KR20200073003A - 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센서 디스플레이 장치 및 터치 센싱 데이터의 인터페이스 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의하면, 소비 전력을 절감할 수 있는 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 구동 회로에서 모드 변경을 담당하도록 함으로써, 소비 전력을 절감하는 동시에 신속한 모드 변경이 가능한 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공할 수 있다.

Description

터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법{TOUCH SENSOR DISPLAY DEVICE AND INTERFACING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센서 디스플레이 장치 및 터치 센싱 데이터의 인터페이스 방법에 관한 것이다.
멀티미디어의 발달과 함께 평판 디스플레이 장치의 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 유기 발광 디스플레이(OLED) 등의 평판 디스플레이 장치가 상용화되고 있다. 이러한, 평판 디스플레이 장치 중에서 액정 디스플레이 장치는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 디스플레이 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 노트북이나 컴퓨터 모니터, 텔레비젼 등에 다양하게 적용되고 있다.
이러한 액정 디스플레이 장치에 터치 패널을 적층하여, 손이나 스타일러스 펜(stylus pen) 등이 접촉되는 터치 지점에 저항이나 정전 용량과 같은 전기적인 특성이 변하는 경우에, 터치 지점을 감지하여 터치 지점에 대응되는 정보를 출력하거나 연산을 수행하는 터치 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있다. 이러한 터치 디스플레이 장치는 사용자 인터페이스(User Interface)의 하나로써, 그 응용 범위가 소형 휴대용 단말기, 사무용 기기, 모바일 기기 등으로 확대되고 있다.
그러나, 이러한 터치 디스플레이 장치에 별도의 터치 패널을 적층하는 경우, 디스플레이 장치의 두께가 두꺼워져서 이를 얇게 제작하는데 한계가 있고, 적층된 터치 패널을 통과하면서 빛의 투과 효율이 감소하며, 생산비가 증가하는 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 최근에는 터치 디스플레이 장치의 픽셀 영역에 터치 센서가 내장되는 AIT(Advanced In-cell Touch) 타입의 터치 센서 디스플레이 장치가 제안되었다.
픽셀 영역에 터치 센서가 내장되는 터치 센서 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 두께를 증가시키지 않고도 디스플레이 패널에 터치 센서들을 실장할 수 있다. 이러한 터치 센서 디스플레이 장치는 픽셀과 터치 센서 사이에 커플링(Coupling)으로 인한 상호 영향을 줄이기 위해서, 픽셀을 구동하는 디스플레이 구동 기간과 터치 센서를 구동하는 터치 구동 기간을 시간적으로 분할하는 방식을 사용한다.
이 때, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 시간적으로 분할하는 과정에서, 디스플레이 패널에 대한 센싱 결과에 따라 일정 시간 동안 터치 센싱이 없을 때, 슬립 모드(Sleep Mode) 또는 아이들 모드(Idle Mode)로 진입해서 최소한의 회로 블록만을 동작하도록 함으로써 전력 소비를 절감하고 있다. 이 과정에서 터치 입력이 인가되는지를 계속적으로 확인하는 과정이 필요한데, 이로 인해 불필요한 전력이 소비되는 문제가 여전히 나타나고 있다.
본 발명의 실시예의 목적은 소비 전력을 절감할 수 있는 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예의 다른 목적은 구동 회로에서 모드 변경을 담당하도록 함으로써, 소비 전력을 절감하는 동시에 신속한 모드 변경이 가능한 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공하는데 있다.
일측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치는 터치 패널, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로와, 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하되, 터치 스크린 구동 회로는 슬립 모드로의 전환을 제어하는 슬립 모듈, 및 슬립 모드를 해제하고 정상 상태로 복귀하도록 웨이크-업 기능을 수행하는 웨이크-업 모듈을 포함하며, 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴을 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송할 수 있다.
슬립 모듈은 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기와, 제 1 비교기의 출력 값에 따라, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 카운터와, 카운터에서 카운팅한 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 2 비교기와, 제 2 비교기의 출력을 입력받아, 카운터의 카운팅 값이 최소 카운팅 값 이상인 경우에, 슬립 모드 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함할 수 있다.
웨이크-업 모듈은 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기와, 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최대 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 2 비교기와, 제 1 비교기의 출력 값에 따라 터치 센싱 데이터가 상기 최소 터치 센싱 데이터보다 큰 횟수를 카운팅하는 제 1 카운터와, 제 2 비교기의 출력 값에 따라 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 제 2 카운터와, 제 1 카운터의 카운팅 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 3 비교기와, 제 2 카운터의 카운팅 값과 최대 카운팅 값을 비교하는 제 4 비교기와, 제 3 비교기 및 제 4 비교기의 출력을 입력받아, 제 1 카운터의 카운팅 값이 최소 카운팅 값 이상이고, 제 2 카운터의 카운팅 값이 최대 카운팅 값 이상인 경우에 웨이크-업 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함할 수 있다.
양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호는 클럭 신호 및 마스터 데이터 신호일 수 있다.
터치 스크린 구동 회로는 슬립 모듈로부터 전송되는 슬립 모드 신호를 수신해서, 슬립 모드 신호 패턴을 생성하는 슬립 모드 신호 패턴 생성기와, 웨이크-업 모듈로부터 전송되는 웨이크-업 신호를 수신해서 웨이크-업 신호 패턴을 생성하는 웨이크-업 신호 패턴 생성기와, 기준 신호를 이용하여 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호의 전송 방향을 제어하는 스위치 회로를 포함할 수 있다.
기준 신호는 터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호일 수 있다.
터치 센서 디스플레이 장치는 터치 동기 신호가 펄스로 인가되는 경우에, 디스플레이 구동 기간에서 터치 구동 기간으로 천이되도록 제어할 수 있다.
터치 센서 디스플레이 장치는 슬레이브 선택 신호가 로우 레벨인 상태에서, 터치 동기 신호에 정해진 프로토콜 데이터가 입력되는 경우에, 양방향 전송이 가능한 신호의 전송 방향을 마이크로 컨트롤 유닛으로부터 터치 스크린 구동 회로의 방향으로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로는 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 터치 센서 디스플레이 장치에서, 상기 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로에 있어서, 슬립 모드로의 전환을 제어하는 슬립 모듈과, 웨이크-업 기능의 수행을 제어하는 웨이크-업 모듈을 포함하되, 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드로의 진입 또는 웨이크-업 기능의 수행 상태에 대한 결과를 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법은 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로와, 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 터치 센서 디스플레이의 인터페이스 방법에 있어서, 상기 센싱 라인을 통해 일정 시간동안 터치 센싱 신호가 입력되지 않는 경우에, 상기 터치 스크린 구동 회로에서 슬립 모드로의 전환을 결정해서 슬립 모드 신호를 출력하는 단계와, 슬립 모드 상태에서 터치 센싱 신호가 입력되는 경우에, 터치 스크린 구동 회로에서 웨이크-업 기능의 수행을 결정해서 웨이크-업 신호를 출력하는 단계와, 슬립 모드 신호 또는 상기 웨이크-업 신호를 입력받아, 슬립 모드로의 진입 또는 웨이크-업 기능의 수행을 결정하는 단계를 포함하되, 터치 스크린 구동 회로는 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드로의 진입 또는 웨이크-업 기능의 수행 상태에 대한 결과를 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 소비 전력을 절감할 수 있는 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 구동 회로에서 모드 변경을 담당하도록 함으로써, 소비 전력을 절감하는 동시에 신속한 모드 변경이 가능한 터치 센서 디스플레이 장치 및 인터페이스 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널에 형성되는 터치 센서의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 3은 터치 센서 디스플레이 장치에서, 인-셀 방식의 시분할 구동을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 4는 터치 센서 디스플레이 장치의 터치 스크린 구동 회로와 마이크로 컨트롤 유닛을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 터치 센서 디스플레이 장치에서 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우와, 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 통해 정상 상태로 복귀하는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 신호 처리 개념을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내에 구비되는 슬립 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내에 구비되는 웨이크-업 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7 및 도 8에서 설명한 터치 스크린 구동 회로의 모드 전환 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내 패드 컨트롤러의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서 SRIC의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 구동 회로가 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우의 신호 파형도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 구동 회로가 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하는 경우의 신호 파형도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 각 상태에 따른 인터페이스 신호의 값과 신호 전달 방향을 나타낸 도표이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, SRIC 별로 모드의 전환이 제어되는 경우의 예시를 나타낸 도표이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향이 변경되는 경우를 예시로 나타낸 도표이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호의 규격을 나타낸 신호 파형도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 의해 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우의 신호 파형도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 의해 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하는 경우의 신호 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들을 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 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. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것일 뿐이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서의 특징들(구성들)이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 또는 분리 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예는 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(DP), 게이트 구동 회로(110), 데이터 구동 회로(120), 터치 스크린 구동 회로(130), 타이밍 컨트롤러(T-CON, 140), 및 마이크로 컨트롤 유닛(MCU, 150)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(DP)은 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(110)에서 전달되는 스캔 신호(SCAN)와 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(120)에서 전달되는 데이터 신호(Vdata)를 기반으로 영상을 표시한다. 디스플레이 패널(DP)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(DP)을 구성하는 다수의 서브픽셀(SP)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다. 하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압(Vdata)을 충전하는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 화소 전극, 유기 발광 다이오드(OLED)에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
디스플레이 패널(DP)의 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 등이 형성되며, 디스플레이 패널(DP)의 하부 기판에는 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(DP)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있으며, 이 경우, 블랙 매트릭스와 컬러 필터는 디스플레이 패널(DP)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
공통 전압(Vcom)이 공급되는 공통 전극은 디스플레이 패널(DP)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(DP)의 상부 기판과 하부 기판에는 각각 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 경사(Tilt) 각도를 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
디스플레이 패널(DP)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 디스플레이 패널(DP)의 하부 편광판의 배면 아래에는 백라이트(back light) 유닛이 배치된다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(direct type) 등으로 구현되어 디스플레이 패널(DP)을 발광한다.
터치 패널(TP)은 터치 센서에 해당하는 다수의 터치 전극(TE)이 배치될 수 있으며, 다수의 터치 전극(TE)과 터치 스크린 구동 회로(130)를 전기적으로 연결해주기 위한 다수의 센싱 라인(TL)이 배치될 수 있다. 이 때, 터치 센싱 방법으로서는 터치 전극(TE)과 손가락 등의 터치 대상 사이의 커패시턴스를 이용하여 터치의 존재 및 터치 위치를 결정하는 자기 정전용량(Self-Capacitance) 방식, 또는 터치 전극(TE) 사이의 커패시턴스를 이용하여 터치의 존재 및 터치 위치를 결정하는 상호 정전용량(Mutual-Capacitance) 방식이 사용될 수 있다.
자기 정전용량(Self-Capacitance) 방식은 터치 전극(TE)이 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극(송신 전극)의 역할과 터치 센싱 신호(TSS)가 검출되는 센싱 전극(수신 전극)의 역할을 동시에 가질 수 있고, 상호 정전용량 방식에서는 터치 전극(TE) 내에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 구동 전극과 터치 센싱 신호(TSS)가 검출되는 센싱 전극을 구분하고 있다.
이 때, 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)의 외부에 존재하는 외장형(또는 애드-온 타입(Add-on Type)일 수도 있고, 디스플레이 패널(DP)의 내부에 내장되는 내장형(예: 인-셀(In-cell) 타입, 온-셀(On-cell) 타입 등)일 수도 있다. 터치 패널(TP)에 배치되는 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱 구간에서는 터치 센서로서 동작하지만, 디스플레이 구간에서는 영상 데이터를 표시하기 위해서 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극(CE: Common Electrode)이 될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(110)와 데이터 구동 회로(120)를 제어한다. 타이밍 컨트롤러(140는 호스트 시스템(화면에 도시되지 않음)으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍 신호와 영상 데이터(Vdata)를 공급받는다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어 신호를 기반으로 게이트 구동 회로(110)를 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성 제어 신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 기반으로 데이터 구동 회로(120)를 제어한다.
게이트 구동 회로(110)는 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)를 디스플레이 패널(DP)에 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동 회로(110)는 스캔 구동 회로 또는 게이트 구동 집적 회로(GDIC: Gate Driver IC)라고도 한다.
게이트 구동 회로(110)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호(SCAN)를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다. 이를 위해, 게이트 구동 회로(110)는 시프트 레지스터(Shift Register), 또는 레벨 시프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
게이트 구동 회로(110)는 디스플레이 패널(DP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(Vdata)를 입력 받아 다수의 데이터 라인(DL)으로 이를 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동 회로(120)는 소스 구동 회로 또는 소스 구동 집적 회로(SDIC: Source Driver IC)라고도 한다.
데이터 구동 회로(120)는 게이트 구동 회로(110)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신한 영상 데이터(Vdata)를 아날로그 형태의 영상 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
데이터 구동 회로(120)는 디스플레이 패널(DP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 구동 방식, 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(120)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. 여기서 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 타이밍 컨트롤러(140)에서 수신된 영상 데이터(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 공급하기 위한 아날로그 형태의 영상 데이터 전압으로 변환하기 위한 구성이다.
터치 스크린 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(DP)에서 터치의 유무 및 터치가 이루어진 위치를 센싱한다. 터치 스크린 구동 회로(130)에는 터치 센서를 구동하기 위한 구동 전압을 생성하는 회로와 터치 센서를 센싱하고 터치의 유무 및 좌표 정보 등을 검출하기 위한 데이터를 생성하는 회로가 포함될 수 있다.
터치 스크린 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(DP)과 접속되는 외부 기판 상에 형성될 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(130)는 다수의 센싱 라인(SL)을 통해 디스플레이 패널(DP)에 연결된다. 터치 스크린 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(DP)에 형성된 터치 센서들 사이의 정전 용량의 편차를 기반으로 터치의 존재 및 터치 위치를 센싱할 수 있다. 즉, 사용자의 손가락이 접촉된 위치와 비접촉된 위치 사이에 정전 용량의 편차가 발생하는데, 터치 스크린 구동회로(130)는 이러한 정전 용량의 편차를 감지하는 방식으로 터치의 존재 및 터치 위치를 센싱한다. 터치 스크린 구동 회로(130)는 터치의 존재 및 터치 위치에 대한 터치 센싱 전압(Vts)을 생성하고 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달한다.
마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)를 제어한다. 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 타이밍 컨트롤러(140)로부터 컨트롤 동기 신호를 공급받아 이를 기반으로 터치 스크린 구동 회로(130)를 제어하는 터치 동기 신호(Tsync)를 생성할 수 있다. 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)와의 사이에 정의된 인터페이스(IF)를 기반으로 터치 센싱 전압(Vts) 등을 주고 받는다.
여기에서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어진 터치 제어 회로로 형성될 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어진 제어 회로로 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 터치 센서 디스플레이 장치는 메모리(MEM)를 더 포함할 수 있다. 메모리(MEM)는 타이밍 컨트롤러(140)에서 출력되는 영상 데이터(Vdata)를 임시로 저장하고, 지정된 타이밍에 영상 데이터(Vdata)를 데이터 구동 회로(120)로 출력할 수 있다. 메모리(MEM)는 데이터 구동 회로(120)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있으며, 데이터 구동 회로(120)의 외부에 배치되는 경우에는 타이밍 컨트롤러(140)와 데이터 구동 회로(120)의 사이에 배치될 수 있다. 또한 메모리(MEM)는 외부에서 수신된 영상 데이터(Vdata)를 저장하고, 저장된 영상 데이터(Vdata)를 타이밍 컨트롤러(140)로 공급하는 버퍼 메모리를 더 포함할 수 있다.
그 밖에, 터치 센서 디스플레이 장치는 외부의 다른 전자 장치 또는 전자 부품과의 신호 입출력, 또는 통신을 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는 예를 들어, LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) 인터페이스, MIPI (Mobile Industry Processor Interface), 시리얼 인터페이스 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서 디스플레이 패널에 형성되는 터치 센서의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 패널은 디스플레이 패널(DP)의 픽셀 어레이 구역에 인-셀(in-cell) 방식으로 내장되도록 구현될 수 있다. 이 때, 인-셀 방식의 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)의 내부에 블록 또는 포인트 형태로 구성된 공통 전극(CE)을 터치 센서(TS)로 이용할 수 있다.
인-셀 방식의 터치 패널(TP)은 디스플레이 패널(DP)의 내부에 형성된 다수의 서브픽셀(SP)에 포함된 공통 전극(CE)이 하나의 터치 센서(TS)를 이루게 된다. 터치 센서(TS)는 디스플레이 패널(DP)에서 분리 형성된 공통 전극(CE)에 의해 정의될 수 있다.
다수의 터치 센서(TS)는 디스플레이 패널(DP)의 디스플레이 구역에 횡렬로 배치될 수 있으며, 각 터치 센서(TS)에는 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하기 위한 센싱 라인(SL)이 연결될 수 있다.
도 3은 터치 센서 디스플레이 장치에서, 인-셀 방식의 시분할 구동을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 인-셀 방식의 터치 센서 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(DP)에 영상을 표시하는 디스플레이 구동 기간(Td)과 디스플레이 패널(DP)을 센싱하는 터치 구동 기간(Tt)이 시간적으로 분할될 수 있다. 따라서, 터치 센서 디스플레이 장치는 디스플레이 구동 기간(Td)과 터치 구동 기간(Tt)을 시간적으로 분할하여 구동된다.
터치 스크린 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(DP)에 연결된 센싱 라인(SL)을 통해 터치 구동 신호(TDS)를 공급한다. 터치 구동 기간(Tt) 동안에는 센싱 라인(SL)에 터치 구동 신호(TDS)가 공급되어 터치 센서(TS)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)를 입력받게 되고, 디스플레이 구동 기간(Td) 동안에는 센싱 라인(SL)에 공통 전압(Vcom)이 공급되어 디스플레이 패널(DP)을 통해 영상 이미지가 디스플레이될 수 있도록 한다. 이 때, 디스플레이 구동 기간(Td)과 터치 구동 기간(Tt)의 시간 분할은 터치 동기 신호(Tsync)에 의해 이루어질 수 있다.
도 4는 터치 센서 디스플레이 장치의 터치 스크린 구동 회로와 마이크로 컨트롤 유닛을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(130)는 터치 센싱 구간(Tt) 동안 터치 패널(TP)을 구동하고, 터치 유무에 따라 차이가 나는 터치 센싱 신호(TSS)를 멀티플렉서(MUX, 132)를 통해 선택적으로 검출하고, 마이크로 컨트롤 유닛(150)는 터치 스크린 구동 회로(130)의 터치 센싱 결과를 이용하여 터치 유무 및 터치 위치를 결정한다.
터치 스크린 구동 회로(130)는 둘 이상의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 각 터치 전극(TE)에서 검출되는 터치 센싱 신호(TSS) 중에서 멀티플렉서(132)를 통해 선택된 신호를 아날로그 디지털 컨버터(ADC, 136)을 통해 디지털 값의 터치 센싱 데이터로 변환한다. 변환된 터치 센싱 데이터는 IC 컨트롤러(138)를 통해 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전송되며, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 센싱 데이터를 수신하여 이를 토대로 터치 유무 및 터치 위치에 대한 터치 정보를 검출할 수 있다.
이 때, 터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 병렬 처리 관점에서 마스터-슬레이브 구조로 볼 수 있는데, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)를 전체적으로 제어하는 입장에서 마스터(Master)에 해당하고, 터치 스크린 구동 회로(130)는 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 제어에 따라 터치 패널(TP)에 대한 터치 센싱 동작을 수행하는 슬레이브(Slave)에 해당한다고 볼 수 있다.
이를 위해, 터치 스크린 구동 회로(130)는 터치 센싱 유닛(134)과 슬레이브 역할을 하는 IC 컨트롤러(138)을 포함할 수 있으며, 터치 스크린 구동 회로(130)의 IC 컨트롤러(138)와 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 통신 인터페이스(IF)를 통해 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150) 사이의 통신 인터페이스는 일 예로, 직렬 주변기기 인터페이스(SPI: Serial Peripheral Interface)일 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150) 사이의 통신 인터페이스는 슬레이브 선택 신호 라인(L1), 클럭 신호 라인(L2), 마스터 데이터 출력 라인(L3), 및 슬레이브 데이터 출력 라인(L4)을 포함할 수 있다.
슬레이브 선택 신호 라인(L1)은 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 터치 센싱 동작을 할 터치 스크린 구동 회로(130)를 선택하기 위하여, 슬레이브 선택 신호(SSN)를 출력하는 신호선이다. 터치 스크린 구동 회로(130)가 집적회로 칩(IC Chip)으로 구현되는 경우에는 슬레이브 선택 신호(SSN)가 칩 선택 신호(Chip Select Signal)가 되고, 이 경우, 슬레이브 선택 신호 라인(L1)은 칩 선택 신호 라인이 될 수 있을 것이다. 클럭 신호 라인(L2)은 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)로 클럭 신호(SCLK)를 전송하기 위한 신호선이다.마스터 데이터 출력 라인(L3)은 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)로 마스터 데이터(MOSI)를 전송하기 위한 신호선이다. 슬레이브 데이터 출력 라인(L4)은 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 슬레이브 데이터(MISO)를 전송하기 위한 신호선이다.
마이크로 컨트롤 유닛(150)은 클럭 신호 라인(L2)을 통해 전송되는 클럭 신호(SCLK)에 동기시켜서, 마스터 데이터(MOSI)를 터치 스크린 구동 회로(130)에 전송할 수 있다. 이 때, 마스터 데이터(MOSI)는 터치 스크린 구동 회로(130)와의 통신에 필요한 정보, 또는 터치 스크린 구동 회로(130)의 동작을 제어하기 위해 필요한 정보 등을 기록 데이터(Write Data)로서 포함할 수 있다.
터치 스크린 구동 회로(130)는 클럭 신호 라인(L2)을 통해 전송되는 클럭 신호(SCLK)에 동기시켜서, 슬레이브 데이터(MISO)를 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전송할 수 있다. 슬레이브 데이터(MISO)는 터치 스크린 구동 회로(130)의 터치 구동을 통해 생성된 터치 센싱 데이터 등을 읽기 데이터(Read Data)로서 포함할 수 있다.
이 때, 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 마스터 데이터(MOSI)를 클럭 신호(SCLK)에 동기화시켜서 전송함으로써, 터치 스크린 구동 회로(130)는 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 전송된 마스터 데이터(MOSI)를 정확하게 읽을 수 있다. 또한, 터치 스크린 구동 회로(130)가 슬레이브 데이터(MISO)를 클럭 신호(SCLK)에 동기화시켜서 전송함으로써, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)에서 전송된 슬레이브 데이터(MISO)를 정확하게 읽을 수 있다.
예를 들어, 터치 센싱 유닛(134) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC, 136)를 통해 센싱된 터치 센싱 데이터는 버퍼(BUF)에서 일시 저장된 상태에서, 인터페이스 요청 신호(SPI request)를 통해 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 이를 알리게 된다. 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서는 인터페이스 요청 신호(SPI request)에 해당하는 프로토콜 (예를 들어, SSN = 1 & MISO = 1)을 입력 받았을 때, 버퍼(BUF)에 있는 터치 센싱 데이터를 읽어서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 내부 메모리에 저장한다. 그리고 나서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 내부 메모리에 저장된 터치 센싱 데이터를 처리하여, 터치 좌표를 추출하는 등의 후처리 작업을 수행한다.
이러한 터치 센서 디스플레이 장치는 소비 전력을 절감하기 위해서, 사용자가 디스플레이 장치를 사용하지 않을 때 슬립 모드(SLEEP) 또는 아이들 모드(IDLE)로 진입하고, 사용자가 터치 패널(TP)을 터치하는 경우에 정상적인 동작(디스플레이 구동 및 터치 구동)을 수행할 수 있도록 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행한다.
도 5a 및 도 5b는 터치 센서 디스플레이 장치에서 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우와, 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 통해 정상 상태로 복귀하는 경우의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(130)에서 터치 센싱 데이터를 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전송하기 위해서 인터페이스 요청에 해당하는 프로토콜 (예를 들어, SSN = 1 & MISO = 1)을 먼저 생성한다. 터치 스크린 구동 회로(130)로부터 인터페이스 요청이 있는 경우에, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)에 임시로 저장된 터치 센싱 데이터를 읽어 들여서, 터치 좌표를 추출하는 등의 후처리 작업을 수행한다. 이 때, 터치 스크린 구동 회로(130)로부터 터치 센싱 데이터, 특히 터치 좌표 데이터가 전송되지 않는 경우에는 터치 입력이 이루어지지 않고 있는 것으로 판단하여 슬립 모드(SLEEP)로 진입함으로써, 일부 회로 블록의 동작을 차단하여 소비 전력을 절감하고 있다.
이러한 슬립 모드(SLEEP) 상태에서 사용자가 터치 패널(TP)을 터치하는 경우에는, 도 5b에 도시된 바와 같이 터치 좌표 데이터가 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전송되고, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행함으로써 슬립 모드(SLEEP)를 해제하고, 터치 패널(TP)에 입력되는 터치 센싱 데이터를 정상적으로 처리하게 된다.
이러한 슬립 모드(SLEEP)는 터치 패널(TP)에 일정 시간(예를 들어, 수십 프레임)동안 터치 입력이 없을 때, 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 레지스터 셋팅을 통해 진행된다. 슬립 모드(SLEEP)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130) 내의 일부 아날로그 회로 블록에 대한 전원을 차단함으로써, 전류 소모를 절감하게 되는데, 터치 입력이 발생하는 경우를 감지하기 위해서, 최소한의 회로 블록을 동작시켜서 터치 입력이 있는지 계속해서 확인하게 된다. 즉, 슬립 모드(SLEEP)에서도 터치 패널(TP)에 대한 터치 입력 유무를 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 인식할 수 있도록, 터치 스크린 구동 회로(130)는 인터페이스를 통해 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 계속해서 신호를 전송하여야 하고, 마이크로 컨트롤 유닛(150) 역시, 터치 센싱 데이터의 검출을 위해 계속적인 동작이 이루어져야 한다. 그 결과, 슬립 모드(SLEEP)에서도 여전히 터치 스크린 구동 회로(130) 및 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 동작이 계속되어 효과적인 소비 전력을 도모하기 어려운 점이 있다.
본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치는 슬립 모드(SLEEP)로의 전환 및 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 아닌 터치 스크린 구동 회로(130)에서 담당할 수 있도록 변경함으로서, 모드 전환을 위하여 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 이루어지는 동작을 최소화하고 소비 전력을 절감할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 신호 처리 개념을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치는 슬립 모드(SLEEP)로의 진입 기능과 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 터치 스크린 구동 회로(130)의 IC 컨트롤러(138) 내부에 하드웨어 또는 모듈 형태로 구현할 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 명령에 의해 터치 스크린 구동 회로(130)가 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행할 수도 있지만, 터치 스크린 구동 회로(130)의 내부 판단에 의해 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행할 수 있도록 슬립 모듈(230)과 웨이크-업 모듈(330)을 구비할 수 있다. 여기에서, 슬립 모듈(230)과 웨이크-업 모듈(330)은 IC 컨트롤러(138)의 내부에 배치될 수도 있고, 외부에 배치될 수도 있을 것이다.
이를 위해서, 터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150) 사이의 인터페이스 규격을 일부 수정할 필요가 있다. 예를 들어, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치에서는 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)를 양방향 신호로 변경할 수 있다. 이에 따라, 터치 스크린 구동 회로(130)는 클럭 신호 라인과 마스터 데이터 출력 라인을 통해 클럭 신호(SCLK) 또는 마스터 데이터(MOSI)를 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전달할 수 있도록 한다. 이 때, 터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150) 사이에 양방향으로 전달 가능한 신호는 마스터 데이터(MOSI) 이외에 슬레이브 데이터(MISO)가 될 수도 있을 것이다.
또한, 터치 스크린 구동 회로(130)가 슬립 모듈(230)에 의해 슬립 모드(SLEEP)로 변경되는 경우, 터치 스크린 구동 회로(130)는 슬립 모드(SLEEP)로 진입했다는 슬립 모드 신호(SLP)를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달할 수 있도록 한다. 또한, 웨이크-업 모듈(330)에 의해 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행했다는 웨이크-업 신호(WKUP)를 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전달할 수 있도록 한다. 터치 스크린 구동 회로(130)는 슬립 모드 신호(SLP)와 웨이크-업 신호(WKUP)를 단일 레벨로 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달할 수도 있지만, 슬립 모드 신호(SLP) 또는 웨이크-업 신호(WKUP)를 패턴 형태의 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴으로 변환하여 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전달하기 위한 패드 컨트롤러(139)를 포함할 수도 있다.
여기에서 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴은 임의의 주파수에서 특정 레벨의 신호가 주기적 또는 비주기적으로 토글되는 펄스 형태의 프로토콜 데이터로 이루어질 수 있으며, 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내에 구비되는 슬립 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 IC 컨트롤러(138)는 정상 상태(Normal)에서 슬립 모드(SLEEP)로의 진입을 제어할 수 있는 슬립 모듈(230)을 구비할 수 있다. 슬립 모듈(230)은 집적회로(IC) 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있고, 터치 스크린 구동 회로(130) 내에 펌웨어(Firmware) 또는 소프트웨어를 포함하는 모듈 형태로 구현될 수도 있다.
슬립 모듈(230)은 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 출력 데이터, 즉 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터(MINt)를 비교하는 제 1 비교기(232)와, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 횟수를 카운팅하는 카운터(234), 카운터(234)에서 카운팅한 값(Tc)과 제 1 기준값(Tmin)을 비교하는 제 2 비교기(236), 및 슬립 모드(SLEEP) 상태를 제어하는 슬립 모드 상태 처리기(238)를 포함할 수 있다.
터치 패널(TP)을 통해 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 값으로 변환된 터치 센싱 데이터가 제 1 비교기(232)로 전달되면, 제 1 비교기(232)에서 최소 터치 센싱 데이터(MINt)와 비교한다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 경우에는 터치 신호가 입력되지 않은 것으로 판단하고, 카운터(234)에서 그 횟수(Tc)를 카운팅한다.
카운터(234)에서는 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 경우의 횟수(Tc)를 연속적으로 카운팅하여, 이를 제 2 비교기(236)으로 전달한다. 제 2 비교기(236)는 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 연속 횟수(Tc)가 제 1 기준값(Tmin) 이상인 경우에는 그 결과를 슬립 모드 상태 처리기(238)로 전달한다. 슬립 모드 상태 처리기(238)는 터치 센서 디스플레이 장치가 슬립 모드(SLEEP)로 진입하도록 하고(SLEEP Signalling), 슬립 모드 신호(SLP)를 발생해서 패드 컨트롤러(139)로 전달한다. 슬립 모드 신호(SLP)를 수신한 패드 컨트롤러(139)는 슬립 모드 신호 패턴을 생성해서 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달하고, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)가 슬립 모드(SLEEP)로 전환한 것으로 인식하여 마이크로 컨트롤 유닛(150)도 슬립 모드(SLEEP)로 전환되도록 한다. 이러한 동작은 하드웨어로 구성될 수도 있지만, 소프트웨어로 구현할 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내에 구비되는 웨이크-업 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 IC 컨트롤러(138)는 슬립 모드(SLEEP)에서 정상 상태(Normal)로 전환을 제어할 수 있는 웨이크-업 모듈(330)을 구비할 수 있다. 웨이크-업 모듈(330)은 집적회로(IC) 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있고, 터치 스크린 구동 회로(130) 내에 펌웨어(Firmware) 또는 소프트웨어를 포함하는 모듈 형태로 구현될 수도 있다.
웨이크-업 모듈(332)은 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 출력 데이터인 터치 센싱 데이터를 최소 터치 센싱 데이터(MINt)와 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)를 각각 비교하는 제 1 비교기(332a)와 제 2 비교기(332b)를 포함한다.
터치 패널(TP)을 통해 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 값으로 변환한 터치 센싱 데이터가 제 1 비교기(332a)로 전달되면, 제 1 비교기(332a)에서 최소 터치 센싱 데이터(MINt)와 비교한다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 큰 경우에는 터치 신호가 입력된 것으로 판단하고, 제 1 카운터(334a)에서 그 횟수(Tc1)를 카운팅한다.
터치 패널(TP)을 통해 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 값으로 변환한 터치 센싱 데이터가 제 2 비교기(332b)로 전달되면, 제 2 비교기(332b)에서 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)와 비교한다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 경우에는 터치 신호가 입력된 것으로 판단하고, 제 2 카운터(334b)에서 그 횟수(Tc2)를 카운팅한다.
제 1 카운터(334a)와 제 2 카운터(334b)에서 카운팅된 값은 제 3 비교기(336a) 및 제 4 비교기(336b)로 각각 전달된다.
제 3 비교기(336a)는 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 큰 연속 횟수(Tc1)가 제 1 기준값(Tmin) 이상인 경우에는 터치 입력이 있는 것으로 판단하여, 터치 센서 디스플레이 장치가 정상 상태로 전환할 수 있도록 웨이크-업 상태 처리기(338)에 결과를 전달한다. 웨이크-업 상태 처리기(338)는 제 3 비교기(336a)의 결과 신호를 A 노드로 입력받게 될 것이다.
제 4 비교기(336b)는 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 연속 횟수(Tc2)가 제 2 기준값(Tmax) 이상인 경우에 터치 입력이 있는 것으로 판단하여, 정상 상태로 전환할 수 있도록 웨이크-업 상태 처리기(338)에 결과를 전달한다. 웨이크-업 상태 처리기(338)는 제 4 비교기(336b)의 결과 신호를 B 노드로 입력받게 될 것이다.
웨이크-업 상태 처리기(338)는 제 3 비교기(336a)에서 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 큰 연속 횟수(Tc1)가 제 1 기준값(Tmin) 이상으로 판단된 경우와, 제 4 비교기(336b)에서 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 연속 횟수(Tc2)가 제 2 기준값(Tmax) 이상으로 판단된 경우, 즉 A 노드와 B 노드에 모두 결과 신호가 인가되는 경우에, 터치 센서 디스플레이 장치가 정상 상태로 전환하도록 하고(WAKEUP Signalling), 웨이크-업 신호(WKUP)를 발생해서 패드 컨트롤러(139)로 전달한다.
위에서, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 큰 연속 횟수(Tc1)와 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 연속 횟수(Tc2)는 서로 독립적으로 카우팅될 수도 있지만, 최소 터치 센싱 데이터(MINt)와 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)를 동시에 비교하는 경우에는 하나의 횟수로 카운팅될 수도 있을 것이다. 이 경우에는 비교 대상이 되는 제 1 기준값(Tmin) 및 제 2 기준값(Tmax)이 동일한 하나의 기준값으로 설정될 수 있을 것이다.
웨이크-업 신호(WKUP)를 수신한 패드 컨트롤러(139)는 웨이크-업 신호 패턴을 생성해서 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달하고, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)가 정상 상태로 전환한 것으로 인식하여 마이크로 컨트롤 유닛(150)도 정상 상태로 전환되도록 한다. 한편, 이러한 동작은 하드웨어로 구성될 수도 있지만, 소프트웨어로 구현할 수 있을 것이다.
또한, 위에서는 패드 컨트롤러(139)와 IC 컨트롤러(138)가 분리된 형태로 설명하였지만, 하나의 컨트롤러 내부에 패드 컨트롤러(139)의 구성과 IC 컨트롤러(138)의 구성이 집적된 형태로 구성될 수도 있을 것이다.
도 9는 도 7 및 도 8에서 설명한 터치 스크린 구동 회로(130)의 모드 전환 과정을 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(130)의 모드 전환 과정은 현재 상태가 슬립 모드(SLEEP)인지 정상 상태인지에 따라 달라지며, 현재 상태가 정상 상태인 경우에는 슬립 모드(SLEEP)로의 진입 여부를 결정하는 과정이 진행되고, 현재 상태가 슬립 모드(SLEEP)인 경우에는 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 통해 정상 상태로 전환할지 여부를 결정하는 과정이 진행될 것이다.
현재 상태가 정상 상태인 경우, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은지 여부를 판단한다. 만약, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 경우에는 터치 신호가 입력되지 않은 것으로 판단하고 그 횟수(Tc)를 카운팅한다. 이 때, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 작은 경우의 횟수(Tc)를 연속적으로 카운팅해서, 제 1 기준값(Tmin) 이상인 경우에는 터치 센서 디스플레이 장치가 슬립 모드(SLEEP)로 진입하도록 한다.
반면, 현재 상태가 슬립 모드(SLEEP)인 경우에는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 크고, 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 범위에 해당하는지를 판단한다. 만약, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 크고, 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 경우에는 터치 신호가 입력된 것으로 판단하고 각각 그 횟수(Tc1, Tc2)를 카운팅한다. 이 때, 터치 센싱 데이터가 최소 터치 센싱 데이터(MINt)보다 큰 횟수(Tc1)가 제 1 기준값(Tmin) 이상이고, 터치 센싱 데이터가 최대 터치 센싱 데이터(MAXt)보다 작은 횟수(Tc2)가 제 2 기준값(Tmax) 이상으로 판단된 경우에는 터치 센서 디스플레이 장치가 정상 상태로 전환되도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에 있어서, 터치 스크린 구동 회로 내 패드 컨트롤러의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 구동 회로(130) 내부의 패드 컨트롤러(139)는 IC 컨트롤러(138)의 슬립 모듈(230)로부터 전송되는 슬립 모드 신호(SLP)를 수신하는 슬립 모드 신호 패턴 생성기, IC 컨트롤러(138)의 웨이크-업 모듈(330)로부터 전송되는 웨이크-업 신호(WKUP)를 수신하는 웨이크-업 신호 패턴 생성기, 및 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
슬립 모드 신호 패턴 생성기는 슬립 모듈(230)에서부터 슬립 모드(SLEEP)로 전환하기 위한 슬립 모드 신호(SLP)가 인가되는 경우에, 슬립 모드 신호 패턴을 생성하고, 마스터 데이터(MOSI) 및 클럭 신호(SCLK)를 이용해서 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전송해서 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 슬립 모드(SLEEP)로 전환되도록 한다.
웨이크-업 신호 패턴 생성기는 웨이크-업 모듈(330)에서 웨이크-업 기능(WAKE-UP)이 이루어지고, 그에 따라 웨이크-업 신호(WKUP)가 전달되는 경우에, 웨이크-업 신호 패턴을 생성하고, 마스터 데이터(MOSI) 및 클럭 신호(SCLK)를 이용해서 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전송해서 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 정상 상태로 전환되도록 한다.
스위칭 회로는 양방향 신호에 해당하는 마스터 데이터(MOSI) 및 클럭 신호(SCLK)의 전달 방향을 결정한다. 예를 들어, 슬립 모드 신호(SLP)가 인가되거나 웨이크-업 신호(WKUP)가 인가되는 경우에는 해당 신호가 마이크로 컨트롤 유닛(150)에 전달되는 방향으로 스위치를 조작하고, 반대로 마스터 데이터(MOSI) 및 클럭 신호(SCLK)를 터치 스크린 구동 회로(130)에 전달하는 경우에는 해당 신호가 터치 스크린 구동 회로(130)에 전달되는 방향으로 스위치를 조작한다.
한편, 터치 센서 디스플레이 장치를 구성하는 터치 스크린 구동 회로(130)의 적어도 일부는 데이터 구동 회로(120)와 함께 하나의 집적 회로(IC)로 구성될 수 있다. 이와 같아. 터치 스크린 구동 회로(130)와 데이터 구동 회로(120)의 일부가 하나의 집적 회로(IC)로 구성되는 경우를 SRIC로 지칭할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서 SRIC의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 디스플레이 패널(DP)에 전기적으로 연결된 인쇄 회로 보드(Printed Circuit Board, PCB)에 실장될 수 있다. 이 때, SRIC 들은 디스플레이 패널(DP) 상에 COG(Chip On Glass) 공정으로 직접 접착될 수 있으며, 마이크로 컨트롤 유닛(150)과 SRIC 들은 인터페이스(SPI)를 통해 연결된다. 따라서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 복수의 SRIC 중에서 일부의 SRIC와 선택적으로 신호를 주고 받을 수 있으며, 일부의 SRIC를 통해 일부의 센싱 라인(SL)에 연결된 서브픽셀에 대해서 슬립 모드(SLEEP)로 전환하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행할 수도 있을 것이다.
또는 터치 스크린 구동 회로(130)의 일부가 집적 회로(IC) 형태로 구성되는 경우를 ROIC(Read Out IC)로 지칭할 수 있는데, 임의의 ROIC에 대해서 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하도록 제어할 수도 있을 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 구동 회로가 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우의 신호 파형도이고, 도 13은 터치 스크린 구동 회로가 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하는 경우의 신호 파형도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치의 실시예에서는 터치 스크린 구동 회로(130)와 마이크로 컨트롤 유닛(150) 사이의 인터페이스 신호 중에서 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)를 양방향 신호로 변경하였기 때문에, 터치 스크린 구동 회로(130)는 클럭 신호(SCLK)의 동기에 맞춰서 마스터 데이터(MOSI)를 전송할 수 있을 것이다. 이 때, 마스터 데이터(MOSI)는 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달되는 방향이며, 여기에서는 OUT 으로 표시하였다. 반대로 마스터 데이터(MOSI)가 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서부터 터치 스크린 구동 회로(130)로 전달되는 방향은 IN 으로 표시할 수 있을 것이다.
위와 같이, 터치 스크린 구동 회로(130)는 스스로 슬립 모드(SLEEP)로 진입하면서, 슬립 모드(SLEEP)에 해당하는 슬립 모드 신호 패턴을 마스터 데이터 출력 라인을 통해 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전송함으로써, 마스터 데이터(MOSI)를 전달받은 마이크로 컨트롤 유닛(150)도 그에 따라 슬립 모드(SLEEP)로 진입할 수 있다. 물론, 마스터 데이터(MOSI)는 양방향 전송이 가능하기 때문에, 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하기 위한 신호 패턴은 터치 스크린 구동 회로(130)뿐만 아니라 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서도 발생시킬 수 있을 것이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 각 상태에 따른 인터페이스 신호의 값과 신호 전달 방향을 나타낸 도표이다.
도 14를 참조하면, 정상 동작 상태(Normal)에서는 슬레이브 데이터(MISO)가 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150) 방향(OUT)으로 전송되고, 나머지 신호인 슬레이브 선택 신호(SSN), 클럭 신호(SCLK), 및 마스터 데이터(MOSI)는 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향(IN)으로 전송될 것이다.
그러나, 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하는 경우에는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)가 양방향으로 전송이 가능하므로, 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 방향(OUT)으로 전송 방향을 변경할 수 있다.
한편, 터치 스크린 구동 회로(130)와 데이터 구동 회로(120)의 일부가 집적 회로(IC)로 구성되는 SRIC 구조인 경우에는 복수의 SRIC 중에서 각 SRIC 별로 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하도록 제어될 수 있는데, 도 15에서는 SRIC 별로 모드의 전환이 제어되는 경우의 예시를 나타내고 있다.
도 15를 참조하면, 8개의 SRIC 는 각각 독립적으로 슬립 모드(SLEEP) 또는 정상 상태(Normal)를 달리할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 SRIC(SRIC #1)와 제 2 SRIC(SRIC #2), 제 6 SRIC (SRIC #6), 제 8 SRIC(SRIC #8)은 슬립 모드(SLEEP) 상태고, 제 3 SRIC(SRIC #3) 내지 제 5 SRIC(SRIC #5), 및 제 7 SRIC(SRIC #7)는 정상 상태(Normal)에 있을 수 있다.
SRIC가 슬립 모드(SLEEP)인 경우에는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)가 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 방향(OUT)으로 전송될 수 있으며, 터치 동기 신호(TsyncN)를 펄스 형태로 인가할 수 있게 된다.
반면에, SRIC가 정상 상태(Normal)인 경우에는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)가 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향(IN)으로 전송될 수 있으며, 이 경우에는 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 제어에 의해 터치 스크린 구동 회로(130)의 동작 상태가 변경될 수 있을 것이다. 물론, SRIC가 정상 상태(Normal)인 경우에도 터치 스크린 구동 회로(130)는 슬립 모듈(230)을 통해 슬립 모드(SLLEP)로 진입할 수 있을 것이다.
위에서는 SRIC의 상태에 따른 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향과 터치 동기 신호(TsyncN) 기능의 예시를 나타낸 것이므로, 슬립 모듈(230) 및 웨이크-업 모듈(330)의 구성 형태에 따라 세부적인 상태는 다르게 설정될 수 있을 것이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향이 변경되는 경우를 예시로 나타낸 도표이다.
도 16을 참조하면, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)가 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향(IN)으로 전송되는 상태에서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 마스터 데이터 프로토콜을 이용해서 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 전환시킬 수 있다.
한편, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)가 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 방향(OUT)으로 전송되는 상태에서, 터치 스크린 구동 회로(130)는 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행한 후, 클럭 신호(SCLK), 및 마스터 데이터(MOSI)를 이용해서 슬립 모드(SLEEP) 상태 또는 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 통한 정상 상태를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달할 수 있을 것이다.
또한, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)가 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 방향(OUT)으로 전송되는 상태에서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)도 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 전환할 수 있어야 한다. 그러나, 클럭 신호(SCLK)와 마스터 데이터(MOSI)가 터치 스크린 구동 회로(130)에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)의 방향(OUT)으로 전송되는 상태에서는 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 마스터 데이터 프로토콜을 이용할 수 없기 때문에 다른 방법을 사용할 필요가 있다.
이를 위해서, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치에서는 디스플레이 구동 기간(Td)과 터치 구동 기간(Tt) 사이의 전환이 이루어질 수 있도록, 터치 동기 신호(TsyncN) 및 슬레이브 선택 신호(SSN)을 이용할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치의 터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호의 규격을 나타낸 신호 파형도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치는 클럭 신호(SCLK), 및 마스터 데이터(MOSI)를 양방향으로 전달이 가능하도록 하면서, 펄스 형태의 터치 동기 신호(TsyncN)와 슬레이브 선택 신호(SSN)의 조합으로 디스플레이 구동 기간(Td)과 터치 구동 기간(Tt) 사이에 전환이 이루어지도록 할 수 있다.
먼저, 터치 동기 신호(TsyncN)를 펄스 형태로 발생시키되, 디스플레이 구동 기간(Td)에 터치 동기 신호(TsyncN)에 단위 펄스가 인가되면 터치 구동 기간(Tt)로 변경되도록 한다. 이 때, 터치 구동 기간(Tt)에 터치 동기 신호(TsyncN)에 펄스가 인가되는 경우에는 디스플레이 구동 기간(Td)으로 변경되지 않도록 하고, 슬레이브 선택 신호(SSN)가 로우 레벨 상태에서 터치 동기 신호(TsyncN)가 특정 프로토콜로 토글되는 경우에 디스플레이 구동 기간(Td)으로 변경되도록 한다.
즉, 슬레이브 선택 신호(SSN)는 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향으로 전달되는 단일 방향 신호이므로 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 이를 제어함으로써, 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 제어할 수 있을 것이다.
여기에서는 슬레이브 선택 신호(SSN)를 이용해서 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 제어하는 경우를 예로 들어서 설명하였지만, 그 밖의 다른 신호를 이용하여 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 제어하는 것도 가능할 것이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 디스플레이 장치에서, 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 의해 슬립 모드(SLEEP)로 진입하는 경우의 신호 파형도이고, 도 19는 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 의해 웨이크-업 기능(WAKE-UP)이 수행되는 경우의 신호 파형도를 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 슬레이브 선택 신호(SSN)가 로우 레벨인 상태에서 터치 동기 신호(TsyncN)를 토글시켜서 미리 정해진 프로토콜 데이터를 인가할 수 있다. 터치 동기 신호(TsyncN)의 프로토콜 데이터에 따라, 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 입력 방향은 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향(IN)으로 전환된다. 이에 따라, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)에 원하는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)를 전송할 수 있게 된다.
이 상태에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)를 이용해서 터치 스크린 구동 회로(130)에 슬립 모드(SLEEP)로 전환하라는 SLEEP 명령을 전달함으로써, 터치 스크린 구동 회로(130)는 슬립 모드(SLEEP)로 전환이 이루어질 수 있다.
슬립 모드(SLEEP) 상태의 터치 스크린 구동 회로(130)(또는 SRIC)에 대해서 웨이크-업 기능(WAKE-UP)이 이루어지는 경우에도 동일한 과정으로 이루어질 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 슬레이브 선택 신호(SSN)가 로우 레벨인 상태에서 터치 동기 신호(TsyncN)를 토글시켜서 미리 정해진 프로토콜 데이터를 인가한다. 터치 동기 신호(TsyncN)의 프로토콜 데이터에 따라, 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 입력 방향은 마이크로 컨트롤 유닛(150)에서 터치 스크린 구동 회로(130)의 방향(IN)으로 전환되며, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 스크린 구동 회로(130)에 원하는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)를 전송할 수 있게 된다.
이 상태에서 마이크로 컨트롤 유닛(150)이 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)를 이용해서 터치 스크린 구동 회로(130)에 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하라는 명령을 전달함으로써, 터치 스크린 구동 회로(130)(또는 SRIC)를 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 터치 센서 디스플레이 장치는 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 양방향으로 설정함으로써, 터치 스크린 구동 회로(130)(또는 SRIC)에서 스스로 슬립 모드(SLEEP) 또는 웨이크-업(WAKE-UP)로 전환할 수 있으며, 마이크로 컨트롤 유닛(150)도 슬레이브 선택 신호(SSN) 및 터치 동기 신호(TsyncN)를 이용해서 클럭 신호(SCLK) 및 마스터 데이터(MOSI)의 전송 방향을 제어함으로써, 슬립 모드(SLEEP)로 진입하거나 웨이크-업 기능(WAKE-UP)을 수행하도록 함으로써, 슬립 모드(SLEEP)에서의 소비 전력을 효과적으로 절감할 수 있는 효과가 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.
110: 게이트 구동 회로 120: 데이터 구동 회로
130: 터치 스크린 구동 회로 132: 멀티플렉서
134: 터치 센싱 유닛 136: 아날로그 디지털 컨버터
138: IC 컨트롤러 139: 패드 컨트롤러
140: 타이밍 컨트롤러 150: 마이크로 컨트롤 유닛
230: 슬립 모듈 232, 236: 비교기
234: 카운터 238: 슬립 모드 상태 처리기
330: 웨이크-업 모듈 332a, 332b, 336a, 336b: 비교기
334a, 334b: 카운터 338: 웨이크-업 상태 처리기

Claims (21)

  1. 터치 패널, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로;
    상기 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로;
    상기 디스플레이 패널의 일측에 배치되어, 상기 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로; 및
    상기 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하되,
    상기 터치 스크린 구동 회로는 슬립 모드로의 전환을 제어하는 슬립 모듈, 및 슬립 모드를 해제하고 정상 상태로 복귀하도록 웨이크-업 기능을 수행하는 웨이크-업 모듈을 포함하며, 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴을 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬립 모듈은
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기;
    상기 제 1 비교기의 출력 값에 따라, 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최소 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 카운터;
    상기 카운터에서 카운팅한 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 2 비교기; 및
    상기 제 2 비교기의 출력을 입력받아, 상기 카운터의 카운팅 값이 상기 최소 카운팅 값 이상인 경우에, 슬립 모드 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이크-업 모듈은
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기;
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최대 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 2 비교기;
    상기 제 1 비교기의 출력 값에 따라 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최소 터치 센싱 데이터보다 큰 횟수를 카운팅하는 제 1 카운터;
    상기 제 2 비교기의 출력 값에 따라 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최대 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 제 2 카운터;
    상기 제 1 카운터의 카운팅 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 3 비교기;
    상기 제 2 카운터의 카운팅 값과 최대 카운팅 값을 비교하는 제 4 비교기;
    상기 제 3 비교기 및 제 4 비교기의 출력을 입력받아, 상기 제 1 카운터의 카운팅 값이 상기 최소 카운팅 값 이상이고, 상기 제 2 카운터의 카운팅 값이 상기 최대 카운팅 값 이상인 경우에 웨이크-업 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호는
    클럭 신호 및 마스터 데이터 신호인 터치 센서 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 스크린 구동 회로는
    상기 슬립 모듈로부터 전송되는 슬립 모드 신호를 수신해서, 슬립 모드 신호 패턴을 생성하는 슬립 모드 신호 패턴 생성기;
    상기 웨이크-업 모듈로부터 전송되는 웨이크-업 신호를 수신해서 웨이크-업 신호 패턴을 생성하는 웨이크-업 신호 패턴 생성기; 및
    기준 신호를 이용하여 상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호의 전송 방향을 제어하는 스위치 회로를 포함하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 신호는
    터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호인 터치 센서 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터치 동기 신호가 펄스로 인가되는 경우에, 디스플레이 구동 기간에서 터치 구동 기간으로 천이되도록 제어하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 슬레이브 선택 신호가 로우 레벨인 상태에서, 상기 터치 동기 신호에 정해진 프로토콜 데이터가 입력되는 경우에, 상기 양방향 전송이 가능한 신호의 전송 방향을 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로부터 상기 터치 스크린 구동 회로의 방향으로 설정하는 터치 센서 디스플레이 장치.
  9. 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 상기 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 터치 센서 디스플레이 장치에서, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 상기 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로에 있어서,
    슬립 모드로의 전환을 제어하는 슬립 모듈; 및
    슬립 모드를 해제하고 정상 상태로 복귀하도록 웨이크-업 기능을 수행하는 웨이크-업 모듈을 포함하되,
    양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴을 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송하는 터치 스크린 구동 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 슬립 모듈은
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기;
    상기 제 1 비교기의 출력 값에 따라, 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최소 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 카운터;
    상기 카운터에서 카운팅한 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 2 비교기; 및
    상기 제 2 비교기의 출력을 입력받아, 상기 카운터의 카운팅 값이 상기 최소 카운팅 값 이상인 경우에, 슬립 모드 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함하는 터치 스크린 구동 회로.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 웨이크-업 모듈은
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최소 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 1 비교기;
    상기 센싱 라인을 통해 전달되는 터치 센싱 데이터와 최대 터치 센싱 데이터를 비교하는 제 2 비교기;
    상기 제 1 비교기의 출력 값에 따라 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최소 터치 센싱 데이터보다 큰 횟수를 카운팅하는 제 1 카운터;
    상기 제 2 비교기의 출력 값에 따라 상기 터치 센싱 데이터가 상기 최대 터치 센싱 데이터보다 작은 횟수를 카운팅하는 제 2 카운터;
    상기 제 1 카운터의 카운팅 값과 최소 카운팅 값을 비교하는 제 3 비교기;
    상기 제 2 카운터의 카운팅 값과 최대 카운팅 값을 비교하는 제 4 비교기;
    상기 제 3 비교기 및 제 4 비교기의 출력을 입력받아, 상기 제 1 카운터의 카운팅 값이 상기 최소 카운팅 값 이상이고, 상기 제 2 카운터의 카운팅 값이 상기 최대 카운팅 값 이상인 경우에 웨이크-업 신호를 발생하는 상태 출력기를 포함하는 터치 스크린 구동 회로.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호는
    클럭 신호 및 마스터 데이터 신호인 터치 스크린 구동 회로.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 슬립 모듈로부터 전송되는 슬립 모드 신호를 수신해서, 슬립 모드 신호 패턴을 생성하는 슬립 모드 신호 패턴 생성기;
    상기 웨이크-업 모듈로부터 전송되는 웨이크-업 신호를 수신해서 웨이크-업 신호 패턴을 생성하는 웨이크-업 신호 패턴 생성기; 및
    기준 신호를 이용하여 상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호의 전송 방향을 제어하는 스위치 회로를 포함하는 터치 스크린 구동 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기준 신호는
    터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호인 터치 스크린 구동 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 터치 동기 신호가 펄스로 인가되는 경우에, 디스플레이 구동 기간에서 터치 구동 기간으로 천이되도록 제어하는 터치 스크린 구동 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 슬레이브 선택 신호가 로우 레벨인 상태에서, 상기 터치 동기 신호에 정해진 프로토콜 데이터가 입력되는 경우에, 상기 양방향 전송이 가능한 신호의 전송 방향을 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로부터 상기 터치 스크린 구동 회로의 방향으로 설정하는 터치 스크린 구동 회로.
  17. 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인, 다수의 센싱 라인, 및 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널과, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 상기 다수의 센싱 라인을 구동하는 터치 스크린 구동 회로와, 상기 터치 스크린 구동 회로를 통해 터치 센싱 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는 터치 센서 디스플레이의 인터페이스 방법에 있어서,
    상기 센싱 라인을 통해 일정 시간 동안 터치 센싱 신호가 입력되지 않는 경우에, 상기 터치 스크린 구동 회로에서 슬립 모드로의 전환을 결정해서 슬립 모드 신호를 출력하는 단계;
    슬립 모드에서 터치 센싱 신호가 입력되는 경우에, 상기 터치 스크린 구동 회로에서 웨이크-업 기능의 수행을 결정해서 웨이크-업 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 슬립 모드 신호 또는 상기 웨이크-업 신호를 입력받아, 슬립 모드로의 진입 또는 웨이크-업 기능의 수행을 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 터치 스크린 구동 회로는 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호를 이용해서 슬립 모드 신호 패턴 또는 웨이크-업 신호 패턴을 상기 마이크로 컨트롤 유닛으로 전송하는 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호는
    클럭 신호 및 마스터 데이터 신호인 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    기준 신호를 이용하여 상기 양방향 전송이 가능한 인터페이스 신호의 전송 방향을 제어하는 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기준 신호는
    터치 동기 신호 및 슬레이브 선택 신호인 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 터치 동기 신호가 펄스로 인가되는 경우에, 디스플레이 구동 기간에서 터치 구동 기간으로 천이되도록 제어하는 터치 센서 디스플레이 장치의 인터페이스 방법.
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