KR102570350B1 - 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법 - Google Patents

터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은, 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 배치되고, 다수의 공통전극들이 배치된 표시패널과, 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 구동회로를 포함하며, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상향링크신호는 표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역에 배치된 공통전극들로 공급됨으로써, 손바닥(Palm) 등의 인체에 의해 노이즈가 유발되는 것을 방지해주어, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있다.

Description

터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH SYSTEM, DRIVING CIRCUIT, AND DRIVING METHOD}
본 발명은 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다.
하지만, 표시장치가 기본적으로 디스플레이 기능을 제공해주면서, 손가락 등의 터치와 펜 터치를 함께 효율적으로 제공해주는 데 상당한 어려움이 따르고 있는 실정이다.
예를 들어, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 디스플레이 구동과 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동의 영향을 받게 되어, 펜 터치 센싱의 정확도가 떨어지거나 펜 터치 센싱 자체가 불가능해지는 문제점이 발생하고 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 패널에서 펜으로 전달되는 신호(이하, 상향링크신호라고 함)가 왜곡되는 것을 방지해줄 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 손바닥(Palm) 등의 인체에 의해 노이즈가 유발되는 것을 방지해주어, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 영상이 표시되는 동안, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동을 위하여 중요한 정보가 포함된 상향링크신호가 패널에서 펜으로 안정되게 전송될 수 있도록 해주는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 디스플레이 구동과 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동의 영향을 받지 않도록 하는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 배치되고, 다수의 공통전극들이 배치된 표시패널과, 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 구동회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
위에서 언급한 상향링크신호는 표시패널에 접촉하거나 인접한 펜으로 전달될 수 있다.
구동회로는, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상향링크신호를 표시패널에서 적어도 일부 영역에 배치된 공통전극들로 공급할 수 있다. 즉, 구동회로는 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상향링크신호를 표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역에 배치된 공통전극들로 공급할 수 있다.
표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역은 인체가 닿거나 인접한 영역일 수 있다. 즉, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상향링크신호가 표시패널에서 인체가 닿거나 인접한 영역에 배치된 공통전극들로 미 공급될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널에 배치된 공통전극들 중에서 적어도 일부 영역(제2 영역)에 배치된 공통전극에는 변조 신호 형태인 상향링크신호가 공급될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안, DC 전압 형태의 공통전압이 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급되거나, 변조 신호 형태의 공통신호가 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급되거나, 공통전압과 공통신호가 서로 타이밍에 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간 동안, 1차 그라운드 전압이 표시패널에 인가될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안, 1차 그라운드 전압이 표시패널에 인가되거나, 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 표시패널에 인가되거나, 1차 그라운드 전압과 2차 그라운드 전압이 서로 다른 타이밍에 표시패널에 인가될 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 2차 그라운드 전압이 표시패널에 인가될 때, 표시패널에 영상이 표시되고, 표시패널에서 손가락에 의한 터치가 센싱될 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 표시패널에 1차 그라운드 전압이 인가될 때, 표시패널에 영상이 표시되고, 표시패널에서 펜에 의한 터치가 센싱될 수도 있다.
위에서 언급한 1차 그라운드 전압과 2차 그라운드 전압은 서로 다른 종류의 그라운드 전압이다.
예를 들어, 1차 그라운드 전압에 대비할 때, 2차 그라운드 전압이 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 것으로 보일 수 있다. 반대로, 2차 그라운드 전압에 대비할 때, 1차 그라운드 전압이 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 것으로 보일 수도 있다.
상향링크신호는, 펜 터치 센싱을 위해, 표시패널에서 펜으로 전송되는 정보를 포함하는 일종의 구동 제어신호이다.
이러한 상향링크신호는, 일 예로, 표시패널 정보를 전달하기 위한 비콘 신호와, 신호 동기화를 위한 핑 신호 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 구동회로는, 제1 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC와, 제2 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 표시패널과, 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 구동회로를 포함하는 터치표시장치와, 표시패널로부터 상향링크신호를 전달받는 펜을 포함하는 터치시스템을 제공할 수 있다.
이러한 터치시스템에서, 상향링크신호가 표시패널에서 적어도 일부 영역에 공급될 수 있다. 즉, 터치 시스템에서, 상향링크신호가 표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역에 공급될 수 있다.
표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역은 인체가 닿거나 인접한 영역일 수 있다. 즉, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상향링크신호가 표시패널에서 인체가 닿거나 인접한 영역에 미 공급될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간 동안, 1차 그라운드 전압이 표시패널에 인가될 수 있다.
디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간의 전체 또는 일부 기간 동안, 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 표시패널에 인가될 수 있다.
1차 그라운드 전압에 대비할 때, 2차 그라운드 전압은 전압 레벨이 변경되는 변조 신호일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 배치되고, 다수의 공통전극들이 배치된 표시패널을 구동하는 구동회로를 제공할 수 있다.
이러한 구동회로는, 표시패널로 공통전압 또는 공통신호를 공급하거나 상향링크신호를 공급하는 신호 공급부를 포함할 수 있다.
상향링크신호는 표시패널에 접촉하거나 인접한 펜으로 전달될 수 있다.
신호 공급부는, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널의 적어도 일부 영역으로 상향링크신호를 공급할 수 있다.
신호 공급부는, 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후의 디스플레이 기간 동안, 공통전압 또는 공통신호를 표시패널의 전 영역으로 공급할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 디스플레이 기간 동안, 표시패널에 영상을 표시하는 단계와, 디스플레이 기간 이후 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 단계를 포함하는 구동방법을 제공할 수 있다.
구동방법에서, 표시패널로 공급되는 상향링크신호는, 표시패널을 통해 펜으로 전달될 수 있는 신호이다.
이러한 상향링크신호는, 표시패널에서 적어도 일부 영역으로 공급되어 펜으로 전달될 수 있다. 즉, 상향링크신호는 표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 공급되어 펜으로 전달될 수 있다.
표시패널에 영상을 표시하는 단계에서, 표시패널과 접촉하거나 인접한 인체(이는 사용자가 의도치 않은 터치일 수 있음)를 감지할 수 있다. 즉, 표시패널의 적어도 하나의 제1 영역에서 인체를 감지할 수 있다. 이렇게 인체 감지 시, 상향링크신호를 공급하는 단계에서, 인체를 감지한 영역에는 상향링크신호가 미 공급될 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 패널에서 펜으로 전달되는 신호(이하, 상향링크신호라고 함)가 왜곡되는 것을 방지해줄 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 손바닥(Palm) 등의 인체에 의해 노이즈가 유발되는 것을 방지해주어, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 영상이 표시되는 동안, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동을 위하여 중요한 정보가 포함된 상향링크신호가 패널에서 펜으로 안정되게 전송될 수 있도록 해주는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 디스플레이 구동과 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동의 영향을 받지 않도록 하는 터치표시장치, 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 터치패널을 내장하는 표시패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 분할 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 프리 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 각 주요 부품 별 그라운드 접지 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 프리 구동 방식과 그라운드 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그라운드 변조 회로와 그라운드 변조 기법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전극 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전극 구동회로가 각 공통전극 열을 구동하는 기본적인 방식을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜 간의 구동동작을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서 손바닥(Palm)에 의한 상향링크신호의 왜곡 현상을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 상향링크신호의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이, 터치 센싱 및 펜 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 기간에서 수행되는 풀 구동(Full Driving)을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 블랭크 기간에서 수행되는 부분 구동(Partial Driving)을 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 블랭크 기간에서 수행되는 부분 구동(Partial Driving)의 영역들의 예시 도면들이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 상향링크신호 중 다른 하나인 핑 신호의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 구동회로의 개략적인 블록도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법에 대한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법에 대한 다른 흐름도이다.
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 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상을 표시하는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락 및 펜(20) 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.
여기서, '펜(20)'은 신호 송수신 기능을 갖거나 터치표시장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 터치 도구인 액티브 펜(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 터치 도구인 패시브 펜(Passive Pen) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 터치 도구는 손가락뿐만 아니라 손가락을 대신하여 화면을 터치할 수 있는 모든 물체를 의미하며, 터치 오브젝트 또는 터치 포인터라고도 할 수 있다.
아래에서, 손가락은 패시브 펜 등의 수동적인 터치 도구를 대표하는 것으로 간주하고, 펜(20)은 액티브 펜 등의 능동적인 터치 도구를 대표하는 것으로 간주할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시패널(DISP), 데이터 구동회로(DDC), 게이트 구동회로(GDC) 및 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등을 포함할 수 있다.
표시패널(DISP)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 구동회로(DDC)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압(데이터 신호)을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.
게이트 구동회로(GDC)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호(게이트 신호)를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)의 동작을 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(TCON: Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
이러한 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 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 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트 구동회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 표시패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 일 예로, TCP (Tap Carrier Package) 타입, COF (Chip On Film) 타입, COG (Chip On Glass) 타입 등으로 표시패널(DISP)과 전기적으로 연결될 수 있다.
게이트 구동회로(GDC)는, 표시패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측 또는 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 일 예로, TCP (Tap Carrier Package) 타입, COF (Chip On Film) 타입, COG (Chip On Glass) 타입 등으로 표시패널(DISP)과 전기적으로 연결될 수 있으며, GIP (Gate In Panel) 타입으로 표시패널(DISP)에 직접 실장 될 수도 있다.
한편, 표시패널(DISP)은, 일 예로, 액정표시패널, 유기발광표시패널 및 플라즈마 표시패널 등의 다양한 타입의 표시패널일 수 있다.
표시패널(DISP)의 타입에 따라, 표시패널(DISP)에서의 서브픽셀 구조 및 신호배선 구조 등이 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 터치패널(TSP)을 내장하는 표시패널(DISP)을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 손가락 및 펜(20)에 의한 터치 입력을 센싱하기 위하여, 터치패널(TSP)과 이를 구동하여 터치를 센싱하는 터치센싱회로(TSC) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서, 터치패널(TSP)은 표시패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시패널(DISP)에 내장될 수도 있다.
표시패널(DISP)이 터치패널(TSP)을 내장하는 경우, 일 예로, 인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서, 터치패널(TSP)이 표시패널(DISP)에 내장된다는 것은, 터치전극이 표시패널(DISP)에 내장된다는 것이다. 이 경우, 표시패널(DISP)의 제작 시, 터치전극들은 디스플레이 구동을 위한 전극이나 신호 배선들과 함께 형성될 수 있다.
아래에서는, 터치전극이 표시패널(DISP)에 내장된 경우를 가정한다. 즉, 아래에서 기재된 표시패널(DISP)은 터치패널(TSP)이 내장된 타입인 것으로 가정하며, 터치패널(TSP)의 의미를 가질 수도 있다.
한편, 표시패널(DISP)에 내장된 터치전극들은, 전용의 터치센서로서 표시패널(DISP)의 내부에 배치될 수도 있지만, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과, 손가락 터치 센싱(이는 간단하게 "터치 센싱"이라고도 함)을 위한 터치 구동과, 펜 터치 센싱(이는 간단하게 "펜 센싱"이라고도 함)을 위한 터치 구동을 위해 공통으로 사용되는 공통전극들(COM)일 수도 있다.
아래에서는, 표시패널(DISP)에 터치센서로서 내장된 터치전극들은 공통전극들(COM)인 것으로 가정한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 표시패널(DISP)에는, 다수의 공통전극들(COM)이 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서, 터치센싱회로(TSC)는, 다수의 공통전극들(COM)로 터치구동신호를 공급하고, 다수의 공통전극들(COM) 중 적어도 하나로부터 신호를 검출하여 검출된 신호를 토대로 센싱데이터(터치 센싱데이터, 펜 센싱데이터)를 생성하여 출력하는 공통전극 구동회로(CDC)와, 공통전극 구동회로(CDC)에서 출력된 센싱데이터(터치 센싱데이터, 펜 센싱데이터)를 토대로 손가락 및 펜(20)에 의한 터치를 센싱하는 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
손가락 터치 센싱(터치 센싱 또는 손가락 센싱이라고도 함)을 위한 터치 구동과 펜 터치 센싱(펜 센싱이라고도 함)을 위한 터치 구동은, 공통전극 구동회로(CDC)가 공통전극(COM)을 통해 신호를 검출하여 이루어진다는 점에서는 기본적으로 동일하다.
손가락 터치 센싱을 위해 공통전극 구동회로(CDC)에서 검출된 신호와 이로부터 생성된 터치 센싱데이터는 손가락의 터치 유무 및 터치 위치에 따라 변화될 수 있지만, 펜 터치 센싱을 위해 공통전극 구동회로(CDC)에서 검출된 신호 및 이로부터 생성된 펜 센싱데이터는 펜(20)의 유무 및 펜 위치에 따라 변화될 수 있다.
터치표시장치(10)는, 각 공통전극(COM)에 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 손가락 및 펜(20)에 의한 터치를 센싱하는 셀프 캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
이 경우, 다수의 공통전극들(COM) 각각은 터치구동신호가 인가되고 센싱신호가 센싱 될 수 있다.
다만, 터치표시장치(10)는, 공통전극(COM) 간의 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 뮤추얼 캐패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수도 있다.
한편, 다수의 공통전극들(COM)은 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과, 손가락 터치 센싱을 위한 터치 구동과, 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동을 위해 공통으로 사용되기 때문에, 다수의 공통전극들(COM)에 인가되는 터치구동신호는 공통전압이라고 한다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 공통전압과 공통신호를 구분하여 기재하며, 전압 레벨이 변하지 않는 DC 전압인 경우에는 공통전압으로 기재하고, 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 경우에는 공통신호로 기재할 수 있다.
한편, 후술하겠지만, 표시패널(DISP)에는 DC 전압 형태인 공통전압이 인가되더라도, 표시패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압의 전압 레벨이 스윙 되면, 표시패널(DISP)에서의 공통전극(COM)의 공통전압의 전압 레벨도 함께 스윙 된다. 이렇게 전압 레벨이 흔들리는(스윙 되는) 공통전압을 공통신호라고 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 공통전극들(COM) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 공통전극 구동회로(CDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
공통전극들(COM)과 신호라인들(SL)의 구조를 살펴보기 위하여, 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치한 제1 공통전극과 제2 공통전극을 예시로 든다.
제1 공통전극과 연결된 제1 신호라인은, 제2 공통전극과 중첩되되, 표시패널(DISP) 내에서 제2 공통전극과 절연될 수 있다.
제2 공통전극과 연결된 제2 신호라인은, 표시패널(DISP) 내에서 제1 신호라인과 절연될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 하나의 공통전극(COM)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
하나의 공통전극(COM)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
이와 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 공통전극(COM)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다.
이 경우, 하나의 공통전극(COM)은 둘 이상의 데이터 라인들(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인들(GL)과 중첩될 수 있다.
다수의 공통전극들에서 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치하는 제1 공통전극 및 제2 공통전극에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제1 공통전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩되고, 제2 공통전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩된다.
제1 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들과 제2 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들은 서로 동일할 수 있다. 제1 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들과 상기 제2 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들은 서로 다를 수 있다.
다수의 공통전극들에서 동일한 로우(Row) 방향에 위치하는 제3 공통전극 및 제4 공통전극에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제3 공통전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩되고, 제4 공통전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩된다.
제3 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들과 제4 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들은 서로 다를 수 있다. 제3 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들과 제4 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들은 동일할 수 있다.
하나의 공통전극(COM)이 형성되는 영역의 크기가 큰 경우, 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 터치센싱회로(TSC)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 표시패널(DISP)로 터치구동신호(이하에서, 공통신호(SCOM) 또는 공통 전압(VCOM)이 이에 해당함)를 공급하고, 표시패널(DISP)로부터 센싱신호를 검출(수신)하기 위한 하나 이상의 공통전극 구동회로(CDC)와, 공통전극 구동회로(CDC)의 센싱신호 검출 결과를 이용하여 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
하나 이상의 공통전극 구동회로(CDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
공통전극 구동회로(CDC)는, 터치 집적회로에 해당하는 리드 아웃 집적회로(ROIC)로 구현될 수도 있고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 구현될 수 있다.
한편, 공통전극 구동회로(CDC)와 데이터 구동회로(DDC)는 집적회로(IC)에 해당하는 통합 구동회로로 통합되어 구현될 수도 있다.
즉, 터치표시장치(10)는 하나 이상의 통합 구동회로를 포함할 수 있으며, 각 통합 구동회로는 하나 이상의 공통전극 구동회로(CDC)와 하나 이상의 데이터 구동회로(DDC)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 터치 구동을 위한 공통전극 구동회로(CDC)와 데이터 구동을 위한 데이터 구동회로(DDC)의 통합 구현은, 표시패널(DISP)이 표시패널(DISP)에 내장되는 내장형이고, 공통전극들(COM)과 연결된 신호라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 표시패널(DISP)에 터치전극(터치 센서)로서 배치된 다수의 공통전극(COM)은 다양하게 만들어질 수 있다.
터치표시장치(10)가 액정표시장치 등의 타입으로 구현된 경우, 공통전극(COM)은 각 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하는 전극으로서, 디스플레이 구동에도 활용되는 전극일 수 있다.
일 예로, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)을 위한 터치 구동이 시분할 되어 진행될 수 있다. 이 경우, 공통전극들(COM)은 디스플레이 구동 기간 (디스플레이 기간이라고도 함) 동안 공통전압(또는 공통신호)가 인가될 수 있다. 공통전극들(COM)은 터치 구동 기간 동안 터치구동신호가 인가되거나 센싱신호가 검출될 수 있다. 이때, 공통전극들(COM)은 개별적인 센싱이 필요하기 때문에 여러 개로 블록화 된 전극일 수 있다.
영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)을 위한 터치 구동이 시분할 방식으로 진행되는 경우, 디스플레이 구동 기간 동안, 공통전극들(COM)은 공통전극 구동회로(CDC)의 내부에서 모두 전기적으로 연결되고, 공통전압(또는 공통신호)을 공통으로 인가 받을 수 있다. 터치 구동 기간 동안, 공통전극 구동회로(CDC)의 내부에서 공통전극들(COM) 중 일부 또는 전체가 선택되고, 선택된 하나 이상의 공통전극들(COM)은 공통전극 구동회로(CDC)로부터 터치구동신호가 인가되거나, 공통전극 구동회로(CDC)에 의해 센싱신호가 검출될 수 있다.
다른 예로, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)을 위한 터치 구동이 동시에 진행될 수도 있다. 이 경우, 공통전극들(COM)에 인가되는 공통신호 또는 공통전압은 터치구동신호의 역할도 동시에 갖는다.
즉, 공통전극에 인가되는 공통신호 또는 공통전압은, 공통전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압과 캐패시턴스(서브픽셀 마다 다르게 형성될 수 있음)를 형성하는 전압이다.
또한, 각 공통전극(COM)은 중첩되는 다수의 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하기 위하여 다수의 슬릿(홀(Hole)이라고도 함)이 존재할 수 있다.
한편, 터치표시장치(10)가 유기발광표시장치로 구현된 경우, 다수의 공통전극들(COM) 및 다수의 신호라인들(SL)은, 표시패널(DISP)에서의 봉지 층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다. 여기서, 봉지 층은 표시패널(DISP)의 전면 배치되며 캐소드 전압이 인가되는 캐소드 전극 상에 배치될 수 있다.
터치표시장치(10)가 유기발광표시장치로 구현된 경우, 다수의 공통전극들(COM) 각각은 오픈 영역이 없는 통 전극 형태일 수 있다. 이러한 경우, 일 예로, 유기발광표시장치의 다수의 공통전극들(COM)은 다수의 분할된 캐소드 전극 등으로 구현될 수 있다. 이때, 다수의 공통전극들(COM) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명 전극일 수 있다.
또는, 다수의 공통전극들(COM) 각각은 여러 개의 오픈 영역들이 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 공통전극들(COM) 각각에서 각 오픈 영역은 하나 이상의 서브픽셀(SP)의 발광 영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.
아래에서는, 터치전극 역할을 하는 공통전극(COM)은 각 서브픽셀(SP) 내 픽셀전극과 전계를 형성하는 전극으로서, 디스플레이 구동에도 활용되는 전극인 것으로 가정한다.
따라서, 공통전극(COM)에 인가되는 공통전압 및 공통신호는, 손가락 터치센싱 및 펜 터치센싱을 위한 터치구동신호이면서, 디스플레이 구동에도 이용되는 신호일 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 시간 분할 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 시간 분할하여 수행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 시간 분할 구동 방식이라고 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위하여, 터치동기신호(TSYNC)를 이용할 수 있다.
예를 들어, 터치동기신호(TSYNC)에서, 제1 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)은 디스플레이 구동 기간을 나타내고, 제2 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨)은 터치 구동 기간을 나타낼 수 있다.
디스플레이 구동 기간들 사이에 존재하는 하나의 터치 구동 기간은 손가락 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간과 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간을 포함할 수도 있다.
또는, 디스플레이 구동 기간들 사이에 존재하는 하나의 터치 구동 기간은 손가락 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간이거나, 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간일 수도 있다.
디스플레이 구동 기간 동안, 공통전극들(COM)은 특정 DC 전압에 해당하는 공통전압(VCOM)이 인가될 수 있다. 터치 구동 기간 동안, 공통전극들(COM)의 전체 또는 일부는 터치구동신호(TDS)를 인가 받을 수 있다.
터치 구동 기간 동안 공통전극(COM)에 인가되는 터치구동신호(TDS)는 DC 전압일 수도 있지만, 전압 레벨이 변경되는 신호일 수도 있다. 터치구동신호(TDS)가 전압 레벨이 변경되는 신호인 경우, 터치구동신호(TDS)는 변조된 신호, 다수의 펄스로 이루어진 펄스 신호, 또는 AC 신호 등이라고도 할 수 있다.
한편, 터치 구동 기간 동안, 터치 전극에 해당하는 공통전극(COM)에 터치구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(COM)은 주변 다른 전극들과 기생 캐패시턴스를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시턴스는 터치 감도를 저하시킬 수 있다.
따라서, 터치표시장치(10)는, 기생 캐패시턴스 저감을 위한 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)을 수행할 수 있다. 즉, 터치표시장치(10)는, 터치 구동 기간 동안, 공통전극일 수 있는 공통전극(COM)에 터치구동신호(TDS)를 인가하는 동안, 공통전극(COM)의 주변 다른 전극들로 로드 프리 구동 신호를 인가해줄 수 있다.
이러한 로드 프리 구동 신호는, 기생 캐패시턴스를 저감하기 위한 신호로서, 터치구동신호(TDS)이거나, 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등 중 적어도 하나 이상이 대응되는 신호일 수 있다.
공통전극(COM)의 주변 다른 전극들은 데이터 라인, 게이트 라인, 또는 다른 공통전극 등일 수 있으며, 이뿐만 아니라, 주변에 있는 모든 전극이나 신호 배선 등일 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통전극(COM)에 터치구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 데이터 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 데이터 라인들로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통전극(COM)에 터치구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 게이트 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 게이트 라인들로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통전극(COM)에 터치구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 공통전극(COM) 또는 표시 패널(DIPS)에서의 나머지 모든 공통전극들(COM)로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 시간 분할 구동 방식으로 구동하는 경우, 프레임 시간을 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간으로 나누어서 사용해야 하기 때문에, 디스플레이 구동 시간이 부족할 수 있다.
이러한 디스플레이 구동 시간 부족은, 영상 표시를 위한 캐패시터(예: 픽셀전극과 공통전극 간의 캐패시터 등)를 필요한 만큼 충전시키지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 시간 분할 구동 방식으로 구동하는 경우, 디스플레이 구동 시간의 부족뿐만 아니라, 터치 구동 시간도 부족하게 되어, 터치 센싱 속도 및 정확도가 떨어질 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 시간 분할 구동 방식과 다른 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다. 이에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 시간 프리 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다. 이러한 구동 방식을 시간 프리 구동(TFD: Time Free Driving) 방식이라고 한다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 시간 프리 구동 방식으로 동작하는 경우, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위한 터치동기신호(TSYNCN)가 필요로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 시간 프리 구동 방식으로 동작하는 경우, 디스플레이 구동에 필요한 수직동기신호(VSYNC) 및/또는 수평 동기 신호(HSYNC)가 터치동기신호(TSYNCN)의 역할을 대체할 수도 있다. 도 6의 예시에서는, 수직동기신호(VSYNC)가 터치 구동 기간을 정의하는 터치동기신호(TSYNCN)를 대체하는 경우이다.
수직동기신호(VSYNC)는, 디스플레이 기간(디스플레이 구동이 진행되는 기간일 수 있음)과 디스플레이 블랭크 기간(디스플레이 구동이 진행되지 않는 기간일 수 있음)을 구분해준다.
수직동기신호(VSYNC)에 의해 정의되는 디스플레이 기간에 해당하는 액티브 시간(Active Time) 동안, 터치표시장치(10)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 수행할 수 있다. 여기서, 1개의 액티브 시간(Active Time)은 1개의 디스플레이 프레임(Display Frame) 시간과 대응될 수 있다.
수직동기신호(VSYNC)에 의해 정의되는 디스플레이 블랭크 기간에 해당하는 블랭크 시간(Blank Time) 동안, 터치표시장치(10)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 수행하지 않는다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 시간 프리 구동을 수행하는 경우, 수직동기신호(VSYNC)에 의해 정의되는 액티브 시간 동안, 디스플레이 구동을 위해 다수의 게이트 라인들(GL)을 순차적으로 구동하면서 데이터 라인들(DL)로 영상 표시를 위한 데이터 전압을 공급하고, 이와 동시에, 터치 구동을 위해 다수의 공통전극들(COM)로 공통신호(SCOM) 등을 공급할 수 있다.
여기서, 공통신호(SCOM)는, 디스플레이 구동을 위해 각 서브픽셀의 픽셀 전압과 전계를 형성하기 위한 전압 신호이면서, 터치 구동에 필요한 터치 구동 신호(TDS)의 역할도 할 수 있다.
본 명세서에서, 공통신호(SCOM)는 전압 레벨이 변경되는 신호로서, 전압 레벨이 변경되지 않는 DC 전압인 공통전압(VCOM)과 구별되어 기재된다.
또한, 액티브 시간 동안, 공통전극들(COM)에 인가되는 공통신호(SCOM)는 일종의 로드 프리 구동 신호에 해당할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 수행하는 경우, 디스플레이 구동을 통해 영상을 표시하는 동안, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 모든 프레임 시간(즉, 모든 액티브 시간)에서 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다.
이와 다르게, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 디스플레이 구동만 수행하고, 다른 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있으며, 경우에 따라서, 어떠한 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 터치 구동만을 수행할 수도 있다. 이 경우에는, 터치 구동 기간을 정의하는 터치동기신호(TSYNCN)가 별도로 필요할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 블랭크 시간 동안, 전압 레벨이 가변 되는 공통신호(SCOM)를 공통전극(COM)으로 공급할 수 있다(Case 1).
또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 블랭크 시간 동안, 공통전극(COM)을 플로팅 시키거나, 공통전극(COM)에 DC 전압을 공급하거나 특정 기준 전압(예: 그라운드 전압(GND))을 공급할 수도 있다(Case 2).
또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 블랭크 시간 동안, 공통전극(COM)에 공통신호(SCOM)과 다른 신호를 공급할 수도 있다(Case 3).
블랭크 시간의 사용 방식에 따라 3가지 Case 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 블랭크 시간은 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 등을 위한 특수 시간으로 활용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 각 주요 부품 별 그라운드 접지 상태를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 시간 프리 구동 방식과 그라운드 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 서로 다른 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)을 활용할 수 있다.
여기서, 1차 그라운드 전압(GND1)에 대응되는 1차 그라운드는 표시 패널(DISP)의 내부 또는 외부에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시 패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다. 그리고, 2차 그라운드 전압(GND2)에 대응되는 2차 그라운드는 표시 패널(DISP)의 내부 또는 외부에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시 패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다.
도 7을 참조하면, 데이터 구동회로(DDC), 공통전극 구동회로(CDC) 및 게이트 구동회로(GDC)는 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지될 수 있으며, 1차 그라운드 전압(GND1)에도 동시에 접지될 수 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지될 수 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치표시장치(10)의 시스템(System)과 통신할 수 있다. 시스템(System)은 메인 보드, 파워 장치 및 각종 전자 장치를 더 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 시스템 그라운드일 수 있는 1차 그라운드 전압(GND1)과 접지될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 다른 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)을 활용하기 위하여, 그라운드 변조 기능을 갖는 그라운드 변조 회로(GMC)를 포함할 수 있다.
이러한 그라운드 변조 회로(GMC)는 1차 그라운드 전압(GND1) 및 2차 그라운드 전압(GND2) 모두와 접지될 수 있다.
도 8을 참조하면, 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)은 상대적으로 서로 다른 신호일 수 있다. 즉, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 중 어느 하나는 DC 전압 형태이고 나머지 하나는 변조 신호 형태일 수 있다.
예를 들어, 1차 그라운드 전압(GND1)에 대비할 때, 2차 그라운드 전압(GND2)은 전압 레벨이 변경되는 변조 신호(또는 AC 신호 형태 또는 펄스 신호 형태 등)일 수 있다. 반대로, 2차 그라운드 전압(GND2)에 대비할 때, 1차 그라운드 전압(GND1)이 변조 신호(또는 AC 신호 형태 또는 펄스 신호 형태 등)일 수 있다.
공통전극(COM)에 인가되는 공통신호(SCOM)는, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼 때, 전압 레벨이 가변되는 변조된 신호 형태(또는 AC 신호 형태 또는 펄스 신호 형태 등)일 수 있다.
따라서, 공통전극(COM)에 인가되는 공통신호(SCOM)와 2차 그라운드 전압(GND2) 모두는, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼 때 전압 레벨이 가변되는 변조된 신호 형태(또는 AC 신호 형태 또는 펄스 신호 형태 등)일 수 있다.
공통신호(SCOM)와 2차 그라운드 전압(GND2)는, 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 동일하거나 유사하게 대응될 수 있다.
도 8의 예시는, 1차 그라운드 전압(GND1)을 DC 전압으로 봤을 때, 2차 그라운드 전압(GND2)과 공통신호(SCOM)를 나타낸 신호 파형이다.
예를 들어, 액티브 시간 동안, 공통전극(COM)에 인가되는 공통신호(SCOM)는 진폭이 △V인 신호로서, 로우 레벨 전압이 V1이고 하이 레벨 전압이 V1+△V 일 수 있다. 액티브 시간 동안, 2차 그라운드 전압(GND2)는 진폭이 △V인 신호로서, 로우 레벨 전압이 V0 (V0는 1차 그라운드 전압(GND1)일 수 있음) 이고 하이 레벨 전압이 V0+△V일 수 있다.
한편, 액티브 시간 동안, 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압은 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼 때, 변조된 신호일 수 있다.
액티브 시간 동안, 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압은 2차 그라운드 전압(GND2)과 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 신호 특성 중 하나 이상이 동일하거나 유사하게 대응될 수 있다.
또한, 액티브 시간 동안, 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압은 공통신호(SCOM)와 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 신호 특성 중 하나 이상이 동일하거나 유사하게 대응될 수 있다.
한편, 2차 그라운드 전압(GND2)를 기준으로 볼 때, 1차 그라운드 전압(GND1)은 전압 레벨이 변경된 신호(변조 신호)로 보일 수 있다. 하지만, 2차 그라운드 전압(GND2) 및 공통신호(SCOM)은 서로 DC 전압처럼 보일 수 있다.
전술한 바와 같이, 표시패널(DISP)에 변조 신호 형태인 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가됨으로써, 표시패널(DISP)에서의 데이터 라인(DL) 및 공통전극(COM)에 인가되는 데이터 전압 및 공통신호(SCOM)가 2차 그라운드 전압(GND2)과 대응되는 신호 파형을 가지기 때문에, 전압 차이에 의해 동작하는 디스플레이 구동 및 터치 구동의 전압 환경 변화가 발생하지 않는다.
따라서, 액티브 시간 동안 표시패널(DISP)에 인가되는 2차 그라운드 전압(GND2)을 스윙 시켜 줌으로써, 액티브 시간 동안 디스플레이와 터치 센싱을 모두 제공할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 그라운드 변조 회로(GMC)와 그라운드 변조 기법을 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 표시패널(DISP)을 변조된 신호 형태의 2차 그라운드 전압(GND2)을 갖는 2차 그라운드에 접지시킴으로써, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼 때, 표시패널(DISP) 내 공통 전극들(COM), 데이터 라인들(DL) 및 게이트 라인들(GL) 등의 모든 전극과 모든 신호 라인들이 2차 그라운드 전압(GND2)과 같이 전압 레벨이 스윙(Swing) 될 수 있다.
도 9를 참조하면, 그라운드 변조 회로(GMC)는 펄스 변조 신호(예: PWM), 전원 전압(VCC1) 및 1차 그라운드 전압(GND1)을 입력 받고, 변조된 전원 전압(VCC2) 및 2차 그라운드 전압(GND2)을 출력할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 그라운드 변조 회로(GMC)는, 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM))를 이용하여, 1차 그라운드 전압(GND1) 및 2차 그라운드 전압(GND2) 중 어느 하나가 나머지 하나에 대비하여 변조된 그라운드 전압(변조 신호)이 되도록 해줄 수 있다.
이를 위해, 그라운드 변조 회로(GMC)는, 1차 그라운드 전압 또는 2차 그라운드에 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM))를 인가할 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치표시장치(10)는, 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)를 이용함으로써, 시간 프리 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있다.
터치표시장치(10)가 시간 프리 구동 방식으로, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행함으로써, 다수의 공통전극들(COM)로 변조 신호 타입의 공통신호(SCOM)가 인가되는 동안, 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압이 인가될 수 있다.
이 경우, 다수의 공통 전극들(COM)에 인가된 공통신호(SCOM)는, 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)의 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 대응될 수 있다.
또한, 다수의 데이터 라인들(DL)로 인가된 데이터 전압 또한 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)의 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 대응될 수 있다. 여기서, 데이터 전압은 데이터 신호라고도 할 수 있다.
도 10을 참조하면, 터치표시장치(10)는 그라운드 변조를 위해 기준 변조 신호(PWM)를 출력하는 모듈레이터(MOD)를 더 포함할 수 있다.
그라운드 변조 회로(GMC)는, 모듈레이터(MOD)에서 출력된 기준 변조 신호(예: PWM) 또는 기준 변조 신호(예: PWM)를 증폭한 변조 신호(예: PWM')를 1차 그라운드 전압(GND1)을 갖는 1차 그라운드 또는 2차 그라운드 전압(GND2)을 갖는 2차 그라운드에 인가할 수 있다.
도 10을 참조하면, 모듈레이터(MOD)가 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지되어 있다면, 그라운드 변조 회로(GMC)는 모듈레이터(MOD)에서 출력된 기준 변조 신호(예: PWM) 또는 기준 변조 신호(예: PWM)를 증폭한 변조 신호(예: PWM')를 2차 그라운드에 인가할 수 있다. 이에 따라, 2차 그라운드는 2차 그라운드 전압(GND2)이 될 수 있다.
예를 들어, 펄스 변조 신호(예: PWM)를 출력하는 모듈레이터(MOD)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)일 수 있다.
한편, 그라운드 변조 회로(GMC)는 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)을 전기적으로 분리하기 위한 전원 분리 회로(미 도시)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 터치표시장치(10) 내 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)이 혼재하더라도, 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)의 혼재에 따른 구동 동작 등에 이상을 발생시키지 않고, 안정적이고 정상적인 구동 동작을 가능하게 할 수 있다.
예를 들어, 전술한 전원 분리 회로는, 트랜스포머(Transformer), 결합 인덕터(Coupled Inductor) 및 컨버터(Converter) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 컨버터는, 일 예로, 플라이백 컨버터(Fly-back Converter), 플라이벅 컨버터(Fly-buck Converter) 및 벅-부스트 컨버터(Buck-boost Converter) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 데이터 구동회로(DDC) 및 공통전극 구동회로(CDC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 표시패널(DISP)과 신호를 주고 받아야 하고 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)와 신호를 주고 받아야 하기 때문에, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 모두에 접지될 수 있다.
이 경우, 데이터 구동회로(DDC) 및 공통전극 구동회로(CDC)는 는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 부품과 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 부품 간의 신호 전달을 위한 신호 전달 회로(도 11의 STC)를 포함할 수 있다.
신호 전달 회로(STC)는, 일 예로, 옵토 커플러(O/C: Opto Coupler) 또는 디지털 아이솔레이터(D/I: Digital Isolator) 등으로 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 공통전극 구동회로(CDC)를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 공통전극 구동회로(CDC)가 각 공통전극 열을 구동하는 기본적인 방식을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)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.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
각 센싱 유닛(SU)은 전치-증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 하나 또는 둘 이상의 공통전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 연결 가능한 하나 또는 둘 이상의 공통전극(COM) 중에서 센싱 대상이 되는 하나의 공통전극으로부터 센싱신호를 수신할 수 있다.
도 12를 참조하여 보다 구체적인 예로서 설명하면, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 포함되는 멀티플렉서(MUX)는, 여러 개의 공통전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중에서 선택적으로 센싱 대상이 되는 하나의 공통전극(COM1)을 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결시켜준다.
즉, 멀티플렉서(MUX)는, 센싱 대상이 되는 공통전극(COM1)과 연결된 a1 노드와 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결된 b 노드를 연결해준다.
이에 따라, 전치-증폭기(Pre-AMP)는, 파워 공급회로로부터 출력된 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)을 버퍼(BUF)를 통해 제1 입력단(I1)을 통해 입력 받아 제2 입력단(I2)로 출력한다.
전치-증폭기(Pre-AMP)의 제2 입력단(I2)에서 출력된 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)는 멀티플렉서(MUX)에 의해 선택된 공통전극(COM1)으로 공급된다.
여기서, 전치-증폭기(Pre-AMP)를 포함하는 공통전극 구동회로(CDC)가 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지됨에 따라, 전치-증폭기(Pre-AMP)의 제1 입력단(I1)에 입력되는 신호가 DC 전압 형태의 공통전압(VCOM)이더라도, 전치-증폭기(Pre-AMP)의 제2 입력단(I2)에서 출력된 신호는 변조 신호 형태의 공통신호(SCOM)일 수 있다.
다른 방식으로, 공통전극들(COM)이 배치된 표시패널(DISP)이 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지됨에 따라, 전치-증폭기(Pre-AMP)의 제2 입력단(I2)에서 출력된 신호가 DC 전압 형태의 공통전압(VCOM)이더라도, 표시패널(DISP) 내에서 공통전극들(COM)에 실제로 인가된 신호는 변조 신호 형태의 공통신호(SCOM)일 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는, 연결 가능한 여러 개의 공통전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중 센싱 대상 공통전극(COM1)을 제외한 나머지 공통전극들(COM2, COM3, COM4, COM5, ...... )과 연결된 노드들(a2, a3, a4, a5, ...... )을 버퍼(BUF)를 통해 파워 공급회로와 연결된 노드(c)와 연결해준다.
연결 가능한 여러 개의 공통전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중 센싱 대상 공통전극(COM1)을 제외한 나머지 공통전극들(COM2, COM3, COM4, COM5, ...... )은 전치 증폭기(Pre-AMP)를 거치지 않고, 파워 공급회로로부터 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)을 바로 공급받을 수 있다.
이후, 공통전극 구동회로(CDC) 내 전치-증폭기(Pre-AMP)는 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(COM) 중 센싱 대상 공통전극(COM1)으로부터 센싱신호를 수신할 수 있다.
이렇게 수신된 센싱신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)에 전하가 충전되고, 이에 따라, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력단(O)으로 출력된 신호는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.
전치 증폭기(Pre-AMP) 및 적분기(INTG)는 통합 구현될 수도 있다.
적분기(INTG)는 전치 증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 신호(Vout)를 적분한다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 적분기(INTG)에 출력된 적분값을 디지털 값으로 변환한 센싱데이터를 터치 컨트롤러(T-CTR)를 향해 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)로 센싱데이터를 출력할 수 있다.
여기서, 센싱데이터는 손가락 터치 센싱을 위한 터치 센싱데이터 또는 펜 터치 센싱을 위한 펜 센싱데이터일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)는 터치 컨트롤러(D-CTR)와의 신호 전달을 위한 신호 전달 회로(STC)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 신호 전달 회로(STC)는, 1차 그라운드 전압(GND1) 및 2차 그라운드 전압 (GND2)에 모두 접지될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 구동동작을 나타낸 도면이다.
펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 시, 터치표시장치(10)는 펜(20)의 구동을 제어하기 위한 각종 정보 또는 펜(20)의 구동에 필요한 각종 정보를 포함하는 상향링크신호(Uplink Signal)를 펜(20)에게 전송한다. 펜(20)은 터치표시장치(10)에서 전송된 상향링크신호에 응답하여 펜(20)에 대한 위치, 틸트(펜 기울기), 또는 각종 부가 정보 등을 나타내는 하향링크신호(Downlink Signal)를 출력한다. 터치표시장치(10)는 펜(20)에서 출력된 하향링크신호를 공통전극(COM)을 통해 센싱 하여 펜 터치를 센싱 할 수 있다.
여기서, 상향링크신호는, 일 예로, 비콘신호(Beacon Signal) 또는 핑 신호(Ping Signal) 등을 포함할 수 있다.
비콘신호(Beacon Signal)는, 터치표시장치(10)가 펜(20)의 구동을 제어하거나 펜(20)에게 필요한 정보를 알려주기 위한 제어 신호로서, 펜 구동에 필요한 각종 정보들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 비콘신호는, 패널정보(예: 패널상태정보, 패널식별정보, 인셀 타입 등의 패널타입정보 등), 패널구동 모드정보(예: 펜 검색 모드, 펜 모드 등의 모드식별정보), 하향링크신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), 구동타이밍 관련정보, 멀티플렉서 구동정보, 파워모드정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 표시패널(DISP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
핑 신호는 하향링크신호의 동기화를 위한 제어신호일 수 있다.
하향링크신호에 포함될 수 있는 부가정보는, 일 예로, 펜 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서 손바닥(Palm)에 의한 상향링크신호의 왜곡 현상을 나타낸 도면이다.
펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 시, 표시패널(DISP)은 2차 그라운드 전압(GND2)이 접지되어 있는 상태이고, 공통전극들(COM)에 비콘신호가 인가되고 있을 때, 사용자가 펜(20)으로 터치 입력을 하려 하면, 펜(20)은 펜 팁을 통해 비콘신호를 수신하게 된다.
이때, 사용자의 손바닥(Palm) 등의 인체가 표시패널(DISP)에 닿게 되면, 표시패널(DISP)에서의 변조된 그라운드 전압인 2차 그라운드 전압(GND2), 표시패널(DISP)에 인가된 비콘신호 등의 여러 가지 신호가 인체를 따라 펜(20)으로 유입될 수 있다.
사용자는 펜(20)을 잡은 손이 아닌 반대편 손의 손바닥이 표시패널(DISP)의 P1 지점에 닿을 수도 있다. 또는 사용자는 펜(20)을 잡은 손의 손바닥이 표시패널(DISP)의 P2 지점에 닿을 수도 있다.
이와 같이, 인체를 따라 펜(20)으로 유입된 신호는 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 시 노이즈(Noise)로 작용할 수 있다. 이에 따라, 펜(20)의 펜 팁을 통해 수신된 비콘신호는 인체를 통해 유입된 노이즈와 커플링이 발생할 수 있다. 이러한 상향링크 커플링 현상에 의해 비콘신호 등의 상향링크신호는 왜곡될 수 있다.
따라서, 펜(20)은 상향링크신호인 비콘신호로부터 원하는 정보를 정상적으로 인식할 수 없게 되고, 펜 터치 센싱을 위한 구동 동작을 할 수 없거나 정상적으로 할 수 없게 된다.
이 경우, 펜(20)은 하향링크신호를 출력하지 못하거나 정상적으로 출력하지 못하여, 터치표시장치(10)는 펜의 위치, 틸트, 각종 부가 정보 등을 정상적으로 인식하지 못함으로써 정상적인 펜 터치 센싱을 할 수 없다.
이에, 본 발명의 실시예들은, 펜 터치 센싱 정확도를 향상시키기 위하여, 손바닥(Palm)에 의한 비콘신호 등의 상향링크신호의 왜곡을 방지할 수 있는 구동방법을 제공할 수 있다. 아래에서는, 이에 대하여 상세하게 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 상향링크신호 중 하나인 비콘 신호의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 수행하는 경우, 디스플레이 구동 기간(디스플레이 ON 기간)과 디스플레이 블랭크 기간(디스플레이 OFF 기간)을 정의하는 터치동기신호(TSYNC)를 이용하여 디스플레이 구동 타이밍을 제어할 수 있다.
터치동기신호(TSYNC)는 제1 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)과 제2 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨)이 교번되는 제어신호일 수 있다.
디스플레이 구동 타이밍 제어신호로서 사용되는 수직동기신호(VSYNC)를 터치동기신호(TSYNC)로 활용할 수도 있다.
터치동기신호(TSYNC)에서, 액티브 시간 기간은 디스플레이 구동 기간(디스플레이 ON 기간)에 해당하고, 블랭크 시간 기간은 디스플레이 블랭크 기간(디스플레이 OFF 기간)에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템은, 표시패널(DISP)과 이 표시패널(DISP)로 상향링크신호를 공급하는 공통전극 구동회로(CDC)를 포함하는 터치표시장치(10)와, 표시패널(DISP)로부터 상향링크신호를 전달받는 펜(20)을 포함할 수 있다.
도 15를 참조하면, 상향링크신호는, 디스플레이 기간(액티브 시간) 동안 표시패널(DISP)에 공급되지 않고, 디스플레이 블랭크 기간(블랭크 시간) 동안 표시패널(DISP)에 공급될 수 있다.
이에 따라, 상향링크신호는 디스플레이 구동의 영향을 받지 않고, 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 전송될 수 있다.
한편, 상향링크신호는 표시패널(DISP)의 전체 영역의 공통전극들(COM)로 공급될 수도 있다. 또한, 상향링크신호는 표시패널(DISP)의 적어도 하나의 일부 영역의 공통전극들(COM)로 공급될 수도 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이, 터치 센싱 및 펜 센싱을 위한 구동 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치동기신호(TSYNC)의 레벨이 하이 레벨(또는 로우 레벨)인 경우 디스플레이 기간이 진행되도록 제어한다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치동기신호(TSYNC)의 레벨이 하이 레벨(또는 로우 레벨)인 경우, ΔV1 진폭을 갖는 펄스 변조 신호(예: PWM)를 그라운드 변조 회로(GMC)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 그라운드 변조 회로(GMC)는 그라운드 변조 기능을 수행한다.
따라서, 디스플레이 기간 동안, 2차 그라운드 전압(GND2)이 표시패널(DISP)에 인가될 수 있다. 2차 그라운드 전압(GND2)은, 1차 그라운드 전압(GND1)에 대비할 때, 변조된 그라운드 전압 형태일 수 있다.
이러한 그라운드 변조에 따라서, 공통전극 구동회로(CDC)에 의해, 변조 신호 형태인 공통신호(SCOM)가 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에 인가된다. 여기서, 공통신호(SCOM)는 2차 그라운드 전압(GND2)과 주파수 및 진폭 등이 대응될 수 있다. 표시패널(DISP)의 전 영역의 구동을 풀 구동(Full Driving)이라고 한다.
따라서, 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에서 영상이 표시되면서 표시패널(DISP)의 전 영역에서 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있다. 표시패널(DISP)의 전 영역에서의 터치 센싱을 풀 센싱(Full Sensing)이라고 한다.
도 16을 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치동기신호(TSYNC)의 레벨이 로우 레벨(또는 하이 레벨)인 경우 디스플레이 블랭크 기간이 진행되도록 제어한다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치동기신호(TSYNC)의 레벨이 로우 레벨(또는 하이 레벨)인 경우, 상향링크신호의 일 예로서 ΔV2 진폭을 갖는 비콘신호(BCON)를 출력할 수 있다. 여기서, ΔV2 진폭은 ΔV1 진폭보다 클 수 있다.
따라서, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 파워공급회로에 해당하는 터치파워집적회로(TPIC)에 의해, 비콘신호(BCON) 등의 상향링크신호가 표시패널(DISP)에 인가될 수 있다.
따라서, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 비콘신호(BCON) 등의 상향링크신호가 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 전송될 수 있다.
한편, 디스플레이 블랭크 기간(블랭크 시간) 동안, 상향링크신호는 표시패널(DISP)의 전 영역에 공급되는 것이 아니라, 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역에만 제한적으로 공급될 수 있다. 표시패널(DISP)의 일부 영역의 구동을 부분 구동(Partial Driving)이라고 한다.
표시패널(DISP)에서 적어도 하나의 제1 영역은 상향링크신호가 왜곡될 수 있는 영역에 해당한다.
예를 들어, 적어도 하나의 제1 영역은 인체가 닿거나 인접한 영역일 수 있다. 이러한 적어도 하나의 제1 영역은, 손가락 터치 센싱을 통해 센싱된 터치좌표로부터 인체가 닿거나 인체가 인접한 것으로 확인된 영역일 수 있다.
제1 영역의 개수, 크기, 위치 등 중 하나 이상은 사용자가 펜(20)을 사용하는 환경에 따라 변경될 수 있다.
표시패널(DISP)에서 제2 영역은 표시패널(DISP)의 전 영역에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 영역일 수 있으며, 상향링크신호가 왜곡되지 않는 영역일 수 있다.
전술한 바에 따르면, 인체가 닿거나 인접한 적어도 하나의 제1 영역에는 상향링크신호를 공급하지 않음으로써, 인체를 통해 상향링크신호가 펜(20)으로 노이즈로서 유입되는 현상을 저감시키거나 방지해줄 수 있다. 이를 통해, 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동이 정상적으로 수행되어 펜 터치 센싱의 정확도가 향상될 수 있다.
공통전극 구동 관점에서 설명하면, 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안에는, 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 모든 공통전극들(COM)에 DC 전압 형태의 공통전압(VCOM) 또는 변조 신호 형태의 공통신호(SCOM)가 공급될 수 있다(Full Driving).
따라서, 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에 영상을 표시하면서, 손가락에 의한 터치를 센싱하거나 펜(20)에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
한편, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(COM) 중에서 제2 영역에 배치된 공통전극(COM)에만 변조 신호 형태인 상향링크신호가 공급될 수 있다(Partial Driving).
이 경우, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(COM) 중에서 적어도 하나의 제1 영역에 배치된 공통전극(C0M)은 플로팅 되어 있거나 DC 전압 형태의 신호 또는 상향링크신호와 다른 신호 등이 인가될 수 있다.
따라서, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)의 제1 영역에 배치된 공통전극들(COM)에는 변조 신호가 인가되지 않아, 변조된 그라운드 전압이 인체를 통해 펜(20)으로 노이즈로서 유입되는 현상을 방지해줄 수 있다. 이를 통해, 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동이 정상적으로 수행되어 펜 터치 센싱의 정확도가 향상될 수 있다.
한편, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)에는 1차 그라운드 전압(GND1)이 인가될 수 있다. 따라서, 표시패널(DISP)의 제2 영역에만 변조된 신호가 인가되고 제1 영역에는 변조된 신호가 인가되지 않는다(COM Modulation).
이에 비해, 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간의 전체 또는 일부 기간 동안, 표시패널(DISP)에는 변조된 그라운드 전압인 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가될 수 있다(GND Modulation).
다시 말해, 디스플레이 기간 동안, 1차 그라운드 전압(GND1)이 표시패널(DISP)에 인가될 수도 있고, 2차 그라운드 전압(GND2)이 표시패널(DISP)에 인가될 수도 있으며, 디스플레이 기간 동안 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)이 서로 다른 타이밍에 표시패널(DISP)에 인가될 수 있다.
이에 따라, 디스플레이 기간 동안, DC 전압 형태의 공통전압(VCOM)이 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에 공급되거나, 변조 신호 형태의 공통신호(SCOM)가 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에 공급되거나, 공통전압(VCOM)과 공통신호(SCOM)가 서로 타이밍에 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에 공급될 수 있다.
그라운드 변조 기법의 적용 관점에서 볼 때, 디스플레이 기간 동안에는 그라운드 변조 기법이 적용될 수도 있고 적용되지 않을 수도 있다. 하지만, 디스플레이 블랭크 기간 동안에는 그라운드 변조 기법이 적용되지 않는다.
따라서, 상향링크신호가 표시패널(DIPS)에서 펜(20)으로 전송되는 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DIPS)에는 변조된 그라운드 전압 형태의 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가되지 않아, 변조된 그라운드 전압인 2차 그라운드 전압(GND2)이 인체를 통해 펜(20)으로 유입되는 현상을 원천적으로 방지해줄 수 있다.
한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 여러 디스플레이 기간들 중 각 디스플레이 기간은, 영상을 표시하고 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있는 기간(Case A)이거나, 영상을 표시하고 손가락 및 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있는 기간(Case B)이거나, 영상을 표시하고 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있는 기간(Case C)일 수 있다.
도 17을 참조하면, Case A의 경우, 디스플레이 기간 동안, 변조된 그라운드 전압에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND2)이 표시패널(DISP)에 인가된다.
이에 따라, 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에는 2차 그라운드 전압(GND2)과 주파수 및 진폭이 대응되는 공통신호(SCOM)가 인가될 수 있다.
터치표시장치(10)는 공통전극들(COM)에 인가된 공통신호들(SCOM)을 이용하여, 표시패널(DISP)에 영상을 표시하고, 표시패널(DISP)에서의 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
다시 말해, 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에 변조된 그라운드 전압에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가됨으로써, 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(COM)에 인가되는 공통신호(SCOM)이 전압 레벨이 변하는 변조 신호 형태가 될 수 있고, 이에 따라, 디스플레이 기간 동안, 공통전극들(COM)은 디스플레이 구동 전극뿐만 아니라 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있는 터치센서의 역할도 할 수 있다.
도 17을 참조하면, Case C의 경우, 디스플레이 기간 동안, DC 그라운드 전압 형태의 1차 그라운드 전압(GND1)이 표시패널(DISP)에 인가될 수 있다.
이에 따라, 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)에는 DC 전압 형태의 공통전압(VCOM)이 인가될 수 있다.
터치표시장치(10)는 공통전극들(COM)에 인가된 공통전압(VCOM)을 이용하여, 표시패널(DISP)에 영상을 표시하고, 표시패널(DISP)에서의 펜(20)에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
다시 말해, 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에 DC 그라운드 전압에 해당하는 1차 그라운드 전압(GND1)이 인가됨으로써, 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(COM)에 인가되는 공통전압(VCOM)이 스윙되지 않고 DC 전압 형태로 유지될 수 있고, 이에 따라, 터치표시장치(10)는, 디스플레이 기간 동안, 공통전극들(COM)을 이용하여, 디스플레이 구동을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호를 검출하여 펜 터치를 센싱할 수 있다.
도 17을 참조하면, Case B의 경우, 디스플레이 기간 동안, 변조된 그라운드 전압인 2차 그라운드 전압(GND2)과 DC 그라운드 전압인 1차 그라운드 전압(GND1)이 서로 다른 타이밍에 표시패널(DISP)에 인가될 수 있다.
디스플레이 기간 내 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가되는 기간 동안에는 변조 신호인 공통신호(SCOM)가 공통전극들(COM)에 인가되고, 영상 표시 및 손가락 터치 센싱(터치 센싱)이 이루어진다.
디스플레이 기간 내 1차 그라운드 전압(GND1)이 인가되는 기간 동안에는 DC 전압인 공통전압(VCOM)이 공통전극들(COM)에 인가되고, 영상 표시 및 펜 터치 센싱(펜 센싱)이 이루어진다.
터치표시장치(10)는, 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에 인가할 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)을 제어함으로써, 공통전극들(COM)의 전압 상태를 제어할 수 있고, 이를 통해, 영상 표시를 제공할 뿐만 아니라, 이와 함께, 손가락에 의한 터치와 펜에 의한 터치 중 하나를 선택적으로 제공할 수 있다.
2가지 그라운드 전압(GND1, GND2) 중에서, 2차 그라운드 전압(GND2)은, 1차 그라운드 전압(GND1)에 대비할 때, 전압 레벨이 변경되는 변조 신호일 수 있다. 반대로, 2차 그라운드 전압(GND2)에 대비할 때, 1차 그라운드 전압(GND1)이 변조 신호일 수 있다.
이러한 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)을 모두 적절하게 활용하여, 터치표시장치(10)는 영상 표시와 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)을 동시에 제공할 수 있다.
한편, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 전달되는 상향링크신호는, 일 예로, 표시패널(DISP) 정보를 전달하기 위한 비콘 신호 또는 신호 동기화를 위한 핑 신호일 수 있다.
전술한 바와 같은 구동방법을 이용하면, 펜 터치 센싱을 위한 터치 구동 시, 매우 중요한 역할을 하는 비콘신호, 핑 신호 등의 상향링크신호가 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 안정적으로 전송될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 기간에서 수행되는 풀 구동(Full Driving)을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 공통전극 구동회로(CDC)는, 디스플레이 기간에 해당하는 액티브 시간(Active Time) 동안, 표시패널(DISP)의 전 영역을 구동하는 풀 구동(Full Driving)을 수행할 수 있다.
도 18의 예시에 따르면, 공통전극 구동회로(CDC)는 3개의 구동 IC (ROIC #1, ROIC #2, ROIC #3)을 포함한다고 가정하고, 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)이 8행 6열의 매트릭스 타입으로 배열되어 있다고 가정한다.
1번째 공통전극 열과 2번째 공통전극 열이 배치된 영역은 M1 영역에 해당한다. 3번째 공통전극 열과 4번째 공통전극 열이 배치된 영역은 M2 영역에 해당한다. 5번째 공통전극 열과 6번째 공통전극 열이 배치된 영역은 M3 영역에 해당한다.
도 18의 예시에 따르면, 풀 구동(Full Driving) 시, 제1 구동 IC (ROIC #1)는 M1 영역에 배치된 1번째 공통전극 열과 2번째 공통전극 열을 구동하고, 제2 구동 IC (ROIC #2)는 M2 영역에 배치된 3번째 공통전극 열과 4번째 공통전극 열을 구동하고, 제3 구동 IC (ROIC #3)는 M3 영역에 배치된 5번째 공통전극 열과 6번째 공통전극 열을 구동할 수 있다.
도 18의 예시에 따르면, 풀 구동(Full Driving) 시, 제1 구동 IC (ROIC #1)은 M1 영역에 배치된 1번째 및 2번째 공통전극 열로 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)를 공급할 수 있다. 제2 구동 IC (ROIC #2)은 M2 영역에 배치된 3번째 및 4번째 공통전극 열로 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)를 공급할 수 있다. 제3 구동 IC (ROIC #3)은 M3 영역에 배치된 5번째 및 6번째 공통전극 열로 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)를 공급할 수 있다.
이러한 풀 구동(Full Driving) 후, 도 12을 참조하여 전술한 신호 센싱 방식(터치 센싱 신호 수신 및 센싱 데이터 생성)과 동일하게, 제1 구동 IC (ROIC #1)은 1번째 및 2번째 공통전극 열에 공통전극들(COM)을 순차적으로 센싱한다. 제2 구동 IC (ROIC #2)은 3번째 및 4번째 공통전극 열에 공통전극들(COM)을 순차적으로 센싱한다. 제3 구동 IC (ROIC #3)은 5번째 및 6번째 공통전극 열에 공통전극들(COM)을 순차적으로 센싱한다. 여기서, 공통전극(COM)을 센싱한다는 것은 공통전극(COM)으로부터 신호를 검출한다는 것을 의미할 수 있다.
이에 따라, 공통전극 구동회로(CDC)는 표시패널(DISP)의 전 영역에 배치된 공통전극들(COM)을 센싱하는 풀 센싱(Full Sensing)을 수행할 수 있다.
하나 또는 둘 이상의 디스플레이 기간 동안, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 공통전극 구동회로(CDC)의 풀 센싱을 통해 생성된 센싱데이터(터치 센싱데이터, 펜 센싱데이터)를 토대로, 손가락에 의한 터치를 센싱하거나, 펜(20)에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 블랭크 기간에서 수행되는 부분 구동(Partial Driving)을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 공통전극 구동회로(CDC)는, 디스플레이 블랭크 기간에 해당하는 블랭크 시간(Blank Time) 동안, 표시패널(DISP)의 전 영역에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역을 구동하는 부분 구동(Partial Driving)을 수행할 수 있다.
여기서, 표시패널(DISP)의 제2 영역은 펜(20)이 위치하는 영역에 해당될 수 있다. 즉, 표시패널(DISP)에 펜(20)이 인접해 있거나 표시패널(DISP)과 펜(20)이 접촉했을 때, 터치표시장치(10)는 해당하는 펜(20)의 위치정보를 알아내고, 펜(20)이 위치하는 표시패널(DISP)의 해당하는 영역인 제2 영역에만 비콘신호 또는 핑신호 등의 상향링크신호를 출력할 수 있다.
도 19의 예시에 따르면, M1 영역과 M2 영역이 디스플레이 블랭크 기간 동안 부분 구동이 이루어지지 않는 제1 영역에 해당하고, M3 영역은 디스플레이 블랭크 기간 동안 부분 구동이 이루어지는 제2 영역에 해당한다.
도 19의 예시에 따르면, 디스플레이 블랭크 기간 동안 부분 구동(Partial Driving) 시, 제1 구동 IC (ROIC #1)는 제1 영역에 속하는 M1 영역에 배치된 1번째 공통전극 열과 2번째 공통전극 열을 구동하지 않는다. 제2 구동 IC (ROIC #2)는 제1 영역에 속하는 M2 영역에 배치된 3번째 공통전극 열과 4번째 공통전극 열을 구동하지 않는다. 하지만, 제3 구동 IC (ROIC #3)는 제2 영역에 속하는 M3 영역에 배치된 5번째 공통전극 열과 6번째 공통전극 열을 구동할 수 있다.
즉, 디스플레이 블랭크 기간 동안 부분 구동(Partial Driving) 시, 제3 구동 IC (ROIC #3)만이 제2 영역에 속하는 M3 영역에 배치된 5번째 공통전극 열과 6번째 공통전극 열에 배치된 공통전극들(COM)로 비콘신호(BCON) 등의 상향링크신호를 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 공통전극 구동회로(CDC)는, 제1 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC(ROIC #1, ROIC #2)와, 제2 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC(ROIC #3)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 공통전극 구동회로(CDC)에 포함된 복수의 구동 IC (ROIC #1, ROIC #2, ROIC #3)를 이용하여, 풀 구동과 부분 구동을 효과적으로 수행할 수 있다. 특히, 복수의 구동 IC (ROIC #1, ROIC #2, ROIC #3) 중 하나 이상을 이용하여 선택적인 부분 구동을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 블랭크 기간에, 상향링크신호는 표시패널(DISP)의 전체 영역 중 적어도 일부 영역 이상으로 공급될 수 있다.
또한, 블랭크 기간에, 표시패널(DISP)에서 상향링크신호가 공급되는 영역은 시간에 따라 주기적으로 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1 블랭크 기간에는 표시패널(DISP)의 M1에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있고, 제2 블랭크 기간에는 표시패널(DISP)의 M2에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있고, 제3 블랭크 기간에는 표시패널(DISP)의 M3에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있다. 또한, 제4 블랭크 기간에는 다시 표시패널(DISP)의 M1에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있고, 제5 블랭크 기간에는 다시 표시패널(DISP)의 M2에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있고, 제6 블랭크 기간에는 다시 표시패널(DISP)의 M3에 해당하는 영역에 상향링크신호가 공급될 수 있다.
이렇게 동작되는 경우, 표시패널(DISP)의 M1, M2, M3 각 영역에 상향링크신호가 공급되는 주기를 일정하게 유지할 수 있게 되고, 해당영역에 위치하는 펜(20)은 일정한 주기로 상향링크신호를 수신할 수 있게 된다.
또한, 블랭크 기간에, 표시패널(DISP)에서 상향링크신호가 공급되는 영역은 이벤트 발생 시 비 주기적으로 변경될 수 있다.
예를 들어, 사용자의 펜(20)을 사용하는 자세가 변경되거나 펜(20)의 개수가 증가 또는 감소하는 경우, 이를 상향링크신호의 부분 공급 영역의 변경 이벤트로 감지하여, 표시패널(DISP)에서 상향링크신호가 공급되는 영역을 변경할 수도 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 디스플레이 블랭크 기간에서 수행되는 부분 구동(Partial Driving)의 영역들의 예시 도면들이다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 블랭크 기간에 해당하는 블랭크 시간 동안, 상향링크신호가 공급되지 않는 공통전극들(COM)이 배치된 적어도 하나의 제1 영역(A1)은, 상향링크신호가 왜곡될 가능성이 있는 영역에 해당한다.
예를 들어, 적어도 하나의 제1 영역(A1)은 펜(20)을 사용하는 사용자의 인체의 일부분(예: 펜(20)을 잡은 손의 손바닥, 펜(20)을 잡은 손의 반대 편 손의 손바닥 등)이 닿거나 인접한 영역일 수 있다.
이러한 적어도 하나의 제1 영역(A1)은, 손가락 터치 센싱을 통해 센싱된 터치좌표로부터 인체가 닿거나 인체가 인접한 것으로 감지된 영역일 수 있다.
제1 영역(A1)의 개수, 크기, 위치 등 중 하나 이상은 사용자가 펜(20)을 사용하는 환경에 따라 변경될 수 있다.
표시패널(DISP)에서 제2 영역은 표시패널(DISP)의 전 영역에서 적어도 하나의 제1 영역(A1)을 제외한 영역일 수 있으며, 상향링크신호가 왜곡되지 않는 영역일 수 있다.
표시패널(DISP)에서 제2 영역은 펜(20)이 접촉해 있거나 근접해 있는 영역일 수 있다.
표시패널(DISP)에서 제2 영역은 펜(20)이 접촉해 있거나 근접해 있는 공통전극(COM)을 구동하는 구동 IC (예: 도 19의 ROIC #3)에 의해 구동되는 공통전극 열(예: 도 19의 5번째, 6번째 공통전극 열)이 배치된 영역(예: 도 19의 M3 영역)일 수 있다.
도 20을 참조하면, 사용자가 펜(20)을 오른손으로 잡고 화면 왼쪽 일부 영역에 왼손을 올려 놓은 상태에서 펜(20)을 사용하는 환경에서, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 왼손(도 14의 P1 지점 포함)을 올려 놓은 제1 영역(A1)은 부분 구동에서 배제될 수 있다.
도 21을 참조하면, 사용자가 펜(20)을 오른손으로 잡고 화면 왼쪽 일부 영역에 왼손을 올려 놓은 상태에서 펜(20)을 사용하는 환경에서, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 왼손(도 14의 P1 지점 포함)을 올려 놓은 제1 영역(A1)과 펜(20)을 잡은 오른손의 바닥 부분(도 14의 P2 지점 포함)이 부분 구동에서 배제될 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템에서, 손바닥에 의한 상향링크신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 상향링크신호 중 다른 하나인 핑 신호의 전송 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 디스플레이 블랭크 기간 동안, 비콘신호 뿐만 아니라 동기화를 위한 핑 신호도 표시패널(DISP)의 제2 영역에만 공급할 수도 있다.
한편, 각 디스플레이 기간은 동일한 시간 길이를 가질 수도 있고, 도 22와 같이, 서로 다른 시간 길이를 가질 수도 있다.
이에 따라, 1개의 액티브 시간이 1개의 디스플레이 프레임 시간과 대응될 수도 있고, 1개의 디스플레이 프레임 시간과 대응되지 않을 수도 있다.
도 22의 예시에 따르면, 앞에서부터 3개의 액티브 시간 각각은 1개의 디스플레이 프레임 시간보다 짧은 경우이고, 나머지 2개의 액티브 시간 각각은 1개의 디스플레이 프레임 시간과 대응되는 경우이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 구동회로에 포함되는 공통전극 구동회로(CDC)의 개략적인 블록도이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)는 표시패널(DISP)로 각종 신호를 공급하는 신호 공급부(2310)와, 센싱데이터를 생성하여 출력하는 센싱데이터 출력부(2320) 등을 포함할 수 있다.
신호 공급부(2310)는 표시패널(DISP)로 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)를 공급하거나 상향링크신호를 공급할 수 있다.
상향링크신호는 표시패널(DISP)에 접촉하거나 인접한 펜(20)으로 전달될 수 있다.
신호 공급부(2310)는 표시패널(DISP)의 전 영역이 아닌 일부 영역으로 상향링크신호를 공급할 수 있다.
따라서, 디스플레이 구동에 영향을 받지 않는 디스플레이 블랭크 기간 동안, 터치 펜 센싱을 위해 중요한 정보를 포함하는 상향링크신호가 펜(20)으로 안정적이고 정상적으로 전달될 수 있다. 이를 통해, 펜(20)은 상향링크신호를 정확하게 인식하여 펜 터치 센싱을 위한 구동 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
한편, 신호 공급부(2310)는, 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후의 디스플레이 기간 동안, 공통전압(VCOM) 또는 공통신호(SCOM)를 표시패널(DISP)의 전 영역으로 공급할 수 있다.
따라서, 영상이 표시되는 동안, 이와 동시에, 손가락 터치 및/또는 펜 터치가 센싱될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 디스플레이 블랭크 기간 이전 또는 이후에 진행된 디스플레이 기간 동안, 표시패널(DISP)에는 영상이 표시될 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 신호 공급부(2310)는 표시패널(DISP)로 공통신호(SCOM)를 출력할 수 있다. 여기서, 공통신호(SCOM)는 변조된 신호일 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 센싱데이터 출력부(2320)는, 공통신호(SCOM)가 공급된 공통전극(COM)으로부터 검출된 신호에 대응되며 터치를 센싱하기 위한 터치 센싱데이터를 출력할 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 신호 공급부(2310)는 표시패널(DISP)로 공통전압(VCOM)을 출력할 수도 있다. 여기서, 공통전압(VCOM)은 DC 전압일 수 있다.
디스플레이 기간 동안, 센싱데이터 출력부(2320)는, 펜(20)에서 표시패널(DISP)로 출력된 하향링크신호를 공통전극(COM)으로부터 검출하고, 검출된 하향링크신호(센싱신호에 해당함)에 대응되며 펜(20)을 센싱하기 위한 펜 센싱데이터를 출력할 수 있다.
신호 공급부(2310)는 도 11의 전치-증폭기(Pre-AMP) 등을 포함활 수 있으며, 센싱데이터 출력부(2320)는 도 11의 샘플 앤 홀드 회로(SHA), 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법에 대한 흐름도이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법은, 디스플레이 기간 동안, 표시패널에 영상을 표시하는 단계(S2410)와, 디스플레이 기간 이후 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)로 상향링크신호를 공급하는 단계(S2420) 등을 포함할 수 있다.
상향링크신호는, 표시패널(DISP)에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 공급되어 펜(20)으로 전달될 수 있다.
펜(20)은 제2 영역에 위치할 수 있다.
전술한 구동방법을 이용하면, 디스플레이 구동에 영향을 받지 않는 디스플레이 블랭크 기간 동안, 터치 펜 센싱을 위해 중요한 정보를 포함하는 상향링크신호가 펜(20)으로 안정적이고 정상적으로 전달될 수 있다. 이를 통해, 펜(20)은 상향링크신호를 정확하게 인식하여 펜 터치 센싱을 위한 구동 동작을 정상적으로 수행할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법에 대한 다른 흐름도이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법은, 디스플레이 기간 동안, 표시패널에 영상을 표시하고, 표시패널(DISP)의 적어도 하나의 제1 영역에서 인체를 감지하는 단계(S2510)와, 디스플레이 기간 이후 디스플레이 블랭크 기간 동안, 표시패널(DISP)에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역으로 상향링크신호를 공급하는 단계(S5420) 등을 포함할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치표시장치(10)는, 상향링크신호의 왜곡을 유발할 수 있는 제1 영역을 감지하고, 전 영역에서 감지된 제1 영역을 배제하여 제2 영역을 부분 구동을 위한 영역으로 설정할 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 전달되는 신호(이하, 상향링크신호라고 함)가 왜곡되는 것을 방지해줄 수 있는 터치표시장치(10), 터치시스템, 구동회로(CDC 또는 이를 포함하는 회로) 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 손바닥(Palm) 등의 인체에 의해 노이즈가 유발되는 것을 방지해주어, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치(10), 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 영상이 표시되는 동안, 펜 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치표시장치(10), 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동을 위하여 중요한 정보가 포함된 상향링크신호가 표시패널(DISP)에서 펜(20)으로 안정되게 전송될 수 있도록 해주는 터치표시장치(10), 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 디스플레이 구동과 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동의 영향을 받지 않도록 하는 터치표시장치(10), 터치시스템, 구동회로 및 구동방법을 제공할 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.
10: 터치표시장치
20: 펜
DISP: 표시패널
CDC: 공통전극 구동회로
COM: 공통전극
VCOM: 공통전압
SCOM: 공통신호

Claims (18)

  1. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 배치되고, 다수의 공통전극들이 배치된 표시패널; 및
    상기 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 구동회로를 포함하고,
    상기 상향링크신호는 상기 표시패널에 접촉하거나 인접한 펜으로 전달되고,
    상기 구동회로는,
    디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 상향링크신호를 상기 표시패널의 적어도 일부 영역에 배치된 공통전극들로 공급하는 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 상향링크신호가 상기 표시패널에서 인체가 닿거나 인접한 영역에 배치된 공통전극들로 미 공급되는 터치표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안,
    상기 표시패널에 배치된 공통전극들 중에서 상기 적어도 일부 영역에 배치된 공통전극에는 변조 신호 형태인 상기 상향링크신호가 공급되는 터치표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안,
    DC 전압 형태의 공통전압이 상기 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급되거나, 변조 신호 형태의 공통신호가 상기 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급되거나, 상기 공통전압과 상기 공통신호가 서로 다른 타이밍에 상기 표시패널의 전 영역에 배치된 공통전극들에 공급되는 터치표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안, 1차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가되고,
    상기 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간 동안, 상기 1차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가되거나, 상기 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가되거나, 상기 1차 그라운드 전압과 상기 2차 그라운드 전압이 서로 다른 타이밍에 상기 표시패널에 인가되는 터치표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이 기간 동안, 상기 2차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가될 때,
    상기 표시패널에 영상이 표시되고, 상기 표시패널에서 손가락에 의한 터치가 센싱되는 터치표시장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 디스플레이 기간 동안, 상기 표시패널에 상기 1차 그라운드 전압이 인가될 때,
    상기 표시패널에 영상이 표시되고, 상기 표시패널에서 펜에 의한 터치가 센싱되는 터치표시장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 1차 그라운드 전압에 대비할 때, 상기 2차 그라운드 전압은 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 터치표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크신호는,
    표시패널 정보를 전달하기 위한 비콘 신호와 신호 동기화를 위한 핑 신호 중 하나 이상을 포함하는 터치표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동회로는,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 상향링크신호를 상기 표시패널에서 적어도 하나의 제1 영역을 제외한 제2 영역에 배치된 공통전극들로 공급하며,
    상기 제1 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC와,
    상기 제2 영역과 대응되는 적어도 하나의 구동 IC를 포함하는 터치표시장치.
  11. 터치시스템에 있어서,
    표시패널과, 상기 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 구동회로를 포함하는 터치표시장치; 및
    상기 표시패널로부터 상기 상향링크신호를 전달받는 펜을 포함하고,
    디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 상향링크신호가 상기 표시패널의 적어도 일부 영역에 공급되는 터치시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 상향링크신호가 상기 표시패널에서 인체가 닿거나 인접한 영역에 미 공급되는 터치시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 블랭크 기간 동안, 1차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가되고,
    상기 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후에 진행되는 디스플레이 기간의 전체 또는 일부 기간 동안, 상기 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 상기 표시패널에 인가되는 터치시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 1차 그라운드 전압에 대비할 때, 상기 2차 그라운드 전압은 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 터치시스템.
  15. 다수의 데이터라인들과 다수의 게이트라인들이 배치되고, 다수의 공통전극들이 배치된 표시패널을 구동하는 구동회로에 있어서,
    상기 표시패널로 공통전압 또는 공통신호를 공급하거나 상향링크신호를 공급하는 신호 공급부를 포함하고,
    상기 상향링크신호는 상기 표시패널에 접촉하거나 인접한 펜으로 전달되고,
    상기 신호 공급부는,
    디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 표시패널의 적어도 일부 영역으로 상기 상향링크신호를 공급하는 구동회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 신호 공급부는,
    상기 디스플레이 블랭크 기간의 이전 또는 이후의 디스플레이 기간 동안, 상기 공통전압 또는 상기 공통신호를 상기 표시패널의 전 영역으로 공급하는 구동회로.
  17. 디스플레이 기간 동안, 표시패널에 영상을 표시하는 단계; 및
    상기 디스플레이 기간 이후 디스플레이 블랭크 기간 동안, 상기 표시패널로 상향링크신호를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 상향링크신호는,
    상기 표시패널에서 적어도 일부 영역으로 공급되어 펜으로 전달되는 구동방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 표시하는 단계에서, 상기 표시패널과 접촉하거나 인접한 인체를 감지하고,
    상기 상향링크신호를 공급하는 단계에서, 상기 인체를 감지한 영역에는 상기 상향링크신호가 미 공급되는 구동방법.
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