KR102235497B1

KR102235497B1 - 표시장치

Info

Publication number: KR102235497B1
Application number: KR1020140141794A
Authority: KR
Inventors: 한성수; 김성철; 김훈배
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2021-04-05
Also published as: KR20160046965A

Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 디스플레이 구동부와 터치 센서 구동부를 포함한다. 상기 디스플레이 구동부는 표시패널의 데이터 라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급하고, 상기 표시패널의 게이트 라인들에 게이트 펄스를 공급한다. 상기 터치 센서 구동부는 상기 게이트 라인들을 통해 상기 터치 센서들을 구동한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 픽셀 어레이의 게이트 라인들을 통해 터치 센서들을 구동하는 표시장치에 관한 것이다.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 자신이 원하는 대로 기기를 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.

정전 용량 방식의 터치 스크린은 정전 용량(capacitance) 센서들로 구현될 수 있다. 정전 용량 센서는 상호 용량 타입 센서와 자기 용량 타입 센서로 나뉘어질 수 있다.

상호 용량 센서는 도 1과 같이 두 전극들(Tx, Rx) 사이에 형성된 상호 용량(Mutual capacitance, Cm)을 포함한다. Tx 신호(또는 자극신호)는 Tx 라인(Tx1~Tx5)에 인가된다. 도시하지 않은 센싱 회로는 Rx 라인(Rx1~Rx6)을 통해 상호 용량(Cm)의 전하를 수신하고 터치 전후의 전하 변화량을 바탕으로 터치 입력을 감지한다. 상호 용량(Cm)에 도전체가 가까이 접근하면 상호 용량(Cm)이 감소된다. 센싱 회로는 전하 변화량을 아날로그-디지털 변환기(Analog to digital converter, 이하 "ADC"라 함)를 통해 디지털 데이터(이하, "터치 로 데이터(Touch Raw Data)"라 함)로 변환하여 출력한다.

도 1과 같은 터치 스크린은 표시패널의 픽셀 어레이 내에 인셀(in-cell) 형태로 내장될 수 있다. 이 방법은 표시패널에서 투명한 공통 전극을 분할하여 Tx 라인들과 Rx 라인들을 형성한다. 공통 전극은 픽셀들에 공통으로 연결되어 그 픽셀들에 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 이러한 표시패널은 디스플레이 기간과 터치 센싱 기간으로 시분할 구동된다. 디스플레이 기간 동안 공통 전극에 공통 전압이 인가되고, 터치 센싱 기간 동안 그 공통 전극으로부터 분할된 Tx 전극에 Tx 신호가 인가된다. 그런데 공통 전극을 분할하여 Tx 전극과 Rx 전극으로 패터닝하면, Tx 전극 패턴과 Rx 패턴에 연결된 부하가 서로 다르기 때문에 픽셀들의 휘도가 달라진다. 그 결과, 픽셀 어레이에서 블록 분할 형태로 픽셀들의 휘도 차이가 보일 수 있다. 또한, 공통 전극을 Tx 전극과 Rx 전극으로 패터닝하기 위해서는 픽셀 어레이의 제조 공정 수가 증가되어 표시장치의 비용 상승이 초래된다.

본 발명은 픽셀 어레이에 내장된 터치 센서의 전극 패턴으로 인한 픽셀들의 휘도 차이가 없고 제조 공정 수 추가가 필요 없는 표시장치를 제공한다.

본 발명의 표시장치는 표시패널, 디스플레이 구동부, 및 터치 센서 구동부를 포함한다.

상기 표시패널은 데이터 라인들, 게이트 라인들, 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들, 및 터치 센서들을 구비한다.

상기 디스플레이 구동부는 상기 데이터 라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급하고, 상기 게이트 라인들에 게이트 펄스를 공급한다.

상기 터치 센서 구동부는 상기 게이트 라인들을 통해 상기 터치 센서들을 구동한다.

본 발명은 게이트 라인들을 통해 터치 센서들을 구동함으로써 픽셀들의 휘도 차이가 없는 터치 스크린을 구현할 수 있다. 나아가, 본 발명은 표시장치의 제조 공정에 Tx 라인들을 패터닝하기 위한 공정을 추가할 필요가 없다.

도 1은 상호 용량 방식의 터치 스크린을 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 표시장치를 보여 주는 도면이다.
도 3은 OLED의 픽셀을 보여 주는 회로도이다.
도 4는 액정표시장치의 픽셀을 보여 주는 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 게이트 라인들과 Tx 구동부의 연결 관계를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 6은 도 2에 도시된 표시장치의 게이트 라인들에 인가되는 신호와, 게이트 구동부와 Tx 구동부의 타이밍 제어 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 7은 데이터 라인들을 통해 터치 센서의 전하가 센싱부에 수신되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 8은 데이터 라인들을 통해 터치 센서의 전하가 센싱부에 수신되는 예를 보여 주는 도면이다.

본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시장치의 일 예로서 액정표시소자와 OLED 디스플레이를 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100), 디스플레이 구동부, 터치 센서 구동부 등을 포함한다.

이 표시장치는 1 프레임 기간은 터치 동기 신호(Tsync)에 의해 정의된 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간으로 시분할된다. 디스플레이 구동부는 디스플레이 기간 동안 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입한다. 터치 센서 구동부는 터치 센서 구동 기간 동안, 픽셀 어레이의 게이트 라인들(GL)을 통해 터치 센서들을 구동하여 터치 입력을 감지한다.

표시패널(100)은 입력 영상이 표시되는 픽셀 어레이를 포함한다. 표시패널(100)의 TFT 어레이 기판은 데이터 라인들(DL), 데이터 라인들(DL)과 교차되는 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)(GL), 픽셀 전극들, 및 터치 센서들을 포함한다.

픽셀들 각각은 스위치 소자 또는 구동 소자로 동작하는 TFT(Thin Film Transistor)와, 픽셀 전극에 접속되어 픽셀 전압을 유지하기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.

터치 센서들은 상호 용량을 갖는 터치 센서들로 구현될 수 있다. 터치 센서들의 Tx 전극은 게이트 라인들(GL)과 일체화된다. 따라서, 본 발명의 표시장치는 기존의 Tx 및 Rx 라인 패턴으로 인한 블록 형태의 픽셀 휘도 불균일이 없고, 픽셀 어레이에서 Tx 라인을 패터닝하기 위한 추가 공정이 필요 없다. 터치 센서들의 Rx 전극은 데이터 라인들(DL)과 일체화되거나 별도의 배선 패턴으로 형성될 수 있다.

디스플레이 구동부는 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 및 타이밍 콘트롤러(106)를 포함한다.

데이터 구동부(102)는 디스플레이 기간 동안 타이밍 콘트롤러(106)로부터 수신되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(DATA)를 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생하고, 그 데이터 전압을 데이터 라인들(DL)로 출력한다. 데이터 구동부(102)의 출력 단자들은 터치 센서 구동 기간 동안 데이터 라인들(DL)과 분리되어 하이 임피던스(high impedence) 상태로 된다. 따라서, 데이터 구동부(102)는 터치 센서 구동 기간 동안 데이터 라인들(DL)에 어떠한 전압도 공급하지 않는다.

게이트 구동부(104)는 디스플레이 기간(Td) 동안, 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔펄스)를 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(100)의 라인을 선택한다. 게이트 펄스는 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙한다. 게이트 펄스는 게이트 라인들(G1~Gn)을 통해 픽셀 어레이에 형성된 TFT들의 게이트에 인가된다. 게이트 하이 전압(VGL)은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되어 TFT를 턴온(turn-on)시킨다. 게이트 로우 전압(VGL)은 픽셀 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압이다. 게이트 구동부(104)의 출력 단자들은 터치 센서 구동 기간 동안 데이터 라인들(DL)과 분리되어 하이 임피던스 상태로 된다. 따라서, 게이트 구동부(104)는 터치 센서 구동 기간 동안 게이트 라인들(GL)에 어떠한 전압도 공급하지 않는다.

터치 센서 구동부는 게이트 라인들(GL)에 Tx 신호를 공급하는 Tx 구동부(110)와, 데이터 라인 또는 별도의 Rx 라인을 통해 터치 센서의 전하를 수신하는 센싱부(112)를 포함한다.

Tx 구동부(110)는 터치 센서 구동 기간 동안 Tx 신호(또는 자극 신호)를 게이트 라인들(GL)에 공급한다. Tx 신호는 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 게이트 라인들(GL)을 포함한 게이트 라인 그룹 단위로 순차적으로 공급된다. 예를 들어, Tx 신호는 제1 게이트 라인 그룹에 속한 게이트 라인들(GL)에 동시에 공급된 후, 제2 게이트 라인 그룹에 속한 게이트 라인들(GL)에 동시에 공급된 다음, 제3 게이트 라인 그룹에 속한 게이트 라인들(GL)에 동시에 공급된다. 제1 게이트 라인 그룹은 터치 센싱 기간 동안 제1 Tx 라인으로 동작한다. 제2 게이트 라인 그룹은 터치 센싱 기간 동안 제2 Tx 라인으로 동작하고, 제3 게이트 라인 그룹은 터치 센싱 기간 동안 제3 Tx 라인으로 동작한다.

센싱부(112)는 데이터 라인들(DL) 또는 별도의 Rx 라인들(RL)을 통해 터치 센서들로부터 전하를 수신하고 터치 전후의 전하 변화량을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생한다. 센싱부(112)는 터치 인식 알고리즘을 실행시킨다. 터치 인식 알고리즘은 터치 로 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여, 그 비교 결과를 바탕으로 터치 입력을 판정하고, 터치 입력 각각에 식별 코드와 좌표 정보(XY)를 부가하여 호스트 시스템(108)으로 전송한다. 터치 인식 알고리즘은 공지된 어떠한 것도 가능하다.

타이밍 콘트롤러(106)는 호스트 시스템(108)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 외부 타이밍 신호를 수신 받아 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), Tx 구동부(110), 및 센싱부(112) 각각의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 신호들을 발생한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 1 프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간으로 시분할하여 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), Tx 구동부(110), 및 센싱부(112)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 도 6에서, SDC는 데이터 구동부(102)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 소스 타이밍 신호이다. GDC는 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 신호이다.

게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Source Shift Clock, GCLK), 도시하지 않은 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP)는 게이트 구동부(104)에서 첫 번째 출력되는 제1 게이트펄스의 출력 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC)은 게이트 펄스의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(104)의 출력 타이밍을 제어한다.

소스 타이밍 제어신호들은 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동부(102)의 시프트 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 데이터 구동부(102)의 샘플링 타이밍을 제어한다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동부(102)로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동부(102)의 데이터전압 출력 타이밍과 차지 쉐어링 타이밍(Charge sharing timing)을 제어한다.

타이밍 콘트롤러(106) 또는 호스트 시스템(108)은 디스플레이 구동부(102, 104, 106)와 터치 센서 구동부(110, 112)를 동기시키기 위한 동기 신호(Tsync)를 발생할 수 있다. 타이밍 콘트롤러(106)는 외부 타이밍 신호를 바탕으로 Tx 구동부(110)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호, 센싱부(112)의 타이밍 제어신호 등을 발생한다. 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 기간을 정의하는 제1 로직 구간과, 터치 센서 구동 기간을 정의하는 제2 로직 구간을 포함한다. 도 6의 예에서, 제1 로직 구간은 로우 로직(low logic) 구간이고, 제2 로직 구간은 하이 로직(high logic) 구간일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 동기 신호(Tsyc)는 도 6과 같이 1 프레임 기간 내에서 다수의 디스플레이 기간(Td1, Td2)과 다수의 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2)을 교번되게 정의할 수 있다.

호스트 시스템(108)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(108)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(100)의 해상도에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(108)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(106)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(108)은 터치 센서 구동부(110)로부터 입력되는 터치 입력의 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

OLED 표시장치의 픽셀은 도 3과 같이, 스위치 TFT(SWTFT), 구동 TFT(DRTFT), OLED(Organic Light Emitting Diode), 스토리지 커패시터(Storage capacitor, Cst) 등을 포함한다.

스위치 TFT(SWTFT)는 게이트펄스에 응답하여 데이터전압(DATA)을 구동 TFT(DRTFT)의 게이트에 공급한다. 구동 TFT(DRTFT)는 픽셀 전원(ELVDD)이 공급되는 전원 배선과, OLED 사이에 접속되어 자신의 게이트에 인가되는 데이터 전압에 따라 OLED에 흐르는 전류를 조절한다. OLED는 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL) 등의 유기 화합물층들이 적층된 구조를 갖는다. OLED는 발광층에서 전자와 정공이 결합할 때 빛을 발생한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 구동 TFT(DRTFT)의 게이트-소스 간 전압(Vgs)을 1 프레임 기간 동안 유지한다.

픽셀에는 내부 보상회로를 더 포함할 수 있다. 내부 보상회로는 하나 이상의 스위치 TFT들과 하나 이상의 커패시터를 포함하여 구동 TFT(DRTFT)의 게이트를 초기화한 후에 구동 TFT(DRTFT)의 문턱 전압과 이동도를 센싱하여 데이터 전압(DATA)을 보상한다. 내부 보상회로는 공지된 어떠한 것으로도 적용 가능하다.

액정표시장치의 픽셀은 도 3과 같이, 액정셀(Clc), 스토리지 커패시터(Cst), TFT(Thin Film Transistor) 등을 포함한다. 액정셀(Clc)은 TFT를 통해 데이터 전압(DATA)이 인가되는 화소전극과, 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극 간의 전계에 의해 구동되는 액정분자들을 이용하여 광의 위상을 지연시켜 데이터에 따라 투과율을 조정한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정셀(Clc)의 전압을 1 프레임 기간 동안 유지시킨다. TFT는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트펄스(또는 스캔펄스, SCAN))에 응답하여 턴-온(turn-on)되어 데이터 라인(11)으로부터의 데이터전압을 액정셀(Clc)의 화소전극에 공급한다.

액정표시장치는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 등 알려져 있는 어떠한 액정모드로 구현될 수 있다. 또한, 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 투과형 액정표시장치나 반투과형 액정표시장치는 백라이트 유닛과 백라이트 구동부를 포함한다.

백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛 또는 직하형 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛은 액정표시장치의 표시패널(100)의 배면 아래에 배치되어 그 표시패널(100)에 빛을 조사한다. 백라이트 구동부는 백라이트 유닛의 광원들에 전류를 공급하여 그 광원들을 발광시킨다. 광원들은 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 게이트 라인들(G1~Gn)과 Tx 구동부(110)의 연결 관계를 상세히 보여 주는 회로도이다. 도 6은 도 2에 도시된 표시장치의 게이트 라인들(G1~Gn)에 인가되는 신호와, 게이트 구동부(104)와 Tx 구동부(104)의 타이밍 제어 신호를 보여 주는 파형도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 디스플레이 기간(Td1, Td2)과 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2)으로 시분할된다. 디스플레이 기간(Td1, Td2)과 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2)은 동기신호(Tsync)의 로직 레벨에 따라 정의된다. 디스플레이 구동부(102, 104, 106)는 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 픽셀들에 입력 영상의 데이터를 기입한다. 터치 센서 구동부(110, 112)는 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 터치 센서들에 전하를 공급하고 터치 전후의 전하 변화량을 소정의 문턱값과 비교하여 터치 입력을 감지한다.

게이트 구동부(104)는 시프트 레지스터(shift register)와 레벨 시프터(level shifter)를 포함한다. 시프트 레지스터는 게이트 스타트 펄스(GSP)에 응답하여 게이트 펄스의 출력을 발생하기 시작하고, 게이트 시프트 클럭(GSC)의 타이밍에 맞추어 게이트 펄스의 출력을 시프트시킨다. 레벨 시프터는 시프트 레지스터의 출력 전압 레벨을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙하는 전압 레벨로 변환한다. 이러한 게이트 구동부(104)의 IC(Integrated Circuit)는 TCP(Tape Carrier Package) 상에 실장되어 TAB(Tape Automated Bonding) 공정에 의해 표시패널(10)의 기판 상에 접착될 수 있다. 게이트 구동부(104)는 GIP(Gate In Panel) 공정에 의해 표시패널(100)의 기판에 직접 형성될 수 있다. GIP 회로는 레벨 시프터로부터 출력된 클럭 신호를 표시패널(100) 상의 시프트 레지스터로 전송하고, 시프트 레지스터는 레벨 시프터로부터의 클럭 신호를 시프트하면서 게이트 라인들(G1~Gn)로 출력한다.

Tx 구동부(110)는 시프트 레지스터(132), Tx 신호 발생부(133)를 포함한다. Tx 신호 발생부(133)는 Tx 신호를 발생하여 시프트 레지스터(132)에 공급한다. Tx 신호는 터치 센서들의 상호 용량(Cm)에 전하를 공급하며, 구형파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있다. 시프트 레지스터(132)는 스타트 펄스(SP)에 응답하여 Tx 신호의 출력을 게이트 라인들(G1~Gn)에 공급하기 시작하고, 동기 신호(Tsync) 타이밍에 맞추어 Tx 신호를 시프트시킨다. 시프트 레지스터(132)는 동기 신호(Tsync)의 라이징 에지 마다 출력 신호를 시프트한다. 따라서, 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 기간(Td1, Td2)과 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2)을 구분함과 동시에 Tx 구동부(114)의 시프트 타이밍을 제어하는 시프트 클럭 신호 역할을 한다. Tx 구동부(114)의 IC는 표시패널(10)의 기판 상에 접착되거나 그 기판 상에 직접 형성될 수 있다.

시프트 레지스터(132)는 종속적으로 접속된 다수의 D 플립플롭(FF)(131)과, 플립플롭들(131) 각각의 출력 단자에 연결된 제3 스위치들(SW3)을 포함한다. 제3 스위치들(SW3)은 플립플롭(131)의 출력 신호에 응답하여 턴-온(turn-on)되어 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 제2 스위치들(SW2)을 통해 1 개의 게이트 라인 그룹에 속한 모든 게이트 라인들에 동시에 Tx 신호를 공급한다. 제3 스위치들(SW3) 각각은 1 개의 게이트 라인 그룹에 속한 N 개의 게이트 라인들에 연결된다. 제3 스위치(SW3)는 n type MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 TFT로 표시패널(100)의 기판 또는 Tx 구동부(110에 형성될 수 있다. 제3 스위치(SW3)의 게이트는 플립플롭(131)의 출력 신호를 수신한다. 제3 스위치(SW3)의 드레인은 Tx 신호 발생부(133)의 출력 채널에 연결된다. 제3 스위치(SW3)의 소스는 N 개의 제2 스위치들(SW2)의 드레인에 공통으로 연결된다.

다수의 디스플레이 기간(Td1, Td2)과 다수의 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2)이 1 프레임 기간 내에서 교번될 수 있다. 예를 들어, 게이트 구동부(104)는 제1 디스플레이 기간(Td1) 동안 제1 게이트 라인 그룹의 게이트 라인들(G1~G5)에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하여 데이터가 기입되는 픽셀들을 1 라인씩 순차적으로 선택한다. 이어서, Tx 구동부(110)는 제1 터치 센서 구동 기간(Tt1) 동안 제1 게이트 라인 그룹의 게이트 라인들(G1~G5)에 Tx 신호를 공급하여 제1 게이트 라인 그룹과 연결된 모든 터치 센서들에 전하를 동시에 공급한다. 제1 게이트 라인 그룹의 게이트 라인들(G1~G5)은 제1 터치 센서 구동 기간(Tt1) 동안 제1 Tx 라인으로 동작한다. 이어서, 게이트 구동부(104)는 제2 디스플레이 기간(Td2) 동안 제2 게이트 라인 그룹의 게이트 라인들(G6~G10)에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하여 데이터가 기입되는 픽셀들을 1 라인씩 순차적으로 선택한다. 이어서, Tx 구동부(110)는 제2 게이트 라인 그룹의 게이트 라인들(G6~G10)에 Tx 신호를 동시에 공급하여 제2 게이트 라인 그룹과 연결된 모든 터치 센서들에 전하를 동시에 공급한다.

게이트 라인들(G1~Gn)에는 다수의 제1 스위치들(SW1)과, 다수의 제2 스위치들(SW2)이 연결된다.

제1 스위치(SW1)는 인버터(INV1)에 의해 반전된 동기 신호(Tsync)의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 게이트 구동부(104)의 출력 채널을 게이트 라인들에 1:1로 연결한다. 반면에, 제1 스위치(SW1)는 인버터(INV1)에 의해 반전된 동기 신호(Tsync)의 제2 로직 레벨에 응답하여 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 오프(off) 상태를 유지한다. 따라서, 게이트 구동부(104)의 출력 채널은 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 게이트 라인들(G1~Gn)에 1:1로 연결되고, 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 게이트 라인들(G1~Gn)과 분리되어 하이 임피던스 상태로 된다.

제1 스위치(SW1)는 n type MOSFET 구조의 TFT로 표시패널(100)의 기판 또는 게이트 구동부(104)에 형성될 수 있다. 제1 스위치(SW1)의 게이트는 인버터(INV1)에 연결되어 반전된 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 제1 스위치(SW1)의 드레인은 게이트 구동부(104)의 출력 채널에 연결되고, 제1 스위치(SW1)의 소스는 게이트 라인(G1~Gm)에 연결된다.

제2 스위치(SW2)는 동기 신호(Tsync)의 제2 로직 레벨에 응답하여 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 Tx 구동부(110)의 출력 채널을 N 개의 게이트 라인들에 연결한다. 반면에, 제2 스위치(SW1)는 동기 신호(Tsync)의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 오프 상태를 유지한다. 따라서, Tx 구동부(110)의 출력 채널은 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 게이트 라인들(G1~Gn)에 연결되고, 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 게이트 라인들(G1~Gn)과 분리되어 하이 임피던스 상태로 된다.

제2 스위치(SW2)는 n type MOSFET 구조의 TFT로 표시패널(100)의 기판 또는 Tx 구동부(110)에 형성될 수 있다. 제2 스위치(SW2)의 게이트는 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 제2 스위치(SW2)의 드레인은 Tx 구동부(110)의 출력 채널에 연결된다. 1 개의 게이트 라인 그룹에 연결된 N 개의 제2 스위치(SW2)의 소스는 1 개의 제3 스위치(SW3)에 연결된다. 따러서, Tx 구동부(110)의 1 개 출력 채널로부터 출력된 Tx 신호는 1 개의 게이트 라인 그룹에 속한 모든 게이트 라인들에 동시에 공급된다.

Tx 구동부(132)에 입력되는 스타트 펄스(SP)는 게이트 구동부(104)에 인가되는 게이트 스타트 펄스(GSP)에 비하여 1 디스플레이 기간 만큼 늦게 발생된다. Tx 구동부(132)에 입력되는 시프트 클럭 즉, 동기 신호(Tsyc)의 주파수와 주기는 게이트 구동부(104)에 입력되는 게이트 시프트 클럭(GSC)에 비하여 훨씬 낮다.

센싱부(112)는 도 7 및 도 8과 같이 데이터 라인들이나 별도의 Rx 라인들을 통해 터치 센서들의 신호를 수신할 수 있다.

도 7은 데이터 라인들(D1~D4)을 통해 터치 센서의 전하가 센싱부(112)에 수신되는 예를 보여 주는 도면이다. 이 실시예는 터치 센서들의 Rx 전극을 데이터 라인들(D1~D4)과 일체화함으로써 별도의 Rx 라인을 패터닝하기 위한 추가 공정이 필요 없다.

도 7을 참조하면, 터치 센서의 상호 용량(Cm)은 게이트 라인들(G1~G4)과 데이터 라인들(D1~D4) 사이에 형성된다.

센싱부(112)는 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 구동되어 데이터 라인들(D1~D4)을 통해 터치 센서들로부터 전하를 수신하고 터치 전후의 전하 변화량을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생한다. 센싱부(112)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 터치 입력들 각각을 판정하여 터치 입력의 좌표 정보(XY)를 발생한다.

데이터 라인들(D1~D4)에는 다수의 제4 스위치들(SW4)과, 다수의 제5 스위치들(SW5)이 연결된다.

제4 스위치(SW1)는 인버터(INV2)에 의해 반전된 동기 신호(Tsync)의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 데이터 구동부(102)의 출력 채널을 데이터 라인들(D1~D4)에 1:1로 연결한다. 반면에, 제4 스위치(SW4)는 인버터(INV1)에 의해 반전된 동기 신호(Tsync)의 제2 로직 레벨에 응답하여 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 오프 상태를 유지한다. 따라서, 데이터 구동부(102)의 출력 채널은 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 데이터 라인들(D1~D4)에 1:1로 연결되고, 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 데이터 라인들(D1~Dn)과 분리되어 하이 임피던스 상태로 된다.

제4 스위치(SW4)는 n type MOSFET 구조의 TFT로 표시패널(100)의 기판 또는 데이터 구동부(102)에 형성될 수 있다. 제4 스위치(SW4)의 게이트는 인버터(INV2)에 연결되어 반전된 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 제4 스위치(SW4)의 드레인은 데이터 구동부(104)의 출력 채널에 연결되고, 제4 스위치(SW4)의 소스는 데이터 라인(D1~D4)에 연결된다.

제5 스위치(SW5)는 동기 신호(Tsync)의 제2 로직 레벨에 응답하여 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 센싱부(112)의 수신 채널을 데이터 라인들(D1~D4)에 1:1로 연결한다. 반면에, 제5 스위치(SW5)는 동기 신호(Tsync)의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 오프 상태를 유지한다. 따라서, 센싱부(112)의 수신 채널은 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 데이터 라인들(D1~D4)에 연결되고, 디스플레이 기간(Td1, Td2) 동안 데이터 라인들(D1~D4)과 분리되어 하이 임피던스 상태로 된다.

제5 스위치(SW5)는 n type MOSFET 구조의 TFT로 표시패널(100)의 기판 또는 센싱부(112)에 형성될 수 있다. 제5 스위치(SW5)의 게이트는 동기 신호(Tsync)를 수신한다. 제5 스위치(SW5)의 드레인은 데이터 라인(D1~D4)에 연결되고, 제5 스위치(SW5)의 소스는 센싱부(112)의 수신 채널에 연결된다.

도 8은 Rx 라인들(R1, R2)을 통해 터치 센서의 전하가 센싱부(112)에 수신되는 예를 보여 주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 터치 센서의 상호 용량(Cm)은 Rx 라인들(R1, R2)과 게이트 라인들(G1~G4) 사이에 형성된다. Rx 라인들(R1, R2)은 데이터 라인들(D1~D4)과 같은 금속으로 데이터 라인들(D1~D4)과 나란하게 형성될 수 있다.

센싱부(112)는 터치 센서 구동 기간(Tt1, Tt2) 동안 구동되어 Rx 라인들(R1, R2)을 통해 터치 센서들로부터 전하를 수신하고 터치 전후의 전하 변화량을 ADC를 통해 디지털 데이터로 변환하여 터치 로 데이터를 발생한다. 센싱부(112)는 터치 인식 알고리즘을 이용하여 터치 입력들 각각을 판정하여 터치 입력의 좌표 정보(XY)를 발생한다.

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.

100 : 표시패널 102 : 데이터 구동부
104 : 게이트 구동부 106 : 타이밍 콘트롤러
108 : 호스트 시스템 110 : Tx 구동부
112 : 센싱부 131: D 플립플롭
132 : 시프트 레지스터 133 : Tx 신호 발생부
SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 : 스위치

Claims

데이터 라인들, 게이트 라인들, 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들, 및 터치 센서들을 갖는 표시패널;
상기 데이터 라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부와, 상기 게이트 라인들의 일단부에 연결되어 게이트 펄스를 공급하는 게이트 구동부를 포함하는 디스플레이 구동부;
상기 복수의 게이트 라인들의 일단부와 상기 게이트 구동부 사이에 배치되는 다수의 제1 스위치들;
상기 다수의 제1 스위치들에 동기신호를 반전시켜 공급하는 인버터; 및
상기 게이트 라인들의 타단부에 연결되며 상기 동기신호에 따라 상기 게이트 라인들에 Tx 신호를 공급하는 Tx 구동부를 구비하는 터치 센서 구동부를 포함하며,
상기 동기신호는 상기 Tx 구동부에는 비반전 되어 공급되며, 반전 동기신호와 비반전 동기신호에 따라 상기 게이트 펄스와 상기 Tx신호는 상기 게이트 라인들에 선택적으로 공급되는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동부가 상기 동기 신호의 제1 로직 레벨에 응답하여 디스플레이 기간 동안 상기 픽셀들에 상기 입력 영상의 데이터를 기입하고,
상기 터치 센서 구동부가 상기 동기 신호의 제2 로직 레벨에 응답하여 터치 센서 구동 기간 동안 상기 터치 센서들을 구동하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 구동부는,
상기 디스플레이 기간 동안 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급하고;
상기 게이트 구동부는 상기 디스플레이 기간 동안 제1 시프트 레지스터를 이용하여 상기 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하며,
상기 터치 센서 구동부는,
상기 터치 센서 구동 기간 동안 상기 터치 센서들의 전하를 수신하는 센싱부를 더 포함하며,
상기 Tx 구동부는 상기 터치 센서 구동 기간 동안 제2 시프트 레지스터를 이용하여 상기 Tx 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 게이트 구동부가 상기 게이트 라인들에 상기 게이트 펄스를 순차적으로 공급하고,
상기 Tx 구동부가 N(N은 2 이상의 양의 정수) 개의 게이트 라인들이 속한 게이트 라인 그룹 단위로 상기 Tx 신호를 순차적으로 공급하는 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 시프트 레지스터가 제1 스타트 펄스에 응답하여 게이트 펄스의 출력을 발생하기 시작하고, 시프트 클럭에 응답하여 상기 게이트 펄스를 시프트하고,
상기 제2 시프트 레지스터가 제2 스타트 펄스에 응답하여 상기 Tx 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하기 시작하고, 상기 동기 신호에 응답하여 상기 게이트 펄스를 시프트하는 표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 게이트 구동부의 출력 채널들과 상기 게이트 라인들 사이에 연결되어 반전된 상기 동기 신호의 제1 로직 레벨에 응답하여 턴-온되는 다수의 제1 스위치들; 및
상기 Tx 구동부의 출력 채널들과 상기 게이트 라인들 사이에 연결되어 상기 동기 신호의 제2 로직 레벨에 응답하여 턴-온되는 다수의 제2 스위치들을 포함하는 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 시프트 레지스터는,
종속적으로 접속된 다수의 D 플립플롭; 및
상기 플립플롭들 각각의 출력 단자에 연결된 제3 스위치들을 포함하고,
상기 제3 스위치들이 상기 플립플롭의 출력 신호에 응답하여 턴-온되어 N 개의 상기 제2 스위치들에 상기 Tx 신호를 동시에 공급하는 표시장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 스타트 펄스가 상기 제1 스타트 펄스 보다 늦게 발생되고,
상기 동기 신호의 주파수와 주기가 상기 시프트 클럭에 비하여 낮은 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 센싱부가 상기 데이터 라인들을 통해 상기 터치 센서의 전하를 수신하는 표시장치.
제 9 항에 있어서,
상기 데이터 구동부의 출력 채널들과 상기 데이터 라인들 사이에 연결되어 반전된 상기 동기 신호의 제1 로직 레벨에 응답하여 턴-온되는 다수의 제4 스위치들; 및
상기 센싱부의 수신 채널들과 상기 데이터 라인들 사이에 연결되어 상기 동기 신호의 제2 로직 레벨에 응답하여 턴-온되는 다수의 제5 스위치들을 포함하는 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 표시패널이 상기 터치 센서들에 연결된 Rx 라인들을 더 포함하고,
상기 센싱부가 상기 Rx 라인들을 통해 상기 터치 센서의 전하를 수신하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 Tx 구동부는,
상기 Tx 구동부와 상기 게이트 라인들의 타단부 사이에 배치되며 상기 비반전 동기신호에 따라 상기 Tx 신호를 상기 게이트 라인들의 타단부에 공급하는 다수의 제2 스위치들을 더 포함하는 표시장치.
제 12 항에 있어서,
상기 Tx 구동부는,
상기 Tx 신호를 발생하는 Tx 신호 발생기; 및
상기 Tx 신호 발생기와 상기 다수의 제1 스위치 사이에 접속되어 상기 Tx 신호를 상기 다수의 제2 스위치에 공급하는 제3 스위치를 더 포함하는 표시장치.