KR20200141861A - 터치 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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KR20200141861A
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김세엽
김본기
조영호
이세인
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주식회사 하이딥
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Abstract

일 실시예에 따른 터치 장치는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.

Description

터치 장치 및 그 구동 방법{TOUCH APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 개시는 터치 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션과 같은 다양한 단말기에는 터치 센서가 구비된다.
이러한 단말기 내에서 터치 센서는 이미지를 표시하는 표시 패널 상에 위치하거나, 단말기 바디의 일 영역에 위치할 수 있다. 사용자가 터치 센서를 터치하여 단말기와 상호 작용함으로써, 단말기는 직관적인 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자는 정교한 터치 입력을 위해, 스타일러스 펜을 사용할 수 있다. 이러한 스타일러스 펜은 터치 센서와 전기적 및/또는 자기적 방식을 통해 신호를 송수신할 수 있다.
종래에는, 터치 센서에 포함된 터치 전극들로부터의 감지 신호를 수신하기 위해, 터치 전극들 각각에 대응하는 증폭부(amplifier)들이 터치 센서 내에 구비되었다.
실시예들은 표시 패널에 의한 노이즈를 방지하는 터치 장치 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시예에 따른 터치 장치는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동수신부는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인가하고, 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 프레임마다 수직 동기 신호의 펄스에 동기화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
구동수신부는 수평 동기 신호의 주파수에 동기화된 구동 신호의 주파수에 따라 감지 신호를 수신할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 변경되는 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호는 구동 신호에 의한 공진 신호가 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 전달된 신호일 수 있다.
표시부는 기판 위에 위치하고, 표시부 위에 박막 봉지층이 위치하며, 복수의 터치 전극은 박막 봉지층 위에 위치하는, 박막 봉지층은 4㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 장치의 구동 방법은 표시 장치의 신호 제어부로부터 수평 동기 신호를 수신하는 단계, 제1 구간 동안 터치 센서부의 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하는 단계, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동 신호를 인가하는 단계는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하고, 감지 신호를 수신하는 단계는, 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간에서 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간 동안 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소가 위치하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널, 복수의 화소에 연결된 데이터선들에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 화소에 연결된 스캔선들에 스캔 신호를 인가하는 스캔 구동부, 수평 동기 신호에 따라 데이터 구동부와 스캔 구동부를 제어하는 신호 제어부, 표시 영역과 중첩하고 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극이 위치하는 액티브 영역을 포함하는 터치 패널, 및 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하도록, 터치 패널을 구동하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화된다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 시스템은 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 터치 장치, 그리고 전도성 팁(tip), 그리고 전도성 팁에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 구동 신호에 공진하는 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 포함하고, 감지 신호는 공진 회로부에 의해 공진된 신호이며, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된 신호이다.
실시예들에 따르면, 터치 장치의 SNR(signal to noise ratio)을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
실시예들에 따르면, 터치 입력의 수신 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
실시예들에 따르면, 보다 정확한 터치 위치를 산출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 장치를 갖는 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 3은 표시 장치 및 일 실시예에 따른 터치 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7는 수평 동기 신호와 도 6의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 8 내지 도 10은 도 4의 터치 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 3의 표시 장치의 일 양태를 개략적으로 나타낸 블록도다.
도 12는 도 11의 표시 장치의 화소를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 표시 장치의 구동하는 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 터치 장치가 도 6의 구동 방법에 따라 도 11의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
도 16은 도 3의 표시 장치의 다른 양태를 개략적으로 나타낸 블록도다.
도 17은 도 16의 표시 장치의 화소를 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 터치 장치가 도 6의 구동 방법에 따라 도 16의 표시 장치의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시예들에 따른 터치 장치 및 이의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 장치를 갖는 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 패널(200)은 전면으로 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시할 수 있다. 표시 패널(200)의 종류는 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서는 표시 패널(200)이 발광소자로 유기 발광 다이오드를 갖는 패널인 것을 일 예로서 설명한다. 그러나, 표시 패널(200)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념에 부합되는 한도 내에서는 다른 표시 패널이 사용될 수 있다.
표시 패널(200)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 일례로, 표시 패널(200)은 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형일 수 있다. 설명의 편의를 위해 표시 패널(200)을 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖는 직사각형으로 도시하였다.
그러나, 표시 패널(200)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 패널(200)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 표시 패널(200)의 모서리 중 적어도 일부는 곡선 형태를 가질 수 있다.
표시 패널(200)은 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.
표시 패널(200)은 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(200)은 표시부(204)를 포함하며, 표시부(204)는 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 위치한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 복수의 화소(PX)가 위치하고, 비표시 영역(NDA)에는 복수의 화소(PX)를 구동하는 구동부(도 3의 210 참조)가 위치할 수 있다.
표시 영역(DA)은 표시 패널(200)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)은 표시 패널(200)의 형상과 마찬가지로 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 표시 영역(DA)은 직사각형인 것으로 가정한다.
표시 패널(200)은, 기판(202) 및 기판(202) 상에 제공된 표시부(204)를 포함할 수 있다.
기판(202)은 예를 들어, 유리, 고분자 금속 등의 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 기판(202)은 특히 고분자 유기물로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 고분자 유기물을 포함하는 절연성 기판 재료로는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등이 있다. 그러나, 기판(202)을 이루는 재료로는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 기판(202)은 유리 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic)으로 이루어질 수 있다.
표시부(204)는 기판(202)의 위에 위치할 수 있다. 표시부(204)는 사용자가 입력한 정보 또는 사용자에게 제공하는 정보를 영상으로 표시할 수 있다. 표시부(204)는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(PX)은 유기층을 포함하는 유기 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 소자, 전기 영동 소자, 전기 습윤 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 각 화소(PX)는 영상을 표시하는 최소 단위로서, 백색 광 및/또는 컬러 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 각 화소(PX)는 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 하나의 색의 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow) 등의 컬러 광을 방출할 수 있다. 각 화소(PX)는 복수의 신호 배선(미도시)에 연결된 트랜지스터들(미도시)와 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
터치 센서부(100)는 표시부(204)의 위에 별도의 패널 또는 필름의 형태로 부착되어 있을 수 있고, 표시부(204)와 일체로 형성되어 있을 수도 있다.
터치 센서부(100)는 사용자의 터치가 있을 때, 터치의 위치를 감지하기 위한 복수의 터치 센싱 유닛(TS)을 포함할 수 있다. 터치 센싱 유닛(TS)은 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식 또는 자기 정전 용량(self capacitance) 방식으로 터치를 감지할 수 있다. 터치 센서부(100)는 터치 컨트롤러(도 3의 102)로부터 구동 신호를 인가받는다. 터치 컨트롤러는 터치 센서부(100)로부터 사용자의 터치에 따라 변화하는 감지 신호를 수신할 수 있다.
윈도우(103)는 터치 센서부(100)의 위에 위치할 수 있다. 윈도우(103)는 표시 패널(200)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 표시 패널(200)의 전면의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200)이 직사각형이면, 윈도우(103) 또한 이에 대응하는 직사각형일 수 있다. 또는 표시 패널(200)이 원형이면, 윈도우(103) 또한 이에 대응하는 원형일 수 있다.
표시 패널(200)에 표시되는 영상은 윈도우(103)를 통해 외부로 투과된다. 윈도우(103)는 외부의 충격을 완화시켜, 외부의 충격에 표시 패널(200)이 파손되거나 오작동하는 것을 방지할 수 있다. 외부로부터의 충격이라 함은 압력, 스트레스 등으로 표현할 수 있는 외부로부터의 힘으로써 표시 패널(200)에 결함을 야기하는 힘을 의미할 수 있다.
윈도우(103)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.
도 3은 표시 장치 및 일 실시예에 따른 터치 장치의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 표시 패널(200)은 표시 구동부(210)에 연결되어 있고, 터치 센서부(100)는 터치 컨트롤러(102)에 연결되어 있다.
표시 구동부(210)는 표시 패널(200)에 포함된 화소(PX)들에 신호를 공급하는 스캔 구동부와 데이터 구동부를 포함한다. 신호 제어부(220)는 표시 구동부(210)에 구동 제어신호와 영상 데이터를 공급하여, 표시 패널(200)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 신호 제어부(220)는 외부 영상 소스로부터 공급되는 영상 신호와 데이터 이네이블 신호를 이용하여, 구동 제어신호와 영상 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 제어부(220)는 영상 신호와 제어 신호를 외부 영상 소스(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 프레임 구간들을 구별하는 신호인 수직 동기 신호, 한 프레임 내의 행 구별 신호인 수평 동기 신호, 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨인 데이터 이네이블 신호, 및 클록 신호들을 포함할 수 있다. 또한, 구동 제어신호는 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 포함할 수 있다.
스캔 구동부는 신호 제어부(220)로부터 제공된 스캔 구동 제어신호에 기초하여 스캔 신호들을 생성하고, 스캔 신호들을 화소(PX)들에 연결된 스캔선들에 출력한다. 데이터 구동부는 신호 제어부(220)로부터 수신된 데이터 구동 제어신호에 기초하여, 신호 제어부(220)로부터 제공된 영상 데이터에 따른 계조 전압들을 생성한다. 데이터 구동부는 계조 전압들을 데이터 전압들로서 화소(PX)들에 연결된 데이터선들에 출력한다.
한편, 스캔 구동부는 박막공정을 통해 화소(PX)들과 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 스캔 구동부는 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태 또는 OSG(Oxide Semiconductor TFT Gate driver circuit) 형태로 실장될 수 있다.
터치 컨트롤러(102)는 터치 센서부(100)에 출력하는 구동 신호를 생성할 수 있고, 터치 센서부(100)로부터 입력되는 감지 신호를 입력받을 수 있다. 또한 터치 컨트롤러(102)는 구동 신호 및 감지 신호를 이용하여, 터치 스크린에 대한 터치 입력 여부, 터치 입력 개수, 터치 입력의 위치 등을 판단할 수 있다.
터치 컨트롤러(102)는 신호 제어부(220)로부터 수평 동기 신호, 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 수신할 수 있다. 터치 컨트롤러(102)는 수평 동기 신호에 기초하여 터치 센서부(100)에 제공하는 구동 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 터치 컨트롤러(102)는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배로 구동 신호의 주파수를 설정할 수 있다.
또한, 터치 컨트롤러(102)는 수평 동기 신호 및 스캔 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간 동안 터치 센서부(100)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
또한, 터치 컨트롤러(102)는 수평 동기 신호 및 데이터 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 데이터 신호가 표시부(200)의 데이터선에 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 터치 센서부(100)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
도 3의 실시예에서는 터치 센서부(100)와 표시 패널(200)을 서로 분리하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 터치 센서부(100)와 표시 패널(200)은 일체로 제작될 수도 있다.
터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 적어도 일 영역 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 적어도 일면 상에 상기 표시 패널(200)과 중첩되도록 제공될 수 있다. 일례로, 터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 양면 중 영상이 출사되는 방향의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 배치될 수 있다.
또한, 터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 양면 중 적어도 일면에 직접 형성되거나, 혹은 표시 패널(200)의 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 상부 기판(또는 봉지층) 또는 하부 기판의 외부면(예를 들어, 상부 기판의 상부면 또는 하부 기판의 하부면) 상에 직접 형성되거나, 또는 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 내부면(예를 들어, 상부 기판의 하부면 또는 하부 기판의 상부면) 상에 직접 형성될 수도 있다.
터치 센서부(100)는 표시 패널(200)의 봉지층 상에 직접 형성되는 경우, 봉지층의 전체 두께가 4㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
터치 센서부(100)는 터치 입력을 감지할 수 있는 활성 영역(AA)과, 활성 영역(AA)의 적어도 일부를 둘러싸는 비활성 영역(NAA)을 포함한다. 실시예에 따라, 활성 영역(AA)은 표시 패널(200)의 표시 영역(DA)에 대응하도록 배치되고, 비활성 영역(NAA)은 표시 패널(200)의 비표시 영역(NDA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서부(100)의 활성 영역(AA)은 표시 패널(200)의 표시 영역(DA)과 중첩되고, 터치 센서부(100)의 비활성 영역(NAA)은 표시 패널(200)의 비표시 영역(NDA)과 중첩될 수 있다.
일 실시예에 따라, 활성 영역(AA)에는 복수의 터치 센싱 유닛(TS)이 배치된다. 즉, 활성 영역(AA)은 사용자에 의한 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 감지 영역일 수 있다.
복수의 터치 센싱 유닛(TS)은 터치 입력을 검출하기 위한 적어도 하나의 터치 전극, 일례로, 상호 정전 용량 방식의 경우, 복수의 제1 터치 전극(도 4의 111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(도 4의 121-1 내지 121-n)을 포함한다. 구체적으로, 하나의 터치 센싱 유닛(TS)은 하나의 제1 터치 전극과 하나의 제2 터치 전극이 교차하여 형성된 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 하나의 단위일 수 있다.
복수의 터치 센싱 유닛(TS)은 다른 예로, 셀프 정전 용량(self capacitance) 방식의 경우, 행렬 형태로 배열된 복수의 터치 전극을 포함한다. 구체적으로, 하나의 터치 센싱 유닛(TS)은 하나의 터치 전극의 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 하나의 단위일 수 있다.
실시예에 따라, 적어도 하나의 터치 전극은 표시 패널(200)의 표시 영역(DA) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 터치 전극은 표시 패널(200)에 구비된 전극 및 배선 중 적어도 하나와 평면 상으로 중첩할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200)이 유기 발광 디스플레이 패널일 때, 적어도 하나의 터치 전극은 캐소드 전극, 데이터선, 스캔선 등과 적어도 중첩될 수 있다. 표시 패널(200)이 액정 디스플레이 패널일 때, 적어도 하나의 터치 전극은 적어도 공통 전극, 데이터선, 게이트선 등과 적어도 중첩될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서부(100)가 표시 패널(200)과 결합되면, 터치 센서부(100)와 표시 패널(200)의 사이에 기생 커패시턴스가 생성된다. 일례로, 터치 센서부(100)의 적어도 하나의 터치 전극은 표시 패널(200)의 전극 및 배선 중 적어도 하나와 평면 상으로 중첩되도록 배치될 수 있고, 이에 따라 터치 센서부(100)와 표시 패널(200)의 사이에는 기생 커패시턴스가 발생하게 된다.
이러한 기생 커패시턴스의 커플링 작용에 의해 표시 패널(200)의 신호가 터치 센서, 특히 터치 센서부(100)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200)에 인가되는 디스플레이 구동 신호(예를 들어, 데이터 신호, 스캔 신호, 발광 제어 신호 등)로 인한 노이즈 신호가 터치 센서부(100)로 유입될 수 있다.
일 실시예에 의한 터치 장치에 있어서, 표시 패널(200)은 박막 봉지층을 구비한 유기 발광 디스플레이 패널일 수 있고, 터치 센서부(100)는 상기 박막 봉지층의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 적어도 하나의 터치 전극이 직접 형성된 온-셀(On-cell) 타입의 센서 전극들로 구성될 수 있다. 이 경우, 유기 발광 디스플레이 패널에 구비된 전극 및 배선 중 적어도 하나(일례로 캐소드 전극)와, 적어도 하나의 터치 전극이 서로 근접하게 위치된다. 이에 따라, 디스플레이 구동에 따른 노이즈 신호가 비교적 큰 세기로 터치 센서부(100)에 전달될 수 있다.
터치 센서부(100)로 전달된 노이즈 신호는 감지 신호의 리플을 야기하고, 이로 인해 터치 센서의 감도가 저하될 수 있다. 이에, 본 개시에서는 터치 센서의 감도를 개선할 수 있는 다양한 실시예들을 제공하기로 하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 장치(10)는 터치 센서부(touch panel, 100), 터치 센서부(100)를 제어하는 터치 컨트롤러(102)(touch controller)를 포함한다. 터치 컨트롤러(102)는 터치 센서부(100)와 신호를 송수신하는 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
터치 센서부(100)는 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함한다. 터치 센서부(100) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 도 4에서 터치 센서부(100)의 형태는 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 터치 센서부(100)는 기판(105)(예를 들어, 표시 패널(200)의 상부 기판(또는 봉지층)의 외부면)과 윈도우(103)를 더 포함한다. 기판(105) 위에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)이 위치할 수 있다. 그리고 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 위에 윈도우(103)가 위치할 수 있다. 도 2에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)이 동일한 층에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 구동/수신부(110)에 연결되어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 구동/수신부(120)에 연결되어 있다. 도 1에서 제1 구동/수신부(110), 제2 구동/수신부(120), 및 제어부(130)를 분리하여 도시하였으나, 하나의 모듈, 유닛, 칩(chip)으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 즉, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 신호를 송수신하는 일종의 트랜시버(transceiver)일 수 있으며, 각각 구동부와 수신부를 포함할 수 있다.
구동 신호는, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수는 스타일러스 펜의 공진 회로부(23)의 설계 값에 따른다.
터치 장치(10)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 장치(10)에 의해, 터치 센서부(100)에 근접한 스타일러스 펜(20)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
스타일러스 펜(20)은 전도성 팁(conductive tip)(21), 공진 회로부(23), 접지부(ground, 25), 및 바디부(body, 27)를 포함할 수 있다.
전도성 팁(21)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성되며, 공진 회로(23)에 전기적으로 연결될 수 있다.
공진 회로(23)는 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(21)을 통해 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120) 중 적어도 하나로부터 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 인가된 구동 신호에 공진할 수 있다.
공진 회로(23)가 구동 신호에 공진하여 발생된 공진 신호는 전도성 팁(21)을 통해 터치 센서부(100)에 출력될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 구동 신호가 인가되는 구간 및 그 이후의 구간에서, 공진 회로(23)의 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁(21)에 전달될 수 있다. 공진 회로(23)는 바디부(27) 내에 위치하며, 접지부(25)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 방식의 스타일러스 펜(20)은 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 인가되는 구동 신호에 응답하여 공진 신호를 생성함으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.
터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(20)의 전도성 팁(21)에 의해 커패시턴스(Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 전도성 팁(21) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 구동 신호가 스타일러스 펜(20) 측에 전달되고, 공진 신호가 터치 센서부(100) 측으로 전달될 수 있다.
터치 장치(10)는 상기에서 설명한 공진 신호를 발생시키는 방식을 이용하는 스타일러스 펜(20) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치를 검출할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 터치 장치(10)는, 전기 신호를 입력받아 이를 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 장치(10)는 디지타이저(digitizer)를 더 구비할 수 있다. 스타일러스 펜에 의해 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다. 또는 터치 장치(10)는, 자기장 신호를 입력받아 이를 공진된 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 장치(10)는 구동 신호로서 전류를 인가하는 코일과 디지타이저를 더 구비할 수 있다. 전류가 인가된 코일에서 생성된 자기장 신호에 스타일러스 펜이 공진한다. 스타일러스 펜은 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.
제어부(130)는 터치 장치(10) 전반의 구동을 제어하며, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)로부터 전달된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 출력할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 터치 장치의 구동 방법을 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
제1 구간에서, 터치 장치(10)는 제1 모드로 구동(S10)한다. 제1 모드는 스타일러스 펜(20) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서부(100)에 인가하는 모드이다.
예를 들어, 제1 모드에서 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 출력하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신한다.
제어부(130)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정하고, 유효 터치 신호를 사용하여 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다. 제어부(130)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치 이하이면, 신호 크기가 제1 임계치 이하인 감지 신호에 따른 터치 좌표를 계산하지 않는다. 또한, 제어부(130)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다. 제1 구간에서 획득되는 감지 신호는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 제1 감지 신호와 스타일러스 펜(20), 패시브 방식의 스타일러스 펜에 의한 제2 감지 신호 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 임계치는 제1 감지 신호가 유효 터치 신호로 결정되고 제2 감지 신호가 필터링되도록 설정될 수 있다.
제2 구간의 제1 서브 구간에서, 터치 장치(10)는 제2 모드로 구동(S12)한다. 제2 모드는 스타일러스 펜(20)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서부(100)에 인가하는 모드이다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다.
상기에서는 제1 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(110)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 또는, 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나, 그리고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두, 그리고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호의 위상은 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
제1 구간에서 터치 센서부(100)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 제1 서브 구간에서 터치 센서부(100)에 인가되는 구동 신호의 주파수 이하인 것으로 가정한다. 또한, 제1 서브 구간에서 터치 센서부(100)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 신호 제어부(220)의 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
제2 구간의 제2 서브 구간에서, 터치 장치(10)는 구동 신호에 기초하여 공진된 감지 신호를 적어도 1회 수신(S14)한다.
예를 들어, 스타일러스 펜(20)의 공진 회로부(23)는 구동 신호에 공진하고, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(21)을 통해 터치 센서부(100)에 전달된다.
일 실시예에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 적어도 1회 수신하고, 제2 구동/수신부(120)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 적어도 1회 수신한다. 이때, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)가 감지 신호를 수신하는 타이밍은 동일할 수 있다. 그리고 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달할 수 있다.
상기에서는 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하는 것으로 설명하였으나, 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 전달되는 감지 신호를 수신하거나, 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(110)만 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 또는 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제2 구동/수신부(120)만 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수도 있으며, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)의 감지 신호 수신 동작은 상기에 제한되지 않는다.
또한, 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수도 있으며, 마찬가지로, 제2 구동/수신부(120)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수도 있다.
제어부(130)는 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)에 의해 적어도 1회 수신된 감지 신호 중 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다.
다른 실시예에서, 제1 구동/수신부(110)는 수평 동기 신호에 동기화되어, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)도 수평 동기 신호에 동기화되어, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 그리고 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달할 수 있다.
제어부(130)는 수평 동기 신호에 동기화되어 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)에 의해 수신된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다.
제어부(130)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정하고, 유효 터치 신호를 이용하여 스타일러스 펜(20)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다. 제어부(130)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치 이하이면, 신호 크기가 제2 임계치 이하인 감지 신호에 따른 터치 좌표를 계산하지 않는다. 또한, 제어부(130)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다.
다음으로, 도 7를 참조하여, 제1 및 제2 구간에서 인가되는 구동 신호, 스타일러스 펜(20)의 공진 신호, 및 감지 신호를 설명한다.
도 7는 수평 동기 신호(Hsync)와 도 6의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
터치 리포트 레이트(touch report rate)에 따른, 하나의 터치 리포트 프레임 기간은 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)을 포함한다. 터치 리포트 레이트는 터치 장치(10)가 터치 전극들을 구동하여 획득된 터치 데이터를 리포팅하는 외부의 호스트 시스템으로 출력하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다.
제1 구간(T1)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력한다. 제1 구동/수신부(110)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호를 출력하면, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(130)는 감지 신호의 신호 크기에 기초하여 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제1 서브 구간(T21)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 동시에 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 구동 신호를 인가한다.
제1 서브 구간(T21)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수에 대응한다. 예를 들어, 제1 서브 구간(T21) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 출력되는 구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다. 이에 반해, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 출력되는 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 상이하다.
이러한 구동 신호의 주파수 설정은 예시에 불과하며, 상기와는 다른 값으로 설정될 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 신호 제어부(220)로부터 수평 동기 신호(Hsync), 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 수신할 수 있다. 그러면, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)에 기초하여 터치 센서부(100)에 제공하는 구동 신호의 주파수를 설정하고, 구동 신호를 수평 동기 신호(Hsync)에 동기화할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 2 이상의 정수배로 구동 신호의 주파수를 설정할 수 있다. 그러면, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 2 이상의 정수배를 갖도록 설계될 수도 있다. 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스들에 구동 신호를 동기화할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제2 서브 구간(T22)에서, 수평 동기 신호(Hsync)의 각 펄스에 동기화되어, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다. 또한, 제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120) 각각은 적어도 1회 감지 신호를 수신할 수 있다.
더 이상 구동 신호가 인가되지 않는 제2 서브 구간(T22)에서, 스타일러스 펜(20)의 공진 회로(23)에 의해 출력되는 공진 신호는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 의해 수신될 수 있다.
수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 주기는 한 행의 화소(PX)들에 데이터를 기입하는 데 필요한 1 수평 기간(1H)이다. 수평 동기 신호(Hsync)의 각 펄스가 발생한 다음, 데이터 기입(data writing) 기간(TA) 동안 화소(PX)에 데이터 신호가 기입될 수 있다. 데이터 기입 기간은 화소(PX)에 데이터 신호를 기입하기 위해, 데이터선에 데이터 신호가 인가되고, 스캔선에 스캔 신호가 인가되는 기간을 의미한다. 데이터선과 스캔선은 터치 전극과 기생 커패시턴스를 형성하므로, 데이터 기입 기간(TA) 동안 데이터선과 스캔선에 인가되는 전압은 터치 전극으로 전달되는 감지 신호에 노이즈를 야기한다.
일 실시예에서, 제어부(130)는 데이터 기입 기간(TA)을 제외한 노이즈 프리(noise free) 기간(TB)에서 수신된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성할 수 있다. 이러한 데이터 기입 기간(TA)과 노이즈 프리 기간(TB)은 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방식에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 구간(T22) 동안 복수의 샘플링 시점 각각에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
제어부(130)는 노이즈 프리 기간(TB) 내의 샘플링 시점에서 수신된 감지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
일례로, 제어부(130)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제1 시간 이후로부터 미리 설정된 제2 시간 이후까지를 데이터 기입 기간(TA)으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제2 시간은 미리 설정된 제1 시간을 초과하며, 이는 표시 장치(10)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다. 그러면, 제어부(130)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
다른 예로, 제어부(130)가 스캔 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(130)는 스캔 구동 제어신호로부터 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간을 데이터 기입 기간(TA)으로 결정할 수 있다. 그러면, 제어부(130)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
또 다른 예로, 제어부(130)가 데이터 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(130)는 데이터 구동 제어신호로부터 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간을 데이터 기입 기간(TA)으로 결정할 수 있다. 그러면, 제어부(130)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
다른 실시예에서, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 데이터 기입 기간(TA)을 제외한 노이즈 프리(noise free) 기간(TB)에 감지 신호를 수신하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제1 구동/수신부(110)는 데이터 기입 기간(TA)를 제외한 노이즈 프리 기간(TB) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신한다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
즉, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync) 및 스캔 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간 동안 터치 센서부(100)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(130)가 스캔 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(130)는 스캔 구동 제어신호로부터 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간을 결정할 수 있다. 제어부(130)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제3 시간 이후로부터 미리 설정된 제4 시간 이후까지를 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제4 시간은 미리 설정된 제3 시간을 초과하며, 이는 표시 장치(10)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다.
또한, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 데이터 신호가 표시부(200)의 데이터선에 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 터치 센서부(100)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(130)가 데이터 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(130)는 데이터 구동 제어신호로부터 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간을 결정할 수 있다. 제어부(130)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(130)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제5 시간 이후로부터 미리 설정된 제6 시간 이후까지를 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제5 시간은 미리 설정된 제6 시간을 초과하며, 이는 표시 장치(10)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다.
제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기에서 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있고, 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 복수의 터치 리포트 프레임 동안 각각 변경될 수 있으며, 본 실시예의 터치 장치(10)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 터치 장치(10)의 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8는 제1 구간(T1)에서 동작하는 터치 장치(10)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 구동/수신부(110)의 제1 구동부(1110)는 복수의 증폭부(amplifier)(112-1 내지 112-m)를 포함한다. 복수의 증폭부(112-1 내지 112-m)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 연결되어 제1 구동 신호를 출력한다.
제2 수신부(1200)는 복수의 증폭부 (123-1 내지 123-n), ADC부(125), 및 신호 처리부(DSP, 127)를 포함한다. 제2 구동/수신부(1200)는 하나의 제2 터치 전극 단위로 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)의 감지 신호를 순차적으로 수신할 수 있다. 또는 제2 구동/수신부(1200)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로 동시에 감지 신호를 수신할 수도 있다.
복수의 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 대응하는 하나의 제2 터치 전극에 연결되어 있다. 구체적으로, 복수의 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은 두 개의 입력단 중 하나의 입력단이 접지 또는 직류 전압이 연결되고, 다른 입력단에 감지 신호가 입력되는 증폭기로 구현될 수 있다. 복수의 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에서 전달되는 감지 신호를 병렬적으로 증폭하여 출력한다.
ADC부(125)는 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 신호 처리부(127)는 디지털 신호로 변환된 복수의 증폭 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달한다.
다음으로, 도 9는 제2 구간(T2)의 제1 서브 구간(T21)에서 동작하는 터치 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1 구동부(1110)의 복수의 증폭부(amplifier)(112-1 내지 112-m)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 연결되어 제2 구동 신호를 출력한다. 제2 구동부(1210)도 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)를 포함한다. 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)는 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 연결되어 제3 구동 신호를 출력한다.
다음으로, 도 10은 제2 구간(T2)의 제2 서브 구간(T22)에서 동작하는 터치 장치(10)를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 제1 수신부(1100)는 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내지 113-i), ADC부(115), 및 신호 처리부(DSP, 117)를 포함한다. 제2 수신부(1200)는 복수의 차동 증폭부(123-1 내지 123-j), ADC부(125), 및 신호 처리부(DSP, 127)를 포함한다.
복수의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 복수의 증폭부(123-1 내지 123-n)의 입력단의 연결을 변경하여 구성될 수 있다. 즉, i+j≤n일 수 있다. 구체적으로, 증폭부(123-1)의 두 입력단 중 접지 또는 직류 전압이 연결된 입력단을 대응하는 제2 터치 전극(121-4)에 연결하고, 증폭부(123-1)의 두 입력단 중 접지 또는 직류 전압이 연결된 입력단을 대응하는 제2 터치 전극(121-5)에 연결하여, 하나의 증폭부에 두 개의 터치 전극이 연결될 수 있다.
각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)의 입력단은 적어도 하나의 터치 전극에 의해 서로 이격되어 있는 두 개의 터치 전극에 각각 연결되어 있다. 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 터치 전극에서 전달되는 두 개의 감지 신호를 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하여 차동 증폭하므로, 구동 신호를 복수의 터치 전극에 동시에 인가하더라도, 포화되지 않는다.
각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 인접한 두 개의 터치 전극이 아닌, 서로 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 하나 이상의 터치 전극을 사이에 두고 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신한다. 도 10에서, 차동 증폭부(113-1)는 터치 전극(111-1) 및 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호를 수신한다. 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극(예를 들어, 제1 터치 전극(111-1) 및 제1 터치 전극(111-2))으로부터 감지 신호를 수신한다면, 제1 터치 전극(111-1)과 제1 터치 전극(111-2) 사이의 영역에서의 터치에 의한 감지 신호들은, 차동 증폭부(113-1)에 의해 차동 증폭되더라도 그 값이 충분히 크지 않다. 그러므로, 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극에 연결되면, 터치 감도가 저하된다. 그러나, 차동 증폭부(113-1)는 제1 터치 전극(111-1) 및 제1 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호를 수신하므로, 터치가 입력된 위치의 터치 전극에 의한 감지 신호가 충분히 큰 값을 갖도록 차동 증폭될 수 있으며, 터치 감도가 향상될 수 있다.
각각의 ADC부(115, 125)는 차동 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 각각의 신호 처리부(117, 127)는 디지털 신호로 변환된 복수의 차동 증폭 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달한다.
다음으로, 도 11 및 도 13을 참조하여, 표시 장치의 일 양태에 대해 설명한다.
도 11은 도 3의 표시 장치의 일 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 12는 도 11의 표시 장치의 화소를 나타낸 도면이며, 도 13은 도 11의 표시 장치의 구동하는 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 포함하는 표시 패널(200), 데이터 구동부(211), 스캔 구동부(212), 및 신호 제어부(221)을 포함한다.
표시 패널(200)은 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 특별히 제한되지 않으나, 복수의 스캔선(S1 내지 Si)은 화소들의 배열 형태에서 대략 행 방향으로 대향하여 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소(PX) 각각은 표시 패널(200)에 연결되는 복수의 스캔선(S1 내지 Si) 중 대응하는 하나의 스캔선 및 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 중 대응하는 하나의 데이터선에 연결되어 있다. 또한 도 11의 표시 패널(200)에 직접 도시하지 않았으나, 복수의 화소(PX) 각각은 표시 패널(200)에 연결되는 전원과 접속되어 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제2 전원 전압(ELVSS)을 공급받는다.
복수의 화소(PX) 각각은 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 전달된 대응하는 데이터 신호에 따라 유기 발광 다이오드로 공급되는 구동 전류에 의해 소정 휘도로 발광한다.
스캔 구동부(212)는 복수의 스캔선(S1 내지 Si)을 통해 각 화소에 대응하는 스캔 신호를 생성하여 전달한다. 즉, 스캔 구동부(212)는 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각으로 대응하는 스캔선을 통해 스캔 신호를 전달한다.
스캔 구동부(212)는 신호 제어부(221)로부터 스캔 구동 제어신호(CONT2)를 전달받아 복수의 스캔 신호를 생성하고, 각 화소 행에 연결된 복수의 스캔선(S1 내지 Si)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다. 또한, 스캔 구동부(212)는 공통 제어 신호를 생성하고, 복수의 화소(PX)에 모두 연결된 공통 제어선에 공통 제어 신호를 공급한다.
데이터 구동부(211)는 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 각 화소에 데이터 신호를 전달한다.
데이터 구동부(211)는 신호 제어부(221)로부터 데이터 구동 제어신호(CONT1)를 공급받아 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 대응하는 데이터 신호를 공급한다.
신호 제어부(221)는 외부에서 전달되는 영상 신호를 영상 데이터(DATA)로 변환하여 데이터 구동부(211)에 전달한다. 신호 제어부(221)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 클록 신호, 데이터 이네이블 신호 등의 외부 제어 신호를 전달받아 스캔 구동부(212) 및 데이터 구동부(211)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각에 전달한다. 즉, 신호 제어부(221)는 스캔 구동부(212)를 제어하는 스캔 구동 제어신호(CONT2)와 데이터 구동부(211)를 제어하는 데이터 구동 제어신호(CONT1)를 각각 생성하여 전달한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 화소(PX_lk)는 유기 발광 다이오드(OLED), 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 화소(PX_lk)는 l 번째 화소행 및 k 번째 화소열에 위치할 수 있다. 각 트랜지스터는 설명의 편의상 PMOS 트랜지스터인 것으로 한다.
제1 트랜지스터(TR1)는 구동 트랜지스터일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 트랜지스터(TR1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트, 제1 전원 전압(ELVDD)에 연결된 소스, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드에 연결된 드레인을 포함할 수 있다.
구동 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트와 소스 사이의 전압 차에 대응하는 전류로서, 데이터선(Dl)에 인가되는 데이터 신호에 따른 전압에 대응하여 구동 전류가 달라진다.
제2 트랜지스터(TR2)는 스캔선(Sk)에 인가되는 스캔 신호의 레벨에 따라, 턴 온되어 제1 노드(N1)와 데이터선(Dl)을 연결할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 트랜지스터(TR2)는 스캔선(Sk)에 연결된 게이트, 데이터선(Dl)에 연결된 소스, 및 제1 노드(N1)에 연결된 드레인을 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(TR2)는 k 번째 스캔선(Sk)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신호(S[k])에 응답하여 l 번째 데이터선(Dl)을 통해 전달되는 데이터 신호(D[l])에 따른 데이터 전압을 제1 노드(N1)에 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되어 있다. 일 실시예에서, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 전압(ELVDD)에 연결된 일 전극 및 제1 노드(N1)에 연결된 타 전극을 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(TR1)로부터 흐르는 구동 전류에 의해 발광할 수 있다. 일 실시예에서, 유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(TR1)의 드레인에 연결된 애노드 및 제2 전원 전압(ELVSS)에 연결된 캐소드를 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스의 주기는 디스플레이 프레임 레이트(display frame rate)에 따른 표시 패널(200)의 1 프레임 기간(1 FRAME)일 수 있다.
1 프레임 기간(1 FRAME) 동안, 데이터 구동부(211)는 수평 동기 신호(Hsync)에 동기화되어, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 이네이블 레벨의 데이터 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 매 펄스마다, 데이터 구동부(211)는 로우 레벨 전압(L)을 갖는 스캔 신호가 인가되는 스캔선에 연결되어 있는 화소들에 대응하는 데이터 신호를, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 모두에 인가한다.
1 프레임 기간(1 FRAME) 동안, 스캔 구동부(212)는 수평 동기 신호(Hsync)에 동기화되어, 복수의 스캔선(S1 내지 Si)에 로우 레벨 전압(L)의 스캔 신호(S[1], S[2], ??, S[k-1], S[k])를 순차적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 스캔 구동부(212)는 수평 동기 신호(Hsync)의 매 펄스마다, 대응하는 하나의 스캔선에 로우 레벨 전압(L)의 스캔 신호를 인가한다.
1 수평 기간(1H), 즉 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 한 주기 내에, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)이 있다.
기간(dwp) 및 기간(sp)과 관련하여, 스캔선(Sk) 및 데이터선(Dl)에 연결되어 있는 화소를 예를 들어 설명한다.
t00에서 1 수평 기간(1H)이 시작된다. t01에서 데이터선(Dl)에 데이터 신호(DATA[k])가 인가된다. t10에서 스캔선(Sk)에 인가되는 스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경된다.
스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t10)과, 데이터 신호(DATA[k])가 데이터선(Dl)에 인가되기 시작하는 시점(t01)은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 데이터선(Dl)의 RC 딜레이를 고려하여, 스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되기 전에, 데이터 신호(DATA[k])가 데이터선(Dl)에 인가될 수 있다.
t11에서 스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경된다. t12에서 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단된다. t22에서 1 수평 기간(1H)이 종료된다.
스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경되는 시점(t11)과, 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단되는 시점(t12)은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경된 후에, 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단될 수 있다.
도 7에서 설명한 데이터 기입 기간(TA)은, 기간(dwp) 및 기간(sp)을 포함한다. 구체적으로, 데이터 기입 기간(TA)은, 기간(dwp)이 시작하는 시점과 기간(sp)이 시작하는 시점 중 더 빠른 시점부터, 기간(dwp)이 종료되는 시점과 기간(sp)이 종료되는 시점 중 더 느린 시점까지이며, 예를 들어, 데이터 기입 기간(TA)은 t01 내지 t12의 기간일 수 있다.
이러한 표시 장치(20)의 표시 패널(200)에 결합된 터치 센서부(100)의 동작에 대해 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 터치 장치가 도 6의 구동 방법에 따라 도 11의 표시 장치의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 두 배일 수 있다.
제1 서브 기간(T21)에서 인가되는 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수에 대응하여, 제2 서브 기간(T22) 내에서 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 소정의 주파수를 갖는 클록 신호에 따라 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 도 14에서 도시된 바와 같이, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수의 네 배의 주파수를 갖는다. 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)은, 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수와 관련되어 주기적으로 설정될 수 있는 임의의 타이밍일 수 있다.
구동 신호가 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스와 동기화된 후, 신호 제어부(220)와 터치 컨트롤러(102) 사이의 인터페이스 딜레이 등에 의해 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되는 때, 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점(예를 들어, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수의 네 배의 주파수를 가짐)과, 주기가 변경된 수평 동기 신호(Hsync)에 따른 1 수평 기간(1H)의 불일치가 발생될 수 있다.
예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 제1 펄스와 동기된 후에, 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되면, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 제1 펄스와 동기화되어 있으므로, 1 수평 기간(1H) 내에서의 샘플링 시점들의 타이밍이 변경된다. 그러면, 1 수평 기간(1H) 내에서 샘플링된 감지 신호들이 기간(dwp) 및 기간(sp) 내에서 샘플링된 감지 신호인지 또는 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간 내에서 샘플링된 감지 신호인지 구분되기 어렵다.
따라서, 구동 신호는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 및 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스 중 적어도 하나에 의해 동기화될 수 있다. 즉, 소정 주기의 수평 기간 또는 소정 주기의 프레임마다 구동 신호의 타이밍이 리프레시될 수 있다.
일례로, 구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스들에 동기화될 수 있다. 예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 제1 펄스에 동기화되어 구동 신호의 펄스가 개시된 다음, 수평 동기 신호의 제i 펄스에 다시 동기화되어 구동 신호의 펄스가 개시될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점은 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되더라도, 1 수평 기간(1H) 내의 원하는 시점일 수 있다.
다른 예로, 구동 신호는 소정 주기의 프레임마다 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 동기화될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스는 한 수평 주기(1H)의 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스와 동일한 타이밍에 이네이블 레벨(H)로 변경될 수 있다. 따라서, 매 프레임마다 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스와 구동 신호를 동기화함으로써, 해당 프레임 내에서 수평 동기 신호(Hsync)와 샘플링 시점 사이의 틀어짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임의 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 동기화되어 구동 신호의 펄스가 개시된 다음, 제2 프레임의 수직 동기 신호(Vsync) 의 펄스에 다시 동기화되어 구동 신호의 펄스가 개시될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점은 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되더라도, 수직 동기 신호(Vsync)에 동기화된 프레임 내에서의 1 수평 기간(1H) 내의 원하는 시점일 수 있다.
또한, 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)은 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수의 한 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다. 상기의 설명에 제한되지 않는다.
또한, 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)은 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수의 한 주기 내에서 위상이 위상이 변경되는 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다. 상기의 설명에 제한되지 않는다.
제어부(130)는 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(130)는 적어도 하나의 샘플링 시점(s10, s11, s12, s13, ??)에서 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)에 의해 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(130)는 제1 샘플링 시점(s10)에서 샘플링된 신호 값과 제3 샘플링 시점(s12)에서 샘플링된 신호 값의 차이 값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭(amplitude)를 획득할 수 있다. 또한 제어부(130)는 제2 샘플링 시점(s11)에서 수신된 신호 값과 제4 샘플링 시점(s13)에서 수신된 신호 값의 차이 값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 감지 신호의 신호 크기에 따라 터치 여부, 터치 좌표 등을 결정할 수 있다.
또는, 제어부(130)는 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 감지 신호를 샘플링하도록 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)를 제어할 수도 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 세 배일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 제2 서브 기간(T22) 내에서 적어도 1회 샘플링된 감지 신호 중 일부를 수평 동기 신호에 기초하여 선택하고, 선택된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(130)는 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 터치 정보로서 사용한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 제어부(130)가 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안 샘플링된 감지 신호를 사용함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따라 노이즈가 발생된 감지 신호를 터치 정보로 사용하지 않아서, SNR을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 실시예에 따르면, 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)가 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따른 감지 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하여, 표시 장치의 다른 양태에 대해 설명하고, 도 18을 참조하여, 도 16의 표시 장치의 표시 패널에 결합된 터치 센서부의 동작에 대해 설명한다.
도 16은 도 3의 표시 장치의 다른 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 17은 도 16의 표시 장치의 화소를 나타낸 도면이며, 도 18은 일 실시예에 따른 터치 장치가 도 6의 구동 방법에 따라 도 16의 표시 장치의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 표시 장치는 복수의 화소(PX)를 포함하는 표시 패널(201), 데이터 구동부(213), 스캔 구동부(214), 발광 제어 구동부(215), 및 신호 제어부(222)을 포함한다.
표시 패널(201)은 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 특별히 제한되지 않으나, 복수의 스캔선(S0 내지 Si) 및 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)은 화소들의 배열 형태에서 대략 행 방향으로 대향하여 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소(PX) 각각은 표시 패널(201)에 연결되는 복수의 스캔선(S0 내지 Si) 중 대응하는 두 개의 스캔선, 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei) 중 대응하는 하나의 발광 제어선, 및 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 중 대응하는 하나의 데이터선에 각각 연결되어 있다. 또한 도 16의 표시 패널(201)에 직접 도시하지 않았으나, 복수의 화소(PX) 각각은 표시 패널(201)에 연결되는 전원과 접속되어 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 및 초기화 전압(VINT)을 공급받는다.
표시 패널(201)의 복수의 화소(PX) 각각은 두 개의 대응하는 스캔선과 연결되어 있다. 즉, 해당 화소가 포함된 화소 행에 대응하는 스캔선과 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 스캔선에 연결되어 있다. 첫 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각은 첫 번째 스캔선(S1)과 더미 스캔선(S0)에 연결될 수 있다. 그리고 i 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각은 해당 화소 행인 i 번째 화소행에 대응하는 i 번째 스캔선(Si)과 그 이전 화소 행인 i-1 번째 화소 행에 대응하는 i-1 번째 스캔선(Si-1)에 연결되어 있다.
복수의 화소(PX) 각각은 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 전달된 대응하는 데이터 신호에 따라 유기 발광 다이오드로 공급되는 구동 전류에 의해 소정 휘도의 빛을 발광한다.
스캔 구동부(214)는 복수의 스캔선(S0 내지 Si)을 통해 각 화소(PX)에 대응하는 스캔 신호를 생성하여 전달한다. 즉, 스캔 구동부(214)는 각 화소 행에 포함된 복수의 화소(PX) 각각으로 대응하는 스캔선을 통해 스캔 신호를 전달한다.
스캔 구동부(214)는 신호 제어부(222)로부터 스캔 구동 제어신호(CONT2)를 전달받아 복수의 스캔 신호를 생성하고, 각 화소 행에 연결된 복수의 스캔선(S0 내지 Si)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다.
데이터 구동부(211)는 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 각 화소에 데이터 신호를 전달한다.
데이터 구동부(211)는 신호 제어부(222)로부터 데이터 구동 제어신호(CONT1)를 공급받아 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 대응하는 데이터 신호를 공급한다.
발광 제어 구동부(215)는 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함하는 표시 패널(201)에 연결된 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)에 연결되어 있다. 즉, 복수의 화소 각각에 대략 행 방향으로 대향하여 서로가 거의 평행하여 뻗어 있는 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)이 복수의 화소(PX) 각각을 발광 제어 구동부(215)에 연결한다.
발광 제어 구동부(215)는 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)을 통해 각 화소에 대응하는 발광 제어 신호를 생성하여 전달한다. 발광 제어 신호를 전달받은 각 화소는 발광 제어 신호의 제어에 응답하여 영상 데이터 신호에 따른 영상을 발광하도록 제어된다. 즉, 대응하는 발광 제어선을 통해 전달되는 발광 제어 신호에 응답하여 각 화소에 포함된 발광 제어 트랜지스터(도 17의 TR5, TR6)의 동작이 제어되고, 그에 따라 발광 제어 트랜지스터와 연결된 유기 발광 다이오드는 데이터 신호에 대응하는 구동 전류에 따른 휘도로 발광하거나 발광하지 않을 수 있다.
표시 패널(201)의 각 화소(PX)에는 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 초기화 전압(VINT)이 공급된다. 제1 전원 전압(ELVDD)은 소정의 하이 레벨 전압일 수 있고, 제2 전원 전압(ELVSS)은 제1 전원 전압(ELVDD)보다 낮은 전압이거나 접지 전압일 수 있다. 초기화 전압(VINT)은 제2 전원 전압(ELVSS)과 같거나 낮은 전압값으로 설정될 수 있다.
제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 및 초기화 전압(VINT)의 전압값은 특별히 제한되지 않는다.
신호 제어부(222)는 외부에서 전달되는 복수의 영상 신호를 복수의 영상 데이터 신호(DATA)로 변환하여 데이터 구동부(211)에 전달한다. 신호 제어부(222)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 및 클록 신호를 전달받아 스캔 구동부(214), 발광 제어 구동부(215), 및 데이터 구동부(211)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각에 전달한다. 즉, 신호 제어부(222)는 데이터 구동부(211)를 제어하는 데이터 구동 제어신호(CONT1), 스캔 구동부(214)를 제어하는 스캔 구동 제어신호(CONT2), 및 발광 제어 구동부(215)의 동작을 제어하는 발광 구동 제어 신호(CONT3)를 각각 생성하여 전달한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 화소(PX_ab)는 유기 발광 다이오드(OLED)와, 스토리지 커패시터(Cst), 및 제1 내지 제7 트랜지스터(TR1 내지 TR7)를 포함한다. 화소(PX_ab)는 a 번째 화소행 및 b 번째 화소열에 위치할 수 있다. 각 트랜지스터는 설명의 편의상 PMOS 트랜지스터인 것으로 한다.
제1 트랜지스터(TR1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트, 제5 트랜지스터(TR5)의 드레인이 연결된 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 소스, 및 제3 노드(N3)에 연결된 드레인을 포함한다. 대응하는 데이터 신호(D[b])에 따라 구동 전류가 제1 트랜지스터(TR1)를 통해 흐른다.
구동 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 게이트 간의 전압 차에 대응하는 전류로서, 인가되는 데이터 신호(D[b])에 따른 데이터 전압에 대응하여 구동 전류가 달라진다.
제2 트랜지스터(TR2)는 a 번째 스캔선(Sa)에 연결된 게이트, b 번째 데이터선(Db)에 연결된 소스, 및 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 제5 트랜지스터(TR5)의 드레인이 공통으로 연결된 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 드레인을 포함한다. 제2 트랜지스터(TR2)는 a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신호(S[j])에 응답하여 b 번째 데이터선(Db)을 통해 전달되는 데이터 신호(D[b])에 따른 데이터 전압을 제2 노드(N2)에 전달한다.
제3 트랜지스터(TR3)는 a 번째 스캔선(Sa)에 연결된 게이트, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 드레인에 각각 연결된 양단을 포함한다. 제3 트랜지스터(TR3)는 a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신호(S[j])에 응답하여 동작한다. 턴 온된 제3 트랜지스터(TR3)는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 드레인을 연결하여, 제1 트랜지스터(TR1)를 다이오드 연결(diode connection)시킨다.
제1 트랜지스터(TR1)가 다이오드 연결되면, 제1 트랜지스터(TR1)의 소스에 인가된 데이터 전압에서 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압만큼 보상된 전압이 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에 인가된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 스토리지 커패시터(Cst)의 일전극에 연결되어 있으므로, 전압은 스토리지 커패시터(Cst)에 의해 유지된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압이 보상된 전압이 게이트에 인가되어 유지되므로, 제1 트랜지스터(TR1)에 흐르는 구동 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압에 따른 영향을 받지 않는다.
제4 트랜지스터(TR4)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 연결된 게이트, 초기화 전압(VINT)에 연결된 소스, 및 제1 노드(N1)에 연결된 드레인을 포함한다. 제4 트랜지스터(TR4)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)을 통해 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])에 응답하여 초기화 전압(VINT)을 통해 인가되는 초기화 전압(VINT)을 제1 노드(N1)에 전달한다. 제4 트랜지스터(TR4)는 해당 화소(PX_ab)가 포함된 j 번째 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 미리 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])에 응답하여, 데이터 신호(D[b])가 인가되기 전에 초기화 전압(VINT)을 제1 노드(N1)에 전달할 수 있다.
이때 초기화 전압(VINT)의 전압값은 제한되지 않지만, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압을 충분히 낮추어 초기화시킬 수 있도록 낮은 레벨의 전압값을 가지도록 설정할 수 있다. 즉, a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])가 게이트 온 전압 레벨로 제4 트랜지스터(TR4)의 게이트에 전달되는 기간 동안 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 초기화 전압(VINT)으로 초기화된다.
제5 트랜지스터(TR5)는 j 번째 발광 제어선(Ej)에 연결된 게이트, 제1 전원 전압(ELVDD)의에 연결된 소스, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인을 포함한다.
제6 트랜지스터(TR6)는 j 번째 발광 제어선(Ej)에 연결된 게이트, 제3 노드(N3)에 연결된 소스, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)에 연결되어 있는 드레인을 포함한다.
제5 트랜지스터(TR5)와 제6 트랜지스터(TR6)는 j 번째 발광 제어선(Ej)을 통해 전달되는 j 번째 발광 제어 신호(E[j])에 응답하여 동작한다. j 번째 발광 제어 신호(E[j])에 응답하여 제5 트랜지스터(TR5)와 제6 트랜지스터(TR6)가 턴 온되었을 때, 구동 전류가 흐를 수 있도록 제1 전원 전압(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)의 방향으로 전류 경로가 형성된다, 그러면 유기 발광 다이오드(OLED)가 구동 전류에 따라 발광하여, 데이터 신호의 영상이 표시된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 연결된 일전극과 제1 전원 전압(ELVDD)의에 연결된 타전극을 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 상술한 바와 같이 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 제1 전원 전압(ELVDD)의 사이에 연결되어 있으므로, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에 인가되는 전압을 유지할 수 있다.
제7 트랜지스터(TR7)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 연결되어 있는 게이트, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)에 연결되어 있는 소스, 및 초기화 전압(VINT)의 전원에 연결되어 있는 드레인을 포함한다.
제7 트랜지스터(TR7)는 해당 화소(PX_ab)가 포함된 j 번째 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 미리 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])에 응답하여, 초기화 전압(VINT)을 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)에 전달할 수 있다. 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)는 전달된 초기화 전압(VINT)에 의해 충분히 낮은 전압으로 리셋된다.
도 17의 화소(PX_ab) 회로도를 바탕으로 도 18의 타이밍도에 따른 화소(PX_ab)의 구동 동작과 터치 장치가 감지 신호를 수신하는 동작을 설명한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 두 배일 수 있다.
먼저, 화소(PX_ab)의 구동 동작에 대해 설명한다.
a-1 번째 스캔선(Sa-1)을 통해 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])의 로우 레벨 전압(L)에 의해 제4 트랜지스터(TR4)와 함께 제7 트랜지스터(TR7)가 턴 온된다. 그러면 제4 트랜지스터(TR4)를 통해 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극 전압을 초기화시키는 초기화 전압(VINT)이 제1 노드(N1)에 전달된다.
기간(sp) 동안, a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 a 번째 스캔 신호(S[a])의 로우 레벨 전압(L)에 의해 제2 트랜지스터(TR2)와 함께 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온된다. 그러면, 턴 온된 제2 트랜지스터(TR2) 및 턴 온된 제3 트랜지스터(TR3)를 통해, 대응하는 데이터 신호(DATA[a])가 제1 노드(N1)에 전달된다.
t31에서, 로우 레벨 전압(L)의 발광 제어 신호(Ej)에 의해, 제5 트랜지스터(TR5) 및 제6 트랜지스터(TR6)가 턴 온된다. 그러면, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압에 의한 구동 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)에 전달되어 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광한다.
다음으로, 터치 장치가 감지 신호를 수신하는 동작에 대해 설명한다.
1 수평 기간(1H), 즉 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 한 주기 내에는, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)이 있다. 그리고, 1 수평 기간(1H) 내에서 발광 제어 신호가 로우 레벨 전압(L)으로 변경된다.
제2 서브 기간(T22) 내의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 샘플링하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 샘플링할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 제2 서브 기간(T22) 내에서 적어도 1회 샘플링된 감지 신호 중 일부를 수평 동기 신호에 기초하여 선택하고, 선택된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(130)는 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 터치 정보로서 사용한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안 샘플링된 감지 신호를 사용함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따라 노이즈가 발생된 감지 신호를 터치 정보로 사용하지 않아서, SNR을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 실시예에 따르면, 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안, 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따른 감지 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
추가적으로, 적어도 하나의 시점(s10, s11, s12, s13)은, 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간 내에 있다.
즉, 1 수평 기간(1H) 내에서, 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간에 샘플링된 감지 신호를 사용하거나, 또는 1 수평 기간(1H) 내에서, 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간 동안, 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 발광 제어선으로 인가되는 신호에 따른 감지 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (28)

  1. 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부,
    제1 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 상기 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고
    상기 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 수평 동기 신호에 동기화되는,
    터치 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동수신부는,
    상기 제1 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 상기 구동 신호를 인가하고,
    상기 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 신호는 소정 주기의 상기 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화되는,
    터치 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 신호는 소정 주기의 프레임마다 상기 수직 동기 신호의 펄스에 동기화되는,
    터치 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 신호의 주파수는 상기 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배인,
    터치 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감지 신호는, 상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된,
    터치 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간인,
    터치 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간인,
    터치 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간인,
    터치 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동수신부는 상기 수평 동기 신호의 주파수에 동기화된 구동 신호의 주파수에 따라 상기 감지 신호를 수신하는,
    터치 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 감지 신호의 수신 시점은 상기 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함하는,
    터치 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 감지 신호의 수신 시점은 상기 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 변경되는 두 개의 시점을 적어도 포함하는,
    터치 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감지 신호는 상기 구동 신호에 의한 공진 신호가 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 전달된 신호인,
    터치 장치.
  14. 제1항또는 제2항에 있어서,
    상기 표시부는 기판 위에 위치하고, 상기 표시부 위에 박막 봉지층이 위치하며, 상기 복수의 터치 전극은 상기 박막 봉지층 위에 위치하는,
    상기 박막 봉지층은 4㎛ 내지 10㎛의 두께를 갖는,
    터치 장치.
  15. 표시 장치의 신호 제어부로부터 수평 동기 신호를 수신하는 단계,
    제1 구간 동안 터치 센서부의 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하는 단계,
    상기 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 그리고
    상기 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 수평 동기 신호에 동기화되는,
    터치 장치의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구동 신호를 인가하는 단계는,
    상기 제1 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 상기 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는,
    상기 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계를 포함하는,
    터치 장치의 구동 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 구동 신호는 소정 주기의 상기 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화되는,
    터치 장치의 구동 방법.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 구동 신호의 주파수는 상기 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배인,
    터치 장치의 구동 방법.
  19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감지 신호는, 상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된,
    터치 장치의 구동 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간인,
    터치 장치의 구동 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간인,
    터치 장치의 구동 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 상기 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간인,
    터치 장치의 구동 방법.
  23. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는,
    상기 수평 동기 신호에 따라 상기 표시 장치의 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간에서 상기 감지 신호를 수신하는 단계를 포함하는,
    터치 장치의 구동 방법.
  24. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는,
    상기 수평 동기 신호에 따라 상기 표시 장치의 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간 동안 상기 감지 신호를 수신하는 단계를 포함하는,
    터치 장치의 구동 방법.
  25. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는,
    상기 수평 동기 신호에 따라 상기 표시 장치의 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 상기 감지 신호를 수신하는 단계를 포함하는,
    터치 장치의 구동 방법.
  26. 복수의 화소가 위치하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널,
    상기 복수의 화소에 연결된 데이터선들에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부,
    상기 복수의 화소에 연결된 스캔선들에 스캔 신호를 인가하는 스캔 구동부,
    수평 동기 신호에 따라 상기 데이터 구동부와 상기 스캔 구동부를 제어하는 신호 제어부,
    상기 표시 영역과 중첩하고 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극이 위치하는 액티브 영역을 포함하는 터치 패널, 및
    제1 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 상기 구동 신호를 인가하고, 상기 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하도록, 상기 터치 패널을 구동하는 터치 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 구동 신호는 상기 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화되는,
    표시 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 구동 신호의 주파수는 상기 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배인,
    표시 장치.
  28. 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 상기 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 상기 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 터치 장치, 그리고
    전도성 팁(tip), 그리고 상기 전도성 팁에 연결되어 있으며, 상기 전도성 팁으로부터 전달되는 구동 신호에 공진하는 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜
    을 포함하고,
    상기 감지 신호는 상기 공진 회로부에 의해 공진된 신호이며,
    상기 구동 신호는 상기 수평 동기 신호에 동기화된 신호인,
    터치 시스템.
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