KR102058705B1 - 터치 센싱 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 센싱 장치와 그 구동 방법에 관한 것으로, 그 터치 센싱 장치는 터치 센서들과, 상기 터치 센서들에 연결된 TSP 라인들을 포함한 픽셀 어레이; 및 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리한 상태에서 상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 TSP 구동회로를 포함한다.

Description

터치 센싱 장치와 그 구동 방법{TOUCH SENSING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센싱 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.
터치 UI는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있으며, 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 가전 제품 등에 확대 적용되고 있다. 최근에는 터치 센서들이 표시패널에 내장되는 형태로 구현되고 있다. 표시패널에 터치 센서들이 내장되면, 표시패널의 두께 증가 없이 표시패널에 터치 센서들을 설치할 수 있다.
터치 센서들이 표시패널의 외부에 형성되면, 표시패널과 터치 센서가 서로 영향을 미치지 않는다. 이에 비하여, 표시패널에 터치 센서들이 내장되면, 픽셀 어레이 내에 터치 센서들이 형성되므로 그들 간의 전기적인 커플링(coupling)으로 인하여 서로 영향을 미친다.
터치 센서들에는 구동신호가 인가되는 Tx 라인과, 터치 센서의 전하가 수신되는 Rx 라인 등의 TSP(Touch Screen Panel) 라인들이 연결된다. TSP 라인들은 터치 유무에 따라 그리고 화면 위치에 따라 잔류 전하가 달라져 그들 간에 전위차가 발생할 수 있다. 표시패널에 터치 센서들이 내장되는 경우에, TSP 라인들과 픽셀 어레이의 커플링으로 인하여 TSP 라인들 간의 전위차는 화면 위치에 따라 픽셀 어레이의 휘도를 다르게 하여 TSP 라인과 같은 형태의 줄무늬를 보이게 한다.
본 발명은 TSP 라인들의 전위차로 인한 화질 저하를 방지할 수 있는 터치 센싱 장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 센싱 장치는 터치 센서들과, 상기 터치 센서들에 연결된 TSP 라인들을 포함한 픽셀 어레이; 및 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리한 상태에서 상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 TSP 구동회로를 포함한다.
상기 터치 센싱 장치의 구동 방법은 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리하는 단계; 및 상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 TSP 디스에이블 기간 동안 TSP 라인들을 단락시키거나 그라운드 전압원에 연결시켜 TSP 라인들을 방전시킨다. 본 발명은 TSP 라인들에 연결된 가변 저항을 이용하여 TSP 라인들의 저항값을 조정할 수 있다. 그 결과, 본 발명은 TSP 라인들의 전위차로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치를 보여 주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 방전 제어부에 연결된 TSP 라인들을 보여 주는 도면이다.
도 3은 표시패널에 내장된 픽셀 어레이와 TSP 라인들의 일부를 확대하여 보여 주는 평면도이다.
도 4는 표시패널의 픽셀에 연결된 신호배선들과 커플링되지 않은 이상적인 터치 센서를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 5는 표시패널의 픽셀들과 커플링된 터치 센서를 보여 주는 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 7은 터치 인에이블 신호의 일 예를 보여 주는 파형도이다.
도 8은 터치 인에이블 신호의 다른 예를 보여 주는 파형도이다.
도 9는 TSP 라인들이 분리된 상태에서 터치 센서들이 정상적으로 구동되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 TSP 라인들이 단락되고 그 TSP 라인들에 공통전압이 인가되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 11은 TSP 라인들이 단락되고 그 TSP 라인들이 그라운드 전압원에 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
도 12는 TSP 라인들을 단락시키기 위한 스위치소자들을 보여 주는 도면이다.
도 13은 TSP 라인들에 연결된 가변 저항들을 보여 주는 도면이다.
도 14는 TSP 라인들의 조정 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 15는 가변 저항의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 16 내지 도 18은 도 15와 같은 가변 저항의 저항값을 변경하는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 19는 방전 제어부의 스위치 소자들과 가변 저항 제어부의 가변 저항들이 TSP 라인들에 함께 연결된 예를 보여 주는 도면이다.
본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis Display, EPD) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 터치 센싱 장치는 표시장치의 표시패널에 내장될 수 있는 터치 센서들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서들 각각은 정전 용량(capacitance) 타입의 터치 센서들로 구현될 수 있다. 정전 용량 타입의 터치 센서들은 자기 정전 용량(Self capacitance) 타입의 터치 센서들 또는 상호 정전 용량(Mutual capacitance) 타입의 터치 센서들로 나뉘어질 수 있다. 이하의 실시예에서, 상호 정전 용량 타입의 터치 센서들을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 장치는 표시패널(100)에 내장된 터치 센서들(Cm)을 포함한다. 터치 센서들(Cm)에는 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 연결된다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 구동신호가 인가되는 Tx 라인들(Tx1~TxN)과, 구동신호에 동기하여 터치 센서들(Cm)의 전하를 수신하는 Rx 라인들(Rx1~RxM)을 포함한다. 터치 센서들(Cm)은 Tx 라인들(Tx1~TxN)과 Rx 라인들(Rx1~RxM)의 교차부마다 정전 용량 구조로 형성된다.
표시패널(100)에서 두 장의 기판들 사이에는 액정층이 형성된다. 액정층의 액정 분자들은 화소전극에 인가되는 데이터전압과, 공통전극에 인가되는 공통전압(Vcom)의 전위차로 발생되는 전계에 의해 구동된다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM), 및 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 연결된 터치 센서들(Cm)을 포함한다.
픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
표시패널(100)의 하부 기판에는 데이터라인들(D1~Dm), 게이트라인들(G1~Gn), 화소전극들, 및 스토리지 커패시터들이 형성된다. 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극은 표시패널(100)의 하부 기판 또는 상부 기판에 형성될 수 있다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 픽셀 어레이에 비디오 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안 공통전극 역할을 할 수 있다. 이 경우에, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에는 디스플레이 인에이블 기간 동안 공통전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
표시패널(100)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 표시패널(100)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 컬러필터는 표시패널(100)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 공통전압이 공급되는 공통전극은 표시패널(100)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(100)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정층의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.
표시패널(100)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(100)에 빛을 조사한다. 표시패널(100)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.
표시패널(100)에는 디스플레이 구동회로와 TSP 구동회로가 연결된다.
디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시패널(100)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(100)의 라인을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(40)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
TSP 구동회로는 ROIC(Read-out Integrated Circuit)(30), MCU(Micro Controller Unit, MCU)(36), 방전 제어부(10) 등을 포함한다.
ROIC(30)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), 타이밍 발생기(Timing generator, 38) 등을 포함한다. Tx 구동회로(32)는 Tx 라인들(Tx1~TxN)을 통해 터치 센서들(Cm)에 구동신호를 인가한다. 구동신호는 펄스, 삼각파, 정현파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. Rx 구동회로(34)는 구동신호에 동기하여 Rx 라인들(Rx1~RxM)을 통해 터치 센서들(Cts)의 전하를 수신한다. 그리고 Rx 구동회로(34)는 터치 센서의 전하를 적분기(Integrator)에 축적하고 터치 전후의 터치 센서 전하 변하량을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 통해 디지털 데이터로 변환한다. 타이밍 발생기(38)는 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 발생기(38)는 호스트 시스템(40) 또는 타이밍 콘트롤러(20)로부터의 터치 인에이블 신호(Ten)에 응답하여 그 터치 인에이블 신호(Ten)에 의해 정의된 TSP 인에이블 기간 동안 Tx 구동회로(32)와 Rx 구동회로(34)를 구동시킬 수 있다.
MCU(36)는 공지된 터치 좌표 계산 알고리즘을 이용하여 디지털 데이터로 변환된 터치 원시 데이터(Touch raw data, TDATA)를 미리 설정된 문턱값과 비교하여 터치 입력 위치를 판단하고 그 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다. MCU(36)는 터치 좌표 데이터(XY)를 호스트 시스템(40)에 전송한다.
방전 제어부(10)는 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM) 간에 연결된 스위치 소자들을 포함한다. 스위치 소자들은 도 1 및 도 2와 같이 방전 제어부(10)에 내장되거나 도 12와 같이 표시패널의 기판 상에 형성될 수 있다. 스위치 소자들은 방전 제어부(10)의 제어 하에 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM) 중 적어도 일부를 단락(short 또는 합선)시킨다. 방전 제어부(10)는 터치 센서들이 구동되지 않는 기간 즉, TSP 디스에이블 기간 동안 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 방전시키기 위하여 그 TSP 라인들의 적어도 일부를 단락시킨다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 단락될 때, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)의 잔류 전하는 차지 쉐어링(charge sharing)으로 인하여 평균화될 수 있다. 방전 제어부(10)는 TSP 디스에이블 기간 동안, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 그라운드 전압원(GND)에 연결하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)의 전위를 방전시킬 수도 있다.
방전 제어부(10)는 픽셀들에 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 단락시키고 그 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 공통전압(Vcom)을 공급하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 공통전극(도 5의 12)로서 구동시킬 수 있다.
호스트 시스템(40)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(40)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(100)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(40)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(40)은 MCU(36)로부터 입력되는 터치 좌표 데이터(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다. 호스트 시스템(40) 또는 타이밍 콘트롤러(20)는 터치 센서들의 구동 타이밍을 제어하기 위한 터치 인에이블 신호(Ten)를 발생할 수 있다.
도 3은 표시패널(100)에 내장된 픽셀 어레이와 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)의 일부(Tx1, Tx2, Rx1, Rx2)를 확대하여 보여 주는 평면도이다. 도 3에서, "D1~D3 ..."는 데이터라인들이고, "G1~G3..."는 게이트라인들을 나타낸다. 도면 부호 '11'은 픽셀들의 화소전극을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 제1 Tx 라인(Tx1)은 횡 방향(또는 x축 방향)을 따라 배열된 투명 블록 패턴(T11~T13)과, 투명 블록 패턴(T11~T13)을 연결하는 링크 패턴들(L11, L12)을 포함한다. 제2 Tx 라인(Tx2)은 횡 방향(또는 x축 방향)을 따라 배열된 투명 블록 패턴(T21~T23)과, 투명 블록 패턴(T21~T23)을 연결하는 링크 패턴들(L21, L22)을 포함한다.
투명 블록 패턴(T11~T23) 각각의 크기는 픽셀들 각각의 크기 보다 크다. 투명 블록 패턴(T11~T23) 각각은 절연층을 사이에 두고 픽셀들의 화소전극(11)과 중첩되고, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 링크 패턴(L11~L22)은 Rx 라인(Rx1, Rx2)을 가로 질러 횡 방향으로 이웃하는 투명 블록 패턴(T11~T23)을 전기적으로 연결한다. 링크 패턴(L11~L22)은 절연층을 사이에 두고 Rx 라인(Rx1, Rx2)과 중첩된다. 링크 패턴(L11~L22)은 전기 전도율이 높은 금속 알루미늄(Al), 알루미늄 네오듐(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 은(Ag) 등의 금속으로 패터닝되거나, ITO와 같은 투명 도전 물질로 패터닝될 수 있다.
Rx 라인들(Rx1, Rx2)은 Tx 라인들(Tx1, Tx2)과 직교하도록 종 방향(또는 y축 방향)을 따라 길게 형성된다. Rx 라인들(R1, R2)은 ITO와 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. Rx 라인들(R1, R2) 각각은 도시하지 않은 다수의 픽셀들과 중첩될 수 있다.
TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 디스플레이 인에이블 기간 동안, 공통전압(Vcom)을 입력받는 공통전극으로 이용된다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 TSP 인에이블 기간 동안 터치 센서들(Cm)에 구동신호를 공급하고 터치 센서들(Cm)의 전하를 수신한다.
도 4는 표시패널(100)의 픽셀에 연결된 신호배선들과 커플링되지 않은 이상적인 터치 센서(Cm)를 보여 주는 등가 회로도이다. 도 5는 표시패널(100)의 픽셀들과 커플링된 터치 센서(Cm)를 보여 주는 등가 회로도이다. 도 4 및 도 5에 있어서, "Ct"는 Tx 라인(Tx1)에 접속된 기생 용량, "Cr"은 Rx 라인(Rx1)에 접속된 기생 용량, "Rt"는 Tx 라인의 저항, "Rr"은 Rx 라인의 저항, "11"은 화소전극, "12"는 공통전극, "Cst"는 스토리지 커패시터를 각각 의미한다.
도 4와 같이 터치 센서(Cm)가 픽셀들과 커플링되지 않은 경우에, 터치 센서(Cm)와 TSP 라인들(Tx1, Tx2)의 잔류 전하가 픽셀들에 영향을 주지 않는다. 이에 비하여, 도 5와 같이 픽셀들과 터치 센서가 커플링되면, TSP 라인들(Tx1, Rx1)과 데이터 라인(D1, Dk) 간의 기생 용량, TSP 라인들(Tx1, Rx1)과 게이트라인(G1) 간의 기생 용량, TSP 라인들(Tx1, Rx1)과 화소전극(11) 간의 기생 용량을 통해 TSP 라인들(Tx1, Rx1)의 잔류 전하가 픽셀들의 전압에 영향을 미쳐 줄무늬 노이즈를 보이게 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 장치의 구동 방법을 보여 주는 흐름도이다. 도 7은 터치 인에이블 신호(Te)의 일 예를 보여 주는 파형도이다. 도 8은 터치 인에이블 신호(Te)의 다른 예를 보여 주는 파형도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 장치는 터치 인에이블 신호(Ten)에 의해 정의된 TSP 인에이블 기간 동안, Tx 라인들(Tx1~TxN)에 구동신호를 공급하고 Rx 라인들(Rx1~RxM)을 통해 터치 센서들(Cm)의 전하를 수신하여 터치 센서들을 정상적으로 구동한다(S3).
방전 제어부(10)는 터치 센서들(Cm)이 구동되지 않는 TSP 터치 디스에이블 기간 동안, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 단락시키거나, TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 그라운드 전압원(GND)에 연결하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 방전시켜 그들 간의 전위차를 최소화할 수 있다.(S1 및 S2) TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 단락된 상태에서 그라운드 전압원(GND)에 연결될 수도 있다.
터치 인에이블 신호(Ten)는 도 7과 같이 단일 신호로 발생되거나 도 8과 같이 두 개의 신호(TES, DS)로 발생될 수 있다. 도 7과 같은 터치 인에이블 신호(Ten)는 1 프레임 기간 동안 디스플레이 인에이블 기간(Td)과, TSP 인에이블 기간(Tt)을 정의한다. 터치 인에이블 신호(Ten)의 제1 로직 레벨(logic level)(또는 high)은 디스플레이 인에이블 기간을 정의하고, 터치 인에이블 신호(Ten)의 제2 로직 레벨(또는 low)은 TSP 인에이블 기간을 정의한다. 방전 제어부(10)는 터치 인에이블 신호(Ten)의 제2 로직 레벨에 응답하여 TSP 인에이블 기간(Tt) 동안, 도 9와 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 분리한다. TSP 인에이블 기간(Tt) 동안, Tx 라인들(Tx1~TxN)에는 구동신호가 공급되고, Rx 라인들을 통해 터치 센서들(Cm)로부터 전하가 수신된다. 방전 제어부(10)는 터치 인에이블 신호(Ten)의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 인에이블 기간(Td) 동안, 도 10 및 도 11과 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 서로 단락시키거나 그라운드 전압(GND)을 공급하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 방전시킨다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 서로 단락된 상태에서 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 그라운드 전압원(GND)에 연결될 수도 있다.
TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 방전시켜 그들 간의 전위차를 최소화할 수 있다.(S1 및 S2) TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)은 단락된 상태에서 그라운드 전압원(GND)에 연결될 수도 있다.
터치 인에이블 신호(Ten)는 도 8과 같이, TSP 타이밍 신호(TES)와, 디스플레이 타이밍 신호(DS)를 포함할 수 있다. TSP 타이밍 신호(TES)의 제1 로직 레벨(또는 high)은 TSP 인에이블 기간을 정의하고, TSP 타이밍 신호(TES)의 제2 로직 레벨(또는 low)은 TSP 디스에이블 기간을 정의한다. 터치 센서들(Cm)은 TSP 인에이블 기간 동안 구동되어 터치 입력을 센싱하고, TSP 디스에이블 기간 동안 방전 제어부(10)에 의해 방전된다. 디스플레이 타이밍 신호(DS)의 제1 로직 레벨(또는 high)은 픽셀들에 데이터를 기입하기 위한 디스플레이 인에이블 기간을 정의하고, 디스플레이 타이밍 신호(DS)의 제2 로직 레벨(또는 low)은 픽셀들의 데이터가 유지되는 디스플레이 디스에이블 기간을 정의한다.
방전 제어부(10)는 TSP 타이밍 신호(TES)와 디스플레이 타이밍 신호(DS) 모두가 제1 로직 레벨(high)일 때 도 9와 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 분리한다. 이렇게 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 서로 분리된 상태에서, Tx 라인들(Tx1~TxN)에는 구동신호가 공급되고, Rx 라인들을 통해 터치 센서들(Cm)로부터 전하가 수신된다.
방전 제어부(10)는 TSP 타이밍 신호(TES)가 제2 로직 레벨(low)이고 디스플레이 타이밍 신호(DS)가 제1 로직 레벨(high)일 때 도 10과 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 서로 단락시키고 그 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 공통전압(Vcom)을 공급한다.
방전 제어부(10)는 TSP 타이밍 신호(TES)와 디스플레이 타이밍 신호(DS) 모두가 제2 로직 레벨(low)일 때 도 11과 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 서로 단락시키거나 그라운드 전압(GND)을 공급하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 방전시킨다. TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 서로 단락된 상태에서 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)이 그라운드 전압원(GND)에 연결될 수도 있다.
방전 제어부(10)의 스위치 소자들(S1)은 도 12와 같이 표시패널(100)의 기판 상에 형성될 수 있다. 스위치 소자들(S1)은 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM) 사이마다 형성될 수 있다. 스위치 소자들(S1)은 방전 제어부(10)로부터 입력되는 선택신호(SEL)에 응답하여 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)을 서로 단락시킨다.
Tx 라인들(Tx1~TxN)과 Rx 라인들(Rx1~RxM)은 도 3과 같이 그 폭이 다르기 때문에 저항값이 다르다. 이로 인하여, 표시패널(100)에 표시된 화상에서 수직 줄무늬(Vertical stripe) 형태의 노이즈가 보일 수 있다. 본 발명은 도 13과 같은 가변 저항들(VR1, VR2)을 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 연결하고 그 가변 저항들(VR1, VR2)의 저항값을 조절하는 방법으로 수직 줄무늬를 방지할 수 있다. 가변저항은 수동으로 저항값이 조절되는 수동 가변 저항이나, 레지스터 설정(register)에 따라 자동으로 조정되는 가변 저항 회로(62)로 구현될 수 있다. 가변 저항 회로(62)의 제어 단자들은 가변 저항 제어부(60)에 연결된다. 가변 저항 제어부(60)는 레지스터에 저장된 데이터에 따라 가변 저항의 저항값을 조정할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 TSP 라인 조정 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, TSP 라인 조정 방법은 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 테스트 영상을 표시하고, 그 테스트 영상의 휘도를 측정하는 휘도 측정계를 표시패널(100) 위에 배치한다. 휘도 측정계는 컴퓨터에 연결된다. 컴퓨터는 휘도 측정계로부터 입력된 휘도 측정 결과를 수신하여 테스트 영상의 휘도 차를 분석한다.(S21 및 S22) 그리고 컴퓨터는 미리 설정된 프로그램에 따라 휘도 차를 줄이기 위한 레지스터 설정 데이터(COM)를 발생한다. 레지스터 설정 데이터(COM)는 가변 저항 제어부(60)로 전송된다. 가변 저항 제어부(60)는 레지스터 설정 데이터(COM)를 레지스터의 특정 번지에 기입하고 그 데이터에 따라 주변 휘도에 비하여 낮거나 높은 휘도로 보이는 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)의 저항을 조절한다. 레지스터 설정 데이터(COM)는 도 17 및 도 18과 같이 레지스터의 B4h(hex) 번지에 저장될 수 있다. 이러한 휘도 조정은 미리 설정된 프로그램에 따라 테스트 영상에서 휘도차가 보이지 않을 때까지 반복된다.(S23)
도 15는 가변 저항(VR1, VR2)의 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 16 내지 도 18은 도 15와 같은 가변 저항(VR1, VR2)의 저항값을 변경하는 예를 보여 주는 도면들이다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 가변 저항(VR1, VR2)은 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM) 중 어느 하나와 그라운드 전압원(GND) 사이에 직렬로 연결된 저항열(R1~R8)과, 그 저항들에 연결된 스위치 어레이(62)를 포함한다.
스위치 어레이는 레지스터 설정 데이터(COM)의 LSB( Least Significant Bit) 3bit 데이터에 따라 저항들(R1~R8)의 연결 형태를 변경하여 저항값을 조절한다. 스위치 어레이는 저항들에 연결된 다수의 스위치소자들(S01~S28)을 포함한다. 도 15 및 도 16에서, b2 b1 b0는 LSB 3 bit이고 /b2 /b1 /b0는 LSB 3 bit의 반전 데이터이다.
레지스터 설정 데이터(COM)가 00h이면, b2 b1 b0은 0 0 0 으로 발생된다. 이 경우에, 가변 저항(VR1, VR2)은 R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8이다. 이에 비하여, 레지스터 설정 데이터(COM)가 06h로 변하면, b2 b1 b0은 1 1 0 으로 발생된다. 이 경우에, 스위치소자들(S01~S28) 중에서 S21~S24, S11~S12, 및 S02가 턴-온(turn-on)되고 나머지 스위치들은 오프 상태를 유지하므로 가변 저항(VR1, VR2)은 R7+R8로 낮아진다.
방전 제어부(10)의 스위치 소자들(S1)과 가변 저항 제어부(60)의 가변 저항들(VR1, VR2)은 도 19와 같이 TSP 라인들(Tx1~TxN, Rx1~RxM)에 함께 연결될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동회로 14 : 스캔 구동회로
10 : 방전 제어부 20 : 타이밍 콘트롤러
30 : TSP 구동회로 32 : Tx 구동회로
34 : Rx 구동회로 36 : 좌표 계산부
60 : 가변 저항 제어부

Claims (10)

  1. 터치 센서들과, 상기 터치 센서들에 연결된 TSP 라인들을 포함한 픽셀 어레이; 및
    TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리한 상태에서 상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 TSP 구동회로; 및
    상기 TSP 라인들의 저항 차이를 보상하기 위해 상기 TSP 라인들에 연결된 가변 저항;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TSP 라인들은 구동 신호가 공급되는 Tx 라인들, 상기 터치 센서들의 전하가 수신되는 Rx 라인들을 포함하고,
    상기 TSP 구동회로는,
    상기 TSP 라인들 중에서 Tx 라인들에 구동신호를 공급하기 위한 Tx 구동회로;
    상기 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서들의 전하를 수신하는 Rx 구동회로;
    상기 TSP 라인들 사이에 형성되는 스위치소자들; 및
    터치 인에이블 신호에 응답하여 상기 스위치 소자들을 제어하는 방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 인에이블 신호는 상기 픽셀 어레이에 비디오 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안 제1 로직 레벨로 발생되고, 상기 TSP 인에이블 기간 동안 제2 로직 레벨로 발생되며,
    상기 방전 제어부는 상기 터치 인에이블 신호의 제2 로직 레벨에 응답하여 상기 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리하고, 상기 터치 인에이블 신호의 제1 로직 레벨에 응답하여 상기 TSP 라인들을 서로 단락시키는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 인에이블 신호는 상기 픽셀 어레이에 비디오 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안 제1 로직 레벨로 발생되고, 상기 TSP 인에이블 기간 동안 제2 로직 레벨로 발생되며,
    상기 방전 제어부는 상기 터치 인에이블 신호의 제2 로직 레벨에 응답하여 상기 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리하고, 상기 터치 인에이블 신호의 제1 로직 레벨에 응답하여 상기 TSP 라인들에 그라운드 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 인에이블 신호는,
    상기 TSP 인에이블 기간 동안 제1 로직 레벨로 발생되고 상기 터치 센서들이 구동되지 않는 TSP 디스에이블 기간 동안 제2 로직 레벨로 발생되는 TSP 타이밍 신호와,
    상기 픽셀 어레이에 비디오 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안 상기 제1 로직 레벨로 발생되고, 상기 픽셀 어레이의 데이터가 유지되는 디스플레이 디스에이블 기간 동안 상기 제2 로직 레벨로 발생되는 디스플레이 타이밍 신호를 포함하고,
    상기 방전 제어부는,
    상기 TSP 타이밍 신호와 상기 디스플레이 타이밍 신호 모두가 상기 제1 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 분리하고,
    상기 TSP 타이밍 신호가 상기 제2 로직 레벨이고 상기 디스플레이 타이밍 신호가 상기 제1 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 서로 단락시키고 상기 TSP 라인들에 공통전압을 공급하고,
    상기 TSP 타이밍 신호와 상기 디스플레이 타이밍 신호 모두가 제2 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 서로 단락시키거나 상기 TSP 라인들을 그라운드 전압원에 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  6. 삭제
  7. 터치 센서들과, 상기 터치 센서들에 연결된 TSP 라인들을 포함한 픽셀 어레이를 구동하는 터치 센싱 장치의 구동 방법에 있어서,
    TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리하는 단계;
    상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 단계;
    상기 TSP 라인들에 연결된 가변 저항을 이용하여 상기 TSP 라인들의 저항 차이를 보상하기 위해 상기 TSP 라인들의 저항을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치의 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 터치 센서들과, 상기 터치 센서들에 연결되며 구동 신호가 공급되는 Tx 라인들, 상기 터치 센서들의 전하가 수신되는 Rx 라인들을 포함하는 TSP 라인들을 포함한 픽셀 어레이; 및
    상기 TSP 라인들 중에서 Tx 라인들에 구동신호를 공급하기 위한 Tx 구동회로, 상기 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서들의 전하를 수신하는 Rx 구동회로, 상기 TSP 라인들 사이에 형성되는 스위치소자들; 및 터치 인에이블 신호에 응답하여 상기 스위치 소자들을 제어하는 방전 제어부를 포함하여 TSP 인에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 분리한 상태에서 상기 TSP 라인들을 통해 구동 신호를 상기 터치 센서들에 인가하는 반면, TSP 디스에이블 기간 동안 상기 TSP 라인들을 단락시키는 TSP 구동회로를 포함하고;
    상기 터치 인에이블 신호는,
    상기 TSP 인에이블 기간 동안 제1 로직 레벨로 발생되고 상기 터치 센서들이 구동되지 않는 TSP 디스에이블 기간 동안 제2 로직 레벨로 발생되는 TSP 타이밍 신호와,
    상기 픽셀 어레이에 비디오 데이터가 기입되는 디스플레이 인에이블 기간 동안 상기 제1 로직 레벨로 발생되고, 상기 픽셀 어레이의 데이터가 유지되는 디스플레이 디스에이블 기간 동안 상기 제2 로직 레벨로 발생되는 디스플레이 타이밍 신호를 포함하고,
    상기 방전 제어부는,
    상기 TSP 타이밍 신호와 상기 디스플레이 타이밍 신호 모두가 상기 제1 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 분리하고,
    상기 TSP 타이밍 신호가 상기 제2 로직 레벨이고 상기 디스플레이 타이밍 신호가 상기 제1 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 서로 단락시키고 상기 TSP 라인들에 공통전압을 공급하고,
    상기 TSP 타이밍 신호와 상기 디스플레이 타이밍 신호 모두가 제2 로직 레벨일 때 상기 TSP 라인들을 서로 단락시키거나 상기 TSP 라인들을 그라운드 전압원에 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항은,
    상기 TSP 라인들 중 어느 하나와 그라운드 전압원(GND) 사이에 직렬로 연결된 저항열; 및
    상기 저항열의 저항들에 연결되어 상기 저항들의 연결형태를 변경하는 스위치 어레이;
    를 포함하는 터치 센싱 장치.
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