KR102431778B1 - 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 구동부의 내부에 존재하는 기생 커패시턴스에 따른 오프셋 노이즈가 실시간으로 제거될 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 터치 전극들과 연결된 터치 구동부를 구비하며, 터치 구동부는 채널 그룹과 더미 채널 그룹을 갖는 단자부, 채널 그룹에 연결된 채널 선택부에 연결된 프리 앰프부, 더미 채널 그룹과 연결된 더미 앰프, 프리 앰프부와 더미 앰프에 공통으로 연결된 샘플링부, 및 샘플링부에 연결된 터치 센싱부를 포함할 수 있다.

Description

터치 스크린 일체형 디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN COMPRISING THE SAME}

본 발명은 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

터치 패널은 액정 표시 장치, 전계 방출 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 및 유기 발광 표시 장치 등의 영상 표시 장치에 설치되어 사용자가 표시 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다. 이러한 터치 패널은 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.

최근에는 휴대용 전자 기기의 슬림화를 위해, 디스플레이 장치의 디스플레이 패널의 내부에 터치 패널을 구성하는 소자들이 내장된 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

도 1은 일반적인 정전 용량 방식을 이용한 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치에서 터치 센싱을 위한 회로도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치는 터치 전극(TE)을 갖는 디스플레이 패널(10) 및 터치 전극(TE)에 연결된 터치 구동부(20)를 포함한다.

디스플레이 패널(10)은 디스플레이 모드시 영상을 표시하고, 터치 센싱 모드시 터치 센서의 역할을 한다.

터치 구동부(20)는 센싱부(22)를 포함한다. 센싱부(22)는 터치 센싱 모드시 터치 전극(TE)에 대한 사용자 손가락(1) 터치시 발생되는 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터(Tdata)를 생성하고, 생성된 터치 로우 데이터(Tdata)를 터치 제어 유닛(미도시)에 공급한다.

터치 제어 유닛은 디스플레이 패널(10)을 디스플레이 모드와 터치 센싱 모드로 제어한다. 그리고, 터치 제어 유닛은 터치 센싱 모드시, 센싱부(22)로부터 공급되는 터치 로우 데이터(Tdata)를 기반으로 터치 유무를 판단한다.

이와 같은, 일반적인 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치는 사용자의 손가락(1) 터치시, 사용자 손가락에 의해 형성되는 핑거 커패시턴스(CFinger) 이외에 터치 구동부(20)의 내부에 존재하는 기생 커패시턴스(CParasitic) 등에 의한 오프셋 노이즈로 인하여 센싱 감도가 낮다는 문제점으로 인하여, 사용자 터치에 대해 노-터치(No-Touch)로 인식하는 오동작 현상이 발생된다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 터치 구동부의 내부에 존재하는 기생 커패시턴스에 따른 오프셋 노이즈가 실시간으로 제거될 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 공급하는 것을 기술적 과제로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 터치 전극들과 연결된 터치 구동부를 구비하며, 터치 구동부는 채널 그룹과 더미 채널 그룹을 갖는 단자부, 채널 그룹에 연결된 채널 선택부에 연결된 프리 앰프부, 더미 채널 그룹과 연결된 더미 앰프, 프리 앰프부와 더미 앰프에 공통으로 연결된 샘플링부, 및 샘플링부에 연결된 터치 센싱부를 포함할 수 있다. 여기서, 더미 채널 단자 각각은 터치 전극과 전기적으로 분리되고, 더미 앰프는 더미 채널 선택부에 발생되는 기생 커패시턴스에 대응되는 전압을 센싱하여 샘플링부에 공급할 수 있다. 그리고, 샘플링부는 더미 앰프의 출력 전압을 이용하여 프리 앰프의 출력 전압에 포함된 오프셋 노이즈를 제거할 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈를 실시간으로 제거하여 터치 센싱 감도와 센싱 효율을 높일 수 있다.

또한, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈 뿐만 아니라 디스플레이 패널에 마련된 터치 라우팅 라인의 라인 기생 커패시턴스에 의한 오프셋 노이즈를 실시간으로 제거하여 터치 센싱 감도와 센싱 효율을 높일 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 정전 용량 방식을 이용한 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치에서 터치 센싱을 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 패널에 인가되는 신호를 나타내는 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 프리 앰프와 더미 앰프와 샘플링 유닛 및 적분기 각각을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부에서, 샘플링 유닛의 변형 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널과 터치 구동부의 연결 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 디스플레이 패널과 터치 구동부의 연결 구조에서 발생되는 라인 기생 커패시턴스를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11 내지 도 16은 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 패널에 인가되는 신호를 나타내는 파형도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 내장 게이트 구동부(110), 타이밍 제어부(200), 터치 제어 유닛(300), 구동 전원 공급부(400), 터치 구동 신호 공급부(500), 터치 구동부(600), 및 데이터 구동부(700)를 포함한다.

상기 디스플레이 패널(100)은 자기 정전용량 방식을 이용한 인셀 터치 타입의 터치 전극(TE)을 포함하는 액정 디스플레이 패널일 수 있다. 이러한 디스플레이 패널(100)은 타이밍 제어부(200)의 제어에 따라 디스플레이 모드(DM)와 터치 센싱 모드(TM)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(100)은 디스플레이 모드(DM) 동안 백라이트 유닛(미도시)으로부터 조사되는 광을 이용하여 영상을 표시한다. 또한, 디스플레이 패널(100)은 터치 센싱 모드(TM) 동안 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화에 따른 터치 센싱을 위한 터치 패널의 역할을 한다.

일 예에 따른 디스플레이 패널(100)은 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn), 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm), 복수의 서브 픽셀(SP), 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk), 복수의 터치 전극(TE), 및 내장 게이트 구동부(110)를 포함한다.

상기 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)과 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)은 기판(미도시) 상에 서로 교차하도록 마련되어 복수의 픽셀 영역을 정의할 수 있다.

상기 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)은 제 1 수평 축 방향(X)을 따라 일정한 간격을 가지면서 제 1 수평 축 방향(X)과 교차하는 제 2 수평 축 방향(Y)과 나란하게 마련된다. 이러한 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)은 터치 센싱 모드(TM)시 데이터 구동부(700)로부터 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 수신하고, 디스플레이 모드(DM)시 데이터 구동부(700)로부터 데이터 전압(Vdata)을 수신한다.

상기 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)은 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)과 교차하도록 제 1 수평 축 방향(X)과 나란하면서 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 일정한 간격으로 마련된다. 이러한 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)은 디스플레이 모드(DM)시 스캔 구간 동안 내장 게이트 구동부(110)로부터 게이트 하이 전압을 수신하고, 스캔 구간을 제외한 나머지 표시 구간 동안 내장 게이트 구동부(110)로부터 노멀 게이트 로우 전압을 수신한다. 그리고, 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)은 터치 센싱 모드(TM)시 내장 게이트 구동부(110)로부터 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 수신한다.

상기 복수의 서브 픽셀(SP) 각각은 박막 트랜지스터(미도시), 및 픽셀 전극(미도시)을 포함한다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 및 소스/드레인 전극을 포함하여 이루어지는데, 게이트 전극이 반도체층 아래에 위치하는 바텀 게이트(bottom gate) 구조로 이루어질 수도 있고, 게이트 전극이 반도체층 위에 위치하는 탑 게이트(top gate) 구조로 이루어질 수도 있다. 박막 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스 전극은 해당 서브 픽셀을 정의하는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인에 각각 연결된다. 이러한 박막 트랜지스터는 도시하지 않은, 보호층(또는 평탄화층)에 의해 덮인다.

상기 픽셀 전극은 픽셀 영역 내의 보호층 상에 마련되어 보호층에 마련된 비아홀을 통해서 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 연결된다. 픽셀 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

일 예에 따른 픽셀 전극은, 도시하지 않았지만, 그 내부에 적어도 하나의 슬릿(slit)을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 슬릿을 통해서 픽셀 전극과 상기 터치 전극(TE) 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이러한 프린지 필드에 의해서 액정은 프린지 필드 스위칭 모드(fringe field switching mode)로 구동될 수 있다.

다른 예에 따른 픽셀 전극은, 도시하지 않았지만, 일정한 간격을 갖는 복수의 픽셀 핑거 패턴을 포함할 수 있다. 이 경우, 서브 픽셀(SP)은, 도시하지 않았지만, 복수의 픽셀 핑거 패턴 각각과 이격되면서 나란하도록 마련되어 터치 전극(TE)과 연결되는 복수의 공통 핑거 패턴을 더 포함할 수 있다. 복수의 공통 핑거 패턴과 복수의 픽셀 핑거 패턴 사이의 수평 전계가 형성되고, 이러한 수평 전계에 의해서 액정은 인플레인 스위칭 모드(in-plane switching mode)로 구동될 수 있다.

상기 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각은 보호층 상의 픽셀 영역마다 데이터 라인(DL)과 동일한 형태로 마련되는 것으로, 복수의 터치 전극(TE) 각각에 개별적으로 연결된다. 이러한 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각은 디스플레이 모드(DM)시 공통 전압(Vcom)을 수신하고, 터치 센싱 모드(TM)시 터치 전극 구동 신호(TDS)를 수신한다.

상기 복수의 터치 전극(TE) 각각은 사용자 터치를 감지하기 위한 센싱 전극의 역할을 하거나 픽셀 전극과 함께 전계를 형성시켜 액정을 구동시키는 역할을 한다. 즉, 복수의 터치 전극(TE) 각각은 터치 센싱 모드(TM)시 터치 센싱 전극으로 사용되고, 디스플레이 모드(DM)시 픽셀 전극과 함께 액정을 구동하는 공통 전극으로 사용된다. 이러한 복수의 터치 전극(TE) 각각은 액정 구동을 위한 공통 전극으로도 사용되기 때문에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 복수의 터치 전극(TE) 각각은 터치 센싱 모드(TM)시 자기 정전용량 방식의 센싱 전극으로 사용되기 때문에 터치 센싱을 위한 최소한의 크기를 가져야만 한다. 이에 따라, 복수의 터치 전극(TE) 각각은 하나 이상의 서브 픽셀(SP)에 대응되는 크기를 가질 수 있다.

상기 내장 게이트 구동부(110)는 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm) 각각의 일단 또는/및 타단 각각에 연결되도록 디스플레이 패널(100)의 좌측 및/또는 우측 비표시 영역에 내장(또는 집적)될 수 있다. 즉, 내장 게이트 구동부(110)는 서브 픽셀에 마련되는 박막 트랜지스터의 제조 공정과 함께 디스플레이 패널(100)의 좌측 및/또는 우측 비표시 영역에 내장(또는 집적)될 수 있다.

일 예에 따른 내장 게이트 구동부(110)는 디스플레이 모드(DM) 동안 타이밍 제어부(200)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여 스캔 구간 동안 게이트 하이 전압(VGH)을 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)에 순차적으로 공급한 후, 스캔 구간을 제외한 나머지 표시 구간 동안 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 공급되는 게이트 로우 전압(VGL)을 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)에 순차적으로 공급함으로써 디스플레이 패널(100)의 1 수평 기간 단위로 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm) 각각에 연결된 박막 트랜지스터를 턴-온시킨다.

또한, 내장 게이트 구동부(110)는 터치 센싱 모드(TM) 동안 타이밍 제어부(200)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 공급되는 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 복수의 게이트 라인(GL1 내지 GLm)에 동시에 공급한다. 즉, 내장 게이트 구동부(110)는 터치 센싱 모드(TM) 동안 모든 게이트 라인(GL1 내지 GLm)에 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 공급함으로써 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL1 ~ GLm) 사이의 기생 커패시턴스에 따른 터치 전극(TE)의 로드(load)를 감소시켜 터치 센싱의 감도를 향상시킨다.

선택적으로, 내장 게이트 구동부(110)는 디스플레이 패널(100)에 내장되지 않고 게이트 구동 집적 회로 형태를 제작되어 디스플레이 패널(100)과 연결될 수도 있다.

상기 타이밍 제어부(200)는 외부의 디스플레이 구동 시스템(미도시)으로부터 공급되는 데이터 인에이블 신호, 기준 클럭 신호, 수직 동기 신호(Vsync), 및 수평 동기 신호 등의 타이밍 동기 신호(TSS)를 수신하고, 수신된 수직 동기 신호(Vsync)를 터치 제어 유닛(300)에 공급하며, 터치 제어 유닛(300)로부터 터치 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 타이밍 제어부(200)는 터치 동기 신호(Tsync)를 기반으로 디스플레이 패널(100)을 디스플레이 모드(DM)와 터치 센싱 모드(DM)로 제어한다.

상기 타이밍 제어부(200)는 디스플레이 구동 시스템으로부터 공급되는 영상 데이터(Idata)를 수신하고, 디스플레이 모드(DM)마다 영상 데이터(Idata)를 디스플레이 패널(100)의 구동에 알맞도록 픽셀 데이터(R/G/B)로 정렬하여 데이터 구동부(700)에 공급한다. 그리고, 상기 타이밍 제어부(200)는 타이밍 동기 신호(TSS)를 기반으로 게이트 제어 신호(GCS)와 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하여 내장 게이트 구동부(110) 및 데이터 구동부(700) 각각의 구동을 제어한다.

상기 터치 제어 유닛(300)는 터치용 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 타이밍 제어부(200)로부터 공급되는 수직 동기 신호(Vsync)에 기초하여 터치 동기 신호(Tsync)와 터치 펄스 제어 신호(PCS)를 각각 생성한다.

상기 터치 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 패널(100)을 디스플레이 모드(DM)와 터치 센싱 모드(DM)로 동작시키기 위한 모드 선택 신호로 정의될 수 있다. 이때, 터치 제어 유닛(300)는 수직 동기 신호(Vsync)를 기반으로 디스플레이 패널(100)의 매 프레임을 적어도 하나의 서브 프레임으로 시분할하고, 각 서브 프레임을 디스플레이 모드(DM)와 터치 센싱 모드(TM)로 구동하기 위한 터치 동기 신호(Tsync)를 생성한다. 이때, 하나의 프레임이 2 이상의 서브 프레임으로 시분할될 경우, 터치 센싱 주기가 증가될 수 있다.

상기 터치 펄스 제어 신호(PCS)는 터치 구동 신호 공급부(500)에서 출력되는 터치 전극 구동 신호(TDS)와 제 1 및 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2) 각각의 펄스 폭을 제어하기 위한 신호로 정의될 수 있다.

상기 터치 제어 유닛(300)는 터치 구동부(600)로부터 공급되는 터치 전극별 터치 로우 데이터(Tdata)를 기반으로 터치 정보를 산출하여 디스플레이 구동 시스템의 디스플레이 제어 유닛(미도시)에 공급한다. 여기서, 디스플레이 제어 유닛은 디스플레이 장치의 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 디스플레이 장치의 전반적인 동작을 제어한다.

상기 구동 전원 공급부(400)는 외부로부터의 입력 전원(Vin)을 이용하여 디스플레이 장치의 구동에 필요한 구동 전원을 생성한다. 특히, 구동 전원 공급부(400)는 게이트 로우 전압(VGL) 및 공통 전압(Vcom) 각각을 생성하여 터치 구동 신호 공급부(500)에 공급한다. 이러한 구동 전원 공급부(400)는 디스플레이 장치의 전원 공급 보드(미도시)에 실장되는 전원 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit)일 수 있다.

상기 터치 구동 신호 공급부(500)는 터치 제어 유닛(300)으로부터 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)와 터치 펄스 제어 신호(PCS)를 기반으로, 디스플레이 모드(TM) 동안 구동 전원 공급부(400)로부터 공급되는 게이트 로우 전압(VGL)을 게이트 구동부(110)에 공급하고, 공통 전압(Vcom)을 터치 구동부(600)에 공급한다.

상기 터치 구동 신호 공급부(500)는 상기 터치 동기 신호(Tsync)와 상기 터치 펄스 제어 신호(PCS)를 기반으로, 터치 센싱 모드(TM) 동안 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 생성하여 데이터 구동부(700)에 공급하고, 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 생성하여 게이트 구동부(110)에 공급하며, 터치 전극 구동 신호(TDS)를 생성하여 터치 구동부(600)에 공급한다.

일 예에 따른 터치 구동 신호 공급부(500)는 제 1 논리 상태(H)와 제 2 논리 상태(L)의 펄스 제어 신호(PCS)에 응답하여 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V1)을 교번적으로 출력하는 제 1 레벨 쉬프터(미도시)를 이용하여 공통 전압(Vcom)을 기준으로 대칭되는 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V1) 사이에서 제 1 전압 스윙 폭(VSW1)으로 스윙되는 복수의 구동 펄스를 갖는 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 생성할 수 있다.

일 예에 따른 터치 구동 신호 공급부(500)는 제 1 논리 상태(H)와 제 2 논리 상태(L)의 펄스 제어 신호(PCS)에 응답하여 제 3 전압(V3)과 제 4 전압(V4)을 교번적으로 출력하는 제 2 레벨 쉬프터(미도시)를 이용하여 게이트 로우 전압(VGL)을 기준으로 대칭되는 제 3 전압(V3)과 제 4 전압(V4) 사이에서 상기 제 1 전압 스윙 폭(VSW1)으로 스윙되는 복수의 구동 펄스를 갖는 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS1)는 상기 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 동일한 위상을 가지면서 동일한 전압 차이로 스윙하는 전압 레벨을 갖는다.

일 예에 따른 터치 전극 구동 신호(TDS)는 상기 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 동일하게 공통 전압(Vcom)을 기준으로 대칭되는 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V1) 사이에서 제 1 전압 스윙 폭(VSW1)으로 스윙되는 복수의 구동 펄스로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)는 터치 전극 구동 신호(TDS)일 수 있다. 예를 들어, 상기 터치 구동 신호 공급부(500)는 터치 센싱 모드(TM) 동안 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 생성하여 데이터 구동부(700)에 공급하고, 이와 동시에 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 터치 전극 구동 신호(TDS)로서 터치 구동부(600)에 공급한다. 이에 따라, 본 발명은 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 터치 전극 구동 신호(TDS)를 공용화함으로써 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 터치 전극 구동 신호(TDS) 중 어느 하나의 신호를 생성하기 위한 별도의 회로가 필요 없으므로, 터치 구동 신호 공급부(500)의 크기 및 부품 수를 감소시킬 수 있다.

상기 터치 구동부(600)는 디스플레이 패널(100)에 마련된 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)을 통해서 복수의 터치 전극(TE)에 일대일로 연결된다.

상기 터치 구동부(600)는 터치 제어 유닛(300)으로부터 공급되는 제 1 논리 상태(H)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 디스플레이 모드(DM) 동안, 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 공급되는 공통 전압(Vcom)을 수신하고, 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각을 통해서 복수의 터치 전극(TE) 각각에 공통 전압(Vcom)을 공급한다.

상기 터치 구동부(600)는 터치 제어 유닛(300)으로부터 공급되는 제 2 논리 상태(L)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 모드(TM) 동안, 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 공급되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 수신하여 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각을 통해서 복수의 터치 전극(TE) 각각에 공급한 후, 복수의 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각을 통해서 해당하는 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 센싱 신호를 생성하고, 센싱 신호를 터치 로우 데이터(Tdata)로 변환하여 터치 제어 유닛(300)에 공급한다.

일 예에 따른 터치 구동부(600)는, 터치 센싱시, 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)과 전기적으로 분리되어 있는 더미 채널 선택부 내부에서 발생되는 기생 커패시턴스 등에 따른 내부 오프셋 노이즈를 샘플링하고, 샘플링된 내부 오프셋 노이즈를 이용하여 상기 센싱 신호에 포함된 센싱 오프셋 노이즈를 상쇄(또는 제거)시켜 터치 로우 데이터(Tdata)를 생성한다. 이를 통해서, 본 발명은 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈를 실시간으로 제거하여 터치 센싱 감도와 센싱 효율을 높일 수 있다.

다른 예에 따른 터치 구동부(600)는, 터치 센싱시, 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)과 전기적으로 분리되면서 디스플레이 패널(100)에 마련되어 있는 더미 라우팅 라인에서 발생되는 라인 기생 커패시턴스 노이즈와 더미 라우팅 라인에 연결된 더미 채널 선택부 내부에서 발생되는 기생 커패시턴스 등에 따른 내부 오프셋 노이즈를 함께 샘플링하고, 샘플링된 라인 기생 커패시턴스 노이즈와 내부 오프셋 노이즈를 이용하여 상기 센싱 신호에 포함된 센싱 오프셋 노이즈를 상쇄(또는 제거)시켜 터치 로우 데이터(Tdata)를 생성한다. 이로 인하여 본 발명은 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈를 실시간으로 제거하여 터치 센싱 감도와 센싱 효율을 높일 수 있다.

상기 데이터 구동부(700)는 터치 제어 유닛(300)으로부터 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여 디스플레이 모드(DM)와 터치 센싱 모드(TM)로 동작한다. 예를 들어, 상기 데이터 구동부(700)는, 제 1 논리 상태(H)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 디스플레이 모드(DM) 동안, 타이밍 제어부(200)로부터 1 수평 기간 단위로 공급되는 픽셀 데이터(R/G/B)를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)에 동시에 공급한다. 그리고, 데이터 구동부(700)는, 제 2 논리 상태(L)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 모드(TM) 동안, 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 공급되는 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 복수의 데이터 라인(DL1 내지 DLn)에 동시에 공급함으로써 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 사이의 기생 커패시턴스에 따른 터치 전극(TE)의 로드(load)를 감소시켜 터치 센싱의 감도를 향상시킨다.

이와 같은, 본 발명에서, 터치 제어 유닛(300)은 타이밍 제어부(200) 또는 터치 구동부(600)에 내장될 수도 있으며, 터치 동기 신호(Tsync)와 터치 펄스 제어 신호(PCS)는 터치 제어 유닛(300)에서 생성되지 않고 상기 타이밍 제어부(200)에서 생성될 수도 있다. 그리고, 본 발명에서, 타이밍 제어부(200), 터치 제어 유닛(300), 터치 구동 신호 공급부(500), 터치 구동부(600) 및 데이터 구동부(700) 중 적어도 2개 이상은 하나의 집적 회로로 통합 구성될 수도 있으며, 일 예로서, 터치 구동부(600)와 데이터 구동부(700)는 하나의 집적 회로로 통합 구성될 있고, 다른 예로서, 터치 제어 유닛(300), 터치 구동 신호 공급부(500), 터치 구동부(600) 및 데이터 구동부(700)는 하나의 집적 회로로 통합 구성될 있다. 나아가, 본 발명에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치가 휴대용 전자 기기일 경우, 디스플레이 패널(100)과 내장 게이트 구동부(110)를 제외한 나머지 구성들은 하나의 통합 집적 회로로 구성될 수 있다. 여기서, 내장 게이트 구동부(110)가 게이트 구동 집적 회로로 구성되는 경우, 상기 하나의 통합 집적 회로는 게이트 구동 집적 회로도 포함할 수 있다. 이러한 구성들 간의 통합 및 집적화로 인하여, 본 발명은 디스플레이 장치의 부품 수를 감소시키면서 구성요소 간의 연결 구조를 간소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4에 도시된 프리 앰프와 더미 앰프와 샘플링 유닛 및 적분기 각각을 설명하기 위한 회로도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부(600)는 단자부(610), 터치 제어부(620), 선택부(630), 프리 센싱부(640), 샘플링부(650), 터치 센싱부(660), 아날로그-디지털 변환부(670), 및 터치 데이터 처리부(680)를 포함한다.

상기 단자부(610)는 디스플레이 패널(100)에 마련된 패드부에 연결된다. 일 예에 따른 단자부(610)는 i(i는 2 이상의 자연수)개의 채널 단자(CH)로 이루어진 j(j는 2 이상의 자연수)개의 채널 그룹(611), 및 i개의 더미 채널 단자(DCH)로 이루어진 더미 채널 그룹(613)을 포함한다.

상기 j개의 채널 그룹(611) 각각은 k개의 라우팅 라인(TL1 내지 TLk) 각각에 대한 센싱 시간을 감소시키기 위하여, 디스플레이 패널(100)의 제 2 수평 축 방향(Y)을 따라 마련된 복수의 터치 전극(TE) 각각에 연결되는 채널 단자들(CH)을 포함할 수 있다.

상기 j개의 채널 그룹(611) 각각에 포함된 i개의 채널 단자(CH) 각각은 k개의 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)과 일대일로 연결되어 전기적으로 접속된다. 이에 따라, 단자부(610)는 복수의 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)의 전체 개수와 동일한 k개의 채널 단자(CH)를 갖는다.

상기 더미 채널 그룹(613)은 k개의 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)과 전기적으로 연결되지 않고 전기적으로 분리되도록 마련된다. 더미 채널 그룹(613)은 하나의 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)와 동일한 개수의 더미 채널 단자(DCH)를 갖는다. 이러한 더미 채널 그룹(613)은 단자부(610)의 일측과 타측 및 중간 중 어느 하나에 마련될 수 있지만, 단자부(610)의 중간에 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 더미 채널 단자(DCH)는 채널 단자(CH)와 선택부(630) 사이의 내부 전도성 연결 라인에서 발생되는 라인 기생 커패시턴스 노이즈와 선택부(630)에서 발생되는 내부 오프셋 노이즈를 센싱하기 위한 것으로, k개의 채널 단자(CH) 각각과 선택부(630) 사이를 연결하는 내부 전도성 연결 라인의 길이 편차를 고려하면 단자부(610)의 중간에 마련되는 것이 보다 바람직하다.

상기 단자부(610)는 구동 전원 공급부(400)로부터 공통 전압(Vcom)이 공급되는 제 1 전압 입력 단자(615), 터치 구동 신호 공급부(500)로부터 터치 전극 구동 신호(TDS)가 공급되는 구동 신호 입력 단자(617), 및 구동 전원 공급부(400)로부터 공통 직류 전압(VCM)이 공급되는 제 2 전압 입력 단자(619)를 더 포함한다.

상기 터치 제어부(620)는 터치 제어 유닛(300)으로부터 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)에 기초하여, 채널 선택 신호(Sch) 및 서로 반대되는 논리 상태를 갖는 제 1 및 제 2 스위치 제어 신호(SS1, SS2)를 생성한다. 터치 제어부(620)는 터치 동기 신호(Tsync)와 채널 선택 신호(Sch)를 선택부(630)에 공급하고, 서로 반대되는 논리 상태를 갖는 제 1 및 제 2 스위치 제어 신호(SS1, SS2)를 샘플링부(650)에 공급한다. 그리고, 터치 제어부(620)는 터치 동기 신호(Tsync)에 기초하여 터치 레포트 신호(FRS)를 터치 데이터 처리부(680)에 공급한다.

상기 선택부(630)는 제 1 논리 상태(H)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 디스플레이 모드(DM)시 제 1 전압 입력 단자(615)로부터 공급되는 공통 전압(Vcom)을 모든 채널 단자(CH)에 공급한다.

상기 선택부(630)는 제 2 논리 상태(L)이 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 모드(TM)시, 구동 신호 입력 단자(617)로부터 공급되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 채널 선택 신호(Sch)에 따라 각 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)에 순차적으로 공급한 후, 각 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)을 선차적으로 프리 센싱부(640)에 연결한다. 부가적으로, 상기 선택부(630)는 제 2 논리 상태(L)의 터치 동기 신호(Tsync)에 따른 터치 센싱 모드(TM)시, 구동 신호 입력 단자(617)로부터 공급되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 채널 선택 신호(Sch)에 따라 더미 채널 그룹(613)에 포함된 i개의 더미 채널 단자(DCH)에 순차적으로 공급한 후, 더미 채널 그룹(613)에 포함된 i개의 더미 채널 단자(DCH)를 순차적으로 프리 센싱부(640)에 연결할 수 있지만, 이는 선택 사항일 수 있다.

일 예에 따른 선택부(630)는 채널 선택부(631), 및 더미 채널 선택부(633)를 포함한다.

상기 채널 선택부(631)는 j개의 채널 그룹(611)과 일대일로 연결된 j개의 스위칭부(631a)를 포함한다.

상기 j개의 스위칭부(631a) 각각은 해당하는 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)에 공통적으로 연결된다. j개의 스위칭부(631a) 각각은 디스플레이 모드(DM)시 상기 공통 전압(Vcom)을 i개의 채널 단자(CH) 모두에 공통적으로 공급한다. j개의 스위칭부(631a) 각각은 터치 센싱 모드(TM)시, 채널 선택 신호(Sch)에 따라 i개의 채널 단자(CH)에 터치 전극 구동 신호(TDS)를 순차적으로 공급한 후, i개의 채널 단자(CH)를 순차적으로 프리 센싱부(640)에 연결한다.

상기 더미 채널 선택부(633)는 더미 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 더미 채널 단자(DCH)에 공통적으로 연결된다. 더미 채널 선택부(633)는 터치 센싱 모드(TM)시, 채널 선택 신호(Sch)에 따라 i개의 더미 채널 단자(DCH)에 터치 전극 구동 신호(TDS)를 순차적으로 공급한 후, i개의 더미 채널 단자(DCH)를 순차적으로 프리 센싱부(640)에 연결한다. 부가적으로, 상기 더미 채널 선택부(633)는 디스플레이 모드(DM)시 상기 공통 전압(Vcom)을 i개의 더미 채널 단자(DCH) 모두에 공통적으로 공급할 수도 있지만, 이는 선택 사항일 수 있다.

상기 프리 센싱부(640)는 터치 센싱 모드(TM)시, 채널 선택부(631)에 의해 선택되는 채널 단자(CH)를 통해서 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)에 연결되고, 연결된 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)을 통해서 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 프리 센싱하고, 더미 선택부(633)에 의해 선택되는 더미 채널 단자(CH)에 연결되어 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈를 센싱한다. 일 예에 따른 프리 센싱부(640)는 프리 앰프부(641) 및 더미 앰프(643)를 포함한다.

상기 프리 앰프부(641)는 채널 단자(CH)를 통해서 터치 라우팅 라인(TL1 내지 TLk)에 연결된 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 프리 센싱한다. 이를 위해, 프리 앰프부(641)는 j개의 프리 앰프(641a)를 포함한다.

상기 j개의 프리 앰프(641a) 각각은 채널 선택부(631)의 j개의 스위칭부(631a)와 일대일로 연결되어 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 프리 센싱하여 샘플링부(650)에 공급한다. 일 예에 따른 j개의 프리 앰프(641a) 각각은, 스위칭부(631a)의 출력 단자에 연결된 반전 입력 단자(-)와 터치 전극 구동 신호(TDS)이 공급되는 비반전 입력 단자(+) 및 샘플링부(650)에 연결된 출력 단자를 갖는 연산 증폭기(OP), 및 연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터(CFB)를 포함한다. 이러한 j개의 프리 앰프(641a) 각각은 터치 전극 구동 신호(TDS)에 따라 스위칭부(631a)의 스위칭에 의해 연결되는 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화에 대응되는 터치 신호를 증폭시켜 샘플링부(650)에 공급한다. 이때, 프리 앰프(641a)의 전하 증폭시 채널 단자(CH)와 채널 선택부(631) 사이의 전도성 연결 라인과 채널 선택부(631) 내부의 트랜지스터 각각에 의해 발생되는 기생 커패시턴스(Cpara)에 따른 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈도 함께 증폭되고, 이러한 내부 오프셋 노이즈는 터치 센싱의 감도를 저하시킨다. 이하의 설명에서는, “채널 단자(CH)와 채널 선택부(631) 사이의 전도성 연결 라인과 채널 선택부(631) 내부의 트랜지스터 각각에 의해 발생되는 기생 커패시턴스(Cpara)에 따른 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈”를 “제 1 오프셋 노이즈”라 통칭하기로 한다.

상기 더미 앰프(643)는 더미 채널 단자(DCH)와 더미 채널 선택부(633) 사이의 전도성 연결 라인과 더미 채널 선택부(633) 내부의 트랜지스터 각각에 의해 발생되는 기생 커패시턴스(Cpara)에 따른 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈를 센싱하여 증폭시켜 샘플링부(650)에 공급한다. 이하의 설명에서는, “더미 채널 단자(DCH)와 더미 채널 선택부(633) 사이의 전도성 연결 라인과 더미 채널 선택부(633) 내부의 트랜지스터 각각에 의해 발생되는 기생 커패시턴스(Cpara)에 따른 터치 구동부(600)의 내부 오프셋 노이즈”를 “제 2 오프셋 노이즈”라 통칭하기로 한다.

일 예에 따른 더미 앰프(643)는 더미 채널 선택부(633)의 출력 단자에 연결된 반전 입력 단자(-)와 터치 전극 구동 신호(TDS)이 공급되는 비반전 입력 단자(+) 및 샘플링부(650)에 연결된 출력 단자를 갖는 연산 증폭기(OP), 및 연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터(CFB)를 포함한다. 이러한 더미 앰프(643)는 제 1 오프셋 노이즈의 발생 조건과 동일한 조건에서 제 1 오프셋 노이즈를 제거하기 위한 제 2 오프셋 노이즈를 센싱하기 위해 적용된 것이다.

상기 더미 앰프(643)는 터치 라우딩 라인에 연결되지 않고, 제 2 오프셋 노이즈를 센싱하여 샘플링부(650)에 공급하기 때문에 복수로 구성될 필요는 없다.

상기 샘플링부(650)는 프리 앰프부(641)와 더미 앰프(643)에 공통으로 연결된다. 샘플링부(650)는 더미 앰프(643)의 출력 전압을 이용하여 프리 앰프부(641)의 출력 전압에 포함된 제 1 오프셋 노이즈를 상쇄(또는 제거)시키면서 상기 제 1 오프셋 노이즈가 제거된 터치 전압을 샘플링한다. 즉, 샘플링부(650)는 터치 센싱 모드(TM)의 터치 샘플링 기간 동안 프리 앰프(641a)의 출력 전압과 더미 앰프(643)의 출력 전압을 샘플링하고, 터치 센싱 모드(TM)의 터치 신호 적분 기간 동안 샘플링된 전압에서 제 1 오프셋 노이즈를 제거하여 터치 센싱부(660)에 공급한다.

일 예에 따른 샘플링부(650)는 j개의 프리 앰프(641a)에 일대일로 연결된 j개의 샘플링 유닛(651)을 포함한다.

상기 j개의 샘플링 유닛(651) 각각은 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2), 및 제 1 내지 제 6 스위치(SW1 내지 SW6)를 포함한다.

상기 제 1 샘플링 커패시터(C1)는 일단이 제 1 노드(N1)에 연결되고 타단이 제 2 노드(N2)에 연결되어 프리 앰프(641a)로부터 출력되는 전압을 샘플링한다.

상기 제 2 샘플링 커패시터(C2)는 일단이 제 3 노드(N3)에 연결되고 타단이 제 2 노드(N2)에 연결되어 더미 앰프(643)로부터 출력되는 전압을 샘플링한다.

상기 제 1 스위치(SW1)는 프리 앰프(641a)의 출력단자와 제 1 노드(N1) 사이에 연결된다. 이러한 제 1 스위치(SW1)는 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)에 따른 샘플링 기간 동안에만 턴-온되어 프리 앰프(641a)로부터 출력되는 전압이 제 1 샘플링 커패시터(C1)에 공급되도록 한다.

상기 제 2 스위치(SW2)는 더미 프리 앰프(643)의 출력단자와 제 3 노드(N3) 사이에 연결된다. 이러한 제 2 스위치(SW2)는 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)에 따른 샘플링 기간 동안에만 턴-온되어 더미 프리 앰프(643)로부터 출력되는 전압이 제 2 샘플링 커패시터(C2)에 공급되도록 한다.

상기 제 3 스위치(SW3)는 샘플링 유닛(651)의 출력 노드(No)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결된다. 이러한 제 3 스위치(SW3)는 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2)에 샘플링된 전압이 터치 센싱부(660)으로 출력되도록 한다.

상기 제 4 스위치(SW4)는 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)에 따른 샘플링 기간 동안에만 턴-온되어 단자부(610)를 통해 공급되는 공통 직류 전압(VCM)이 제 2 노드(N2)에 공급되도록 한다.

상기 제 5 스위치(SW5)는 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결되어 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이를 연결한다.

상기 제 6 스위치(SW6)는 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 단자부(610)를 통해 공급되는 공통 직류 전압(VCM)이 제 1 노드(N1)에 공급되도록 한다. 선택적으로, 터치 신호 적분 기간 동안, 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3)는 제 5 스위치(SW5)의 턴-온에 의해 서로 연결되기 때문에 상기 제 6 스위치(SW6)는 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 단자부(610)를 통해 공급되는 공통 직류 전압(VCM)이 제 3 노드(N3)에 공급되도록 할 수도 있다.

상기 터치 센싱부(660)는 샘플링부(650)에 연결되고 샘플링부(650)의 출력 전압을 적어도 2회 이상 적분하여 터치 전압을 생성한다. 일 예에 따른 터치 센싱부(660)는 j개의 샘플링 유닛(651)과 일대일로 연결된 j개의 적분기(661)를 포함한다.

상기 j개의 적분기(661) 각각은 샘플링 유닛(651)의 출력 노드(No)에 연결된 반전 입력 단자(-)와 공통 직류 전압(VCM)이 공급되는 비반전 입력 단자(+) 및 아날로그-디지털 변환부(670)에 연결된 출력 단자를 갖는 연산 증폭기(OP), 및 연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터(CInt)를 포함한다. 이러한 j개의 적분기(661) 각각은 터치 전극 구동 신호(TDS)에 따라 샘플링 유닛(651)로부터 출력되는 전압을 적어도 2회 이상 적분하여 출력한다.

상기 아날로그-디지털 변환부(670)는 터치 센싱부(660)의 j개의 적분기(661) 각각으로부터 공급되는 터치 전압을 개별적으로 아날로그-디지털 변환하여 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 생성하고, 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 터치 데이터 처리부(680)에 공급한다. 이를 위해, 아날로그-디지털 변환부(670)는 의 j개의 적분기(661)와 일대일로 연결되는 j개의 아날로그-디지털 컨버터(미도시)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 아날로그-디지털 변환부(670)는 j개의 적분기(661) 각각으로부터 출력되는 터치 전압을 순차적으로 출력하는 멀티플렉서 및 멀티플렉서에 의해 순차적으로 출력되는 터치 전극별 터치 전압을 개별적으로 아날로그-디지털 변환하여 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 생성하는 하나의 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수도 있다.

상기 터치 데이터 처리부(680)는 아날로그-디지털 변환부(670)로부터 공급되는 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 수신하여 내부 메모리에 차례대로 저장하고, 터치 제어부(620)로부터 공급되는 터치 레포트 신호(FRS)에 응답하여 내부 메모리에 저장된 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 설정된 인터페이스 방식에 따라 터치 제어 유닛(300)에 전송한다.

상기 터치 제어 유닛(300)은 터치 데이터 처리부(680)로부터 전송되는 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)를 수신하고, 수신된 터치 전극별 터치 로우 데이터(TRD)와 설정된 문턱값과 비교하여 문턱값보다 큰 터치 로우 데이터(TRD)를 이용하여 터치 유무를 판단한다. 그리고, 터치 제어 유닛(300)은 문턱값보다 큰 터치 로우 데이터(TRD)가 발생된 터치 전극(TE)에 대응되는 터치 좌표(X, Y)를 포함하는 터치 정보를 산출하여 디스플레이 제어 유닛에 제공한다. 이에 따라, 디스플레이 제어 유닛은 터치 정보에 해당되는 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 어플리케이션은 디스플레이 장치에 탑재된 터치 위치 기반의 응용 프로그램일 수 있다. 상기 터치 위치 기반의 응용 프로그램은 터치 위치에 표시된 프로그램 아이콘에 해당하는 응용 프로그램일 수 있다.

부가적으로, 터치 제어 유닛(300)은 터치 좌표(X, Y)로부터 터치점 개수를 산출하거나, 단위 시간내 터치점 산출 개수를 카운트하여 터치 횟수를 산출하거나, 단위 시간내 터치 지속 시간을 산출할 수도 있다.

이와 같은, 터치 구동부(600)을 포함하는 본 발명은 터치 센싱 모드(TM)에서 터치 센싱시, 2개의 샘플링 커패시터(C1, C2)를 이용한 샘플링 과정을 통해 제 1 오프셋 노이즈를 상쇄시킴으로써 터치 구동부(600)의 터치 센싱의 감도 및 효율을 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부에서, 샘플링 유닛의 변형 예를 설명하기 위한 회로도이다.

도 2 내지 도 5 및 도 6을 참조하면, 변형 예에 따른 샘플링 유닛(651)은 샘플링 커패시터(C), 및 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)를 포함한다.

상기 샘플링 커패시터(C)는 일단이 제 1 노드(N1)에 연결되고 타단이 제 2 노드(N2)에 연결된다. 이러한 샘플링 커패시터(C)는 제 1 내지 제 4 스위치(SW1 내지 SW4)의 스위칭에 따라 프리 앰프(641a)로부터 출력되는 전압과 더미 앰프(643)로부터 출력되는 전압의 차전압을 샘플링하여 저장한다.

상기 제 1 스위치(SW1)는 프리 앰프(641a)의 출력단자와 제 1 노드(N1) 사이에 연결된다. 이러한 제 1 스위치(SW1)는 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)에 따른 샘플링 기간 동안에만 턴-온되어 프리 앰프(641a)로부터 출력되는 전압이 샘플링 커패시터(C)에 공급되도록 한다.

상기 제 2 스위치(SW2)는 더미 프리 앰프(643)의 출력단자와 제 2 노드(N2) 사이에 연결된다. 이러한 제 2 스위치(SW2)는 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)에 따른 샘플링 기간 동안에만 턴-온되어 더미 프리 앰프(643)로부터 출력되는 전압이 샘플링 커패시터(C)에 공급되도록 한다.

상기 제 3 스위치(SW3)는 샘플링 유닛(651)의 출력 노드(No)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결된다. 이러한 제 3 스위치(SW3)는 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 샘플링 커패시터(C)에 샘플링된 전압이 터치 센싱부(660)으로 출력되도록 한다.

상기 제 4 스위치(SW4)는 제 2 스위칭 제어 신호(SS2)에 따른 터치 신호 적분 기간 동안에만 턴-온되어 단자부(610)를 통해 공급되는 공통 직류 전압(VCM)이 제 1 노드(N1)에 공급되도록 한다.

이와 같은, 샘플링 유닛(651)은 터치 샘플링 기간 동안, 하나의 샘플링 커패시터(C)를 이용하여 프리 앰프(641a)로부터 출력되는 전압과 더미 앰프(643)로부터 출력되는 전압의 차전압을 샘플링함으로써 제 1 오프셋 노이즈에 대응되는 제 1 기생 커패시턴스 전압과 제 2 오프셋 노이즈에 대응되는 제 2 기생 커패시턴스 전압이 상쇄되게 된다. 즉, 상기 제 1 기생 커패시턴스 전압은 샘플링 커패시터(C)의 일단에 공급되고, 제 2 기생 커패시턴스 전압은 샘플링 커패시터(C)의 타단에 공급됨으로써 샘플링 커패시터(C)의 양단 전위차에 의해 상기 제 1 및 제 2 기생 커패시턴스 전압이 상쇄되게 된다.

이와 같은, 변형 예에 따른 샘플링 유닛(651)을 포함하는 본 발명은 터치 센싱 모드(TM)에서 터치 센싱시, 하나의 샘플링 커패시터(C)의 샘플링 과정만으로도 터치 구동부(600)의 제 1 오프셋 노이즈를 실시간으로 상쇄시킴으로써 터치 구동부(600)의 터치 센싱의 감도 및 효율을 증가시킬 수 있으며, 샘플링 유닛(651)의 구성을 간소화할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 예에 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널과 터치 구동부의 연결 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 디스플레이 패널과 터치 구동부의 연결 구조에서 발생되는 라인 기생 커패시턴스를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 디스플레이 패널과 더미 채널 단자 간의 연결 구조를 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 디스플레이 패널과 더미 채널 단자의 연결 구조에 대해서만 설명하고, 이를 제외한 나머지 구성들에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 7 및 도 8을 도 2와 결부하면, 디스플레이 패널(100)은 i개의 더미 라우팅 라인(MTL)을 더 포함한다.

상기 i개의 더미 라우팅 라인(MTL) 각각은 터치 전극들(TE)과 전기적으로 연결되지 않고 전기적으로 분리되도록 디스플레이 패널(100) 상에 각기 다른 길이를 가지도록 마련된다. 이때, i개의 더미 라우팅 라인(MTL) 각각은 하나의 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)와 일대일로 연결되는 i개의 터치 라우팅 라인(TL) 각각과 대응되는 길이를 가지도록 마련된다. 예를 들어, 첫번째 채널 그룹(611)에 포함된 i개의 채널 단자(CH)가 제 1 내지 제 10 터치 라우팅 라인(TL)과 일대일로 연결되는 것으로 가정하면, 디스플레이 패널(100)은 제 1 내지 제 10 더미 라우팅 라인(MTL)을 갖는다. 이때, K(K는 1 내지 10 사이의 자연수)번째 더미 라우팅 라인(NTL)은 K번째 터치 라우팅 라인(TL)과 동일한 길이를 갖게 된다. 이에 따라, K번째 터치 라우팅 라인(TL)에 발생되는 라인 기생 커패시턴스(CLINE)은 K번째 더미 라우팅 라인(MTL)에 발생되는 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 동일하게 된다.

다음으로, 터치 구동부(600)에서, 더미 채널 그룹(613)에 포함된 i개의 더미 채널 단자(DCH)는 i개의 더미 라우팅 라인(MTL)과 일대일로 연결된다. 이에 따라, 터치 센싱 모드시, 프리 앰프(641a)는 터치 라우팅 라인(TL)의 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 터치 구동부(600)의 제 1 오프셋 노이즈가 포함된 전압을 출력하게 되고, 이와 동일하게, 더미 앰프(643)도 더미 라우팅 라인(MTL)의 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 터치 구동부(600)의 제 2 오프셋 노이즈가 포함된 전압을 출력하게 된다. 이러한 프리 앰프(641a)의 출력 전압에 포함된 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 터치 구동부(600)의 제 1 오프셋 노이즈는 전술한 바와 같이, 샘플링부(650)의 샘플링 과정에서 더미 앰프(643)의 출력 전압에 포함된 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 터치 구동부(600)의 제 2 오프셋 노이즈에 의해 상쇄되게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 예는 터치 구동부(600)의 제 1 오프셋 노이즈뿐만 아니라 터치 라우팅 라인(TL)의 라인 기생 커패시턴스(CLINE)도 실시간으로 상쇄시킴으로써 터치 구동부(600)의 터치 센싱의 감도 및 효율을 증가시킬 수 있다.

부가적으로, 도 8에 도시된 샘플링부(650)의 샘플링 유닛(651)은 도 5 또는 도 6에 도시된 샘플링 유닛과 동일하다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이는 도 5에 도시된 터치 구동부의 동작에 따른 내부 오프셋 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.

도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이드의 제거 방법은 샘플링 기간과 적분 기간으로 이루어진다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 샘플링 기간에서는, 제 1 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 2 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1, 제 2 및 제 4 스위치(SW1, SW2, SW4)가 턴-온되고, 제 3, 제 5 및 제 6 스위치(SW3, SW5, SW6)가 오프된다. 이에 따라, 프리 앰프(641a)에 의해 터치 신호와 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 제 1 샘플링 커패시터(C1)에 샘플링되고, 더미 앰프(643)에 의해 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 제 2 샘플링 커패시터(C2)에 샘플링된다. 이때, 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel), 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy), 제 1 샘플링 커패시터(C1)의 전하량(Q1)과 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 전하량(Q2)은 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 적분 기간에서는, 제 2 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 1 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1, 제 2 및 제 4 스위치(SW1, SW2, SW4)가 턴-오프되고, 제 3, 제 5 및 제 6 스위치(SW3, SW5, SW6)가 턴-온된다. 이에 따라, 샘플링 기간에서 증폭된 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)에서 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy)이 감산되고 나머지 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)이 적분기(661)에 의해 적분된다. 이에 따라, 제 1 샘플링 커패시터(C1)의 전하량(Q1)과 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 전하량(Q2)을 노이즈 상쇄 원리를 이용하여 적분기(661)의 출력전압(VInt_in)을 계산하면 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2)이 동일한 커패시턴스를 가지는 것으로 가정하면, 적분 기간에서 스위치들이 스위칭됨에 따라 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 극성 반대로 변경되고, 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2) 각각의 일단에 공통 직류 전압(VCM)이 인가되므로, 전하량 보존 법칙에 의해 적분기(661)의 출력전압(VInt_in)은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 2]

이어서, 샘플링 유닛(651)의 출력전압이 적분기(661)에 의해 N회 적분되고, 적분기(661)의 출력전압(VOut_int)은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

따라서, 수학식 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이는 도 6에 도시된 터치 구동부의 동작에 따른 내부 오프셋 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.

도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이드의 제거 방법은 샘플링 기간과 적분 기간으로 이루어진다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 샘플링 기간에서는, 제 1 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 2 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)가 턴-온되고, 제 3 및 제 4 스위치(SW3, SW4)가 오프된다. 이에 따라, 프리 앰프(641a)에 의해 터치 신호와 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 샘플링 커패시터(C)의 일단에 공급되고, 더미 앰프(643)에 의해 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 샘플링 커패시터(C)의 타단에 공급됨으로써 샘플링 커패시터(C)에 샘플링된다. 이때, 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)과 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy)은 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 4]

이때, 샘플링 커패시터(C)의 양단 전압 차는 센싱되어야 할 핑거 커패시턴스에 의한 터치 전압으로, 이러한 샘플링 커패시터(C)의 전압(VC)은 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 5]

따라서, 수학식 4 및 5에서 알 수 있듯이, 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

이어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 적분 기간에서는, 제 2 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 1 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)가 턴-오프되고, 제 3 및 제 4 스위치(SW3, SW4)가 턴-온된다. 이에 따라, 샘플링 기간에서 샘플링된 핑거 커패시턴스에 의한 터치 전압이 적분기(661)에 의해 N회 적분되고, 적분기(661)의 출력전압(VOut_int)은 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 6]

따라서, 수학식 4 내지 6에서 알 수 있듯이, 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이는 도 8에 도시된 터치 구동부의 동작에 따른 내부 오프셋 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.

도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이드의 제거 방법은 샘플링 기간과 적분 기간으로 이루어진다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 샘플링 기간에서는, 제 1 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 2 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1, 제 2 및 제 4 스위치(SW1, SW2, SW4)가 턴-온되고, 제 3, 제 5 및 제 6 스위치(SW3, SW5, SW6)가 오프된다. 이에 따라, 프리 앰프(641a)에 의해 터치 신호와 라인 기생 커패시턴스(CLINE) 및 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 제 1 샘플링 커패시터(C1)에 샘플링되고, 더미 앰프(643)에 의해 라인 기생 커패시턴스(CLINE) 및 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 제 2 샘플링 커패시터(C2)에 샘플링된다. 이때, 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel), 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy), 제 1 샘플링 커패시터(C1)의 전하량(Q1)과 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 전하량(Q2)은 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 7]

이어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 적분 기간에서는, 제 2 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 1 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1, 제 2 및 제 4 스위치(SW1, SW2, SW4)가 턴-오프되고, 제 3, 제 5 및 제 6 스위치(SW3, SW5, SW6)가 턴-온된다. 이에 따라, 샘플링 기간에서 증폭된 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)에서 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy)이 감산되고 나머지 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)이 적분기(661)에 의해 적분된다. 이에 따라, 제 1 샘플링 커패시터(C1)의 전하량(Q1)과 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 전하량(Q2)을 노이즈 상쇄 원리를 이용하여 적분기(661)의 출력전압(VInt_in)을 계산하면 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2)이 동일한 커패시턴스를 가지는 것으로 가정하면, 적분 기간에서 스위치들이 스위칭됨에 따라 제 2 샘플링 커패시터(C2)의 극성 반대로 변경되고, 제 1 및 제 2 샘플링 커패시터(C1, C2) 각각의 일단에 공통 직류 전압(VCM)이 인가되므로, 전하량 보존 법칙에 의해 적분기(661)의 출력전압(VInt_in)은 수학식 2와 동일하다.

이어서, 샘플링 유닛(651)의 출력전압이 적분기(661)에 의해 N회 적분되고, 적분기(661)의 출력전압(VOut_int)은 아래의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 8]

따라서, 수학식 2, 7 및 8에서 알 수 있듯이, 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이는 도 8에 도시된 샘플링 유닛을 도 6에 도시된 샘플링 유닛으로 변경한 터치 구동부의 동작에 따른 내부 오프셋 노이즈 제거 방법에 관한 것이다.

도 15 및 도 16을 참조하여 본 발명의 다른 예에 따른 터치 구동부의 내부 오프셋 노이즈의 제거 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 터치 구동부의 내부 오프셋 노이드의 제거 방법은 샘플링 기간과 적분 기간으로 이루어진다.

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 샘플링 기간에서는, 제 1 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 2 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)가 턴-온되고, 제 3 및 제 4 스위치(SW3, SW4)가 오프된다. 이에 따라, 프리 앰프(641a)에 의해 터치 신호와 라인 기생 커패시턴스(CLINE) 및 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 샘플링 커패시터(C)의 일단에 공급되고, 더미 앰프(643)에 의해 라인 기생 커패시턴스(CLINE) 및 내부 기생 커패시턴스(CPara)가 증폭되어 샘플링 커패시터(C)의 타단에 공급됨으로써 샘플링 커패시터(C)에 샘플링된다. 이때, 프리 앰프(641a)의 출력 전압(VChannel)과 더미 앰프(643)의 출력 전압(VDummy)은 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 9]

이때, 샘플링 커패시터(C)의 양단 전압 차는 센싱되어야 할 핑거 커패시턴스에 의한 터치 전압으로, 이러한 샘플링 커패시터(C)의 전압(VC)은 아래의 수학식 5와 동일하다.

따라서, 수학식 5 및 9에서 알 수 있듯이, 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

이어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 적분 기간에서는, 제 2 논리 상태의 제 1 스위칭 제어 신호(SS1)와 제 1 논리 상태의 제 2 스위칭 신호(SS2)가 샘플링 유닛(651)에 인가됨으로써 제 1 및 제 2 스위치(SW1, SW2)가 턴-오프되고, 제 3 및 제 4 스위치(SW3, SW4)가 턴-온된다. 이에 따라, 샘플링 기간에서 샘플링된 핑거 커패시턴스에 의한 터치 전압이 적분기(661)에 의해 N회 적분되고, 적분기(661)의 출력전압(VOut_int)은 아래의 수학식 6과 같다.

따라서, 수학식 5, 6 및 9에서 알 수 있듯이, 라인 기생 커패시턴스(CLINE)와 기생 커패시턴스(CPara)에 의한 오프셋 노이즈 성분이 제거되는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 디스플레이 패널 200: 타이밍 제어부
300: 터치 제어 유닛 400: 구동 전원 공급부
500: 터치 구동 신호 공급부 600: 터치 구동부
610: 단자부 620: 터치 제어부
630: 선택부 640: 프리 센싱부
650: 샘플링부 660: 터치 센싱부
670: 아날로그-디지털 변환부 680: 터치 데이터 처리부
700: 데이터 구동부

Claims (13)

1. 복수의 터치 전극과 상기 복수의 터치 전극과 중첩되는 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 터치 전극과 중첩되면서 상기 복수의 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인을 갖는 디스플레이 패널; 및
   상기 복수의 터치 전극과 연결된 터치 구동부를 구비하며,
   상기 터치 구동부는,
   i(i는 2 이상의 자연수)개의 채널 단자를 갖는 j(j는 2 이상의 자연수)개의 채널 그룹, 및 i개의 더미 채널 단자를 갖는 더미 채널 그룹을 포함하는 단자부;
   상기 j개의 채널 그룹에 연결된 채널 선택부와 상기 더미 채널 그룹과 연결된 더미 채널 선택부를 갖는 선택부;
   상기 채널 선택부에 연결된 프리 앰프부와 상기 더미 채널 선택부에 연결된 더미 앰프를 갖는 프리 센싱부;
   상기 프리 앰프부와 상기 더미 앰프에 공통으로 연결된 샘플링부;
   상기 샘플링부에 연결된 터치 센싱부; 및
   상기 터치 센싱부에 연결된 아날로그-디지털 변환부를 가지고,
   상기 채널 단자 각각은 상기 복수의 터치 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 더미 채널 단자 각각은 상기 복수의 터치 전극과 전기적으로 분리되며,
   상기 터치 구동부는 상기 터치 구동부의 내부에서 발생되는 오프셋 노이즈를 제거하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 더미 앰프는 상기 더미 채널 선택부에 의해 상기 i개의 더미 채널 단자에 순차적으로 연결되는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 프리 앰프부는 상기 채널 선택부에 의해 상기 i개의 채널 단자에 순차적으로 연결되는 j개의 프리 앰프를 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 더미 앰프는 상기 더미 채널 선택부에 발생되는 기생 커패시턴스에 대응되는 전압을 센싱하여 상기 샘플링부에 공급하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 샘플링부는 상기 더미 앰프의 출력 전압을 이용하여 상기 프리 앰프의 출력 전압에 포함된 상기 오프셋 노이즈를 제거하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 샘플링부는 j개의 샘플링 유닛을 포함하고,
   상기 j개의 샘플링 유닛 각각은,
   일단이 제 1 노드에 연결되고 타단이 제 2 노드에 연결된 제 1 샘플링 커패시터;
   일단이 제 3 노드에 연결되고 타단이 상기 제 2 노드에 연결된 제 2 샘플링 커패시터;
   상기 프리 앰프의 출력 단자와 상기 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 스위치;
   상기 더미 앰프의 출력 단자와 상기 제 3 노드 연결된 제 2 스위치;
   출력 노드와 상기 제 3 노드 사이에 연결된 제 3 스위치;
   공통 직류 전압을 상기 제 2 노드에 공급하는 제 4 스위치;
   상기 제 1 노드와 상기 제 3 노드 사이에 연결된 제 5 스위치; 및
   상기 공통 직류 전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 6 스위치를 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1, 제 2, 및 제 4 스위치 각각은 샘플링 기간 동안에만 턴-온되고, 상기 터치 센싱부에 의한 적분 기간 동안 오프되며,
   상기 제 3, 제 5, 및 제 6 스위치 각각은 상기 샘플링 기간 동안 오프되고, 상기 적분 기간 동안 턴-온되는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 샘플링부는 j개의 샘플링 유닛을 포함하고,
   상기 j개의 샘플링 유닛 각각은,
   일단이 제 1 노드에 연결되고 타단이 제 2 노드에 연결된 샘플링 커패시터;
   상기 프리 앰프의 출력 단자와 상기 제 1 노드 사이에 연결된 제 1 스위치;
   상기 더미 앰프의 출력 단자와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 2 스위치;
   출력 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결된 제 3 스위치; 및
   공통 직류 전압을 상기 제 1 노드에 공급하는 제 4 스위치를 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 스위치 각각은 샘플링 기간 동안에만 턴-온되고, 상기 터치 센싱부에 의한 적분 기간 동안 오프되며,
   상기 제 3 및 제 4 스위치 각각은 상기 샘플링 기간 동안 오프되고, 상기 적분 기간 동안 턴-온되는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 상기 i개의 더미 채널 단자와 일대일로 연결되는 i개의 더미 라우팅 라인을 더 포함하며,
    상기 i개의 더미 라우팅 라인 각각은 상기 터치 전극과 전기적으로 분리된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 i개의 더미 라우팅 라인 각각은 각기 다른 길이를 갖는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인과 연결되고, 터치 센싱 모드시 제 1 로드 프리 구동 신호를 공급하는 상기 복수의 데이터 라인에 데이터 구동부;
    상기 복수의 게이트 라인과 연결되고, 터치 센싱 모드시 제 2 로드 프리 구동 신호를 공급하는 상기 복수의 게이트 라인에 공급하는 게이트 구동부; 및
    상기 선택부와 상기 프리 앰프부 각각에 터치 전극 구동 신호를 공급하고, 상기 제 1 로드 프리 구동 신호를 생성하여 상기 데이터 구동부에 공급하며 상기 제 2 로드 프리 구동 신호를 생성하여 상기 게이트 구동부에 공급하는 터치 구동 신호 공급부를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 로드 프리 구동 신호 각각은 상기 터치 전극 구동 신호와 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 채널 선택부는,
    상기 터치 센싱 모드시 상기 j개의 채널 그룹 각각의 채널 단자를 통해서 상기 복수의 터치 전극에 상기 터치 전극 구동 신호를 개별적으로 공급하며,
    디스플레이 모드시, 상기 j개의 채널 그룹 각각의 채널 단자를 통해서 상기 복수의 터치 전극 각각에 공통 전압을 공급하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.

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