KR20190081536A

KR20190081536A - 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법

Info

Publication number: KR20190081536A
Application number: KR1020170184145A
Authority: KR
Inventors: 김훈배; 김철세
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2019-07-09

Abstract

본 발명의 실시예들은, 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하고 제2 터치 전극과 제3 터치 전극을 차동 센싱하고, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극의 제1 차동 센싱 결과와, 제2 터치 전극과 제3 터치 전극의 제2 차동 센싱 결과를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 산출하는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 여러 차례의 터치 구동 및 신호 검출 처리 없이 신속하게 터치를 센싱할 수 있다.

Description

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

본 발명은 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.

이러한 표시장치 중, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공하는 터치 표시 장치가 있다.

이러한 터치 표시 장치는 터치 센싱을 위하여 다수의 터치 전극을 순차적으로 센싱하여 센싱된 결과를 취합하여 터치 유무나 터치 좌표를 산출한다.

이러한 다수의 터치 전극을 순차적으로 센싱해야 하기 때문에, 터치 센싱을 완료하는 데 상당히 많은 시간을 거리는 문제점이 있어왔다. 하지만, 터치 센싱의 정확도 때문에 터치 센싱에 필요한 시간을 줄일 수 있는 방안을 쉽게 찾기가 어려운 실정이다.

이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 다수의 터치 전극을 동시에 센싱하여 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 차동 센싱 방식을 통해 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 2개의 차동 증폭기가 하나의 터치 전극의 센싱 결과를 중복하여 이용하는 차동 센싱 방식을 통해 순차적인 터치 구동 및 신호 검출 처리 없이 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 터치 감도가 디스플레이 구동에 의해 영향을 받지 않도록 해주는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 고해상도의 디스플레이 구현을 가능하게 하는 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 데이터 구동에 영향을 받지 않고 터치 감지를 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 디스플레이 구동 시간을 최대한 확보하고 픽셀 충전 시간도 충분히 확보하면서 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 터치 전극을 센싱한 센싱 신호를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극은 제1 터치 전극, 제2 터치 전극 및 제3 터치 전극을 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하고, 제2 터치 전극과 제3 터치 전극을 차동 센싱할 수 있다.

터치 회로는 제1 터치 전극과 제2 터치 전극의 제1 차동 센싱 결과와, 제2 터치 전극과 제3 터치 전극의 제2 차동 센싱 결과를 포함하는 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지할 수 있다.

다수의 터치 전극과 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인이 디스플레이 패널에 배치될 수 있다.

다수의 터치 라인은 제1 터치 전극에 전기적으로 연결된 제1 터치 라인, 제2 터치 전극에 전기적으로 연결된 제2 터치 라인 및 제3 터치 전극에 전기적으로 연결된 제3 터치 라인을 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호와 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 제1 차동 센싱 결과로서 제1 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제1 차동 증폭기와, 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호와 제3 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 제2 차동 센싱 결과로서 제2 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제2 차동 증폭기를 포함할 수 있다.

디스플레이 패널은, 제1 터치 전극이 최외곽에 배치된 경우, 제1 터치 전극의 외곽 영역에 배치되는 제1 더미 전극을 더 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제1 터치 전극과 제1 더미 전극을 차동 센싱하여 제1 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제1 더미 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.

디스플레이 패널은, 제1 터치 전극의 반대편 최외곽에 배치되는 제4 터치 전극과, 제4 터치 전극의 외곽 영역에 배치되는 제2 더미 전극을 더 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제4 터치 전극과 제2 더미 전극을 차동 센싱하여 제2 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제2 더미 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제1 더미 전극과 제2 더미 전극을 차동 센싱하여 제3 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제3 더미 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.

터치 회로는, 제1 터치 전극이 최외곽에 배치된 경우, 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호를 가변하거나, 제1 차동 증폭기의 제1 차동 센싱 출력 신호를 가변하거나, 제1 차동 센싱 출력 신호를 신호 처리한 신호를 가변할 수 있다.

제2 터치 라인을 통해 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 제2 터치 라인을 통해 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류는, 제2 터치 라인에 흐르는 전류에서 분기된 전류들일 수 있다.

이와 다르게, 제2 터치 라인을 통해 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 제2 터치 라인을 통해 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류 각각은, 제2 터치 라인에 흐르는 전류와 대응될 수 있다.

디스플레이 패널에는 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인에 의해 구획되는 다수의 서브픽셀이 배열될 수 있다.

터치 회로는 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 전압이 인가될 때, 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지할 수 있다.

터치 회로는, 터치 구동이 함께 진행될 수 있는 디스플레이 구동 기간 동안, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극으로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.

터치 구동 신호는 디스플레이 구동을 위한 공통 전압일 수 있다.

터치 구동 신호는 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압과 대응되는 전압일 수 있다.

디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압은 전압 레벨이 변하는 신호이고, 터치 구동 신호는 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압과 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압은, 디스플레이 구동 기간 동안 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 컨트롤러가 접지된 그라운드 전압을 기초로 변조된 신호일 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 제1 차동 증폭기와, 제1 차동 증폭기에 출력되는 제1 차동 센싱 결과를 적분하는 제1 적분기와, 제3 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 제2 차동 증폭기와, 제2 차동 증폭기에 출력되는 제2 차동 센싱 결과를 적분하는 제1 적분기를 포함하는 터치 회로를 제공할 수 있다.

제1 차동 증폭기는, 제1 터치 전극과 연결된 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호와 제2 터치 전극과 연결된 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 제1 차동 센싱 결과로서 제1 차동 센싱 출력 신호를 출력할 수 있다.

제2 차동 증폭기는, 제2 터치 전극과 연결된 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호와 제3 터치 전극과 연결된 제3 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 제2 차동 센싱 결과로서 제2 차동 센싱 출력 신호를 출력할 수 있다.

터치 회로에서, 제2 터치 라인은, 제1 차동 증폭기의 입력단과 제2 차동 증폭기의 입력단에 동시에 연결될 수 있다.

제2 터치 라인을 통해 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 제2 터치 라인을 통해 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류는, 제2 터치 라인에 흐르는 전류에서 분기된 전류일 수 있다.

터치 회로는, 제2 터치 라인에 흐르는 전류를 제1 차동 증폭기의 입력단과 제2 차동 증폭기의 입력단 각각으로 동시에 공급하는 전류 미러 회로를 더 포함할 수 있다.

제2 터치 라인을 통해 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 제2 터치 라인을 통해 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류 각각은, 제2 터치 라인에 흐르는 전류와 대응될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하고, 제3 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 단계와, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극의 제1 차동 센싱 결과와, 제3 터치 전극과 제2 터치 전극의 제2 차동 센싱 결과를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

이상에 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 다수의 터치 전극을 동시에 센싱하여 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 차동 센싱 방식을 통해 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 2개의 차동 증폭기가 하나의 터치 전극의 센싱 결과를 중복하여 이용하는 차동 센싱 방식을 통해 순차적인 터치 구동 및 신호 검출 처리 없이 신속하게 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 감도가 디스플레이 구동에 의해 영향을 받지 않도록 해주는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 고해상도의 디스플레이 구현을 가능하게 하는 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 데이터 구동에 영향을 받지 않고 터치 감지를 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동 시간을 최대한 확보하고 픽셀 충전 시간도 충분히 확보하면서 터치를 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 회로 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치스크린 패널이 내장된 디스플레이 패널을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 분할 구동을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱 구조를 갖는 터치 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로의 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로의 다른 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로의 또 다른 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 차동 센싱 멀티플렉서를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 전류 분배 회로를 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 전류 미러 회로를 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 차동 센싱 되는 2개의 터치 전극에 대한 예시들이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동을 위한 그라운드 전압 변조를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동에 따른 터치 구동 신호와 2차 그라운드 전압을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법의 흐름도이다.

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 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 영상 표시 기능과 터치 감지 기능 (터치 입력 기능)을 수행할 수 있다.

아래에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 영상 표시 기능을 제공하기 위한 구성들을 도 1을 참조하여 설명하고, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 터치 감지 기능 (터치 입력 기능)을 제공하기 위한 구성들을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 영상 표시 기능을 제공하기 위하여, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 구획되는(정의되는) 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(DISP)과, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 소스 구동 회로(SDC)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(GDC)와, 소스 구동 회로(SDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(TCON) 등을 포함한다.

디스플레이 패널(DISP)에는, 각 서브픽셀(SP) 내 픽셀 전극이 배치될 수 있다. 각 서브픽셀(SP)의 픽셀 전극에는 영상 표시를 위한 데이터 전압(VDATA)에 해당하는 픽셀 전압이 인가될 수 있다.

또한, 디스플레이 패널(DISP)에는, 공통 전압(VCOM)이 인가되는 하나 또는 둘 이상의 공통 전극이 배치될 수 있다.

공통 전극이 1개인 경우, 하나의 공통 전극은 디스플레이 패널(DISP)의 전면에 형성된 1개의 통 전극일 수 있다.

공통 전극이 2개 이상인 경우, 둘 이상의 공통 전극은 위에서 언급한 1개의 통 전극을 둘 이상으로 분할한 전극으로 볼 수 있다. 둘 이상의 공통 전극 각각은, 1개의 서브픽셀 영역 크기보다 큰 크기를 가질 수 있다.

각 서브픽셀(SP)에서는, 해당 픽셀 전극에 인가된 픽셀 전압(데이터 전압일 수 있음)과 공통 전극에 인가된 공통 전압(VCOM)에 의해, 해당 전계(Electric Field)가 형성될 수 있다. 즉, 픽셀 전극과 공통 전극 사이에 해당 전계가 형성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(TCON)는, 소스 구동 회로(SDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 각종 구동 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 소스 구동 회로(SDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어한다.

이러한 타이밍 컨트롤러(TCON)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 소스 구동 회로(SDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

전술한 타이밍 컨트롤러(TCON)는, 입력 영상 데이터와 함께, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 외부(예: 호스트 시스템)로부터 수신한다.

타이밍 컨트롤러(TCON)는, 외부로부터 입력된 입력 영상 데이터를 소스 구동 회로(SDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터를 출력하는 것 이외에, 소스 구동 회로(SDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 DE 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 신호를 입력 받아, 각종 구동 제어 신호들을 생성하여 소스 구동 회로(SDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 출력한다.

예를 들어, 타이밍 컨트롤러(TCON)는, 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 구동 제어 신호(GCS)를 출력할 수 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(TCON)는, 소스 구동 회로(SDC)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 구동 제어 신호(DCS)를 출력할 수 있다.

이러한 타이밍 컨트롤러(TCON)는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있다.

이러한 타이밍 컨트롤러(TCON)는, 소스 구동 회로(SDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 소스 구동 회로(SDC)와 함께 통합되어 집적회로로 구현될 수 있다.

소스 구동 회로(SDC)는, 타이밍 컨트롤러(TCON)로부터 영상 데이터(Data)를 입력 받아 다수의 데이터 라인(DL)로 데이터 전압을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 소스 구동 회로(SDC)는 데이터 구동 회로라고도 한다.

이러한 소스 구동 회로(SDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 시프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

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

게이트 구동 회로(GDC)는, 다수의 게이트 라인(GL)로 스캔 신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동 회로(GDC)는 스캔 구동 회로라고도 한다.

이러한 게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 구동회로 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 게이트 구동회로 집적회로(GDIC)는 시프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

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

게이트 구동 회로(GDC)는, 타이밍 컨트롤러(TCON)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL)로 순차적으로 공급한다.

소스 구동 회로(SDC)는, 게이트 구동 회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인이 열리면, 타이밍 컨트롤러(TCON)로부터 수신한 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)로 공급한다.

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

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

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 감지 기능을 제공하기 위하여, 터치스크린 패널(TSP)과, 터치스크린 패널(TSP)을 이용하여 터치를 센싱하기 위한 터치 회로(TC)를 포함할 수 있다.

터치스크린 패널(TSP)에는 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)과 대응되어 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.

1개의 터치 전극(TE)은 통 전극일 수 있고, 여러 개의 홀이 있는 형태의 전극이거나 메쉬 형태의 전극일 수 있으며, 빗살 모양의 전극일 수 있다.

하나의 터치 전극(TE)은 하나 이상의 컨택 홀(Contact Hole) 등을 통해 하나 또는 둘 이상의 터치 라인(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결시켜준다.

터치 회로(TC)는 다수의 터치 라인(TL) 중 하나 이상을 통해 입력된 센싱 신호를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 감지할 수 있다.

터치 회로(TC)는 다수의 터치 전극(TE)을 센싱하는 터치 구동 회로(TDC)와, 터치 구동 회로(TDC)의 센싱 결과(센싱 데이터)를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 산출하는 터치 컨트롤러(TCR) 등을 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 터치스크린 패널(TSP)을 구동하여 센싱 데이터(터치 로우 데이터(Touch Raw Data))를 생성하여 출력할 수 있다.

일 예로, 터치 구동 회로(TDC)는, 터치스크린 패널(TSP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로부터 신호를 검출하여 센싱 데이터를 생성하여 출력할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 하나 이상의 터치 전극(TE)로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고 터치 센싱 신호를 검출할 수 있다.

터치 컨트롤러(TCR)는 터치 구동 회로(TDC)에서 출력된 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 획득할 수 있다.

터치 회로(TC)에 포함된 터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(TCR)는 별도로 구현될 수도 있고, 통합되어 하나로 구현될 수도 있다.

터치 디스플레이 장치는 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 장치이거나, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 장치일 수 있다.

뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치스크린 패널(TSP) 상의 다수의 터치 전극(TE)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 각 터치 전극(TE)은 바(Bar) 형상일 수 있다.

또는, 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치스크린 패널(TSP) 상의 터치 전극들(TE)은 행 방향의 터치 전극 라인들과 열 방향의 터치 전극 라인들을 형성할 수 있다. 이 경우, 터치 전극들(TE)은 다이아몬드 형태일 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는, 행 방향(또는 열 방향)의 터치 전극들(TE) 또는 터치 전극 라인들로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 열 방향(또는 행 방향)의 터치 전극들(TE) 또는 터치 전극 라인들로 터치 센싱 신호를 수신하고, 수신된 터치 센싱 신호를 토대로 센싱 데이터를 생성하여 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)로 공급한다. 터치 컨트롤러(TCR)은 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱한다.

셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치스크린 패널(TSP) 상의 터치 전극들(TE)은 서로 전기적으로 분리된 전극일 수 있다. 각

터치 구동 회로(TDC)는, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 터치 전극들(TE)로부터 터치 센싱 신호를 수신하고, 수신된 터치 센싱 신호를 토대로 센싱 데이터를 생성하여 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)로 공급한다. 터치 컨트롤러(TCR)은 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지할 수도 있고, 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지할 수도 있다. 다만, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지하는 것을 예로 들어 설명한다.

터치스크린 패널(TSP)은 디스플레이 패널(DISP)과 별도로 제작되어 디스플레이 패널(DISP)과 본딩될 수도 있고, 디스플레이 패널(DISP)에 내장될 수도 있다.

터치스크린 패널(TSP)이 디스플레이 패널(DISP)에 내장되는 경우, 터치스크린 패널(TSP)은 다수의 터치 전극(TE) 및 다수의 터치 라인(TL)의 집합체로 볼 수 있다.

터치 구동 회로(TDC) 및 소스 구동 회로(SDC)는 통합되어 구현될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치스크린 패널(TSP)이 내장된 디스플레이 패널(DISP)을 나타낸 도면이다.

터치스크린 패널(TSP)이 디스플레이 패널(DISP)에 내장되는 경우, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 시 활용되는 공통 전극일 수 있다. 이 경우, 일 예로, 디스플레이 패널(DISP)은 액정표시패널일 수 있다.

따라서, 영상 표시를 위해서 다수의 터치 전극(TE)들에는 공통 전압(VCOM)이 인가되고, 터치 감지를 위해서 다수의 터치 전극(TE)들의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다.

한편, 디스플레이 패널(DISP)은 유기발광표시패널일 수도 있다. 이 경우, 다수의 터치 전극(TE) 및 다수의 터치 라인(TL)은, 디스플레이 패널(DISP)에서 전면 배치되며 공통 전압(VCOM)이 인가되는 공통 전극 상에 배치된 봉지 층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다.

여기서, 유기발광표시패널인 디스플레이 패널(DISP)에 전면에 배치된 공통 전극은, 일 예로, 각 서브픽셀(SP) 내 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 애노드 전극(픽셀 전극에 해당함)과 캐소드 전극 중 캐소드 전극일 수 있고, 공통 전압(VCOM)은 캐소드 전압일 수 있다.

이 경우, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 오픈 영역이 없는 통 전극 형태일 수 있다. 이때, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명 전극일 수 있다.

또는, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 여러 개의 오픈 영역들이 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 터치 전극(TE) 각각에서 각 오픈 영역은 서브픽셀(SP)의 발광 영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.

한편, 터치 전극 크기와 관련하여, 다수의 터치 전극(TE) 각각의 영역은 2개 이상의 서브픽셀들(SP)의 영역과 중첩될 수 있다. 즉, 1개의 터치 전극(TE)의 영역 크기는 2개 이상의 서브픽셀들(SP)의 영역 크기와 대응될 수 있다.

1개의 터치 전극(TE)은 2개 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다. 1개의 터치 전극(TE)과 2개 이상의 게이트 라인(GL)은 서로 절연되어 있다.

1개의 터치 전극(TE)은 2개 이상의 데이터 라인(DL)과 중첩될 수 있다. 1개의 터치 전극(TE)과 2개 이상의 데이터 라인(DL)은 서로 절연되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 다수의 터치 라인(TL)은 터치스크린 패널(TSP) 내에서 서로 절연되어 있을 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 동일한 방향으로 배열될 수 있다(도 15 참조).

이 경우, 터치 라인들(TL)과 평행한 데이터 라인들(DL)은 동일한 방향으로 배치된 터치 전극들(TE)에 영향을 끼치게 된다. 즉, 터치 라인들(TL)과 평행한 데이터 라인들(DL)의 전압 상태는 동일한 방향으로 배치된 터치 전극들(TE)의 전압 상태에 영향을 끼치게 된다.

또는, 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 게이트 라인들(GL)과 동일한 방향으로 배열될 수도 있다(도 16 참조).

이 경우, 터치 라인들(TL)과 평행한 게이트 라인들(GL)은 동일한 방향으로 배치된 터치 전극들(TE)에 영향을 끼치게 된다. 즉, 터치 라인들(TL)과 평행한 게이트 라인들(GL)의 전압 상태는 동일한 방향으로 배치된 터치 전극들(TE)의 전압 상태에 영향을 끼치게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 분할 구동(TDD: Time Division Driving)을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동(TFD: Time Free Driving)을 나타낸 도면이다.

아래에서는, 다수의 터치 전극(TE)이 터치 센싱을 위한 터치 센서의 역할은 물론, 디스플레이 구동을 위한 공통 전극의 역할도 함께 하는 경우를 가정한다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 시간 분할 구동 방식 및/또는 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 시간 분할 구동(Time Division Driving) 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 구동과 터치 감지 기능을 제공하기 위한 터치 구동을 시분할 된 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간에서 각각 수행할 수 있다.

디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간은 터치 동기 신호(TSYNC)에 의해 타이밍이 제어될 수 있다.

디스플레이 구동 기간 동안, 다수의 터치 전극(TE)에는 DC 전압인 공통 전압(VCOM)이 인가될 수 있다.

여기서, 공통 전압(VCOM)은 각 서브픽셀 내 픽셀 전극에 인가되는 픽셀 전압과 전계를 형성하는 전압일 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다.

이때, 데이터 라인(DL)들의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS) 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다. 게이트 라인(GL)들의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS) 또는 이와 대응되는 신호가 더 인가될 수도 있다.

터치 구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 가변 되는 신호일 수 있다.

터치 구동 신호(TDS)는 AC 신호 또는 변조 신호 또는 펄스 신호라고도 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 구동과 터치 감지 기능을 제공하기 위한 터치 구동을 독립적으로 수행할 수 있다.

디스플레이 구동과 터치 구동이 독립적으로 수행된다는 것은, 디스플레이 구동이 터치 구동의 타이밍과 관계 없이 수행된다는 것이고, 반대로, 터치 구동이 디스플레이 구동의 타이밍과 관계 없이 수행된다는 것을 의미한다.

디스플레이 구동과 터치 구동이 독립적으로 수행되는 것은, 디스플레이 구동과 터치 구동이 다른 시간대에 수행되는 것(시간 분할 구동 방식과 대응)과, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행될 수도 있다. 여기서, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행되는 시간 프리 구동 방식을 동시 구동 방식이라고 할 수 있다.

경우에 따라서, 디스플레이 구동과 터치 구동이 독립적으로 수행되는 것은, 어떠한 시간 구간(제1 프레임 구간)에서는 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행되고(동시 구동 방식), 다른 시간 구간(제1 프레임 구간과 다른 제2 프레임 구간)에서는 디스플레이 구동과 터치 구동이 시간 분할 되어 수행될 수도 있다(시간 분할 구동 방식).

단, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 시간 프리 구동 방식은 도 5에 도시된 바와 같이, 동시 구동 방식인 것으로 가정하여 설명한다.

아래에서는, 하나 이상의 액티브 시간과 하나 이상의 블랭크 시간에 대응되는 하나의 프레임 (디스플레이 프레임)의 관점에서 시간 프리 구동 방식을 설명한다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 매 프레임 시간에서의 액티브 시간 동안, 영상 표시를 위한 데이터 전압(VDATA)을 데이터 라인(DL)으로 공급하고, 이때, 다수의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)을 공급할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 시가 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 영상 표시를 위한 데이터 전압(VDATA)이 데이터 라인(DL)으로 공급될 때, 터치 회로(TC)는 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 감지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행하는 경우, 디스플레이 구동 시간을 최대한 많이 확보할 수 있고, 이에 따라, 픽셀 전극을 충전하는데 걸리는 픽셀 충전 시간도 충분히 확보할 수 있게 되어, 고해상도의 디스플레이 구현이 가능해질 수 있다.

디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행하는 경우, 터치 구동 신호(TDS)는, 터치 센싱을 위해 터치 전극(TE)을 구동하기 위한 신호이면서, 터치 전극(TE)이 디스플레이 구동을 위한 공통 전극 역할을 하도록 하는 공통 전압(VCOM)일 수도 있다.

예를 들어, 터치 회로(TC)는, 터치 구동과 동시에 진행되는 디스플레이 구동 기간 동안, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함하는 다수의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 공급한다. 이때, 터치 구동 신호(TDS)는, 터치 센싱을 위해 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극을 포함하는 다수의 터치 전극(TE)을 구동하는 신호이고, 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압(VDATA)과 캐패시턴스를 형성하는 전압이면서, 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압(VDATA)과 캐패시턴스를 형성하는 전압이기도 하다.

전술한 바에 따르면, 액정표시장치에 해당하는 터치표시장치가 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 각 서브픽셀 내 픽셀 전극에 인가되는 픽셀 전압과 전계를 형성하는 공통 전압(VCOM)은, 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 것으로서, DC 전압이 아니라 전압 레벨이 가변 되는 신호일 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 다수의 터치 전극(TE)에 인가되는 공통 전압(VCOM)은, 터치 구동 신호(TDS)일 수 있으며, 신호 파형 관점에서, AC 신호 또는 변조 신호 또는 펄스 신호 등이라고도 할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 하는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 여러 개로 블록화된 공통 전극일 수 있고, 터치 구동 신호(TDS)은 디스플레이 구동에 필요한 공통 전압(VCOM)의 역할을 할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 시간 분할 구동 방식을 항상 구동 동작을 할 수도 있고, 시간 프리 구동 방식으로 항상 구동 동작을 할 수 있으며, 시간 분할 구동 방식과 시간 프리 구동 방식을 모두 이용하여 구동 동작을 할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동 회로(TDC)를 나타낸 도면이다.

디스플레이 패널(DISP)은 영상 표시 영역에 해당하는 액티브 영역(A/A)과 액티브 영역(A/A)의 외곽 영역인 넌-액티브 영역을 포함한다.

디스플레이 패널(DISP)의 액티브 영역(A/A)에는, 다수의 서브픽셀(SP)이 배열될 뿐만 아니라, 다수의 터치 전극(TE)과 다수의 터치 전극(TE)에 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인(TL)이 배치된다.

이하에서, 터치 구동 회로(TDC)의 구조를 설명하기 위하여, 디스플레이 패널(DISP)의 액티브 영역(A/A)에 배치되는 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극(TE1), 제2 터치 전극(TE2) 및 제3 터치 전극(TE3)을 예로 든다.

이에 따라, 제1 터치 전극(TE1)은 하나 이상의 제1 터치 라인(TL1)을 통해 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결되고, 제2 터치 전극(TE2)은 하나 이상의 제2 터치 라인(TL2)을 통해 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결되고, 제3 터치 전극(TE3)은 하나 이상의 제3 터치 라인(TL3)을 통해 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결된다.

터치 구동 회로(TDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.

제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 다수의 터치 라인(TE) 중 3개의 터치 라인(TL1, TL2, TL3)을 선택하여 3개의 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3)과 연결해줄 수 있다.

그리고, 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 3개의 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3)을 선택적으로 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결해줄 수 있다.

도 6에서 3개의 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3) 각각은 전치 증폭기(PAMP1, PAMP2, PAMP3), 적분기(INTG1, INTG2, INTG3) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA1, SHA2, SHA3)를 포함할 수 있다.

각 전치 증폭기(PAMP1, PAMP2, PAMP3)는 터치 구동 신호(TDS)가 입력되는 제1 입력 노드(A)와, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)를 통해 해당 터치 라인과 연결되는 제2 입력 노드(B)와, 임피던스(Z)를 통해 제2 입력 노드(B)와 연결되는 출력 노드(C)를 포함한다.

각 전치 증폭기(PAMP1, PAMP2, PAMP3)에서, 제1 입력 노드(A)는 비반전 입력 노드이고, 제2 입력 노드(B)는 반전 입력 노드일 수 있다. 그리고, 임피던스(Z)는 캐패시터 또는 저항일 수 있다.

제1 입력 노드(A)로 입력된 터치 구동 신호(TDS)는 제2 입력 노드(B)를 통해 해당 터치 라인을 통해 해당 터치 전극에 인가된다.

그리고, 터치 구동 신호(TDS)가 해당 터치 전극에 인가된 상황에서, 터치 유무에 따라 해당 터치 전극에서의 캐패시턴스 변화에 대응되는 센싱 신호가 제2 입력 노드(B)로 입력될 수 있다. 이러한 센싱 신호에 따라, 임피던스(Z)에 대한 전기적인 특성(예: 충전 전하량, 전압 등)이 변화되고 이러한 변화에 대응되는 출력 신호가 출력 노드(C)를 통해 출력된다.

적분기(INTG1, INTG2, INTG3)는 전치 증폭기(PAMP1, PAMP2, PAMP3)에서 출력된 출력 신호를 적분하여 적분값을 출력한다. 이 출력값은 샘플 앤 홀드 회로(SHA1, SHA2, SHA3)에 저장되고, 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)를 통해 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 입력된다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 입력 값을 디지털 값으로 변환한다.

이렇게 변환된 디지털 값(센싱 값)은 센싱 데이터로서 터치 컨트롤러(TCR)로 제공된다.

터치 컨트롤러(TCR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 산출할 수 있다.

전술한 바와 같이, 3개의 터치 전극(TE1, TE2, TE3)은 개별적으로 센싱된다. 이러한 방식을 아래에서는 싱글 센싱 방식이라고 한다.

싱글 센싱 방식의 경우, 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극 개수는 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3)의 개수만큼이다. 따라서, 동시에 센싱할 수 있는 터치 전극 개수가 제한적이므로 모든 터치 전극(TE)을 센싱하는데 많은 시간이 걸리는 단점이 있다.

또한, 싱글 센싱 방식의 경우, 터치 전극(TE)이 개별적으로 센싱되기 때문에, 특정 센싱 유닛 또는 특정 터치 전극들에서 발생하는 오류가 전체적인 터치 센싱 결과에 큰 영향을 끼칠 수 있다.

또한, 싱글 센싱 방식의 경우, 터치 센싱 속도를 높이기 위해서는 센싱 유닛(SU1, SU2, SU3)의 개수를 많이 구비해야 하므로, 터치 구동 회로(TDC)의 사이즈 및 비용이 증가할 수밖에 없다.

이에, 아래에서는, 터치 감도의 정확도를 향상시키면서도, 차동 센싱 횟수도 상당히 줄여주어 터치 센싱 속도를 높일 수 있고, 터치 구동 회로(TDC)의 사이즈 및 비용을 줄여줄 수 있는 중첩 차동 센싱(Differential Sensing)하는 방식을 제시한다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱 구조를 갖는 터치 구동 회로(TDC)를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)에 대응되어 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인(TL)이 배치된 디스플레이 패널(DISP)과, 다수의 터치 라인(TL) 중 둘 이상의 터치 라인(TL)을 통해 입력된 센싱 신호를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 회로(TC)를 포함할 수 있다.

도 7에 예시된 바와 같이, 다수의 터치 전극(TE)은 제1 터치 전극(TE1), 제2 터치 전극(TE2) 및 제3 터치 전극(TE3)을 포함할 수 있다.

다수의 터치 라인(TL)은 제1 터치 전극(TE1)에 전기적으로 연결된 제1 터치 라인(TL1), 제2 터치 전극(TE2)에 전기적으로 연결된 제2 터치 라인(TL2) 및 제3 터치 전극(TE3)에 전기적으로 연결된 제3 터치 라인(TL3)을 포함할 수 있다.

터치 회로(TC)의 터치 구동 회로(TDC)는, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 차동 센싱하는 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)와, 제2 터치 전극(TE2)와 제3 터치 전극(TE3)을 차동 센싱하는 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)를 포함할 수 있다.

터치 회로(TC)의 터치 컨트롤러(TCR)는, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)의 제1 차동 센싱 결과와 제2 터치 전극(TE2)와 제3 터치 전극(TE3)의 제2 차동 센싱 결과를 포함하는 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지할 수 있다.

제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)는, 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN1)와 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN2)의 차이에 대응하는 제1 차동 센싱 결과로서 제1 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)를 출력할 수 있다.

여기서, 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN1)는 제1 터치 라인(TL1)와 연결된 제1 터치 전극(TE1)에 대한 센싱 신호이다. 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN2)는 제2 터치 라인(TL2)와 연결된 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱 신호이다.

제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)는 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN1)와 제3 터치 라인(TL3)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN2)의 차이에 대응하는 제2 차동 센싱 결과로서 제2 차동 센싱 출력 신호(B_DIF_OUT)를 출력할 수 있다.

여기서, 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN1)는 제2 터치 라인(TL2)과 연결된 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱 신호이다. 제3 터치 라인(TL3)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN2)는 제3 터치 라인(TL3)과 연결된 제3 터치 전극(TE3)에 대한 센싱 신호이다.

전술한 바와 같이, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)는 제2 터치 전극(TE2)를 차동 센싱에 모두 이용한다.

즉, 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱 신호는 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 입력(A_DIF_IN2)과 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 입력(B_DIF_IN1)으로 활용된다. 이러한 차동 센싱 방식을 중복 차동 센싱 방식이라고 한다.

제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 2개의 입력(A_DIF_IN1, A_DIF_IN2) 중에서 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱과 관련된 입력(A_DIF_IN2)과, 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 2개의 입력(B_DIF_IN1, B_DIF_IN2) 중에서 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱과 관련된 입력(B_DIF_IN1) 각각은, 터치 구동 회로(TDC)에 최초로 입력된 제2 터치 전극(TE2)에 대한 센싱 신호와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 이에 대해서는 도 12 내지 도 14를 참조하여 후술한다.

한편, 터치 구동 회로(TDC)는, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 앞 단(디스플레이 패널(DISP)과 가까운 쪽)에는, 제1 멀티플렉서(MUX1)를 통해 제1 터치 전극(TE1)과 연결된 제1 전치 증폭기(PAM1), 제1 멀티플렉서(MUX1)를 통해 제2 터치 전극(TE2)과 연결된 제2 전치 증폭기(PAM2), 제1 멀티플렉서(MUX1)를 통해 제3 터치 전극(T33)과 연결된 제3 전치 증폭기(PAM3)를 더 포함할 수 있다.

제1 전치 증폭기(PAM1)는, 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN1)를 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 제1 입력단(Xa)으로 인가해줄 수 있다.

제2 전치 증폭기(PAM2)는, 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN2)를 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 제2 입력단(Ya)으로 인가해줄 수 있다.

제2 전치 증폭기(PAM2)는, 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 제2 터치 라인(TL2)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN1)를 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 제1 입력단(Xb)으로 인가해줄 수 있다.

여기서, 제2 터치 전극(TE2)의 센싱 관련하여, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 제2 입력단(Ya)으로 입력된 센싱 신호(A_DIF_IN2)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 제1 입력단(Xb)으로 입력된 센싱 신호(B_DIF_IN1)는 동일하거나 유사할 수 있다.

한편, 제2 터치 전극(TE2)의 센싱 관련하여, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 제2 입력단(Ya)으로 입력된 센싱 신호(A_DIF_IN2)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 제1 입력단(Xb)으로 입력된 센싱 신호(B_DIF_IN1) 각각은, 제2 전치 증폭기(PAMP2)의 출력단(C)에서 출력된 신호와 동일할 수 있다.

이와 다르게, 2 터치 전극(TE2)의 센싱 관련하여, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 제2 입력단(Ya)으로 입력된 센싱 신호(A_DIF_IN2)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 제1 입력단(Xb)으로 입력된 센싱 신호(B_DIF_IN1) 각각은, 제2 전치 증폭기(PAMP2)의 출력단(C)에서 출력된 신호와 다를 수도 있다.

제3 전치 증폭기(PAM3)는, 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 제3 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(B_DIF_IN2)를 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 제2 입력단(Yb)으로 인가해줄 수 있다.

제2 전치 증폭기(PAM2)와 마찬가지로, 제1 전치 증폭기(PAM1)의 출력단은, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A) 및 이와 다른 차동 증폭기과 동시에 연결될 수 있다. 제3 전치 증폭기(PAM3)의 출력단은 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B) 및 이와 다른 차동 증폭기와 동시에 연결될 수 있다.

한편, 터치 구동 회로(TDC)는, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)와 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 뒷 단에, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)의 출력단에 연결된 제1 적분기(DIF_INTG_A)와, 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)의 출력단에 연결된 제2 적분기(DIF_INTG_B)를 포함할 수 있다.

제1 적분기(DIF_INTG_A)는, 제1 차동 증폭기(DIF_AMP_A)에서 출력된 제1 차동 센싱 출력 신호 또는 제1 차동 센싱 출력 신호가 신호 처리된 신호를 적분하여 출력할 수 있다.

제2 적분기(DIF_INTG_B)는 제2 차동 증폭기(DIF_AMP_B)에서 출력된 제2 차동 센싱 출력 신호 또는 제2 차동 센싱 출력 신호가 신호 처리된 신호를 적분하여 출력할 수 있다.

전술한 중복 차동 센싱 방식으로 통해, 터치 감도의 정확도를 향상시키면서도, 차동 센싱 횟수도 상당히 줄여주어 터치 센싱 속도를 높일 수 있고, 터치 구동 회로(TDC)의 사이즈 및 비용을 줄여줄 수 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)는, 차동 센싱 대상이 되는 2개의 터치 전극(예: TE1과 TE2)을 하나의 차동 증폭기(예: DIF_AMP_A)와 매칭시켜주는 차동 센싱용 멀티플렉서 회로(DIF_MUX)을 더 포함할 수 있다.

또한, 차동 센싱용 멀티플렉서 회로(DIF_MUX)는, 하나의 터치 전극(예: TE2)에 대한 센싱 신호가 동일하게 또는 나누어져서 2개의 차동 증폭기(예: DIF_AMP_A, DIF_AMP_B)로 함께(중복) 입력되도록 매칭 동작을 수행할 수 있다.

전술한 차동 센싱용 멀티플렉서 회로(DIF_MUX)에 대해서는,도 11을 참조하여 다시 한번 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로(TDC)의 예시도이다.

표시패널(DISP)은 영상 표시 영역인 액티브 영역(A/A)과 그 외곽 영역인 넌-액티브 영역을 포함한다.

터치 센싱에 직접적으로 이용되는 모든 터치 전극(TE)은 액티브 영역(A/A)에 배치될 수 있다. 간혹, 모든 터치 전극(TE) 중 최외곽 터치 전극(들)은 액티브 영역(A/A)과 넌-액티브 영역의 경계에 걸쳐 있거나, 넌-액티브 영역에 위치할 수도 있다.

한편, 제1 터치 전극(TE1)이 최외곽에 배치된 최외곽 터치 전극인 경우, 제1 터치 전극(TE1)의 외곽 영역에 제1 더미 전극(DM1)이 표시패널(DISP)에 더 배치될 수도 있다. 이 경우, 제1 더미 전극(DM1)에 연결된 제1 더미 라인(DML1)이 표시패널(DISP)에 더 배치될 수 있다.

또한, 제1 터치 전극(TE1)이 배치된 최외곽의 반대편 최외곽에 배치되는 최외곽 터치 전극이 제4 터치 전극(TE4)인 경우, 제4 터치 전극(TE4)의 외곽 영역에 배치되는 제2 더미 전극(DM2)이 표시패널(DISP)에 더 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 더미 전극(DM2)에 연결된 제2 더미 라인(DML2) 이 표시패널(DISP)에 더 배치될 수 있다.

이러한 제1, 제2 더미 전극(DM1, DM2)에 의해, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)은 최외곽 터치 전극이 아닌 터치 전극들과 마찬가지로 4방향에 모두 터치 전극이 존재하게 되어, 모든 터치 전극이 동일한 터치 구동 특성을 가질 수 있게 되어 터치 감도가 향상될 수 있다.

한편, 터치 회로(TC)는, 제1 터치 전극(TE)과 그 외곽에 위치한 제1 더미 전극(DM1)을 차동 센싱하여 제1 더미 차동 센싱 출력 신호(D1_DIF_OUT)를 출력하는 제1 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D1)을 더 포함할 수 있다.

제1 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D1)는, 제1입력단(Xd1)을 통해서 제1 더미 라인(DML1)을 통한 센싱 신호(D1_DIF_IN1)을 입력받고, 제2입력단(Yd1)을 통해서 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(D1_DIF_IN2)을 입력받는다.

제1 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D1)는, 제1 더미 라인(DML1)을 통한 센싱 신호(D1_DIF_IN1)와 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(D1_DIF_IN2)의 차이에 대응하는 제1 더미 차동 센싱 출력 신호(D1_DIF_OUT)를 출력할 수 있다.

터치 회로(TC)는, 제1 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D1)에서 출력된 제1 더미 차동 센싱 출력 신호(D1_DIF_OUT) 또는 제1 더미 차동 센싱 출력 신호(D1_DIF_OUT)가 신호 처리된 신호를 적분하여 출력하는 제1 더미 적분기(DIF_INTG_D1)를 더 포함할 수 있다.

터치 회로(TC)는, 최외곽 터치 전극인 제4 터치 전극(TE4)과 그 외곽의 제2 더미 전극(DM2)을 차동 센싱하여 제2 더미 차동 센싱 출력 신호(D2__DIF_OUT)를 출력하는 제2 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D2)를 더 포함할 수 있다.

제2 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D2)는, 제1입력단(Xd2)을 통해서 제4 터치 라인(TL4)을 통한 센싱 신호(D2_DIF_IN1)를 입력 받고, 제2입력단(Yd2)을 통해서 제2 더미 라인(DML2)을 통한 센싱 신호(D2_DIF_IN2)를 입력 받는다.

제2 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D2)는, 제4 터치 라인(TL4)을 통한 센싱 신호(D2_DIF_IN1)와 제2 더미 라인을 통한 센싱 신호(D2_DIF_IN2)의 차이에 대응하는 제2 더미 차동 센싱 출력 신호(D2__DIF_OUT)를 출력할 수 있다.

터치 회로(TC)는, 제2 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D2)에서 출력된 제2 더미 차동 센싱 출력 신호(D2__DIF_OUT) 또는 제2 더미 차동 센싱 출력 신호(D2__DIF_OUT)가 신호 처리된 신호를 적분하여 출력하는 제2 더미 적분기(DIF_INTG_D2)를 더 포함할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)에 대해서는 중복 차동 센싱이 이루어져서, 모든 터치 전극(TE)에 대한 중복 차동 센싱을 가능하게 해줄 수 있고, 이를 통해, 터치 감도를 향상시켜줄 수 있다.

한편, 중복 차동 센싱 방식에 따라, 제4 터치 전극(TE4)의 센싱 신호가 입력되는 제4 전치 증폭기(PAMP4)에서 출력된 신호는, 제2 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D2)의 제1입력단(Xd2)과 제3 차동 증폭기(DIF_AMP_C)의 제2입력단(Yc) 각각으로 동일하게 입력되거나 나누어져 입력될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로(TDC)의 다른 예시도이다. 아래에서는, 도 8과 차이가 나는 부분만을 설명한다.

터치 회로(TC)는, 제1 더미 전극(DM1)과 제2 더미 전극(DM2)을 차동 센싱하여 제3 더미 차동 센싱 출력 신호(D3_DIF_OUT)를 출력하는 제3 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D3)를 더 포함할 수 있다.

제3 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D3)는, 제1입력단(Xd3)을 통해 제1 더미 라인(DML1)을 통한 센싱 신호(D3_DIF_IN1)를 입력 받고, 제2입력단(Yd3)을 통해 제2 더미 라인(DML2)을 통한 센싱 신호(D3_DIF_IN2)를 입력 받는다.

제3 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D3)는, 제1 더미 라인(DML1)을 통한 센싱 신호(D3_DIF_IN1)와 제2 더미 라인(DML2)을 통한 센싱 신호(D3_DIF_IN2)의 차이에 대응되는 제3 더미 차동 센싱 출력 신호(D3_DIF_OUT)를 출력할 수 있다.

터치 회로(TC)는, 제3 더미 차동 증폭기(DIF_AMP_D3)에서 출력된 제3 더미 차동 센싱 출력 신호(D3_DIF_OUT) 또는 제3 더미 차동 센싱 출력 신호(D3_DIF_OUT)가 신호 처리된 신호를 적분하여 출력하는 제3 더미 적분기(DIF_INTG_D3)를 더 포함할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)의 외곽에 배치된 제1, 제2 더미 전극(DM1, DM2)에 대해서도 동일한 조건으로 중복 차동 센싱이 이루어져서, 모든 터치 전극(TE)에 대한 중복 차동 센싱을 보다 정확하게 해줄 수 있고, 이를 통해, 터치 감도를 더욱더 향상시켜줄 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 최외곽 영역에 대한 중복 차동 센싱 처리를 위한 터치 구동 회로(TDC)의 또 다른 예시도이다.

도 8 및 도 9에서는, 더미 전극(DM1, DM2, DM3)의 추가 등의 구조 변경을 통해서, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)에 대한 중복 차동 센싱 조건을 최외곽 터치 전극이 아닌 터치 전극(예: TE2, TE3)의 중복 차동 센싱 조건과 동일하게 맞추어 주어서 터치 감도를 향상시켰다.

이와 다르게, 더미 전극(DM1, DM2, DM3)의 추가 등의 구조 변경 없이, 신호 처리 관점에서, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)에 대한 중복 차동 센싱 조건을 최외곽 터치 전극이 아닌 터치 전극(예: TE2, TE3)의 중복 차동 센싱 조건과 동일하게 맞추어 줄 수 있다.

이를 위해, 일 예로, 터치 회로(TC)는, 제1 터치 전극(TE1)이 최외곽에 배치된 경우, 제1 터치 라인(TL1)을 통한 센싱 신호(A_DIF_IN1)를 가변하거나, 제1 차동 증폭기(DIF_INTG_A)의 제1 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)를 가변하거나, 제1 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)를 신호 처리(예: 적분 처리, 디지털 변환 처리 등)한 신호를 가변할 수 있다.

여기서, 가변 정도는 제1 차동 증폭기(DIF_INTG_A)의 제1 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)가 제1 더미 전극(DM1)이 추가된 상황에서와 동일해지도록 변경하는 정도일 수 있다.

이와 마찬가지로, 터치 회로(TC)는, 제4 터치 전극(TE4)이 최외곽에 배치된 경우, 제4 터치 라인(TL4)을 통한 센싱 신호(C_DIF_IN2)를 가변하거나, 제3 차동 증폭기(DIF_INTG_C)의 제3 차동 센싱 출력 신호(C_DIF_OUT)를 가변하거나, 제3 차동 센싱 출력 신호(C_DIF_OUT)를 신호 처리(예: 적분 처리, 디지털 변환 처리 등)한 신호를 가변할 수 있다.

여기서, 가변 정도는 제3 차동 증폭기(DIF_INTG_C)의 제3 차동 센싱 출력 신호(C_DIF_OUT)가 제2 더미 전극(DM2)이 추가된 상황에서와 동일해지도록 변경하는 정도일 수 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 터치 회로(TC)는, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 내부에 포함되거나 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 출력단에 연결되는 신호 보상 처리부(1000)를 더 포함할 수 있다.

신호 보상 처리부(1000)는, 제1 차동 증폭기(DIF_INTG_A)의 제1 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)가 적분기(INTG1)를 거친 후, 적분기(INTG1)의 해당 적분값을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 값으로 변환 처리할 때 가변하거나, 적분기(INTG1)의 해당 적분값이 변환 처리 된 디지털 값을 가변할 수 있다.

신호 보상 처리부(1000)는, 제3 차동 증폭기(DIF_INTG_C)의 제3 차동 센싱 출력 신호(A_DIF_OUT)가 적분기(INTG1)를 거친 후, 적분기(INTG1)의 해당 적분값을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 값으로 변환 처리할 때 가변하거나, 적분기(INTG1)의 해당 적분값이 변환 처리 된 디지털 값을 가변할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 더미 전극(DM1, DM2, DM3)의 추가 등의 구조 변경 없이도, 최외곽 터치 전극인 제1, 제4 터치 전극(TE1, TE4)에 대한 중복 차동 센싱 조건을 최외곽 터치 전극이 아닌 터치 전극(예: TE2, TE3)의 중복 차동 센싱 조건과 동일하게 맞추어 주어, 터치 감도를 향상시켜줄 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 차동 센싱 멀티플렉서(DIF_MUX)를 나타낸 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 4개의 터치 라인(TLa~TLd)만을 가정한다.

차동 센싱 멀티플렉서(DIF_MUX)는 4개의 채널(CH1~CH4)과 3개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2, DIF_AMP3)을 연결해준다.

4개의 채널(CH1~CH4)은 4개의 터치 라인(TLa~TLd)과 대응되어 연결된다.

여기서, 4개의 터치 라인(TLa~TLd)은 앞선 도면들에서의 터치 라인들 중 임의의 터치 라인들일 수 있다. 3개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2, DIF_AMP3)는 앞선 도면들에서의 차등 증폭기들 중 임의의 차동 증폭기들일 수 있다.

차동 센싱 멀티플렉서(DIF_MUX)는 1개의 채널과 2개의 차동 증폭기를 매칭시켜 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 차동 센싱 멀티플렉서(DIF_MUX)는 4개의 채널(CH1~CH4) 각각을 2개의 차동 증폭기로 동시에 연결해준다.

예를 들어, 채널 CH2는 차동 증폭기 DIF_AMP1와 차동 증폭기 DIF_AMP2와 동시에 연결될 수 있다. 채널 CH3은 차동 증폭기 DIF_AMP2와 차동 증폭기 DIF_AMP3과 동시에 연결될 수 있다.

차동 센싱 멀티플렉서(DIF_MUX)는 1개의 채널과 2개의 차동 증폭기를 매칭시키기 위하여, 다수의 스위치 소자(SW1~SW4)를 포함할 수 있다.

도 11에서 점선 박스 부분은 하나의 터치 라인(TLb)으로부터 수신되는 신호(센싱 신호)가 2개의 차등 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2)로 입력되는 부분으로서, 이 부분에 대한 동작 방식에 대해서는, 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 전류 분배 회로를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 전류 분배 회로는 여러 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 중 선택된 하나의 채널(CH2)을 2개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2)와 동시에 연결해준다.

즉, 스위치 소자(SW(K))에 의해 여러 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 중 선택된 하나의 채널(CH2)에 대응되는 터치 라인(TLb)은 2개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2) 각각의 입력단과 동시에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 스위치 소자(SW(K))는 도 11의 SW2에 해당한다.

이에 따라, 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP1)에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류(I1)와, 다른 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP2)에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류(I2)는, 제2 터치 라인(TL2)에 흐르는 전류(I)에서 분기된 전류들이다.

이 경우, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 합은 해당 터치 라인(TLb)에 흐르는 전류(I)와 동일할 수 있다(I=I1+I2).

전술한 바에 따르면, 간단한 라인 연결 구조만으로, 하나의 터치 라인(TLb)으로부터 수신되는 신호(센싱 신호)가 2개의 차등 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2)로 입력되도록 해줄 수 있다. 즉, 간단한 라인 연결 구조만으로 중복 차동 센싱을 가능하게 해줄 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 중복 차동 센싱을 위한 전류 미러 회로를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 여러 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 중 선택된 하나의 채널(CH2)은, 전류 미러 회로(1300)를 통해, 2개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2)와 연결된다.

즉, 전류 미러 회로(1300)는, 스위치 소자(SW(K))에 의해 여러 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 중 선택된 하나의 채널(CH2)에 대응되는 터치 라인(TLb)을 2개의 차동 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2) 각각의 입력단과 동시에 전기적으로 연결해줄 수 있다. 여기서, 스위치 소자(SW(K))는 도 11의 SW2에 해당한다.

전류 미러 회로(1300)는, 선택된 하나의 채널(CH2)에 대응되는 터치 라인(TLb)에 흐르는 전류(I)를 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP1)의 입력단과 다른 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP2)의 입력단 각각으로 동시에 공급해줄 수 있다.

다만, 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP1)에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류(I1)와, 다른 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP2)에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류(I2) 각각은 제2 터치 라인(TL2)에 흐르는 전류(I)와 대응될 수 있다.

이 경우, 제1 전류(I1), 제2 전류(I2) 및 해당 터치 라인(TLb)에 흐르는 전류(I)는 모두 동일할 수 있다(I=I1=I2).

도 14에 도시된 바와 같이, 전류 미러 회로(1300)는 2개의 트랜지스터(Q1, Q2)로 구성될 수 있다.

제1, 제2 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스가 연결된다.

제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 해당 터치 라인(TLb)에 흐르는 전류(I)가 입력되는 S 노드와 저항(R)을 통해 연결된다. 제2 트랜지스터(Q21)의 콜렉터에는 특정 전압(Vload)이 인가될 수 있다.

제1 트랜지스터(Q1)의 에미터는 하나의 차동 증폭기(DIF_AMP1)과 연결되는 C1 노드와 연결되고, 제2 트랜지스터(Q2)의 에미터는 다른 차동 증폭기(DIF_AMP2)과 연결되는 C2 노드와 연결된다.

해당 터치 라인(TLb)에 흐르는 전류(I)와 동일한 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)가 제1, 제2 트랜지스터(Q1, Q2) 각각의 콜렉터 전류(Ic)로서 흐르게 된다.

전술한 바에 따르면, 전류 미러 회로(1300)를 통해, 하나의 터치 라인(TLb)으로부터 수신되는 신호(센싱 신호)가 2개의 차등 증폭기(DIF_AMP1, DIF_AMP2)로 동일하게 입력되도록 해줄 수 있고, 이를 통해, 보다 정확한 중복 차동 센싱을 가능하게 해줄 수 있다.

도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 차동 센싱 되는 2개의 터치 전극(TE)에 대한 예시들이다.

다수의 데이터 라인은 다수의 터치 전극(TE1, TE2)과 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인(TL1, TL2)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다.

따라서, 데이터 라인 구동을 위한 소스 구동 회로(SDC)와 터치 전극 구동을 위한 터치 구동 회로(TDC)를 동일한 영역에 함께 배치할 수 있다. 이를 통해, 회로가 연결되거나 본딩되는 넌-액티브 영역(베젤 영역)의 크기를 줄일 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 제1 터치 전극(TE1)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩되고, 제2 터치 전극(TE2)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩된다.

도 15를 참조하면, 차동 센싱 대상이 되는 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)은 동일한 데이터 라인과 중첩될 수 있다.

이러한 경우, 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 서로 동일할 수 있다. 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 서로 다를 수 있다.

이와 같이, 차동 센싱 대상이 되는 2개의 터치 전극(TE1, TE2)이 데이터 라인 방향으로 위치하는 경우, 터치 센싱 시, 데이터 라인에 의해 발생하는 노이즈 성분을 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

도 15와 같이, 차동 센싱 대상이 되는 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)은 동일한 데이터 라인과 중첩되는 경우, 제1 터치 전극(TE1)과 전기적으로 연결되는 제1 터치 라인(TL1)은, 서로 다른 층에서, 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되고, 디스플레이 패널(DISP) 내에서 제2 터치 전극(TE2)과 절연될 수 있다.

또는, 제2 터치 전극(TE2)과 전기적으로 연결되는 제2 터치 라인(TL2)은, 서로 다른 층에서 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되고, 디스플레이 패널(DISP) 내에서 제1 터치 전극(TE1)과 절연될 수 있다.

이에 따르면, 터치 라인들(TL)은 비 표시 영역에 배치되지 않아도 된다. 여기서, 비 표시 영역은 터치 전극들(TE)이 배치되는 표시 영역의 외곽 영역이다. 따라서, 비 표시 영역의 크기를 줄일 수 있게 되어, 터치 디스플레이 장치의 베젤 사이즈를 줄일 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 11a를 참조하면, 디스플레이 구동 기간 동안, 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압(VDATA)와 다수의 터치 전극들(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)는, 동기화 되어 있을 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 구동 기간 동안, 다수의 터치 전극들(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)는, 데이터 라인에 공급되는 데이터 전압(VDATA)의 전압 레벨이 변경되는 시점(타이밍)에서 일정 시간 지연된 시점에서, 전압 레벨이 라이징(rising) 될 수 있다.

도 16을 참조하면, 차동 센싱 대상이 되는 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)은 동일한 게이트 라인과 중첩될 수 있다.

이러한 경우, 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)들과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)들은 서로 다를 수 있다. 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)들과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)들은 서로 동일할 수 있다.

이와 같이, 차동 센싱 대상이 되는 2개의 터치 전극(TE1, TE2)이 게이트 라인 방향으로 위치하는 경우, 터치 센싱 시, 게이트 라인에 의해 발생하는 노이즈 성분을 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

도 17 및 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동을 위한 그라운드 전압 변조를 설명하기 위한 도면이다. 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동에 따라 공통 전압(VCOM)의 역할을 할 수 있는 터치 구동 신호(TDS)와 2차 그라운드 전압(GND B)을 나타낸 도면이다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동을 위한 터치 구동 신호(TDS)는 디스플레이 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND_M)과 대응되는 전압일 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND_M)은 전압 레벨이 변하는 신호일 수 있다.

터치 구동 신호(TDS)는 디스플레이 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND_M)에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND B)과 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

또한, 터치 구동 신호(TDS)는 디스플레이 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND_M)에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND B)과 진폭이 대응될 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND_M)은, 터치 구동이 함께 진행될 수 있는 디스플레이 구동 기간 동안, 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU) 또는 디스플레이 구동 제어를 위한 타이밍 컨트롤러(TCON) 등이 접지된 DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)을 기초로 변조된 신호(Modulated Signal)일 수 있다.

전술한 그라운드 변조 및 터치 구동 신호(TDS)와 관련하여, 디스플레이 패널(DISP)이 변조된 그라운드 전압(M_GND)에 접지됨으로써, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 공통 전극에 해당하는 터치 전극들(TE)에 DC 전압 형태의 터치 구동 신호(TDS)가 인가되더라도, 터치 구동 신호(TDS)가 변조된 그라운드 전압(M_GND)에 의해 흔들리게 되어, 터치 구동 신호(TDS)가 변조된 그라운드 전압(M_GND)과 동일하거나 유사하게 전압 레벨이 변하는 신호가 된다.

위에서 언급된 DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND) 및 변조된 그라운드 전압(GND_M)과, 공통 전압에 해당하는 터치 구동 신호(TDS)에 대하여 다시 한번 설명한다.

여기서, DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)은 1차 그라운드 전압(GND A)이라고 하고, 변조된 그라운드 전압(GND_M)은 2차 그라운드 전압(GND B)이라고 할 수 있다.

DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)인 1차 그라운드 전압(GND A)은 일정 전압을 유지하는 DC 형태의 전압이지만, 변조된 그라운드 전압(GND_M)에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND B)은 DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)에 대비하여 변조되는(Modulation) 전압일 수 있다.

즉, 변조된 그라운드 전압(GND_M)의 전압 레벨은 DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND) 대비 일정 전압 레벨로 유지되는 것이 아니고, 시간이 변함에 따라 전압 레벨이 변경되는 변조(Modulation) 신호인 전압일 수 있다.

변조된 그라운드 전압(GND_M)에 의해서, 디스플레이 패널(DISP)에 인가되는 공통 전압에 해당하는 터치 구동 신호(TDS)도 함께 변조(Modulation)되는 것으로 인식 될 수 있다.

즉, 공통 전압에 해당하는 터치 구동 신호(TDS)은 DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)에 대비하여 시간이 변함에 따라 전압 레벨이 변경되는 변조(Modulation)되는 것으로 인식 될 수 있다.

하지만, 공통 전압에 해당하는 터치 구동 신호(TDS)은 변조된 그라운드 전압(GND_M)에 대비하여 볼 때, 시간이 변함에 따라 전압 레벨이 변경되지 않는 DC 전압인 것으로 인식될 수 있다.

즉, 공통 전압에 해당하는 터치 구동 신호(TDS)은, DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND) 측에서 볼 때 시간에 따라 전압 레벨이 변경되는 신호이지만, 변조된 그라운드 전압(GND_M) 측에서 볼 때 시간에 따라 전압 레벨이 변경되지 않고 일정한 전압 레벨을 갖는 신호일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 출력된 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호)에 근거하여, DC 전압 형태의 그라운드 전압(GND)으로부터 변조된 그라운드 전압(GND_M)을 생성하는 그라운드 변조 회로(GMC)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 그라운드 변조 회로(GMC)는, 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호)에 근거하여 2차 그라운드 전압(GND B)을 생성할 때, 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호)와 주파수 및 위상 등이 대응되게 2차 그라운드 전압(GND B)을 생성할 수 있다.

그라운드 변조 회로(GMC)는, 펄스 변조 신호(PWM)에 근거하여 2차 그라운드 전압(GND B)을 생성할 때, 펄스 변조 신호(PWM)의 진폭(Va)과 관계 없이, 원하는 진폭(Vb)을 갖는 2차 그라운드 전압(GND B)을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 그라운드 변조 회로(GMC)는, 레벨 쉬프터 등의 전압 레벨 변경 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 그라운드 변조 회로(GMC)는, DC 전압 형태인 1차 그라운드 전압(GND)과 AC 전압 형태인 2차 그라운드 전압(GND_M)을 분리하기 위한 전원 분리 기능을 가질 수 있다.

이를 위해, 그라운드 변조 회로(GMC)는, 플라이백 컨버터(Flyback Converter), 플라이벅 컨버터(Flybuck Converter), 트랜스포머(Transformer) 등 중 하나 이상을 포함하는 전원 분리 회로를 포함할 수 있다.

전술한 그라운드 모듈레이션을 통해 변조된 그라운드 전압(GND_M)에 해당하는 2차 그라운드 전압(GND B)을 디스플레이 패널(DISP)에 접지시킴으로써, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극들(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)도 함께 흔들어줄 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 동시에 효과적으로 수행할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법에 대하여 간략하게 다시 설명한다.

도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법의 흐름도이다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법은, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 차동 센싱하고, 제2 터치 전극(TE2)과 제3 터치 전극(TE3)을 차동 센싱하는 단계(S2010)와, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)의 차동 센싱 결과와, 제2 터치 전극(TE2)과 제3 터치 전극(TE3)의 차동 센싱 결과를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 산출하는 단계(S2020) 등을 포함할 수 있다.

전술한 중복 차동 센싱 방식에 따른 터치 센싱 방법을 이용하면, 터치 감도의 정확도를 향상시키면서도, 차동 센싱 횟수도 상당히 줄여주어 터치 센싱 속도를 높일 수 있고, 터치 구동 회로(TDC)의 사이즈 및 비용을 줄여줄 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.

DISP: 디스플레이 패널
SDC: 소스 구동 회로
GDC: 게이트 구동 회로
TCON: 타이밍 컨트롤러
TSP: 터치스크린 패널
TDC: 터치 구동 회로
TCR: 터치 컨트롤러
TE: 터치 전극
TL: 터치 라인

Claims

다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널; 및
상기 다수의 터치 전극을 센싱한 센싱 신호를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 회로를 포함하고,
상기 다수의 터치 전극은 제1 터치 전극, 제2 터치 전극 및 제3 터치 전극을 포함하고,
상기 터치 회로는,
상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극을 차동 센싱하고, 상기 제2 터치 전극과 상기 제3 터치 전극을 차동 센싱하며,
상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극의 제1 차동 센싱 결과와, 상기 제2 터치 전극과 상기 제3 터치 전극의 제2 차동 센싱 결과를 포함하는 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 디스플레이 장치.
제1항 있어서,
상기 다수의 터치 전극과 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인이 상기 디스플레이 패널에 배치되고,
상기 다수의 터치 라인은 상기 제1 터치 전극에 전기적으로 연결된 제1 터치 라인, 상기 제2 터치 전극에 전기적으로 연결된 제2 터치 라인 및 상기 제3 터치 전극에 전기적으로 연결된 제3 터치 라인을 포함하며,
상기 터치 회로는,
상기 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호와 상기 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 상기 제1 차동 센싱 결과로서 제1 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제1 차동 증폭기; 및
상기 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호와 상기 제3 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 상기 제2 차동 센싱 결과로서 제2 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제2 차동 증폭기를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 터치 전극이 최외곽에 배치된 경우,
상기 제1 터치 전극의 외곽 영역에 배치되는 제1 더미 전극을 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제3항에 있어서,
상기 터치 회로는,
상기 제1 터치 전극과 상기 제1 더미 전극을 차동 센싱하여 제1 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제1 더미 차동 증폭기를 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 터치 전극의 반대편 최외곽에 배치되는 제4 터치 전극과, 상기 제4 터치 전극의 외곽 영역에 배치되는 제2 더미 전극을 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 터치 회로는,
상기 제4 터치 전극과 상기 제2 더미 전극을 차동 센싱하여 제2 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제2 더미 차동 증폭기를 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
상기 터치 회로는,
상기 제1 더미 전극과 상기 제2 더미 전극을 차동 센싱하여 제3 더미 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 제3 더미 차동 증폭기를 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 터치 회로는,
상기 제1 터치 전극이 최외곽에 배치된 경우, 상기 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호를 가변하거나, 상기 제1 차동 증폭기의 상기 제1 차동 센싱 출력 신호를 가변하거나, 상기 제1 차동 센싱 출력 신호를 신호 처리한 신호를 가변하는 터치 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류는,
상기 제2 터치 라인에 흐르는 전류에서 분기된 전류인 터치 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류 각각은,
상기 제2 터치 라인에 흐르는 전류와 대응되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 패널에는 다수의 데이터 라인과 다수의 게이트 라인이 배치되고, 상기 다수의 데이터 라인과 상기 다수의 게이트 라인에 의해 구획되는 다수의 서브픽셀이 배열되며,
상기 터치 회로는,
상기 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 전압이 인가될 때, 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,
상기 다수의 데이터 라인은 상기 다수의 터치 전극과 전기적으로 연결된 다수의 터치 라인과 동일한 방향으로 배치되는 터치 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 터치 전극은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩되고,
상기 제2 터치 전극은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩되며,
상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 서로 동일하고,
상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다른 터치 디스플레이 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 터치 전극은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩되고,
상기 제2 터치 전극은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩되며,
상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 서로 다르고,
상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 동일한 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 터치 전극과 연결된 제1 터치 라인은,
상기 제1 터치 전극과 전기적으로 연결되고,
상기 제2 터치 전극과 중첩되고 상기 디스플레이 패널 내에서 절연되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 회로는,
디스플레이 구동 기간 동안, 상기 제1 터치 전극 및 상기 제2 터치 전극으로 터치 구동 신호를 공급하고,
상기 터치 구동 신호는,
상기 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압과 캐패시턴스를 형성하는 전압이면서,
상기 제2 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압과 캐패시턴스를 형성하는 전압인 터치 디스플레이 장치.
제16항에 있어서,
상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압과 대응되는 전압인 터치 디스플레이 장치.
제17항에 있어서,
상기 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압은 전압 레벨이 변하는 신호이고,
상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압과 주파수 및 위상이 대응되는 터치 디스플레이 장치.
제18항에 있어서,
상기 디스플레이 패널이 접지된 그라운드 전압은,
상기 디스플레이 구동 기간 동안 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지하는 터치 컨트롤러가 접지된 그라운드 전압을 기초로 변조된 신호인 터치 디스플레이 장치.
터치 회로에 있어서,
제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 제1 차동 증폭기;
상기 제1 차동 증폭기에 출력되는 제1 차동 센싱 결과를 적분하는 제1 적분기;
제3 터치 전극과 상기 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 제2 차동 증폭기; 및
상기 제2 차동 증폭기에 출력되는 제2 차동 센싱 결과를 적분하는 제1 적분기를 포함하는 터치 회로.
제20항에 있어서,
상기 제1 차동 증폭기는,
상기 제1 터치 전극과 연결된 제1 터치 라인을 통한 센싱 신호와 상기 제2 터치 전극과 연결된 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 상기 제1 차동 센싱 결과로서 제1 차동 센싱 출력 신호를 출력하고,
상기 제2 차동 증폭기는,
상기 제2 터치 전극과 연결된 제2 터치 라인을 통한 센싱 신호와 상기 제3 터치 전극과 연결된 제3 터치 라인을 통한 센싱 신호의 차이에 대응하는 상기 제2 차동 센싱 결과로서 제2 차동 센싱 출력 신호를 출력하는 터치 회로.
제21항에 있어서,
상기 제2 터치 라인은,
상기 제1 차동 증폭기의 입력단과 상기 제2 차동 증폭기의 입력단에 동시에 연결되고,
상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류는,
상기 제2 터치 라인에 흐르는 전류에서 분기된 전류인 터치 회로.
제21항에 있어서,
상기 제2 터치 라인에 흐르는 전류를 상기 제1 차동 증폭기의 입력단과 상기 제2 차동 증폭기의 입력단 각각으로 동시에 공급하는 전류 미러 회로를 더 포함하고,
상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제1 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제1 전류와, 상기 제2 터치 라인을 통해 상기 제2 차동 증폭기에 입력된 센싱 신호에 대응되는 제2 전류 각각은, 상기 제2 터치 라인에 흐르는 전류와 대응되는 터치 회로.
터치 센싱 방법에 있어서,
제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 차동 센싱하고, 제3 터치 전극과 상기 제2 터치 전극을 차동 센싱하는 단계; 및
상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극의 제1 차동 센싱 결과와, 상기 제3 터치 전극과 상기 제2 터치 전극의 제2 차동 센싱 결과를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 산출하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.