KR101295537B1 - 터치 스크린 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 제1구동 펄스를 생성하고, 상기 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 제1공통 전압을 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 제1공통 전압과 다른 제2공통 전압을 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 상기 센싱 신호를 수신하여 상기 터치 IC로 전달하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함한다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치{DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치에 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.
다시 말해, 종래의 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치는 디스플레이 기능과 터치 기능을 동시에 수행하기 위해서, 디스플레이용 공통 전극들은 패널이 터치 구동 모드로 동작할 시에는 터치 전극의 기능을 함께 수행한다.
이와 같이 기존의 공통 전극을 이용하는 상호 정전용량 방식의 패널 내장형 터치 스크린에서는 공통 전극을 활용하여 터치 구동에 필요한 구동 전극 및 센싱 전극을 사용하는 방식에서 디스플레이 구동 모드 구간과 터치 구동 모드 구간을 시간적으로 분리하여 디스플레이 구동 모드 구간에서 발생하는 노이즈 성분이 터치 구동에 영향을 미치지 않도록 구현하고 있다.
디스플레이 구동 모드 구간에서는 구동 전극 및 센싱 전극이 공통 전극의 역할을 수행하므로, 구동 전극 및 센싱 전극으로 공통 전압이 인가된다. 또한, 터치 구동 모드 구간에서는 구동 전극 및 센싱 전극이 터치 전극의 역할을 수행하므로, 구동 전극으로 주기적인 구동 펄스 형태의 AC 전압이 인가되고, 터치 IC가 구동 펄스에 의해 구동 전극과 센싱 전극 사이에 발생하는 터치 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하기 위하여, 기준 전압인 DC 전압이 터치 IC로 인가된다.
도 1은 종래의 터치스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극으로 인가되는 전압을 보여주는 타이밍도이다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 구동 모드 구간에서는 구동 전극(TX) 및 센싱 전극(RX) 모두에 Z(V)의 동일한 공통 전압이 인가되어 구동 전극 및 센싱 전극간에 동일한 전압이 형성된다.
그러나, 패널 내에서 구동 전극과 센싱 전극의 크기와 방향이 서로 다르기 때문에 디스플레이 구동 모드 구간에서 동일한 공통 전압이 인가되는 경우, 스위칭 트랜지스터의 온/오프에 의한 픽셀의 충전 및 방전 과정에서 구동 전극과 센싱 전극 사이에 서로 다른 영향을 가져오게 되어 결과적으로 액정에 인가되는 전압차가 발생한다.
결국, 디스플레이 구동 모드 구간에서는 공통 전극으로 이용되는 구동 전극 블록과 센싱 전극 블록 간 휘도 차에 의한 블록 딤(Block Dim) 현상이 나타나는 문제점이 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 터치 구동 모드 구간에서는 구동 전극(TX)에 X(V)를 하이 레벨 전압(VTX_HIGH) 및 그라운드 전압을 로우 레벨 전압(VTX_LOW)으로 하는 구동 펄스가 인가되고, 센싱 전극(RX)과 연결되는 터치 IC의 수신부에는 일정한 직류 전압인 Y(V)의 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가된다.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 펄스는 구동 전극으로 일부 구간에서만 인가되고, 대부분의 구간에서 구동 전극으로 로우 레벨 전압인 그라운드 전압이 인가된다.
따라서, 터치 구동 모드 구간에서는 구동 전극과 센싱 전극에 인가되는 전압간 차이가 발생하며, 이로 인해 터치 구동 모드 구간에서는 공통 전극으로 이용되는 구동 전극 블록과 센싱 전극으로 전압이 다르게 인가되어, 디스플레이 구동 모드 구간과 마찬가지로 각 블록 간 휘도 차에 의한 블록 딤(Block Dim) 현상이 나타나는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동 전극 및 센싱 전극에 인가되는 전압에 의해 발생하는 블록 딤 현상을 방지할 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; 제1구동 펄스를 생성하고, 상기 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 제1공통 전압을 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 제1공통 전압과 다른 제2공통 전압을 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 상기 센싱 신호를 수신하여 상기 터치 IC로 전달하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법은 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널, 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 방법으로서, 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 제1공통 전압을 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 제1공통 전압과 다른 제2공통 전압을 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하는 단계; 및 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 터치 IC가 제1구동 펄스를 생성하고, 상기 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하며, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 상기 센싱 신호를 수신하여 상기 터치 IC로 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 디스플레이 구동 모드 구간 동안 구동 전극 및 센싱 전극 간에 인가되는 공통 전압을 다르게 설정하여 인가함으로써 각 전극 블록 간에 발생하는 블록 딤 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 구동 모드 동안 각각 크기가 다른 제2구동 펄스의 최소 전압 및 터치 센싱 기준 전압의 크기를 동일하게 함으로써, 구동 전극 및 센싱 전극에 인가되는 전압의 차이에 의해 발생하는 블록 딤 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다
도 1은 종래의 터치스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극으로 인가되는 전압을 보여주는 타이밍도;
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 도 3에 도시된 공통 전압 생성부의 구성을 세부적으로 보여주는 도면; 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극으로 인가되는 전압을 보여주는 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 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 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(1120) 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(미도시)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(미도시)은 하나의 구동 전극을 구성하기 위해, 복수의 구동 전극 연결선(미도시)에 의해 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 터치 구동 모드로 동작하면, 터치 IC(300)가 생성한 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극(112)으로 하고, 복수의 센싱 전극(114)으로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 IC(300)로 전달한다. 또한 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 제1공통 전압(Vcom_TX)을 생성하여 복수의 구동 전극(112)으로 인가하고, 제2공통 전압(Vcom_RX)을 생성하여 복수의 센싱 전극(114)으로 인가한다.
예를 들어, 디스플레이 드라이버(IC)는 제1공통 전압(Vcom_TX)과 제2공통 전압(Vcom_RX)의 크기를 달리하여, 각각 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 인가할 수 있다.
결국, 구동 전극과 센싱 전극의 크기와 방향이 다르기 때문에, 구동 전극 블록과 센싱 전극 블록 간에 휘도 차에 의한 블록 딤 현상을 방지하기 위하여, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 구동 전극과 센싱 전극에 인가되는 공통되는 전압을 다르게하여 인가한다.
또한, 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 제1구동 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 제1구동 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 인가된다.
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.
일 실시예에 있어서, 센싱부(320)에는 제2구동 펄스의 최소 전압과 동일한 크기의 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다. 결과적으로, 제2구동 펄스의 최소 전압과 동일한 크기의 전압인 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 센싱부(320)로 인가되면, 센싱 전극으로 제2구동 펄스의 최소 전압과 동일한 크기의 전압이 인가된다.
예를 들어, 터치 구동 모드 구간의 대부분 동안 구동 전극으로 인가되는 제2구동 펄스의 최소 전압과 센싱 전극으로 인가되는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)의 크기가 동일할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 구동 모드 구간 동안 구동 전극으로 이용되는 공통 전극 블록과 센싱 전극으로 이용되는 공통 전극 블록으로 동일한 전압이 터치 구동 모드 구간의 대부분 동안 인가되어 패널 상에서 각 블록 간 휘도 차가 발생하는 블록 딤(Block Dim) 현상을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 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 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 공통 전압 생성부의 구성을 세부적으로 보여주는 도면이다.
디스플레이 드라이버 IC(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 공통 전압 생성부(210, 220), 구동 펄스 생성부(230), 동기 신호 생성부(240) 및 스위칭부(250)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 공통 전압 생성부(210, 220)는 액정을 구동하기 위한 공통 전압(Vcom)을 생성하여 스위칭부(250)로 출력한다.
예를 들어, 제1공통 전압 생성부(210)는 구동 전극으로 인가되는 제1공통 전압(Vcom_TX)을 생성하고, 제2공통 전압 생성부(220)는 센싱 전극으로 인가되는 제2공통 전압(Vcom_RX)을 생성한다.
구체적으로, 제1 및 제2 공통 전압 생성부(210, 220)는 도 4에 도시된 바와 같이, 저항 스트링(212, 222), 전압데이터아날로그컨버터 레지스터(이하 “VDAC Register” 라 함, 214, 224) 및 버퍼(216,226)를 포함한다.
저항 스트링(212, 222)은 VDAC Register(212, 222)로 입력되는 디지털 데이터(DTA)의 비트 수를 n이라고 가정하면, 일렬로 배열되는 2n-1개의 저항(R1, R2, …, R2n-1)을 포함하며, 양단에 최대 레벨 전압(+VREG)과 최소 레벨 전압(-VREG)이 인가된다.
여기서, 각각의 저항들(R1, R2, …, R2n-1) 사이의 전압들(V1,V2, …,V2n)은 최대 레벨 전압(+VREG)과 최소 레벨 전압(-VREG) 사이의 전압이 될 수 있다.
VDAC Register(214, 224)는 디지털 데이터(DTA)를 수신하여 저항 스트링(212, 222) 사이의 전압들(V1,V2, …,V2n)들 중에서 수신된 디지털 데이터(DTA)에 상응하는 전압을 선택하여 출력한다.
버퍼(216, 226)는 VDAC Register(214, 224)에 의해 선택된 전압을 아날로그 전압으로 출력하며, 버퍼(216, 226)에 공급되는 전원 전압 +VDD 와 -VDD 사이의 제1 및 제2 공통 전압(Vcom_TX, Vcom_RX)으로 출력한다.
다시 말해, 제1 및 제2 공통 전압 생성부(210, 220)는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부의 VDAC Register(214, 224)로 입력되는 디지털 데이터(DTA)를 변경함으로써 제1 및 제2 공통 전압(Vcom_TX, Vcom_RX)을 각각 다르게 설정하여 생성할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 구동 펄스 생성부(230)는 터치 IC(300)의 구동부(310)에서 생성된 제1구동 펄스를 이용하여 제2구동 펄스를 생성한다.
예를 들어, 구동 펄스 생성부(230)는 전압을 변환하는 레벨 쉬프터(Level Shifter)일 수 있으며, 제1구동 펄스의 최대값 및 최소값 구간에서 각각 제2구동 펄스의 최대 전압(VTX_HIGH) 및 최소 전압(VTX_LOW)이 되도록 제1구동 펄스를 제2구동 펄스로 변환할 수 있다.
또한, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 경우, 구동 전극과 센싱 전극 간의 전압 차이에 의한 블록 딤 현상을 방지하기 위하여, 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)는 터치 IC(300)의 센싱부(320)에 인가되는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)과 동일한 크기의 전압일 수 있다.
동기 신호 생성부(240)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(240)는 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 영상 출력 구간에는, 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호를 생성하여 스위칭부(250) 및 터치 IC(300)로 출력하고, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 구간에는 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 생성하여 스위칭부(250) 및 터치 IC(300)로 출력한다.
스위칭부(250)는 제1동기 신호가 입력되면 제1공통 전압 생성부(210)와 복수의 구동 전극이 연결되도록 스위칭하고, 제2공통 전압 생성부(220)와 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극으로 제1공통 전압(Vcom_TX)이 인가되고, 복수의 센싱 전극으로 제2공통 전압(Vcom_RX)이 인가된다. 또한, 스위칭부(250)는 제2동기 신호가 입력되면 구동 펄스 생성부(Level shifter, 230)와 복수의 구동 전극이 연결되도록 스위칭하고, 터치 IC(300)의 센싱부(320)와 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극으로 제2구동 펄스가 인가되며, 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호가 수신된다.
터치 IC(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동부(310)에서 제1구동 펄스를 생성하여 구동 펄스 생성부(230)로 출력하며, 센싱부(320)로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)가 인가된다.
또한, 센싱부(320)로 인가되는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)은 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)와 동일한 크기의 전압일 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 드라이버 IC(200)에서 생성된 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)이 터치 센싱 기준 전압으로써 터치 IC(300)의 센싱부(320)로 인가되거나, 터치 IC(300)에서 생성된 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 제2구동 펄스의 최소 전압으로써 구동 펄스 생성부(230)로 인가될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 크기의 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF) 및 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)이 각각 터치 IC(300) 및 디스플레이 드라이버 IC(200)에서 개별적으로 생성될 수 있다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(240)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(240)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 감지한다.
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 인가된다.
따라서, 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)의 크기와 동일한 경우, 연산 증폭기(미도시)의 반전 입력단에는 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)이 인가되며, 센싱 전극(114)에는 실질적으로 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)이 인가되는 효과가 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, 위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW) 및 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)을 동일한 크기의 전압을 이용할 수 있다.
예를 들어, 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW)은 그라운드 전압, 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)은 일정한 크기의 플러스 직류 전압을 이용하는 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 이러한 각각의 전압들의 크기를 동일하게 하기 위해 하나의 전압을 기준으로 동일한 크기의 전압을 이용하는 것이 필요하다. 따라서, 제2구동 펄스의 최소 전압(VRX_REF) 및 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF) 각각을 기준으로 다른 전압들을 변경할 수 있다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 각각의 전압을 기준으로 다른 전압들을 변경하는 실시예들에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극으로 인가되는 전압을 보여주는 타이밍도이다.
특히, 도 5는 그라운드 전압인 제2구동 펄스의 최소 전압을 기준으로 인가되는 전압을 보여주는 도면이며, 도 6은 플러스 직류 전압인 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)을 기준으로 인가되는 전압을 보여주는 도면이다.
여기서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 패널에 내장되어 있는 구동 전극(TX) 및 수신 전극(RX)이 공통 전극 및 터치 전극의 기능을 함께 수행하여야 하므로, 디스플레이 구동 모드 및 터치 구동 모드에 따라 시간을 분할하여 구동하는 시분할 구동으로 동작하여야 한다.
따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 시분할 구동의 1 프레임(Frame)은 동기 신호에 따라 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 디스플레이 구동 모드 구간과 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 구동 모드 구간으로 구분될 수 있으며, 디스플레이 구동 모드 구간에는 터치 구동이 오프되고, 터치 구동 모드 구간에는 디스플레이 구동이 오프되어 상호 간의 신호 간섭이 최소화될 수 있다.
먼저, 디스플레이 구동 모드 구간에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 전극 및 센싱 전극으로 각기 다른 제1 및 제2 공통 전압(Vcom_TX, Vcom_RX)이 인가되는 것을 알 수 있다.
이는. 패널 내에 형성된 구동 전극 및 센싱 전극의 크기와 방향이 서로 다르기 때문에, 구동 전극 및 센싱 전극으로 동일한 크기의 공통 전압이 인가되는 경우, 구동 전극 블록 및 센싱 전극 블록 간의 휘도 차에 의한 블록 딤 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 디스플레이 구동 모드 구간 동안 구동 전극 및 센싱 전극 간에 인가되는 공통 전압을 다르게 설정하여 인가함으로써 각 전극 블록 간에 발생하는 블록 딤 현상을 방지할 수 있다.
다음으로, 터치 구동 모드 구간에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2구동 펄스의 최소 전압이 그라운드 전압 O(V)인 경우, 구동 전극(TX)으로 최소 전압(VTX_LOW)이 전압 0(V)인 제2구동 펄스가 인가되고, 센싱 전극(RX)으로 0(V)의 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 플러스 직류 전압 Y(V)인 경우, 구동 전극(TX)으로 최소 전압(VTX_LOW)이 전압 Y(V)인 제2구동 펄스가 인가되고, 센싱 전극(RX)으로 Y(V)의 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가된다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 터치 구동 모드 동안 각각 크기가 다른 제2구동 펄스의 최소 전압(VTX_LOW) 및 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)의 크기를 동일하게 함으로써, 구동 전극과 센싱 전극에 인가되는 전압의 차이에 의한 블록 딤 현상을 방지할 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, 220 : 제1 및 제2 공통 전압 생성부
230 : 구동 펄스 생성부 240 : 동기 신호 생성부
250 : 스위칭부 300 : 터치 IC
310 : 구동부 320 : 센싱부

Claims (8)

  1. 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널;
    제1구동 펄스를 생성하고, 상기 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC; 및
    상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 제1공통 전압을 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 제1공통 전압과 다른 제2공통 전압을 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며,
    상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 상기 센싱 신호를 수신하여 상기 터치 IC로 전달하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 제1공통 전압을 생성하는 제1공통 전압 생성부; 및
    상기 제2공통 전압을 생성하는 제2공통 전압 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 IC는 상기 터치 여부를 감지하는 센싱부를 포함하며, 상기 센싱부로 인가되는 터치 센싱 기준 전압은 상기 제2구동 펄스의 최소 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    상기 터치 센싱 기준 전압이 인가되는 비반전 입력단; 및
    상기 복수의 센싱 전극 중 어느 하나와 연결되는 반전 입력단을 포함하는 복수의 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 제1구동 펄스를 이용하여 상기 제2구동 펄스를 생성하는 구동 펄스 생성부; 및
    상기 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극 각각으로 상기 제1 및 제2 공통 전압이 인가되도록 스위칭하며,
    상기 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호에 따라 상기 복수의 구동 전극이 상기 구동 펄스 생성부와 연결되도록 스위칭하며, 상기 복수의 센싱 전극이 상기 터치 IC와 연결되도록 스위칭하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구동 펄스 생성부는,
    상기 제1구동 펄스를 이용하여 최대 전압으로 하이 레벨 전압 및 최소 전압으로 로우 레벨 전압을 가지는 상기 제2구동 펄스를 생성하고,
    상기 로우 레벨 전압의 크기는 상기 터치 센싱 기준 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  7. 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 제1공통 전압을 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 제1공통 전압과 다른 제2공통 전압을 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하는 단계; 및
    상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 상기 터치 IC가 제1구동 펄스를 생성하고, 상기 복수의 센싱 전극에서 발생되는 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하며, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 제1구동 펄스에 따라 제2구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 상기 센싱 신호를 수신하여 상기 터치 IC로 전달하는 단계를 포함하는 터치 스크린 일체형 표시장치 구동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 터치 IC는 상기 터치 여부를 감지하는 센싱부를 포함하며, 상기 센싱부로 인가되는 터치 센싱 기준 전압은 상기 제2구동 펄스의 최소 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치 구동 방법.
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