KR102533653B1

KR102533653B1 - 적분기, 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR102533653B1
Application number: KR1020170172001A
Authority: KR
Inventors: 이홍주; 강형원
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2023-05-16
Also published as: EP3499349B1; JP6735805B2; EP3499349A1; KR20190071193A; JP2019106179A; US20190187832A1; US11126308B2; CN109976574B; CN109976574A

Abstract

본 발명의 실시예들은, 적분기, 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기, 적어도 하나의 피드백 커패시터, 상기 기준 신호의 라이징 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부 및 상기 기준 신호의 폴링 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하고, 상기 기준 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 기준 신호와 상기 증폭기의 반전 입력 단자로 인가되는 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 출력하는 적분기와 이를 포함하는 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

적분기, 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법{INTEGRATOR, TOUCH SENSING CIRCUIT, TOUCH DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING TOUCH DISPLAY DEVICE}

본 발명은 적분기, 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광표시 장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.

이러한 표시 장치 중에는 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공할 수 있는 터치 표시 장치가 있다.

이러한 터치 표시 장치는 터치 패널(Touch Screen Panel)에 배치된 다수의 터치 전극들의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 전극으로부터 센싱 신호를 획득함으로써, 터치 유무 및 터치 좌표(터치 위치)를 판별할 수 있다.

이때 터치 표시 장치는 센싱 신호를 용이하게 획득하기 위해, 증폭기 및 적분기를 포함한다.

한편 터치 표시 장치의 해상도 및 크기가 증가됨에 따라 터치 전극의 개수가 증가되고 있으며, 이로 인해, 터치 표시 장치에 포함되는 증폭기 및 적분기의 개수 또한 터치 전극의 개수에 비례하여 증가되고 있다.

이는 터치 회로의 크기를 증가 시킬 뿐만 아니라 비용 및 전력 소비를 증가시키는 요인이 되고 있다.

본 발명의 실시예들의 목적은 증폭 및 적분 기능을 함께 수행할 수 있는 적분기 및 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예들의 다른 목적은 차이값 누적이 가능한 적분기 및 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 이득 조절이 가능한 적분기 및 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은 크기를 줄이고 전력 소비를 저감할 수 있는 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는데 있다.

일측면에서, 본 발명의 실시예들은, 비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기, 적어도 하나의 피드백 커패시터, 기준 신호의 라이징 기간에 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부 및 기준 신호의 폴링 기간에 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하는 적분기를 제공할 수 있다.

이러한, 제1 경로 스위칭부와 제2 경로 스위칭부는, 기준 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간에 피드백 커패시터를 통해 흐르는 전류 방향이 동일하도록 피드백 커패시터를 연결할 수 있다.

제1 경로 스위칭부는, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치 및 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치를 포함할 수 있다.

제2 경로 스위칭부는, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치 및 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 라이징 스위치는, 기준 신호의 라이징 에지 이전에 턴온되고, 제1 및 제2 폴링 스위치는, 기준 신호의 폴링 에지 이전에 턴온될 수 있다.

제1 라이징 스위치와 제2 폴링 스위치 또는 제2 라이징 스위치와 제1 폴링 스위치 중 한 쌍의 스위치는 라이징 기간 및 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩될 수 있다.

제1 라이징 스위치와 제2 폴링 스위치는 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩되고, 제2 라이징 스위치와 제1 폴링 스위치는 라이징 기간에서 온 구간이 일부 중첩될 수 있다.

이러한 적분기는, 증폭기의 반전 입력 단자와 증폭기의 출력 단자 사이에 커패시터와 병렬로 연결되고, 기준 신호의 라이징 기간 내에서 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프 된 이후 온되고, 폴링 기간 내에서 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프 된 이후 온되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다.

이러한 제1 라이징 스위치 및 제1 폴링 스위치는 각각 제2 라이징 스위치 및 제2 폴링 스위치보다 먼저 턴온될 수 있다.

여기서 적분기는, 적어도 하나의 피드백 커패시터가 다수개인 경우, 다수의 커패시터는 서로 병렬로 연결되고, 다수의 피드백 커패시터 중 대응하는 피드백 커패시터의 제1 전극 또는 제2 전극 중 적어도 하나에 연결되는 다수의 이득 제어 스위치를 더 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기, 적어도 하나의 피드백 커패시터, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치, 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치 및 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하는 적분기의 구동 방법을 제공할 수 있다.

이러한 적분기의 구동 방법은 기준 신호의 라이징 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴온되는 단계, 기준 신호의 폴링 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프되는 단계, 기준 신호의 폴링 에지 이전에 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴온되는 단계 및 기준 신호의 라이징 에지 이전에 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴오프되는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극들이 배치된 패널, 및 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극으로 펄스 파형의 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 전극으로부터 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성하는 터치 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.

이러한 터치 회로는 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터 수신된 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극들이 배치된 패널 및 터치 회로를 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.

여기서 터치 표시 장치의 구동 방법은 터치 회로가 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극으로 펄스 파형의 터치 구동 신호를 공급하는 단계, 및 터치 회로가, 터치 전극으로부터의 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이러한 센싱 신호를 생성하는 단계는, 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터의 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 비반전 입력 단자, 반전 입력 단자 및 출력 단자를 포함하는 증폭기, 제 1전극 및 제 2전극을 포함하는 피드백 커패시터, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제 1전극 사이에 연결된 제 1스위치, 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제 2전극 사이에 연결된 제 2스위치, 증폭기의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터의 제 2전극 사이에 연결된 제 3스위치 및 증폭기의 출력 단자와 피드백 커패시터의 제 1전극 사이에 연결된 제 4스위치를 포함하는 적분기를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 증폭 및 적분 기능을 함께 수행할 수 있는 적분기 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 의하면, 차이값 누적이 가능한 적분기 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 의하면, 이득 조절이 가능한 적분기 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 의하면, 크기를 줄이고 전력 소비를 저감할 수 있는 터치 표시 장치 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 일예를 나타낸다.
도 5는 도 4의 적분기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 다른 예를 나타낸다.
도 7은 도 6의 적분기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 피드백 커패시터의 일예를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 구동 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시장치의 구동 방법을 나타낸다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 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.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 시스템 구성도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.

도 1은 터치 표시 장치에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이고, 도 2는 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 디스플레이 파트는 표시 패널(110), 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.

표시 패널(110)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열되어 있다.

데이터 구동 회로(120)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.

게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.

컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.

이러한 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

이러한 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.

이러한 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.

한편, 데이터 구동 회로(120)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

게이트 구동 회로(130)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

데이터 구동 회로(120)는, 표시 패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트 구동 회로(130)는, 표시 패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

한편, 표시 패널(110)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치된 터치 패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치 회로(TC)을 포함할 수 있다.

터치 센싱 파트는 2가지 터치 전극 사이마다 형성되는 커패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하거나, 1가지 터치 전극(TE)마다 형성된 커패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 표시 장치는 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식을 제공하고, 터치 패널(TSP)도 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해 도 2와 같이 설계된 경우를 가정한다.

도 2를 참조하면, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 패널(TSP)에는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치될 수 있다.

1개의 터치 전극(TE)은 통 전극일 수 있고, 여러 개의 홀이 있는 형태의 전극이거나 메쉬 형태의 전극일 수 있으며, 빗살 모양의 전극일 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각은 터치 구동 신호가 인가되고 센싱 신호가 센싱 될 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각은 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 터치 회로(TC)와 전기적으로 연결될 수 있다.

터치 패널(TSP)은 표시 패널(110)과 별도로 제작되어 표시 패널(110)과 본딩될 수도 있고, 표시 패널(110)에 내장될 수도 있다.

터치 패널(TSP)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 터치 패널(TSP)은 다수의 터치 전극들(TE) 및 다수의 터치 라인들(TL)의 집합체로 볼 수 있다.

터치 패널(TSP)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입으로 배치될 수 있으며, 표시 패널(110)의 제조 시에 함께 제조될 수 있다.

터치 패널(TSP)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 터치 전극들(TE)은, 터치 센싱을 위한 터치 기간 동안 터치 구동 신호가 인가되거나 센싱 신호가 획득되고, 영상 표시를 위한 디스플레이 기간 동안 공통 전압이 인가되는 블록화 된 공통 전극들일 수 있다.

디스플레이 기간 동안, 터치 전극들(TE)은 터치 회로(TC)의 내부에서 모두 전기적으로 연결되고, 공통 전압(Vcom)을 공통으로 인가 받을 수 있다.

터치 기간 동안, 터치 회로(TC)의 내부에서 다수의 터치 전극들(TE) 중 일부 또는 전체가 선택되고, 선택된 하나 이상의 터치 전극들(TE)은 터치 회로(TC)로부터 터치 구동 신호가 인가되거나, 터치 회로(TC)에 의해 센싱 신호가 획득될 수 있다.

일예로 터치 회로(TC)는 터치 패널(TSP)의 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극으로 펄스 파형의 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 전극으로부터 신호를 수신하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 터치 패널(TSP)이 표시 패널(110)에 내장되어 구현된 것으로 가정하여 설명하며, 표시 패널(110)과 터치 패널(TSP)을 별도로 구분하지 않는다. 즉 본 발명의 실시예들에서 패널은 터치 패널(TSP)이 내장된 표시 패널(110)을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 터치 회로(TC)는 터치 구동부(TDC) 및 터치 컨트롤러(TCR) 등을 포함할 수 있다.

터치 구동부(TDC)는 터치 패널(TSP)을 구동하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

일 예로, 터치 구동부(TDC)는, 터치 패널(TSP)에 배치된 다수의 터치 전극들(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 공급하고, 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로부터 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성할 수 있다.

터치 구동부(TDC)는 하나 이상의 터치 라인들(TL)을 통해 하나 이상의 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호를 공급하고, 센싱 신호를 생성할 수 있다.

터치 구동부(TDC)는 생성된 센싱 신호 또는 센싱 신호를 신호 처리한 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(TCR)로 전달한다.

터치 컨트롤러(TCR)는 터치 구동부(TDC)에서 출력된 센싱 신호 또는 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 획득할 수 있다.

그리고 터치 컨트롤러(TCR)는 터치 구동 신호를 생성하여, 터치 구동부(TDC)로 전송할 수 있다.

또한 터치 컨트롤러(TCR)는 터치 구동부(TDC)로 설정값을 전송하여 터치 구동부(TDC)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다.

터치 구동부(TDC) 및 터치 컨트롤러(TCR)는 별도로 구현될 수도 있고, 통합되어 하나로 구현될 수도 있다.

그러나 터치 패널(TSP)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 터치 컨트롤러(TCR)는 컨트롤러(140)에 통합되어 하나로 구현될 수도 있다.

한편, 터치 구동부(TDC)는 터치 구동부(TDC)는, 적어도 하나의 터치 구동 회로(ROIC)를 포함하여 구현될 수 있다.

도 3에서는 일예로 터치 구동부(TDC)가 하나의 터치 구동 회로(ROIC)를 포함하는 경우를 도시하였다.

도 3을 참조하면, 터치 구동 회로(ROIC)는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU)을 포함하는 센싱 유닛 블록(SUB), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.

다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호로부터 센싱 신호를 생성한다.

터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호는 터치 유무에 따라 변동되며, 센싱 유닛(SU)는 터치 전극(TE)로 공급되는 터치 구동 신호와 터치 전극(TE)로부터 터치 유무에 따라 변동되어 수신되는 신호 사이의 차이를 증폭 및 적분하여, 센싱 신호를 생성한다.

본 발명의 실시예들에서 다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA: Sample and Hold Circuit) 등을 포함할 수 있다.

샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 각 센싱 유닛(SU)마다 1개씩 포함될 수도 있다. 또는, 2개 이상의 센싱 유닛(SU)마다 1개의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)가 존재할 수도 있고, 경우에 따라서, 다수의 센싱 유닛(SU) 전체에 대하여 1개의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)가 존재할 수도 있다.

샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 입력 단에 부가되는 회로로서, 입력 신호의 전압을 샘플링 하여 유지하고, 유지된 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 이전 변환을 끝낼 때까지 그대로 유지시켜 주는 회로이다.

터치 구동 회로(ROIC)에서 샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 적분기(INTG)에서 출력되는 센싱 신호를 유지시켜주기 위해 이용된다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에서 유지되고 있는 센싱 신호의 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 데이터를 출력한다.

만일 터치 구동부(TDC)(또는 터치 구동 회로(ROIC))가 센싱 신호를 디지털 데이터로 변환하지 않고, 그대로 출력하도록 구성된 경우, 샘플 앤 홀드 회로(SHA)와 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 생략될 수도 있다.

제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는, 적은 개수의 센싱 유닛(SU)로도 많은 터치 전극들(TE)를 센싱 할 수 있도록 한다. 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는, 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 또는 그 이상의 터치 전극(TE)을 동시에 선택할 수 있다.

그리고 선택된 터치 전극(TE)들로 터치 구동 신호를 전달하거나, 터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호를 센싱 유닛 블록(SUB) 내 해당 센싱 유닛(SU)의 적분기(INTG)로 전달한다.

제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 다수의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 선택된 센싱 유닛의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에서 유지하고 있던 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력해준다.

한편, 적분기(INTG)는 터치 구동 신호와 터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호 사이의 차이를 증폭 및 적분하여, 센싱 신호를 생성한다.

기존의 터치 회로의 경우, 터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호가 터치 유무에 따라 변동되는 차이가 크지 않기 때문에, 터치 유무를 정확하게 판별할 수 있도록 신호를 증폭하는 증폭기와 증폭된 신호를 누적하는 적분기를 별도로 구비하였다.

이는 기존의 터치 회로에서 증폭기는 신호 증폭 기능만을 수행하고, 적분기는 신호 누적의 기능만을 수행하여, 각각 구별된 동작을 수행하기 때문이다.

그러나 본 발명의 실시예들에 따른 적분기(INTG)는 증폭 및 적분 기능을 함께 수행할 수 있도록 구성됨으로써, 증폭기를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 실시예들에 따른 적분기(INTG)는 터치 구동 신호와 터치 전극(TE)로부터 수신되는 신호 사이의 차이를 증폭 및 적분하여, 센싱 신호를 생성한다.

또한 기존의 적분기는 터치 구동 신호의 라이징 기간(하이 레벨 기간) 또는 폴링 기간(로우 레벨 기간) 중 하나의 구간에서만 신호를 누적할 수 있었다.

즉 펄스 파형의 터치 구동 신호의 1 주기 동안 1회만 신호를 누적할 수 있었다.

경우에 따라 센싱 유닛이 적분기로 인가되는 신호의 위상을 제어하는 별도의 샘플링 회로가 추가로 구비하여, 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 모두에서 신호를 누적할 수 있도록 구성되는 경우도 있었다.

그러나 샘플링 회로의 추가로 인해, 센싱 유닛의 크기가 증가되며, 비용 및 전력 소비가 증가되는 문제가 있다.

그러나 본 발명의 실시예들에 따른 적분기(INTG)는 기존의 적분기 회로 구조에서 단순히 스위치를 추가하는 회로 변경으로, 증폭 및 누적 기능을 모두 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 신호를 누적할 수 있도록 구성된다.

즉 터치 구동 신호의 1 주기 동안 2회 신호를 누적할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 적분기(INTG)는 기존의 적분기보다 더욱 빠르게 센싱 신호를 생성할 수 있다.

결과적으로 도 3에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로(TC)는 적분기만으로 신호 증폭 및 누적이 가능하므로, 크기를 줄이고 전력 소비를 절감할 수 있으며, 제조 비용을 저감할 수 있다.

뿐만 아니라, 터치 구동 신호와 터치 전극(TE)으로부터 수신된 신호 사이의 차이값 누적이 가능하다. 그리고 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터 수신된 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적할 수 있어, 빠르게 상기 센싱 신호를 생성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 일예를 나타내고, 도 5는 도 4의 적분기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 적분기는 증폭기(AMP), 피드백 커패시터(Cfb) 및 다수개의 스위치(SWR1, SWR2, SWF1, SWF2, SWRST)를 포함한다.

보다 구체적으로 적분기는 비반전 입력 단자, 반전 입력 단자 및 출력 단자를 포함하는 증폭기(AMP), 제 1전극 및 제 2전극을 포함하는 피드백 커패시터(Cfb), 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제 1전극 사이에 연결된 제 1스위치(SWR1), 증폭기(AMP)의 출력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제 2전극 사이에 연결된 제 2스위치(SWR2), 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제 2전극 사이에 연결된 제 3스위치(SWF1) 및 증폭기(AMP)의 출력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제 1전극 사이에 연결된 제 4스위치(SWF2)를 포함한다.

그리고 적분기는 피드백 커패시터(Cfb)의 제 1전극과 피드백 커패시터(Cfb)의 제 2전극 사이에 연결된 제 5스위치를 더 포함한다.

터치 기간 동안 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자로는 비반전 입력 단자로 펄스 파형의 터치 구동 신호(TDS)가 공급된다. 그리고 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 선택된 하나 또는 그 이상의 터치 전극(TE)이 연결된다.

이때 터치 전극(TE)은 터치 전극 자체의 셀프 커패시턴스(Self Capacitance)와 터치 패널(TSP)과 표시 패널(110)내의 다양한 선로(게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 터치 라인(TL))들 및 인접한 터치 전극들 사이의 상호 작용에 의한 상호 커패시턴스(Mutual Capacitance)와 같은 커패시턴스 성분을 갖게 된다.

도 4에서는 이러한 터치 전극(TE)의 커패시턴스 성분을 패널 커패시터(Cp)로 표시하였다.

상기한 바와 같이, 터치 전극(TE)으로는 터치 구동 신호(TDS)가 공급되므로, 패널 커패시터(Cp)의 일단으로는 터치 구동 신호(TDS)가 공급된다.

그리고 패널 커패시터(Cp)의 타단은 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자에 연결된다.

터치 전극(TE)의 커패시턴스 성분은 터치유무에 무관하게 발생하는 커패시턴스이며, 터치 패널(TSP)의 특성에 따라 발생되므로, 패널 커패시터(Cp)는 대체적으로 일정 범위 이내의 커패시턴스 값을 가질 수 있다. 즉 패널 커패시터(Cp)의 커패시턴스는 터치 패널(TSP)의 구동에 무관하게 일정한 값을 갖는 것으로 볼 수 있다.

한편, 터치 전극(TE)에 사람의 손가락과 같이 소정의 커패시턴스(Capacitance)를 갖는 물체가 터치되면(경우에 따라서 근접되는 경우도 포함), 해당 커패시턴스가 터치 전극(TE)에 영향을 미치게 된다.

이러한 터치 물체에 의한 커패시턴스 성분을 도 4에서는 핑거 커패시터(Cf)로 표현하였다.

핑거 커패시터(Cf)는 상기한 바와 같이, 터치 물체 의해 발생되는 성분이므로, 터치가 발생되지 않는다면, 제외된다.

그리고 핑거 커패시터(Cf) 또한 터치 전극(TE)을 통해 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자에 연결되는 것으로 볼 수 있다.

이에 증폭기(AMP)는 비반전 단자로 입력되는 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극(TE)을 통해 반전 입력 단자로 수신되는 신호 사이의 전압 차를 증폭하여 출력한다.

이때 터치 구동 신호(TDS)는 터치 전극(TE)을 통해 수신되는 신호의 전압 레벨을 판정하기 위한 기준 신호로 이용되는 것으로 볼 수 있다.

한편, 피드백 커패시터(Cfb)는 다수개의 스위치(SWR1, SWR2, SWF1, SWF2)를 통해, 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결될 수 있다.

피드백 커패시터(Cfb)는 증폭기(AMP)에서 증폭되어 출력되는 신호를 누적하여 저장한다. 또한 증폭기(AMP)의 증폭 이득을 조절 할 수 있다.

여기서 피드백 커패시터(Cfb)는 서로 병렬로 연결되는 다수의 커패시터를 포함할 수 있다.

다수개의 스위치(SWR1, SWR2, SWF1, SWF2, SWRST) 중 제 1스위치(SWR1)와 제 2스위치(SWR2)는 각각 제1 라이징 스위치와 제2 라이징 스위치(SWR2)로서, 터치 신호의 라이징 기간(RP)(하이 레벨 기간)에 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 피드백 커패시터(Cfb)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 경로 스위칭부를 형성한다.

여기서 제1 라이징 스위치(SWR1)는 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 전극 사이에 연결된다. 그리고 제2 라이징 스위치(SWR2)는 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결된다.

한편, 제 3스위치(SWF1)와 제 4스위치(SWF2)는 각각 제1 폴링 스위치(SWF1)와 제2 폴링 스위치(SWF2)이며, 터치 구동 신호의 폴링 기간(FP)(로우 레벨 기간)에 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 피드백 커패시터(Cfb)를 전기적으로 연결하기 위한 제2 경로 스위칭부를 형성한다

제2 경로 스위칭부의 제1 폴링 스위치(SWF1)는 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제2 전극 사이에 연결된다. 그리고 제2 폴링 스위치(SWF2)는 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결된다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 경로 스위칭부와 제2 경로 스위칭부는 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 전극 및 제2 전극을 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자 및 출력 단자와 서로 반전하여 연결하는 구조를 갖는다.

이는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간(RP) 및 폴링 기간(FP)에 피드백 커패시터(Cfb)를 통해 흐르는 전류 방향이 동일하도록 하기 위함이다.

이렇게 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간(RP) 및 폴링 기간(FP)에 피드백 커패시터(Cfb)를 통해 흐르는 전류 방향이 동일하게 되면, 피드백 커패시터(Cfb)는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간(RP) 및 폴링 기간(FP) 각각에서 터치 구동 신호(TDS)와 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자로 인가되는 신호 사이의 전압차를 누적하여 저장할 수 있다.

한편 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결되는 제5 스위치(SWRST)는 리셋 스위치이다. 리셋 스위치(SWRST)는 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자를 통해 유입될 수 있는 기생 커패시턴스(Parasitic Capacitance) 성분을 제거하기 위해 구비된다.

리셋 스위치(SWRST)는 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 출력 단자를 일시적으로 쇼트(Short)시킴으로써, 비반전 입력 단자의 입력 오프셋을 제거할 수 있다.

도 4를 참조하여 도 5의 적분기의 동작을 설명하면, 터치 회로(TC)의 터치 구동 회로(ROIC)는 터치 기간에 터치 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)로 공급하여 터치 패널(TSP)을 구동할 수 있다.

이때 터치 구동 신호(TDS)는 터치 컨트롤러(TCR)에서 생성되거나, 터치 컨트롤러(TCR)의 제어에 의해 별도의 신호 생성회로에서 생성되어 전송될 수 있다.

그리고 터치 기간은 터치 표시장치의 컨트롤러(140)에 의해 지정될 수 있으며, 터치 기간은 디스플레이 기간과 구분되거나 중첩될 수도 있다.

한편 터치 구동 회로(ROIC)는 미리 저장된 설정값에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 스위치(SWR1, SWR2, SWF1, SWF2, SWRST)를 지정된 타이밍에 턴온 또는 턴오프 한다.

도시하지 않았으나, 터치 구동 회로(ROIC)에는 설정 레지스터(Config register)와 타이밍 생성부(Timing Generator)가 포함될 수 있다. 그리고 설정 레지스터는 터치 컨트롤러(TCR)로부터 설정값을 수신하여 저장하고, 타이밍 생성부는 설정 레지스터에 저장된 설정값에 따라 터치 구동 회로(ROIC) 내의 각종 회로를 제어한다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 터치 구동 회로(ROIC)에서 타이밍 생성부는 다수의 스위치(SWR1, SWR2, SWF1, SWF2, SWRST)의 온/오프 타이밍을 제어할 수 있다.

본 발명에서 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간은 펄스 파형의 터치 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 기간을 의미하고, 터치 구동 신호(TDS)의 폴링 기간은 로우 레벨 기간을 의미한다.

도 5를 살펴보면, 우선 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 신호(R1, R2)가 제1 레벨(일예로 하이레벨)로 천이함에 따라 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2)가 턴온된다. 이때 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)는 제2 레벨(일예로 로우 레벨)의 제1 및 제2 폴링 신호(F1, F2)에 의해 오프 상태이다.

따라서 피드백 커패시터(Cfb)는 제1 경로 스위칭부에 의해 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬로 연결된다.

그리고 터치 구동 신호(TDS)가 제1 레벨로 천이하여 라이징 기간이 되면, 증폭기(AMP)는 비반전 입력 단자로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 반전 입력단자로 인가된 신호 사이의 전압 차를 증폭하여 출력단자로 출력한다.

이하에서는 이해의 편의를 위해, 터치 패널(TSP)에 터치가 발생하지 않은 경우에 터치 전극(TE)로 공급된 터치 구동 신호(TDS)가 그대로 증폭기(AMP)의 반전 입력단자로 다시 인가되는 것으로 가정하여 설명한다.

즉 도 4에 도시된 패널 커패시턴스(Cp)가 제외된 것으로 가정한다. 이는 상기한 바와 같이, 패널 커패시터(Cp)의 커패시턴스가 터치 패널(TSP)의 구동에 무관하게 일정한 값을 갖는 것으로 볼 수 있기 때문이다.

패널 커패시턴스(Cp)가 제외된 것으로 가정하면, 터치가 발생되지 않는 경우, 터치 패널(TSP) 측에서는 커패시턴스 성분이 없으므로, 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자에는 터치 전극(TE)로 공급된 터치 구동 신호(TDS)가 그대로 입력된다.

따라서 터치 구동 신호(TDS)와 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자로 인가되는 신호는 동일한 신호이며, 이에 증폭기(AMP)는 터치 구동 신호(TDS)를 증폭한 신호를 출력한다.

이때 증폭기(AMP)의 이득은 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스에 의해 설정될 수 있다.

한편, 터치가 발생된 경우, 도 4의 핑거 커패시터(Cf)가 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자에 연결된 것으로 볼 수 있다.

그리고 핑거 커패시터(Cf)로 인한 전하량 변화(ΔQf)는 ΔQf = Cf* ΔVtds 로 계산될 수 있다.

여기서 ΔVtds는 터치 구동 신호(TDS)의 전압 변화를 나타내며, ΔVtds = Vtdsh-Vtdsl이다. Vtdsh는 터치 구동 신호(TDS)의 제1 레벨에서의 전압값을 나타내고, Vtdsl은 터치 구동 신호(TDS)의 제2 레벨에서의 전압값을 의미한다.

한편 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터(Cfb)의 전하량 변화(ΔQfb)는 ΔQfb = Cfb*(Vss-Vtdsh)로 계산된다.

여기서 Vss는 증폭기(AMP)의 출력 단자로 출력되는 신호의 전압 레벨을 의미한다.

이에 피드백 커패시터(Cfb)에 누적되는 총 전하량(Qfb)는 Qfb = Qfb_b + ΔQfb로 계산된다. 여기서 Qfbb는 이전 상태에서 피드백 커패시터(Cfb)에 저장된 전하량을 의미한다.

결과적으로 출력 단자로 출력되는 신호(SS)의 전압(Vss)은 Vss = (Cf/Cfb * ΔVtds)+Vtdsh-(Vss_b-Vtdsl)로 계산된다.

Vss_b는 이전 상태에서 증폭기(AMP)의 출력 단자로 출력되는 신호의 전압 레벨을 의미한다.

결과적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호(TDS)를 증폭한 신호에 터치 구동 신호(TDS)와 증폭기(AMP)의 반전 입력단자로 인가된 신호 사이의 전압차에 대응하는 신호가 출력된다.

이후, 터치 구동 신호(TDS)의 폴링 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 신호(R1, R2)가 제2 레벨로 천이하고, 제1 및 제2 폴링 신호(F1, F2)가 제1 레벨로 천이함에 따라 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2)는 턴오프되는 반면, 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)가 턴온 된다.

즉 피드백 커패시터(Cfb)는 제1 경로 스위칭부 대신 제2 경로 스위치부에 의해 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬로 연결된다.

이때 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 전극이 증폭기(AMP)의 출력 단자에 연결되고, 제2 전극이 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자에 연결되므로, 제1 경로 스위치부에 의해 연결될 때와 제1 및 제2 전극이 반대로 연결되게 된다.

이후 터치 구동 신호(TDS)가 제2 레벨로 천이하여 폴링 기간이 되면, 증폭기(AMP)는 비반전 입력 단자로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 반전 입력단자로 인가된 신호 사이의 전압 차를 증폭하여 출력단자로 출력한다.

여기서 제2 경로 스위치부가 제1 경로 스위치부와 반대로 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 및 제2 전극을 각각 증폭기(AMP)의 출력 단자와 반전 입력 단자에 연결하는 것은 피드백 커패시터(Cfb)에 터치에 의한 전하가 누적될 수 있도록 하기 위함이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 폴링 기간에 터치가 발생되면, 라이징 기간에서와 반대 극성으로 전하량이 증가된다. 즉 전류 방향이 반대로 형성될 수 있다. 따라서 라이징 기간에서와 동일하게 제1 경로 스위치부를 통해 피드백 커패시터(Cfb)가 증폭기(AMP)에 연결되면, 피드백 커패시터(Cfb)에 누적된 전하가 서로 상쇄되게 된다.

이러한 문제를 방지하기 위해서, 본 발명에서는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간 및 폴링 기간에 제1 경로 스위치부와 제2 경로 스위치부가 각각 구분되어 피드백 커패시터(Cfb)를 증폭기(AMP)에 연결한다.

이로 인해, 피드백 커패시터(Cfb)에는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간 및 폴링 기간에 무관하게 동일한 방향의 전류 경로가 형성된다. 즉 본 발명의 실시예들에 따른 적분기는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간 및 폴링 기간 모두에서 터치에 의한 전하를 누적할 수 있다.

리셋 신호(RST)에 의해 제어되는 리셋 스위치(SWRST)는 라이징 기간에서 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2)가 턴오프된 이후, 턴온되고, 터치 구동 신호(TDS)의 폴링 에지 이전에 턴오프 된다. 또한 폴링 기간에서 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)가 턴오프된 이후, 턴온되고, 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 에지 이전에 턴오프 된다.

즉 리셋 스위치(SWRST)는 터치 구동 신호의 라이징 에지 및 폴링 에지 이전에 일시적으로 턴온되어, 비반전 입력 단자의 입력 오프셋을 제거한다.

한편, 도 5에서 제1 라이징 스위치(SWR1) 및 제1 폴링 스위치(SWF1)가 각각 제2 라이징 스위치(SWR2) 및 제2 폴링 스위치(SWF2)보다 먼저 턴온된다.

그리고 먼저 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제1 폴링 스위치(SWF1)는 리셋 스위치(SWRST)가 턴온된 기간에 턴온될 수 있다.

일반적으로 패널 커패시터(Cp)의 커패시턴스는 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스보다 매우 크다. 따라서 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제1 폴링 스위치(SWF1)를 턴온될때, 글리치(glitch)가 발생되어 노이즈가 크게 발생될 우려가 있다.

이에 본 발명의 실시예들에서는 리셋 스위치(SWRST)가 턴온되는 기간에 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제1 폴링 스위치(SWF1)가 함께 턴온되도록 함으로써, 글리치에 의한 노이즈를 제거할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 다른 예를 나타내고, 도 7은 도 6의 적분기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 6의 적분기의 리셋 스위치(SWRST)를 포함하지 않는 점을 제외하면, 도 4의 적분기와 동일하다.

상기한 바와 같이, 리셋 스위치(SWRST)는 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자의 입력 오프셋을 제거하기 위해, 비반전 입력 단자와 출력 단자를 일시적으로 쇼트시키기 위한 구성이다.

그러나 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2), 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)를 선택적으로 턴온 시키는 경우, 리셋 스위치(SWRST)와 마찬가지로, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 출력 단자를 쇼트 시킬 수 있다.

도 6에서 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제2 폴링 스위치(SWF2)가 턴온되거나, 제2 라이징 스위치(SWR2)와 제1 폴링 스위치(SWF1)가 턴온되면, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자와 출력 단자가 쇼트됨을 알 수 있다.

즉 리셋 스위치(SWRST)가 제거된 도 6의 적분기에서 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2), 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)를 제어하여 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 대신할 수 있도록 할 수 있다.

이에 도 7에 도시된 제1 및 제2 라이징 신호(R1, R2)와 제1 및 제2 폴링 신호(F1, F2)에 의해 제2 라이징 스위치(SWR2)와 제1 폴링 스위치(SWF1)가 턴온되는 구간이 일부 중첩되며, 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제2 폴링 스위치(SWF2)가 턴온되는 구간이 일부 중첩된다.

이 경우, 라이징 기간(RP)에서는 턴온된 제2 라이징 스위치(SWR2)와 턴온된 제1 폴링 스위치(SWF1)가 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행하며, 폴링 기간(FP)에서는 턴온된 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제2 폴링 스위치(SWF2)가 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행할 수 있다.

즉 도 7에서는 터치 구동 신호(TSP)의 라이징 기간(RP)과 폴링 기간(FP)에 서로 다른 스위치 조합이 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행하도록 하였다.

그러나 터치 구동 신호(TSP)의 라이징 기간(RP)과 폴링 기간(FP)에 동일한 스위치 조합이 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행하도록 구성되어도 된다.

즉 터치 구동 신호(TSP)의 라이징 기간(RP)과 폴링 기간(FP)에 무관하게 제2 라이징 스위치(SWR2)와 제1 폴링 스위치(SWF1)의 조합이 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행할 수 있으며, 반대로 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제2 폴링 스위치(SWF2)의 조합이 리셋 스위치(SWRST)의 기능을 수행할 수도 있다.

다만, 각 스위치 조합이 동시에 온되지 않아야 한다.

이는 제2 라이징 스위치(SWR2)와 제1 폴링 스위치(SWF1)과 제1 라이징 스위치(SWR1)의 조합와 제2 폴링 스위치(SWF2)의 조합이 동시에 온되게 되면, 피드백 커패시터(Cfb)에 누적된 전하가 방전되어 적분기가 리셋되기 때문이다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 피드백 커패시터의 일예를 나타낸다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 피드백 커패시터(Cfb)는 단일 커패시터로 구성될 수도 있다.

그러나 본 발명의 적분기는 증폭기의 기능과 적분기의 기능을 함께 수행할 수 있도록 구성됨에 따라, 증폭 이득을 조절해야 하는 경우가 발생할 수 있다.

이에 도 8에서는 피드백 커패시터(Cfb)가 각각 대응하는 다수의 이득 제어 스위치(SWC1 ~ SWCn)를 통해 서로 병렬로 연결되는 다수의 커패시터(C1 ~ Cn) 로 구성되는 경우를 도시하였다.

이와 같이 피드백 커패시터(Cfb)가 다수의 이득 제어 스위치(SWC1 ~ SWCn)와 다수의 커패시터(C1 ~ Cn) 로 구성되는 경우, 이득 제어 스위치(SWC1 ~ SWCn)의 온/오프에 따라 전체 피드백 커패시터(Cfb)의 커패시턴스가 가변된다.

결과적으로 적분기의 증폭 이득을 조절할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 구동 방법을 나타낸다.

도 9는 비반전 입력 단자로 펄스 파형의 터치 구동 신호(TDS)가 공급되는 증폭기(AMP), 적어도 하나의 피드백 커패시터(Cfb), 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치(SWR1), 증폭기(AMP)의 출력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치(SWR2), 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치(SWF1) 및 증폭기(AMP)의 출력 단자와 피드백 커패시터(Cfb)의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치(SWF2)를 포함하는 적분기(INTG)의 구동 방법을 나타낸다.

도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 적분기의 구동 방법은 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2)가 턴온되는 단계, 터치 구동 신호(TDS)의 폴링 에지 이전에 제1 및 제2 라이징 스위치(SWR1, SWR2)가 턴오프되는 단계, 터치 구동 신호(TDS)의 폴링 에지 이전에 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)가 턴온되는 단계 및 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 에지 이전에 제1 및 제2 폴링 스위치(SWF1, SWF2)가 턴오프되는 단계를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 적분기는 증폭 및 적분 기능을 함께 수행할 수 있으며, 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 증폭기의 반전 입력 단자로 인가되는 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적할 수 있다.

이때, 제1 라이징 스위치(SWR1)와 제2 폴링 스위치(SWF2) 또는 제2 라이징 스위치(SWR2)와 제1 폴링 스위치(SWF1) 중 한 쌍의 스위치는 라이징 기간 및 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩될 수 있다.

이로 인해, 별도의 리셋 스위치(SWRST)를 포함하지 않고도, 증폭기(AMP)의 입력 오프셋을 제거할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시장치의 구동 방법을 나타낸다.

도 10은 다수의 터치 전극(TE)들이 배치된 패널(TSP) 및 터치 회로(TC)를 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법을 나타낸다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법은 터치 회로(TC)가 패널(TSP)에 배치된 다수의 터치 전극들(TE)의 전체 또는 일부로 펄스 파형의 터치 구동 신호(TDS)를 공급하여 구동하는 단계, 터치 회로(TC)가 터치 전극(TE)으로부터 신호를 적분기(INTG) 이용하여 증폭 및 누적 하는 단계 및 누적된 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

따라서 터치 회로(TC)가 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극으로부터의 신호 사이의 전압차를 증폭하기 위한 별도의 증폭기를 구비할 필요가 없으므로, 크기를 줄이고 전력 소비를 저감할 수 있다.

이때 증폭 및 누적하는 단계는 터치 구동 신호(TDS)의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극으로부터의 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적할 수 있다.

그러므로, 센싱 신호를 더욱 빠르게 생성할 수 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 유기발광표시 장치 TC: 터치회로
110: 표시 패널 TDC: 터치 구동부
120: 데이터 드라이버 TCR: 터치 컨트롤러
130: 게이트 드라이버
140: 컨트롤러

Claims

비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기;
적어도 하나의 피드백 커패시터;
상기 기준 신호의 라이징 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부; 및
상기 기준 신호의 폴링 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하고,
상기 기준 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 기준 신호와 상기 증폭기의 반전 입력 단자로 인가되는 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 출력하되,
상기 제1 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 라이징 스위치는 상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 턴온되며,
상기 제2 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 폴링 스위치는 상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 턴온되며,
상기 제1 라이징 스위치와 상기 제2 폴링 스위치 또는 상기 제2 라이징 스위치와 상기 제1 폴링 스위치 중 한 쌍의 스위치는 라이징 기간 및 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩되는 적분기.
제1항에 있어서,
상기 제1 경로 스위칭부와 상기 제2 경로 스위칭부는,
상기 기준 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간에 상기 피드백 커패시터를 통해 흐르는 전류 방향이 동일하도록 상기 피드백 커패시터를 연결하는 적분기.
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제1항에 있어서,
상기 제1 라이징 스위치와 상기 제2 폴링 스위치는 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩되고,
상기 제2 라이징 스위치와 상기 제1 폴링 스위치는 라이징 기간에서 온 구간이 일부 중첩되는 적분기.
제1항에 있어서,
상기 적분기는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에 상기 커패시터와 병렬로 연결되고,
상기 기준 신호의 라이징 기간 내에서 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프 된 이후 온되고, 폴링 기간 내에서 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프 된 이후 온되는 리셋 스위치를 더 포함하는 적분기.
비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기;
적어도 하나의 피드백 커패시터;
상기 기준 신호의 라이징 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부; 및
상기 기준 신호의 폴링 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하고,
상기 기준 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 기준 신호와 상기 증폭기의 반전 입력 단자로 인가되는 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 출력하되,
상기 제1 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 라이징 스위치는 상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 턴온되며,
상기 제2 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 폴링 스위치는 상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 턴온되며,
상기 제1 라이징 스위치 및 제1 폴링 스위치는 각각 상기 제2 라이징 스위치 및 제2 폴링 스위치보다 먼저 턴온되는 적분기.
제1항에 있어서,
상기 적분기는,
상기 적어도 하나의 피드백 커패시터가 다수개인 경우, 다수의 커패시터는 서로 병렬로 연결되고,
상기 다수의 피드백 커패시터 중 대응하는 피드백 커패시터의 제1 전극 또는 제2 전극 중 적어도 하나에 연결되는 다수의 이득 제어 스위치를 더 포함하는 적분기.
비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기, 적어도 하나의 피드백 커패시터, 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치, 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치, 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치 및 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하는 적분기의 구동 방법에 있어서,
상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴온되는 단계;
상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프되는 단계;
상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 상기 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴온되는 단계; 및
상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 상기 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴오프되는 단계를 포함하되,
상기 제1 라이징 스위치 및 제1 폴링 스위치는 각각 상기 제2 라이징 스위치 및 제2 폴링 스위치보다 먼저 턴온되는 적분기의 구동 방법.
비반전 입력 단자로 펄스 파형의 기준 신호가 공급되는 증폭기, 적어도 하나의 피드백 커패시터, 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치, 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치, 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치 및 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하는 적분기의 구동 방법에 있어서,
상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴온되는 단계;
상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 상기 제1 및 제2 라이징 스위치가 턴오프되는 단계;
상기 기준 신호의 폴링 에지 이전에 상기 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴온되는 단계; 및
상기 기준 신호의 라이징 에지 이전에 상기 제1 및 제2 폴링 스위치가 턴오프되는 단계를 포함하되,
상기 제1 라이징 스위치와 상기 제2 폴링 스위치 또는 상기 제2 라이징 스위치와 상기 제1 폴링 스위치 중 한 쌍의 스위치는 라이징 기간 및 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩되는 적분기의 구동 방법.
다수의 터치 전극들이 배치된 패널; 및
상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극으로 펄스 파형의 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 전극으로부터 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성하는 터치 회로를 포함하고,
상기 터치 회로는
상기 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터 수신된 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 상기 센싱 신호를 생성하되,
상기 터치 회로는,
상기 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터의 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 상기 센싱 신호를 생성하는 적분기를 포함하고,
상기 적분기는
상기 터치 구동 신호를 비반전 입력 단자로 수신하고, 터치 전극으로부터의 신호를 반전 입력단자로 수신하는 증폭기;
적어도 하나의 피드백 커패시터;
상기 터치 구동 신호의 라이징 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부; 및
상기 터치 구동 신호의 폴링 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하며,
상기 제1 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 라이징 스위치는 상기 터치 구동 신호의 라이징 에지 이전에 턴온되며,
상기 제2 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 폴링 스위치는 상기 터치 구동 신호의 폴링 에지 이전에 턴온되며,
상기 제1 라이징 스위치와 상기 제2 폴링 스위치 또는 상기 제2 라이징 스위치와 상기 제1 폴링 스위치 중 한 쌍의 스위치는 라이징 기간 및 폴링 기간에서 온 구간이 일부 중첩되는 터치 표시 장치.
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다수의 터치 전극들이 배치된 패널; 및
상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극으로 펄스 파형의 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 전극으로부터 신호를 이용하여 센싱 신호를 생성하는 터치 회로를 포함하고,
상기 터치 회로는
상기 터치 구동 신호의 라이징 기간 및 폴링 기간 각각에서 상기 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터 수신된 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 상기 센싱 신호를 생성하되,
상기 터치 회로는,
상기 터치 구동 신호와 터치 전극으로부터의 신호 사이의 전압차를 증폭 및 누적하여 상기 센싱 신호를 생성하는 적분기를 포함하고,
상기 적분기는
상기 터치 구동 신호를 비반전 입력 단자로 수신하고, 터치 전극으로부터의 신호를 반전 입력단자로 수신하는 증폭기;
적어도 하나의 피드백 커패시터;
상기 터치 구동 신호의 라이징 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제1 경로 스위칭부; 및
상기 터치 구동 신호의 폴링 기간에 상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 상기 피드백 커패시터를 연결하는 제2 경로 스위칭부를 포함하며,
상기 제1 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제1 라이징 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제2 라이징 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 라이징 스위치는 상기 터치 구동 신호의 라이징 에지 이전에 턴온되며,
상기 제2 경로 스위칭부는,
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제2 전극 사이에 연결되는 제1 폴링 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자와 상기 피드백 커패시터의 제1 전극 사이에 연결되는 제2 폴링 스위치를 포함하고,
상기 제1 및 제2 폴링 스위치는 상기 터치 구동 신호의 폴링 에지 이전에 턴온되며,
상기 제1 라이징 스위치 및 제1 폴링 스위치는 각각 상기 제2 라이징 스위치 및 제2 폴링 스위치보다 먼저 턴온되는 터치 표시 장치.