KR20220099031A - 터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치, 및 터치 컨트롤러의 동작 방법 - Google Patents

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이충훈
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Abstract

터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치, 터치 컨트롤러의 동작 방법이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 센싱 장치는, 터치 센서 어레이, 및 제1 구동 채널들 및 제2 구동 채널들을 통해 상기 터치 센서 어레이와 연결된 터치 컨트롤러를 포함한다. 터치 컨트롤러는 액티브 펜과의 통신을 위한 업링크 구간에서, 정 위상 신호인 비컨 신호를 제1 구동 채널들에 제공하고, 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 제2 구동 채널들에 제공한다. 터치 센서 어레이는, 비컨 신호가 인가되는 제1 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 비컨 구동 섹션과, 보상 신호가 인가되는 제2 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 보상 섹션을 포함한다.

Description

터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치, 및 터치 컨트롤러의 동작 방법{Touch controller, touch sensing device including touch controller, operating method of touch controller}
본 개시의 기술적 사상은 터치 센싱 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 액티브 펜과의 통신 가능한 터치 컨트롤러, 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 센싱 장치, 및 터치 컨트롤러의 동작 방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 이미지 디스플레이를 위한 디스플레이 패널 및 터치 센싱을 위한 터치 패널을 포함할 수 있다. 터치 스크린의 초박화 경향에 따라 디스플레이 패널과 터치 패널 간의 간격이 매우 가까워짐에 따라, 디스플레이 패널과 터치 패널 사이의 기생 커패시턴스가 증가할 수 있다. 이러한 기생 커패시턴스에 의해 노이즈가 유발될 수 있고, 이로써, 디스플레이 패널에서 디스플레이되는 이미지의 화질이 열화될 수 있다. 특히, 터치 스크린을 포함하는 터치 스크린 장치와 액티브 펜 사이의 통신을 위한 업링크 구간에서, 터치 패널에 포함된 터치 전극들에 업링크 신호가 인가됨에 따라, 디스플레이 패널에서 플리커 현상이 발생할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은, 디스플레이 패널에서 플리커 현상과 같은 불량을 억제할 수 있는 터치 컨트롤러, 터치 센싱 장치 및 터치 컨트롤러의 동작 방법을 제공한다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 센싱 장치는, 터치 센서 어레이, 및 제1 구동 채널들 및 제2 구동 채널들을 통해 상기 터치 센서 어레이와 연결된 터치 컨트롤러를 포함하고, 상기 터치 컨트롤러는 액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크(uplink) 구간에서, 정 위상 신호인 비컨 신호를 상기 제1 구동 채널들에 제공하고, 상기 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 상기 제2 구동 채널들에 제공하며, 상기 터치 센서 어레이는, 상기 비컨 신호가 인가되는 제1 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 비컨 구동 섹션, 및 상기 보상 신호가 인가되는 제2 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 보상 섹션을 포함한다.
또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 컨트롤러는, 터치 센서 어레이를 구동하는 터치 컨트롤러로서, 서로 평행한 제1 구동 채널들 및 제2 구동 채널들을 포함하는 복수의 구동 채널들에 각각 연결된 복수의 송신기들을 포함하는 구동 회로, 및 액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크 구간에서, 상기 제1 구동 채널들에 정 위상 신호인 비컨 신호를 제공하고 상기 제2 구동 채널들에 상기 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 제공하도록 상기 구동 회로를 제어하는 터치 프로세서를 포함하고, 상기 비컨 신호와 상기 보상 신호는, 동일한 진폭을 갖는다.
또한, 본 개시의 기술적 사상에 따른 동작 방법은, 터치 센서 어레이를 포함하는 터치 스크린을 구동하는 터치 컨트롤러의 동작 방법으로서, 액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크 구간에서, 상기 터치 센서 어레이에 연결되는 제1 구동 채널들에 정 위상 신호인 비컨 신호를 제공하는 단계, 상기 제1 업링크 구간에서, 상기 터치 센서 어레이에 연결되고 상기 제1 구동 채널에 평행한 제2 구동 채널에 상기 비컨 신호에 대해 역 위상 신호인 보상 신호를 제공하는 단계, 상기 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 상기 제1 구동 채널들에 상기 보상 신호를 제공하는 단계, 및 상기 제2 업링크 구간에서, 상기 제2 구동 채널들에 상기 비컨 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 비컨 신호와 상기 보상 신호는, 동일한 진폭을 갖는다.
본 개시의 기술적 사상에 따르면, 터치 센싱 장치와 액티브 펜 사이의 통신을 위한 업링크 구간에서, 터치 패널의 제1 섹션의 제1 터치 전극들에 비컨 신호를 인가하고 터치 패널의 제2 섹션의 제2 터치 전극들에 비컨 신호에 대해 역 위상 신호인 보상 신호를 인가함으로써, 디스플레이 패널의 공통 전극에 유입되는 노이즈 전하를 제거할 수 있고, 이로써, 디스플레이 패널의 플리커 현상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 패널 및 터치 컨트롤러를 보다 상세하게 나타낸다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 스크린을 더욱 상세하게 나타낸다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 스크린을 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치와 액티브 펜 사이의 통신을 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 센싱 장치와 액티브 펜 사이의 통신을 나타내는 타이밍도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 센싱 장치의 펜 센싱 모드를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 구동 동작을 예시한다.
도 9 내지 도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널의 구동 방법들을 예시한다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 페어링 모드에서의 터치 패널의 구동 방법을 예시한다.
도 16는 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널의 구동 방법을 예시한다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널의 구동 방법을 예시한다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널의 구동 방법을 예시한다.
도 19 및 도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 터치 패널의 구동 방법을 각각 예시한다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타낸다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널의 구동 방법을 예시한다.
도 23은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 24는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 시스템을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1000)를 나타내는 블록도이다. 터치 스크린 장치(1000)는 다양한 전자 기기에 탑재될 수 있고, "터치 센싱 장치"라고 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 터치 스크린 장치(1000)는 태블릿 PC(Personal Computer), e-리더, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable Multimedia Player), 모바일 단말, 스마트 폰, 웨어러블 기기, 사물 인터넷(Internet of Things(IoT)) 장치, 냉장고, 네비게이션(navigation) 장치 등과 같은 전자 기기에 탑재될 수 있다. 또한 터치 스크린 장치(1000)는 차량, 가구, 제조 설비, 도어, 각종 계측 기기 등에 부품으로서 구비되는 전자 기기에 탑재될 수 있다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 장치(1000)는 터치 스크린(100) 및 터치 스크린(100)을 구동하기 위한 터치 스크린 구동 회로(200)를 포함할 수 있다. 터치 스크린(100)은 터치 패널(110) 및 디스플레이 패널(120)을 포함할 수 있고, 터치 센싱 및 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(200)는 터치 컨트롤러(210) 및 디스플레이 구동 회로(220)를 포함할 수 있다. 도 1에는 터치 스크린 장치(1000)가 호스트(300)를 포함하는 것으로 도시 되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 호스트(300)는 터치 스크린 장치(1000)와 별개로 구현될 수 있다.
터치 스크린(100)은 이미지를 표시할 수 있으며, 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있다. 터치 스크린(100)은 전자 기기의 입/출력 장치로서 동작할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 스크린(100)은 지문 센서를 더 포함할 수 있으며, 터치 스크린 장치(1000)는 지문 인식 기능을 수행할 수 있다.
터치 패널(110)은 터치 스크린(100) 상의 터치(또는 터치 입력)를 센싱하고 센싱 신호들(SSEN)을 출력할 수 있다. 이때, 터치는 터치 스크린(100) 상에 전도성 물체(예를 들어, 사용자의 손가락, 손바닥, 터치 펜, 스타일러스(stylus) 펜, 액티브 펜 등)가 직접 접촉하는 것뿐만이 아니라 도전 물체가 터치 스크린(100)에 근접하는 것을 포함한다. 터치 패널(110)은 디스플레이 패널(120) 상에 적층될 수 있으며, 디스플레이 패널(120)의 전면(예컨대 광 신호들이 방출되는 면)에 부착될 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 패널(110)은 디스플레이 패널(120)의 전면을 덮을 수 있다.
터치 패널(110)은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널로 구현될 수 있다. 또는 터치 패널(110)은 투명한 전극들이 패터닝된 터치 센서 어레이로 구현될 수 있다. 본 개시에서 터치 패널(110)은 "터치 센서 어레이" 또는 "터치 센싱 레이어"로 지칭될 수 있다. 터치 패널(110)은 행열로 배치된 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있다. 복수의 터치 전극들을 통해 다양한 터치 센싱 방식 중 하나의 방식에 따른 센싱 신호들(SSEN)이 출력될 수 있다. 일 예로서 복수의 터치 전극들은 정전 용량 센싱 방식(capacitance sensing)에 따른 센싱 신호들(SSEN)을 각각 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 터치 전극들은 복수의 구동 전극들 및 복수의 수신 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)은 구동 신호(STX)가 인가되는 복수의 구동 전극들 및 센싱 신호(SSEN)가 출력되는 복수의 수신 전극들을 포함할 수 있으며, 복수의 구동 전극들은 제1 방향(예컨대 X 축 방향 또는 Y 축 방향)으로 연장되고, 복수의 센싱 전극들은 제2 방향 (예컨대 Y 축 방향 또는 X 축 방향)으로 연장될 수 있다. 복수의 구동 전극들과 복수의 센싱 전극들은 서로 교차할 수 있으며, 복수의 구동 전극들과 복수의 센싱 전극들 간에 뮤추얼 커패시턴스(mutual capacitance)가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 터치 전극들은 복수의 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)은 행열로 배치된 복수의 센싱 전극들을 포함할 수 있으며, 복수의 센싱 전극들 각각에 커패시턴스가 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 센싱 전극들 각각과 접지(또는 터치 스크린(100) 내의 도전성 레이어) 사이에 커패시턴스가 형성될 수 있으며, 상기 커패시턴스는 셀프 커패시턴스(self-capacitance)로 지칭될 수 있다. 복수의 센싱 전극들 각각에 구동 신호(STX)가 인가되고 또한 복수의 센싱 전극들 각각으로부터 센싱 신호(SSEN)가 출력될 수 있다. 다시 말해서 복수의 센싱 전극들 각각이 구동 전극 및 수신 전극으로서 동작할 수 있다.
구동 전극을 통해 구동 신호(STX)가 인가되고, 구동 신호(STX)에 기초하여 커패시턴스(예컨대 뮤추얼 커패시턴스 또는 셀프 커패시턴스)를 나타내는 센싱 신호(SSEN)가 생성되며, 센싱 신호(SSEN)가 수신 전극을 통해 출력될 수 있다. 사람의 손가락 또는 액티브 펜과 같은 전도성 물체가 전극을 터치하거나 또는 전극에 인접하면, 터치된 전극에 대응하는 커패시턴스가 변화되고, 변화된 커패시턴스에 따라 터치 패널(110)로부터 출력되는 센싱 신호(SSEN)가 변화될 수 있다. 예컨대 센싱 신호(SSEN)의 레벨이 터치가 발생하기 전보다 증가하거나 또는 감소할 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 복수의 게이트 라인들, 복수의 소스 라인들, 복수의 게이트 라인들과 복수의 소스 라인들이 교차하는 지점들에 행열로 각각 배치된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 패널(120)은 복수의 픽셀들을 포함하는 "픽셀 어레이" 또는 "디스플레이 레이어"를 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들은 복수의 소스 라인들 및 복수의 게이트 라인들을 통해 수신되는 이미지 신호들(SIMG)을 기초로 이미지를 표시할 수 있다. 이미지는 설정된 프레임 레이트에 따라서 갱신될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 디스플레이 레이어의 상부에 배치된 공통 전극을 더 포함할 수 있다. 공통 전극은 디스플레이 레이어와 터치 센서 어레이 사이에 게재될 수 있다. 디스플레이 레이어에는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 소스 라인들, 그리고 복수의 픽셀들이 형성될 수 있다. 공통 전극에는 디스플레이 패널(120)의 복수의 픽셀들에 공통으로 제공되는 전압, 예컨대 접지 전압이 인가될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이, LCD(liquid crystal display), ECD(Electrochromic Display), DMD(Digital Mirror Device), AMD(Actuated Mirror Device), GLV(Grating Light Valve), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 중 하나로 구현될 수 있고, 그 밖에 다른 종류의 평판 패널 또는 플렉서블 패널로 구현될 수 있다
도 1에는 터치 패널(110)과 디스플레이 패널(120)이 별개의 구성인 것으로 도시 되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 터치 스크린(100)은 터치 패널(110)의 전극들과 디스플레이 패널(120)의 픽셀이 결합된 인-셀(In-Cell) 타입 패널 또는 터치패널(110)의 전극들이 디스플레이 패널(120)의 상부에 배치되는 온-셀(On-Cell) 타입 패널로 구현될 수 있다.
터치 컨트롤러(210)는 터치 패널(110)을 스캔(예컨대 구동 및 센싱)할 수 있다. 터치 컨트롤러(210)는 구동 신호(STX)를 터치 패널(110), 다시 말해서 터치 센서 어레이에 제공하고, 구동 신호(STX)에 기초하여 생성되는 센싱 신호(SSEN)를 터치 패널(110)로부터 수신할 수 있다. 터치 컨트롤러(210)는 센싱 신호(SSEN)를 기초로 터치 입력의 발생 여부, 터치 입력이 발생한 위치, 즉 터치 좌표(Txy)를 산출하고, 터치 좌표(Txy)를 호스트(300)에 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(210)는 터치 압력을 산출하고, 터치 좌표(Txy)와 함께 터치 압력을 호스트(300)에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 스크린 장치(1000)와 액티브 펜 사이의 통신을 위한 업링크 구간에서, 터치 컨트롤러(210)는 정 위상 신호인 비컨 신호를 제1 구동 채널들(예를 들어, 도 8의 CH1)에 제공하고, 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 제2 구동 채널들(예를 들어, 도 8의 CH2)에 제공할 수 있다. 이때, 비컨 신호와 보상 신호는 동일한 진폭을 가질 수 있다. 이와 같이, 터치 컨트롤러(210)는, 제1 및 제2 구동 채널들에 비컨 신호 및 보상 신호를 각각 제공함으로써, 터치 센서 어레이와 공통 전극 사이의 커패시티브 커플링을 통해 공통 전극에 유입되는 노이즈 전하를 제거하는 밸런스 구동(balanced driving) 방식으로 터치 센서 어레이를 구동할 수 있다. 이에 대해 도 8을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 제1 구동 채널들과 제2 구동 채널들은 서로 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 패널(110)은 터치 센서 어레이를 포함할 수 있고, 터치 센서 어레이는, 비컨 신호가 인가되는 제1 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 비컨 구동 섹션과, 보상 신호가 인가되는 제2 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 보상 섹션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 어레이에 포함된 복수의 로우들(rows)은 적어도 하나의 비컨 구동 섹션과 적어도 하나의 보상 섹션으로 구분될 수 있고, 이에 대해, 도 12를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 예를 들어 터치 센서 어레이에 포함된 복수의 칼럼들은 적어도 하나의 비컨 구동 섹션과 적어도 하나의 보상 섹션으로 구분될 수 있고, 이에 대해, 도 13을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 보상 섹션은, 서로 이격된 제1 보상 섹션 및 제2 보상 섹션을 포함하고, 적어도 하나의 비컨 구동 섹션은 제1 보상 섹션과 제2 보상 섹션 사이에 배치될 수 있으며, 이에 대해, 도 10을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 보상 섹션은, 서로 이격된 제1 보상 섹션 및 제2 보상 섹션을 포함하고, 적어도 하나의 비컨 구동 섹션은, 서로 이격된 제1 비컨 구동 섹션 및 제2 비컨 구동 섹션을 포함하고, 제1 보상 섹션은, 제1 비컨 구동 섹션과 제2 비컨 구동 섹션 사이에 배치될 수 있으며, 이에 대해, 도 14를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
디스플레이 구동 회로(220)는 호스트(300)로부터 이미지 데이터(IDT)를 수신하고, 디스플레이 패널(120)에 이미지 데이터(IDT)에 따른 이미지가 표시되도록 디스플레이 패널(120)을 구동할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(220)는 이미지 데이터(IDT)를 아날로그 신호인 이미지 신호들(SIMG)로 변환하고, 이미지 신호들(SIMG)을 디스플레이 패널(120)의 대응하는 픽셀들에 제공할 수 있다. 터치 컨트롤러(210)와 디스플레이 구동 회로(220)는 동기화 신호, 상태 정보 등을 송수신할 수 있다.
호스트(300)는 터치 스크린 장치(1000)에 대한 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 호스트(300)는 디스플레이 동작에 관련된 데이터를 생성하여 디스플레이 구동 회로(220)에 제공할 수 있고, 터치 컨트롤러(210)로부터 터치 발생 여부, 터치 좌표(Txy) 및 터치 압력(강도) 등을 수신하고, 이를 기초로 터치를 해석하고, 터치 위치 및 강도에 따른 제어 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 있어서, 호스트(300)는 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)를 포함할 수 있으며, 어플리케이션 프로세서는 시스템 온 칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다. 시스템 온 칩은 소정의 표준 버스 규격을 갖는 프로토콜이 적용된 시스템 버스(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 시스템 버스에 연결되는 각종 IP(Intellectual Property)들을 포함할 수 있다. 시스템 버스의 표준 규격으로서, ARM(Advanced RISC Machine) 사의 AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture) 프로토콜 등 다양한 종류의 규격이 적용될 수 있을 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 패널(110) 및 터치 컨트롤러(210)를 보다 상세하게 나타낸다.
도 2를 참조하면, 터치 패널(110) 및 터치 컨트롤러(210)는 터치 센싱 장치를 구성할 수 있다. 터치 패널(110)은 복수의 구동 전극들(TE) 및 복수의 수신 전극들(RE)을 포함할 수 있으며, 이들은 복수의 터치 전극들, 복수의 센싱 전극들 또는 복수의 센싱 유닛들로 지칭될 수 있다. 실시예에 있어서, 복수의 수신 전극들(RE)은 제1 방향, 예컨대 X 축 방향으로 연장되고, 복수의 구동 전극들(TE)은 제2 방향, 예컨대 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 제1 방향 및 제2 방향은 서로 직교하는 방향이며, 복수의 수신 전극들(RE)과 복수의 구동 전극들(TE)이 서로 교차할 수 있다. 구동 전극(TE)과 수신 전극(RE) 간에 뮤추얼 커패시턴스(CM)가 형성될 수 있다. 터치 센싱 특성(예컨대 터치 센싱 감도)의 향상을 위하여 복수의 터치 전극들, 예컨대 복수의 구동 전극들(TE) 및/또는 복수의 수신 전극들(RE)의 단위 전극은 특정한 모양(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 마름모 형태) 또는 패턴을 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
터치 컨트롤러(210)는 구동 회로(211), 수신 회로(212), 및 터치 프로세서(213)를 포함할 수 있다. 구동 회로(211)는 복수의 송신기들(TX)을 포함할 수 있고, 복수의 송신기들(TX)은 구동 전극들(TE)에 구동 신호(STX)를 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 구동 회로(211)는 인코더를 더 포함할 수 있고, 인코더는 구동 회로(211)와 별개로 구현될 수도 있다. 수신 회로(212)는 복수의 수신기들(RX)을 포함할 수 있고, 복수의 수신기들(RX)은 수신 전극들(RE)로부터 센싱 신호(SSEN)를 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 수신 회로(212)는 디코더를 더 포함할 수 있고, 디코더는 수신 회로(212)와 별개로 구현될 수도 있다.
일 실시예에서, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜 사이의 통신을 위한 업링크 구간에서, 구동 신호(STX)는 비컨 신호 및 보상 신호를 포함할 수 있고, 복수의 송신기들(TX)은 구동 전극들(TE)에 비컨 신호 또는 보상 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 복수의 송신기들(TX) 중 비컨 신호를 제공하는 송신기들(TX)의 개수와 보상 신호를 제공하는 송신기들(TX)의 개수가 실질적으로 동일할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
센싱 신호(SSEN)는 구동 신호(STX)가 인가된 구동 전극(TE)과 센싱 신호(SSEN)가 수신된 수신 전극(RE) 간의 뮤추얼 커패시턴스(CM)를 나타낼 수 있으며, 예를 들어, 터치 패널(110) 상의 한 지점에서 터치가 발생할 경우, 상기 지점의 뮤추얼 커패시턴스(CM)가 감소될 수 있으며, 센싱 신호(SSEN)의 레벨이 터치 발생 전보다 감소 또는 증가될 수 있다. 수신기들(RX)은 수신되는 센싱 신호(SSEN)를 증폭 및 아날로그-디지털 변환함으로써, 복수의 센싱 값들을 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 패널(110)은 각각이 구동 전극 및 센싱 전극으로서 동작하는 복수의 센싱 전극들을 포함할 수도 있다. 복수의 센싱 전극들은 행열로 배치될 수 있으며, 복수의 센싱 전극들 각각은 "닷 센서"로 지칭될 수 있다. 복수의 닷 센서들 각각에 구동 신호를 제공하고 또한 센싱 신호를 수신하기 위하여, 송신기 및 수신기가 일체로 구현될 수도 있다. 이에 대해, 도 21를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
터치 프로세서(213)는 터치 컨트롤러(210)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 예를 들어, 구동 회로(211), 수신 회로(212)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 또한 터치 프로세서(214)는 수신 회로(212)로부터 수신하는 복수의 센싱 값들 또는 복수의 터치 값들을 기초로 터치 발생 여부, 터치 발생 위치 및 터치 강도(압력) 등을 산출할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 스크린(100)을 더욱 상세하게 나타낸다.
도 3을 참조하면, 터치 스크린(100)은 기판(SUB), 디스플레이 레이어(121), 공통 전극(122), 및 터치 패널(110)(또는 "터치 센서 어레이"라고 함)를 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 스크린(100)은 상기 구성들 사이에 게재되는 다른 레이어들을 더 포함할 수 있다. 또한 터치 스크린(100)은 터치 패널(110) 상에 배치되는 탑 글라스를 더 포함할 수 있다.
기판(SUB)은 제1 방향, 예컨대 X축 방향 및 제2 방향, 예컨대 Y 축 방향으로 연장된 제1 면(S1)을 포함할 수 있다. 기판(SUB)의 제1 면(S1)에 수직한 방향, 예컨대 Z 축 방향으로 디스플레이 레이어(121), 공통 전극(122), 및 터치 패널(110)이 적층될 수 있다. 도시된 바와 같이, 공통 전극(122)은 디스플레이 레이어(121)와 터치 패널(110)사이에 게재될 수 있다. 터치 패널(110)의 복수의 전극들, 예컨대 구동 전극(TE) 및 수신 전극(RE)과 공통 전극(122) 간에 기생 커패시턴스들(예컨대 CTX 및 CRX)가 형성되고, 공통 전극(122)과 디스플레이 레이어(121)의 소스 라인(SL) 및 게이트 라인(GL) 간에 기생 커패시턴스들(예컨대 CS 및 CG)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라, 도 1의 터치 스크린(100)을 나타내는 회로도이다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 터치 패널(110)의 구동 전극(TE)과 수신 전극(RE) 사이에 뮤추얼 커패시턴스(CM)가 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(120)의 공통 전극(122)과 구동 전극(TE) 및 수신 전극(RE) 간에 기생 커패시턴스들(CTX 및 CRX)이 형성될 수 있다. 공통 전극(122)과 소스 라인(SL) 간에 기생 커패시턴스(CS)가 형성될 수 있다.
픽셀(PX)은 선택 트랜지스터(TS), 구동 트랜지스터(TD), 데이터 커패시터(CDT) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 선택 트랜지스터(TS)의 일 단은 소스 라인(SL)에 연결되고, 타 단은 구동 트랜지스터(TD)의 게이트 단자에 연결될 수 있다. 선택 트랜지스터(TS)의 게이트 단자는 게이트 라인(GL)에 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(TD)의 일 단에는 제1 전원 전압(ELVDD)이 인가될 수 있고, 타 단은 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드에 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(TD)의 일 단과 게이트 단자에 데이터 커패시터(CDT)가 연결될 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)의 캐소드는 공통 전극(122)에 연결되고, 공통 전극(122)에는 제2 전원 전압(ELVSS)이 인가될 수 있다. 실시예에 따라, 공통 전극(122)을 "캐소드"라고 지칭할 수도 있다. 제2 전원 전압(ELVSS)의 전압 레벨은 제1 전원 전압(ELVDD)의 전압 레벨보다 낮으며, 예컨대 제2 전원 전압(ELVSS)은 접지 전압일 수 있다. 공통 전극(122)은 저항 성분, 예컨대 기생 저항(RCOM)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 패널(110)과 공통 전극(122) 사이에는 TFE(Thin Film Encapsulation)이 배치될 수 있다. 이때, TFE는 예를 들어, 10 μm 미만의 초박형의 박막으로 구현될 수 있고, 이에 따라, 터치 패널(110)의 구동 전극(TE) 및 수신 전극(RE)과 공통 전극(122) 사이의 기생 커패시턴스들(CTX, CRX)이 매우 클 수 있다. 또한, 구동 전극(TE)에 인가되는 구동 신호(STX)의 전압이 가변되는 상황에서, 노이즈 전하가 공통 전극(122)에 유입될 수 있다.
이와 같이, 구동 신호(STX)의 전압이 가변되는 상황에서, 노이즈 전하가 기생 커패시턴스들을 통해 제2 전원 전압(ELVSS)의 변동(fluctuation)을 야기할 수 있다. 제2 전원 전압(ELVSS)의 변동에 의해 유기 발광 다이오드(OLED)의 출력 휘도가 흔들릴 수 있고, 이에 따라 사용자가 인지할 수 있는 깜빡임, 화면의 흔들림 등을 야기하는 플리커 현상이 발생할 수 있다.
또한, 공통 전극(122)에 유입되는 노이즈 전하가 픽셀(PX)에 인가될 경우, 구동 트랜지스터(TD)의 문턱 전압이 왜곡되거나 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류가 원하지 않는 레벨로 이동될 수 있다. 이 경우, 유기 발광 다이오드(OLED)의 출력 휘도가 흔들릴 수 있고, 이에 따라 사용자가 인지할 수 있는 깜빡임, 화면의 흔들림 등을 야기하는 플리커 현상이 발생할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(TSD)와 액티브 펜(AP) 사이의 통신을 나타내는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 터치 센싱 장치(TSD)는 액티브 펜(AP)과 양방향으로 통신할 수 있다. 액티브 펜(AP)은, 터치 센싱 장치(TSD)에 터치를 제공하는 일반적인 스타일러스 펜과 상이하게, 터치 센싱 장치(TSD)로부터 정보를 수신할 수도 있고, 터치 센싱 장치(TSD)에 터치와 상이한 정보를 제공할 수도 있다. 이를 위하여, 액티브 펜(AP)은 다양한 부품들, 예컨대 입력 버튼, 송수신기, 로직 회로, 메모리 등을 포함할 수 있다.
터치 센싱 장치(TSD)로부터 액티브 펜(AP)에 제공되는 신호는 업링크(uplink) 신호로 지칭될 수 있고, 터치 센싱 장치(TSD)에서 업링크 신호가 제공되는 구간을 "업링크 구간"이라고 지칭할 수 있다. 액티브 펜(AP)으로부터 터치 센싱 장치(TSD)에 제공되는 신호는 다운링크(downlink) 신호로 지칭될 수 있고, 액티브 펜(AP)으로부터 다운링크 신호가 제공되는 구간을 "다운링크 구간"이라고 지칭할 수 있다.
터치 센싱 장치(TSD)는 터치 패널(110) 및 터치 컨트롤러(210)를 포함할 수 있다. 터치 컨트롤러(210)는 액티브 펜(AP)과의 통신을 위하여 업링크 신호를 생성하고, 생성된 업링크 신호는 터치 패널(110)에 배치된 복수의 터치 센서들을 경유하여 액티브 펜(AP)에 커패시티브 커플링으로 전달될 수 있다. 또한, 액티브 펜(AP)은 터치 컨트롤러(210)와의 통신을 위하여 다운링크 신호를 생성하고, 생성된 다운링크 신호는 커패시티브 커플링으로 터치 패널(110)에 배치된 복수의 터치 센서들을 경유하여 터치 컨트롤러(210)에 전달될 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 센싱 장치(TSD)와 액티브 펜(AP) 사이의 통신을 나타내는 타이밍도이다. 구체적으로, 도 6의 타이밍도는 액티브 펜(AP)을 위한 프로토콜의 예시로서 USI(universal stylus initiative) 펜 프로토콜에 기초한 통신을 나타낸다. 실시예에 따라, 터치 센싱 장치(TSD)와 액티브 펜(AP)을 "USI 시스템"이라고 지칭할 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 USI 펜 프로토콜을 주로 참조하여 설명될 것이나, 다른 프로토콜, 예컨대 MPP(Microsoft pen protocol) 등에서도 본 개시의 예시적 실시예들이 적용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP)은 프레임 단위 또는 패킷 단위로 통신할 수 있고, 제1 프레임(FR1)은 업링크 구간(61) 및 다운링크 구간(62)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 프레임(FR1) 이후의 제2 프레임(FR2)은 업링크 구간(63)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제2 프레임(FR2)은 업링크 구간(63) 이후의 다운링크 구간을 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP) 사이의 통신은 복수의 프레임들을 포함할 수 있고, 각 프레임은 업링크 구간 및 다운링크 구간을 포함할 수 있다.
업링크 구간(61)에서, 터치 컨트롤러(210)는 업링크 신호로서, 비컨 신호를 액티브 펜(AP)에 송신할 수 있고, 비컨 신호는 다양한 정보, 예컨대 하향 링크 주파수, 액티브 펜 구성 정보 등을 포함할 수 있다. 액티브 펜(AP)은 비컨 신호를 정상적으로 수신한 후, 다운링크 구간(62)에서 ACK 신호를 터치 센싱 장치(TSD)에 송신할 수 있고, 비컨 신호로부터 정보를 추출할 수 있다.
또한, 다운링크 구간(62)에서, 액티브 펜(AP)은 추출된 정보에 기초하여 다운링크 신호를 터치 센싱 장치(TSD)에 송신할 수 있다. 이와 같이, 터치 센싱 장치(TSD)는 액티브 펜(AP)으로부터 ACK 신호를 수신한 후, 액티브 펜(AP)으로부터 다운링크 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 다운링크 구간(62)은 N개의 시간 슬롯들(TS1 내지 TSN)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라, 터치 센싱 장치(TSD)의 펜 센싱 모드를 나타내는 흐름도이다.
도 5 내지 도 7을 함께 참조하면, 펜 센싱 모드는 디스커버리(discovery) 상태 또는 디스커버리 모드(DM), 페어링(pairing) 상태 또는 페어링 모드(PM), 호버(hover) 상태 또는 호버 모드(HM) 및 잉크(ink) 상태 또는 잉크 모드(IM)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 디스커버리 모드(DM)는, 터치 컨트롤러(210)가 액티브 펜(AP)의 접근 유무를 확인하기 위하여 비컨 신호를 송신하는 상태로 정의된다. 디스커버리 모드(DM)에서 터치 컨트롤러(210)는 액티브 펜(AP)으로부터 ACK 신호만 수신할 수 있다. 디스커버리 모드(DM)에서 터치 컨트롤러(210)가 ACK 신호를 센싱하면, 페어링 모드(PM)로 진입하게 된다. 페어링 모드(PM)에서 터치 컨트롤러(210)는 액티브 펜(AP)으로부터 ACK 신호만 수신할 수 있다. 페어링 모드(PM)에서 최대 8 프레임 동안 ACK 신호가 유지되면, 페어링이 완료된 상태로 정의된다.
페어링이 완료된 후, 압력 데이터의 수신 유무에 따라 잉크 모드(IM) 또는 호버 모드(HM)로 전환된다. 터치 컨트롤러(210)가 압력 데이터를 수신할 경우, 페어링 모드(PM)에서 잉크 모드(IM)로 전환되고, 터치 컨트롤러(210)가 압력 데이터를 수신하지 않을 경우, 페어링 모드(PM)에서 호버 모드(HM)로 전화된다. 잉크 모드(IM) 및 호버 모드(HM)에서, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP)는 비컨 신호, ACK 신호, 위치 신호, 및 데이터 패킷의 순으로 통신할 수 있다.
디스커버리 모드(DM), 페어링 모드(PM), 호버 모드(HM) 및 잉크 모드(IM)는 모두 업링크 구간(61)을 포함하고, 이에 따라, 터치 컨트롤러(210)는 디스커버리 모드(DM), 페어링 모드(PM), 호버 모드(HM) 및 잉크 모드(IM) 모두에서, 업링크 신호, 즉, 비컨 신호를 생성할 수 있다. 이와 같이, 터치 컨트롤러(210)는 액티브 펜(AP)과의 통신을 위하여 비컨 신호를 터치 패널(110)에 배치된 복수의 터치 전극들, 즉, 구동 전극들에 송신할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1000)의 구동 동작을 예시한다.
도 8을 참조하면, 터치 스크린 장치(1000)는 터치 패널(110), 디스플레이 패널(120) 및 제1 및 제2 송신기들(TX_N, TX_N+1)을 포함할 수 있다. 터치 패널(110)은 제1 터치 전극(TE_N) 및 제2 터치 전극(TE_N+1)을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있다. 제1 송신기(TX_N) 및 제2 송신기(TX_N+1)은 예를 들어, 도 2의 구동 회로(211)에 포함된 복수의 송신기들(TX)에 대응할 수 있다. 도 2 및 도 4를 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
제1 송신기(TX_N)는 제1 구동 채널(CH1)을 통해 제1 터치 전극(TE_N)에 비컨 신호(BS)를 제공할 수 있고, 제2 송신기(TX_N+1)는 제2 구동 채널(CH2)을 통해 제2 터치 전극(TE_N+1)에 보상 신호(CS)를 제공할 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 송신기들(TX_N, TX_N+1)은 구동 신호들로서, 비컨 신호(BS) 및 보상 신호(CS)를 각각 제공할 수 있다. 이때, 비컨 신호(BS)는 정 위상 신호이고, 보상 신호(CS)는 비컨 신호(BS)에 대한 역 위상 신호이며, 비컨 신호(BS)와 보상 신호(CS)는 동일한 진폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 송신기(TX_N)는 제1 터치 전극(TE_N)을 비컨 구동(beacon driving)할 수 있고, 제1 구동 채널(CH1)을 "비컨 구동 포지티브 채널"이라고 지칭할 수 있다. 또한, 제2 송신기(TX_N+1)는 제2 터치 전극(TE_N+1)을 보상 구동(compensation driving)할 수 있고, 제2 구동 채널(CH2)을 "보상 구동 네거티브 채널"이라고 지칭할 수 있다.
터치 스크린 장치(1000)와 액티브 펜(AP)의 통신을 위한 업링크 구간에서, 제1 및 제2 송신기들(TX_N, TX_N+1)은 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)을 통해 제1 및 제2 터치 전극들(TE_N, TE_N+1)에 비컨 신호(BS) 및 보상 신호(CS)를 각각 제공할 수 있다. 이에 따라, 제1 시간 구간 동안, 제1 터치 전극(TE_N)과 공통 전극(122) 사이의 기생 커패시턴스(CTX_N)를 통해 제1 터치 전극(TE_N)에서 공통 전극(122)에 인가되는 노이즈 전하의 양과, 제2 터치 전극(TE_N+1)과 공통 전극(122) 사이의 기생 커패시턴스(CTX_N+1)를 통해 공통 전극(122)에서 제2 터치 전극(TE_N+1)으로 유출되는 노이즈 전하의 양이 실질적으로 동일해질 수 있다. 또한, 제1 시간 구간 이후의 제2 시간 구간 동안, 제1 터치 전극(TE_N)과 공통 전극(122) 사이의 기생 커패시턴스(CTX_N)를 통해 공통 전극(122)에서 제1 터치 전극(TE_N)으로 유출되는 노이즈 전하의 양과, 제2 터치 전극(TE_N+1)과 공통 전극(122) 사이의 기생 커패시턴스(CTX_N+1)를 통해 제2 터치 전극(TE_N+1)에서 공통 전극(122)에 인가되는 노이즈 전하의 양이 실질적으로 동일해질 수 있다.
이와 같이, 제1 및 제2 터치 전극들(TE_N, TE_N+1)에 동일한 진폭을 갖고 서로 반대 위상을 갖는 비컨 신호(BS) 및 보상 신호(CS)를 각각 제공함으로써, 전하의 중성화(neutralization)을 통해 공통 전극(122)에서 노이즈 전하를 제거할 수 있다. 다시 말해, 공통 전극(122)에서 비컨 신호(BS)에 의한 노이즈와 보상 신호(CS)에 의한 노이즈가 상쇄될 수 있다. 따라서, 업링크 구간에서, 공통 전극(122)에 유입되는 노이즈 전하가 픽셀(PX)에 인가되는 방지 또는 감소시킬 수 있으므로, 플리커 현상을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 9를 참조하면, 터치 패널(110)은 복수의 로우들(rows) 및 복수의 칼럼들(columns)을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있다. 각 로우는 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 배치된 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있고, 각 칼럼은 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 배치된 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 로우들은 복수의 구동 채널들을 통해 구동 신호들을 각각 수신할 수 있고, 구동 신호들은 비컨 신호(BS) 및 보상 신호(CS)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 센서 어레이는 제1 내지 제3 섹션들(311, 312, 313)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)에 포함된 복수의 로우들이 제1 내지 제3 섹션들(311, 312, 313)로 구분될 수 있다. 제1 업링크 구간(T1)에서, 터치 패널(110)을 통해 비컨 신호(BS)가 액티브 펜(AP)에 송신될 수 있다. 제1 업링크 구간(T1) 이후의 제2 업링크 구간(T2)에서, 터치 패널(110)을 통해 비컨 신호(BS)가 액티브 펜(AP)에 송신될 수 있다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 및 제2 섹션들(311, 312)은 비컨 구동 섹션(beacon driving section)(BDS)에 대응하고, 제3 섹션(313)은 보상 섹션(compensation section)(CPS)에 대응할 수 있다. 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하는 제1 및 제2 섹션들(311, 312)은 비컨 신호(BS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 비컨 구동 전극들(BE)을 포함할 수 있다. 보상 섹션(CPS)에 대응하는 제3 섹션(313)은 보상 신호(CS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 보상 구동 전극들(CE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 업링크 구간(T1)에서, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)을 따라 배치된 복수의 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 섹션(311)은 보상 섹션(CPS)에 대응하고, 제2 및 제3 섹션들(312, 313)은 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응할 수 있다. 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하는 제2 및 제3 섹션들(312, 313)은 비컨 신호(BS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 비컨 구동 전극들(BE)을 포함할 수 있다. 보상 섹션(CPS)에 대응하는 제1 섹션(311)은 보상 신호(CS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 보상 구동 전극들(CE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 업링크 구간(T2)에서, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)을 따라 배치된 복수의 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에 따르면, 제1 섹션(311)과 제3 섹션(313) 사이의 제2 섹션(312)의 경우, 제1 및 제2 업링크 구간들(T1, T2) 모두에서 터치 전극들에 비컨 신호(BS)를 인가할 수 있다. 다시 말해, 제1 업링크 구간(T1)에는 제2 섹션(312)의 터치 전극들에 비컨 신호(BS)를 인가하고, 제2 업링크 구간(T2)에는 제2 섹션(312)의 터치 전극들에 비컨 신호(BS)를 인가할 수 있다. 이와 같이, 제2 섹션(312)을 비컨 구동 시 오버랩 영역으로 이용함으로써, 비컨 구동 섹션(BDS)과 보상 섹션(CPS) 사이의 데드 섹션(dead section)을 제거할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 10을 참조하면, 터치 패널(110)은 복수의 로우들 및 복수의 칼럼들을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있고, 터치 센서 어레이는 복수의 섹션들로 구분될 수 있고, 복수의 섹션들은 시간에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 업링크 구간(T1)에서, 터치 센서 어레이에 포함된 복수의 로우들은 제1 내지 제3 섹션들(321, 322, 323)로 구분될 수 있고, 제2 및 제3 업링크 구간들(T2, T3)에서, 터치 센서 어레이에 포함된 복수의 로우들은 제1 및 제2 섹션들(324, 325)로 구분될 수 있다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 터치 패널(110)을 통해 비컨 신호(BS)가 액티브 펜(AP)에 송신될 수 있다. 제1 업링크 구간(T1) 이후의 제2 업링크 구간(T2)에서, 터치 패널(110)을 통해 비컨 신호(BS)가 액티브 펜(AP)에 송신될 수 있다. 제2 업링크 구간(T2) 이후의 제3 업링크 구간(T3)에서, 터치 패널(110)을 통해 비컨 신호(BS)가 액티브 펜(AP)에 송신될 수 있다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 및 제3 섹션들(321, 323)은 보상 섹션(CPS)에 대응하고, 제2 섹션(322)은 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응할 수 있다. 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하는 제2 섹션(322)은 비컨 신호(BS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 비컨 구동 전극들(BE)을 포함할 수 있다. 보상 섹션(CPS)에 대응하는 제1 및 제3 섹션들(321, 323)은 보상 신호(CS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 보상 구동 전극들(CE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 업링크 구간(T1)에서, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)을 따라 배치된 복수의 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 섹션(324)은 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하고, 제2 섹션(325)는 보상 섹션(CPS)에 대응할 수 있다. 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하는 제1 섹션(324)은 비컨 신호(BS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 비컨 구동 전극들(BE)을 포함할 수 있다. 보상 섹션(CPS)에 대응하는 제2 섹션(325)은 보상 신호(CS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 보상 구동 전극들(CE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 업링크 구간(T2)에서, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)을 따라 배치된 복수의 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 섹션(324)은 보상 섹션(CPS)에 대응하고, 제2 섹션(325)는 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응할 수 있다. 보상 섹션(CPS)에 대응하는 제1 섹션(324)은 보상 신호(CS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 보상 구동 전극들(CE)을 포함할 수 있다. 비컨 구동 섹션(BDS)에 대응하는 제2 섹션(325)은 비컨 신호(BS)가 인가되는 복수의 터치 전극들, 즉, 비컨 구동 전극들(BE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 업링크 구간(T3)에서, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)을 따라 배치된 복수의 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에 따르면, 제2 및 제3 업링크 구간들(T2, T3)에서, 비컨 구동 섹션(BDS)과 보상 섹션(CPS)을 반전시킬 수 있다. 이와 같이, 시간 상에서의 프레임 반전(frame inversion)을 통해, 시간 상에서 플리커 현상을 발생시키는 요인을 제거할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(120)에서의 플리커 현상을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 11을 참조하면, 터치 패널(110)은 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있고,복수의 터치 전극들의 구동 방식은 시간에 따라 변경될 수 있다. 제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들에 비컨 신호(BS)를 인가할 수 있고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들은 플로팅시킬 수 있다. 제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들에 보상 신호(CS)를 인가할 수 있고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들은 플로팅시킬 수 있다. 제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들에 비컨 신호(BS)를 인가할 수 있고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 연장된 구동 채널들에 연결된 복수의 터치 전극들은 플로팅시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 업링크 구간들(T1 내지 T3)에서, 터치 전극들에 비컨 신호 및 보상 신호를 번갈아 인가할 수 있다. 이와 같이, 시간 상에서의 프레임 반전(frame inversion)을 통해, 시간 상에서 플리커 현상을 발생시키는 요인을 제거할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(130)에서의 플리커 현상을 더욱 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 12를 참조하면, 터치 패널(110)은 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 인접한 제1 및 제2 섹션들(331, 332)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)은 복수의 로우들 및 복수의 칼럼들을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있고, 복수의 로우들은 제1 및 제2 섹션들(331, 332)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)에 포함된 복수의 칼럼들에 대응하는 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 섹션(331)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 섹션(332)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다. 제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 섹션(331)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동하고, 제2 섹션(332)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동할 수 있다. 제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 섹션(331)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 섹션(332)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 13을 참조하면, 터치 패널(110)은 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 인접한 제1 및 제2 섹션들(341, 342)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)은 복수의 로우들 및 복수의 칼럼들을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있고, 복수의 칼럼들은 제1 및 제2 섹션들(341, 342)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)에 포함된 복수의 로우들에 대응하는 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 섹션(341)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 섹션(342)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다. 제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 섹션(341)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동하고, 제2 섹션(342)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 비컨 구동할 수 있다. 제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 섹션(341)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 섹션(342)에 포함된 칼럼들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 디스커버리 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 14를 참조하면, 터치 패널(110)은 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 인접한 제1 내지 제4 섹션들(351, 352, 353, 354)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)은 복수의 로우들 및 복수의 칼럼들을 포함하는 터치 센서 어레이를 포함할 수 있고, 복수의 로우들은 제1 내지 제4 섹션들(351, 352, 353, 354)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널(110)에 포함된 복수의 칼럼들에 대응하는 터치 전극들은 플로팅될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 및 제3 섹션들(351, 353)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 및 제4 섹션들(352, 354)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다. 제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 및 제3 섹션들(351, 353)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동하고, 제2 및 제4 섹션들(352, 354)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동할 수 있다. 제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 및 제3 섹션들(351, 353)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 비컨 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 비컨 구동하고, 제2 및 제4 섹션들(352, 354)에 포함된 로우들에 대응하는 터치 전극들에 보상 신호를 제공함으로써 터치 전극들을 보상 구동할 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 페어링 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 15를 참조하면, 페어링 모드에서 액티브 펜(AP)의 이동에 의해, 액티브 펜(AP)의 위치가 변경될 수 있다. 예를 들어, 액티브 펜(AP)은 터치 패널(110)의 중간 영역에서 하부 영역으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 제1 업링크 구간(T1)에서, 비컨 신호가 인가되는 비컨 구동 섹션(BDS)은 터치 패널(110)의 중간 영역에 대응하고, 제2 업링크 구간(T2)에서, 비컨 신호가 인가되는 비컨 구동 섹션(BDS)은 터치 패널(110)의 하부 영역으로 변경될 수 있다. 제1 및 제2 업링크 구간들(T1, T2)에서, 비컨 구동 섹션(BDS) 이외의 섹션에 배치된 터치 전극들에는 보상 신호가 제공될 수 있다.
도 16는 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 16을 참조하면, 액티브 펜(AP)은 터치 패널(110)의 중심 영역(center region)(CR)에 위치할 수 있다. 호버 모드 또는 잉크 모드에서, 중심 영역(CR)에 포함되는 모든 터치 전극들에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)은 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장되고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 서로 평행할 수 있고, 제3 및 제4 구동 채널들(CH3, CH4)은 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 서로 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제3 구동 채널들(CH1, CH3)에 비컨 신호(BS)가 인가되고, 제2 및 제4 구동 채널들(CH2, CH4)에 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다.
도 17은 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 17을 참조하면, 액티브 펜(AP)은 터치 패널(110)의 중심 영역(CR)에 위치할 수 있다. 호버 모드 또는 잉크 모드에서, 중심 영역(CR)에 포함되는 일부 터치 전극들에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)은 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장되고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 서로 평행할 수 있고, 제3 구동 채널들(CH3)은 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 서로 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 구동 채널들(CH1)에 비컨 신호(BS)가 인가되고, 제2 구동 채널들(CH2)에 보상 신호(CS)가 인가되며, 제3 구동 채널들(CH3)은 플로팅될 수 있다.
도 18은 본 개시의 일 실시예에 따른 호버 모드 또는 잉크 모드에서의 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 18을 참조하면, 액티브 펜(AP)은 터치 패널(110)의 중심 영역(CR)에 위치할 수 있다. 호버 모드 또는 잉크 모드에서, 중심 영역(CR)에 포함되는 일부 터치 전극들에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 구동 채널들(CH1)은 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장되고, 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 서로 평행할 수 있고, 제3 및 제4 구동 채널들(CH3, CH4)은 제2 방향으로 연장되고, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 서로 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 구동 채널들(CH3)에 비컨 신호(BS)가 인가되고, 제4 구동 채널들(CH4)에 보상 신호(CS)가 인가되며, 제1 구동 채널들(CH1)은 플로팅될 수 있다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 19를 참조하면, 터치 패널(110)에 연결되는 채널들에 모두 구동 신호를 인가하는 "올(all) 채널 구동 방식"을 이용하여, 터치 패널(110)을 구동할 수 있다. 구체적으로, 올 채널 구동 방식에 따르면, 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장되는 로우 채널들 및 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 연장되는 칼럼 채널들에 모두 구동 신호를 인가할 수 있다. 이때, 일부 로우 채널들 및 일부 칼럼 채널들에는 비컨 신호(BS)가 인가되고, 나머지 로우 채널들 및 나머지 칼럼 채널들에는 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다. 예를 들어, 로우 채널들은 제1 및 제2 채널들(도 18의 CH1, CH2)에 각각 대응할 수 있고, 칼럼 채널들은 제3 및 제4 채널들(도 18의 CH3, CH4)에 각각 대응할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임의 제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 영역(R1)에 대응하는 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 비컨 신호(BS)를 인가하고, 나머지 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 보상 신호(CS)를 인가할 수 있다. 이어서, 제2 프레임의 제2 업링크 구간(T2)에서, 제2 영역(R2)에 대응하는 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 비컨 신호(BS)를 인가하고, 나머지 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 보상 신호(CS)를 인가할 수 있다. 이어서, 제3 프레임의 제3 업링크 구간(T3)에서, 제 영역(R3)에 대응하는 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 비컨 신호(BS)를 인가하고, 나머지 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 보상 신호(CS)를 인가할 수 있다. 이어서, 제4 프레임의 제4 업링크 구간(T4)에서, 제4 영역(R4)에 대응하는 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 비컨 신호(BS)를 인가하고, 나머지 로우 채널들 및 칼럼 채널들에 보상 신호(CS)를 인가할 수 있다. 이와 같이, 터치 패널(110)을 4 분할하여 프레임마다 1개의 영역씩 업링크 비컨 구동할 수 있다. 이때, 각 업링크 구간에서 해당 영역에 인접한 로우 채널 및 칼럼 채널은 오버랩 라인으로 결정하여, 비컨 신호(BS)를 인가할 수 있다.
도 20은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널(110)의 구동 방법을 예시한다.
도 20을 참조하면, 터치 패널(110)에 연결되는 채널들에 모두 구동 신호를 인가하는 "올 채널 구동 방식"을 이용하여, 터치 패널(110)을 구동할 수 있다. 터치 패널(110)을 제1 내지 제4 영역들(R1 내지 R4)로 분할하고, 프레임마다 1개의 영역씩 업링크 비컨 구동할 수 있다. 구체적으로, 터치 패널(110)은 제1 방향(예를 들어, X 방향)으로 연장되는 로우 라인들(L1) 및 제2 방향(예를 들어, Y 방향)으로 연장되는 칼럼 라인들(L2)을 포함할 수 있다. 로우 라인들(L1)은 터치 전극들(또는 구동 전극들)의 행들에 각각 대응할 수 있고, 예를 들어, 제1 및 제2 구동 채널들(도 18의 CH1, CH2)에 각각 연결될 수 있다. 칼럼 라인들(L2)은 터치 전극들(또는 구동 전극들)의 열들에 각각 대응할 수 있고, 예를 들어, 제3 및 제4 구동 채널들(도 18의 CH3, CH4)에 각각 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임의 제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 영역(R1) 상의 로우 라인들(L1) 및 칼럼 라인들(L2)에 모두 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있고, 제2 및 제4 영역들(R2, R4) 상의 칼럼 라인들(L2)과 제3 및 제4 영역들(R3, R4) 상의 로우 라인들(L1)에 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다. 이때, 제2 영역(R2)에서 제1 영역(R1)에 인접한 적어도 하나의 칼럼 라인 및 제3 영역(R3)에서 제1 영역(R1)에 인접한 적어도 하나의 로우 라인에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다.
이어서, 제2 프레임의 제2 업링크 구간(T2)에서, 제2 영역(R2) 상의 로우 라인들(L1) 및 칼럼 라인들(L2)에 모두 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있고, 제1 및 제3 영역들(R1, R3) 상의 칼럼 라인들(L2)과 제3 및 제4 영역들(R3, R4) 상의 로우 라인들(L1)에 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다. 이때, 제1 영역(R1)에서 제2 영역(R2)에 인접한 적어도 하나의 칼럼 라인 및 제4 영역(R4)에서 제2 영역(R2)에 인접한 적어도 하나의 로우 라인에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다.
이어서, 제3 프레임의 제3 업링크 구간(T3)에서, 제1 영역(R3) 상의 로우 라인들(L1) 및 칼럼 라인들(L2)에 모두 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있고, 제2 및 제4 영역들(R2, R4) 상의 칼럼 라인들(L2)과 제1 및 제2 영역들(R1, R2) 상의 로우 라인들(L1)에 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다. 이때, 제1 영역(R1)에서 제3 영역(R3)에 인접한 적어도 하나의 로우 라인 및 제4 영역(R4)에서 제3 영역(R3)에 인접한 적어도 하나의 칼럼 라인에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다.
이어서, 제4 프레임의 제4 업링크 구간(T4)에서, 제4 영역(R4) 상의 로우 라인들(L1) 및 칼럼 라인들(L2)에 모두 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있고, 제1 및 제3 영역들(R1, R3) 상의 칼럼 라인들(L2)과 제1 및 제2 영역들(R1, R2) 상의 로우 라인들(L1)에 보상 신호(CS)가 인가될 수 있다. 이때, 제1 영역(R3)에서 제4 영역(R4)에 인접한 적어도 하나의 칼럼 라인 및 제2 영역(R2)에서 제4 영역(R4)에 인접한 적어도 하나의 로우 라인에 비컨 신호(BS)가 인가될 수 있다.
이와 같이, 올 채널 구동 방식을 이용하여 터치 패널(110)의 복수의 영역들을 개별적으로 구동할 수 있다. 도 19 및 도 20에서는 터치 패널(110)을 4개의 영역들로 분할하는 것으로 예시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 터치 패널(110)의 영역들의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 이때, 비컨 신호(BS)가 인가되는 라인들의 개수와 보상 신호(CS)가 인가되는 라인들의 개수가 실질적으로 유사할 수 있고, 이러한 구동 방식을 "올 채널 밸런스 구동 방식"이라고 지칭할 수 있다. 올 채널 밸런스 구동 방식에 따라, 터치 패널(110) 하부의 디스플레이 패널에서의 플리커 현상을 감소시킬 수 있다.
도 21은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1000a)를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 터치 스크린 장치(1000a)는 터치 패널(110a) 및 터치 컨트롤러(210a)를 포함할 수 있다. 터치 패널(110a)은 행열로 배치된 복수의 센싱 전극들(SE)(또는 "닷 센서"라고 함)을 포함할 수 있다. 이때, 터치 패널(110a)은 셀프-커패시턴스 방식으로 센싱될 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 컨트롤러(210a)는 수신 회로(212a) 및 선택 회로(214a)를 포함할 수 있으며, 수신 회로(212a)는 복수의 수신기들(RX)을 포함하고, 선택 회로(214a)는 복수의 선택기들, 예컨대 멀티플렉서(MUX)를 포함할 수 있다. 복수의 수신기들(RX) 각각은 송신기(예를 들어, 도 2의 송신기(TX)) 및 수신기로서 동작할 수 있다. 복수의 센싱 전극(SE)들은 칼럼 단위로 동일한 멀티플렉서(MUX)에 연결될 수 있으며, 멀티플렉서(MUX)에서 선택된 센싱 전극(SE)이 수신기(RX)와 전기적으로 연결될 수 있다. 멀티플렉서(MUX)에 의하여 선택된 센싱 전극(SE)에는 수신기(RX)를 통해서 구동 신호가 인가되고, 구동 신호에 기초하여 생성되는 센싱 신호가 수신기(RX)로 출력될 수 있다. 예를 들어, 구동 신호는 비컨 신호 또는 보상 신호에 대응할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 터치 컨트롤러(210a)는 인코더, 디코더 및 터치 프로세서를 더 포함할 수 있다. 인코더, 디코더 및 터치 프로세서의 동작은 도 2를 참조하여 상술된 내용에 적용될 수 있다.
도 22는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널(110a)의 구동 방법을 예시한다.
도 22를 참조하면, 터치 패널(110a)은 제1 내지 제4 영역들(R1 내지 R4)로 구분될 수 있다. 제1 업링크 구간(T1)에서, 제1 및 제4 영역들(R1, R4)에 배치된 닷 센서들에는 비컨 신호가 인가될 수 있고, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에 배치된 닷 센서들에는 보상 신호가 인가될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제4 영역들(R1, R4)에 배치된 닷 센서들은 비컨 구동할 수 있고, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에 배치된 닷 센서들은 보상 구동할 수 있다. 제2 업링크 구간(T2)에서, 제1 및 제4 영역들(R1, R4)에 배치된 닷 센서들에는 보상 신호가 인가될 수 있고, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에 배치된 닷 센서들에는 비컨 신호가 인가될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제4 영역들(R1, R4)에 배치된 닷 센서들은 보상 구동할 수 있고, 제2 및 제3 영역들(R2, R3)에 배치된 닷 센서들은 비컨 구동할 수 있다.
도 23은 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 터치 센서 어레이를 포함하는 터치 스크린을 구동하는 방법으로서, 예를 들어, 도 1의 터치 컨트롤러(210)에서 시계열적으로 수행되는 단계들을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 22을 참조하여 상술된 내용은 본 실시예에도 적용될 수 있고, 중복된 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는, 도 8, 도 9 및 도 24를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
단계 S110에서, 액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크 구간에서, 터치 센서 어레이에 연결되는 제1 구동 채널들(CH1)에 정 위상 신호인 비컨 신호(BS)를 제공하고, 터치 센서 어레이에 연결되고 제2 구동 채널들(CH2)에 비컨 신호(BS)에 대해 역 위상 신호인 보상 신호(CS)를 제공한다. 여기서, 비컨 신호(BS)와 보상 신호(CS)는, 동일한 진폭을 갖는다. 예를 들어, 제1 구동 채널들(CH1)과 제2 구동 채널들(CH2)은 서로 평행할 수 있다. 터치 스크린(100)은, 픽셀 어레이 및 픽셀 어레이와 터치 센서 어레이 사이에 배치된 공통 전극을 더 포함하고, 단계 S110에서, 제2 구동 채널들(CH2)에 보상 신호(CS)를 제공함으로써, 터치 센서 어레이와 공통 전극 사이의 커패시티브 커플링을 통해 공통 전극에 유입되는 노이즈 전하를 제거할 수 있다.
단계 S120에서, 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 제1 구동 채널들(CH1)에 보상 신호를 제공하고, 제2 구동 채널들(CH2)에 비컨 신호를 제공한다. 예를 들어, 제1 구동 채널들(CH1)의 개수는 제2 구동 채널들(CH2)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 S110과 S110은, 터치 컨트롤러와 액티브 펜 사이의 디스커버리 모드에 대응할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP) 사이의 페어링 모드에서, 액티브 펜(AP)의 이동에 따라, 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2) 중 액티브 펜(AP)의 위치에 대응하는 구동 채널에 비컨 신호(BS)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP) 사이의 호버 모드 또는 잉크 모드에서, 제1 구동 채널들(CH1)에 보상 신호(CS)를 제공하고, 제2 구동 채널들(CH2)에 비컨 신호(BS)를 제공하며, 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)과 실질적으로 직교하는 제3 구동 채널들(예를 들어, 도 16의 CH3)에 비컨 신호(BS)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 터치 컨트롤러(210)와 액티브 펜(AP) 사이의 호버 모드 또는 잉크 모드에서, 제1 구동 채널들(CH1)에 보상 신호(CS)를 제공하고, 제2 구동 채널들(CH2)에 비컨 신호(BS)를 제공하며, 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)과 실질적으로 직교하는 제3 구동 채널들(예를 들어, 도 17의 CH3)을 플로팅시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 제1 업링크 구간에서, 터치 센서 어레이에 연결되고 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)에 실질적으로 직교하는 제3 구동 채널(CH3)에 비컨 신호(BS)를 제공하고, 터치 센서 어레이에 연결되고 제1 및 제2 구동 채널들(CH1, CH2)에 실질적으로 직교하는 제4 구동 채널(CH4)에 보상 신호(CS)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 터치 컨트롤러의 동작 방법은, 제2 업링크 구간에서, 제3 구동 채널(CH3)에 보상 신호(CS)를 제공하고, 제4 구동 채널(CH4)에 비컨 신호(BS)를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 24는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 스크린 시스템(2000)을 나타내는 블록도이다.
도 24를 참조하면, 터치 스크린 시스템(2000)은 터치 패널(110), 디스플레이 패널(120), 터치 컨트롤러(210), 디스플레이 구동 회로(220), 프로세서(2100), 저장 장치(2200), 인터페이스(2300) 및 버스(2400)를 포함할 수 있다. 터치 패널(110)은 각 포인트에서 발생하는 터치 이벤트를 감지할 수 있도록 구성된다. 디스플레이 패널(120)은 이미지 또는 영상을 표시하도록 구성된 LED, OLED, LCD 등의 다양한 타입의 패널로 구성될 수 있다. 터치 패널(110)과 디스플레이 패널(120)은 서로 중첩되도록 일체로 형성될 수 있다. 터치 컨트롤러(210)는 터치 패널(110)의 동작을 제어하고 터치 패널(110)의 출력을 프로세서(2100)에 전송할 수 있다.
디스플레이 구동 회로(220)는 디스플레이 패널(120) 상에 영상을 표시하도록 디스플레이 패널(120)을 제어한다. 도시하지는 않았으나, 디스플레이 구동 회로(220)는 소스 드라이버, 계조 전압 발생기, 게이트 드라이버, 타이밍 컨트롤러, 전원 공급부 및 인이미지 인터페이스를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(120)에 표시될 이미지 데이터는 이미지 인터페이스를 통해 상기 메모리에 저장되고, 상기 계조 전압 발생기에 의해 생성되는 계조 전압들을 이용하여 아날로그 신호로 변환될 수 있다. 상기 소스 드라이버 및 게이트 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 등에 응답하여 디스플레이 패널(120)을 구동할 수 있다.
프로세서(2100)는 명령들을 실행하고 터치 스크린 시스템(2000)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(2100)에 의해 요구되는 프로그램 코디 또는 데이터 등은 저장 장치(2200)에 저장될 수 있다. 인터페이스(2300)는 임의의 외부 장치 및/또는 시스템과 통신할 수 있다. 프로세서(2100)는 좌표 매핑부(2110)를 포함할 수 있다. 터치 패널(110) 상에서의 위치와 디스플레이 패널(120) 상에서의 위치는 서로 매핑될 수 있으며, 좌표 매핑부(2210)는 터치 입력이 발생한 터치 패널(110) 상의 터치 포인트에 상응하는 디스플레이 패널(120)의 대응 좌표를 추출할 수 있다. 이러한 터치 패널(110)과 디스플레이 패널(120)의 좌표 매핑을 통하여, 사용자는 디스플레이 패널(120) 상에 표시되는 아이콘, 메뉴 항목 또는 이미지 등을 선택하고, 제어하는 터치 동작, 드래그, 핀치, 스트레치, 단일 또는 멀티 터치 동작 등의 입력 행위를 수행할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(2000)은 이미지 표시 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(2000)은 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 터치 스크린 시스템(2000)은 이미지 표시기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따른 터치 스크린 시스템(2000)을 포함하는 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 터치 스크린 시스템(2000)은 플렉서블 장치일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예에 따른 터치 스크린 시스템(2000)이 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 터치 센서 어레이; 및
    제1 구동 채널들 및 제2 구동 채널들을 통해 상기 터치 센서 어레이와 연결된 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는, 액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크(uplink) 구간에서, 정 위상 신호인 비컨 신호를 상기 제1 구동 채널들에 제공하고, 상기 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 상기 제2 구동 채널들에 제공하며,
    상기 터치 센서 어레이는,
    상기 비컨 신호가 인가되는 제1 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 비컨 구동 섹션; 및
    상기 보상 신호가 인가되는 제2 터치 전극들을 포함하는 적어도 하나의 보상 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    상기 픽셀 어레이와 상기 터치 센서 어레이 사이에 배치된 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 구동 채널들에 상기 비컨 신호 및 상기 보상 신호를 각각 제공함으로써, 상기 터치 센서 어레이와 상기 공통 전극 사이의 커패시티브 커플링을 통해 상기 공통 전극에 유입되는 노이즈 전하를 제거하는 밸런스 구동(balanced driving) 방식으로 상기 터치 센서 어레이를 구동하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 채널들의 개수는 상기 제2 구동 채널들의 개수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 장치와 상기 액티브 펜 사이의 디스커버리(discovery) 모드에서,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 상기 보상 신호를 상기 제1 구동 채널들에 제공하고, 상기 비컨 신호를 상기 제2 구동 채널들에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디스커버리 모드에서,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 구동 채널들, 및 상기 제1 구동 채널들과 상기 제2 구동 채널들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제3 구동 채널을 통해 상기 터치 센서 어레이와 연결되고,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 업링크 구간들에서, 상기 비컨 신호를 상기 제3 구동 채널들에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비컨 신호와 상기 보상 신호는, 동일한 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 채널들 및 상기 제2 구동 채널들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보상 섹션은, 서로 이격된 제1 보상 섹션 및 제2 보상 섹션을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비컨 구동 섹션은 상기 제1 보상 섹션과 상기 제2 보상 섹션 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보상 섹션은, 서로 이격된 제1 보상 섹션 및 제2 보상 섹션을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비컨 구동 섹션은, 서로 이격된 제1 비컨 구동 섹션 및 제2 비컨 구동 섹션을 포함하고,
    상기 제1 보상 섹션은, 상기 제1 비컨 구동 섹션과 상기 제2 비컨 구동 섹션 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 장치와 상기 액티브 펜 사이의 페어링(pairing) 모드에서,
    상기 액티브 펜의 이동에 따라, 상기 적어도 하나의 비컨 구동 섹션의 위치가 변경되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 장치와 상기 액티브 펜 사이의 호버(hover) 모드 또는 잉크(ink) 모드에서,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 채널들을 통해 상기 제1 터치 센서들에 상기 비컨 신호를 제공하고,
    상기 제2 구동 채널들을 통해 상기 제2 터치 센서들에 상기 보상 신호를 제공하며,
    상기 제1 및 제2 구동 채널들과 실질적으로 직교하는 제3 구동 채널들을 통해 제3 터치 센서들에 상기 비컨 신호를 제공하고,
    상기 제3 구동 채널들과 평행한 제4 구동 채널들을 통해 제4 터치 센서들에 상기 보상 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센싱 장치와 상기 액티브 펜 사이의 호버 모드 또는 잉크 모드에서,
    상기 터치 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 채널들을 통해 상기 제1 터치 센서들에 상기 비컨 신호를 제공하고,
    상기 제2 구동 채널들을 통해 상기 제2 터치 센서들에 상기 보상 신호를 제공하며,
    상기 제1 및 제2 구동 채널들과 실질적으로 직교하는 제3 구동 채널들을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는, 제1 방향으로 연장되는 상기 제1 및 제2 구동 채널들, 및 제2 방향으로 연장되는 제3 및 제4 구동 채널들을 통해 상기 터치 센서 어레이와 연결되고,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 업링크 구간에서, 상기 비컨 신호를 상기 제1 및 제3 구동 채널들에 제공하고, 상기 보상 신호를 상기 제2 및 제4 구동 채널들에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 터치 컨트롤러는,
    상기 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 상기 비컨 신호를 상기 제1 및 제4 구동 채널들에 제공하고, 상기 보상 신호를 상기 제2 및 제3 구동 채널들에 제공하며,
    상기 제2 업링크 구간 이후의 제3 업링크 구간에서, 상기 비컨 신호를 상기 제2 및 제3 구동 채널들에 제공하고, 상기 보상 신호를 상기 제1 및 제4 구동 채널들에 제공하며,
    상기 제3 업링크 구간 이후의 제4 업링크 구간에서, 상기 비컨 신호를 상기 제2 및 제4 구동 채널들에 제공하고, 상기 보상 신호를 상기 제1 및 제3 구동 채널들에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서 어레이는 복수의 닷 센서들을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비컨 구동 섹션은, 제1 비컨 구동 섹션 및 제2 비컨 구동 섹션을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 보상 섹션은,
    상기 제1 비컨 구동 섹션과 제1 방향으로 인접한 제1 보상 섹션, 및
    상기 제1 비컨 구동 섹션과 제2 방향으로 인접하고, 상기 제2 비컨 구동 섹션과 상기 제1 방향으로 인접한 제2 보상 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  16. 터치 센서 어레이를 구동하는 터치 컨트롤러로서,
    서로 평행한 제1 구동 채널들 및 제2 구동 채널들을 포함하는 복수의 구동 채널들에 각각 연결된 복수의 송신기들을 포함하는 구동 회로; 및
    액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크 구간에서, 상기 제1 구동 채널들에 정 위상 신호인 비컨 신호를 제공하고 상기 제2 구동 채널들에 상기 비컨 신호에 대한 역 위상 신호인 보상 신호를 제공하도록 상기 구동 회로를 제어하는 터치 프로세서를 포함하고,
    상기 비컨 신호와 상기 보상 신호는, 동일한 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러와 상기 액티브 펜 사이의 디스커버리 모드에서,
    상기 터치 프로세서는, 상기 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 상기 보상 신호를 상기 제1 구동 채널들에 제공하고, 상기 비컨 신호를 상기 제2 구동 채널들에 제공하도록 상기 구동 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  18. 제17항에 있어서, 상기 디스커버리 모드에서,
    상기 복수의 구동 채널들은, 상기 제1 구동 채널들과 상기 제2 구동 채널들 사이에 배치되는 적어도 하나의 제3 구동 채널을 더 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는, 상기 제1 및 제2 업링크 구간들에서, 상기 비컨 신호를 상기 제3 구동 채널들에 제공하도록 상기 구동 회로를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 구동 채널들은, 상기 제1 및 제2 구동 채널들과 실질적으로 직교하는 제3 및 제4 구동 채널들을 더 포함하고,
    상기 터치 프로세서는, 상기 제1 업링크 구간에서, 상기 비컨 신호를 상기 제1 및 제3 구동 채널들에 제공하고, 상기 보상 신호를 상기 제2 및 제4 구동 채널들에 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 컨트롤러.
  20. 터치 센서 어레이를 포함하는 터치 스크린을 구동하는 터치 컨트롤러의 동작 방법으로서,
    액티브 펜과의 통신을 위한 제1 업링크 구간에서, 상기 터치 센서 어레이에 연결되는 제1 구동 채널들에 정 위상 신호인 비컨 신호를 제공하는 단계;
    상기 제1 업링크 구간에서, 상기 터치 센서 어레이에 연결되고 상기 제1 구동 채널에 평행한 제2 구동 채널에 상기 비컨 신호에 대해 역 위상 신호인 보상 신호를 제공하는 단계;
    상기 제1 업링크 구간 이후의 제2 업링크 구간에서, 상기 제1 구동 채널들에 상기 보상 신호를 제공하는 단계; 및
    상기 제2 업링크 구간에서, 상기 제2 구동 채널들에 상기 비컨 신호를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 비컨 신호와 상기 보상 신호는, 동일한 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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