JP6006754B2 - 表示装置とその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置とその駆動方法に関する。
平板表示装置には、液晶表示装置(Liquid Crystal Display Device:LCD)、有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display Device:OLED Display)、電気泳動表示装置(Electrophoretic Display Device:EPD)、プラズマディスプレイパネル( Plasma Display Panel:PDP)などがある。
アクティブマトリクス(Active Matrix)タイプの表示装置は、ピクセル(pixel、画素)の各々にスイッチ素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下「TFT」と称する)が形成される。表示装置の駆動回路は、入力映像をピクセルに書き込む。表示装置の駆動回路は、データ電圧を出力するデータ駆動回路、データ電圧に同期されるゲートパルス(またはスキャンパルス)を出力するゲート駆動回路(またはスキャン駆動回路)、およびデータ駆動回路とゲート駆動回路の動作タイミングを制御するためのタイミングコントローラ(Timing controller)を含む。データ駆動回路は、複数のソースドライブ集積回路(Integrated Circuit以下、「IC」と称する)を含むことができる。ゲート駆動回路は、複数のゲートドライブICを含むことができる。
タイミングコントローラは、mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling)のような標準インターフェースを介してデジタルビデオデータと、デジタルビデオデータのサンプリングのためのクロック、ソースドライブICの動作を制御するための制御信号等をソースドライブICに供給する。ソースドライブICは、タイミングコントローラから入力されるデジタルビデオデータをアナログデータ電圧に変換して、データラインに供給する。
mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling)インターフェースを介してタイミングコントローラとソースドライブICをマルチドロップ(Multi Drop)方式で接続する場合に、タイミングコントローラとソースドライブICの間にRデータ伝送配線、Gデータ伝送配線、Bデータ伝送配線、ソースドライブICの出力と極性変換動作の動作タイミングなどを制御するための制御配線、クロック伝送配線を含む多くの配線が必要である。mini-LVDSインターフェース方式において、RGBデータ伝送の例を挙げると、RGBデジタルビデオデータとクロックのそれぞれを差信号(differential signal)対で伝送するので、奇数データと偶数データを同時に伝送する場合に、タイミングコントローラとソースドライブICの間には、RGBデータの伝送のために少なくとも14本の配線が必要である。RGBデータが10bitデータであれば18本の配線が必要である。したがって、タイミングコントローラとソースドライブICの間に実現されたソース印刷回路基板(Printed Circuit Board、PCB)には多くの配線が形成されるべきなので、その幅を減少することは難しい。
本願出願人は、タイミングコントローラとソースドライブICをポイント対ポイント(point to point)方式で接続して、タイミングコントローラとソースドライブICの間の配線数を最小化し、信号伝送を安定化するための新しい信号伝送プロトコル(以下「EPIインターフェースプロトコル」という)を、特許文献1、特許文献2、特許文献3などで提案したことがある。
EPIインターフェースプロトコルは、以下の(1)乃至(3)のような特徴を有する。
(1)配線の共有なしで信号配線対(以下、「EPI配線対」と称する)を経由してタイミングコントローラの送信端とソースドライブICの受信端をポイント対ポイント方式で接続する。
(2)タイミングコントローラとソースドライブICの間に別々のクロック配線対を接続しない。タイミングコントローラは、EPIの配線対を介してクロック信号とともにデジタルデータをソースドライブICに伝送する。デジタルデータは、入力映像のビデオデータと、ソースドライブICの動作を制御するためのコントロールデータに分けられる。
(3)ソースドライブICの各々にCDR(Clock and Data Recovery)のためのクロック復元回路が内蔵されている。タイミングコントローラは、クロック復元回路の出力位相と周波数が固定(lock)することができるように、クロックトレーニング・パターン(clock training pattern)信号であるプリアンブル(preamble)信号をソースドライブICに伝送する。ソースドライブICの内蔵のクロック復元回路は、EPIの配線対を介して入力されるプリアンブル信号に基づいて内部クロックを発生し、その内部クロックの位相と周波数を固定(lock)する。
ソースドライブICは内部クロックの位相と周波数が固定されると、出力の安定状態を指示するハイロジックレベル(High logic level)のロック信号(Lock signal、LOCK)をタイミングコントローラにフィードバック(Feedback)入力する。
EPIインターフェースプロトコルにおいて、前述したように、タイミングコントローラは、コントロールデータと入力映像のビデオデータを伝送する前にプリアンブル信号をソースドライブICに伝送する。ソースドライブICのクロック復元回路は、プリアンブル信号に応じてクロックトレーニング(Clock training)の動作を実行して、内部クロックの位相と周波数を安定に固定する。内部クロックの位相と周波数が安定に固定されると、ソースドライブICとタイミングコントローラの間で入力映像のデータが伝送されるデータリンクが確立される。タイミングコントローラは、最後のソースドライブICから受信したロック信号が受信された後、コントロールデータとビデオデータをソースドライブICに伝送し始める。
ソースドライブICのうち、いずれか一つでも内蔵されたクロック復元回路の出力位相と周波数がアンロック(Unlock)されると、ロック信号をロー・ロジック・レベル(Low logic level)に反転させ、最後のソースドライブICは、反転されたロック信号をタイミングコントローラに伝送する。タイミングコントローラは、ロック信号がローロジックレベルに反転すると、プリアンブル信号をソースドライブICに伝送し、ソースドライブICのクロックトレーニングを再開する。
表示装置には、タッチUI(User Interface)を実現するためにタッチセンサがインセル(In-cell)タイプでピクセルアレイに内蔵することができる。タッチセンサが表示装置のピクセルアレイに内蔵された場合、タッチセンサとピクセル間の干渉を防止するために、ピクセル駆動期間とタッチセンサ駆動期間が時分割される。これは、タッチセンサとピクセルが寄生容量(parasitic capacitance)を介してカップリング(coupling)されているからである。タッチセンサ駆動期間にピクセル電圧が変動すると、寄生容量を介して、その電圧がタッチセンサに印加され、タッチセンサの出力にノイズが発生する。しかし、EPIインターフェースプロトコルは、ピクセル駆動期間とタッチセンサ駆動期間が時分割されたときのタッチセンサ駆動期間にピクセル電圧変動を防止することができる制御方法を定義していない。
米国特許第8,330,699号明細書 米国特許第7,898,518号明細書 米国特許第7,948,465号明細書
本発明の目的は、タイミングコントローラとソースドライブICとの間のEPIインターフェースにおいて、タッチセンサ駆動期間にピクセル電圧変動を防止することができるようにした表示装置とその駆動方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、ピクセル駆動期間の間、表示パネルのピクセルがデータ電圧の充電を受け、タッチセンサ駆動期間の間、前記表示パネルに内蔵されたタッチセンサが駆動される表示装置において、前記ピクセル駆動期間の間、プリアンブル信号、コントロールデータ及び入力映像のデータをソースドライブICに伝送し、前記タッチセンサ駆動期間の間前記プリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送するタイミングコントローラを含み、前記ピクセルは、前記タッチセンサ駆動期間の間前記ピクセル駆動期間に充電した最後のデータ電圧を維持し、前記ソースドライブICのクロック復元回路は、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記プリアンブル信号に基づいて内部クロックを発生するクロックトレーニングを継続し、前記タイミングコントローラは、入力される外部データイネーブル信号を前記ピクセル駆動期間に圧縮して内部データイネーブル信号を生成し、前記内部データイネーブル信号のダミーである、ダミーデータイネーブルパルスをタッチセンサ駆動期間の初期に追加生成し、前記ダミーデータイネーブルパルスに同期して、特定の階調データを前記ソースドライブICに伝送した後、前記タッチセンサ駆動期間の間にプリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送し、前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、新しいデータ電圧を出力しなく、前記特定の階調データに対応する特定の電圧を維持し、前記特定の階調データは、前記入力映像とは無関係に、前記タイミングコントローラのレジスタに予め格納されたデータである
また、本発明に係る表示装置の駆動方法は、ピクセル駆動期間の間、表示パネルのピクセルがデータ電圧の充電を受け、タッチセンサ駆動期間の間前記表示パネルに内蔵されたタッチセンサが駆動される表示装置の駆動方法において、前記ピクセル駆動期間の間、タイミングコントローラは、プリアンブル信号、コントロールデータ及び入力映像のデータをソースドライブICに伝送する段階と、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記プリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送する段階と、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICのクロック復元回路が、前記プリアンブル信号に応じて内部クロックを発生するクロックトレーニングを継続する段階と、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICの出力チャンネルは、新たなデータ電圧を出力しなく、前記ピクセル駆動期間に充電した最後のデータ電圧または特定の電圧を維持する段階と、前記タイミングコントローラは、入力される外部データイネーブル信号を前記ピクセル駆動期間に圧縮して内部データイネーブル信号を生成し、前記内部データイネーブル信号のダミーである、ダミーデータイネーブルパルスをタッチセンサ駆動期間の初期に追加生成し、前記ダミーデータイネーブルパルスに同期して、特定の階調データを前記ソースドライブICに伝送した後、前記タッチセンサ駆動期間の間にプリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送する段階とを含み、前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、新しいデータ電圧を出力しなく、前記特定の階調データに対応する特定の電圧を維持し、前記ピクセルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記最後のデータ電圧を維持し、前記特定の階調データは、前記入力映像とは無関係に、前記タイミングコントローラのレジスタに予め格納されたデータである。
本発明は、EPIのインターフェースプロトコルにタッチセンシング期間中のピクセルの電圧を直流電圧に維持する対策を定義して、タッチセンサ駆動期間にピクセル電圧変動を防止することができる。
本発明の実施の形態に係る表示装置を示すブロック図である。 ピクセルアレイに内蔵されたタッチセンサの一例を示す図である。 ピクセルアレイに内蔵されたタッチセンサの他の例を示す図である。 図3に示されたタッチセンサの駆動を示す波形図である。 タッチセンサ駆動回路とタッチセンサの間に設置されたマルチプレクサを示す図である。 ピクセル駆動期間とタッチセンサ駆動期間の時分割駆動方法の例を示す波形図である。 ピクセル駆動期間とタッチセンサ駆動期間の時分割駆動方法の例を示す波形図である。 タイミングコントローラとソースドライブICの間に接続されるEPIの配線を示す図である。 図8に図示されたタイミングコントローラとソースドライブICのクロック復元回路を示す図である。 図9に示されたタイミングコントローラとソースドライブIC間の信号伝送のためのEPIインターフェースプロトコルを示す波形図である。 水平ブランク期間中にソースドライブIC に伝送されるEPIインターフェース信号を示して波形図である。 ソースドライブICの内部回路の構成を示すブロック図である。 タッチセンサ駆動期間の間、ソース出力イネーブル信号とソースドライブICの出力を示す波形図である。 タッチセンサ駆動期間の間、ソース出力イネーブル信号とソースドライブICの出力を示す波形図である。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の説明において、本発明に関連する公知の機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
本発明の表示装置は、液晶表示装置(LCD)、有機発光表示装置(OLED)、電気泳動表示装置(EPD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)などの平板表示素子に基づいて実現することができる。以下の実施の形態において、平板表示素子の一例として、表示装置を液晶表示素子の中心に説明するが、本発明の表示装置は、液晶表示装置に限定されないことに注意しなければならない。
本発明のタッチセンサは、ピクセルアレイに内蔵される。タッチセンサは、タッチ前後の容量(capacitance)の変化に基づいて、タッチ入力をセンシングする静電容量式のタッチセンサとして実現することができる。静電容量式のタッチセンサは、相互(Mutual)容量式のタッチセンサと、自己(Self)容量式のタッチセンサに分かれることができる。相互容量は、図2に示すように直交する二導体配線の間に形成される。自己容量は、図3のような一方向に形成された単層の導体配線に沿って形成される。
図1及び図2を参照すると、本発明の実施の形態に係るタッチセンサ内蔵型表示装置は、表示パネル100、ディスプレイ駆動回路202、204、104、タッチセンサ駆動回路302、304、306などを含む。
表示パネル100のTFTアレイ基板は、複数のデータライン(D1〜Dm、mは正の整数)、データラインD1〜Dmと交差する複数のゲートライン(G1〜Gn、nは正の整数)、データラインD1〜DmとゲートラインG1〜Gnの交差部に形成される複数のTFT、TFTを介してデータラインと接続され、データ電圧を充電する複数のピクセル電極11、共通電圧Vcomが供給される複数の共通電極、複数のタッチセンサなどを含む。TFTアレイ基板は、図示しないストレージキャパシタ(Storage Capacitor、Cst)をさらに含む。ストレージキャパシタは、ピクセル電極11に接続されて液晶セルの電圧を維持する。
タッチセンサは、図2のような相互容量式のタッチセンサで実現されたり、図3〜図5のような自己容量式のタッチセンサとして実現することができる。相互容量式のタッチセンサは、Txライン(Tx1〜Txj、jはnより小さい正の整数)、Rxライン(Rx1〜Rxi、iはmより小さい正の整数)、およびTxラインTx1〜TxjとRxラインRx1〜Rxiの交差部に形成された相互容量(mutual capacitance)などを含む。
TxラインTx1〜TxjとRxラインRx1〜Rxiは、共通電極に接続され、ピクセル駆動期間(図6および図7は、T1)の間に、共通電極に共通電圧Vcomを供給する。タッチセンサ駆動期間(図6および図7、T2)の間、TxラインTx1〜Txjには、タッチセンサを駆動するための駆動信号が供給され、RxラインRx1〜Rxiには、駆動信号に同期してタッチセンサの出力が受信される。
表示パネル100のピクセルアレイは、入力映像が表示される。ピクセルアレイのピクセルは、データラインD1〜DmとゲートラインG1〜Gnによって定義されたピクセルの領域に形成されてマトリックス状に配置される。ピクセルの各々は、ピクセル電極11に印加されるデータ電圧と共通電極に印加される共通電圧Vcomの電圧差に応じて印加される電界により駆動され、入射光の透過量を調節する。TFTは、ゲートラインG1〜Gnからのゲートパルスに応答してターンーオンされ、データラインD1〜Dmからの電圧を液晶セルのピクセル電極11に供給する。共通電極は、ピクセル駆動期間T1の間に共通電圧Vcomが印加され、ピクセルの基準電位を形成する。共通電極は、図2および図5のように分割されて、タッチセンサ駆動期間の間タッチセンサの電極で用いる。
表示パネル100のカラーフィルタ基板には、ブラックマトリックス、カラーフィルタなどが形成される。表示パネル100のTFTアレイ基板とカラーフィルタ基板には、それぞれ偏光板が付着され液晶と接する内面に液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。表示パネル100の液晶層にはセルギャップ(Cell gap)を維持するためのカラムスペーサが形成される。
ディスプレイ駆動回路202、204、104は、ピクセルにデータを書き込む。このディスプレイ駆動回路202、204、104は、データ駆動回路202、ゲート駆動回路204、およびタイミングコントローラ104を含む。
データ駆動回路202は、複数のソースドライブIC SDICを含む。ソースドライブIC SDICは、EPIの配線対を介してタイミングコントローラ104にポイント対ポイント形態で接続される。ソースドライブIC SDICは、ピクセル駆動期間T1の間、アナログビデオデータ電圧を出力する。
ソースドライブIC SDICは、ピクセル駆動期間T1の間、EPI配線対を介してタイミングコントローラ104から入力されるデジタルビデオデータRGBをサンプリング(sampling)して、ラッチ(Latch)する。そして、ソースドライブIC SDICは、ピクセル駆動期間T1の間、デジタルビデオデータRGBをアナログ正極性/負極性ガンマ補償電圧に変換して、データ電圧を出力する。正極性/負極性データ電圧(図6、+/−)は、データラインD1〜Dmに供給される。
ソースドライブIC SDICは、タイミングコントローラ104からコントロールデータが受信されない場合、図13及び図14のようにソース出力イネーブル信号SOEをロー(low)論理で発生する。ソースドライブIC SDICは、ソース出力イネーブル信号SOEのロー(low)論理の期間にデータ電圧を出力する反面、ソース出力イネーブル信号SOEのハイ(high)論理期間の間データ電圧を出力せずにチャージシェアリング(Charge sharing)を実施する。
ソースドライブIC SDICの出力チャネルは、タッチセンサ駆動期間T2の間のピクセル駆動期間T1に出力した最後のデータ電圧をそのまま維持することができる。ピクセルは、ピクセル駆動期間T1に充電した最後のデータ電圧をタッチセンサ駆動期間T2の間維持するため、タッチセンサに充電された電圧の変動をもたらさない。
ソースドライブIC SDICは、タッチセンサ駆動期間T2の初期に入力された特定階調のデジタルデータをガンマ補償電圧に変換して生成された特定電圧をすべてのデータラインに供給することができる。この場合、すべてのデータラインは、同じ電位の特定電圧が印加されるので、タッチセンサ駆動期間T2の間、同じ電位を維持する。このように、データラインの電位がすべて同じになると、データラインの偏差がないので、タッチセンサに影響を与えるノイズの低減効果をさらに大きくすることができる。ピクセルは、ゲートパルスが発生しないので、データラインに特定電圧が印加されても、ピクセル駆動期間T1に充電した最後のデータ電圧を維持する。したがって、ピクセルは、タッチセンサ駆動期間T2間にタッチセンサに充電された電圧の変動をもたらさない。
これとは異なる方法として、ソースドライブIC SDICは、タイミングコントローラ104の制御下にタッチセンサ駆動期間T2の間、出力チャネルをハイインピーダンス(high impedence)状態に切り替えすることができる。ソースドライブIC SDICの出力チャンネルをハイインピーダンス状態に制御することにより、ソースドライブIC SDICの出力チャネルがデータラインD1〜Dmと接続されない。この場合にも、ピクセルは、タッチセンサの期間T2の間、最後のデータ電圧を維持するか、特定電圧を維持する。
タッチセンサ駆動期間T1の間、ソースドライブIC SDICの出力制御方法は、タイミングコントローラ104のコントロールデータにエンコードされるオプション情報に基づいて制御することができる。したがって、ピクセルは、タッチセンサ駆動期間T2の間にタッチセンサに充電された電圧の変動をもたらさない。
ソースドライブIC SDICは、タッチセンサ駆動期間T2の間にタイミングコントローラ104から入力されるプリアンブル信号に応じてクロックトレーニングを行います。
ゲート駆動回路204は、ピクセル駆動期間T1の間、タイミングコントローラ104の制御下にデータ電圧に同期されるゲートパルス(またはスキャンパルス)を発生し、そのゲートパルスをシフト(shift)してゲートラインG1〜Gnにゲートパルスを順次供給する。ゲート駆動回路204は、スキャン駆動回路としても知られている。ゲート駆動回路204は、1つ以上のゲートドライブICを含む。ゲートドライブICは、ピクセル駆動期間T1の間、タイミングコントローラ104の制御下にデータ電圧に同期されるゲートパルスをゲートラインG1〜Gnに順次供給し、入力映像のデータが書き込まれる表示パネル100のラインを選択する。ゲートパルスは、図6のようにゲートハイ電圧(VGH)とゲートロー電圧VGL間でスイングする。
ゲート駆動回路204は、タッチセンサ駆動期間T2の間にゲートパルスを発生させずにゲートロー電圧VGLをゲートラインG1〜Gnに供給する。従って、ゲートラインG1〜Gnは、ピクセル駆動期間T1の間にゲートパルスをピクセルのTFTに供給して、表示パネル100においてデータが書き込まれるラインを順次選択して、タッチセンサ駆動期間T2の間にゲートロー電圧VGLを維持しタッチセンサの出力変動を防止する。
タイミングコントローラ104は、外部のホストシステムから入力される垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、データイネーブル信号(Data Enable、DE)、メインクロックMCLKなどのタイミング信号を用いて、データ駆動回路202の動作タイミングを制御するためのソースコントロールのデータをエンコードしてEPI配線対を介してソースドライブIC SDICに伝送する。また、タイミングコントローラ104は、外部のホストシステムから入力されるタイミング信号を用いて、ゲート駆動回路204の動作タイミングを制御するためのタイミング制御信号をゲート駆動回路204に伝送する。ゲート駆動回路204のタイミング制御信号は、ゲートスタートパルス(Gate Start Pulse、GSP)、ゲートシフトクロック(Gate Shift Clock、GSC)、ゲート出力イネーブル信号(Gate Output Enable、GOE)などを含む。ソースコントロールデータは、極性制御信号(Polarity、POL)、ソース出力イネーブル信号(Source Output Enable、SOE)は、ソースドライブICの出力チャネルを制御するためのオプション情報などを含む。
タイミングコントローラ104は、ホストシステムから入力される外部データイネーブル信号を予め設定されたピクセル駆動期間T1内に圧縮して、内部データイネーブル信号iDEを発生する。そして、タイミングコントローラ104は、垂直同期信号Vsycと内部データイネーブル信号iDEのタイミングに合わせて1フレーム期間を1つ以上ののピクセル駆動期間T1と複数のタッチセンサ駆動期間T2に時分割する垂直同期信号Tsyncを発生する。タイミングコントローラ104は、垂直同期信号Tsyncをタッチコントローラ104に伝送して、ディスプレイ駆動回路202、204、104とタッチセンサ駆動回路302、304、306の動作を同期させる。
タイミングコントローラ104は、内部データイネーブル信号iDEが一定時間以上発生しない場合プリアンブル信号だけソースドライブIC SDICに伝送する。そして、タイミングコントローラ104は、内部データイネーブル信号iDEが発生し始めたら、プリアンブル信号、コントロールデータ、および入力映像のデータをソースドライブIC SDICに伝送する。
タイミングコントローラ104は、ピクセル駆動期間T1の間、EPIインターフェースプロトコルに基づいて、プリアンブル信号をソースドライブIC SDICに伝送した後、コントロールデータ、入力映像のデジタルビデオデータの順でEPI 信号をソースドライブIC SDICに伝送する。タイミングコントローラ104は、タッチセンサ駆動期間T2の間、内部データイネーブル信号iDEがないので、ソースドライブIC SDICのクロックトレーニングのためのプリアンブル信号だけソースドライブIC SDICに伝送する。
ホストシステムは、入力映像のデジタルビデオデータRGBを表示パネル100に表示するに適合するフォーマットに変換する。ホストシステムは、入力映像のデジタルビデオデータとともにタイミング信号をタイミングコントローラ104に伝送する。
ホストシステムは、テレビシステム、セットトップボックス、ナビゲーションシステム、DVDプレーヤー、ブルーレイプレーヤー、パーソナルコンピュータ(PC)、ホームシアターシステム、携帯電話システム(Phone system)のいずれかで実現されて入力映像を受信する。ホストシステムは、タッチコントローラー306から受信されたタッチ入力座標に関連したアプリケーションを実行する。
相互容量式のタッチセンサは、図2のような電極構造でピクセルアレイに内蔵することができる。TxラインTx1〜Txjは、共通電極の分割パターンT11〜T23とリンクパターンL11〜L22を含む。第1TxラインTx1は、リンクパターンL11、L12を経由して横方向に沿って接続された複数の共通電極の分割パターンT11〜T13を含む。第2TxラインTx2は、リンクパターンL21、L22を経由して横方向に沿って接続された複数の共通電極分割パターンT21〜T23を含む。共通電極分割パターンT11〜T23のそれぞれの大きさは、2つ以上のピクセル領域を含むようにピクセルサイズより広いサイズにパターニングされる。共通電極の分割パターンT11〜T23のそれぞれは、ITO(Indium Tin Oxide)のような透明伝導性物質で形成することができる。リンクパターンL11〜L22は、横方向(または水平方向)に隣接する共通電極分割パターンT11〜T23を電気的に接続する。相互容量式のタッチセンサの構造は、図2に限定されない。例えば、ピクセルアレイに内蔵された相互容量式のタッチセンサは、本願出願人によって既に出願されて登録された韓国特許第101318448号明細書で提案された構造で製作することができる。
タッチセンサ駆動回路302、304、306は、タッチセンサ駆動期間T2の間、タッチセンサを駆動して、タッチ入力をセンシング(sensing)する。タッチセンサ駆動回路302、304、306は、駆動回路302、センシング回路304とタッチコントローラ306などを含む。
駆動回路302は、ピクセル駆動期間T1の間、TxラインTx1〜Txjに共通電圧Vcomを供給し、タッチセンサ駆動期間T2の間、TxラインTx1〜Txjに駆動信号を供給する。駆動信号は、タッチ駆動電圧(Vdrv)と基準電圧(Vref)との間でスイングする。
センシング回路304は、ピクセル駆動期間T1の間、RxラインRx1〜Rxiに共通電圧Vcomを供給し、タッチセンサ駆動期間T2の間にタッチセンサの電圧を受信する。センシング回路304は、RxラインRx1〜Rxiを介して受信されたタッチセンサのアナログ出力を増幅してデジタルデータに変換して、タッチローデータ(Touch raw data)を発生する。
タッチコントローラ306は、センシング回路304から受信されたタッチローデータをあらかじめ設定されたタッチ認識アルゴリズムで分析し、所定のしきい値電圧以上のタッチローデータをタッチ入力データと判定して、タッチ入力位置の座標値を算出する。タッチコントローラ306から出力されたタッチ入力位置の座標情報は、外部のホストシステムに伝送する。
図3〜〜図5は、自己容量式のタッチセンサとその駆動方法を示す図である。
図3〜図5を参照すると、自己容量式のタッチセンサは、共通電極分割パターンCOM1〜COMnで形成される。共通電極分割パターンCOM1〜COMnのそれぞれは、ITOで形成され得、セルより大きいサイズにパターニングすることができる。
駆動回路308は、センシングラインS1〜Snを介して共通電極分割パターンCOM1〜COMnに1対1で接続することができる。駆動回路308は、ピクセル駆動期間T1の間に共通電極分割パターンCOM1〜COMnに共通電圧Vcomを供給する。駆動回路308は、タッチセンサ駆動期間T2に、図4のような駆動信号をセンシングラインS1〜Snに供給して、タッチセンサの容量変化をセンシングし、タッチローデータを出力する。図示しないタッチコントローラは、駆動回路308から受信されたタッチローデータを分析して、タッチ入力位置の座標情報を算出し、その座標情報をホストシステムに伝送する。
駆動回路308のピン(pin)の数を減少するために、駆動回路308とセンシングラインS1〜Snとの間に、図5のように、マルチプレクサ(multiplexer)310が設置することができる。センシングラインS1〜Snが3つのグループに分けられると、マルチプレクサ310は、駆動回路308のピンP1〜Pn/3を第1グループのセンシングラインに接続して、第1グループのセンシングラインに接続された静電容量センサに駆動信号を同時に供給する。続いて、マルチプレクサ310は、駆動回路308のピンP1〜Pn/3を第2グループのセンシングラインに接続して、第2グループのセンシングラインに接続ばれた静電容量センサに駆動信号を同時に供給する。続いて、マルチプレクサ310は、駆動回路308のピンP1〜Pn/3を第3グループのセンシングラインに接続して、第3グループのセンシングラインに接続された静電容量センサに駆動信号を同時に供給する。
タッチセンサは、図6及び図7のようなタッチセンサ駆動期間T2に駆動される。タッチセンサ駆動期間T2の間のピクセルは、現在のタッチセンサ駆動期間T2の直前のピクセル駆動期間T1に充電した最後のデータ電圧または特定電圧を維持する。
図6及び図7は、ピクセル駆動期間T1とタッチセンサ駆動期間T2の時分割駆動方法の例を示す波形図である。
ピクセル駆動期間T1とタッチセンサ駆動期間T2は、図6のように、1フレーム期間を2分割して確保することができる。この場合に、ピクセル駆動期間T1の間に1フレーム分のビデオデータがすべてのピクセルに書き込まれ、タッチセンサ駆動期間T2の間、すべてのタッチセンサラインが駆動される。
また、ピクセル駆動期間T1とタッチセンサ駆動期間T2のそれぞれは、図7のようにn(nは2以上の正の整数)個に分割することができる。この場合には、分割されたタッチセンサ駆動期間T2♯1〜T2♯nは、分割されたピクセル駆動期間T1♯1〜T1♯nの間に割り当てられる。
ピクセルがn(nは2以上j/2より小さい正の整数)個のグループに分割されるとき、分割されたピクセル駆動期間T1♯1〜T1♯nは、1つのピクセルのグループを駆動するのに必要な時間で設定される。タッチセンサがn個のグループに分割されると、分割されたタッチセンサ駆動期間T2♯1〜T2♯nは、1つのタッチセンサグループを駆動するのに必要な時間で設定される。図7の例では、1つのタッチセンサグループは、2つのTxラインに接続されたタッチセンサを含む。
図7を参照すると、第1ピクセル駆動期間T1♯1中、第1ピクセルのグループのピクセルにビデオデータが書き込まれた後、第1タッチセンサ駆動期間T2♯1中、第1タッチセンサグループのタッチセンサが駆動される。続いて、第2ピクセル駆動期間T1♯2の間に第2ピクセルのグループのピクセルにビデオデータが書き込まれた後、第2タッチセンサ駆動期間T2♯2の間に第2タッチセンサグループのタッチセンサが駆動される。
図8は、タイミングコントローラTCONとソースドライブIC SDICとの間に接続されるEPI配線EPIを示す図である。図9は、タイミングコントローラTCONとソースドライブIC SDICのクロック復元回路を示す図である。図10は、タイミングコントローラTCONとソースドライブIC SDICとの間の信号伝送のためのEPIインターフェースプロトコルを示す波形図である。図11は、水平ブランク期間中にソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送されるEPIインターフェース信号を示して波形図である。
図8を参照すると、実線は、プリアンブル信号、コントロールデータ、入力映像のビデオデータなどの信号が伝送されるEPIの配線対EPIを示す。点線は、ロックLOCK信号が伝送されるロック配線LCS1、LCS2を示す。
タイミングコントローラTCONは、EPIの配線対EPIを介してソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のそれぞれに直列に接続される。
タイミングコントローラTCONは、ピクセル駆動期間T1の間、EPIの配線対EPIを介してプリアンブル信号、コントロールデータ、ビデオデータの順にEPI信号をソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に順次伝送する。コントロールデータパケットは、クロックビット(Clock bit)、コントロールスタートビット(Control start bit、CTR_Start)は、ソースおよびゲートコントロールデータなどを含むビットストリーム(bit stream)に伝送される。ビデオデータパケットは、クロックビット、内部データイネーブルビット、RGBデータビットなどを含むビットストリームに伝送される。ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のそれぞれは、EPIの配線対EPIを介して入力される内部クロック信号を復元する。
タイミングコントローラTCONは、第1段階(Phase-I)でロックスタート信号をロック配線LCS1を介して第1ソースドライブIC SDIC♯1に伝送し、クロックトレーニングのためのプリアンブル信号をEPI配線対を介してソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送する。ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8は、前位置(stage)のソースドライブICからのハイロジックレベルのロック信号LOCKとプリアンブル信号が入力されるクロックトレーニングを介して内部クロックを発生し、その内部クロックの位相と周波数が固定LOCKしてCDRの機能が安定化されると、次位置のソースドライブICにハイロジックレベルのロック信号を伝送する。すべてのソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のCDRが安定されると、最後のソースドライブIC SDIC♯8は、ハイロジックレベルのロック信号LOCKをロックフィードバック信号配線LCS2を介してタイミングコントローラTCONに伝送する。第1ソースドライブIC SDIC♯1には、ロック信号入力端子に、別のソースドライブICのロック信号出力端子が接続されていない。このため、第1ソースドライブIC SDIC♯1のロック信号入力端子には、ハイロジックレベルの直流電源電圧(Vcc)が入力される。
タイミングコントローラTCONは、最後のソースドライブIC SDIC♯8からハイロジックレベルのロック信号LOCKを受信した後、第2および第3段階(Phase-II、Phase-III)でコントロールデータとビデオデータをソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のそれぞれに伝送する。コントロールデータは、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8から出力されるデータ電圧の出力タイミング、データ電圧の極性などを制御するためのソースコントロールデータを含む。コントロールデータは、ゲートドライブIC(GIC)の動作タイミングを制御するためのゲートコントロールデータを含むことができる。
タイミングコントローラTCONは、インターフェース受信回路21を介してホストシステムからの入力映像のデジタルビデオデータRGBを受信する。タイミングコントローラTCONは、内部タイミング制御信号発生回路22を用いて、ホストシステムから入力される外部タイミング信号に基づいて、ソースコントロールデータとゲートコントロールデータを含むコントロールデータを生成する。エンコーダ23は、EPIインターフェースプロトコルで定められたフォーマットでデータパケットにクロックCLKを内蔵(Embed)する。エンコーダ23の出力は、送信バッファ24を介して次の信号対に変換され、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送される。
ソースドライブIC SDIC♯8の受信バッファ25は、EPI配線対EPIを介してタイミングコントローラTCONからEPIの信号を受信する。ソースドライブIC SDICのクロック復元回路26は、受信されたクロックを復元して内部クロックを発生する。サンプリング回路27は、内部クロックのタイミングに合わせてコントロールデータとデジタルビデオデータのビットそれぞれをサンプリングする。
図10において、Tlockは、プリアンブル信号がソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送され始めた後、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のクロック復元回路の出力が安定して固定されてロック信号LOCKがハイロジックレベルHに反転するまでの時間である。
EPIインターフェースのプロトコルにおいて、1データパケットは複数のデータビットとデータビットの前と後ろに割り当てられたクロックビットを含み、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送される。データビットはコントロールデータあるいは入力映像のデジタルビデオデータのビットである。
EPIインターフェースプロトコルにおいて、第1段階(Phase-I)信号、第2段階(Phase-II)信号、および第3段階(Phase-III)は、内部データイネーブル信号iDEのパルス間の水平ブランク期間(Horizontal blank period)ごとにソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送される。
ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のそれぞれは、k(kは2以上の正の整数)個のデータラインD1〜Dkに正極性/負極性データ電圧を供給する。
ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8のそれぞれは、図12のようにデータサンプリングおよび直並列変換部71、デジタルアナログ変換器(Digital to Analog Convertor、以下、「DAC」と称する。)72、および出力回路73などを備える。
データのサンプリングおよび直並列変換部71は、受信バッファ25、クロック復元回路26、およびサンプリング回路27を含む。データサンプリングおよび直並列変換部71は、クロック復元回路26を用いて内部クロックを出力し、その内部クロックに応じてEPI配線対EPIを介して受信された入力映像のRGBデジタルビデオデータのビットをサンプリングする。そして、データのサンプリングおよび直並列変換部71は、サンプリングされたデータビットをラッチした後に同時に出力することにより、並列データに変換する。
データサンプリングおよび直並列変換部71は、EPI配線対EPIを介して受信されるコントロールデータをコードマッピング方式で復元して、ソースコントロールデータを発生する。コントロールデータにゲートコントロールデータがエンコードされた場合には、データサンプリングおよび直並列変換部71は、EPIの配線対を介して入力されるコントロールデータからゲートコントロールデータを復元して、ゲート駆動回路のICに伝送する。ソースコントロールデータは、ソース出力イネーブル信号SOE、極性制御信号POL、オプション情報などを含むことができる。極性制御信号POLは、データラインD1〜Dkに供給される正極性/負極性アナログデータ電圧の極性を指示する。ソースコントロールのデータとゲートコントロールデータは、タイミングコントローラTCONによってエンコードされ、第2段階(Phase-II)でEPI配線対EPIを介してソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送される。 EPIインターフェースプロトコルでコントロールデータのエンコード方法と復元方法は、本願出願人によって出願されて登録された韓国特許第101325435号明細書、米国特許第7,948,465号明細書などで提案されている。
DAC72は、データサンプリングおよび直並列変換部71から入力されたビデオデータを正極性ガンマ補償電圧GHと負極性のガンマ補償電圧GLに変換し、正極性/負極性アナログビデオデータ電圧を発生する。DAC72は、極性制御信号POLに応答してデータ電圧の極性を反転させる。
出力回路73は、ソース出力イネーブル信号SOEのハイ論理期間の間、データ電圧を出力せずにチャージシェアリング(Charge sharing)を介して正極性データ電圧と負極性データ電圧の平均電圧をデータラインD1〜Dkに供給する。チャージシェアリングの時間の間、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8で正極性データ電圧が供給される出力チャンネルと負極性データ電圧が供給される出力チャネルが短絡(short circuit)して正極性データ電圧と負極性のデータ電圧の平均電圧がデータラインD1〜Dkに供給する。出力回路73は、ソース出力イネーブル信号SOEのロー論理期間中に正極性/負極性データ電圧を出力バッファを介してデータラインD1〜Dkに供給する。したがって、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8は、ソース出力イネーブル信号SOEのロー論理期間のデータ電圧を出力して、極性制御信号POLに応じて、データ電圧の極性を反転させる。
図13及び図14は、タッチセンサ駆動期間中は、ソース出力イネーブル信号SOEとソースドライブICの出力を示す波形図である。
図13を参照すると、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8は、ピクセル駆動期間T1の間、タイミングコントローラTCONから受信されたコントロールデータを復元して1水平期間の周期で論理が反転されるソース出力イネーブル信号SOEを発生する。
ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8はタッチセンサ駆動期間T2の間にタイミングコントローラTCONからコントロールデータが受信されないので、ソース出力イネーブル信号SOEをロー論理で維持し、出力チャネルの電圧を最後のデータ電圧に維持する。ピクセルは、ピクセル駆動期間T1に充電した最後のデータ電圧をタッチセンサ駆動期間T2の間維持する。
タイミングコントローラTCONは、タッチセンサ駆動期間T2の間にプリアンブル信号をソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送し、コントロールデータと入力映像のビデオデータを伝送しない。つまり、EPIインターフェースは、タッチセンサ駆動期間T2の間にタイミングコントローラTCONにフィードバックされるロック信号LOCKの論理にかかわらず、第1段階(Phase-I)を維持する。したがって、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8はタッチセンサ駆動期間T2の間のクロックトレーニングを続け、新しいデータ電圧を出力しない。ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8はタッチセンサ駆動期間T2の間、以前のピクセル駆動期間T1の最後のデータ電圧を維持する。
図14を参照すると、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8は、ピクセル駆動期間T1の間、タイミングコントローラTCONから受信されたコントロールのデータを復元して1水平期間の周期で論理が反転されるソース出力イネーブル信号SOEを発生する。
タイミングコントローラTCONは、タッチセンサ駆動期間T2の初期に、ダミーデータイネーブルパルス14を追加生成し、そのパルス14に同期して、特定の階調データをEPI配線対EPIを介してソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送した後、タッチセンサ駆動期間T2の間にプリアンブル信号をソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送する。特定階調データは、入力映像とは無関係に、タイミングコントローラTCONのレジスタ(register)に予め格納されたデータである。特定の階調データは、タッチセンサ駆動期間T2の初期に加えて発生されるダミーデータパケット15内にエンコードされ、ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8に伝送される。
ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8はタッチセンサ駆動期間T2の初期に受信された特定の階調データをガンマ補償電圧に変換して特定電圧を出力する。ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8はタッチセンサ駆動期間T2の間、ソース出力イネーブル信号SOEをロー論理で維持して、出力チャンネルの電圧を特定電圧に維持する。ピクセルは、ゲートパルスが発生しないので、データラインに特定電圧が印加されてもタッチセンサ駆動期間T2の間、最後のデータ電圧を維持する。
ソースドライブIC SDIC♯1〜SDIC♯8は、特定電圧を出力した後、残りのタッチセンサ駆動期間T2の間、プリアンブル信号に応じてクロックトレーニングを続ける。
前述したように、 本発明は、EPIのインターフェースプロトコルにタッチセンシング期間の間、ピクセルの電圧を直流電圧に維持する方案を定義して、タッチセンサ駆動期間にピクセル電圧変動を防止することができる。

Claims (12)

  1. ピクセル駆動期間の間、表示パネルのピクセルがデータ電圧の充電を受け、タッチセンサ駆動期間の間、前記表示パネルに内蔵されたタッチセンサが駆動される表示装置において、
    前記ピクセル駆動期間の間、プリアンブル信号、コントロールデータ及び入力映像のデータをソースドライブICに伝送し、前記タッチセンサ駆動期間の間前記プリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送するタイミングコントローラを含み、
    前記ピクセルは、前記タッチセンサ駆動期間の間前記ピクセル駆動期間に充電した最後のデータ電圧を維持し、
    前記ソースドライブICのクロック復元回路は、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記プリアンブル信号に基づいて内部クロックを発生するクロックトレーニングを継続し、
    前記タイミングコントローラは、入力される外部データイネーブル信号を前記ピクセル駆動期間に圧縮して内部データイネーブル信号を生成し、前記内部データイネーブル信号のダミーである、ダミーデータイネーブルパルスをタッチセンサ駆動期間の初期に追加生成し、前記ダミーデータイネーブルパルスに同期して、特定の階調データを前記ソースドライブICに伝送した後、前記タッチセンサ駆動期間の間にプリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送し、
    前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、新しいデータ電圧を出力しなく、前記特定の階調データに対応する特定の電圧を維持し、
    前記特定の階調データは、前記入力映像とは無関係に、前記タイミングコントローラのレジスタに予め格納されたデータである
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記タイミングコントローラは、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記コントロールデータと前記入力映像のデータを前記ソースドライブICに伝送しないことを特徴とする、請求項1記載の表示装置。
  3. 前記ソースドライブICは、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICの出力タイミングを定義するソース出力イネーブル信号を特定の論理値に維持することを特徴とする、請求項2記載の表示装置。
  4. 前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記最後のデータ電圧または特定の電圧を前記表示パネルのピクセルアレイのデータラインに供給することを特徴とする、請求項1記載の表示装置。
  5. 前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間前記表示パネルのピクセルアレイのデータラインと接続されず、ハイインピーダンス状態を維持することを特徴とする、請求項1記載の表示装置。
  6. ピクセル駆動期間の間、表示パネルのピクセルがデータ電圧の充電を受け、タッチセンサ駆動期間の間前記表示パネルに内蔵されたタッチセンサが駆動される表示装置の駆動方法において、
    前記ピクセル駆動期間の間、タイミングコントローラは、プリアンブル信号、コントロールデータ及び入力映像のデータをソースドライブICに伝送する段階と、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記プリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送する段階と、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICのクロック復元回路が、前記プリアンブル信号に応じて内部クロックを発生するクロックトレーニングを継続する段階と、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICの出力チャンネルは、新たなデータ電圧を出力しなく、前記ピクセル駆動期間に充電した最後のデータ電圧または特定の電圧を維持する段階と
    前記タイミングコントローラは、入力される外部データイネーブル信号を前記ピクセル駆動期間に圧縮して内部データイネーブル信号を生成し、前記内部データイネーブル信号のダミーである、ダミーデータイネーブルパルスをタッチセンサ駆動期間の初期に追加生成し、前記ダミーデータイネーブルパルスに同期して、特定の階調データを前記ソースドライブICに伝送した後、前記タッチセンサ駆動期間の間にプリアンブル信号を前記ソースドライブICに伝送する段階と
    を含み、
    前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、新しいデータ電圧を出力しなく、前記特定の階調データに対応する特定の電圧を維持し、
    前記ピクセルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記最後のデータ電圧を維持し、
    前記特定の階調データは、前記入力映像とは無関係に、前記タイミングコントローラのレジスタに予め格納されたデータである
    ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  7. 前記タッチセンサ駆動期間の間、前記コントロールデータと前記入力映像のデータを前記ソースドライブICに伝送しない段階をさらに含むことを特徴とする、請求項6記載の表示装置の駆動方法。
  8. 前記ソースドライブICは、
    前記タッチセンサ駆動期間の間、前記ソースドライブICの出力タイミングを定義するソース出力イネーブル信号を特定の論理値に維持することを特徴とする、請求項7記載の表示装置の駆動方法。
  9. 前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間、前記最後のデータ電圧または特定の電圧を前記表示パネルのピクセルアレイのデータラインに供給することを特徴とする、請求項8記載の表示装置の駆動方法。
  10. 前記ソースドライブICの出力チャンネルは、前記タッチセンサ駆動期間の間前記表示パネルのピクセルアレイのデータラインと接続されず、ハイインピーダンス状態を維持することを特徴とする、請求項8記載の表示装置の駆動方法。
  11. 記特定の階調データは、前記タッチセンサ駆動期間の初期に追加的に発生するダミーデータパケット内にエンコードされ、前記ソースドライブICに伝送されることを特徴とする、請求項1記載の表示装置。
  12. 前記特定の階調データは、前記タッチセンサ駆動期間の初期に追加的に発生するダミーデータパケット内にエンコードされ、前記ソースドライブICに伝送されることを特徴とする、請求項6記載の表示装置の駆動方法。
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