KR20200082506A - 터치표시장치 및 터치센싱회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치 및 터치센싱회로에 관한 것으로서, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하는 터치구동회로를 포함하는 터치표시장치의 동작시간은 다수의 터치구간을 포함하고, 다수의 터치구간은 제1 센싱구간과 제2 센싱구간을 포함하며, 제1 센싱구간은 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고, 제2 센싱구간은 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함하며, 터치구동회로는, 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고, 제2 시분할 센싱구간 동안 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출함으로써, 둘 이상의 펜을 효과적으로 센싱할 수 있다.

Description

터치표시장치 및 터치센싱회로{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSING CIRCUIT}
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치 및 터치센싱회로에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다. 하지만, 터치표시장치가 기본적으로 디스플레이 기능을 제공해주면서, 손가락 등의 터치와 펜 터치를 함께 효율적으로 제공해주는 데 상당한 어려움이 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 둘 이상의 펜을 효과적으로 센싱할 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 센싱 속도를 높여줄 수 있는 멀티플렉싱을 수행하는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜 검색 속도를 높여줄 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜 좌표의 왜곡을 방지할 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하는 터치구동회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
터치구동회로의 동작시간은 다수의 터치구간을 포함한다. 다수의 터치구간은 제1 센싱구간과 제2 센싱구간을 포함할 수 있다.
제1 센싱구간은 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고, 제2 센싱구간은 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함할 수 있다.
제1 시분할 센싱구간 동안, 터치구동회로는 제1 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
제2 시분할 센싱구간 동안, 터치구동회로는 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
터치구동회로는, 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 제3 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 제1 시분할 센싱구간 동안, 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
터치구동회로는, 제2 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 제4 시분할 센싱구간 동안 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하여, 제2 시분할 센싱구간 동안, 제2 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
제1 동작 주파수와 제1 신호 주파수는 동일할 수 있다.
제1 펜 및 제2 펜과 다른 제3 펜이 검색된 경우, 터치구동회로는, 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 제3 시분할 센싱구간 동안 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 제3 시분할 센싱구간 동안, 제3 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수와 다른 제2 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다. 제2 동작 주파수와 제2 신호 주파수는 동일할 수 있다.
제1 및 제2 센싱구간은 제1 및 제2 좌표 센싱구간이고, 제1 내지 제4 시분할 센싱구간은 제1 내지 제4 시분할 좌표 센싱구간일 수 있다.
또는, 제1 및 제2 센싱구간은 제1 및 제2 틸트 센싱구간이고, 제1 내지 제4 시분할 센싱구간은 제1 내지 제4 시분할 틸트 센싱구간일 수 있다.
다수의 터치구간은 제1 데이터 센싱구간, 제2 데이터 센싱구간, 제3 데이터 센싱구간 및 제4 데이터 센싱구간을 더 포함할 수 있다.
터치구동회로는, 제1 데이터 센싱구간 동안, 제1 펜에서 출력된 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고, 제2 데이터 센싱구간 동안, 제2 펜에서 출력된 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
터치구동회로는, 제1 데이터 센싱구간 동안, 제1 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고, 제2 데이터 센싱구간 동안, 제1 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 제2 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다. 제1 동작 주파수는 제1 신호 주파수와 동일할 수 있다.
제1 펜 및 제2 펜과 다른 제3 펜이 검색된 경우, 터치구동회로는, 제3 데이터 센싱구간 동안, 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 제3 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수와 다른 제2 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
제4 데이터 센싱구간 동안, 터치구동회로는, 제2 동작 주파수로 데이터 검출을 수행할 수 있다. 제2 동작 주파수는 제2 신호 주파수와 동일할 수 있다.
제1 데이터 센싱구간 및 제2 데이터 센싱구간은 제1 프레임 시간에 포함되고, 제3 데이터 센싱구간 및 제4 데이터 센싱구간은 제1 프레임 시간과 다른 제2 프레임 시간에 포함될 수 있다.
제1 펜에서 출력된 데이터는 제1 펜의 펜 ID를 포함하고, 제2 펜에서 출력된 데이터는 제2 펜의 펜 ID를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 시분할 센싱구간 각각의 시간적인 길이는, 제1 내지 제4 데이터 센싱구간 각각의 시간적인 길이보다 짧을 수 있다.
터치구동회로는, 제1 시분할 센싱구간 동안 터치패널의 제1 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하고, 제3 시분할 센싱구간 동안, 터치패널의 제2 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다.
터치구동회로는, 제2 시분할 센싱구간 동안 터치패널의 제1 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하고, 제4 시분할 센싱구간 동안, 터치패널의 제2 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다.
제1 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들과, 제2 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들은 터치패널에서 서로 다른 영역에 위치하는 터치전극들일 수 있다.
제1 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들과, 제2 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들은 동일한 터치전극들일 수 있다.
터치표시장치는, 터치구간을 정의하는 제1 상태구간과 비 터치구간을 정의하는 제2 상태구간이 반복되는 기준 터치 동기화 신호를 토대로, 제1 전압레벨구간과 제2 전압레벨구간이 반복되는 터치 동기화 신호를 생성하여 터치구동회로로 공급하는 터치 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
기준 터치 동기화 신호에서 하나의 제1 상태구간은 둘 이상의 제1 전압레벨구간 및 하나 이상의 제2 전압레벨구간과 대응될 수 있다.
둘 이상의 제1 전압레벨구간 중 하나는 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고, 다른 하나는 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함할 수 있다.
터치표시장치의 동작 모드는, 디폴트 모드로서, 손가락 및 펜에 의한 터치 입력이 없는 경우에 동작하는 검색 모드와, 펜에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 펜 ID를 수신하기 위한 펜 ID 모드와, 펜 ID가 수신되면, 펜의 좌표, 틸트 및 데이터 중 하나 이상을 센싱하는 펜 모드와, 손가락에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 손가락에 의한 터치를 센싱하는 손가락 모드를 포함하고,
제1 센싱구간 및 제2 센싱구간은, 터치구동회로가 펜 모드일 때의 터치구간들에 해당할 수 있다.
검색 모드 동안, 한 프레임 시간 내 K개의 터치구간은, 1개 이상의 비콘 전송구간과, n개 이상의 손가락 센싱구간과, m개의 펜 좌표 센싱구간을 포함할 수 있다. n≥1, m≥1, K≥3이다.
n개 이상의 손가락 센싱구간 동안, 전압 레벨이 스윙 하는 터치구동신호가 다수의 터치전극에 인가되고, m개의 펜 좌표 센싱구간 동안, DC 전압이 다수의 터치전극에 인가될 수 있다.
다수의 터치구간 각각은 3개 이상의 분할구간을 포함하고, 3개 이상의 분할구간 각각에서, 다수의 펄스를 포함하는 펜 신호가 하나 이상의 터치전극에 인가되고, 3개 이상의 분할구간 각각에서의 펜 신호에 포함된 다수의 펄스는 하나의 심볼을 표현할 수 있다.
터치구동회로는, 좌표 센싱과 관련한 심볼 변화 시점을 제외한 시간 동안의 펜 펄스들을 토대로 신호 검출을 수행할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하며 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하는 터치패널과, 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하여 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호를 검출하는 터치구동회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호는 각기 다른 신호 주파수를 가질 수 있다.
터치구동회로는 둘 이상의 동작 주파수로 순차 동작하여 신호 검출을 수행하되, 제1 타이밍에 대응되는 동작 주파수와 동일한 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 터치패널에 배치된 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 제1 회로(터치구동회로일 수 있음)와, 센싱 데이터를 토대로 펜의 좌표, 틸트 및 부가정보 중 한 가지 이상을 센싱하는 제2 회로(터치 컨트롤러일 수 있음)를 포함하는 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
제1 회로의 동작시간은 다수의 터치구간을 포함하고, 다수의 터치구간은 제1 센싱구간과 제2 센싱구간을 포함하고, 제1 센싱구간은 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고, 제2 센싱구간은 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함할 수 있다.
제1 시분할 센싱구간 동안, 제1 회로는 제1 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고, 제2 시분할 센싱구간 동안, 제1 회로는 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
제1 회로는, 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 제3 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 제1 시분할 센싱구간 동안, 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
제1 회로는, 제2 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 제4 시분할 센싱구간 동안 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하여, 제2 시분할 센싱구간 동안, 제2 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출할 수 있다.
제1 동작 주파수와 제1 신호 주파수는 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 둘 이상의 펜을 효과적으로 센싱할 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 속도를 높여줄 수 있는 멀티플렉싱을 수행하는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 검색 속도를 높여줄 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 좌표의 왜곡을 방지할 수 있는 터치표시장치 및 터치센싱회로를 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 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱을 위하여, 펜과 터치구동회로 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱을 위하여, 펜과 터치패널 간의 양방향 통신 시, 터치패널에 인가되는 신호와 펜에서 출력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 멀티 펜 센싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 멀티 펜 센싱을 위한 시분할 구동 방식을 나타낸 도면들이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 멀티 펜 센싱을 위한 시분할 및 멀티주파수 구동 방식을 나타낸 도면들이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 멀티플렉싱 구동 방식들을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 패스트 페어링을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 및 펜 리포트 레이트 향상을 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱 시, 펜 좌표를 유실하는 이슈를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 동작 모드들에 대한 천이도를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 동작 모드들에 대한 천이 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 동작 모드들의 구동 타이밍 다이어그램들이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱 시, 감도 저하 이슈를 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱 시, 감도 향상 방법을 나타낸 도면이다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱 시, 감도 향상을 위한 제어 방법을 나타낸 도면들이다.
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 터치표시장치(100)의 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 영상을 표시하는 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 사용자의 손가락 및/또는 펜에 의한 터치를 센싱하는 터치 센싱 기능과, 터치 센싱 결과를 이용하여 사용자의 손가락 및/또는 펜에 의한 터치에 따른 입력 처리를 수행하는 터치 입력 기능을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 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 터치표시장치(100)는, 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 검출(센싱)하는 터치 컨트롤러(TCTR)를 포함할 수 있다. 터치구동회로(TDC)와 터치 컨트롤러(TCTR)를 포함하여 터치센싱회로라고 할 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 터치표시장치(100)는 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 터치표시장치(100)는, 터치전극(TE)의 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하거나, 터치전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)가 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 터치표시장치(100)가 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 터치표시장치(100)는 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 터치표시장치(100)의 터치구동회로(TDC)를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(TDC)의 터치구동회로(TDC)가 수행하는 1개 터치전극 열에 대한 터치구동동작을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱유닛(SU)을 포함하는 센싱유닛 블록(SUB), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 각 센싱유닛(SU)은 전치 증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
하나의 전치 증폭기(Pre-AMP)는 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 전치 증폭기(Pre-AMP)는 하나의 터치전극 열(TE Column)에 포함된 여러 개의 터치전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, ......)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 하나의 전치 증폭기(Pre-AMP)는, 연결 가능한 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, ......) 중에서 돌아가면서 센싱대상으로 선택되는 하나의 센싱대상 터치전극(예: TE1)으로 터치구동신호(TDS)를 공급하고, 구동신호(TDS)가 인가된 센싱대상 터치전극(예: TE1)으로부터 센싱신호를 수신 및 검출할 수 있다.
도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는, 터치전극 열에 포함된 여러 개의 터치전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, ...... ) 중에서 센싱대상으로 선택된 터치전극인 센싱대상 터치전극(TE1)을 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결시켜준다.
즉, 멀티플렉서(MUX)는, 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결된 노드 b를 선택된 센싱대상 터치전극(TE1)에 연결된 노드 a1과 연결시켜준다.
이에 따라, 전치 증폭기(Pre-AMP)는, 터치 파워회로(TPIC)로부터 출력된 터치구동신호(TDS)를 제1 입력단(I1)을 통해 입력 받아 제2 입력단(I2)로 출력한다. 여기서, 제1 입력단(I1)은 비반전 입력단이고, 제2 입력단(I2)은 반전 입력단일 수 있다.
전치 증폭기(Pre-AMP)의 제2 입력단(I2)에서 출력된 터치구동신호(TDS)는 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 센싱대상 터치전극(TE1)으로 공급된다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는, 대응되는 터치전극 열에 포함된 여러 개의 터치전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, ...... ) 중 센싱대상 터치전극(TE1)을 제외한 나머지 비센싱대상 터치전극들(TE2, TE3, TE4, TE5, ...... )과 연결된 노드들(a2, a3, a4, a5, ...... )을 터치 파워회로(TPIC)와 직접 연결된 노드 c에 공통으로 연결해준다.
이에 따라, 터치전극 열에 포함된 여러 개의 터치전극(TE1, TE2, TE3, TE4, TE5, ...... ) 중 비센싱대상 터치전극들(TE2, TE3, TE4, TE5, ...... )은, 전치 증폭기(Pre-AMP)를 거치지 않고, 터치구동신호(TDS)와 대응되는 로드 프리 구동 신호(LFDS)를 바로 공급받을 수 있다. 여기서, 로드 프리 구동 신호(LFDS)는 터치구동신호(TDS)와 동일한 신호이거나 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 등 중 적어도 하나가 대응되는 신호일 수 있다. 이하에서 다시 설명한다.
이후, 전치 증폭기(Pre-AMP)는 센싱대상 터치전극(TE1)으로부터 센싱신호를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 센싱신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)가 충전되고, 이에 따라, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력단(O)으로 출력된 신호는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.
전치 증폭기(Pre-AMP) 및 적분기(INTG)는 통합 구현될 수도 있다.
적분기(INTG)는 전치 증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 신호를 적분한다. 적분기(INTG)는 도 31과 같이 연산 증폭기(OP-AMP)와, 연산 증폭기(OP-AMP)의 반전 입력단과 출력단 사이에 연결된 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 적분기(INTG)에 출력된 적분값을 디지털 값으로 변환한 터치 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(TCTR)를 향해 출력할 수 있다.
터치 컨트롤러(TCTR)는 터치 센싱 데이터를 토대로 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력에 관한 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 시분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 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(ΔV)이 대응될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 구동에 관한 동시 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 동시 구동이라고 한다.
도 7 및 도 8을 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(ΔV)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 7을 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 8을 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 7 및 도 8을 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(ΔV)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.
도 7 및 도 8을 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(ΔV)과 동일한 전압 변화 지점이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 데이터 신호(VDATA)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(ΔV)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(ΔV)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(ΔV)과 동일한 전압 변화 지점을 가지고, 게이트 신호(VGATE)가 터치구동신호(TDS)의 진폭(ΔV)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(ΔV)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(ΔV)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 터치표시장치(100)는 동시 구동을 진행하다가, 어떠한 타이밍에서는 시분할 구동을 진행할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 터치패널(TSP)에 배치된 모든 터치전극(TE)을 센싱하기 위한 한 프레임 시간을 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)으로 시간 분할하고, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16) 각각에 대응되는 터치전극들(TE)을 센싱 한다. 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 한 프레임 시간이 16개의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)으로 시분할 된 것으로 가정한다.
도 9를 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 터치 동기화 신호(Tsync)를 통해 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)을 인지할 수 있다.
터치 동기화 신호(Tsync)는 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 구간과, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)이 아닌 비 터치구간을 정의하는 비 터치 레벨 구간이 반복되는 제어 신호이다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.
디스플레이 구동과 터치 구동이 시분할 되어 진행되는 시분할 구동 방식의 경우, 비 터치 레벨 구간은 디스플레이 구동 구간일 수 있다. 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 동시 구동 방식의 경우, 비 터치 레벨 구간은 터치 레벨 구간들 사이의 막간일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱을 위하여, 펜과 터치구동회로(TDC) 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 펜 센싱을 위하여, 터치패널(TSP)을 매개로 하여, 펜(Pen)과 터치구동회로(TDC) 간의 양방향 통신을 수행할 수 있다.
도 10을 참조하면, 양방향 통신은 터치구동회로(TDC)가 터치패널(TSP)을 통해 펜(Pen)으로 업 링크 신호(ULS)를 전송하는 업 링크 통신과, 펜(Pen)이 터치패널(TSP)을 통해 터치구동회로(TDC)로 다운 링크 신호(DLS)를 전송하는 다운 링크 통신을 포함할 수 있다.
업 링크 통신 시, 터치구동회로(TDC)가 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 업 링크 신호(ULS)를 인가해둠으로써, 펜(Pen)이 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 업 링크 신호(ULS)를 수신할 수 있다.
다운 링크 통신 시, 펜(Pen)이 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 다운 링크 신호(DLS)를 인가해둠으로써, 터치구동회로(TDC)가 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 다운 링크 신호(DLS)를 수신할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱을 위하여, 펜과 터치패널(TSP) 간의 양방향 통신 시, 터치패널(TSP)에 인가되는 신호와 펜에서 출력되는 신호를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 멀티 펜 센싱을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는 손가락에 의한 터치 입력을 센싱하고(손가락 센싱), 펜(Pen)에 의한 터치 입력을 센싱(펜 센싱)을 모두 수행할 수 있다.
따라서, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 하나의 손가락 센싱구간(F)과 펜 센싱구간들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 센싱구간은 터치구간과 동일한 의미로 사용된다.
도 11을 참조하면, 예를 들어, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16) 중 펜 센싱구간들은, 펜(Pen)의 좌표(Position)을 센싱하기 위한 하나 이상의 좌표 센싱구간(P)과, 펜(Pen)의 틸트(Tilt)를 센싱하기 위한 하나 이상의 틸트 센싱구간(T)과, 펜(Pen)의 데이터(DATA)를 센싱하기 위한 하나 이상의 데이터 센싱구간(D) 등을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 예를 들어, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16) 중 펜 센싱구간들은, 펜(Pen)의 구동을 제어하기 위한 비콘신호(BCON)를 펜(Pen)을 전송하기 위한 하나 이상의 비콘 전송구간(B)을 더 포함할 수 있다.
한 프레임 시간 내 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)을 어떠한 종류의 터치구간(LHB)로 할당하느냐는 프로토콜(Protocol)로 정의될 수 있다.
프로토콜의 변형에 따라, 한 프레임 시간 내 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 손가락 센싱구간(F), 비콘 전송구간(B), 좌표 센싱구간(P), 틸트 센싱구간(T) 및 데이터 센싱구간(D) 등 중에서 일부만을 포함할 수도 있다.
도 11을 참조하면, 비콘 전송구간(B) 동안, 터치구동회로(TDC)는 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 비콘신호(BCON)를 인가해줄 수 있다. 이에 따라, 펜(Pen)은 터치패널(TSP)에 인가된 비콘신호(BCON)를 수신할 수 있다.
비콘신호(BCON)는, 업 링크 신호(ULS)의 일종으로서, 구동 프로토콜의 정의하는 각종 정보를 펜(Pen)으로 전송하기 위한 신호이다.
비콘신호(BCON)는, 전송 시마다 동일한 정보들을 포함할 수도 있고, 서로 다른 정보들을 포함할 수도 있다.
비콘신호(BCON)는, 일 예로, 터치패널 식별정보, 터치패널 타입정보(예: 인셀 타입) 등의 터치패널 정보(터치패널(TSP)이 표시패널(DISP)에 내장된 경우, 표시패널 정보일 수 있음)를 포함할 수 있고, 터치구간(LHB) 정보, 멀티플렉서 구동 정보, 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 LHB 정보 등), 에러체크정보 등을 포함할 수도 있다.
한편, 비콘신호(BCON)는 터치패널(TSP)와 펜(Pen) 간의 구동 타이밍 동기화를 위한 정보를 포함할 수도 있다.
또한, 비콘신호(BCON)는 터치구동회로(TDC)와 통신 시 사용하는 펜(Pen)의 식별정보(ID)를 포함할 수 있다. 여기서, 펜(Pen)의 식별정보(ID)는 펜 제조사가 펜(Pen)에 부여한 식별정보일 수도 있고, 터치표시장치(100)가 펜(Pen)을 발견한 이후, 해당 펜(Pen)과 터치표시장치(100) 간의 통신 가능한 기간 동안, 펜(Pen)에 임시로 부여한 식별정보일 수도 있다.
또한, 비콘신호(BCON)는 펜(Pen)이 출력하는 펜 신호(PENS) 및/또는 데이터(DATA)의 주파수 정보를 포함할 수 있다.
또한, 비콘신호(BCON)는, 펜(Pen)이 출력하는 펜 신호(PENS) 및/또는 데이터(DATA)의 신호 포맷(펄스 상태, 펄스 포맷 등)에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
전술한 비콘신호(BCON)에 포함되는 각종 정보들은 터치표시장치(100)의 룩업 테이블에 저장되어 있을 수 있으며, 업데이트 시, 펜(Pen)으로 업데이트 내역이 전송될 수 있다. 여기서, 룩업 테이블은 펜(Pen)과 사전에 공유될 수 있다.
도 11을 참조하면, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치구동회로(TDC)는 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 인가해줄 수 있다. 여기서, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치전극(TE)에 인가되는 DC 전압은 업 링크 신호(ULS)의 일종으로 볼 수도 있다.
이와 다르게, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치구동회로(TDC)는 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(AC 신호, 펄스 신호 등이라고도 함)를 인가해줄 수도 있다. 여기서, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치전극(TE)에 인가되는 변조 신호는 업 링크 신호(ULS)의 일종으로 볼 수도 있다.
도 11을 참조하면, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치구동회로(TDC)가 터치패널(TSP)로 DC 전압(또는 변조 신호)를 인가하게 되면, 펜(Pen)은 펜 신호(PENS)를 출력한다.
펜(Pen)에서 출력된 펜 신호(PENS)는 다운 링크 신호(DLS)의 일종으로서, 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가될 수 있다.
터치구동회로(TDC)는, 펜(Pen)에서 출력되어 터치패널(TSP)에 인가된 펜 신호(PENS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신할 수 있다.
도 11을 참조하면, 데이터 센싱구간(D) 동안, 터치구동회로(TDC)는 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 인가해줄 수 있다. 여기서, 데이터 센싱구간(D) 동안, 터치전극(TE)에 인가되는 DC 전압은 업 링크 신호(ULS)의 일종으로 볼 수도 있다.
이와 다르게, 좌표 센싱구간(P) 및 틸트 센싱구간(T) 동안, 터치구동회로(TDC)는, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(AC 신호, 펄스 신호 등이라고도 함)를 인가해줄 수도 있다. 여기서, 데이터 센싱구간(D) 동안, 터치전극(TE)에 인가되는 변조 신호는 업 링크 신호(ULS)의 일종으로 볼 수도 있다.
도 11을 참조하면, 데이터 센싱구간(D) 동안, 터치구동회로(TDC)가 터치패널(TSP)로 DC 전압(또는 변조 신호)를 인가하게 되면, 펜(Pen)은 데이터(DATA)를 출력한다.
펜(Pen)에서 출력된 데이터(DATA)는 다운 링크 신호(DLS)의 일종으로서, 펜(Pen)의 각종 부가정보를 포함할 수 있다. 여기서, 펜(Pen)의 각종 부가정보는, 일 예로, 펜(Pen)의 압력 정보(필압 정보) 및 버튼 입력 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 펜(Pen)이 터치표시장치(100)에게 알려주기 위한 펜(Pen)의 식별정보(ID)를 포함할 수도 있다.
터치구동회로(TDC)는, 펜(Pen)에서 출력되어 터치패널(TSP)에 인가된 데이터(DATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신할 수 있다.
한편, 도 11을 참조하면, 손가락 센싱구간(F) 동안, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(AC 신호, 펄스 신호 등이라고도 함) 형태인 터치구동신호(TDS)가 인가될 수 있다.
도 11을 참조하면, 손가락 센싱구간(F) 동안, 펜(Pen)이 있는 경우, 펜(Pen)에서 펜 신호(PENS)가 출력되어 터치패널(TSP)에 인가될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 전술한 바와 같이, 한 프레임 시간 내 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)을 여러 가지 센싱구간(F, B, P, T, D)으로 할당해야 하기 때문에, 펜 식별의 어려움, 센싱구간 할당 시간 부족 등의 이유로 2개 이상의 펜(Pen)에 대한 센싱에 상당한 어려움이 있다.
아래에서는, 효율적인 멀티 펜 센싱 방법을 설명한다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 멀티 펜 센싱을 위한 시분할 구동 방식을 나타낸 도면들이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)의 좌표 및 틸트를 센싱하기 위하여, 하나의 터치구간(예: LHB 2, LHB 3, LHB 9, LHB 5, LHB 13, LHB 14 등)을 2개 이상의 작은 구간(예: P1, P3, T1, T3, P2, P4, T2, T4 등, 이하 "시분할 센싱구간"이라고 함)으로 시분할 하여, 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)을 시분할 센싱구간들(예: P1, P3, T1, T3, P2, P4, T2, T4 등, 이하 "시분할 센싱구간"이라고 함) 각각에 할당하는 방식으로 구동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)의 데이터를 센싱하기 위하여, 하나의 터치구간에 해당하는 데이터 센싱구간(D)을 시분할하지 않고, 데이터 센싱구간(D) 동안 정해진 순서에 따라 해당 펜의 데이터를 센싱할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 4개의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)으로 가정한다. 이하 도면들에서, "P숫자"에서, 숫자는 펜 번호에 해당하고, P는 좌표 센싱구간이란 의미이다. 예를 들어, P1은 제1 펜(Pen #1)의 좌표를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이고, P3은 제3 펜(Pen #3)의 좌표를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이다. 마찬가지로, 도면들에서, "T숫자"에서, 숫자는 펜 번호에 해당하고, T는 틸트 센싱구간이란 의미이다. 예를 들어, T1은 제1 펜(Pen #1)의 틸트를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이고, T3은 제3 펜(Pen #3)의 틸트를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이다. 또한, 마찬가지로, 도면들에서, "D숫자"에서, 숫자는 펜 번호에 해당하고, D는 데이터 센싱구간이란 의미이다. 예를 들어, D1은 제1 펜(Pen #1)의 데이터를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이고, D3은 제3 펜(Pen #3)의 데이터를 센싱하는 센싱구간(터치구간)이란 의미이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 4개의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4) 각각의 식별정보(ID)는 01, 02, 03, 04인 것으로 가정한다. 그리고, 도 13 및 도 14에서, 제1 펜(Pen #1), 제2 펜(Pen #2), 제3 펜(Pen #3) 및 제4 펜(Pen #4)의 순서대로 검색된 경우일 수 있다.
도 14를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 도 14의 터치구간 할당은 도 13의 터치구간 할당과 다소 차이가 있을 수 있다. 하지만, 이들 터치구간 할당은 단지 예시들일뿐이다.
터치구동회로(TDC)의 동작시간은 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)을 포함할 수 있다.
다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 제1 좌표 센싱구간(P1,3)과 제2 좌표 센싱구간(P2,4)을 포함할 수 있다.
제1 좌표 센싱구간(P1,3)은 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1)과 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3)을 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)은 제1 및 제2 프레임 각각에서 LHB 5, LHB 13에 해당한다.
제2 좌표 센싱구간(P2,4)은 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2)과 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4)을 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)은 제1 및 제2 프레임 각각에서 LHB 2, LHB 9에 해당한다.
제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제1 펜(Pen #1)의 좌표(위치)이 센싱될 수 있다.
제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제1 펜(Pen #1)과 다른 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 펜 신호를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제2 펜(Pen #2)의 좌표(위치)이 센싱될 수 있다.
제3 펜(Pen #3)이 더 검색된 경우, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제3 펜(Pen #3)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제3 펜(Pen #3)의 좌표(위치)이 센싱될 수 있다.
제4 펜(Pen #4)이 더 검색된 경우, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제4 펜(Pen #4)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제4 펜(Pen #4)의 좌표(위치)이 센싱될 수 있다.
도 14를 참조하면, 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 제1 틸트 센싱구간(T1,3)과 제2 틸트 센싱구간(T2,4)을 포함할 수 있다.
제1 틸트 센싱구간(T1,3)은 제1 시분할 틸트 센싱구간(T1)과 제3 시분할 틸트 센싱구간(T3)을 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제1 틸트 센싱구간(T1,3)은 제1 및 제2 프레임 각각에서 LHB 14에 해당한다.
제2 틸트 센싱구간(T2,4)은 제2 시분할 틸트 센싱구간(T2)과 제4 시분할 틸트 센싱구간(T4)을 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제2 틸트 센싱구간(T2,4)은 제1 및 제2 프레임 각각에서 LHB 3에 해당한다.
제1 틸트 센싱구간(T1,3)이 시분할된 제1 시분할 틸트 센싱구간(T1) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제1 펜(Pen #1)의 틸트(기울기)가 센싱될 수 있다.
제2 틸트 센싱구간(T2,4)이 시분할된 제2 시분할 틸트 센싱구간(T2) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제1 펜(Pen #1)과 다른 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제2 펜(Pen #2)의 틸트(기울기)가 센싱될 수 있다.
제3 펜(Pen #3)이 더 검색된 경우, 제1 틸트 센싱구간(T1,3)이 시분할된 제3 시분할 틸트 센싱구간(T3) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제3 펜(Pen #3)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제3 펜(Pen #3)의 틸트(기울기)가 센싱될 수 있다.
제4 펜(Pen #4)이 더 검색된 경우, 제2 틸트 센싱구간(T2,4)이 시분할된 제4 시분할 틸트 센싱구간(T4) 동안, 터치구동회로(TDC)는 제4 펜(Pen #4)에서 출력된 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다. 이 검출 결과로부터 제4 펜(Pen #4)의 틸트(기울기)가 센싱될 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제1 프레임 시간(Frame #1) 내 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 제1 데이터 센싱구간(D1) 및 제2 데이터 센싱구간(D2)을 더 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제1 데이터 센싱구간(D1)은 제1 프레임 시간(Frame #1) 내에서 LHB 6, LHB 7에 해당한다. 제2 데이터 센싱구간(D2)은 제1 프레임 시간(Frame #1) 내에서 LHB 10, LHB 11에 해당한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 프레임 시간(Frame #2) 내 다수의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은 제3 데이터 센싱구간(D3) 및 제4 데이터 센싱구간(D4)을 더 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 제3 데이터 센싱구간(D3)은 제2 프레임 시간(Frame #2) 내에서 LHB 6, LHB 7에 해당한다. 제4 데이터 센싱구간(D4)은 제2 프레임 시간(Frame #2) 내에서 LHB 10, LHB 11에 해당한다.
터치구동회로(TDC)는, 제1 데이터 센싱구간(D1) 동안, 터치패널(TSP)을 통해 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 데이터를 검출한다. 이 검출 결과로부터 제1 펜(Pen #1)의 각종 부가정보가 센싱될 수 있다. 한편, 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 데이터는 제1 펜(Pen #1)의 펜 ID를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 펜(Pen #1)의 펜 ID는 펜 제조사에서 제1 펜(Pen #1)에 부여한 제1 펜(Pen #1)의 고유 ID (UID)이거나, 터치표시장치(100)가 제1 펜(Pen #1)에게 임시로 할당한(부여한) 임시 ID일 수도 있다.
터치구동회로(TDC)는, 제2 데이터 센싱구간(D2) 동안, 터치패널(TSP)을 통해 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 데이터를 검출한다. 이 검출 결과로부터 제2 펜(Pen #2)의 각종 부가정보가 센싱될 수 있다. 한편, 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 데이터는 제2 펜(Pen #2)의 펜 ID를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 펜(Pen #2)의 펜 ID는 펜 제조사에서 제2 펜(Pen #2)에 부여한 제2 펜(Pen #2)의 고유 ID (UID)이거나, 터치표시장치(100)가 제2 펜(Pen #2)에게 임시로 할당한(부여한) 임시 ID일 수도 있다.
제3 펜(Pen #3)이 더 검색된 경우, 터치구동회로(TDC)는, 제3 데이터 센싱구간(D3) 동안, 터치패널(TSP)을 통해 제3 펜(Pen #3)에서 출력된 데이터를 검출한다. 이 검출 결과로부터 제3 펜(Pen #3)의 각종 부가정보가 센싱될 수 있다.
제4 펜(Pen #4)이 더 검색된 경우, 터치구동회로(TDC)는, 제4 데이터 센싱구간(D4) 동안, 터치패널(TSP)을 통해 제4 펜(Pen #4)에서 출력된 데이터를 검출한다. 이 검출 결과로부터 제4 펜(Pen #4)의 각종 부가정보가 센싱될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 내지 제4 시분할 좌표 센싱구간(P1, P2, P3, P4) 각각의 시간적인 길이와 제1 내지 제4 틸트 좌표 센싱구간(T1, T2, T3, T4) 각각의 시간적인 길이는 동일하다.
제1 내지 제4 시분할 좌표 센싱구간(P1, P2, P3, P4) 각각의 시간적인 길이는, 제1 내지 제4 데이터 센싱구간(D1, D2, D3, D4) 각각의 시간적인 길이보다 짧을 수 있다. 제1 내지 제4 틸트 좌표 센싱구간(T1, T2, T3, T4) 각각의 시간적인 길이는, 제1 내지 제4 데이터 센싱구간(D1, D2, D3, D4) 각각의 시간적인 길이보다 짧을 수 있다.
도 14를 참조하면, 예를 들어, 2개의 프레임 시간 동안, 1개의 펜에 대한 좌표는 4차례 센싱되고, 1개의 펜에 대한 틸트는 2차례 센싱되고, 1개의 펜에 대한 데이터(부가 정보)는 1차례 센싱된다.
따라서, 예를 들어, 좌표에 대한 센싱 속도(레포트 레이트(Report Rate)라고도 함), 틸트에 대한 센싱 속도 및 데이터에 대한 센싱 속도의 비율은 4:2:1일 수 있다. 이 경우, 일 예로, 좌표에 대한 센싱 속도(레토트 레이트(Report Rate)라고도 함)는 120Hz이고, 틸트에 대한 센싱 속도는 60Hz이고, 데이터에 대한 센싱 속도는 30Hz일 수 있다.
한편, 터치구동회로(TDC)는, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안 터치패널(TSP)의 제1 터치전극 그룹(제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안 센싱되는 터치전극들(TE)의 집합체)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다. 그리고, 터치구동회로(TDC)는, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안, 터치패널(TSP)의 제2 터치전극 그룹(제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안 센싱되는 터치전극들(TE)의 집합체)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 터치전극 그룹과 제2 터치전극 그룹은 동일할 수도 있고, 다를 수 있다.
터치구동회로(TDC)는, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안 터치패널(TSP)의 제1 터치전극 그룹(제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안 센싱되는 터치전극들(TE)의 집합체)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다. 터치구동회로(TDC)는, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안, 터치패널(TSP)의 제2 터치전극 그룹(제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안 센싱되는 터치전극들(TE)의 집합체)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 터치전극 그룹과 제2 터치전극 그룹은 동일할 수도 있고, 다를 수 있다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 멀티 펜 센싱을 위한 시분할 및 멀티주파수 구동 방식을 나타낸 도면들이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는 하나의 터치구간(예: LHB 2, LHB 3, LHB 9, LHB 5, LHB 13, LHB 14 등)을 2개 이상의 작은 시분할 센싱구간(예: P1, P3, T1, T3, P2, P4, T2, T4 등)으로 시분할 하여, 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)을 시분할 센싱구간들(예: P1, P3, T1, T3, P2, P4, T2, T4 등, 이하 "시분할 센싱구간"이라고 함) 각각에 할당하는 방식으로 구동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4)의 데이터를 센싱하기 위하여, 하나의 터치구간에 해당하는 데이터 센싱구간(D)을 시분할하지 않고, 데이터 센싱구간(D) 동안 정해진 순서에 따라 해당 펜의 데이터를 센싱할 수 있다.
도 16을 참조하면, 다수의 펜(Pen #1, Pen #2, Pen #3, Pen #4, …)은 둘 이상의 사용 가능한 신호 주파수(SF) 중 할당된 신호 주파수(F1, F2)를 갖는 펜 신호(PENS) 및 데이터(DATA)를 출력할 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 데이터 센싱구간들(D1, D2, D3, D4)에 해당하는 터치구간들(LHB 10, LHB 11, LHB 6, LHB 7) 동안 각기 할당된 동작 주파수(OF)로 데이터 검출을 수행할 수 있다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는 각 좌표 센싱구간 및 각 틸트 센싱구간 동안 할당된 하나의 동작 주파수(OF)로 데이터 검출을 수행하지 않는다.
터치구동회로(TDC)는 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제1 및 제3 시분할 좌표 센싱구간(P1, P3) 동안 각기 할당된 동작 주파수(OF)로 좌표 센싱을 위한 신호 검출을 수행할 수 있다. 터치구동회로(TDC)는 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제2 및 제4 시분할 좌표 센싱구간(P2, P4) 동안 각기 할당된 동작 주파수(OF)로 좌표 센싱을 위한 신호 검출을 수행할 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 제1 틸트 센싱구간(T1,3)이 시분할된 제1 및 제3 시분할 틸트 센싱구간(T1, T3) 동안 각기 할당된 동작 주파수(OF)로 좌표 센싱을 위한 신호 검출을 수행할 수 있다. 터치구동회로(TDC)는 제2 틸트 센싱구간(T2,4)이 시분할된 제2 및 제4 시분할 틸트 센싱구간(PT, T4) 동안 각기 할당된 동작 주파수(OF)로 좌표 센싱을 위한 신호 검출을 수행할 수 있다.
도 17 내지 도 19을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 17을 참조하면, 제1 펜(Pen #1) 및 제2 펜(Pen #2)은 신호 주파수(SF)로서 제1 신호 주파수(F1)을 사용하여 펜 신호(PENS) 및 데이터(DATA)를 출력한다.
도 17을 참조하면, 제3 펜(Pen #3) 및 제4 펜(Pen #4)은 신호 주파수(SF)로서 제2 신호 주파수(F2)을 사용하여 펜 신호(PENS) 및 데이터(DATA)를 출력한다. 여기서, 제2 신호 주파수(F2)는 제1 신호 주파수(F1)와 다른 주파수이다.
한편, 터치구동회로(TDC)는 동작 주파수(OF)로서 제1 동작 주파수(F1) 및 제2 동작 주파수(F2) 중 하나의 타이밍에 따라 신호 검출을 수행한다.
제1 신호 주파수(F1)와 제1 동작 주파수(F1)는 동일하다. 제2 신호 주파수(F2)와 제2 동작 주파수(F2)는 동일하다.
터치구동회로(TDC)는, 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)를 검출할 수 있다.
터치구동회로(TDC)의 동작 주파수(OF)와 다른 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)는 터치구동회로(TDC)에 의해 수신되지 못하거나, 터치구동회로(TDC)에 의해 수신되더라도 터치구동회로(TDC)에 의해 정상적으로 검출될 수 없다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안 제1 동작 주파수(F1)로 신호 검출을 수행하고, 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 시분할된 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안 제1 동작 주파수(F1)와 다른 제2 동작 주파수(F2)로 신호 검출을 수행한다.
제1 좌표 센싱구간(P1,3) 동안, 제1 펜(Pen #1)은 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력하고, 제3 펜(Pen #3)은 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력한다.
터치구동회로(TDC)는, 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)를 검출할 수 있기 때문에, 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안 제1 펜(Pen #1)에서 출력되며 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있고, 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안 제3 펜(Pen #3)에서 출력되며 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안 제1 동작 주파수(F1)로 신호 검출을 수행하고, 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 시분할된 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안 제2 동작 주파수(F2)로 신호 검출을 수행한다.
제2 좌표 센싱구간(P2,4) 동안, 제2 펜(Pen #2)은 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력하고, 제4 펜(Pen #4)은 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력한다.
터치구동회로(TDC)는, 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)를 검출할 수 있기 때문에, 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안 제2 펜(Pen #2)에서 출력되며 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있고, 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안 제4 펜(Pen #4)에서 출력되며 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 틸트 센싱구간(T1,3)이 시분할된 제1 시분할 틸트 센싱구간(T1) 동안 제1 동작 주파수(F1)로 신호 검출을 수행하고, 제1 틸트 센싱구간(T1,3)이 시분할된 제3 시분할 틸트 센싱구간(T3) 동안 제1 동작 주파수(F1)와 다른 제2 동작 주파수(F2)로 신호 검출을 수행한다.
제1 틸트 센싱구간(T1,3) 동안, 제1 펜(Pen #1)은 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력하고, 제3 펜(Pen #3)은 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력한다.
터치구동회로(TDC)는, 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)를 검출할 수 있기 때문에, 제1 시분할 틸트 센싱구간(T1) 동안 제1 펜(Pen #1)에서 출력되며 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있고, 제3 시분할 틸트 센싱구간(T3) 동안 제3 펜(Pen #3)에서 출력되며 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제2 틸트 센싱구간(T2,4)이 시분할된 제2 시분할 틸트 센싱구간(T2) 동안 제1 동작 주파수(F1)로 신호 검출을 수행하고, 제2 틸트 센싱구간(T2,4)이 시분할된 제4 시분할 틸트 센싱구간(T4) 동안 제2 동작 주파수(F2)로 신호 검출을 수행한다.
제2 틸트 센싱구간(T2,4) 동안, 제2 펜(Pen #2)은 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력하고, 제4 펜(Pen #4)은 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 출력한다.
터치구동회로(TDC)는, 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호(PENS)를 검출할 수 있기 때문에, 제2 시분할 틸트 센싱구간(T2) 동안 제2 펜(Pen #2)에서 출력되며 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있고, 제4 시분할 틸트 센싱구간(T4) 동안 제4 펜(Pen #4)에서 출력되며 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 펜 신호(PENS)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치구동회로(TDC)는 좌표 및 틸트 센싱 시, 제1 프레임 시간(Frame #1) 및 제2 프레임 시간(Frame #2) 각각에서 동작 주파수(OF)를 변경해가면서 신호 검출을 수행한다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는 데이터 센싱 시, 제1 프레임 시간(Frame #1) 동안에는 제1 동작 주파수(F1)로 신호 검출 동작을 수행하고, 제2 프레임 시간(Frame #2) 동안에는 제2 동작 주파수(F2)로 신호 검출 동작을 수행한다.
도 17, 도 19 및 도 20을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 프레임 시간(Frame #1) 내 LHB 6 및 LHB 7에 해당하는 제1 데이터 센싱구간(D1) 동안, 제1 동작 주파수(F1)로 데이터 검출을 수행하여, 제1 펜(Pen #1)에서 출력되며 제1 동작 주파수(F1)와 동일한 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출한다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는, 제1 프레임 시간(Frame #1) 내 LHB 6 및 LHB 7에 해당하는 제1 데이터 센싱구간(D1) 동안, 제1 동작 주파수(F1)로 데이터 검출을 수행하기 때문에, 제2 펜(Pen #2)에서 출력되며 제1 동작 주파수(F1)와 다른 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출하지 못한다.
도 17, 도 19 및 도 20을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 프레임 시간(Frame #1) 내 LHB 10 및 LHB 11에 해당하는 제2 데이터 센싱구간(D2) 동안, 제1 동작 주파수(F1)로 데이터 검출을 수행하여, 제2 펜(Pen #2)에서 출력되며 제1 동작 주파수(F1)와 동일한 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는, 제1 프레임 시간(Frame #1) 내 LHB 10 및 LHB 11에 해당하는 제2 데이터 센싱구간(D2) 동안, 제1 동작 주파수(F1)로 데이터 검출을 수행하기 때문에, 제4 펜(Pen #4)에서 출력되며 제1 동작 주파수(F1)와 다른 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출하지 못한다.
도 17, 도 19 및 도 20을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제2 프레임 시간(Frame #2) 내 LHB 6 및 LHB 7에 해당하는 제3 데이터 센싱구간(D3) 동안, 제2 동작 주파수(F2)로 데이터 검출을 수행하여, 제3 펜(Pen #3)에서 출력되며 제2 동작 주파수(F2)와 동일한 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출한다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는, 제2 프레임 시간(Frame #2) 내 LHB 6 및 LHB 7에 해당하는 제3 데이터 센싱구간(D3) 동안, 제2 동작 주파수(F2)로 데이터 검출을 수행하기 때문에, 제1 펜(Pen #1)에서 출력되며 제2 동작 주파수(F2)와 다른 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출하지 못한다.
도 17, 도 19 및 도 20을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제2 프레임 시간(Frame #2) 내 LHB 10 및 LHB 11에 해당하는 제4 데이터 센싱구간(D4) 동안, 제2 동작 주파수(F2)로 데이터 검출을 수행하여, 제4 펜(Pen #4)에서 출력되며 제2 동작 주파수(F2)와 동일한 제2 신호 주파수(F2)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출할 수 있다.
하지만, 터치구동회로(TDC)는, 제2 프레임 시간(Frame #2) 내 LHB 10 및 LHB 11에 해당하는 제4 데이터 센싱구간(D4) 동안, 제2 동작 주파수(F2)로 데이터 검출을 수행하기 때문에, 제2 펜(Pen #2)에서 출력되며 제2 동작 주파수(F2)와 다른 제1 신호 주파수(F1)를 갖는 데이터(DATA)를 터치패널(TSP)을 통해 검출하지 못한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)는, 주파수에 기반한 멀티 펜 센싱을 제공하기 위하여, 다수의 터치전극(TE)을 포함하며 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하는 터치패널(TSP)과, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상을 센싱하여 둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, …)에서 출력된 펜 신호를 검출하는 터치구동회로(TDC)를 포함할 수 있다.
둘 이상의 펜(Pen #1, Pen #2, …)에서 출력된 펜 신호는 각기 다른 신호 주파수(SF)를 가질 수 있다.
터치구동회로(TDC)는 둘 이상의 동작 주파수(OF)로 순차 동작하여 신호 검출을 수행하되, 제1 타이밍에 대응되는 동작 주파수(OF)와 동일한 신호 주파수(SF)를 갖는 펜 신호를 검출할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 멀티플렉싱 구동 방식들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 20을 참조하여 전술한 바와 같이, 하나의 터치구간(LHB)에 해당하는 제1 좌표 센싱구간(P1,3)이 제1 및 제3 시분할 좌표 센싱구간(P1, P3)으로 분할되는 경우, 터치구동회로(TDC)는, 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1) 동안 터치패널(TSP)의 제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)을 통해 신호 검출을 수행하고, 제3 시분할 좌표 센싱구간(P3) 동안, 터치패널(TSP)의 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다.
도 13 내지 도 20을 참조하여 전술한 바와 같이, 하나의 터치구간(LHB)에 해당하는 제2 좌표 센싱구간(P2,4)이 제2 및 제4 시분할 좌표 센싱구간(P2, P4)으로 분할되는 경우, 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2) 동안 터치패널(TSP)의 제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)을 통해 신호 검출을 수행하고, 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4) 동안, 터치패널(TSP)의 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)을 통해 신호 검출을 수행할 수 있다.
제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)은 다수의 센싱유닛(SU)에 의해 동시에 센싱될 수 있는 터치전극들(TE)의 그룹이다. 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)은 다수의 센싱유닛(SU)에 의해 동시에 센싱될 수 있는 터치전극들(TE)의 그룹이다. 제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)과 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)은 서로 다른 타이밍에 센싱된다.
도 21의 케이스 1 및 2와 같이, 제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)에 포함된 터치전극(TE)들과, 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)에 포함된 터치전극(TE)들은 터치패널(TSP)에서 서로 다른 영역에 위치할 수 있다.
도 21의 케이스 3과 같이, 제1 터치전극 그룹(MUX_GR#1)에 포함된 터치전극(TE)들과, 제2 터치전극 그룹(MUX_GR#2)에 포함된 터치전극(TE)들은 터치패널(TSP)에서 동일한 영역에 위치할 수 있다.
이에 따르면, 터치표시장치(100)는, 터치패널(TSP)에서 동일한 영역을 2차례 반복하여 센싱함으로써, 레포트 레이트(Report Rate)를 높일 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 패스트 페어링(Fast Pairing)을 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 터치표시장치(100)는, 펜 검색 과정에서, 펜(Pen)의 입력이 발생하면, 펜(Pen)의 고유 ID(UID)를 펜(Pen)에 요청하여 수신한다. 여기서, 펜(Pen)의 고유 ID (UID)는 펜 제조사가 펜(Pen)에 부여한 고유 식별정보로서, 펜(Pen)이 터치표시장치(100)와 통신하지 않는 상태에서도 펜(Pen)의 식별을 가능하게 해주는 식별정보이다.
터치표시장치(100)는 펜(Pen)의 고유 ID (UID)를 수신하면, 펜 센싱을 위한 통신 과정에서 사용할 펜(Pen)의 임시 ID를 할당한다. 여기서, 터치표시장치(100)가 펜(Pen)에 할당해주는 임시 ID는 펜(Pen)이 터치표시장치(100)와 통신하는 상태에서만 유효한 임시적인 식별정보이다. 펜(Pen)의 임시 ID는 펜(Pen)의 고유 ID (UID)보다 작은 비트 량을 가질 수 있다.
터치표시장치(100)는 펜(Pen)의 고유 ID (UID)를 수신하면, 전술한 멀티 펜 센싱을 위하여, 펜(Pen)이 사용할 신호 주파수(SF)를 할당할 수 있다.
터치표시장치(100)는, 펜(Pen)에 대하여 할당한 임시 ID 및 신호 주파수(SF)에 대한 정보를 비콘신호(BCON)를 통해 펜(Pen)에 알려줄 수 있다. 이러한 과정을 터치표시장치(100)와 펜(Pen) 간의 페어링(Pairing)이라고 한다.
데이터 센싱구간에서, 펜(Pen)은 데이터(DATA)에 임시 ID 또는 이와 대응되는 정보를 포함시켜 터치표시장치(100)로 전송해줄 수 있다. 이에 따라, 통신 도중에 패스트 페어링(Fast Pairing)을 제공할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 터치 및 펜 리포트 레이트 향상을 위한 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 23을 참조하면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 전압레벨구간(LV1)과 제2 전압레벨구간(LV2)이 반복되는 터치 동기화 신호(Tsync)에 맞추어 신호 검출 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 전압레벨구간(LV1)은 로우 레벨 전압 구간이고, 제2 전압레벨구간(LV2)은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 반대로, 제1 전압레벨구간(LV1)은 하이 레벨 전압 구간이고, 제2 전압레벨구간(LV2)은 로우 레벨 전압 구간일 수도 있다.
도 23을 참조하면, 터치 컨트롤러(TCTR)는, 터치구간을 정의하는 제1 상태구간(ST1)과 비 터치구간을 정의하는 제2 상태구간(ST2)이 반복되는 기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)를 토대로, 제1 전압레벨구간(LV1)과 제2 전압레벨구간(LV2)이 반복되는 터치 동기화 신호(Tsync)를 생성하여 터치구동회로(TDC)로 공급할 수 있다.
여기서, 제1 상태구간(ST1)은 로우 레벨 전압 구간이고, 제2 상태구간(ST2)은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 반대로, 제1 상태구간(ST1)은 하이 레벨 전압 구간이고, 제2 상태구간(ST2)은 로우 레벨 전압 구간일 수도 있다.
기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)의 1개의 제1 상태구간(ST1)은, 2개 이상의 제1 전압레벨구간(LV1) 및 1개 이상의 제2 전압레벨구간(VL2)과 대응될 수 있다.
둘 이상의 제1 전압레벨구간(LV1) 중 하나는 제1 시분할 좌표 센싱구간(P1)과 제3 시분할 좌표 센싱구간(P2)을 포함하고, 다른 하나는 제2 시분할 좌표 센싱구간(P2)과 제4 시분할 좌표 센싱구간(P4)을 포함할 수 있다.
둘 이상의 제1 전압레벨구간(LV1) 중 하나는 제1 시분할 틸트 센싱구간(P1)과 제3 시분할 틸트 센싱구간(P2)을 포함하고, 다른 하나는 제2 시분할 틸트 센싱구간(P2)과 제4 시분할 틸트 센싱구간(P4)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)의 1개의 제1 상태구간(ST1)은, 2개의 제1 전압레벨구간(LV1) 및 1개의 제2 전압레벨구간(VL2)과 대응될 수 있다.
터치구동회로(TDC)는, 2개의 제1 전압레벨구간(LV1) 각각 동안, 제1 터치전극 그룹(MUX_GR #1) 및 제2 터치전극 그룹(MUX_GR #2)을 센싱할 수 있다.
터치 컨트롤러(TCTR)는 펄스 폭 변조신호(PWM_TPIC)를 터치구동회로(TDC)로 공급할 수 있다. 펄스 폭 변조신호(PWM_TPIC)는 터치구동신호(TDS)로 사용될 수 있다.
터치 파워회로(TPIC)는 터치 컨트롤러(TCTR)로부터 수신된 펄스 폭 변조신호(PWM_TPIC)와, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신된 기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)를 기초로, 로드 프리 구동 신호(LFDS)를 생성하여 터치구동회로(TDC)로 공급할 수 있다.
터치구동회로(TDC)가 터치구간을 정의하는 제1 상태구간(ST1)과 비 터치구간을 정의하는 제2 상태구간(ST2)이 반복되는 기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)를 사용하여 터치패널(TSP)을 구동하게 되면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 상태구간(ST1) 동안, 제1 터치전극 그룹(MUX_GR #1) 및 제2 터치전극 그룹(MUX_GR #2)을 센싱할 수 있다.
하지만, 터치구동회로(TDC)가 기준 터치 동기화 신호(Tsync_REF)를 토대로 새롭게 생성된 터치 동기화 신호(Tsync)를 사용하여 터치패널(TSP)을 구동하게 되면, 터치구동회로(TDC)는, 제1 상태구간(ST1) 동안, 제1 터치전극 그룹(MUX_GR #1) 및 제2 터치전극 그룹(MUX_GR #2)을 2번씩 센싱할 수 있다. 따라서, 터치 및 펜 레포트 레이트가 높아질 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱 시, 펜 좌표를 유실하는 이슈를 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 펜(Pen) 또는 손가락 입력 유무를 판단할 수 있는 검색 속도가 일정 속도(예: 60Hz)로 제한적인 관계로, 펜(Pen)이 터치패널(TSP)에 빠르게 컨택 하는 경우, 검색 지연(Latency) 등으로 인해 펜 입력에 느리게 반응하여 일부 펜 좌표를 유실 할 수 있다.
아래에서는, 이러한 펜 좌표 유실 이슈를 해결하기 위하여 신속한 검색 제공 방법에 대하여 설명한다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 동작 모드들에 대한 천이도를 나타낸 도면이고, 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 동작 모드들에 대한 천이 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 25를 참조하면, 터치표시장치(100)의 동작 모드는, 디폴트 모드로서, 손가락 및 펜에 의한 터치 입력이 없는 경우에 동작하는 검색 모드(SEARCH MODE)와, 펜(Pen)에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 펜 ID (UID)를 수신하기 위한 펜 ID 모드(PEN ID MODE)와, 펜 ID가 수신되면, 펜의 좌표, 틸트 및 데이터 중 하나 이상을 센싱하는 펜 모드(PEN MODE)와, 손가락에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 손가락에 의한 터치를 센싱하는 손가락 모드(FINGER MODE)를 포함할 수 있다.
도 14 및 도 17의 구동 타이밍 다이어그램은, 터치구동회로(TDC)가 펜 모드(PEN MODE)일 때의 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 26을 참조하면, 터치표시장치(100)는 손가락 및 펜에 의한 터치 입력이 없는 경우 검색 모드로 구동한다(S110).
터치표시장치(100)는 검색 모드로 구동 중, 펜 터치 입력 및 손가락 터치 입력이 발생하는지를 판단하고(S112, S114)고, 판단 결과, 펜 터치 입력이 발생한 것으로 판단되면, 펜 ID 모드를 구동하고(S120), 손가락 터치 입력이 발생한 것으로 판단되면, 손가락 모드를 구동한다(S140).
터치표시장치(100)는 펜 ID 모드를 구동하여, 펜으로부터 펜의 고유 ID (UID)의 수신 여부를 판단한다(S122).
터치표시장치(100)는 펜으로부터 펜의 고유 ID (UID)가 수신되면, 펜 모드를 구동한다(S130).
터치표시장치(100)는 펜 모드 구동 중, 펜 터치 입력이 계속해서 발생하는지를 판단하고(S132), 펜 터치 입력이 계속해서 발생하면, 펜 모드를 계속해서 구동한다(S130).
터치표시장치(100)는 펜 모드 구동 중, 펜 터치 입력이 계속해서 발생하는지를 판단하고(S132), 펜 터치 입력이 더 이상 발생하지 않으면, 손가락 터치 입력 여부를 판단한다(S134).
터치표시장치(100)는 S134 단계의 판단 결과, 손가락 터치 입력이 없다고 판단되면, 검색 모드를 다시 구동한다(S110).
터치표시장치(100)는 S134 단계의 판단 결과, 손가락 터치 입력이 있다고 판단되면, 손가락 모드를 구동한다(S140).
터치표시장치(100)는 손가락 모드 구동(S140) 중에, 펜 터치 입력 유무를 판단하고(S142), S142 단계의 판단 결과, 펜 터치 입력이 있으면, 펜 ID 모드를 구동한다(S120).
터치표시장치(100)는 S142 단계의 판단 결과, 펜 터치 입력이 없으면, 손가락 터치 입력이 있는지 판단하여(S144), 손가락 터치 입력이 계속해서 있으면, 손가락 모드를 지속적으로 구동하고(S140), 손가락 터치 입력이 없어지면, 검색 모드를 다시 구동한다(S110).
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 동작 모드들의 구동 타이밍 다이어그램들이다.
도 27을 참조하면, 검색 모드 동안, 한 프레임 시간 내 K개의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은, 1개 이상의 비콘 전송구간(B)과, n개 이상의 손가락 센싱구간(F)과, m개의 펜 좌표 센싱구간(P)을 포함할 수 있다(n≥1, m≥1, K≥3).
검색 모드 동안, n개 이상의 손가락 센싱구간(F) 동안, 전압 레벨이 스윙 하는 터치구동신호(TDS)가 다수의 터치전극(TE)에 인가될 수 있다. m개의 펜 좌표 센싱구간(P) 동안, DC 전압이 다수의 터치전극(TE)에 인가될 수 있다.
검색 모드 동안, 펜 센싱 특성 상, 펜 좌표 센싱구간(P)의 개수(m)가 비콘 전송구간(B)의 개수보다 많고, 손가락 센싱구간(F)의 개수(n)보다도 많다.
도 27을 참조하면, 손가락 모드 동안, 한 프레임 시간 내 K개의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은, 1개 이상의 비콘 전송구간(B)과, n개 이상의 손가락 센싱구간(F)과, m개의 펜 좌표 센싱구간(P)을 포함할 수 있다(n≥1, m≥1, K≥3).
손가락 모드 동안, 손가락 센싱구간(F)의 개수(n)는 펜 좌표 센싱구간(P)의 개수(m)보다 많고, 비콘 전송구간(B)의 개수보다 많다.
도 27을 참조하면, 펜 모드 동안, 한 프레임 시간 내 K개의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은, 1개 이상의 비콘 전송구간(B)과, 1개 이상의 손가락 센싱구간(F)과, 1개 이상의 펜 좌표 센싱구간(P)과, 1개 이상의 펜 틸트 센싱구간(T)과, 1개 이상의 펜 데이터 센싱구간(D)을 포함할 수 있다.
펜 데이터 센싱구간(D)의 개수는 데이터에 포함되는 정보의 종류 및 양에 따라 달라질 수 있다.
도 27을 참조하면, 펜 ID 모드 동안, 한 프레임 시간 내 K개의 터치구간(LHB 1 ~ LHB 16)은, 1개 이상의 비콘 전송구간(B)과, 1개 이상의 손가락 센싱구간(F)과, 1개 이상의 펜 좌표 센싱구간(P)과, 1개 이상의 펜 틸트 센싱구간(T)과, 1개 이상의 펜 데이터 센싱구간(D)을 포함할 수 있다. 펜 ID 모드 동안, 펜 데이터 센싱구간(D)의 개수는 상대적으로 가장 많다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱 시, 감도 저하 이슈를 나타낸 도면이다.
도 28을 참조하면 터치구동회로(TDC)는 내부 동작 타이밍에 기초하여, 펜 펄스들이 수신되면, 펜 펄스들로 표현되는 심볼들(Symbol #1, Symbol #2, Symbol #3, Symbol #4)을 검출하여 펜 좌표 및 펜 데이터를 센싱한다.
도 28을 참조하면, 펜(Pen)은 PSK (Phase Shift Key) 방식으로 하나의 터치구간(LHB) 동안 여러 개의 심볼(Symbol #1 ~ Symbol #4)을 구동한다. 이를 통해, 터치표시장치(100)는 펜(Pen)의 좌표 및 데이터(DATA)를 검출한다.
도 28의 예시에 따르면, 제1 심볼(Symbol #1)에서 제2 심볼(Symbol #2)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생한다. 제2 심볼(Symbol #2)에서 제3 심볼(Symbol #3)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생한다. 제3 심볼(Symbol #3)에서 제4 심볼(Symbol #4)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생하지 않는다.
펜 펄스의 위상이 변하는 경우는, 위상 변화가 없는 경우에 비해, 펜 펄스의 토글 횟수가 줄어든다.
이로 인해, 펜 펄스의 위상변화가 있는 경우는, 위상 변화가 없는 경우에 비해, 터치표시장치(100)에서 검출되는 펜 터치 감도의 크기가 작아지게 된다. 도 28을 참조하면, 제1 심볼(Symbol #1)과 제2 심볼(Symbol #2)의 감도(-90, +90)는 제3 심볼(Symbol #3)과 제4 심볼(Symbol #4)의 감도(-100, -100)에 비해 감도가 작다.
특히, 펜 펄스의 위상 변화에 의해 발생하는 검출 감도의 변화는 펜 좌표에 대한 왜곡을 발생시킬 수 있다. 도 28을 참조하면, 좌표 센싱을 위한 제1 심볼(Symbol #1)의 감도(-90)과 제3 심볼(Symbol #3)의 감도(-100) 간의 편차는 펜 좌표에 큰 영향을 끼칠 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱 시, 감도 향상 방법을 나타낸 도면이다.
도 29를 참조하면, 터치표시장치(100)는 펜 펄스의 위상 변화에 의한 터치 감도의 변화를 제거하기 위해, 심볼이 변하는 시점에는 터치 검출을 하지 않는다.
터치표시장치(100)는 좌표 검출이 필요하지 않는 펜 데이터 검출 시에는 모든 펄스에 대해 터치 검출하여 최대한의 감도를 확보한다.
도 29를 참조하면, 각 터치구간(LHB)은 3개 이상의 분할구간(PT1, PT2, PT3, PT4)을 포함한다. 3개 이상의 분할구간(PT1, PT2, PT3, PT4) 각각에서는, 다수의 펄스를 포함하는 펜 신호(펜 펄스)가 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된다.
예를 들어, 3개 이상의 분할구간(PT1, PT2, PT3, PT4)은 멀티 펜 센싱을 위하여 터치구간(LHB)이 시분할된 시분할 센싱구간들일 수 있다.
3개 이상의 분할구간(PT1, PT2, PT3, PT4) 각각에서의 펜 신호에 포함된 다수의 펄스는 하나의 심볼을 표현한다. 예를 들어, 제1 분할구간(PT1)에서의 펜 펄스들은 제1 심볼(Symbol #1)을 표현한다. 제2 분할구간(PT2)에서의 펜 펄스들은 제2 심볼(Symbol #2)을 표현한다. 제3 분할구간(PT3)에서의 펜 펄스들은 제3 심볼(Symbol #3)을 표현한다. 제4 분할구간(PT4)에서의 펜 펄스들은 제4 심볼(Symbol #4)을 표현한다.
터치구동회로(TDC)는 펜 좌표 센싱과 관련한 심볼 변화 시점을 제외한 시간 동안의 펜 펄스들을 토대로 신호 검출을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 29를 참조하면, 좌표 센싱과 관련된 제1 심볼(Symbol #1)에서 제2 심볼(Symbol #2)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생한다. 제2 심볼(Symbol #2)에서 제3 심볼(Symbol #3)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생한다. 좌표 센싱과 관련된 제3 심볼(Symbol #3)에서 제4 심볼(Symbol #4)로 바뀔 때, 펜 펄스의 위상 변화가 발생하지 않는다.
터치구동회로(TDC)는 좌표 센싱과 관련된 제1 심볼(Symbol #1)에 대응되는 마지막 펄스 부분에 대한 신호 검출을 수행하지 않는다. 또한, 터치구동회로(TDC)는 좌표 센싱과 관련된 제3 심볼(Symbol #3)에 대응되는 마지막 펄스 부분에 대한 신호 검출을 수행하지 않는다.
전술한 바에 따르면, 좌표 센싱을 위한 제1 심볼(Symbol #1)의 감도(-90)과 제3 심볼(Symbol #3)의 감도(-90) 간의 편차가 제거되어, 펜 좌표에 대한 왜곡을 방지해줄 수 있다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(100)의 펜 센싱 시, 감도 향상을 위한 제어 방법을 나타낸 도면들이다.
도 29의 예시에 따르면, 터치구동회로(TDC)는 좌표 센싱과 관련된 제1 심볼(Symbol #1) 및 제3 심볼(Symbol #3) 각각에 대응되는 마지막 펄스 부분에 대한 신호 검출을 수행하지 않는다.
이를 위해, 도 30에 도시된 바와 같이, 스위치 제어기(SW_CTR)는 제1 분할구간(PT1)에 대응되는 제1 심볼(Symbol #1)이 변하는 시점에, 해당 터치전극(TE)과 센싱유닛(SU) 간의 연결을 제어하는 스위치(SW)를 정해진 턴-오프 시점보다 미리 턴-오프 시켜줄 수 있다. 스위치 제어기(SW_CTR)는 제3 분할구간(PT3)에 대응되는 제3 심볼(Symbol #3)이 변하는 시점에, 해당 터치전극(TE)과 센싱유닛(SU) 간의 연결을 제어하는 스위치(SW)를 정해진 턴-오프 시점보다 미리 턴-오프 시켜줄 수 있다.
위에서 언급한 스위치(SW)는 도 4의 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 포함되는 스위치일 수 있다.
도 30의 방식과 다른 방식을 위해, 터치구동회로(TDC)는 각 센싱유닛(SU)에 포함된 적분기(INTG)의 입력단과 출력단 사이에 연결된 스위치(SW)를 포함할 수 있다.
스위치 제어기(SW_CTR)는 스위치(SW)의 온-오프를 제어할 수 있다.
스위치 제어기(SW_CTR)는 제1 분할구간(PT1)에 대응되는 제1 심볼(Symbol #1)이 변하는 시점에, 해당 터치전극(TE)과 센싱유닛(SU) 간의 연결을 제어하는 스위치(SW)를 정해진 턴-오프 시점보다 미리 턴-오프 시켜줄 수 있다. 스위치 제어기(SW_CTR)는 제3 분할구간(PT3)에 대응되는 제3 심볼(Symbol #3)이 변하는 시점에, 해당 터치전극(TE)과 센싱유닛(SU) 간의 연결을 제어하는 스위치(SW)를 정해진 턴-오프 시점보다 미리 턴-오프 시켜줄 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 보다 많은 펜을 효과적으로 센싱할 수 있는 터치표시장치(100) 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 센싱 속도를 높여줄 수 있는 멀티플렉싱을 수행하는 터치표시장치(100) 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 검색 속도를 높여줄 수 있는 터치표시장치(100) 및 터치센싱회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 좌표의 왜곡을 방지할 수 있는 터치표시장치(100) 및 터치센싱회로를 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. 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    상기 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하는 터치구동회로를 포함하고,
    상기 터치구동회로의 동작시간은 다수의 터치구간을 포함하고,
    상기 다수의 터치구간은 제1 센싱구간과 제2 센싱구간을 포함하고,
    상기 제1 센싱구간은 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고,
    상기 제2 센싱구간은 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함하고,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제2 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하는 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 상기 제3 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 상기 제1 시분할 센싱구간 동안, 상기 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제2 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 상기 제4 시분할 센싱구간 동안 상기 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하여, 상기 제2 시분할 센싱구간 동안, 상기 제2 펜에서 출력되며 상기 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제1 동작 주파수와 상기 제1 신호 주파수는 동일한 터치표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 펜 및 상기 제2 펜과 다른 제3 펜이 검색된 경우,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 상기 제3 시분할 센싱구간 동안 상기 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 상기 제3 시분할 센싱구간 동안, 상기 제3 펜에서 출력되며 상기 제1 신호 주파수와 다른 제2 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제2 동작 주파수와 상기 제2 신호 주파수는 동일한 터치표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센싱구간은 제1 및 제2 좌표 센싱구간이고, 상기 제1 내지 제4 시분할 센싱구간은 제1 내지 제4 시분할 좌표 센싱구간이거나,
    상기 제1 및 제2 센싱구간은 제1 및 제2 틸트 센싱구간이고, 상기 제1 내지 제4 시분할 센싱구간은 제1 내지 제4 시분할 틸트 센싱구간이며,
    상기 다수의 터치구간은 제1 데이터 센싱구간, 제2 데이터 센싱구간, 제3 데이터 센싱구간 및 제4 데이터 센싱구간을 더 포함하고,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제1 데이터 센싱구간 동안, 제1 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 상기 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제2 데이터 센싱구간 동안, 상기 제1 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 상기 제2 펜에서 출력되며 상기 제1 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제1 동작 주파수는 상기 제1 신호 주파수와 동일한 터치표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 펜 및 상기 제2 펜과 다른 제3 펜이 검색된 경우,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제3 데이터 센싱구간 동안, 상기 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하여, 제3 펜에서 출력되며 상기 제1 신호 주파수와 다른 제2 신호 주파수를 갖는 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제4 데이터 센싱구간 동안, 상기 터치구동회로는, 상기 제2 동작 주파수로 데이터 검출을 수행하고,
    상기 제2 동작 주파수는 상기 제2 신호 주파수와 동일한 터치표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 데이터 센싱구간 및 상기 제2 데이터 센싱구간은 제1 프레임 시간에 포함되고,
    상기 제3 데이터 센싱구간 및 상기 제4 데이터 센싱구간은 상기 제1 프레임 시간과 다른 제2 프레임 시간에 포함되는 터치표시장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 펜에서 출력된 데이터는 상기 제1 펜의 펜 ID를 포함하고,
    상기 제2 펜에서 출력된 데이터는 상기 제2 펜의 펜 ID를 포함하는 터치표시장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 시분할 센싱구간 각각의 시간적인 길이는, 상기 제1 내지 제4 데이터 센싱구간 각각의 시간적인 길이보다 짧은 터치표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터치구동회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 상기 터치패널의 제1 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하고, 상기 제3 시분할 센싱구간 동안, 상기 터치패널의 제2 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하고,
    상기 제2 시분할 센싱구간 동안 상기 터치패널의 상기 제1 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하고, 상기 제4 시분할 센싱구간 동안, 상기 터치패널의 상기 제2 터치전극 그룹을 통해 신호 검출을 수행하는 터치표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들과, 상기 제2 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들은 상기 터치패널에서 서로 다른 영역에 위치하는 터치전극들인 터치표시장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들과, 상기 제2 터치전극 그룹에 포함된 터치전극들은 동일한 터치전극들인 터치표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    터치구간을 정의하는 제1 상태구간과 비 터치구간을 정의하는 제2 상태구간이 반복되는 기준 터치 동기화 신호를 토대로, 제1 전압레벨구간과 제2 전압레벨구간이 반복되는 터치 동기화 신호를 생성하여 상기 터치구동회로로 공급하는 터치 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 기준 터치 동기화 신호에서 하나의 제1 상태구간은 둘 이상의 제1 전압레벨구간 및 하나 이상의 제2 전압레벨구간과 대응되는 터치표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 둘 이상의 제1 전압레벨구간 중 하나는 상기 제1 시분할 센싱구간과 상기 제3 시분할 센싱구간을 포함하고, 다른 하나는 상기 제2 시분할 센싱구간과 상기 제4 시분할 센싱구간을 포함하는 터치표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치표시장치의 동작 모드는,
    디폴트 모드로서, 손가락 및 펜에 의한 터치 입력이 없는 경우에 동작하는 검색 모드와, 상기 펜에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 펜 ID를 수신하기 위한 펜 ID 모드와, 상기 펜 ID가 수신되면, 상기 펜의 좌표, 틸트 및 데이터 중 하나 이상을 센싱하는 펜 모드와, 상기 손가락에 의한 터치 입력이 발생한 경우, 상기 손가락에 의한 터치를 센싱하는 손가락 모드를 포함하고,
    상기 제1 센싱구간 및 상기 제2 센싱구간은, 상기 터치구동회로가 상기 펜 모드일 때의 터치구간들에 해당하는 터치표시장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검색 모드 동안,
    한 프레임 시간 내 K개의 터치구간은, 1개 이상의 비콘 전송구간과, n개 이상의 손가락 센싱구간과, m개의 펜 좌표 센싱구간을 포함하고, n≥1, m≥1, K≥3,
    상기 n개 이상의 손가락 센싱구간 동안, 전압 레벨이 스윙 하는 터치구동신호가 상기 다수의 터치전극에 인가되고,
    상기 m개의 펜 좌표 센싱구간 동안, DC 전압이 상기 다수의 터치전극에 인가되는 터치표시장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 터치구간 각각은 3개 이상의 분할구간을 포함하고,
    상기 3개 이상의 분할구간 각각에서, 다수의 펄스를 포함하는 펜 신호가 하나 이상의 터치전극에 인가되고,
    상기 3개 이상의 분할구간 각각에서의 펜 신호에 포함된 다수의 펄스는 하나의 심볼을 표현하고,
    상기 터치구동회로는, 좌표 센싱과 관련한 심볼 변화 시점을 제외한 시간 동안의 펜 펄스들을 토대로 신호 검출을 수행하는 터치표시장치.
  17. 다수의 터치전극을 포함하며 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하는 터치패널; 및
    상기 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하여 상기 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호를 검출하는 터치구동회로를 포함하고,
    상기 둘 이상의 펜에서 출력된 펜 신호는 각기 다른 신호 주파수를 갖고,
    상기 터치구동회로는 둘 이상의 동작 주파수로 순차 동작하여 신호 검출을 수행하되, 제1 타이밍에 대응되는 동작 주파수와 동일한 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하는 터치표시장치.
  18. 터치패널에 배치된 다수의 터치전극 중 하나 이상을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 제1 회로; 및
    상기 센싱 데이터를 토대로 펜의 좌표, 틸트 및 부가정보 중 한 가지 이상을 센싱하는 제2 회로를 포함하고,
    상기 제1 회로의 동작시간은 다수의 터치구간을 포함하고,
    상기 다수의 터치구간은 제1 센싱구간과 제2 센싱구간을 포함하고,
    상기 제1 센싱구간은 제1 시분할 센싱구간과 제3 시분할 센싱구간을 포함하고,
    상기 제2 센싱구간은 제2 시분할 센싱구간과 제4 시분할 센싱구간을 포함하고,
    상기 제1 회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고, 상기 제2 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하는 터치센싱회로.
  19. 제19항에 있어서,
    상기 제1 회로는,
    상기 제1 시분할 센싱구간 동안 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 상기 제3 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 동작 주파수와 다른 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하며, 상기 제1 시분할 센싱구간 동안, 상기 제1 펜에서 출력되며 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제2 시분할 센싱구간 동안 상기 제1 동작 주파수로 신호 검출을 수행하고, 상기 제4 시분할 센싱구간 동안 상기 제2 동작 주파수로 신호 검출을 수행하여, 상기 제2 시분할 센싱구간 동안, 상기 제2 펜에서 출력되며 상기 제1 신호 주파수를 갖는 펜 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 검출하고,
    상기 제1 동작 주파수와 상기 제1 신호 주파수는 동일한 터치센싱회로.
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