KR102534250B1 - 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법 - Google Patents

터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법 Download PDF

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Abstract

터치 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상에 따른, 터치 컨트롤러는 디스플레이 타이밍 신호를 수신하고, 상기 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱 제어 신호를 생성하는 컨트롤러, 및 상기 터치 센싱 제어 신호를 기초로 터치 센싱 어레이를 구동하고 상기 터치 센싱 어레이로부터 출력되는 센싱 신호들을 기초로 터치 데이터를 생성하며, 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 상기 터치 센싱 어레이의 채널들에 제공하고, 제2 디스플레이 프레임 구간에 상기 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 상기 채널들에 제공하는 센싱 회로를 포함할 수 있다.

Description

터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치, 및 터치 센싱 방법 {Touch screen controller, touch sensing device, and touch sensing method}
본 개시의 기술적 사상은 터치 센싱 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 동작하는 터치 컨트롤러, 이를 포함하는 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
터치 센싱 장치는 디스플레이 장치의 화면에 나타난 내용에 응답하여 사용자가 손이나 터치 펜과 같은 물체를 사용하여 사용자의 입력을 전달할 수 있도록 하는 입력 장치이다. 터치 센싱 장치가 터치를 감지하는 방식으로서, 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다. 특히, 정전용량 방식은 사용자의 손이나 터치 펜과 같은 물체와 터치 센싱 장치의 전도성 전극이 형성하는 정전용량에 기초하여 터치 입력을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 터치 센싱 장치가 디스플레이 장치의 전면에 구비되므로, 디스플레이 수행 시 발생하는 디스플레이 노이즈에 기인한 터치 센싱 감도 저하를 방지하기 위하여, 터치 센싱 장치는 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱을 수행할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱을 수행하면서, 터치 수행 시 발생하는 디스플레이의 화질 열화를 방지하는 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 터치 컨트롤러는 디스플레이 타이밍 신호를 수신하고, 상기 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱 제어 신호를 생성하는 컨트롤러, 및 상기 터치 센싱 제어 신호를 기초로 터치 센싱 어레이를 구동하고 상기 터치 센싱 어레이로부터 출력되는 센싱 신호들을 기초로 터치 데이터를 생성하며, 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 상기 터치 센싱 어레이의 채널들에 제공하고, 제2 디스플레이 프레임 구간에 상기 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 상기 채널들에 제공하는 센싱 회로를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 타치 센싱 장치는, 디스플레이 패널 상에 적층되며, 터치 입력을 센싱하기 위한 전극들을 포함하는 터치 센싱 어레이 및 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로로부터 제공되는 동기 신호에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동하며, 상기 디스플레이 패널의 프레임이 변경됨에 따라서, 상기 터치 센싱 어레이의 상기 전극들에 제공되는 구동 신호들의 극성을 변경하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 터치 센싱 어레이에 발생하는 터치 입력을 센싱하는 터치 센싱 방법은, 터치 컨트롤러가 디스플레이 구동 회로로부터 제공되는 타이밍 신호에 동기하여 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 기초로 상기 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하는 제1 터치 센싱 단계 및 상기 터치 컨트롤러가 상기 타이밍 신호에 동기하여 제2 디스플레이 프레임 구간에 상기 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 기초로 상기 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하는 제2 터치 센싱 단계를 포함하는 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른, 디스플레이 패널 및 터치 센싱 어레이를 구비하는 터치 스크린을 구동하는 구동 집적 회로는, 디스플레이 타이밍 신호를 기초로 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로 및 상기 디스플레이 구동 회로로부터 수신되는 상기 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 상기 터치 센싱 어레이를 구동하며, 디스플레이 프레임 구간이 변경됨에 따라서, 상기 터치 센싱 어레이에 제공되는 구동 신호들의 극성을 변경하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른, 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법에 따르면, 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱 수행 시, 디스플레이 프레임의 변경에 따라서, 터치 센싱을 위한 구동 신호의 극성을 변경함으로써, 디스플레이의 화질 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 구동 신호의 구현예를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 도면이다.
도 4은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5a는 및 도 5b는 터치 센싱 어레이의 구현예들을 나타낸다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이고, 도 7b는 도 7a의 터치 센싱 방법에 따른 터치 스크린의 상태를 나타낸다.
도 8a는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이고, 도 8b는 도 8a의 터치 센싱 방법에 따른 터치 스크린의 상태를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 10은 도 4의 AFE의 일 구현예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10의 수신기일 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 12는 상호 정전 용량 센싱 방식을 설명하는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 실시예에 따른 상호 정전용량 센싱 방식을 나타낸다.
도 14는 자기 정전용량 센싱 방식을 설명하는 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 본 개시의 실시예에 따른 자기 정전용량 센싱 방식을 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시의 실시예에 따른 상호 정전용량 센싱 방식에 인가되는 구동 신호들의 예를 나타낸다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시의 실시예에 따른 멀티 구동 방식을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 실시예에 따른, 닷 센서를 포함하는 터치 센싱 어레이에 대한 터치 센싱 방법을 나타낸다.
도 19는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 도 19의 터치 센싱 방법의 일 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 본 개시의 실시예에 따른 스마트폰을 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1000)는 스마트폰 (smart phone), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 단말, 태블릿(tablet) PC(Personal Computer), EDA (Enterprise Digital Assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치, 만물 인터넷 (internet of everything(IoE)) 장치, 드론(drone), 및 e-북(e-book) 등에 탑재될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 센싱 장치(1000)는 터치 입력을 인식하고, 터치 입력에 따른 동작을 수행하는 다양한 전자 기기에 탑재될 수 있다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 장치(1000)는 터치 스크린(100), 터치 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300)(이하, DDI라고 함)를 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(200) 및 DDI(300)는 터치 스크린 장치(1000)를 구동하는 구동 집적 회로(DIC)를 구성할 수 있다. 터치 컨트롤러(200) 및 DDI(300)는 동일한 반도체 칩 또는 서로 다른 반도체 칩에 형성 될 수 있다.
터치 스크린(100)은 영상을 표시할 수 있으며, 영상에 표시된 내용에 따른 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있다. 터치 스크린(100)은 전자 기기의 입/출력 장치로서 동작할 수 있다. 터치 입력은 터치 스크린(100) 상에 도전 물체(예를 들어, 사용자의 손가락, 손바닥, 터치 펜, 스타일러스 펜 등)가 직접 접촉하는 것뿐만이 아니라 상기 도전 물체가 터치 스크린(100)에 근접하는 것을 포함한다. 이하에서는, 사용자가 터치 스크린(100)에 터치 입력을 인가할 수 있는 도전 물체를 "오브젝트(object)"라고 정의하기로 한다.
터치 스크린(100)은 디스플레이 패널(120) 및 터치 센싱 어레이(110)를 포함할 수 있다. 터치 센싱 어레이(110)는 디스플레이 패널(120) 상에 적층될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 DDI(300)로부터 제공되는 영상 신호들(Simg)을 기초로 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(120)은 행열로 배열된 복수의 화소들을 포함할 수 있으며, 로우 단위로 화소들에 영상 신호들(Simg)이 인가될 수 있다. 첫번째 로우부터 최종 로우까지 영상 신호들(Simg)이 차례로 인가됨으로써, 한 프레임의 영상이 표시될 수 있다. 영상은 설정된 프레임 레이트에 따라서 갱신될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이, ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Valve), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 패널 또는 플렉서블 패널로 구현될 수 있다.
터치 센싱 어레이(110)는 터치 입력에 응답하여, 터치 입력에 대응하는 센싱 신호(Ssen)를 생성할 수 있다. 터치 센싱 어레이(110)는 터치 컨트롤러(200)로부터 수신되는 구동 신호(Sdrv)들을 기초로 센싱 신호(Ssen)들을 생성할 수 있다. 예를 들어서, 구동 신호(Sdrv)는 전압 신호이고, 센싱 신호(Ssen)는 전류 신호일 수 있다.
터치 센싱 어레이(110)는 복수의 센싱 전극(SE)을 포함할 수 있으며, 복수의 센싱 전극(SE)은 제1 방향(예컨대 X축 방향) 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예컨대 Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 예를 들어서, 제1 방향은 제2 방향에 대해 실질적으로 수직일 수 있다. 제1 방향으로 배열된 제1 센싱 전극(SE1)들은 제1 채널들(예컨대 로우 채널들)을 형성하고, 제2 방향으로 배열된 제2 센싱 전극(SE2)들은 제2 채널들(예컨대 칼럼 채널들)을 형성할 수 있다. 복수의 센싱 전극(SE)은 커패시티브 터치 센서들일 수 있으며, 커패시티브 터치 센서는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 IZTO(indium zinc tin oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 구현될 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센싱 어레이(110)는 디스플레이 패널(120)과 일체로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱 어레이(110)는 디스플레이 패널(120) 내부에 구현될 수 있으며, 센싱 전극(SE)은 디스플레이 패널(120) 내에 구비되는 각종 전극들 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 일 예로서, 디스플레이 패널(120)은 공통 전극, 게이트 라인 전극 및 데이터 라인 전극 등 다양한 종류의 전극들을 포함할 수 있으며, 터치 센싱 어레이(110)는 다양한 종류의 전극들 중 적어도 하나를 센싱 전극(SE)으로서 포함할 수 있다. 예컨대, 공통 전극이 터치 센싱 어레이(120)의 센싱 전극(SE)으로서 이용될 수 있다.
DDI(300)는 호스트(HOST)(예컨대, 애플리케이션 프로세서)로부터 제공되는 영상 데이터(IDT)를 영상 신호들(Simg)로 변환하고 영상 신호들(Simg)을 디스플레이 패널(120)에 제공함으로써, 디스플레이 패널(120)에 영상을 표시할 수 있다.
DDI(300)는 디스플레이 패널(120) 구동을 위한 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)를 터치 컨트롤러(200)에 제공할 수 있다. 예를 들어서, 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)는 수직 동기 신호 및/또는 수평 동기 신호를 포함할 수 있다. 수직 동기 신호는 디스플레이 프레임 구간, 즉 디스플레이 패널(120)에 표시되는 영상의 프레임 구간을 나타내고, 수평 동기 신호는 디스플레이 패널(120)의 화소들에 로우 단위로 영상 신호들(Simg)이 인가되는 수평 구동 구간을 나타낸다.
터치 컨트롤러(200)는 터치 센싱을 수행함으로써, 터치 입력의 발생 여부 및 터치 입력이 인가된 위치를 감지할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 구동 신호(Sdrv)를 터치 센싱 어레이(110)에 제공하고, 구동 신호(Sdrv)에 기초하여 생성되는 센싱 신호(Ssen)들을 터치 센싱 어레이(110)로부터 수신할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 센싱 신호(Ssen)들을 기초로 터치 입력의 발생 여부를 감지하고, 터치 입력이 발생한 위치, 즉 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 터치 좌표(Txy)를 호스트(HOST)에 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 스크린(100)은 터치 입력의 압력(force)을 센싱하기 위한, 압력 센싱 전극을 더 포함할 수 있으며, 터치 컨트롤러(200)는 터치 센싱 어레이(110) 및 압력 센싱 전극을 구동함으로써, 터치 압력 센싱을 수행할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 터치 압력을 산출하고, 터치 압력을 호스트(HOST)에 제공할 수 있다.
한편, 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(200)는 DDI(300)로부터 제공되는 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)에 동기하여 터치 센싱을 수행할 수 있다. 예컨대, 터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)에 동기하여, 디스플레이 노이즈가 발생하지 않거나, 디스플레이 노이즈 발생량이 적은 구간에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 프레임이 변경됨에 따라서, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다. 예컨대, 터치 컨트롤러(200)는 제1 디스플레이 프레임 구간에는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)를 터치 센싱 어레이(110)에 제공하고, 제2 디스플레이 프레임 구간에는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)를 터치 센싱 어레이(110)에 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 프레임이 N번(N은 양의 정수) 변경될 때마다 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치 센싱 어레이(110)가 디스플레이 패널(120) 상에 적층되거나 또는 디스플레이 패널(120)과 일체로서 형성됨에 따라서, 디스플레이 패널(120)과 터치 센싱 어레이(110)의 센싱 전극(SE) 사이에 기생 커패시터가 형성될 수 있다. 이러한 기생 커패시터로 인하여, 디스플레이 패널(120)에 영상 신호들(Ssig)이 인가될 때 발생하는 디스플레이 노이즈가 터치 센싱 어레이(110)에 영향을 미치며, 터치 센싱 감도를 저하시킬 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)에 동기하여, 디스플레이 노이즈가 발생하지 않는 구간 또는 디스플레이 노이즈의 발생이 적은 구간에 터치 센싱을 수행함으로써, 디스플레이 노이즈를 회피할 수 있다.
한편, 매 디스플레이 프레임마다 터치 센싱 어레이(110)에 동일한 구동 신호(Sdrv)가 인가될 경우, 디스플레이 패널(120)의 특정한 로우의 화소들이 동일한 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받아 화질 열화, 예컨대 시인성 가로줄 무늬가 형성되는 플리커 노이즈가 발생할 수 있다. 그런, 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러(200)가 디스플레이 프레임이 변함에 따라 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경함으로써, 디스플레이 패널(120)에 표시되는 영상의 화질 열화(예컨대 플리커 노이즈)가 방지될 수 있다. 이에 따라서, 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1000)는 화질 열화 없이, 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 구동 신호의 구현예를 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv) 및 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)는 펄스 신호일 수 있다. 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)와 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)는 위상이 상이할 수 있으며, 위상 차이가 180도일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv) 및 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)는 소정의 주기를 갖는 펄스 신호일 수 있다. 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv) 및 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 주기는 동일할 수 있으며, 위상 차이가 180도일 수 있다.
한편, 도 2a 및 도 2b에서, 펄스는 구형파인 것으로 도시되었으나, 펄스는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 펄스는 삼각파, 정현파 등으로 구현될 수 있으며, 이 외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 방법을 나타내는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 제1 프레임 구간에(FRAME1), 즉 디스플레이 패널(120)에 제1 프레임의 영상이 표시될 때, 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가되고, 제2 프레임 구간(FAMRE2)에, 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 또한, 제3 프레임 구간(FRAME3)에 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가되고, 제4 프레임 구간(FRAME4)에, 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 매 프레임마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1) 및 제2 프레임 구간(FRAME2)에 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가되고, 제3 프레임 구간(FRAME3) 및 제4 프레임 구간(FRAME4)에 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 두 프레임마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 매 프레임마다 또는 두 프레임마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경되는 예가 도시되었으나, 본 개시의 기술적 사상은 이에 제한되는 것은 아니며, N 프레임(N은 양의 정수)마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경될 수 있다.
이와 같이, 프레임이 변경될 때 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경되므로, 디스플레이 패널(120)(특히 화질 열화에 있어서 취약한 특정 영역)에 영향을 미치는 구동 신호(Sdrv)가 프레임이 변경됨에 따라서 극성이 변경될 수 있다. 그러므로 디스플레이 패널(120)의 특정 영역이 계속하여(예컨대 매 프레임마다) 동일한 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받아 발생하는 화질 열화가 방지될 수 있다.
도 4은 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 터치 센싱 장치(1100)는 터치 센싱 어레이(110) 및 터치 컨트롤러(200)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 센싱 어레이(110)는 복수의 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 터치 센싱 어레이(110)를 예시적으로 설명하기로 한다.
도 5a는 및 도 5b는 터치 센싱 어레이의 구현예들을 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 터치 센싱 어레이(110a)는 제1 방향(예컨대 X축 방향) 및 제2 방향(예컨대 Y축 방향)으로 배열되는 복수의 센싱 전극들, 예컨대, 로우 전극들(SE1) 및 컬럼 전극들(SE2)을 포함할 수 있다. 로우 전극들(SE1) 및 컬럼 전극들(SE2)의 형태는 다양하게 변경될 수 있다. 로우 전극들(SE1)은 전기적으로 연결되어 로우 채널들(R1 내지 Rn)을 형성하고, 칼럼 전극들(SE2)은 전기적으로 연결되어 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)을 형성할 수 있다. 로우 채널들(R1 내지 Rn) 및 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 배선(WE)(또는 트레이스라고 함)을 통해서 터치 컨트롤러(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 서로 다른 레이어에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 로우 채널들(R1 내지 Rn)과 칼럼 채널들(C1 내지 Cm)은 동일한 레이어에 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 터치 센싱 어레이(110b)는 동일한 레이어에 행열로 배열된 센싱 전극들(SE)을 포함하며, 센싱 전극들(SE) 각각은 배선(WE)를 통해 터치 컨트롤러(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이 센싱 전극들(SE) 각각에 배선(WE)이 연결되는 구조에서, 센싱 전극들(SE)은 닷(dot) 센서로 지칭될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 터치 센싱 어레이의 구현예를 설명하였다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 센싱 어레이의 구조 및 센싱 전극들의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
계속하여 도 4를 참조하면, 터치 컨트롤러(200)는 컨트롤러(210), 센싱 회로(220), 프로세서(230) 및 메모리(240)를 포함할 수 있으며, 센싱 회로(220)는 아날로그 프론트 엔드(221, 이하 AFE라고 함) 및 아날로그-디지털 변환기(222, 이하 ADC라고 함)를 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 다른 구성들을 더 포함할 수도 있다.
컨트롤러(210)는 터치 컨트롤러(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 센싱 회로(220)의 터치 센싱 타이밍을 제어할 수 있다. 컨트롤러(210)는 DDI(300)로부터 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)를 수신하고, 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)를 기초로, 터치 센싱 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(210)는 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)를 기초로, 디스플레이 프레임이 변경됨에 따라 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경되도록 제어할 수 있다. 예를 들어서, 컨트롤러(210)는 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)에 동기되는 터치 센싱 제어 신호를 생성하고, 터치 센싱 제어 신호를 AFE(221)에 제공할 수 있다. 터치 센싱 제어 신호는 타이밍 제어 신호 및 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경하기 위한 코드 신호를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 구동 신호(Sdrv)를 생성하기 위한 다양한 코드 신호들이 메모리(240)에 저장되고, 컨트롤러(210)는 메모리(240)에 저장된 코드 신호들을 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)에 동기하여 AFE(221)에 제공할 수 있다.
AFE(221)는 터치 센싱 제어 신호에 기초하여 터치 센싱을 수행할 수 있다. AFE(221)는 디스플레이의 한 프레임 구간 내에 한번 또는 복수 번의 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 프레임이 변경됨에 따라서, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다. 예를 들어서, AFE(221)는 컨트롤러(210)로부터 제공되는 코드 신호를 기초로, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다.
AFE(221)는 구동 신호(Sdrv)를 터치 센싱 어레이(110)의 채널들에 제공하고, 동일한 채널들 또는 상이한 채널들로부터 센싱 신호(Ssen)들을 수신할 수 있다. AFE(221)는 증폭기(예컨대 전류 증폭기)를 포함할 수 있으며, 센싱 신호들(Ssen)을 증폭 및 변환하여, 아날로그 터치 값들을 생성할 수 있다.
ADC(222)는 AFE(221)로부터 수신되는 아날로그 터치 값들을 디지털 터치 값으로 변환할 수 있다. ADC(222)는 디지털 터치 값들을 포함하는 터치 데이터(Tdt)를 프로세서(230)에 제공할 수 있다.
프로세서(230)는 터치 데이터(Tdt)를 기초로 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다. 실시예에 있어서, 프로세서(230)는 ADC(222)로부터 출력되는 터치 데이터(Tdt)를 메모리(240)에 저장하고, 이를 이용할 수 있다. 예를 들어서, 프로세서(230)는, ADC(222)로부터 출력되는 복수의 터치 데이터(Tdt)를 기초로 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 터치 컨트롤러(200)는 DDI(300)로부터 제공되는 타이밍 신호(Tsig)에 동기하여, 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 타이밍 신호(Tsig)는 예컨대, 수직 동기 신호(Vsync) 및 수평 동기 신호(Hsync)를 포함할 수 있다. 수직 동기 신호(Vsync)는 디스플레이 프레임 구간을 나타낼 수 있다.
터치 컨트롤러(200)는 수직 동기 신호(Vsync)에 동기하여, 매 프레임 구간마다 터치 센싱을 수행할 수 있다. 도 6에서는 매 프레임 구간마다 한 번의 터치 센싱이 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 매 프레임 구간마다 복수 번의 터치 센싱이 수행될 수 있다. 한 번의 터치 센싱이 수행될 때, 터치 센싱 어레이(110) 전체가 센싱될 수 있으며, 센싱 결과를 기초로, 터치 컨트롤러(200)가 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다.
한편, DDI(300)는 수평 동기 신호(Hsync)에 동기하여, 다시 말해서, 수평 동기 신호(Hsync)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지에 응답하여, 영상 신호들(Simg)을 디스플레이 패널(120)에 출력할 수 있다. 영상 신호들(Simg)이 디스플레이 패널(120)에 출력될 때 디스플레이 노이즈가 발생할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 수평 동기 신호(Hsync)에 동기하여 영상 신호들(Simg)이 디스플레이 패널(120)에 출력되지 않는 구간을 설정하고, 설정된 구간에 터치 센싱 어레이(110)에 구동 신호(Sdrv)를 제공하고, 터치 센싱 어레이(110)로부터 복수의 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다.
터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 프레임(이하, 프레임이라고 한다)이 변경됨에 따라서, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 터치 컨트롤러(200)는 제1 프레임 구간(FRAME1)에 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 출력하고, 즉, 터치 센싱 어레이(110)에 제공하고, 제2 프레임 구간(FRAME2)에 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 출력하며, 제3 프레임 구간(FRAM3)에 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 출력할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 매 프레임마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 프레임이 N번 변경될 때마다 구동 신호(Sdrv)의 극성이 변경될 수 있다.
실시예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 번의 터치 센싱이 수행될 때, 터치 컨트롤러(200)는, 다양한 센싱 모드(예컨대 제1 센싱 모드, 제2 센싱 모드 및 제3 센싱 모드)에 따라서, 터치 센싱 어레이(110)를 복수 번 구동할 수 있다. 예를 들어서, 센싱 모드는 상호 정전용량 센싱 방식, 자기 정전용량 센싱 방식 및 터치 압력 센싱 방식 등을 포함할 수 있다. 다양한 센싱 방식에 대해서는 도 10 내지 18b를 참조하여 후술하기로 한다.
일 실시예로서, 터치 컨트롤러(200)는 상호 정전용량 센싱 방식 및 자기 정전용량 센싱 방식에 기초하여, 터치 센싱 어레이(110)를 두 번 구동할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 상호 정전용량 센싱 방식에 기초한 구동 결과로서 생성되는 제1 터치 데이터 및 자기 정전용량 센싱 방식에 기초한 구동 결과로서 생성되는 제2 터치 데이터를 기초로 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다.
다른 예로서, 터치 컨트롤러(200)는 상호 정전용량 센싱 방식, 자기 정전용량 센싱 방식 및 터치 압력 센싱 방식에 기초하여, 터치 센싱 어레이(110)를 세 번 구동할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 상호 정전용량 센싱 방식에 기초한 구동 결과로서 생성되는 제1 터치 데이터 및 자기 정전용량 센싱 방식에 기초한 구동 결과로서 생성되는 제2 터치 데이터를 기초로 터치 좌표(Txy)를 산출하고, 터치 압력 센싱 방식에 기초한 구동 결과로서 생성되는 제3 터치 데이터를 기초로 터치 압력을 산출할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 컨트롤러(200)는 다양한 센싱 모드를 기초로, 터치 센싱 어레이(110)를 복수 번 구동할 수 있다.
한 번의 터치 센싱이 수행될 때 적용되는 다양한 센싱 모드들에 따른 구동 신호(Sdrv)들은 레벨(예컨대 전압 레벨) 및/또는 주파수 등이 상이할 수 있다. 다만, 프레임이 N번 변경될 때마다 다양한 센싱 모드들에 따른 구동 신호(Sdrv)들은 모두 극성이 변경될 수 있다.
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이고, 도 7b는 도 7a의 터치 센싱 방법에 따른 터치 스크린 상태를 나타낸다.
도 7a는 매 프레임 구간마다 복수 번의 터치 센싱이 수행되는 예를 나타낸다. 도 7a를 참조하면, 터치 컨트롤러(200)는 매 프레임 구간마다 두 번의 터치 센싱을 수행할 수 있다. 각각의 터치 센싱이 수행되는 시간은 실질적으로 동일할 수 있다.
터치 컨트롤러(200)는 한 프레임 구간에 두 번의 터치 센싱을 수행할 때, 동일한 극성을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 출력할 수 있으며, 프레임이 변경되면, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다. 예를 들어서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 터치 컨트롤러(200)는 제1 프레임 구간(FRAME1)에는 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제1 터치 센싱 및 제2 터치 센싱을 수행하고, 제2 프레임 구간(FRAME2)에는 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경하여, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제3 터치 센싱 및 제4 터치 센싱을 수행할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 프레임의 제1 하프 구간(FRAME1_1)에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)에 영상이 표시될 때, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제1 프레임의 제2 하프 구간(FRAME1_2)에 디스플레이 패널(120)의 제2 영역(HA2)에 영상이 표시될 때, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제1 프레임 구간에 디스플레이 패널(120)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받을 수 있다.
이후, 제2 프레임의 제1 하프 구간(FRAME2_1)에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)에 영상이 표시될 때, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제2 프레임의 제2 하프 구간(FRAME2_2)에 디스플레이 패널(120)의 제2 영역(HA2)에 영상이 표시될 때, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제2 프레임 구간에 디스플레이 패널(120)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받을 수 있다.
도 8a는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이고, 도 8b는 도 8a의 터치 센싱 방법에 따른 터치 스크린의 상태를 나타낸다.
도 8a는 매 프레임 구간마다 복수 번의 터치 센싱이 수행되는 예를 나타낸다. 도 8a를 참조하면, 터치 컨트롤러(200)는 매 프레임 구간마다 두 번의 터치 센싱을 수행할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 한 프레임 구간에 두 번의 터치 센싱을 수행할 때, 서로 다른 극성을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 출력할 수 있으며, 프레임이 변경되면, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 한 번의 터치 센싱이 수행되는 기간만큼 지연하여 변경할 수 있다.
예를 들어서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 터치 컨트롤러(200)는 제1 프레임 구간(FRAME1)에는 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제1 터치 센싱을 수행한 후, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제2 터치 센싱을 수행할 수 있다. 이후, 제2 프레임 구간(FRAME2)에는 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제3 터치 센싱을 수행한 후, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 기초로 제4 터치 센싱을 수행할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 제1 프레임의 제1 하프 구간(FRAME1_1)에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)에 영상이 표시될 때, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제1 프레임의 제2 하프 구간(FRAME1_2)에 디스플레이 패널(120)의 제2 영역(HA2)에 영상이 표시될 때, 이때, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제1 프레임 구간에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받고, 제2 영역(HA2)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받을 수 있다.
이후, 제2 프레임의 제2 하프 구간(FRAME2_1)에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)에 영상이 표시될 때, 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제2 프레임의 제2 하프 구간(FRAME2_2)에 디스플레이 패널(120)의 제2 영역(HA2)에 영상이 표시될 때, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 터치 센싱 어레이(110)에 인가될 수 있다. 제2 프레임 구간에 디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받고, 제2 영역(HA2)은 터치 센싱 어레이(110)에 인가되는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받을 수 있다.
디스플레이 패널(120)의 제1 영역(HA1)은 제1 프레임 구간에는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받고, 제2 프레임 구간에는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받는다. 또한, 디스플레이 패널(120)의 제2 영역(HA2)은 제1 프레임 구간에는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받고, 제2 프레임 구간에는 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받는다. 이와 같이, 도 7a의 터치 센싱 방법에 따르면, 디스플레이 패널(120)의 각 영역(HA1, HA2)이 매 프레임마다 같은 극성의 구동 신호(Sdrv)의 영향을 받는 것이 방지될 수 있다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법의 일 예를 나타내는 타이밍도이다.
도 9를 참조하면, 한 번의 터치 센싱이 수행될 때, 터치 컨트롤러(200)는, 다양한 센싱 모드(예컨대 제1 센싱 모드, 제2 센싱 모드 및 제3 센싱 모드)에 따라서, 터치 센싱 어레이(110)를 복수 번 구동할 수 있으며, 프레임이 변경됨에 따라, 센싱 모드의 적용 순서를 변경할 수 있다.
예를 들어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 프레임 구간(FRAME2)에 터치 컨트롤러(200)는 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)를 기초로 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 제1 내지 제3 센싱 모드를 차례로 적용하여, 터치 센싱 어레이(110)를 세 번 구동 할 수 있다.
제3 프레임 구간(FRAME3)에 터치 컨트롤러(200)는 극성을 변경하여, 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)를 기초로 터치 센싱을 수행할 수 있다. 이때, 제2 프레임 구간(FRAME2)과 달리 터치 컨트롤러(200)는 제2 센싱 모드, 제3 센싱 모드, 제1 센싱 모드를 순서대로 적용하여 터치 센싱 어레이(110)를 구동할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 터치 컨트롤러(200)는 프레임이 변경될 때, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경하고, 센싱 모드들이 적용되는 순서를 변경할 수 있다.
예를 들어서, 한 번의 터치 센싱이 수행될 때, 상호 정전용량 센싱 방식 및 자기 정전용량 센싱 방식이 적용되어 두 번 터치 센싱 어레이(110)가 구동될 경우, 터치 컨트롤러(200)는 프레임이 변경될 때, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경하고, 또한 상호 정전용량 센싱 방식 및 자기 정전용량 센싱 방식이 적용되어는 순서를 변경할 수 있다. 터치 컨트롤러(200)는 제1 프레임 구간에는 제1 극성(+)의 구동 신호(Srv)를 기초로 상호 정전용량 센싱 방식으로 터치 센싱 어레이(110)를 구동한 후, 제1 극성(+)의 구동 신호(Srv)를 기초로 자기 정전용량 센싱 방식으로 터치 센싱 어레이(110)를 구동할 수 있다. 상호 정전용량 센싱 방식 및 자기 정전용량 센싱 방식에 이용되는 구동 신호(Sdrv)들은 극성은 동일하지만, 신호의 레벨(예컨대 전압 레벨) 및/또는 주파수가 상이할 수 있다.
터치 컨트롤러(200)는 제2 프레임 구간에는 제2 극성(-)의 구동 신호(Srv)를 기초로 자기 정전용량 센싱 방식으로 터치 센싱 어레이(110)를 구동한 후, 제2 극성(-)의 구동 신호(Srv)를 기초로 상호 정전용량 센싱 방식으로 터치 센싱 어레이(110)를 구동할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 터치 컨트롤러(200)는 프레임이 변경될 때, 구동 신호(Sdrv)의 극성 및 센싱 모드들이 적용되는 순서를 변경함으로써, 디스플레이 패널(도 1의 120)이 동일한 구동 신호 또는 유사한 구동 신호의 영향을 받는 것을 차단할 수 있다.
도 10은 도 4의 AFE의 일 구현예를 나타내는 블록도이다. 설명의 편의를 위하여, 터치 센싱 어레이(110a)를 함께 도시한다.
도 10을 참조하면, AFE(221a)는 구동 신호 생성기(10a), 송신부(20a) 및 수신부(30a)를 포함할 수 있다. 송신부(20a)는 복수의 송신기(TX)를 포함하며, 수신부(30a)는 복수의 수신기(RX)를 포함할 수 있다.
구동 신호 생성기(10a)는 구동 신호(Sdrv)를 생성할 수 있다. 구동 신호 생성기(10a)는 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경할 수 있다. 실시예에 있어서, 구동 신호 생성기(10a)는 컨트롤러(도 3의 210)로부터 제공되는 코드 신호(CD)를 기초로 구동 신호(Sdrv)를 생성할 수 있으며, 코드 신호(CD)에 기초하여, 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv) 또는 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 생성할 수 있다. 일 예로서, 구동 신호 생성기(10a)는 코드 신호(CD)가 '01'이면 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 생성하고, 코드 신호(CD)가 '10'이면 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)를 생성할 수 있다.
복수의 송신기(TX)는 구동 신호 생성기(10a)로부터 제공되는 구동 신호(Sdrv)들을 각각 출력할 수 있으며, 복수의 수신기(RX)는 구동 신호(Sdrv)들에 기초하여 터치 센싱 어레이(110a)로부터 생성되는 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
도 11은 도 10의 수신기(RX)일 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 11을 참조하면, 수신기(RXa)는 차지 앰프(21), 및 적분기(22)를 포함할 수 있다. 차지 앰프(21)는 증폭기(AMP) 및 피드백 커패시터(Cf)를 포함할 수 있다. 증폭기(AMP)는 센싱 노드(SN)에 연결되는 제1 입력 단자, 입력 전압(Vin)을 수신하는 제2 입력 단자, 및 센싱 전압을 출력하는 출력 단자를 가질 수 있다. 피드백 커패시터(Cf)는 제1 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결될 수 있다. 차지 앰프(21)는 수신되는 센싱 신호(Ssen), 예컨대 전류 신호를 증폭 및 변환하여, 센싱 전압을 출력할 수 있다. 적분기(22)는 차지 앰프(21)로부터 출력되는 센싱 전압을 적분(또는, 누적)할 수 있다. 예를 들어, 적분기(11)는 컨트롤러(도 3의 210)의 제어에 따라 적어도 두 번 이상 적분 동작을 수행할 수 있다. 적분기(11)는 적분된 전압(Vout)을 아날로그 터치 값으로서 출력할 수 있다. 도 4의 ADC(222)는 아날로그 터치 값을 디지털 값을 변환한 터치 데이터를 출력할 수 있다.
계속하여 도 10을 참조하면, 복수의 송신기(TX)는 터치 센싱 어레이(110a)의 로우 채널들(예컨대 R1 내지 R7)에 각각 연결될 수 있으며, 복수의 수신기(RX)는 터치 센싱 어레이(110a)의 칼럼 채널들(예컨대 C1 내지 C5)에 각각 연결될 수 있다. 로우 채널들(예컨대 R1 내지 R7)은 구동 채널들이고, 칼럼 채널들(예컨대 C1 내지 C5)은 수신 채널들일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 실시예에 있어서, 복수의 송신기(TX)는 터치 센싱 어레이(110a)의 칼럼 채널들(예컨대 C1 내지 C5)에 각각 연결될 수 있으며, 복수의 수신기(RX)는 터치 센싱 어레이(110a)의 로우 채널들(예컨대 R1 내지 R7)에 각각 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 AFE(221a)는 상호 정전용량 센싱 방식 또는 자기 정전용량 센싱 방식으로 터치 센싱 어레이(110a)를 센싱할 수 있다. 이하, 본 개시의 실시예에 따른 상호 정전용량 센싱 방식 및 자기 정전용량 센싱 방식에 대하여 설명하기로 한다.
도 12는 상호 정전 용량 센싱 방식을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 송신기(TX)가 구동 신호(Sdrv)를 구동 채널들(예컨대 로우 채널들(R1 내지 R7))에 전송하면, 구동 채널에 연결된 제1 센싱 전극(SE1)(예컨대 구동 전극)과 제2 센싱 전극(SE2) 사이의 상호 정전용량(Cm)에 대응하는 센싱 신호(Ssen)가 출력될 수 있다. 이 때, 제2 센싱 전극(SE2)은 로우 센싱 전극(SE1)과 인접하게 배치되며, 수신 채널(예컨대 칼럼 채널들(예컨대 C1 내지 C5))에 연결되는 전극이다. 수신기의 채널 증폭기(21)는 센싱 신호(Ssen)를 증폭 및 변환하여 센싱 전압을 출력할 수 있다. 오브젝트가 제1 센싱 전극(SE1) 및 제2 센싱 전극(SE1)에 접촉하거나 근접하게 되면, 상호 정전용량(Cm)은 감소될 수 있으며, 이에 따라서, 센싱 신호(Ssen)가 변화하게 된다. 센싱 신호(Ssen)의 변화 정도를 기초로 터치 값이 생성될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 실시예에 따른 상호 정전용량 센싱 방식을 나타낸다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 송신부(20a)는 복수의 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv7)를 T1 내지 T7 구간에 차례로 로우 채널들(R1 내지 R7)에 인가하고, 수신부(30a)는 제1 로우 채널(R1)에 인가된 제1 구동 신호(Sdrv1)를 기초로 생성되는 센싱 신호들부터 제7 로우 채널(R7)에 인가된 제7 구동 신호(Sdrv7)를 기초로 생성되는 센싱 신호들까지 차례로 수신함으로써, 터치 센싱을 수행할 수 있다.
도 13a를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1)에는 제1 극성(+)을 갖는 복수의 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv7)가 터치 센싱 어레이(110a)의 로우 채널들(R1 내지 R7)에 인가되고, 도 13b를 참조하면, 제2 프레임 구간(FRAME2)에는 제2 극성(-)을 갖는 복수의 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv7)가 터치 센싱 어레이(110a)의 로우 채널들(R1 내지 R7)에 인가될 수 있다.
도 14는 자기 정전용량 센싱 방식을 설명하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 센싱 전극(SE)에 오브젝트(OBJ)가 접촉 또는 근접하면, 센싱 전극(SE)의 자기 정전용량(Cs)이 증가하게 된다. 수신기의 채널 증폭기(21)의 제2 입력 단자에 구동 신호(Sdrv)가 입력 신호로서 인가되면, 제1 입력 단자와 제2 입력 단자는 동 전위를 가지게 되므로, 제1 입력 단자를 통해서 센싱 전극(SE)에 구동 신호(Sdrv)가 제공되어, 자기 정전용량(Cs)에 대응하는 센싱 신호(Ssen)가 출력된다. 채널 증폭기(21)는 센싱 신호(Ssen)를 증폭 및 변환하여 센싱 전압을 출력할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 개시의 실시예에 따른 자기 정전용량 센싱 방식을 나타낸다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 터치 센싱 어레이(110a)의 로우 채널들(R1 내지 R7) 및 칼럼 채널들(C1 내지 C5)에 수신기(RX)가 연결될 수 있다. 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, 수신기(RX)는 송신 및 수신 동작을 수행할 수 있다.
T1 구간에는 로우 채널들(R1 내지 R7)에 구동 신호(Sdrv)가 동시에 인가됨으로써, 로우 채널들(R1 내지 R7)이 센싱될 수 있다. T2 구간에는 칼럼 채널들(C1 내지 C5)에 구동 신호(Sdrv)가 동시에 인가됨으로써, 칼럼 채널들(C1 내지 C5)이 센싱될 수 있다.
도 15a를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1)에는 T1 구간에 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 로우 채널들(R1 내지 R7)에 인가되고, T2 구간에 제1 극성(+)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 칼럼 채널들(C1 내지 C5)에 인가될 수 있다.
도 15b를 참조하면, 제2 프레임 구간(FRAME2)에는 T1 구간에 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 로우 채널들(R1 내지 R7)에 인가되고, T2 구간에 제2 극성(-)을 갖는 구동 신호(Sdrv)가 칼럼 채널들(C1 내지 C5)에 인가될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 개시의 실시예에 따른 상호 정전용량 센싱 방식에 인가되는 구동 신호들의 예를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여, 터치 센싱 어레이의 일부 로우 채널들(R1 내지 R4) 및 상기 일부 로우 채널들(R1 내지 R4)에 인가되는 구동 신호들(Sdrv1 내지 Sdrv4)을 도시한다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 송신부(20a)는 복수의 구동 신호(Sdrv1 내지 Sdrv4)를 T1 내지 T4 구간에 차례로 로우 채널들(R1 내지 R4)에 인가할 수 있다. 도 16a를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1)에 제1 극성(+)을 가지는 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제3 구동 신호(Sdrv3)가 제1 로우 채널(R1) 및 제3 로우 채널(R3)에 각각 인가되고, 제2 극성(-)을 가지는 제2 구동 신호(Sdrv2) 및 제4 구동 신호(Sdrv4)가 제2 로우 채널(R2) 및 제4 로우 채널(R4)에 각각 인가될 수 있다. 즉, 인접한 로우 채널들에 서로 다른 극성을 가지는 구동 신호들이 인가될 수 있다.
도 16b를 참조하면, 제2 프레임 구간(FRAME2)에 구동 신호들의 극성이 변경되어, 제2 극성(-)을 가지는 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제3 구동 신호(Sdrv3)가 제1 로우 채널(R1) 및 제3 로우 채널(R3)에 각각 인가되고, 제1 극성(+)을 가지는 제2 구동 신호(Sdrv2) 및 제4 구동 신호(Sdrv4)가 제2 로우 채널(R2) 및 제4 로우 채널(R4)에 각각 인가될 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 개시의 실시예에 따른 멀티 구동 방식을 나타낸다.
설명의 편의를 위하여, 터치 센싱 어레이의 일부 로우 채널들(R1 내지 R4) 및 상기 일부 로우 채널들(R1 내지 R4) 에 인가되는 구동 신호들(Sdrv1 내지 Sdrv4)을 도시한다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, T1 구간 및 T2 구간에 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제2 구동 신호(Sdrv2)가 동시에 제1 로우 채널(R1) 및 제2 로우 채널(R2)에 인가되고, T3 구간 및 T4 구간에 제3 구동 신호(Sdrv3) 및 제4 구동 신호(Sdrv4)가 동시에 제3 로우 채널(R3) 및 제2 로우 채널(R4)에 인가될 수 있다.
도 17a를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1)에 인가되는 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제2 구동 신호(Sdrv2)는 일부 구간의 극성이 동일하고, 다른 일부 구간의 극성이 상이할 수 있다. 예컨대, T1 구간에 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제2 구동 신호(Sdrv2)는 제1 극성(+)을 가지며, T2 구간에 제1 구동 신호(Sdrv1)은 제1 극성(+)을 가지고, 제2 구동 신호(Sdrv2)는 제2 극성(-)을 가질 수 있다. 제3 구동 신호(Sdrv3) 및 제4 구동 신호(Sdrv4) 또한 일부 구간의 극성이 동일하고, 다른 일부 구간의 극성이 상이할 수 있다.
도 17b를 참조하면, 제2 프레임 구간(FRAME2)에 인가되는 제1 내지 제4 구동 신호들(Sdrv1 내지 Sdrv1)의 극성은 제1 프레임 구간(FRAME1)과 상이하다. 예컨대, T1 구간에 제1 구동 신호(Sdrv1) 및 제2 구동 신호(Sdrv2)는 제2 극성(-)을 가지며, T2 구간에 제1 구동 신호(Sdrv1)는 제2 극성(-)을 가지고, 제2 구동 신호(Sdrv2)는 제1 극성(+)을 가질 수 있다. 제3 구동 신호(Sdrv3) 및 제4 구동 신호(Sdrv4) 또한 제1 프레임 구간(FRMAE1)과 반대의 극성을 가질 수 있다.
동시에 로우 채널들에 구동 신호들이 인가되는 경우, 센싱 신호들은 동시에 인가된 구동 신호들의 성분을 모두 포함하게 된다. 그러나, 인가되는 구동 신호들의 일부 구간의 극성이 상이하므로, 즉, 구동 신호들의 코드가 상이하므로, 센싱 신호들에 기초하여 생성되는 터치 데이터 값들이 도출되면, 프로세서(230)는 코드 값을 기초로 터치 데이터 값들을 디코딩 함으로써, 구동 신호들의 각각에 대응하는 터치 데이터 값들을 산출할 수 있다. 이와 같은 멀티 구동 방식에 따라 터치 센싱을 수행함에 있어서, 도 17a 및 도 17b를 참조하여 설명한 바와 같이, 프레임이 변함에 따라 구동 신호들의 극성을 반대로 변경하는 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 방법이 적용될 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 실시예에 따른, 닷 센서를 포함하는 터치 센싱 어레이에 대한 터치 센싱 방법을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b를 참조하면, 센싱 전극(SE)들, 예컨대 닷 센서들은 칼럼 단위로 동일한 멀티플랙서(MUX)에 연결될 수 있으며, 멀티플래서(MUX)에서 선택된 센싱 전극(SE)이 수신기(RX)와 전기적으로 연결될 수 있다. 멀티플랙서(MUX)는 도 4의 컨트롤러(210)의 제어 하에, 로우 단위로 센싱 전극들(SE)을 수신기들(RX)에 연결할 수 있다. 멀티플랙서(MUX)에 의하여 선택된 센싱 전극에는 수신기(RX)를 통해서 구동 신호(Sdrv)가 인가되고, 구동 신호(Sdrv)에 기초하여 생성되는 센싱 신호가 수신기(RX)로 출력될 수 있다.
도 18a를 참조하면, 제1 프레임 구간(FRAME1)의 T1 내지 T4 구간에 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)가 센싱 전극(SE)에 인가될 수 있다. 예를 들어서, T1 내지 T4 구간에 제1 로우부터 제4 로우까지 차례로 제1 극성(+)의 구동 신호(Sdrv)가 인가될 수 있다.
도 18b를 참조하면, 제2 프레임 구간(FRAME2)의 T1 내지 T4 구간에 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)가 센싱 전극(SE)에 인가될 수 있다. 예를 들어서, T1 내지 T4 구간에 제1 로우부터 제4 로우까지 차례로 제2 극성(-)의 구동 신호(Sdrv)가 인가될 수 있다.
이와 같이, 프레임의 변경에 따라 구동 신호의 극성을 변경하는 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 방법은 닷 센서를 포함하는 터치 센싱 어레이(110b)의 터치 센싱 수행 시 적용될 수 있다.
도 19는 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 터치 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다. 전술한 다양한 실시예들은 본 실시예의 터치 센싱 방법에 적용될 수 있다.
도 19를 참조하면, 터치 컨트롤러는, 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 기초로 터치 센싱 어레이(도 1의 110)를 구동 및 센싱할 수 있다(S10). 터치 컨트롤러는 DDI로부터 제공되는 디스플레이 타이밍 신호(도 1의 Tsig)에 동기하여 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱할 수 있으며, 디스플레이 타이밍 신호(Tsig)를 기초로 디스플레이 패널(도1의 120)에 표시되는 이미지 프레임, 즉 디스플레이 프레임을 판단할 수 있다. 터치 컨트롤러는 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 생성하고, 제1 구동 신호를 기초로 터치 센싱 동작을 수행할 수 있다.
이후, 터치 컨트롤러는, 제2 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 기초로 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱할 수 있다(S20). 터치 컨트롤러는 제2 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호와 반대 극성되는 극성을 갖는 제2 구동 신호를 생성하고, 제2 구동 신호를 기초로 터치 센싱 동작을 수행할 수 있다. 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호는 펄스 신호일 수 있으며, 180도의 위상 차이를 가질 수 있다. 실시예에 있어서, 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호의 주파수는 동일할 수 있다. 이와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 터치 컨트롤러는 디스플레이 프레임 구간이 변경됨에 따라서, 구동 신호의 극성을 변경할 수 있다.
도 20은 도 19의 터치 센싱 방법의 일 구현예를 나타내는 흐름도이다.
한 번의 터치 센싱 수행 시, 예컨대, 한 번의 터치 좌표 산출 시, 다양한 센싱 모드(센싱 방식)에 따라서, 복수 번 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱할 수 있다.
도 20을 참조하면, 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 기초로 터치 센싱 수행 시(S10a), 제1 센싱 방식에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하고(S11) 이후, 제2 센싱 방식에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱할 수 있다(S12).
이와 반대로, 제2 디스플레이 프레임 구간에 제2 구동 신호를 기초로 터치 센싱 수행 시(S30a), 제3 센싱 방식에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하고(S31) 이후, 제2 센싱 방식에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱할 수 있다(S32).
이와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 터치 센싱 방법에 따르면, 디스플레이 프레임이 변경됨에 따라서, 구동 신호의 극성을 변경하고, 각 프레임 구간마다 센싱 방식들이 적용되는 순서를 변경할 수 있다.
도 21은 본 개시의 실시예에 따른 스마트폰을 나타내는 도면이다.
도 21을 참조하면, 스마트폰(2000)은 터치 스크린(2100), 터치 스크린 구동 회로(2200) 및 하우징(2500)을 포함할 수 있다. 스마트폰(2000)은 또한, 스마트폰(2000)의 전반적인 동작을 제어하는 AP를 포함할 수 있다.
하우징(2500)은 스마트폰(2000)의 외관을 형성할 수 있으며, 외부 충격 또는 스크래치로부터 스마트폰(2000) 내부의 구성들, 예컨대 집적 회로들, 배터리, 안테나 등을 보호할 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(2200)는 하우징(2500) 내부에 배치될 수 있다.
터치 스크린(2100)은 디스플레이, 터치 센싱을 터치 센싱 장치(1000)의 입/출력 장치로서 동작할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 스크린(2100)은 터치 입력의 압력(force)을 센싱할 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(2200)는 터치 스크린(2100)의 디스플레이 및 터치 센싱 동작을 제어할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 터치 스크린 장치(1000)의 터치 스크린(100) 및 구동 집적 회로(DIC), 즉 도 1의 DDI(300) 및 터치 컨트롤러(200)가 본 실시예의 스마트폰(2000)에 적용될 수 있다. DDI(300) 및 터치 컨트롤러(200)는 터치 스크린 구동 회로(2200)에 적용될 수 있다.
DDI(300)는 디스플레이 타이밍 신호를 터치 컨트롤러(200)에 제공하고, 터치 컨트롤러(200)는 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 디스플레이 노이즈 발생량이 적은 구간에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(200)는 도 1 내지 도 20을 참조하여 전술한 바와 같이, 디스플레이 프레임이 변경됨에 따라서, 구동 신호(Sdrv)의 극성을 변경함으로써, 터치 센싱이 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 수행되는 것에 기인하는 화질 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 화질 열화 없이, 스마트폰(2000)의 터치 센싱 감도가 향상될 수 있다.
본 개시는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 터치 스크린 110,110a, 110b: 터치 센싱 어레이
120: 디스플레이 패널 200: 터치 컨트롤러
300: DDI

Claims (20)

  1. 디스플레이 타이밍 신호를 수신하고, 상기 디스플레이 타이밍 신호에 동기하여 터치 센싱 제어 신호를 생성하는 컨트롤러; 및
    상기 터치 센싱 제어 신호를 기초로 터치 센싱 어레이를 구동하고 상기 터치 센싱 어레이로부터 출력되는 센싱 신호들을 기초로 터치 데이터를 생성하며, 디스플레이 패널에 제1 프레임의 영상이 표시되는 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 상기 터치 센싱 어레이의 채널들에 제공하고, 상기 디스플레이 패널에 제2 프레임의 영상이 표시되는 제2 디스플레이 프레임 구간에 상기 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 상기 채널들에 제공하는 센싱 회로를 포함하는 터치 컨트롤러.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호의 위상 차이는 180도인 것을 특징으로 터치 컨트롤러.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호는 동일한 주파수를 갖는 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호를 하나 또는 두 개의 디스플레이 프레임 구간마다 교번적으로 구동 전극에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 디스플레이 타이밍 신호는,
    디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로로부터 제공되는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    하나의 디스플레이 프레임 구간에 상기 터치 센싱 어레이를 적어도 2회 구동하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    하나의 디스플레이 프레임 구간에 제1 센싱 모드 및 제2 센싱 모드에 기초하여 상기 터치 센싱 어레이를 적어도 2회 구동하며,
    상기 제1 센싱 모드 및 상기 제2 센싱 모드에는 상호 정전용량 센싱 방식, 자기 정전용량 센싱 방식 및 터치 압력 센싱 방식 중 서로 다른 하나의 센싱 방식이 적용되는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    매 프레임 구간마다 상기 제1 센싱 모드 및 상기 제2 센싱 모드가 적용되는 순서를 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 하나의 디스플레이 프레임 구간에, 상기 센싱 회로로부터 출력되는 제1 터치 데이터 및 제2 터치 데이터를 기초로 터치 좌표를 산출하는 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    상기 터치 센싱 제어 신호를 기초로, 상기 제1 구동 신호 또는 상기 제2 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성기; 및
    상기 제1 구동 신호 또는 상기 제2 구동 신호를 상기 터치 센싱 어레이의 제1 채널들에 제공하고, 상기 제1 채널들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는 수신기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    상기 터치 센싱 제어 신호를 기초로, 상기 제1 구동 신호 또는 상기 제2 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성기;
    상기 제1 구동 신호 또는 상기 제2 구동 신호를 상기 터치 센싱 어레이의 구동 채널들에 제공하는 송신기들; 및
    상기 터치 센싱 어레이의 센싱 채널들로부터 상기 센싱 신호들을 수신하는 수신기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 센싱 회로는,
    상기 제1 디스플레이 구동 구간에, 상기 터치 센싱 어레이의 제1 구동 채널 및 제2 구동 채널에 각각 상기 제1 구동 신호 및 제3 구동 신호를 동시에 제공하고,
    상기 제2 디스플레이 구동 구간에, 상기 제1 구동 채널 및 상기 제2 구동 채널에 각각 상기 제2 구동 신호 및 제4 구동 신호를 동시에 제공하며,
    상기 제1 구동 신호의 일부 구간과 상기 제3 구동 신호의 일부 구간의 극성이 서로 반대이며, 상기 제3 구동 신호와 상기 제4 구동 신호의 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  13. 디스플레이 패널 상에 적층되며, 터치 입력을 센싱하기 위한 전극들을 포함하는 터치 센싱 어레이; 및
    상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 회로로부터 제공되는 동기 신호에 기초하여 터치 센싱 어레이를 구동하며, 상기 디스플레이 패널에 한 프레임의 영상이 표시되는 디스플레이 프레임 구간이 변경됨에 따라서, 상기 터치 센싱 어레이의 상기 전극들에 제공되는 구동 신호들의 극성을 변경하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러는,
    상기 구동 신호들의 극성을 제1 극성에서 제2 극성으로 변경하거나 또는 상기 제2 극성에서 상기 제1 극성으로 변경하며, 상기 제1 극성을 갖는 제1 구동 신호와 상기 제2 극성을 갖는 제2 구동 신호의 위상 차이는 180도인 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러는,
    상기 디스플레이 프레임 구간이 N번(N은 양의 정수) 변경될 때마다 상기 구동 신호들의 상기 극성을 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러는,
    상기 프레임이 표시되는 한 프레임 구간에, 복수의 센싱 모드에 따라서 상기 터치 센싱 어레이를 복수 번 구동하며, 상기 프레임이 변경됨에 따라서 상기 복수의 센싱 모드가 적용되는 순서를 변경하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  17. 터치 센싱 어레이에 발생하는 터치 입력을 센싱하는 터치 센싱 방법으로서,
    터치 컨트롤러가 디스플레이 구동 회로로부터 제공되는 타이밍 신호에 동기하여 디스플레이 패널에 제1 프레임의 영상이 표시되는 제1 디스플레이 프레임 구간에 제1 구동 신호를 기초로 상기 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하는 제1 터치 센싱 단계; 및
    상기 터치 컨트롤러가 상기 타이밍 신호에 동기하여 상기 디스플레이 패널에 제2 프레임의 영상이 표시되는 제2 디스플레이 프레임 구간에 상기 제1 구동 신호와 반대 극성의 제2 구동 신호를 기초로 상기 터치 센싱 어레이를 구동 및 센싱하는 제2 터치 센싱 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호는 주파수가 동일하며, 위상 차이가 180도인 것을 특징으로 터치 센싱 방법.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 터치 센싱 단계는,
    제1 센싱 방식에 기초하여 상기 터치 센싱 어레이를 구동한 이후에 제2 센싱 방식에 기초하여 상기 터치 센싱 어레이를 구동하고,
    상기 제2 터치 센싱하는 단계는,
    상기 제2 센싱 방식에 기초하여 상기 터치 센싱 어레이를 구동한 이후에 상기 제1 센싱 방식에 기초하여 상기 터치 센싱 어레이를 구동하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 터치 센싱 단계 및 상기 제2 터치 센싱 단계는 N 디스플레이 프레임 구간(N은 양의 정수)마다 교번적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
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