KR20220053906A - 그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템 - Google Patents

그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템 Download PDF

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권오경
최윤경
김진봉
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 구동 집적 회로, 터치 스크린 컨트롤러, 구동 전압 발생기 및 그라운드 변조 장치를 포함한다. 상기 디스플레이 구동 집적 회로는 디스플레이 패널을 구동한다. 상기 터치 스크린 컨트롤러는 터치 스크린 패널을 구동한다. 상기 구동 전압 발생기는 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러에 구동 전압들을 제공한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기 터치 스크린 컨트롤러로부터 상기 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 수신하고 상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성하고, 상기 변조 그라운드 전압을 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공한다.

Description

그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템{TOUCH DISPLAY SYSTEM PERFORMING GROUND MODULATION}
본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 패널과 터치 스크린 패널을 포함한다. 상기 터치 스크린 패널은 상기 터치 스크린 패널의 구조에 따라 외장형 방식(Add on Type) 및 내장형 방식(On Cell/In Cell Type)을 포함하고, 작동 원리에 따라 정전 용량(capacitive) 방식, 저항막(resistive) 방식, 적외선(infra red) 방식, 음파(acoustic) 또는 압력(pressure)을 이용하는 방식 등을 포함한다.
현대에 이르러 상기 터치 스크린 패널은 내장형 방식으로서 정전 용량 방식을 주로 사용한다. 상기 내장형 방식은 상기 외장형 방식과 비교하여 상기 패널의 두께를 더 얇게 만들 수 있고 상기 패널 표면의 광 반사를 감소시켜 상기 패널이 소모하는 전력량을 감소시킬 수 있다. 상기 정전 용량 방식은 상기 저항막 방식과 비교하여 향상된 터치 감도를 가지고 소형으로 제작할 수 있다.
다만 온셀 방식을 채택하는 터치 디스플레이 시스템에서 상기 터치 스크린 패널에 포함되는 터치 전극과 상기 디스플레이 패널 사이에 기생 커패시터가 발생할 수 있다. 상기 터치 스크린 패널의 두께가 감소됨에 따라 상기 기생 커패시터의 커패시턴스는 증가하게 되어 상기 패널이 소모하는 전력량은 증가하고 터치감도는 저하된다.
본 발명의 일 목적은 터치 스크린 패널이 소모하는 전력량을 감소시키고 터치 감도를 개선시키는 그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 구동 집적 회로, 터치 스크린 컨트롤러, 구동 전압 발생기 및 그라운드 변조 장치를 포함한다. 상기 디스플레이 구동 집적 회로는 디스플레이 패널을 구동한다. 상기 터치 스크린 컨트롤러는 터치 스크린 패널을 구동한다. 상기 구동 전압 발생기는 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러에 구동 전압들을 제공한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 상기 터치 스크린 컨트롤러로부터 수신하고 상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성하고, 상기 변조 그라운드 전압을 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공한다.
상기 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 시스템, 터치 시스템, 전력 관리 회로 및 애플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 디스플레이 시스템은 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 집적 회로를 포함한다. 상기 터치 시스템은 터치 스크린 패널 및 상기 터치 스크린 패널을 구동하는 터치 스크린 패널 컨트롤러를 포함한다. 상기 전력 관리 회로는 상기 디스플레이 시스템 및 상기 터치 시스템에 전력을 공급한다. 상기 애플리케이션 프로세서는 상기 디스플레이 시스템, 상기 터치 시스템 및 상기 전력 관리 회로를 제어한다. 상기 전력 관리 회로는 그라운드 변조 장치를 포함한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 상기 터치 스크린 컨트롤러로부터 수신하고 상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성하고, 상기 변조 그라운드 전압을 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공한다.
상기 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 구동 집적 회로, 터치 스크린 컨트롤러, 구동 전압 발생기 및 그라운드 변조 장치를 포함한다. 상기 디스플레이 구동 집적 회로는 디스플레이 패널을 구동한다. 상기 터치 스크린 컨트롤러는 터치 스크린 패널을 구동한다. 상기 구동 전압 발생기는 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러에 구동 전압들을 제공한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 상기 터치 스크린 컨트롤러로부터 수신하고 상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성하고, 상기 변조 그라운드 전압을 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공한다. 상기 그라운드 변조 장치는 기준 전압 발생기, 데드 타임 발생기 및 버퍼 회로를 포함한다. 상기 기준 전압 발생기는 외부로부터 제1 직류 전압 및 제2 직류 전압을 수신하고, 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류전압에 기초하여 상기 제1 기준 전압 레벨의 정전압을 출력한다. 상기 데드 타임 발생기는 상기 구동 신호에 기초하여 제1 게이트 제어 신호 및 제2 게이트 제어 신호를 생성한다. 상기 버퍼 회로는 상기 제1 게이트 제어 신호 및 상기 제2 게이트 제어 신호에 기초하여 상기 변조 그라운드 전압을 출력한다.
본 발명의 실시예들에 포함되는 그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템은 변조 그라운드 전압을 구동 전압 발생기 내부에 포함되는 복수의 노드들 중 일부에 대하여 제공할 수 있다. 이 경우 상기 변조 그라운드 전압을 생성하는 그라운드 변조 장치는 변조 그라운드 전압에 기초하여 터치 스크린 패널에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치는 구동 전압 발생기로부터 그라운드 변조 장치로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기로 제공할 수 있다. 상기 그라운드 변조 장치는 기준 전압 발생기, 데드 타임 발생기 및 버퍼 회로를 포함한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기와 같은 구성을 통하여 상기 기생 커패시터를 안정적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널과 디스플레이 패널 사이에 발생하는 기생 커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 기준 전압 발생기의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4의 기준 전압 발생기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 데드 타임 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 3에 도시된 버퍼 회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 데드 타임 발생기 및 버퍼 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 도 1에 도시된 구동 전압 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 14a, 14b 및 14c는 도 9 내지 도 13에 도시된 구동 전압 발생기에 포함되는 DC-DC 컨버터 또는 레귤레이터의 예를 나타내는 회로도들이다.
도 15 및 16은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 터치 디스플레이 시스템(10)은 터치 스크린 패널(110) 및 디스플레이 패널(130)을 포함하는 터치 디스플레이 패널(100), 터치 스크린 컨트롤러(TSC)(200), 디스플레이 구동 집적 회로(DDI)(300), 구동 전압 발생기(400), 그라운드 변조 장치(500) 및 배터리(600)를 포함한다.
터치 스크린 패널(110)은 외부로부터 입력되는 터치 입력에 응답한다. 일 실시예에서, 상기 터치 입력은 상기 터치 디스플레이 시스템(10)을 사용하는 사용자의 손가락 및 터치 펜에 따른 직접 접촉 및 근접 접촉을 포함한다. 상기 직접 접촉은 외부로 노출되는 터치 스크린 패널(110)의 상면에 상기 사용자의 손가락 및 상기 터치 펜 중 하나를 접촉시키는 행위이고, 상기 근접 접촉은 터치 스크린 패널(110)의 상면으로부터 측정되는 기준 근접 거리보다 가까운 위치까지 상기 사용자의 손가락 및 상기 터치 펜 중 하나를 가까이 가져가는 행위를 말한다.
터치 스크린 패널(110)은 상기 터치 입력에 응답하여 터치 감응 신호를 생성하고 상기 터치 감응 신호를 터치 스크린 컨트롤러(200)로 제공한다. 일 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(200)는 상기 터치 감응 신호에 기초하여 상기 사용자의 손가락 및 상기 터치 펜 중 하나에 의해 상기 터치 입력이 발생하였는지 여부 및 상기 터치 입력이 발생된 터치 스크린 패널(110) 상의 위치를 파악할 수 있다.
디스플레이 패널(130)은 디스플레이 구동 집적회로(300)로부터 제공되는 디스플레이 데이터를 수신하고 상기 디스플레이 데이터를 디스플레이 패널(130) 상에 표시한다. 일 실시예에서, 디스플레이 패널(130)은 행들과 열들로 배열된 복수의 화소들을 포함하고, 상기 열 단위로 상기 디스플레이 데이터를 표시하며, 상기 디스플레이 데이터를 첫 번째 열부터 마지막 열까지 표시하여 하나의 프레임을 구성하는 디스플레이 데이터를 디스플레이 패널(130) 상에 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 복수의 화소들은 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들과 연결되어 디스플레이 구동 집적 회로(300)와 연결될 수 있다.
한편 본 명세서에서 터치 스크린 패널(110)은 내장형 방식으로서 정전 용량 방식으로 구현되고 특히 온-셀 방식으로 구현되는 것으로 본다. 일 실시예에서, 터치 스크린 패널(110)이 상기 온-셀 방식으로 구현되는 경우 디스플레이 패널(130)의 상부에 송신 전극(Tx 전극) 및 수신 전극(Rx 전극)이 형성될 수 있고, 다른 실시예에서 봉지유리(encapsulation glass)의 상면에 상기 송신 전극 및 상기 수신 전극이 형성될 수 있다. 터치 스크린 패널(110)은 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있고 상기 복수의 터치 전극들은 커패시티브 터치 전극들일 수 있다. 터치 스크린 패널(110)은 OLED(Organic LED) 디스플레이로 구현될 수 있으나 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 터치 스크린 패널(110)은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이 AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖의 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다.
터치 스크린 컨트롤러(200)는 터치 스크린 패널(110)을 구동하고, 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 디스플레이 패널(130)을 구동한다.
일 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(200)는 디스플레이 구동 집적 회로(300)와 통합되어 하나의 집적 회로로 구현될 수 있고 다른 실시예에서 디스플레이 구동 집적 회로(300)와 별개의 집적 회로로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, 터치 스크린 컨트롤러(200)는 복수의 감지 회로들, 선택 회로, 구동 회로 및 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter(ADC))를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 컨트롤 로직 회로 및 메모리 장치를 더 포함할 수 있다. 터치 스크린 컨트롤러(200)는 복수의 채널들을 통해 터치 스크린 패널(110)과 연결될 수 있다. 이 경우 터치 스크린 컨트롤러(200)는 상기 구동 회로를 이용하여 터치 스크린 패널(110)을 구동하기 위한 구동 신호(DRS)를 생성하여 터치 스크린 패널(110)에 제공할 수 있다. 구동 신호(DRS)는 주기적으로 스윙하는 신호일 수 있고, 터치 스크린 컨트롤러(200)는 상기 복수의 채널들을 통해 터치 스크린 패널(110)로 구동 신호(DRS)를 제공하고 터치 스크린 패널(110)로부터 상기 터치 감응 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 애플리케이션 프로세서(AP)(미도시)로부터 복수의 데이터 패킷들을 수신하고, 상기 복수의 데이터 패킷들에 기초하여 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 데이터 활성화 신호 및 상기 디스플레이 데이터를 출력할 수 있다. 이 경우 상기 AP 및 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 MIPI(mobile industry processor interface), MDDI(mobile display digital interface) 및 CDP(compact display port) 중 하나의 방식으로 통신할 수 있다.
구동 전압 발생기(400)는 배터리(600)로부터 제공되는 직류 전압(VBAT)에 기초하여 디스플레이 패널(130), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300) 각각에 구동 전압들(ELVDD, ELVSS, VDD1 및 VDD2)을 제공한다. 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 직류 전압들(VM 및 VBAT)을 수신하고, 터치 스크린 컨트롤러(200)로부터 구동 신호(DRS)를 수신한다. 일 실시예에서, 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 직류 전압들(VM 및 VBAT) 및 구동 신호(DRS)에 기초하여 변조 그라운드 전압(VMOD)을 생성하고 변조 그라운드 전압(VMOD)을 구동 전압 발생기(400), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 그라운드 변조 장치(500)는 변조 그라운드 전압(VMOD)을 구동 전압 발생기(400) 내부에 포함되는 복수의 노드들 중 일부에 대하여 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 구동 전압 발생기(400)로부터 그라운드 변조 장치(500)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400)로 제공할 수 있다. 보다 구체적인 설명은 도 2 내지 도 18을 참조하여 후술하기로 한다.
한편 터치 디스플레이 시스템(10)에 포함되는 구성요소들(100, 110, 130, 200, 300, 400, 500 및 600) 각각은 서로 다른 그라운드 전압에 기초하여 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 구성요소들(100, 110, 130, 200, 300 및 400)은 제1 그라운드 전압에 기초하여 동작할 수 있고 제2 구성요소들(500 및 600)은 제2 그라운드 전압에 기초하여 동작할 수 있다. 제1 구성요소들(100, 110, 130, 200, 300 및 400)은 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 동작할 수 있고, 제2 구성요소들(500 및 600)은 섀시 그라운드 전압으로 지칭될 수도 있는 시스템 그라운드 전압에 기초하여 동작할 수 있다. 이 경우 제1 구성요소들(100, 110, 130, 200, 300 및 400)은 변조 그라운드 도메인에서 동작하는 것으로 지칭될 수 있고 제2 구성요소들(500 및 600)은 시스템 그라운드 도메인에서 동작하는 것으로 지칭될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널과 디스플레이 패널 사이에 발생하는 기생 커패시터를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 상술한 바와 같이 터치 스크린 패널(110)은 내장형 방식으로서 정전 용량 방식으로 구현되고 특히 온-셀 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우 터치 스크린 패널(110)은 커버 플라스틱, 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive)(OCA), 편광판(polarizer), 복수의 터치 전극들 및 봉지 유리(encapsulation glass)를 포함할 수 있다. 터치 스크린 패널(110)은 디스플레이 패널 상부에 위치하는 캐소드 전극 상에 적층될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 캐소드 전극 위에 봉지 유리가 적층되고, 상기 봉지 유리 위에 복수의 터치 전극들이 적층되고, 상기 복수의 터치 전극들 위에 제1 광학 투명 접착제가 적층될 수 있다. 상기 제1 광학 투명 접착제 위에 상기 편광판이 적층되고, 상기 편광판 위에 제2 광학 투명 접착제가 적층되고, 상기 제2 광학 투명 접착제 위에 상기 커버 플라스틱이 적층될 수 있다.
도 2를 참조하면, 터치 스크린 패널(110a) 및 디스플레이 패널(130a)을 포함하는 터치 디스플레이 패널(100a)이 도시된다. 터치 스크린 패널(110a)은 복수의 터치 전극들을 포함한다. 도 2에서 상기 복수의 터치 전극들로서 제1 내지 제3 터치 전극들(TP11, TP12 및 TP21)이 도시되어 있으나 상기 복수의 터치 전극들의 개수 및 배열 방식은 설명의 편의를 위한 예시적인 것에 불과하다. 일 실시예에서, 상기 복수의 터치 전극들 각각은 행 방향(예를 들어 TP11로부터 TP12로 향하는 방향) 및 열 방향(예를 들어 TP11로부터 TP21로 향하는 방향)으로 동일한 모양과 크기를 가지고, 균등한 간격으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 터치 스크린 패널(110a)은 셀프 정전 용량 방식(self capacitive method) 및 상호 정전 용량 방식(mutual capacitive method) 중 하나로 구동될 수 있다. 터치 스크린 패널(110a)이 상기 셀프 정전 용량 방식으로 구동되는 경우 상기 복수의 터치 전극들 각각은 도트 센서를 형성하고, 터치 스크린 패널(110a)이 상기 상호 정전 용량 방식으로 구동되는 경우 상기 복수의 터치 전극들 각각은 라인 센서를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 터치 전극들은 투명 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 투명 기판은 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 메틸 메타 아크릴레이트(PMMA), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리 에테르 술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리 비닐 알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리 이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리 스틸렌(Polystyrene; PS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있다. 상기 복수의 터치 전극들 각각은 ITO(Indium Tin Oxide), 산화아연(Zinc oxide; ZnO), 메탈 매쉬(metal mesh), 그래핀(Graphene), PEDOT/PSS와 같은 전도성 고분자(PEDOT), 탄소 나노 튜브(Carbon nano tube; CNT) 또는 은나노 와이어(Ag nano eire) 등 다양한 전도성 소재로 형성될 수 있다.
한편 터치 스크린 패널(110a) 및 디스플레이 패널(130a)을 포함하는 터치 디스플레이 패널(100a)의 두께가 감소함에 따라 터치 디스플레이 패널(100a)에서 소모되는 전력량이 증가하고 터치 감도가 저하된다. 보다 구체적으로 상기 온-셀 방식으로 구현된 터치 디스플레이 패널(100a)에서 터치 전극들(TP11, TP12 및 TP21)과 디스플레이 패널(130a)의 캐소드 전극 사이에 기생 커패시터들(Cstray11, Cstray12 및 Cstray21)이 발생할 수 있다. 이 경우 터치 스크린 패널(110a)에 제공되는 구동 신호에 기초하여 기생 커패시터들(Cstray 11, Cstray 12 및 Cstray21) 각각이 주기적으로 충방전됨에 따라 터치 디스플레이 패널(100a)에서 소모되는 전력량이 증가할 수 있고, 기생 커패시터들(Cstray 11, Cstray 12 및 Cstray21) 각각의 크기가 증가함에 따라 제1 내지 제3 터치 전극들(TP11, TP12 및 TP21) 각각과 사용자의 손가락 또는 터치 펜 사이에 발생하는 커패시턴스의 값이 상대적으로 감소하여 터치 감도가 저하될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 그라운드 변조 장치(500)는 기준 전압 발생기(510), 데드 타임 발생기(530) 및 버퍼 회로(550)를 포함한다.
기준 전압 발생기(510)는 제1 직류 전압(VM) 및 제2 직류 전압(VBAT)을 수신하고 제1 직류 전압(VM) 및 제2 직류 전압(VBAT)에 기초하여 정전압(VREF)을 출력한다. 일 실시예에서, 제1 직류 전압(VM)은 외부로부터 수신될 수 있고, 제2 직류 전압(VBAT)은 배터리(600)로부터 수신될 수 있다. 제1 직류 전압(VM)은 구동 신호(DRS)가 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 경우 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨 중 크기가 큰 제1 기준 전압 레벨과 같은 크기를 가질 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 직류 전압(VM)은 상기 제1 기준 전압 레벨의 배수에 해당하는 크기를 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 직류 전압(VM)은 애플리케이션 프로세서로부터 제공될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서 제1 직류 전압(VM)은 구동 전압 발생기(400), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300) 중 하나로부터 제공될 수도 있다. 일 실시예에서, 정전압(VREF)은 상기 제1 기준 전압 레벨과 같은 크기를 가질 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
데드 타임 발생기(530)는 터치 스크린 컨트롤러(200)로부터 구동 신호(DRS)를 수신한다. 데드 타임 발생기(530)는 구동 신호(DRS)에 기초하여 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)를 생성한다. 일 실시예에서, 데드 타임 발생기(530)는 복수의 클럭 생성기들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 클럭 생성기들 각각으로부터 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)를 생성할 수 있다.
버퍼 회로(550)는 기준 전압 발생기(510)로부터 정전압(VREF)을 수신하고 데드 타임 발생기(530)로부터 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)를 수신한다. 버퍼 회로(550)는 정전압(VREF), 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)에 기초하여 변조 그라운드 전압(VMOD)을 생성한다. 일 실시예에서, 변조 그라운드 전압(VMOD)은 구동 신호(DRS)가 가지는 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨과 동일한 전압 레벨들 사이를 구동 신호(DRS)가 가지는 주파수와 동일한 주파수로 주기적으로 스윙하는 신호일 수 있다. 다른 실시예에서 변조그라운드 전압(VMOD)은 구동 신호(DRS)가 가지는 제1 기준 전압 레벨보다 작거나 큰 제3 기준 전압 레벨과 상기 제2 기준 전압 레벨 사이를 구동 신호(DRS)가 가지는 주파수와 동일한 주파수로 주기적으로 스윙하는 신호일 수 있다. 일 실시예에서, 변조 그라운드 전압(VMOD)은 디스플레이 패널(100), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300)에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로 변조 그라운드 전압(VMOD)은 디스플레이 패널(100), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300) 각각의 그라운드 노드에 제공될 수 있고, 이 경우 디스플레이 패널(100), 터치 스크린 컨트롤러(200) 및 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 도 1을 참조하여 상술한 변조 그라운드 도메인 상에서 동작할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 기준 전압 발생기의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 기준 전압 발생기(510)는 복수의 연산 증폭기들(511 및 513), 피모스(p-type metal oxide semiconductor, PMOS) 트랜지스터(531), 엔모스(n-type metal oxide semiconductor, NMOS) 트랜지스터 및 커패시터(551)를 포함한다. 복수의 연산 증폭기들(511 및 513)은 제1 연산 증폭기(511) 및 제2 연산 증폭기(513)를 포함한다.
제1 연산 증폭기(511)는 제1 직류 전압(VM)과 제1 노드(N1)의 전압을 수신한다. 제1 연산 증폭기(511)는 제1 직류 전압(VM)과 제1 노드(N1)의 전압의 차이를 증폭하여 제3 게이트 제어 신호(VRP)를 생성하고 제3 게이트 제어 신호(VRP)를 피모스 트랜지스터(531)로 출력한다.
제2 연산 증폭기(513)는 제1 직류 전압(VM)과 제1 노드(N1)의 전압을 수신한다. 제2 연산 증폭기(513)는 제1 노드(N1)의 전압과 제1 직류 전압(VM)의 차이를 증폭하여 제4 게이트 제어 신호(VRN)를 생성하고 제4 게이트 제어 신호(VRN)를 엔모스 트랜지스터(533)로 출력한다.
피모스 트랜지스터(531)는 제3 게이트 제어 신호(VRP)를 게이트 전압으로서 수신하고 제1 전원 노드(NS1)와 제1 노드(N1) 사이에 연결된다. 일 실시예에서, 제1 전원 노드(NS1)를 통하여 제2 직류 전압(VBAT)이 피모스 트랜지스터(531)에 인가될 수 있다.
엔모스 트랜지스터(533)는 제4 게이트 제어 신호(VRN)를 게이트 전압으로서 수신하고 제2 전원 노드(NS2)와 제1 노드(N1) 사이에 연결된다. 일 실시예에서, 제2 전원 노드(NS2)를 통하여 시스템 그라운드 전압이 인가될 수 있다.
커패시터(551)는 제1 노드(N1)와 제2 전원 노드(NS2) 사이에 연결된다.
도 5는 도 4의 기준 전압 발생기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서 복수의 시구간들(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 및 C8)이 도시되고, 복수의 전류들(IREF, ISRC 및 ISNK) 및 복수의 전압들(VRP 및 VRN)의 크기가 도시된다. 복수의 시구간들(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 및 C8) 각각의 크기는 예시적인 것에 불과하고 각각이 기준 전압 발생기(510)의 동작 구간을 나타내는 것으로 해석될 수도 있다.
제1 전류(IREF)는 제1 노드(N1)로부터 외부로 정전압(VREF)을 인가하기 위한 출력 노드로 흐르는 전류를 나타낸다. 제2 전류(ISRC)는 피모스 트랜지스터(531)의 드레인 전류를 나타내고, 제3 전류(ISNK)는 엔모스 트랜지스터(533)의 드레인 전류를 나타낸다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 시구간(C1)에서 제1 전류(IREF)가 양의 값(IREF1)을 가지고 흐르는 경우 제3 게이트 제어 신호(VRP)는 제2 전류(ISRC)가 양의 값(ISRC1)을 가지도록 피모스 트랜지스터(531)를 턴온시키는 크기(VRP1)로 조정된다. 이 경우 제4 게이트 제어 신호(VRN)는 제3 전류(ISNK)가 흐르지 않도록 엔모스 트랜지스터(533)를 턴오프시키는 크기(VRN1)로 조정된다.
제3 시구간(C3)에서 제1 전류(IREF)가 양의 값(IREF2)을 가지고 흐르는 경우 제3 게이트 제어 신호(VRP)는 제2 전류(ISRC)가 양의 값(ISRC2)을 가지도록 피모스 트랜지스터(531)를 턴온시키는 크기(VRP2)로 조정된다. 이 경우 제4 게이트 제어 신호(VRN)는 제3 전류(ISNK)가 흐르지 않도록 엔모스 트랜지스터(533)를 턴오프시키는 크기(VRN1)로 조정된다.
제6 시구간(C6)에서 제1 전류(IREF)가 음의 값(IREF3)을 가지고 흐르는 경우 제3 게이트 제어 신호(VRP)는 제2 전류(ISRC)가 흐르지 않도록 피모스 트랜지스터(531)를 턴오프시키는 크기(VRP3)로 조정된다. 이 경우 제4 게이트 제어 신호(VRN)는 제3 전류(ISNK)가 양의 값(ISNK2)을 가지도록 엔모스 트랜지스터(531)를 턴온시키는 크기(VRN2)로 조정된다.
제8 시구간(C8)에서 제1 전류(IREF)가 음의 값(IREF4)을 가지고 흐르는 경우 제3 게이트 제어 신호(CRP)는 제2 전류(ISRC)가 흐르지 않도록 피모스 트랜지스터(531)를 턴오프시키는 크기(CRP3)로 조정된다. 이 경우 제4 게이트 제어 신호(VRN)는 제3 전류(ISNK)가 양의 값(ISNK3)을 가지도록 엔모스 트랜지스터(531)를 턴온시키는 크기(VRN3)로 조정된다.
제2, 제4, 제5 및 제7 시구간들(C2, C4, C5 및 C7) 각각에서 제1, 제3, 제6 및 제8 시구간들(C1, C3, C6 및 C8)에서의 기준 전압 발생기(510)의 동작이 보장될 수 있도록 제3 게이트 제어 신호(VRP) 및 제4 게이트 제어 신호(VRN)가 조정된다.
기준 전압 발생기(510)가 복수의 시구간들(또는 동작 구간들)(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 및 C8)에서 상술한 바와 같이 동작함으로써 외부 환경의 변화에도 불구하고 기준 전압 발생기(510)가 안정적으로 정전압(VREF)을 출력하도록 동작할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 데드 타임 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1, 도 3 및 도 6을 참조하면, 데드 타임 발생기(530)는 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)를 포함한다. 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)는 터치 스크린 컨트롤러(200)로부터 구동 신호(DRS)를 수신하고 구동 신호(DRS)에 기초하여 클럭 신호들을 생성한다. 일 실시예에서, 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)는 동일한 주파수를 가지는 클럭 신호들을 생성할 수 있다. 구동 신호(DRS)가 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 경우 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)는 구동 신호(DRS)의 주파수와 동일한 주파수를 가지는 클럭 신호들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)는 내부 신호(INTS)를 주고받을 수 있고, 내부 신호(INTS)에 기초하여 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533) 각각이 생성하는 클럭 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)는 구동 신호(DRS)와 동일한 전압 레벨들 사이를 주기적으로 스윙하는 클럭 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)가 생성하는 클럭 신호들은 상기 제1 기준 전압 레벨 및 상기 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 클럭 생성기(531) 및 제2 클럭 생성기(533)가 생성하는 클럭 신호들은 도 3에 도시된 버퍼 회로(550)로 제공될 수 있다. 상기 클럭 신호들은 버퍼회로(550)에 포함되는 모스 트랜지스터들의 게이트 신호로서 인가될 수 있고 이 경우 데드 타임 발생기(530)는 상기 클럭 신호들을 버퍼 회로(550)에 포함되는 피모스 트랜지스터 및 엔모스 트랜지스터에 제공하여 상기 피모스 트랜지스터 및 상기 엔모스 트랜지스터가 동시에 턴온되지 않도록 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 클럭 생성기(531)가 생성하는 클럭 신호는 제1 게이트 제어 신호(VBP)로 지칭될 수 있고 제2 클럭 생성기(533)가 생성하는 클럭 신호는 제2 게이트 제어 신호(VBN)로 지칭될 수 있다. 제1 게이트 제어 신호(VBP)는 버퍼 회로(550)에 포함되는 피모스 트랜지스터에 제공될 수 있고 제2 게이트 제어 신호(VBN)는 버퍼 회로(550)에 포함되는 엔모스 트랜지스터에 제공될 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 버퍼 회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 버퍼 회로(550)는 복수의 모스 트랜지스터들(551 및 553)을 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 모스 트랜지스터들 중 제1 모스 트랜지스터는 피모스 트랜지스터(551)로 구현되고 제2 모스 트랜지스터는 엔모스 트랜지스터(553)로 구현될 수 있다.
피모스 트랜지스터(551)는 제1 게이트 제어 신호(VBP)를 게이트 전압으로서 수신하고 정전압(VREF)이 인가되는 제3 전원 노드(NS3)와 제2 노드(N2) 사이에 연결된다.
엔모스 트랜지스터(553)는 제2 게이트 제어 신호(VBN)를 게이트 전압으로서 수신하고 제2 노드(N2)와 시스템 그라운드 전압이 인가되는 제4 전원 노드(NS4) 사이에 연결된다.
버퍼 회로(550)는 피모스 트랜지스터(551) 및 엔모스 트랜지스터(553)를 이용하여 정전압(VREF) 및 시스템 그라운드 전압 중 하나를 제2 노드(N2)를 통하여 변조 그라운드 전압(VMOD)으로서 출력한다. 일 실시예에서, 버퍼 회로(550)는 제1 게이트 제어 신호(VBP)가 로직 로우 레벨에 해당하는 경우 정전압(VREF)을 변조 그라운드 전압(VMOD)으로서 출력하고 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 로직 하이 레벨에 해당하는 경우 상기 시스템 그라운드 전압을 변조 그라운드 전압(VMOD)으로서 출력할 수 있다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 데드 타임 발생기 및 버퍼 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 복수의 시구간들(T1, T2, T3, T4 및 T5)이 도시되고, 복수의 신호들(DRS 및 VMOD) 및 복수의 전압들(VBP 및 VBN)이 도시된다. 복수의 시구간들(T1, T2, T3, T4 및 T5) 각각의 크기는 예시적인 것에 불과하고 각각이 데드 타임 발생기(530) 및 버퍼 회로(550)의 동작 구간을 나타내는 것으로 해석될 수도 있다. 복수의 신호들 중 제1 신호(DRS)는 데드 타입 발생기(530)에 제공되는 구동 신호(DRS)이고, 제2 신호(VMOD)는 버퍼 회로(550)의 출력 신호일 수 있다. 복수의 전압들 중 제1 전압은 제1 게이트 제어 신호(VBP)일 수 있고 제2 전압은 제2 게이트 제어 신호(VBN)일 수 있다.
일 실시예에서, 구동 신호(DRS)의 신호 레벨이 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이하면 제1 게이트 제어 신호(VBP)의 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 수 있다. 이 경우 제2 게이트 제어 신호(VBN)의 신호 레벨은 구동 신호(DRS) 또는 제1 게이트 제어 신호(VBP)의 신호 레벨이 천이한 후 일정한 시간 간격(예를 들어 T21 및 T41)을 두고 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 신호(DRS)의 신호 레벨이 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하면 제1 게이트 제어 신호(VBP)의 신호 레벨이 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이할 수 있다. 이 경우 제2 게이트 제어 신호(VBN)의 신호 레벨은 구동 신호(DRS) 또는 제1 게이트 제어 신호(VBP)의 신호 레벨이 천이하기 전 일정한 시간 간격(예를 들어 T22 및 T42)을 두고 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이할 수 있다. 일 실시예에서, 데드 타임 발생기(530)는 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)를 생성하기 위해 도 6을 참조하여 상술한 내부 신호(INTS)를 이용할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 게이트 제어 신호(VBP) 및 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 로우 레벨에 해당하는 경우(예를 들어, T1) 변조 그라운드 전압(VMOD)은 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 수 있다. 제1 게이트 제어 신호(VBP)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하고 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 로우 레벨을 유지하는 경우(예를 들어, T21) 변조 그라운드 전압(VMOD)은 여전히 하이 레벨을 유지할 수 있다. 제1 게이트 제어 신호(VBP)가 하이 레벨을 유지하고 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이하는 경우(예를 들어, T2 구간에서 T21 구간 및 T22 구간을 제외한 구간) 변조 그라운드 전압(VMOD)은 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이할 수 있다. 제1 게이트 제어 신호(VBP)가 하이 레벨을 유지하고 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이하는 경우(예를 들어, T22) 변조 그라운드 전압(VMOD)은 로우 레벨을 유지할 수 있다. 제1 게이트 제어 신호(VBP)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 천이하고 제2 게이트 제어 신호(VBN)가 로우 레벨을 유지하는 경우(예를 들어, T3) 변조 그라운드 전압(VMOD)은 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 도 1에 도시된 구동 전압 발생기의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 9 내지 도 13에서 도 1을 참조하여 상술한 그라운드 변조 장치의 일 예들(500a, 500b, 500c 및 500d) 및 배터리(600)가 함께 도시된다. 그라운드 변조 장치의 일 예들(500a, 500b, 500c 및 500d) 및 배터리(600)는 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치(500) 및 배터리(600)와 동일 또는 유사한 기능을 수행하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 구동 전압 발생기(400a)는 복수의 DC-DC 컨버터들(DC-DC CONVERTER1, DC-DC CONVERTER2 및 DC-DC CONVERTER3)(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C11, C13, C21 및 C31)을 포함한다.
복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각은 스위칭 레귤레이터 및 선형 레귤레이터 중 하나이고, 입력 직류 전압(예를 들어, 배터리(600)로부터 제공되는 직류 전압(VBAT))을 변환하여 출력 직류 전압을 생성한다. 일 실시예에서, 제1 DC-DC 컨버터(410)는 도 1을 참조하여 상술한 디스플레이 패널(130)에 제공되는 구동 전압들(ELVDD 및 ELVSS)을 생성할 수 있고, 제2 DC-DC 컨버터(430)는 도 1을 참조하여 상술한 터치 스크린 컨트롤러(200)에 제공되는 구동 전압(VDD1)을 생성할 수 있고, 제3 DC-DC 컨버터(450)는 도 1을 참조하여 상술한 디스플레이 구동 집적 회로(300)에 제공되는 구동 전압(VDD2)을 생성할 수 있다.
복수의 커패시터들(C11, C13, C21 및 C31)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 출력 단자에 연결되어 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450)로부터 출력되는 구동 전압들(ELVDD, ELVSS, VDD1 및 VDD2)에 존재하는 고주파 성분을 제거한다.
그라운드 변조 장치(500a)는 구동 전압 발생기(400a)에 포함되는 복수의 노드들로 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공한다. 일 실시예에서 변조 그라운드 전압(VMOD)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드에 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500a)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드로부터 그라운드 변조 장치(500a)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400a)로 제공할 수 있다.
도 10을 참조하면, 구동 전압 발생기(400b)는 도 9에 도시된 구동 전압 발생기(400a)와 비교하여 복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3) 및 다이오드(471)를 더 포함한다.
복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에 연결되어 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450)에 입력되는 입력 직류 전압(VBAT)에 존재하는 고주파 성분을 제거한다.
그라운드 변조 장치(500b)는 구동 전압 발생기(400b)에 포함되는 복수의 노드들로 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공한다. 일 실시예에서 변조 그라운드 전압(VMOD)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드에 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500b)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드로부터 그라운드 변조 장치(500b)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400b)로 제공할 수 있다.
다이오드(471)는, 변조 그라운드 전압(VMOD)이 복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)의 그라운드 노드로 제공됨에 따라 복수의DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에서의 전압이 배터리(600)의 출력 단자에서의 전압보다 커지는 경우 흐를 수 있는 역방향 전류를 차단한다.
도 11을 참조하면, 구동 전압 발생기(400c)는 도 10에 도시된 구동 전압 발생기(400b)와 비교하여 다이오드(471)를 대신하여 입력 스위치(473)를 포함한다.
복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에 연결되어 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450)에 입력되는 입력 직류 전압(VBAT)에 존재하는 고주파 성분을 제거한다.
그라운드 변조 장치(500c)는 구동 전압 발생기(400c)에 포함되는 복수의 노드들로 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공한다. 일 실시예에서 변조 그라운드 전압(VMOD)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드에 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500c)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 및 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 각각의 그라운드 노드로부터 그라운드 변조 장치(500c)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400c)로 제공할 수 있다.
입력 스위치(473)는 변조 그라운드 전압(VMOD) 또는 변조 그라운드 전압(VMOD)을 스케일링 한 스케일링 변조 그라운드 전압(VMOD')을 게이트 전압으로서 수신하고 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자와 배터리(600)의 출력 단자 사이에 연결된다. 입력 스위치(473)는 변조 그라운드 전압(VMOD)이 복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)의 그라운드 노드로 제공됨에 따라 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에서의 전압이 배터리(600)의 출력 단자에서의 전압보다 커지는 경우 흐를 수 있는 역방향 전류를 차단한다.
도 12를 참조하면, 구동 전압 발생기(400d)는 도 10에 도시된 구동 전압 발생기(400b)와 비교하여 복수의 저전압 강하(Low DropOut; LDO) 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497)을 더 포함한다.
복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에 연결되어 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450)에 입력되는 입력 직류 전압(VBAT)에 존재하는 고주파 성분을 제거한다.
그라운드 변조 장치(500d)는 구동 전압 발생기(400d)에 포함되는 복수의 노드들로 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공한다. 일 실시예에서 변조 그라운드 전압(VMOD)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450), 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 및 복수의 LDO 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497) 각각의 그라운드 노드에 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500d)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450), 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 및 복수의 LDO 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497) 각각의 그라운드 노드로부터 그라운드 변조 장치(500d)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400d)로 제공할 수 있다.
다이오드(471)는, 변조 그라운드 전압(VMOD)이 복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)의 그라운드 노드로 제공됨에 따라 복수의DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에서의 전압이 배터리(600)의 출력 단자에서의 전압보다 커지는 경우 흐를 수 있는 역방향 전류를 차단한다.
도 13을 참조하면, 구동 전압 발생기(400e)는 도 12에 도시된 구동 전압 발생기(400d)와 비교하여 다이오드(471)를 대신하여 입력 스위치(473)를 포함한다.
복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에 연결되어 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450)에 입력되는 입력 직류 전압(VBAT)에 존재하는 고주파 성분을 제거한다.
그라운드 변조 장치(500e)는 구동 전압 발생기(400e)에 포함되는 복수의 노드들로 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공한다. 일 실시예에서 변조 그라운드 전압(VMOD)은 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450), 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 및 복수의 LDO 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497) 각각의 그라운드 노드에 변조 그라운드 전압(VMOD)을 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500e)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450), 복수의 커패시터들(C1, C2, C3, C11, C13, C21 및 C31) 및 복수의 LDO 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497) 각각의 그라운드 노드로부터 그라운드 변조 장치(500e)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400e)로 제공할 수 있다.
입력 스위치(473)는 변조 그라운드 전압(VMOD) 또는 변조 그라운드 전압(VMOD)을 스케일링 한 스케일링 변조 그라운드 전압(VMOD')을 게이트 전압으로서 수신하고 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자와 배터리(600)의 출력 단자 사이에 연결된다. 입력 스위치(473)는 변조 그라운드 전압(VMOD)이 복수의 커패시터들(C1, C2 및 C3)의 그라운드 노드로 제공됨에 따라 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 각각의 입력 단자에서의 전압이 배터리(600)의 출력 단자에서의 전압보다 커지는 경우 흐를 수 있는 역방향 전류를 차단한다.
도 14a, 14b 및 14c는 도 9 내지 도 13에 도시된 구동 전압 발생기에 포함되는 DC-DC 컨버터 또는 레귤레이터의 예를 나타내는 회로도들이다. 도 14a 및 14b는 스위칭 레귤레이터의 예를 나타내며, 도 14c는 선형 레귤레이터의 예를 나타낸다.
스위칭 레귤레이터는 입력 전압과 출력 전압이 모두 직류(direct current; DC) 전압인 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터는 도 9 내지 도 13을 참조하여 상술한 복수의 DC-DC 컨버터들(410, 430 및 450) 중 하나일 수 있고, 벅 컨버터(buck converter 또는 step-down converter), 부스트 컨버터(boost converter 또는 step-up converter), 상기 벅 컨버터와 상기 부스트 컨버터가 결합된 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter), 고립형(isolated) DC-DC 컨버터 등을 포함할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 상기 DC-DC 컨버터의 한 종류인 벅 컨버터는 스위치(SW1), 다이오드(D1), 인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 저항(R1)을 포함할 수 있다.
스위치(SW1)는 제1 단자(T11)와 제1 노드(N11) 사이에 연결될 수 있고, 스위치 제어 신호(SC1)에 응답하여 온/오프될 수 있다. 다이오드(D1)는 제1 노드(N11)와 제2 노드(N12) 사이에 연결될 수 있다. 인덕터(L1)는 제1 노드(N11)와 제2 단자(T12) 사이에 연결될 수 있다. 커패시터(C1) 및 저항(R1)은 제2 단자(T12)와 제2 노드(N12) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 상기 벅 컨버터에서, 제2 단자(T12)와 제2 노드(N12) 사이의 출력 전압(VOUT1)은 제1 단자(T11)와 제2 노드(N12) 사이의 입력 전압(VIN1)보다 작을 수 있다.
도 14b를 참조하면, 상기 DC-DC 컨버터의 다른 종류인 부스트 컨버터는 인덕터(L2), 스위치(SW2), 다이오드(D2), 커패시터(C2) 및 저항(R2)을 포함할 수 있다.
인덕터(L2)는 제1 단자(T21)와 제1 노드(N21) 사이에 연결될 수 있다. 스위치(SW2)는 제1 노드(N21)와 제2 노드(N22) 사이에 연결될 수 있고, 스위치 제어 신호(SC2)에 응답하여 온/오프될 수 있다. 다이오드(D2)는 제1 노드(N21)와 제2 단자(T22) 사이에 연결될 수 있다. 커패시터(C2) 및 저항(R2)은 제2 단자(T22)와 제2 노드(N22) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 상기 부스트 컨버터에서, 제2 단자(T22)와 제2 노드(N22) 사이의 출력 전압(VOUT2)은 제1 단자(T21)와 제2 노드(N22) 사이의 입력 전압(VIN2)보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 스위치 제어 신호(도 14a의 SC1 또는 도 14b의 SC2)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM) 방식 또는 펄스 주파수 변조(pulse frequency modulation; PFM) 방식에 기초하여 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 스위치 제어 신호(도 14a의 SC1 또는 도 14b의 SC2)는 제2 단자(도 14a의 T12 또는 도 14b의 T22)로부터 피드백 된 피드백 신호에 기초하여 발생될 수 있다.
선형 레귤레이터는 션트(shunt) 레귤레이터, 시리즈(series) 레귤레이터, LDO(low dropout) 레귤레이터 등을 포함할 수 있다. 상기 LDO 레귤레이터는 도 12 및 도 13을 참조하여 상술한 복수의 LDO 레귤레이터들(491, 493, 495 및 497) 중 하나일 수 있다.
도 14c를 참조하면, 선형 레귤레이터는 저항들(RA, RB) 및 제어 회로(5)를 포함할 수 있다.
저항(RA)은 제1 단자(TA1)와 제2 단자(TA2) 사이에 연결될 수 있고, 가변 저항일 수 있다. 저항(RB)은 제2 단자(TA2)와 제1 노드(NA1) 사이에 연결될 수 있다. 제어 회로(10)는 제2 단자(TA2)에서 피드백 되는 피드백 신호에 기초하여 저항(RA)의 저항 값을 조절하는 저항 제어 신호(RC1)를 발생할 수 있다. 상기 선형 레귤레이터에서, 제2 단자(TA2)와 제1 노드(NA1) 사이의 출력 전압(VOUTA)은 제1 단자(TA1)와 제1 노드(NA1) 사이의 입력 전압(VINA)보다 작을 수 있다. 도시하지는 않았지만, 도 14a 내지 14c에 도시된 스위칭 레귤레이터 및 선형 레귤레이터의 구조는 실시예에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.
도 15 및 16은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 및 16에서 복수의 시구간들(DP 및 UP), 복수의 동기 신호들(VSYNC, HSYNC 및 USYNC) 및 인에이블 신호(GND_MOD_EN)가 도시된다. 제1 시구간(DP)은 도 1에 도시된 디스플레이 구동 집적 회로(300)가 디스플레이 패널(130)을 구동하는 디스플레이 구간일 수 있다. 제2 시구간(UP)은 도 1에 도시된 터치 스크린 컨트롤러(200)가 터치 스크린 패널(110)을 구동하는 터치 구동 구간 중 업 링크 구간일 수 있다. 일 실시예에서, 그라운드 변조 장치(500)를 포함하는 터치 디스플레이 시스템(10)은 터치 입력으로서 터치 펜을 이용한 직접 접촉 또는 근접 접촉을 허용하는 시스템으로서 상기 터치 펜은 액티브 펜인 경우로 한정될 수 있다.
상기 디스플레이 구간에서 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 디스플레이 패널에 포함되는 복수의 데이터 라인들로 디스플레이 데이터를 나타내는 디스플레이 신호가 인가되고, 복수의 게이트 라인들로 게이트 신호가 인가될 수 있다.
상기 업 링크 구간에서 터치 스크린 컨트롤러(200)는 터치 스크린 패널로부터 액티브 펜(미도시)으로 신호를 전달할 수 있다. 상기 업 링크 구간은 다운 링크 구간과 구별될 수 있다. 상기 다운 링크 구간에서 상기 액티브 펜은 상기 액티브 펜으로부터 터치 스크린 패널로 신호를 전달할 수 있다.
도 1 및 도 15를 참조하면 제1 시구간(DP)은 제2 시구간(UP)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 시구간(DP) 동안 디스플레이 구동 집적 회로(300)는 디스플레이 패널(130)로 수직 동기 신호(VSYNC) 및 수평 동기 신호(HSYNC)를 제공할 수 있고, 제2 시구간(UP) 동안 터치 스크린 컨트롤러(200)는 업 링크 동기 신호(USYNC)를 터치 스크린 패널(110)로 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 업 링크 동기 신호(USYNC)는 수직 동기 신호(VSYNC)가 하이 레벨을 유지하는 구간 내에 포함될 수 있고, 업 링크 동기 신호(USYNC)가 하이 레벨을 유지하는 동안 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치(500)를 활성화시키는 장치 인에이블 신호(GND_MOD_EN)가 하이 레벨로 천이될 수 있다.
도 1 및 도 16을 참조하면 제1 시구간(DP)은 제2 시구간(UP)을 포함한다. 일 실시예에서, 업 링크 동기 신호(USYNC)는 수직 동기 신호(VSYNC)가 로우 레벨을 유지하는 구간 내에 포함될 수 있고, 업 링크 동기 신호(USYNC)가 하이 레벨을 유지하는 동안 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치(500)를 활성화시키는 장치 인에이블 신호(GND_MOD_EN)가 하이 레벨로 천이될 수 있다.
즉 터치 디스플레이 시스템(10)이 액티브 펜에 의한 터치 입력을 허용하는 경우 그라운드 변조 장치(500)는 터치 스크린 패널로부터 액티브 펜으로 신호를 전달하는 업 링크 구간 동안 변조 그라운드 전압(VMOD)을 구동 전압 발생기(400) 내부에 포함되는 복수의 노드들 중 일부에 대하여 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치(500)는 변조 그라운드 전압(VMOD)에 기초하여 터치 스크린 패널(110)에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널(130) 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치(500)는 구동 전압 발생기(400)로부터 그라운드 변조 장치(500)로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기(400)로 제공할 수 있다.
도 17은 도 1에 도시된 그라운드 변조 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 그라운드 변조 장치(500)의 동작 방법에서, 터치 스크린 컨트롤러로부터 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 수신한다(S1000).
일 실시예에서, 상기 터치 스크린 패널은 내장형 방식으로서 정전 용량 방식으로 구현되고 특히 온-셀 방식으로 구현될 수 있다. 터치 스크린 패널(110)이 상기 온-셀 방식으로 구현되는 경우 디스플레이 패널(130)의 상부에 송신 전극(Tx 전극) 및 수신 전극(Rx 전극)이 형성될 수 있고, 다른 실시예에서 봉지유리(encapsulation glass)의 상면에 상기 송신 전극 및 상기 수신 전극이 형성될 수 있다. 터치 스크린 패널(110)은 복수의 터치 전극들을 포함할 수 있고 상기 복수의 터치 전극들은 커패시티브 터치 전극들일 수 있다. 상기 터치 스크린 패널은 OLED(Organic LED) 디스플레이로 구현될 수 있으나 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 상기 터치 스크린 패널은 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이 AMOLED(active-matrix OLED) 디스플레이 및 플렉시블(flexible) 디스플레이로 구현될 수 있고, 그 밖의 다른 종류의 평판 디스플레이로 구현될 수 있다.
상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성한다(S2000).
상기 변조 그라운드 전압을 디스플레이 패널, 디스플레이 구동 집적 회로 및 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공한다(S3000).
일 실시예에서, 상기 변조 그라운드 전압은 그라운드 변조 장치에 의하여 생성될 수 있고, 상기 그라운드 변조 장치는 복수의 직류 전압들을 수신하고, 터치 스크린 컨트롤러로부터 구동 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 그라운드 변조 장치는 상기 복수의 직류 전압들 및 상기 구동 신호에 기초하여 상기 변조 그라운드 전압을 생성하고 상기 변조 그라운드 전압을 구동 전압 발생기, 터치 스크린 컨트롤러 및 디스플레이 구동 집적 회로에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 그라운드 변조 장치는 상기 변조 그라운드 전압을 구동 전압 발생기 내부에 포함되는 복수의 노드들 중 일부에 대하여 제공할 수 있다. 이 경우 그라운드 변조 장치는 변조 그라운드 전압에 기초하여 터치 스크린 패널에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치는 구동 전압 발생기로부터 그라운드 변조 장치로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기로 제공할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 시스템의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 18을 참조하면 터치 디스플레이 시스템(3000)은 터치 스크린 패널(3010), 디스플레이 패널(3030), 터치 스크린 컨트롤러(3100), 디스플레이 구동 집적 회로(3200), 전력 관리 집적 회로(PMIC)(3300), 애플리케이션 프로세서(3400), 메모리(3500), 사용자 인터페이스(3600), 스토리지 장치(3700) 및 복수의 레벨 쉬프터들(3810 및3830)을 포함한다. 전력 관리 집적 회로(3300)는 그라운드 변조 장치(3310)를 포함한다.
일 실시예에서, 터치 디스플레이 시스템(3000)에 포함되는 구성요소들 중 일부(3010, 3030, 3100, 3200, 3300 및 3310)는 도 1에 도시된 구성요소들(110, 130, 200, 300, 400, 500 및 600)에 대응될 수 있다. 예를 들어 터치 스크린 패널(3010)은 터치 스크린 패널(110)에, 디스플레이 패널(3030)은 디스플레이 패널(130)에 각각 대응될 수 있다. 터치 스크린 컨트롤러(3100)는 터치 스크린 컨트롤러(200)에, 디스플레이 구동 집적 회로(3200)는 디스플레이 구동 집적 회로(300)에 각각 대응될 수 있다. 전력 관리 집적 회로(3300)는 구동 전압 발생기(400), 그라운드 변조 장치(500) 및 배터리(600)에 대응될 수 있다. 디스플레이 패널(3030) 및 디스플레이 구동 집적 회로(3200)는 디스플레이 시스템을 구성할 수 있고, 터치 스크린 패널(3010) 및 터치 스크린 패널 컨트롤러(3100)는 터치 시스템을 구성할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(3400)는 터치 디스플레이 시스템(3000)에 포함되는 구성요소들을 전반적으로 제어한다. 일 실시예에서 애플리케이션 프로세서(3400)는 인터넷 브라우저, 게임 및 동영상 등을 제공하는 애플리케이션들을 실행할 수 있다. 일 실시예에서, 애플리케이션 프로세서(3400)는 하나의 프로세서 코어를 포함하거나 복수의 프로세서 코어들을 포함할 수 있다. 예를 들어 애플리케이션 프로세서(3400)는 듀얼 코어(Dual-core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 애플리케이션 프로세서(3400)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.
메모리(3500)는 터치 디스플레이 시스템(3000)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를들어, 메모리(3500)는 터치 디스플레이 시스템(3000)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(3500)는DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GDDR SDRAM, RDRAM 등과 같은 휘발성 메모리로 구현되거나, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
사용자인터페이스(3600)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다.
스토리지 장치(3700)는 디스플레이 패널(3030)에 제공되는 대용량의 디스플레이 데이터를 저장한다.
도 1을 참조하여 상술한 방식과 유사한 방식으로 터치 디스플레이 시스템(3000)의 터치 스크린 패널(3010), 디스플레이 패널(3030), 터치 스크린 컨트롤러(3100), 디스플레이 구동 집적 회로(3200) 및 전력 관리 집적 회로(3300)의 일부 구성요소(예를 들어, 구동 전압 발생기)는 상기 변조 그라운드 도메인에서 동작할 수 있고, 전력 관리 집적 회로(3300)의 일부 구성요소(예를 들어, 그라운드 변조 장치(3310)), 애플리케이션 프로세서(3400), 메모리(3500), 사용자 인터페이스(3600) 및 스토리지 장치(3700)는 시스템 그라운드 도메인에서 동작할 수 있다. 이 경우 복수의 레벨 쉬프터들(3810 및 3830) 각각은 상기 변조 그라운드 도메인과 상기 시스템 그라운드 도메인 사이에서 발생하는 전압 레벨의 차이를 보상할 수 있다. 일 실시예에서 제1 레벨 쉬프터(3810)는 터치 스크린 컨트롤러(3100)과 애플리케이션 프로세서(3400) 사이에서 발생하는 전압 레벨의 차이를 보상하고, 제2 레벨 쉬프터(3830)는 디스플레이 구동 집적 회로(3200)와 애플리케이션 프로세서(3400) 사이에서 발생하는 전압 레벨의 차이를 보상할 수 있다. 그러나 복수의 레벨 쉬프터들(3810 및 3830)의 개수 및 결선관계는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 포함되는 그라운드 변조를 수행하는 터치 디스플레이 시스템은 변조 그라운드 전압을 구동 전압 발생기 내부에 포함되는 복수의 노드들 중 일부에 대하여 제공할 수 있다. 이 경우 상기 변조 그라운드 전압을 생성하는 그라운드 변조 장치는 변조 그라운드 전압에 기초하여 터치 스크린 패널에 포함되는 터치 전극과 디스플레이 패널 사이에서 발생되는 기생 커패시터를 제거할 수 있다. 또한 그라운드 변조 장치는 구동 전압 발생기로부터 그라운드 변조 장치로 출력되는 전류와 동등한 크기의 전류를 구동 전압 발생기로 제공할 수 있다. 상기 그라운드 변조 장치는 기준 전압 발생기, 데드 타임 발생기 및 버퍼 회로를 포함한다. 상기 그라운드 변조 장치는 상기와 같은 구성을 통하여 상기 기생 커패시터를 안정적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 터치 스크린 패널을 구비하는 디스플레이 장치를 포함하는 임의의 전자 장치 및 시스템에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 PC(Personal Computer), 서버 컴퓨터(server computer), 데이터 센터(data center), 워크스테이션(workstation), 노트북(laptop), 핸드폰(cellular), 스마트 폰(smart phone), MP3 플레이어, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 TV, 디지털 카메라, 포터블 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(navigation) 기기, 웨어러블(wearable) 기기, IoT(Internet of Things) 기기, IoE(Internet of Everything) 기기, e-북(e-book), VR(Virtual Reality) 기기, AR(Augmented Reality) 기기, 드론(drone) 등과 같은 전자 시스템에 더욱 유용하게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 디스플레이 패널을 구동하는 디스플레이 구동 집적 회로;
    터치 스크린 패널을 구동하는 터치 스크린 컨트롤러;
    상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러에 구동 전압들을 제공하는 구동 전압 발생기; 및
    상기 터치 스크린 패널을 구동하고 주기적으로 스윙하는 구동 신호를 상기 터치 스크린 컨트롤러로부터 수신하고 상기 구동 신호에 기초하여 제1 기준 전압 레벨 및 제2 기준 전압 레벨 사이를 주기적으로 스윙하는 변조 그라운드 전압을 생성하고, 상기 변조 그라운드 전압을 상기 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 구동 집적 회로 및 상기 터치 스크린 컨트롤러 각각으로 제공하는 그라운드 변조 장치를 포함하는 터치 디스플레이 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 그라운드 변조 장치는
    제1 직류 전압 및 제2 직류 전압을 수신하고, 상기 제1 직류전압 및 상기 제2 직류 전압에 기초하여 상기 제1 기준 전압 레벨을 가지는 정전압을 출력하는 기준 전압 발생기;
    상기 구동 신호에 기초하여 제1 게이트 제어 신호 및 제2 게이트 제어 신호를 생성하는 데드 타임 발생기; 및
    상기 제1 게이트 제어 신호 및 상기 제2 게이트 제어 신호에 기초하여 상기 변조 그라운드 전압(VMOD)을 출력하는 버퍼 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 기준 전압 발생기는
    상기 제1 직류 전압과 제1 노드의 전압의 차이를 증폭하여 제3 게이트 제어 신호를 출력하는 제1 연산증폭기;
    상기 제1 직류 전압과 상기 제1 노드의 전압의 차이를 증폭하여 제4 게이트 제어 신호를 출력하는 제2 연산증폭기;
    상기 제3 게이트 제어 신호를 게이트 전압으로서 수신하고 상기 제2 직류 전압이 인가되는 제1 전원 노드와 상기 제1 노드사이에 연결되는 피모스(p-type metal oxide semiconductor, PMOS) 트랜지스터;
    상기 제4 게이트 제어 신호를 게이트 전압으로서 수신하고 시스템 그라운드 전압이 인가되는 제2 전원 노드와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 엔모스(n-type metal oxide semiconductor, NMOS) 트랜지스터; 및
    상기 제2 전원 노드와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 데드 타임 발생기는
    상기 구동 신호를 수신하여 상기 제1 게이트 제어 신호를 생성하는 제1 클럭 생성기; 및
    상기 구동 신호를 수신하여 상기 제2 게이트 제어 신호를 생성하는 제2 클럭 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 버퍼 회로는
    상기 제1 게이트 제어 신호를 게이트 전압으로서 수신하고 상기 정전압이 인가되는 제3 전원 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 피모스 트랜지스터; 및
    상기 제2 게이트 제어 신호를 게이트 전압으로서 수신하고 상기 제2 노드와 시스템 그라운드 전압이 인가되는 제4 전원 노드 사이에 연결되는 엔모스 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 데드 타임 발생기는
    상기 제1 게이트 제어 신호 및 상기 제2 게이트 제어 신호에 기초하여 상기 버퍼 회로에 포함되는 상기 피모스 트랜지스터 및 상기 엔모스 트랜지스터가 동시에 턴온되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 구동 전압 발생기는
    상기 디스플레이 패널에 제공되는 제1 구동 전압들을 생성하는 제1 DC-DC 컨버터;
    상기 터치 스크린 컨트롤러에 제공되는 제2 구동 전압을 생성하는 제2 DC-DC 컨버터; 및
    상기 디스플레이 구동 집적 회로에 제공되는 제3 구동 전압을 생성하는 제3 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 그라운드 변조 장치는 상기 제1 내지 제3 DC-DC 컨버터들 각각의 그라운드 노드로 상기 변조 그라운드 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 구동 전압 발생기는
    상기 제1 DC-DC 컨버터의 입력 단자와 상기 그라운드 노드 사이에 연결되는 제1 커패시터;
    상기 제2 DC-DC 컨버터(430)의 입력 단자와 상기 그라운드 노드 사이에 연결되는 제2 커패시터; 및
    상기 제3 DC-DC 컨버터(450)의 입력 단자와 상기 그라운드 노드 사이에 연결되는 제3 커패시터를 더 포함하고,
    상기 그라운드 변조 장치는 상기 제1 내지 제3 커패시터들 각각이 연결되는 상기 그라운드 노드로 상기 변조 그라운드 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 구동 전압 발생기는
    상기 제1 DC-DC 컨버터의 출력 단자에 연결되는 제1 저전압 강하 레귤레이터들;
    상기 제2 DC-DC 컨버터(430)의 출력 단자에 연결되는 제2 저전압 강하 레귤레이터; 및
    상기 제3 DC-DC 컨버터(450)의 출력 단자에 연결되는 제3 저전압 강하 레귤레이터를 더 포함하고
    상기 그라운드 변조 장치는 상기 제1 내지 제3 저전압 강하 레귤레이터들 각각의 그라운드 노드로 상기 변조 그라운드 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 터치 디스플레이 시스템은 디스플레이 구간 및 터치 펜 업링크 구간에서 동작하고,
    상기 그라운드 변조 장치는 상기 터치 펜 업링크 구간에서 상기 변조 그라운드 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 시스템.
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