KR20200079886A - 터치센싱장치 및 터치센싱시스템 - Google Patents

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Abstract

일 실시예는 한 구동주기를 두 개의 파트로 구분하고, 각 파트의 터치센싱데이터를 합산하거나 차감하여 주기성 노이즈를 제거하는 터치센싱장치를 제공한다.

Description

터치센싱장치 및 터치센싱시스템{TOUCH SENSING APPARATUS AND TOUCH SENSING SYSTEM}
본 실시예는 터치센싱에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노이즈의 영향을 최소화시키는 터치센싱기술에 관한 것이다.
터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술을 터치센싱기술이라고 한다.
터치패널은 평면상에서 디스플레이패널과 같은 위치에 놓이게 되는데, 이에 따라, 사용자들은 디스플레이패널의 영상을 보면서 터치패널로 사용자조작신호를 입력할 수 있게 된다.
이러한 사용자조작신호 발생방법은 그 이전의 다른 사용자조작신호 입력방식-예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력방식-에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공해 준다.
이러한 장점에 따라, 디스플레이패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치센싱기술이 적용되고 있다.
터치센싱장치는 터치패널에 배치되는 구동전극으로 구동신호를 공급하고 센싱전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
한편, 터치패널은 노이즈의 영향을 받을 수 있는데, 이러한 노이즈에 의해 구동신호 혹은 반응신호에 왜곡이 발생하고, 터치센싱에 오류가 발생할 수 있다.
터치패널에 영향을 미치는 노이즈는 주로 디스플레이패널에서 발생한다. 디스플레이패널은 터치패널과 근접하여 위치하면서 터치패널에 배치되는 전극들-구동전극 및 센싱전극-과 정전용량으로 커플링될 수 있다. 그리고, 디스플레이패널에서 발생하는 신호들은 이러한 정전용량을 통해 터치패널로 전달되면서 터치패널에 노이즈를 형성하게 된다.
디스플레이패널에서 발생하는 노이즈를 회피하여 터치를 센싱하기 위해 디스플레이시간과 터치시간을 구분하여 구동하는 시분할(time-division)방식이 사용되고 있다. 그러나, 시분할방식을 사용하기 위해서는 디스플레이패널을 구동하는 데이터구동장치와 터치패널을 구동하는 터치센싱장치가 동기화되어 있어야하는 문제가 있다. 그리고, 시분할방식에서는 한 프레임에서 디스플레이패널이 구동되지 않는 짧은 시간-주로, 블랭크시간-에서 터치패널을 센싱해야하기 때문에 터치센싱의 정확도를 향상시키기 어려운 문제가 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 노이즈의 영향을 최소화시키는 터치센싱기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 주기적인 노이즈에 영향을 받는 터치패널을 구동하는 터치구동장치에 있어서, 제1파트시간 동안 제1파트구동신호를 상기 터치패널의 구동전극으로 공급하고, 제2파트시간 동안 제2파트구동신호를 상기 터치패널의 상기 구동전극으로 공급하며, 갭시간 동안 구동신호를 공급하지 않는 구동부; 상기 터치패널의 센싱전극으로부터 상기 제1파트구동신호에 대한 제1파트반응신호를 수신하고 상기 제1파트반응신호로 제1파트센싱데이터를 생성하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제2파트구동신호에 대한 제2파트반응신호를 수신하고 상기 제2파트반응신호로 제2파트센싱데이터를 생성하며 상기 제1파트센싱데이터 및 상기 제2파트센싱데이터를 연산하여 상기 터치패널에 대한 센싱데이터를 생성하는 센싱부; 및 상기 구동부 및 상기 센싱부를 제어하는 제어부를 포함하는 터치센싱장치를 제공한다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 제어부는, 상기 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 반대되는 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 동일한 파형을 가지도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 제어부는, 상기 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 동일한 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 180도의 위상차를 가지도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 제1파트시간과 상기 제2파트시간은 동일한 길이를 가질 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 구동부는, 위상변조방식을 이용하여 복수의 상기 구동전극을 동시에 구동할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 노이즈와 상기 구동신호는 위상차를 가질 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 구동부는 갭시간 동안 구동신호를 공급하지 않고, 상기 제어부는 상기 갭시간의 길이를 조절하여 구동주기를 상기 노이즈의 발생주기와 일치시킬 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 갭시간의 길이를 저장하는 갭시간레지스터를 가지는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 갭시간레지스터의 저장값에 따라 상기 갭시간의 길이를 조절할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 저장부는 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호의 위상차를 저장하는 위상레지스터를 더 가지고, 상기 제어부는 상기 위상레지스터의 저장값에 따라 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호의 위상차를 결정할 수 있다.
상기 터치센싱장치에서, 상기 갭시간은 제1반갭시간과 제2반갭시간으로 구분되고, 상기 제1반갭시간은 상기 제1파트시간에 후속하여 배치되고, 상기 제2반갭시간은 상기 제2파트시간에 후속하여 배치될 수 있다.
다른 실시예는, 복수의 구동전극이 배치되고 상기 구동전극과 정전용량으로 커플링되는 복수의 센싱전극이 배치되며, 근접하여 디스플레이패널이 위치하는 터치패널; 및 제1파트시간 동안 제1파트구동신호를 상기 구동전극으로 공급하고, 제2파트시간 동안 제2파트구동신호를 상기 구동전극으로 공급하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제1파트구동신호에 대한 제1파트반응신호를 수신하고 상기 제1파트반응신호로 제1파트센싱데이터를 생성하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제2파트구동신호에 대한 제2파트반응신호를 수신하고 상기 제2파트반응신호로 제2파트센싱데이터를 생성하며 상기 제1파트센싱데이터 및 상기 제2파트센싱데이터를 연산하여 상기 터치패널에 대한 센싱데이터를 생성하는 터치구동장치를 포함하는 터치센싱시스템을 제공한다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 디스플레이패널의 구동주기와 상기 터치패널의 구동주기는 비동기화될 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 디스플레이패널에 배치되는 일부 전극과 상기 구동전극 혹은 상기 센싱전극은 정전용량으로 커플링될 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 터치구동장치는 구동신호를 공급하지 않는 갭시간의 길이를 조절하여 상기 터치패널의 구동주기를 상기 디스플레이패널의 노이즈 발생주기와 일치시킬 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 제1파트시간 및 상기 제2파트시간은 고정적이고 상기 갭시간은 가변적일 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 터치구동장치는, 상기 디스플레이패널의 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 반대되는 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 180도의 위상차를 가지도록 제어할 수 있다.
상기 터치센싱시스템에서, 상기 터치구동장치는, 상기 디스플레이패널의 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 동일한 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 동일한 파형을 가지도록 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 터치센싱에서 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 케이스에 따라 디스플레이패널의 노이즈가 터치패널에 미치는 영향을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치센싱시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치센싱시스템이 멀티드라이빙을 실시하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 센싱부의 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구동신호의 제1예시 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 구동신호와 노이즈의 제1예시 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 구동신호와 노이즈의 제2예시 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구동신호의 제2예시 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 저장부를 더 포함하는 터치센싱장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이장치(100)는 디스플레이패널(102), 터치패널(110), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치센싱장치(140) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이패널(102)에는, 데이터구동장치(120)와 연결되는 복수의 데이터라인(DL)이 형성되고, 게이트구동장치(130)와 연결되는 복수의 게이트라인(GL)이 형성될 수 있다. 또한, 디스플레이패널(102)에는 복수의 데이터라인(DL)과 복수의 게이트라인(GL)의 교차 지점에 대응되는 다수의 화소가 정의될 수 있다.
이러한 각 화소에는 제1전극(예를 들어, 소스전극 또는 드레인전극)이 데이터라인(DL)과 연결되고, 게이트전극이 게이트라인(GL)과 연결되며, 제2전극(예를 들어, 드레인전극 또는 소스전극)이 디스플레이전극과 연결되는 트랜지스터가 형성될 수 있다.
디스플레이패널(102)의 일측-상측 혹은 하측-으로 터치패널(110)이 위치할 수 있고, 터치패널(110)에는, 복수의 구동전극(TXE) 및 복수의 센싱전극(RXE)이 배치될 수 있다.
디스플레이패널(102)과 터치패널(110)은 서로 분리되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 별도의 공정에 따라 형성되는 터치패널(110)이 디스플레이패널(102) 상에 부착되는 방식으로 패널이 제작될 수 있다. 애드온(add-on)타입으로 알려진 패널이 이러한 패널의 일 예시이다.
데이터구동장치(120)는 디지털이미지를 디스플레이패널(102)의 각 화소에 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터신호를 공급한다.
이러한 데이터구동장치(120)는 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이패널(102)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 디스플레이패널(102)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(102)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소에 위치하는 트랜지스터를 턴온 혹은 턴오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 순차적으로 공급한다.
이러한 게이트구동장치(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 디스플레이패널(102)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나누어져 디스플레이패널(102)의 양측에 위치할 수도 있다.
또한, 게이트구동장치(130)는, 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트드라이버집적회로는, 테이프 오토메이티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이패널(102)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이패널(102)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 디스플레이패널(102)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
터치센싱장치(140)는 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급하고 센싱전극(RXE)으로부터 구동신호에 대한 반응신호를 수신할 수 있다. 그리고, 터치센싱장치(140)는 반응신호에 따라 터치패널(110)에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다.
도 1에서 디스플레이장치(100)에는 하나의 터치센싱장치(140)가 위치한 것으로 도시되어 있으나, 디스플레이장치(100)는 둘 이상의 터치센싱장치(140)를 포함할 수도 있다.
한편, 디스플레이장치(100)는 센싱전극(RXE)을 통해 정전용량의 변화를 감지함으로써 오브젝트의 근접 혹은 터치를 인식하는 정전식 터치방식을 채용할 수 있다.
이러한 정전식 터치방식은, 일 예로, 상호 정전용량 터치방식과 자체 정전용량 터치 방식으로 나눌 수 있다.
정전식 터치방식의 한 종류인 상호 정전용량 터치방식은, 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급하고 구동전극(TXE)과 정전용량으로 커플링된 센싱전극(RXE)으로부터 반응신호를 수신하여 터치패널(110)에 대한 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 이러한 상호 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 센싱전극(RXE)에서 센싱되는 값이 달라지는데, 상호 정전용량 터치방식은 이러한 센싱전극(RXE)에서의 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
정전식 터치방식의 다른 한 종류인 자체 정전용량 터치방식은, 구동전극(TXE)으로 구동신호를 공급한 후 다시 해당 구동전극(TXE)을 센싱한다. 자체 정전용량 터치방식에서는, 구동전극(TXE)과 센싱전극(RXE)이 구분되지 않는다. 이러한 자체 정전용량 터치방식에서는, 손가락, 펜 등의 오브젝트의 근접 혹은 터치에 따라 해당 구동전극(TXE)에서 센싱되는 값이 달라지는데, 자체 정전용량 터치방식은 이러한 센싱값을 이용하여 터치 유무, 터치 좌표 등을 검출한다.
디스플레이장치(100)는, 전술한 2가지의 정전식 터치방식(상호 정전용량 터치방식, 자체 정전용량 터치방식) 중 하나를 채용할 수 있다. 다만, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 상호 정전용량 터치방식이 채용된 것으로 가정하여 실시예를 설명한다.
도 2는 케이스에 따라 디스플레이패널의 노이즈가 터치패널에 미치는 영향을 나타내는 도면이다.
터치센싱은 디스플레이구동과 동기화될 수 있고, 비동기화될 수도 있다.
도 2의 케이스-A는 터치센싱과 디스플레이구동이 동기화되는 것을 나타낸다. 디스플레이장치는 디스플레이시간과 터치시간을 구분하고, 디스플레이패널이 구동되지 않는 시간에 터치패널을 센싱할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 터치센싱에 있어서, 디스플레이 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있다. 하지만, 이러한 방식은 터치센싱과 디스플레이구동을 동기화시켜야 하는 문제가 있다.
도 2의 케이스-B는 터치센싱과 디스플레이구동이 비동기화되는 것을 나타낸다. 디스플레이장치는 디스플레이패널에 대한 구동과 터치패널에 대한 센싱을 서로 독립적으로 수행할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 터치센싱과 디스플레이구동이 중첩되면서, 디스플레이 노이즈가 터치패널에 영향을 미칠 수 있다.
도 2의 케이스-C는 터치패널의 구동주기와 디스플레이패널의 구동주기가 불일치하는 경우를 나타낸다. 이러한 방식에 의하면, 터치센싱과 디스플레이구동이 중첩되면서, 디스플레이 노이즈가 터치패널에 영향을 미칠 수 있다.
일 실시예에 따른 터치센싱장치, 터치센싱시스템 및 디스플레이장치는 터치센싱과 디스플레이구동이 중첩되는 경우에도 디스플레이 노이즈가 터치센싱에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.
디스플레이 노이즈는 주기성을 가지는데, 일 실시예에 따른 터치센싱장치, 터치센싱시스템 및 디스플레이장치는 디스플레이 노이즈의 제1반주기에서 터치패널을 센싱하여 생성한 제1파트센싱데이터와 제2반주기에서 터치패널을 센싱하여 생성한 제2파트센싱데이터를 연산하여 터치패널에 대한 센싱데이터를 생성할 수 있다. 이때, 제1파트센싱데이터와 제2파트센싱데이터에는 동일한 파형의 노이즈가 삽입되거나 서로 반대되는 파형의 노이즈가 삽입될 수 있다. 그런데, 일 실시예에 따른 터치센싱장치, 터치센싱시스템 및 디스플레이장치는 제1파트센싱데이터와 제2파트센싱데이터를 서로 더하거나 빼는 연산을 수행하여 동일한 파형의 노이즈 혹은 서로 반대되는 파형의 노이즈를 제거시킬 수 있다.
이하에서는 이러한 터치센싱장치, 터치센싱시스템 및 디스플레이장치를 구현할 수 있는 주요 기술들이 설명된다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치센싱시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 터치센싱시스템(300)은 터치패널(110) 및 터치센싱장치(140)를 포함할 수 있다.
터치패널(110)에는 복수의 구동전극(TXE)이 배치되고, 구동전극(TXE)과 커플링되는 센싱전극(RXE)이 배치될 수 있다.
터치센싱장치(140)는 구동부(310) 및 센싱부(320)를 포함하고, 구동부(310)와 센싱부(320)를 제어하는 제어부(330)를 더 포함할 수 있다.
구동부(310)는 구동신호(STX)를 구동전극(TXE)으로 공급할 수 있다. 구동신호(STX)는 한 구동주기에서 제1파트시간에 공급되는 제1파트구동신호와 제2파트시간에 공급되는 제2파트구동신호를 포함할 수 있다.
센싱부(320)는 구동신호(STX)에 대한 반응신호(SRX)를 센싱전극(RXE)으로부터 수신하고 반응신호(SRX)에 따라 터치패널(110)에 대한 오브젝트(10)의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 센싱부(320)는 제1파트구동신호에 대한 제1파트반응신호를 센싱전극(RXE)으로부터 수신하고, 제1파트반응신호에 따라 제1파트센싱데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 센싱부(320)는 제2파트구동신호에 대한 제2파트반응신호를 센싱전극(RXE)으로부터 수신하고, 제2파트반응신호에 따라 제2파트센싱데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 센싱부(320)는 제1파트센싱데이터와 제2파트센싱데이터를 연산-예를 들어, 평균연산, 가감연산 등-하여 각 반응신호(SRX)에 대한 센싱데이터를 생성할 수 있다.
센싱데이터는 반응신호(SRX)가 복조되어 생성되는 센싱값을 포함할 수 있다. 센싱값은, 예를 들어, 반응신호(SRX)의 전류 혹은 전압의 시적분값일 수 있다. 센싱값은 터치패널(110)에 대한 오브젝트(10)의 터치 유무를 판단하거나 터치 좌표를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 센싱값의 크기가 기준값보다 크거나 작으면 오브젝트(10)에 의한 터치가 발생한 것으로 판단될 수 있다.
센싱부(320)는 복조신호를 반응신호(SRX)에 적용하여 반응신호(SRX)를 복조할 수 있다. 센싱부(320)는 서로 위상이 동기화된 복조신호와 반응신호(SRX)가 신호적으로 곱해지도록 처리하여 반응신호(SRX)를 복조할 수 있다. 제1파트구동신호와 제2파트구동신호는 서로 다른 위상을 가질 수 있는데, 이때, 센싱부(320)는 제1파트반응신호와 제2파트반응신호에 서로 다른 위상의 복조신호를 각각 적용하여 복조할 수 있다.
구동부(310)는 위상이 다른 복수의 파트구동신호를 생성할 수 있다. 구동부(310)는 이러한 복수의 파트구동신호를 복수의 구동전극으로 동시에 공급하고, 센싱부(320)는 서로 다른 위상의 복조신호를 이용하여 파트반응신호를 복조함으로써 멀티드라이빙을 구현할 수 있다. 멀티드라이빙에 사용되는 복수의 파트구동신호는 제1파트구동신호 및 제2파트구동신호에 선택적으로 적용될 수 있다. 다시 말해, 터치센싱장치(140)는 위상이 다른 복수의 파트구동신호를 이용하여 멀티드라이빙을 구현할 수도 있고, 서로 다른 위상을 가지는 제1파트구동신호 및 제2파트구동신호를 구현할 수도 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치센싱시스템이 멀티드라이빙을 실시하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 구동부(310)는 서로 다른 위상을 가지는 복수의 구동신호(STX1 ~ STX5)를 복수의 구동전극(TXE1 ~ TXE5)으로 동시에 공급할 수 있다.
그리고, 센싱부(320)는 센싱전극(RXE)으로부터 복수의 구동신호(STX1 ~ STX5)에 대한 반응신호(SRX)를 수신하고, 반응신호(SRX)에 서로 다른 복조신호를 적용하여 센싱전극(RXE)과 복수의 구동전극(TXE1 ~ TXE5)의 교차점들에 대한 오브젝트(10)의 터치 혹은 근접을 동시에 센싱할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 센싱부의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 센싱부(320)는 아날로그전단부(510), 아날로그디지털변환부(520) 및 디지털프로세싱부(530) 등을 포함할 수 있다.
아날로그전단부(510)에는 증폭기, CDS(correlated double sampling) 등의 회로가 포함될 수 있다. 그리고, 아날로그전단부(510)에는 복조신호를 이용하여 반응신호를 복조하는 회로가 더 포함될 수 있다.
아날로그디지털변환부(520)는 아날로그전단부(510)의 출력을 변환하여 센싱로우데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 디지털프로세싱부(530)는 센싱로우데이터를 처리하여 센싱데이터를 생성할 수 있다. 아날로그디지털변환부(520)가 제1파트반응신호에 대응되는 제1파트센싱로우데이터를 생성하고, 제2파트반응신호에 대응되는 제2파트센싱로우데이터를 생성하는 경우, 디지털프로세싱부(530)는 제1파트센싱로우데이터를 처리하여 제1파트센싱데이터를 생성하고, 제2파트센싱로우데이터를 처리하여 제2파트센싱데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 디지털프로세싱부(530)는 제1파트센싱데이터와 제2파트센싱데이터를 연산하여 센싱데이터를 생성할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구동신호의 제1예시 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 구동신호의 구동주기시간(CTd)는 제1파트시간(Tp1), 갭시간(Tg) 및 제2파트시간(Tp2)으로 구성될 수 있다.
구동부는 제1파트시간(Tp1) 동안 제1파트구동신호(STXH1)를 터치패널의 구동전극으로 공급할 수 있다. 그리고, 구동부는 제2파트시간(Tp2) 동안 제2파트구동신호(STXH2)를 터치패널의 구동전극으로 공급할 수 있다. 갭시간(Tg)은 구동신호가 공급되지 않는 시간으로, 구동부는 구동전극으로 구동저전압을 공급하거나, 구동전극을 접지시키거나, 구동전극을 플로팅시킬 수 있다.
터치패널에 영향을 미치는 노이즈는 주기성을 가질 수 있다. 그리고, 노이즈는 한 주기에서 제1노이즈(N1)와 제2노이즈(N2)로 구분될 수 있다. 제1노이즈(N1)와 제2노이즈(N2)는 동일한 파형의 노이즈 혹은 서로 반대되는 파형의 노이즈를 포함할 수 있다.
구동신호의 구동주기시간(CTd)과 노이즈주기시간(CTn)은 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 노이즈를 구성하는 제1노이즈(N1) 및 제2노이즈(N2)는 매주기 동일한 시간대에서 제1파트구동신호(STXH1)과 제2파트구동신호(STXH2)에 영향을 미칠 수 있다.
노이즈는 디스플레이노이즈 혹은 디스플레이장치로 전력을 공급하는 전원노이즈일 가능성이 높은데, 이때, 노이즈주기시간(CTn)는 수평주기시간(1-H) 혹은 프레임시간(1 frame)과 같을 수 있다. 그리고, 구동주기시간(CTd)이 노이즈주기시간(CTn)과 동일한 경우, 구동주기시간(CTd)은 수평주기시간(1-H) 혹은 프레임시간(1 frame)과 같을 수 있다.
제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트구동신호(STXH2)는 매주기 동일한 파형의 노이즈 혹은 서로 반대되는 파형의 노이즈에 영향을 받기 때문에, 터치센싱장치는 제1파트구동신호(STXH1)에 대한 제1파트센싱데이터 및 제2파트구동신호(STXH2)에 대한 제2파트센싱데이터를 연산-예를 들어, 평균연산, 가감연산 등-하여 터치패널에 대한 노이즈의 영향을 제거할 수 있다.
터치센싱장치는 갭시간(Tg)을 조절하여 구동신호의 구동주기를 노이즈의 발생주기와 일치시킬 수 있다. 실질적으로 제1파트시간(Tp1) 및 제2파트시간(Tp2)은 고정될 수 있다. 이러한 조건에서, 터치센싱장치는 갭시간(Tg)을 조절하여 구동신호의 구동주기를 노이즈의 발생주기와 일치시킬 수 있다.
디스플레이패널의 구동주기와 터치패널의 구동주기는 비동기화될 수 있다. 이에 따라, 노이즈의 발생주기와 구동신호의 구동주기에 위상차가 발생할 수 있다. 하지만, 일 실시예에 의한 터치센싱장치에 의하면, 이러한 위상차에도 불구하고, 터치센싱장치가 디스플레이 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.
도 7은 일 실시예에 따른 구동신호와 노이즈의 제1예시 파형을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1파트시간(Tp1)에 공급되는 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트시간(Tp2)에 공급되는 제2파트구동신호(STXH2)는 동일한 파형을 가질 수 있다. 실질적으로, 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트구동신호(STXH2)는 위상이 동일하고 구동시간이 동일할 수 있다.
이때, 노이즈는 제1파트시간(Tp1)과 제2파트시간(Tp2)에 서로 반대되는 파형의 노이즈를 포함할 수 있다. 혹은 노이즈는 제1반주기와 제2반주기에서 서로 반대되는 파형의 노이즈를 포함할 수 있다.
일 예로서, 제1유형의 노이즈 및 제2유형의 노이즈는 제1파트시간(Tp1)에 플러스 극성의 단발성 노이즈(NS1a, NS2a)를 포함하고 있고, 제2파트시간(Tp2)에 마이너스 극성의 단발성 노이즈(NS1b, NS2b)를 포함하고 있다. 다른 예로서, 제3유형의 노이즈 및 제4유형의 노이즈는 제1파트시간(Tp1)의 노이즈(NS3a, NS4a)와 제2파트시간(Tp2)의 노이즈(NS3b, NS4b)가 서로 반대되는 파형-서로 반대되는 극성의 파형-을 포함하고 있다.
서로 반대되는 파형의 노이즈는 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트구동신호(STXH2) 혹은 제1파트반응신호와 제2파트반응신호에 영향을 미치게 되는데, 터치센싱장치는 제1파트반응신호와 제2파트반응신호에 대응되는 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 연산-합산 혹은 평균-하여 노이즈를 제거할 수 있다.
제1파트시간(Tp1)과 제2파트시간(Tp2)의 길이는 동일할 수 있다. 터치센싱장치의 구동부는 갭시간(Tg)을 제외한 시간에서 동일한 파트구동신호를 서로 다른 파트시간에 공급함으로써, 구동신호(STX)를 완성할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 구동신호와 노이즈의 제2예시 파형을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1파트시간(Tp1)에 공급되는 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트시간(Tp2)에 공급되는 제2파트구동신호(STXH2)는 반대되는 파형을 가질 수 있다. 실질적으로, 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트구동신호(STXH2)는 위상이 180도 차이나고, 구동시간은 동일할 수 있다.
이때, 노이즈는 제1파트시간(Tp1)과 제2파트시간(Tp2)에서 동일한 파형의 노이즈를 포함할 수 있다. 혹은 노이즈는 제1반주기와 제2반주기에서 서로 동일한 파형의 노이즈를 포함할 수 있다.
일 예로서, 제5유형의 노이즈 및 제6유형의 노이즈는 제1파트시간(Tp1)의 단발성 노이즈(NS5a, NS6a)와 제2파트시간(Tp2)의 단발성 노이즈(NS5b, NS6b)가 서로 동일한 파형을 가질 수 있다. 다른 예로서, 제7유형의 노이즈 및 제8유형의 노이즈는 제1파트시간(Tp1)의 노이즈(NS3a, NS4a)와 제2파트시간(Tp2)의 노이즈(NS3b, NS4b)가 서로 동일한 파형-서로 동일한 위상의 파형-을 포함하고 있다.
서로 동일한 파형의 노이즈는 제1파트구동신호(STXH1)와 제2파트구동신호(STXH2) 혹은 제1파트반응신호와 제2파트반응신호에 영향을 미치게 되는데, 터치센싱장치는 제1파트반응신호와 제2파트반응신호에 대응되는 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 연산하여 노이즈를 제거할 수 있다. 여기서, 터치센싱장치는 제1파트반응신호 및 제2파트반응신호를 복조하는 방식에 따라 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 합산할 수도 있고, 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 차감할 수도 있다. 복조에 따라 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터가 동일한 극성의 값을 가지는 경우, 터치센싱장치는 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 합산할 수 있고, 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터가 서로 반대되는 극성의 값을 가지는 경우, 터치센싱장치는 제1파트센싱데이터 및 제2파트센싱데이터를 차감할 수도 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치센싱장치의 구동신호의 제2예시 구성을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 구동신호의 구동주기시간(CTd)는 제1파트시간(Tp1), 갭시간(Tg) 및 제2파트시간(Tp2)으로 구성될 수 있다. 그리고, 갭시간(Tg)은 제1반갭시간(Tgh1)과 제2반갭시간(Tgh2)으로 구분될 수 있다. 제1반갭시간(Tgh1)은 제1파트시간(Tp1)에 후속하여 배치되고, 제2반갭시간(Tgh2)은 제2파트시간(Tp2)에 후속하여 배치될 수 있다.
터치센싱장치는 갭시간(Tg)을 조절하여 구동주기시간(CTd)을 노이즈주기시간(CTn)과 일치시킬 수 있다. 터치센싱장치는 제1반갭시간(Tgh1)을 조절하여 제1파트시간(Tp1)과 제1반갭시간(Tgh1)의 합이 제1반주기에 해당되도록 제어할 수 있다. 그리고, 터치센싱장치는 제2반갭시간(Tgh2)을 조절하여 제2파트시간(Tp2)과 제2반갭시간(Tgh2)의 합이 제2반주기에 해당되도록 제어할 수 있다.
노이즈의 주기 및 제1반주기와 제2반주기의 파형은 터치센싱장치를 구동하기 전에 미리 측정될 수 있다. 그리고, 터치센싱장치는 노이즈주기시간(CTn)과 파트구동신호의 구동시간(Tp1, Tp2)을 고려하여 갭시간(Tg)을 조절할 수 있다.
[수학식 1]
Tp1 + Tp2 + Tg = CTn
터치센싱장치는 제1파트시간(Tp1), 제2파트시간(Tp2) 및 갭시간(Tg)의 합이 노이즈주기시간(CTn)과 일치하도록 갭시간(Tg)을 조절할 수 있다.
[수학식 2]
Tp1 + Tgh1 = CTn/2, Tp2 + Tgh2 = CTn/2
터치센싱장치는 제1파트시간(Tp1)과 제1반갭시간(Tgh1)의 합이 노이즈주기시간(CTn)의 1/2에 해당되도록 제1반갭시간(Tgh1)을 조절할 수 있고, 제2파트시간(Tp2)과 제2반갭시간(Tgh2)의 합이 노이즈주기시간(CTn)의 1/2에 해당되도록 제2반갭시간(Tgh2)을 조절할 수 있다.
한편, 전술한 노이즈주기시간(CTn)은 최소주기를 의미하지는 않는다. 다시 말해, 전술한 노이즈주기시간(CTn)보다 더 짧은 주기시간이 있을 수 있다. 예를 들어, 제1반주기에서의 제1노이즈(N1)와 제2반주기에서의 제2노이즈(N2)가 동일한 위상, 파형, 시간을 가진다면, 최소주기는 노이즈주기시간(CTn)의 1/2, 1/4, 1/6.. 등이 될 수 있다.
노이즈의 최소주기를 Tn이라고 하고, 제1파트시간(Tp1)과 제2파트시간(Tp2)이 서로 동일한 시간이고 제1파트시간(Tp1)과 제2파트시간(Tp2)을 합친 시간을 Td라고 할 때, 갭시간(Tg)은 다음과 같이 결정될 수 있다.
[수학식 3]
(0.5)Td + Tg = (N + 0.5)Tn, fn = (N+0.5) / (0.5Td + Tg)
여기서, N은 0 혹은 자연수일 수 있다. 수학식 3과 같이 갭시간(Tg)이 결정될 때, 제1반주기의 노이즈와 제2반주기의 노이즈는 서로 반대되는 파형을 가질 수 있다.
[수학식 4]
(0.5)Td + Tg = (M)Tn, fn = M / (0.5Td + Tg)
여기서, M은 자연수일 수 있다. 수학식 4와 같이 갭시간(Tg)이 결정될 때, 제1반주기의 노이즈와 제2반주기의 노이즈는 서로 동일한 파형을 가질 수 있다.
터치센싱장치는 이러한 갭시간을 설정값으로 저장하고 있으면서, 디스플레이장치의 특성에 따라 그 값을 가변시킬 수 있다.
도 10은 저장부를 더 포함하는 터치센싱장치의 구성도이다.
도 10을 참조하면, 터치센싱장치(140)는 구동부(310), 제어부(330), 센싱부(320)를 포함하고, 저장부(1010)를 더 포함할 수 있다.
저장부(1010)는 적어도 하나의 레지스터(RGd1, RGd2, RGg1, RGg2, ...)를 포함할 수 있다. 그리고, 사용자는 실험 등을 통해 특정값을 측정하고, 그에 대응하는 설정값을 적어도 하나의 레지스터(RGd1, RGd2, RGg1, RGg2, ...)에 저장할 수 있다.
예를 들어, 저장부(1010)에 포함되는 갭시간레지스터(RGg1, RGg2)에는 갭시간의 길이가 저장될 수 있다. 갭시간은 제1반갭시간과 제2반갭시간으로 구분되어 제1갭시간레지스터(RGg1)와 제2갭시간레지스터(RGg2)에 각각 저장될 수도 있고, 하나의 레지스터에 저장될 수도 있다. 제어부는 갭시간레지스터의 저장값에 따라 갭시간의 길이를 조절할 수 있다.
저장부(1010)에 포함되는 위상레지스터(RGd1, RGd2)에는 제1파트구동신호와 제2파트구동신호의 위상 혹은 위상차가 저장될 수 있다. 그리고, 제어부는 위상레지스터(RGd1, RGd2)의 저장값에 따라 제1파트구동신호와 제2파트구동신호의 위상차-위상이 동일한지 180도 차이나는지의 여부-를 결정할 수 있다.
한편, 갭시간은 외부 신호(external sync signal)에 의해 제어될 수도 있다.
예를 들어, 제1파트구동신호 및 제2파트구동신호의 시작시간(starting time)이 외부 신호(external sync signal)에 의해 제어(동기화)될 수 있다. 이러한 예시에서, 제1파트구동신호 및 제2파트구동신호의 길이가 고정되는 경우, 갭시간의 길이는 제1파트구동신호 및 제2파트구동신호의 시간간격에 의해 자동적으로 결정될 수 있습니다. 구체적으로, 제1파트구동신호의 종료시간과 제2파트구동신호의 시작시간 사이에 갭시간이 위치하거나 제2파트구동신호의 종료시간과 제1파트구동신호의 시작시간 사이에 갭시간이 위치할 수 있다. 여기서, 외부 신호(external sync signal)는 노이즈의 라이징에지 혹은 폴링에지에 따라 생성될 수 있습니다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 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 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 주기적인 노이즈에 영향을 받는 터치패널을 구동하는 터치구동장치에 있어서,
    제1파트시간 동안 제1파트구동신호를 상기 터치패널의 구동전극으로 공급하고, 제2파트시간 동안 제2파트구동신호를 상기 터치패널의 상기 구동전극으로 공급하는 구동부;
    상기 터치패널의 센싱전극으로부터 상기 제1파트구동신호에 대한 제1파트반응신호를 수신하고 상기 제1파트반응신호로 제1파트센싱데이터를 생성하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제2파트구동신호에 대한 제2파트반응신호를 수신하고 상기 제2파트반응신호로 제2파트센싱데이터를 생성하며 상기 제1파트센싱데이터 및 상기 제2파트센싱데이터를 연산하여 상기 터치패널에 대한 센싱데이터를 생성하는 센싱부; 및
    상기 구동부 및 상기 센싱부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 터치센싱장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 반대되는 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 동일한 파형을 가지도록 상기 구동부를 제어하는 터치센싱장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 동일한 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 180도의 위상차를 가지도록 상기 구동부를 제어하는 터치센싱장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1파트시간과 상기 제2파트시간은 동일한 길이를 가지는 터치센싱장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    위상변조방식을 이용하여 복수의 상기 구동전극을 동시에 구동할 수 있는 터치센싱장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈와 상기 구동신호는 위상차를 가지는 터치센싱장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 갭시간 동안 구동신호를 공급하지 않고,
    상기 제어부는,
    상기 갭시간의 길이를 조절하여 구동주기를 상기 노이즈의 발생주기와 일치시키는 터치센싱장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 갭시간의 길이를 저장하는 갭시간레지스터를 가지는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 갭시간레지스터의 저장값에 따라 상기 갭시간의 길이를 조절하는 터치센싱장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호의 위상차를 저장하는 위상레지스터를 더 가지고,
    상기 제어부는 상기 위상레지스터의 저장값에 따라 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호의 위상차를 결정하는 터치센싱장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 갭시간은 제1반갭시간과 제2반갭시간으로 구분되고,
    상기 제1반갭시간은 상기 제1파트시간에 후속하여 배치되고, 상기 제2반갭시간은 상기 제2파트시간에 후속하여 배치되는 터치센싱장치.
  11. 복수의 구동전극이 배치되고 상기 구동전극과 정전용량으로 커플링되는 복수의 센싱전극이 배치되며, 근접하여 디스플레이패널이 위치하는 터치패널; 및
    제1파트시간 동안 제1파트구동신호를 상기 구동전극으로 공급하고, 제2파트시간 동안 제2파트구동신호를 상기 구동전극으로 공급하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제1파트구동신호에 대한 제1파트반응신호를 수신하고 상기 제1파트반응신호로 제1파트센싱데이터를 생성하며, 상기 센싱전극으로부터 상기 제2파트구동신호에 대한 제2파트반응신호를 수신하고 상기 제2파트반응신호로 제2파트센싱데이터를 생성하며 상기 제1파트센싱데이터 및 상기 제2파트센싱데이터를 연산하여 상기 터치패널에 대한 센싱데이터를 생성하는 터치구동장치
    를 포함하는 터치센싱시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이패널의 구동주기와 상기 터치패널의 구동주기는 비동기화되는 터치센싱시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이패널에 배치되는 일부 전극과 상기 구동전극 혹은 상기 센싱전극은 정전용량으로 커플링되는 터치센싱시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 터치구동장치는,
    구동신호를 공급하지 않는 갭시간의 길이를 조절하여 상기 터치패널의 구동주기를 상기 디스플레이패널의 노이즈 발생주기와 일치시키는 터치센싱시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1파트시간 및 상기 제2파트시간은 고정적이고 상기 갭시간은 가변적인 터치센싱시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 터치구동장치는,
    상기 디스플레이패널의 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 반대되는 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 180도의 위상차를 가지도록 제어하는 터치센싱시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 터치구동장치는,
    상기 디스플레이패널의 노이즈의 제1반주기와 제2반주기에 동일한 파형의 노이즈가 포함되는 경우, 상기 제1파트구동신호와 상기 제2파트구동신호가 동일한 파형을 가지도록 제어하는 터치센싱시스템.
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