KR20200126186A

KR20200126186A - 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20200126186A
Application number: KR1020190049842A
Authority: KR
Inventors: 김태형; 김기용; 신선경
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2020-11-06
Also published as: KR102527732B1

Abstract

본 발명의 실시예들은, 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 센싱 유닛과 터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자와, 터치 채널과 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 연결되는 제 2 스위칭 소자와, 터치 채널과 그라운드 사이에 연결되며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치를 포함함으로써, 터치 스크린 패널에 유입되는 노이즈에 의한 흐림 현상을 방지하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법{TOUCH CIRCUIT, TOUCH DISPLAY DEVICE, AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예들은 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 디스플레이 장치(LCD: Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기 발광 디스플레이 장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 또는 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공한다.

이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.

이를 위해, 터치 디스플레이 장치에 형성된 다수의 터치 전극(예: 가로 방향 전극, 세로 방향 전극)을 통해 터치 전극 사이의 커패시턴스(capacitance) 또는 터치 전극과 손가락 등의 포인터 사이의 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 커패시턴스 터치 방식이 많이 채용되고 있다.

이 때, 터치 디스플레이 장치가 동작하는 과정에서, 무전기 신호와 같은 외부 잡음이나 비정상적인 신호가 터치 센싱 회로에 유입되면 터치 센싱 회로에 이상이 발생하여, 터치 센싱의 정확도가 떨어지거나 터치 디스플레이 패널의 특정 블록에 흐림 현상(Block dim)이 발생하는 문제가 나타나게 된다.

본 발명의 실시예들은 노이즈에 의한 흐림 현상을 방지하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 터치 스크린 패널에 유입되는 노이즈를 방전하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 터치 스크린 패널에 노이즈가 유입되는 경우에, 이를 검출하고 방전할 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 센싱 유닛과, 터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자와, 터치 채널과 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 연결되는 제 2 스위칭 소자와, 터치 채널과 그라운드 사이에 연결되며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치를 포함하는 터치 회로를 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 데이터 구동 회로와 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와, 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있으며, 터치 회로는 센싱 유닛과 디스플레이 패널에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자와, 터치 채널과 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 연결되는 제 2 스위칭 소자와, 터치 채널과 그라운드 사이에 연결되며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 센싱 유닛과, 터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자와, 터치 채널과 센싱 유닛의 제 2 입력 단자 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자와, 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 그라운드 사이에 연결되며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치와, 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 공통 전압 사이에 연결되는 공통 전압용 스위치를 포함하는 터치 회로를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 데이터 구동 회로와 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와, 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있으며, 터치 회로는 센싱 유닛과, 터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자와, 터치 채널과 센싱 유닛의 제 2 입력 단자 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자와, 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 그라운드 사이에 연결되며, 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치와, 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 공통 전압 사이에 연결되는 공통 전압용 스위치를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 데이터 구동 회로와 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와, 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 모드 또는 터치 모드에 진입하기 이전에, 디스플레이 패널의 터치 채널과 그라운드 사이에 연결된 방전용 스위치를 턴-온시켜서, 디스플레이 패널에 유입된 노이즈를 방전하는 단계와, 터치 모드에서 터치 채널과 터치 회로의 센싱 유닛 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자를 턴-온시키는 단계와, 디스플레이 모드에서 터치 채널과 센싱 유닛 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자를 턴-온시키는 단계를 포함하는 구동 방법을 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서 본 발명의 실시예들은 센싱 유닛에 연결되는 노이즈 검출 회로를 더 포함할 수 있으며, 노이즈 검출 회로는 센싱 유닛의 출력 단자에 연결되는 아날로그 디지털 컨버터와, 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 입력 신호로 제공받는 다수의 XNOR 게이트와, 다수의 XNOR 게이트의 출력 신호를 입력받는 AND 게이트로 이루어지는 터치 회로 및 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 스크린 패널에 유입되는 노이즈에 의한 흐림 현상을 방지하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 스크린 패널에 유입되는 노이즈를 방전시킴으로써, 노이즈에 의한 흐림 현상을 방지하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 스크린 패널에 노이즈가 유입되는 경우에 이를 검출하고 방전시킴으로써, 노이즈에 의한 흐림 현상을 방지하는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 및 센싱 동작의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에 내장된 터치 스크린 패널의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 패널과 센싱 유닛 사이의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예들에 따른 터치 표시장치의 동작 모드의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 터치 디스플레이 장치에 무전기 신호와 같은 노이즈 신호가 유입되는 경우에, 터치 스크린 패널에 디스플레이 오류가 발생하는 경우의 일예를 나타낸 도면이다.
도 7은 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈가 유입되는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 무전기 신호 등의 노이즈로 인해 디스플레이 오류가 발생하는 경우의 회로 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 회로 동작을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하기 위하여 멀티플렉서를 제어하는 스위칭 신호의 타이밍도를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 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 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.

구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

도 1은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 이미지 디스플레이 기능과 터치 센싱 기능을 모두 제공할 수 있는 디스플레이 장치이다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 이미지 디스플레이 기능을 제공하기 위하여, 다수의 데이터 라인(DL: Data Line) 및 다수의 게이트 라인(GL: Gate Line)이 배치되고, 다수의 서브픽셀(subpixel)이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동 회로(120)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(130)와, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140) 등을 포함한다.

타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)로 각종 제어신호를 공급하여, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어한다.

이러한 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 이미지 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환해서, 전환된 이미지 데이터를 출력하고, 스캔 신호에 맞춰서 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

데이터 구동 회로(120)는 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.

게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다.

게이트 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.

데이터 구동 회로(120)는 게이트 구동 회로(130)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신한 이미지 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.

도 1에서는 데이터 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치하고 있는 경우를 도시하고 있으나, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 디스플레이 패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

마찬가지로, 도 1에서는 게이트 구동 회로(130)가 디스플레이 패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치하는 경우를 도시하고 있으나, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라서, 디스플레이 패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

전술한 타이밍 컨트롤러(140)는 입력된 이미지 데이터와 함께, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 외부(예: 호스트 시스템)로부터 수신한다.

타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 입력된 이미지 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호의 형식에 맞게 전환하고, 전환된 이미지 데이터를 출력하는 것 이외에, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 입력 데이터 인에이블 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 신호를 입력 받아, 각종 제어 신호들을 생성하여 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)로 출력한다.

예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS: Gate Control Signal)를 출력한다.

여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(130)가 동작하는 시작 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 구동 회로(130)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 게이트 구동 회로(130)의 타이밍 정보를 지정하고 있다.

또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS: Data Control Signal)를 출력한다.

여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(120)의 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 데이터 구동 회로(120)에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(120)의 출력 타이밍을 제어한다.

각 데이터 구동 회로(120)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이 패널(110)에 직접 배치될 수 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.

또한, 각 데이터 구동 회로(120)는 디스플레이 패널(110)에 연결된 필름(121) 상에 실장되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.

각 데이터 구동 회로(120)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.

각 게이트 구동 회로(130)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이 패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.

또한, 각 게이트 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(110)과 연결된 필름(131) 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수도 있다.

각 게이트 구동 회로(130)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(120)에 대한 회로적인 연결을 위해 필요한 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(S-PCB: Source Printed Circuit Board, 160), 제어 부품들, 및 각종 전기 장치들을 실장 하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(C-PCB: Control Printed Circuit Board, 170)을 포함할 수 있다.

적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(160)에는 데이터 구동 회로(120)가 실장 되거나, 데이터 구동 회로(120)가 실장된 필름(121)이 연결될 수 있다.

컨트롤 인쇄 회로 기판(170)에는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130) 등의 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러(140)와, 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 제어 회로(150) 등이 실장될 수 있다.

적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(160)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(170)은 적어도 하나의 연결 부재(180)를 통해 회로적으로 연결될 수 있다.

여기에서, 연결 부재(180)는 플렉서블 인쇄 회로(FPC: Flexible Printed Circuit), 플렉서블 플랫 케이블(FFC: Flexible Flat Cable) 등일 수 있다.

적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(160)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(170)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Device) 등의 다양한 형태의 장치일 수 있다.

도 2는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 및 센싱 동작의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 터치 센서(터치 전극)의 역할을 하는 다수의 공통 전극(CE: Common Electrode)과, 다수의 공통 전극(CE)을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로(190) 등을 포함한다.

터치 회로(190)는 다수의 공통 전극(CE)에 대하여 순차적으로 구동 및 센싱을 수행하여 터치 유무를 감지하고 터치 좌표를 산출한다.

보다 구체적으로, 터치 회로(190)는 다수의 공통 전극(CE) 중에서 적어도 하나를 센싱 대상이 되는 공통 전극(CEs)으로 선택하고, 선택된 공통 전극(CEs)으로 터치 구동 신호(TDS)를 공급한다. 그런 다음, 선택된 공통 전극(CEs)과 선택되지 않은 공통 전극(CEo)별로 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 토대로 각 공통 전극(CE)별 커패시턴스 변화량(또는 전압 변화량 또는 충전량 변화량 등일 수 있음)을 파악하여, 터치 유무를 감지하거나 터치 좌표를 산출할 수 있다.

터치 회로(190)는 일 예로, 터치 센싱과 관련된 신호 생성을 제어하고, 터치 유무 감지 및 터치 좌표 산출을 위한 프로세스를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit, 192)과, 터치 스크린 패널(TSP)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 공통 전극(CEs)로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 검출하여 마이크로 컨트롤 유닛(192)으로 전달해주는 터치 센싱 회로(194) 등을 포함한다.

도 3은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 패널에 내장된 터치 스크린 패널의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 다수의 공통 전극(CE)은 디스플레이 패널(110)에 내장되어 배치될 수 있다. 즉, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)은 터치 스크린 패널(TSP)을 내장한다고 할 수 있다.

디스플레이 패널(110)에 내장된 다수의 공통 전극(CE)은 전술한 바와 같이 터치 전극(터치 센서)으로 동작할 뿐만 아니라, 이미지 표시를 위하여 픽셀 전압과 대향하는 공통 전압(Vcom)이 인가되는 디스플레이 전극으로서도 동작할 수 있다.

한편, 터치 전극으로서 동작할 수 있는 다수의 공통 전극(CE)으로 터치 구동 신호(TDS)을 공급하고, 디스플레이 전극으로서 동작할 수 있는 다수의 공통 전극(CE)으로 공통 전압(Vcom)을 공급하기 위하여, 1개의 공통 전극(CE)마다 1개의 터치 채널(300)이 연결될 수 있다. 즉, 1개의 공통 전극(CE)은 1개의 터치 채널(300)을 통해, 터치 회로(190) 및 공통 전압 공급 회로와 연결될 수 있다.

공통 전극(CE)들은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질로 형성되는 투명 전극을 포함한다. 투명 전극들 각각은 다수의 서브픽셀과 중첩되어 다수의 서브픽셀들에 공통 전압을 공급하도록 서브픽셀의 크기보다 큰 투명 전극 패턴으로 형성된다.

본 명세서에 기재된 공통 전극(CE)에서 “공통(Common)”이란, 공통 전극(CE)이 터치 전극과 디스플레이 전극으로 공용화 되어 있다는 의미이다. 즉,“공통(Common)”이란, 터치 모드와 디스플레이 모드에 공용화되어 있다는 의미이다. 또한, 이러한 의미뿐만 아니라, “공통(Common)”이란, 디스플레이 전극으로 동작하는 다수의 공통 전극(CE)에 “공통 전압(Vcom)”이 인가된다는 의미를 가질 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 이미지 표시 기능과 터치 센싱 기능을 모두 제공할 수 있는데, 일 예로, TV, 모니터 등의 디스플레이 장치일 수도 있고, 노트북 등의 컴퓨터일 수도 있고, 스마트 폰, 태블릿 등의 모바일 장치 등일 수도 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 이미지 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 모드(Display Mode)와, 터치 센싱 기능을 제공하기 위한 터치 모드(Touch Mode)로 동작할 수 있다.

도 4는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 스크린 패널(TSP)과 센싱 유닛(SSU) 사이의 연결 관계를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, n개의 터치 채널(300)들은 터치 스크린 패널(TSP)에 형성된 n개의 공통 전극(CE)에 각각 연결된다. 여기에서 공통 전극(CE)은 터치 스크린 패널(TSP)에 가해지는 터치 입력에 의해 터치 채널(300)을 통해 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 센싱 회로(194)에 공급하기 때문에, 터치 전극 또는 터치 센서로서의 역할을 하게 된다.

다수의 센싱 유닛들(SSU)을 포함하는 터치 센싱 회로(194)는 n개의 터치 채널(300)을 통해 터치 센싱 신호(TSS)를 입력 받는다. 즉, n개의 센싱 유닛들(SSU)은 n개의 터치 채널(300)들에 각각 접속되어 자기 용량 신호를 터치 센싱 신호(TSS)로서 입력 받는다.

이 때, 센싱 유닛들(SSU) 각각은 자신이 연결되는 제 1 터치 채널에 이웃한 제 2 터치 채널에 함께 연결될 수 있다. 이 경우, 센싱 유닛들(SSU) 각각은 제 1 터치 채널로부터 입력되는 제 1 터치 센싱 신호와 제2 터치 채널로부터 입력되는 제 2 터치 센싱 신호를 차동으로(differentially) 입력 받을 수 있다. 터치 센싱 회로(194)는 공통 전극(CE)의 정전 용량값 변화를 검출하여 소정 비트의 터치 센싱 출력 데이터(Sout)를 생성한다

특정 터치 채널에 연결된 센싱 유닛(SSU)은 OP Amp(Operational Amplifier) 로 이루어져서, 반전 입력 단자(-)와 터치 스크린 패널(TSP) 사이에 연결되어 터치 센싱을 위한 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 비반전 입력 단자(+)와 터치 스크린 패널(TSP) 사이에 연결되어 공통 전압(Vcom)을 인가하기 위한 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 포함하며, 비반전 입력 단자(+)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.

이러한 터치 센싱 회로(194)는 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와, 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1) 사이에 인버터(INV)를 구비함으로써, 스위칭 신호(SW0)에 의해 제 1 멀티플렉서(MUX_0)가 턴-온되면, 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 자동적으로 턴-오프되도록 구성된다.

따라서, 스위칭 신호(SW0)에 의해 제 1 멀티플렉서(MUX_0)가 턴-온되어 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-)에 터치 센싱 신호(TSS)가 유입되고, 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+)에 공통 전압(Vcom)이 인가되는 경우, 센싱 유닛(SSU)은 터치 센싱 신호(TSS)와 공통 전압(Vcom)을 비교해서 터치 센싱 출력 데이터(Sout)를 발생하게 된다.

반대로, 스위칭 신호(SW0)에 의해 제 1 멀티플렉서(MUX_0)가 턴-오프되고, 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 턴-온되는 경우에는 공통 전압(Vcom)이 터치 스크린 패널(TSP)에 인가될 것이다.

센싱 유닛(SSU)에 연결되는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 하나의 그룹으로 구성되며, 터치 스크린 패널(TSP)의 픽셀 구성에 따라, 블록 단위로 터치 스크린 패널(TSP)에 연결될 수 있다.

예컨대, 터치 스크린 패널(TSP)의 게이트 라인(GL)을 일정한 개수의 행(column)으로 이루어진 10개의 블록으로 구분하고, 각 블록마다 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 연결하는 경우에는, 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 하나의 그룹으로 하는 10개 그룹의 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)가 터치 센싱 회로(194)에 연결될 수 있을 것이다.

위에서는 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 신호를 센싱하거나 공통 전압(Vcom)을 터치 스크린 패널(TSP)에 인가하기 위한 목적으로 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 및 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 설명하였으나, 터치 스크린 패널(TSP)과 센싱 유닛(SSU) 사이의 신호 방향을 제어하기 위한 목적으로 사용되기 때문에, 스위치(Switch)로 표현할 수도 있을 것이다.

도 5는 본 실시예들에 따른 터치 표시장치의 동작 모드의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 이미지 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 모드와, 터치 센싱 기능을 제공하기 위한 터치 모드를 포함하는 2가지 동작 모드를 갖는다. 이러한 동작 모드는 시간적으로 분할될 수도 있고, 동일한 시간 구간에 중첩되어 이루어질 수도 있다.

예를 들어, Case A의 경우에는 터치 디스플레이 장치(100)가 어느 한 시점에, 디스플레이 모드로 동작하거나 터치 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 모드와 터치 모드는 시분할 되어 진행될 수 있으며, 디스플레이 모드 구간과 터치 모드 구간은 시간적으로 분리되어 있다.

디스플레이 모드와 터치 모드는 시분할 제어 신호(TsyncN)에 의해서, 시간적으로 분할될 수 있는데, 예를 들어 시분할 제어 신호(TsyncN)가 로우 레벨("0")인 경우에는 터치 모드로 동작하고, 시분할 제어 신호(TsyncN)가 하이 레벨("1")인 경우에는 디스플레이 모드로 동작할 수 있다. 또한, 시분할 제어 신호(TsyncN)가 1 프레임 기간 동안 전압 레벨이 1회만 변경되거나, 2회 이상 변경되도록 함으로서 디스플레이 모드와 터치 모드의 동작 횟수를 제어할 수 있다.

디스플레이 모드와 터치 모드가 시간적으로 분리된 경우, 디스플레이가 이루어지는 디스플레이 구간에서는 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 턴-온되어 공통 전압(Vcom)이 터치 스크린 패널(TSP)에 인가되고, 터치 구간에서는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)가 턴-온되어 터치 스크린 패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호(TSS)가 센싱 유닛(SSU)에 인가된다.

반면에, Case B 와 Case C의 경우에는 터치 디스플레이 장치(100)가 동일 시점에 디스플레이 모드로도 동작하고 터치 모드로도 동작할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 모드와 터치 모드는 공간적으로 독립되어 진행될 수 있으며, 디스플레이 모드 구간과 터치 모드 구간은 시간적으로 중첩될 수 있다.

아래에서는 터치 디스플레이 장치(100)가 디스플레이 모드와 터치 모드를 시간적으로 분할하여 동작되는 경우를 예로 들어서 설명하지만, 디스플레이 모드와 터치 모드의 동작은 다양하게 변경 가능할 것이다.

현재 사용되고 있는 터치 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 구간에서 고출력의 무전기 신호(RF)나 정전기 방전(ESD: Electro-Static Discharge) 과 같은 노이즈 신호가 터치 스크린 패널(TSP)에 유입되는 경우에, 이로 인해 터치 스크린 패널(TSP)에 영향을 미쳐서 터치 센싱뿐만 아니라 디스플레이 동작에 오류가 발생하게 된다.

도 6은 터치 디스플레이 장치에 무전기 신호와 같은 노이즈 신호가 유입되는 경우에, 터치 스크린 패널에 디스플레이 오류가 발생하는 경우의 일예를 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)는 터치 스크린 패널(TSP)의 상부에서부터 아래 방향으로 터치 센싱이 진행되는 경우를 나타낸 도면이고, (b)는 터치 스크린 패널(TSP)의 하부에서부터 상부 방향으로 터치 센싱이 진행되는 경우를 나타낸 도면이다.

각각의 경우, 터치 센싱 회로(194)에 사용되는 그룹 멀티플렉서(MUX)가 10개인 경우를 예로 들어서 나타내었는데, 무전기 신호 등의 노이즈로 인해 터치 스크린 패널(TSP)의 블록(Block) 단위로 흐림 현상(Dim)이 발생하게 된다. 특히, 터치 스크린 패널(TSP)에 대한 센싱 순서를 고려할 때, 터치 센싱을 위한 수행하는 첫 번째 멀티플렉서(1st MUX)에서 블록 단위의 흐림(Block Dim)이 발생하는 것을 볼 수 있다.

도 7은 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈가 유입되는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이고, 도 8 및 9는 무전기 신호 등의 노이즈로 인해 디스플레이 오류가 발생하는 경우의 회로 동작을 나타낸 도면이다.

여기에서는 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 센싱을 위하여 10개의 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)가 터치 센싱 회로(194)에 연결된 경우를 나타내고 있으며, 각 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)로 이루어질 수 있다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 디스플레이 모드와 터치 모드가 시간적으로 분할되어 이루어지는 터치 디스플레이 장치(100)의 경우, 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에 터치 센싱 회로(194)에 연결된 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9) 중에서 제 1 멀티플렉서(MUX_0)는 모두 턴-오프 상태를 유지하며, 터치 스크린 패널(TSP)는 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 통해 공통 전압(Vcom)에 연결된다.

이 상태에서, 터치 디스플레이 장치(100)에 무전기 신호와 같은 고출력 노이즈가 유입되면 공통 전압(Vcom) 라인에 전하가 축적되어 공통 전압(Vcom)의 전위가 상승하게 된다.

공통 전압(Vcom) 라인에 고출력 노이즈에 의한 전하가 축적된 상태에서, 터치 모드로 진입하게 되면 먼저 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)의 제 1 멀티플렉서(MUX0_0)가 턴-온되는데, 이 때 공통 전압(Vcom) 라인에 축적된 전하가 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)로 유입되어 오동작을 일으키게 된다.

이 상태에서 터치 모드가 종료되고 디스플레이 모드로 진입하게 되면, 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)의 제 2 멀티플렉서(MUX0_1)가 턴-온되어 공통 전압(Vcom)이 터치 스크린 패널(TSP)에 인가되어야 하는데, 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)의 오동작으로 인해 공통 전압(Vcom)이 플로팅(floating) 되어 있기 때문에, 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)가 연결된 터치 스크린 패널(TSP)의 블록에 흐림 현상이 발생하게 되는 것이다.

반면, 제 2 그룹 멀티플렉서(MUX1)가 턴-온되는 시점과 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)가 턴-온되는 시점의 간격은 상대적으로 짧기 때문에, 무전기 신호와 같은 노이즈가 유입될 수 있는 가능성이 낮고, 유입되는 노이즈도 크지 않기 때문에, 제 2 그룹 멀티플렉서(MUX1)의 오동작이나 터치 스크린 패널(TSP)의 흐림 현상을 발생시킬 가능성이 낮다고 할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 터치 스크린 패널(TSP)과 센싱 유닛(SSU)의 연결을 독립적으로 제어하며, 노이즈가 유입된 경우에 이를 방전시킬 수 있도록 터치 회로(190)를 구성한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.

여기에서는 복수의 그룹 멀티플렉서(MUX) 중에서 임의의 그룹 멀티플렉서 하나만을 예시로 도시하였다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 회로는 센싱 유닛(SSU)과, 터치 스크린 패널(TSP)에 연결된 터치 채널과 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-) 사이에 연결되는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와, 터치 채널과 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+)에 연결되는 제 2 멀티플렉서(MUX_1)와, 터치 채널과 그라운드(GND) 사이에 연결되며 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 및 제 2 멀티플렉서(MUX_1)와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치(SW_D)로 이루어질 수 있다. 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.

이 때, 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와, 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1) 사이에는 인버터(INV)가 연결되지 않는다. 따라서, 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)는 독립적으로 제어되므로, 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)는 제 1 스위칭 신호(SW0) 및 제 2 스위칭 신호(SW1)에 의해 각각 독립적으로 온-오프 동작이 이루어질 수 있다. 이로 인해, 방전용 스위치(SW_D)를 동작할 때 그라운드(GND)와 공통 전압(Vcom) 사이에 단락이 발생하는 것으로 방지할 수 있다.

방전용 스위치(SW_D)는 디스플레이 모드 또는 터치 모드에서 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 또는 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 동작되기 전에 터치 스크린 패널(TSP)에 축적된 노이즈를 제거하기 위한 부분이다.

따라서, 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에 방전용 스위치(SW_D)를 방전 시간(Dis_0) 동안 턴-온시켜서 터치 스크린 패널(TSP)에 축적된 노이즈를 방전시킴으로써, 디스플레이 구간에서 발생하는 블록 단위의 흐림(block dim)을 예방할 수 있다.

마찬가지로, 센싱 유닛(SSU)에 연결되는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 하나의 그룹을 구성하며, 터치 스크린 패널(TSP)의 픽셀 구성에 따라, 블록 단위로 터치 스크린 패널(TSP)에 연결될 수 있을 것이다.

예를 들어, 터치 스크린 패널(TSP)의 게이트 라인(GL)을 일정한 개수의 행(column)으로 이루어진 10개의 블록으로 구분하고, 각 블록마다 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 연결함으로써 하나의 그룹을 구성하는 경우에는, 10개 그룹의 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)가 터치 센싱 회로(194)에 연결될 수 있을 것이다.

또한, 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 신호를 센싱하거나 공통 전압(Vcom)을 터치 스크린 패널(TSP)에 인가하기 위한 목적으로 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 및 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 설명하였으나, 터치 스크린 패널(TSP)과 센싱 유닛(SSU) 사이의 신호 방향을 제어하기 위한 목적으로 사용되기 때문에, 멀티플렉서(MUX)를 스위치(Switch)와 같은 스위칭 소자로 표현할 수도 있을 것이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이고, 도 12는 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 회로 동작을 나타낸 도면이다.

여기에서도 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 센싱을 위하여 10개의 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)가 터치 센싱 회로(194)에 연결된 경우를 나타내고 있으며, 각 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9)는 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1)로 이루어질 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 디스플레이 모드와 터치 모드가 시간적으로 분할되어 이루어지는 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에 터치 센싱 회로(194)에 연결된 그룹 멀티플렉서(MUX0 ~ MUX9) 중에서 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)는 모두 턴-오프 상태를 유지한다.

또한, 터치 채널과 그라운드(GND) 사이에 연결된 방전용 스위치(SW0_D ~ SW9_D)는 턴-온 상태를 유지한다.

따라서, 이러한 상태에서 터치 디스플레이 장치(100)에 무전기 신호와 같은 노이즈가 유입되더라도 방전용 스위치(SW0_D ~ SW9_D)를 통해 그라운드(GND)로 방전되기 때문에, 공통 전압(Vcom) 라인에 노이즈가 축적되지 않게 된다.

그 결과, 디스플레이 모드에서 터치 스크린 패널(TSP)의 특정 블록, 특히 제 1 그룹 멀티플렉서(MUX0)에 연결되는 픽셀에 블록 단위의 흐림 현상(block dim)을 예방할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하는 신호 타이밍도를 나타낸 도면이다.

터치 디스플레이 장치(100)는 해상도가 높아질수록 고속의 신호 처리가 필요하므로, 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하기 위한 시간을 길게 유지할 수 없다. 따라서, 터치 모드에 진입하기 이전에 효과적으로 노이즈를 방전할 수 있을 정도의 방전 시간(Dis_0)을 확보하는 것이 바람직하다.

그러나, 경우에 따라서는 고출력의 무전기 신호가 유입되는 경우에는 1번의 방전 시간(Dis_0)으로 유입된 노이즈를 모두 방전하기 어려울 수도 있다. 따라서, 이러한 경우를 고려하여 터치 모드가 시작되는 시점에 1차 방전 시간(Dis_0) 동안 방전용 스위치(SW_D)를 턴-온시키고, 선택적으로 터치 모드가 종료되는 시점에 2차 방전 시간(Dis_0) 동안 방전용 스위치(SW_D)를 다시 턴-온시켜서 추가적으로 노이즈를 방전시킬 수도 있을 것이다. 이러한 2차 방전은 선택적으로 진행할 수 있을 것이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 무전기 신호 등의 노이즈를 방전하기 위하여 멀티플렉서를 제어하는 스위칭 신호의 타이밍도를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 터치 모드에 진입하기 이전에 제 1 멀티플렉서(MUX_0)에 인가되는 제 1 스위칭 신호(SW0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)에 인가되는 제 2 스위칭 신호(SW1)를 로우 레벨로 인가하여, 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 턴-오프시킨다. 이로써, 터치 스크린 패널(TSP)에 노이즈가 유입되더라도 공통 전압(Vcom)에 노이즈가 전달되지 않게 된다.

이 상태에서, 방전용 스위치(SW_D)에 인가되는 방전용 스위칭 신호(SW2)를 하이 레벨로 인가하여 방전용 스위치(SW_D)를 턴-온시켜서, 터치 스크린 패널(TSP)에 유입된 노이즈를 그라운드(GND)로 1차 방전(Dis_0)을 시킨다.

터치 모드가 종료되는 시점에 2차 방전(Dis_1)이 필요한 경우에는 방전용 스위치(SW_D)를 다시 턴-온시켜서 추가적인 노이즈 방전을 진행할 수 있을 것이다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로는 센싱 유닛(SSU)과, 터치 스크린 패널(TSP)에 연결된 터치 채널 및 센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-) 사이에 연결되는 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와, 터치 채널 및 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+) 사이에 연결되는 제 2 멀티플렉서(MUX_1)와, 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+) 및 그라운드(GND) 사이에 연결되며 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 및 제 2 멀티플렉서(MUX_1)와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치(SW_D)와, 센싱 유닛(SSU)의 비반전 입력 단자(+) 및 공통 전압(Vcom) 사이에 연결되는 공통 전압용 스위치(SW_C)로 이루어질 수 있다.

센싱 유닛(SSU)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 제 1 멀티플렉서(MUX_0)와, 비반전 입력 단자(+)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1)는 인버터(INV)를 통해 연결됨으로써, 제 1 스위칭 신호(SW0)에 의해 제 1 멀티플렉서(MUX_0)가 턴-온되면, 제 2 멀티플렉서(MUX_1)가 자동적으로 턴-오프되도록 구성된다.

그러나, 공통 전압용 스위치(SW_C)와 방전용 스위치(SW_D)에 인가되는 제 2 스위칭 신호(SW1) 및 방전용 스위칭 신호(SW2)는 제 1 스위칭 신호(SW0)와 독립적으로 제어된다.

따라서, 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에, 일정한 방전 시간(Dis_0) 동안 제 2 멀티플렉서(MUX1)와 방전용 스위치(SW_D)를 동시에 턴-온시켜서 터치 스크린 패널(TSP)에 축적된 노이즈를 방전시킴으로써, 디스플레이 구간에서 발생하는 블록 단위의 흐림(block dim)을 예방할 수 있다.

이 때, 방전용 스위치(SW_D)가 턴-온되는 방전 시간(Dis_0) 동안에 공통 전압용 스위치(SW_C)는 턴-오프시킴으로써 터치 스크린 패널(TSP)에 유입된 노이즈가 공통 전압(Vcom) 라인에 축적되지 않도록 하여야 한다.

이후, 터치 모드에서는 제 1 스위칭 신호(SW0)를 하이 레벨로 인가해서 제 1 멀티플렉서(MUX_0)를 턴-온시키되, 제 2 멀티플렉서(MUX_1)는 턴-오프시킨다. 반대로 디스플레이 모드에서는 제 1 스위칭 신호(SW0)를 로우 레벨로 인가해서 제 1 멀티플렉서(MUX_0)를 턴-오프시키되, 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 턴-온시키고, 공통 전압용 스위칭 신호(SW_C)를 하이 레벨로 인가해서 공통 전압(Vcom)이 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 통해 터치 스크린 패널(TSP)로 공급되도록 제어한다.

여기에서, 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 신호를 센싱하거나 공통 전압(Vcom)을 터치 스크린 패널(TSP)에 인가하기 위한 목적으로 제 1 멀티플렉서(MUX_0) 및 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 설명하였으나, 터치 스크린 패널(TSP)과 센싱 유닛(SSU) 사이의 신호 방향을 제어하기 위한 목적으로 사용되기 때문에, 멀티플렉서(MUX)를 스위치(Switch)와 같은 스위칭 소자로 표현할 수도 있을 것이다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로의 구성을 나타낸 도면이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 회로는 터치 모드 진입 이전에 방전용 스위치(SW_D)를 무조건 턴-온시키는 것이 아니라, 터치 스크린 패널(TSP)에 노이즈가 유입되는지를 판단하고, 노이즈가 유입되는 경우에 방전용 스위치(SW_D)가 턴-온되도록 구성할 수도 있다.

이를 위해서, 센싱 유닛(SSU)의 출력 단자에 노이즈 검출 회로(196)를 구성할 수 있다. 노이즈 검출 회로(196)는 센싱 유닛(SSU)의 출력 단자에 연결되는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 노이즈 판단 회로로 이루어질 수 있다. 노이즈 판단 회로는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 통해 인가되는 신호가 노이즈인지를 판단해서, 노이즈인 경우에 노이즈를 방전하기 위한 동작을 수행하도록 방전 제어 신호(DIS_C)를 출력할 것이다.

노이즈 판단 회로는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 출력 신호를 입력 신호로 제공받는 다수의 XNOR 게이트와, 다수의 XNOR 게이트의 출력 신호를 입력받는 AND 게이트로 이루어질 수 있다. 여기에서는 12비트의 아날로그 디지털 컨버터 신호를 입력받기 위한 11개의 XOR 게이트와, 11개의 XOR 게이트의 출력 신호를 입력으로 하는 AND 게이트로 구성되는 경우를 예로 들어 도시하였다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 센싱 유닛(SSU)을 통해 터치 스크린 패널(TSP)로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 입력받게 되는데, 터치 스크린 패널(TSP)에 무전기 신호 등과 같은 고출력의 노이즈가 유입되면 터치 입력 레벨이 4095 또는 0 으로 고정되게 된다. 따라서, XNOR 게이트는 입력 신호가 모두 1 또는 0 이 출력되는 경우에 모두 1 의 출력 신호를 AND 게이트 전달하게 되므로, AND 게이트에서도 노이즈의 유입을 나타내는 1 의 출력 신호를 방전 제어 신호(DIS_C)로 출력하게 된다.

노이즈 검출 회로(194)에서 1 의 방전 제어 신호(DIS_C)가 발생하는 경우에는 앞에서 설명한 바와 같이, 공통 전압(Vcom)에 연결된 제 2 멀티플렉서(MUX_1)를 턴-오프시키고 방전용 스위치(SW_D)가 턴-온되도록 제 2 스위칭 신호(SW1)와 방전용 스위칭 신호(SW2)를 제어하게 된다.

한편, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 스크린 패널(TSP)에 유입되는 노이즈를 방전하기 위하여 터치 회로(190)를 제어하는 동작은 터치 스크린 구동 회로(130) 또는 이와 결합되는 다양한 집적 회로(IC) 내에 구현될 수 있을 것이다.

예를 들어, 터치 스크린 구동 회로(130)와 데이터 구동 회로(120)의 일부가 하나의 집적 회로(IC)로 구성되는 경우에는 이를 SRIC(Source & Readout IC)로 지칭할 수 있다. 이 때, SRIC 들은 터치 스크린 패널(TSP) 상에 COG(Chip On Glass) 공정으로 직접 접착될 수 있으며, SRIC 들은 인터페이스(SPI)를 통해 마이크로 컨트롤 유닛(192)과 연결될 수 있다.

또는, 터치 스크린 구동 회로(130)의 일부가 집적 회로(IC) 형태로 구성되는 경우를 ROIC(Read Out IC)로 지칭할 수 있다.

따라서, 노이즈 검출 회로(194)에서 발생한 방전 제어 신호(DIS_C)는 SRIC 나 ROIC, 또는 타이밍 컨트롤러(140)에 인가되어, 터치 스크린 패널(TSP)의 노이즈 방전 동작이 제어될 수 있을 것이다.

결국, 디스플레이 모드나 터치 모드로 진입하기 이전, 또는 터치 스크린 패널(TSP)에서 노이즈가 검출되는 경우에, 방전용 스위치(SW_D)를 일정한 방전 시간(Dis_0) 동안 턴-온시켜서 터치 스크린 패널(TSP)에 축적된 노이즈를 방전시킴으로써, 디스플레이 구간에서 발생하는 블록 단위의 흐림(block dim)을 예방할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 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 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 데이터 구동 회로
130: 게이트 구동 회로
121, 131: 필름
140: 타이밍 컨트롤러
150: 전원 제어 회로
160: 소스 인쇄 회로 기판
170: 컨트롤 인쇄 회로 기판
180: 연결 부재
190: 터치 회로
192: 마이크로 컨트롤 유닛
194: 터치 센싱 회로
196: 노이즈 검출 회로
300: 터치 채널

Claims

센싱 유닛;
터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 연결되는 제 2 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 그라운드 사이에 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치를 포함하는 터치 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 공통 전압이 인가되는 터치 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 멀티플렉서 또는 스위치인 터치 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 방전용 스위치는 상기 터치 스크린 패널이 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에 일정 시간 동안 턴-온되도록 제어되는 터치 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자는 터치 모드에서 턴-온되고, 상기 제 2 스위칭 소자는 디스플레이 모드에서 턴-온되도록 제어되는 터치 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 유닛의 출력 단자에 연결되는 노이즈 검출 회로를 더 포함하는 터치 회로.
제 6 항에 있어서,
상기 노이즈 검출 회로는
상기 센싱 유닛의 출력 단자에 연결되는 아날로그 디지털 컨버터;
상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 입력 신호로 제공받는 다수의 XNOR 게이트; 및
상기 다수의 XNOR 게이트의 출력 신호를 입력받는 AND 게이트로 이루어지는 터치 회로.
다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로;
상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로;
상기 데이터 구동 회로와 상기 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
상기 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하되,
상기 터치 회로는
센싱 유닛;
상기 디스플레이 패널에 연결된 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자에 연결되는 제 2 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 그라운드 사이에 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자 및 상기 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
센싱 유닛;
터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자;
상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 그라운드 사이에 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치; 및
상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 공통 전압 사이에 연결되는 공통 전압용 스위치를 포함하는 터치 회로.
제 9 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 멀티플렉서 또는 스위치인 터치 회로.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 스위칭 소자와 상기 방전용 스위치는 상기 터치 스크린 패널이 디스플레이 모드 또는 터치 모드로 진입하기 이전에 일정 시간 동안 턴-온되도록 제어되는 터치 회로.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자와 상기 제 2 스위칭 소자 사이에 연결된 인버터를 더 포함하는 터치 회로.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 스위칭 소자는 터치 모드에서 턴-온되고, 상기 제 2 스위칭 소자 및 공통 전압용 스위치는 디스플레이 모드에서 턴-온되도록 제어되는 터치 회로.
제 9 항에 있어서,
상기 센싱 유닛의 출력 단자에 연결되는 노이즈 검출 회로를 더 포함하는 터치 회로.
제 14 항에 있어서,
상기 노이즈 검출 회로는
상기 센싱 유닛의 출력 단자에 연결되는 아날로그 디지털 컨버터;
상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 입력 신호로 제공받는 다수의 XNOR 게이트; 및
상기 다수의 XNOR 게이트의 출력 신호를 입력받는 AND 게이트로 이루어지는 터치 회로.
다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로;
상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로;
상기 데이터 구동 회로와 상기 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
상기 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하되,
상기 터치 회로는
센싱 유닛;
터치 스크린 패널에 연결된 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 1 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자;
상기 터치 채널과 상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자;
상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 그라운드 사이에 연결되며, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자와 독립적으로 제어되는 방전용 스위치; 및
상기 센싱 유닛의 제 2 입력 단자와 공통 전압 사이에 연결되는 공통 전압용 스위치를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인, 다수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 상기 다수의 데이터 라인을 구동하는 데이터 구동 회로와, 상기 다수의 게이트 라인을 구동하는 게이트 구동 회로와, 상기 데이터 구동 회로와 상기 게이트 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러와, 상기 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 공통 전극을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
디스플레이 모드 또는 터치 모드에 진입하기 이전에, 상기 디스플레이 패널의 터치 채널과 그라운드 사이에 연결된 방전용 스위치를 턴-온시켜서, 상기 디스플레이 패널에 유입된 노이즈를 방전하는 단계;
터치 모드에서 상기 터치 채널과 상기 터치 회로의 센싱 유닛 사이에 연결되는 제 1 스위칭 소자를 턴-온시키는 단계; 및
디스플레이 모드에서 상기 터치 채널과 상기 센싱 유닛 사이에 연결되는 제 2 스위칭 소자를 턴-온시키는 단계를 포함하는 구동 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 디스플레이 모드 또는 터치 모드의 종료 이전에, 상기 디스플레이 패널의 터치 채널과 그라운드 사이에 연결된 방전용 스위치를 턴-온시켜서, 상기 디스플레이 패널에 유입된 노이즈를 추가로 방전하는 단계를 더 포함하는 구동 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 디스플레이 패널에 유입되는 노이즈를 검출하는 단계; 및
상기 검출 결과에 따라 상기 방전용 스위치의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 구동 방법.