KR20210086017A - 터치 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소비 전력을 줄이고, 터치 구동 IC의 사이즈 및 채널 수를 줄일 수 있는 터치 표시 장치및 이를 이용한 터치 센싱 방법에 관한 것으로, 복수개의 게이트 라인 및 복수개의 데이터 라인이 배치되어 서브 픽셀들이 정의되고, 복수개의 터치 전극들이 배치되는 표시 패널과, 상기 복수개의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 구동 신호가 공급된 각 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동 회로와, 상기 복수개의 터치 전극들 중 제1 터치 전극들과 나머지 제2 터치 전극들을 선택 신호에 따라 상기 터치 구동 회로에 연결하는 멀티플렉서를 포함하는 것이다.

Description

터치 표시 장치 및 그의 구동 방법{Touch Display Device and Method for driving the same}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 소비 전력을 줄일 수 있고 터치 구동 IC의 체널 수를 줄일 수 있는 터치 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전하고, 이동통신 단말기 및 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.

이와 같은 평판 표시 장치로는, 액정을 이용한 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display)와 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 표시 장치가 활용되고 있다.

이러한 평판 표시 장치들은 영상을 표시하기 위해 복수개의 게이트 라인들 및 복수개의 데이터 라인들을 구비한 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하기 위한 구동회로로 구성된다.

상기와 같은 표시 장치들 중 액정 표시 장치의 표시 패널은, 유리 기판상에 박막트랜지스터 어레이가 형성되는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 유리 기판상에 컬러 필터 어레이가 형성되는 컬러 필터 어레이 기판과, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 컬러 필터 어레이 기판 사이에 충진된 액정층을 구비한다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 제1방향으로 연장되는 복수개의 게이트 라인들(GL)과, 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되는 복수개의 데이터 라인들(DL)을 포함하며, 각 게이트 라인과 각 데이터 라인에 의하여 하나의 서브 화소 영역(Pixel; P)이 정의된다. 하나의 서브 화소 영역(P) 내에는 하나의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다.

이러한 액정 표시 장치의 표시 패널은, 전기장 생성 전극 (화소 전극 및 공통 전극)에 전압을 인가하여 상기 액정층에 전기장을 생성하고, 상기 전기장에 의해 액정층의 액정 분자들의 배열 상태를 조절하여 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

또한, 상기와 같은 표시 장치들 중 OLED 표시 장치의 표시 패널은, 상기 복수개의 게이트 라인들과 복수개의 데이터 라인들이 교차하여 서브 화소가 정의되고, 각 서브 화소들은, 애노드 및 캐소드와 상기 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, 상기 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다.

상기 화소 회로는 다양하게 구성될 수 있으나, 적어도 하나의 스위칭 TFT, 커패시터 및 구동 TFT를 포함한다.

상기 적어도 하나의 스위칭 TFT는 스캔 펄스에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터에 충전한다. 상기 구동 TFT는 상기 커패시터에 충전된 데이터 전압에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어하여 OLED의 발광량을 조절한다.

이러한 평판 표시장치는 TV, 프로젝터, 휴대폰, PDA 등 다양한 응용 제품에 이용되고 있으며, 이러한 응용제품들은 별도의 입력장치를 구비하지 않고, 화면을 터치하여 데이터를 입력할 수 있도록 터치 기능이 기본적으로 장착되고 있는 실정이다. 이렇게 터치 기능이 구비된 표시장치를 통상 터치 표시장치라 칭하고 있다.

터치 표시 장치용 어레이 기판에는 터치 센싱 기능 수행을 위해 전술 바와 같은 표시장치의 일반적인 구성 요소 일례로 게이트 및 데이터 라인 이외에 추가적으로 사용자의 터치 시 이를 감지하는 다수의 터치 전극들과 이와 연결된 터치 라인의 구성이 더욱 필요로 되고 있다.

이러한 구성을 갖는 터치 표시 장치는 터치 전극들 수만큼 센싱을 통해 데이터(Raw data)를 처리하기 때문에 소비 전력이 크고, 터치 전극들 수만큼 신호 처리를 하여야 하므로 채널 수가 증가하고 터치 구동 IC의 사이즈가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 소비 전력을 줄이고, 터치 구동 IC의 사이즈 및 채널 수를 줄일 수 있는 터치 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 표시 장치는, 복수개의 게이트 라인 및 복수개의 데이터 라인이 배치되어 서브 픽셀들이 정의되고, 복수개의 터치 전극들이 배치되는 표시 패널과, 상기 복수개의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 구동 신호가 공급된 각 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동 회로와, 상기 복수개의 터치 전극들 중 제1 터치 전극들과 나머지 제2 터치 전극들을 선택 신호에 따라 상기 터치 구동 회로에 연결하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.

상기 제1 터치 전극들과 상기 제2 터치 전극들은 각각 모자이크 배열로 배치될 수 있다.

상기 멀티플렉서는, 상기 제1 터치 전극들이 연결되는 제1 먹스 라인과, 상기 제2 터치 전극들이 연결되는 제2 먹스 라인과, 상기 선택신호에 따라 상기 제1 먹스 라인 또는 제2 먹스 라인을 상기 터치 구동 회로에 연결하는 스위칭부를 구비할 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법은, 제1 프레임 기간에 상기 복수개의 터치 전극들 중 제1 터치 전극들로부터 터치 신호를 센싱하는 단계와, 제2 프레임 기간에 나머지 제2 터치 전극들로부터 터치 신호를 센싱하는 단계와, 상기 제1 및 제2 터치 전극들의 터치 신호 센싱 값을 처리하여 터치 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 터치 전극들의 터치 신호의 센싱 값들의 피크가 2개인 경우, 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 제2 피크가 센싱된 터치 전극 사이의 상하 좌우 터치 전극들의 터치 센싱 값을 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극의 터치 센싱 값으로 치환하는 단계와, 치환된 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극 및 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극 사이의 상하 좌우 터치 전극들의 터치 센싱 값을 3*3 필터를 이용하여 필터링하는 단계와, 상기 필터링된 터치 센싱 값을 처리하여 터치 위치를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 필터링하는 단계는, 3*3 필터의 중심에 필터링 하고자 하는 터치 전극이 위치되도록 3*3 필터를 쉬프트시켜, 해당 터치 전극을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들의 터치 센싱 값 및 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 연산하여 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 산출하고, 연산 시 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값에 가중치를 부가할 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 터치 표시 장치 및 그의 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

매트릭스 형태로 배치되는 다수의 터치 전극들 중 모자이크 배열로 배치된 제1 터치 전극들과 상기 다수의 터치 전극들 중 나머지 제2 터치 전극들을 선택적으로 상기 터치 구동 회로에 연결하는 멀티플렉서를 포함하므로, 터치 구동 회로의 구동 채널 수를 줄일 수 있고, 더불어 소비 전력을 줄일 수 있다.

또한, 상기 멀티플렉서를 표시 패널에 내장하면, 터치 구동 회로의 사이즈를 줄일 수 있고, 더불어 단가도 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치의 설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치의 표시 구동을 설명하기 위한 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동을 설명하기 위한 구성도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 멀티플렉서의 회로적 구성도
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 멀티플렉서의 회로적 구성도
도 6은 본 발명에 따른 다수의 터치 전극들의 위치에 따라 번호를 부여한 설명도
도 7은 본 발명에 따라 홀수번째 프레임에서 제1 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값과 짝수번째 프레임에서 제2 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값을 나타낸 예시 좌표도
도 8은 은 본 발명에 따라 홀수번째 프레임과 짝수번째 프레임에서 제1 및 제2 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값을 모두 나타낸 예시 좌표도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크(peak)가 2개인 경우의 등고선 예시도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크(peak)가 2개인 경우의 좌표 예시도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크가 2개인 경우, 치환 설명을 위한 좌표 예시도
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크가 2개인 경우, 알고리즘에서 산출된 좌표 예시도

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 인셀 터치 표시 장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 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.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시패널 등을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치의 시스템을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 터치 표시장치(100)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 표시패널(110) 및 각종 회로들 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 터치 표시장치(100)는, 영상을 표시하기 위한 표시 기능(Display Function)과 손가락, 펜 등의 포인터에 의한 터치를 센싱하는 터치 기능(Touch Function)을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 터치 표시장치(100)는, 표시 기능을 위하여 표시 모드 구간 동안 표시 모드로 동작하거나, 터치 기능을 위하여 터치 모드 구간 동안 터치 모드로 동작할 수도 있다. 표시 모드 구간과 터치 모드 구간은 시간적으로 분리되어 있을 수도 있고, 시간적으로 동일한 구간일 수도 있다.

즉, 영상 표시를 위한 표시 모드 동작과 터치 센싱을 위한 터치 모드 동작이 분리되어 진행될 수도 있고, 영상 표시를 위한 표시 모드 동작과 터치 센싱을 위한 터치 모드 동작이 함께 진행될 수도 있다.

본 발명에 따른 터치 표시 장치(100)의 표시 패널(110)는, 영상 표시를 위한 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 이러한 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)에 의해 정의된 다수의 서브 픽셀들(SP)이 배열될 수 있다.

또한, 상기 표시 패널(110)은, 터치 센싱을 위한 터치 센서로서 역할을 하는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 터치 표시 장치(100)는, 표시 모드 구간 동안 표시패널(110)을 구동하기 위하여, 데이터 구동 회로(DDC: Data Driving Circuit) 및 게이트 구동 회로(GDC: Gate Driving Circuit) 등을 포함할 수 있으며, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작 타이밍 또는 전원 공급 등을 제어하기 위한 적어도 하나의 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 터치 표시 장치(100), 터치 모드 구간 동안 표시 패널(110)의 다수의 터치 전극들(TE)을 구동하기 위한 터치 구동 회로(TDC: Touch Driving Circuit)와, 터치 모드 구간에 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극들(TE)로부터 수신되는 신호를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정하는 터치 프로세서(TP: Touch Processor) 등을 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극들(TE)을 구동하기 위하여 다수의 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(TDS: Touch Driving Signal)를 공급할 수 있고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 각 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS: Touch Sensing Signal)를 수신할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는, 수신한 터치 센싱 신호(TSS) 또는 이를 신호 처리한 센싱 데이터를 터치 프로세서(TP)로 전달해준다. 터치 프로세서(TP)는, 터치 센싱 신호(TSS) 또는 센싱 데이터를 이용하여 터치 알고리즘을 실행하고 이를 통해 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(110)의 표시 구동을 위한 구성들을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(110)에는, 표시 구동을 위하여, 다수의 데이터 라인들(DL) 및 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 이들에 의해 정의되는 다수의 서브 픽셀들(SP)이 배열 된다.

그리고, 다수의 서브 픽셀들이 배열되는 표시 패널(110) 상에 다수의 터치 전극들(TE)이 배치된다. 하나의 터치 전극(TE)이 각 서브 픽셀(SP)에 대응되어 배치될 수 있고, 하나의 터치 전극(TE)이 다수의 서브-픽셀들(SP)에 대응되어 배치될 수 있다.

각 데이터 라인(DL)은, 데이터 구동 회로(DDC)로부터 영상 표시를 위한 영상 데이터 전압(VDATA)을 공급받는다. 따라서, 각 데이터 라인(DL)과 데이터 구동 회로(DDC)에서 대응되는 데이터 채널(해당 데이터 전압을 출력하는 지점)을 전기적으로 연결해주기 위한 구성이 필요하다. 이에, 데이터 구동 회로(DDC)는, COF(Chip On Film) 타입 또는 COG(Chip On Glass) 타입 등으로, 표시패널(110)의 비표시영역에 있는 패드부에 전기적으로 연결될 수 있다.

따라서, 표시 패널(110)의 비표시 영역의 패드부에 다수의 데이터 패드들(도면에는 도시되지 않음)이 배치되고, 상기 데이터 패드들은, 데이터 라인들(DL)과 대응되어 전기적으로 연결되고, 데이터 구동 회로(DDC)의 데이터 채널들과 대응되어 전기적으로 연결된다.

물론, 도 2에는 도시하지 않았지만, 게이트 라인들(GL)과 게이트 구동 회로(GDC)를 전기적으로 연결해주기 위한 게이트 패드들도 표시 패널(110)의 비표시 영역에 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 터치 구동을 위한 구성들을 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 표시 장치의 멀티플렉서의 회로적 구성도를 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 표시 장치의 멀티플렉서의 회로적 구성도를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 다수의 터치 전극들의 위치에 따라 번호를 부여한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(110)에는, 터치 구동을 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 매트릭스(Matrix) 형태로 배치되는 다수의 터치 전극들(TE)과, 선택신호(SEL)에 따라 상기 다수의 터치 전극들(TE) 중 제1 터치 전극들과 상기 다수의 터치 전극들(TE) 중 나머지 제2 터치 전극들을 선택적으로 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 멀티플렉서(MUX)를 포함한다. 상기 선택 신호(SEL)는 프레임 단위로 제1 터치 전극들과 제2 터치 전극들을 선택할 수 있다. 상기 선택 신호(SEL)는 타이밍 콘트롤러에서 출력될 수 있고, 게이트 구동 회로(GDC), 데이터 구동 회로(DDC) 또는 터치 구동 회로(TDC)에서 출력될 수 있다.

즉, 상기 다수의 터치 전극들(TE) 중 제1 터치 전극들은 다수의 터치 라인들(TL)을 통해 상기 멀티플렉서(MUX)의 제1 먹스 라인(M/L1)에 연결되고, 상기 다수의 터치 전극들(TE) 중 나머지 제2 터치 전극들은 다수의 터치 라인들(TL)을 통해 상기 멀티플렉서(MUX)의 제2 먹스 라인(M/L2)에 연결된다.

상기 제1 터치 전극들과, 상기 제2 터치 전극들은 각각 모자이크 배열로 구분된다.

도 6을 참조하면, 상기 제1 터치 전극들은 N11, N13, N22, N24, N31, N33, N42, N44, N51, N53에 해당되고, 상기 제2 터치 전극들은 N12, N14, N21, N23, N32, N34, N41, N43, N52, N54에 해당된다.

도 3에서는 상기 제1 터치 전극들과 상기 제2 터치 전극들은 각각 모자이크 배열로 배치됨을 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다.

즉, 수평 방향(게이트 라인 방향)으로, 홀수번째 라인들의 터치 전극들을 제1 터치 전극으로 구분하고, 짝수번째 라인들의 터치 전극들을 제2 터치 전극으로 구분할 수 있다.

또한, 수직 방향(데이터 라인 방향)으로, 홀수번째 라인들의 터치 전극들을 제1 터치 전극으로 구분하고, 짝수번째 라인들의 터치 전극들을 제2 터치 전극으로 구분할 수 있다.

상기 멀티플렉서(MUX)는 트랜지스터의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

반도체 산화막 트랜지스터일 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 선택 신호(G1)에 따라 스위칭되어 상기 제1 먹스 라인(M/L1)을 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 제1 트랜지스터(T1)와, 제2 선택 신호(G2)에 따라 스위칭되어 상기 제2 먹스 라인(M/L2)을 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 제2 트랜지스터(T2)를 구비하여 구성된다.

한편, LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 트랜지스터일 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 선택 신호(SEL)에 따라 스위칭되어 상기 제1 먹스 라인(M/L1)을 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 P형 트랜지스터(PMOS)와, 상기 선택 신호(SEL)에 따라 스위칭되어 상기 제2 먹스 라인(M/L2)을 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 N형 트랜지스터(NMOS)를 구비하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 터치 표시 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따라 홀수번째 프레임에서 제1 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값과 짝수번째 프레임에서 제2 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값을 나타낸 예시 좌표도이다. 도 8은 은 본 발명에 따라 홀수번째 프레임과 짝수번째 프레임에서 제1 및 제2 터치 전극들에 의해 센싱된 터치 데이터 값을 모두 나타낸 예시 좌표도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, (n)번째 프레임(Frame(n))에서 선택 신호(SEL)에 의해 상기 멀티플렉서(MUX)가 제1 먹스 라인(M/L1)을 선택하면, 상기 제1 터치 전극들(N11, N13, N22, N24, N31, N33, N42, N44, N51, N53)의 터치 신호가 센싱되고, (n+1)번째 프레임(Frame(n+1))에서 선택 신호(SEL)에 의해 상기 멀티플렉서(MUX)가 제2 먹스 라인(M/L2)을 선택하면, 상기 제2 터치 전극들(N12, N14, N21, N23, N32, N34, N41, N43, N52, N54)의 터치 신호가 센싱된다.

이와 같이, (n)번째 프레임(Frame(n))과(n+1)번째 프레임(Frame(n+1))에서 센싱된 터치 신호를 정리하면 도 8과 같다.

도 8와 같은 터치 신호들을 Raw data와 비교 분석하여 터치 위치를 산출한다.

상기 도 7 내지 도 8에서는 터치가 비교적 저속으로 이루어진 경우를 설명한 것으로, 터치 센싱 값의 피크(peak)가 하나일 경우를 설명한 것이고, 수치는 터치 센싱 방법을 간략하기 설명하기 위한 것으로, 수치에는 큰 의미가 없고, 비교적 높은 수치를 나타낸 좌표가 터치 위치인 것으로 간주한 것이다.

그러나, 터치가 비교적 고속으로 이루어진 경우, 터치 센싱 값의 피크(peak)가 2개 이상 발생할 수 있다. 이와 같은 경우는 알고리즘을 통해 터치 위치를 인식할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크(peak)가 2개인 경우의 등고선 예시도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크(peak)가 2개인 경우의 좌표 예시도이다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크가 2개 센싱될 수 있다.

도 10은, 도 7에서 설명한 바와 같이 (n)번째 프레임(Frame(n))에서 제1 터치 전극들(N11, N13, N22, N24, N31, N33, N42, N44, N51, N53)의 터치 신호를 센싱하고, (n+1)번째 프레임(Frame(n+1))에서 제2 터치 전극들(N12, N14, N21, N23, N32, N34, N41, N43, N52, N54)의 터치 신호를 센싱하여, 도 8과 같이 (n)번째 프레임(Frame(n))과(n+1)번째 프레임(Frame(n+1))에서 센싱된 터치 신호를 정리한 것이다. 도 10에서는 센싱 수치를 보다 구체화 한 것이고, 비교적 낮은 수치를 나타낸 좌표가 터치 위치인 것으로 간주한 것이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 터치 전극(N22)의 터치 센싱 값이 "969"이고 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값이 "1289"이므로 터치 센싱 값의 피크가 2개이다.

이와 같이 피크가 2개인 경우 알고리즘을 통해 터치 좌표를 센싱한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크가 2개인 경우, 치환 설명을 위한 좌표 예시도이다.

도 10에서 설명한 바와 같이, 터치 전극(N22)과 터치 전극(N43)에서 주변 터치전극들의 터치 센싱에 비해 상대적으로 낮은 값을 갖는다. 따라서, 터치 전극(N22)과 터치 전극(N43) 사이의 상하 좌우 터치 전극들(N23, N32, N33, N42)의 터치 센싱 값을 터치 전극(N22)과 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값으로 치환한다.

즉, 도 11에 도시한 바와 같이, 터치 전극(N22)의 우측 터치 전극(N23)과 터치 전극(N22)의 하측 터치 전극(N32)의 터치 센싱 값을 터치 전극(N22)의 터치 센싱 값(969)으로 치환한다. 그리고, 터치 전극(N43)의 좌측 터치 전극(N42)과 터치 전극(N43)의 상측 터치 전극(N33)의 터치 센싱 값을 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값(1289)으로 치환한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 터치 표시 장치에서 고속 터치에 의해 터치 센싱 값의 피크가 2개인 경우, 알고리즘에서 산출된 좌표 예시도이다.

도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 3*3 필터를 이용하여 필터링한다. 즉, 터치 전극(N22)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N11, N12, N13, N21, N23, N31, N32, N33)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N22)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N22)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N22)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식1과 같다.

여기서, k는 가중치를 나타낸것으로, 9 ~ 20 정도의 범위를 갖는다.

이와 같은 필터링 방법으로, N23, N32, N33, N42, N43의 터치 전극들의 터치 센싱 값을 산출한다.

즉, 3*3 필터의 중심에 터치 전극(N23)이 위치되도록 3*3 필터를 우측으로 쉬프트시켜, 도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 이용하여, 터치 전극(N23)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N12, N13, N14, N22, N24, N32, N33, N34)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N23)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N23)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N23)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식2와 같다.

마찬가지로, 3*3 필터의 중심에 터치 전극(N32)이 위치되도록 3*3 필터를 쉬프트시켜, 도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 이용하여, 터치 전극(N32)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N21, N22, N23, N31, N33, N41, N42, N43)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N32)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N32)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N32)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식3과 같다.

*3 필터의 중심에 터치 전극(N33)이 위치되도록 3*3 필터를 우측으로 쉬프트시켜, 도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 이용하여, 터치 전극(N33)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N22, N23, N24, N32, N34, N42, N43, N44)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N33)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N33)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N33)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식4와 같다.

3*3 필터의 중심에 터치 전극(N42)이 위치되도록 3*3 필터를 쉬프트시켜, 도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 이용하여, 터치 전극(N42)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N31, N32, N33, N41, N43, N51, N52, N53)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N42)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N42)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N42)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식5와 같다.

3*3 필터의 중심에 터치 전극(N43)이 위치되도록 3*3 필터를 쉬프트시켜, 도 11과 같이 치환된 터치 센싱 값들을 이용하여, 터치 전극(N43)을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들(N32, N33, N34, N42, N44, N52, N53, N54)의 터치 센싱 값 및 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값을 연산하여 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값을 산출한다. 여기서, 터치 전극(N43)의 터치 센싱 값에 가중치(k)를 부가한다.

이 때 연산식은 수학식6과 같다.

이와 같은 과정을 반복하여 산출된 각 터치 전극들의 터치 센싱 값들을 정리하면 도 12와 같이 된다.

도 12와 같은 터치 신호들을 Raw data와 비교 분석하여 터치 위치를 산출한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 터치 표시 장치는, 도 3에서 설명한 바와 같이, 매트릭스(Matrix) 형태로 배치되는 다수의 터치 전극들(TE) 중 모자이크 배열로 배치된 제1 터치 전극들과 상기 다수의 터치 전극들(TE) 중 나머지 제2 터치 전극들을 선택적으로 상기 터치 구동 회로(TDC)에 연결하는 멀티플렉서(MUX)를 포함하므로, 터치 구동 회로(TDC)의 구동 채널 수를 줄일 수 있고, 더불어 소비 전력을 줄일 수 있다.

또한, 상기 멀티플렉서(MUX)를 표시 패널(110)에 내장하면, 터치 구동 회로(TDC)의 사이즈를 줄일 수 있고, 더불어 단가도 줄일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

GDC: 게이트 구동 회로 DDC: 데이터 구동 회로
TDC: 터치 구동 회로 TP: 터치 프로세서
MUX: 멀티플렉서 TL: 터치 라인
GL: 게이트 라인 DL: 데이터 라인
M/L1, M/L2: 먹스 라인

Claims (10)

1. 복수개의 게이트 라인 및 복수개의 데이터 라인이 배치되어 서브 픽셀들이 정의되고, 복수개의 터치 전극들이 배치되는 표시 패널;
   상기 복수개의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 터치 구동 신호가 공급된 각 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 구동 회로; 및
   상기 복수개의 터치 전극들 중 제1 터치 전극들과 나머지 제2 터치 전극들을 선택 신호에 따라 상기 터치 구동 회로에 연결하는 멀티플렉서를 포함하는 터치 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 선택 신호는 프레임 단위로 상기 제1 터치 전극들과 상기 제2 터치 전극들을 선택하는 터치 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 터치 전극들과 상기 제2 터치 전극들은 각각 모자이크 배열로 배치되는 터치 표시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 터치 전극들은 수평 방향으로 홀수번째(또는 짝수번째) 라인들의 터치 전극들을 포함하고,
   상기 제2 터치 전극들은 짝수번째(또는 홀수번째) 라인들의 터치 전극들을 포함하는 터치 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 터치 전극들은 수직 방향으로 홀수번째(또는 짝수번째) 라인들의 터치 전극들을 포함하고,
   상기 제2 터치 전극들은 짝수번째(또는 홀수번째) 라인들의 터치 전극들을 포함하는 터치 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 멀티플렉서는,
   상기 제1 터치 전극들이 연결되는 제1 먹스 라인과,
   상기 제2 터치 전극들이 연결되는 제2 먹스 라인과,
   상기 선택신호에 따라 상기 제1 먹스 라인 또는 제2 먹스 라인을 상기 터치 구동 회로에 연결하는 스위칭부를 구비하는 터치 표시 장치.
7. 복수개의 게이트 라인 및 복수개의 데이터 라인이 배치되어 서브 픽셀들이 정의되고, 복수개의 터치 전극들이 배치되는 표시 패널을 구비한 터치 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
   제1 프레임 기간에 상기 복수개의 터치 전극들 중 제1 터치 전극들로부터 터치 신호를 센싱하는 단계;
   제2 프레임 기간에 나머지 제2 터치 전극들로부터 터치 신호를 센싱하는 단계;
   상기 제1 및 제2 터치 전극들의 터치 신호 센싱 값을 처리하여 터치 위치를 산출하는 단계를 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 터치 전극들의 터치 신호의 센싱 값들의 피크가 2개인 경우,
   제1 피크가 센싱된 터치 전극과 제2 피크가 센싱된 터치 전극 사이의 상하 좌우 터치 전극들의 터치 센싱 값을 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극의 터치 센싱 값으로 치환하는 단계와,
   치환된 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극 및 상기 제1 피크가 센싱된 터치 전극과 상기 제2 피크가 센싱된 터치 전극 사이의 상하 좌우 터치 전극들의 터치 센싱 값을 3*3 필터를 이용하여 필터링하는 단계와,
   상기 필터링된 터치 센싱 값을 처리하여 터치 위치를 산출하는 단계를 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 필터링하는 단계는,
   3*3 필터의 중심에 필터링 하고자 하는 터치 전극이 위치되도록 3*3 필터를 쉬프트시켜, 해당 터치 전극을 중심으로 주변(상하좌우) 터치 전극들의 터치 센싱 값 및 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 연산하여 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 산출하고, 연산 시 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값에 가중치를 부가하는 터치 표시 장치의 구동 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 산출하는 단계는,
    매트릭스 형태로 배치된 터치 전극들 중 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 N22라고 하면, 아래의 식에 의해 상기 해당 터치 전극의 터치 센싱 값을 산출하는 터치 표시 장치의 구동 방법.
    [수학식 1]
    

    

    
    여기서, k는 가중치를 나타낸 것으로, 9 ~ 20 정도의 범위를 갖는다.

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