KR20180003738A - 터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노이즈를 측정하는 터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 이 터치 센서의 구동 방법은 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정한다.

Description

터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치{METHOD AND CIRCUIT FOR DRIVING TOUCH SENSOR AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 노이즈를 측정하는 터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 자신이 원하는 대로 기기를 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.
터치 스크린은 정전 용량(capacitance) 방식의 터치 센서들로 구현될 수 있다. 그 밖에 터치 스크린은 저항막 방식, 표면 초음파 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식 등으로 구현될 수 있다. 이러한 터치 스크린의 성능을 좌우하는 가장 중요한 요소는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, 이하 “SNR”이라 함)이다. 터치 스크린에 유입되는 노이즈를 줄이면 SNR 값이 커져 터치 구동 회로의 동작 마진(margin)을 넓힐 수 있고 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
SNR을 개선하기 위하여, 터치 센서로 유입되는 노이즈를 정확하게 측정하는 방법이 중요하다. 터치 센서의 노이즈는 주변 환경에 따라 실시간으로 변화하기 때문에 지속적으로 측정되어야 한다. 노이즈가 큰 주파수를 회피하여, 터치 센서 구동 신호의 주파수를 변경하는 방법으로 SNR을 개선하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법의 일 예로, 본원 출원인은 대한민국 공개특허 10-2012-0057009(2012. 06. 05.)에서 노이즈 수준에 따라 터치 센서의 주파수를 변경하는 방법을 제안한 바 있다.
터치 센서의 노이즈 측정 방법은 터치 스크린 전체에서 터치 센서들 각각에서 특정 위치의 터치 센서들에 대하여 노이즈를 측정할 수 있다. 그런데 이 방법은 미리 지정된 위치 이외의 다른 위치에서 터치 센서의 노이즈를 측정할 수 없다. 다양한 제품 군에서 터치 스크린의 성능 분석 결과 터치 센서들의 노이즈는 터치 스크린 전체에서 다양한 형태로 나타난다.
본 발명은 터치 스크린 전체에서 노이즈를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 터치 센서의 구동 방법 및 회로와 이를 이용한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서의 구동 방법은 노이즈 측정 구간 동안 다수의 터치 센서들의 배선들을 센싱부에 연결하는 단계, 및 상기 배선들이 상기 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 노이즈 측정 구간은 다수의 서브 노이즈 측정 구간들을 포함한다. 상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르다. 상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상이다.
상기 배선들과 상기 센싱부 사이에 배치된 멀티플렉서를 통해 상기 배선들이 상기 센싱부에 동시에 연결된다.
상기 터치 센서의 구동 방법은 터치 입력 센싱 구간 동안 제1 주파수로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고 가변 증폭 게인으로 터치 센서 신호를 증폭하는 아날로그 증폭, 아날로그 증폭 신호를 적분하는 아날로그 적분, 아날로그 적분 신호를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환, 및 상기 디지털 데이터를 적분하는 디지털 적분을 실시하는 단계; 및 상기 노이즈 측정 구간 동안상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 아날로그 증폭, 상기 아날로그 적분, 상기 디지털 변환, 및 상기 디지털 적분을 실시하는 단계를 포함한다. 상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수가 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수 보다 많다. 상기 증폭 게인, 상기 아날로그 적분 횟수 및 상기 디지털 적분 횟수 중 하나 이상이 상기 터치 입력 센싱 구간과 상기 노이즈 측정 구간에서 서로 다르다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구동 방법은 디스플레이 기간 동안 표시패널의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하는 단계, 및 노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르다. 상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상이다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 회로는 노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 터치 센서 구동부를 구비한다. 상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르다. 상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 터치 센서들과 픽셀들이 배치된 표시패널; 디스플레이 기간 동안 표시패널의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부; 노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 터치 센서 구동부를 구비한다. 상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르다. 상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상이다.
본 발명은 터치 노이즈 측정 구간 동안 센싱부에 동시에 연결되는 멀티플렉서의 채널 수를 터치 입력 센싱 구간 동안 센싱부에 동시에 연결되는 멀티플렉서의 채널 수 보다 많게 제어한다. 또한, 본 발명은 터치 입력 센싱 구간과 노이즈 측정 구간 각각에서 센싱부의 동작 조건을 정의한 파라이터를 독립적으로 설정하여 터치 입력 센싱 구간에서 센싱된 터치 센싱값과, 노이즈 측정 구간에서 측정된 노이즈 측정값의 감도를 최적화한다. 그 결과, 본 발명은 터치 스크린 전체에서 노이즈를 빠르고 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 도면이다.
도 2는 자기 용량 타입 터치 센서들의 전극 패턴을 보여 주는 도면이다.
도 3은 터치 센서 구동부의 구성을 보여 주는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간을 보여 주는 도면이다.
도 5는 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간 동안 픽셀 어레이의 신호 배선들에 인가되는 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 6은 센싱부의 회로 구성과 터치 입력 센싱 구간의 동작을 보여 주는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 적분기의 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 8은 도 6에 도시된 전하 소거부의 동작을 보여 주는 흐름도이다.
도 9는 노이즈 측정 구간에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 센서 구동부의 동작을 보여 주는 도면이다.
도 10은 노이즈 측정 구간에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 센서 구동부의 동작을 보여 주는 도면이다.
도 11a 내지 도 11g는 노이즈 측정 구간 동안 센싱부의 다양한 채널 쇼트 예를 보여 주는 도면들이다.
도 12 및 도 13은 터치 입력 센싱 구간과 노이즈 측정 구간에서 멀티플렉서 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 측정 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15c는 터치 구동 주파수 변화에 따라 측정되는 노이즈를 보여 주는 도면들이다.
도 16 및 도 17은 노이즈 측정 구간의 다양한 예이다.
도 18a 내지 도 18c는 노이즈 측정 구간 동안 센싱부에 동시에 연결되는 MUX 채널 개수에 따라 하나의 주파수에서 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 기간이 달라지는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 19 및 도 20은 노이즈 측정 방법의 다양한 예들을 보여 주는 도면들이다.
도 21은 노이즈 측정 결과에 따라 주파수가 변경되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 22는 터치 입력 센싱 구간과 노이즈 측정 구간에 독립적으로 설정되는 파라미터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 23 및 도 24는 상호 용량 타입의 터치 센서들에서 정상적인 터치 입력 센싱 동작을 보여 주는 도면이다.
도 25는 상호 용량 타입의 터치 센서들에서 노이즈 측정 방법을 보여 주는 도면이다.
도 26은 차동 증폭기에 연결된 스위치를 보여 주는 도면이다.
본 발명의 표시장치는 터치 스크린이 마련될 수 있는 표시장치 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED Display), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시장치의 일 예로서 액정표시장치를 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시장치에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
본 발명의 터치 스크린은 정전 용량(capacitance) 센서들로 구현될 수 있다. 정전 용량 센서는 자기 용량 타입의 터치 센서 또는 상호 용량 타입의 터치 센서로 나뉘어질 수 있다.
상호 용량 타입의 터치 센서는 두 전극들(Tx, Rx) 사이에 형성된 상호 용량(Mutual capacitance, Cm)을 포함한다. 터치 센서 구동 회로는 Tx 라인에 터치 센서 구동 신호(또는 자극신호)를 인가하고 Rx 라인을 통해 상호 용량(Cm)의 전하를 수신하여 터치 입력 전후 상호 용량의 전하 변화량을 바탕으로 터치 입력을 센싱한다. 터치 센서 구동 회로는 상호 용량(Cm)에 손가락이나 도전체가 가까이 접근하면 상호 용량(Cm)이 감소되기 때문에 이를 이용하여 터치 입력을 센싱한다.
자기 용량 타입 터치 센서는 센서 전극 각각에 형성되는 자기 용량(Self capacitance, Cs)을 포함한다. 터치 센서 구동 회로는 자기 용량(Cs)에 전하를 공급하고 터치 입력 전후 자기 용량(Cs)의 용량 변화에 따른 전하 변화량을 센싱하고, 그 전하 변화량을 바탕으로 터치 입력을 센싱한다. 터치 센서 구동 회로는 자기 용량(Cs)에 손가락이나 도전체가 가까이 접근하면 자기 용량이 증가하기 때문에 이를 이용하여 터치 입력을 센싱한다.
본 발명은 터치 구동 신호를 터치 센서들에 공급하여 터치 입력을 센싱하고, 터치 센서 구동 신호가 터치 센서들에 공급되지 않는 동안 터치 센서들의 제1 노이즈를 측정한다. 그리고 본 발명은 터치 센서 구동 신호가 터치 센서들에 공급되지 않는 동안 제2 노이즈를 측정하고, 제1 노이즈와 제2 노이즈를 비교하여 그 비교 결과를 바탕으로 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 구동 회로의 동작 주파수를 조절한다.
본 발명의 터치 센서들은 표시 장치에 인셀 타입(In-cell type)으로 구현되어 픽셀 어레이에 내장될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 표시장치는 픽셀 어레이에 터치 센서들이 내장된 경우, 픽셀 어레이들과 터치 센서들을 시분할 구동하기 위하여 1 프레임 기간을 적어도 하나의 디스플레이 기간과, 적어도 하나의 터치 센서 구동 기간으로 시분할할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 터치 센서 전극과 디스플레이를 위한 공통전극을 동시에 사용하는 구조를 채용한다면, 인셀 타입 터치 센서와 픽셀들을 동시에 구동할 수 있다.
터치 센서들에는 무전기와 같은 외부 고주파 간섭이나 기타 다른 원인으로 인하여 노이즈가 인가될 수 있다. 터치 센서 구동 기간 동안, 터치 센서들을 통해 터치 입력이 센싱된다. 다수의 터치 센서 구동 기간 중에서 적어도 하나는 노이즈 측정 구간을 포함한다.
본 발명은 노이즈 측정 구간 동안 두 개 이상의 터치 센서들을 단락(short)시켜 그 터치 센서들을 통해 노이즈를 동시에 측정하여 짧은 노이즈 측정 구간에 모든 터치 센서들의 노이즈를 측정할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100)과, 디스플레이 구동 회로(102, 104, 106), 터치 센서 구동부(110)를 포함한다. 터치 스크린(TSP)은 정전 용량 방식의 터치 센서들을 포함한다.
표시패널(100)에는 입력 영상을 표시하기 위한 픽셀 어레이를 포함한다. 이 표시패널(100)에는 터치 스크린(TSP)을 구현하는 터치 센서들(Cs)이 배치된다. 터치 센서들은 상호 용량(Cm) 또는 자기 용량(Cs)을 이용하여 터치 입력을 센싱한다.
터치 센서들은 표시패널(100) 상에 접합될 수 있다. 이와 다른 방법으로 터치 센서들은 픽셀 어레이와 함께 표시패널(100)의 하부 기판 상에 형성되어 표시패널(100)에 인셀(In-cell) 타입으로 내장될 수 있다. 이하에서, 터치 센서들은 표시패널(100)에 내장된 예를 중심으로 설명하지만 이에 한정되지 않는다. 도 2 및 도 3은 표시패널(100)에 내장된 자기 용량 타입 터치 센서를 예시한다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이는 데이터 라인들(101)과 게이트 라인들(103) 에 의해 정의된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀(R), 녹색 서브 픽셀(G), 및 청색 서브 픽셀(B)로 나뉘어진다. 픽셀들 각각은 백색 서브 픽셀(W)을 더 포함할 수 있다. 픽셀들 각각은 데이터 라인들(101)과 게이트 라인들(103)의 교차부들에 배치된 TFT(Thin Film Transistor), TFT를 통해 데이터전압을 공급받는 픽셀 전극(11), 터치 센서들(Cs)의 전극 패턴으로 분할된 공통 전극(12), 픽셀 전극(11)에 접속되어 액정셀(Clc)의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이에는 터치 센서들(Cs)을 터치 센서 구동부(110)에 연결하는 센서 배선들(111)이 배치된다.
자기 용량 타입의 터치 센서에서 센서 배선들(111)은 같은 방향을 따라 나란히 배치되는 배선들이다. 자기 용량 타입의 터치 센서에서 센서 배선들(111) 각각은 터치 센서들(Cs)의 전극에 1:1로 연결될 수 있다.
상호 용량 타입의 터치 센서에서, 센서 배선들(111)은 도 3과 같이 Tx 라인들과 Rx 라인들을 포함할 수 있다. Tx 라인들과 Rx 라인들 각각은 다수의 터치 센서들(Cm)의 전극에 연결될 수 있다.
액정셀(Clc)의 액정 분자들은 픽셀 전극(11)에 인가되는 데이터 전압과, 터치 센서들(Cs)의 전극에 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압차로 발생하는 전계에 의해 구동되어 입력 영상의 데이터에 따라 픽셀들의 투과율을 조절한다.
표시패널(100)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성될 수 있다. 표시패널(100)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT)나 TOC(TFT on color filter) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 컬러필터는 표시패널(100)의 하부 기판에 배치된다.
표시패널(100)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정층의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.
표시패널(100)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(100)에 빛을 조사한다.
표시패널(100)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. 유기발광 다이오드 표시장치와 같은 자발광 표시장치에서 백라이트 유닛은 필요 없다.
터치 센서들(Cs)이 픽셀 어레이에 내장되면, 도 4a 내지 도 4c와 같이 1 프레임 기간은 픽셀들을 구동하기 위한 하나 이상의 디스플레이 기간(TD)과, 터치 센서들(Cs)을 구동하기 위한 하나 이상의 터치 센서 구동 기간(TT)으로 시분할 구동된다. 터치 센서들(Cs)은 디스플레이 기간(TD) 동안 공통 전압(Vcom)을 픽셀들에 공급하고, 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 터치 입력을 센싱한다. 터치 센서 구동 기간(TT)은 터치 입력을 센싱하는 터치 입력 센싱 구간(TT1)과, 터치 센서들의 노이즈를 측정하기 위한 노이즈 측정 구간(TT2)으로 나뉘어진다.
디스플레이 구동 회로(102, 104, 106)는 입력 영상의 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입한다. 디스플레이 구동 회로(102, 104, 106)는 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 및 타이밍 콘트롤러(106)를 포함한다.
데이터 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동부(102)로부터 출력된 데이터전압은 데이터 라인들(101)을 통해 픽셀들에 공급된다.
게이트 구동부(104)는 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔펄스)를 게이트 라인들(103)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(100)의 라인을 선택한다. 게이트 펄스는 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)과 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL) 사이에서 스윙한다. 게이트 하이 전압(VGH)은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되는 반면, 게이트 로우 전압(VGH)은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다 픽셀 어레이의 TFT들 각각은 자신의 게이트에 게이트 하이 전압(VGH)이 인가될 때 턴-온(turn-on)되어 데이터 라인(101)으로부터의 데이터 전압을 픽셀 전극(11)으로 공급한다.
타이밍 콘트롤러(106)는 호스트 시스템(108)으로부터 수신되는 입력 영상의 데이터(RGB)를 데이터 구동부(102)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 공지된 알고리즘을 이용하여 매 픽셀마다 RGB 데이터로부터 백색 데이터(W)를 생성할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(106)는 입력 영상의 데이터(RGB)와 동기되어 호스트 시스템(108)으로부터 수신되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104) 및 터치 센서 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어한다. 도 1에서, SDC는 데이터 구동부(102)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 신호이다. GDC는 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 신호이다. 타이밍 콘트롤러(106)는 입력 타이밍신호를 이용하여 디스플레이 기간(TD)과 터치 센서 구동 기간(TT)을 정의하기 위한 터치 동기 신호(도 16 및 도 17, TSYNC)을 발생하여 패시패널 구동부들(102, 103)과 터치 센서 구동부(110)를 동기할 수 있다.
호스트 시스템(108)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(108)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(100)의 해상도에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(108)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(106)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(108)은 터치 센서 구동부(110)로부터 수신되는 터치 입력의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.
터치 센서 구동부(110)는 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 터치 입력 전후의 터치 센서들(Cs)의 전하 변화량을 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터(Touch raw data, 이하 “터치 데이터”라 함)를 발생한다. 터치 센서 구동부(110)는 공지된 터치 센싱 알고리즘을 실행하여 터치 입력들 각각에 대하여 좌표값을 산출한다. 터치 센싱 알고리즘은 터치 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 터치 입력을 판정하고, 터치 입력 각각에 식별 코드와 좌표 정보(XY)를 부가하여 호스트 시스템(108)으로 전송한다.
터치 센서 구동부(110)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 센서들의 주파수를 변경하면서 터치 센서들의 노이즈를 측정한다. 터치 센서 구동부(110)는 노이즈가 작은 주파수를 선택하여 그 주파수로 터치 입력 센싱 구간(TT1)에서 발생되는 터치 센서 구동 신호를 발생한다.
터치 센서 구동부(110)는 다수의 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(112), 다수의 센싱부(113), 터치 센서 제어부(114) 등을 포함한다.
멀티플렉서(112)는 터치 센서들(Cs)에 연결된 센서 배선(111)을 선택한다. 멀티플렉서들(112) 각각은 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 터치 센서 제어부(114)의 제어 하에 MUX 채널을 통해 센서 배선들(111)을 센싱부(113)의 입력 단자에 순차적으로 연결함으로써 터치 센서 구동부(110)의 수신 채널 수를 줄인다. 멀티플렉서들(112)은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 다수의 MUX 채널들을 센싱부(113)의 입력 단자에 동시에 연결한다. MUX 채널은 멀티플렉서들(112) 각각에서 센서 배선(111)과 센싱부(113) 사이의 전류 패스(current path)를 의미한다.
센싱부(113)는 제1 기간 동안 제1 주파수로 구동되어 파라미터에서 정의되는 증폭 게인으로 터치 센서 신호를 증폭하는 아날로그 증폭, 아날로그 증폭 신호를 적분하는 아날로그 적분, 아날로그 적분 신호를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환, 및 상기 디지털 데이터를 적분하는 디지털 적분을 실시한다. 센싱부(113)는 제2 기간 동안 제1 주파수를 포함한 서로 다른 주파수들로 구동되어 터치 센서 신호에 대하여 아날로그 증폭, 아날로그 적분, 디지털 변환, 및 디지털 적분을 실시한다. 제2 기간 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 멀티플렉서(112)의 채널 수(MUX 채널 수)가 제1 기간 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 멀티플렉서의 채널 수 보다 많다. 증폭 게인, 아날로그 적분 횟수 및 디지털 적분 횟수 중 하나 이상이 제1 기간과 상기 제2 기간에서 다르게 제어된다. 제1 기간은 터치 입력 센싱 구간(TT1)이고, 제2 기간은 노이즈 측정 구간(TT2)이다.
제2 기간의 증폭 게인이 제1 기간의 증폭 게인 보다 낮게 제어될 수 있다. 제2 기간의 아날로그 적분 횟수가 제1 기간의 아날로그 적분 횟수 보다 적게 제어될 수 있다. 제2 기간의 디지털 적분 횟수가 제1 기간의 디지털 적분 횟수 보다 많게 제어될 수 있다. 센싱부(113)의 설계 방법에 따라 제2 기간의 센싱부 제어 방법이 달라질 수 있다.
센싱부들(113) 각각은 멀티플렉서(112)를 통해 연결된 센서 배선들(111)을 통해 터치 센서들(Cs)의 전하량을 수신한다. 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 센싱부들(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널 수에 비하여 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부들(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널 수가 많다. 이로 인하여, 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 동일 조건으로 센싱부들(113)을 구동하면 노이즈 측정 구간(TT2)에서 적분기의 출력 전압이 포화(saturation)되어 노이즈 측정 범위가 낮아진다. 이러한 문제를 방지하기 위하여, 본 발명은 센싱부(113)의 동작 특성을 제어하기 위한 파라미터(paramenter)를 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)을 다르게 설정할 수 있다.
센싱부(113)는 멀티플렉서(112)의 출력단에 연결된 가변 게인 증폭기(PREAMP), 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력단에 연결된 아날로그 적분기(INT), 아날로그 적분기(INT)의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함), ADC(117)의 출력단에 연결된 디지털 적분기(115) 등을 포함한다. 센싱부(113)는 가변 게인 증폭기를 통해 멀티플렉서(112)를 통해 수신된 터치 센서의 전하량을 증폭하여 아날로그 적분기에서 그 전하량을 적분한다. 그리고 센싱부(113)는 아날로그 적분기의 출력 전압을 ADC(113)로 공급한다. ADC는 아날로그 적분기로부터 수신된 전압을 디지털 값으로 변환하고 디지털 적분기를 이용하여 ADC로부터 수신된 디지털 데이터들을 미리 설정된 횟수 만큼 누적하여 하여 터치 데이터를 출력한다.
가변 게인 증폭기의 게인(gain), 아날로그 적분기의 적분 횟수, 디지털 적분기의 적분 횟수는 미리 설정된 파라미터에 의해 정의된다. 이러한 파라미터 값들은 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2) 각각에 독립적으로 설정된다. 따라서, 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에서 가변 게인 증폭기의 게인, 아날로그 적분기의 적분 횟수, 디지털 적분기의 적분 횟수 등이 다르게 설정될 수 있다.
노이즈 측정 구간(TT2)은 센싱부들(113) 각각에서 센싱부에 연결되는 MUX 채널 수가 많아진다. 그 결과, 센싱부들(113) 각각에 수신되는 터치 센서들(Cs)의 전하량이 많아져 터치 센서들(Cs)의 전하량이 작더라도 적분기의 전압이 포화되어 노이즈를 정확하게 측정하기가 어려워진다. 예컨대, 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2) 각각에서 동일한 증폭기 게인과 동일한 아날로그 적분 횟수로 적분기에 누적할 때 노이즈 측정 구간(TT2)에 노이즈가 상승하더라도 아날로그 적분기의 출력 전압이 포화되어 ADC로부터 출력된 디지털 데이터 값이 고정될 수 있다.
본 발명은 터치 입력 센싱 구간(TT1)에 비해 노이즈 측정 구간(TT2)에 가변 게인 증폭기의 게인을 낮추거나 아날로그 적분기의 적분 횟수를 낮추어 노이즈 측정 범위를 넓힌다. 또한, 본 발명은 두 가지 방법을 함께 적용하여 노이즈 측정 구간(TT2)에 가변 게인 증폭기의 게인을 낮추고, 아날로그 적분기의 적분 횟수를 낮추어 노이즈 측정 범위를 넓힐 수도 있다. 여기서, 본 발명은 노이즈 측정 구간(TT2)에 아날로그 적분기의 적분 횟수를 낮추는 반면, 디지털 적분 횟수를 증가시켜 디지털 데이터값을 크게 할 수 있다.
터치 센서 제어부(114)는 터치 입력을 판정하기 위하여 터치 센싱 알고리즘을 실행한다. 터치 센싱 알고리즘은 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 ADC(113)로부터 수신된 터치 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 그 비교 결과를 바탕으로 터치 입력 위치를 판정하고, 터치 입력 각각에 대한 식별 코드와 좌표 정보(XY)를 출력한다.
터치 센서 제어부(114)는 미리 설정된 파라미터를 이용하여 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에 센싱부들(113)의 구동 조건을 다르게 제어한다. 터치 센서 제어부(114)는 센싱부(113)를 제어하여 노이즈 측정 구간(TT1) 동안 미리 설정된 규칙에 따라 터치 센서 구동 주파수를 변경한다.
터치 센서 구동 주파수는 센싱부들(113)의 동작 주파수 또는 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 주파수이다. 터치 센서 구동 신호(VMOD)는 터치 센서들(Cs)의 전하를 공급한다. 센싱부들(113)의 동작 주파수는 도 6에서 가변 게인 적분기(PREAMP)와 아날로그 적분기(INT)의 구동 주파수이다. 센싱부들(113)의 동작 주파수는 가변 게인 적분기(PREAMP)와 아날로그 적분기(INT)에서 스위치 소자들(SWRP, SWRI SW1~SW4)의 주파수로 조절될 수 있다. 이 스위치 소자들(SWRP, SWRI SW1~SW4)은 동일한 주파수로 서로 동기되어 on/off된다. 이하의 터치 센서의 노이즈 측정 방법에서 설명되는 터치 센서 구동 주파수는 스위치 소자들(SWRP, SWRI SW1~SW4)의 동작 주파수를 의미한다.
터치 센서 제어부(114)는 마이크로 콘트롤 유닛(Micro Control Unit, 이하 "MCU"라 함)으로 구현될 수 있다. 터치 센서 제어부(114)는 미리 설정된 파라미터를 바탕으로 도 6에서 게인 조절부를 제어하여 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에서 아날로그 적분기의 게인을 조정한다. 그리고 터치 센서 제어부(114)는 미리 설정된 파라미터를 바탕으로 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에서 디지털 적분기의 적분 횟수를 조정한다.
도 4a 내지 도 4c는 디스플레이 기간(TD)과 터치 센서 구동 기간(TT)을 보여 주는 도면이다. 도 5는 디스플레이 기간(TD)과 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 픽셀 어레이의 신호 배선들에 인가되는 신호를 보여 주는 파형도이다. 도 5에서, S1 및 S2는 데이터 라인(101)이고, G1 및 G2는 게이트 라인(103)이다.
도 4a 내지 도 5를 참조하면, 디스플레이 구동 회로(102, 104, 106)는 디스플레이 기간(TD) 동안 입력 영상의 데이터를 표시패널의 픽셀들에 기입한다. 터치 센서 구동부(110)는 터치 동기신호(TSYNC)에 응답하여 디스플레이 기간(TD) 동안 터치 입력을 센싱하지 않는다. 디스플레이 구동 회로(102, 104, 106)는 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 픽셀들에 충전된 데이터 전압(Vdata)을 유지시킨다.
데이터 구동부(101)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 데이터 라인들(101)에 터치 센서 구동 신호와 동위상의 교류 신호(LFD)를 공급할 수 있다. 교류 신호(LFD)의 전압은 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 전압과 같은 전압으로 설정될 수 있다. 이러한 교류 신호(LFD)로 인하여 현재 구동되는 센서 배선(111)과 데이터 라인(101) 간의 전압 차를 최소화하여 그들 간의 기생 용량을 줄일 수 있다. 다른 실시예에서, 데이터 구동부(101)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 자신의 출력 채널들과 데이터 라인들(101) 사이의 전류 패스를 차단하여 출력 채널들을 하이 임피던스(high impedence) 상태로 유지할 수 있다.
게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 게이트 라인들(103)에 터치 센서 구동신호와 동위상의 교류 신호(LFD)를 공급할 수 있다. 교류 신호(LFD)의 전압은 터치 센서 구동 신호(VMOD)에 대하여 동일한 위상을 갖는 같은 전압 또는 유사한 전압으로 설정될 수 있다. 이러한 교류 신호(LFD)로 인하여 현재 구동되는 센서 배선(111)과 게이트 라인(103) 간의 전압 차를 최소화하여 기생 용량을 줄일 수 있다.
게이트 라인(103)에 인가되는 교류신호(LFD)는 터치 센서 구동 기간(TT)에 픽셀들의 TFT가 오프 상태를 유지하여야 하기 때문에 터치 센서 구동 신호보다 낮은 전압 레벨로 설정될 수 있다. 예를 들면, 터치 센서 구동 신호가 2V에서 8V의 전압을 갖는 펄스 신호라면, 게이트 라인에 인가되는 교류신호(LFD)는 -10에서 -4V의 크기를 갖는 펄스 신호 일 수 있다. 게이트 라인(103)에 인가되는 교류신호는 터치 센서 구동 신호보다 낮은 전압 레벨이지만, 터치 구동신호와 동일 위상이고, 동일한 전압의 스윙폭을 갖는다.
다른 실시예에서, 게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(106)의 제어 하에 터치 센서 구동 기간(TT) 동안 자신의 출력 채널들과 게이트 라인들(103) 사이의 전류 패스를 차단하여 그 출력 채널들을 하이 임피던스 상태로 유지할 수 있다.
멀티플렉서(112)를 통해 센싱부(113)에 연결된 MUX 채널의 센서 배선들(111)에 터치 센서 구동(VMOD)가 인가되고, 센싱부(113)에 연결되지 않은 센서 배선들(111)에 교류 신호(LFD)가 인가될 수 있다. 이러한 교류 신호(LFD)로 인하여 현재 구동되는 이웃한 센서 배선들(111) 간의 기생 용량을 줄일 수 있다.
터치 센서 구동 신호(VMOD)는 하이 전압(VREFH)과 로우 전압(VREFL) 사이에서 스윙할 수 있다. 터치 센서 구동 신호(VMOD)는 표시패널(100)의 설계 사양에 따라 적절히 설정된다. 터치 센서 구동 신호(VMOD)는 VCC, VDD, 공통 전압, 데이터 구동전압, 게이트 전압 등 표시패널(100)의 구동에 필요한 전압을 고려하여 적절한 전압으로 발생된다.
터치 센서 구동부(110)는 디스플레이 기간(TD) 동안 픽셀들의 공통 전압(Vcom)을 센서 배선들(111)을 통해 터치 센서들(Cs)의 전극에 공급한다. 터치 센서 구동부(110)는 터치 센서 구동 기간(TT)의 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 터치 입력을 센싱한다. 멀티플렉서(112)는 터치 센서 제어부(114)의 제어 하에 센싱부(113)에 연결될 터치 센서들(Cs)을 MUX 채널별로 선택한다. 센싱부(113)는 멀티플렉서(112)를 통해 터치 센서들(Cs)과 순차적으로 연결되어 터치 센서 각각에서 터치 입력 전후의 전하 변화량을 센싱한다. 도 3 내지 도 4c에서 숫자 1~10은 멀티플렉서(112)의 MUX 채널별로 연결되는 터치 센서들(Cs)을 보여 준다. 멀티플렉서(112)가 10 : 1 멀티플렉서인 경우에, 멀티플렉서들(112) 각각은 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 제1 MUX 채널(CH1)과 제1 센서 배선(111)을 통해 제1 그룹의 터치 센서들(1)을 센싱부(113)에 연결한 후, 제2 MUX 채널(CH2)과 제2 센서 배선(111)을 통해 제2 그룹의 터치 센서들(2)을 센싱부(113)에 연결한다. 이와 같은 방법으로, 멀티플렉서들(112) 각각은 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 제2 MUX 채널(CH2)에 이어서, 제3 내지 제10 MUX 채널(CH3~CH10)을 순차적으로 센싱부(113)에 연결하여 제3 내지 제10 그룹의 터치 센서들(3~10)을 센싱부(113)에 연결한다.
터치 센서 구동부(110)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 외부로부터 터치 센서들(Cs)에 유입된 노이즈를 측정하고 노이즈 수준에 따라 터치 센서 구동 주파수를 변경한다. 멀티플렉서들(112) 각각은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 둘 이상의 MUX 채널들(CH1~CH10)과 다수의 센서 배선들(111)을 통해 다수 그룹의 터치 센서들(1-10)을 동시에 센싱부(113)에 연결한다.
터치 센서 구동부(110)는 터치 입력을 센싱할 MUX 채널 이외의 다른 MUX 채널을 통해 센서 배선들(111)에 LFD 신호를 공급할 수 있다. LFD 신호는 센서 배선들(111) 간의 기생 용량을 최소화한다.
터치 센서 구동부(110)는 터치 입력의 좌표를 미리 설정된 터치 레포트 레이트(Touch Report rate)로 발생한다. 터치 센서 구동부(110)는 터치 레포트 레이트와 같은 주파수의 레포트 레이트(Report rate)로 터치 센서의 노이즈 측정값을 출력할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
터치 센서 구동 기간(TT) 동안 표시패널(100)의 기생 용량을 줄이기 위하여 전술한 바와 같이, 데이터 라인(101), 게이트 라인(103), 센서 배선(111) 등에 교류 신호(LFD)가 인가될 수 있다. 이 교류 신호(LFD)는 터치 센서 구동 신호의 위상, 전압과 동일한 신호로 발생될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 터치 입력 센싱 기간(TT) 동안 표시패널(100)의 기생 용량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다면 터치 센서 구동 신호와 유사한 신호라면 어떠한 형태로 교류 신호(LFD)로 가능하다. 교류 신호(LFD)를 표시패널(100)의 배선들(101, 103, 111)에 인가하면, 표시패널(100)의 부하(load)와 RC delay 등으로 인하여 표시패널(100)의 위치에 따라 신호 지연양이 달라져 표시패널(100)에서 측정된 교류 신호의 지연, 진폭(전압크기) 등이 달라질 수 있다. 표시패널(100)의 부하나 RC 지연을 고려하여 교류 신호(LFD)는 표시패널(100)의 위치에 따라 다양한 파형, 전압으로 적절히 조절될 수 있다.
노이즈 측정 구간(TT2)은 터치 센서 구동 기간(TT) 내에서 도 4a와 같이 터치 입력 센싱 기간(TT1)의 뒤에 배치되거나, 도 4b와 같이 터치 입력 센싱 기간(TT1) 앞에 할당될 수 있다. 노이즈 측정 구간(TT2)은 도 4c와 같이 터치 센서 구동 기간(TT) 내에서 터치 입력 센싱 기간(TT1)의 앞뒤로 나뉘어 할당될 수 있다. 노이즈 측정 구간(TT2)은 다수의 구간들(A~B)로 나뉘어질 수 있다.
A 구간, B 구간, C 구간, D 구간 각각에 동일한 주파수로 터치 센서 구동 주파수가 설정될 수 있다. 이와 달리, A, B, C, D 구간에 서로 다른 주파수로 터치 센서 구동 주파수가 설정될 수 있다. 터치 센서 구동부(110)는 노이즈 측정 구간(TT2)에 터치 센서들의 노이즈를 측정하고 서로 다른 주파수에서 측정된 노이즈들 중에서 상대적으로 노이즈가 가장 작은 주파수로 터치 센서 구동 주파수를 변경한다. 터치 센서 구동부(110)는 노이즈 측정 구간(TT2) 내에서 터치 센서 구동 주파수를 변경할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 터치 입력 센싱 기간(TT1)에서 터치 센서 구동부(110)의 동작을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 센싱부(113)의 회로 구성과 터치 입력 센싱 구간의 동작을 보여 주는 회로도이다. 도 6의 예는 센싱부(113)가 제1 채널(CH1)에 연결된 터치 센서들(Cs)을 통해 터치 입력을 센싱하는 동작을 보여 준다. 이 때, 제1 MUX 채널(CH1) 이외의 다른 MUX 채널들(CH2~CH10)에 연결된 센서 배선들(111)에 터치 센서 구동신호와 같은 위상의 교류 신호(LFD)가 공급된다. 터치 입력을 센싱할 때, 멀티플렉서(112)는 MUX 채널들을 센싱부(113)에 순차적으로 연결한다. 도 7은 도 6에 도시된 적분기의 동작을 보여 주는 파형도이다. 도 8은 도 6에 도시된 전하 소거부의 동작을 보여 주는 흐름도이다. 센싱부(113)의 회로 구성은 도 6에 한정되지 않는다. 도 6에서, TSP는 터치 센서들로 구성된 터치 스크린을 의미한다. 터치 IC(Touch IC)는 터치 센서 구동부(110)가 집적된 IC(Integrated Circuit)를 의미한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 센싱부(110)의 아날로그 회로는 가변 게인 증폭기(PREAMP)와 아날로그 적분기(INT)를 포함한다. 아날로그 적분기(INT)의 출력단에는 도시하지 않은 ADC가 연결된다.
가변 게인 증폭기(PREAMP)는 터치 센서들에 연결된 센서 배선들(111) 상의 신호를 증폭한다. 가변 게인 증폭기(PREAMP)는 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 라이징 구간에 전하량을 증폭할 수 있다. 터치 센서 제어부(114)는 터치 입력 센싱 기간(TT1)에 터치 센서 구동 신호(VMOD)를 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 반전 입력 단자(-)에 공급하고, 노이즈 측정 구간(TT2)에 소정의 직류 기준 전압(VREFL)을 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 반전 입력 단자(-)에 공급한다.
가변 게인 증폭기(PREAMP)는 게인 조정부(116)에 의해 그 게인이 조정될 수 있다. 게인 조정부(116)는 디지털 게인 데이터를 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 공급하여 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 게인을 조정한다. 터치 센서 제어부(114)의 제어 하에 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 게인을 노이즈 측정 구간(TT2) 보다 높게 조절한다. 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널의 개수가 작기 때문에 MUX 채널을 통해 수신된 전하양이 작다. 따라서, 가변 게인 증폭기(PREAMP)는 노이즈 측정 구간(TT2)에 비하여 더 높은 게인으로 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 수신되는 터치 센서 신호를 증폭한다.
가변 게인 증폭기(PREAMP)의 입력 단자에 전하 소거부들(ACR)가 연결될 수 있다. 전하 소거부(ACR)는 터치 센서 신호들의 변화폭을 적절히 줄인다. 이 전하 소거부(ACR)는 생략될 수 있다.
터치 센서 구동 신호(VMOD)는 자기 용량 타입 터치 센서(Cs)의 경우에 도 6과 같이 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 기준 전압 단자 즉, 비반전 입력 단자(+)에 인가된다. 도 23 내지 도 26과 같은 상호 용량 타입 터치 센서(Cm)의 경우에, 터치 센서 구동 신호(VMOD)는 Tx 라인에 직접 인가된다.
가변 게인 증폭기(PREAMP)는 제1 증폭기(OPP), 피드백 커패시터(CFBP), 및 리셋 스위치(SWRP)를 포함한다. 제1 증폭기(OPP)는 도 6과 같이 싱글 엔디드 증폭기(Single-ended Amplifier)일 수 있다.
제1 증폭기(OPP)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 피드백 커패시터(CFBP)와 리셋 스위치(SWRP)가 병렬로 연결된다. 제1 증폭기(OPP)의 비반전 입력 단자(+)에 기준 전압(VREFP)으로서 터치 센서 구동 신호(VMOD)가 공급된다. 제1 증폭기(OPP)의 게인 제어 단자는 게인 조정부(116)의 출력 단자에 연결된다.
터치 센서 구동신호(VMOD)는 VREFH와 VREFL 사이에서 스윙한다. 터치 센서 구동 신호(VMOD)로 인하여 터치 센서(Cs)에 전하가 공급되기 때문에 터치 입력 전후 터치 센서의 전하량을 알 수 있다. 전하 소거부가 동작하지 않을 때 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서, CFIN는 손가락 또는 전도체와 터치 센서 간의 용량(Capacitance)이다.
아날로그 적분기(INT)는 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)과 아날로그 적분기(INT)의 기준 전압(VREFI)과의 차이를 자신의 게인 α= Cs/CFBI 만큼의 비율로 증폭하고 구동 신호의 인가 횟수 만큼 샘플링된 전압을 커패시터(CFBI)에 누적하여 적분한다. 여기서, Cs는 샘플링 커패시터의 용량이고, CFBI는 아날로그 적분기(INT)의 피드백 커패시터 용량이다.
아날로그 적분기(INT)에서, 터치 입력 센싱 기간(TT1)의 적분 횟수는 노이즈 측정 구간(TT2) 보다 많게 제어된다. 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 주파수는 터치 센서 제어부(114)에 의해 조정될 수 있다.
도 6에 도시된 아날로그 적분기(INT)는 DI(Delta Integration)와 DS(Double sampling)으로 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)을 누적한다. DI는 터치 데이터와 비터치 데이터의 차만 적분하는 기법이다. DS는 터치 센서에 인가되는 구동 신호의 라이징(rising) 구간과 폴링(falling) 구간에서 아날로그 적분기(INT)의 출력 전압을 샘플링한다. 본 발명의 아날로그 적분기(INT)는 DS로 인하여 회로 면적이 증가되지 않도록 싱글 엔디드 증폭기(Single-ended Amplifier)를 이용하여 DS를 구현할 수 있다.
아날로그 적분기(INT)는 제1 샘플링 회로(SCC1), 제2 샘플링 회로(SCC2), 적분 커패시터(CFBI), 제2 증폭기(OPI) 등을 포함한다.
제2 증폭기(OPI)의 반전 입력 단자(-)에는 제1 및 제2 샘플링 회로(SCC1, SCC2)가 연결된다. 제2 증폭기(OPI)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 리셋 스위치(SWRI)와 피드백 커패시터(CFBI)가 연결된다. 제2 증폭기(OPI)의 비반전 입력 단자(+)에는 기준 전압(VREFI)이 공급된다.
제1 및 제2 샘플링 회로(SCC1, SCC2)의 기준 전압(VREFIH, VREFIL)은 비 터치(No Touch) 입력 상태일 때의 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)과 같은 전압으로 설정된다. 제1 및 제2 샘플링 회로(SCC1, SCC2)의 기준 전압(VREFI)은 제2 증폭기(OPI)의 기준 전압(VREFI)과 같다. 따라서, 아날로그 적분기(INT)는 터치 입력시의 전압과 비 터치 상태의 전압 간의 차만 적분한다. 그 결과, 적분 커패시터(CFBI)의 용량 증가 없이 아날로그 적분기(INT)의 적분 횟수가 증가될 수 있다.
제1 샘플링 회로(SCC1)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간에 VOUTP을 샘플링한다. 제1 샘플링 회로(SCC1)는 제1a 스위치(SW11), 제1b 스위치(SW12), 제2a 스위치(SW21), 제2b 스위치(SW22), 및 제1 샘플링 커패시터(CS1)을 포함한다. 제1a 및 제1b 스위치(SW11, SW12)는 도 7에 도시된 제1 스위치 제어신호(SW1)에 응답하여 온/오프된다. 제2a 및 제2b 스위치(SW21, SW22)는 제2 스위치 제어신호(SW2)에 응답하여 온/오프된다. 도 7에 도시된 스위치 제어신호들(SWRP, SWRI, SW1, SW2, SW3, SW4)는 터치 센서 제어부(114)에서 발생될 수 있다.
제1a 및 제1b 스위치(SW11, SW12)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간 이전에 동시에 턴-온(turn-on)되어 VOUTP을 제1 샘플링 커패시터(CS1)에 공급하여 라이징 구간에서 터치 센서(Cs)의 전하량을 샘플링한다. 제2a 및 제2b 스위치(SW21, SW22)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간 내에서 제1a 및 제1b 스위치(SW11, SW12)가 턴-오프(turn-off)된 후에 턴-온된다. 제2a 및 제2b 스위치(SW21, SW22)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간 내에서 VOUTP을 제2 증폭기(OPI)의 피드백 커패시터(CFBI)에 공급한다.
터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간에 샘플링된 전압은 VOUTP - VREFIH이다. VOUTP가 비 터치일 상태에서 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압 V1이고 VREFIH을 V1으로 설정하면 VOUTP-VREFIH = V1-V1 = 0 이다. 터치 입력이 발생하면, VOUTP가 VREFIH 보다 커진다.
제2 샘플링 회로(SCC2)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 폴링 구간에 VOUTP을 샘플링한다. 제2 샘플링 회로(SCC2)는 제3a 스위치(SW31), 제3b 스위치(SW32), 제4a 스위치(SW41), 제4b 스위치(SW42), 및 제2 샘플링 커패시터(CS2)를 포함한다. 제3a 및 제3b 스위치(SW31, SW32)는 도 7에 도시된 제3 스위치 제어신호(SW3)에 응답하여 온/오프된다. 제4a 및 제4b 스위치(SW41, SW42)는 제4 스위치 제어신호(SW4)에 응답하여 온/오프된다. 제3a 및 제3b 스위치(SW31, SW32)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간 이전에 턴-온되어 제2 샘플링 커패시터(CS2)의 전압을 VREFIL - VREFI으로 초기화한다. 제4a 및 제4b 스위치(SW41, SW42)는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 폴링 구간 이전에 턴-온되어 VOUTP을 제2 샘플링 커패시터(CS2)를 통해 피드백 커패시터(CFBI)에 공급한다. 터치 센서 구동신호(VMOD)의 폴링 구간에 샘플링된 전압은 VREFIL - VOUTP 이다. VOUTP가 비터치일 때 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압 V2이면 VREFI2-VOUTP = V2-V2 =0 이다. 터치 센서 구동신호(VMOD)의 폴링 구간에서 터치 입력이 발생하면, VOUTP가 부극성 전압이기 때문에 VREFIL 보다 더 낮아진다.
본 발명은 아날로그 적분기(INT)를 도 6과 같이 구현하여 아날로그 적분기(INT)에서 터치 전압과 비터치 전압의 차이만 적분할 수 있게 하고, 제1 샘플링 회로(SCC1)와 제2 샘플링 회로(SCC2)가 교번되게 입력 전압을 샘플링함으로써 제2 증폭기(OPI)로 더블 샘플링을 구현할 수 있다. 본 발명의 아날로그 적분기(INT)는 도 6과 같은 회로로 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 적분기는 터치 센서 구동신호(VMOD)의 라이징 구간과 폴링 구간에만 입력 전압을 누적하는 더 간단한 회로로 구현될 수 있다.
대화면 표시패널과 같이 터치 센서의 용량값이 크면, 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)이 커지고 이로 인하여, VOUTP이 터치 IC의 규격에서 정의된 허용 범위를 벗어나 포화(saturation)될 수 있다. 이 경우, 터치 입력과 비터치 상태에서 VOUTP이 같거나 거의 유사하기 때문에 터치 입력을 판정하기가 쉽지 않다. 전하 소거부(ACR)는 터치 센서의 전하량을 적절히 조절하기 위하여 적용될 수 있다.
전하 소거부(ACR)는 하나 이상의 커패시터(CC, CF), 제1 및 제2 스위치(SWA, SWB)를 포함한다.
커패시터(CC, CF)의 일측 전극은 제1 스위치(SWA)를 통해 제1 증폭기(OPP)의 반전 입력 단자(-)에 연결된다. 또한, 커패시터(CC, CF)의 일측 전극은 제2 스위치(SWB)를 통해 제1 증폭기(OPP)의 비반전 입력 단자(+)에 연결된다. 커패시터(CC, CF)의 타측 전극에 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 전하 소거용 펄스 신호(VCR_C, VCR_F)이 공급된다. 도 8에서 VCR은 도 7에 도시된 VCR_C, VCR_F을 나타낸다.
제1 및 제2 스위치(SWA, SWB)는 도 8과 같이 터치 센서 제어부(114)의 제어 하에 교대로 턴-온(turn-on)되어 서로 반대로 스위칭된다. 다시 말하여, 제1 및 제2 스위치(SWA, SWB)는 서로 역위상의 스위치 제어 신호에 응답하여 어느 한 스위치가 턴-온(turn-on)될 때 다른 스위치가 턴-오프(turn-off)된다.
전하 소거용 펄스 신호(VCR_C, VCR_F)의 폴링 에지(falling edge) 보다 앞선 타이밍에 제1 스위치(SWA)가 턴-온 됨과 동시에, 제2 스위치(SWB)는 턴-오프된다. 제1 스위치(SWA)의 온(on) 상태에서 전하 소거용 펄스 신호(VCR_C, VCR_F)가 폴링되고, 이러한 폴링 횟수가 증가할수록 출력 전압(Vout) 조정치의 누적횟수는 증가하게 된다.
전하 소거부(ACR)가 동작할 때 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)은 아래의 수학식 2와 같다. 전하 소거부(ACR)는 수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이 터치 IC의 규격에서 정의된 허용 범위를 고려하여 터치 IC 사이즈를 증가시키지 않으면서도 ADC에 입력되는 입력 전압 범위를 충족하는 범위 내로 증폭기(PREAMP)와 아날로그 적분기(INT)의 출력 전압을 줄일 수 있다.
Figure pat00002
여기서, CCR은 커패시터(CC, CF)의 용량이다. CS는 터치 센서(CS)의 용량이다. n는 전하 소거용 펄스 신호(VCR_C, VCR_F)의 횟수이다.
아날로그 적분기(INT)의 출력 전압은 ADC(117)에 입력되어 디지털 데이터로 변환된다. ADC(117)로부터 출력된 터치 데이터는 디지털 적분기(115)를 통해 터치 센서 제어부(114)에 입력된다. 디지털 적분기(115)는 ADC(117)로부터 입력된 터치 데이터를 미리 설정된 디지털 적분 횟수만큼 더하여 터치 데이터의 디지털 값을 크게 한다. 터치 입력 센싱 기간(TT1)의 디지털 적분 횟수는 터치 센서 제어부(114)에 의해 노이즈 측정 구간(TT2) 보다 작게 제어될 수 있다. 아날로그 적분 횟수와 디지털 적분 회수는 표시패널(100)의 크기, 전원 전압의 크기, 표시패널(100)의 구동 조건 등을 고려하여 적절히 분배할 수 있다.
도 9는 노이즈 측정 구간(TT2)에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 센서 구동부(110)의 동작을 보여 주는 도면들이다.
도 9를 참조하면, 본 발명은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 짧은 시간에 모든 터치 센서들(Cs)의 노이즈를 측정하기 위하여, 노이즈 측정 구간(TT2)에 둘 이상의 MUX 채널들을 센싱부(113)에 동시에 연결한다. 도 9는 멀티플렉서(112)는 모든 MUX 채널들(CH1~CH10)을 센싱부(113)에 동시에 연결된 예이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 동일하게 터치 센서 구동신호(VMOD)를 발생한다. 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 센서 구동신호(VMOD)의 주파수는 주파수별 노이즈를 측정하기 위하여 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 주파수를 포함한 다양한 주파수들로 발생된다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안, 둘 이상의 채널들(CH1~CH10)을 하나의 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 동시에 연결하여, 둘 이상의 센서 배선(111)에 연결된 터치 센서들(Cs)을 통해 외부 환경으로부터 유입되는 노이즈를 동시에 측정한다. 이를 위하여, 멀티플렉서(112)는 둘 이상의 채널들(CH1~CH10)을 단락(short circuit)시키고 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 반전 입력 단자(-)에 연결한다.
가변 게인 증폭기(PREAMP)의 비반전 입력 단자에는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 센서 구동신호(VMOD)가 입력된다. 따라서, 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센서 배선들(111)에 터치 센서 구동신호(VMOD)로 인하여 전하가 공급된다.
노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널의 개수가 많기 때문에 MUX 채널들(CH1~CH10)을 통해 수신된 가변 게인 적분기(PREAMP)에 수신되는 전하양이 많다. 본 발명은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 수신되는 많은 전하량으로 인하여 포화되지 않도록 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 게인을 낮춘다. 가변 게인 증폭기(PREAMP)는 게인 조정부(116)에 의해 터치 입력 센싱 구간(TT1)에 비하여 노이즈 측정 구간(TT2)에 더 낮은 값으로 제어된다.
아날로그 적분기(INT)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 의해 증폭된 전압을 누적하여 ADC(117)로 전송한다. 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 아날로그 적분기(INT)의 적분 횟수는 터치 입력 센싱 기간(TT1)에 비하여 더 적게 제어될 수 있다. 노이즈 측정 감도를 높이기 위하여, 아날로그 적분 횟수가 감소되는 만큼 디지털 적분 횟수가 증가될 수 있다. 예를 들어, 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 아날로그 적분 횟수와 디지털 적분 횟수가 각각 5 회로 설정될 수 있다. 이에 비하여, 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 아날로그 적분 횟수는 3회로 감소되는 반면, 디지털 적분 횟수는 7회로 증가할 수 있다. 아날로그 적분 횟수와 디지털 적분횟수는 특정 횟수로 한정되지 않는다. 전술한 바와 같이 아날로그 적분 횟수와 디지털 적분 회수는 표시패널(100)의 크기, 전원 전압의 크기, 표시패널(100)의 구동 조건 등을 고려하여 적절히 조정될 수 있다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 아날로그 적분기(INT)로부터 출력된 아날로그 전압을 ADC(117)를 통해 디지털 데이터로 변환한다. 터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 디지털 데이터를 현재 노이즈로서 수신하여 메모리에 미리 저정된 이전 노이즈와 비교하여 현재 노이즈가 이전 노이즈 보다 높을 때 터치 센서 구동 주파수를 변경한다. 반면에, 터치 센서 제어부(114)는 측정된 노이즈가 작으면 현재의 터치 센서 구동 주파수를 유지한다.
도 10은 노이즈 측정 구간(TT2)에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 센서 구동부(110)의 동작을 보여 주는 도면들이다.
도 10을 참조하면, 이 실시예는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 센서의 전하를 배제하고 손가락이나 도전체를 통해 유입되는 전하량만으로 노이즈를 측정하기 위하여 터치 센서 구동 신호(VMOD)를 발생하지 않는다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 주파수별 노이즈를 측정하기 위하여 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 주파수와 동일한 주파수를 포함한 다양한 주파수들로 구동된다. 여기서, 주파수는 센싱부들(113)의 동작 주파수이다. 센싱부들(113)의 동작 주파수는 가변 게인 증폭기(PREAMP)와 아날로그 적분기(INT)의 주파수 즉, 스위치 소자들(SWRP, SWRI SW1~SW4)의 주파수이다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안, 둘 이상의 채널들(CH1~CH10)을 하나의 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 연결하여, 둘 이상의 센서 배선(111)에 연결된 터치 센서들(Cs)을 통해 외부 환경으로부터 유입되는 노이즈를 동시에 측정한다. 이를 위하여, 멀티플렉서(112)는 둘 이상의 채널들(CH1~CH10)을 단락(short circuit)시키고 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 반전 입력 단자(-)에 연결한다. 따라서, 노이즈 측정 구간(TT2) 동안, 손가락이나 도전체를 통해 터치 센서들에 유입되는 전하만이 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 입력된다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 손가락이나 도전체를 통해 유입되는 전하량만 증폭하기 위하여, 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 비반전 입력 단자(+)에 로우 전압(VREFL)이 입력된다. 로우 전압(VREFL)은 0V 보다 높고 전원 전압(VDD) 보다 낮은 직류 전압으로 설정될 수 있다. VDD는 3.3V~12V 사이의 전원 전압이다.
이 실시예는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 가변 게인 증폭기(PREAMP)와 전하 소거부(ACR)의 커패시터들(CC, CF)에 입력되는 기준 전압을 0V로 고정하여 터치 센서들을 통해 입력되는 노이즈를 측정한다. 아날로그 적분기(INT)는 터치 입력 센싱 기간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에서 동일하게 동작하여 가변 게인 증폭기(PREAMP)에 의해 증폭된 노이즈 전압을 누적하여 ADC로 전송한다.
센싱부(113)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 아날로그 적분기(INT)로부터 출력된 아날로그 전압을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환한다. 터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 디지털 데이터를 현재 노이즈로서 수신하여 메모리에 미리 저정된 이전 노이즈와 비교하여 현재 노이즈가 이전 노이즈 보다 높을 때 터치 센서 구동 주파수를 변경한다. 반면에, 터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 측정된 노이즈가 작으면 현재의 터치 센서 구동 주파수를 유지한다.
전하 소거부(ACR)가 동작하지 않을 때 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 출력 전압(VOUTP)은 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
여기서, CFIN는 손가락 또는 도전체와 터치 센서 간의 용량이다. ΔVnoise는 손가락 또는 도전체를 통해 유입되는 전하로 인하여 발생하는 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 입력 전압이다.
도 11a 내지 도 11g는 노이즈 측정 구간 동안 센싱부의 다양한 채널 쇼트 예를 보여 주는 도면들이다. 멀티플렉서(112)는 터치 센서 제어부(114)의 제어 하에 도 11a 내지 도 11g와 같이 다수의 MUX 채널들(CH1~CH10)을 다양한 방법으로 센싱부(113)에 동시에 연결할 수 있다.
도 12 및 도 13은 터치 입력 센싱 구간과 노이즈 측정 구간에서 멀티플렉서 제어 방법을 보여 주는 파형도이다.
도 12 및 도 13에서, PWM_TX는 도 9의 실시예에서 터치 센서 구동 신호(VMOD)이고, F0과 F1은 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 주파수이다. 도 10의 실시예에서, 센서 배선들(111)에 터치 센서 구동 신호(VMOD)가 인가되지 않는다. 도 10의 실시예의 경우에, 도 12 및 도 13에서 PWM_TX는 센싱부들(113)의 동작 주파수 즉, 스위치 소자들(SWRP, SWRI SW1~SW4)의 주파수이다.
MUX[1]~MUX[8]은 제1 내지 제8 MUX 채널들(CH1~CH8)의 온/오프 타이밍이다. MUX[1]~MUX[8]이 하이 레벨(high level)일 때 해당 MUX 채널의 센서 배선(111)이 센싱부(113)에 연결된다. 도 12는 도 11c와 같이 터치 스크린(TSP)에서 기수 번째 행(row)의 터치 센서들(Cs)에 연결된 MUX 채널들이 동시에 턴-온된 후, 우수 번째 행의 터치 센서들(Cs)에 연결된 MUX 채널들이 동시에 턴-온되는 예이다. 동시에 턴온되는 MUX 채널들을 통해 다수의 센서 배선들이 단락(short circuit)되어 센싱부(113)의 채널에 함께 연결된다. 도 13은 도 11f와 같이 터치 스크린(TSP)에서 모든 MUX 채널들이 동시에 턴-온되는 예이다. 멀티플렉서(112)의 제어 방법은 도 12 및 도 13에 한정되지 않는다. 터치 센서 제어부(114)는 멀티플렉서(112)를 제어하여 도 11a 내지 도 11g와 같이 다양한 형태로 다수의 터치 센서들(Cs)을 센싱부(113)에 연결할 수 있다. 노이즈 측정시, 동시에 모든 MUX 채널들을 단락(short)하지 않는 경우, 센싱부(113)에 연결되지 않은 센서 배선들(111)에 교류 신호(LFD)가 인가될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 노이즈 측정 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다. 도 15a 내지 도 15c는 터치 센서 구동 주파수 변화에 따라 측정되는 노이즈를 보여 주는 도면들이다.
도 14 내지 도 15c를 참조하면, 터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 주파수를 선정하고(S1), 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 선정된 주파수 각각에서 노이즈를 측정한다(S2). 본 발명은 매　프레임 기간마다 노이즈 측정을 실시할 수 있고 특정 시간 주기 예를 들면 수 초 주기로 1회 터치 센서의 노이즈 측정을 실시할 수 있다. 노이즈 측정 주파수는 센싱부(113)의 동작 주파수이거나, 노이즈 측정을 위해 터치 전극에 인가되는 터치 센서 구동 신호(VMOD)의 주파수이다.
터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 주파수 각각에서 측정된 노이즈 값을 메모리에 저장하고, 노이즈가 가장 작은 주파수를 선택한다(S3). 그리고 터치 센서 제어부(114)는 노이즈 측정 주파수들 중에서 노이즈가 가장 작은 주파수로 터치 센서 구동 주파수를 변경하여 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 터치 입력을 센싱한다(S4).
노이즈의 주파수와 터치 센서 구동 주파수에 따라 도 15a 내지 도 15c와 같이 터치 센서로 흐르는 외부 환경의 노이즈 수준이 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 15a 내지 도 15c와 같이 터치 센서 구동 주파수가 SWRP (1) 일 때 SWRP (2), SWRP (3) 보다 외부 환경으로부터 유입되는 노이즈의 전하양(ΔQ)이 더 커진다. 이 경우, 본 발명은 터치 센서 구동 주파수를 SWRP(2) 또는 SWRP(3)으로 조정하여 터치 센서들을 구동한다.
도 16 및 도 17은 노이즈 측정 구간의 다양한 예이다.
1 프레임 기간은 도 16과 같이 디스플레이 기간(TD)과 터치 센서 구동 기간(TT)으로 시분할될 수 있다. 1 프레임 기간 내에서 디스플레이 기간(TD)이 다수로 분리되어 도 17과 같이 분할된 디스플레이 기간(TD) 사이에 터치 센서 구동 기간(TT)이 배치될 수 있다. 도 16 및 도 17에서 MUX1~MUXN은 터치 센서 구동 기간(TT)의 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 순차적으로 선택된 MUX 채널들이다. NM1~NMn은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 MUX 채널들이다. NM1~NMn 각각에서 노이즈 측정 주파수가 다른 주파수로 발생될 수 있다. 주파수 변경 방법은 일정 간격으로 증가 또는 감소시키는 방법 예를 들어, 50kHz ~ 200kHz 사이의 범위에서 10kHz 씩 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, NM1 = 50kHz, NM2 = 60kHz … NMn = 200kHz 등으로 주파수가 노이즈 측정 구간(TT2)에 가변될 수 있다.
다른 실시예로, 미리 선정된 특정 주파수가 NM1~NMn의 주파수로 선정될 수 있다. 예를 들어, NM1 = 50kHz, NM2 = 80kHz, NM3 = 90kHz, NM4 = 100kHz, NM5 = 120kHz, NMn = 130kHz 등으로 주파수가 가변될 수 있다. 노이즈 측정 구간의 주파수들 중에서 하나 이상이 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 터치 센서 구동 주파수와 동일한 주파수를 포함한다.
노이즈 측정 구간(TT2)의 NM1~NMn 각각에서 센싱부(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널 수에 따라 하나의 주파수에서 모든 터치 센서의 노이즈 측정에 필요한 시간이 달라질 수 있다. 노이즈 측정을 위하여 서로 다른 노이즈 측정용 주파수들을 멀티플렉서(112)를 통해 센서 배선들(111)에 인가하고 각 주파수에서 노이즈를 측정하는 하나의 노이즈 판단 기간(NMP)은 도 18a 내지 도 20과 같이 1 프레임 기간 보다 길 수 있다.
도 18a 내지 도 18c에서 FA(FA1~FA3), FB(FB1~FB3), FC(FC1~FC3)는 노이즈 측정을 위하여 서로 다른 노이즈 측정용 주파수로 발생되는 터치 센서 구동 주파수이다. 하나의 서브 노이즈 측정 구간(NM) 내에서 모든 MUX 채널들이 센싱부(113)에 연결되면, 도 18a와 같이 하나의 서브 노이즈 측정 구간(NM1) 동안 특정 주파수(FA)에서 모든 터치 센서들의 노이즈가 측정된다. 하나의 서브 노이즈 측정 구간(NM) 내에서 모든 MUX 채널들의 1/2을 센싱부(113)에 연결되면, 도 18b와 같이 두 개의 서브 노이즈 측정 구간(NM1, NM2) 동안 특정 주파수(FA1, FA2)에서 모든 터치 센서들의 노이즈가 측정된다. 하나의 서브 노이즈 측정 구간(NM) 내에서 모든 MUX 채널들의 1/3을 센싱부(113)에 연결하면, 도 18c와 같이 세 개의 서브 노이즈 측정 구간(NM1, NM2, NMn) 동안 특정 주파수(FA1, FA2, FA3)에서 모든 터치 센서들의 노이즈가 측정된다. 도 18a 내지 도 18c에서 노이즈 판단 기간(NMP)는 미리 선정된 다수의 노이즈 측정용 주파수들 중 같은 주파수가 반복되는 1 주기(cycle)이다. 노이즈 판단 기간(NMP) 동안 미리 선정된 모든 주파수의 노이즈 측정 주파수들 각각에 대하여 터치 센서들의 노이즈가 측정되고 이 노이즈들의 비교 결과 노이즈 유무가 판단된다. 노이즈 판단 기간(NMP)은 1 프레임 기간 보다 길 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시에에 따른 터치 센서의 구동 방법은 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 터치 센서들(Cs)의 센서 배선들(111)을 동시에 센싱부(113)에 연결한다. 이 터치 센서의 구동 방법은 다수의 센서 배선들(111)이 센싱부(113)에 동시에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정한다. 노이즈 측정 구간(TT2)은 다수의 서브 노이즈 측정 구간들(NM1~NMn)을 포함한다. 서브 노이즈 측정 구간들(NM1~NMn) 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르다. 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기(NMP)가 표시장치의 1 프레임 기간 이상이다.
도 19 및 도 20은 노이즈 측정 방법의 다양한 예들을 보여 주는 도면들이다. 도 19 및 도 20에서 FA~FF는 노이즈 측정 구간(TT2)에서 터치 센서들(Cs)의 노이즈를 측정하기 위한 터치 센서 구동 주파수이다. CodeA~CodeF는 노이즈 측정값으로서, 주파수(FA~FF) 각각에서 ADC로부터 출력된 노이즈의 디지털 코드값으로 얻어진다.
본 발명은 노이즈 레벨을 미리 설정된 기준값과 비교하여 그 결과에 따라 노이즈가 없는 경우 또는 노이즈가 있는 경우로 판단한다. 기준값은 1 개 또는 다수로 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준값은 대기 모드, 노말 모드 등 표시장치의 동작 모드에 따라 다른 값으로 선택될 수 있고, 주변 온도에 따라 다른 값으로 선택될 수 있다. 기준값은 사용자 입력으로 업데이트(update)될 수 있다. 대기 모드는 최소한의 회로만 구동되어 소비 전력을 줄이는 동작 모드이다. 대기 모드의 휘도는 노말 모드에 비하여 작게 제어될 수 있다. 노말 모드는 모든 회로가 정상적으로 구동되어 입력 영상을 재현하고 터치 입력을 센싱한다.
도 19는 노이즈 측정값의 절대값을 기준값과 비교하는 방법이다. 기준값은 상한값과 하한값으로 나뉘어질 수 있다. 상한 기준값을 2047+10이라 하고, 하한 기준값을 2047-10이라 할 때, 노이즈 측정값(CodeA~CodeF)이 “2047-10” < 노이즈 측정값 < “2047+10”이면 노이즈가 없는 경우로 판단된다. 반면에, 노이즈 측정값(CodeA~CodeF)이 “2047-10” 이하이거나, “2047+10” 이상이면 노이즈가 있는 경우로 판단된다. 터치 센서 제어부(114)는 주파수들(FA~FF) 각각에서 측정된 노이즈 측정값을 메모리에 저장하여 정렬하고 그 중 가장 적은 노이즈의 주파수를 선택한다. 터치 센서 제어부(114)는 노이즈가 있는 경우, 가장 적은 노이즈의 주파수로 터치 센서 구동 주파수가 변경된다.
도 20은 주파수 각각에서 연속적으로 측정된 노이즈 측정값들을 연산하여 그 결과를 기준값과 비교하는 방법이다. 예를 들어, 제1 프레임 기간에 측정된 주파수 A(FA)의 노이즈 측정값(CodeA)와 제2 프레임 기간에 측정된 주파수 A(FA)의 노이즈 측정값(CodeA1)이 있을 때, 주파수 A(FA)의 노이즈 측정값은 |codeA-codeA1| 또는 |평균(codeA, codeA1)-codeA2| 등의 감산 연산 결과로 얻어질 수 있다. 연산 방법은 감산 방법 이외에 대양한 방법이 가능하다. 기준값은 상한값과 하한값으로 나뉘어질 수 있다. 감산 방법에서 상한 기준값을 10, 하한 기준값을 0으로 정할 수 있다. 노이즈 측정값(|codeA-codeA1| 또는 |평균(codeA, codeA1)-codeA2|) 이 “0” < 노이즈 측정값 < “10”이면 노이즈가 없는 경우로 판단된다. 반면에, 노이즈 측정값(|codeA-codeA1| 또는 |평균(codeA, codeA1)-codeA2|)이 “10” 이상이면 노이즈가 있는 경우로 판단된다. 노이즈가 있는 경우, 이전에 측정된 노이즈 중에서 가장 작은 노이즈의 주파수로 터치 센서 구동 주파수가 변경된다.
도 21은 노이즈 측정 결과에 따라 주파수가 변경되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 21을 참조하면, 노이즈 측정 구간의 주파수들 중에서 하나 이상이 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 터치 센서 구동 주파수와 동일한 주파수를 포함한다. 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 터치 센서 구동 주파수와 동일한 주파수의 노이즈 측정 결과, 노이즈가 있는 경우로 판단되면 노이즈가 가장 적은 주파수로 터치 센서 구동 주파수를 변경한다. 도 21의 예에서, 제4 프레임 기간에서 현재의 터치 센서 구동 주파수에서 노이즈가 커질 때, 그 이전에 저장된 제1 내지 제3 프레임 기간의 노이즈 측정 결과 중에서 노이즈가 가장 적은 주파수로 현재의 터치 센서 구동 주파수를 변경한다.
도 22는 터치 입력 센싱 구간과 노이즈 측정 구간에 독립적으로 설정되는 파라미터의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 22를 참조하면, 전술한 바와 같이 본 발명은 터치 입력 센싱 구간(TT1)에 센싱부(113)에 동시에 연결된 MUX 채널 수에 비하여 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 MUX 채널 수가 많다. 이러한 MUX 채널 연결 방법의 차이로 인하여, 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부(113)를 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 동일한 구동 조건으로 동작시키면 노이즈 측정값이 포화되어 측정 가능한 노이즈 레벨이 작아진다.
본 발명은 센싱부(113)의 동작 조건을 정의한 파라이터를 터치 입력 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2) 각각에서 독립적으로 설정하여 터치 입력 센싱 구간(TT1)에서 센싱된 터치 센싱값과, 노이즈 측정 구간(TT2)에서 측정된 노이즈 측정값의 감도를 최적화한다. 도 22의 예에서, Parameter set0은 터치 입력 센싱 구간(TT1)의 파라미터이다. Parameter set1~3은 노이즈 측정 구간 (TT2)의 파라미터이다. 파라미터 각각은 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 게인, 아날로그 적분 횟수, 디지털 적분 횟수를 정의한다. 노이즈 측정 구간(TT2)에서 터치 입력 센싱 구간(TT1)에 비하여 가변 게인 증폭기(PREAMP)의 게인은 낮아지고 아날로그 적분 횟수는 감소될 수 있다. 또한, 노이즈 측정 구간(TT2)에서 터치 입력 센싱 구간(TT1)에 비하여 디지털 적분 횟수는 증가될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시에에서 자기 용량 타입의 터치 센서들(Cs)을 중심으로 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 도 23 내지 도 25는 상호 용량 타입의 터치 센서들에 관한 실시예이다.
도 23 및 도 24는 상호 용량 타입의 터치 센서들에서 정상적인 터치 입력 센싱 동작을 보여 주는 도면이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 센서 배선들(111)은 절연층을 사이에 두고 분리된 Tx 라인들(Tx1~Tx4)과 Rx 라인들(Rx1~Rx4)을 포함한다. Tx 라인들(Tx1~Tx4)은 Rx 라인들(Rx1~Rx4)과 교차한다. 상호 용량 타입의 터치 센서(Cm)는 Tx 라인들(Tx1~Tx4)과 Rx 라인들(Rx1~Rx4) 사이에 형성된다.
터치 센서 구동부(110)는 Tx 라인들(Tx1~Tx4)에 터치 센서 구동 신호를 공급하고, 터치 센서 구동 신호에 동기되어 Rx 라인들(Rx1~Rx4)을 통해 수신되는 터치 센서들(Cm)의 전하량을 수신하여 그 전하량을 증폭하고 적분한다. 손가락이나 도전체를 통해 터치 입력이 발생하면 터치 센서들의 전하량이 감소된다. 따라서, 상호 용량 타입의 터치 센서들은 터치 입력 전후 전하량의 차이가 발생하기 때문에 이를 바탕으로 터치 입력을 판단할 수 있다.
Rx 라인들(Rx1~Rx4)에는 차동 증폭기(Differential Amplifier)(OP)가 연결될 수 있다. 센싱부(113)는 이웃한 2 개의 Rx 라인들에 연결된 차동 증폭기(OP)를 통해 증폭된 신호를 수신할 수 있다. 차동 증폭기(OP)의 출력 단자는 커패시터(C)를 경유하여 반전 입력 단자(-)에 연결된다. 차동 증폭기들(OP) 각각은 반전 입력 단자(-)에 입력되는 제i(i는 양의 정수) 터치 센서 신호와 비반전 입력 단자(+)에 입력되는 제i+1 터치 센서 신호의 차를 증폭하여 제i 센서 신호를 출력한다. 차동 증폭기들(OP)은 도 24와 같이 이웃한 Rx 라인들을 통해 수신된 신호들의 차를 증폭하여 노이즈에 비하여 신호 성분을 더 크게 함으로써 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있다.
차동 증폭기들(OP)은 터치 입력 센싱 기간(TT1) 동안 터치 센서들(Cm)을 통해 수신되는 노이즈를 줄일 수 있지만 노이즈 측정을 어렵게 한다.
본 발명은 노이즈 측정시에 노이즈가 너무 작아지는 현상을 방지하기 위하여 도 25 및 도 26과 같이 차동 증폭기(OP)의 비반전 단자에 소정의 기준 전압(VREF)을 공급한다. 도 26과 같이 차동 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자(+)에 스위치(SW50)가 연결될 수 있다. 스위치(SW50)는 터치 입력 센싱 구간(TT1) 동안 Rx 라인을 차동 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자(+)에 연결하고, 노이즈 측정 구간(TT2)에 직류 기준 전압(VREF)을 차동 증폭기(OP)의 비반전 입력 단자(+)에 공급한다. 기준 전압(VREF)은 3.3V ~ 12V 사이의 전압으로 설정될 수 있다.
노이즈 측정시에 멀티플렉서(112)를 이용하여 센싱부(113)에 동시에 연결하는 MUX 채널 수를 증가시킨다. 그 결과, 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 센싱부(113)에 동시에 연결되는 Rx 라인들(Rx1~Rx4)이 많아진다. 노이즈 측정 구간(TT2) 동안 Tx 라인들(Tx1~Tx4)에는 도 9와 같이 동시에 터치 센서 구동 신호가 인가되거나 도 10과 같이 터치 센서 구동 신호가 인가되지 않을 수 있다. 이 실시예에서도 터치 센싱 구간(TT1)과 노이즈 측정 구간(TT2)에서 파라미터 설정값이 다르게 설정된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 표시패널 102 : 데이터 구동부
104 : 게이트 구동부 106 : 타이밍 콘트롤러
108 : 호스트 시스템 110 : 터치 센서 구동부
112 : 멀티플렉서 113 : 센싱부
114 : 터치 센서 제어부 115 : 디지털 적분기
116 : 게인 조정부 117 : ADC
PREAMP : 가변 게인 증폭기 INT : 아날로그 적분기

Claims (19)

  1. 노이즈 측정 구간 동안 다수의 터치 센서들의 배선들을 센싱부에 연결하는 단계; 및
    상기 배선들이 상기 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 노이즈 측정 구간은 다수의 서브 노이즈 측정 구간들을 포함하고,
    상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르며,
    상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상인 터치 센서의 구동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선들과 상기 센싱부 사이에 배치된 멀티플렉서를 통해 상기 배선들이 상기 센싱부에 동시에 연결되는 터치 센서의 구동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    터치 입력 센싱 구간 동안 제1 주파수로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고 가변 증폭 게인으로 터치 센서 신호를 증폭하는 아날로그 증폭, 아날로그 증폭 신호를 적분하는 아날로그 적분, 아날로그 적분 신호를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환, 및 상기 디지털 데이터를 적분하는 디지털 적분을 실시하는 단계; 및
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 아날로그 증폭, 상기 아날로그 적분, 상기 디지털 변환, 및 상기 디지털 적분을 실시하는 단계를 포함하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수가 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수 보다 많고,
    상기 증폭 게인, 상기 아날로그 적분 횟수 및 상기 디지털 적분 횟수 중 하나 이상이 상기 터치 입력 센싱 구간과 상기 노이즈 측정 구간에서 서로 다른 터치 센서의 구동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 측정된 주파수별 노이즈들을 미리 설정된 기준값과 비교하여 그 비교 결과 노이즈가 있는 것으로 판단될 때 가장 적은 노이즈의 주파수로 상기 제1 주파수를 변경하는 단계를 더 포함하는 터치 센서의 구동 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간의 가변 증폭 게인이 상기 터치 입력 센싱 구간의 가변 증폭 게인 보다 낮은 터치 센서의 구동 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간의 아날로그 적분 횟수가 상기 터치 입력 센싱 구간의 아날로그 적분 횟수 보다 적은 터치 센서의 구동 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간의 디지털 적분 횟수가 상기 터치 입력 센싱 구간의 디지털 적분 횟수 보다 많은 터치 센서의 구동 방법.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 동시에 상기 멀티플렉서의 모든 채널들을 상기 센싱부에 연결하지 않는 경우, 상기 센싱부에 연결되지 않은 배선들에 교류 신호가 인가되는 터치 센서의 구동 방법.
  9. 디스플레이 기간 동안 표시패널의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하는 단계; 및
    노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르며,
    상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상인 표시장치의 구동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배선들과 상기 센싱부 사이에 배치된 멀티플렉서를 통해 상기 배선들이 상기 센싱부에 동시에 연결되는 표시장치의 구동 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    터치 입력 센싱 구간 동안 제1 주파수로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고 가변 증폭 게인으로 터치 센서 신호를 증폭하는 아날로그 증폭, 아날로그 증폭 신호를 적분하는 아날로그 적분, 아날로그 적분 신호를 디지털 데이터로 변환하는 디지털 변환, 및 상기 디지털 데이터를 적분하는 디지털 적분을 실시하는 단계; 및
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 아날로그 증폭, 상기 아날로그 적분, 상기 디지털 변환, 및 상기 디지털 적분을 실시하는 단계를 포함하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수가 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수 보다 많고,
    상기 증폭 게인, 상기 아날로그 적분 횟수 및 상기 디지털 적분 횟수 중 하나 이상이 상기 터치 입력 센싱 구간과 상기 노이즈 측정 구간에서 서로 다른 표시장치의 구동 방법.
  12. 노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 터치 센서 구동부를 구비하고,
    상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르며,
    상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상인 터치 센서 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 센서 구동부는
    상기 배선들을 선택하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서의 출력단에 연결된 가변 게인 증폭기, 상기 가변 게인 증폭기의 출력단에 연결된 아날로그 적분기, 상기 아날로그 적분기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC), 및 상기 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 출력단에 연결된 디지털 적분기를 포함한 센싱부를 구비하고,
    상기 센싱부는
    상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수가 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수 보다 많고,
    상기 가변 게인 증폭기의 증폭 게인, 상기 아날로그 적분기의 적분 횟수 및 상기 디지털 적분기의 적분 횟수 중 하나 이상이 상기 터치 입력 센싱 구간과 상기 노이즈 측정 구간에서 다른 터치 센서 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 측정된 주파수별 노이즈를 미리 설정된 기준값과 비교하고 노이즈가 있는 경우로 판단되면 가장 적은 노이즈의 주파수로 상기 터치 센서 구동 주파수가 변경되고,
    상기 터치 센서 구동 주파수는 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 터치 센서들의 전하를 충전하기 위한 터치 센서 구동 신호의 주파수인 터치 센서 회로.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 노이즈 측정 구간 기간의 가변 증폭 게인이 상기 터치 입력 센싱 구간의 가변 증폭 게인 보다 낮은 터치 센서 회로.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 아날로그 적분기의 적분 횟수가 상기 터치 입력 센싱 구간에 비하여 상기 노이즈 측정 구간에서 적은 터치 센서 회로.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 디지털 적분기의 적분 횟수가 상기 터치 입력 센싱 구간에 비하여 상기 노이즈 측정 구간에서 많은 터치 센서 회로.
  18. 터치 센서들과 픽셀들이 배치된 표시패널;
    디스플레이 기간 동안 표시패널의 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부;
    노이즈 측정 구간 동안 터치 센서들의 배선들이 센싱부에 연결된 상태에서 미리 선정된 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 노이즈 측정 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하여 상기 노이즈 측정 주파수들 각각에서 상기 터치 센서들의 노이즈를 측정하는 터치 센서 구동부를 구비하고,
    상기 서브 노이즈 측정 구간들 중에서 적어도 두 개의 서브 노이즈 측정 구간들의 노이즈 측정 주파수가 서로 다르며,
    상기 노이즈 측정 주파수들 중에서 같은 주파수가 반복되는 1 주기가 표시장치의 1 프레임 기간 이상인 표시장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 터치 센서 구동부는,
    상기 배선들을 선택하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서의 출력단에 연결된 가변 게인 증폭기, 상기 가변 게인 증폭기의 출력단에 연결된 아날로그 적분기, 상기 아날로그 적분기의 출력단에 연결된 아날로그-디지털 변환기(ADC), 및 상기 아날로그-디지털 변환기(ADC)의 출력단에 연결된 디지털 적분기를 포함한 센싱부를 구비하고,
    상기 센싱부는
    상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들로 상기 센싱부를 구동하거나 상기 제1 주파수를 포함한 상기 노이즈 측정 주파수들의 신호를 상기 센서 배선들에 인가하고,
    상기 노이즈 측정 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수가 상기 터치 입력 센싱 구간 동안 상기 센싱부에 동시에 연결되는 상기 멀티플렉서의 채널 수 보다 많고,
    상기 가변 게인 증폭기의 증폭 게인, 상기 아날로그 적분기의 적분 횟수 및 상기 디지털 적분기의 적분 횟수 중 하나 이상이 상기 터치 입력 센싱 구간과 상기 노이즈 측정 구간에서 다른 표시장치.
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