KR101545023B1 - 터치 센서 유닛 - Google Patents

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KR101545023B1
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Abstract

본 발명의 터치 센서 유닛은 게이트 라인와, 다수의 홀수 읽기아웃 라인들과 다수의 짝수 읽기 아웃 라인들과, 게이트 라인과 각 짝수 읽기아웃 라인에 연결된 제1 터치 센서부와, 게이트 라인과 각 홀수 읽기아웃 라인에 연결된 제2 터치 센서부를 포함한다. 매 프레임 동안 제1 및 제2 센서부 중 하나는 읽기 동작을 수행하고 제1 및 제2 센서부 중 다른 하나는 기입 동작을 수행한다.
따라서, 발명은 오동작을 방지하고 액정의 열화를 방지하며 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
터치 센서, 읽기 스위치, 기입 스위치, 검출부, 액정표시장치

Description

터치 센서 유닛{Touch sensor unit}
본 발명은 터치 센서 유닛에 관한 것으로, 특히 오동작을 방지하고 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 터치 센서 유닛에 관한 것이다.
정보화 사회의 발달로 인해, 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 표시 장치는 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광 표시장치(organic electro-luminescence display device), 플라즈마 표시장치(plasma display panel) 및 전계 방출 표시장치(field emission display device)를 포함한다.
이 중에서, 액정표시장치는 경박 단소, 저 소비 전력 및 풀 컬러 동영상 구현과 같은 장점이 있어, 모바일 폰, 네비게이션, 모니터, 텔레비전에 널리 적용되고 있다.
액정표시장치는 액정 패널 상의 액정셀들의 광 투과율을 조절함으로써 비디오신호에 해당하는 영상을 표시한다.
최근 제시된 액정표시장치는 센싱부를 구비하여 이벤트를 수행하거나 이미지를 입력할 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 게이트 라인(Gn)과 읽기아웃 라인(RO line)에 센싱부(110)가 연결되고, 읽기아웃 라인(RO line)의 끝단에 검출부(120)가 연결된다.
센싱부(110)는 게이트 라인(Gn)과 읽기아웃 라인(RO line)에 연결된 트랜지스터(112)와 트랜지스터(112)에 연결된 터치 캐패시터(Ctouch)를 포함한다. 터치 캐패시터(Ctouch)와 트랜지스터(112)는 노드(n1)에 연결된다.
터치 캐패시터(Ctouch)는 외력(external force)에 의해 가변된다. 즉, 외력이 가해지면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 증가된다. 이에 따라, 노드(n1)의 전압은 감소된다.
검출부(120)는 증폭기(124)와 이에 병렬로 연결된 피드백 캐패시터(Cfb)와 스위치(128)를 포함한다.
증폭기(124)는 입력단으로 기준 전압(Vref)과 읽기아웃 라인(RO line)의 신호가 입력된다. 읽기아웃 라인의 신호(RO line)는 트랜지스터(112)가 턴온될 때 노드(n1)의 전압이거나 기준 전압(Vref)이다.
스위치(128)는 트랜지스터(112)가 턴온될 때 턴오프되고, 트랜지스터(112)위치가 턴오프될 때 턴온된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 평상시에는 읽기아웃 라인(RO line)의 신호는 기준 전압(Vref)이므로, 증폭기(124)는 기준 전압(Vref)을 갖는 출력 신호(Vout)를 출력한다. 즉, 기준 전압이 2V이므로, 증폭기(124)는 2V의 출력 신호를 출력한다.
외력에 의한 터치 이벤트가 발생되면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스 가 증가되고 이에 따라 노드(n1)의 전압(Vq)은 2V에서 1V로 감소하게 된다.
이후, 게이트 라인(Gn)으로 공급된 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 트랜지스터(112)가 턴온되면, 노드(n1)의 전압(Vq)은 1V에서 2V로 증가되는 한편, 피드백 캐패시터(Cfb)는 노드(n1)에서 가변된 전압(Vq)이 읽기아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(124)로 공급되고, 증폭기(124)의 출력 신호는 2.12V로 증가되게 된다.
스캔 신호(Vs)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경될 때, 트랜지스터(112)가 턴온되므로, 증폭기(124)의 입력단과 출력단이 쇼트되므로, 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)는 2V가 된다.
외력에 의한 터치 이벤트가 해제되면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 감소되고, 이에 따라 노드(n1)의 전압(Vq)은 4V로 증가된다.
이후 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 트랜지스터(112)가 턴온되면, 노드(n1)에서 가변된 전압(Vq)이 읽기아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(124)로 공급되고, 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)는 1.88V로 감소하게 된다.
검출부(120)에서 출력된 출력 신호(Vout)는 결정부(미도시)로 공급되어, 결정부에서 증폭기(124)의 출력 신호(Vout)의 증가(2.12V)와 감소(1.88V)를 바탕으로 터치를 인식하여 그에 따른 동작을 수행한다.
평상시의 출력 신호(Vout1), 터치시의 출력 신호(Vout2) 및 터치 해제시의 출력 신호(Vout3)의 각 출력 신호를 수식으로 나타내면, 하기 수학식 1 내지 수학식 3과 같다.
Figure 112008086840053-pat00001
Figure 112008086840053-pat00002
Figure 112008086840053-pat00003
여기서, ΔCtouch는 터치 캐패시터의 변화량을 의미한다.
수학식 1 내지 수학식 3로부터, 출력 신호의 센싱 감도(sensitivity)는 ΔCtouch, Cfb 및 (Vref-Vcom)과 관련됨을 알 수 있다.
터치 캐패시터를 증가시키는 경우, 화소 영역 내의 개구율이 감소되는 문제가 있다.
아울러, Cfb와 (Vref-Vcom)은 각각 이미 정해진 값이다.
따라서, 종래의 터치 센서 유닛은 센싱 감도에 한계가 있다.
또한, 종래의 터치 센서 유닛은 터치 시점부터 터치 해제 사이에는 출력 신호가 일정하므로, 외부 요인으로 인해 터치 해제 시점을 검출하지 못하는 경우, 오동작이 발생되는 문제가 있다.
아울러, 종래의 터치 센서 유닛은 터치 시점부터 터치 해제 시점 사이에서 노드의 전압이 일정하게 유지되므로, 즉 DC 전압이 유지되므로, 이 노드의 전압에 의해 액정에 지속적으로 DC 전압이 인가되게 되어, 액정의 열화를 발생시키는 문제 가 있다.
따라서, 본 발명은 AC 구동을 하여 액정의 열화를 방지할 수 있는 터치 센서 유닛을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 센싱시 검출부의 출력 신호를 증가시켜 센싱 감도들 향상시킬 수 있는 터치 센서 유닛을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 터치 센서 유닛은, 게이트 라인; 다수의 홀수 읽기아웃 라인들과 다수의 짝수 읽기 아웃 라인들; 상기 게이트 라인과 상기 각 짝수 읽기아웃 라인에 연결된 제1 터치 센서부; 및 상기 게이트 라인과 상기 각 홀수 읽기아웃 라인에 연결된 제2 터치 센서부를 포함하고, 매 프레임 동안 상기 제1 및 제2 센서부 중 하나는 읽기 동작을 수행하고 상기 제1 및 제2 센서부 중 다른 하는 기입 동작을 수행한다.
본 발명은 터치 시점과 터치 해제 시점 사이의 구간에서도 지속적으로 출력 신호가 발생되므로, 외부 요인에 의해 터치 해제 시점을 검출하지 못하더라도 터치 계속 구간에서 발생된 계속 발생되는 출력 신호를 바탕으로 터치 해제 시점을 추적할 수 있으므로, 오동작을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 종래에 비해 기입 전압이 더 추가됨으로써, 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 터치 센서 유닛은 센싱부(10)와 검출부(20)를 포함한다.
센싱부(10)는 액정표시장치의 각 화소 영역에 배치되고, 검출부(20)는 집적회로로 구성되어 액정표시장치의 액정 패널에 실장되거나 직접 반도체 제조 공정에 의해 액정 패널에 내장될 수 있다.
액정표시장치는 제1 기판, 제2 기판 그리고 이들 기판들 사이에 게재된 액정층을 포함하는 액정 패널을 포함한다.
제1 기판은 아몰퍼스 실리콘(a-Si)이나 폴리 실리콘(poly-Si)으로 이루어질 수 있다.
액정표시장치는 액정 패널을 구동하기 위한 게이트 드라이버와 데이터 드라이버와 게이트 드라이버와 데이터 드라이버를 제어하기 위한 타이밍 콘트롤러를 더 포함할 수 있다.
제1 기판에는 다수의 게이트 라인들과 다수의 데이터 라인들이 교차하여 배치된다. 각 게이트 라인과 각 데이터 라인의 교차에 의해 각 화소 영역이 정의된다.
각 화소 영역에는 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터와 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 배치된다.
제2 기판에는 컬러필터와 공통 전극이 배치된다.
각 화소 영역에는 본 발명의 센싱부(10)가 배치된다. 센싱부(10)는 센싱 신호를 출력하는 통로인 읽기아웃 라인(RO line)에 연결된다. 각 화소 영역에 하나의 센싱부(10)가 배치되므로, 센싱부(10)에 연결된 읽기아웃 라인(RO line) 또한 각 화소 영역에 하나씩 배치될 수 있다.
센싱부(10)는 노드(n2)와 공통 전극 사이에 형성된 터치 캐패시터(Ctouch)와, 노드(n2), 게이트 라인(Gn) 및 읽기아웃 라인(RO line) 사이에 연결된 터치 트랜지스터(12)를 포함한다. 즉, 터치 트랜지스터(12)는 게이트 전극이 게이트 라인(Gn)에 연결되고, 소오스 전극이 노드(n2)에 연결되며, 드레인 전극이 읽기아웃 라인(RO line)에 연결된다.
터치 트랜지스터(12)는 p형 반도체나 n형 반도체로 이루어질 수 있다.
터치 캐패시터(Ctouch)는 외력(external force)에 의해 그 캐패시턴스가 가 변된다. 이와 같이, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스가 가변되는 경우, 공통 전극에 인가된 공통 전압(Vcom)은 고정되므로, 노드(n2)의 전압(Vq)가 가변된다.
터치 트랜지스터(12)는 게이트 라인(Gn)으로 공급된 스캔 신호(Vs)에 의해 턴 온/오프될 수 있다. 즉, 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 터치 트랜지스터(12)는 턴 온되고, 로우 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 터치 트랜지스터(12)는 턴 오프될 수 있다.
터치 트랜지스터(12)가 턴 온될 때, 노드(n2)의 전압(Vq)이 터치 트랜지스터(12)와 읽기아웃 라인(RO line)을 경유하여 검출부(20)로 공급된다.
검출부(20)는 읽기 스위치(22), 기입 스위치(24), 증폭기(26), 피드백 캐패시터(Cfb) 및 출력 제어 스위치(28)를 포함한다.
읽기아웃 라인(RO line)은 읽기 스위치(22), 기입 스위치(24) 및 증폭기(26)의 입력단에 연결된다.
즉, 읽기 스위치(22)는 게이트 전극에 읽기 제어 신호 라인이 연결되고, 소오스 전극에 읽기아웃 라인(RO line)이 연결되며, 드레인 전극에 증폭기(26)의 입력단이 연결된다.
읽기 스위치(22)는 읽기 제어 신호 라인으로 공급된 읽기 제어 신호(Sread)에 의해 턴 온/오프된다. 읽기 제어 신호(Sread)는 하이 레벨(+10V)와 로우 레벨(-10V)이 프레임 주기로 가변될 수 있다. 따라서, 읽기 스위치(22)는 하이 레벨의 읽기 제어 신호(Sread)에 의해 턴 온되고 로우 레벨의 읽기 제어 신호(Sread)에 의해 턴 오프될 수 있다.
기입 스위치(24)는 게이트 전극이 기입 제어 신호 라인에 연결되고, 소오스 전극이 기입 전압 라인에 연결되며, 드레인 전극이 읽기아웃 라인(RO line)에 연결된다.
기입 스위치(24)는 기입 제어 신호라인으로 공급된 기입 제어 신호(Swrite)에 의해 턴 온/오프된다. 기입 제어 신호(Swrite)는 하이 레벨(_10V)와 로우 레벨(-10V)이 프레임 주기로 가변될 수 있다. 따라서, 기입 스위치(24)는 하이 레벨의 기입 제어 신호(Swrite)에 의해 턴 온되고 로우 레벨의 기입 제어 신호(Swrite)에 의해 턴 오프될 수 있다.
읽기 제어 신호(Sread)와 기입 제어 신호(Swrite)는 프레임 주기로 서로 상이한 즉 반대 레벨을 가질 수 있다.
예컨대, 읽기 제어 신호(Sread)가 하이 레벨인 경우, 기입 제어 신호(Swrite)는 로우 레벨이고, 읽기 제어 신호(Sread)가 로우 레벨인 경우, 기입 제어 신호(Swrite)는 하이 레벨일 수 있다.
읽기 제어 신호(Sread)가 하이 레벨을 갖는 구간을 읽기 프레임이라고 정의하고, 기입 제어 신호(Swrite)가 하이 레벨을 갖는 구간을 기입 프레임이라고 정의한다.
따라서, 읽기 프레임에서는 읽기 스위치(22)가 턴 온되고, 기입 프레임에서는 기입 스위치(24)가 턴 온될 수 있다.
증폭기(26)의 입력단으로는 기준 전압(Vref)와 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된 노드(n2)의 전압(Vq)가 공급된다.
증폭기(26)의 출력은 출력 제어 스위치(28)의 턴 온/오프에 따라 제어된다.
예컨대, 출력 제어 스위치(28)가 턴 온되는 경우, 증폭기(26)의 입력단과 출력단이 쇼트가 되므로, 증폭기(26)는 기준 전압(Vref)을 출력한다.
출력 제어 스위치(28)가 턴 오프되는 경우, 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된 노드(n2)의 전압(Vq)과 기입 전압(Vwrite)에 의해 증폭기(26)는 기준 전압(Vref)보다 적어도 큰 출력 신호(Vout)를 출력한다.
피드백 캐패시터(Cfb)는 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된 노드(n2)의 전압(Vq)과 기입 전압(Vwrite을 충전한다. 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전된 노드(n2)의 전압(Vq)와 기입 전압(Vwrite)은 출력 제어 스위치(28)의 턴 온에 의해 방전된다.
읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된 노드(n2)의 전압(Vq)과 기입 전압(Vwrite)은 읽기 스위치(22)가 턴온될 때 증폭기(26)로 공급될 수 있다.
또한, 기입 전압(Vwrite)은 기입 스위치(24)가 턴 온될 때, 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급될 수 있다.
본 발명의 터치 센서 유닛의 동작과 관련된 수직은 하기 수학식 4 내지 수학식 6과 같다.
수학식 4는 터치 이벤트나 터치 해제 이벤트가 발생되지 않았을 때의 출력 신호(Vout4)이고, 수학식 5는 터치 이벤트나 터치 해제 이벤트가 발생했을 때의 출력 신호(Vout5)이며, 수학식 6은 터치 이벤트와 터치 해제 이벤트 사이에서의 출력 신호(Vout6)이다.
Figure 112008086840053-pat00004
Figure 112008086840053-pat00005
Figure 112008086840053-pat00006
수학식 4 내지 수학식 6에 나타낸 바와 같이, 각 출력 신호(Vout4, Vout5, Vou6)은 읽기 스위치(22)가 턴 온되는 읽기 프레임에서 출력될 수 있다.
기입 프레임에서는 읽기 스위치(22)가 턴 오프되고 기입 스위치(24)가 턴 온되므로, 기입 전압(Vwrite)이 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된다.
이때, 게이트 라인(Gn)으로 공급된 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 터치 트랜지스터(12)가 턴 온될 때, 기입 전압(Vwrite)은 터치 트랜지스터(12)를 경유하여 노드(n2)에 충전될 수 있다.
도 4를 참조하면 본 발명의 터치 센서 유닛의 동작을 설명한다.
터치 시점인 T1 이전 구간에서는, 기입 프레임에서 기입 스위치(24)가 턴 온되어 기입 전압(Vwrite)이 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된다. 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 터치 트랜지스터(12)가 턴 온될 때, 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급된 기입 전압(Vwrite)이 터치 트랜지스터(12)를 경유하여 노드(n2)에 충전된다.
읽기 프레임에서 읽기 스위치(22)가 턴 온되더라도 터치 트랜지스터(12)가 턴 오프되는 경우, 노드(n2)의 전압(Vq)은 읽기아웃 라인(RO line)으로 공급될 수 없다. 따라서, 이러한 경우에는 기준 전압(Vref)이 증폭기(26)로부터 출력된다. 도 4에서 기준 전압(Vref)은 +2V이다.
터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 노드(n2)의 전압은 읽기아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(26)로 공급될 수 있다.
이에 따라, 증폭기(26)는 수학식 4에 의한 출력 신호(Vout4)를 출력한다. 이때, 노드(n2)의 전압(Vq)은 기입 전압(Vwrite)이 반영된 값이다.
읽기 프레임 중 터치 시점(T1)에 외력에 의해 터치 이벤트가 발생되는 경우, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스는 증가되고, 이에 따라 노드(n2)의 전압(Vq)은 감소하게 된다.
읽기 프레임에서는 하이 레벨의 읽기 제어 신호(Sread)가 읽기 스위치(22)로 공급되므로, 하이 레벨의 읽기 제어 신호(Sread)에 의해 읽기 스위치(22)가 턴 온된다. 이때, 하이 레벨의 스캔 신호(Vs)에 의해 터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 터치 이벤트에 의해 가변된 노드(n2)의 전압(Vq)이 읽기아웃 라인(RO line)을 경유하여 증폭기(26)로 공급되고, 증폭기(26)는 수학식 5에 의한 출력 신호(Vout5)를 출력한다. 이때 노드(n2)의 전압(Vq)은 기입 전압(Vwrite)이 반영된 값이다. 도 4에서 출력 신호(Vout5)는 대략 2.36V로서, 기준 전압(Vref)에 비해 +0.36V 증가되었다.
도 4에서 T2는 터치 해제 시점이다. 따라서, 터치 시점(T1)부터 터치 해제 시점(T2) 사이는 터치가 계속 중인 구간을 의미한다.
터치 계속 구간(T1-T2)에서는 읽기 프레임과 기입 프레임이 반복되고 각 프레임마다 터치 트랜지스터가 턴온될 수 있다.
기입 프레임에서 터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 기입 전압(Vwrite)가 읽기아웃 라인(RO line), 게이트 라인(Gn) 및 터치 트랜지스터(12)를 경유하여 노드(n2)에 충전된다. 도 4에서 노드(n2)에 충전된 전압(Vq)은 -2V이다.
읽기 프레임에서 터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 노드(n2)에 충전된 전압(Vq)이 터치 트랜지스터(12), 게이트 라인(Gn), 읽기아웃 라인(RO line) 및 읽기 스위치(22)를 경유하여 증폭기(26)로 공급된다. 이에 따라, 증폭기(26)는 수학식 6에 의한 출력 신호(Vout6)을 출력한다. 이때, 노드(n2)의 전압(Vq)은 기입 전압(Vwrite)이 반영된 값이다.
수학식 5와 수학식 6에 나타낸 바와 같이, 수학식 6은 수학식 5에 비해
Figure 112008086840053-pat00007
가 상이하므로, 출력 신호(Vout5)에 비해 이 부분만큼 증가된 출력 신호(Vout6)이 출력될 수 있다. 도 4에서 출력 신호(Vout6)은 2.48V으로서, 출력 신호(Vout5)에 비해 +0.12V 증가되었고 기준 전압(Vref)에 비해 +0.48V 증가되었다.
터치 계속 구간(T1-T2)에서는 읽기 프레임 동안 출력 신호(Vout6)이 지속적으로 출력될 수 있다.
터치 해제 시점(T4)에서, 터치 해제 이벤트가 발생하면, 터치 캐패시터(Ctouch)의 캐패시턴스는 감소하게 되고, 이에 따라 노드(n2)의 전압(Vq)은 +4V 로 증가하게 된다.
기입 프레임 중 터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 기입 전압(Vwrite)이 기입 스위치(24), 읽기아웃 라인(RO line), 게이트 라인(Gn) 및 터치 트랜지스터(12)를 경유하여 노드(n2)에 충전되어 -2V의 전압(Vq)이 된다.
읽기 프레임에서 터치 트랜지스터(12)가 턴 온되는 경우, 노드(n2)의 전압(Vq)이 터치 트랜지스터(12), 게이트 라인(Gn), 읽기아웃 라인(RO line) 및 읽기 스위치(22)를 경유하여 증폭기(26)로 공급된다.
이에 따라, 증폭기(26)는 수학식 5에 의한 출력 신호(Vout)을 출력한다. 이때, 노드(n2)의 전압(Vq)은 기입 전압(Vwrite)이 반영된 값이다. 도 4에서 출력 신호(Vout5)는 2.24V로서, 터치 이벤트시의 출력 신호인 +2.36V와 거의 동일한 값을 가진다.
이상으로부터, 본 발명은 수학식6으로부터 알 수 있듯이, 터치 시점과 터치 해제 시점 사이의 구간에서도 지속적으로 출력 신호가 발생되므로, 외부 요인에 의해 터치 해제 시점을 검출하지 못하더라도 터치 계속 구간에서 발생된 계속 발생되는 출력 신호를 바탕으로 터치 해제 시점을 추적할 수 있으므로, 오동작을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 수학식 4 내지 수학식 6에서 알 수 있듯이, 종래에 비해 기입 전압이 더 추가됨으로써, 센싱 감도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 프레임 단위로 읽기 동작과 기입 동작을 수행함으로써, 액정표시장치에 DC 전압이 아닌 AC 전압이 인가되어 액정의 열화를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
본 발명의 제2 실시예의 센싱부(30, 50)와 검출부(40, 60)의 구조들은 본 발명의 제1 실시예의 센싱부(10)와 검출부(20)의 구조들과 동일하다.
다만, 본 발명의 제2 실시예에서는 각 검출부(40, 60)와 각 센싱부(30, 50)가 연결된 각 읽기아웃 라인을 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)과 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)으로 구분하여 구동하는 것이 상이하다.
본 발명의 터치 센서 유닛은 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)에 연결된 제1 터치 센서부(35)와 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)에 연결된 제2 터치 센서부(55)를 포함한다.
제1 터치 센서부(35)는 제1 센싱부(30)와 제1 검출부(40)를 포함하고, 제2 터치 센서부(55)는 제2 센싱부(50)와 제2 검출부(60)를 포함한다.
제1 센싱부(30)는 제1 터치 캐패시터(Ctouch1)와 제1 터치 트랜지스터(32)를 포함한다. 제1 검출부(40)는 제1 읽기 스위치(42), 제1 기입 스위치(44), 제1 증폭기(46), 제1 피드백 캐패시터(Cfb1) 및 제1 출력 제어 스위치(48)를 포함한다.
제2 센싱부(50)는 제2 터치 캐패시터(Ctouch1)와 제2 터치 트랜지스터(52)를 포함한다. 제2 검출부(60)는 제2 읽기 스위치(62), 제2 기입 스위치(64), 제2 증폭기(66), 제2 피드백 캐패시터(Cfb2) 및 제2 출력 제어 스위치(68)를 포함한다.
터치 트랜지스터(32, 52)는 p형 반도체나 n형 반도체로 이루어질 수 있다.
이상의 각 구성 요소의 기능은 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시예로부터 용 이하게 이해될 수 있으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
제1 읽기 스위치(42)는 짝수 제어 신호(Seven)에 의해 턴 온/오프되고, 제1 기입 스위치(44)는 홀수 제어 신호(Sodd)에 의해 턴 온/오프될 수 있다.
제2 읽기 스위치(62)는 홀수 제어 신호(Sodd)에 의해 턴 온/오프되고, 제2 기입 스위치(64)는 짝수 제어 신호(Seven)에 의해 턴 온/오프될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 홀수 제어 신호(Sodd)는 프레임 주기(frame period)로 하이 레벨과 로우 레벨로 가변될 수 있다. 짝수 제어 신호(Seven)는 프레임 주기로 하리 레벨과 로우 레벨로 가변될 수 있다.
홀수 제어 신호(Sodd)와 짝수 제어 신호(Seven)는 프레임 주기로 서로 상이한 즉 반대 레벨을 가질 수 있다.
예컨대, 홀수 제어 신호(Sodd)가 하이 레벨인 경우, 짝수 제어 신호(Seven)는 로우 레벨이고, 홀수 제어 신호(Sodd)가 로우 레벨인 경우, 짝수 제어 신호(Seven)는 하이 레벨일 수 있다.
홀수 제어 신호(Sodd)가 하이 레벨을 갖는 구간을 홀수 프레임이라고 정의하고, 짝수 제어 신호(Seven)가 하이 레벨을 갖는 구간을 짝수 프레임이라고 정의한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 터치 시점(T1)의 이전 구간, 터치 계속 구간(T1-T2) 및 터치 해제 시점(T2)의 이후 구간의 동작은 본 발명의 제1 실시예와 동일하다.
다만, 본 발명은 홀수 프레임에서 홀수 제어 신호(Sodd)는 하이 레벨을 가지고 짝수 제어 신호(Seven)는 로우 레벨을 가지므로, 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)에 연결된 제1 검출부(40)에서는 제1 기입 스위치(44)가 턴 온되는데 반해 제1 읽기 스위치(42)는 턴 오프되고, 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)에 연결된 제2 검출부(60)에서는 제2 읽기 스위치(62)가 턴 온되는데 반해 제2 기입 스위치(64)는 턴 오프된다.
따라서, 제1 검출부(40)에서는 기입 동작이 수행되어, 기입 전압(Vwrite)이 제1 센싱부(30)의 제1 터치 트랜지스터(32)의 턴 온에 의해 제1 기입 스위치(44), 짝수 읽기아웃 라인(even RO line) 및 제1 터치 트랜지스터(32)를 경유하여 노드(n3)에 충전된다.
제2 검출부(60)에서는 읽기 동작이 수행되어, 노드(n4)에서 가변된 전압(Vq_odd)이 제2 센싱부(50)의 제2 터치 트랜지스터(52)의 턴 온에 의해 제2 터치 트랜지스터(52), 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line) 및 제2 읽기 스위치(62)를 경유하여 제2 증폭기(66)로 공급된다. 이에 따라, 제2 증폭기(66)는 출력 신호(Vout_odd)를 출력한다. 여기서, 출력 신호(Vout_odd)는 수학식 4 내지 수학식 6 중의 어느 하나의 출력 신호일 수 있다.
또한, 본 발명은 짝수 프레임에서 짝수 제어 신호(Seven)는 하이 레벨을 가지고 홀수 제어 신호(Sodd)는 로우 레벨을 가지므로, 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)에 연결된 제1 검출부(40)에서는 제1 읽기 스위치(42)가 턴 온되는데 반해 제1 기입 스위치(44)는 턴 오프되고, 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)에 연결된 제2 검출부(60)에서는 제2 기입 스위치(64)가 턴 온되는데 반해 제2 읽기 스위치(62)는 턴 오프된다.
따라서, 제1 검출부(40)에서는 읽기 동작이 수행되어, 노드(n3)에서 가변된 전압(Vq_even)이 제1 센싱부(30)의 제1 터치 트랜지스터(42)의 턴 온에 의해 제1 터치 트랜지스터(42), 짝수 읽기아웃 라인(even RO line) 및 제1 읽기 스위치(42)를 경유하여 제1 증폭기(46)로 공급된다. 이에 따라, 제1 증폭기(46)는 출력 신호(Vout_even)를 출력한다. 여기서, 출력 신호(Vout_even)는 수학식 4 내지 수학식 6 중의 어느 하나의 출력 신호일 수 있다.
제2 검출부(60)에서는 기입 동작이 수행되어, 기입 전압(Vwrite)이 제2 센싱부(50)의 제2 터치 트랜지스터(52)의 턴 온에 의해 제2 기입 스위치(64), 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line) 및 제2 터치 트랜지스터(52)를 경유하여 노드(n4)에 충전된다.
이와 같이, 오프 프레임에서는 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)에 연결된 제2 검출부(60)에서 읽기 동작이 수행되고, 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)에 연결된 제1 검출부(40)에서 기입 동작이 수행되며, 짝수 프레임에서는 홀수 읽기아웃 라인(odd RO line)에 연결된 제2 검출부(60)에서 기입 동작이 수행되고, 짝수 읽기아웃 라인(even RO line)에 연결된 제1 검출부(40)에서 읽기 동작이 수행된다.
이러한 동작은 매 프레임 기간동안 반복적으로 수행될 수 있다.
이상과 같이 동작함으로써, 터치 센서 유닛의 구동 주파수를 액정표시장치의 구동 주파수와 동일하게 할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 읽기 프레임 동안만 출력 신호가 출력되므로, 터치 센서 유닛는 30Hz의 구동 주파수로 구동될 수 있다.
이에 반해, 본 발명의 제2 실시예에서는 매 프레임 기간 동안 짝수 읽기아웃 라인에 연결된 제1 검출부와 홀수 읽기아웃 라인에 연결된 제2 검출부 중 어느 하나에서 출력 신호가 출력되므로, 터치 센서 유닛은 60Hz의 구동 주파수로 구동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 터치 센서 유닛의 구동 주파수를 액정표시장치의 구동 주파수와 동일하게 함으로써, 본 발명의 제1 실시예와 같이 터치 센서 유닛을 구동하기 위한 별도의 구동 주파수에 의한 구동이 필요없게 되므로, 액정표시장치와 터치 센서 유닛을 동시에 용이하게 구동할 수 있다.
이상의 설명에서, 본 발명의 제1 실시예에서, 게이트 라인은 제1 라인으로 정의되고, 읽기아웃 라인은 제2 라인으로 정의될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서, 읽기 제어 신호와 기입 제어 신호는 타이밍 콘트롤러에서 공급될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서, 홀수 제어 신호와 짝수 제어 신호는 타이밍 콘트롤러에서 공급될 수 있다.
본 발명의 터치 센서 유닛은 캐피시턴스 방식뿐만 아니라 저항 방식이나 광전류 방식에도 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 종래의 액정표시장치의 터치 센서 유닛의 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 4는 도 3의 터치 센서 유닛의 신호 파형을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 센서 유닛을 도시한 회로도이다.
도 6은 도 5의 터치 센서 유닛의 신호 파형을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 30, 50: 센싱부 12, 32, 52: 터치 트랜지스터
20, 40, 60: 검출부 22, 42, 62: 읽기 스위치
24, 44, 64: 기입 스위치 26, 46, 66: 증폭기
28, 48, 68: 출력 제어 스위치 35, 55: 터치 센서부
Ctouch, Ctouch1, Ctouch2: 터치 캐패시터
Cfb, Cfb1, Cfb2: 피드백 캐패시터

Claims (13)

  1. 게이트 라인;
    다수의 홀수 읽기아웃 라인들과 다수의 짝수 읽기 아웃 라인들;
    상기 게이트 라인과 상기 각 짝수 읽기아웃 라인에 연결된 제1 터치 센서부; 및
    상기 게이트 라인과 상기 각 홀수 읽기아웃 라인에 연결된 제2 터치 센서부를 포함하고,
    매 프레임 동안 상기 제1 및 제2 터치 센서부 중 하나는 읽기 동작을 수행하고 상기 제1 및 제2 터치 센서부 중 다른 하나는 기입 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 터치 센서부가 읽기 동작을 수행할 때, 상기 제2 터치 센서부는 기입 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 터치 센서부가 기입 동작을 수행할 때, 상기 제2 터치 센서부는 읽기 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 터치 센서부 각각은,
    센싱부와 검출부를 포함하고,
    상기 센싱부와 상기 검출부는 상기 짝수 읽기아웃 라인 또는 상기 홀수 읽기아웃 라인에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 짝수 읽기아웃 라인 또는 상기 홀수 읽기아웃 라인에 연결되어 기입 전압을 상기 짝수 읽기아웃 라인 또는 상기 홀수 읽기아웃 라인으로 공급하기 위해 짝수 제어 신호 또는 홀수 제어 신호에 의해 스위칭되는 기입 스위치;
    상기 짝수 읽기아웃 라인 또는 상기 홀수 읽기아웃 라인에 연결되어 상기 센싱부의 센싱 신호를 공급하기 위해 상기 짝수 제어 신호 또는 상기 홀수 제어 신호에 의해 스위칭되는 읽기 스위치; 및
    상기 읽기 스위치에 연결된 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  6. 제5항에 있어서, 홀수 프레임 동안, 하이 레벨의 상기 짝수 제어 신호 또는 상기 홀수 제어 신호에 의해 상기 기입 스위치가 턴 온되고 상기 읽기 스위치가 턴온되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 짝수 프레임 동안, 하이 레벨의 상기 짝수 제어 신호 또는 상기 홀수 제어 신호에 의해 상기 읽기 스위치가 턴 온되고 상기 기입 스위치가 터 온되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  8. 제5항에 있어서, 읽기 제어 신호는 읽기 프레임 동안 상기 읽기 스위치로 공급되고, 기입 제어 신호는 기입 프레임 동안 상기 기입 스위치로 공급되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  9. 제8항에 있어서, 상기 읽기 프레임 동안, 상기 읽기 스위치의 턴 온에 의해 상기 센싱부의 상기 센싱 신호가 상기 증폭기로 공급되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기입 프레임 동안, 상기 기입 스위치의 턴 온에 의해 상기 기입 전압이 상기 센싱부에 충전되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  11. 제8항에 있어서, 상기 읽기 제어 신호와 상기 기입 제어 신호는 프레임 기간 단위로 반대 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  12. 제9항에 있어서, 상기 증폭기는 상기 센싱 신호를 출력하고,
    상기 출력 신호는 상기 기입 전압이 반영된 값인 것을 특징으로 하는 터치 센서 유닛.
  13. 삭제
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