KR20180036831A - 구동 방법, 터치 센싱 회로 및 터치 표시 장치 - Google Patents

구동 방법, 터치 센싱 회로 및 터치 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은, 표시패널의 외부 또는 내부에 배치된 다수의 터치 전극, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위해 터치 구동 신호를 출력하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 터치 센싱 회로를 포함하고, 터치 모드를 위한 각 터치 구간에 출력되는 터치 구동 신호는 구형파에서 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성되며, 상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 가질 수 있다. 본 실시예들에 의하면, EMI(Electro Magnetic Interference) 수준을 개선해줄 수 있는 효과가 있다.

Description

구동 방법, 터치 센싱 회로 및 터치 표시 장치{DRIVING METHOD, TOUCH SENSING CIRCUIT AND TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 실시예는 구동 방법, 터치 센싱 회로 및 터치 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
이러한 표시 장치 중에는 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공할 수 있는 터치 표시 장치가 있다.
이러한 터치 표시 장치가 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표(터치 위치)를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
이를 위해, 터치 패널(터치스크린 패널)에 터치 센서(Touch Sensor)로서 배치된 다수의 터치 전극을 통해 터치 전극 간의 커패시턴스 또는 터치 전극과 손가락 등의 포인터 간의 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 커패시턴스 터치 방식이 많이 채용되고 있다.
한편, 터치 센싱 기능을 갖는 터치 표시 장치 등의 전자 기기는 전자기 방해 (EMI: Electro Magnetic Interference, 이하 “EMI”라고 함)에 대한 수준이 일정 수준 이하가 되어야 하는 조건을 만족해야만 한다.
하지만, 기존의 터치 표시 장치는 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호로 인하여 EMI 수준이 상당히 커지는 문제점이 있어 왔다.
특히, 터치 센싱을 위해 터치 전극에 인가되는 터치 구동 신호가 소정의 주파수를 갖는 펄스 타입(구형파)의 신호인 경우, EMI 영향이 더욱 커질 수 있다.
이러한 EMI 영향으로 인해, 터치 표시 장치의 시스템 안정성을 저하시키고, 터치 센싱 시 얻어지는 센싱 전압 등에 영향을 끼쳐 터치 센싱 성능을 떨어뜨리거나 디스플레이에 필요한 다른 전압들에도 영향을 미쳐 디스플레이 성능을 떨어뜨리는 문제도 있다.
본 실시예들의 목적은, EMI(Electro Magnetic Interference) 수준을 개선해줄 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 실시예들의 다른 목적은, 터치 구간에서 EMI 수준을 개선해주면서도 불필요한 기생 커패시턴스의 발생을 방지해줄 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 실시예들의 또 다른 목적은, EMI 개선을 가능하게 하는 파형 변조 구동 방식의 터치 구동을 수행할 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 복수의 서브픽셀을 포함하는 표시패널을 포함하고, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 모드를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 표시패널의 외부 또는 내부에 배치된 다수의 터치 전극, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위해 터치 구동 신호를 출력하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 터치 센싱 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 모드를 위한 각 터치 구간에 출력되는 터치 구동 신호는 구형파에서 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성되며, 상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와, 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호는 각각 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되고, 변조된 복수의 파형들 각각은 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호 중 어느 하나의 구동 신호만 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되고, 변조된 복수의 파형들 각각은 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고, 하이 구간에서 계단 형태의 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고, 하이 구간에서 소정의 기울기를 갖도록 진폭이 변할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 하이 구간에서의 소정의 기울기는 로우 구간을 기준으로 45도 내지 80도를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 복수의 파형들은 각각 서로 다른 주파수를 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간과 터치 모드를 위한 터치 구간은 시간적으로 분리되어 존재하고, 하나의 프레임 구간은, 하나의 디스플레이 구간과 하나의 터치 구간을 포함하거나, 둘 이상의 디스플레이 구간과 하나 이상의 터치 구간을 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 복수의 파형들은 각각 사다리꼴 파형 또는 삼각 파형일 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 파형 변조 정보를 저장하는 룩업 테이블을 더 포함하고, 터치 구간 각각에서 출력되는 터치 구동 신호의 구형파에서 변조된 복수의 파형들 각각은 룩업 테이블에 저장된 파형 변조 정보에 따라 변조될 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치는, 터치 센싱 회로는, 터치 구동 신호의 파형을 변조할 때, 노이즈 측정 결과에 따라 노이즈가 회피되는 파형으로 변경할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 구동 방법은, 복수의 서브픽셀을 포함하는 표시패널을 포함하고, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 모드를 갖는 터치 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간 동안 데이터 라인 및 게이트 라인을 구동하는 디스플레이 구동 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 구동 방법은, 터치 모드를 위한 터치 구간 동안, 표시 패널의 내부 또는 외부에 배치된 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위한 터치 구동 신호를 출력하는 터치 구동 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 구동 방법은, 터치 구동 단계는, 터치 구간에서 터치 구동 신호의 구형파를 진폭 변조된 복수의 파형들로 변환하는 단계. 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성된 터치 구동 신호를 출력하는 단계를 포함하며, 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 구동 방법은, 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와, 상기 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 구동 방법은, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고, 하이 구간에서 계단 형태로 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로는, 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 모드를 갖는 터치 표시 장치에 포함된 터치 센싱 회로에 있어서, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위한 터치 구동 신호를 출력하는 구동 회로, 다수의 터치 전극 각각에서 커패시턴스 변화를 검출하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 센싱 회로를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로는, 터치 모드를 위한 터치 구간은 각각에서 출력되는 터치 구동 신호는 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되며, 상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로는, 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형을 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 구동 신호를 생성하는 신호 생성 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 따른 터치 센싱 회로는, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고, 하이 구간에서 계단 형태로의 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치는, EMI(Electro Magnetic Interference) 수준을 개선해줄 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 따른 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치는, EMI(Electro Magnetic Interference) 수준을 개선해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따른 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치는, 터치 구간에서 EMI 수준을 개선해주면서도 불필요한 기생 커패시턴스의 발생을 방지해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따른 구동 방법, 터치 센싱 회로, 및 터치 표시 장치는, EMI 개선을 가능하게 하는 파형 변조 구동 방식의 터치 구동을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 디스플레이 구간과 터치 구간에서 터치 전극에 인가되는 인가 되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 V-센싱 방식에 따는 디스플레이 구간과 터치 구간을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 H-센싱 방식에 따는 디스플레이 구간과 터치 구간을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서 발생하는 기생 커패시턴스 성분을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 로드 프리 구동을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구간에서 EMI(Electro Magnetic Interference) 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 EMI 개선을 위한 파형 변조 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 16은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 파형 변조 구동 특성을 설명하기 위하여, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 특성과 파형 변조 구동을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 실시예에 따른 터치 감도에 따른 구형파 변조 유형을 도시한 도면이다.
도 18은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 파형 변조 기반의 터치 구동을 위한 파형 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
도 20은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 EMI 개선 효과를 나타낸 도면이다.
도 22는 도 21의 X 영역을 확대한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 개략적인 시스템 구성도이고, 도 2는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)에서 터치 전극(TE)에 인가되는 인가 되는 신호를 나타낸 도면이다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 영상 신호에 해당하는 데이터 전압이 인가되는 다수의 데이터 라인(DL)과, 스캔 신호가 인가되는 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 표시 패널(110)을 포함한다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 모드를 포함하는 2가지 동작 모드를 갖는다.
디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간 동안, 다수의 데이터 라인에는 영상 신호에 해당하는 데이터 전압이 인가되고, 다수의 게이트 라인에는 스캔 신호가 순차적으로 인가된다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 디스플레이 모드로 동작하기 위하여 데이터 구동 회로(미도시) 및 게이트 구동 회로(미도시) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 디스플레이 모드로 동작하는 디스플레이 구간(DS) 동안, 데이터 구동 회로(미도시)는 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하고, 게이트 구동 회로(미도시)는 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 모드로 동작하기 위하여 터치 센싱 회로(120) 등을 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 터치 모드로 동작하는 터치 구간(TS) 동안, 터치 센싱 회로(120)는 신호 라인(SL)을 통해 전기적으로 연결된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 구동하기 위한 펄스 타입(예: PWM(Pulse Width Modulation) 신호 타입)의 터치 구동 신호(TDS)를 출력하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱할 수 있다.
터치 센싱 회로(120)는, 터치 전극 구동 방식에 있어서, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 순차적으로 구동할 수도 있고(순차 구동 방식), 모든 터치 전극(TE)을 동시에 구동할 수도 있다(동시 구동 방식).
터치 센싱 회로(120)는, 터치 전극 구동 방식이 순차 구동 방식 또는 동시 구동 방식이더라도, 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱(검출)하는 센싱 처리 방식에 있어서는, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로부터 수신되는 신호를 이용하여 순차적으로 센싱 처리할 수 있다.
한편, 터치 센싱 회로(120)는 커패시턴스 변화를 검출하고, 검출된 커패시턴스 변화를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱할 수 있다. 즉, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수 있다.
이러한 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로서는, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극(TE) 사이의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치를 센싱하는 셀프-커패시턴스(Self-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식과, 2가지 종류의 터치 센서 사이의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치를 센싱하는 뮤추얼-커패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 방식 등이 있을 수 있다.
전술한 뮤추얼-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극(Tx 전극이라도 함)과 이러한 구동 전극과 대응되는 수신 전극(Rx 전극이라고 함)을 이용하여, 2가지 터치 센서(구동 전극, 수신 전극) 사이의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치를 센싱하는 방식이다.
이러한 뮤추얼-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 2가지 터치 센서 중에서 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극(Tx 전극)은 본 명세서에서 언급되는 터치 전극(TE)에 해당할 수 있다.
전술한 셀프-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호를 인가하고, 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극(TE)에서의 신호를 검출하여 커패시턴스 변화를 검출하는 방식으로서, 1 종류의 터치 센서에 해당하는 터치 전극(TE)이, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서 이용되는 구동 전극과 수신 전극의 역할을 모두 한다고 볼 수 있다.
본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 셀프-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치 구동 및 터치 센싱을 수행할 수도 있고, 뮤추얼-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치 구동 및 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
하지만, 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 셀프-커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치 구동 및 터치 센싱을 수행하는 것으로 가정하여 설명한다.
따라서, 터치 센싱 회로(120)는, 일 예로, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 구동하여 각 터치 전극(TE)을 통해 수신되는 신호를 토대로 각 터치 전극(TE)에서의 커패시턴스 변화를 검출하여 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱할 수 있다.
한편, 터치 센서(Touch Sensor)의 역할을 하는 다수의 터치 전극(TE)은 표시 패널(110)의 외부에 별도로 존재하는 터치 패널(미도시)에 배치될 수도 있고, 표시 패널(110)의 내부에 내장되어 배치될 수도 있다.
이와 같이, 다수의 터치 전극(TE)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입으로 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 디스플레이 모드로 동작할 때, 모든 서브픽셀로 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
이를 위해, 표시 패널(110)에는 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전압 전극이 배치될 수 있다.
다수의 터치 전극(TE)이 표시 패널(110)에 내장되는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구간(DS) 동안 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전압 전극으로 활용될 수 있다.
여기서, 터치 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우, 공통 전압(Vcom)은, 각 서브픽셀의 픽셀 전압(데이터 전압과 대응)과 전위차를 만들어주어 각 서브픽셀의 계조를 표현하는데 이용된다.
전술한 바와 같이, 다수의 터치 전극(TE)이 공통 전압 전극으로 활용되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 다수의 터치 전극(TE)은, 디스플레이 구간(DS) 동안은 공통 전압 전극의 역할을 하고, 터치 구간(TS) 동안은 터치 센서의 역할을 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)은 한 프레임 구간이 시분할 되어 정의될 수 있다.
한 프레임 구간을 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)으로 시분할 하는 방식에 따라, 터치 센싱 방식은, 도 3과 같은 V-센싱 방식과, 도 4와 같은 H-센싱 방식 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 V-센싱 방식에 따는 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 H-센싱 방식에 따른 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, V-센싱 방식의 경우, 한 프레임 구간을 1개의 디스플레이 구간(DS)과 1개 이상의 터치 구간(TS)으로 시분할한다.
1개의 디스플레이 구간(DS) 동안, 터치 표시 장치(100)는, 한 프레임에 대한 디스플레이 구동을 수행한다.
1개 이상의 터치 구간(TS) 동안, 터치 표시 장치(100)는, 한 프레임 영역에서의 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱한다.
도 4를 참조하면, H-센싱 방식의 경우, 한 프레임 구간을 2개 이상의 디스플레이 구간(DS)과 1개 이상의 터치 구간(TS)으로 시분할한다.
2개 이상의 디스플레이 구간(DS) 동안, 터치 표시 장치(100)는, 한 프레임에 대한 디스플레이 구동을 수행한다.
2개 이상의 터치 구간(TS) 동안, 터치 표시 장치(100)는, 한 프레임 영역에서의 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 구간(DS)과 터치 구간(TS)은 동기화 신호(SYNC)에 의해 정의될 수 있다.
이러한 동기화 신호(SYNC)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller) 등과 같은 제어 구성에서 생성되어, 디스플레이 구동을 위한 회로(예: 데이터 구동 회로, 게이트 구동 회로 등) 및 터치 구동을 위한 회로(예: 터치 센싱 회로(120) 등)로 전달될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 동기화 신호(SYNC)에서, 하이 레벨 구간(또는 로우 레벨 구간)은 디스플레이 구간(DS)에 해당하고, 로우 레벨 구간(또는 하이 레벨 구간)은 터치 구간(TS)에 해당할 수 있다.
도 5는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서 발생하는 기생 커패시턴스 성분(Cp1, Cp2, Cp3)을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치 구간(TS) 동안, 어느 하나 또는 둘 이상의 터치 전극(TEs)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고 있을 때, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)은, 데이터 라인(DL)과 기생 커패시턴스(Cp1)를 형성하고, 게이트 라인(GL)과 기생 커패시턴스(Cp2)를 형성하고, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되지 않는 다른 터치 전극(TEo)과 기생 커패시턴스(Cp3)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 터치 구간(TS) 동안 발생하는 기생 커패시턴스(Cp1, Cp2, Cp3)는, 터치 센싱 시 로드(Load)로 작용하여 센싱 정확도를 떨어뜨리는 주요한 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 순차적으로 구동할 때, 터치 센싱 시 로드(Load)로서 작용하는 기생 커패시턴스(Cp1, Cp2, Cp3)가 발생하는 것을 방지하거나 줄여주는 터치 구동을 수행할 수 있다. 이러한 터치 구동을 로드 프리 구동(Load Free Driving)이라고 한다.
도 6은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 로드 프리 구동을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안 적어도 하나의 터치 전극(TEs)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 때, 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부로 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)를 인가해줄 수 있다.
다수의 데이터 라인(DL) 중에서 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)가 인가되는 일부의 데이터 라인(DL)은, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 대응되는 위치에 배치된 데이터 라인일 수 있다.
데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부에 인가되는 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)는, 터치 구동 신호(TDS)이거나, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호일 수 있다.
로드 프리 구동 신호(D_LFDS)가 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 경우, 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 동일한 주파수를 갖고, 터치 구동 신호(TDS)의 위상과 동일한 위상을 가질 수 있으며, 또한, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭과 동일한 진폭을 가질 수도 있다.
이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)가 인가된 데이터 라인(DL) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)가 인가된 데이터 라인(DL) 사이에 기생 커패시턴스(Cp1)가 형성되는 것이 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안 적어도 하나의 터치 전극(TEs)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 때, 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부로 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)를 인가해줄 수 있다.
다수의 게이트 라인(GL) 중에서 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가되는 일부의 게이트 라인(GL)은, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 대응되는 위치에 배치된 게이트 라인일 수 있다.
게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부에 인가되는 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는, 터치 구동 신호(TDS)이거나, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호일 수 있다.
로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 경우, 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 동일한 주파수를 갖고, 터치 구동 신호(TDS)의 위상과 동일한 위상을 가질 수 있으며, 또한, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭과 동일한 진폭을 가질 수도 있다.
이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가된 게이트 라인(GL) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가된 게이트 라인(GL) 사이에 기생 커패시턴스(Cp2)가 형성되는 것이 방지될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안 적어도 하나의 터치 전극(TEs)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 때, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되지 않는 다른 터치 전극(TEo)으로 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)를 인가해줄 수 있다.
다수의 터치 전극(TE) 중에서 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)가 인가되는 다른 터치 전극(TEo)은, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 인접하게 배치된 터치 전극(TE)이거나, 다른 모든 터치 전극(TE)일 수 있다.
다른 터치 전극(TEo)에 인가되는 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)는, 터치 구동 신호(TDS)이거나, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호일 수 있다.
로드 프리 구동 신호(T_LFDS)가 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 경우, 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 동일한 주파수를 갖고, 터치 구동 신호(TDS)의 위상과 동일한 위상을 가질 수 있으며, 또한, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭과 동일한 진폭을 가질 수도 있다.
이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)가 인가된 다른 터치 전극(TEo) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TEs)과 로드 프리 구동 신호(T_LFDS)가 인가된 다른 터치 전극(TEo) 사이에 기생 커패시턴스(Cp3)가 형성되는 것이 방지될 수 있다.
전술한 바와 같은 로드 프리 구동(Load Free Driving) 시, 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 터치 전극(TEo) 중 적어도 한 종류로 로드 프리 구동 신호(D_LFDS, G_LFDS, T_LFDS 중 적어도 하나)는, 터치 구동 신호(TDS)와 완전히 동일한 신호일 수도 있고, 기생 커패시턴스를 제거할 수만 있다면 터치 구동 신호(TDS)와 다르거나 유사한 신호일 수도 있다.
터치 센싱 회로(120)가 터치 구동 신호(TDS)와 완전하게 동일한 로드 프리 구동 신호를 출력하더라도, 로드 및 RC 지연(Resistive-Capacitive Delay) 등의 패널 특성으로 인해, 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL), 또는 터치 전극(TEo)에 실제로 인가된 로드 프리 구동 신호의 주파수, 위상, 전압(진폭), 또는 신호 파형(신호 모양) 등이, 터치 구동 신호(TDS)의 주파수, 위상, 전압(진폭), 또는 신호 파형(신호 모양) 등과 다를 수 있다.
이와 같이, 로드 프리 구동 신호의 출력 상태와 실제 인가 상태가 다른 정도는, 패널 위치(즉, 로드 프리 구동 신호가 인가되는 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL), 또는 터치 전극(TEo)의 수평 또는 수직 위치)에 따라 다를 수 있다.
이와 같이, 패널 특성 및 인가 위치 등에 따라, 로드 프리 구동 신호의 출력 상태와 실제 인가 상태가 다르다는 점을 고려하여, 실제로 인가된 로드 프리 구동 신호가 실제로 인가된 터치 구동 신호와 동일해질 수 있도록, 터치 구동 신호 또는 로드 프리 구동 신호의 출력 상태를 조절하여 출력할 수 있다.
따라서, 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 터치 구동 신호와, 로드 프리 구동 회로(예: 터치 센싱 회로, 데이터 드라이버, 또는 게이트 드라이버 등)에서 출력되는 로드 프리 구동 신호는, 주파수, 위상, 전압(진폭) 및 신호 파형(신호 모양) 등이 모두 동일할 수도 있고, 주파수, 위상, 전압(진폭) 및 신호 파형(신호 모양) 등 중 적어도 하나가 서로 다를 수도 있는 것이다.
한편, 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안, 단일 주파수(예: 수십 KHz ~ 수백 KHz)의 펄스 타입으로 된 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 순차적으로 구동하게 되면, 터치 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변화에 따라, EMI(Electro Magnetic Interference)가 발생할 수 있다.
특히, 터치 표시 장치(100)는, 터치 구간(TS) 동안, 단일 주파수(예: 수십 KHz ~ 수백 KHz)의 펄스 타입(구형파)으로 된 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 순차적으로 구동하고, 이때, 다른 터치 전극(TEo), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL) 중 적어도 한 종류에 대한 로드 프리 구동을 더 수행하게 되면, 터치 구동 신호(TDS)에 의한 EMI가 더욱더 심화되어 발생될 수 있다.
본 실시예에서는 터치 구간(TS) 동안 실제 터치 유무를 확인하기 위해 터치 전극(TEs)에 공급하는 터치 구동 신호를 제1 터치 구동 신호(TDS)라고 하고, 이와 대응되게 다른 터치 전극(TEo), 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)에 공급되는 로드 프리 구동 신호(LFDS)를 제2 터치 구동 신호(LFDS)라고 명명한다. 제2 터치 구동 신호(LFDS)는 터치 전극(TEs)과 인접한 터치 전극(TEo), 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 사이에서 발생되는 기생 커패시턴스를 방지하기 위한 신호일 수 있다.
즉, 본 실시예에서 별도 구분 없이 터치 구간(TS)에 공급되는 터치 구동 신호를 언급할 때에는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 모두 포함하는 것을 의미한다.
도 7은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구간(TS)에서 EMI(Electro Magnetic Interference) 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 예로, 터치 표시 장치(100)가 100 KHz의 단일 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 이용하여 터치 전극(TE)을 구동하는 경우, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 의해 AM(Amplitude Modulation) 주파수 영역(예: 대략 500 KHz ~ 대략 1,605KHz)에서 EMI가 발생할 수 있다.
도 7은, 주파수 별 EMI 신호의 신호 세기를 측정하여, EMI 신호의 측정 상한치(710)와 측정 평균치(720)를 주파수 별로 나타낸 그래프이다.
측정 결과, EMI 신호의 측정 상한치(710)가 AM 주파수 영역에서 EMI 조건을 만족시키기 위한 최소 상한치인 기준 상한치(711)보다 크게 나타나는 지점(712)이 있다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 측정 결과, EMI 신호의 측정 평균치(720)가 AM 주파수 영역에서 EMI 조건을 만족시키기 위한 최소 평균치인 기준 평균치(721)보다 크게 나타나는 지점(722)이 있다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 측정 결과, AM 주파수 영역에서, EMI 신호의 측정 상한치(710) 및 측정 평균치(720)가 EMI 조건을 만족시키지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
이에, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 의한 EMI 현상을 줄여주기 위하여, 파형 변조 구동(Waveform Modulation Driving) 방식을 제공할 수 있다.
도 8은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 EMI 개선을 위한 파형 변조 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 회로(120)는, 터치 구동 신호, 즉, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 파형을 다양한 형태로 변조하여 터치 표시 장치(100)를 구동한다.
이러한 터치 구동 방식은, 터치 전극(TE)을 구동하기 위한 제1 터치 구동 신호(TDS)의 파형에 서로 다른 진폭을 갖는 즉, 2개 이상의 진폭을 갖는 파형, 소정의 경사를 가지면서 진폭이 변하는 사다리꼴 파형 또는 삼각(톱니) 파형일 수 있다.
또한, 터치 전극(TE)에 공급되는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 파형도 제1 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 형태로 파형 변조할 수 있다.
이러한 구동을 본 명세서에서는 “파형 변조 구동(Waveform Modulation Driving)”이라 명명한다.
이러한 파형 변조 구동에 따르면, 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 다양한 형태의 파형이 될 수 있다. 제2 터치 구동 신호(LFDS)는 터치 센싱 회로(120)를 통하여 공급되거나 게이트 드라이버, 데이터 드라이버를 통해 공급될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 파형 변조 구동에 따르면, 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형들은 진폭이 급격하게 변하지 않고, 순차적으로 변하기 때문에 EMI 현상이 완화될 수 있다.
본 실시예에 따른 터치 표시 장치(100)는, 하나의 터치 구동 신호(TDS, LFDS) 파형이 적어도 2이상의 서로 다른 진폭을 갖는 경우 또는 소정의 경사를 가지며 진폭이 변하는 경우에는 “로우” 레벨에서 “하이” 레벨로 한번에 변하는 경우보다 EMI가 낮게 발생한다.
이는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 파형이 순차적으로 상승할 경우, “로우” 레벨에서 “하이” 레벨로의 전압 차이가 크지 않기 때문에 EMI를 줄일 수 있다. 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형이 챠지 쉐어(Charge Share) 형태로 상승하기 때문에 급격한 파형 변화가 발생하지 않아 EMI를 감쇄시킬 수 있다.
다시 말해, 본 실시예들은, EMI 수준을 개선시켜줄 수 있고, 이를 위해, 파형 변조 구동 방식의 터치 구동을 수행할 수 있는 터치 센싱 방법, 터치 센싱 회로(120) 및 터치 표시 장치(100)를 개시한다.
아래에서는, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 파형 변조를 통해 터치 전극(TE)을 구동하는 파형 변조 구동에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 9 내지 도 16은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 파형 변조 구동 특성을 설명하기 위하여, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 특성과 파형 변조 구동을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다.
여기서, 터치 구간에 터치 전극(TE)에 제1 터치 구동 신호(TDS)가 공급되고, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 제2 터치 구동 신호(LFDS)가 공급되는 것을 가정하여 설명한다(도 6 참조). 따라서, 터치 표시 장치(100)에 공급되는 터치 구동 신호는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 포함한다.
도 9는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 파형 변조 구동 특성을 설명하기 위하여, 터치 구동 신호가 출력되는 단위 터치 구간(UTS)에서의 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 신호 특성을 설명하기 위한 도면이다.
제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 각각 구형파에서 변조된 복수의 파형(펄스)으로 구성되고, 각 파형은 적어도 2개 이상의 서로 다른 진폭을 갖는다. 또한, 제1 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 터치 전극(TE)을 구동하는 구간이 존재한다. 제1 터치 구동 신호(TDS)가 공급될 때, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 제2 터치 구동 신호(LFDS)가 공급될 수 있다.
도 9는 단위 터치 구간(UTS)에서의 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 단위 터치 구간(UTS)은 정해진 구간을 갖고, 단위 터치 구간(UTS)에서 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 펄스 타입(구형파에서 변도된 파형)의 제1 터치 구동 신호(TDS)는 정해진 주파수와 파형(펄스) 개수(N)를 가질 수 있다. 제1 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 터치 센싱 회로(120)(또는 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버)에서 출력되는 제2 터치 구동 신호(LFDS)도 제1 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 파형일 수 있다. 여기서는 제2 터치 구동 신호(LFDS)는 터치 센싱 회로(120)를 통해 출력되는 것으로 설명한다.
단위 터치 구간(UTS)에서 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 터치 구동 신호, 즉, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 각각 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되고, 각 파형은 한 주기 구간(W1)에서 하이 구간(W2)과 로우 구간을 갖는다. 여기서, 하이 구간은 전압이 상승하는 라이징(Rising 구간)과 폴링(Falling) 구간을 의미한다.
한 주기 구간 대비 하이 구간을 듀티비(Duty Ratio)로 정의할 수 있는데, 듀티비(Duty Ratio)는 W2/W1로 표시될 수 있다. 이러한 듀티비는 단위 터치 구간(UTS)마다 다를 수도 있고, 모든 단위 터치 구간(UTS)에서 동일할 수도 있다. 듀티비를 조절함으로써, 전력 소모(저전력)를 줄이면서 유효한 터치 센싱을 할 수 있도록 한다.
도 9에서의 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 포함된 각 파형은 제1진폭(H1)과 제2진폭(H2)을 갖도록 파형 변조될 수 있다. 즉, 적어도 두 개 이상의 서로 다른 진폭을 갖도록 파형 변조될 수 있는데, 파형의 하이 구간과 대응되는 영역에서 적어도 둘 이상 서로 다른 진폭을 갖는다. H3는 제2진폭(H2)과 제1진폭(H1)의 차이를 나타낸다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형에 포함된 서로 다른 진폭들은 파형의 하이 구간의 중심에서 가장자리 방향으로 갈수록 순차적으로 진폭이 작아지는 형태를 가질 수 있다(H2->H1). 즉, 파형의 하이 구간은 계단 형태로 진폭이 증가하는 구간(Rising 구간)과 계단 형태로 진폭이 감소하는 구간(Falling 구간)을 가질 수 있다.
즉, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형에 포함된 서로 다른 진폭들은 파형의 하이 구간의 가장자리에서 하이 구간의 중심 방향으로 갈수록(Rising 구간과 Falling 구간에서 하이 구간의 중심 방향) 순차적으로 진폭이 증가하는 형태를 가질 수 있다(H1->H2). 즉, 파형이 상승(Rising) 구간과 하강(Falling) 구간에서 파형 진폭이 점차적으로 증가하거나 감소(단계적으로 증가하거나 감소하는 스텝(step))하도록 할 수 있다.
또한, 터치 구동 신호 중 제1 터치 구동 신호(TDS)는 터치 전극(TE)에 공급되는 신호이기 때문에 터치 모드에서 로우 상태에서 하이 상태로 파형들이 공급된다. 하지만, 터치 구동 신호 중 제2 터치 구동 신호(LFDS)는 터치 전극(TE)과 인접한 다른 터치 전극(Vcom 전압), 게이트 라인(GL) 또는 데이터 라인(DL)에 공급되는 신호이기 때문에 디스플레이 모드에서 소정의 전압 레벨(DL, GL, Vcom에 공급된 전압)을 가질 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 모드에서 다른 터치 전극에는 터치 구동 신호에 대응되는 전압이 인가되고, 게이트 라인(GL)에는 게이트 하이 또는 게이트 로우 전압이 인가되며, 데이터 라인(DL)에는 데이터 전압이 공급된다. 따라서, 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 파형은 디스플레이 모드에서 특정 전위를 갖는 상태에서 터치 모드에서 로우 상태로 변한 후, 하이 상태가 되는 파형일 수 있다.
또한, 도 9에서는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형에 두 개의 서로 다른 진폭을 갖는 경우를 도시하였지만, 이것은 고정된 것이 아니기 때문에 두 개 이상의 서로 다른 진폭을 갖도록 할 수 있다. 또한, 서로 다른 진폭이 많아지면 다수의 계단 형태로 진폭이 증가하고, 서로 다른 진폭이 더욱 많아지면 도 11, 도 13에 도시한 파형과 같이, 서로 다른 진폭들이 소정의 기울기를 가질 수 있다.
따라서, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형에서 로우 구간에서 하이 구간으로 변경되면(Rising), 하이 구간의 중심과 대응되는 진폭을 갖기 위해서는 계단 형태로 순차적으로 진폭들이 증가하고, 각 진폭에 대응되는 전압은 챠지 쉐어(Charge Share)가 되기 때문에 EMI 발생을 줄일 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 파형 변조 구동 방식에서 사용되는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형은 “로우” 레벨에서 곧바로 제2진폭(H2)으로 상승하지 않고, 제1진폭(H1)으로 상승한 후, 제1진폭(H1)에서 제2진폭(H2)으로 상승하기 때문에 EMI를 줄일 수 있다.
특히, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)가 서로 동일하게 진폭 변조된 파형일 경우, 도 6에서 설명한 바와 같이, 제1 터치 구동 신호(TDS)가 공급되는 터치 전극(TE)과 인접한 터치 전극, 게이트 라인, 데이터 라인 사이의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.
또한, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)가 모두 전술한 진폭 변조 파형을 갖는 경우, 각각의 구동 신호에서 발생되는 EMI를 줄일 수 있기 때문에 바람직한 실시예는 도 9 및 도 10과 같이, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 동일하게 변조하는 경우이다.
도 10을 참조하면, 터치 구간(TS)에는 적어도 하나 이상의 단위 터치 구간(UTS)을 포함할 수 있고, 단위 터치 구간(UTS)에는 복수의 파형들로 구성된 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)가 공급된다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형은 도 9에서 설명한 바와 같이, 적어도 두 개 이상의 서로 다른 진폭을 갖기 때문에 로우 구간에서 하이 구간으로 신호가 변경될 때, 계단식 형태로 전압 레벨이 변경된다.
또한, 도면에서는 서로 다른 진폭들을 갖는 파형이 동일한 주파수(주기) 형태를 가지고 있으나, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 포함된 각각의 파형들은 서로 다른 주기(주파수)를 가질 수 있다. 즉, 제1 터치 구동 신호(TDS)의 각 파형들은 서로 다른 주기를 갖고, 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형들도 서로 다른 주기를 가질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 터치 표시 장치는, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형이 로우 구간에서 하이 구간으로 변경될 때, 전압 레벨이 순차적으로 증가하도록 하여 발생되는 EMI의 세기를 줄인 효과가 있다.
도 11 내지 도 14는 본 실시예의 다른 실시예들에 관한 것으로 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형이 로우 구간에서 하이 구간으로 갈 때, 소정의 경사를 갖는 형태(기울기를 갖는 형태)로 파형 변조한 예이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 펄스 타입의 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 정해진 주파수와 파형(펄스) 개수(N)를 가질 수 있다.
터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형은 구형파에서 변조된 형태를 갖는다. 또한, 각 파형은 한 주기 구간(W1)에서 제1 하이 구간(W3)과 제2 하이 구간(W4)을 갖는다. 제2 하이 구간(W4)은 제1 하이 구간(W1)에 포함될 수 있고, 로우 구간에서 제2 하이 구간(W4)까지 소정의 경사(S1)를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 주파수는 각각 최대(Max) 250KHz이내이고, 슬루율 비(Slew Rate)는 1~1.6V/us, 경사의 임계각 범위는 45도~80도의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 경사의 임계각이 45도 이하가 되면 터치 센싱의 감도가 떨어지고, 80도 이상이되면 EMI 세기가 펄스 타입의 경우와 큰 차이가 없어지기 때문이다. 경사(기울기)의 임계각은 로우 구간을 기준으로 하이 구간에 라이징 되는 경사각을 의미할 수 있다.
즉, 도 9에서는 적어도 두 개 이상의 서로 다른 진폭들이 계단 형태로 증가하는 구조를 갖지만, 도 11에서는 기울기를 갖는 경사(S1) 형태로 파형의 전압이 증가하는 구조를 갖는다. 이러한 파형을 사다리꼴 파형이라고 할 수 있다. 즉, 파형이 상승(Rising) 구간과 하강(Falling) 구간에서 파형 진폭이 소정의 경사(slop)을 갖도록 할 수 있다.
또한, 도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 센싱 회로(120)에서 출력되는 펄스 타입의 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 정해진 주파수와 파형(펄스) 개수(N)를 가질 수 있다.
터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형은 구형파에서 변조된 형태를 갖는다. 또한, 각 파형은 한 주기 구간(W1)에서 하이 구간과 로우 구간을 갖는다. 또한, 하이 구간의 중앙에서 하이 구간의 양측 가장자리 영역으로 소정의 경사(S1, S2)를 가질 수 있다. 경사 S1, S2는 서로 동일한 기울기를 갖거나 서로 다른 기울기를 가질 수 있다.
이와 같은 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형을 삼각 파형(톱니 파형)이라고 할 수 있다. 이와 같이, 각 파형의 형태가 삼각 파형일 경우, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 주파수는 최대(Max) 250KHz이내이고, 슬루율 비(Slew Rate)는 1~1.6V/us, 경사(S1, S2)의 임계각은 45도~80도의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 경사의 임계각이 45도 이하가 되면 터치 센싱의 감도가 떨어지고, 80도 이상이되면 EMI 세기가 펄스 타입의 경우와 큰 차이가 없어지기 때문이다.
도 11 내지 도 14 역시, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형이 로우 구간에서 하이 구간으로 변경될 때, 순차적으로 증가하는 파형이기 때문에 EMI의 세기를 줄 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 14에서는 터치 구동 신호를 구성하는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형이 서로 동일한 경우, 파형의 진폭 변조를 중심으로 설명하였지만, 경우에 따라서는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS) 중 어느 하나의 구동 신호만 파형 변조를 하여 터치 표시 장치를 구동할 수 있다.
도 15를 참조하면, 터치 구간(TS)에는 적어도 하나 이상의 단위 터치 구간(UTS)를 포함할 수 있고, 단위 터치 구간(UTS)에는 복수의 파형들로 구성된 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS)가 공급된다.
도 15에서는 터치 전극(TE)에 공급되는 제1 터치 구동 신호(TDS)는 진폭 변조를 하지 않은 펄스 타입(구형파)의 구동 신호가 공급되고, 제1 터치 구동 신호(TDS) 대응되도록 터치 표시 장치에 공급되는 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형을 도 9 내지 도 14에서 설명한 변조된 파형으로 공급할 수 있다.
이때, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 터치 구동 신호(TDS)의 각 파형이 펄스 타입의 형태를 갖지만, 교류(AM) 형태가 아니고 다른(직류) 형태의 파형일 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 15에서 제1 터치 구동 신호(TDS: 점선)와 제2 터치 구동 신호(LFDS: 실선)의 비중첩 영역에서 기생 커패시턴스가 발생될 수 있지만, 제2 터치 구동 신호(LFDS)를 구형파에서 변조된 파형으로 변경함으로써, 제2 터치 구동 신호(LFDS)에 의한 EMI 를 감쇄할 수 있다.
동일한 방식으로 도 16을 참조하면, 도 15와 반대로 제1 터치 구동 신호(TDS)의 각 파형은 도 9 내지 도 14에서 설명한 구형파에서 변조된 파형으로 공급하고, 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형은 펄스 타입의 파형으로 공급할 수 있다.
도 15에서 설명한 바와 같이, 제1 터치 구동 신호(TDS)의 각 파형과 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형이 서로 동일하지 않아, 터치 전극(TE)과 이와 인접한 다른 터치 전극 또는 게이트 라인 또는 데이터 라인 사이에서 기생 커패시턴스가 형성될 수 있지만, EMI는 제1 터치 구동 신호(TDS)에 EMI는 감쇄시킬 수 있다.
즉, 도 9 내지 도 14에서와 같이, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 각 파형이 서로 동일할 경우보다는 도 15, 도 16에서는 EMI 세기가 증가하겠지만, 제1 및 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS) 중 어느 하나에 대해서 구형파에서 변조된 파형으로 변경할 경우, 변조된 파형을 갖는 구동 신호(제1 또는 제2 터치 구동 신호(TDS, LFDS))에서는 EMI를 감쇄시킬 수 있어, 전체적으로 EMI 세기는 본 실시예에서와 같은 파형 변조를 하지 않을 때 보다 줄어든다.
도 17은 본 실시예에 따른 터치 감도에 따른 구형파 변조 유형을 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 터치 구동 신호로 사용되는 구형파를 진폭 변조하는 경우, 변조된 구형파는 도 9 및 도 10에서 설명한 바와 같이, 서로 다른 진폭을 복수개 가질 수 있다.
만약, 변조된 구형파가 변조되기 전의 구형파의 최상위 하이 레벨 내에서 진폭 변조될 경우, 터치 감도와 관계 있는 구형파의 면적(S1) 보다 변조된 구형파의 면적(S2)이 작아질 수 있다. 변조된 구형파의 면적(S2)이 작아지더라도 터치를 인식할 수 있는 감도 내일 경우에는 전력 소비를 줄일 수 있을 것이다.
하지만, 변조된 구형파의 면적(S2)이 터치 감도를 떨어뜨릴 경우, 본 실시예에서 변조된 구형파는 구형파의 최상위 하이 레벨 보다 높은 값은 갖는 형태의 진폭 변조를 할 수 있다. 즉, 변조된 구형파의 면적과 구형파의 면적이 동일하게 S1을 유지할 수 있도록 구형파를 변조할 수 있다. 이와 같은, 구형파의 진폭 변조는 도 11 내지 도 15에서 설명한 다른 형태의 터치 구동 신호에 동일하게 적용될 수 있다.
도 18은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 파형 변조 기반의 터치 구동을 위한 파형 변조 방식을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 센싱을 위하여, 파형 변조 기반의 터치 구동을 수행하고, 이를 위해, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 각 파형에 적어도 두 개 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 파형으로 변조해 줄 수 있다.
이러한 파형 변조 처리를 위하여, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 파형 변조 정보를 저장하는 룩업 테이블(1500)을 더 포함할 수 있다.
룩업 테이블(1500)에는 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 16에서 설명한 파형 정보뿐만 아니라 주파수 변경 정보도 포함할 수 있다. 따라서, 도 10, 도 12, 도 14에서는 터치 구동 신호(TDS)에 포함된 복수의 파형들이 동일한 주기(주파수)를 갖도록 도시하였지만, 서로 다른 주파수를 갖도록 변경할 수 있다.
또한, 룩업 테이블(1500)에 저장된 파형 변조 정보는, 터치 구간 별 또는 단위 터치 구간별로 분류되어 있을 수 있다. 즉, 터치 구간에서 구형파를 룩업 테이블(1500) 정보를 이용하여 진폭 변조하고, 이후 진폭 변조된 터치 구동 신호를 표시패널에 공급하는 방식으로 구현될 수 있다.
터치 센싱 회로(120)는, 이러한 룩업 테이블(1500)을 참조하여 터치 구동 신호를 구성하는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS)에 대한 파형 변조를 수행한다. 룩업 테이블(1500)의 정보에 따라 도 15와 도 16에서 설명한 바와 같이, 터치 구동 신호를 구성하는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 제2 터치 구동 신호(LFDS) 중 어느 하나에 대해서만 파형 변조를 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 룩업 테이블(1500)에 파형 변조 시 적용할 변조 파형들의 리스트를 미리 설정해두고, 이를 토대로 파형 변조 유형을 결정함으로써, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 신속한 파형 변조 처리를 수행할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 룩업 테이블(1500)을 활용한 파형 변조 처리 시, 변조 되는 파형은 EMI 개선에 도움을 줄 수 있도록 결정되어야 한다.
또 다른 파형 변조 처리 방식으로서, EMI 노이즈 측정 결과를 이용하여 파형 변조 처리를 할 수 있다.
이와 관련하여, 터치 센싱 회로(120)는, 터치 구동 신호(TDS, LFDS)의 파형을 변조할 때, EMI 노이즈 측정 결과에 따라 노이즈가 회피되는 파형으로 변조할 수 있다.
여기서, EMI 노이즈 측정 결과는, 터치 표시 장치(100)의 내부에 탑재된 노이즈 측정 장치(미도시)에서 출력되어 터치 센싱 회로(120)로 입력된 정보일 수도 있고, 외부의 노이즈 측정 장치(미도시)에서 터치 표시 장치(100)로 입력된 정보일 수도 있다.
도 19는 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀이 배열된 표시 패널을 포함하고, 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 모드를 포함하는 2가지 동작 모드를 가지고 있으며, 이러한 2가지 동작 모드를 위한 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 19를 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구동 방법은, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 모드를 갖는 터치 표시 장치가 디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간 동안 데이터 라인 및 게이트 라인을 구동하는 디스플레이 구동 단계(S1601)와, 터치 모드를 위한 터치 구간 동안, 표시 패널의 내부 또는 외부에 배치된 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위한 터치 구동 신호를 출력하는 터치 구동 단계를 포함한다. 터치 구동 신호는 터치 전극(TE)에 공급되는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극(TE)과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인(GL) 또는 데이터 라인(DL)에 공급되는 제2 터치 구동 신호(LFDS)를 포함한다.
터치 구동 단계는, 터치 구간에 출력되는 복수의 파형들로 구성된 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 대해 각각의 파형에 대해 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 파형(구형파에서 변조)으로 변조하여 구동하는 터치 구동 단계(S1602)를 포함한다.
한편, 하나의 터치 구간은 연속되는 둘 이상의 단위 터치 구간을 포함할 수 있다.
또한, 둘 이상의 단위 터치 구간 각각에서 출력되는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 일정한 주파수를 가지거나 각 파형들의 주파수가 서로 다를 수 있다.
전술한 구동 방법에 따르면, 터치 구동 시, 파형 변조 기반의 터치 구동을 수행함으로써, 하나의 터치 구간 동안 터치 전극으로 출력되는 제1 터치 구동 신호(TDS)의 파형들이 서로 다른 진폭을 갖도록 변조시킬 수 있고, 제1 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 제2 터치 구동 신호(LFDS)의 파형들도 서로 다른 진폭을 갖도록 변조시켜 EMI 분산 현상(Charge Share)에 따른 EMI 완화를 구현할 수 있다.
아래에서는, 전술한 파형 변조 기반의 터치 구동을 위한 터치 센싱 회로(120)를 설명한다.
도 20은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 센싱 회로를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 터치 센싱 회로(120)는, 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 모드를 포함하는 2가지 동작 모드를 갖는 터치 표시 장치(100)에서 터치 센싱을 위한 회로이다.
도 20을 참조하면, 터치 센싱 회로(120)는, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 순차적으로 구동하기 위한 펄스 타입의 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 출력하는 구동 회로(1710)와, 다수의 터치 전극(TE) 각각에서 커패시턴스 변화를 검출하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 센싱 회로(1720) 등을 포함할 수 있다.
구동 회로(1710)는, 각 터치 전극(TE)과 신호 라인(SL)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 각 터치 전극(TE)은 다른 층(Layer)에 위치한 신호 라인(SL)과 컨택홀(CNT)을 통해 연결될 수 있다.
구동 회로(1710)는 전술한 파형 변조 기반의 터치 구동을 수행한다.
터치 모드를 위한 하나의 터치 구간은 연속되는 둘 이상의 단위 터치 구간을 포함할 수 있다.
둘 이상의 단위 터치 구간 각각에서 출력되는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)는 각각 복수의 파형들(펄스)로 구성되고, 이들은 모두 동일한 주파수를 갖거나 서로 다른 주파수를 가질 수 있다.
또한, 터치 센싱 회로(120)는, 파형 변조 처리를 통해 2 개 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 파형들로 이루어진 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 생성하는 신호 생성 회로(1730)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 전극(TE)에 공급하는 제1 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극(TE)과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나 이상에 공급하는 제2 터치 구동 신호(LFDS)가 신호 생성 회로(1730)을 통해 공급될 수 있다.
하지만, 이것은 고정된 것이 아니기 때문에 터치 구동 신호를 구성하는 제1 터치 구동 신호(TDS)는 신호 생성 회로(1730)을 통해 공급하고, 제2 터치 구동 신호(LFDS)는 신호 생성 회로(1730), 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버 중 어느 하나를 통해 터치 표시 장치(100)에 공급될 수 있다.
전술한 터치 센싱 회로(120)를 이용하면, 파형 변조 기반의 터치 구동을 통해, EMI 개선 효과를 얻을 수 있다.
도 21은 본 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 EMI 개선 효과를 나타낸 도면이고, 도 22는 도 21의 X 영역을 확대한 도면이다.
도 21을 참조하면, 터치 표시 장치(100)가 100 KHz의 단일 주파수를 갖는(복수의 파형들 각각의 주파수가 100KHz) 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 이용하여 터치 표시 장치를 구동 하는 경우에 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 의해 AM(Amplitude Modulation) 주파수 영역(예: 대략 500 KHz ~ 대략 1,605KHz)에서 발생하던 EMI가 본 실시예에 따른 파형 변조 구동에 의해 완화된 것을 볼 수 있다.
주파수 별 EMI 신호의 신호 세기를 측정하여, EMI 신호의 측정 상한치(1810)와 측정 평균치(1820)를 주파수 별로 나타낸 그래프이다.
측정 결과, EMI 신호의 측정 상한치(1810)가 AM 주파수 영역에서 EMI 조건을 만족시키기 위한 최소 상한치인 기준 상한치(711)보다 크게 나타나는 지점(도 7의 710의 712, EMI에 해당함)이 없어진 것을 확인할 수 있다.
전술한 본 실시예에 따른 파형 변조 구동 방식에서 사용되는 복수의 서로 다른 진폭들을 갖는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 사용하면 단일의 진폭을 갖는 터치 구동 신호(TDS, LFDS)를 사용할 때보다 EMI가 줄어 드는 것을 볼 수 있다. 도 9 내지 도 16에서 설명한 적어도 두 개 이상의 진폭들을 갖는 터치 구동 신호(TDS, LFDS), 사다리꼴 파형의 터치 구동 신호(TDS, LFDS), 삼각 파형의 터치 구동 신호(TDS, LFDS)에 따라 EMI의 완화 정도는 다르겠지만, 대략 9 데시벨(Db) 정도 완화된다.
도 22를 참조하면, X 영역에서의 EMI 세기를 보면, 도 7의 종래 EMI 신호의 측정 상한치(710)보다 본 실시예에 따른 EMI 신호의 측정 상한치(1810)가 줄어든 것을 볼 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 파형 변조 구동을 터치 표시 장치에 적용하면 AM 주파수 영역에서 EMI 신호의 측정 상한치(1810) 및 측정 평균치(1820)에 부합하도록 EMI 조건을 만족시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 실시예들에 의하면, EMI(Electro Magnetic Interference) 수준을 개선해줄 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로(120), 및 터치 표시 장치(100)를 제공할 수 있다.
이를 통해, EMI에 의한 시스템 안정성, 디스플레이 성능 및 터치 센싱 성능의 저하를 방지해줄 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 터치 구간에서 EMI 수준을 개선해주면서도 불필요한 기생 커패시턴스의 발생을 방지해줄 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로(120), 및 터치 표시 장치(100)를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, EMI 개선을 가능하게 하는 파형 변조 구동 방식의 터치 구동을 수행할 수 있는 구동 방법, 터치 센싱 회로(120), 및 터치 표시 장치(100)를 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 표시 장치
110: 표시 패널
120: 터치 센싱 회로
1710: 구동 회로
1720: 센싱 회로
1730: 신호 생성 회로

Claims (19)

  1. 복수의 서브픽셀을 포함하는 표시패널을 포함하고, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 모드를 갖는 터치 표시 장치에 있어서,
    상기 표시패널의 외부 또는 내부에 배치된 다수의 터치 전극; 및
    상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위해 터치 구동 신호를 출력하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 터치 센싱 회로를 포함하고,
    상기 터치 모드를 위한 각 터치 구간에 출력되는 터치 구동 신호는 구형파에서 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성되며,
    상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 갖는 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와, 상기 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함하는 터치 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호는 각각 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되고, 상기 변조된 복수의 파형들 각각은 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 터치 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호 중 어느 하나의 구동 신호만 구형파에서 변조된 복수의 파형들로 구성되고, 상기 변조된 복수의 파형들 각각은 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 터치 표시 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고,
    상기 하이 구간에서 계단 형태의 서로 다른 진폭을 갖는 터치 표시 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고,
    상기 하이 구간에서 소정의 기울기를 갖도록 진폭이 변하는 터치 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하이 구간에서의 소정의 기울기는 로우 구간을 기준으로 45도 내지 80도를 갖는 터치 표시 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 복수의 파형들은 각각 서로 다른 주파수를 갖는 터치 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간과 상기 터치 모드를 위한 터치 구간은 시간적으로 분리되어 존재하고,
    하나의 프레임 구간은,
    하나의 디스플레이 구간과 하나의 터치 구간을 포함하거나,
    둘 이상의 디스플레이 구간과 하나 이상의 터치 구간을 포함하는 터치 표시 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 복수의 파형들은 각각 사다리꼴 파형 또는 삼각 파형인 터치 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    파형 변조 정보를 저장하는 룩업 테이블을 더 포함하고,
    상기 터치 구간 각각에서 출력되는 터치 구동 신호의 구형파에서 변조된 복수의 파형들 각각은 상기 룩업 테이블에 저장된 파형 변조 정보에 따라 변조된 터치 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는,
    상기 터치 구동 신호의 파형을 변조할 때, 노이즈 측정 결과에 따라 노이즈가 회피되는 파형으로 변경하는 터치 표시 장치.
  13. 복수의 서브픽셀을 포함하는 표시패널을 포함하고, 영상을 표시하기 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 모드를 갖는 터치 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 디스플레이 모드를 위한 디스플레이 구간 동안 데이터 라인 및 게이트 라인을 구동하는 디스플레이 구동 단계; 및
    상기 터치 모드를 위한 터치 구간 동안, 상기 표시 패널의 내부 또는 외부에 배치된 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위한 터치 구동 신호를 출력하는 터치 구동 단계를 포함하고,
    상기 터치 구동 단계는,
    상기 터치 구간에서 상기 터치 구동 신호의 구형파를 진폭 변조된 복수의 파형들로 변환하는 단계; 및
    상기 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성된 터치 구동 신호를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 갖는 표시장치의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와, 상기 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함하는 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고, 상기 하이 구간에서 계단 형태로 서로 다른 진폭을 갖는 구동 방법.
  16. 영상 표시를 위한 디스플레이 모드와 터치 센싱을 위한 터치 모드를 갖는 터치 표시 장치에 포함된 터치 센싱 회로에 있어서,
    다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 구동하기 위한 터치 구동 신호를 출력하는 구동 회로; 및
    상기 다수의 터치 전극 각각에서 커패시턴스 변화를 검출하여 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱하는 센싱 회로를 포함하고,
    상기 터치 모드를 위한 터치 구간은 각각에서 출력되는 터치 구동 신호는 구형파에서 진폭 변조된 복수의 파형들로 구성되며,
    상기 복수의 파형들 각각은 상승 구간과 하강 구간에 있어서 적어도 하나 이상의 다른 진폭을 갖는 터치 센싱 회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는 터치 전극에 공급되는 제1 터치 구동 신호와 상기 터치 전극과 인접한 다른 터치 전극, 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나 이상에 공급되는 제2 터치 구동 신호를 포함하는 터치 센싱 회로.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형을 적어도 둘 이상의 서로 다른 진폭을 갖는 구동 신호를 생성하는 신호 생성 회로를 더 포함하는 터치 센싱 회로.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 구성하는 제1 및 제2 터치 구동 신호의 각 파형은 한 주기 내에서 하이 구간과 로우 구간으로 구분되고,
    상기 하이 구간에서 계단 형태로의 서로 다른 진폭을 갖는 터치 센싱 회로.
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