KR101679129B1 - 터치 센서를 갖는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시패널, 터치 스크린 및 통합 구동회로를 포함하는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 터치 스크린은 표시패널 내에 위치한다. 통합 구동회로는 표시패널에 영상을 표시하는 디스플레이 구동기간 동안 공통전압을 출력하고, 터치 스크린을 센싱하는 터치 스크린 구동기간 동안 터치구동신호를 출력한다. 통합 구동회로는 표시패널에 데이터신호를 출력하는 데이터 구동회로와, 데이터 구동회로와 구분되어 위치하고 터치 스크린에 터치구동신호를 출력하는 한 쌍의 터치 스크린 구동회로를 포함한다. 한 쌍의 터치 스크린 구동회로는 외부 콘트롤러로부터 출력된 활성화신호에 대응하여 활성화되거나 비활성화되는 한 쌍의 공통전압 보상회로를 포함하고, 한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는 표시패널에 공급되는 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력한다.

Description

터치 센서를 갖는 표시장치{DISPLAY DEVICE HAVING A TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 갖는 표시장치에 관한 것이다.
각종 전자장치 예컨대 가전기기나 휴대용 정보기기는 경량화, 슬림화 추세에 따라 사용자의 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 센서로 대체되고 있다. 이에 따라, 최근 출시되는 표시장치 등과 같은 전자장치는 터치 센서(또는 터치 스크린)를 갖는다.
터치 센서는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있으며, 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 가전 제품 등과 같은 표시장치를 기반으로 점차 확대 적용되고 있다. 최근에는 터치 센서를 표시패널의 픽셀 어레이에 내장하는 기술(이하, "인셀 터치 센서(In-cell touch sensor)"라 함)이 제안되고 있다.
인셀 터치 센서 기술은 표시패널의 두께 증가 없이 표시패널에 터치 센서들을 설치할 수 있다. 인셀 터치 센서를 갖는 전자장치는 서브 픽셀들과 터치 센서들의 커플링(Coupling)으로 인한 상호 영향을 줄이기 위하여, 서브 픽셀들을 구동하는 기간("디스플레이 구동 기간"이라고도 함)과 터치 센서들을 구동하는 기간("터치 스크린 구동 기간"이라고도 함)을 시분할 한다.
인셀 터치 센서 기술은 표시패널의 서브 픽셀들에 연결된 전극을 터치 센서들의 전극으로 활용한다. 예를 들어, 인셀 터치 센서 기술은 액정표시장치의 픽셀들에 공통전압을 공급하기 위한 공통 전극을 분할하여 터치 센서들의 전극으로 활용하는 예가 제안되고 있다.
인셀 터치 센서 기술이 적용된 표시장치 중 일부는 기본적으로 VESA 규격을 만족해야 한다. 인셀 터치 센서 방식에서는 그 구조적인 특성상 데이터 구동회로에 터치 스크린 구동회로(ROIC: Read Out IC)가 내장된 통합 구동회로 형태가 적용된다.
이 경우, 터치 스크린 구동회로가 적용된 통합 구동회로가 표시패널에 공통전압을 공급해야 한다. 그런데, VESA 규격에 따른 크기 제한으로 인해 연성회로기판(FPC)으로부터 통합 구동회로의 입력단까지의 거리에 상당 제약을 받고 있다. 때문에, 종래에는 통합 구동회로의 입력 요구 저항을 맞추기 위해 일부 전원을 통합 구동회로의 편측으로만 공급할 수밖에 없었다.
이와 같은 원인으로 인하여, 종래에 제안된 방식은 표시패널에 일부 패턴(Pattern)을 표현할 경우 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제를 해소하고 화면상에서 균등 또는 균일한 표시품질을 유지할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 구동회로가 실장되는 부분에 대한 설계의 변경 없이 기구 및 VESA 규격에 따른 크기 제한을 만족시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시패널, 터치 스크린 및 통합 구동회로를 포함하는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 터치 스크린은 표시패널 내에 위치한다. 통합 구동회로는 표시패널에 영상을 표시하는 디스플레이 구동기간 동안 공통전압을 출력하고, 터치 스크린을 센싱하는 터치 스크린 구동기간 동안 터치구동신호를 출력한다. 통합 구동회로는 표시패널에 데이터신호를 출력하는 데이터 구동회로와, 데이터 구동회로와 구분되어 위치하고 터치 스크린에 터치구동신호를 출력하는 한 쌍의 터치 스크린 구동회로를 포함한다. 한 쌍의 터치 스크린 구동회로는 외부 콘트롤러로부터 출력된 활성화신호에 대응하여 활성화되거나 비활성화되는 한 쌍의 공통전압 보상회로를 포함하고, 한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는 표시패널에 공급되는 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력한다.
한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는 비활성화된 보상회로 대비 공통전압이 입력되는 입력단으로부터 멀리 떨어져 있다.
한 쌍의 공통전압 보상회로는 외부 콘트롤러로부터 출력된 공통전압 보상신호에 대응하여 보상 공통전압의 보상비를 프로그래머블하게 달리할 수 있다.
한 쌍의 공통전압 보상회로는 고전위전압을 기준전압으로 보상 공통전압을 가변하여 출력할 수 있다.
한 쌍의 공통전압 보상회로는 외부 콘트롤러로부터 출력된 공통전압 보상신호에 대응하여 보상 공통전압의 보상비를 프로그래머블하게 달리하는 디코더부와, 외부 콘트롤러로부터 출력된 터치 동기신호에 대응하여 디스플레이 구동기간 동안 보상 공통전압을 출력하거나 터치 스크린 구동기간 동안 터치구동신호와 전압 또는 위상이 동일한 신호를 출력하는 먹스부를 포함할 수 있다.
한 쌍의 공통전압 보상회로는 표시패널에 공급되는 데이터신호의 데이터 전이가 심한 스미어 패턴(Smear Pattern) 발생시 활성화될 수 있다.
통합 구동회로는 데이터 구동회로의 좌우 측면에 한 쌍의 터치 스크린 구동회로가 위치하고, 보상 공통전압은 한 쌍의 터치 스크린 구동회로에 전달되는 공통전압을 동일하게 유지하는 값으로 설정될 수 있다.
본 발명은 표시패널에 일부 패턴(Pattern)을 표현할 경우 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제를 해소하고 화면상에서 균등 또는 균일한 표시품질을 유지할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동회로가 실장되는 부분에 대한 설계의 변경 없이 기구 및 VESA 규격에 따른 크기 제한을 만족시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도.
도 2는 터치 스크린의 터치 센서를 개략적으로 보여주는 예시도.
도 3은 공통전극으로 이루어진 터치 스크린을 보여주는 예시도.
도 4는 인셀 터치 방식의 시분할 구동 기술을 설명하기 위한 파형 예시도.
도 5는 셀프 터치 센싱 방식의 라인별 센싱 개념을 설명하기 위해 터치 스크린을 보여주는 예시도.
도 6은 도 5에 도시된 통합 구동회로의 블록을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 셀프 터치 센싱 방식의 구동 체계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 6에 도시된 통합 구동회로의 동작에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 9는 표시장치에 적용된 종래의 통합 구동회로를 보여주는 도면.
도 10은 종래에 제안된 방식에서 나타나는 공통전압의 편차 문제를 설명하기 위한 도면.
도 11은 종래에 제안된 통합 구동회로의 저항차에 따른 공통전압의 레벨 편차를 설명하기 위한 도면.
도 12는 종래에 제안된 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 구동회로를 개략적으로 보여주는 도면.
도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 통합 구동회로의 일부를 더욱 자세히 설명하기 위한 도면들.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선점을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 터치 센서를 갖는 표시장치는 텔레비젼, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰(스마트폰) 등으로 구현된다.
본 발명에 따른 터치 센서를 갖는 표시장치는 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등의 표시패널이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 액정표시패널을 예로 설명한다.
<제1실시예>
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도이고, 도 2는 터치 스크린의 터치 센서를 개략적으로 보여주는 예시도이며, 도 3은 공통전극으로 이루어진 터치 스크린을 보여주는 예시도이고, 도 4는 인셀 터치 방식의 시분할 구동 기술을 설명하기 위한 파형 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치에는 타이밍 콘트롤러(20), 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14), 액정표시패널(DIS), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로(30) 및 마이크로 콘트롤러(40)가 포함된다.
타이밍 콘트롤러(20)는 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(미도시)으로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클록(MCLK) 등의 타이밍신호와 더불어 디지털 비디오 데이터(RGB)를 공급받는다.
타이밍 콘트롤러(20)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클록(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어신호를 기반으로 스캔 구동회로(14)를 제어한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 소스 샘플링 클록(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL) 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어신호를 기반으로 데이터 구동회로(12)를 제어한다.
데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 생성한다. 데이터 구동회로(12)는 데이터라인들(D1~Dm)을 통해 데이터전압을 공급한다.
스캔 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 생성한다. 스캔 구동회로(14)는 게이트라인들(G1~Gn)을 통해 게이트펄스를 공급한다.
액정표시패널(DIS)은 스캔 구동회로(14)로부터 공급된 게이트펄스와 데이터 구동회로(12)로부터 공급된 데이터전압을 기반으로 영상을 표시한다. 액정표시패널(DIS)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 액정표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.
액정표시패널(DIS)의 서브 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm, m은 2 이상의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 2 이상의 정수)에 의해 정의된다. 하나의 서브 픽셀은 데이터라인과 게이트라인의 교차부들에 형성된 TFT(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 기판에는 박막 트랜지스터, 화소전극 및 공통전극 등이 형성된다. 액정표시패널(DIS)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우, 블랙매트릭스와 컬러필터는 액정표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
공통전압이 공급되는 공통전극은 액정표시패널(DIS)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 액정표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판에는 각각 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
액정표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 액정표시패널(DIS)의 하부 편광판의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치된다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 등으로 구현되어 액정표시패널(DIS)에 광을 제공한다.
터치 스크린 구동회로(30)는 터치 스크린(TSP)을 이용하여 터치의 유무 및 위치를 센싱한다. 터치 스크린 구동회로(30)에는 터치 센서를 구동하기 위한 구동전압을 생성하는 구동회로와 터치 센서를 센싱하고 터치의 유무 및 좌표 정보 등을 검출하기 위한 데이터를 생성하는 센싱회로가 포함된다. 터치 스크린 구동회로(30)의 구동회로와 센싱회로는 하나의 집적회로(IC) 형태로 형성되거나 기능별로 구분되어 분리될 수 있다.
터치 스크린 구동회로(30)는 액정표시패널(DIS)과 접속되는 외부 기판 상에 형성된다. 터치 스크린 구동회로(30)는 센싱라인들(L1 ~ Li, i는 양의 정수)을 통해 터치 스크린(TSP)에 연결된다. 터치 스크린 구동회로(30)는 터치 스크린(TSP)에 형성된 터치 센서들 간의 정전용량 편차를 기반으로 터치의 유무 및 위치를 센싱한다.
사용자의 손가락이 접촉된 위치와 비접촉된 위치 간에는 정전용량의 편차가 발생하는데, 터치 스크린 구동회로(30)는 이 정전용량을 감지하는 방식으로 터치의 유무 및 위치를 센싱한다. 터치 스크린 구동회로(30)는 터치의 유무 및 위치에 대한 터치 데이터를 생성하고 이를 마이크로 콘트롤러(40)로 전달한다.
마이크로 콘트롤러(40)는 터치 스크린 구동회로(30)를 제어한다. 마이크로 콘트롤러(40)는 타이밍 콜트롤러(20)로부터 제1터치 동기신호(ITsync)를 공급받는다. 마이크로 콘트롤러(40)는 제1터치 동기신호(ITsync)를 기반으로 터치 스크린 구동회로(30)를 제어하는 제2터치 동기신호(Tsync)를 생성한다.
마이크로 콘트롤러(40)는 터치 스크린 구동회로(30)와의 사이에 정의된 인터페이스(IF)를 기반으로 터치 데이터나 기타 신호 등을 주고 받는다. 마이크로 콘트롤러(40)는 호스트 시스템(미도시)으로 터치 데이터를 전달한다. 한편, 위의 설명에서는 마이크로 콘트롤러(40)와 터치 스크린 구동회로(30)를 별도의 블록으로 도시하였으나 이는 하나의 집적회로(IC) 형태로 이루어진 터치 스크린 제어부(30, 40)로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(TSP)은 액정표시패널(DIS)의 표시영역(AA)에 인셀 셀프 터치(in-cell self touch)(이하 셀프 터치로 약기함) 방식으로 내장되도록 구현될 수 있다. 셀프 터치 센싱 방식의 터치 스크린(TSP)은 액정표시패널(DIS)의 내부에 형성된 전극 등에 의해 블록(또는 포인트) 형태로 구성된 전극을 터치 센서로 이용한다.
액정표시패널(DIS)의 표시영역(AA)에 형성된 "C1, C2, C3, C4"는 터치 센서(또는 터치 센서블록)를 의미하고, "L1, L2, L3, L4 ~ Li"는 터치 센서에 연결된 센싱라인을 의미한다. 이하에서는 공통전극으로 터치 센서를 구성하는 예를 기준으로 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 셀프 터치 센싱 방식의 터치 스크린(TSP)은 액정표시패널(DIS)의 내부에 형성된 제M개(M은 4 이상 정수)의 서브 픽셀(예컨대, 가로 32개의 서브 픽셀 * 세로 32개의 서브 픽셀)에 포함된 공통전극들(COM)이 하나의 터치 센서를 이루게 된다. 즉, 터치 센서들(C1, C2, C3, C4)은 액정표시패널(DIS) 상에서 분리 형성된 공통전극들(COM)에 의해 정의된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 셀프 터치 센싱 방식의 터치 스크린을 갖는 표시장치는 액정표시패널(DIS)에 영상을 표시하는 디스플레이 구동기간(Td)과 터치 스크린(TSP)을 센싱하는 터치 스크린 구동기간(Tt)이 시간상으로 분할된다. 즉, 디스플레이 구동기간(Td)과 터치 스크린 구동기간(Tt)은 시분할 구동된다.
터치 스크린 구동회로(30)는 셀프 터치 센싱 방식의 터치 스크린(TSP)에 연결된 센싱라인(L1 ~ Li)을 통해 터치구동신호(Tdrv)를 공급한다.
위와 같이 터치 스크린 구동기간(Tt) 동안 센싱라인(L1 ~ Li)에는 터치구동신호(Tdrv)가 공급된다. 반면, 디스플레이 구동기간(Td) 동안 센싱라인(L1 ~ Li)에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 터치구동신호(Tdrv)는 교류 신호 형태로 생성된다. 디스플레이 구동기간(Td)과 터치 스크린 구동기간(Tt)의 시분할 구동은 터치 동기신호(Tsync)에 의해 이루어진다.
도 5는 셀프 터치 센싱 방식의 라인별 센싱 개념을 설명하기 위해 터치 스크린을 보여주는 예시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 통합 구동회로의 블록을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 셀프 터치 센싱 방식의 구동 체계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 6에 도시된 통합 구동회로의 동작에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(TSP)의 일측(하단)에는 액정표시패널과 터치 스크린(TSP)을 구동하는 구동회로들(12a ~ 12c, 30a ~ 30c)이 배치된다. 터치 스크린(TSP)의 터치 센싱 영역은 예컨대 수직 방향(y)을 기준으로 3개의 영역으로 구분될 수 있다. 이처럼, 수직 방향(y)에서 터치 센싱 영역에 대해 구분하여 도시한 이유는 구동회로가 구동할 수 있는 물리적 범위에 따라 설계의 변경이 일어날 수 있음을 보여주기 위한 것이다.
제1구동회로(12a, 30a)는 제1터치 채널(TCH1)을 센싱하도록 좌측 영역에 배치되고, 제2구동회로(12b, 30b)는 제2터치 채널(TCH2)을 센싱하도록 중앙 영역에 배치되고, 제3구동회로(12c, 30c)는 제3터치 채널(TCH3)을 센싱하도록 우측 영역에 배치된다.
제1 내지 제3구동회로들(12a ~ 12c, 30a ~ 30c)은 데이터 구동회로(12a ~ 12c)와 터치 스크린 구동회로(30a ~ 30c)를 각각 포함한다. 즉, 데이터 구동회로(12a ~ 12c)와 터치 스크린 구동회로(30a ~ 30c)는 각기 하나씩 결합되어 통합 구동회로 형태의 집적회로(IC)로 구현된다.
제1 내지 제3구동회로들(12a ~ 12c, 30a ~ 30c)은 내부 또는 외부에 포함된 먹스부에 의해 터치 스크린(TSP)을 한 라인씩 시분할 센싱할 수 있다. 예컨대, 터치 스크린(TSP)의 센싱 영역은 수평 방향(x)을 기준으로 16개의 영역으로 구분될 수 있다. 이처럼, 수평 방향(x)에서 터치 센싱 영역에 대해 구분하여 도시한 이유는 하나의 구동회로가 구동할 수 있는 물리적 범위에 따라 설계의 변경이 일어날 수 있음을 보여주기 위한 것이다.
제1 내지 제3구동회로들(12a ~ 12c, 30a ~ 30c)은 내부 또는 외부에 포함된 먹스부에 의해 터치 스크린(TSP)의 제1먹스라인(MUX1)부터 제16먹스라인(MUX16)(또는 제I먹스라인(I는 2 이상 정수))까지 순차적으로 센싱할 수 있다. 터치 스크린(TSP)의 센싱은 상부에서부터 시작하여 하부에서 완료되도록 y2 방향으로 진행될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 통합 구동회로(50)는 중앙에 데이터 구동회로(12a)(Source IC 또는 Source라고 함)가 배치되고 그 좌우측에 터치 스크린 구동회로(30aL, 30aR)(Read Out IC 또는 ROIC라고 함)가 배치되도록 구성될 수 있다. 데이터 구동회로(12a)의 데이터패드(SPAD)는 액정표시패널의 데이터라인들에 연결되고, 터치 스크린 구동회로(30aL, 30aR)의 터치패드(TPADL, TPADR)는 터치 스크린의 센싱라인에 연결된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 데이터 구동회로(12a ~ 12c)와 터치 스크린 구동회로(30a ~ 30c)가 통합 구동회로(50) 형태로 구현된 경우 이는 다음과 같은 구동 체계를 갖는다.
타이밍 콘트롤러(20)는 제1터치 동기신호(ITsync)를 생성한다. 타이밍 콘트롤러(20)는 제1터치 동기신호(ITsync)를 기반으로 마이크로 콘트롤러(40)를 제어한다.
마이크로 콘트롤러(40)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 공급된 제1터치 동기신호(ITsync)를 기반으로 제2터치 동기신호(Tsync), 클록신호(CLK), 펄스폭변조신호(PWM_TX)를 생성한다. 마이크로 콘트롤러(40)는 제2터치 동기신호(Tsync), 클록신호(CLK), 펄스폭변조신호(PWM_TX)를 기반으로 통합 구동회로(50)를 제어한다.
통합 구동회로(50)는 제2터치 동기신호(Tsync), 클록신호(CLK), 펄스폭변조신호(PWM_TX)를 기반으로 터치 스크린을 구동한다. 통합 구동회로(50)는 마이크로 콘트롤러(40)와 함께 정의된 인터페이스(IF)를 통해 터치 스크린으로부터 센싱된 터치 데이터 등을 주고 받는다.
앞서 설명된 셀프 터치 센싱 방식은 터치 스크린(TSP)의 터치 센서를 전극 단위로 분할하고 모든 포인트를 센싱할 수 있는(All Point Sensing) 구조로 구현이 가능하다. 그리고 터치구동신호와 전압 또는 위상이 동일한 신호(데이터신호, 게이트신호 및 공통전압)를 공급하여 액정표시패널의 로드를 최소화(기생 용량값을 최소화)하기 위한 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)을 할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 통합 구동회로(50)는 전하를 전달하는 방법(Charge Transferring)으로 스위치드-커패시터 회로들(Switched-Capacitor Circuits)을 이용하여 터치 센싱을 할 수 있다. 이 회로는 프리 앰프(Pre AMP) 등을 갖는 제1스테이지(1st stage)와 적분기(Integrator)/샘플 홀드 앰프(Sample and Hold Amp) 등을 갖는 제2스테이지(2nd stage)로 구성될 수 있다.
제1스테이지(1st stage)는 비반전 프리 앰프(non-inverting Pre AMP) 등을 이용하여 제1이득전압(VOUT1)을 취득한다. 제1스테이지(1st stage)로부터 출력되는 제1이득전압(VOUT1)은 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112014125971341-pat00001
수학식 1에서, CP _ RX는 초기 커패시턴스(Initial Capacitance)를 의미하고, CFinger는 터치(Touch)로 인한 손가락의 커패시턴스를 의미하고, Vmod는 구동 펄스 신호를 형성하는 모듈레이션 전압(구동전압)을 의미하고, CCR은 초기 커패시턴스를 제거하기 위한 전하 제거(Charge Removing)용 커패시턴스를 의미하고, CFB는 전하량을 전압으로 바꾸기 위한 피드백 커패시턴스(Feedback Capacitance)를 의미하고, VCR은 전하 제거용 기준 전압을 의미한다.
제2스테이지(2nd stage)는 적분기(Integrator)/샘플 홀드 앰프(Sample and Hold Amp) 등을 이용하여 제2이득전압(VOUT2)을 취득한다. 제2스테이지(2nd stage)로부터 출력되는 제2이득전압(VOUT2)은 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure 112014125971341-pat00002
수학식 2에서, CF는 전하량을 전압으로 바꾸기 위한 피드백 커패시턴스를 의미하고, Cs는 스토리지 커패시턴스(Storage Capacitance)를 의미한다.
통합 구동회로(50)는 터치 스크린(TSP)의 센싱라인(L1 ~ Li)에 연결되어 있는 프리 앰프(Pre AMP)에 구동 펄스 신호(VMOD)를 인가하면 손가락이 접촉된 경우와 그렇지 않은 경우에 따라 프리 앰프(Pre AMP)단의 출력 전압이 달라진다.
구동 펄스 신호(VMOD)는 마이크로 콘트롤러(40)로부터 출력되는 펄스폭변조신호(PWM_TX)와 위상이 동기화되어 있고, 전압 레벨(Level)은 다른 신호이다. 통합 구동회로(50)는 초기 정전 용량을 빼기 위해 전하 제거(Charge Removing)를 할 수 있다. 프리 앰프(Pre AMP)의 출력값은 구동 펄스 신호(VMOD)의 개수에 따라 누적기(Integrator)를 통해 누적된다.
한편, 인셀 터치 센서 기술이 적용된 표시장치 중 일부는 기본적으로 VESA 규격을 만족해야 한다. 인셀 터치 센서 방식에서는 그 구조적인 특성상 데이터 구동회로에 터치 스크린 구동회로(ROIC: Read Out IC)가 내장된 통합 구동회로 형태가 적용된다.
이 경우, 터치 스크린 구동회로가 적용된 통합 구동회로가 공통전압을 액정표시패널에 공급해야 한다. 그런데, VESA 규격에 따른 크기 제한으로 인해 연성회로기판(FPC)으로부터 통합 구동회로의 입력단까지의 거리에 상당 제약을 받고 있다. 때문에, 종래에는 통합 구동회로의 입력 요구 저항을 맞추기 위해 일부 전원을 통합 구동회로의 편측으로만 공급할 수밖에 없었다.
이와 같은 원인으로 인하여, 종래에 제안된 방식은 액정표시패널에 일부 패턴(Pattern)을 표현할 경우 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제가 있다.
이하, 종래에 제안된 방식의 문제점과 더불어 이를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 대해 더욱 자세히 설명한다.
[종래 구조]
도 9는 표시장치에 적용된 종래의 통합 구동회로를 보여주는 도면이고, 도 10은 종래에 제안된 방식에서 나타나는 공통전압의 편차 문제를 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 종래에 제안된 통합 구동회로의 저항차에 따른 공통전압의 레벨 편차를 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 종래에 제안된 방식의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 종래에 제안된 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)는 터치 스크린(TSP)을 갖는 액정표시패널(DIS)에 전기적으로 연결된다. 종래에 제안된 구조의 전원 공급 형태는 VESA 규격 만족을 위해 연성회로기판(FPC)에서 통합 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)까지 입력 거리에 제한이 있다.
때문에 공통전압라인(VcomL)을 통해 전달되는 공통전압을 포함한 요구 저항이 낮은 전원은 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)의 측면으로만 공급할 수 있다. 예컨대, 제1통합 구동회로(50a)는 자신의 우측에 접속된 공통전압라인(VcomL)을 통해 공통전압을 공급받고, 제2통합 구동회로(50b)는 자신의 좌측에 접속된 공통전압라인(VcomL)을 통해 공통전압을 공급받는다.
이에 따르면, 패널에 형성된 패드부(PPAD)를 통해 공급된 공통전압은 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)의 제1노드(N1)(공통전압의 입력 지점으로부터 가까운쪽)에 공급된 다음 내부 회로에 구비된 전원라인을 따라 제2노드(N2)(공통전압의 입력 지점으로부터 먼쪽)로 전달된다. 그 결과, 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)의 측면으로 공급된 공통전압은 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)의 터치 스크린 구동회로가 위치하는 양쪽으로 전달된다.
그런데, 종래에 제안된 방식은 공통전압을 제1 및 제2통합 구동회로(50a, 50b)의 측면에서만 공급하다 보니, 데이터 전이(Data Transition)가 심한 패턴(Pattern)이 액정표시패널에 표시될 경우, 공통전압(Vcom)이 입력되는 입력단의 양단(N1, N2) 간에 RMS(제곱평균제곱근; root mean square) 편차가 발생하는 문제가 유발된다.(도 10 참조)
하지만, 현재까지의 인셀 터치 센서 기술은 그 구동 방식상 수많은 공통전압을 일일이 반전 보상할 수가 없다.(특정 포인트 보상시, 다른 곳의 과보상이 발생하므로 실질적으로 반전 보상을 할 수가 없음)
이와 더불어, VESA 규격의 만족을 위해서는 연성회로기판(FPC)의 개수와 통합 구동회로의 입력 신호선이 연결되는 패널링크부(Line On Glass Line)의 공간에 제약을 받는다. 때문에, 기구적 간섭으로 두 개의 통합 구동회로당 연성회로기판(FPC)을 1개씩만 배치 가능하다.
그리고 일부 요구 저항(Line On Glass 저항)이 낮은 전원 입력단(공통전압라인)이 통합 구동회로의 한쪽으로만 연결되므로 내부 배선 저항 차이에 의해 좌우측 터치 스크린 구동회로(30aL, 20aR)의 양단(N1, N2) 간에 공통전압(Vcom)의 레벨 편차가 발생한다.(도 9 및 도 11 참조)
이와 같은 원인으로 인하여, 종래에 제안된 방식은 액정표시패널에 일부 패턴(Pattern)을 표현할 경우 공통전압(Vcom)의 편차에 의해 도 12의 A1과 A2와 같이 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하된다.
[실시예의 구조]
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 구동회로를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 14 및 도 15는 도 13에 도시된 통합 구동회로의 일부를 더욱 자세히 설명하기 위한 도면들이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선점을 설명하기 위한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 구동회로(50)에는 한 쌍의 공통전압 보상회로(35a1, 35a2)가 포함된다. 즉, 통합 구동회로(50)의 제1측 터치 스크린 구동회로(30a1)에는 제1공통전압 보상회로(35a1)가 포함되고, 통합 구동회로(50)의 제2측 터치 스크린 구동회로(30a2)에는 제2공통전압 보상회로(35a2)가 포함된다. 한 쌍의 공통전압 보상회로(35a1, 35a2)는 프로그래머블 방식으로 공통전압을 보상한다.
제1 및 제2공통전압 보상회로(35a1, 35a2)는 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 자신의 채널에 보상 공통전압을 출력하거나 로드 프리 구동을 수행(LFD Swing)할 수 있다.
제1 및 제2공통전압 보상회로(35a1, 35a2)는 제1 및 제2활성화신호(EN1, EN2)에 의해 선택적으로 활성화될 수 있다. 제1 및 제2활성화신호(EN1, EN2)는 타이밍 콘트롤러 또는 마이크로 콘트롤러로부터 출력될 수 있다. 제1 및 제2활성화신호(EN1, EN2)는 콘트롤러와 공통전압 보상회로 간의 입출력 핀의 직접 접속에 의한 신호 제어 방식 또는 이들 간의 데이터 통신 방식에 따른 제어 방식으로 전달될 수 있다.
일례로, 제1공통전압 보상회로(35a1)가 공통전압의 입력단으로부터 먼쪽에 위치하는 경우, 제1활성화신호(EN1)에 의해 활성화될 수 있다. 이때, 제2공통전압 보상회로(35a2)는 비활성화될 수 있다. 다른 예로, 제2공통전압 보상회로(35a2)가 공통전압의 입력단으로부터 먼쪽에 위치하는 경우, 제2활성화신호(EN2)에 의해 활성화될 수 있다. 이때, 제1공통전압 보상회로(35a1)는 비활성화될 수 있다.
이들 중 활성화된 공통전압 보상회로는 공통전압의 IR 드랍(Drop)을 보상하기 위해 고전위전압(VDD)(또는 데이터신호를 형성하는 전압)을 기준전압으로 드랍된 공통전압을 보상하기 위한 보상 공통전압을 가변하여 출력한다.
이때, 공통전압 보상회로는 타이밍 콘트롤러 또는 마이크로 콘트롤러로부터 출력된 공통전압 보상신호(VCS)에 대응하여 보상 공통전압의 보상비를 프로그래머블하게 달리한다. 보상 공통전압은 한 쌍의 터치 스크린 구동회로에 전달되는 공통전압을 동일하게 유지하는 값(양단 간의 편차를 최소화할 수 있는 값)으로 설정된다. 이를 위해, 콘트롤러는 영상 또는 패턴의 형태 등에 대응하여 통합 구동회로의 내부에서 손실되는 전압 정보(룩업 테이블)를 가지고 공통전압 보상신호(VCS)를 생성하게 된다.
본 발명의 일 실시예와 같이 통합 구동회로(50)에 한 쌍의 공통전압 보상회로(35a1, 35a2)를 내장하고, 이들을 구분하여 활성화시키는 이유는 통합 구동회로(50)가 실장되는 위치에 따라 한쪽은 공통전압의 입력단에 가까운 반면 다른 한쪽은 멀어지기 때문이다. 그리고 이와 같이 거리차이가 생기게 됨에 따라 공통전압(Vcom)이 입력되는 입력단의 양단(35a1, 35a2) 간에 RMS 편차가 발생하기 때문이다.
한편, 통합 구동회로(50)에 포함된 한 쌍의 터치 스크린 구동회로(30a1, 30a2)가 전원 입력단으로부터 모두 멀리 있는 경우 한 쌍의 공통전압 보상회로(35a1, 35a2)가 모두 활성화될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 공통전압(Vcom)은 통합 구동회로(50)의 우측을 통해 공급될 수 있다. 즉, 통합 구동회로(50)의 우측은 공통전압 등의 전원이 입력되는 입력단과 가까운 영역이다.
이와 같은 경우, 통합 구동회로(50)의 제1터치 스크린 구동회로(30a1)는 공통전압 등의 전원 입력단과 멀리 떨어져 있는 먼 영역(Vcom_Far)에 해당하고, 통합 구동회로(50)의 제2터치 스크린 구동회로(30a2)는 공통전압 등의 전원 입력단과 가까이 있는 가까운 영역(Vcom_Near)에 해당한다.
콘트롤러는 제1터치 스크린 구동회로(30a1)의 제1공통전압 보상회로(35a1)를 활성화하는 반면 제2터치 스크린 구동회로(30a2)의 제2공통전압 보상회로(35a2)를 비활성화한다. 이에 따라, 제1터치 스크린 구동회로(35a1)는 자신의 채널들(CH1 ~ CH3)을 통해 보상 공통전압을 출력하고, 제2터치 스크린 구동회로(35a2)는 자신의 채널들(CH4 ~ CH6)을 통해 공통전압을 출력한다.
활성화된 제1공통전압 보상회로(35a1)를 통해 알 수 있듯이, 공통전압 보상회로에는 디코더부(DEC), 버퍼부(IBUF) 및 먹스부(MUX)가 각각 포함된다.
디코더부(DEC)는 공통전압 보상신호(VCS)에 대응하여 보상 공통전압을 마련하고 이를 출력한다. 디코더부(DEC)는 고전위전압(VDD)(또는 데이터신호를 형성하는 전압)을 기준전압으로 드랍된 공통전압을 보상하기 위한 보상 공통전압을 가변하여 출력한다. 디코더부(DEC)는 저항 스트링(Rd)을 통해 자신으로부터 출력되는 전압을 조절하며 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력할 수 있다.
버퍼부(IBUF)는 디코더부(DEC)로부터 출력된 보상 공통전압을 버퍼링한 후 먹스부(MUX)에 전달한다. 버퍼부(IBUF)는 디코더부(DEC)로부터 출력된 보상 공통전압을 일정시간 홀딩한 이후 출력시 출력의 드랍을 방지하기 위한 것으로서 이는 회로의 구성에 따라 생략될 수도 있다.
먹스부(MUX)는 2입력 1출력(2*1) 먹스로 구성된다. 먹스부(MUX)는 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 보상 공통전압을 출력하거나 로드 프리 구동을 수행(LFD Swing)할 수 있는 전압을 출력한다.
예컨대, 먹스부(MUX)는 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 디스플레이 구동기간 동안 보상 공통전압을 출력하고, 터치 스크린 구동기간 동안 로드 프리 구동을 하기 위한 신호를 출력한다.
도 14에서, 미 설명된 Rp는 제1터치 스크린 구동회로(30a1)와 제2터치 스크린 구동회로(30a2) 간에 존재하는 기생 저항을 의미하고, VBUF는 고전위전압이 입력되는 제1입력단의 버퍼를 의미하고, CBUF는 공통전압과 로드 프리 구동을 위한 전압이 입력되는 제2입력단의 버퍼를 의미한다.
한편, 제2터치 스크린 구동회로(30a2)의 경우, 제2공통전압 보상회로가 비활성화된 상태이므로 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 디스플레이 구동기간 동안 공통전압을 출력하고, 터치 스크린 구동기간 동안 로드 프리 구동을 하기 위한 신호를 출력하게 된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 공통전압(Vcom)은 통합 구동회로(50)의 좌측을 통해 공급될 수 있다. 즉, 통합 구동회로(50)의 좌측은 공통전압 등의 전원이 입력되는 입력단과 가까운 영역이다.
이와 같은 경우, 통합 구동회로(50)의 제2터치 스크린 구동회로(30a2)는 공통전압 등의 전원 입력단과 멀리 떨어져 있는 먼 영역(Vcom_Far)에 해당하고, 통합 구동회로(50)의 제1터치 스크린 구동회로(30a1)는 공통전압 등의 전원 입력단과 가까이 있는 가까운 영역(Vcom_Near)에 해당한다.
콘트롤러는 제1터치 스크린 구동회로(30a1)의 제1공통전압 보상회로(35a1)를 비활성화하는 반면 제2터치 스크린 구동회로(30a2)의 제2공통전압 보상회로(35a2)를 활성화한다. 이에 따라, 제1터치 스크린 구동회로(35a1)는 자신의 채널들(CH1 ~ CH3)을 통해 공통전압을 출력하고, 제2터치 스크린 구동회로(35a2)는 자신의 채널들(CH4 ~ CH6)을 통해 보상 공통전압을 출력한다.
활성화된 제2공통전압 보상회로(35a2)를 통해 알 수 있듯이, 공통전압 보상회로에는 디코더부(DEC), 버퍼부(IBUF) 및 먹스부(MUX)가 각각 포함된다.
디코더부(DEC)는 공통전압 보상신호(VCS)에 대응하여 보상 공통전압을 마련하고 이를 출력한다. 디코더부(DEC)는 고전위전압(VDD)(또는 데이터신호를 형성하는 전압)을 기준전압으로 드랍된 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력한다. 디코더부(DEC)는 저항 스트링(Rd)을 통해 자신으로부터 출력되는 전압을 조절하며 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력할 수 있다.
버퍼부(IBUF)는 디코더부(DEC)로부터 출력된 보상 공통전압을 버퍼링한 후 먹스부(MUX)에 전달한다. 버퍼부(IBUF)는 디코더부(DEC)로부터 출력된 보상 공통전압을 일정시간 홀딩한 이후 출력시 출력의 드랍을 방지하기 위한 것으로서 이는 회로의 구성에 따라 생략될 수도 있다.
먹스부(MUX)는 2입력 1출력(2*1) 먹스로 구성된다. 먹스부(MUX)는 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 보상 공통전압을 출력하거나 로드 프리 구동을 수행(LFD Swing)할 수 있는 전압을 출력한다.
예컨대, 먹스부(MUX)는 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 디스플레이 구동기간 동안 보상 공통전압을 출력하고, 터치 스크린 구동기간 동안 로드 프리 구동을 하기 위한 신호를 출력한다.
도 15에서, 미 설명된 Rp는 제1터치 스크린 구동회로(30a1)와 제2터치 스크린 구동회로(30a2) 간에 존재하는 기생 저항을 의미하고, VBUF는 고전위전압이 입력되는 제1입력단의 버퍼를 의미하고, CBUF는 공통전압과 로드 프리 구동을 위한 전압이 입력되는 제2입력단의 버퍼를 의미한다.
한편, 제1터치 스크린 구동회로(30a1)의 경우, 제1공통전압 보상회로가 비활성화된 상태이므로 제2터치 동기신호(Tsync)에 대응하여 디스플레이 구동기간 동안 공통전압을 출력하고, 터치 스크린 구동기간 동안 로드 프리 구동을 하기 위한 신호를 출력하게 된다.
본 발명의 일 실시예는 통합 구동회로가 실장되는 위치 그리고 전원 입력단의 위치와 무관하게 공통전압을 보상하여 출력할 수 있는 회로를 선택적으로 활성화할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 데이터 전이(Data Transition)가 심한 스미어 패턴(Smear Pattern) 발생시 알고리즘 적으로 공통전압 보상회로를 구동(활성화)할 수 있다. 또한, 통합 구동회로 내에 내장된 공통전압 보상회로를 개별적으로 구동(활성화)할 수 있으므로 스미어 패턴의 위치에 따른 제어가 가능하다.
그 결과, 본 발명의 일 실시예는 도 16에 도시된 바와 같이 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제 없이 화면상에서 균등 또는 균일한 표시품질을 유지할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 일 실시예는 공통전압을 편측에서 공급하더라도 이를 보상할 수 있다. 그 결과, 데이터 전이(Data Transition)가 심한 패턴(Pattern)이 액정표시패널에 표시되더라도 공통전압(Vcom)이 입력되는 입력단의 양단 간에 RMS(제곱평균제곱근; root mean square) 편차가 발생하는 문제를 해소할 수 있다.
또한, 현재까지의 인셀 터치 센서 기술은 그 구동 방식상 수많은 공통전압을 일일이 반전 보상할 수가 없다(특정 포인트 보상시, 다른 곳의 과보상이 발생하므로 실질적으로 반전 보상을 할 수가 없음)는 점을 고려하여 반전 보상 없이도 편차 문제를 해소할 수 있다.
이상 본 발명은 표시패널에 일부 패턴(Pattern)을 표현할 경우 공통전압의 편차에 의한 블록딤(Block Dim; 블록 형태로 화면이 어두워짐)이 유발되는 등 표시품질이 저하되는 문제를 해소하고 화면상에서 균등 또는 균일한 표시품질을 유지할 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구동회로가 실장되는 부분에 대한 설계의 변경 없이 기구 및 VESA 규격에 따른 크기 제한을 만족시킬 수 있는 터치 센서를 갖는 표시장치를 제공하는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 타이밍 콘트롤러 12: 데이터 구동회로
14: 스캔 구동회로 DIS: 액정표시패널
TSP: 터치 스크린 30: 터치 스크린 구동회로
40: 마이크로 콘트롤러 50: 통합 구동회로
35a1, 35a2: 한 쌍의 공통전압 보상회로
30a1: 제1측 터치 스크린 구동회로
30a2: 제2측 터치 스크린 구동회로
DEC: 디코더부 IBUF: 버퍼부
MUX: 먹스부

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 표시패널;
    상기 표시패널 내에 위치하는 터치 스크린; 및
    상기 표시패널에 영상을 표시하는 디스플레이 구동기간 동안 공통전압을 출력하고, 상기 터치 스크린을 센싱하는 터치 스크린 구동기간 동안 터치구동신호를 출력하는 통합 구동회로를 포함하고,
    상기 통합 구동회로는 상기 표시패널에 데이터신호를 출력하는 데이터 구동회로와, 상기 데이터 구동회로와 구분되어 위치하고 상기 터치 스크린에 상기 터치구동신호를 출력하는 한 쌍의 터치 스크린 구동회로를 포함하며,
    상기 한 쌍의 터치 스크린 구동회로는 외부 콘트롤러로부터 출력된 활성화신호에 대응하여 활성화되거나 비활성화되는 한 쌍의 공통전압 보상회로를 포함하고, 상기 한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는 상기 표시패널에 공급되는 공통전압을 보상하는 보상 공통전압을 출력하되,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는 비활성화된 보상회로 대비 공통전압이 입력되는 입력단으로부터 멀리 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    상기 외부 콘트롤러로부터 출력된 공통전압 보상신호에 대응하여 보상 공통전압의 보상비를 프로그래머블하게 달리하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    고전위전압을 기준전압으로 상기 보상 공통전압을 가변하여 출력하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    상기 외부 콘트롤러로부터 출력된 공통전압 보상신호에 대응하여 보상 공통전압의 보상비를 프로그래머블하게 달리하는 디코더부와,
    상기 외부 콘트롤러로부터 출력된 터치 동기신호에 대응하여 상기 디스플레이 구동기간 동안 상기 보상 공통전압을 출력하거나 상기 터치 스크린 구동기간 동안 터치구동신호와 전압 또는 위상이 동일한 신호를 출력하는 먹스부를 포함하는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    상기 표시패널에 공급되는 데이터신호의 데이터 전이가 심한 스미어 패턴(Smear Pattern) 발생시 활성화되는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통합 구동회로는
    상기 데이터 구동회로의 좌우 측면에 상기 한 쌍의 터치 스크린 구동회로가 위치하고,
    상기 보상 공통전압은 상기 한 쌍의 터치 스크린 구동회로에 전달되는 공통전압을 동일하게 유지하는 값으로 설정되는 터치 센서를 갖는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로 중 활성화된 보상회로는
    상기 디스플레이 구동기간 동안 상기 보상 공통전압을 출력하도록 활성화되는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    외부 콘트롤러로부터 출력된 활성화신호에 대응하여 선택적으로 하나만 활성화되거나 둘다 활성화되는 표시장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 공통전압 보상회로는
    상기 디코더부로부터 출력된 상기 보상 공통전압을 버퍼링한 후 상기 먹스부에 전달하는 버퍼부를 더 포함하는 표시장치.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102342357B1 (ko) * 2015-09-30 2021-12-24 엘지디스플레이 주식회사 표시장치와 그 구동방법
KR102468762B1 (ko) 2015-12-14 2022-11-21 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 내장형 표시장치 및 구동방법
KR102618596B1 (ko) * 2016-09-30 2023-12-28 엘지디스플레이 주식회사 터치센서 내장형 표시장치
CN106652929B (zh) * 2016-10-18 2019-11-05 武汉华星光电技术有限公司 显示模组及液晶显示屏
KR20180049357A (ko) 2016-10-31 2018-05-11 엘지디스플레이 주식회사 구동 회로, 터치 디스플레이 장치
KR102596607B1 (ko) * 2016-12-20 2023-11-01 엘지디스플레이 주식회사 터치회로, 터치 센싱 장치 및 터치 센싱 방법
TWI634467B (zh) 2017-02-22 2018-09-01 敦泰電子有限公司 觸控顯示整合驅動電路以及使用其之觸控顯示裝置
US10671214B2 (en) * 2017-04-12 2020-06-02 Synaptics Incorporated Global coarse baseline correction charge injection
KR102383831B1 (ko) * 2017-09-29 2022-04-06 주식회사 엘엑스세미콘 패널구동장치, 표시장치 및 집적회로
KR102485360B1 (ko) * 2017-12-20 2023-01-06 삼성전자주식회사 영상 동기 신호에 기반하여 터치 센서 컨트롤러를 제어하기 위한 전자 장치 및 방법
KR102469014B1 (ko) * 2017-12-27 2022-11-21 엘지디스플레이 주식회사 통합구동회로부, 그를 이용하는 표시장치 및 구동방법
CN108665867B (zh) * 2018-05-30 2020-08-04 南京中电熊猫平板显示科技有限公司 一种栅极扫描驱动电路
KR102611016B1 (ko) * 2018-12-26 2023-12-07 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 그의 구동방법
CN109637484B (zh) * 2019-01-23 2020-12-25 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 栅极驱动单元电路、栅极驱动电路和显示装置
JP7306852B2 (ja) 2019-03-29 2023-07-11 ラピスセミコンダクタ株式会社 ディスチャージ回路
KR102627346B1 (ko) * 2019-09-05 2024-01-19 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서를 갖는 표시장치와 이의 구동 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016290B1 (ko) * 2004-06-30 2011-02-22 엘지디스플레이 주식회사 라인 온 글래스형 액정표시장치 및 구동방법
KR101136318B1 (ko) * 2005-04-29 2012-04-19 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
KR101167314B1 (ko) * 2005-06-29 2012-07-19 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
JP4861242B2 (ja) * 2007-04-27 2012-01-25 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
KR101362153B1 (ko) 2007-06-08 2014-02-13 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그의 구동방법
KR20110112128A (ko) 2010-04-06 2011-10-12 삼성전자주식회사 터치 패널의 기생 커패시턴스 보상 방법 및 장치
KR101776064B1 (ko) * 2011-06-10 2017-09-08 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 패널
KR101374018B1 (ko) * 2012-04-24 2014-03-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 구동 장치 및 방법
KR101396688B1 (ko) * 2012-05-25 2014-05-19 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 구동방법
KR101315227B1 (ko) * 2012-05-30 2013-10-07 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법
KR101448498B1 (ko) 2012-06-13 2014-10-08 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시장치
KR101295537B1 (ko) * 2012-12-31 2013-08-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시장치
KR101555967B1 (ko) 2013-02-22 2015-09-25 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법
JP2015135622A (ja) * 2014-01-17 2015-07-27 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出装置、タッチ検出機能付き表示装置及び電子機器

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