KR102482987B1

KR102482987B1 - 터치 겸용 표시 장치

Info

Publication number: KR102482987B1
Application number: KR1020150187729A
Authority: KR
Inventors: 서은지
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2022-12-29
Also published as: KR20170077639A

Abstract

본 발명은 터치 패드 수를 줄일 수 있는 터치 겸용 표시 장치에 관한 것이다. 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치는 각 터치 그룹이 N개(N은 2 이상의 자연수)의 터치 블록들을 포함하는 M개(M은 2 이상의 자연수)의 터치 그룹과, K(K는 N보다 작은 2이상의 자연수)개의 제어 신호들을 개별적으로 공급하는 K개의 제어 라인들과, 상기 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 신호 라인들이 상기 N개의 터치 블록들을 개별적으로 터치 센싱부와 접속시키는 N*M개의 터치 신호 라인들을 구비한다. 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 블록들 각각은 K개의 터치 전극들과, K개의 터치 전극들과 개별적으로 접속되고, K개의 제어 라인들에 의해 개별적으로 제어되어, N개의 터치 신호 라인들 중 어느 하나의 터치 신호라인을 K개의 터치 전극들 중 적어도 하나와 접속시키는 K개의 스위칭 소자들을 구비한다.

Description

터치 겸용 표시 장치{DISPLAY DEVICE WITH TOUCH}

본 발명은 터치 패드 수를 줄일 수 있는 터치 겸용 표시 장치에 관한 것이다.

표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이에 확대 적용되고 있다.

표시 장치에 적용된 터치 기술은 터치 센서의 위치에 따라 애드 온(Add on) 타입과 인 셀(In-cell) 타입으로 나누어진다. 애드 온 타입은 터치 스크린 패널을 표시 패널 위에 부착한 외장형 방식이고, 인 셀 타입은 터치 전극을 표시 패널에 내장함으로써 표시 패널과 터치 스크린을 일체화한 내장형 방식이다.

인 셀 타입은 표시 장치의 슬림화를 위하여 더욱 진보되어 액정 표시 장치의 공통 전극을 분할하여 터치 전극으로 활용하는 어드밴스드 인 셀 터치(Advanced In-cell Touch; 이하 AIT) 표시 장치로 발전되고 있다.

AIT 표시 장치는 다수개로 분할된 공통 전극 겸용 터치 전극들과, 다수의 터치 전극들을 개별적으로 터치 센싱 IC와 연결하는 다수의 터치 신호 라인들을 구비한다.

도 1을 참조하면, 종래의 AIT 표시 장치는 18개의 터치 전극(T1~T18)을 갖는다고 가정했을 때, 18개의 터치 전극들(T1~T18)을 개별적으로 터치 센싱 IC와 접속시키는 18개의 터치 신호 라인들(L1~L18)을 구비한다.

이로 인하여, 종래의 AIT 표시 장치는 18개의 터치 신호 라인들(L1~L18)을 터치 센싱 IC와 접속시키는 터치 패드들의 수도 터치 전극들(T1~T18)의 수와 동일하게 구비한다.

그런데, AIT 표시 장치의 패널 크기가 증가함에 따라 터치 전극들 및 터치 신호 라인들의 수가 증가하여 패널의 로드가 증가할 뿐만 아니라 터치 신호 라인들을 터치 센싱 IC의 패드들과 개별적으로 접속시키는 터치 패드의 수가 증가하여 패드 영역 및 터치 센싱 IC의 크기가 증가되어야 하므로 코스트가 상승되는 문제점이 있다.

또한, 패드 수가 증가하면 IC와 실장되는 패드 영역의 제한된 공간 내에서 설계가 복잡하고 설계상 제약이 있을 뿐만 아니라 패드간 피치가 충분하지 못하여 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 터치 패드 수를 줄일 수 있는 터치 겸용 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치는 각 터치 그룹이 N개(N은 2 이상의 자연수)의 터치 블록들을 포함하는 M개(M은 2 이상의 자연수)의 터치 그룹과, K(K는 N보다 작은 2이상의 자연수)개의 제어 신호들을 개별적으로 공급하는 K개의 제어 라인들과, 상기 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 신호 라인들이 상기 N개의 터치 블록들을 개별적으로 터치 센싱부와 접속시키는 N*M개의 터치 신호 라인들을 구비한다.

각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 블록들 각각은 K개의 터치 전극들과, K개의 터치 전극들과 개별적으로 접속되고, K개의 제어 라인들에 의해 개별적으로 제어되어, N개의 터치 신호 라인들 중 어느 하나의 터치 신호라인을 K개의 터치 전극들 중 적어도 하나와 접속시키는 K개의 스위칭 소자들을 구비한다.

터치 센싱부는 각 멀티플렉서가 각 터치 그룹과 접속되는 M개의 멀티플렉서를 구비한다. 터치 센싱 기간에서 각 멀티플렉서는 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 신호 라인들을 시분할 구동한다.

터치 센싱 기간에서, 터치 센싱부는 N개의 터치 신호 라인들이 각각 구동되는 기간마다, K개의 제어 신호에 교번적으로 온 전압을 공급하여, 각 터치 블록에서 K개의 스위칭 소자와 접속된 터치 신호 라인이 K개의 터치 전극과 교번적으로 접속된다.

디스플레이 구동 기간에서, 터치 센싱부는 M개의 터치 그룹에 속하는 N*M개의 터치 신호 라인들로 공통 전압을 공급하고, K개의 제어 신호들로 동시에 온 전압을 공급하여, 각 터치 블록에 속하는 K개의 스위칭 소자들을 통해 K개의 터치 전극들은 공통 전압이 공급되는 터치 신호 라인과 동시에 접속된다.

본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치는 K개의 터치 전극당 1개의 터치 신호 라인을 할당하고, 그 터치 신호 라인과 공통 접속된 K개의 박막 트랜지스터를 이용하여 1개의 터치 신호 라인당 K개의 터치 전극들을 독립적으로 구동 및 센싱할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치 및 그 구동 방법에서는 터치 신호 라인들의 수가 터치 전극들의 수 대비 1/K로 감소됨으로써 터치 신호 라인들로 인한 패널 로드를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치 및 그 구동 방법에서는 터치 신호 라인들을 수와 동일한 터치 패드들의 수도 터치 전극들의 수 대비 1/K로 감소됨으로써 터치 센싱 IC의 패드 수 및 칩 크기가 감소하여 코스트를 절감할 수 있고, 제한된 패드 영역에서 패드간 피치를 충분히 확보할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 터치 겸용 표시 장치의 터치 배선을 예를 들어 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 패널의 구동 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패널의 구동 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치를 터치 배선 위주로 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센싱 기간에서 제어 신호들을 이용한 터치 센싱 시퀀스를 나타낸 타이밍도이고, 도 6b는 디스플레이 구동 기간에서 제어 신호들의 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치를 터치 배선 위주로 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센싱 기간에서 제어 신호들을 이용한 터치 센싱 시퀀스를 나타낸 타이밍도이고, 도 8b는 디스플레이 구동 기간에서 제어 신호들의 타이밍도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 패널의 구동 타이밍도이다.

도 2를 참조하면, 터치 겸용 표시 장치는 타이밍 컨트롤러(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 터치 센싱부(400), 패널(500)을 구비한다.

타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템(도시 생략)으로부터 영상 데이터와, 타이밍 신호들을 공급받는다. 타이밍 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호를 포함한다. 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호는 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 생성할 수 있으므로 생략 가능하다.

타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터를 화질 보정 등과 같은 다양한 영상 처리를 수행하여 데이터 구동부(300)로 공급한다.

타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 데이터 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호들을 생성하여 데이터 구동부(300)로 공급하고, 게이트 구동부(200)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호들을 생성하여 게이트 구동부(200)로 공급한한다. 예를 들면, 데이터 제어 신호들은 데이터의 래치 타이밍을 제어하는데 이용되는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 데이터의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 인에이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호들은 각 프레임의 시작을 지시하는 게이트 스타트 펄스, 디스플레이 구동 기간에서 스캔 출력으로 이용되는 다수의 게이트 쉬프트 클럭 등을 포함한다.

타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 각 프레임 기간을 적어도 하나의 디스플레이 구동 기간(TD)과 적어도 하나의 터치 센싱 기간(TS)으로 시분할하기 위한 터치 동기 신호(Tsync)를 생성하여 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 터치 센싱부(400)로 공급한다.

예를 들면, 타이밍 컨트롤러(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 터치 동기 신호(Tsync)을 이용하여 각 프레임 기간을 다수의 디스플레이 구동 기간(TD)과 다수의 터치 센싱 기간(TS)으로 시분할하고, 각 디스플레이 구동 기간(TD)과 각 터치 센싱 기간(TS)이 교번되게 구동할 수 있다.

이와 달리, 타이밍 컨트롤러(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 터치 동기 신호(Tsync)을 이용하여 각 프레임 기간을 하나의 디스플레이 구동 기간(TD)과, 하나의 터치 센싱 기간(TS)으로 시분할하여 구동할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 전송받은 영상 데이터를 내부 메모리에 저장하고, 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 메모리에 저장된 영상 데이터를 라이팅 속도보다 빠른 리딩 속도로 데이터 구동부(300)로 공급함과 아울러 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하여 디스플레이 구동 기간(TD)에 패널(500)의 픽셀 어레이에 데이터 전압이 기입되게 한다.

데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 데이터 제어 신호에 응답하여, 디스플레이 구동 기간(TD)에서 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)신호로 변환하여 패널(500)의 데이터 라인들(DL)로 공급한다. 데이터 구동부(300)는 자신에게 내장되거나, 외부에 별도로 구비된 감마 전압 생성부(도시 생략)로부터 공급된 기준 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한다. 데이터 구동부(300)는 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디스플레이 구동 기간(TD)에서 디지털 데이터를 정극성 또는 부극성 아날로그 데이터 전압(Vdata)로 변환하여 데이터 라인들(DL)로 각각 공급한다.

게이트 구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여, 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 패널(500)의 게이트 라인들(GL)을 순차 구동한다. 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 게이트 라인(GL)에 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스(SP)를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다.

패널(500)은 화소들(P)이 매트릭스 형태로 배열된 화소 어레이를 통해 영상을 표시하고, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE; 이하 터치 전극)을 이용하여 커패시턴스 방식으로 터치 여부를 센싱한다. 패널(500)은 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 액정 디스플레이 패널을 예를 들어 설명한다.

패널(500)의 화소들(P) 각각은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터와, 박막 트랜지스터와 접속된 액정 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE)에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다.

공통 전극이 분할된 구조를 갖는 터치 전극들(TE) 각각은 터치점 크기를 고려하여 다수의 화소들(P)을 포함하는 일정 크기로 형성된다.

터치 센싱부(400)는 터치 센싱 기간(TS)에서 셀프 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치 방식으로 터치 전극들(TE) 각각의 터치 여부를 센싱한다. 터치 센싱부(400)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여, 터치 센싱 기간(TS)에서 터치 전극들(TE)을 시분할 구동하면서 각 터치 전극(TE)에 개별적으로 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급한 다음, 각 터치 전극(TE)으로부터의 피드백 신호를 수신한다. 터치 센싱부(400)는 각 터치 전극(TE)에 대한 터치 구동 신호(Vtouch)와 피드백 신호를 차동 증폭하여 터치로 인한 각 터치 전극(TE)의 셀프 커패시턴스 변화(신호 지연량)를 센싱하여 센싱 정보를 생성하고, 센싱 정보를 신호 처리하여 터치 좌표 정보를 산출하고, 터치 좌표 정보를 호스트 시스템(도시 생략)으로 출력한다.

터치 센싱부(400)는 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여, 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 공통 전압 공급부(도시 생략)로부터 공급된 공통 전압(Vcom)을 모든 터치 전극들(TE)에 공급한다.

각 터치 센싱 기간(TS)에서 터치 센싱부(400)는 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)를 통해 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)에도 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급하여 로드 프리 구동(Load Free Driving)을 함으로써 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 배선들의 RC 로드(Resistor Capacitor Load)를 최소화하여 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.

이를 위하여, 게이트 구동부(200)의 출력단과 데이터 구동부(300)의 출력단에는 각각 출력 선택부를 추가로 구비할 수 있다. 게이트 구동부(200)의 출력단에 구비되는 출력 선택부는 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 게이트 구동부(200)로부터 공급된 스캔 신호(SP)를 선택하여 출력하고, 터치 센싱 기간(TS)에서는 터치 센싱부(400)로부터 공급된 터치 구동 신호(Vtouch)를 선택하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(300)의 출력단에 구비되는 출력 선택부는 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여, 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 데이터 구동부(300)로부터 공급된 데이터 신호(Vdata)를 선택하여 출력하고, 터치 센싱 기간(TS)에서는 터치 센싱부(400)로부터 공급된 터치 구동 신호(Vtouch)를 선택하여 출력할 수 있다.

터치 센싱부(400)는 터치 IC로 집적화되거나, 데이터 구동부(300)와 함께 구동 IC로 집적화될 수 있다. 데이터 구동부(300)는 적어도 하나의 IC로 구성될 수 있다. 게이트 구동부(200)는 적어도 하나의 IC로 구성되거나, 박막 트랜지스터 기판의 박막 트랜지스터 어레이와 함께 형성되어 GIP(Gate In Panel) 방식으로 박막 트랜지스터 기판의 비표시 영역에 내장될 수 있다.

특히, 본 발명의 한 실시예에 따른 패널(500)은 K개의 터치 전극(TE)당 1개의 터치 신호 라인을 할당하고, 그 터치 신호 라인과 공통 접속된 K개의 스위칭 소자를 이용하여 1개의 터치 신호 라인당 K개의 터치 전극들(TE)을 독립적으로 구동 및 센싱할 수 있다.

이에 따라, 패널(500)은 터치 신호 라인들의 수를 터치 전극들(TE)의 수 대비 1/K로 감소시킬 수 있고, 터치 신호 라인들을 개별적으로 터치 센싱부(400)와 접속시키는 터치 패드들의 수도 1/K로 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치를 터치 배선 위주로 나타낸 도면이고, 도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센싱 기간에서 제어 신호들을 이용한 터치 센싱 시퀀스를 나타낸 타이밍도이고, 도 6b는 디스플레이 구동 기간에서 제어 신호들의 타이밍도이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 패널은, 각 터치 그룹이 N개(N은 2 이상의 자연수)의 터치 블록들을 포함하는 M개(M은 2 이상의 자연수)의 터치 그룹과, K(K는 N보다 작은 2이상의 자연수)개의 제어 신호들을 개별적으로 공급하는 K개의 제어 라인들과, 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 신호 라인들이 N개의 터치 블록들을 개별적으로 터치 센싱부(400)와 접속시키는 N*M개의 터치 신호 라인들을 구비한다. 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 블록들 각각은 K개의 터치 전극들과, K개의 터치 전극들과 개별적으로 접속되고, K개의 제어 라인들에 의해 개별적으로 제어되어, N개의 터치 신호 라인들 중 어느 하나의 터치 신호라인을 K개의 터치 전극들 중 적어도 하나와 접속시키는 K개의 스위칭 소자들을 구비한다.

도 5에서는 설명의 편의상 패널(500)이 18개의 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ..., 91, 92)을 갖는 구조와 N=3, M=3, K=2인 경우를 예시한 것이며, 이것으로 한정되지 않는다.

패널(500)에서 18개의 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ..., 91, 92)은 수평 방향으로 배열된 3개의 터치 그룹(G1, G2, G3)으로 분할될 수 있다. 터치 그룹(G1, G2, G3) 각각은 수직 방향으로 배열된 3개의 터치 블록(Bm1, Bm2, Bm3, m=1, 2, 3)과, 3개의 터치 신호 라인(Lm1~Lm3, m=1, 2, 3)을 포함한다. 각 터치 블록(Bmn, n=1, 2, 3)은 수직 방향으로 배열된 2개의 터치 전극(#1, #2, #= 1, 2, ..., 9)과, 2개의 스위칭 소자(S1, S2)를 포함한다. 스위칭 소자(S1, S2) 각각은 박막 트랜지스터이다.

터치 센싱부(400)는 터치 그룹(G1, G2, G3)과 개별적으로 접속되는 3개의 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)를 포함한다. 각 멀티플렉서(MUXm, m=1, 2, 3)는 터치 센싱 기간(TS)에서 각 터치 그룹(Gm)에 속하는 3개의 터치 신호 라인들(Lm1~Lm3)을 시분할하여 구동 및 센싱하고, 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 동작하지 않는다.

각 터치 블록(Bmn)에 속하는 2개의 터치 전극(#1, #2) 중 제1 터치 전극(#1)은 제1 스위칭 소자(S1)에 의해 하나의 터치 신호 라인(Lmn)과 접속되고, 제2 터치 전극(#2)은 제2 스위칭 소자(S2)에 의해 상기 터치 신호 라인(Lmn)과 접속된다.

패널(500)에서 모든 제1 스위칭 소자들(S1)은 제1 제어 신호(CS1)를 공급하는 제1 제어 라인(CL1)과 공통 접속되어 제1 제어 신호(CS1)에 온 전압이 공급될 때 턴-온되고, 모든 제2 스위칭 소자들(S2)은 제2 제어 신호(CS2)를 공급하는 제2 제어 라인(CL2)과 공통 접속되어 제2 제어 신호(CS2)가 온 전압이 공급될 때 턴-온된다.

터치 센싱부(400)는 공통 전압 스위칭부(402)를 포함한다. 공통 전압 스위칭부(402)는 디스플레이 구동 기간(TD)에서 9개의 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33) 각각에 공통 전압(Vcom)을 동시 공급하고, 각 터치 센싱 기간(TS)에서는 공통 전압(Vcom) 공급을 차단한다.

도 6a를 참조하면, 터치 센싱부(400)는 터치 센싱 기간(TS1, TS2, TS3)에서 3개의 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)에 의해 9개의 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33)이 3개씩 구동되는 기간마다 제1 및 제2 제어 신호(CS1, CS2)에 교번적으로 하이 상태의 온 전압을 공급한다. 이에 따라, 각 터치 블록(Bmn)에 속하는 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 교번적으로 턴-온되고, 2개의 터치 전극(#1, #2)은 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 통해 교번적으로 하나의 터치 신호 라인(Lmn)과 접속된다.

터치 센싱 기간(TS1)에서 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)에 의해 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)이 터치 센싱부(400) 내의 센싱 회로와 접속되어 구동된다.

터치 센싱 기간(TS1) 중 전반부에서 제어 신호(CS1)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S1)을 통해 터치 전극들(11, 21, 31)이 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)을 통해 터치 전극들(11, 21, 31)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS1) 중 후반부에서 제어 신호(CS2)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S2)을 통해 터치 전극들(12, 22, 32)이 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)을 통해 터치 전극들(12, 22, 32)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS2)에서 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)에 의해 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)이 터치 센싱부(400) 내의 센싱 회로와 접속되어 구동된다.

터치 센싱 기간(TS2) 중 전반부에서 제어 신호(CS1)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S1)을 통해 터치 전극들(41, 51, 61)이 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)을 통해 터치 전극들(41, 51, 61)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS2) 중 후반부에서 제어 신호(CS2)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S2)을 통해 터치 전극들(42, 52, 62)이 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)을 통해 터치 전극들(42, 52, 62)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS3)에서 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)에 의해 터치 신호 라인들(L13, L23, L33)이 터치 센싱부(400) 내의 센싱 회로와 접속되어 구동된다.

터치 센싱 기간(TS3) 중 전반부에서 제어 신호(CS1)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S1)을 통해 터치 전극들(71, 81, 91)이 터치 신호 라인들(L13, L23, L33)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L13, L23, L33)을 통해 터치 전극들(71, 81, 91)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS3) 중 후반부에서 제어 신호(CS2)의 온 전압에 응답하여 턴-온된 스위칭 소자들(S2)을 통해 터치 전극들(72, 82, 92)이 터치 신호 라인들 L13, L23, L33)과 개별적으로 접속됨으로써, 터치 센싱부(400)는 터치 신호 라인들(L13, L23, L33)을 통해 터치 전극들(72, 82, 92)을 구동 및 센싱한다.

전술한 터치 센싱 기간들(TS1, TS2, TS3)은 도 6a에 도시된 바와 같이 연속되거나, 분리되어 디스플레이 구동 기간들 사이마다 적어도 하나의 터치 센싱 기간이 할당될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 터치 센싱부(400)는 디스플레이 구동 기간(TD)에서 제1 및 제2 제어 신호(CS1, CS2)에 동시에 온 전압을 공급하여, 모든 제1 및 제2 스위칭 소자들(SW, S2)을 턴-온한다. 터치 센싱부(400)는 공통 전압 스위칭부(402)를 이용하여 디스플레이 구동 기간(TD)에서 9개의 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33) 각각에 공통 전압(Vcom)을 동시 공급한다. 이에 따라, 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33)에 공급된 공통 전압(Vcom)은 스위칭 소자들(S1, S2)을 통해 18개의 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ..., 91, 92) 모두에 공급됨으로써 18개의 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ?, 91, 92)은 공통 전극 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 패널(500)은 2개의 터치 전극(#1, #2)당 1개의 터치 신호 라인(Lmn)을 할당하고, 그 터치 신호 라인(Lmn)과 공통 접속된 2개의 스위칭 소자(S1, S2)를 이용하여 1개의 터치 신호 라인(Lmn)당 2개의 터치 전극들(#1, #2)을 독립적으로 구동 및 센싱할 수 있다. 이에 따라, 패널(500)은 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23, L31, L32, L33)의 총수(9개)를 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ..., 91, 92)의 총수(18개) 보다 1/2로 감소시킬 수 있고, 터치 신호 라인들을 개별적으로 터치 센싱부(400)와 접속시키는 터치 패드들의 총수도 터치 전극들(11, 12, 21, 22, ..., 91, 92)의 총수 보다 1/2로 감소시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치를 터치 배선 위주로 나타낸 도면이고, 도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센싱 기간에서 제어 신호들을 이용한 터치 센싱 시퀀스를 나타낸 타이밍도이고, 도 8b는 디스플레이 구동 기간에서 제어 신호들의 타이밍도이다.

도 7은 도 5와 대비하여, 3개(K=3)의 제어 라인들(CL1, CL2, CL3)의 수(K)가 3개인 경우, 터치 전극들(11, 12, 13, 21, 22, 23, ..., 61, 62, 63)의 총수(18개) 대비 터치 신호 라인(L11, L12, L21, L22, L31, L32)들의 총수(6개)가 1/3로 감소된 것을 예시한 것이며, 이것으로 한정되지 않는다.

패널(700)에서 18개의 터치 전극들(11, 12, 13, 21, 22, 23, ..., 61, 62, 63)은 3개의 터치 그룹(G1, G2, G3)으로 분할될 수 있다. 터치 그룹(G1, G2, G3) 각각은 2개의 터치 블록(Bm1, Bm2, m=1, 2, 3)과, 2개의 터치 신호 라인(Lm1~Lm2, m=1, 2)을 포함한다. 각 터치 블록(Bmn, n=1, 2, 3)은 3개의 터치 전극(#1, #2, #3, #= 1, 2, ..., 6)과, 3개의 스위칭 소자(S1, S2, S3)를 포함한다. 스위칭 소자(S1, S2, S3) 각각은 박막 트랜지스터이다.

터치 센싱부(600)에서 3개의 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3) 각각은 터치 센싱 기간(TS)에서 각 터치 그룹(Gm)에 속하는 2개의 터치 신호 라인들(Lm1, Lm2)을 시분할하여 구동 및 센싱하고, 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 동작하지 않는다.

각 터치 블록(Bmn)에 속하는 3개의 터치 전극(#1, #2, #3) 중 제1 터치 전극(#1)은 제1 제어 라인(CL1)에 의해 제어되는 제1 스위칭 소자(S1)에 의해 하나의 터치 신호 라인(Lmn)과 접속되고, 제2 터치 전극(#2)은 제2 제어 라인(CL2)에 의해 제어되는 제2 스위칭 소자(S2)에 의해 상기 터치 신호 라인(Lmn)과 접속되고, 제3 터치 전극(#3)은 제3 제어 라인(CL3)에 의해 제어되는 제3 스위칭 소자(S3)에 의해 상기 터치 신호 라인(Lmn)과 접속된다.

도 8a를 참조하면, 터치 센싱 기간(TS1)에서 멀티플렉서(MUX1, MUX2, MUX3)에 의해 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)이 터치 센싱부(600) 내의 센싱 회로와 접속되어 구동된다.

터치 센싱 기간(TS1) 중 초반부에서 제어 신호(CS1)에 응답하는 스위칭 소자들(S1)을 통해 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(11, 21, 31)을 구동 및 센싱한다. 터치 센싱 기간(TS1) 중 중반부에서 제어 신호(CS2)에 응답하는 스위칭 소자들(S2)을 통해 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(12, 22, 32)을 구동 및 센싱한다. 터치 센싱 기간(TS1) 중 후반부에서 제어 신호(CS3)에 응답하는 스위칭 소자들(S3)을 통해 터치 신호 라인들(L11, L21, L31)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(13, 23, 33)을 구동 및 센싱한다.

터치 센싱 기간(TS2) 중 초반부에서 제어 신호(CS1)에 응답하는 스위칭 소자들(S1)을 통해 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(41, 51, 61)을 구동 및 센싱한다. 터치 센싱 기간(TS2) 중 중반부에서 제어 신호(CS2)에 응답하는 스위칭 소자들(S2)을 통해 터치 신호 라인들((L12, L22, L32)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(42, 52, 62)을 구동 및 센싱한다. 터치 센싱 기간(TS2) 중 후반부에서 제어 신호(CS3)에 응답하는 스위칭 소자들(S3)을 통해 터치 신호 라인들(L12, L22, L32)과 개별적으로 접속된 터치 전극들(43, 53, 63)을 구동 및 센싱한다.

전술한 터치 센싱 기간들(TS1, TS2)은 도 8a에 도시된 바와 같이 연속되거나, 서로 분리되어 디스플레이 구동 기간들 사이마다 하나의 터치 센싱 기간이 할당될 수 있다.

도 8b를 참조하면, 터치 센싱부(600)는 디스플레이 구동 기간(TD)에서 제어 신호들(CS1, CS2, CS3)에 동시에 온 전압을 공급하여, 모든 스위칭 소자들(S1, S2, S3)을 턴-온하고, 공통 전압 스위칭부(602)를 이용하여 디스플레이 구동 기간(TD)에서 6개의 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L23) 각각에 공통 전압(Vcom)을 동시 공급함으로써 18개의 터치 전극들(11, 12, 13, 21, 22, 23, ..., 61, 62, 63)은 공통 전극 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 패널(700)은 3개의 터치 전극(#1, #2, #3)당 1개의 터치 신호 라인(Lmn)을 할당하고, 그 터치 신호 라인(Lmn)과 공통 접속된 3개의 스위칭 소자(S1, S2, S3)를 이용하여 1개의 터치 신호 라인(Lmn)당 3개의 터치 전극들(#1, #2, #3)을 독립적으로 구동 및 센싱할 수 있다. 이에 따라, 패널(500)은 터치 신호 라인들(L11, L12, L13, L21, L22, L2)의 총수(6개)를 터치 전극들(11, 12, 13, 21, 22, 23, ..., 61, 62, 63)의 총수(18개) 보다 1/3로 감소시킬 수 있고, 터치 신호 라인들을 개별적으로 터치 센싱부(600)와 접속시키는 터치 패드들의 총수도 터치 전극들(11, 12, 13, 21, 22, 23, ..., 61, 62, 63)의 총수 보다 1/3로 감소시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 표시 장치는 K개의 터치 전극당 1개의 터치 신호 라인을 할당하고, 그 터치 신호 라인과 공통 접속된 K개의 스위칭 소자를 이용하여 1개의 터치 신호 라인당 K개의 터치 전극들을 독립적으로 구동 및 센싱할 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100: 타이밍 컨트롤러 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400, 600: 터치 센싱부
500, 700: 패널 402, 602: 공통 전압 스위칭부

Claims

각 터치 그룹이 N개(N은 2 이상의 자연수)의 터치 블록들을 포함하는 M개(M은 2 이상의 자연수)의 터치 그룹과,
K(K는 N보다 작은 2이상의 자연수)개의 제어 신호들을 개별적으로 공급하는 K개의 제어 라인들과,
상기 각 터치 그룹에 속하는 N개의 터치 신호 라인들이 상기 N개의 터치 블록들을 개별적으로 터치 센싱부와 접속시키는 N*M개의 터치 신호 라인들을 구비하고,
상기 각 터치 그룹에 속하는 상기 N개의 터치 블록들 각각은
K개의 터치 전극들과,
상기 K개의 터치 전극들에 각각 접속되는 K개의 스위칭 소자를 구비하고,
상기 K개의 스위칭 소자는 상기 K개의 제어 라인들에 의해 개별적으로 제어되어, 자신이 연결된 터치 전극을 해당 터치 전극이 포함된 터치 블록에 할당된 하나의 터치 신호 라인에 접속시키는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 터치 센싱부는
각 멀티플렉서가 상기 각 터치 그룹과 접속되는 M개의 멀티플렉서를 구비하고,
터치 센싱 기간에서, 상기 각 멀티플렉서는 상기 각 터치 그룹에 속하는 상기 N개의 터치 신호 라인들을 시분할 구동하는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 터치 센싱부는 상기 터치 센싱 기간에서,
상기 N개의 터치 신호 라인들이 각각 구동되는 기간마다, 상기 K개의 제어 신호에 교번적으로 온 전압을 공급하여, 상기 각 터치 블록에서 상기 K개의 스위칭 소자와 접속된 터치 신호 라인이 상기 K개의 터치 전극과 교번적으로 접속되는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 터치 센싱부는 디스플레이 구동 기간에서,
상기 M개의 터치 그룹에 속하는 상기 N*M개의 터치 신호 라인들로 공통 전압을 공급하고,
상기 K개의 제어 신호들로 동시에 온 전압을 공급하여, 상기 각 터치 블록에 속하는 상기 K개의 스위칭 소자들을 통해 상기 K개의 터치 전극들은 상기 공통 전압이 공급되는 터치 신호 라인과 동시에 접속되는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 M개의 터치 그룹은 제1 방향으로 배열되고,
상기 각 터치 그룹에서 상기 N개의 터치 블록들은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배열되고,
상기 각 터치 블록에서 상기 K개의 터치 전극들은 상기 제2 방향으로 배열되는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 K개의 제어 라인들은 제1 제어 신호를 공급하는 제1 제어 라인과, 제2 제어 신호를 공급하는 제2 제어 라인을 구비하고,
상기 각 터치 블록에서
상기 K개의 터치 전극들은 제1 및 제2 터치 전극들을 구비하고,
상기 K개의 스위칭 소자들은 제1 제어 라인에 의해 제어되어 상기 터치 신호 라인을 상기 제1 터치 전극과 접속시키는 제1 스위칭 소자와, 상기 제2 제어 라인에 의해 제어되어 상기 터치 신호 라인을 상기 제2 터치 전극과 접속시키는 제2 스위칭 소자를 구비하는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 K개의 제어 라인들은 제1 제어 신호를 공급하는 제1 제어 라인과, 제2 제어 신호를 공급하는 제2 제어 라인과, 제3 제어 신호를 공급하는 제3 제어 라인을 구비하고,
상기 각 터치 블록에서
상기 K개의 터치 전극들은 제1 내지 제3 터치 전극들을 구비하고,
상기 K개의 스위칭 소자들은 상기 제1 제어 라인에 의해 제어되어 상기 터치 신호 라인을 상기 제1 터치 전극과 접속시키는 제1 스위칭 소자와, 상기 제2 제어 라인에 의해 제어되어 상기 터치 신호 라인을 상기 제2 터치 전극과 접속시키는 제2 스위칭 소자와, 상기 제3 제어 라인에 의해 제어되어 상기 터치 신호 라인을 상기 제3 터치 전극과 접속시키는 제3 스위칭 소자를 구비하는 터치 겸용 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
제1전극이 상기 터치 전극에 연결되고, 제2전극이 상기 터치 신호 라인에 연결되고, 게이트 전극으로 상기 제어 신호를 입력받아 상기 터치 전극과 상기 터치 신호 라인을 연결하는 박막 트랜지스터를 포함하는 터치 겸용 표시장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 소자는 상기 터치 전극들 사이에 형성되는 터치 겸용 표시장치.