KR101756663B1 - Apparatus and method for driving display panel with built-in touch sensor - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 인-셀 터치 센서 어레이와 화소 어레이를 선택적으로 시분할 구동하여 구동 주파수를 감소시킴으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치는 구동 모드에 따라 상기 화소 어레이가 구동되는 표시 모드 기간과, 상기 터치 센서 어레이가 구동되는 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동 여부를 제어하는 시분할 이네이블 신호를 생성하고, 사용자의 옵션 설정 또는 터치 정보에 응답하여 시분할 타이밍을 제어하는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 출력하는 호스트 시스템와; 상기 시분할 이네이블 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간과, 상기 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 실행하고, 상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간 및 상기 터치 센싱 모드 기간을 조정하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 타이밍 컨트롤러의 제어에 응답하여 상기 표시 모드 기간에서 상기 화소 어레이를 구동하는 패널 구동부와; 상기 타이밍 컨트롤러의 제어에 응답하여 상기 터치 센싱 모드 기간에서 상기 터치 센서 어레이를 구동하고, 상기 터치 센서 어레이의 출력 신호로부터 상기 터치 정보를 산출하여 상기 호스트 시스템로 출력하는 터치 컨트롤러를 구비한다.The present invention relates to an apparatus and method for driving a display panel in which a touch sensor capable of reducing power consumption by selectively time-dividing an in-cell touch sensor array and a pixel array to reduce a driving frequency, The driving apparatus of the display panel with the built-in sensor generates a time division enable signal for controlling whether the pixel array is driven in accordance with the driving mode and whether or not it is time-division driven in the touch sensing mode period in which the touch sensor array is driven A host system for generating and outputting a time division timing control signal for controlling time division timing in response to user option setting or touch information; Divisionally activating the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time division enable signal and for adjusting the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time- A controller; A panel driver for driving the pixel array in the display mode period in response to the control of the timing controller; And a touch controller that drives the touch sensor array in the touch sensing mode period in response to the control of the timing controller and calculates the touch information from the output signal of the touch sensor array and outputs the calculated touch information to the host system.
Description
본원 발명은 터치 센서를 갖는 표시 패널의 구동 시스템에 관한 것으로, 특히 표시 패널에 내장된 터치 센서 어레이와 화소 어레이를 선택적으로 시분할 구동하여 소비 전력을 감소시킬 수 있는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving system for a display panel having a touch sensor, and in particular, to a touch panel device having a touch sensor array built in a display panel and a driving method of a display panel having a touch sensor capable of reducing power consumption by selectively time- Apparatus and method.
오늘날 각종 표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서(터치 스크린, 터치 패널)이 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. 2. Description of the Related Art Today, a touch sensor (touch screen, touch panel) capable of inputting information by touching on the screen of various display devices is widely applied as an information input device of a computer system. The touch sensor allows the user to easily use the display information by simply touching the screen with a finger or a stylus to select or move the display information.
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. The touch sensor senses a touch and a touch position generated on the screen of the display device and outputs the touch information, and the computer system analyzes the touch information and executes an instruction. As a display device, a flat panel display device such as a liquid crystal display device, a plasma display panel, and an organic light emitting diode display device is mainly used.
터치 센서 기술로는 센싱 원리에 따라 저항막 방식, 커패시티브(Capacitive) 방식, 광학 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 전자기 방식 등이 존재한다. 일반적으로, 터치 센서는 패널 형태로 제작되어서 표시 장치의 상부에 부착되어 터치 입력 기능을 수행한다. 그러나, 터치 센서가 부착된 표시 장치는 터치 패널을 표시 장치와 별도로 제작하여 표시 장치에 부착해야 하므로, 제조 비용이 높아짐과 아울러 시스템 전체의 두께 및 무게가 증가하여 이동성이 떨어지거나, 디자인상 제약이 따르는 문제점이 있다.As the touch sensor technology, there are resistance film type, capacitive type, optical type, infrared type, ultrasonic type, and electromagnetic type depending on the sensing principle. Generally, the touch sensor is manufactured in a panel form and attached to the upper part of the display device to perform a touch input function. However, the display device to which the touch sensor is attached requires the touch panel to be manufactured separately from the display device and attached to the display device. Therefore, the manufacturing cost is increased, the thickness and weight of the whole system are increased, There are following problems.
이를 해결하기 위하여, 최근에는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 다이오드 표시 장치 등의 화소 어레이 내에 터치 센서를 내장한 인-셀 터치 센서(In-cell Touch Sensor)가 개발되고 있다. 인-셀 터치 센서로는 포토 트랜지스터를 이용하여 광세기에 따라 터치를 인식하는 포토 터치 센서와, 커패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 커패시티브 터치 센서가 주로 이용된다. In order to solve this problem, an in-cell touch sensor incorporating a touch sensor in a pixel array such as a liquid crystal display device or an organic light emitting diode display device has been developed. As the in-cell touch sensor, a photo-touch sensor that recognizes a touch according to the light intensity using a phototransistor and a capacitive touch sensor that recognizes a touch according to a capacitive variable are mainly used.
포토 터치 센서는 터치 물체에 의한 입사광 또는 반사광으로부터 발생되는 포토 트랜지스터의 광 누설 전류를 통해 터치를 인식한다. 커패시티브 터치 센서는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 통해 터치를 인식한다. The photo-touch sensor recognizes the touch through the light leakage current of the phototransistor generated from incident light or reflected light by the touch object. The capacitive touch sensor recognizes a touch by a change in capacitance caused by a small amount of charge moving to a touch point when a conductor such as a human body or a stylus touches.
종래의 표시 장치 상에 부착된 터치 센서는 표시 장치의 구동과 터치 센서의 구동이 상호 동기화 등의 연관성이 없이 별도로 이루어지므로, 동일한 시간에 표시 장치의 구동과 터치 센서의 구동이 가능하였다. 그러나, 인-셀 방식으로 표시 장치의 화소 어레이에 내장되는 터치 센서는 동일한 시간에 표시 장치와 터치 센서의 구동이 불가능하므로, 인-셀 터치 센서 어레이와 화소 어레이를 시분할하여 구동하는 방안이 필요하다. The touch sensor attached to the conventional display device is driven independently of the other devices such as the display device and the touch sensor, so that the display device and the touch sensor can be driven at the same time. However, since the touch sensor incorporated in the pixel array of the display device in the in-cell manner can not drive the display device and the touch sensor at the same time, it is necessary to operate the in-cell touch sensor array and the pixel array in a time- .
또한, 인-셀 터치 센서 어레이와 화소 어레이를 시분할 구동하는 경우 인-셀 터치 센서 어레이 및 화소 어레이의 구동 주파수가 증가하여 소비 전력이 증가하므로 소비 전력을 감소시킬 수 있는 방안이 필요하다.In addition, when the in-cell touch sensor array and the pixel array are time-division-driven, a driving frequency of the in-cell touch sensor array and the pixel array is increased and power consumption is increased.
본원 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본원 발명이 해결하려는 과제는 인-셀 터치 센서 어레이와 화소 어레이를 선택적으로 시분할 구동하여 구동 주파수를 감소시킴으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a touch sensor array and a pixel array, And to provide a driving apparatus and method for a display panel having a built-in touch sensor.
본 발명의 해결하려는 다른 과제는 인-셀 터치 센서 어레이와 화소 어레이의 구동 주파수를 사용자 사용 조건에 적응적으로 조정함으로써 표시 기간 및 터치 센싱 모드 기간을 최적화할 수 있는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a display panel having a touch sensor capable of optimizing a display period and a touch sensing mode period by adaptively adjusting a driving frequency of an in-cell touch sensor array and a pixel array to a user's use condition And to provide a driving apparatus and method.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본원 발명의 실시예에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치는 다수의 화소를 포함하는 화소 어레이와, 상기 화소 어레이 내에 형성된 다수의 터치 센서를 포함하는 터치 센서 어레이를 포함하는 표시 패널의 구동 장치에 있어서, 구동 모드에 따라 상기 화소 어레이가 구동되는 표시 모드 기간과, 상기 터치 센서 어레이가 구동되는 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동 여부를 제어하는 시분할 이네이블 신호를 생성하고, 사용자의 옵션 설정 또는 터치 정보에 응답하여 시분할 타이밍을 제어하는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 출력하는 호스트 시스템와; 상기 시분할 이네이블 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간과, 상기 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 실행하고, 상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간 및 상기 터치 센싱 모드 기간을 조정하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 타이밍 컨트롤러의 제어에 응답하여 상기 표시 모드 기간에서 상기 화소 어레이를 구동하는 패널 구동부와; 상기 타이밍 컨트롤러의 제어에 응답하여 상기 터치 센싱 모드 기간에서 상기 터치 센서 어레이를 구동하고, 상기 터치 센서 어레이의 출력 신호로부터 상기 터치 정보를 산출하여 상기 호스트 시스템로 출력하는 터치 컨트롤러를 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display panel driving apparatus including a touch sensor including a pixel array including a plurality of pixels, a touch sensor array including a plurality of touch sensors formed in the pixel array, A display mode period in which the pixel array is driven in accordance with a drive mode and a time division enable signal for controlling whether the device is driven in a time division manner in a touch sensing mode period in which the touch sensor array is driven A host system for generating and outputting a time division timing control signal for controlling time division timing in response to user option setting or touch information; Divisionally activating the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time division enable signal and for adjusting the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time- A controller; A panel driver for driving the pixel array in the display mode period in response to the control of the timing controller; And a touch controller that drives the touch sensor array in the touch sensing mode period in response to the control of the timing controller and calculates the touch information from the output signal of the touch sensor array and outputs the calculated touch information to the host system.
상기 호스트 시스템은 상기 시분할 이네이블 신호 및 상기 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하는 시분할 제어부를 구비한다.The host system includes a time division control unit for generating the time division enable signal and the time division timing control signal.
상기 시분할 제어부는 상기 호스트 시스템이 정상 모드인 경우 상기 터치 이네이블 신호를 이네이블시켜서 상기 타이밍 컨트롤러의 시분할 구동 모드를 온시키고, 상기 호스트 시스템이 대기 모드인 경우 상기 터치 이네이블 신호를 디세이블시켜서 상기 타이밍 컨트롤러의 시분할 구동 모드를 오프시킨다.Wherein the time division control unit enables the time enable driving mode of the timing controller by enabling the touch enable signal when the host system is in the normal mode and disables the touch enable signal when the host system is in the standby mode, And turns off the time-division drive mode of the timing controller.
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 이네이블된 터치 이네이블 신호에 응답하여 각 프레임에서 상기 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 절환하는 모드 절환 신호를 출력하고; 상기 디세이블된 터치 이네이블 신호에 응답하여 상기 모드 절환 신호의 출력을 차단하여 각 프레임이 상기 표시 모드 기간으로만 구동되게 한다.The timing controller outputs a mode switching signal for switching the display mode period and the touch sensing mode period in each frame in response to the enabled touch enable signal; The output of the mode switching signal is blocked in response to the disabled touch enable signal so that each frame is driven only in the display mode period.
상기 터치 정보는 터치 좌표와 함께, 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나를 포함한다.The touch information includes at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration together with the touch coordinates.
상기 호스트 시스템은 상기 터치 정보에 응답하여 상기 시분할 타이밍 제어 신호를 다수의 단계로 설정하고; 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 시분할 타이밍 제어 신호의 단계가 상대적으로 낮으면 각 프레임에서 상기 터치 센싱 모드 기간을 최대로 확보하고, 상기 시분할 타이밍 제어 신호의 단계가 상대적으로 높으면 각 프레임에서 상기 터치 센싱 모드 기간을 최소로 확보한다.The host system sets the time division timing control signal in a plurality of steps in response to the touch information; Division timing control signal is relatively low, the timing controller secures the touch sensing mode period at a maximum in each frame, and if the step of the time-divisional timing control signal is relatively high, the touch sensing mode period Ensure minimum.
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 미리 설정된 상기 표시 모드 기간의 다수의 구동 주파수 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 주파수에 따라 내부 클럭의 주파수를 조정하며, 조정된 내부 클럭을 이용하여 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 다수의 제어 신호와, 상기 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환을 위한 모드 절환 신호를 생성한다.Wherein the timing controller selects one of a plurality of driving frequencies of the display mode period in response to the time division timing control signal, adjusts the frequency of the internal clock according to the selected driving frequency, A plurality of control signals for controlling the driving timing of the panel driving unit and a mode switching signal for switching the mode between the display mode period and the touch sensing mode period.
상기 호스트 시스템은 상기 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제1 기준치보다 작은 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최소로 설정하고; 상기 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제2 기준치보다 큰 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최대로 설정한다.Wherein the host system sets the time-division timing step to a minimum when at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is less than a preset first reference value; Division timing is set to a maximum when at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is greater than a preset second reference value.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 방법은 다수의 화소를 포함하는 화소 어레이와, 상기 화소 어레이 내에 형성된 다수의 터치 센서를 포함하는 터치 센서 어레이를 포함하는 표시 패널의 구동 방법에 있어서, 구동 모드에 따라 상기 화소 어레이가 구동되는 표시 모드 기간과, 상기 터치 센서 어레이가 구동되는 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동 여부를 제어하는 시분할 이네이블 신호를 생성하는 단계와; 사용자의 옵션 설정 또는 터치 정보에 응답하여 시분할 타이밍을 제어하는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 출력하는 단계와; 상기 시분할 이네이블 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간과, 상기 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 실행하는 단계와; 상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 상기 표시 모드 기간 및 상기 터치 센싱 모드 기간을 조정하는 단계와; 상기 표시 모드 기간에서 상기 화소 어레이를 구동하는 단계와; 상기 터치 센싱 모드 기간에서 상기 터치 센서 어레이를 구동하고, 상기 터치 센서 어레이의 출력 신호로부터 상기 터치 정보를 산출하는 단계를 포함한다.A method of driving a display panel having a touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention includes driving a display panel including a pixel array including a plurality of pixels and a touch sensor array including a plurality of touch sensors formed in the pixel array Generating a time division enable signal for controlling whether a display mode period in which the pixel array is driven according to a driving mode and a time division driving period in a touch sensing mode period in which the touch sensor array is driven; Generating and outputting a time division timing control signal for controlling the time division timing in response to user option setting or touch information; Divisionally driving the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time division enable signal; Adjusting the display mode period and the touch sensing mode period in response to the time division timing control signal; Driving the pixel array in the display mode period; Driving the touch sensor array in the touch sensing mode period and calculating the touch information from the output signal of the touch sensor array.
본원 발명에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법은 호스트 시스템의 구동 모드에 따라 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 수행한다. 이에 따라, 대기 모드 등에서 터치 센싱 모드 기간으로의 모드 절환없이 각 프레임이 표시 모드 기간으로만 구동하여 화소 어레이의 구동 주파수를 감소시킬 수 있으므로 소비 전력을 감소시킬 수 있다.An apparatus and method for driving a display panel in which a touch sensor is incorporated according to the present invention selectively performs time division driving in a display mode period and a touch sensing mode period according to a driving mode of a host system. Accordingly, the driving frequency of the pixel array can be reduced by driving each frame only in the display mode period without switching the mode from the standby mode to the touch sensing mode, thereby reducing power consumption.
또한, 본원 발명에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법은 사용자의 옵션 설정에 응답하거나, 터치 정보(터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수, 터치 지속 시간 등)에 응답하여 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 조정함으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 적응적으로 조절한다. 이에 따라, 메뉴 선택 등과 같이 사용자의 터치점 또는 터치 횟수가 상대적으로 작거나 터치 지속 시간이 상대적으로 짧은 경우에는 표시 모드 기간을 최대로 확보하여 화소 어레이의 구동 주파수를 감소시킬 수 있으므로 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 사용자의 라이팅 또는 드로잉과 같이 사용자의 터치점 또는 터치 횟수가 상대적으로 많거나 터치 지속 시간이 상대적으로 긴 경우에는 터치 센싱 모드 기간을 최대로 확보하여 터치 센싱력을 향상시킬 수 있다.The apparatus and method for driving a display panel including a touch sensor according to the present invention may be configured to respond to an option setting of a user or to set a time division timing in response to touch information (the number of touch points, the number of touches within a unit time, (Mode switching timing) is adjusted so that the display mode period and the touch sensing mode period are adaptively adjusted. Accordingly, when the touch point or touch frequency of the user is relatively small or the touch duration is relatively short such as menu selection, the display mode period is maximized to reduce the driving frequency of the pixel array, . In addition, when the touch point or touch frequency of the user is relatively large or the touch duration is relatively long, such as lighting or drawing of the user, the touch sensing mode period can be maximized to improve the touch sensing power.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 회로 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널의 수직 구조에 대한 한 예를 간단하게 나타낸 단면도이다.
도 3는 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널의 일 예를 나타낸 등가 회도로이다.
도 4는 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널의 다른 예를 나타낸 등가 회로도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 호스트 시스템 및 타이밍 컨트롤러의 내부 구성을 나타낸 회로 블록도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 파형도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널의 다른 구동 파형도이다.1 is a circuit block diagram schematically showing the configuration of a driving apparatus for a display panel in which a touch sensor is incorporated according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view schematically showing an example of a vertical structure of a display panel having the touch sensor shown in FIG.
3 is an equivalent circuit diagram showing an example of a display panel having the touch sensor shown in Fig.
4 is an equivalent circuit diagram showing another example of a display panel in which the touch sensor shown in Fig. 1 is incorporated.
5 is a circuit block diagram showing an internal configuration of the host system and the timing controller shown in Fig.
6 is a driving waveform diagram of a display panel having the touch sensor shown in Fig.
7 is another drive waveform diagram of the display panel in which the touch sensor shown in Fig. 1 is incorporated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치를 개략적으로 나타낸 회로 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 터치 센서가 내장된 표시 패널(10)의 수직 구조에 대한 한 예를 간단하게 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a circuit block diagram schematically showing a driving apparatus for a display panel in which a touch sensor is incorporated, according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a vertical structure of a
도 1에 나타낸 터치 센서를 갖는 표시 장치는 터치 센서(TS)가 내장된 표시 패널(10)과, 표시 패널(10) 내의 화소 어레이를 구동하는 데이터 드라이버(22) 및 게이트 드라이버(24)를 포함하는 패널 구동부(20)와, 패널 구동부(20)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(30)와, 표시 패널(10) 내의 터치 센서 어레이를 구동하는 터치 컨트롤러(40)와, 타이밍 컨트롤러(30) 및 터치 컨트롤러(40)를 제어하는 호스트 시스템(50)을 구비한다.1 includes a
도 1에서 타이밍 컨트롤러(30) 및 데이터 드라이버(22)는 각각의 IC(Integrated Circuit)로 집적화되거나, 타이밍 컨트롤러(30)가 데이터 드라이버(22) 내에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다. 터치 컨트롤러(40) 및 타이밍 컨트롤러(30)도 각각의 IC로 집적화되거나, 터치 컨트롤러(40)가 타이밍 컨트롤러(30)에 내장되어 하나의 IC로 집적화될 수 있다.1, the
표시 패널(10)은 다수의 화소들(PX)이 배열된 화소 어레이와, 화소 어레이 내에 다수의 터치 센서(TS)가 배열된 터치 센서 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 포인터 또는 커서를 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(Grapic User Interface; GUI) 및 기타 정보를 표시한다. 터치 센서 어레이는 사용자 터치를 감지하여 사용자가 화소 어레이에 표시된 GUI와 대화할 수 있게 한다. 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 패널을 예로 들어 설명하기로 한다. The
표시 패널(10)로 액정 패널을 이용하는 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이 표시 패널(10)은 터치 센서(TS)와 박막 트랜지스터(미도시) 및 화소 전극(6)을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이(8)가 형성된 하부 기판(4)과, 블랙 매트릭스(11) 및 컬러 필터(12)를 포함하는 컬러 필터 어레이(13)가 형성된 상부 기판(14)과, 하부 기판(4) 및 상부 기판(14) 사이의 액정층(LC)과, 하부 기판(4) 및 상부 기판(14)의 외측면에 각각 부착된 하부 편광판(2) 및 상부 편광판(16)과, 상부 편광판(16) 상에 부착된 강화 기판(18)을 구비한다. 공통 전극(미도시)은 하부 기판(4) 또는 상부 기판(14)에 형성된다. 액정층(LC)은 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계에 의해 구동되거나, IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같이 수평 전계에 의해 구동된다. 터치 센서(TS)로는 포토 터치 센서 또는 커패시티브 터치 센서를 이용한다. 커패시티브 터치 센서(TS)가 이용되는 경우 도 2와 같이 터치 물체와 터치 센서(TS)간의 커패시터(Cf) 형성으로 터치 센서(TS)의 커패시턴스가 가변하여 터치를 인식할 수 있다.2, the
도 1에 나타낸 표시 패널(10)에서 화소 어레이의 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적, 녹, 청 서브화소(PX)의 조합으로 컬러를 구현한다. 각 서브화소(PX)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 병렬 접속된 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터는 액정 커패시터에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다. In the
도 1에 나타낸 표시 패널(10)에서 터치 센서 어레이는 센서 구동 라인(SL)과 리드아웃 라인(ROL)과 접속된 다수의 터치 센서(TS)를 구비한다. 각 터치 센서(TS)는 포토 트랜지스터를 이용하여 광세기에 따라 터치를 인식하는 포토 터치 센서와, 커패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 커패시티브 터치 센서를 주로 이용할 수 있다. 포토 터치 센서는 터치 물체에 의한 입사광 또는 반사광으로부터 발생되는 포토 트랜지스터의 광 누설 전류를 통해 터치를 인식한다. 커패시티브 터치 센서는 인체나 스타일러스와 같은 도전체가 터치할 때 소량의 전하가 터치점으로 이동하여 발생되는 커패시턴스의 변화를 통해 터치를 인식한다. 예를 들면, 커패시티브 터치 센서(TS)는 도 2와 같이 터치 물체와 터치 커패시터(Cf)를 형성하여 터치점의 커패시턴스를 가변시킴으로써 터치를 인식하게 한다. 터치 센서(TS)는 터치점의 크기를 3~5mm 정도로 고려하여 다수의 화소 단위로 형성된다. 예를 들어, 터치점의 선폭이 4mm 정도인 경우 터치 센서(TS)는 50개 정도의 서브화소 단위로 형성될 수 있다. In the
이와 같이, 화소 어레이 및 터치 센서 어레이를 포함하는 표시 패널(10)은 각 프레임을 화소 어레이에 데이터를 기록하는 표시 모드 기간과, 터치 센서 어레이를 구동하는 터치 센싱 모드 기간으로 시분할하여 구동한다. 여기서, 호스트 시스템(50)의 제어에 응답하여 각 프레임에서 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동이 선택적으로 수행될 수 있다. 또한, 호스트 시스템(50)의 제어에 응답하여 각 프레임에서 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환 타이밍이 조정될 수 있다.As described above, the
호스트 시스템(50)은 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 타이밍 컨트롤러(30)로 공급하고, 터치 컨트롤러(40)로부터 입력된 터치 정보(터치 좌표, 터치 횟수, 터치 지속 시간 등)를 분석하여 터치 정보에 대응하는 명령을 수행한다.The
또한, 호스트 시스템(50)은 정상 모드 및 대기 모드와 같은 구동 모드에 따라 시분할 이네이블 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(30)로 출력한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)으로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 수행한다.In addition, the
또한, 호스트 시스템(50)은 사용자의 옵션 설정에 응답하거나, 터치 컨트롤러(40)로부터의 터치 정보(터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수, 터치 지속 시간 등)에 응답하여 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 조정하기 위한 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(30)로 출력한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 각 프레임에서 모드 절환 타이밍을 가변시킴으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 적응적으로 조절한다.In addition, the
타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)으로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(22)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(30)는 호스트 시스템(50)으로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라이버(22)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(24)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(30)는 생성된 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 각각 데이터 드라이버(22) 및 게이트 드라이버(24)로 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. The
또한, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)으로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 수행한다. 다시 말하여, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환을 위한 모드 절환 신호를 생성하여 출력한다. 예를 들어, 정상 모드에서 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호가 이네이블되면 타이밍 컨트롤러(30)는 시분할 구동 모드를 온시켜서 각 프레임마다 모드 절환 신호를 생성하여 출력함으로써 각 프레임이 표시 모드 기간 및 터치 센싱 모드 기간으로 시분할되어 구동되게 한다. 반면에, 대기 모드에서 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호가 디세이블되면 타이밍 컨트롤러(30)는 시분할 구동 모드를 오프시켜서 모드 절환 신호를 생성하지 않음으로써 모드 절환 신호가 공급되지 않는 프레임이 터치 센싱 모드로의 절환없이 표시 모드 기간으로만 구동되게 한다.In addition, the
또한, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 각 프레임에서 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 가변시킴으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 적응적으로 조절한다. 타이밍 컨트롤러(30)는 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 레지스터에 미리 설정된 표시 모드 기간의 다수의 구동 주파수 중 하나를 선택하고, 선택된 표시 모드 기간의 구동 주파수에 따라 내부 클럭의 주파수를 조정함으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 조정할 수 있다. 이때, 타이밍 컨트롤러(30)는 조정된 내부 클럭을 이용하여 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호와 모드 절환 신호를 생성함과 아울러 내부 메모리에 저장된 데이터를 출력한다. The
타이밍 컨트롤러(30)는 데이터 제어 신호와 함께 데이터를 데이터 드라이버(22)로 출력하고, 게이트 제어 신호를 게이트 드라이버(24)로 출력함으로써 표시 모드 기간에서 데이터 드라이버(22) 및 게이트 드라이버(24)가 표시 패널(10)의 화소 어레이를 구동하도록 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(30)는 모드 절환 신호를 터치 컨트롤러(40)로 출력함으로써 터치 센싱 모드 기간에서 터치 컨트롤러(40)가 표시 패널(10)의 터치 센서 어레이를 구동하도록 제어한다. The
게이트 드라이버(24)는 타이밍 컨트롤러(30)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 표시 모드 기간에서 표시 패널(10)의 화소 어레이에 형성된 다수의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(24)는 각 게이트 라인(GL)의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 드라이버(24)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. 또한, 게이트 드라이버(24)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(10)에 내에 내장되어 화소 어레이 및 터치 센서 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판 상에 형성될 수 있다.The
데이터 드라이버(22)는 타이밍 컨트롤러(30)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 표시 모드 기간에서 표시 패널(10)의 화소 어레이에 형성된 다수의 데이터 라인(DL)에 데이터 신호를 공급한다. 데이터 드라이버(22)는 타이밍 컨트롤러(30)로부터 입력되는 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. 데이터 드라이버(22)는 적어도 하나의 데이터 IC로 구성되어 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(10)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(10) 상에 실장될 수 있다. The
터치 컨트롤러(40)는 타이밍 컨트롤러(30)로부터의 모드 절환 신호에 응답하여 터치 센싱 모드 기간에서 터치 센서 어레이를 구동하고, 터치 센서 어레이로부터 리드아웃 라인(ROL)을 통해 출력되는 리드아웃 신호를 통해 터치를 감지하여 터치 정보를 산출하여 호스트 시스템(50)으로 출력한다. 터치 컨트롤러(40)는 터치 센서 어레이로부터의 리드아웃 신호를 감지하여 터치 좌표를 산출함과 아울러 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수, 터치 지속 시간 등을 산출하여 호스트 시스템(50)으로 출력한다. 이를 위하여, 터치 컨트롤러(40)는 터치 센서 어레이의 리드아웃 라인을 통해 출력되는 리드아웃 신호를 이용하여 센싱 데이터를 생성하는 리드아웃 회로와, 모드 절환 신호에 응답하여 터치 센싱 모드 기간에서 터치 센서 어레이의 센서 구동 라인을 순차 구동함과 아울러 리드아웃 회로로부터의 센싱 데이터를 이용하여 터치 정보를 산출하는 마이크로 프로세서를 구비할 수 있다. 리드아웃 회로는 리드아웃 신호를 미리 설정된 기준 전압과 비교하여 터치 여부를 나타내는 센싱 신호를 생성하는 증폭기와, 아날로그 센싱 신호를 디지털 센싱 데이터로 변환하여 마이크로 프로세서로 출력하는 아날로그-디지털 컨버터(Analog to Digital Converter; ADC)를 구비할 수 있다. 마이크로 프로세서는 리드아웃 라인(ROL)의 위치 정보(X 좌표)와, 구동되는 센서 구동 라인(SL)의 위치 정보(Y 좌표)에 기초하여 터치 좌표값(XY 좌표)을 산출한다. 또한, 마이크로 프로세서는 산출된 터치 좌표값으로부터 터치점 갯수를 산출하거나, 단위 시간내 터치점 산출 개수를 카운트하거나, 단위 시간내 터치 지속 시간을 산출한다. 터치 컨트롤러(40)는 모드 전환 신호에 응답하여 표시 모드 기간에서는 터치 센서 어레이를 구동 및 터치를 감지하지 않는다.The
도 3은 도 1에 나타낸 한 실시예에 따른 표시 패널(10)의 등가 회로도를 나타낸 것으로, 구체적으로 포토 터치 센서(PTS)를 내장한 액정 패널의 등가 회로를 나타낸 것이다.Fig. 3 shows an equivalent circuit diagram of the
도 3에 나타낸 포토 터치 센서(PTS)는 액정 패널의 화소 어레이 내에 내장된다. 각 서브화소는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하여 정의된 각 화소 영역에 형성된 화소 박막 트랜지스터(Tpx)와, 화소 박막 트랜지스터(Tpx)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(Tpx)와 접속된 화소 전극과, 공통 전압을 공급하는 공통 전극과, 화소 전극과 공통 전극에 의해 수직 전계 또는 수평 전계가 인가되는 액정층으로 구성된다. 화소 박막 트랜지스터(Tpx)는 해당 게이트 라인(GL)으로부터의 게이트 신호에 응답하여, 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 신호를 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 저장한다. 액정 커패시터(Clc)에 저장된 데이터 신호에 따라 액정이 구동되고, 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)가 데이터 신호를 안정적으로 유지시킨다. The photo-touch sensor (PTS) shown in Fig. 3 is built in the pixel array of the liquid crystal panel. Each sub-pixel includes a pixel thin film transistor Tpx formed in each pixel region defined by intersecting the gate line GL and the data line DL, a liquid crystal capacitor Clc connected in parallel with the pixel thin film transistor Tpx, And a capacitor Cst. The liquid crystal capacitor Clc is composed of a pixel electrode connected to the thin film transistor Tpx, a common electrode for supplying a common voltage, and a liquid crystal layer to which a vertical electric field or a horizontal electric field is applied by the pixel electrode and the common electrode. The pixel thin film transistor Tpx stores a data signal from the data line DL in the liquid crystal capacitor Clc and the storage capacitor Cst in response to a gate signal from the corresponding gate line GL. The liquid crystal is driven according to the data signal stored in the liquid crystal capacitor Clc, and the storage capacitor Cst maintains the data signal stably by the liquid crystal capacitor Clc.
포토 터치 센서(PTS)는 광 세기에 따라 터치를 감지하는 센서 박막 트랜지스터(Tss)와, 센서 박막 트랜지스터(Tss)에 바이어스(Bias) 전압을 공급하는 바이어스 라인(BL)(도 1의 센서 구동 라인 SL)과, 센서 박막 트랜지스터(Tss)의 출력 신호를 저장하는 스토리지 커패시터(Cst2)와, 스토리지 커패시터(Cst2)에 저장된 신호를 출력하는 스위치 박막 트랜지스터(Tsw)와, 스위치 박막 트랜지스터(Tsw)와 접속된 리드아웃 라인(ROL)을 구비한다. The photoelectric touch sensor PTS includes a sensor thin film transistor Tss for sensing a touch in accordance with light intensity and a bias line BL for supplying a bias voltage to the sensor thin film transistor Tss A switch thin film transistor Tsw for outputting a signal stored in the storage capacitor Cst2 and a switch thin film transistor Tsw connected to the switch thin film transistor Tsw And a lead-out line ROL.
센서 박막 트랜지스터(Tss)의 게이트 전극 및 제1 전극이 바이어스 라인(BL)에 접속되고, 제2 전극은 스토리지 커패시터(Cst2)와 접속된다. 제1 및 제2 전극은 전류 방향에 따라 소스 전극 및 드레인 전극이 될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst2)는 센서 박막 트랜지스터(Tss)의 제2 전극과 게이트 전극 사이에 접속된다. 스위치 박막 트랜지스터(Tsw)는 게이트 전극이 게이트 라인(GL)에 접속되고, 제1 및 제2 전극이 각각 스토리지 커패시터(Cst2)와 리드아웃 라인(ROL)에 접속된다.The gate electrode and the first electrode of the sensor thin film transistor Tss are connected to the bias line BL, and the second electrode is connected to the storage capacitor Cst2. The first and second electrodes may be a source electrode and a drain electrode depending on a current direction. The storage capacitor Cst2 is connected between the second electrode of the sensor thin film transistor Tss and the gate electrode. In the switch thin film transistor Tsw, the gate electrode is connected to the gate line GL, and the first and second electrodes are connected to the storage capacitor Cst2 and the lead-out line ROL, respectively.
센서 박막 트랜지스터(Tss)는 터치에 의한 입사광 또는 반사광의 광 세기에 응답하여 광 누설 전류를 발생하고, 광 누설 전류를 스토리지 커패시터(Cst2)에 저장한다. 스위치 박막 트랜지스터(Tsw)는 게이트 라인(GL)의 게이트 신호에 응답하여 스토리지 커패시터(Cst2)에 저장된 전압을 리드아웃 라인(ROL)으로 출력한다. 따라서, 포토 터치 센서(PTS)는 입사광 또는 반사광의 광 세기에 따라 터치 여부를 나타내는 신호를 리드아웃 라인(ROL)으로 출력한다The sensor thin film transistor Tss generates a light leakage current in response to the light intensity of the incident light or the reflected light by the touch, and stores the light leakage current in the storage capacitor Cst2. The switch thin film transistor Tsw outputs the voltage stored in the storage capacitor Cst2 to the readout line ROL in response to the gate signal of the gate line GL. Therefore, the photo-touch sensor PTS outputs a signal indicating whether the touch is on or off according to the intensity of the incident light or the reflected light to the lead-out line ROL
도 4는 도 1에 나타낸 다른 실시예에 따른 표시 패널(10)의 등가 회로도를 나타낸 것으로, 구체적으로 커패시티브 터치 센서(CTS)를 내장한 액정 패널의 등가 회로를 나타낸 것이다.FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the
도 4에 나타낸 커패시티브 터치 센서(CTS)는 액정 패널의 화소 어레이 내에 내장된다. 각 서브화소는 전술한 바와 같이 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 화소 박막 트랜지스터(Tpx)와, 화소 박막 트랜지스터(Tpx)와 병렬 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. The capacitive touch sensor (CTS) shown in Fig. 4 is embedded in the pixel array of the liquid crystal panel. Each sub-pixel includes a pixel thin film transistor Tpx connected to the gate line GL and the data line DL and a liquid crystal capacitor Clc and a storage capacitor Cst connected in parallel to the pixel thin film transistor Tpx, .
커패시티브 터치 센서(CTS)는 터치 물체와 센싱 커패시터(Cf)를 형성하기 위한 센싱 전극(20)과, 센서 게이트 라인 쌍(SGLa, SGLb)(도 1의 센서 구동 라인 SL)과, 제1 센서 게이트 라인(SGLa)의 제어에 응답하여 파워 라인(PL)과 센싱 전극(20) 일측단과의 전류 패스를 형성하는 제1 스위치 박막 트랜지스터(Tsw1)와, 제2 센서 게이트 라인(SGLb)의 제어에 응답하여 리드아웃 라인(ROL)과 센싱 전극(20) 타측단과의 전류 패스를 형성하는 제2 스위치 박막 트랜지스터(Tsw2)를 구비한다. 여기서, 파워 라인(PL)은 스토리지 커패시터(Cst)의 공통 전극과 접속되는 공통 라인으로 대체되어 생략될 수 있다.The capacitive touch sensor CTS includes a
제1 스위치 박막 트랜지스터(Tsw1)의 게이트 전극은 제1 센서 게이트 라인(SGLa)과 접속되고, 제1 전극은 파워 라인(PL)과 접속되며, 제2 전극은 센싱 전극(20)의 일측단과 접속된다. 제1 및 제2 전극 각각은 전류 방향에 따라 소스 전극 및 드레인 전극이 된다. 제2 스위치 박막 트랜지스터(Tsw2)의 게이트 전극은 제2 센서 게이트 라인(SGLb)과 접속되고, 제1 전극은 리드아웃 라인(ROL)과 접속되며, 제1 전극은 센싱 전극(20)의 타측단과 접속된다. 제1 및 제2 전극 각각은 전류 방향에 따라 소스 전극 및 드레인 전극이 된다. The first switch thin film transistor Tsw1 has a gate electrode connected to the first sensor gate line SGLa and a first electrode connected to the power line PL and a second electrode connected to one end of the
제1 스위치 박막 트랜지스터(Tsw1)가 제1 센서 게이트 라인(SGLa)의 게이트 신호에 의해 응답하여 파워 라인(PL)으로부터의 구동 전압(Vd)을 센싱 전극(20)에 공급한다. 이때, 터치 물체가 액정 표시 장치의 표면을 터치하면 터치 물체와 센싱 전극(20) 사이에 센싱 커패시터(Cf)가 형성된다. 이어서, 제2 스위치 박막 트랜지스터(Tsw2)가 제2 센서 게이트 라인(SGLb)의 게이트 신호에 응답하여 터치 커패시터(Cf)를 통해 센싱 전극(20)에 유도된 전하량에 대응하는 신호를 리드아웃 라인(ROL)으로 출력한다.The first switch thin film transistor Tsw1 responds by the gate signal of the first sensor gate line SGLa and supplies the drive voltage Vd from the power line PL to the
도 5는 도 1에 나타낸 타이밍 컨트롤러(30) 및 호스트 시스템(50)에서 본 발명과 관련된 내부 구성을 나타낸 회로 블록도이다. 5 is a circuit block diagram showing an internal configuration related to the present invention in the
도 5를 참조하면, 호스트 시스템(50)는 시분할 제어부(52)를 구비한다. 시분할 제어부(52)는 정상 모드 및 대기 모드와 같은 호스트 시스템(50)의 구동 모드에 응답하여 시분할 이네이블 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(30)로 출력한다. 또한, 시분할 제어부(52)는 사용자의 옵션 설정에 응답하거나, 터치 컨트롤러(40)로부터의 터치 정보(터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수, 터치 지속 시간 등)에 응답하여 시분할 타이밍을 조정하기 위한 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(30)로 출력한다. Referring to FIG. 5, the
도 5를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(30)는 데이터 입력부(31), 메모리(32), 데이터 출력부(33), 주파수 조정부(34), 레지스터(35) 및 제어 신호 생성부(36)를 구비한다. 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)으로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 수행한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 각 프레임에서 모드 절환 타이밍을 가변시킴으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 적응적으로 조절한다.5, the
데이터 입력부(31)는 호스트 시스템(50)로부터 입력되는 도트 클럭에 따라 호스트 시스템(50)로부터 입력되는 데이터를 메모리(32)에 저장한다. 데이터 출력부(33)는 주파수 조정부(34)로부터 출력되는 조정 클럭에 따라 메모리(32)에 저장된 데이터를 읽어들여 데이터 드라이버(22)로 출력한다.The
레지스터(35)에는 시분할 타이밍 제어 신호에 대한 표시 모드 기간의 다수의 구동 주파수가 설계자에 의해 미리 설정되어 저장된다.A plurality of drive frequencies of the display mode period for the time division timing control signal are preset and stored in the
주파수 조정부(34)는 호스트 시스템(50)으로부터의 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 레지스터(35)에 저장된 다수의 구동 주파수 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 주파수에 응답하여 내부 클럭의 주파수를 조정한다.The
제어 신호 생성부(36)는 호스트 시스템(50)로부터 입력되는 다수의 동기 신호(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호)와 주파수 조정부(34)로부터 출력되는 클럭을 이용하여 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호와 모드 절환 신호를 생성하여 출력한다. 또한, 제어 신호 생성부(36)는 호스트 시스템(50)으로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 모드 절환 신호를 출력하거나 모드 절환 신호의 출력을 차단한다. 제어 신호 생성부(36)는 주파수 조정부(34)에서 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 주파수가 조정된 내부 클럭을 이용하여 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호와 모드 절환 신호를 생성하므로, 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호와 모드 절환 신호의 주파수가 상기 내부 클럭의 주파수에 따라 조정된다. 제어 신호 생성부(36)는 데이터 제어 신호를 데이터 드라이버(22)로 출력하고, 게이트 제어 신호를 게이트 드라이버(24)로 출력하며, 모드 절환 신호를 터치 컨트롤러(40)로 출력한다. The control
이하, 도 5에 나타낸 타이밍 컨트롤러(30) 및 호스트 시스템(50)의 구동 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of driving the
호스트 시스템(50)은 표시 패널(10)의 터치 센서 어레이가 정상적으로 구동되어야 하는 정상 모드인 경우 시분할 이네이블 신호를 이네이블시켜서 타이밍 컨트롤러(30)의 시분할 구동 모드를 온시킨다. 반면에, 호스트 시스템(50)은 터치 무입력 시간이 일정 기간 경과하거나 사용자 설정에 따른 대기(Sleep) 모드인 경우 시분할 이네이블 신호를 디세이블시켜서 타이밍 컨트롤러(30)의 시분할 구동 모드를 오프시킨다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(30)는 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호에 응답하여 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환을 위한 모드 절환 신호를 생성하여 출력한다. The
예를 들면, 정상 모드에서 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호가 이네이블되면 타이밍 컨트롤러(30)는 시분할 구동 모드를 온시켜서 각 프레임마다 모드 절환 신호를 생성하여 출력함으로써 도 6에 나타낸 (A)와 같이 각 프레임이 표시 모드 기간 및 터치 센싱 모드 기간으로 시분할되어 구동되게 한다. For example, when the time division enable signal from the
반면에, 대기 모드에서 호스트 시스템(50)로부터의 시분할 이네이블 신호가 디세이블되면 타이밍 컨트롤러(30)는 시분할 구동 모드를 오프시켜서 모드 절환 신호의 출력을 차단함으로써 도 6에 나타낸 (A)와 같이 모드 절환 신호가 공급되지 않는 프레임이 터치 센싱 모드로의 절환없이 표시 모드 기간으로만 구동되게 한다.On the other hand, when the time division enable signal from the
또한, 호스트 시스템(50)은 사용자의 옵션 설정 또는 터치 정보에 응답하여 다수의 시분할 타이밍 단계를 나타내는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 타이밍 컨트롤러(30)로 출력한다.
In addition, the
예를 들면, 호스트 시스템(50)은 사용자가 표시 패널(10) 상에서 라이팅(Writing) 또는 드로잉(Drawing)를 실행하는 경우 등과 같이 호스트 시스템(50)은 터치 컨트롤러(40)로부터의 터치 정보에 포함된 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제1 기준치보다 큰 경우 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 최소로 설정함으로써 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이 각 프레임에서 타이밍 컨트롤러(30)가 터치 센싱 모드 기간을 최대로 확보하고 그 터치 센싱 모드 기간과 동일하게 표시 모드 기간을 확보할 수 있게 한다.For example, the
반면에, 호스트 시스템(50)은 터치 컨트롤러(40)로부터의 터치 정보에 포함된 터지점 개수, 단위 시간내 터치 횟수 또는 터치 지속 시간을 분석하여 사용자가 표시 패널(10)에 표시되는 메뉴를 선택하는 경우 등과 같이 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제2 기준치보다 작은 경우 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 최대로 설정함으로써 도 7의 (C)에 나타낸 바와 같이 타이밍 컨트롤러(30)가 터치 센싱 모드 기간을 최소로 확보하는 대신 표시 모드 기간을 최대로 확보할 수 있게 한다. On the other hand, the
또한, 호스트 시스템(50)은 상기 시분할 타이밍이 최소 및 최대의 경우가 아니면 시분할 타이밍을 중간 단계로 설정함으로써 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이 타이밍 컨트롤러(30)가 터치 센싱 모드 기간을 (A) 보다 작고 (C) 보다 크게 설정하고 터치 센싱 모드 기간이 감소한 만큼 표시 모드 기간을 증가시킬 수 한다. 7 (B), the
이와 같이, 본원 발명에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법은 호스트 시스템의 구동 모드에 따라 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간의 시분할 구동을 선택적으로 수행한다. 이에 따라, 대기 모드 등에서 터치 센싱 모드 기간으로의 모드 절환없이 각 프레임이 표시 모드 기간으로만 구동하여 화소 어레이의 구동 주파수를 감소시킬 수 있으므로 소비 전력을 감소시킬 수 있다.As described above, the apparatus and method for driving the display panel with the touch sensor according to the present invention selectively perform time division driving in the display mode period and the touch sensing mode period according to the driving mode of the host system. Accordingly, the driving frequency of the pixel array can be reduced by driving each frame only in the display mode period without switching the mode from the standby mode to the touch sensing mode, thereby reducing power consumption.
또한, 본원 발명에 따른 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치 및 방법은 사용자의 옵션 설정에 응답하거나, 터치 정보(터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수, 터치 지속 시간 등)에 응답하여 시분할 타이밍(모드 절환 타이밍)을 조정함으로써 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간을 적응적으로 조절한다. 이에 따라, 메뉴 선택 등과 같이 사용자의 터치점 또는 터치 횟수가 상대적으로 작거나 터치 지속 시간이 상대적으로 짧은 경우에는 표시 모드 기간을 최대로 확보하여 화소 어레이의 구동 주파수를 감소시킬 수 있으므로 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 사용자의 라이팅 또는 드로잉과 같이 사용자의 터치점 또는 터치 횟수가 상대적으로 많거나 터치 지속 시간이 상대적으로 긴 경우에는 터치 센싱 모드 기간을 최대로 확보하여 터치 센싱력을 향상시킬 수 있다.The apparatus and method for driving a display panel including a touch sensor according to the present invention may be configured to respond to an option setting of a user or to set a time division timing in response to touch information (the number of touch points, the number of touches within a unit time, (Mode switching timing) is adjusted so that the display mode period and the touch sensing mode period are adaptively adjusted. Accordingly, when the touch point or touch frequency of the user is relatively small or the touch duration is relatively short such as menu selection, the display mode period is maximized to reduce the driving frequency of the pixel array, . In addition, when the touch point or touch frequency of the user is relatively large or the touch duration is relatively long, such as lighting or drawing of the user, the touch sensing mode period can be maximized to improve the touch sensing power.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 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 기술분야의 당업자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .
2: 하부 편광판 4: 하부 기판
6: 화소 전극 TS: 터치 센서
8: 박막 트랜지스터 어레이 11: 블랙 매트릭스
12: 컬러 필터 13: 컬러 필터 어레이
14: 상부 기판 16: 상부 편광판
18: 강화 기판 10: 표시 패널
20: 패널 구동부 22: 데이터 드라이버
24: 게이트 드라이버 30: 타이밍 컨트롤러
31: 데이터 입력부 32: 메모리
33: 데이터 출력부 34: 주파수 조정부
35: 레지스터 36: 제어 신호 생성부
40: 터치 컨트롤러 50: 호스트 시스템
52: 시분할 제어부2: lower polarizer plate 4: lower substrate
6: pixel electrode TS: touch sensor
8: thin film transistor array 11: black matrix
12: color filter 13: color filter array
14: upper substrate 16: upper polarizer
18: reinforced substrate 10: display panel
20: panel driver 22: data driver
24: gate driver 30: timing controller
31: data input unit 32: memory
33: Data output section 34: Frequency adjustment section
35: register 36: control signal generating section
40: touch controller 50: host system
52: Time-
Claims (15)
사용자의 옵션 설정 또는 터치 정보에 응답하여 시분할 타이밍을 제어하기 위한 다수의 시분할 타이밍 단계를 나타내는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 출력하는 호스트 시스템과;
표시 모드 기간에서 상기 화소 어레이를 구동하는 패널 구동부와;
상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 미리 설정된 표시 모드 기간의 다수의 구동 주파수 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 주파수에 따라 내부 클럭의 주파수를 조정하며, 조정된 내부 클럭을 이용하여 상기 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 다수의 제어 신호와 상기 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환을 위한 모드 절환 신호를 생성하는 타이밍 컨트롤러와;
상기 타이밍 컨트롤러의 제어에 응답하여 상기 터치 센싱 모드 기간에서 상기 터치 센서 어레이를 구동하고, 상기 터치 센서 어레이의 출력 신호로부터 상기 터치 정보를 산출하여 상기 호스트 시스템으로 출력하는 터치 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치.A driving apparatus for a display panel including a pixel array including a plurality of pixels and a touch sensor array including a plurality of touch sensors formed in the pixel array,
A host system for generating and outputting a time division timing control signal indicating a plurality of time division timing steps for controlling the time division timing in response to user option setting or touch information;
A panel driver for driving the pixel array in a display mode period;
Wherein the control unit selects one of a plurality of driving frequencies in a preset display mode period in response to the time division timing control signal, adjusts the frequency of the internal clock according to the selected driving frequency, A timing controller for generating a plurality of control signals for controlling the touch sensing mode and a mode switching signal for switching the mode between the display mode period and the touch sensing mode period;
And a touch controller that drives the touch sensor array in the touch sensing mode period in response to the control of the timing controller and calculates the touch information from the output signal of the touch sensor array and outputs the calculated touch information to the host system A display panel driving device having a built-in touch sensor.
상기 호스트 시스템은
터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제1 기준치보다 작은 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최대로 설정하고;
상기 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제2 기준치보다 큰 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최소로 설정하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 장치.The method of claim 7,
The host system
Division timing step is set to a maximum when at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is less than a preset first reference value;
Wherein when the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is greater than a preset second reference value, the time-division timing step is set to a minimum.
사용자의 옵션 설정 또는 터치 좌표와 함께, 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나를 포함하는 터치 정보에 응답하여 시분할 타이밍을 제어하기 위한 다수의 시분할 타이밍 단계를 나타내는 시분할 타이밍 제어 신호를 생성하여 출력하는 단계와;
상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 표시 모드 기간 및 터치 센싱 모드 기간을 조정하는 단계와;상기 표시 모드 기간에서 상기 화소 어레이를 구동하는 단계와;
상기 터치 센싱 모드 기간에서 상기 터치 센서 어레이를 구동하고, 상기 터치 센서 어레이의 출력 신호로부터 상기 터치 정보를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 방법.A method of driving a display panel including a pixel array including a plurality of pixels and a touch sensor array including a plurality of touch sensors formed in the pixel array,
Division timing control for controlling the time division timing in response to the touch information including at least one of the number of touch points, the number of touches within the unit time, and the touch duration together with the user's option setting or touch coordinates Generating and outputting a signal;
Adjusting a display mode period and a touch sensing mode period in response to the time division timing control signal; driving the pixel array in the display mode period;
And driving the touch sensor array in the touch sensing mode period and calculating the touch information from the output signal of the touch sensor array.
상기 터치 정보에 응답하여 상기 시분할 타이밍 제어 신호를 다수의 단계로 설정되고;
상기 시분할 타이밍 제어 신호의 단계가 상대적으로 낮으면 각 프레임에서 상기 터치 센싱 모드 기간을 최대로 확보하고, 상기 시분할 타이밍 제어 신호의 단계가 상대적으로 높으면 각 프레임에서 상기 터치 센싱 모드 기간을 최소로 확보하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 방법.The method of claim 12,
Dividing the time-division timing control signal into a plurality of steps in response to the touch information;
If the step of the time division timing control signal is relatively low, the touch sensing mode period is maximized in each frame, and if the step of the time division timing control signal is relatively high, the touch sensing mode period is ensured at least in each frame Wherein the touch panel is mounted on the display panel.
상기 시분할 타이밍 제어 신호에 응답하여 미리 설정된 상기 표시 모드 기간의 다수의 구동 주파수 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 주파수에 따라 내부 클럭의 주파수를 조정하며, 조정된 내부 클럭을 이용하여 상기 화소 어레이를 구동하는 패널 구동부의 구동 타이밍을 제어하는 다수의 제어 신호와, 상기 표시 모드 기간과 터치 센싱 모드 기간과의 모드 절환을 위한 모드 절환 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 방법.14. The method of claim 13,
And a timing controller for selecting one of a plurality of driving frequencies in the display mode period in response to the time division timing control signal and adjusting the frequency of the internal clock in accordance with the selected driving frequency and driving the pixel array And a mode switching signal for switching the mode between the display mode period and the touch sensing mode period is generated in accordance with the driving method of the display panel .
상기 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제1 기준치보다 작은 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최대로 설정하고;
상기 터치점 갯수, 단위 시간내 터치 횟수 및 터치 지속 시간 중 적어도 하나가 미리 설정된 제2 기준치보다 큰 경우 상기 시분할 타이밍 단계를 최소로 설정하는 것을 특징으로 하는 터치 센서가 내장된 표시 패널의 구동 방법.14. The method of claim 13,
Setting the time-division timing step to a maximum when at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is less than a preset first reference value;
Wherein the time-division timing step is set to a minimum when at least one of the number of touch points, the number of touches within a unit time, and the touch duration is greater than a preset second reference value.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
A107 | Divisional application of patent | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |