KR20200080791A - 터치표시장치 및 터치구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치 및 터치구동회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, N개의 터치전극을 포함하는 터치패널과, M개의 센서센싱유닛을 포함하는 센서센싱유닛 블록과, N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 선택하여 센서센싱유닛 블록과 연결해주는 프런트 멀티플렉서를 포함하되, 프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여 M개의 센서센싱유닛과 대응시켜 연결해주고, M개의 센서센싱유닛은 제1 센싱 기간 동안, 센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극을 동시에 센싱함으로써, 효과적인 터치 구동을 가능하게 해줄 수 있다.

Description

터치표시장치 및 터치구동회로{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH DRIVING CIRCUIT}
본 발명의 실시예들은 터치표시장치 및 터치구동회로에 관한 것이다.
터치표시장치는 영상이나 이미지를 표시하는 기능 이외에, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 기능을 제공할 수 있다.
이러한 터치표시장치는 터치 기반의 입력 기능을 제공하기 위해서, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 센싱할 수 있어야 한다. 이를 위해, 터치표시장치는 터치센서 구조를 갖는 터치패널을 포함한다.
터치 센싱을 위하여, 터치패널에는 상당히 많은 터치전극들이 배치된다. 이와 같이, 많은 터치전극들이 필요함에도, 여러 한계로 인해, 터치패널을 센싱하는 터치구동회로의 채널 수는 제약이 있다. 따라서, 한정된 채널을 갖는 터치구동회로가 터치패널에 배치된 많은 터치전극들을 센싱하기 위해서는, 터치패널에 배치된 터치전극들 중 일부를 선택적으로 터치구동회로와 연결시켜주기 위한 멀티플렉서(Multiplexer)가 필수적이다.
터치전극들의 개수와 터치구동회로의 채널 개수 등의 비대칭성과 함께, 많은 터치전극들을 센싱하기 위한 구동 타이밍도 상당히 복잡하고 정교하게 제어되어야 한다. 이러한 점들 때문에, 정상적이고 효과적인 동작을 수행하는 멀티플렉서를 개발하는데 상당한 어려움이 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 효과적인 터치 구동을 가능하게 하는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 어느 한 센싱 시간에 소정의 영역에 배치된 터치전극들을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역을 효과적이고 다양하게 변경할 수 있도록 해주는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 차동 센싱 방식에 적합한 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 동시 구동 방식에 적합한 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역을 라인 단위를 가변할 수 있는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, N개의 터치전극을 포함하는 터치패널과, N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 센싱하는 센서센싱유닛 블록과, N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 선택하여 센서센싱유닛 블록과 연결해주는 프런트 멀티플렉서를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
센서센싱유닛 블록은 M개의 센서센싱유닛을 포함할 수 있다.
M은 2 이상이고, N은 M보다 클 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여, M개의 터치전극과 M개의 센서센싱유닛을 대응시켜 연결해줄 수 있다.
제1 센싱 기간 동안, M개의 센서센싱유닛은 센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극을 동시에 센싱할 수 있다.
M개의 센서센싱유닛 각각은 센싱 입력단과 기준 입력단을 갖는 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중에서 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 M개의 센싱전극으로 선택하고, N개의 터치전극 중 M개의 터치전극을 제외한 N-M개의 터치전극 중 M개의 다른 터치전극을 M개의 기준전극으로 더 선택하여, M개의 센싱전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 센싱 입력단에 연결해주고, M개의 기준전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 기준 입력단에 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기는, 해당 센싱전극과 해당 기준전극 각각으로부터 입력되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정하는 제1 멀티플렉서와, M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 M개의 제2 멀티플렉서와, M개의 센서센싱유닛과 대응되고, M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M개의 센서센싱유닛 각각에 포함된 차동 증폭기의 센싱 입력단과 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 M개의 제3 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중 2M개의 터치전극을 선택하고, N개의 터치전극 중 2M개의 터치전극을 제외한 나머지 터치전극들로 로드 프리 구동 신호를 인가해줄 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서는, 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 인접하게 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
이와 다르게, M개의 제2 멀티플렉서는, 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 이격되어 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서 각각은, 제1 센싱 타이밍에, 제1 터치전극과 제1 터치전극에 인접한 제2 터치전극을 그룹화하는 제1 및 제2 스위치와, 제2 센싱 타이밍에, 제2 터치전극과 제2 터치전극에 인접한 제3 터치전극을 그룹화하는 제3 및 제4 스위치를 포함할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서 각각은, 제1 터치전극과 제1 터치전극으로부터 1개 이상의 터치전극에 의해 이격된 제2 터치전극을 그룹화하는 제5 및 제6 스위치를 포함할 수 있다.
M개의 제3 멀티플렉서 각각은, M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 해당 센서센싱유닛의 차동 증폭기의 센싱 입력단 및 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 4개의 극성 지정 스위치를 포함할 수 있다.
한편, 터치패널은 다수의 터치전극 행을 포함할 수 있다.
센싱 활성화 영역은 다수의 터치전극 행 중 H개의 터치전극 행을 포함할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행을 행 단위로 가변 할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, M개의 센서센싱유닛 각각에 연결 가능한 K개의 터치전극 중 하나를 해당 센서센싱유닛과 연결해주기 위한 스위치 소자들을 포함할 수 있다.
K는 M개의 센서센싱유닛 각각에 대하여 서로 다른 시간 대에 연결 가능한 터치전극 개수로서, N/M이다.
프런트 멀티플렉서는, 스위치 인에이블 레지스터에 저장된 레지스터 값들을 토대로, 스위치 소자들 중 일부를 턴-온 시킬 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, 스위치 인에이블 레지스터에 저장된 레지스터 값들의 업데이트에 따라, 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변 할 수 있다.
센싱 활성화 영역 내에 터치 발생 위치가 존재하도록, 센싱 활성화 영역은 행 단위로 가변될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 터치패널에 포함된 N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 센싱하는 센서센싱유닛 블록과, N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 선택하여 센서센싱유닛 블록과 연결해주는 프런트 멀티플렉서를 포함하는 터치구동회로를 제공할 수 있다.
센서센싱유닛 블록은 M개의 센서센싱유닛을 포함할 수 있다.
M은 2 이상이고, N은 M보다 클 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여, M개의 터치전극과 M개의 센서센싱유닛을 대응시켜 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛은, 제1 센싱 기간 동안, 센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극을 동시에 센싱할 수 있다.
M개의 센서센싱유닛 각각은 센싱 입력단과 기준 입력단을 갖는 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중에서 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 M개의 센싱전극으로 선택하고, N개의 터치전극 중 M개의 터치전극을 제외한 N-M개의 터치전극 중 M개의 다른 터치전극을 M개의 기준전극으로 더 선택하여, M개의 센싱전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 센싱 입력단에 연결해주고, M개의 기준전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 기준 입력단에 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기는 해당 센싱전극과 해당 기준전극 각각으로부터 입력되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, N개의 터치전극 중 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정하는 제1 멀티플렉서와, M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 M개의 제2 멀티플렉서와, M개의 센서센싱유닛과 대응되고, M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M개의 센서센싱유닛 각각에 포함된 차동 증폭기의 센싱 입력단과 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 M개의 제3 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
센싱 활성화 영역은 터치패널에 포함된 다수의 터치전극 행 중 H개의 터치전극 행을 포함할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행을 행 단위로 가변 할 수 있다.
프런트 멀티플렉서는, 스위치 인에이블 레지스터를 이용하여, 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 효과적인 터치 구동을 가능하게 하는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 어느 한 센싱 시간에 소정의 영역에 배치된 터치전극들을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역을 효과적이고 다양하게 변경할 수 있도록 해주는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 차동 센싱 방식에 적합한 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 동시 구동 방식에 적합한 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역을 라인 단위를 가변할 수 있는 멀티플렉서와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 싱글 센싱을 위한 센서센싱유닛을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 차동 센싱을 위한 센서센싱유닛을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 프런트 멀티플렉서를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서를 더욱 상세하게 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서에 포함된 하나의 센서센싱유닛과 대응되는 제2 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서에 포함된 하나의 센서센싱유닛과 대응되는 제2 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안 차동 센싱을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서의 동작을 나타낸 도면이다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스를 나타낸 도면이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스에 따른 프런트 멀티플렉서의 동작을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그룹 구동 방식의 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그룹 구동 방식에 따른 터치전극들의 그룹을 나타낸 도면이다.
도 25a 내지 도 25f는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 구동을 위한 다양한 센싱 활성화 영역의 예시들이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치전극들과 센서센싱유닛들 간의 매칭 관계를 나타낸 도면이다.
도 27 내지 도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서를 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서를 이용하는 경우의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서를 활용하는 터치 구동 예를 나타낸 도면이다.
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 실시예들에 따른 터치표시장치의 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 영상을 표시하는 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 사용자의 터치를 센싱하는 터치 센싱 기능과, 터치 센싱 결과를 이용하여 사용자의 터치에 따른 입력 처리를 수행하는 터치 입력 기능을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 디스플레이 기능을 제공하기 위하여, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)이 배치될 수 있으며, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 표시패널(DISP)과, 표시패널(DISP)을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로들을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 구동 회로들은, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터구동회로(DDC)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트구동회로(GDC)와, 데이터구동회로(DDC) 및 게이트구동회로(GDC)를 제어하는 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 다수의 터치전극(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과, 터치패널(TSP)을 구동하고 센싱하는 터치구동회로(TDC)와, 터치구동회로(TDC)의 센싱결과에 해당하는 터치센싱데이터를 이용하여 사용자의 포인트에 의한 터치유무 및/또는 터치좌표를 검출하는 터치 컨트롤러(TCTR)를 포함할 수 있다.
사용자의 포인터는 손가락(Finger) 또는 펜(Pen) 등일 수 있다.
펜은 신호 송수신 기능이 없는 수동 펜(Passive Pen) 또는 신호 송수신 기능이 있는 액티브 펜(Active Pen)일 수도 있다.
도 2를 참조하면, 표시패널(DISP)에는, 행 방향(또는 열 방향)으로 배치되는 다수의 데이터 라인(DL)과, 열 방향(또는 행 방향)으로 배치되는 다수의 게이트 라인(GL) 등이 배치될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 터치패널(TSP)에는, 다수의 터치전극(TE)과, 다수의 터치전극(TE)과 터치구동회로(TDC)를 전기적으로 연결해주기 위한 다수의 터치라인(TL)이 배치될 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치구동신호(TD)를 인가하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 순차적으로 센싱할 수 있다.
일 예로, 다수의 터치전극(TE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
다수의 터치전극(TE) 각각은 다양한 형태로 될 수 있다. 예를 들어, 1개의 터치전극(TE)은 개구부가 없는 판 형상의 전극이거나, 개구부들이 있는 메쉬 형태의 전극일 수 있고, 여러 군데가 꺾여 있는 형태의 전극일 수 도 있다.
터치전극(TE)이 판 형상의 전극인 경우, 투명 전극일 수 있다. 터치전극(TE)이 메쉬 형태의 전극이거나 꺾어진 형태의 전극인 경우, 불투명 전극일 수도 있다.
한편, 터치패널(TSP)은 표시패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시패널(DISP)의 내부에 내장될 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치패널(TSP)이 표시패널(DISP)에 내장된 것을 가정한다.
다수의 터치전극(TE) 각각은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다.
일 예로, 다수의 터치라인(TL)은 다수의 데이터 라인(DL)과 평행하게 배치될 수 있다.
다수의 터치전극(TE)을 구동하기 위한 터치구동회로(TDC)를 더 포함할 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 다수의 터치라인(TL)을 통해 다수의 터치전극(TE)으로 공통전압(VCOM)를 공급할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 데이터구동회로(DDC) 및 게이트구동회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터구동회로(DDC) 및 게이트구동회로(GDC)를 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터구동회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 디지털 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
게이트구동회로(GDC)는, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 게이트 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.
데이터구동회로(DDC)는, 게이트구동회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신한 영상 데이터 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하여 이에 대응되는 데이터 신호(VDATA)를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있으며, 타이밍 컨트롤러와 다른 제어장치일 수도 있다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 데이터구동회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터구동회로(DDC)와 함께 집적회로로 구현될 수 있다.
데이터구동회로(DDC)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호(VDATA)을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터구동회로(DDC)는 '소스 드라이버'라고도 한다.
이러한 데이터구동회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털-아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼회로(Output Buffer Circuit) 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 표시패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 표시패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 표시패널(DISP)에 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동회로(GDC)는, 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호(VGATE, 스캔 전압, 스캔 신호, 또는 게이트 전압이라고도 함)를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트구동회로(GDC)는 '스캔 드라이버'라고도 한다.
여기서, 게이트 신호(VGATE)는 해당 게이트 라인(GL)을 닫히게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)을 열리게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.
보다 구체적으로, 게이트 신호(VGATE)는 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-오프 시키게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-온 시키게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.
트랜지스터가 N형인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)일 수 있다. 트랜지스터가 P형인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)이고, 온-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)일 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)인 것으로 예로 든다.
이러한 게이트구동회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 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 표시패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 표시패널(DISP)과 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수도 있다.
데이터구동회로(DDC)는, 도 1에서와 같이, 표시패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트구동회로(GDC)는, 도 1에서와 같이, 표시패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
본 실시예들에 따른 터치표시장치는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치 등의 다양한 타입의 표시장치일 수 있다. 본 실시예들에 따른 표시패널(DISP)도 액정표시패널, 유기발광표시패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
표시패널(DISP)에 배치된 각 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 회로소자(예: 트랜지스터, 캐패시터 등)를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 표시패널(DISP)이 액정표시패널인 경우, 각 서브픽셀(SP)에는 픽셀 전극(PXL)이 배치되고, 픽셀 전극(PXL)과 데이터 라인(DL) 사이에 트랜지스터(TR)가 전기적으로 연결될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트노드에 공급되는 게이트 신호(VGATE)에 의해 턴-온 될 수 있으며, 턴-온 시, 데이터 라인(DL)을 통해 소스노드(또는 드레인노드)에 공급된 데이터 신호(VDATA)를 드레인노드(또는 소스노드)로 출력하여, 드레인노드(또는 소스노드)에 전기적으로 연결된 픽셀 전극(PXL)으로 데이터 신호(VDATA)를 인가해줄 수 있다. 데이터 신호(VDATA)가 인가된 픽셀 전극(PXL)과 공통전압(VCOM)이 인가된 공통전극 사이에는 전계가 형성되고, 픽셀 전극(PXL)과 공통전극 사이에 캐패시턴스가 형성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)의 구조는 패널 타입, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
한편, 위에서 언급한 다수의 터치전극(TE)은, 기본적으로, 터치구동회로(TDC)에 의해 터치 구동 시 터치구동신호(TDS)가 인가되고, 터치구동회로(TDC)에 의해 센싱될 수 있는 터치센서에 해당한다.
또한, 다수의 터치전극(TE)은, 디스플레이 구동 시 데이터 신호(VDATA)와 전계를 형성하는 공통전압(VCOM)이 인가되는 디스플레이 구동 전극일 수도 있다.
따라서, 터치 구동 시, 터치전극(TE)에는 터치구동신호(TDS)가 인가되고, 디스플레이 구동 시, 터치전극(TE)에는 공통전압(VCOM)이 인가될 수 있다.
디스플레이 구동과 터치 구동이 서로 다른 타이밍이 진행되는 경우, 디스플레이 구동 시 터치전극(TE)은 디스플레이 구동 전극 역할을 하고, 터치 구동 시 터치전극(TE)은 터치센서 역할을 한다.
만약, 후술하겠지만, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 동시 구동 기간 동안, 터치전극(TE)은 디스플레이 구동 전극 역할과 터치센서 역할을 동시에 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 다수의 터치전극 중 동일한 열에 배치되는 제1 터치전극과 제2 터치전극에 있어서, 제1 터치전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 제2 터치전극과도 동일하게 중첩될 수 있다. 하지만, 제1 터치전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 제2 터치전극과는 중첩되지 않는다.
다수의 터치라인(TL)은, 제1 터치전극과 터치구동회로(TDC)를 전기적으로 연결하기 위한 제1 터치라인과, 제2 터치전극과 터치구동회로(TDC)를 전기적으로 연결하기 위한 제2 터치라인을 포함한다.
제1 터치라인과 제2 터치라인은 터치패널(TSP) 내에서는 절연된다. 경우에 따라서, 제1 터치라인과 제2 터치라인은 터치구동회로(TDC) 내에서 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 터치라인은 제2 터치전극과 중첩되되 터치패널(TSP) 제2 터치전극과 절연될 수 있다.
한편, 터치 컨트롤러(TCTR)는, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit), 프로세서 등으로 구현될 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR) 및 터치 컨트롤러(TCTR)은 별도로 구현될 수도 있고 통합되어 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 터치전극(TE)의 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하거나, 공통전극들(CE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치구동회로(TDC)는 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상으로 전압 레벨이 가변 되는 신호 형태의 터치구동신호(TDS)를 공급하고, 터치구동신호(TDS)가 인가된 터치전극(TE)으로부터 터치센싱신호를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치구동회로(TDC)는 다수의 터치전극(TE) 중 구동전극 역할을 하는 터치전극으로 터치구동신호(TDS)를 공급하고, 다수의 터치전극(TE) 중 센싱전극 역할을 하는 다른 터치전극으로부터 터치센싱신호를 센싱하여 센싱 데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 셀프-캐패시턴스 (Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하는 경우를 가정한다.
터치구동회로(TDC)에서 출력되는 터치구동신호(TDS)는 일정한 전압 레벨을 갖는 신호일 수도 있고, 전압 레벨이 가변 되는 신호일 수도 있다.
터치구동신호(TDS)가 전압 레벨이 가변 되는 신호인 경우, 터치구동신호(TDS)는, 일 예로, 정현파 형태, 삼각파 형태, 또는 구형파 형태 등 다양한 신호파형일 수 있다.
한편, 데이터구동회로(DDC)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital-to-Analog Converter)를 통해 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 전압 형태의 데이터 신호(VDATA)로 변환할 수 있다.
데이터구동회로(DDC)는 디지털-아날로그 변환 시 다수의 감마기준전압(GRV)을 토대로 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 전압 형태의 데이터 신호(VDATA)로 변환할 수 있다.
다수의 감마기준전압(GRV)은 감마 회로(GAM)에서 공급된다. 감마 회로(GAM)는 데이터구동회로(DDC)의 외부 또는 내부에 존재할 수 있다.
한편, 표시패널(DISP)에는 그라운드 전압(GND)이 인가될 수 있다. 이러한 그라운드 전압(GND)은 DC 전압일 수도 있고 전압 레벨이 변하는 AC 전압일 수도 있다.
한편, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치패널(TSP)이 표시패널(DISP)에 내장된 것으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 시분할된 구간에서 별도로 진행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 시분할 구동이라고 한다.
디스플레이 구동 기간 동안에는, 다수의 터치전극(TE)에는 DC 전압 형태의 공통전압(VCOM)이 인가된다. 다수의 게이트 라인(GL1, GL2)에는 턴-오프 레벨 전압(VGL)의 상태를 갖다가 스캐닝 타이밍에서 턴-온 레벨 전압(VGH)을 갖는 게이트 신호(VGATE1, VGATE2)가 순차적으로 인가될 수 있다. 다수의 데이터 라인(DL)에는 해당 데이터 신호(VDATA)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간 이후 터치 구동 기간 동안에는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 시간에 따라 전압 레벨이 변하는 터치구동신호(TDS)가 인가될 수 있다.
한편, 터치 구동 기간 동안, 터치구동신호(TDS)가 터치 센싱 대상인 터치전극(TE)에 인가될 대, 표시패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 터치구동신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 신호가 인가될 수 있다. 이를 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)이라고 한다. 이러한 LFD는 불필요한 기생 캐패시턴스를 방지해주어, 기생 캐패시턴스에 의한 터치 감도 저하를 방지할 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)과 다른 터치전극(TE) 사이의 기생 캐패시턴스를 방지하기 위하여, 표시패널(DISP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)에 인가되는 터치구동신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 LFD 신호가 인가될 수 있다.
또한, 터치 구동 기간 동안, 터치전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스를 방지하기 위하여, 표시패널(DISP)에 배치된 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부로 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)에 인가되는 터치구동신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 LFD 신호(D_LFDS)가 인가될 수 있다.
또한, 터치 구동 기간 동안, 터치전극(TE)과 게이트 라인(GL1, GL2) 사이의 기생 캐패시턴스를 방지하기 위하여, 표시패널(DISP)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부로 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)에 인가되는 터치구동신호(TDS)와 동일하거나 대응되는 LFD 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 표시패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 인가되는 LFD 신호들은, 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)에 인가되는 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.
또한, 터치 구동 기간 동안, 표시패널(DISP)에 배치된 비 센싱 대상인 터치전극(TE), 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 인가되는 LFD 신호들은, 센싱 대상이 되는 터치전극(TE)에 인가되는 터치구동신호(TDS)와 진폭(△V)이 대응될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 동시 구동이라고 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 다수의 데이터 라인(DL)으로 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 터치구동회로(TDC)는 다수의 터치전극(TE)으로 소정의 진폭(△V)으로 스윙 하는 터치구동신호(TDS)를 공급할 수 있다.
여기서, 터치구동신호(TDS)는 전압 레벨이 스윙 되는(변하는) 신호일 수 있다. 이러한 터치구동신호(TDS)는 변조 신호, AC 신호, 또는 펄스 신호 등이라고도 한다.
도 5를 참조하면, 터치구동신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 짧을 수 있다.
이 경우, 다수의 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)의 하이 레벨 전압 기간 또는 다수의 게이트 라인(GL) 중 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호(VGATE1, VGATE2)의 하이 레벨 전압 기간 동안, 터치구동신호(TDS)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.
도 6을 참조하면, 터치구동신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간의 폭(W)은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 길 수 있다.
이 경우, 터치구동신호(TDS)의 하이 레벨 전압 기간 동안, 다수의 데이터 라인(DL) 중 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(VDATA)의 전압 레벨이 1차례 이상 변하거나, 다수의 게이트 라인(GL) 중 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 게이트 신호(VGATE)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 동시 구동 시, 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(VDATA)는 영상 표시를 위한 원래의 신호 부분과 터치구동신호(TDS)가 더해진 형태를 갖는다. 따라서, 데이터 신호(VDATA)에는 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 동시 구동 시, 게이트 라인(GL)에 인가되는 게이트 신호(VGATE1, VGATE2, VGATE3, VGATE4)는 게이트 구동을 위한 원래의 신호 부분과 터치구동신호(TDS)가 더해진 형태를 갖는다. 따라서, 게이트 신호(VGATE1, VGATE2, VGATE3, VGATE4)에는 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 데이터 신호(VDATA)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가짐으로써, 데이터 신호(VDATA)에서 터치구동신호(TDS)에 해당하는 부분을 제거하면, 시분할 구동 시 디스플레이 구동 기간의 데이터 신호(VDATA)와 동일한 상태가 된다.
마찬가지로, 게이트 신호(VGATE1, VGATE2, VGATE3, VGATE4)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가짐으로써, 게이트 신호(VGATE)에서 터치구동신호(TDS)에 해당하는 부분을 제거하면, 시분할 구동 시 디스플레이 구동 기간의 게이트 신호(VGATE)와 동일한 상태가 된다.
데이터 신호(VDATA)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가지고, 게이트 신호(VGATE)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(△V)과 동일한 전압 변화 지점을 가지는 것은, 터치구동신호(TDS)를 기준으로 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)가 변조되었다고 한다.
전술한 바와 같이, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)의 신호 파형을 변화(변조)시켜줌으로써, 동시 구동 시, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되더라도, 터치 구동에 의해 디스플레이 구동이 영향을 받지 않도록 해줄 수 있다.
또한, 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)의 신호 파형을 변화시켜주는 것은, 불필요한 기생 캐패시턴스를 방지하여 터치 감도를 향상시키는 일종의 LFD 구동에 해당한다.
예를 들어, 동시 구동은 감마 변조 기법 또는 그라운드 변조 기법을 통해 수행될 수 있다.
감마 변조 기법의 경우, 데이터 구동 회로(DDC)가 디지털 아날로그 변환 시 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(△V)이 대응되는 감마기준전압(GRW)을 사용하여 디지털 아날로그 변환 처리를 수행함으로써, 데이터 신호(VDATA)를 변화시켜줄 수 있다.
또한, 게이트 신호(VGATE)를 생성하는데 필요한 턴-오프 레벨 전압(VGL)과 턴-온 레벨 전압(VGH) 각각을 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(△V)이 대응되도록 변화시켜줌으로써, 전술한 게이트 신호(VGATE)를 생성할 수 있다.
그라운드 변조 기법의 경우, 표시패널(DISP)에 인가되는 그라운드 전압(GND)이, 전압 레벨이 변하는 신호이고, 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응되도록 해줌으로써, 표시패널(DISP)에 인가되는 모든 종류의 신호들을 그라운드 전압(GND)을 기준으로 스윙 시켜주는 방식이다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 동시 구동을 진행하다가, 어떠한 타이밍에서는 시분할 구동을 진행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템은 터치패널(TSP), 프런트 멀티플렉서(F-MUX), 센서센싱유닛 블록(SSUB), 리어 멀티플렉서(R-MUX) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
터치패널(TSP)에는 N개의 터치전극(TE) 및 N개의 터치라인(TL)이 배치될 수 있다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는 터치패널(TSP)에 배치된 N개의 터치전극(TE) 중 M개 또는 2M개의 터치전극(TE)을 선택하여, 센서센싱유닛 블록(SSUB)에 포함된 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)과 대응시켜서 연결해줄 수 있다. 여기서, M은 2 이상이고, N은 2M보다 클 수 있다.
즉, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 멀티플렉싱에 의해, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각은, 2개의 터치전극(TE)과 1개의 센서센싱유닛(SSU: Sensor Sensing Unit)을 연결해주거나, 1개의 터치전극(TE)을 1개의 센서센싱유닛을 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)은 2M개의 터치전극(TE)을 동시에 차동 센싱하거나, M개의 터치전극(TE)을 동시에 싱글 센싱할 수 있다.
즉, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각은 동시에 센싱 동작을 수행하고, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각은 2개의 터치전극(TE)을 동시에 차동 센싱하거나, 1개의 터치전극(TE)을 싱글 센싱할 수 있다.
리어 멀티플렉서(R-MUX)는 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 중 일부를 선택하여 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결해줄 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 리어 멀티플렉서(R-MUX)에 의해 연결된 센서센싱유닛(SSU)으로부터 수신된 센싱결과신호를 디지털 값에 해당하는 센싱값으로 변환하고, 변환된 센싱값을 포함하는 센싱데이터를 출력할 수 있다.
터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱 데이터를 토대로 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 싱글 센싱을 위한 j번째 센서센싱유닛(SSU #j, j=1, 2, … , M)을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 중 임의의 j번째 센서센싱유닛(SSU #j, j=1, 2, … , M)은 1개의 터치전극(TE)을 센싱할 수 있다. 이 경우를 싱글 센싱 방식이라고 한다.
싱글 센싱 방식의 경우, j번째 센서센싱유닛(SSU #j)은 전하 증폭기(CAMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 연산 증폭기와 피드백 캐패시터(Cfb)를 포함할 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 비 반전 입력단(I1)으로 입력된 터치구동신호(TDS)를 반전 입력단(I2)를 통해 해당 터치라인(TL)을 통해 해당 터치전극(TE)으로 출력할 수 있다.
이후, 전하 증폭기(CAMP)는 반전 입력단(I2)를 통해 해당 터치전극(TE)으로부터 터치센싱신호를 수신할 수 있다.
즉, 터치구동신호(TDS)가 인가된 터치전극(TE)에서 발생한 전하가 전하 증폭기(CAMP)의 반전 입력단(I2)으로 입력된다. 이에 따라, 피드백 캐패시터(Cfb)에 전하가 충전된다. 피드백 캐패시터(Cfb)의 충전에 따라, 전하 증폭기(CAMP)의 출력단(O)으로 신호가 출력된다.
적분기(INTG)는 전하 증폭기(CAMP)의 출력 신호를 적분하여 적분값을 출력한다.
샘플 앤 홀드(SHA)는 적분값에 해당한 신호를 저장했다가, 리어 멀티플렉서(R-MUX)를 통해 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 출력한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 차동 센싱을 위한 j번째 센서센싱유닛(SSU #j, j=1, 2, … , M)을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 중 임의의 j번째 센서센싱유닛(SSU #j, j=1, 2, … , M)은 2개의 터치전극(TE1, TEL2)을 차동 센싱할 수 있다. 이 경우를 차동 센싱 방식이라고 한다.
차동 센싱 방식의 경우, j번째 센서센싱유닛(SSU #j, j=1, 2, … , M)은 차동 증폭기(DAMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Circuit, SHA) 등 포함할 수 있다.
차동 증폭기(DAMP)는 제1 입력단(di1) 및 제2 입력단(di2)을 통해 제1 터치전극(TE1) 및 제2 터치전극(TE2) 각각으로부터 수신되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭하여 차동센싱신호를 출력할 수 있다. 차동 증폭기(DAMP)는 1개의 출력단을 가질 수 있다.
경우에 따라서, 차동 증폭기(DAMP)는, 2개의 출력단(do1, do2)를 가질 수 있다. 이 경우, 차동 증폭기(DAMP)는 풀리 차동 증폭기(Fully Differential Amplifier)일 수 있다.
이 경우, 차동 증폭기(DAMP)의 차동센싱신호는 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 포함할 수 있다.
제1 출력신호 및 제2 출력신호의 차이는 제1 입력신호 및 제2 입력신호의 차이와 비례할 수 있다.
차동 증폭기(DAMP)에서, 제1 입력단(di1)과 제1 출력단(do1) 사이에는 제1 캐패시터(Ca)가 연결되고, 제2 입력단(di2)과 제2 출력단(do2) 사이에는 제2 캐패시터(Cb)가 연결될 수 있다.
한편, 제1 터치전극(TE1) 및 제2 터치전극(TE2) 중 하나는 센싱전극이고 나머지 하나는 기준전극일 수 있다.
따라서, 제1 입력단(di1) 및 제2 입력단(di2) 중 하나는 센싱전극과 연결되는 센싱 입력단이고 나머지 하나는 기준전극과 연결되는 기준 입력단이다.
예를 들어, 제2 터치전극(TE2)가 센싱전극으로 지정되고, 제1 터치전극(TE1)이 기준전극으로 지정된 경우, 차동 증폭기(DAMP)를 이용하여 1차례 차동 센싱한 결과는 센싱전극인 제2 터치전극(TE2)에 대한 센싱결과이다.
이후, 제1 터치전극(TE1)의 센싱결과가 필요하면, 제1 터치전극(TE1)를 센싱전극으로 지정하고, 제2 터치전극(TE2)을 기준전극으로 지정하여, 다시 차동 센싱해야만 한다. 한편, 차동 센싱 방식을 이용하는 경우, 동시 구동을 진행할 때, 도 5 및 도 6에서와 같이, 디스플레이 구동을 위한 공통전압(VCOM)의 역할도 하는 터치구동신호(TDS)를 기준으로 데이터 신호(VDATA) 및 게이트 신호(VGATE)가 변조되는 경우, 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)에 의해 기생 캐패시턴스에 의한 영향이 상쇄되어 터치를 판별하는데 있어서 수월해질 수 있다.
아래에서는, 이상에서 설명한 터치표시장치에서 터치 센싱을 위한 구성들(터치시스템)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템 내 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치시스템은, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N)을 포함하는 터치패널(TSP)과, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 둘 이상의 터치전극을 센싱하는 센서센싱유닛 블록(SSUB)과, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 둘 이상의 터치전극을 선택하여 센서센싱유닛 블록(SSUB)과 연결해주는 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 포함할 수 있다.
센서센싱유닛 블록(SSUB)은 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)을 포함하고,
여기서, M은 동시에 센싱되는 터치전극들의 개수로서 2 이상일 수 있다. 차동 센싱의 경우, M은 차동 센싱 시 지정되는 센싱전극과 기준전극 중 센싱전극으로 지정된 터치전극들의 개수이다. N은 총 터치전극들의 개수로서, M보다 크다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여, M개의 터치전극과 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)을 대응시켜 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)은, 센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극을 동시에 센싱할 수 있다.
센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극 각각은 서로 이격될 수 있다. 즉, 동시에 센싱되는 M개의 터치전극 각각은 서로 이격될 수 있다(→ Case 1).
이와 다르게, 센싱 활성화 영역 내 위치하는 M개의 터치전극은 모두 인접하게 배치될 수도 있다. 즉, 동시에 센싱되는 M개의 터치전극은 모두 인접하게 배치될 수도 있다(→Case 2).
M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각은, 차동 센싱을 위하여, 센싱 입력단(IN_SEN)과 기준 입력단(IN_REF)을 갖는 차동 증폭기(DAMP)를 포함할 수 있다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중에서 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 M개의 센싱전극으로 선택하고, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 M개의 터치전극을 제외한 N-M개의 터치전극 중 M개의 다른 터치전극을 M개의 기준전극으로 더 선택할 수 있다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, M개의 센싱전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각의 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN)에 연결해주고, M개의 기준전극 중 1개씩을 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각의 차동 증폭기(DAMP)의 기준 입력단(IN_REF)에 연결해줄 수 있다.
M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각의 차동 증폭기(DAMP)는 해당 센싱전극과 해당 기준전극 각각으로부터 입력되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭할 수 있다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 제1 멀티플렉서(MUX1), M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M) 및 M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)를 포함할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)과 대응된다.
M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)는 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)과 대응된다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정할 수 있다.
여기서, 차동 센싱 구역은 센싱 활성화 영역을 포함할 수 있다. 즉, 차동 센싱 구역은 센싱전극들이 위치하는 센싱 활성화 영역과 기준전극들이 위치하는 영역들 포함할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)는 M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각에 포함된 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN)과 기준 입력단(IN_REF)에 선택적으로 연결해줄 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 더욱 상세하게 나타낸 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서(F-MUX)에 포함된 하나의 센서센싱유닛과 대응되는 제2 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 프런트 멀티플렉서(F-MUX)에 포함된 하나의 센서센싱유닛과 대응되는 제2 멀티플렉서 및 제3 멀티플렉서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정할 수 있다.
여기서, 차동 센싱 구역은 센싱 활성화 영역을 포함할 수 있다. 즉, 차동 센싱 구역은 센싱전극들이 위치하는 센싱 활성화 영역과 기준전극들이 위치하는 영역들 포함할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)는 M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각에 포함된 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN)과 기준 입력단(IN_REF)에 선택적으로 연결해줄 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 각각에 연결된 선택 스위치(Ss)와 보조 스위치(Sn)를 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 각각에 연결된 선택 스위치(Ss)의 출력단들과, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M) 각각의 6개의 스위치(S1 ~ S6)의 입력단들 사이를 연결해주는 연결배선들이 배치되는 연결배선회로(CLC)를 포함할 수 있다.
연결배선회로(CLC)는, 제1 방향의 다수의 제1 연결배선들과, 제1 방향과 다른 제2 방향의 다수의 제2 연결배선들을 포함한다. 제1 방향의 다수의 제1 연결배선들 각각의 양단에는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N)과 M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)가 연결된다. 제2 방향의 다수의 제2 연결배선들은 2M개의 채널(CH1 ~ CH 2M)과 각각 대응되며, 멀리 있는 터치전극을 다른 터치전극에 연결된 제1 연결배선과 연결해주는 역할을 한다. 다수의 제1 및 제2 연결배선들은 서로 교차한다. 다수의 제1 및 제2 연결배선들의 교차 지점들 중에서 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N)과 M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)의 연결이 필요한 지점들은 서로 컨택 된다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극 각각에 연결된 선택 스위치(Ss)를 턴-온 시켜, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극을 선택한다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극을 제외한 나머지 터치전극들 각각에 연결된 보조 스위치(Sn)를 턴-온 시켜서, N개의 터치전극(TE 1 ~ TE N) 중 2M개의 터치전극을 제외한 나머지 터치전극들로 로드 프리 구동 신호(LFDS)를 인가해줄 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 인접하게 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화 한다(→ Case 1).
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 1개 이상의 다른 터치전극에 의해 이격되어 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화 한다(→ Case 2).
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M) 각각은, 제1 센싱 타이밍에, 제1 터치전극과 제1 터치전극에 인접한 제2 터치전극을 그룹화하는 제1 및 제2 스위치(S1, S2)와, 제2 센싱 타이밍에, 제2 터치전극과 제2 터치전극에 인접한 제3 터치전극을 그룹화하는 제3 및 제4 스위치(S3, S4)를 포함할 수 있다.
M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M) 각각은, 제1 터치전극과 제1 터치전극으로부터 1개 이상의 터치전극에 의해 이격된 제2 터치전극을 그룹화하는 제5 및 제6 스위치(S5, S6)를 포함할 수 있다.
M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M) 각각은, M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 해당 센서센싱유닛의 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN) 및 기준 입력단(IN_REF)에 선택적으로 연결해주는 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd)를 포함할 수 있다.
차동 센싱 방식에는 제1 케이스(Case 1)와 제2 케이스(Case 2)가 있다.
제1 케이스(Case 1)는 인접한 2개의 터치전극을 차동 센싱하는 경우이다.
제2 케이스(Case 2)는 멀리 이격된 2개의 터치전극을 차동 센싱하는 경우이다.
도 13을 참조하면, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)에 포함된 6개의 스위치(S1 ~ S6) 중에서, 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)는 제1 케이스에만 이용되고, 제5 및 제6 스위치(S5, S6)는 제2 케이스에만 이용된다. 따라서, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)는 차동 센싱 형태(Case 1, Case 2)를 설정할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 케이스에서, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중에서, 병렬로 위치하는 2개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb)는 항상 온 상태이고, 교차하는 2개의 극성 지정 스위치(Sc, Sd)는 항상 오프 상태이다.
제2 케이스에서, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중에서, 병렬로 위치하는 2개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb)와, 교차하는 2개의 극성 지정 스위치(Sc, Sd)는, 교번하면서 온-오프 된다.
도 13을 참조하면, 제1 케이스(Case 1)의 경우, 제1 센싱 시간에, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)에 포함된 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4) 중 제1 및 제2 스위치(S1, S2)는 턴-온 되고, 제3 및 제4 스위치(S3, S4)는 턴-오프 된다. 이때, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 병렬로 위치하는 2개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb)는 온 상태이다.
제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간에, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)에 포함된 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4) 중 제3 및 제4 스위치(S3, S4)는 턴-온 되고, 제1 및 제2 스위치(S1, S2)는 턴-오프 된다. 이때, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 병렬로 위치하는 2개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb)는 온 상태이다.
도 13을 참조하면, 제2 케이스(Case 2)의 경우, 제1 센싱 시간에, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)에 포함된 제5 내지 제6 스위치(S5, S6)는 온 상태이고, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 병렬로 위치하는 2개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb)는 턴-온 된다.
제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간에, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)에 포함된 제5 내지 제6 스위치(S5, S6)는 온 상태이고, M개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #M)에 포함된 교차하는 2개의 극성 지정 스위치(Sc, Sd)는 턴-온 된다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스를 나타낸 도면이다. 단, M=5인 경우를 예로 든다. 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안 차동 센싱을 나타낸 도면이다. 도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1, TE 2, … , TE 10, TE 11, TE 12, …, TE N) 중 10(2M=2*5)개의 터치전극(TE 1 ~ TE 10)을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정할 수 있다.
여기서, 차동 센싱 구역은 센싱 활성화 영역을 포함할 수 있다. 즉, 차동 센싱 구역은 센싱전극들(SEN; TE 1, TE 3, TE 5, TE 7, TE 9)이 위치하는 센싱 활성화 영역과 기준전극들(REF; TE 2, TE 4, TE 6, TE 8, TE 10)이 위치하는 영역들 포함할 수 있다.
5(M=5)개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #5)는 10(2M)개의 터치전극(TE 1 ~ TE 10)을 5(M=5)개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5)으로 그룹화할 수 있다.
제1 케이스(Case 1)의 경우, 5개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #5)는 10(2M)개의 터치전극을 5개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5)으로 그룹화할 때, 인접하게 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
예를 들어, 인접한 제1 터치전극(TE 1)과 제2 터치전극(TE 2)이 제1 터치전극 쌍(PAIR #1)이 되고, 인접한 제3 터치전극(TE 3)과 제4 터치전극(TE 4)이 제2 터치전극 쌍(PAIR #2)이 되고, 인접한 제5 터치전극(TE 5)과 제6 터치전극(TE 6)이 제3 터치전극 쌍(PAIR #3)이 되고, 인접한 제7 터치전극(TE 7)과 제8 터치전극(TE 8)이 제4 터치전극 쌍(PAIR #4)이 되고, 인접한 제9 터치전극(TE 9)과 제10 터치전극(TE 10)이 제5 터치전극 쌍(PAIR #5)이 된다.
M(M=5)개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #5)는 5개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5) 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M(M=5)개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #5) 각각에 포함된 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN)과 기준 입력단(IN_REF)에 선택적으로 연결해줄 수 있다.
예를 들어, 제1 터치전극 쌍(PAIR #1)에 포함된 제1 터치전극(TE 1)과 제2 터치전극(TE 2)이 제1 센서센싱유닛(SSU #1)에 연결되고, 제2 터치전극 쌍(PAIR #2)에 포함된 제3 터치전극(TE 3)과 제4 터치전극(TE 4)이 제2 센서센싱유닛(SSU #2)에 연결되고, 제3 터치전극 쌍(PAIR #3)에 포함된 제5 터치전극(TE 5)과 제6 터치전극(TE 6)이 제3 센서센싱유닛(SSU #3)에 연결되고, 제4 터치전극 쌍(PAIR #4)에 포함된 제7 터치전극(TE 7)과 제8 터치전극(TE 8)이 제4 센서센싱유닛(SSU #4)에 연결되고, 제5 터치전극 쌍(PAIR #5)에 포함된 제9 터치전극(TE 9)과 제10 터치전극(TE 10)이 제5 센서센싱유닛(SSU #5)에 연결될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제1 케이스의 경우, 도 14를 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 센싱 시간 동안, 제1 내지 제10 터치전극(TE 1 ~ TE 10)이 위치하는 영역이 차동 센싱 구역으로 설정된다.
제1 센싱 시간 동안, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제2 센서센싱유닛(SSU #2)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)과 기준전극(REF)에 해당하는 제4 터치전극(TE 4)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제3 센서센싱유닛(SSU #3)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제5 터치전극(TE 5)과 기준전극(REF)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제4 센서센싱유닛(SSU #4)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제7 터치전극(TE 7)과 기준전극(REF)에 해당하는 제8 터치전극(TE 8)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제5 센서센싱유닛(SSU #5)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제9 터치전극(TE 9)과 기준전극(REF)에 해당하는 제10 터치전극(TE 10)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
이러한 제1 센싱 시간 동안, 터치구동회로(TDC)는, 차동 센싱을 통해, 센싱전극들(SEN)에 해당하는 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 터치전극(TE 1, TE 3, TE 5, TE 7, TE 9)에 대한 센싱값을 얻어낼 수 있다.
제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간 동안, 제1 케이스에 따르면, 제1 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 비해, 1 라인(즉, 1개의 터치 전극 행)이 쉬프트 되어 차동 센싱 구역이 설정될 수 있다. 즉, 1 라인이 쉬프트 된 차동 센싱 구역은, 제2 내지 제11 터치전극(TE 2 ~ TE 11)이 위치하는 영역이다.
제2 센싱 시간 동안, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)과 기준전극(REF)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제2 센서센싱유닛(SSU #2)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제4 터치전극(TE 4)과 기준전극(REF)에 해당하는 제5 터치전극(TE 5)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제3 센서센싱유닛(SSU #3)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)과 기준전극(REF)에 해당하는 제7 터치전극(TE 7)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제4 센서센싱유닛(SSU #4)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제8 터치전극(TE 8)과 기준전극(REF)에 해당하는 제9 터치전극(TE 9)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제5 센서센싱유닛(SSU #5)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제10 터치전극(TE 10)과 기준전극(REF)에 해당하는 제11 터치전극(TE 11)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
이러한 제2 센싱 시간 동안, 터치구동회로(TDC)는, 차동 센싱을 통해, 센싱전극들(SEN)에 해당하는 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 터치전극(TE 2, TE 4, TE 6, TE 8, TE 10)에 대한 센싱값을 얻어낼 수 있다.
도 16을 참조하여, 제1 케이스에서, 제1 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 멀티플렉싱 동작을 간략하게 설명하면, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
제1 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 제1 멀티플렉서(MUX1)는, 차동 센싱 구역에 포함되는 제1 내지 제10 터치전극(TE 1 ~ TE 10)과 연결된 선택 스위치(Ss)를 턴-온 시킨다.
그리고, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제2 멀티플렉서(MUX2 #1)는 6개의 스위치(S1 ~ S6) 중 제1 및 제2 스위치(S1, S2)를 턴-온 시킨다.
또한, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제3 멀티플렉서(MUX3 #1)는 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중 병렬(평행하게)로 배치된 2개의 스위치(Sa, Sb)를 턴-온 시킨다.
이에 따라, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1) 및 기준전극(REF)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)과 연결될 수 있다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)의 차동 증폭기(DAMP)는, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)을 차동 증폭할 수 있다.
전술한 멀티플렉싱 동작과 동일한 방식으로, 제1 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 포함되는 다른 터치전극들(TE 2, TE 3, …)도 해당 센서센싱유닛과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 17을 참조하여, 제1 케이스에서, 제1 센싱 시간 이후의 제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 멀티플렉싱 동작을 간략하게 설명하면, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)과 기준전극(REF)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
여기서, 제2 센싱 시간 동안, 제2 터치전극(TE 2)은 제1 센싱 시간에 비해 1 라인 쉬프트 된 센싱전극(1 Line Shift SEN)이다. 제3 터치전극(TE 3)은 제1 센싱 시간에 비해 1 라인 쉬프트 된 기준전각(1 Line Shift REF)이다.
제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 제1 멀티플렉서(MUX1)는, 차동 센싱 구역에 포함되는 제2 내지 제11 터치전극(TE 2 ~ TE 11)과 연결된 선택 스위치(Ss)를 턴-온 시킨다.
그리고, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제2 멀티플렉서(MUX2 #1)는 6개의 스위치(S1 ~ S6) 중 1 라인 쉬프트 된 센싱전극(1 Line Shift SEN)과 기준전극(1 Line Shift REF)과 연결되는 제3 및 제4 스위치(S3, S4)를 턴-온 시킨다.
또한, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제3 멀티플렉서(MUX3 #1)는 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중 병렬(평행하게)로 배치된 2개의 스위치(Sa, Sb)를 턴-온 시킨다.
이에 따라, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2) 및 기준전극(REF)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)과 연결될 수 있다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)의 차동 증폭기(DAMP)는, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)과 기준전극(REF)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)을 차동 증폭할 수 있다.
전술한 멀티플렉싱 동작과 동일한 방식으로, 제2 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 포함되는 다른 터치전극들(TE 3, TE 4, …)도 해당 센서센싱유닛과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스를 나타낸 도면이다. 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안 차동 센싱을 나타낸 도면이다. 도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 동작을 나타낸 도면이다. 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스에서, 제1 및 제2 센싱 시간 동안 차동 센싱을 나타낸 다른 도면이다.
도 18을 참조하면, 제1 멀티플렉서(MUX1)는 N개의 터치전극(TE 1, TE 2, … , TE 10, TE 11, TE 12, …, TE N) 중 10(2M=2*5)개의 터치전극(TE 1 ~ TE 10)을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정할 수 있다.
여기서, 차동 센싱 구역은 센싱 활성화 영역을 포함할 수 있다. 즉, 차동 센싱 구역은 센싱전극들(SEN; TE 1, TE 3, TE 5, TE 7, TE 9)이 위치하는 센싱 활성화 영역과 기준전극들(REF; TE 2, TE 4, TE 6, TE 8, TE 10)이 위치하는 영역들 포함할 수 있다.
5(M=5)개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #5)는 10(2M)개의 터치전극(TE 1 ~ TE 10)을 5(M=5)개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5)으로 그룹화할 수 있다.
제2 케이스(Case 2)의 경우, 5개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #5)는 10(2M)개의 터치전극을 5개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5)으로 그룹화할 때, 멀리 이격된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화할 수 있다.
예를 들어, 이격된 제1 터치전극(TE 1)과 제6 터치전극(TE 6)이 제1 터치전극 쌍(PAIR #1)이 되고, 이격된 제2 터치전극(TE 2)과 제7 터치전극(TE 7)이 제2 터치전극 쌍(PAIR #2)이 되고, 이격된 제3 터치전극(TE 3)과 제8 터치전극(TE 8)이 제3 터치전극 쌍(PAIR #3)이 되고, 이격된 제4 터치전극(TE 4)과 제9 터치전극(TE 9)이 제4 터치전극 쌍(PAIR #4)이 되고, 이격된 제5 터치전극(TE 5)과 제10 터치전극(TE 10)이 제5 터치전극 쌍(PAIR #5)이 된다.
M(M=5)개의 제3 멀티플렉서(MUX3 #1 ~ MUX3 #5)는 5개의 터치전극 쌍(PAIR #1 ~ PAIR #5) 각각에 포함된 2개의 터치전극을 M(M=5)개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #5) 각각에 포함된 차동 증폭기(DAMP)의 센싱 입력단(IN_SEN)과 기준 입력단(IN_REF)에 선택적으로 연결해줄 수 있다.
예를 들어, 제1 터치전극 쌍(PAIR #1)에 포함된 제1 터치전극(TE 1)과 제6 터치전극(TE 6)이 제1 센서센싱유닛(SSU #1)에 연결되고, 제2 터치전극 쌍(PAIR #2)에 포함된 제2 터치전극(TE 2)과 제7 터치전극(TE 7)이 제2 센서센싱유닛(SSU #2)에 연결되고, 제3 터치전극 쌍(PAIR #3)에 포함된 제3 터치전극(TE 3)과 제8 터치전극(TE 8)이 제3 센서센싱유닛(SSU #3)에 연결되고, 제4 터치전극 쌍(PAIR #4)에 포함된 제4 터치전극(TE 4)과 제9 터치전극(TE 9)이 제4 센서센싱유닛(SSU #4)에 연결되고, 제5 터치전극 쌍(PAIR #5)에 포함된 제5 터치전극(TE 5)과 제10 터치전극(TE 10)이 제5 센서센싱유닛(SSU #5)에 연결될 수 있다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 차동 센싱의 제2 케이스의 경우, 도 18을 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 센싱 시간 동안, 제1 내지 제10 터치전극(TE 1 ~ TE 10)이 위치하는 영역이 차동 센싱 구역으로 설정된다.
제1 센싱 시간 동안, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제2 센서센싱유닛(SSU #2)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제2 터치전극(TE 2)과 기준전극(REF)에 해당하는 제7 터치전극(TE 7)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제3 센서센싱유닛(SSU #3)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제3 터치전극(TE 3)과 기준전극(REF)에 해당하는 제8 터치전극(TE 8)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제4 센서센싱유닛(SSU #4)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제4 터치전극(TE 4)과 기준전극(REF)에 해당하는 제9 터치전극(TE 9)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제5 센서센싱유닛(SSU #5)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제5 터치전극(TE 5)과 기준전극(REF)에 해당하는 제10 터치전극(TE 10)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
이러한 제1 센싱 시간 동안, 터치구동회로(TDC)는, 차동 센싱을 통해, 센싱전극들(SEN)에 해당하는 제1 내지 제5 터치전극(TE 1 ~ TE 5)에 대한 센싱값을 얻어낼 수 있다.
제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간 동안, 제2 케이스에 따르면, 제1 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 비해, 일 예로, 5 라인(즉, 5개의 터치 전극 행)이 쉬프트 되어 차동 센싱 구역이 설정될 수 있다. 즉, 5 라인이 쉬프트 된 차동 센싱 구역은, 제6 내지 제15 터치전극(TE 6 ~ TE 15)이 위치하는 영역이다.
제2 센싱 시간 동안, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)과 기준전극(REF)에 해당하는 제11 터치전극(TE 11)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제2 센서센싱유닛(SSU #2)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제7 터치전극(TE 7)과 기준전극(REF)에 해당하는 제12 터치전극(TE 12)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제3 센서센싱유닛(SSU #3)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제8 터치전극(TE 8)과 기준전극(REF)에 해당하는 제13 터치전극(TE 13)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제4 센서센싱유닛(SSU #4)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제9 터치전극(TE 9)과 기준전극(REF)에 해당하는 제14 터치전극(TE 14)을 차동 센싱(차동 증폭)한다. 제5 센서센싱유닛(SSU #5)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제10 터치전극(TE 10)과 기준전극(REF)에 해당하는 제15 터치전극(TE 15)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
이러한 제2 센싱 시간 동안, 터치구동회로(TDC)는, 차동 센싱을 통해, 센싱전극들(SEN)에 해당하는 제6 내지 제10 터치전극(TE 6 ~ TE 10)에 대한 센싱값을 얻어낼 수 있다.
제6 내지 제10 터치전극(TE 6 ~ TE 10)은 제1 센싱 시간 동안 기준전극들(REF)이었으나, 제2 센싱 시간 동안에는 센싱전극들(SEN)에 해당한다. 따라서, 제6 내지 제10 터치전극(TE 6 ~ TE 10)은 해당 제3 멀티플렉서(MUX3 # j)에 의해 극성 반전이 된다.
도 20을 참조하여, 제2 케이스에서, 제1 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 멀티플렉싱 동작을 간략하게 설명하면, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
제1 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 제1 멀티플렉서(MUX1)는, 차동 센싱 구역에 포함되는 제1 내지 제10 터치전극(TE 1 ~ TE 10)과 연결된 선택 스위치(Ss)를 턴-온 시킨다.
그리고, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제2 멀티플렉서(MUX2 #1)는 6개의 스위치(S1 ~ S6) 중 제2 케이스에서 사용되는 제5 및 제6 스위치(S5, S6)를 턴-온 시킨다.
또한, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제3 멀티플렉서(MUX3 #1)는 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중 병렬(평행하게)로 배치된 2개의 스위치(Sa, Sb)를 턴-온 시킨다.
이에 따라, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1) 및 기준전극(REF)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)과 연결될 수 있다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)의 차동 증폭기(DAMP)는, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제1 터치전극(TE 1)과 기준전극(REF)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)을 차동 증폭할 수 있다.
전술한 멀티플렉싱 동작과 동일한 방식으로, 제1 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 포함되는 다른 터치전극들도 해당 센서센싱유닛과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 21을 참조하여, 제1 케이스에서, 제1 센싱 시간 이후의 제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 멀티플렉싱 동작을 간략하게 설명하면, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은 센싱전극(SEN)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)과 기준전극(REF)에 해당하는 제11 터치전극(TE 11)을 차동 센싱(차동 증폭)한다.
제2 센싱 시간 동안, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)의 제1 멀티플렉서(MUX1)는, 차동 센싱 구역에 포함되는 제6 내지 제15 터치전극(TE 6 ~ TE 15)과 연결된 선택 스위치(Ss)를 턴-온 시킨다.
제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제2 멀티플렉서(MUX2 #1)는 6개의 스위치(S1 ~ S6) 중 제2 케이스에서 사용되는 제5 및 제6 스위치(S5, S6)를 턴-온 시킨다.
제6 터치전극(TE 6)은 제1 센싱 시간에서 기준전극(REF)이었지만, 제2 센싱 시간에서는 센싱전극(SEN)으로 역할이 바뀐다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1번째 제3 멀티플렉서(MUX3 #1)는 4개의 극성 지정 스위치(Sa, Sb, Sc, Sd) 중 교차하는 2개의 스위치(Sc, Sd)를 턴-온 시킨다.
이에 따라, 제6 터치전극(TE 6)은 센싱전극(SEN)으로 역할이 바뀐다. 이를 극성 반전이라고 한다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6) 및 기준전극(REF)에 해당하는 제11 터치전극(TE 11)과 연결될 수 있다.
따라서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)의 차동 증폭기(DAMP)는, 센싱전극(SEN)에 해당하는 제6 터치전극(TE 6)과 기준전극(REF)에 해당하는 제11 터치전극(TE 11)을 차동 증폭할 수 있다.
전술한 멀티플렉싱 동작과 동일한 방식으로, 제2 센싱 시간에서의 차동 센싱 구역에 포함되는 다른 터치전극들도 해당 센서센싱유닛과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 위에서 설명한 제2 케이스의 경우, 제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간이 되면, 차동 센싱 구역이 5개의 라인(즉, 5개의 터치전극 행)만큼 슬라이딩(쉬프트) 된다.
이와 다르게, 제2 케이스의 경우, 제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간이 되면, 도 22에 도시된 바와 같이, 차동 센싱 구역이 1개의 라인(즉, 1개의 터치전극 행)만큼 슬라이딩(쉬프트) 될 수도 있다.
차동 센싱 구역의 쉬프트(슬라이딩)를 보다 일반화하면, 제2 케이스의 경우, 제1 센싱 시간 이후 제2 센싱 시간이 되면, 차동 센싱 구역이 1개의 라인 이상 슬라이딩(쉬프트) 될 수도 있다.
도 10 내지 도 22를 참조하여 설명한 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 이용하는 경우에 대한 이점을 아래에서 설명한다.
디스플레이 구동과 터치 구동을 시분할 하여 진행하는 경우, 즉, 시분할 구동을 진행하는 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동 간의 영향이 없기 때문에, 1개의 터치전극(TE)씩 개별적으로 센싱하는 싱글 센싱 방식(Single-ended Self Sensing)으로 터치를 센싱할 수 있다.
즉, 동시 구동 시, 차동 센싱을 이용하게 되면, 디스플레이 구동에 의한 노이즈를 상쇄시킬 수 있어서 터치 감도를 높일 수 있다. 즉, 차동 센싱의 경우, 공통 노이즈(디스플레이 구동 관련된 전압들, 그라운드 전압, 파워 노이즈 등)를 제거하기에 용이하다.
다만, 차동 센싱의 경우, 다음과 같은 단점이 있을 수 있다.
첫 번째로, 하나의 터치전극(TE)을 Sensing 하기 위해서는, 2차례 센싱해야 한다. 즉 센싱하고자 하는 터치전극(SEN)과 그 위의 터치전극(REF)을 1차 차동 센싱하고, 센싱하고자 하는 터치전극(SEN)과 그 아래의 터치전극(REF)을 2차 차동 센싱해야할 필요가 있다. 이러한 2차례 차동 센싱이 필요한 이유는 차동 센싱은 터치전극(TE) 간의 센싱 신호의 차이만큼만을 센싱하여 증폭시키기 때문에 센싱 데이터(touch raw data)의 절대값을 얻기 위해서는 2차례 센싱(2차례 차동 센싱)이 필요하다.
두 번째로, 터치구동회로(TDC) 내부의 배선 구조 등으로 인하여, 센싱전극(SEN)과 기준전극(REF)의 기생 저항 및 기생 캐패시턴스가 서로 다를 수 있다. 이러한 편차는 센싱 데이터의 오프셋(Offset)으로 나타나게 되어, 터치 감도 저하를 유발할 수 잇다.
이에 비해, 차동 센싱의 경우, 공통 노이즈(디스플레이 구동 관련된 전압들, 그라운드 전압, 파워 노이즈 등)를 제거하기에 용이하다.
전술한 프런트 멀티플렉서(F-MUX) 내 M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)은, 제1 케이스 (인접 터치전극들의 차동센싱) 및 제2 케이스(이격된 터치전극들의 차동센싱) 중 무엇으로 차동센싱을 진행할지를 결정해주는 역할을 한다. 이러한 M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)를 이용하면, 제1 케이스의 경우, 1개의 라인(1개의 터치전극 행)을 차동 센싱할 때, 제1 내지 제4 스위치(S1 ~ S4)의 온-오프를 통해 2차례 센싱할 수 있다. 그리고, 제2 케이스의 경우, 센싱전극(SEN)과 기준전극(REF)이 떨어져 있어서, 한번만 센싱을 하더라도, 센싱값의 추출이 가능하여, 마치 싱글 센싱 처럼 동작할 수 있다. 따라서, 위에서 언급한 기존의 차동 센싱 방식의 첫 번째 단점이 해결될 수 있다.
한편, 터치표시장치는, 손가락에 의한 터치를 센싱하거나 펜의 위치를 센싱하는 시간 구간에서는, 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 높은 제1 케이스로 센싱하다가, 펜 데이터를 수신해야 하는 구간에서는 신호대잡음비가 낮아도 한번만 센싱하는 제2 케이스로 센싱할 수 있다.
또한, M개의 제2 멀티플렉서(MUX2 #1 ~ MUX2 #M)을 M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M)별로 위치시킴으로써, 터치구동회로(TDC) 내부에서 차동 증폭기(DAMP)까지의 센싱전극(SEN) 및 기준전극(REF) 간의 기생 저항 및 기생 캐패시턴스를 매칭시켜줄 수 있어, 센싱 데이터의 오프셋을 최대한 줄일 수 있다. 따라서, 위에서 언급한 기존의 차동 센싱 방식의 두 번째 단점이 해결될 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그룹 구동 방식의 구동 타이밍 다이어그램이다. 도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그룹 구동 방식에 따른 터치전극들의 그룹을 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 터치패널(TSP)의 전 영역을 한차례 터치 센싱하기 위하여, 터치동기신호(TsyncN)에 의해 정의되고 할당되는 다수의 터치구동기간(LHB0, LHB1, LHB2, LHVB3, …)이 진행될 수 있다.
동시 구동 시에는, 다수의 터치구동기간(LHB0, LHB1, LHB2, LHVB3, …)은 디스플레이 구동이 진행되는 기간들일 수 있다.
시분할 구동 시, 다수의 터치구동기간(LHB0, LHB1, LHB2, LHVB3, …)은 디스플레이 구동 기간 사이의 블랭크 기간들일 수 있다.
도 23을 참조하면, 터치패널(TSP)에 배치된 모든 터치전극(TE)은 다수의 그룹(GR0, GR1, GR2, GR3, …)으로 그룹화 된다.
도 24의 예를 참조하면, 다수의 그룹(GR0, GR1, GR2, GR3, …) 각각이 8개의 터치전극 행(이하, 간략히 줄여서 행(Row)이라고 함)을 포함한다면, 64개의 행은 8개의 그룹(GR0 ~ GR7)으로 그룹화될 수 있다.
다수의 그룹(GR0, GR1, GR2, GR3, …)은 다수의 터치구동기간(LHB0, LHB1, LHB2, LHVB3, …)에 할당되어, 터치 구동이 될 수 있다.
예를 들어, 제1 터치구동기간(LHB0) 동안 제1 그룹(GR0)과 제2 그룹(GR1)의 터치 구동이 진행되고, 제2 터치구동기간(LHB1) 동안 제3 그룹(GR3)과 제4 그룹(GR4)의 터치 구동이 진행되고, 제3 터치구동기간(LHB2) 동안 제5 그룹(GR4)과 제6 그룹(GR5)의 터치 구동이 진행되고, 제4 터치구동기간(LHB3) 동안 제7 그룹(GR6)과 제8 그룹(GR7)의 터치 구동이 진행될 수 있다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 제1 터치구동기간(LHB0)의 앞선 1/2 기간 동안, 제1 그룹(GR0)이 센싱 활성화 영역으로 활성될 수 있다. 이 경우, 제1 그룹(GR0)에 포함되는 1번째 내지 8번째 행(행 번호: 1~8)에 배치된 터치전극들(TE)이 센싱될 수 있다. 이후, 제1 터치구동기간(LHB0)의 나머지 1/2 기간 동안, 제2 그룹(GR1)이 센싱 활성화 영역으로 활성될 수 있다. 이 경우, 제2 그룹(GR1)에 포함되는 9번째 내지 16번째 행(행 번호: 9~16)에 배치된 터치전극들(TE)이 센싱될 수 있다.
이러한 방식으로, 제2 내지 제8 터치구동기간(LHB1 ~ LHB7) 동안 센싱이 진행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 8개의 그룹(GR0 ~ GR7)이 순차적으로 센싱 활성화 영역이 되기 때문에, 터치좌표 검출을 위해서는, 8개의 그룹(GR0 ~ GR7) 각각의 센싱시간의 합만큼이 필요하게 되어, 터치좌표를 검출하는데 많은 시간과 지연이 발생할 수 있다.
또한, 도 23을 참조하면, 서로 인접한 그룹들(예: GR3과 GR4)의 경계에서 터치가 발생하는 경우, 제4 그룹(GR3)이 센싱 활성 영역이 되는 경우, 제4 그룹(GR3)의 부분만 감지되고, 제5 그룹(GR4)의 부분은 감지되지 못한다. 또한, 제5 그룹(GR4)이 센싱 활성 영역이 되는 경우, 제5 그룹(GR4)의 부분만 감지되고, 제4 그룹(GR3)의 부분은 감지되지 못한다.
이러한 문제점들은 센싱 활성화 영역이 될 수 있는 다수의 그룹(GR0 ~ GR7)의 위치가 고정되어 있고, 다수의 그룹(GR0 ~ GR7) 각각이 다수의 행 (터치전극 행)으로 되어 있기 때문이다.
이에, 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TDC) 내 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는 센싱 활성화 영역을 적응적으로 설정할 수 있다. 즉, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는 센싱 활성화 영역의 시작 위치(시작 행)를 적응적으로 변경할 수 있다.
도 25a 내지 도 25f는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 구동을 위한 다양한 센싱 활성화 영역(TENA)의 예시들이다.
도 25a 내지 도 25f에 도시된 바와 같이, 한 센싱 시간에서의 센싱 활성화 영역(TENA)의 시작 위치(시작 행 위치)는 고정되어 있지 않고, 가변될 수 있다.
보다 구체적으로, 센싱 활성화 영역(TENA)은 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극 행 중 H개의 터치전극 행을 포함할 수 있다. 여기서, H는 2이상으로서, 도 25a 내지 도 25f의 예시에서는, H는 8이다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행을 고정된 그룹 단위가 아니라, 행 단위로 가변할 수 있다.
도 25a에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 1번째 행이다.
도 25b에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 2번째 행이다.
도 25c에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 20번째 행이다.
도 25d에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 32번째 행이다.
도 25e에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 46번째 행이다.
도 25f에서, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행은 57번째 행이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치전극들과 센서센싱유닛들 간의 매칭 관계를 나타낸 도면이다. 도 27 내지 도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 나타낸 도면이다.
도 26을 참조하면, 전술한 바와 같이, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)가 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행을 고정된 그룹 단위가 아니라, 행 단위로 가변 하기 위해서, 터치전극들(TE)과 센서센싱유닛들(SSU #j, j=1, 2, … , 72) 간의 매칭이 필요하다. 즉, 터치전극들(TE)의 좌표 별로 센서센싱유닛들(SSU #j, j=1, 2, … , 72)이 매치된다.
터치전극들(TE)의 좌표는 터치전극들(TE) 각각의 행 번호(Row number)와 열 번호(Column number)의 쌍으로 정의될 수 있다(좌표=(행 번호, 열 번호)). 센서센싱유닛들(SSU #j, j=1, 2, … , 72)은 고유 식별번호(j)로 정의될 수 있다.
도 26은 터치패널(TSP)에서, 128행 180열로 터치전극들(TE)이 배치된 경우, 64행 9열의 터치전극들(TE)이 배치되는 부분에 대하여 매칭 관계를 나타낸 도면이다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 64행 9열의 터치전극들(TE)이 배치되는 부분 만으로 설명한다.
도 26을 참조하면, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각에 대하여 서로 다른 시간 대에 연결 가능한 터치전극 개수는 K(=N/M)개일 수 있다.
도 26의 예시에 따르면, 센서센싱유닛 개수인 M은 72이고, 터치전극 개수인 N은 576(=64*9)개이다. 따라서, 1개의 센서센싱유닛과 연결이 가능한 터치전극 개수 K는 8(=576/72)개이다.
도 27 내지 도 30을 참조하면, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, M개의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #M) 각각에 연결 가능한 K개의 터치전극 중 하나를 해당 센서센싱유닛과 연결해주기 위한 스위치 소자들(SW)을 포함할 수 있다. 도 27 내지 도 30에서 터치 포인트(touch point) 위치는 터치전극 위치에 대응된다.
예를 들어, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)은, 8개의 스위치 소자(SW)를 통해, (1, 1), (9, 1), (17, 1), (25, 1), (33, 1), (41, 1), (49, 1) 및 (57, 1)에 배치되는 8개(K=8)의 터치전극과 다른 시간(다른 센싱 시간)에 연결될 수 있다.
다른 예를 들어, 제2 센서센싱유닛(SSU #2)은, 8개의 스위치 소자(SW)를 통해, (1, 2), (9, 2), (17, 2), (25, 2), (33, 2), (41, 2), (49, 2) 및 (57, 2)에 배치되는 8개(K=8)의 터치전극과 다른 시간(다른 센싱 시간)에 연결될 수 있다.
또 다른 예를 들어, 제3 센서센싱유닛(SSU #3)은, 8개의 스위치 소자(SW)를 통해, (1, 3), (9, 3), (17, 3), (25, 3), (33, 3), (41, 3), (49, 3) 및 (57, 3)에 배치되는 8개(K=8)의 터치전극과 다른 시간(다른 센싱 시간)에 연결될 수 있다.
이러한 방식으로, 72개(M=72)의 센서센싱유닛(SSU #1 ~ SSU #72) 각각은 8개의 터치전극과 매칭될 수 있다.
도 27 내지 도 30을 참조하면, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 스위치 인에이블 레지스터(REG)에 저장된 레지스터 값들을 토대로, 스위치 소자들(SW) 중 일부를 턴-온 시킬 수 있다.
스위치 인에이블 레지스터(REG)는 64개 행에 대응되는 레지스터 값들을 저장하고 있을 수 있다.
스위치 인에이블 레지스터(REG)는 터치구동회로(TDC) 또는 터치 컨트롤러(TCTR)의 내부에 존재할 수도 있고, 외부에 존재할 수도 있다.
스위치 인에이블 레지스터(REG)에 저장된 레지스터값들의 설정은 터치구동회로(TDC)가 수행할 수도 있고, 터치 컨트롤러(TCTR)가 수행할 수도 있다.
예를 들어, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)에 대하여 살펴본다.
스위치 인에이블 레지스터(REG)에 저장된 레지스터 값들 중에서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49 및 57번째 레지스터 값들은 센싱 시간의 타이밍에 맞게, 스위치 소자들(SW)을 턴-온 시킬 수 있는 턴-온 값과 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 값으로 설정될 수 있다.
즉, 어느 한 센싱 시간에, 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49 및 57번째 레지스터 값들 중 하나만이 턴-온 값으로 설정되고, 나머지는 턴-오프 값으로 설정되어 있을 수 있다.
1, 9, 17, 25, 33, 41, 49 및 57번째 레지스터 값들에 따라, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)에 포함된 576개의 스위치 소자들(SW) 중에서, 제1 센서센싱유닛(SSU #1)과 대응되는 8개의 스위치 소자들(SW) 중 하나는 턴-온 되고, 나머지 7개는 턴-오프 될 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49 및 57번째 레지스터 값들을 참조하여, 8개의 스위치 소자들(SW)의 게이트 전압을 턴-온 레벨 전압으로 세팅함으로써, 8개의 스위치 소자들(SW)을 턴-온 시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 스위치 인에이블 레지스터(REG)를 이용하여, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변할 수 있다.
프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 스위치 인에이블 레지스터(REG)에 저장된 레지스터 값들의 업데이트에 따라, 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변할 수 있다.
따라서, 도 26에 도시된 바와 같이, 어떠한 센싱 시간에는 17행이 시작위치인 제1 센싱 활성화 영역(TENA1)이 설정되고, 다른 센싱 시간에는 30행이 시작위치인 제2 센싱 활성화 영역(TENA2)이 설정될 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 이용하는 경우의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 적응적인 프런트 멀티플렉서(F-MUX)가 센싱 활성화 영역(TENA)의 1번째 터치전극 행을 고정된 그룹 단위가 아니라, 행 단위로 가변 할 수 있게 됨으로써, 센싱 활성화 영역(TENA)은 적응적으로 변경 설정될 수 있다.
센싱 활성화 영역(TENA)의 적응적인 변경 설정을 통해, 센싱 활성화 영역(TENA) 내에 터치 발생 위치가 항상 존재하도록 해줄 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 그룹들(예: GR3과 GR4)의 경계에서 터치가 발생하는 경우, 제4 그룹(GR3)이 센싱 활성 영역이 되는 경우, 제4 그룹(GR3)의 부분만 감지되고 제5 그룹(GR4)의 부분은 감지되지 못하고, 제5 그룹(GR4)이 센싱 활성 영역이 되는 경우, 제5 그룹(GR4)의 부분만 감지되고 제4 그룹(GR3)의 부분은 감지되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 적응적인 프런트 멀티플렉서(F-MUX)를 활용하는 터치 구동 예를 나타낸 도면이다.
도 32를 참조하면, 프런트 멀티플렉서(F-MUX)는, 다수의 터치구동기간(LHB0 ~ LHB3) 동안, 임의의 위치에 해당하는 터치전극 행(예: 라인 29)을 계속적으로 선택할 수 있다. 이에 따라, 터치구동회로(TDC)는, 동일한 터치전극 행(예: 라인 29)을 지연 없이 계속적으로 센싱할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 효과적인 터치 구동을 가능하게 하는 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 어느 한 센싱 시간에 소정의 영역(센싱 활성화 영역, 차동 센싱 구역)에 배치된 터치전극들을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역(센싱 활성화 영역, 차동 센싱 구역)을 효과적이고 다양하게 변경할 수 있도록 해주는 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 차동 센싱 방식에 적합한 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 동시 구동 방식에 적합한 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 시간에 따라 동시에 센싱할 수 있는 영역을 라인 단위를 가변할 수 있는 프런트 멀티플렉서(F-MUX)와, 이를 포함하는 터치표시장치 및 터치구동회로(TDC)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.

Claims (19)

  1. N개의 터치전극을 포함하는 터치패널;
    상기 N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 센싱하는 센서센싱유닛 블록; 및
    상기 N개의 터치전극 중 상기 둘 이상의 터치전극을 선택하여 상기 센서센싱유닛 블록과 연결해주는 프런트 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 센서센싱유닛 블록은 M개의 센서센싱유닛을 포함하고, 상기 M은 2 이상이고, 상기 N은 상기 M보다 크고,
    상기 프런트 멀티플렉서는, 상기 N개의 터치전극 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여, 상기 M개의 터치전극과 상기 M개의 센서센싱유닛을 대응시켜 연결해주고,
    상기 M개의 센서센싱유닛은, 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 센싱 활성화 영역 내 위치하는 상기 M개의 터치전극을 동시에 센싱하는 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 M개의 센서센싱유닛 각각은 센싱 입력단과 기준 입력단을 갖는 차동 증폭기를 포함하고,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 N개의 터치전극 중에서 상기 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 상기 M개의 터치전극을 M개의 센싱전극으로 선택하고,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 M개의 터치전극을 제외한 N-M개의 터치전극 중 M개의 다른 터치전극을 M개의 기준전극으로 더 선택하여,
    상기 M개의 센싱전극 중 1개씩을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 센싱 입력단에 연결해주고,
    상기 M개의 기준전극 중 1개씩을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 기준 입력단에 연결해주고,
    상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기는,
    해당 센싱전극과 해당 기준전극 각각으로부터 입력되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭하는 터치표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정하는 제1 멀티플렉서;
    상기 M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 상기 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 M개의 제2 멀티플렉서; 및
    상기 M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 상기 M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각에 포함된 차동 증폭기의 센싱 입력단과 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 M개의 제3 멀티플렉서를 포함하는 터치표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 멀티플렉서는,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 2M개의 터치전극을 선택하고,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 2M개의 터치전극을 제외한 나머지 터치전극들로 로드 프리 구동 신호를 인가해주는 터치표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 제2 멀티플렉서는,
    상기 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 인접하게 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 터치표시장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 제2 멀티플렉서는,
    상기 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화할 때, 이격되어 배치된 2개의 터치전극끼리 하나의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 터치표시장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 제2 멀티플렉서 각각은,
    제1 센싱 타이밍에, 제1 터치전극과 상기 제1 터치전극에 인접한 제2 터치전극을 그룹화하는 제1 및 제2 스위치와,
    제2 센싱 타이밍에, 상기 제2 터치전극과 상기 제2 터치전극에 인접한 제3 터치전극을 그룹화하는 제3 및 제4 스위치를 포함하는 터치표시장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 제2 멀티플렉서 각각은,
    제1 터치전극과 상기 제1 터치전극으로부터 1개 이상의 터치전극에 의해 이격된 제2 터치전극을 그룹화하는 제5 및 제6 스위치를 포함하는 터치표시장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 M개의 제3 멀티플렉서 각각은,
    상기 M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 해당 센서센싱유닛의 차동 증폭기의 센싱 입력단 및 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 4개의 극성 지정 스위치를 포함하는 터치표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터치패널은 다수의 터치전극 행을 포함하고,
    상기 센싱 활성화 영역은 상기 다수의 터치전극 행 중 H개의 터치전극 행을 포함하고,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행을 행 단위로 가변하는 터치표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 M개의 센서센싱유닛 각각에 연결 가능한 K개의 터치전극 중 하나를 해당 센서센싱유닛과 연결해주기 위한 스위치 소자들을 포함하고,
    상기 K는 상기 M개의 센서센싱유닛 각각에 대하여 서로 다른 시간 대에 연결 가능한 터치전극 개수로서, N/M인 터치표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    스위치 인에이블 레지스터에 저장된 레지스터 값들을 토대로, 상기 스위치 소자들 중 일부를 턴-온 시키는 터치표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 스위치 인에이블 레지스터에 저장된 레지스터 값들의 업데이트에 따라, 상기 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변 하는 터치표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 활성화 영역 내에 터치 발생 위치가 존재하도록, 상기 센싱 활성화 영역은 행 단위로 가변되는 터치표시장치.
  15. 터치패널에 포함된 N개의 터치전극 중 둘 이상의 터치전극을 센싱하는 센서센싱유닛 블록; 및
    상기 N개의 터치전극 중 상기 둘 이상의 터치전극을 선택하여 상기 센서센싱유닛 블록과 연결해주는 프런트 멀티플렉서를 포함하고,
    상기 센서센싱유닛 블록은 M개의 센서센싱유닛을 포함하고, 상기 M은 2 이상이고, 상기 N은 상기 M보다 크고,
    상기 프런트 멀티플렉서는, 상기 N개의 터치전극 중에서 제1 센싱 기간에 대응되는 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 M개의 터치전극을 선택하여, 상기 M개의 터치전극과 상기 M개의 센서센싱유닛을 대응시켜 연결해주고,
    상기 M개의 센서센싱유닛은, 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 센싱 활성화 영역 내 위치하는 상기 M개의 터치전극을 동시에 센싱하는 터치구동회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 M개의 센서센싱유닛 각각은 센싱 입력단과 기준 입력단을 갖는 차동 증폭기를 포함하고,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 N개의 터치전극 중에서 상기 센싱 활성화 영역 내에 위치하는 상기 M개의 터치전극을 M개의 센싱전극으로 선택하고,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 M개의 터치전극을 제외한 N-M개의 터치전극 중 M개의 다른 터치전극을 M개의 기준전극으로 더 선택하여,
    상기 M개의 센싱전극 중 1개씩을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 센싱 입력단에 연결해주고,
    상기 M개의 기준전극 중 1개씩을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기의 기준 입력단에 연결해주고,
    상기 M개의 센서센싱유닛 각각의 차동 증폭기는 해당 센싱전극과 해당 기준전극 각각으로부터 입력되는 제1 입력신호 및 제2 입력신호를 차동 증폭하는 터치구동회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 N개의 터치전극 중 상기 2M개의 터치전극을 선택하여 차동 센싱 구역을 설정하는 제1 멀티플렉서;
    상기 M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 상기 2M개의 터치전극을 M개의 터치전극 쌍으로 그룹화하는 M개의 제2 멀티플렉서; 및
    상기 M개의 센서센싱유닛과 대응되고, 상기 M개의 터치전극 쌍 각각에 포함된 2개의 터치전극을 상기 M개의 센서센싱유닛 각각에 포함된 차동 증폭기의 센싱 입력단과 기준 입력단에 선택적으로 연결해주는 M개의 제3 멀티플렉서를 포함하는 터치구동회로.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 센싱 활성화 영역은 상기 터치패널에 포함된 다수의 터치전극 행 중 H개의 터치전극 행을 포함하고,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    상기 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행을 행 단위로 가변 하는 터치구동회로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프런트 멀티플렉서는,
    스위치 인에이블 레지스터를 이용하여, 상기 센싱 활성화 영역의 1번째 터치전극 행의 위치를 행 단위로 가변 하는 터치구동회로.
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