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KR102552745B1 - 터치구동장치 및 디스플레이장치 - Google Patents

터치구동장치 및 디스플레이장치 Download PDF

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KR102552745B1
KR102552745B1 KR1020180083854A KR20180083854A KR102552745B1 KR 102552745 B1 KR102552745 B1 KR 102552745B1 KR 1020180083854 A KR1020180083854 A KR 1020180083854A KR 20180083854 A KR20180083854 A KR 20180083854A KR 102552745 B1 KR102552745 B1 KR 102552745B1
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touch
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Abstract

일 실시예는 터치센서를 통해 액티브펜으로 업링크신호를 송신할 때, 터치센서와 기생정전용량으로 커플링되어 있는 디스플레이전극을 플로팅시키는 디스플레이장치를 제공한다.

Description

터치구동장치 및 디스플레이장치{TOUCH DRIVING DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 실시예는 터치센서를 구동하는 기술 및 디스플레이장치에 관한 것이다.
패널의 두께가 얇아지면서 디스플레이전극들-예를 들어, 데이터라인, 게이트라인, 공통전극, 캐소드전극 등-과 터치센서 사이의 기생정전용량도 점점 커지고 있다.
터치센서를 통해 액티브펜으로 업링크신호를 송신하는 디스플레이장치의 경우, 전술한 기생정전용량으로 인해 업링크신호의 파형이 정상적으로 형성되지 못하는 문제가 발생하고 있다.
기생정전용량은 터치센서의 RC시정수를 증가시키게 되는데, 이러한 RC시정수의 증가로 업링크신호가 정해진 구동시간 내에서 정해진 전압레벨로 상승하지 못하는 문제가 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 업링크신호의 구동전압을 증가시키는 방안이 제시되고 있으나, 구동전압의 증가는 소비전력의 증가를 초래하기 때문에 이러한 방안은 선호되지 않고 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 액티브펜으로 송신되는 업링크신호의 신호특성을 개선하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고, 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치에 있어서, 제1시구간에서, 터치센서로 상기 업링크신호를 공급하고 상기 터치센서와의 사이에서 기생정전용량을 형성하는 디스플레이전극을 플로팅시키는 업링크제어부; 및 상기 제1시구간과 중첩되지 않는 제2시구간에서, 상기 터치센서로부터 상기 다운링크신호를 수신하는 다운링크제어부를 포함하는 터치구동장치를 제공한다.
상기 터치구동장치에서, 상기 제2시구간에서 상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압이 공급될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 제1시구간은 수직동기신호 혹은 수평동기신호에 따라 디스플레이가 갱신되지 않는 시구간 내에 포함될 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 터치센서는 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이고, 상기 디스플레이전극은 상기 LCD패널에서 데이터전압이 공급되는 데이터라인 혹은 스캔신호가 공급되는 게이트라인일 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 터치센서는 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고, 상기 디스플레이전극은 상기 OLED패널의 각 화소에 배치되는 OLED로 구동전압을 공급하는 구동전압라인일 수 있다.
상기 터치구동장치에서, 상기 업링크신호에는 디스플레이패널정보 혹은 동기화신호가 포함되고, 상기 다운링크신호에는 상기 액티브펜의 상태정보가 포함될 수 있다.
다른 실시예는, 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층; 터치센서가 배치되는 터치센서층; 상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및 상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고, 상기 터치구동장치가 상기 업링크신호를 송신할 때, 상기 디스플레이전극은 플로팅되는 디스플레이장치를 제공한다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 공통전극이고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 액정층 혹은 컬러필터층이 개재될 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 공통전극은 공통전압을 공급하는 공통전압공급장치와 연결되고, 상기 공통전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 공통전압을 차단하여 상기 공통전극을 플로팅시킬 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 OLED(organic light emitting diode)의 캐소드전극이고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 절연필름이 개재될 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 캐소드전극은 기저전압을 공급하는 기저전압공급장치와 연결되고, 상기 기저전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 기저전압을 차단하여 상기 캐소드전극을 플로팅시킬 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 구동전압라인을 통해 상기 OLED의 애노드전극으로 구동전압을 공급하는 구동전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 구동전압을 차단하여 상기 구동전압라인을 플로팅시킬 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 디스플레이가 갱신되지 않는 임의의 시구간에서 상기 디스플레이전극으로서 공통전극, 데이터라인 및 게이트라인 중 적어도 하나가 플로팅될 수 있다.
또 다른 실시예는, 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층; 터치센서가 배치되는 터치센서층; 상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및 상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고, 상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고, 상기 터치구동장치가 상기 업링크신호를 송신할 때, 상기 디스플레이전극으로 상기 업링크신호와 위상이 동일한 모듈레이션신호가 공급되는 디스플레이장치를 제공한다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 디스플레이전극은 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이거나 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고, 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 LCD패널 혹은 상기 OLED패널의 데이터라인 혹은 게이트라인은 플로팅될 수 있다.
상기 디스플레이장치에서, 상기 모듈레이션신호는 사인파 혹은 삼각파의 파형을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 액티브펜으로 송신되는 업링크신호의 신호특성을 소비전력을 증가시키지 않고 개선할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 LCD패널에서 기생정전용량이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 OLED패널에서 기생정전용량이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치구동장치의 구성도이다.
도 5는 터치센서와 액티브펜 사이의 신호의 송수신을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 디스플레이전극을 플로팅시켜 기생정전용량의 영향을 최소화시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 및 에이치블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따라 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 기생정전용량의 영향을 최소화시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 및 에이치블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 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 패널(110), 데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치구동장치(140) 등을 포함할 수 있다.
데이터구동장치(120), 게이트구동장치(130) 및 터치구동장치(140) 각각은 패널(110)에 포함되는 적어도 하나의 구성을 구동할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 화소(P)와 연결되는 데이터라인(DL)을 구동하고, 게이트구동장치(130)는 화소(P)와 연결되는 게이트라인(GL)을 구동할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 패널(110)에 배치되는 터치센서(TS)를 구동할 수 있다.
데이터구동장치(120)는 패널(110)의 각 화소(P)에 영상을 표시하기 위해 데이터라인(DL)으로 데이터전압을 공급할 수 있다. 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 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 데이터구동장치(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
게이트구동장치(130)는 각 화소(P)에 위치하는 트랜지스터를 온오프시키기 위해 게이트라인(GL)으로 스캔신호를 공급할 수 있다. 게이트구동장치(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 패널(110)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나뉘어져 패널(110)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 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다. 또한, 게이트구동장치(130)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
디스플레이패널을 구동하는 전압이 공급되는 전극을 디스플레이전극이라고 부를 수 있다. 디스플레이전극은 예를 들어, 데이터라인(DL), 게이트라인(GL), 구동전압라인, LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극, OLED(organic light emitting diode)패널에서의 OLED의 애노드전극/캐소드전극 등일 수 있다. 디스플레이전극을 구동하는 장치를 디스플레이구동장치라고 부를 수 있다.
디스플레이전극으로는 디스플레이구동전압이 공급될 수 있다. 예를 들어, 데이터라인(DL)으로는 데이터전압이 공급될 수 있다. 그리고, 게이트라인(GL)으로는 스캔신호가 공급될 수 있다. 그리고, 구동전압라인으로는 화소구동전압(VDD)이 공급될 수 있고, 공통전극으로는 공통전압이 공급될 수 있으며, OLED의 애노드전극으로는 화소구동전압(VDD)이 공급되고 캐소드전극으로는 기저전압(VSS)이 공급될 수 있다. 데이터전압은 데이터구동장치(120)에 의해 공급될 수 있고, 스캔신호는 게이트구동장치(130)에 의해 공급될 수 있다. 그리고, 공통전압은 공통전압공급장치에 의해 공급될 수 있다. 화소구동전압(VDD)은 구동전압공급장치에 의해 공급될 수 있고, 기저전압(VSS)은 기저전압공급장치에 의해 공급될 수 있다. 공통전압공급장치, 구동전압공급장치, 기저전압공급장치는 하나의 장치로 구현될 수도 있고, 서로 다른 장치로 구현될 수도 있다.
패널(110)에는 디스플레이패널만 포함될 수 있고, 터치패널(TSP: Touch Screen Panel)이 더 포함될 수 있다. 여기서 디스플레이패널과 터치패널은 일부 구성요소를 서로 공유할 수 있다. 예를 들어, 터치패널에서 터치를 감지하기 위한 터치센서(TS)는 디스플레이패널-디스플레이패널이 LCD패널인 경우-에서 공통전압이 공급되는 공통전극으로 사용될 수 있다. 다른 예로서, 터치센서(TS)는 디스플레이패널-디스플레이패널이 OLED패널인 경우-에서 기저전압(VSS)이 공급되는 캐소드전극으로 사용될 수 있다. 디스플레이패널과 터치패널의 일부 구성요소가 서로 공유되어 있다는 측면에서, 이러한 패널(110)을 일체형 패널이라고 부르기도 하지만 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다. 또한, 디스플레이패널과 터치패널이 일체형으로 결합된 형태로서 인셀(In-Cell) 타입의 패널이 알려져 있지만 이는 전술한 패널(110)의 일 예시일 뿐 본 발명이 적용되는 패널이 이러한 인셀(In-Cell)타입 패널로 제한되는 것은 아니다.
한편, 패널(110)에는 복수의 터치센서(TS)가 배치되고, 터치구동장치(140)는 구동신호를 이용하여 터치센서(TS)를 구동할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 구동신호에 대응하여 터치센서(TS)에 형성되는 반응신호에 따라 터치센서(TS)에 대한 센싱값을 생성할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 패널(110)에 배치되는 복수의 터치센서(TS)에 대한 센싱값을 이용하여 객체(20)의 터치좌표를 계산할 수 있으며, 계산된 터치좌표는 다른 장치-예를 들어, 호스트-로 전송되어 활용될 수 있다.
터치구동장치(140)는 터치센서(TS)를 통해 액티브펜(10)과 신호를 주고 받을 수 있다. 터치구동장치(140)는 터치센서(TS)로 업링크신호를 공급할 수 있는데, 액티브펜(10)는 터치센서(TS)와의 접촉을 통해 업링크신호를 수신할 수 있다. 업링크신호는 예를 들어, 패널정보, 프로토콜버전 등의 정보나 동기화신호 등을 포함할 수 있다. 액티브펜(10)는 업링크신호를 수신하여 패널의 정보나, 프로토콜의 버전을 확인할 수 있고, 신호를 동기화시킬 수 있다.
액티브펜(10)는 터치센서(TS)로 다운링크신호를 송신할 수 있다. 그리고, 터치구동장치(140)는 터치센서(TS)를 통해 다운링크신호를 수신할 수 있다. 다운링크신호는 액티브펜의 상태정보를 포함할 수 있다. 액티브펜의 상태정보는 예를 들어, 액티브펜의 위치, 액티브펜의 버튼상태, 액티브펜의 배터리상태, 액티브펜의 기울기 등을 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이전극과 터치센서(TS) 사이에는 기생정전용량이 형성될 수 있는데, 이러한 기생정전용량은 터치센서(TS)와 액티브펜(10) 사이의 신호의 송수신을 방해하는 요소로 기능할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 LCD패널에서 기생정전용량이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, LCD패널의 화소(Pa)에는 트랜지스터(TFT), 액정(LC: Liquid Crystal) 및 공통전극(VCOM)이 포함될 수 있다.
트랜지스터(TFT)의 게이트단자는 게이트라인(GL)과 연결되고, 드레인단자는 데이터라인(DL)과 연결되며, 소스단자는 액정(LC)과 연결될 수 있다.
게이트라인(GL)을 통해 턴온전압에 해당되는 스캔신호(SCAN)가 게이트단자로 공급되면, 트랜지스터(TFT)의 드레인단자와 소스단자가 도통되고 액정(LC)으로 데이터전압(Vdata)이 공급될 수 있다. 스캔신호(SCAN)는 게이트구동장치(130)에 의해 공급되고, 데이터전압(Vdata)은 데이터구동장치(120)에 의해 공급될 수 있다.
공통전극(VCOM)에는 공통전압이 공급될 수 있는데, 공통전압과 데이터전압(Vdata)의 차이에 따라 액정(LC)이 제어되면서 화소(P)의 밝기가 조절될 수 있다.
터치센서(TS)는 터치구동장치(140)와 연결될 수 있는데, 터치구동장치(140)는 터치센서(140)로 터치구동신호(STX)를 송신할 수 있고, 터치센서(140)로부터 터치반응신호(SRX)를 수신할 수 있다. 여기서, 터치구동신호(STX)는 액티브펜으로 송신되는 업링크신호를 포함할 수 있고, 터치반응신호(SRX)는 액티브펜으로부터 수신되는 다운링크신호를 포함할 수 있다.
한편, 터치센서(TS)와 디스플레이전극-예를 들어, 데이터라인(DL), 게이트라인(GL), 공통전극(VCOM) 등- 사이에는 기생정전용량(Cp)이 형성될 수 있다. 터치센서(TS)와의 이격거리 및 각 디스플레이전극의 크기에 따라 기생정전용량(Cp)의 크기가 다르게 형성될 수 있는데, 일반적인 LCD패널에서 터치센서(TS)와 공통전극(VCOM) 사이의 기생정전용량(Cp)이 가장 클 수 있다.
인셀타입의 패널에서는 터치센서(TS)와 공통전극(VCOM)이 동일할 수 있는데, 이때에는 터치센서(TS)로 구동되는 공통전극(VCOM)과 그 주변의 공통전극(VCOM) 사이의 기생정전용량(Cp)이 가장 크게 형성될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 OLED패널에서 기생정전용량이 형성된 것을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, OLED패널의 화소(Pb)에는 트랜지스터(TFT), OLED구조(LT) 및 캐소드전극(Cath)이 포함될 수 있다.
트랜지스터(TFT)의 게이트단자는 게이트라인(GL)과 연결되고, 드레인단자는 데이터라인(DL)과 연결되며, 소스단자는 OLED구조(LT)와 연결될 수 있다.
게이트라인(GL)을 통해 턴온전압에 해당되는 스캔신호(SCAN)가 게이트단자로 공급되면, 트랜지스터(TFT)의 드레인단자와 소스단자가 도통되고 OLED구조(LT)로 데이터전압(Vdata)이 공급될 수 있다. 스캔신호(SCAN)는 게이트구동장치(130)에 의해 공급되고, 데이터전압(Vdata)은 데이터구동장치(120)에 의해 공급될 수 있다.
OLED구조(LT)에는 구동트랜지스터(미도시) 및 OLED(미도시)가 포함될 수 있다. 구동트랜지스터(미도시)로는 화소구동전압(VDD)이 공급되는데 이러한 화소구동전압(VDD)은 구동트랜지스터(미도시)로 공급되는 데이터전압(Vdata)에 따라 OLED(미도시)의 애노드전극으로 전달될 수 있다.
캐소드전극(Cath)에는 기저전압(VSS)이 공급될 수 있는데, 기저전압(VSS)과 애노드전극의 전압의 차이에 따라 OLED가 제어되면서 화소(P)의 밝기가 조절될 수 있다.
터치센서(TS)는 터치구동장치(140)와 연결될 수 있는데, 터치구동장치(140)는 터치센서(140)로 터치구동신호(STX)를 송신할 수 있고, 터치센서(140)로부터 터치반응신호(SRX)를 수신할 수 있다. 여기서, 터치구동신호(STX)는 액티브펜으로 송신되는 업링크신호를 포함할 수 있고, 터치반응신호(SRX)는 액티브펜으로부터 수신되는 다운링크신호를 포함할 수 있다.
한편, 터치센서(TS)와 디스플레이전극-예를 들어, 데이터라인(DL), 게이트라인(GL), 캐소드전극(Cath) 등- 사이에는 기생정전용량(Cp)이 형성될 수 있다. 터치센서(TS)와의 이격거리 및 각 디스플레이전극의 크기에 따라 기생정전용량(Cp)의 크기가 다르게 형성될 수 있는데, 일반적인 OLED패널에서 터치센서(TS)와 캐소드전극(Cath) 사이의 기생정전용량(Cp)이 가장 클 수 있다.
인셀타입의 패널에서는 터치센서(TS)와 캐소드전극(Cath)이 동일할 수 있는데, 이때에는 터치센서(TS)로 구동되는 캐소드전극(Cath)과 그 주변의 캐소드전극(Cath) 사이의 기생정전용량(Cp)이 가장 크게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이장치는 이러한 기생정전용량(Cp)이 업링크신호의 송신에 미치는 영향을 최소화시켜 업링크신호의 신호특성을 개선할 수 있다. 일 예로서, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 업링크신호가 송신될 때, 디스플레이전극을 플로팅시켜 기생정전용량(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다. 다른 예로서, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 업링크신호가 송신될 때, 디스플레이전극으로 업링크신호와 위상이 동일하거나 위상이 180도 차이나는 모듈레이션신호를 공급하여 기생정전용량(Cp)의 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치구동장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 터치구동장치(140)는 업링크제어부(410) 및 다운링크제어부(420)를 포함할 수 있다.
업링크제어부(410)는 제1시구간에서, 터치센서(TS)로 업링크송신신호(UTX)를 공급할 수 있다. 그리고, 업링크제어부(410)는 제1시구간에서, 터치센서(TS)와의 사이에서 기생정전용량(Cp)을 형성하는 디스플레이전극(DE)을 플로팅시킬 수 있다. 여기서, 업링크송신신호(UTX)는 터치센서(TS)에 형성되는 업링크신호이다. 액티브펜에 형성되는 업링크신호는 업링크수신신호로 호칭할 수 있다.
다운링크제어부(420)는 제1시구간과 중첩되지 않는 제2시구간에서, 터치센서(TS)로부터 다운링크수신신호(DRX)를 수신할 수 있다. 여기서, 다운링크수신신호(DRX)는 터치센서(TS)에 형성되는 다운링크신호이다. 액티브펜에 형성되는 다운링크신호는 다운링크송신신호로 호칭할 수 있다.
터치센서(TS)는 LCD패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극일 수 있는데, 이때, 업링크제어부(410)가 플로팅시키는 디스플레이전극은 LCD패널에서 데이터전압이 공급되는 데이터라인 혹은 스캔신호가 공급되는 게이트라인일 수 있다.
터치센서(TS)는 OLED패널의 캐소드전극일 수 있는데, 이때, 업링크제어부(410)가 플로팅시키는 디스플레이전극은 OLED패널의 각 화소에 배치되는 OLED로 구동전압을 공급하는 구동전압라인일 수 있다.
도 5는 터치센서와 액티브펜 사이의 신호의 송수신을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치센서(TS)는 업링크송신신호(UTX)를 액티브펜(10)으로 송신할 수 있다. 그리고, 액티브펜(10)은 업링크송신신호(UTX)에 대응하여 액티브펜(10)에 형성되는 업링크수신신호(URX)를 이용하여 터치구동장치가 액티브펜(10)으로 송신하는 업링크신호를 인식할 수 있다.
업링크신호는 디스플레이가 갱신되는 주기(프레임)에서 한번만 송신될 수 있고, 한 주기(프레임)에서 두 번 이상 송신될 수 있다. 업링크신호에는 디스플레이패널정보 혹은 동기화신호가 포함될 수 있다. 액티브펜(10)은 동기화신호를 이용하여 다운링크신호의 송신 시점을 결정할 수 있다.
액티브펜(10)은 다운링크송신신호(DTX)를 터치센서(TS)로 송신할 수 있다. 그리고, 터치구동장치는 다운링크송신신호(DTX)에 대응하여 터치센서(TS)에 형성되는 다운링크수신신호(DRX)를 이용하여 다운링크신호를 인식할 수 있다.
다운링크신호는 디스플레이가 갱신되는 주기(프레임)에서 다수 번 송신될 수 있다. 터치구동장치는 다운링크신호를 통해 액티브펜(10)의 위치, 액티브펜(10)이 터치센서(TS)를 누르는 압력, 액티브펜(10)에 부착된 버튼의 눌림 상태, 액티브펜(10)의 배터리 잔량, 액티브펜(10)이 기울어진 정도 등을 파악할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 업링크신호를 송신할 때, 패널에 존재하는 기생정전용량으로 인해 업링크신호의 신호특성이 나빠질 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 업링크신호가 송신될 때, 디스플레이전극을 플로팅시켜 기생정전용량에 의한 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따라 디스플레이전극을 플로팅시켜 기생정전용량의 영향을 최소화시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 터치구동장치(140)가 터치센서(TS)로 업링크송신신호(UTX)를 송신할 때, 디스플레이장치는 디스플레이전극을 플로팅시킬 수 있다. 디스플레이전극은 예를 들어, 게이트라인(GL), 데이터라인(DL), 공통전극(VCOM) 등일 수 있다. 혹은 디스플레이전극은, 예를 들어, 게이트라인(GL), 데이터라인(DL), 캐소드전극, 구동전압라인 등일 수 있다.
터치센서(TS)와 기생정전용량(Cp)을 통해 커플링되는 디스플레이전극이 플로팅되면, 터치센서(TS)로부터 기생정전용량(Cp)을 거쳐 디스플레이전극으로 전하가 이동하지 않게 된다. 업링크송신신호(UTX)가 터치센서(TS)로 공급될 때, 업링크송신신호(UTX)로 공급한 전하 중 일부가 기생정전용량(Cp)으로 흘러가는 것이 문제될 수 있는데, 일 실시예와 같이 기생정전용량(Cp)으로 전하가 이동하지 못하도록 디스플레이전극을 플로팅시키게 되면 전술한 문제는 최소화될 수 있다.
터치센서(TS)와 공통전극이 별도로 형성되는 경우, 공통전극은 패널 전체에서 전기적으로 서로 연결되고, 하나의 라인을 통해 공통전압공급장치와 연결될 수 있다. 이때, 공통전압공급장치는 업링크신호가 송신되는 시점에 맞추어 공통전극으로 공급되는 공통전압을 차단-예를 들어, 공통전압을 공급하는 라인을 차단-하여 공통전극을 플로팅시킬 수 있다.
터치센서(TS)와 캐소드전극이 별도로 형성되는 경우, 캐소드전극은 패널 전체에서 전기적으로 서로 연결되고, 하나의 라인을 통해 기저전압공급장치와 연결될 수 있다. 이때, 기저전압공급장치는 업링크신호가 송신되는 시점에 맞추어 캐소드전극으로 공급되는 기저전압을 차단-예를 들어, 기저전압을 공급하는 라인을 차단-하여 캐소드전극을 플로팅시킬 수 있다.
한편, 디스플레이장치는 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압이 공급되지 않는 시구간에서 터치센서(TS)로 업링크신호를 송신하고, 디스플레이전극을 플로팅시킬 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 터치구동장치는 수직동기신호(VSYNC)가 지시하는 브이블랭크(VB:VBlank) 시구간에서 터치센서(TS)로 업링크신호를 송신할 수 있다. 그리고, 브이블랭크(VB) 시구간에서 디스플레이전극(DE)은 플로팅될 수 있다. 브이블랭크(VB) 시구간은 디스플레이가 갱신되지 않는 시구간으로, 디스플레이장치는 디스플레이가 갱신되는 주기에서 브이블랭크(VB) 이외의 시구간에서 디스플레이를 갱신할 수 있다.
디스플레이의 갱신과 다운링크신호의 송수신은 동시에 진행될 수 있다. 브이블랭크(VB) 시구간에서 플로팅되는 디스플레이전극이 공통전극 혹은 캐소드전극일 때, 이러한 디스플레이전극은 디스플레이가 갱신되는 시구간에서 직류전압-예를 들어, 공통전압, 기저전압 등-을 공급받을 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 및 에이치블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 터치구동장치는 수직동기신호(VSYNC)가 지시하는 브이블랭크(VB) 시구간 및 수평동기신호(HSYNC, 미도시)가 지시하는 에이치블랭크(HB:HBlank) 시구간에서 터치센서(TS)로 업링크신호를 송신할 수 있다. 그리고, 브이블랭크(VB) 시구간 및 에이치블랭크(HB) 시구간에서 디스플레이전극(DE)은 플로팅될 수 있다. 브이블랭크(VB) 시구간 및 에이치블랭크(HB) 시구간은 디스플레이가 갱신되지 않는 시구간으로, 브이블랭크(VB) 시구간은 전체 화소가 갱신되는 한 주기(프레임)에 한번씩 나타나고, 에이치블랭크(HB) 시구간은 한 줄의 화소가 갱신될 때마다 나타날 수 있다.
디스플레이장치는 브이블랭크(VB) 및 에이치블랭크(HB) 이외의 시구간에서 디스플레이를 갱신할 수 있다. 그리고, 디스플레이가 갱신되는 시구간에서 다운링크신호도 송수신될 수 있다.
한편, 디스플레이장치는 업링크신호가 송수신되는 시구간에서, 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 송신할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따라 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 기생정전용량의 영향을 최소화시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 터치구동장치(140)가 터치센서(TS)로 업링크송신신호(UTX)를 송신할 때, 디스플레이장치는 디스플레이전극으로 모듈레이션신호(MOD)를 공급할 수 있다.
모듈레이션신호(MOD)는 업링크신호와 위상이 동일한 신호일 수 있다. 모듈레이션신호(MOD)는 업링크신호와 동일한 소스에서 생성될 수도 있고, 별도의 소스에 생성될 수도 있다. 모듈레이션신호(MOD)는 업링크신호와 위상이 동일하나 전압레벨은 상이할 수 있다.
기생정전용량(Cp)으로 커플링된 터치센서(TS)와 디스플레이전극(DE)으로 동일한 신호가 공급되면 기생정전용량(Cp)으로 전하가 이동하지 않을 수 있다. 동일한 신호는 아니라도 동일한 위상의 신호가 터치센서(TS)와 디스플레이전극(DE)으로 공급되면 기생정전용량(Cp)으로 흘러가는 전하의 양이 적어질 수 있다.
기생정전용량(Cp)으로의 전하의 이동이 없거나 흘러가는 전하의 양이 적어지면 업링크송신신호(UTX)에 대한 기생정전용량(Cp)의 영향이 최소화될 수 있다.
디스플레이장치는 일 디스플레이전극으로는 모듈레이션신호(MOD)를 공급하고, 다른 일 디스플레이전극은 플로팅시킬 수 있다. 예를 들어, 디스플레이장치는 공통전극이나 캐소드전극으로는 모듈레이션신호(MOD)를 공급하고, 게이트라인 및 데이터라인은 플로팅시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이고, 도 11은 일 실시예에 따른 터치구동장치가 브이블랭크 및 에이치블랭크 시구간에서 업링크신호를 송신하고 디스플레이전극을 플로팅시키는 것을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 터치구동장치는 수직동기신호(VSYNC)가 지시하는 브이블랭크(VB) 시구간 및/또는 수평동기신호(HSYNC, 미도시)가 지시하는 에이치블랭크(HB:HBlank) 시구간에서 터치센서(TS)로 업링크신호를 송신할 수 있다. 그리고, 디스플레이장치는 브이블랭크(VB) 시구간 및/또는 에이치블랭크(HB) 시구간에서 디스플레이전극(DE)으로 모듈레이션신호(MOD)를 공급할 수 있다.
패널이 OLED패널인 경우, 디스플레이장치가 화소의 특성을 센싱하는 시간에도 디스플레이가 갱신되지 않을 수 있는데, 디스플레이장치는 화소의 특성을 센싱하는 시구간에서 업링크신호를 송신하고, 디스플레이전극(DE)을 플로팅시키거나 디스플레이전극(DE)으로 모듈레이션신호(MOD)를 송신할 수 있다.
모듈레이션신호(MOD)는 업링크신호와 파형이 동일할 수도 있고 다를 수도 있는데, 모듈레이션신호(MOD)는 사각파, 사다리꼴파, 사인파 혹은 삼각파의 파형을 가질 수 있다.
한편, 업링크신호의 신호레벨(전압레벨)은 다운링크신호와 동일할 수 있으나 실시예에 따라서는 업링크신호의 신호레벨을 다운링크신호의 신호레벨보다 높게 유지할 수 있다. 이 경우, 업링크신호의 신호특성이 좀더 개선될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 패널이 LCD패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 12를 참조하면, 패널(110a)은 TFT(thin film transistor)기판(1210), 공통전극층(1220), 액정층(1230), 컬러필터층(1240) 및 터치센서층(1250) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1210)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 화소전극이 배치될 수 있고, 공통전극층(1220)에는 공통전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1210)과 공통전극층(1220)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 공통전극 등-이 배치될 수 있는데, 이러한 디스플레이전극으로 공급되는 디스플레이구동전압은 터치센서층(1250)에 노이즈로 인식될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1250) 사이에는 액정층(1230) 및/또는 컬러필터층(1240) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 액정층(1230) 및/또는 컬러필터층(1240)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량이 형성될 수 있다.
터치구동장치가 생성하는 업링크신호는 이러한 노이즈와 기생정전용량에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압이 공급되지 않는 시구간에서 업링크신호를 송신함으로써 전술한 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 업링크신호를 송신할 때, 디스플레이전극을 플로팅시키거나 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 전술한 기생정전용량의 영향을 최소화시킬 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 패널이 OLED패널로 구성되는 경우의 일 예시 구성도이다.
도 13을 참조하면, 패널(110b)은 TFT기판(1310), 유기발광물질층(1320), 캐소드전극층(1330), 절연층(1340) 및 터치센서층(1350) 등을 포함할 수 있다.
TFT기판(1310)에는 화소에 배치되는 트랜지스터 및 애노드전극이 배치될 수 있고, 유기발광물질층(1320)에는 전기에너지에 의해 발광하는 유기발광물질이 배치될 수 있다. 그리고, 캐소드전극층(1330)에는 OLED로 기저전압을 공급하는 캐소드전극이 배치될 수 있다. TFT기판(1310), 유기발광물질층(1320), 캐소드전극층(1330)을 합쳐 디스플레이전극층이라고 부를 수 있다.
디스플레이전극층에는 디스플레이전극-게이트라인, 데이터라인, 애노드전극, 캐소드전극 등-이 배치될 수 있는데, 이러한 디스플레이전극으로 공급되는 디스플레이구동전압은 터치센서층(1350)에 노이즈로 인식될 수 있다. 그리고, 디스플레이전극층과 터치센서층(1350) 사이에는 절연층(1340) 등이 개재될 수 있는데, 이러한 절연층(1340)으로 인해 디스플레이전극과 터치센서 사이에 기생정전용량이 형성될 수 있다.
터치구동장치가 생성하는 업링크신호는 이러한 노이즈와 기생정전용량에 의해 영향을 받을 수 있는데, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압이 공급되지 않는 시구간에서 업링크신호를 송신함으로써 전술한 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따른 디스플레이장치는 업링크신호를 송신할 때, 디스플레이전극을 플로팅시키거나 디스플레이전극으로 모듈레이션신호를 공급하여 전술한 기생정전용량의 영향을 최소화시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 액티브펜으로 송신되는 업링크신호의 신호특성을 소비전력을 증가시키지 않고 개선할 수 있게 된다.
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 (16)

  1. 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고, 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치에 있어서,
    제1시구간에서, 터치센서로 상기 업링크신호를 공급하고 상기 터치센서와의 사이에서 기생정전용량을 형성하는 디스플레이전극을 플로팅시키는 업링크제어부; 및
    상기 제1시구간과 중첩되지 않는 제2시구간에서, 상기 터치센서로부터 상기 다운링크신호를 수신하는 다운링크제어부;
    를 포함하며,
    상기 제2시구간에서 상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압이 공급되는 터치구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1시구간은 수직동기신호 혹은 수평동기신호에 따라 디스플레이가 갱신되지 않는 시구간 내에 포함되는 터치구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치센서는 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이고,
    상기 디스플레이전극은 상기 LCD패널에서 데이터전압이 공급되는 데이터라인 혹은 스캔신호가 공급되는 게이트라인인 터치구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치센서는 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고,
    상기 디스플레이전극은 상기 OLED패널의 각 화소에 배치되는 OLED로 구동전압을 공급하는 구동전압라인인 터치구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 업링크신호에는 디스플레이패널정보 혹은 동기화신호가 포함되고,
    상기 다운링크신호에는 상기 액티브펜의 상태정보가 포함되는 터치구동장치.
  7. 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층;
    터치센서가 배치되는 터치센서층;
    상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및
    상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고,
    상기 터치구동장치가 상기 업링크신호를 송신할 때, 상기 디스플레이전극은 플로팅되며,
    상기 디스플레이구동장치는,
    상기 터치구동장치에서 상기 다운링크신호를 수신하는 시구간에서 상기 디스플레이전극으로 상기 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 공통전극이고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 액정층 혹은 컬러필터층이 개재되는 디스플레이장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통전극은 공통전압을 공급하는 공통전압공급장치와 연결되고,
    상기 공통전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 공통전압을 차단하여 상기 공통전극을 플로팅시키는 디스플레이장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 OLED(organic light emitting diode)의 캐소드전극이고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에 절연필름이 개재되는 디스플레이장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐소드전극은 기저전압을 공급하는 기저전압공급장치와 연결되고,
    상기 기저전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 기저전압을 차단하여 상기 캐소드전극을 플로팅시키는 디스플레이장치.
  12. 제11항에 있어서,
    구동전압라인을 통해 상기 OLED의 애노드전극으로 구동전압을 공급하는 구동전압공급장치는 상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 구동전압을 차단하여 상기 구동전압라인을 플로팅시키는 디스플레이장치.
  13. 제7항에 있어서,
    디스플레이가 갱신되지 않는 임의의 시구간에서 상기 디스플레이전극으로서 공통전극, 데이터라인 및 게이트라인 중 적어도 하나가 플로팅되는 디스플레이장치.
  14. 디스플레이전극이 배치되는 디스플레이전극층;
    터치센서가 배치되는 터치센서층;
    상기 디스플레이전극으로 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이구동장치; 및
    상기 터치센서를 통해, 액티브펜으로 업링크신호를 송신하고 상기 액티브펜으로부터 다운링크신호를 수신하는 터치구동장치를 포함하고,
    상기 디스플레이전극과 상기 터치센서 사이에는 기생정전용량이 형성되고,
    상기 터치구동장치가 상기 업링크신호를 송신할 때, 상기 디스플레이전극으로 상기 업링크신호와 위상이 동일한 모듈레이션신호가 공급되며,
    상기 디스플레이구동장치는,
    상기 터치구동장치에서 상기 다운링크신호를 수신하는 시구간에서 상기 디스플레이전극으로 상기 디스플레이구동전압을 공급하는 디스플레이장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디스플레이전극은 LCD(liquid crystal display)패널에서 공통전압이 공급되는 공통전극이거나 OLED(organic light emitting diode)패널의 캐소드전극이고,
    상기 업링크신호가 송신될 때, 상기 LCD패널 혹은 상기 OLED패널의 데이터라인 혹은 게이트라인은 플로팅되는 디스플레이장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 모듈레이션신호는 사각파, 사다리꼴파, 사인파 혹은 삼각파의 파형을 가지는 디스플레이장치.
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