KR20220085345A

KR20220085345A - 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러

Info

Publication number: KR20220085345A
Application number: KR1020200175331A
Authority: KR
Inventors: 김영규; 김종성; 장형욱
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-22
Also published as: KR102613327B1

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 펜 신호 센싱 시 활용되는 센싱 기준 신호를 이원화 하여, 다른 용도의 펜 신호에 대한 차별화된 센싱 처리를 수행하여 펜 터치 센싱 품질을 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러에 관한 것이다.

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, 근래에는 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 제공하는 터치 표시 장치가 있다. 또한, 손가락 등 이외에도, 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다.

하지만, 터치 표시 장치는 펜 터치에 대한 입력 처리를 할 수 있으려면, 펜에서 출력된 펜 신호를 터치 패널을 통해 정확하게 센싱하는 것이 필요한데, 펜 신호 센싱 시, 센싱 오류가 발생하고 있다.

본 발명의 실시예들은 펜에서 출력된 펜 신호를 센싱할 때, 펜 신호 센싱 오류를 방지해주는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 펜 정보가 포함된 펜 신호를 센싱할 때, 펜 정보 인식 오류를 방지해줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 펜 신호 센싱 시 활용되는 센싱 기준 신호를 이원화 하여, 다른 용도의 펜 신호에 대한 차별화된 센싱 처리를 수행하여 펜 터치 센싱 품질을 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 펜 신호를 수신하고, 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 제1 펜 신호와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호를 수신하는 터치 패널과, 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 출력하고, 제2 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 서로 다른 제2 센싱 기준 신호를 출력하는 터치 컨트롤러와, 제1 타입의 터치 시구간 동안 터치 패널을 통해 제1 펜 신호를 수신하여 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 제1 펜 신호를 센싱하고, 제2 타입의 터치 시구간 동안 터치 패널을 통해 제2 펜 신호를 수신하여 제2 센싱 기준 신호에 근거하여 제2 펜 신호를 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간은 나머지의 로우 레벨 전압 구간의 시간적인 길이보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 센싱 기준 신호에서 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간과 대응되는 기간 동안, 제1 펜 신호는 하이 레벨 전압에서 로우 레벨 전압으로 변경될 수 있다.

제1 센싱 기준 신호에서, 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간 이후, 하이 레벨 전압 구간과 로우 레벨 전압 구간이 반복될 때, 제1 펜 신호는 로우 레벨 전압이 일정 시간 동안 유지될 수 있다.

터치 구동 회로는, 제1 센싱 기준 신호의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간과 대응되는 기간 이후에, 제1 펜 신호에 대한 센싱 처리를 시작할 수 있다.

제2 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간은 시간적인 길이가 모두 동일할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제2 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은, 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 전압레벨이 비주기적으로 변화하는 펄스 신호이고, 제2 센싱 기준 신호는 전압레벨이 주기적으로 변화하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 펜 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제2 펜 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 펜 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은, 제2 펜 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 갖거나, 제1 펜 신호에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간은, 제2 펜 신호에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 펜 신호는 펜 정보를 포함하는 펄스 신호이고, 제2 펜 신호는 펜 정보를 포함하지 않는 펄스 신호일 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 제1 펜 신호와 펄스 위상이 다른 신호 구간을 포함하고, 제2 센싱 기준 신호는 제2 펜 신호와 펄스 위상이 다른 신호 구간을 포함하지 않을 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 제1 펜 신호와 펄스 위상이 반대인 신호 구간을 포함하고, 제2 센싱 기준 신호는 제2 펜 신호와 펄스 위상이 반대인 신호 구간을 포함하지 않을 수 있다.

제1 펜 신호는, 제1 센싱 기준 신호와 펄스 위상이 동일한 제1 상태 신호 구간과, 제1 센싱 기준 신호와 펄스 위상이 반대인 제2 상태 신호 구간과, 일정한 전압 레벨을 갖거나 로우 레벨 전압을 갖는 제3 상태 신호 구간을 포함할 수 있다.

터치 구동 회로는 제1 타입의 터치 시구간 및 제2 타입의 터치 시구간 동안, 터치 패널 내 터치 전극들로 전압레벨이 일정한 전압을 인가할 수 있다.

터치 구동 회로는, 제1 및 제2 타입과 다른 제3 타입의 터치 시구간 동안, 터치 패널에 포함된 다수의 터치 전극 중 적어도 하나로 전압레벨이 변화할 수 있다.

터치 구동 회로는, 제3 타입의 터치 시구간 동안, 제2 센싱 기준 신호를 터치 컨트롤러로부터 수신하고, 제2 센싱 기준 신호에 기초하여 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극을 센싱할 수 있다.

터치 구동 회로는, 제1 내지 제3 타입과 다른 제4 타입의 터치 시구간 동안, 전압레벨이 비주기적으로 변화하는 비컨 신호를 터치 패널로 공급하고, 비컨 신호는 제1 펜 신호 또는 제2 펜 신호를 출력하는 펜으로 전달될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 터치 전극과, 제1 센싱 기준 신호를 출력하는 터치 컨트롤러와, 제1 타입의 터치 시구간 동안 터치 전극을 통해 제1 펜 신호를 수신하고, 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 제1 펜 신호를 센싱하여 제1 센싱 값을 출력하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함하고, 제1 펜 신호는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함할 수 있다.

제1 기간 동안, 제1 센싱 기준 신호와 제1 펜 신호 간의 위상은 동일하거나 반대이고, 제1 기간의 종료 직전에, 제1 펜 신호는 하이 레벨 전압 구간이고, 제1 기간 이후 제2 기간 동안, 제1 펜 신호는 로우 레벨 전압이 유지되고, 제2 기간 중 일정 시간 동안, 제1 센싱 기준 신호는 로우 레벨 전압을 가질 수 있다.

터치 컨트롤러는 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호를 더 출력하고, 제1 센싱 기준 신호 및 제2 센싱 기준 신호 각각은 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나는 나머지와 시간적인 길이가 다르고, 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간은 시간적인 길이가 모두 동일할 수 있다.

본 발명의 실시에들은 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 수신하고, 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호를 수신하는 통신 유닛과, 제1 타입의 터치 시구간 동안 터치 패널을 통해 제1 펜 신호를 수신하고, 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 제1 펜 신호를 센싱 처리하여 제1 센싱값을 출력하고, 제2 타입의 터치 시구간 동안 터치 패널을 통해 제1 펜 신호와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호를 수신하고, 제2 센싱 기준 신호에 근거하여 제2 펜 신호를 센싱 처리하여 제2 센싱값을 출력하는 센싱 유닛을 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 터치 동기화 신호를 수신하는 통신 유닛과, 터치 동기화 신호에 근거하여, 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 출력하고, 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호와 서로 다른 신호 파형을 갖는 제2 센싱 기준 신호를 출력하는 펄스 생성부를 포함하는 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜에서 출력된 펜 신호를 센싱할 때, 펜 신호 센싱 오류를 방지해주는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 정보가 포함된 펜 신호를 센싱할 때, 펜 정보 인식 오류를 방지해줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 신호 센싱 시 활용되는 센싱 기준 신호를 이원화 하여, 다른 용도의 펜 신호에 대한 차별화된 센싱 처리를 수행하여 센싱 품질을 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 정보 감지를 위한 펜 신호에 대한 센싱 처리 시, 더미 구간 설정이 가능한 제1 센싱 기준 신호를 이용하고, 펜 위치 감지를 위한 펜 신호에 대한 센싱 처리 또는 손가락 터치에 의한 센싱 처리 시, 더미 구간 설정을 하지 않는 제2 센싱 기준 신호를 이용함으로써, 펜 정보 인식 오류를 방지해주고, 펜 위치 및 손가락 터치에 대한 감도도 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 구동 회로 및 터치 컨트롤러를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 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 표시패널과 터치 패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 센싱 시스템을 더욱 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치와 펜(10) 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 시구간의 타입 별로 패널 구동 신호와 펜 신호를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에 따라 정의된 제1 펜 신호의 3가지 상태 신호 구간을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 펜 데이터를 의미하는 8가지 심볼이 표현된 제1 펜 신호를 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱하는 방법과, 제1 펜 신호의 센싱 시 발생될 수 있는 오프셋 이슈를 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 오프셋 이슈를 방지하기 위하여 변경된 제1 센싱 기준 신호에 근거하여, 제1 펜 신호를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 여러 가지 타입의 터치 시구간들에 이용될 수 있는 제1 센싱 기준 신호와 제2 센싱 기준 신호를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜의 예시에서, 제1 센싱 기준 신호와 제2 센싱 기준 신호를 이용하여 여러 가지 타입의 터치 시구간들을 구동하는 방법을 설명한 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 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(10)(10) 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.

여기서, '펜(10)(10)'은 스타일러스(Stylus) 또는 스타일러스 펜(10)(Stylus Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖거나 터치 표시 장치(100)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 액티브 펜(10)(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 패시브 펜(10)(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(210), 데이터 구동 회로(220), 게이트 구동 회로(230) 및 디스플레이 컨트롤러(240) 등을 포함할 수 있다.

표시 패널(210)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(210)은 영상이 표시되는 표시영역(DA)과 영상이 표시되지 않는 비-표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(210)의 표시영역(DA)에는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열될 수 있다. 표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에는 각종 신호배선이 배치될 수 있다.

표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에는 데이터 구동 회로(220) 및 게이트 구동 회로(230)가 전기적으로 연결될 수 있다.

데이터 구동 회로(220)는 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압들을 공급하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.

게이트 구동 회로(230)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 게이트 신호들(스캔 신호들이라고 함)를 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.

디스플레이 컨트롤러(240)는 데이터 구동 회로(220) 및 게이트 구동 회로(230)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(220) 및 게이트 구동 회로(230)의 동작을 제어한다.

디스플레이 컨트롤러(240)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(220)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

디스플레이 컨트롤러(240)는, 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(TCON: Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하는 제어 장치일 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(240)는, 데이터 구동 회로(220)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(220)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.

데이터 구동 회로(220)는, 표시 패널(210)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(210)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

데이터 구동 회로(220)는 표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(210)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.

데이터 구동 회로(220)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(220)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 표시 패널(210)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 또는 칩 온 패널(COP: Chip On Panel) 방식으로 표시 패널(210)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현되어 표시 패널(210)과 연결될 수 있다.

게이트 구동 회로(230)는, 표시 패널(210)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(210)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트 구동 회로(230)는 표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에 전기적으로 연결되거나 표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있으며, 경우에 따라, 표시 패널(210)의 표시 영역(DA)과 중첩되게 배치될 수도 있다.

게이트 구동 회로(230)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(230)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식으로 표시 패널(210)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG) 또는 칩 온 패널(COP) 방식으로 표시 패널(210)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF) 방식에 따라 표시 패널(210)과 연결될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(230)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 표시 패널(210)의 비-표시영역(NDA)에 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(230)는 기판(SUB) 상에 배치되거나 기판(SUB)에 연결될 수 있다. 즉, 게이트 구동 회로(230)는 GIP 타입인 경우 기판(SUB)의 비-표시영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 회로(230)는 칩 온 글래스(COG) 타입, 칩 온 필름(COF) 타입 등인 경우 기판(SUB)에 연결될 수 있다.

한편, 표시 패널(210)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(210)과 터치 패널(TSP)을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 손가락 및/또는 펜(10)(10)에 의한 터치 입력을 센싱하기 위하여, 터치 패널(TSP)과 터치 센싱 회로(300) 등을 포함할 수 있다.

터치 센싱 회로(300)는, 터치 센싱 회로(300)을 구동하고 센싱하기 위한 터치 구동 회로(310)와, 터치 구동 회로(310)로부터 센싱 데이터를 수신하여 터치 위치를 산출하는 터치 컨트롤러(320) 등을 포함할 수 있다.

터치 패널(TSP)은 다수의 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 센서를 포함할 수 있다. 터치 패널(TSP)은 터치 센서에 해당하는 다수의 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(310)에 전기적으로 연결시켜주기 위한 다수의 터치 라인(TL) 등을 더 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(310)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(320)에 제공할 수 있다. 여기서, 터치 구동 회로(310)가 터치 전극(TE)을 센싱한다는 것은, 터치 전극(TE)에서의 전기적인 신호를 검출한다는 의미일 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 터치 구동 회로(310)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(310)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(310)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(210)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시 패널(210)에 내장될 수도 있다.

터치 패널(TSP)이 표시 패널(210)에 외부에 존재하는 경우, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(210)은 별도의 제작 공정에 따라 제작된 이후, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(210)이 본딩된다.

터치 패널(TSP)이 표시 패널(210)에 내장된 경우, 표시 패널(210)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(210)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(310)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(310)를 전기적으로 연결해주는 제1 터치 라인(TL1)을 포함하고, 제2 터치 전극(TE2)과 터치 구동 회로(310)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(310) 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(310) 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(210)에 내장될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(210)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(310) 및 터치 컨트롤러(320)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(310)는 리드아웃 집적회로(Readout IC)으로 구현될 수도 있고, 터치 컨트롤러(320)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit)으로 구현될 수 있다.

한편, 터치 구동 회로(310)와 데이터 구동 회로(220)는 하나의 집적회로 칩 내에 통합되어 구현될 수도 있다.

터치 표시 장치(100)는 하나 이상의 통합 구동 회로(SRIC, Source Readout IC)를 포함할 수 있다. 각 통합 구동 회로 (SRIC)는 터치 구동 회로(310)와 데이터 구동 회로(220)를 포함할 수 있다.

한편, 터치 구동 신호(TDS)는 구형파, 삼각파, 또는 사인파 등의 다양한 타입일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)는 구형파인 경우, 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation, 이하 PWM이라고 함) 신호일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 그룹 구동 구조를 갖는 터치 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 터치 패널(TSP)은 N행(Row 1 ~ Row N)과 M열(Col. 1 ~ Col. M)로 배열되는 다수의 터치 전극(TE)을 포함할 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 자연수이고, M은 2 이상의 자연수이다. 즉, 터치 패널(TSP)은 N개의 터치 전극 행을 포함하고, M개의 터치 전극 열을 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)을 구동하고 센싱하기 위하여, M개의 제1 멀티플렉서(510), M개의 센싱 유닛(500), 하나 이상의 제2 멀티플렉서(520) 및 하나 이상의 아날로그 디지털 컨버터(530) 등을 포함할 수 있다.

M개의 제1 멀티플렉서(510)의 개수는, 다수의 터치 전극(TE) 중 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극들(TE)의 개수와 일치할 수 있다. 그리고, M개의 센싱 유닛(500)은 M개의 제1 멀티플렉서(510)와 일대일로 대응될 수 있다.

N개의 터치 전극 행 각각에 배치된 M개의 터치 전극(TE)이 동시에 센싱될 수 있다. 이 경우, 터치 구동 회로(310)는 M개의 제1 멀티플렉서(510)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 동시에 구동되어 동시에 센싱될 수 있는 터치 전극들(TE)을 하나의 멀티플렉싱 구동 그룹(Multiplexing Drive Group, MXDG #1 ~ MXDG #N)으로 정의한다. 즉, 터치 구동 회로(310)는 N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N) 각각에 포함되는 M개의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 동시에 공급하고 동시에 센싱할 수 있다.

도 5에서는, 멀티플렉싱 구동 그룹 개수가 터치 전극 행의 개수인 N개와 동일한 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 멀티플렉싱 구동 그룹 개수는 터치 전극 행의 개수인 N개와 동일할 수도 다를 수도 있다. 예를 들어, 2개의 터치 전극 행이 1개의 멀티플렉싱 구동 그룹에 포함될 수도 있다. 이 경우, N개의 터치 전극 행에 대하여, (N/2)개의 멀티플렉싱 구동 그룹이 존재할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 터치 표시 장치(100)에서는, 터치 구동 회로(310)는 N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N)을 순차적으로 하되, N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N) 각각에 포함된 M개의 터치 전극(TE)을 동시에 구동하고 센싱한다.

도 5의 예시의 경우, 하나의 프레임 시간(터치 프레임 시간)은 터치 구동 회로(310)가 N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N)을 모두 센싱하는 데 걸리는 기간이다.

터치 구동 회로(310)에 포함된 M의 제1 멀티플렉서(510) 각각은 동일한 터치 전극 열에 배열된 N개의 터치 전극(TE)과 N개의 터치 라인(TL)을 통해 연결된다. 여기서, 동일한 터치 전극 열에 배열된 N개의 터치 전극(TE)은 N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N)에 하나씩 포함된다.

터치 구동 회로(310)에 포함된 M개의 제1 멀티플렉서(510) 각각은 N개의 터치 전극(TE) 중 하나를 선택하여, 센싱 유닛(500)과 전기적으로 연결해준다. 따라서, 센싱 유닛(500)은 제1 멀티플렉서(510)에 의해 N개의 터치 전극(TE) 중 선택된 하나의 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.

터치 구동 회로(310)가 N개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MXDG #1 ~ MXDG #N)을 순차적으로 센싱할 수 있도록, M개의 제1 멀티플렉서(510) 각각은 N개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 선택한다. 이에 따라, 터치 구동 회로(310)에 포함된 M개의 센싱 유닛(500) 각각은 N개의 터치 전극(TE)을 순차적으로 센싱할 수 있다.

터치 구동 회로(310)에 포함된 제2 멀티플렉서(520)는 M개의 센싱 유닛(500) 중 하나를 선택하여 아날로그 디지털 컨버터(530)와 연결해준다. 이에 따라, 아날로그 디지털 컨버터(530)는 선택된 센싱 유닛(500)이 터치 전극(TE)을 센싱하여 출력한 신호를 디지털 센싱 값으로 변환할 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 아날로그 디지털 컨버터(530)에서 변환된 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(320)로 전송할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 시스템을 더욱 상세하게 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 센싱 시스템은 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 포함하고, 터치 파워 집적회로(TPIC: Touch Power IC, 500) 및 디스플레이 컨트롤러(240)를 더 포함할 수도 있다.

도 6을 참조하면, 디스플레이 컨트롤러(240)는 터치 센싱 시스템의 터치 센싱 동작의 타이밍을 알려주기 위한 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 컨트롤러(320)로 제공할 수 있다.

터치 동기화 신호(SYNC)는 제1 전압 레벨 구간과 제2 전압 레벨 구간이 반복되는 펄스신호일 수 있다. 터치 동기화 신호(SYNC)의 제1 전압 레벨 구간은 터치 센싱 기간을 지시하는 구간이고, 터치 동기화 신호(SYNC)의 제2 전압 레벨 구간은 디스플레이 구동 기간을 지시하는 구간일 수 있다.

예를 들어, 터치 동기화 신호(SYNC)의 제1 전압 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 터치 동기화 신호(SYNC)의 제2 전압 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 또는, 터치 동기화 신호(SYNC)의 제1 전압 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 터치 동기화 신호(SYNC)의 제2 전압 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 통신 유닛(Communication Unit, 610) 및 펄스 생성부(Pulse Generator, 620) 등을 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)의 통신 유닛(610)은 터치 컨트롤러(320)의 외부 다른 디바이스(310, 240, 500)와 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 터치 컨트롤러(320)의 통신 유닛(610)은 디스플레이 컨트롤러(240)로부터 터치 동기화 신호(TSYNC)를 수신할 수 있다.

펄스 생성부(620)는 펄스신호 형태의 센싱 기준 신호(PWM_TDC)를 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.

펄스 생성부(620)는 통신 유닛(610)으로부터 터치 동기화 신호(TSYNC)를 전달받아, 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)를 터치 구동 회로(310)로 출력할 수 있다.

펄스 생성부(620)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 구동 회로(310)로 더 출력할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 시스템 메모리(630)를 더 포함할 수 있으며, 터치 컨트롤러(320)의 전체적인 제어 기능을 수행하는 중앙 처리 장치(CPU, 640)를 더 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 통신 유닛(610)을 통해 터치 파워 집적회로(500)로 터치 동기화 신호(TSYNC)를 제공할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는, 통신 유닛(610)을 통해, 터치 컨트롤러(320)의 입출력 신호 레벨을 알려주기 기초 펄스 신호(PWM_TPIC)를 터치 파워 집적회로(500)로 제공할 수 있다.

터치 파워 집적회로(500)는 기초 펄스 신호(PWM_TPIC)를 통해 인지하게 된 터치 컨트롤러(320)의 입출력 신호 레벨에 근거하여, 레벨 쉬프터(Level Shifter)를 통해 기초 펄스 신호(PWM_TPIC)의 진폭을 증폭할 수 있다.

터치 파워 집적회로(500)는 진폭이 증폭된 기초 펄스 신호(PWM_TPIC)인 패널 구동 신호(PWM_TX)를 터치 구동 회로(310)로 제공할 수 있다.

한편, 터치 파워 집적회로(500)는 전압레벨이 일정한 DC 전압 형태의 패널 구동 신호(PWM_TX)를 터치 구동 회로(310)로 제공할 수도 있다.

터치 구동 회로(310)는 제1 멀티플렉서(510), 센싱 유닛(500), 제2 멀티플렉서(520) 및 아날로그 디지털 컨버터(530)뿐만 아니라, 통신 유닛(650)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 센싱 유닛(500)은 아날로그 프런트 엔드(AFE: Analog Front End)라고도 한다.

터치 구동 회로(310)의 통신 유닛(650)은 터치 구동 회로(310)의 외부 디바이스들(320, 500 등)과 신호를 송수신할 수 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(310)의 통신 유닛(650)은 센싱 기준 신호(PWM_TDC) 및 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 컨트롤러(320)로부터 수신할 수 있다. 터치 구동 회로(310)의 통신 유닛(650)은 터치 파워 집적회로(500)로부터 패널 구동 신호(PWM_TX)를 수신할 수 있다.

센싱 유닛(500)은 터치 패널(TSP)의 적어도 하나의 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다. 센싱 유닛(500)이 터치 전극(TE)을 센싱한다는 것은 터치 전극(TE)의 전기적 상태를 센싱하거나, 터치 전극(TE)에 인가된 신호를 검출하는 것을 의미할 수 있다.

예를 들어, 손가락 터치 센싱을 위하여, 센싱 유닛(500)은 터치 전극(TE)을 센싱하여, 터치 전극(TE)의 캐패시턴스 또는 그 변화를 센싱할 수 있다.

다를 예를 들어, 펜 터치 센싱을 위하여, 센싱 유닛(500)은 터치 전극(TE)에 인가된 펜 신호를 검출할 수 있다. 더 구체적으로, 센싱 유닛(500)은 터치 전극(TE)를 통해 펜(10)(10)에서 출력된 펜 신호를 수신하고 수신된 펜 신호를 센싱하여 센싱 신호를 출력할 수 있다. 센싱 유닛(500)은 펜 신호를 센싱할 때, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)에 근거하여 펜 신호를 센싱할 수 있다.

센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 터치 구동 회로(310) 내부의 센싱 유닛(500)이 센싱 동작을 수행하는데 필요한 내부 동작 신호이다.

센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 센싱을 위한 터치 시구간(TP1~TP16)을 정의하는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 컨트롤러(240), 터치 컨트롤러(320) 및 터치 구동 회로(310)는 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 터치 센싱을 위한 터치 구동 타이밍을 인식할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 컨트롤러(240)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 컨트롤러(320)로 제공하고, 터치 컨트롤러(320)는 터치 동기화 신호(TSYNC)를 터치 구동 회로(310)로 제공할 수 있다.

터치 동기화 신호(TSYNC)는 터치 시구간(TP1~TP16)을 나타내는 제1 레벨 전압 구간과 비-터치 시구간(NTP)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(310)는 터치 컨트롤러(320)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 시구간(TP1~TP16)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 시구간(TP1~TP16)이고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 시구간(NTP)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 시구간(TP1~TP16)이다. 그리고, 터치 동기화 신호(TSYNC)의 제2 레벨 전압 구간에 의해 지시되는 비-터치 시구간(NTP)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 터치 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 시간을 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 시구간을 하나의 터치 프레임 시간으로 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 시구간을 하나의 터치 프레임 시간으로 할당할 수도 있다.

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(310)는 비-터치 시구간(NTP) 동안 DC 전압일 수 있는 공통 전압을 터치 전극(TE)에 공급하고, 터치 시구간(TP1~TP16) 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.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 센서가 내장되고, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)을 포함하는 표시 패널(DISP)과, 2개의 터치 시구간 사이의 비-터치 시구간(NTP) 동안, 영상 표시를 위한 데이터 신호를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 2개의 터치 시구간(TP) 사이의 비-터치 시구간(NTP) 동안, 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL) 중 하나 이상의 게이트 라인(GL)으로 공급하는 게이트 구동 회로(GDC)를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)와 펜(10)(10) 간의 양방향 통신을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 펜 센싱을 위하여, 터치 패널(TSP)을 매개로 하여, 펜(10)과 터치 구동 회로(310) 간의 양방향 통신을 수행할 수 있다.

양방향 통신은 터치 구동 회로(310)가 터치 패널(TSP)을 통해 펜(10)으로 상향 링크 신호(ULS)를 전송하는 상향 링크 통신과, 펜(10)이 터치 패널(TSP)을 통해 터치 구동 회로(310)로 하향 링크 신호(DLS)를 전송하는 하향 링크 통신을 포함할 수 있다.

업 링크 통신 시, 터치 구동 회로(310)가 터치 패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치 전극(TE)에 업 링크 신호(ULS)를 인가해둠으로써, 펜(10)이 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 업 링크 신호(ULS)를 수신할 수 있다. 여기서, 상향 링크 신호(ULS)는 패널 구동 신호의 일종일 수 있다.

하향 링크 통신 시, 펜(10)이 터치 패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치 전극(TE)에 하향 링크 신호(DLS)를 인가해둠으로써, 터치 구동 회로(310)가 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 하향 링크 신호(DLS)를 수신할 수 있다. 여기서, 하향 링크 신호(DLS)를 펜 신호 또는 펜 구동 신호라고도 한다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각은 비컨 전송 기간(B), 펜 위치 감지 기간(P), 펜 데이터 감지 기간(D) 및 손가락 터치 감지 기간(F) 중 하나로 할당될 수 있다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 각각의 할당 타입은 터치 표시 장치(100)와 펜 간의 규약인 펜 프로토콜로 정의된다.

비컨 전송 기간(B)은 터치 표시 장치(100)가 펜(10)으로 비컨 신호를 전송하는 터치 시구간이다. 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 하나 이상의 터치 시구간(예: TP1)이 비컨 전송기간(B)으로 할당될 수 있다. 아래에서는, 제1 터치 시구간(TP1)이 비컨 전송기간(B)인 것으로 가정한다.

비컨 신호는 터치 표시 장치(100)와 펜(10) 간의 연동 동작을 정의하거나 펜(10)의 구동 동작을 제어하거나 펜(10)의 구동 동작에 필요한 각종 정보를 포함하는 제어신호이다.

예를 들어, 비컨 신호는 패널정보(예: 패널상태정보, 패널식별정보, 인셀 타입 등의 패널타입정보 등), 패널구동 모드정보(예: 펜 검색 모드, 펜 모드 등의 모드식별정보), 하향링크신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), 구동타이밍 관련정보, 멀티플렉서 구동정보, 파워모드정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 터치 패널(TSP)과 펜(10) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.

펜 데이터 감지 기간(D)은 펜(10)의 각종 펜 정보를 펜 데이터로서 인식하기 위한 터치 시구간이다. 도 9의 예시에서는, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 5개의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11)이 펜 데이터 감지 기간(D)으로 할당될 수 있다.

예를 들어, 펜 정보는 필압, 펜 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

펜 위치 감지 기간(P)은 펜(10)의 위치를 감지하는 터치 시구간이다. 도 9의 예시에서, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 4개의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13)이 펜 위치 감지 기간(P)으로 할당될 수 있다. 한편, 펜 위치 감지 기간(P) 동안, 펜 기울기가 감지될 수도 있다.

손가락 터치 감지 기간(F)은 손가락(패시브 펜 포함)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다. 도 9의 예시에서는, 16개의 터치 시구간(TP1~TP16) 중 5개의 터치 시구간(TP4, TP8, TP12, TP15, TP16)이 손가락 터치 감지 기간(F)으로 할당될 수 있다.

펜(10)과 터치 표시 장치(100) 간의 연동은 펜 프로토콜로 정의된다. 펜 프로토콜은 펜(10)과 터치 표시 장치(100) 각각의 동작 타이밍과, 펜(10)과 터치 표시 장치(100) 간의 송수신 신호의 포맷 등을 정의할 수 있다.

펜(10)과 터치 표시 장치(100) 각각의 동작 타이밍은 도 9와 같은 터치 시구간들(TP1~TP16)의 타입 설정 등을 포함한다. 터치 시구간들(TP1~TP16)의 구성은 예시일 뿐, 손가락 터치에 대한 센싱 속도, 펜 터치에 대한 센싱 속도 및 센싱 허용 가능한 펜 개수의 설정 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에서, 터치 시구간의 타입 별로 패널 구동 신호(PWM_TX)와 펜 신호를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 비컨 전송기간(B) 동안, 터치 구동 회로(310)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호(PWM_TX)의 한 종류인 비컨 신호를 공급할 수 있다. 적어도 하나의 터치 전극(TE)에 공급된 비컨 신호는 인접한 펜(10)으로 전달될 수 있다. 비컨 신호는 전압레벨이 비주기적으로 변화할 수 있다.

펜 데이터 감지 기간(D) 동안, 펜(10)은 각종 펜 정보가 표현된 펜 신호(하향 링크 신호)를 출력한다. 아래에서, 펜 데이터 감지 기간(D)을 제1 타입이라고도 기재하고, 펜 데이터 감지 기간(D) 동안, 펜(10)에서 출력되는 펜 신호는 제1 펜 신호(PENS1)로 기재한다.

펜(10)에서 출력된 제1 펜 신호(PENS1)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가되어, 터치 구동 회로(310)가 수신할 수 있다.

펜 데이터 감지 기간(D) 동안, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 전압레벨이 일정한 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.

펜 위치 감지 기간(P) 동안, 펜(10)은 펜 신호(하향 링크 신호)를 출력한다. 아래에서, 펜 위치 감지 기간(P)을 제2 타입이라고도 기재하고, 펜 위치 감지 기간(P) 동안, 펜(10)에서 출력되는 펜 신호는 제2 펜 신호(PENS2)로 기재한다.

펜(10)에서 출력된 제2 펜 신호(PENS2)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나에 인가되어, 터치 구동 회로(310)가 수신할 수 있다.

펜 위치 감지 기간(P) 동안, 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE)에는 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 전압레벨이 일정한 DC 전압이 인가된 상태일 수 있다.

손가락 터치 감지 기간(F) 동안, 터치 구동 회로(310)는 터치 패널(TSP)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 터치 구동 신호(TDS)를 인가할 수 있다. 아래에서, 손가락 터치 감지 기간(F)을 제3 타입이라고도 기재한다.

도 10을 참조하면, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안, 펜(10)에서 터치 패널(TSP)로 출력되는 제1 펜 신호(PENS1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안, 펜(10)에서 터치 패널(TSP)로 출력되는 제2 펜 신호(PENS2)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 펜 신호(PENS1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은, 제2 펜 신호(PENS2)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

또는, 제1 펜 신호(PENS1)에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간은, 제2 펜 신호(PENS2)에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 펜 신호(PENS1)는 펜 정보를 포함하는 펄스 신호일 수 있고, 제2 펜 신호(PENS2)는 펜 정보를 포함하지 않는 펄스 신호일 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 및 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안, 터치 패널(TSP) 내 터치 전극들(TE)로 전압레벨이 일정한 DC 전압을 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 인가할 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 제3 타입(F)의 터치 시구간(TP4, TP8, TP12, TP15, TP16) 동안, 터치 패널(TSP) 내 터치 전극들(TE)로 전압레벨이 변화하는 터치 구동 신호(TDS)를 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 인가할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜에 따라 정의된 제1 펜 신호(PENS1)의 3가지 상태 신호 구간을 나타낸 도면이다.

제1 펜 신호(PENS1)는, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)와 펄스 위상이 동일(in-Phase)한 제1 상태 신호 구간(STATE1)과, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)와 펄스 위상이 반대(Anti-Phase)인 제2 상태 신호 구간(STATE2)과, 일정한 전압 레벨의 DC 전압을 갖거나 로우 레벨 전압을 갖는 제3 상태 신호 구간(STATE3)을 포함할 수 있다.

제1 상태 신호 구간(STATE1)은 제1 심볼 값(0)을 표현하기 위한 신호 구간이고, 제2 상태 신호 구간(STATE2)은 제2 심볼 값(1)을 표현하기 위한 신호 구간이고, 제3 상태 신호 구간(STATE3)은 제3 심볼 값(P)을 표현하기 위한 신호 구간이다.

제1 펜 신호(PENS1)는 제1 심볼 값(0), 제2 심볼 값(1) 및 제3 심볼 값(P)의 조합을 통해 펜 정보가 표현된 신호일 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 펜 데이터를 의미하는 8가지 심볼이 표현된 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱하는 방법과, 제1 펜 신호(PENS1)의 센싱 시 발생될 수 있는 오프셋(Offset) 이슈를 설명하기 위한 다이어그램이다. 도 12에서는, 제1 펜 신호(PENS1)의 2가지 예시(#1, #2)를 제시한다.

도 12는 제1 타입(D)으로 설정된 1개의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11 중 하나) 동안, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)와 2가지 예시(#1, #2)의 제1 펜 신호(PENS1)를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 예를 들어, 1개의 터치 시구간은 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)과 2개의 세팅 구간(S)을 포함할 수 있다.

8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 각각 동안, 제1 펜 신호(PENS1)는 미리 정의된 개수(도 12의 예시에서는 4개)의 펄스들을 포함하거나 DC 전압을 가질 수 있다.

2개의 세팅 구간(S)은 초기화 구간이다. 2개의 세팅 구간(S) 동안, 제1 펜 신호(PENS1)는 DC 전압(예: 로우 레벨 전압)을 가질 수 있다.

2개의 세팅 구간(S)에 의해 제1 펜 신호(PENS1)가 인가되는 터치 전극(TE)에서의 전기적 상태가 안정화 될 수 있고, 터치 구동 회로(310)가 제1 펜 신호(PENS1)의 센싱 동작이 안정화 될 수 있다.

1개의 터치 시구간 내에 2개의 세팅 구간(S)이 존재할 수도 있고 1개의 세팅 구간(S)이 존재할 수도 있다.

센싱 기준 신호(PWM_TDC)에서, 다수의 하이 레벨 전압 구간 각각의 시간적인 길이는 모두 동일하고, 다수의 로우 레벨 전압 구간 각각의 시간적인 길이는 모두 동일할 수 있다. 즉, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 주파수가 일정하고 듀티 비도 일정한 펄스 신호일 수 있다. 다시 말해, 센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 펄스 폭이 일정한 펄스 신호일 수 있다.

센싱 기준 신호(PWM_TDC)는 전압 레벨이 주기적으로 변화하는 펄스 신호일 수 있다.

각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 동안, 2가지 예시(#1, #2)의 제1 펜 신호(PENS1) 중 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)는 제1 심볼 값(0)을 표현하는 제1 상태 신호 구간(STATE1), 제2 심볼 값(1)을 표현하는 제2 상태 신호 구간(STATE2) 및 제3 심볼 값(P)을 표현하는 제3 상태 신호 구간(STATE3) 중 하나일 수 있다.

각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 동안, 2가지 예시(#1, #2)의 제1 펜 신호(PENS1) 중 두 번째 예시(#2)의 제1 펜 신호(PENS1)는, 제1 심볼 값(0)을 표현하는 제1 상태 신호 구간(STATE1), 제2 심볼 값(1)을 표현하는 제2 상태 신호 구간(STATE2) 및 제3 심볼 값(P)을 표현하는 제3 상태 신호 구간(STATE3) 중 하나일 수 있다.

터치 구동 회로(310)가 제1 심볼 값(0)을 표현하는 제1 상태 신호 구간(STATE1)을 센싱할 때, 터치 구동 회로(310) 내 아날로그 디지털 컨버터(530)는 미리 정의된 제1 범위(예: -120 ~ -20)의 네거티브 값을 갖는 센싱 값(ADC 코드)를 출력한다.

터치 구동 회로(310)가 제2 심볼 값(1)을 표현하는 제2 상태 신호 구간(STATE2)을 센싱할 때, 터치 구동 회로(310) 내 아날로그 디지털 컨버터(530)는 미리 정의된 제2 범위(예: +20 ~ +120)의 포지티브 값을 갖는 센싱 값(ADC 코드)를 출력한다.

터치 구동 회로(310)가 제3 심볼 값(P)을 표현하는 제3 상태 신호 구간(STATE3)을 센싱할 때, 터치 구동 회로(310) 내 아날로그 디지털 컨버터(530)는 미리 정의된 제3 범위(예: -10 ~ +10)의 값을 갖는 센싱 값(ADC 코드)를 출력한다.

도 12의 예시에 따르면, 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 동안, 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)에 의해 표현되는 심볼 값 스트링은 “0 1 P 1 P 1 P 1”이다. 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 동안, 두 번째 예시(#2)의 제1 펜 신호(PENS1)에 의해 표현되는 심볼 값 스트링은 “0 P 1 1 1 1 0 P 0”이다.

도 12를 참조하면, 제2 심볼 구간(SYM2) 동안, 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)는 제2 심볼 값(1)을 표현하는 제2 상태 신호 구간(STATE2)이다. 제3 심볼 구간(SYM3) 동안, 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)는 제3 심볼 값(P)을 표현하는 제2 상태 신호 구간(STATE3)이다.

제2 심볼 구간(SYM2) 동안, 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)의 제2 상태 신호 구간(STATE2)의 마지막 펄스는 하이 레벨 전압을 갖고, 제3 심볼 구간(SYM3) 동안, 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)의 제3 상태 신호 구간(STATE3)은 로우 레벨 전압을 유지한다.

터치 구동 회로(310)가 센싱 기준 신호(PWM_TDC)에 기초하여 터치 전극(TE)에 인가된 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱할 때, 제3 심볼 구간(SYM3) 동안, 아날로그 디지털 컨버터(530)는 제3 심볼 값(P)에 대하여 미리 정의된 제3 범위(예: -10 ~ +10)의 정상적인 센싱 값(ADC 코드)를 출력하지 못하고, 오프셋(Offset)이 발생된 센싱 값을 출력하게 된다. 여기서, 오프셋(Offset)이 발생된 센싱 값은 제3 심볼 값(P)에 대응되는 정상적인 센싱 값의 제3 범위(예: -10 ~ +10)를 초과하는 값(예: 15, 16 등)이다.

제2 심볼 구간(SYM2)에서 제1 펜 신호(PENS1)의 제2 상태 신호 구간(STATE2)의 마지막 펄스가 갖는 하이 레벨 전압이 제3 심볼 구간(SYM3) 동안의 제3 심볼 값(P)에 해당하는 로우 레벨 전압으로 바뀌는 과정에서, 터치 구동 회로(310) 내 방전 특성으로 인해 발생한 것이다.

터치 구동 회로(310)가 센싱 기준 신호(PWM_TDC)에 기초하여 터치 전극(TE)에 인가된 첫 번째 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱할 때, 제2 심볼 구간(SYM2) 동안, 제1 펜 신호(PENS1)의 마지막 펄스가 갖는 하이 레벨 전압의 영향으로 인해서, 아날로그 디지털 컨버터(530)의 센싱 값(ADC 코드)은 0(zero)에 가깝게 수렴하지 못하고, 포지티브 오프셋(Positive Offset)이 발생할 수 있다. 이는 터치 구동 회로(310) 내에서 하이 레벨 전압에 해당하는 전하가 방전되는 시간 때문에 발생한다.

이로 인해서, 터치 컨트롤러(320)가 포지티브 오프셋이 발생된 센싱 값(ADC 코드)을 이용하여, 제1 펜 신호(PENS1)에 포함된 펜 정보를 인식할 때, 인식 오류가 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 포지티브 오프셋은 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환될 때 발생한다.

이는, 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)에서의 마지막 펄스가 하이 레벨 전압을 갖고, 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이 로우 레벨 전압을 길게 가지게 됨으로써, 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환 시 전압 변동이 크기 때문이다.

포지티브 오프셋은 제1 심볼 값(0)을 나타내는 제1 상태 신호 구간(STATE1)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환될 때에는 발생하지 않는다.

이는, 제1 심볼 값(0)을 나타내는 제1 상태 신호 구간(STATE1)에서의 마지막 펄스가 로우 레벨 전압을 갖고, 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이 로우 레벨 전압을 길게 가지게 됨으로써, 제1 심볼 값(0)을 나타내는 제1 상태 신호 구간(STATE1)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환 시 전압 변동이 없거나 매우 적기 때문이다.

포지티브 오프셋은 세팅 구간(S) 동안의 신호 구간에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환될 때에는 발생하지 않는다.

이는, 세팅 구간(S) 동안의 신호 구간은 로우 레벨 전압을 갖고, 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이 로우 레벨 전압을 길게 가지게 됨으로써, 세팅 구간(S) 동안의 신호 구간에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환 시 전압 변동이 없거나 매우 적기 때문이다.

전술한 바와 같이, 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환될 때 발생되는 오프셋(포지티브 오프셋)은 펜 정보 인식 오류를 발생시키기 때문에, 정상적인 펜 터치 센싱이 불가능해진다.

이에, 본 발명의 실시예들은, 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)에서 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)으로 전환될 때, 오프셋(포지티브 오프셋)을 방지하여 펜 정보 인식 성능을 향상시켜줄 수 있는 방법을 제안한다.

보다 포괄적으로, 본 발명의 실시예들은, 제1 펜 신호(PENS1)의 펄스 패턴을 볼 때, 하이 레벨 전압을 갖는 펄스 이후에 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이 오게 되는 경우, 오프셋(포지티브 오프셋)을 방지하여 펜 정보 인식 성능을 향상시켜줄 수 있는 방법을 제안한다.

도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 오프셋 이슈를 방지하기 위하여 변경된 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 근거하여, 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 다이어그램이다. 도 13에서는, 2가지 예시(#1, #2)의 제1 펜 신호(PENS1)가 예시되며, 이는 도 12에서의 2가지 예시(#1, #2)의 제1 펜 신호(PENS1)와 동일하다.

도 13을 참조하면, 제1 타입(D)으로 설정된 1개의 터치 시구간은 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)과 1개 이상의 세팅 구간(S)을 포함할 수 있다.

여기서, 1개의 터치 시구간은 도 13에서와 같이 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)을 포함할 수도 있다. 하지만, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 1개의 터치 시구간에 포함된 심볼 구간의 개수는 펜 프로토콜의 변경 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다. 예를 들어, 1개의 터치 시구간은 2개, 4개, 6개, 또는 이와 다른 개수의 심볼 구간을 포함할 수 있다.

도 13에서는 1개의 터치 시구간 내에 2개의 세팅 구간(S)이 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 1개의 터치 시구간은 1개의 세팅 구간(S)을 포함할 수도 있고, 2개 또는 3개 이상의 세팅 구간(S)을 포함할 수도 있다. 또한, 경우에 따라, 2개 이상의 터치 시구간마다 1개 이상의 세팅 구간(S)이 존재할 수도 있다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 각각은 더미 구간(DS)과 센싱 구간(SS)으로 나누어질 수 있다.

각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 내 더미 구간(DS) 동안, 터치 구동 회로(310)는 제1 펜 신호(PENS1)에 대한 센싱 처리를 하지 않는다. 각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 내 센싱 구간(SS) 동안, 터치 구동 회로(310)는 제1 펜 신호(PENS1)에 대한 센싱 처리를 진행한다.

각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 내 더미 구간(DS)은 포지티브 오프셋이 발생할 수 있는 구간이다.

각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 내 더미 구간(DS) 동안, 터치 구동 회로(310)는 제1 펜 신호(PENS1)에 대한 센싱 처리를 하지 않음으로써, 오프셋 발생을 방지해주고, 이에 따른 펜 정보 인식 성능을 향상시켜줄 수 있다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 터치 컨트롤러(320)는 각 심볼 구간(SYM1~SYM8) 내 더미 구간(DS)을 세팅하기 위하여, 새로운 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 생성하여 터치 구동 회로(310)로 제공한다. 아래에서, 새로운 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)라고 기재한다.

도 13을 참조하면, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나(L1~L8)는 나머지와 시간적인 길이가 다르다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)은 나머지의 로우 레벨 전압 구간의 시간적인 길이보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)은 더미 구간(DS)의 전체 또는 일부와 대응되는 신호 구간이다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에서 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)보다 시간적으로 짧은 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은 센싱 구간(SS)과 대응되는 신호 구간이다.

제1 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)를 참조하면, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8) 중 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간(L3, L7)과 대응되는 기간(도 12에서 오프셋이 발생할 수 있는 기간) 동안, 제1 펜 신호(PENS1)의 전압 레벨은 하이 레벨 전압에서 로우 레벨 전압으로 변경될 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8) 각각의 전체 또는 일부와 대응되는 기간(즉, 더미 구간(DS)) 동안, 제1 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하지 않는다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8) 중 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간(L3, L7)과 대응되는 기간은, 터치 구동 회로(310)에 의해 센싱 처리가 되면, 센싱 값 오류가 발생하는 기간이다.

도 13을 참조하면, 터치 구동 회로(310)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8) 각각의 전체 또는 일부와 대응되는 기간이 더미 구간(DS)인 것을 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 통해 확인하고, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)과 대응되는 기간이 지난 이후, 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하기 시작한다.

따라서, 제3 심볼 구간(SYM3) 및 제7 심볼 구간(SYM7) 동안, 터치 구동 회로(310)가 제1 예시(#1)의 제1 펜 신호(PENS1)에 대한 센싱 처리를 수행할 때, 터치 구동 회로(310) 내 아날로그 디지털 컨버터(530)의 센싱 값 오류(오프셋에 의한 센싱 값)가 방지될 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는, 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간(L3, L7) 이후, 하이 레벨 전압 구간과 로우 레벨 전압 구간이 반복될 때, 제1 펜 신호(PENS1)는 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이다.

따라서, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는, 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간(L3, L7) 이후, 하이 레벨 전압 구간과 로우 레벨 전압 구간이 반복될 때, 제1 펜 신호(PENS1)는 로우 레벨 전압이 일정 시간 동안 유지된다.

제1 펜 신호(PENS1)가 로우 레벨 전압이 일정 시간 동안 유지된 이후, 하이 레벨 전압으로 변경되는 타이밍은, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)의 다른 특정 로우 레벨 전압 구간과 시간적으로 대응될 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 펜 신호(PENS1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 펜 신호(PENS1)는, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 펄스 위상이 동일한 제1 상태 신호 구간(STATE1)과, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 펄스 위상이 반대인 제2 상태 신호 구간(STATE2)과, 일정한 전압 레벨을 갖거나 로우 레벨 전압을 갖는 제3 상태 신호 구간(STATE3)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 터치 전극(TE)과, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 출력하는 터치 컨트롤러(320)와, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 터치 전극(TE)을 통해 제1 펜 신호(PENS1)를 수신하고 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 근거하여 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하여 제1 센싱 값을 출력하는 터치 구동 회로(310)를 포함할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함할 수 있다. 제1 펜 신호(PENS1)는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함할 수 있다.

도 13을 참조하면, 제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2)) 동안, 제1 센싱 기준 신호와 제1 펜 신호 간의 위상은 반대이고, 제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2))의 종료 직전에 제1 펜 신호(PENS1)가 하이 레벨 전압 구간이고, 제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2)) 이후 제2 기간(제3 심볼 구간(SYM3)) 동안 제1 펜 신호가 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이므로 제1 펜 신호가 로우 레벨 전압을 유지하는 경우, 제2 기간(제3 심볼 구간(SYM3)) 중 일정 시간(더미 구간(DS)) 동안, 제1 센싱 기준 신호는 로우 레벨 전압을 갖는다.

제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2)) 동안, 제1 센싱 기준 신호와 제1 펜 신호 간의 위상은 동일하더라도, 제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2))의 종료 직전에 제1 펜 신호(PENS1)가 하이 레벨 전압 구간이고, 제1 기간(제2 심볼 구간(SYM2)) 이후 제2 기간(제3 심볼 구간(SYM3)) 동안 제1 펜 신호가 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간(STATE3)이므로 제1 펜 신호가 로우 레벨 전압을 유지하는 경우, 제2 기간(제3 심볼 구간(SYM3)) 중 일정 시간(더미 구간(DS)) 동안, 제1 센싱 기준 신호는 로우 레벨 전압을 갖는다.

한편, 전술한 바와 같이, 터치 구동 회로(310)가 센싱 기준 신호(PWM_TDC)에 비해 신호 파형이 변형된 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 이용하여 더미 구간(DS) 동안 센싱 처리를 하지 않게 되면, 터치 구동 회로(310)에서 출력되는 센싱 값의 크기가 약간 줄어들 수 있다. 터치 구동 회로(310)의 센싱 유닛(500) 내 증폭기의 게인을 증가시켜서, 증폭기의 출력 값을 크게 해주어, 더미 구간(DS) 동안의 센싱 처리에 따른 센싱 값 저감을 보상해줄 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안에는, 제1 펜 신호(PENS1)가 제3 심볼 값(P)을 나타내는 제3 상태 신호 구간을 포함하기 때문에, 위에서 언급한 오프셋 발생 가능성이 있고, 새로운 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 더미 구간(DS) 설정을 통해 오프셋을 방지할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 더미 구간(DS)의 설정을 위해 상대적으로 긴 시간적 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)을 갖는다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 및 제3 타입(F)의 터치 시구간(TP4, TP8, TP12, TP15, TP16) 동안에는, 더미 구간(DS)의 설정이 필요 없기 때문에, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 사용하지 않고, 다른 센싱 기준 신호를 사용해도 된다.

이에, 본 발명의 실시예들은 2가지 종류의 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1, PWM_TDC_2)와 이를 이용한 센싱 방법을 제안한다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 여러 가지 타입의 터치 시구간들에 이용될 수 있는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이다. 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나(L1~L8)는 나머지와 시간적인 길이가 다르다.

도 14를 참조하면, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이다. 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간(L)은 시간적인 길이가 모두 동일할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간(L1~L8)은, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간(L)보다 더 긴 시간적인 길이를 가질 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 전압레벨이 비주기적으로 변화하는 펄스 신호일 수 있다. 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)는 전압레벨이 주기적으로 변화하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)의 관점에서, 터치 표시 장치(100), 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 설명하면 아래와 같다.

본 발명의 실시에들에 따른 터치 표시 장치(100)는 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 제1 펜 신호(PENS1)를 수신하고, 제1 타입(D)과 다른 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안 제1 펜 신호(PENS1)와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호(PENS2)를 수신하는 터치 패널(TSP)과, 서로 다른 신호 파형을 갖는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1) 및 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 터치 구동 회로(310)로 출력하는 터치 컨트롤러(320)와, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 터치 패널(TSP)을 통해 제1 펜 신호(PENS1)를 수신하고, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 근거하여 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하고, 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안 터치 패널(TSP)을 통해 제2 펜 신호(PENS2)를 수신하고, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 근거하여 제2 펜 신호(PENS2)를 센싱하는 터치 구동 회로(310)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 회로(310)는, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 수신하고, 제1 타입(D)과 다른 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 수신하는 통신 유닛(650);과, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 터치 패널(TSP)을 통해 제1 펜 신호(PENS1)를 수신하고, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 근거하여 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하여 제1 센싱 신호를 출력하고, 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안 터치 패널(TSP)을 통해 제1 펜 신호(PENS1)와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호(PENS2)를 수신하고, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 근거하여 제2 펜 신호(PENS2)를 센싱하여 제2 센싱 신호를 출력하는 센싱 유닛(500)을 포함할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 컨트롤러(320)는, 터치 동기화 신호(TSYNC)를 입력 받는 통신 유닛(610)과, 터치 동기화 신호(TSYNC)에 근거하여, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 출력하고, 제1 타입(D)과 다른 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 서로 다른 신호 파형을 갖는 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 출력하는 펄스 생성부(620)를 포함할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 더 출력할 수 있다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1) 및 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2) 각각은 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이다.

제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나(L1~L8)는 나머지와 시간적인 길이가 다를 수 있다.

제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간(L)은 시간적인 길이가 모두 동일할 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜의 예시에서, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)와 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 이용하여 여러 가지 타입의 터치 시구간들을 구동하는 방법을 설명한 도면이다.

도 15를 참조하면, 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안, 터치 컨트롤러(320)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 터치 구동 회로(310)에 공급한다.

이에, 터치 구동 회로(310)는 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 이용하여 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱하여 제1 센싱 데이터를 출력한다.

이에 따라, 터치 컨트롤러(320)는 제1 센싱 데이터를 이용하여 펜 데이터(펜 정보)를 감지한다.

도 15를 참조하면, 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안, 터치 컨트롤러(320)는 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 터치 구동 회로(310)에 공급한다.

이에, 터치 구동 회로(310)는 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 이용하여 제2 펜 신호(PENS2)를 센싱하여 제2 센싱 데이터를 출력한다.

이에 따라, 터치 컨트롤러(320)는 제2 센싱 데이터를 이용하여 펜 위치를 감지할 수 있다. 이때, 터치 컨트롤러(320)는 펜 기울기도 함께 감지할 수 있다.

도 15를 참조하면, 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)는 제1 펜 신호(PENS1)와 펄스 위상이 반대인 신호 구간을 포함할 수 있다. 이때, 제1 펜 신호(PENS1)는 제2 심볼 값(1)을 나타내는 제2 상태 신호 구간(STATE2)이다.

제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)는 제2 펜 신호(PENS2)와 펄스 위상이 반대인 신호 구간을 포함하지 않을 수 있다.

제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 동안, 펜(10)에서 터치 패널(TSP)로 출력되는 제1 펜 신호(PENS1)는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제1 펜 신호(PENS1)는 펜 정보를 포함하는 펄스 신호일 수 있다.

제2 펜 신호(PENS2)는 펜 정보를 포함하지 않는 펄스 신호일 수 있다.

도 15를 참조하면, 터치 구동 회로(310)는 제1 타입(D)의 터치 시구간(TP3, TP6, TP7, TP10, TP11) 및 제2 타입(P)의 터치 시구간(TP2, TP5, TP9, TP13) 동안, 터치 패널(TSP) 내 터치 전극(TE)들로 전압레벨이 일정한 전압을 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 인가할 수 있다.

도 15를 참조하면, 터치 구동 회로(310)는, 제1 및 제2 타입(P)과 다른 제3 타입(F)의 터치 시구간(TP4, TP8, TP12, TP15, TP16) 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나로 전압레벨이 변화하는 터치 구동 신호(TDS)를 패널 구동 신호(PWM_TX)로서 공급하고, 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.

도 15를 참조하면, 터치 구동 회로(310)는, 제1 및 제2 타입(P)과 다른 제3 타입(F)의 터치 시구간(TP4, TP8, TP12, TP15, TP16) 동안, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 터치 컨트롤러(320)로부터 수신하고, 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)에 기초하여 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)을 센싱할 수 있다.

도 15를 참조하면, 터치 구동 회로(310)는, 제1 내지 제3 타입(F)과 다른 제4 타입(B)의 터치 시구간(TP1) 동안, 전압레벨이 비주기적으로 변화하는 비컨 신호(Beacon Signal)를 터치 패널(TSP)로 공급할 수 있다. 비컨 신호는 제1 펜 신호(PENS1) 또는 제2 펜 신호(PENS2)를 출력하는 펜(10)으로 전달될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜(10)에서 출력된 펜 신호를 센싱할 때, 펜 신호 센싱 오류를 방지해주는 터치 표시 장치(100), 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 정보가 포함된 제1 펜 신호(PENS1)를 센싱할 때, 펜 정보 인식 오류를 방지해줄 수 있는 터치 표시 장치(100), 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 신호 센싱 시 활용되는 센싱 기준 신호를 이원화 하여, 다른 용도의 펜 신호(PENS1, PENS2)에 대한 차별화된 센싱 처리를 수행하여 센싱 품질을 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치(100), 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 정보 감지를 위한 제1 펜 신호(PENS1)에 대한 센싱 처리 시, 더미 구간(DS)의 설정이 가능한 제1 센싱 기준 신호(PWM_TDC_1)를 이용하고, 펜 위치 감지를 위한 제2 펜 신호(PENS2)에 대한 센싱 처리 또는 손가락 터치에 의한 센싱 처리 시, 더미 구간 설정을 하지 않는 제2 센싱 기준 신호(PWM_TDC_2)를 이용함으로써, 펜 정보 인식 오류를 방지해주고, 펜 위치 및 손가락 터치에 대한 감도도 향상시켜줄 수 있는 터치 표시 장치(100), 터치 구동 회로(310) 및 터치 컨트롤러(320)를 제공할 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

제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 펜 신호를 수신하고, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 상기 제1 펜 신호와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호를 수신하는 터치 패널;
상기 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 출력하고, 상기 제2 타입의 터치 시구간 동안 상기 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 서로 다른 제2 센싱 기준 신호를 출력하는 터치 컨트롤러; 및
상기 제1 타입의 터치 시구간 동안 상기 터치 패널을 통해 수신된 상기 제1 펜 신호를 상기 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱 처리하고, 상기 제2 타입의 터치 시구간 동안 상기 터치 패널을 통해 수신된 상기 제2 펜 신호를 상기 제2 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱 처리하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호는 상기 제1 펜 신호와 펄스 위상이 다른 신호 구간을 포함하고,
상기 제2 센싱 기준 신호는 상기 제2 펜 신호와 펄스 위상이 다른 신호 구간을 포함하지 않는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간은, 나머지의 로우 레벨 전압 구간의 시간적인 길이보다 더 긴 시간적인 길이를 갖는 터치 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호에서 상기 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간과 대응되는 기간 동안,
상기 제1 펜 신호는 하이 레벨 전압에서 로우 레벨 전압으로 변경되는 터치 표시 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호에서, 상기 적어도 하나의 특정 로우 레벨 전압 구간 이후,
하이 레벨 전압 구간과 로우 레벨 전압 구간이 반복될 때, 상기 제1 펜 신호는 로우 레벨 전압이 일정 시간 동안 유지되는 터치 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는, 상기 제1 센싱 기준 신호의 상기 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간과 대응되는 기간 이후에, 상기 제1 펜 신호에 대한 센싱 처리를 시작하는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간은 시간적인 길이가 모두 동일한 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제2 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은,
상기 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 갖는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 펜 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제2 펜 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 펜 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은, 상기 제2 펜 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 갖거나,
상기 제1 펜 신호에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간은, 상기 제2 펜 신호에 포함된 다수의 하이 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 하이 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 갖는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 펜 신호는 펜 정보를 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제2 펜 신호는 펜 정보를 포함하지 않는 펄스 신호인 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 펜 신호는,
상기 제1 센싱 기준 신호와 펄스 위상이 동일한 제1 상태 신호 구간과,
상기 제1 센싱 기준 신호와 펄스 위상이 반대인 제2 상태 신호 구간과,
일정한 전압 레벨을 갖거나 로우 레벨 전압을 갖는 제3 상태 신호 구간을 포함하는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는 상기 제1 타입의 터치 시구간 및 상기 제2 타입의 터치 시구간 동안, 상기 터치 패널 내 터치 전극들로 전압레벨이 일정한 전압을 인가하는 터치 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는,
상기 제1 및 제2 타입과 다른 제3 타입의 터치 시구간 동안, 상기 터치 패널에 포함된 다수의 터치 전극 중 적어도 하나로 전압레벨이 변화하는 터치 구동 신호를 공급하는 터치 표시 장치.
제13항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는,
상기 제3 타입의 터치 시구간 동안, 상기 제2 센싱 기준 신호를 상기 터치 컨트롤러로부터 수신하고, 상기 제2 센싱 기준 신호에 기초하여 상기 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극을 센싱하는 터치 표시 장치.
터치 전극;
제1 센싱 기준 신호를 출력하는 터치 컨트롤러; 및
상기 제1 타입의 터치 시구간 동안 상기 터치 전극을 통해 제1 펜 신호를 수신하고, 상기 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 상기 제1 펜 신호를 센싱하여 제1 센싱 값을 출력하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 제1 센싱 기준 신호는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함하고, 상기 제1 펜 신호는 다수의 로우 레벨 전압 구간과 다수의 하이 레벨 전압 구간을 포함하고,
제1 기간 동안, 상기 제1 센싱 기준 신호와 상기 제1 펜 신호 간의 위상은 동일하거나 반대이고, 상기 제1 기간의 종료 직전에, 상기 제1 펜 신호는 하이 레벨 전압 구간이고,
상기 제1 기간 이후 제2 기간 동안, 상기 제1 펜 신호는 로우 레벨 전압이 유지되고,
상기 제2 기간 중 일정 시간 동안, 상기 제1 센싱 기준 신호는 로우 레벨 전압을 갖는 터치 표시 장치.
제15항에 있어서,
상기 터치 컨트롤러는 상기 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호를 더 출력하고,
상기 제1 센싱 기준 신호 및 상기 상기 제2 센싱 기준 신호 각각은 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 적어도 하나는 나머지와 시간적인 길이가 다르고,
상기 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간은 시간적인 길이가 모두 동일한 터치 표시 장치.
제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 수신하고, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 상기 제1 센싱 기준 신호와 신호 파형이 다른 제2 센싱 기준 신호를 수신하는 통신 유닛; 및
상기 제1 타입의 터치 시구간 동안, 터치 패널을 통해 수신된 제1 펜 신호를 상기 제1 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱 처리하여 제1 센싱값을 출력하고, 상기 제2 타입의 터치 시구간 동안, 상기 터치 패널을 통해 수신된 상기 제1 펜 신호와 신호 파형이 다른 제2 펜 신호를 상기 제2 센싱 기준 신호에 근거하여 센싱 처리하여 제2 센싱값을 출력하는 센싱 유닛을 포함하는 터치 구동 회로.
제17항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제2 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간은,
상기 제2 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 가장 긴 시간적인 길이를 갖는 로우 레벨 전압 구간보다 더 긴 시간적인 길이를 갖는 터치 구동 회로.
터치 동기화 신호를 수신하는 통신 유닛; 및
상기 터치 동기화 신호에 근거하여, 제1 타입의 터치 시구간 동안 제1 센싱 기준 신호를 출력하고, 상기 제1 타입과 다른 제2 타입의 터치 시구간 동안 상기 제1 센싱 기준 신호와 서로 다른 신호 파형을 갖는 제2 센싱 기준 신호를 출력하는 펄스 생성부를 포함하는 터치 컨트롤러.
제19항에 있어서,
상기 제1 센싱 기준 신호는 다수의 하이 레벨 전압 구간과 다수의 로우 레벨 전압 구간을 포함하는 펄스 신호이고,
상기 제1 센싱 기준 신호에 포함된 다수의 로우 레벨 전압 구간 중 둘 이상의 특정 로우 레벨 전압 구간은 나머지의 로우 레벨 전압 구간의 시간적인 길이보다 더 긴 시간적인 길이를 갖는 터치 컨트롤러.