KR101617143B1 - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 터치 인식 모드에서, 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 설정하고, 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식부를 포함하고, 상기 보상 영역은 데이터 드라이버 및 상기 보상 영역 사이의 거리에 따라 사전에 설정된 넓이로 구획되고, 상기 DTX 보상값은 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 화소에 표시된 그레이값의 변화에 따라 터치 데이터에 발생하는 오차를 보상하기 위한 값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치에 관한 것으로,
본 발명에 따르면, 디스플레이 터치 크로스톡을 보상하여 사용자의 터치 신호에 노이즈가 감소되어 사용자의 터치 인식률이 향상되는 효과가 있다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법{Display Device and Method for touch sencing of the same}
본 발명은 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 터치 센서가 내장된 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device)가 개발되었다.
이 중 액정 표시장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되었고, 나아가 이러한 액정 표시장치에 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 결합된 형태의 액정 표시장치가 각광을 받고 있다.
액정 표시장치에 터치 스크린을 적용함에 있어서, 종래에는 액정 패널 상부에 별도로 마련된 터치 패널을 배치하였으나, 최근에는 슬림(Slim)화를 위해 터치 스크린이 액정 패널에 내장된 형태로 개발이 이루어지고 있다.
특히, 하부 기판에 형성된 공통 전극과 같은 기존의 구성을 터치 센싱 전극으로 활용하는 타입의 인셀 터치(in-cell touch) 타입의 액정 표시장치가 개발되고 있다.
인셀 터치 타입의 액정 표시장치는 하부기판(TFT 어레이 기판)에 형성된 공통 전극을 디스플레이를 위한 용도뿐만 아니라, 터치 전극으로 이용한다. 이때, 복수의 픽셀 단위로 공통 전극을 분할하여 복수의 터치 센싱 블록(touch sensing block)을 형성한다.
즉, 액정 표시장치에 형성된 복수의 화소 중 일정 개수의 화소들(예를 들어, 가로64*세로64)을 하나의 터치 센싱 블록으로 형성한다. 다수의 터치 센싱 블록은 X축 방향으로 연결되어 복수의 터치 드라이빙 전극을 형성하고, 터치 센싱 전극은 스트라이프 형태로 Y축 방향으로 형성된다. 터치 드라이빙 전극은 게이트 라인의 방향과 동일하게 X축 방향으로 형성될 수 있고, 터치 센싱 전극은 데이터 라인 방향과 동일하게 Y축 방향으로 형성될 수 있다.
이때, 복수의 터치 드라이빙 전극에는 터치 드라이빙 신호가 인가되고, 터치 센싱 전극은 정전용량의 변화를 센싱 한다.
한편, 인셀 터치(in-cell touch) 방식은 디스플레이를 위한 화소와 터치 검출은 위한 터치 스크린이 함께 형성되어 있는 구조적 특성으로 인해 디스플레이와 터치 센싱을 시간적으로 분할하여 구동한다.
터치 센싱 기간(비 표시 기간)에 사용자의 손가락 터치가 이루어지면 터치가 이루어진 터치 센싱 블록에 정전용량의 변화가 발생되고, 터치 센싱 전극은 이를 통해 정전용량의 변화를 감지하여 사용자의 터치 유무 및 위치를 센싱 한다.
그런데, 종래기술에 따르면 터치 센서가 액정 패널의 외부에 존재할 때에는 디스플레이 기능과 터치 센싱 기능이 별도로 구동되어 서로 영향을 주지 않지만, 액정 패널 내에 터치 센서가 내장되면 각각의 구동이 상호 영향을 미치게 된다. 즉, 터치 센싱의 구동이 디스플레이 구동에 영향을 미칠 수 있고, 반대로 디스플레이 구동이 터치 센싱 구동에 영향을 미칠 수도 있다. 이를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 1을 참조한다.
도 1은 종래 기술에 따른 인셀 터치 타입의 액정 표시장치에서 블랙을 표시하는 화소와 화이트를 표시하는 화소의 커패시턴스 변화를 나타내는 도면이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 블랙을 표시하는 화소와 화이트를 표시하는 화소에서의 액정의 배열은 상이하므로 이에 따라 액정층의 정전용량에 차이가 발생한다.
이와 같은 화소 간 커패시턴스의 차이는 터치 센싱 기간이 시작된 후에도 화소에 잔존하여 터치 감도에 영향을 줄 수 있는데, 이러한 커패시턴스의 차이가 오프셋(off-set)처럼 작용하여 터치 인식에 노이즈로 작용하는 것을 디스플레이 터치 크로스톡(Display Touch Crosstalk; DTX)이라고 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 인셀 터치 타입의 액정 표시장치에서 블랙을 표시하는 터치 센싱 블록과 화이트를 표시하는 터치 센싱 블록의 터치 로우 데이터(touch raw data)의 차이를 나타내는 도면이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 있어서, 블랙을 표시하는 터치 센싱 블록과 화이트를 표시하는 터치 센싱 블록의 터치 로우 데이터는 평균 150의 차이를 갖는다. 즉, 사용자의 터치가 없더라도, 해당 터치 센싱 블록에 대응되는 화소에 표시되는 디스플레이 정보의 차이로 인해 터치 로우 데이터에 차이가 발생한다.
따라서, 사용자의 터치 여부를 검출하는 임계값(touch threshold value)이 100인 경우, 실제 사용자의 터치가 없더라도 터치가 있는 것으로 인식되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 디스플레이 터치 크로스톡을 보정하여 사용자의 터치를 인식하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 디스플레이 터치 크로스톡을 보정하여 사용자의 터치를 인식하므로 터치 인식률이 향상된 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동하는 타이밍 컨트롤러; 및 상기 터치 인식 모드에서, 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 설정하고, 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식부를 포함하고, 상기 보상 영역은 데이터 드라이버 및 상기 보상 영역 사이의 거리에 따라 사전에 설정된 넓이로 구획되고, 상기 DTX 보상값은 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 화소에 표시된 그레이값의 변화에 따라 터치 데이터에 발생하는 오차를 보상하기 위한 값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법에 있어서, 상기 터치 인식 모드에서, 데이터 드라이버와의 거리에 따라 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 구획하는 단계; 및 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 우선, 디스플레이 터치 크로스톡을 보정하여 터치 신호에 노이즈를 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치 신호에 노이즈가 감소되어 사용자의 터치 인식률이 향상되는 효과가 있다.
또한, 터치 신호에 노이즈가 감소되어 사용자 터치 인식의 정확성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 인셀 터치 타입의 액정 표시장치에서 블랙을 표시하는 화소와 화이트를 표시하는 화소의 커패시턴스 변화를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 인셀 터치 타입의 액정 표시장치에서 블랙을 표시하는 터치 센싱 블록과 화이트를 표시하는 터치 센싱 블록의 터치 로우 데이터(touch raw data)의 차이를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 화상 구동 모드 및 터치 인식 모드가 교차되어 시분할 동작하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 따른 DTX 보상 전 DTX 크기를 측정한 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역 구분 없이 보상한 경우 DTX 크기를 측정한 그래프이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역 구분에 따라 DTX 크기를 보상한 결과를 측정한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식 방법의 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 터치 인식 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정 표시장치일 수 있고, 이하에서는 편의상 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 액정 표시장치인 것을 기준으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 반드시 액정 표시장치에 한정되는 것은 아니다.
액정 표시장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
이 중에서, IPS 모드와 FFS 모드는 하부 기판 상에 화소 전극(Pixel ITO)과 공통 전극(Vcom)을 배치하여, 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 수평 전계 방식이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 IPS 모드 또는 FFS 모드와 같이, 하부 기판 상에 화소 전극 및 공통 전극이 형성되는 구조를 가지는 액정 표시장치에 적용될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, TN 모드, VA 모드와 같이, 하부 기판 상에 화소 전극이 형성되고, 상부 기판 상에 공통 전극이 형성되는 구조를 가지는 액정 표시장치에도 적용될 수 있다.
<디스플레이 장치의 제1 실시예>
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 타이밍 컨트롤러(110), 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(130), 터치 인식부(140), 표시 패널(150), 및 터치 센싱 블록(160)을 포함한다.
타이밍 컨트롤러(110)는 표시 패널(150)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동한다.
화상 구동 모드에서 타이밍 컨트롤러(110)는 외부로부터의 영상 신호를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 디지털 영상 데이터를 데이터 드라이버(130)에 공급한다.
화상 구동 모드에서 타이밍 컨트롤러(110)는 외부로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 드라이버(120)의 제어를 위한 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 드라이버(130)의 제어를 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다.
생성된 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 드라이버(120)에 공급되고, 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 드라이버(130)에 공급된다.
여기서, 상기 데이터 제어 신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어(POL: Polarity)신호를 포함할 수 있다.
상기 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable)을 포함할 수 있다.
이하, 타이밍 컨트롤러(110)에 의해 표시 패널(160)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 하나의 프레임 기간에서 시분할되어 교차 구동되는 것에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 화상 구동 모드 및 터치 인식 모드가 교차되어 시분할 동작하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(110)는 표시 패널(150)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드(Display Mode; DM) 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드(Touch Mode; TM)가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동한다.
화상 구동 모드(DM)는 표시 패널(150) 상에 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하는 모드를 말하고, 터치 인식 모드(TM)는 표시 패널(150)을 터치하는 사용자의 터치 위치를 인식하는 모드를 말한다.
일 실시예에 있어서, 표시 패널(150)에 게이트 라인과 평행한 방향으로 n개의 열만큼 터치 센싱 블록(160)이 형성되어 있는 경우, 타이밍 컨트롤러(110)는 한 프레임 동안 모든 열의 터치 센싱 블록(160)으로부터 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 터치 인식 모드(TM) 및 화상 구동 모드(DM)을 n 번 반복하여 교차 구동한다.
즉, 타이밍 컨트롤러(110)는 하나의 프레임 동안 1열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TM1) 및 화상 구동 모드(DM1)를 구동하고, 2열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TM2) 및 화상 구동 모드(DM2)를 구동하고, n-1열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TMn-1) 및 화상 구동 모드(DMn-1)를 구동하고, n열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TMn) 및 화상 구동 모드(DMn)를 구동하여 총 n열의 터치 센싱 블록(160)을 시분할 제어한다.
일 실시예에 있어서, 게이트 라인이 768개인 XGA급 TFT-LCD 디스플레이 장치는, 게이트 라인의 TFT(Thin Film Transistor) 턴 온 시간은 21usec 이하이고, 초당 60 프레임의 속도로 리프레쉬(refresh)되는 경우 하나의 프레임 시간은 16.7msec이다. 따라서, 16.7ms의 시간을 주기로 터치 인식 모드(TM) 및 화상 구동 모드(DM)가 반복하여 실행된다.
이때, 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 유지 시간에 비해 상대적으로 짧은 시간 동안에만 유지된다. 즉, 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 사이 사이에서 짧은 시간 동안에만 유지되도록 구동됨으로써, 액정 패널에 디스플레이되는 화상의 품질에 영향이 없도록 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 1/10, 1/40, 또는 그 이하의 시간에만 구동될 수 있다.
게이트 드라이버(120)는 화상 구동 모드에서 화상을 표현하고자 하는 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자를 턴 온 한다. 일 실시예에 있어서, 게이트 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 신호를 받아 게이트 라인에 게이트 하이전압(VGH)을 인가하여 스위칭 소자를 턴 온 할 수 있다.
데이터 드라이버(130)는 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자가 턴 온되면, 데이터 라인에 디스플레이 데이터를 출력한다. 이떼, 디스플레이 데이터는 화상을 표현하기 위해 계조 정보가 담긴 그레이 값일 수 있다.
터치 인식부(140)는 터치 인식 모드에서 인접하는 터치 센싱 블록(160)으로부터 입력된 터치 데이터를 이용하여 상기 사용자의 터치를 인식한다.
일 실시예에 있어서, 터치 인식부(140)는 상기 화상 구동 모드에서 상기 인접하는 터치 센싱 블록(160)에 표시되는 디스플레이 정보의 편차를 이용하여 상기 사용자의 터치를 인식할 수 있으나, 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 터치 인식부(140)를 보다 상세하게 설명하기 위해 도면을 참조한다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 있어서 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식부(140)는 보상 영역 설정부 (141), 룩업 테이블 저장부(143), 보상값 연산부(145), 및 터치 연산부(147)를 포함하고, 상기 터치 인식 모드에서, 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 설정하고, 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지한다.
이때, 일 실시예에 있어서, 상기 보상 영역은 데이터 드라이버 및 상기 보상 영역 사이의 거리에 따라 사전에 설정된 넓이로 구획되고, 상기 DTX 보상값은 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 화소에 표시된 그레이값의 변화에 따라 터치 데이터에 발생하는 오차를 보상하기 위한 값이다.
보상 영역 설정부(141)가 총 몇 개의 보상 영역을 구획하는 지는 보상값 연산부(145)에서 도출하는 DTX 보상값과 터치 연산부(147)에서 사용하는 터치 임계값을 비교하여 DTX의 영향이 터치 인식에 오류를 일으키지 않을 정도의 DTX 보상값이 도출되는지 여부로 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 보상 영역 설정부(141)는 상기 데이터 드라이브와 이격된 거리에 따라 상기 터치 센싱 블록을 행 방향으로 구획한다. 이를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 7을 참조한다.
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 이격된 거리에 따라 터치 센싱 블록(160)을 행 방향으로 구획한다.
이에 따라, 일 실시예에 있어서 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 가장 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제1 보상 영역(155a), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제2 보상영역(155b), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제3 보상영역(155c), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제4 보상영역(155d), 및 가장 먼 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제5 보상영역(155e)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 보상 영역 설정부(141)는 상기 데이터 드라이버(130)에 포함된 멀티플렉서의 배치에 따라 상기 터치 센싱 블록을 열 방향으로 구획한다. 이를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 8을 참조한다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8에서 알 수 있듯이, 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 이격된 거리에 따라 터치 센싱 블록(160)을 행 방향으로 구획할 수 있는 동시에, 데이터 드라이버(130)에 포함된 멀티플렉서(135)의 배치에 따라 상기 터치 센싱 블록(160)을 열 방향으로 구획할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 있어서 데이터 드라이버(130)와 가장 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제1 보상 영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155a1, 155a2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제2 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155b1, 155b2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제3 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155c1, 155c2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제4 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155d1, 155d2)으로 구획될 수 있고, 및 가장 먼 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제5 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155e1, 155e2)으로 구획될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 룩업 테이블 저장부(143)는 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 복수의 화소에 최대 그레이값을 인가했을 때, 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 터치 데이터의 변화인 DTX 크기를 측정한 룩업 테이블을 산출할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 터치 인식부(140)가 반드시 룩업 테이블 저장부(143)를 포함해야 하는 것은 아니고, 경우에 따라 보상값 연산부(145)에서 룩업 테이블이 수행하는 기능을 포함할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 DTX 보상을 위한 DTX 보상값을 보상 영역에 따라 차등 설정한다.
일 실시예에 있어서, 보상값 연산부(145)는 상기 보상 영역에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 비례하여 상기 DTX 보상값을 차등 설정할 수 있다.
보상 영역은 복수의 터치 센싱 블록을 포함하는데, 각각의 터치 센싱 블록에 포함된 화소에는 DTX 크기가 각각 상이하게 나타난다. 보상값 연산부(145)는 하나의 보상 영역에 포함된 터치 센싱 블록의 화소들에서 DTX 크기를 모두 합하고, 이를 총 화소 수로 나누어 하나의 보상 영역에 포함된 화소의 DTX 평균값을 도출할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 이러한 DTX 평균값에 비례하여 DTX 보상값을 차등 설정한다.
다른 실시예에 있어서, 보상값 연산부(145)는 표시 패널에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 상기 보상 영역의 위치에 따른 DTX 가중치를 곱하여 상기 보상 영역의 DTX 보상값을 산출할 수 있다.
표시 패널은 복수의 화소를 포함하는데, 각각의 화소에는 DTX 크기가 상이하게 나타난다. 보상값 연산부(145)는 표시 패널 전체에 포함된 화소들에서 DTX 크기를 모두 합하고, 이를 총 화소 수로 나누어 표시 패널에 포함된 화소의 DTX 평균값을 도출할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 이러한 DTX 평균값에 각각의 보상 영역 별 DTX 가중치를 곱하여 DTX 보상값을 차등 설정한다. 이때, DTX 가중치는 데이터 드라이버와 보상 영역 사이의 거리에 비례하는 값일 수 있다.
도 7을 예를 들어 설명하면, 데이터 드라이버(130)와 가장 가까운 거리에 위치한 제1 보상 영역(155a)에는 10%, 제2 보상 영역(155b)에는 5%, 제3 보상 영역(155c)에는 0%, 제4 보상 영역(155d)에는 -5%, 및 데이터 드라이버(130)와 가장 먼 거리에 위치한 제5 보상 영역(155e)에는 -10%의 DTX 가중치를 설정할 수 있다. 다만, 예를 들기 위해 상기 가중치를 수치로 설명하였지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
터치 연산부(147)는 상기 터치 센싱 블록에서 측정된 사용자의 터치 데이터에 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 데이터를 보상 한 후, 상기 터치 데이터 및 터치 임계값을 비교하여 상기 사용자의 터치 여부를 연산한다.
터치 연산부(147)는 터치 센싱 라인(RX)을 통해 터치 센싱 블록(160)에서 측정된 터치 로우 데이터를 입력받고, 보상값 연산부(145)에서 DTX 보상값을 입력받는다.
DTX 보상값은 해당 터치 센싱 블록(160)의 터치 로우 데이터의 오차이므로, 터치 연산부(147)는 터치 로우 데이터에서 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 로우 데이터를 보상한다.
일 실시예에 있어서, 터치 연산부(147)는 보상된 터치 로우 데이터가 사전에 설정된 터치 임계값을 초과하면 사용자의 터치가 있는 것으로 결정하고, 보상된 터치 로우 데이터가 사전에 설정된 터치 임계값 이하이면 사용자의 터치가 없는 것으로 결정한다.
다시 도 3을 참조하면, 표시 패널(150)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 화소 전극, 공통 전극을 포함한다. 표시 패널(150)은 화상 구동 모드에서 표시 패널(150) 상에 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하며, 터치 인식 모드에서 사용자의 터치를 입력 받는다.
게이트 라인(GL)은 기판 상에서 일 방향, 예로서 가로 방향으로 배열되어 있다. 데이터 라인(DL)은 상기 기판 상에서 타 방향, 예로서 세로 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)은 교차 배열됨으로써 복수 개의 화소영역을 정의한다.
예를 들어, 상기 화소는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 중 적어도 어느 하나의 화소일 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 상이한 층에 형성될 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 곧은 직선 형태로 형성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 굽은 직선 형태로 형성될 수도 있다.
도시하진 않았지만, 박막 트랜지스터는 스위칭 소자로서 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극은 상기 게이트 라인(GL)에서 분기되어 형성되고, 상기 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)에서 분기되어 형성되고, 상기 드레인 전극은 상기 소스 전극과 마주보고 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터의 구성은, 상기 게이트 전극이 상기 반도체층 아래에 위치하는 바텀 게이트 구조 또는 상기 게이트 전극이 상기 반도체층 위에 위치하는 탑 게이트 구조 등 다양하게 변경될 수 있고, 각각의 전극의 형태 등도 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
화소 전극은 상기 화소영역 각각에 형성되어 있으며, 이와 같은 화소 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다. 특히, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 직접 연결될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.공통
공통 전극은 화상을 표시하는 화상 구동 모드에서 공통 전압(Vcom)을 공급하여 화상을 표시한다. 그리고, 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드에서 공통 전극은 터치 전극으로 구동되어 터치를 검출한다.
즉, 공통 전극은 화상 구동 모드에서 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 액정층을 구동시키는 역할을 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 공통 전극 또는 화소 전극은 상기 화소영역에서 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함할 수 있다. 상기 슬릿을 통해 상기 공통 전극 및 화소 전극 사이에는 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다.
공통 전극은 전술한 바와 같이 전계를 형성하여 액정을 구동시키는 역할을 수행함과 더불어 터치 인식 모드에서 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있도록 사용자의 터치 물체와 커패시턴스를 형성하는 역할을 수행한다.
터치 센싱 블록(160)은 사용자의 터치에 대하여 하나의 영역으로 인식되는 영역으로, 표시 패널(150)에 형성되어 화상 구동 모드에서 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 영상을 표시하는 공통 전극을 패터닝하여 형성될 수 있다.
이 경우 공통 전극은 화상 구동 모드에서는 기판 상에서 교차 배열되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역 내에 형성된 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 영상을 표시할 수 있도록 동작하고, 터치 인식 모드에서는 사용자의 터치에 따른 커패시턴스의 변화를 감지하는 터칭 전극으로 동작할 수 있다.
<디스플레이 장치의 제2 실시예>
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 타이밍 컨트롤러(110), 게이트 드라이버(120), 데이터 드라이버(130), 터치 인식부(140), 표시 패널(150), 터치 센싱 블록(160), 및 터치 구동부(170)를 포함한다.
타이밍 컨트롤러(110)는 표시 패널(150)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동한다.
화상 구동 모드에서 타이밍 컨트롤러(110)는 외부로부터의 영상 신호를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 디지털 영상 데이터를 데이터 드라이버(130)에 공급한다.
화상 구동 모드에서 타이밍 컨트롤러(110)는 외부로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 드라이버(120)의 제어를 위한 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 드라이버(130)의 제어를 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다.
생성된 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 드라이버(120)에 공급되고, 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 드라이버(130)에 공급된다.
여기서, 상기 데이터 제어 신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어(POL: Polarity)신호를 포함할 수 있다.
상기 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable)을 포함할 수 있다.
이하, 타이밍 컨트롤러(110)에 의해 표시 패널(160)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 하나의 프레임 기간에서 시분할되어 교차 구동되는 것에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 화상 구동 모드 및 터치 인식 모드가 교차되어 시분할 동작하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(110)는 표시 패널(150)에 영상을 구현하는 화상 구동 모드(Display Mode; DM) 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드(Touch Mode; TM)가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동한다.
화상 구동 모드(DM)는 표시 패널(150) 상에 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하는 모드를 말하고, 터치 인식 모드(TM)는 표시 패널(150)을 터치하는 사용자의 터치 위치를 인식하는 모드를 말한다.
일 실시예에 있어서, 표시 패널(150)에 게이트 라인과 평행한 방향으로 n개의 열만큼 터치 센싱 블록(160)이 형성되어 있는 경우, 타이밍 컨트롤러(110)는 한 프레임 동안 모든 열의 터치 센싱 블록(160)으로부터 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 터치 인식 모드(TM) 및 화상 구동 모드(DM)을 n 번 반복하여 교차 구동한다.
즉, 타이밍 컨트롤러(110)는 하나의 프레임 동안 1열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TM1) 및 화상 구동 모드(DM1)를 구동하고, 2열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TM2) 및 화상 구동 모드(DM2)를 구동하고, n-1열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TMn-1) 및 화상 구동 모드(DMn-1)를 구동하고, n열에 배치된 터치 센싱 블록(160)에 터치 인식 모드(TMn) 및 화상 구동 모드(DMn)를 구동하여 총 n열의 터치 센싱 블록(160)을 시분할 제어한다.
일 실시예에 있어서, 게이트 라인이 768개인 XGA급 TFT-LCD 디스플레이 장치는, 게이트 라인의 TFT(Thin Film Transistor) 턴 온 시간은 21usec 이하이고, 초당 60 프레임의 속도로 리프레쉬(refresh)되는 경우 하나의 프레임 시간은 16.7msec이다. 따라서, 16.7ms의 시간을 주기로 터치 인식 모드(TM) 및 화상 구동 모드(DM)가 반복하여 실행된다.
이때, 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 유지 시간에 비해 상대적으로 짧은 시간 동안에만 유지된다. 즉, 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 사이 사이에서 짧은 시간 동안에만 유지되도록 구동됨으로써, 액정 패널에 디스플레이되는 화상의 품질에 영향이 없도록 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 터치 인식 모드(TM)는 화상 구동 모드(DM)의 1/10, 1/40, 또는 그 이하의 시간에만 구동될 수 있다.
게이트 드라이버(120)는 화상 구동 모드에서 화상을 표현하고자 하는 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자를 턴 온 한다. 일 실시예에 있어서, 게이트 드라이버(120)는 타이밍 컨트롤러(110)로부터 신호를 받아 게이트 라인에 게이트 하이전압(VGH)을 인가하여 스위칭 소자를 턴 온 할 수 있다.
데이터 드라이버(130)는 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자가 턴 온되면, 데이터 라인에 디스플레이 데이터를 출력한다. 이떼, 디스플레이 데이터는 화상을 표현하기 위해 계조 정보가 담긴 그레이 값일 수 있다.
터치 인식부(140)는 터치 인식 모드에서 터치 센싱 블록(160)으로부터 입력된 터치 데이터를 터치 인식 라인(RX, 180) 이용하여 입력받아 상기 사용자의 터치를 인식한다.
이하, 터치 인식부(140)를 보다 상세하게 설명하기 위해 도면을 참조한다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 있어서 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식부(140)는 보상 영역 설정부 (141), 룩업 테이블 저장부(143), 보상값 연산부(145), 및 터치 연산부(147)를 포함하고, 상기 터치 인식 모드에서, 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 설정하고, 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지한다.
이때, 일 실시예에 있어서, 상기 보상 영역은 데이터 드라이버 및 상기 보상 영역 사이의 거리에 따라 사전에 설정된 넓이로 구획되고, 상기 DTX 보상값은 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 화소에 표시된 그레이값의 변화에 따라 터치 데이터에 발생하는 오차를 보상하기 위한 값이다.
보상 영역 설정부(141)가 총 몇 개의 보상 영역을 구획하는 가는 보상값 연산부에서 도출하는 DTX 보상값과 터치 연산부에서 사용하는 터치 임계값을 비교하여 DTX의 영향이 터치 인식에 오류를 일으키지 않을
일 실시예에 있어서, 보상 영역 설정부(141)는 상기 데이터 드라이브와 이격된 거리에 따라 상기 터치 센싱 블록을 행 방향으로 구획한다. 이를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 7을 참조한다.
도 7은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 이격된 거리에 따라 터치 센싱 블록(160)을 행 방향으로 구획한다.
이에 따라, 일 실시예에 있어서 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 가장 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제1 보상 영역(155a), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제2 보상영역(155b), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제3 보상영역(155c), 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제4 보상영역(155d), 및 가장 먼 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제5 보상영역(155e)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 보상 영역 설정부(141)는 상기 데이터 드라이버(130)에 포함된 멀티플렉서의 배치에 따라 상기 터치 센싱 블록을 열 방향으로 구획한다. 이를 보다 상세하게 설명하기 위해 도 8을 참조한다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8에서 알 수 있듯이, 보상 영역(155)은 데이터 드라이버(130)와 이격된 거리에 따라 터치 센싱 블록(160)을 행 방향으로 구획할 수 있는 동시에, 데이터 드라이버(130)에 포함된 멀티플렉서(135)의 배치에 따라 상기 터치 센싱 블록(160)을 열 방향으로 구획할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 있어서 데이터 드라이버(130)와 가장 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제1 보상 영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155a1, 155a2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제2 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155b1, 155b2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제3 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155c1, 155c2)으로 구획될 수 있고, 그 다음으로 가까운 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제4 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155d1, 155d2)으로 구획될 수 있고, 및 가장 먼 거리에 위치한 터치 센싱 블록(160)의 행을 4개 포함하는 제5 보상영역은 다시 열 방향으로 두 개의 서브 보상 영역(155e1, 155e2)으로 구획될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 룩업 테이블 저장부(143)는 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 복수의 화소에 최대 그레이값을 인가했을 때, 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 터치 데이터의 변화인 DTX 크기를 측정한 룩업 테이블을 산출할 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 터치 인식부가 반드시 룩업 테이블 저장부를 포함해야 하는 것은 아니고, 경우에 따라 보상값 연산부에서 룩업 테이블이 수행하는 기능을 포함할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 DTX 보상을 위한 DTX 보상값을 보상 영역에 따라 차등 설정한다.
일 실시예에 있어서, 보상값 연산부(145)는 상기 보상 영역에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 비례하여 상기 DTX 보상값을 차등 설정할 수 있다.
보상 영역은 복수의 터치 센싱 블록을 포함하는데, 각각의 터치 센싱 블록에 포함된 화소에는 DTX 크기가 각각 상이하게 나타난다. 보상값 연산부(145)는 하나의 보상 영역에 포함된 터치 센싱 블록의 화소들에서 DTX 크기를 모두 합하고, 이를 총 화소 수로 나누어 하나의 보상 영역에 포함된 화소의 DTX 평균값을 도출할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 이러한 DTX 평균값에 비례하여 DTX 보상값을 차등 설정한다.
다른 실시예에 있어서, 보상값 연산부(145)는 표시 패널에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 상기 보상 영역의 위치에 따른 DTX 가중치를 곱하여 상기 보상 영역의 DTX 보상값을 산출할 수 있다.
표시 패널은 복수의 화소를 포함하는데, 각각의 화소에는 DTX 크기가 상이하게 나타난다. 보상값 연산부(145)는 표시 패널 전체에 포함된 화소들에서 DTX 크기를 모두 합하고, 이를 총 화소 수로 나누어 표시 패널에 포함된 화소의 DTX 평균값을 도출할 수 있다.
보상값 연산부(145)는 이러한 DTX 평균값에 각각의 보상 영역 별 DTX 가중치를 곱하여 DTX 보상값을 차등 설정한다. 이때, DTX 가중치는 데이터 드라이버와 보상 영역 사이의 거리에 비례하는 값일 수 있다.
도 7을 예를 들어 설명하면, 데이터 드라이버와 가장 가까운 거리에 위치한 제1 보상 영역에는 10%, 제2 보상 영역에는 5%, 제3 보상 영역에는 0%, 제4 보상 영역에는 -5%, 및 데이터 드라이버와 가장 먼 거리에 위치한 제5 보상 영역에는 -10%의 DTX 가중치를 설정할 수 있다. 다만, 예를 들기 위해 상기 가중치를 수치로 설명하였지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
터치 연산부(147)는 상기 터치 센싱 블록에서 측정된 사용자의 터치 데이터에 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 데이터를 보상 한 후, 상기 터치 데이터 및 터치 임계값을 비교하여 상기 사용자의 터치 여부를 연산한다.
터치 연산부(147)는 터치 센싱 라인(RX)을 통해 터치 센싱 블록(160)에서 측정된 터치 로우 데이터를 입력받고, 보상값 연산부(145)에서 DTX 보상값을 입력받는다.
DTX 보상값은 해당 터치 센싱 블록(160)의 터치 로우 데이터의 오차이므로, 터치 연산부(147)는 터치 로우 데이터에서 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 로우 데이터를 보상한다.
일 실시예에 있어서, 터치 연산부(147)는 보상된 터치 로우 데이터가 사전에 설정된 터치 임계값을 초과하면 사용자의 터치가 있는 것으로 결정하고, 보상된 터치 로우 데이터가 사전에 설정된 터치 임계값 이하이면 사용자의 터치가 없는 것으로 결정한다.
다시 도 4를 참조하면, 표시 패널(150)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 화소 전극, 공통 전극을 포함한다. 표시 패널(150)은 화상 구동 모드에서 표시 패널(150) 상에 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하며, 터치 인식 모드에서 사용자의 터치를 입력 받는다.
게이트 라인(GL)은 기판 상에서 일 방향, 예로서 가로 방향으로 배열되어 있다. 데이터 라인(DL)은 상기 기판 상에서 타 방향, 예로서 세로 방향으로 배열되어 있다. 따라서, 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)은 교차 배열됨으로써 복수 개의 화소영역을 정의한다.
예를 들어, 상기 화소는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W) 중 적어도 어느 하나의 화소일 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 상이한 층에 형성될 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 곧은 직선 형태로 형성될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 굽은 직선 형태로 형성될 수도 있다.
도시하진 않았지만, 박막 트랜지스터는 스위칭 소자로서 상기 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극은 상기 게이트 라인(GL)에서 분기되어 형성되고, 상기 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)에서 분기되어 형성되고, 상기 드레인 전극은 상기 소스 전극과 마주보고 이격되어 형성될 수 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터의 구성은, 상기 게이트 전극이 상기 반도체층 아래에 위치하는 바텀 게이트 구조 또는 상기 게이트 전극이 상기 반도체층 위에 위치하는 탑 게이트 구조 등 다양하게 변경될 수 있고, 각각의 전극의 형태 등도 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
화소 전극은 상기 화소영역 각각에 형성되어 있으며, 이와 같은 화소 전극은 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되어 있다. 특히, 상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 직접 연결될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.공통
공통 전극은 화상을 표시하는 화상 구동 모드에서 공통 전압(Vcom)을 공급하여 화상을 표시한다. 그리고, 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드에서 공통 전극은 터치 전극으로 구동되어 터치를 검출한다.
즉, 공통 전극은 화상 구동 모드에서 상기 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 액정층을 구동시키는 역할을 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 공통 전극 또는 화소 전극은 상기 화소영역에서 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함할 수 있다. 상기 슬릿을 통해 상기 공통 전극 및 화소 전극 사이에는 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다.
공통 전극은 전술한 바와 같이 전계를 형성하여 액정을 구동시키는 역할을 수행함과 더불어 터치 인식 모드에서 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있도록 사용자의 터치 물체와 커패시턴스를 형성하는 역할을 수행한다.
터치 센싱 블록(160)은 사용자의 터치에 대하여 하나의 영역으로 인식되는 영역으로, 표시 패널(150)에 형성되어 화상 구동 모드에서 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 영상을 표시하는 공통 전극을 패터닝하여 형성될 수 있다.
이 경우 공통 전극은 화상 구동 모드에서는 기판 상에서 교차 배열되는 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역 내에 형성된 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 영상을 표시할 수 있도록 동작하고, 터치 인식 모드에서는 사용자의 터치에 따른 커패시턴스의 변화를 감지하는 터칭 전극으로 동작할 수 있다.
터치 구동부(170)는 터치 인식 모드에서 타이밍 컨트롤러(110)에서 신호를 입력 받아, 터치 센싱 블록에 터치 구동 라인(TX)을 통해 구동 신호를 인가한다.
터치 인식 라인(RX,180)은 패터닝된 공통 전극 중 일부이거나 공통 전극과 분리되어 별도로 형성된 전극으로, 터치 인식 라인(RX)을 따라 연결된 터치 인식부(140)는 사용자 터치에 의한 커패시턴스의 변화를 센싱한다. 터치 인식 라인(RX)은 데이터 라인의 방향과 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
터치 구동 라인(TX) 및 터치 인식 라인(RX)은 공통 전극을 분할하여 터치 전극을 구성하므로 동일 레이어에 위치할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자의 터치가 표시 패널 상에 존재하면, 터치 구동 라인(TX) 및 터치 인식 라인(RX)에 형성되는 전계의 변화로 인해 커패시턴스의 변화가 발생하는데, 터치 인식부(140)는 이러한 커패시턴스의 변화를 통해 사용자의 터치 여부를 인식할 수 있다.
이하 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 효과를 설명한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 따른 DTX 보상 전 DTX 크기를 측정한 그래프이다.
도 9a는 데이터 드라이버와 가장 가까운 보상 영역에서 블랙에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때와 화이트에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX의 크기를 나타낸다. 도 9a에서 알 수 있듯이 이때의 DTX 크기는 650 가량의 차이가 나타남을 알 수 있다.
도 9b는 데이터 드라이버와 두번째로 가까운 보상 영역에서 블랙에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때와 화이트에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX의 크기를 나타낸다. 도 9b에서 알 수 있듯이 이때의 DTX 크기는 570 가량의 차이가 나타남을 알 수 있다.
도 9c는 데이터 드라이버와 가장 먼 보상 영역에서 블랙에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때와 화이트에 해당하는 데이터 전압을 인가하였을 때 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX의 크기를 나타낸다. 도 9c에서 알 수 있듯이 이때의 DTX 크기는 500 가량의 차이가 나타남을 알 수 있다.
도 9a 내지 도 9c에서 알 수 있듯이, DTX의 크기는 데이터 드라이버와의 거리가 증가할수록 감소되는 것을 알 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역 구분 없이 보상한 경우 DTX 크기를 측정한 그래프이다.
도 9a 내지 도 9c에서 나타난 DTX를 보상하기 위해 본 발명을 사용하지 않고 일괄적인 보상을 실시하는 경우 도 10b에서는 비교적 균일한 보상이 이루어졌으나, 도 10a 및 도 10c와 같이 중심에서 멀어진 부분의 영역에서는 여전히 DTX 크기에 따른 편차가 존재함을 알 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역 구분에 따라 DTX 크기를 보상한 결과를 측정한 그래프이다.
도 11a 내지 도 11c에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 보상 영역 구분에 따라 DTX 크기를 차등 보상하는 경우 데이터 드라이버의 거리와 관계없이 DTX에 따른 터치 데이터의 입력 오차가 개선된 것을 알 수 있다.
<디스플레이 장치의 터치 인식 방법>
이하에서는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식 방법의 일 실시예를 나타내는 순서도이다.
도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 터치 인식 방법은 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동한다.
이를 상세하게 설명하면, 우선, DTX 크기에 따라 보상 영역을 설정한다(S1100).
일 실시예에 있어서, 보상 영역은, 데이터 드라이버와의 거리에 따라 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하도록 구획될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 보상 영역은 데이터 드라이버와의 거리에 따라 행 방향으로 상기 보상 영역을 구획하고, 상기 데이터 드라이버에 포함된 멀티플렉서의 배치에 따라 열 방향으로 상기 보상 영역을 구획할 수 있다.
다음, 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용한다(S1200).
일 실시예에 있어서, DTX 보상값은 표시 패널에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 상기 보상 영역의 위치에 따른 DTX 가중치를 곱하여 상기 보상 영역의 DTX 보상값을 차이가 나도록 산출할 수 있다.
다음, DTX 보상값을 이용하여 상기 사용자의 터치를 감지한다(S1300).
일 실시예에 있어서, 터치 센싱 블록에서 측정된 사용자의 터치 데이터에 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 데이터를 보상 한 후, 상기 터치 데이터 및 터치 임계값을 비교하여 상기 사용자의 터치 여부를 연산한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 구성을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 디스플레이 장치
110 - 타이밍 컨트롤러
120 - 게이트 드라이버
130 - 데이터 드라이버
140 - 터치 인식부
141 - 보상 영역 설정부
143 - 룩업 테이블 저장부
145 - 보상값 연산부
147 - 터치 연산부
150 - 표시 패널
160 - 터치 센싱 블록
170 - 터치 구동부

Claims (10)

  1. 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동하는 타이밍 컨트롤러;
    데이터 라인에 디스플레이 데이터를 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 터치 인식 모드에서, 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 설정하고, 상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식부를 포함하고,
    상기 보상 영역은 상기 데이터 드라이버 및 상기 보상 영역 사이의 거리에 따라 사전에 설정된 넓이로 구획되고,
    상기 DTX 보상값은 상기 터치 센싱 블록에 포함되는 화소에 표시된 그레이값의 변화에 따라 터치 데이터에 발생하는 오차를 보상하기 위한 값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    상기 데이터 드라이버에 포함된 멀티플렉서의 배치에 따라 상기 터치 센싱 블록을 열 방향으로 구획하는 보상 영역 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    상기 데이터 드라이버와 이격된 거리에 따라 상기 터치 센싱 블록을 행 방향으로 구획하는 보상 영역 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    상기 터치 센싱 블록에 포함되는 복수의 화소에 최대 그레이값을 인가했을 때, 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 터치 데이터의 변화인 DTX 크기를 측정한 룩업 테이블을 산출하는 룩업 테이블 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    상기 보상 영역에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 비례하여 상기 DTX 보상값을 차등 설정하는 보상값 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    표시 패널에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 상기 보상 영역의 위치에 따른 DTX 가중치를 곱하여 상기 보상 영역의 DTX 보상값을 산출하는 보상값 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 터치 인식부는,
    상기 터치 센싱 블록에서 측정된 사용자의 터치 데이터에 상기 DTX 보상값을 차감하여 상기 터치 데이터를 보상 한 후, 상기 터치 데이터 및 터치 임계값을 비교하여 상기 사용자의 터치 여부를 연산하는 터치 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 표시 패널에 영상을 구현하는 화상 구동 모드 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 인식 모드가 교차되도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법에 있어서,
    상기 터치 인식 모드에서, 데이터 라인에 디스플레이 데이터를 출력하는 데이터 드라이버와의 거리에 따라 상기 사용자의 터치를 감지하는 단위인 터치 센싱 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 보상 영역을 구획하는 단계; 및
    상기 보상 영역 별로 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상값을 차등 적용하여 상기 사용자의 터치를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보상 영역을 구획하는 단계는,
    상기 데이터 드라이버와의 거리에 따라 행 방향으로 상기 보상 영역을 구획하고, 상기 데이터 드라이버에 포함된 멀티플렉서의 배치에 따라 열 방향으로 상기 보상 영역을 구획하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 사용자의 터치를 감지하는 단계는,
    표시 패널에 포함된 상기 터치 센싱 블록에 나타나는 DTX 크기의 평균값에 상기 보상 영역의 위치에 따른 DTX 가중치를 곱하여 상기 보상 영역의 DTX 보상값을 차등 산출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 터치 인식 방법.
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