KR20220082604A - 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법 - Google Patents

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

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KR20220082604A
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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분하고, 아이들 모드에서 전력 소모를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시킴으로써, 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시키는 동시에, 디스플레이 기능과 관련된 일부 동작을 축소시킴으로써 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법{TOUCH DRIVING CIRCUIT, TOUCH DISPLAY DEVICE, AND TOUCH DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 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), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display)와 같은 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
한편, 디스플레이 장치에서 터치 입력 기능을 제공함에 있어서, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 디스플레이 패널 내부에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 패널 내장형(In-cell type) 터치 디스플레이 장치가 개발되어 사용되고 있다.
터치 디스플레이 장치에 대한 터치 기능은 손가락과 같은 패시브 스타일러스(passive stylus) 뿐만 아니라 디스플레이 패널과 신호를 송수신할 수 있는 액티브 스타일러스(active stylus)을 이용할 수도 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치는 영상의 디스플레이 기능뿐만 아니라 터치 센싱 기능을 함께 수행해야 하며, 특히 액티브 스타일러스에 대해서는 터치 센싱을 위해서 별도의 동기화 과정이 요구된다.
이와 같이, 터치 디스플레이 장치는 디스플레이 기능과 터치 센싱 기능을 동시에 진행하는 동시에, 액티브 스타일러스에 대한 동기화 과정 등으로 인해 전력 소모가 증가하는 문제가 발생하기 때문에, 터치 디스플레이 장치의 전력 소모를 감소시킬 수 있는 방법이 요구되는 상황이다.
본 발명의 실시예들은 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분하고, 아이들 모드에서 전력 소모를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시킴으로써, 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시키는 동시에, 디스플레이 기능과 관련된 일부 동작을 축소시킴으로써 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널과, 터치 센싱 유형에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분하며, 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 기준으로 터치 유무 또는 터치 위치를 검출하는 터치 구동 회로와, 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧도록 터치 동기 신호를 생성해서, 터치 구동 회로에 공급하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 1 모드는 터치 위치를 검출하는 모드이고, 제 2 모드는 터치 유무를 감지하는 모드인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 2 모드는 동일한 터치 구동 신호를 복수의 터치 전극에 동시에 인가하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 2 모드는 제 1 모드에서 수행되는 터치 센싱 기능 중 적어도 일부의 기능이 제한되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 상기 터치 구동 기간이 둘 이상 포함되는 LHB 구동의 경우, 제 1 모드는 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 둘 이상의 상기 터치 구동 기간을 포함하고, 제 2 모드는 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 상기 제 1 모드보다 적은 횟수의 터치 구동 기간을 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 2 모드는 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 하나의 터치 구동 기간을 포함되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 기간은 제 1 모드 및 상기 2 모드에서 동일한 시간 간격을 가지는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 타이밍 컨트롤러는 제 2 모드에서 디스플레이 패널에 공급하는 디지털 영상 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 메모리를 턴-오프시키는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 타이밍 컨트롤러는 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스를 통해 터치 구동 회로에 데이터 패킷을 전송하되, 제 1 모드에서 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 상기 데이터 패킷을 전송하고, 제 2 모드에서 쌍으로 이루어진 신호 라인 중 하나의 신호 라인을 통해 데이터 패킷을 전송하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 타이밍 컨트롤러는 제 1 모드에서 터치 구동 회로에 전달되는 전원 제어 신호 중 적어도 일부를 제 2 모드에서 턴-오프시키는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 2 모드에서 제 1 터치 구동 기간에 디스플레이 패널에서 스타일러스로 업링크 신호가 전송되고, 제 2 터치 구동 기간에 스타일러스로부터 다운링크 신호가 수신되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 업링크 신호는 스타일러스의 구동에 필요한 비콘 신호와, 동기화를 위한 핑 신호를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 다운링크 신호는 스타일러스의 위치, 기울기, 및 부가 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신호인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 신호에 따라 모드 제어 신호를 출력하고, 모드 제어 신호에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분되는 터치 동기 신호를 수신하며, 터치 동기 신호에 따라 터치 유무 또는 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함하되, 터치 동기 신호는 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 상기 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧은 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 디스플레이 패널에 배치된 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 단계와, 터치 센싱 신호에 따라 모드 제어 신호를 생성하는 단계와, 모드 제어 신호에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분되는 터치 동기 신호를 출력하는 단계-여기에서, 터치 동기 신호는 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧도록 설정됨-와, 터치 동기 신호에 따라 설정된 터치 구동 기간에 터치 구동 신호를 디스플레이 패널에 공급하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분하고, 아이들 모드에서 전력 소모를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시킴으로써, 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 아이들 모드에서 터치 구동 기간을 단축시키는 동시에, 디스플레이 기능과 관련된 일부 동작을 축소시킴으로써 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드 및 아이들 모드가 전환되는 개념을 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 액티브 모드와 아이들 모드의 터치 구동 기간이 다르게 설정된 경우를 나타낸 예시 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, LHB 구동의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동 타이밍과 독립적인 터치 구동 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, LHB 구동의 경우에 액티브 모드와 아이들 모드의 터치 구동 기간이 다르게 설정된 경우를 나타낸 예시 도면이다.
도 8은 본 발명에 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스 예시를 나타낸 구조이다.
도 9는 본 발명에 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스에서 전달되는 신호 파형의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 액티브 모드와 아이들 모드에서의 동작을 비교하는 신호 파형의 예시 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동작을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 아이들 모드의 경우에 스타일러스에 대한 터치 구동이 이루어지는 타이밍을 예시로 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 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 영상 디스플레이 기능은 물론, 손가락 등과 같은 패시브 스타일러스에 대한 터치 센싱 기능과, 펜과 같은 액티브 스타일러스에 대한 터치 센싱 기능(스타일러스 인식 기능)을 제공할 수 있는 디스플레이 장치이다.
본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센서(Touch Sensor)로서의 다수의 터치 전극(Touch Electrode; TE)을 포함하는 터치 스크린 패널(Touch Screen panel; TSP)이 디스플레이 패널(110)에 내장된 디스플레이 장치로서, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 장치일 수도 있다.
예를 들어, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동에 사용되는 공통 전극을 복수 개로 블록화하여 터치 전극(TE)으로 사용할 수 있다. 다른 예로서, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 전용 전극 또는 터치 구동 전용 전극으로서 복수의 터치 전극(TE)을 사용할 수도 있다.
디스플레이 패널(110)은 액정 디스플레이 패널, 유기 발광 디스플레이 패널 등 다양한 타입의 패널일 수 있다.
일 예로, 디스플레이 패널(110)이 액정 디스플레이 패널인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 공통 전압이 인가되어 픽셀 전극과 전계를 형성하는 공통 전극을 복수 개 블록화하여 터치 전극(TE)으로 활용할 수 있다.
다른 예로, 디스플레이 패널(110)이 유기 발광 디스플레이 패널인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 구성하는 제 1 전극, 유기 발광층, 제 2 전극, 그 상부에 위치하여 밀봉 기능을 가지는 봉지층(Encapsulation Layer), 및 그 상부에 위치하는 터치 센서 금속층(Touch Sensor Metal Layer)을 포함할 수 있으며, 복수의 터치 전극(TE)은 터치 센서 금속층에 형성되어 있을 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 복수의 터치 전극(TE)이 터치 구동 과정에서 터치 구동 전극(터치 센싱 전극)으로 이용되고, 디스플레이 구동 과정에서는 공통 전극으로 이용되는 경우로 가정하여 설명한다.
터치 디스플레이 장치(100)는 터치 스크린 패널(TSP)이 내장된 디스플레이 패널(110)을 구동함으로써 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 핑거 센싱 및 스타일러스 센싱을 수행하는 터치 구동 회로(TIC)를 포함할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)을 구동하여 디스플레이 패널(110)을 통해 신호를 수신하는 제 1 회로와, 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 핑거 터치 센싱 및 스타일러스 터치 센싱을 수행하는 제 2 회로를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 회로는 터치 센싱 회로(ROIC)라고 하고, 제 2 회로는 터치 컨트롤러(TCR)라고도 한다.
터치 센싱 회로(ROIC)는 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로(SDIC)와 함께 통합 구동 회로(SRIC)로 구현될 수도 있다.
통합 구동 회로(SRIC)는 필름 상에 실장된 COF (Chip On Film) 타입일 수 있다.
통합 구동 회로(SRIC)가 실장된 필름은 디스플레이 패널(110)의 본딩 부와 인쇄 회로 기판(PCB)의 본딩부 각각에 결합될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)에는 터치 컨트롤러(TCR) 등이 실장될 수 있다.
터치 센싱 회로(ROIC)와 데이터 구동 회로(SDIC)는 별도의 구동 칩으로 구현될 수도 있다. 터치 센싱 회로(ROIC)는 디스플레이 패널(110)을 이루는 복수의 터치 전극(TE)과 복수의 신호 라인(SL)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이 때, 터치 센싱 회로(ROIC)는 디스플레이 구동 기간과 별도로 시분할된 터치 구동 기간에 터치 센싱을 수행할 수도 있고, 터치 센싱을 수행하는 터치 구동 기간이 디스플레이 구동 기간과 동시에 진행할 수도 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 회로(TIC)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 터치 구동 회로(TIC)를 제어하는 터치 동기 신호를 생성할 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 터치 구동 회로(TIC)와의 사이에 정의된 인터페이스를 기반으로 터치 구동 신호 등을 주고 받는다.
여기에서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 회로(200) 내의 터치 컨트롤러와 함께 하나의 집적 회로 형태로 형성될 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)와 함께 하나의 집적 회로 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.
타이밍 컨트롤러는 호스트 시스템(도시되지 않음)으로부터 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호, 메인 클럭 등의 타이밍 신호와 디지털 영상 데이터를 공급받는다.
타이밍 컨트롤러는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭 및 게이트 출력 인에이블 신호 등의 스캔 타이밍 제어 신호를 기반으로 게이트 구동 회로(도시되지 않음)의 스캔 타이밍을 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러는 소스 샘플링 클럭, 및 소스 출력 인에이블 신호 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 기반으로 데이터 구동 회로(SDIC)의 데이터 타이밍을 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 정해진 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 또는 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행할 수 있다.
이러한, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 감지를 위한 전극으로서 각 픽셀 구동을 위한 공통 전극을 함께 사용한다. 따라서, 디스플레이 구동 기간(DP) 동안에는 박막 트랜지스터에 공통 전압이 제공되고, 터치 구동 기간(TP) 동안에는 터치 전극으로 동작하는 공통 전극에 터치 구동 신호가 제공된다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일하거나 중첩되는 기간일 수도 있고, 시간적으로 분리된 기간일 수도 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 시간적으로 분리되는 경우를 시간 분할 구동(Time Division Driving)이라고 할 수 있다.
반면, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 시간적으로 동일한 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 이루어질 수 있으며, 이러한 구동 방식을 시간 프리 구동(Time Free Driving)이라고 할 수 있다.
시간 분할 구동 경우, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 교번할 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 교번하면서 시간적으로 분리되는 경우, 터치 구동 기간(TP)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크 기간(Blank)에 해당할 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)는 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 터치 동기 신호(Tsync)를 발생시켜서 이를 통해 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 식별하거나 제어할 수 있다. 즉, 터치 동기 신호(Tsync)는 터치 구동 기간(TP)을 정의하는 타이밍 제어 신호가 될 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간 (또는 로우 레벨 구간)은 디스플레이 구동 기간(DP)에 대응될 수 있고, 터치 동기 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간 (또는 하이 레벨 구간)은 터치 구동 기간(TP)에 대응될 수 있다.
이 경우, 터치 센싱 회로(ROIC)는 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 터치 구동 기간(TP)에 터치 구동 신호를 터치 전극(TE)에 인가하고, 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 신호를 이용하여 패시브 스타일러스 또는 액티브 스타일러스의 터치 유무 및 터치 위치를 센싱할 수 있다.
한편, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)을 할당하는 방식과 관련하여, 일 예로, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 하나의 디스플레이 구동 기간(DP)과 하나의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 블랭크 기간(Blank)에 해당하는 하나의 터치 구동 기간(TP) 동안 패시브 스타일러스 및 액티브 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
즉, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 화면 변경 주기(Refresh Rate) 또는 프레임 주파수의 1 주기인 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 동안 터치를 위한 구동이 1회 이루어질 수 있다.
예를 들어, 프레임 주파수가 60Hz 인 경우에는, 1/60s 의 수평 기간 내에서 디스플레이 패널(110)을 구성하는 N개의 게이트 라인을 통해 픽셀을 턴-온 또는 턴-오프하는 디스플레이 구동을 한 후에 일정 간격 동안 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간(TP)이 진행된다. 이 경우, 터치 감지 빈도(Touch Report Rate)는 60Hz가 될 것이다.
다른 예로써, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 둘 이상의 터치 구동 기간(TP) 동안 화면 전 영역 또는 일부 영역에서 패시브 스타일러스와 액티브 스타일러스에 의한 터치 입력을 1 차례 또는 2 차례 이상 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
이와 같이, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 진행하는 경우에, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)에 해당하는 둘 이상의 블랭크 기간(Blank) 각각을 LHB(Long Horizontal Blank) 라고 한다.
따라서, 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 스타일러스 또는 손가락에 대한 터치 센싱이 이루어지는 둘 이상의 기간을 LHB 또는 터치 구동 기간(TP)이라고 할 수 있으며, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 LHB 동안 수행되는 터치 구동을 “구동”이라고 한다.
본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 유형에 따라 터치 센싱 모드를 액티브 모드(Active Mode)와 아이들 모드(Idle Mode)로 구분하고, 터치 센싱 모드에 따라 터치 구동 기간을 달리함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드 및 아이들 모드가 전환되는 개념을 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)에 대한 오브젝트(스타일러스 또는 손가락)의 터치 유무를 탐지하는 아이들 모드(Idle Mode)와, 오브젝트(스타일러스 또는 손가락)의 터치 위치를 검출하고, 스타일러스가 전송하는 정보를 센싱할 수 있는 액티브 모드(Active Mode)로 구분할 수 있다.
이 때, 터치 센싱 유형에 따라 구분되는 동작 모드는 액티브 모드와 아이들 모드 이외에 다양한 용어로 표현될 수 있을 것이다. 또한, 터치 유무를 탐지하는 모드를 아이들 모드로 표현하고, 터치 위치를 검출하는 모드를 액티브 모드로 표현하였지만, 터치 디스플레이 장치(100)가 복수의 터치 센싱 기능을 제공하는 경우에 전체 터치 센싱 기능(예를 들어, 터치 유무, 터치 위치, 터치 압력 등)이 수행되는 경우를 액티브 모드로 표현하고, 전체 터치 센싱 기능 중에서 일부 터치 센싱 기능만을 수행함으로써 소비 전력을 감소시키는 경우를 아이들 모드로 표현할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 액티브 모드에서는 디스플레이 패널(110)을 구성하는 복수의 터치 전극(TE)에 서로 다른 터치 구동 신호를 인가하거나, 터치 구동 신호가 인가되는 시간을 달리함으로써, 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 이용해서 터치 위치를 검출할 수 있을 것이다. 또한, 아이들 모드에서는 디스플레이 패널(110)을 구성하는 복수의 터치 전극(TE)에 동일한 터치 구동 신호를 인가하거나 터치 구동 신호를 동시에 인가함으로써, 터치 유무를 탐지할 수 있을 것이다.
요컨대, 액티브 모드와 아이들 모드는 각각 센싱이 이루어지는 터치 유형을 달리하는 제 1 모드와 제 2 모드로 볼 수 있을 것이다.
아이들 모드에서 오브젝트의 터치가 감지되면, 터치 디스플레이 장치(100)는 일정 시간 경과 후에 액티브 모드로 변경되어 터치 위치를 센싱할 수 있다. 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드에서 오브젝트가 디스플레이 패널(110)에 인접하여 오브젝트 터치 입력이 발생하였는지, 주기적 또는 비주기적으로 탐색하고 만일 오브젝트의 터치가 감지되면, 디스플레이 패널(110)의 표시 영역 중에서 오브젝트의 터치가 감지된 영역에 해당하는 터치 전극(TE)을 집중적으로 센싱할 수도 있고, 오브젝트의 터치 위치뿐만 아니라 액티브 스타일러스이 경우에는 스타일러스가 전송하는 정보를 센싱할 수 있는 액티브 모드로 진입할 수 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드 중에 미리 정해진 시간 동안 오브젝트의 위치가 감지되지 않거나, 스타일러스의 출력 신호가 센싱 되지 않는 경우에, 다시 아이들 모드로 변경되어 구동될 수 있다. 이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드 중에 오브젝트가 감지되면, 다시 액티브 모드로 변경될 수 있을 것이다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드 중에 스타일러스의 출력 신호가 계속적으로 검출되면, 손가락에 의한 터치 신호가 검출되지 않는 경우에도 계속적으로 액티브 모드를 유지하며 구동될 수 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드에서 오브젝트에 대한 터치를 센싱하는 시간이나 터치 센싱 횟수는 아이들 모드에서 오브젝트에 대한 터치를 센싱하는 시간이나 터치 센싱 횟수보다 많을 수 있다. 즉, 액티브 모드에서는 오브젝트의 터치 위치를 센싱하거나 스타일러스의 출력 신호를 검출하기 위한 시간이 더 필요할 수 있으므로, 터치 센싱 시간을 더욱 할당하고, 아이들 모드에서는 오브젝트의 터치 유무를 감지하기 위한 터치 센싱 시간을 상대적으로 적게 할당할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분하고, 아이들 모드의 터치 구동 기간을 액티브 모드의 터치 구동 기간보다 작게 설정함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
아래에서는 액티브 모드에서 오브젝트의 터치 위치를 검출하고, 아이들 모드에서 오브젝트의 터치 유무를 감지하는 경우를 예로 들어서 설명할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 액티브 모드와 아이들 모드의 터치 구동 기간이 다르게 설정된 경우를 나타낸 예시 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 정해진 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TPa, TPi) 동안 오브젝트(손가락 또는 스타일러스)에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행할 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)과 터치 구동 기간(TPa, TPi)이 교번하면서 시간적으로 분리되는 경우, 터치 구동 기간(TPa, TPi)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크 기간(Blank)에 해당할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 타이밍 컨트롤러에서 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 터치 동기 신호(Tsync)를 터치 구동 회로(TIC)에 공급함으로써, 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)과 터치 구동 기간(TPa, TPi)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간은 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)에 대응될 수 있고, 터치 동기 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간은 터치 구동 기간(TPa, TPi)에 대응될 수 있다.
따라서, 터치 구동 회로(TIC)는 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 터치 구동 기간(TPa, TPi)에 터치 구동 신호를 터치 전극(TE)에 인가하고, 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 이용하여 오브젝트의 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱할 수 있다.
이 때, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 위치의 검출이 이루어지는 액티브 모드에서의 터치 구동 기간(TPa)과 터치 유무를 감지하는 아이들 모드에서의 터치 구동 기간(TPi)을 다르게 제어할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드에서의 터치 구동 기간(TPa) 보다 아이들 모드에서의 터치 구동 기간(TPi)이 짧게 설정될 수 있다. 이 경우, 하나의 디스플레인 프레임 기간(Display Frame)이 동일하다면, 액티브 모드에서의 디스플레이 구동 기간(DPa)은 아이들 모드에서의 디스플레이 구동 기간(DPi) 보다 크게 될 것이다.
이에 따라, 아이들 모드에서 디스플레이 구동에 따른 소비 전력은 증가할 수도 있지만, 터치 구동에 따른 소비 전력이 감소하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)의 전체 소비 전력은 줄어들 수 있다.
이와 같이, 액티브 모드와 아이들 모드에서 터치 구동 기간(TPa, TPi)을 달리하는 구동 방법은 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 터치 구동 기간이 수행되는 LHB 구동에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, LHB 구동의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)은 16개의 디스플레이 구동 기간(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)으로 시분할될 수 있다.
이 경우, 16개의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)은 16개의 LHB (LHB1 ~ LHB16)에 해당할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 하나 이상의 디스플레이 구동 기간(DP1 ~ DP16)과 하나 이상의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)으로 나누어서, 디스플레이 구동과 터치 구동을 교번하여 진행할 수 있다.
또는, 디스플레이 구동 기간(DP1 ~ DP16)과 독립적으로 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)이 진행될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동 타이밍과 독립적인 터치 구동 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 구동이 다른 시간 대에 수행될 수도 있지만, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행될 수도 있다.
따라서, 터치 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 구별해주는 역할을 할 수도 있고, 터치 구동 기간(TP)만을 구별하여 지시해줄 수 있다.
예를 들어, 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)가 1개의 터치 프레임 기간(Touch Frame)일 수 있다. 여기서, 터치 프레임 기간(Touch Frame)이란, 디스플레이 패널(110)의 화면 전 영역에서 오브젝트(손가락 또는 스타일러스)에 의한 터치를 1차례 센싱할 수 있는 기간을 의미할 수 있다.
여기에서는 터치 동기 신호(Tsync)가 하이 레벨 구간에서 터치 구동이 이루어지는 것으로 예시되었지만, 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨 구간에서 터치 구동이 진행될 수도 있다.
한편, 16 개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)에서는 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수도 있고, 스타일러스에 의한 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수도 있다.
본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 터치 구동 기간이 수행되는 LHB 구동의 경우에도, 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분하고, 아이들 모드의 터치 구동 기간을 액티브 모드의 터치 구동 기간보다 작게 설정함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, LHB 구동의 경우에 액티브 모드와 아이들 모드의 터치 구동 기간이 다르게 설정된 경우를 나타낸 예시 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 정해진 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TPa, TPi) 동안 오브젝트(손가락 또는 스타일러스)에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행할 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)과 터치 구동 기간(TPa, TPi)이 교번하면서 시간적으로 분리되는 경우, 터치 구동 기간(TPa, TPi)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크 기간(Blank)에 해당할 수 있다.
LHB 구동의 경우, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)은 16개의 디스플레이 구동 기간(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)으로 시분할될 수 있다. 이 경우, 16개의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)은 16개의 LHB (LHB1 ~ LHB16)에 해당할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 하나 이상의 디스플레이 구동 기간(DP1 ~ DP16)과 하나 이상의 터치 구동 기간(TP1 ~ TP16)으로 나누어서, 디스플레이 구동과 터치 구동을 교번하여 진행할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 타이밍 컨트롤러에서 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 터치 동기 신호(Tsync)를 터치 구동 회로(TIC)에 공급함으로써, 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)과 터치 구동 기간(TPa, TPi)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간은 디스플레이 구동 기간(DPa, DPi)에 대응될 수 있고, 터치 동기 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간은 터치 구동 기간(TPa, TPi)에 대응될 수 있다.
따라서, 터치 구동 회로(TIC)는 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 터치 구동 기간(TPa, TPi)에 터치 구동 신호를 터치 전극(TE)에 인가하고, 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 이용하여 오브젝트의 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱할 수 있다.
이 때, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 위치의 검출이 이루어지는 액티브 모드에서의 터치 구동 기간(TPa)과 터치 유무를 감지하는 아이들 모드에서의 터치 구동 기간(TPi)을 다르게 제어할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드에서 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)에 해당하는 터치 구동 기간(TPa)을 포함할 수 있지만, 아이들 모드에서는 하나의 LHB에 대응되는 터치 구동 기간(TPi)만이 포함될 수 있다. 물론 아이들 모드에서의 터치 구동 기간(TPi)은 하나의 LHB에 해당할 수도 있고, 2개 이상의 LHB에 해당할 수도 있다. 다만, 액티브 모드에서의 터치 구동 기간(TPa)보다 아이들 모드에서의 터치 구동 기간(TPi)이 짧은 간격을 가지게 될 것이다.
이 경우, 하나의 디스플레인 프레임 기간(Display Frame)이 동일하다면, 액티브 모드에서의 디스플레이 구동 기간(DPa)은 아이들 모드에서의 디스플레이 구동 기간(DPi) 보다 크게 될 것이다.
한편, 아이들 모드에서 포함되는 터치 구동 기간(TPi)은 액티브 모드에서의 LHB와 동일하거나 정수 배의 시간 간격을 가질 수도 있지만, LHB의 정수배가 아닌 시간 간격으로 설정될 수도 있을 것이다.
이에 따라, 아이들 모드에서 디스플레이 구동에 따른 소비 전력은 증가할 수도 있지만, 터치 구동에 따른 소비 전력이 감소하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)의 전체 소비 전력은 줄어들 수 있다.
한편, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드에서 터치 구동 기간(TPi)을 감소시킴으로써 터치 구동에 필요한 소비 전력을 감소시킬 뿐만 아니라, 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시하는데 요구되는 디스플레이 구동의 일부 동작을 제한함으로써 디스플레이 구동에 필요한 소비 전력도 함께 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스 예시를 나타낸 구조이고, 도 9는 본 발명에 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서, 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스에서 전달되는 신호 파형의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 복수의 데이터 패킷(PD1, PD2)을 송신하는 타이밍 컨트롤러(140), 타이밍 컨트롤러(140)에서 송신된 복수의 데이터 패킷(PD1, PD2)을 수신하는 복수의 통합 구동 회로(SRIC1 ~ SRICn), 및 복수의 통합 구동 회로(SRIC1 ~ SRICn)를 제어하며, 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 터치 센싱 신호를 이용하여 터치 센싱을 수행하는 터치 컨트롤러(TCR)를 포함할 수 있다.
여기에서 예시하는 인터페이스 규격은 타이밍 컨트롤러(140)와 통합 구동 회로(SRIC1 ~ SRICn) 사이에 데이터 전송 라인의 수를 감소시키고 고속 전송이 이루어질 수 있도록, 데이터 제어 신호와 디지털 영상 데이터를 직렬화하고, 클럭 정보를 삽입하여 패킷 단위로 데이터 패킷(PD1, PD2)을 전송하는 임베디드 포인트-투-포인트 인터페이스(Embedded Point-to-point Interface; EPI)이다.
또한, 여기에서는 타이밍 컨트롤러(140)에서 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 데이터 패킷(PD1, PD2)을 송신하고, 2개의 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)에서 각각 데이터 패킷(PD1, PD2)을 수신하여, 이를 디스플레이 패널(110)로 공급하는 구조를 예로써 설명하고 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 클럭 신호(CLK)에 따라 데이터 패킷(PD1, PD2)을 해당하는 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)에 각각 송신할 수 있다.
이 때, 타이밍 컨트롤러(140)가 송신하는 데이터 패킷(PD1, PD2)은 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 전송되며, 제 1 전송 기간, 제 2 전송 기간, 및 제 3 전송 기간으로 구분될 수 있다.
제 1 전송 기간에는 클럭 트레이닝 패턴(CT)을 이용해서 클럭 신호(CLK)를 동기화시키기 위한 클럭 트레이닝(Clock Training)이 이루어지고, 제 2 전송 기간에는 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)를 제어하는 데이터 제어 신호(DCS)가 전송되고, 제 3 전송 기간에는 디지털 영상 데이터(DATA)가 전송될 수 있다. 다만, 데이터 패킷(PD1, PD2)이 전송되는 구간 및 전송되는 데이터의 종류는 다양하게 표현할 수 있을 것이다.
타이밍 컨트롤러(140)는 수평 블랭크 기간(Horizontal Blank Time) 또는 수직 블랭크 기간(Vertical Blank Time) 내에서, 클럭 트레이닝 시간(Tct) 동안 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)와 클럭 트레이닝을 실시함으로써, 클럭 신호(CLK)를 동기화 시킬 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 클럭 트레이닝을 통해 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)와 동기화된 상태에서, 제 1 통합 구동 회로(SRIC1)에 락 입력 신호(Lock(IN))를 전송할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 제 2 통합 구동 회로(SRIC2)로부터 락 출력 신호(Lock(OUT))를 피드백 받을 수 있다.
제 1 통합 구동 회로(SRIC1)는 내부 클럭 신호의 위상이 고정되면 출력 안정 상태를 지시하는 하이 로직 레벨(High logic level)의 락 신호(Lock)를 생성해서 인접한 제 2 통합 구동 회로(SRIC2)에 전달한다.
이 때, 제 2 통합 구동 회로(SRIC2)에서 생성되는 락 신호(Lock)는 통합 구동 회로의 락 출력 신호(Lock(OUT))가 되며, 락 출력 신호(Lock(OUT))는 타이밍 컨트롤러(140)와 마지막 통합 구동 회로(SRIC2) 사이에 연결된 신호 라인을 통해 타이밍 컨트롤러(140)로 전송된다. 이 때, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)의 락 신호(Lock(IN), Lock) 입력 단자에는 하이 레벨의 직류 전원 전압(VCC)이 입력된다.
타이밍 컨트롤러(140)는 제 2 통합 구동 회로(SRIC2)로부터 정상적인 락 출력 신호(Lock(OUT))가 수신되면, 복수의 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)에 해당하는 데이터 패킷(PD1, PD2)을 각각 송신할 수 있다.
이 때, 임베디드 포인트-투-포인트 인터페이스(EPI) 규격은 신호 라인을 줄이기 위해서, 타이밍 컨트롤러(140)와 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2) 사이에 클럭 신호(CLK)를 전송하는 배선을 사용하지 않을 수 있다. 이 경우, 타이밍 컨트롤러(140)에서 데이터 패킷(PD1, PD2)을 전송하면, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)는 전송받은 데이터 패킷(PD1, PD2)을 이용하여 내부 클럭 신호를 생성하고, 생성된 내부 클럭 신호에 대응하여 디지털 영상 데이터(DATA)를 수신할 수 있다.
이 때, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)는 내부 클럭 신호와 타이밍 컨트롤러(140)에서 전송된 클럭 트래이닝 패턴을 비교할 수 있으며, 비교 결과 이상이 없는 경우에 하이 레벨의 락 신호(Lock)를 생성하거나, 락 출력 신호(Lock(OUT))를 타이밍 컨트롤러(140)로 전송할 수 있다.
한편, 제 2 통합 구동 회로(SRIC2)에서 타이밍 컨트롤러(140)로 전송하는 락 출력 신호(Lock(OUT))는 타이밍 컨트롤러(140)에서 제 1 통합 구동 회로(SRIC1)로 전송되는 락 입력 신호(Lock(IN))를 피드백한 신호일 수 있다.
락 출력 신호(Lock(OUT))가 타이밍 컨트롤러(140)에 전송된 상태에서, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)는 클럭 트레이닝을 통해 동기화된 데이터 패킷(PD1, PD2)의 위상과 주파수를 고정할 수 있으므로, 타이밍 컨트롤러(140)에서 송신되는 데이터 패킷(PD1, PD2)을 전송받을 수 있는 상태가 된다.
이 때, 포인트-투-포인트 방식의 인터페이스를 사용하는 경우, 타이밍 컨트롤러(140)는 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)와의 연결 상태 또는 신호 전달 특성에 따라 전송하는 데이터 패킷(PD1, PD2)의 출력 특성을 제어할 수 있다.
이 때, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드와 아이들 모드에 따라 타이밍 컨트롤러(140)에서 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)에 전송되는 데이터 패킷(PD1, PD2)을 다르게 함으로써, 아이들 모드에서의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 데이터 패킷(PD1, PD2)을 동시에 전송하되, 아이들 모드에서 하나의 신호 라인을 통해서 데이터 패킷(PD1 또는 PD2)을 전송함으로써, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
이 때, 터치 컨트롤러(TCR)는 디스플레이 패널(110)에 대한 터치 센싱 유형에 따라 액티브 모드와 아이들 모드를 제어할 수 있으므로, 타이밍 컨트롤러(140)는 터치 컨트롤러(TCR)로부터 모드 제어 신호(MCS)는 수신함으로써, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)에 전송하는 데이터 패킷(PD1, PD2)을 제어할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드에서 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)로 전송되는 데이터 패킷(PD1, PD2)을 일부 제한할 수 있을 뿐만 아니라, 디지털 영상 데이터(DATA)를 저장하는 메모리를 턴-오프시키거나 데이터 제어 신호(DCS)에 포함된 일부 전원 제어 신호를 턴-오프시킴으로써 소비 전력을 절감할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 액티브 모드에서 디지털 영상 데이터(DATA)를 저장하는 메모리를 턴-온시키되, 아이들 모드에서 메모리를 턴-오프시켜서 디지털 영상 데이터(DATA)가 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)로 직접 전달되도록 제어할 수 있다.
한편, 제 2 전송 기간에 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)를 제어하기 위해 전송되는 데이터 제어 신호(DCS)는 극성 제어 신호, 차지 쉐어링 옵션 신호, 디지털 영상 데이터(DATA)의 극성 주기 제어 신호, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)의 파워 제어 신호, 통합 구동 회로(SRIC1, SRIC2)의 채널 선택 신호 등을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드에서 통합 구동 회로(SRIC1, SRUC2)에 전달되는 데이터 제어 신호(DCS) 중에서, 파워 제어 신호 또는 채널 선택 신호와 같이 전원 제어 신호 중 일부를 제한함으로써, 디스플레이 구동에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 액티브 모드와 아이들 모드에서의 동작을 비교하는 신호 파형의 예시 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 컨트롤러(TCR)에서 생성되는 모드 제어 신호(MCS)에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 구분할 수 있다.
아이들 모드는 디스플레이 패널(110)에 대한 오브젝트(스타일러스 또는 손가락)의 터치 유무를 탐지할 수 있는 동작 모드이고, 액티브 모드는 오브젝트(스타일러스 또는 손가락)의 터치 위치를 검출하고, 스타일러스가 전송하는 정보를 센싱할 수 있는 동작 모드일 수 있다.
또는, 터치 디스플레이 장치(100)가 전체 터치 센싱 기능(예를 들어, 터치 유무, 터치 위치, 터치 압력 등)이 수행되는 경우를 액티브 모드로 구분하고, 전체 터치 센싱 기능 중에서 일부 터치 센싱 기능만을 수행함으로써 소비 전력을 감소시키는 경우를 아이들 모드로 구분할 수도 있을 것이다.
액티브 모드와 아이들 모드는 터치 컨트롤러에서 생성되는 모드 제어 신호(MCS)에 의해 결정될 수 있는데, 예를 들어 모드 제어 신호(MCS)가 하이 레벨인 경우에 액티브 모드로 동작하고, 로우 레벨인 경우에 아이들 모드로 동작할 수 있다.
블랭크 구간에 터치 센싱 동작이 이루어지는 경우, 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 하나의 디스플레이 프레임 기간에 A 시간의 터치 구동 기간을 가지지만, 아이들 모드에서는 A 시간보다 작은 B 시간의 터치 구동 기간을 가지도록 터치 구동 신호(Tsync(BS))를 생성할 수 있다.
이 때, 액티브 모드와 아이들 모드의 디스플레이 프레임 기간은 동일하기 때문에, 아이들 모드의 터치 구동 기간은 액티브 모드보다 감소되지만 아이들 모드의 디스플레이 구동 기간은 액티브 모드보다 증가할 수 있다.
또한, 하나의 디스플레이 프레임 기간에 복수의 터치 구동 기간을 포함하는 LHB 구동의 경우, 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 하나의 디스플레이 프레임 기간에 A 횟수의 터치 구동 기간을 가지지만, 아이들 모드에서는 A 횟수보다 작은 B 횟수의 터치 구동 기간을 가지도록 터치 구동 신호(Tsync(LHB))를 생성할 수 있다. 이 때, 아이들 모드에서의 터치 구동 기간은 액티브 모드에서의 터치 구동 기간과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
이 때, 액티브 모드와 아이들 모드의 디스플레이 프레임 기간은 동일하기 때문에, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에서 아이들 모드의 터치 구동 기간은 액티브 모드보다 감소되지만 아이들 모드의 디스플레이 구동 기간은 액티브 모드보다 증가할 수 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 디지털 영상 데이터(DATA)를 메모리에 일정 시간 동안 저장하였다가 통합 구동 회로(SRIC)에 전달하지만, 아이들 모드에서는 메모리를 턴-오프시켜서 디지털 영상 데이터(DATA)를 바로 통합 구동 회로(SRIC)에 전달함으로써, 메모리 구동에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 데이터 패킷(PD)을 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 통합 구동 회로(SRIC)에 전달하지만, 아이들 모드에서는 쌍으로 이루어진 신호 라인 중 하나의 신호 라인을 통해서 통합 구동 회로(SRIC)에 전달함으로써, 데이터 패킷(PD)의 전송에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 터치 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 아이들 모드에서 데이터 패킷(PD)을 구성하는 데이터 제어 신호(DCS) 중에서 일부의 전원 제어 신호를 로우 레벨로 차단함으로써, 데이터 패킷(PD)의 전송에 따른 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 기간이 단축된 아이들 모드에서 액티브 스타일러스의 동기화 과정을 진행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동작을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 스타일러스 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간에 스타일러스의 구동을 제어하기 위한 각종 정보 또는 스타일러스의 구동에 필요한 각종 정보를 포함하는 업링크 신호(Uplink Signal)를 스타일러스에 전송한다.
보다 구체적으로, 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 구동 회로(TIC)는 스타일러스의 구동을 제어하기 위한 각종 정보 또는 스타일러스의 구동에 필요한 각종 정보를 포함하는 업링크 신호를 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상에 공급한다.
이에 따라, 디스플레이 패널(110)에 인접한 스타일러스는 스타일러스 팁을 통해 업링크 신호를 수신할 수 있다. 즉, 스타일러스는 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상을 통해 업링크 신호를 수신할 수 있다.
또한, 스타일러스는 터치 디스플레이 장치(100)에서 전송된 업링크 신호에 응답하여 스타일러스의 위치, 틸트(기울기), 또는 각종 부가 정보 등을 나타내는 다운링크 신호(Downlink Signal)를 출력한다.
스타일러스에서 출력된 다운링크 신호는 디스플레이 패널(110)의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)의 터치 구동 회로(TIC)는 스타일러스에서 출력된 다운링크 신호를 터치 전극(TE)을 통해 수신하고, 수신된 다운링크 신호를 토대로 스타일러스의 위치, 틸트 및 각종 부가 정보 등을 획득할 수 있다.
여기에서, 업링크 신호는 일 예로 비콘 신호(Beacon) 또는 핑 신호(Ping) 등을 포함할 수 있다.
비콘 신호(Beacon)는 터치 디스플레이 장치(100)가 스타일러스의 구동을 제어하거나 스타일러스에게 필요한 정보를 알려주기 위한 제어 신호로서, 스타일러스 구동에 필요한 각종 정보들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 비콘 신호(Beacon)는 디스플레이 패널(110)의 기본 정보(예를 들어, 상태 정보, 식별 정보, 인셀 타입 등의 타입 정보 등), 디스플레이 패널(110)의 구동 모드 정보(예를 들어, 액티브 모드, 아이들 모드 등의 모드 식별 정보), 다운링크 신호의 특성 정보(예를 들어, 주파수, 펄스 개수 등), 구동 타이밍 관련 정보, 멀티플렉서 구동 정보, 파워 모드 정보(예를 들어, 소비 전력 저감을 위해 디스플레이 패널 및 스타일러스 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 디스플레이 패널(110)과 스타일러스 사이의 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
핑 신호(Ping)는 다운링크 신호의 동기화를 위한 제어 신호일 수 있다.
다운링크 신호에 포함될 수 있는 부가 정보는 일 예로 압력, 스타일러스 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 에러 체크 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 아이들 모드의 경우에 스타일러스에 대한 터치 구동이 이루어지는 타이밍을 예시로 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 컨트롤러(TCR)에서 생성되는 모드 제어 신호(MCS)에 따라 액티브 모드와 아이들 모드로 동작될 수 있다.
블랭크 구간에 터치 센싱 동작이 이루어지는 경우, 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 하나의 디스플레이 프레임 기간에 A 시간의 터치 구동 기간을 가지지만, 아이들 모드에서는 A 시간보다 작은 B 시간의 터치 구동 기간을 가지도록 터치 구동 신호(Tsync)가 생성될 수 있다.
또한, 하나의 디스플레이 프레임 기간에 복수의 터치 구동 기간을 포함하는 LHB 구동의 경우, 타이밍 컨트롤러(140)는 액티브 모드에서 하나의 디스플레이 프레임 기간에 A 횟수의 터치 구동 기간을 가지지만, 아이들 모드에서는 A 횟수보다 작은 B 횟수의 터치 구동 기간을 가지도록 터치 구동 신호(Tsync)가 생성될 수 있다.
이 때, 액티브 모드와 아이들 모드의 디스플레이 프레임 기간은 동일하기 때문에, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에서 아이들 모드의 터치 구동 기간은 액티브 모드보다 감소되지만 아이들 모드의 디스플레이 구동 기간은 액티브 모드보다 증가할 수 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)에서 스타일러스로 전송되는 업링크 신호 및 스타일러스에서 디스플레이 패널(110)로 전송되는 다운링크 신호는 아이들 모드에서 각각 터치 구동 기간에 전송될 수 있다.
예를 들어, 아이들 모드에 진입 후 최초의 터치 구동 기간에 업링크 신호 중 하나인 비콘 신호(Beacon)가 디스플레이 패널(110)에서 스타일러스로 1차례 이상 전송될 수 있다.
디스플레이패널(110)에서 스타일러스로 비콘 신호가 전송되면, 스타일러스는 비콘 신호에 응답하여 미리 규정된 프로토콜에 따라 정해진 터치 구동 기간에 다운링크 신호를 출력할 수 있다.
이 때, 스타일러스에서 출력되는 다운링크 신호는 두 번째 터치 구동 기간에 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상에 인가될 수 있다.
즉, 스타일러스는 아이들 모드의 최초 터치 구동 기간에 디스플레이 패널(110)로부터 업링크 신호를 수신한 다음, 두 번째 터치 구동 기간에 다운 링크 신호를 디스플레이 패널(110)에 전송할 수 있다.
이 때, 스타일러스에서 출력되는 다운링크 신호가 스타일러스의 위치에 대한 다운링크 신호인 경우, 다운링크 신호는 주기적으로 스윙하는 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다. 또는, 스타일러스에서 출력되는 다운링크 신호가 스타일러스의 데이터에 대한 다운링크 신호인 경우, 다운링크 신호는 해당 데이터를 표현하는 비주기적인 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 아이들 모드로 진입한 상태에서 디스플레이 패널(110)에서 스타일러스 전송되는 업링크 신호와 스타일러스에서 디스플레이 패널(110)로 전송되는 다운링크 신호를 터치 구동 기간에 교대로 전송함으로써, 소비 전력을 감소시키는 동시에 스타일러스와의 동기를 효율적으로 진행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
140: 타이밍 컨트롤러

Claims (15)

  1. 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널;
    터치 센싱 유형에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분하며, 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 기준으로 터치 유무 또는 터치 위치를 검출하는 터치 구동 회로; 및
    상기 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 상기 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧도록 터치 동기 신호를 생성해서, 상기 터치 구동 회로에 공급하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모드는 터치 위치를 검출하는 모드이고,
    상기 제 2 모드는 터치 유무를 감지하는 모드인 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 모드는
    동일한 터치 구동 신호를 상기 복수의 터치 전극에 동시에 인가하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 모드는
    상기 제 1 모드에서 수행되는 터치 센싱 기능 중 적어도 일부의 기능이 제한되는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 상기 터치 구동 기간이 둘 이상 포함되는 LHB 구동의 경우,
    상기 제 1 모드는 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 둘 이상의 상기 터치 구동 기간을 포함하고,
    상기 제 2 모드는 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 상기 제 1 모드보다 적은 횟수의 상기 터치 구동 기간을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 모드는
    하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 하나의 터치 구동 기간을 포함되는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치 구동 기간은
    상기 제 1 모드 및 상기 2 모드에서 동일한 시간 간격을 가지는 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 제 2 모드에서 상기 디스플레이 패널에 공급하는 디지털 영상 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 메모리를 턴-오프시키는 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    포인트-투-포인트 방식의 인터페이스를 통해 상기 터치 구동 회로에 데이터 패킷을 전송하되,
    상기 제 1 모드에서 쌍으로 이루어진 신호 라인을 통해 상기 데이터 패킷을 전송하고,
    상기 제 2 모드에서 쌍으로 이루어진 신호 라인 중 하나의 신호 라인을 통해 상기 데이터 패킷을 전송하는 터치 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 제 1 모드에서 상기 터치 구동 회로에 전달되는 전원 제어 신호 중 적어도 일부를 상기 제 2 모드에서 턴-오프시키는 터치 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 모드에서
    제 1 터치 구동 기간에 상기 디스플레이 패널에서 스타일러스로 업링크 신호가 전송되고,
    제 2 터치 구동 기간에 상기 스타일러스로부터 다운링크 신호가 수신되는 터치 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 업링크 신호는
    상기 스타일러스의 구동에 필요한 비콘 신호; 및
    동기화를 위한 핑 신호를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 다운링크 신호는
    상기 스타일러스의 위치, 기울기, 및 부가 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신호인 터치 디스플레이 장치.
  14. 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널에 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로; 및
    상기 터치 센싱 신호에 따라 모드 제어 신호를 출력하고, 상기 모드 제어 신호에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분되는 터치 동기 신호를 수신하며, 상기 터치 동기 신호에 따라 터치 유무 또는 터치 위치를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함하되,
    상기 터치 동기 신호는 상기 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 상기 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧은 터치 구동 회로.
  15. 디스플레이 패널에 배치된 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 단계;
    상기 터치 센싱 신호에 따라 모드 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 모드 제어 신호에 따라 제 1 모드 및 제 2 모드로 구분되는 터치 동기 신호를 출력하는 단계-여기에서, 상기 터치 동기 신호는 상기 제 2 모드에서의 터치 구동 기간이 상기 제 1 모드에서의 터치 구동 기간보다 짧도록 설정됨-; 및
    상기 터치 동기 신호에 따라 설정된 상기 터치 구동 기간에 터치 구동 신호를 상기 디스플레이 패널에 공급하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법.
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