KR102613313B1 - 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법 - Google Patents

터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102613313B1
KR102613313B1 KR1020200166544A KR20200166544A KR102613313B1 KR 102613313 B1 KR102613313 B1 KR 102613313B1 KR 1020200166544 A KR1020200166544 A KR 1020200166544A KR 20200166544 A KR20200166544 A KR 20200166544A KR 102613313 B1 KR102613313 B1 KR 102613313B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch
pen
signal
type
time
Prior art date
Application number
KR1020200166544A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220077525A (ko
Inventor
김종성
장형욱
김영규
공남용
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020200166544A priority Critical patent/KR102613313B1/ko
Priority to CN202111006380.6A priority patent/CN114578985B/zh
Priority to US17/492,234 priority patent/US11494027B2/en
Publication of KR20220077525A publication Critical patent/KR20220077525A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102613313B1 publication Critical patent/KR102613313B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04162—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for exchanging data with external devices, e.g. smart pens, via the digitiser sensing hardware
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0442—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using active external devices, e.g. active pens, for transmitting changes in electrical potential to be received by the digitiser
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04106—Multi-sensing digitiser, i.e. digitiser using at least two different sensing technologies simultaneously or alternatively, e.g. for detecting pen and finger, for saving power or for improving position detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04114—Touch screens adapted for alternating or simultaneous interaction with active pens and passive pointing devices like fingers or passive pens

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 페어링 완료된 펜 개수에 따라, 프레임 내 다수의 터치 시구간의 전체 또는 일부의 타입을 변경하여 프레임을 재 구성할 수 있고, 펜 모드를 유연하게 변경할 수 있도록 높은 확장성의 펜 프로토콜로 설계됨으로써, 고속의 펜 검색 및 펜 페어링이 가능한 효과가 있다.

Description

터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSING METHOD}
본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등과 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
이러한 표시 장치 중에는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공하는 터치 표시 장치가 있다.
또한, 손가락 등 이외에도, 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다. 하지만, 터치 표시 장치는 펜 터치에 대한 입력 처리를 할 수 있으려면, 새로운 펜이 접근하였을 때, 새로운 펜의 발생을 신속하게 인식하여 새로운 펜의 터치 입력을 센싱 할 수 있는 상태로 만들 수 있어야 한다. 하지만, 현재까지 새로운 펜이 접근하였을 때, 새로운 펜을 신속하게 검색하지 못하는 문제점과, 검색된 새로운 펜과의 페어링을 신속하게 처리하지 못하는 문제점이 있어왔다.
본 발명의 실시예들은, 고속의 펜 검색이 가능한 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 고속의 펜 페어링이 가능한 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 페어링 완료된 펜 개수에 따라, 프레임 내 다수의 터치 시구간의 전체 또는 일부의 타입을 변경하여 프레임을 재 구성할 수 있는 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 펜 모드를 유연하게 변경할 수 있도록, 높은 확장성의 펜 프로토콜로 설계된 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다수의 터치 전극을 포함하는 터치 센서와, 제1 프레임 시간 동안, 다수의 터치 전극을 센싱하고, 제1 프레임 시간과 다른 제2 프레임 시간 동안, 다수의 터치 전극을 센싱하는 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
제1 프레임 시간 및 제2 프레임 시간 각각은 m개의 터치 시구간을 포함할 수 있다. m은 2 이상의 자연수일 수 있다.
제1 프레임 시간 및 제2 프레임 시간 각각의 m개의 터치 시구간 중 임의의 제1 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로는 비컨 신호를 다수의 터치 전극에 공급할 수 있다.
제1 프레임 시간 내 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
제1 프레임 시간과 제2 프레임 시간 사이에서 페어링 완료된 펜 개수의 변경에 따라, 제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간은 타입이 변경되고, 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
제1 프레임 시간과 제2 프레임 시간 사이에서 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 경우, 터치 센싱 회로는 동일한 DC 전압을 다수의 터치 전극에 공급할 수 있다.
제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호이고, 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호일 수 있다.
제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 새로운 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 터치 센싱 회로는 제1 타입의 펜 신호를 토대로 새로운 펜을 인식하고, 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행할 수 있다.
터치 센싱 회로는, 새로운 펜으로부터 ID를 적어도 하나의 터치 전극으로부터 수신하고, 적어도 하나의 터치 전극을 통해 ID 해쉬 값을 새로운 펜으로 전송함으로써, 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행할 수 있다.
제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 페어링이 이미 완료된 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 터치 센싱 회로는 제1 타입의 펜 신호를 토대로 펜에 대한 기울기를 인식할 수 있다.
제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제2 타입의 펜 신호가 페어링이 이미 완료된 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 터치 센싱 회로는, 제2 타입의 펜 신호를 토대로, 펜에 대한 위치를 인식하고, 펜에 대한 펜 정보가 포함된 데이터를 인식할 수 있다. 여기서, 제2 프레임 시간 이전의 프레임 시간에, 펜은 페어링 완료된 펜일 수 있다.
제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 터치 센싱 회로는 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극에서의 캐패시턴스 변화를 토대로 손가락 터치의 위치를 감지할 수 있다.
터치 센싱 회로는, 다수의 터치 전극 중 복수의 터치 전극을 포함하는 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹을 순차적으로 선택하여, 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 복수의 터치 전극을 동시에 구동하고, m개의 터치 시구간의 전체 또는 일부(펜 위치 및 데이터 감지 기간 및 펜 기울기 감지 기간을 포함하는 펜 관련 감지 기간)에 대하여, 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹 중 4개 이상의 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 터치 전극들을 구동할 수 있다.
제1 프레임 시간 및 제2 프레임 시간 각각의 제1 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로는 동일한 종류의 신호로서 비컨 신호를 다수의 터치 전극에 공급할 수 있다.
비컨 신호가 모드 변환 정보를 포함하는 경우, 비컨 신호가 전송된 프레임 시간 내에, 터치 센싱 회로는, 터치 표시 장치와 페어링 되지 않은 펜으로부터 ID를 포함하는 펜 신호를 터치 전극 중 적어도 하나를 통해 수신하고, ID 해쉬 값을 펜으로 전송할 수 있다.
비컨 신호가 모드 변환 정보를 포함하는 경우, 터치 센싱 회로는 페어링 가능한 펜 개수를 증가시킬 수 있다. 터치 센싱 회로는, 페어링 가능한 펜 개수를 증가시키기 위하여, m개의 터치 시구간 중 하나 이상의 터치 시구간의 타입을 변경할 수 있다. 타입이 변경된 터치 시구간에서, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
모드 변환 정보는 하나의 터치 프레임 시간 동안 센싱 가능한 펜 개수에 따른 다수의 펜 모드 중 하나의 펜 모드에서 다른 펜 모드로 변환하는 정보이고, 다수의 펜 모드는, 1개의 펜을 센싱하기 위한 싱글 펜 모드, 2개의 펜을 센싱하기 위한 더블 펜 모드, 및 3개 이상의 펜을 센싱하기 위한 멀티 펜 모드를 포함할 수 있다.
터치 표시 장치는 터치 센서가 내장되고, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인을 포함하는 표시 패널과, 2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간 동안, 영상 표시를 위한 데이터 신호를 다수의 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동 회로와, 2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간 동안, 스캔 신호를 다수의 게이트 라인 중 하나 이상의 게이트 라인으로 공급하는 게이트 구동 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 제1 프레임 시간 내 제1 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로는 제어신호를 다수의 터치 전극에 공급하는 단계와, 제1 프레임 시간 내 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로가 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 제1 타입의 펜 신호를 수신하는 단계와, 제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로는 제어신호를 다수의 터치 전극에 공급하는 단계와, 제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로가, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 제1 타입의 펜 신호를 수신하거나, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 제2 타입의 펜 신호를 수신하거나, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나로 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
제1 프레임 시간과 제2 프레임 시간 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 타입이 변경된 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기판 상의 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀과, 기판 상에 위치하되 한 프레임 시간 동안, 비컨 신호, 정전압 신호 및 손가락 터치 감지를 위한 터치 구동 신호가 서로 다른 타이밍에 인가되는 터치전극을 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 정전압 신호가 인가되는 기간은, 외부에서 터치전극으로 인가되는 펜 신호에 근거하여 펜 위치 및 펜 정보를 감지하는 펜 위치 및 데이터 감지 기간과, 펜 신호에 근거하여 펜 기울기를 감지하는 펜 기울기 감지 기간 중 하나 이상을 포함하는 펜 관련 기간을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 정전압 신호(예: DC 전압)가 인가되는 기간 중 펜 관련 기간을 제외한 나머지 기간은, 기 설정된 최대 펜 페어링 개수(예: 1개, 2개, 4개, 6개, 8개 등)에 도달할 때까지 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간으로 할당될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 비컨 신호는 전압 레벨이 비 주기적으로 변하는 신호이고, 터치 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가하면, 한 프레임 시간에서 펜 관린 기간이 차지하는 시간적인 길이는 늘어나고 한 프레임 시간에서 펜 검색 기간이 차지하는 시간적인 길이는 줄어들 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 고속의 펜 검색이 가능한 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 고속의 펜 페어링이 가능한 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 페어링 완료된 펜 개수에 따라, 프레임 내 다수의 터치 시구간의 전체 또는 일부의 타입을 변경하여 프레임을 재 구성할 수 있는 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 모드를 유연하게 변경할 수 있도록, 높은 확장성의 펜 프로토콜로 설계된 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 표시 패널과 터치 패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 회로 내 센싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치와 펜 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 시구간의 타입 별로 패널 구동 신호와 펜 신호를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹 단위로 센싱하는 경우, 풀-센싱을 통한 펜 검색을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹 단위로 센싱하는 경우, 고속 풀-센싱을 통한 고속의 펜 검색을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 펜 검색 후, 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹에 대한 구동을 통한 페어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성 방법에 따라 구성된 터치 시구간의 타입 별로 패널 구동 신호와 펜 신호를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 모드 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 3가지 펜 모드 별로 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성을 나타낸 도면들이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성을 나타낸 도면이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 모드 변환 정보를 포함하는 비컨 신호에 대하여, 페어링 되지 않은 펜의 동작과 신속한 페어링 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 표시 장치와 펜 간의 페어링 동작을 나타낸 도면이다.
도 22a, 도 22b, 도 22c 및 도 22d는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에 따른 페어링 시간 단축 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상을 표시하는 영상 표시 기능을 제공할 수 있고, 터치 오브젝트로서 손가락 및/또는 펜(Pen) 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.
여기서, '펜'은 스타일러스(Stylus) 또는 스타일러스 펜(Stylus Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖거나 터치 표시 장치(100)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 액티브 펜(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 패시브 펜(Passive Pen) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 텔레비전(TV), 컴퓨터 모니터, 차량용 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
아래에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시 패널(DISP), 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)은 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)을 포함하고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)과 연결된 다수의 서브픽셀(SP)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)은 영상이 표시되는 표시영역(DA)과 영상이 표시되지 않는 비-표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DISP)의 표시영역(DA)에는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열될 수 있다. 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에는 각종 신호배선이 배치될 수 있다.
표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)가 전기적으로 연결될 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압들을 공급하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.
게이트 구동 회로(GDC)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호들(스캔 신호들이라고 함)를 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작을 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(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 포함하는 제어 장치일 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 표시 패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(DISP)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 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.
예를 들어, 데이터 구동 회로(DDC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 표시 패널(DISP)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 또는 칩 온 패널(COP: Chip On Panel) 방식으로 표시 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현되어 표시 패널(DISP)과 연결될 수 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 표시 패널(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 표시 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결되거나 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(DISP)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 게이트 구동 회로(GDC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식으로 표시 패널(DISP)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG) 또는 칩 온 패널(COP) 방식으로 표시 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF) 방식에 따라 표시 패널(DISP)과 연결될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(GDC)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 기판(SUB) 상에 배치되거나 기판(SUB)에 연결될 수 있다. 즉, 게이트 구동 회로(GDC)는 GIP 타입인 경우 기판(SUB)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 칩 온 글래스(COG) 타입, 칩 온 필름(COF) 타입 등인 경우 기판(SUB)에 연결될 수 있다.
한편, 표시 패널(DISP)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 표시 패널(DISP)과 터치 패널(TSP)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하기 위하여, 터치 패널(TSP)과 터치 센싱 회로(TSC) 등을 포함할 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는, 터치 센싱 회로(TSC)을 구동하고 센싱하기 위한 터치 구동 회로(TDC)와, 터치 구동 회로(TDC)로부터 센싱 데이터를 수신하여 터치 위치를 산출하는 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
터치 패널(TSP)은 다수의 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 센서를 포함할 수 있다. 터치 패널(TSP)은 터치 센서에 해당하는 다수의 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(TDC)에 전기적으로 연결시켜주기 위한 다수의 터치 라인(TL) 등을 더 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하여 터치 컨트롤러(T-CTR)에 제공할 수 있다. 여기서, 터치 구동 회로(TDC)가 터치 전극(TE)을 센싱한다는 것은, 터치 전극(TE)에서의 전기적인 신호를 검출한다는 의미일 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 회로(TDC)로부터 수신한 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표(터치 위치)를 획득할 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압 레벨이 변화하는 신호일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)는 구형파, 삼각파, 또는 사인파 등의 다양한 타입일 수 있다.
터치 표시 장치(100)는, 각 터치 전극(TE)에 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공하거나, 터치 전극들(TE) 간의 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수도 있다.
터치 표시 장치(100)는 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능과 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 모두 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 표시 장치(100)는 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능과 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 서로 다른 시간대에 제공할 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE) 각각으로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 터치 전극(TE)을 센싱한다. 여기서, 센싱된 결과는 터치 전극(TE)의 셀프-캐패시턴스와 대응된다.
터치 표시 장치(100)가 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 구동 터치 전극들과 센싱 터치 전극들로 분류되고, 터치 구동 회로(TDC)는 구동 터치 전극들로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 센싱 터치 전극들을 센싱한다. 여기서, 센싱된 결과는 센싱 터치 전극이 구동 터치 전극과 형성하는 뮤추얼-캐패시턴스와 대응된다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시 패널(DISP)에 내장될 수도 있다.
터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 외부에 존재하는 경우, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(DISP)은 별도의 제작 공정에 따라 제작된 이후, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(DISP)이 본딩된다.
터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장된 경우, 표시 패널(DISP)이 제작되는 공정 중에 다수의 터치 전극(TE)이 함께 형성될 수 있다.
한편, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극일 수 있다.
또는 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 시에도 활용되는 전극일 수도 있다. 예를 들어, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱에 활용되면서, 디스플레이 구동 시 공통전압이 인가되는 공통 전극의 역할을 할 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 표시 장치(100)가 셀프-캐패시터스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하고, 터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)에 내장된 타입인 것으로 가정한다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 패널(TSP)에서, 다수의 터치 전극(TE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극 구동 회로(CDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 라인(TL)은 하나 이상의 터치 전극(TE)과 중첩될 수 있다. 경우에 따라, 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 터치 전극(TE)이 배치되지 않은 영역으로 우회하여 터치 구동 회로(TDC)와 연결될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE)은 동일한 열(Column) 방향에 위치한 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 포함할 수 있다. 다수의 터치 라인(TL)은 제1 터치 전극(TE1)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주는 제1 터치 라인(TL1)을 포함하고, 제2 터치 전극(TE2)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주는 제2 터치 라인(TL2)을 포함할 수 있다.
제1 터치 라인(TL1)은, 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제1 터치 라인(TL1)은 터치 패널(TSP) 내에서 제1 터치 전극(TE1)과 전기적으로 연결될 뿐, 터치 패널(TSP) 내에서 제2 터치 전극(TE2)과는 절연될 수 있다.
제2 터치 라인(TL2)은 제2 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있으며, 제1 터치 전극(TE1)과 중첩될 수도 있고 중첩되지 않을 수도 있다. 제2 터치 라인(TL2)은 터치 패널(TSP) 내에서 제2 터치 전극(TE2)과 전기적으로 연결될 뿐, 터치 패널(TSP) 내에서 제1 터치 전극(TE1)과는 절연될 수 있다.
제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 패널(TSP) 내에서 서로 절연될 수 있다. 제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 구동 회로(TDC) 내에서 특정 구동 타이밍에서 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)에 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 동시에 인가되어야 하는 구동 타이밍 기간 동안, 제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 구동 회로(TDC) 내에서 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 3에서는, 하나의 터치 전극(TE)이 사각 블록 형상을 가지고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 다양한 모양(예: 다이아몬드, 긴 직사각형 등)으로 설계될 수 있다. 도 3에서는, 다수의 터치 전극(TE)이 모두 동일한 크기와 모양으로 형성되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 다수의 터치 전극(TE) 중 일부의 터치 전극(TE)은 모양 및 크기 중 하나 이상이 다른 터치 전극(TE)과 다를 수 있다.
도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이, 터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(DISP)이 제작되는 공정 중에 다수의 터치 전극(TE)이 함께 형성될 수 있다.
하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다. 이와 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다.
하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기가 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기보다 큰 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다.
다수의 터치 전극에서 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치하는 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제1 터치 전극(TE1)은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩될 수 있다. 제2 터치 전극(TE2)은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩될 수 있다.
제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 서로 동일할 수 있다. 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다를 수 있다.
터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 회로(TDC)는 리드아웃 집적회로(Readout IC)으로 구현될 수도 있고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 구현될 수 있다.
한편, 터치 구동 회로(TDC)와 데이터 구동 회로(DDC)는 하나의 집적회로 칩 내에 통합되어 구현될 수도 있다.
터치 표시 장치(100)는 하나 이상의 통합 구동 회로(SRIC)를 포함할 수 있다. 각 통합 구동 회로 (SRIC)는 하나 이상의 터치 전극 구동 회로(CDC)와 하나 이상의 데이터 구동 회로(DDC)를 포함할 수 있다.
한편, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호를 터치 구동 회로(TDC)에 공급할 수 있다. 터치 구동 신호(TDS)는 구형파(펄스 파형), 삼각파, 또는 사인파 등의 다양한 타입일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)가 구형파인 경우, 기초 신호는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라고 함) 신호 타입일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치 패널(TSP)은 상하로 분할된 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(TSP)의 제1 영역(A1)은 10행 20열로 배열되는 200개의 터치 전극(TE)을 포함하고, 터치 패널(TSP)의 제2 영역(A2)은 10행 20열로 배열되는 200개의 터치 전극(TE)을 포함한다고 가정한다.
도 5를 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)의 제1 영역(A1)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)을 구동하고 센싱하는 제1 터치 구동 회로(TDC1)와 터치 패널(TSP)의 제2 영역(A2)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)을 구동하고 센싱하는 제2 터치 구동 회로(TDC2)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1), 20개의 센싱 유닛(SU), 하나 이상의 제2 멀티플렉서(MUX2) 및 하나 이상의 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
20개의 제1 멀티플렉서(MUX1)의 개수는 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극들(TE)의 개수(예: 20개)와 일치할 수 있다. 그리고, 20개의 센싱 유닛(SU)는 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1)와 일대일로 대응될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 터치 전극 행에 배치된 20개의 터치 전극(TE)이 동시에 센싱될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 동시에 구동되어 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극들(TE)을 하나의 멀티플렉싱 구동 그룹(Multiplexing Drive Group, MXDG #1 ~ MXDG #10)으로 정의한다. 즉, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은 하나의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)에 포함되는 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(TDS)를 동시에 공급하고 동시에 센싱할 수 있다.
도 5를 참조하면, 터치 표시 장치(100)에서는, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 대하여 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 정의한다. 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 순차적으로 하되, 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10) 각각에 포함된 20개의 터치 전극 (TE)은 동시에 센싱한다.
도 5의 예시의 경우, 하나의 터치 프레임 시간은 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 모두 센싱하는 데 걸리는 기간이다.
제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 포함된 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 동일한 터치 전극 열에 배열된 10개의 터치 전극(TE)과 10개의 터치 라인(TL)을 통해 연결된다. 여기서, 동일한 터치 전극 열에 배열된 10개의 터치 전극(TE)은 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)에 하나씩 포함된다.
제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 포함된 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 10개의 터치 전극(TE) 중 하나를 선택하여, 센싱 유닛(SU)과 전기적으로 연결해준다. 따라서, 센싱 유닛(SU)은 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 10개의 터치 전극(TE) 중 선택된 하나의 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.
제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 순차적으로 센싱할 수 있도록, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 포함된 20개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 10개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 선택한다. 이에 따라, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 포함된 20개의 센싱 유닛(SU) 각각은 10개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 센싱할 수 있다.
제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각에 포함된 제2 멀티플렉서(MUX2)는 10개의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결해준다. 이에 따라, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 선택된 센싱 유닛(SU)이 터치 전극(TE)을 센싱하여 출력한 신호를 디지털 센싱 값으로 변환할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 변환된 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 회로(TDC) 내 센싱 유닛(SU)을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 센싱 유닛(SU)은 전하 증폭기(CAMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 동일한 터치 전극 열에 배열된 10개의 터치 전극(TE1 ~ TE10)과 연결되는 10개의 노드(N1 ~ N10), 센싱 유닛(SU)이 연결된 센싱 노드(Ns), 및 로드 프리 구동 신호(LFDS)가 입력되는 로드 프리 구동 노드(Nlfd)를 포함할 수 있다.
도 6의 예시는, 동일한 터치 전극 열에 배열된 10개의 터치 전극(TE1 ~ TE10) 중 제1 터치 전극(TE1)이 센싱 터치 전극이고, 나머지 터치 전극들(TE2 ~ TE10)이 비-센싱 터치 전극인 경우이다.
이에 따라, 제1 멀티플렉서(MUX1)에서, 센싱 노드(Ns)는 10개의 노드(N1 ~ N10) 중 제1 터치 전극(TE1)이 연결된 제1 노드(N1)와 연결되고, 로드 프리 구동 노드(Nlfd)는 10개의 노드(N1 ~ N10) 중 제1 노드(N1)를 제외한 나머지 노드들(N2 ~ N10)의 전체 또는 일부(예: 제1 노드(N1)와 가장 인접하게 배치된 제2 노드(N2))과 연결될 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 터치 구동 신호(TDS)가 입력되는 제1 입력 단(IN1), 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 센싱 터치 전극으로 선택된 터치 전극(TE)과 전기적으로 연결되는 제2 입력 단(IN2), 및 출력 신호(Vout)가 출력되는 출력 단(OUT)을 포함하는 연산 증폭기(OP-AMP)와, 연산 증폭기(OP-AMP)의 제1 입력 단(IN1)과 출력 단(OUT) 사이에 연결된 캐패시터(Cfb)를 포함할 수 있다.
제1 입력 단(IN1)에 입력된 터치 구동 신호(TDS)는 연산 증폭기(OP-AMP)의 내부를 통해 제2 입력 단(IN2)으로 출력되어, 제2 입력 단(IN2)에 연결된 센싱 노드(Ns)에 입력될 수 있다. 이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)가 센싱 노드(Ns)와 연결된 제1 터치 전극(TE1)에 인가될 수 있다.
또한, 로드 프리 구동 노드(Nlfd)에 인가된 로드 프리 구동 신호(LFDS)는 로드 프리 구동 노드(Nlfd)를 통해, 비-센싱 터치 전극들(TE2 ~ TE8)에 인가될 수 있다. 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 진폭(ΔV)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 동일하거나, 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 주파수는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 동일하거나, 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 위상은 터치 구동 신호(TDS)의 위상과 동일할 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 제1 터치 전극(TE1)으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 터치 센싱 신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)에 전하가 충전되고, 이에 따라, 전하 증폭기(CAMP)의 출력단(OUT)으로 출력된 출력 신호(Vout)는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.
적분기(INTG)는 전하 증폭기(CAMP)에서 출력되는 출력 신호(Vout)를 적분하여 적분 값을 출력할 수 있다. 적분기(INTG)는 전하 증폭기(CAMP)와 별도로 구성될 수도 있고, 전하 증폭기(CAMP)와 통합 구현될 수도 있다.
샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 적분기(INTG)에 출력된 적분 값을 저장할 수 있다. 제2 멀티플렉서(MUX2)에 의해 해당 센싱 유닛(SU)이 선택되면, 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에 의해 저장된 적분 값이 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력된다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 센싱을 위한 터치 시구간(TP1~TP16)을 정의하는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR), 터치 컨트롤러(T-CTR) 및 터치 구동 회로(TDC)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 터치 센싱을 위한 터치 구동 타이밍을 인식할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 제공하고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 구동 회로(TDC)로 제공할 수 있다.
터치 동기화 신호(TSYNC)는 터치 시구간(TP1~TP16)을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 시구간(NTP)을 나타내는 제2 레벨 전압 구간을 반복적으로 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 미리 정해진 로우 레벨 전압을 갖는 구간이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간은 미리 정해진 로우 레벨 전압보다 높은 하이 레벨 전압을 갖는 구간일 수 있다. 또는, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 하이 레벨 전압을 갖는 구간이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간은 로우 레벨 전압을 갖는 구간일 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 터치 컨트롤러(T-CTR)로부터 수신한 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간을 인식하면, 터치 구동 신호(TDS)를 정해진 터치 전극(TE)으로 공급하고, 정해진 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 구동과 디스플레이 구동을 시분할 하여 수행할 수 있다. 즉, 터치 표시 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간을 하나 이상의 터치 시구간(TP1~TP16)과 하나 이상의 디스플레이 구동 기간으로 시분할하고, 터치 구동과 디스플레이 구동을 교번하면서 수행할 수 있다. 이 경우, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 터치 시구간(TP1~TP16)이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 시구간(NTP)은 영상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 구동 기간일 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 구동과 디스플레이 구동을 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 디스플레이 구동 기간이면서 터치 시구간(TP1~TP16)이다. 그리고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 시구간(NTP)은 디스플레이 구동 기간들 사이의 블랭크(Blank) 기간일 수 있다. 여기서, 터치 동기화 신호(TSYNC)는 디스플레이 구동 시 이용되며 액티브 기간(디스플레이 구동 기간)을 나타내는 하이 레벨 전압 구간(또는 로우 레벨 전압 구간)과 블랭크 기간을 나타내는 로우 레벨 전압 구간(또는 하이 레벨 전압 구간)을 교번하여 포함하는 수직 동기화 신호(VSYNC)일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 패널(TSP)의 전 영역을 센싱하는 걸리는 기간인 터치 프레임 시간을 정의하기 위하여, 터치 동기화 신호(TSYNC)를 이용한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 하나의 제1 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 하나의 터치 시구간을 하나의 터치 프레임 시간으로 할당할 수 있다.
다른 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 둘 이상의 제1 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 둘 이상의 터치 시구간을 하나의 터치 프레임 시간으로 할당할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 터치 표시 장치(100)가 터치 구동과 디스플레이 구동을 시분할 하여 수행하고, 터치 전극(TE)이 디스플레이 구동을 위한 공통 전극으로도 활용되는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 비-터치 시구간(NTP) 동안 DC 전압일 수 있는 공통 전압을 터치 전극(TE)에 공급하고, 터치 시구간(TP1~TP16) 동안 터치 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)에 공급할 수 있다.
한편, 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 동안, DC 전압 또는 터치 구동 신호(TDS)와 다른 전압 변동 특성을 갖는 신호가 주변의 다른 전극이나 배선에 인가되는 경우, 센싱 되는 터치 전극(TE)과 그 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선은 기생 캐패시터를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시터는 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)의 센싱 값에 영향을 끼치게 되어 터치 감도가 크게 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구동 신호(TDS)가 센싱 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 동안, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 신호를 센싱 되는 터치 전극(TE)의 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선에 인가해줄 수 있다. 여기서, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 신호는 로드 프리 구동 신호(Load Free Driving Signal)이라고 한다.
예를 들어, 센싱 되는 터치 전극(TE)의 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선은, 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL) 등을 포함할 수 있으며, 센싱 되지 않는 터치 전극들(TE) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장된 경우, 터치 구동 시, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱이 되는 터치 전극들(TE)에는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 나머지 터치 전극(TE), 모든 데이터 라인(DL), 및 모든 게이트 라인(GL)에 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 로드 프리 구동 신호(Load Free Driving Signal)가 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 센서가 내장되고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)을 포함하는 표시 패널(DISP)과, 2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간(NTP) 동안, 영상 표시를 위한 데이터 신호를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 2개의 터치 시구간(TP) 사이의 비-터치 시구간(NTP) 동안, 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL) 중 하나 이상의 게이트 라인(GL)으로 공급하는 게이트 구동 회로(GDC)를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)와 펜 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 펜 센싱을 위하여, 터치 패널(TSP)을 매개로 하여, 펜과 터치 구동 회로(TDC) 간의 양방향 통신을 수행할 수 있다.
양방향 통신은 터치 구동 회로(TDC)가 터치 패널(TSP)을 통해 펜으로 상향 링크 신호(ULS)를 전송하는 상향 링크 통신과, 펜이 터치 패널(TSP)을 통해 터치 구동 회로(TDC)로 하향 링크 신호(DLS)를 전송하는 하향 링크 통신을 포함할 수 있다.
업 링크 통신 시, 터치 구동 회로(TDC)가 터치 패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치 전극(TE)에 업 링크 신호(ULS)를 인가해둠으로써, 펜이 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 업 링크 신호(ULS)를 수신할 수 있다. 여기서, 상향 링크 신호(ULS)는 패널 구동 신호라고도 한다.
하향 링크 통신 시, 펜이 터치 패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치 전극(TE)에 하향 링크 신호(DLS)를 인가해둠으로써, 터치 구동 회로(TDC)가 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 하향 링크 신호(DLS)를 수신할 수 있다. 여기서, 하향 링크 신호(DLS)를 펜 신호 또는 펜 구동 신호라고도 한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜(Pen Protocol)을 예시적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 시구간의 타입(B, P, T, F) 별로 패널 구동 신호(Panel Driving Signal)와 펜 신호(Pen Signal)를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각은 비컨 전송기간(B), 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 하나로 할당될 수 있다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각의 할당 타입은 터치 표시 장치(100)와 펜 간의 규약인 펜 프로토콜로 정의된다.
비컨 전송기간(B)은 터치 표시 장치(100)가 펜으로 비컨 신호를 전송하는 터치 시구간이다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 하나 이상이 비컨 전송기간(B)으로 할당될 수 있으나, 아래에서는, 제1 터치 시구간(TP1)이 비컨 전송기간(B)인 것으로 가정한다.
펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)은 펜의 위치를 감지하고 펜의 각종 정보를 포함하는 데이터를 인식하는 터치 시구간이다. 도 9의 예시는, 제2 내지 제5 터치 시구간(TP2~TP5) 및 제10 내지 제13 터치 시구간(TP10~TP13)이 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당된 경우이다.
펜 기울기 감지 기간(T)은 펜의 기울기를 감지하는 터치 시구간이다. 도 9의 예시는, 제6 내지 제9 터치 시구간(TP6~TP9)이 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당된 경우이다.
손가락 터치 감지 기간(F)은 손가락(패시브 펜 포함)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다. 도 9의 예시는, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14~TP16)이 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당된 경우이다.
도 9에 도시된 16개의 터치 시구간(TP1~TP1)의 구성은 예시일 뿐, 손가락 터치에 대한 센싱 속도, 펜 터치에 대한 센싱 속도 및 센싱 허용 가능한 펜 개수의 설정 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 10을 참조하면, 펜 기울기 감지 기간(T) 동안, 펜은 제1 타입의 펜 신호를 출력한다. 펜에 출력된 제1 타입의 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 이때, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호로서 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.
펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 동안, 펜은 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호를 출력한다. 펜에 출력된 제2 타입의 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 이때, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호로서 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.
비컨 전송기간(B) 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호의 한 종류인 비컨 신호를 인가할 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)은 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호의 다른 한 종류인 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다.
펜 기울기 감지 기간(T) 동안의 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호일 수 있다. 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 동안의 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호일 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹 단위로 센싱하는 경우, 풀-센싱(Full-Sensing)을 통한 펜 검색(Pen Search)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 터치 센싱 회로(TSC)에 포함된 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은, 복수의 터치 전극(TE)을 포함하는 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 순차적으로 선택하고, 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10) 중 순차적으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 복수의 터치 전극(TE)을 동시에 구동하고 센싱할 수 있다.
도 11을 참조하면, 터치 센싱 회로(TSC)에 포함된 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은, m개의 터치 시구간(TP1~TP16, m=16) 각각 동안, 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10) 중 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 터치 전극들(TE)을 구동하고 센싱할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 하나의 터치 시구간 동안 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 센싱하는 경우, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 제1 및 제2 영역(A1, A2)에 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 모두 센싱하기 위해서는(즉, 풀-센싱하기 위해서는), 10개의 터치 시구간(N~N+9) 이 필요하다.
도 11을 참조하면, 만약, 터치 센싱 회로(TSC)가 새로운 펜을 검색하기 위하여, 펜 기울기 감지 기간(T)을 이용하지 않는 경우, 터치 센싱 회로(TSC)는 펜 검색을 위해서는, 8개의 터치 시구간(TP2~TP5, TP10~TP13)을 이용해야 한다. 그런데, 전술한 바와 같이, 풀-센싱을 위해서는 10개의 터치 시구간이 필요하므로, 한 프레임 시간 내에, 펜 검색을 위한 풀-센싱을 완료할 수 없다. 이에 따라, 펜 검색 시간이 지연될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹 단위로 센싱하는 경우, 고속 풀-센싱을 통한 고속의 펜 검색을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 터치 센싱 회로(TSC)에 포함된 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은, 복수의 터치 전극(TE)을 포함하는 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 순차적으로 선택하고, 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10) 중 순차적으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 복수의 터치 전극(TE)을 동시에 구동하고 센싱할 수 있다.
도 12를 참조하면, 터치 센싱 회로(TSC)에 포함된 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각은, m개의 터치 시구간(TP1~TP16, m=16) 각각 동안, 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10) 중 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 터치 전극들(TE)을 구동하고 센싱할 수 있다.
m개의 터치 시구간(TP1~TP16, m=16) 각각에서, 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹은 순차적으로 구동되고 센싱될 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 하나의 터치 시구간 동안 4개 이상의 멀티플렉싱 구동 그룹을 센싱하는 경우, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 제1 및 제2 영역(A1, A2)에 10개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #10)을 모두 센싱하기 위해서는(즉, 풀-센싱하기 위해서는), 2.5개의 터치 시구간(N, N+1, N+2의 절반)이 필요하다. 따라서, 터치 표시 장치(100)는 새로운 펜을 찾기 위한 펜 검색을 신속하게 처리할 수 있다.
도 12를 참조하면, 한 프레임 시간 내 16개의 터치 시구간(TP1~TP16)은 비컨 전송기간(P) 및 손가락 터치 감지기간(F)이외에, 펜을 위한 12개의 터치 시구간(TP2~TP13)이 존재하기 때문에, 제1 및 제2 터치 구동 회로(TDC1, TDC2) 각각이 하나의 터치 시구간 동안 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 센싱하게 되면, 한 프레임 시간 내에 적어도 4번 이상의 풀-센싱을 할 수 있다. 한 프레임 시간 내에, 여러 개의 펜 센싱 처리가 가능해질 수 있다
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 펜 검색 후, 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹에 대한 구동을 통한 페어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 도 12를 참조하여 전술한 바와 같이 고속의 펜 검색을 통해 펜이 검색되고 나면, 터치 센싱 회로(TSC)는, 펜 검색 위치와 대응되는 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #4)을 확인할 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는 펜 검색 위치와 대응되는 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #4)을 구동 및 센싱하여, 새롭게 검색된 펜과 페어링 처리를 수행할 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는 펜 검색 위치와 대응되는 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #4)을 통해, 새롭게 검색된 펜으로부터 펜 ID를 수신하고, 펜 ID의 해쉬 값을 펜으로 전송함으로써, 새롭게 검색된 펜과 페어링 처리를 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성 방법에 따라 구성된 터치 시구간의 타입 별로 패널 구동 신호와 펜 신호를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 다수의 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 센서와, 제1 프레임 시간(FT1) 동안 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하고, 제2 프레임 시간(FT2) 동안 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하고, 제3 프레임 시간(FT3) 동안 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하고, 제4 프레임 시간(FT4) 동안 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하고, 제5 프레임 시간(FT5) 동안 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하는 터치 센싱 회로(TSC)를 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 내지 제5 프레임 시간(FT1~FT5) 각각은 m개의 터치 시구간(TP1~TP16)을 포함할 수 있다. 여기서, m은 2 이상의 자연수이다. 아래에서는, m=16인 경우를 예로 들어 설명한다.
제1 내지 제5 프레임 시간(FT1~FT5) 각각에 포함된 m개의 터치 시구간(TP1~TP16)의 순서는 도 14와 같이 배열될 수도 있고, 도 14와 다르게 배열될 수도 있다. 다시 말해, 도 14와 같이, TP1, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, … , TP13, TP14, TP15, TP16으로 배열될 수도 있다. 도 14와 다르게, 예를 들어, TP3, TP7, TP2, TP8, TP5, TP9, … , TP16, TP12, TP10, TP4로 배열될 수도 있다.
도 14를 참조하면, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각은 비컨 전송기간(B), 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T), 손가락 터치 감지 기간(F), 및 펜 검색 기간(S) 중 하나로 할당될 수 있다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각의 할당 타입은 터치 표시 장치(100)와 펜 간의 규약인 펜 프로토콜로 정의된다.
비컨 전송기간(B)은 터치 표시 장치(100)가 펜으로 비컨 신호를 전송하는 터치 시구간이다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 하나 이상이 비컨 전송기간(B)으로 할당될 수 있으나, 아래에서는, 제1 터치 시구간(TP1)이 비컨 전송기간(B)인 것으로 가정한다.
펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)은 펜의 위치를 감지하고 펜의 각종 정보를 포함하는 데이터를 인식하는 터치 시구간이다.
펜 기울기 감지 기간(T)은 펜의 기울기를 감지하는 터치 시구간이다.
펜 검색 기간(S)은 페어링 되지 않은 새로운 펜을 검색하는 터치 시구간이다.
손가락 터치 감지 기간(F)은 손가락(패시브 펜 포함)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다.
도 15를 참조하면, 펜 검색 기간(S) 동안, 펜은 제1 타입의 펜 신호를 출력한다. 펜에 출력된 제1 타입의 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 이때, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호로서 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.
펜 기울기 감지 기간(T) 동안, 펜은 제1 타입의 펜 신호를 출력한다. 펜에 출력된 제1 타입의 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 이때, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호로서 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.
펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 동안, 펜은 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호를 출력한다. 펜에 출력된 제2 타입의 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 이때, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호로서 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.
비컨 전송기간(B) 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호의 한 종류인 비컨 신호를 인가할 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)은 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호의 다른 한 종류인 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다.
한편, 펜 프로토콜에 따라, 손가락 터치 감지 기간(F) 동안, 적어도 하나의 펜에서 출력된 펜 신호가 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가될 수도 있다. 손가락 터치 감지 기간(F) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)는 적어도 하나의 터치 전극(TE)로부터 펜 신호를 수신하고, 수신된 펜 신호를 이용하여 새로운 펜을 검색할 수 있다.
펜 검색 기간(S) 동안의 제1 타입의 펜 신호 및 펜 기울기 감지 기간(T) 동안의 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호일 수 있다. 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 동안의 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호일 수 있다.
펜 검색 기간(S) 동안의 제1 타입의 펜 신호와 펜 기울기 감지 기간(T) 동안의 제1 타입의 펜 신호는, 동일한 신호일 수 있고, 주파수, 위상 및 진폭 등 중 적어도 하나가 다른 신호일 수도 있다.
제1 타입은, 펜 검색 기간(S) 동안 펜에서 출력되는 펜 신호의 타입이고, 펜 기울기 감지 기간(T) 동안 펜에서 출력되는 펜 신호의 타입일 수 있다. 제2 타입은 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 동안 펜에서 출력되는 펜 신호의 타입일 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1) 및 제2 프레임 시간(FT2) 각각의 제1 터치 시구간(TP1)은 터치 표시 장치(100)가 펜으로 동일한 종류의 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임 시간(FT1) 및 제2 프레임 시간(FT2) 각각의 제1 터치 시구간(TP1)은 터치 표시 장치(100)가 펜으로 동일한 종류의 제어 신호일 수 있는 비컨 신호를 전송하는 비컨 전송기간(B)일 수 있다. 이에 따라, 제1 프레임 시간(FT1) 및 제2 프레임 시간(FT2) 각각의 제1 터치 시구간(TP1) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)는 동일한 종류이고 포함되는 정보는 동일할 수도 있고 다를 수도 있는 제어 신호로서 비컨 신호(Beacon Signal)를 다수의 터치 전극(TE)에 공급할 수 있다.
위에서 언급한 비컨 신호는, 상향 링크 신호(ULS)의 일종으로서, 터치 표시 장치(100)가 구동에 필요한 각종 제어 정보를 펜으로 전송하기 위한 신호이다.
비컨 신호는, 전송 시마다 동일한 정보들을 포함할 수도 있고, 서로 다른 정보들을 포함할 수도 있다.
비컨 신호는, 일 예로, 터치 패널 식별정보, 터치 패널 타입정보(예: 인셀 타입) 등의 터치 패널 정보(터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장된 경우, 표시 패널 정보일 수 있음)를 포함할 수 있고, 터치 시구간(TP) 정보, 멀티플렉싱 구동 정보, 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 터치 시구간 정보 등), 에러체크정보 등을 포함할 수도 있다.
한편, 비컨 신호는, 터치 패널(TSP)과 펜 간의 구동 타이밍 동기화를 위한 정보를 포함할 수도 있다.
또한, 비컨 신호는, 터치 구동 회로(TDC)와 통신 시 사용하는 펜의 식별정보(ID)를 포함할 수 있다. 여기서, 펜의 식별정보(ID)는 펜 제조사가 펜에 부여한 식별정보일 수도 있고, 터치 표시 장치(100)가 펜을 발견한 이후, 해당 펜과 터치 표시 장치(100) 간의 통신 가능한 기간 동안, 펜에 임시로 부여한 식별정보일 수도 있다.
또한, 비컨 신호는, 펜이 출력하는 펜 신호의 주파수 정보를 포함할 수 있다.
또한, 비컨 신호는, 펜이 출력하는 펜 신호의 신호 포맷(펄스 상태, 펄스 포맷 등)에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
전술한 비컨 신호에 포함되는 각종 정보들은 터치 표시 장치(100)의 룩업 테이블에 저장되어 있을 수 있으며, 업데이트 시, 펜으로 업데이트 내역이 전송될 수 있다. 여기서, 룩업 테이블은 펜과 사전에 공유될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 내지 제5 프레임 시간(FT1~FT5) 각각에 포함된 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 각각은 페어링(Pairing) 완료된 펜 개수에 따라, 다른 종류의 타입으로 구성될 수 있다.
도 14의 예시는, 제1 프레임 시간(FT1)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 0개이고, 제2 프레임 시간(FT2)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 1개이고, 제3 프레임 시간(FT3)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 2개이고, 제4 프레임 시간(FT4)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 3개이고, 제5 프레임 시간(FT5)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 4개인 경우이다.
아래에서, 도 14를 참조하면, 페어링 완료된 펜 개수에 따라 터치 시구간들(TP2~TP16)을 구성하는 방법을 예시적으로 설명한다.
도 14의 예시에 따르면, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 0개인 경우, 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 내지 제13 터치 시구간(TP2~TP13)은 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간(S)으로 할당되고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)은 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당될 수 있다.
터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 1개(제1 펜)인 경우, 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 및 제10 터치 시구간(TP2, TP10)은 제1 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제6 터치 시구간(TP6)은 제1 펜에 대한 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당되고, 제3 내지 제5 터치 시구간(TP3~TP5), 제7 내지 제9 터치 시구간(TP7~TP9) 및 제11 내지 제13 터치 시구간(TP11~TP13)은 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간(S)으로 할당되고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)은 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당될 수 있다.
터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 2개(제1 및 제2 펜)인 경우, 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 및 제10 터치 시구간(TP2, TP10)은 제1 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제3 및 제11 터치 시구간(TP3, TP11)은 제2 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제6 및 제7 터치 시구간(TP6, TP7)은 제1 및 제2 펜에 대한 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당되고, 제4 및 제5 터치 시구간(TP4, TP5), 제8 및 제9 터치 시구간(TP8, TP9) 및 제12 및 제13 터치 시구간(TP12, TP13)은 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간(S)으로 할당되고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)은 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당될 수 있다.
터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 3개(제1 내지 제3 펜)인 경우, 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 및 제10 터치 시구간(TP2, TP10)은 제1 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제3 및 제11 터치 시구간(TP3, TP11)은 제2 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제4 및 제12 터치 시구간(TP4, TP12)은 제3 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제6 내지 제8 터치 시구간(TP6~TP8)은 제1 내지 제3 펜에 대한 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당되고, 제5 터치 시구간(TP5), 제9 터치 시구간(TP9) 및 제13 터치 시구간(TP13)은 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간(S)으로 할당되고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)은 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당될 수 있다.
터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 4개(제1 내지 제4 펜)인 경우, 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 및 제10 터치 시구간(TP2, TP10)은 제1 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제3 및 제11 터치 시구간(TP3, TP11)은 제2 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제4 및 제12 터치 시구간(TP4, TP12)은 제3 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제5 및 제13 터치 시구간(TP5, TP13)은 제4 펜에 대한 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당되고, 제6 내지 제9 터치 시구간(TP6~TP9)은 제1 내지 제4 펜에 대한 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당되고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)은 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 최대 4개의 펜에 의한 펜 터치 입력을 센싱할 수 있다. 펜 터치 입력을 센싱한다는 것은 펜의 위치를 감지하는 것, 펜 정보를 포함하는 데이트를 인식하는 것, 펜 기울기를 감지하는 것 등을 포함할 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 펜에 대한 펜 터치 입력을 센싱하기 위해서는, 펜과 페어링 처리가 완료되어야 한다. 터치 표시 장치(100)는 펜과 페어링 처리 시, 펜의 고유한 식별 정보를 서로 교환할 수 있다. 또한, 터치 표시 장치(100)는, 페어링 처리 시, 펜 터치 입력을 센싱할 모든 펜 개수(즉, 페어링 완료 된 펜 개수)를 고려하여, 터치 시구간들(TP1~TP16)을 재 구성할 수 있다.
도 14의 예시는, 제1 프레임 시간(FT1)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 0개이고, 제2 프레임 시간(FT2)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 1개이고, 제3 프레임 시간(FT3)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 2개이고, 제4 프레임 시간(FT4)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 3개이고, 제5 프레임 시간(FT5)에는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 완료된 펜 개수가 4개인 경우이다.
제1 프레임 시간(FT1)에서는, 페어링 완료된 펜 개수가 0개인 경우에 해당하는 프레임 구성 방식이 적용될 수 있다. 새로운 제1 펜이 검색되어 페어링 처리가 된 이후, 제2 프레임 시간(FT2)에서는, 페어링 완료된 펜 개수가 1개인 경우에 해당하는 프레임 구성 방식이 적용될 수 있다. 새로운 제2 펜이 추가 검색되어 페어링 처리가 된 이후, 제3 프레임 시간(FT3)에서는, 페어링 완료된 펜 개수가 2개인 경우에 해당하는 프레임 구성 방식이 적용될 수 있다. 새로운 제3 펜이 추가 검색되어 페어링 처리가 된 이후, 제4 프레임 시간(FT4)에서는, 페어링 완료된 펜 개수가 3개인 경우에 해당하는 프레임 구성 방식이 적용될 수 있다. 새로운 제4 펜이 추가 검색되어 페어링 처리가 된 이후, 제5 프레임 시간(FT5)에서는, 페어링 완료된 펜 개수가 4개인 경우에 해당하는 프레임 구성 방식이 적용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 페어링 완료된 펜 개수의 변경에 따라 터치 시구간의 타입이 변경될 수 있다. 따라서, 타입이 변경된 터치 시구간 동안, 터치 패널(TSP)에 인가되는 펜 신호의 타입(제1 타입, 제2 타입)은 페어링 완료 된 펜 개수의 변경 전후로 다를 수 있다.
펜 검색 속도를 높이기 위하여, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)의 전체 또는 일부는, 손가락 터치 감지기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수도 있다.
제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16)이 손가락 터치 감지 기간(F)인 경우, 터치 구동 회로(TDC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 터치 패널(TSP)에 인가될 수 있다. 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14-TP16) 중 펜 검색 기간(S)으로 할당된 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1)의 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 터치 시구간(TP2~TP16) 동안, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다. 여기서, 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호일 수 있다.
제1 프레임 시간(FT1)과 제2 프레임 시간(FT2) 사이에, 페어링 완료된 펜 개수가 변경됨에 따라, 프레임 구성 방식이 변경될 수 있다.
이에 따라, 제2 프레임 시간(FT2)의 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP2~TP16 중 하나 이상) 동안, i) 펜 검색 기간(S)으로 할당된 터치 시구간들(TP3~TP5, TP7~TP9, TP11~TP13) 동안에는 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가되거나, ii) 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 할당된 터치 시구간들(TP2, TP10) 동안에는 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가되거나, iii) 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당된 터치 시구간들(TP14~TP16) 동안에는, 터치 센싱 회로(TSC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1)과 제2 프레임 시간(FT2) 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP2, TP10)은 펜 검색 기간(S)에서 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 변경될 수 있다.
따라서, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP2, TP10) 동안, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
전술한 바와 같이 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP2, TP10)이 펜 검색 기간(S)에서 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)으로 변경됨에 따라, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP2~TP16) 동안, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 때, 터치 센싱 회로(TSC)는 동일한 DC 전압을 다수의 터치 전극(TE)에 공급할 수 있다. 즉, 펜 검색 기간(S) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)는 터치 패널(TSP)을 DC 구동 할 수 있다.
제2 프레임 시간(FT2)의 다른 터치 시구간(TP2, TP10) 동안, 제2 타입의 펜 신호가 페어링이 이미 완료된 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 때, 터치 센싱 회로(TSC)는, 제2 타입의 펜 신호를 토대로, 제1 펜에 대한 위치(Position)를 인식하고, 제1 펜에 대한 펜 정보가 포함된 데이터(Data)를 인식할 수 있다. 여기서, 페어링이 이미 완료된 펜은, 제2 프레임 시간(FT2) 이전의 프레임 시간에 페어링이 완료된 펜이다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1)과 제2 프레임 시간(FT2) 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP14~TP16)은 펜 검색 기간(S)에서 손가락 터치 감지 기간(F)으로 변경되거나, 손가락 터치 감지 기간(F)을 그대로 유지할 수 있다.
따라서, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP14~TP16) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제2 프레임 시간(FT2)의 다른 터치 시구간(TP14~TP16) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 때, 터치 센싱 회로(TSC)는 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)에서의 캐패시턴스 변화를 토대로 손가락 터치의 위치를 감지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1)과 제2 프레임 시간(FT2) 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가하더라도, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP3~TP5, TP7~TP9, TP11~TP13)은 새로운 펜을 추가로 검색하기 위하여, 펜 검색 기간(S)을 그대로 유지할 수 있다.
이와 관련하여, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP3~TP5, TP7~TP9, TP11~TP13) 동안, 제1 타입의 펜 신호가 새로운 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 때, 터치 센싱 회로(TSC)는, 제1 타입의 펜 신호를 토대로 새로운 펜을 인식하고, 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행할 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는, 새로운 펜으로부터 ID를 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로부터 수신하고, 적어도 하나의 터치 전극(TE)을 통해 ID 해쉬 값을 새로운 펜으로 전송함으로써, 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 프레임 시간(FT1)과 제2 프레임 시간(FT2) 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 하나 이상의 터치 시구간(TP6)은 펜 검색 기간(S)에서 펜 기울기 감지 기간(T)으로 변경될 수 있다.
제2 프레임 시간(FT2)의 다른 터치 시구간(TP6) 동안, 제1 타입의 펜 신호가 제1 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 때, 터치 센싱 회로(TSC)는 제1 타입의 펜 신호를 토대로, 페어링이 이미 완료된 펜에 대한 기울기(Tilt)를 인식할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 모드 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 센싱 가능한 펜 개수에 따라 프레임 구성을 변경할 수 있다. 이에 따라, 터치 표시 장치(100)는 다수의 펜 모드를 제공할 수 있다.
예를 들어, 다수의 펜 모드는, 1개의 펜을 센싱하기 위한 싱글 펜 모드, 2개의 펜을 센싱하기 위한 더블 펜 모드, 및 3개 이상의 펜을 센싱하기 위한 멀티 펜 모드를 포함할 수 있다.
펜 모드에 따라, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1)을 제외한 나머지의 터치 시구간들(TP2~TP16)에 대한 구성이 변경될 수 있다. 따라서, 터치 표시 장치(100)는 펜 모드를 변경하는 경우, 이미 페어링 된 팬에게 펜 모드 변경 사실과 그 내용을 비컨 신호를 통해 알려주어야 한다.
비컨 신호가 모드 변환 정보(MCHG)를 포함하는 경우, 터치 센싱 회로(TSC)는 페어링 가능한 펜 개수를 증가시킬 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는, 페어링 가능한 펜 개수를 증가시키기 위하여, 6개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 하나 이상의 터치 시구간의 타입을 변경할 수 있다.
이에 따라, 종류가 변경된 터치 시구간에서, i) 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가되거나, ii 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가되거나, iii) 터치 센싱 회로(TSC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
모드 변환 정보(MCHG)는 하나의 터치 프레임 시간 동안 센싱 가능한 펜 개수에 따른 다수의 펜 모드 중 하나의 펜 모드에서 다른 펜 모드로 변환하는 정보일 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 3가지 펜 모드 별로 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성을 나타낸 도면들이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 고속의 펜 검색을 위한 적응적인 터치 프레임 구성에 따르면,
도 17을 참조하면, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1)을 제외한 나머지 터치 시구간(TP2~TP16) 중에서, 제2 내지 제13 터치 시구간(TP2~TP13)은 펜 터치 감지 기간들로서 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)과 펜 기울기 감지 기간(T)으로 할당될 수 있는 터치 시구간들이고, 제14 내지 제16 터치 시구간(TP14~TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당될 수 있는 터치 시구간들이다.
도 17을 참조하면, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)는 페어링 완료 된 펜 개수가 0개, 1개, 2개, 3개인 경우에 설정될 수 있는 펜 모드이다.
도 17을 참조하면, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1)을 제외한 나머지 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16)은, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 제2 내지 제13 터치 시구간(TP2~TP13)과, 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 제14 내지 제16 터치 시구간(TP13~TP16)을 포함한다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)은 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)과 펜 기울기 감지 기간(F)을 포함할 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP13)은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP13~TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 프레임 구성은 해당 페어링 슬롯 식별 정보(0000)와 대응될 수 있다.
도 17을 참조하면, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP13) 중에서 3개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 9개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP13~TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 3개의 터치 시구간은 4가지 경우가 있으며, 이 4가지 경우에 따라, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 프레임 구성은 4가지의 페어링 슬롯 식별 정보(1000, 0100, 0010, 0001)와 대응될 수 있다.
도 17을 참조하면, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 2개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP13) 중에서 6개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 6개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP13~TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 6개의 터치 시구간은 6가지 경우가 있으며, 이 6가지 경우에 따라, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 2개인 경우, 프레임 구성은 6가지의 페어링 슬롯 식별 정보(0011, 0101, 1001, 0110, 1010, 1100)와 대응될 수 있다.
도 17을 참조하면, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 4개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP13) 중에서 9개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 3개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP13~TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 9개의 터치 시구간은 4가지 경우가 있으며, 이 4가지 경우에 따라, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 4개인 경우, 프레임 구성은 4가지의 페어링 슬롯 식별 정보(0111, 1011, 1101, 1110)와 대응될 수 있다.
도 18을 참조하면, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1)을 제외한 나머지 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16)은, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP7, TP10~TP15)과, 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP8, TP9, TP16)을 포함한다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)은 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)과 펜 기울기 감지 기간(F)을 포함할 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP7, TP10~TP15)은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP8, TP9, TP16)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 프레임 구성은 해당 페어링 슬롯 식별 정보(0000)와 대응될 수 있다.
도 18을 참조하면, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP7, TP10~TP15) 중에서 7개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 5개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP8, TP9, TP16)은 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 7개의 터치 시구간은 2가지 경우가 있으며, 이 2가지 경우에 따라, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 프레임 구성은 2가지의 페어링 슬롯 식별 정보(1000, 0100)와 대응될 수 있다.
도 18을 참조하면, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 2개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP7, TP10~TP15) 중에서 10개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 2개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP8, TP9, TP16)은 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 10개의 터치 시구간은 1가지 경우가 있으며, 이 1가지 경우에 따라, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 2개인 경우, 프레임 구성은 1가지의 페어링 슬롯 식별 정보(1100)와 대응될 수 있다.
도 19를 참조하면, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1)을 제외한 나머지 제2 내지 제16 터치 시구간(TP2~TP16)은, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP4, TP6~TP8, TP10~12, TP14~TP16)과, 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP5, TP9, TP13)을 포함한다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)은 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P)과 펜 기울기 감지 기간(F)을 포함할 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP4, TP6~TP8, TP10~12, TP14~TP16)은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP5, TP9, TP13)은 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당되지 않고, 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 0개인 경우, 프레임 구성은 해당 페어링 슬롯 식별 정보(0000)와 대응될 수 있다.
도 19를 참조하면, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당 가능한 12개의 터치 시구간(TP2~TP4, TP6~TP8, TP10~12, TP14~TP16) 중에서 10개의 터치 시구간은 펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되고, 나머지 2개의 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)으로 할당될 수 있다.
손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당이 가능한 3개의 터치 시구간(TP5, TP9, TP13)은 펜 검색 기간(S)으로 모두 할당될 수 있다.
펜 터치 감지 기간들(P, T)로 할당되는 10개의 터치 시구간은 1가지 경우가 있으며, 이 1가지 경우에 따라, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서, 페어링 완료 된 펜 개수가 1개인 경우, 프레임 구성은 1가지의 페어링 슬롯 식별 정보(1000)와 대응될 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 모드 변환 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호(Beacon Signal)에 대하여, 페어링 되지 않은 펜의 동작과 신속한 페어링 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 표시 장치(100)와 펜 간의 페어링 동작을 나타낸 도면이다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 비컨 신호(Beacon Signal)가 모드 변환 정보(MCHG)를 포함하는 경우, 터치 센싱 회로(TSC)는, 터치 표시 장치(100)와 페어링 되지 않은 펜으로부터 ID를 포함하는 펜 신호를 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 통해 수신할 수 있다.
도 20a를 참조하면, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 경우, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1) 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)로 출력한다.
이에 따라, 페어링이 완료된 펜은 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
또한, 터치 패널(TSP)에 새롭게 접근하여 페어링이 되지 않은 새로운 펜도 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
터치 패널(TSP)에 새롭게 접근하여 페어링이 되지 않은 새로운 펜은 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 수신한 이후, 뮤트(Mute) 동작을 하는 것이 아니라, 자신의 ID를 전송할 수 있다(S2110).
이에 따라, 터치 센싱 회로(TSC)는 페어링 되지 않은 새로운 펜으로부터 ID를 수신한 이후, ID 해쉬 값을 페어링이 되지 않은 펜으로 전송할 수 있다(S2120). 이에 따라, 터치 표시 장치(100)와 새로운 펜 간의 페어링이 된다(S2130).
도 20b를 참조하면, 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 되거나, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 경우, 비컨 전송 기간(B)으로 할당된 터치 시구간(TP1) 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)로 출력한다.
이에 따라, 페어링이 완료된 펜은 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
또한, 터치 패널(TSP)에 새롭게 접근하여 페어링이 되지 않은 새로운 펜도 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
터치 패널(TSP)에 새롭게 접근하여 페어링이 되지 않은 새로운 펜은 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 수신한 이후, 뮤트(Mute) 동작을 하는 것이 아니라, 자신의 ID를 전송할 수 있다(S2110).
이에 따라, 터치 센싱 회로(TSC)는 페어링 되지 않은 새로운 펜으로부터 ID를 수신한 이후, ID 해쉬 값을 페어링이 되지 않은 펜으로 전송할 수 있다(S2120). 이에 따라, 터치 표시 장치(100)와 새로운 펜 간의 페어링이 된다(S2130).
도 22a, 도 22b, 도 22c 및 도 22d는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에 따른 페어링 시간 단축 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 22a를 참조하여 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 펜 모드가 고정된 경우(Case 1)에 대하여, 펜 개수를 페어링 시간(PT)의 단축 효과를 살펴본다.
도 22a를 참조하면, 본 발명의 적용 전, 제1 펜, 제2 펜, 제3 펜 및 제4 펜이 순서대로 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다. 총 4개의 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 7개의 프레임 시간(7*16.7=116.9ms)에 해당한다.
도 22a를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따라 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 고정된 경우, 제1 펜, 제2 펜, 제3 펜 및 제4 펜이 순서대로 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
본 발명의 적용 시, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)으로 인해, 새로운 제1 내지 제4 펜을 더욱 빠른 시점에 검색하게 된다. 이에 따라, 총 4개의 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 5개의 프레임 시간(5*16.7=83.5ms) 에 해당한다.
본 발명의 실시예들를 적용한 경우, 멀티 펜 모드(4 펜 모드)에서 페어링 시간(PT)이 상당히 단축된 것을 확인할 수 있다.
이러한 단축 효과는 도 12에서와 같이, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)에 의해 얻을 수 있다.
도 22b를 참조하여 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 변경된 경우(Case 2)에 대하여, 펜 개수를 늘려가면서 페어링 시간(PT)의 단축 효과를 살펴본다.
도 22b를 참조하면, 본 발명의 적용 전, 제1 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 7개의 프레임 시간(7*16.7=116.9ms)에 해당한다.
도 22b를 참조하면, 본 발명의 적용 후, 제1 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
본 발명의 적용 시, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)으로 인해, 새로운 제2 펜을 더욱 빠른 시점에 검색하게 된다.
본 발명의 적용 시, 제3 프레임(#3)에서 페어링 되지 않은 제2 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 수신하게 되면, 페어링 되지 않은 제2 펜은 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 전송을 하고, 터치 표시 장치(100)도 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 해쉬 값을 제2 펜으로 전송하여 페어링을 완료할 수 있다.
따라서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 3개의 프레임 시간(3*16.7=50.1ms)에 해당한다.
본 발명의 실시예들를 적용한 경우, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 더블 펜 모드(2 펜 모드)로 모드 변경이 된 경우(Case 2)에 대하여, 페어링 시간(PT)이 상당히 단축된 것을 확인할 수 있다.
이러한 단축 효과는 도 12에서와 같이, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)과, 페어링 되지 않은 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호에 대하여 ID 전송 처리를 수행하도록 하는 특징(도 20a, 도 20b 참조)에 의해 얻을 수 있다.
도 22c를 참조하여 싱글 펜 모드(1 펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 변경된 경우(Case 3)에 대하여, 펜 개수를 늘려가면서 페어링 시간(PT)의 단축 효과를 살펴본다.
도 22c를 참조하면, 본 발명의 적용 전, 제1 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 펜, 제3 펜 및 제4 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 내지 제4 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 9개의 프레임 시간(9*16.7=150.3ms)에 해당한다. `
도 22c를 참조하면, 본 발명의 적용 후, 제1 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 펜, 제3 펜 및 제4 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
본 발명의 적용 시, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)으로 인해, 새로운 제2 내지 제4 펜을 더욱 빠른 시점에 검색하게 된다.
본 발명의 적용 시, 제3 프레임(#3)에서 페어링 되지 않은 제2 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 수신하게 되면, 페어링 되지 않은 제2 펜은 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 전송을 하고, 터치 표시 장치(100)도 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 해쉬 값을 제2 펜으로 전송하여 페어링을 완료할 수 있다.
따라서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 내지 제4 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 5개의 프레임 시간(5*16.7=83.5ms)에 해당한다.
본 발명의 실시예들를 적용한 경우, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 경우(Case 3)에 대하여, 페어링 시간(PT)이 상당히 단축된 것을 확인할 수 있다.
이러한 단축 효과는 도 12에서와 같이, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)과, 페어링 되지 않은 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호에 대하여 ID 전송 처리를 수행하도록 하는 특징(도 20a, 도 20b 참조)에 의해 얻을 수 있다.
도 22d를 참조하여 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 변경된 경우(Case 4)에 대하여, 펜 개수를 늘려가면서 페어링 시간(PT)의 단축 효과를 살펴본다.
도 22d를 참조하면, 본 발명의 적용 전, 제1 및 제2 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 더블 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제3 펜 및 제4 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
더블 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 내지 제4 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 8개의 프레임 시간(8*16.7=133.6ms)에 해당한다. `
도 22d를 참조하면, 본 발명의 적용 후, 제1 및 제2 펜이 페어링 되어 있는 상태에서, 더블 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제3 펜 및 제4 펜이 검색되고, ID 해쉬 값의 전송 및 페어링 완료 처리가 순서대로 완료된다.
본 발명의 적용 시, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)으로 인해, 새로운 제3 및 제4 펜을 더욱 빠른 시점에 검색하게 된다.
본 발명의 적용 시, 제3 프레임(#3)에서 페어링 되지 않은 제3 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호를 수신하게 되면, 페어링 되지 않은 제3 펜은 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 전송을 하고, 터치 표시 장치(100)도 다음 제4 프레임(#4)으로 미루지 않고 제3 프레임(#3)에서 ID 해쉬 값을 제3 펜으로 전송하여 페어링을 완료할 수 있다.
따라서, 싱글 펜 모드(1펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 이후, 제2 내지 제4 팬의 페어링이 완료되는데 걸리는 페어링 시간(PT)은 5개의 프레임 시간(4*16.7=66.8ms)에 해당한다.
본 발명의 실시예들를 적용한 경우, 더블 펜 모드(2 펜 모드)에서 멀티 펜 모드(4 펜 모드)로 모드 변경이 된 경우(Case 4)에 대하여, 페어링 시간(PT)이 상당히 단축된 것을 확인할 수 있다.
이러한 단축 효과는 도 12에서와 같이, 1개의 터치 시구간에 4개의 멀티플렉싱 구동 그룹을 구동 및 센싱하는 특징(도 12 참조)과, 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P), 펜 기울기 감지 기간(T) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 한 가지 이상으로 할당된 터치 시구간들을 펜 검색 기간(S)으로 할당하여 펜 프로토콜의 프레임 구성을 변형하는 특징(도 14, 도 17-19 참조)과, 페어링 되지 않은 펜이 모드 변경 정보(MCHG)를 포함하는 비컨 신호에 대하여 ID 전송 처리를 수행하도록 하는 특징(도 20a, 도 20b 참조)에 의해 얻을 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 센싱 방법에 대한 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 방법은, 제1 프레임 시간(FT1) 내 제1 터치 시구간(TP1) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)는 제어신호를 다수의 터치 전극(TE)에 공급하는 단계(S2310)와, 제1 프레임 시간(FT1) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 터치 시구간(TP2~TP16 중 하나) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)가 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가된 제1 타입의 펜 신호를 수신하는 단계(S2320)와, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)는 제어신호를 다수의 터치 전극(TE)에 공급하는 단계(S2330)와, 제2 프레임 시간(FT2) 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 터치 시구간(TP2~TP16 중 하나) 동안, 터치 센싱 회로(TSC)가, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가된 제1 타입의 펜 신호를 수신하거나, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가된 제2 타입의 펜 신호를 수신하거나, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하는 단계(S2340) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호일 수 있다. 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호일 수 있다.
제1 프레임 시간과 제2 프레임 시간 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 터치 시구간은 펜 검색 기간(S)에서 펜 위치 및 데이터 감지 기간(P) 또는 손가락 터치 감지 기간(F)으로 변경될 수 있다.
따라서, 제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간(TP1)과 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가되거나, 터치 센싱 회로(TSC)에서 출력된 터치 구동 신호(TDS)가 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들을 간단히 요약하면, 다음과 같다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 기판 상의 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀과, 기판 상에 위치하되 한 프레임 시간 동안, 비컨 신호, 정전압 신호 및 손가락 터치 감지를 위한 터치 구동 신호가 서로 다른 타이밍에 인가되는 터치전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 정전압 신호가 인가되는 기간은, 외부에서 터치전극으로 인가되는 펜 신호에 근거하여 펜 위치 및 펜 정보를 감지하는 펜 위치 및 데이터 감지 기간과, 펜 신호에 근거하여 펜 기울기를 감지하는 펜 기울기 감지 기간 중 하나 이상을 포함하는 펜 관련 기간을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 정전압 신호(예: DC 전압)가 인가되는 기간 중 펜 관련 기간을 제외한 나머지 기간은, 기 설정된 최대 펜 페어링 개수(예: 1개, 2개, 4개, 6개, 8개 등)에 도달할 때까지 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간으로 할당될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 비컨 신호는 전압 레벨이 비 주기적으로 변하는 신호이고, 터치 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가하면, 한 프레임 시간에서 펜 관린 기간이 차지하는 시간적인 길이는 늘어나고 한 프레임 시간에서 펜 검색 기간이 차지하는 시간적인 길이는 줄어들 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 고속의 펜 검색이 가능한 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 고속의 펜 페어링이 가능한 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 페어링 완료된 펜 개수에 따라, 프레임 내 다수의 터치 시구간(TP1~TP16)의 전체 또는 일부의 타입을 변경하여 프레임을 재 구성할 수 있는 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 모드를 유연하게 변경할 수 있도록, 높은 확장성의 펜 프로토콜로 설계된 터치 표시 장치(100) 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.
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. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 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 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 다수의 터치 전극을 포함하는 터치 센서; 및
    제1 프레임 시간 동안, 상기 다수의 터치 전극을 센싱하고, 상기 제1 프레임 시간과 다른 제2 프레임 시간 동안, 상기 다수의 터치 전극을 센싱하는 터치 센싱 회로를 포함하고,
    상기 제1 프레임 시간 및 상기 제2 프레임 시간 각각은 m개의 터치 시구간을 포함하고, m은 2 이상의 자연수이고,
    상기 제1 프레임 시간 및 상기 제2 프레임 시간 각각의 상기 m개의 터치 시구간 중 임의의 제1 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로는 비컨 신호를 상기 다수의 터치 전극에 공급하고,
    상기 제1 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간 동안, 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되고,
    상기 제1 프레임 시간과 상기 제2 프레임 시간 사이에서 페어링 완료된 펜 개수의 변경에 따라, 상기 제2 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 상기 다른 터치 시구간은 타입이 변경되고,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안,
    상기 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임 시간과 상기 제2 프레임 시간 사이에서, 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 상기 제2 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 상기 다른 터치 시구간은 타입이 변경되고,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안,
    상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 터치 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안,
    상기 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 경우, 상기 터치 센싱 회로는 동일한 DC 전압을 상기 다수의 터치 전극에 공급하는 터치 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호이고, 상기 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호인 터치 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타입의 펜 신호가 새로운 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 상기 터치 센싱 회로는 상기 제1 타입의 펜 신호를 토대로 상기 새로운 펜을 인식하고, 상기 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행하는 터치 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는, 상기 새로운 펜으로부터 ID를 적어도 하나의 터치 전극으로부터 수신하고, 적어도 하나의 터치 전극을 통해 ID 해쉬 값을 상기 새로운 펜으로 전송함으로써, 상기 새로운 펜과의 페어링 처리를 수행하는 터치 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안,
    상기 제1 타입의 펜 신호가 페어링이 이미 완료된 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때,
    상기 터치 센싱 회로는 상기 제1 타입의 펜 신호를 토대로 상기 펜에 대한 기울기를 인식하는 터치 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안, 상기 제2 타입의 펜 신호가 펜에서 출력되어 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때,
    상기 터치 센싱 회로는, 상기 제2 타입의 펜 신호를 토대로, 상기 펜에 대한 위치를 인식하고, 상기 펜에 대한 펜 정보가 포함된 데이터를 인식하는 터치 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 프레임 시간 이전의 프레임 시간에, 상기 펜은 페어링 완료된 펜인 터치 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로에서 출력된 상기 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가될 때, 상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극에서의 캐패시턴스 변화를 토대로 손가락 터치의 위치를 감지하는 터치 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는,
    다수의 터치 전극 중 복수의 터치 전극을 포함하는 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹을 순차적으로 선택하여, 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 복수의 터치 전극을 동시에 구동하고,
    상기 m개의 터치 시구간의 전체 또는 일부에 대하여, 상기 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹 중 4개 이상의 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함된 터치 전극들을 구동하는 터치 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프레임 시간 및 상기 제2 프레임 시간 각각의 상기 제1 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로는 동일한 종류의 신호로서 비컨 신호를 상기 다수의 터치 전극에 공급하는 터치 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비컨 신호가 모드 변환 정보를 포함하는 경우,
    상기 비컨 신호가 전송된 프레임 시간 동안, 상기 터치 센싱 회로는, 상기 터치 표시 장치와 페어링 되지 않은 펜으로부터 ID를 포함하는 펜 신호를 상기 터치 전극 중 적어도 하나를 통해 수신하고, ID 해쉬 값을 상기 펜으로 전송하는 터치 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 비컨 신호가 모드 변환 정보를 포함하는 경우, 터치 센싱 회로는 페어링 가능한 펜 개수를 증가시키는 터치 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는, 페어링 가능한 펜 개수를 증가시키기 위하여, 상기 m개의 터치 시구간 중 하나 이상의 터치 시구간의 타입을 변경하고,
    상기 타입이 변경된 터치 시구간에서, 상기 제1 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 터치 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 모드 변환 정보는 하나의 터치 프레임 시간 동안 센싱 가능한 펜 개수에 따른 다수의 펜 모드 중 하나의 펜 모드에서 다른 펜 모드로 변환하는 정보이고,
    상기 다수의 펜 모드는, 1개의 펜을 센싱하기 위한 싱글 펜 모드, 2개의 펜을 센싱하기 위한 더블 펜 모드, 및 3개 이상의 펜을 센싱하기 위한 멀티 펜 모드를 포함하는 터치 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서가 내장되고, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인을 포함하는 표시 패널;
    2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간 동안, 영상 표시를 위한 데이터 신호를 상기 다수의 데이터 라인으로 공급하는 데이터 구동 회로; 및
    2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간 동안, 스캔 신호를 상기 다수의 게이트 라인 중 하나 이상의 게이트 라인으로 공급하는 게이트 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치.
  18. 터치 표시 장치의 터치 센싱 방법에 있어서,
    제1 프레임 시간 내 제1 터치 시구간 동안, 터치 센싱 회로는 제어신호를 다수의 터치 전극에 공급하는 단계;
    상기 제1 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 다른 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로가 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 제1 타입의 펜 신호를 수신하는 단계;
    제2 프레임 시간 내 제1 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로는 제어신호를 상기 다수의 터치 전극에 공급하는 단계; 및
    상기 제2 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 상기 다른 터치 시구간 동안, 상기 터치 센싱 회로가, 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 상기 제1 타입의 펜 신호를 수신하거나, 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 인가된 제2 타입의 펜 신호를 수신하거나, 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나로 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 프레임 시간과 상기 제2 프레임 시간 사이에서 페어링 완료된 펜 개수가 증가함에 따라, 상기 제2 프레임 시간 내 상기 제1 터치 시구간과 상기 다른 터치 시구간은 타입이 변경되고,
    상기 제2 프레임 시간 내 타입이 변경된 상기 다른 터치 시구간 동안, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 펜 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되거나, 상기 터치 센싱 회로에서 출력된 터치 구동 신호가 적어도 하나의 터치 전극에 인가되는 터치 센싱 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 타입의 펜 신호는 주기적인 펄스 신호이고, 상기 제2 타입의 펜 신호는 비 주기적이고 정보가 표현된 펄스 신호인 터치 센싱 방법.
  21. 기판 상의 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 서브픽셀; 및
    상기 기판 상에 위치하되, 한 프레임 시간 동안, 비컨 신호, 정전압 신호 및 손가락 터치 감지를 위한 터치 구동 신호가 서로 다른 타이밍에 인가되는 터치전극을 포함하고,
    상기 정전압 신호가 인가되는 기간은,
    외부에서 상기 터치전극으로 인가되는 펜 신호에 근거하여 펜 위치 및 펜 정보를 감지하는 펜 위치 및 데이터 감지 기간과, 상기 펜 신호에 근거하여 펜 기울기를 감지하는 펜 기울기 감지 기간 중 하나 이상을 포함하는 펜 관련 기간을 포함하고,
    상기 정전압 신호가 인가되는 기간 중 상기 펜 관련 기간을 제외한 나머지 기간은, 기 설정된 최대 펜 페어링 개수에 도달할 때까지 새로운 펜을 검색하기 위한 펜 검색 기간으로 할당되는 터치 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 비컨 신호는 전압 레벨이 비 주기적으로 변하는 신호이고, 상기 터치 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호인 터치 표시 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    페어링 완료된 펜 개수가 증가하면, 상기 한 프레임 시간에서 상기 펜 관련 기간이 차지하는 시간적인 길이는 늘어나고, 상기 한 프레임 시간에서 상기 펜 검색 기간이 차지하는 시간적인 길이는 줄어드는 터치 표시 장치.
KR1020200166544A 2020-12-02 2020-12-02 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법 KR102613313B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200166544A KR102613313B1 (ko) 2020-12-02 2020-12-02 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법
CN202111006380.6A CN114578985B (zh) 2020-12-02 2021-08-30 触摸显示装置及触摸感测方法
US17/492,234 US11494027B2 (en) 2020-12-02 2021-10-01 Touch display device and touch sensing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200166544A KR102613313B1 (ko) 2020-12-02 2020-12-02 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220077525A KR20220077525A (ko) 2022-06-09
KR102613313B1 true KR102613313B1 (ko) 2023-12-12

Family

ID=81752581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200166544A KR102613313B1 (ko) 2020-12-02 2020-12-02 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11494027B2 (ko)
KR (1) KR102613313B1 (ko)
CN (1) CN114578985B (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018043203A1 (ja) 2016-09-01 2018-03-08 株式会社ワコム スタイラス及びセンサコントローラ
JP2020064618A (ja) 2015-03-02 2020-04-23 株式会社ワコム アクティブスタイラス及びその通信制御部
WO2020179158A1 (ja) 2019-03-01 2020-09-10 株式会社ワコム センサコントローラ及びペン

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160104976A (ko) * 2015-02-27 2016-09-06 삼성전자주식회사 터치 모듈, 이를 포함하는 전자 장치 및 이의 운용 방법
CN106445544A (zh) * 2016-10-08 2017-02-22 中国科学院微电子研究所 一种对可编程逻辑器件进行配置或更新的装置和方法
KR102314497B1 (ko) * 2016-10-25 2021-10-20 엘지디스플레이 주식회사 터치 표시 장치, 액티브 펜, 터치 시스템, 터치회로 및 펜 인식 방법
KR102324210B1 (ko) * 2017-06-30 2021-11-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 표시 장치, 펜, 터치 시스템, 터치 회로 및 펜 인식 방법
KR102552355B1 (ko) * 2017-12-12 2023-07-05 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
KR102644692B1 (ko) * 2018-12-20 2024-03-07 주식회사 엘엑스세미콘 고해상도 구현을 위한 터치센싱장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR102601347B1 (ko) * 2018-12-28 2023-11-13 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 터치센싱회로
TWI775085B (zh) * 2020-05-27 2022-08-21 禾瑞亞科技股份有限公司 觸控處理裝置及其方法、觸控筆及其處理方法和觸控系統

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020064618A (ja) 2015-03-02 2020-04-23 株式会社ワコム アクティブスタイラス及びその通信制御部
WO2018043203A1 (ja) 2016-09-01 2018-03-08 株式会社ワコム スタイラス及びセンサコントローラ
WO2020179158A1 (ja) 2019-03-01 2020-09-10 株式会社ワコム センサコントローラ及びペン

Also Published As

Publication number Publication date
CN114578985B (zh) 2023-09-26
US20220171514A1 (en) 2022-06-02
US11494027B2 (en) 2022-11-08
CN114578985A (zh) 2022-06-03
KR20220077525A (ko) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102553409B1 (ko) 터치표시장치, 터치센싱회로 및 구동방법
JP6823031B2 (ja) タッチ表示装置、タッチ表示パネル、及び駆動回路
KR102479079B1 (ko) 터치표시장치, 터치구동회로 및 터치구동방법
US11275464B2 (en) Touch display device and touch circuit for sensing an active pen touch and finger touch
KR102601347B1 (ko) 터치표시장치 및 터치센싱회로
EP3617853B1 (en) Touch display device
US20210200404A1 (en) Touch display device, touch circuit, and pen sensing method
KR102383831B1 (ko) 패널구동장치, 표시장치 및 집적회로
US10788929B2 (en) Touch display panel and touch display device
KR20150060279A (ko) 터치 및 제스쳐 센싱 시스템과 그 구동 방법
KR20190045766A (ko) 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법
KR102235497B1 (ko) 표시장치
KR102202869B1 (ko) 표시장치 및 그 구동방법
KR102613313B1 (ko) 터치 표시 장치 및 터치 센싱 방법
CN116266079A (zh) 触摸显示装置
KR102613327B1 (ko) 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러
US20220147185A1 (en) Touch Display Device, a Method of Driving Thereof, Touch Driving Circuit, and Touch Controller
KR102655484B1 (ko) 터치표시장치 및 그 구동방법
KR20230099152A (ko) 터치 표시 장치
KR20230103149A (ko) 터치 디스플레이 장치, 게이트 구동 회로 및 터치 구동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant