特許 5794810 タッチパネルの寄生キャパシタンス補償方法及びその装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794810

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】タッチパネルの寄生キャパシタンス補償方法及びその装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20150928BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 522

   G06F3/041 410

   G06F3/044 124

【請求項の数】23

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2011-83276(P2011-83276)

(22)【出願日】2011年4月5日

(65)【公開番号】特開2011-222013(P2011-222013A)

(43)【公開日】2011年11月4日

【審査請求日】2014年4月3日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0031561

(32)【優先日】2010年4月6日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】卞 山鎬

(72)【発明者】

【氏名】崔 倫競

(72)【発明者】

【氏名】白 鍾學

【審査官】 西田 聡子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１６５１３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００６０６１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タッチを感知するタッチパネルでのセンシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力として受ける寄生キャパシタンス補償ユニットを含み、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と並列に励起信号を入力され、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と前記励起信号とを反転入力部を介して入力される差動増幅器である
ことを特徴とするタッチ・コントローラ。

【請求項2】

前記励起信号と前記共通電極電圧は、加算されて前記差動増幅器に入力される
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ・コントローラ。

【請求項3】

前記寄生キャパシタンスの電荷量は、前記励起信号と前記共通電極電圧との差に比例する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチ・コントローラ。

【請求項4】

前記差動増幅器の出力に、寄生キャパシタンス補償のためのネガティブ・キャパシタをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ・コントローラ。

【請求項5】

前記ネガティブ・キャパシタのキャパシタンスは、前記寄生キャパシタンスの１．７倍ないし２．３倍である
ことを特徴とする請求項４に記載のタッチ・コントローラ。

【請求項6】

前記タッチ・コントローラは、
前記タッチパネルで、前記センシング・チャネルに配されるセンシング・ユニットの変化をセンシングして出力されるタッチ信号を受信する信号変換ユニットと、
前記信号変換ユニットを介して出力されるタッチ信号をフィルタリングするフィルタ部と、
前記タッチ信号をアナログ−デジタル変換させるアナログ−デジタル変換部と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチ・コントローラ。

【請求項7】

複数のセンシング・チャネルを含み、タッチスクリーン動作を行うために、前記センシング・チャネルに配されるセンシング・ユニットの変化をセンシングしてタッチ信号として出力するタッチパネルと、
前記タッチパネルから前記センシング・ユニットの変化信号を受信して電圧に変換して出力する信号変換ユニットを含むタッチ・コントローラと、を含み、
前記タッチ・コントローラは、前記センシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力として受ける寄生キャパシタンス補償ユニットを含み、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と並列に励起信号を入力され、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と前記励起信号とを反転入力部を介して入力される差動増幅器である
ことを特徴とする寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項8】

前記励起信号と前記共通電極電圧は、加算されて前記差動増幅器に入力される
ことを特徴とする請求項７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項9】

前記寄生キャパシタンスの電荷量は、前記励起信号と前記共通電極電圧との差に比例する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項10】

前記差動増幅器の出力に、寄生キャパシタンス補償のためのネガティブ・キャパシタをさらに含む
ことを特徴とする請求項７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項11】

前記ネガティブ・キャパシタのキャパシタンスは、前記寄生キャパシタンスの１．７倍ないし２．３倍である
ことを特徴とする請求項１０に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項12】

前記タッチ・コントローラは、
前記信号変換ユニットを介して出力されるタッチ信号をフィルタリングするフィルタ部と、
前記タッチ信号をアナログ−デジタル変換させるアナログ−デジタル変換部と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項13】

前記タッチパネルがディスプレイパネルと一体であるオンセル・タイプである
ことを特徴とする請求項７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項14】

前記タッチパネルは、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７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項15】

前記タッチディスプレイ装置は、共通電極保護層が除去されたタッチディスプレイ装置である
ことを特徴とする請求項７に記載の寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置。

【請求項16】

タッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法において、
タッチが発生するとき、センシング・チャネルに配されたセンシング・ユニットのキャパシタンス変化を感知してタッチ信号として出力する段階と、
タッチ・コントローラが前記タッチ信号を入力されて増幅して出力する段階と、
前記タッチ・コントローラ内の寄生キャパシタンス補償ユニットが、前記センシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスを補償するために、前記寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力される段階と、を含み、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と並列に励起信号を入力され、
前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、差動増幅器として前記共通電極電圧と前記励起信号とを反転入力部を介して入力される
ことを特徴とするタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項17】

前記励起信号と前記共通電極電圧は、加算されて前記差動増幅器に入力される
ことを特徴とする請求項１６に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項18】

前記寄生キャパシタンスの電荷量は、前記励起信号と前記共通電極電圧との差に比例する
ことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項19】

前記差動増幅器の出力に、寄生キャパシタンス補償のためのネガティブ・キャパシタをさらに含む
ことを特徴とする請求項１６に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項20】

前記ネガティブ・キャパシタのキャパシタンスは、前記寄生キャパシタンスの１．７倍ないし２．３倍内の値である
ことを特徴とする請求項１９に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項21】

前記増幅して出力されるタッチ信号をフィルタリングする段階と、
前記タッチ信号をアナログ−デジタル変換させる段階と、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・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項22】

前記タッチ・システムのタッチパネルは、ディスプレイパネルと一体であるオンセル・タイプである
ことを特徴とする請求項１６に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【請求項23】

前記タッチ・システムのタッチパネルは、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１６に記載のタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチパネルを採用するディスプレイ・システムに係り、特に、タッチパネルを採用するディスプレイ装置では、センシング感度を向上させることが重要であり、そのセンシング感度を極大化させるためにタッチパネルで発生する多様な寄生キャパシタンスを補償したり除去するための方法に関する。

【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、スリム化されている。これは、小型機器だけではなく、一般のＡＴＭ（automated teller machine）機器、ＴＶ（television）及び一般家電製品にも、厄介な別途のボタンをなくして、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いっているが、この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てインターフェースが可能なタッチスクリーンのタッチ認識技術が重要な技術となっている。

【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インターフェースを構成する入力装置のうちの一つであり、ユーザが手やペンなどの入力ツール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て老若男女だれでも容易に使用できるようにする。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。

【0004】

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、ＬＣＤ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から構成されることもある。
かようなタッチスクリーンは、抵抗膜（resistive overlay）方式、静電容量（capacitive overlay）方式、表面超音波（surface acoustic wave）方式、赤外線（infrared）方式、表面弾性波（surface elastic wave）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。

【0005】

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・フィルムを貼りつけた形態であり、２枚の面が互いに付かないように、一定間隔で絶縁ロッドが設けられているので、このとき、抵抗値が変わり、電圧も変わることになるが、かような電圧の変化程度によって、接触した手の位置を認識する。抵抗膜方式は、筆記体入力が可能であるという長所があるが、低い透過率、低い耐久性、また多接点感知が不可能であるという問題点などがある。
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）をガラスの一方のコーナーに配し、一定間隔で音波を反射させるリフレクタ（reflector）を配し、その反対側にレシーバ（receiver）を配した形態で構成され、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、その時点を計算して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、肉眼で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面させて配してマトリックスを構成し、該マトリックス内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のである。

【0006】

現在、携帯型電子装置には、廉価であり、かつ指、ペンのような多様な入力ツールを使用できる抵抗膜方式が主に使われている。しかし、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、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集めている。

【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による影響を除去できるタッチ・コントローラ、かようなタッチ・コントローラを含むタッチ・システム、及び寄生キャパシタンス補償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】

前記のような目的を達成するために、本発明の一実施態様による寄生キャパシタンスを補償するためのタッチ・コントローラは、タッチを感知するタッチパネルでのセンシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力として受ける寄生キャパシタンス補償ユニットを含むことを特徴とする。
前記のような目的を達成するために、本発明の一実施態様による寄生キャパシタンスを補償するためのタッチディスプレイ装置は、複数のセンシング・チャネルを含み、タッチスクリーン動作を行うために、前記センシング・チャネルに配されるセンシング・ユニットの変化をセンシングして信号として出力するタッチパネルと、前記タッチパネルから前記センシング・ユニットの変化信号を受信して増幅して出力する信号増幅ユニットを含むタッチ・コントローラと、を含み、前記タッチ・コントローラは、前記センシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力として受ける寄生キャパシタンス補償ユニットを含むことを特徴とする。

【0009】

望ましくは、前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と並列に励起信号を入力されることを特徴とする。
望ましくは、前記寄生キャパシタンス補償ユニットは、前記共通電極電圧と前記励起信号とを反転入力部を介して入力される差動増幅器であることを特徴とする。
望ましくは、前記励起信号と前記共通電極電圧は、加算されて前記反転増幅器に入力されることを特徴とする。
望ましくは、前記寄生キャパシタンスの電荷量は、前記励起信号と前記共通電極電圧との差に比例することを特徴とする。
望ましくは、前記差動増幅器の出力に、寄生キャパシタンス補償のためのネガティブ・キャパシタ（negative capacitor）をさらに含むことを特徴とする。
望ましくは、前記ネガティブ・キャパシタのキャパシタンスは、前記寄生キャパシタンスの１．７倍ないし２．３倍であることを特徴とする。
望ましくは、前記タッチ・コントローラは、前記信号増幅ユニットを介して出力されるタッチ信号をフィルタリングするフィルタ部と、前記タッチ信号をアナログ−デジタル変換させるアナログ−デジタル変換部とをさらに含むことを特徴とする。
望ましくは、前記タッチパネルがディスプレイパネルと一体であるオンセル（on-cell）・タイプであるか、あるいはオーバーレイ・タイプであることを特徴とする。

【0010】

前記のような本発明の目的を達成するために、本発明の一実施態様によるタッチ・システムにおいて寄生キャパシタンスを補償する方法は、タッチが発生するとき、センシング・チャネルに配されたセンシング・ユニットのキャパシタンス変化を感知してタッチ信号として出力し、タッチ・コントローラが前記タッチ信号を入力されて増幅して出力し、かつ前記タッチ・コントローラ内の寄生キャパシタンス補償ユニットが、前記センシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスを補償するために、前記寄生キャパシタンスの電荷量に相当するほどの電荷量を生成するために、共通電極電圧を入力されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の寄生キャパシタンスを補償する回路を有するタッチ・コントローラ、前記タッチ・コントローラを含むタッチ・システムによれば、センシング・チャネルと共通電極との間の寄生キャパシタによって励起される寄生キャパシタンスの影響を低減させ、センス・チャネル下部の保護層なしに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】

【0012】

【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スクリーン・パネルを使用する場合、タッチをセンシングするところを示す図面である。

【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4B】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5】タッチ・システムにおけるノイズによる影響を示す図面である。

【図6】チャージアンプを中心にノイズを簡略化した等価回路である。

【図7A】本発明の一実施形態として、タッチディスプレイ装置で、寄生キャパシタンス補償器とチャージアンプとを含むタッチ・コントローラを示す図面である。

【図7B】本発明の他の一実施形態として、タッチディスプレイ装置で、寄生キャパシタンス補償器とチャージアンプとを含むタッチ・コントローラを示す図面である。

【図7C】本発明の一実施形態によって図７Ａの方式を利用して寄生キャパシタを補償する方法を具体的に示す回路図である。

【図7D】本発明の一実施形態によって、図７Ｃの方式を利用する具体的な回路を具現した図面である。

【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（integrated circuit）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が内蔵された半導体チップと、ＦＰＣＢ（flexible PCB）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が内蔵された半導体チップと、ＦＰＣＢ（flexible PCB）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・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】

【0013】

以下、本明細書で記述される特定の構造的であって機能的な説明は、本発明の概念による実施形態を説明するための目的にのみ例示されるものであり、本発明の概念による実施形態は、多様な形態で実施され、本明細書または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、本明細書または出願について詳細に説明する。しかし、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、均等物及び代替物を含むものであると理解せねばならない。
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。以下の説明で、タッチスクリーン・パネルとタッチパネルは、互いに混用されて使われるものとする。

【0014】

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、前記スクリーンパネルのセンシング・ユニットのキャパシタンス変化をセンシングしてこれを処理し、タッチデータを生成する信号処理部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センシング・ユニットと、カラム（column）方向に配された複数のセンシング・ユニットと、を含む。図示されているように、タッチスクリーン・パネル１１は、センシング・ユニットが配される複数個のロウを具備し、それぞれのロウには、複数個のセンシング・ユニットが配される。それぞれのロウに配されるセンシング・ユニットは、互いに電気的に連結される。また、タッチスクリーン・パネル１１は、センシング・ユニットが配される複数個のカラムを具備し、それぞれのカラムには、複数個のセンシング・ユニットが配される。それぞれのカラムに配されるセンシング・ユニットは、互いに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。一例として、複数個のロウ及び複数個のカラムからのキャパシタンス変化をセンシングすることにより、前記タッチスクリーン・パネル１１上で、指またはタッチペンなどが接触したか否かということと、接触した位置とを判断する。

【0015】

しかし、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（stylus pen）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ことがある。一例として、指またはタッチペンなどがセンシング・ユニットに近づくほど、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が生じる。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（capacitive overlay method）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られることが非常に重要である。

【0016】

図２は、相互容量方式（mutual capacitive method）のタッチパネルを使用する場合、タッチをセンシングす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、ユーザの指が２個の電極間に置かれる場合、電場（点線）が変化する。
タッチパネルを採用するシステムは、２つの電極間の電場変化を介して、電極間のキャパシタンスが変わり、これを介してタッチを感知する。

【0017】

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、工程を減らし、また価格競争力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。すなわち、ユーザの指３１で励起されるノイズ（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ス・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が大きく増加することになる。これによって、ディスプレイを駆動させるために、ＤＤＩ（display driver ＩＣ）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。従って、２枚のパネルを統合したシステムは、既存の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、ノイズが低減された新しいタッチセンサ回路の開発が必要である。

【0018】

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、それら多数のセンシング・ユニットは、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Ｒ_ＩＴＯ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に隣接するように配されたり、または前記ディスプレイパネル３５の一面に配されもする。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である。前記ディスプレイパネル３５の上板には、一例として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルでは、ＶＣＯＭ電圧が共通電極電圧として提供され、他の一例として有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）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。

【0019】

タッチスクリーン・パネル３３は、前述の通り、ロウ方向（ｘ方向）に配される複数のセンシングラインに連結されるセンシング・ユニット（ＳＵ）と、カラム方向に配される複数のセンシングラインに連結されるセンシング・ユニット（ＳＵ）とから構成される。
前記センシング・ユニット（ＳＵ）には、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Ｃ_ａｄｊ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Ｃ_ｂｘ，Ｃ_ｂｙとを含む。指またはタッチペンなどがセンシング・ユニットに接近したり、また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て、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、タッチをセンシングする感度が低くなる。

【0020】

図４Ａは、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量を示すグラフである。
図４Ａによれば、それぞれのセンシング・ユニット（ＳＵ）は、基本的に、寄生キャパシタンス成分Ｃ_ｂ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、さらなるキャパシタンス成分Ｃ_ｓｉｇ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）が接近したり、また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加する。

【0021】

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Ｃ_ｓｅｎは、寄生キャパシタンス値に該当するＣ_ｂ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している。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Ｃ_ｂに、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Ｃ_ｓｉｇがさらに発生し、全体としては、図４Ａに図示されているように、キャパシタンス値Ｃ_ｓｅｎ’に増加する。
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、キャパシタンス値にノイズ成分が大きい影響を及ぼすことになるが、このときの変動（fluctuation）が激しいキャパシタンスＣ_ｓｅｎ’によっては、正しいタッチが感知されない。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てしまう。

【0022】

かような多様なノイズは、ＬＣＤパネルとＯＬＥＤパネルとで、それぞれ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ことになる。共通電極レイヤは、外部ＳＭＰＳ（switching mode power supply）を使用して、一定の定電圧を維持するので、ＯＬＥＤパネルの場合、タッチセンス・チャネルで励起されるノイズがかなり小さい方である。
これに対して、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）させる方式とを有する。共通電極電圧幅は、ほぼ５Ｖであり、かような電圧スイッチングがタッチセンス・チャネルで励起されることを無視できない。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言うまでもなく、共通電極を定電圧で駆動する方式も、ソース・チャネルにデータが書き込まれるごとに、多くのノイズを励起する。その理由は、ソース・チャネルに書き込まれるデータだけではなく、スルー（slew）によっても、ＬＣＤパネルが大きい影響を受けるためである。

【0023】

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一つである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級パネルの場合、７２０個のソース・チャネルが存在することになるが、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の変化によって、ＶＣＯＭ ＤＣ ５１１による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（ＶＣＯＭ ＰＳＮＥＬ）５３との間に生じる寄生キャパシタＣ_ｓの値は１０ｎＦ以上である。また、オンセル・タイプの場合、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Ｃ_ｂ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・チャネルで励起されるノイズは非常に大きくなる。一方、Ｃ_ｂ値が小さければ小さいほど、励起されるノイズは非常に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で励起されるノイズ成分が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（bandwidth）を大きくするのには限界があり、ソース・チャネルで励起されるノイズを短時間に安定化させることは不可能である。かようなノイズは、タッチセンサの最終結果である座標値に、非正常な値または変動を招きうる。結局、タッチセンス・チャネル５１と共通電極パネル５３との間に生じる数十ｐＦの寄生キャパシタＣ_ｂの影響を最小化することが要求される。

【0024】

また、一般的なＬＣＤ型タッチパネルでは、ディスプレイ・ノイズを除去するために、「保護層」をタッチセンス・チャネル下に位置させることが必須である。ディスプレイ・ノイズは、前述のように、データを共通電極モジュレーション電圧とソース・チャネルとに書き込むときに生成されるノイズが主要なソースである。しかし、かような保護層をなくせば、追加される工程段階を減らすことができ、パネル厚での利点もあり、コストも節減させられるというさまざま利点がある。

【0025】

図６は、チャージアンプ６９を中心に、ノイズを簡略化した等価回路である。
図６の等価回路は、周辺回路と、寄生抵抗及びキャパシタ成分に係わる影響とは除外した。さまざまなタッチセンス・チャネルのうち１つのセンス・チャネルが選択されたとき、共通電極電圧パネル５３で励起されるノイズソースをＶ_ｃ ６９１と定義した。このノイズソースＶ_ｃ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の通りである。

【0026】

【数1】

【0027】

数式１で、Ｒ_ｆ ６９９の値が、数メガオーム（ＭΩ）と非常に大きいので、結果的に、ノイズソース（Ｖ_ｃ）６９１対比の出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ６９３）の比は、下記数式２のように、Ｃ_ｂ ６９５とＣ_ｆ ６９７との比として示される。

【0028】

【数2】

【0029】

一般的に、オンセル・タイプのタッチパネルの場合、Ｃ_ｂ ６９５が数十ｐＦ以上であるから、ノイズによるゲイン（gain）は、１以上になる。すなわち、差動増幅器であるチャージアンプ６９は、共通電極電圧パネル５３で励起されたノイズを、Ｃｂ ６９５とＣ_ｆ ６９７とによるゲインほど大きくする。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させ、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、タッチ感知を可能にするために、寄生キャパシタＣ_ｂのキャパシタンス影響を除去するための方策が必要である。

【0030】

図７Ａは、本発明の一実施形態によるタッチディスプレイ装置で、寄生キャパシタンス補償器とチャージアンプとを含むタッチ・コントローラ７０を示している。
タッチ・コントローラ７０は、本願でのｔｏｕｃｈ−ＤＤＩの一部として、または代替される用語として使われる。チャージアンプは、入力されるタッチ信号を電圧信号に変え、必要によっては、信号を増幅する差動増幅器（ｏｐ ａｍｐ）として主に構成される信号変換ユニットを有している。
図７ＡでＣ_ｘは、タッチによって生成されるキャパシタをモデリングしたものであり、Ｃ_ｂは、タッチセンス・チャネルと共通電極との間に発生する寄生キャパシタンスである。Ｒ_ｓ１、Ｒ_ｓ２、Ｒ_ｓ３は、タッチ・コントローラとタッチパネルとを連結するときに発生する寄生抵抗とすることができる。共通電極保護層を除去した場合、Ｃ_ｂ下の電極に、図７Ａのように、共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭ ＩＮが印加され、タッチセンス・チャネルに影響を及ぼす。

【0031】

本発明によるタッチディスプレイ装置の構造は、共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭ ＩＮを利用して、寄生キャパシタンスＣ_ｂを補償するものである。すなわち、タッチによって、特定１つのセンス・チャネルが選択されるとき、Ｃ_ｂによって励起される寄生キャパシタンスの電荷量と同じ電荷量を生成して、Ｃ_ｂを相殺する方式である。図７Ａでは、共通電極電圧ドライバ７１０で発生する共通電極モジュレーション電圧が、タッチパネル７１を経て、寄生キャパシタ補償器７３０に入力される。寄生キャパシタ補償器７３０では、Ｃ_ｂを補償するキャパシタンスを発生させ、Ｃ_ｂと並列にチャージアンプ７５０に入力する。チャージアンプで補償されたタッチ信号は、フィルタ７６０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）７７０及びデジタル・フィルタ７８０を経て、ディスプレイ映像信号として出力されるのである。

【0032】

図７Ｂは、本発明の他の一実施形態であり、タッチディスプレイ装置で、寄生キャパシタンス補償器とチャージアンプとを含むタッチ・コントローラ７５を示している。
図７Ａは、Ｃ_ｂを共通電極層で直接センシングする方法であり、図７Ｂは、ＩＣ共通電極パッドでＣｂをセンシングする方式である。図７Ａの場合、寄生キャパシタを共通電極層で直接センシングするために、ソースチャネル・ノイズまで補償が可能であり、図７Ｂの場合は、Ｒ_ｓ１がノイズ補償に大きい影響を及ぼす構造である。
共通電極ドライバ７１０では、共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭが出力され、Ｒ_ｓ３を経て、寄生キャパシタ補償器７３０にＶＣＯＭ ＩＮとして入力される。ＶＣＯＭ ＩＮは、Ｒ_ｓ３抵抗を経た電圧であり、ＶＣＯＭと区分した。

【0033】

図７Ｃは、本発明の一実施形態による、図７Ａの方式を利用して寄生キャパシタを補償する方法を具体的に示す回路図である。
タッチ・コントローラ７０には、寄生キャパシタ補償器７３０やチャージアンプ７５０などが構成要素として含まれている。前述のように、寄生キャパシタ補償器７３０に共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭ ＩＮを印加し、寄生キャパシタＣ_ｂのネガティブ・キャパシタＣ_ｑを作って補償するのが、本発明の一実施形態による補償原理である。
寄生キャパシタ補償器７３０は、差動増幅器（differential ｏｐ ａｍｐ）からなり、共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭ ＩＮが反転入力端に、励起パルスＶ_ＩＮと共に並列に入力されている。励起パルスバッファ７４０は、励起パルスをバッファリングして、チャージアンプ７５０の入力端に印加する。ソース・ドライバ７２０は、ソース・チャネル電圧を印加し、このとき、ソース・チャネルと共通電極パネルとの間に数十ｎＦほどの寄生キャパシタＣ_ｓが励起される。差動増幅器の反転入力端と連結された抵抗Ｒ_Ｘ，Ｒ_Ｙ，Ｒ_Ｂは、キャパシタＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に代替されても同じ機能を具現できる。

【0034】

図７Ｄでは、本発明の一実施形態による、図７Ｃの方式を利用する具体的な回路を具現したものである。
寄生キャパシタ補償器７３０は、反転増幅器であり、共通電極モジュレーション電圧ＶＣＯＭ ＩＮと励起パルスＶＩＮとを、抵抗Ｒ_Ｘ，Ｒ_Ｙ，Ｒ_Ｂを利用して加算し、反転入力端に入力する。これによって、タッチをセンシングするためにチャージアンプに印加する入力信号Ｃ_ｘも、反転部に入力されねばならない。図７Ｃでのように、差動増幅器の反転入力端と連結された抵抗Ｒ_Ｘ，Ｒ_Ｙ，Ｒ_Ｂは、キャパシタＣ_１，Ｃ_２，Ｃ_３に代替されても同じ機能を具現できる。
前述の寄生抵抗についての考慮は省略する。共通電極電圧をＶ_ｃ電圧ソース７９９に代する。寄生キャパシタに形成される総電荷量は、下記数式３のように、励起信号（excitation pulse）Ｖ_ＩＮと共通電極電圧Ｖ_ｃとの差に比例する。

【0035】

【数3】

【0036】

さて、寄生キャパシタンス電荷を補償するためのネガティブ・キャパシタＣ_ｑに形成される総電荷量は、下記数式４のように示すことができる。

【0037】

【数4】

【0038】

Ｃ_ｑ＝２Ｃ_ｂであると仮定すれば、下記数式５が成立する。

【0039】

【数5】

【0040】

前記数式を満足して寄生キャパシタを補償するためには、ネガティブ・キャパシタＣ_ｑの値を寄生キャパシタＣ_ｂの２倍ほどに設定しなければならない。なぜならば、寄生キャパシタ補償器７３０の内部アンプ出力が、電源電圧を超えるためである。
参考までに、タッチセンス動作は、アナログ電源５Ｖで動作し、共通電極モジュレーション電圧の変化幅は、一般的に５Ｖである。ネガティブ・キャパシタと寄生キャパシタとの総電荷量が同じになるのは、抵抗Ｒ_Ｘ，Ｒ_Ｙ，Ｒ_Ｂによって決定される。図７Ｄと数式３ないし数式５との条件によれば、ネガティブ・キャパシタが寄生キャパシタの影響をなくすことができる。すなわち、タッチによって形成されたＣ_ｘの変化量だけを、チャージアンプ７５０を介してタッチセンス処理に利用させることができる。しかし、図７Ｄから分かるように、Ａ，Ｂの２つの経路の位相が異なるものであるので、完全にノイズが消えるわけではない。かような方式の補償回路と共に、励起パルスの周波数を共通電極モジュレーション周波数と異なる帯域を使用し、チャージアンプの背後からアナログ・フィルタ７６０を使用し、ノイズをさらに減殺させることができることである。そして、留意すべき点は、寄生キャパシタ補償回路の閉ループ帯域幅（closed loop bandwidth）は、抵抗比によって低減されるものであるので、これを考慮した設計が要求される。

【0041】

以上のように、共通電極電圧を受信して寄生キャパシタンスを補償する方法と装置とについて説明した。かような寄生キャパシタンスを補償するタッチ・コントローラと共に提供されるタッチパネルは、ディスプレイパネルと一体であるオンセル・タイプになりうる。もちろん、タッチパネルがオーバーレイ・タイプである場合にも、本発明による寄生キャパシタンスを補償するタッチ・コントローラが適用されうる。また、ノイズを防止するための保護層を除去しても、前述の実施形態によって寄生キャパシタンスを補償する回路を具備することによって、パネル製作工程を減らし、ディスプレイ装置のコストを下げることができるという利点もある。

【0042】

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（integrated circuit）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ドライバ・ユニット８３０を具備する。タッチ・コントローラ部８１０とディスプレイドライバ・ユニット８３０とを１つの半導体チップに集積することによって、生産コストを節減することができる。

【0043】

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、タッチデータを生成す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 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、ＭＣＵ（micro control unit）８１６、デジタルＦＩＲ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、ディスプレイドライバ・ユニット８３０は、ディスプレイ動作のための階調データを生成するソース・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、必要によっては、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、ディスプレイドライバ・ユニット８３０内の全般的な動作を制御したり、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。

【0044】

ディスプレイドライバ・ユニット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、ディスプレイドライバ・ユニット８３０がタッチ・コントローラ部８１０から状態信号（例えば、スリープ状態信号SLEEP STATUS）を受信するところが図示されている。
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とディスプレイドライバ・ユニット８３０とはそれぞれ、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とディスプレイドライバ・ユニット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とディスプレイドライバ・ユニット８３０とに共通して使われるように具現されうる。

【0045】

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図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及び図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（window glass）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（polarizer）９３０がさらに配されうる。

【0046】

ウインドーガラス９１０は、一般的にアクリルでも強化ガラスなどの素材によって製作され、外部衝撃や反復的な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 terephthalate）フィルム上に、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、一般的に上板と下板とからなる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）状に配される。

【0047】

図９Ｂは、本発明のディスプレイ装置の他のＰＣＢ構造の例を示している。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のように、ＣＯＧ状に配されうる。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。

【0048】

図９Ｃは、タッチ・コントローラ部とディスプレイドライバ・ユニットとが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配されうる。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。

【0049】

図９Ｄは、図９Ａ、図９Ｂ及び図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（sensor））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でされ、またディスプレイパネルを構成する上板ガラス（top glass）及び下板ガラス（bottom glass）とは、所定の偏光板（polarizer）を基準に区分されうる。

【0050】

図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ及び図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あたり、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。

【0051】

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ドライバ・ユニット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生成し、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。

【0052】

半導体チップ１０２１上にパッドを配するにあたり、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面で望ましい。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、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ることができる。

【0053】

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に提供されるものではなく、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している。また、図１０Ｃのディスプレイ装置１０００も、図１０Ａとほぼ類似した構造を有するが、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と異なる場合を示している。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。

【0054】

図１０Ｄは、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図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（sensor））を別途のガラス基板上やＰＥＴフィルム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（sensor））がディスプレイパネルの上板（top glass）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あたり、コストとモジュール厚の側面で有利になり、透明電極（ＩＴＯ（sensor））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。しかし、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んで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。

【0055】

図１１Ａ及び図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に、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あたり、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される連結端とを、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。

【0056】

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状で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に配される場合には、タッチ・コントローラは、一般的にＣＯＦ状で配され、ディスプレイ駆動回路は、一般的にＣＯＧ状で配されうるが、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で配されても差し支えない。

【0057】

図１３は、本発明の一実施形態によるタッチ・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。最も顕著な需要は、やはり携帯電話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、端末のサイズに敏感な分野であるので、別途のキーを設けなかったり、キーを最小化するタッチホン方式が、最近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・システム１３００は、携帯電話１３１０に採用できることは言うまでもなく、タッチスクリーンを採用したＴＶ（television）１３２０、銀行の現金の入金・引き出しを自動的に代行するＡＴＭ（automated teller machine）機１３３０、エレベータ１３４０、地下鉄などで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。それ以外にも、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。

【0058】

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、本発明について説明する目的で使われたものに過ぎず、意味を限定したり、あるいは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、本技術分野の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することが可能であろう。従って、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】

【0059】

１０ タッチスクリーン・システム
１１ タッチスクリーン・パネル
１２ 信号処理部
３１ ユーザの指
３５，１０２０ 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
６９，７５０ チャージアンプ
６９１ ノイズソース
７０，７５ タッチ・コントローラ
７１，７２ タッチパネル
７１０ 電圧ドライバ
７２０，８３１ ソース・ドライバ
７３０ 寄生キャパシタ補償器
７４０ 励起パルスバッファ
７６０ フィルタ
７７０，８１３ ＡＤＣ
７８０ デジタル・フィルタ
７９９ Ｖ_ｃ電圧ソース
８００ 集積ＩＣ
８１０ タッチ・コントローラ部
８１１ 読み取り回路
８１２ 寄生キャパシタ補償部
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 ディスプレイドライバ・ユニット
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
８３６ ＣＰＵ及びインターフェース
８５０ ホスト・コントローラ
９００，１０００ ディスプレイ装置
９１０，１０１０ 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
９３０，１０３０ 偏光板
９４０ ディスプレイパネル
９４１ ディスプレイ駆動回路
９５１，１０２１ 半導体チップ
９６０ メインボード
１３００ タッチ・システム
１３１０ 携帯電話
１３２０ ＴＶ
１３３０ ＡＴＭ
１３４０ エレベータ
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】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】