KR102666301B1 - 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법 - Google Patents

터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법에 관한 것으로서, 다양한 펜 프로토콜을 적응적으로 설정할 수 있게 해줌으로써, 다양한 종류의 펜을 센싱할 수 있거나, 다양한 펜 프로토콜을 사용하여 펜을 센싱할 수 있다.

Description

터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH CIRCUIT, AND PEN SENSING METHOD}
본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다. 더 나아가, 1개의 펜뿐만 아니라, 복수 개의 펜에 대한 터치 입력을 처리할 수 있는 펜 터치 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.
표시장치에서 인식될 수 있는 다양한 펜이 제작되고 있으며, 이러한 다양한 펜은 각기 다른 방식으로 동작하기 때문에, 표시장치 또한 특정 펜에 대해서만 고정적으로 펜 센싱 기능을 제공해주고 있다. 따라서, 사용자가 여러 가지 종류의 펜을 사용하고 싶은 요구가 있음에도 불구하고, 사용자의 다양한 펜 사용 요구 사항을 전혀 만족시켜주지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은 다양한 펜을 센싱 할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 펜 프로토콜을 설정할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 펜과 연동 시 사용할 펜 프로토콜을 변경할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 연동하는 펜이 바뀌는 경우, 바뀐 펜과 연동이 가능한 펜 프로토콜로 변경할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 펜 프로토콜로 동작하는 둘 이상의 펜과 연동해야 하는 경우, 하나 또는 둘 이상의 터치 프레임 시간 마다 펜 프로토콜을 변경해가면서 둘 이상의 펜을 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 터치회로는 제1 펜에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호를 수신하고, 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 터치회로는 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 제1 펜과 제2 펜은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간은 하향링크 통신 구간으로 설정될 수 있다. 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안의 제1 하향링크신호는 주기적인 펄스들을 포함하고, 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안의 제2 하향링크신호는 비주기적인 펄스들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 상향링크신호는 펜 구동 제어 정보를 포함하고, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고, DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부가 DC 모드 구간으로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, N개의 터치 시구간 각각에 대하여, 펜과 연계된 터치회로의 구동 동작의 타입을 나타내는 타입 값을 저장하는 타입 레지스터를 더 포함할 수 있다. 터치회로는 제1 터치 프레임 시간과 제2 터치 프레임 시간 사이에, 타입 레지스터를 수정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, N개의 터치 시구간 각각에 대하여, 터치패널을 구동하는 모드를 나타내는 모드 값을 저장하는 모드 레지스터를 더 포함할 수 있다. 터치회로는 제1 터치 프레임 시간과 제2 터치 프레임 시간 사이에, 모드 레지스터를 수정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 제1 노이즈 인덱스 구간과 제2 노이즈 인덱스 구간으로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 제1 노이즈 인덱스 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 동안 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 제1 주파수의 정수 배를 갖는 구동신호를 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 제2 노이즈 인덱스 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 정수 배를 갖는 구동신호를 공급할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 센싱회로와, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로를 포함하는 터치회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 센싱회로는 제1 펜에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호를 수신하고, 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 센싱회로는 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 제1 펜과 제2 펜은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 펜 프로토콜 설정 회로는, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 펜 프로토콜 설정 회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 센싱회로는, DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 센싱회로는, 펜 프로토콜 설정 회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부를 DC 모드 구간으로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로에서, 펜 프로토콜 설정 회로는, 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고, DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다를 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, N개의 터치 시구간 중 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 센싱회로와, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하되, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로를 포함하는 터치회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1 펜 프로토콜에 기초하는 제1 비콘신호를 출력하는 제1 단계와, 제1 비콘신호에 대하여 응답하여 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜에서 출력된 제1 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제2 단계와, 제2 단계에서 제1 펜 신호가 수신되면, 제1 펜을 센싱하는 제3 단계와, 제1 펜 프로토콜과 다른 제2 펜 프로토콜에 기초하는 제2 비콘신호를 출력하는 제4 단계와, 제2 비콘신호에 대하여 응답하여 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜에서 출력된 제2 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제5 단계와, 제5 단계에서 제2 펜 신호가 수신되면, 제2 펜을 센싱하는 제6 단계를 포함하는 터치표시장치의 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
제2 단계에서 제1 펜 신호가 미 수신되면, 터치표시장치는 동작 펜 프로토콜을 제1 펜 프로토콜에서 제2 펜 프로토콜로 변경하기 위한 펜 프로토콜 변경 설정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 다양한 펜을 센싱 할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 다양한 펜 프로토콜을 설정할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 연동 시 사용할 펜 프로토콜을 변경할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 연동하는 펜이 바뀌는 경우, 바뀐 펜과 연동이 가능한 펜 프로토콜로 변경할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 펜 프로토콜로 동작하는 둘 이상의 펜과 연동해야 하는 경우, 하나 또는 둘 이상의 터치 프레임 시간 마다 펜 프로토콜을 변경해가면서 둘 이상의 펜을 센싱할 수 있는 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치회로에 대한 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 연동하는 펜의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간의 구성 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 손가락 센싱 시구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜 간의 양방향 통신 링크를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 3가지 하향링크 통신 구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 프로토콜 변경 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 14은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 프로토콜 변경 기능을 위한 터치회로의 블록 다이어그램이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치회로의 펜 프로토콜 설정 테이블과 2가지 레지스터를 나타낸 도면들이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치패널의 구동 그룹을 나타낸 도면이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간에 대한 7가지 타입을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 터치전극에 인가되는 구동신호의 펄스들을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간의 타입을 설정하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간의 모드를 설정하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 방법에 따라, 제1 펜 프로토콜을 설정하는 것을 나타낸 다이어그램이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 방법에 따라, 제2 펜 프로토콜을 설정하는 것을 나타낸 다이어그램이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 동작방법에 대한 흐름도이다.
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 터치표시장치(10)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템은 터치표시장치(10) 및 이와 연동하는 펜(20) 등을 포함할 수 있다.
터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락(30) 또는 이와 동등한 특성을 갖는 터치 포인터(예: 패시브 펜(Passive Pen) 등)에 대한 터치 센싱 기능(손가락 터치 센싱 기능)과, 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 터치 센싱 기능(펜 인식 기능)을 제공할 수 있는 전자 기기이다.
하나 이상의 펜(20)은, 액티브 펜(Active Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖고, 터치표시장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있으며, 자체 전원을 포함할 수도 있다. 다만, 본 명세서 전반에서, 설명의 편의를 위하여, 액티브 펜은 "펜(20)"으로 간단히 기재한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 펜(20)은, 액티브 펜뿐만 아니라, 스타일러스(Stylus), 스타일러스 펜(Stylus Pen) 또는 액티브 스타일러스 펜(Active Stylus Pen) 등이라고도 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 펜(20)과 구별되는 패시브 펜은, 신호 송수신 기능, 터치표시장치(10)와 연동 동작 그리고 자체 전원 등을 갖지 않는다. 이러한 패시브 펜에 의한 터치 센싱은 손가락(30)에 의한 터치 센싱과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.
액티브 펜에 해당한 펜(20)은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖는 액티브 한 터치 입력 도구이고, 손가락(30), 패시브 펜 등은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖지 않는 수동적(Passive)인 터치 입력 도구이다.
펜 터치 센싱을 위하여, 펜(20)은 터치표시장치(10)로 하향링크신호(DLS: Downlink Signal)를 공급하고, 터치표시장치(10)는 펜(20)을 상향링크신호(ULS: Uplink Signal)를 공급할 수 있다.
아래에서, 설명의 편의를 위해, 수동적인 터치 입력 도구를 대표하여 손가락(30)이라고 기재한다. 하지만, 아래에서 기재된 손가락(30)은 패시브 펜 등과 같은 수동적인 터치 입력 도구를 모두 포함하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시패널(110), 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130) 및 디스플레이 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열되어 있다.
데이터구동회로(120)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.
게이트구동회로(130)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(140)는 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)의 동작을 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터구동회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
디스플레이 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(140)는, 데이터구동회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터구동회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터구동회로(120)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트구동회로(130)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터구동회로(120)는, 표시패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트구동회로(130)는, 표시패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치를 센싱하기 위하여, 터치전극들(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치회로(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하며, 일 예로, 터치전극들(TE) 간의 캐패시턴스(뮤추얼-캐패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있고, 다른 예로, 터치전극(TE)과 터치 오브젝트(예: 손가락, 펜 등) 간의 캐패시턴스(셀프-캐패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 터치표시장치(10)는, 각 터치전극(TE)이 손가락(30)과 형성하는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치패널(TSP)에는 다수의 터치전극들(TE)이 서로 분리된 형태로 배치될 수 있다.
다수의 터치전극들(TE) 각각은 터치구동신호가 인가되고 터치센싱신호가 센싱 될 수 있다. 다수의 터치전극들(TE) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3에 에 도시된 하나의 터치전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다. 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기 또는 그 이상일 수 있다.
하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다. 이 경우, 하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인들(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인들(GL)과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.
한편, 터치패널(TSP)은, 표시패널(110)과 별도로 제작되어 표시패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 표시패널(110)에 내장되는 내장형(인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입이라고도 함)일 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 또는 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 이하에서 설명할 터치 관련 구성들, 구조들, 터치센싱방법 등이 적용될 수 있다면, 그 어떠한 다양한 타입의 디스플레이일 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 액정표시장치(LCD)인 경우, 터치전극들(TE)은 터치센서의 역할을 하면서도, 표시패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통전압이 인가되는 공통전극의 역할을 할 수도 있다.
다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 표시패널(110)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 표시패널(110)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되며 트랜지스터들 및 유기발광다이오드들(OLED) 상에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 상부 발광(Top Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되는 유기발광다이오드들(OLED)의 애노드 전극들이거나, 또는 애노드 전극들보다 아래에 위치하는 다양한 층에 위치하는 전극들일 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 하부 발광(Bottom Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에 포함되는 터치전극들(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극들일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 센싱에 모두 이용될 수 있는 전극들일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)에 대한 개략적인 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 구동하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 센싱하여, 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 하나 이상의 터치구동회로(410)와, 터치구동회로(410)의 동작을 제어하고, 터치구동회로(410)에서 출력된 센싱 데이터를 이용하여 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치 컨트롤러(420) 등을 포함할 수 있다.
터치구동회로(410)는, 터치패널(TSP)로 각종 신호를 공급하고 터치패널(TSP)로부터 각종 신호를 검출하는 센싱 유닛(SSU)과, 센싱 유닛(SSU)에서 검출된 각종 신호에 대응되는 디지털 센싱 값을 생성하고, 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(420)로 공급하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
펜 터치 센싱을 위하여, 센싱 유닛(SSU)은 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 하나 이상의 펜(20)으로 공급할 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신할 수 있다.
여기서, 상향링크(Uplink)는 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미하고, 하향링크(Downlink)는 펜(20)에서 터치패널(TSP)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미한다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 하향링크신호(DLS)에 대한 디지털 센싱 값을 생성할 수 있다.
터치회로(300)에 포함된 하나 이상의 터치구동회로(410)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다. 터치구동회로(410)는, 데이터구동회로(120)를 구현한 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 함께, 통합 집적회로로 통합되어 구현될 수 있다. 통합 집적회로는 터치구동회로(410)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다. 이러한 통합 집적회로는, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 내장형이고, 터치전극들(TE)과 연결된 신호라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 터치구동회로(410)와 터치 컨트롤러(420)는 통신 인터페이스(I/F)를 통해 서로 신호를 주고 받을 수 있다. 터치구동회로(410)와 터치 컨트롤러(420)는 마스터-슬레이브 동작을 수행할 수 있다. 즉, 터치구동회로(410)는 슬레이브(Slave) 역할을 하고, 터치 컨트롤러(420)는 마스터(Master) 역할을 할 수 있다. 통신 인터페이스(I/F)는 일 예로, SPI (Serial peripheral interface) 일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 연동하는 펜(20)의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 케이스에 해당하는 하우징(510)과, 하우징(510)의 외부로 돌출된 제1 팁(521)과, 하우징(510)의 내부에 구비되며 하우징(510)의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 제2 팁(522)과, 하우징(510)의 내부에 구비되며 제1 팁(521) 및/또는 제2 팁(522)을 통해 하향링크신호(DLS)를 출력하는 펜 구동회로(530)와, 전원을 공급하는 배터리(540)와, 버튼, 통신모듈, 디스플레이 등의 각종 주변장치들(550) 등을 더 포함할 수 있다.
하우징(510)은 전기적으로 그라운드(Ground)의 역할을 할 수 있다.
제1 팁(521)이 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(522)도 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
제2 팁(522)은, 하우징(510)의 외부로 돌출되지 않기 때문에 터치패널(TSP)과 접촉되지 않을 뿐, 제1 팁(521)과 유사하게 신호 송출 역할을 할 수 있다.
펜 구동회로(530)는, 하우징(510)의 내부에 구비되며, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 하향링크신호(DLS)를 출력하거나, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.
펜 구동회로(530)는, 스위치(SW)를 통해, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 팁(521)과 스위치(SW)는 팁 배선(570)으로 연결되고, 제2 팁(522)과 스위치(SW)는 링 배선(580)으로 연결된다. 펜 구동회로(530)과 스위치(SW)는 회로 배선(590)으로 연결된다.
스위치(SW)는 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 선택하여 펜 구동회로(530)로 연결해준다.
한편, 제1 팁(521)과 제2 팁(522)은 도체이고 전기적으로 분리되어 한다. 따라서, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 사이에는 플라스틱 등으로 된 절연물질(560)이 존재한다.
한편, 제1 팁(521)이 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(522)도 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
제2 팁(522)은 제1 팁(521)과 다른 형상을 가질 수 있다.
제2 팁(522)은 하우징(510)의 내 측면을 따라 나선형태로 감겨 있는 코일일 수 있다. 제2 팁(522)은 링(Ring)이라고도 한다.
제1 팁(521)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(522)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 동일한 신호세기를 가질 수 있다. 이와 다르게, 제1 팁(521)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(522)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 서로 다른 신호세기를 가질 수도 있다.
펜 구동회로(530)는 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)(예: 비콘, 핑 신호 등)를 수신하는 수신부와, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 하향링크신호(DLS)를 송신하기 위한 송신부와, 펜 구동 동작을 제어하는 제어부 등을 더 포함할 수 있으며, 필압을 측정하는 압력부 등을 더 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF: Touch Frame) 시간 내 터치 시구간들(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 하나 이상의 펜(20)과 하나 이상의 손가락(30)에 의한 터치를 센싱하기 위하여, 소정의 터치 프레임(TF) 시간을 설정해두고, 각 터치 프레임(TF) 시간 마다 터치 센싱을 위한 정해진 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 여기서, 일 예로, 터치 프레임(TF) 시간은 손가락(30)에 의한 터치유무 및/또는 터치위치(터치좌표)를 센싱하기 위하여, 터치패널(TSP)의 전 영역을 한차례 센싱하는데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 각 터치 프레임(TF) 시간이 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)을 포함하도록 설정하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각에 펜 터치 센싱 및 손가락 터치 센싱을 위한 각종 기능적 시구간(예: 손가락 센싱 시구간, 펜 위치 센싱 시구간, 펜 기울기 센싱 시구간, 펜 데이터 전송 시구간 등)을 할당하고, 각종 기능적 시구간이 할당된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 동안, 하나 이상의 펜(20)과 연동을 수행한다.
터치 프레임(TF) 시간의 길이는 디스플레이 프레임 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일한 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 2배의 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 1/2 배의 길이를 가질 수 있다.
하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 적어도 3개 이상일 수 있다(N≥3). 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 16개인 것으로 예를 든다(N=16).
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 독립적으로 또는 동시에 수행할 수 있다. 이를 "동시 구동”이라고 한다.
또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 각기 다른 시간대에 수행할 수도 있다. 이를 "시분할 구동”이라고 한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하며, 하나의 터치 프레임(TF) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각은 터치동기신호(Tsync)에 의해 구분되고 정의될 수 있다. 터치 컨트롤러(420)는 터치구동회로(410)에 터치동기신호(Tsync)를 제공하고, 터치구동회로(410)는 터치동기신호(Tsync)에 따라 정의된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)에 정해진 동작을 수행할 수 있다.
터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 아닌 비 터치구간(예: 디스플레이 구동 시구간)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.
도 7을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)과 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은 교번하면서 진행될 수 있다.
시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 관련이 있다. 시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임의 업데이트 주기(즉, 디스플레이 프레임 시간)의 K배 또는 1/K배일 수 있다. K는 1 이상의 정수이다.
예를 들어, 도 8과 같이, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일할 수 있다. 이와 다르게, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간의 2배 또는 1/2배일 수도 있다.
도 7을 참조하면, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)이 모두 지나고 나면, 표시패널(110)의 전 영역에 대하여 한 프레임 화면(디스플레이 프레임 화면)이 업데이트 된다.
따라서, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16) 각각은, 표시패널(110)의 표시영역의 1/16에 해당하는 영역을 디스플레이 구동하는 시간이다.
시분할 구동 방식에 따르면, 하나의 디스플레이 프레임 시간 중 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각은 블랭크 시간(Blank Time)이다. 시분할 구동 방식의 경우, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)은 N개의 LHB(Long Horizontal Blank) 시구간(LHB #1 ~ LHB #16)이라고 한다.
도 7을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 비 터치구간에 해당하는 다수의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)의 구성 예시도이다.
도 8을 참조하면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신함으로써, 펜 터치를 감지하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치구동신호를 인가하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 감지하여 손가락 터치를 감지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은, Nu개의 상향링크 통신 구간(ULT), Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT) 및 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)으로 구성될 수 있다.
Nu개의 상향링크 통신 구간(ULT)은 터치패널(TSP)에서 하나 이상의 펜(20)으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호(ULS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 상향링크신호(ULS)의 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 이유는, 상향링크신호(ULS)에 펜 구동 제어 정보가 전압 레벨로 표현되기 때문이다.
Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT)은 하나 이상의 펜(20)에서 터치패널(TSP)로 하향링크신호(DLS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 하향링크신호(DLS)는 여러 용도로 사용될 수 있다. 하향링크신호(DLS)는 용도에 따라, 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수도 있고, 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동될 수도 있다.
Nf개의 손가락 감지 시구간(F)은 손가락(30)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다.
상향링크 통신 구간(ULT)의 개수(Nu)와, 하향링크 통신 구간(DLT)의 개수(Nd)와, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)를 합한 값은 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)의 개수(N)과 동일하다(N=Nu+Nd+Nf).
상향링크 통신 구간(ULT)의 개수(Nu)는 1개 이상이고, 하향링크 통신 구간(DLT)의 개수(Nd)는 1개 이상이고, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)는 1개 이상이다(Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1).
도 8의 예시는 N=16, Nu=1, Nd=12, Nf=3 인 경우이다. 이 예시에 따르면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 중에서, 1개(Nu)의 터치 시구간(TP #1)은 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당되고, 12개(Nd)의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13)은 하향링크 통신 구간(DLT)으로 할당되고, 3개(Nf)의 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16)은 손가락 감지 시구간(F)으로 할당된다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 손가락 센싱 시구간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 손가락 센싱 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)를 인가한다.
이후, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 터치센싱신호(SENS)를 검출하여, 터치전극(TE)과 손가락(30) 간의 셀프-캐패시턴스를 센싱하거나, 터치전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스를 센싱할 수 있다.
터치구동신호(TDS)는 소정의 진폭만큼 전압 레벨이 변동이 되는 신호일 수 있다. 터치구동신호(TDS)의 주파수는 일정할 수도 있고 가변이 될 수도 있다.
터치구동신호(TDS)가 터치전극(TE)에 인가될 때, 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 신호(로드프리 구동신호라고 함)가 주변의 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL), 또는 다른 터치전극들(TE)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 손가락 터치 센싱 시, 터치 감도를 떨어뜨리는 기생 캐패시턴스가 터치전극(TE)과 주변 패턴들(DL, GL, TE) 사이에 형성되는 것을 방지해 줄 수 있다.
한편, 손가락 센싱 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)가 인가될 때, 하나 이상의 펜(20)은 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응되는 신호(펜 로드프리 구동신호라고 함)를 터치패널(TSP)로 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 양방향 통신 링크(Uplink, Downlink)를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 향하는 경로 또는 채널은 상향링크(Uplink)이고, 펜(20)에서 터치패널(TSP)으로 향하는 경로 또는 채널은 하향링크(Downlink)이다.
도 10을 참조하면, 펜 터치 센싱을 위하여, 터치표시장치(10)는 상향링크(Uplink)를 통해 상향링크신호(ULS: Uplink Signal)를 펜(20)으로 공급할 수 있다. 펜(20)은 하향링크(Downlink)를 통해 터치표시장치(10)로 하향링크신호(DLS: Downlink Signal)를 공급한다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가해줄 수 있다.
이에 따라, 터치패널(TSP)에 접촉하고 있거나 인접해 있는 하나 이상의 펜(20)은 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.
상향링크신호(ULS)는 터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20) 또는 인지하고 있지 않은 임의의 펜(20)에게 필요한 정보를 알려주기 위한 용도로 사용될 수 있다.
하나 이상의 펜(20)은 상향링크신호(ULS)를 수신하게 되면, 상향링크신호(ULS)에 의해 표현된 각종 정보를 이용하여, 자신의 구동 동작을 제어할 수 있다.
터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 이미 제공한 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 이미 부여해준 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 된 펜(20) 등일 수 있다.
터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은, 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 제공해주지 않은 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 아직 부여해주지 않은 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 되지 않은 펜(20) 등일 수 있다.
상향링크신호(ULS)는, 일 예로, 펜 구동 제어 정보 등을 포함할 수 있는 비콘신호(BCON: Beacon Signal)일 수 있다. 이 경우, 상향링크신호(ULS)를 비콘 전송 시구간이라고 할 수 있다.
비콘신호(BCON)는, 터치패널 타입 정보(예: 인셀 타입, 애드온 타입 등), 터치 시구간 정보(LHB 정보), 하향링크신호(DLS)의 주파수 정보, 하향링크신호(DLS)의 펄스 개수 정보, 상향링크 통신 구간(ULT) 이어서 오는 터치 시구간의 개수 정보 및 구동 타이밍 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
비콘신호(BCON)는 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 터치 시구간 정보 등)를 더 포함할 수 있다. 비콘신호(BCON)는 터치패널(TSP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
비콘신호(BCON)에 포함되는 각종 정보들은 터치표시장치(10)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 메모리에 저장된 각종 정보들은 펜(20)과 사전에 공유되어 있을 수도 있다.
비콘신호(BCON)는 전술한 바와 같이 각종 정보를 표현해야 하는 정보 신호이기 때문에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수 있다. 비콘신호(BCON)는 중요한 제어신호로서 다른 신호들에 비해 진폭이 클 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 3가지 하향링크 통신 구간(DLT)으로 할당된 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.
터치표시장치(10)가 펜 터치를 센싱한다는 것은, 펜 위치, 펜 기울기, 또는 각종 펜 정보를 센싱한다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT)은, 펜(20)의 펜 위치를 센싱하기 위한 펜 위치 센싱 시구간(P), 펜(20)의 펜 기울기를 센싱하기 위한 펜 기울기 센싱 시구간(T) 및 펜(20)의 펜 정보를 센싱하기 위한 펜 데이터 전송 시구간(D) 등을 포함할 수 있다.
펜 위치 센싱 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 위치 신호(PPS: Pen Position Signal)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 위치 신호(PPS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 위치를 센싱할 수 있다.
펜 기울기 센싱 시구간(T) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 기울 신호(PTS: Pen Tilt Signal)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 기울 신호(PTS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 기울기를 센싱할 수 있다.
펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는, 각종 펜 정보를 나타내기 때문에, 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동될 수도 있지만, 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동이 될 수 있는 펜 데이터(PDATA: Pen Data)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 펜(20)에 발생한 입력 정보(예: 버튼 입력 정보 등), 펜 구동 상태 정보, 펜 통신 상태 정보, 펜 배터리 정보 및 펜 고유 ID 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는 둘 이상의 심볼(Symbol)의 조합 형태로 표현될 수 있으며, 각 심볼은 2가지 신호 상태와 대응되는 2가지 심볼 값을 가지거나, 3가지 신호 상태와 대응되는 3가지 심볼 값을 가지거나, 4가지 이상의 신호 상태와 대응되는 4가지 이상의 심볼 값을 가질 수 있다.
한편, 터치표시장치(10)와 펜(20)이 연동하여, 터치표시장치(10)가 펜(20)을 센싱하기 위해서는, 터치표시장치(10)와 펜(20) 사이에 "펜 프로토콜(Pen Protocol)" 이 미리 정의되어 있어야 한다.
펜 프로토콜(Pen Protocol)은 터치표시장치(10) 및 펜(20) 각각의 구동 방식(예: 신호 전송 방식 등) 및 구동 타이밍(예: 신호 전송 타이밍 등) 등을 정의하고 있고, 터치표시장치(10) 및 펜(20) 간에 주고받는 신호(ULS, DLS)의 포맷과 신호에 포함되는 정보의 포맷 등을 정의하고 있을 수 있다.
특정 펜 제조사가 특정 펜 프로토콜로 동작하는 펜을 제작한 경우, 터치표시장치(10)가 특정 펜 제조사의 펜을 센싱하기 위해서는, 터치표시장치(10)도 특정 펜 프로토콜로 동작할 수 있어야 하고, 이를 위해 하드웨어적인 구성들도 특정 펜 프로토콜에 맞게 구비된다.
터치표시장치(10)가 여러 가지의 펜(20)과 연동하기 위해서는 각 펜(20)이 동작하는 펜 프로토콜에 맞게 동작할 수 있어야 하나, 터치표시장치(10)가 여러 가지 펜 프로토콜에 맞는 동작하는 방식을 변경해줄 수 없다.
터치구동회로(410)는 특정 펜 프로토콜에 맞게 설계되고 제작되기 때문에, 터치표시장치(10)가 여러 가지의 펜(20)과 연동하기 위해서는 여러 가지의 펜 프로토콜에 맞게 제작된 여러 가지의 터치구동회로(410)를 포함하고 있어야 한다.
또한, 터치표시장치(10)가 동일한 제조사의 펜(20)과 연동한다고 하더라도, 미리 정의된 펜 프로토콜이 있기 때문에 펜 프로토콜에서 미리 정의된 터치 시구간에 대한 타입, 구동 타이밍 또는 구동 방식 등을 변동할 수 없다.
전술한 바와 같이, 하드웨어적인 제약 및 소프트웨어적인 제작으로 인해, 터치표시장치(10)는 여러 가지의 펜 프로토콜로 동작하는 여러 가지의 펜(20)을 센싱할 수 없고, 펜 프로토콜에 정의된 펜 터치 구동 방식이나 타이밍 등을 변경할 수 없다.
이에, 본 발명의 실시예들은, 다양한 펜 프로토콜을 적응적으로 설정하여 다양한 펜 프로토콜로 동작하는 다양한 펜(20)을 센싱할 수 있는 방안과, 집적회로로 이미 만들어진 터치구동회로(410)의 변경이나 추가 없이도 다양한 펜 프로토콜을 설정할 수 있는 방안과, 한 제조사의 펜(20)뿐만 아니라, 다양한 제조사의 펜(20)을 하나의 터치구동회로(410)로 구동할 수 있는 방안을 제공할 수 있다. 이에 대하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 펜 프로토콜(Pen Protocol) 변경 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 제1 펜(20-1)은 제1 펜 프로토콜로 동작하고, 제2 펜(20-2)은 제1 펜 프로토콜과 다른 제2 펜 프로토콜로 동작한다고 한다.
도 13을 참조하면, 터치표시장치(10)는 제1 터치 프레임(TF1) 시간 동안 제1 펜(20-1)을 센싱하기 위하여, 터치표시장치(10)는 제1 펜(20-1)이 동작하는 제1 펜 프로토콜에 따른 구동 방식 및 구동 타이밍에 맞게 동작하고, 제1 펜 프로토콜에 정의된 신호의 포맷과 신호에 포함되는 정보의 포맷에 맞게 제1 펜(20-1)과 신호(ULS, DLS)를 주고받아야만 한다.
도 13을 참조하면, 터치표시장치(10)는 제2 터치 프레임(TF2) 시간 동안 제1 펜(20-1)과 다른 제1 펜(20-2)을 센싱하기 위하여, 터치표시장치(10)는, 제2 펜(20-2)이 동작하는 제2 펜 프로토콜에 따른 구동 방식 및 구동 타이밍에 맞게 동작하고, 제2 펜 프로토콜에 정의된 신호 포맷에 맞게 제2 펜(20-2)과 신호(ULS, DLS)를 주고받아야만 한다.
도 13을 참조하면, 이를 위해, 터치표시장치(10)는 구동 방식, 구동 타이밍 및 신호/정보 포맷 등이 정의되는 펜 프로토콜을 제1 펜 프로토콜에서 제2 펜 프로토콜로 변경하는 펜 프로토콜 설정 기능을 수행할 수 있다.
도 14은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 펜 프로토콜 변경 기능을 위한 터치회로(300)의 블록 다이어그램이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는 펜 프로토콜을 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로(1400) 및 설정된 펜 프로토콜에 맞게 구동 및 센싱 동작을 수행하는 센싱회로(1410) 등을 포함할 수 있다.
센싱회로(1410)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)으로 공급하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호(DLS)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하는 센싱유닛(SSU)을 포함하고, 센싱유닛(SSU)에서 수신된 하향링크신호(DLS)에 대응되는 아날로그 센싱 값을 디지털 센싱 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 제1 터치 프레임(TF1) 시간 동안 제1 펜 프로토콜에 따라 센싱회로(1410)가 동작하고, 제2 터치 프레임 시간(TF2) 동안 제2 펜 프로토콜에 따라 센싱회로(1410)가 동작하도록, 펜 프로토콜 변경 기능을 수행할 수 있다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)의 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)과 2가지 레지스터(1600, 1700)를 나타낸 도면들이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 펜 프로토콜 변경을 위하여, 펜 프로토콜을 설정하는 기능을 제공할 수 있다. 펜 프로토콜의 설정은, 펜 프로토콜을 정의하게 되는 다양한 값들(예: 구동 방법, 구동 타이밍, 신호 포맷 및 정보 포맷 등에 관한 각종 값들)을 설정하는 것일 수 있다.
도 15을 참조하면, 펜 프로토콜 설정 시, 터치 프레임(TF) 시간 내 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각에 대한 설정 값(TV, MV)을 포함하는 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)이 생성된다.
도 15을 참조하면, 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)에서, 터치 프레임(TF) 시간 내 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각에 대하여, 터치회로(300)가 펜(20)과 연계하여 동작하는 타입(Type)에 대한 타입 값(TV)과 터치회로(300)가 터치패널(TSP)을 구동하는 모드(Mode)에 대한 모드 값(MV)이 설정될 수 있다.
도 15를 참조하면, 터치 프레임(TF) 시간 내 각 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 펜 터치 센싱을 필요한 여러 가지의 타입(Type) 중 하나의 타입으로 펜(20)과 연계된 구동 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 터치 프레임(TF) 시간 내 각 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 펜 터치 센싱을 필요한 7 가지의 타입(Type 1 ~ Type 7) 중 하나의 타입으로 펜(20)과 연계된 구동 동작을 수행할 수 있다.
도 15이 타입 설명 테이블(1510)을 참조하여, 7 가지의 타입(Type 1 ~ Type 7)은 무엇이고, 어떠한 타입 값으로 설정되는지를 설명한다.
제1 타입(Type 1)은 터치회로(300)가 터치패널(TSP)을 통해 펜(20)으로 비콘신호(BCON)를 전송하는 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제1 타입(Type 1)은 터치회로(300)가 구동 동작을 전혀 수행하지 않는 경우를 나타낼 수 도 있다. 제1 타입(Type 1)의 타입 값(TV)은 십진 수로 1이고 이진수로 001 (3비트)일 수 있다.
제2 타입(Type 2)은, 터치회로(300)가 1개의 터치 시구간 동안 2개의 심볼(2 Symbol)을 센싱하는 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제2 타입(Type 2)의 타입 값(TV)은 십진 수로 2이고 이진수로 010 (3비트)일 수 있다.
제3 타입(Type 3)은 터치회로(300)가 펜 터치 센싱 시 존재하는 노이즈를 측정하기 위한 제1 주파수 기반의 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제3 타입(Type 3)의 타입 값(TV)은 십진 수로 3이고 이진수로 011 (3비트)일 수 있다.
제4 타입(Type 4)은, 터치회로(300)가 1개의 터치 시구간 동안 4개의 심볼(4 Symbol)을 센싱하는 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제4 타입(Type 4)의 타입 값(TV)은 십진 수로 4이고 이진수로 100 (3비트)일 수 있다.
제5 타입(Type 5)은 터치회로(300)가 펜 터치 센싱 시 존재하는 노이즈를 측정하기 위한 제2 주파수 기반의 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제5 타입(Type 5)의 타입 값(TV)은 십진 수로 5이고 이진수로 101 (3비트)일 수 있다.
제6 타입(Type 6)은, 터치회로(300)가 1개의 터치 시구간 동안 6개의 심볼(6 Symbol)을 센싱하는 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제6 타입(Type 6)의 타입 값(TV)은 십진 수로 6이고 이진수로 110 (3비트)일 수 있다.
제7 타입(Type 7)은, 터치회로(300)가 1개의 터치 시구간 동안 8개의 심볼(8 Symbol)을 센싱하는 구동 동작을 나타낼 수 있다. 제7 타입(Type 7)의 타입 값(TV)은 십진 수로 7이고 이진수로 111 (3비트)일 수 있다.
도 15을 참조하면, 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)에서, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 타입 값들(TV1~TV16)이 설정될 수 있다. 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 타입 값들(TV1~TV16) 각각은 7가지 타입 값들(TV) 중 하나이다.
도 15를 참조하면, 터치 프레임(TF) 시간 내 각 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 각기 다른 모드로 터치패널(TSP)을 구동할 수 있다.
예를 들어, 터치 프레임(TF) 시간 내 각 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 DC 모드로 터치패널(TSP)을 구동할 수도 있고, 비 DC 모드로 터치패널(TSP)을 구동할 수도 있다.
도 15의 모드 설명 테이블(1520)를 참조하면, 터치회로(300)가 DC 모드로 터치패널(TSP)을 구동하는 경우, 터치회로(300)는, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급할 수 있다. 이 경우, 모드 값(MV)은 1이다. 터치회로(300)가 비 DC 모드로 터치패널(TSP)을 구동하는 경우, 터치회로(300)는, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다. 여기서, 비 DC 전압은 전압 레벨이 변동되는 신호일 수 있다. 이 경우, 모드 값(MV)은 0이다.
도 15을 참조하면, 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)에서, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 모드 값들(MV1~MV16)이 설정될 수 있다. 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 모드 값들(MV1~MV16) 각각은 DC 모드를 나타내는 모드 값(MV)인 1이거나, 비 DC 모드를 나타내는 모드 값(MV)인 0일 수 있다.
도 16을 참조하면, 터치회로(300)는 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각에 대하여, 펜(20)과 연계된 터치회로(300)의 구동 동작의 타입(Type)을 나타내는 타입 값(TV1~TV16)을 저장하는 타입 레지스터(1600)를 더 포함할 수 있다.
도 16을 참조하면, 전술한 바와 같이, 7가지 타입(Type 1~7)을 고려할 때, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 해당하는 타입 값들(TV1~TV16) 각각은 3비트로 표현될 수 있다. 이에 따라, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 있는 경우, 타입 레지스터(1600)은 최소한 48비트(=16*3비트)의 저장공간을 필요로 한다.
도 16을 참조하면, 효율적인 사용 및 관리를 위하여, 타입 레지스터(1600)는 제1 내지 4 타입 레지스터(1610, 1620, 1630, 1640)를 포함할 수 있다. 제1 내지 4 타입 레지스터(1610, 1620, 1630, 1640) 각각은 16비트의 저장 공간을 가질 수 있다.
제1 타입 레지스터(1610)는 5개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #5)에 대한 타입 값들(TV1~TV5)을 15비트 저장공간에 저장하고, 1비트의 여유공간을 더 갖는다.
제2 타입 레지스터(1620)는 5개의 터치 시구간(TP #6 ~ TP #10)에 대한 타입 값들(TV6~TV10)을 15비트 저장공간에 저장하고, 1비트의 여유공간을 더 갖는다.
제3 타입 레지스터(1630)는 5개의 터치 시구간(TP #11 ~ TP #15)에 대한 타입 값들(TV10~TV15)을 15비트 저장공간에 저장하고, 1비트의 여유공간을 더 갖는다.
제4 타입 레지스터(1630)는 1개의 터치 시구간(TP #16)에 대한 타입 값(TV16)을 3비트 저장공간에 저장하고, 나머지 13비트의 여유공간을 더 갖는다.
터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 터치 프레임(TF2) 시간 사이에, 타입 레지스터(1600)를 수정할 수 있다.
도 17을 참조하면, 터치회로(300)는 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각에 대하여, 터치패널(TSP)을 구동하는 모드를 나타내는 모드 값(MV1~MV16)을 저장하는 모드 레지스터(1700)를 더 포함할 수 있다.
도 17을 참조하면, 전술한 바와 같이, 2가지 모드(DC 모드, 비 DC 모드)를 고려할 때, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 해당하는 모드 값들(MV1~MV16) 각각은 1비트로 표현 가능할 수 있다. 이에 따라, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 있는 경우, 타입 레지스터(1600)은 최소한 16비트(=16*1비트)의 저장공간을 필요로 한다.
터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 터치 프레임(TF2) 시간 사이에, 모드 레지스터(1700)를 수정할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치패널(TSP)의 구동 그룹을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE)은 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8)을 그룹화될 수 있다. 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8) 각각은 하나 이상의 터치전극 행을 포함할 수 있다.
복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8) 각각은 동시에 센싱 되는 터치전극들(TE)의 그룹이다. 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8) 각각은 서로 다른 시간대에 센싱 될 수 있다.
예를 들어, 복수의 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8) 중 제1 멀티플렉싱 그룹(MUX1)에 포함된 복수의 터치전극(TE)은 터치구동회로(410)에 의해 제1 시간대에 동시에 센싱 될 수 있다. 다른 예를 들어, 복수의 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1 ~ MUX8) 중 제2 멀티플렉싱 그룹(MUX2)에 포함된 복수의 터치전극(TE)은 터치구동회로(410)에 의해 제2 시간대에 동시에 센싱 될 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간에 대한 7가지 타입(Type 1 ~ 7)을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19 및 도 20은 터치 동기화 신호(Tsync)에 의해 정의된 7개의 터치 시구간(TP)이 7개의 타입(Type 1~7)으로 설정된 경우, 7개의 타입(Type 1~7)으로 설정된 7개의 터치 시구간(TP) 각각에 대하여, 센싱 되는 멀티플렉싱 구동 그룹(Sensing MUX)과, 센싱 되는 멀티플렉싱 구동 그룹(Sensing MUX)에 포함되는 터치전극들(TE)에 인가되는 구동신호(DS)와, 센싱 되는 멀티플렉싱 구동 그룹(Sensing MUX)에 포함되는 터치전극들(TE)을 통해 센싱 된 센싱 데이터(Sensing Data)를 예시적으로 나타낸 것이다.
하나의 터치 시구간(TP) 동안, 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1, MUX2)이 순차적으로 센싱 될 수 있다.
도 19를 참조하면, 제2 타입(Type 2)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 터치회로(300)는 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1, MUX2)을 통해 순차적으로 센싱하여 하향링크신호(DLS)인 펜 신호를 센싱하고, 이를 통해 2개의 심볼(2 Symbol)을 센싱할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제4 타입(Type 4)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 터치회로(300)는 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX3, MUX4)을 통해 순차적으로 센싱하여 하향링크신호(DLS)인 펜 신호를 센싱하고, 이를 통해 4개의 심볼(4 Symbol)을 센싱할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제6 타입(Type 6)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 터치회로(300)는 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX5, MUX6)을 통해 순차적으로 센싱하여 하향링크신호(DLS)인 펜 신호를 센싱하고, 이를 통해 6개의 심볼(6 Symbol)을 센싱할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제7 타입(Type 7)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 터치회로(300)는 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX7, MUX7)을 통해 순차적으로 센싱하여 하향링크신호(DLS)인 펜 신호를 센싱하고, 이를 통해 8개의 심볼(8 Symbol)을 센싱할 수 있다.
도 20을 참조하면, 제1 타입(Type 1)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)인 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)에 공급할 수 있다. 이때, 터치패널(TSP)에 인접해 있거나 접촉해 있는 펜(20)은 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 비콘신호(BCON)를 수신할 수 있다.
제1 타입(Type 1)으로 설정된 터치 시구간(TP)은 펜(20)으로 비콘신호(BCON)를 제공하기 위한 기간일 뿐, 펜 신호를 센싱하기 위한 기간은 아니다. 따라서, 제1 타입(Type 1)으로 설정된 터치 시구간(TP) 동안, 센싱 되는 멀티플렉싱 구동 그룹(Sensing MUX)은 없고(Sensing MUX -> 0), 센싱 데이터(Sensing Data)도 없다.
도 20을 참조하면, 터치회로(300)는, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 터치 시구간을 제3 타입(Type 3)에 해당하는 제1 노이즈 인덱스(Noise Index 1) 구간으로 설정하고, N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 다른 터치 시구간을 제5 타입(Type 5)에 해당하는 제2 노이즈 인덱스(Noise Index 2) 구간으로 설정할 수 있다.
위에서 언급한 제1 노이즈 인덱스 구간과 제2 노이즈 인덱스 구간은 펜 터치 센싱 시 존재하는 노이즈를 측정하기 위한 구간일 수 있다.
터치회로(300)는, 제3 타입(Type 3)에 해당하는 제1 노이즈 인덱스(Noise Index 1) 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP) 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 제1 주파수(Freq1)의 정수(n) 배(n*Freq1)를 갖는 구동신호(DS)를 공급할 수 있다.
터치회로(300)는, 제5 타입(Type 5)에 해당하는 제2 노이즈 인덱스(Noise Index 2) 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP) 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 제2 주파수(Freq2)의 정수(m) 배(m*Freq1)를 갖는 구동신호(DS)를 공급할 수 있다.
터치회로(300)는, 제3 타입(Type 3)에 해당하는 제1 노이즈 인덱스(Noise Index 1) 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP) 동안, 매뉴얼 방식으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹(Manual MUX)을 센싱할 수 있다.
터치회로(300)는, 제5 타입(Type 5)에 해당하는 제2 노이즈 인덱스(Noise Index 2) 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP) 동안, 매뉴얼 방식으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹(Manual MUX)을 센싱할 수 있다.
매뉴얼 방식으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹(Manual MUX)은 다수의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1~MUX8) 중 복수의 멀티플렉싱 구동 그룹을 포함할 수 있다. 또는, 매뉴얼 방식으로 선택된 멀티플렉싱 구동 그룹(Manual MUX)은 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 터치전극(TE) 중 임의로 선택된 복수의 터치전극(TE)을 포함할 수도 있다.
터치회로(300)는 터치 프레임 시간 중 제1 노이즈 인덱스 구간(제3 타입) 동안 제1 측정 주파수(제1 주파수의 정수 배, n*Freq1)의 구동신호를 공급하여 펜 신호에 의한 노이즈를 측정하고, 제2 노이즈 인덱스 구간(제5 타입) 동안 제2 측정 주파수(제2 주파수의 정수 배, m*Freq2)의 구동신호를 공급하여 펜 신호에 의한 노이즈를 측정할 수 있다. 터치회로(300)는 노이즈 측정 결과에 따라, 제1 측정 주파수와 제2 측정 주파수 중 노이즈에 강인한 주파수를 결정하고, 결정된 주파수를 갖는 구동신호(DS)를 이용하여 다음 터치 프레임 시간 내 제2, 4, 6, 7 타입(Type 2, 4, 6, 8)으로 설정된 터치 시구간 동안 터치패널(TSP)을 구동할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 터치전극(TE)에 인가되는 구동신호(DS)의 펄스들을 나타낸 도면이다. 단, 하나의 터치 시구간(TP) 동안, 2개의 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1, MUX2)이 센싱 되는 경우를 가정한다.
도 21를 참조하면, 하나의 터치 시구간(TP) 동안, 구동신호(DS)는 센싱 시 실제로 활용되는 액티브 펄스 구간(ACT)을 포함할 수 있고, 세트 펄스 구간(SET) 및 프리-액티브 펄스 구간(PRE_ACT)을 더 포함할 수 있다.
액티브 펄스 구간(ACT)은 실제로 센싱 되는 다수의 펄스를 포함할 수 있다. 액티브 펄스 구간(ACT)의 센싱에 의해 센싱 데이터(Sensing Data)가 생성될 수 있다.
세트 펄스 구간(SET)은 1개 이상의 펄스를 포함할 수 있으며, 하나의 터치 시구간(TP) 내에서 멀티플렉싱 구동 그룹들(MUX1, MUX2) 각각이 센싱 되는 타이밍 전에 위치할 수 있다. 즉, 세트 펄스 구간(SET)은 멀티플렉싱 구동 그룹들(MUX1, MUX2) 각각이 센싱 되는 타이밍에 위치하는 액티브 펄스 구간(ACT) 앞에 올 수 있다. 세트 펄스 구간(SET)은 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1, MUX2)의 시작을 알려주는 역할을 할 수 있으며, 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1, MUX2) 각각이 안정적으로 센싱 되게 하는 역할을 해줄 수 있다.
프리-액티브 펄스 구간(PRE_ACT)은 하나의 터치 시구간(TP)의 앞부분에 올 수 있다. 프리-액티브 펄스 구간(PRE_ACT)은 하나의 터치 시구간(TP)의 시작을 알려주는 역할을 할 수 있고, 디스플레이 구동에서 전환된 터치 구동을 안정화 시켜주는 역할을 할 수 있으며, 경우에 따라서 동기화 신호인 핑 신호(Ping Signal)의 역할을 할 수도 있다.
시간적인 순서 관점에서, 프리-액 티브 펄스 구간(PRE_ACT)이 오고, 이어서, 제1 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX1)의 센싱 타이밍과 대응되어 세트 펄스 구간(SET) 및 액티브 펄스 구간(ACT)이 오고, 제2 멀티플렉싱 구동 그룹(MUX12)의 센싱 타이밍과 대응되어 세트 펄스 구간(SET) 및 액티브 펄스 구간(ACT)이 올 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간(TP)의 타입(Type)을 설정하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 22를 참조하면, 펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 현재 구동할 터치 시구간(TP)의 식별정보를 출력하는 카운터(2210)와, 카운터(2210)에서 출력된 터치 시구간(TP)의 식별정보에 따라 해당 터치 시구간(TP)에 대하여 미리 연계된 타입 값(TV)을 타입 값 선택신호(SELECT_TV)로서 출력하는 타입 값 출력 멀티플렉서(2220)와, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 타입 값들(TV1~TV16) 중 하나의 타입 값인 타입 값 선택신호(SELECT_TV)에 따라, 해당 터치 시구간의 타입(7가지 타입 중 하나임)에 대한 세팅 정보를 출력하는 세팅 정보 출력 멀티플렉서(2230)와, 세팅 정보 출력 멀티플렉서(2230)에서 출력된 세팅 정보를 저장하는 타입 레지스터 맵(2250)을 포함하는 타이밍 제너레이터(2240) 등을 포함할 수 있다.
7가지 타입(Type 1~7)에 대한 세팅 정보는, 구동 신호(DS)에서, 프리 액티브 펄스 구간(PRE_ACT)의 펄스 개수(PRE_ACT_NUM), 세트 펄스 구간(SET)의 펄스 개수(SET_NUM), 액티브 펄스 구간(ACT)의 펄스 개수(ACT_NUM), 멀티플렉싱 구동 그룹 정보(MUX_INFO) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
터치구동회로(410) 내 센싱회로(1410)는 타이밍 제너레이터(2240)의 타입 레지스터 맵(2250)에 저장된 세팅 정보를 이용하여, 현재 구동할 터치 시구간(TP)을 구동할 수 있다.
아래에서는 예를 들어 설명한다. 현재 구동할 터치 시구간(TP)이 제1 터치 시구간(TP #1)이고, 제1 터치 시구간(TP #1)은 제1 타입(Type 1)을 미리 설정된 것으로 가정한다.
카운터(2210)는 현재 구동할 제1 터치 시구간(TP #1)의 식별정보를 출력한다.
타입 값 출력 멀티플렉서(2220)는 카운터(2210)에서 출력된 제1 터치 시구간(TP #1)의 식별정보에 따라 해당 제1 터치 시구간(TP #1)에 대하여 미리 연계된 타입 값(TV1)인 001(3비트)을 타입 값 선택신호(SELECT_TV)로서 출력한다.
세팅 정보 출력 멀티플렉서(2230)는, 타입 값 선택신호(SELECT_TV)에 해당하는 타입 값(TV1)인 001(3비트)에 따라, 해당 제1 터치 시구간(TP #1)의 제1 타입(Type 1)에 대한 세팅 정보를 출력할 수 있다.
타이밍 제너레이터(2240)는 세팅 정보 출력 멀티플렉서(2230)에서 출력된 제1 터치 시구간(TP #1)에 대한 세팅 정보를 타입 레지스터 맵(2250)에 저장한다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 시, 각 터치 시구간(TP)의 모드(Mode)를 설정하는 과정을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 23을 참조하면, 펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 현재 구동할 터치 시구간(TP)의 식별정보를 출력하는 카운터(2210)와, 카운터(2210)에서 출력된 터치 시구간(TP)의 식별정보에 따라 해당 터치 시구간(TP)에 대하여 미리 연계된 1비트의 모드 값(MV, 0또는 1)을 모드 값 선택신호(SELECT_MV)로서 출력하는 모드 값 출력 멀티플렉서(2320)와, 모드 값 출력 멀티플렉서(2320)에서 출력된 모드 값 선택신호(SELET_MV)를 저장하는 모드 레지스터 맵(2350)을 포함하는 타이밍 제너레이터(2240) 등을 포함할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 방법에 따라, 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)을 설정하는 것을 나타낸 다이어그램이다.
도 24를 참조하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 동작 모드는 펜 검색(Pen searching)을 위하여 터치패널(TSP)의 전체 영역을 센싱하는 풀 스캔 모드(Full scan mode)와, 터치패널(TSP)의 로컬 영역을 센싱하여, 펜(20)에 대한 펜 위치와 펜 데이터를 센싱하는 로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 포함할 수 있다.
풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제1 및 제8 터치 시구간(TP #1, 8)은 비콘신호(BCON)가 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 기간이고, 나머지 제2~7, 9~16 터치 시구간(TP #2~ TP #7, TP #9~ TP #16)은 전압 레벨이 주기적으로 변동되는 구동신호(DS)인 핑 신호(Ping signal)가 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 기간이다.
제1 및 제8 터치 시구간(TP #1, 8) 동안, 새로운 펜(20)이 터치패널(TSP)에 접근하게 되면, 새로운 펜(20)은 비콘신호(BCON)를 수신하게 되고, 제2~7, 9~16 터치 시구간(TP #2~ TP #7, TP #9~ TP #16) 동안 새로운 펜(20)은 하향링크신호(DLS)인 펜 신호를 출력한다. 이에 따라, 터치회로(300)는 새로운 펜(20)을 인식하게 된다.
풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제1 및 제8 터치 시구간(TP #1, 8) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 비콘신호(BCON)는 비 DC 전압으로서, 전압 레벨이 변동되되, 어떠한 정보를 포함하고 있기 때문에 일정한 주기로 변동되지 않을 수 있다.
풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제2-7, 9-16 터치 시구간(TP #2-7, 9-16) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에는 비 DC 전압이 인가된다. 여기서, 비 DC 전압은 핑거 터치(핑거 위치)를 센싱하기 위한 터치구동신호에 해당하는 구동신호(DS)로서, 전압 레벨이 주기적으로 변동되는 신호일 수 있다.
로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중에서, 제1 터치 시구간(TP #1)은 비콘신호(BCON)가 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 기간이고, 제2, 5, 9, 13 터치 시구간(TP #2, TP #5, TP #9, TP #13)은 검색된 펜(20)의 펜 위치(Pen position)를 센싱하기 위한 기간들이고, 제3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 터치 시구간(TP #3, TP #6, TP #7, TP #10, TP #11, TP #14, TP #15)은 검색된 펜(20)의 펜 데이터(Pen data)를 센싱하기 위한 기간들이고, 제4, 8, 12, 16 터치 시구간(TP #4, TP #8, TP #12, TP #16)은 핑거 터치(핑거 위치)를 센싱하기 위한 기간들이다.
로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 비콘신호(BCON)를 전송하기 위한 제1 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 비콘신호(BCON)는 비 DC 전압으로서, 전압 레벨이 변동되되, 어떠한 정보를 포함하고 있기 때문에 일정한 주기로 변동되지 않을 수 있다. 펜 위치 및 펜 데이터를 센싱하기 위한 제2-3, 5-7, 9-11, 13-15 터치 시구간(TP #2-3, 5-7, 9-11, 13-15) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 DC 전압이 인가된다. 핑거 위치를 센싱하기 위한 제4, 8, 12, 16 터치 시구간(TP #4, 8, 12, 16) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 비 DC 전압이 인가된다. 여기서, 비 DC 전압은 핑거 터치(핑거 위치)를 센싱하기 위한 터치구동신호에 해당하는 구동신호(DS)로서, 전압 레벨이 주기적으로 변동되는 신호일 수 있다.
전술한 제1 펜 프로토콜을 구현하기 위하여, 터치회로(300)의 펜 프로토콜 설정회로(1400)는, 펜 프로토콜 설정을 통해, 풀 스캔 모드를 위한 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)과, 로컬 스캔 모드를 위한 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)을 생성할 수 있다.
먼저, 풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 대한 설정 방법을 설명한다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제1 및 제8 터치 시구간(TP #1, 8)에 대한 타입 값(TV1, TV8)은 제1 타입(BCON)의 타입 값인 1 (001)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제2~7, 9~16 터치 시구간(TP #2~ TP #7, TP #9~ TP #16)에 대한 타입 값들(TV2 ~ TV7, TV9 ~ TV16)은 제2 타입(2 Symbol)의 타입 값인 2(010)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 모드 값들(MV1~MV16)은 비 DC 모드를 나타낸 모드 값인 0으로 설정된다.
다음으로, 로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 대한 설정 방법을 설명한다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 제1 터치 시구간(TP #1)에 대한 타입 값(TV1)은 비콘신호(BCON)의 전송 기간을 나타내는 제1 타입의 타입 값인 1 (001)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 제2, 5, 9, 13 터치 시구간(TP #2, TP #5, TP #9, TP #13)에 대한 타입 값들(TV2, TV5, TV9, TV13)은 제2 타입(2 Symbol)의 타입 값인 2(010)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 제3, 6, 10, 14 터치 시구간(TP #3, TP #6, TP #10, TP #14)에 대한 타입 값들(TV3, TV6, TV10, TV14)은 제4 타입(4 Symbol)의 타입 값인 4(100)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 제7, 11, 15 터치 시구간(TP #7, TP #11, TP #15)에 대한 타입 값들(TV7, TV11, TV15)은 제6 타입(6 Symbol)의 타입 값인 6(110)로 설정된다.
비콘신호(BCON)의 전송 기간에 해당하는 제1 터치 시구간(TP #1)에 대한 모드 값(MV1)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값인 0으로 설정된다.
핑거 위치를 센싱하기 위한 제4, 8, 12, 16 터치 시구간(TP #4, 8, 12, 16)에 대한 모드 값들(MV4, MV8, MV12, MV16)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값인 0으로 설정된다.
펜 위치 및 펜 데이터를 센싱하기 위한 제2-3, 5-7, 9-11, 13-15 터치 시구간(TP #2-3, 5-7, 9-11, 13-15)에 대한 모드 값들(MV2, MV3, MV5~MV7, MV9~MV11, MV13~MV15)은 DC 모드를 나타내는 모드 값인 1로 설정된다.
전술한 바와 같이, 제1 내지 제16 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 타입 값들과 모드 값들을 설정함으로써, 제1 펜 프로토콜이 구현될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜 설정 방법에 따라, 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)을 설정하는 것을 나타낸 다이어그램이다.
도 25를 참조하면, 펜 터치를 센싱하기 위한 동작 모드는 펜 검색(Pen searching)을 위하여 터치패널(TSP)의 전체 영역을 센싱하는 풀 스캔 모드(Full scan mode)와, 터치패널(TSP)의 로컬 영역을 센싱하여, 펜(20)에 대한 펜 위치와 펜 데이터를 센싱하는 로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 포함할 수 있다.
풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제1 펜 프로토콜(1st Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, 9)은 비콘신호(BCON)가 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 기간들이다. 제2-5, 10-13 터치 시구간(TP #2 ~ TP #5, TP #10 ~ TP #13)은 핑거 및 펜 위치를 센싱하기 위한 기간들이다. 제6-8, 14-16 터치 시구간(TP #6 ~ TP #8, TP #14~ TP #16)은 더미 기간으로서 사용되지 않는 기간들이다.
풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, TP #9) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 비콘신호(BCON)는 비 DC 전압으로서, 전압 레벨이 변동되되, 어떠한 정보를 포함하고 있기 때문에 일정한 주기로 변동되지 않을 수 있다.
제2-5, 10-13 터치 시구간(TP #2-5, 10-13) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에는 비 DC 전압이 인가된다. 여기서, 비 DC 전압은 핑거 터치(핑거 위치)를 센싱하기 위한 터치구동신호에 해당하는 구동신호(DS)로서, 전압 레벨이 주기적으로 변동되는 신호일 수 있다. 제6-8, 14-16 터치 시구간(TP #6 ~ TP #8, TP #14~ TP #16) 동안, 터치패널(TSP)은 구동되지 않을 수 있다.
로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 따르면, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중에서, 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, TP #9)은 비콘신호(BCON)가 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 기간이고, 제2-5 터치 시구간(TP #2 ~ TP #5)은 핑거 위치와 풀 스캔 모드에서 검색된 펜 위치를 센싱하기 위한 기간들이고, 제7-8, 10-16 터치 시구간(TP #7, TP #8, TP #10 ~ TP #16)은 풀 스캔 모드에서 검색된 펜(20)의 펜 데이터(Pen data)를 센싱하기 위한 기간들이고, 제6 터치 시구간(TP #6)은 더미 기간이다.
로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 따르면, 비콘신호(BCON)를 전송하기 위한 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, TP #9) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)에 인가되는 비콘신호(BCON)는 비 DC 전압으로서, 전압 레벨이 변동되되, 어떠한 정보를 포함하고 있기 때문에 일정한 주기로 변동되지 않을 수 있다.
핑거와 관련 없이, 펜(20)만을 센싱하기 위한 기간들로서, 펜 데이터를 센싱하기 위한 제7-8, 10-16 터치 시구간(TP #7, TP #8, TP #10 ~ TP #16) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 DC 전압이 인가된다.
핑거와 관련된 기간들로서, 핑거 및 펜 위치를 센싱하기 위한 제2-5 터치 시구간(TP #2 ~ TP #5) 동안, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에는 비 DC 전압이 인가된다. 여기서, 비 DC 전압은 핑거 터치(핑거 위치)를 센싱하기 위한 터치구동신호에 해당하는 구동신호(DS)로서, 전압 레벨이 주기적으로 변동되는 신호일 수 있다.
더미 기간인 제6 터치 시구간(TP #6) 동안에는, 터치패널(TSP)은 미 구동될 수 있다.
전술한 제2 펜 프로토콜을 구현하기 위하여, 터치회로(300)의 펜 프로토콜 설정회로(1400)는, 펜 프로토콜 설정을 통해, 풀 스캔 모드를 위한 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)과, 로컬 스캔 모드를 위한 펜 프로토콜 설정 테이블(1500)을 생성할 수 있다.
먼저, 풀 스캔 모드(Full scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 대한 설정 방법을 설명한다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 비콘신호(BCON)의 전송 기간에 해당하는 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, 9)에 대한 타입 값(TV1, TV9)은 제1 타입(BCON)의 타입 값인 1 (001)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 비콘신호(BCON)의 전송 기간에 해당하는 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, 9)에 대한 모드 값(MV1, MV9)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값인 0으로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 더미 기간인 제6~8, 14~16 터치 시구간(TP #6~8, TP #14~16)에 대한 타입 값(TV6~8, TV14~16)은 제1 타입(No Use)의 타입 값인 1 (001)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 더미 기간인 제6~8, 14~16 터치 시구간(TP #6~8, TP #14~16)에 대한 모드 값(MV6~8, MV14~16)은 DC 모드를 나타내는 모드 값(1)과 비 DC 모드를 나타내는 모드 값(0) 모두로 설정되지 않는다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 핑거 및 펜 위치 센싱 기간인 제2~5, 10~13 터치 시구간(TP #2~5, TP #10~13)에 대한 타입 값들(TV2~TV5, TV10~13)은 제2 타입(2 Symbol)의 타입 값인 2(010)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 핑거 및 펜 위치 센싱 기간인 제2~5, 10~13 터치 시구간(TP #2~5, TP #10~13)에 대한 모드 값들(MV2~5, MV10~13)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값인 0으로 설정된다.
다음으로, 로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 대한 설정 방법을 설명한다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 비콘신호(BCON)의 전송 기간인 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, 9)에 대한 타입 값(TV1, TV9)은 제1 타입의 타입 값인 1 (001)로 설정된다. 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 더미 기간인 제6 터치 시구간(TP #6)에 대한 타입 값(TV6)은 제1 타입의 타입 값인 1 (001)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 핑거 및 펜 위치 센싱 기간인 제2~5 터치 시구간(TP #2~5)에 대한 타입 값들(TV2~5)은 제2 타입(2 Symbol)의 타입 값인 2(010)로 설정된다.
16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중, 펜 데이터 센싱 기간인 제7, 8, 10~16 터치 시구간(TP #7, 8, 10~16) 중에서, 제7, 10~11, 13~15 터치 시구간(TP #7, 10~11, 13~15)은 제6 타입(6 Symbol)의 타입 값인 6(110)로 설정되고, 제8, 12, 16 터치 시구간(TP #8, 12, 16)은 제2 타입(2 Symbol)의 타입 값인 2(010)로 설정된다.
로컬 스캔 모드(Local scan mode)를 위한 제2 펜 프로토콜(2nd Pen Protocol)에 따르면, 비콘신호(BCON) 전송기간인 제1 및 제9 터치 시구간(TP #1, TP #9)에 대한 모드 값들(MV1, MV9)는 비 DC 모드를 나타내는 모드 값(0)으로 설정된다.
더미 기간인 제6 터치 시구간(TP #6)에 대한 모드 값(MV6)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값(0)으로 설정된다.
핑거와 관련된 기간들로서, 핑거 및 펜 위치를 센싱하기 위한 제2-5 터치 시구간(TP #2~5)에 대한 모드 값들(MV2~5)은 비 DC 모드를 나타내는 모드 값(0)으로 설정된다.
핑거와 관련 없이, 펜(20)만을 센싱하기 위한 기간들로서, 펜 데이터를 센싱하기 위한 제7-8, 10-16 터치 시구간(TP #7, 8, 10~16)에 대한 모드 값들(MV7, 8, 10~16)은 DC 모드를 나타내는 모드 값(1)으로 설정된다.
전술한 바와 같이, 제1 내지 제16 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)에 대한 타입 값들과 모드 값들을 설정함으로써, 제2 펜 프로토콜이 구현될 수 있다.
도 24의 제1 펜 프로토콜과 도 25의 제2 펜 프로토콜을 비교하여, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 프로토콜의 변경 및 설정에 따른 특징들을 살펴본다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)으로 공급하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호(Pen Signal)인 하향링크신호(DLS)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는 펜 프로토콜 변경 기능을 수행할 수 있다. 터치회로(300)가 펜 프로토콜 변경 기능을 수행한 후, 제1 펜 프로토콜에 따라 동작하던 터치회로(300)가 제2 펜 프로토콜에 따라 동작하게 되면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 역할이 변경될 수 있다. 이에 따라, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타입(핑거 위치 센싱, 펜 위치 센싱, 펜 데이터 센싱, 노이즈 센싱 등)이나 모드(DC 모드, 비 DC 모드 등) 등이 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)가 펜 프로토콜 변경 기능을 수행한 후, 제1 펜 프로토콜에 따라 동작하던 터치회로(300)가 제2 펜 프로토콜에 따라 동작하게 되면, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 다른 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다를 수 있다.
제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 터치회로(300)는 제1 펜(20-1)에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호(DLS)를 수신하고, 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 터치회로(300)는 제1 펜(20-1)과 다른 제2 펜(20-2)에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호(DLS)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 펜(20-1)과 제2 펜(20-2)은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
하향링크 통신 구간(DLT)은, 펜(20)의 펜 위치를 센싱하기 위한 펜 위치 센싱 시구간(P), 펜(20)의 펜 기울기를 센싱하기 위한 펜 기울기 센싱 시구간(T) 및 펜(20)의 펜 정보를 센싱하기 위한 펜 데이터 전송 시구간(D) 등을 포함할 수 있다.
다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간(예: 펜 위치 센싱 시구간(P) 등)과 하나 이상의 제2 터치 시구간(예: 펜 데이터 전송 시구간(D) 등)은 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정될 수 있다. 여기서, 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안의 제1 하향링크신호(DLS)는 주기적인 펄스들을 포함하는 펜 신호(예: 펜 위치 신호(PPS), 펜 기울 신호(PTS) 등)일 수 있고, 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안의 제2 하향링크신호(DLS)는 비주기적인 펄스들을 포함하는 펜 신호(예: 펜 데이터(PDATA) 등)일 수 있다.
상향링크신호(ULS)는 펜 구동 제어 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상향링크신호(ULS)는 비콘신호(BCON: Beacon Signal)를 포함할 수 있다.
비콘신호(BCON)는, 터치패널 타입 정보(예: 인셀 타입, 애드온 타입 등), 터치 시구간 정보(LHB 정보), 하향링크신호(DLS)의 주파수 정보, 하향링크신호(DLS)의 펄스 개수 정보, 상향링크 통신 구간(ULT) 이어서 오는 터치 시구간의 개수 정보 및 구동 타이밍 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
비콘신호(BCON)는 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 터치 시구간 정보 등)를 더 포함할 수 있다. 비콘신호(BCON)는 터치패널(TSP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
비콘신호(BCON)를 전송하는 터치 시구간과, 비콘신호(BCON)에 포함되는 각종 정보들의 포맷과 비콘신호(BCON)의 신호 포맷은 펜 프로토콜로 사전에 정의되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)가 펜 프로토콜 변경 기능을 수행한 후, 제1 펜 프로토콜에 따라 동작하던 터치회로(300)가 제2 펜 프로토콜에 따라 동작하게 되면, 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 다른 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고, DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)가 펜 프로토콜 변경 기능을 수행한 후, 제1 펜 프로토콜에 따라 동작하던 터치회로(300)가 제2 펜 프로토콜에 따라 동작하게 되면, 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다를 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고, DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다.
다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부가 DC 모드 구간으로 설정될 수 있다.
제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는 서로 다를 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 다른 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정할 수 있다.
제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 센싱회로(1410)는 제1 펜(20-1)에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호(DLS)를 수신할 수 있다.
제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 센싱회로(1410)는 제1 펜(20-1)과 다른 제2 펜(20-2)에서 출력된 펜 신호인 하향링크신호(DLS)를 수신할 수 있다.
제1 펜(20-1)과 제2 펜(20-2)은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다를 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안의 제1 하향링크신호(DLS)는 주기적인 펄스들을 포함하고, 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안의 제2 하향링크신호(DLS)는 비주기적인 펄스들을 포함할 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 다른 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정할 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정할 수 있다.
센싱회로(1410)는 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단할 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부를 DC 모드 구간으로 설정할 수 있다.
펜 프로토콜 설정 회로(1400)는 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상으로 DC 전압을 공급하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상으로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 센싱회로(1410)와, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 각각에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하되, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 다수의 터치 프레임(TF) 시간 중 제1 터치 프레임(TF1) 시간과 다른 제2 터치 프레임(TF2) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로(1400) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 제1 펜 프로토콜에 기초하는 제1 비콘신호를 출력하는 제1 단계와, 제1 비콘신호에 대하여 응답하여 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜에서 출력된 제1 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제2 단계와, 제2 단계에서 제1 펜 신호가 수신되면, 제1 펜을 센싱하는 제3 단계와, 제2 단계에서 제1 펜 신호가 미 수신되면, 다음 터치 프레임 시간 에서 제1 펜 프로토콜과 다른 제2 펜 프로토콜에 기초하는 제2 비콘신호를 출력하는 제4 단계와, 제2 비콘신호에 대하여 응답하여 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜에서 출력된 제2 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제5 단계와, 제5 단계에서 제2 펜 신호가 수신되면, 제2 펜을 센싱하는 제6 단계를 포함하는 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
제2 단계에서 제1 펜 신호가 미 수신되면, 동작 펜 프로토콜을 제1 펜 프로토콜에서 제2 펜 프로토콜로 변경하기 위한 펜 프로토콜 변경 설정을 수행할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 동작방법에 대한 흐름도이다.
처음에, 터치회로(300)는 풀 스캔 모드(Full Scan mode)로 동작을 한다(S2600).
터치회로(300)는 풀 스캔 모드(Full Scan mode)에서 핑거를 센싱하기 위한 동작을 기본적으로 하며, 펜(20)을 감지하기 위하여 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)에 공급한다.
이때, 먼저, 터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜에 맞는 제1 비콘신호(BCON1)을 상향링크신호(ULS)로서 출력한다(S2602). 이후, 터치회로(300)는 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하는 제1 펜(20-1)이 감지되는지를 판단한다(S2604).
제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)이 터치패널(TSP)에 접촉 또는 근접하게 위치하게 되면, 제1 펜(20-1)은 제1 비콘신호(BCON1)에 응답하여 펜 신호를 출력하게 된다. 이에 따라, 터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)감지하게 된다.
제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)이 없거나 제1 펜 프로토콜과 다른 펜 프로토콜로 동작하는 펜(20)이 터치패널(TSP)에 접촉 또는 근접하게 위치하게 되면, 터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)을 감지하지 못한다.
S2604 단계에서, 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하는 제1 펜(20-1)이 감지되면, 터치회로(300)는 로컬 스캔 모드(Local scan mode)로 진입한다(S2606).
터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜에 따른 로컬 스캔 모드로 동작하여, 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)에 대한 펜 위치를 센싱하고(S2608), 펜 데이터를 센싱하고(S2610), 펜 위치 및 펜 데이터를 분석한다(S2612).
터치회로(300)는 제1 펜(20-1)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는지를 판단한다(S2614).
S2614 단계에서, 제1 펜(20-1)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는 것으로 판단되면, S2600 단계로 돌아가고, 터치회로(300)는 풀 스캔 모드로 전환되어 동작한다. 또는, 이와 다르게, 제1 펜(20-1)과 다른 제2 펜(20-2)에 대한 센싱을 위하여, S2614 단계에서, 제1 펜(20-1)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는 것으로 판단되면, 터치회로(300)는 제2 펜 프로토콜에 해당하는 제2 비콘신호(BCON2)를 터치패널(TSP)로 상향링크신호(ULS)로서 공급할 수도 있다(S2702).
S2614 단계에서, 제1 펜(20-1)의 펜 신호가 계속 센싱 되는 것으로 판단되면, S2606 단계로 돌아가고, 터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜에 따른 로컬 스캔 모드로 계속해서 동작한다.
S2604 단계에서, 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하는 제1 펜(20-1)이 감지되지 않으면(또는 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하는 제1 펜(20-1)의 감지 여부와 관계 없이), 다음 터치 프레임에서, 제2 펜 프로토콜에 해당하는 제2 비콘신호(BCON2)를 터치패널(TSP)로 상향링크신호(ULS)로서 공급한다(S2702). 이후, 터치회로(300)는 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하는 제2 펜(20-2)이 감지되는지를 판단한다(S2704).
제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜(20-2)이 터치패널(TSP)에 접촉 또는 근접하게 위치하게 되면, 제2 펜(20-2)은 제2 비콘신호(BCON2)에 응답하여 펜 신호를 출력하게 된다. 이에 따라, 터치회로(300)는 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜(20-2)감지하게 된다.
제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜(20-2)이 없거나 제2 펜 프로토콜과 다른 펜 프로토콜로 동작하는 펜(20)이 터치패널(TSP)에 접촉 또는 근접하게 위치하게 되면, 터치회로(300)는 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜(20-2)을 감지하지 못한다.
S2704 단계에서, 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하는 제2 펜(20-2)이 감지되면, 터치회로(300)는 로컬 스캔 모드(Local scan mode)로 진입한다(S2706).
터치회로(300)는 제2 펜 프로토콜에 따른 로컬 스캔 모드로 동작하여, 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜(20-2)에 대한 펜 위치를 센싱하고(S2708), 펜 데이터를 센싱하고(S2710), 펜 위치 및 펜 데이터를 분석한다(S2712).
터치회로(300)는 제2 펜(20-2)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는지를 판단한다(S2714).
S2714 단계에서, 제2 펜(20-2)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는 것으로 판단되면, S2600 단계로 다시 돌아가고, 터치회로(300)는 풀 스캔 모드로 전환되어 동작한다. 또는, 이와 다르게, 제2 펜(20-2)과 다른 제1 펜(20-1)에 대한 센싱을 위하여, S2714 단계에서, 제2 펜(20-2)의 펜 신호가 더 이상 센싱 되지 않는 것으로 판단되면, S2602 단계로 다시 돌아가, 터치회로(300)는 제1 펜 프로토콜에 해당하는 제1 비콘신호(BCON1)를 터치패널(TSP)로 상향링크신호(ULS)로서 공급할 수도 있다(S2602).
S2714 단계에서, 제2 펜(20-2)의 펜 신호가 계속 센싱 되는 것으로 판단되면, S2706 단계로 돌아가고, 터치회로(300)는 제2 펜 프로토콜에 따른 로컬 스캔 모드로 계속해서 동작한다.
만약, 터치표시장치(10)가 2개의 펜 프로토콜(제1 및 제2 펜 프로토콜)에 대해서만 펜 프로토콜 설정 변경을 제공하는 경우, S2704 단계에서, 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하는 제2 펜(20-2)이 감지되지 않으면, S2600 단계로 다시 돌아가고, 터치회로(300)는 풀 스캔 모드로 전환되어 동작한다.
만약, 터치표시장치(10)가 제1 및 제2 펜 프로토콜 이외에도 더 많은 펜 프로토콜에 대한 설정 변경이 가능한 경우, S2704 단계에서, 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하는 제2 펜(20-2)이 감지되지 않으면, 터치표시장치(10)는, 다음 터치 프레임에서, 제3 펜 프로토콜에 해당하는 제3 비콘신호를 터치패널(TSP)로 공급하고, 위에서 언급한 절차대로 진행할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 하나의 터치패널(TSP)을 이용하고 하나의 터치회로(300)를 이용하여 전혀 다른 펜 프로토콜로 동작하는 다수의 펜(20)을 센싱할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 서로 다른 종류의 제1 펜 프로토콜과 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜(20-1)과 제2 펜(20-2)을 동시에 센싱할 수 있다.
이를 위해, 터치회로(300)는, 이종의 제1 및 제2 펜 프로토콜 각각에 해당하는 제1 및 제2 비콘신호(BCON1, BCON2)를 서로 다른 터치 프레임 내 특정 터치 시구간 동안 터치패널(TSP)로 공급하고, 이후, 이종의 제1 및 제2 비콘신호(BCON1, BCON2)에 반응하는 펜 여부에 따라, 후속 터치 프레임들을 제1 및 제2 펜 프로토콜 중 하나 이상에 맞게 설정할 수 있다.
터치회로(300)는, 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제1 펜(20-1)과 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제2 펜(20-2)이 모두 감지되면, 후속 터치 프레임들 중 일부의 터치 프레임들을 제1 펜(20-1)을 센싱하기 위한 제1 펜 프로토콜로 설정하고, 다른 터치 프레임들을 제2 펜(20-2)을 센싱하기 위한 제2 펜 프로토콜로 설정할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 2가지 펜 프로토콜을 지원하는 경우, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, i번째 터치 프레임 내 특정 터치 시구간 동안 제1 펜 프로토콜에 해당하는 제1 비콘신호(BCON1)를 터치패널(TSP)로 공급하고, (i+1)번째 터치 프레임 내 특정 터치 시구간 동안 제2 펜 프로토콜에 해당하는 제2 비콘 신호(BCON2)를 터치패널(TSP)로 공급할 수 있다.
이후, 터치회로(300)는, i번째 터치 프레임 내 특정 터치 시구간 동안 출력된 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제1 펜(20-1)이 감지되면, (i+2)번째 터치 프레임 등에 포함된 N개의 터치 시구간을 제1 펜 프로토콜에 맞게 설정하여, 제1 펜(20-1)과 연동하여 제1 펜(20-1)을 센싱할 수 있다.
그리고, 터치회로(300)는, (i+1)번째 터치 프레임 내 특정 터치 시구간 동안 출력된 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제2 펜(20-2)이 감지되면, (i+3)번째 터치 프레임 등에 포함된 N개의 터치 시구간을 제2 펜 프로토콜에 맞게 설정하여, 제2 펜(20-2)과 연동하여 제2 펜(20-2)을 센싱할 수 있다.
한편, 터치회로(300)는, 이종의 제1 및 제2 펜 프로토콜 각각에 해당하는 제1 및 제2 비콘신호(BCON1, BCON2)를 서로 다른 터치 프레임에 터치패널(TSP)로 공급한 이후, 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제1 펜(20-1)이 감지되고, 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제2 펜(20-2)이 감지되지 않으면, 후속 터치 프레임들을 제1 펜(20-1)을 센싱하기 위한 제1 펜 프로토콜로 설정할 수 있다.
또는, 터치회로(300)는, 이종의 제1 및 제2 펜 프로토콜 각각에 해당하는 제1 및 제2 비콘신호(BCON1, BCON2)를 서로 다른 터치 프레임에 터치패널(TSP)로 공급한 이후, 제1 비콘신호(BCON1)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제1 펜(20-1)이 감지되지 않고, 제2 비콘신호(BCON2)에 반응하여 하향링크신호(DLS)를 출력하는 제2 펜(20-2)이 감지되면, 후속 터치 프레임들을 제2 펜(20-2)을 센싱하기 위한 제2 펜 프로토콜로 설정할 수 있다.
이상에서 설명한 방식을 이용하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 3개 이상의 펜 프로토콜로 동작하는 3개 이상의 펜을 동시에 센싱할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 다양한 펜을 센싱 할 수 있는 터치표시장치(10), 터치회로(300) 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 다양한 펜 프로토콜을 설정할 수 있는 터치표시장치(10), 터치회로(300) 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 연동하는 펜(20)이 바뀌는 경우, 바뀐 펜(20)과 연동이 가능한 펜 프로토콜로 변경할 수 있는 터치표시장치(10), 터치회로(300) 및 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 서로 다른 펜 프로토콜로 동작하는 둘 이상의 펜(20-1, 20-2)과 연동해야 하는 경우, 하나 또는 둘 이상의 터치 프레임 시간 마다 펜 프로토콜을 변경해가면서 둘 이상의 펜(20-1, 20-2)을 센싱할 수 있는 터치표시장치(10), 터치회로(300) 및 펜 센싱 방법을 제공할 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.

Claims (22)

  1. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 터치회로가 수신하는 하향링크신호는 제1 펜에서 출력된 신호이고,
    상기 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 터치회로가 수신하는 하향링크신호는 상기 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 신호인 터치표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 펜과 상기 제2 펜은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다른 터치표시장치.
  4. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간은 상기 하향링크 통신 구간으로 설정되고,
    상기 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안의 제1 하향링크신호는 주기적인 펄스들을 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안의 제2 하향링크신호는 비주기적인 펄스들을 포함하는 터치표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상향링크신호는 펜 구동 제어 정보를 포함하고,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는 서로 다른 터치표시장치.
  6. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 터치회로는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고,
    상기 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고,
    상기 비 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 터치표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부가 상기 DC 모드 구간으로 설정된 터치표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는 서로 다른 터치표시장치.
  9. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 다수의 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 각각에 대하여, 상기 펜과 연계된 상기 터치회로의 구동 동작의 타입을 나타내는 타입 값을 저장하는 타입 레지스터를 더 포함하고,
    상기 터치회로는 상기 제1 터치 프레임 시간과 상기 제2 터치 프레임 시간 사이에, 상기 타입 레지스터를 수정하는 터치표시장치.
  10. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 복수의 터치 시구간 각각에 대하여, 상기 터치패널을 구동하는 모드를 나타내는 모드 값을 저장하는 모드 레지스터를 더 포함하고,
    상기 터치회로는 상기 제1 터치 프레임 시간과 상기 제2 터치 프레임 시간 사이에, 상기 모드 레지스터를 수정하는 터치표시장치.
  11. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다르고,
    상기 터치회로는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 제1 노이즈 인덱스 구간과 제2 노이즈 인덱스 구간으로 설정하고,
    상기 제1 노이즈 인덱스 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 제1 주파수의 정수 배를 갖는 구동신호를 공급하고,
    상기 제2 노이즈 인덱스 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 정수 배를 갖는 구동신호를 공급하는 터치표시장치.
  12. 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 센싱회로; 및
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로를 포함하고,
    상기 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 센싱회로가 수신하는 하향링크신호는 제1 펜에서 출력된 신호이고,
    상기 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 센싱회로가 수신하는 하향링크신호는 상기 제1 펜과 다른 제2 펜에서 출력된 신호인 터치회로.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 펜과 상기 제2 펜은, 제조사, 모델 및 동작하는 펜 프로토콜 중 적어도 하나가 다른 터치회로.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 펜 프로토콜 설정 회로는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 터치회로.
  16. 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극으로 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 센싱회로; 및
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로를 포함하고,
    상기 펜 프로토콜 설정 회로는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 각각 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고,
    상기 센싱회로는,
    상기 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고,
    상기 비 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 터치회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 펜 프로토콜 설정 회로는,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 전체 또는 일부를 상기 DC 모드 구간으로 설정하는 터치회로.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 펜 프로토콜 설정 회로는,
    상기 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 터치회로.
  19. 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 DC 모드 구간과 비 DC 모드 구간으로 설정하고, 상기 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 상기 비 DC 모드 구간으로 설정된 상기 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 터치회로를 포함하고,
    상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서는, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와 서로 다른 터치표시장치.
  20. 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간 동안 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 DC 전압을 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 비 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제2 터치 시구간 동안 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 비 DC 전압을 공급하거나 전압 공급을 중단하는 센싱회로; 및
    상기 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 하나 이상의 제1 터치 시구간과 하나 이상의 제2 터치 시구간을 상기 DC 모드 구간과 상기 비 DC 모드 구간으로 설정하되, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서와, 상기 다수의 터치 프레임 시간 중 상기 제1 터치 프레임 시간과 다른 제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 DC 모드 구간으로 설정된 하나 이상의 제1 터치 시구간의 개수 또는 순서를 서로 다르게 설정하는 펜 프로토콜 설정 회로를 포함하는 터치회로.
  21. 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 복수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 상향링크신호를 공급하고, 상기 복수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안 펜 신호인 하향링크신호를 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치의 펜 센싱 방법에 있어서,
    제1 펜 프로토콜에 기초하는 제1 비콘신호를 출력하는 제1 단계;
    상기 제1 비콘신호에 대하여 응답하여 상기 제1 펜 프로토콜로 동작하는 제1 펜에서 출력된 제1 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 상기 제1 펜 신호가 수신되면, 상기 제1 펜을 센싱하는 제3 단계;
    상기 제1 펜 프로토콜과 다른 제2 펜 프로토콜에 기초하는 제2 비콘신호를 출력하는 제4 단계;
    상기 제2 비콘신호에 대하여 응답하여 상기 제2 펜 프로토콜로 동작하는 제2 펜에서 출력된 제2 펜 신호가 수신되는지를 판단하는 제5 단계;
    상기 제5 단계에서 상기 제2 펜 신호가 수신되면, 상기 제2 펜을 센싱하는 제6 단계를 포함하고,
    제1 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 터치회로가 수신하는 하향링크신호는 상기 제1 펜에서 출력된 신호이고,
    제2 터치 프레임 시간에 포함된 상기 복수의 터치 시구간 중 상기 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 터치회로가 수신하는 하향링크신호는 상기 제2 펜에서 출력된 신호인 펜 센싱 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 제1 펜 신호가 미 수신되면, 상기 터치표시장치는 동작 펜 프로토콜을 상기 제1 펜 프로토콜에서 상기 제2 펜 프로토콜로 변경하기 위한 펜 프로토콜 변경 설정을 수행하는 펜 센싱 방법.
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