KR20240065820A - 터치패널을 구동하는 터치구동장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는 전압원과 저항을 이용하여 보조신호를 생성하고, 보조신호와 PWM구동펄스들을 결합하여 터치구동신호를 생성하는 터치구동장치를 제공한다. 이러한 터치구동장치는 채널회로들 사이의 특성 편차를 보상하기 위해 전압원의 전압레벨을 변경하거나 저항의 저항값을 변경할 수 있다.

Description

터치패널을 구동하는 터치구동장치{TOUCH DRIVING DEVICE FOR DRVING TOUCH PANEL}
본 실시예는 터치패널을 구동하는 터치구동기술에 관한 것이다.
터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술을 터치구동기술이라고 한다.
터치패널은 평면상에서 디스플레이패널과 같은 위치에 놓이게 되는데, 이에 따라, 사용자들은 디스플레이패널의 영상을 보면서 터치패널로 사용자조작신호를 입력할 수 있게 된다.
이러한 사용자조작신호 발생방법은 그 이전의 다른 사용자조작신호 입력방식-예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력방식-에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공해 준다.
이러한 장점에 따라, 디스플레이패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치구동기술이 적용되고 있다.
터치구동장치는 터치패널에 배치되는 터치전극으로 구동신호를 공급하고 터치전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
한편, 전술한 사용자의 편의성을 위해 터치패널과 디스플레이패널은 근접하여 위치하게 되는데, 이에 따라, 터치전극과 디스플레이전극 사이에 기생캐패시터가 형성되게 된다. 이러한 기생캐패시터는 터치센싱의 민감도를 낮추고 터치구동에 사용되는 신호의 전압레벨을 높이는 문제를 발생시키고 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 터치전극 주변에 형성되는 기생캐패시터의 영향을 최소화시키는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는, 라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제1터치구동펄스들을 제1터치전극으로 공급하고, 상기 제1터치구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 제1터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제1채널회로; 및 라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제2터치구동펄스들을 제2터치전극으로 공급하고, 상기 제2터치구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 제2터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제2채널회로를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 실시예는, 터치전극과 연결되는 센싱라인으로 PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 공급하는 제1회로; 전압원과 저항성분소자를 이용하여 생성한 보조신호를 상기 센싱라인으로 공급하는 제2회로; 및 상기 PWM구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제3회로를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 실시예는, PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 출력하는 제1회로; 상기 PWM구동펄스들에 전압원과 저항성분소자를 이용하여 생성한 보조신호를 부가하여 터치구동펄스들을 생성하고, 상기 터치구동펄스들을 터치전극으로 공급하며, 상기 터치전극의 반응신호에 따라 생성한 터치센싱데이터를 출력하는 제2회로; 및 상기 터치센싱데이터를 분석하여 터치패널에 대한 터치좌표를 생성하는 제3회로를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치전극 주변에 형성되는 기생캐패시터의 영향을 최소화시켜서 터치센싱의 민감도를 높일 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 OLED(Organic Light Emitting Diode)패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 인셀타입패널일 때의 기생캐패시터 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치구동장치가 기생캐패시터의 영향을 줄이는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치구동장치의 구성도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치구동회로의 구성도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 저항성분소자의 구성도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 구동지원회로의 일 예시 구성도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치구동펄스의 파형을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치구동장치에 복수의 채널회로가 배치되는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치구동시스템의 구성도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 디스플레이패널(111), 터치패널(112), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130), 터치구동장치(140) 및 데이터처리장치(150) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이패널(111)에는, 데이터구동장치(120)와 연결되는 복수의 데이터라인(DL)이 형성되고, 게이트구동장치(130)와 연결되는 복수의 게이트라인(GL)이 형성될 수 있다. 또한, 디스플레이패널(111)에는 복수의 데이터라인(DL)과 복수의 게이트라인(GL)의 교차 지점에 대응되는 다수의 화소(P)가 정의될 수 있다.
각 화소(P)에는 제1전극(예를 들어, 소스전극 또는 드레인전극)이 데이터라인(DL)과 연결되고, 게이트전극이 게이트라인(GL)과 연결되며, 제2전극(예를 들어, 드레인전극 또는 소스전극)이 디스플레이전극과 연결되는 트랜지스터가 형성될 수 있다.
디스플레이패널(111)의 일측-상측 혹은 하측-으로 터치패널(112)이 위치할 수 있고, 터치패널(112)에는, 복수의 터치전극(TE)이 배치될 수 있다.
디스플레이패널(111)과 터치패널(112)은 서로 분리되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 별도의 공정에 따라 형성되는 터치패널(112)이 디스플레이패널(111) 상에 부착되는 방식으로 패널이 제작될 수 있다. 애드온(add-on)타입으로 알려진 패널이 이러한 패널의 일 예시이다.
데이터구동장치(120)는 디지털이미지를 디스플레이패널(111)의 각 화소에 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터신호를 공급한다.
이러한 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 디스플레이패널(111)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이패널(111)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(111)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소에 위치하는 트랜지스터를 턴온 혹은 턴오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 순차적으로 공급한다.
이러한 게이트구동장치(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 디스플레이패널(111)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나누어져 디스플레이패널(111)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 디스플레이패널(111)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이패널(111)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(111)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
터치구동장치(140)는 터치전극(TE)으로 터치구동신호를 공급하고 터치구동신호에 대한 반응신호를 수신할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 반응신호에 따라 터치패널(112)에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
도 1에서 디스플레이장치(100)에는 하나의 터치구동장치(140)가 위치한 것으로 도시되어 있으나, 디스플레이장치(100)는 둘 이상의 터치구동장치(140)를 포함할 수도 있다.
한편, 디스플레이장치(100)는 터치전극(TE)을 통해 정전용량의 변화를 감지함으로써 오브젝트의 근접 혹은 터치를 인식하는 정전식 터치방식을 채용할 수 있다.
이러한 정전식 터치방식은, 일 예로, 상호 정전용량 터치방식과 자체 정전용량 터치 방식으로 나눌 수 있다.
정전식 터치방식의 한 종류인 상호 정전용량 터치방식은, 구동전극으로 터치구동신호를 공급하고 구동전극과 정전용량으로 커플링된 센싱전극으로부터 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 이러한 상호 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 센싱전극에서 센싱되는 값이 달라지는데, 상호 정전용량 터치방식은 이러한 센싱전극에서의 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
정전식 터치방식의 다른 한 종류인 자체 정전용량 터치방식은, 터치전극으로 터치구동신호를 공급한 후 다시 해당 터치전극을 센싱한다. 자체 정전용량 터치방식에서는, 구동전극과 센싱전극이 구분되지 않는다. 이러한 자체 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 해당 터치전극에서 센싱되는 값이 달라지는데, 자체 정전용량 터치방식은 이러한 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
디스플레이장치(100)는, 전술한 2가지의 정전식 터치방식(상호 정전용량 터치방식, 자체 정전용량 터치방식) 중 하나를 채용할 수 있다. 다만, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 자체 정전용량 터치방식이 채용된 것으로 가정하여 실시예를 설명한다.
디스플레이장치(100)는 표시구간과 터치구간을 구분하여 터치전극(TE)을 구동할 수 있다. 일 예로서, 디스플레이장치(100)의 터치구동장치(140)는 데이터신호를 공급하는 구간에서는 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치구동신호를 인가하지 않을 수 있다.
또한 디스플레이장치(100)는 표시구간과 터치구간을 구분하지 않고 터치전극(TE)을 구동할 수 있다. 일 예로서, 디스플레이장치(100)의 터치구동장치(140)는 데이터신호를 공급하는 구간에서 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 구동신호를 인가할 수 있다.
데이터처리장치(150)는 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치구동장치(140)로 각종 제어신호를 공급할 수 있다. 데이터처리장치(150)는 각 타이밍에 맞게 데이터구동장치(120)가 각 화소(P)로 데이터신호를 공급하도록 제어하는 데이터제어신호(DCS: Data Control Signal)를 전송하거나, 게이트구동장치(130)로 게이트제어신호(GCS: Gate Control Signal)를 전송하거나, 터치구동장치(140)로 센싱신호를 전송할 수 있다. 데이터처리장치(150)는 타이밍컨트롤러(T-Con: Timing Controller)이거나, 타이밍컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어기능도 더 수행할 수 있다.
한편, 터치전극(TE)가 주변 전극 사이에는 기생캐패시터가 형성될 수 있다. 디스플레이패널(111)과 터치패널(112)이 근접하여 위치하는 경우, 이러한 기생캐패시터의 크기는 더 커질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 LCD(Liquid Crystal Display)패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 2를 참조하면, 패널(110a)은 TFT(thin film transistor)기판(210), 공통전극층(220), 액정층(230) 및 컬러필터층(240)을 포함하는 디스플레이패널층과 터치전극(TE)을 포함하는 터치패널층으로 구성될 수 있다.
TFT기판(210)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 화소전극이 배치될 수 있고, 공통전극층(220)에는 공통전극이 배치될 수 있다. TFT기판(210)과 공통전극층(220)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 공통전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치전극(TE) 사이에는 액정층(230) 및/또는 컬러필터층(240) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 액정층(230) 및/또는 컬러필터층(240)으로 인해 디스플레이전극과 터치전극(TE) 사이에 기생캐패시터(Cp)가 형성될 수 있다.
터치전극(TE)에 형성되는 터치구동신호는 이러한 기생캐패시터(Cp)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 터치전극(TE)에 보조신호를 더 공급하여 기생캐패시터(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 OLED(Organic Light Emitting Diode)패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 3을 참조하면, 패널(110b)은 TFT기판(310), 유기발광물질층(320), 캐소드전극층(330) 및 절연층(340)을 포함하는 디스플레이패널층과 터치전극(TE)을 포함하는 터치패널층으로 구성될 수 있다.
TFT기판(310)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 애노드전극이 배치될 수 있고, 유기발광물질층(320)에는 전기에너지에 의해 발광하는 유기발광물질이 배치될 수 있다. 그리고, 캐소드전극층(330)에는 OLED로 기저전압을 공급하는 캐소드전극이 배치될 수 있다. TFT기판(310), 유기발광물질층(320), 캐소드전극층(330)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 애노드전극, 캐소드전극 등-이 배치될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치전극(TE) 사이에는 절연층(340) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 절연층(340)으로 인해 디스플레이전극과 터치전극(TE) 사이에 기생캐패시터(Cp)가 형성될 수 있다.
터치전극(TE)에 형성되는 터치구동신호는 이러한 기생캐패시터(Cp)에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 터치전극(TE)에 보조신호를 더 공급하여 기생캐패시터(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다.
한편, 디스플레이패널과 터치패널은 일부의 구성을 공유하는 인셀(incell)타입패널을 구성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 디스플레이패널이 인셀타입패널일 때의 기생캐패시터 형성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치전극(TE)은 디스플레이패널 내에 위치할 수 있다.
디스플레이패널이 LCD패널인 경우, 공통전압이 공급되는 공통전극이 터치전극(TE)으로 사용될 수 있다. 그리고, 디스플레이패널이 OLED패널인 경우, 기저전압이 공급되는 캐소드전극이 터치전극(TE)으로 사용될 수 있다.
터치전극(TE)이 디스플레이패널 내에 위치하는 경우, 터치전극(TE)과 게이트라인(GL) 사이에 제1기생캐패시터(Cpa)가 형성되고, 터치전극(TE)과 데이터라인(DL) 사이에 제2기생캐패시터(Cpb)가 형성될 수 있다.
이러한 제1기생캐패시터(Cpa) 및 제2기생캐패시터(Cpb)의 크기-캐패시턴스 크기-는 온셀타입의 패널보다 훨씬 클 수 있다.
이러한 기생캐패시터가 형성될 때, 터치전극을 통한 터치센싱의 민감도가 낮아질 수 있다. 일 실시예에 따른 터치구동장치는 이러한 기생캐패시터의 영향을 최쇠화시키기 위해 보조신호를 더 생성하고 보조신호를 기생캐패시터로 공급할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치구동장치가 기생캐패시터의 영향을 줄이는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치구동장치(140)와 터치전극(TE)은 센싱라인(SL)을 통해 연결될 수 있다. 기생캐패시터(Cp)는 센싱라인(SL)에 형성되는 것으로 모델링될 수 있다.
터치구동장치(140)는 메인구동회로(MDRV)와 구동지원회로(ADRV)를 포함할 수 있다.
메인구동회로(MDRV)는 센싱라인(SL)으로 PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들(SPWM)을 공급할 수 있다. 그리고, 구동지원회로(ADRV)는 센싱라인(SL)으로 보조신호(PA)를 공급할 수 있다.
PWM구동펄스들(SPWM)과 보조신호(PA)는 센싱라인(SL)에서 합쳐져서 터치구동신호(STX)를 형성할 수 있다.
터치구동장치(140)는 센싱라인(SL)으로 이러한 터치구동신호(STX)를 공급하게 되는데, 터치구동신호(STX)에 포함된 보조신호(PA)는 주로 기생캐패시터(Cp)를 충전하거나 방전하는데 기여할 수 있다. 종래 기술에서는 PWM구동펄스들(SPWM)이 기생캐패시터(Cp)를 충전하거나 방전하는데에도 기여했기 때문에 터치센싱의 민감도가 낮았으나, 일 실시예에 따른 기술에서는 보조신호(PA)가 주로 기생캐패시터(Cp)를 충전하거나 방전시킴으로써 PWM구동펄스들(SPWM)은 터치전극(TE)을 구동하는데 주로 기여할 수 있게 된다.
메인구동회로(MDRV)는 센싱라인(SL)을 통해 터치전극(TE)의 반응신호(SRX)를 인식하게 되는데, 여기서, 반응신호(SRX)는 주로 PWM구동펄스들(SPWM)에 의한 것이기 때문에 터치구동장치(140)는 높은 민감도를 가지고 터치전극(TE)을 센싱할 수 있게 된다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치구동장치의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 터치구동장치(140)는 터치구동회로(610, DRV:Driving Circuit), 아날로그-디지털변환회로(620, ADC:Analog Digital Converter), 통신회로(630, COM:Communication Circuit) 및 설정회로(640, CFG:Cofiguration Circuit) 등을 포함할 수 있다.
터치구동회로(610)는 터치전극(TE)가 연결되어 있으면서 터치전극(TE)으로 터치구동신호를 공급할 수 있다. 그리고, 터치구동회로(610)는 터치전극(TE)의 반응신호를 인식할 수 있다.
아날로그-디지털변환회로(620)는 터치전극(TE)의 반응신호에 따른 아날로그신호를 터치센싱데이터로 변환할 수 있다.
그리고, 통신회로(630)는 터치센싱데이터를 터치좌표계산장치-예를 들어, MCU(Main Control Unit)-로 송신할 수 있다. 터치좌표계산장치는 터치센싱데이터를 수신하고 터치센싱데이터를 분석하여 터치패널에서의 터치좌표를 생성할 수 있다.
터치구동회로(610)는 전압원과 저항성분소자를 이용하여 보조신호를 생성하는 구동지원회로를 포함할 수 있다. 설정회로(640)는 외부 장치로부터 설정신호를 수신하여 구동지원회로의 설정을 조정할 수 있다. 예를 들어, 설정회로(640)는 전압원의 전압레벨을 조정할 수 있고, 저항성분소자의 저항값을 조정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치구동회로의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 터치구동회로(610)는 메인구동회로(710)와 구동지원회로(720) 등을 포함할 수 있다.
메인구동회로(710)는 터치전극(TE)과 연결되는 센싱라인(SL)의 제1노드(N1)로 PWM구동펄스들(SPWM)을 공급할 수 있다.
메인구동회로(710)는 앰프(AMP)를 포함할 수 있는데, 앰프(AMP)의 일 입력단자로는 PWM구동펄스들(SPWM)이 입력될 수 있다. 그리고, 앰프(AMP)의 동작원리에 따라 앰프(AMP)의 다른 일 입력단자에도 PWM구동펄스들(SPWM)이 형성될 수 있다. 여기서, PWM구동펄스들(SPWM)은 외부에서 공급될 수 있다.
앰프(AMP)의 다른 일 입력단자는 제1노드(N1)와 연결될 수 있는데, 이러한 연결관계에 따라 PWM구동펄스들(SPWM)이 제1노드(N1)로 공급될 수 있게 된다. 그리고, PWM구동펄스들(SPWM)은 센싱라인(SL)을 통해 터치전극(TE)으로 공급될 수 있게 된다.
메인구동회로(710)와 터치전극(TE) 사이에는 제3스위치(SW3)가 더 배치될 수 있다. 터치구동회로(610)는 PWM구동펄스들(SPWM)을 터치전극(TE)으로 공급할 때, 제3스위치(SW3)를 턴온시키고, 메인구동회로(710)와 터치전극(TE)을 분리시키고자 할 때, 제3스위치(SW3)를 턴오프시킬 수 있다.
구동지원회로(720)는 센싱라인(SL)의 제2노드(N1)와 연결될 수 있다. 제2노드(N2)는 센싱라인(SL)에서 터치전극(TE)과 제1노드(N1)의 사이에 형성될 수 있다. 구동지원회로(720)는 제2노드(N1)로 보조신호를 공급할 수 있는데, 제1노드(N1)와 제2노드(N2)의 위치 관계에 따라 보조신호가 반응신호(SRX)에 미치는 영향이 최소화될 수 있다.
구동지원회로(720)는 고전압원(VREFP)과 제1저항성분소자(RP)로 구성되는 라이징구동지원회로(721)와, 저전압원(VREFN)과 제2저항성분소자(RN)로 구성되는 폴링구동지원회로(722)를 포함할 수 있다.
라이징구동지원회로(721)는 PWM구동펄스들(SPWM)의 라이징에지 타이밍에 맞추어 구동될 수 있다. 라이징구동지원회로(721)는 PWM구동펄스들(SPWM)이 고전압레벨을 나타내는 시구간 중 일부 구간에서 구동될 수 있다. 라이징구동지원회로(721)는 기생캐패시터(Cp)를 충전하는 전류를 공급하여 PWM구동펄스들(SPWM)이 기생캐패시터(Cp)를 충전하는데 기여하는 것을 최소화시킬 수 있다.
라이징구동지원회로(721)에서 제1저항성분소자(RP)는 기생캐패시터(Cp)와 함께 RC회로를 구성할 수 있다. 이에 따라, 보조신호의 파형은 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형을 가질 수 있다. 그리고, 보조신호와 PWM구동펄스들(SPWM)이 합쳐진 터치구동신호는 라이징파형의 일부에서 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 나타날 수 있다.
폴링구동지원회로(722)는 PWM구동펄스들(SPWM)의 폴링에지 타이밍에 맞추어 구동될 수 있다. 폴링구동지원회로(722)는 PWM구동펄스들(SPWM)이 저전압레벨을 나타내는 시구간 중 일부 구간에서 구동될 수 있다. 폴링구동지원회로(722)는 기생캐패시터(Cp)를 방전하는 전류를 공급하여 PWM구동펄스들(SPWM)이 기생캐패시터(Cp)를 방전하는데 기여하는 것을 최소화시킬 수 있다.
폴링구동지원회로(722)에서 제2저항성분소자(RN)는 기생캐패시터(Cp)와 함께 RC회로를 구성할 수 있다. 이에 따라, 보조신호의 파형은 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형을 가질 수 있다. 그리고, 보조신호와 PWM구동펄스들(SPWM)이 합쳐진 터치구동신호는 폴링파형의 일부에서 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 나타날 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 저항성분소자의 구성도이다.
도 8을 참조하면, 저항성분소자(RP)는 병렬로 연결되는 복수의 트랜지스터들(TR1 ~ TRn)로 구성될 수 있다. 여기서, 트랜지스터들(TR1 ~ TRn)은 턴온되었을 때, 일정한 저항값을 가질 수 있다.
터치구동장치는 복수의 트랜지스터들(TR1 ~ TRn) 중 턴온되는 트랜지스터의 개수를 조절하여 저항성분소자(RP)의 저항값을 결정할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 구동지원회로의 일 예시 구성도이다.
도 9를 참조하면, 구동지원회로(720)는 구동고전압(AVDDAF)과 구동저전압(GND) 사이에 배치되는 저항열(R1, R2 ~ Rx, Ry)을 포함할 수 있다.
그리고, 구동지원회로(720)는 저항열(R1, R2 ~ Rx, Ry)의 일 노드를 전압원(VREFP, VREFN)으로 사용할 수 있다.
그리고, 구동지원회로(720)는 저항열(R1, R2 ~ Rx, Ry)에서 전압원(VREFP, VREFN)으로 사용되는 노드의 위치를 변경하여 전압원(VREFP, VREFN)의 전압레벨을 변경할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치구동펄스의 파형을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 터치구동펄스는 한 주기(TP)에서 고전압레벨을 가지는 구간(TH)과 저전압레벨을 가지는 구간(TL)을 가질 수 있다.
보조신호는 PWM구동펄스의 라이징에지 타이밍에 맞추어 구동될 수 있고, 고전압레벨을 가지는 구간(TH)의 일부 구간(TR)에서 구동될 수 있다. 보조신호는 기생캐패시터를 충전시키는 기능을 완료하는 정도로 구동될 수 있다. 이때, 보조신호에 의해 터치구동펄스의 라이징파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형(CV1)을 형성할 수 있다.
보조신호는 PWM구동펄스의 폴링에지 타이밍에 맞추어 구동될 수 있고, 저전압레벨을 가지는 구간(TL)의 일부 구간(TF)에서 구동될 수 있다. 보조신호는 기생캐패시터를 방전시키는 기능을 완료하는 정도로 구동될 수 있다. 이때, 보조신호에 의해 터치구동펄스의 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형(CV2)을 형성할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치구동장치에 복수의 채널회로가 배치되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 터치구동장치(140)는 복수의 채널회로들(CH#1, CH#2, ...)을 포함할 수 있다.
제1채널회로(CH#1)는 라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제1터치구동펄스들(STX1)을 제1터치전극(TE#1)으로 공급하고, 제1터치구동펄스들(STX1)에 대한 반응신호에 따라 제1터치전극(TE#1)에 대한 터치센싱데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 제2채널회로(CH#2)는 라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제2터치구동펄스들(STX2)을 제2터치전극(TE#2)으로 공급하고, 제2터치구동펄스들(STX2)에 대한 반응신호에 따라 제2터치전극(TE#2)에 대한 터치센싱데이터를 생성할 수 있다.
복수의 채널회로들(CH#1, CH#2, ...)은 외부로부터 PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 수신하고, PWM구동펄스들에 곡선 파형을 가지는 보조신호를 결합하여 터치구동펄스들(STX1, STX2, ...)을 생성할 수 있다.
각 채널회로(CH#1, CH#2, ...)는 특성의 편차를 가질 수 있다. 편차의 원인은 다양할 수 있으나, 터치패널 내에서의 터치전극들(TE#1, TE#2, ...)의 위치가 상이하고 주변 전극에 따라 터치전극들(TE#1, TE#2, ...)의 기생캐패시턴스 크기가 상이하여 편차가 발생할 수 있다.
이러한 편차를 보상하기 위해 터치구동장치는 각 채널회로(CH#1, CH#2, ...)의 파라미터를 조정하여 터치구동펄스들(STX1, STX2, ...)의 곡선 파형에서의 RC 시간 상수를 다르게 조정할 수 있다. 여기서, 파라미터는 예를 들어, 구동지원회로의 전압원 전압레벨일 수 있고, 저항성분소자의 저항값일 수 있다.
한편, 터치구동장치는 외부 장치와 연계하여 동작할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 터치구동시스템의 구성도이다.
도 12를 참조하면, 터치구동시스템(1200)은 MCU(1210), TPIC(1220) 및 터치구동장치(140) 등을 포함할 수 있다.
MCU(1210, Main Control Unit)는 터치구동시스템(1200) 내의 구동타이밍을 제어하고, 터치센싱데이터를 분석하여 터치패널에 대한 터치좌표를 생성할 수 있다.
MCU(1210)는 TPIC(1220)로 동기화신호 등의 제어신호를 송신할 수 있다. 그리고, TPIC(1220, Touch Power Integrated Circuit)는 제어신호에 따라 PWM구동펄스들을 생성하고, PWM구동펄스들을 터치구동장치(140)로 출력할 수 있다.
그리고, 터치구동장치(140)는 PWM구동펄스들에 전압원과 저항성분소자를 이용하여 생성한 보조신호를 부가하여 터치구동펄스들을 생성하고, 터치구동펄스들을 터치전극으로 공급하며, 터치전극의 반응신호에 따라 생성한 터치센싱데이터를 출력할 수 있다.
터치구동장치(140)는 터치구동펄스들을 생성하는 복수의 채널회로들을 포함할 수 있다. 이러한 복수의 채널회로들 중 제1채널회로와 제2채널회로는 특성이 다를 수 있다. 터치구동장치(140)는 이러한 특성 편차를 보상하기 위해 제1채널회로와 제2채널회로의 보조신호의 파형을 상이하게 할 수 있다.
터치구동장치(140)는 TPIC(1220)로부터 PWM구동펄스들을 수신하기 때문에 각 채널회로에서 사용하는 PWM구동펄스들은 동일할 수 있다. 그래서, 제1채널회로와 제2채널회로는 동일한 PWM구동펄스들을 사용하면서, 보조신호의 파형만 다르게 형성하여 서로 다른 파형의 터치구동펄스들을 생성할 수 있다.
이때, 제1채널회로와 제2채널회로는 전압원의 전압레벨 혹은 저항성분소자의 저항값을 조절하여 보조신호의 파형을 변형시킬 수 있는데, 이러한 조절에 대한 제어신호는 MCU(1210)가 보내줄 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치전극 주변에 형성되는 기생캐패시터의 영향을 최소화시켜서 터치센싱의 민감도를 높일 수 있게 된다.

Claims (20)

  1. 라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제1터치구동펄스들을 제1터치전극으로 공급하고, 상기 제1터치구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 제1터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제1채널회로; 및
    라이징파형 혹은 폴링파형의 일부가 RC 시간 상수에 의한 곡선 파형이 되는 제2터치구동펄스들을 제2터치전극으로 공급하고, 상기 제2터치구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 제2터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제2채널회로
    를 포함하는 터치구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1채널회로는,
    외부로부터 PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 수신하고, 상기 PWM구동펄스들에 상기 곡선 파형을 가지는 보조신호를 결합하여 상기 제1터치구동펄스들을 생성하는 터치구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1채널회로는,
    전압원과 저항성분소자로 구성되는 구동지원회로를 이용하여 상기 곡선 파형을 가지는 보조신호를 생성하는 터치구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압원은 구동고전압과 구동저전압 사이에 배치되는 저항열의 일 노드인 터치구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동지원회로는,
    상기 저항열에서 상기 전압원으로 사용되는 노드의 위치를 변경하여 상기 전압원의 전압레벨을 변경하는 터치구동장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 저항성분소자는 적어도 하나 이상의 트랜지스터로 구성되고, 상기 적어도 하나 이상의 트랜지스터 중 턴온되는 트랜지스터의 개수에 따라 상기 저항성분소자의 저항값이 결정되는 터치구동장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1채널회로는,
    고전압원과 제1저항성분소자로 구성되는 라이징구동지원회로 및 저전압원과 제2저항성분소자로 구성되는 폴링구동지원회로를 이용하여 상기 곡선 파형을 가지는 보조신호를 생성하는 터치구동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1채널회로에서 상기 곡선 파형의 RC 시간 상수와 상기 제2채널회로에서 상기 곡선 파형의 RC 시간 상수가 다른 터치구동장치.
  9. 제2항에 있어서,
    터치패널 내에서의 상기 제1터치전극과 상기 제2터치전극의 위치가 상이하고 주변 전극에 따라 상기 제1터치전극의 기생캐패시턴스와 상기 제2터치전극의 기생캐패시턴스 크기가 상이한 터치구동장치.
  10. 터치전극과 연결되는 센싱라인으로 PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 공급하는 제1회로;
    전압원과 저항성분소자를 이용하여 생성한 보조신호를 상기 센싱라인으로 공급하는 제2회로; 및
    상기 PWM구동펄스들에 대한 반응신호에 따라 상기 터치전극에 대한 터치센싱데이터를 생성하는 제3회로
    를 포함하는 터치구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 터치센싱데이터를 터치좌표계산장치로 송신하는 제4회로를 더 포함하는 터치구동장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2회로는,
    고전압원과 제1저항성분소자로 구성되는 제1서브회로 및 저전압원과 제2저항성분소자로 구성되는 제2서브회로로 구성되는 터치구동장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1서브회로는 상기 PWM구동펄스들의 라이징에지 타이밍에 맞추어 구동되고, 상기 제2서브회로는 상기 PWM구동펄스들의 폴링에지 타이밍에 맞추어 구동되는 터치구동장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1서브회로는 상기 PWM구동펄스들이 고전압레벨을 나타내는 시구간 중 일부 구간에서 구동되고, 상기 제2서브회로는 상기 PWM구동펄스들이 저전압레벨을 나타내는 시구간 중 일부 구간에서 구동되는 터치구동장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1회로는 상기 센싱라인의 제1노드로 상기 PWM구동펄스들을 공급하고, 상기 제2회로는 상기 센싱라인에서 상기 터치전극과 상기 제1노드의 사이에 형성되는 제2노드로 상기 보조신호를 공급하는 터치구동장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 전압원의 전압레벨 및 상기 저항성분소자의 저항값을 설정하는 제5회로를 더 포함하는 터치구동장치.
  17. PWM(Pulse Width Modulation)구동펄스들을 출력하는 제1회로;
    상기 PWM구동펄스들에 전압원과 저항성분소자를 이용하여 생성한 보조신호를 부가하여 터치구동펄스들을 생성하고, 상기 터치구동펄스들을 터치전극으로 공급하며, 상기 터치전극의 반응신호에 따라 생성한 터치센싱데이터를 출력하는 제2회로; 및
    상기 터치센싱데이터를 분석하여 터치패널에 대한 터치좌표를 생성하는 제3회로
    를 포함하는 터치구동장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2회로는 상기 터치구동펄스들을 생성하는 복수의 채널회로를 포함하고,
    상기 복수의 채널회로 중 제1채널회로와 제2채널회로는 상기 보조신호의 파형이 상이한 터치구동장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1채널회로와 상기 제2채널회로는 동일한 PWM구동펄스들을 사용하고, 상기 보조신호의 파형만 다르게 형성하여 서로 다른 파형의 상기 터치구동펄스들을 생성하는 터치구동장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1채널회로와 상기 제2채널회로는 상기 전압원의 전압레벨 혹은 상기 저항성분소자의 저항값을 조절하여 상기 보조신호의 파형을 변형시키는 터치구동장치.
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