KR20210085811A - 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법 - Google Patents

터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 대해서 코드 분할 센싱 효과를 구현함으로써, 신호대 잡음비를 개선하고 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH DRIVING CIRCUIT AND TOUCH DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display) 등과 같은 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치 중에는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 또는 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공하는 터치 디스플레이 장치가 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치가 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
이러한, 터치 디스플레이 장치는 터치 감지를 위한 터치 전극으로서 각 픽셀 구동을 위한 공통 전극을 사용한다. 따라서, 디스플레이 구동 기간 동안에는 박막 트랜지스터에 공통 전압이 제공되고, 터치 센싱 기간에서는 터치 구동 신호가 터치 전극에 제공된다.
이를 위해, 여러 가지의 터치 센싱 방식 중, 디스플레이 패널에 형성된 다수의 터치 전극에 형성되는 커패시턴스(capacitance)의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 많이 이용되고 있다.
이러한 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식은 상호 커패시턴스(Mutual capacitance) 방식과 자기 커패시턴스(Self capacitance) 방식으로 구분할 수 있다.
상호 커패시턴스(Mutual capacitance) 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 다수의 터치 전극들은 터치 구동 라인을 통해 터치 구동 신호가 인가되는 구동 전극과, 터치 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호가 센싱되며 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 센싱 전극으로 분류되며, 손가락, 펜 등의 포인터 유무에 따라, 구동 전극과 센싱 전극 사이에 발생하는 상호 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
한편, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 각 터치 전극은 구동 전극의 역할과 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 각 터치 전극으로 터치 구동 신호가 인가되고, 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극을 통해 터치 센싱 신호를 수신하며, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극 사이에 발생하는 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
최근에는 상호 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서, 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 개선하고 터치 센싱을 감도를 향상시키기 위해서, 구동 전극으로 인가되는 터치 구동 신호를 시간에 따라 변화되는 코드 분할 파형으로 인가하는 방법이 적용되고 있다.
그러나, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우에는 하나의 터치 전극에 연결되는 하나의 터치 라인을 통해 터치 구동 신호와 터치 센싱 신호가 모두 전달되기 때문에, 터치 구동 신호를 시간에 따라 변화되는 파형으로 인가할 수 없게 된다.
본 발명의 실시예들은 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 대해서 코드 분할 센싱 효과를 구현함으로써, 신호대 잡음비를 개선하고 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱함으로써 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 대해서 코드 분할 센싱 효과를 구현할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱함으로써, 터치 전극을 구동하는 터치 구동 신호의 크기를 감소시키고 소비 전력을 줄일 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱하는 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 다중 주파수 센싱 방식을 함께 적용함으로써, 노이즈를 줄이고 안정적인 터치 센싱이 가능한 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 전극을 구동하는 터치 구동 신호의 레벨과 기준 전압의 레벨을 다르게 제어함으로써, 터치 구동 회로의 포화를 효과적으로 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 터치 전극과 다수의 터치 라인을 포함하는 터치 패널과, 터치 라인을 통해 다수의 터치 전극에 연결되며, 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호로 출력하는 멀티플렉서와, 멀티플렉서의 코드 분할 센싱 신호로부터 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 패널은 하나의 터치 전극에 연결된 하나의 터치 라인을 통해 터치 구동 신호 및 터치 센싱 신호가 전달되는 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱이 이루어지는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 멀티플렉서는 복수의 터치 전극을 하나의 그룹으로 연결하는 복수의 멀티플렉서로 구성되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 센싱 회로는 코드 분할 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터 및 피드백 스위치를 포함하며, 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 터치 구동 신호가 인가되는 전치 증폭 회로와, 전치 증폭 회로의 출력 전압을 누적하기 위하여, 복수의 스위치와 복수의 커패시터로 이루어지는 적분 회로와, 적분 회로의 출력 신호를 임의의 시점에 전달하는 샘플링 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 신호는 복수의 주파수 성분을 포함하는 정현파 신호인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 신호는 멀티플렉서를 통해 다수의 터치 전극에 인가되는 로드 프리 구동 신호의 피크-피크 값과 상이한 크기의 피크-피크 값을 가지는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 센싱 회로는 코드 분할 제어 신호의 역행렬에 해당하는 디코딩 코드를 이용하여, 터치 전극의 커패시턴스를 계산하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 터치 패널을 구성하는 다수의 터치 전극에 다수의 터치 라인을 통해 연결되며, 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호로 출력하는 멀티플렉서와, 멀티플렉서의 코드 분할 센싱 신호로부터 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 터치 패널에 배치된 다수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 구동 방법에 있어서, 터치 라인을 통해 다수의 터치 전극에 연결되는 멀티플렉서에 코드 분할 제어 신호를 인가하는 단계와, 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호가 코드 분할 형식으로 합산된 코드 분할 센싱 신호가 멀티플렉서를 통해 출력되는 단계와, 멀티플렉서의 코드 분할 센싱 신호로부터 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 터치 전극과 다수의 터치 라인을 포함하는 터치 패널; 및 다수의 터치 라인을 통해 다수의 전극을 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하고, 터치 구동 회로는 n개의 터치 라인 채널 단자를 포함하는 제1 멀티플렉서를 포함하고, (n은 3이상의 자연수) n개의 터치 라인 채널 단자는 n개의 터치 전극과 n개의 터치 라인을 통해 각각 전기적으로 연결되고, 터치 패널의 제 1 기간 동안, n개의 터치 라인 채널 단자와 연결된 터치 전극들 중 n-k(k는 n보다 1이상 작은 수)개의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 동시에 인가하고, k개의 터치 전극들로 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 로드 프리 구동 신호를 동시에 인가하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 대해서 코드 분할 센싱 효과를 구현함으로써, 신호대 잡음비를 개선하고 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱함으로써 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 대해서 코드 분할 센싱 효과를 구현할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱함으로써, 터치 전극을 구동하는 전압을 감소시키고 소비 전력을 줄일 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱하는 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에 다중 주파수 센싱 방식을 함께 적용함으로써, 노이즈를 줄이고 안정적인 터치 센싱이 가능한 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극을 구동하는 터치 구동 신호의 레벨과 기준 전압의 레벨을 다르게 제어함으로써, 터치 구동 회로의 포화를 효과적으로 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 및 센싱 동작의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 터치 디스플레이 장치에서, 터치 패널의 평면을 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 센싱하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 코드 분할 제어 신호로 사용되는 순환 부호 및 디코딩 행렬의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱하는 경우에 터치 구동 회로에서 출력되는 전압을 종래의 경우와 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 코드 분할 센싱 신호와 비교하기 위한 기준 전압을 복수의 주파수로 이루어진 정현파로 구성하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 전치 증폭 회로의 기준 전압과 터치 구동 신호의 피크-피크 값을 다르게 인가하는 경우의 터치 구동 회로를 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 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 영상을 표시하기 위한 디스플레이 기능과, 사용자의 터치를 센싱하는 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 영상 표시 및 터치 센싱 기능을 함께 구현하도록, 데이터 라인들과 게이트 라인들이 배치되는 디스플레이 패널(110)과, 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로(120) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 구동 회로(120)는 기능적으로 볼 때, 데이터 라인들을 구동하기 위한 데이터 구동 회로와, 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 구동 회로와, 데이터 구동 회로 및 게이트 구동 회로를 제어하기 위한 컨트롤러 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(120)는 하나 이상의 집적 회로로 구현될 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱을 위해서 다수의 터치 전극들(TE)이 배치된 터치 패널(TSP)과, 터치 패널(TSP)의 구동 및 센싱 처리를 수행하는 터치 구동 회로(200) 등을 포함할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 패널(TSP)은 디스플레이 패널(110)과 별도로 제작되어 디스플레이 패널(110)에 본딩되는 외장형 타입일 수도 있고, 디스플레이 패널(110)의 제작 과정에 함께 제작되어 디스플레이 패널(110)의 내부에 존재하는 내장형 타입일 수도 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 패널(TSP)은 터치 센싱 기능을 구비한 독립된 패널로 볼 수도 있고, 터치 센싱 기능과 함께 디스플레이 기능을 동시에 가지는 디스플레이 패널(110)을 의미할 수도 있다. 이하에서는 터치 패널(TSP)을 포함하는 디스플레이 패널(110)의 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
터치 구동 회로(200)는 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위하여 디스플레이 패널(110)로 터치 구동 신호를 공급하고, 디스플레이 패널(110)로부터 터치 센싱 신호를 수신하며, 이를 토대로, 터치 유무 및 터치 좌표를 검출한다.
이러한 터치 구동 회로(200)는 터치 구동 신호를 공급하고 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로와, 터치 유무 및 터치 좌표를 검출하는 터치 컨트롤러 등을 포함하여 구현될 수도 있다.
터치 구동 회로(200)는 하나 또는 둘 이상의 부품(예: 집적 회로)으로 구현될 수 있으며, 디스플레이 구동 회로(120)와 별도로 구현될 수도 있다.
또한, 터치 구동 회로(200)의 전체 또는 일부는 디스플레이 구동 회로(120) 또는 그 내부 회로와 통합되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 회로(200)의 터치 센싱 회로는 디스플레이 구동 회로(120)의 데이터 구동 회로와 함께 집적 회로로 구현될 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극들(TE)에 형성되는 커패시턴스에 기반하여 터치 유무 및 터치 좌표를 센싱할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로서, 상호 커패시턴스(Mutual capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 자기 커패시턴스(Self capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.
상호 커패시턴스(Mutual capacitance) 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 다수의 터치 전극들(TE)은 구동 라인을 통해 터치 구동 신호가 인가되는 구동 전극과, 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호가 센싱되고 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 센싱 전극으로 분류될 수 있다. 이 때, 구동 라인과 센싱 라인을 포함하여 터치 라인(TL)으로 지칭할 수 있다.
이러한 상호 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터 유무에 따라, 구동 전극과 센싱 전극 사이에 발생하는 상호 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 각 터치 전극(TE)은 구동 전극의 역할과 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 하나의 터치 라인을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호가 인가되고, 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 동일한 터치 라인을 통해 수신한다. 따라서, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서는, 구동 전극과 센싱 전극의 구분 및 구동 라인(Tx)과 센싱 라인(Rx)의 구분이 없게 된다.
이러한 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극(TE) 사이에 발생하는 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
이와 같이, 터치 디스플레이 장치(100)는 상호 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.
또한, 이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 퀀텀닷 디스플레이(Quantum Dot Display) 등의 다양한 타입의 장치일 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 인가되는 공통 전극들일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 및 센싱 동작의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 터치 센서의 역할을 하는 다수의 터치 전극(TE: Touch Electrode)과, 다수의 터치 전극(TE)을 순차적으로 구동하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로(200) 등을 포함한다.
터치 구동 회로(200)는 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 구간에 다수의 터치 전극(TE)에 대하여 순차적으로 구동 및 센싱을 수행하여 터치 유무를 감지하고 터치 좌표를 산출한다.
보다 구체적으로, 터치 구동 회로(200)는 다수의 터치 전극(TE) 중에서 적어도 하나를 센싱 대상이 되는 터치 전극(TEs)으로 선택하고, 선택된 터치 전극(TEs)으로 터치 구동 신호(TDS: Touch Driving Signal)를 공급한다. 그런 다음, 선택된 터치 전극(TEs)과 선택되지 않은 터치 전극(TEo)별로 수신된 터치 센싱 신호(TSS: Touch Sensing Signal)를 토대로 각 터치 전극(TE)별 커패시턴스의 변화량(또는 전압 변화량 또는 충전량 변화량 등일 수 있음)을 파악하여, 터치 유무를 감지하거나 터치 좌표를 산출할 수 있다.
터치 구동 회로(200)는 일 예로, 터치 센싱과 관련된 신호 생성을 제어하고, 터치 유무 감지 및 터치 좌표 산출을 위한 프로세스를 수행하는 터치 컨트롤러(Touch Controller, 220)와, 디스플레이 패널(110)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 터치 전극(TEs)로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 검출하여 터치 컨트롤러(220)에 전달하는 터치 센싱 회로(210) 등을 포함한다.
이 때, 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 구간은 디스플레이 패널(110)에 영상이 표시되는 디스플레이 구동 구간과 시간적으로 분할될 수도 있고, 디스플레이 구동 구간과 동시에 수행될 수도 있다.
또한, 터치 센싱 구간에서 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인과 게이트 라인에 터치 구동 신호(TDS)와 위상 및 진폭이 같은 교류 신호를 공급함으로써, 터치 전극(TE)의 기생 커패시턴스가 터치 센싱 결과에 미치는 영향을 줄이는 로드 프리 구동(Load Free Driving)이 이루어질 수 있으며, 이 경우에 터치 구동 신호(TDS)는 로드 프리 구동 신호에 해당할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 평면을 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 터치 디스플레이 장치(100)는 다수의 터치 전극(TE) 및 다수의 터치 라인(TL)이 배치된 디스플레이 패널(110)과, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 터치 구동 회로(200)를 포함한다.
터치 디스플레이 장치(100)는 다수의 터치 전극(TE11~TE54)이 배치된 액티브 영역(AA)과 액티브 영역(AA)의 외측에 배치되며 터치 구동 회로(200)가 위치하는 베젤 영역(BA)을 포함할 수 있다.
여기에서는 디스플레이 패널(110) 내에 터치 전극(TE)이 5행 4열로 배치된 경우를 예로 들어서 설명하고 있으나, 이는 설명을 위한 하나의 예에 지나지 않으며, 디스플레이 패널(110) 내에 배열되는 터치 전극(TE)은 다양한 구조로 이루어질 수 있을 것이다.
다수의 터치 전극(TE11~TE54)은 액티브 영역(AA) 내에서 서로 교차하는 제 1 방향(x) 및 제 2 방향(y)으로 분할되어 있으며, 다수의 터치 전극(TE11~TE54)에는 각각 터치 라인(TL11~TL54)이 연결된다. 다수의 터치 라인(TL11~TL54)은 액티브 영역(AA)으로부터 제 2 방향(y)을 따라 베젤 영역(BA)으로 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다.
보다 구체적으로, 제 1 행 제 1 열의 터치 전극(TE11)에는 제 1-1 터치 라인(TL11)이 연결되고, 제 1-1 터치 라인(TL11)은 제 2 방향(y)을 따라 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다. 또한, 제 2 행 제 1 열의 터치 전극(TE21)에는 제 2-1 터치 라인(TL21)이 연결되고, 제 2-1 터치 라인(TL21)은 제 1-1 터치 라인(TL11)과 나란하게 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다. 마찬가지로, 제 3 행 제 1 열의 터치 전극(TE31)에 연결되는 제 3-1 터치 라인(TL31)과, 제 4 행 제 1 열의 터치 전극(TE41)에 연결되는 제 4-1 터치 라인(TL41), 제 5 행 제 1 열의 터치 전극(TE51)에 연결되는 제 5-1 터치 라인(TL51) 역시 제 1-1 터치 라인(TL11) 및 제 2-1 터치 라인(TL21)과 나란하게 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다.
이와 같은 방식으로, 제 2 열에 배치된 제 1 행 제 2 열의 터치 전극(TE12) 내지 제 5 행 제 2 열의 전극들(TE52)은 제 1-2 터치 라인(TL12) 내지 제 5-2 터치 라인(TL52)에 각각 연결되고, 제 1-2 터치 라인(TL12) 내지 제 5-2 터치 라인(TL52)은 각각 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 나란하게 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다.
또한, 제 3 열에 배치된 제 1 행 제 3 열의 터치 전극(TE13) 내지 제 5 행 제 3 열의 터치 전극(TE53) 또한 제 1-3 터치 라인(TL13) 내지 제 5-3 터치 라인(TL53)에 각각 연결되고, 제 1-3 터치 라인(TL13) 내지 제 5-3 터치 라인(TL53)은 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 나란하게 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다.
제 4 열에 배치된 제 1 행 제 4 열의 터치 전극(TE14) 내지 제 5 행 제 4 열의 터치 전극(TE54) 또한 제 1-4 터치 라인(TL14) 내지 제 5-4 터치 라인(TL54)에 각각 연결되고, 제 1-4 터치 라인(TL14) 내지 제 5-4 터치 라인(TL54)도 액티브 영역(AA)으로부터 베젤 영역(BA)으로 나란하게 연장되어 터치 구동 회로(200)에 연결된다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 유기 발광 디스플레이 장치로 구현될 수 있다. 유기 발광 디스플레이 장치는 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀을 포함한다. 서브픽셀 각각은 자발광 소자인 유기 발광 다이오드(Organic Light EmitPing Diode: OLED)를 포함하며, 유기 발광 다이오드는 애노드 전극 및 캐소드 전극과, 이들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다. 유기 화합물층은 발광층(Emission layer)과 함께 정공 관련층과 전자 관련층을 더 포함할 수 있다. 정공 관련층은 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL)과 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL)을 포함하며, 전자 관련층은 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)과 전자 수송층(Electron Transport Layer, ETL)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(110)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 디스플레이 패널(110)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에 포함되며 트랜지스터 및 유기 발광 다이오드의 상부에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치 전극(TE)의 위치는 상부 발광 구조에 더 적합할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 기판에 형성될 수 있다. 일 예로, 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에 포함되는 유기 발광 다이오드의 애노드 전극이거나, 또는 애노드 전극과 동일한 층에 형성되는 전극이거나, 애노드 전극보다 위 또는 아래의 다양한 층에 위치하는 전극일 수 있다. 이와 같이, 터치 전극(TE)이 박막 트랜지스터 기판에 형성되는 경우는 디스플레이 패널(110)이 하부 발광 구조인 경우에 더 적합할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에 포함되는 다수의 터치 전극(TE)은 개구부가 없는 판 타입(Plate Type)일 수도 있고, 서브픽셀(SP)의 발광 효율을 위해 개구부가 있는 메쉬 타입(Mesh Type)일 수 있다. 다수의 터치 전극(TE)은 서브픽셀(SP)의 발광 효율을 위해 투명 전극이거나 투명 전극을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에 포함되는 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 센싱에 모두 이용될 수 있는 전극일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서, 복수의 터치 라인(TL)을 통해 복수의 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 코드 분할 형식으로 센싱함으로써 신호 대 잡음비를 개선하는 동시에, 저전력 구동 및 센싱 시간을 단축할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 센싱하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식을 사용하며, 각 터치 전극(TE)은 구동 전극의 역할과 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 하나의 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 동일한 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 수신함으로써, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극(TE) 사이에 발생하는 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
이 때, 복수의 터치 전극(TE)은 각각 터치 라인(TL)을 통해 하나의 멀티플렉서(MUX)에 연결되고, 멀티플렉서(MUX)로부터 선택된 터치 라인(TL)에 연결된 터치 전극(TE)의 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 센싱 회로(210)의 센싱 유닛으로 전달된다.
이를 위해, 하나의 멀티플렉서(MUX)는 다수의 터치 전극(TE)들과 전기적 연결을 위해 다수의 터치 라인(TL)이 연결되는 다수의 터치 라인 채널 단자(TLP)를 포함할 수 있다.
본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 복수의 터치 전극(TE)이 연결된 멀티플렉서(MUX)를 시간에 따라 직교 관계를 가지도록 제어함으로써, 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 코드 분할 센싱 신호(CDS)가 전달되도록 제어한다.
예를 들어, 제 1 열에 위치하는 제 1 터치 전극(TE11) 내지 제 4 터치 전극(TE41)으로 이루어진 4개의 터치 전극(TE11, … , TE41)이 4개의 터치 라인(TL)을 통해 4X1의 멀티플렉서(MUX)의 터치 라인 채널 단자(TLP11, … , TLP41)에 각각 연결된 경우를 살펴보도록 하자.
멀티플렉서(MUX)는 4개의 터치 전극(TE11, … , TE41)과 연결되며, 터치 센싱 기간 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 전극(TE11, … , TE41)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 4개의 터치 전극(TE11, … , TE41)에서 생성된 터치 센싱 신호(TSS)는 멀티플렉서(MUX)의 제어에 따라 터치 센싱 회로(210)에 공급된다.
이 때, 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 구동 신호(TDS)를 인가하는 터치 전극(TE)과, 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 터치 전극(TE)을 시간에 따라 코드 분할 패턴으로 제어한다.
예를 들어, 제 1 시간(T1) 동안 멀티플렉서(MUX)에 [0, 1, 1, 1]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 인가함으로써, 제 1 터치 전극(TE11)에는 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 제 2 터치 전극(TE21) 내지 제 4 터치 전극(TE41)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 센싱 회로(210)에 전달할 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(MUX)에 인가되는 '0'의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)는 해당하는 터치 라인(TL)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하는 제어 신호이고, 멀티플렉서(MUX1)에 인가되는 '1'의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)는 해당하는 터치 라인(TL)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 센싱 회로(210)에 전달하는 제어 신호에 해당한다.
이에 따라, 제 1 시간(T1) 동안 멀티플렉서(MUX)에 [0, 1, 1, 1]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)가 인가되면, 제 2 터치 전극(TE21) 내지 제 4 터치 전극(TE41)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 합이 멀티플렉서(MUX)의 코드 분할 센싱 신호(CDS)로 출력되어 터치 센싱 회로(210)에 공급된다.
이 때, 제 1 터치 전극(TE11) 내지 제 4 터치 전극(TE41)에 형성되는 자기 커패시턴스를 각각 Cs1 내지 Cs4라고 하면, 제 1 시간(T1) 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS1)는 (Cs2 + Cs3 + Cs4) X Vex 가 될 것이다. 여기에서, Vex 는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크(peak to peak) 값이다.
멀티플렉서(MUX)에 [0, 1, 1, 1]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)가 인가된 제 1 시간(T1) 이후, 제 2 시간(T2)에는 제 1 시간(T1)의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)와 직교 관계에 있는 [1, 0, 1, 1]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)가 멀티플렉서(MUX)에 인가될 수 있다.
그 결과, 제 2 시간(T2)에는 멀티플렉서(MUX)를 통해 제 1 터치 전극(TE11), 제 3 터치 전극(TE31) 및 제 4 터치 전극(TE41)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 합이 멀티플렉서(MUX)의 코드 분할 센싱 신호(CDS)로서 터치 센싱 회로(210)에 전달된다. 따라서, 제 2 시간(T2) 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS2)는 (Cs1 + Cs3 + Cs4) X Vex 가 될 것이다.
또한, 제 3 시간(T3)에는 제 2 시간(T2)의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)와 직교 관계에 있는 [1, 1, 0, 1]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)가 멀티플렉서(MUX)에 인가될 수 있다.
그 결과, 제 3 시간(T3)에는 멀티플렉서(MUX)를 통해 제 1 터치 전극(TE11), 제 2 터치 전극(TE21) 및 제 4 터치 전극(TE41)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 합이 멀티플렉서(MUX)의 코드 분할 센싱 신호(CDS)로서 터치 센싱 회로(210)에 전달된다. 따라서, 제 3 시간(T3) 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS3)는 (Cs1 + Cs2 + Cs4) X Vex 가 될 것이다.
또한, 제 4 시간(T4)에는 제 3 시간(T31)의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)와 직교 관계에 있는 [1, 1, 1, 0]의 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)가 멀티플렉서(MUX)에 인가될 수 있다.
그 결과, 제 4 시간(T4)에는 멀티플렉서(MUX)를 통해 제 1 터치 전극(TE11), 제 2 터치 전극(TE21) 및 제 3 터치 전극(TE31)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 합이 멀티플렉서(MUX)의 코드 분할 센싱 신호(CDS)로서 터치 센싱 회로(210)에 전달된다. 따라서, 제 4 시간(T4) 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS4)는 (Cs1 + Cs2 + Cs3) X Vex 가 될 것이다.
따라서, 제 1 시간(T1) 내지 제 4 시간(T4) 동안 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)는 각각 아래와 같이 나타낼 수 있다.
CDS1 = (Cs2 + Cs3 + Cs4) X Vex
CDS2 = (Cs1 + Cs3 + Cs4) X Vex
CDS3 = (Cs1 + Cs2 + Cs4) X Vex
CDS4 = (Cs1 + Cs2 + Cs3) X Vex
이를 행렬로 표현하면 다음과 같이 되고, 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)는 직교 관계에 있는 인코딩 행렬로 볼 수 있다.
Figure pat00001
따라서, 제 1 터치 전극(TE11) 내지 제 4 터치 전극(TE41)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)는 아래와 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00002
즉, 제 1 터치 전극(TE11) 내지 제 4 터치 전극(TE41)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)과 각 시간(T1, … , T4) 동안에 터치 센싱 회로(210)에 수신되는 코드 분할 센싱 신호(CDS1, … , CDS4)의 크기, 그리고 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)의 역행렬을 이용해서 계산할 수 있게 된다.
특히, 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)의 역행렬은 터치 전극(TE11, … , TE41)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)를 계산하기 위한 디코딩 행렬로서, 주대각선(왼쪽 위에서 오른쪽 아래 방향)이 -2의 값을 가지는 하다마드(Hadamard) 행렬에 해당한다. 하다마드 행렬은 모든 성분이 +1, 또는 -1의 값을 가지며, 임의의 두 행 벡터가 각각 서로 직교하는 정방 행렬인데, 주대각선이 -2의 값을 가지기 때문에, 이진수의 비트 단위로 1비트 이동시킴으로써 -2에 대응되는 값을 구할 수 있다.
따라서, 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)의 역행렬을 디코딩 행렬로 이용하여, 시간에 따라 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)로부터 각 터치 전극(TE11, … , TE41)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)를 용이하게 구할 수 있게 된다.
결국, 복수의 터치 전극(TE11, … , TE41)이 연결된 멀티플렉서(MUX)에 시간에 따라 직교 관계에 있는 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 인가하고, 터치 전극(TE11, … , TE41)에서 생성되는 터치 센싱 신호(TSS)를 코드 분할 방식으로 센싱하여, 이로부터 각 터치 전극(TE11, … , TE41)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)를 용이하게 계산할 수 있게 된다.
그 결과, 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)의 크기가 증가하게 되어, 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식을 사용하는 경우에도 신호 대 잡음비를 개선할 수 있고 터치 센싱의 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 멀티플렉서(MUX)를 통해 터치 센싱 회로(210)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)는 복수의 터치 전극(TE)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 합으로 이루어지기 때문에, 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 낮게 하더라도 터치 센싱 감도를 유지하거나 향상시킬 수 있으므로, 터치 디스플레이 장치(100)의 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 복수의 터치 전극(TE)을 동시에 센싱하기 때문에, 터치 센싱 신호(TSS)에 노이즈가 유입되더라도 코드 분할 센싱 신호(CDS)로부터 이를 제거하기가 용이하며, 터치 전극(TE) 사이의 센싱 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 이격된 위치에 있는 터치 전극(TE)을 개별적으로 센싱하는 경우에는, 터치 구동 회로(200)로부터 떨어진 거리에 따라 터치 전극(TE)의 부하가 달라지며 이로 인해 터치 구동 신호(TDS) 또는 터치 센싱 신호(TSS)의 전달 과정에서 시간 지연에 따른 편차가 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 복수의 터치 전극(TE)을 동시에 센싱하는 과정에서 서로 다른 부하를 가지는 터치 전극(TE)을 동시에 센싱하기 때문에, 시간 지연에 따른 편차를 감소시킬 수 있는 효과를 가져온다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 제 1 기간(T1)에 하나의 멀티플렉서(MUX)와 연결된 다수의 터치 전극(TE)들 중에서 터치 센싱을 위해 선택된 일정 개수의 터치 전극(TE)에 터치 라인(TL)을 통해 동시에 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다. 또한, 하나의 멀티플렉서(MUX)와 연결된 다수의 터치 전극들 중 터치 센싱을 하지 않는 적어도 하나 이상의 터치 전극(TE)에 적어도 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 동시에 로드 프리 구동 신호를 인가할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 제 2 기간(T2)에 하나의 멀티플렉서(MUX)와 연결된 다수의 터치 전극(TE) 중에서 제 1 기간(T1)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되었던 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나의 터치 전극(TE)에는 로드 프리 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 제 2 기간(T2)에 하나의 멀티플렉서(MUX)와 연결된 다수의 터치 전극(TE) 중에서 제 1 기간(T1)에 로드 프리 구동 신호가 인가되었던 적어도 하나 이상의 터치 전극(TE) 중에서 적어도 하나의 터치 전극(TE)에는 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다.
다시 말해서, 하나의 멀티플렉서(MUX)를 통해서 다수개의 터치 전극(TE)을 동시에 센싱할 수 있고, 센싱되는 터치 전극(TE)의 개수는 다수개를 유지하면서, 센싱되는 터치 전극(TE)의 대상을 변경하면서 센싱할 수 있다. 또한, 센싱되는 터치 전극(TE)의 대상이 변경되면서, 센싱하지 않는 터치 전극(TE)에는 로드 프리 구동 신호를 인가하여, 터치 센싱의 정확도를 높일 수가 있게 된다.
이 때, 터치 구동 신호(TDS)와 로드 프리 구동신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 로드 프리 구동신호는 3V일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 로드 프리 구동신호는 0.5V일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인을 포함하는 디스플레이 패널(110)을 더욱 포함할 수 있다. 터치 디스플레이 장치(100)의 제 1 기간(T1) 동안, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 다수의 터치 전극(TE)들과 중첩되는 게이트 라인들로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 위상을 갖는 게이트 로드 프리 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 제 1 기간(T1) 동안, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 다수의 터치 전극(TE)과 중첩되는 데이터 라인들로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 위상을 갖는 데이터 로드 프리 구동 신호를 인가할 수 있다.
이 때, 터치 구동 신호(TDS)와 게이트 로드 프리 구동 신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 게이트 로드 프리 구동 신호는 3V일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 게이트 로드 프리 구동 신호는 0.5V일 수 있다.
또한, 터치 구동 신호(TDS)와 데이터 로드 프리 구동 신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 데이터 로드 프리 구동 신호는 3V일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭은 1V이고, 데이터 로드 프리 구동 신호는 0.5V일 수 있다.
한편, 하다마드 행렬은 2X2, 4X4, 8X8, 16X16 의 구조로 이루어지는데, 터치 디스플레이 장치(100)의 종류에 따라 10X1 멀티플렉서(MUX)를 사용하는 경우가 있으므로, 이 경우에는 코드 분할 센싱 신호(CDS)로부터 각 터치 전극(TE1, … , TE4)의 자기 커패시턴스(Cs1, … , Cs4)를 계산하기 위해 하다마드 행렬을 이용하기 어려운 점이 있다.
이와 같이, 하다마드 행렬과 동일한 구조의 멀티플렉서(MUX)가 사용되지 않는 경우에는 순환 코드(Cyclic code)를 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)로 사용함으로써, 터치 전극(TE)의 자기 커패시턴스(Cs)를 용이하게 계산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 코드 분할 제어 신호로 사용되는 순환 코드 및 디코딩 행렬의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 복수의 터치 전극(TE)에 연결되는 멀티플렉서(MUX)의 동작을 제어하기 위하여 직교 관계에 있는 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 인코딩 행렬로 사용하고, 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)의 역행렬은 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)에 의해 멀티플렉서(MUX)로부터 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)로부터 터치 전극(TE)의 자기 커패시턴스(Cs)를 계산하는데 사용되는 디코딩 행렬로 사용할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)의 종류에 따라 터치 전극(TE)에 연결되는 멀티플렉서(MUX) 개수가 달라질 수 있는데, 멀티플렉서(MUX)의 개수가 하다마드 행렬에 대응되는 경우에는 하다마드 행렬을 디코딩 행렬로 사용할 수 있지만, 멀티플렉서(MUX)의 개수가 하다마드 행렬에 대응되지 않는 경우에는 멀티플렉서(MUX)에 인가되는 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 순환 코드로 구성함으로써, 디코딩 행렬을 하다마드 행렬에 유사하도록 구성할 수 있다.
즉, 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 도 5(a)에 도시된 형태의 10 X 10 의 순환 코드로 구성하는 경우, 이러한 순환 코드의 역행렬은 도 5(b)에 도시된 구조를 가지게 된다.
이 때, 순환 코드의 역행렬 중에서 1 이외의 값 중에서 5는 이진수를 기준으로 2 비트 이동한 값(4의 값 증가)과 자기 자신의 값을 합산함으로써 구할 수 있고, 19는 이진수를 기준으로 4 비트 이동한 값(16의 값 증가)과 1 비트 이동한 값(2의 값 증가), 그리고 자기 자신의 값을 합산함으로써 구할 수 있다.
이와 같이, 멀티플렉서(MUX)의 개수가 하다마드 행렬의 개수에 대응되지 않는 경우에도 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)를 순환 코드로 구성하는 경우에는, 멀티플렉서(MUX)로부터 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)로부터 자기 정정 용량(Cs)을 효과적으로 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 구동 회로(200)는 전하를 전달하는 방법(Charge Transferring)으로 스위치드-커패시터 회로들(Switched-Capacitor Circuits)을 이용하여 터치 센싱을 할 수 있다.
터치 구동 회로(200)는 멀티플렉서(MUX), 전치 증폭 회로(PreAmp, 212), 적분 회로(214), 샘플링 회로(216), 및 전하 제거 회로(Charge Remover, 218)를 포함할 수 있다.
샘플링 회로(216)의 출력 단자에는 센싱 전압(Sout)을 디지털 값으로 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 연결될 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 다수의 터치 라인(TL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 형성되는 다수의 터치 전극(TE)에 연결되며, 시간에 따라 직교 관계에 있는 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)에 의해서 복수의 터치 전극(TE)으로부터 다수의 터치 라인 채널 단자(TLP1, … , TLPn)를 통해 전달되는 다수의 터치 센싱 신호(TSS1, … , TSSn)가 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호(CDS)로 출력한다.
전치 증폭 회로(212)는 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 반전 입력 단자(-)로 인가받는 연산 증폭기(OP 앰프)와, 연산 증폭기의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터(Cfb) 및 피드백 스위치(SWfb)를 포함할 수 있다. 연산 증폭기의 비반전 입력 단자(+)에는 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 비교하기 위한 기준 전압(Vref)이 인가되며, 전치 증폭 회로(212)의 출력 전압(Vout1)은 적분 회로(214)에 전달된다.
이 때, 전치 증폭 회로(212)의 연산 증폭기에 인가되는 기준 전압(Vref)은 일정한 주파수를 가지는 정현파일 수도 있고, 펄스 형태의 구형파일 수도 있으며, 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값(Vp)은 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
적분 회로(214)는 전치 증폭 회로(212)의 출력 전압(Vout1)을 누적시키기 위하여 복수의 스위치와 커패시터로 이루어질 수 있으며, 스위치와 커패시터는 다양한 구조로 변경이 가능하다.
샘플링 회로(216)는 적분 회로(214)의 출력 신호(Vout2)를 충전할 수 있는 커패시터를 포함하며, 내부의 스위치 조작에 의하여 커패시터에 충전된 전압을 센싱 전압(Vout)으로 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 전달할 수 있다.
또한, 터치 구동 회로(200)는 전치 증폭 회로(212)의 반전 입력 단자(-)에 남아있는 초기 전하를 제거하기 위해서, 전하 제거 회로(218)를 포함할 수 있다. 대화면 디스플레이 패널(110)과 같이 터치 전극(TE)의 용량이 증가하면, 전치 증폭 회로(212)의 출력 전압(Vout1)이 증가하게 되고, 이로 인해 터치 구동 회로(200)가 허용 범위를 벗어나 포화(saturation)될 수 있으므로, 이러한 경우에 포화된 전하를 제거하기 위한 전하 제거 회로(218)가 전치 증폭 회로(212)의 앞 부분에 연결될 수 있다.
전하 제거 회로(218)는 복수의 커패시터(Ccr)를 병렬로 연결하고, 여기에 전하 제거용 펄스 전압(Vcr)을 인가하는 구조로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 복수의 터치 전극을 코드 분할 형식으로 센싱하는 경우에 터치 구동 회로에서 출력되는 전압을 종래의 경우와 비교한 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 복수의 터치 전극(TE)에서 생성되는 터치 센싱 신호(TSS)를 코드 분할 형식으로 센싱하여 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 생성하는 경우에, 복수의 터치 전극(TE)에서 생성되는 터치 센싱 신호(TSS)가 코드 분할 형식으로 합산되어 전달되기 때문에, 디스플레이 패널(110)에 인가하는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 낮게 설정하더라도 하나의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 센싱하는 경우와 동일한 센싱 전압(Vout)을 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 7(a)의 경우는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 3V로 설정한 경우로서, 하나의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 전달받아 전치 증폭 회로(212)를 통해 증폭하고(Vout1), 증폭된 신호(Vout1)는 적분 회로(214)를 거쳐서 누적되어 출력 신호(Vout2)로 전달되는 종래의 경우를 나타내고 있다.
이에 반해, 도 7(b)는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 종래의 도 7(a)보다 1/3에 해당하는 1V로 설정하되, 본 발명의 실시예들에 따라 4개의 터치 전극(TE1, … , TE4)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 시간에 따른 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 생성하는 경우를 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치9100)에서 4개의 터치 전극(TE1, … , TE4)에서 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 생성하는 경우, 전치 증폭 회로(212)에서 출력되는 신호(Vout1)가 종래의 경우와 비교해서 약 3배 가량 증가되는 것을 확인할 수 있다. 이는 하나의 시간 구간에서 3개의 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 모두 합산해서 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 생성하기 때문이라고 할 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에 적용된 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)은 1V 인 반면, 종래의 경우에는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)이 3V 이기 때문에, 적분 회로(214)를 거치면서 누적되는 전압(Vout2)은 3배 정도의 차이가 나타난다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 경우, 멀티플렉서(MUX)를 통해 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)가 하나의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 종래의 경우보다 3배 정도 큰 값을 가지기 때문에, 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 종래의 1/3 수준으로 사용하더라도 동일한 시간 동안 터치 구동 회로(200)를 통해 출력되는 센싱 전압(Vout)은 거의 동일한 값을 나타내게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 낮춤으로써 소비 전력을 줄이는 동시에 터치 구동 회로(200)의 센싱 전압(Vout)을 향상시켜서 우수한 터치 센싱 감도를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호(CDS)를 생성함으로써, 신호 대 잡음비를 개선하고, 터치 센싱 신호(TSS) 사이의 편차를 줄이는 동시에 센싱 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 전치 증폭 회로(212)에서 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 비교가 이루어지는 기준 전압(Vref)을 다양한 주파수의 정현파 신호로 사용함으로써, 일정한 주파수 대역의 노이즈를 회피하는 동시에 고조파 성분에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 코드 분할 센싱 신호와 비교하기 위한 기준 전압을 복수의 주파수로 이루어진 정현파로 구성하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 전치 증폭 회로(212)에 전달되는 코드 분할 센싱 신호(CDS)는 연산 증폭기의 비반전 입력 단자(+)에 인가되는 기준 전압(Vref)과 비교되는데, 기준 전압(Vref)은 펄스 형태의 구형파로 인가될 수도 있지만, 복수의 주파수로 구성된 다중 주파수의 정현파로 인가될 수도 있다.
예를 들어, 연산 증폭기의 비반전 입력 단자(+)에 인가되는 기준 전압(Vref)은 서로 다른 주파수(f1, f2, f3, f4)의 정현파로 구성될 수 있는데, 각 주파수(f1, f2, f3, f4)의 정현파가 상호 직교 관계(Orthogonal)에 해당하는 경우에는 각 주파수 성분을 용이하게 분리할 수 있기 때문에, 효과적인 터치 센싱이 이루어질 수 있다.
이 때, 터치 구동 회로(200)는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT)과 같은 신호 처리 알고리즘을 이용해서, 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 기준 전압(Vref)을 비교함으로써, 각 터치 전극(TE)의 자기 커패시턴스(Cs)를 주파수 별로 분리할 수 있을 것이다.
그런 다음, 주파수 별로 분리된 자기 커패시턴스(Cs)를 바탕으로 디스플레이 패널(110)에서의 터치 유무를 판별하고, 터치가 발생한 것으로 판단되는 주파수로부터 터치가 발생한 터치 전극(TE)의 좌표를 생성할 수 있다.
이와 같이, 전치 증폭 회로(212)에서 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 비교가 이루어지는 기준 전압(Vref)을 다양한 주파수의 정현파 신호로 사용함으로써, 일정한 주파수 대역의 노이즈를 회피하는 동시에 고조파 성분에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)는 포화를 방지하고 전치 증폭 회로(212)의 반전 입력 단자(-)에 남아있는 초기 전하를 제거하기 위해서 전하 제거 회로(218)를 포함할 수 있는데, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 전치 증폭 회로(212)에 인가되는 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값(Vp)을 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)과 다르게 설정함으로써, 별도의 전하 제거 회로(218)를 구비하지 않고도 포화를 방지하고 전치 증폭 회로(212)에 남아있는 초기 전하를 제거하는 효과를 가져올 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 전치 증폭 회로의 기준 전압과 터치 구동 신호의 피크-피크 값을 다르게 인가하는 경우의 터치 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서는 전치 증폭 회로(212)에 인가되는 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값(Vp)과 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값(Vex)을 다르게 인가함으로써, 터치 구동 회로(200)의 내부에 배치되는 전하 제거 회로(218)를 생략할 수 있다.
이 때, 터치 구동 신호(TDS)와 상이한 값을 가지는 기준 전압(Vref)은 전치 증폭 회로(212)의 전하를 제거하는 역할을 하기 때문에, 전하 제어 신호로 지칭할 수 있을 것이다.
예를 들어, 전치 증폭 회로(212)의 앞 부분에 전하 제거 회로(218)가 위치하는 경우에, 전치 증폭 회로(212)가 출력하는 전압(Vout1)은 아래와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
그러나, 전자 증폭 회로(212)에서 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 비교가 이루어지는 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값(Vp)을 코드 분할 센싱 신호(CDS)의 피크-피크 값(Vex)과 다른 크기로 인가하는 경우에는 전하 제거 회로(218)를 별도로 구비하지 않더라도, 포화를 방지하고 전치 증폭 회로(212)에 남아있는 초기 전하를 제거하는 효과를 가져올 수 있다.
즉, 전자 증폭 회로(212)에서 코드 분할 센싱 신호(CDS)와 비교가 이루어지는 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값(Vp)을 코드 분할 센싱 신호(CDS)의 피크-피크 값(Vex)과 다른 크기로 인가하는 경우에, 전치 증폭 회로(212)의 출력 전압(Vout1)은 아래와 같이 조정되며, 이로 인해 터치 구동 회로(200)가 허용 범위를 벗어나서 포화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
Figure pat00004
여기에서, k는 코드 분할 제어 신호(CD_MUX)에 의해서 터치 센싱 신호(TSS)를 동시에 수신하는 터치 전극(TE)의 개수이고, m 은 전지 증폭 회로(212)에 연결되는 멀티플렉서(MUX)의 개수이다. 또한, Cc 는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 노드와 터치 라인과 사이의 커플링 커패시턴스이고, Cp 는 터치 전극(TE)에 형성되는 커패시턴스를 나타낸다.
이 때, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 제 1 기간(T1) 동안, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 다수의 터치 전극(TE)과 중첩되는 게이트 라인들로 게이트 전하 제어 신호를 인가할 수 있다. 또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 제 1 기간(T1) 동안, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 다수의 터치 전극(TE)과 중첩되는 데이터 라인들로 데이터 전하 제어 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제 1 기간(T1) 동안, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 다수의 터치 전극(TE)과 연결된 다수의 터치 라인(TL)에 중첩되는 다른 터치 전극(TE)으로 터치 전하 제어 신호를 인가할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 기간에 센싱되는 다수의 터치 전극(TE) 주변에 배치된 다른 전극에 전하 제어 신호를 인가하여, 기존의 전하 제거 회로(218)의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 센싱되는 다수의 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 센싱되는 다수의 터치 전극(TE) 주변에 배치된 데이터 라인들 또는 게이트 라인들에 터치 구동 신호(TDS)의 진폭과 다른 진폭을 갖는 전하 제어 신호를 인가하거나 특정 레벨의 직류(DC) 전압 신호를 인가함으로써, 센싱되는 다수의 터치 전극(TE)에 존재하는 전하량을 제어할 수 있다. 다시 말해서, 센싱되는 다수의 터치 전극(TE)과 주변에 배치된 다른 전극들 사이에 형성되는 커패시턴스를 제어하여 센싱되는 다수의 터치 전극(TE)에 대한 전하량을 제어할 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: 디스플레이 구동 회로 200: 터치 구동 회로
210: 터치 센싱 회로 212: 전치 증폭 회로
214: 적분 회로 216: 샘플링 회로
218: 전하 제거 회로 220: 터치 컨트롤러

Claims (18)

  1. 다수의 터치 전극과 다수의 터치 라인을 포함하는 터치 패널;
    상기 터치 라인을 통해 상기 다수의 터치 전극에 연결되며, 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호로 출력하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서의 코드 분할 센싱 신호로부터 상기 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 패널은
    하나의 터치 전극에 연결된 하나의 터치 라인을 통해 터치 구동 신호 및 터치 센싱 신호가 전달되는 자기 커패시턴스 기반의 터치 센싱이 이루어지는 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는
    복수의 터치 전극을 하나의 그룹으로 연결하는 복수의 멀티플렉서로 구성되는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 코드 분할 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터 및 피드백 스위치를 포함하며, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 터치 구동 신호가 인가되는 전치 증폭 회로;
    상기 전치 증폭 회로의 출력 전압을 누적하기 위하여, 복수의 스위치와 복수의 커패시터로 이루어지는 적분 회로; 및
    상기 적분 회로의 출력 신호를 임의의 시점에 전달하는 샘플링 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는
    복수의 주파수 성분을 포함하는 정현파 신호인 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는
    상기 멀티플렉서를 통해 상기 다수의 터치 전극에 인가되는 로드 프리 구동 신호의 피크-피크 값과 상이한 크기의 피크-피크 값을 가지는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 코드 분할 제어 신호의 역행렬에 해당하는 디코딩 코드를 이용하여, 상기 터치 전극의 커패시턴스를 계산하는 터치 디스플레이 장치.
  8. 터치 패널을 구성하는 다수의 터치 전극에 다수의 터치 라인을 통해 연결되며, 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 코드 분할 형식으로 합산하여 코드 분할 센싱 신호로 출력하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서의 코드 분할 센싱 신호로부터 상기 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 센싱 회로를 포함하는 터치 구동 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는
    복수의 터치 전극을 하나의 그룹으로 연결하는 복수의 멀티플렉서로 구성되는 터치 구동 회로.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 코드 분할 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터 및 피드백 스위치를 포함하며, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 터치 구동 신호가 인가되는 전치 증폭 회로;
    상기 전치 증폭 회로의 출력 전압을 누적하기 위하여, 복수의 스위치와 복수의 커패시터로 이루어지는 적분 회로; 및
    상기 적분 회로의 출력 신호를 임의의 시점에 전달하는 샘플링 회로를 포함하는 터치 구동 회로.
  11. 터치 패널에 배치된 다수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 구동 방법에 있어서,
    상기 터치 라인을 통해 상기 다수의 터치 전극에 연결되는 멀티플렉서에 코드 분할 제어 신호를 인가하는 단계;
    상기 코드 분할 제어 신호에 의해서 선택된 복수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호가 코드 분할 형식으로 합산된 코드 분할 센싱 신호가 상기 멀티플렉서를 통해 출력되는 단계; 및
    상기 멀티플렉서의 상기 코드 분할 센싱 신호로부터 상기 터치 전극의 커패시턴스를 계산하여, 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법.
  12. 다수의 터치 전극과 다수의 터치 라인을 포함하는 터치 패널; 및
    상기 다수의 터치 라인을 통해 상기 다수의 전극을 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는 n개의 터치 라인 채널 단자를 포함하는 제1 멀티플렉서를 포함하고, (n은 3이상의 자연수)
    상기 n개의 터치 라인 채널 단자는 n개의 터치 전극과 n개의 터치 라인을 통해 각각 전기적으로 연결되고,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 n개의 터치 라인 채널 단자와 연결된 터치 전극들 중 n-k(k는 n보다 1이상 작은 수)개의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 동시에 인가하고, k개의 터치 전극들로 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 로드 프리 구동 신호를 동시에 인가하는 터치 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패널의 제 2 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되었던 n-k개의 터치 전극들 중 적어도 하나에는 로드 프리 구동 신호를 인가하고, 상기 로드 프리 구동 신호가 인가되었던 k개의 터치 전극들 중 적어도 하나에는 상기 터치 구동 신호가 인가되는 터치 디스플레이 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호의 진폭은 상기 로드 프리 구동 신호의 진폭과 서로 다른 터치 디스플레이 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인을 포함하는 디스플레이 패널을 더 포함하고,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되는 n-k개의 터치 전극들과 중첩되는 게이트 라인들로 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 게이트 로드 프리 구동 신호를 인가하거나,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되는 n-k개의 터치 전극들과 중첩되는 데이터 라인들로 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 데이터 로드 프리 구동 신호를 인가하는 터치 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 게이트 로드 프리 구동 신호의 진폭은 상기 터치 구동 신호의 진폭과 다르거나,
    상기 데이터 로드 프리 구동 신호의 진폭은 상기 터치 구동 신호의 진폭과 다른 터치 디스플레이 장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되는 n-k개의 터치 전극들과 중첩되는 게이트 라인들로 게이트 전하 제어 신호를 인가하거나,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되는 n-k개의 터치 전극들과 중첩되는 데이터 라인들로 데이터 전하 제어 신호를 인가하거나,
    상기 터치 패널의 제 1 기간 동안, 상기 터치 구동 신호가 인가되는 n-k개의 터치 전극들과 연결된 n-k개의 터치 라인들과 중첩되는 다른 터치 전극들로 터치 전하 제어 신호를 인가하는 터치 디스플레이 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 게이트 전하 제어 신호는 상기 터치 구동 신호와 진폭이 다른 신호이거나 특정 레벨의 직류 전압이고,
    상기 데이터 전하 제어 신호는 상기 터치 구동 신호와 진폭이 다른 신호이거나 특정 레벨의 직류 전압이고,
    상기 터치 전하 제어 신호는 상기 터치 구동 신호와 진폭이 다른 신호이거나 특정 레벨의 직류 전압인 터치 디스플레이 장치.
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