KR20220075678A - 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법 - Google Patents

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하경수
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 명세서는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 X-터치 전극과 제 2 방향으로 연장되는 복수의 Y-터치 전극으로 구성된 복수의 터치 전극, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하되, 터치 구동 회로는 터치 센싱 신호를 전달하는 제 1 스위치의 턴-오프 구간과, 제 1 스위치를 통해 전달된 터치 센싱 신호를 리셋시키는 제 2 스위치의 턴-온 구간을 중첩시키는 터치 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, DRIVING CIRCUIT AND METHOD FOR DRIVING IT}
본 명세서는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신호 손실을 줄이고 고주파수 터치 센싱이 가능한 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 것이다
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이, 전계 발광 디스플레이, 또는 퀀텀 닷 발광 디스플레이 등 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치는 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널에 대한 사용자의 손가락 터치나 펜 터치를 인식하고 인식된 터치를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.
일 예로, 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 배치되거나 내장된 다수의 터치 전극들을 포함하고, 이러한 터치 전극들을 구동하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치 유무와 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는 터치 센싱을 위해서 터치 구동 신호를 이용하는데, 디스플레이 장치와 터치 구동 회로 사이의 임피던스로 인해 신호 지연이 발생하고 이로 인해 터치 구동 주파수를 증가시키는데 어려움이 있다.
이러한 신호 지연은 디스플레이 패널을 고속으로 구동하는 경우에 터치 구동 신호가 트랜지션되는 구간에서 발생하는 노이즈에 의하여 더욱 증가하는 경향이 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 터치 구동 신호의 시간 지연을 감소시킴으로써, 신호 손실을 줄이고 고주파수의 터치 구동 신호를 이용해서 터치 센싱이 가능한 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 발명하였다.
특히, 본 명세서의 발명자들은 터치 구동 회로의 리셋 구간을 터치 센싱 신호를 차단하는 오프 구간과 중첩시켜서 구동함으로써, 신호 손실을 줄이고 터치 센싱 신호의 적분 시간을 확보할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 발명하였다.
이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 제 1 방향으로 연장되는 복수의 X-터치 전극과 제 2 방향으로 연장되는 복수의 Y-터치 전극으로 구성된 복수의 터치 전극, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하며, 터치 센싱 신호를 전달하는 제 1 스위치의 턴-오프 구간과, 제 1 스위치를 통해 전달된 터치 센싱 신호를 리셋시키는 제 2 스위치의 턴-온 구간을 중첩시키는 터치 구동 회로를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는 터치 센싱 신호와 기준 전압의 차이를 적분하여 센싱 출력 신호를 생성하는 적분 회로와, 적분 회로의 센싱 출력 신호를 샘플링하고, 샘플링된 전압을 유지하는 샘플 앤 홀드 회로를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 적분 회로는 비반전 입력 단자에 기준 전압이 인가되는 연산 증폭기와, 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터와, 피드백 커패시터에 병렬로 연결된 제 2 스위치를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치는 제 2 스위치의 턴-온 및 턴-오프 동작에 따라, 연산 증폭기의 반전 입력 단자 또는 비반전 입력 단자에 연결될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치는 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치가 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결되고 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 적분 회로의 리셋 구간 및 터치 구동 신호에 의해 터치 센싱 신호가 수신되는 시간 지연 구간이 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치는 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 연산 증폭기의 비반전 입력 단자와 연결이 차단될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치가 연산 증폭기의 비반전 입력 단자와 연결이 차단되고 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 적분 회로의 리셋 구간 및 터치 구동 신호에 의해 터치 센싱 신호가 수신되는 시간 지연 구간이 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제 1 스위치의 턴-오프 구간의 시간 간격과 제 2 스위치의 턴-온 구간의 시간 간격은 상이하고, 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 제 2 스위치의 턴-온 구간의 일부 시간 간격이 중첩될 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 구동 회로는 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 디스플레이 장치의 구동 회로에 있어서, 터치 센싱 신호를 전달하는 제 1 스위치와, 터치 센싱 신호 및 기준 전압의 차이를 적분하여 센싱 출력 신호를 생성하는 적분 회로와, 적분 회로의 센싱 출력 신호를 샘플링하고, 샘플링된 전압을 유지하는 샘플 앤 홀드 회로를 포함하되, 적분 회로를 리셋시키는 제 2 스위치의 턴-온 구간과 제 1 스위치의 턴-오프 구간을 중첩시킨다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 X-터치 전극과 제 2 방향으로 연장되는 복수의 Y-터치 전극으로 구성된 복수의 터치 전극, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 펄스 형태의 터치 구동 신호를 디스플레이 패널에 공급하는 단계와, 디스플레이 패널에서 생성된 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로에 전달하는 단계와, 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로에 전달하는 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 터치 구동 회로에 충전된 터치 센싱 신호를 리셋시키기 위한 제 2 스위치의 턴-온 구간을 중첩시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 터치 구동 신호의 시간 지연을 감소시킴으로써, 신호 손실을 줄이고 고주파수의 터치 구동 신호를 이용해서 터치 센싱이 가능한 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 터치 구동 회로의 리셋 구간을 터치 센싱 신호를 차단하는 오프 구간과 중첩시켜서 구동함으로써, 신호 손실을 줄이고 터치 센싱 신호의 적분 시간을 확보할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은 위에서 언급되지 않은 또 다른 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조를 예시로 나타낸 도면이고,
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동의 타이밍 예시를 나타낸 것으로서, 시간적으로 분할된 기간에 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동이 수행되는 경우를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동이 동시에 수행되는 경우를 나타낸 도면이고,
도 6은 터치 디스플레이 장치에 인가되는 터치 구동 신호의 예시를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로의 구성을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로를 구성하는 적분 회로의 예시를 나타낸 회로도이고,
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 적분 회로의 동작을 나타내는 신호 파형도이고,
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로를 구성하는 적분 회로의 다른 예시를 나타낸 회로도이고,
도 11 및 도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 신호에 대한 리셋 구간과 시간 지연 구간이 분리된 경우와 중첩된 경우의 신호 파형도를 예시로 나타낸 도면이고,
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~상에", "~상부에", "~하부에", "~옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
신호의 흐름 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "A 노드에서 B 노드로 신호가 전달된다"는 경우에도, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않은 이상, A 노드에서 다른 노드를 경유하여 B 노드로 신호가 전달되는 경우를 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)과, 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130), 타이밍 컨트롤러(140), 및 디스플레이 패널(110)에 대한 터치를 센싱하는 터치 구동 회로(150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 다수의 서브픽셀(SP)이 배치된다.
또한, 디스플레이 패널(110)에는, 다수의 터치 전극이 배치되거나 내장될 수 있으며, 터치 전극과 터치 구동 회로(150)를 서로 전기적으로 연결하는 다수의 센싱 라인(SL)이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 먼저 설명하면, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)가 서브픽셀(SP)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압을 공급하여 서브픽셀(SP)이 영상 데이터의 계조에 해당하는 밝기를 나타내도록 함으로써 영상을 표시한다.
구체적으로, 게이트 구동 회로(120)는, 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC, Gate Driving Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)는 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 직접 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 디지털 형태의 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써 각각의 서브픽셀(SP)이 데이터 전압에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC, Source Driving Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 입력 데이터 인에이블 신호, 클럭 신호 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호(DCS, GCS)를 생성하고, 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
일 예로, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS)를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS)를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 소스 구동 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 터치 구동 회로(150) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
각각의 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 터치 디스플레이 장치(100)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(110)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)에는 액정이 배치된다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압이 인가됨에 따라 형성되는 전계에 의해 액정의 배열을 조정함으로써, 데이터 전압에 따른 밝기를 나타내며 영상을 표시할 수 있다.
액정 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극과 터치 구동 회로(150)를 이용하여 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)에는 기판(SUB) 상에 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된다.
각 서브픽셀(SP)은 발광 다이오드(EL)와, 발광 다이오드(EL)를 구동하기 위한 제 1 트랜지스터(T1)와, 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)로 데이터 전압(Vdata)을 전달해주기 위한 제 2 트랜지스터(T2)와, 한 프레임 동안 일정 전압을 유지해주기 위한 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1)는 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 데이터 전압(Vdta)이 인가될 수 있는 제 1 노드(N1), 발광 다이오드(EL)와 전기적으로 연결되는 제 2 노드(N2), 및 구동 전압 라인(DVL)으로부터 구동 전압(VDD)이 인가되는 제 3 노드(N3)를 포함할 수 있다. 제 1 노드(N1)는 게이트 노드이고, 제 2 노드(N2)는 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있고, 제 3 노드(N3)는 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다. 이러한 제 1 트랜지스터(T1)는 발광 다이오드(EL)를 구동하는 구동 트랜지스터라고 한다.
발광 다이오드(EL)는 제 1 전극(예: 애노드 전극), 발광층 및 제 2 전극(예: 캐소드 전극)을 포함할 수 있다. 제 1 전극은 제 1 트랜지스터(T1)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결되고, 제 2 전극은 기저 전압(VSS)이 인가될 수 있다.
이러한 발광 다이오드(EL)에서 발광층은 유기물을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(EL)는 유기 발광 다이오드일 수 있다.
제 2 트랜지스터(T2)는 게이트 라인(GL)을 통해 인가되는 스캔 신호(SCAN)에 의해 온-오프가 제어되며, 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제 2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터라고 할 수 있다.
제 2 트랜지스터(T2)가 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)에 전달된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)은 2개의 트랜지스터(T1, T2)와 1개의 커패시터(Cst)를 포함하는 2T1C 구조를 가질 수 있으며, 경우에 따라서, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 존재할 수 있는 기생 커패시터가 아니라, 제 1 트랜지스터(T1)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 커패시터(External Capacitor)일 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1) 및 제 2 트랜지스터(T2)는 각각 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(110)에는 발광 다이오드(EL), 2개 이상의 트랜지스터(T1, T2) 및 1개 이상의 커패시터(Cst) 등의 회로 소자가 배치된다. 이러한 회로 소자는 외부의 수분이나 산소 등에 취약하기 때문에, 외부의 수분이나 산소가 회로 소자로 침투되는 것을 방지하기 위한 봉지층(ENCAP)이 디스플레이 패널(110)에 배치될 수 있다.
이러한 봉지층(ENCAP)은 하나의 층으로 되어 있을 수도 있지만, 다수의 층으로 되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 봉지층(ENCAP)이 다수의 층으로 이루어진 경우, 봉지층(ENCAP)은 하나 이상의 무기 봉지층과 하나 이상의 유기 봉지층을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 봉지층(ENCAP)은 제 1 무기 봉지층, 유기 봉지층 및 제 2 무기 봉지층을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 유기 봉지층은 제 1 무기 봉지층과 제 2 무기 봉지층 사이에 위치할 수 있다. 하지만, 봉지층(ENCAP)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 무기 봉지층은 발광 다이오드(EL)와 가장 인접하도록 제 2 전극(예: 캐소드 전극) 상에 형성될 수 있다. 이러한 제 1 무기 봉지층은, 일 예로, 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화알루미늄(Al2O3) 등과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 1 무기 봉지층이 저온 분위기에서 증착되므로, 제 1 무기 봉지층의 증착 공정 시 고온 분위기에 취약한 발광층(유기 발광층)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유기 봉지층은 제 1 무기 봉지층보다 작은 면적으로 형성될 수 있으며, 제 1 무기 봉지층의 양 끝단을 노출시키도록 형성될 수 있다. 이러한 유기 봉지층은 터치 디스플레이 장치(100)의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충 역할을 하며, 평탄화 성능을 강화할 수 있다. 이러한 유기 봉지층은 일 예로, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC) 등과 같은 유기 절연 재질로 형성될 수 있다.
제 2 무기 봉지층은 유기 봉지층 상에서 유기 봉지층 및 제 1 무기 봉지층 각각의 상부면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제 2 무기 봉지층은 외부의 수분이나 산소가 제 1 무기 봉지층 및 유기 봉지층으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단할 수 있다. 이러한 제 2 무기 봉지층은 일 예로, 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx), 산화질화실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3) 등과 같은 무기 절연 재질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 스크린 패널(TSP)이 봉지층(ENCAP) 상에 형성될 수 있다. 즉, 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 스크린 패널(TSP)을 이루는 다수의 터치 전극(TE)이 봉지층(ENCAP) 상에 배치될 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 신호가 인가되는 터치 구동 전극과, 터치 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호가 센싱되며 터치 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 터치 센싱 전극으로 분류될 수 있다. 이 때, 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 포함하여 터치 라인으로 지칭하고, 터치 구동 신호와 터치 센싱 신호를 포함하여 터치 신호로 지칭할 수 있을 것이다.
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 신호가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 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.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조는 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 봉지층(ENCAP) 상에 위치할 수 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 제 1 방향으로 배치되고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 배치될 수 있다.
본 명세서에서, 제 1 방향 및 제 2 방향은 상대적으로 서로 다른 방향일 수 있으며, 일 예로, 제 1 방향은 x축 방향이고 제 2 방향은 y축 방향일 수 있다. 이와 반대로, 제 1 방향은 y축 방향이고 제 2 방향은 x축 방향일 수도 있다. 또한, 제 1 방향 및 제 2 방향은 서로 직교할 수도 있지만 직교하지 않을 수도 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 전기적으로 연결된 여러 개의 X-터치 전극(X-TE)으로 구성될 수 있고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 전기적으로 연결된 여러 개의 Y-터치 전극(Y-TE)으로 구성될 수 있다.
여기서, 복수의 X-터치 전극(X-TE)과 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)은 복수의 터치 전극(TE)에 포함되며 역할(기능)이 구분되는 전극들이다. 예를 들어, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극(X-TE)은 터치 구동 전극이고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 구성하는 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)은 터치 센싱 전극일 수 있다. 이 경우, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 터치 구동 전극 라인에 해당하고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 터치 센싱 전극 라인에 해당한다.
이와 반대로, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극(X-TE)은 터치 센싱 전극이고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 구성하는 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)은 터치 구동 전극일 수 있다. 이 경우, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 터치 센싱 전극 라인에 해당하고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 터치 구동 전극 라인에 해당한다.
터치 센싱을 위한 터치 센서 메탈은 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 이외에도, 복수의 터치 라우팅 배선(TL)을 포함할 수 있다.
다수의 터치 라우팅 배선(TL)은 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)에 연결되는 하나 이상의 X-터치 라우팅 배선(X-TL)과, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 연결되는 하나 이상의 Y-터치 라우팅 배선(Y-TL)을 포함할 수 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각은, 동일한 행(또는 열)에 배치되는 복수의 X-터치 전극(X-TE)과, 이들을 전기적으로 연결해주는 하나 이상의 X-터치 전극 연결 배선(X-CL)을 포함할 수 있다. 여기서, 인접한 2개의 X-터치 전극(X-TE)을 연결해주는 X-터치 전극 연결배선(X-CL)은 인접한 2개의 X-터치 전극(X-TE)과 일체화 된 금속일 수도 있고, 컨택홀을 통해 인접한 2개의 X-터치 전극(X-TE)과 연결되는 금속일 수도 있다.
복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 동일한 열(또는 행)에 배치되는 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)과, 이들을 전기적으로 연결해주는 하나 이상의 Y-터치 전극 연결 배선(Y-CL)을 포함할 수 있다. 여기서, 인접한 2개의 Y-터치 전극(Y-TE)을 연결해 주는 Y-터치 전극 연결 배선(Y-CL)은 인접한 2개의 Y-터치 전극(Y-TE)과 일체화 된 금속일 수도 있고, 컨택홀을 통해 인접한 2개의 Y-터치 전극(Y-TE)과 연결되는 금속일 수도 있다.
X-터치 전극 라인(X-TEL)과 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)이 교차되는 영역(터치 전극 라인 교차 영역)에서는, X-터치 전극 연결 배선(X-CL)과 Y-터치 전극 연결 배선(Y-CL)이 교차될 수 있다.
이와 같이, 터치 전극 라인 교차 영역에서, X-터치 전극 연결 배선(X-CL)과 Y-터치 전극 연결 배선(Y-CL)이 교차되는 경우, X-터치 전극 연결 배선(X-CL)과 Y-터치 전극 연결 배선(Y-CL)은 서로 다른 층에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)이 교차되도록 배치되기 위해서, 복수의 X-터치 전극(X-TE), 복수의 X-터치 전극 연결 배선(X-CL), 복수의 Y-터치 전극(Y-TE), 및 복수의 Y-터치 전극 연결배선(Y-CL)은 둘 이상의 층에 위치할 수 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 하나 이상의 X-터치 라우팅 배선(X-TL)을 통해 해당하는 X-터치 패드(X-TP)과 전기적으로 연결된다. 즉, 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)에 포함된 복수의 X-터치 전극(X-TE)중 최 외곽에 배치된 X-터치 전극(X-TE)은 X-터치 라우팅 배선(X-TL)을 통해 해당하는 X-터치 패드(X-TP)와 전기적으로 연결된다.
복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 하나 이상의 Y-터치 라우팅 배선(Y-TL)을 통해 해당하는 Y-터치 패드(Y-TP)와 전기적으로 연결된다. 즉, 하나의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 포함된 복수의 Y-터치 전극(Y-TE) 중 최 외곽에 배치된 Y-터치 전극(Y-TE)은 Y-터치 라우팅 배선(Y-TL)을 통해 해당하는 Y-터치 패드(Y-TP)와 전기적으로 연결된다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동의 타이밍 예시를 나타낸 것으로서, 시간적으로 분할된 기간에 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동이 수행되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동 기간 사이의 기간(예, 블랭크 기간)에 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)을 구동하여 터치 센싱을 수행할 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 영상 프레임마다 존재하는 수직 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 또는, 하나의 영상 프레임 내에 존재하는 다수의 수평 블랭크 기간 중 일부 수평 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극을 터치 전극(TE)으로 이용하는 경우, 디스플레이 구동 기간에 터치 전극(TE)으로 공통 전압이 인가되고 터치 센싱 구동 기간에 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다.
이러한 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압의 크기가 변화하는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
여기서, 터치 센싱 구동 기간에 디스플레이 구동이 수행되지 않으므로, 디스플레이 구동을 위한 전극, 신호 라인 등에는 전압이 인가되지 않거나 정전압 상태(예를 들어, 게이트 하이 전압(VGH))일 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 커패시턴스가 형성될 수 있으며, 이러한 커패시턴스로 인해 터치 센싱 신호의 검출 성능이 저하될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 형성되는 커패시턴스를 방지하기 위하여, 터치 센싱 구동 기간에 터치 전극(TE)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압 및 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압 및 위상을 갖는 데이터 전압(Vdata)을 공급할 수 있다. 그리고, 터치 센싱 구동 기간에 게이트 라인(GL)은 게이트 로우 전압(VGL)이 인가된 상태이므로, 게이트 로우 전압(VGL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압 및 위상을 갖는 신호가 출력될 수 있다.
이와 같이, 터치 센싱 구동 기간에 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압 및 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급함으로써, 터치 전극(TE)과 신호 라인 사이에 커패시턴스가 형성되지 않도록 함으로써 터치 센싱 신호의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동을 동시에 수행할 수도 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동이 동시에 수행되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱 구동 기간이 진행될 수 있다.
여기서, 터치 센싱 구동 기간은 디스플레이 구동 기간과 동일할 수도 있고 디스플레이 구동 기간 사이의 임의의 기간일 수도 있다. 즉, 터치 센싱 구동은 디스플레이 구동과 관계없이 독립적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱 구동이 수행될 수도 있다.
터치 센싱 구동이 디스플레이 구동과 동시에 수행되는 경우, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다. 그리고, 디스플레이 구동을 위해 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호의 출력에 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL) 등이 출력될 수 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극이 터치 전극(TE)으로 이용되는 경우, 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되므로 공통 전극과 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않을 수 있다.
즉, 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압이 변화하므로, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극과 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않아 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 해당하는 밝기를 나타내지 못할 수 있다.
따라서, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 데이터 전압(Vdata)을 공급해줌으로써, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극과 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성될 수 있도록 한다.
이러한 데이터 전압(Vdata)의 변조는, 일 예로, 데이터 구동 회로(130)에서 데이터 전압(Vdata)을 생성하기 위해 이용되는 감마 전압을 변조하는 방식을 통해 수행될 수 있다. 또는, 디스플레이 패널(110)에 배치된 그라운드 전압을 변조시켜줌으로써 변조된 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되도록 할 수도 있다.
또한, 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조함으로써, 게이트 라인(GL)으로 변조된 스캔 신호가 인가되어 게이트 라인(GL)이 정상적으로 구동되도록 할 수 있다.
이와 같이, 데이터 라인(DL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조해줌으로써, 디스플레이 구동과 터치 센싱 구동을 동시에 수행하도록 할 수 있다.
도 6은 터치 디스플레이 장치에 인가되는 터치 구동 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치 디스플레이 장치(100)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압의 크기가 변화하는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
터치 구동 신호(TDS)는 상승 에지와 하강 에지 사이의 하이 레벨 구간 및 하강 에지와 상승 에지 사이의 로우 레벨 구간을 포함할 수 있으며, 하이 레벨 구간과 로우 레벨 구간을 포함하면 터치 구동 신호(TDS)의 1 주기 구간(Ptds)이 될 수 있다.
이 때, 터치 구동 신호(TDS)의 1주기 구간(Ptds)이 시작되기 전에, 터치 구동 회로(150)에 충전된 전압을 초기화시키기 위한 리셋 구간(Trst)이 선행될 수 있다.
또한, 터치 구동 회로(150)에서 터치 구동 전극으로 터치 구동 신호(TDS)가 공급되는 시점부터 센싱 전극으로부터 터치 센싱 신호가 터치 구동 회로(150)에 수신되는 시점까지는 디스플레이 패널(110)과 터치 구동 회로(150)의 임피던스에 의한 시간 지연 구간(Td)이 발생한다.
따라서, 터치 구동 신호(TDS)가 디스플레이 패널(110)에 인가되는 1 주기 구간(Ptds) 중에서, 리셋 구간(Trst)과 터치 센싱 신호가 수신되기 까지의 시간 지연 구간(Td)을 제외한 나머지 구간이 터치 구동 회로(150)에서 터치 센싱 신호를 적분하는 적분 구간(Tint)에 해당한다.
예를 들어, 400 KHz의 주파수로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 경우에, 터치 구동 신호(TDS)의 1 주기 구간(Ptds)은 2.5 us 에 해당한다. 이 때, 1.25 us 의 1/2 주기 내에서 약 0.25 us의 지연 시간과 0.5 us의 리셋 구간(Trst)를 제외하면, 터치 구동 회로(150)는 약 0.5 us 의 적분 구간(Tint)에서 터치 센싱 신호를 적분하여 터치 센싱을 하게 된다.
이와 같이, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst) 및 시간 지연 구간(Td)에 의하여, 터치 센싱 신호를 적분할 수 있는 적분 구간(Tint)이 단축됨으로 인해, 터치 센싱 품질이 저하되고 터치 구동 신호(TDS)의 주파수를 증가시키기 어려운 문제가 발생한다.
본 명세서의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩시킴으로써, 터치 센싱 신호의 적분 구간(Tint)을 증가시켜서 터치 센싱 품질을 향상시키고, 터치 구동 신호(TDS)의 주파수를 증가시킬 수 있도록 한다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 구동 회로(150)는 터치 센싱 회로(152) 및 터치 컨트롤러(TCR) 등을 포함할 수 있다.
터치 센싱 회로(152)는 디스플레이 패널(110)을 구동하여 센싱 출력 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 터치 센싱 회로(152)는 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 터치 전극(TE) 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 이용하여 센싱 출력 신호를 생성할 수 있다.
터치 센싱 회로(152)는 생성된 센싱 출력 신호 또는 센싱 출력 신호를 디지털 신호로 변환한 센싱 출력 데이터를 터치 컨트롤러(TCR)로 전달한다.
터치 컨트롤러(TCR)는 터치 센싱 회로(152)에서 출력된 센싱 출력 신호 또는 센싱 출력 데이터를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 획득할 수 있다. 그리고 터치 컨트롤러(TCR)는 터치 구동 신호(TDS)를 생성하여, 터치 센싱 회로(152)로 전송할 수 있다.
또한 터치 컨트롤러(TCR)는 터치 센싱 회로(152)로 설정값을 전송함으로써, 터치 센싱 회로(152)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다.
터치 센싱 회로(152) 및 터치 컨트롤러(TCR)는 별도로 구현될 수도 있고, 통합되어 하나로 구현될 수도 있다. 특히, 터치 스크린 패널(TSP)이 디스플레이 패널(110)에 내장되는 경우, 터치 컨트롤러(TCR)는 타이밍 컨트롤러(140)에 통합되어 하나로 구현될 수도 있다.
터치 센싱 회로(152)는 제 1 멀티플렉서 회로(MUX1), 복수의 센싱 유닛(SU)을 포함하는 센싱 유닛 블록(SUB), 제 2 멀티플렉서 회로(MUX2), 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
복수의 센싱 유닛(SU) 각각은 터치 전극(TE)로부터 수신되는 터치 센싱 신호(TSS)로부터 센싱 출력 신호를 생성한다.
터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호는 터치 유무에 따라 변동되며, 센싱 유닛(SU)은 터치 전극(TE)으로 공급되는 터치 구동 신호(TDS)와 터치 전극(TE)으로부터 터치 유무에 따라 변동되어 수신되는 터치 센싱 신호(TSS) 사이의 차이를 증폭 및 적분하여, 센싱 출력 신호를 생성한다.
복수의 센싱 유닛(SU) 각각은 적분 회로(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA: Sample and Hold Circuit) 등을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 센싱 유닛(SU)은 적분 회로(INTG)의 앞 부분에 전치 증폭 회로를 더 포함할 수 있다.
샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 각 센싱 유닛(SU)마다 1개씩 포함될 수도 있다. 또는, 2개 이상의 센싱 유닛(SU)마다 1개의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)가 존재할 수도 있고, 경우에 따라서, 복수의 센싱 유닛(SU) 전체에 대하여 1개의 샘플 앤 홀드 회로(SHA)가 존재할 수도 있다.
샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)의 입력 단에 부가되는 회로로서, 입력 신호의 전압을 샘플링하고, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 이전 변환을 끝낼 때까지 샘플링된 전압을 그대로 유지시켜 주는 회로이다.
터치 센싱 회로(152)에서 샘플 앤 홀드 회로(SHA)는 적분 회로(INTG)에서 출력되는 센싱 출력 신호를 유지시켜주기 위해 이용된다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플 앤 홀드 회로(SHA)에서 유지되고 있는 센싱 출력 신호의 전압을 디지털 데이터로 변환하여 센싱 출력 데이터를 생성한다.
만일 터치 센싱 회로(152)가 센싱 출력 신호를 디지털 데이터로 변환하지 않고, 그대로 출력하도록 구성된 경우, 샘플 앤 홀드 회로(SHA)와 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 생략될 수도 있다.
제 1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 적은 개수의 센싱 유닛(SU)으로도 많은 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있도록 한다. 제 1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 복수의 터치 전극(TE) 중 하나 또는 그 이상의 터치 전극(TE)을 동시에 선택할 수 있다. 또한, 제 1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 선택된 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 전달하거나, 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호(TSS)를 센싱 유닛 블록(SUB) 내에서 해당하는 센싱 유닛(SU)의 적분 회로(INTG)로 전달한다.
제 2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 복수의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 선택된 센싱 유닛(SU)에 대해서 샘플 앤 홀드 회로(SHA)가 유지하고 있던 센싱 출력 신호를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력해준다.
한편, 적분 회로(INTG)는 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호(TSS)와 기준 전압(Vref)의 차이를 증폭 및 적분하여, 센싱 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로를 구성하는 적분 회로의 예시를 나타낸 회로도이다.
도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 회로(150)를 구성하는 적분 회로(INTG)는 디스플레이 패널(110)과 손가락 또는 스타일러스 사이에 형성되는 커패시턴스에 해당하는 터치 센싱 신호(TSS)가 제 1 스위치(SW1)를 통해 전달된다.
제 1 스위치(SW1)는 동작에 따라 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-) 또는 비반전 입력 단자(+)에 연결될 수 있다.
연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 피드백 커패시터(Cfb)와 제 2 스위치(SW2)가 병렬로 연결될 수 있다. 제 2 스위치(SW2)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전압을 리셋시키기 위한 스위치에 해당한다. 따라서, 제 2 스위치(SW2)가 턴-온 상태로 되면 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전압을 리셋 시킨다.
여기에서는, 제 2 스위치(SW2)와 병렬로 연결되는 피드백 커패시터(Cfb)가 하나로 구성되는 경우를 예로 들었지만, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분을 위하여 복수의 커패시터가 다양한 구조로 형성될 수도 있을 것이다.
연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에는 터치 센싱 신호(TSS)와 비교하기 위한 기준 전압(Vref)이 인가되며, 적분 회로(INTG)를 통해 생성된 센싱 출력 신호(Vsen)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 전달된다. 이 때, 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 인가되는 기준 전압(Vref)은 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 위상 및 진폭을 가지는 신호일 수 있다.
본 명세서의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 분리하는 대신에, 연산 증폭기(Amp)에 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 연산 증폭기(Amp)에 연결된 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간을 중첩시키도록 구동한다.
이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)이 중첩되어 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)의 시간 간격이 감소되는 반면, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)의 시간 간격이 증가하게 되어, 터치 센싱 품질을 증가시킬 수 있다.
또한, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)의 시간 간격이 증가하게 됨으로써, 터치 구동 신호(TDS)를 높은 주파수로 공급하더라도 충분한 적분 구간(Tint)의 시간 간격을 확보할 수 있게 된다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 적분 회로의 동작을 나타내는 신호 파형도이다.
도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 회로(150) 내에서 터치 센싱 신호(TSS)를 적분해서 센싱 출력 신호(Vsen)를 생성하는 적분 회로(INTG)는 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩시키기 위해서, 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 피드백 커패시터(Cfb)의 리셋 동작을 위한 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간이 중첩되도록 제어한다.
여기에서는 제 2 스위치(SW2)가 연결되어 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키는 경우를 턴-온 상태로 표현하고, 제 2 스위치(SW2)가 오프된 경우를 턴-오프 상태로 표현한다. 또한, 제 1 스위치(SW1)가 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(-)에 연결되어 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하는 경우를 턴-온 상태로 표현하고, 제 1 스위치(SW1)가 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 연결되어 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 구동 회로(150)에 전달되지 않는 경우를 턴-오프 상태로 표현하고 있다.
다시 말해서, 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위해서 제 2 스위치(SW2)가 턴-온되는 구간 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 연결함으로써, 적분 회로(INTG)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 차단한다.
따라서, 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위한 리셋 구간(Trst)과 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 차단하는 시간 지연 구간(Td)이 중첩되어 진행된다.
반면, 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프되는 구간 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 연결함으로써 적분 회로(INTG)에 터치 센싱 신호(TSS)를 전달한다. 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프된 상태에서, 제 1 스위치(SW1)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)가 적분 회로(INTG)에 전달되는 구간은 적분 구간(Tint)에 해당한다.
예를 들어, 400 KHz의 주파수로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 경우에, 터치 구동 신호(TDS)의 1 주기 구간(Ptds)은 2.5 us 에 해당한다. 이 때, 1.25 us 의 1/2 주기 내에서 약 0.5 us의 시간에 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩해서 진행하면, 터치 구동 회로(150)는 약 0.75 us 의 적분 구간(Tint)에서 터치 센싱 신호를 적분하여 터치 센싱을 할 수 있게 된다.
이 때, 터치 구동 신호(TDS)의 트랜지션 과정에서 발생하는 노이즈를 감소시키기 위해서, 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)은 터치 구동 신호(TDS)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되는 상승 에지 및 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되는 하강 에지에 동기되거나 상승 에지 및 하강 에지를 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서는 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)이 터치 구동 신호(TDS)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되는 상승 에지 및 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되는 하강 에지를 포함하도록 동작하는 경우를 예시로 나타내고 있다.
한편, 여기에서는 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위한 리셋 구간(Trst)과 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 차단하는 시간 지연 구간(Td)이 동일한 경우로서, 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 피드백 커패시터(Cfb)의 리셋 동작을 위한 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간의 시간 간격이 동일한 경우를 예로 들어서 나타내었다.
그러나, 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 피드백 커패시터(Cfb)의 리셋 동작을 위한 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간의 시간 간격은 상이할 수 있으며, 이 경우 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간은 일부 시간 간격이 중첩될 수 있을 것이다.
또한, 위에서는 적분 회로(INTG)의 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위해서 제 2 스위치(SW2)가 턴-온되는 리셋 구간(Trst) 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 연결하는 경우를 예로 들어서 설명하였지만, 제 2 스위치(SW2)가 턴-온되는 리셋 구간(Trst) 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 연결하지 않고 오프 상태로 유지할 수도 있을 것이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로를 구성하는 적분 회로의 다른 예시를 나타낸 회로도이다.
도 10을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 회로(150)를 구성하는 적분 회로(INTG)는 디스플레이 패널(110)과 손가락 또는 스타일러스 사이에 형성되는 커패시턴스에 해당하는 터치 센싱 신호(TSS)가 제 1 스위치(SW1)를 통해 전달된다.
제 1 스위치(SW1)는 동작에 따라 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 연결된 턴-온 상태 또는 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 연결되지 않은 턴-오프 상태를 유지할 수 있다.
연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 피드백 커패시터(Cfb)와 제 2 스위치(SW2)가 병렬로 연결될 수 있다. 제 2 스위치(SW2)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전압을 리셋시키기 위한 스위치에 해당한다. 따라서, 제 2 스위치(SW2)가 턴-온 상태로 되면 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전압을 리셋 시킨다.
연산 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에는 터치 센싱 신호(TSS)와 비교하기 위한 기준 전압(Vref)이 인가되며, 적분 회로(INTG)를 통해 생성된 센싱 출력 신호(Vsen)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 전달된다.
본 명세서의 터치 디스플레이 장치(100)는 연산 증폭기(Amp)에 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 제 1 스위치(SW1)와 연산 증폭기(Amp)에 연결된 제 2 스위치(SW2)를 동시에 온-오프시킨다.
다시 말해서, 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위해서 제 2 스위치(SW2)가 턴-온되는 구간 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)로부터 오프시킴으로써, 터치 센싱 신호(TSS)를 차단한다. 따라서, 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위한 리셋 구간(Trst)과 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 차단하는 시간 지연 구간(Td)이 중첩되어 진행된다.
반면, 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프되는 구간 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 연결함으로써 적분 회로(INTG)에 터치 센싱 신호(TSS)를 전달한다. 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프된 상태에서, 제 1 스위치(SW1)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)가 적분 회로(INTG)에 전달되는 구간은 적분 구간(Tint)에 해당한다.
이에 따라, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)이 중첩되어 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)의 시간 간격이 감소되는 반면, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)의 시간 간격이 증가하게 되어, 터치 센싱 품질을 증가시킬 수 있다.
또한, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)의 시간 간격이 증가하게 됨으로써, 터치 구동 신호(TDS)를 높은 주파수로 공급하더라도 충분한 적분 구간(Tint)의 시간 간격을 확보할 수 있게 된다.
도 11 및 도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 신호에 대한 리셋 구간과 시간 지연 구간이 분리된 경우와 중첩된 경우의 신호 파형도를 예시로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 11을 참조하면, 터치 구동 신호(TDS)의 1주기 구간(Ptds)이 시작되기 전에, 터치 구동 회로(150)에 충전된 전압을 초기화시키기 위한 리셋 구간(Trst)이 선행되고, 터치 구동 신호(TDS)가 공급되는 시점부터 터치 센싱 신호(TSS)가 수신되는 시점까지 시간 지연 구간(Td)이 후속적으로 진행되는 경우, 터치 센싱 신호(TSS)를 적분하는 적분 구간(Tint)은 1 주기 구간(Ptds) 중에서, 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 제외한 나머지 시간 구간에 해당하게 될 것이다.
예를 들어, 400 KHz의 주파수로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 경우에, 터치 구동 신호(TDS)의 1 주기 구간(Ptds)은 2.5 us 에 해당하고, 1.25 us 의 1/2 주기 내에서 약 0.25 us의 시간 지연 구간(Td)과 0.5 us의 리셋 구간(Trst)를 제외하면, 터치 구동 회로(150)는 약 0.5 us 의 적분 구간(Tint)을 가지게 된다.
이 경우, 터치 구동 회로(150)는 0.5 us의 적분 구간(Tint) 내에서 터치 센싱 신호(TSS)를 적분하여 센싱 출력 신호(Vsen)를 생성하게 된다. 따라서, 터치 구동 회로(150)는 0.5 us의 적분 구간(Tint) 내에서 터치 센싱 신호(TSS)가 생성된 터치 전극의 센싱 출력 신호(Vsen(Touch))과 터치 센싱 신호(TSS)가 생성되지 않은 터치 전극의 센싱 출력 신호(Vsen(No touch)) 사이의 차이 전압(△V)을 비교하여 터치 유무를 판단할 수 있다.
반면, 도 12와 같이, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩시키는 경우, 적분 회로(INTG)의 피드백 커패시터(Cfb)를 리셋시키기 위한 리셋 구간(Trst)과 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 차단하는 시간 지연 구간(Td)이 동일한 시간 구간에 진행된다.
반면, 적분 회로(INTG)를 구성하는 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프되는 구간 동안, 제 1 스위치(SW1)를 연산 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 연결함으로써 적분 회로(INTG)에 터치 센싱 신호(TSS)를 전달하는 경우, 제 2 스위치(SW2)가 턴-오프된 상태에서 제 1 스위치(SW1)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)가 적분 회로(INTG)에 전달되는 구간은 적분 구간(Tint)에 해당하게 된다.
예를 들어, 400 KHz의 주파수로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 경우에, 터치 구동 신호(TDS)의 1 주기 구간(Ptds)은 2.5 us 에 해당하며, 1.25 us 의 1/2 주기 내에서 약 0.5 us의 시간에 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩해서 진행하면, 터치 구동 회로(150)는 약 0.75 us 의 적분 구간(Tint)에서 터치 센싱 신호를 적분하여 터치 센싱을 할 수 있게 된다.
따라서, 터치 구동 회로(150)는 0.75 us의 적분 구간(Tint) 내에서 터치 센싱 신호(TSS)를 적분하여 센싱 출력 신호(Vsen)를 생성할 수 있으며, 터치 구동 회로(150)는 0.75 us의 적분 구간(Tint) 내에서 터치 센싱 신호(TSS)가 생성된 터치 전극의 센싱 출력 신호(Vsen(Touch))과 터치 센싱 신호(TSS)가 생성되지 않은 터치 전극의 센싱 출력 신호(Vsen(No touch)) 사이의 차이 전압(△V)을 비교하여 터치 유무를 판단할 수 있다.
결국, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)이 중첩되어 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)에 해당하는 시간 간격이 감소되는 반면, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)의 시간 간격이 증가하게 되어, 터치 센싱 품질을 증가시킬 수 있게 된다.
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 펄스 형태의 터치 구동 신호(TDS)를 디스플레이 패널(110)에 공급하는 단계(S100), 디스플레이 패널(110)에서 생성된 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하는 단계(S200), 및 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하기 위한 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 터치 구동 회로(150)에 충전된 터치 센싱 신호(TSS)를 리셋시키기 위한 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간을 중첩시키는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
펄스 형태의 터치 구동 신호(TDS)를 디스플레이 패널(110)에 공급하는 단계(S100)는 복수의 터치 전극(TE)이 배치된 디스플레이 패널(110)의 터치를 센싱하기 위해서 펄스 형태의 터치 구동 신호(TDS)를 인가하는 과정이다.
디스플레이 패널(110)에서 생성된 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하는 단계(S200)는 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하는 과정이다.
이 때, 터치 센싱 신호(TSS)가 터치 구동 회로(150)에 전달되는 구간은 센싱 라인(SL)과 터치 구동 회로(150)를 연결하는 제 1 스위치(SW1)가 터치 구동 회로(150)를 구성하는 적분 회로(INTG)의 반전 입력 단자(-)에 연결되는 구간이 될 것이다. 여기에서, 제 1 스위치(SW1)가 터치 구동 회로(150)를 구성하는 적분 회로(INTG)의 반전 입력 단자(-)에 연결되어 피드백 커패시터(Cfb)에 전압이 충전되는 구간은 터치 센싱 신호(TSS)를 적분하여 센싱 출력 신호(Vsen)를 생성하는 적분 구간(Tint)에 해당하게 될 것이다.
이 때, 센싱 라인(SL)과 터치 구동 회로(150)를 연결하는 제 1 스위치(SW1)는 터치 구동 회로(150)에 충전된 전압을 초기화시키기 위한 리셋 구간(Trst)과, 터치 구동 신호(TDS)가 공급되는 시점부터 터치 센싱 신호가 수신되는 시점까지의 시간 지연 구간(Td)에는 적분 회로(INTG)의 반전 입력 단자(-)와 연결이 차단된다.
터치 센싱 신호(TSS)를 터치 구동 회로(150)에 전달하기 위한 제 1 스위치(SW1)의 턴-오프 구간과 터치 구동 회로(150)에 충전된 터치 센싱 신호(TSS)를 리셋시키기 위한 제 2 스위치(SW2)의 턴-온 구간을 중첩시키는 단계(S300)는 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩시킴으로써 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)이 차지하는 시간 간격을 감소시키고, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)에 대한 시간 간격이 증가시키는 과정이다.
이와 같이, 터치 구동 신호(TDS)에 대한 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)을 중첩시킴으로써, 리셋 구간(Trst)과 시간 지연 구간(Td)에 해당하는 시간 간격을 감소시키고, 터치 센싱 신호(TSS)의 적분 구간(Tint)을 증가시켜서 터치 센싱 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 터치 구동 회로
152: 터치 센싱 회로

Claims (17)

  1. 제 1 방향으로 연장되는 복수의 X-터치 전극과 제 2 방향으로 연장되는 복수의 Y-터치 전극으로 구성된 복수의 터치 전극, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하며, 상기 터치 센싱 신호를 전달하는 제 1 스위치의 턴-오프 구간과, 상기 제 1 스위치를 통해 전달된 상기 터치 센싱 신호를 리셋시키는 제 2 스위치의 턴-온 구간을 중첩시키는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는
    상기 터치 센싱 신호와 기준 전압의 차이를 적분하여 센싱 출력 신호를 생성하는 적분 회로; 및
    상기 적분 회로의 센싱 출력 신호를 샘플링하고, 샘플링된 전압을 유지하는 샘플 앤 홀드 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.

  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적분 회로는
    비반전 입력 단자에 기준 전압이 인가되는 연산 증폭기;
    상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터; 및
    상기 피드백 커패시터와 병렬로 연결된 상기 제 2 스위치를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치의 턴-온 및 턴-오프 동작에 따라, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 또는 비반전 입력 단자에 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는
    상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치가 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결되고 상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 적분 회로의 리셋 구간 및 상기 터치 구동 신호에 의해 상기 터치 센싱 신호가 수신되는 시간 지연 구간이 포함되는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는
    상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자와 연결이 차단되는 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치가 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자와 연결이 차단되고 상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 적분 회로의 리셋 구간 및 상기 터치 구동 신호에 의해 상기 터치 센싱 신호가 수신되는 시간 지연 구간이 포함되는 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간의 시간 간격과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 시간 간격은 상이하고, 상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 일부 시간 간격이 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
  10. 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 디스플레이 장치의 구동 회로에 있어서,
    상기 터치 센싱 신호를 전달하는 제 1 스위치;
    상기 터치 센싱 신호와 기준 전압의 차이를 적분하여 센싱 출력 신호를 생성하는 적분 회로; 및
    상기 적분 회로의 센싱 출력 신호를 샘플링하고, 샘플링된 전압을 유지하는 샘플 앤 홀드 회로를 포함하되,
    상기 적분 회로를 리셋시키는 제 2 스위치의 턴-온 구간과 상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간을 중첩시키는 구동 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적분 회로는
    비반전 입력 단자에 기준 전압이 인가되는 연산 증폭기;
    상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 피드백 커패시터; 및
    상기 피드백 커패시터와 병렬로 연결된 상기 제 2 스위치를 포함하는 구동 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는 상기 제 2 스위치의 턴-온 및 턴-오프 동작에 따라, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자 또는 비반전 입력 단자에 연결되는 구동 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는
    상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결되는 구동 회로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치는
    상기 제 2 스위치가 턴-온되는 구간에, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자와 연결이 차단되는 구동 회로.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간의 시간 간격과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 시간 간격은 상이하고, 상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 일부 시간 간격이 중첩되는 구동 회로.
  16. 제 1 방향으로 연장되는 복수의 X-터치 전극과 제 2 방향으로 연장되는 복수의 Y-터치 전극으로 구성된 복수의 터치 전극, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 터치 센싱 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    펄스 형태의 상기 터치 구동 신호를 상기 디스플레이 패널에 공급하는 단계;
    상기 디스플레이 패널에서 생성된 상기 터치 센싱 신호를 상기 터치 구동 회로에 전달하는 단계; 및
    상기 터치 센싱 신호를 상기 터치 구동 회로에 전달하는 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 상기 터치 구동 회로에 충전된 상기 터치 센싱 신호를 리셋시키기 위한 제 2 스위치의 턴-온 구간을 중첩시키는 단계를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간의 시간 간격과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 시간 간격은 상이하고, 상기 제 1 스위치의 턴-오프 구간과 상기 제 2 스위치의 턴-온 구간의 일부 시간 간격이 중첩되는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
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