ装置として、ＯＬＥＤが例示されている。図９Ｄに図示されているように、センシング・ユニットは、透明電極（ＩＴＯ（センサ））をパターニングすることによって形成され、ディスプレイ・パネルとは互いに区分される別途のガラス基板上に形成されうる。センシング・ユニットが形成されたガラス基板は、所定のエアギャップまたはレジン（air gap or resin）によってウインドーガラスと区分され、またディスプレイ・パネルを構成する上板及び下板のガラスとは、所定の偏光板を基準にして区分されうる。
【００５３】
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄは、タッチパネルとディスプレイ・パネルとを一体化させた場合のＰＣＢ構造を示す図面である。図１０Ａに図示されているように、ディスプレイ装置１０００は、ウインドーガラス１０１０、ディスプレイ・パネル１０２０及び偏光板１０３０を具備できる。特に、タッチパネルを具現するにおいて、前記タッチパネルが、別途のガラス基板上に形成されるのではなく、前記ディスプレイ・パネル１０２０の上板に、透明電極をパターンすることによって形成されうる。図１０Ａは、ディスプレイ・パネル１０２０の上板に、多数のセンシング・ユニットＳＵが形成された一例を図示している。また、このようにパネル構造が形成される場合、タッチ・コントローラとディスプレイ駆動回路とが集積された１つの半導体チップ１０２１が望ましく適用されうる。
【００５４】
１つの半導体チップ１０２１に、タッチ・コントローラ部とディスプレイ駆動部とが集積される場合、センシング・ユニットからの電圧信号Ｔ＿ｓｉｇと、外部ホストからの映像データＩ＿ｄａｔａとが前記半導体チップ１０２１に提供される。また、半導体チップ１０２１は、映像データＩ＿ｄａｔａを処理し、実際にディスプレイ装置を駆動するための階調データを発生させ、これをディスプレイ・パネルに提供する。このために、半導体チップ１０２１は、タッチデータＴ＿ｄａｔａに関連したパッドと、前記映像データＩ＿ｄａｔａ及び階調データ（図示せず）に関連したパッドとを具備できる。半導体チップ１０２１は、タッチパネルの一側に連結される導電ラインを介して、センシング・ユニットからの電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信する。
【００５５】
半導体チップ１０２１上に、パッドを配するにおいて、電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信するパッドの位置を、前記電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを伝達するための導電ラインと隣接する位置に配させることが、データのノイズ低減の観点で望ましい。図１０Ａに図示されていないが、ディスプレイ・パネルに階調データを提供するための導電ラインが、前記タッチデータ電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを伝達する導電ラインと反対側に位置する場合、前記階調データを提供するためのパッドもまた、前記電圧信号Ｔ＿ｓｉｇを受信するパッドの反対側に位置するように配させうる。
【００５６】
一方、図１０Ｂは、図１０Ａのディスプレイ装置とほぼ類似した構造を有するものであり、センシング・ユニットからの電圧信号が、ＦＰＣＢを介して半導体チップ１０２１に提供されるのではなく、導電ラインを介して、直接半導体チップ１０２１に提供される一例を示す。図１０Ｃのディスプレイ装置１０００もまた、図１０Ａとほぼ類似している構造を有するが、図１０Ｃのディスプレイ装置１０００は、センシング・ユニットからの電圧信号が半導体チップ１０２１に伝えられる経路が、図１０Ａと互いに異なる場合を示す。この場合、半導体チップ１０２１上に配されるパッドのうち、センシング・ユニットからの電圧信号を受信するパッドは、前記導電ラインと相対的に近い方向に位置するように構成する。
【００５７】
図１０Ｄは、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃのディスプレイ装置のパネル構造を示す図面である。本発明の一実施形態によるディスプレイ装置では、タッチパネルとディスプレイ・パネルとを効果的に一体化させることができる。図１０Ｄには、ディスプレイ装置として、ＯＬＥＤが例示されている。透明電極（ＩＴＯ（センサ））を別途のガラス基板やＰＥＴフィルムの上に形成するのではなく、図１０Ｄに図示されているように、透明電極（ＩＴＯ（センサ））がディスプレイ・パネルの上板上に直接形成される。この場合、タッチ・ディスプレイ・パネルを具現するにおいて、コストとモジュール厚との観点で有利になり、透明電極（ＩＴＯ（センサ））とディスプレイ上板（top glass）との距離が近づくことによって、センシング・ユニットの垂直寄生キャパシタンス成分が増大することになる。しかしながら、適切な方式によって、センシング・ユニットの垂直寄生キャパシタンス成分を含み、全体寄生キャパシタンス成分による影響を低減させれば、タッチパネルとディスプレイ・パネルとを効果的に一体化させることができる。
【００５８】
図１１Ａ、図１１Ｂは、タッチ・コントローラ部とディスプレイ駆動回路部とが内蔵された半導体チップと、ＦＰＣＢとの構造を示す図面である。半導体チップは、タッチ・コントローラ部に関連した信号を送受信するためのパッドと、ディスプレイ駆動回路部に関連した信号を送受信するためのパッドとを具備する。前記パッドは、ＦＰＣＢの連結端を介して、外部のタッチパネル、ディスプレイ・パネル、ホスト・コントローラなどと電気的に連結されうる。半導体チップの具現時、タッチ・コントローラ部が位置する領域と、ディスプレイ駆動回路部が位置する領域とが区分されうる。ＦＰＣＢに連結端を配するにおいて、タッチ・コントローラ部に関連した信号と連結される連結端と、ディスプレイ駆動回路部に関連した信号と連結する連結端とを、前記半導体チップのパッドと対応するように区分して配しうる。
【００５９】
図１２、は本発明の一実施形態によるタッチ・コントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップを装着したディスプレイ装置を示す図面である。図１２の（ａ）は、半導体チップがディスプレイ・パネルのガラスにＣＯＧ状に配された一例を示し、図１２の（ｂ）は、半導体チップが、ディスプレイ・パネルのフィルム上に、ＣＯＦ（chip on film）状に配された一例を示している。
タッチ・コントローラとディスプレイ駆動回路とが、互いに区分されるチップとして配される場合には、タッチ・コントローラは、一般的にＣＯＦ状に配され、ディスプレイ駆動回路は、一般的にＣＯＧ状に配されうるが、本発明の一実施形態によるタッチ・コントローラ及びディスプレイ駆動回路が内蔵された半導体チップは、前記ＣＯＧ及びＣＯＦのうちいずれか一つに配される。
【００６０】
図１３は、本発明の一実施形態によるタッチスクリーン・システムが搭載される多様な製品の応用例を示している。
現在、タッチスクリーン方式の製品は、幅広い分野で使われており、空間上の利点でもって、いち早くボタン方式の機器を代替している。最も大きな需要は、やはり携帯電話の分野であるということができる。特に、携帯電話では、その便宜性だけではなく、端末のサイズが敏感な分野であるので、別途のキーを設けていなかったり、キーを最小化するタッチホン方式が、このところ大きく脚光を浴びているのが周知の事実である。よって、本発明によるタッチスクリーン・システム１３００は、携帯電話１３１０に採用されることはいうまでもなく、タッチスクリーンを採用したＴＶ（television）１３２０、銀行の現金出し入れを自動的に代行するＡＴＭ（asynchronous transfer mode）機１３３０、エレベータ１３４０、地下鉄など使われるチケット発給機１３５０、ＰＭＰ（portable multimedia player）１３６０、電子ブック１３７０、ナビゲーション１３８０などに幅広く使われうる。これ以外にも、ユーザ・インターフェースが必要なあらゆる分野で、タッチディスプレイ装置は、いち早く既存のボタン式インターフェースを代替していることは自明である。
【００６１】
以上、図面と明細書とを介して実施形態を開示した。ここで特定の用語が使われたが、それらは、単に本発明について説明するための目的で使われたものであり、意味を限定したり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。従って、本技術分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解せねばならない。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０  タッチ・コントローラ部
１１  タッチスクリーン・パネル
１２  信号処理部
３１  指
３３  タッチスクリーン・パネル
３５  ディスプレイ・パネル
５１  タッチセンス・チャネル
５３  共通電極パネル
５５  ソースチャネル・ライン
５１１  共通電極電圧
５１３  ソースチャネル
６０  タッチＤＤＩ
６１  チャネル・マックス
６３  Ｃｂ補償ブロック
６５  励磁パルスバッファ
６７  共通電極電圧ドライバ
６９  チャージアンプ
６９１  ノイズソースＶｃ
６９２  Ｖｃディスプレイ・ノイズ
６９３  出力電圧
６９５  Ｃｂ
６９７  Ｃｆ
６９９  Ｒｆ
７０  ノイズ補償ブロック
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７  タッチセンス・チャネル
７０３  ノイズ補償キャパシタ
７０５  Ｃｂ’
７０７  Ｃｃ
７０９  ゲイン・リセットスイッチ
１００  タッチスクリーン・システム
８００  集積ＩＣ
８１０  タッチ・コントローラ部
８１１  読み取り回路
８１２  寄生キャパシタンス補償部
８１３  ＡＤＣ
８１４  電源電圧発生部
８１５  ノイズ補償ブロック
８１６  ＭＣＵ
８１７  デジタルＦＩＲフィルタ
８１８  低電力発振信号発信のための発振器
８１９  信号送受信インターフェース
８２０  制御ロジック
８３０  ディスプレイ駆動部
８３１  ソースドライバ
８３２  階調電圧発生部
８３３  ディスプレイ・メモリ
８３４  タイミング制御ロジック
８３５  電源発生部
８３６  ＣＰＵ及びインターフェース部
８５０  ホスト・コントローラ
９００  ディスプレイ装置
９１０  ウインドーガラス
９２０  タッチパネル
９２１  タッチスクリーン・コントローラ
９４０  ディスプレイ・パネル
９４１  ディスプレイ駆動回路
９５１  半導体チップ
９６０  メインボード
１０００  ディスプレイ装置
１０１０  ウインドーガラス
１０２０  ディスプレイ・パネル
１０２１  半導体チップ
１０３０  偏光板
１３００  タッチスクリーン・システム
１３１０  携帯電話
１３２０  ＴＶ
１３３０  ＡＴＭ
１３４０  エレベーター
１３５０  チケット発給機
１３６０  ＰＭＰ
１３７０  電子ブック
１３８０  ナビゲーション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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