KR101604781B1 - 센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템 - Google Patents

센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템이 개시된다. 상기 디스플레이 장치의 일예에 따르면, 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부와, 외부의 호스트로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부 및 상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하며, 상기 외부로부터의 제1 타이밍 정보 및 상기 디스플레이 구동회로부로부터 발생되는 타이밍 정보들 중 적어도 하나에 동기하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템{Touch Controller increasing sensitivity, Display Driving Circuit and Display Device and System having the same}
본 발명은 터치 콘트롤러에 관한 것으로서, 자세하게는 센싱 감도를 향상시킨 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 경량화 및 박형화가 요구됨에 따라 음극선관(cathode ray tube, CRT)이 평판 디스플레이 장치로 대체되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치로서, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Device, LCD), 전계 방출 디스플레이 장치(field emission display, FED), 유기 발광 디스플레이 장치(organic light emitting display, OLED), 플라즈마 디스플레이 장치(plasma display panel, PDP) 등이 있다.
일반적으로 상기와 같은 평판 디스플레이 장치는, 화상을 디스플레이 하기 위하여 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소를 구비한다. 평판 디스플레이 장치의 일예로서 상기 액정 디스플레이 장치에는, 게이트 선택 신호를 전달하는 다수의 스 캔 라인들과 계조 데이터를 전달하는 다수의 데이터 라인들이 교차하여 배치되며, 복수의 화소는 상기 스캔 라인들과 데이터 라인들이 교차하는 영역에 형성된다.
한편, 터치 스크린 패널(일예로서, 커패시티브 터치 스크린 패널)은 복수의 센싱 유닛(sensing unit)을 구비하며, 화면 위에 손가락 또는 터치 펜 등이 접촉되는 경우 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 가변하는 장치이다. 터치 스크린 패널은 일반적으로 평판 디스플레이 장치의 상부에 부착되며, 손가락 또는 터치 펜이 센싱 유닛에 근접하거나 또는 접촉되는 경우 이에 대응하는 커패시턴스 값이 터치 스크린 프로세서로 제공된다. 터치 스크린 프로세서는 상기 센싱 유닛의 커패시턴스를 센싱 라인을 통해 센싱함으로써, 터치 스크린 패널 상에서 손가락 또는 터치 펜 등의 접촉 유무 및 접촉 위치를 판단한다. 터치 스크린 패널을 디스플레이 패널 상에 접착시킴에 의한 수율 감소, 휘도 저하 및 제품 두께 증가 등의 문제를 감소하기 위하여, 센싱 유닛들이 디스플레이 패널 내부에 구비될 수도 있다.
도 1은 일반적인 터치 스크린 패널 및 터치 신호를 처리하기 위한 신호 처리부를 나타낸다. 도시된 바와 같이 도 1의 터치 스크린 시스템(10)은, 복수의 센싱 유닛을 포함하는 터치 스크린 패널(11)과 상기 터치 스크린 패널(11)의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하고 이를 처리하여 터치 데이터를 발생하는 신호 처리부(12)를 구비한다.
터치 스크린 패널(11)은 로우 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛과 칼럼 방향으로 배치된 복수의 센싱 유닛을 포함한다. 도시된 바와 같이 터치 스크린 패널(11)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 로우를 구비하며, 각각의 로우에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 로우에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결된다. 또한 터치 스크린 패널(11)은 센싱 유닛이 배치되는 복수 개의 칼럼을 구비하며, 각각의 칼럼에는 복수 개의 센싱 유닛이 배치된다. 각각의 칼럼에 배치되는 센싱 유닛들은 서로 전기적으로 연결된다.
신호 처리부(12)는 터치 스크린 패널(11)의 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하여 터치 데이터를 발생한다. 일예로서, 복수 개의 로우 및 복수 개의 칼럼으로부터의 커패시턴스 변화를 센싱함으로써, 상기 터치 스크린 패널(11) 상에서 손가락 또는 터치 펜 등이 접촉되었는지 및 접촉된 위치를 판단한다.
그러나, 터치 스크린 패널(11)에 구비되는 센싱 유닛들에는 기생 커패시턴스성분이 존재하게 되는데, 상기 기생 커패시턴스 성분으로서 센싱 유닛들간에 발생하는 수평 커패시턴스 성분과, 센싱 유닛과 디스플레이 패널 사이에 발생하는 수직 커패시턴스 성분이 있다. 전체 기생 커패시턴스가 큰 값을 갖는 경우에는 손가락 또는 터치 펜 등의 접촉에 의한 커패시턴스 변화량이 기생 커패시턴스에 비하여 상대적으로 작은 값을 갖게 된다. 일예로서, 손가락 또는 터치 펜 등이 센싱 유닛으로 근접할수록 해당 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 증가하게 되는데, 상기 센싱 유닛이 높은 기생 커패시턴스 값을 갖는 경우에는 센싱 감도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 또한 디스플레이 패널의 상판으로 제공되는 전극 전압(VCOM)의 변동은 수직 기생 커패시턴스를 통해 상기 터치 동작의 센싱 노이즈를 발생시키는 문제가 발생한다.
또한, 상기와 같은 기생 커패시턴스 성분 이외에도, 터치 스크린 동작에 영 향을 미칠 수 있는 요인으로서, 이상적이지 못한 환경에서 존재하는 다양한 노이즈들이 있다. 일예로서, 공기중에는 전자기파(electromagnetic noise)가 노이즈로서 작용하며, 또한 피부에 축적된 노이즈(skin accumulated noise) 및 터치 스크린 시스템 자체에서도 노이즈(noise from system)가 발생한다. 이러한 노이즈들은 터치 스크린 장치에서의 센싱 감도를 저하시킬 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 성분 및 노이즈에 의한 영향을 감소할 수 있는 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치는, 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부와, 외부의 호스트로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부 및 상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하며, 상기 외부로부터의 제1 타이밍 정보 및 상기 디스플레이 구동회로부로부터 발생되는 타이밍 정보들 중 적어도 하나에 동기하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센싱 라인을 통해 센싱 유닛과 연결되는 터치 콘트롤러는, 상기 센싱 유닛에 연결되며, 상기 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 및 터치 동작에 의한 커패시턴스 변화량에 대응하는 제1 전압 레벨을 갖는 제1 전압 신호를 발생하는 전압 독출회로와, 상기 제1 전압 신호 및 소정의 주파수를 갖는 입력신호를 수신하며, 상기 제1 전압 레벨 중 상기 기생 커패시턴스에 의 한 성분을 제외한 제2 전압 레벨에 대하여 증폭 동작을 수행하고, 상기 증폭 동작에 따른 제2 전압 신호를 발생하는 제1 증폭 회로와, 상기 증폭 회로로부터 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 이를 적분하여 출력하는 적분회로 및 상기 적분회로의 출력을 수신하여 이를 디지털 신호로 변환하여 터치 데이터를 발생하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 센싱 라인을 통해 센싱 유닛과 연결되는 디스플레이 시스템은, 호스트 콘트롤러와, 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부와, 상기 호스트 콘트롤러로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부 및 상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하며, 상기 제1 타이밍 정보 및 상기 디스플레이 구동회로부로부터 발생되는 타이밍 정보들 중 적어도 하나에 기반하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 터치 콘트롤러, 터치 콘트롤러를 포함하는 디스플레이 구동회로, 디스플레이 장치 및 시스템에 따르면, 센싱 유닛에 포함되는 기생 커패시턴스 성분 및 각종 노이즈의 영향을 감소시켜 터치 스크린 동작의 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2a는 본 발명에 적용되는 터치 스크린 패널의 센싱 유닛들에 발생되는 기생 커패시턴스 성분을 나타내는 블록도이며, 도 2b는 터치 동작에 따른 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 나타내는 그래프이다. 또한 도 2c는 노이즈가 존재하는 경우에서의 커패시턴스의 변화를 나타낸 그래프이다
도 2a에 도시된 바와 같이 터치 스크린 패널(21)은 복수의 센싱 유닛들(SU)을 포함하며, 상기 센싱 유닛들은 화상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 패널(22)에 인접하게 배치되거나 디스플레이 패널 상에 부착될 수 있다. 일예로서 도 2a에 도시된 디스플레이 패널(22)은 소정의 전극 전압(VCOM)이 제공되는 디스플레이 패널의 상판을 나타낸다. 상기 패널의 상판은, 일예로서 액정 디스플레이 패널의 상판으로는 VCOM 전압이 공통 전극 전압으로서 제공될 수 있으며, 유기 발광 디스플레이 패널에서는 DC 전압을 갖는 캐소드(cathode) 전압이 제공될 수 있다.
터치 스크린 패널(21)은, 로우 방향(x 방향)으로 배치되는 복수의 센싱 라인에 연결되는 센싱 유닛들(SU)과, 칼럼 방향(y 방향)으로 배치되는 복수의 센싱 라인에 연결되는 센싱 유닛들(SU)을 구비한다. 각각의 센싱 유닛은 손가락 또는 터치 펜 등이 근접하거나 또는 접촉하게 되는 경우 커패시턴스 값이 가변된다. 상기 센 싱 유닛의 커패시턴스 변화를 복수의 센싱 라인들을 통하여 센싱하여 센싱 신호를 발생하고, 상기 센싱 신호를 처리함으로써, 터치 스크린 패널(21) 상의 터치 여부 및 터치 위치가 판단될 수 있다.
상기 센싱 유닛들(SU)은 그 배치 구조상 기생 커패시턴스 성분이 존재하게 된다. 일예로서, 상기 기생 커패시턴스 성분은, 서로 인접하는 센싱 유닛들간에 발생하는 수평 기생 커패시턴스 성분(Ch)과, 센싱 유닛과 디스플레이 패널(22) 사이에서 발생하는 수직 기생 커패시턴스 성분(Cv)을 포함한다. 손가락 또는 터치 펜 등이 센싱 유닛에 근접하거나 접촉하게 됨으로써 발생하는 커패시턴스 성분에 비하여 상기 기생 커패시턴스 값이 큰 경우에는, 터치 동작에 의하여 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 변화하더라도, 이를 센싱하는 감도가 낮아지게 된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 센싱 유닛(SU)은 기생 커패시턴스 성분을 포함하여 기본 커패시턴스 성분(Cb)을 가지며, 손가락 또는 터치 펜 등의 물체의 근접 또는 접촉에 의하여 그 커패시턴스 값이 변화하게 된다. 일예로서, 센싱 유닛 상에 도전 물질(conductive object)이 근접하거나 접촉하는 경우에는 센싱 유닛의 커패시턴스 값이 증가하게 된다. 도 2b의 A 구간은 도전 물질이 접촉하지 않은 상태로서, 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 Cb 값을 가질 수 있다. 도 2b의 B 구간은 도전 물질이 센싱 유닛에 접촉한 경우를 나타내며, C 구간은 도전 물질이 센싱 유닛에 근접하는 경우를 나타낸다. 도시된 바와 같이 도전 물질이 센싱 유닛에 접촉한 경우 커패시턴스 값의 상승량(Csig)이 커지게 되며, 도전 물질이 센싱 유닛에 근접한 경우 커패시턴스 값의 상승량(Csig')은 상대적으로 작아질 수 있다.
한편, 도 2c에 도시된 바와 같이 다양한 노이즈가 존재하는 경우에는 커패시턴스 값에 노이즈 성분이 큰 영향을 미칠 수 있게 되고, 따라서 프로세서 또는 컨트롤러(미도시)는 증가 또는 감소된 커패시턴스 값만으로는 터치 물체의 터치 여부 및 터치 위치를 정확하게 판단할 수 없게 되며, 그 결과 터치 스크린 장치의 센싱 감도가 매우 저하될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다. 상기 터치 콘트롤러(110)의 동작을 나타내기 위하여, 디스플레이 패널에 화상을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로(120)와, 상기 터치 콘트롤러(110)의 전체적인 동작을 제어하는 호스트 콘트롤러(130)가 함께 도시된다.
도시된 바와 같이 터치 콘트롤러(110)는 신호 프로세서(111) 및 터치 데이터 발생부(112)를 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동 회로(120)는 디스플레이 패널 상에 화상을 구현하기 위한 타이밍 콘트롤러(121), 게이트 드라이버(122) 및 소스 드라이버(123)를 구비할 수 있다.
신호 프로세서(111)는 터치 스크린 동작과 관련하여 터치 콘트롤러(110) 내부의 회로의 전체적인 제어 동작을 수행한다. 또한 터치 데이터 발생부(112)는 센싱 라인을 통하여 복수의 센싱 유닛들(SU)과 전기적으로 연결되며, 터치 동작에 의한 센싱 유닛들(SU)의 커패시턴스 변화를 센싱함에 의하여 센싱 신호를 발생한다. 또한 상기 발생된 센싱 신호를 처리함에 의하여 터치 데이터(data)를 발생하여 출력한다. 도시된 신호 프로세서(111) 또는 호스트 콘트롤러(130)는 상기 터치 데이터(data)에 기반하여 소정의 논리 연산을 수행함으로써, 터치 스크린 상에 터치 동 작이 수행되었는지 여부와 터치 동작이 수행된 위치를 판별한다.
한편, 터치 콘트롤러(110)는, 디스플레이 패널(미도시)을 구동하기 위해 사용되는 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신하고, 이를 터치 데이터(data)를 발생하기 위한 동작에 사용할 수 있다. 타이밍 정보(Timing info)는 디스플레이 구동 회로(120) 내의 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생될 수 있으며, 또한 상기 타이밍 정보(Timing info)는 호스트 콘트롤러(130)에서 직접 발생될 수도 있다. 도 3에서는 상기 타이밍 정보(Timing info)가 타이밍 콘트롤러(121)에 의해 발생하며, 터치 콘트롤러(110)가 타이밍 콘트롤러(121)로부터 상기 타이밍 정보(Timing info)를 수신하는 일예를 나타낸다. 신호 프로세서(111)는 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신하고, 이에 기반하는 제어신호(ctrl)를 터치 데이터 발생부(112)로 제공한다.
상기 제어신호(ctrl)는 상기 타이밍 정보(Timing info)의 파형에 기반하여 발생된다. 상기 제어신호(ctrl)는 타이밍 콘트롤러(121)에서 직접 발생되어 신호 프로세서(111)로 제공될 수 있으며, 또는 신호 프로세서(111)가 타이밍 콘트롤러(121)에서 제공된 타이밍 정보(Timing info)를 이용하여 발생될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 호스트 콘트롤러(130)는 타이밍 정보(Timing info)를 직접 발생할 수도 있는데, 이와 유사하게 상기 제어신호(ctrl) 또한 호스트 콘트롤러(130)로부터 직접 발생되어 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수도 있다. 호스트 콘트롤러(130)가 제어신호(ctrl)를 발생하는 경우, 상기 제어신호(ctrl)는 신호 프로세서(111)로 제공되어도 무방하며 또한 터치 데이터 발생부(112)로 직접 제공되어 도 무방하다. 이하의 설명에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 신호 프로세서(111)가 제어신호(ctrl)를 발생하는 것으로 가정하여 설명한다.
타이밍 콘트롤러(121)는 디스플레이 동작의 타이밍을 조절하기 위한 적어도 하나의 신호를 발생하며, 일예로서 타이밍 콘트롤러(121)는 외부 호스트 콘트롤러(130)로부터 수직 동기신호(Vsync) 및 수평 동기신호(Hsync)를 직접 입력받거나, 또는 외부 호스트 콘트롤러(130)로부터 제공되는 데이터 인에이블 신호(미도시) 등에 기반하여 상기 수직 동기신호(Vsync) 및 수평 동기신호(Hsync)를 발생할 수 있다. 또한 적어도 하나의 타이밍 신호를 발생하여 공통 전극 전압(일예로서 VCOM 전압) 및 게이트 라인 신호의 발생 등을 제어할 수 있다.
신호 프로세서(111)는, 타이밍 콘트롤러(121)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)에 기반하는 제어신호(ctrl)를 발생하며, 상기 제어신호(ctrl)를 터치 데이터 발생부(112)를 제공하여 터치 데이터(data)의 발생 타이밍을 제어한다. 즉, 디스플레이 패널 상으로 제공되는 전압(일예로서, 상판으로 제공되는 공통 전극 전압)이 변동하는 경우 센싱 신호에 노이즈가 발생될 수 있으므로, 상기 터치 데이터(data)의 발생 타이밍이 디스플레이 패널 상으로 제공되는 전압이 안정한 구간에서 수행되도록 제어한다.
한편, 상술한 바와 같은 터치 스크린 동작을 위한 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 패널에 화상을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로(120)는 동일한 칩으로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 터치 콘트롤러(110)가 디스플레이 구동 회로(120)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보를 수신하여 이에 동기되는 동 작을 수행하므로, 동일 칩 내에 구비되는 배선을 통하여 상기 타이밍 정보를 수신하는 것이 바람직하다.
도 4a,b는 도 3의 터치 데이터(data)를 발생하는 다양한 예를 나타내는 블록도이다. 도 4a는 터치 콘트롤러(110)가 호스트 콘트롤러(130)로부터 직접 타이밍과 관련된 정보(control/timing)를 수신하는 일예를 나타낸다. 이 경우, 타이밍 콘트롤러(121)는 호스트 콘트롤러(130)로부터의 정보(control/timing)에 기반하여 상기 타이밍 정보(Timing info)를 발생하고 이를 터치 콘트롤러(110)로 제공하는 동작이 생략되어도 무방하다. 신호 프로세서(111)는 호스트 콘트롤러(130)로부터 타이밍과 관련된 정보(control/timing)를 수신하고, 이에 기반하여 제어신호(ctrl)를 발생하고 이를 터치 데이터 발생부(112)로 제공한다.
도 4b는 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보와 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보를 멀티플렉싱하고, 이에 따른 정보를 타이밍 정보(Timing info)로서 터치 콘트롤러(110)로 제공하는 일예를 나타낸다. 이를 위하여, 도 4b에 도시된 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 구동 회로(120) 사이에는 신호를 선택적으로 출력하는 선택부(130)가 배치될 수 있다. 일예로서, 상기 선택부(130)는 멀티플렉서(MUX)로 구현될 수 있다. 선택부(130)는 터치 콘트롤러(110)와 디스플레이 구동 회로(120) 사이에 배치되어도 무방하고, 또는 터치 콘트롤러(110) 내의 신호 프로세서(111)의 전단에 배치되어도 무방하다. 상기 선택부(130)는, 소정의 제어신호(미도시)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보 또는 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보를 선택적으로 출력한다. 이 경우, 만약 디스플레 이 구동 회로(120)가 정상 모드에서 동작한다면 타이밍 콘트롤러(121)로부터 발생되는 정보가 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수 있다. 반대로, 상기 디스플레이 구동 회로(120)가 파워 다운 모드(일예로서, 슬립 모드)인 경우에는, 호스트 콘트롤러(130)로부터 발생되는 정보가 터치 콘트롤러(110)로 제공될 수 있다.
도 5a,b는 도 3의 제어신호(ctrl)를 발생하는 일예을 나타내기 위한 파형도이다. 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 수직 동기신호(Vsync)의 소정 구간 이후 수평 동기신호(Hsync)가 순차적으로 활성화된다. 또한 상기 수평 동기신호(Hsync)의 활성화에 동기하여 공통 전극 전압(일예로서 VCOM 전압)의 레벨이 천이한다. 제어신호(ctrl)는 상기와 같은 디스플레이 패널을 구동하기 위한 타이밍 정보(일예로서, 수직 또는 수평 동기신호, 공통 전극 전압을 발생하기 위한 타이밍 정보, DotCLK 정보)들 중 하나 이상을 이용하여 발생될 수 있다. 상기 제어신호(ctrl)의 활성화 타이밍에 동기하여 터치 데이터(data)의 발생 타이밍이 제어되므로, 디스플레이 패널로 제공되는 전압의 변동에 의한 상기 터치 데이터(data)의 노이즈 발생을 감소시킨다.
도 5b는 제어신호의 발생 타이밍을 나타내는 다른 예를 나타내는 파형도이다. 도시된 바와 같이 수직 동기신호(Vsync)의 전후로 수평 동기신호가 활성화되지 않는 포치(porch) 구간이 존재하는데, 상기 포치 구간 동안 디스플레이 패널로 제공되는 공통전극의 전압이 변동하지 않도록 한다. 이 경우 상기 제어신호(ctrl)의 활성화 타이밍을 상기 수직 동기신호(Vsync)의 포치 구간에 포함되도록 하면, 디스플레이 패널로 제공되는 전압의 변동에 의해 발생되는 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 6a은 도 3의 터치 데이터 발생부(112)의 일 구현예를 나타내는 블록도이다. 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 터치 데이터 발생부(112)는, 전압 독출 회로(voltage reading circuit, 112_1), 증폭 회로(amplifying circuit, 112_2), 적분 회로(integrating citcuit, 112_3), 및 아날로그-디지털 변환 회로(analog-digital converting circuit, 112_4)를 포함할 수 있다.
상기 전압 독출 회로(112_1)는 터치스크린 패널에 포함된 다수의 센싱 라인들에 연결된 다수의 센싱 유닛들 각각으로부터 출력되는 전압(Vread)을 독출할 수 있다. 또한 상기 증폭 회로(112_2)는 상기 전압 독출 회로(20)에서 독출된 전압(Vread)을 증폭하여 출력할 수 있다. 상기 증폭 회로(112_2)는 상기 전압 독출 회로(112_1)에서 출력된 전압(Vread)을 증폭함으로써 센싱 유닛의 커패시턴스의 변화를 센싱할 수 있도록 할 수 있으며, 증폭된 전압(Vout)은 다음 블록인 적분 회로(112_3)로 전송될 수 있다. 또한, 상기 증폭 회로(112_2)는 증폭 동작을 수행하기 위한 적어도 하나의 증폭기(amplifier)를 포함할 수 있으며, 상기 증폭기는 다수의 센싱 라인들 각각에 연결되는 다수의 증폭기들을 포함할 수 있다. 또는, 실시예에 따라, 상기 증폭기가 복수의 센싱 라인과 스위칭 가능하게 연결되어 하나의 증폭기가 복수의 센싱 라인들에 공유되도록 본 발명의 실시예에 따른 증폭 회로(112_2)가 구성될 수도 있다.
상기 적분 회로(112_3)는 상기 증폭 회로(112_2)에서 출력된 전압(Vout)을 적분할 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 증폭 회로(112_2)에서 출력된 전압(Vout)에는 다수의 노이즈 성분이 포함될 수 있고, 상기 적분 회로(112_3)에서 상기 전 압(Vout)을 적분함으로써 노이즈 성분이 효과적으로 제거될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 적분 회로(112_3)는, 입력 신호를 수신하여 수신된 상기 입력 신호를 적분하여 출력할 수 있는 임의의 회로들을 모두 포함할 수 있으며, 또한 상기 적분 회로(112_3)는 스위치드 커패시터 적분기(switched capacitor integrator)나 Gm-C 적분기를 포함하여 다양한 적분기들 중 어느 하나가 사용되어도 무방하다.
상기 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)는 상기 적분 회로(112_3)에서 출력된 아날로그 전압(VADC_IN)을 디지털 신호인 터치 데이터(data)로 변환할 수 있다. 상기 터치 데이터(data)는 터치 컨트롤러 내에 구비된 신호 프로세서로 제공될 수 있고, 또는 상기 터치 컨트롤러 외부의 호스트 콘트롤러로 제공될 수도 있다. 상기 터치 데이터(data)의 연산 처리에 의하여 터치 스크린 패널 상의 터치 동작 여부 및 터치 위치가 판단될 수 있다.
한편, 도 6b는 도 6a의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 회로도이다. 도 6b에서는 적분 회로(112_3)로서 스위치드 커패시터 적분 회로를 이용하는 실시예를 도시하고 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 적분 회로(112_3) Gm-C 적분 회로가 이용되어도 무방하다.
전압 독출회로(112_1)는, 상기 다수의 센싱 유닛들로부터의 전압 변화를 센싱하기 위하여 상기 다수의 센싱 유닛들 각각과의 연결을 제어하기 위한 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다수의 센싱 유닛들은 도 6b에 도시된 바와 같이 하나의 구동 회로(112_11)를 공유할 수 있고, 또는 실시예에 따라 상기 전압 독출 회로(112_1)는 상기 다수의 센싱 유닛들 각각에 연결되는 다 수의 구동 회로들을 포함할 수도 있다. 도시된 커패시터스 성분 Csig는 센싱 유닛의 커패시턴스 변화량을 나타내며, 또한 도시된 커패시터스 성분 Cb는 기생 커패시턴스 성분을 포함하는 전체 커패시턴스 성분을 나타낸다.
도 6b에 도시된 바와 같이 하나의 구동 회로(112_11)가 공유되는 실시예에서, 각 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압(Vread)이 순차적으로 독출될 수 있다. 예컨대, 제1 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압이 제1 스위치(SW1)의 스위칭 동작에 의해 독출될 때, 나머지의 센싱 유닛은 제2 스위치(SW2) 내지 제n 스위치(SWn)의 스위칭 동작에 의해 상기 구동 회로(112_11)에 접속되어 구동될 수 있다. 유사하게, 그 이후에는 제2 센싱 유닛으로부터 출력되는 전압만이 독출되고, 나머지 센싱 유닛들은 상기 구동 회로에 의해 구동될 수 있다.
또한, 상기 구동 회로(112_11)는 소정의 주파수를 갖는 입력 신호(Vin)를 이용하여 각 센싱 유닛을 구동할 수 있고, 상기 입력 신호(Vin)는 일정한 주기를 갖는 구형파(square wave) 또는 정현파(sinusoidal wave)일 수 있으며, 상기 입력 신호(Vin)의 레벨 또는 주파수는 실시예에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 구동 회로(112_11)는 다수의 센싱 유닛들을 동시에 구동할 수 있어야 하기 때문에 큰 크기의 부하를 구동할 수 있는 연산 증폭기를 포함하는 것이 바람직하다.
도 6c는 도 6b의 입력 신호(Vin) 및 스위치들(SW1 내지 SWn)의 턴온 타이밍을 나타내는 도면이다. 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 상기 입력 신호(Vin)는 구형파 또는 정현파일 수 있으며 도 6c는 상기 입력 신호(Vin)로서 구형파를 예시한다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 입력 신호(Vin)는 소정의 상승 시간(rising time)과 소정의 하강 시간(falling time)을 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)은 상기 다수의 센싱 유닛들로부터 출력되는 전압을 순차적으로 독출하도록 스위칭될 수 있다. 따라서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn)은 서로 중첩되는 구간 없이 순차적으로 턴온될 수 있다. 또한, 다수의 스위치들(SW1 내지 SWn) 각각이 턴온 상태를 유지하는 시간은 상기 입력 신호(Vin)의 주기보다 더 크거나 또는 동일할 수 있다.
한편, 도 6b에 도시된 바와 같이, 증폭 회로(112_2)는 증폭 동작을 수행하기 위한 증폭부(112_21)을 포함하며, 상기 증폭부(112_21)는 적어도 하나의 연산 증폭기(AMP1)를 포함할 수 있다. 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)으로는 센싱 라인을 통하여 센싱 유닛에 연결되어 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱할 수 있다. 상기한 바와 같이, 센싱 유닛의 커패시턴스 값은 터치스크린 패널 자체의 커패시턴스 성분(Cb)과 터치 동작에 의한 커패시턴스 성분(Csig)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)으로는 소정의 주파수를 갖는 입력 신호(Vin)가 제공될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 입력 신호(Vin)는 일정한 주기를 갖는 구형파 또는 정현파일 수 있으며 입력 신호(Vin)의 레벨 또는 주파수는 실시예에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 입력 신호(Vin)의 주파수는 하이 패스 필터링(high-pass filtering) 특성을 나타내는 연산 증폭기(AMP1)의 통과 대역(pass band) 내의 주파수 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)과 출 력단 사이에는 커패시터(Cf)가 연결될 수 있으며, 상기 커패시터(Cf)와 병렬로 소정의 저항(Rf)이 더 연결될 수 있다. 도 6b에 도시된 회로의 구성에 의하여 상기 증폭부(112_21)는 소정의 전압 이득(voltage gain)을 갖는 하이패스 필터로 동작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 증폭 회로(112_2)는 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)을 상쇄시키기 위한 커패시터(Cq)를 더 포함할 수 있으며, 상기 커패시터(Cq)는 센싱 라인과 연산 증폭기(AMP1)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
상기 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)의 극성과 상기 커패시터(Cq)의 극성을 반대로 설정함으로써 상기 터치스크린 패널의 커패시턴스 성분(Cb)에 의한 효과를 상쇄시킬 수 있고, 따라서 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치의 센싱 감도가 향상될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 증폭 회로(112_2)는 상기 커패시터(Cq)의 일 전극의 전압을 조절하기 위한 전압 조절 회로(111_22)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전압 조절 회로(111_22)는 입력 신호(Vin), 공통 전압(Vcm), 저항들(Rq1 및 Rq2) 및 증폭기(AMP2)를 이용하여 구현될 수 있으며, 소정의 전압(Vq)을 출력할 수 있다. 이에 따른 증폭 회로(112_2)는 센싱 유닛의 커패시턴스 변화에 응답하여 서로 다른 전압 레벨을 갖는 출력 신호(Vout)를 출력할 수 있다. 상기 출력 신호(Vout)는 다음의 식으로 구해질 수 있다.
Figure 112009063884462-pat00001
만약, 상기와 같은 수학식에서 커패시턴스 성분(Cb)가 완전하게 상쇄된 경우, 즉,
Figure 112009063884462-pat00002
의 관계가 성립하는 경우에는 상기 센싱 신호(Vout)과 입력 신호(Vin)와의 관계는 다음과 같이 정리된다.
Figure 112009063884462-pat00003
또한, 터치스크린 패널에 터치 물체가 터치된 경우에는 상기 터치스크린 패널과 터치 물체 사이의 커패시턴스 성분(Csig)이 소정의 크기를 갖게 되어, 이에 대응하는 센싱 신호(Vout)의 전압 레벨이 변화할 수 있다. 상기 연산 증폭기(AMP1)는 센싱 유닛의 커패시턴스 값에 대응하는 센싱 신호(Vout)를 아날로그적으로 출력할 수 있고, 터치 동작에 따른 센싱 신호(Vout)의 전압 변화를 감지함으로써 터치스크린 패널 상의 터치 동작 유무 및 터치 위치가 판단될 수 있다.
한편, 증폭 회로(112_2)에 의해 출력되는 센싱 신호(Vout)에는 노이즈가 발생할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러에 구비되는 적분 회로(112_3)는 상기 노이즈에 의한 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 일반적으로 노이즈는 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖기 때문에 일정 구간 동안에서의 노이즈 성분의 평균은 0이 될 수 있다. 따라서, 노이즈 성분이 포함된 출력 전압(Vout)은 소정의 적분 회로에 의해 노이즈가 효율적으로 제거될 수 있다.
도 6b에 도시된 적분 회로(112_3)는 스위치드 커패시터 적분 회로의 일예로서, 상기 적분 회로(112_3)가 터치 콘트롤러(110) 내에 구비되는 경우의 동작은 다음과 같다.
상기 적분 회로(112_3)는 적분 동작을 수행하기 위한 연산 증폭기(AMP3)를 포함할 수 있고, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)과 출력단 사이에는 커패시터(C2)가 연결될 수 있으며 상기 커패시터(C2)와 병렬로 소정의 스위치(RST)가 연결될 수 있다.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)에는 공통 전압(Vcm)이 제공될 수 있으며, 상기 공통 전압(Vcm)은 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 중간 입력 레벨 값에 대응할 수 있다.
또한, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)에는 다수의 스위치들(φ1, φ2)과 커패시터(C1) 등이 연결될 수 있다. 상기 스위치들(φ1, φ2)의 스위칭 동작과 상기 커패시터(C1)의 차지 동작에 기초하여 적분 동작이 수행될 수 있다. 증폭 회로(112_2)로부터의 출력 전압(Vout)은 소정의 버퍼를 거쳐 적분 회로(112_3)의 내부로 제공될 수 있다.
도 6d는 도 6b의 터치 콘트롤러(110)로 제공되는 각종 신호들의 특성을 나타내는 파형도이다. 공통 전압(Vcm)은 일정한 레벨을 가지며 제공될 수 있으며, 입력 신호(Vin) 및 커패시터(Cq)로 제공되는 전압 신호(Vq)는 상기 공통 전압(Vcm)을 중심으로 하며 소정의 주파수를 가질 수 있다. 일예로서, 상기 입력 신호(Vin) 및 전압 신호(Vq)가 수평 동기신호(HSYNC)에 동기하여 발생하는 일예가 도 6d에 도시된 다. 전압 신호(Vq)는 증폭기(AMP2)에 연결되는 저항들(Rq1, Rq2)의 값에 의해 조절될 수 있으며, 바람직하게는 상기 전압 신호(Vq)의 레벨을 조절하여 센싱 유닛의 커패시턴스 성분(Cb)의 영향이 감소되도록 한다.
도 6e는 도 6b의 적분 회로(112_3)의 동작을 나타내기 위한 타이밍도이다. 도 6e에 도시된 바와 같이 두 개의 스위치들(φ1)이 동일하게 제어될 수 있으며, 나머지 스위치들(φ2)이 동일하게 제어될 수 있다.
먼저, t1의 시간에서 스위치들(φ1)이 턴온 되고, 따라서 상기 커패시터(C1)에 상기 입력 신호(Vin)와 상기 출력 전압(Vout)과의 차이가 차지(charge)될 수 있다.
상기 커패시터(C1)에 소정의 전압이 차지된 상태에서, t2의 시간에서 스위치들(φ1)이 턴오프되고, 나머지 스위치들(φ2)이 턴온 될 수 있다. 이 경우, 상기 연산 증폭기(AMP3)의 제1 입력단(예컨대, 네거티브 입력단)의 전압이 제2 입력단(예컨대, 포지티브 입력단)의 전압을 추종하기 위해 상기 연산 증폭기(AMP3)의 적분 동작이 수행될 수 있고, 따라서 상기 출력 전압(Vout)과 상기 입력 신호(Vin)의 상대 크기에 따라 적분 전압(VADC_IN)이 증가하거나 또는 감소될 수 있다. 출력 전압(Vout) 전체를 적분할 경우 적분 값이 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 동적 범위(dynamic range)를 벗어날 수도 있으므로, 본 발명에 따른 실시예에서는 도 6b에 도시된 바와 같이 (Vout-Vin)에 상응하는 전압을 시간에 따라 적분할 수 있다. 따라서, (Vout-Vin)의 적분 값이 상기 공통 전압(Vcm)을 기준으로 위/아래로 출력될 수 있다. 즉, 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 입력 신호가 상기 공통 전 압(Vcm)을 기준으로 위/아래로 설정됨으로써 상기 아날로그-디지털 변환 회로(112_4)의 출력을 평균화(averaging)할 수 있고, 따라서 저주파수의 노이즈가 효과적으로 제거될 수 있다. 도 6f는 적분 회로(112_3)의 적분 전압(VADC_IN)을 나타낸 그래프로서, 도 6f에 도시된 바와 같이 상기 적분 전압(VADC_IN)은 공통 전압(Vcm)을 기준으로 위/아래의 레벨을 갖도록 출력될 수 있다. 예컨대, 출력 전압(Vout)이 입력 신호(Vin)보다 큰 경우에는 상기 적분 전압(VADC_IN)이 상기 공통 전압(Vcm)보다 더 클 수 있으며, 출력 전압(Vout)이 입력 신호(Vin)보다 작은 경우에는 상기 적분 전압(VADC_IN)이 상기 공통 전압(Vcm)보다 더 작을 수 있다. 또한, 도 6f에 도시된 바와 같이 상기 적분 전압(VADC_IN)에는 노이즈에 의한 효과가 전혀 나타나지 않게 되고, 따라서 컨트롤러(미도시)는 적절한 임계값을 설정함으로써 터치스크린 패널에서의 터치 여부를 용이하게 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러(200)는 터치 데이터를 발생하기 위한 동작을 수행하는 블록들을 구비하며, 그 일예로서 전압 독출회로(211_1), 제1 증폭회로(211_2), 제1 안티 앨리어싱 필터(Anti Aliasing Filter, 211_3), 적분회로(211_4) 및 ADC(211_5)가 터치 콘트롤러(200) 내에 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 증폭회로(211_2)와 동일 또는 유사한 특성을 갖는 제2 증폭회로(211_6) 및 상기 제1 AAF(211_3)와 동일 또는 유사한 특성을 갖는 제2 AAF(211_7)가 상기 터치 콘트롤러(200) 내에 더 구비될 수 있다. 상기 제1 증폭회로(211_2), 제1 안티 앨리 어싱 필터(Anti Aliasing Filter, 211_3)를 통하여 메인 신호 경로가 형성되며, 상기 제2 증폭회로(211_6) 및 제2 AAF(211_7)를 통하여 서브 신호 경로가 형성된다.
센싱 유닛의 커패시턴스가 변화하는 경우, 이에 대응하는 출력전압이 전압 독출회로(211_1) 및 제1 증폭회로(211_2)를 통하여 발생된다. 제1 증폭회로(211_2)에서 발생된 출력 전압은 제1 AAF(211_3)를 통과할 수 있다. ADC(211_5)로부터 발생되는 터치 데이터(data)는 그 이후의 처리 동작에서 디지털 필터(211_8)를 거칠 수 있는데, 상기 디지털 필터를 거치기 전에 안티 앨리어싱 필터를 통과하여 고주파수 성분을 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 제1 AAF(211_3)가 제1 증폭회로(211_2)와 적분회로(211_4) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 다수의 센싱 유닛들의 커패시턴스 변화에 따른 신호는 순차적으로 전압 독출회로(211_1)로 제공되는데, 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하기 위해서는, 각 센싱 유닛에 대응하여 특정 주파수를 갖는 펄스 신호를 전압 독출회로(211_1)로 입력한다. 또한 제1 AAF(211_3)의 출력에서 실제 신호성분만을 추출하기 위하여 제2 증폭회로(211_6) 및 제2 AAF(211_7)가 상기 터치 콘트롤러(200) 내에 더 구비된다. 그리고, 제1 증폭회로(211_2)로 제공되는 펄스신호와 동일한 위상의 펄스신호가 제2 증폭회로(211_6)에 제공된다. 도시되지는 않았으나, 제1 증폭회로(211_2)에 구비되는 증폭기의 하나의 입력단으로는 센싱 유닛으로부터의 전압이 제공되는 반면에, 제2 증폭회로(211_6)에 구비되는 증폭기의 하나의 입력단은 그 출력단과 서로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 제1 AAF(211_3)의 출력과 제2 AAF(211_7)의 출력은 소정의 감산기에 의하여 감산된다. 이에 따라, 실제 신호에 해당하는 성분만이 적분회로(211_4)로 제공된다.
한편, 도 7의 터치 콘트롤러(200) 내의 각종 회로 블록들로 제공되는 펄스 신호들의 주파수는, 디스플레이 동작 중의 주파수 간섭을 최소화하기 위해 디스플레이의 라인 스캔 주파수에 동기시킬 수 있다. 일예로서, 전압 독출회로(211_1)로 제공되는 입력 신호(Vin)가 제1 증폭회로(211_2), 제2 증폭회로(211_6) 및 적분회로(211_4) 등에 제공될 수 있다. 또는, 상기 입력 신호(Vin)와 동일 또는 유사한 위상을 가지며 서로 다른 진폭을 갖는 전압 신호가 제1 증폭회로(211_2), 제2 증폭회로(211_6) 및 적분회로(211_4) 등에 제공되어도 무방하다.
도 8a은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 하나의 칩에 집적된 집적 IC를 나타내는 블록도이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 집적 IC(300)는 터치 콘트롤러로서 동작하는 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동회로로서 동작하는 디스플레이 구동부(330)를 구비한다. 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)를 하나의 반도체 칩에 집적함에 의하여 생산 비용을 절감할 수 있으며, 또한 터치 콘트롤러부(310)의 센싱 신호와 디스플레이 구동부(330)에서 발생되는 신호를 동기(Synchronous)시킴으로써, 터치 스크린 동작시 노이즈에 의한 영향을 감소시킬 수 있도록 한다.
터치 콘트롤러부(310)는 터치 스크린 동작을 위한 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 일예로서, 터치 콘트롤러부(310)는, 터치 데이터를 발생하기 위한 독출회로(311), 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 성분을 감소하기 위한 보상부(312), 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(313), 전원전압을 발생하기 위한 전 원전압 발생부(314), 메모리부(315), MCU(316), 저전력 발진신호를 발생하기 위한 발진기(318), 호스트 콘트롤러(400)와 신호를 송수신하기 위한 인터페이스부(319) 및 제어로직(320) 등을 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부(330)는, 디스플레이 동작을 위한 계조 데이터를 발생하는 소스 드라이버(331), 계조전압 발생부(332), 디스플레이 데이터를 저장하는 메모리(333), 타이밍 제어로직(334), 하나 이상의 전원전압을 발생하는 전원 발생부(335)를 구비할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부(330) 내의 전반적인 동작을 제어하거나 호스트 콘트롤러(400)와 인터페이스를 수행하기 위한 CPU 및 인터페이스부(336)를 포함할 수 있다.
터치 콘트롤러부(310)는 디스플레이 구동부(330)로부터 적어도 하나의 타이밍 정보(Timing info)를 수신할 수 있다. 일예로서 터치 콘트롤러부(310) 내의 제어로직(320)은 디스플레이 구동부(330) 내의 타이밍 제어로직(334)으로부터 디스플레이 출력신호와 동기(Synchronous)되는 다양한 타이밍 정보(일예로서, VSYCN, HSYCN, Dotclk 등)를 수신한다. 제어로직(320)은 상기 수신된 타이밍 정보들을 이용하여 터치 데이터의 발생 시점을 제어하기 위한 제어신호를 발생할 수 있다.
한편, 디스플레이 구동부(330) 또한 터치 콘트롤러부(310)로부터 적어도 하나의 정보를 수신할 수 있다. 일예로서, 디스플레이 구동부(330)가 터치 콘트롤러부(310)로부터 상태 신호(일예로서, 슬립 상태 신호 Sleep Status)를 수신하는 것이 도 8a에 도시되어 있다. 디스플레이 구동부(330)는 터치 콘트롤러부(310)로부터의 슬립 상태 신호를 입력받아, 이에 따른 동작을 수행한다. 만약, 터치 콘트롤러부(310)가 슬립 상태에 있다면 일정 기간 터치 동작이 수행되지 않고 있다는 것을 나타내므로, 이 경우 디스플레이 구동부(330)는 터치 콘트롤러부(310)로 타이밍 정보(Timing info)를 제공하는 동작을 중단할 수 있으며, 이에 의하여 상기 반도체 칩이 적용되는 기기(일예로서 모바일 기기)의 전력을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
또한 도 8a에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330) 각각은, 전원을 발생하는 회로블록, 소정의 데이터를 저장하기 위한 메모리, 및 각각의 블록의 기능을 제어하기 위한 제어 유닛 등이 구비된다. 이에 따라, 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)를 하나의 반도체 칩에 집적하는 경우, 상기 메모리, 전원 발생부, 및 제어 유닛 등은 터치 콘트롤러부(310)와 디스플레이 구동부(330)에 공통하게 사용되도록 구현될 수 있다.
도 8b는 도 8a의 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로 사이의 타이밍과 전원전압간의 관계를 나타내는 도면이다. 도 8b의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치를 구동하기 위한 반도체 칩(300)은 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부를 구비할 수 있으며, 상기 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부는 서로 타이밍 정보, 상태 정보 등의 적어도 하나의 정보를 서로 송수신할 수 있다. 또한 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부는 서로 전원전압을 제공하거나 수신할 수 있다. 도 8b에는 설명의 편의상 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 간략히 도시되었으며, 터치 콘트롤러부에 구비되는 AFE(Analog Front End)는 전압 독출회로, 증폭회로, 적분회로 및 ADC를 포함하는 블록일 수 있다. 본원의 일실시예에 따른 디스플레이 장치로서, 터치 콘트롤러부가 디스플레이 구동부로 슬립 상태 정보를 제공하 며, 또한 터치 콘트롤러부에서 사용되는 전원전압이 디스플레이 구동부로부터 제공되는 경우의 동작의 일예를 설명하면 다음과 같다.
도 8b의 (b)에 도시된 바와 같이, 화면이 꺼진 상태에서 터치 입력 또한 동작하지 않는 경우(TSC 및 Display가 모두 Sleep인 경우), 디스플레이 구동부는 터치 콘트롤러부로 전원전압이나 타이밍 정보의 제공을 차단한다. 이 경우, 디스플레이 구동부는 단지 그 내부의 레지스터의 상태만 종전 상태를 유지할 수 있다. 이 경우 전력소모를 최소로 할 수 있다.
한편, 터치 입력은 차단되고 디스플레이만 활성화된 경우(TSC가 Sleep 이고 Display가 Normal인 경우), 디스플레이 구동부는 자체 소비를 위해 전원전압을 생성하나, 터치 콘트롤러부는 전력을 소모하지 않으므로 상기 전원전압을 터치 콘트롤러부로 제공하지 않는다. 또한 디스플레이 구동부는 타이밍 정보를 터치 콘트롤러부로 제공하지 않는다.
한편, 터치 입력은 활성화되고 디스플레이는 비활성화된 경우(TSC가 Normal이고 Display가 Sleep 인 경우), 터치 입력이 활성화되었으므로 주기적으로 터치 동작이 수행되는지를 확인한다. 이 경우, 디스플레이 구동부는 저전력 모드로 동작하며 비활성화 상태를 유지한다. 그러나, 터치 동작의 확인여부를 위하여 디스플레이 구동부는 타이밍 정보와 터치 콘트롤러부에서 사용되는 전원전압을 발생하고, 이를 터치 콘트롤러부로 제공한다.
한편, 일반적인 경우로서 터치 입력 및 디스플레이가 모두 활성화된 경우(TSC 및 Display가 모두 Normal인 경우), 디스플레이 구동부는 타이밍 정보 및 전원전압을 생성하고, 생성된 타이밍 정보 및 전원전압을 터치 콘트롤러부로 제공한다.
상기와 같은 4 가지의 경우를 종합하면, 디스플레이 구동부의 전원전압 발생부는 터치 콘트롤러부나 디스플레이 구동부 중 적어도 하나가 활성화되면 전원전압을 발생할 수 있다. 또한 디스플레이 구동부의 제어로직은, 터치 콘트롤러부가 동작할 때만 타이밍 정보를 생성하고 이를 터치 콘트롤러부로 제공할 수 있다.
도 9a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널이 장착된 디스플레이 장치의 PCB 구조를 나타내는 도면이다. 도 9a,b,c,d에서는 터치 패널과 디스플레이 패널이 서로 구분되는 구조를 갖는 디스플레이 장치를 나타낸다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(700)는 윈도우 글라스(710), 터치 패널(720) 및 디스플레이 패널(740)을 구비할 수 있다. 또한 터치 패널(720)과 디스플레이 패널(740)의 사이에는 광학적 특성을 위해 편광판(730)이 더 배치될 수 있다.
윈도우 글라스(710)는 일반적으로 아크릴이나 강화유리 등의 소재로 제작되어, 외부 충격이나 반복적인 터치에 의한 긁힘으로부터 모듈을 보호한다. 터치 패널(720)은 유리기판이나 PET(Polyethylene Terephthlate) 필름 위에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 이용하여 전극을 패터닝하여 형성된다. 터치 스크린 콘트롤러(721)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 위에 COB(Chip on Board) 형태로 실장될 수 있으며, 각각의 전극으로부터의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 좌표를 추출하고 이를 호스트 콘트롤러로 제공한다. 디스플레이 패 널(740)은 일반적으로 상판과 하판으로 이루어진 두 장의 유리를 접합하여 형성된다. 또한 일반적으로 모바일용 디스플레이 패널에는 디스플레이 구동회로(741)가 COG(Chip on Glass) 형태로 부착된다.
도 9b는 본 발명의 디스플레이 장치의 또 다른 PCB 구조의 예를 나타낸다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 터치 콘트롤러(721)는 메인보드(760) 상에 배치될 수 있으며, FPCB를 통하여 터치 패널(720)과 터치 콘트롤러(721) 사이에 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 송수신될 수 있다. 반면에, 디스플레이 구동회로(741)는 도 15a에서와 같이 COG(Chip on Glass) 형태로 부착될 수 있다. 상기 디스플레이 구동회로(741)는 FPCB를 통하여 메인보드(760)와 연결될 수 있다. 즉, 터치 콘트롤러(721)와 디스플레이 구동회로(741)는 메인보드(760)를 통하여 각종 정보 및 신호를 서로 송수신할 수 있다.
도 9c는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 하나의 반도체 칩에 집적된 경우의 디스플레이 장치의 구조를 나타낸다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 장치(700)는 윈도우 글라스(710), 터치 패널(720), 편광판(730) 및 디스플레이 패널(740) 등을 구비할 수 있다. 특히, 반도체 칩(751)은 COG(Chip on Glass) 형태로 디스플레이 패널에 부착될 수 있다. 터치 패널(720)과 반도체 칩(751)은 FPCB를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9d는 도 9a,b,c의 디스플레이 장치의 패널 구조를 나타내는 도면이다. 도 9d에는 디스플레이 장치로서 OLED가 예시되어 있다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 센싱 유닛은 투명 전극(ITO(sensor))을 패터닝함에 의하여 형성될 수 있으며, 디스플 레이 패널과는 서로 구분되는 별도의 유리기판 상에 형성될 수 있다. 센싱 유닛이 형성된 유리기판은 소정의 에어갭 또는 레진(Air gap or resin)에 의해 윈도우 글래스와 구분될 수 있으며, 또한 디스플레이 패널을 구성하는 상판 및 하판 글래스와는 소정의 편광판을 기준으로 구분될 수 있다.
도 10a,b,c,d는 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 PCB 구조를 나타내는 도면이다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(800)는 윈도우 글라스(810), 디스플레이 패널(820) 및 편광판(830)을 구비할 수 있다. 특히, 터치 패널을 구현함에 있어서, 상기 터치 패널이 별도의 유리기판 상에 형성되는 것이 아니라, 상기 디스플레이 패널(820)의 상판에 투명 전극을 패턴함으로써 형성될 수 있다. 도 10a는 디스플레이 패널(820)의 상판에 다수의 센싱 유닛(SU)이 형성된 일예를 도시한다. 또한, 이와 같이 패널 구조가 형성되는 경우, 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 집적된 하나의 반도체 칩(821)이 바람직하게 적용될 수 있다.
하나의 반도체 칩(821)에 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동부가 집적되는 경우, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호(T_sig)와 외부 호스트로부터의 영상 데이터(I_data)가 상기 반도체 칩(821)으로 제공된다. 또한 반도체 칩(821)은 영상 데이터(I_data)를 처리하여, 실제 디스플레이 장치를 구동하기 위한 계조 데이터를 발생하고 이를 디스플레이 패널로 제공한다. 이를 위하여, 반도체 칩(821)은 터치 데이터(T_data)에 관련된 패드와 상기 영상 데이터(I_data) 및 계조 데이터(미도시)에 관련된 패드를 구비할 수 있다. 반도체 칩(821)은 터치 패널의 일측에 연결 되는 도전라인을 통하여 센싱 유닛으로부터의 전압 신호(T_sig)를 수신한다. 반도체 칩(821) 상에 패드들을 배치함에 있어서, 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 위치를 상기 전압 신호(T_sig)를 전달하기 위한 도전라인과 인접하는 위치에 배치시키는 것이 데이터의 노이즈 감소 측면에서 바람직하다. 도 10a에 도시되지는 않았으나, 디스플레이 패널로 계조 데이터를 제공하기 위한 도전라인이 상기 터치 데이터전압 신호(T_sig)를 전달하는 도전라인과 반대편에 위치하는 경우, 상기 계조 데이터를 제공하기 위한 패드 또한 상기 전압 신호(T_sig)를 수신하는 패드의 반대편에 위치하도록 배치시킬 수 있다.
한편, 도 10b는 도 10a의 디스플레이 장치와 대략 유사한 구조를 갖는 것으로서, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 FPCB를 통하여 반도체 칩(821)으로 제공되는 것이 아니라 도전 라인을 통해 직접 반도체 칩(821)으로 제공되는 일예를 나타낸다. 또한 도 10c의 디스플레이 장치(800) 또한 도 10a와 대략 유사한 구조를 가지나, 도 10c의 디스플레이 장치(800)는 센싱 유닛으로부터의 전압 신호가 반도체 칩(821)으로 전달되는 경로가 도 10a와 서로 다른 경우를 나타낸다. 이 경우, 반도체 칩(821)상에 배치되는 패드들 중, 센싱 유닛으로부터의 전압 신호를 수신하는 패드는 상기 도전 라인과 상대적으로 가까운 쪽에 위치하도록 구성한다.
도 10d은 도 10a,b,c의 디스플레이 장치의 패널 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치에서는 터치 패널과 디스플레이 패널을 효과적으로 일체화시킬 수 있다. 도 10d에는 디스플레이 장치로서 OLED가 예시되어 있다. 투명 전극(ITO(sensor))을 별도의 유리기판이나 PET 필름 위에 형성하는 것 이 아니라, 도 10d에 도시된 바와 같이 투명 전극(ITO(sensor))이 디스플레이 패널의 상판 위에 직접 형성된다. 이 경우, 터치 디스플레이 패널을 구현함에 있어서 비용과 모듈 두께 측면에서 유리하게 되나, 투명 전극(ITO(sensor))과 디스플레이 상판(Top Glass) 사이의 거리가 가까워짐에 따라, 센싱 유닛의 수직 기생 커패시턴스 성분이 증가하게 된다. 그러나, 앞서 설명된 본 발명의 일실시예에 따르면, 센싱 유닛의 수직 기생 커패시턴스 성분을 포함하여 전체 기생 커패시턴스 성분에 따른 영향이 감소되므로, 상기한 바와 같이 터치 패널과 디스플레이 패널을 효과적으로 일체화시킬 수 있다.
도 11a,b는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동회로부가 내장된 반도체 칩과 FPCB의 구조를 나타내는 도면이다. 반도체 칩은 터치 콘트롤러부에 관련된 신호를 송수신하기 위한 패드들과, 디스플레이 구동회로부에 관련된 신호를 송수신하기 위한 패드들을 구비한다. 상기 패드들은 FPCB의 연결단을 통하여 외부의 터치 패널, 디스플레이 패널, 호스트 콘트롤러 등과 전기적으로 연결될 수 있다. 반도체 칩 구현시 터치 콘트롤러부가 위치하는 영역과 디스플레이 구동회로부가 위치하는 영역이 구분될 수 있다. FPCB에 연결단을 배치함에 있어서, 터치 콘트롤러부에 관련된 신호와 연결되는 연결단과 디스플레이 구동회로부에 관련된 신호와 연결되는 연결단을 상기 반도체 칩의 패드들과 대응하도록 구분하여 배치할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩을 장착한 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다. 도 12의 (a)는 반도체 칩이 디스플레이 패널의 글라스(Glass)에 COG(Chip on Glass) 형태로 배 치된 일예를 나타내며, 도 12의 (b)는 반도체 칩이 디스플레이 패널의 필름(Film) 상에 COF(Chip on Film) 형태로 배치된 일예를 나타낸다. 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 서로 구분되는 칩으로 배치되는 경우에는, 터치 콘트롤러는 일반적으로 COF 형태로 배치되고 디스플레이 구동회로는 일반적으로 COG 형태로 배치될 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩은 상기 COG 및 COF 중 어느 하나로 배치되어도 무방하다.
도 13a,b는 본 발명에 따른 터치 콘트롤러(T/C)가 일반 액정 디스플레이 장치에 적용되는 일예를 나타내고 있다. 도 13a의 디스플레이 장치(900A)는, 화상을 디스플레이하기 위한 전체적인 타이밍을 제어하는 타이밍 콘트롤러(910A)와, 디스플레이 장치를 구동하기 위해 필요한 각종 전압을 발생하는 전압 생성부(920A)를 구비할 수 있다. 또한 상기 액정 디스플레이 장치(900A)는, 디스플레이 패널(950A)의 게이트 라인을 구동하기 위한 하나 이상의 게이트 드라이버(930A)와, 소스 라인을 구동하기 위한 하나 이상의 소스 드라이버(940A)를 구비할 수 있다. 터치 콘트롤러(T/C)는 상기 타이밍 콘트롤러(910A)로부터 타이밍 정보를 제공받을 수 있으며, 이에 따라 바람직하게는, 터치 콘트롤러(T/C)가 각각의 게이트 드라이버(930A) 또는 각각의 소스 드라이버(940A) 내에 구비될 수 있다. 도 13a는 그 일예로서 터치 콘트롤러(T/C)가 각각의 소스 드라이버(940A) 내에 구비되는 것이 도시된다. 타이밍 콘트롤러(910A)에서 소스 드라이버(940A)로 제공되는 타이밍 정보는, 소스 드라이버(940A) 내에 구비되는 터치 콘트롤러(T/C)로 동시에 제공될 수 있다. 터치 콘트롤러(T/C)는, 디스플레이 패널(950A)에 부착될 수 있는 터치 스크린 패널(미도 시)의 센싱 유닛의 커패시턴스 값을 감지하고, 타이밍 콘트롤러(910A)에서 제공되는 소정의 타이밍 정보를 이용하여 터치 데이터를 발생한다.
한편, 도 13b의 디스플레이 장치(900B)는, 터치 콘트롤러(T/C)가 타이밍 콘트롤러(910B) 내부에 구비되는 실시예를 나타낸다. 이 경우 터치 콘트롤러(T/C)는 타이밍 콘트롤러(910B) 내부에서 직접 타이밍 정보를 수신할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 터치 콘트롤러(T/C)는 디스플레이 패널(950B)에 부착될 수 있는 터치 스크린 패널과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하고 이에 따른 터치 데이터를 발생할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 터치 스크린 패널 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명에 적용되는 터치 스크린 패널의 센싱 유닛들에 발생되는 기생 커패시턴스 성분을 나타내는 블록도이다.
도 2b는 터치 동작에 따른 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2c는 터치 스크린 동작시 노이즈에 의한 영향을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 4a,b는 도 3의 터치 데이터를 발생하는 다양한 예를 나타내는 블록도이다.
도 5a,b는 도 3의 제어신호를 발생하는 일예을 나타내기 위한 파형도이다.
도 6a은 도 3의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.
도 6b는 도 6a의 터치 데이터 발생부의 일 구현예를 나타내는 회로도이다.
도 6c는 도 6b의 입력 신호 및 스위치들의 턴온 타이밍을 나타내는 도면이다.
도 6d는 도 6b의 터치 콘트롤러로 제공되는 각종 신호들의 특성을 나타내는 파형도이다.
도 6e는 도 6b의 적분 회로의 동작을 나타내기 위한 타이밍도이다.
도 6f는 도 6b의 적분 회로에서 발생되는 적분 전압(VADC_IN)을 나타낸 그래 프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 콘트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로가 하나의 칩에 집적된 집적 IC를 나타내는 블록도이다.
도 8b는 도 8a의 터치 콘트롤러와 디스플레이 구동회로 사이의 타이밍과 전원전압간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 패널이 장착된 디스플레이 장치의 PCB 구조를 나타내는 도면이다.
도 10a,b,c,d는 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체화시킨 경우의 PCB 구조를 나타내는 도면이다.
도 11a,b는 터치 콘트롤러부와 디스플레이 구동회로부가 내장된 반도체 칩과 FPCB의 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 콘트롤러 및 디스플레이 구동회로가 내장된 반도체 칩을 장착한 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 13a,b는 본 발명에 따른 터치 콘트롤러(T/C)가 일반 액정 디스플레이 장치에 적용되는 일예를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 터치 콘트롤러
111: 신호 프로세서
112: 터치 데이터 발생부
120: 디스플레이 구동회로
121: 타이밍 콘트롤러
122: 게이트 드라이버
123: 소스 드라이버
130: 호스트 콘트롤러

Claims (19)

  1. 터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부;
    외부의 호스트로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부; 및
    상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하고,
    상기 디스플레이 구동회로부와 상기 터치 콘트롤러부는 동일한 반도체 칩에 집적되고,
    상기 디스플레이 구동회로부는 상기 반도체 칩 내부의 배선을 통해 상기 터치 콘트롤러부로 적어도 하나의 타이밍 정보를 제공하고,
    상기 터치 콘트롤러부는 상기 반도체 칩 내부의 배선을 통해 상기 디스플레이 구동회로부로 적어도 하나의 상태 정보를 제공하며,
    상기 디스플레이 구동회로부는 상기 상태 정보에 기반하여 상기 터치 콘트롤러부에 대한 상기 적어도 하나의 타이밍 정보 또는 파워의 제공을 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동회로부는 상기 제1 타이밍 정보를 수신하고, 이를 이용하여 상기 화상의 구현과 관련된 적어도 하나의 제2 타이밍 정보를 발생하며,
    상기 터치 콘트롤러부는 상기 제1 및 제2 타이밍 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 터치 데이터를 발생하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 타이밍 정보 및 상기 제2 타이밍 정보를 수신하고, 제어신호에 응답하여 상기 제1 타이밍 정보 및 상기 제2 타이밍 정보 중 어느 하나를 상기 터치 콘트롤러부로 제공하는 멀티플렉서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 터치 콘트롤러부는,
    상기 센싱 유닛과 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 센싱하고, 센싱 결과에 따른 센싱 신호를 처리하여 터치 데이터를 발생하는 터치 데이터 발생부; 및
    상기 수신된 타이밍 정보에 기반하여 상기 터치 데이터의 발생 타이밍을 제어하고, 상기 터치 데이터를 수신하여 터치 동작의 유무를 판별하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 터치 콘트롤러부는,
    상기 센싱 유닛에 연결되며, 상기 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 및 터치 동작에 의한 커패시턴스 변화량에 대응하는 제1 전압 레벨을 갖는 제1 전압 신호를 발생하는 전압 독출회로;
    상기 제1 전압 신호 및 소정의 주파수를 갖는 입력신호를 수신하며, 상기 제1 전압 레벨 중 상기 기생 커패시턴스에 의한 성분을 제외한 제2 전압 레벨에 대하여 증폭 동작을 수행하고, 상기 증폭 동작에 따른 제2 전압 신호를 발생하는 제1 증폭 회로; 및
    상기 증폭 회로로부터 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 이를 적분하여 출력하는 적분회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 터치 콘트롤러부는,
    상기 제1 증폭 회로와 상기 적분회로 사이에 배치되며, 상기 제2 전압 신호에 대하여 아날로그 필터링 동작을 수행하는 제1 안티 앨리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 터치 콘트롤러부는,
    상기 입력신호를 수신하여 증폭 동작을 수행하여 제3 전압 신호를 발생하는 제2 증폭 회로;
    상기 제2 증폭 회로와 상기 적분회로 사이에 배치되며, 상기 제3 전압 신호에 대하여 아날로그 필터링 동작을 수행하는 제2 안티 앨리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter); 및
    상기 제1 안티 앨리어싱 필터 및 상기 제2 안티 앨리어싱 필터를 서로 감산하고, 그 감산 결과를 상기 적분 회로로 제공하는 감산기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 증폭 회로와 상기 제2 증폭 회로는 서로 그 증폭 동작의 특성이 동일하며,
    상기 제1 안티 앨리어싱 필터 및 상기 제2 안티 앨리어싱 필터는 서로 그 필 터링 동작의 특성이 동일한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터치 콘트롤러부는, 터치 스크린 동작이 소정 시간 이상 수행되지 않은 경우 슬립 상태임을 나타내는 슬립 상태 정보를 상기 디스플레이 구동회로부로 제공하며,
    상기 디스플레이 구동회로부는, 상기 슬립 상태 정보에 응답하여 상기 터치 콘트롤러부로 타이밍 정보를 제공하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 패널부는,
    제1 기판 및 제2 기판을 포함하고, 상기 디스플레이 구동회로부로부터의 영상 데이터에 대응하는 화상을 구현하는 디스플레이 패널; 및
    제3 기판을 포함하며, 상기 제3 기판 상에 상기 센싱 유닛이 형성된 터치 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 패널부는,
    상판 및 하판을 포함하고, 상기 디스플레이 구동회로부로부터의 영상 데이터에 대응하는 화상을 구현하는 디스플레이 패널을 포함하며,
    상기 센싱 유닛은 상기 디스플레이 패널의 상판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 칩과 상기 디스플레이 패널 사이의 영상 데이터를 전달하기 위한 제1 신호 전달 경로; 및
    상기 디스플레이 패널의 일측에 연결되고, 상기 반도체 칩과 상기 센싱 유닛을 연결하기 위한 제2 신호 전달 경로를 더 구비하고,
    상기 센싱 유닛으로부터의 신호를 수신하기 위한 상기 반도체 칩의 패드는, 상기 디스플레이 패널의 중심 부분을 기준으로 하여 상기 제2 신호 전달 경로와 동일한 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 복수의 센싱 라인을 통해 센싱 유닛과 연결되는 터치 콘트롤러에 있어서,
    상기 센싱 유닛에 연결되며, 상기 센싱 유닛의 기생 커패시턴스 및 터치 동작에 의한 커패시턴스 변화량에 대응하는 제1 전압 레벨을 갖는 제1 전압 신호를 발생하는 전압 독출회로;
    상기 제1 전압 신호 및 소정의 주파수를 갖는 입력신호를 수신하며, 상기 제1 전압 레벨 중 상기 기생 커패시턴스에 의한 성분을 제외한 제2 전압 레벨에 대하여 증폭 동작을 수행하고, 상기 증폭 동작에 따른 제2 전압 신호를 발생하는 제1 증폭 회로;
    상기 증폭 회로로부터 상기 제2 전압 신호를 수신하고, 이를 적분하여 출력하는 적분회로; 및
    상기 적분회로의 출력을 수신하여 이를 디지털 신호로 변환하여 터치 데이터를 발생하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 콘트롤러.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 증폭 회로와 상기 적분회로 사이에 배치되며, 상기 제2 전압 신호에 대하여 아날로그 필터링 동작을 수행하는 제1 안티 앨리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 콘트롤러.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 입력신호를 수신하여 증폭 동작을 수행하여 제3 전압 신호를 발생하는 제2 증폭 회로;
    상기 제2 증폭 회로와 상기 적분회로 사이에 배치되며, 상기 제3 전압 신호에 대하여 아날로그 필터링 동작을 수행하는 제2 안티 앨리어싱 필터(Anti-Aliasing Filter); 및
    상기 제1 안티 앨리어싱 필터 및 상기 제2 안티 앨리어싱 필터를 서로 감산하고, 그 감산 결과를 상기 적분 회로로 제공하는 감산기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 콘트롤러.
  18. 호스트 콘트롤러;
    터치 스크린 동작을 수행하기 위한 센싱 유닛들을 포함하는 패널부;
    상기 호스트 콘트롤러로부터 적어도 하나의 제1 타이밍 정보를 수신하며, 상기 패널부에 화상을 구현하기 위하여 영상 데이터를 발생하는 디스플레이 구동회로부; 및
    상기 센싱 유닛에 연결되어 상기 센싱 유닛의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 데이터를 발생하는 터치 콘트롤러부를 구비하고,
    상기 디스플레이 구동회로부와 상기 터치 콘트롤러부는 동일한 반도체 칩에 집적되고,
    상기 디스플레이 구동회로부는 상기 반도체 칩 내부의 배선을 통해 상기 터치 콘트롤러부로 적어도 하나의 타이밍 정보를 제공하고,
    상기 터치 콘트롤러부는 상기 반도체 칩 내부의 배선을 통해 상기 디스플레이 구동회로부로 적어도 하나의 상태 정보를 제공하며,
    상기 디스플레이 구동회로부는 상기 상태 정보에 기반하여 상기 터치 콘트롤러부에 대한 상기 적어도 하나의 타이밍 정보 또는 파워의 제공을 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동회로부는, 상기 제1 타이밍 정보를 수신하고 이를 이용하여 상기 화상의 구현과 관련된 적어도 하나의 제2 타이밍 정보를 발생하며,
    상기 제1 타이밍 정보 및 상기 제2 타이밍 정보를 수신하고, 제어신호에 응답하여 상기 제1 타이밍 정보 및 상기 제2 타이밍 정보 중 어느 하나를 상기 터치 콘트롤러부로 제공하는 멀티플렉서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
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