KR102619961B1 - 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법 - Google Patents

터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.

Description

터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법{TOUCH CIRCUIT, TOUCH DISPLAY DEVICE, AND TOUCH DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 디스플레이 장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기 발광 디스플레이 장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device)와 같은 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이 중에서, 액정 디스플레이 장치(LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 영상을 표시한다. 이를 위하여, 액정 디스플레이 장치(LCD)는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정 디스플레이 패널과, 액정 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.
액정 디스플레이 패널의 픽셀 어레이에는 다수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(GL)의 교차부에는 액정셀을 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 형성된다. 또한, 액정 디스플레이 패널에는 액정셀의 전압을 유지하기 위한 스토리지 커패시터가 형성되며, 액정셀은 픽셀 전극, 공통 전극 및 액정층을 포함한다. 픽셀 전극에 인가되는 데이터 전압과, 공통 전극에 인가되는 공통 전압(VCOM)에 의해 액정셀들의 액정층에는 전계가 형성된다. 이 때, 전계에 의해 액정층을 투과하는 광량이 조절됨으로써 영상이 구현된다.
구동 회로는 게이트 라인(GL)에 게이트 출력 신호를 순차적으로 공급하기 위한 게이트 구동 회로와, 데이터 라인(DL)에 영상 신호(즉, 데이터 전압)를 공급하기 위한 데이터 구동 회로를 포함한다. 데이터 구동 회로는 데이터 라인(DL)을 구동시켜서 액정셀들에 데이터 전압을 공급한다. 게이트 구동 회로는 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동시켜 데이터 전압이 공급되는 디스플레이 패널의 액정셀들을 1 수평 라인씩 선택한다.
게이트 구동 회로는 게이트 신호들을 순차적으로 발생하기 위해, 다수의 스테이지들로 구성된 게이트 쉬프트 레지스터(shift register)를 포함한다. 쉬프트 레지스터의 각 스테이지는 충전과 방전을 교번으로 진행함으로써 게이트 클럭 신호와 저전위 전압 레벨로 이루어진 게이트 출력 신호를 출력한다. 스테이지들의 출력단 각각은 게이트 라인(GL)에 일 대 일로 연결된다. 스테이지들로부터 제1 레벨의 게이트 신호가 한 프레임에 한 번씩 순차적으로 발생되어 해당 게이트 라인(GL)에 공급된다.
한편, 디스플레이 장치에서 터치 입력 기능을 제공함에 있어서, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 패널 내부에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 패널 내장형(In-cell type) 터치 디스플레이 장치가 개발되어 사용되고 있다.
이러한, 터치 디스플레이 장치는 터치 감지를 위한 전극으로서 각 픽셀 구동을 위한 공통 전극을 함께 사용한다. 따라서, 디스플레이 구간 동안에는 박막 트랜지스터에 공통 전압(VCOM)이 제공되고, 터치 구간에서는 터치 구동 신호(TDS)가 터치 전극으로 동작하는 공통 전극에 제공된다.
이러한, 터치 디스플레이 장치는 일반적으로 디스플레이 패널의 화면 변경 주기(Refresh Rate) 또는 프레임 주파수의 1 주기인 1 프레임 동안 1회만 터치를 위한 구동이 이루어진다.
예를 들어, 프레임 주파수가 60Hz 인 경우에는, 1/60s 의 수평 기간 내에서 터치 스크린 패널(TSP)을 구성하는 N개의 게이트 라인(GL)을 통해 픽셀을 턴-온 또는 턴-오프하는 디스플레이 구동을 한 후에 일정 간격 동안 터치를 위한 터치 구동을 진행하게 된다. 따라서 터치 감지 빈도(Touch Report Rate)가 60Hz가 되는 것과 같다.
한편, 터치 디스플레이 장치에 대한 터치 기능은 손가락과 같은 패시브 스타일러스(passive stylus) 뿐만 아니라 디스플레이 패널과 신호를 송수신할 수 있는 액티브 스타일러스(active stylus)을 이용할 수도 있다.
액티브 스타일러스를 사용하는 경우에 터치 디스플레이 장치는 디스플레이 패널의 정보를 포함하는 비콘 신호(Beacon) 또는 핑 신호(Ping)를 액티브 스타일러스로 전송하게 되는데, 액티브 스타일러스는 비콘 신호(Beacon) 또는 핑 신호(Ping)를 이용하여 디스플레이 패널의 상태를 판단하고, 동기화 과정을 진행하게 된다.
현재, 터치 디스플레이 장치에서 액티브 스타일러스로 전송되는 비콘 신호(Beacon) 또는 핑 신호(Ping)가 비대칭 간격을 가지고 있기 때문에 신호 처리의 복잡도가 증가하고, 터치 디스플레이 장치와 액티브 스타일러스를 동기화하는 과정에서 노이즈가 유입되는 문제가 자주 발생한다.
본 발명의 실시예들은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 프레임 기간 내의 핑 신호(Ping)를 감소시키고 스타일러스의 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 비콘 신호가 전송되는 구간에 노이즈가 유입되더라도 나머지 구간에서 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동기가 이루어질 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 다수의 터치 전극을 포함하는 터치 스크린 패널이 내장된 디스플레이 패널과, 수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 생성된 터치 동기 신호에 따라 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 터치 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 회로는 수직 블랭크 기간을 터치 프레임 기간 내에 포함된 터치 구동 기간의 개수로 분할하고, 분할된 시간 간격을 각 터치 구동 기간에 추가함으로써, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등하도록 터치 동기 신호를 생성할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 신호는 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 1 비콘 신호 및 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 2 비콘 신호를 포함할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 기간의 간격은 제 1 비콘 신호 및 제 2 비콘 신호의 간격에 해당할 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 신호는 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 비콘 신호 및 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 핑 신호를 포함하되, 터치 프레임 기간 내에서 두 번째 터치 구동 기간 이후에는 핑 신호를 전달하지 않을 수 있다.
일 측면에서, 터치 구동 기간의 간격은 비콘 신호 및 핑 신호의 간격에 해당할 수 있다.
일 측면에서, 핑 신호가 포함된 두 번째 터치 구동 기간에 공급되는 터치 구동 신호는 직류 신호일 수 있다.
일 측면에서, 터치 회로는 비콘 신호가 공급되지 않는 터치 구동 기간에서, 터치 구동 기간의 간격으로부터 일정한 오프셋 시간이 경과한 시점에 스타일러스로부터 전달되는 하향 링크 신호를 센싱하는 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 터치 동기 신호를 다수의 터치 전극이 포함된 디스플레이 패널로 공급하는 펄스폭 변조기와, 펄스폭 변조기의 동작을 제어하는 터치 컨트롤러와, 터치 컨트롤러 및 디스플레이 패널의 구동 회로 사이에 인터페이스 신호를 전달하는 인터페이스 처리부를 포함하는 터치 회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하는 단계와, 터치 동기 신호에 따라 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 프레임 기간 내의 핑 신호를 감소시키고 스타일러스의 전력 소비를 줄일 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 비콘 신호가 전송되는 구간에 노이즈가 유입되더라도 나머지 구간에서 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동기가 이루어질 수 있는 터치 회로, 터치 디스플레이 장치 및 터치 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 기간 및 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하나의 디스플레이 프레임 기간이 복수 개의 디스플레이 구동 기간들과 복수 개의 터치 구동 기간들로 시분할된 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동 타이밍과 독립적인 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 터치 디스플레이 시스템에서 스타일러스에 대한 터치 구동이 이루어지는 타이밍의 예시 도면이다.
도 7은 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하지 않게 되는 비대칭 현상을 나타내는 예시 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 동기 신호 변조(Tsync Regeneration)를 통해 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 구동하는 방법을 설명하기 위한 신호 타이밍의 예시 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 동기 신호 변조(Tsync Regeneration)를 통해 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 하는 과정을 나타내는 신호 타이밍 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 11은 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하지 않게 되는 경우를 나타내는 또 다른 예시 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되는 경우의 또 다른 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에 비콘 신호를 인접하게 배치하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 비콘 신호와 핑 신호를 함께 사용하여 동기화를 진행하는 프로토콜에 대하여, 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 비콘 신호와 핑 신호를 한 번만 사용하여 동기화 및 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 핑 신호가 인가되는 LHB에서 터치 구동 신호를 직류로 인가하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 영상 디스플레이 기능은 물론, 손가락 등과 같은 패시브 스타일러스에 대한 터치 센싱 기능과, 펜과 같은 액티브 스타일러스에 대한 터치 센싱 기능(스타일러스 인식 기능)을 제공할 수 있는 디스플레이 장치이다.
본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센서(Touch Sensor)로서의 다수의 터치 전극(Touch Electrode; TE)을 포함하는 터치 스크린 패널(Touch Screen panel; TSP)이 디스플레이 패널(110)에 내장된 디스플레이 장치로서, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 장치일 수도 있다.
예를 들어, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구간에서 사용되는 공통 전극(Vcom 전극)을 다수 개로 블록화하여 다수의 터치 전극(TE)으로 사용할 수 있다.
다른 예로서, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 센싱 전용 전극(즉, 터치 구동 전용 전극)으로서 다수의 터치 전극(TE)을 사용할 수도 있다.
디스플레이 패널(110)은 액정 디스플레이 패널, 유기 발광 디스플레이 패널 등 다양한 타입의 패널일 수 있다.
일 예로, 디스플레이 패널(110)이 액정 디스플레이 패널인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 공통 전압(Vcom)이 인가되어 픽셀 전극과 전계를 형성하는 공통 전극을 다수 개 블록화하여 다수의 터치 전극(TE)으로 활용할 수 있다.
다른 예로, 디스플레이 패널(110)이 유기 발광 디스플레이 패널인 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)를 구성하는 제 1 전극, 유기 발광층, 제 2 전극, 그 상부에 위치하여 밀봉 기능을 가지는 봉지층(Encapsulation Layer), 및 그 상부에 위치하는 터치 센서 금속층(Touch Sensor Metal Layer)을 포함할 수 있으며, 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센서 금속층에 형성되어 있을 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 다수의 터치 전극(TE)이 터치 구동 과정에서 터치 구동 전극(터치 센서)으로 이용되고, 디스플레이 구동 과정에서는 공통 전극(Vcom 전극)으로 이용되는 경우로 가정하여 설명한다.
터치 디스플레이 장치(100)는 터치 스크린 패널(TSP)이 내장된 디스플레이 패널(110)을 구동함으로써 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 터치 센싱 및 스타일러스 센싱을 수행하는 터치 회로(TIC)를 포함할 수 있다.
이러한 터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)을 구동하여 디스플레이 패널(110)을 통해 신호를 수신하는 제 1 회로와, 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 패시브 터치 센싱(손가락 터치 센싱) 및 액티브 터치 센싱을 수행하는 제 2 회로를 포함할 수 있다.
제 1 회로는 터치 구동 회로(ROIC)라고 하고, 제 2 회로는 터치 컨트롤러(TCR)라고도 한다.
터치 구동 회로(ROIC)는 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로(SDIC)와 함께 통합 구동 회로(SRIC)로 구현될 수도 있다.
통합 구동 회로(SRIC)는 필름 상에 실장된 COF (Chip On Film) 타입일 수 있다.
통합 구동 회로(SRIC)가 실장된 필름은 디스플레이 패널(110)의 본딩 부와 인쇄 회로 기판(PCB)의 본딩부 각각에 결합될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)에는 터치 컨트롤러(TCR) 등이 실장될 수 있다.
터치 구동 회로(ROIC)와 데이터 구동 회로(SDIC)는 별도의 구동 칩으로 구현될 수도 있다. 터치 구동 회로(ROIC)는 디스플레이 패널(110)을 이루는 다수의 터치 전극(TE)과 다수의 신호 라인(SL)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이 때, 터치 구동 회로(ROIC)는 디스플레이 구간과 별도로 시분할된 터치 구간에 터치 센싱을 수행할 수도 있고, 터치 센싱을 수행하는 터치 구간은 디스플레이 구간과 동시에 진행할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(10)는 정해진 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 또는 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행한다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일하거나 중첩되는 기간일 수도 있고, 시간적으로 분리된 기간일 수도 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일한 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 이루어질 수 있다.
다만, 아래에서는, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 분리된 기간인 경우를 예로 들어서 설명한다. 이 경우, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 교번할 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 교번하면서 시간적으로 분리되는 경우, 터치 구동 기간(TP)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크(Blank) 기간에 해당할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 터치 동기 신호(Tsync)를 발생시켜서 이를 통해 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 식별하거나 제어할 수 있다. 즉, 터치 동기 신호(Tsync)는 터치 구동 기간(TP)을 정의하는 구동 타이밍 제어 신호가 될 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간 (또는 로우 레벨 구간)은 디스플레이 구동 기간(DP)에 대응될 수 있고, 터치 동기 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간 (또는 하이 레벨 구간)은 터치 구동 기간(TP)에 대응될 수 있다.
한편, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에서 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)을 할당하는 방식과 관련하여, 일 예로, 하나의 디스플레이 프레임 기간을 하나의 디스플레이 구동 기간(DP)과 하나의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 블랭크(Blank) 기간에 해당하는 하나의 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 및 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
다른 예로써, 하나의 디스플레이 프레임 기간을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 둘 이상의 터치 구동 기간(TP) 동안 화면 전 영역 또는 일부 영역에서 손가락 및 스타일러스에 의한 터치 입력을 1 차례 또는 2 차례 이상 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
이와 같이, 하나의 디스플레이 프레임 기간을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 진행하는 경우에, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에서 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)에 해당하는 둘 이상의 블랭크 기간 각각을 "LHB(Long Horizontal Blank)" 라고 한다.
따라서, 디스플레이 프레임 기간 내에서 스타일러스 또는 손가락에 대한 터치 센싱이 이루어지는 둘 이상의 기간을 LHB 또는 터치 구동 기간이라고 할 수 있으며, 하나의 디스플레이 프레임 기간 내에 둘 이상의 LHB 동안 수행되는 터치 구동을 "LHB 구동"이라고 한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하나의 디스플레이 프레임 기간이 복수 개의 디스플레이 구동 기간들과 복수 개의 터치 구동 기간들로 시분할된 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 3을 참조하면, 하나의 디스플레이 프레임 기간은 16개의 디스플레이 구동 기간들(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)로 시분할 될 수 있다.
이 경우, 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)은 16개의 LHB (LHB1 ~ LHB16)에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간을 하나 이상의 디스플레이 구동 기간과 하나 이상의 터치 구동 기간으로 나누어서, 디스플레이 구동과 터치 구동을 교번하여 진행할 수 있다.
또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동 기간(DP)과 독립적으로 터치 구동 기간(TP)을 진행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동 타이밍과 독립적인 터치 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 구동이 다른 시간 대에 수행될 수도 있지만, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행될 수도 있다.
따라서, 터치 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 구별해주는 역할을 할 수도 있고, 터치 구동 기간(TP)만을 구별하여 지시해줄 수 있다.
예를 들어, 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)가 1개의 터치 프레임 기간일 수 있다. 여기서, 터치 프레임 기간이란, 화면 전 영역에서 손가락 또는 스타일러스에 의한 터치를 1차례 센싱할 수 있는 기간을 의미할 수 있다.
여기에서는 터치 동기 신호(Tsync)가 하이 레벨 구간에서 터치 구동이 이루어지는 것으로 예시되었지만, 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨 구간에서 터치 구동이 진행될 수도 있다. 디스플레이 구동과 터치 구동은 동시에 진행될 수도 있고 시분할 되어 진행될 수도 있다.
또한, 터치 구동 기간(LHB1 ~ LHB16)에서는 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수도 있고, 스타일러스에 의한 터치를 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 스타일러스 터치 센싱을 위한 터치 구동 시, 터치 디스플레이 장치(100)는 스타일러스의 구동을 제어하기 위한 각종 정보 또는 스타일러스의 구동에 필요한 각종 정보를 포함하는 상향 링크 신호(Uplink Signal)를 스타일러스에 전송한다.
보다 구체적으로, 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 회로(TIC)는 스타일러스의 구동을 제어하기 위한 각종 정보 또는 스타일러스의 구동에 필요한 각종 정보를 포함하는 상향 링크 신호(Uplink Signal)를 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상에 공급한다.
이에 따라, 디스플레이 패널(110)에 인접한 스타일러스는 스타일러스 팁을 통해 상향 링크 신호를 수신할 수 있다. 즉, 스타일러스는 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상을 통해 상향 링크 신호를 수신할 수 있다.
스타일러스는 터치 디스플레이 장치(100)에서 전송된 상향 링크 신호에 응답하여 스타일러스에 대한 위치, 틸트(기울기), 또는 각종 부가 정보 등을 나타내는 하향 링크 신호(Downlink Signal)를 출력한다.
스타일러스에서 출력된 하향 링크 신호는 디스플레이 패널(110)의 터치 전극(TE)에 인가될 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)의 터치 회로(TIC)는 스타일러스에서 출력된 하향 링크 신호를 터치 전극(TE)을 통해 수신하고, 수신된 하향 링크 신호를 토대로 스타일러스의 위치, 틸트 및 각종 부가 정보 등을 획득할 수 있다.
여기에서, 상향 링크 신호는 일 예로 비콘 신호(Beacon) 또는 핑 신호(Ping) 등을 포함할 수 있다.
비콘 신호(Beacon)는 터치 디스플레이 장치(100)가 스타일러스의 구동을 제어하거나 스타일러스에게 필요한 정보를 알려주기 위한 제어 신호로서, 스타일러스 구동에 필요한 각종 정보들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 비콘 신호(Beacon)는 디스플레이 패널(110)의 기본 정보(예: 상태 정보, 식별 정보, 인셀 타입 등의 타입 정보 등), 디스플레이 패널(110)의 구동 모드 정보(예: 스타일러스 검색 모드, 스타일러스 센싱 모드 등의 모드 식별 정보), 하향 링크 신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), 구동 타이밍 관련 정보, 멀티플렉서 구동 정보, 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 디스플레이 패널 및 스타일러스 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 디스플레이 패널(110)과 스타일러스 사이의 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
핑 신호(Ping)는 하향 링크 신호의 동기화를 위한 제어 신호일 수 있다.
하향 링크 신호에 포함될 수 있는 부가 정보는 일 예로 압력, 스타일러스 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 6은 터치 디스플레이 시스템에서 스타일러스에 대한 터치 구동이 이루어지는 타이밍의 예시 도면이다.
도 6에서, 디스플레이 프레임 기간은 터치 프레임 기간과 대응될 수 있으며, 터치 프레임 기간은 각각 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)를 포함할 수 있다. 여기서, 터치 프레임 기간은 손가락과 스타일러스를 모두 센싱할 수 있는 기간이라고 할 수 있다.
터치 프레임 기간에서 상향 링크 신호 중 하나인 비콘 신호(Beacon)가 디스플레이 패널(110)에서 스타일러스로 1차례 이상 전송될 수 있으며, 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 중에서 임의의 터치 구동 기간에 비콘 신호가 전송될 수 있다.
예를 들어, 터치 프레임에 포함된 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 중에서 1번째 LHB(L1)와 9번째 LHB(LHB9)에서 비콘 신호가 스타일러스로 전송될 수 있다.
디스플레이패널(110)에서 스타일러스로 비콘 신호가 전송되면, 스타일러스는 비콘 신호에 응답하여 미리 규정된 프로토콜에 따라 정해진 터치 구동 기간에 하향 링크 신호를 출력할 수 있다.
스타일러스에서 출력되는 하향 링크 신호는 터치 디스플레이 장치(100)가 스타일러스의 위치를 센싱할 수 있도록 해주는 하향 링크 신호일 수도 있고, 터치 디스플레이 장치(100)가 스타일러스의 데이터를 센싱할 수 있도록 해주는 하향 링크 신호일 수도 있다. 여기서, 스타일러스의 데이터는 스타일러스의 각종 정보로서, 압력, 스타일러스 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 등을 포함할 수 있다.
스타일러스에서 출력되는 하향 링크 신호는 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상에 인가될 수 있다.
한편, 터치 프레임 기간에 포함된 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)는 스타일러스의 위치 또는 데이터를 센싱할 수 있는 하나 이상의 액티브 구동 기간을 포함할 수 있다. 액티브 구동 기간은 예를 들어, 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 중에서 LHB2 ~ LHB3, LHB5 ~ LHB7, LHB10 ~ LHB11, LHB13 ~ LHB15 에 해당할 수 있다.
이와 같이, 스타일러스 센싱을 위해 할당된 액티브 구동 기간(예를 들어, LHB2 ~ LHB3, LHB5 ~ LHB7, LHB10 ~ LHB11, LHB13 ~ LHB15)에 맞추어, 스타일러스는 하향 링크 신호를 출력할 수 있다.
스타일러스에서 출력되는 하향 링크 신호가 스타일러스의 위치에 대한 하향 링크 신호인 경우, 하향 링크 신호는 주기적으로 스윙하는 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다.
스타일러스에서 출력되는 하향 링크 신호가 스타일러스의 데이터에 대한 하향 링크 신호인 경우, 하향 링크 신호는 해당 데이터를 표현하는 비주기적인 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다.
한편, 터치 프레임 기간에 포함된 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)는 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있는 하나 이상의 패시브 구동 기간을 포함할 수 있다. 패시브 구동 기간은 예를 들어, 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 중에서 LHB4, LHB8, LHB12, LHB16 에 해당할 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로토콜에서 정의된 스타일러스 센싱 타이밍에 따라, 스타일러스에서 하향 링크 신호가 출력되면, 터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)을 통해 하향 링크 신호를 수신하고, 수신된 하향 링크 신호를 토대로 스타일러스 센싱 처리를 수행할 수 있다.
여기에서, 스타일러스 센싱 처리는 스타일러스의 위치를 센싱하는 처리와, 스타일러스의 데이터를 센싱하는 처리 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 프로토콜에서 정의된 손가락 센싱 타이밍에 따라, 터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)의 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호를 공급하고, 디스플레이 패널(110)에서 센싱 신호를 수신하여, 손가락에 의한 터치를 센싱하는 손가락 센싱 처리를 수행할 수 있다.
스타일러스 또는 손가락 센싱을 위한 터치 프레임 기간과 터치 프레임 기간 사이에는 프레임을 구분하기 위한 수직 블랭크 기간(Vblank)이 존재하게 되는데, 이로 인해 터치 프레임 기간 내에 존재하는 LHB 간격이 동일하지 않게 되는 비대칭 현상이 발생한다.
도 7은 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하지 않게 되는 비대칭 현상을 나타내는 예시 도면이다.
도 7을 참조하면, 터치 프레임 기간과 터치 프레임 기간 사이에는 프레임을 구분하기 위한 수직 블랭크 기간(Vblank)이 존재한다.
이 때, 터치 구동을 위한 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)는 터치 프레임 기간 중에서 수직 블랭크 기간(Vblank)를 제외한 나머지 기간 내에서 배치될 수 있다. 이로 인해, 터치 프레임 기간 내에 위치하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 사이의 간격 및 16번째 LHB(LHB16)와 다음 터치 프레임 기간의 첫 번째 LHB(LHB1) 사이의 간격이 일치하지 않는 비대칭 현상이 발생한다.
예를 들어, 첫 번째 LHB(LHB1)과 9번째 LHB(LHB9)에 비콘 신호가 포함되는 경우, 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호와 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT1)은 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호와 다음 터치 프레임 기간에 있는 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT2)은 달라지게 된다.
이 때, 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호와 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT1)과 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호와 다음 터치 프레임 기간에 있는 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT2)은 수직 블랭크 기간(Vblank)으로 인해 다른 값을 가지기 때문에, 첫 번째 LHB(LHB1) 내지 15 번째 LHB(LHB15) 사이의 LHB 간격(LT1 ~ LT15)과 16 번째 LHB(LHB16)와 다음 터치 프레임 기간에 있는 첫 번째 LHB(LHB1) 사이의 LHB 간격(LT16)이 달라지게 된다.
이러한 LHB 비대칭 현상으로 인해, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템이 복잡해지는 문제가 발생한다. 또한, LHB 비대칭 구간을 감소하기 위해서는 하나의 터치 프레임 기간 내에서 비콘 신호(Beacon)를 여러 번 전송하여야 하므로, 스타일러스의 전력 소비가 증가하고 터치 센싱 기간이 감소함으로써 터치 감도가 저하되는 문제가 야기된다.
본 발명의 실시예들은 수직 블랭크 기간(Vblank)에 상관없이, 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 배치함으로써, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 간소화 하고, 스타일러스의 전력 소비를 감소시키면서 터치 감도를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 동기 신호 변조(Tsync Regeneration)를 통해 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 구동하는 방법을 설명하기 위한 신호 타이밍의 예시 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 펄스폭 변조기(PWM Generator)를 통해 터치 동기 신호(Tsync)의 펄스 폭을 조절함으로써, 터치 프레임 기간 내에 위치하는 LHB(LHB1 ~ LHB16) 사이의 LHB 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 제어한다.
이를 위해서, 하나의 터치 프레임 기간 내에 위치하는 마지막 LHB(LHB16)가 수직 블랭크 기간(Vblank)을 회피하지 않도록, 수직 블랭크 기간(Vblank)에 상관없이 LHB 간격(LT1 ~ LT16)을 균등하게 한다.
16 번째 LHB(LHB16)는 스타일러스 센싱을 위한 액티브 구동 기간으로 사용되거나 손가락 센싱을 위한 패시브 구동 기간으로 사용될 수 있고, 다른 목적으로의 사용을 위해서 더미 기간으로 사용될 수도 있다.
이와 같이, LHB 간격(LT1 ~ LT16)을 균등하게 하기 위해서 수직 블랭크 기간(Vblank)의 시간 간격을 LHB 의 개수(여기에서는 16개)로 분할하고, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16)가 시작되는 시점(예를 들어, 하강 에지)마다 이를 균등하게 할당하여 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시작 시점을 순차적으로 지연시킬 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 동기 신호 변조(Tsync Regeneration)를 통해 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 하는 과정을 나타내는 신호 타이밍 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 수직 블랭크 기간(Vblank)는 일정한 배수의 수평 기간(N-H)으로 이루어진다. 예를 들어, 수평 블랭크 기간(Vblank)는 1 수평 기간(1H)의 5배에 해당하는 5H의 시간 간격으로 설정될 수 있다.
이 때, 1 수평 기간(1H)은 터치 디스플레이 장치(100)가 동작하는 주파수에 따라 변경될 수 있지만, 수직 블랭크 기간(Vblank)을 결정하는 수평 기간(H)의 배수(N)는 터치 디스플레이 장치(100) 내부의 메모리, 특히 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)에 저장된 값을 사용하기 때문에, 수평 블랭크 기간(Vblank)를 계산하기 위해서는 터치 디스플레이 장치(100)가 동작하는 1 수평 기간(1H)으로부터 결정할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)가 동작하는 1 수평 기간(1H)은 한 프레임 동안 디스플레이 패널(110)에 데이터 인에이블 신호(DE)가 인가되는 데이터 인에이블 입력 시간(DE Period)과 동일하기 때문에, 한 프레임 동안 디스플레이 패널(110)에 데이터 인에이블 신호(DE)가 인가되는 데이터 인에이블 입력 시간(DE Period)을 측정함으로써 알 수 있다.
예를 들어, 수직 블랭크 기간(Vblank)이 5H 이고, 1 수평 기간(1H)이 32 μs 인 경우에는 수직 블랭크 기간(Vblank)이 5 X 32 μs = 160 μs 가 된다.
만약, 하나의 터치 프레임 기간 동안 16개의 LHB가 포함된다면, 각 LHB 마다 160 μs / 16 = 10 μs 의 시간 지연(D1 ~ D16)을 추가하면 될 것이다.
따라서, LHB 균등 배치가 이루어지기 이전의 터치 동기 신호(Tsync)에 대하여, 터치 프레임 기간 내에서 각 LHB(LHB1 ~ LHB16)마다 시간 지연(Dn)을 추가함으로써, LHB 균등 배치가 이루어진 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)를 생성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)는 터치 프레임 기간과 터치 프레임 기간 사이에 존재하는 수직 블랭크 기간(Vblank)에 상관없이, 터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 생성된다.
터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)를 생성하는 방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 수직 블랭크 기간(Vblank)의 시간 간격을 LHB 의 개수(여기에서는 16개)로 분할하고, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16)가 시작되는 시점(예를 들어, 하강 에지)마다 이를 균등하게 할당하여 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시작 시점이 순차적으로 지연되도록 터치 동기 신호(Tsync)를 변조함으로써 가능하다.
이 때, 첫 번째 LHB(LHB1)과 9번째 LHB(LHB9)에 비콘 신호(Beacon)가 포함되는 경우, 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호와 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT1)은 9번째 LHB(LHB9)의 비콘 신호와 다음 터치 프레임 기간에 있는 첫 번째 LHB(LHB1)의 비콘 신호 사이의 시간 간격(BBT2)과 동일하게 될 것이다.
따라서, 첫 번째 LHB(LHB1) 내지 8 번째 LHB(LHB8) 사이의 LHB 간격(LT1 ~ LT8)은 9 번째 LHB(LHB9)와 16 번째 LHB(LHB16) 사이의 LHB 간격(LT9 ~ LT16)과 모두 동일하게 결정될 것이다.
그 결과, 하나의 터치 프레임 기간 내에 포함된 모든 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시간 간격(LT1 ~ LT16)은 모두 동일하기 때문에, 터치 프레임 기간이 시작하는 시점에서부터 균등한 시간 간격(LT = LT1 = ?? = LT16)으로 LHB 를 구성하고 해당 LHB 내에서 스타일러스로 상향 링크 신호를 전송하거나 스타일러스로부터 하향 링크 신호를 수신하면 된다.
이를 통해, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있게 된다.
또한, 하나의 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 LHB(LHB1)에서 비콘 신호(Beacon)를 전송하기만 하면, 이후의 LHB 에서는 비콘 신호(Beacon)를 전송할 필요없이 LHB 간격(LT)을 통해서 동기화가 가능하기 때문에, 스타일러스의 전력 소비를 줄일 수 있다.
또한, 하나의 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 LHB(LHB1)에서만 비콘 신호(Beacon)를 전송하더라도 터치 프레임 기간 동안의 동기가 이루어지기 때문에, 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB16)를 터치 센싱 기간으로 활용함으로써 터치 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 비콘 신호(Beacon)가 전송되는 LHB(LHB1)에 노이즈가 유입되더라도 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB16)의 시간 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이의 동기가 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 구동 방법은 또 다른 프로토콜의 스타일러스 구동 방법에도 적용할 수 있다.
도 11은 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하지 않게 되는 경우를 나타내는 또 다른 예시 도면이다.
도 11에서는 터치 디스플레이 장치(100)가 스타일러스의 구동을 제어하기 위한 상향 링크 신호(Uplink Signal)로서, 첫 번째 LHB(LHB1)에 비콘 신호(Beacon)를 전송하고, 두 번째 LHB(LHB2)부터 16 번째 LHB(LHB16)까지는 각 LHB(LHB2 ~ LHB16)마다 LHB의 일부 구간에 핑 신호(Ping)를 전송하고 나머지 LHB 구간에 스타일러스로부터 하향 링크 신호를 수신하는 프로토콜의 경우를 나타내고 있다.
스타일러스는 디스플레이 패널(110)에 포함된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상을 통해 상향 링크 신호를 수신하고, 상향 링크 신호에 응답하여 스타일러스에 대한 위치, 틸트(기울기), 또는 각종 부가 정보 등을 나타내는 하향 링크 신호(Downlink Signal)를 핑 신호(Ping) 이외의 LHB 구간에서 디스플레이 패널(110)로 출력한다.
마찬가지로, 비콘 신호(Beacon)는 디스플레이 패널(110)의 기본 정보(예: 상태 정보, 식별 정보, 인셀 타입 등의 타입 정보 등), 디스플레이 패널(110)의 구동 모드 정보(예: 스타일러스 검색 모드, 스타일러스 센싱 모드 등의 모드 식별 정보), 하향 링크 신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), 구동 타이밍 관련 정보, 멀티플렉서 구동 정보, 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 디스플레이 패널 및 스타일러스 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 디스플레이 패널(110)과 스타일러스 사이의 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
또한, 핑 신호(Ping)는 하향 링크 신호의 동기화를 위한 제어 신호일 수 있다.
또한, 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호에 포함되는 부가 정보는 일 예로 압력, 스타일러스 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이러한 프로토콜의 신호 전송 시스템의 경우에도, 터치 프레임 기간과 터치 프레임 기간 사이에는 프레임을 구분하기 위한 수직 블랭크 기간(Vblank)이 존재한다.
이 경우에도, 터치 구동을 위한 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16)는 터치 프레임 기간 중에서 수직 블랭크 기간(Vblank)를 제외한 나머지 기간 내에서 배치되기 때문에, 터치 프레임 기간 내에 위치하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 사이의 간격과 16번째 LHB(LHB16)와 다음 터치 프레임 기간의 첫 번째 LHB(LHB1) 사이의 간격이 일치하지 않는 비대칭 현상이 발생한다.
따라서, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템이 복잡해지는 문제가 발생하고, LHB 비대칭 구간을 감소하기 위해서는 하나의 터치 프레임 기간 내에서 비콘 신호(Beacon)를 여러 번 전송하여야 하므로, 스타일러스의 전력 소비가 증가하고 터치 센싱 기간이 감소함으로써 터치 감도가 저하되는 문제가 야기된다.
이와 같이, 첫 번째 LHB(LHB1)에 비콘 신호(Beacon)를 전송하고, 두 번째 LHB(LHB2)부터 마지막 LHB(LHB16)까지 핑 신호(Ping)와 하향 링크 신호를 함께 처리하는 경우에도, 수직 블랭크 기간(Vblank)에 상관없이 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격을 동일하게 배치할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되는 경우의 또 다른 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)는 터치 프레임 기간과 터치 프레임 기간 사이에 존재하는 수직 블랭크 기간(Vblank)에 상관없이, 터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 생성된다.
터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)를 생성하는 방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 수직 블랭크 기간(Vblank)의 시간 간격을 LHB 의 개수(여기에서는 16개)로 분할하고, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16)가 시작되는 시점(예를 들어, 하강 에지)마다 이를 균등하게 할당하여 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시작 시점이 순차적으로 지연되도록 터치 동기 신호(Tsync)를 변조함으로써 가능하다.
이 때, 첫 번째 LHB(LHB1)에 비콘 신호(Beacon)가 포함되고 두 번째 LHB(LHB2) 부터 16 번째 LHB(LHB16)까지 핑 신호(Ping)와 하향 링크 신호가 함께 포함되는 경우, 첫 번째 LHB(LHB1)와 두 번째 LHB(LHB2) 사이의 시간 간격(L1)은 두 번째 LHB(LHB2)와 세 번째 LHB(LHB3) 사이의 시간 간격(LT2)과 동일하며, 마찬가지로 16 번째 LHB(LHB16)와 다음 터치 프레임 기간에 있는 첫 번째 LHB(LHB1) 사이의 시간 간격(LT16)과도 동일하게 될 것이다.
그 결과, 하나의 터치 프레임 기간 내에 포함된 모든 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시간 간격(LT1 ~ LT16)은 모두 동일하기 때문에, 터치 프레임 기간이 시작하는 시점에서부터 균등한 시간 간격(LT = LT1 = ?? = LT16)으로 LHB 를 구성하고 해당 LHB 내에서 스타일러스로 상향 링크 신호를 전송하거나 스타일러스로부터 하향 링크 신호를 수신하면 된다.
이를 통해, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있게 된다.
또한, 하나의 터치 프레임 기간 내에 포함된 모든 LHB(LHB1 ~ LHB16)의 시간 간격(LT1 ~ LT16)은 모두 동일하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이의 동기화를 핑 신호(Ping)를 LHB 마다 전송할 필요가 없이, 두 번째 LHB(LHB2)에만 포함시키면 되므로 스타일러스의 전력 소비를 줄일 수 있다.
또한, 하나의 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 LHB(LHB1)에서만 비콘 신호(Beacon)를 전송하고, 두 번째 LHB(LHB2)에만 핑 신호(Ping)를 포함시키더라도 터치 프레임 기간 동안의 동기가 이루어지기 때문에, 나머지 LHB(LHB3 ~ LHB16)를 터치 센싱 기간으로 활용함으로써 터치 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 비콘 신호(Beacon)가 전송되는 LHB(LHB1)에 노이즈가 유입되더라도 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB16)의 시간 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이의 동기가 이루어질 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되기 때문에, 스타일러스의 하향 링크 신호를 보다 정확하고 센싱할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호를 센싱하는 시점은 비콘 신호(Beacon)가 전송되는 LHB(LHB1, LHB9)를 제외하고, 하향 링크 신호가 수신되는 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB8, LHB10 ~ LHB16)의 시작 시점에서 일정한 오프셋 시간(Offset)이 경과한 지점이 될 수 있다.
이 때, 앞에서 설명한 바와 같이, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16) 마다 하향 링크 신호의 센싱 시점(TS1 ~ TS16)을 스타일러스로부터 하향 링크 신호가 수신되는 시점과 용이하게 동기시킬 수 있다.
즉, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 첫 번째 LHB(LHB1)의 센싱 시점(TS1)은 오프셋 시간(Offset)이 되고, 두 번째 LHB(LHB2)의 센싱 시점(TS2)은 첫 번째 LHB 간격(LT)으로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(LT + Offset)이 되며, 16 번째 LHB(LHB16)의 센싱 시점(TS16)은 15 번째 LHB 간격(15 X LT)로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(15 X LT + Offset)이 된다. 즉, n 번째 LHB(LHBn)에서의 센싱 시점(TSn)은 (n-1) 번째 LHB 간격(LHB(n-1))으로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점((n-1) X LT + Offset)으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)을 동일하게 결정하는 경우에는 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호의 센싱 시점을 간단하면서도 정확하게 결정할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되기 때문에, 하나의 터치 프레임 기간 내에 비콘 신호(Beacon)를 분리하여 배치할 필요가 없게 된다.
즉, 터치 프레임 기간 내에서 비콘 신호(Beacon)를 분리하여 배치하지 않고 인접해서 배치하더라도 LHB 간격(LT)을 계산할 수 있기 때문에, 전압 변동에 따른 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 프레임 기간 내에 비콘 신호를 인접하게 배치하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)는 터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 생성된다.
또한, 비콘 신호(Beacon)는 첫 번째 LHB(LHB1)와 두 번째 LHB(LHB2)에 인접하게 배치되었다.
이 경우, 터치 프레임 기간 내에 존재하는 16개의 LHB(LHB1 ~ LHB16) 간격(LT1 ~ LT16)이 동일하도록 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)가 생성된다.
LHB 간격(LT)은 모든 LHB(LHB1 ~ LHB16)에서 동일하기 때문에, 두 번째 비콘 신호(Beacon)를 첫 번째 비콘 신호(Beacon)와 분리할 필요가 없어진다.
따라서, 비콘 신호(Beacon)를 첫 번째 LHB(LHB1)와 두 번째 LHB(LHB2)에 전송함으로써, LHB 간격(LT)을 신속하게 결정할 수 있다.
LHB 간격(LT)이 결정된 이후에는, 앞에서 설명한 바와 같이, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16) 마다 하향 링크 신호의 센싱 시점(TS1 ~ TS16)을 스타일러스로부터 하향 링크 신호가 수신되는 시점과 정확하게 동기시킬 수 있게 된다.
즉, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 세 번째 LHB(LHB3)의 센싱 시점(TS3)은 두 번째 LHB 간격(2 X LT)으로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(2 X LT + Offset)이 되며, 16 번째 LHB(LHB16)의 센싱 시점(TS16)은 15 번째 LHB 간격(15 X LT)로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(15 X LT + Offset)이 될 것이다.
이와 같이, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)을 동일하게 결정하는 경우에는 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호의 센싱 시점을 간단하면서도 정확하게 결정할 수 있게 된다.
이를 통해, 비콘 신호(Beacon)가 분리되어 배치되는 경우에 비해서, 전압 변동에 따른 노이즈의 영향을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 비콘 신호(Beacon)와 핑 신호(Ping)를 함께 사용하는 스타일러스 프로토콜에도 적용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 비콘 신호와 핑 신호를 함께 사용하여 동기화를 진행하는 프로토콜에 대하여, 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호를 센싱하는 시점은 비콘 신호(Beacon)가 전송되는 LHB(LHB1)를 제외하고, 핑 신호(Ping)가 전송되는 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB16)의 시작 시점에서 일정한 오프셋 시간(Offset)이 경과한 지점이 될 수 있다.
이 때, 앞에서 설명한 바와 같이, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16) 마다 하향 링크 신호의 센싱 시점(TS1 ~ TS16)을 스타일러스로부터 하향 링크 신호가 수신되는 시점과 용이하게 동기화시킬 수 있다.
즉, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 두 번째 LHB(LHB2)의 센싱 시점(TS2)은 첫 번째 LHB 간격(LT)으로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(LT + Offset)이 되며, 16 번째 LHB(LHB16)의 센싱 시점(TS16)은 15 번째 LHB 간격(15 X LT)로부터 오프셋 시간(Offset)이 지난 시점(15 X LT + Offset)이 될 것이다.
이와 같이, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)을 동일하게 결정하는 경우에는 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호의 센싱 시점을 간단하면서도 정확하게 결정할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되기 때문에, 복수의 LHB를 통해 핑 신호(Ping)를 전송할 필요가 없게 된다.
즉, 터치 프레임 기간 내에서 비콘 신호(Beacon)와의 사이에서 핑 신호(Ping)를 한 번만 전송해도 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)을 동일하게 유지할 수 있으므로, 터치 센싱 감도를 향상시키고 노이즈에 의한 영향을 감소시킬 수 있게 된다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 비콘 신호와 핑 신호를 한 번만 사용하여 동기화 및 하향 링크 신호를 센싱하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 스타일러스로부터 전송되는 하향 링크 신호를 센싱하는 시점은 위에서 설명한 바와 같이 비콘 신호(Beacon)가 전송되는 LHB(LHB1)를 제외하고, 핑 신호(Ping)가 전송되는 나머지 LHB(LHB2 ~ LHB16)의 시작 시점에서 일정한 오프셋 시간(Offset)이 경과한 지점이 될 것이다.
따라서, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하기 때문에, 각 LHB(LHB1 ~ LHB16) 마다 하향 링크 신호의 센싱 시점(TS1 ~ TS16)을 스타일러스로부터 하향 링크 신호가 수신되는 시점과 용이하게 동기화시킬 수 있다.
이 때, 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격(LT)이 모두 동일하도록 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)가 생성되기 때문에, LHB 간격(LT)을 결정하기 위한 비콘 신호(Beacon)과 핑 신호(Ping)는 인접한 구간에서 1회씩 만 전송되어도 무방하다.
예를 들어, 첫 번째 LHB(LHB1)에서 비콘 신호(Beacon)를 전송하고, 두 번째 LHB(LHB2)에서 핑 신호(Ping)를 전송하는 경우에, 터치 프레임 기간 내에서의 모든 LHB 간격(LT)은 첫 번째 LHB(LHB1)와 두 번째 LHB(LHB2) 사이의 LHB 간격(LT1)과 동일하기 때문에, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스의 동기화를 위해서 세 번째 LHB(LHB3)에서 부터는 터치 디스플레이 장치(100)에서 스타일러스로 핑 신호(Ping)를 전송할 필요가 없어 진다.
그 결과, LHB 내에서의 핑 신호(Ping)를 감소시킴으로써, 터치 센싱 감도를 향상시키고 노이즈에 의한 영향을 줄일 수 있게 된다.
한편, LHB 내에서 스타일러스 또는 손가락의 터치를 센싱하기 위해서는 터치 전극(TE) 또는 공통 전극에 펄스폭 변조(PWM) 또는 직류(DC) 형태의 터치 구동 신호를 인가하게 된다.
이 때, 하나의 LHB 내에 포함되는 핑 신호(Ping)와 터치 센싱 신호는 전압의 크기가 상이한데, 일반적으로 핑 신호(Ping)의 전압 레벨이 터치 구동 신호보다 높게 인가된다.
그 결과, LHB 내에서 터치 전극(TE)으로부터 핑 신호(Ping)가 스타일러스에 공급된 이후에 터치 센싱을 위한 낮은 레벨의 터치 구동 신호로 변경되는 과정에서 신호의 지연과 왜곡이 발생할 수 있게 된다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 핑 신호가 인가되는 LHB에서 터치 구동 신호를 직류로 인가하는 경우의 신호 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 모든 LHB 에서 핑 신호(Ping)를 인가하는 경우에는 이러한 신호의 지연이나 왜곡을 방지할 수 없었지만, 본 발명의 실시에들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서는 터치 프레임 기간 내에서 비콘 신호(Beacon)가 인가된 이후에 핑 신호(Ping)를 1회만 인가하기 때문에, 핑 신호(Ping)가 인가되는 LHB 에서의 터치 구동 신호를 직류(DC)로 인가함으로써 신호 지연이나 왜곡을 감소시킬 수 있다.
즉, 핑 신호(Ping)가 인가되는 LHB는 16개 LHB 중에서 1개의 LHB에 해당하고, 핑 신호(Ping)가 포함된 1개의 LHB에서는 터치 구동 신호를 펄스폭 변조(PWM)가 아닌 직류(DC)로 인가함으로써 해당 LHB 에서는 스타일러스 전용 센싱 기간으로 사용할 수 있다.
이 때, 핑 신호(Ping)가 포함되지 않은 나머지 LHB 에서는 터치 구동 신호를 펄스폭 변조(PWM) 또는 직류(DC)로 인가할 수 있으므로, 스타일러스 센싱 및 손가락 센싱이 모두 가능할 것이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 블록도를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 펄스폭 변조기(PWM Generator)를 이용해서 터치 프레임 기간 내의 LHB 간격이 동일하게 배치되도록 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 스크린 패널(TSP)이 내장된 디스플레이 패널(110)을 구동함으로써 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 터치 센싱 및 스타일러스 센싱을 수행하는 터치 회로(TIC)를 포함할 수 있다.
이러한 터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)을 구동하여 디스플레이 패널(110)을 통해 신호를 수신하는 제 1 회로와, 디스플레이 패널(110)을 통해 수신된 신호를 이용하여 패시브 터치 센싱(핑거 터치 센싱) 및 액티브 터치 센싱을 수행하는 제 2 회로를 포함할 수 있다.
제 1 회로는 터치 구동 회로(ROIC)라고 하고, 제 2 회로는 터치 컨트롤러(TCR)라고도 한다.
터치 구동 회로(ROIC)는 데이터 라인들을 구동하는 데이터 구동 회로(SDIC)와 함께 통합 구동 회로(SRIC)로 구현될 수도 있다.
여기에서는 터치 컨트롤러(TCR)이 터치 회로(TIC) 내에 배치되고, 통합 구동 회로(SRIC)와 터치 회로(TIC)의 외부에 배치된 경우를 도시하였지만, 통합 구동 회로(SRIC)와 터치 컨트롤러(TCR)가 하나의 터치 회로(TIC)로 구현될 수도 있을 것이다.
타이밍 컨트롤러(T-CON)는 호스트 시스템(화면에 도시하지 않음)으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 터치 동기 신호(Tsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE) 등의 타이밍 제어 신호를 터치 회로(TIC) 내부의 펄스폭 변조기(PWM Generator)에 공급한다.
타이밍 컨트롤러(T-CON)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어 신호를 기반으로 디스플레이 패널(110)의 동작을 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(T-CON)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성 제어 신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 기반으로 디스플레이 패널(110)에 인가되는 데이터를 제어한다.
터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)과 접속되는 외부 기판 상에 형성될 수 있다. 터치 회로(TIC) 내부의 터치 컨트롤러(TCR)는 다수의 센싱 라인을 통해 디스플레이 패널(110)에 연결되며, 터치 회로(TIC)는 디스플레이 패널(110)에 형성된 터치 전극(TE)들 사이의 커패시턴스 편차를 기반으로 스타일러스 또는 손가락 터치의 유무 및 위치를 센싱할 수 있다.
이 때, 터치 컨트롤러(TCR)는 LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) 인터페이스, MIPI (Mobile Industry Processor Interface), 시리얼 인터페이스 중 하나 이상의 인터페이스를 통해 통합 구동 회로(SRIC)와 신호를 주고받을 수 있는데, 여기에서는 LVDS 인터페이스를 사용하는 인터페이스 처리부(LVDS Tx, LVDS Rx)를 예시로 나타내었다.
스타일러스 또는 손가락이 접촉된 위치와 비접촉된 위치 사이에 커패시턴스 편차가 발생하는데, 터치 회로(TIC)는 이러한 커패시턴스 편차를 감지하는 방식으로 터치의 유무 및 위치를 센싱하고, 터치의 유무 및 위치에 대한 터치 센싱 신호를 생성해서 이를 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 전달한다.
터치 회로(TIC) 내부의 펄스폭 변조기(PWM Generator)는 터치 컨트롤러(TCR)의 제어에 의해, 타이밍 컨트롤러(T-CON)에서 제공된 수직 동기 신호(Vsync), 터치 동기 신호(Tsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)를 이용하여 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM), 게이트 로우 전압(VGL), 및 공통 전압(VCOM)을 생성한다.
변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)는 터치 프레임 기간 내에서 LHB 간격이 동일하게 배치되도록 생성된 신호이다. 변조된 터치 동기 신호(Tsync_PWM)는 터치 파워 집적 회로(TPIC) 및 통합 구동 회로(SRIC)로 전달된다.
터치 파워 집적 회로(TPIC)는 펄스폭 변조기(PWM Generator)로부터 전달된 공통 전압(VCOM)을 이용해서, 로우 레벨의 공통 전압(VCOM) 및 하이 레벨의 공통 전압(VCOM) 사이의 진폭을 가지는 터치 구동 신호(TDS)를 생성한다.
또한, 터치 파워 집적 회로(TPIC)는 펄스폭 변조기(PWM Generator)로부터 직류 레벨의 게이트 로우 전압(VGL)을 입력받는데, 게이트 로우 전압(VGL)은 디스플레이 패널(110)에 구비된 박막 트랜지스터(TFT)를 턴-오프시킬 수 있는 전압이다.
또한, 펄스폭 변조기(PWM Generator)는 터치 구동 기간 동안 디스플레이 패널(110)을 통해 인가되는 스타일러스 또는 손가락의 터치에 의한 터치 신호를 센싱하기 위해서, 센싱 클럭(CLKs)을 생성해서 통합 구동 회로(SRIC)에 전달할 수 있다. 이 때, 펄스폭 변조기(PWM Generator)로부터 전달되는 센싱 클럭(CLKs)은 버퍼(buffer)를 거쳐서 통합 구동 회로(SRIC)에 전달될 수 있다.
여기에서, 마이크로 컨트롤 유닛(MCUI)은 터치 회로(TIC)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어질 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(T-CON)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어질 수도 있을 것이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로(TIC), 터치 디스플레이 장치(100), 및 구동 방법은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 디스플레이 장치(100)와 스타일러스 사이에 전송되는 신호 전송 시스템을 단순하게 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 프레임 내의 터치 구동 기간의 간격을 균등하게 배치함으로써, 터치 프레임 기간 내의 비콘 신호를 감소시키고 스타일러스의 전력 소비를 줄일 수 있으며, 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 비콘 신호가 전송되는 구간에 노이즈가 유입되더라도 나머지 구간에서 터치 디스플레이 장치와 스타일러스 사이의 동기가 이루어질 수 있으므로, 터치 센싱의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널

Claims (21)

  1. 다수의 터치 전극을 포함하는 터치 스크린 패널이 내장된 디스플레이 패널; 및
    수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 생성된 상기 터치 동기 신호에 따라 상기 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 터치 회로를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 1 비콘 신호, 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 2 비콘 신호, 및 세 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 3 비콘 신호를 포함하며,
    상기 제 1 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 1 시간 간격은 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 3 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 2 시간 간격과 동일한 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 회로는 상기 수직 블랭크 기간을 상기 터치 프레임 기간 내에 포함된 터치 구동 기간의 개수로 분할하고, 분할된 시간 간격을 각 터치 구동 기간에 추가함으로써, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등하도록 상기 터치 동기 신호를 생성하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 다수의 터치 전극을 포함하는 터치 스크린 패널이 내장된 디스플레이 패널; 및
    수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 생성된 상기 터치 동기 신호에 따라 상기 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 터치 회로를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 비콘 신호 및 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 핑 신호를 포함하되, 상기 터치 프레임 내에서 상기 두 번째 터치 구동 기간 이후에는 핑 신호를 전달하지 않는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치 구동 기간의 간격은 상기 비콘 신호의 시작 시점 및 상기 핑 신호의 시작 시점 사이의 간격에 해당하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 핑 신호가 포함된 상기 두 번째 터치 구동 기간에 공급되는 터치 구동 신호는 직류 신호인 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 회로는 비콘 신호가 공급되지 않는 터치 구동 기간에서, 상기 터치 구동 기간의 간격으로부터 일정한 오프셋 시간이 경과한 시점에 상기 스타일러스로부터 전달되는 하향 링크 신호를 센싱하는 터치 구동 신호를 공급하는 터치 디스플레이 장치.
  9. 수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 상기 터치 동기 신호에 따라 다수의 터치 전극이 포함된 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 펄스폭 변조기;
    상기 펄스폭 변조기의 동작을 제어하는 터치 컨트롤러; 및
    상기 터치 컨트롤러와 상기 디스플레이 패널의 구동 회로 사이에 인터페이스 신호를 전달하는 인터페이스 처리부를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 1 비콘 신호, 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 2 비콘 신호, 및 세 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 3 비콘 신호를 포함하며,
    상기 제 1 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 1 시간 간격은 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 3 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 2 시간 간격과 동일한 터치 회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조기는 상기 수직 블랭크 기간을 상기 터치 프레임 기간 내에 포함된 터치 구동 기간의 개수로 분할하고, 분할된 시간 간격을 각 터치 구동 기간에 추가함으로써, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등하도록 상기 터치 동기 신호를 생성하는 터치 회로.
  11. 삭제
  12. 수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하고, 상기 터치 동기 신호에 따라 다수의 터치 전극이 포함된 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 펄스폭 변조기;
    상기 펄스폭 변조기의 동작을 제어하는 터치 컨트롤러; 및
    상기 터치 컨트롤러와 상기 디스플레이 패널의 구동 회로 사이에 인터페이스 신호를 전달하는 인터페이스 처리부를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 비콘 신호 및 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 핑 신호를 포함하되, 상기 터치 프레임 내에서 상기 두 번째 터치 구동 기간 이후에는 핑 신호를 전달하지 않는 터치 회로.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조기는 비콘 신호가 공급되지 않는 터치 구동 기간에서, 상기 터치 구동 기간의 간격으로부터 일정한 오프셋 시간이 경과한 시점에 상기 스타일러스로부터 전달되는 하향 링크 신호를 센싱하는 터치 구동 신호를 공급하는 터치 회로.
  14. 터치 회로에서 스타일러스의 위치를 검출하는 방법에 있어서,
    수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 터치 동기 신호에 따라 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 1 비콘 신호, 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 2 비콘 신호, 및 세 번째 터치 구동 기간에 전달되는 제 3 비콘 신호를 포함하며,
    상기 제 1 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 1 시간 간격은 상기 제 2 비콘 신호의 시작 시점과 상기 제 3 비콘 신호의 시작 시점 사이의 제 2 시간 간격과 동일한 터치 구동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 터치 동기 신호를 생성하는 단계는
    상기 수직 블랭크 기간을 상기 터치 프레임 기간 내에 포함된 터치 구동 기간의 개수로 분할하는 단계; 및
    상기 분할된 시간 간격을 각 터치 구동 기간에 추가하는 단계를 포함하는 터치 구동 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 터치 회로에서 스타일러스의 위치를 검출하는 방법에 있어서,
    수직 블랭크 기간을 포함하는 터치 프레임 기간 내에서, 복수의 터치 구동 기간의 간격이 균등한 터치 동기 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 터치 동기 신호에 따라 디스플레이 패널로 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하되,
    상기 터치 구동 신호는 상기 디스플레이 패널을 통해 스타일러스로 전달되는 상향 링크 신호로서, 상기 터치 프레임 기간 내에서 첫 번째 터치 구동 기간에 전달되는 비콘 신호 및 두 번째 터치 구동 기간에 전달되는 핑 신호를 포함하되, 상기 터치 프레임 내에서 상기 두 번째 터치 구동 기간 이후에는 핑 신호를 전달하지 않는 터치 구동 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 터치 구동 기간의 간격은 상기 비콘 신호의 시작 시점 및 상기 핑 신호의 시작 시점 사이의 간격에 해당하는 터치 구동 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 핑 신호가 포함된 상기 두 번째 터치 구동 기간에 공급되는 터치 구동 신호는 직류 신호인 터치 구동 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 공급하는 단계는 비콘 신호가 공급되지 않는 터치 구동 기간에서, 상기 터치 구동 기간의 간격으로부터 일정한 오프셋 시간이 경과한 시점에 상기 스타일러스로부터 전달되는 하향 링크 신호를 센싱하는 터치 구동 방법.
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