KR20220064240A - 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러 - Google Patents

터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러 Download PDF

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KR20220064240A
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전재훈
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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러에 관한 것으로서, 터치 구동 타이밍에 동기화되어 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 이용하여 터치를 센싱하는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 전자기 잡음에 강인하면서 높은 신호 대 잡음 비를 가질 수 있고, 이를 통해 높은 터치 감도를 얻을 수 있다.

Description

터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH DRIVING CIRCUIT, AND TOUCH CONTROLLER}
본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등과 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
이러한 표시 장치 중에는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공할 수 있는 터치 표시 장치가 있다.
종래의 터치 표시 장치의 경우, 예기치 않게 발생하는 전자기 잡음(EMI: Electro Magnetic Interference)에 의해 터치 감도가 저하되는 문제점이 있다. 현재, EMI 개선을 위한 다양한 기법이 고려되고 있으나, 이들 기법은 터치 감도에 매우 중요한 성능 인자인 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 오히려 감소시키는 부작용이 있다. 따라서, 현재로서는, 전자기 잡음에 강인하고 높은 SNR을 갖는 터치 표시 장치의 개발이 쉽지 않은 실정이다.
본 발명의 실시예들은 전자기 잡음에 강인한 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전자기 잡음에 강인하면서 높은 신호 대 잡음 비를 갖는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 터치 구동 타이밍에 동기화되어 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 이용하여 터치를 센싱하는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다수의 터치 전극과, 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 공급하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 제1 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴은 동일할 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴은 증가 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 시작 값보다 크고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제2 주파수 변경 시작 값보다 클 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴은 감소 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 종료 값보다 크고, 제2 주파수 변경 시작 값은 제2 주파수 변경 종료 값보다 클 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴은 증가하다가 감소하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 중간 값까지 변경되었다가 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다. 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 중간 값까지 변경되었다가 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다. 제1 주파수 변경 시작 값과 제1 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 제1 중간 값은 제1 주파수 변경 시작 값 및 제1 주파수 변경 종료 값보다 크고, 제2 주파수 변경 시작 값과 제2 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 제2 중간 값은 제2 주파수 변경 시작 값 및 제2 주파수 변경 종료 값보다 클 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간 동안의 터치 구동 신호의 시간에 따른 주파수 변경 패턴은 감소하다가 증가하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 중간 값까지 변경되었다가 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고, 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 중간 값까지 변경되었다가 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다. 제1 주파수 변경 시작 값과 제1 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 제1 중간 값은 제1 주파수 변경 시작 값 및 제1 주파수 변경 종료 값보다 작고, 제2 주파수 변경 시작 값과 제2 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 제2 중간 값은 제2 주파수 변경 시작 값 및 제2 주파수 변경 종료 값보다 작을 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정하고, 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정할 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 될 수 있다. 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 제1 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 공급하는 제1 단계와, 제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 공급하는 제2 단계를 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다. 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 터치 프레임 기간 동안 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴에 동기화 되어 변경될 수 있다.
제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
터치 구동 신호는 기초 신호에 기초하여 생성되고, 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴은 기초 신호의 주파수 변경 패턴과 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 터치 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단, 터치 전극과 전기적으로 연결되는 제2 입력 단, 및 출력 신호가 출력되는 출력 단을 포함하는 연산 증폭기; 및 연산 증폭기의 제1 입력 단과 출력 단 사이에 연결된 캐패시터를 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.
터치 구동 신호의 주파수는 시간에 따라 변경될 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 제1 터치 전극에 공급되는 터치 구동 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 터치 동기화 신호에 근거하여 기초 신호를 생성하고, 생성된 기초 신호를 출력하는 신호 제너레이터와, 센싱 데이터에 근거하여 터치 위치 정보를 획득하여 출력하는 프로세서를 포함하는 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.
터치 동기화 신호는 터치 구동 기간을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 구동 기간을 나타내는 제2 레벨 전압 구간을 교번하면서 포함할 수 있다.
터치 동기화 신호에 포함된 하나 이상의 제1 레벨 전압 구간은 하나의 터치 프레임 기간과 대응될 수 있다.
기초 신호의 주파수는 시간에 따라 변경될 수 있다.
제1 터치 프레임 기간 동안, 기초 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 기초 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 구동 신호의 주파수 변경을 통해, 전자기 잡음에 강인한 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴을 터치 구동 타이밍에 동기화 시킴으로써, 전자기 잡음에 강인하면서 높은 신호 대 잡음 비를 갖는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 표시 패널과 터치 패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 회로 내 센싱 유닛을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동을 위한 신호 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 제1 터치 프레임 기간과 제2 터치 프레임 기간 동안 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 EMI를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치가 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호를 이용하여 터치 구동을 수행하는 경우, 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 터치 구동 타이밍에 동기화되어 주파수가 변경되는 터치 구동 신호의 기초가 되는 기초 신호를 생성하는 터치 컨트롤러에 관한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 컨트롤러가 터치 구동 신호의 생성에 기초가 되는 기초 신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a 내지 도 15l은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치가 터치 구동 타이밍에 동기화 되어 다양한 방식으로 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호를 이용하여 터치 구동을 수행하는 경우, 터치 구동 타이밍 다이어그램들이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
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 표시 장치(100)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상을 표시하는 영상 표시 기능을 제공할 수 있고, 터치 오브젝트로서 손가락 및/또는 펜(Pen) 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.
여기서, '펜'은 스타일러스(Stylus) 또는 스타일러스 펜(Stylus Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖거나 터치 표시 장치(100)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 액티브 펜(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 패시브 펜(Passive Pen) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 텔레비전(TV), 컴퓨터 모니터, 차량용 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
아래에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시 패널(DISP), 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)은 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)을 포함하고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)과 연결된 다수의 서브픽셀(SP)을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)은 영상이 표시되는 표시영역(DA)과 영상이 표시되지 않는 비-표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DISP)의 표시영역(DA)에는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열될 수 있다. 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에는 각종 신호배선이 배치될 수 있다.
표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)가 전기적으로 연결될 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압들을 공급하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.
게이트 구동 회로(GDC)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호들(스캔 신호들이라고 함)를 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작을 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(TCON: Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하는 제어 장치일 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 표시 패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(DISP)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 데이터 구동 회로(DDC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 표시 패널(DISP)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 또는 칩 온 패널(COP: Chip On Panel) 방식으로 표시 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현되어 표시 패널(DISP)과 연결될 수 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 표시 패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측 또는 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결되거나 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(DISP)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 게이트 구동 회로(GDC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식으로 표시 패널(DISP)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG) 또는 칩 온 패널(COP) 방식으로 표시 패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF) 방식에 따라 표시 패널(DISP)과 연결될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(GDC)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 표시 패널(DISP)의 비-표시영역(NDA)에 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 기판(SUB) 상에 배치되거나 기판(SUB)에 연결될 수 있다. 즉, 게이트 구동 회로(GDC)는 GIP 타입인 경우 기판(SUB)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 회로(GDC)는 칩 온 글래스(COG) 타입, 칩 온 필름(COF) 타입 등인 경우 기판(SUB)에 연결될 수 있다.
한편, 표시 패널(DISP)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 표시 패널(DISP)과 터치 패널(TSP)을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하기 위하여, 터치 패널(TSP), 터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
터치 패널(TSP)은 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(TDC)에 전기적으로 연결시켜주기 위한 다수의 터치 라인(TL) 등을 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하여 터치 컨트롤러(T-CTR)에 제공할 수 있다. 여기서, 터치 구동 회로(TDC)가 터치 전극(TE)을 센싱한다는 것은, 터치 전극(TE)에서의 전기적인 신호를 검출한다는 의미일 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 회로(TDC)로부터 수신한 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표(터치 위치)를 획득할 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압 레벨이 변화하는 신호일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)는 구형파, 삼각파, 또는 사인파 등의 다양한 타입일 수 있다.
터치 표시 장치(100)는, 각 터치 전극(TE)에 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공하거나, 터치 전극들(TE) 간의 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수도 있다.
터치 표시 장치(100)는 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능과 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 모두 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 표시 장치(100)는 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능과 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 서로 다른 시간대에 제공할 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE) 각각으로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 터치 전극(TE)을 센싱한다. 여기서, 센싱된 결과는 터치 전극(TE)의 셀프-캐패시턴스와 대응된다.
터치 표시 장치(100)가 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하는 경우, 다수의 터치 전극(TE)은 구동 터치 전극들과 센싱 터치 전극들로 분류되고, 터치 구동 회로(TDC)는 구동 터치 전극들로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 센싱 터치 전극들을 센싱한다. 여기서, 센싱된 결과는 센싱 터치 전극이 구동 터치 전극과 형성하는 뮤추얼-캐패시턴스와 대응된다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시 패널(DISP)에 내장될 수도 있다.
터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 외부에 존재하는 경우, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(DISP)은 별도의 제작 공정에 따라 제작된 이후, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(DISP)이 본딩된다.
터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장된 경우, 표시 패널(DISP)이 제작되는 공정 중에 다수의 터치 전극(TE)이 함께 형성될 수 있다.
한편, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극일 수 있다.
또는 다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 시에도 활용되는 전극일 수도 있다. 예를 들어, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱에 활용되면서, 디스플레이 구동 시 공통전압이 인가되는 공통 전극의 역할을 할 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 표시 장치(100)가 셀프-캐패시터스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하고, 터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)에 내장된 타입인 것으로 가정한다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 패널(TSP)에서, 다수의 터치 전극(TE)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극 구동 회로(CDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 라인(TL)은 하나 이상의 터치 전극(TE)과 중첩될 수 있다. 경우에 따라, 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 터치 전극(TE)이 배치되지 않은 영역으로 우회하여 터치 구동 회로(TDC)와 연결될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE)은 동일한 열(Column) 방향에 위치한 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)을 포함할 수 있다. 다수의 터치 라인(TL)은 제1 터치 전극(TE1)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주는 제1 터치 라인(TL1)을 포함하고, 제2 터치 전극(TE2)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주는 제2 터치 라인(TL2)을 포함할 수 있다.
제1 터치 라인(TL1)은, 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제1 터치 라인(TL1)은 터치 패널(TSP) 내에서 제1 터치 전극(TE1)과 전기적으로 연결될 뿐, 터치 패널(TSP) 내에서 제2 터치 전극(TE2)과는 절연될 수 있다.
제2 터치 라인(TL2)은 제2 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있으며, 제1 터치 전극(TE1)과 중첩될 수도 있고 중첩되지 않을 수도 있다. 제2 터치 라인(TL2)은 터치 패널(TSP) 내에서 제2 터치 전극(TE2)과 전기적으로 연결될 뿐, 터치 패널(TSP) 내에서 제1 터치 전극(TE1)과는 절연될 수 있다.
제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 패널(TSP) 내에서 서로 절연될 수 있다. 제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 구동 회로(TDC) 내에서 특정 구동 타이밍에서 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 제1 터치 전극(TE1)과 제2 터치 전극(TE2)에 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 동시에 인가되어야 하는 구동 타이밍 기간 동안, 제1 터치 라인(TL2)과 제1 터치 라인(TL2)은 터치 구동 회로(TDC) 내에서 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 3에서는, 하나의 터치 전극(TE)이 사각 블록 형상을 가지고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 다양한 모양(예: 다이아몬드, 긴 직사각형 등)으로 설계될 수 있다. 도 3에서는, 다수의 터치 전극(TE)이 모두 동일한 크기와 모양으로 형성되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 다수의 터치 전극(TE) 중 일부의 터치 전극(TE)은 모양 및 크기 중 하나 이상이 다른 터치 전극(TE)과 다를 수 있다.
도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이, 터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(DISP)이 제작되는 공정 중에 다수의 터치 전극(TE)이 함께 형성될 수 있다.
하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다. 이와 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다.
하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기가 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기보다 큰 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다.
다수의 터치 전극에서 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치하는 제1 터치 전극(TE1) 및 제2 터치 전극(TE2)에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제1 터치 전극(TE1)은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩될 수 있다. 제2 터치 전극(TE2)은 둘 이상의 데이터 라인 및 둘 이상의 게이트 라인과 중첩될 수 있다.
제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 서로 동일할 수 있다. 제1 터치 전극(TE1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과 제2 터치 전극(TE2)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다를 수 있다.
터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 회로(TDC)는 리드아웃 집적회로(Readout IC)으로 구현될 수도 있고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 구현될 수 있다.
한편, 터치 구동 회로(TDC)와 데이터 구동 회로(DDC)는 하나의 집적회로 칩 내에 통합되어 구현될 수도 있다.
터치 표시 장치(100)는 하나 이상의 통합 구동 회로(SRIC)를 포함할 수 있다. 각 통합 구동 회로 (SRIC)는 하나 이상의 터치 전극 구동 회로(CDC)와 하나 이상의 데이터 구동 회로(DDC)를 포함할 수 있다.
한편, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(B-TDS)를 출력할 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)에서 출력된 기초 신호(B-TDS)는 터치 구동 회로(TDC)에 입력될 수도 있고, 터치 파워 집적회로에 입력될 수도 있다. 터치 파워 집적회로에 입력된 기초 신호(B-TDS)는 터치 구동 회로(TDC)에 바로 입력되거나 터치 구동 신호(TDS)로 변경되어 터치 구동 회로(TDC)에 입력될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 터치 구동 신호(TDS)는 구형파(펄스 파형), 삼각파, 또는 사인파 등의 다양한 타입일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)가 구형파인 경우, 기초 신호(B-TDS)는 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라고 함) 신호 타입일 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 구동 신호(TDS)는 펄스 파형 타입이고, 기초 신호(B-TDS)는 PWM 신호 타입이 것으로 가정하여 설명한다. 이에 따라, 아래에서, 기초 신호(B-TDS)의 도면 부호를 PWM라고 기재한다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간(T)을 정의하는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR), 터치 컨트롤러(T-CTR) 및 터치 구동 회로(TDC)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 터치 센싱을 위한 터치 구동 타이밍을 인식할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 제공하고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 구동 회로(TDC)로 제공할 수 있다.
터치 동기화 신호(TSYNC)는 터치 구동 기간(T)을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 구동 기간(NT)을 나타내는 제2 레벨 전압 구간을 반복적으로 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 미리 정해진 로우 레벨 전압을 갖는 구간이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간은 미리 정해진 로우 레벨 전압보다 높은 하이 레벨 전압을 갖는 구간일 수 있다. 또는, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 하이 레벨 전압을 갖는 구간이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간은 로우 레벨 전압을 갖는 구간일 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 터치 컨트롤러(T-CTR)로부터 수신한 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간을 인식하면, 터치 구동 신호(TDS)를 정해진 터치 전극(TE)으로 공급하고, 정해진 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 구동과 디스플레이 구동을 시분할 하여 수행할 수 있다. 즉, 터치 표시 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간을 하나 이상의 터치 구동 기간(T)과 하나 이상의 디스플레이 구동 기간으로 시분할하고, 터치 구동과 디스플레이 구동을 교번하면서 수행할 수 있다. 이 경우, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 터치 구동 기간(T)이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 구동 기간(NT)은 영상을 디스플레이 하기 위한 디스플레이 구동 기간일 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 구동과 디스플레이 구동을 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간은 디스플레이 구동 기간이면서 터치 구동 기간(T)이다. 그리고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 구동 기간(NT)은 디스플레이 구동 기간들 사이의 블랭크(Blank) 기간일 수 있다. 여기서, 터치 동기화 신호(TSYNC)는 디스플레이 구동 시 이용되며 액티브 기간(디스플레이 구동 기간)을 나타내는 하이 레벨 전압 구간(또는 로우 레벨 전압 구간)과 블랭크 기간을 나타내는 로우 레벨 전압 구간(또는 하이 레벨 전압 구간)을 교번하여 포함하는 수직 동기화 신호(VSYNC)일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 패널(TSP)의 전 영역을 센싱하는 걸리는 기간인 터치 프레임 기간을 정의하기 위하여, 터치 동기화 신호(TSYNC)를 이용한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 하나의 제1 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 하나의 터치 구동 기간(T)을 하나의 터치 프레임 기간으로 할당할 수 있다.
다른 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 둘 이상의 제1 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 둘 이상의 터치 구동 기간(T)을 하나의 터치 프레임 기간으로 할당할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 터치 표시 장치(100)가 터치 구동과 디스플레이 구동을 시분할 하여 수행하고, 터치 전극(TE)이 디스플레이 구동을 위한 공통 전극으로도 활용되는 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 비-터치 구동 기간(NT) 동안 DC 전압일 수 있는 공통 전압을 터치 전극(TE)에 공급하고, 터치 구동 기간(T) 동안 터치 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)에 공급할 수 있다.
한편, 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 동안, DC 전압 또는 터치 구동 신호(TDS)와 다른 전압 변동 특성을 갖는 신호가 주변의 다른 전극이나 배선에 인가되는 경우, 센싱 되는 터치 전극(TE)과 그 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선은 기생 캐패시터를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시터는 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)의 센싱 값에 영향을 끼치게 되어 터치 감도가 크게 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 구동 신호(TDS)가 센싱 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 동안, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 신호를 센싱 되는 터치 전극(TE)의 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선에 인가해줄 수 있다. 여기서, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 신호는 로드 프리 구동 신호(Load Free Driving Signal)이라고 한다.
예를 들어, 센싱 되는 터치 전극(TE)의 주변에 위치하는 다른 전극이나 배선은, 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL) 등을 포함할 수 있으며, 센싱 되지 않는 터치 전극들(TE) 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장된 경우, 터치 구동 시, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱이 되는 터치 전극들(TE)에는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 나머지 터치 전극(TE), 모든 데이터 라인(DL), 및 모든 게이트 라인(GL)에 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 진폭 및 위상 중 하나 이상이 동일한 로드 프리 구동 신호(Load Free Driving Signal)가 인가될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도 6의 예시에서, 터치 패널(TSP)은 8개의 터치 전극 행을 포함할 수 있다. 터치 패널(TSP)은 10개의 터치 전극 열을 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 다수의 제1 멀티플렉서(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU), 하나 이상의 제2 멀티플렉서(MUX2) 및 하나 이상의 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
다수의 제1 멀티플렉서(MUX1)의 개수는 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극들(TE)의 개수와 일치할 수 있다. 그리고, 다수의 센싱 유닛(SU)는 다수의 제1 멀티플렉서(MUX1)와 일대일로 대응될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 10개의 터치 전극(TE)이 동시에 센싱될 수 있다. 이 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 10개의 제1 멀티플렉서(MUX1)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 동시에 센싱될 수 있는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)을 정의하고, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)을 순차적으로 센싱하되, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 각각에 포함된 10개의 터치 전극들(TE)은 동시에 센싱한다.
도 6의 예시의 경우, 하나의 터치 프레임 기간은 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)을 모두 센싱하는 데 걸리는 기간이다.
10개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 동일한 터치 전극 열에 배열된 8개의 터치 전극(TE)과 8개의 터치 라인(TL)을 통해 연결된다. 여기서, 동일한 터치 전극 열에 배열된 8개의 터치 전극(TE)은 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)에 하나씩 포함된다.
10개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 8개의 터치 전극(TE) 중 하나를 선택하여, 센싱 유닛(SU)과 전기적으로 연결해준다. 따라서, 센싱 유닛(SU)은 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 선택된 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.
8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)이 순차적으로 센싱될 수 있도록, 10개의 제1 멀티플렉서(MUX1) 각각은 8개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 선택한다. 이에 따라, 10개의 센싱 유닛(SU) 각각은 8개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 센싱할 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX2)는 10개의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결해준다. 이에 따라, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 선택된 센싱 유닛(SU)이 터치 전극(TE)을 센싱하여 출력한 신호를 디지털 센싱 값으로 변환할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 변환된 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 회로(TDC) 내 센싱 유닛(SU)을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 센싱 유닛(SU)은 전하 증폭기(CAMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX1)는 동일한 터치 전극 열에 배열된 8개의 터치 전극(TE1 ~ TE8)과 연결되는 8개의 노드(N1 ~ N8), 센싱 유닛(SU)이 연결된 센싱 노드(Ns), 및 로드 프리 구동 신호(LFDS)가 입력되는 로드 프리 구동 노드(Nlfd)를 포함할 수 있다.
도 7의 예시는, 동일한 터치 전극 열에 배열된 8개의 터치 전극(TE1 ~ TE8) 중 제1 터치 전극(TE1)이 센싱 터치 전극이고, 나머지 터치 전극들(TE2 ~ TE8)이 비-센싱 터치 전극인 경우이다.
이에 따라, 제1 멀티플렉서(MUX1)에서, 센싱 노드(Ns)는 8개의 노드(N1 ~ N8) 중 제1 터치 전극(TE1)이 연결된 제1 노드(N1)와 연결되고, 로드 프리 구동 노드(Nlfd)는 8개의 노드(N1 ~ N8) 중 제1 노드(N1)를 제외한 나머지 노드들(N2 ~ N8)의 전체 또는 일부(예: 제1 노드(N1)와 가장 인접하게 배치된 제2 노드(N2))과 연결될 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 터치 구동 신호(TDS)가 입력되는 제1 입력 단(IN1), 제1 멀티플렉서(MUX1)에 의해 센싱 터치 전극으로 선택된 터치 전극(TE)과 전기적으로 연결되는 제2 입력 단(IN2), 및 출력 신호(Vout)가 출력되는 출력 단(OUT)을 포함하는 연산 증폭기(OP-AMP)와, 연산 증폭기(OP-AMP)의 제1 입력 단(IN1)과 출력 단(OUT) 사이에 연결된 캐패시터(Cfb)를 포함할 수 있다.
제1 입력 단(IN1)에 입력된 터치 구동 신호(TDS)는 연산 증폭기(OP-AMP)의 내부를 통해 제2 입력 단(IN2)으로 출력되어, 제2 입력 단(IN2)에 연결된 센싱 노드(Ns)에 입력될 수 있다. 이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)가 센싱 노드(Ns)와 연결된 제1 터치 전극(TE1)에 인가될 수 있다.
또한, 로드 프리 구동 노드(Nlfd)에 인가된 로드 프리 구동 신호(LFDS)는 로드 프리 구동 노드(Nlfd)를 통해, 비-센싱 터치 전극들(TE2 ~ TE8)에 인가될 수 있다. 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 진폭(ΔV)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 동일하거나, 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 주파수는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 동일하거나, 로드 프리 구동 신호(LFDS)의 위상은 터치 구동 신호(TDS)의 위상과 동일할 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 제1 터치 전극(TE1)으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 터치 센싱 신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)에 전하가 충전되고, 이에 따라, 전하 증폭기(CAMP)의 출력단(OUT)으로 출력된 출력 신호(Vout)는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.
적분기(INTG)는 전하 증폭기(CAMP)에서 출력되는 출력 신호(Vout)를 적분하여 적분 값을 출력할 수 있다. 적분기(INTG)는 전하 증폭기(CAMP)와 별도로 구성될 수도 있고, 전하 증폭기(CAMP)와 통합 구현될 수도 있다.
샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 적분기(INTG)에 출력된 적분 값을 저장할 수 있다. 제2 멀티플렉서(MUX2)에 의해 해당 센싱 유닛(SU)이 선택되면, 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에 의해 저장된 적분 값이 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력된다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동을 위한 신호 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)를 생성하여 터치 구동 회로(TDC)와 터치 파워 집적회로(TPIC) 중 적어도 하나로 출력할 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 컨트롤러(T-CTR)로부터 기초 신호(PWM)를 입력 받아, 입력된 기초 신호(PWM)에 기초하여, 터치 구동 신호(TDS)와 로드 프리 구동 신호(LFDS)로서 터치 패널(TSP)로 출력할 수 있다.
다른 예를 들어, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 파워 집적회로(TPIC)로부터 기초 신호(PWM)를 입력 받아, 입력된 기초 신호(PWM)에 기초하여, 터치 구동 신호(TDS)와 로드 프리 구동 신호(LFDS)로서 터치 패널(TSP)로 출력할 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)는 센싱이 되는 터치 전극들(TE)로 인가되고, 로드 프리 구동 신호(LFDS)는 센싱이 되지 않는 다른 터치 전극들(TE)로 인가될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안 터치 구동 타이밍 다이어그램이다. 단, 도 6의 그룹 구동 구조가 함께 참조된다.
도 9와 함께, 도 6의 그룹 구동 구조의 예시를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)이 순차적으로 센싱될 수 있다. 이어서, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)이 순차적으로 센싱될 수 있다.
도 9를 참조하면, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 중 1개의 센싱 그룹이 센싱될 수 있다(Case 1).
또는, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 중 2개의 센싱 그룹이 센싱될 수 있다(Case 2).
또는, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 중 4개의 센싱 그룹이 센싱될 수 있다(Case 3).
이뿐만 아니라, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 중 3개 또는 5개 이상의 센싱 그룹이 센싱될 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8) 중 2개의 센싱 그룹이 센싱되는 경우(Case 2)를 가정한다.
도 9를 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)는 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)에 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하여 터치 전극들(TE)을 센싱하고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)에 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하여 터치 전극들(TE)을 센싱할 수 있다. 이때, 터치 구동 회로(TDC)에서 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 지속적으로 일정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 EMI(Electro Magnetic Interference)를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 터치 구동 회로(TDC)가 일정한 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 터치 구동을 수행할 때, 터치 표시 장치(100)에서 발생하는 노이즈 성분인 EMI를 측정한 결과이다.
도 10을 참조하면, 터치 표시 장치(100)에서 미리 정의된 EMI 기준 레벨을 초과하는 레벨(예: 전압 레벨)을 갖는 EMI가 임의의 주파수에서 발생할 수 있다. 터치 표시 장치(100)가 정상적으로 터치 센싱 및 디스플레이를 수행하기 위해서, EMI 기준 레벨 이하의 레벨을 갖는 EMI가 발생해야만 한다. 여기서, EMI 기준 레벨은 일정한 값을 가질 수도 있고 주파수 범위에 따라 다를 수도 있다. 예를 들어, EMI 기준 레벨은 미리 정의된 높은 주파수 범위에서는 이보다 낮은 주파수 범위보다 큰 값을 가질 수 있다.
EMI 기준 레벨을 초과하는 레벨(예: 전압 레벨)을 갖는 EMI가 임의의 주파수에서 발생할 수 있는데, EMI의 레벨이 EMI 기준 레벨을 초과하는 상황이 터치 구동 신호(TDS)의 주파수(Fng)에서 발생하는 경우, 터치 감도가 현격히 떨어지는 NG(No Good) 상황이 발생할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 EMI로 인한 성능 저하를 방지하기 위하여 터치 구동 신호(TDS)의 주파수를 변경할 수 있다.
이에 따라, EMI 기준 레벨을 초과하는 레벨을 갖는 EMI가 발생하는 주파수가 터치 구동 신호(TDS)의 주파수와 일치할 가능성이 낮아져, EMI에 의한 터치 감도 저하가 방지될 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경을 위하여, 터치 표시 장치(100) 내 터치 컨트롤러(T-CTR)는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)를 생성할 때, 주파수가 가변 되는 기초 신호(PWM)를 생성하여 출력할 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 변경되는 주파수를 갖는 기초 신호(PWM)를 생성하여 터치 구동 회로(TDC)로 출력하거나 터치 파워 집적회로(TPIC)를 통해 터치 구동 회로(TDC)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 터치 구동 회로(TDC)는 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS) 및 변경되는 주파수를 갖는 로드 프리 구동 신호(LFDS)를 터치 패널(TSP)로 공급할 수 있다.
도 11을 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 신호 제너레이터(1110), 주파수 컨트롤러(1120) 및 프로세서(1130) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(1130)는 신호 제너레이터(1110), 주파수 컨트롤러(1120) 등을 제어하며 터치 컨트롤러(T-CTR)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1130)는 터치 구동 회로(TDC)로부터 센싱 데이터를 수신하여 터치 알고리즘을 실행시켜 터치 유무 및/또는 터치 위치(터치 좌표)를 산출할 수 있다.
신호 제너레이터(1110)는 주파수 컨트롤러(1120)의 제어 신호에 근거하여 기초 신호(PWM)의 주파수를 변경하고, 변경된 주파수를 갖는 기초 신호(PWM)를 출력할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 터치 구동을 수행하는 경우, 터치 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 12를 참조하면, 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴에 따라 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 변경될 수 있다. 즉, 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴은 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴과 동일하다. 따라서, 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴과 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴 중 하나로 기재하더라도 나머지를 의미할 수 있다.
도 12와 함께, 도 6의 그룹 구동 구조의 예시를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)으로 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 공급하고, 이어서, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)으로 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 순차적으로 공급할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴과 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴은 일치하지 않을 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴은 주파수가 증가하는 패턴이다. 하지만, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴은 주파수가 증가하다가 감소하는 패턴이다.
즉, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 터치 전극(TE)은, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안에는 증가하는 패턴의 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급 받고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안에는 증가하다가 감소하는 패턴의 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급 받는다.
이와 같이, 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 제2 터치 프레임 기간(TFT2) 각각에서, 동일한 터치 전극(TE)에 서로 다른 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)가 인가 됨에 따라, 해당 터치 전극(TE)을 통한 센싱 값에 대한 SNR (Signal to Noise Ratio)이 낮아지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 "터치 구동 타이밍에 비 동기화된 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)에 의한 SNR 감소 현상"이라고 한다.
아래에서는, 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 제2 터치 프레임 기간(TFT2) 각각에서, 동일한 터치 전극(TE)에 동일한 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)가 인가 되도록 하여, SNR 저감을 방지해주는 방법을 설명한다. 즉, 아래에서는, "터치 구동 타이밍에 동기화된 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)에 의한 SNR 개선 방법"을 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 구동 타이밍에 동기화되어 주파수가 변경되는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)를 생성하는 터치 컨트롤러(T-CTR)에 관한 블록도이고, 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 컨트롤러(T-CTR)가 터치 구동 신호(TDS)의 생성에 기초가 되는 기초 신호(PWM)를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 기초 신호(PWM)를 출력하고 터치 구동 회로(TDC)로부터 센싱 데이터를 수신할 수 있다. 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)로 터치 구동 신호(TDS)를 출력할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 구동 신호(TDS)는 기초 신호(PWM)에 기초하여 생성될 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴은 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴과 동일할 수 있다. 기초 신호(PWM) 및 터치 구동 신호(TDS)는, 주파수가 변경되는 액티브 펄스 구간(ACT)과, 액티브 펄스 구간(ACT)에 앞서 위치하는 하나 이상의 더미 펄스 구간(PRE, SET)을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면, 터치 컨트롤러(TCTR)는 "터치 구동 타이밍에 동기화된 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)에 의한 SNR 개선"을 위하여, 신호 제너레이터(1110) 및 프로세서(1130) 이외에, 클럭 제너레이터(1310), 클럭 컨트롤러(1320), 레지스터(1330), 및 이벤트 컨트롤러(1340) 등을 더 포함할 수 있다. 클럭 제너레이터(1310), 클럭 컨트롤러(1320), 레지스터(1330), 및 이벤트 컨트롤러(1340)는 도 11의 주파수 컨트롤러(1120)에 포함되는 구성들일 수 있다.
도 14는 터치 컨트롤러(T-CTR)가 터치 구동 타이밍에 동기화된 주파수 변경 패턴을 갖는 기초 신호(PWM)를 생성하는 방식을 설명하기 위한 다이어그램으로서, 하나의 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제1 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)과 제2 센싱 그룹(SG #2)이 순차적으로 센싱되는 경우를 예로 든 것이다.
도 14의 예시에서는, 제1 센싱 그룹(SG #1)을 센싱하기 위하여 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함된 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴이 증가하는 패턴이고, 제2 센싱 그룹(SG #2)을 센싱하기 위하여 제2 센싱 그룹(SG #2)에 포함된 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴이 감소하는 패턴인 경우이다.
도 13을 참조하면, 신호 제너레이터(1110)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 시간에 따라 주파수가 변경되는 기초 신호(PWM)를 생성하고, 생성된 기초 신호(PWM)를 출력할 수 있다. 프로세서(1130)는 센싱 데이터에 근거하여 터치 위치 정보를 획득하여 출력할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 터치 동기화 신호(TSYNC)는 터치 구동 기간(T)을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 구동 기간(NT)을 나타내는 제2 레벨 전압 구간을 교번하면서 포함할 수 있다.
터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 하나 이상의 제1 레벨 전압 구간은 하나의 터치 프레임 기간과 대응될 수 있다. 즉, 터치 동기화 신호(TSYNC)에 포함된 하나 이상의 제1 레벨 전압 구간에 의해 정의되는 하나 이상의 터치 구동 기간(T)은 하나의 터치 프레임 기간에 포함될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기초 신호(PWM)의 주파수는 시간에 따라 변경될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)까지 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)을 센싱하기 위하여 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함된 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴이 증가하는 패턴이고, 제2 센싱 그룹(SG #2)을 센싱하기 위하여 제2 센싱 그룹(SG #2)에 포함된 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴이 감소하는 패턴인 경우이므로, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제2 센싱 그룹(SG #2)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)의 주파수는 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)에서 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)까지 변경될 수 있다.
도 14에 도시된 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 다른 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 기초가 되는 기초 신호(PWM)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 터치 프레임 기간(TF1, TF2) 간의 주파수 변동 패턴을 동일하게 해주기 위하여, 제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)과 동일할 수 있다. 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)과 동일할 수 있다. 따라서, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 및 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 동일한 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴이 동일해질 수 있고, 이러한 터치 구동 타이밍에 동기화된 주파수 변경 패턴을 갖는 터치 구동 신호(TDS)에 의해서 SNR이 개선될 수 있다.
도 14를 참조하면, 기초 신호(PWM) 및 이에 기초하여 생성되는 터치 구동 신호(TDS)는 액티브 펄스 구간(ACT)을 기본적으로 포함하고, 액티브 펄스 구간(ACT)의 앞 부분에 프리-펄스 구간(PRE) 및/또는 세팅 펄스 구간(SET)을 더 포함할 수 있다.
기초 신호(PWM) 및 이에 기초하여 생성되는 터치 구동 신호(TDS)는 하나의 터치 구동 기간(T)마다 1개의 프리-펄스 구간(PRE)을 포함할 수 있고, 하나의 센싱 그룹(SG #1, SG #2)마다 1개의 세팅 펄스 구간(SET)을 포함할 수 있다.
액티브 펄스 구간(ACT)은 터치 구동 회로(TDC)가 실제로 신호 검출 처리(센싱 처리)를 수행하는 신호 구간이다. 기초 신호(PWM) 및 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 변경된다는 것은, 액티브 펄스 구간(ACT) 내 펄스들의 주파수가 변경된다는 의미일 수 있다.
프리-펄스 구간(PRE)은 터치 센싱을 위한 각종 제어 역할을 하는 신호 구간으로서, 예를 들어, 터치 패널(TSP)에서 펜으로 전달하는 업 링크 신호일 수 있으며, 이는 터치 표시 장치(100)와 펜의 동작 타이밍을 동기화시키기 위한 신호일 수 있다. 이러한 프리-펄스 구간(PRE)은 제어 정보가 실리는 신호 구간일 수 있으며, 이 경우, 정해진 주기 없이, 실리는 정보에 따라 펄스 패턴이 달라질 수 있다.
세팅 펄스 구간(SET)은 하나의 펄스를 포함하거나 동일한 주기를 갖는 펄스들을 포함할 수 있다. 터치 구동 회로(TDC)는 액티브 펄스 구간(ACT)을 수신하기 전, 액티브 펄스 구간(ACT)의 주파수를 파악하고, 터치 구동 회로(TDC)의 내부 클럭 신호를 그에 맞춰 동기화시키기 위해 사용하는 펄스들일 수 있다. 하지만, 기초 신호(PWM) 및 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경이 이루어지는 본 발명의 실시예들에 따르면, 주파수 컨트롤러(1120)에 포함되는 구성들이 세팅 펄스 구간(SET)의 기능을 대체할 수도 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 레지스터(1330)는 터치 구동 기간(T) 내 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 변경되는 주파수의 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)을 저장하고, 기초 신호(PWM) 및 터치 구동 신호(TDS)의 액티브 펄스 구간(ACT)의 펄스 개수인 액티브 펄스 개수(ACT_PWM_NUM)를 저장할 수 있다.
레지스터(1330)는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)을 클럭 컨트롤러(1320)에 제공하고, 액티브 펄스 개수(ACT_PWM_NUM)를 신호 제너레이터(1110)에 제공할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 이벤트 컨트롤러(1340)는 터치 구동 타이밍과 관련한 터치 동기화 신호(TSYNC) 및 멀티플렉싱 구동 정보(MUX_INFO)를 입력 받고, 주파수 변경을 위한 제어 정보들인 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE), 이벤트 시작 정보(EVT_STR) 및 이벤트 종료 정보(EVT_END)를 클럭 컨트롤러(1320)에 출력할 수 있다.
여기서, 터치 동기화 신호(TSYNC)는 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)로부터 수신할 수 있다. 멀티플렉싱 구동 정보(MUX_INFO)는 레지스터(1330)에 미리 저장되어 있거나 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)로부터 수신할 수 있다. 멀티플렉싱 구동 정보(MUX_INFO)는 센싱 그룹들(SG #1 ~ SG #8)에 대한 정보(예: 위치 정보, 구동 순서 정보 등)을 포함할 수 있다.
이벤트 타입 정보(EVT_TYPE)는 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴을 정의하는 정보이다. 여기서, 주파수 변경 패턴은 증가 패턴, 감소 패턴, 증가하다가 감소하는 패턴, 감소하다가 증가하는 패턴 등을 포함할 수 있다. 도 14의 예시에서, 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE)는 주파수가 증가 후 감소하는 패턴을 의미할 수 있다. 클럭 지연 정보(DLY)의 감소에 따라 주파수가 증가하고 클럭 지연 정보(DLY)의 증가에 따라 주파수가 감소한다는 관계에서 볼 때, 주파수가 증가하다가 감소하는 패턴은 클럭 지연 정보(DLY)가 감소하다가 증가하는 패턴을 의미할 수도 있다.
이벤트 시작 정보(EVT_STR)는 하나의 터치 구동 기간(T)에서 1번째 세팅-펄스 구간(SET)의 종료 시점(또는 1번째 액티브 펄스 구간(ACT)의 시작 시점)을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1) 및 제2 센싱 그룹(SG #2)이 순차적으로 센싱되는 경우, 이벤트 시작 정보(EVT_STR)는 하나의 터치 구동 기간(T)에서 제1 센싱 그룹(SG #1)의 센싱을 위한 터치 구동 신호(TDS)의 세팅-펄스 구간(SET)의 종료 시점(또는 액티브 펄스 구간(ACT)의 시작 시점)을 나타낼 수 있다.
이벤트 종료 정보(EVT_END)는 하나의 터치 구동 기간(T)에서 마지막 액티브 펄스 구간(ACT)의 종료 시점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치 구동 기간(T) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1) 및 제2 센싱 그룹(SG #2)이 순차적으로 센싱되는 경우, 이벤트 종료 정보(EVT_END)는 하나의 터치 구동 기간(T)에서 제2 센싱 그룹(SG #2)의 센싱을 위한 터치 구동 신호(TDS)의 액티브 펄스 구간(ACT)의 종료 시점을 나타낼 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 클럭 컨트롤러(1320)는 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE), 이벤트 시작 정보(EVT_STR) 및 이벤트 종료 정보(EVT_END)를 입력 받고, 레지스터(1330)로부터 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)에 대한 정보를 입력 받는다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 클럭 컨트롤러(1320)는 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE), 이벤트 시작 정보(EVT_STR) 및 이벤트 종료 정보(EVT_END)와, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)에 근거하여, 클럭 지연 정보(DLY)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 클럭 지연 정보(DLY)가 30인 것은 주파수가 100KHz라는 것을 의미하고, 클럭 지연 정보(DLY)가 20인 것은 주파수가 200KHz 라는 것을 의미할 수 있다.
클럭 지연 정보(DLY)가 30 보다 작아진다는 것은 주파수가 100KHz보다 높아진다는 것을 의미할 수 있다. 클럭 지연 정보(DLY)가 20 보다 커진다는 것은 주파수가 200KHz보다 낮아진다는 것을 의미할 수 있다.
클럭 제너레이터(1310)는 주파수 변경이 되지 않은 베이스 클럭 신호(BCLK)를 입력 받아, 클럭 지연 정보(DLY)에 따라 베이스 클럭 신호(BCLK)에 포함된 펄스들을 지연시켜서, 주파수가 제어된(변경된) 제어 클럭 신호(CCLK)를 생성하여 출력할 수 있다.
신호 제너레이터(1110)는 액티브 펄스 개수(ACT_PWM_NUM)에 근거하여 제어 클럭 신호(CCLK)를 변경하여 기초 신호(PWM)를 생성하여 출력할 수 있다.
기초 신호(PWM)의 주파수 변경 시, 최대 값(Fmax)과 최소 값(Fmin) 사이에서 주파수가 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 주파수 변경 패턴인 증가하다가 감소하는 패턴인 경우, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR)은 최소 값(Fmin)이고, 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END)은 최대 값(Fmin)일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시에들에 따른 터치 표시 장치(100)는 EMI를 측정하는 EMI 측정부(1350)와 SNR을 측정하는 SNR 측정부(1360)를 더 포함할 수 있다.
EMI 측정부(1350)는 EMI 측정 결과를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 EMI 측정 결과에 따라 EMI에 의한 터치 감도 저하가 발생된다고 판단되면, 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE), 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR) 및 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END) 중 하나 이상을 변경하여 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴을 변경할 수 있다.
SNR 측정부(1360)는 SNR 측정 결과를 터치 컨트롤러(T-CTR)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 SNR 측정 결과에 따라 SNR 감소가 발생된다고 판단되면, 이벤트 타입 정보(EVT_TYPE), 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR) 및 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END) 중 하나 이상을 변경하여 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴을 변경할 수 있다.
전술한 주파수 변경 및 주파수 변경 패턴의 제어 방식에 따라, 터치 구동 타이밍에 동기화 되어 주파수 변경이 되는 기초 신호(PWM) 및 터치 구동 신호(TDS)를 도 15a 내지 도 15l에서 예시적으로 도시한다.
도 15a 내지 도 15l은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 터치 구동 타이밍에 동기화 되어 다양한 방식으로 변경되는 주파수를 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 이용하여 터치 구동을 수행하는 경우, 터치 구동 타이밍 다이어그램들이다.
도 15a 내지 도 15l은, 도 6의 그룹 구동 구조의 예시에 따라, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)에 포함된 터치 전극들(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴과, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 터치 패널(TSP)에 존재하는 8개의 센싱 그룹(SG #1 ~ SG #8)에 포함된 터치 전극들(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴을 나타낸 도면들이다.
도 15a 내지 도 15l을 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다. 여기서, 아래에서는 언급되는 제1 터치 전극(TE)은 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 터치 전극(TE)이다.
도 15a 내지 도 15l을 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 다른 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다.
도 15a 내지 도 15l을 참조하면, 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)은 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)과 동일할 수 있다. 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)은 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)과 동일할 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호(TDS) 및 그 기초 신호(PWM)는 터치 구동 타이밍에 동기화 되는 주파수 변경 패턴을 가질 수 있다.
도 15a, 도 15f 및 도 15i를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 및 제2 터치 프레임 기간(TF2) 각각에서, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS) 및 그 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴은 증가 패턴일 수 있다.
이에 따라, 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)은 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)보다 크고, 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)은 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)보다 클 수 있다.
도 15b, 도 15e 및 도 15j를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 및 제2 터치 프레임 기간(TF2) 각각에서, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS) 및 그 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴은 감소 패턴일 수 있다.
이에 따라, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)은 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)보다 크고, 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)은 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)보다 클 수 있다.
도 15c, 도 15h 및 도 15k를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 및 제2 터치 프레임 기간(TF2) 각각에서, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS) 및 그 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴은 증가하다가 감소하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 중간 값(FREQ_MID1)까지 변경되었다가 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다.
그리고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 중간 값(FREQ_MID2)까지 변경되었다가 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다.
도 15c, 도 15h 및 도 15k를 참조하면, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)은 동일하고, 제1 중간 값(FREQ_MID1)은 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1) 및 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)보다 클 수 있다.
그리고, 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)과 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)은 동일하고, 제2 중간 값(FREQ_MID2)은 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2) 및 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)보다 클 수 있다.
도 15d, 도 15g 및 도 15l를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 및 제2 터치 프레임 기간(TF2) 각각에서, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS) 및 그 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴은 감소하다가 증가하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 중간 값(FREQ_MID1)까지 변경되었다가 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다.
제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 중간 값(FREQ_MID2)까지 변경되었다가 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다.
도 15d, 도 15g 및 도 15l를 참조하면, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)은 동일하고, 제1 중간 값(FREQ_MID1)은 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1) 및 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)보다 작을 수 있다.
그리고, 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)과 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)은 동일하고, 제2 중간 값(FREQ_MID2)은 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2) 및 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)보다 작을 수 있다.
도 15a 내지 도 15l을 참조하면, 터치 구동 타이밍과 동기화되는 주파수 변경 패턴에 따라, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함된 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 단위 시간당 주파수 변화량(시간에 대한 주파수의 그래프 기울기 또는 주파수 변경 속도)은, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함된 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 단위 시간당 주파수 변화량과 동일할 수 있다.
도 15a, 도 15b, 도 15c, 도 15d를 참조하면, 터치 구동 타이밍과 동기화되는 주파수 변경 패턴은 삼각파 형태로 주파수가 증감하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정할 수 있다. 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정할 수 있다.
도 15e, 도 15f, 도 15g, 도 15h, 도 15i, 도 15j, 도 15k, 도 15l를 참조하면, 터치 구동 타이밍과 동기화되는 주파수 변경 패턴은 사이파 형태 또는 곡선 형태로 주파수가 증감하는 패턴일 수 있다.
이 경우, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량(시간에 대한 주파수의 그래프 기울기 또는 주파수 변경 속도)은 가변 될 수 있다. 그리고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 될 수 있다.
도 15a 내지 도 15l을 참조하면, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 제1 터치 전극(TE)과 제2 터치 전극(TE)을 고려할 때, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 공급될 때, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다. 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 공급될 때, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다.
도 15a, 도 15b, 도 15e, 도 15f, 도 15i, 도 15j를 참조하면, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 제1 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴과 제2 센싱 그룹(SG #2)에 포함되는 제2 터치 전극(TE)에 인가되는 주파수 변경 패턴은 서로 다를 수 있다.
도 15a, 도 15b, 도 15e, 도 15f, 도 15i, 도 15j를 참조하면, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 제1 터치 전극(TE)과 제2 센싱 그룹(SG #2)에 포함되는 제2 터치 전극(TE)을 고려할 때, 제1 터치 프레임 기간(TF1)은 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간)과 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간)을 포함하고, 제2 터치 프레임 기간(TF2)은 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간)과 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간)을 포함할 수 있다.
도 15a, 도 15b, 도 15e, 도 15f, 도 15i, 도 15j를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 내 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다. 그리고, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 내 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간) 동안, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)에서 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)까지 변경될 수 있다.
도 15a, 도 15b, 도 15e, 도 15f, 도 15i, 도 15j를 참조하면, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 내 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다. 그리고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 내 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간) 동안, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)에서 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)까지 변경될 수 있다.
도 15c, 도 15d, 도 15g, 도 15h, 도 15k, 도 15l를 참조하면, 제1 센싱 그룹(SG #1)에 포함되는 제1 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴과 제2 센싱 그룹(SG #2)에 포함되는 제2 터치 전극(TE)에 인가되는 주파수 변경 패턴은 동일할 수 있다.
도 15c, 도 15d, 도 15g, 도 15h, 도 15k, 도 15l를 참조하면, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 내 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다. 그리고, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 내 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간) 동안, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)에서 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)까지 변경될 수 있다. 여기서, 제1 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR1)과 제1 주파수 변경 종료 값(FREQ_END1)은 동일할 수 있다.
도 15c, 도 15d, 도 15g, 도 15h, 도 15k, 도 15l를 참조하면, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 내 제1 센싱 기간(SG #1의 센싱 기간) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다. 그리고, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 내 제2 센싱 기간(SG #2의 센싱 기간) 동안, 제2 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)에서 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)까지 변경될 수 있다. 여기서, 제2 주파수 변경 시작 값(FREQ_STR2)과 제2 주파수 변경 종료 값(FREQ_END2)은 동일할 수 있다.
도 15i 및 도 15k에 도시된 주파수 변경 패턴의 경우, 주파수가 상대적으로 높은 범위에서 주로 변경될 수 있다. 이러한 주파수 변경 패턴은 EMI가 주로 낮은 주파수 범위에서 발생하는 경우에 유리한 패턴일 수 있다.
도 15J 및 도 15l에 도시된 주파수 변경 패턴의 경우, 주파수가 상대적으로 낮은 범위에서 주로 변경될 수 있다. 이러한 주파수 변경 패턴은 EMI가 주로 높은 주파수 범위에서 발생하는 경우에 유리한 패턴일 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구동 방법은, 터치 구동 회로(TDC)가 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하는 단계(S1610)와, 터치 구동 회로(TDC)가 제1 터치 프레임 기간(TF1)과 다른 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하는 단계(S1620) 등을 포함할 수 있다.
S1610 단계에서, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다.
S1620 단계에서, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경될 수 있다. 즉, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수는 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴에 동기화 되어 변경될 수 있다.
터치 구동 타이밍에 동기화되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성에 따라, 제1 터치 프레임 기간(TF1)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성과, 제2 터치 프레임 기간(TF2)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성은 동일할 수 있다.
즉, 터치 구동 타이밍에 동기화되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성에 따라, 제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)는 기초 신호(PWM)에 기초하여 생성되고, 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 패턴은 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 패턴과 동일할 수 있다. 이에 따라, 터치 구동 타이밍에 동기화되는 기초 신호(PWM)의 주파수 변경 특성에 따라, 제2 주파수 변경 시작 값은 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고, 제2 주파수 변경 종료 값은 제1 주파수 변경 종료 값과 동일할 수 있다.
터치 구동 타이밍에 동기화되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성에 따라, 제1 터치 프레임 기간(TF1)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성과, 제2 터치 프레임 기간(TF2)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성은 동일하기 때문에, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 단위 시간당 주파수 변화량은, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 단위 시간당 주파수 변화량과 동일할 수 있다.
터치 구동 타이밍에 동기화되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성에 따라, 제1 터치 프레임 기간(TF1)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성과, 제2 터치 프레임 기간(TF2)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성은 동일하기 때문에, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정한 경우, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정할 수 있다.
터치 구동 타이밍에 동기화되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성에 따라, 제1 터치 프레임 기간(TF1)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성과, 제2 터치 프레임 기간(TF2)에서의 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 변경 특성은 동일하기 때문에, 제1 터치 프레임 기간(TF1) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 되는 경우, 제2 터치 프레임 기간(TF2) 동안, 제1 터치 전극(TE)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 될 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.

Claims (20)

  1. 다수의 터치 전극; 및
    시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 공급하는 터치 구동 회로를 포함하고,
    제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 주파수 변경 시작 값은 상기 제1 주파수 변경 시작 값과 동일하고,
    상기 제2 주파수 변경 종료 값은 상기 제1 주파수 변경 종료 값과 동일한 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 변경 종료 값은 상기 제1 주파수 변경 시작 값보다 크고, 상기 제2 주파수 변경 종료 값은 상기 제2 주파수 변경 시작 값보다 큰 터치 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 변경 시작 값은 상기 제1 주파수 변경 종료 값보다 크고, 상기 제2 주파수 변경 시작 값은 상기 제2 주파수 변경 종료 값보다 큰 터치 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 중간 값까지 변경되었다가 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 중간 값까지 변경되었다가 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 주파수 변경 시작 값과 상기 제1 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 상기 제1 중간 값은 상기 제1 주파수 변경 시작 값 및 상기 제1 주파수 변경 종료 값보다 크고,
    상기 제2 주파수 변경 시작 값과 상기 제2 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 상기 제2 중간 값은 상기 제2 주파수 변경 시작 값 및 상기 제2 주파수 변경 종료 값보다 큰 터치 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 중간 값까지 변경되었다가 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 제2 중간 값까지 변경되었다가 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 주파수 변경 시작 값과 상기 제1 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 상기 제1 중간 값은 상기 제1 주파수 변경 시작 값 및 상기 제1 주파수 변경 종료 값보다 작고,
    상기 제2 주파수 변경 시작 값과 상기 제2 주파수 변경 종료 값은 동일하고, 상기 제2 중간 값은 상기 제2 주파수 변경 시작 값 및 상기 제2 주파수 변경 종료 값보다 작은 터치 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 단위 시간당 주파수 변화량은,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 단위 시간당 주파수 변화량과 동일한 터치 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정하고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정한 터치 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 되는 터치 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 터치 전극은 상기 제1 터치 전극과 다른 제2 터치 전극을 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안,
    상기 제1 터치 전극에 상기 터치 구동 신호가 공급될 때, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안,
    상기 제1 터치 전극에 상기 터치 구동 신호가 공급될 때, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되는 터치 표시 장치.
  10. 제1에 있어서,
    상기 다수의 터치 전극은 상기 제1 터치 전극과 다른 제2 터치 전극을 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간은 제1 센싱 기간과 제2 센싱 기간을 포함하고, 상기 제2 터치 프레임 기간은 제1 센싱 기간과 제2 센싱 기간을 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 내 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 내 상기 제2 센싱 기간 동안, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 종료 값에서 상기 제1 주파수 변경 시작 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 내 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 내 상기 제2 센싱 기간 동안, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 종료 값에서 상기 제2 주파수 변경 시작 값까지 변경되는 터치 표시 장치.
  11. 제1에 있어서,
    상기 다수의 터치 전극은 상기 제1 터치 전극과 다른 제2 터치 전극을 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간은 제1 센싱 기간과 제2 센싱 기간을 포함하고, 상기 제2 터치 프레임 기간은 제1 센싱 기간과 제2 센싱 기간을 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 내 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 내 상기 제2 센싱 기간 동안, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 주파수 변경 시작 값에서 상기 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 내 상기 제1 센싱 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 내 상기 제2 센싱 기간 동안, 상기 제2 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제2 주파수 변경 시작 값에서 상기 제2 주파수 변경 종료 값까지 변경되는 터치 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    기초 신호를 출력하고 상기 터치 구동 회로로부터 센싱 데이터를 수신하는 터치 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 터치 구동 신호는 상기 기초 신호에 기초하여 생성되고,
    터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴은 상기 기초 신호의 주파수 변경 패턴과 동일한 터치 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는, 주파수가 변경되는 액티브 펄스 구간과, 상기 액티브 펄스 구간에 앞서 위치하는 하나 이상의 더미 펄스 구간을 포함하는 터치 표시 장치.
  14. 터치 표시 장치의 구동방법에 있어서,
    제1 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 공급하는 제1 단계; 및
    상기 제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나에 시간에 따라 주파수가 변경되는 터치 구동 신호를 공급하는 제2 단계를 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 터치 프레임 기간 동안 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴에 동기화 되어 변경되는 터치 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호는 기초 신호에 기초하여 생성되고,
    상기 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴은 상기 기초 신호의 주파수 변경 패턴과 동일한 터치 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 단위 시간당 주파수 변화량은,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 단위 시간당 주파수 변화량과 동일한 터치 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정하고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 일정한 터치 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 되고,
    상기 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수가 증가 또는 감소하는 시간 동안, 단위 시간당 주파수 변화량은 가변 되는 터치 표시 장치의 구동 방법.
  19. 터치 구동 신호가 입력되는 제1 입력 단, 터치 전극과 전기적으로 연결되는 제2 입력 단, 및 출력 신호가 출력되는 출력 단을 포함하는 연산 증폭기; 및
    상기 연산 증폭기의 상기 제1 입력 단과 상기 출력 단 사이에 연결된 캐패시터를 포함하고,
    상기 터치 구동 신호의 주파수는 시간에 따라 변경되고,
    제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 다수의 터치 전극 중 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 터치 프레임 기간 동안 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴에 동기화 되어 변경되는 터치 구동 회로.
  20. 입력된 터치 동기화 신호에 근거하여 기초 신호를 생성하여 출력하는 신호 제너레이터; 및
    센싱 데이터를 수신하여 터치 위치 정보를 출력하는 프로세서를 포함하고,
    상기 터치 동기화 신호는 터치 구동 기간을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 구동 기간을 나타내는 제2 레벨 전압 구간을 교번하면서 포함하고,
    상기 터치 동기화 신호에 포함된 하나 이상의 제1 레벨 전압 구간은 하나의 터치 프레임 기간과 대응되고,
    상기 기초 신호의 주파수는 시간에 따라 변경되고,
    제1 터치 프레임 기간 동안, 상기 기초 신호의 주파수는 제1 주파수 변경 시작 값에서 제1 주파수 변경 종료 값까지 변경되고,
    상기 제1 터치 프레임 기간과 다른 제2 터치 프레임 기간 동안, 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수는 상기 제1 터치 프레임 기간 동안 상기 제1 터치 전극에 공급되는 상기 터치 구동 신호의 주파수 변경 패턴에 동기화 되어 변경되는 터치 컨트롤러.
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