KR101394937B1 - 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 표시 장치로부터의 노이즈 성분이 작은 구간에 터치 센서를 구동함으로써 노이즈 영향을 감소시켜서 터치 에러를 최소화할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
본원 발명의 터치 센서를 갖는 표시 장치는 표시 패널과; 상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와; 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 상기 표시 패널에서 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 구비한다.

Description

터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 방법{DISPLAY DEVICE HAVING TOUCH SENSOR AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본원 발명은 터치 센서를 갖는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 표시 장치로부터의 노이즈 영향을 감소시켜서 터치 에러를 최소화할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
오늘날 각종 표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서가 컴퓨터 시스템의 정보 입력 장치로 널리 적용되고 있다. 터치 센서는 사용자가 손가락 또는 스타일러스를 통해 화면을 단순히 터치하여 표시 정보를 이동시키거나 선택하므로, 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있다.
터치 센서는 표시 장치 화면상에서 발생된 터치 및 터치 위치를 감지하여 터치 정보를 출력하고, 컴퓨터 시스템은 터치 정보를 분석하여 명령을 수행한다. 표시 장치로는 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다.
터치 센서 기술로는 센싱 원리에 따라 저항막 방식, 커패시티브(Capacitive) 방식, 광학 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 전자기 방식 등이 존재한다. 이들 중 저항막 방식과 정전 용량 방식은 제조 비용면에서 유리하여 널리 이용되고 있다.
저항막 방식 터치 센서는 터치압에 의해 상하부 저항막(투명 도전막)이 컨택하여 발생되는 전압 변화를 감지하여 터치를 인식한다. 그러나, 저항막 방식 터치 센서는 터치압으로 인하여 터치 센서이나 표시 장치가 쉽게 손상되고, 저항막 사이 공기층의 광 산란 효과로 투과율이 낮은 단점이 있다.
저항막 방식의 단점을 보완할 수 있는 커패시티브 방식의 터치 센서는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 터치를 인식한다. 커패시티브 터치 센서는 강화 유리를 사용할 수 있어 내구성이 강하고, 투과율이 높을 뿐만 아니라 터치 센싱 능력이 우수하며 멀티 터치가 가능하여 주목받고 있다.
일반적으로, 터치 센서는 패널 형태로 제작되어서 표시 장치의 상부에 부착되어 터치 입력 기능을 수행한다. 그러나, 터치 센서가 부착된 표시 장치에서는 표시 장치로부터 발생되는 노이즈 성분으로 인하여 터치 센서가 오동작하는 문제점이 있다.
한편, 표시 장치로 액정 표시 장치를 이용하는 경우 액정 표시 장치는 수직 전계를 이용하는 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와, 수평 전계를 이용하는 IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드로 대별된다. 수직 전계를 이용하는 TN 또는 VA 모드는 액정 표시 장치의 상부 기판에 공통 전극이 전면적으로 형성되어서 액정 표시 장치로부터의 노이즈를 차단하는 역할을 한다. 반면에, 수평 전계를 이용하는 IPS 또는 FFS 모드는 공통 전극이 화소 전극과 함께 하부 기판에 형성됨에 따라 액정 표시 장치로부터의 노이즈가 터치 센서로 유입되는 것을 차단하기 어려운 문제점이 있다.
본원 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본원 발명이 해결하려는 과제는 표시 장치로부터의 노이즈 성분이 작은 구간에 터치 센서를 구동함으로써 노이즈 영향을 감소시켜서 터치 에러를 최소화할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본원 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치는 표시 패널과; 상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와; 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 상기 표시 패널에서 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 구비한다.
상기 터치 컨트롤러는 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 게이트 출력 이네이블 신호 중 적어도 하나를 입력하여 출력하는 동기 신호 입력부와; 상기 동기 신호 입력부로부터 출력되는 동기 신호를 카운트하여 그 동기 신호를 기준으로 상기 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 검출하여 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와; 상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치는 표시 패널과; 상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와; 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 터치 컨트롤러를 구비한다.
상기 터치 컨트롤러는 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분을 검출하여 노이즈 검출 신호를 출력하는 노이즈 필터와; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여, 상기 노이즈 필터로부터 출력되는 노이즈 검출 신호가 주기적인지를 판단하고, 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와; 상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치는 표시 패널과; 상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와; 공통 전압을 생성하여 상기 표시 패널로 공급하는 공통 전압 발생부와; 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와; 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 표시 패널로부터 상기 공통 전압 발생부를 경유하여 피드백되는 공통 전압의 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 터치 컨트롤러를 구비한다.
상기 터치 컨트롤러는 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와; 상기 공통 전압 발생부로부터 피드백되는 공통 전압으로부터 노이즈 성분을 검출하고, 그 노이즈 검출 신호에 따라 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와; 상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비한다.
상기 주기적인 노이즈 구간은 상기 표시 패널의 해상도 또는 동작 온도에 따라 가변될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법은 표시 패널을 구동하는 단계와; 상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 상기 표시 패널에서 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
상기 터치 센서를 구동하는 단계는 상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하기 위한 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 게이트 출력 이네이블 신호 중 적어도 하나의 동기 신호를 입력하는 단계와; 상기 적어도 하나의 동기 신호를 카운트하여 그 동기 신호를 기준으로 상기 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 검출하여 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와; 상기 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법은 표시 패널을 구동하는 단계와; 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
상기 터치 센서를 구동하는 단계는 상기 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분을 검출하여 노이즈 검출 신호를 출력하는 단계와; 상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하기 위한 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여, 상기 노이즈 검출 신호가 주기적인지를 판단하고, 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와; 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법은 표시 패널을 구동하는 단계와; 공통 전압을 생성하여 상기 표시 패널로 공급하는 단계와; 상기 표시 패널로부터 피드백되는 공통 전압의 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
상기 터치 센서를 구동하는 단계는 상기 피드백되는 공통 전압으로부터 노이즈 성분을 검출하고, 그 노이즈 검출 신호에 따라 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와; 상기 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함한다.
본원 발명에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법은 표시 장치의 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 게이트 이네이블 신호)를 이용하여 표시 패널에서 주기적으로 발생되는 노이즈 구간을 감지하고, 그 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서를 구동함으로써 표시 패널의 노이즈 영향을 감소시킬 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법은 액정 표시 패널로부터 피드백되는 공통 전압 신호를 이용하여 표시 패널에서 주기적으로 발생되는 노이즈 구간을 감지하고, 그 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서를 구동함으로써 표시 패널의 노이즈 영향을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 본원 발명에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법은 표시 패널의 노이즈 영향을 감소시켜서 터치 컨트롤러로 유입되는 노이즈 성분을 감소킴으로써 신호 대 노이즈 비율이 증가함으로써 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 표시 패널의 구동 파형도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 표시 패널의 노이즈 성분을 나타낸 파형도이다.
도 5는 본원 발명의 실시예에 따른 터치 센서의 구동 파형도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러의 한 실시예를 나타낸 내부 블록도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러의 다른 실시예를 나타낸 내부 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 터치 컨트롤러의 구동 파형도이다.
도 10은 도 8에 나타낸 터치 컨트롤러의 내부 블록도이다.
도 11a 및 도 11b는 종래와 본원 발명의 신호 레벨 및 노이즈 레벨을 대비하여 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치는 터치 센서(14)를 구동하는 터치 컨트롤러(20)와, 표시 패널(10)을 구동하는 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)와, 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)를 포함한 패널 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러(11)를 구비한다. 여기서, 터치 컨트롤러(20)는 타이밍 컨트롤러(11)에 내장되어 하나의 집적 회로로 집적화될 수 있다.
표시 패널(10)로는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널), 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 패널과 같은 평판 표시 패널이 주로 이용될 수 있다. 이하에서는 액정 패널예로 들어 설명하기로 한다. 표시 패널(10)로 액정 패널이 이용되는 경우, 표시 패널(10)은 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판 사이의 액정층과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 구비한다. 표시 패널(10)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현한다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
타이밍 컨트롤러(11)는 외부의 호스트 시스템(미도시)으로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(12)로 공급한다. 예를 들면, 타이밍 컨트롤러(11)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하는 오버 드라이빙 구동으로 데이터를 보정하여 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는 호스트 시스템(미도시)으로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라이버(12)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(13)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)로 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 각각 출력한다. 데이터 제어 신호는 데이터 신호의 래치를 제어하는 소스 스타트 펄스 및 소스 샘플링 클럭과, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호와, 데이터 신호의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호는 게이트 신호의 스캐닝을 제어하는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 쉬프트 클럭과, 게이트 신호의 출력 기간을 제어하는 게이트 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는 동기 신호(수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync)) 또는 게이트 출력 이네이블 신호(GOE)를 터치 컨트롤러(20)로 출력한다.
게이트 드라이버(13)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 액정 패널(10)의 박막 트랜지스터 어레이에 형성된 다수의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(13)는 도 3과 같이 각 게이트 라인(GL)의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 여기서, 게이트 온 전압이 공급되는 스캔 펄스 폭은 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 게이트 출력 이네이블 신호(GOE)에 의해 제어된다.
데이터 드라이버(12)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 표시 패널(10)의 박막 트랜지스터 어레이에 형성된 다수의 데이터 라인(DL)에 데이터 신호를 공급한다. 데이터 드라이버(12)는 입력 디지털 데이터를 감마 전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 신호로 변환하여 각 게이트 라인(GL)이 구동될 때마다 데이터 신호를 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
터치 센서(14)는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 감지하여 터치를 인식하는 커패시티브 타입의 터치 센서를 이용한다. 터치 센서(14)는 표시 패널(10) 상에 부착되거나, 표시 패널(10)의 화소 어레이 내에 내장될 수 있다. 커패시티브 타입의 터치 센서(14)는 도 2와 같이 로우 방향으로 배치된 다수의 제1 센싱 전극(15)과, 컬럼 방향으로 배치된 다수의 제2 센싱 전극(16)을 구비한다. 각 로우 방향으로 배치된 제1 센싱 전극들(15)은 서로 전기적으로 연결되고, 각 컬럼 방향으로 배치된 제2 센싱 전극들(16)은 서로 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 센싱 전극(15, 16) 각각은 주로 마름모형으로 형성되며, 다른 여러가지 모양으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 센싱 전극(15, 16)은 터치 컨트롤러(20)에 의해 구동되며, 터치 센서(14)를 터치하는 전도성 터치 물체와 커패시터를 형성하여 커패시턴스를 변화시킴으로써 터치 여부를 나타내는 신호를 출력한다.
터치 컨트롤러(20)는 터치 센서(14)에 구동 신호를 공급함과 아울러 터치 센서(14)로부터의 출력 신호를 통해 터치를 감지하여 센싱 데이터를 발생하고, 센싱 데이터로부터 터치 좌표를 산출하여 호스트 시스템(미도시) 공급한다. 또한, 터치 컨트롤러(20)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 동기 신호(Vsync, Hsync) 또는 게이트 이네이블 신호(GOE)를 이용하여 표시 패널(10)로부터 노이즈가 작게 발생되는 구간, 즉 비노이즈 구간을 검출하고, 검출된 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동한다. 이와 달리, 터치 컨트롤러(20)는 터치 센서(14)의 출력 신호를 이용하여 비노이즈 구간을 검출하고, 검출된 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동할 수도 있다. 노이즈 구간 및 비노이즈 구간은 터치 패널(10)의 해상도 및 동작 온도 등에 따라 가변될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 표시 패널(10)에서는 게이트 온 전압에 의해 박막 트랜지스터가 턴-온되는 구간 중 박막 트랜지스터를 통한 각 화소의 충방전 시간에 주로 노이즈가 발생됨을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(10)의 각 박막 트랜지스터는 게이트 온 전압의 게이트 펄스(GP)에 응답하여 공통 전압(Vcom)을 기준으로 한 정극성 데이터 신호(PDS)와 부극성 데이터 신호(NDS)를 1 수직 동기 기간(1V)마다 교번적으로 각 화소에 공급한다.
도 4를 참조하면, 게이트 펄스(GP)의 턴-온 구간 중 데이터 신호의 충방전 시간(라이징 및 폴링 시간)마다 노이즈 성분이 주기적으로 발생함을 알 수 있다. 따라서, 본원 발명에서는 표시 패널(10)의 주기적인 노이즈를 감지하여 노이즈 발생 구간을 제외한 비노이즈 구간에 터치 센서를 구동함으로써 노이즈 영향을 감소시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 터치 컨트롤러(20)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 수직 동기 신호(Vsync) 및 수평 동기 신호(Hsync)를 이용하여 전술한 주기적인 노이즈 구간을 감지하고, 그 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서를 구동하기 위한 구동 신호를 발생한다.
이와 달리, 터치 컨트롤러(20)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 게이트 출력 이네이블 신호(GOE)를 이용하여 주기적인 노이즈 구간을 감지하거나, 터치 센서(14)의 출력 신호를 이용하여 주기적인 노이즈 구간을 감지하여, 그 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동할 수 있다.
도 6은 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러(20)의 한 실시예를 나타낸 내부 블록도이다.
도 6에 나타낸 터치 컨트롤러(20)는 리드아웃 회로(22), 동기 신호 입력부(24), 노이즈 판단부(26), 신호 프로세서(28)를 구비한다.
리드아웃 회로(22)는 도 1의 터치 센서(14)로부터의 출력 신호를 이용하여 센싱 데이터 신호를 생성한다. 리드아웃 회로(22)는 터치 센서(14)의 출력 신호를 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 터치 여부를 나타내는 센싱 신호를 생성하고, 그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 출력한다.
동기 신호 입력부(24)는 도 1의 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 수직 동기 신호(Vsync) 및 수평 동기 신호(Hsync) 또는 게이트 이네이블 신호(GOE)를 입력하여 노이즈 구간 판단부(16)로 출력한다.
노이즈 판단부(26)는 동기 신호 입력부(24)로부터의 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 게이트 이네이블 신호(GOE) 중 적어도 하나를 카운트하여 전술한 바와 같이 주기적으로 노이즈가 발생되는 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력한다. 여기서, 노이즈 판단부(26)의 카운트값, 즉 노이즈 구간 및 비노이즈 구간은 표시 패널(10)의 해상도 및 동작 온도 등에 따라 가변될 수 있다.
신호 프로세서(28)는 노이즈 판단부(26)로부터의 노이즈 판단 신호를 이용하여 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동한다. 또한, 신호 프로세서(28)는 리드아웃 회로(22)로부터의 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 생성하여 호스트 시스템으로 출력한다.
도 7은 도 1에 나타낸 터치 컨트롤러(20)의 한 실시예를 나타낸 내부 블록도이다.
도 7에 나타낸 터치 컨트롤러(20)는 리드아웃 회로(32), 노이즈 필터(34), 노이즈 판단부(36), 신호 프로세서(38)를 구비한다.
리드아웃 회로(32)는 도 1의 터치 센서(14)로부터의 출력 신호를 이용하여 센싱 데이터 신호를 생성한다. 리드아웃 회로(22)는 터치 센서(14)의 출력 신호를 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 터치 여부를 나타내는 센싱 신호를 생성하고, 그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 출력한다.
노이즈 필터(34)는 리드아웃 회로(32)로부터의 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분을 검출하여 노이즈 검출 신호를 출력한다.
노이즈 판단부(36)는 타이밍 컨트롤러(11)로부터의 동기 신호(Vsync, Hsync)를이용하여 노이즈 필터(34)로부터의 노이즈 검출 신호가 주기적으로 발생되는 주기적인 노이즈인지를 판단하고, 상기 동기 신호(Vsync, Hsync)에 동기하여 발생되는 주기적인 노이즈 신호로 판단되는 경우 주기적으로 노이즈가 발생되는 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력한다.
신호 프로세서(28)는 노이즈 판단부(26)로부터의 노이즈 판단 신호를 이용하여 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동한다. 또한, 신호 프로세서(28)는 리드아웃 회로(22)로부터의 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 생성하여 호스트 시스템으로 출력한다.
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 8에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 장치는 터치 센서(14)를 구동하는 터치 컨트롤러(40)와, 표시 패널(10)을 구동하는 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)와, 데이터 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(13)를 포함한 패널 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러(11)와, 표시 패널(10)에 공통 전압(Vcom)을 공급하는 공통 전압 발생부(50)를 구비한다. 여기서, 터치 컨트롤러(20)는 타이밍 컨트롤러(11)에 내장되어 하나의 집적 회로로 집적화될 수 있다.
도 8에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치는 도 1에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치와 대비하여, 터치 컨트롤러(40)가 표시 패널(10)로부터 공통 전압 발생부(50)를 경유하여 피드백되는 공통 전압 신호를 이용하여 노이즈 구간을 판단한다는 점에서만 차이가 있으므로, 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
공통 전압 발생부(50)는 공통 전압(Vcom)을 생성하여 표시 패널(10)의 공통 전극에 공급한다. 이때, 공통 전압 발생부(50)는 도 9와 같이 표시 패널(10)의 공통 전극으로부터 피드백되는 공통 전압(Vcom) 신호를 이용하여 공통 전압(Vcom)를 보상하여 출력한다. 도 9를 참조하면, 표시 패널(10) 상에서는 데이터 라인에 정극성 데이터 신호 및 부극성 데이터 신호가 공급될 때마다 공통 전압(Vcom)이 데이터 신호를 따라 정극성 또는 부극성 쪽으로 흔들리는 리플 성분이 발생된다. 이러한 공통 전압(Vcom)의 리플 성분은 터치 센서(14)에 노이즈 성분으로 영향을 주게 된다.
터치 컨트롤러(40)는 터치 센서(14)에 구동 신호를 공급함과 아울러 터치 센서(14)로부터의 출력 신호를 통해 터치를 감지하여 센싱 데이터를 발생하고, 센싱 데이터로부터 터치 좌표를 산출하여 호스트 시스템(미도시) 공급한다. 터치 컨트롤러(40)는 공통 전압 발생부(50)로부터 피드백되는 공통 전압(Vcom)을 이용하여 리플 성분이 발생되는 구간을 노이즈 구간으로 판단하고, 그 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서(14)를 구동한다.
이를 위하여, 터치 컨트롤러(40)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 리드아웃 회로(42), 노이즈 판단부(44), 신호 프로세서(48)를 구비한다.
리드아웃 회로(42)는 도 8의 터치 센서(14)로부터의 출력 신호를 이용하여 센싱 데이터 신호를 생성한다. 리드아웃 회로(42)는 터치 센서(14)의 출력 신호를 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 터치 여부를 나타내는 센싱 신호를 생성하고, 그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 출력한다.
노이즈 판단부(44)는 도 9와 같이 공통 전압 발생부(50)로부터 피드백되는 공통 전압(Vcom)의 리플 성분, 즉 노이즈 성분을 검출하고, 그 노이즈 성분이 발생되는 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력한다.
신호 프로세서(28)는 노이즈 판단부(26)로부터의 노이즈 판단 신호를 이용하여 비노이즈 구간에 터치 센서(14)를 구동한다. 또한, 신호 프로세서(28)는 리드아웃 회로(22)로부터의 센싱 데이터를 조합하여 터치 좌표값을 생성하여 호스트 시스템으로 출력한다.
도 11a 및 도 11b는 종래의 터치 컨트롤러와, 본원 발명의 터치 컨트롤러의 리드아웃 회로에서 출력되는 센싱 데이터의 신호 레벨과 노이즈 레벨을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 11a를 참조하면, 종래의 터치 컨트롤러의 리드아웃 회로에서 출력되는 센싱 데이터는, 신호 레벨의 평균값은 829인 반면에, 노이즈 레벨의 최대치가 79이고 노이즈 레벨 대부분이 높게 위치함으로써 신호 대 노이즈 비율(Signal to Noise Ratio; 이하 SNR)이 낮고, 이에 따라 센싱 감도가 낮음을 알 수 있다.
반면에, 도 11b를 참조하면, 표시 패널의 비노이즈 구간에 터치 센서를 구동하는 방법을 적용한 본원 발명의 터치 컨트롤러의 리드아웃 회로에서 출력되는 센싱 데이터는, 신호 레벨의 평균값이 996이고, 노이즈 레벨의 최대치가 17이며, 노이즈 레벨 대부분이 낮게 위치함으로써 SNR이 종래보다 높고, 이에 따라 센싱 감도가 증가함을 알 수 있다.
아래의 표 1은 종래의 터치 컨트롤러와, 본원 발명의 터치 컨트롤러의 리드아웃 회로에서 출력되는 센싱 데이터의 평균 출력값을, 액정 표시 장치의 인버전 방법에 따라 구분하여 나타낸 것이다.

 인버전 타입 리드아웃 회로의 평균 출력 데이터
신호 레벨 노이즈 레벨 SNR
종래
 컬럼 인버전 65.6 24 2.73
도트 인버전 44.7 25 1.79
본원 발명
 컬럼 인버전 62.3 5.3 11.75
도트 인버전 44.5 4.7 9.47
상기 표 1을 참조하면, 표시 패널이 컬럼 인버전 또는 도트 인버전 방식으로 구동되는 경우, 종래의 터치 컨트롤러에서 리드아웃 회로로부터 출력되는 평균 데이터의 신호 레벨 대 노이즈 레벨의 비율(SNR)이 상대적으로 작아서 센싱 감도가 낮은 반면에, 본원 발명의 리드아웃 회로로부터 출력되는 평균 데이터의 신호 레벨 대 노이즈 레벨의 비율(SNR)이 높음으로써 센싱 감도가 높음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 표시 패널 11: 타이밍 컨트롤러
12: 데이터 드라이버 13: 게이트 드라이버
14: 터치 센서 20, 40: 터치 컨트롤러
22, 32, 42: 리드아웃 회로 24: 동기 신호 입력부
26, 36, 44: 노이즈 판단부 28, 38, 48: 신호 프로세서
34: 노이즈 필터 50: 공통 전압 발생부

Claims (13)

  1. 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와;
    상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와;
    상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 상기 표시 패널에서 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 상기 터치 센서를 구동하고, 상기 터치 센서의 출력 신호로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력하는 터치 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는
    상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 게이트 출력 이네이블 신호 중 적어도 하나를 입력하여 출력하는 동기 신호 입력부와;
    상기 동기 신호 입력부로부터 출력되는 동기 신호를 카운트하여 그 동기 신호를 기준으로 상기 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 검출하여 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와;
    상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  3. 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와;
    상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와;
    상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와;
    상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 터치 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는
    상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와;
    상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분을 검출하여 노이즈 검출 신호를 출력하는 노이즈 필터와;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 출력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여, 상기 노이즈 필터로부터 출력되는 노이즈 검출 신호가 주기적인지를 판단하고, 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와;
    상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  5. 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 구동하는 패널 구동부와;
    공통 전압을 생성하여 상기 표시 패널로 공급하는 공통 전압 발생부와;
    상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러와;
    상기 표시 패널에 부착되거나 내장되어 일체화된 터치 센서와;
    상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터로부터 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 표시 패널로부터 상기 공통 전압 발생부를 경유하여 피드백되는 공통 전압의 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 터치 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러는
    상기 터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 리드아웃 회로와;
    상기 공통 전압 발생부로부터 피드백되는 공통 전압으로부터 노이즈 성분을 검출하고, 그 노이즈 검출 신호에 따라 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 노이즈 판단부와;
    상기 리드아웃 회로로부터 출력되는 센싱 데이터를 이용하여 상기 터치 좌표값을 산출하여 출력함과 아울러, 상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기적인 노이즈 구간은 상기 표시 패널의 해상도 또는 동작 온도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치.
  8. 표시 패널을 구동하는 단계와;
    상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 상기 표시 패널에서 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 제외한 비노이즈 구간에서 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 터치 센서를 구동하는 단계는
    상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하기 위한 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 게이트 출력 이네이블 신호 중 적어도 하나의 동기 신호를 입력하는 단계와;
    상기 적어도 하나의 동기 신호를 카운트하여 그 동기 신호를 기준으로 상기 노이즈가 주기적으로 발생되는 구간을 검출하여 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와;
    상기 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
  10. 표시 패널을 구동하는 단계와;
    터치 센서의 출력 신호로부터 센싱 데이터를 생성하고, 그 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 터치 센서를 구동하는 단계는
    상기 센싱 데이터에 포함된 노이즈 성분을 검출하여 노이즈 검출 신호를 출력하는 단계와;
    상기 표시 패널의 구동 타이밍을 제어하기 위한 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여, 상기 노이즈 검출 신호가 주기적인지를 판단하고, 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와;
    상기 노이즈 판단부로부터의 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
  12. 표시 패널을 구동하는 단계와;
    공통 전압을 생성하여 상기 표시 패널로 공급하는 단계와;
    상기 표시 패널로부터 피드백되는 공통 전압의 노이즈 성분에 기초하여 주기적인 노이즈 구간을 제외한 비노이즈 구간에 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 터치 센서를 구동하는 단계는
    상기 피드백되는 공통 전압으로부터 노이즈 성분을 검출하고, 그 노이즈 검출 신호에 따라 주기적인 노이즈 구간 및 비노이즈 구간을 지시하는 노이즈 판단 신호를 출력하는 단계와;
    상기 노이즈 판단 신호에 기초하여 주기적인 상기 비노이즈 구간마다 상기 터치 센서를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시 장치의 구동 방법.
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