KR20220064591A

KR20220064591A - 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법

Info

Publication number: KR20220064591A
Application number: KR1020200150823A
Authority: KR
Inventors: 김정겸; 안권환
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-05-19

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치 유형을 포함하는 터치 센싱 출력 데이터와 터치 좌표를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터를 순차적으로 전송함으로써 디스플레이 패널에 표시되는 터치 결과를 효율적으로 처리할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법에 관한 것이다.

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 장치는 동작 방식에 따라 저항 방식, 커패시턴스 방식, 초음파 방식, 적외선 방식 등으로 구분될 수 있으며, 싱글 터치와 멀티 터치, 드래그(drag), 탭(tap), 핀치(pinch) 등 다양한 유형의 터치를 검출할 필요가 있다.

또한, 터치 디스플레이 장치가 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는 사용자의 터치 유형을 검출하고 터치 좌표를 신속하고 정확하게 계산할 수 있어야 한다.

이 때, 터치 좌표를 계산하기 위해서 다양한 유형의 터치 알고리즘을 사용할 수 있는데, 예를 들어 터치 입력에 의해 기준값 이상의 터치 센싱 신호가 생성되는 채널 범위를 검색하고, 해당 범위에 포함되는 터치 센싱 신호 세기를 합산하는 방법 등을 사용할 수 있다.

그러나, 터치 좌표를 계산하기 위해서 적용되는 터치 알고리즘에 따라 터치 좌표에 대한 정확도는 증가할 수 있으나, 터치 좌표의 계산 과정에 따른 신호 처리 시간이 증가하게 되어 디스플레이 패널에 터치 결과가 표시되는 시간이 지연되는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 터치 유형 및 터치 좌표를 정확하게 계산하면서도 디스플레이 패널에 터치 검출 결과가 표시되는 시간을 단축할 수 있는 효과적인 신호 처리 방안이 요구된다.

본 발명의 실시예들은 터치 검출 결과를 디스플레이 패널에 표시하는 시간을 단축함으로써 고속의 디스플레이 구동이 가능한 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 터치 유형을 포함하는 터치 센싱 출력 데이터와 터치 좌표를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터를 순차적으로 전송함으로써 디스플레이 패널에 표시되는 터치 결과를 효율적으로 처리할 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 디스플레이 패널과, 터치 라인을 통해 다수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 누적하여 터치 센싱 출력 데이터를 생성하고, 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 회로에서 출력되는 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하고, 터치 좌표 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에서, 터치 센싱 출력 데이터는 터치 여부 또는 터치 유형에 대한 정보를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에서, 터치 센싱 회로는 터치 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터와 피드백 스위치를 포함하며, 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 기준 전압이 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 회로와, 샘플링 회로의 출력 신호를 디지털 터치 센싱 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에서, 기준 전압은 다수의 터치 전극에 인가되는 로드 프리 구동 신호와 동일한 신호인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에서, 터치 좌표 출력 데이터는 터치가 이루어진 좌표에 대한 정보를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

일 측면에서, 터치 컨트롤러는 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 전처리기와, 터치 좌표 출력 데이터에서 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 필터를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 패널을 구성하는 다수의 터치 전극에 다수의 터치 라인을 통해 연결되며, 터치 라인을 통해 다수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 누적하여 터치 센싱 출력 데이터를 생성하고, 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 회로에서 출력되는 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하고, 터치 좌표 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여 터치 결과를 표시하는 터치 구동 방법에 있어서, 터치 센싱 신호를 누적해서 터치 센싱 출력 데이터를 생성하는 단계와, 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 단계와, 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 단계와, 터치 좌표 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 검출 결과를 디스플레이 패널에 표시하는 시간을 단축함으로써 고속의 디스플레이 구동이 가능한 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 유형을 포함하는 터치 센싱 출력 데이터와 터치 좌표를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터를 순차적으로 전송함으로써 디스플레이 패널에 표시되는 터치 결과를 효율적으로 처리할 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 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 평면을 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 터치 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법에서, 터치 센싱 출력 데이터와 터치 좌표 출력 데이터가 호스트 시스템에 순차적으로 전송되는 경우를 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 통해 데이터 전압(Vdata)을 공급하기 위한 데이터 구동 회로와, 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 구동 회로 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 스크린 패널(TSP)과, 터치 스크린 패널(TSP)의 구동 및 센싱 처리를 수행하는 터치 구동 회로(200) 등을 포함할 수 있다.

이 때, 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 스크린 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 스크린 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 스크린 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 신호(TDS)를 공급하고, 디스플레이 패널(110)로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 이를 토대로, 터치 유무, 터치 유형 및 터치 좌표를 검출한다.

이러한 터치 구동 회로(200)는 터치 구동 신호(TDS)에 의해서 터치 전극(TE)에 생성된 터치 센싱 신호(TSS)를 수신해서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)로부터 터치 좌표를 계산해서 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 터치 컨트롤러 등을 포함하여 구현될 수도 있다.

이 때, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)는 디스플레이 패널(110)에 대한 터치 유무 또는 터치 유형에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)는 디스플레이 패널(110)에 대한 구체적인 터치 좌표 정보를 포함할 수 있다.

따라서, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)는 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)보다 먼저 생성되지만, 터치 좌표 정보가 포함되지 않기 때문에, 터치에 대한 정확도가 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)보다 낮을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 회로(200)에서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)와 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 순차적으로 호스트 시스템(10)에 전송함으로써, 터치 검출에 따른 결과가 디스플레이 패널(110)에 표시되는 시간을 단축하고 터치 결과를 효율적으로 처리할 수 있도록 한다.

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.

또한, 터치 컨트롤러는 터치 구동 회로(200) 내에 위치할 수도 있고, 터치 구동 회로(200)와 분리된 외부에 별도의 컨트롤 유닛 형태로 배치될 수도 있다.

또한, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동 회로(120)와 터치 구동 회로(200)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는 호스트 시스템(10)으로부터 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호, 메인 클럭 등의 타이밍 신호와 영상 데이터(DATA)를 공급받을 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭 및 게이트 출력 인에이블 신호 등의 스캔 타이밍 제어 신호를 기반으로 디스플레이 구동 회로(120)의 스캔 타이밍을 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 소스 샘플링 클럭, 및 소스 출력 인에이블 신호 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 기반으로 디스플레이 구동 회로(120)의 데이터 타이밍을 제어한다.

타이밍 컨트롤러(140)는 터치 구동 회로(200)를 제어하는 터치 동기 신호(Tsync)를 생성할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 터치 구동 회로(200)와의 사이에 정의된 인터페이스를 기반으로 터치 신호 등을 주고 받는다.

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, 뮤추얼 커패시턴스(Mutual capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 커패시턴스(Self capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.

뮤추얼 커패시턴스(Mutual capacitance) 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 다수의 터치 전극들(TE)은 터치 구동 라인을 통해 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 터치 구동 전극과, 터치 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호(TSS)가 센싱되며 터치 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 터치 센싱 전극으로 분류될 수 있다. 이 때, 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 포함하여 터치 라인으로 지칭할 수 있다.

이러한 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터 유무에 따라, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극 사이에 발생하는 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.

셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 각 터치 전극(TE)은 터치 구동 전극의 역할과 터치 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 하나의 터치 라인을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호가 인가되고, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 동일한 터치 라인을 통해 수신한다. 따라서, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서는, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극의 구분 및 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인의 구분이 없게 된다.

이러한 셀프 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 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 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.

영상 데이터(DATA)를 출력하는 호스트 시스템(10)은 예를 들어, 유선 케이블 또는 무선 통신 모듈과 연결되는 스마트폰 또는 컴퓨터(PC) 등이 될 수 있다. 따라서, 호스트 시스템(10)은 터치 디스플레이 장치(100)의 외부에 위치할 수 있지만, 터치 디스플레이 장치(100)의 내부에서 영상 처리 모듈의 형태로 위치할 수도 있다.

호스트 시스템(10) 내에는 인터페이스 송신부가 포함되고 터치 디스플레이 장치(100) 내에는 인터페이스 수신부가 포함될 수 있다 즉, 호스트 시스템(10)과 터치 디스플레이 장치(100)는 고속 데이터 인터페이스로 연결될 수 있다.

고속 데이터 인터페이스는 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 또는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling)가 사용될 수 있다. MIPI는 프로세서와 주변 장치들을 연결하는 시리얼 인터페이스 규격의 하나로서, MIPI 얼라이언스(MIPI Alliance)에서 제정하는 표준이다. 예를 들어, MIPI D-PHY는 고속의 디지털 시리얼 인터페이스이고, MIPI D-PHY DSI(Display Serial Interface)는 D-PHY 기반의 디스플레이 프로토콜 표준 스펙에 해당한다. 한편, LVDS는 트위스트　케이블을 통해 고속으로 신호 전송이 가능한 시스템에 해당한다.

터치 디스플레이 장치(100)는 호스트 시스템(10)에서 전달되는 호스트 클럭 신호 및 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 이를 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 복원하여 디스플레이 패널(110)을 통해 표시한다.

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)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 유무와 터치 유형을 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)를 공급한다. 그런 다음, 선택된 터치 전극(TEs)과 선택되지 않은 터치 전극(TEo)별로 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 토대로 각 터치 전극(TE)별 커패시턴스의 변화량(또는 전압 변화량 또는 충전량 변화량 등일 수 있음)을 파악하여, 터치 유무와 터치 유형을 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 검출하며, 터치 센싱 신호(TSS)를 누적하여 터치 센싱 출력 데이터를 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 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식이 적용된 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 평면을 예시로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 셀프 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 예시에 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 Emitting 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, 서브픽셀의 발광 효율을 위해 개구부가 있는 메쉬 타입(Mesh Type)일 수 있다. 다수의 터치 전극(TE)은 서브픽셀의 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.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 회로(200)는 전하를 전달하는 방법(Charge Transferring)으로 구성된 스위치드-커패시터 회로들(Switched-Capacitor Circuits)을 이용하여 터치 센싱을 할 수 있다.

터치 구동 회로(200)는 터치 센싱 회로(210)와 터치 컨트롤러(220)를 포함하며, 터치 센싱 회로(210)는 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 터치 센싱 신호(TSS)에 대한 검출 전압을 디지털 값으로 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 연결될 수 있다.

전치 증폭 회로(212)는 디스플레이 패널(110)과 손가락 사이에 형성되는 핑거 커패시턴스에 해당하는 터치 센싱 신호(TSS)가 반전 입력 단자(-)로 인가되는 연산 증폭기(Amp)와, 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터(Cfb) 및 피드백 스위치(SWfb)를 포함할 수 있다.

연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에는 터치 센싱 신호(TSS)와 비교하기 위한 기준 전압(Vref)이 인가되며, 전치 증폭 회로(212)의 출력 신호는 적분 회로(214)에 전달된다.

이 때, 전치 증폭 회로(212)의 연산 증폭기(Amp)에 인가되는 기준 전압(Vref)은 터치 기준값(Tref)에 대응되는 신호로서, 고정된 값일 수도 있지만 일정한 주파수를 가지는 정현파일 수도 있고, 펄스 형태의 구형파일 수도 있다. 또한, 기준 전압(Vref)의 피크-피크 값은 터치 구동 신호(TDS)의 피크-피크 값과 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.

적분 회로(214)는 전치 증폭 회로(212)의 출력 신호를 누적하기 위하여 복수의 스위치와 커패시터로 이루어질 수 있으며, 스위치와 커패시터는 다양한 구조로 변경이 가능하다.

샘플링 회로(216)는 적분 회로(214)의 출력 신호를 충전할 수 있는 커패시터를 포함하며, 내부의 스위치 조작에 의하여 커패시터에 충전된 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 전달할 수 있다.

한편, 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 신호가 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.

이 때, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)는 디스플레이 패널(110)에 대한 터치 유무와 터치 유형에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어서, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)는 디스플레이 패널(110)을 구성하는 다수의 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭 및 누적함으로써, 시간에 따른 각 터치 전극(TE)의 커패시턴스 변화량을 나타내기 때문에, 터치의 발생 여부와 함께 싱글 터치와 멀티 터치, 드래그(drag), 탭(tap), 핀치(pinch) 등의 터치 유형을 판별할 수 있다.

다만, 터치가 발생한 구체적인 좌표를 확인하기 위해서는 앞에서 설명한 바와 같이, 터치 컨트롤러(220)에 내장된 터치 알고리즘을 통해서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)의 합산 값과 각각의 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)의 세기를 비교하는 등의 데이터 처리 과정이 요구된다.

이 때, 터치 센싱 회로(210)에서 디스플레이 패널(110)로부터 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭 및 누적하여 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 시간은 터치 컨트롤러(220)에서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표가 포함된 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 시간에 비교해서 상대적으로 짧은 시간이 소요된다.

터치 알고리즘의 정밀도에 따라서 차이가 나타날 수 있지만, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)로부터 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 시간은 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭 및 누적하여 디지털 형식의 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 시간의 2배 이상이 소요될 수 있다.

예를 들어, 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭 및 누적하여 디지털 형식의 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 시간이 8.3ms 정도 소요되는 경우, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)로부터 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 시간은 16.7ms 정도 소요될 수 있다.

이 경우, 디스플레이 패널(110)로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 시점으로부터 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 호스트 시스템(10)에 전달할 때까지, 8.3ms + 16.7ms = 25ms 의 시간이 소요되므로, 사용자는 터치 입력의 결과를 디스플레이 패널(110)에서 인식하는데 시간 지연이 발생하는 것으로 인식될 수 있다.

이러한 시간 지연을 해소하기 위해서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 회로(210)에서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 터치 컨트롤러(220)에 전송하는 동시에 호스트 시스템(10)으로 전송하도록 한다.

따라서, 호스트 시스템(10)은 터치 센싱 회로(210)로부터 터치 여부 및 터치 유형의 정보를 포함하는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 우선적으로 수신하고, 이로부터 일정한 시간이 경과한 시점에 터치 컨트롤러(220)로부터 터치 좌표 정보를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 수신한다.

다만, 터치 여부 및 터치 유형의 정보를 포함하는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)는 터치 좌표 정보를 포함하지 않기 때문에, 디스플레이 패널(110)에 터치 결과를 반영하여 표시되는 영상의 정확도가 낮아질 수 있다.

그러나, 호스트 시스템(10)은 터치 여부 및 터치 유형의 정보를 포함하는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 바탕으로 디스플레이 패널(110)에 영상을 개략적으로 표시한 후, 짧은 시간 내에 터치 컨트롤러(220)에서 전달된 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 바탕으로 디스플레이 패널(110)에 정확한 영상을 표시하므로, 사용자는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 의한 개략적인 표시와 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)에 의한 정밀 표시를 연속적으로 인식하게 된다.

그 결과, 사용자는 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 센싱 회로(210)에 수신된 이후 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)가 출력되는 시점(예를 들어, 8.3ms)부터 디스플레이 패널(110)에 터치 결과가 표시되는 것으로 인식하게 되어, 터치 결과가 디스플레이 패널(110)에 고속 처리되는 것으로 인식하게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 터치 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 회로(200)를 구성하는 터치 컨트롤러(220)는 전처리기(222), 및 필터(224)를 포함할 수 있다.

전처리기(222)는 터치 여부 또는 터치 좌표를 검출하기 위해서, 터치 센싱 회로(210)에서 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭해서 전달한 터치 센싱 출력 데이터(Sout)를 가공하는 부분이다.

예를 들어, 전처리기(222)는 터치 센싱 출력 데이터(Sout)의 합산 값과, 각각의 디지털 터치 센싱 출력 데이터(Sout)의 세기를 비교하는 터치 알고리즘을 통해서 터치 좌표를 검출할 수 있다. 그러나, 터치 좌표를 판단하기 위해서, 전처리기(222)에서 터치 센싱 출력 데이터(Sout)를 가공하는 방법은 여기에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

필터(224)는 전처리기(222)에서 전달되는 데이터에서 노이즈를 제거하기 위한 부분으로서, 하나의 필터로 이루어지거나 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)의 상태에 따라 복수의 필터로 이루어질 수도 있다.

예를 들어, 터치 센싱 회로(210)의 증폭 이득이 낮은 경우에는 평균값 필터(Average Filter)를 통해서 노이즈를 제거하고, 터치 센싱 회로(210)의 증폭 이득이 높은 경우에는 중간값 필터(Median Filter)를 통해서 노이즈를 제거할 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법은 터치 센싱 신호(TSS)를 누적해서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 단계(S100), 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 호스트 시스템(10)으로 전송하는 단계(S200), 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 단계(S300), 및 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 호스트 시스템(10)으로 전송하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.

터치 센싱 신호(TSS)를 누적해서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 단계(S100)는 터치 센싱 회로(210)에서 디스플레이 패널(110)로부터 전달된 터치 센싱 신호(TSS)를 전치 증폭 회로(212), 적분 회로(214), 샘플링 회로(216), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 통해 터치 유무 및 터치 유형에 대한 정보를 포함하는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 생성하는 단계이다.

터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 호스트 시스템(10)으로 전송하는 단계(S200)는 터치 센싱 회로(210)에서 생성된 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 터치 컨트롤러(220)와 호스트 시스템(10)에 함께 전송하는 단계이다. 따라서, 호스트 시스템(10)은 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 포함된 터치 유무 및 터치 유형에 대한 정보를 바탕으로 디스플레이 패널(110)에 개략적인 터치 결과를 표시할 수 있다.

터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 단계(S300)는 터치 컨트롤러(220)의 전처리기(222)에서 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 터치 알고리즘을 적용함으로써, 터치 좌표에 대한 정보를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 생성하는 단계이다.

터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 호스트 시스템(10)으로 전송하는 단계(S400)는 터치 컨트롤러(220)에서 생성된 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 호스트 시스템(10)에 전송하는 단계이다. 따라서, 호스트 시스템(10)은 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 포함된 터치 유무 및 터치 유형에 대한 정보를 바탕으로 디스플레이 패널(110)에 개략적인 터치 결과를 표시한 상태에서, 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)에 포함된 터치 좌표에 대한 정보를 바탕으로 구체적인 터치 좌표를 디스플레이 패널(110)에 추가할 수 있다.

따라서, 사용자는 디스플레이 패널(110)로부터 전달된 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 센싱 회로(210)에 수신된 이후 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)가 출력되는 시점(예를 들어, 8.3ms)부터 디스플레이 패널(110)에 터치 결과가 표시되는 것으로 인식하게 되어, 터치 결과가 디스플레이 패널(110)에 고속 처리되는 것으로 인식하게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법에서, 터치 센싱 출력 데이터와 터치 좌표 출력 데이터가 호스트 시스템에 순차적으로 전송되는 경우를 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법은 터치 구동 회로(200)에서 디스플레이 패널(110)로부터 전달된 터치 센싱 신호(TSS)를 처리하는 과정에서, 터치 센싱 신호(TSS)를 증폭 및 누적해서 생성된 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 우선적으로 호스트 시스템(10)에 전송하고, 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 터치 알고리즘을 적용해서 생성된 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 호스트 시스템(10)에 다시 전송함으로써, 사용자로 하여금 터치 결과가 디스플레이 패널(110)에 고속으로 표시되는 것으로 인식하게 한다.

즉, 호스트 시스템(10)은 터치 컨트롤러(220)에서 생성된 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)만 수신하는 것이 아니라, 터치 여부 및 터치 유형의 정보를 포함하는 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)를 우선적으로 수신해서 디스플레이 패널(110)에 영상을 개략적으로 표시한 후, 터치 좌표에 대한 정보를 포함하는 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)를 이어서 수신하여 디스플레이 패널(110)에 정확한 영상을 표시함으로써, 사용자로 하여금 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)에 의한 개략적인 표시와 터치 좌표 출력 데이터(TDATA)에 의한 정밀 표시를 연속적으로 인식하게 한다.

그 결과, 사용자는 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 센싱 회로(210)에 수신된 이후 터치 센싱 출력 데이터(SOUT)가 출력되는 시점(예를 들어, 8.3ms)부터 디스플레이 패널(110)에 터치 결과가 표시되는 것으로 인식하게 되어, 터치 결과가 디스플레이 패널(110)에 고속 처리되는 것으로 인식하도록 한다.

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
222: 전처리기
224: 필터

Claims

다수의 터치 전극과 다수의 터치 라인을 포함하는 디스플레이 패널;
상기 터치 라인을 통해 상기 다수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 누적하여 터치 센싱 출력 데이터를 생성하고, 상기 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 센싱 회로; 및
상기 터치 센싱 회로에서 출력되는 상기 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하고, 상기 터치 좌표 출력 데이터를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 센싱 출력 데이터는
터치 여부 또는 터치 유형에 대한 정보를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 센싱 회로는
상기 터치 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터와 피드백 스위치를 포함하며, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 기준 전압이 인가되는 전치 증폭 회로;
상기 전치 증폭 회로의 출력 전압을 누적하기 위하여, 복수의 스위치와 복수의 커패시터로 이루어지는 적분 회로;
상기 적분 회로의 출력 신호를 임의의 시점에 전달하는 샘플링 회로; 및
상기 샘플링 회로의 출력 신호를 상기 디지털 터치 센싱 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 기준 전압은
상기 다수의 터치 전극에 인가되는 로드 프리 구동 신호와 동일한 신호인 터치 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 좌표 출력 데이터는
터치가 이루어진 좌표에 대한 정보를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 컨트롤러는
상기 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 전처리기; 및
상기 터치 좌표 출력 데이터에서 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 필터를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
디스플레이 패널을 구성하는 다수의 터치 전극에 다수의 터치 라인을 통해 연결되며, 상기 터치 라인을 통해 상기 다수의 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 누적하여 터치 센싱 출력 데이터를 생성하고, 상기 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 터치 센싱 회로; 및
상기 터치 센싱 회로에서 출력되는 상기 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하고, 상기 터치 좌표 출력 데이터를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 구동 회로.
제 7 항에 있어서,
상기 터치 센싱 출력 데이터는
터치 여부 또는 터치 유형에 대한 정보를 포함하는 터치 구동 회로.
제 7 항에 있어서,
상기 터치 센싱 회로는
상기 터치 센싱 신호를 반전 입력 단자로 인가받는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬로 연결되는 피드백 커패시터와 피드백 스위치를 포함하며, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자에 기준 전압이 인가되는 전치 증폭 회로;
상기 전치 증폭 회로의 출력 전압을 누적하기 위하여, 복수의 스위치와 복수의 커패시터로 이루어지는 적분 회로;
상기 적분 회로의 출력 신호를 임의의 시점에 전달하는 샘플링 회로; 및
상기 샘플링 회로의 출력 신호를 상기 디지털 터치 센싱 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 터치 구동 회로.
제 7 항에 있어서,
상기 터치 좌표 출력 데이터는
터치가 이루어진 좌표에 대한 정보를 포함하는 터치 구동 회로.
제 7 항에 있어서,
상기 터치 컨트롤러는
상기 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 전처리기; 및
상기 터치 좌표 출력 데이터에서 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 필터를 포함하는 터치 구동 회로.
디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하여 터치 결과를 표시하는 터치 구동 방법에 있어서,
상기 터치 센싱 신호를 누적해서 터치 센싱 출력 데이터를 생성하는 단계;
상기 터치 센싱 출력 데이터를 호스트 시스템으로 전송하는 단계;
상기 터치 센싱 출력 데이터에 터치 알고리즘을 적용하여 터치 좌표 출력 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 터치 좌표 출력 데이터를 상기 호스트 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법.