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KR102177540B1 - 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR102177540B1
KR102177540B1 KR1020130158963A KR20130158963A KR102177540B1 KR 102177540 B1 KR102177540 B1 KR 102177540B1 KR 1020130158963 A KR1020130158963 A KR 1020130158963A KR 20130158963 A KR20130158963 A KR 20130158963A KR 102177540 B1 KR102177540 B1 KR 102177540B1
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 펄스 변조된 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함한다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN AND METHOD FOR DRIVIING THEREOF}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계 발광 표시장치(Electroluminescent Display, ELD), 전기 영동 표시장치(Electrophoretic Display, EPD) 등과 같은 표시장치에 설치되어 사용자가 표시장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.
특히, 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시장치의 내부에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 패널 내장형(In-cell type) 터치 스크린 일체형 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치는 미국등록특허 US 7,859,521에 개시된 바와 같이, 디스플레이용 공통 전극들을 복수의 터치 구동 영역과 복수의 터치 센싱 영역으로 분할하여 터치 구동 영역과 터치 센싱 영역 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 발생되도록 함으로써 터치 시 발생하는 상호 정전용량의 변화량을 측정하여 터치 여부를 인식한다.
이러한 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치는 공통 전극이 터치 전극의 기능을 함께 수행하기 위하여 패널이 터치 구동 모드로 동작할 시에는 터치 구동 영역에 해당하는 공통 전극들로 구동 펄스를 인가한다.
한편, 터치 구동 영역에 해당하는 공통 전극들에 인가되는 구동 펄스는 스퀘어(square) 형태가 일반적이며, 터치 구동 영역의 공통 전극과 구동 펄스를 인가하는 회로부 사이의 길이 따른 RC 부하(load)가 발행하여 터치 구동 영영 인가되는 파형에 RC 딜레이가 발생되어 파형이 왜곡된다. 결과적으로, 회로부로부터 거리가 멀어질수록 RC 딜레이 편차를 가지게 되어 터치 구동 영역을 충전 시키는 시간이 달라지며 터치 구동 영역 별로 터치 성능의 저하 및 편차가 생기는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 구동을 위한 구동 펄스를 펄스 변조함으로써 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 펄스 변조된 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치 구동 방법은 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널, 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법으로써, 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하는 단계; 및 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 터치 IC가 타이밍 펄스를 생성하고, 상기 디스플레이 드라이버 IC로 출력하는 단계; 및 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 펄스 변조된 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 펄스 변조된 구동 펄스를 구동 전극으로 인가함으로써 구동 펄스에 의한 구동 전극별 충전 시간 편차를 감소시켜, 터치 성능이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1에 도시된 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극의 구체적 형상을 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치에 이용되는 타이밍 펄스 및 구동 펄스의 예들을 보여주는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치에서 이용되는 펄스 변조된 구동 펄스에 따른 효과를 설명하기 위한 도면; 및
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 간략한 타이밍도.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
한편, 이하에서는 설명의 편의상 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치가 액정표시장치 것으로 일 예를 들어 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전계 방출 표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계발광 표시장치, 전기영동 표시장치 등 다양한 표시장치에 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치의 일반적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극의 구체적 형상을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 일체형 표시장치는 패널(100), 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)를 포함한다.
먼저, 패널(100)은 터치 스크린(110)이 내장되어 있으며, 터치 스크린(110)은 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)을 포함한다.
복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 구동 전극 배선(1122) 및 복수의 센싱 전극 배선(1142)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)은 터치 스크린 일체형 표시장치가 디스플레이 구동 모드로 동작시에는 공통 전극의 기능을 수행하며, 터치 구동 모드로 동작시에는 각각 터치 구동 전극 및 터치 센싱 전극의 기능을 수행할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극은 공통 전극으로서 디스플레이 전극 기능뿐만 아니라 터치 전극 기능을 함께 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 구동 전극(112)은 패널의 게이트 라인(미도시) 방향인 가로 방향으로 나란하게 형성되며, 복수의 센싱 전극(114)은 복수의 서브 구동 전극(미도시) 사이에 위치하며, 패널의 데이터 라인(미도시) 방향인 세로 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극(112)은 제1구동 전극(TX #1) 내지 제m구동 전극(TX #m)으로 이루어지며, 각각의 구동 전극은 (n+1)개의 서브 구동 전극(1120)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 센싱 전극(114)은 제1센싱 전극(RX #1) 내지 제n센싱 전극(RX #n)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 서브 구동 전극(1120)은 하나의 구동 전극을 구성하기 위해, 복수의 구동 전극 배선(1122)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(120) 외부인 패널(100)의 비표시 영역(A)에서 전기적으로 연결될 수 있으며, 도시되지 않았지만, 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부에서 전기적으로 연결되거나 또는 패널(100)의 표시 영역에서 연결 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 복수의 구동 전극(112) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩 되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있으며, 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극은 액정 구동을 위한 공통 전극으로서의 기능을 하여야 하기 때문에 ITO 전극과 같은 투명물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 제1기간 동안 공통 전압(Vcom)을 생성하여 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 인가한다.
예를 들어, 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 경우, 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)은 디스플레이 전극의 기능을 수행하여야 하므로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 공통 전압을 인가할 수 있다.
또한, 패널(100)이 터치 구동 모드로 동작하는 제2기간 동안 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 펄스 변조된 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극(112)으로 인가하고, 복수의 센싱 전극(114)으로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 IC(300)로 전달한다.
예를 들어, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 IC(300)가 생성한 타이밍 펄스를 이용하여 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극으로 인가할 수 있다. 여기서, 타이밍 펄스는 구동 펄스의 타이밍 정보만을 포함하고 있으며, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 구동 펄스의 타이밍 정보를 포함하고 있는 타이밍 펄스 및 펄스 변조 시간 정보를 포함하고 있는 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 펄스 변조된 구동 펄스를 생성할 수 있다.
또한, 구동 펄스는 상승 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압, 하이 레벨 구동 전압, 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압 및 로우 레벨 구동 전압으로 구분될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 드라이버 IC는 상승 펄스 변조 전압보다 작은 전압으로 펄스 변조된 상승 구간 전압을 생성하거나 또는 상승 펄스 변조 전압보다 큰 전압으로 펄스 변조된 상승 구간 전압을 생성할 수 있다. 또한, 디스플레이 드라이버 IC는 하강 펄스 변조 전압보다 큰 전압으로 하강 구간 전압을 생성하거나 또는 하강 펄스 변조 전압보다 작은 전압으로 펄스 변조된 하강 구간 전압을 생성할 수 있다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC는 상승 펄스 변조 전압 및 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 상승 구간 전압을 생성하고, 하강 펄스 변조 전압 및 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 하강 구간 전압을 생성할 수 있다.
다시 말해, 디스플레이 드라이버 IC는 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간 동안 상승 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압을 생성하고, 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압을 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 상승 펄스 변조 전압 및 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 구동 펄스를 구동 전극으로 인가함으로써 구동 펄스에 의한 파형 왜곡을 개선하여 구동 전극 별로 충전 시간 편차를 개선할 수 있다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)에 영상을 출력하기 위해, 외부 시스템으로부터 전송되어오는 타이밍신호를 이용하여 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호 등을 생성하며, 입력된 영상 데이터 신호를 패널의 구조에 맞게 재정렬하는 기능을 수행한다.
이를 위해, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 게이트 라인으로 스캔 신호를 인가하는 게이트 구동부, 데이터 라인으로 영상 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부 및 상기 구성 요소들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 터치 IC(300)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다.
이를 위해 터치 IC(300)는 구동부(310) 및 센싱부(320)를 포함한다. 여기서, 터치 IC(300)는 연성인쇄회로기판(201)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
구동부(310)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다. 또한, 센싱부(320)에는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되며, 센싱부(320)에 포함된 연산 증폭기에 의해 센싱 전극에는 실질적으로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다.
따라서, 터치 IC(300)는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)을 기준으로 구동 전극과 센싱 전극 사이의 정전 용량 변화에 의한 전압 변동에 따라 터치 여부를 감지한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
디스플레이 드라이버 IC(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 공통 전압 생성부(210), 구동 펄스 생성부(220), 펄스 변조 제어부(230), 레지스터(240), 동기 신호 생성부(250), 스위칭부(260)를 포함할 수 있다.
먼저, 공통 전압 생성부(210)는 액정을 구동하기 위한 공통 전압(Vcom)을 생성하여 스위칭부(260)로 출력한다.
다음으로, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)의 구동부(310)에서 생성된 타이밍 펄스, 상승 펄스 변조 전압, 하강 펄스 변조 전압 및 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 구동 펄스를 생성한다. 구동 펄스 생성부(220)는 전압을 변환하는 레벨 쉬프터(Level Shifter)일 수 있다.
예를 들어, 구동 펄스 생성부(220)는 상승 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압, 하이 레벨 구동 전압(VTX_HIGH), 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압 및 로우 레벨 구동 전압(VTX_LOW)을 생성할 수 있다.
구체적으로, 구동 펄스 생성부(220)는 상승 펄스 변조 전조 전압보다 크거나 또는 작은 전압으로 펄스 변조된 상승 구간 전압을 생성하고, 하강 펄스 변조 전압보다 크거나 작은 전압으로 펄스 변조된 하강 구간 전압을 생성할 수 있다.
예를 들어, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)가 생성한 타이밍 펄스의 타이밍 정보를 이용하여 구동 펄스를 생성할 수 있다.
구체적으로, 구동 펄스 생성부(220)는 타이밍 펄스가 로우 전압에서 하이 전압으로 상승 시 상승 구간 전압을 생성하여 출력한 후 하이 레벨 구동 전압(VTH_HIGH)을 생성하여 출력하며, 타이밍 펄스가 하이 전압에서 로우 전압으로 하강 시 하강 구간 전압을 생성하여 출력한 후 로우 레벨 구동 전압(VTX_LOW)을 생성하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 구동 펄스 생성부(220)는 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 구동 펄스를 생성할 수 있다.
구체적으로, 구동 펄스 생성부(220)는 타이밍 펄스가 로우 전압에서 하이 전압으로 상승 시 상승 구간 전압을 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간 동안 출력하며, 타이밍 펄스가 하이 전압에 로우 전압으로 하강 시 하강 구간 전압을 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간 동안 출력할 수 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 구동 펄스에 대해 자세히 살펴 보기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치에 이용되는 타이밍 펄스 및 구동 펄스의 예들을 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치에서 이용되는 펄스 변조된 구동 펄스에 따른 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구동 펄스는 구동 펄스 1과 같이 상승 펄스 변조 전압(V_UPM)보다 큰 전압으로 펄스 변조되며, 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)보다 작은 전압으로 펄스 변조될 수 있으며, 구동 펄스 2와 같이 상승 펄스 변조 전압(V_UPM)보다 작은 전압으로 펄스 변조되며, 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)보다 작은 전압으로 펄스 변조될 수 있으며, 구동 펄스 3과 같이 상승 펄스 변조 전압(VMUPM)보다 큰 전압으로 펄스 변조되며, 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)보다 큰 전압으로 펄스 변조될 수 있다.
여기서, 구동 펄스 1 및 구동 펄스 2는 상승 펄스 변조 전압(V_UPM) 및 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)의 값이 서로 다르나, 구동 펄스 3과 같이 상승 펄스 변조 전압(V_UPM) 및 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)의 값이 동일할 수 있으며, 구동 펄스 3의 상승 펄스 변조 전압(V_UPM) 및 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)의 값 또한 서로 다를 수 있다.
한편, 구동 펄스 1,2,3 모두 도 4에 도시된 바와 같이 터치 IC에서 생성된 타이밍 펄스에 따라 생성되며, 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간(TPM)동안 펄스 변조되는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 타이밍 펄스는 그라운드(GND) 전압과 3.3V 사이의 전압으로 구동 펄스의 타이밍 정보를 포함하며, 구동 펄스 1,2,3에 있어서, 타이밍 펄스가 로우 전압(GND)에서 하이 전압(3.3V)으로 상승 시 상승 펄스 변조 전압(V_UPM)을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압이 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간(TPM) 동안 생성되며, 타이밍 펄스가 하이 전압(3.3V)에서 로우 전압(GND)으로 하강 시 하강 펄스 변조 전압(V_DPM)을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압이 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간(TPM) 동안 생성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 상승 펄스 변조 전압 및 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 구동 펄스를 이용함으로써 구동 펄스에 의한 파형 왜곡 개선할 수 있다. 또한, 펄스 변조된 구동 펄스를 이용함으로써 구동 펄스의 고주파 성분을 감소시킴에 따라 피크 전류가 감소하여 소비 전력 저감에 효과적일 수 있다.
예를 들어, 펄프 변조되지 않은 도 5의 좌측 구동 펄스의 경우 피크 전류가 크지만, 펄스 변조된 도 5의 우측 구동 펄스의 경우 펄스 변조 됨에 따라 구동 펄스의 고주파 성분이 감소하여 피크 전류가 감소하는 것을 알 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 펄스 변조 제어부(230)는 상승 펄스 변조 전압 및 하강 펄스 변조 전압을 조정하며, 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭을 조정하고, 조정된 상승 펄스 변조 전압, 하강 펄스 변조 전압 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 구동 펄스 생성부가 구동 펄스를 생성하도록 제어한다.
다음으로, 레지스터(240)는 복수의 구동 전극 별로 상승 펄스 변조 전압의 값, 하강 펄스 변조 전압의 값 및 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간이 저장된다.
예를 들어, 레지스터(240)에는 각 구동 전극 별로 복수의 구동 전극 별로 상승 펄스 변조 전압의 값, 하강 펄스 변조 전압의 값 및 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간이 기 설정되어 저장되거나 또는, 후술할 터치 IC(300)의 연산부(330)의 제어 신호에 따라 각 구동 전극 별로 복수의 구동 전극 별로 상승 펄스 변조 전압의 값, 하강 펄스 변조 전압의 값 및 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간이 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 각 구동 전극 별로 펄스 변조된 구동 펄스를 인가함으로써, 구동 전극이 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 멀리 떨어짐에 따른 충전 시간 편차를 개선할 수 있다. 이에 따라, 구동 전극 별로 터치 센싱 감도를 높여 터치 성능 편차를 개선하여 터치 성능을 향상시키며, 피크 전류가 감소함에 따라 소비 전력 저감에 효과적일 수 있다.
다음으로, 동기 신호 생성부(250)는 패널(100)의 구동 모드를 지시하는 동기 신호(Touch Sync)를 생성한다. 여기서, 동기 신호는 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호 및 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 포함할 수 있다.
예를 들어, 동기 신호 생성부(250)는 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 영상 출력 구간에는, 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호를 생성하여 스위칭부(260) 및 터치 IC(300)로 출력하고, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 구간에는 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 생성하여 스위칭부(260) 및 터치 IC(300)로 출력한다.
다음으로, 스위칭부(260)는 제1동기 신호가 입력되면 공통 전압 생성부(210)와 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극으로 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 또한, 스위칭부(260)는 제2동기 신호가 입력되면 구동 펄스 생성부(220)와 복수의 구동 전극이 연결되도록 스위칭하고, 터치 IC(300)의 센싱부(320)와 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극으로 구동 펄스가 인가되며, 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호가 수신된다.
터치 IC(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동부(310)에서 타이밍 펄스를 생성하여 구동 펄스 생성부(220)로 출력하며, 센싱부(320)로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되며, 센싱 신호에 따라 구동 전극 별로 상승 펄스 변조 전압의 값, 하강 펄스 변조 전압의 값 및 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간을 연산하여, 해당 제어 신호를 레지스터(240)로 출력한다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(250)에서 생성된 동기 신호는 구동부(310) 및 센싱부(320)로 인가되며, 구동부(310) 및 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(250)에서 생성된 동기 신호(Touch Sync)에 따라 동작한다.
예를 들어, 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호가 입력되면, 구동부(310)는 제1구동 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)의 구동 펄스 생성부(230)로 출력하며, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지할 수 있다.
한편, 센싱부(320)는 복수의 센싱 전극(114) 각각에 대응되는 연산 증폭기(미도시) 및 아날로그 디지털 변환기(미도시, 이하, “ADC”라 함)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연산 증폭기(미도시)는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되는 비반전 입력단, 복수의 센싱 전극 중 어느 하나와 연결되는 반전 입력단 및 ADC(미도시)와 연결되어 있는 출력단을 포함할 수 있다.
구체적으로, 연산 증폭기(미도시)의 비반전 입력단에 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되면, 연산 증폭기의 동작 특성상 반전 입력단은 비반전 입력단과 버츄얼 그라운드(Virtual Ground)를 형성하여야 하므로, 센싱 전극(114)에는 실질적으로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다.
그리고, 구동 전극(112)와 센싱 전극(114)는 전기적으로 연결되어 있지 않지만, 구동 전극(112)에 인가되는 구동 펄스에 의해 구동 전극(112)과 센싱 전극(114) 사이의 상호 정전 용량(CM)의 변화량이 발생한다. 연산 증폭기(미도시)는 이러한 상호 정전 용량의 변화량을 적분(integration)하여 전압의 형태로 ADC(미도시)로 출력하거나, 또는 상호 정전 용량의 변화량을 전압의 형태로 ADC(미도시)로 전달(transfer)할 수 있다.
ADC(미도시)는 연산 증폭기에서 출력된 전압을 디지털 코드로 변환한다. 또한, 센싱부(320)는 ADC(미도시)에서 변환된 상호 정전 용량의 변화량에 대한 디지털 코드를 분석하여 터치 여부를 감지하는 터치 분석부(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 간략한 타이밍도이다.
한편, 도 6에 도시된 타이밍도는 매 프레임마다 제1기간 및 제2기간이 한 번씩 포함되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예로 매 프레임마다 제1기간 및 제2기간이 교번적으로 포함될 수 있다. 또한, 이 경우 디스플레이 구동 모드인 제1기간의 개수 및 시간에 따라 디스플레이 구동 주파수를 60Hz, 120Hz, 240Hz 또는 그 이상으로 조정할 수 있으며, 터치 구동 모드인 제2기간의 개수 및 시간에 따라 터치 리포트 레이트를 60Hz, 100Hz, 또는 그 이상으로 조정할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1기간 동안 디스플레이 드라이버 IC가 복수의 전극으로 공통 전압을 인가한다.
예를 들어, 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 제1기간 동안 상호 정전 용량 방식인 경우 디스플레이 드라이버 IC가 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극으로 공통 전압을 인가할 수 있다.
다음으로, 제2기간 동안 디스플레이 드라이버 IC가 복수의 구동 전극으로 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 펄스 변조된 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극으로 인가하며, 터치 IC가 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지한다.
예를 들어, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 제2기간 동안 디스플레이 드라이버 IC가 복수의 구동 전극으로 펄스 변조된 구동 펄스를 인가하고, 복수의 센싱 전극으로터 센싱 신호를 수신하여 터치 IC로 전달하며, 터치 IC는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법은 각 구동 전극 별로 펄스 변조된 구동 펄스를 인가함으로써 터치 센싱 감도를 높여 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 디스플레이 드라이버 IC 210 : 공통 전압 생성부
220 : 구동 펄스 생성부 230 : 펄스 변조 제어부
240 : 레지스터 250 : 동기 신호 생성부
260 : 스위칭부 300 : 터치 IC
310 : 구동부 320 : 센싱부
330 : 연산부

Claims (13)

  1. 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및
    상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며,
    상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 서로 다른 형태로 펄스 변조된 구동 펄스들을 생성하여 상기 복수의 구동 전극들로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극들로부터 센싱 신호들을 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 펄스들 각각은 상승 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압, 하이 레벨 구동 전압, 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압 및 로우 레벨 구동 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 상승 펄스 변조 전압 및 상기 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 상기 상승 구간 전압을 생성하고, 상기 하강 펄스 변조 전압 및 상기 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 상기 하강 구간 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 상승 펄스 변조 전압 및 상기 하강 펄스 변조 전압을 조정하고, 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭을 조정하는 펄스 변조 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 복수의 구동 전극 별로 상기 상승 펄스 변조 전압의 값, 상기 하강 펄스 변조 전압의 값 및 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간이 저장된 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부; 및
    상기 타이밍 펄스, 상기 상승 펄스 변조 전압, 상기 하강 펄스 변조 전압 및 상기 펄스 변조 제어 신호를 이용하여 상기 구동 펄스를 생성하는 구동 펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극이 상기 공통 전압 생성부와 연결되도록 스위칭하며,
    상기 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극이 상기 구동 펄스 생성부와 연결되도록 스위칭하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 구동 펄스 생성부는,
    상기 타이밍 펄스가 로우 전압에서 하이 전압으로 상승 시 상기 상승 구간 전압을 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간 동안 출력하며, 상기 타이밍 펄스가 하이 전압에서 로우 전압으로 하강 시 상기 하강 구간 전압을 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간 동안 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 펄스 생성부는,
    상기 상승 구간 전압을 출력한 후 하이 레벨 구동 전압을 출력하며, 상기 하강 구간 전압을 출력한 후 로우 레벨 구동 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 타이밍 펄스를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 출력하고, 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 전달되는 상기 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 터치 IC는 상기 센싱 신호에 따라 상기 상승 펄스 변조 전압의 값, 상기 하강 펄스 변조 전압의 값 및 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간을 연산하여, 해당 제어 신호를 출력하는 연산부를 포함하며,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는 상기 해당 제어 신호에 따른 상기 상승 펄스 변조 전압의 값, 상기 하강 펄스 변조 전압의 값 및 상기 펄스 변조 제어 신호의 펄스 폭에 해당하는 시간을 이용하여 상기 구동 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  12. 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널, 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하는 단계; 및
    상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 터치 IC가 타이밍 펄스를 생성하고, 상기 디스플레이 드라이버 IC로 출력하는 단계; 및
    상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 타이밍 펄스 및 펄스 변조 제어 신호에 따라 서로 다른 형태로 펄스 변조된 구동 펄스들을 생성하여 상기 복수의 구동 전극들로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극들로부터 센싱 신호들을 수신하는 단계를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치 구동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동 펄스들 각각은 상승 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 상승 구간 전압, 하이 레벨 구동 전압, 하강 펄스 변조 전압을 기준으로 펄스 변조된 하강 구간 전압 및 로우 레벨 구동 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치 구동 방법.
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