KR102490043B1 - 인셀 터치 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공통전압을 보상하기 위한 인셀 터치 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치는 표시 기간에는 화상을 표시하는 복수의 화소 전극과, 터치 기간에는 터치를 인식하는 복수의 터치 전극이 구비된 표시 패널, 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 상기 복수의 데이터 라인과 교차 배치되는 복수의 게이트 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부, 상기 복수의 터치 전극에 각각 연결된 복수의 센싱 라인을 통해 상기 복수의 터치 전극에 공통전압을 공급하는 터치 구동부 및 상기 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압을 센싱하고, 상기 피드백 공통전압의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압을 상기 복수의 터치 전극에 공급하는 공통전압 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인셀 터치 표시 장치{IN-CELL TOUCH DISPLAY DEVICE}

본 발명은 공통전압을 보상하기 위한 인셀 터치 표시 장치에 관한 것이다.

최근 터치 UI(User Interface)는 스마트 폰, 태블릿, TV 등과 같은 표시 장치에 필수적으로 채택되고 있으며, 특히 많은 표시 장치에서 터치 센서(터치 전극)를 픽셀 어레이에 내장하는 인셀(In-cell) 터치 센서 기술이 적용되고 있다.

이러한 인셀 터치 센서 기술은 터치 센서를 구비하기 위한 별도의 기판을 요구하지 않으므로, 표시 패널의 무게 증가 및 두께 증가를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 광학 특성과 낮은 소비전력을 갖고 내구성이 좋은 장점이 있다.

인셀 터치 센서 기술에 따르면, 터치 센서는 기존 표시 장치에서 화소를 구동하기 위해 이용되는 전극(예를 들어, 공통 전극)을 공유함으로써 픽셀 어레이에 내장된다.

예를 들어, 인셀 터치 센서 기술에 의하면 화소에 공통전압을 공급하기 위한 공통 전극을 분할하여 터치 센서로 활용할 수 있다.

다만, 이 경우 각 공통 전극에 공급되는 공통전압은 각 공통 전극의 위치에 따라 균일하지 않게 되고, 이에 따라, 가로 크로스토크(crosstalk) 및 딤(dim) 현상이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위해, 공통전압을 보상할 수 있는 인셀 터치 표시 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.

본 발명은 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분의 절반을 보상하는 인셀 터치 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공통전압을 공급하는 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분을 보상하는 인셀 터치 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 시분할 구동 방식에 따른 터치 기간 내에서 터치 전극과 게이트라인 및 데이터 라인 사이의 기생 정전용량을 최소화하는 인셀 터치 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치는 표시 기간에는 화상을 표시하는 복수의 화소 전극과, 터치 기간에는 터치를 인식하는 복수의 터치 전극이 구비된 표시 패널, 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부, 상기 복수의 데이터 라인과 교차 배치되는 복수의 게이트 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부, 상기 복수의 터치 전극에 각각 연결된 복수의 센싱 라인을 통해 상기 복수의 터치 전극에 공통전압을 공급하는 터치 구동부 및 상기 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압을 센싱하고, 상기 피드백 공통전압의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압을 상기 복수의 터치 전극에 공급하는 공통전압 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 공통전압 보상부는 상기 복수의 센싱 라인 중 길이가 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극을 통해 상기 피드백 공통전압을 센싱하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 표시 패널은 어느 한 프레임 기간 내에서 상기 표시 기간과 상기 터치 기간으로 시분할 구동되고, 상기 표시 기간에서 상기 복수의 게이트 라인에는 상기 게이트 전압이 순차적으로 공급되고, 상기 복수의 데이터 라인에는 상기 데이터 전압이 순차적으로 공급되며, 상기 복수의 터치 전극에는 공통전압이 공급되고, 상기 터치 기간에서 상기 터치 전극에는 터치 구동전압이 공급되고, 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나에는 상기 터치 구동전압과 위상과 진폭이 동일한 전압이 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분의 절반을 보상함으로써, 단일 피드백 라인을 통해 모든 터치 전극에 인가되는 공통전압을 보상할 수 있고, 이에 따라 대면적의 화소 전극 구동 시 GPM(Gate Pulse Modulation)을 적용하더라도 모든 화소에 대해 유효 충전 시간(Effective Charging Time; ECT)을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공통전압을 공급하는 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분을 보상함으로써, 단일 피드백 라인을 통한 공통전압 보상 동작의 일관성 및 효율성을 향상시킬 수 효과가 있다.

또한, 본 발명은 시분할 구동 방식에 따른 터치 기간 내에서 터치 전극과 게이트라인 및 데이터 라인 사이의 기생 정전용량을 최소화함으로써, 터치 인식 감도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치를 도시한 도면.
도 2는 복수의 데이터 라인 및 게이트 라인으로부터 전압을 공급받는 화소 전극을 도시한 도면.
도 3은 센싱 라인을 통해 공통전압 또는 터치 구동전압을 공급받는 터치 전극을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 터치 전극의 위치에 따라 지연되는 공통전압을 도시한 도면.
도 5는 시분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 5에 도시된 시분할 구동 방식에 의해 발생하는 공통전압의 리플 성분을 도시한 도면.
도 7은 도 6에 도시된 리플 성분을 상쇄하기 위한 GPM(Gate Pulse Modulation) 기법을 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 각 터치 전극에 연결된 복수의 센싱 라인 중 길이가 가장 긴 센싱 라인을 통해 피드백 공통전압을 센싱하는 모습을 도시한 도면.
도 10은 피드백 공통전압과, 피드백 공통전압의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압을 도시한 도면.
도 11은 도 1에 도시된 공통전압 보상부의 일 예시를 도시한 도면.
도 12는 시분할 구동 방식에 따라 각 신호라인에 공급되는 신호를 도시한 도면.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

본 발명은 공통전압을 보상하기 위한 인셀 터치 표시 장치에 관한 것으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display; FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display; OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis Display; EPD) 등의 평판 표시 장치로 구현될 수 있다.

아래에서는, 본 발명이 액정표시장치(LCD)로 구현되는 것을 가정하여 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 상술한 예시들뿐만 아니라 인셀 터치기술이 적용되는 임의의 표시장치에 구현될 수도 있다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치를 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치를 도시한 도면이다.

도 2는 복수의 데이터 라인 및 게이트 라인으로부터 전압을 공급받는 화소 전극을 도시한 도면이고, 도 3은 센싱 라인을 통해 공통전압 또는 터치 구동전압을 공급받는 터치 전극을 도시한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 터치 전극의 위치에 따라 지연되는 공통전압을 도시한 도면이다.

도 5는 시분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 시분할 구동 방식에 의해 발생하는 공통전압의 리플 성분을 도시한 도면이다. 또한, 도 7은 도 6에 도시된 리플 성분을 상쇄하기 위한 GPM(Gate Pulse Modulation) 기법을 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9는 각 터치 전극에 연결된 복수의 센싱 라인 중 길이가 가장 긴 센싱 라인을 통해 피드백 공통전압을 센싱하는 모습을 도시한 도면이다.

도 10은 피드백 공통전압과, 피드백 공통전압의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압을 도시한 도면이다.

도 11은 도 1에 도시된 공통전압 보상부의 일 예시를 도시한 도면이다.

도 12는 시분할 구동 방식에 따라 각 신호라인에 공급되는 신호를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인셀 터치 표시 장치(1)는 표시 패널(10), 데이터 구동부(20), 게이트 구동부(30), 터치 구동부(40), 공통전압 보상부(50), 타이밍 컨트롤러(TC) 및 메인 프로세서(MP)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 인셀 터치 표시 장치(1)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

표시 패널(10)은 화상이 표시되는 표시영역인 픽셀 어레이(PA)와, 픽셀 어레이(PA) 외측의 비표시 영역인 베젤(bezel)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 패널(10)은 하부 기판, 상부 기판 및 하부 기판과 상부 기판 사이에 구비된 액정층을 포함할 수 있다. 표시 패널(10)의 하부 기판에는 후술하는 복수의 데이터 라인(D1~Dm), 복수의 게이트 라인(G1~Gn), 복수의 센싱 라인(L11~L1i, L21~L2i, L31~L3i, …, Lk1~Lki) 및 피드백 라인(COM_FB)이 형성될 수 있다.

이러한 표시 패널(10)에는 표시 기간(DP)에는 화상을 표시하는 복수의 화소 전극(P)과, 터치 기간(TP)에는 터치를 인식하는 터치 전극(C11~Cki)이 구비되고, 표시 패널(10)은 한 프레임 기간(1 frame period) 내에서 표시 기간(DP)과 터치 기간(TP)으로 시분할 구동될 수 있다. 다시 말해, 표시 기간(DP)에서 각 화소 전극(P)은 입력 데이터에 따른 화상을 출력할 수 있고, 터치 기간(TP)에서 각 터치 전극(C11~Cki)은 사용자의 터치를 인식할 수 있다.

먼저 도 1 내지 도 3를 참조하여 화소 전극(P)과 터치 전극(C11~Cki)의 구조 및 구동 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 화소 전극(P)은 픽셀 어레이(PA)내에 복수로 구비되며, 복수의 데이터 라인(D1~Dm)과 복수의 게이트 라인(G1~Gn)이 교차되는 영역에 형성될 수 있다.

각각의 화소 전극(P)은 어느 한 데이터 라인과 어느 한 게이트 라인에 접속되어 데이터 전압 및 게이트 전압을 공급받을 수 있다.

보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 각 화소 전극(P)은 복수의 데이터 라인(D)과 복수의 게이트 라인(G)의 교차 영역에 형성된 트랜지스터(TFT)와 연결될 수 있다. 이 때, 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(G)에 인가되는 게이트 전압에 의해 턴온되어 데이터 라인(D)에 인가되는 데이터 전압을 화소 전극(P)에 공급할 수 있다.

화소 전극(P)은 트랜지스터(TFT)를 통해 공급된 데이터 전압과 공통 전극(COM)에서 인가된 공통전압(Vcom)의 전위차에 따른 전계를 형성할 수 있다. 액정층에 구비된 액정 분자들은 해당 전계에 의해 빛의 투과량을 조절할 수 있고, 이에 따라 표시 패널에는 특정 화상이 표시될 수 있다. 한편, 화소 전극(P)과 접속된 스토리지 화소 커패시터(Cst)는 화소 전극(P)에 인가된 전위차를 유지시킬 수 있다.

전술한 화소 전극(P)의 구동 방법을 보다 구체적으로 설명하면, 표시 기간(DP) 동안 게이트 구동부(30)는 복수의 게이트 라인(G1~Gn)을 통해 복수의 화소 전극(P)에 게이트 전압을 공급할 수 있다. 또한, 표시 기간(DP) 동안 데이터 구동부(20)는 각 게이트 라인(G1~Gn)과 교차 배치되는 복수의 데이터 라인(D1~Dm)을 통해 복수의 화소 전극(P)에 데이터 전압을 공급할 수 있다.

한편, 표시 기간(DP) 동안 공통 전극(COM)에는 공통전압(Vcom)이 공급될 수 있다. 이 때, 공통전압(Vcom)은 후술하는 터치 구동부(40)에 의해 공급될 수 있다. 다시 말해, 터치 구동부(40)는 표시 기간(DP) 동안 터치 전극(C11~Cki)에 공통전압(Vcom)을 공급할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 메인 프로세서(MP)는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 복수의 타이밍 신호, 예를 들어 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클록(MCLK) 등을 타이밍 컨트롤러(TC)에 제공할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(TC)는 전술한 표시 기간(DP)과 터치 기간(TP)을 구분하기 위한 동기 신호(Tsync)를 발생시킬 수 있다.

표시 기간(DP)에서 타이밍 컨트롤러(TC)는 전술한 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(30)와 데이터 구동부(20)의 동작 타이밍을 동기시킬 수 있다.

이를 위해 타이밍 컨트롤러(TC)는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등의 게이트 타이밍 제어 신호를 게이트 구동부(30)에 제공할 수 있다.

이와 함께, 타이밍 컨트롤러(TC)는 소스 샘플링 클럭(SSC), 극성 제어신호(POL), 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 데이터 구동부(20)에 제공할 수 있다.

이러한 게이트/데이터 타이밍 제어 신호에 기초하여 게이트 구동부(30)는 복수의 게이트 라인(G1~Gn)에 게이트 전압을 순차적으로 공급할 수 있고, 데이터 구동부(20)는 복수의 데이터 라인(D1~Dm)에 데이터 전압을 순차적으로 공급할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 터치 전극(C11~Cki)은 정전용량(capacitance) 방식을 이용한 전극으로서, 전술한 화소 전극(P)에 공통전압(Vcom)을 인가하는 공통 전극(COM)이 분할되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 터치 전극(C11~Cki)은 픽셀 어레이(PA)에 내장될 수 있다.

터치 전극(C11~Cki)은 매트릭스(matrix) 형태로 배치되며, 복수의 센싱 라인(L11~Lki)을 통해 터치 구동부(40)에 연결될 수 있다. 터치 구동부(40)는 센싱 라인(L11~Lki)에 연결된 각 터치 전극(C11~Cki)에 전하를 공급하고, 센싱 라인(L11~Lki)을 통해 각 터치 전극(C11~Cki)의 정전용량 변화량을 센싱함으로써, 터치를 인식할 수 있다.

전술한 터치 전극(C11~Cki)의 구동 방법을 보다 구체적으로 설명하면, 터치 구동부(40)는 터치 기간(TP) 동안에 복수의 터치 전극(C11~Cki)에 각각 연결된 복수의 센싱 라인(L11~Lki)을 통해 터치 전극(C11~Cki)에 터치 구동전압(Vdrv)을 공급할 수 있다.

도 3에 도시된 정전용량 방식의 터치 전극(C11~Cki)은 사용자의 신체가 터치 전극(C11~Cki)에 근접 또는 접촉할 때 정전용량이 증가하고, 터치 구동부(40)는 정전용량의 변화량을 측정하여 터치 위치와 터치 면적을 감지할 수 있다.

이에 기초하여 터치 구동부(40)는 터치의 좌표 정보(XY)를 생성할 수 있고, 이를 메인 프로세서(MP)에 제공할 수 있다. 메인 프로세서(MP)는 터치 구동부(40)로부터 제공된 좌표 정보(XY)에 기초하여 이와 연계된 응용 프로그램을 실행할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 공통전압이 액정표시장치에 적용되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 공통전압은 유기발광 다이오드 표시장치(OLED)의 화소 전극에 공통으로 인가되는 고전위/저전위 전원전압 등 평판 표시장치에서 화소 전극에 공통으로 공급되는 전압으로 해석되어야 한다.

이하에서는, 도 3 내지 도 7을 참조하여 시분할 구동 방식에서 발생하는 공통전압(Vcom)의 리플 성분과 GPM(Gate Pulse Modulation)을 통해 리플 성분을 상쇄하기 위한 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 표시 기간(DP) 동안 각각의 터치 전극(C11~Cki)에는 공통전압(Vcom)이 공급될 수 있고, 터치 기간(TP) 동안 각각의 터치 전극(C11~Cki)에는 터치 구동전압(Vdrv)이 공급될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 열을 이루어 공통전압(Vcom)을 공급하는 각 센싱 라인(L11~Lk1)의 길이는 각 터치 전극(C11~Ck1)의 위치에 따라 다를 수 있다. 이러한 센싱 라인(L11~Lk1)의 길이 차이(RC 딜레이)로 인해 각 터치 전극(C11~Ck1)에 인가되는 공통전압(Vcom)에는 지연 시간이 발생할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 센싱 라인의 길이가 길어질수록 터치 전극(C11)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 지연시간은 증가할 수 있다.

대화면 표시장치의 경우, 센싱 라인의 길이 차이는 더욱 커지게 되며, 이에 따라, 공통전압(Vcom)의 불균일 더욱 증가할 수 있다.

이와 같은 공통전압(Vcom)의 불균일이 발생한 상태에서 화소 전극(P)에 게이트 전압 및 데이터 전압이 인가되면 각 터치 패널(분할된 공통 전극(COM))에 인가되는 공통전압(Vcom)에는 리플 성분이 발생할 수 있고, 이러한 리플 성분은 수평 크로스토크(crosstalk)를 유발할 수 있다.

도 4에는 설명의 편의를 위해 터치 구동전압(Vdrv)의 진폭을 공통전압(Vcom)의 진폭과 동일하게 도시하였으나, 터치 구동전압(Vdrv)의 진폭은 공통전압(Vcom)의 진폭과 다르게 설정될 수도 있다.

한편, 본 발명의 표시 패널(10)은 핑거(finger) 터치뿐만 아니라, 스타일러스 펜(stylus pen) 터치를 센싱할 수 있다. 이를 위해, 표시 패널(10)은 한 프레임 기간 내에서 동일한 구동 시간을 갖는 복수의 표시 기간(DP) 및 복수의 터치 기간(TP)으로 시분할 구동될 수 있다.

여기서 한 프레임 기간은 표시 패널(10) 상에 한 프레임의 입력 데이터가 모두 화상으로 표시되는 기간을 의미할 수 있다.

일 예에서, 도 5를 참조하면 한 프레임 기간(1 frame period) 내에는 구동 시간(T1, T2)이 각각 동일한 두 표시 기간(DP)과 두 터치 기간(TP)이 포함될 수 있고, 이에 따라 한 프레임의 입력 데이터는 두 표시 기간(DP)에 걸쳐서 표시될 수 있다.

보다 구체적으로, 첫번째 표시 기간(DP)에서 한 프레임의 절반에 해당하는 화상이 표시된 후, 터치 기간(TP)에서 터치를 인식하고, 두번째 표시 기간(DP)에서 나머지 절반에 해당하는 화상이 표시될 수 있다.

이를 위해, 임의의 한 프레임의 절반에 해당하는 화상이 표시될 때마다, 게이트 전압의 차단 및 터치 구동전압(Vdrv)의 인가 동작이 반복될 수 있다.

한 프레임 내에서 이와 같은 동작이 반복되는 경우 도 6에 도시된 바와 같이, 공통전압(Vcom)에는 비대칭 리플 성분이 발생하게 되며 이러한 리플 성분 역시 가로 크로스토크(crosstalk) 및 딤(dim) 현상을 발생시킬 수 있다.

메인 프로세서(MP)는 전술한 리플 성분을 방지하기 위해 게이트 전압이 고전위에서 저전위로 변화하는 구간에서, 게이트 전압을 고전위와 저전위 사이에서 설정된 일정 전압 레벨을 거쳐 순차적으로 낮아지게 하는 GPM 방식을 이용할 수 있다.

다만, 도 7에 도시된 바와 같이, GPM 방식을 대화면 표시장치에 적용하는 경우(b), GPM 방식을 소화면 표시장치에 적용하는 경우(a)보다 화소 전극(P)의 유효 충전 시간(Effective Charging Time; ECT)을 충분하게 확보할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.

이에 따라, GPM 방식을 대화면 표시장치에 적용하는 경우에는, 공통전압(Vcom)에 포함된 리플 성분을 미리 상쇄하는 방법이 요구된다.

이하에서는, 도 1, 도 8 내지 11을 참조하여 공통전압(Vcom)에 포함된 리플 성분을 제거하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

공통전압 보상부(50)는 복수의 터치 전극(C11~Cki) 중 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 센싱할 수 있다.

보다 구체적으로, 공통전압 보상부(50)는 복수의 터치 전극(C11~Cki) 중 어느 하나의 터치 전극과 피드백 라인(COM_FB)을 통해 연결될 수 있다. 터치 구동부(40)에 의해 각 터치 전극(C11~Cki)에 공통전압(Vcom)이 공급되면, 공통전압 보상부(50)는 피드백 라인(COM_FB)을 통해 어느 한 터치 전극으로부터 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 센싱할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 리플 성분은 길이가 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극에서 가장 크게 발생할 수 있다.

가장 큰 리플 성분이 나타나는 터치 전극을 기준으로 보상을 수행하기 위해, 공통전압 보상부(50)는 복수의 센싱 라인(L11~Lki) 중 길이가 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극을 통해 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 센싱할 수 있다.

일 예에서, 도 8을 참조하면 터치 구동부(40)는 표시 패널(10)의 열 방향(도 1의 y축 방향)으로 공통전압(Vcom)을 공급할 수 있다. 이 때, 표시 패널(10)의 첫번째 행에 배치된 복수의 터치 전극(C11~C1i)은 복수의 센싱 라인(L11~Lki) 중 길이가 가장 긴 센싱 라인(L11~L1i)에 연결될 수 있다.

이에 따라, 공통전압 보상부(50)는 표시 패널(10)의 첫번째 행에 배치된 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 센싱할 수 있다. 이를 위해 피드백 라인(COM_FB)은 표시 패널(10)의 첫번째 행에 배치된 복수의 터치 전극(C11~C1i) 중 임의의 한 터치 전극에 연결될 수 있다.

다른 예에서, 도 9를 참조하면 터치 구동부(40)는 표시 패널(10)의 행 방향(도 1의 x축 방향)으로 공통전압(Vcom)을 공급할 수 있다. 이 때, 표시 패널(10)의 첫번째 열에 배치된 복수의 터치 전극(C11~Ck1)은 복수의 센싱 라인(L11~Lki) 중 길이가 가장 긴 센싱 라인(L11~L1i)에 연결될 수 있다.

이에 따라, 공통전압 보상부(50)는 표시 패널(10)의 첫번째 열에 배치된 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 센싱할 수 있다. 이를 위해 피드백 라인(COM_FB)은 표시 패널(10)의 첫번째 열에 배치된 복수의 터치 전극(C11~Ck1) 중 임의의 한 터치 전극에 연결될 수 있다.

피드백 공통전압(Vcom_fb)이 센싱되면, 공통전압 보상부(50)는 피드백 공통전압(Vcom_fb)의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압(Vcom_c)을 복수의 터치 전극(C11~Cki)에 공급할 수 있다.

보상 공통전압(Vcom_c)이 출력되는 보상 라인(COM_C)은 각 센싱 라인(L11~Lki)과 연결될 수 있다. 이 경우, 공통전압 보상부(50)는 보상 라인(COM_C)을 통해 복수의 터치 전극(C11~Cki)과 연결되므로 보상 공통전압(Vcom_c)을 각 터치 전극(C11~Cki)에 직접 공급할 수 있다. 이와 달리, 공통전압 보상부(50)의 보상 라인(COM_C)은 터치 구동부(40)와 연결될 수 있고, 이 경우 보상 공통전압(Vcom_c)을 터치 구동부(40)에 제공함으로써, 터치 구동부(40)가 보상 공통전압(Vcom_c)을 각 터치 전극(C11~Cki)에 공급하도록 할 수 있다.

도 10을 참조하면 공통전압 보상부(50)는 피드백 공통전압(Vcom_fb)에 포함된 리플 성분의 절반 크기를 갖고 리플 성분과 반대 극성인 보상 공통전압(Vcom_c)을 생성할 수 있다. 다시 말해, 도 10에 도시된 A1의 길이는 A2의 길이의 두 배일 수 있다.

공통전압 보상부(50)는 공통전압(Vcom)의 리플 성분을 보상하기 위해 당해 기술분야에서 알려진 임의의 회로를 포함할 수 있고, 이와 같은 회로는 리플 성분의 보상을 위한 보상 공통전압(Vcom_c)을 생성할 수 있다.

일 예에서, 도 11에 도시된 바와 같이 공통전압 보상부(50)는 피드백 공통전압(Vcom_fb)이 공급되는 피드백 라인(COM_FB)과 연결되는 반전 입력 단자, 기준 전압원과 연결되는 비반전 입력 단자 및 보상 공통전압(Vcom_c)이 출력되는 출력 단자를 포함하는 반전 증폭기를 포함할 수 있다.

또한, 공통전압 보상부(50)는 전술한 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결된 제1 저항(R1)과, 피드백 라인(COM_FB)으로부터 피드백 공통전압(Vcom_fb)을 입력받는 커패시터(C)와, 커패시터(C)와 반전 입력 단자 사이에 연결된 제2 저항(R2)을 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 커패시터(C)의 일단은 어느 한 터치 전극과 연결된 피드백 라인(COM_FB)에 접속된다. 이에 따라, 커패시터(C)의 일단에는 피드백 공통전압(Vcom_fb)이 공급되고, 커패시터(C)에는 피드백 공통전압(Vcom_fb)의 변화량, 즉 피드백 공통전압(Vcom_fb)의 리플 성분이 저장될 수 있다.

반전 증폭기의 비반전 입력 단자는 기준 전압(Vref)원과 연결되어 기준 전압(Vref)을 공급받을 수 있다. 기준 전압(Vref)은 설계상의 필요에 따라 미리 설정된 일정 크기의 직류 전압일 수 있다.

이에 따라, 반전 증폭기는 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 저항 비에 따라 비반전 입력 단자로 입력되는 기준 전압(Vref)에서 반전 입력 단자로 입력되는 공통전압(Vcom)의 리플 성분을 반전 보상하여 출력 단자로 출력할 수 있다.

리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압(Vcom_c)을 생성하기 위해 반전 증폭기에 연결된 제1 저항(R1)의 저항값은 제2 저항(R2)의 저항값의 절반으로 설정될 수 있다. 이 때, 출력 단자로 출력되는 신호는 보상 공통전압(Vcom_c)일 수 있다.

반전 증폭기의 출력 단자는 보상 라인(COM_C)과 연결되고, 보상 라인(COM_C)은 복수의 센싱 라인(L11~Lki)에 각각 접속되어 각 터치 전극(C11~Cki)에는 보상 공통전압(Vcom_c)이 직접 공급될 수 있다. 이와 달리, 보상 라인(COM_C)은 터치 구동부(40)와 연결되어 터치 구동부(40)에는 보상 공통전압(Vcom_c)이 제공되고, 터치 구동부(40)는 보상 공통전압(Vcom_c)을 각 터치 전극(C11~Cki)에 공급할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분의 절반을 보상함으로써, 단일 피드백 라인을 통해 모든 터치 전극에 인가되는 공통전압을 보상할 수 있고, 이에 따라 대면적의 화소 전극 구동 시 GPM(Gate Pulse Modulation)을 적용하더라도 모든 화소에 대해 유효 충전 시간(Effective Charging Time; ECT)을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 공통전압을 공급하는 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극으로부터 센싱된 공통전압의 리플 성분을 보상함으로써, 단일 피드백 라인을 통한 공통전압 보상 동작의 일관성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

다시 말해, 가장 큰 리플 성분이 발생하는 터치 전극으로부터 피드백 공통전압을 센싱하고, 이를 기준으로 리플 성분을 보상함으로써, 표시 패널에 배치된 모든 터치 전극에 대한 공통전압 보상 동작을 일괄적으로 수행할 수 있다.

도 12를 참조하여, 본 발명의 인셀 터치 표시 장치(1)의 동작 과정을 정리하면, 표시 패널(10)은 타이밍 컨트롤러(TC)에서 제공되는 동기 신호(Tsync)에 따라 표시 기간(DP)에는 화상을 표시하고, 터치 기간(TP)에는 터치를 인식할 수 있다

표시 기간(DP)에서, 복수의 데이터 라인(D1~Dm)에는 순차적으로 입력 영상의 데이터 전압이 공급되고, 해당 데이터 전압에 동기되는 게이트 게이트 전압이 복수의 게이트 라인(G1~Gn)에 순차적으로 공급될 수 있다.

한편, 표시 기간(DP)에서 도 8 및 도 9에 각각 도시된 C1i 및 Ck1 터치 전극에 대한 피드백 공통전압(Vcom_fb)은 피드백 라인(COM_FB)을 통해 제공될 수 있고, 피드백 공통전압(Vcom_fb)의 리플 성분을 보상하기 위한 보상 공통전압(Vcom_c)은 보상 라인(COM_C)을 통해 제공될 수 있다.

이에 따라, 표시 기간(DP)에서 센싱 라인(L1i)을 통해 공급되는 공통전압(Vcom)은 피드백 공통전압(Vcom_fb)에 포함된 리플 성분의 절반이 상쇄되어 터치 전극(C1i 및 Ck1)에 제공될 수 있다.

터치 기간(TP)에서는 화소 전극(P)에 데이터 전압을 인가하는 트랜지스터(TFT)가 오프 상태이므로, 화소 전극(P)은 표시 기간(DP)에 충전된 데이터 전압을 유지할 수 있다.

이 때, 복수의 게이트 라인(G1~Gn) 및 복수의 데이터 라인(D1~Dm) 중 적어도 하나에는 터치 구동전압(Vdrv)과 위상과 진폭이 동일한 전압이 공급될 수 있다.

보다 구체적으로, 게이트 구동부(30)는 터치 기간(TP)에서 복수의 터치 전극(C11~Cki)과 게이트 라인(G1~Gn) 사이의 기생 정전용량을 최소화 하기 위해 터치 전극(C11~Cki)에 인가되는 터치 구동신호와 동일한 위상과 진폭을 갖는 전압을 게이트 라인(G1~Gn)을 통해 공급할 수 있다.

마찬가지로, 데이터 구동부(20)는 터치 기간(TP)에서 복수의 터치 전극(C11~Cki)과 데이터 라인(D1~Dm) 사이의 기생 정전용량을 최소화 하기 위해 터치 전극(C11~Cki)에 인가되는 터치 구동신호와 동일한 위상과 진폭을 갖는 전압을 데이터 라인(D1~Dm)을 통해 공급할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 시분할 구동 방식에 따른 터치 기간 내에서 터치 전극과 게이트 라인 및 데이터 라인 사이의 기생 정전용량을 최소화함으로써, 터치 인식 감도를 향상시킬 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (9)

1. 표시 기간에는 화상을 표시하는 복수의 화소 전극과, 터치 기간에는 터치를 인식하는 복수의 터치 전극이 구비된 표시 패널;
   복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
   상기 복수의 데이터 라인과 교차 배치되는 복수의 게이트 라인을 통해 상기 복수의 화소 전극에 게이트 전압을 공급하는 게이트 구동부;
   상기 복수의 터치 전극에 각각 연결된 복수의 센싱 라인을 통해 상기 복수의 터치 전극에 공통전압을 공급하는 터치 구동부; 및
   상기 복수의 터치 전극 중 어느 하나의 터치 전극을 통해 피드백 공통전압을 센싱하고, 상기 피드백 공통전압의 리플 성분의 절반을 상쇄하는 보상 공통전압을 상기 복수의 터치 전극에 공급하는 공통전압 보상부를 포함하는
   인셀 터치 표시 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공통전압 보상부는 상기 복수의 센싱 라인 중 길이가 가장 긴 센싱 라인에 연결된 터치 전극을 통해 상기 피드백 공통전압을 센싱하는 인셀 터치 표시 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 터치 구동부는 상기 표시 패널의 열 방향으로 상기 공통전압을 공급하고,
   상기 공통전압 보상부는 상기 표시 패널의 첫번째 행에 배치된 어느 하나의 터치 전극을 통해 상기 피드백 공통전압을 센싱하는 인셀 터치 표시 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 터치 구동부는 상기 표시 패널의 행 방향으로 상기 공통전압을 공급하고,
   상기 공통전압 보상부는 상기 표시 패널의 첫번째 열에 배치된 어느 하나의 터치 전극을 통해 상기 피드백 공통전압을 센싱하는 인셀 터치 표시 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 공통전압 보상부는 상기 리플 성분의 절반 크기를 갖고 상기 리플 성분과 반대 극성인 보상 공통전압을 생성하여 상기 복수의 터치 전극에 공급하는 인셀 터치 표시 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 공통전압 보상부는
   상기 피드백 공통전압이 공급되는 피드백 라인과 연결되는 반전 입력 단자, 기준 전압원과 연결되는 비반전 입력 단자 및 상기 보상 공통전압이 출력되는 출력 단자를 포함하는 반전 증폭기와,
   상기 반전 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 연결된 제1 저항과,
   상기 피드백 라인으로부터 상기 피드백 공통전압을 입력받는 커패시터와,
   상기 커패시터와 상기 반전 입력 단자 사이에 연결된 제2 저항을 포함하는 인셀 터치 표시 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 저항의 저항값은 상기 제2 저항의 저항값의 절반인 인셀 터치 표시 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 표시 패널은 어느 한 프레임 기간 내에서 상기 표시 기간과 상기 터치 기간으로 시분할 구동되고,
   상기 표시 기간에서 상기 복수의 게이트 라인에는 상기 게이트 전압이 순차적으로 공급되고, 상기 복수의 데이터 라인에는 상기 데이터 전압이 순차적으로 공급되며, 상기 복수의 터치 전극에는 공통전압이 공급되고,
   상기 터치 기간에서 상기 터치 전극에는 터치 구동전압이 공급되고, 상기 복수의 게이트 라인 및 상기 복수의 데이터 라인 중 적어도 하나에는 상기 터치 구동전압과 위상과 진폭이 동일한 전압이 공급되는 인셀 터치 표시 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 표시 패널은 어느 한 프레임 기간 내에서 동일한 구동 시간을 갖는 복수의 표시 기간과 복수의 터치 기간으로 시분할 구동되는 인셀 터치 표시 장치.

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