KR20160149885A - 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 열과 행으로 배열되는 복수의 센싱 노드들 및 상기 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널, 제1 구간에서 센싱 라인들 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공하여 상기 센싱 노드들 중 적어도 하나를 충전하고, 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압을 방전시키는 터치 센싱부, 및 상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들을 단락시키는 차지 쉐어링부를 포함한다.

Description

터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치{TOUCH SENSOR AND DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
실시 예는 터치 센서 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
터치 센서는 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 센서는 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 입력 신호로 이용될 수 있다.
터치 센서를 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서는 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때, 사람의 손과 적어도 하나의 도전성 감지 패턴, 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다.
사용의 편리함 및 디자인의 세련미를 위하여 핸드폰 등과 같은 휴대형 전자 장치뿐만 아니라 ATM 기기, 또는 TV 등과 같은 일반 가전 제품에도 입력을 위하여 터치 센서가 구비된 터치 스크린 방식의 디스플레이 모듈이 선호되고 있다.
최근에는 휴대형 단말기의 슬림화를 위하여 표시 장치의 내에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 인셀(Incell) 타입의 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
실시 예는 터치 센싱의 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있는 터치 센서를 이를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 터치 센서는 열과 행으로 배열되는 복수의 센싱 노드들 및 상기 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널; 제1 구간에서 센싱 라인들 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공하여 상기 센싱 노드들 중 적어도 하나를 충전하고, 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압을 방전시키는 터치 센싱부; 및 상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들을 단락시키는 차지 쉐어링부를 포함한다.
상기 구동 신호는 주기 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 구동 신호의 한 주기가 충전되는 구간일 수 있다.
상기 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 상기 센싱 라인들의 단락은 동시에 수행될 수 있다.
상기 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 상기 센싱 라인들의 단락은 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 터치 센싱부는 상기 구동 신호를 발생하는 구동 신호 발생부; 상기 구동 신호 발생부와 상기 센싱 라인들 사이에 연결되는 제1 스위치; 및 상기 센싱 라인들과 접지 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하며, 상기 제1 구간 동안 제1 스위치 제어 신호에 응답하여 상기 제1 스위치는 턴 온되고, 상기 제2 스위치는 제2 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 오프되며, 상기 제2 구간 동안 상기 제1 스위치는 상기 제1 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 오프되고, 상기 제2 스위치는 상기 제2 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 온될 수 있다.
상기 터치 센싱부는 상기 센싱 라인들 중 대응하는 어느 하나에 연결된 센싱 노드에 충전된 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 이용하여 센싱 동작을 수행하는 센싱단을 포함할 수 있다.
상기 차지 쉐어링부는 상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들 중 이웃하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시킬 수 있다.
상기 차지 쉐어링부는 상기 제2 구간에서 상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나와 상기 복수의 열들 중 다른 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나를 단락시키는 연결 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 구간은 순차적으로 연속적일 수 있다.
상기 차지 쉐어링부는 쉐어링 제어 신호들에 응답하여 상기 센싱 라인들 중 이웃하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시키는 차지 쉐어링 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 차지 쉐어링 스위치들의 턴 오프 시점은 상기 제2 스위치의 턴 오프 시점보다 늦을 수 있다.
실시 예에 따른 표시 장치는 하나의 프레임(frame) 동안 디스플레이 동작 및 터치 센싱 동작이 시간적으로 분할되어 구동되는 패널; 및 상기 터치 센싱 동작의 구간 내의 제1 구간에서 센싱 라인들 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공하여 상기 센싱 노드들 중 적어도 하나를 충전하고, 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압을 방전시키는 터치 센싱부; 및 상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들을 단락시키는 차지 쉐어링부를 포함한다.
상기 구동 신호는 주기 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 구동 신호의 한 주기가 충전되는 구간일 수 있다.
상기 패널은 디스플레이 구동을 위한 디스플레이 전극들, 및 상기 디스플레이 전극들에 연결되는 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있으며, 상기 센싱 노드는 상기 디스 플레이 전극들 중 어느 하나일 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부; 및 상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 동작의 구간에서 상기 디스플레이 전극들 중 상기 센싱 노드를 제외한 나머지들 중 적어도 하나에는 가이딩 신호가 제공되며, 상기 가이딩 신호는 상기 구동 신호와 동일한 신호일 수 있다.
실시 예는 실시 예는 터치 센싱의 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 터치 센서의 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 스위치 회로의 일 실시 예를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 차지 쉐어링부의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 4는 도 1의 터치 센싱부의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5는 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7은 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치의 구성도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 패널의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10은 1 프레임 기간을 나타낸다.
도 11은 도 8에 도시된 터치 센싱부의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 일 실시 예를 나타낸다.
도 12는 도 8에 도시된 터치 센싱부의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 13은 도 8에 도시된 터치 센싱부의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 터치 센서(100)의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 터치 센서(100)는 터치 패널(touch panel, 110), 터치 센싱부(120), 및 차지 쉐어링부(130)를 포함한다.
터치 패널(110)은 실질적으로 독립적인 기능을 하고, 서로 다른 위치에 존재하는 복수의 센싱 노드들(sensing nodes, S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수), 및 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)을 구비한다.
센싱 노드들(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수)은 센서 패드(sensor pad), 좌표들(coordinates), 감지 지점들(sensing points), 노드들(nodes), 또는 센싱 노드 어레이(array) 등과 같은 용어로 대체하여 사용될 수 있다.
복수의 센싱 노드들(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수)은 행과 열을 구비하는 매트릭스 형태로 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 터치 패널(110)은 서로 이격하는 센서 패드들을 포함하는 전극 패턴층(미도시), 전극 패턴층의 전방에 배치되는 기판(미도시), 전극 패턴층의 후방에 배치되는 절연층(미도시)을 구비할 수 있다.
전극 패턴층은 투광성 도전 물질, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), ATO(Antimony tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자, 은 또는 구리 투명 잉크 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
전극 패턴층은 유리(glass) 또는 플라스틱으로 이루어진 1개 이상의 층에 도포되어 센싱 노드 어레이(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수)를 형성할 수 있다.
기판은 광투광율이 높은 유전 필름 형태일 수 있으며, 예컨대, 글라스(glass), PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate), PI(Polyimide) 또는 아크릴(Acryl) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
절연층은 PET 등과 같은 투광성 절연층일 수 있다. 다른 실시 예에서는 전극 패턴층으로 유입되는 전자 방해(Electromagnetic Interference, EMI) 및 노이즈(Noise)를 제거하기 위하여 절연층 아래에 차폐층(미도시)을 위치시킬 수 있다.
터치 패널(10)은 적절한 패널(panel) 설계 방법에 따라 디스플레이(display)를 위한 층과 병합(merge)될 수 있다. 디스플레이와 결합하지 않는 터치 패널은 적절한 방법으로 2차원 센싱 노드 어레이가 구성될 수 있으며, 실시 예는 2차원 센싱 노드 어레이로 구성된 터치 센싱 시스템에 모두 적용될 수 있다.
센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 각각은 복수의 센싱 노드들(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수) 중 적어도 하나에 연결된다. 예컨대, 하나의 센싱 라인은 복수의 센싱 노드들(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)은 센싱 노드들(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수)을 구동하는 구동 라인, 및 터치 여부를 감지하는 센싱 라인 역할을 모두 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 구동 라인과 센싱 라인이 분리될 수도 있다.
터치 센싱부(120)는 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)과 전기적으로 연결되며, 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공한다. 예컨대, 구동 신호는 펄스 또는 교류 형태의 전류 또는 전압 신호일 수 있으며, 주기 신호일 수 있다.
터치 센싱부(120)는 복수의 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)에 순차적으로 구동 신호를 제공하거나, 또는 2개 이상의 센싱 라인들에 동시에 구동 신호를 제공할 수도 있다. 예컨대, 터치 센싱부(120)는 각 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들에 동시에 구동 신호를 제공할 수 있다.
여기서 "동시에"라 함은 거의 동시에 일어나는 사건뿐만 아니라 정확히 동시에(precisely simultaneously) 일어나는 사건을 포함할 수 있다. 예컨대, 동시에 일어나는 사건은 거의 동시에 시작해서 거의 동시에 끝나는 것, 및/또는 적어도 부분적으로 중복되는 타임 기간(time periods)이 발생하는 것을 의미할 수 있다.
도 4는 도 1의 터치 센싱부(120)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4에는 터치 패널(110)의 하나의 열을 센싱하는 터치 센싱부의 일부를 도시하지만, 터치 패널(110)의 나머지 열에 대응하는 터치 센싱부의 나머지 부분의 구성도 도 4와 동일할 수 있다.
도 4를 참조하면, 터치 센싱부(120)는 구동 신호(Is)를 발생하는 구동 신호 발생부(410-1 내지 410-n, n>1인 자연수), 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)에 구동 신호(Is)를 제공하는 구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n, n>1인 자연수), 패널 커패시터(Cp), 및 센싱단들(251-1 내지 251-n, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
터치 센싱부(120)는 구동 신호 발생부(410-1 내지 410-n, n>1인 자연수)로부터 발생한 구동 신호(Is)를 터치 패널(110)의 열들(columns) 중 어느 하나(예컨대, 제1 열)에 속하는 센싱 노드들(S11 내지 Sn1)에 연결된 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)로 선택적으로 전송하는 멀티 플렉서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한 멀티 플렉서(미도시)에 의하여 복수의 열들에 순차적으로 또는 동시에 구동 신호(Is)가 제공될 수도 있다.
구동 신호 발생부(410-1 내지 410-n, n>1인 자연수)로부터 발생한 구동 신호(Is)는 멀티 플렉서에 의하여 선택된 어느 하나의 열(예컨대, 제1열)에 속한 센싱 노드들(예컨대, S11 내지 Sn1)에 연결되는 센싱 라인들에 동시에 또는 순차적으로 제공될 수 있다.
패널 커패시터(401)는 센싱 라인(예컨대, L11 내지 Lnm)과 접지(GND) 사이에 연결된다. 패널 커패시터(401)는 구동 신호(Is)에 의한 전하를 충전하기 위한 센싱 노드의 구동 커패시터일 수 있다.
패널 커패시터(401)의 정전 용량(Cp1 내지 Cpn)은 구동 커패시터의 정전 용량과 더불어 센싱 라인(예컨대, L11 내지 Lnm)과 접지(GND) 사이에 형성되는 기생 커패시터의 정전 용량을 포함할 수 있다. R1 내지 Rn은 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)의 배선 저항일 수 있다.
구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n, n>1인 자연수)는 구동 신호 발생부(예컨대, 410-1)로부터 구동 신호(Is)를 센싱 라인(예컨대, L11)에 제공하여 센싱 노드를 충전하거나, 또는 센싱 노드에 충전된 전압을 접지(GND)로 방전시킬 수 있다.
예컨대, 구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n, n>1인 자연수)는 제1 구간(P1, 도 5 참조)에서 구동 신호(Is)를 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)에 제공할 수 있고, 구동 신호(Is)에 의하여 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)에 연결된 센싱 노드들에는 전압(Vd1 내지 Vdn)이 충전될 수 있다. 이때 충전되는 전압(Vd1 내지 Vdn)은 패널 커패시터(401)의 정전 용량, 및 터치 입력 물체(예컨대, 손가락)와 센싱 노드(S11 내지 Snm, n,m>1인 자연수) 간의 터치 정전 용량에 의하여 결정될 수 있다.
또한 예컨대, 구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n, n>1인 자연수)는 제1 구간(P1) 이후 제2 구간(P2, 도 5 참조)에서 센싱 노드들에 충전된 전압들(Vd1 내지 Vdn)을 접지(GND)로 방전시킬 수 있다.
제1 구간(P1)은 한 주기의 구동 신호가 충전되는 구간일 수 있고, 제2 구간(P2)은 제1 구간 동안 충전된 전압이 방전되는 구간일 수 있다. 제1 및 제2 구간들(P1, P2)은 순차적이고 연속적일 수 있다.
구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n, n>1인 자연수)는 구동 신호 발생부(410-1 내지 410-n)와 센싱 라인(L11 내지 Ln1) 사이에 연결되는 제1 스위치(421), 및 접지(GND)와 센싱 라인 사이에 연결되는 제2 스위치(422)를 포함할 수 있다.
제1 스위치(421)는 제1 스위치 제어 신호(CW1)에 응답하여 스위칭될 수 있고, 제2 스위치(422)는 제2 스위치 제어 신호(CW2)에 응답하여 스위칭될 수 있다.
제1 및 제2 스위치들(421,422)의 스위칭에 의하여 제1 구간(P1)에서는 충전이 수행될 수 있고, 제2 구간(P2)에서의 방전이 수행될 수 있다.
센싱단들(251-1 내지 251-n. n>1인 자연수) 각각은 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 연결된 센싱 노드에 충전된 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압(Sa1 내지 San, n>1인 자연수)을 이용하여 센싱 동작을 수행할 수 있다.
예컨대, 센싱단들(251-1 내지 251-n. n>1인 자연수) 각각은 샘플 앤 홀드 블록(Sample and Hold block)을 포함할 수 있다. 샘플 앤 홀드 볼록은 센싱 노드가 방전되기 직전에 센싱 노드에 충전된 전압을 샘플링하고, 센싱 동작을 수행하기 위하여 샘플링된 전압(Sa1 내지 San, n>1인 자연수)을 유지하는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 센싱단들(251-1 내지 251-n. n>1인 자연수) 각각은 샘플 앤 홀드 블록에 의하여 샘플링된 전압(Sa1 내지 San, n>1인 자연수)에 증폭, 아날로그-디지털 변환, 및 디지털 신호 처리 등을 수행함으로써, 센싱 노드들(S11 내지 Snm)에 대한 정전 용량의 변화량을 검출할 수 있다.
예컨대, 터치 센싱부(120)는 샘플 앤 홀드 블록에 의하여 샘플링된 전압(Sa1 내지 San, n>1인 자연수)을 증폭하는 증폭기, 증폭기의 출력은 아날로그-디지털 변환하여 디지털 신호를 출력하는 아날로그-디지털 변환부, 및 디지털 신호에 대한 디지털 신호 처리를 통하여 센싱 노드들의 정전 용량의 변화량을 검출하는 디지털 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
차지 쉐어링부(130)는 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 2개 이상의 센싱 라인들을 서로 단락시킨다. 예컨대, 차지 쉐어링부(130)는 제2 구간(P2)에서 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 인접하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시킬 수 있다.
예컨대, 차지 쉐어링부(130)는 터치 패널(110)의 열들 각각에 속하는 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들(예컨대, L11 내지 Ln1)을 서로 단락시킬 수 있다.
차지 쉐어링부(130)는 복수 개의 스위치 회로들(131-1 내지 131-m, m>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
복수 개의 스위치 회로들(131-1 내지 131-m, m>1인 자연수) 각각은 터치 패널(110)의 열들 중 대응하는 어느 하나에 속하는 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들을 서로 단락시킬 수 있다.
스위치 회로들(131-1 내지 131-m, m>1인 자연수) 각각은 복수 개의 쉐어링(sharing) 스위치들을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 스위치 회로(131-1)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 제1 스위치 회로(131-1)는 쉐어링(sharing) 제어 신호들(Cs1 내지 Csn, n>1인 자연수)에 응답하여 스위칭되는 복수 개의 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수) 각각은 터치 패널(110)의 각 열(예컨대, 제1열)에 속하는 센싱 노드들(예컨대, S11 내지 Sn1)에 연결되는 센싱 라인들(예컨대, L11 내지 Ln1) 중 인접하는 2개의 센싱 라인들 사이에 연결될 수 있다.
예컨대, 제2 구간(P2)에서 복수 개의 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)은 동시에 턴 온될 수 있으며, 센싱 라인들(예컨대, L11 내지 Ln1)은 서로 단락될 수 있다.
도 2에는 제1 스위치 회로(131-1)만을 도시하였지만, 나머지 스위치 회로들(131-2 내지 131-m)도 제1 스위치 회로(131-1)와 동일한 기능 또는 역할을 하도록 동일하게 배치될 수 있다.
도 5는 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn), 및 구동 신호들(Vd1 내지 Vdn)의 타이밍도의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제1 구간(P1)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제1 레벨(high level)이고, 제2 스위치 제어 신호(CW2)는 제2 레벨(low level)일 수 있고, 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제2 레벨(low level)일 수 있다.
제1 구간(P1)은 구동 신호(Is)에 의하여 센싱 노드를 충전하는 구간일 수 있다.
제1 구간(P1) 이후 제2 구간(P2)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제2 레벨(low level)이 되고, 제2 스위치 제어 신호(CW2) 및 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제1 레벨(high level)이 될 수 있다.
제2 구간(P2)에서 센싱 노드들에 충전된 전압(Vd1 내지 Vdn)은 방전될 수 있고, 센싱 라인들은 서로 단락될 수 있다. 예컨대, 제2 구간(P2)에서 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 센싱 라인들의 단락은 동시에 수행되거나, 충전된 전압(Vd1 내지 Vdn)의 방전이 센싱 라인들의 단락보다 이전에 일어날 수도 있다.
제2 스위치 제어 신호(CW2)의 제1 레벨과 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 제1 레벨은 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예컨대, 제2 스위치 제어 신호(CW2)와 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 서로 동기화될 수 있으며, 동일한 위상을 가질 수 있다.
예컨대, 제2 스위치(CW2)와 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)은 동시에 턴 온될 수 있다. 또는 예컨대, 제2 스위치(CW2)의 턴 온 시작 시점이 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)의 턴 온 시작 시점보다 빠를 수 있다.
차지 쉐어링 동작을 원활하게 수행하기 위하여 차지 쉐어링 동작의 종료 시점은 센싱 노드들에 대한 방전 동작의 종료 시점보다 늦을 수 있다.
예컨대, 제1 구간(P1)에서 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)의 턴 오프 시점 또는 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 하강 시점은 제2 스위치(CW2)의 턴 오프 시점 또는 제2 스위치 제어 신호(CW2)의 하강 시점보다 늦을 수 있다.
제2 스위치(CW2)가 턴 온됨에 따라 터치 패널(110)의 각 열에 속하는 센싱 노드들의 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)은 방전될 수 있다. 이와 동시에, 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)이 턴 온 됨에 따라 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)은 서로 단락될 수 있고, 터치 패널(110)의 각 열에 속하는 센싱 노드들은 차지 쉐어링될 수 있다.
센싱 라인들(L11 내지 Ln1)은 배선 길이가 서로 다를 수 있기 때문에 배선 저항(R1 내지 Rn)이 서로 다를 수 있다. 센싱 노드에 충전이 시작되면서 서로 다른 저항 값을 갖는 센싱 라인들에 동일한 구동 신호가 인가되므로 충전이 시작되는 순간의 센싱 라인에 걸리는 전압 값은 서로 다를 수 있다.
예컨대, 센싱 라인의 길이가 긴 멀리 떨어진 센싱 노드는 저항값이 크기 때문에, 센싱 노드의 시작 전압이 상대적으로 크고, 가까운 센싱 노드는 시작 전압이 상대적으로 작을 수 있다.
이러한 센싱 노드들에 대한 차지 쉐어링은 충전되는 시점, 예컨대, CW1이 상승(rising)하는 시점에서 각 센싱 노드들의 시작 전압이 달라지는 것을 방지하기 위하여 수행되는 것이다.
패널 커패시터들(401)의 정전 용량들(Cp1 내지 Cpn)은 센서 패턴의 위치, 센서 라인들의 길이, 또는 기생 정전 용량의 차이 등에 의하여 균일하지 않을 수 있으며, 이로 인하여 센싱 노드들에 충전되는 전압들(Vd1 내지 Vdn)은 균일하거나 동일하지 않을 수 있다.
제2 구간(P2) 동안 동시에 진행되는 방전 및 차지 쉐어링을 통하여, 센싱 라인들(예컨대, L11 내지 Ln1)의 센싱 노드들의 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)은 동일한 쉐어링 전압(Vs)으로 수렴 또는 균일화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 터치 동작시 한 번의 터치 동작이 완료되면, 센싱 노드들(S11 내지 Snm)에 충전된 전하를 방전시키게 되는데, 다음번 터치 동작을 하기 이전에 터치 패널(110)의 각 열의 센싱 라인들을 서로 단락시킴으로써, 실시 예는 각 열의 센싱 라인들 간의 초기 상태, 예컨대, 초기 전압의 크기를 동일하게 만들어 주고, 이로 인하여 터치 센싱의 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 5에서는 한 주기의 센싱 구간에서 센싱 노드의 충전과 방전만을 도시하지만, 매 주기의 센싱 구간에서 센싱 노드의 충전,방전, 및 차지 쉐어링은 도 5에서 설명한 바가 동일하게 적용될 수 있다.
도 6은 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn), 및 구동 신호들(Vd1 내지 Vdn)의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 구간(P4)에서의 동작은 도 5에서 설명한 제1 구간(P1)에서와 동일할 수 있다.
도 5와 달리, 도 6의 제2 구간(P6)에서는 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 센싱 라인들의 단락은 순차적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 센싱 노드들에 대한 방전 동작이 완료된 후에 단락이 수행될 수 있다.
제2 구간(P6)의 전반부(t6~t7)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제2 레벨(low level)을 유지하고, 제2 스위치 제어 신호(CW2)는 제1 레벨(high level)이 되고, 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제2 레벨(low level)이 될 수 있다.
제2 구간(P6)의 전반부(t6~t7)에서 센싱 노드들의 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)은 방전될 수 있다.
제2 구간(P6)의 후반부(t7~t8)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제2 레벨(low level)을 유지하고, 제2 스위치 제어 신호(CW2)는 제2 레벨(low level)이 되고, 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제1 레벨(high level)이 될 수 있다.
제2 구간(P6)의 후반부(t7~t8)에서 센싱 노드들의 전압들은 차지 쉐어링을 통하여 쉐어링 전압(Vs)으로 수렴 또는 균일화될 수 있다.
도 6에서는 제2 구간(P6)의 전반부와 후반부가 시간적으로 서로 중첩되지 않지만, 다른 실시 예에서는 제2 구간(P6)의 전반부와 후반부가 시간적으로 일부 중첩될 수도 있다.
도 5에서는 제2 구간(P2) 동안 센싱 노드들의 충전 전압의 방전과 센싱 라인들의 차지 쉐어링이 동시에 일어나지만, 도 6에서는 제2 구간(P6) 동안 센싱 노드들의 충전 전압의 방전이 먼저 일어난 후에 센싱 라인들의 차지 쉐어링이 일어날 수 있다.
도 5 및 도 6에서는 센싱 노드들의 방전을 위하여 접지(GND)를 사용하지만, 이에 한정되는 것을 아니며, 다른 실시 예에서는 센싱 노드들의 충전 전압보다 작은 전압을 갖는 일정한 기준 전압을 사용할 수도 있다.
차지 쉐어링부(130)는 제2 구간(P2) 동안 터치 패널(110)의 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나와 복수의 열들 중 다른 하나에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나를 서로 단락시킬 수 있다.
도 6에서는 한 주기의 센싱 구간에서 센싱 노드의 충전과 방전만을 도시하지만, 매 주기의 센싱 구간에서 센싱 노드의 충전, 방전, 및 차지 쉐어링은 도 6에서 설명한 바가 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 차지 쉐어링부(130)의 다른 실시 예(130a)를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 3을 참조하면, 차지 쉐어링부(130a)는 복수의 스위치 회로들(131-1 내지 131-m), 및 연결 스위치들(301-1 내지 301-m)을 포함할 수 있다.
연결 스위치(301-1 내지 301-m)는 터치 패널(110)의 인접하는 열들에 속하는 센싱 라인들을 서로 단락시키는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 연결 스위치(301-1 내지 301-m)는 터치 패널(110)의 인접하는 2개의 열들 중 어느 하나의 열에 속하는 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들 중 어느 하나와 나머지 다른 하나의 열에 속하는 센싱 노들과 연결되는 센싱 라인들 중 어느 하나 사이에 연결될 수 있다. 연결 스위치(301- 내지 301-m)는 스위치 제어 신호(SSW1 내지 SSWm)에 응답하여 스위칭될 수 있다.
연결 스위치(301-1 내지 301-m)에 의한 단락은 센싱 노드들의 충전 전압의 방전 또는 센싱 라인들의 단락 중 적어도 하나와 동시에 수행될 수 있다. 예컨대, 연결 스위치(301-1 내지 301-m)에 의한 단락과 센싱 라인들의 단락은 동시에 수행될 수 있다.
예컨대, 스위치 제어 신호(SSW1 내지 SSWm)는 도 5의 제2 스위치 제어 신호(CW2), 또는 차지 쉐어링 신호(Cs1 내지 Csn) 중 적어도 하나와 동기화될 수 있다. 예컨대, 스위치 제어 신호(SSW1 내지 SSWm)는 차지 쉐어링 신호(Cs1 내지 Csn)과 동기화되거나 위상이 일치할 수 있다.
또한 예컨대, 스위치 제어 신호(SSW1 내지 SSWm)는 도 6의 차지 쉐어링 신호(Cs1 내지 Csn)와 동기화되거나 위상이 일치할 수 있다.
연결 스위치들(301-1 내지 301-m)을 통하여 터치 패널(110) 전체의 센싱 라인들을 단락시킴으로써 전체의 센싱 노드들에 대한 차지 쉐어링을 수행할 수 있고, 이로 인하여 실시 예는 터치 센싱의 감도 및 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1에서는 셀프 커패시턴스(self-capacitance) 센싱 방식에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상호 커패시턴스(mutual-capacitance) 센싱 방식에도 동일하게 적용될 수 있다.
예컨대, 다른 실시 예에 따른 터치 센서의 터치 패널은 구동 신호가 인가되는 복수의 드라이빙 라인들(driving lines), 센싱 신호가 출력되는 복수의 센싱 라인들(sensing lines), 및 이웃하는 드라이빙 라인과 센싱 라인 사이에 형성되는 상호 커패시터를 포함할 수 있다. 여기서 상호 커패시터라는 용어는 센싱 노드로 사용될 수도 있다. 센싱 라인들에 대한 차지 쉐어링 동작은 상술한 바를 동일하게 적용할 수 있다.
도 7은 제1 및 제2 스위치 제어 신호들, 쉐어링 제어 신호들, 및 구동 신호들의 타이밍도의 또 다른 실시 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제1 구간(P7)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제1 레벨(high level)이고, 제2 스위치 제어 신호(CW2)는 제2 레벨(low level)이고, 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제1 레벨(high level)에서 제2 레벨(low level)이 될 수 있다.
제1 구간(P7)은 구동 신호(Is)에 의하여 센싱 노드를 충전하는 구간일 수 있다.
제1 구간(P7)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제1 레벨(high level)에서 제2 레벨(low lwvel)로 천이할 수 있다. 제1 스위치 제어 신호(CW1)의 레벨이 제1 레벨인 제1 구간(P7)의 전반부(t9~t10) 동안에는 구동 신호(Is)에 의하여 센싱 노드에 충전 동작이 이루어질 수 있다. 제1 스위치 제어 신호(CW1)의 레벨이 제2 레벨인 제1 구간(P7)의 후반부(t10~t11) 동안에는 센싱 노드에 충전된 전압이 유지될 수 있다.
제1 구간(P7) 이후 제2 구간(P8)에서 제1 스위치 제어 신호(CW1)는 제2 레벨(low level)을 유지하고, 제2 스위치 제어 신호(CW2) 및 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)은 제1 레벨(high level)이 될 수 있다.
제2 구간(P8)에서 센싱 노드들에 충전된 전압(Vd1 내지 Vdn)은 방전될 수 있고, 센싱 라인들은 서로 단락될 수 있다. 예컨대, 제2 구간(P2)에서 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 센싱 라인들의 단락은 동시에 수행되거나, 충전된 전압(Vd1 내지 Vdn)의 방전이 센싱 라인들의 단락보다 이전에 일어날 수도 있다.
센싱 노드들에 충전된 전압의 방전이 완료된 후에 센싱 라인들의 단락에 의한 차지 쉐어링이 종료될 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 차지 쉐어링 동작을 원활하게 수행하기 위하여 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)의 턴 오프 시점 또는 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 하강 시점은 제2 스위치(CW2)의 턴 오프 시점 또는 제2 스위치 제어 신호(CW2)의 하강 시점보다 늦을 수 있다.
제2 스위치 제어 신호(CW2)의 제1 레벨과 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 제1 레벨은 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
예컨대, 제2 스위치(CW2)와 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)은 동시에 턴 온될 수 있다. 또는 예컨대, 제2 스위치(CW2)의 턴 온 시작 시점이 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)의 턴 온 시작 시점보다 빠를 수 있다.
제2 스위치(CW2)가 턴 온됨에 따라 터치 패널(110)의 각 열에 속하는 센싱 노드들의 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)은 방전될 수 있다. 이와 동시에, 쉐어링 스위치들(201-1 내지 201-n, n>1인 자연수)이 턴 온 됨에 따라 센싱 라인들(L11 내지 Ln1)은 서로 단락될 수 있고, 터치 패널(110)의 각 열에 속하는 센싱 노드들은 차지 쉐어링될 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치(200)의 구성도를 나타낸다. 도 8에 도시된 표시 장치(200)는 인셀 타입(In-Cell type)의 표시 장치일 수 있다.
표시 장치(200)는 패널(210), 타이밍 컨트롤러(220), 데이터 구동부(230), 게이트 구동부(240), 터치 센싱부(250), 및 차지 쉐어링부(260)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(220), 데이터 구동부(230), 및 게이트 구동부(240)는 하나의 디스플레이 IC(401)인 제어부로 구현될 수 있다. 또한 터치 센싱부(250), 및 차지 쉐어링부(260)는 하나의 터치 센싱 IC로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이 IC는 디스플레이 동작의 구간 동안에는 패널(210)을 디스플레이 구동할 수 있고, 패널(210)의 터치 센싱 동작의 구간 동안에는 패널(210)을 터치 센싱 구동할 수 있다.
또한 터치 센싱 IC는 터치 센싱 동작 구간 동안에 한 번의 터치 센싱이 완료되고 나면, 다음번의 터치 센싱을 위하여 센싱 노드에 충전된 전하를 방전하는데, 다음번의 터치 센싱 이전에 센싱 노드에 대한 차지 쉐어링 동작을 수행할 수 있다.
패널(210)은 터치 센서 또는 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 패널일 수 있다. 예컨대, 패널(210)은 하나의 프레임 동안 디스플레이 구동 및 터치 구동이 시간적으로 분할되는 정전용량 방식의 인셀 타입의 패널일 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 패널(210)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 패널(210)은 데이터 라인들(DL1 내지 DLm,m>1인 자연수), 게이트 라인들(GL 내지 GLn, n>1인 자연수), 및 컬러를 표시하기 위한 디스플레이 픽셀들(P11 내지 Pnm, n,m>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
디스플레이 픽셀들(P11 내지 Pnm,n,m>1인 자연수) 각각은 픽셀 커패시터(Pc), 및 트랜지스터(TR)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR)는 인접하는 2개의 교차하는 데이터 라인(예컨대, DL1)과 게이트 라인(예컨대, GL1) 중에서 게이트 라인에 연결되는 게이트(예컨대, GL1), 데이터 라인(예컨대, DL1)에 연결되는 드레인(또는 소스), 및 픽셀 커패시터(Pc)의 일단에 연결되는 소스(또는 드레인)를 포함할 수 있다.
또한 패널(210)은 디스플레이 픽셀들(P11 내지 Pnm,n,m>1인 자연수)의 픽셀 커패시터(Pc)의 타단과 연결되는 복수의 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)을 포함할 수 있다. 도 8에서는 인접하는 4개의 픽셀들(예컨대, P11,P12,P21,P22), 예컨대, 2×2 픽셀들이 하나의 공통 전극(common electrode)을 공유하는 형태이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예컨대, 패널(210)은 2개 이상의 그룹들로 구분될 수 있으며, 2개 이상의 그룹들 각각은 복수의 디스플레이 픽셀들을 포함할 수 있다. 그룹들 각각에 속하는 디스플레이 픽셀들은 서로 중복되지 않을 수 있다.
공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수) 각각은 그룹들 중 대응하는 어느 하나(예컨대, CE11)에 속하는 디스플레이 픽셀들(P11 내지 P22)의 픽셀 커패시터들(Pc)의 타단에 공통 접속될 수 있다.
공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)은 디스플레이 동작 구간에서는 액정을 구동하기 위하여 디스플레이 픽셀들(P11 내지 Pnm, n,m>1인 자연수)에 공통 전압(Vcom)을 공급하는 전극으로 사용될 수 있고, 터치 센싱 동작 구간에서는 터치 센싱을 위하여 구동 신호가 인가되는 전극으로 사용될 수 있다.
예컨대, 터치 센싱 동작 구간에서는 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)이 센싱 노드들(sensing node), 좌표들(coordinates), 감지 지점들(sensing points), 노드들(nodes), 또는 센싱 노드 어레이(array)의 역할을 수행할 수 있다.
또한 터치 감지는 공통 전극들 간의 자기 커패시턴스(self capacitance)의 변화를 감지하는 방법, 또는 공통 전극들 간의 상호 커패시턴스(mutual capacitance)의 변화를 감지하는 방법이 사용될 수 있다.
게이트 라인들은 게이트 전극의 용어로도 사용될 수 있고, 데이터 라인들은 데이터 전극의 용어로도 사용될 수 있으며, 게이트 전극 및 데이터 전극은 디스플레이 전극이라는 용어로 사용될 수 있다.
상술한 패널(210)은 일 실시 예에 따른 것으로 다른 실시 예에서는 다양한 형태의 인셀 타입의 패널로 구현 가능하다.
타이밍 컨트롤러(220)는 패널(210)을 구동하기 위한 데이터(DATA), 데이터 구동부(230)를 제어하기 위한 제1 제어 신호(S1), 게이트 구동부(240)를 제어하기 위한 제2 제어 신호(S2), 터치 센싱부(250)를 제어하기 위한 제3 제어 신호(S3), 및 차지 쉐어링부(260)를 제어하기 위한 제4 제어 신호(S4)를 생성할 수 있다.
예컨대, 제1 제어 신호(S1)는 데이터 구동부(220)의 쉬프트 레지스터에 입력되는 수평 시작 신호, 인에이블 신호, 클럭 신호(CLK), 수평 라인 신호(또는 수평 동기 신호) 또는 프레임 신호(또는 수직 동기 신호)를 포함할 수 있다.
프레임 신호(Frame signal)는 1 프레임 기간을 정의하는 신호일 수 있다. 예컨대, 프레임 신호의 1 주기는 1 프레임 기간으로 설정될 수 있다. 또한 수평 라인 신호는 패널(210)의 픽셀 어레이에서 1 라인의 픽셀들에 데이터(DATA)를 기입하는데 필요한 1 수평 기간을 정의하는 신호일 수 있다. 수평 라인 신호의 1 주기는 1 수평 기간으로 설정될 수 있다.
도 10은 1 프레임 기간을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(200)의 1 프레임 기간(1 Frame)은 시분할된 디스플레이 구간(Pd) 및 터치 센싱 구간(Pt)을 포함할 수 있다.
데이터 구동부(230)는 쉬프트 레지스터(shift register), 래치부(latch unit), 레벨 쉬프터, 아날로그-디지털 변환기, 및 출력부를 포함할 수 있다.
쉬프트 레지스터는 데이터(DATA)를 래치부에 저장하는 타이밍을 제어하기 위하여 인에이블 신호 및 클럭 신호에 응답하여 쉬프트 신호를 발생할 수 있다. 래치부는 쉬프트 신호에 응답하여 데이터(DATA)를 저장할 수 있다. 레벨 쉬프터는 래치부에 저장된 데이터(DATA)의 레벨을 변환할 수 있다. 디지털-아날로그 변환기는 레벨 변환된 데이터(DATA)를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 출력부는 디지털-아날로그 변환부로부터 출력되는 아날로그 신호를 증폭(또는 버퍼링)하고, 증폭된(또는 버퍼링된) 아날로그 신호를 데이터 라인들(DL1 내지 DLm, m>1인 자연수)로 출력할 수 있다.
게이트 구동부(240)는 제2 제어 신호(S2)에 응답하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn, n>1인 자연수)을 구동할 수 있다.
예컨대, 게이트 구동부(240)는 제2 제어 신호(S2)에 응답하여 게이트 구동 신호(G1 ~ Gn, n>1인 자연수)를 게이트 라인들(GL1 내지 GLn, n>1인 자연수)로 출력할 수 있다. 게이트 구동 신호(G1 ~ Gn, n>1인 자연수)에 의하여 게이트 라인들 각각에 연결되는 디스플레이 픽셀의 트랜지스터(TR)는 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다.
터치 센싱부(250)는 터치 센싱 동작(또는 터치 센싱 모드) 구간(Pt, 도 9 참조) 동안 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)에 구동 신호를 제공하고, 터치에 의하여 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)의 자기 커패시터의 변화, 또는 공통 전극들 간의 상호 커패시턴스의 변화에 따라 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)을 통하여 수신되는 신호를 감지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 패널(210)은 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)과 연결되는 센싱 라인들(L11 내지 Lnm)을 더 구비할 수 있다.
차지 쉐어링부(260)는 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 2개 이상의 센싱 라인들을 단락시킨다. 예컨대, 차지 쉐어링부(260)는 제2 구간(P2, 도10 참조)에서 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수) 중 인접하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시킬 수 있다.
차지 쉐어링부(260)는 복수 개의 스위치 회로들(260-1 내지 260-m, m>1인 자연수)을 포함할 수 있다. 스위치 회로들(260-1 내지 260-m, m>1인 자연수) 각각은 패널(210)의 열들 중 대응하는 어느 하나에 속하는 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들을 서로 단락시킬 수 있다. 스위치 회로들(260-1 내지 260-m, m>1인 자연수) 각각은 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3의 차지 쉐어링부(130, 130a)에 대한 설명은 도 8의 차지 쉐어링부(260)에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 도 1 및 도 2의 스위치 회로들(131-1 내지 131-m)에 대한 설명은 스위치 회로들(260-1 내지 260-m, m>1인 자연수)에도 동일하게 적용될 수 있다.
터치 센싱부(250)는 구동 신호를 발생하는 구동 신호 발생부, 센싱 라인들(L11 내지 Lnm, n,m>1인 자연수)에 구동 신호를 제공하는 구동 신호 제공부, 패널 커패시터, 및 센싱단들(251-1 내지 251-n, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다. 또한 터치 센싱부(250)는 디지털-아날로그 변환기, 및 디지털 신호 처리부를 더 포함할 수도 있다.
도 1 및 도 4에서 설명한 터치 센싱부(120), 구동 신호 발생부(410-1 내지 410-n), 구동 신호 제공부(420-1 내지 420-n), 및 패널 커패시터에 대한 설명은 도 8의 터치 센싱부(250)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 11은 도 8에 도시된 터치 센싱부(250)의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn), 및 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)의 타이밍도의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 디스플레이 인에이블 신호(Ten)에 의하여 디스플레이 구간(Pd) 및 터치 센싱 구간(Pt)이 구분될 수 있다.
터치 센싱 구간(Pt) 내에 도 5에서 설명한 제1 구간(P1), 및 제2 구간(P2)이 존재할 수 있다. 터치 센싱 구간(Pt) 동안 패널(210)의 센싱 노드, 예컨대, 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)에 대한 충전, 방전, 및 쉐어링 동작을 위한 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 타이밍도에 대한 설명은 도 5와 동일할 수 있다.
도 12는 도 8에 도시된 터치 센싱부(250)의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn), 및 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 터치 센싱 구간(Pt) 내에 도 6에서 설명한 제1 구간(P4), 및 제2 구간(P6)이 존재할 수 있다. 터치 센싱 구간(Pt) 동안 패널(210)의 센싱 노드, 예컨대, 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)에 대한 충전, 방전, 및 쉐어링 동작을 위한 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 타이밍도에 대한 설명은 도 6과 동일할 수 있다.
차지 쉐어링부(260)는 도 3에서 설명한 연결 스위치(301-1 내지 301-m)를 더 포함할 수 있다. 차지 쉐어링부(260)의 연결 스위치(301-1 내지 301-m)는 패널(210)의 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결되는 센싱 라인들 중 어느 하나와 복수의 열들 중 다른 하나에 속하는 센싱 노드들에 연결되는 센싱 라인들 중 어느 하나 사이에 연결될 수 있다. 도 3의 차지 쉐어링부(130a)의 연결 스위치(301-1 내지 301-m)에 대한 설명은 차지 쉐어링부(260)의 연결 스위치에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 13은 도 8에 도시된 터치 센싱부(250)의 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn), 및 충전 전압들(Vd1 내지 Vdn)의 타이밍도의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 터치 센싱 구간(Pt) 내에 도 7에서 설명한 제1 구간(P7), 및 제2 구간(P8)이 존재할 수 있다. 터치 센싱 구간(Pt) 동안 패널(210)의 센싱 노드, 예컨대, 공통 전극들(CE11 내지 CEij, i,j>1인 자연수)에 대한 충전, 방전, 및 쉐어링 동작을 위한 제1 및 제2 스위치 제어 신호들(CW1,CW2), 쉐어링 제어 신호들(Cs1 내지 Csn)의 타이밍도에 대한 설명은 도 7과 동일할 수 있다.
도 8의 표시 장치(200)는 디스플레이 전극들 중 하나인 공통 전극들을 센싱 전극들로 사용하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 다른 디스플레이 전극들, 예컨대, 게이트 전극, 소스 전극, 또는 픽셀 전극 중 어느 하나를 센싱 전극으로 사용할 수 있다.
또한 센싱 전극과 디스플레이 전극들 간의 기생 커패시턴스를 줄이기 위하여 센싱 구간 동안 센싱 전극을 제외한 나머지 디스플레이 전극들 중 적어도 하나에 가이딩 신호(guarding signal)를 제공할 수 있다.
예컨대, 가이딩 신호와 터치 구동 신호의 차이는 일정할 수 있다.
예컨대, 가이딩 신호는 터치 구동 신호와 동일한 신호일 수 있다.
예컨대, 가이딩 신호는 터치 구동 신호와 주파수(frequency), 위상(phase), 형상(shape) 또는/및 크기(amplitude) 중 적어도 하나가 동일할 수 있다.
상술한 바와 같이, 터치 동작시 한 번의 터치 동작이 완료되면, 센싱 노드들(CE11 내지 CEnm)에 충전된 전하를 방전시키게 되는데, 다음번 터치 동작을 하기 이전에 패널(210)의 각 열의 센싱 라인들을 서로 단락시킴으로써, 실시 예는 각 열의 센싱 라인들 간의 초기 상태, 예컨대, 초기 전압의 크기를 동일하게 만들어 주고, 이로 인하여 터치 센싱의 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 터치 패널 120: 터치 센싱부
130: 차지 쉐어링부 131-1 내지 131-m: 스위치 회로들
210: 패널 220: 타이밍 컨트롤러
230: 데이터 구동부 240: 게이트 구동부
250: 터치 센싱부 251-1 내지 251-n: 센싱단들
260: 차지 쉐어링부
410-1 내지 410-n: 구동 신호 발생부 420-1 내지 420-n: 구동 신호 제공부.

Claims (16)

  1. 열과 행으로 배열되는 복수의 센싱 노드들 및 상기 센싱 노드들과 연결되는 센싱 라인들을 포함하는 터치 패널;
    제1 구간에서 센싱 라인들 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공하여 상기 센싱 노드들 중 적어도 하나를 충전하고, 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압을 방전시키는 터치 센싱부; 및
    상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들을 단락시키는 차지 쉐어링부를 포함하는 터치 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호는 주기 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 구동 신호의 한 주기가 충전되는 구간인 터치 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 상기 센싱 라인들의 단락은 동시에 수행되는 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압의 방전과 상기 센싱 라인들의 단락은 순차적으로 수행되는 터치 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 터치 센싱부는,
    상기 구동 신호를 발생하는 구동 신호 발생부;
    상기 구동 신호 발생부와 상기 센싱 라인들 사이에 연결되는 제1 스위치; 및
    상기 센싱 라인들과 접지 사이에 연결되는 제2 스위치를 포함하며,
    상기 제1 구간 동안 제1 스위치 제어 신호에 응답하여 상기 제1 스위치는 턴 온되고, 상기 제2 스위치는 제2 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 오프되며, 상기 제2 구간 동안 상기 제1 스위치는 상기 제1 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 오프되고, 상기 제2 스위치는 상기 제2 스위치 제어 신호에 응답하여 턴 온되는 터치 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 터치 센싱부는,
    상기 센싱 라인들 중 대응하는 어느 하나에 연결된 센싱 노드에 충전된 전압을 샘플링하고, 샘플링된 전압을 이용하여 센싱 동작을 수행하는 센싱단을 포함하는 터치 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차지 쉐어링부는,
    상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들 중 이웃하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시키는 터치 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 차지 쉐어링부는,
    상기 제2 구간에서 상기 복수의 열들 중 어느 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나와 상기 복수의 열들 중 다른 하나의 열에 속하는 센싱 노드들에 연결된 센싱 라인들 중 어느 하나를 단락시키는 연결 스위치를 더 포함하는 터치 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구간은 순차적으로 연속적인 터치 센서.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 차지 쉐어링부는 쉐어링 제어 신호들에 응답하여 상기 센싱 라인들 중 이웃하는 2개의 센싱 라인들을 서로 단락시키는 차지 쉐어링 스위치들을 포함하는 터치 센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차지 쉐어링 스위치들의 턴 오프 시점은 상기 제2 스위치의 턴 오프 시점보다 늦은 터치 센서.
  12. 하나의 프레임(frame) 동안 디스플레이 동작 및 터치 센싱 동작이 시간적으로 분할되어 구동되는 패널; 및
    상기 터치 센싱 동작의 구간 내의 제1 구간에서 센싱 라인들 중 적어도 하나 이상의 센싱 라인들에 구동 신호를 제공하여 상기 센싱 노드들 중 적어도 하나를 충전하고, 제2 구간에서 상기 센싱 노드들에 충전된 전압을 방전시키는 터치 센싱부; 및
    상기 제2 구간에서 상기 센싱 라인들을 단락시키는 차지 쉐어링부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 신호는 주기 신호이며, 상기 제1 구간은 상기 구동 신호의 한 주기가 충전되는 구간인 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 패널은 디스플레이 구동을 위한 디스플레이 전극들, 및 상기 디스플레이 전극들에 연결되는 디스플레이 픽셀들을 포함하며,
    상기 센싱 노드는 상기 디스 플레이 전극들 중 어느 하나인 표시 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동부를 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센싱 동작의 구간에서 상기 디스플레이 전극들 중 상기 센싱 노드를 제외한 나머지들 중 적어도 하나에는 가이딩 신호가 제공되며, 상기 가이딩 신호는 상기 구동 신호와 동일한 신호인 표시 장치.
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