KR102089332B1

KR102089332B1 - 터치 센서를 갖는 표시장치

Info

Publication number: KR102089332B1
Application number: KR1020130131119A
Authority: KR
Inventors: 궁세민; 장수혁
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2020-03-16
Also published as: KR20150049924A

Abstract

본 발명은 호스트 시스템; 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터 인에이블 신호를 기준으로 내부 데이터 인에이블 신호를 생성하고, 내부 데이터 인에이블 신호를 기반으로 1 프레임기간을 하나 이상의 디스플레이 구동기간과 하나 이상의 터치 센서 구동기간으로 시분할하는 수직 동기신호를 출력하고, 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터신호를 출력하는 타이밍 제어부; 디스플레이 구동기간 동안 데이터신호에 대응하여 픽셀들의 데이터 전압이 충전되고, 터치 센서 구동기간 동안 터치 위치를 감지하기 위한 터치 센싱 데이터가 독출되도록 터치 센서들이 구동되는 표시패널; 및 터치 센서 구동기간 동안 터치 센서들을 구동하고 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 산출된 터치 위치의 좌표값 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 회로부를 포함하되, 타이밍 제어부는 데이터신호와 터치 센싱 데이터 간에 발생하는 크로스토크의 유무나 정도에 따른 보상 신호를 내부 데이터 인에이블 신호와 비동기하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공한다.

Description

터치 센서를 갖는 표시장치{Display having a touch sensor}

본 발명의 실시예는 터치 센서를 갖는 표시장치에 관한 것이다.

가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 사용자 입력 수단은 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 이에 따라, 최근 출시되는 표시장치는 다수의 터치 센서(또는 터치 스크린)를 갖는다.

터치 센서 중 하나인 정전 용량 방식은 서로 교차하는 신호 배선의 교차부에 형성된 상호 용량(mutual capacitance)으로 터치된 위치를 인식할 수 있다. 예컨대, 손가락이 정전 용량 방식의 터치 센서에 형성된 상호 용량의 전극 사이에 접근하면 그 전극 사이의 전계가 차단되어 상호 용량의 충전양이 낮아진다. 이렇듯, 정전 용량 방식의 터치 센서는 터치 전후의 상호 용량의 충전양 변화를 측정하여 터치를 인식할 수 있다.

정전 용량 방식 중에는 표시패널의 내부에 전극을 형성하거나 내부에 형성된 전극을 공유하는 인셀 터치(In Cell Touch) 방식이 있다. 인셀 터치 방식은 1 프레임기간을 하나 이상의 디스플레이 구동기간(또는 영상 표시기간)과 하나 이상의 터치 센서 구동기간(터치 센싱기간)으로 시분할하여 영상 표시와 터치 센싱을 병행한다.

그런데, 종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 디스플레이 구동기간과 터치 센서 구동기간 간의 간섭으로 디스플레이 터치 크로스토크(Display Touch Crosstalk)가 발생하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해, 종래에는 타이밍 제어부로부터 연산된 보상 데이터를 터치 회로부로 공급하고 보상하는 방식이 제안된 바 있다. 그런데, 종래 제안된 방식은 크로스토크 보상시 센싱 주파수 증가와 더불어 매 센싱 주기마다 보상 데이터를 연산하고 전송해야하므로 보상 데이터 연산 및 전송 시간도 증가시켜야 하는 등 고해상도로 갈수록 불리한바 이의 개선이 요구된다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 크로스토크 보상을 위한 보상 데이터의 전송 시점을 늦추어 보상 데이터 연산에 필요한 시간을 확보하고, 디지털 신호 처리 방식을 로직 연산 방식으로 대체하여 보상 데이터 전송 및 센싱 시점 조절을 위해 사용하였던 타이밍 제어부의 라인 메모리 사용량을 절감하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 호스트 시스템; 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터 인에이블 신호를 기준으로 내부 데이터 인에이블 신호를 생성하고, 내부 데이터 인에이블 신호를 기반으로 1 프레임기간을 하나 이상의 디스플레이 구동기간과 하나 이상의 터치 센서 구동기간으로 시분할하는 수직 동기신호를 출력하고, 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터신호를 출력하는 타이밍 제어부; 디스플레이 구동기간 동안 데이터신호에 대응하여 픽셀들의 데이터 전압이 충전되고, 터치 센서 구동기간 동안 터치 위치를 감지하기 위한 터치 센싱 데이터가 독출되도록 터치 센서들이 구동되는 표시패널; 및 터치 센서 구동기간 동안 터치 센서들을 구동하고 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 산출된 터치 위치의 좌표값 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 회로부를 포함하되, 타이밍 제어부는 데이터신호와 터치 센싱 데이터 간에 발생하는 크로스토크의 유무나 정도에 따른 보상 신호를 내부 데이터 인에이블 신호와 비동기하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공한다.

타이밍 제어부는 보상 신호보다 내부 데이터 인에이블 신호의 발생 시간이 빠르도록 데이터 인에이블 신호를 기준으로 내부 데이터 인에이블 신호를 변경할 수 있다.

타이밍 제어부는 라인 메모리를 더 포함하고, 타이밍 제어부는 라인 메모리를 이용하여 현재 프레임 데이터신호와 이전 프레임 데이터신호를 조합하고 터치 센서 구동기간마다 터치 센서들에 대한 보상 데이터를 연산하여 터치 회로부로 전송할 수 있다.

타이밍 제어부는 보상 데이터를 연산할 때 라인 메모리에 데이터를 쓰기 위한 라이트와 데이터를 불러들이기 위한 리드를 하나의 뱅크 내에서 일정 시간차를 두고 병행할 수 있다.

타이밍 제어부는 보상 데이터를 순차적으로 연산하고 터치 회로부로 전송하는 직렬처리 방식을 이용할 수 있다.

터치 회로부는 내부 캐시 메모리를 버퍼로 이용하여 터치 센싱 데이터를 1 프레임 단위로 처리할 수 있다.

본 발명은 크로스토크 보상을 위한 보상 데이터의 전송 시점을 늦출 수 있게 되므로, 보상 데이터 연산에 필요한 시간을 추가로 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 Tx 라인 방향의 크로스토크 보상 데이터를 동시에 연산하여 전송하는 병렬처리 방식(종래 기술)을 순차적으로 연산하여 전송하는 직렬처리 방식(본 발명)으로 변경할 수 있다. 또한, 본 발명은 크로스토크 보상을 위한 보상 데이터 전송 및 센싱 시점 조절을 위해 사용하였던 타이밍 제어부의 라인 메모리 사용량을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 고해상도 구현시 크로스토크 보상 연산 및 전송을 위한 시간 마진의 증가로 고속 연산에 사용하던 디지털 신호 처리 방식을 로직 연산 방식으로 대체가 가능하므로 디지털 신호 처리부를 삭제할 수 있다. 또한, 본 발명은 고속 연산용 디지털 신호 처리부를 삭제하므로 칩(Chip) 사이즈 최적화를 통한 양산 단가를 낮출 수 있다. 또한, 본 발명은 인셀 터치 방식과 같거나 유사한 시분할 방식을 사용하는 터치 센서를 갖는 표시장치는 물론 이와 유사한 장치에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시장치.
도 2는 디스플레이 구동기간과 터치 센서 구동기간의 시분할 구동 방법을 보여 주는 파형도.
도 3은 표시패널에 내장된 터치 센서의 구성을 나타낸 평면도.
도 4는 종래 기술에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도.
도 5는 종래 기술에 따른 라인 메모리의 사용 방식을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도.
도 7은 도 6의 일부를 확대한 파형 예시도.
도 8은 라인 메모리의 사용예를 나타낸 예시도.
도 9는 타이밍 제어부 및 터치 회로부의 메모리를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 메모리의 사용 방식을 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시장치이고, 도 2는 디스플레이 구동기간과 터치 센서 구동기간의 시분할 구동 방법을 보여 주는 파형도이며, 도 3은 표시패널에 내장된 터치 센서의 구성을 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시장치에는 호스트 시스템(100), 타이밍 제어부(120), 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(140), 터치 센서 구동부(150), 터치 센서 독출부(160), 터치 센서 제어부(170) 및 표시패널(110)이 포함된다.

호스트 시스템(100)은 외부로부터 공급된 데이터신호(DATA)와 더불어 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 출력한다. 호스트 시스템(100)은 터치 센서 제어부(170)와 연동하여 터치 센서 제어부(170)로부터 출력된 터치 위치의 좌표값이 지시하는 응용 프로그램 등을 실행하게 된다.

타이밍 제어부(120)는 호스트 시스템(100)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 스캔구동부(130) 및 데이터구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다. 스캔구동부(130)의 타이밍 제어신호에는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등이 포함된다. 데이터구동부(140)의 타이밍 제어신호에는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등이 포함된다.

타이밍 제어부(120)는 도 2와 같이 호스트 시스템(100)으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호(DE)를 기반으로 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)를 생성한다. 타이밍 제어부(120)는 도 2와 같이 수직 동기신호(Vsyc)와 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)를 기반으로 1 프레임기간을 하나 이상의 디스플레이 구동기간(DSP[n])(또는 영상 표시기간)과 하나 이상의 터치 센서 구동기간(TS[n])(터치 센싱기간)으로 시분할하는 수직 동기신호(Tsync)를 생성한다.

예컨대, 1 프레임기간이 1/60 초(16.67 msec)이면, 타이밍 제어부(120)는 대략 11 msec를 디스플레이 구동기간(DSP[n])으로 설정하고 그 기간 동안 스캔구동부(130) 및 데이터구동부(140)의 출력을 인에이블시켜 영상을 표시한다. 그리고 타이밍 제어부(120)는 5.67 msec를 터치 센서 구동기간(TS[n])으로 설정하고 그 기간 동안 터치 센서 구동부(150)와 터치 센서 독출부(160)를 구동하여 터치 위치를 검출한다.

한편, 타이밍 제어부(120)는 경우에 따라 터치 센서 구동부(150) 및 터치 센서 독출부(160)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성하고 이를 터치 센서 구동부(150) 및 터치 센서 독출부(160)에 공급할 수 있다. 이와 달리, 터치 센서 구동부(150) 및 터치 센서 독출부(160)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들은 터치 센서 제어부(170)에 의해 생성될 수도 있다.

스캔구동부(1304)는 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 게이트신호(또는 스캔펄스)를 공급한다. 게이트신호는 게이트 하이신호의 전압(이하 게이트 하이전압으로 기재함)과 게이트 로우신호의 전압(이하 게이트 로우전압으로 기재함) 사이에서 스윙하는 펄스로 생성된다. 스캔구동부(1304)는 디스플레이 구동기간(DSP[n]) 동안 게이트 하이전압을 출력하고 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 게이트 로우전압을 출력한다.

데이터구동부(140)는 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 데이터신호(또는 데이터전압)를 공급한다. 데이터구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(DATA)를 래치하고 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 디스플레이 구동기간(DSP[n]) 동안 아날로그 비디오 데이터신호(DATA)로 출력한다.

터치 센서 구동부(150)는 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 Tx라인들(T1 ~ Tj)에 구동 펄스를 순차적으로 공급하여 터치 센서들을 스캐닝한다. 구동 펄스의 전압은 2V~18V 사이의 전압으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

터치 센서 독출부(160)는 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 Rx라인들(R1 ~ Ri)에 터치 기준전압을 공급한다. 터치 기준전압은 직류전압으로 설정될 수 있다. 터치 센서 독출부(160)는 Rx라인들(R1 ~ Ri)을 통해 입력되는 터치 센서들의 아날로그 출력(상호 용량의 전압)을 증폭하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 터치 센서 제어부(170)에 공급한다.

터치 센서 제어부(170)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 터치 센서 독출부(160)로부터 공급된 디지털 데이터를 분석하여 좌표값을 산출하고 이를 출력한다. 터치 센서 제어부(170)로부터 출력된 터치 위치의 좌표값 데이터는 호스트 시스템(100)으로 전송된다. 한편, 실시예에서는 설명의 편의를 위해 터치 센서 구동부(150), 터치 센서 독출부(160) 및 터치 센서 제어부(170)를 블록별로 구분하여 설명하였지만, 이들은 하나의 터치 회로부(180)(Integrated Circuit)로 구성될 수 있다.

표시패널(110)은 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 공급된 게이트신호와 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 공급된 데이터신호에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(110)은 액정표시소자로 구성된다. 액정표시소자에는 트랜지스터기판과 컬러필터기판 사이에 형성된 액정층이 포함된다. 트랜지스터기판에는 데이터라인들(D1 ~ Dm), 게이트라인들(G1 ~ Gn), Tx라인들(T1 ~ Tj), Rx라인들(R1 ~ Ri), 화소전극 및 공통전극 등이 형성되고, 컬러필터기판에는 컬러필터층, 오버코팅층 등이 형성된다. 표시패널(110)에 형성된 Tx라인들(T1 ~ Tj) 및 Rx라인들(R1 ~ Ri)은 터치 센서를 구성하게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 터치 센서가 표시패널(110) 내에 형성된 인셀 터치(In Cell Touch) 방식으로 구성된다.

터치 센서의 일측 전극을 구성하는 Tx라인들(T1 ~ Tj)은 도 3과 같이 블록 형태의 Tx라인들(T11 ~ T23)과 좌우로 인접하는 Tx라인들(T11 ~ T23)을 연결하는 링크 패턴들(L11 ~ L22)을 포함한다. Tx라인들(T11 ~ T23)은 표시패널(110)에 포함된 공통전극으로 구성될 수 있다. 이 경우, 공통전극은 디스플레이 구동기간(DSP[n]) 동안 공통전극으로 이용되고 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 Tx라인들(T11 ~ T23)로 이용된다. 따라서, 디스플레이 구동기간(DSP[n]) 동안 Tx라인들(T11 ~ T23)에는 공통전압(Vcom)이 공급된다.

터치 센서의 타측 전극을 구성하는 Rx라인들(R1 ~ Ri)은 도 3과 같이 표시패널(110)에 포함된 공통전극으로 구성될 수 있다. 이 경우, 공통전극은 디스플레이 기간 동안 공통전극으로 이용되고 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 Rx라인들(R1 ~ Ri)로 이용된다. 이와 달리, 터치 센서의 타측 전극을 구성하는 Rx라인들(R1 ~ Ri)은 데이터라인들(D1 ~ Dm) 사이에 별도의 Rx라인들(R1 ~ R2)로 구분되어 형성될 수 있다. 또한, Rx라인들(R1 ~ R2)은 표시패널(110)에 포함된 데이터라인들(D1 ~ Dm)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 데이터라인들(D1 ~ Dm)은 디스플레이 구동기간(DSP[n]) 동안 데이터라인으로 이용되고 터치 센서 구동기간(TS[n]) 동안 Rx라인들(R1 ~ R2)로 이용된다. 이를 위해, 데이터라인들(D1 ~ Dm)은 시분할 제어된다.

앞서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 디스플레이 구동기간(DSP[n])과 터치 센서 구동기간(TS[n]) 간의 간섭으로 디스플레이 터치 크로스토크(Display Touch Crosstalk)(데이터신호와 터치 센싱 데이터 간의 크로스토크)가 발생하는 문제가 있다.

이를 개선하기 위해, 타이밍 제어부(120)는 라인 메모리(125)와 연동하여 보상 데이터를 생성 및 생성된 보상 데이터를 터치 회로부(180)로 전송하고, 터치 회로부(180)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 보상 데이터를 기반으로 터치 센싱 데이터를 보상하는 구조를 취한다.

구체적으로 설명하면, 타이밍 제어부(120)는 현재 프레임 데이터신호와 이전 프레임 데이터신호를 조합하여 터치 센서 구동기간마다 터치 센서들(또는 터치 유닛들)에 대한 보상 데이터를 연산하고 터치 회로부(180)로 전송한다. 그러면, 터치 회로부(180)는 보상 데이터를 기반으로 터치 센싱 데이터에 존재하는 크로스토크를 상쇄시킨다.

또한, 앞서 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 디스플레이 구동기간(DSP[n])과 터치 센서 구동기간(TS[n])을 확보하기 위해 라인 메모리(125)가 필요하다. 그 이유는 호스트 시스템(100)으로부터 공급된 데이터 인에이블 신호를 기준으로 타이밍 제어부(120)로부터 터치 센서 단위의 보상 데이터가 출력되기 때문이다.

이하, 종래 기술 대비 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

[종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치]

도 4는 종래 기술에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도이고, 도 5는 종래 기술에 따른 라인 메모리의 사용 방식을 나타낸 예시도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 타이밍 제어부는 호스트 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호(DE) 기반으로 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)를 생성한다. 그리고 타이밍 제어부는 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)에 동기(Sync)하여 보상 데이터(Sdi)를 포함하는 보상 신호(CD)를 터치 회로부로 전송한다.

보상 신호(CD)에는 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)와 동기하는 클록 신호(Clk)와 제어신호(Cs) 그리고 클록 신호(Clk)와 제어신호(Cs)에 대응하여 출력되는 보상 데이터(Sdi)가 포함된다. 다만, 보상 데이터(Sdi)의 경우, 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 데이터신호와 터치 센싱 데이터 간에 발생하는 크로스토크의 유무나 정도에 따라 데이터(DTX[n])의 형태가 달라질 수 있음을 참조한다.

타이밍 제어부는 터치 센싱 데이터에 대한 크로스토크 보상이 정해진 기간(또는 시간)에 수행되도록 터치 회로부에 보상 데이터를 전송해 주어야 한다. 종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 Tx라인 방향의 크로스토크 보상 데이터를 동시에 연산하여 전송하는 방식을 취하므로 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)와 보상 데이터(Sdi)를 동기 시켜야 한다. 즉, 타이밍 제어부의 내부에서 생성된 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)와 동기하여 보상 데이터(Sdi)를 포함하는 보상 신호(CD)를 출력한다.

한편, 종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 터치 센서 구동기간으로 디스플레이 구동기간의 블랭크 구간을 사용하므로 그 기간 내에 보상 데이터를 연산하고 보상 데이터를 전송 및 터치 센싱 시점을 조절하기 때문에 라인 메모리가 필요하다.

예컨대, 40x40 터치 센서 사용 시, 라인 메모리를 사용하여 40 라인 단위로 화면을 구동할 경우, 라인 메모리의 라이트 클록 대비 리드 클록을 2배로 하여 구동 주파수를 높이면 터치 센싱에 필요한 시간을 확보할 수 있다. 이 경우, 터치 회로부의 터치 센싱 데이터에 대한 보상 시간을 맞추기 위해 80개의 라인 메모리를 홀수와 짝수로 나누어 40 라인 단위의 핑퐁(Ping Pong) 구조로 설계하면 보상 데이터의 출력 시점을 맞출 수 있다.

라인 메모리가 핑퐁 구조로 설계된 경우, 도 5와 같이 제1뱅크(Bank1)에 데이터를 쓰기 위한 라이트(Write)(또는 리드(Read))가 진행될 때 제2뱅크(Bakn2)에 저장된 데이터를 불러들이기 위한 리드(Read)(또는 라이트(Write)가 진행된다. 즉, 핑퐁 구조로 설계된 라인 메모리를 사용할 경우 라이트와 리드를 각기 달리해야 하므로 구동 주파수를 높이거나 터치 센싱에 필요한 시간 등을 확보하기 위해서는 라인 메모리의 용량을 증가시켜야 한다.

그리고, 영상을 표시하는 디스플레이 방향과 터치 센서를 센싱하는 센싱 방향의 불일치로 매 센싱 주기마다 이전 프레임 데이터와 현재 프레임 데이터가 모두 필요하다. Tx라인들의 방향에 대한 전체 크로스토크 보상 데이터가 필요하므로 가중치 연상을 위해 매 센싱 주기마다 수직 라인의 터치 센시의 수만큼 곱셈 연산이 필요하다. 그 예로, WXVGA(800x1280), 40x40 크기의 터치 센서 사용 시 (800/40)x(1280/40) = 20x32 로 매 센싱 주기마다 최소 32번의 곱셈이 필요하다.

이 때문에 종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 표시패널의 크기가 커지고 터치 센서의 수가 많아질수록 이에 대응하여 센싱 주파수를 증가시켜야 한다. 또한, 센싱 주파수 증가와 더불어 매 센싱 주기마다 보상 데이터를 연산하고 전송해야하므로 보상 데이터 연산 및 전송 시간도 증가시켜야 한다.

그러므로, 표시패널의 증가로 화면 분할 센싱을 적용하게 되면, 60Hz 구동 대비 보상 데이터 연산 및 전송 시간은 4배로 증가하게 된다. 따라서, 종래 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치는 정해진 시간 안에 보상 데이터 연산을 하기 위해 고용량의 라인 메모리가 필요함은 물론 증가된 곱셈 수만큼의 디지털 신호 처리부(digital signal processor; DSP)가 요구되므로 고해상도로 갈수록 불리하다.

[본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 방식의 터치 센서를 갖는 표시장치]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도이고, 도 7은 도 6의 일부를 확대한 파형 예시도이며, 도 8은 라인 메모리의 사용예를 나타낸 예시도이고, 도 9는 타이밍 제어부 및 터치 회로부의 메모리를 보여주는 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 라인 메모리의 사용 방식을 나타낸 예시도이다.

도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 타이밍 제어부(120)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 데이터 인에이블 신호(DE) 기반으로 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)를 생성한다. 그리고 타이밍 제어부(120)는 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)에 비동기(Async)하여 보상 데이터(Sdi)를 포함하는 보상 신호(CD)를 터치 회로부로 전송한다.

보상 신호(CD)에는 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)와 비동기하는 클록 신호(Clk)와 제어신호(Cs) 그리고 클록 신호(Clk)와 제어신호(Cs)에 대응하여 출력되는 보상 데이터(Sdi)가 포함된다. 다만, 보상 데이터(Sdi)의 경우, 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 데이터신호와 터치 센싱 데이터 간에 발생하는 크로스토크의 유무나 정도에 따라 데이터(DTX[n])의 형태가 달라질 수 있음을 참조한다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예는 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)와 보상 신호(CD)가 비동기하도록 타이밍 제어부(120)의 내부에 형성된 신호 발생 로직(121)을 변경하여 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)의 발생 시간을 앞당긴다.(타이밍 제어부로부터 출력되는 보상 신호(CD)는 1 프레임 내에 터치 회로부로 전송되면 된다.) 그리고 터치 회로부(180) 내에 존재하는 캐시 메모리(185)를 버퍼로 이용하고 터치 센싱 데이터를 1 프레임 단위로 처리한다.

예컨대, 도 7과 같이 타이밍 제어부(120)는 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터 인에이블 신호(DE)를 기준으로 22번째 라인(22th)부터 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)가 출력되도록 이의 발생 시간을 당긴다. 그리고 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)를 기준으로 38번째 라인(38th)부터 보상 신호(Clk, Cs, Sdi)가 출력되도록 신호의 출력 시작 시간을 설정한다.

그리고, 도 8과 같이 라인 메모리(125)의 22번째 라인에 라이트(m22_wen)가 진행될 때 라인 메모리(125)의 1번째 라인의 리드(m01_rden)를 시작하도록 설정한다. 이 경우, 하나의 뱅크 내에서 일정 시간차를 두고 라이트와 리드를 병행할 수 있게 되므로 종래 80개의 라인 메모리를 핑퐁 구조로 사용하던 방식 대비 40개의 라인 메모리만 사용하는 구조로 변경할 수 있다.

위의 설명과 같이, 터치 센싱과 크로스토크 보상을 비동기적으로 수행하고 터치 회로부(180) 내에 존재하는 캐시 메모리(185)를 버퍼로 이용하면 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)의 발생 시간을 앞당기게 됨에 따라 확보된 시간을 활용하여 디지털 신호 처리부의 고속 연산을 로직 연산으로 대체할 수 있다.

그리고 터치 회로부(180) 내에 존재하는 캐시 메모리(185)를 버퍼로 이용하고 터치 센싱 데이터를 1 프레임 단위로 처리하면 도 10과 같이 하나의 제1뱅크(Bank1)에 데이터를 쓰기 위한 라이트(Write)(또는 리드(Read))가 진행되는 과정에서 저장된 데이터를 불러들이기 위한 리드(Read)(또는 라이트(Write))를 병행할 수 있다.

즉, 종래 핑퐁 구조로 설계된 라인 메모리를 사용할 경우 라이트와 리드를 각기 달리해야 하지만, 본 발명의 실시예는 라인 메모리 사용시 라이트와 리드를 일정 시간차를 두고 병행할 수 있게 되므로 구동 주파수를 높이거나 터치 센싱에 필요한 시간 등을 확보하기 위해 라인 메모리의 용량을 증가시키지 않아도 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도이고, 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보상 데이터의 전송 방식을 나타낸 파형도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)에 비동기하여 보상 데이터(Sdi)를 포함하는 보상 신호(CD)를 터치 회로부로 전송하되, 크로스토크 보상 데이터를 Tx 라인 단위로 순차 연산 및 전송할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 내부 데이터 인에이블 신호(iDE)에 비동기하여 보상 데이터(Sdi)를 포함하는 보상 신호(CD)를 터치 회로부로 전송하되, 크로스토크 보상 데이터를 하나의 터치 센서 단위로 순차 연산 및 전송할 수 있다.

이상 본 발명은 크로스토크 보상을 위한 보상 데이터의 전송 시점을 늦출 수 있게 되므로, 보상 데이터 연산에 필요한 시간을 추가로 확보할 수 있다. 또한, Tx 라인 방향의 크로스토크 보상 데이터를 동시에 연산하여 전송하는 병렬처리 방식(종래 기술)을 순차적으로 연산하여 전송하는 직렬처리 방식(본 발명)으로 변경할 수 있다. 또한, 크로스토크 보상을 위한 보상 데이터 전송 및 센싱 시점 조절을 위해 사용하였던 타이밍 제어부의 라인 메모리 사용량을 절감할 수 있다. 또한, 고해상도 구현시 크로스토크 보상 연산 및 전송을 위한 시간 마진의 증가로 고속 연산에 사용하던 디지털 신호 처리 방식을 로직 연산 방식으로 대체가 가능하므로 디지털 신호 처리부를 삭제할 수 있다. 또한, 고속 연산용 디지털 신호 처리부를 삭제하므로 칩(Chip) 사이즈 최적화를 통한 양산 단가를 낮출 수 있다. 또한, 인셀 터치 방식과 같거나 유사한 시분할 방식을 사용하는 터치 센서를 갖는 표시장치는 물론 이와 유사한 장치에도 적용할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 호스트 시스템 120: 타이밍 제어부
150: 터치 센서 구동부 160: 터치 센서 독출부
170: 터치 센서 제어부 110: 표시패널
DE: 데이터 인에이블 신호 iDE: 내부 데이터 인에이블 신호
CD: 보상 신호 Sdi: 보상 데이터

Claims

호스트 시스템;
상기 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터 인에이블 신호를 기준으로 내부 데이터 인에이블 신호를 생성하고, 상기 내부 데이터 인에이블 신호를 기반으로 1 프레임기간을 하나 이상의 디스플레이 구동기간과 하나 이상의 터치 센서 구동기간으로 시분할하는 수직 동기신호를 출력하고, 상기 호스트 시스템으로부터 입력된 데이터신호를 출력하는 타이밍 제어부;
상기 디스플레이 구동기간 동안 상기 데이터신호에 대응하여 픽셀들의 데이터 전압이 충전되고, 상기 터치 센서 구동기간 동안 터치 위치를 감지하기 위한 터치 센싱 데이터가 독출되도록 터치 센서들이 구동되는 표시패널; 및
상기 터치 센서 구동기간 동안 상기 터치 센서들을 구동하고 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 산출된 터치 위치의 좌표값 데이터를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 터치 회로부를 포함하되,
상기 타이밍 제어부는 상기 데이터신호와 상기 터치 센싱 데이터 간에 발생하는 크로스토크의 유무나 정도에 따른 보상 신호를 상기 내부 데이터 인에이블 신호와 비동기하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 타이밍 제어부는
상기 보상 신호보다 상기 내부 데이터 인에이블 신호의 발생 시간이 빠르도록 상기 데이터 인에이블 신호를 기준으로 상기 내부 데이터 인에이블 신호를 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 타이밍 제어부는 라인 메모리를 더 포함하고,
상기 타이밍 제어부는 상기 라인 메모리를 이용하여 현재 프레임 데이터신호와 이전 프레임 데이터신호를 조합하고 상기 터치 센서 구동기간마다 터치 센서들에 대한 보상 데이터를 연산하여 상기 터치 회로부로 전송하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 타이밍 제어부는
상기 보상 데이터를 연산할 때 상기 라인 메모리에 데이터를 쓰기 위한 라이트와 데이터를 불러들이기 위한 리드를 하나의 뱅크 내에서 일정 시간차를 두고 병행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
제3항에 있어서,
상기 타이밍 제어부는
상기 보상 데이터를 순차적으로 연산하고 상기 터치 회로부로 전송하는 직렬처리 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 회로부는
내부 캐시 메모리를 버퍼로 이용하여 터치 센싱 데이터를 1 프레임 단위로 처리하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.