KR20230085302A - 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 수직 패턴 전극들 및 수평 패턴 전극들이 배치되는 터치패널을 센싱하는 기술에 관한 것으로, 수직 패턴 전극들 및 수평 패턴 전극들의 센싱값을 인접한 수평 패턴 전극 및 인접한 수직 패턴 전극들의 센싱값에 따라 서브패턴 센싱값으로 변환하여 터치좌표를 확인하는 기술을 제공한다.

Description

터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법{TOUCH SENSING APPARATUS, AND TOUCH SENSING METHOD}
본 실시예는 터치 패널에 배치된 전극에 의해 터치를 센싱하는 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
최근 소형 전자 장치(예: 스마트폰)로부터 대형 전자 장치(예: TV 또는 전자 칠판)까지 디스플레이 패널에 터치 기능을 많이 채용하고 있다. 이 경우, 대개의 디스플레이 패널은 액정표시장치 등의 평판 디스플레이 장치로 구현되며, 터치 기능은 디스플레이 패널과 조합되는 터치 패널로 구현된다.
터치 패널은 사용자가 텍스트나 이미지 또는 아이콘 등을 누름에 따라서 기기를 조작하거나 프로그램을 실행하는 기능을 갖는 투명 스위치 패널을 의미한다. 터치 패널은 정전식으로 터치 인식을 수행하도록 구성될 수 있으며, 정전식 터치 인식을 구현하는 터치 패널의 일예로 "뮤추얼 캐패시턴스 터치 센싱 장치"가 "미국공개특허 US 2009/0091551호"로 공개된 바 있다. 일반적인 터치 패턴은 디스플레이 패널과 독립적인 구성을 가지며 별도로 제작되어서 디스플레이 패널과 조합된다.
한편, 터치 패널은 일정 크기의 터치 전극(touch electrode; TE)(또는, 전극(electrode; EL)들이 특정 배열 방법(또는 특정 패턴)에 따라 배치될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 장치의 크기 또는 터치 패널의 크기에 따라 일정한 크기를 갖는 터치 전극이 N*M 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 상기 터치 패널 상에 배치되는 복수의 터치 전극들에 특정 오브젝트(예컨대, 손 또는 전자 펜)가 접촉되면, 각 터치 전극에서는 상기 오브젝트의 접촉을 센싱할 수 있다. 터치 센싱 장치는 상기 오브젝트의 접촉이 센싱된 터치 전극의 위치를 통해 상기 오브젝트가 터치된 위치(또는 터치 좌표)를 판단할 수 있다.
상기 터치 패널에 배치되는 터치 전극의 배열 방법(또는 터치 전극의 패턴)은 다양한 형태로 구현이 가능하며, 통상적으로 동일한 크기의 터치 전극이 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 한편, 상기 터치 패널에 배치되는 터치 전극의 배열 방법(또는 터치 전극의 패턴)이 변경되는 경우 터치 위치(또는 터치 좌표)를 판단하기 위한 알고리즘이 변경될 수 있다. 이에 따라, 변경된 터치 전극의 패턴에 기존 터치 패턴의 처리 방식을 적용할 경우 부정확한 결과가 출력되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 터치 전극의 패턴이 변경되더라도 기존 터치 전극의 패턴과 같은 정확한 좌표 판단을 할 수 있는 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는, 복수의 수직 패턴 전극들 및 복수의 수평 패턴 전극들로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및상기 복수의 수직 패턴 전극들 및 상기 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 터치 좌표를 확인하는 데이터 처리부를 포함하며, 상기 데이터 처리부는, 상기 복수의 수직 패턴 전극들의 각 수직 패턴 전극에 대해, 상기 각 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수직 패턴 전극에 대응하는 복수의 수직 서브패턴들의 각 수직 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하고, 상기 복수의 수평 패턴 전극들의 각 수평 패턴 전극에 대해, 상기 각 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들의 각 수평 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수직 서브패턴의 데이터에 기반하여, 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하고, 상기 결정된 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터 및 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표를 확인하는, 터치 센싱 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 패널에 배치된 복수의 터치 전극에 의해 센싱된 센싱값으로부터 터치를 센싱하는 터치 센싱 방법에 있어서, 상기 패널에 배치된 복수의 수직 패턴 전극들 및 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값들을 수신하는 단계; 상기 복수의 수직 패턴 전극들의 각 수직 패턴 전극에 대해, 상기 각 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수직 패턴 전극에 대응하는 복수의 수직 서브패턴들의 각 수직 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하는 단계; 상기 복수의 수평 패턴 전극들의 각 수평 패턴 전극에 대해, 상기 각 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들의 각 수평 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수직 서브패턴의 데이터에 기반하여, 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터 및 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표를 확인하는 단계;를 포함하는, 터치 센싱 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 실시예는, 복수의 제1 방향 전극들 및 상기 제1 방향과 수직으로 배치되는 복수의 제2 전극들로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및 상기 복수의 제1 방향 전극들 및 상기 복수의 제2 방향 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 터치 좌표를 확인하는 데이터 처리부를 포함하며, 상기 데이터 처리부는, 상기 복수의 제2 방향 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 제1 방향 전극들의 각 제1 방향 전극에 대응하는 복수의 제1 방향 서브패턴들의 데이터를 결정하고, 상기 결정된 각 제1 방향 전극에 대응하는 복수의 서브패턴들의 데이터에 기반하여, 상기 복수의 제2 방향 전극들의 각 제2 방향 전극에 대응하는 복수의 제2 방향 서브패턴들의 데이터를 결정하고, 상기 결정된 복수의 제1 방향 서브패턴들 각각의 데이터 및 상기 복수의 제2 방향 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표를 확인하는, 터치 센싱 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 실시예는, 복수의 수직 서브패턴들을 포함하는 제1 수직 패턴 전극, 상기 복수의 수직 서브패턴들 중 일 수직 서브패턴과 인접한 제1 수평 패턴 전극 및 제2 수평 패턴 전극으로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및 상기 제1 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값, 상기 제1 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 제2 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 터치 좌표를 확인하기 위한 상기 일 수직 서브패턴의 데이터를 결정하는 데이터 처리부를 포함하는 터치 센싱 장치를 제공한다.
상기 터치 구동부는, 상기 제1 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들 중 일 수평 서브패턴과 인접한 제2 수직 패턴 전극의 수직 서브패턴들로 상기 구동신호를 공급하고, 상기 데이터 처리부는, 상기 제1 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값, 및 상기 일 수평 서브패턴과 인접한 수직 서브패턴들의 센싱값에 기반하여, 터치 좌표를 확인하기 위한 상기 일 수평 서브패턴의 데이터를 결정할 수 있다.
상기 복수의 수직 서브패턴들 패널 상에 분리되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 수직 서브패턴들 간에는 하나의 터치 구동 라인이 연결될 수 있다.
N 개의 수직 패턴 전극들 및 M 개의 수평 패턴 전극들에서 센싱된 센싱값으로부터 N*M*2 개의 서브패턴들의 데이터가 생성될 수 있다.
상기 서브패턴들은 M*2 개의 행과 N 개의 열로 구성되는 매트릭스를 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치 전극의 패턴이 변경되더라도 데이터 변환 과정을 통해 기존 터치 전극의 패턴과 같은 정확한 좌표 판단을 할 수 있다.
그리고, 본 실시예에 의하면, 복수의 수직 패턴 전극들과 복수의 수평 전극 패턴에 대해 센싱된 센싱값으로부터 매트릭스 패턴의 센싱 데이터를 획득할 수 있다.
그리고, 본 실시예에 의하면, 동일한 면적에 대해 상대적으로 더 작은 개수의 터치 전극이 배치되지만, 더 많은 데이터를 생성함으로써 보다 정밀하고 정확한 터치 좌표의 판단을 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 전극이 공통 전압 전극으로 사용되는 경우의 화소 내부 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 터치 전극을 구동하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 베이스 정전 용량을 나타내는 예시 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 전극에 대응하는 데이터의 예시 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 비교를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 패턴들의 센싱된 데이터를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 과정을 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 과정을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치 센싱부의 구성도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 센싱 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 포함하는 디스플레이 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 기능과 터치 센싱 기능을 수행하는 것으로서, 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)나 유기발광 다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode: OLED)와 같은 평판 디스플레이로 구현될 수 있다. 후술하는 실시예들이 LCD를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 LED 또는 OLED에 기반한 디스플레이에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 디스플레이장치(100)는 손가락(finger) 또는 액티브 펜과 같은 전도성 물체의 접촉에 의한 터치를 센싱하기 위해 그 내부에 일체형으로 구현된 정전용량방식의 터치 스크린을 포함할 수 있다. 이러한 터치 스크린은 디스플레이 구현을 위한 디스플레이 패널과 독립적인 형태로 구성될 수도 있고, 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에 내장될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 패널 구동 장치(110), 패널(120)(예: 디스플레이 패널 또는 터치 패널) 및 터치 센싱부(140)(또는, 터치 센싱 회로(touch sensing circuitry))를 포함한다.
패널(120)은 소정 계조의 영상을 표시하거나 손(또는 손가락) 또는 액티브 펜(또는 전자 펜)에 의한 터치를 입력받는다. 패널(120)은 정전용량방식을 이용한 인셀(In-cell) 터치 타입의 구조를 갖는 디스플레이 패널일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 패널(120)은 자기정전용량(Self Capacitance) 방식을 이용한 인셀 터치 타입의 디스플레이 패널 또는 상호정전용량(Mutual Capacitance) 방식을 이용한 인셀 터치 타입의 디스플레이 패널일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 패널(120)이 자기정전용량 방식의 인셀 터치 타입의 디스플레이 패널인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
패널(120)은 디스플레이 모드와 터치 센싱 모드로 동작할 수 있다. 패널(120)은 디스플레이 모드 동안 백라이트 유닛으로부터 조사되는 광을 이용하여 영상을 표시하고, 터치 센싱 모드 동안 터치 센싱을 위한 터치 패널의 역할을 수행할 수 있다
상기 패널 구동 장치(110)는 데이터 구동부(112), 게이트 구동부(114), 및 타이밍 컨트롤러(116)를 포함할 수 있다. 데이터 구동부(112), 게이트 구동부(114) 및 터치 센싱부(140) 각각은 패널(120)에 포함되는 적어도 하나의 구성을 구동할 수 있다.
데이터 구동부(112)는 화소(P; pixel)와 연결되는 데이터 라인(DL)(예: D1 내지 Dn)을 구동하고, 게이트 구동부(114)는 화소(P)와 연결되는 게이트 라인(GL)(예: G1 내지 Gm)을 구동할 수 있다. 그리고, 터치 센싱부(140)는 패널(120)에 배치되는 전극(EL: Electrode) 또는 터치 전극(TE; Touch Electrode)을 구동할 수 있다.
데이터 구동부(112)는 패널(120)의 각 화소(P)에 영상을 표시하기 위해 데이터 라인(DL)으로 데이터 전압을 공급할 수 있다. 데이터 구동부(112)는 적어도 하나의 데이터 드라이버 집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 패널(120)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 패널(120)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(120)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터 구동부(112)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트 구동부(114)는 각 화소(P)에 위치하는 트랜지스터를 온오프시키기 위해 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 공급할 수 있다. 게이트 구동부(114)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 패널(120)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나뉘어져 패널(120)의 양측에 위치할 수도 있다. 또한, 게이트 구동부(114)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 패널(120)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 패널(120)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(120)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트 구동부(114)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
패널(120)에는 터치 패널(TSP: Touch Screen Panel)만 포함될 수 있고, 표시 패널(Display Panel)이 더 포함될 수도 있다. 여기서 터치 패널과 표시 패널은 일부 구성요소를 서로 공유할 수 있다. 예를 들어, 터치 패널에서 터치를 감지하기 위한 터치 전극(TE)은 표시 패널에서 공통전압이 공급되는 공통전압전극으로 사용될 수 있다. 표시 패널과 터치 패널의 일부 구성요소가 서로 공유되어 있다는 측면에서, 이러한 패널(120)을 일체형 패널이라고 부르기도 하지만 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다. 또한, 표시 패널과 터치 패널이 일체형으로 결합된 형태로서 인셀(In-Cell) 타입의 패널이 알려져 있지만 이는 전술한 패널(120)의 일 예시일 뿐 본 발명이 적용되는 패널이 이러한 인셀(In-Cell)타입 패널로 제한되는 것은 아니다.
한편, 패널(120)에는 복수의 터치 전극(TE)들이 배치되고, 터치 센싱부(140)는 구동신호를 이용하여 터치 전극(TE)을 구동할 수 있다. 그리고, 터치 센싱부(140)는 구동신호에 대응하여 터치 전극(TE)에 형성되는 반응신호에 따라 터치 전극(TE)에 대한 센싱값을 생성할 수 있다. 그리고, 터치 센싱부(140)는 패널(120)에 배치되는 복수의 터치 전극(TE)에 대한 센싱값을 이용하여 터치 좌표를 계산할 수 있으며, 계산된 터치 좌표는 다른 장치(예를 들어, 호스트 또는 컨트롤러 또는 프로세서)로 전송되어 활용될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 전극이 공통 전압 전극으로 사용되는 경우의 화소 내부 구성도이다. 도 2를 참조하면, 화소(P)에는 트랜지스터(예: TFT), 액정(LC: Liquid Crystal) 및 공통전압전극(VCOM)이 포함될 수 있다. 트랜지스터(TFT)의 게이트 단자는 게이트 라인(GL)과 연결되고, 드레인 단자는 데이터 라인(DL)과 연결되며, 소스 단자는 액정(LC)과 연결될 수 있다.
게이트라인(GL)을 통해 턴 온 전압에 해당되는 스캔 신호(SCAN)가 게이트 단자로 공급되면, 트랜지스터(TFT)의 드레인 단자와 소스 단자가 도통되고 액정(LC)으로 데이터 전압(Vdata)이 공급될 수 있다. 공통전압전극(VCOM)에는 공통 전압이 공급될 수 있는데, 공통 전압과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따라 액정(LC)이 제어되면서 화소(P)의 밝기가 조절될 수 있다.
한편, 공통 전압 전극(VCOM)은 도 1을 참조하여 설명한 터치 센싱부(도 1의 140 참조)에 의해 구동되는 터치 전극(TE)과 동일한 전극일 수 있으나, 예시로서 설명한 것일 뿐 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 센싱부가 터치 전극을 구동하는 것을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 터치 센싱부(140)는 구동 신호(Stx)를 이용하여 터치 전극(TE)을 구동하고 구동 신호(Stx)에 대응하여 터치 전극(TE)에 형성되는 반응신호(Srx)에 따라 패널에 대한 외부 오브 젝트(OBJ)의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
이때, 터치 센싱부(140)는 터치 전극(TE)의 정전 용량 혹은 정전 용량 변화를 감지함으로써 오브젝트(OBJ)의 근접 혹은 터치를 인식하는 정전식 터치 방식을 채용할 수 있다.
이러한 정전식 터치 방식은, 일 예로, 상호 정전 용량 터치 방식과 자체 정전 용량 터치 방식으로 나눌 수 있다. 정전식 터치 방식의 한 종류인 상호 정전 용량 터치 방식은, 일 터치 전극으로 터치구동신호(Stx)를 인가하고 일 터치 전극과 상호 커플링된 다른 일 터치 전극을 센싱한다. 이러한 상호 정전 용량 터치 방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트(OBJ)의 터치 혹은 근접에 따라 다른 일 터치 전극에서 센싱되는 값이 달라지는데, 상호 정전 용량 터치 방식은 이러한 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
정전식 터치 방식의 다른 한 종류인 자체 정전 용량 터치 방식은, 일 터치 전극으로 터치 구동 신호(Stx)를 인가한 후 다시 해당 일 터치 전극을 센싱한다. 이러한 자체 정전 용량 터치 방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트(OBJ)의 터치 혹은 근접에 따라 해당 일 터치 전극에서 센싱되는 값이 달라지는데, 자체 정전용량 터치 방식은 이러한 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다. 이러한 자체 정전 용량 터치 방식은 터치 구동 신호(Stx)를 인가하는 터치 전극과 센싱하는 터치 전극이 동일하다.
일 실시예는 상호 정전 용량 터치 방식에도 적용될 수 있고, 자체 정전 용량 터치 방식에도 적용될 수 있다. 아래의 일부 예시에서는 설명의 편의를 위해 일 실시예가 자체 정전 용량 터치 방식에 적용되는 경우에 대해 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 베이스 정전 용량을 나타내는 예시 도면이다. 도 4를 참조하면, 외부 오브젝트의 터치나 근접이 없는 경우, 터치 전극(TE)에는 베이스 정전 용량(Ce)이 형성될 수 있다. 한편, 터치 센싱부(140)는 터치 전극(TE)으로 구동 신호(Stx)를 공급하고 터치 전극(TE)으로부터 반응 신호(Srx)를 수신할 수 있다. 그리고, 터치 센싱부(140)는 이러한 반응 신호(Srx)를 이용하여 터치 전극(TE)의 정전 용량에 대응되는 센싱값을 확인할 수 있는데, 이러한 센싱값이 베이스 정전용량(Ce)에 해당되는 베이스 센싱값과 상이한 경우, 터치 센싱부(140)는 터치 전극(TE)에 외부 오브젝트가 근접하거나 터치한 것으로 인식할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 전극에 대응하는 데이터의 예시 도면이다. 도 5에 도시된 터치 이미지는 센싱값을 터치 전극의 위치에 대응시켜 표시한 테이블을 의미할 수 있다. 도 5에 도시된 터치 이미지를 참조하면, 외부 오브젝트(OBJ)의 터치에 따라, X 라인에서 세번째 터치 전극의 센싱값이 182로 최고값을 나타내고 있으며, 해당 터치 전극으로부터 멀어질수록 센싱값이 작아짐을 알 수 있다. 도 5의 X 라인에 대한 센싱값 연속적인 곡선의 형태를 나타낼 수 있으며, 터치 센싱부(140)는 일정 라인을 따라 확인되는 여러 센싱값을 특정 모델이나 알고리즘에 입력하여 터치 좌표를 계산할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(140)는 X 라인을 따라 확인되는 셋 이상의 센싱값을 미리 정해진 함수-예를 들어, 가우시안 곡선-에 대입시켜 X 라인 방향으로의 제1 터치좌표(T1)를 계산할 수 있다. 마찬가지로 Y 라인 방향으로의 제2 터치 좌표를 계산할 수 있다. 상기 직교하는 두 가지 방향에 대해 터치 좌표를 계산하면 평면상에서의 터치 좌표가 계산될 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 12를 참조하여, 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 방법을 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 비교를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 패널(120)에 배치되는 터치 전극(TE)들은 도 1 및 도 6의 좌측에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이하에서는, 상기 매트릭스 형태의 배열 형태를 설명의 편의상 노멀 터치 패턴(normal touch pattern)(610)으로 지칭하기로 한다.
상기 노멀 터치 패턴(610)에서 터치 전극(TE)은 각 행(row)과 열(column)에 따라 일정한 크기와 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 예컨대, 4개의 행과 4개의 열에 노멀 터치 패턴(610)으로 터치 전극(TE)들이 배치되는 경우 총 16개의 터치 전극(TE)들이 배치될 수 있다. 상기 노멀 터치 패턴(610)에서 4*4의 배열을 갖는 터치 전극(TE)들은 편의상 하나의 단위 어레이(array)로 지칭될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치의 크기 또는 터치 패널의 크기에 따라 상기 단위 어레이가 가로축 및/또는 세로축으로 반복 형성됨으로써 해당 크기에 맞는 터치 전극(TE)들이 배치될 수 있다. 이하 설명에서는 편의상 하나의 단위 어레이를 기준으로 설명하기로 한다.
상기 노멀 터치 패턴(610)에서 각 터치 전극(TE)에서 센싱된 센싱값은 터치 센싱부(140)로 입력될 수 있다. 예컨대, 터치 센싱부(140)는 상기 단위 어레이에 포함된 16개의 터치 전극(TE)들로부터 16개의 센싱값을 획득할 수 있다. 상기 터치 센싱부(140)는 상기 각 터치 전극(TE)에 대한 센싱값에 기반하여 오브젝트가 터치된 위치 또는 터치 여부를 판단할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 패널(120)에 배치되는 터치 전극(TE)들은 도 6의 우측에 도시된 바와 같이 복수의 수직 전극 패턴들(631, 632, 633, 634)과 복수의 수평 전극 패턴들(641, 642, 643, 644)이 서로 교차하는 형태로 배열될 수 있다. 이하에서는, 상기와 같은 패턴의 배열 형태를 설명의 편의상 SNS(self in self) 터치 패턴(620)으로 지칭하기로 하며, 본 발명이 상기 용어로 한정되는 것은 아니다. 상기 SNS 터치 패턴(620)에서 터치 전극(TE)은 복수의 수직 패턴 전극과 복수의 수평 패턴 전극이 각 행(row)과 열(column)에 따라 서로 교차하여 배치될 수 있다. 예컨대, 4개의 행과 4개의 열에 SNS 터치 패턴(620)으로 터치 전극(TE)들이 배치되는 경우 총 8개의 터치 전극(TE)들이 배치될 수 있다. 상기 SNS 터치 패턴(620)에서 4개의 행과 4개의 열에 배치되는 터치 전극(TE)들은 편의상 하나의 단위 어레이(array)로 지칭될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치의 크기 또는 터치 패널의 크기에 따라 상기 단위 어레이가 가로축 및/또는 세로축으로 반복 형성됨으로써 해당 크기에 맞는 터치 전극(TE)들이 배치될 수 있다. 이하 설명에서는 편의상 하나의 단위 어레이를 기준으로 설명하기로 한다.
예컨대, 도 6의 우측에 도시된 바와 같이 상기 SNS 터치 패턴(620)은 제1 열(Column #1)에 제1 수직 패턴 전극(631)이 배치되고, 제2 열(Column #2)에 제2 수직 패턴 전극(632)이 배치되고, 제3 열(Column #3)에 제3 수직 패턴 전극(633)이 배치되고, 제4 열(Column #4)에 제4 수직 패턴 전극(634)이 배치될 수 있다. 상기 각 수직 패턴 전극(631, 632, 633, 634)은 복수의 수직 서브패턴 전극들을 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 열에 배치되는 제1 수직 패턴 전극(631)은 각 행 별로 제1-1 수직 서브패턴 전극(631a), 제1-2 수직 서브패턴 전극(631b), 제1-3 수직 서브패턴 전극(631c), 제1-4 수직 서브패턴 전극(631d)을 포함할 수 있다. 상기 제1 수직 패턴 전극(631)의 상기 각 수직 서브패턴들(631a, 631b, 631c, 631d)은 각 행별로 물리적으로 구분되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 수직 패턴 전극(631)의 상기 각 수직 서브패턴들(631a, 631b, 631c, 631d)은 물리적으로 구분되어 배치되지만, 도 6에 도시된 바와 같이 전기적으로 하나로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 수직 패턴 전극(631)의 상기 각 수직 서브패턴들(631a, 631b, 631c, 631d)은 터치 센싱부(140)로부터 하나의 공통 라인에 의해 연결될 수 있다.
또한, 제2 열에 배치되는 제2 수직 패턴 전극(632)은 각 행 별로 제2-1 수직 서브패턴 전극(632a), 제2-2 수직 서브패턴 전극(632b), 제2-3 수직 서브패턴 전극(632c), 제2-4 수직 서브패턴 전극(632d)을 포함할 수 있다. 상기 제2 수직 패턴 전극(632)의 상기 각 수직 서브패턴들(632a, 632b, 632c, 632d)은 각 행별로 물리적으로 구분되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 수직 패턴 전극(632)의 상기 각 수직 서브패턴들(632a, 632b, 632c, 632d)은 물리적으로 구분되어 배치되지만, 도 6에 도시된 바와 같이 전기적으로 하나로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 수직 패턴 전극(632)의 상기 각 수직 서브패턴들(632a, 632b, 632c, 632d)은 터치 센싱부(140)로부터 하나의 공통 라인에 의해 연결될 수 있다.
또한, 제3 열에 배치되는 제3 수직 패턴 전극(633)은 각 행 별로 제3-1 수직 서브패턴 전극(633a), 제3-2 수직 서브패턴 전극(633b), 제3-3 수직 서브패턴 전극(633c), 제3-4 수직 서브패턴 전극(633d)을 포함할 수 있다. 상기 제3 수직 패턴 전극(633)의 상기 각 수직 서브패턴들(633a, 633b, 633c, 633d)은 각 행별로 물리적으로 구분되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 수직 패턴 전극(633)의 상기 각 수직 서브패턴들(633a, 633b, 633c, 633d)은 물리적으로 구분되어 배치되지만, 도 6에 도시된 바와 같이 전기적으로 하나로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제3 수직 패턴 전극(633)의 상기 각 수직 서브패턴들(633a, 633b, 633c, 633d)은 터치 센싱부(140)로부터 하나의 공통 라인에 의해 연결될 수 있다.
또한, 제4 열에 배치되는 제4 수직 패턴 전극(634)은 각 행 별로 제4-1 수직 서브패턴 전극(634a), 제4-2 수직 서브패턴 전극(634b), 제4-3 수직 서브패턴 전극(634c), 제4-4 수직 서브패턴 전극(634d)을 포함할 수 있다. 상기 제4 수직 패턴 전극(634)의 상기 각 수직 서브패턴들(634a, 634b, 634c, 634d)은 각 행별로 물리적으로 구분되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제4 수직 패턴 전극(634)의 상기 각 수직 서브패턴들(634a, 634b, 634c, 634d)은 물리적으로 구분되어 배치되지만, 도 6에 도시된 바와 같이 전기적으로 하나로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제4 수직 패턴 전극(634)의 상기 각 수직 서브패턴들(634a, 634b, 634c, 634d)은 터치 센싱부(140)로부터 하나의 공통 라인에 의해 연결될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 SNS 터치 패턴(620)은 제1 행(Row #1)에 제1 수평 패턴 전극(641)이 배치되고, 제2 행(Row #2)에 제2 수평 패턴 전극(642)이 배치되고, 제3 행(Row #3)에 제3 수평 패턴 전극(643)이 배치되고, 제4 행(Row #4)에 제4 수평 패턴 전극(644)이 배치될 수 있다. 상기 도 6에는 상기 각 수평 패턴 전극(641, 642, 643, 644)이 하나의 전극으로 도시되어 있으며, 하나의 물리적인 형태를 가질 수 있으나, 각 수평 패턴 전극(641, 642, 643, 644)은 복수의 수평 서브패턴 전극들을 포함할 수 있다. 예컨대, SNS 터치 패턴(620)에서 하나의 수직 서브패턴 전극과 하나의 수직 서브패턴 전극의 그룹(621)은 상기 노멀 터치 패턴(610)에서의 각 터치 전극에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 수직 패턴 전극들은 제1 방향 전극으로 지칭될 수 있으며, 상기 복수의 수평 전극 패턴들은 제2 방향 전극으로 지칭될 수 있다. 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직일 수 있다.
일 실시예에 따라, 노멀 터치 패턴(610)과 SNS 터치 패턴(620)을 비교하면, 동일 영역 내에 대해 SNS 터치 패턴(620)이 노멀 터치 패턴(610)에 비해 터치 전극의 개수 및 터치 전극에서 센싱되는 센싱값이 줄어들 수 있다. 즉, 도 6을 참조하면, 4개의 행과 4개의 열을 포함하는 하나의 단위 어레이에 대해 노멀 터치 패턴(610)은 총 16개의 터치 전극들로부터 16개의 센싱값이 터치 센싱부(140)로 수집될 수 있다. 반면, 4개의 행과 4개의 열을 포함하는 하나의 단위 어레이에 대해 SNS 터치 패턴(620)은 총 8개의 터치 전극들로부터 8개의 센싱값이 터치 센싱부(140)로 수집될 수 있다. 한편, 후술하는 설명에서와 같이, 상기 SNS 터치 패턴(620)은 복수의 수직 패턴 전극들과 복수의 수평 패턴 전극들 각각에 대해 복수의(예컨대, 4개의) 서브패턴들을 포함하고, 각 서브패턴들에 대한 데이터가 획득될 수 있다. 이에 따라, 상기 SNS 터치 패턴(620)의 단위 어레이에 대해 4개의 수평 패턴 전극들로부터 16(4*4)개의 데이터가 획득되고, 4개의 수직 패턴 전극들로부터 16(4*4)개의 데이터가 획득됨으로써, 총 32(16+16)개의 데이터가 획득될 수 있다. 따라서, 노멀 터치 패턴(610)과 SNS 터치 패턴(620)을 비교하면, 동일 영역 내에 대해 SNS 터치 패턴(620)이 노멀 터치 패턴(610)에 비해 터치 전극의 개수 및 터치 전극에서 센싱되는 센싱값이 상대적으로 더 적지만, 획득되는 데이트의 개수는 증가할 수 있다. 상기 도 6의 예시에서, 하나의 단위 어레이에서 획득되는 데이터는 노멀 터치 패턴(610)이 16개인 반면, SNS 터치 패턴(620)은 32개로 2배가 됨을 알 수 있다.
일 실시예에 따라, 전술한 도 6의 설명에서 SNS 터치 패턴(620)은 제1 터치 패턴으로 지칭하고, 노멀 터치 패턴(610)은 제2 터치 패턴으로 지칭할 수 있다. 후술하는 설명에서는 제2 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴(620))을 통해 센싱된 센싱값으로부터 제1 터치 패턴(예: 노멀 터치 패턴(610))에 대응하는 데이터를 획득하는 방법을 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 패턴들의 센싱된 데이터를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따라, 도 6의 제1 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴(620))의 하나의 단위 어레이에서 센싱된 데이터는 도 7에 도시된 바와 같은 센싱 데이터(700)로 나타낼 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 6의 제1 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴(620))으로부터 센싱된 센싱 데이터(700)는 4개의 수직 패턴 데이터(예: V1, V2, V3, V4)와 4개의 수평 패턴 데이터(예: H1, H2, H3, H4)로 나타낼 수 있다. 전술한 바와 같이, 일 실시에에 따라, 각 수직 패턴 전극은 4개의 물리적인 영역들로 구분될 수 있으며, 도 7에서는 각 수직 패턴 전극에서 센싱된 데이터가 상기 구분된 영역에 따라 4개의 동일한 데이터로 표시됨을 알 수 있다. 예컨대, 각 수직 패턴 전극에서 센싱된 4개의 데이터는 도 7에 도시된 바와 같이 수평 패턴 전극에 의해 구분하여 표시할 수 있다. 즉, 제1 수직 패턴 데이터(V1)는 제2 수평 패턴 데이터(H2), 제3 수평 패턴 데이터(H3), 제4 수평 패턴 데이터(H4)에 의해 4개의 영역으로 구분될 수 있으며, 제2 수직 패턴 데이터(V2)는 제2 수평 패턴 데이터(H2), 제3 수평 패턴 데이터(H3), 제4 수평 패턴 데이터(H4)에 의해 4개의 영역으로 구분될 수 있으며, 제3 수직 패턴 데이터(V1)는 제2 수평 패턴 데이터(H2), 제3 수평 패턴 데이터(H3), 제4 수평 패턴 데이터(H4)에 의해 4개의 영역으로 구분될 수 있으며, 제4 수직 패턴 데이터(V4)는 제2 수평 패턴 데이터(H2), 제3 수평 패턴 데이터(H3), 제4 수평 패턴 데이터(H4)에 의해 4개의 영역으로 구분될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 수직 패턴 데이터(V1)는 인접한 어레이와 제1 수평 패턴 데이터(H1)에 의해 구분될 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 4개의 영역으로 구분된 각 수직 패턴 데이터는 수직 서브패턴의 데이터에 대응할 수 있다.
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여, 상기 도 7에 도시된 제1 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴(620))에 대해 센싱된 데이터를 제2 터치 패턴(예: 노멀 터치 패턴(610))의 데이터로 변환하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 관계를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 제1 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴(620))에 대해 센싱된 센싱 데이터(700)는 제2 터치 패턴(예: 노멀 터치 패턴(610))의 데이터(800)로 변환될 수 있다.
예컨대, 제1 수직 패턴 데이터(V1)는 제1-1 수직 서브패턴 데이터(V1-1), 제1-2 수직 서브패턴 데이터(V1-2), 제1-3 수직 서브패턴 데이터(V1-3), 제1-4 수직 서브패턴 데이터(V1-4)로 변환될 수 있다. 제2 수직 패턴 데이터(V2)는 제2-1 수직 서브패턴 데이터(V2-1), 제2-2 수직 서브패턴 데이터(V2-2), 제2-3 수직 서브패턴 데이터(V2-3), 제2-4 수직 서브패턴 데이터(V2-4)로 변환될 수 있다. 제3 수직 패턴 데이터(V3)는 제3-1 수직 서브패턴 데이터(V3-1), 제3-2 수직 서브패턴 데이터(V3-2), 제3-3 수직 서브패턴 데이터(V3-3), 제3-4 수직 서브패턴 데이터(V3-4)로 변환될 수 있다. 제4 수직 패턴 데이터(V4)는 제4-1 수직 서브패턴 데이터(V4-1), 제4-2 수직 서브패턴 데이터(V4-2), 제4-3 수직 서브패턴 데이터(V4-3), 제4-4 수직 서브패턴 데이터(V4-4)로 변환될 수 있다.
또한, 제1 수평 패턴 데이터(H1)는 제1-1 수평 서브패턴 데이터(H1-1), 제1-2 수평 서브패턴 데이터(H1-2), 제1-3 수평 서브패턴 데이터(H1-3), 제1-4 수평 서브패턴 데이터(H1-4)로 변환될 수 있다. 제2 수평 패턴 데이터(H2)는 제2-1 수평 서브패턴 데이터(H2-1), 제2-2 수평 서브패턴 데이터(H2-2), 제2-3 수평 서브패턴 데이터(H2-3), 제2-4 수평 서브패턴 데이터(H2-4)로 변환될 수 있다. 제3 수평 패턴 데이터(H3)는 제3-1 수평 서브패턴 데이터(H3-1), 제3-2 수평 서브패턴 데이터(H3-2), 제3-3 수평 서브패턴 데이터(H3-3), 제3-4 수평 서브패턴 데이터(H3-4)로 변환될 수 있다. 제4 수평 패턴 데이터(H4)는 제4-1 수평 서브패턴 데이터(H4-1), 제4-2 수평 서브패턴 데이터(H4-2), 제4-3 수평 서브패턴 데이터(H4-3), 제4-4 수평 서브패턴 데이터(H4-4)로 변환될 수 있다.
일 실시예에 따라, 터치 센싱부(140)는 상기 복수의 수직 패턴 전극들의 각 수직 패턴 전극에 대해, 상기 각 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값(V1, V2, V3, V4) 및 상기 각 수직 패턴 전극에 대응하는 복수의 수직 서브패턴들의 각 수직 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정할 수 있다. 상기 수직 서브패턴의 데이터 결정 방법은 하기 <수학식 1>로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00001
일 실시예에 따라, 상기 <수학식 1>을 참조하면, 제1 수직 패턴 데이터(V1)의 제1-1 수직 서브패턴 데이터(V1-1)는 제1 수직 패턴 데이터(V1)와 상기 제1-1 수직 서브패턴에 인접한 수평 패턴 전극(즉, 제1 수평 패턴 전극, 및 제2 수평 패턴 전극)에 의해 센싱된 센싱값(즉, H1 및 H2)에 기반하여 결정될 수 있다. 제1 수직 패턴 데이터(V1)의 제1-2 수직 서브패턴 데이터(V1-2)는 제1 수직 패턴 데이터(V1)와 상기 제1-2 수직 서브패턴에 인접한 수평 패턴 전극(즉, 제2 수평 패턴 전극, 및 제3 수평 패턴 전극)에 의해 센싱된 센싱값(즉, H2 및 H3)에 기반하여 결정될 수 있다. 제1 수직 패턴 데이터(V1)의 제1-3 수직 서브패턴 데이터(V1-3)는 제1 수직 패턴 데이터(V1)와 상기 제1-3 수직 서브패턴에 인접한 수평 패턴 전극(즉, 제3 수평 패턴 전극, 및 제4 수평 패턴 전극)에 의해 센싱된 센싱값(즉, H3 및 H4)에 기반하여 결정될 수 있다. 제1 수직 패턴 데이터(V1)의 제1-4 수직 서브패턴 데이터(V1-4)는 제1 수직 패턴 데이터(V1)와 상기 제1-4 수직 서브패턴에 인접한 수평 패턴 전극(즉, 제4 수평 패턴 전극, 및 인접한 어레이의 제1 수평 패턴 전극)에 의해 센싱된 센싱값(즉, H4 및 인접한 어레이의 H1)에 기반하여 결정될 수 있다. 제2 수직 패턴 데이터(V1), 제3 수직 패턴 데이터(V2), 제4 수직 패턴 데이터(V4)의 각 수직 서브패턴 데이터들에 대해서도 상기와 동일 또는 유사한 방법에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 터치 센싱부(140)는 상기 복수의 수평 패턴 전극들의 각 수평 패턴 전극에 대해, 상기 각 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값(H1, H2, H3, H4) 및 상기 각 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들의 각 수평 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수직 서브패턴 데이터에 기반하여, 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정할 수 있다. 상기 수평 서브패턴의 데이터 결정 방법은 하기 <수학식 2>로 나타낼 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00002
상기 <수학식 2>에서 Vsum은 하기 <수학식 3>과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00003
일 실시예에 따라, 상기 <수학식 2> 및 <수학식 3>를 참조하면, 제2 수평 패턴 데이터(H2)의 제2-1 수평 서브패턴 데이터(H2-1)는 제2 수평 패턴 데이터(H2)와 상기 제2-1 수평 서브패턴에 인접한 수직 서브패턴 데이터(즉, 제1-1 수직 서브패턴 데이터(V1-1), 및 제1-2 수직 서브패턴 데이터(V1-2))에 기반하여 결정될 수 있다. 제2 수평 패턴 데이터(H2)의 제2-2 수평 서브패턴 데이터(H2-2)는 제2 수평 패턴 데이터(H2)와 상기 제2-2 수평 서브패턴에 인접한 수직 서브패턴 데이터(즉, 제2-1 수직 서브패턴 데이터(V2-1), 및 제2-2 수직 서브패턴 데이터(V2-2))에 기반하여 결정될 수 있다. 제2 수평 패턴 데이터(H2)의 제2-3 수평 서브패턴 데이터(H2-3)는 제2 수평 패턴 데이터(H2)와 상기 제2-3 수평 서브패턴에 인접한 수직 서브패턴 데이터(즉, 제3-1 수직 서브패턴 데이터(V3-1), 및 제3-2 수직 서브패턴 데이터(V3-2))에 기반하여 결정될 수 있다. 제2 수평 패턴 데이터(H2)의 제2-4 수평 서브패턴 데이터(H2-4)는 제2 수평 패턴 데이터(H2)와 상기 제2-4 수평 서브패턴에 인접한 수직 서브패턴 데이터(즉, 제4-1 수직 서브패턴 데이터(V4-1), 및 제4-2 수직 서브패턴 데이터(V4-2))에 기반하여 결정될 수 있다. 제1 수평 패턴 데이터(H1), 제3 수평 패턴 데이터(H3), 제4 수평 패턴 데이터(H4)의 각 수평 서브패턴 데이터들에 대해서도 상기와 동일 또는 유사한 방법에 의해 결정될 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 전술한 방법에 의해 데이터를 변환하는 실시 예를 설명하기로 한다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 과정을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 4개의 수직 패턴 전극들과 4개의 수평 패턴 전극들로 구성된 단위 어레이를 통해 센싱된 데이터(910)(예컨대, 로우(raw) 데이터)는 베이스 데이터(920)와 연산될 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 데이터(920)는 도 4에서 전술한 베이스 정전용량(Ce)에 해당되는 베이스 센싱값에 대응할 수 있다. 도 9에서 센싱된 데이터(910)는 제1 수직 패턴 전극에서 센싱된 데이터(V1)가 2010, 제2 수직 패턴 전극에서 센싱된 데이터(V2)가 2201, 제3 수직 패턴 전극에서 센싱된 데이터(V3)가 2242, 제4 수직 패턴 전극에서 센싱된 데이터(V4)가 2011로 확인된다. 도 9에서 베이스 데이터(920)는 제1 수직 패턴 전극에 대한 베이스 데이터가 2010, 제2 수직 패턴 전극에 대한 베이스 데이터가 2009, 제3 수직 패턴 전극에 대한 베이스 데이터가 2011, 제4 수직 패턴 전극에 대한 베이스 데이터가 2010으로 확인된다.
일 실시예에 따라, 상기 센싱된 데이터(910)에서 베이스 데이터(920)와의 차를 계산하면, 델타 데이터(delta data)(930)가 산출될 수 있다. 예컨대, 도 9에서 델타 데이터(930)는 제1 수직 패턴 전극에 대한 델타 데이터가 0, 제2 수직 패턴 전극에 대한 델타 데이터가 192, 제3 수직 패턴 전극에 대한 델타 데이터가 231, 제4 수직 패턴 전극에 대한 델타 데이터가 1로 확인된다.
일 실시예에 따라, 상기 델타 데이터(930)는 도 8에서 전술한 데이터 변환에 의해 제1 터치 패턴(예: 노멀 터치 패턴)에 대응하는 데이터(940)로 변환될 수 있다. 전술한 도 8에 따라 상기 제1 터치 패턴에 대응하는 데이터(940)로 변환하는 실시예는 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 일 실시예에 따른 터치 패턴들 간의 데이터 변환 과정을 나타내는 도면이다. 도 10a를 참조하면, 좌측에 도시된 델타 데이터(930)에서 전술한 <수학식 1>을 적용하여 각 수직 패턴 전극에 대응하는 복수의 수직 서브패턴들의 데이터(1000)를 산출할 수 있다. 예컨대, 상기 각 수직 패턴 전극에 대한 복수의 수직 서브패턴들의 데이터(1000)는 <수학식 1>에 따라 하기와 같이 계산될 수 있다.
1. V2-1 : 192 * (-1+100)/(-1+100+241+90) = 44
2. V2-2 : 192 * (100+241)/(-1+100+241+90) = 152
3. V2-3 : 192 * (241+90)/(-1+100+241+90) = 147
4. V2-4 : 192 * (90+0)/(-1+100+241+90) = 40
5. V3-1 : 231 * (-1+100)/(-1+100+241+90) = 53
6. V3-2 : 231* (100+241)/(-1+100+241+90) = 183
7. V3-3 : 231* (241+90)/(-1+100+241+90) = 177
8. V3-4 : 231* (90+0)/(-1+100+241+90) = 48
도 10b를 참조하면, 상기 도 10a에서 산출된 수직 서브패턴들의 데이터(1000)를 이용하여 수평 서브패턴들의 데이터(940)를 산출할 수 있다.
예컨대, 좌측에 도시된 수직 서브패턴들의 데이터(1000)에서 전술한 <수학식 2> 및 <수학식 3>을 적용하여 각 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들의 데이터(940)를 산출할 수 있다. 예컨대, 상기 각 수평 패턴 전극에 대한 복수의 수평 서브패턴들의 데이터(940)는 <수학식 2> 및 <수학식 3>에 따라 하기와 같이 계산될 수 있다.
9. H2-2 : 100*(44+152)/(0+44+53+0+0+152+183+0) = 45 *1.5=67
10. H3-2 : 100*(53+183)/(0+44+53+0+0+152+183+0) = 54*1.5=81
11. H4-2 : 241*(152+147)/(0+152+183+0+0+147+177+0)=109*1.5=163
12. H2-3 : 241*(183+177)/(0+152+183+0+0+147+177+0)=131*1.5=196
13. H3-3 : 90*(147+40)/(0+147+177+0+0+40+48+0) = 40*1.5=60
14. H4-3 : 90*(177+48)/(0+147+177+0+0+40+48+0) = 49*1.5=73
전술한 도 10a 및 도 10b에 따라, 수직 서브패턴들의 데이터 및 수평 서브패턴들의 데이터가 산출되면, 터치 센싱부(140)는 상기 산출된 데이터에 기반하여 터치 좌표를 확인할 수 있다. 예컨대, 도 5에서 전술한 바와 같이 터치 센싱부(140)는 일정 라인을 따라 확인되는 여러 센싱값을 특정 모델이나 알고리즘에 입력하여 터치 좌표를 계산할 수 있다. 즉, 상기 10a 및 도 10b에 따라 산출된 수직 서브패턴들의 데이터 및 수평 서브패턴들의 데이터는 도 5에서 전술한 매트릭스 형태를 가지므로, 기존의 매트릭스 형태에 적용된 터치 좌표 계산 알고리즘이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치 센싱부의 구성도이다. 도 11을 참조하면, 터치 센싱부(140)는 채널 선택부(1110), 터치 구동부(1120), 및 데이터 처리부(1130)를 포함한다. 채널 선택부(1110)는 복수개의 터치라인을 통해 복수개의 터치 전극에 일대일로 연결된다. 이러한 채널 선택부(1110)는 제1 터치 센싱 기간 동안 터치 구동부(1120)로부터 공급되는 업링크 신호를 터치 전극에 공급하고, 제3 터치 센싱 기간 동안 터치 구동부(1120)로부터 공급되는 터치 구동 신호를 터치 전극에 공급한다.
또한, 채널 선택부(1110)는 액티브 펜 터치 또는 핑거터치에 의해 발생되는 정전 용량을 센싱하기 위해 제2 터치 센싱 기간 및 제3 터치 센싱 기간 동안 터치 라인을 터치 센싱부(1130)에 연결시킨다. 이를 위해, 채널 선택부(1110)는 터치 동기 신호와 채널 선택 신호에 따라서 스위칭되어 복수개의 터치라인을 데이터 처리부(1130)에 선택적으로 연결시키는 복수개의 멀티플렉서(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 채널 선택부(1110)는 터치 동기 신호의 디스플레이 구간(DP1~DPn) 동안 복수 개의 터치라인 각각을 통해서 복수 개의 터치 전극에 공통 전압을 공급할 수 있다. 터치 구동부(420)는 업링크 신호 또는 터치 구동 신호를 생성하고, 생성된 업링크 신호 또는 터치구동신호를 채널 선택부(1110)에 연결된 각 터치라인을 통해 터치 전극으로 공급한다. 구체적으로, 터치 구동부(1110)는 1 프레임 기간 중 제1 터치 센싱 기간 동안 업링크 신호를 생성하여 각 터치 라인을 통해 터치 전극으로 공급하고, 1 프레임 기간 중 복수개의 제3 터치 센싱 기간 동안 터치 구동 신호를 생성하여 각 터치 라인를 통해 터치 전극으로 공급한다. 이때, 업링크 신호는 패널(120)의 패널정보, 프로토콜 버전, 또는 동기화 신호 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 터치 구동부(1120)는 기준공통전압을 기준으로 하이전압과 로우전압 사이에서 스윙되는 복수 개의 구동 펄스를 갖는 구동신호(DS)를 이용하여 업링크 신호 또는 터치 구동 신호를 생성할 수 있다. 한편, 터치 구동부(1140)는 터치동기신호의 디스플레이 구간 동안 복수 개의 터치라인 각각을 통해서 복수 개의 터치 전극 각각에 공통 전압을 공급할 수 있다. 도 11에서는 터치 구동부(1140)가 업링크 신호 또는 터치구동신호를 채널 선택부(1110)로 직접 입력하는 것으로 설명하였지만, 변형된 실시예에 있어서 터치 구동부(1120)는 업링크 신호 또는 터치 구동 신호를 데이터 처리부(1130)를 통해 채널 선택부(1110)로 입력할 수도 있을 것이다.
또한, 데이터 처리부(1130)는 제3 터치 센싱 기간동안 핑거 터치를 센싱하여 제2 센싱 데이터를 생성하고, 생성된 제2 센싱 데이터를 이용하여 핑거 터치에 의한 좌표를 결정한다.
데이터 처리부(1130)는 터치 센싱부(140)에서의 데이터 처리와 관련된 제반 프로세스를 모두 수행할 수 있다. 본 명세서에서 터치 센싱부의 동작에서 데이터 처리와 관련된 기능은 모두 데이터 처리부(1130)에서 수행될 수 있다.
상술한 바와 같은 기능을 구현하기 위해, 본 발명에 따른 데이터 처리부(1130)는 도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개의 센싱 유닛(1132), 아날로그-디지털 컨버터(1134, ADC), 패턴 변환부(1136), 및 데이터 생성부(1138)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 데이터 생성부(1138)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 제1 터치 패턴(예: SNS 터치 패턴)의 데이터(910, 930)를 생성할 수 있다. 패턴 변환부(1136)는 도 8 내지 도 10에서 전술한 바와 같이 제1 터치 패턴의 데이터(910)를 제2 터치 패턴의 데이터(940)로 변환시킬 수 있다.
터치 센싱부(140)는 상기 변환된 제2 터치 패턴의 데이터(940)에 기반하여 터치 좌표 또는 터치 여부를 확인할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치 센싱 동작을 나타내는 흐름도이다. 도 12를 참조하면, 단계 1210에서, 터치 센싱부(140)는 패널(120)에 배치된 복수의 수직 패턴 전극들 및 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값들을 수신할 수 있다.
단계 1220에서, 터치 센싱부(140)(예컨대, ADC(1134)는, 센싱된 센싱값들을 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따라, 디지털 데이터로 변환된 센싱된 데이터(910)(예컨대, 로우(raw) 데이터)는 베이스 데이터(920)와 연산될 수 있다.
단계 1230에서, 터치 센싱부(140)는 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 수직 패턴 전극에 대응하는 각 수직 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정할 수 있다.
단계 1240에서, 터치 센싱부(140)는 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 수평 패턴 전극에 대응하는 각 수평 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수직 서브패턴의 데이터에 기반하여, 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정할 수 있다.
단계 1250에서, 터치 센싱부(140)는 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터 및 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표 또는 터치 여부를 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치 전극의 패턴이 변경되더라도 데이터 변환 과정을 통해 기존 터치 전극의 패턴과 같은 정확한 좌표 판단을 할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 복수의 수직 패턴 전극들과 복수의 수평 전극 패턴에 대해 센싱된 센싱값으로부터 매트릭스 패턴의 센싱 데이터를 획득할 수 있다. 그리고, 본 실시예에 의하면, 동일한 면적에 대해 상대적으로 더 작은 개수의 터치 전극이 배치되지만, 더 많은 데이터를 생성함으로써 보다 정밀하고 정확한 터치 좌표의 판단을 할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 패널에 의하면, 터치 전극을 구동하기 위한 채널 수가 1/2 수준으로 줄어들 수 있다. 그리고, 채널 수의 감소에 따라 터치 전극을 구동하는 집적회로의 사이즈가 감소할 수 있고, 집적회로의 제조에 소요되는 비용도 절감할 수 있다.
전술한 내용에서는 설명의 편의를 위하여 패널을 터치하는 외부 오브 젝트가 손가락인 예시-소위, 핑거 터치 방식-를 중심으로 설명하였으나 본 실시예가 이로 제한되는 것은 아니며 본 실시예는 액티브 (스타일러스) 펜 터치 방식에도 적용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수의 수직 서브패턴들을 포함하는 제1 수직 패턴 전극, 상기 복수의 수직 서브패턴들 중 일 수직 서브패턴과 인접한 제1 수평 패턴 전극 및 제2 수평 패턴 전극으로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및
    상기 제1 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값, 상기 제1 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 제2 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 터치 좌표를 확인하기 위한 상기 일 수직 서브패턴의 데이터를 결정하는 데이터 처리부
    를 포함하는 터치 센싱 장치.
  2. 제1항 있어서,
    상기 터치 구동부는,
    상기 제1 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들 중 일 수평 서브패턴과 인접한 제2 수직 패턴 전극의 수직 서브패턴들로 상기 구동신호를 공급하고,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 제1 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값, 및 상기 일 수평 서브패턴과 인접한 수직 서브패턴들의 센싱값에 기반하여, 터치 좌표를 확인하기 위한 상기 일 수평 서브패턴의 데이터를 결정하는 터치 센싱 장치.
  3. 제1항 있어서,
    상기 복수의 수직 서브패턴들 패널 상에 분리되어 배치되는 터치 센싱 장치.
  4. 제3항 있어서,
    상기 복수의 수직 서브패턴들 간에는 하나의 터치 구동 라인이 연결되는 터치 센싱 장치.
  5. 제1항 있어서,
    N 개의 수직 패턴 전극들 및 M 개의 수평 패턴 전극들에서 센싱된 센싱값으로부터 N*M*2 개의 서브패턴들의 데이터가 생성되는, 터치 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서브패턴들은 M*2 개의 행과 N 개의 열로 구성되는 매트릭스를 형성하는, 터치 센싱 장치.
  7. 복수의 수직 패턴 전극들 및 복수의 수평 패턴 전극들로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및
    상기 복수의 수직 패턴 전극들 및 상기 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 터치 좌표를 확인하는 데이터 처리부를 포함하며,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 수직 패턴 전극들의 각 수직 패턴 전극에 대해, 상기 각 수직 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수직 패턴 전극에 대응하는 복수의 수직 서브패턴들의 각 수직 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하고,
    상기 복수의 수평 패턴 전극들의 각 수평 패턴 전극에 대해, 상기 각 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수평 패턴 전극에 대응하는 복수의 수평 서브패턴들의 각 수평 서브패턴과 인접한 적어도 하나의 수직 서브패턴의 데이터에 기반하여, 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하고,
    상기 결정된 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터 및 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표를 확인하는, 터치 센싱 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 수직 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값들 및 상기 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값들로부터 베이스 데이터와의 차이를 확인하고,
    상기 베이스 데이터와의 차이에 기반하여, 상기 터치 좌표를 확인하는, 터치 센싱 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 수평 패턴 전극들에 의해 센싱된 센싱값들에 더 기반하여, 상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하는, 터치 센싱 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 각 수평 서브패턴에 대응하는 수평 패턴 전극과 인접한 복수의 수직 서브패턴 데이터들에 더 기반하여, 상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터를 결정하는, 터치 센싱 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    N 개의 수직 패턴 전극들 및 M 개의 수평 패턴 전극들에서 센싱된 센싱값으로부터 N*M*2 개의 서브패턴들의 데이터가 생성되는, 터치 센싱 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 서브패턴들은 M*2 개의 행과 N 개의 열로 구성되는 매트릭스를 형성하는, 터치 센싱 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 각 수직 패턴 전극은 상기 복수의 수직 서브패턴들로 분리되어 상기 패널 상에 배치되는, 터치 센싱 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 분리된 복수의 수직 서브패턴들 간에는 하나의 터치 구동 라인이 연결되는, 터치 센싱 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 수직 서브패턴들 각각의 데이터는,
    상기 각 수직 서브패턴의 상부에 인접한 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값 및 상기 각 수직 서브패턴의 하부에 인접한 수평 패턴 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 결정되는, 터치 센싱 장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 수평 서브패턴들 각각의 데이터는,
    상기 각 수평 서브패턴의 상부에 인접한 수직 서브패턴의 데이터 및 상기 각 수평 서브패턴의 하부에 인접한 수직 서브패턴의 데이터에 기반하여 결정되는, 터치 센싱 장치.
  17. 복수의 제1 방향 전극들 및 상기 제1 방향과 수직으로 배치되는 복수의 제2 전극들로 구동신호를 공급하는 터치 구동부; 및
    상기 복수의 제1 방향 전극들 및 상기 복수의 제2 방향 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 터치 좌표를 확인하는 데이터 처리부를 포함하며,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 제2 방향 전극들에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여, 상기 복수의 제1 방향 전극들의 각 제1 방향 전극에 대응하는 복수의 제1 방향 서브패턴들의 데이터를 결정하고,
    상기 결정된 각 제1 방향 전극에 대응하는 복수의 서브패턴들의 데이터에 기반하여, 상기 복수의 제2 방향 전극들의 각 제2 방향 전극에 대응하는 복수의 제2 방향 서브패턴들의 데이터를 결정하고,
    상기 결정된 복수의 제1 방향 서브패턴들 각각의 데이터 및 상기 복수의 제2 방향 서브패턴들 각각의 데이터에 기반하여, 터치 좌표를 확인하는, 터치 센싱 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 제1 방향 서브패턴들 각각의 데이터는, 상기 각 제1 방향 서브패턴에 인접한 제2 방향 전극에 의해 센싱된 센싱값에 기반하여 결정되고,
    상기 복수의 제2 방향 서브패턴들 각각의 데이터는, 상기 각 제2 방향 서브패턴에 인접한 제1 방향 서브패턴의 데이터에 기반하여 결정되는, 터치 센싱 장치.
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