KR20220112574A - 터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로 - Google Patents

터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로 Download PDF

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박준철
나종희
남광호
유태곤
임현욱
장우혁
김범수
박병휘
정원갑
최윤경
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Abstract

터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로가 제공된다. 본 개시의 기술적 사상에 따른 디스플레이 패널 상에 적층되고, 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 복수의 수신 전극을 포함하는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러에 있어서, 상기 복수의 구동 전극에 순차적으로 구동 신호를 제공하는 구동 회로, 상기 구동 신호에 응답하여, 상기 복수의 수신 전극으로부터 수신되는 복수의 제1 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되고 있지 않은 제1 구동 전극으로부터 수신되는 제2 센싱 신호를 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 리드아웃 회로, 및 상기 터치 데이터 및 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로, 상기 터치 센서 상에 터치 입력이 발생하였는지 여부를 판단하는 터치 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로{TOUCH SENSOR CONTROLLER, OPERATING METHOD OF TOUCH SENSOR CONTROLLER, AND TOUCH SCREEN DRIVING CIRCUIT}
본 개시의 기술적 사상은, 터치 스크린 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 스크린에 포함되는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법, 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로에 관한 것이다.
터치 스크린은 이미지 디스플레이를 위한 디스플레이 패널 및 터치 센싱을위한 터치 센서를 포함하며, 디스플레이 패널과 터치 센서는 수직으로 적층되거나 또는 적어도 하나의 레이어를 공유하며 일체로서 형성될 수 있다. 터치 스크린의 초박화 경향에 따라 디스플레이 패널과 터치 센서 간의 거리가 매우 가까워짐에 따라 디스플레이 패널과 터치 센서의 전극들간 기생 커패시턴스가 증가할 수 있으며, 디스플레이 수행 시 발생하는 디스플레이 노이즈가 기생 커패시터를 통해 터치 센서에 유입될 수 있다. 디스플레이 노이즈는 터치 센싱 감도를 저하시킬 수 있다. 또한, 터치 센서가 근접 센싱 기능을 수행할 경우, 터치 센서로부터 센싱되는 신호가 매우 약하여 도전성 물체가 터치 센서에 근접함에 따른 센싱 신호의 변화와 디스플레이 노이즈가 터치 센서에 유입됨에 따른 센싱 신호의 변화를 구별하기가 어렵다. 따라서, 기생 커패시턴스에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 구동 방법이 요구된다.
본 개시의 기술적 사상은 터치 센싱 감도를 향상 시키기 위한 터치 센서 컨트롤러, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법, 및 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 구동 회로를 제공하는 데에 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 디스플레이 패널 상에 적층되고, 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 복수의 수신 전극을 포함하는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러에 있어서, 상기 복수의 구동 전극에 순차적으로 구동 신호를 제공하는 구동 회로, 상기 구동 신호에 응답하여, 상기 복수의 수신 전극으로부터 수신되는 복수의 제1 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되고 있지 않은 제1 구동 전극으로부터 수신되는 제2 센싱 신호를 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 리드아웃 회로, 및 상기 터치 데이터 및 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로, 상기 터치 센서 상에 터치 입력이 발생하였는지 여부를 판단하는 터치 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 디스플레이 패널 상에 적층되고, 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 복수의 수신 전극을 포함하는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법은 복수의 구동 전극 중 적어도 하나의 구동 전극에 구동 신호가 인가되는 단계, 상기 터치 컨트롤러에 구비되는 복수의 제1 수신기가, 터치 센싱을 수행하는 단계 및 상기 터치 센싱이 수행될 때 동시에 터치 컨트롤러에 구비되는 적어도 하나의 제2 수신기가, 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 디스플레이 패널 상에 적층되는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법은, 상기 터치 센서 컨트롤러가, 상기 디스플레이 패널에 이미지가 표시되는 디스플레이 기간 중 제1 기간에, 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하여 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 단계, 상기 터치 센서 컨트롤러가 상기 디스플레이 기간 중 상기 제1 기간과 상이한 제2 기간에 터치 센싱을 수행하여 터치 데이터를 생성하는 단계 및 상기 터치 센서 컨트롤러가, 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 상기 터치 데이터를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널 상에 적층된 터치 센서를 포함하는 터치 스크린 패널을 구동하는 구동 회로는 수신된 이미지 데이터를 기초로, 디스플레이 패널의 복수의 위치에서의 전원 전압의 변화량을 산출하고, 전원 전압의 변화량을 기초로 터치 센서 상에 발생하는 디스플레이 노이즈를 산출하는 디스플레이 구동 회로 및 상기 디스플레이 구동 회로로부터 상기 전원 전압의 변화량에 따른 보상 정보를 수신하고, 상기 터치 센서로부터 수신되는 터치 센싱 값을 기초로 생성되는 터치 데이터를 상기 보상 정보를 기초로 보상하는 터치 센서 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 센서 컨트롤러, 및 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법에 따르면, 터치 센싱이 수행될 때 동시에 또는 이시(異時)에 디스플레이 노이즈 센싱이 수행되고, 디스플레이 노이즈 센싱에 따라 생성되는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터가 보상되거나 또는 터치 데이터가 폐기됨으로써, 터치 데이터의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 터치 센서 컨트롤러 및 디스플레이 구동 회로를 포함하는 터치 스크린 구동 회로에 따르면, 디스플레이 구동 회로가 수신되는 이미지 데이터를 분석하여 터치 센서에 디스플레이 노이즈를 유발하는 전압 변화량을 산출하고, 터치 센서 컨트롤러는 전압 변화량에 기초하여 획득되는 오프셋 값들을 기초로 터치 데이터에서 디스플레이 노이즈를 제거함으로써, 터치 데이터의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 디스플레이 패널 상에 적층된 터치 센서에 유입되는 디스플레이 노이즈를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 노이즈 센싱 방법을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 6는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 노이즈 센싱 방법을 나타낸다.
도 7은 도 6의 양의 구동 신호 및 음의 구동 신호를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 리드아웃 회로 및 리드아웃 회로의 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 리드아웃 회로 및 리드아웃 회로의 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 터치 스크린 구동 회로에 구비되는 터치 센서 컨트롤러 및 DDI의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 커플링 전압 맵 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 디스플레이 패널의 전원 라인의 구조를 나타낸다.
도 17은 디스플레이 패널의 내부 구조를 나타내는 모델링도이다.
도 18은 디스플레이 패널의 한 컬럼에서 저하된 전원 전압을 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 20은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 21 및 도 22는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로의 구현예들을 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 블록도이다.
터치 스크린 장치(1000)는 다양한 전자 기기에 탑재될 수 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 있으며, 터치 스크린(100)은 터치 센서(110) 및 디스플레이 패널(120)을 포함할 수 있으며 터치 센싱 기능 및 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 터치 스크린 구동 회로(200)는 터치 센서 컨트롤러(210) 및 디스플레이 구동 회로(DDI)(220)를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210) 및 DDI(220)는 하나의 반도체 칩에 집적되거나 또는 복수의 반도체 칩에 별개로 구현될 수 있다. 또는 터치 센서 컨트롤러(210) 및 DDI(220)는 하나의 반도체 모듈로 구현될 수 있다.
도 1에는 터치 스크린 장치(1000)가 호스트(300)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 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 있으며, 전도성 물체가 접근하는 것을 센싱하는 근접 센서로서 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 센서(110)는 터치 스크린(100) 상의 터치(또는 터치 입력)를 센싱하고 센싱 신호들을 출력할 수 있다. 이 때, 터치는 스크린(100) 상에 전도성 물체가 직접 접촉하는 것뿐만이 아니라 상기 전도성 물체가 터치 스크린(100)에 근접하는 것을 포함한다. 예를 들어, 전도성 물체는 사용자의 신체(예컨대, 손가락, 손바닥, 얼굴, 귀), 터치 펜, 스타일러스 펜 등을 포함할 수 있다. 터치 센서(110)는 디스플레이 패널(120) 상에 적층될 수 있으며, 디스플레이 패널(120)의 전면(예컨대 광 신호들이 방출되는 면)에 부착될 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 센서(110)는 디스플레이 패널(120)의 전면을 덮을 수 있다.
터치 센서(110)는 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널로 구현될 수 있다. 또는, 터치 센서(110)는 투명한 전극들이 패터닝된 터치 센서 어레이로 구현될 수 있다.
터치 센서(110)는 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 복수의 전극들을 통해 다양한 터치 센싱 방식 중 하나의 방식에 따른 센싱 신호들이 출력될 수 있다. 일 예로서 복수의 전극들은 정전 용량 센싱 방식(capacitance sensing)에 따른 센싱 신호들을 출력할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(110)는 구동 신호(Stx)가 인가되는 구동 전극 및 센싱 신호(Ssen)가 출력되는 수신 전극을 포함할 수 있으며, 구동 전극은 제1 방향으로 연장되고, 수신 전극은 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장될 수 있다. 구동 전극 및 수신 전극은 각각 구동 채널 및 수신 채널로 지칭될 수 있다. 터치 센서(110)는 나란하게 배열된 복수의 구동 전극 및 나란하게 배열된 복수의 수신 전극을 포함할 수 있다.
구동 전극과 수신 전극은 서로 교차할 수 있으며, 교차하는 구동 전극과 수신 전극 간에 뮤추얼 커패시턴스(mutual capacitance)가 형성될 수 있다. 뮤추얼 커패시턴스(mutual capacitance)가 형성되는 각 지점이 터치 센서(110)의 센싱 노드로 지칭될 수 있다.
다른 예로서, 터치 센서(110)는 행열로 배치된 복수의 센싱 전극을 포함할 수 있으며, 복수의 센싱 전극 각각에 커패시턴스가 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 센싱 전극 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 전극 각각에 구동 신호(Stx)가 인가되고 또한 복수의 센싱 전극 각각으로부터 센싱 신호(Ssen)가 출력될 수 있다. 다시 말해서 복수의 센싱 전극 각각이 구동 전극 및 수신 전극으로서 동작할 수 있으며, 복수의 센싱 전극 각각이 터치 센서(100)의 센싱 노드로 지칭될 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 스타일러스와 같은 전도성 물체가 터치 센서(100)의 센싱 노드에 접촉하거나 또는 근접하면, 센싱 노드에 대응하는 커패시턴스가 변화되고, 변화된 커패시턴스에 따라 터치 센서(110)로부터 출력되는 센싱 신호(Ssen)가 변화될 수 있다. 예컨대 센싱 신호(Ssen)의 레벨이 터치가 발생하기 전보다 증가하거나 또는 감소할 수 있다. 터치 센서(110)로부터 출력되는 센싱 신호(Ssen)들의 레벨을 기초로 터치 데이터가 생성될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 복수의 게이트 라인, 복수의 소스 라인, 복수의 게이트 라인과 복수의 소스 라인이 교차하는 지점에 행열로 배치된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들은 복수의 소스 라인 및 복수의 게이트 라인을 통해 수신되는 이미지 신호들(Simg)을 기초로 이미지를 표시할 수 있다. 이미지는 설정된 프레임 레이트에 따라서 갱신될 수 있다.
디스플레이 패널(120)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic LED) 디스플레이, AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이, 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 센서(110)와 디스플레이 패널(120)이 별개의 구성인 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 터치 스크린(100)은 터치 센서(110)의 전극들과 디스플레이 패널(120)의 픽셀이 결합된 인-셀(In-Cell) 타입 패널 또는 터치 센서(110)의 전극들이 디스플레이 패널(120)의 상부에 배치되는 온-셀(On-Cell) 타입 패널로 구현될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)를 스캔(예컨대 구동 및 센싱)할 수 있다. 다시 말해서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센싱을 수행할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 구동 신호(Stx)를 터치 센서(110)의 구동 전극들에 제공하고, 구동 신호(Stx)에 기초하여 생성되는 센싱 신호(Ssen)들을 터치 센서(110)로부터 수신할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 아날로그 신호인 센싱 신호(Ssen)들을 디지털 신호인 터치 값들로 변환하고, 터치 센서(110)의 각 센싱 노드들에 대응하는 터치 값들을 포함하는 터치 데이터를 생성할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 데이터를 기초로 터치 스크린(100) 상의 적어도 하나의 특정 위치에 터치 입력이 발생하였음을 판단하고, 터치 입력이 발생한 위치, 즉 터치 좌표(Txy)를 산출할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 좌표(Txy)를 호스트(300)에 전송할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 압력을 산출하고, 터치 좌표(Txy)와 함께 터치 압력을 호스트(300)에 제공할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 또한 터치 데이터를 기초로 터치 스크린(100)에 도전성 물체가 근접하였음을 판단할 수 있다. 다시 말해서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 근접 센싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 데이터를 기초로 터치 스크린(100)의 비교적 넓은 영역에 낮은 레벨의 터치 입력이 발생하였다고 판단될 경우, 도전성 물체가 터치 스크린(100)에 근접하였다고 판단할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 도전성 물체가 근접하였음을 나타내는 근접 알림 신호(N_px)를 호스트(300)에 제공할 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)에 대한 터치 센싱과 동시(同時) 또는 이시(異時)에 노이즈 센싱(예컨대 디스플레이 노이즈 센싱)을 수행하고, 노이즈 센싱에 의하여 생성되는 노이즈 데이터(예컨대 디스플레이 노이즈 데이터)를 기초로, 터치 센싱에 의하여 생성되는 터치 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 데이터에서 노이즈 데이터를 제거함으로써, 보상된 터치 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 컨트롤러(210)는 노이즈 데이터가 임계값 이상이면 터치 데이터를 폐기할 수 있다. 폐기되는 터치 데이터는 터치 센서(110)의 한 프레임에 해당하는 프레임 데이터일 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)에 대한 터치 센싱과 동시에 노이즈 센싱을 수행하고, 터치 센싱 신호에서 노이즈 센싱 신호를 제거하여, 노이즈가 제거된 터치 데이터를 생성할 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 구동 회로(220)로부터 터치 센서(110)에 디스플레이 노이즈를 유발하는, 디스플레이 패널(110) 상의 복수의 지접에서의 전압 변화량들 또는 전압 변화량들에 기초하여 산출되는 오프셋 값들을 보상 정보로서 수신하고, 보상 정보를 기초로 터치 데이터에서 디스플레이 노이즈를 제거하거나 또는 터치 데이터를 폐기할 수 있다.
이와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210)가 터치 센싱 신호에서 노이즈 센싱 신호를 제거하거나, 또는 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 처리함으로써 터치 데이터의 신뢰성이 향상될 수 있으며, 터치 센싱 감도가 향상될 수 있다.
전술한 터치 센서 컨트롤러(210)의 노이즈 센싱 방법, 디스플레이 구동 회로(220)의 전압 변화량 생성 및 전압 변화량에 기초한 터치 센서 컨트롤러(210)의 터치 데이터 처리 방법은 도 2 내지 도 20을 참조하여 상세하게 후술하기로 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 픽셀에 제공할 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 있다. 호스트(300)는 터치 센서 컨트롤러(210)로부터 터치 좌표(Txy), 또는 근접 알림 신호(N_px) 등의 터치 정보를 수신하고, 터치 정보에 다른 제어 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 호스트(300)는 디스플레이 동작이 수행되는 중 근접 알림 신호(N_px)가 수신되면, 디스플레이 구동 회로(220)에 디스플레이 동작을 중단하도록 하는 제어 신호를 제공함으로써, 디스플레이 동작을 중단시킬 수 있다.
실시예에 있어서, 호스트(300)는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)를 포함할 수 있으며, 어플리케이션 프로세서(AP)는 시스템 온 칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다. 시스템 온 칩(SoC)은 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 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러(210)를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 설명의 편의를 위하여 터치 센서(110)를 함께 도시하기로 한다.
도 2를 참조하면, 터치 센서(110)는 복수의 구동 전극(TE), 예컨대 제1 내지 제6 구동 전극(Y1~Y6)을 포함하고, 복수의 센싱 전극(RE), 예컨대 제1 내지 제4 수신 전극(X1~X4)을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 터치 센서(110)에 포함되는 구동 전극들 및 수신 전극들의 개수는 터치 센서(110)의 해상도에 따라 달라질 수 있다.
구동 전극(TE)은 제1 방향, 예컨대 X 축 방향으로 연장되고, 수신 전극(RE)은 제1 방향에 직교하는 제2 방향, 예컨대 Y축 방향으로 연장될 수 있다. 구동 전극(TE)과 수신 전극(RE)이 서로 교차할 수 있으며, 교차하는 구동 전극(TE)과 수신 전극(RE) 간에 뮤추얼 커패시턴스(CM)가 형성될 수 있다.
실시예에 있어서, 구동 전극(TE) 및/또는 수신 전극(RE)은 제1 방향 또는 제2 방향으로 서로 연결된 복수의 단위 전극을 포함하고, 복수의 단위 전극은 특정한 형태(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 마름모 형태) 또는 패턴을 가질 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 구동 회로(10), 리드아웃 회로(20), 및 터치 프로세서(30)(또는 컨트롤 로직이라고 함)를 포함할 수 있다.
구동 회로(10)는 복수의 송신기(TX)(11)를 포함할 수 있으며, 복수의 송신기(11)는 복수의 구동 전극(TE)에 구동 신호들을 제공할 수 있다. 복수의 송신기(11) 각각이 복수의 구동 전극(TE) 중 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 각각 대응하며, 송신기(11)는 대응하는 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 구동 신호를 제공할 수 있다. 복수의 구동 전극(TE)에 차례로 구동 신호가 인가되거나 또는 복수의 구동 전극(TE)에 동시에 구동 신호가 인가될 수 있다.
실시예에 있어서, 복수의 구동 전극(TE) 중 두 개 이상의 구동 전극(TE)에 동시에 서로 다른 코드를 기초로 변조된 구동 신호들이 인가될 수 있으며, 이를 멀티-구동이라고 한다. 예를 들어, 제1 및 제2 구동 전극(Y1, Y2)에 서로 반대되는 극성을 갖는 구동 신호들이 동시에 인가되고, 이후, 제3 및 제4 구동 전극(Y3, Y4)에 서로 반대되는 극성을 갖는 구동 신호들이 동시에 인가될 수 있다.
리드아웃 회로(20)는 복수의 수신기(RX)(21) 및 아날로그-디지털 변환기(23)(이하, ADC라고 함)를 포함할 수 있다. 복수의 수신기(21)는 복수의 수신 전극(RE)으로부터 복수의 센싱 신호들을 수신할 수 있다. 복수의 수신기(21) 각각은 대응하는 하나의 수신 전극(RE)에 연결되어 센싱 신호를 수신하거나, 또는 시분할적으로 적어도 두 개의 수신 전극(RE)에 연결되어, 적어도 두 개의 센싱 신호를 수신할 수 있다.
센싱 신호는 구동 신호가 인가된 구동 전극(TE)과 센싱 신호가 수신된 수신 전극(RE) 간의 뮤추얼 커패시턴스(CM)를 나타내는 터치 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(110) 상의 한 센싱 노드에서 터치가 발생할 경우, 상기 센싱 노드의 뮤추얼 커패시턴스(CM)가 감소될 수 있으며, 센싱 신호의 레벨이 터치 발생 전보다 감소 또는 증가될 수 있다.
센싱 신호는 노이즈 신호, 예컨대 디스플레이 노이즈 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(도 1의 120)에 이미지가 표시되는 디스플레이 기간에 터치 센싱이 수행될 경우, 센싱 신호는 디스플레이에 의한 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 구동 회로(10)의 구동 방식에 따라, 센싱 신호는 터치 신호 및 디스플레이 노이즈를 포함하거나 또는 터치 신호를 제외한 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다.
수신기(21)는 대응하는 수신 전극(RE)으로부터 수신된 센싱 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 수신기(21)는 센싱 신호를 변환(예컨대 전류-전압 변환)하거나, 센싱 신호를 증폭할 수 있다.
ADC(23)는 복수의 수신기(21)의 출력 신호들, 다시 말해서 처리된 센싱 신호들을 아날로그-디지털 변환하여, 터치 데이터 및/또는 노이즈 데이터를 생성할 수 있다. 터치 센서(110)의 복수의 센싱 노드들에 대응하는 복수의 터치 값이 생성될 수 있으며, 복수의 터치 값들이 한 프레임의 터치 데이터에 포함될 수 있다.
터치 프로세서(30)는 터치 센서 컨트롤러(210)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 예를 들어 구동 회로(10) 및 리드아웃 회로(20)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 또한 터치 프로세서(30)는 ADC(23)로부터 출력되는 터치 데이터 및/또는 노이즈 데이터를 기초로 터치 발생 여부 및 터치 발생 위치를 판단하거나 또는 도전성 물체가 터치 센서(210)에 근접하였음을 것을 판단할 수 있다.
터치 프로세서(30)는 노이즈 처리 모듈(31)을 포함할 수 있으며, 노이즈 처리 모듈(31)은 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 보상하거나 또는 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터의 폐기 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 처리 모듈(31)은 터치 데이터에서 노이즈 데이터를 차감하여 보상된 터치 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 노이즈 처리 모듈(31)은 노이즈 데이터가 임계값 이상이면, 터치 데이터를 터치 발생 여부, 도전성 물체의 근접 여부 및 터치 발생 위치를 판단하는데 이용하지 않고 터치 데이터를 폐기할 수 있다.
도 3은 디스플레이 패널 상에 적층된 터치 센서에 유입되는 디스플레이 노이즈를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널(120)은 디스플레이 레이어(Ldp) 및 공통 전극(COM)을 포함할 수 있으며, 디스플레이 레이어(Ldp)는 디스플레이 패널(120)의 기판 상에 형성되고, 공통 전극(COM)은 디스플레이 레이어(Ldp)의 상부에 형성될 수 있다.
디스플레이 레이어(Ldp)는 복수의 소스 라인(S1~Sd)(d는 양의 정수)을 포함할 수 있으며, 복수의 소스 라인(S1~Sk)은 제1 방향, 예컨대 X축 방향으로 배치되고, 제2 방향, 예컨대 Y 축 방향으로 연장될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 디스플레이 레이어(Ldp)는 복수의 게이트 라인을 포함할 수 있으며, 복수의 게이트 라인은 제2 방향으로 배치되고, 제1 방향으로 연장될 수 있다. 복수의 소스 라인(S1~Sd)과 복수의 게이트 라인이 교차하는 지점에 복수의 픽셀이 형성될 수 있다.
복수의 소스 라인(S1~Sd)과 공통 전극(COM)간에 기생 커패시턴스(Cs)가 형성될 수 있으며, 복수의 소스 라인(S1~Sd)에 이미지 신호가 인가될 때, 기생 커패시턴스(Cs)에 의하여 공통 전극(COM)의 전압이 변동될 수 있다. 공통 전극(COM)에는 일정한 전압, 예컨대 접지 전압(VSS)이 인가될 수 있으나, 공통 전극(COM)의 기생 저항(Rcom)에 의한 RC 딜레이에 의하여, 복수의 소스 라인(S1~Sk)에 이미지 신호가 인가될 때, 공통 전극(COM)의 전압이 변동될 수 있다.
송신기(11)로부터 제공되는 구동 신호(Stx)에 의하여 발생하는 터치 신호는 터치 신호 패스를 통해 센싱 신호(Ssen)로서 수신기(21)에 제공될 수 있다. 한편, 공통 전극(COM)과 터치 센서(110) 간에는 기생 커패시턴스(CTX 또는 CRX)가 형성될 수 있다. 공통 전극(COM)의 전압이 변동함에 따라 발생하는 디스플레이 노이즈가 기생 커패시턴스(CRX)에 의해 형성되는 디스플레이 노이즈 패스를 통해 센싱 신호(Ssen)에 유입될 수 있다.
최근 터치 스크린 패널(도 1의 100)의 초박화 경향에 따라 터치 센서(110)와 공통 전극(COM) 간의 간격이 좁아져 기생 커패시턴스(CRX)가 증가되고 있다. 기생 커패시턴스(CRX)의 증가로 인하여 센싱 신호(Ssen)로의 디스플레이 노이즈의 유입이 증가되고 있어 터치 신호와 디스플레이 노이즈의 구별이 어려워지고 있으며, 센싱 신호(Ssen)의 변화가 터치 입력에 의한 것인지 또는 디스플레이 노이즈에 의한 것인지 구분하기가 어려워지고 있다.
그러나, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러(도 1의 210)는 터치 센서(110)에 유입되는 디스플레이 노이즈를 별도로 센싱하여 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하고, 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 처리할 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 노이즈 센싱 방법을 나타낸다. 도 4의 디스플레이 노이즈 센싱 방법은 도1 및 도 2의 터치 센서 컨트롤러(210)에서 수행될 수 있으며, 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)의 복수의 구동 전극들, 예컨대 제1 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk)(k는 양의 정수)에 구동 신호를 제공하지 않고, 복수의 수신 전극, 예컨대 제1 내지 제j 수신 전극(X1~Xj)(j는 양의 정수)로부터 센싱 신호(Ssen)들을 수신할 수 있다. 구동 회로(10)의 복수의 송신기(11)는 오프될 수 있으며, 리드아웃 회로(20)의 복수의 수신기(21)는 정상적으로 동작하여 센싱 신호(Ssen)를 수신할 수 있다. 구동 신호가 없으므로, 터치 센서(110)에 노이즈가 유입될 경우, 센싱 신호(Ssen)는 노이즈를 포함할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 기간에 구동 신호의 제공 없이 노이즈 센싱을 수행할 수 있으며, 센싱 신호(Ssen)에 포함되는 노이즈는 디스플레이 노이즈일 수 있다. 이와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다.
센싱 신호(Ssen)는 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있으며, 리드아웃 회로(20)는 디스플레이 노이즈에 따른 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다. 디스플레이 노이즈의 발생량이 많을수록 디스플레이 노이즈 데이터의 데이터 값이 증가할 수 있다.
노이즈 처리 모듈(31)은 디스플레이 노이즈 센싱에 따라 생성되는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 센싱에 따라 생성되는 터치 데이터를 처리할 수 있다.
본 실시예에 따른 디스플레이 노이즈 센싱 방법에 따르면, 복수의 구동 전극에 구동 신호가 인가되지 않으므로, 디스플레이 노이즈 센싱을 위해 소비 전력이 감소될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법을 나타내는 타이밍도이다. 도 5a 및 도 5b에서 가로축은 시간을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(도 2의 210)는 디스플레이 패널(도 1의 120)에 이미지가 디스플레이되는 디스플레이 기간 중 디스플레이 노이즈 센싱 및 터치 센싱을 수행할 수 있다.
예를 들어, DDI(도 1의 220)는 수직 동기 신호(Vsync)에 응답하여 한 프레임의 이미지를 디스플레이 패널(120)에 표시할 수 있으며, 수평 동기 신호(Vsync)에 응답하여, 복수의 소스 라인들에 이미지 신호들을 제공할 수 있다. 이에 따라 디스플레이 패널(120)에 이미지가 표시될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 제1 기간(P1)에 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하고, 제1 기간(P1)과 상이한 제2 기간(P2)에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)은 디스플레이 패널(120)에 이미지가 표시되는 디스플레이 기간과 시간 상에서 오버랩될 수 있다. 다시 말해서 디스플레이 기간에 디스플레이 노이즈 센싱 및 터치 센싱이 수행될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 도 4를 참조하여 전술한 디스플레이 노이즈 방법에 따라 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 DDI(220)로부터 타이밍 신호, 예컨대 수직 동기 신호(Vsync) 및 수평 동기 신호(Hsync)를 수신할 수 있으며, 수형 동기 신호(Hsync)에 응답하여 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다. 예를 들어, DDI(220)는 수평 동기 신호(Hsync)의 라이징 엣지 또는 폴링 엣지에 응답하여, 디스플레이 패널(120)의 복수의 소스 라인에 이미지 신호들을 제공할 수 있으며, 수직 동기 신호(Hsync)에 응답하여 이미지 신호가 제공되는 초기 기간에 많은 양의 디스플레이 노이즈가 발생할 수 있다. 따라서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 수평 동기 신호(Hsync)에 응답하여 디스플레이 노이즈의 발생량이 많은 시점에 디스플레이 노이즈 센싱을 수행함으로써, 디스플레이 노이즈 센싱 효율을 향상시킬 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 한 프레임을 센싱하거나 또는 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 한 프레임을 분할 센싱할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 한 프레임, 예컨대, 제1 라인 내지 제k 라인을 센싱할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 터치 센서(110)는 제1 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk)을 포함할 수 있으며, 터치 센서 컨트롤러(210)는 제2 기간(P2)에 제1 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk)을 적어도 한 라인 씩 구동함으로써, 제1 라인 내지 제k 라인을 센싱할 수 있다. 이와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)의 한 프레임을 센싱하기 전 또는 후의 제1 기간(P1)에 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 한 프레임을 복수의 라인 단위로 센싱할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 컨트롤러(210)는 가장 앞선 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 제1 내지 제8 라인을 센싱하고, 디스플레이 노이즈 센싱을 수행한 이후의 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 제9 라인 내지 제16 라인을 센싱할 수 있다. 또한, 다시 디스플레이 노이즈 센싱을 수행한 후의 제2 기간(P2)에 터치 센서(110)의 제17 라인 내지 제24 라인을 센싱할 수 있다. 이와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)의 한 프레임을 센싱하기 전, 후, 및 한 프레임에 대한 터치 센싱을 수행하는 중간에 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다.
노이즈 처리 모듈(도 2의 31)은 디스플레이 노이즈 센싱에 따라 생성되는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 센싱에 따라 생성되는 터치 데이터를 처리할 수 있다. 노이즈 처리 모듈(31)은 터치 데이터에 포함되는 복수의 터치 값을 처리할 때, 터치 값에 대응하는 라인이 센싱되는 시점에 가장 인접한 시점에 수행된 디스플레이 노이즈 센싱에 따라 생성되는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 값을 처리할 수 있다.
도 6는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 디스플레이 노이즈 센싱 방법을 나타낸다. 도 6의 디스플레이 노이즈 센싱 방법은 도 1 및 도 2의 터치 센서 컨트롤러(210)에서 수행될 수 있으며, 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 6을 참조하면 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(110)의 복수의 구동 전극들, 예컨대 제1 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk)에 양의 구동 신호(Stx+) 또는 음의 구동 신호(Stx-)를 동시에 제공할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 적어도 하나의 구동 전극에 양의 구동 신호(Stx+)를 인가하고, 적어도 하나의 구동 전극에 인접한 적어도 하나의 다른 구동 전극에 음의 구동 신호(Stx-)를 인가할 수 있다.
도 7은 도 6의 양의 구동 신호 및 음의 구동 신호를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)는 구동 기간(Td)동안 복수의 펄스 신호를 포함할 수 있으며, 양의 구동 신호(Stx+)와 음의 구동 신호(Stx-)의 주파수는 동일하고 위상은 반대일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)는 위상은 반대이고, 동일한 주파수를 갖는 정현파일 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 하나의 구동 전극 단위로 교번적으로 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)가 인가될 수 있으며, 제1 구동 전극(Y1)에 양의 구동 신호(Stx-)가 인가되고, 제2 전극(Y2)에 음의 구동 신호(Stx-)가 인가될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 적어도 두 개의 구동 전극 단위로 교번적으로 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)가 인가될 수 있다. 양의 구동 신호(Stx+)가 인가되는 구동 전극들의 개수 및 음의 구동 신호(Stx-)가 인가되는 구동 전극들의 개수는 동일할 수 있다.
도 6의 노이즈 센싱 방법에 따르면, 인접한 구동 전극에 서로 반대 극성의 구동 신호가 인가됨으로써, 양의 구동 신호(Stx+)에 따른 양의 터치 신호 및 음의 구동 신호(Stx-)에 따른 음의 터치 신호가 서로 상쇄될 수 있다. 따라서, 복수의 수신 전극(X1~Xj)을 통해 출력되는 센싱 신호는 터치 신호를 포함하지 않으며, 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)에 의해 디스플레이 노이즈가 증폭되어 디스플레이 노이즈 센싱 효율이 향상될 수 있다. 또한, 양의 구동 신호(Stx+) 및 음의 구동 신호(Stx-)의 주파수가 변경될 경우, 디스플레이 노이즈가 증폭되거나 또는 감쇄될 수 있다. 따라서, 본 개시의 디스플레이 노이즈 센싱 방법에 따르면, 디스플레이 노이즈 센싱 효율이 향상될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8의 방법은 도 1 및 도 2의 터치 센서 컨트롤러(210)에서 수행될 수 있다. 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 기간 중 제1 기간에 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하여 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다(S110). 터치 센서 컨트롤러(210)는 도 4 또는 도 6을 참조하여 설명한 디스플레이 노이즈 센싱 방법에 따라 디스플레이 노이즈를 센싱할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 복수의 구동 전극(TE)에 구동 신호를 인가하지 않거나 또는 복수의 구동 전극(TE)에 양의 구동 신호 및 음의 구동 신호를 인가할 수 있다. 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 양의 구동 신호가 인가되고, 적어도 하나의 구동 전극(TE)에 인접한 적어도 하나의 다른 구동 전극(TE)에 음의 구동 신호가 인가될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 복수의 수신 전극(RE)으로부터 센싱 신호들을 수신할 수 있으며 센싱 신호들은 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 노이즈를 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러는 디스플레이 기간 중 제2 기간에 터치 센싱을 수행하여 터치 데이터를 생성할 수 있다(S120). 터치 센서 컨트롤러(210)는 복수의 구동 전극(TE)에 차례로 구동 신호를 인가하고, 복수의 구동 전극(TE)에 구동 신호가 인가될 때마다 복수의 수신 전극(RE)으로부터 센싱 신호들을 수신할 수 있다. 센싱 신호들은 터치 신호를 포함할 수 있으며, 디스플레이 노이즈가 발생할 경우, 터치 신호는 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성할 수 있다. 터치 데이터는 디스플레이 노이즈 성분을 포함할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 처리할 수 있다(S130). 전술한 바와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 데이터에서 디스플레이 노이즈를 데이터를 차감하여 보상된 터치 데이터를 생성할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 데이터가 임계값 이상이면 디스플레이 노이즈가 발생하였다고 판단하고, 터치 데이터를 폐기할 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도9의 터치 센서 컨트롤러(210a)는 도 1의 터치 센서 컨트롤러(210)로서 적용될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 터치 센서(110)를 함께 도시한다.
도 9를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210a)는 구동 회로(10), 리드아웃 회로(20a) 및 스위칭 회로(SW)(40)를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210a)는 도 2를 참조하여 설명한 터치 프로세서(30)을 더 포함할 수 있다.
구동 회로(10)는 도 2를 참조하여 설명한 구동 회로(10)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
리드아웃 회로(20a)는 복수의 제1 수신기(21a)(RX1), 적어도 하나의 제2 수신기(22a), 및 ADC(23)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 수신기(21a)는 터치 신호를 센싱하고, 적어도 하나의 제2 수신기(22a)는 디스플레이 노이즈를 센싱할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 제1 수신기(21a)는 터치 센싱을 수행하고, 제2 수신기(22a)는 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다. 제1 수신기(21a)는 터치 센싱 회로로, 제2 수신기(22a)는 디스플레이 노이즈 기준 센싱 회로로 지칭될 수 있다.
복수의 제1 수신기(21a)는 복수의 수신 전극(RE), 예컨대 제1 내지 제j 수신 전극(X1~Xj)으로부터 복수의 제1 센싱 신호(Ssen1)를 수신할 수 있다. 제1 센싱 신호(Ssen1)는 터치 신호를 포함할 수 있다. 디스플레이 노이즈가 발생되는 경우 터치 신호는 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 복수의 제1 수신기(21a) 각각은 수신된 제1 센싱 신호(Ssen1)를 처리하여 출력할 수 있다. 예컨대 복수의 제1 수신기(21a) 각각은 제1 센싱 신호(Ssen1)를 전류-전압 변환하여 센싱 전압을 생성하고, 센싱 전압의 주파수를 필터링하고, 주파수 필터링된 센싱 전압의 게인을 증폭시킬 수 있다. 다른 예로서, 제1 수신기(21a)는 제1 센싱 신호(Ssen1)를 전류-전압 변환하여 센싱 전압을 생성하고, 센싱 전압을 적분할 수 있다.
제2 수신기(22a)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)들 중에서 선택되는 적어도 하나의 구동 전극(TE)(이하, 제1 기준 전극으로 지칭함), 예컨대 제k-1 구동 전극(Yk-1)으로부터 제2 센싱 신호(Ssen2)를 수신할 수 있다. 제2 센싱 신호(Ssen2)는 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 제2 수신기(22a)는 제2 센싱 신호(Ssen2)를 처리하여 출력할 수 있다.
ADC(23)는 복수의 제1 수신기(21a)의 출력 신호들 및 제2 수신기(22a)의 출력 신호를 아날로그-디지털 변환하여, 터치 데이터 및 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다.
스위치 회로(40)는 복수의 구동 전극(TE), 예컨대 제1 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk) 중 제2 센싱 신호(Ssen2)가 출력되는 제1 기준 전극을 선택할 수 있다. 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)들 중 제1 기준 전극을 선택할 수 있다. 다시 말해서, 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)들 중 선택되는 제1 기준 전극을 제2 수신기(22a)에 전기적으로 연결할 수 있다.
터치 센싱 수행 시, 복수의 구동 전극(TE)에 적어도 하나의 구동 전극(TE) 단위로 차례로 구동 신호(Stx)가 인가됨으로써, 복수의 구동 전극(TE)이 차례로 구동될 수 있다. 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)이 제1 기준 전극으로서 제2 수신기(22a)에 연결될 수 있도록 제1 기준 전극을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 전극(Y1)에 구동 신호(Stx)가 인가될 때, 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 제2 내지 제k 구동 전극(Y1~Yk) 중 하나를 제1 기준 전극으로 선택할 수 있다. 스위치 회로(40)는 제1 구동 전극(Y1)에 이격 배치된 제k-1 구동 전극(Yk-1)을 제1 기준 전극으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 전극(Y2)에 구동 신호(Stx)가 인가될 때, 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 제1 구동 전극(Y1) 및 제3 내지 제k 구동 전극(Y3~Yk) 중 하나를 제1 기준 전극으로 선택하고, 제2 수신기(22a)에 전기적으로 연결할 수 있다.
실시예에 있어서, 복수의 제1 수신기(21a) 및 적어도 하나의 제2 수신기(22a)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)들 중 적어도 하나의 구동 전극(TE)(이하 제2 기준 전극으로 지칭됨), 예컨대 제k 구동 전극(Yk)으로부터 제3 센싱 신호(Ssen3)를 수신할 수 있다. 제3 센싱 신호(Ssen3)는 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다. 제3 센싱 신호(Ssen3)가 수신되는 제2 기준 전극은 제2 센싱 신호(Ssne2)가 수신되는 제1 기준 전극과는 상이하다.
복수의 제1 수신기(21a)는 제1 센싱 신호(Ssne1) 및 제3 센싱 신호(Ssne3)를 기초로 터치 센싱 신호를 생성하고, 적어도 하나의 제2 수신기(22a)는 제2 센싱 신호(Ssne2) 및 제3 센싱 신호(Ssen3)를 기초로 디스플레이 노이즈 기준 신호를 생성할 수 있다. ADC(23)는 터치 센싱 신호 및 디스플레이 노이즈 기준 신호를 아날로그-디지털 변환하여 터치 데이터 및 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다.
스위치 회로(40)는 복수의 구동 전극(Y1~Yk) 중 제3 센싱 신호(Ssen3)가 출력되는 제2 기준 전극을 선택할 수 있다. 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극들 중 제2 기준 전극을 선택할 수 있다.
터치 센싱 수행 시, 복수의 구동 전극(TE)이 차례로 구동됨에 따라, 스위치 회로(40)는 구동 신호(Stx)가 인가되지 않는 구동 전극(TE)으로부터 제3 센싱 신호(Ssne3)가 출력되도록 제2 기준 전극을 변경할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 전극(Y1)에 구동 신호(Stx)가 인가될 때, 제k-1 구동 전극(Yk-1)이 제1 기준 전극으로 선택되어 제k-1 구동 전극(Yk-1)으로부터 제2 센싱 신호(Ssen2)가 수신되고, 제k 구동 전극(Yk)이 제2 기준 전극으로 선택되어, 제k구동 전극(Yk)으로부터 제3 센싱 신호(Ssen3)가 수신될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 제k 구동 전극(Yk)이 제1 기준 전극으로 선택되고, 제k-1 구동 전극(Yk-1)이 제2 기준 전극으로 선택될 수도 있다.
도 9에서는 인접한 두 개의 구동 전극(TE), 예컨대 제k-1 구동 전극(Yk-1) 및 제k 구동 전극(Yk)이 각각 제1 기준 전극 및 제2 기준 전극으로 선택되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 기준 전극 및 제2 기준 전극 사이에는 다른 구동 전극(TE)이 배치될 수 있으며, 제1 기준 전극 및 제2 기준 전극 중 적어도 하나는 인접한 두 개 이상의 구동 전극(TE)을 포함할 수 있다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 리드아웃 회로 및 리드아웃 회로의 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 10을 참조하면, 리드아웃 회로(20a)는 제1 수신기(21a), 제2 수신기(22a) 및 ADC(23)를 포함할 수 있다. 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 리드아웃 회로(20a)는 복수의 제1 수신기(21a)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 수신기(21a)의 동작은 동일한 바, 설명의 편의를 위하여 도 10에는 제1 수신 전극(X1)에 연결되는 하나의 제1 수신기(21a)가 도시되었다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 디스플레이 패널(120)의 공통 전극(COM)과 구동 전극들, 예컨대 제k-1 구동 전극(Yk-1)과 제k 구동 전극(Yk) 사이에는 기생 커패시턴스들(CTX1 및 CTX2)이 형성될 수 있으며, 또한, 공통 전극(COM)과 수신 전극, 예컨대 제1 수신 전극(X1) 사이에는 기생 커패시턴스(CRX)가 형성될 수 있다.
송신기(11)로부터 제공되는 구동 신호(Stx)에 의하여 발생하는 터치 신호는, 제1 수신 전극(X1)에 연결되는 제1 수신기(21a)에 제1 센싱 신호(Ssen1)로서 제공될 수 있다. 공통 전극(COM)에 디스플레이 노이즈가 발생 시, 기생 커패시턴스(CRX)에 의해 형성되는 노이즈 패스를 통해 디스플레이 노이즈가 제1 수신 전극(X1)으로 유입되어 제1 센싱 신호(Ssen1)에 포함될 수 있다. 따라서, 제1 센싱 신호(Ssen1)는 터치 신호 및 디스플레이 노이즈를 포함할 수 있다.
제1 기준 전극, 예컨대 제k-1 구동 전극(Yk-1)으로부터 출력되는 제2 센싱 신호(Ssen2)는 제2 수신기(22a)에 제공될 수 있다. 기생 커패시턴스(CTX1)에 의해 형성되는 노이즈 패스를 통해 디스플레이 노이즈가 제k-1 구동 전극(Yk-1)으로 유입되고, 디스플레이 노이즈는 제2 센싱 신호(Ssen2)로서 제2 수신기(22a)에 제공될 수 있다.
제2 기준 전극, 예컨대 제k구동 전극(Yk)으로부터 출력되는 제3 센싱 신호(Ssen3)는 제1 수신기(21a) 및 제2 수신기(22a)에 제공될 수 있다. 기생 커패시턴스(CTX2)에 의해 형성되는 노이즈 패스를 통해 디스플레이 노이즈가 제k 구동 전극(Yk)으로 유입되고, 디스플레이 노이즈는 제3 센싱 신호(Ssen3)로서 제1 수신기(21a) 및 제2 수신기(22a)에 제공될 수 있다.
제1 수신기(21a)는 제1 전류 증폭기(CA1), 제1 필터(FT1) 및 제1 게인 증폭기(GA1)를 포함할 수 있다. 제1 수신기(21a)는 제1 스위치(SW1)를 더 포함할 수 있다.
제1 전류 증폭기(CA1)는 제1 입력 단자(I11) 및 제2 입력 단자(I12)를 포함할 수 있으며, 제1 입력 단자(I11)를 통해 제1 센싱 신호(Ssen1)가 수신되고 제2 입력 단자(I12)를 통해 제3 센싱 신호(Ssen3)가 수신될 수 있다. 제1 전류 증폭기(CA1)는 제1 센싱 신호(Ssen1)와 제3 센싱 신호(Ssen3)의 차이에 해당하는 전류량을 증폭하고, 증폭된 전류량을 제1 센싱 전압으로 변환할 수 있다.
제1 필터(FT1)는 제1 전류 증폭기(CA1)로부터 출력되는 제1 센싱 전압의 주파수를 필터링할 수 있다. 예컨대 제1 필터(FT1)는 제1 주파수 이하의 주파수 대역을 통과시키는 로우 패스 필터로 구현될 수 있으며, 제1 필터(FT1)는 제1 센싱 전압의 주파수 성분 중 제1 주파수 이하의 주파수 성분을 통과시키고, 제1 주파수보다 큰 주파수 성분을 차단할 수 있다. 예컨대 제1 필터(FT1)는 제1 센싱 전압에서 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 제1 필터(FT1)는 고주파 노이즈가 제거된 제1 센싱 전압을 출력할 수 있다.
제1 게인 증폭기(GA1)는 제1 필터(FT1)로부터 출력되는 제1 센싱 전압을 증폭시킬 수 있다. 예컨대 제1 게인 증폭기(GA1)는 제1 게인을 가질 수 있으며 제1 센싱 전압의 크기를 제1 게인만큼 증폭시킬 수 있다. 제1 게인 증폭기(GA1)는 증폭된 제1 센싱 전압을 터치 센싱 신호로서 출력할 수 있다.
제1 스위치(SW1)는 제1 인에이블 신호(EN1)에 응답하여 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다. 제1 인에이블 신호(EN1)는 터치 프로세서(도 2의 30)로부터 수신될 수 있다. 제1 스위치(SW1)가 턴-온되면, 터치 센싱 신호는 ADC(23)로 제공될 수 있다.
제2 수신기(22a)는 제2 전류 증폭기(CA2), 제2 필터(FT2) 및 제2 게인 증폭기(GA2)를 포함할 수 있다. 제2 수신기(22a)는 제2 스위치(SW2)를 더 포함할 수 있다.
제2 전류 증폭기(CA2)는 제1 입력 단자(I21) 및 제2 입력 단자(I22)를 포함할 수 있으며, 제1 입력 단자(I21)를 통해 제2 센싱 신호(Ssen2)가 수신되고, 제2 입력 단자(I22)를 통해 제3 센싱 신호(Ssen2)가 수신될 수 있다. 제2 전류 증폭기(CA2)는 제2 센싱 신호(Ssen2)와 제3 센싱 신호(Ssen3)의 차이에 해당하는 전류량을 증폭하고, 증폭된 전류량을 제2 센싱 전압으로 변환할 수 있다.
제2 필터(FT2)는 제2 전류 증폭기(CA2)로부터 출력되는 제2 센싱 전압의 주파수를 필터링할 수 있다. 예컨대 제2 필터(FT2)는 제2 주파수 이하의 주파수 대역을 통과시키는 로우 패스 필터로 구현될 수 있으며, 제2 필터(FT2)는 제2 센싱 전압의 주파수 성분 중 제2 주파수 이하의 주파수 성분을 통과시키고, 제2 주파수보다 큰 주파수 성분을 차단할 수 있다. 예컨대 제2 필터(FT2)는 제2 센싱 전압에서 고주파 노이즈를 제거할 수 있다. 제2 필터(FT2)는 고주파 노이즈가 제거된 제2 센싱 전압을 출력할 수 있다. 제2 필터(FT2)의 제2 주파수는 제1 필터(FT1)의 제1 주파수와 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
제2 게인 증폭기(GA2)는 제2 필터(FT2)로부터 출력되는 제2 센싱 전압을 증폭시킬 수 있다. 예컨대 제2 게인 증폭기(GA2)는 제2 게인을 가질 수 있으며 제2 센싱 전압의 크기를 제2 게인만큼 증폭시킬 수 있다. 제2 게인 증폭기(GA2)는 증폭된 제2 센싱 전압을 디스플레이 노이즈 기준 신호로서 출력할 수 있다. 제2 게인 증폭기(GA1)의 제2 게인은 제1 게인 증폭기(GA1)의 제1 게인과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
제2 스위치(SW2)는 제2 인에이블 신호(EN2)에 응답하여 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다. 제3 인에이블 신호(EN3)는 터치 프로세서(도 2의 30)로부터 수신될 수 있다. 제3 스위치(SW3)가 턴-온되면, 디스플레이 노이즈 기준 신호는 ADC(23)로 제공될 수 있다.
ADC(23)는 복수의 제1 수신기(21a)로부터 차례로 수신되는 복수의 터치 센싱 신호를 복수의 터치 값으로 변환할 수 있다. 이에 따라 터치 센서(도 2의 110) 상의 복수의 센싱 노드에 대응하는 복수의 터치 값을 포함하는 터치 데이터가 생성될 수 있다. ADC(23)는 또한 제2 수신기(22a)로부터 수신되는 디스플레이 노이즈 기준 신호를 디스플레이 노이즈 데이터로 변환할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 리드아웃 회로(20a)는 터치 센싱을 수행하는 제1 수신기(20a)와는 별도로 디스플레이 노이즈 센싱을 위한 제2 수신기(21a)를 구비할 수 있으며, 제1 수신기(20a)가 터치 센싱을 수행할 때, 동시에 제2 수신기(21a)가 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제2 수신기(21a)가 실시간으로 디스플레이 노이즈의 변화를 감지할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 리드아웃 회로 및 리드아웃 회로의 동작을 개략적으로 나타낸다. 도 11의 리드아웃 회로(20b)는 도 10의 리드아웃 회로(20a)의 변형례일 수 있다. 따라서, 도 10을 참조하여 설명한 내용은 도 11의 리드아웃 회로(20b)의 동작에도 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 리드아웃 회로(20b)는 제1 수신기(21b), 제2 수신기(22b) 및 ADC(23)를 포함할 수 있다.
제1 수신기(21b)는 제1 전류 증폭기(CA1), 제1 필터(FT1), 제1 게인 증폭기(GA1), 차동 증폭기(CA) 및 제1 스위치(SW1)를 포함할 수 있다. 제2 수신기(22b)는 제2 전류 증폭기(CA2), 제2 필터(FT1), 제2 게인 증폭기(GA2)를 포함할 수 있다. 도 10의 리드아웃 회로(20a)와 비교하면, 제1 수신기(21b)가 차동 증폭기(CA)를 더 포함할 수 있다.
차동 증폭기(CA)는 제1 게인 증폭기(CA1)로부터 출력되는 터치 센싱 신호 및 제2 수신기(22b)의 제2 게인 증폭기(GA2)로부터 출력되는 디스플레이 노이즈 기준 신호의 차이를 증폭하여 보상된 터치 센싱 신호로서 출력할 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 신호에서 디스플레이 노이즈가 제거될 수 있다.
ADC(23)는 차동 증폭기(CA)로부터 출력되는 보상된 터치 센싱 신호를 터치 값으로 변환할 수 있다. ADC(23)는 복수의 제1 수신기(21b)로부터 차례로 보상된 터치 센싱 신호를 수신하여 이를 복수의 터치 값으로 변환할 수 있다. 이에 따라 디스플레이 노이즈가 제거된 터치 데이터가 생성될 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 12의 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작 방법은 도 1 및 도 2의 터치 센서 컨트롤러(210), 및 도 11의 리드아웃 회로(20a) 및 도 12의 리드아웃 회로(20b)에서 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 복수의 구동 전극 중 적어도 하나의 구동 전극에 구동 신호를 인가할 수 있다(S210).
터치 센서 컨트롤러(210)에 구비되는 복수의 제1 수신기(예컨대 도 11의 21a)가 터치 센싱을 수행할 수 있다(S220). 복수의 제1 수신기(21a)는 복수의 수신 전극 중 대응하는 수신 전극으로부터 제1 센싱 신호를 수신하고, 이를 처리함으로써 터치 센싱을 수행할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(220)에 구비되는 적어도 하나의 제2 수신기(예컨대 도 11의 22a)가 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다(S230). 적어도 하나의 제2 수신기(22a)는 복수의 구동 전극 중 구동 신호가 인가되지 않는 적어도 하나의 다른 구동 전극으로부터 제2 센싱 신호를 수신하고, 이를 처리함으로써 디스플레이 노이즈 센싱을 수행할 수 있다. S220 단계의 터치 센싱 및 S230 단계의 디스플레이 노이즈 센싱이 동시에 수행될 수 있으며, 본 개시의 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작 방법은 디스플레이 패널(도 1의 110)에 이미지가 디스플레이되는 디스플레이 기간에 수행될 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센싱에 따른 터치 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하고, 디스플레이 노이즈 센싱에 따른 디스플레이 노이즈 기준 신호를 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 생성할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 처리할 수 있다.
실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센싱에 따른 터치 센싱 신호에서 디스플레이 노이즈 센싱에 따른 디스플레이 노이즈 기준 신호를 제거하여 보상된 터치 센싱 신호를 생성할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 보상된 터치 센싱 신호를 기초로 디스플레이 노이즈가 제거된 터치 데이터를 생성할 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로(200b)를 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 14는 도 13의 터치 스크린 구동 회로(200b)에 구비되는 터치 센서 컨트롤러(210b) 및 DDI(220b)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 터치 센서 구동 회로(200b)는 도 1의 터치 센서 구동 회로(200)에 적용될 수 있다.
도 13을 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(200b)는 터치 센서 컨트롤러(210b; TSC) 및 DDI(220b)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 센서 컨트롤러(210b)는 터치 센서(도 1의 110)에 구동 신호를 제공하고, 터치 센서(110b)로부터 구동 신호에 따른 센싱 신호를 수신하여 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 터치 입력(또는 근접)의 발생 및/또는 터치 좌표를 산출할 수 있다. DDI(220b)는 호스트(도 1의 300)로부터 수신되는 이미지 데이터를 이미지 신호로 변환하고, 이미지 신호를 기초로 디스플레이 패널(도 1의 120)을 구동함으로써, 디스플레이 패널(120)에 이미지 데이터에 해당하는 이미지를 표시할 수 있다.
DDI(220b)는 이미지 데이터 수신기(221), 이미지 데이터 분석기(222), 이미지 상태 정보 생성기(223), 참조 맵 생성기(224), 및 터치 센싱 오프셋 산출기(225)를 포함하고, 터치 센서 컨트롤러(210)는 노이즈 제거기(211)를 포함할 수 있다.
도 13 및 도 14를 함께 참조하면, 이미지 데이터 수신기(221)는 호스트(도 1의 300)로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있다(S321). 이미지 데이터 수신기(221)는 라인 단위로 이미지 데이터를 수신할 수 있다.
이미지 데이터 분석기(222)는 수신된 이미지 데이터를 분석할 수 있다(S312). 예를 들어 이미지 데이터 분석기(222)는 이미지 데이터의 라인 간의 데이터 차이, 다시 말해서 이전 라인과 현재 라인 간의 데이터 차이를 산출할 수 있다.
이미지 상태 정보 생성기(223)는 이미지 데이터의 상태를 나타내는 이미지 상태 정보를 생성할 수 있다(S313). 예를 들어, 이미지 상태 정보 생성기(223)는 이미지 데이터의 라인 간에 임계 레벨 이상의 데이터 변화가 있는 경우, 이미지 데이터의 변화가 발생하였음을 나타내는 컨디션 플래그(CF)를 이미지 상태 정보로서 생성할 수 있다. DDI(220b)는 이미지 상태 정보, 예컨대 컨디션 플래그(CF)를 터치 센서 컨트롤러(210b)에 제공할 수 있다.
참조 맵 생성기(224)는 이미지 데이터를 기초로 디스플레이 노이즈를 유발하는 전압 변화량을 나타내는 전압 맵 또는 임피던스 변화를 나타내는 임피던스 맵 을 생성할 수 있다(S315). 참조 맵 생성기(224)는 커플링 전압 맵 생성기(CVMG) 및/또는 임피던스 맵 생성기(IPMG)를 포함할 수 있다. 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 디스플레이 패널(110)의 복수의 지점에서의 커플링 전압을 포함하는 커플링 전압 맵을 생성할 수 있다. 임피던스 맵 생성기(IPMG)는 디스플레이 패널(110)의 복수의 지점에서의 임피던스를 나타내는 임피던스 맵을 생성할 수 있다. 임피던스 맵 생성기(IPMG)는 이미지 데이터에 따른 디스플레이 패널(110)의 복수의 지점에서의 전원 전압의 강하량, 예컨대, 전원 전압의 IR-드랍 량(또는 IR-드랍 맵)을 기초로, 임피던스 맵을 생성할 수 있다. 커플링 전압 맵 생성 방법은 도 14를 참조하여 후술되고, 임피던스 맵 생성 방법은 도 15 내지 17을 참조하여 후술된다.
터치 센싱 오프셋 산출기(225)는 참조 맵 생성기(224)에서 생성된 전압 맵, 예컨대 커플링 전압 맵 및 임피던스 맵 중 적어도 하나를 기초로 터치 센싱 오프셋(OFS)을 산출할 수 있다. 터치 센싱 오프셋(OFS)은 발생되는 디스플레이 노이즈에 따른 터치 값의 변화량을 나타내는 오프셋 값을 포함할 수 있다. 터치 센싱 오프셋 산출기(225)는 터치 센서(120)의 해상도에 따른 오프셋 값들, 다시 말해서 터치 센서(120)의 각 센싱 노드에 대응하는 오프셋 값들을 산출할 수 있다. DDI(220b)는 터치 센싱 오프셋을 터치 센서 컨트롤러(210b)에 제공할 수 있다(S317).
터치 센서 컨트롤러(210b)는 터치 센싱을 수행하고(S321), 터치 센싱에 따른 터치 데이터를 생성할 수 있다(S322). 터치 센서 컨트롤러(210b)는 DDI(220b)로부터 수신된 이미지 상태 정보가 이미지 변화를 나타낼 경우, 디스플레이 노이즈가 발생할 수 있다고 판단할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210b)는 터치 데이터에 터치 센싱 오프셋(OFS)을 적용하여 터치 데이터를 보상할 수 있다(S323). 예컨대 노이즈 제거기(211)가 터치 데이터로부터 오프셋 값들을 차감함으로써, 터치 데이터를 보상할 수 있다. 이로써, 터치 데이터에서 디스플레이 노이즈가 제거될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210b)는 보상된 터치 데이터를 기초로 터치 발생 여부(또는 도전성 물체의 근접 여부)를 판단하거나 또는 터치 좌표를 산출할 수 있다(S324).
이와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로(200b)는 DDI(220b)가 이미지 데이터를 기초로 디스플레이 노이즈를 유발하는 디스플레이 패널(110) 상의 복수의 지점에서의 전압 변화량을 산출함으로써, 전압 맵을 생성하고 전압 맵에 기초하여 터치 센싱 오프셋을 산출하여 이를 터치 센서 컨트롤러(210b)에 제공하고, 터치 센서 컨트롤러(210b)는 터치 센싱 오프셋을 기초로 터치 데이터를 보상하여 터치 데이터로부터 디스플레이 노이즈를 제거할 수 있다.
DDI(220b) 및 터치 센서 컨트롤러(210b)에 포함되는 구성들, 예컨대 이미지 데이터 수신기(221), 이미지 데이터 분석기(222), 이미지 상태 정보 생성기(223), 참조 맵 생성기(224), 터치 센싱 오프셋 산출기(225) 및 노이즈 제거기(211)는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, DDI(220) 및 터치 센서 컨트롤러(210)에 포함되는 구성들은 하드웨어 로직 회로로 구현될 수 있다. 또는 DDI(220) 및 터치 센서 컨트롤러(210)에 포함되는 구성들은 복수의 명령어들을 포함하는 프로그램으로 구현되어 DDI(220b) 및/또는 터치 센서 컨트롤러(210b)에 구비되는 메모리에 저장될 수 있으며, DDI(220b) 및/또는 터치 센서 컨트롤러(210b)에 구비되는 프로세서에 의하여 실행될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210b) 및 DDI(220b)는 하나의 반도체 칩에 집적되거나 또는 복수의 반도체 칩에 별개로 구현될 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210b) 및 DDI(220b)가 집적된 반도체 칩은 TDDI로 지칭될 수 있다. TDDI에서 터치 센서 컨트롤러(210b) 및 DDI(220b)는 서로 데이터 또는 신호를 송수신하기 위한 통신 포트를 포함할 수 있으며, DDI(220b)는 설정된 인터페이스 방식이 적용되는 통신 포트를 통해 터치 센서 컨트롤러(210b)에 이미지 상태 정보, 예컨대 컨디션 플래그(CF), 터치 센싱 오프셋(OFS)을 전송할 수 있다. 또한, DDI(220b)는 통신 포트를 통해 디스플레이 상태 정보(DS)를 터치 센서 컨트롤러(210b)에 전송할 수 있다. 예컨대 디스플레이 패널(110)에 이미지가 표시되지 않는 스탠바이 기간에, DDI(220b)는 스탠바이 신호를 디스플레이 상태 정보(DS)로서 터치 센서 컨트롤러(210b)에 제공할 수 있다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 커플링 전압 맵 생성 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 15의 방법은 도 13의 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)에서 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 픽셀 데이터를 전압으로 변환할 수 있다(S410). 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 픽셀 데이터에 대응하는 전압 값을 나타내는 맵핑 정보를 포함하거나 또는 맵핑 정보를 외부, 예컨대 호스트(300)로부터 수신할 수 있다. 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 맵핑 정보를 기초로 픽셀 데이터를 전압(예컨대 전압을 나타내는 디지털 신호)로 변환할 수 있다. 이미지 데이터에 포함되는 복수의 픽셀 데이터가 복수의 전압으로 변환될 수 있다.
커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 변환된 전압들을 기초로 라인별 커플링 전압을 산출할 수 있다(S420). 커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 이전 라인의 픽셀 데이터에 해당하는 전압들과 현재 라인의 픽셀 데이터에 해당하는 전압들을 비교하여 커플링 전압을 산출할 수 있다.
커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 위치에 따라 커플링 전압의 적용 비율을 나타내는 비율 맵(ratio map)을 결정할 수 있다(S430).
커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 S420 단계에서 산출된 전압 및 S430 단계에서 결정된 비율 맵을 기초로 커플링 전압을 산출할 수 있다(S440). 커플링 전압(ΔVn)은 수학식 1에 따라 생성될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, #Hpx는 한 라인에 포함되는 픽셀들의 개수이고, Vn-1은 이전 라인, 예컨대 n-1번째 라인의 픽셀의 전압이고, Vn은 현재 라인, 예컨대 n번째 라인의 픽셀의 전압이며, Σ(Vn-Vn-1)는 한 라인에 포함되는 픽셀들에 해당하는 현재 라인과 이전 라인간의 전압 차들을 더한 값이다. 따라서,
Figure pat00002
는 현재 라인에서의 전압 차의 평균으로서 현재 라인에서의 커플링 전압을 나타낸다. ΔVn-1는 이전 라인의 커플링 전압을 나타낸다. α는 현재 라인, 예컨대 n번째 라인의 커플링 전압의 적용 비율을 나타내고, β는 이전 라인의 영향, 예컨대 n-1번째 라인의 커플링 전압의 적용 비율을 나타내고, γ는 현재 라인의 디스플레이 패널(110) 상의 위치에 따른 적용 비율을 나타낸다. α, β, γ는 커플링 전압 산출 시 광학적, 시각적으로 측정된 값을 기초로 결정될 수 있다. α 는 커플링을 유발시키는 커플링 전압(ΔVn)의 전압 레인지가 변화되는 정도에 따라 결정될 수 있다. 전압의 변화 방향이 증가되는 방향인지 감소되는 방향인지 여부에 기초하여 α값이 증가 또는 감소될 수 있다. β는 이전 라인의 커플링 전압에 따른 리플(ripple)이 안정화되는 정도에 따라 설정될 수 있다. γ는 현재 라인의 디스플레이 패널(110) 상의 위치에 따라 가변될 수 있다.
커플링 전압 맵 생성기(CVMG)는 디스플레이 패널 상의 복수의 위치에 대하여 산출되는 커플링 전압들을 포함하는 커플링 전압 맵을 생성할 수 있다(S450).
도 16은 디스플레이 패널(120)의 전원 라인의 구조를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 디스플레이 패널(120)에서 전원 전압(Vdd)이 전달되는 전원 라인은 외부 전원 라인(PLe) 및 내부 전원 라인(PLi)를 포함할 수 있다. 외부 전원 라인(PLe)은 전원 전압(Vdd)을 제공하는 외부 회로, 예컨대 DDI(도 13의 DDI(220b)) 또는 전압 생성기로부터 전원 전압(Vdd)을 전달하는 단방향 배선을 포함할 수 있다. 내부 전원 라인(PLi)은 디스플레이 패널(120) 내부에 형성되는 Meshed grid 형태의 배선을 포함할 수 있다.
외부 전원 라인(PLe)은 기생 저항(Ri 및 Ro)으로 모델링되고, 내부 전원 라인(PLi)은 복수의 기생 저항(Rv 및 Rh)으로 모델링될 수 있다. 내부 전원 라인(PLi)의 격자 지점에는 픽셀(PX)이 배치될 수 있으며, 픽셀(PX)은 발광 소자, 예컨대 유기 발광 다이오드(OLED), 구동 트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 영상 신호, 예컨대 데이터 전압(Vd(n,m))이 픽셀(PX)에 인가될 수 있으며, 데이터 전압(Vd(n,m))은 스토리지 커패시터(Cst)에 저장될 수 있다. 데이터 전압(Vd(n,m))에 따른 픽셀 전류(Ip(n,m))가 구동 트랜지스터(Td)를 통해 OLED로 제공될 수 있다. 여기서, n과 m은 양의 정수이며, n은 디스플레이 패널(110) 상에서 픽셀(PX)이 위치하는 라인, 예컨대 로우를 나타내고, m은 픽셀(PX)이 위치하는 컬럼을 나타낸다.
전원 라인에 존재하는 기생 저항과, 입력 이미지, 예컨대 데이터 전압(Vd)에 따라 양이 달라지는 픽셀 전류(Ip)에 의해 발생하는 전원 전압(Vdd)의 전압 강하는 IR-드랍 또는 로딩 이펙트(loading effect)로 지칭될 수 있다.
IR-드랍 현상은 글로벌 IR-드랍 현상 및 로컬 IR-드랍 현상으로 구분될 수 있다. 외부 전원 라인(PLe)에서 외부 전원 라인(PLe)의 기생 저항(Ri 및 Ro)과 외부 전원 라인(PLe)을 통해 흐르는 전류(It)에 의하여 발생하는 IR-드랍은 디스플레이 패널(110)의 모든 픽셀(PX)에 영향을 미칠 수 있으며, 이로 인하여 글로벌 IR-드랍 현상이 발생할 수 있다. 내부 전원 라인(PLi)에서는 위치에 따라 흐르는 전류량이 상이하기 때문에, 위치에 따라 발생하는 IR-드랍의 크기가 상이할 수 있다. 따라서, 각 픽셀(PX)에 미치는 IR-드랍 크기가 상이하며, 이를 로컬 IR-드랍 현상이라고 지칭할 수 있다.
글로벌 IR-드랍 현상 및 로컬 IR-드랍 현상은 디스플레이 패널(110)에 입력되는 영상 신호, 예컨대 데이터 전압(Vd), 밝기 설정 등에 따라 다르게 발생할 수 있으며, IR-드랍 현상은 디스플레이 노이즈에 영향을 미치고, 이로 인하여,터치 데이터에 영향을 미친다. 글로벌 IR-드랍(Vgid)은 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00003
로컬 IR-드랍은 도 17 및 도 18을 참조하여 설명하기로 한다.
도 17은 디스플레이 패널(110)의 내부 구조를 나타내는 모델링도이고, 도 18은 디스플레이 패널(110)의 한 컬럼에서 저하된 전원 전압을 나타내는 그래프이다.
도 17을 참조하면, 디스플레이 패널(110)은 복수의 데이터 라인(DL) 및 복수의 스캔 라인(SL)을 포함할 수 있으며, 복수의 데이터 라인(DL)은 제2 방향, 예컨대 Y축 방향으로 연장되고, 복수의 스캔 라인(SL)은 제1 방향, 예컨대 X축 방향으로 연장될 수 있다. 데이터 라인(DL) 및 스캔 라인(SL)은 소스 라인 및 게이트 라인으로 각각 지칭될 수 있다.
복수의 픽셀(PX)이 행열로 배치될 수 있으며, 예를 들어 복수의 픽셀(PX)이 N 행 및 M열(N과 M은 양의 정수)로 배치될 수 있다. 복수의 픽셀(PX) 각각에는 데이터 라인(DL) 및 스캔 라인(SL)이 연결될 수 있다. N개의 스캔 라인(SL)으로 N개의 스캔 신호(Vg-1 ~ Vg-N)가 차례로 인가될 수 있다. M개의 데이터 라인(DL)으로 M개의 데이터 전압(Vd-1 ~ Vd-M)이 동시에 인가될 수 있다. 스캔 신호가 인가된 스캔 라인(SL)에 연결된 M개의 픽셀(PX)에 M개의 데이터 전압(Vd-1 ~ Vd-M)이 각각 인가될 수 있다. 인가된 데이터 전압에 따른 픽셀 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, N 행 및 M열에 배치된 픽셀에는 데이터 전압 Vd-M이 인가될 수 있고, 데이터 전압 Vd-M에 따른 픽셀 전류(Ip(N,M))가 구동 트랜지스터를 통해 흐를 수 있다. 복수의 픽셀(PX) 각각에 흐르는 픽셀 전류는 내부 전원 라인(PLi)을 통해 흐를 수 있으며, 이에 따라 복수의 지점에서의 로컬 IR-드랍(Vlid)은 서로 다를 수 있다. n 로우 및 m 컬럼에 배치된 픽셀(PX)에 인가되는 전원 전압에 영향을 미치는 로컬 IR-드랍(Vlid(n,m))은 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
여기서, Rp 는 내부 전원 라인(PLi)의 각 지점에서의 기생 저항이고, s 및 r은 양의 정수일 수 있다.
도 18은 한 컬럼 예컨대 M 컬럼 라인의 각 지점에서 로컬 IR-드랍에 의하여 저하된 전원 전압(Vdd)을 나타낸다. 가로축은 제2 방향, 예컨대 Y축 방향이며, 전원 전압(Vdd)이 인가되는 지점과의 거리를 나타낼 수 있다. 전원 전압(Vdd)이 인가되는 지점과 멀어질수록 로컬 IR-드랍의 크기가 증가될 수 있다. 따라서 전원 전압(Vdd)이 인가되는 지점과 멀어질수록 저하된 전원 전압이 낮아질 수 있다.
각 픽셀(PX)에 공급되는 전원 전압(Vdd'(n,m))은 수학식 4로 나타낼 수 있다.
Figure pat00005
임피던스 맵 생성기(예컨대 도 13의 IPMG)는 각 픽셀(PX)에 인가되는 데이터 전압을 기초로 각 픽셀(PX)에 흐르는 픽셀 전류(Ip)를 산출하고, 각 필셀(PX)의 픽셀 전류 및 기생 커패시터들을 기초로 수학식 2 내지 4를 이용하여 디스플레이 패널(110)의 복수의 지점에서의 전원 전압(Vdd)의 전압 변화량을 나타내는 IR-드랍 량을 산출함으로써, IR-드랍 맵을 생성할 수 있다. 임피던스 맵 생성기(IPMG)는 IR-드랍 맵을 기초로 디스플레이 패널(110)의 복수의 지점에서의 임피던스를 나타내는 임피던스 맵을 생성할 수 있다.
도 19는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로(200c)를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 19를 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(200c)는 터치 센서 컨트롤러(210c; TSC) 및 DDI(220c)를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210c) 및 DDI(220c)는 하나의 반도체 칩에 집적되거나 또는 서로 다른 반도체 칩에 집적될 수 있다.
DDI(220c)는 이미지 데이터 수신기(221), 이미지 데이터 분석기(222), 이미지 상태 정보 생성기(223), 및 참조 맵 생성기(224)를 포함할 수 있고, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센싱 오프셋 산출기(212) 및 노이즈 제거기(211)를 포함할 수 있다.
도 13과 비교하면, 터치 센싱 오프셋 산출기(212)가 DDI(220c)가 아닌 터치 센서 컨트롤러(210c)에 구비될 수 있다.
DDI(220c)는 커플링 전압 맵 및 임피던스 맵 중 적어도 하나를 포함하는 참조 맵(RM)을 터치 센서 컨트롤러(210c)에 제공할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210c)의 터치 센싱 오프셋 산출기(212)는 전압 맵(RM)을 기초로 터치 패널(도 1의 110)의 복수의 센싱 노드에 대응하는 오프셋 값을 포함하는 터치 센싱 오프셋을 산출할 수 있다.
노이즈 제거기(221)는 터치 센싱에 의하여 생성되는 터치 데이터에 터치 센싱 오프셋을 적용하여 보상된 터치 데이터를 생성할 수 있다.
도 20은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 상태인지 여부를 판단할 수 있다(S210). 예를 들어 터치 센서 컨트롤러(210)는 DDI(도 1의 220)로부터 디스플레이 상태를 나타내는 상태 정보를 수신하고, 상태 정보를 기초로 디스플레이 패널(도 1의 120)에 이미지가 표시되는 디스플레이 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 상태라고 판단되면, 제1 터치 센싱을 수행하여 터치 데이터 및 디스플레이 노이즈 데이터를 획득할 수 있다(S220). 제1 터치 센싱은 디스플레이 노이즈를 고려한 터치 센싱 방법으로써, 도 4 내지 도 8, 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하거나 또는 도 13 내지 도 19를 참조하여 설명한 바와 같은 디스플레이 노이즈를 유발하는 전압 변화량에 기초한 오프셋 값의 적용을 포함할 수 있다. 예컨대 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센싱과 동시 또는 이시에 디스플레이 노이즈 센싱을 통해 디스플레이 노이즈 데이터를 획득하거나 또는 DDI(220)로부터 수신되는 전압 변화량 또는 터치 센싱 오프셋을 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 획득할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 터치 데이터를 처리할 수 있다(S230).
한편, 터치 센서 컨트롤러(210)는 디스플레이 상태가 아니라고 판단되면, 디스플레이 노이즈를 고려하지 않는 제2 터치 센싱을 수행하여 터치 데이터를 획득할 수 있다(S240). 디스플레이 상태가 아니며, 디스플레이 노이즈가 발생하지 않는다. 따라서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 도 4 내지 도 8, 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명한 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하지 않거나 또는 도 13 내조 도 19를 참조하여 설명한 바와 같은 디스플레이 노이즈를 유발하는 전압 변화량에 기초한 오프셋 값의 적용을 고려하지 않을 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 데이터 또는 처리된 터치 데이터를 기초로 터치 발생 여부를 판단하거나 또는 터치 좌표를 산출할 수 있다(S250). 실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 처리된 터치 데이터를 기초로 도전성 물체가 터치 센서(110)에 근접하였는지를 판단할 수 있다.
도 21 및 도 22는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 터치 스크린 구동 회로의 구현예들을 나타낸다.
도 21을 참조하면, DDI(220)는 터치 센서 컨트롤러(210) 및 디스플레이 구동 회로(220)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210) 및 DDI(220)는 별개의 반도체 칩으로 구현될 수 있다. 실시예에 있어서, 터치 센서 컨트롤러(210) 및 디스플레이 구동 회로(220) 중 적어도 하나는 복수의 반도체 칩으로 구현될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210) 및 디스플레이 구동 회로(220)는 호스트(300)의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 디스플레이 구동 회로(220)는 호스트(300)로부터 이미지 데이터(IDT)를 수신하고, 디스플레이 패널(도 1의 120)에 이미지 데이터(IDT)에 따른 이미지가 표시되도록 디스플레이 패널(120)을 구동할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(도 1의 110)를 스캔하고, 터치 센서(110)로부터 수신되는 센싱 신호들을 기초로 터치 좌표(Txy)를 산출하거나 또는 터치 입력(또는 도전성 물체의 근접)을 검출할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 좌표(Txy) 또는 근접 알림 신호(N_px)를 호스트(300)에 제공할 수 있다.
도 21을 참조하면, 터치 센서 컨트롤러(210)는 아날로그-프론트 엔드(AFE), 터치 프로세서, 클럭 생성기 및 전압 생성기를 포함할 수 있다. 이 외에도 터치 센서 컨트롤러(210)는 호스트(300) 및 디스플레이 구동 회로(220)와의 통신을 위한 인터페이스 회로들을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 호스트(300)와의 통신을 위한 인터페이스 회로는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, USF(Universal Flash Storage) 인터페이스, MMC(Multimedia Controller) 인터페이스, eMMC(embedded MMC) 인터페이스, PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 인터페이스, ATA(Advanced Technology Attachment) 인터페이스, SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스, PATA(Parallel Advanced Technology Attachment) 인터페이스, SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics) 인터페이스, 고속 시리얼 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스들 중 하나로 구현될 수 있으며, 디스플레이 구동 회로(220)와의 통신을 위한 인터페이스 회로는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 인터페이스, I2C(inter integrated circuit) 인터페이스, SPI(serial peripheral interface), MIPI(Mobile industry processor interface), eDP(embedded display port) 인터페이스 방식 중 하나로 구현될 수 있다.
AFE는 구동 회로(도 2의 10) 및 리드아웃 회로(도 2의 20)를 포함할 수 있다. AFE는 스위칭 회로(도 9의 40)를 더 포함할 수 있다. 구동 회로(도 2의 10) 및 리드아웃 회로(도 2의 20)는 전술한 디스플레이 노이즈 센싱 및 터치 센싱을 수행할 수 있다.
클럭 생성기는 터치 센서 컨트롤러(210) 내부에서 사용되는 클럭 신호, 예컨대 구동 회로 및 리드아웃 회로에 제공되는 클럭 신호를 생성할 수 있으며, 전압 생성기는 AFE에서 사용되는 전압들을 생성할 수 있다.
터치 프로세서는 터치 센서 컨트롤러의 전반적인 동작을 제어할수 있으며, 터치 프로세서는 도 2의 노이즈 처리 모듈(31) 및/또는 도 13의 노이즈 제거기(211)를 포함할 수 있다. 터치 프로세서는 도 19의 터치 센싱 오프셋 산출기(212)를 더 포함할 수 있다.
구동 회로, 리드아웃 회로, 터치 프로세서의 동작은 도 2를 참조하여 설명한 바 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DDI(220)는 클럭 생성기, 디스플레이 컨트롤러, 전압 생성기, 감마 블록, SRAM, 게이트 드라이버, 및 소스 드라이버를 포함할 수 있다. 이 외에도, DDI(220)는 호스트(130) 및 터치 구동 회로(TDI)와의 통신을 위한 인터페이스 회로들을 포함할 수 있다.
클럭 생성기는 DDI(220) 내부에서 사용되는 클럭 신호들, 예컨대 소스 드라이버 및 게이트 드라이버에 제공되는 클럭 신호들을 생성할 수 있다. 전압 생성기는 게이트 드라이버 및 소스 드라이버에서 사용되는 전압들을 생성할 수 있으며, 감마 블록은 픽셀 값이 가질 수 있는 복수의 계조들에 대응하는 복수의 계조 전압들을 생성하고, 이를 소스 드라이버에 제공할 수 있다. SRAM은 호스트(300)로부터 수신된 이미지 데이터(IDT)를 저장할 수 있으며, 예를 들어, SRAM은 복수의 라인 단위로 이미지 데이터(IDT)를 저장하거나 또는 한 프레임의 이미지 데이터(IDT)를 저장하고, 이미지 데이터(IDT)를 라인 단위로 소스 드라이버로 제공할 수 있다.
게이트 드라이버는 디스플레이 패널(도 1의 120)에 구비되는 복수의 스캔 라인에 차례로 스캔 신호를 제공하고, 소스 드라이버는 디스플레이 패널(120)에 구비되는 복수의 데이터 라인에 동시에 영상 신호들, 예컨대 데이터 전압들을 제공할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러는 DDI(220)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 실시예에 있어서 디스플레이 컨트롤러는 도 13의 이미지 데이터 리시버(221), 이미지 데이터 분석기(222), 이미지 상태 정보 생성기(223), 참조 맵 생성기(224)를 포함할 수 있으며, 또한 디스플레이 컨트롤러는 터치 센싱 오프셋 산출기(225)를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, DDI(220)와 터치 센서 컨트롤러(210)는 서로 통신할 수 있으며, DDI(220)와 터치 센서 컨트롤러(210)는 통신을 위한 인터페이스 회로들을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, DDI(220)와 터치 센서 컨트롤러(210) 간 통신을 위한 인터페이스 회로는 USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, USF(Universal Flash Storage) 인터페이스, MMC(Multimedia Controller) 인터페이스, eMMC(embedded MMC) 인터페이스, PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 인터페이스, ATA(Advanced Technology Attachment) 인터페이스, SATA(Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스, PATA(Parallel Advanced Technology Attachment) 인터페이스, SCSI(Small Computer System Interface), SAS(Serial Attached SCSI), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), IDE(Integrated Drive Electronics) 인터페이스, 고속 시리얼 인터페이스 등과 같은 다양한 인터페이스들 중 하나로 구현될 수 있으며, 디스플레이 구동 회로(220)와의 통신을 위한 인터페이스 회로는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 인터페이스, I2C(inter integrated circuit) 인터페이스, SPI(serial peripheral interface), MIPI(Mobile industry processor interface), eDP(embedded display port) 인터페이스 방식 중 하나로 구현될 수 있다.
도 22를 참조하면, 터치 스크린 구동 회로(200)는 터치 센서 컨트롤러(210) DDI(220)를 포함할 수 있으며, 터치 스크린 구동 회로(200)는 하나의 반도체 칩에 집적될 수 있으며, 터치 디스플레이 구동 회로(TDDI)로 지칭될 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)는 터치 센서(도 1의 110) 구동을 위한 AFE, 터치 프로세서를 포함하고, DDI(220)는 디스플레이 패널(도 1의 120) 구동을 위한, 게이트 드라이버, 소스 드라이버, SRAM, 감마 블록, 디스플레이 컨트롤러를 포함할 수 있다. 터치 센서 컨트롤러(210) 또는 DDI(220)는 터치 스크린 구동 회로(200) 내부에서 사용되는 적어도 하나의 클럭 신호를 생성하는 클럭 신호 생성기 및 복수의 전압들을 생성하는 전압 생성기를 포함할 수 있다. 도 21에서는 클럭 생성기가 터치 센서 컨트롤러(210)에 구비되고 전압 생성기가 DDI(220)에 구비되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 터치 스크린 구동 회로(200)는 호스트(300)와의 통신을 위한 인터페이스 회로를 더 포함할 수 있다.
터치 센서 컨트롤러(210)와 DDI(220)는 터치 스크린 구동 회로(200) 내부에서 서로 통신할 수 있으며, 터치 센서 컨트롤러(210)와 DDI(220)는 서로 간의 통신을 위한 포트, 예컨대 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)를 각각 구비할 수 있다. 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)를 통해 연결된 데이터 라인을 통해 클럭 신호, 전압이 송수신될 수 있으며, 또한 각종 데이터, 예컨대 도 13 및 도 19를 참조하여 설명한 터치 센싱 오프셋(OFS), 이미지 상태 정보, 예컨대 컨디션 플래그(CF), 디스플레이 상태 정보(DS) 또는 참조 맵(RM)이 송수신될 수 있다.
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.
1000: 터치 스크린 장치 100: 터치 스크린
110: 터치 센서 120: 디스플레이 패널
200: 터치 스크린 구동 회로 210, 210a: 터치 센서 컨트롤러
220: 디스플레이 구동 회로 300: 호스트
10: 구동 회로 11: 송신기
20, 20a: 리드아웃 회로 21: 수신기
21a, 21b: 제1 수신기 22a, 22b: 제2 수신기
23: 아날로그-디지털 변환기 30: 터치 프로세서
31: 노이즈 처리 모듈 40: 스위칭 회로

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널 상에 적층되고, 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 복수의 수신 전극을 포함하는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극에 순차적으로 구동 신호를 제공하는 구동 회로;
    상기 구동 신호에 응답하여, 상기 복수의 수신 전극으로부터 수신되는 복수의 제1 센싱 신호를 기초로 터치 데이터를 생성하고, 상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되고 있지 않은 제1 구동 전극으로부터 수신되는 제2 센싱 신호를 기초로 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 리드아웃 회로; 및
    상기 터치 데이터 및 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로, 상기 터치 센서 상에 터치 입력이 발생하였는지 여부를 판단하는 터치 프로세서를 포함하는, 터치 센서 컨트롤러.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 수신 전극에 연결되어, 상기 복수의 제1 센싱 신호를 수신하는 복수의 제1 수신기;
    상기 제1 구동 전극에 연결되어, 상기 제2 센싱 신호를 수신하는 제2 수신기; 및
    상기 복수의 제1 수신기의 출력들 및 상기 제2 수신기의 출력을 각각 아날로그-디지털 변환하여, 상기 터치 데이터 및 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는, 터치 센서 컨트롤러.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 복수의 제1 수신기 각각은,
    제1 입력 단자 및 제2 입력 단자를 포함하는 제1 전류 증폭기를 포함하고,
    상기 제1 전류 증폭기의 제1 입력 단자에는 대응하는 제1 센싱 신호가 수신되고,
    상기 제1 전류 증폭기의 제2 입력 단자에는 상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되고 있지 않은 제2 구동 전극으로부터 제3 센싱 신호가 수신되는, 터치 센서 컨트롤러.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 복수의 제1 수신기 각각은,
    상기 제1 전류 증폭기의 출력 신호의 주파수를 제1 주파수를 기초로 필터링하는 제1 필터; 및
    상기 제1 필터의 출력 신호를 증폭시키는 제1 게인 증폭기를 더 포함하는,
    터치 센서 컨트롤러.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 제2 수신기는,
    제1 입력 단자 및 제2 입력 단자를 포함하는 제2 전류 증폭기를 포함하고
    상기 제2 전류 증폭기의 제1 입력 단자에는 상기 제2 구동 전극으로부터 상기 제2 센싱 신호가 인가되고,
    상기 제2 전류 증폭기의 제2 입력단에는 상기 제2 구동 전극으로부터 제3 센싱 신호가 인가되는, 터치 센서 컨트롤러.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 수신기는,
    상기 제2 전류 증폭기의 출력 신호의 주파수를 제2 주파수를 기초로 필터링하는 제2 필터; 및
    상기 제2 필터의 출력 신호를 증폭시키는 제2 게인 증폭기를 더 포함하는,
    터치 센서 컨트롤러.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 구동 전극은,
    상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되는 적어도 하나의 구동 전극과 이격 배치된 구동 전극들 중 적어도 하나의 채널을 포함하고,
    상기 제1 구동 전극은 상기 복수의 구동 전극에 차례로 구동 신호가 인가됨에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는, 터치 센서 컨트롤러.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극에 차례로 구동 신호가 인가됨에 따라 상기 복수의 구동 전극 중 상기 제2 수신기에 연결되는 상기 제1 구동 전극을 변경하는 스위칭 회로를 더 포함하는, 터치 센서 컨트롤러.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 터치 프로세서는,
    상기 터치 데이터에서 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 제거하여 보상된 터치 데이터를 생성하고, 상기 보상된 터치 데이터를 기초로 상기 터치 입력이 발생하였는지 여부를 판단하는, 터치 센서 컨트롤러.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 터치 프로세서는,
    상기 디스플레이 노이즈 데이터가 임계값 이상이면, 상기 터치 데이터를 폐기하는, 터치 센서 컨트롤러.
  11. 디스플레이 패널 상에 적층되고, 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 구동 전극과 교차하는 복수의 수신 전극을 포함하는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법에 있어서,
    복수의 구동 전극 중 적어도 하나의 구동 전극에 구동 신호가 인가되는 단계;
    상기 터치 컨트롤러에 구비되는 복수의 제1 수신기가, 터치 센싱을 수행하는 단계; 및
    상기 터치 센싱이 수행될 때 동시에 터치 컨트롤러에 구비되는 적어도 하나의 제2 수신기가, 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하는 단계를 포함하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 복수의 제1 수신기 각각은,
    상기 복수의 수신 전극으로부터 상기 구동 신호를 기초로 발생하는 터치 신호를 포함하는 제1 센싱 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 수신기는,
    상기 복수의 구동 전극 중 상기 구동 신호가 인가되지 않는 적어도 하나의 다른 구동 전극으로부터 디스플레이 노이즈를 포함하는 제2 센싱 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 터치 센싱을 수행하는 단계는,
    상기 복수의 제1 수신기 각각이 상기 제1 센싱 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 센싱 신호를 처리하여 터치 센싱 신호를 생성하는 단계;
    상기 터치 센싱 신호로부터 상기 디스플레이 노이즈 센싱에 따라 생성되는 디스플레이 노이즈 기준 신호를 제거함으로써 보상된 터치 센싱 신호를 생성하는 단계를 포함하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 노이즈 센싱 단계 및 상기 터치 센싱 단계는 상기 디스플레이 패널에 이미지가 업데이트되는 디스플레이 기간에 수행되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  16. 디스플레이 패널 상에 적층되는 터치 센서를 구동하는 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법에 있어서,
    상기 터치 센서 컨트롤러가, 상기 디스플레이 패널에 이미지가 표시되는 디스플레이 기간 중 제1 기간에, 디스플레이 노이즈 센싱을 수행하여 디스플레이 노이즈 데이터를 생성하는 단계;
    상기 터치 센서 컨트롤러가 상기 디스플레이 기간 중 상기 제1 기간과 상이한 제2 기간에 터치 센싱을 수행하여 터치 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 터치 센서 컨트롤러가, 상기 디스플레이 노이즈 데이터를 기초로 상기 터치 데이터를 처리하는 단계를 포함하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 터치 센서 컨트롤러는,
    상기 제1 기간에 상기 터치 센서 컨트롤러의 복수의 구동 전극에 구동 신호를 인가하지 않는 것을 특징으로 하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 터치 센서 컨트롤러는,
    상기 제1 기간에 상기 터치 센서 컨트롤러의 복수의 구동 전극 중 적어도 하나의 구동 전극에 양의 구동 신호를 인가하고, 상기 적어도 하나의 구동 전극에 인접한 다른 적어도 하나의 구동 전극에 음의 구동 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 양의 구동 신호와 상기 음의 구동 신호는 펄스 신호를 포함하며, 위상이 반대인 것을 특징으로 하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
  20. 제16 항에 있어서, 상기 터치 데이터를 처리하는 단계는,
    상기 터치 데이터에서 상기 디스플레이 노이즈를 제거하여 보상된 터치 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 터치 센서 컨트롤러의 동작 방법.
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