KR20240000691A - 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템 - Google Patents

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Abstract

표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상 표시 영역에 복수의 화소들이 배열된 표시 패널, 상기 표시 패널의 전면에 배치되어 사용자의 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱하는 터치 센싱부, 상기 영상 표시 영역의 화소들을 구동하는 표시 구동 회로, 상기 사용자의 신체 부위와 상기 전자펜의 터치 위치 검출하여 터치 좌표 데이터를 생성하는 터치 센싱 회로를 포함하며, 상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 터치 전극들에 서로 다른 주파수 대역의 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급하여, 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 신체 부위의 터치를 센싱하며 선택적으로 상기 전자펜이 충전되도록 한다.

Description

표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템{DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 내비게이션, 및 스마트 텔레비전과 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다. 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 평판 표시 장치일 수 있다. 이러한 평판 표시 장치 중에서 발광 표시 장치는 표시 패널의 화소들 각각이 스스로 발광할 수 있는 발광 소자를 포함함으로써, 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛 없이도 화상을 표시할 수 있다.
최근의 표시 장치는 사용자의 신체 일부(예를 들어, 손가락)를 이용한 터치 입력, 및 전자 펜을 이용한 터치 좌표 센싱 기능을 지원하고 있다. 표시 장치는 전자 펜을 이용한 터치 위치를 감지함으로써, 사용자의 신체 일부를 이용한 터치 입력만을 이용할 때보다 더욱 세밀하게 터치 위치를 감지할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 터치 센싱부를 이용하여 전자펜의 터치를 감지할 수 있는 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신체 부위 터치를 센싱하기 위한 제1 주파수의 제1 구동 신호와 전자펜 터치를 센싱하기 위한 제2 주파수의 제2 구동 신호를 믹싱(Mixing)하여, 믹싱된 터치 구동 신호를 이용해서 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱할 수 있는 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예의 표시 장치는 영상 표시 영역에 복수의 화소들이 배열된 표시 패널, 상기 표시 패널의 전면에 배치되어 사용자의 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱하는 터치 센싱부, 상기 영상 표시 영역의 화소들을 구동하는 표시 구동 회로, 상기 사용자의 신체 부위와 상기 전자펜의 터치 위치 검출하여 터치 좌표 데이터를 생성하는 터치 센싱 회로를 포함하며, 상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 터치 전극들에 서로 다른 주파수 대역의 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급하여, 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 신체 부위의 터치를 센싱하며 선택적으로 상기 전자펜이 충전되도록 할 수 있다.
상기 터치 전극들은 상기 표시 패널의 터치 센싱 영역에 제1 방향으로 나란하게 배열된 구동 전극들, 및 상기 터치 센싱 영역에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 나란하게 배열된 감지 전극들을 포함하며, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들은 다각형 전극들이 제1 또는 제2 방향으로 연결된 막대 타입 또는 바 타입으로 형성될 수 있다.
상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 상기 구동 전극들 중 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 서로 다른 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 공급하는 복수의 구동 신호 공급부, 상기 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에 상기 구동 전극들 중 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 복수의 신호 분석 회로부를 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 전극 구동 기간 동안에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 전류량 또는 전압 크기 변화에 따라 상기 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 복수의 센싱 신호 분석부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 센싱 신호 분석부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출할 수 있다.
상기 복수의 센싱 신호 분석부 각각은 서로 인접한 홀수번째 및 짝수번째의 상기 감지 전극들에 따른 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차를 검출하여 상기 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로, 제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로, 제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부 각각은 상기 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부, 상기 제1 구동 신호를 상기 제1 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제1 AC 변환 회로부, 상기 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부, 상기 제2 구동 신호를 상기 제2 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제2 AC 변환 회로부, 및 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱해서 상기 제1 및 제2 주파수로 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 생성 및 출력하는 믹싱 신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 신호 분석 회로부 각각은 상기 홀수번째 및 짝수번째의 구동 전극들이나 서로 인접한 상기 홀수번째 및 짝수번째 그룹의 구동 전극들을 통해 입력되는 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로, 제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로, 제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부는 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 동시에 공급하거나, 상기 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 순차적으로 공급하며, 상기 복수의 센싱 신호 분석부는 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제1 주파수 설정 신호에 따라 제1 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 상기 터치 센싱 신호들에 제1 캐리 신호를 믹싱하여 신체 부위 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분하며, 구분된 상기 터치 센싱 신호의 전압 크기 변화에 따라 터치 노드들에 인가되는 상호 정전 용량의 차지 변화량을 측정할 수 있다.
상기 복수의 신호 분석 회로부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 순차적으로 출력되거나 동시에 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부는 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며, 상기 복수의 신호 분석 회로부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받아서 제2 주파수 설정 신호에 따라 상기 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 상기 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호를 믹싱하여 상기 전자펜의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부는 적어도 한 프레임 기간의 터치 전극 구동 기간들 중 홀수번째의 터치 전극 구동 기간에만 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며, 상기 복수의 신호 분석 회로부 중 홀수번째 신호 분석 회로부들이 홀수번째의 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 상기 전자펜의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부는 적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며, 상기 복수의 센싱 신호 분석부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 진폭 변화량에 따라 상기 전자펜의 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 복수의 신호 분석 회로부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 상기 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 진폭 변화량에 따라 상기 전자펜의 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예의 터치 센싱 시스템은 영상 표시 영역에 복수의 화소들이 배열된 표시 패널, 및 상기 영상 표시 영역의 화소들을 구동하는 표시 구동 회로를 포함하는 표시 장치, 상기 표시 패널의 전면에 배치되어 사용자의 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱하는 터치 센싱부, 상기 사용자의 신체 부위와 상기 전자펜의 터치 위치 검출하여 터치 좌표 데이터를 생성하는 터치 센싱 회로를 포함하며, 상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 센싱부의 터치 전극들에 서로 다른 주파수 대역의 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급하여, 상기 터치 센싱부를 통해 상기 신체 부위의 터치를 센싱하며 선택적으로 상기 전자펜이 충전되도록 할 수 있다.
상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 상기 터치 센싱부에 배치된 구동 전극들 중 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 공급하는 복수의 구동 신호 공급부, 상기 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에 상기 구동 전극들 중 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 복수의 신호 분석 회로부를 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 회로는 상기 터치 전극 구동 기간 동안에 상기 터치 센싱부에 배치된 감지 전극들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 전류량 또는 전압 크기 변화에 따라 상기 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 복수의 센싱 신호 분석부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 센싱 신호 분석부는 상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출할 수 있다.
상기 복수의 구동 신호 공급부는 상기 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부, 상기 제1 구동 신호를 상기 제1 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제1 AC 변환 회로부, 상기 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부, 상기 제2 구동 신호를 상기 제2 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제2 AC 변환 회로부, 및 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱해서 상기 제1 및 제2 주파수로 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 생성 및 출력하는 믹싱 신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 신호 분석 회로부 각각은 상기 홀수번째 및 짝수번째의 구동 전극들이나 서로 인접한 상기 홀수번째 및 짝수번째 그룹의 구동 전극들을 통해 입력되는 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로, 제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로, 제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 의하면, 별도의 센서층이나 디지타이저층 등을 포함하지 않고, 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 터치 센싱부를 이용하여 전자펜의 터치를 감지할 수 있다. 따라서, 실시예들에 따른 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템은 표시 장치와 터치 센싱 시스템의 구조를 단순화하고 두께를 감소시켜서 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 실시예들에 따른 표시 장치 및 이를 포함하는 터치 센싱 시스템에 의하면, 사용자의 신체 부위 센싱 기간에 전자펜 또한 충전될 수 있도록 하고, 전자펜의 방전 기간에 전자펜의 터치 위치를 센싱함으로써, 신체 부위나 전자펜의 터치 센싱 속도를 향상시키고 터치 센싱 정확도를 더욱 높일 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 일 측면도이다.
도 4는 도 1 내지 3에 도시된 표시 패널의 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다.
도 5는 도 3에 도시된 터치 센싱부의 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다.
도 6은 5에 도시된 터치 전극들과 터치 센싱 회로의 전기적인 연결 구조를 보여주는 레이아웃도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템의 터치 구동 동작과 전자펜의 충전 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자펜의 방전 동작과 터치 센싱 시스템의 터치 감지 신호 검출 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9는 도 6의 구동 신호 공급부 및 터치 신호 검출부 구조를 보여주는 구성 블록도이다.
도 10은 도 9의 구동 신호 공급부에서 생성된 제1 및 제2 구동 신호와 터치 구동 신호를 보여주는 파형도이다.
도 11은 제1 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12는 도 5 및 도 6에 도시된 터치 센싱 영역의 분할 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제2 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 14는 제3 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 15는 제4 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 16은 도 6의 구동 신호 공급부 및 센싱 신호 검출부 구조를 보여주는 구성 다른 블록도이다.
도 17은 제5 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 18은 도 3에 도시된 터치 센싱부의 다른 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다. 그리고, 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 평면도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 일 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 통신 단말기, 전자수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), 내비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 기기에 적용될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 또는 사물 인터넷(internet of things, IOT)의 표시부로 적용될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 스마트 워치(smart watch), 워치 폰(watch phone), 안경형 디스플레이, 및 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, HMD)와 같이 웨어러블 장치(wearable device)에 적용될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 자동차의 계기판, 자동차의 센터페시아(center fascia), 자동차의 대쉬 보드에 배치된 CID(Center Information Display), 자동차의 사이드 미러를 대신하는 룸 미러 디스플레이(room mirror display), 또는 자동차의 뒷좌석용 엔터테인먼트로서 앞좌석의 배면에 배치되는 디스플레이에 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 유기 발광 다이오드를 이용하는 유기 발광 표시 장치, 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 표시 장치, 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 표시 장치, 및 초소형 발광 다이오드(micro or nano light emitting diode(micro LED or nano LED))를 이용하는 초소형 발광 표시 장치와 같은 발광 표시 장치일 수 있다. 이하에서는, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)가 유기 발광 표시 장치인 것을 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 구동 회로(200), 표시 회로 보드(300), 및 터치 센싱 회로(400)를 포함한다.
표시 패널(100)은 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제1 방향(X축 방향)과 교차하는 제2 방향(Y축 방향)의 장변을 갖는 직사각형 형태의 평면으로 형성될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)의 단변과 제2 방향(Y축 방향)의 장변이 만나는 코너(corner)는 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성되거나 직각으로 형성될 수 있다. 표시 패널(100)의 평면 형태는 사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 표시 패널(100)은 평탄하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 좌우측 끝단에 형성되며, 일정한 곡률을 갖거나 변화하는 곡률을 갖는 곡면부를 포함한다. 이외에, 표시 패널(100)은 구부러지거나, 휘어지거나, 밴딩되거나, 접히거나, 말릴 수 있도록 유연하게 형성될 수 있다.
표시 패널(100)은 메인 영역(MA)과 서브 영역(SBA)을 포함한다.
메인 영역(MA)은 영상을 표시하는 표시 영역(DA)과 표시 영역(DA)의 주변 영역인 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 화상을 표시하는 화소들을 포함한다. 표시 영역(DA)은 각 화소의 발광 영역 또는 복수의 개구 영역으로부터 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 스위칭 소자들을 포함하는 화소 회로, 발광 영역 또는 개구 영역을 정의하는 화소 정의막, 및 자발광 소자(Self-Light Emitting Element)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자발광 소자는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광층을 포함하는 양자점 발광 다이오드(Quantum dot Light Emitting Diode), 및 무기 반도체를 포함하는 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 바깥쪽 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 패널(100)의 메인 영역(MA)의 가장자리 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급하는 게이트 구동부, 및 표시 구동 회로(200)와 표시 영역(DA)을 연결하는 팬 아웃 라인들을 포함할 수 있다.
서브 영역(SBA)은 메인 영역(MA)의 일 측으로부터 제2 방향(Y축 방향)으로 돌출될 수 있다.
도 1과 도 2에서는 서브 영역(SBA)이 펼쳐진 것을 예시하였으나, 서브 영역(SBA)은 도 3과 같이 구부러질 수 있으며, 이 경우 서브 영역(SBA)이 표시 패널(100)의 배면에 배치될 수 있다. 서브 영역(SBA)이 구부러지는 경우, 기판(SUB)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)에서 메인 영역(MA)과 중첩할 수 있다. 서브 영역(SBA)에는 표시 구동 회로(200)가 배치될 수 있다.
또한, 표시 패널(100)은 도 3과 같이 기판(SUB), 박막 트랜지스터층(TFTL), 발광 소자층(EML), 봉지층(TFEL)을 포함하는 표시 모듈(DU), 표시 모듈(DU)의 전면에 형성된 터치 센싱부(TSU)를 포함한다.
기판(SUB) 상에는 박막 트랜지스터층(TFTL)이 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 메인 영역(MA)과 서브 영역(SBA)에 배치될 수 있다. 박막 트랜지스터층(TFTL)은 박막 트랜지스터들을 포함한다.
발광 소자층(EML)은 박막 트랜지스터층(TFTL) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자층(EML)은 메인 영역(MA)의 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다. 발광 소자층(EML)은 발광부들에 배치되는 발광 소자들을 포함한다.
봉지층(TFEL)은 발광 소자층(EML) 상에 배치될 수 있다. 봉지층(TFEL)은 메인 영역(MA)의 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 봉지층(TFEL)은 발광 소자층을 봉지하기 위한 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함한다.
터치 센싱부(TSU)는 표시 패널(100)에 일체로 형성될 수 있으며, 표시 패널(100)의 전면에 실장 또는 조립되도록 되도록 별도로 형성될 수 있다. 터치 센싱부(TSU)는 봉지층(TFEL)과 일체로 형성되거나 봉지층(TFEL) 상에 실장되어 손가락 등 사용자의 신체 부위와 스타일러스 펜(Stylus Pen) 등 전자펜의 터치 위치를 감지할 수 있다.
터치 센싱부(TSU)는 상에는 표시 패널(100)의 상부를 보호하기 위한 커버 윈도우가 배치될 수 있다. 커버 윈도우는 OCA(optically clear adhesive) 필름 또는 OCR(optically clear resin) 같은 투명 접착 부재에 의해 터치 센싱부(TSU) 상에 부착될 수 있다. 커버 윈도우는 유리와 같은 무기물일 수도 있고, 플라스틱 또는 고분자 재료와 같은 유기물일 수도 있다. 외광 반사로 인해 화상의 시인성 저하를 방지하기 위해, 터치 센싱부(TSU)와 커버 윈도우 사이에는 편광 필름이 추가로 배치될 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 표시 패널(100)을 구동하기 위한 제어 신호들과 데이터 전압들을 생성할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 집적회로(integrated circuit, IC)로 형성되어 COG(chip on glass) 방식, COP(chip on plastic) 방식, 또는 초음파 접합 방식으로 표시 패널(100) 상에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 구동 회로(200)는 COF(chip on film) 방식으로 표시 회로 보드(300) 상에 부착될 수 있다.
표시 회로 보드(300)는 표시 패널(100)의 서브 영역(SBA) 일 단에 부착될 수 있다. 이로 인해, 표시 회로 보드(300)는 표시 패널(100) 및 표시 구동 회로(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 표시 패널(100)과 표시 구동 회로(200)는 표시 회로 보드(300)를 통해 디지털 비디오 데이터, 타이밍 제어 신호들, 및 구동 전압들을 입력받을 수 있다. 표시 회로 보드(300)는 연성 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board), 인쇄 회로 보드(printed circuit board) 또는 칩 온 필름(chip on film)과 같은 연성 필름(flexible film)일 수 있다.
터치 센싱 회로(400)는 표시 회로 보드(300) 상에 배치될 수 있다. 터치 센싱 회로(400)는 집적회로(IC)로 형성되어 표시 회로 보드(300)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 터치 센싱 회로(400)는 COF(chip on film) 방식으로 표시 회로 보드(300) 상에 부착될 수도 있다.
터치 센싱 회로(400)는 터치 센싱부(TSU)의 터치 전극들과 전기적으로 연결되어, 사용자의 손가락 등 신체 부위와 전자펜의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 구체적으로, 터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간에 신체 부위 터치를 센싱하기 위한 제1 주파수의 제1 구동 신호와 전자펜 터치를 센싱하기 위한 제2 주파수의 제2 구동 신호를 믹싱(Mixing)하여, 믹싱된 터치 구동 신호를 터치 센싱부(TSU)의 터치 전극들로 인가한다. 그리고 터치 전극 구동 기간에 터치 전극들에 의해 형성되는 복수의 터치 노드들 각각의 상호 정전 용량의 차지 변화량을 측정한다. 터치 노드들 각각의 상호 정전 용량은 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호와 신체 터치에 따라 변화된다. 이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 제1 주파수 대역으로 검출되는 터치 센싱 신호의 전압 크기 또는 전류량 변화에 따라 터치 노드들의 정전 용량 변화를 측정할 수 있다. 이렇게, 터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간에 터치 센싱부(TSU)의 터치 노드들 각각의 상호 정전 용량의 차지 변화량에 따라 사용자의 터치 여부와 근접 여부 등을 판단할 수 있다. 여기서, 사용자의 터치는 사용자의 손가락 등과 같은 신체 부위가 터치 센싱부(TSU) 상에 배치되는 커버 윈도우의 일 면에 직접 접촉하는 것을 가리킨다. 사용자의 근접은 사용자의 신체 부위가 커버 윈도우의 일면 상에서 떨어져 위치하는(hovering) 것을 가리킨다.
터치 전극 구동 기간에 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호와 전자펜 터치를 센싱하기 위한 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호가 믹싱된 터치 구동 신호가 터치 전극들로 인가됨에 따라, 터치 전극 구동 기간에 터치 센싱부(TSU)에 전자펜이 터치되면 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호에 의해 전자펜이 충전될 수 있다.
터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에 터치 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출한다. 그리고, 센싱 신호 검출 기간에 제2 주파수 대역으로 검출되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화량에 따라 전자펜의 근접 여부 및 터치 위치 등을 판단할 수 있다.
이와 같이, 터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간에 터치 전극들에 제1 및 제2 주파수 대역이 믹싱된 터치 구동 신호를 공급함으로써, 터치 전극 구동 기간 동안에 사용자 신체 부위를 검출하며, 터치된 전자펜이 충전되도록 할 수 있다. 그리고, 센싱 신호 검출 기간에 검출되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화량에 따라 전자펜의 근접 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
전자펜은 적어도 한 쌍의 전극과 적어도 한쌍의 전극에 연결된 코일을 통해 전자기 공명 방식(ElectroMagnetic Resonance)을 지원하는 스타일러스 펜(Stylus Pen)일 수 있다. 전자펜은 터치 센싱부(TSU)의 자기장 또는 전자기 신호에 반응하여 충전되고, 방전시에는 무선 주파수 신호를 출력할 수 있다.
도 4는 도 1 내지 3에 도시된 표시 패널의 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다. 구체적으로, 도 4는 터치 센싱부(TSU)가 형성되기 이전 상태인 표시 모듈(DU)의 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 보여주는 레이아웃 도면이다.
표시 영역(DA)은 영상을 표시하는 영역으로서, 표시 패널(100)의 중앙 영역으로 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소(SP), 복수의 게이트 배선(GL), 복수의 데이터 배선(DL), 및 복수의 전원 배선(VL)을 포함할 수 있다. 복수의 화소(SP) 각각은 광을 출력하는 최소 단위로 정의될 수 있다.
복수의 게이트 배선(GL)은 게이트 구동부(210)로부터 수신된 게이트 신호를 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 복수의 게이트 배선(GL)은 X축 방향으로 연장될 수 있고, X축 방향과 교차하는 Y축 방향으로 서로 이격될 수 있다.
복수의 데이터 배선(DL)은 표시 구동 회로(200)로부터 수신된 데이터 전압을 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 복수의 데이터 배선(DL)은 Y축 방향으로 연장될 수 있고, X축 방향으로 서로 이격될 수 있다.
복수의 전원 배선(VL)은 표시 구동 회로(200)로부터 수신된 전원 전압을 복수의 화소(SP)에 공급할 수 있다. 여기에서, 전원 전압은 구동 전압, 초기화 전압, 및 기준 전압 중 적어도 하나일 수 있다. 복수의 전원 배선(VL)은 Y축 방향으로 연장될 수 있고, X축 방향으로 서로 이격될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 게이트 구동부(210), 팬 아웃 배선들(FOL), 및 게이트 제어 배선(GCL)들을 포함할 수 있다. 게이트 구동부(210)는 게이트 제어 신호를 기초로 복수의 게이트 신호를 생성할 수 있고, 복수의 게이트 신호를 설정된 순서에 따라 복수의 게이트 배선(GL)에 순차적으로 공급할 수 있다.
팬 아웃 배선들(FOL)은 표시 구동 회로(200)로부터 표시 영역(DA)까지 연장될 수 있다. 팬 아웃 배선들(FOL)은 표시 구동 회로(200)로부터 수신된 데이터 전압을 복수의 데이터 배선(DL)에 공급할 수 있다.
게이트 제어 배선(GCL)은 표시 구동 회로(200)로부터 게이트 구동부(210)까지 연장될 수 있다. 게이트 제어 배선(GCL)은 표시 구동 회로(200)로부터 수신된 게이트 제어 신호를 게이트 구동부(210)에 공급할 수 있다.
서브 영역(SBA)은 표시 구동 회로(200), 표시 패드 영역(DPA), 제1 및 제2 터치 패드 영역(TPA1, TPA2)을 포함할 수 있다.
표시 구동 회로(200)는 팬 아웃 배선들(FOL)에 표시 패널(100)을 구동하기 위한 타이밍 제어 신호들과 데이터 전압들을 출력할 수 있다. 표시 구동 회로(200)는 표시 제어 펌웨어(Firmware)에 기초하여 미리 설정된 표시 구동 주파수에 맞게 타이밍 제어 신호들을 생성하고, 영상 데이터에 대응되는 데이터 전압들을 생성한다. 그리고, 펌웨어에 설정된 표시 구동 주파수에 맞게 팬 아웃 배선들(FOL)을 통해 데이터 전압을 데이터 배선(DL)에 공급할 수 있다. 여기서, 데이터 전압은 복수의 화소(SP)에 공급될 수 있고, 복수의 화소(SP)의 휘도를 결정할 수 있다. 또한, 표시 구동 회로(200)는 펌웨어의 표시 구동 주파수와 게이트 전압 값에 따라 생성된 타이밍 제어 신호들을 게이트 제어 배선(GCL)을 통해 게이트 구동부(210)로 공급할 수 있다.
표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 서브 영역(SBA)의 가장자리에 배치될 수 있다. 표시 패드 영역(DPA), 제1 터치 패드 영역(TPA1), 및 제2 터치 패드 영역(TPA2)은 이방성 도전 필름 또는 SAP 등과 같은 저저항 고신뢰성 소재를 이용하여 표시 회로 보드(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.
표시 패드 영역(DPA)은 복수의 표시 패드부를 포함할 수 있다. 복수의 표시 패드부는 표시 회로 보드(300)를 통해 그래픽 카드 등의 별도의 메인 프로세서에 접속될 수 있다. 복수의 표시 패드부는 표시 회로 보드(300)와 접속되어 디지털 비디오 데이터를 수신할 수 있고, 디지털 비디오 데이터를 표시 구동 회로(200)에 공급할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 제1 터치 센싱부의 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다.
도 5를 통해서는 메인 영역(MA)의 터치 전극(SE)들이 두 종류의 전극들, 예를 들어 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들을 포함한 구조를 일 예로 설명한다. 그리고, 터치 전극 구동 기간에 구동 전극(TE)들로 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호들이 믹싱된 터치 구동 신호가 인가되면, 감지 전극(RE)들을 통해서는 복수의 터치 노드들(touch nodes) 각각의 상호 정전 용량(mutual capacitance)의 차지 변화량을 감지하는 상호 정전 용량 방식으로 구동되는 것을 중심으로 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에는 감지 전극(RE)들을 통해 인가되는 센싱 신호들의 진폭 변화에 따라 전자펜의 터치 입력을 검출하는 전자펜 방전량 감지 방식 또한 일 예로 설명될 뿐, 이에 한정되지 않는다.
도 5에서는 설명의 편의를 위해 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 더미 패턴(DE)들, 제1 터치 배선(SL)들, 제1 및 제2 터치 패드(TP1,TP2)들만을 도시하였다.
도 5를 참조하면, 터치 센싱부(TSU)의 메인 영역(MA)은 사용자의 터치를 감지하기 위한 터치 센싱 영역(TSA)과 터치 센싱 영역(TSA)의 주변에 배치되는 터치 주변 영역(TPA)을 포함한다. 터치 센싱 영역(TSA)은 도 1 내지 도 3의 표시 영역(DA)에 중첩되고, 터치 주변 영역(TPA)은 비표시 영역(NDA)에 중첩될 수 있다.
터치 센싱 영역(TSA)에는 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 더미 패턴(DE)들이 배치된다. 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들은 전자펜과 사용자 신체 부위의 터치를 센싱하기 위해 상호 정전 용량을 형성하기 위한 전극들일 수 있다.
감지 전극(RE)들은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배열될 수 있다. 감지 전극(RE)들은 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)에서 인접한 감지 전극(RE)들은 서로 연결될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)으로 인접한 제1 감지 전극(RE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 이로 인해, 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들의 교차부들 각각에는 상호 정전 용량이 형성되는 터치 노드(TN)가 배치될 수 있다. 복수의 터치 노드(TN)들은 구동 전극(TE)들과 감지 전극(RE)들의 교차부들에 대응될 수 있다.
구동 전극(TE)들은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배열될 수 있다. 제1 방향(X축 방향)으로 인접한 구동 전극(TE)들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 구동 전극(TE)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 방향(Y축 방향)에서 인접한 구동 전극(TE)들은 별도의 연결 전극을 통해 서로 연결될 수도 있다.
더미 패턴(DE)들 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 전기적으로 분리될 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 구동 전극(TE) 또는 감지 전극(RE)과 떨어져 배치될 수 있다. 더미 패턴(DE)들 각각은 전기적으로 플로팅될 수 있다.
도 5에서는 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 더미 패턴(DE)들 각각이 마름모의 평면 형태를 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동 전극(TE)들, 감지 전극(RE)들, 및 더미 패턴(DE)들 각각은 마름모 이외의 다른 사각형, 사각형 이외의 다른 다각형, 원형, 또는 타원형의 평면 형태를 가질 수 있다.
터치 배선(SL)들은 센서 주변 영역(TPA)에 배치될 수 있다. 터치 배선(SL)들은 구동 전극(TE)들에 연결되는 제1 터치 구동 배선(TL1)들과 제2 터치 구동 배선(TL2)들, 및 감지 전극(RE)들에 연결되는 터치 감지 배선(RL)들을 포함한다.
터치 센싱 영역(TSA)의 일 측 끝에 배치된 각각의 감지 전극(RE)들은 터치 감지 배선(RL)들에 일대일로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 제1 방향(X축 방향)으로 전기적으로 연결된 감지 전극(RE)들 중 우측 끝에 배치된 각각의 감지 전극(RE)들은 각각의 터치 감지 배선(RL)들에 연결될 수 있다. 그리고 각각의 터치 감지 배선(RL)들은 패드부(PD)에 배치된 제2 터치 패드(TP2)들에 일대일로 연결될 수 있다.
터치 센싱 영역(TSA)의 일 측 끝에 배치된 구동 전극(TE)들은 제1 터치 구동 배선(TL1)들에 일대일로 연결되고, 터치 센싱 영역(TSA)의 타 측 끝에 배치된 구동 전극(TE)들은 제2 터치 구동 배선(TL2)들에 일대일로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 방향(Y축 방향)으로 전기적으로 연결된 구동 전극(TE)들 중 하측 끝에 배치된 구동 전극(TE)들은 제1 터치 구동 배선(TL1)에 각각 연결되며, 상측 끝에 배치된 구동 전극(TE)들은 제2 터치 구동 배선(TL2)에 각각 연결될 수 있다. 제2 터치 구동 배선(TL2)들은 터치 센싱 영역(TSA)의 좌측 바깥쪽을 경유하여 터치 센싱 영역(TSA)의 상측에서 구동 전극(TE)들에 연결될 수 있다.
제1 터치 구동 배선(TL1)들과 제2 터치 구동 배선(TL2)들은 패드부(PD)에 배치된 제1 터치 패드(TP1)들에 일대일로 연결될 수 있다. 구동 전극(TE)들은 터치 센싱 영역(TSA)의 양측에서 제1 및 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들에 연결되어 터치 구동 신호를 입력받는다. 따라서, 터치 구동 신호의 RC 지연(RC delay)으로 인해 터치 센싱 영역(TSA)의 하측에 배치된 구동 전극(TE)들에 인가되는 터치 구동 신호와 터치 센싱 영역(TSA)의 상측에 배치된 구동 전극(TE)들에 인가되는 터치 구동 신호 간에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3과 같이, 연성 필름의 일 측에 표시 회로 보드(300)가 연결된 경우, 패드부(PD)의 표시 패드 영역(DPA), 및 제1 및 제2 터치 패드 영역(TPA1,TPA2)은 표시 회로 보드(300)와 연결되는 표시 패널(100)의 패드들에 대응될 수 있다. 따라서, 표시 패드(DP)들, 제1 터치 패드(TP1)들, 및 제2 터치 패드(TP2)들 상에는 표시 패널(100)의 패드들이 접촉될 수 있다. 표시 패드(DP)들, 제1 터치 패드(TP1)들, 및 제2 터치 패드(TP2)들은 이방성 도전 필름 또는 SAP 등과 같은 저저항(低抵抗) 고신뢰성 소재를 이용하여 표시 회로 보드(300)의 패드들에 전기적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 표시 패드(DP)들, 제1 터치 패드(TP1)들, 및 제2 터치 패드(TP2)들은 표시 회로 보드(300) 상에 배치된 터치 센싱 회로(400)에 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 센싱 회로(400)는 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱하여 터치 구동 신호를 생성하고, 터치 센싱 영역(TSA)의 가장 좌측에 배치된 구동 전극(TE)부터 가장 우측에 배치된 구동 전극(TE)까지 터치 구동 신호들을 공급한다. 이때, 터치 센싱 회로(400)는 제2 방향(Y축 방향)으로 배열된 구동 전극(TE)들에 터치 구동 신호들을 동시에 공급할 수 있다. 이와 달리, 터치 센싱 회로(400)는 제2 방향(Y축 방향)의 가장 좌측에 배치된 구동 전극(TE)부터 가장 우측에 배치된 구동 전극(TE)까지 순차적으로 터치 구동 신호들을 공급할 수 있다.
이와 달리, 터치 센싱 회로(400)는 터치 구동 펌웨어의 프로그래밍에 따라 미리 설정된 개수의 그룹별로 구동 전극(TE)들을 그룹화하고, 각각의 그룹별로 순차적으로 구동 전극(TE)들에 터치 구동 신호들을 출력할 수도 있다. 이때, 터치 구동 신호들은 펌웨어의 구동 전압 값에 기초하여 약 - 12V ~ 12V 범위 이내의 크기로 발생되는 복수의 펄스 신호들로 공급될 수도 있다.
터치 센싱 회로(400)는 감지 전극(RE)들에 연결되는 터치 감지 배선(RL)들을 통해 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 수신한다. 터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간에 감지 전극(RE)들로부터 출력된 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 통해 터치 노드들의 정전 용량 변화를 측정하고 사용자 터치 여부와 터치 위치를 검출할 수 있다.
이후, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간에 제1 또는 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들을 통해 구동 전극(TE)들로부터 출력된 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 수신한다. 제2 주파수 대역으로 검출되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화량에 따라서는 전자펜의 근접 여부 및 터치 위치 등을 판단한다. 또한, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간에 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 수신할 수 있다. 감지 전극(RE)들로부터 제2 주파수 대역으로 검출되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화량에 따라서도 전자펜의 근접 여부 및 터치 위치 등을 판단할 수 있다.
도 6은 5에 도시된 터치 전극들과 터치 센싱 회로의 전기적인 연결 구조를 보여주는 레이아웃도이다.
도 6을 참조하면, 터치 센싱 회로(400)는 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn), 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn), 및 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)를 포함한다. 여기서, n은 양의 정수이다.
복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 홀수번째의 제1 터치 구동 배선(TL1)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수 있다. 또한, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 홀수번째 그룹의 제1 또는 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수 있다.
이와 달리, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 짝수번째의 제1 터치 구동 배선(TL1)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수도 있다. 또한, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 짝수번째 그룹의 제1 또는 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수도 있다.
일 예로, 이하에서는 터치 전극 구동 기간 동안에 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)가 홀수번째의 제1 터치 구동 배선(TL1)들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결되는 예를 설명하기로 한다.
복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 터치 전극 구동 기간 동안에 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들에 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 제1 구동 신호 공급부(TDR1) 부터 제n 구동 신호 공급부(TDRn)까지 순차적으로 동작해서, 터치 센싱 영역(TSA)의 일 측에 배열된 홀수번째 구동 전극(TE)부터 타 측에 배열된 홀수번째 구동 전극(TE)까지 순차적으로 터치 구동 신호들을 공급할 수 있다. 이와 달리, 홀수번째 또는 홀수 번째 그룹의 구동 신호 공급부(TDR1, TDR3, ... TDRn-1)는 동시에 홀수번째 또는 홀수 번째 그룹의 구동 전극(TE)들에 터치 구동 신호들을 공급할 수도 있다.
또한, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 구동 전극(TE)들을 미리 설정된 개수의 그룹별로 그룹화하고, 홀수 또는 짝수번째 그룹별로 순차적으로 구동 전극(TE)들에 터치 구동 신호들을 공급할 수도 있다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 각각의 터치 감지 배선(RL)들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 감지 전극(RE)들과 일대일로 연결된다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간 동안에 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 전압 크기 변화를 검출한다. 다시 말해, 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간 동안에 각각의 감지 전극(RE)들로부터 순차적으로 출력되거나 동시에 출력되는 터치 센싱 신호의 전류량 또는 전압 크기 변화에 따라 각 터치 노드들에 인가되는 상호 정전 용량의 차지 변화량을 측정할 수 있다.
한편, 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에는 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화를 검출할 수 있다. 다시 말해, 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 센싱 신호 검출 기간 동안에 각각의 감지 전극(RE)들로부터 순차적으로 출력되거나 동시에 출력되는 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 전자펜의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 짝수번째의 제1 터치 구동 배선(TL1)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 짝수번째 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수 있다. 또한, 짝수번째 그룹의 제1 또는 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수 있다.
이와 달리, 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 홀수번째의 제1 터치 구동 배선(TL1)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수도 있다. 또한, 홀수번째 그룹의 제1 또는 제2 터치 구동 배선(TL1,TL2)들과 스위치들을 통해 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결될 수도 있다.
일 예로, 이하에서는 센싱 신호 검출 기간에 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)가 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 선택적으로 연결되는 예를 설명하기로 한다.
복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화를 검출한다. 다시 말해, 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 센싱 신호 검출 기간 동안에 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 순차적으로 출력되거나 동시에 출력되는 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 전자펜의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 제1 신호 분석 회로부(TLD1) 부터 제n 신호 분석 회로부(TLDn)까지 순차적으로 입력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출할 수 있다. 이와 달리, 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 짝수번째 또는 짝수 번째 그룹의 구동 전극(TE)들을 통해 동시에 입력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출할 수도 있다. 또한, 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 홀수 또는 짝수번째 그룹별 구동 전극(TE)들로부터 순차적으로 입력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출할 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 센싱 시스템의 터치 구동 동작과 전자펜의 충전 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 터치 전극 구동 기간 동안에 터치 센싱 영역(TSA)의 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들에 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급한다.
이를 위해, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부(FSG1), 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부(FSG2), 및 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱해서 터치 구동 신호로 출력하는 믹싱 신호 출력부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 터치 구동 신호는 사인파, 펄스파, 삼각파, 또는 램프파일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 특히, 제2 구동 신호의 제2 주파수 대역은 전자펜(20)의 공진 주파수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 신호의 제2 주파수 대역은 전자펜(20)에 포함된 공진 회로부(22)의 공진 주파수와 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들 간에는 전류 흐름 방향에 따라 자기장(Magnetic Field)이 발생될 수 있다. 예를 들면, 홀수번째 구동 전극(TE1)과 짝수번째 구동 전극(TE2)의 사이에서는 전류 흐름 방향에 따라 자기장이 형성될 수 있다. 이를 위해, 홀수번째 구동 전극(TE1)과 짝수번째 구동 전극(TE2)들의 어느 한 타측이 그라운드(또는 접지)나 저전위 전압원과 커페시터를 형성할 수도 있다. 한편으로, 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들 간에는 적어도 하나씩의 커플링 커패시터들이 추가로 형성될 수도 있다. 일 예로, 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들 간에 커플링 커패시터들이 형성됨으로써, 구동 전극(TE)들이 사용자의 신체 터치를 감지하는 터치 전극으로 사용될 수 있다.
전자펜(20)은 전도성 팁(21) 및 공진 회로부(22)를 포함하며, 전도성 팁(21)은 전자펜(20)의 일단에 배치될 수 있다. 이에 따라, 전도성 팁(21)은 전자펜(20)이 터치 센싱부(TSU)를 터치하는 경우, 홀수번째 구동 전극(TE1)들과 짝수번째 구동 전극(TE2)들 중 적어도 하나와 커패시턴스를 형성할 수 있다. 전도성 팁(21)은 금속 물질 또는 전도성 고무를 포함하는 유전체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
공진 회로부(22)는 코일(L1) 및 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 전자펜(20)의 전도성 팁(21)이 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 코일(L1)은 적어도 하나의 홀수번째 구동 전극(TE1)들에서 유도된 제3 방향(Z축 방향)의 자기장(VMF)을 수신하여 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있다. 공진 회로부(22)에 흐르는 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전(Charging)시킬 수 있다. 예를 들어, 전자펜(20)의 LC 공진 주파수는 커패시터(C1)의 커패시턴스 및 코일(L1)의 인덕턴스를 기초로 결정될 수 있다. 특히, 전자펜(20)의 코일(L1)은 유도 전류(Induced Current)를 발생시킬 수 있고, 유도 전류는 커패시터(C1)를 충전시킬 수 있다. 따라서, 커패시터(C1)의 기전력은 코일(L1)의 충전(Charging) 기간 동안 증가할 수 있다.
한편, 터치 전극 구동 기간 동안에 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들과 전기적으로 차단된 상태로 유지될 수 있다.
이와 달리, 터치 전극 구동 기간 동안에 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 전류량이나 전압 크기 변화를 측정함으로써, 사용자 신체 부위의 터치 시작 또는 터치 여부를 검출할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 전자펜의 방전 동작과 터치 센싱 시스템의 터치 감지 신호 검출 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 센싱 신호 검출 기간에 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 터치 구동 신호의 출력을 중단한다.
반면, 센싱 신호 검출 기간에 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화를 검출한다.
구체적으로, 홀수번째 및 짝수번째 구동 전극(TE)들 간에 자기장(VMF) 공급이 중지된 상태에서 전자펜(20)의 전도성 팁(21)이 특정 지점(PT)에 인접 또는 접촉하는 경우, 전자펜(20)의 커패시터(C1)는 방전될 수 있다. 따라서, 유도 전류(Induced Current)와 반대 방향의 전류가 코일(L1)에 흐를 수 있고, 코일(L1)은 특정 지점(PT)을 지나는 제3 방향(Z축 방향)의 반대 방향의 자기장(VMF)을 발생시킬 수 있다. 커패시터(C1)의 기전력(EMF)은 방전(Discharging) 기간 동안 감소할 수 있다.
이에 따라, 센싱 신호 검출 기간에 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들 중 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화를 검출할 수 있다.
각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 적어도 하나의 차동 증폭 회로와 밴드 패스 필터링 회로(BPF), 및 로우 필터링 회로(LPF) 등을 이용하여, 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하고, 검출된 터치 센싱 신호의 진폭 변화량을 측정할 수 있다. 이렇게 측정되는 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 전자펜(20)의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
한편으로, 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn) 또한 센싱 신호 검출 기간 동안에 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들 중 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화를 검출할 수 있다. 이때, 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn) 또한 차동 증폭 회로와 밴드 패스 필터링 회로(BPF), 및 로우 필터링 회로(LPF) 등을 이용하여 터치 센싱 신호의 진폭 변화량을 측정할 수 있다. 이렇게 측정되는 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 전자펜(20)의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 9는 도 6의 구동 신호 공급부 및 터치 신호 검출부 구조를 보여주는 구성 블록도이다.
도 9를 참조하면, 각각의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 제1 신호 발생부(FSG1), 제2 신호 발생부(FSG2), 제1 및 제2 AC 변환 회로부(ADC1,ADC2), 믹싱 신호 출력부(FMIX), 주파수 필터링 회로부(FIT) 및 신호 안정화 출력부(AMP)를 포함한다.
제1 신호 발생부(FSG1)는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하고, 제1 AC 변환 회로부(ADC1)는 제1 구동 신호를 제1 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 믹싱 신호 출력부(FMIX)로 공급한다.
제2 신호 발생부(FSG2)는 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하고, 제2 AC 변환 회로부(ADC2)는 제2 구동 신호를 제2 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 믹싱 신호 출력부(FMIX)로 공급한다.
믹싱 신호 출력부(FMIX)는 제1 AC 변환 회로부(ADC1)로부터 입력되는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호와 제2 AC 변환 회로부(ADC2)로부터 입력되는 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 믹싱하여 터치 구동 신호를 생성한다.
주파수 필터링 회로부(FIT)는 믹싱 신호 출력부(FMIX)에서 생성 및 출력되는 터치 구동 신호의 주파수를 미리 설정된 최대 주파수 범위 내로 필터링하고, 신호 안정화 출력부(AMP)는 필터링된 터치 구동 신호를 미리 설정된 전압 크기의 범위 이내로 증폭시켜서 각각의 구동 전극(TE)으로 출력할 수 있다.
반면, 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 차동 증폭 회로(IAP), 밴드 패스 필터링 회로(BPF), 캐리 신호 입력 회로(MIX), 및 밴드 패스 필터링 회로(BPF)를 포함한다.
구체적으로, 차동 증폭 회로(IAP)는 서로 인접한 홀수 및 짝수번째의 구동 전극(TE1,TE2)들이나 서로 인접한 홀수 및 짝수번째 그룹의 구동 전극들을 통해 입력되는 터치 센싱 신호들의 전압 차에 따른 차동 신호를 출력할 수 있다.
밴드 패스 필터링 회로(BPF)는 제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고, 필터링 된 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호만 출력할 수 있다.
캐리 신호 입력 회로(MIX)는 주기적으로 입력되는 제1 또는 제2 캐리 신호를 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱하여 출력함으로써, 제1 또는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호가 구분되도록 할 수 있다.
밴드 패스 필터링 회로(BPF)는 제1 또는 제2 캐리 신호가 믹싱된 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 미리 설정된 기준 주파수 범위 내로 필터링해서 출력할 수 있다.
도 10은 도 9의 구동 신호 공급부에서 생성된 제1 및 제2 구동 신호와 터치 구동 신호를 보여주는 파형도이다.
도 10을 참조하면, 제1 AC 변환 회로부(ADC1)는 제1 구동 신호(1FS)로서, 제1 주파수 대역인 약 200kHz 주파수 대역의 아날로그 신호를 믹싱 신호 출력부(FMIX)로 출력할 수 있다. 여기서, 제1 구동 신호(1FS)의 200kHz 주파수 대역은 사용자의 신체 부위 터치를 감지하기 위해 설정된 터치 센싱 회로(400) 자체의 공진 주파수 대역과 대응되는 공진 주파수 대역일 수 있다. 이에 따라, 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간 동안에 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 센싱 신호의 전압 크기 변화를 측정하고 사용자 신체 부위의 터치를 검출할 수 있게 된다.
반면, 제2 AC 변환 회로부(ADC2)는 제2 AC 변환 회로부(ADC2)는 제2 구동 신호(2FS)로서, 제2 주파수 대역인 약 500kHz 주파수 대역의 아날로그 신호를 믹싱 신호 출력부(FMIX)로 출력할 수 있다. 여기서, 제2 구동 신호(2FS)의 500kHz 주파수 대역은 전자펜(20)에 포함된 공진 회로부(22)의 공진 주파수와 동일한 주파수 대역일 수 있다, 이에 따라, 각각의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 센싱 신호 검출 기간 동안에 각각의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 전자펜(20)의 터치 및 터치 위치를 검출할 수 있게 된다.
믹싱 신호 출력부(FMIX)는 제1 AC 변환 회로부(ADC1)로부터 입력되는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호(1FS)와 제2 AC 변환 회로부(ADC2)로부터 입력되는 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호(2FS)를 믹싱해서 터치 구동 신호(MFS)를 생성한다. 이에 따라, 터치 구동 신호(MFS)는 약 200kHz 내지 500kHz 대역의 주파수로 믹싱된 아날로그 신호일 수 있다.
도 11은 제1 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 11을 참조하면, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN) 단위로 터치 전극 구동 기간(도 11의 펜충전, 및 터치 센싱 기간)마다 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들(TE1D 내지 TE7D)에 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호들(MFS1 내지 MFS7)을 순차적으로 공급한다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간(도 11의 펜충전, 및 터치 센싱 기간)마다 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받을 수 있다. 이에 따라, 각각의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 제1 주파수 설정 신호(P_1FS)에 응답해서 제1 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제1 캐리 신호(1cas)를 믹싱하여 신체 부위 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다.
터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간마다 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)들을 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 차동 신호 크기 변화 즉, 터치 센싱 신호의 전압 크기 변화를 검출하여 신체 부위 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN) 중 센싱 신호 검출 기간(도 11의 펜 센싱 기간)에 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받을 수 있다. 이에 따라, 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱하여 전자펜(20)의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다.
터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간마다 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)를 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출하여 전자펜(20)의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다.
도 12는 도 5 및 도 6에 도시된 터치 센싱 영역의 분할 구동 예를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 13은 제2 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 터치 센싱 회로(400)는 표시 패널(100)의 터치 센싱 영역(TSA)을 미리 설정된 복수의 영역(1BLOCK 내지 4BLOCK)으로 분할해서 구분할 수 있다. 다시 말해, 터치 센싱 회로(400)는 터치 센싱 영역(TSA)에 배열된 복수의 구동 전극(TE)들을 분할된 복수의 영역(1BLOCK 내지 4BLOCK)별로 구분해서 복수의 그룹으로 구분할 수 있다.
이에 따라, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 각 블록 영역의 터치 검출 기간 중 터치 전극 구동 기간(도 13의 펜충전, 및 터치 센싱 기간)마다 각각의 영역(1BLOCK 내지 4BLOCK) 또는 각각의 그룹별로 구동 전극(TE)들에 순차적으로 터치 구동 신호들을 공급할 수 있다. 이와 달리, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 각각의 그룹별 구동 전극(TE)들에 동시에 터치 구동 신호들을 공급할 수도 있다. 특히, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 복수의 그룹들 중 홀수 번째 그룹의 구동 전극(TE)들에만 터치 구동 신호들을 공급할 수 있다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 터치 전극 구동 기간(도 13의 펜충전, 및 터치 센싱 기간)마다 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 각각의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 제1 주파수 설정 신호(P_1FS)에 응답해서 터치 센싱 신호들을 제1 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제1 캐리 신호(1cas)를 믹싱하여 신체 부위 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분한다. 이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 터치 전극 구동 기간마다 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)들을 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 전압 크기 변화를 검출하여 신체 부위 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN) 중 센싱 신호 검출 기간(도 13의 펜 센싱 기간)에 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱하여 전자펜(20)의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간마다 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)를 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출하여 전자펜(20)의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에 따른 터치 센싱 방법으로는 사용자의 신체 부위나 전자펜(20)의 터치 여부, 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다. 사용자의 신체 부위나 전자펜(20)의 터치 시작을 검출하는 기간에는 정밀하게 터치 위치를 검출할 필요가 없으므로, 터치 전극(SE)들 중 구동 전극(TE)들이나 감지 전극(RE)들만 선택적으로 이용해서 터치 시작을 감지할 수 있다.
도 14는 제3 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 14를 참조하면, 사용자의 신체 부위나 전자펜(20)의 터치 시작을 검출하는 기간에는 정밀하게 터치 위치를 검출할 필요가 없으므로, 터치 전극(SE)들 중 구동 전극(TE)들만 선택적으로 이용해서 전자펜(20)의 터치 시작을 감지할 수 있다.
이를 위해, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN) 단위로 터치 전극 구동 기간(도 14의 펜충전 기간)마다 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들(TE1D 내지 TE7D)에 제2 구동 신호(2FS)나 제2 구동 신호(2FS)가 믹싱된 터치 구동 신호(MFS)들을 순차적으로 공급할 수 있다.
각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 센싱 신호 검출 기간(도 14의 펜 센싱 기간)에 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱하여 전자펜(20)의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간마다 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)를 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출하여 전자펜(20)의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다.
도 15는 제4 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 15를 참조하면, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN)의 터치 전극 구동 기간(도 15의 펜충전 기간)들 중 홀수번째의 터치 전극 구동 기간에만 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 터치 구동 신호들(MFS1, MFS3, ... MFSn-1)을 순차적으로 공급할 수 있다.
홀수번째 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn-1)들은 홀수번째의 센싱 신호 검출 기간(도 15의 펜 센싱 기간)마다 짝수번째 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 홀수번째 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn-1)들은 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 터치 센싱 신호들을 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱할 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간마다 홀수번째 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn-1)들을 통해 출력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출하여 전자펜(20)의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출할 수 있다.
도 16은 도 6의 구동 신호 공급부 및 센싱 신호 검출부 구조를 보여주는 구성 다른 블록도이다.
도 16을 참조하면, 각각의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 제1 신호 발생부(FSG1), 제2 신호 발생부(FSG2), 믹싱 신호 출력부(FMIX), AC 변환부(ADC), 주파수 필터링 회로부(FIT) 및 신호 안정화 출력부(AMP)를 포함할 수 있다.
제1 신호 발생부(FSG1)는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하고, 제2 신호 발생부(FSG2)는 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성해서 믹싱 신호 출력부(FMIX)로 공급한다.
믹싱 신호 출력부(FMIX)는 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호와 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 믹싱하여 터치 구동 신호를 생성한다.
AC 변환부(ADC)는 믹싱 신호 출력부(FMIX)로부터 믹싱되어 출력된 터치 구동 신호를 제1 및 제2 주파수 대역으로 믹싱된 아날로그 신호로 변조해서 출력한다.
주파수 필터링 회로부(FIT)는 AC 변환부(ADC)에서 출력되는 터치 구동 신호의 주파수를 미리 설정된 최대 주파수 범위 내로 필터링하고, 신호 안정화 출력부(AMP)는 필터링된 터치 구동 신호를 미리 설정된 전압 크기의 범위 이내로 증폭시켜서 각각의 구동 전극(TE)으로 출력할 수 있다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)와 동일한 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 각 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn) 구조에 대한 설명은 도 9를 통한 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)의 구조 설명으로 대신하기로 한다.
도 17은 제5 실시예에 따른 사용자 터치 센싱 및 전자펜 터치 센싱 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 17을 참조하면, 센싱 신호 검출기간(도 17의 펜 센싱 기간)마다 복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)와 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)를 이용해서 전자펜(20)의 터치 위치 및 터치 위치 좌표를 검출할 수 있다.
구체적으로, 복수의 구동 신호 공급부(TDR1 내지 TDRn)는 적어도 한 프레임 기간(1FN) 단위로 터치 전극 구동 기간(도 17의 펜충전 기간)마다 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극(TE1)들에 제2 구동 신호(2FS)를 믹싱한 터치 구동 신호들을 순차적으로 공급한다.
복수의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 센싱 신호 검출 기간마다 각각의 감지 전극(RE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 각각의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn)는 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱하여 전자펜(20)의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다.
또한, 복수의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 센싱 신호 검출 기간마다 짝수번째 그룹의 구동 전극(TE)들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받는다. 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)는 제2 주파수 설정 신호(P_2FS)에 응답해서 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호(2cas)를 믹싱하여 전자펜(20)의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분할 수 있다.
이에 따라, 터치 센싱 회로(400)는 센싱 신호 검출 기간마다 각각의 센싱 신호 분석부(RLD1 내지 RLDn), 및 각각의 신호 분석 회로부(TLD1 내지 TLDn)로부터 출력되는 터치 센싱 신호들의 진폭 변화를 검출하여 전자펜(20)의 터치 위치와 터치 위치에 따른 터치 좌표를 검출할 수 있다.
도 18은 도 3에 도시된 터치 센싱부의 다른 일 예를 개략적으로 보여주는 레이아웃 도이다.
도 18을 참조하면, 터치 센싱 영역(TSA)에는 마름모 연결 전극 형상의 터치 전극(SE)들과는 달리 바(Bar) 타입 전극들이 형성될 수 있다. 즉, 터치 센싱 영역(TSA)에는 복수의 바 타입 구동 전극(TFC), 및 복수의 바 타입 감지 전극(RFC)이 배치될 수 있다.
바 타입 구동 전극(TFC)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배열될 수 있다. 바 타입 구동 전극(TFC)들 중 홀수번째의 전극들이나 홀수번째 그룹에 포함된 전극들은 제1 터치 구동 배선(TL1)들을 통해 일단부로 각각 터치 구동 신호를 공급받을 수 있다. 그리고, 바 타입 구동 전극(TFC)들 중 짝수번째의 전극들이나 짝수번째 그룹에 포함된 전극들은 제2 터치 구동 배선(TL2)으로 터치 센싱 신호들을 출력할 수 있다.
반면, 바 타입 감지 전극(RFC)들은 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배열될 수 있다. 바 타입 감지 전극(RFC)들은 감지 배선(RL)들을 통해 일단부로 터치 센싱 신호들을 출력할 수 있다.
홀수번째 바 타입 구동 전극(TFC)들과 연결된 제1 터치 구동 배선(TL1)들, 및 짝수번째 바 타입 구동 전극(TFC)들과 연결된 제2 터치 구동 배선(TL2)들은 제3 터치 패드(TP3)들에 일대일로 연결될 수 있다. 그리고 홀수번째 바 타입 감지 전극(RFC)들에 연결된 제1 감지 배선(RL1)들, 및 짝수번째 바 타입 감지 전극(RFC)들들에 연결된 제2 감지 배선(RL2)들은 제4 터치 패드(TP4)들에 일대일로 연결될 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 19 및 도 20에서는 표시 장치(10)가 제1 방향(X축 방향)에서 접히는 폴더블 표시 장치인 것을 예시하였다. 표시 장치(10)는 접힌 상태와 펼쳐진 상태를 모두 유지할 수 있다. 표시 장치(10)는 전면이 내측에 배치되는 인 폴딩(in-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 인 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 전면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또는, 표시 장치(10)는 전면이 외측에 배치되는 아웃 폴딩(out-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 아웃 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 배면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일 측, 예를 들어 우측에 배치될 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)의 타 측, 예를 들어 좌측에 배치될 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2) 상에는 본 명세서의 실시예에 따른 터치 센싱부(TSU)가 각각 형성 및 배치될 수 있다.
제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)이 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)으로 접힐 수 있다. 이로 인해, 표시 장치(10)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있으므로, 사용자가 표시 장치(10)를 휴대하기 편리할 수 있다.
한편, 제1 폴딩 라인(FOL1)의 연장 방향과 제2 폴딩 라인(FOL2)의 연장 방향은 제2 방향(Y축 방향)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)은 제1 방향(X축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제2 방향(Y축 방향)으로 접힐 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있다. 또는, 제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이에 해당하는 표시 장치(10)의 대각 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)는 삼각형 형태로 접힐 수 있다.
제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)이 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되는 경우, 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이보다 길 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제1 방향(X축 방향)의 길이의 길이보다 길 수 있다.
제1 표시 영역(DA1)은 표시 장치(10)의 전면에 배치될 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)은 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우, 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)에서 전면 방향으로 화상이 표시될 수 있다.
제2 표시 영역(DA2)은 표시 장치(10)의 배면에 배치될 수 있다. 제2 표시 영역(DA2)은 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 접힌 경우, 표시 장치(10)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)에서 전면 방향으로 화상이 표시될 수 있다.
도 19 및 도 20에서는 카메라(SDA) 등이 형성되는 관통 홀(TH)이 제1 비폴딩 영역(NFA1)에 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 관통 홀(TH)이나 카메라(SDA)는 제2 비폴딩 영역(NFA2) 또는 폴딩 영역(FDA)에 배치될 수 있다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 보여주는 사시도이다.
도 21 및 도 22에서는 표시 장치(10)가 제2 방향(Y축 방향)에서 접히는 폴더블 표시 장치인 것을 예시하였다. 표시 장치(10)는 접힌 상태와 펼쳐진 상태를 모두 유지할 수 있다. 표시 장치(10)는 전면이 내측에 배치되는 인 폴딩(in-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 인 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 전면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또는, 표시 장치(10)는 전면이 외측에 배치되는 아웃 폴딩(out-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 아웃 폴딩 방식으로 구부러지거나 접히는 경우, 표시 장치(10)의 배면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
표시 장치(10)는 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)을 포함할 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 표시 장치(10)가 접히는 영역이고, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 표시 장치(10)가 접히지 않는 영역일 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일 측, 예를 들어 하 측에 배치될 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)의 타 측, 예를 들어 상 측에 배치될 수 있다.
제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2) 상에는 본 명세서의 실시예에 따른 터치 센싱부(TSU)가 각각 형성 및 배치될 수 있다.
반면, 폴딩 영역(FDA)은 제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)에서 소정의 곡률로 구부러진 영역일 수 있다. 그러므로, 제1 폴딩 라인(FOL1)은 폴딩 영역(FDA)과 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 경계이고, 제2 폴딩 라인(FOL2)은 폴딩 영역(FDA)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 경계일 수 있다.
제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)이 도 21 및 도 22와 같이 제1 방향(X축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제2 방향(Y축 방향)으로 접힐 수 있다. 이로 인해, 표시 장치(10)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있으므로, 사용자가 표시 장치(10)를 휴대하기 편리할 수 있다.
한편, 제1 폴딩 라인(FOL1)의 연장 방향과 제2 폴딩 라인(FOL2)의 연장 방향은 제1 방향(X축 방향)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)은 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되며, 표시 장치(10)는 제1 방향(X축 방향)으로 접힐 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제1 방향(X축 방향)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있다. 또는, 제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)은 제1 방향(X축 방향)과 제2 방향(Y축 방향) 사이에 해당하는 표시 장치(10)의 대각 방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)는 삼각형 형태로 접힐 수 있다.
제1 폴딩 라인(FOL1)과 제2 폴딩 라인(FOL2)이 도 21 및 도 22와 같이 제1 방향(X축 방향)으로 연장되는 경우, 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 제1 방향(X축 방향)의 길이보다 짧을 수 있다. 또한, 제1 비폴딩 영역(NFA1)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이는 폴딩 영역(FDA)의 제2 방향(Y축 방향)의 길이보다 길 수 있다.
제1 표시 영역(DA1)은 표시 장치(10)의 전면에 배치될 수 있다. 제1 표시 영역(DA1)은 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 펼쳐진 경우, 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)에서 전면 방향으로 화상이 표시될 수 있다.
제2 표시 영역(DA2)은 표시 장치(10)의 배면에 배치될 수 있다. 제2 표시 영역(DA2)은 제2 비폴딩 영역(NFA2)과 중첩할 수 있다. 그러므로, 표시 장치(10)가 접힌 경우, 표시 장치(10)의 제2 비폴딩 영역(NFA2)에서 전면 방향으로 화상이 표시될 수 있다.
도 21 및 도 22에서는 카메라(SDA) 등이 배치되는 관통 홀(TH)이 제2 비폴딩 영역(NFA2)에 배치되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 관통 홀(TH)은 제1 비폴딩 영역(NFA1) 또는 폴딩 영역(FDA)에 배치될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치
20: 전자펜
22: 공진 회로부
100: 표시 패널
200: 표시 구동 회로
300: 회로 보드
400: 터치 센싱 회로

Claims (20)

  1. 영상 표시 영역에 복수의 화소들이 배열된 표시 패널;
    상기 표시 패널의 전면에 배치되어 사용자의 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱하는 터치 센싱부;
    상기 영상 표시 영역의 화소들을 구동하는 표시 구동 회로;
    상기 사용자의 신체 부위와 상기 전자펜의 터치 위치 검출하여 터치 좌표 데이터를 생성하는 터치 센싱 회로를 포함하며,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 터치 전극들에 서로 다른 주파수 대역의 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급하여, 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 신체 부위의 터치를 센싱하며 선택적으로 상기 전자펜이 충전되도록 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 전극들은
    상기 표시 패널의 터치 센싱 영역에 제1 방향으로 나란하게 배열된 구동 전극들; 및
    상기 터치 센싱 영역에 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 나란하게 배열된 감지 전극들을 포함하며,
    상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들은
    다각형 전극들이 제1 또는 제2 방향으로 연결된 막대 타입 또는 바 타입으로 형성된 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 상기 구동 전극들 중 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 서로 다른 제1 및 제2 주파수 대역의 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 공급하는 복수의 구동 신호 공급부;
    상기 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에 상기 구동 전극들 중 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 복수의 신호 분석 회로부를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 전극 구동 기간 동안에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 전류량 또는 전압 크기 변화에 따라 상기 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 복수의 센싱 신호 분석부를 더 포함하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 신호 분석부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 신호 분석부 각각은
    서로 인접한 홀수번째 및 짝수번째의 상기 감지 전극들에 따른 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차를 검출하여 상기 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로;
    제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로;
    제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함하는 표시 장치.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부 각각은
    상기 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부;
    상기 제1 구동 신호를 상기 제1 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제1 AC 변환 회로부;
    상기 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부;
    상기 제2 구동 신호를 상기 제2 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제2 AC 변환 회로부; 및
    상기 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱해서 상기 제1 및 제2 주파수로 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 생성 및 출력하는 믹싱 신호 출력부를 포함하는 표시 장치.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 분석 회로부 각각은
    상기 홀수번째 및 짝수번째의 구동 전극들이나 서로 인접한 상기 홀수번째 및 짝수번째 그룹의 구동 전극들을 통해 입력되는 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로;
    제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로; 및
    제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함하는 표시 장치.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부는
    상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 동시에 공급하거나, 상기 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 순차적으로 공급하며,
    상기 복수의 센싱 신호 분석부는
    상기 터치 전극 구동 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제1 주파수 설정 신호에 따라 제1 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 상기 터치 센싱 신호들에 제1 캐리 신호를 믹싱하여 신체 부위 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분하며, 구분된 상기 터치 센싱 신호의 전압 크기 변화에 따라 터치 노드들에 인가되는 상호 정전 용량의 차지 변화량을 측정하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 분석 회로부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 순차적으로 출력되거나 동시에 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치 및 터치 위치를 검출하는 표시 장치.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부는
    적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며,
    상기 복수의 신호 분석 회로부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 공급받아서 제2 주파수 설정 신호에 따라 상기 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고, 필터링된 상기 터치 센싱 신호들에 제2 캐리 신호를 믹싱하여 상기 전자펜의 터치 감지를 위한 터치 센싱 신호로 구분하는 표시 장치.
  12. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부는
    적어도 한 프레임 기간의 터치 전극 구동 기간들 중 홀수번째의 터치 전극 구동 기간에만 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며,
    상기 복수의 신호 분석 회로부 중 홀수번째 신호 분석 회로부들이 홀수번째의 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 상기 전자펜의 터치 여부 및 터치 시작 시점을 검출하는 표시 장치.
  13. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부는
    적어도 한 프레임 기간 단위로 상기 터치 전극 구동 기간에 상기 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 순차적으로 공급하며,
    상기 복수의 센싱 신호 분석부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 진폭 변화량에 따라 상기 전자펜의 터치 위치를 검출하는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 분석 회로부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 터치 센싱 신호들을 상기 제2 주파수 대역으로 밴드 패스 필터링하고 진폭 변화를 검출하여 진폭 변화량에 따라 상기 전자펜의 터치 위치를 검출하는 표시 장치.
  15. 영상 표시 영역에 복수의 화소들이 배열된 표시 패널, 및 상기 영상 표시 영역의 화소들을 구동하는 표시 구동 회로를 포함하는 표시 장치;
    상기 표시 패널의 전면에 배치되어 사용자의 신체 부위와 전자펜의 터치를 센싱하는 터치 센싱부;
    상기 사용자의 신체 부위와 상기 전자펜의 터치 위치 검출하여 터치 좌표 데이터를 생성하는 터치 센싱 회로를 포함하며,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 센싱부의 터치 전극들에 서로 다른 주파수 대역의 구동 신호를 믹싱한 터치 구동 신호를 공급하여, 상기 터치 센싱부를 통해 상기 신체 부위의 터치를 센싱하며 선택적으로 상기 전자펜이 충전되도록 하는 터치 센싱 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 센싱부의 터치 전극 구동 기간에 상기 터치 센싱부에 배치된 구동 전극들 중 홀수번째 또는 홀수번째 그룹의 구동 전극들에 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호가 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 공급하는 복수의 구동 신호 공급부;
    상기 터치 전극 구동 기간 이후의 센싱 신호 검출 기간에 상기 구동 전극들 중 짝수번째 또는 짝수번째 그룹의 구동 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 복수의 신호 분석 회로부를 포함하는 터치 센싱 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는
    상기 터치 전극 구동 기간 동안에 상기 터치 센싱부에 배치된 감지 전극들로부터 출력되는 제1 주파수 대역의 터치 센싱 신호를 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 전류량 또는 전압 크기 변화에 따라 상기 사용자의 신체 부위 터치를 센싱하는 복수의 센싱 신호 분석부를 더 포함하는 터치 센싱 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 신호 분석부는
    상기 센싱 신호 검출 기간에 상기 감지 전극들로부터 출력되는 제2 주파수 대역의 터치 센싱 신호들을 검출하여 검출된 상기 터치 센싱 신호의 진폭 변화에 따라 상기 전자펜의 터치를 검출하는 터치 센싱 시스템.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 신호 공급부는
    상기 제1 주파수 대역의 제1 구동 신호를 생성하는 제1 신호 발생부;
    상기 제1 구동 신호를 상기 제1 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제1 AC 변환 회로부;
    상기 제2 주파수 대역의 제2 구동 신호를 생성하는 제2 신호 발생부;
    상기 제2 구동 신호를 상기 제2 주파수 대역의 아날로그 신호로 변조해서 출력하는 제2 AC 변환 회로부; 및
    상기 제1 및 제2 주파수 대역의 상기 제1 및 제2 구동 신호를 믹싱해서 상기 제1 및 제2 주파수로 믹싱된 상기 터치 구동 신호를 생성 및 출력하는 믹싱 신호 출력부를 포함하는 터치 센싱 시스템.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 신호 분석 회로부 각각은
    상기 홀수번째 및 짝수번째의 구동 전극들이나 서로 인접한 상기 홀수번째 및 짝수번째 그룹의 구동 전극들을 통해 입력되는 상기 터치 센싱 신호들의 전압 차에 따른 차동 신호를 출력하는 차동 증폭 회로;
    제1 또는 제2 주파수 설정 신호에 응답하여 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호를 필터링 하고 필터링 된 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호들만 출력하는 밴드 패스 필터링 회로; 및
    제1 또는 제2 캐리 신호들을 상기 제1 또는 제2 주파수 대역의 차동 신호에 믹싱해서 출력하는 캐리 신호 입력 회로를 포함하는 터치 센싱 시스템.
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