KR20230040460A - 터치구동장치 및 이를 포함하는 디스플레이장치 - Google Patents

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KR20230040460A
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Abstract

본 실시예는 터치구동장치 및 이를 포함하는 디스플레이장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치구동장치의 샘플링 방식과 터치구동신호의 펄스를 기존과는 상이하게 변경해서 장치의 전력 소비를 저감시키는 터치구동장치 및 이를 포함하는 디스플레이장치에 관한 것이다.

Description

터치구동장치 및 이를 포함하는 디스플레이장치{TOUCH DRIVE DEVICE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 실시예는 터치구동장치 및 이를 포함하는 디스플레이장치에 관한 것이다.
오브젝트의 근접 혹은 터치를 감지하기 위한 다수의 터치전극을 포함하고 있는 패널을 통상적으로 터치패널이라고 호칭한다.
이러한 터치패널은 형태에 따라 영상을 표시하는 표시패널과 완전히 분리되어 있을 수도 있다. 하지만, 최근에는 터치패널이 표시패널과 일체형으로 결합되어 있는 경우도 있기 때문에, 터치패널은 표시패널과의 구분없이 패널로 통칭되기도 한다. 아래에서 패널은 오브젝트의 근접 혹은 터치를 감지하기 위한 다수의 터치전극을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
한편, 패널에 대한 오브젝트의 근접 혹은 터치는 이러한 패널을 구동하는 터치구동장치에 의해 감지될 수 있다.
터치구동장치는 패널로 터치구동신호를 출력하고, 이러한 터치구동신호에 대한 반응신호를 수신해서 패널에 대한 오브젝트의 근접 혹은 터치를 감지한다.
위와 같은 터치구동장치는 표시장치에 부가되는 구성으로써, 오브젝트의 빈번한 근접 혹은 터치를 감지하기 위해서 항시적으로 구동되기 때문에 터치구동장치에서 소비하는 전력이 증가하게 되고, 이로 인해 표시장치의 소비 전력이 증가하게 된다.
이와 관련하여 본 실시예는 터치구동장치에서의 전력 소비를 개선하는 기술을 제공하고자 한다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 터치구동장치의 샘플링 방식과 터치구동신호의 펄스를 기존과는 상이하게 변경해서 터치구동장치의 전력 소비를 저감시키는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는, 터치구동신호를 생성하고, 일 터치전극으로 상기 터치구동신호를 공급하는 구동신호 발생부; 및 상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 센싱전압으로 변환하고, 상기 센싱전압을 샘플링하되, 상기 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 센싱부를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 다수의 터치전극을 포함하는 패널; 및 핑거터치 구동기간에 터치구동신호를 생성해서 일 터치전극으로 공급하고, 상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 상기 반응신호를 센싱전압으로 변환하고, 상기 센싱전압을 샘플링하되, 상기 터치구동신호의 펄스 지속 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 터치구동장치를 포함하는 디스플레이장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 펄스폭을 센싱전압의 샘플링 주기보다 길게 연장한 터치구동신호를 생성하고, 일 터치전극으로 상기 터치구동신호를 공급하는 구동신호 발생부; 및 상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 상기 센싱전압으로 변환하고, 상기 터치구동신호의 상기 펄스폭에 해당하는 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 센싱부를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치구동장치가 터치구동신호의 펄스를 기존보다 길게 출력해서 터치구동신호의 펄스 개수를 최소화하기 때문에 터치전극의 충방전 횟수가 최소화되서 터치구동장치의 전력 소비가 감소하게 된다.
또한, 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 센싱전압에 대한 샘플링을 복수회 수행하기 때문에 센싱전압에 포함된 노이즈가 현저하게 상쇄될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 디스플레이장치의 일반적인 시간 분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 패널과 터치구동장치의 상세 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 센싱부의 상세 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 터치구동장치의 일반적인 구동동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치구동장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 센싱부의 샘플앤드홀드 회로를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11은 일 실시예에 따른 터치구동장치의 핑거터치 구동동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치구동장치의 펜터치 구동동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 패널(110), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130), 터치구동장치(140), 데이터처리장치(150) 및 호스트(160)를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130), 터치구동장치(140) 중 하나 이상은 하나의 집적회로(IC: Integrated Circuit)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 데이터구동장치(120)와 터치구동장치(140)가 하나의 집적회로에 포함될 수 있다. 데이터구동장치(120)와 터치구동장치(140)를 포함한 집적회로는 소스리드아웃회로(SRIC:Source Readout Integrated Circuit)로 호칭될 수 있다.
데이터구동장치(120)는 화소(P)와 연결되는 데이터라인(DL)을 구동하고, 게이트구동장치(130)는 화소(P)와 연결되는 게이트라인(GL)을 구동할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 패널(110)에 배치되는 터치전극(TE)을 구동할 수 있다.
패널(110)에는 다수의 데이터라인(DL) 및 다수의 게이트라인(GL)이 배치되고, 다수의 화소(P)가 배치될 수 있다.
그리고 패널(110)에는 다수의 터치전극(TE)이 도 3과 같이 배치될 수 있다.
다시 말해서, 패널(110)에는 디스플레이 패널이 포함될 수 있고, 터치패널(TSP: Touch Screen Panel)이 더 포함될 수 있다. 여기서, 디스플레이패널과 터치패널은 일부 구성요소를 공유할 수 있다. 예를 들어, 터치패널의 터치전극(TE)은 디스플레이패널에서 공통전극전압이 공급되는 공통전극으로 사용될 수 있다.
한편, 다수의 터치전극(TE)은 터치 방식(예를 들어, 자체 캐패시턴스(Self Capacitance) 방식, 상호 캐패시턴스(Mutual Capacitance) 방식 등)에 따라 전극의 구성, 위치 등이 달라질 수 있다.
위와 같은 다수의 터치전극(TE)은 도 3과 같이 컬럼(Column) 단위로 그룹화될 수 있다. 여기서, 하나의 그룹은 채널(Channel)로 호칭될 수 있다.
데이터구동장치(120)는 패널(110)의 각 화소(P)에 영상을 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터전압을 공급할 수 있다. 데이터구동장치(120)는 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: tape automated bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: chip on glass) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드(bonding pad)에 연결되거나, 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: chip on film) 방식으로 구현될 수도 있다.
데이터구동장치(120)는 데이터처리장치(150)로부터 영상데이터 및 데이터제어신호(DCS)를 수신할 수 있다. 데이터구동장치(120)는 영상데이터에서 지시하는 각 화소의 계조(greyscale)값에 따라 데이터전압을 생성하고, 각 화소를 구동할 수 있다.
데이터제어신호(DCS)는 적어도 하나의 동기화신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터제어신호(DCS)는 수직동기화신호(VSYNC), 수평동기화신호(HSYNC), 시분할신호 등을 포함할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 수직동기화신호(VSYNC)에 따라 프레임을 구분하고, 수직동기화신호(VSYNC)가 지시하는 수직블랭크구간 이외의 구간에서 각 화소를 구동할 수 있다. 데이터구동장치(120)는 수평동기화신호(HSYNC)에 따라 수평라인별 영상데이터를 확인하고, 각 수평라인별로 데이터전압을 공급할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 도 2와 같이 시분할신호에 따라 디스플레이 구동기간(DP)과 터치 구동기간(TP)을 구분하고, 디스플레이 구동기간(DP) 내에서 각 화소를 구동할 수 있다. 여기서, 하나의 프레임 시간은 하나의 디스플레이 구동기간(DP)과 하나의 터치 구동기간(TP)으로 분할되거나, 둘 이상의 디스플레이 구동기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동기간(TP)으로 분할될 수 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소(P)에 위치하는 트랜지스터를 온오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 공급할 수 있다. 게이트구동장치(130)는 구동 방식에 따라, 도 1에서와 같이 패널(110)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나뉘어져 패널(110)의 양측에 위치할 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(gate in panel) 타입으로 구현되어 패널(110)에 직접 형성될 수도 있다. 또한, 적어도 하나의 게이트트라이버집적회로는 칩 온 필름(COF: chip on film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 데이터처리장치(150)로부터 게이트제어신호(GCS)를 수신할 수 있다. 게이트제어신호(GCS)는 복수의 클럭신호를 포함할 수 있다. 그리고, 게이트구동장치(130)는 클럭신호를 이용하여 스캔신호를 생성하고, 스캔신호를 게이트라인(GL)으로 공급할 수 있다.
터치구동장치(140)는 터치 구동기간(도 2의 TP)에 터치구동신호를 이용하여 터치전극(TE)을 구동할 수 있다.
여기서, 터치구동장치(140)는 액티브펜(10)을 사용한 터치와 핑거(20)를 사용한 터치를 인식할 수 있다.
이를 위해 터치구동장치(140)는 도 2의 터치 구동기간(TP)에 펜터치구동을 위한 펜터치구동신호를 터치전극(TE)으로 공급하거나, 핑거터치구동을 위한 핑거터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급할 수 있다.
터치구동장치(140)는 터치 구동기간(TP)에 액티브펜(10)이 터치전극(TE)으로 송신한 다운링크신호를 터치전극(TE)을 통해 수신할 수도 있다.
예를 들어, 도 2에서 터치구동장치(140)는 제1터치 구동기간(TP1)에 펜터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급하고, 제2터치 구동기간(TP2)에 핑거터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급할 수 있다. 그리고 터치구동장치(140)는 제3터치 구동기간(TP3)에 터치전극(TE)을 통해 액티브펜(10)의 다운링크신호를 수신할 수 있다.
일반적으로 터치구동장치(140)가 펜터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급하거나 터치전극(TE)을 통해 액티브펜(10)의 다운링크신호를 수신하는 터치 구동기간은 펜터치 구동기간으로 호칭될 수 있고, 핑거터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급해서 핑거(20)의 터치를 센싱하는 터치 구동기간은 핑거터치 구동기간으로 호칭될 수 있다.
그리고 터치구동장치(140)가 펜터치구동신호를 터치전극(TE)에 공급하는 펜터치 구동기간은 업링크 구동기간으로 호칭될 수 있고, 터치구동장치(140)가 터치전극(TE)을 통해 액티브펜(10)의 다운링크신호를 수신하는 펜터치 구동기간은 다운링크 구동기간으로 호칭될 수 있다. 여기서, 펜터치구동신호는 액티브펜(10)의 각종 동작제어정보를 포함한 비콘신호이거나, 다운링크신호의 동기화를 위한 핑(Ping)신호일 수 있다.
터치구동장치(140)는 데이터처리장치(150)로부터 터치제어신호를 수신할 수 있다.
터치제어신호는 적어도 하나의 동기화신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치제어신호는 수직동기화신호(VSYNC), 시분할신호, 터치동기화신호(TSYNC) 등을 포함할 수 있다. 터치구동장치(140)는 시분할신호 혹은 터치동기화신호(TSYNC)에 따라 디스플레이 구동기간(DP)과 터치 구동기간(TP)을 구분할 수 있다.
호스트(160)는 데이터처리장치(150)로 영상데이터를 송신하고, 영상데이터를 프레임 단위로 구분하기 위한 수직동기화신호(VSYNC)를 송신할 수 있다. 데이터처리장치(150)는 이러한 수직동기화신호(VSYNC)를 기준으로 시분할신호, 터치동기화신호(TSYNC) 등을 생성하여 각 구동장치(120, 130, 140)로 송신할 수 있다.
한편, 일 실시예에서 터치구동장치(140)는 핑거(20)를 사용한 터치를 인식하기 위해서 터치구동신호를 일 터치전극(TE)으로 공급하고, 터치구동신호에 대한 일 터치전극(TE)의 반응신호를 입력받을 수 있다. 여기서, 터치구동신호는 핑거터치구동신호일 수 있다.
터치구동장치(140)는 반응신호를 센싱전압으로 변환하고, 센싱전압을 샘플링해서 샘플링전압을 생성할 수 있다. 그리고 터치구동장치(140)는 샘플링 전압을 디지털신호로 변환해서 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 터치구동장치(140)는 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행해서 복수의 샘플링전압을 생성할 수 있다. 여기서, 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간은 펄스 지속 시간으로 호칭될 수 있다.
터치구동장치(140)가 터치구동신호의 펄스 지속 시간 동안에 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행한다는 것은 터치구동장치(140)가 터치구동신호의 펄스폭을 센싱전압의 샘플링 주기보다 길게 연장하는 것으로 해석될 수 있다.
위와 같은 터치구동장치(140)는 도 3과 같이 제1멀티플랙서(310), 센싱부(320), 제2멀티플랙서(330) 및 아날로그디지털변환부(340)를 하나 이상 포함할 수 있다.
여기서, 제1멀티플랙서(310)는 일 채널에 포함된 터치전극(TE)들 중에서 일 터치전극을 센싱부(320)에 선택적으로 연결할 수 있다.
센싱부(320)는 제1멀티플랙서(310)에서 연결한 일 터치전극으로부터 반응신호를 입력받고, 반응신호를 센싱전압으로 변환할 수 있다. 그리고 센싱부(320)는 센싱전압을 샘플링해서 샘플링전압을 출력할 수 있다. 여기서, 센싱부(320)는 터치구동신호의 펄스 지속 시간 동안에 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행해서 복수의 샘플링전압을 출력할 수 있다.
다시 말해서, 터치구동신호의 펄스폭은 센싱전압의 샘플링 주기보다 길게 연장될 수 있고, 센싱부(320)는 터치구동신호의 펄스폭에 해당하는 시간 동안에 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행할 수 있다.
제2멀티플랙서(330)는 센싱부(320)들 중에서 일 센싱부를 아날로그디지털변환부(340)에 선택적으로 연결할 수 있다.
아날로그디지털변환부(340)는 제2멀티플랙서(330)에서 연결한 일 센싱부로부터 복수의 샘플링전압을 순차적으로 입력받아서 디지털값으로 각각 변환할 수 있다.
아날로그디지털변환부(340)에서 변환한 복수의 디지털값은 터치컨트롤러(미도시)로 입력될 수 있다. 터치컨트롤러(미도시)는 복수의 디지털값의 평균값을 산출해서 핑거(20)가 일 터치전극을 터치했는지를 인식할 수 있다.
이하에서는 센싱부(320)가 센싱전압을 복수회 샘플링해서 복수의 샘플링전압을 출력하는 구성에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 센싱부의 상세 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 센싱부(320)는 아날로그 전단 회로(410) 및 샘플앤드홀드 회로(420)를 포함할 수 있다.
아날로그 전단 회로(410)는 앰프(amp), 피드백 캐패시터(C_fb), 리셋 스위치(S_reset)포함할 수 있다. 앰프(amp)의 비반전 입력단(+)으로 입력된 터치구동신호(V_TDS)는 앰프(amp)의 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다. 여기서, 반전 입력단(-)으로 출력된 터치구동신호(V_TDS)는 제1멀티플랙서(310)를 통해 일 터치전극(도 4의 TE_1)으로 공급된다. 일 터치전극(TE_1)의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체(예를 들어, 도 4의 TE_2, TE_3, TE_4 등)로는 터치구동신호(V_TDS)와 동일하거나 유사한 로드프리신호(V_LFD)가 공급될 수 있다. 터치구동신호(V_TDS)가 일 터치전극(TE_1)으로 공급될 때에 로드프리신호(V_LFD)가 인근의 도전체로 공급되면, 일 터치전극(TE_1)과 인근의 도전체 사이에서 기생 캐피시턴스 성분이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 일 터치전극(TE_1)의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체는 일 터치전극(TE_1)에 인접한 터치전극들(TE_2, TE_3, TE_4 등), 일 터치전극(TE_1)에 인접한 데이터라인(DL)과 게이트라인(GL) 등을 포함할 수 있다.
아날로그 전단 회로(410)는 일 터치전극(TE_1)으로부터 반응신호를 입력받고, 반응신호를 센싱전압(도 4의 V_out)으로 변환할 수 있다. 여기서, 아날로그 전단 회로(410)는 앰프(amp)와 피드백 캐패시터(C_fb)로 구성된 전치 증폭기로 동작할 수 있다.
아날로그 전단 회로(410)의 리셋 스위치(S_reset)는 일 터치전극(TE_1)의 센싱전압(V_out)을 리셋시킨다.
샘플앤드홀드 회로(420)는 센싱전압(V_out)을 샘플링할 수 있다. 여기서, 샘플앤드홀드 회로(420)에서 샘플링된 센싱전압(V_out)은 샘플링 전압(V_sam)으로 호칭될 수 있다.
도 5는 터치구동장치의 일반적인 구동동작을 설명하기 위한 도면이다.
기존의 터치구동장치가 일 터치전극으로 공급하는 터치구동신호(도 5의 V_TDS)에는 다수의 펄스가 포함되어 있고, 기존의 터치구동장치는 터치구동신호에서 하나의 펄스가 지속되는 펄스 지속 시간(도 5의 t1) 동안에 센싱전압(도 5의 V_out)의 샘플링을 1회만 수행하였다.
다시 말해서, 기존의 터치구동신호의 펄스폭(t1)은 센싱전압(V_out)의 샘플링 주기(T)보다 짧거나 같았다.
여기서, 일 터치전극의 충전과 방전은 터치구동신호에 포함된 펄스의 개수에 비례해서 반복될 수 있다.
따라서, 기존에는 터치구동신호에 포함된 다수의 펄스로 인해서 일 터치전극의 충전과 방전이 빈번하게 이뤄졌기 때문에 일 터치전극의 충전과 방전을 위해서 터치구동장치가 소비하는 전력이 증가하였다.
또한, 기존에는 일 터치전극의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체에 공급하는 로드프리신호도 터치구동신호와 동일하거나 유사한 다수의 펄스를 포함하기 때문에 하나 이상의 도전체에서도 충전과 방전이 빈번하게 이뤄졌고, 이로 인한 터치구동장치의 전력 소비가 증가하였다.
또한, 기존에는 터치구동신호에서 하나의 펄스가 지속되는 시간 동안에 터치구동장치에서 센싱전압(도 5의 V_out)의 샘플링을 1회만 수행하였기 때문에 센싱전압에 포함된 노이즈를 상쇄시키는 데에 한계가 있었다. 여기서, 반응신호에 포함된 노이즈는 센싱전압(도 5의 V_out)에도 포함될 수 있다.
일반적으로 센싱전압의 샘플링 주기가 단축, 즉 센싱전압의 샘플링 횟수가 증가할수록 센싱전압에 포함된 노이즈가 많이 상쇄될 수 있다.
하지만, 기존에는 터치구동장치의 샘플링 횟수가 터치구동신호의 펄스 개수에 대응되었기 때문에 터치구동장치의 샘플링 횟수를 증가시키는 데에 한계가 있었고, 이로 인해 센싱전압에 포함된 노이즈를 상쇄시키는 데에도 한계가 있었다. 여기서, 센싱전압에 포함된 노이즈, 즉 반응신호에 포함된 노이즈는 일 터치전극과 일 터치전극의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스 성분 또는 외부로부터 유입되는 노이즈일 수 있다.
일 실시예에서는 터치구동장치(140)가 일 터치전극(TE_1)으로 공급하는 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간인 펄스 지속 시간이 연장되서 터치구동신호에 포함된 펄스의 개수가 최소화될 수 있다.
다시 말해서, 터치구동신호의 펄스폭이 센싱전압의 샘플링 주기보다 길게 연장될 수 있다. 이를 통해, 터치구동장치(140)에서 소비하는 전력이 절감될 수 있다.
일 실시예에서 터치구동장치(140)는 연장된 펄스 지속 시간 동안에 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행할 수 있다.
이를 통해, 터치구동장치(140)의 샘플링 주기가 터치구동신호의 펄스 발생 주기와 무관하게 결정될 수 있다. 따라서 터치구동장치(140)의 샘플링 주기, 즉 샘플링 횟수를 자유롭게 증가시킬 수 있고, 이로 인해 센싱전압에 포함된 노이즈를 현저하게 상쇄시킬 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에서 터치구동장치(140)는 센싱부(320) 이외에 구동신호 발생부(610) 및 샘플링 제어부(620)를 더 포함할 수 있다.
구동신호 발생부(610)는 터치구동신호를 생성하고, 패널(110)에 포함된 일 터치전극(TE_1)으로 터치구동신호를 공급할 수 있다.
여기서, 구동신호 발생부(610)는 기존의 터치구동신호의 펄스 지속 시간(도 5의 t1)에 비해 연장된 펄스 지속 시간(도 8의 t2 또는 도 9의 t3 또는 t4)을 가지는 터치구동신호(도 8 또는 도 9의 V_TDS)를 생성할 수 있다.
다시 말해서, 구동신호 발생부(610)는 터치구동신호의 펄스폭을 센싱부(320)의 샘플링 주기보다 길게 연장할 수 있다. 여기서, 구동신호 발생부(610)는 터치구동신호의 펄스폭을 샘플링 주기의 정수배만큼 연장할 수 있다.
일 실시예에서 구동신호 발생부(610)는 도 8과 같이 한개의 펄스를 포함한 터치구동신호를 생성해서 일 터치전극(TE_1)으로 공급할 수 있다.
구동신호 발생부(610)는 도 9와 같이 제1펄스(910)와 제2펄스(920)를 포함한 터치구동신호를 생성해서 일 터치전극(TE_1)으로 공급할 수도 있다. 여기서, 제1펄스(910)의 펄스 지속 시간(도 9의 t3)과 제2펄스(920)의 펄스 지속 시간(도 9의 t4)은 동일할 수 있다.
위와 같이 구동신호 발생부(610)가 최소한의 펄스를 포함한 터치구동신호(V_TDS)를 생성해서 일 터치전극(TE_1)으로 공급하게 되면, 일 터치전극(TE_1)의 충전과 방전이 최소한으로 이뤄지기 때문에 터치전극의 충전과 방전으로 인한 터치구동장치(140)의 전력 소비가 절감될 수 있다.
한편, 구동신호 발생부(610)는 도 8 또는 도 9와 같은 터치구동신호(V_TDS)를 일 터치전극(TE_1)으로 출력할 때에 터치구동신호(V_TDS)와 동일하거나 유사한 로드프리신호(도 6의 V_LFD)를 생성할 수 있다. 그리고 구동신호 발생부(610)는 일 터치전극의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체로 로드프리신호(V_LFD)를 공급할 수 있다.
위와 같이 구동신호 발생부(610)가 터치구동신호(V_TDS)와 동일하거나 유사한 로드프리신호(V_LFD), 즉 터치구동신호(V_TDS)와 같이 최소한의 펄스를 포함한 로드프리신호(V_LFD)를 하나 이상의 도전체로 공급하게 되면, 하나 이상의 도전체의 충전과 방전이 최소한으로 이뤄지기 때문에 하나 이상의 도전체의 충전과 방전으로 인한 터치구동장치(140)의 전력 소비가 절감될 수 있다.
샘플링 제어부(620)는 센싱부(320)의 샘플링 주기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 샘플링 제어부(620)는 터치구동신호(V_TDS)의 펄스 지속 시간(t2) 동안에 센싱부(320)의 아날로그 전단 회로(410)에서 출력한 센싱전압(도 8의 V_out)을 샘플앤드홀드 회로(420)에서 복수회 샘플링하도록 제어할 수 있다.
여기서, 샘플앤드홀드 회로(420)는 도 7과 같이 샘플링 스위치(710)와 홀드 캐패시터(720)를 포함할 수 있고, 샘플링 제어부(620)는 기설정된 샘플링 주기마다 샘플링 스위치(710)를 온(On)시키는 제어신호(도 8의 S&H)를 출력해서 샘플링 스위치(710)가 샘플링 주기에 따라 온/오프를 복수회 수행하도록 한다.
일 실시예에서 샘플링 제어부(620)는 센싱부(320)의 샘플링 주기를 기존보다 더 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 기존의 샘플링 주기가 0.8ms일 때, 샘플링 제어부(620)는 센싱부(320)의 샘플링 주기를 0.4ms로 단축시킬 수 있다.
위와 같이 샘플링 제어부(620)에 의해 센싱부(320)의 샘플링 주기가 단축되면, 센싱전압에 포함된 노이즈가 현저하게 상쇄될 수 있다.
여기서, 반응신호에 포함된 노이즈는 센싱전압(도 8의 V_out)에도 포함될 수 있다.
다시 말해서, 반응신호에 포함된 노이즈는 도 6과 같이 노이즈소스(noise)와 캐패시턴스 성분(C_noise)을 포함한 회로(NC)로 모델링될 수 있고, 센싱전압은 아래와 같은 수식으로 표현될 수 있다.
우선, 수학식 1은 핑거(20)가 일 터치전극(TE_1)을 터치했을 때의 센싱전압(Vout)을 표현한 수식이다.
수학식 1에서 VTDS는 터치구동신호의 전압값, Cfb는 피드백 캐패시터의 캐패시턴스, Cfinger는 핑거(20)와 일 터치전극(TE_1) 사이에 형성된 캐패시턴스, Cnoise1와 Vnoise1은 핑거(20)가 일 터치전극(TE_1)을 터치했을 때에 발생하는 노이즈의 캐패시턴스와 전압값이다.
Figure pat00001
수학식 2는 핑거(20)가 일 터치전극(TE_1)을 터치하지 않았을 때의 센싱전압(Vout)을 표현한 수식이다.
수학식 2에서 VTDS는 터치구동신호의 전압값, Cfb는 피드백 캐패시터의 캐패시턴스, Cnoise2와 Vnoise2는 핑거(20)가 일 터치전극(TE_1)을 터치하지 않았을 때에 발생하는 노이즈의 캐패시턴스와 전압값이다.
Figure pat00002
수학식 1과 수학식 2에서 알 수 있듯이 반응신호에 포함된 노이즈는 센싱전압(V_out)에도 포함될 수 있다.
일 실시예에서 샘플링 제어부(620)는 센싱부(320)의 샘플링 주기를 단축, 즉 센싱부(320)의 샘플링 횟수를 증가시켜서 센싱전압(V_out)에 포함된 노이즈를 현저하게 상쇄시킬 수 있다.
다시 말해서, 샘플링 제어부(620)는 터치구동신호(V_TDS)의 펄스 지속 시간(t2) 동안에 센싱부(320)에서 오버샘플링을 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 일 실시예에서 구동신호 발생부(610)가 제1펄스(910)와 제2펄스(920)를 포함한 터치구동신호(V_TDS)를 일 터치전극(TE_1)으로 공급하는 경우, 샘플링 제어부(620)는 제1펄스(910)의 펄스 지속 시간(t3) 동안에는 제1샘플링 주기(P1)에 따라 센싱부(320)가 센싱전압(V_out)을 샘플링하도록 제어할 수 있다.
그리고 제2펄스(920)의 펄스 지속 시간(t4) 동안에는 제2샘플링 주기(P2)에 따라 센싱부(320)가 센싱전압(V_out)을 샘플링하도록 제어할 수 있다. 여기서, 제1샘플링 주기(P1)와 제2샘플링 주기(P2)는 서로 상이할 수 있다. 다시 말해서, 제2샘플링 주기(P2)는 제1샘플링 주기(P1)의 분수배만큼 단축되거나 연장된 주기일 수 있다.
위와 같이 터치구동신호(V_TDS)에 포함된 두개의 펄스에 대해 샘플링 제어부(620)가 센싱부(320)의 샘플링 주기를 서로 다르게 제어하게 되면, 센싱전압에 포함된 노이즈가 더 많이 상쇄될 수도 있다.
일 실시예에서 구동신호 발생부(610)가 제1펄스(910)와 제2펄스(920)를 포함한 터치구동신호(V_TDS)를 일 터치전극(TE_1)으로 공급하는 경우, 샘플링 제어부(620)는 구동신호 발생부(610)에서 터치구동신호(V_TDS)의 펄스를 출력할 때에 센싱부(320)의 샘플링 시작 시점을 더 제어할 수 있다.
구체적으로, 구동신호 발생부(610)에서 제1펄스(910)를 출력할 때에 샘플링 제어부(620)는 도 10과 같이 제1펄스(910)의 출력 시점으로부터 제1시간(t5) 이후에 센싱부(320)에서 센싱전압(V_out)의 샘플링을 시작하도록 제어할 수 있다.
그리고 구동신호 발생부(610)에서 제2펄스(920)를 출력할 때에 샘플링 제어부(620)는 제2펄스(920)의 출력 시점으로부터 제2시간(t6) 이후에 센싱부(320)에서 센싱전압(V_out)의 샘플링을 시작하도록 제어할 수 있다. 여기서, 제1시간(t5)과 제2시간(t6)은 상이한 시간일 수 있다.
일례로, 제2시간(t6)은 제1시간(t5)의 0.5배 또는 1.5배에 해당하는 시간일 수 있다.
제1시간(t5)이 1ms인 경우, 제2시간(t6)은 0.5ms 또는 1.5ms 일 수 있다.
제1펄스(910)에 대한 센싱전압과 제2펄스(920)에 대한 센싱전압에 각각 포함된 노이즈가 동일하거나 유사한 패턴을 가질 때에 샘플링 제어부(620)에서 센싱부(320)의 샘플링 시작 시점을 서로 다르게 제어하면, 도 11과 같이 제1펄스(910)가 출력될 때의 샘플링 시점과 제2펄스(920)가 출력될 때의 샘플링 시점이 서로 어긋날 수 있다. 이로 인해, 센싱전압에 대한 센싱부(320)의 샘플링 횟수를 간접적으로 증가시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치구동장치(140)가 터치구동신호(V_TDS)의 펄스를 기존보다 길게 출력해서 터치구동신호(V_TDS)의 펄스 개수를 최소화하기 때문에 터치전극의 충방전 횟수가 최소화되서 터치구동장치(140)의 전력 소비가 감소하게 된다.
또한, 터치구동신호(V_TDS)의 펄스가 지속되는 시간 동안에 센싱전압(V_out)에 대한 샘플링을 복수회 수행하기 때문에 센싱전압(V_out)에 포함된 노이즈가 현저하게 상쇄될 수 있다.
일 실시예에서 터치구동장치(140)는 핑거(20)를 사용한 터치를 인식할 때, 즉 핑거터치 구동기간에 위와 같이 터치구동신호(V_TDS)의 펄스 개수를 최소화하고, 터치구동신호(V_TDS)의 펄스가 지속되는 시간, 즉 터치구동신호(V_TDS)의 펄스 지속 시간 동안에 센싱전압(V_out)에 대한 샘플링을 복수회 수행하는 구성을 실시할 수 있다. 여기서, 터치구동신호는 핑거터치구동신호일 수 있다.
한편, 펜터치 구동기간에 터치구동장치(140)는 일 터치전극(TE_1)으로 입력된 액티브펜(10)의 다운링크신호를 수신할 수 있고, 다운링크신호를 펜센싱전압으로 변환할 수 있다. 그리고 터치구동장치(140)는 다운링크신호의 펄스 지속 시간 동안에 펜센싱전압의 샘플링을 1회 수행해서 하나의 샘플링전압을 출력할 수 있다.
도 12을 참조하면, 펜터치 구동기간에 일 터치전극(TE_1)으로 입력된 액티브펜(10)의 다운링크신호에 대해서, 터치구동장치(140)의 센싱부(320)는 다운링크신호(V_DLS)를 펜센싱전압(V_OUT)으로 변환할 수 있다.
그리고 센싱부(320)는 다운링크신호(V_DLS)의 펄스가 지속되는 시간(t7) 동안에 펜센싱전압(V_OUT)의 샘플링을 1회 수행해서 하나의 샘플링전압을 출력할 수 있다.
다시 말해서, 센싱부(320)는 다운링크 신호의 펄스폭에 해당하는 시간 동안에 펜센싱전압(V_OUT)의 샘플링을 1회 수행할 수 있다.

Claims (15)

  1. 터치구동신호를 생성하고, 일 터치전극으로 상기 터치구동신호를 공급하는 구동신호 발생부; 및
    상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 센싱전압으로 변환하고, 상기 센싱전압을 샘플링하되, 상기 터치구동신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 센싱부
    를 포함하는 터치구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치구동신호의 펄스 개수는 한개이고,
    상기 구동신호 발생부는 상기 터치구동신호를 상기 일 터치전극으로 공급할 때에 상기 터치구동신호와 동일하거나 유사한 로드프리신호를 생성하고, 상기 일 터치전극의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체로 상기 로드프리신호를 공급하는 터치구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부의 샘플링 주기를 제어하는 샘플링 제어부
    를 더 포함하는 터치구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터치구동신호는 펄스가 지속되는 시간이 동일한 제1펄스와 제2펄스를 포함하고,
    상기 구동신호 발생부에서 상기 제1펄스를 출력할 때에 상기 샘플링 제어부는 제1샘플링 주기에 따라 상기 센싱부가 상기 센싱전압을 샘플링하도록 제어하고,
    상기 구동신호 발생부에서 상기 제2펄스를 출력할 때에 상기 샘플링 제어부는 상기 제1샘플링 주기와 상이한 제2샘플링 주기에 따라 상기 센싱부가 상기 센싱전압을 샘플링하도록 제어하는 터치구동장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 샘플링 제어부는 상기 구동신호 발생부에서 상기 터치구동신호의 펄스를 출력할 때에 상기 센싱부의 샘플링 시작 시점을 더 제어하는 터치구동장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치구동신호는 제1펄스와 제2펄스를 포함하고,
    상기 구동신호 발생부에서 상기 제1펄스를 출력할 때에 상기 샘플링 제어부는 상기 제1펄스의 출력 시점으로부터 제1시간 이후에 상기 센싱부에서 상기 센싱전압의 샘플링을 시작하도록 제어하고,
    상기 제2펄스가 출력될 때에 상기 샘플링 제어부는 상기 제2펄스의 출력 시점으로부터 제2시간 이후에 상기 센싱부에서 상기 센싱전압의 샘플링을 시작하도록 제어하되, 상기 제1시간과 상기 제2시간은 상이한 시간인 터치구동장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치구동신호는 핑거터치 구동기간에 상기 센싱부에서 핑거터치를 센싱하기 위한 핑거터치 구동신호이고,
    펜터치 구동기간에 상기 일 터치전극으로 입력된 액티브펜의 다운링크 신호에 대해서, 상기 센싱부는 상기 다운링크 신호를 펜센싱전압으로 변환하고, 상기 다운링크 신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 상기 펜센싱전압의 샘플링을 1회 수행하는 터치구동장치.
  8. 다수의 터치전극을 포함하는 패널; 및
    핑거터치 구동기간에 터치구동신호를 생성해서 일 터치전극으로 공급하고, 상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 상기 반응신호를 센싱전압으로 변환하고, 상기 센싱전압을 샘플링하되, 상기 터치구동신호의 펄스 지속 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 터치구동장치
    를 포함하는 디스플레이장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치구동장치는 상기 터치구동신호에 한개의 펄스만을 포함시키고, 상기 터치구동신호를 상기 일 터치전극으로 공급할 때에 상기 터치구동신호와 동일하거나 유사한 로드프리신호를 상기 일 터치전극의 인근에 위치한 하나 이상의 도전체로 공급하는 디스플레이장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치구동장치는 펄스 지속 시간이 동일한 제1펄스와 제2펄스를 상기 터치구동신호에 포함시키고, 상기 제1펄스를 출력할 때에는 제1샘플링 주기에 따라 상기 센싱전압을 샘플링하고, 상기 제2펄스를 출력할 때에는 상기 제1샘플링 주기와 상이한 제2샘플링 주기에 따라 상기 센싱전압을 샘플링하는 디스플레이장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2샘플링 주기는 상기 제1샘플링 주기의 분수배만큼 단축되거나 연장된 주기인 디스플레이장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    펜터치 구동기간에, 상기 터치구동장치는 상기 일 터치전극으로 입력된 액티브펜의 다운링크신호를 수신해서 펜센싱전압으로 변환하고, 상기 다운링크신호의 펄스가 지속되는 시간 동안에 상기 펜센싱전압의 샘플링을 1회 수행하는 디스플레이장치.
  13. 펄스폭을 센싱전압의 샘플링 주기보다 길게 연장한 터치구동신호를 생성하고, 일 터치전극으로 상기 터치구동신호를 공급하는 구동신호 발생부; 및
    상기 터치구동신호에 대한 상기 일 터치전극의 반응신호를 입력받아서 상기 센싱전압으로 변환하고, 상기 터치구동신호의 상기 펄스폭에 해당하는 시간 동안에 상기 센싱전압의 샘플링을 복수회 수행하는 센싱부
    를 포함하는 터치구동장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동신호 발생부는 상기 펄스폭을 상기 샘플링 주기의 정수배만큼 연장하는 터치구동장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 터치구동신호는 핑거터치 구동기간에 상기 센싱부에서 핑거터치를 센싱하기 위한 핑거터치 구동신호이고,
    펜터치 구동기간에 상기 일 터치전극으로 입력된 액티브펜의 다운링크 신호에 대해서, 상기 센싱부는 상기 다운링크 신호를 펜센싱전압으로 변환하고, 상기 다운링크 신호의 펄스폭에 해당하는 시간 동안에 상기 펜센싱전압의 샘플링을 1회 수행하는 터치구동장치.
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