KR102610819B1 - 터치구동장치 및 디스플레이장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는 액티브펜에서 터치센서로 다운링크신호가 수신될 때, 터치센서와 기생정전용량으로 커플링되어 있는 디스플레이전극을 플로팅시키는 디스플레이장치를 제공한다.

Description

터치구동장치 및 디스플레이장치{TOUCH DRIVING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 실시예는 터치센서를 구동하는 기술 및 디스플레이장치에 관한 것이다.
패널의 두께가 얇아지면서 디스플레이전극들-예를 들어, 데이터라인, 게이트라인, 공통전극, 캐소드전극 등-과 터치센서 사이의 기생정전용량도 점점 커지고 있다.
터치센서를 통해 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 디스플레이장치의 경우, 전술한 기생정전용량으로 인해 다운링크신호의 파형이 정상적으로 형성되지 못하는 문제가 발생하고 있다.
예를 들어, 액티브펜과 터치센서는 상호정전용량을 통해 연결되고, 이러한 상호정전용량을 통해 다운링크신호를 송수신할 수 있다. 그런데, 터치센서에 기생정전용량이 크게 형성되면, 상호정전용량을 통해 전달된 다운링크신호가 기생정전용량으로 빠져 나가면서 터치센서의 전압을 충분히 상승시키지 못하는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 다운링크신호의 구동전압을 증가시키는 방안이 제시되고 있으나, 구동전압의 증가는 소비전력의 증가를 초래하기 때문에 이러한 방안은 선호되지 않고 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 액티브펜으로부터 수신되는 다운링크신호의 신호특성을 개선하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고, 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치에 있어서, 터치센서로 상기 업링크신호를 공급하는 터치구동부; 및 상기 터치센서로부터 상기 다운링크신호를 수신하는 터치센싱부를 포함하고, 상기 다운링크신호가 수신되는 시구간에서, 상기 터치센서와의 사이에서 기생정전용량을 형성하는 디스플레이전극은 플로팅되는 터치구동장치를 제공한다.
상기 터치구동장치에서, 상기 터치구동부는 상기 터치센서로 터치구동신호를 공급하고, 상기 터치센싱부는 상기 터치구동신호에 대응되는 반응신호를 수신하여 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치에 대한 터치센싱데이터를 생성하며, 상기 터치구동신호를 공급하는 시구간에서, 상기 터치구동신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호가 상기 디스플레이전극으로 공급될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 다운링크신호는 상기 액티브펜과 상기 터치센서 사이의 정전용량을 통해 송신될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 터치센서는 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이고, 상기 디스플레이전극은 상기 LCD패널에서 데이터전압이 공급되는 데이터라인 혹은 스캔신호가 공급되는 게이트라인일 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 터치센서는 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고, 상기 디스플레이전극은 상기 OLED패널의 각 화소에 배치되는 OLED로 구동전압을 공급하는 구동전압라인일 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 업링크신호에는 디스플레이패널정보 혹은 동기화신호가 포함되고, 상기 다운링크신호에는 상기 액티브펜의 상태정보가 포함될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 디스플레이 시구간에서, 상기 디스플레이전극으로 각 화소의 구동에 필요한 디스플레이구동전압이 공급되고, 제1터치 시구간에서, 상기 터치센서로 터치구동신호가 공급되고, 상기 디스플레이전극으로 상기 터치구동신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호가 공급되며, 제2터치 시구간에서, 상기 터치센서로 상기 다운링크신호가 수신되고, 상기 디스플레이전극이 플로팅될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 액티브펜은, 상기 업링크신호에 따라 내부클럭을 동기화시키고, 상기 내부클럭에 따라 상기 다운링크신호의 송신 시점을 결정할 수 있다.
다른 실시예는, 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층; 터치센서가 배치되는 터치센서층; 상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및 상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고, 상기 터치구동장치가 상기 다운링크신호를 수신할 때, 상기 디스플레이전극은 플로팅되는 디스플레이장치를 제공한다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 공통전극이고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 액정층 혹은 컬러필터층이 개재될 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 공통전극이고, 상기 공통전극은 공통전압을 공급하는 공통전압공급장치와 연결되고, 상기 공통전압공급장치는 상기 다운링크신호가 수신될 때, 상기 공통전압을 차단하여 상기 공통전극을 플로팅시킬 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 OLED(organic light emitting diode)의 캐소드전극이고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 절연필름이 개재될 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 캐소드전극은 기저전압을 공급하는 기저전압공급장치와 연결되고, 상기 기저전압공급장치는 상기 다운링크신호가 수신될 때, 상기 기저전압을 차단하여 상기 캐소드전극을 플로팅시킬 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이구동장치는, 디스플레이 시구간에서, 상기 디스플레이전극으로 상기 디스플레이구동전압을 공급하고, 상기 터치구동장치가 상기 터치센서로 터치구동신호를 공급할 때, 상기 디스플레이전극으로 상기 터치구동신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호가 공급하며, 상기 터치센서로 상기 다운링크신호가 수신될 때, 상기 디스플레이전극을 플로팅시킬 수 있다.
또 다른 실시예는, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고, 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치에 있어서, 터치센서로 상기 업링크신호를 공급하여 상기 액티브펜과 클럭을 동기화시키는 터치구동부; 상기 클럭이 지시하는 다운링크 시구간에서 상기 터치센서로부터 상기 다운링크신호를 수신하는 터치센싱부; 및 상기 다운링크 시구간에서, 상기 터치센서와의 사이에서 기생정전용량을 형성하는 디스플레이전극으로 상기 다운링크신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호를 공급하는 모듈레이션신호구동부를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 액티브펜으로부터 수신되는 다운링크신호의 신호특성을 개선할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이장치에서 시구간별 작동모드를 나타내는 도면이다.
도 3은 터치센서로 공급되는 신호와 터치센서 주변의 기생정전용량을 나타내는 도면이다.
도 4는 터치센서로 공급되는 신호와 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이장치가 제1터치모드에서 터치센서의 주변 전극들로 모듈레이션신호를 공급하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5와 같이 모듈레이션신호를 공급할 때, 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 액티브펜과 터치센서 사이의 신호 송수신을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이장치가 제2터치모드에서 터치센서의 주변 전극들로 모듈레이션신호를 공급하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8과 같이 모듈레이션신호를 공급할 때, 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 터치구동장치의 구성도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이장치에서 각 시구간에 송수신되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
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 본질이나 차례 또는 순서 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 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 패널(110), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치구동장치(140) 등을 포함할 수 있다.
데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치구동장치(140) 각각은 패널(110)에 포함되는 적어도 하나의 구성을 구동할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 화소(P)와 연결되는 데이터라인(DL)을 구동하고, 게이트구동장치(130)는 화소(P)와 연결되는 게이트라인(GL)을 구동할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 패널(110)에 배치되는 터치센서(TS)를 구동할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 패널(110)의 각 화소(P)에 영상을 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터구동장치(120)는 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소(P)에 위치하는 트랜지스터를 온오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 공급할 수 있다. 게이트구동장치(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 패널(110)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나뉘어져 패널(110)의 양측에 위치할 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는, 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
디스플레이패널을 구동하는 전압이 공급되는 전극을 디스플레이전극이라고 부를 수 있다. 디스플레이전극은 예를 들어, 데이터라인(DL), 게이트라인(GL), 구동전압라인, LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극, OLED(organic light emitting diode)패널에서의 OLED의 애노드전극/캐소드전극 등일 수 있다. 디스플레이전극을 구동하는 장치를 디스플레이구동장치라고 부를 수 있다.
디스플레이전극으로는 디스플레이구동전압이 공급될 수 있다. 예를 들어, 데이터라인(DL)으로는 데이터전압이 공급될 수 있다. 그리고, 게이트라인(GL)으로는 스캔신호가 공급될 수 있다. 그리고, 구동전압라인으로는 화소구동전압(VDD)이 공급될 수 있고, 공통전극으로는 공통전압이 공급될 수 있으며, OLED의 애노드전극으로는 화소구동전압(VDD)이 공급되고 캐소드전극으로는 기저전압(VSS)이 공급될 수 있다. 데이터전압은 데이터구동장치(120)에 의해 공급될 수 있고, 스캔신호는 게이트구동장치(130)에 의해 공급될 수 있다. 그리고, 공통전압은 공통전압공급장치에 의해 공급될 수 있다. 화소구동전압(VDD)은 구동전압공급장치에 의해 공급될 수 있고, 기저전압(VSS)은 기저전압공급장치에 의해 공급될 수 있다. 공통전압공급장치, 구동전압공급장치, 기저전압공급장치는 하나의 장치로 구현될 수도 있고, 서로 다른 장치로 구현될 수도 있다.
패널(110)에는 디스플레이패널만 포함될 수 있고, 터치패널(TSP: Touch Screen Panel)이 더 포함될 수 있다. 여기서 디스플레이패널과 터치패널은 일부 구성요소를 서로 공유할 수 있다. 예를 들어, 터치패널에서 터치를 감지하기 위한 터치센서(TS)는 디스플레이패널-디스플레이패널이 LCD패널인 경우-에서 공통전압이 공급되는 공통전극으로 사용될 수 있다. 다른 예로서, 터치센서(TS)는 디스플레이패널-디스플레이패널이 OLED패널인 경우-에서 기저전압(VSS)이 공급되는 캐소드전극으로 사용될 수 있다. 디스플레이패널과 터치패널의 일부 구성요소가 서로 공유되어 있다는 측면에서, 이러한 패널(110)을 일체형 패널이라고 부르기도 하지만 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다. 또한, 디스플레이패널과 터치패널이 일체형으로 결합된 형태로서 인셀(In-Cell) 타입의 패널이 알려져 있지만 이는 전술한 패널(110)의 일 예시일 뿐 본 발명이 적용되는 패널이 이러한 인셀(In-Cell)타입 패널로 제한되는 것은 아니다.
한편, 패널(110)에는 복수의 터치센서(TS)가 배치되고, 터치구동장치(140)는 터치구동신호를 이용하여 터치센서(TS)를 구동할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 터치구동신호에 대응하여 터치센서(TS)에 형성되는 반응신호에 따라 터치센서(TS)에 대한 센싱값을 생성할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 패널(110)에 배치되는 복수의 터치센서(TS)에 대한 센싱값을 이용하여 외부 오브젝트(20)-예를 들어, 손가락 등-의 터치좌표를 계산할 수 있으며, 계산된 터치좌표는 다른 장치-예를 들어, 호스트-로 전송되어 활용될 수 있다.
터치구동장치(140)는 터치센서(TS)를 통해 액티브펜(10)과 신호를 주고 받을 수 있다. 터치구동장치(140)는 터치센서(TS)로 업링크신호를 공급할 수 있는데, 액티브펜(10)은 터치센서(TS)와의 접촉을 통해 업링크신호를 수신할 수 있다. 업링크신호는 예를 들어, 패널정보, 프로토콜버전 등의 정보나 동기화신호 등을 포함할 수 있다. 액티브펜(10)는 업링크신호를 수신하여 패널의 정보나, 프로토콜의 버전을 확인할 수 있고, 신호를 동기화시킬 수 있다.
액티브펜(10)은 터치센서(TS)로 다운링크신호를 송신할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 터치센서(TS)를 통해 다운링크신호를 수신할 수 있다. 다운링크신호는 액티브펜의 상태정보를 포함할 수 있다. 액티브펜의 상태정보는 예를 들어, 액티브펜의 위치, 액티브펜의 버튼상태, 액티브펜의 배터리상태, 액티브펜의 기울기 등을 포함할 수 있다.
디스플레이장치(100)는 시간을 분할하여 패널(110) 내의 각 구성을 구동할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이장치에서 시구간별 작동모드를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 한 프레임은 다수의 시구간으로 구분되고, 복수의 작동모드가 서로 다른 시구간에서 적용될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 시구간(Td)에서 디스플레이장치는 디스플레이모드로 작동할 수 있고, 터치 시구간(Tt1, Tt2)에서 디스플레이장치는 터치모드로 작동할 수 있다. 터치모드는 2개의 모드로 구분될 수 있는데, 예를 들어, 제1터치 시구간(Tt1)에서 디스플레이장치는 제1터치모드로 작동하고, 제2터치 시구간(Tt2)에서 디스플레이장치는 제2터치모드로 작동할 수 있다. 제1터치모드에서 디스플레이장치는 터치센서에 대한 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치를 센싱할 수 있고, 제2터치모드에서 디스플레이장치는 액티브펜과 신호를 주고 받을 수 있다.
디스플레이 시구간(Td)에서 디스플레이구동장치는 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 데이터구동장치는 데이터라인으로 데이터전압을 공급하고, 게이트구동장치는 게이트라인으로 스캔신호를 공급하며, 공통전압공급장치는 공통전극으로 공통전압을 공급할 수 있다. 혹은 기저전압공급장치는 캐소드전극으로 기저전압을 공급할 수 있다.
터치 시구간(Tt1, Tt2)에서 디스플레이구동장치는 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하거나 디스플레이전극을 플로팅(floating)시킬 수 있다. 여기서, 모듈레이션신호는 터치센서로 공급되는 신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 신호일 수 있다. 예를 들어, 제1터치 시구간(Tt1)에서 터치구동장치가 터치센서로 터치구동신호를 공급할 때, 공통전압공급장치는 터치구동신호에 대응되는 모듈레이션신호를 공통전극으로 공급할 수 있다. 혹은 제1터치 시구간(Tt1)에서 공통전압공급장치는 공통전극을 플로팅시킬 수 있다. 다른 예로서, 제2터치 시구간(Tt2)에서 터치센서로 다운링크신호가 수신될 때, 공통전압공급장치는 다운링크신호에 대응되는 모듈레이션신호를 공통전극으로 공급할 수 있다. 혹은 제2터치 시구간(Tt2)에서 공통전압공급장치는 공통전극을 플로팅시킬 수 있다.
한편, 디스플레이전극과 터치센서(TS) 사이에는 기생정전용량이 형성될 수 있는데, 이러한 기생정전용량은 터치센서(TS)와 액티브펜(10) 사이의 신호의 송수신을 방해하는 요소로 기능할 수 있다.
도 3은 터치센서로 공급되는 신호와 터치센서 주변의 기생정전용량을 나타내는 도면이고, 도 4는 터치센서로 공급되는 신호와 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 터치센서(TS) 주변에는 여러 개의 기생정전용량이 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서(TS)와 공통전극(VCOM) 혹은 캐소드전극(CATH) 사이에는 제1기생정전용량(CSV)이 형성될 수 있다. 그리고, 터치센서(TS)와 주변 터치센서(TS) 사이에는 제2기생정전용량(CSA)이 형성될 수 있다. 그리고, 터치센서(TS)와 게이트라인(GL) 사이에는 제3기생정전용량(CSG)이 형성될 수 있다. 그리고, 터치센서(TS)와 데이터라인(DL) 사이에는 제4기생정전용량(CSD)이 형성될 수 있다.
도 3에는 터치센서(TS)와 디스플레이전극(VCOM, CATH, DL, GL) 사이에 기생정전용량이 형성되는 것으로 도시되고 있으나, 터치센서(TS)와 터치구동장치(140)를 연결하는 터치센싱라인(TL)과 디스플레이전극(VCOM, CATH, DL, GL) 사이에 기생정전용량이 형성될 수도 있다.
한편, 도 3 및 4를 참조하면, 제1터치모드(TOUCH1)에서 터치구동장치(140)에 의해 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX)가 공급될 수 있다. 터치센서(TS)는 AFE(analog front-end)회로(142)에 포함되는 앰프의 일 입력단자와 연결되고 터치구동신호(STX)는 앰프의 다른 입력단자로 공급되면서 터치구동신호(STX)가 터치센서(TS)로 공급될 수 있다.
이때, 공급되는 터치구동신호(STX)에 비해 터치센서(TS)에 형성되는 전압(VX)의 레벨이 낮게 형성될 수 있는데, 이러한 전압 레벨의 차이는 터치센서(TS) 혹은 터치센싱라인(TL)에 형성되는 기생정전용량에 기인한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제2터치모드(TOUCH2)에서 액티브펜(10)에 의해 터치센서(TS)로 다운링크송신신호(DTX)가 공급될 수 있다. 액티브펜(10)과 터치센서(TS) 사이에는 상호정전용량(CSP)이 형성될 수 있는데, 다운링크송신신호(DTX)는 이러한 상호정전용량(CSP)을 통해 액티브펜(10)으로부터 터치센서(TS)로 송신될 수 있다.
이때, 공급되는 다운링크송신신호(DTX)에 비해 터치센서(TS)에 형성되는 전압(VS)의 레벨이 낮게 형성될 수 있는데, 이러한 전압 레벨의 차이는 터치센서(TS) 혹은 터치센싱라인(TL)에 형성되는 기생정전용량에 기인한 것이다.
디스플레이장치는 기생정전용량에 의한 영향을 최소화시키기 위해 디스플레이전극(VCOM, CATH, DL, GL) 및/또는 주변 터치센서(TS)로 모듈레이션신호를 공급할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 디스플레이장치가 제1터치모드에서 터치센서의 주변 전극들로 모듈레이션신호를 공급하는 것을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5와 같이 모듈레이션신호를 공급할 때, 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1터치모드에서 디스플레이장치는 터치센서(TS)와 기생정전용량을 형성하는 전극들로 모듈레이션신호(MTX)를 공급할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이장치는 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX)를 공급할 때, 디스플레이전극(VCOM, CATH, DL, GL) 및/또는 주변 터치센서(TS)로 모듈레이션신호(MTX)를 공급할 수 있다.
터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)는 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가질 수 있다. 위상이 같은 신호가 정전용량의 양측으로 공급되면 정전용량에는 마치 직류신호가 인가되는 것과 같은 효과가 발생한다. 정전용량은 직류신호에 대하여, 매우 큰 임피던스로 인식되기 때문에, 이러한 경우, 신호의 측면에서 정전용량이 없어진 것과 같은 효과가 발생한다.
도 6을 참조하면, 모듈레이션신호(MTX)에 의해 기생정전용량이 제거되면서, 터치센서(TS)로 공급되는 신호-터치구동신호(STX)-와 터치센서(TS)에 형성되는 전압(VX)이 유사한 전압레벨과 파형을 가질 수 있다.
한편, 이러한 제어에서는, 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)의 위상을 일치시키는 것이 중요하다. 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)의 위상에 차이가 발생하면, 모듈레이션신호(MTX)에 의한 기생정전용량의 제거 효과는 줄어들 수 있다.
디스플레이장치는 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)의 위상을 일치시키기 위해 동일한 제어신호에 맞추어 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)를 생성하거나 동일한 소스에서 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 터치구동신호(STX)를 생성하는 장치-예, 터치구동장치-와 모듈레이션신호(MTX)를 생성하는 장치-예, 데이터구동장치, 게이트구동장치, 공통전압공급장치, 기저전압공급장치-는 일 장치-예, 타이밍컨트롤러-로부터 동일한 제어신호를 수신하고, 이러한 제어신호에 따라 각각 터치구동신호(STX) 및 모듈레이션신호(MTX)를 생성할 수 있다.
혹은 디스플레이장치는 동일한 소스에서 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이장치에서 전력관리장치가 그라운드전압을 제어할 수 있고, 터치구동신호(STX)와 모듈레이션신호(MTX)는 그라운드전압과 일정한 전압차이를 유지할 수 있다. 이때, 전력관리장치가 그라운드전압의 전압레벨을 변동시켜 일정한 구동파형을 형성하면, 터치구동신호(STX) 및 모듈레이션신호(MTX)가 그러한 구동파형에 따른 파형을 가질 수 있다. 이와 같은 제어에 의하면, 터치구동신호(STX) 및 모듈레이션신호(MTX)가 동일한 소스에 의해 생성되기 때문에 그 위상을 일치시키는 제어가 용이해 질 수 있다.
한편, 터치센서로 다운링크신호가 수신되는 제2터치모드에서도 모듈레이션신호(MTX)에 의해 기생정전용량이 제거될 수 있으나 터치구동신호와 모듈레이션신호의 위상이 다소 불일치하는 현상으로 인해 기생정전용량의 제거 효과가 적어질 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 액티브펜과 터치센서 사이의 신호 송수신을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 업링크 시구간에서 디스플레이장치는 터치센서(TX)로 업링크송신신호(UTX)를 공급할 수 있다. 그리고, 업링크송신신호(UTX)에 대응하여 액티브펜(10)에는 업링크수신신호(URX)가 형성될 수 있다. 본 명세서에서 업링크신호는 터치센서(TS)에서 업링크송신신호(UTX)로 인식되고, 액티브펜(10)에서 업링크수신신호(URX)로 인식될 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 업링크신호를 송수신하는 것은, 터치센서(TS)에서 업링크송신신호(UTX)를 송신하는 것과 액티브펜(10)에서 업링크수신신호(URX)를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
디스플레이장치는 일 클럭(CL1)을 포함할 수 있는데, 디스플레이장치는 이러한 일 클럭(CL1)에 맞추어 업링크송신신호(UTX)를 송신할 수 있다. 액티브펜(10)은 다른 일 클럭(CL2)을 포함할 수 있는데, 액티브펜(10)은 업링크수신신호(URX)에 맞추어 다른 일 클럭(CL2)을 조정하여 액티브펜(10)의 다른 일 클럭(CL2)과 디스플레이장치의 일 클럭(CL1)을 동기화시킬 수 있다.
클럭이 동기화된 이후 액티브펜(10)은 다른 일 클럭(CL2)을 이용하여 일정한 시간을 카운트한 후에 다운링크송신신호(DTX)를 터치센서(TS)로 공급할 수 있다. 그리고, 디스플레이장치는 일 클럭(CL1)을 이용하여 일정한 시간을 카운트한 후에 다운링크수신신호(DRX)를 수신할 수 있다. 본 명세서에서 다운링크신호는 액티브펜(10)에서 다운링크송신신호(DTX)로 인식되고, 터치센서(TS)에서 다운링크수신신호(DRX)로 인식될 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 다운링크신호를 송수신하는 것은, 액티브펜(10)에서 다운링크송신신호(DTX)를 송신하는 것과 터치센서(TS)에서 다운링크수신신호(DRX)를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
한편, 액티브펜(10)과 디스플레이장치는 각각 서로 다른 클럭(CL1, CL2)을 이용하여 다운링크신호의 송수신 시점을 결정하기 때문에, 액티브펜(10)이 인식하는 다운링크송신신호(DTX)의 송신 시점과 디스플레이장치가 인식하는 다운링크수신신호(DRX)의 수신 시점이 다소 다를 수 있다. 이렇게 인식하는 시점이 서로 다른 상태에서 모듈레이션신호를 사용하게 되면 기생정전용량의 제거 효과가 줄어들 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 디스플레이장치가 제2터치모드에서 터치센서의 주변 전극들로 모듈레이션신호를 공급하는 것을 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8과 같이 모듈레이션신호를 공급할 때, 터치센서에 형성되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2터치모드에서 액티브펜(10)은 터치센서(TS)로 다운링크송신신호(DTX)를 송신할 수 있고, 디스플레이장치는 터치센서(TS)와 기생정전용량을 형성하는 전극들로 모듈레이션신호(MTX)를 공급할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이장치는 터치센서(TS)로 다운링크송신신호(DTX)가 공급될 때, 디스플레이전극(VCOM, CATH, DL, GL) 및/또는 주변 터치센서(TS)로 모듈레이션신호(MTX)를 공급할 수 있다.
이때, 다운링크수신신호(DRX)와 모듈레이션신호(MTX)의 위상을 일치시키는 것이 바람직하나, 다운링크 시구간이 아닌 업링크 시구간에서 액티브펜(10)과 디스플레이장치 사이의 클럭(CL1, CL2)이 동기화되기 때문에 클럭(CL1, CL2)의 편차에 따라 다운링크수신신호(DRX)와 모듈레이션신호(MTX) 사이에 다소 간의 위상차이가 발생할 수 있다.
이렇게 위상차이가 발생하면 도 9에 도시된 것과 같이 터치센서(TS)에 형성되는 전압(VX)이 기대되는 다운링크수신신호(DRX)의 전압레벨보다 낮게 형성될 수 있다.
이러한 위상차이에 의한 문제를 해결하기 위해, 디스플레이장치는 제2터치모드에서 디스플레이전극으로 모듈레이션신호(MTX)를 공급하지 않고 디스플레이전극을 플로팅시킬 수 있다. 구체적인 예로서, 터치구동장치는 제1터치모드에서 디스플레이전극으로 모듈레이션신호(MTX)를 공급하고, 제2터치모드에서 디스플레이전극을 플로팅시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 터치구동장치의 구성도이다.
도 10을 참조하면, 터치구동장치(140)는 터치구동부(410), 터치센싱부(420) 및 보조구동부(430)를 포함할 수 있다.
터치구동부(410)는 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX), 업링크송신신호(UTX)를 공급할 수 있다. 그리고, 터치센싱부(420)는 터치센서(TS)에 형성되는 전압(VX)을 센싱할 수 있다.
터치구동부(410)는 제1터치모드에서 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX)를 공급하고, 터치센싱부(420)는 터치구동신호(STX)에 대응되는 반응신호(VX)를 터치센서(TS)로부터 수신하여 외부 오브젝트의 근접 혹은 터치에 대한 터치센싱데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 터치센싱데이터는 계산장치(미도시)로 송신되고, 계산장치(미도시)는 터치센싱데이터를 이용하여 외부 오브젝트의 터치좌표를 계산할 수 있다.
한편, 터치구동부(410)가 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX)를 공급하는 시구간에서, 보조구동부(430)는 디스플레이전극(DE)으로 모듈레이션신호(MTX)를 공급하여 터치센서(TS)와 디스플레이전극(DE) 사이의 기생정전용량(Cp)의 효과를 최소화시킬 수 있다.
터치구동부(410)는 터치센서(TS)로 업링크송신신호(UTX)를 공급할 수 있다. 업링크송신신호(UTX)는 상호정전용량을 통해 터치센서(TS)와 연결된 액티브펜으로 송신될 수 있다. 그리고, 액티브펜은 업링크신호를 통해 디스플레이장치의 정보를 수신하고, 디스플레이장치와 클럭을 동기화시킬 수 있다.
업링크신호를 수신한 후에, 액티브펜은 다운링크신호를 터치센서(TS)로 송신할 수 있는데, 다운링크신호가 수신되는 시구간에서, 보조구동부(430)는 터치센서(TS)와의 사이에서 기생정전용량(Cp)을 형성하는 디스플레이전극(DE)을 플로팅시킬 수 있다.
한편, 디스플레이장치는 각 프레임을 다수의 시구간으로 분할하고, 복수의 시구간에서 디스플레이전극(DE)을 서로 다른 형태로 구동할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이장치에서 각 시구간에 송수신되는 신호를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 프레임은 다수의 시구간(Td, Tt1, Tt2)으로 구분되고, 복수의 시구간(Td, Tt1, Tt2)에서 각 전극으로 서로 다른 신호가 공급될 수 있다.
디스플레이 시구간(Td)에서, 제1디스플레이전극(DE1)으로 디스플레이구동전압(DS)이 공급되고, 터치센서(TS) 및 제2디스플레이전극(DE2)으로 직류전압이 공급될 수 있다. 제1디스플레이전극(DE1)은 일 예로서, 데이터라인(DL) 및 게이트라인(GL)일 수 있고, 데이터라인(DL)으로 데이터전압이 공급되고, 게이트라인(GL)으로 스캔신호가 공급될 수 있다. 제2디스플레이전극(DE2)은 공통전극(VCOM) 혹은 캐소드전극(CATH)로서, 디스플레이 시구간(Td)에서, 터치센서(TS) 및 제2디스플레이전극(DE2)으로 그라운드전압이 공급될 수 있다.
제1터치 시구간(Tt1)에서, 터치센서(TS)로 터치구동신호(STX)가 공급되고, 제1디스플레이전극(DE1) 및 제2디스플레이전극(DE2)으로 모듈레이션신호(MTX)가 공급될 수 있다.
그리고, 제2터치 시구간(Tt2)에서, 터치센서(TS)에 다운링크수신신호(DRX)가 형성되고, 제1디스플레이전극(DE1) 및 제2디스플레이전극(DE2)은 플로팅될 수 있다.
이러한 일 실시예는 LCD(liquid crystal display)패널에 적용될 수 있고, OLED(organic light emitting diode)패널에 적용될 수도 있다. 도 12를 참조하여 일 실시예가 LCD패널에 적용되는 예시를 설명하고, 도 13을 참조하여 일 실시예가 OLED패널에 적용되는 예시를 설명한다.
도 12는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 12를 참조하면, 패널(110a)은 TFT(thin film transistor)기판(1210), 공통전극층(1220), 액정층(1230), 컬러필터층(1240) 및 터치센서층(1250) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1210)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 화소전극이 배치될 수 있고, 공통전극층(1220)에는 공통전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1210)과 공통전극층(1220)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 공통전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1250) 사이에는 액정층(1230) 및/또는 컬러필터층(1240) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 액정층(1230) 및/또는 컬러필터층(1240)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량(Cp)이 형성될 수 있다.
터치센서층(1250)에 형성되는 터치구동신호 및 다운링크신호는 이러한 기생정전용량(Cp)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 터치센서층(1250)에 터치구동신호 및 다운링크신호가 형성될 때, 디스플레이전극을 플로팅시키거나 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 전술한 기생정전용량(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 13을 참조하면, 패널(110b)은 TFT기판(1310), 유기발광물질층(1320), 캐소드전극층(1330), 절연층(1340) 및 터치센서층(1350) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1310)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 애노드전극이 배치될 수 있고, 유기발광물질층(1320)에는 전기에너지에 의해 발광하는 유기발광물질이 배치될 수 있다. 그리고, 캐소드전극층(1330)에는 OLED로 기저전압을 공급하는 캐소드전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1310), 유기발광물질층(1320), 캐소드전극층(1330)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 애노드전극, 캐소드전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1350) 사이에는 절연층(1340) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 절연층(1340)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량(Cp)이 형성될 수 있다.
터치센서층(1350)에 형성되는 터치구동신호 및 다운링크신호는 이러한 기생정전용량(Cp)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 터치센서층(1350)에 터치구동신호 및 다운링크신호가 형성될 때, 디스플레이전극을 플로팅시키거나 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 전술한 기생정전용량(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 액티브펜으로부터 수신되는 다운링크신호의 신호특성을 개선할 수 있게 된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 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.

Claims (15)

  1. 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고, 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치에 있어서,
    터치센서로 상기 업링크신호를 공급하는 터치구동부; 및
    상기 터치센서로부터 상기 다운링크신호를 수신하는 터치센싱부를 포함하고,
    상기 다운링크신호가 수신되는 시구간에서, 상기 터치센서와의 사이에서 기생정전용량을 형성하는 디스플레이전극은 플로팅되며,
    상기 터치센서로 터치구동신호가 공급되는 제1터치 시구간에서, 상기 디스플레이전극으로 상기 터치구동신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호가 공급되며,
    상기 터치센서로 상기 터치구동신호가 공급되지 않는 제2터치 시구간에서, 상기 터치센서로 상기 다운링크신호가 수신되고, 상기 디스플레이전극이 플로팅되는 터치구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크신호는 상기 액티브펜과 상기 터치센서 사이의 정전용량을 통해 송신되는 터치구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치센서는 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이고,
    상기 디스플레이전극은 상기 LCD패널에서 데이터전압이 공급되는 데이터라인 혹은 스캔신호가 공급되는 게이트라인인 터치구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치센서는 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고,
    상기 디스플레이전극은 상기 OLED패널의 각 화소에 배치되는 OLED로 구동전압을 공급하는 구동전압라인인 터치구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 업링크신호에는 디스플레이패널정보 혹은 동기화신호가 포함되고,
    상기 다운링크신호에는 상기 액티브펜의 상태정보가 포함되는 터치구동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    디스플레이 시구간에서, 상기 디스플레이전극으로 각 화소의 구동에 필요한 디스플레이구동전압이 공급되는 터치구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액티브펜은,
    상기 업링크신호에 따라 내부클럭을 동기화시키고, 상기 내부클럭에 따라 상기 다운링크신호의 송신 시점을 결정하는 터치구동장치.
  9. 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층;
    터치센서가 배치되는 터치센서층;
    상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및
    상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고,
    상기 터치구동장치가 상기 터치센서로 터치구동신호를 공급하지 않는 터치 시구간에서 상기 터치구동장치가 상기 다운링크신호를 수신할 때, 상기 디스플레이전극은 플로팅되며,
    상기 터치구동장치가 상기 터치센서로 터치구동신호를 공급할 때, 상기 디스플레이전극으로 상기 터치구동신호와 위상이 동일하거나 180도의 위상차이를 가지는 모듈레이션신호가 공급되는 디스플레이장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 공통전극이고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 액정층 혹은 컬러필터층이 개재되는 디스플레이장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 공통전극이고,
    상기 공통전극은 공통전압을 공급하는 공통전압공급장치와 연결되고,
    상기 공통전압공급장치는 상기 다운링크신호가 수신될 때, 상기 공통전압을 차단하여 상기 공통전극을 플로팅시키는 디스플레이장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 OLED(organic light emitting diode)의 캐소드전극이고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 절연필름이 개재되는 디스플레이장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캐소드전극은 기저전압을 공급하는 기저전압공급장치와 연결되고,
    상기 기저전압공급장치는 상기 다운링크신호가 수신될 때, 상기 기저전압을 차단하여 상기 캐소드전극을 플로팅시키는 디스플레이장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이구동장치는,
    디스플레이 시구간에서, 상기 디스플레이전극으로 상기 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이장치.
  15. 삭제
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