KR20230018977A

KR20230018977A - 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법

Info

Publication number: KR20230018977A
Application number: KR1020210194485A
Authority: KR
Inventors: 공남용; 이병관; 이성엽; 최재후
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2023-02-07

Abstract

본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 다수의 서브 픽셀들 및 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 디스플레이 패널, 적어도 하나의 터치 전극을 센싱하여 터치 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로, 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력하는 디스플레이 센싱 회로, 및 터치 센싱 데이터에 기초하여 임시 터치 좌표를 산출하고, 다수의 서브 픽셀들 중 임시 터치 좌표와 대응되는 제1 서브 픽셀에 대한 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표를 산출하여 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 포인터에 의해 패널 표면의 온도가 변화하더라도, 우수한 터치 감도를 제공할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSING METHOD}

본 개시의 실시예들은 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 다양한 종류의 표시 장치가 개발되고 있다. 다양한 종류의 표시 장치들 중에는, 표시 패널이 스스로 빛을 내지 못하여 표시 패널 외부에 백 라이트 유닛을 별도로 구비하는 액정 표시 장치 또는 유사 표시 장치가 있다. 이와 다르게, OLED (Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 등과 같이, 스스로 빛을 내는 발광 소자들이 표시 패널에 형성된 자체 발광 디스플레이가 개발되고 있다.

또한, 요즈음, 표시 장치 중에는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공하는 터치 디스플레이 장치도 있다.

자체 발광 디스플레이의 경우, 표시 패널에 터치 센서를 내장하게 되면, 표시 패널에 존재하는 디스플레이 관련 전극이나 배선 등에 기생 캐패시턴스가 증가하여 터치 감도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 명세서의 발명자들은 터치 디스플레이 패널과 다른 온도를 갖는 터치 포인터(예: 손가락, 펜 등)로 터치 디스플레이 패널을 터치하는 경우, 고스트 현상이 발생하거나 비정상적인 터치 센싱 데이터가 발생하는 문제점을 실험적으로 확인하였다.

이에, 본 명세서의 발명자들은 터치 디스플레이 패널과 다른 온도를 갖는 터치 포인터(예: 손가락, 펜 등)로 터치 디스플레이 패널을 터치하더라도, 고스트 현상이 없고 정확한 터치 센싱 결과를 얻을 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 발명하였다.

본 개시의 실시예들은 터치 포인터에 의해 패널 표면의 온도가 변화하더라도 우수한 터치 감도를 갖는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 터치 센싱 데이터와 디스플레이 센싱 데이터를 융합하여 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 큰 기생 캐패시턴스를 갖는 구조에서도 정확한 터치 감도를 제공할 수 있는 대형 OLED 디스플레이 타입의 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 다수의 서브 픽셀들 및 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 디스플레이 패널, 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로, 다수의 서브 픽셀들 중 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력하는 디스플레이 센싱 회로, 및 터치 센싱 데이터에 기초하여 임시 터치 좌표를 산출하고, 다수의 서브 픽셀들 중 임시 터치 좌표와 대응되는 제1 서브 픽셀에 대한 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표를 산출하여 출력하는 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

제1 서브 픽셀은, 발광 소자, 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터, 구동 트랜지스터의 제1 노드와 다수의 데이터 라인들 중 제1 데이터 라인 사이에 연결된 스캔 트랜지스터, 구동 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터, 및 구동 트랜지스터의 제2 노드와 제1 기준 전압 라인 사이에 연결된 센스 트랜지스터를 포함할 수 있다.

디스플레이 센싱 회로는, 제1 데이터 라인으로 센싱 구동용 데이터 전압을 공급하고, 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압을 공급하고, 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압의 공급을 중단하여 제1 기준 전압 라인의 전압을 상승시키고, 제1 기준 전압 라인의 상승된 전압을 센싱할 수 있다.

최종 터치 좌표는 손가락 또는 터치 포인터의 온도와 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라 다르게 산출될 수 있다.

디스플레이 센싱 회로는, 액티브 시간들 사이의 블랭크 시간 동안 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력할 수 있다.

본 개시의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들, 다수의 게이트 라인들, 다수의 기준 전압 라인들, 다수의 서브 픽셀들 및 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 디스플레이 패널, 다수의 데이터 라인들로 영상 데이터 신호들을 출력하는 데이터 구동 회로, 데이터 구동 회로를 제어하는 디스플레이 컨트롤러, 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 전송하는 터치 구동 회로, 및 터치 구동 회로로부터 터치 센싱 데이터를 수신하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

다수의 서브 픽셀들 각각은, 발광 소자, 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터, 구동 트랜지스터의 제1 노드와 다수의 데이터 라인들 중 해당 데이터 라인 사이에 연결된 스캔 트랜지스터, 구동 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터, 및 구동 트랜지스터의 제2 노드와 다수의 기준 전압 라인들 중 해당 기준 전압 라인 사이에 연결된 센스 트랜지스터를 포함할 수 있다.

터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로에서 터치 컨트롤러로 전송된 이후, 제1 기간 동안, 다수의 서브 픽셀들 중 제1 서브 픽셀과 연결된 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압이 공급되고, 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압의 공급이 중단되고, 제1 기준 전압 라인의 전압이 변동될 수 있다.

제1 서브 픽셀은 다수의 서브 픽셀들 중 터치 센싱 데이터에 의해 선택된 서브 픽셀일 수 있다.

터치 컨트롤러는, 터치 센싱 데이터를 토대로 임시 터치 좌표를 산출하여 임시 터치 좌표를 디스플레이 컨트롤러로 제공할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러는, 임시 터치 좌표를 제공 받은 이후, 다수의 서브 픽셀들 중 임시 터치 좌표와 대응되는 서브 픽셀 라인에 포함된 제1 서브 픽셀을 선택하고, 제1 기간이 진행되도록 제어하고, 기준 전압 라인의 변동된 전압에 대한 정보를 포함하는 디스플레이 센싱값을 수신할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러는 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 제공할 수 있다. 터치 컨트롤러는 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여, 임시 터치 좌표와 다른 최종 터치 좌표를 다시 산출하여 출력할 수 있다.

기준 전압 라인의 전압에 대한 변동 크기는 손가락 또는 터치 포인터의 온도와 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라 달라질 수 있다. 기준 전압 라인의 전압에 대한 변동 크기는 제1 서브 픽셀에 포함된 구동 트랜지스터의 특성 값에 따라 달라지는 값일 수 있다. 기준 전압 라인의 전압의 변동 크기에 따라 최종 터치 좌표가 다르게 산출될 수 있다.

손가락 또는 터치 포인터의 온도와 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라 달라지는 최종 터치 좌표가 다르게 산출될 수 있다.

다수의 터치 전극들은 봉지층 상에 배치되고, 공통 전극과 중첩될 수 있다.

다수의 터치 전극들은 봉지층 아래에 배치되고, 다수의 공통 전극의 측면에 배치될 수 있다. 다수의 터치 전극들은 적어도 하나의 픽셀 전극, 적어도 하나의 데이터 라인, 및 적어도 하나의 게이트 라인 중 1가지 이상과 중첩될 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 컨트롤러는 제1 기간 동안 제1 기준 전압 라인의 전압 변동 크기와 대응되는 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 제공할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 컨트롤러는 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터를 토대로 최종 터치 좌표를 산출하여 출력할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 디스플레이 패널을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 터치 온도와 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라, 디스플레이 센싱값이 변경되고, 온도 편차에 따른 디스플레이 센싱값의 변경에 의해, 터치 센싱 데이터가 보정될 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 온도가 표면 온도보다 높아질수록, 디스플레이 센싱값은 증가하고, 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 터치 센싱 데이터는 감소할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 서브 픽셀에 공급된 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라, 디스플레이 센싱값이 변경되고, 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경된 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터가 보정될 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값이 높아질수록, 디스플레이 센싱값이 증가하고, 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 터치 센싱 데이터는 감소할 수 있다

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 디스플레이-터치 크로스토크 값과 디스플레이 센싱 값 간의 관계 정보를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 컨트롤러는, 관계 정보를 참조하고, 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정할 수 있다.

본 개시의 실시예들은 터치 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성하고, 터치 센싱 데이터에 근거하여 임시 터치 좌표를 산출하는 단계, 터치 디스플레이 패널에 배치된 다수의 서브 픽셀들 중 임시 터치 좌표와 대응되는 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계, 및 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표를 다시 산출하여 출력하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계는, 제1 데이터 라인으로 센싱 구동용 데이터 전압을 공급하고, 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압을 공급하는 초기화 단계, 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압의 공급을 중단하여 제1 기준 전압 라인의 전압을 상승시키는 트래킹 단계, 및 제1 기준 전압 라인의 상승된 전압을 센싱하는 샘플링 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 포인터에 의해 패널 표면의 온도가 변화하더라도, 우수한 터치 감도를 갖는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 센싱 데이터와 디스플레이 센싱 데이터를 융합하여, 터치를 정확하게 센싱할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 임시 터치 좌표를 보정하여 정확한 최종 터치 좌표를 산출할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 큰 기생 캐패시턴스를 갖는 구조에서도 정확한 터치 감도를 제공할 수 있는 대형 OLED 디스플레이 타입의 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 서브 픽셀의 등가 회로를 나타낸다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 보상 회로이다.
도 5a는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 슬로우-모드의 디스플레이 센싱 구동을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 5b는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 패스트 모드의 디스플레이 센싱 구동을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 다양한 디스플레이 센싱 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 ToE 타입의 단면 구조를 나타낸다.
도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 TuE 타입의 단면 구조를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 사용자가 터치 디스플레이 패널을 터치한 경우, 터치 디스플레이 패널의 표면 온도와 손가락의 온도를 나타낸다.
도 9a는 터치 디스플레이 패널의 표면 온도와 손가락의 온도 간의 온도 편차가 적은 경우, 터치 발생에 따른 터치 센싱 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9b는 터치 디스플레이 패널의 표면 온도와 손가락의 온도 간의 온도 편차가 큰 경우, 터치 발생에 따른 터치 센싱 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9c는 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도가 상승할 때, 기생 캐패시턴스를 형성하는 유전체의 유전상수가 변화하는 현상을 확인한 실험 결과 그래프이다.
도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 패널 표면 온도의 변화에 따른 터치 감도 저하를 방지해주는 시스템을 나타낸다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 패널 표면 온도의 변화에 따른 터치 감도 저하를 방지해주는 방법을 나타낸 다이어그램이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 센싱 데이터 보정을 위해서 진행되는 패스트 모드의 디스플레이 센싱 구동에 관한 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법에 대한 흐름도이다.
도 14는 터치 포인터의 종류별 고스트 현상 발생 유무를 확인하는 실험 결과를 나타낸다.
도 15a 및 도 15b는 패널 표면 온도와 터치 포인터의 온도 간의 온도 차이에 따른 터치 센싱 결과를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 터치 디스플레이 패널의 표면 온도와 터치 포인터의 온도 간의 온도 편차의 크기에 따른 터치 센싱 데이터의 변화를 확인하는 실험 결과를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제1 타입의 영상 데이터 신호일 때, 디스플레이-터치 크로스토크 현상을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 제2 타입의 영상 데이터 신호일 때, 디스플레이-터치 크로스토크 현상을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 디스플레이 센싱을 이용하여 터치 센싱 데이터를 보정하는 방법을 나타낸 다이어그램이다.
도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 계조에 따른 디스플레이 센싱값의 변화를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 계조와 디스플레이-터치 크로스토크 값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 센싱값들을 이용하여 디스플레이-터치 크로스토크 값을 산출하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.

이하, 본 개시의 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 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 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 개시의 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동 시스템은 터치 디스플레이 패널(110) 및 터치 디스플레이 패널(110)을 구동하기 위한 디스플레이 구동 회로를 포함할 수 있다.

터치 디스플레이 패널(110)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과 영상이 표시되지 않는 비-표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 터치 디스플레이 패널(110)은 영상 표시를 위하여 다수의 서브 픽셀들(SP)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 서브 픽셀들(SP)은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 경우에 따라, 비-표시 영역(NDA)에 적어도 하나의 서브 픽셀(SP)이 배치될 수도 있다. 비-표시 영역(NDA)에 배치되는 적어도 하나의 서브 픽셀(SP)은 더미 서브 픽셀이라고도 한다.

터치 디스플레이 패널(110)은 다수의 서브 픽셀들(SP)을 구동하기 위한 다수의 신호 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 신호 배선들은 다수의 데이터 라인들(DL) 및 다수의 게이트 라인들(GL)을 포함할 수 있다. 신호 배선들은 서브 픽셀(SP)의 구조에 따라, 다수의 데이터 라인들(DL) 및 다수의 게이트 라인들(GL)과 다른 신호 배선들을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다른 신호 배선들은 구동 전압 라인들(DVL) 등을 포함할 수 있다.

다수의 데이터 라인들(DL) 및 다수의 게이트 라인들(GL)은 서로 교차할 수 있다. 다수의 데이터 라인들(DL) 각각은 제1 방향으로 연장되면서 배치될 수 있다. 다수의 게이트 라인들(GL) 각각은 제2 방향으로 연장되면서 배치될 수 있다. 여기서, 제1 방향은 칼럼(Column) 방향이고 제2 방향은 로우(Row) 방향일 수 있다. 본 명세서에서, 칼럼(Column) 방향과 로우(Row) 방향은 상대적인 것이다. 예를 들어, 칼럼 방향은 세로 방향이고 로우 방향은 가로 방향일 수 있다. 다른 예를 들어, 칼럼 방향은 가로 방향이고 로우 방향은 세로 방향일 수도 있다.

디스플레이 구동 회로는 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동 회로(120) 및 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(130)를 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어하기 위한 디스플레이 컨트롤러(140)를 더 포함할 수도 있다.

데이터 구동 회로(120)는 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동하기 위한 회로이고, 다수의 데이터 라인들(DL)로 영상 신호에 해당하는 데이터 전압들(데이터 신호들)을 출력할 수 있다.

게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인들(GL) 구동하기 위한 회로이고, 게이트 신호들을 생성하여 다수의 게이트 라인들(GL)로 게이트 신호들을 출력할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 제어할 수 있다. 디스플레이 컨트롤러(140)는, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에 공급할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 입력 영상 데이터와 함께, 디스플레이 구동 제어 신호들을 외부의 호스트 시스템(150)으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 구동 제어 신호들은 수직 동기 신호(VSYNC), 수평 동기 신호(HSYNC), 입력 데이터 인에이블 신호(DE: Data Enable), 클럭 신호 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 호스트 시스템(150)에서 입력된 디스플레이 구동 제어 신호들(예: VSYNC, HSYNC, DE, 클럭 신호 등)에 기초하여, 데이터 구동 제어 신호들(DCS) 및 게이트 구동 제어 신호들(GCS)을 생성할 수 있다. 여기서, 데이터 구동 제어 신호들(DCS) 및 게이트 구동 제어 신호들(GCS)은 디스플레이 구동 제어 신호들에 포함되는 제어 신호들일 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 제어 신호들(DCS)을 데이터 구동 회로(120)에 공급함으로써, 데이터 구동 회로(120)의 구동 동작 및 구동 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 데이터 구동 제어 신호들(DCS)은 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE: Source Output Enable) 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 게이트 구동 제어 신호들(GCS)을 게이트 구동 회로(130)에 공급함으로써, 게이트 구동 회로(130)의 구동 동작 및 구동 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동 제어 신호들(GCS)은 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다.

데이터 구동 회로(120)는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는 시프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼 등을 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식으로 터치 디스플레이 패널(110)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 또는 칩 온 패널(COP: Chip On Panel) 방식으로 터치 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현되어 터치 디스플레이 패널(110)과 연결될 수 있다.

게이트 구동 회로(130)는 디스플레이 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 턴-온 레벨 전압의 게이트 신호를 출력하거나 턴-오프 레벨 전압의 게이트 신호를 출력할 수 있다. 게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 턴-온 레벨 전압의 게이트 신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동할 수 있다.

게이트 구동 회로(130)는 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식으로 터치 디스플레이 패널(110)과 연결되거나, 칩 온 글래스(COG) 또는 칩 온 패널(COP) 방식으로 터치 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 칩 온 필름(COF) 방식에 따라 터치 디스플레이 패널(110)과 연결될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(130)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 터치 디스플레이 패널(110)의 비-표시 영역(NDA)에 형성될 수 있다. 게이트 구동 회로(130)는 기판 상에 배치되거나 기판에 연결될 수 있다. 즉, 게이트 구동 회로(130)는 GIP 타입인 경우 기판의 비-표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동 회로(130)는 칩 온 글래스(COG) 타입, 칩 온 필름(COF) 타입 등인 경우 기판에 연결될 수 있다.

한편, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130) 중 적어도 하나의 구동 회로는 표시 영역(DA)에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130) 중 적어도 하나의 디스플레이 구동 회로는 서브 픽셀들(SP)과 중첩되지 않게 배치될 수도 있고, 서브 픽셀들(SP)과 일부 또는 전체가 중첩되게 배치될 수도 있다.

데이터 구동 회로(120)는, 게이트 구동 회로(130)에 의해 하나의 게이트 라인(GL)이 구동되면, 디스플레이 컨트롤러(140)로부터 수신한 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급할 수 있다.

데이터 구동 회로(120)는 터치 디스플레이 패널(110)의 일 측(예: 상측 또는 하측)에 연결될 수도 있다. 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라, 데이터 구동 회로(120)는 터치 디스플레이 패널(110)의 양 측(예: 상측과 하측)에 모두 연결되거나, 터치 디스플레이 패널(110)의 4 측면 중 둘 이상의 측면에 연결될 수도 있다.

게이트 구동 회로(130)는 터치 디스플레이 패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에 연결될 수도 있다. 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라, 게이트 구동 회로(130)는 터치 디스플레이 패널(110)의 양 측(예: 좌측과 우측)에 모두 연결되거나, 터치 디스플레이 패널(110)의 4 측면 중 둘 이상의 측면에 연결될 수도 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 또는 데이터 구동 회로(120)와 함께 통합되어 집적 회로로 구현될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행할 수 있는 제어 장치일 수 있으며, 또는 타이밍 컨트롤러와 다른 제어 장치일 수도 있으며, 또는 제어 장치 내 회로일 수도 있다. 디스플레이 컨트롤러(140)는, IC(Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 또는 프로세서(Processor) 등의 다양한 회로나 전자 부품으로 구현될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 인쇄 회로 기판, 연성 인쇄 회로 등에 실장 되고, 인쇄 회로 기판, 연성 인쇄 회로 등을 통해 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 미리 정해진 하나 이상의 인터페이스에 따라 데이터 구동 회로(120)와 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 인터페이스는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스, EPI 인터페이스, SP(Serial Peripheral Interface) 등을 포함할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 디스플레이 패널(110)이 자체적으로 발광하는 자체 발광 디스플레이 장치일 수 있다. 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 자체 발광 디스플레이 장치인 경우, 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각은 발광 소자(ED)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(ED)가 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)로 구현된 유기 발광 디스플레이 장치일 수 있다. 다른 예를 들어, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(ED)가 무기물 기반의 발광 다이오드로 구현된 무기 발광 디스플레이 장치일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 발광 소자(ED)가 스스로 빛을 내는 반도체 결정인 퀀텀닷(Quantum Dot)으로 구현된 퀀텀닷 디스플레이 장치일 수 있다.

도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 서브 픽셀(SP)의 등가 회로를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 각 서브 픽셀(SP)은 발광 소자(ED)와, 발광 소자(ED)로 흐르는 전류를 제어하여 발광 소자(ED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT)와, 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드인 제1 노드(N1)로 전달하는 스캔 트랜지스터(SCT)와, 일정 기간 동안 전압 유지를 위한 스토리지 캐패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 각 서브 픽셀(SP)은 초기화 동작 및 센싱 동작 등을 위한 센스 트랜지스터(SENT)를 더 포함할 수 있다.

도 2에 예시된 서브 픽셀(SP)은, 발광 소자(ED)를 구동하기 위하여, 3개의 트랜지스터(DRT, SCT, SENT)와 1개의 캐패시터(Cst)를 갖기 때문에, 3T(Transistor)1C(Capacitor) 구조를 갖는다고 한다.

발광 소자(ED)는 픽셀 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과, 픽셀 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 사이에 위치하는 발광층(EL)을 포함할 수 있다. 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)은 애노드 전극 또는 캐소드 전극일 수 있다. 공통 전극(CE)은 캐소드 전극 또는 애노드 전극일 수 있다. 발광 소자(ED)는 일 예로, 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물 기반의 발광 다이오드(LED), 퀀텀닷 발광 소자 등일 수 있다.

발광 소자(ED)의 공통 전극(CE)에는 공통 전압에 해당하는 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다. 여기서, 기저 전압(EVSS)은, 일 예로, 그라운드 전압이거나 그라운드 전압과 유사한 전압일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)는 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 트랜지스터로서, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3) 등을 포함할 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)는 게이트 노드에 해당하는 노드이고, 스캔 트랜지스터(SCT)의 소스 노드 또는 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는 소스 노드 또는 드레인 노드이고, 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)는 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있고, 구동 전압(EVDD)을 공급하는 구동 전압 라인(DVL: Driving Voltage Line)과 전기적으로 연결될 수 있다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는 소스 노드이고, 제3노드(N3)는 드레인 노드인 것을 예로 들어 설명할 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는 데이터 라인(DL)과 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는 게이트 라인(GL)의 일종인 다수의 스캔 신호 라인(SCL) 중 대응되는 스캔 신호 라인(SCL)에서 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 응답하여, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 다수의 데이터 라인들(DL) 중 대응되는 데이터 라인(DL) 간의 연결을 제어할 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)의 드레인 노드 또는 소스 노드는 해당 데이터 라인(DL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)의 소스 노드 또는 드레인 노드는 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)의 게이트 노드는 게이트 라인(GL)의 한 종류인 스캔 신호 라인(SCL)과 전기적으로 연결되어 스캔 신호(SCAN)를 인가 받을 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는 턴-온 레벨 전압의 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되어, 해당 데이터 라인(DL)으로부터 공급된 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)로 전달해줄 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는 턴-온 레벨 전압의 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되고, 턴-오프 레벨 전압의 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-오프 된다. 여기서, 스캔 트랜지스터(SCT)가 n 타입인 경우, 턴-온 레벨 전압은 하이 레벨 전압이고, 턴-오프 레벨 전압은 로우 레벨 전압일 수도 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)가 p 타입인 경우, 턴-온 레벨 전압은 로우 레벨 전압이고 턴-오프 레벨 전압은 하이 레벨 전압일 수도 있다.

센스 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 연결될 수 있다.

센스 트랜지스터(SENT)는 게이트 라인(GL)의 일종인 다수의 센스 신호 라인(SENL) 중 대응되는 센스 신호 라인(SENL)에서 공급되는 센스 신호(SENSE)에 응답하여, 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)에 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)와 다수의 기준 전압 라인(RVL) 중 대응되는 기준 전압 라인(RVL) 간의 연결을 제어할 수 있다.

센스 트랜지스터(SENT)의 드레인 노드 또는 소스 노드는 기준 전압 라인(RVL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센스 트랜지스터(SENT)의 소스 노드 또는 드레인 노드는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)과 전기적으로 연결될 수 있다. 센스 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 게이트 라인(GL)의 일종인 센스 신호 라인(SENL)과 전기적으로 연결되어 센스 신호(SENSE)를 인가 받을 수 있다.

센스 트랜지스터(SENT)는 턴-온 되어, 기준 전압 라인(RVL)에서 공급된 기준 전압(Vref)을 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)에 인가해줄 수 있다.

센스 트랜지스터(SENT)는 턴-온 레벨 전압의 센스 신호(SENSE)에 의해 턴-온 되고, 턴-오프 레벨 전압의 센스 신호(SENSE)에 의해 턴-오프 된다. 여기서, 센스 트랜지스터(SENT)가 n 타입인 경우, 턴-온 레벨 전압은 하이 레벨 전압이고, 턴-오프 레벨 전압은 로우 레벨 전압일 수도 있다. 센스 트랜지스터(SENT)가 p 타입인 경우, 턴-온 레벨 전압은 로우 레벨 전압이고 턴-오프 레벨 전압은 하이 레벨 전압일 수도 있다.

스토리지 캐패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되어, 영상 신호 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata) 또는 이에 대응되는 전압을 한 프레임 시간 동안 유지해줄 수 있다.

스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 존재하는 내부 캐패시터(Internal Capacitor)인 기생 캐패시터(예: Cgs, Cgd)가 아니라, 구동 트랜지스터(DRT)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 캐패시터(External Capacitor)일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT), 스캔 트랜지스터(SCT) 및 센스 트랜지스터(SENT) 각각은 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT), 스캔 트랜지스터(SCT) 및 센스 트랜지스터(SENT) 모두가 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT), 스캔 트랜지스터(SCT) 및 센스 트랜지스터(SENT) 중 적어도 하나는 n 타입 트랜지스터(또는 p 타입 트랜지스터)이고 나머지는 p 타입 트랜지스터(또는 n 타입 트랜지스터)일 수 있다.

스캔 신호 라인(SCL) 및 센스 신호 라인(SENL)은 서로 다른 게이트 라인(GL)일 수 있다. 이 경우, 스캔 신호(SCAN) 및 센스 신호(SENSE)는 서로 별개의 게이트 신호일 수 있고, 하나의 서브픽셀(SP) 내 스캔 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센스 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 독립적일 수 있다. 즉, 하나의 서브픽셀(SP) 내 스캔 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센스 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 동일할 수도 있고 다를 수 있다.

이와 다르게, 스캔 신호 라인(SCL) 및 센스 신호 라인(SENL)은 동일한 게이트 라인(GL)일 수 있다. 즉, 하나의 서브픽셀(SP) 내 스캔 트랜지스터(SCT)의 게이트 노드와 센스 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 연결될 수 있다. 이 경우, 스캔 신호(SCAN) 및 센스 신호(SENSE)는 동일한 게이트 신호일 수 있고, 하나의 서브픽셀(SP) 내 스캔 트랜지스터(SCT)의 온-오프 타이밍과 센스 트랜지스터(SENT)의 온-오프 타이밍은 동일할 수 있다.

기준 전압 라인(RVL)은 하나의 서브픽셀 열마다 배치될 수 있다. 이와 다르게, 기준 전압 라인(RVL)은 둘 이상의 서브픽셀 열마다 배치될 수도 있다. 기준 전압 라인(RVL)이 둘 이상의 서브픽셀 열마다 배치되는 경우, 복수의 서브픽셀(SP)은 하나의 기준 전압 라인(RVL)으로부터 기준 전압(Vref)을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 라인(RVL)은 4개의 서브 픽셀 열마다 1개씩 배치될 수 있다. 즉, 하나의 기준 전압 라인(RVL)은 4개의 서브 픽셀 열에 포함된 서브 픽셀들(SP)이 공유할 수 있다.

구동 전압 라인(DVL)은 하나의 서브픽셀 열마다 배치될 수 있다. 이와 다르게, 구동 전압 라인(DVL)은 둘 이상의 서브픽셀 열마다 배치될 수도 있다 구동 전압 라인(DVL)이 둘 이상의 서브픽셀 열마다 배치되는 경우, 복수의 서브픽셀(SP)은 하나의 구동 전압 라인(DVL)으로부터 구동 전압(EVDD)을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 구동 전압 라인(DVL)은 4개의 서브 픽셀 열마다 1개씩 배치될 수 있다. 즉, 하나의 구동 전압 라인(DVL)은 4개의 서브 픽셀 열에 포함된 서브 픽셀들(SP)이 공유할 수 있다.

도 2에 예시된 서브 픽셀(SP)의 3T1C 구조는, 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 캐패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 다수의 서브 픽셀들 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 다수의 서브 픽셀들 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.

한편, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 상부 발광(Top Emission) 구조를 갖거나, 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수도 있다.

도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 시스템을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 영상 디스플레이 기능뿐만 아니라, 터치 포인터에 의한 터치 발생을 센싱하거나 터치 포인터에 의한 터치 위치를 센싱하는 터치 센싱 시스템을 포함할 수 있다.

예를 들어, 터치 포인터는 사용자의 터치 도구로서, 손가락 또는 펜 등을 포함할 수 있다. 터치 포인터가 터치 디스플레이 패널(110)을 터치하는 것은, 터치 포인터가 터치 디스플레이 패널(110)을 접촉 방식으로 터치하는 것일 수도 있고, 또는 터치 포인터가 터치 디스플레이 패널(110)을 비-접촉 방식(호버 모드 방식이라도 함)으로 터치하는 것일 수도 있다.

도 3을 참조하면, 터치 센싱 시스템은 터치 센서와, 터치 센서를 구동하고 센싱하는 터치 센싱 회로(300)를 포함할 수 있다. 터치 센서는 다수의 터치 전극들(TE)을 포함할 수 있다. 터치 센싱 회로(300)는 다수의 터치 전극들(TE) 중 적어도 하나를 구동하고 센싱하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 산출할 수 있다.

터치 센싱 회로(300)는 다수의 터치 전극들(TE) 중 적어도 하나를 구동하고, 다수의 터치 전극들(TE) 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로(310)와, 터치 구동 회로(310)를 제어하고, 터치 구동 회로(310)로부터 출력된 터치 센싱 데이터를 이용하여 터치 유무를 감지하거나 터치 좌표를 산출하는 터치 컨트롤러(320) 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(310)는 다수의 터치 전극들(TE) 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호를 공급하여, 적어도 하나의 터치 전극(TE)을 구동할 수 있다. 터치 구동 회로(310)는 하나 이상의 리드아웃 집적회로(ROIC: Readout IC)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(310)는 둘 이상의 센싱 유닛들을 포함할 수 있다. 각 센싱 유닛은 전하 증폭기(Charge Amplifier) 및 적분기 등을 포함할 수 있다. 터치 구동 회로(310)는 다수의 터치 전극들(TE) 중 둘 이상을 선택하여 둘 이상의 센싱 유닛들과 대응시켜 연결해주는 제1 멀티플렉서 회로를 더 포함할 수 있다. 터치 구동 회로(310)는 둘 이상의 센싱 유닛들 중 하나를 선택하여 아날로그 디지털 컨버터와 연결해주는 제2 멀티플렉서 회로를 더 포함할 수 있다.

터치 센서는 터치 디스플레이 패널(110)의 내부에 포함되거나 외부에 포함될 수 있다. 여기서, 터치 센서는 다수의 터치 전극들(TE)을 포함할 수 있다. 터치 센서는 다수의 터치 라인들(TL)을 더 포함할 수도 있다.

터치 센서가 터치 디스플레이 패널(110)의 내부에 포함되는 경우, 터치 디스플레이 패널(110)의 제작 공정 중에 터치 센서가 형성될 수 있다. 터치 센서가 터치 디스플레이 패널(110)의 내부에 포함되는 경우, 터치 센서는 내장형 터치 센서라고 할 수 있다. 예를 들어, 내장형 터치 센서는 인-셀(In-cell) 타입 터치 센서 또는 온-셀(On-cell) 타입 터치 센서 등을 포함할 수 있다.

터치 센서가 터치 디스플레이 패널(110)의 외부에 포함되는 경우, 터치 디스플레이 패널(110)과 터치 센서가 포함된 터치 패널을 별도로 제작하여, 터치 패널과 터치 디스플레이 패널(110)이 본딩될 수 있다. 예를 들어, 내장형 터치 센서는 애드-온(Add-on) 타입 터치 센서 등을 포함할 수 있다.

터치 표시 패널(110)에는, 터치 센서로서 다수의 터치 전극들(TE)이 배치되고, 다수의 터치 전극들(TE)을 터치 구동 회로(310)에 전기적으로 연결해주기 위한 다수의 터치 라인들(TL)이 더 배치될 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각의 크기는 하나의 서브 픽셀(SP)의 크기와 대응될 수도 있다.

이와 다르게, 다수의 터치 전극들(TE) 각각의 크기는 하나의 서브 픽셀(SP)의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 다수의 터치 전극들(TE) 각각의 크기는 둘 이상의 서브 픽셀(SP)의 크기와 대응될 수도 있다. 다수의 터치 전극들(TE) 각각의 영역은 둘 이상의 서브 픽셀(SP)의 영역과 중첩될 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각의 모양은 다양하게 설계될 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각은 개구부들이 없는 플레이트 타입(Plate Type) 또는 개구부들이 있는 메쉬 타입(Mesh Type)일 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 각각은 개구부들이 없는 플레이트 타입(Plate Type)인 경우, 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 투명 전극일 수 있다. 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 개구부들이 있는 메쉬 타입(Mesh Type)인 경우, 각 개구부는 하나 이상의 서브 픽셀(SP)의 발광 영역과 대응될 수 있다.

다수의 터치 전극들(TE) 중 사용자에 의한 터치가 이루어진 영역의 적어도 하나의 터치 전극(TE)에서는, 전기적인 상태(예: 캐패시턴스 등)가 변화할 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 다수의 터치 라인들(TL) 중 적어도 하나를 통해 해당 터치 전극(TE)의 전기적인 상태 변화(예: 캐패시턴스 변화 등)를 센싱할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 터치 센싱 데이터에 근거하여 터치 발생을 센싱하거나 터치 좌표(터치 위치)로 산출할 수 있다. 터치 컨트롤러(320) 또는 이와 연동하는 다른 컨트롤러는 센싱된 터치 발생 또는 결정된 터치 위치에 근거하여, 미리 정해진 기능(예: 입력 처리, 화면 상의 오브젝트 선택 처리, 필기 처리 등)을 수행할 수 있다.

터치 구동 회로(310)는 데이터 구동 회로(120)와 별개의 집적 회로로 구현될 수 있다. 또는, 터치 구동 회로(310)와 데이터 구동 회로(120)는 하나로 통합화 되어 집적 회로로 구현될 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 컨트롤러(140)와 별개로 구현되거나 디스플레이 컨트롤러(140)와 통합되어 구현될 수 있다.

본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 시스템은 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있고, 또는 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수 있다. 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 센싱 시스템이 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 것을 가정한다.

한편, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각에 발광 소자(ED) 및/또는 구동 트랜지스터(DRT)이 포함되므로, 터치 디스플레이 패널(110)에는 다수의 발광 소자들(ED) 및 다수의 구동 트랜지스터들(DRT)이 배치될 수 있다.

다수의 발광 소자들(ED) 각각은 고유한 특성치(예: 문턱 전압)를 가질 수 있다. 다수의 구동 트랜지스터들(DRT) 각각은 고유한 특성치(예: 문턱 전압, 이동도)를 가질 수 있다.

발광 소자(ED)의 구동 시간이 길어짐에 따라 발광 소자(ED)의 특성치가 변화할 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 시간이 길어짐에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치가 변화할 수 있다.

다수의 서브 픽셀들(SP)은 구동 시간이 서로 다를 수 있다.

이에 따라, 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각에 포함된 발광 소자(ED)의 특성치 변동량이 서로 다를 수 있다. 따라서, 발광 소자들(ED) 간의 특성치 편차가 발생할 수 있다.

또한, 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각에 포함된 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치 변동량이 서로 다를 수 있다. 따라서, 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차가 발생할 수 있다.

발광 소자들(ED) 간의 특성치 편차 또는 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차는 서브 픽셀들(SP) 간의 휘도 편차를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 터치 디스플레이 패널(110)의 휘도 균일도가 저하되어 화상 품질이 떨어질 수 있다.

이에, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 발광 소자들(ED) 간의 특성치 편차 또는 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차를 줄여주는 보상 기능을 제공할 수 있으며, 이를 위한 보상 회로를 포함할 수 있다. 아래에서는, 도 4를 참조하여, 보상 기능 및 보상 회로에 대하여 설명한다.

도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 보상 회로이다.

도 4를 참조하면, 보상 회로는 서브 픽셀(SP) 내 회로 소자의 특성치에 대한 센싱 및 보상 처리를 수행할 수 있는 회로이다.

보상 회로는 서브 픽셀(SP)과 연결되고, 전원 스위치(SPRE), 샘플링 스위치(SAM), 아날로그 디지털 컨버터(ADC), 보상기(400) 등을 포함할 수 있다.

전원 스위치(SPRE)는 기준 전압 라인(RVL) 및 기준 전압 공급 노드(Nref) 간의 연결을 제어할 수 있다. 있다. 전원 공급 장치에서 출력된 기준 전압(Vref)이 기준 전압 공급 노드(Nref)에 공급되고, 기준 전압 인가 노드(Nref)에 공급된 기준 전압(Vref)은 전원 스위치(SPRE)를 통해 기준 전압 라인(RVL)에 인가될 수 있다.

샘플링 스위치(SAM)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 기준 전압 라인(RVL) 간의 연결을 제어할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 샘플링 스위치(SAM)에 의해 기준 전압 라인(RVL)과 연결되면, 연결된 기준 전압 라인(RVL)의 전압(아날로그 전압)을 디지털 값에 해당하는 디스플레이 센싱값으로 변환할 수 있다.

기준 전압 라인(RLV)과 그라운드(GND) 사이에 라인 캐패시터(Crvl)가 형성되어 있을 수 있다. 기준 전압 라인(RVL)의 전압은 라인 캐패시터(Crvl)의 충전량과 대응될 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 보상기(400)로 제공할 수 있다.

보상기(400)는 디스플레이 센싱 데이터를 토대로 해당 서브 픽셀(SP)에 포함된 발광 소자(ED) 또는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치를 알아내고, 보상값을 산출하여 메모리(410)에 저장할 수 있다.

예를 들어, 보상값은 발광 소자들(ED) 간의 특성치 편차 또는 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차를 줄여주기 위한 정보로서, 데이터 변경을 위한 오프셋 및 게인 값을 포함할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 메모리(410)에 저장된 보상값을 이용하여 영상 데이터를 변경하고, 변경된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)로 공급할 수 있다.

데이터 구동 회로(120)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 이용하여, 변경된 영상 데이터를 아날로그 전압에 해당하는 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 보상이 실현될 수 있다.

도 4를 참조하면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC), 전원 스위치(SPRE) 및 샘플링 스위치(SAM)는 데이터 구동 회로(120)에 포함된 소스 드라이버 집적회로(SDIC)에 포함될 수 있다. 보상기(400)는 디스플레이 컨트롤러(140)에 포함될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차를 줄여주기 위한 보상 처리를 수행할 수 있다. 그리고, 터치 디스플레이 장치(100)는 보상 처리를 수행하기 위하여, 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 특성치 편차를 알아내기 위한 디스플레이 센싱 구동을 수행할 수 있다.

본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 2가지 모드(패스트 모드, 슬로우 모드)로 디스플레이 센싱 구동을 수행할 수 있다. 아래에서는, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 2가지 모드(패스트 모드, 슬로우 모드)의 디스플레이 센싱 구동에 대하여 설명한다.

도 5a는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 슬로우 모드(Slow Mode, 이하 S 모드라고 함)의 디스플레이 센싱 구동을 설명하기 위한 다이어그램이다. 도 5b는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 패스트 모드(Fast Mode, 이하 F 모드라고 함)의 디스플레이 센싱 구동을 설명하기 위한 다이어그램이다.

도 5a를 참조하면, S 모드는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치(예: 문턱 전압, 이동도) 중 상대적으로 긴 구동 시간이 필요한 특성치(예: 문턱 전압)를 느리게 센싱하기 위한 디스플레이 센싱 구동 모드이다.

도 5b를 참조하면, F 모드는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치(예: 문턱 전압, 이동도) 중 상대적으로 짧은 구동 시간이 필요한 특성치(예: 이동도)를 빠르게 센싱하기 위한 디스플레이 센싱 구동 모드이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 및 F 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 각각은 초기화 기간(Tinit), 트래킹 기간(Ttrack) 및 샘플링 기간(Tsam)을 포함할 수 있다. 아래에서는, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 및 F 모드의 디스플레이 센싱 구동에 대하여 설명한다.

먼저, 도 5a를 참조하여 터치 디스플레이 장치(100)의 S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간에 대하여 설명한다.

도 5a를 참조하면, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 초기화 기간(Tinit)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 초기화하는 기간이다.

초기화 기간(Tinit) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)의 전압(V1)은 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)으로 초기화될 수 있고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 센싱 구동용 기준 전압(Vref)으로 초기화될 수 있다.

초기화 기간(Tinit) 동안, 스캔 트랜지스터(SCT) 및 센스 트랜지스터(SENT)가 턴-온 되고, 전원 스위치(SPRE)가 턴-온 될 수 있다.

도 5a를 참조하면, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 트래킹 기간(Ttrack)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 또는 그 변화를 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)을 트래킹 하는 기간이다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 전원 스위치(SPRE)가 턴-오프 되거나 센스 트랜지스터(SENT)가 턴-오프 될 수 있다.

이에 따라, 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)는 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)을 갖는 정 전압 상태이지만, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는 전기적으로 플로팅 상태일 수 있다. 따라서, 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 변동될 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영할 때까지, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 상승할 수 있다.

초기화 기간(Tinit) 동안, 초기화된 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압 차이는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 이상일 수 있다. 따라서, 트래킹 기간(Ttrack)이 시작할 때, 구동 트랜지스터(DRT)는 턴-온 상태이고 전류를 도통시킨다. 이에 따라, 트래킹 기간(Ttrack)이 시작되면, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 상승할 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 지속적으로 상승하지 않는다.

트래킹 기간(Ttrack)의 후반부로 갈수록, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 상승 폭이 줄어들어, 결국에는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 포화될 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 포화된 전압(V2)은 데이터 전압(Vdata_SEN)과 문턱 전압(Vth)의 차이(Vdata_SEN-Vth) 또는 데이터 전압(Vdata_SEN)과 문턱 전압 편차(ΔVth)의 차이(Vdata_SEN-ΔVth)에 해당할 수 있다. 여기서, 문턱 전압(Vth)은 네거티브 문턱 전압(Negative Vth) 또는 포지티브 문턱 전압(Positive Vth)일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 포화되면, 샘플링 기간(Tsam)이 시작될 수 있다.

도 5a를 참조하면, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 샘플링 기간(Tsam)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 또는 그 변화를 반영하는 전압(Vdata_SEN-Vth, Vdata_SEN-ΔVth)을 측정하는 기간이다.

S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 샘플링 기간(Tsam)은, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 센싱하는 단계이다. 여기서, 기준 전압 라인(RVL)의 전압은 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압과 대응되고, 기준 전압 라인(RVL)에 형성된 라인 캐패시터(Crvl)의 충전 전압과 대응될 수 있다.

샘플링 기간(Tsam) 동안, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱된 전압(Vsen)은 데이터 전압(Vdata_SEN)에서 문턱 전압(Vth)을 뺀 전압(Vdata_SEN-Vth) 또는 데이터 전압(Vdata_SEN)에서 문턱 전압 편차(ΔVth)을 뺀 전압(Vdata_SEN-ΔVth)일 수 있다. 여기서, Vth는 포지티브 문턱 전압 또는 네거티브 문턱 전압일 수 있다.

도 5a를 참조하면, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 상승하다가 포화하는데 걸리는 포화 시간(Tsat)은, S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 트래킹 기간(Ttrack)의 시간적인 길이이고, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 또는 그 변화가 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2=Vdata_SEN-Vth)에 반영되는데 걸리는 시간일 수 있다.

이러한 포화 시간(Tsat)은 S 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간의 전체적인 시간적 길이의 대부분을 차지할 수 있다. S 모드의 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 상승하여 포화하는데 꽤 긴 시간(포화 시간: Tsat)이 걸릴 수 있다.

전술한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압을 센싱하기 위한 디스플레이 센싱 구동 방식은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 상태가 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압을 나타낼 때까지 긴 포화 시간(Tsat)이 필요하기 때문에, 슬로우 모드(S 모드)라고 한다.

도 5b를 참조하여 터치 디스플레이 장치(100)의 F 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간을 설명한다.

도 5b를 참조하면, F 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 초기화 기간(Tinit)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 초기화하는 기간이다.

초기화 기간(Tinit) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)의 전압(V1)은 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)으로 초기화되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 센싱 구동용 기준 전압(Vref)으로 초기화될 수 있다.

도 5b를 참조하면, F 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 트래킹 기간(Ttrack)은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 또는 이동도 변화를 반영하는 전압 상태가 될 때까지 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)을 변화시키는 기간이다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt)은 짧게 설정될 수 있다. 따라서, 짧은 트래킹 시간(Δt) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 문턱 전압(Vth)을 반영하기는 어렵다. 하지만, 짧은 트래킹 시간(Δt) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 알아낼 수 있을 정도로 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)을 변동시킬 수는 있다.

이에 따라, F 모드는 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하기 위한 디스플레이 센싱 구동 방식이다.

트래킹 기간(Ttrack)에서는, 전원 스위치(SPRE)가 턴-오프 되어 또는 센스 트랜지스터(SENT)가 턴-오프 됨에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)가 전기적으로 플로팅 상태가 될 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 턴-오프 레벨 전압의 스캔 신호(SCAN)에 의해, 스캔 트랜지스터(SCT)가 턴-오프 된 상태이고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)도 플로팅 된 상태일 수 있다.

초기화 기간(Tinit) 동안, 초기화된 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압 차이는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 이상일 수 있다. 따라서, 트래킹 기간(Ttrack)이 시작될 때, 구동 트랜지스터(DRT)는 턴-온 상태이고 전류를 도통시킨다.

여기서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 각각이 게이트 노드 및 소스 노드라면, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압 차이는 Vgs가 된다.

따라서, 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 상승할 수 있다. 이때, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N2)의 전압(V1)도 함께 상승할 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)의 상승 속도는 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 능력(즉, 이동도)에 따라 달라진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 전류 능력(이동도)이 클수록, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 더욱 가파르게 상승할 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack)이 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 진행된 이후, 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 상승한 이후, 샘플링 기간(Tsam)이 진행될 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)의 상승 속도는, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안의 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 변화량(ΔV)에 해당한다. 여기서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 변화량(ΔV)은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 변화량과 대응될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 트래킹 기간(Ttrack)이 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 진행된 이후, 샘플링 기간(Tsam)이 시작될 수 있다. 샘플링 기간(Tsam) 동안, 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온 되어, 기준 전압 라인(RVL)과 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 전기적으로 연결될 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 센싱할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱된 전압(Vsen)은, 기준 전압(Vref)에서 일정한 트래킹 시간(Δt) 동안 전압 변화량(ΔV)만큼 상승된 전압(Vref+ΔV)일 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱된 전압(Vsen)은 기준 전압 라인(RVL)의 전압이고, 센스 트랜지스터(SENT)를 통해 기준 전압 라인(RVL)과 전기적으로 연결된 제2 노드(N2)의 전압일 수 있다.

도 5b를 참조하면, F 모드의 디스플레이 센싱 구동 기간 중 샘플링 기간(Tsam)에서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱된 전압(Vsen)은, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도에 따라 달라질 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)가 높은 이동도를 가질수록, 센싱 전압(Vsen)은 높아진다. 구동 트랜지스터(DRT)가 낮은 이동도를 가질수록, 센싱 전압(Vsen)은 낮아진다.

전술한 바와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하기 위한 디스플레이 센싱 구동 방식은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압을 짧은 시간(Δt) 동안만 변경시키면 되기 때문에, 패스트 모드(F 모드)라고 한다.

도 5a를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 S 모드를 통해 센싱된 전압(Vsen)에 근거하여 해당 서브 픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 또는 그 변화를 알아내고, 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 문턱 전압 편차를 줄여주거나 제거하는 문턱 전압 보상값을 산출하고, 산출된 문턱 전압 보상값을 메모리(410)에 저장해둘 수 있다.

도 5b를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 F 모드를 통해 센싱된 전압(Vsen)에 근거하여 해당 서브 픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 또는 그 변화를 알아내고, 구동 트랜지스터들(DRT) 간의 이동도 편차를 줄여주거나 제거하는 이동도 보상값을 산출하고, 산출된 이동도 보상값을 메모리(410)에 저장해둘 수 있다.

터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동을 위한 데이터 전압(Vdata)을 해당 서브 픽셀(SP)로 공급할 때, 문턱 전압 보상값과 이동도 보상값에 근거하여 변경된 데이터 전압(Vata)을 공급할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 문턱 전압 센싱은 긴 센싱 시간을 필요로 하는 특성으로 인해 S 모드로 진행하고, 이동도 센싱은 짧은 센싱 시간으로 충분한 특성으로 인해 F 모드를 진행할 수 있다.

도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 다양한 디스플레이 센싱 타이밍을 나타낸 도면이다.

도 6를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 파워 온 신호(Power On Signal)가 발생하면, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 각 서브 픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치를 센싱할 수 있다. 이러한 센싱 프로세스를 "온-센싱 프로세스(On-Sensing Process) "라고 한다.

도 6를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 파워 오프 신호(Power Off Signal)가 발생하면, 전원 차단 등의 오프 시퀀스(Off-Sequence)가 진행되기 이전에, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 각 서브 픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치를 센싱할 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 "오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process) "라고 한다.

도 6를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 파워 온 신호가 발생한 이후 파워 오프 신호가 발생되기 전까지, 디스플레이 구동 도중에, 각 서브 픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성치를 센싱할 수도 있다. 이러한 센싱 프로세스를 "실시간 센싱 프로세스(Real-time Sensing Process)" 라고 한다.

이러한 실시간 센싱 프로세스(Real-time Sensing Process)은, 수직 동기 신호(Vsync)를 기준으로, 액티브 시간들(ACT) 사이의 블랭크 시간(BLANK) 마다 진행될 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 짧은 시간만이 필요하기 때문에, 디스플레이 센싱 구동 방식 중 F 모드로 이동도 센싱이 진행될 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 센싱은 짧은 시간만이 필요하기 때문에, 이동도 센싱은 온-센싱 프로세스, 오프-센싱 프로세스 및 실시간-센싱 프로세스 중 어느 하나로 진행되어도 무방하다.

문턱 전압 센싱과 이동도 센싱 중에서 짧은 시간이 걸리는 이동도 센싱이 실시간-센싱 프로세스로 진행될 수 있다.

이에 비해, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱은 긴 포화 시간(Vsat)이 필요하다. 따라서, 디스플레이 센싱 구동 방식 중 S 모드로 문턱 전압 센싱이 진행될 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱은, 사용자 시청에 방해가 되지 않는 타이밍을 활용하여 이루어져야만 한다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱은 사용자 입력 등에 따라 파워 오프 신호(Power Off Signal)가 발생한 이후, 디스플레이 구동이 되지 않는 동안(즉, 사용자가 시청 의사가 없는 상황)에 진행될 수 있다. 즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압 센싱은 오프-센싱 프로세스(Off-Sensing Process)로 진행될 수 있다.

도 7a는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 ToE(Touch sensor On Encapsulation layer) 타입의 단면 구조를 나타내고, 도 7b는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 TuE(Touch sensor Under Encapsulation layer) 타입의 단면 구조를 나타낸다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 디스플레이 패널(110)은, 기판(SUB), 기판(SUB) 상의 트랜지스터 형성층(710), 트랜지스터 형성층(710) 상의 발광층(EL), 발광층(EL) 상의 공통 전극(CE), 공통 전극(CE) 상의 봉지층(ENCAP), 봉지층(ENCAP) 상의 커버(720) 등을 포함할 수 있다.

트랜지스터 형성층(710)에는, 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각의 영역에 트랜지스터들(DRT, SCT, SENT) 및 픽셀 전극(PE)이 배치될 수 있고, 다수의 데이터 라인들(DL), 다수의 게이트 라인들(GL), 다수의 기준 전압 라인들(RVL) 및 다수의 구동 전압 라인들(DVL) 등이 배치될 수 있다.

발광층(EL)은 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각의 영역에 배치되고, 픽셀 전극(PE) 상에 위치할 수 있다. 공통 전극(CE)은 공통 전압에 해당하는 기저 전압(EVSS)이 인가되는 전극일 수 있다.

터치 디스플레이 패널(110)에 내장되는 터치 센서의 구조는 터치 센서가 봉지층(ENCAP) 상에 위치하는 ToE(Touch sensor On Encapsulation layer) 타입과, 터치 센서가 봉지층(ENCAP) 아래에 위치하는 TuE(Touch sensor Under Encapsulation layer) 타입을 포함할 수 있다.

도 7a를 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)이 터치 센서가 봉지층(ENCAP) 상에 배치되는 ToE 타입의 단면 구조를 갖는 경우, 공통 전극(CE)은 다수의 서브 픽셀들(SP) 각각의 영역에 공통으로 배치되는 단일 전극일 수 있다.

도 7a를 참조하면, ToE 구조에서, 터치 센서에 포함되는 다수의 터치 전극들(TE)은 봉지층(ENCAP) 상에 배치될 수 있다. 다수의 터치 전극들(TE)은 봉지층(ENCAP) 아래에 배치된 공통 전극(CE)과 중첩될 수 있다.

도 7a를 참조하면, ToE 구조에서, 터치 디스플레이 장치(100)가 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 수행하는 경우, 터치 전극(TE)과 사용자의 손가락 사이에 핑거 캐패시턴스(Cf)가 형성될 수 있다. 이때, 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있다.

여기서, 핑거 캐패시턴스(Cf)는 터치 센싱을 위해 필요한 캐패시터이지만, 기생 캐패시턴스(Cp)는 터치 감도를 떨어뜨리는 불필요한 캐패시터이다.

도 7b를 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)이 터치 센서가 봉지층(ENCAP) 아래에 배치되는 TuE 타입의 단면 구조를 갖는 경우, 공통 전극(CE)은 여러 개로 분할될 수 있다.

도 7b를 참조하면, 다수의 공통 전극(CE)이 발광층(EL) 상에 위치할 수 있다. 봉지층(ENCAP)은 다수의 공통 전극(CE) 상에 위치할 수 있다.

도 7b를 참조하면, TuE 구조에서, 다수의 터치 전극들(TE)은 봉지층(ENCAP) 아래에 배치될 수 있다. 다수의 터치 전극들(TE)은 다수의 공통 전극(CE)의 측면에 위치할 수 있다. 즉, 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 다수의 공통 전극(CE) 사이에 위치할 수 있다.

도 7b를 참조하면, TuE 구조에서, 다수의 터치 전극들(TE)은 적어도 하나의 픽셀 전극(PE), 적어도 하나의 데이터 라인(DL), 및 적어도 하나의 게이트 라인(GL) 중 1가지 이상과 중첩될 수 있다.

도 7b를 참조하면, TuE 구조에서, 터치 디스플레이 장치(100)가 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 수행하는 경우, 터치 전극(TE)과 사용자의 손가락 사이에 핑거 캐패시턴스(Cf)가 형성될 수 있다.

도 7b를 참조하면, TuE 구조에서, 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있다. 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE)는 서로 측면에 위치할 수 있다.

도 7a를 참조하면, ToE 구조에서, 트랜지스터 형성층(710)에 형성된 전극 또는 배선과 터치 전극(TE) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있다. 트랜지스터 형성층(710)에 형성된 전극 또는 배선은, 픽셀 전극(PE), 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 트랜지스터 형성층(710)에 형성된 전극 또는 배선은 픽셀 전극 물질, 소스 드레인 물질, 또는 게이트 물질 등을 포함할 수 있다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치 등의 자체 발광 디스플레이 장치이고, 대형 사이즈(예: 50인 이상)로 제작되는 경우, 터치 디스플레이 장치(100)에 적용되는 터치 전극들(TE)은 디스플레이 구동 전극(예: 공통 전극(CE))의 상부 또는 측면에 위치할 수 있다.

터치 디스플레이 장치(100)가 대형 자체 발광 디스플레이 장치(예: 대형 OLED 디스플레이 장치)인 경우, 패널 사이즈가 더욱 커지게 되고, 전극 거리가 더욱 가까워질 수 있다. 이에 따라, 터치 전극(TE)에서의 저항과 기생 캐패시턴스(Cp)는 매우 커지게 되어, 터치 디스플레이 장치(100)는 하이-로드(High-Load)의 터치 센서 구조를 갖게 된다.

이로 인해, 터치 디스플레이 장치(100)가 대형 자체 발광 디스플레이 장치(예: 대형 OLED 디스플레이 장치)인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 셀프 캐패시턴스 타입으로 구성된 터치 센서를 포함하고, 이러한 터치 센서를 셀프 캐패시턴스 센싱 방식으로 구동하고 센싱할 수 있다.

터치 디스플레이 장치(100)가 셀프 캐패시턴스 센싱 방식으로 터치 센서를 센싱할 때, 터치 센싱 신호는 기생 캐패시턴스(Cp)와 핑거 캐패시턴스(Cf)의 합에 비례할 수 있다. 터치 디스플레이 장치(100)가 대형 자체 발광 디스플레이 장치(예: 대형 OLED 디스플레이 장치)인 경우, 기생 캐패시턴스(Cp)는 핑거 캐패시턴스(Cf)의 수백 내지 수천 배에 달할 수 있다.

다시 말해, 터치 디스플레이 장치(100)가 대형 자체 발광 디스플레이 장치(예: 대형 OLED 디스플레이 장치)인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극들(TE)과 주변의 전극들이나 배선들 사이에 큰 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성되는 구조적인 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 터치 디스플레이 장치(100)가 대형 자체 발광 디스플레이 장치(예: 대형 OLED 디스플레이 장치)인 경우, 기생 캐패시턴스(Cp)로 인한 터치 감도 저하가 발생할 가능성이 있다.

도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 사용자가 터치 디스플레이 패널(110)을 터치한 경우, 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf)를 나타낸다. 도 9a는 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차가 적은 경우, 터치 발생에 따른 터치 센싱 레벨(Touch Sensing Level)의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 9b는 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차가 큰 경우, 터치 발생에 따른 터치 센싱 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 9c는 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)가 상승할 때, 기생 캐패시턴스(Cp)를 형성하는 유전체의 유전상수가 변화하는 현상을 확인한 실험 결과 그래프이다.

도 8을 참조하면, 사용자가 손가락으로 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 표시 패널(110)의 표면을 터치하는 경우, 터치 표시 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)는 손가락 온도(Tf)에 따라 변동될 수도 있다.

손가락 온도(Tf)는 패널 표면 온도(Tp)와 동일하거나, 패널 표면 온도(Tp)보나 높거나, 패널 표면 온도(Tp)보나 낮을 수 있다.

손가락 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)와 동일한 경우, 터치 표시 패널(110)에서 사용자가 터치한 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)가 변화하지 않을 수 있다.

손가락 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 경우, 터치 표시 패널(110)에서 사용자가 터치한 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)가 국부적으로 상승할 수 있다.

사용자가 터치 표시 패널(110)에서 터치를 떼게 되면, 터치에 의해 상승된 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)는 다시 낮아져 원래 상태로 회복될 수 있다.

하지만, 사용자가 터치 표시 패널(110)에서 터치를 뗀 시점(터치 해제 시점)에, 터치에 의해 상승된 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)는 즉각적으로 낮아지는 것이 아니라, 일정 시간을 유지하다가 낮아질 수 있다.

특히, 사용자가 터치 표시 패널(110)에 터치를 유지한 시간(터치 유지 시간)이 길면 길수록, 터치 해제 후, 터치에 의해 상승되었던 패널 표면 온도(Tp)가 원래 상태로 회복하는데 걸리는 시간(회복 시간)이 더욱 길 수 있다.

손가락 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 낮은 경우, 터치 표시 패널(110)에서 사용자가 터치한 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)가 국부적으로 하강할 수 있다.

사용자가 터치 표시 패널(110)에서 터치를 떼게 되면, 터치에 의해 하강된 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)는 다시 높아져 원래 상태로 회복될 수 있다.

하지만, 사용자가 터치 표시 패널(110)에서 터치를 뗀 시점(터치 해제 시점)에, 터치에 의해 하강된 터치 지점(P)의 패널 표면 온도(Tp)는 즉각적으로 높아지는 것이 아니라, 일정 시간을 유지하다가 높아질 수 있다.

특히, 사용자가 터치 표시 패널(110)에 터치를 유지한 시간(터치 유지 시간)이 길면 길수록, 터치 해제 후, 터치에 의해 하강되었던 패널 표면 온도(Tp)가 원래 상태로 회복하는데 걸리는 시간(회복 시간)이 더욱 길 수 있다.

전술한 바와 같이, 사용자의 터치에 따라 패널 표면 온도(Tp)가 손가락 온도(Tf)의 영향을 받아서 변화하고, 사용자의 터치 해제(터치 제거)에 따라 패널 표면 온도(Tp)가 다시 그 전 상태로 회복될 수 있다.

한편, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 터치 전극(TE)과 주변 전극이나 주변 배선 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 때, 터치 전극(TE)과 주변 전극이나 주변 배선 사이에는 각종 절연층이 위치할 수 있다. 터치 전극(TE)과 주변 전극/배선 사이에 위치하는 절연층은 유전체로서 유전상수를 가질 수 있다.

사용자의 터치에 의해, 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 변화하면, 기생 캐패시턴스(Cp)의 형성에 관여한 유전체의 유전상수의 변화를 유발할 수 있다. 유전체의 유전상수의 변화는 기생 캐패시턴스(Cp)의 크기를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 터치 감도 변화가 초래될 수 있다.

예를 들어, 도 7a의 ToE 구조에 따르면, 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에 봉지층(ENCAP)이 위치하며, 이에 따라, 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있다.

도 9c를 참조하면, 봉지층(ENCAP)은 유전체로서 유전상수를 가질 수 있다. 사용자의 터치 또는 사용자의 터치 해제에 의해 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 변화하면, 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에서 기생 캐패시턴스(Cp)의 형성에 관여하는 봉지층(ENCAP)의 유전상수가 변할 수 있다.

도 9c를 참조하면, 사용자의 터치 또는 터치 해제에 의해 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 높아지면, 봉지층(ENCAP)의 유전상수가 커질 수 있다. 사용자의 터치 해제 또는 사용자의 터치에 의해 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 낮아지면, 봉지층(ENCAP)의 유전상수가 작아질 수 있다.

봉지층(ENCAP)의 유전상수의 변화(증가, 감소)는 터치 전극(TE)과 공통 전극(CE) 사이에서 기생 캐패시턴스(Cp)의 크기를 변화(증가, 감소)시켜서 터치 감도 변화가 초래될 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 사용자의 터치가 없는 경우, 터치 전극(TE)과 주변 패턴(예: 공통 전극(CE) 등) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성되어 있을 수 있다. 사용자의 터치가 있는 경우에도, 터치 전극(TE)과 주변 패턴(예: 공통 전극(CE) 등) 사이에 형성된 기생 캐패시턴스(Cp)는 존재할 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 사용자의 터치가 발생하면, 터치 지점(P) 근처에 위치하는 터치 전극(TE)과 사용자의 터치 포인터(예: 손가락) 사이에 핑거 캐패시턴스(Cf)가 추가로 형성될 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 사용자의 터치가 발생하면, 터치 지점(P) 근처에 위치하는 터치 전극(TE)에서의 센싱값에 대한 레벨(터치 센싱 레벨)은 임계값(TH) 이상이 될 수 있다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차가 적은 경우, 터치 전극(TE)에서의 기생 캐패시턴스(Cp)의 형성에 관여하는 유전체(예: 봉지층(ENCAP) 등)의 유전상수가 크게 변하지 않기 때문에, 터치 전극(TE)에서의 기생 캐패시턴스(Cp)가 크게 변하지 않는다.

따라서, 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차가 적은 경우, 손가락 온도(Tf)가 터치 감도에 크게 영향을 끼치지 않는다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차가 큰 경우, 터치 전극(TE)에서의 기생 캐패시턴스(Cp)의 형성에 관여하는 유전체(예: 봉지층(ENCAP) 등)의 유전상수가 크게 변할 수 있기 때문에, 터치 전극(TE)에서의 기생 캐패시턴스(Cp)가 크게 변할 수 있다. 이때, 터치 전극(TE)에서의 기생 캐패시턴스(Cp)의 변화량(△Cp)은 터치 전극(TE)에서의 핑거 캐패시턴스(Cf)의 변화량보다 클 수 있다.

패널 표면 온도(Tp)과 온도 편차가 있는 손가락 온도(Tf)에 따른 기생 캐패시턴스(Cp)의 변동(△Cp)은 정확한 터치 좌표 산출을 방해하는 노이즈 성분이 될 수 있다.

예를 들어, 손가락 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 경우, 사용자의 터치가 제거된 이후, 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 터치 발생 이전의 온도 값으로 빠르게 회복되지 못할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 터치가 제거된 이후에도 터치가 계속 존재하는 것처럼 인식될 수 있다.

여기서, 사용자가 터치를 제거한 이후에도 터치가 계속 존재하는 것처럼 인식되는 현상을 고스트(Ghost) 현상이라고 하고, 이때 오인되는 터치를 고스트 터치(Ghost Touch)라고 한다. 이러한 고스트 현상은 터치 감도 저하를 초래할 수 있다.

다른 예를 들어, 손가락 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 크게 낮은 경우, 터치 센싱 레벨이 충분히 커지지 못할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 터치가 존재함에도 불구하고, 터치가 센싱되지 못하거나 정확하지 않은 터치 좌표가 산출될 수 있다.

이에, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 패널 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 큰 온도 편차에 의한 터치 센싱 영향(고스트 현상, 터치 감도 저하, 잘못된 터치 좌표 산출)을 줄여주거나 제거할 수 있는 방안을 제공할 수 있다. 아래에서는, 패널 표면 온도(Tp)와 손가락의 온도(Tf) 간의 온도 편차와 관계 없이 높은 터치 감도를 제공할 수 있는 방안에 대하여 설명한다.

도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 패널 표면 온도(Tp)의 변화에 따른 터치 감도 저하를 방지해주는 시스템을 나타내고, 도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 패널 표면 온도(Tp)의 변화에 따른 터치 감도 저하를 방지해주는 방법을 나타낸 다이어그램이다.

도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110), 터치 구동 회로(310), 디스플레이 센싱 회로(1010), 및 컨트롤러(1000) 등을 포함할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)은 다수의 서브 픽셀들(SP) 및 다수의 터치 전극들(TE)을 포함할 수 있다. 다수의 서브 픽셀들(SP)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 따라서, 터치 디스플레이 패널(110)에는 다수의 서브 픽셀 라인들(SPL1, SPL2, …)이 존재할 수 있다. 1개의 터치 전극(TE)의 영역 크기는 2개 이상의 서브 픽셀(SP)의 영역 크기와 대응될 수 있다. 다수의 터치 전극들(TE) 각각의 영역은 둘 이상의 서브 픽셀들(SP)과 중첩될 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 터치 구동 회로(310)는 다수의 터치 전극들(TE) 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 출력할 수 있다(S100, S102).

도 10 및 도 11을 참조하면, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 제1 서브 픽셀(SP1)을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력할 수 있다(S110, S112). 여기서, 제1 서브 픽셀(SP1)은 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 터치 센싱 데이터에 의해 선택된 서브 픽셀(SP)일 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1000)는 터치 센싱 데이터에 기초하여 임시 터치 좌표(P1)를 산출하고(S104), 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 임시 터치 좌표(P1)와 대응되는 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정하고(S116), 보정된 터치 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표(P2)를 산출하여 출력할 수 있다(S118).

최종 터치 좌표(P2)는 임시 터치 좌표(P1)와 같을 수도 있고 다를 수 있다. 예를 들어, 패널 표면 온도(Tp)와 손가락 온도(Tf) 간의 온도 편차가 클수록, 최종 터치 좌표(P2)와 임시 터치 좌표(P1) 간의 차이는 클 수 있다. 패널 표면 온도(Tp)와 손가락 온도(Tf) 간의 온도 편차가 작을수록, 최종 터치 좌표(P2)와 임시 터치 좌표(P1) 간의 차이는 작을 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1000)는 임시 터치 좌표(P1)에 기초하여 로컬 디스플레이 센싱(Local Display Sensing)이 수행되도록 제어할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1000)는 임시 터치 좌표(P1)와 대응되는 제1 서브 픽셀 라인(SPL1)에 포함되는 제1 서브 픽셀(SP1)을 선택하고(S106), 선택된 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱이 진행되도록 제어할 수 있다(S108).

도 10 및 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1000)의 제어에 따라, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 임시 터치 좌표(P1)와 대응되는 제1 서브 픽셀 라인(SPL1)에 포함되는 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱을 수행할 수 있다(S110).

제1 서브 픽셀(SP1)은, 발광 소자(ED), 발광 소자(ED)를 구동하는 구동 트랜지스터(DRT), 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 다수의 데이터 라인들(DL) 중 제1 데이터 라인(DL) 사이에 연결된 스캔 트랜지스터(SCT), 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결된 스토리지 캐패시터(Cst), 및 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)와 제1 기준 전압 라인(RVL) 사이에 연결된 센스 트랜지스터(SENT)를 포함할 수 있다.

제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱은 제1 서브 픽셀(SP1)에 포함된 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하는 것일 수 있다.

이동도 센싱은 초기화 단계(Tinit), 트래킹 단계(Ttrack) 및 샘플링 단계(Tsam)로 진행될 수 있다.

초기화 단계(Tinit) 동안, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 제1 데이터 라인(DL)으로 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)을 공급하고, 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압(Vref)을 공급할 수 있다.

초기화 단계(Tinit) 이후 트래킹 단계(Ttrack) 동안, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압(Vref)의 공급을 중단하여 제1 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 상승시킬 수 있다. 본 개시의 실시예들에서 기준 전압 라인(RVL)의 전압 변동은 터치 디스플레이 패널(110)의 패드 부 또는 이와 본딩 된 집적 회로(예: SDIC)를 통해 확인 가능할 수 있다.

트래킹 단계(Ttrack) 이후 샘플링 단계(Tsam) 동안, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 제1 기준 전압 라인(RVL)의 상승된 전압을 센싱할 수 있다.

디스플레이 센싱 회로(1010)에서 출력되는 제1 서브 픽셀(SP1)애 대한 디스플레이 센싱값은 제1 기준 전압 라인(RVL)에 대한 센싱 전압(Vsen)을 디지털 값으로 변환한 값일 수 있다.

디스플레이 센싱 회로(1010)에서 출력되는 제1 서브 픽셀(SP1)애 대한 디스플레이 센싱값은 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도에 따라 달라지는 값일 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 컨트롤러(1000)에서 출력되는 최종 터치 좌표(P2)는, 손가락 또는 터치 포인터의 온도(Tf)와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp) 간의 온도 편차에 따라 다르게 산출될 수 있다.

이동도 센싱은 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다. 따라서, 디스플레이 센싱 회로(1010)는, 액티브 시간들(ACT) 사이의 블랭크 시간(BLANK) 동안 제1 서브 픽셀(SP1)을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력할 수 있다.

도 10을 참조하면, 디스플레이 센싱 회로(1010)는 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(130) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 센싱 회로(1010)는 도 4의 보상 회로를 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 컨트롤러(1000)는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어하는 디스플레이 컨트롤러(140) 및 터치 구동 회로(310)로부터 터치 센싱 데이터를 수신하는 터치 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는, 및 터치 구동 회로(310)로부터 수신한 터치 센싱 데이터를 토대로 임시 터치 좌표(P1)를 산출하여 임시 터치 좌표(P1)를 디스플레이 컨트롤러(140)로 제공할 수 있다(S104).

디스플레이 컨트롤러(140)는, 임시 터치 좌표(P1)를 제공 받은 이후, 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 임시 터치 좌표(P1)와 대응되는 제1 서브 픽셀 라인(SPL1)에 포함된 제1 서브 픽셀(SP1)을 선택할 수 있다(S106).

디스플레이 컨트롤러(140)는 선택된 제1 서브 픽셀(SP1)에 대하여 제1 기간이 진행되도록, 디스플레이 센싱 회로(1010)에 포함된 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)를 제어할 수 있다(S108). 이에 따라, 제1 기간 동안, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱이 진행될 수 있다(S110).

재1 기간은 이동도 센싱 기간일 수 있다. 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱은 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도에 대한 센싱일 수 있다.

제1 기간 동안, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱은 실시간 센싱 프로세스로 진행될 수 있다. 따라서, 제1 기간은 액티브 시간들(ACT) 사이의 블랭크 시간(BLANK)일 수 있다.

디스플레이 센싱 회로(1010)에 포함된 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)에 의해서, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱이 진행된 이후, 디스플레이 컨트롤러(140)는 기준 전압 라인(RVL)의 변동된 전압에 대한 정보를 포함하는 디스플레이 센싱값을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로부터 수신할 수 있다(S112).

아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 데이터 구동 회로(120)에 포함되는 경우, 데이터 구동 회로(120)는 디스플레이 센싱값을 디스플레이 컨트롤러(140)로 전송할 수 있다(S112).

기준 전압 라인(RVL)의 변동된 전압에 대한 정보를 포함하는 디스플레이 센싱값은, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱값이고, 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 반영하는 센싱값일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 주변의 온도가 높아질수록, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 증가할 수 있다. 그리고, 구동 트랜지스터(DRT)의 주변의 온도가 낮아질수록, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 감소할 수 있다.

제1 기간(이동도 센싱 기간) 동안, 기준 전압 라인(RVL)의 센싱되는 전압(Vsen)은, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 증가할수록, 높아질 수 있다.

제1 기간(이동도 센싱 기간) 동안, 기준 전압 라인(RVL)의 센싱되는 전압(Vsen)은, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 감소할수록, 낮아질 수 있다.

기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대한 변동 크기는 손가락 또는 터치 포인터의 온도(Tf)와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp) 간의 온도 편차에 따라 달라질 수 있다.

손가락 또는 터치 포인터의 온도(Tf)와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp) 간의 온도 편차에 따라 제1 서브 픽셀(SP1)에 포함된 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값(이동도)이 변화할 수 있다.

기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대한 변동 크기는 제1 서브 픽셀(SP1)에 포함된 구동 트랜지스터(DRT)의 특성 값에 따라 달라지는 값일 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120)로부터 수신한 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(320)로 제공할 수 있다(S114).

터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여, 임시 터치 좌표(P1)와 다른 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출하여 출력할 수 있다(S116, S118).

터치 컨트롤러(320)는 임시 터치 좌표(P1)를 산출할 때 사용했던 터치 센싱 데이터를 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 보정할 수 있다(S116).

터치 컨트롤러(320)는 보정된 터치 센싱 데이터를 이용하여 터치 좌표를 다시 산출할 수 있다(S116). 이때, 다시 산출된 터치 좌표가 최종 터치 좌표(P2)일 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터가 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터보다 커진 경우, 터치 센싱 데이터를 감소시키는 보정을 수행할 수 있다.

제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터가 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터보다 커진 경우는, 사용자의 손가락의 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 높아서, 패널 표면 온도(Tp)가 높아지는 상황이 발생하여, 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 증가한 경우를 의미할 수 있다.

터치 센싱 데이터의 감소 보정에 따른 터치 센싱 데이터의 감소량은 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터와 기준 디스플레이 센싱 데이터 간의 차이와 대응될 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱 데이터의 감소량은, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터와 기준 디스플레이 센싱 데이터 간의 차이에 비례할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터가 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터보다 작아진 경우, 터치 센싱 데이터를 증가시키는 보정을 수행할 수 있다.

제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 디스플레이 센싱 데이터가 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터보다 작아진 경우는, 사용자의 손가락의 온도(Tf)가 패널 표면 온도(Tp)보다 낮아서, 패널 표면 온도(Tp)가 낮아진 상황이 발생하여, 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 감소한 경우를 의미할 수 있다.

터치 센싱 데이터의 증가 보정에 따른 터치 센싱 데이터의 증가량은 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터와 디스플레이 센싱 데이터 간의 차이와 대응될 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱 데이터의 증가량은, 제1 서브 픽셀(SP1)에 대한 기준 디스플레이 센싱 데이터와 디스플레이 센싱 데이터 간의 차이에 비례할 수 있다.

전술한 터치 센싱 데이터의 보정에 따라 산출된 최종 터치 좌표(P2)는, 손가락 또는 터치 포인터의 온도(Tf)와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp) 간의 온도 편차에 따라 달라질 수 있다. 즉, 손가락 또는 터치 포인터의 온도(Tf)와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도(Tp) 간의 온도 편차에 따라 달라지는 최종 터치 좌표(P2)가 다르게 산출될 수 있다.

전술한 터치 센싱 데이터의 보정에 따라 산출된 최종 터치 좌표(P2)는, 기준 전압 라인(RVL)의 전압의 변동 크기에 따라 달라질 수 있다. 즉, 기준 전압 라인(RVL)의 전압의 변동 크기에 따라 최종 터치 좌표(P2)가 다르게 산출될 수 있다.

도 10을 참조하면, 디스플레이 컨트롤러(140) 및 터치 컨트롤러(320)는 단일 컨트롤러로 통합될 수 있다.

도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 센싱 데이터 보정을 위해서 진행되는 패스트 모드의 디스플레이 센싱 구동에 관한 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 12를 참조하면, 터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로(310)에서 터치 컨트롤러(320)로 전송된 이후, 제1 기간 동안, 터치 센싱 데이터 보정을 위한 패스트 모드의 디스플레이 센싱 구동이 진행될 수 있다.

제1 기간은 F 모드로 진행되는 이동도 센싱 구동 기간일 수 있다.

제1 기간은 초기화 기간(Tinit), 트래킹 기간(Ttrack) 및 샘플링 기간(Tsam)을 포함할 수 있다.

제1 기간 동안, 제1 서브 픽셀(SP1) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도를 센싱하기 위하여, 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 제1 서브 픽셀(SP1)과 연결된 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압이 공급되고, 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압(Vref)의 공급이 중단될 수 있다.

제1 기간 동안, 제1 기준 전압 라인(RVL)으로의 기준 전압(Vref)의 공급 중단에 따라, 제1 기준 전압 라인(RVL)의 전압이 변동될 수 있다.

도 12를 참조하면, 초기화 기간(Tinit)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 초기화하는 기간이다. 초기화 기간(Tinit) 동안, 스캔 트랜지스터(SCT) 및 센스 트랜지스터(SENT)가 턴-온 되고, 전원 스위치(SPRE)가 턴-온 될 수 있다.

이에 따라, 초기화 기간(Tinit) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)의 전압(V1)은 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)으로 초기화되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 센싱 구동용 기준 전압(Vref)으로 초기화될 수 있다.

도 12를 참조하면, 트래킹 기간(Ttrack)은, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)이 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 또는 이동도 변화를 반영하는 전압 상태가 될 때까지 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)을 변화시키는 기간이다. 여기서, 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt)은 짧게 설정될 수 있다.

도 12를 참조하면, 트래킹 기간(Ttrack) 동안, 전원 스위치(SPRE)가 턴-오프 됨에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)가 전기적으로 플로팅 상태가 될 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)은 상승할 수 있다. 이때, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N2)의 전압(V1)도 함께 상승할 수 있다.

트래킹 기간(Ttrack) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압(V2)의 상승 속도는, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안의 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 변화량(ΔV)에 해당한다.

여기서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)의 전압 변화량(ΔV)은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 변화 량과 대응될 수 있다.

도 12를 참조하면, 트래킹 기간(Ttrack)이 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안 진행된 이후, 샘플링 기간(Tsam)이 시작될 수 있다. 샘플링 기간(Tsam) 동안, 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온 되어, 기준 전압 라인(RVL)과 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 전기적으로 연결될 수 있다.

도 12를 참조하면, 샘플링 기간(Tsam) 동안, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 센싱된 전압(Vsen)은 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도에 따라 달라질 수 있다.

도 12를 참조하면, 손가락 온도(Tf)로 인해 패널 표면 온도(Tp)가 높아지는 경우, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 증가할 수 있다.

이에 따라, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는, 패널 표면 온도(Tp)의 증가로 인해 더 큰 전압 변화량(ΔV')을 가질 수 있다. 즉, 미리 설정된 트래킹 시간(Δt) 동안, 기준 전압 라인(RVL)은 패널 표면 온도(Tp)의 증가로 인해 더 큰 전압 변화량(ΔV')을 가질 수 있다.

따라서, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는, 패널 표면 온도(Tp)의 증가로 인해 더 높은 센싱 전압(Vsen')을 센싱할 수 있다.

이상에서 설명한 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 방법에 대하여, 아래에서 간략하게 다시 설명한다.

도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 방법에 대한 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 방법은, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 터치 전극들(TE) 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성하고, 터치 센싱 데이터에 근거하여 임시 터치 좌표(P1)를 산출하는 단계(S1310), 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 서브 픽셀들(SP) 중 임시 터치 좌표(P1)와 대응되는 제1 서브 픽셀(SP1)을 센싱하여 디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계(S1320), 및 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출하여 출력하는 단계(S1330)를 포함할 수 있다.

디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계(S1320)는, 제1 데이터 라인(DL)으로 센싱 구동용 데이터 전압(Vdata_SEN)을 공급하고, 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압(Vref)을 공급하는 초기화 단계(Tinit), 제1 기준 전압 라인(RVL)으로 기준 전압(Vref)의 공급을 중단하여 제1 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 상승시키는 트래킹 단계(Ttrack), 및 제1 기준 전압 라인(RVL)의 상승된 전압을 센싱하는 샘플링 단계(Tsam) 등을 포함할 수 있다.

도 14는 터치 포인터의 종류별 고스트 현상 발생 유무를 확인하는 실험 결과를 나타낸다.

도 14를 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 25.2°C 일 때, 사용자가 손가락으로 터치한 경우의 터치 센싱 데이터와 사용자가 도전봉으로 터치한 경우의 터치 센싱 데이터를 비교하는 실험을 하였다.

실험 시, 사용자의 손가락은 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 온도(Tf)를 갖고, 도전봉은 패널 표면 온도(Tp)와 동일한 온도를 갖도록 하였다.

실험 시, 사용자는 손가락으로 터치하고, 그 터치 위치를 10초가 유지하였다가 터치를 해제하였다. 마찬가지로 사용자는 도전봉으로 터치하고, 그 터치 위치를 10초가 유지하였다가 터치를 해제하였다.

도 14를 참조하면, 손가락 터치 시, 터치 컨트롤러(320)는 정상적인 터치 센싱값(1410)을 터치 구동 회로(310)로부터 얻을 수 있다. 도전봉 터치 시, 터치 컨트롤러(320)는 정상적인 터치 센싱값(1420)을 터치 구동 회로(310)로부터 얻을 수 있다. 다만, 도전봉 터치 시 얻어진 터치 센싱 데이터(1420)은 손가락 터치 시 얻어진 터치 센싱 데이터(1410)보다 다소 작은 값일 수 있다.

도 14를 참조하면, 사용자가 10초 동안 손가락 터치를 지속한 경우, 패널 표면 온도(Tp)는 25.2°C 에서 27.2°C까지 높아진 것으로 확인되었다. 즉, 10초 간의 손가락 터치로 인해, 패널 표면 온도(Tp)가 2°C 정도 높아진 것으로 확인되었다.

도 14를 참조하면, 사용자가 10초 동안 손가락 터치를 지속한 이후, 손가락 터치를 해제하면, 패널 표면 온도(Tp)가 바로 낮아지지 않았다. 이로 인해, 터치 센싱 데이터(1430)가 터치가 없는 상태에서의 터치 센싱 데이터로 변경되지 않았다.

따라서, 사용자가 손가락 터치를 해제한 이후에도, 터치 컨트롤러(320)는 터치가 존재하는 것으로 인식하였다. 이는 고스트 현상에 해당한다.

사용자가 손가락 터치를 해제한 이후, 대략 15초가 경과하면, 패널 표면 온도(Tp)가 25.6°C 로 낮아지게 되고, 터치가 없는 상태에서의 터치 센싱 데이터로 변경되었다. 즉, 사용자가 손가락 터치를 해제한 이후, 대략 15초가 경과하면, 고스트 현상이 사라지고 터치 발생 이전의 원래 상태로 회복된 것을 확인할 수 있었다.

도 14를 참조하면, 사용자가 10초 동안 도전봉 터치를 지속하더라도, 패널 표면 온도(Tp)가 변하지 않기 때문에, 도전봉 터치가 해제된 이후, 고스트 현상이 발생하지 않는 것으로 확인할 수 있었다. 이는 도전봉의 온도가 패널 표면 온도(Tp)인 25.2°C와 동일하기 때문이다.

도 14를 참조하면, 고스트 현상이 발생될 수 있는 터치 센싱 데이터(1430)가 터치 구동 회로(310)에 의해 얻어지더라도, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터(1430)를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터(1430)를 이용하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출함으로써, 정확한 터치 센싱 결과가 얻어질 수 있다. 즉, 정확한 터치 좌표가 산출될 수 있고, 고스트 터치도 인식되지 않을 수 있다.

또한, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터의 변동 정도에 따라 터치 포인터가 손가락인지 펜이지를 구별할 수도 있다.

예를 들어, 디스플레이 센싱 데이터가 기준 디스플레이 센싱 데이터에 비해 증가한 경우, 터치 컨트롤러(320)는 패널 표면 온도(Tp)의 증가로 간주하여, 터치 포인터를 손가락으로 판단할 수 있다.

다른 예를 들어, 디스플레이 센싱 데이터가 기준 디스플레이 센싱 데이터와 동일하거나 큰 변동이 없는 경우, 터치 컨트롤러(320)는 패널 표면 온도(Tp)의 변화가 없거나 크지 않다고 간주하여, 터치 포인터를 펜으로 판단할 수 있다.

도 15a는 터치 포인터의 온도가 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 경우, 터치 포인터의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이에 따른 터치 센싱 실험 결과를 나타낸다.

실험 시, 패널 표면 온도(Tp)는 26.5°C로 고정시키고, 터치 포인터의 온도를 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 범위에서 변화시키기 위하여, 터치 팁(Touch Tip)의 온도를 33.5°C, 31.5°C, 29.5°C, 및 27.5°C로 변화시켰다. 즉, 터치 포인터의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이는 7°C, 5°C, 3°C 및 1°C로 변화시켰다.

실험 시, 터치는 10초 동안 유지되었다가 해제되고, 터치 해제 후 터치 센싱 데이터를 획득하였다.

도 15a에 나타낸 터치 센싱 데이터는, 터치 해제 후, 획득된 터치 센싱 데이터이다. 도 15a를 참조하면, 터치 포인터의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 7°C, 5°C 및 3°C인 경우, 터치 해제 이후, 터치가 존재하는 것으로 인식될 수 있는 터치 센싱 데이터가 확인될 수 있다. 즉, 터치 포인터의 온도가 패널 표면 온도(Tp)보다 3°C 이상 높은 경우, 고스트 현상의 발생이 확인되었다.

터치 포인터의 온도가 패널 표면 온도(Tp)보다 3°C 이상 높은 경우, 고스트 현상이 발생될 수 있는 터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로(310)에 의해 얻어지더라도, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터(1430)를 감소시키는 보정을 수행하고, 보정된 터치 센싱 데이터(1430)를 이용하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출함으로써, 정확한 터치 센싱 결과가 얻어질 수 있다. 즉, 정확한 터치 좌표가 산출될 수 있고, 고스트 터치도 인식되지 않을 수 있다.

도 15b는 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)가 터치 포인터의 온도보다 높은 경우, 패널 표면 온도(Tp)와 터치 포인터의 온도 간의 온도 차이에 따른 터치 센싱 결과를 나타낸다.

실험 시, 터치 팁(Touch Tip)의 온도를 27.5°C로 고정시키고, 패널 표면 온도(Tp)를 터치 포인터의 온도(27.5°C)보다 높은 범위에서 변화시키기 위하여, 패널 표면 온도(Tp)를 34.5°C, 32.5°C, 30.5°C, 및 28.5°C로 변화시켰다. 즉, 터치 포인터의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이는 -7°C, -5°C, -3°C 및 -1°C로 변화시켰다.

도 15b에 도시된 바와 같이, 터치 포인터의 온도(27.5°C)가 패널 표면 온도(Tp)보다 낮은 경우, 터치 센싱 데이터의 세기(Intensity)가 낮아지고 비정상적인 터치 센싱 데이터가 확인될 수 있다. 이로 인해, 터치 센싱이 정상적으로 이루어지지 못하거나 터치 감도가 크게 떨어질 수 있다.

하지만, 본 개시의 실시예들에 의하면, 비정상적인 터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로(310)에 의해 얻어지더라도, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터(1430)를 증가시키는 보정을 수행하고, 보정된 터치 센싱 데이터(1430)를 이용하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출함으로써, 정확한 터치 센싱 결과가 얻어질 수 있다. 즉, 정확한 터치 좌표가 산출될 수 있다.

도 16a 및 도 16b는 터치 디스플레이 패널(110)의 패널 표면 온도(Tp)와 터치 포인터의 온도 간의 온도 편차의 크기에 따른 터치 센싱 데이터의 변화를 확인하는 실험 결과를 나타낸다.

도 16a를 참조하면, 패널 표면 온도(Tp)가 27.5°C일 때, 터치 팁의 온도를 27.5°C, 30.5°C, 32.5°C 및 34.5°C로 변경해가면서 터치 센싱 데이터를 획득하는 실험을 수행하였다. 즉, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 0°C, 3°C, 5°C 및 7°C일 때 터치 센싱 데이터를 획득하는 실험을 수행하였다.

도 16a를 참조하면, 실험 결과, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 0°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 193이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 3°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 279이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 5°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 311이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 7°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 355이다.

도 16a를 참조하면, 실험 결과, 터치 팁의 온도가 패널 표면 온도(Tp)보다 높은 경우, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 커질수록, 터치 센싱 데이터의 피크 값이 커질 수 있다. 이로 인해, 터치 감도가 저하되거나 고스트 현상이 발생할 수 있다.

하지만, 본 개시의 실시예들에 의하면, 비정상적으로 커지게 된 터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로(310)에 의해 얻어지더라도, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터(1430)를 감소시키는 보정을 수행하고, 보정된 터치 센싱 데이터(1430)를 이용하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출함으로써, 고스트 현상이 없이 정확한 터치 센싱 결과가 얻어질 수 있다.

도 16b를 참조하면, 패널 표면 온도(Tp)가 27.5°C일 때, 터치 팁의 온도를 27.5°C, 24.5°C, 22.5°C 및 20.5°C로 변경해가면서 터치 센싱 데이터를 획득하는 실험을 수행하였다. 즉, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 0°C, -3°C, -5°C 및 -7°C일 때 터치 센싱 데이터를 획득하는 실험을 수행하였다.

도 16b를 참조하면, 실험 결과, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 0°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 193이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 -3°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 149이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 -5°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 117이다. 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 -7°C일 때, 터치 센싱 데이터에서의 피크 값은 104이다.

도 16b를 참조하면, 실험 결과, 터치 팁의 온도가 패널 표면 온도(Tp)보다 낮은 경우, 터치 팁의 온도와 패널 표면 온도(Tp) 간의 온도 차이가 커질수록, 터치 센싱 데이터의 피크 값이 작아질 수 있다. 이로 인해, 터치 감도가 저하될 수 있다.

하지만, 본 개시의 실시예들에 의하면, 비정상적으로 작아진 터치 센싱 데이터가 터치 구동 회로(310)에 의해 얻어지더라도, 터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터(1430)를 증가시키는 보정을 수행하고, 보정된 터치 센싱 데이터(1430)를 이용하여 최종 터치 좌표(P2)를 다시 산출함으로써, 정확한 터치 센싱 결과가 얻어질 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 제1 타입의 영상 데이터 신호(Vdata)일 때, 디스플레이-터치 크로스토크(DTX: Display-Touch Crosstalk, 이하 DTS라고 함) 현상을 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 제2 타입의 영상 데이터 신호(Vdata)일 때, DTX 현상을 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE) 중 임의의 제1 터치 전극(TE)에 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 제1 터치 전극(TE)과 중첩되는 제1 서브 픽셀(SP)로 공급되는 영상 데이터 신호(Vdata)가 제1 전압 값(V1)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)인 경우, 제1 서브 픽셀(SP) 내 픽셀 전극(PE)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV_TDS)과 대응되는 제1 진폭(ΔV1_PE)으로 전압 레벨이 변동되는 제1 노이즈 신호가 유기될 수 있다.

위에서 언급한 제1 전압 값(V1)은 저 계조 표현을 위한 전압 범위에 속하는 전압 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 값(V1)은 블랙을 표현하기 위한 영(Zero) 계조(g0)에 해당하는 전압 값일 수 있다. 제1 전압 값(V1)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)를 제1 타입의 영상 데이터 신호라고 한다.

도 18을 참조하면, 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극(TE)에 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 제1 서브 픽셀(SP)로 공급되는 영상 데이터 신호(Vdata)가 제1 전압(V1) 값보다 높은 제2 전압 값(V2)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)인 경우, 제1 서브 픽셀(SP) 내 픽셀 전극(PE)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV_TDS)보다 작은 제2 진폭(ΔV3_PE)으로 전압 레벨이 변동되는 제2 노이즈 신호가 유기될 수 있다.

위에서 언급한 제2 전압 값(V2)은 제1 전압 값(V1)보다 상대적으로 높은 전압 값으로서, 고 계조 표현을 위한 전압 범위에 속하는 전압 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 전압 값(V2)은 화이트를 표현하기 위한 255 계조(g255)에 해당하는 전압 값일 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않고, 제1 전압 값(V1)과 제2 전압 값(V2)은 상대적으로 차이가 나는 전압 값들이면 된다. 제2 전압 값(V2)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)를 제2 타입의 영상 데이터 신호라고 한다.

도 17을 참조하면, 예를 들어, 제1 전압 값(V1)이 블랙 표현을 위한 전압 값일 때, 제1 전압 값(V1)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)가 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)에 인가되면, 구동 트랜지스터(DRT)는 턴-오프 상태일 수 있다. 이때, 제1 서브 픽셀(SP) 내 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)은 전기적으로 거의 플로팅(Floating) 상태일 수 있다.

따라서, 소정의 진폭(ΔV_TDS)으로 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 제1 서브 픽셀(SP1)과 중첩되는 제1 터치 전극(TE)에 인가되는 경우, 제1 터치 전극(TE)에서의 전압 변동이 픽셀 전극(PE)으로 거의 그대로 전달될 수 있다. 즉, 제1 서브 픽셀(SP) 내 픽셀 전극(PE)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV_TDS)과 대응되는 제1 진폭(ΔV1_PE)으로 전압 레벨이 변동되는 제1 노이즈 신호가 유기될 수 있다.

이에 따르면, 제1 터치 전극(TE)과 픽셀 전극(PE) 간의 전압 차이(ΔV)가 영(Zero)이거나 거의 없거나 일정하다. 이로 인해서, 제1 터치 전극(TE1)에서 픽셀 전극(PE)으로 전류(Idtx)가 흐르지 않거나 약간의 전류(Idtx)만이 흐르게 된다. 즉, 제1 터치 전극(TE1)과 픽셀 전극(PE) 사이에 형성되는 크로스토크 커플링 캐패시터(Cdtx)로 전하(Charge)가 이동하지 않거나 약간의 전하만 이동할 수 있다.

도 18을 참조하면, 예를 들어, 제2 전압 값(V2)이 화이트 표현을 위한 전압 값일 때, 제2 전압 값(V2)을 갖는 영상 데이터 신호(Vdata)가 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)에 인가되면, 구동 트랜지스터(DRT)는 완전한 턴-온 상태일 수 있다. 이때, 제1 서브 픽셀(SP) 내 발광 소자(ED)의 픽셀 전극(PE)은 발광 소자(ED)의 공통 전극(CE)과 제1 커플링 캐패시터(Ced)를 형성하고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)와도 제2 커플링 캐패시터(Cdrt)를 형성할 수 있다.

따라서, 소정의 진폭(ΔV_TDS)으로 전압 레벨이 변동되는 터치 구동 신호(TDS)가 제1 서브 픽셀(SP1)과 중첩되는 제1 터치 전극(TE)에 인가되는 경우, 제1 터치 전극(TE)에서의 전압 변동은, 픽셀 전극(PE)에서의 제1 커플링 캐패시터(Ced) 및 제2 커플링 캐패시터(Cdrt)로 인해서, 픽셀 전극(PE)의 전압 변동을 발생시키지 못하거나 제한적으로 미세한 정도로만 발생할 수 있다. 즉, 제1 서브 픽셀(SP) 내 픽셀 전극(PE)은 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV_TDS)보다 작은 제2 진폭(ΔV3_PE)으로 전압 레벨이 변동되는 제2 노이즈 신호가 유기될 수 있다.

이에 따르면, 제1 터치 전극(TE)과 픽셀 전극(PE) 간의 전압 차이(ΔV)가 크게 발생할 수 있다. 이로 인해서, 제1 터치 전극(TE1)에서 픽셀 전극(PE)으로 꽤 큰 전류(Idtx)가 흐르게 된다. 즉, 제1 터치 전극(TE1)과 픽셀 전극(PE) 사이에 형성되는 크로스토크 커플링 캐패시터(Cdtx)로 상대적으로 많은 전하(Charge)가 이동이 발생할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 디스플레이를 위한 영상 데이터 신호(Vdata)의 크기에 따라서, 터치 구동 시, 크로스토크 캐패시터(Cdtx)로 이동하는 전하 량의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 이동 전하 량의 차이는 제1 터치 전극(TE)에서의 터치 센싱을 위한 캐패시턴스의 원치 않는 편차를 유발할 수 있다. 이에 따라, 터치 감도가 저하되거나 터치 센싱 오류가 발생할 수 있다.

도 19는 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 디스플레이 센싱을 이용하여 터치 센싱 데이터를 보정하는 방법을 나타낸 다이어그램이다.

도 19를 참조하면, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 센싱을 제어하는 디스플레이 컨트롤러(140)와 터치 센싱을 제어하는 터치 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다.

도 19를 참조하면, 터치 컨트롤러(320)는 터치 센싱 결과를 이용하여 디스플레이 센싱 위치에 대한 정보를 디스플레이 컨트롤러(140)로 제공할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 센싱 위치에 대한 정보는 임시 터치 좌표에 대한 정보를 포함하거나 임시 터치 좌표와 대응되는 서브 픽셀(SP)의 위치 정보 또는 임시 터치 좌표와 대응되는 서브 픽셀 행의 위치 정보 등을 포함할 수 있다.

도 19를 참조하면, 디스플레이 컨트롤러(140)는 터치 컨트롤러(320)로부터 제공 받은 디스플레이 센싱 위치에 대한 정보를 이용하여 디스플레이 센싱이 진행되도록 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130) 등을 제어할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 디스플레이 센싱 구동 기간인 제1 기간 동안 제1 기준 전압 라인(RVL)의 전압 변동 크기와 대응되는 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(320)로 제공할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 터치 센싱 데이터를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터를 토대로 최종 터치 좌표를 산출하여 출력할 수 있다.

터치 컨트롤러(320)는 디스플레이 센싱 데이터를 이용하여 터치 센싱 데이터를 보정함으로써, 터치 온도 또는 온도 편차에 의한 고스트 현상을 방지하고, DTX 편차를 보상해줄 수 있다. 여기서, 터치 온도는 터치 디스플레이 패널(110)을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 온도이다. 온도 편차는 터치 온도와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도 간의 편차일 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 센싱 값과 온도 편차(또는 터치 온도) 간의 관계에 대한 정보와, 디스플레이 센싱 값과 DTX 값 간의 관계에 대한 정보를 미리 저장하는 메모리(1900)를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 디스플레이 패널(110)을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 터치 온도와 터치 디스플레이 패널(110)의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라, 디스플레이 센싱값이 변경될 수 있고, 온도 편차에 따른 디스플레이 센싱값의 변경에 의해 터치 센싱 데이터가 보정될 수 있다.

터치 온도가 표면 온도보다 높아질수록, 디스플레이 센싱값은 증가할 수 있고, 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 터치 센싱 데이터는 감소할 수 있다.

다시 말해, 터치 온도가 표면 온도보다 높은 경우에 터치 온도와 표면 온도 간의 온도 편차가 발생하면, 디스플레이 센싱값은 온도 편차와 대응되는 값만큼 증가할 수 있고, 터치 센싱 데이터는 디스플레이 센싱값의 증가량과 대응되는 감소 보상 크기만큼 감소할 수 있다.

도 20은 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 계조에 따른 디스플레이 센싱값의 변화를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 컨트롤러(320)는, DTX 편차 보상을 위하여 터치 센싱 데이터를 보정할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 컨트롤러(320)는, DTX 편차 보상을 위하여 터치 센싱 데이터의 보정 시, 영상 데이터 신호의 계조 값 또는 이와 대응되는 전압 값을 직접적으로 참조하지 않는다.

대신에, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 컨트롤러(320)는, DTX 편차 보상을 위하여 터치 센싱 데이터의 보정 시, 영상 데이터 신호의 계조 값 또는 전압 값의 대용으로서, 디스플레이 센싱값을 활용할 수 있다.

이에, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 영상 데이터 신호의 계조 값과 디스플레이 센싱값 간의 관계를 정의하는 정보를 메모리(1900)에 미리 저장하고 있다.

도 20을 참조하면, 영상 데이터 전압에 대한 계조에 따라 디스플레이 센싱값들은 다른 분포를 가질 수 있다. 대략적으로, 영상 데이터 전압에 대한 계조가 0 계조값(0G), 127 계조값(127G), 200 계조값(200G), 및 255 계조값(255G)으로 높아질수록, 디스플레이 센싱값이 커질 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 컨트롤러(320)는, 디스플레이 센싱값이 커지면 계조값이 커진 것으로 인식하고, 그에 맞는 DTX 편차 보상을 위한 터치 센싱 데이터의 보정을 수행할 수 있다.

도 21은 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 계조와 DTX 값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 21의 그래프에서, X축은 계조 값이고, Y축은 DTX 값이다. X축은 계조 값 대신 디스플레이 센싱값일 수도 있다.

도 21을 참조하면, 메모리(1900)는 터치 전극들(TE) 각각에 대한 DTX 값을 저장하거나, 계조와 DTX 값 간의 관계 정보(도 19의 그래프)를 저장하거나, 디스플레이 센싱값과 DTX 값 간의 관계 정보(도 19의 그래프)를 저장할 수 있다.

도 21을 참조하면, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 계조가 증가할수록, DTX 값(일종의 노이즈 값)이 증가할 수 있다.

계조 중가에 따른 DTX 값 증가에 의해서, 디스플레이 센싱값이 증가하게 되면, 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 컨트롤러(320)는 이러한 상황을 DTX 값 증가로 인식하여, DTX 값 증가 현상을 보상해주기 위하여 터치 센싱 데이터를 감소시키는 보정을 수행할 수 있다.

제1 서브 픽셀(SP1)에 공급된 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라, 디스플레이 센싱값이 변경될 수 있다. 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경된 디스플레이 센싱값에 기초하여 터치 센싱 데이터가 보정될 수 있다.

예를 들어, 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값이 높아질수록, 디스플레이 센싱값이 증가하고, 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 터치 센싱 데이터는 감소할 수 있다.

도 22는 본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 센싱값들을 이용하여 DTX 값을 산출하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.

도 22를 참조하면, 메모리(1900)는 다수의 터치 전극들(TE) 각각에 대한 DTX 값 (DTX(TE))을 저장할 수 있다.

도 22를 참조하면, 1개의 터치 전극(TE)이 j×k 개의 픽셀들과 중첩될 수 있다. 1개의 터치 전극(TE)과 중첩되는 j×k 개의 픽셀들은 k개의 행과 j개의 열로 배열될 수 있다. 픽셀들 각각은 4개의 서브 픽셀(SP)을 포함할 수 있으며, 경우, j×k 개의 픽셀들은 4×j×k 개의 서브 픽셀들(SP)에 해당할 수 있다. 4개의 서브 픽셀(SP)은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀, 및 흰색 서브 픽셀을 포함할 수 있다.

도 22를 참조하면, 각 터치 전극(TE)에 대한 DTX 값(DTX(TE))은 1개의 터치 전극(TE)과 중첩되는 4×j×k 개의 서브 픽셀들(SP)에 대한 모든 디스플레이 센싱 값들(RT1, RT2, … , RT(j-1), RT(j), …)에 대응되는 DTX 값들의 평균 값일 수 있다.

또는, 각 터치 전극(TE)에 대한 DTX 값(DTX(TE))은 1개의 터치 전극(TE)과 중첩되는 4×j×k 개의 서브 픽셀들(SP) 중 일부 서브 픽셀들(SP)에 대한 디스플레이 센싱 값들 RT1, RT2, … , RT(j-1), RT(j), …)에 대응되는 DTX 값들의 평균 값일 수 있다.

또는, 각 터치 전극(TE)에 대한 DTX 값(DTX(TE))은 1개의 터치 전극(TE)과 중첩되는 4×j×k 개의 서브 픽셀들(SP) 중 하나의 서브 픽셀(SP)에 대한 디스플레이 센싱 값들 RT1, RT2, … , RT(j-1), RT(j), …)에 대응되는 DTX 값일 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 메모리(1900)는 터치 전극들(TE) 각각에 대한 DTX 값을 저장하거나, 계조와 DTX 값 간의 관계 정보(도 19의 그래프)를 저장하거나, 디스플레이 센싱값과 DTX 값 간의 관계 정보(도 19의 그래프)를 저장할 수 있다.

본 개시의 실시 예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 컨트롤러(320)는 상기 관계 정보를 참조하고, 디스플레이 컨트롤러(140)로부터 수신된 디스플레이 센싱값에 기초하여, 터치 센싱 데이터를 보정할 수 있다.

이상에서 설명한 본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 포인터에 의해 패널 표면의 온도가 변화하더라도, 우수한 터치 감도를 갖는 터치 디스플레이 장치 및 터치 센싱 방법을 제공할 수 있다.

이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 터치 디스플레이 장치 110: 터치 디스플레이 패널
120: 데이터 구동 회로 130: 게이트 구동 회로
140: 디스플레이 컨트롤러 300: 터치 센싱 회로
310: 터치 구동 회로 320: 터치 컨트롤러
1000: 컨트롤러 1010: 디스플레이 센싱 회로

Claims

다수의 데이터 라인들, 다수의 게이트 라인들, 다수의 기준 전압 라인들, 다수의 서브 픽셀들 및 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 디스플레이 패널;
상기 다수의 데이터 라인들로 영상 데이터 신호들을 출력하는 데이터 구동 회로;
상기 데이터 구동 회로를 제어하는 디스플레이 컨트롤러;
상기 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 전송하는 터치 구동 회로; 및
상기 터치 구동 회로로부터 터치 센싱 데이터를 수신하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
상기 다수의 서브 픽셀들 각각은, 발광 소자, 상기 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 상기 다수의 데이터 라인들 중 해당 데이터 라인 사이에 연결된 스캔 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터, 및 상기 구동 트랜지스터의 제2 노드와 상기 다수의 기준 전압 라인들 중 해당 기준 전압 라인 사이에 연결된 센스 트랜지스터를 포함하고,
상기 터치 센싱 데이터가 상기 터치 구동 회로에서 상기 터치 컨트롤러로 전송된 이후,
제1 기간 동안, 상기 다수의 서브 픽셀들 중 제1 서브 픽셀과 연결된 상기 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압이 공급되고, 상기 제1 기준 전압 라인으로 상기 기준 전압의 공급이 중단되고, 상기 제1 기준 전압 라인의 전압이 변동되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브 픽셀은 상기 다수의 서브 픽셀들 중 상기 터치 센싱 데이터에 의해 선택된 서브 픽셀인 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 컨트롤러는 상기 제1 기간 동안 상기 제1 기준 전압 라인의 전압 변동 크기와 대응되는 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 제공하고,
상기 터치 컨트롤러는 상기 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터를 보정하고, 보정된 터치 센싱 데이터를 토대로 최종 터치 좌표를 산출하여 출력하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 디스플레이 패널을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 터치 온도와 상기 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라, 상기 디스플레이 센싱값이 변경되고,
상기 온도 편차에 따른 상기 디스플레이 센싱값의 변경에 의해, 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 터치 온도가 상기 표면 온도보다 높아질수록, 상기 디스플레이 센싱값은 증가하고,
상기 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 상기 터치 센싱 데이터는 감소하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 서브 픽셀에 공급된 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라, 상기 디스플레이 센싱값이 변경되고,
상기 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경된 상기 디스플레이 센싱값에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
상기 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값이 높아질수록, 상기 디스플레이 센싱값이 증가하고,
상기 디스플레이 센싱값이 증가할수록, 상기 터치 센싱 데이터는 감소하는 터치 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
디스플레이-터치 크로스토크 값과 디스플레이 센싱 값 간의 관계 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
상기 터치 컨트롤러는, 상기 관계 정보를 참조하고, 상기 디스플레이 센싱값에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터를 보정하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 컨트롤러는, 상기 터치 센싱 데이터를 토대로 임시 터치 좌표를 산출하여 상기 임시 터치 좌표를 상기 디스플레이 컨트롤러로 제공하고,
상기 디스플레이 컨트롤러는, 상기 임시 터치 좌표를 제공 받은 이후, 상기 다수의 서브 픽셀들 중 상기 임시 터치 좌표와 대응되는 서브 픽셀 라인에 포함된 상기 제1 서브 픽셀을 선택하고, 상기 제1 기간이 진행되도록 제어하고, 상기 기준 전압 라인의 변동된 전압에 대한 정보를 포함하는 디스플레이 센싱값을 수신하는 터치 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 기준 전압 라인의 전압에 대한 변동 크기는 손가락 또는 터치 포인터의 온도와 상기 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라 달라지는 터치 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 기준 전압 라인의 전압에 대한 변동 크기는 상기 제1 서브 픽셀에 포함된 구동 트랜지스터의 특성 값에 따라 달라지는 값인 터치 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 디스플레이 컨트롤러는 상기 디스플레이 센싱값을 포함하는 디스플레이 센싱 데이터를 상기 터치 컨트롤러로 제공하고,
상기 터치 컨트롤러는 상기 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여, 상기 임시 터치 좌표와 다른 최종 터치 좌표를 다시 산출하여 출력하고,
상기 기준 전압 라인의 전압의 변동 크기에 따라 상기 최종 터치 좌표가 다르게 산출되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기간은 액티브 시간들 사이의 블랭크 시간인 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 디스플레이 패널은,
상기 다수의 서브 픽셀들 각각의 영역에 배치되는 픽셀 전극;
상기 다수의 서브 픽셀들 각각의 영역에 배치되고, 상기 픽셀 전극 상에 위치하는 발광층;
상기 발광층 상에 위치하는 공통 전극; 및
상기 공통 전극 상의 봉지층을 더 포함하고,
상기 다수의 터치 전극들은 상기 봉지층 상에 배치되고, 상기 공통 전극과 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 디스플레이 패널은,
상기 다수의 서브 픽셀들 각각의 영역에 배치되는 픽셀 전극;
상기 다수의 서브 픽셀들 각각의 영역에 배치되고, 상기 픽셀 전극 상에 위치하는 발광층;
상기 발광층 상에 위치하는 다수의 공통 전극; 및
상기 다수의 공통 전극 상의 봉지층을 더 포함하고,
상기 다수의 터치 전극들은 상기 봉지층 아래에 배치되고, 상기 다수의 공통 전극의 측면에 배치되고,
상기 다수의 터치 전극들은 적어도 하나의 픽셀 전극, 적어도 하나의 데이터 라인, 및 적어도 하나의 게이트 라인 중 1가지 이상과 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
제15항에 있어서,
상기 다수의 터치 전극들 각각은 상기 다수의 공통 전극 사이에 위치하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 컨트롤러 및 상기 터치 컨트롤러는 단일 컨트롤러로 통합되는 터치 디스플레이 장치.
다수의 서브 픽셀들 및 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 디스플레이 패널;
상기 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로;
상기 다수의 서브 픽셀들 중 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱값을 출력하는 디스플레이 센싱 회로; 및
상기 터치 센싱 데이터에 기초하여 임시 터치 좌표를 산출하고, 상기 다수의 서브 픽셀들 중 상기 임시 터치 좌표와 대응되는 상기 제1 서브 픽셀에 대한 상기 디스플레이 센싱값에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터를 보정하고, 상기 보정된 터치 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표를 산출하여 출력하는 컨트롤러를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제18항에 있어서,
상기 제1 서브 픽셀은, 발광 소자, 상기 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 상기 다수의 데이터 라인들 중 제1 데이터 라인 사이에 연결된 스캔 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터, 및 상기 구동 트랜지스터의 제2 노드와 제1 기준 전압 라인 사이에 연결된 센스 트랜지스터를 포함하고,
상기 디스플레이 센싱 회로는,
상기 제1 데이터 라인으로 센싱 구동용 데이터 전압을 공급하고, 상기 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압을 공급하고,
상기 제1 기준 전압 라인으로 상기 기준 전압의 공급을 중단하여 상기 제1 기준 전압 라인의 전압을 상승시키고,
상기 제1 기준 전압 라인의 상승된 전압을 센싱하는 터치 디스플레이 장치.
제18항에 있어서,
상기 터치 디스플레이 패널을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 터치 온도와 상기 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라, 상기 디스플레이 센싱값이 변경되고,
상기 온도 편차에 따른 상기 디스플레이 센싱값의 변경에 의해, 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 디스플레이 장치.
제18항에 있어서,
상기 디스플레이 센싱값은 상기 제1 서브 픽셀에 공급된 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경되고,
상기 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경된 상기 디스플레이 센싱값에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 디스플레이 장치.
터치 디스플레이 장치의 터치 센싱 방법에 있어서,
터치 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나를 센싱하여 터치 센싱 데이터를 생성하고, 상기 터치 센싱 데이터에 근거하여 임시 터치 좌표를 산출하는 단계;
상기 터치 디스플레이 패널에 배치된 다수의 서브 픽셀들 중 상기 임시 터치 좌표와 대응되는 제1 서브 픽셀을 센싱하여 디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 디스플레이 센싱 데이터에 기초하여 최종 터치 좌표를 다시 산출하여 출력하는 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.
제22항에 있어서,
상기 제1 서브 픽셀은, 발광 소자, 상기 발광 소자를 구동하는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 상기 다수의 데이터 라인들 중 제1 데이터 라인 사이에 연결된 스캔 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 스토리지 캐패시터, 및 상기 구동 트랜지스터의 제2 노드와 제1 기준 전압 라인 사이에 연결된 센스 트랜지스터를 포함하고,
상기 디스플레이 센싱 데이터를 생성하는 단계는,
상기 제1 데이터 라인으로 센싱 구동용 데이터 전압을 공급하고, 상기 제1 기준 전압 라인으로 기준 전압을 공급하는 초기화 단계;
상기 제1 기준 전압 라인으로 상기 기준 전압의 공급을 중단하여 상기 제1 기준 전압 라인의 전압을 상승시키는 트래킹 단계; 및
상기 제1 기준 전압 라인의 상승된 전압을 센싱하는 샘플링 단계를 포함하는 터치 센싱 방법.
제23항에 있어서,
상기 터치 디스플레이 패널을 접촉한 사용자의 손가락 또는 터치 포인터의 터치 온도와 상기 터치 디스플레이 패널의 표면 온도 간의 온도 편차에 따라, 상기 디스플레이 센싱값이 변경되고,
상기 온도 편차에 따른 상기 디스플레이 센싱값의 변경에 의해, 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 센싱 방법.
제23항에 있어서,
상기 디스플레이 센싱값은 상기 제1 서브 픽셀에 공급된 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경되고,
상기 영상 데이터 신호의 전압 값 또는 계조 값에 따라 변경된 상기 디스플레이 센싱값에 기초하여 상기 터치 센싱 데이터가 보정되는 터치 센싱 방법.