KR102623170B1

KR102623170B1 - 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법

Info

Publication number: KR102623170B1
Application number: KR1020190177011A
Authority: KR
Inventors: 이홍주
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2024-01-09
Also published as: US20210200375A1; KR20210084078A; US11281332B2; CN113050815A; CN113050815B

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법에 관한 것으로서, 차동 증폭기를 이용하지 않고, 싱글-엔디드 증폭기를 이용하여 차동 센싱을 가능하게 함으로써, 디스플레이 구동 중에 터치를 정확하게 센싱할 수 있을 뿐만 아니라, 차동 센싱을 위한 회로 부품 개수 및 회로 면적을 현저하게 줄여줄 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH DRIVING CIRCUIT, AND TOUCH SENSING METHOD}

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이러한 디스플레이 장치 중, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공하는 터치 디스플레이 장치가 있다.

이러한 터치 디스플레이 장치는 영상 표시 기능 및 터치 감지 기능을 모두 제공해야 하기 때문에, 프레임 시간 등의 구동 시간을 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간으로 분할하고, 디스플레이 구동 기간에서 디스플레이 구동을 수행하고, 디스플레이 구동 기간 이후에 진행되는 터치 구동 기간에서 터치 구동 및 터치 감지를 수행한다.

전술한 시분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동을 정해진 시간 내에서 시분할하여 진행하기 위해서는, 상당히 정교한 타이밍 제어가 필요하고 이를 위한 고가의 부품이 필요할 수 있다.

또한, 시분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시간 및 터치 구동 시간이 모두 부족할 수 있어, 영상 품질 및 터치 감도가 모두 저하되는 문제점이 있어 왔다. 특히, 터치 센싱 기능 적용으로 인해 고해상도의 영상 품질 제공에 어려움이 더욱 큰 실정이다.

시분할 구동 방식의 한계 때문에, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 경우, 디스플레이 구동에 의해 터치 구동이 영향을 받게 되어, 터치 센싱이 전혀 불가능하거나 센싱 정확도가 현저하게 떨어질 수 있다. 또한, 터치 구동에 의해 디스플레이 구동이 영향을 받게 되어 화상 품질이 심각하게 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하되, 정상적인 영상과 정상적인 터치 센싱을 제공할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행 시, 차동 센싱을 통해 디스플레이 구동의 영향 없이 터치를 정확하게 센싱할 수 있게 해주는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행 시, 차동 센싱을 수행하여 디스플레이 구동의 영향 없이 터치를 정확하게 센싱할 수 있고, 더 나아가, 차동 센싱을 위한 회로 부품 개수 및 회로 면적을 대폭 줄여줄 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인을 구동하기 위한 데이터 구동 회로와, 다수의 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 구동 회로와, 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는, 제1 터치 전극으로부터 제1 입력 전하를 입력받는 제1 터치 노드 단자와, 제1 입력 전하와 대응되는 제1 전달 전하가 유출되는 제1 유출 단자를 포함하는 제1 전류 컨베이어와, 제2 터치 전극으로부터 제2 입력 전하를 입력받는 제2 터치 노드 단자와, 제2 입력 전하와 대응되는 제2 전달 전하가 유입되는 제2 유입 단자를 포함하는 제2 전류 컨베이어를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는, 제1 유출 단자 및 제2 유입 단자가 전기적으로 공통 연결되고 제1 전달 전하와 제2 전달 전하의 차분 전하가 입력되는 센싱 입력 단자와, 기준 전압이 인가되는 기준 입력 단자와, 차분 전하에 대응되는 차분 출력 신호를 출력하는 증폭 출력 단자를 포함하는 싱글-엔디드 증폭기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 전달 전하는 제1 입력 전하와 제1 전류 컨베이어의 제1 출력 게인에 따라 정해지고, 제2 전달 전하는 제2 입력 전하와 제2 전류 컨베이어의 제2 출력 게인에 따라 정해질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 전류 컨베이어의 출력 노드 단자로서 선택된 제1 유출 단자를 통해 유출되는 제1 전달 전하에서 제2 전류 컨베이어의 출력 노드 단자로서 선택된 제2 유입 단자로 유입되는 제2 전달 전하만큼 전하가 줄어들 수 있다. 차분 전하는 제1 전달 전하에서 제2 전달 전하만큼 줄어든 전하로서, 제1 전달 전하 및 제2 전달 전하에 공통으로 포함되는 노이즈 전하가 제거된(상쇄된) 전하일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 전류 컨베이어는 구동 신호가 입력되는 제1 구동 단자를 포함하고, 제2 전류 컨베이어는 구동 신호가 입력되는 제2 구동 단자를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 전류 컨베이어에서, 제1 유출 단자와 제1 유입 단자 중에서 출력 노드 단자로서 선택된 제1 유출 단자를 통해, 제1 유출 전류와 대응되는 제1 전달 전하가 유출될 수 있다. 제2 전류 컨베이어에서, 제2 유입 단자와 제2 유출 단자 중에서 출력 노드 단자로서 선택된 제2 유입 단자로 제2 유입 전류와 대응되는 제2 전달 전하가 유입될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는, 센싱하고자 하는 터치 오브젝트의 종류에 따라 전압 레벨이 변동되는 신호 파형과 전압 레벨이 일정한 신호 파형 중 선택된 신호 파형을 갖는 구동 신호를 제1 구동 단자 및 제2 구동 단자로 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 기준 전압은 전압 레벨이 변동되는 신호 파형 또는 전압 레벨이 일정한 신호 파형을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 다수의 터치 전극은 매트릭스 형태로 배열되고, 다수의 터치 전극 각각이 차지하는 영역은 둘 이상의 서브픽셀이 차지하는 영역과 중첩될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극은 동일한 열 또는 동일한 행에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 동일하고, 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다를 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 다수의 터치 전극과 터치 구동 회로를 전기적으로 연결해주는 다수의 터치 라인이 디스플레이 패널에 배치되고, 다수의 터치 라인은 다수의 데이터 라인과 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는, 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 신호가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극으로 구동 신호를 인가할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 제1 전류 컨베이어, 제2 전류 컨베이어 및 싱글-엔디드 증폭기를 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 회로에서, 제1 전류 컨베이어는, 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극으로부터 제1 입력 전하를 입력받는 제1 터치 노드 단자와, 제1 입력 전하와 대응되는 제1 전달 전하가 유출되는 제1 유출 단자를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 회로에서, 제2 전류 컨베이어는, 다수의 터치 전극 중 다른 제2 터치 전극으로부터 제2 입력 전하를 입력받는 제2 터치 노드 단자와, 제2 입력 전하와 대응되는 제2 전달 전하가 유입되는 제2 유입 단자를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 회로에서, 포함하는 싱글-엔디드 증폭기는, 제1 유출 단자 및 제2 유입 단자가 전기적으로 공통 연결되고 제1 전달 전하와 제2 전달 전하의 차분 전하가 입력되는 센싱 입력 단자와, 기준 전압이 인가되는 기준 입력 단자와, 차분 전하에 대응되는 차분 출력 신호를 출력하는 증폭 출력 단자를 포함할 수 있다.

차분 전하는 제1 전달 전하 및 제2 전달 전하에 공통으로 포함되는 노이즈 전하가 상쇄된 전하일 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인 및 게이트 라인으로 데이터 신호 및 게이트 신호를 출력하고, 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극으로 구동 신호를 인가하는 단계와, 데이터 신호와 구동 신호에 응답하여 영상을 표시하는 동안, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 차동 센싱하여 터치를 센싱하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

터치를 센싱하는 단계에서, 제1 터치 전극으로부터 입력되는 제1 입력 전하의 흐름과 제2 터치 전극으로부터 입력되는 제2 입력 전하의 흐름이 반대 방향이 되도록 제어하고, 제1 입력 전하와 흐름 방향이 제어된 제2 입력 전하에 근거하여 노이즈 전하를 제거하여 차동 센싱 값을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하되, 정상적인 영상과 정상적인 터치 센싱을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행 시, 차동 센싱을 통해 디스플레이 구동의 영향 없이 터치를 정확하게 센싱할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행 시, 차동 센싱을 수행하여 디스플레이 구동의 영향 없이 터치를 정확하게 센싱할 수 있고, 더 나아가, 차동 증폭기를 이용하지 않고, 싱글-엔디드 증폭기를 이용하여 차동 센싱을 가능하게 해줌으로써, 차동 센싱을 위한 회로 부품 개수 및 회로 면적을 대폭 줄여줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널과 구동 회로들을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서 1개의 터치 전극 영역 내 서브픽셀들의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 차동 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 차동 센싱 시 터치 전극 열에 발생하는 노이즈가 차동 증폭기에 입력되는 상황을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글-엔디드 증폭기를 이용하는 차동 센싱 회로를 나타낸 다이어그램이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 전류 컨베이어를 간략하게 나타낸 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 전류 컨베이어에 대한 블록 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 차동 센싱 시, 센싱 터치 전극과 대응되는 전류 컨베이어의 상세 회로이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 차동 센싱 시, 기준 터치 전극과 대응되는 전류 컨베이어의 상세 회로이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 5개의 터치 전극에 대하여 도 10의 차동 센싱 회로를 나타낸 다이어그램이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글-엔디드 증폭기를 이용하여 차동 센싱을 수행하여 얻은 센싱 결과와, 싱글-엔디드 증폭기를 이용하여 싱글 센싱을 수행하여 얻은 센싱 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 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.

이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)과 구동 회로들을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서 1개의 터치 전극(TE) 영역 내 서브픽셀(SP)들의 배치 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 영상을 표시하는 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 사용자의 터치를 센싱하는 터치 센싱 기능과, 터치 센싱 결과를 이용하여 사용자의 터치에 따른 입력 처리를 수행하는 터치 입력 기능을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 기능을 제공하기 위하여, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)이 배치될 수 있으며, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(DISP)과, 디스플레이 패널(DISP)을 구동하기 위한 구동 회로들을 포함할 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)에서, 다수의 데이터 라인(DL)은 행 방향(또는 열 방향)으로 배치되고, 다수의 게이트 라인(GL)은 열 방향(또는 행 방향)으로 배치될 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)에는, 터치 센서로서 역할을 하는 공통 전압다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)에 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.

예를 들어, 다수의 터치 전극(TE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

다수의 터치 전극(TE) 각각은 다양한 형태로 될 수 있다. 예를 들어, 1개의 터치 전극(TE)은 개구부가 없는 판 형상의 전극이거나, 개구부들이 있는 메쉬 형태의 전극일 수 있고, 여러 군데가 꺾여 있는 형태의 전극일 수 도 있다.

터치 전극(TE)이 판 형상의 전극인 경우, 투명 전극일 수 있다. 터치 전극(TE)이 메쉬 형태의 전극이거나 꺾어진 형태의 전극인 경우, 불투명 전극일 수도 있다.

예를 들어, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다.

예를 들어, 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 데이터 라인(DL)과 평행하게 배치될 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동 회로들은, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(GDC)와, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하는 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있으며, 다수의 터치 전극(TE)을 구동하기 위한 터치 구동 회로(TDC)를 더 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 터치 센싱을 위하여, 다수의 터치 라인(TL) 중 하나 이상을 통해 하나 이상의 터치 전극(TE)으로 구동 신호(TDS)를 공급할 수 있다.

다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극들일 수도 있다.

또는, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센서 역할을 하는 전극이기도 하고, 디스플레이 구동 시에도 이용되는 디스플레이 구동 전극의 역할을 할 수도 있다. 이러한 경우, 일 예로, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 시 필요한 공통 전압(VCOM)이 인가되는 공통 전극의 역할을 할 수도 있다. 이에 따라, 터치 센싱을 위해 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)는 디스플레이 구동 시 필요한 공통 전압(VCOM)이기도 하다. 아래에서는, 다수의 터치 전극(TE)이 공통 전극 역할을 하고, 구동 신호(TDS)가 공통 전압(VCOM)의 역할을 하는 것을 예로 들어 설명한다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)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)를 제어한다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)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 디지털 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 게이트 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 게이트 구동 회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신한 영상 데이터 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하여 이에 대응되는 데이터 신호(VDATA)를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있으며, 타이밍 컨트롤러와 다른 제어장치일 수도 있다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 집적회로로 구현될 수 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호(VDATA)을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동 회로(DDC)는 '소스 드라이버'라고도 한다.

이러한 데이터 구동 회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털-아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼회로(Output Buffer Circuit) 등을 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그-디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이 패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이 패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 디스플레이 패널(DISP)에 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호(VGATE, 스캔 전압, 스캔 신호, 또는 게이트 전압이라고도 함)를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동 회로(GDC)는 '스캔 드라이버'라고도 한다.

여기서, 게이트 신호(VGATE)는 해당 게이트 라인(GL)을 닫히게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)을 열리게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.

보다 구체적으로, 게이트 신호(VGATE)는 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-오프 시키게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-온 시키게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.

트랜지스터가 N형인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)일 수 있다. 트랜지스터가 P형인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)이고, 온-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)일 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)인 것으로 예로 든다.

이러한 게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이 패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이 패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 디스플레이 패널(DISP)과 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수도 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치 등의 다양한 타입의 표시장치일 수 있다. 본 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)도 액정디스플레이 패널, 유기발광디스플레이 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)에 배치된 각 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 회로소자(예: 트랜지스터, 캐패시터 등)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(DISP)이 액정디스플레이 패널인 경우, 각 서브픽셀(SP)에는 픽셀 전극(PXL)이 배치되고, 픽셀 전극(PXL)과 데이터 라인(DL) 사이에 트랜지스터(TR)가 전기적으로 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트노드에 공급되는 게이트 신호(VGATE)에 의해 턴-온 될 수 있으며, 턴-온 시, 데이터 라인(DL)을 통해 소스노드(또는 드레인노드)에 공급된 데이터 신호(VDATA)를 드레인노드(또는 소스노드)로 출력하여, 드레인노드(또는 소스노드)에 전기적으로 연결된 픽셀 전극(PXL)으로 데이터 신호(VDATA)를 인가해줄 수 있다. 데이터 신호(VDATA)가 인가된 픽셀 전극(PXL)과 공통 전압(VCOM)에 해당한 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE) 사이에는 전계가 형성되고, 픽셀 전극(PXL)과 터치 전극(TE) 사이에 캐패시턴스가 형성될 수 있다. 이때, 터치 전극(TE)은 공통 전극 역할을 한다.

각 서브픽셀(SP)의 구조는 패널 타입, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

한편, 위에서 언급한 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 시 데이터 신호(VDATA)와 전계를 형성하는 공통 전압(VCOM)의 역할을 하는 구동 신호(TDS)가 인가되는 디스플레이 구동 전극이면서, 터치 센싱을 위한 터치 전극이기도 한다.

따라서, 터치 전극(TE)에는 인가되는 구동 신호(TDS)는 디스플레이 구동을 위한 신호이고, 또한 터치 구동을 위한 신호이기도 하다. 따라서, 아래에서는, 구동 신호(TDS)는 공통 전압(VCOM)이라고도 한다.

다시 말해, 도 2 및 도 3을 참조하면, 구동 신호(TDS)는 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀(SP) 각각으로 공급되는 데이터 신호(VDATA)와 캐패시턴스(Cst)를 형성하고, 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀(SP) 각각으로 공급되는 데이터 신호(VDATA)와 캐패시턴스(Cst)를 형성하기 위한 디스플레이 공통 전압의 역할을 한다.

또한, 구동 신호(TDS)는 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 차동 센싱 하여 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하기 위해 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 구동하기 위한 터치 구동 신호의 역할도 할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)은 동일한 열 또는 동일한 행에 배치될 수 있다.

제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 제2 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되지 않는다.

다수의 터치 라인(TL)은, 제1 터치 전극(TE1)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 터치 라인(TL1)과, 제2 터치 전극(TE2)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결하기 위한 제2 터치 라인(TL2)을 포함할 수 있는데, 제1 터치 라인(TL1)은 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되되 디스플레이 패널(DISP) 내에서 제2 터치 전극(TL2)과 절연될 수 있다. 경우에 따라서, 제1 터치 라인(TL1)과 제2 터치 전극(TL2)은 터치 구동 회로(TDC) 내에서는 전기적으로 연결될 수도 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)을 구동하여 센싱하는 터치 구동 회로(TDC)와, 터치 구동 회로(TDC)가 디스플레이 패널(DISP)을 센싱한 결과를 이용하여 터치를 센싱하는 터치 컨트롤러(TCTR) 등을 포함할 수 있다.

다수의 터치 전극(TE)은 사용자의 포인트에 의해 화면 상에 접촉하거나 근접한 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 센서에 해당한다. 여기서, 사용자의 포인터는 손가락(Finger) 또는 펜(Pen) 등일 수 있다.

펜은 신호 송수신 기능이 없는 수동 펜(Passive Pen) 또는 신호 송수신 기능이 있는 액티브 펜(Active Pen)일 수도 있다. 터치 구동 회로(TDC)는 디스플레이 패널(DISP)로 터치구동신호를 공급하고, 디스플레이 패널(DISP)을 센싱할 수 있다. 터치 컨트롤러(TCTR)는 터치 구동 회로(TDC)가 디스플레이 패널(DISP)을 센싱한 결과를 이용하여 터치를 센싱할 수 있다. 여기서, 터치를 센싱 한다는 것은 터치유무 및/또는 터치좌표를 결정한다는 것을 의미할 수 있다.

터치 컨트롤러(TCTR)는, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit), 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR) 및 터치 컨트롤러(TCTR)은 별도로 구현될 수도 있고 통합되어 구현될 수도 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 전극(TE)의 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하거나, 터치 전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 전압 레벨이 변동되는 신호 형태(신호 파형)의 구동 신호(TDS)를 공급하고, 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 신호를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE) 중 구동 전극 역할을 하는 터치 전극(TE)으로 구동 신호(TDS)를 공급하고, 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱 전극 역할을 하는 터치 전극(TE)으로부터 신호를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 셀프-캐패시턴스 (Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하는 경우를 가정한다. 디스플레이 패널(DISP)도 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 것을 가정한다.

터치 구동 회로(TDC)에서 출력되는 구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 일정한 신호 파형을 갖는 신호일 수도 있고, 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 신호일 수도 있다.

구동 신호(TDS)가 전압 레벨이 변동되는 신호인 경우, 구동 신호(TDS)는 소정의 주파수와 진폭 등을 가질 수 있다. 구동 신호(TDS)는, 일 예로, 구동 신호(TDS)는, 일 예로, 정현파 형태, 삼각파 형태, 또는 구형파 형태 등 다양한 신호파형일 수 있다.

한편, 데이터 구동 회로(DDC)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital-to-Analog Converter)를 통해 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 전압 형태의 데이터 신호(VDATA)로 변환할 수 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는 디지털-아날로그 변환 시 다수의 감마기준전압(GRV)을 토대로 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 전압 형태의 데이터 신호(VDATA)로 변환할 수 있다.

다수의 감마기준전압(GRV)은 감마 회로(GAM)에서 공급된다. 감마 회로(GAM)는 데이터 구동 회로(DDC)의 외부 또는 내부에 존재할 수 있다.

한편, 디스플레이 패널(DISP)에는 그라운드 전압(GND)이 인가될 수 있다. 이러한 그라운드 전압(GND)은 DC 전압일 수도 있고 전압 레벨이 변하는 AC 전압일 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 시분할된 구간에서 별도로 진행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 시분할 구동이라고 한다.

디스플레이 구동 기간 동안에는, 다수의 터치 전극(TE)에는 전압 레벨이 일정한 DC 전압 형태의 구동 신호(TDS)가 인가된다. 이때, 구동 신호(TDS)는 디스플레이 구동을 위한 공통 전압 역할을 할 수 있다. 다수의 게이트 라인(GL)에는 턴-오프 레벨 전압(VGL)의 상태를 갖다가 스캐닝 타이밍에서 턴-온 레벨 전압(VGH)을 갖는 게이트 신호(VGATE1, VGATE2)가 순차적으로 인가될 수 있다. 다수의 데이터 라인(DL)에는 해당 데이터 신호(VDATA)가 인가될 수 있다.

디스플레이 구동 기간 이후 터치 구동 기간 동안에는, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부에는 시간에 따라 전압 레벨이 변하는 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다. 이때, 구동 신호(TDS)는 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호 역할을 할 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 다른 터치 전극(TE) 사이의 기생 캐패시턴스(Ccc)를 방지하기 위하여, 터치 디스플레이 장치는 터치 전극들(TE)에 대한 로드 프리 구동(Load Free Driving)을 수행할 수 있다.

터치 전극들(TE)에 대한 로드 프리 구동의 수행에 따라, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부에는 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 신호가 인가될 수 있다.

또한, 터치 구동 기간 동안, 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cdc)를 방지하기 위하여, 터치 디스플레이 장치는 데이터 라인들(DL)에 대한 로드 프리 구동(Load Free Driving)을 수행할 수 있다.

데이터 라인들(DL)에 대한 로드 프리 구동의 수행에 따라, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부로 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 데이터 신호(VDATA)가 인가될 수 있다.

또한, 터치 구동 기간 동안, 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cgc)를 방지하기 위하여, 터치 디스플레이 장치는 게이트 라인들(GL)에 대한 로드 프리 구동(Load Free Driving)을 수행할 수 있다.

게이트 라인들(GL)에 대한 로드 프리 구동의 수행에 따라, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부로 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 게이트 신호(VGATE)가 인가될 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 구동 신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 신호들을 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치 전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 인가하는 것을 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)이라고 하며, 이러한 로드 프리 구동(LFD)은 불필요한 기생 캐패시턴스(Ccc, Cgc, Cdc)를 방지해주어, 기생 캐패시턴스에 의한 터치 감도 저하를 방지할 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치 전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 인가되는 신호들은, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

또한, 터치 구동 기간 동안, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치 전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 인가되는 신호들은, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(TDS)와 진폭(△V)이 대응될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 동시 구동이라고 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 다수의 데이터 라인(DL)으로 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE)으로 소정의 진폭(△V)으로 스윙 하는 구동 신호(TDS)를 공급할 수 있다.

여기서, 구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 스윙 되는(변하는) 신호일 수 있다. 구동 신호(TDS)는 변조 신호, AC 신호, 또는 펄스 신호 등이라고도 한다.

도 5를 참조하면, 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 짧을 수 있다.

이 경우, 다수의 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)의 하이 레벨 전압 기간 또는 다수의 게이트 라인(GL) 중 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호(VGATE)의 하이 레벨 전압 기간 동안, 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

다시 말해, 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(VDATA)는 영상 표시를 위한 원래의 신호 부분과 구동 신호(TDS)가 더해진 형태를 갖는다. 따라서, 데이터 신호(VDATA)에는 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.

도 6을 참조하면, 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 길 수 있다.

이 경우, 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간 동안, 다수의 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)의 전압 레벨이 1차례 이상 변하거나, 다수의 게이트 라인(GL) 중 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호(VGATE)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 동시 구동 시, 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(VDATA)는 영상 표시를 위한 원래의 신호 부분과 구동 신호(TDS)가 더해진 형태를 갖는다. 따라서, 데이터 신호(VDATA)에는 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 동시 구동 시, 게이트 라인(GL)에 인가되는 게이트 신호(VGATE)는 게이트 구동을 위한 원래의 신호 부분과 구동 신호(TDS)가 더해진 형태를 갖는다. 따라서, 게이트 신호(VGATE)에는 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.

전술한 바와 같이, 데이터 신호(VDATA)가 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가짐으로써, 데이터 신호(VDATA)에서 구동 신호(TDS)에 해당하는 부분을 제거하면, 시분할 구동 시 디스플레이 구동 기간의 데이터 신호(VDATA)와 동일한 상태가 된다.

마찬가지로, 게이트 신호(VGATE)가 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가짐으로써, 게이트 신호(VGATE)에서 구동 신호(TDS)에 해당하는 부분을 제거하면, 시분할 구동 시 디스플레이 구동 기간의 게이트 신호(VGATE)와 동일한 상태가 된다.

데이터 신호(VDATA)가 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가지고, 게이트 신호(VGATE)가 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가지는 것은, 구동 신호(TDS)를 기준으로 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)가 변조되었다고 한다.

전술한 바와 같이, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)의 신호 파형을 변화(변조)시켜줌으로써, 동시 구동 시, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되더라도, 터치 구동에 의해 디스플레이 구동이 영향을 받지 않도록 해줄 수 있다.

또한, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)의 신호 파형을 변화시켜주는 것은, 불필요한 기생 캐패시턴스(Ccc, Cgc, Cdc)를 방지하여 터치 감도를 향상시키는 일종의 로드 프리 구동에 해당한다.

예를 들어, 동시 구동은 감마 변조 기법 또는 그라운드 변조 기법을 통해 수행될 수 있다.

감마 변조 기법의 경우, 데이터 구동 회로(DDC)가 디지털 아날로그 변환 시 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(△V) 등이 대응되는 감마기준전압(GRW)을 사용하여 디지털-아날로그 변환 처리를 수행함으로써, 데이터 신호(VDATA)를 변화시켜줄 수 있다.

또한, 게이트 신호(VGATE)를 생성하는데 필요한 턴-오프 레벨 전압(VGL)과 턴-온 레벨 전압(VGH) 각각을 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(△V)이 대응되도록 변화시켜줌으로써, 전술한 게이트 신호(VGATE)를 생성할 수 있다.

그라운드 변조 기법의 경우, 디스플레이 패널(DISP)에 인가되는 그라운드 전압(GND)이, 전압 레벨이 변하는 신호이고, 구동 신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응되도록 해줌으로써, 디스플레이 패널(DISP)에 인가되는 모든 종류의 신호들을 그라운드 전압(GND)을 기준으로 스윙 시켜주는 방식이다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 동시 구동을 진행하다가, 어떠한 타이밍에서는 시분할 구동을 진행할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글 센싱 회로를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동 회로(TDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)와, 다수의 센싱 유닛(SU)과, 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)와, 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.

제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 다수의 터치 전극(TE) 중에서 다수의 센싱 유닛(SU)의 개수에 해당하는 터치 전극(TE)을 센싱 전극으로 선택한다.

다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 싱글-엔디드 증폭기(SAMP: Single-Ended Amplifier), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Circuit, SHA) 등 포함할 수 있다.

싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 비반전 입력단으로 입력된 구동 신호(TDS)를 반전 입력단으로 통해 터치 전극(TE)으로 공급할 수 있다.

또한, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 반전 입력단을 통해 터치 전극(TE)으로부터 신호를 전하 형태로 수신하여 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전하고, 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전된 전하에 따른 전압을 출력한다.

적분기(INTG)는 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 출력 전압을 적분하여 적분값을 출력한다. 적분기(INTG)는 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)와 마찬가지로 연산 증폭기와 피드백 캐패시터 등을 구성될 수 있다.

샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 적분기(INTG)의 출력 적분값을 저장했다가 출력할 수 있다.

제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 다수의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 선택된 센싱 유닛(SU)의 최종 출력값을 아날로그-디지털 컨버터(ADC)로 출력한다.

아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 입력된 값을 디지털 값에 해당하는 센싱값으로 변환한다.

터치 구동 회로(TDC)는 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 변환된 센싱값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(TCTR)로 제공한다.

터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 검출할 수 있다.

한편, 시분할 구동 시, 터치 구동 기간 동안, 로드 프리 구동을 통해, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 다른 터치 전극(TE) 사이의 기생 캐패시턴스(Ccc)와, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cdc)를 방지하기 위하여, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cgc)를 방지해줄 수 있다.

또한, 동시 구동 시, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)가 구동 신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가지게 되어, 로드 프리 구동과 동일해진다. 이에 따라, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 다른 터치 전극(TE) 사이의 기생 캐패시턴스(Ccc)와, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cdc)를 방지하기 위하여, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cgc)를 방지해줄 수 있다.

한편, 도 7을 참조한 터치 구동 회로(TDC)에서, 다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 한 시점에 1개의 터치 전극(TE)을 센싱한다. 이를 싱글 센싱 방식이라고 한다. 이러한 싱글 센싱 방식은 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하는 센싱 방식이다.

한편, 전술한 시분할 구동에 따르면, 디스플레이 구동 시간 또는 터치 구동 시간이 부족해질 수 있다. 특히, 이는 고해상도의 대면적의 디스플레이 패널(DISP)의 경우에 더욱 심해질 수 있다.

이에 비해, 동시 구동의 경우, 시분할 구동의 단점이 극복될 수 있다.

하지만, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하는 싱글 센싱 방식으로 동시 구동을 진행하는 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행해야 하기 때문에, 신호 제어를 정밀하게 해야 하는 어려움이 있을 수 있다. 터치 구동보다 디스플레이 구동이 더 빠른 속도로 진행되는 경우(예: 도 6과 같이, 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)이 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)보다 짧은 경우)에는 터치 센싱 데이터의 노이즈가 심해질 수 있는 단점이 있다.

이에 따라, 동시 구동 시의 단점을 극복하기 위해, 2개의 터치 전극(TE)을 동시에 차동 센싱하는 차동 센싱 방식으로 동시 구동을 진행할 수 있다. 차동 센싱 방식은 통상적으로 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)가 아니라 차동 증폭기(Differential Amplifier)를 이용할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 차동 센싱 회로를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 차동 센싱 시 터치 전극 열에 발생하는 노이즈가 차동 증폭기(DAMP: Differential Amplifier)에 입력되는 상황을 나타낸 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 차동 센싱 방식의 경우, 터치 구동 회로(TDC)에서, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 다수의 센싱 유닛(SU) 각각이 차동 센싱할 대상이 되는 2개의 터치 전극(TE)을 선택할 수 있다.

다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 다수의 센싱 유닛(SU) 각각이 차동 센싱할 대상이 되는 2개의 터치 전극(TE)을 선택할 수 있다.

다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에서 선택된 2개의 터치 전극(TE)을 차동 센싱한다.

이를 위해, 다수의 센싱 유닛(SU) 각각은 차동 증폭기(DAMP)를 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 차동 증폭기(DAMP)는 제1 입력단(di1) 및 제2 입력단(di2)을 통해 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2) 각각으로부터 제1 입력 신호(VIM1) 및 제1 입력 신호(VIM1)를 수신하여, 제1 입력 신호(VIM1) 및 제2 입력 신호(VIM2)를 차동 증폭하여 제1 출력단(do1) 및 제2 출력 신호(do2)을 통해 제1 출력 신호(VOP) 및 제2 출력 신호(VOM)를 출력할 수 있다.

차동 증폭기(DAMP)는 차동 증폭을 수행하여 제1 입력 신호(VIM1) 및 제2 입력 신호(VIM2) 간의 차이와 비례하는 차이를 갖는 제1 출력 신호(VOP) 및 제2 출력 신호(VOM)를 출력한다.

차동 증폭기(DAMP)에서, 제1 입력단(di1)과 제1 출력단(do1) 사이에는 제1 캐패시터(Ca)가 연결되고, 제2 입력단(di2)과 제2 출력단(do2) 사이에는 제2 캐패시터(Cb)가 연결될 수 있다.

동시 구동을 수행하는 경우, 구동 신호(TDS)를 기준으로 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)가 변조되면, 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 의해 기생 캐패시턴스(Cdc, Cgc)에 의한 영향이 상쇄되어 터치를 판별하는데 있어서 수월해질 수 있다.

하지만, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE) 등의 디스플레이 신호 자체는 상쇄되지 못하여 터치를 판별하는데 있어서 노이즈로 작용하게 된다. 특히, 데이터 신호(VDATA)는 영상에 따라 변화가 심한 값이기 때문에 예측이 불가능한 랜덤 노이즈에 가까운 특성을 갖는다. 따라서, 동시 구동 시, 데이터 라인(DL)에 의한 노이즈 영향을 줄이기 위해, 전술한 차동 센싱 방식이 싱글 센싱 방식에 비해 유리할 수 있다.

데이터 라인(DL)에서의 데이터 신호(VDATA)의 전압 변동에 의한 노이즈 영향을 상쇄시키기 위해서는, 도 9와 같이, 동일한 데이터 라인들(DL)과 중첩되는 2개의 터치 전극(TE, TE2)을 차동 센싱을 해야 한다.

중첩되는 2개의 터치 전극(TE, TE2)을 차동 센싱하는 중에, 데이터 신호(VDATA)의 전압 변동이 발생하면, 데이터 라인들(DL)과 2개의 터치 전극(TE1, TE2) 간의 기생 캐패시턴스(Cdc)를 통해 전하 변화가 생기게 된다. 이를 노이즈 전하(Qn)라고 한다. 다시 말해, 노이즈 전하(Qn)는 구동 신호(TDS)와 데이터 신호(VDATA)의 차이가 나는 부분에서 발생할 수 있다.

제1 터치 전극(TE1)과 중첩되어 지나가는 데이터 라인들(DL)과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되어 지나가는 데이터 라인들(DL)은 동일하기 때문에, 차동 증폭기(DAMP)의 제1 및 제2 입력단(di1, di2)에서 발생하는 노이즈 전하(Qn)는 동일하다.

따라서, 차동 증폭기(DAMP)의 제1 입력단(di1)에 입력되는 제1 입력 신호(VIM1)는 제1 터치 전극(TE1)에서 발생한 터치 전하(Qt1)와 데이터 라인들(DL)에 의해 발생한 노이즈 전하(Qn)가 합쳐진 전하(Qt1+Qn)에 대응되는 신호이다. 차동 증폭기(DAMP)의 제2 입력단(di2)에 입력되는 제2 입력 신호(VIM2)는 제2 터치 전극(TE2)에서 발생한 터치 전하(Qt2)와 데이터 라인들(DL)에 의해 발생한 노이즈 전하(Qn) 가 합쳐진 전하(Qt2+Qn)에 대응되는 신호이다.

이처럼, 노이즈 전하(Qn)로 인하여, 차동 증폭기(DAMP)의 제1 및 제2 입력단(di1, di2)에서 전압 변화가 발생하게 되고, 이로 인해, 데이터 라인들(DL)과 대응되는 서브픽셀들(SP)에 정확한 데이터 신호(VDATA)이 충전되지 못하게 되어, 화상 품질 저하가 발생할 수 있다.

따라서, 차동 증폭기(DAMP)를 이용하는 차동 센싱 방식의 경우, 차동 증폭기(DAMP)의 앞 단에 구동 신호(TDS)의 전압 안정화를 별도로 회로가 필요할 수 있다. 또한, 차동 증폭기(DAMP)를 이용하는 차동 센싱 방식의 경우, 차동 증폭기(DAMP)는 2개의 피드백 캐패시터(Ca, Cb)가 필요하게 되어, 회로 면적이 커지는 단점이 있을 수 있다. 또한, 차동 증폭기(DAMP)를 이용하는 차동 센싱 방식의 경우, 적분기(INTG) 또한 2개의 피드백 캐패시터를 포함할 수 있으며, 이로 인해 회로 면적이 더욱더 커질 수 있다. 이에, 본 발명의 실시예들은 차동 센싱을 위한 새로운 회로 구조를 제안한다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하는 차동 센싱 회로를 나타낸 다이어그램이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 도 8 및 도 9와 같이 차동 증폭기(DAMP)를 이용하여 2개의 터치 전극(센싱 터치 전극, 기준 터치 전극)을 차동 센싱 하는 것이 아니라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 실제적으로 센싱 하고자 하는 센싱 터치 전극인 제1 터치 전극(TE[1])과 기준이 되는 기준 터치 전극인 제2 터치 전극(TE[2])을 차동 센싱 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 센싱 터치 전극에 해당하는 제1 터치 전극(TE[1])으로부터 유입되는 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])와 기준 터치 전극에 해당하는 제2 터치 전극(TE[2])으로부터 유입되는 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])의 흐름 방향이 반대가 되도록, 전류 방향을 제어하는 전류 컨베이어 회로(CCC: Current Conveyor Circuit)을 포함할 수 있다.

싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는, 전류 컨베이어 회로(CCC)에서 흐름 방향이 제어되어 출력되는 전하들(A×(Qn+Qt[1]), A×(Qn+Qt[2]))이 한 곳으로 모인 전하(A×(Qt[1]-Qt[2]))를 입력 받아, 이에 대응되는 출력 신호(VOUT)를 출력할 수 있다.

여기서, 전류 컨베이어 회로(CCC)에서 흐름 방향이 제어되어 출력되는 전하들(A×(Qn+Qt[1]), A×(Qn+Qt[2]))이 한 곳으로 모여 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)로 입력되는 전하(A×(Qt[1]-Qt[2]))는, 전류 컨베이어 회로(CCC)에서 흐름 방향이 제어되어 출력되는 전하들(A×(Qn+Qt[1]), A×(Qn+Qt[2]))의 차분 신호(A×(Qn+Qt[1])-A×(Qn+Qt[2]))이다. 그리고, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 출력 신호(VOUT)는 차분 신호(A×(Qn+Qt[1])-A×(Qn+Qt[2])=A×(Qt[1]-Qt[2]))에 대응되는 차분 출력 신호이다.

아래에서 더욱 상세하게 다시 설명한다.

도 10을 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)의 전류 컨베이어 회로(CCC)는, 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱 터치 전극에 해당하는 제1 터치 전극(TE[1])과 연결되는 제1 전류 컨베이어(CC #1)와, 다수의 터치 전극(TE) 중 기준 터치 전극에 해당하는 제2 터치 전극(TE[2])과 연결되는 제2 전류 컨베이어(CC #2)를 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)는, 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱 터치 전극에 해당하는 제1 터치 전극(TE[1])으로부터 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])를 입력받는 제1 터치 노드 단자(Nx[1])와, 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])와 대응되는 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))가 유출되는 제1 유출 단자를 제1 출력 노드 단자(Nz[1])로서 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 제2 전류 컨베이어(CC #2)는, 다수의 터치 전극(TE) 중 기준 터치 전극에 해당하는 제2 터치 전극(TE[2])으로부터 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])를 입력받는 제2 터치 노드 단자(Nx[2])와, 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])와 대응되는 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))가 유입되는 제2 유입 단자를 제2 출력 노드 단자(Nz[2])로서 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는, 제1 전류 컨베이어(CC #1) 및 제2 전류 컨베이어(CC #2)가 공통으로 연결되는 센싱 입력 단자(IN_DS)와, 기준 전압(VREF)이 인가되는 기준 입력 단자(IN_REF)와, 출력 신호(VOUT)를 출력하는 증폭 출력 단자(OUT_SEN) 등을 포함할 수 있다.

싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 센싱 입력 단자(IN_DS)는, 제1 전류 컨베이어(CC #1)의 제1 유출 단자(도 13의 OUTP)와 제1 유입 단자(도 13의 OUTM) 중 제1 출력 노드 단자(Nz[1])로서 선택된 제1 유출 단자(도 13의 OUTP)와, 제2 전류 컨베이어(CC #2)의 제2 유출 단자(도 14의 OUTP)와 제2 유입 단자(도 14의 OUTM) 중 제2 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 제2 유입 단자(도 14의 OUTM)가 전기적으로 공통 연결될 수 있다.

싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 증폭 출력 단자(OUT_SEN)는, 센싱 입력 단자(IN_DS)에 입력된 신호에 대응되는 차분 출력 신호(VOUT)를 출력할 수 있다. 여기서, 센싱 입력 단자(IN_DS)에 입력된 신호는, 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))와 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))의 차분 전하(A×(Qt[1]-Qt[2]))이다.

전술한 바와 같이, 전류 컨베이어 회로(CCC)를 통해 전류 흐름 방향의 제어를 통해 차분 신호(A×(Qt[1]-Qt[2]))를 만들어 내고, 이에 대응되는 차분 출력 신호(VOUT)을 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)에서 출력할 수 있기 때문에, 차동 증폭기(DAMP)를 이용하지 않더라도, 차동 증폭기(DAMP)를 이용한 차동 센싱 효과를 동일하게 얻을 수 있다.

도 10을 참조하면, 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하는 차동 센싱 회로는, 차동 증폭기(DAMP)가 갖는 2개의 피드백 캐패시터(Ca, Cb)를 사용하지 않고, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 1개의 피드백 캐패시터(Cfb)를 사용한다. 터치 구동 회로(TDC)에 해당하는 회로 면적의 상당 부분을 차지할 수 있는 캐패시터의 개수 저감으로 인해 회로 면적을 크게 줄일 수 있다.

발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하는 차동 센싱 회로의 경우, 전류 컨베이어 회로(CCC)가 추가된다. 하지만, 캐패시터 개수 저감에 따른 회로 면적 감소분은 전류 컨베이어 회로(CCC)에 의한 회로 면적 증가분보다 휠씬 크다.

또한, 차동 증폭기(DAMP)의 출력 단과 연결되는 적분기(INTG)는 2개의 피드백 캐패시터를 가져야 한다. 하지만, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)로 인해, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 차분 출력 신호(VOUT)를 적분하는 적분기(INTG) 또한, 1개의 피드백 캐패시터만을 가져도 된다. 터치 구동 회로(TDC)에서 캐패시터의 개수를 더욱더 줄일 수 있어서 회로 면적을 더욱 많이 줄일 수 있다.

제1 전류 컨베이어(CC #1)는 고유한 제1 출력 게인(A)을 갖고, 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 고유한 제2 출력 게인(A)을 가질 수 있다. 제1 출력 게인(A)과 제2 출력 게인(A) 각각은 0이 아닌 실수일 수 있다. 제1 출력 게인(A) 및 제2 출력 게인(A)은 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 제1 전류 컨베이어(CC #1) 및 제2 전류 컨베이어(CC #2) 각각의 출력 전하 흐름 방향이 반대인 점을 고려할 때, 제1 출력 게인(A) 및 제2 출력 게인(A)의 부호를 반대로 볼 수도 있다.

따라서, 제1 전류 컨베이어(CC #1)의 출력에 해당하는 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))는 제1 전류 컨베이어(CC #1)의 입력에 해당하는 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])와 제1 전류 컨베이어(CC #1)의 제1 출력 게인(A)에 따라 정해질 수 있다.

제2 전류 컨베이어(CC #2)의 출력에 해당하는 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))는 제2 전류 컨베이어(CC #2)의 입력에 해당하는 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])와 제2 전류 컨베이어(CC #2)의 제2 출력 게인(A)에 따라 정해질 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)의 제1 유출 단자(도 13의 OUTP)와 제1 유입 단자(도 13의 OUTM) 중 제1 출력 노드 단자(Nz[1])로서 선택된 제1 유출 단자(도 13의 OUTP)를 통해 유출되는 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))에서, 제2 전류 컨베이어(CC #2)의 제2 유출 단자(도 14의 OUTP)와 제2 유입 단자(도 14의 OUTM) 중 제2 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 제2 유입 단자(도 14의 OUTM)로 유입되는 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))만큼 전하가 줄어든다.

도 10을 참조하면, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 센싱 입력 단자(IN_DS)로 입력되는 차분 전하(A×(Qt[1]-Qt[2]))는, 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))에서 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))만큼 줄어든 전하이다.

도 10을 참조하면, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 센싱 입력 단자(IN_DS)로 입력되는 차분 전하(A×(Qt[1]-Qt[2]))는, 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1])) 및 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))에 공통으로 포함되는 노이즈 전하(Qn)가 상쇄된 전하일 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)는 구동 신호(TDS)가 입력되는 제1 구동 단자(Ny)를 포함할 수 있다. 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 구동 신호(TDS)가 입력되는 제2 구동 단자(Ny)를 포함할 수 있다.

제1 전류 컨베이어(CC #1)의 제1 구동 단자(Ny)에 입력되는 구동 신호(TDS)와, 제2 전류 컨베이어(CC #2)의 제2 구동 단자(Ny)에 입력된 구동 신호(TDS)는, 동일한 신호로서, 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 가질 수도 있고, 전압 레벨이 일정한 신호 파형을 가질 수도 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(TDC)는, 센싱하고자 하는 터치 오브젝트의 종류에 따라 전압 레벨이 변동되는 신호 파형과 전압 레벨이 일정한 신호 파형 중 선택된 신호 파형을 갖는 구동 신호(TDS)를 제1 구동 단자(Ny) 및 제2 구동 단자(Ny)로 공급할 수 있다.

이러한 일 예로서, 터치 오브젝트로서 손가락 또는 패시브 펜을 센싱하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는, 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 구동 신호(TDS)를 제1 구동 단자(Ny) 및 제2 구동 단자(Ny)로 공급할 수 있다. 여기서, 패시브 펜은 신호 송수신 기능이 없는 펜으로서 손가락과 유사한 전기적인 특성을 갖는 터치 오브젝트이다.

다른 예로서, 터치 오브젝트로서 액티브 펜을 센싱하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는, 전압 레벨이 변동되지 않는 신호 파형을 갖는 구동 신호(TDS)를 제1 구동 단자(Ny) 및 제2 구동 단자(Ny)로 공급할 수 있다. 여기서, 액티브 펜은 신호 송수신 기능이 있는 펜이다. 이러한 액티브 펜은 터치 구동 회로(TDC)에 의해 하나 이상의 터치 전극(TE)에 인가된 신호를 수신하거나, 펜 신호를 출력하여 하나 이상의 터치 전극(TE)에 인가되도록 할 수 있다. 하나 이상의 터치 전극(TE)에 인가된 펜 신호는 터치 구동 회로(TDC)에 의해 센싱 될 수 있다.

싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 기준 입력 단자(IN_REF)에 입력되는 기준 전압(VREF)은 전압 레벨이 변동되는 신호 파형 또는 전압 레벨이 일정한 신호 파형을 가질 수 있다. 기준 전압(VREF)의 신호 파형은 구동 신호(TDS)의 신호 파형과 관계가 없을 수 있다.

위에서 언급된 제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])은 어떠한 타이밍에 센싱 대상이 되는 터치 전극(센싱 터치 전극)과 센싱 터치 전극의 기준이 되는 터치 전극(기준 터치 전극)일 수 있다.

제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2]) 각각이 차지하는 영역의 크기는 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역의 크기 이상일 수 있다.

제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2]) 각각이 차지하는 영역은 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역과 중첩될 수 있다. 이 경우, 제1 터치 전극(TE[1])은 둘 이상의 데이터 라인(DL)과 중첩되고, 제2 터치 전극(TE[2])은 둘 이상의 데이터 라인(DL)과 중첩될 수 있다. 제1 터치 전극(TE[1])은 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩되고, 제2 터치 전극(TE[2])은 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다.

제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])은 동일한 열에 배치되거나 동일한 행에 배치될 수 있다.

예를 들어, 데이터 라인(DL)이 열 방향으로 배치되고, 제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])이 동일한 열에 배치되는 경우, 제1 터치 전극(TE[1])과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)과, 제2 터치 전극(TE[2])과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 동일할 수 있다. 제1 터치 전극(TE[1])과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)과, 제2 터치 전극(TE[2])과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 서로 다를 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])으로 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다.

구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 경우, 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 짧을 수 있다(도 5 참조).

구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 경우, 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 길 수 있다(도 6 참조).

동시 구동을 위한 일 예로, 데이터 구동 회로(DDC)는 감마기준전압(GRV)을 토대로 디지털 영상 데이터를 영상 아날로그 신호로 변환하여 데이터 신호(VDATA)를 출력할 수 있다.

감마기준전압(GRV)은 제1 및 제2 전류 컨베이어(CC #1, CC #2)에 입력되는 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 등 중 하나 이상이 대응될 수 있다.

동시 구동을 위한 다른 예로서, 디스플레이 패널(DISP)에 인가되는 그라운드 전압(GND)은 전압 레벨이 변하는 신호이고, 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 등 중 하나 이상이 대응될 수 있다.

도 10에 도시된 제1 전류 컨베이어(CC #1) 및 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 동일한 회로 구성을 갖는다. 다만, 제1 전류 컨베이어(CC #1) 및 제2 전류 컨베이어(CC #2) 각각에 연결되는 터치 전극(TE[1], TE[2])의 역할(센싱 터치 전극, 기준 터치 전극)에 따라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)의 센싱 입력 단자(IN_DS)와 연결되는 출력 노드 단자 종류가 달라질 뿐이다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 전류 컨베이어(CC)를 간략하게 나타낸 다이어그램이고, 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 전류 컨베이어(CC)에 대한 블록 다이어그램이다. 그리고, 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 차동 센싱 시, 센싱 터치 전극(TE)과 대응되는 전류 컨베이어(CC)의 상세 회로이고, 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 차동 센싱 시, 기준 터치 전극(TE)과 대응되는 전류 컨베이어(CC)의 상세 회로이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1) 및 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 동일한 회로 구성을 갖는 전류 컨베이어(CC)이다.

도 11을 참조하면, 전류 컨베이어(CC)는 2개의 입력에 해당하는 터치 노드 단자(Nx[i]) 및 구동 단자(Ny), 그리고, 1개의 출력에 해당하는 출력 노드 단자(Nz[i])를 포함할 수 있다.

터치 노드 단자(Nx[i])는, i번째 터치 전극(TE[i])과 전기적으로 연결되고, i번째 터치 전극(TE[i])으로부터 해당 입력 전하를 입력 받는 단자이다. 여기서, i번째 터치 전극(TE[i])은 센싱 터치 전극 또는 기준 터치 전극이다.

구동 단자(Ny)는 구동 신호(TDS)를 입력 받는 단자이다.

출력 노드 단자(Nz[i])는 유출 신호가 유출되거나 유입 신호가 유입되는 단자이다.

도 11을 참조하면, 전류 컨베이어(CC)에서, 구동 단자(Ny)는 구동 신호(TDS)가 입력되는 전압 입력 단자이다. 구동 단자(Ny)에 흐르는 전류(Iy)는 영(Zero)이다.

도 11을 참조하면, 입력 전하가 입력되는 터치 노드 단자(Nx[i])에 흐르는 전류(Ix)와 대응되는 전류(Iz)가 출력 노드 단자(Nz[i])에 흐르게 된다.

도 11을 참조하면, 출력 노드 단자(Nz[i])에 흐르는 전류(Iz)는 터치 노드 단자(Nx[i])에 흐르는 전류(Ix)에 전류 컨베이어(CC)의 출력 게인(A)이 곱해진 값일 수 있다(Iz=A*Ix).

도 11을 참조하면, 전류 컨베이어(CC)에 연결된 터치 전극이 센싱 터치 전극인지 기준 터치 전극인지에 따라서, 출력 노드 단자(Nz[i])에 흐르는 전류는 외부로 유출되는 유출 전류일 수도 있고, 외부에서 유입되는 유입 전류일 수도 있다.

예를 들어, 전류 컨베이어(CC)가 센싱 터치 전극인 제1 터치 전극(TE[1])과 연결된 제1 전류 컨베이어(CC #1)인 경우, 출력 노드 단자(Nz[1])에 흐르는 전류는 외부로 유출되는 유출 전류이다. 이 유출 전류는 제1 전달 전하(A*(Qn+Qt[1]))와 대응되는 전류이다.

예를 들어, 전류 컨베이어(CC)가 기준 터치 전극인 제2 터치 전극(TE[2])과 연결된 제2 전류 컨베이어(CC #2)인 경우, 출력 노드 단자(Nz[2])에 흐르는 전류는 외부로 유입되는 유입 전류이다. 이 유입 전류는 제2 전달 전하(A*(Qn+Qt[2]))와 대응되는 전류이다.

구동 단자(Ny)는 터치 노드 단자(Nx[i])와 가상 그라운드(Virtual Ground)를 형성한다. 이에 따라, 구동 단자(Ny)의 전압(Vy)과 터치 노드 단자(Nx[i])의 전압(Vx)는 동일해질 수 있다(Vx=Vy).

도 12을 참조하면, 전류 컨베이어(CC)는, 센싱 터치 전극 또는 기준 터치 전극일 수 있는 i번째 터치 전극(TE[i])이 전기적으로 연결되는 터치 노드 단자(Nx[i])와, 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 단자(Ny)와, 터치 노드 단자(Nx[i]) 및 구동 단자(Ny)에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 출력 단자(O)를 포함하는 증폭기(AMP)와, 증폭기(AMP)의 출력 단자(O)에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 전류 버퍼링 회로(CBUF)와, 전류 버퍼링 회로(CBUF)로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 전류 소싱 회로(CSRC)와, 전류 소싱 회로(CSRC)에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)와, 전류 버퍼링 회로(CBUF)로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 전류 싱킹 회로(CSINK)와, 전류 싱킹 회로(CSINK)가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)를 포함할 수 있다.

도 12을 참조하면, 전류 컨베이어(CC)는, 전류 소싱 회로(CSRC) 및 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)의 동작과, 전류 싱킹 회로(CSINK) 및 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)의 동작에 따라, 유출 전류가 외부로 유출되는 유출 단자(OUTP)와, 유입 전류가 외부에서 유입되는 유입 단자(OUTM)를 포함하는 전류 출력 회로(CUR_OUT)를 더 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)와 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 터치 노드 단자(Nx[i])에 전기적으로 연결되는 터치 전극이 다르고, 전류 출력 회로(CUR_OUT)의 유출 단자(OUTP)와 유입 단자(OUTM) 중 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)와 연결되는 것이 서로 다를 뿐, 내부 구성요소들은 모두 동일하다.

도 13을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)는, 센싱 터치 전극일 수 있는 제1 터치 전극(TE[1])이 전기적으로 연결되는 제1 터치 노드 단자(Nx[1])와, 구동 신호(TDS)가 인가되는 제1 구동 단자(Ny)와, 제1 터치 노드 단자(Nx[1]) 및 제1 구동 단자(Ny)에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제1 출력 단자(O)를 포함하는 제1 증폭기(AMP)와, 제1 출력 단자(O)에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)와, 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제1 전류 소싱 회로(CSRC)와, 제1 전류 소싱 회로(CSRC)에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)와, 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제1 전류 싱킹 회로(CSINK)와, 제1 전류 싱킹 회로(CSINK)가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)를 포함할 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)는, 제1 전류 소싱 회로(CSRC) 및 제1 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)의 동작과, 제1 전류 싱킹 회로(CSINK) 및 제1 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)의 동작에 따라, 제1 유출 전류가 외부로 유출되는 제1 유출 단자(OUTP)와, 제1 유입 전류가 외부에서 유입되는 제1 유입 단자(OUTM)를 포함하는 제1 전류 출력 회로(CUR_OUT)를 더 포함할 수 있다.

제1 유출 전류와 제1 유입 전류는 방향이 반대이고 크기는 동일할 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 증폭기(AMP)의 제1 터치 노드 단자(Nx[1])는 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)와 전기적으로 연결되어, 충전 전하(Qcharge)의 경로가 만들어질 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 구동 단자(Ny)에 인가된 구동 신호(TDS)는, 제1 증폭기(AMP)의 내부를 유입되어 제1 출력 단자(O)로 나와서, 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)의 트랜지스터들(NB, PB)를 경유하여, 충전 전하(Qcharge)의 경로를 통해, 제1 터치 노드 단자(Nx[1])로 전달되어 제1 터치 전극(TE[1])에 인가될 수 있다.

도 14를 참조하면, 제2 전류 컨베이어(CC #2)는, 기준 터치 전극일 수 있는 제2 터치 전극(TE[2])이 전기적으로 연결되는 제2 터치 노드 단자(Nx[2])와, 구동 신호(TDS)가 인가되는 제2 구동 단자(Ny)와, 제2 터치 노드 단자(Nx[2]) 및 제2 구동 단자(Ny)에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제2 출력 단자(O)를 포함하는 제2 증폭기(AMP)와, 제2 출력 단자(O)에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)와, 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제2 전류 소싱 회로(CSRC)와, 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)와, 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)와, 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)를 포함할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제2 전류 컨베이어(CC #2)는, 제2 전류 소싱 회로(CSRC) 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)의 동작과, 제2 전류 싱킹 회로(CSINK) 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)의 동작에 따라, 제2 유출 전류가 외부로 유출되는 제2 유출 단자(OUTP)와, 제2 유입 전류가 외부에서 유입되는 제2 유입 단자(OUTM)를 포함하는 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)를 더 포함할 수 있다.

제2 유출 전류와 제2 유입 전류는 방향이 반대이고 크기는 동일할 수 있다.

도 14를 참조하면, 제2 증폭기(AMP)의 제2 터치 노드 단자(Nx[2])는 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)와 전기적으로 연결되어, 충전 전하(Qcharge)의 경로가 만들어질 수 있다.

도 14를 참조하면, 제2 구동 단자(Ny)에 인가된 구동 신호(TDS)는, 제2 증폭기(AMP)의 내부를 유입되어 제2 출력 단자(O)로 나와서, 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)의 트랜지스터들(NB, PB)를 경유하여, 충전 전하(Qcharge)의 경로를 통해, 제2 터치 노드 단자(Nx[2])로 전달되어 제2 터치 전극(TE[2])에 인가될 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 전류 컨베이어(CC #1)에서, 제1 유출 단자(OUTP)와 제1 유입 단자(OUTM) 중에서 제1 출력 노드 단자(Nz[1])로서 선택된 제1 유출 단자(OUTP)를 통해, 제1 유출 전류와 대응되는 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))가 유출될 수 있다.

도 14를 참조하면, 제2 전류 컨베이어(CC #2)에서, 제2 유입 단자(OUTM)와 제2 유출 단자(OUTP) 중에서 제2 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 제2 유입 단자(OUTM)로 제2 유입 전류와 대응되는 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))가 유입될 수 있다.

제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))와 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))는 흐름의 방향이 반대이다. 제1 전달 전하(A×(Qn+Qt[1]))는 제1 전류 컨베이어(CC #1)에서 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)로 향하는 방향으로 흐르고, 제2 전달 전하(A×(Qn+Qt[2]))는 제2 전류 컨베이어(CC #2)로 들어가는 방향으로 흐른다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC) 및 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)는 P형 트랜지스터(PM1, PM2, PM3)를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK) 및 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)는 N형 트랜지스터(NM1, NM2, NM3)를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 버퍼링 회로(CBUF)는 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에 연결된 N형 트랜지스터(NB)와 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)에 연결된 P형 트랜지스터(PB)를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)는 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)에 연결된 P형 트랜지스터(PM4, PM5)와 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)에 연결된 N형 트랜지스터(NM4, NM5)를 포함할 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에 포함된 P형 트랜지스터(PM1)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)에 포함된 P형 트랜지스터(PM2)에 대한 채널 특성 값은 1:N (N은 1 이상의 자연수)일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR)에 포함된 P형 트랜지스터(PM3)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 P형 트랜지스터(PM4)에 대한 채널 특성 값은 1:M (M은 1 이상의 자연수) 일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에 포함된 P형 트랜지스터(PM1)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 P형 트랜지스터(PM5)에 대한 채널 특성 값은 1:(N ×M)일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)에 포함된 N형 트랜지스터(NM1)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)에 포함된 N형 트랜지스터(NM2)에 대한 채널 특성 값은 1:N (N은 1 이상의 자연수)일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR)에 포함된 N형 트랜지스터(NM3)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 N형 트랜지스터(NM4)에 대한 채널 특성 값은 1:M (M은 1 이상의 자연수) 일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)에 포함된 N형 트랜지스터(NM1)에 대한 채널 특성 값과, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 N형 트랜지스터(NM5)에 대한 채널 특성 값은 1:(N ×M)일 수 있다. 여기서, 채널 특성 값은 해당 트랜지스터의 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값일 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC), 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로(SRC_CMIR) 및 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 P형 트랜지스터들(PM1~PM5)의 소스 노드(또는 드레인 노드)에는 구동 전압(VDD)이 인가될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에 포함된 P형 트랜지스터(PM1)의 드레인 노드(또는 소스 노드)는 전류 버퍼링 회로(CBUF)의 N형 트랜지스터(NB)의 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 전류 소싱 회로(CSRC)에 포함된 P형 트랜지스터(PM1)는 게이트 노드와 드레인 노드가 전기적으로 연결될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK), 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로(SINK_CMIR) 및 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에 포함된 N형 트랜지스터들(NM1~NM5)의 소스 노드(또는 드레인 노드)에는 기저 전압(VSS)이 인가될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)에 포함된 N형 트랜지스터(NM1)의 드레인 노드(또는 소스 노드)는 전류 버퍼링 회로(CBUF)의 P형 트랜지스터(PB)의 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 전류 싱킹 회로(CSINK)에 포함된 N형 트랜지스터(NM1)는 게이트 노드와 드레인 노드가 전기적으로 연결될 수 있다.

전류 버퍼링 회로(CBUF)에서, N형 트랜지스터(NB)의 소스 노드(또는 드레인 노드)와 P형 트랜지스터(PB)의 소스 노드(또는 드레인 노드)는 전기적으로 연결된다. 전류 버퍼링 회로(CBUF)에서, N형 트랜지스터(NB)의 소스 노드(또는 드레인 노드)와 P형 트랜지스터(PB)의 소스 노드(또는 드레인 노드)가 전기적으로 연결된 지점은, 제1 및 제2 증폭기(AMP)의 제1 및 제2 터치 노드 단자(Nx[1], Nx[2])와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에서, 하나의 P형 트랜지스터(PM4)의 드레인 노드(또는 소스 노드)와 하나의 N형 트랜지스터(NM4)의 드레인 노드(또는 소스 노드)가 제1 및 제2 유출 단자(OUTP)에서 전기적으로 연결된다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 및 제2 전류 출력 회로(CUR_OUT)에서, 나머지 하나의 P형 트랜지스터(PM5)의 드레인 노드(또는 소스 노드)와 나머지 하나의 N형 트랜지스터(NM5)의 드레인 노드(또는 소스 노드)가 제1 및 제2 유입 단자(OUTM)에서 전기적으로 연결된다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 증폭기(AMP)의 제1 터치 노드 단자(Nx[1])에서 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)로 흐르는 충전 전하(Qcharge)를 기준으로, 제1 및 제2 유출 단자(OUTP)에서는 충전 전하(Qcharge)의 (N*M)배의 전하량을 갖는 유출 전하(N*M*Qcharge)가 유출될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제1 증폭기(AMP)의 제1 터치 노드 단자(Nx[1])에서 제1 전류 버퍼링 회로(CBUF)로 흐르는 충전 전하(Qcharge)를 기준으로, 제1 및 제2 유입 단자(OUTM)에서는 충전 전하(Qcharge)의 (N*M)배의 전하량을 갖는 유입 전하(N*M*Qcharge)가 유입될 수 있다. 여기서, 유입 전하(N*M*Qcharge)는 유출 전하(N*M*Qcharge)와 전하량이 동일하게 흐름의 방향만 반대일 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 5개의 터치 전극(TE)에 대하여 도 10의 차동 센싱 회로를 나타낸 다이어그램이다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가, 1) 센싱 터치 전극으로서 제1 터치 전극(TE[1])와 기준 터치 전극으로서 제2 터치 전극(TE[2])를 차동 센싱하고, 2) 센싱 터치 전극으로서 제2 터치 전극(TE[2])와 기준 터치 전극으로서 제3 터치 전극(TE[3])를 차동 센싱하고, 3) 센싱 터치 전극으로서 제3 터치 전극(TE[3])와 기준 터치 전극으로서 제4 터치 전극(TE[4])를 차동 센싱하고, 4) 센싱 터치 전극으로서 제4 터치 전극(TE[4])와 기준 터치 전극으로서 제5 터치 전극(TE[5])를 차동 센싱하는 상황을 나타낸 다이어그램이다.

도 15를 참조하면, 제1 터치 전극(TE[1])은 제1 터치 라인(TL[1])을 통해 제1 전류 컨베이어(CC #1)와 전기적으로 연결되고, 제2 터치 전극(TE[2])은 제2 터치 라인(TL[2])을 통해 제2 전류 컨베이어(CC #2)와 전기적으로 연결되고, 제3 터치 전극(TE[3])은 제3 터치 라인(TL[3])을 통해 제3 전류 컨베이어(CC #3)와 전기적으로 연결되고, 제4 터치 전극(TE[4])은 제4 터치 라인(TL[4])을 통해 제4 전류 컨베이어(CC #4)와 전기적으로 연결되고, 제5 터치 전극(TE[5])은 제5 터치 라인(TL[5])을 통해 제5 전류 컨베이어(CC #5)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 15를 참조하면, 센싱 터치 전극으로서 제1 터치 전극(TE[1])와 기준 터치 전극으로서 제2 터치 전극(TE[2])의 차동 센싱 시, 제1 전류 컨베이어(CC #1)는 제1 터치 전극(TE[1])으로 입력된 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])와 대응되는 제1 유출 전하(A*(Qn+Qt[1]))를 출력 노드 단자(Nz[1])로서 선택된 유출 단자(OUTP, +)로 출력할 수 있다. 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 제2 터치 전극(TE[2])으로 입력된 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])와 대응되는 제2 유입 전하(A*(Qn+Qt[2]))를 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 유입 단자(OUTM, -)로 유입할 수 있다. 이에 따라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 제1 유출 전하(A*(Qn+Qt[1]))와 제2 유입 전하(A*(Qn+Qt[2]))가 차분되어 공통 노이즈 전하(Qn)가 제거된 차분 신호(A*(Qt[1]-Qt[2]))를 입력받아, 차분 출력 신호(VOUT1)를 출력할 수 있다.

도 15를 참조하면, 센싱 터치 전극으로서 제2 터치 전극(TE[2])와 기준 터치 전극으로서 제3 터치 전극(TE[3])의 차동 센싱 시, 제2 전류 컨베이어(CC #2)는 제2 터치 전극(TE[2])으로 입력된 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])와 대응되는 제2 유출 전하(A*(Qn+Qt[2]))를 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 유출 단자(OUTP, +)로 출력할 수 있다. 제3 전류 컨베이어(CC #3)는 제3 터치 전극(TE[3])으로 입력된 제3 입력 전하(Qn+Qt[3])와 대응되는 제3 유입 전하(A*(Qn+Qt[3]))를 출력 노드 단자(Nz[2])로서 선택된 유입 단자(OUTM, -)로 유입할 수 있다. 이에 따라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 제2 유출 전하(A*(Qn+Qt[2]))와 제3 유입 전하(A*(Qn+Qt[3]))가 차분되어 공통 노이즈 전하(Qn)가 제거된 차분 신호(A*(Qt[2]-Qt[3]))를 입력받아, 차분 출력 신호(VOUT2)를 출력할 수 있다.

도 15를 참조하면, 센싱 터치 전극으로서 제3 터치 전극(TE[3])와 기준 터치 전극으로서 제4 터치 전극(TE[4])의 차동 센싱 시, 제3 전류 컨베이어(CC #3)는 제3 터치 전극(TE[3])으로 입력된 제3 입력 전하(Qn+Qt[3])와 대응되는 제3 유출 전하(A*(Qn+Qt[3]))를 출력 노드 단자(Nz[3])로서 선택된 유출 단자(OUTP, +)로 출력할 수 있다. 제4 전류 컨베이어(CC #4)는 제4 터치 전극(TE[4])으로 입력된 제4 입력 전하(Qn+Qt[4])와 대응되는 제4 유입 전하(A*(Qn+Qt[4]))를 출력 노드 단자(Nz[4])로서 선택된 유입 단자(OUTM, -)로 유입할 수 있다. 이에 따라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 제3 유출 전하(A*(Qn+Qt[3]))와 제4 유입 전하(A*(Qn+Qt[4]))가 차분되어 공통 노이즈 전하(Qn)가 제거된 차분 신호(A*(Qt[3]-Qt[4]))를 입력받아, 차분 출력 신호(VOUT3)를 출력할 수 있다.

도 15를 참조하면, 센싱 터치 전극으로서 제4 터치 전극(TE[4])와 기준 터치 전극으로서 제5 터치 전극(TE[5])의 차동 센싱 시, 제4 전류 컨베이어(CC #4)는 제4 터치 전극(TE[4])으로 입력된 제4 입력 전하(Qn+Qt[4])와 대응되는 제4 유출 전하(A*(Qn+Qt[4]))를 출력 노드 단자(Nz[4])로서 선택된 유출 단자(OUTP, +)로 출력할 수 있다. 제5 전류 컨베이어(CC #5)는 제5 터치 전극(TE[5])으로 입력된 제5 입력 전하(Qn+Qt[5])와 대응되는 제5 유입 전하(A*(Qn+Qt[5]))를 출력 노드 단자(Nz[5])로서 선택된 유입 단자(OUTM, -)로 유입할 수 있다. 이에 따라, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)는 제4 유출 전하(A*(Qn+Qt[4]))와 제5 유입 전하(A*(Qn+Qt[5]))가 차분되어 공통 노이즈 전하(Qn)가 제거된 차분 신호(A*(Qt[4]-Qt[5]))를 입력받아, 차분 출력 신호(VOUT4)를 출력할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 차동 센싱을 수행하여 얻은 센싱 결과(Result 1)와, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 싱글 센싱을 수행하여 얻은 센싱 결과(Result 2)를 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 16을 참조하면, 디스플레이 구동 중에 터치를 센싱하는 동시 구동 시, 본 발명의 실시예들에 따른 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 2개의 터치 전극(TE)을 차동 센싱하게 되면, 손가락 터치 시, 터치가 없는 경우의 센싱 값과 확연히 다른 센싱 값을 얻을 수 있다. 따라서, 영상 프레임 화면을 업데이트 하기 위한 디스플레이 구동 중에, 손가락 터치를 정확하게 센싱할 수 있다.

도 16을 참조하면, 디스플레이 구동 중에서 터치를 센싱하는 동시 구동 시, 본 발명의 실시예들에 따른 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 차동 센싱을 수행하게 되면, 펜 터치 시, 터치가 없는 경우의 센싱 값과 확연히 다른 센싱 값을 얻을 수 있다. 따라서, 영상 프레임 화면을 업데이트 하기 위한 디스플레이 구동 중에, 손가락 터치를 정확하게 센싱할 수 있다.

도 16을 참조하면, 손가락 터치에 대한 센싱값은, 터치가 없는 경우의 센싱값보다 큰 값을 가질 수 있고, 펜 터치에 대한 센싱값은 터치가 없는 경우의 센싱값보다 작은 값을 가질 수 있다. 따라서, 손가락 터치에 대한 센싱값과 펜 터치에 대한 센싱값은 서로 구별될 수 있다. 즉, 터치 디스플레이 장치는 터치가 발생한 것을 인지될 때, 인지된 터치가 손가락 터치인지 펜 터치인지를 구별할 수 있다.

도 16을 참조하면, 디스플레이 구동 중에 터치를 센싱하는 동시 구동 시, 싱글-엔디드 증폭기(SAMP)를 이용하여 1개의 터치 전극(TE)만을 싱글 센싱하게 되면, 센싱 값이 영(Zero) 또는 이와 가까운 값으로 포화(saturation) 되어 버린다. 따라서, 영상 프레임 화면을 업데이트 하기 위한 디스플레이 구동 중에 터치를 센싱하게 되면, 디스플레이 구동에 의한 노이즈 전하의 영향을 받게 되어, 손가락 터치 또는 펜 터치 등을 전혀 센싱할 수 없게 된다.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법에 대한 흐름도이다.

도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법은, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 데이터 라인 및 게이트 라인으로 데이터 신호 및 게이트 신호를 출력하고, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])으로 구동 신호(TDS)를 인가하는 단계(S1710)와, 데이터 신호(VDATA)와 구동 신호(TDS)에 응답하여 영상을 표시하는 동안, 제1 터치 전극(TE[1]) 및 제2 터치 전극(TE[2])을 차동 센싱하여 터치를 센싱하는 단계(S1720) 등을 포함할 수 있다.

S1720 단계에서, 제1 터치 전극(TE[1])으로부터 입력되는 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])의 흐름과 제2 터치 전극(TE[2])으로부터 입력되는 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])의 흐름이 반대 방향이 되도록 제어하고, 제1 입력 전하(Qn+Qt[1])와 흐름 방향이 제어된 제2 입력 전하(Qn+Qt[2])에 근거하여 노이즈 전하(Qn)를 제거하여 차동 센싱 값을 생성하고, 이를 토대로 터치를 센싱할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 이상에서 설명한 터치 센싱 방법 등이 적용될 수 있다면, 그 어떠한 다양한 타입의 디스플레이일 수 있다.

일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 액정표시장치인 경우, 터치 전극들(TE)은 디스플레이 패널(DISP)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통전압이 인가되는 공통전극들일 수 있다.

다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 OLED 디스플레이인 경우, 표시패널(DISP)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 표시패널(DISP)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 OLED 디스플레이인 경우, 터치 전극들(TE)은 표시패널(DISP)에 포함되며 트랜지스터들 및 유기발광다이오드들(OLED) 상에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치 전극들(TE)의 위치는 상부 발광(Top Emission) 구조에 더 적합할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 OLED 디스플레이인 경우, 터치 전극들(TE)은 표시패널(DISP)에 포함되는 유기발광다이오드들(OLED)의 애노드 전극들이거나, 또는 애노드 전극들보다 아래에 위치하는 다양한 층에 위치하는 전극들일 수 있다. 이러한 터치 전극들(TE)의 위치는 하부 발광(Bottom Emission) 구조에 더 적합할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에 포함되는 터치 전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에 포함되는 터치 전극들(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극들일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 센싱에 모두 이용될 수 있는 전극들일 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하되, 정상적인 영상과 정상적인 터치 센싱을 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

다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널;
상기 다수의 데이터 라인을 구동하기 위한 데이터 구동 회로;
상기 다수의 게이트 라인을 구동하기 위한 게이트 구동 회로; 및
상기 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 터치 구동 회로는,
상기 제1 터치 전극으로부터 제1 입력 전하를 입력받는 제1 터치 노드 단자와, 상기 제1 입력 전하와 대응되는 제1 전달 전하가 유출되는 제1 유출 단자를 포함하는 제1 전류 컨베이어와,
상기 제2 터치 전극으로부터 제2 입력 전하를 입력받는 제2 터치 노드 단자와, 상기 제2 입력 전하와 대응되는 제2 전달 전하가 유입되는 제2 유입 단자를 포함하는 제2 전류 컨베이어와,
상기 제1 유출 단자 및 상기 제2 유입 단자가 전기적으로 공통 연결되고, 상기 제1 전달 전하와 상기 제2 전달 전하의 차분 전하가 입력되는 센싱 입력 단자와, 기준 전압이 인가되는 기준 입력 단자와, 상기 차분 전하에 대응되는 차분 출력 신호를 출력하는 증폭 출력 단자를 포함하는 싱글-엔디드 증폭기를 포함하고,
상기 제1 전류 컨베이어는 구동 신호가 입력되는 제1 구동 단자를 포함하고, 상기 제2 전류 컨베이어는 상기 구동 신호가 입력되는 제2 구동 단자를 포함하며,
상기 제1 전류 컨베이어는,
상기 제1 터치 노드 단자와, 상기 제1 구동 단자와, 상기 제1 터치 노드 단자 및 상기 제1 구동 단자에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제1 출력 단자를 포함하는 제1 증폭기; 상기 제1 출력 단자에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제1 전류 버퍼링 회로; 상기 제1 전류 버퍼링 회로로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제1 전류 소싱 회로; 상기 제1 전류 소싱 회로에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 소싱 전류 미러링 회로; 상기 제1 전류 버퍼링 회로로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제1 전류 싱킹 회로; 및 상기 제1 전류 싱킹 회로가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 싱킹 전류 미러링 회로를 포함하고,
상기 제2 전류 컨베이어는,
상기 제2 터치 노드 단자와, 상기 제2 구동 단자와, 상기 제2 터치 노드 단자 및 상기 제2 구동 단자에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제2 출력 단자를 포함하는 제2 증폭기; 상기 제2 출력 단자에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제2 전류 버퍼링 회로; 상기 제2 전류 버퍼링 회로로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제2 전류 소싱 회로; 상기 제2 전류 소싱 회로에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 소싱 전류 미러링 회로; 상기 제2 전류 버퍼링 회로로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제2 전류 싱킹 회로; 상기 제2 전류 싱킹 회로가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 싱킹 전류 미러링 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전달 전하는 상기 제1 입력 전하와 상기 제1 전류 컨베이어의 제1 출력 게인에 따라 정해지고, 상기 제2 전달 전하는 상기 제2 입력 전하와 상기 제2 전류 컨베이어의 제2 출력 게인에 따라 정해지는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 전류 컨베이어의 출력 노드 단자로서 선택된 상기 제1 유출 단자를 통해 유출되는 상기 제1 전달 전하에서, 상기 제2 전류 컨베이어의 출력 노드 단자로서 선택된 상기 제2 유입 단자로 유입되는 상기 제2 전달 전하만큼 전하가 줄어들고,
상기 차분 전하는 상기 제1 전달 전하에서 상기 제2 전달 전하만큼 줄어든 전하로서, 상기 제1 전달 전하 및 상기 제2 전달 전하에 공통으로 포함되는 노이즈 전하가 상쇄된 전하인 터치 디스플레이 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 전류 컨베이어는,
상기 제1 전류 소싱 회로 및 상기 제1 소싱 전류 미러링 회로와, 상기 제1 전류 싱킹 회로 및 상기 제1 싱킹 전류 미러링 회로의 동작에 따라, 제1 유출 전류가 외부로 유출되는 제1 유출 단자와, 제1 유입 전류가 외부에서 유입되는 제1 유입 단자를 포함하는 제1 전류 출력 회로를 더 포함하고, 상기 제1 유출 전류와 상기 제1 유입 전류는 방향이 반대이고 크기는 동일하고,
상기 제2 전류 컨베이어는,
상기 제2 전류 소싱 회로 및 상기 제2 소싱 전류 미러링 회로와, 상기 제2 전류 싱킹 회로 및 상기 제2 싱킹 전류 미러링 회로의 동작에 따라, 제2 유출 전류가 외부로 유출되는 제2 유출 단자와, 제2 유입 전류가 외부에서 유입되는 제2 유입 단자를 포함하는 제2 전류 출력 회로를 더 포함하고, 상기 제2 유출 전류와 상기 제2 유입 전류는 방향이 반대이고 크기는 동일한 터치 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 전류 컨베이어에서, 상기 제1 유출 단자와 상기 제1 유입 단자 중에서 출력 노드 단자로서 선택된 상기 제1 유출 단자를 통해, 상기 제1 유출 전류와 대응되는 상기 제1 전달 전하가 유출되고,
상기 제2 전류 컨베이어에서, 상기 제2 유입 단자와 상기 제2 유출 단자 중에서 출력 노드 단자로서 선택된 상기 제2 유입 단자로 상기 제2 유입 전류와 대응되는 상기 제2 전달 전하가 유입되는 터치 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전류 소싱 회로 및 상기 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로는 P형 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1 및 제2 전류 싱킹 회로 및 상기 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로는 N형 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1 및 제2 전류 버퍼링 회로는 상기 제1 및 제2 전류 소싱 회로에 연결된 N형 트랜지스터와 상기 제1 및 제2 전류 싱킹 회로에 연결된 P형 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1 및 제2 전류 출력 회로는 상기 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로에 연결된 P형 트랜지스터와 상기 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로에 연결된 N형 트랜지스터를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전류 소싱 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:N (N은 1 이상의 자연수)이고, 상기 채널 특성 값은 채널 폭을 채널 길이로 나눈 값이고,
상기 제1 및 제2 소싱 전류 미러링 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 전류 출력 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:M (M은 1 이상의 자연수)이고,
상기 제1 및 제2 전류 소싱 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 전류 출력 회로에 포함된 P형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:(N ×M)이고,
상기 제1 및 제2 전류 싱킹 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:N이고,
상기 제1 및 제2 싱킹 전류 미러링 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 전류 출력 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:M이고,
상기 제1 및 제2 전류 싱킹 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값과, 상기 제1 및 제2 전류 출력 회로에 포함된 N형 트랜지스터에 대한 채널 특성 값은 1:(N ×M)인 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는, 센싱하고자 하는 터치 오브젝트의 종류에 따라 전압 레벨이 변동되는 신호 파형과 전압 레벨이 일정한 신호 파형 중 선택된 신호 파형을 갖는 상기 구동 신호를 상기 제1 구동 단자 및 상기 제2 구동 단자로 공급하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 기준 전압은 전압 레벨이 변동되는 신호 파형 또는 전압 레벨이 일정한 신호 파형을 갖는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 터치 전극은 매트릭스 형태로 배열되고,
상기 다수의 터치 전극 각각이 차지하는 영역은 둘 이상의 서브픽셀이 차지하는 영역과 중첩되고, 상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극은 동일한 열 또는 동일한 행에 배치되고, 상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 동일하고, 상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다른 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 터치 전극과 상기 터치 구동 회로를 전기적으로 연결해주는 다수의 터치 라인이 상기 디스플레이 패널에 배치되고, 상기 다수의 터치 라인은 상기 다수의 데이터 라인과 평행하게 배치되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는, 상기 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 신호가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극으로 구동 신호를 인가하는 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 구동 신호는 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 경우, 상기 구동 신호의 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 긴 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 구동 신호는 전압 레벨이 변동되는 신호 파형을 갖는 경우, 상기 구동 신호의 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 짧은 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 데이터 구동 회로는 감마기준전압을 토대로 디지털 영상 데이터를 영상 아날로그 신호로 변환하여 상기 데이터 신호를 출력하고,
상기 감마기준전압은 상기 제1 및 제2 전류 컨베이어에 입력되는 상기 구동 신호와 주파수, 위상 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 디스플레이 패널에 인가되는 그라운드 전압은 전압 레벨이 변하는 신호이고, 상기 구동 신호와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 대응되는 터치 디스플레이 장치.
디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극으로부터 제1 입력 전하를 입력받는 제1 터치 노드 단자와, 상기 제1 입력 전하와 대응되는 제1 전달 전하가 유출되는 제1 유출 단자를 포함하는 제1 전류 컨베이어;
상기 다수의 터치 전극 중 다른 제2 터치 전극으로부터 제2 입력 전하를 입력받는 제2 터치 노드 단자와, 상기 제2 입력 전하와 대응되는 제2 전달 전하가 유입되는 제2 유입 단자를 포함하는 제2 전류 컨베이어; 및
상기 제1 유출 단자 및 상기 제2 유입 단자가 전기적으로 공통 연결되고, 상기 제1 전달 전하와 상기 제2 전달 전하의 차분 전하가 입력되는 센싱 입력 단자와, 기준 전압이 인가되는 기준 입력 단자와, 상기 차분 전하에 대응되는 차분 출력 신호를 출력하는 증폭 출력 단자를 포함하는 싱글-엔디드 증폭기를 포함하고,
상기 제1 전류 컨베이어는 구동 신호가 입력되는 제1 구동 단자를 포함하고, 상기 제2 전류 컨베이어는 상기 구동 신호가 입력되는 제2 구동 단자를 포함하며,
상기 제1 전류 컨베이어는,
상기 제1 터치 노드 단자와, 상기 제1 구동 단자와, 상기 제1 터치 노드 단자 및 상기 제1 구동 단자에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제1 출력 단자를 포함하는 제1 증폭기; 상기 제1 출력 단자에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제1 전류 버퍼링 회로; 상기 제1 전류 버퍼링 회로로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제1 전류 소싱 회로; 상기 제1 전류 소싱 회로에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 소싱 전류 미러링 회로; 상기 제1 전류 버퍼링 회로로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제1 전류 싱킹 회로; 및 상기 제1 전류 싱킹 회로가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제1 싱킹 전류 미러링 회로를 포함하고,
상기 제2 전류 컨베이어는,
상기 제2 터치 노드 단자와, 상기 제2 구동 단자와, 상기 제2 터치 노드 단자 및 상기 제2 구동 단자에 입력되는 신호에 따른 신호를 출력하는 제2 출력 단자를 포함하는 제2 증폭기; 상기 제2 출력 단자에서 출력되는 신호에 의해 제어되며 전류를 버퍼링 하는 제2 전류 버퍼링 회로; 상기 제2 전류 버퍼링 회로로 전류를 소싱(Sourcing) 하는 제2 전류 소싱 회로; 상기 제2 전류 소싱 회로에서 소싱하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 소싱 전류 미러링 회로; 상기 제2 전류 버퍼링 회로로부터 전류를 싱킹(Sinking)하는 제2 전류 싱킹 회로; 상기 제2 전류 싱킹 회로가 싱킹하는 전류와 대응되는 전류를 출력하는 제2 싱킹 전류 미러링 회로를 포함하는 터치 구동 회로.
제18항에 있어서,
상기 차분 전하는 상기 제1 전달 전하 및 상기 제2 전달 전하에 공통으로 포함되는 노이즈 전하가 제거된 전하인 터치 구동 회로.
청구항 18의 터치 구동 회로에서, 상기 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인 및 게이트 라인으로 데이터 신호 및 게이트 신호를 출력하고, 상기 디스플레이 패널에 배치된 상기 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극으로 구동 신호를 인가하는 단계; 및
상기 데이터 신호와 상기 구동 신호에 응답하여 영상을 표시하는 동안, 상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극을 차동 센싱하여 터치를 센싱하는 단계를 포함하고,
상기 터치를 센싱하는 단계에서, 상기 제1 터치 전극으로부터 입력되는 상기 제1 입력 전하의 흐름과 상기 제2 터치 전극으로부터 입력되는 상기 제2 입력 전하의 흐름이 반대 방향이 되도록 제어하고, 상기 제1 입력 전하와 흐름 방향이 제어된 제2 입력 전하에 근거하여 노이즈 전하를 제거하여 차동 센싱 값을 생성하는 터치 센싱 방법.