KR101862405B1 - 터치센서를 가지는 표시장치 및 그의 터치 성능 향상방법 - Google Patents

터치센서를 가지는 표시장치 및 그의 터치 성능 향상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 터치센서를 가지는 표시장치는 터치 센서들이 형성된 터치 스크린을 갖는 표시패널; 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 터치 스크린의 Rx 라인들을 통해 수신되는 상기 터치 센서들의 센싱 전압을 샘플링하는 Rx 구동회로; 극성제어신호에 따라 상기 표시패널의 데이터라인들에 공급될 데이터전압의 극성을 결정하는 데이터 구동회로; 및 상기 표시패널에 입력될 비디오 데이터를 미리 설정된 특정 데이터 패턴과 비교하여 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일한지 여부를 검출하고, 상기 검출 결과에 따라 상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 특정패턴 검출회로를 구비하고; 상기 특정 데이터 패턴은 상기 센싱 전압에 혼입될 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴으로 선택된다.

Description

터치센서를 가지는 표시장치 및 그의 터치 성능 향상방법{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY AND METHOD FOR IMPROVING TOUCH PERFORMANCE THEREOF}
본 발명은 터치센서를 가지는 표시장치 및 그의 터치 성능 향상방법에 관한 것이다.
가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 스크린으로 대체되고 있다. 터치 스크린은 다른 입력장치의 필요없이 화면에 직접 접촉해 입력하는 스크린을 지칭하는 것으로, 핸프폰 시장에서의 사용을 필두로 하여 전반적인 IT 제품에 사용이 확대되고 있다.
표시장치에 적용되는 터치 스크린은 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서들은 저항막 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 전자 유도 방식(electro magnetic type)등으로 구현될 수 있으며, 이들 중 특히 정전 용량 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식이 널리 쓰이고 있다.
도 1과 같이 정전 용량 방식의 터치 스크린에는 서로 교차되게 형성되는 다수의 구동 전극라인들(Tx)(이하, 'Tx 전극라인들'이라 함)과 다수의 수신 전극라인들(Rx)(이하, 'Rx 전극라인들'이라 함), 및 Tx 전극라인들과 Rx 전극라인들의 교차부들에 형성된 터치센서들이 구비된다. 터치센서는 상호 용량(Mutual capacitor, Cm)으로 구현된다. 손가락이 상호 용량(Cm)의 전극들(Tx,Rx) 사이에 접근하면 그 전극들(Tx,Rx) 사이의 전계가 차단되어 상호 용량(Cm)의 충전량이 감소한다. 정전 용량 방식의 터치 센서들은 터치 전후의 상호 용량(Cm)의 충전량 변화를 센싱한다. 정전 용량 방식의 터치 센서들은 표시장치의 표시패널에 접합될 수 있다.
표시장치의 표시패널에는 데이터전압이 인가되는 다수의 데이터라인들, 공통전압(Vcom)이 인가되며 기생 용량을 통해 데이터라인들에 커플링되어 있는 공통전극라인 등이 형성된다. 공통전극라인은 도 1과 같이 기생 용량(Ctx)을 통해 Tx 전극라인에 커플링되어 있으며, 또한 기생 용량(Crx)을 통해 Rx 전극라인에도 커플링되어 있다. 도 1에서, "Rtx"는 Tx 전극라인의 라인 저항을, "Rrx"은 Rx 전극라인의 라인 저항을 각각 의미한다.
데이터라인들의 전위는 데이터전압이 바뀔때마다 변동한다. 이러한 데이터라인들의 전위 변동은 공통전극라인의 전위에 영향을 주어 공통전압 노이즈(Vcom noise)를 유발한다. 공통전압 노이즈란, 데이터라인들의 전위 변동으로 인해 공통전압(Vcom)에 혼입되는 리플(Ripple)을 의미한다.
공통전압 노이즈의 크기는 화상 표시를 위한 데이터 패턴에 의해 주로 좌우된다. 일반적으로 공통전압 노이즈를 크게 유발하는 특정 데이터 패턴(이하, '워스트 패턴(worst pattern)'이라 함)이 다수 알려져 있다. 워스트 패턴들은 1 수평기간 또는 2 수평기간 주기로 공통전압(Vcom)에 강한 리플을 혼입시킨다.
종래 기술은 워스트 패턴들에 대해 전혀 고려함이 없이, 도 2와 같이 1 수평기간(1H)을 정의하기 위한 특정 타이밍 제어신호(예컨대, 수평 동기신호(Hsync) 등)의 특정 폴링 에지를 기준으로 미리 설정된 소정 시간(T1) 경과 후에 터치 구동펄스(Tx pulse)를 발생하여 터치 센서들을 구동시켰다.
워스트 패턴들에 의해 공통전압 노이즈가 크게 발생되는 기간에서 터치 센서들이 구동되면, 공통전압 노이즈가 도 1에 도시된 기생용량들(Ctx,Crx)을 통해 터치 신호에 혼입되어 터치 성능이 크게 저하된다. 공통전압 노이즈가 클수록 터치 스크린으로부터 획득되는 센싱값의 왜곡이 심해지고, 센싱값의 왜곡이 심해지면 도 3과 같이 원하지 않는 터치 결과가 초래될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 특정 데이터 패턴들에 의해 발생되는 공통전압 노이즈를 최소화하여 터치 성능을 높일 수 있도록 한 터치센서를 가지는 표시장치 및 그의 터치 성능 향상방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 가지는 표시장치는 터치 센서들이 형성된 터치 스크린을 갖는 표시패널; 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로; 상기 터치 스크린의 Rx 라인들을 통해 수신되는 상기 터치 센서들의 센싱 전압을 샘플링하는 Rx 구동회로; 극성제어신호에 따라 상기 표시패널의 데이터라인들에 공급될 데이터전압의 극성을 결정하는 데이터 구동회로; 및 상기 표시패널에 입력될 비디오 데이터를 미리 설정된 특정 데이터 패턴과 비교하여 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일한지 여부를 검출하고, 상기 검출 결과에 따라 상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 특정패턴 검출회로를 구비하고; 상기 특정 데이터 패턴은 상기 센싱 전압에 혼입될 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴으로 선택된다.
상기 특정패턴 검출회로는, 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일하면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값과 다르게 변경한다.
상기 특정패턴 검출회로는, 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일하지 않으면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값으로 유지시킨다.
본 발명의 실시예에 따라 터치 센서들이 형성된 터치 스크린을 갖는 표시패널, 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로, 상기 터치 스크린의 Rx 라인들을 통해 수신되는 상기 터치 센서들의 센싱 전압을 샘플링하는 Rx 구동회로, 극성제어신호에 따라 상기 표시패널의 데이터라인들에 공급될 데이터전압의 극성을 결정하는 데이터 구동회로를 갖는 표시장치의 터치 성능 향상방법은, 상기 표시패널에 입력될 비디오 데이터를 미리 설정된 특정 데이터 패턴과 비교하여 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일한지 여부를 검출하는 단계; 및 상기 검출 결과에 따라 상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 단계를 포함하고; 상기 특정 데이터 패턴은 상기 센싱 전압에 혼입될 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴으로 선택된다.
본 발명은 공통전압 노이즈를 유발하는 특정 데이터 패턴들의 입력시에 인버젼 방식을 변경하여 그 노이즈를 최소화함으로써 터치 성능과 터치 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
도 1은 터치 센서의 등가회로를 보여주는 도면.
도 2는 워스트 패턴에 의해 공통전압 노이즈가 발생되는 기간에서 터치 센서가 구동되는 것을 보여주는 도면.
도 3은 공통전압의 혼입으로 인해 왜곡된 터치 결과의 일 예를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여주는 도면.
도 5 내지 도 7은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여주는 도면들.
도 8은 도 4에 도시된 특정패턴 검출회로를 보여주는 도면.
도 9a 내지 도 9c는 극성제어신호가 수직 2 도트 인버젼 방식으로 디폴트 된 워스트 패턴의 다양한 예들을 보여주는 도면들.
도 10a 및 도 10b는 워스트 패턴이 아닌 데이터 패턴들을 보여주는 도면들.
도 11은 워스트 패턴 입력시, 극성제어신호를 수직 1 도트 인버젼 방식으로 변경함으로써 공통전압 노이즈를 줄이는 일 예를 보여주는 도면.
도 12는 워스트 패턴 입력시, 극성제어신호를 수직 2 도트 인버젼 방식으로 변경함으로써 공통전압 노이즈를 줄이는 일 예를 보여주는 도면.
도 13은 인버젼 방식의 변경에 따라 공통전압 노이즈가 최소화된 일 예를 보여주는 도면.
도 14는 인버젼 방식의 변경에 따라 터치 성능이 높아진 실험결과를 보여주는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 터치 성능 향상방법을 보여주는 도면.
이하, 도 4 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 그리고, 도 5 내지 도 7은 터치 스크린과 표시패널의 다양한 실시예들을 보여주는 도면들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로(202,204), 타이밍 콘트롤러(400), 특정패턴 검출회로(402), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로(302,304), 터치 콘트롤러(306) 등을 포함한다.
본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 표시장치는 액정표시소자 중심으로 설명되지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 자연수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극들, 화소전극들에 각각 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터들(Storage Capacitor) 등을 포함한다.
표시패널(DIS)의 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과량을 조절한다. TFT들은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.
표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다.
표시패널(DIS)의 배면에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(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.
디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(202)와, 스캔 구동회로(204)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(202)는 타이밍 콘트롤러(400)으로부터 입력되는 비디오 데이터(RGB)를 극성제어신호(POL)를 기반으로 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생하고, 그 데이터전압을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다. 스캔 구동회로(204)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 픽셀 라인을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(400)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(202)와 스캔 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 디스플레이 타이밍 제어신호들을 발생한다.
스캔 타이밍 제어신호는 한 화면이 표시되는 1 수직기간 중에서 스캔이 시작되는 시작 수평라인을 지시하는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse : GSP), 스캔 구동회로(204) 내의 쉬프트 레지스터에 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 순차적으로 쉬프트시키기 위한 게이트 쉬프트 클럭신호(Gate Shift Clock : GSC), 및 스캔 구동회로(204)의 출력을 제어하는 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable : GOE) 등을 포함한다.
데이터 타이밍 제어신호는 1 수평라인분의 데이터가 표시되는 1 수평기간 중에서 데이터의 시작점을 지시하는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse : SSP), 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 에지에 기준하여 데이터의 래치동작을 제어하는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock : SSC), 데이터 구동회로(202)의 출력을 제어하는 소스 출력 인에이블신호(SOE), 및 표시패널(DIS)의 액정셀들에 공급될 데이터전압의 극성을 제어하는 극성제어신호(POL) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 맞게 정렬하여 데이터 구동회로(202)에 공급한다.
특정패턴 검출회로(402)는 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴을 미리 저장하고, 입력 비디오 데이터(RGB)를 이 워스트 패턴과 비교하여 입력 비디오 데이터(RGB)가 워스트 패턴에 해당되는지를 검출한다. 특정패턴 검출회로(402)는 워스트 패턴의 입력 여부에 따라 극성제어신호(POL)를 다르게 출력한다. 특정패턴 검출회로(402)는, 입력 비디오 데이터(RGB)가 워스트 패턴에 해당되면 극성제어신호(POL)를 디폴트 값과 다르게 변경하고, 입력 비디오 데이터(RGB)가 워스트 패턴에 해당되지 않으면 극성제어신호(POL)를 디폴트 값으로 유지시킨다. 특정패턴 검출회로(402)는 타이밍 콘트롤러(400)에 내장될 수 있다.
터치 스크린(TSP)은 도 5와 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 6과 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)은 도 7과 같이 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부기판에 형성될 수 있다. 도 5 내지 도 7에서 "PIX"는 액정셀의 화소전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다.
터치 스크린(TSP)은 Tx 전극라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 전극라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 전극라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 전극라인들(T1~Tj)과 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 다수의 터치 센서들을 포함한다. 터치 센서는 Tx 전극라인과 Rx 전극라인의 교차부마다 형성된 상호 용량(Mutual capacitor, Cm)으로 구현된다.
터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(302)와, Rx 구동회로(304)를 포함한다. 이러한 터치 스크린 구동회로는 Tx 전극라인들(T1~Tj)에 터치 구동펄스를 공급하고 Rx 전극라인들(R1~Ri)을 통해 터치 센서들의 전압을 샘플링하여 디지털 데이터로 변환한다. Tx 구동회로(302)와 Rx 구동회로(304)는 하나의 ROIC(Read-out IC) 내에 집적될 수 있다.
Tx 구동회로(302)는 터치 콘트롤러(306)의 제어하에 터치 구동펄스를 출력할 Tx 채널을 설정한다. Tx 구동회로(302)는 터치 콘트롤러(306)의 제어하에 터치 구동펄스를 발생하고, Tx 채널과 연결된 Tx 전극라인들(T1~Tj)에 터치 구동펄스를 공급한다. Tx 구동회로(302)는 충분한 센싱 시간 확보를 위해 Tx 전극라인들(T1~Tj) 각각에 다수회 반복하여 터치 구동펄스를 공급할 수 있다.
Rx 구동회로(304)는 Rx 전극라인들(R1~Ri)에 연결된 Rx 채널들을 통해 터치 센서들의 전압을 수신하고, 그 센싱 전압을 터치 콘트롤러(306)로부터 입력되는 센싱 인에이블신호에 따라 샘플링한다. Rx 구동회로(304)는 다수회 반복하여 공급되는 터치 구동펄스에 대응하여 1 터치 프레임 내에서 터치 센서들 각각의 출력을 다수회 반복하여 샘플링할 수 있다. Rx 구동회로(304)는 샘플링 전압을 아날로그-디지털 변환을 통해 터치 로 데이터(touch raw data)로 변환하여 터치 콘트롤러(306)에 전송한다.
터치 콘트롤러(306)는 I2C 버스, SPI(serial peripheral interface), 시스템 버스(System bus) 등의 인터페이스를 통해 Tx 구동회로(302)와 Rx 구동회로(304)에 연결된다. 터치 콘트롤러(306)는 셋업 신호를 Tx 구동회로(302)에 공급하여 터치 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정한다. 터치 콘트롤러(306)는 비디오 데이터(RGB)의 표시 타이밍을 기반으로 센싱 인에이블신호를 생성하고, 이 센싱 인에이블신호를 Rx 구동회로(304)에 공급하여 터치 센서들의 전압에 대한 샘플링 타이밍을 제어한다.
터치 콘트롤러(306)는 Rx 구동회로(304)로부터 입력된 터치 로 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 터치 좌표값을 산출한다. 터치 콘트롤러(306)로부터 출력된 터치 좌표값 데이터는 HID(Human Interface Device) 포맷으로 외부의 호스트 시스템에 전송될 수 있다. 호스트 시스템은 터치 좌표값이 지시하는 응용 프로그램을 실행한다.
도 8은 도 4에 도시된 특정패턴 검출회로(402)의 구성을 보여준다.
도 8을 참조하면, 특정패턴 검출회로(402)는 메모리(402A), 데이터 연산부(402B), 패턴 인식부(402C)를 포함할 수 있다.
메모리(402A)는 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴을 저장한다. 메모리(402A)에 저장되는 워스트 패턴에는 도 9a와 같은 1 도트 수직라인 패턴, 도 9b과 같은 1 도트 체크패턴, 도 9c와 같은 변형 2 도트 체크패턴 등이 포함될 수 있다.
데이터 연산부(402B)는 1 프레임분의 입력 비디오 데이터를 메모리(402A)에 저장된 워스트 패턴과 소정 단위로 비교하여 비교값(COMP)을 출력한다. 예를 들어, 데이터 연산부(402B)는 1 프레임분의 입력 비디오 데이터와 1 프레임분의 워스트 패턴을 도트 단위로 감산하고, 그 결과를 비교값(COMP)으로 출력할 수 있다.
패턴 인식부(402C)는 데이터 연산부(402B)로부터 입력되는 비교값(COMP)이 미리 설정된 임계값(TH)보다 작은 경우에만 입력 비디오 데이터를 워스트 패턴이라고 인식하여 극성제어신호(POL)를 디폴트 값과 다르게 변경하고, 그 이외에는 극성제어신호(POL)를 디폴트 값으로 유지시킨다. 예를 들어, 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)이 디폴트 값으로 정해져 있는 상태에서 도 11과 같이 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)의 극성제어신호(POL)를 갖는 워스트 패턴이 입력되는 경우에, 패턴 인식부(402C)는 그 극성제어신호(POL)를 디폴트 값과 다른 수직 1 도트 인버젼 방식(V1)으로 변경할 수 있다. 또한, 수직 1 도트 인버젼 방식(V1)이 디폴트 값으로 정해져 있는 상태에서 도 12와 같이 수직 1 도트 인버젼 방식(V1)의 극성제어신호(POL)를 갖는 워스트 패턴이 입력되는 경우에, 패턴 인식부(402C)는 그 극성제어신호(POL)를 디폴트 값과 다른 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)으로 변경할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 극성제어신호(POL)가 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)으로 디폴트 된 워스트 패턴의 다양한 예들을 보여준다.
공통전압 노이즈를 증대시키는 워스트 패턴들은 소정 단위로 풀 화이트 계조(표현 가능한 최대 계조, 예컨대 0~255 계조중 255계조)와 풀 블랙 계조(표현 가능한 최소 계조, 예컨대 0~255 계조중 0계조)를 반복한다. 풀 화이트 계조에서 데이터전압과 공통전압(Vcom) 간 전위차는 최대가 되고, 풀 블랙 계조에서 데이터전압과 공통전압(Vcom) 간 전위차는 최소가 된다. 데이터의 극성은 공통전압(Vcom)을 기준으로 한 데이터전압의 높낮이로 정해진다. 데이터전압이 공통전압(Vcom)보다 높을 때 데이터의 극성은 정극성(+)으로 결정되고, 반대로 데이터전압이 공통전압(Vcom)보다 낮을 때 데이터의 극성은 부극성(-)으로 결정된다.
도 9a에 도시된 1 도트 수직라인 패턴은 1 수직라인 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복한다. 도 9a의 1 도트 수직라인 패턴에서, N 수직라인의 데이터전압은 "++--" 극성 패턴에 따라 2 수평기간을 주기로 공통전압(Vcom)보다 높은 레벨과 공통전압(Vcom)보다 낮은 레벨 사이에서 스윙하되, 계속해서 공통전압(Vcom)과 최대 전위차를 유지한다. 그리고, N+1 수직라인의 데이터전압은 "--++" 극성 패턴에 따라 2 수평기간을 주기로 공통전압(Vcom)보다 낮은 레벨과 공통전압(Vcom)보다 높은 레벨 사이에서 스윙하되, 계속해서 공통전압(Vcom)과 최소 전위차를 유지한다. N 수직라인의 데이터전압 변동 파형과 N+1 수직라인의 데이터전압 변동 파형을 공통전압(Vcom) 기준으로 서로 상쇄시키면, 이 수직라인들(N,N+1)에 인가되는 데이터전압의 평균적인 전위 변동이 구해진다. 데이터전압의 평균 전위는 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 큰 폭으로 변한다. 그 결과, 공통전압(Vcom)에는 2 수평기간마다 리플이 발생된다.
도 9b에 도시된 1 도트 체크패턴은 수직 및 수평 방향의 1 도트 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복한다. 도 9b의 1 도트 체크패턴에서, N 수직라인의 데이터전압은 "++--" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최소, 최대, 최소, 최대" 순으로 반복한다. 그리고, N+1 수직라인의 데이터전압은 "--++" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최대, 최소, 최대, 최소" 순으로 반복한다. N 수직라인의 데이터전압 변동 파형과 N+1 수직라인의 데이터전압 변동 파형을 공통전압(Vcom) 기준으로 서로 상쇄시키면, 이 수직라인들(N,N+1)에 인가되는 데이터전압의 평균적인 전위 변동이 구해진다. 데이터전압의 평균 전위는 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 큰 폭으로 변한다. 그 결과, 공통전압(Vcom)에는 2 수평기간마다 리플이 발생된다.
도 9c의 변형 2 도트 체크패턴은 첫번째 수평라인을 제외하고, 수직 방향으로 2 도트 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복하고 수평 방향으로 1 도트 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복한다. 도 9c의 변형 2 도트 체크패턴에서, N 수직라인의 데이터전압은 "++--" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최대, 최소, 최소, 최대" 순으로 반복한다. 그리고, N+1 수직라인의 데이터전압은 "--++" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최소, 최대, 최대, 최소" 순으로 반복한다. N 수직라인의 데이터전압 변동 파형과 N+1 수직라인의 데이터전압 변동 파형을 공통전압(Vcom) 기준으로 서로 상쇄시키면, 이 수직라인들(N,N+1)에 인가되는 데이터전압의 평균적인 전위 변동이 구해진다. 데이터전압의 평균 전위는 1 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 큰 폭으로 변한다. 그 결과, 공통전압(Vcom)에는 1 수평기간마다 리플이 발생된다.
공통전압 노이즈는 전술한 워스트 패턴들이 표시패널에 표시될 때 매우 커진다. 종래에는 워스트 패턴들에 대한 고려없이 터치 구동을 실시하였기 때문에 워스트 패턴 입력시 터치 성능이 심각하게 저하되었다. 본 발명은 워스트 패턴 입력시 극성제어신호(POL) 변경을 통해 공통전압 노이즈를 제거하여 기존의 문제점을 해결한다.
도 10a 및 도 10b는 워스트 패턴이 아닌 데이터 패턴의 예들을 보여준다.
도 10a에 도시된 화이트패턴은 모든 도트들이 풀 화이트 계조를 갖는다. 도 10a의 화이트패턴에서, N 수직라인의 데이터전압은 "++--" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 계속해서 공통전압(Vcom)과 최대 전위차를 유지한다. 그리고, N+1 수직라인의 데이터전압은 "--++" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 계속해서 공통전압(Vcom)과 최대 전위차를 유지한다. N 수직라인의 데이터전압 변동 파형과 N+1 수직라인의 데이터전압 변동 파형을 공통전압(Vcom) 기준으로 서로 상쇄시키면, 이 수직라인들(N,N+1)에 인가되는 데이터전압의 평균적인 전위 변동이 구해진다. 데이터전압의 평균 전위는 공통전압(Vcom) 레벨로 일정하게 유지된다. 그 결과, 공통전압(Vcom)에는 거의 리플이 발생되지 않는다.
도 10b의 2 도트 체크패턴은 수직 방향으로 2 도트 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복하고, 수평 방향으로 1 도트 단위로 풀 화이트 계조와 풀 블랙 계조를 반복한다. 도 10b의 2 도트 체크패턴에서, N 수직라인의 데이터전압은 "++--" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최대, 최대, 최소, 최소" 순으로 반복한다. 그리고, N+1 수직라인의 데이터전압은 "--++" 극성 패턴에 따라 2 수평기간마다 공통전압(Vcom)을 기준으로 스윙하되, 공통전압(Vcom)과의 전위차를 1 수평기간씩 "최소, 최소, 최대, 최대" 순으로 반복한다. N 수직라인의 데이터전압 변동 파형과 N+1 수직라인의 데이터전압 변동 파형을 공통전압(Vcom) 기준으로 서로 상쇄시키면, 이 수직라인들(N,N+1)에 인가되는 데이터전압의 평균적인 전위 변동이 구해진다. 데이터전압의 평균 전위는 공통전압(Vcom)보다 높은 레벨로 일정하게 유지된다. 그 결과, 공통전압(Vcom)에는 거의 리플이 발생되지 않는다.
도 10a 및 도 10b와 같은 데이터 패턴의 입력에 의해 발생될 수 있는 공통전압 노이즈는 무시할 수 있을 정도로 작다. 이러한 데이터 패턴은 미리 설정된 워스트 패턴과 다르므로, 본 발명은 극성제어신호(POL)를 변경없이 디폴트 값으로 유지시킨다.
도 11은 극성제어신호(POL)가 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)으로 디폴트 된 워스트 패턴이 입력될 때, 극성제어신호(POL)를 수직 1 도트 인버젼 방식으로 변경함으로써 공통전압 노이즈를 줄이는 일 예를 보여준다.
도 11의 좌측에 도시된 바와 같이 수직 2 도트 인버젼 방식(V2)으로 극성이 반전될 때, 이 워스트 패턴은 도 9b에서 설명한 것처럼 2 수평기간마다 공통전압에 리플을 혼입시킨다.
이러한 워스트 패턴에 대해 극성제어신호(POL)를 수직 1 도트 인버젼 방식으로 변경하면, 도 11의 우측에 도시된 바와 같이 데이터라인들의 평균 전위가 공통전압(Vcom)보다 낮은 상태로 일정하게 유지되어 공통전압 노이즈가 제거되게 된다.
도 12는 극성제어신호가 수직 1 도트 인버젼 방식으로 디폴트 된 워스트 패턴이 입력될 때, 극성제어신호를 수직 2 도트 인버젼 방식으로 변경함으로써 공통전압 노이즈를 줄이는 일 예를 보여준다.
도 12의 좌측에 도시된 바와 같이 수직 1 도트 인버젼 방식(V2)으로 극성이 반전될 때, 이 워스트 패턴은 공통전압(Vcom)을 기준으로 하여 데이터라인들의 평균 전위를 1 수평기간 주기로 큰 폭으로 변동시킨다. 이에 따라 1 수평기간마다 공통전압에 리플이 혼입되게 된다.
이러한 워스트 패턴에 대해 극성제어신호(POL)를 수직 2 도트 인버젼 방식으로 변경하면, 도 12의 우측에 도시된 바와 같이 데이터라인들의 평균 전위에 대한 변동 주기가 길어져 공통전압 노이즈가 줄어들게 된다.
도 13은 인버젼 방식의 변경에 따라 공통전압 노이즈가 최소화된 일 예를 보여준다. 도 14는 인버젼 방식의 변경에 따라 터치 성능이 높아진 실험결과를 보여준다.
전술했듯이, 워스트 패턴이 표시패널에 표시될 때 공통전압(Vcom)은 원래의 최적 직류 레벨을 유지하지 못하고 큰 리플 성분들을 포함하게 된다. 워스트 패턴에 의한 공통전압 노이즈는 매우 크다.
본 발명은 이러한 공통전압 노이즈를 최소화하기 위해, 워스트 패턴이 입력되는 경우 인버젼 방식을 원래의 디폴트 값에서 다른 값으로 변경하여 도 13과 같이 공통전압에 혼입되는 리플의 크기를 최소화한다. 공통전압 노이즈가 최소화되면, 도 14의 실험 결과에 보여지듯이 터치 성능이 종래 대비 획기적으로 향상된다.
한편, 본 발명은 입력 비디오 데이터가 워스트 패턴에 해당되지 않는 경우, 인버젼 방식을 원래의 디폴트 값으로 유지한다. 입력 비디오 데이터가 워스트 패턴에 해당되지 않는 경우에는 공통전압 노이즈가 크게 유발되지 않기 때문에, 인버젼 방식을 원래의 디폴트 값으로 유지한 상태에서 터치 센서들을 구동시키더라도 센싱값 왜곡은 적다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 터치센서를 가지는 표시장치의 터치 성능 향상방법을 보여준다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 성능 향상방법은 비디오 데이터가 입력되면, 입력 비디오 데이터를 미리 설정된 특정 데이터 패턴과 비교한다.(S10,S20) 특정 데이터 패턴은 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴으로 선택된다.
본 발명에 따른 터치 성능 향상방법은 입력 비디오 데이터와 특정 데이터 패턴이 동일한지를 판단한다.(S30)
본 발명에 따른 터치 성능 향상방법은 S30의 판단 결과, 입력 비디오 데이터와 특정 데이터 패턴이 동일하면 인버젼 방식을 원래의 디폴트 값에서 다른 값으로 변경하여 공통전압 노이즈를 최소화한다.(S40)
본 발명에 따른 터치 성능 향상방법은 S30의 판단 결과, 입력 비디오 데이터와 특정 데이터 패턴이 동일하지 않으면 인버젼 방식을 원래의 디폴트 값으로 유지한다.(S50)
상술한 바와 같이, 본 발명은 공통전압 노이즈를 유발하는 특정 데이터 패턴들의 입력시에 인버젼 방식을 변경하여 그 노이즈를 최소화함으로써 터치 성능과 터치 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DIS : 표시패널 202 : 데이터 구동회로
204 : 스캔 구동회로 302 : Tx 구동회로
304 : Rx 구동회로 306 : 터치 콘트롤러
400 : 타이밍 콘트롤러 402 : 특정패턴 검출회로
402A : 메모리 402B : 데이터 연산부
402C : 패턴 인식부 TSP : 터치 스크린

Claims (8)

  1. 터치 센서들이 형성된 터치 스크린을 갖는 표시패널;
    상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로;
    상기 터치 스크린의 Rx 라인들을 통해 수신되는 상기 터치 센서들의 센싱 전압을 샘플링하는 Rx 구동회로;
    극성제어신호에 따라 상기 표시패널의 데이터라인들에 공급될 데이터전압의 극성을 결정하는 데이터 구동회로; 및
    상기 표시패널에 입력될 비디오 데이터를 미리 설정된 특정 데이터 패턴과 비교하여 상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일한지 여부를 검출하고, 상기 검출 결과에 따라 상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 특정패턴 검출회로를 구비하고;
    상기 특정 데이터 패턴은 상기 센싱 전압에 혼입될 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴으로 선택되며,
    상기 특정패턴 검출회로는,
    상기 적어도 하나 이상의 워스트 패턴을 저장하는 메모리;
    1 프레임분의 입력 비디오 데이터를 상기 메모리에 저장된 워스트 패턴과 소정 단위로 비교하여 비교값을 출력하는 데이터 연산부; 및
    상기 데이터 연산부로부터 입력되는 비교값이 미리 설정된 임계값보다 작은 경우에만 입력 비디오 데이터를 워스트 패턴이라고 인식하여 극성제어신호를 디폴트 값과 다르게 변경하고, 그 이외에는 극성제어신호를 디폴트 값으로 유지시키는 패턴 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정패턴 검출회로는,
    상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일하면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값과 다르게 변경하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정패턴 검출회로는,
    상기 비디오 데이터가 상기 특정 데이터 패턴과 동일하지 않으면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  4. 터치 센서들이 형성된 터치 스크린을 갖는 표시패널, 상기 터치 스크린의 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 공급하는 Tx 구동회로, 상기 터치 스크린의 Rx 라인들을 통해 수신되는 상기 터치 센서들의 센싱 전압을 샘플링하는 Rx 구동회로, 극성제어신호에 따라 상기 표시패널의 데이터라인들에 공급될 데이터전압의 극성을 결정하는 데이터 구동회로를 갖는 표시장치의 터치 성능 향상방법에 있어서,
    상기 센싱 전압에 혼입될 공통전압 노이즈를 유발하는 적어도 하나 이상의 워스트 패턴을 저장하는 단계;
    상기 표시패널에 입력될 1프레임분의 입력 비디오 데이터를 상기 적어도 하나 이상의 워스트 패턴과 소정 단위로 비교하여 비교값을 출력하는 단계; 및
    상기 비교값이 미리 설정된 임계값보다 작은 경우에만 입력 비디오 데이터를 워스트 패턴이라고 인식하여 극성제어신호를 디폴트 값과 다르게 변경하고, 그 이외에는 극성제어신호를 디폴트 값으로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 터치 성능 향상방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 단계는,
    상기 비디오 데이터가 상기 워스트 패턴과 동일하면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값과 다르게 변경하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 터치 성능 향상방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 극성제어신호를 다르게 출력하는 단계는,
    상기 비디오 데이터가 상기 워스트 패턴과 동일하지 않으면 상기 극성제어신호를 설정 디폴트 값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 터치 성능 향상방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 연산부는 상기 1 프레임분의 입력 비디오 데이터와 1 프레임분의 워스트 패턴을 도트 단위로 감산하고, 그 결과를 비교값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 1 프레임분의 입력 비디오 데이터와 1 프레임분의 워스트 패턴을 도트 단위로 감산하고, 그 결과를 비교값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 터치센서를 가지는 표시장치의 터치성능 향상방법.
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