KR20170079988A - 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법 - Google Patents

전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170079988A
KR20170079988A KR1020150191117A KR20150191117A KR20170079988A KR 20170079988 A KR20170079988 A KR 20170079988A KR 1020150191117 A KR1020150191117 A KR 1020150191117A KR 20150191117 A KR20150191117 A KR 20150191117A KR 20170079988 A KR20170079988 A KR 20170079988A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch
force
sensing
electrode
control unit
Prior art date
Application number
KR1020150191117A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102483875B1 (ko
Inventor
이정섭
이대규
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 KR1020150191117A priority Critical patent/KR102483875B1/ko
Publication of KR20170079988A publication Critical patent/KR20170079988A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102483875B1 publication Critical patent/KR102483875B1/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
    • 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
    • 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
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 저전력 센싱 모드에서 소비전력이 최소화될 수 있는 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법을 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 전자 기기는 디스플레이 패널의 후면에 마련된 포스 센싱 전극과 디스플레이 패널을 수납하는 하우징 및 포스 센싱 전극과 터치 제어 유닛을 연결하는 회로 연결 부재를 포함할 수 있다.

Description

전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR TOUCH SENSING THE SAME}
본 발명은 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 디스플레이 장치, 전계 방출 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전계 발광 디스플레이 장치, 전기 영동 디스플레이 장치, 및 유기 발광 디스플레이 장치 등의 영상 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 디스플레이 장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다. 이러한 터치 패널은 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.
최근에는 휴대용 전자 기기의 슬림화를 위해, 디스플레이 장치의 디스플레이 패널의 내부에 터치 패널을 구성하는 소자들이 내장된 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
도 1은 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치는 복수의 서브 픽셀과 일정한 개수의 서브 픽셀들과 중첩되도록 격자 형태로 배열된 복수의 터치 전극(TE) 및 복수의 터치 전극(TE)과 일대일로 연결된 복수의 터치 라우팅 라인(TL)을 갖는 디스플레이 패널(10), 복수의 터치 라우팅 라인(TL) 각각을 통해서 해당하는 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하는 구동 집적 회로(20), 및 구동 집적 회로(20)로부터 제공되는 터치 로우 데이터를 기반으로 터치 좌표를 산출하는 터치 제어 유닛(30)을 포함한다.
이러한 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치는 일정 시간 터치가 발생되지 않을 경우, 저전력 센싱 모드로 전환된다.
상기 저전력 센싱 모드 동안 구동 집적 회로(20)는 슬리프(sleep) 모드로 전환되고 이로 인하여 디스플레이 패널(10)에 영상이 표시되지 않고, 복수의 터치 전극(TE) 각각에 대한 터치 센싱을 수행하게 된다.
그러나, 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치는 저전력 센싱 모드에서도 노멀 센싱 모드와 동일하게 첫번째 터치 센싱을 위해 복수의 터치 전극(TE)에 대해 개별적으로 터치를 센싱해야 하기 때문에 소비 전력이 증가하게 된다. 즉, 터치 센싱은 복수의 터치 전극(TE)에 개별적으로 연결된 구동 집적 회로(20)에서 수행되고, 구동 집적 회로(20)는 첫번째 터치 센싱을 위하여, 터치 구동부의 내부 로직의 동작과 터치 제어 유닛(30)의 인터페이스 동작 및 디스플레이 패널(10)의 영상을 표시하는 패널 구동부와 터치 구동부가 공용으로 사용하는 클럭 발생기 등의 부가 회로의 동작으로 인하여 많은 전력을 소모하게 된다.
이와 같은, 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치를 휴대용 전자 기기에 탑재할 경우, 휴대용 전자 기기의 대기 시간이 감소하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저전력 센싱 모드에서 소비전력이 최소화될 수 있는 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 기기는 디스플레이 패널의 후면에 마련된 포스 센싱 전극과 디스플레이 패널을 수납하는 하우징 및 포스 센싱 전극과 터치 제어 유닛을 연결하는 회로 연결 부재를 포함할 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법은 저전력 센싱 모드 동안 디스플레이 패널의 타면에 마련된 포스 센싱 전극을 이용하여 첫번째 터치를 센싱하고, 상기 첫번째 터치의 센싱 결과에 따라 디스플레이 패널의 일면에 마련된 복수의 터치 전극을 이용하여 두번째 터치를 센싱할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자 기기의 저전력 센싱 모드에서의 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 전자 기기의 배터리 소모량을 감소시켜 대기 시간을 증가시킬 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 인셀 터치 타입의 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 전자 기기에서, 터치 압력에 따른 정전 용량의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 에에 따른 전자 기기의 구동 파형도이다.
도 8은 도 4에 도시된 터치 제어 유닛의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 도 3에 도시된 포스 센싱 전극의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 전자 기기에서, 노멀 센싱 모드에서의 그룹 센싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기에서, 일 예에 따른 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기에서, 다른 예에 따른 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 선 I-I''의 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 A 부분의 확대도이며, 도 5는 도 2에 도시된 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(100), 커버 윈도우(300), 하우징(500), 포스 센싱 전극(FE), 구동 회로부(700), 및 터치 제어 유닛(900)을 포함한다.
상기 디스플레이 모듈(100)은 구동 회로부(700)의 제어에 따라 디스플레이 모드로 구동되거나 터치 센싱 모드로 구동된다. 즉, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 모드시 구동 회로부(700)로부터 공급되는 영상 신호에 대응되는 영상을 표시한다. 그리고, 디스플레이 모듈(100)은 노멀 센싱 모드시, 구동 회로부(700)에 의해 사용자 터치에 대한 터치 위치를 센싱하기 위한 터치 위치 센서의 역할을 한다.
일 예에 따른 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 패널(110), 백라이트 유닛(130), 및 가이드 프레임(150)을 포함한다.
상기 디스플레이 패널(110)은 액정 분자의 구동을 이용하여 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널로서, 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 하부 기판(111)과 상부 기판(113)을 포함한다. 이러한 디스플레이 패널(110)은 백라이트 유닛(130)으로부터 조사되는 광을 이용하여 소정의 영상을 표시한다.
상기 하부 기판(111)은 박막 트랜지스터 어레이 기판으로서, 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되는 픽셀 영역마다 마련된 서브 픽셀(SP)들을 포함한다. 각 서브 픽셀(SP)은 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 박막 트랜지스터(미도시), 박막 트랜지스터에 접속된 픽셀 전극 및 픽셀 전극에 인접하도록 형성되어 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함할 수 있다.
상기 하부 기판(111)의 하측 에지부에는 각 신호 라인에 접속되어 있는 패드부(미도시)가 마련되고, 패드부는 구동 회로부(700)와 연결된다. 또한, 상기 하부 기판(111)의 좌측 또는/및 우측 에지부에는 디스플레이 패널(110)의 게이트 라인을 구동하기 위한 내장 게이트 구동 회로(미도시)가 마련될 수도 있다. 이 경우, 상기 내장 게이트 구동 회로는 각 게이트 라인(GL)에 접속되도록 박막 트랜지스터의 제조 공정과 함께 형성된다. 이러한 내장 게이트 구동 회로는 구동 회로부(700)로부터 공급되는 게이트 제어 신호에 따라 순차적으로 쉬프트되는 게이트 신호를 생성해 해당하는 게이트 라인(GL)에 공급한다.
상기 상부 기판(113)은 하부 기판(111)에 마련된 각 픽셀 영역에 중첩되는 개구 영역을 정의하는 픽셀 정의 패턴 및 개구 영역에 형성된 컬러 필터를 포함한다. 이러한 상부 기판(113)은 실런트(sealant)에 의해 액정층을 사이에 두고 하부 기판(111)과 대향 합착되어 하부 기판(111)의 패드부를 제외한 나머지 하부 기판(111)의 전체를 덮는다.
상기 하부 기판(111)과 상부 기판(113) 중 적어도 하나는 액정의 프리틸트 각을 설정하기 위한 배향막(미도시)이 형성된다. 상기 액정층은 하부 기판(111) 및 상부 기판(113) 사이에 개재되는 것으로, 각 서브 픽셀(SP)마다 픽셀 전극에 공급되는 데이터 전압과 공통 전극에 공급되는 공통 전압에 의해 형성되는 전계에 따라 액정 분자들의 전계 방향으로 배열되는 액정으로 이루어진다.
상기 하부 기판(111)의 후면에는 제 1 편광축을 갖는 하부 편광 부재(115)가 부착되어 있고, 상기 상부 기판(113)의 전면(前面)에는 제 1 편광축과 교차하는 제 2 편광축을 갖는 상부 편광 부재(117)가 부착되어 있다.
상기 디스플레이 패널(110)에서, 상기 공통 전극은 노멀 센싱 모드시 터치 전극(TE)으로 사용되고, 디스플레이 모드시 픽셀 전극과 함께 액정 구동 전극으로 사용된다. 이에 따라, 디스플레이 패널(110)은 인-셀 터치형 액정 디스플레이 패널일 수 있으며, 보다 구체적으로는 자기 정전 용량 방식의 인-셀 터치형 액정 디스플레이 패널일 수 있다.
일 예에 따른 터치 전극(TE)은 인접한 복수의 서브 픽셀(SP) 단위로 패터닝됨으로써 적어도 하나의 게이트 라인(GL)과 적어도 하나의 데이터 라인(DL)과 중첩된다. 상기 픽셀 전극 및 터치 전극(TE)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다. 이러한 터치 전극(TE)은 터치 라우팅 라인(TL)을 통해서 구동 회로부(700)와 연결된다.
하나의 터치 전극(TE)은 복수의 서브 픽셀(SP)들과 대응되는 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치 전극(TE)은 게이트 라인(GL)의 길이 방향과 나란한 가로 방향으로 40개의 픽셀 및 데이터 라인(DL)의 길이 방향과 나란한 세로 방향으로 12개 픽셀과 대응되는 면적을 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 480개 픽셀과 대응하는 면적을 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 터치 전극(TE)의 크기는 디스플레이 패널(110)의 크기(또는 해상도) 및 터치 해상도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(110)에는 복수의 터치 전극(TE)이 격자 형태로 배치되는데, 이때 복수의 터치 전극(TE) 각각은 모두 동일한 크기를 가지는 것은 아니며, 디스플레이 패널(110)의 중앙부에 배치된 제 1 터치 전극들보다 디스플레이 패널(110)의 에지부에 배치된 제 2 터치 전극들의 크기가 작을 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(110)의 중앙부와 에지부 간의 터치 감도를 균일하게 할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(130)은 디스플레이 패널(110) 아래에 배치되어 디스플레이 패널(110)에 광을 조사한다. 일 예에 따른 백라이트 유닛(130)은 도광판(131), 광원부(미도시), 반사 시트(133) 및 광학 시트부(135)를 포함한다.
상기 도광판(131)은 적어도 일측면에 마련된 입광부를 포함한다. 이러한 도광판(131)은 입광부를 통해 입사되는 광을 상면 방향, 즉 디스플레이 패널(110) 쪽으로 진행시킨다.
상기 광원부는 도광판(131)의 입광부와 마주보도록 배치되어 도광판(131)의 입광부에 광을 조사한다. 일 예에 따른 광원부는 도광판(131)의 입광부와 인접하도록 배치된 인쇄 회로 기판 및 인쇄 회로 기판에 실장된 복수의 발광 다이오드 패키지를 포함할 수 있다.
상기 반사 시트(133)는 하우징(500) 내부에 배치되어 도광판(131)의 후면을 덮는다. 이러한 반사 시트(133)는 도광판(131)의 하면을 통과하여 입사되는 광을 도광판(131)의 내부 쪽으로 반사시킴으로써 광의 손실을 최소화한다.
상기 광학 시트부(135)는 도광판(131)의 상에 배치되어 도광판(131)으로부터 출사되는 광의 휘도 특성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 광학 시트부(135)는 확산 시트, 프리즘 시트 및 이중 휘도 강화 필름(dual brightness en-hancement film)을 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 확산 시트, 프리즘 시트, 이중 휘도 강화 필름 및 렌티큘러 시트 중에서 선택된 2개 이상의 적층 조합으로 이루어질 수 있다.
추가적으로, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 패널(110)과 광학 시트부(135) 사이에 배치되어 디스플레이 패널(110)의 시야각을 미리 설정된 범위로 제한하는 시야각 제어 필름(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 프레임(150)은 사각띠 형태로 형성되어 디스플레이 패널(110)의 후면 에지부에 부착된다. 이러한 가이드 프레임(150)은 백라이트 유닛(130)의 각 측면을 둘러쌈으로써 백라이트 유닛(130)의 유동을 최소화한다. 일 예에 따른 가이드 프레임(150)은 시트 지지부(151) 및 패널 지지부(153)를 포함한다.
상기 시트 지지부(151)는 백라이트 유닛(130), 즉 광학 시트부(135)의 에지부와 중첩되도록 사각띠 형태로 형성되어 광학 시트부(135)의 에지부를 지지한다. 이러한 시트 지지부(151)의 하면은 부착 부재(150a)에 의해 반사 시트(133)의 확장 영역에 부착될 수 있다.
추가적으로, 시트 지지부(151)는 내측면으로부터 도광판(131)과 중첩되도록 돌출된 도광판 지지부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 도광판 지지부는 도광판(131)의 하면 에지부를 지지한다.
상기 패널 지지부(153)는 시트 지지부(151)의 상면 에지부로부터 사각띠 형태로 돌출되어 패널 부착 부재(160)를 통해 디스플레이 패널(110)의 후면 에지부에 부착된다. 여기서, 패널 부착 부재(160)는 양면 테이프, 열 경화성 수지, 광 경화성 수지, 또는 양면 부착성 폼 패드(foam pad) 등을 포함할 수 있다.
이와 같은, 가이드 프레임(150)은 디스플레이 패널(110)에 부착되어 백라이트 유닛(130)을 지지함으로써 백라이트 유닛(130)이 디스플레이 패널(110)의 후면에 매달리도록 한다.
상기 커버 윈도우(300)는 디스플레이 패널(110)의 전면 전체에 부착되어 하우징(500)에 지지된다. 이때, 커버 윈도우(300)는 사용자 터치에 의해 하우징(500) 쪽으로 오목하게 변형될 수 있도록 하우징(500)에 유동 가능하게 지지된다.
일 예에 따른 커버 윈도우(300)는 투명 점착 부재(200)에 의해 디스플레이 패널(110), 보다 구체적으로는 상부 편광 부재(117)의 전면 전체에 부착됨으로써 디스플레이 패널(110)을 지지하면서 외부 충격으로부터 디스플레이 패널(110)을 보호한다. 여기서, 투명 점착 부재(200)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(300)는 강화 글라스(Glass), 투명 플라스틱, 또는 투명 필름으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 커버 윈도우(300)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 커버 윈도우(300)는 PET(polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylenenapnthalate) 및 PNB(polynorbornene) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다. 이러한 커버 윈도우(300)는 긁힘과 투명도를 고려하여 상기 강화 글라스를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 하우징(500)은 디스플레이 모듈(100)을 수납하면서 커버 윈도우(300)를 지지한다. 즉, 하우징(500)은 커버 윈도우(300)에 부착된 디스플레이 모듈(100)을 후면과 각 측면을 감싼다.
일 예에 따른 하우징(500)은 하우징 플레이트(510) 및 하우징 측벽(530)에 의해 정의되는 수납 공간을 가지는 것으로, 상면이 개구된 상자 형태를 포함할 수 있다. 하우징(500)은 전도성 재질 또는 금속 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(500)은 알루미늄(Al) 재질, 인바(invar) 재질 또는 마그네슘(Mg) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 하우징(500)은 전기적으로 접지(GND)된다.
상기 하우징 플레이트(510)는 수납 공간의 바닥면으로서 백라이트 유닛(130)을 지지하면서 백라이트 유닛(130)의 후면을 덮는다.
상기 하우징 플레이트(510)의 후면에는 적어도 하나의 시스템 수납 공간(500s)이 마련될 수 있다. 시스템 수납 공간(500s)에는 전자 기기의 구동 회로부(700) 및 터치 제어 유닛(900), 구동 전원을 제공하는 배터리(미도시), 통신 모듈(미도시), 전원 회로(미도시), 메모리(미도시) 등이 수납될 수 있다. 이러한 시스템 수납 공간(500s)은 후면 커버(550)에 의해 은폐된다. 상기 후면 커버(550)는 배터리의 교체를 위해, 하우징(500)의 후면에 개폐 가능하게 결합될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 전자 기기가 내장형 배터리를 사용하는 경우, 후면 커버(550)는 사용자에 의한 개폐가 불가능하도록 하우징(500)의 후면과 결합되어 있다.
상기 하우징 측벽(530)은 하우징 플레이트(510)의 각 측면에 수직하게 마련된다. 이러한 하우징 측벽(530)은 커버 윈도우(300)를 지지함으로써 커버 윈도우(300)에 매달린 디스플레이 모듈(100)의 각 측면을 감싼다. 이때, 하우징 측벽(530)의 상부는 커버 윈도우(300)의 각 측면을 감싼다.
상기 하우징 측벽(530)은 디스플레이 모듈(100)의 전체 높이(또는 두께)보다 높은 높이를 가짐으로써 커버 윈도우(300)에 매달린 디스플레이 모듈(100)을 하우징 플레이트(510)로부터 이격시킨다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전자 기기는 커버 윈도우(300)의 후면에 부착되어 커버 윈도우(300)에 매달린 디스플레이 모듈(100)과 하우징 플레이트(510) 사이에 마련된 에어 갭(AG)을 포함한다.
상기 에어 갭(AG)은 하우징 측벽(530)의 높이에 의해 하우징 플레이트(510)로부터 이격된 디스플레이 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(510) 사이의 이격 공간으로 정의될 수 있다. 이에 따라, 에어 갭(AG)은 사용자의 터치 압력에 의해 디스플레이 모듈(100)이 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있는 공간을 제공함으로써 사용자의 터치 압력에 따라 커버 윈도우(300)와 디스플레이 모듈(100)이 곡면 형태로 변형될 수 있도록 한다.
상기 하우징 측벽(530)은 상부 내측면에 마련된 홈부(550)를 포함하며, 상기 홈부(550)에는 탄성 부재(570)가 설치된다.
상기 탄성 부재(570)는 홈부(550)에 부착되어 커버 윈도우(300)의 후면 에지부와 하우징 측벽(530) 사이에 배치됨으로써 사용자의 터치 압력에 의해 커버 윈도우(300)가 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있도록 한다. 일 예에 따른 탄성 부재(570)는 탄성 복원력을 갖는 탄성 패드, 양면 부착성 폼 패드, 또는 스프링을 포함할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(100)의 후면과 마주하는 하우징 플레이트(510)에 마련된 완충 부재(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 완충 부재(600)는 디스플레이 모듈(100)의 후면으로부터 이격되도록 상기 하우징 플레이트(510)에 배치된다. 즉, 완충 부재(600)는 하우징 플레이트(510)의 전면(前面)에 부착되어 에어 갭(AG)을 사이에 두고 디스플레이 모듈(100)의 후면과 대향된다. 이러한 완충 부재(600)는 디스플레이 모듈(100)의 변형시, 디스플레이 모듈(100)과 하우징 플레이트(510) 간의 물리적으로 접촉에 따른 디스플레이 모듈(100)의 후면 손상을 방지한다. 다시 말하여, 완충 부재(600)는 하우징 플레이트(510)로부터 디스플레이 모듈(100)의 후면에 가해지는 충격을 흡수하여 디스플레이 모듈(100)의 손상을 방지한다. 이를 위해, 일 예에 따른 완충 부재(600)는 소프트 재질, 예를 들어 PU(polyurethane) 재질을 포함할 수 있다.
상기 포스 센싱 전극(FE)은 상기 하우징(500)의 바닥면으로부터 이격되도록 디스플레이 패널(110)의 타면, 즉 하부 기판(111)의 후면에 단일 몸체로 마련된다. 즉, 포스 센싱 전극(FE)은 디스플레이 패널(110)의 하부 기판(111)과 하부 편광 부재(115) 사이에 마련된다. 이때, 포스 센싱 전극(FE)은 하우징 플레이트(510) 쪽으로 향하는 하부 기판(111)의 후면 전체에 마련될 수 있다. 이러한 포스 센싱 전극(FE)은 백라이트 유닛(130)으로부터 입사되는 광이 디스플레이 패널(110) 쪽으로 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.
상기 포스 센싱 전극(FE)은 터치 제어 유닛(900)에 연결되어 하우징(500)과 함께 포스 터치를 센싱하기 위한 터치 포스 센서의 역할을 한다. 또한, 포스 센싱 전극(FE)은 하우징(500)에 수납된 구동 회로부(700)에서 발생되는 정전기 또는 주파수 노이즈가 디스플레이 패널(110)의 내부로 유입되는 것을 차단하는 정전기 방지층의 역할도 한다
상기 포스 센싱 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 각각이 전도성 재질로 이루어지고, 하우징(500)이 전기적으로 접지(GND)되어 있기 때문에 포스 센싱 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 사이는 회로적으로 정전 용량(Cm)으로 정의될 수 있다.
상기 정전 용량(Cm)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 포스 센싱 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 간의 거리(D)가 감소할수록 선형적으로 증가하게 된다. 즉, 상기 정전 용량의 변화(Cm')는 거리 변화(D')에 반비례하기 때문에 커버 윈도우(300)에 가해지는 터치 압력(TP)에 따라 휘어지는 디스플레이 패널(110)이 하우징 플레이트(510)에 근접할수록 포스 센싱 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 간의 거리(D')가 감소함에 따라 증가하게 된다. 이에 따라, 포스 터치의 센싱 감도를 향상시키기 위해, 커버 윈도우(300)에 터치 압력(TP)이 가해지지 않는 상태에서, 디스플레이 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(510) 사이의 이격 거리(D)는 적어도 500um 이상으로 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 디스플레이 모듈(100)의 후면과 하우징 플레이트(510) 사이의 이격 거리(D)가 500um 미만일 경우, 터치 압력(TP)의 크기 변화 대비 정전 용량의 변화(Cm')가 매우 적기 때문에 상대적으로 강한 터치 압력(TP)에 대해 정전 용량의 변화(Cm')가 미미하여 터치 압력(TP)을 구분하기 어려워 포스 터치의 센싱 감도가 저하될 수 있다.
다시 도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 구동 회로부(700)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따라 디스플레이 패널(110)을 디스플레이 모드(TM)와 노멀 센싱 모드(NSM)로 구동한다. 디스플레이 모드(TM)시, 구동 회로부(700)는 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시한다. 그리고, 노멀 센싱 모드(NSM)시, 구동 회로부(700)는 터치 전극(TE)을 통해서 사용자 터치를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성해 터치 제어 유닛(900)에 제공한다. 구동 회로부(700)는 사용자 손가락에 의한 사용자 터치에 대해 터치 전극(TE)의 자기 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 구동 회로부(700)는 디스플레이 패널(110)의 일측에 마련된 칩 실장 영역에 실장되어 하부 기판(113)에 마련된 복수의 게이트 라인(GL1 ~ GLm)과 복수의 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 및 복수의 터치 라우팅 라인(TL)에 일대일로 연결될 수 있다. 선택적으로, 구동 회로부(700)는 플렉서블 회로 필름에 실장되어 하부 기판(113)에 마련된 패드부에 부착되고, 패드부를 통해서 복수의 게이트 라인(GL1 ~ GLm)과 복수의 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 및 복수의 터치 라우팅 라인(TL)에 일대일로 연결될 수 있다.
일 예에 따른 구동 회로부(700)는 터치 구동부(710), 로드 프리 신호 공급부(730), 및 패널 구동부(750)를 포함한다.
상기 터치 구동부(710)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 디스플레이 모드(TM) 동안 터치 라우팅 라인(TL)을 통해서 터치 전극(TE)에 공통 전압을 공급한다. 이 경우, 터치 전극(TE)은 공통 전극으로 사용된다.
상기 터치 구동부(710)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 터치 라우팅 라인(TL)을 통해서 터치 전극(TE)에 터치 전극 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 라우팅 라인(TL)을 통해서 사용자 터치에 따른 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성해 터치 제어 유닛(900)에 제공한다. 여기서, 터치 구동부(710)는 자기 정전 용량 방식의 센싱 회로를 통해 터치 전극(TE)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성할 수 있다.
상기 로드 프리 신호 공급부(730)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 노멀 센싱 모드(NSM) 동안, 터치 전극 구동 신호(TDS)와 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2)를 생성하여 패널 구동부(750)에 제공한다. 즉, 터치 전극(TE)은 게이트 라인(GL1 ~ GLm)과 데이터 라인(DL1 ~ DLn)에 중첩되기 때문에 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 사이의 기생 커패시턴스로 인하여 터치 전극(TE)의 로드(load)가 증가하여 터치 센싱시 터치 감도가 저하되게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 로드 프리 신호 공급부(730)는 노멀 센싱 모드(NSM) 동안, 게이트 라인들(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLn) 각각에 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2)를 공급함으로써 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 사이의 기생 커패시턴스에 따른 터치 전극(TE)의 로드(load)를 감소시킨다. 이를 통해, 본 발명은 터치 위치 센싱의 감도를 향상시킬 수 있다.
일 예에 따른 로드 프리 신호 공급부(730)는 터치 전극 구동 신호(TDS)와 동일한 위상을 가지면서 동일한 전압 차이로 스윙하는 전압 스윙 폭을 갖는 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1) 및 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 각각 생성하여 패널 구동부(750)에 제공한다. 상기 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)는 패널 구동부(750)를 통하여 모든 데이터 라인(DL1 ~ DLn)에 공급될 수 있고, 상기 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)는 패널 구동부(750)를 통하여 모든 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급될 수 있다.
일 예에 따른 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)는 제 1 하이 전압과 제 1 로우 전압 사이의 제 1 전압 스윙 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 하이 전압과 제 1 로우 전압은 디스플레이 모드(TM)시 터치 전극(TE)에 공급되는 공통 전압을 기준으로 대칭되는 전압 레벨을 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)는 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 동일한 위상을 가지되, 제 2 하이 전압과 제 2 로우 전압 사이의 상기 제 1 전압 스윙 폭을 가질 수 있다. 이때, 제 1 하이 전압은 제 2 하이 전압보다 높으며, 제 1 로우 전압은 제 2 로우 전압보다 높게 설정된다. 특히, 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)의 제 2 하이 전압은 디스플레이 모드시 박막 트랜지스터를 턴-온시키기 위해 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급되는 게이트 신호의 게이트 하이 전압보다 낮은 전압 레벨로 설정되는 것으로, 이는 노멀 센싱 모드(NSM)시, 게이트 라인(GL)에 공급되는 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)로 인하여 박막 트랜지스터의 턴-온되는 것을 방지하기 위함이다. 그리고, 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)의 제 2 로우 전압은 제 2 하이 전압으로부터 상기 제 1 전압 스윙 폭만큼 낮은 전압 레벨로 설정되고, 이로 인하여 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)는 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)와 동일한 위상을 가지면서 동일한 전압 스윙 폭을 갖게 된다.
상기 패널 구동부(750)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 디스플레이 모드(TM) 동안 터치 제어 유닛(900)으로부터 공급되는 디지털 영상 데이터 및 타이밍 동기 신호를 수신한다. 그리고, 패널 구동부(750)는 타이밍 동기 신호를 기반으로, 게이트 신호(GS)를 생성하여 해당하는 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급함과 동기되도록 서브 픽셀별 디지털 영상 데이터를 디지털-아날로그 변환하여 데이터 전압을 생성해 해당하는 데이터 라인(DL1 ~ DLn)에 공급함으로써 데이터 전압과 공통 전압에 의해 형성되는 전계를 이용해 액정을 구동하여 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시한다. 여기서, 디스플레이 패널(110)의 하부 기판(111)에 내장 게이트 구동 회로부가 마련되어 있는 경우, 패널 구동부(750)는 타이밍 동기 신호를 기반으로 게이트 제어 신호를 생성해 내장 게이트 구동 회로부에 제공하고, 내장 게이트 구동 회로부는 게이트 제어 신호에 따라 게이트 신호(GS)를 생성해 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급하게 된다.
상기 패널 구동부(750)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 노멀 센싱 모드 동안, 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 제공되는 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2)를 디스플레이 패널(110)에 공급함으로써 터치 전극(TE)의 로드(load)를 감소시킨다. 즉, 상기 패널 구동부(750)는 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 제공되는 제 1 및 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2) 각각을 수신하고, 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 데이터 라인(DL1 ~ DLn)에 공급하고, 이와 동기되도록 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급한다. 여기서, 디스플레이 패널(110)의 하부 기판(111)에 내장 게이트 구동 회로부가 마련되어 있는 경우, 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)는 패널 구동부(750)를 통해서 내장 게이트 구동 회로부에 공급되거나 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 내장 게이트 구동 회로부에 직접적으로 공급될 수 있다. 이 경우, 내장 게이트 구동 회로부는 패널 구동부(750)로부터 전달되거나 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 직접적으로 공급되는 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급할 수 있다.
이와 같은, 일 예에 따른 구동 회로부(700)에서 터치 구동부(710)와 로드 프리 신호 공급부(730) 및 패널 구동부(750) 각각은 별도의 집적 회로로 구현될 수 있다. 또한, 터치 구동부(710)와 패널 구동부(750)는 하나의 집적 회로로 구현될 수 있다. 그리고, 로드 프리 신호 공급부(730)는 터치 구동부(710)와 패널 구동부(750) 중 어느 하나에 내장될 수 있다.
선택적으로, 상기 로드 프리 신호 공급부(730)는 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 디스플레이 모드 동안 공통 전압을 터치 구동부(710)에 공급하고, 터치 제어 유닛(900)의 모드 제어에 따른 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 터치 펄스 제어 신호에 따라 서로 교번되는 제 1 하이 전압과 제 1 로우 전압을 터치 구동부(710)와 패널 구동부(750)에 각각 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 터치 구동부(710)는 상기 디스플레이 모드(TM) 동안 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 공급되는 공통 전압을 터치 전극(TE)에 공급하고, 상기 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 서로 교번적으로 공급되는 제 1 하이 전압과 제 1 로우 전압을 터치 전극 구동 신호(TDS)로서 터치 전극(TE)에 공급한다. 그리고, 상기 패널 구동부(750)는 상기 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 로드 프리 신호 공급부(730)로부터 서로 교번적으로 공급되는 제 1 하이 전압과 제 1 로우 전압을 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)로서 모든 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)에 공급한다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 터치용 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 제 1 회로 연결 부재(901)를 통해서 구동 회로부(700)에 연결되고, 제 2 회로 연결 부재(902)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)에 직접적으로 연결된다. 여기서, 제 1 및 제 2 회로 연결 부재(901, 902) 각각은 플렉서블 회로 필름 또는 신호 케이블일 수 있다. 선택적으로, 터치 제어 유닛(900)은 플렉서블 인쇄 회로 필름(미도시)에 실장될 수 있는데, 이 경우, 터치 제어 유닛(900)은 플렉서블 인쇄 회로 필름을 통해서 구동 회로부(700)에 연결되며, 별도의 제 2 회로 연결 부재(902)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)에 연결될 수 있다. 추가적으로, 제 2 회로 연결 부재(902)는 플렉서블 인쇄 회로 필름으로부터 돌출되어 포스 센싱 전극(FE)에 연결된 돌출부일 수도 있다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 디스플레이 패널(110)의 프레임 동기 신호(또는 수직 동기 신호)에 기초하여 디스플레이 패널(110)을 디스플레이 모드(DM)와 노멀 센싱 모드(NSM)로 구동시키기 위한 구동 모드 신호를 생성하여 구동 회로부(700)를 제어한다. 예를 들어, 터치 제어 유닛(900)은 프레임 동기 신호에 기초하여 디스플레이 패널(110)의 매 프레임을 적어도 하나의 서브 프레임으로 시분할하고, 서브 프레임을 디스플레이 모드(TM)와 노멀 센싱 모드(NSM)로 구동하기 위한 구동 모드 신호를 생성할 수 있다. 또한, 상기 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드(NSM)시 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 생성하기 위한 터치 펄스 제어 신호를 생성한다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 디스플레이 모드(DM) 동안 제 1 논리 상태의 구동 모드 신호와 디지털 영상 데이터 및 타이밍 동기 신호를 생성하여 구동 회로부(700)에 제공한다. 이에 따라, 디스플레이 모드(DM) 동안 상기 터치 구동부(710)는 제 1 논리 상태의 구동 모드 신호에 응답하여 복수의 터치 전극(TE) 각각에 공통 전압을 공급하고, 이와 동시에, 상기 패널 구동부(750)는 제 1 논리 상태의 구동 모드 신호를 기반으로 타이밍 동기 신호에 따라 디지털 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인들(DL ~ DLn)에 공급함으로써 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시한다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호와 터치 펄스 제어 신호를 생성하여 구동 회로부(700)에 제공한다. 이에 따라, 상기 로드 프리 신호 공급부(730)는 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호와 터치 펄스 제어 신호에 기초하여 상기 터치 전극 구동 신호(TDS)를 생성하여 터치 구동부(710)에 공급함과 동시에 상기 제 1 및 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2)를 생성하여 패널 구동부(750)에 공급한다. 또한, 상기 패널 구동부(750)는 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호를 기반으로 제 1 로드 프리 구동 신호(LFS1)를 데이터 라인(DL1 ~ DLn)에 공급하고, 이와 동기되도록 제 2 로드 프리 구동 신호(LFS2)를 게이트 라인(GL1 ~ GLm)에 공급한다. 그리고, 상기 터치 구동부(710)는 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호를 기반으로 터치 전극 구동 신호(TDS)를 복수의 터치 전극(TE) 각각에 공급한 후, 복수의 터치 전극(TE) 각각의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성해 터치 제어 유닛(900)에 제공한다. 따라서, 본 발명은 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 로드 프리 구동 신호(LFS1, LFS2)를 이용하여 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL1 ~ GLm) 및 데이터 라인(DL1 ~ DLn) 사이의 기생 커패시턴스에 영향 없이 복수의 터치 전극(TE) 각각의 정전 용량 변화를 센싱할 수 있다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드(NSM) 동안 구동 회로부(700), 즉 터치 구동부(710)로부터 제공되는 터치 로우 데이터를 기반으로 터치 위치를 포함하는 터치 정보를 산출하고, 터치 정보를 전자 기기의 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다. 이에, 상기 시스템 제어 유닛(950)은 터치 정보에 해당되는 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 어플리케이션은 전자 기기에 탑재된 터치 위치 기반의 응용 프로그램일 수 있다. 상기 터치 위치 기반의 응용 프로그램은 터치 위치에 표시된 프로그램 아이콘에 해당하는 응용 프로그램일 수 있다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드(NSM)에서 일정 시간 동안 터치 구동부(710)로부터 터치 로우 데이터가 제공되지 않거나, 일정 시간 동안 터치 구동부(710)로부터 공급되는 터치 로우 데이터들이 모두 기준 데이터 미만일 경우, 노터치 구간으로 판단하여 센싱 모드 전환 신호를 생성하여 구동 회로부(700)를 슬리프 모드로 제어하고 저전력 센싱 모드(LPSM)를 수행한다. 여기서, 센싱 모드 전환 신호는 시스템 제어 유닛(950)에서 생성되어 터치 제어 유닛(900)으로 전달될 수 있는데, 이 경우 시스템 제어 유닛(950)은 터치 제어 유닛(900)으로부터 터치 정보를 제공받아 터치 유무를 판단하고, 판단 결과에 따라 센싱 모드 전환 신호를 생성한다.
상기 저전력 센싱 모드(LPSM) 동안, 구동 회로부(700)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 전환 신호에 따라 슬리프 모드로 전환되고 슬리프 모드 동안 어떠한 동작도 수행하지 않는다. 이에 따라, 본 발명은 저전력 센싱 모드(LPSM) 동안 구동 회로부(700)가 어떠한 전력도 소모하지 않는 완전한 구동 오프 상태를 유지하기 때문에 저전력 센싱 모드(LPSM)에서의 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 전자 기기의 배터리 소모량을 감소시켜 대기 시간을 증가시킬 수 있다.
상기 저전력 센싱 모드(LPSM)에서 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 이용하지 않고, 포스 터치 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화에 따른 첫번째 터치를 직접 센싱함으로써 저전력 센싱 모드(LPSM)에서의 소비전력을 감소시킨다. 즉, 저전력 센싱 모드(LPSM)에서 터치 제어 유닛(900)은 포스 전극 구동 신호(FDS)를 포스 터치 전극(FE)에 공급한 후 포스 터치 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량 변화를 센싱할 수 있다.
그런 다음, 터치 제어 유닛(900)은 첫번째 터치의 센싱 결과가 터치 유일 경우, 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호를 생성하여 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드(NSM)로 전환시킨다. 상기 구동 회로부(700)는 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호에 따라 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드(NSM)로 전환되어 복수의 터치 전극(TE) 각각의 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱하고, 두번째 터치의 센싱에 대응되는 터치 로우 데이터를 생성해 터치 제어 유닛(900)에 제공한다. 상기 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)로부터 제공되는 두번째 터치의 센싱 결과가 터치 유일 경우, 두번째 터치 센싱에 대한 터치 로우 데이터에 기초하여 터치 위치를 포함하는 터치 정보를 산출해 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다. 이에 따라, 시스템 제어 유닛(950)은 터치 제어 유닛(900)으로부터 제공되는 터치 정보에 해당하는 어플리케이션을 실행하고, 제 2 논리 상태의 센싱 모드 전환 신호를 생성하여 터치 제어 유닛(900)에 제공하며, 터치 제어 유닛(900)은 제 2 논리 상태의 센싱 모드 전환 신호에 따라 구동 회로부(700)를 디스플레이 모드(TM)와 노멀 센싱 모드(NSM)로 제어한다.
도 8은 도 4에 도시된 터치 제어 유닛의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 도 4와 결부하면, 일 예에 따른 터치 제어 유닛(900)은 포스 터치 구동부(910), 및 터치 제어부(930)를 포함한다.
상기 포스 터치 구동부(910)는 포스 터치 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성한다. 즉, 포스 터치 구동부(910)는 터치 제어부(930)의 포스 센싱 모드 신호(FSM)에 응답하여 제 2 연결 부재(902)와 포스 터치 전극(FE)를 통해서 포스 터치 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 사이의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성하고, 포스 로우 데이터(Fdata)를 터치 제어부(930)에 제공한다.
일 예에 따른 포스 터치 구동부(910)는 스위칭부(911), 포스 전극 구동부(913), 및 포스 터치 센싱부(915)를 포함한다.
상기 스위칭부(911)는 제 2 연결 부재(902)와 포스 터치 전극(FE)에 전기적으로 연결된다. 이러한 스위칭부(911)는 터치 제어부(930)로부터 제공되는 채널 선택 신호(CSS)에 응답하여 포스 터치 전극(FE)을 포스 전극 구동부(913) 또는 포스 터치 센싱부(915)에 선택적으로 연결한다.
상기 포스 전극 구동부(913)는 터치 제어부(930)의 포스 센싱 모드 신호(FSM)에 응답하여 포스 전극 구동 신호(FDS)를 생성하고, 스위칭부(911)와 제 2 연결 부재(902)를 통해서 포스 터치 전극(FE)에 포스 전극 구동 신호(FDS)를 공급한다. 이에 따라, 포스 터치 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 사이에 형성되는 정전 용량(Cm)에는 포스 전극 구동 신호(FDS)에 의해 전하가 충전되게 된다.
일 예에 따른 포스 전극 구동 신호(FDS)는 충전량, 회로 구성 또는 소비 전력 등을 고려하여 교류 구동 파형, 직류 구동 전압 및 접지 전압 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 여기서, 교류 구동 파형은 펄스파, 사인파, 감쇄 사인파, 정사각파, 직사각파, 톱니파, 삼각파, 또는 스텝파를 포함할 수 있다.
상기 포스 터치 센싱부(915)는 터치 제어부(930)의 포스 센싱 모드 신호(FSM)에 응답하여 스위칭부(911)와 제 2 연결 부재(902)를 통해서 포스 터치 전극(FE)에 연결됨으로써 포스 터치 전극(FE)과 하우징 플레이트(510) 사이의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성해 터치 제어부(915)에 제공한다. 여기서, 포스 터치 센싱부(915)는 상호 정전 용량 방식의 센싱 회로를 통해 포스 센싱 전극(FE)의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성할 수 있다.
상기 터치 제어부(930)는 포스 터치 구동부(910)와 구동 회로부(700) 각각의 구동을 제어하고, 포스 터치 구동부(910)로부터 제공되는 포스 로우 데이터(Fdata)와 구동 회로부(700)로부터 제공되는 터치 로우 데이터(Tdata) 중 적어도 하나에 기초하여 터치 위치와 터치 포스 중 적어도 하나를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출하고, 산출된 터치 정보(TI)를 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다.
일 예에 따른 터치 제어부(930)는 상기 프레임 동기 신호에 기초하여 구동 회로부(700)를 디스플레이 모드(DM)로 구동시키기 위한 제 1 논리 상태의 구동 모드 신호 또는 구동 회로부(700)를 노멀 센싱 모드(NSM)로 구동시키기 위한 제 2 논리 상태의 구동 모드 신호를 생성하여 구동 회로부(700)의 구동 모드를 제어한다.
상기 노멀 센싱 모드(NSM)에서, 상기 터치 제어부(930)는 구동 회로부(700)의 터치 구동부(710)로부터 제공되는 터치 로우 데이터를 기반으로 터치 위치를 포함하는 터치 정보(TI)를 생성하여 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다. 이에 따라, 시스템 제어 유닛(950)은 터치 위치를 포함하는 터치 정보(TI)에 해당되는 터치 위치를 기반으로 하는 제 1 어플리케이션을 실행한다.
추가적으로, 노멀 센싱 모드(NSM)에서, 터치 제어부(930)는 포스 센싱 모드 신호(FSM)를 포스 터치 구동부(910)에 제공하고, 포스 센싱 모드 신호(FSM)에 따라 포스 터치 구동부(910)로부터 제공되는 포스 로우 데이터(Fdata)를 기반으로 터치 포스를 포함하는 터치 정보(TI)를 생성하여 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다. 이에 따라, 시스템 제어 유닛(950)은 터치 포스를 포함하는 터치 정보(TI)에 해당되는 터치 포스를 기반으로 하는 제 2 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 제 2 어플리케이션은 전자 기기에 탑재된 터치 포스 기반의 응용 프로그램으로써 잠금 기능 또는 잠금 해제 기능을 수행하는 보안 응용 프로그램 또는 터치 위치에 표시된 프로그램 아이콘에 설정된 포스 레벨에 해당하는 응용 프로그램일 수 있다.
그리고, 상기 노멀 센싱 모드(NSM)에서, 일정 시간 동안 터치 구동부(710)로부터 터치 로우 데이터가 제공되지 않을 경우, 터치 제어부(930)는 센싱 모드 전환 신호를 자체적으로 생성하거나 시스템 제어 유닛(950)으로부터 제공되는 센싱 모드 전환 신호에 따른 저전력 센싱 모드(LPSM)에 따라 구동 회로부(700)를 슬리프 모드로 제어하면서 포스 터치 구동부(910)에 포스 센싱 모드 신호(FSM)를 공급한다.
상기 저전력 센싱 모드(LPSM)에서, 터치 제어부(930)는 포스 터치 구동부(910), 즉 포스 터치 센싱부(915)로부터 제공되는 포스 로우 데이터(Fdata)에 기초하여 저전력 센싱 모드(LPSM)에서 첫번째 터치를 센싱한다. 그런 다음, 터치 제어부(930)는 첫번째 터치의 센싱 결과가 터치 유일 경우, 구동 회로부(700)를 노멀 센싱 모드(NSM)로 전환시켜 구동 회로부(700)를 통해서 두번째 터치를 센싱하고, 두번째 터치의 센싱에 따른 터치 로우 데이터(Tdata)에 기초하여 터치 위치를 포함하는 터치 정보(TI)를 생성하여 시스템 제어 유닛(950)에 제공한다. 반면에, 터치 제어부(930)는 첫번째 터치의 센싱 결과가 터치 무일 경우, 구동 회로부(700)를 슬리프 모드로 제어하면서 포스 터치 구동부(910)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)의 정전 용량 변화를 주기적으로 센싱한다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 저전력 센싱 모드(LPSM) 동안 터치 제어 유닛(900)만의 구동을 통해 디스플레이 패널(110)에 마련된 포스 센싱 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 첫번째 터치의 유무를 센싱함으로써 저전력 센싱 모드(LPSM)에서의 소비전력이 최소화될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 저전력 센싱 모드(LPSM) 동안 구동 회로부(700)가 어떠한 전력도 소모하지 않는 완전한 구동 오프 상태를 유지하기 때문에 저전력 센싱 모드(LPSM)에서 소비전력이 감소될 수 있고, 이로 인하여 배터리 소모량이 감소되어 대기 시간이 증가될 수 있다.
도 9는 도 3에 도시된 포스 센싱 전극의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 도 3 및 도 4와 결부하면, 본 발명의 일 예에 따른 포스 센싱 전극(FE)은 서로 분리된 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각은 디스플레이 패널(110)의 타면, 즉 하부 기판(111)의 후면에 서로 분리되도록 격자 형태로 마련될 수 있다. 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각은 저전력 센싱 모드에서 첫번째 터치를 센싱하기 위한 터치 전극으로 사용되거나 노멀 센싱 모드에서 멀티 포스 터치를 센싱하기 위한 터치 포스 센싱 전극으로 사용된다. 이러한 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각과 하우징 플레이트(510) 사이에는 개별적인 정전 용량이 마련된다.
상기 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각은 복수의 제 2 회로 연결 부재(902a, 902b, 902c, 902d)와 개별적으로 연결되면서 터치 제어 유닛(900)에 연결된다.
상기 터치 제어 유닛(900)은 상기 저전력 센싱 모드에서, 상기 포스 터치 구동부(910)를 통해 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각의 정전 용량 변화에 따른 첫번째 터치를 센싱함으로써 저전력 센싱 모드에서의 소비전력이 최소화될 수 있다.
일 예로서, 상기 첫번째 터치의 센싱 결과가 터치 유일 경우, 상기 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드로 전환시키지 않고, 첫번째 터치의 센싱시 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각의 정전 용량 변화에 대응되는 전극 패턴별 포스 로우 데이터에 기초하여 터치 위치 및 터치 포스 중 적어도 하나를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출해 시스템 제어 유닛(950)에 제공할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 구동 회로부(700)를 통한 두번째 터치를 수행하지 않아도 되기 때문에 두번째 터치를 센싱하기 위한 소비전력을 줄일 수 있다.
다른 예로서, 상기 첫번째 터치의 센싱 결과가 터치 유일 경우, 상기 터치 제어 유닛(900)은 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역을 산출하여 구동 회로부(700)에 제공하면서 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드로 전환시킨다. 이에 따라, 구동 회로부(700)는 노멀 센싱 모드에 응답하여, 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역에 포함된 적어도 하나의 터치 전극에 대해서만 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱하게 된다. 이 경우, 구동 회로부(700)는 복수의 터치 전극(TE)에 대한 개별적인 터치 센싱이 아닌 그룹 센싱을 수행하여 2번째 터치를 센싱한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 저전력 센싱 모드에서의 첫번째 터치(FT)가 제 1 전극 패턴(FE1)의 정전 용량 변화에 의해 센싱된 경우, 상기 터치 제어 유닛(900)은 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역, 즉 제 1 전극 패턴(FE1)에 대한 터치 위치 정보를 생성하고, 구동 회로부(700)를 노멀 센싱 모드로 전환시킨다. 이에 따라, 구동 회로부(700)는 노멀 센싱 모드에 응답하여 복수의 터치 전극(TE) 중 제 1 전극 패턴(FE1)과 중첩되는 터치 전극들(TE) 각각의 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱하게 된다. 이를 통해, 본 발명은 두번째 터치에 대한 정확도를 향상시킬 수 있으며, 두번째 터치를 센싱하기 위한 소비전력을 줄일 수 있다.
추가적으로, 상기 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드에서, 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 생성된 포스 로우 데이터에 기초하여 터치 위치와 터치 포스를 포함하는 터치 정보를 산출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 노멀 센싱 모드시 터치 위치와 터치 포스를 동시에 센싱할 수 있다.
이와 같은, 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4)을 포함하는 본 발명에 따른 전자 기기는 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4)을 통해 개별적으로 터치 포스를 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기에서, 일 예에 따른 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 도 4 및 도 8과 결부하여 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치 제어 유닛(900)은 제 2 회로 연결 부재(902)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)에 연결되며, 저전력 센싱 모드 동안 포스 센싱 전극(FE)을 이용하여 첫번째 터치를 센싱하고, 첫번째 터치의 센싱 결과에 따라 구동 회로부(700)에 연결된 복수의 터치 전극(TE)을 이용하여 두번째 터치를 센싱한다.
구체적으로, 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드에서 일정 시간 동안 터치 구동부(710)로부터 터치 로우 데이터가 제공되지 않을 경우, 저전력 센싱 모드를 수행한다(S110).
이어서, 저전력 센싱 모드에서, 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 슬리프 모드로 제어하면서, 내장된 포스 터치 구동부(910)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화(Cm)에 따른 첫번째 터치를 센싱한다(S120).
이어서, 터치 제어 유닛(900)은 첫번째 터치의 유무를 판단한다(S130).
상기 S130 단계에서, 첫번째 터치의 판단 결과 터치 유이면(S130의 “Yes”), 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드로 전환시키고, 구동 회로부(700)를 통해서 복수의 터치 전극(TE) 각각의 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱한다(S140).
상기 S130 단계에서, 첫번째 터치의 판단 결과 터치 무이면(S130의 “No”), 터치 제어 유닛(900)은 상기 S110 단계와 S120 단계를 주기적으로 반복 수행한다.
이어서, 터치 제어 유닛(900)은 두번째 터치의 유무를 판단한다(S150).
상기 S150 단계에서, 두번째 터치의 판단 결과 터치 유이면(S150의 “Yes”), 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)로부터 제공되는 터치 로우 데이터(Tdata)에 기초하여 터치 위치를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출한다.
상기 S150 단계에서, 두번째 터치의 판단 결과 터치 무이면(S150의 “No”), 터치 제어 유닛(900)은 상기 S110 단계와 S140 단계를 주기적으로 반복 수행한다.
이어서, 상기 두번째 터치 센싱 이후에, 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드시 내장된 포스 터치 구동부(910)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성하고 포스 로우 데이터(Fdata)에 기초하여 터치 포스를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법은 저전력 센싱 모드 동안 구동 회로부(700)가 어떠한 전력도 소모하지 않는 완전한 구동 오프 상태를 유지하기 때문에 저전력 센싱 모드에서의 소비전력을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 전자 기기의 배터리 소모량을 감소시켜 대기 시간을 증가시킬 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법에서, 포스 센싱 전극(FE)이, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4)으로 이루어진 경우, 터치 제어 유닛(900)은 상기 S130 단계에서, 첫번째 터치의 판단 결과 터치 유이면(S130의 “Yes”), 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역을 산출하여 구동 회로부(700)에 제공하면서 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드로 전환시키고, 구동 회로부(700)를 통해서 복수의 터치 전극(TE) 각각의 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 두번째 터치에 대한 정확도를 향상시킬 수 있으며, 두번째 터치를 센싱하기 위한 소비전력을 줄일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기에서, 다른 예에 따른 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 도 4 및 도 9와 결부하여 본 발명의 다른 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치 제어 유닛(900)은 복수의 제 2 회로 연결 부재(902)를 통해서 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4)과 개별적으로 연결되며, 저전력 센싱 모드 동안 포스 센싱 전극(FE)을 이용하여 첫번째 터치를 센싱하고, 첫번째 터치의 센싱 결과에 따라 구동 회로부(700)에 연결된 복수의 터치 전극(TE)을 이용하여 두번째 터치를 센싱한다.
구체적으로, 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드에서 일정 시간 동안 터치 구동부(710)로부터 터치 로우 데이터가 제공되지 않을 경우, 저전력 센싱 모드를 수행한다(S210).
이어서, 저전력 센싱 모드에서, 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 슬리프 모드로 제어하면서, 내장된 포스 터치 구동부(910)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화(Cm)에 따른 첫번째 터치를 센싱한다(S220).
이어서, 터치 제어 유닛(900)은 첫번째 터치의 유무를 판단한다(S230).
상기 S230 단계에서, 첫번째 터치의 판단 결과 터치 유이면(S230의 “Yes”), 터치 제어 유닛(900)은 구동 회로부(700)를 슬리프 모드에서 노멀 센싱 모드로 전환시키지 않고, 첫번째 터치의 센싱시 복수의 전극 패턴(FE1, FE2, FE3, FE4) 각각의 정전 용량 변화에 대응되는 전극 패턴별 포스 로우 데이터에 기초하여 터치 위치 및 터치 포스 중 적어도 하나를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출한다(S240).
상기 S230 단계에서, 첫번째 터치의 판단 결과 터치 무이면(S230의 “No”), 터치 제어 유닛(900)은 상기 S210 단계와 S220 단계를 주기적으로 반복 수행한다.
이어서, 상기 두번째 터치 센싱 이후에, 터치 제어 유닛(900)은 노멀 센싱 모드시 내장된 포스 터치 구동부(910)를 통해서 포스 센싱 전극(FE)과 하우징(500) 사이의 정전 용량 변화(Cm)를 센싱하여 포스 로우 데이터(Fdata)를 생성하고 포스 로우 데이터(Fdata)에 기초하여 터치 포스를 포함하는 터치 정보(TI)를 산출할 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 다른 예에 따른 전자 기기의 터치 센싱 방법은 저전력 센싱 모드 동안 구동 회로부(700)가 어떠한 전력도 소모하지 않는 완전한 구동 오프 상태를 유지하기 때문에 저전력 센싱 모드에서의 소비전력을 감소시킬 수 있으며, 특히, 구동 회로부(700)를 통한 두번째 터치를 수행하지 않아도 되기 때문에 두번째 터치를 센싱하기 위한 소비전력을 줄일 수 있다.
부가적으로, 도 2에는 본 발명에 따른 전자 기기로서 스마트 폰(smart phone)이 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명은 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(Wearable device), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기, 텔레비전, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 또는 디스플레이를 갖는 가전 기기 등에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 기기는 액정층을 갖는 디스플레이 패널 이외에 유기 발광 소자를 갖는 유기 발광 디스플레이 패널을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 모듈을 포함하는 모든 전자 기기에 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디스플레이 모듈 110: 디스플레이 패널
111: 하부 기판 300: 커버 윈도우
500: 하우징 510: 하우징 플레이트
700: 구동 회로부 710: 터치 구동부
730: 로드 프리 신호 공급부 750: 패널 구동부
900: 터치 제어 유닛 901: 제 1 회로 연결 부재
902: 제 2 회로 연결 부재 910: 포스 터치 구동부
911: 스위칭부 913: 포스 전극 구동부
915: 포스 터치 센싱부 930: 터치 제어부
FE: 포스 센싱 전극 TE: 터치 전극

Claims (14)

  1. 일면에 마련된 복수의 터치 전극을 갖는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널을 수납하는 하우징;
    상기 디스플레이 패널의 타면에 마련되어 상기 하우징의 바닥면으로부터 이격되는 포스 센싱 전극;
    상기 복수의 터치 전극과 연결된 구동 회로부;
    상기 구동 회로부를 제어하는 터치 제어 유닛;
    상기 구동 회로부와 상기 터치 제어 유닛을 연결하는 제 1 회로 연결 부재; 및
    상기 포스 센싱 전극과 상기 터치 제어 유닛을 연결하는 제 2 회로 연결 부재를 포함하는, 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 저전력 센싱 모드 동안 상기 구동 회로부를 슬리프 모드로 제어하면서 상기 포스 센싱 전극과 하우징 사이의 정전 용량 변화에 따른 첫번째 터치를 센싱하는, 전자 기기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 첫번째 터치의 센싱 결과, 터치 유일 경우, 상기 구동 회로부를 노멀 센싱 모드로 전환시키고,
    상기 구동 회로부는 상기 노멀 센싱 모드에 따라 상기 복수의 터치 전극 각각의 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱하는, 전자 기기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 포스 터치 전극은 서로 분리된 복수의 전극 패턴을 가지며,
    상기 터치 제어 유닛은 저전력 센싱 모드에서 상기 복수의 전극 패턴 각각을 통해 상기 첫번째 터치를 센싱하는, 전자 기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 첫번째 터치의 센싱 결과, 터치 유일 경우, 상기 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역을 산출하고, 상기 구동 회로부를 노멀 센싱 모드로 전환시키고,
    상기 구동 회로부는 상기 노멀 센싱 모드에 응답하여 상기 터치 영역에 포함된 적어도 하나의 터치 전극에 대한 정전 용량 변화에 따른 두번째 터치를 센싱하는, 전자 기기.
  6. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 노멀 센싱 모드시 상기 포스 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성하고 상기 터치 로우 데이터에 기초하여 터치 포스를 포함하는 터치 정보를 산출하는, 전자 기기.
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은,
    상기 포스 터치 전극과 상기 하우징 사이의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하는 포스 터치 구동부; 및
    상기 포스 터치 구동부와 상기 구동 회로부 각각을 제어하고 상기 포스 터치 구동부로부터 제공되는 상기 포스 로우 데이터와 상기 구동 회로부로부터 제공되는 터치 로우 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 터치 위치와 터치 포스 중 적어도 하나를 포함하는 터치 정보를 산출하는 터치 제어부를 포함하는, 전자 기기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포스 터치 구동부는,
    포스 전극 구동 신호를 생성하는 포스 전극 구동부;
    상기 포스 센싱 전극의 정전 용량 변화를 센싱하여 상기 포스 로우 데이터를 생성하는 포스 터치 센싱부; 및
    상기 제 2 연결 부재를 통해서 상기 포스 센싱 전극을 상기 포스 전극 구동부 또는 상기 포스 터치 센싱부에 연결하는 스위칭부를 포함하는, 전자 기기.
  9. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 상기 복수의 터치 전극 각각과 중첩되도록 상기 기판 상에 마련된 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인을 더 포함하고,
    상기 구동 회로부는 상기 노멀 센싱 모드에 응답하여 상기 복수의 터치 전극에 터치 전극 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 전극 구동 신호와 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는 로드 프리 구동 신호를 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 공급하는, 전자 기기.
  10. 일면에 마련된 복수의 터치 전극을 갖는 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널을 수납하는 하우징, 상기 복수의 터치 전극에 연결된 구동 회로부, 및 상기 구동 회로부를 제어하는 터치 제어 유닛을 갖는 전자 기기의 터치 센싱 방법에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 회로 연결 부재를 통해서 상기 디스플레이 패널의 타면에 마련된 포스 센싱 전극과 연결되며, 저전력 센싱 모드 동안 상기 포스 센싱 전극을 이용하여 첫번째 터치를 센싱하고, 상기 첫번째 터치의 센싱 결과에 따라 상기 구동 회로부와 연결된 상기 복수의 터치 전극을 이용하여 두번째 터치를 센싱하는, 전자 기기의 터치 센싱 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 저전력 센싱 모드 동안 상기 구동 회로부를 슬리프 모드로 제어하면서 상기 포스 센싱 전극과 하우징 사이의 정전 용량 변화에 따른 상기 첫번째 터치를 센싱하는, 전자 기기의 터치 센싱 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 첫번째 터치의 센싱 결과, 터치 유일 경우, 상기 구동 회로부를 노멀 센싱 모드로 전환시키고, 상기 첫번째 터치에 해당하는 터치 영역을 산출하고, 상기 구동 회로부를 통해서 상기 터치 영역에 포함된 적어도 하나의 터치 전극에 대한 정전 용량 변화에 따른 상기 두번째 터치를 센싱하는, 전자 기기의 터치 센싱 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 제어 유닛은 상기 노멀 센싱 모드시 상기 포스 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고 상기 포스 로우 데이터에 기초하여 터치 포스를 포함하는 터치 정보를 산출하는, 전자 기기의 터치 센싱 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 상기 복수의 터치 전극 각각과 중첩되도록 마련된 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인을 더 포함하고,
    상기 구동 회로부는 상기 노멀 센싱 모드시 상기 복수의 터치 전극에 터치 전극 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 전극 구동 신호와 동일한 위상과 동일한 전위차를 갖는 로드 프리 구동 신호를 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 공급하면서 상기 복수의 터치 전극 각각의 정전 용량 변화를 센싱하는, 전자 기기의 터치 센싱 방법.
KR1020150191117A 2015-12-31 2015-12-31 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법 KR102483875B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150191117A KR102483875B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150191117A KR102483875B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170079988A true KR20170079988A (ko) 2017-07-10
KR102483875B1 KR102483875B1 (ko) 2022-12-30

Family

ID=59356381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150191117A KR102483875B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102483875B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120078073A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서 구동 장치 및 방법
US20140176485A1 (en) * 2012-01-20 2014-06-26 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch screen, portable electronic device, and method of operating a touch screen
KR101506511B1 (ko) * 2013-09-23 2015-04-07 주식회사 하이딥 정전 용량성 위치 및 압력 터치 센싱 장치
US20150234446A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Arokia Nathan Dynamic switching of power modes for touch screens using force touch
KR20150102353A (ko) * 2014-02-28 2015-09-07 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120078073A (ko) * 2010-12-31 2012-07-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서 구동 장치 및 방법
US20140176485A1 (en) * 2012-01-20 2014-06-26 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch screen, portable electronic device, and method of operating a touch screen
KR101506511B1 (ko) * 2013-09-23 2015-04-07 주식회사 하이딥 정전 용량성 위치 및 압력 터치 센싱 장치
US20150234446A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Arokia Nathan Dynamic switching of power modes for touch screens using force touch
KR20150102353A (ko) * 2014-02-28 2015-09-07 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102483875B1 (ko) 2022-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3151092B1 (en) Electronic device having force touch function
US10209819B2 (en) Electronic device
KR102657011B1 (ko) 터치 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법
US9569030B2 (en) Touch screen display device with in-set signals, driver circuit for the touch screen display device, and method for driving the touch screen display device
EP2474889B1 (en) Digitizer-integrated display module
KR102668555B1 (ko) 전자 기기
US8355006B2 (en) Liquid crystal display
EP2159630B1 (en) Integrated pixel structure, integrated touch panel LCD device and method of controlling the same
EP2527962B1 (en) Integrated digitizer display
US20200004368A1 (en) Touch display panel and touch display device
JP2017134249A (ja) 表示装置
CN101661201B (zh) 整合式像素结构、整合式触控液晶显示装置及其触控方法
KR20130067869A (ko) 터치 스크린을 포함하는 액정 디스플레이 장치
KR20110100377A (ko) 터치 스크린이 내장된 액정 표시패널과 이를 포함하는 액정 표시장치
CN107479740B (zh) 显示装置
KR102395112B1 (ko) 터치 패널 및 이를 포함하는 전자 기기
KR102483875B1 (ko) 전자 기기 및 이의 터치 센싱 방법
KR102278559B1 (ko) 터치 모듈 및 터치검출방법
KR102685938B1 (ko) 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 전자 기기
KR20100067027A (ko) 터치 패널

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant