KR102410748B1 - 터치 스크린 장치, 터치 스크린 장치를 구비하는 표시 장치, 및 터치 스크린 장치의 구동 방법 - Google Patents

터치 스크린 장치, 터치 스크린 장치를 구비하는 표시 장치, 및 터치 스크린 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

터치 스크린 장치는 제1 방향으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널, 구동 신호를 구동 라인들에 출력하는 터치 구동부, 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부, 및 터치 패널의 폴딩 횟수에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고 센싱 파라메터에 기초하여 터치 구동부 및 터치 센싱부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

터치 스크린 장치, 터치 스크린 장치를 구비하는 표시 장치, 및 터치 스크린 장치의 구동 방법{TOUCH SCREEN DEVICE, DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME, AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 스크린 장치, 터치 스크린 장치를 구비하는 표시 장치, 및 터치 스크린 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 스크린 장치는 표시 장치에 결합되어 사용된다. 터치 스크린 장치는 정전 용량 방식, 저항막 방식, 광학 방식, 초음파 방식, 등 다양한 방식으로 터치된 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 정전 용량 방식의 터치 스크린 장치는 외부 도전체(예를 들어, 손가락)가 터치됨에 따라, 정전용량이 변화되는 위치를 검출하여 터치 위치를 판단한다. 정전 용량 방식의 터치 스크린 장치는 멀티 터치의 검출이 용이하고 터치 민감도가 높은 장점이 있다.
한편, 접거나 구부러질 수 있는 플렉서블(flexible) 표시 장치와 결합되는 터치 스크린 장치가 연구되고 있다. 터치 스크린 장치와 플렉서블 표시 장치를 결합하기 위해 터치 패널은 플렉서블이 가능한 전극을 포함한다. 하지만, 접거나 구부러지는 횟수(이하, 폴딩(folding) 횟수)가 증가함에 따라 전극의 저항이 변화되고, 터치 스크린 장치의 수명이 짧아지는 문제점이 발생한다.
본 발명의 일 목적은 터치 패널의 수명을 연장시킬 수 있는 플렉서블 표시 장치용 터치 스크린 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 터치 스크린 장치를 구비하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 터치 스크린 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치는 제1 방향으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널, 구동 신호를 상기 구동 라인들에 출력하는 터치 구동부, 상기 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부, 및 상기 터치 패널의 폴딩(folding) 횟수에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고 상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센싱 파라메터는 상기 구동 신호의 전압, 상기 구동 신호의 주파수, 상기 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 상기 센싱 신호의 변환 게인(gain)값, 상기 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어부는 상기 터치 패널의 상기 폴딩 횟수에 기초하여 저항 변화값을 산출하는 변화값 산출부, 상기 저항 변화값에 상응하는 상기 센싱 파라메터를 도출하는 파라메터 도출부, 및 상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 변화값 산출부는 상기 터치 패널의 폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 상기 저항 변화값을 산출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 전압이 증가될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 라인들에 동시에 출력되는 상기 구동 신호의 개수가 증가될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 파라메터 도출부는 상기 저항 변화값과 상기 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 상기 저항 변화값에 상응하는 상기 센싱 파라메터를 도출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 파라메터 도출부는 상기 센싱 파라메터를 주기적으로 갱신할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 터치 패널의 폴딩 상태를 센싱하는 적어도 하나의 폴딩 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 터치 패널은 적어도 하나의 폴딩 라인에서 폴드(fold)될 수 있다. 상기 폴딩 센서는 상기 폴딩 라인을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 폴딩 센서는 상기 터치 패널의 폴딩 각도를 인식하는 가속도 센서일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 일 면에 결합되고 제1 방향으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널, 상기 화소들에 스캔 신호를 제공하는 스캔 구동부, 상기 화소들에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부, 구동 신호를 상기 구동 라인들에 출력하는 터치 구동부, 상기 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부, 및 폴딩(folding) 횟수에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고, 상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법은 폴딩 횟수에 기초하여 저항 변화값을 산출하는 단계, 상기 저항 변화값에 기초하여 센싱 파라메터를 도출하는 단계, 및 상기 센싱 파라메터에 기초하여 터치 구동부 및 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센싱 파라메터는 상기 구동 신호의 전압, 상기 구동 신호의 주파수, 상기 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 상기 센싱 신호의 변환 게인(gain)값, 상기 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값은 폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 산출될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 전압이 증가될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센싱 파라메터는 상기 저항 변화값과 상기 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 도출될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 센싱 파라메터는 주기적으로 갱신될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치는 터치 패널의 폴딩 횟수가 증가함에 따라 센싱 파라메터(예를 들어, 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스 정보, 센싱 신호의 변환 게인값, 센싱 신호의 터치 문턱값, 등)를 조정함으로써 폴딩 횟수에 따른 저항 특성 변화를 보상하고, 터치 패널의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 상기 터치 스크린 장치를 포함함으로써 접거나 구부러지는 동작을 반복하더라도 안정적으로 터치를 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법은 터치 터치 스크린 장치의 터치 민감도를 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 터치 스크린 장치에 포함된 터치 패널과 폴딩 센서를 나타내는 도면들이다.
도 3은 도 1의 터치 스크린 장치에 포함된 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주파수가 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 6은 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 출력이 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 7은 도 1의 터치 스크린 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 장치(100)는 터치 패널(110), 터치 구동부(120), 터치 센싱부(130), 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
터치 패널(110)은 제1 방향(D1)으로 형성된 복수의 구동 라인들(TX1 내지 TXn) 및 제2 방향(D2)으로 형성된 복수의 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)을 포함할 수 있다. 터치 패널(110)은 접거나 구부러질 수 있는 플렉서블(flexible) 패널일 수 있다. 구동 라인들(TX1 내지 TXn) 및 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)은 플렉서블이 가능한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 라인들(TX1 내지 TXn) 및 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT), 은 나노와이어(AgNW) 중 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 패널(110)은 적어도 하나의 폴딩(folding) 라인에서 폴드(fold)될 수 있다.
일 실시예에서, 터치 패널(110)은 정전 용량 방식으로 동작할 수 있다. 터치 패널(110)에 외부 도전체(예를 들어, 손가락)가 터치되는 경우, 터치된 위치에 상응하는 구동 라인들(TX1 내지 TXn)과 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)의 교차점 근처의 정전 용량이 변화될 수 있다. 이에 따라, 터치 스크린 장치(100)는 정전 용량에 상응하는 센싱 신호의 변화에 기초하여 외부 도전체(예를 들어, 손가락)가 터치된 위치(즉, 좌표)를 판단할 수 있다.
터치 구동부(120)는 구동 신호를 구동 라인들(TX1 내지 TXn)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동부(120)는 적어도 하나 이상의 펄스를 포함하는 구동 신호를 구동 라인들(TX1 내지 TXn)에 순차적으로 출력할 수 있다. 터치 구동부(120)는 구동 라인들(TX1 내지 TXn)과 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)의 교차점 근처의 정전 용량에 대한 충전 시간을 안정적으로 확보하기 위해 제1 제어 신호(CTL1)에 기초하여 구동 신호의 전압 또는 주파수를 조정할 수 있다.
터치 센싱부(130)는 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)로부터 출력되는 센싱 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(130)는 터치된 위치를 검출하기 위해 수신된 센싱 신호의 변화(예를 들어, 정전 용량의 감소)를 감지할 수 있다. 터치 센싱부(130)는 터치 여부를 정확히 판단하거나 터치 민감도(sensitivity)를 향상시키기 위해 제2 제어 신호(CTL2)에 기초하여 센싱 신호의 변환 게인(gain)값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값을 조정할 수 있다. 여기서, 변환 게인값은 터치 센싱부(130)에 포함된 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter; ADC)가 아날로그 형태의 센싱 신호를 디지털 형태의 신호로 변환하기 위한 조정값을 나타낸다. 또한, 센싱 신호의 터치 문턱값은 디지털 형태로 변환된 센싱 신호가 터치 입력으로 인식되기 위한 기준값을 나타낸다.
제어부(150)는 터치 패널(110)의 폴딩 횟수에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고 센싱 파라메터에 기초하여 터치 구동부(120) 및 터치 센싱부(130)를 제어할 수 있다. 터치 패널(110)이 접거나 구부러지는 횟수(즉, 폴딩 횟수)가 증가함에 따라 구동 라인들(TX1 내지 TXn)과 센싱 라인들(RX1 내지 RXn)의 선 저항이 증가할 수 있다. 이에 따라, 외부 도전체(예를 들어, 손가락)에 의한 터치를 센싱하지 못하거나 터치된 위치(즉, 좌표)를 정확히 판단할 수 없다. 따라서, 제어부(150)는 폴딩 횟수에 상응하여 터치를 센싱하기 위한 조정값들(즉, 센싱 파라메터)을 조정함으로써, 터치 패널(110)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 센싱 파라메터는 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 센싱 신호의 변환 게인값, 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센싱 파라메터는 터치 패널(110) 각각에 대한 특성(예를 들어, 구동 라인/센싱 라인의 선저항, 기생 커패시턴스 등)을 고려하여 초기값이 설정될 수 있다. 제어부(150)는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가되도록 터치 구동부(120)에 제1 제어 신호(CTL1)를 제공할 수 있다. 제어부(150)는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주파수가 감소되도록 터치 구동부(120)에 제1 제어 신호(CTL1)를 제공할 수 있다. 제어부(150)는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 라인들(TX1 내지 TXn)에 동시에 출력되는 구동 신호의 개수가 증가되도록 터치 구동부(120)에 제1 제어 신호(CTL1)를 제공할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 구동 신호의 변화에 기초하여 센싱 신호의 변환 게인값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값이 조정되도록 터치 센싱부(130)에 제2 제어 신호(CTL2)를 제공할 수 있다.
제어부(150)는 터치 스크린 장치용 구동 회로, 표시 장치의 구동 회로, 전자 기기에 포함된 어플리케이션 프로세서(application processor), 등에서 구현될 수 있다. 제어부(150)의 구조 및 동작에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
따라서, 터치 스크린 장치(100)는 터치 패널(110)의 폴딩 횟수가 증가함에 따라 센싱 파라메터를 조정함으로써 폴딩 횟수에 따른 저항 특성 변화를 보상하고, 터치 패널(110)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 터치 스크린 장치에 포함된 터치 패널과 폴딩 센서를 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 터치 패널(110A/110B)은 적어도 하나의 폴딩 라인에서 폴드되고, 터치 패널(110A/110B)의 폴딩 상태를 센싱하는 폴딩 센서는 폴딩 라인을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 폴딩 센서는 터치 패널(110A/110B)의 폴딩 각도를 인식하는 가속도 센서 또는 벤딩 센서일 수 있다. 예를 들어, 폴딩 센서는 가속도 센서로서, 가상의 x, y, z 축을 설정하고 터치 패널(110A/110B)이 기울어진 정도에 따라 중력 가속도 값을 검출함으로써 터치 패널(110A/110B)의 폴딩 각도를 인식할 수 있다. 또한, 폴딩 센서는 광섬유 벤드 센서나, 압력 센서, 스트레인 게이지(strain gauge) 등과 같은 벤딩 센서로서, 구부러지는 정도에 따라 저항값이 달라지는 특성을 이용하여 터치 패널(110A/110B)의 폴딩 각도를 인식할 수 있다.
일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 터치 패널(110A)은 제1 폴딩 라인(FL1)를 기준으로 폴드될 수 있다. 제1 폴딩 센서(FS1) 및 제2 폴딩 센서(FS2)는 제1 폴딩 라인(FL1)을 기준으로 대칭적으로 배치됨으로써 터치 패널(110A)의 폴딩 각도를 인식할 수 있다. 제1 폴딩 센서(FS1) 및 제2 폴딩 센서(FS2)로부터 인식된 제1 폴딩 라인(FL1)의 폴딩 각도는 누적하여 합산됨으로써, 저항 변화값으로 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 터치 패널(110B)은 제2 폴딩 라인(FL2) 및 제3 폴딩 라인(FL3)를 기준으로 폴드될 수 있다. 제3 폴딩 센서(FS3), 제4 폴딩 센서(FS4), 및 제5 폴딩 센서(FS5)는 제2 폴딩 라인(FL2) 및 제3 폴딩 라인(FL3)을 기준으로 대칭적으로 배치됨으로써 터치 패널(110B)의 폴딩 각도를 인식할 수 있다. 제3 폴딩 센서(FS3), 제4 폴딩 센서(FS4), 및 제5 폴딩 센서(FS5)로부터 인식된 제2 폴딩 라인(FL2)의 폴딩 각도 및 제3 폴딩 라인(FL3)의 폴딩 각도는 각각 합산되거나 통합하여 합산됨으로써, 저항 변화값으로 사용될 수 있다.
비록, 도 2a 및 도 2b에서는 폴딩 센서가 가속도 센서 또는 벤딩 센서를 포함하는 것으로 설명하였으나, 폴딩 센서는 폴딩 각도를 인식할 수 있는 다양한 센서를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 터치 스크린 장치에 포함된 제어부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(150)는 변화값 산출부(151), 변화값 저장부(152), 파라메터 도출부(153), 룩업 테이블(154), 및 제어 신호 생성부(155)를 포함할 수 있다.
변화값 산출부(151)는 터치 패널의 폴딩 횟수에 기초하여 저항 변화값을 산출할 수 있다. 즉, 변화값 산출부(151)는 폴딩 횟수 및/또는 폴딩 각도를 모델링함으로써 저항 변화값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 변화값 산출부(151)는 폴딩 센서로부터 수신한 폴딩 데이터(FD) 및 변화값 저장부(152)에 저장된 누적 데이터(AD)에 기초하여 터치 패널의 폴딩 횟수를 터치 패널의 구동 라인 및 센싱 라인의 저항 변화에 상응하는 값(즉, 저항 변화값)으로 수치화할 수 있다.
변화값 산출부(151)는 누적된 폴딩 각도를 저항 변화값으로 사용할 수 있다. 즉, 저항 변화값은 터치 패널의 폴딩 각도가 커질수록 큰 가중치가 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 변화값 저장부(152)에는 저항 변화값이 누적하여 저장되고, 변화값 산출부(151)는 터치 패널의 폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 저항 변화값을 산출할 수 있다. 다른 실시예에서, 변화값 저장부(152)에는 각도에 따른 폴딩 횟수가 누적하여 저장되고, 변화값 산출부(151)는 폴딩 횟수 각각에 가중치를 적용함으로써 저항 변화값을 산출할 수 있다.
파라메터 도출부(153)는 변화값 산출부(151)로부터 저항 변화값(VF)를 수신하고 저항 변화값(VF)에 상응하는 센싱 파라메터(SP)를 도출할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 파라메터(SP)는 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 센싱 신호의 변환 게인(gain)값, 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저항 변화값(VF)이 증가함에 따라 정전 용량의 충전 시간이 증가하므로, 저항 변화값(VF)이 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가되거나 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다. 또한, 저항 변화값(VF)이 증가함에 따라 구동 라인들에 동시에 출력되는 구동 신호의 개수가 증가될 수 있다.
일 실시예에서, 파라메터 도출부(153)는 룩업 테이블(look-up table)(154)을 이용하여 저항 변화값(VF)에 상응하는 센싱 파라메터(SP)를 도출할 수 있다. 룩업 테이블(154)은 저항 변화값(VF)과 센싱 파라메터(SP)의 관계를 나타내는 테이블(RD)을 포함할 수 있다. 파라메터 도출부(153)는 부하를 줄이기 위해 센싱 파라메터(SP)를 기지정된 주기로 갱신하거나 기지정된 이벤트가 발생한 경우 갱신할 수 있다. 예를 들어, 파라메터 도출부(153)는 매 시간마다 센싱 파라메터(SP)를 갱신할 수 있다. 파라메터 도출부(153)는 터치 스크린 장치의 초기화 시 센싱 파라메터(SP)를 갱신할 수 있다.
일 실시예에서, 변화값 저장부(152) 및 룩업 테이블(154)는 하나의 비휘발성 메모리 장치에 포함될 수 있다. 비휘발성 메모리 장치는 전원이 공급되지 않는 상태에서 데이터를 유지할 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 메모리 장치는 플래시 메모리(Flash Memory), EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등을 포함할 수 있다.
제어 신호 생성부(155)는 센싱 파라메터(SP)에 기초하여 터치 구동부 및 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호 생성부(155)는 센싱 파라메터(SP)에 포함된 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스 정보에 상응하는 제1 제어 신호(CTL1)를 생성하고, 생성된 제1 제어 신호(CTL1)를 터치 구동부로 전송할 수 있다. 제어 신호 생성부(155)는 센싱 파라메터(SP)에 포함된 센싱 신호의 변환 게인값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값에 상응하는 제2 제어 신호(CTL2)를 생성하고, 생성된 제2 제어 신호(CTL2)를 터치 센싱부로 전송할 수 있다.
비록, 도 3에서는 제어부(150)에 변화값 저장부(152) 및 룩업 테이블(154)가 포함된 것으로 설명하였으나, 변화값 저장부(152) 및 룩업 테이블(154)는 제어부(150)의 외부에 위치할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가될 수 있다. 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 라인들과 센싱 라인들의 저항이 증가할 수 있다. 또한, 구동 라인들과 센싱 라인들의 저항이 증가함에 따라 구동 라인들과 센싱 라인들의 교차점 근처의 정전 용량에 대한 충전 시간이 증가될 수 있다. 따라서, 충전 시간을 안정적으로 확보하기 위해 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 폴딩 횟수가 임계값보다 작은 경우, 구동 신호의 펄스는 제1 전압 레벨(V1)을 가질 수 있다. 구동 신호의 전압이 커질수록, 터치 스크린 장치의 소비 전류가 증가하고 터치 스크린 장치의 발열이 증가할 수 있다. 따라서, 제1 전압 레벨(V1)은 정전 용량에 대한 충전 시간이 안정적으로 확보될 수 있는 최소의 전압 레벨로 설정될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 폴딩 횟수가 임계값보다 커지는 경우, 구동 신호의 펄스는 제1 전압 레벨(V1)보다 큰 제2 전압 레벨(V2)을 가질 수 있다. 즉, 구동 신호의 전압이 커질수록 정전 용량에 대한 충전 시간이 단축될 수 있다. 따라서, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 저항 특성 변화를 보상하기 위해 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 단계적으로 증가될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주파수가 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다. 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 라인들과 센싱 라인들의 저항이 증가할 수 있다. 또한, 구동 라인들과 센싱 라인들의 저항이 증가함에 따라 구동 라인들과 센싱 라인들의 교차점 근처의 정전 용량에 대한 충전 시간이 증가될 수 있다. 따라서, 충전 시간을 안정적으로 확보하기 위해 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 폴딩 횟수가 임계값보다 작은 경우, 구동 신호는 제1 주기(P1)를 가질 수 있다. 구동 신호의 주기가 길어질수록, 터치 스크린 장치의 터치가 인식되는 반응 속도가 낮아질 수 있다. 따라서, 제1 주기(P1)는 정전 용량에 대한 충전 시간이 안정적으로 확보될 수 있는 최소의 시간으로 설정될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 폴딩 횟수가 임계값보다 커지는 경우, 구동 신호의 펄스는 제1 주기(P1)보다 긴 제2 주기(P2)를 가질 수 있다. 즉, 구동 신호의 주기가 길어질수록 정전 용량에 대한 충전 시간이 안정적으로 확보될 수 있다. 따라서, 폴딩 횟수가 증가함에 따른 저항 특성 변화를 보상하기 위해 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 주기가 단계적으로 증가(즉, 구동 신호의 주파수가 단계적으로 감소)될 수 있다.
도 6은 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 출력이 조정되는 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 6을 참조하면, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 시퀀스가 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 라인들에 동시에 출력되는 구동 신호의 개수가 증가될 수 있다. 예를 들어, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호가 2개의 구동 라인들에 동시에 출력될 수 있다. 구동 신호가 복수의 구동 라인들에 동시에 출력되는 경우, 커플링 효과에 의해 높은 전압이 인가되는 효과를 얻을 수 있고, 정전 용량에 대한 충전 시간을 줄일 수 있다. 다만, 동시에 출력되는 구동 신호의 개수가 증가되면 터치된 위치(즉, 좌표)에 대한 해상도가 낮아지므로, 구동 라인들과 센싱 라인들의 저항 변화를 고려하여 구동 라인들에 동시에 출력되는 구동 신호의 개수를 조정할 필요가 있다.
비록, 도 4a 내지 도 6의 실시예에서는, 구동 신호가 하나의 펄스를 포함하는 것으로 도시하였으나, 구동 신호는 복수의 펄스들을 포함할 수 있다.
비록, 도 4a 내지 도 6의 실시예에서는, 하나의 센싱 파라메터의 변화되는 것으로 도시하였으나, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 복수의 센싱 파리메터들이 동시에 변경될 수 있다. 예를 들어, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 시퀀스가 변경되면서 동시에 구동 신호의 전압이 조정될 수 있다.
도 7은 도 1의 터치 스크린 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 라인과 센싱 라인의 저항이 변화될 수 있다. 플렉서블 표시 장치과 결합하기 위해 선 저항이 150옴(ohm)인 나노와이어(AgNW)로 구동 라인과 센싱 라인을 형성한 경우, 폴딩 횟수가 증가함에 따라 저항이 증가하였다. 특히, 폴딩 횟수가 약 10만회를 넘어가면서 저항 변화율이 급격하게 증가하였고, 이에 따라 터치 스크린 장치의 오동작이 발생하였다.
따라서, 터치 스크린 장치는 터치 패널의 폴딩 횟수가 증가함에 따라 저항 특성 변화를 보상하기 위해 저항 변화값과 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블을 미리 설정하였다. 룩업 테이블은 저항 변화율이 급격하게 변화하는 저항 변화값 범위에서 센싱 파라메터를 세부적으로 변경하도록 설정함으로써 저항 특성 변화를 효율적으로 보상하고, 터치 패널의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(200)는 터치 패널(210), 터치 구동부(220), 터치 센싱부(230), 제어부(250), 표시 패널(260), 스캔 구동부(270), 및 데이터 구동부(280)을 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 터치 패널(210), 터치 구동부(220), 터치 센싱부(230), 제어부(250)를 포함하는 터치 스크린 장치는 표시 장치와 결합된 것을 제외하면, 도 1의 터치 스크린 장치와 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
터치 패널(210)은 표시 패널(260)의 일 면에 결합되어 접거나 구부러질 수 있다. 터치 패널(210)은 제1 방향(D1)으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향(D2)으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함할 수 있다.
터치 구동부(220)는 구동 신호를 구동 라인들에 출력할 수 있다.
터치 센싱부(230)는 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신할 수 있다.
표시 패널(260)은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소들 스캔 라인들 및 데이터 라인들의 교차부마다 위치될 수 있다. 표시 패널(260)은 접거나 구부러질 수 있는 플렉서블 패널일 수 있다.
스캔 구동부(270)는 제3 제어 신호(CTL3)에 기초하여 스캔 라인들을 통해 화소들에 스캔 신호를 제공할 수 있다.
데이터 구동부(280)는 제4 제어 신호(CTL4)에 기초하여 데이터 라인들을 통해 화소들에 데이터 신호를 제공할 수 있다.
제어부(250)는 터치 패널(210)의 폴딩 횟수에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고 센싱 파라메터에 기초하여 터치 구동부(220) 및 터치 센싱부(230)를 제어할 수 있다. 제어부(250)는 폴딩 횟수가 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가되거나 구동 신호의 주파수가 감소되도록 터치 구동부(220)에 제1 제어 신호(CTL1)를 제공할 수 있다. 제어부(250)는 구동 신호의 변화에 기초하여 센싱 신호의 변환 게인값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값이 조정되도록 터치 센싱부(230)에 제2 제어 신호(CTL2)를 제공할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 스캔 구동부(270)에 수직 개시 신호, 클럭 신호 등을 포함하는 제3 제어 신호(CTL3)를 제공할 수 있다. 제어부(250)는 데이터 구동부(280)에 영상 데이터, 수평 개시 신호, 클럭 신호 등을 포함하는 제4 제어 신호(CTL4)를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(250)는 표시 패널(260)에 동기하여 터치 패널(210)을 구동하도록 구동부들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(210)의 동작이 표시 패널(260)의 동작에 의한 영향(예를 들어, 노이즈)을 받지 않도록 표시 패널(260)에 대한 수직 블랭킹 시간 중 일부에서만 터치 패널(210)의 동작을 수행할 수 있다.
따라서, 표시 장치(200)는 터치 스크린 장치를 포함함으로써 터치 패널(210)과 표시 패널(260)이 함께 접거나 구부러질 수 있고, 접거나 구부러지는 동작을 반복하더라도 안정적으로 터치를 인식할 수 있다.
비록, 도 8에서는 표시 장치가 하나의 제어부(250)를 이용하여 터치 패널(210) 및 표시 패널(260)을 구동하는 것으로 도시하였으나, 표시 장치는 터치 패널(210)을 구동하기 위한 제1 제어부 및 표시 패널(260)을 구동하기 위한 제2 제어부를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법를 나타내는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 터치 스크린 장치의 구동 방법은 폴딩 횟수에 기초하여 센싱 파라메터를 조정함으로써 터치 터치 스크린 장치의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
폴딩 횟수에 기초하여 저항 변화값이 산출(S110)될 수 있다. 터치 스크린 장치는 적어도 하나의 폴딩 라인에서 폴드될 수 있다. 폴딩 횟수 및/또는 폴딩 각도를 모델링함으로써 저항 변화값이 산출될 수 있다. 일 실시예에서, 저항 변화값은 폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 산출될 수 있다.
저항 변화값에 기초하여 센싱 파라메터를 도출(S130)될 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 파라메터는 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스 정보, 센싱 신호의 변환 게인값, 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저항 변화값이 증가함에 따라 정전 용량의 충전 시간이 증가하므로, 저항 변화값이 증가함에 따라 구동 신호의 전압이 증가되거나 구동 신호의 주파수가 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 파라메터는 저항 변화값과 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블을 이용하여 도출될 수 있다. 룩업 테이블은 저항 변화값과 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 테이블을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센싱 파라메터는 주기적으로 갱신될 수 있다. 다른 실시예에서, 센싱 파라메터는 기지정된 이벤트가 발생한 경우 갱신할 수 있다. 다만, 저항 변화값에 기초하여 센싱 파라메터를 도출하는 방법에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
센싱 파라메터에 기초하여 터치 구동부 및 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호가 생성(S150)될 수 있다. 센싱 파라메터에 포함된 구동 신호의 전압, 구동 신호의 주파수, 구동 신호의 시퀀스 정보에 상응하는 제1 제어 신호가 생성될 수 있다. 생성된 제1 제어 신호는 터치 구동부로 전송될 수 있다. 센싱 파라메터에 포함된 센싱 신호의 변환 게인값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값에 상응하는 제2 제어 신호가 생성될 수 있다. 생성된 제2 제어 신호는 터치 센싱부로 전송될 수 있다.
터치 구동부에서 터치 구동 신호가 조정되거나 터치 센싱부에서 터치 센싱 신호의 센싱 기준값이 변경(S170)될 수 있다. 터치 구동부는 구동 라인들과 센싱 라인들의 교차점 근처의 정전 용량에 대한 충전 시간이 안정적으로 확보하기 위해 제1 제어 신호에 기초하여 구동 신호의 전압 또는 주파수를 조정할 수 있다. 또한, 터치 센싱부는 센싱 신호의 변화를 효율적으로 감지하기 위해 제2 제어 신호에 기초하여 센싱 신호의 변환 게인값 및/또는 센싱 신호의 터치 문턱값을 조정할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 장치 및 이의 구동 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기에서는 터치 스크린 장치가 정전 용량 방식인 것으로 설명하였으나, 터치 스크린 장치의 종류는 이에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은 터치 스크린 장치 및 표시 장치를 구비한 전자 기기에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 비디오 캠코더 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
100: 터치 스크린 장치 110: 터치 패널
120: 터치 구동부 130: 터치 센싱부
150: 제어부 151: 변화값 산출부
152: 변화값 저장부 154: 룩업 테이블
153: 파라메터 도출부 155: 제어신호 생성부

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널;
    구동 신호를 상기 구동 라인들에 출력하는 터치 구동부;
    상기 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부; 및
    상기 터치 패널의 폴딩(folding) 각도를 누적하여 합산함으로써 저항 변화값을 산출하며, 상기 저항 변화값에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고, 상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하는 제어부를 포함하는 터치 스크린 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 파라메터는 상기 구동 신호의 전압, 상기 구동 신호의 주파수, 상기 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 상기 센싱 신호의 변환 게인(gain)값, 상기 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 터치 패널의 상기 폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 상기 저항 변화값을 산출하는 변화값 산출부;
    상기 저항 변화값에 상응하는 상기 센싱 파라메터를 도출하는 파라메터 도출부; 및
    상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 전압이 증가되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 주파수가 감소되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 라인들에 동시에 출력되는 상기 구동 신호의 개수가 증가되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 파라메터 도출부는 상기 저항 변화값과 상기 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 상기 저항 변화값에 상응하는 상기 센싱 파라메터를 도출하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  9. 제3 항에 있어서, 상기 파라메터 도출부는 상기 센싱 파라메터를 주기적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 패널의 폴딩 상태를 센싱하는 적어도 하나의 폴딩 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 터치 패널은 적어도 하나의 폴딩 라인에서 폴드(fold)되고,
    상기 폴딩 센서는 상기 폴딩 라인을 기준으로 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 폴딩 센서는 상기 터치 패널의 상기 폴딩 각도를 인식하는 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  13. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 일 면에 결합되고, 제1 방향으로 형성된 복수의 구동 라인들 및 제2 방향으로 형성된 복수의 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널;
    상기 화소들에 스캔 신호를 제공하는 스캔 구동부;
    상기 화소들에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부;
    구동 신호를 상기 구동 라인들에 출력하는 터치 구동부;
    상기 센싱 라인들로부터 출력되는 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부; 및
    폴딩(folding) 각도를 누적하여 합산함으로써 저항 변화값을 산출하며, 상기 저항 변화값에 상응하는 센싱 파라메터를 도출하고, 상기 센싱 파라메터에 기초하여 상기 터치 구동부 및 상기 터치 센싱부를 제어하는 제어부를 포함하는 표시 장치.
  14. 적어도 하나의 폴딩(folding) 라인에서 폴드(fold)되는 터치 스크린 장치의 구동 방법에 있어서,
    폴딩 각도를 누적하여 합산함으로써 저항 변화값을 산출하는 단계;
    상기 저항 변화값에 기초하여 센싱 파라메터를 도출하는 단계; 및
    상기 센싱 파라메터에 기초하여 구동 신호를 출력하는 터치 구동부 및 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱부를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 센싱 파라메터는 상기 구동 신호의 전압, 상기 구동 신호의 주파수, 상기 구동 신호의 시퀀스(sequence) 정보, 상기 센싱 신호의 변환 게인(gain)값, 상기 센싱 신호의 터치 문턱값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  16. 삭제
  17. 제14 항에 있어서, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 전압이 증가되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 저항 변화값이 증가함에 따라 상기 구동 신호의 주파수가 감소되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  19. 제14 항에 있어서, 상기 센싱 파라메터는 상기 저항 변화값과 상기 센싱 파라메터의 관계를 나타내는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 도출되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  20. 제14 항에 있어서, 상기 센싱 파라메터는 주기적으로 갱신되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
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