KR102636679B1 - 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102636679B1
KR102636679B1 KR1020160111936A KR20160111936A KR102636679B1 KR 102636679 B1 KR102636679 B1 KR 102636679B1 KR 1020160111936 A KR1020160111936 A KR 1020160111936A KR 20160111936 A KR20160111936 A KR 20160111936A KR 102636679 B1 KR102636679 B1 KR 102636679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
touch
data
during
voltage
period
Prior art date
Application number
KR1020160111936A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180024904A (ko
Inventor
조순동
장훈
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020160111936A priority Critical patent/KR102636679B1/ko
Priority to US15/390,157 priority patent/US10152157B2/en
Priority to CN201611235111.6A priority patent/CN107783688B/zh
Priority to CN202110068724.XA priority patent/CN112783370A/zh
Publication of KR20180024904A publication Critical patent/KR20180024904A/ko
Priority to US16/183,075 priority patent/US10698515B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102636679B1 publication Critical patent/KR102636679B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2092—Details of a display terminals using a flat panel, the details relating to the control arrangement of the display terminal and to the interfaces thereto
    • G09G3/2096—Details of the interface to the display terminal specific for a flat panel
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648—Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3674—Details of drivers for scan electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3685—Details of drivers for data electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/027—Details of drivers for data electrodes, the drivers handling digital grey scale data, e.g. use of D/A converters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/0291—Details of output amplifiers or buffers arranged for use in a driving circuit
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/0297—Special arrangements with multiplexing or demultiplexing of display data in the drivers for data electrodes, in a pre-processing circuitry delivering display data to said drivers or in the matrix panel, e.g. multiplexing plural data signals to one D/A converter or demultiplexing the D/A converter output to multiple columns
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/08—Details of timing specific for flat panels, other than clock recovery
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2354/00—Aspects of interface with display user
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2370/00—Aspects of data communication
    • G09G2370/10—Use of a protocol of communication by packets in interfaces along the display data pipeline

Abstract

본 발명은 신호 전송 패턴 및 회로 구성을 단순화할 수 있는 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 데이터 기입 기간 동안 디스플레이 정보를 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급하며, 터치/데이터 드라이버는 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 이용하여 터치 구동 신호를 생성하고 터치 전극들 및 데이터 라인들로 터치 구동 신호를 공급한다.

Description

터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 신호 전송 패턴 및 회로 구성을 단순화할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
디스플레이의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이에 확대 적용되고 있다.
디스플레이에 적용된 터치 기술은 터치 센서의 위치에 따라 애드 온(Add on) 타입과 인 셀(In-cell) 타입으로 나누어진다. 애드 온 타입은 터치 스크린 패널을 디스플레이 패널 위에 부착한 외장형 방식이고, 인 셀 타입은 터치 전극을 디스플레이 패널에 내장함으로써 디스플레이 패널과 터치 스크린을 일체화한 내장형 방식이다.
인 셀 타입은 디스플레이 장치의 슬림화를 위하여 더욱 진보되어 액정 디스플레이의 공통 전극을 분할하여 터치 전극으로 활용하는 어드밴스드 인 셀 터치(Advanced In-cell Touch; 이하 AIT) 디스플레이 장치로 발전되고 있다.
AIT 디스플레이 장치는 각 프레임 기간을 픽셀들에 영상 데이터를 기입하는 데이터 라이팅 기간(데이터 라이팅 기간)과, 터치 전극들에 터치 구동 신호를 인가하고 터치 여부를 센싱하는 터치 구동 기간으로 시분할하여 터치 디스플레이 패널을 구동한다.
최근, AIT 디스플레이 장치는 터치 구동 기간 동안 터치 전극에 터치 구동 신호를 인가할 때, 터치 구동 신호와 동일 위상의 변조 신호들을 데이터 라인들과 게이트 라인들에 인가하여, 터치 전극들의 로드를 감소시키고 터치 센싱 감도를 향상시키는 로드 프리 구동(Load Free Driving: LFD) 방식을 이용하고 있다.
로드 프리 구동을 위하여, 터치 파워 IC(Touch Power Integrated Circuit; TPIC)는 공통 전압과, 터치 구동 신호의 공통 하이 전압 및 공통 로우 전압을 각각 생성하고 개별의 전송 라인을 통해 복수의 데이터 IC로 공급한다.
이로 인하여, 터치 파워 IC 및 타이밍 컨트롤러 등이 실장되고 데이터 IC와 연결되는 PCB(Printed Circuit Board)는 로드 프리 구동을 위해 전송 패턴이 증가하여 코스트가 상승할 뿐만 아니라 터치 구동 기간에서 전자기적 간섭(ElectroMagnetic Interference; EMI)이 증가하여 전송 신호의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 코스트 절감을 위하여 터치 파워 IC의 회로 구성을 간소화할 필요도 있다.
본 발명은 타이밍 컨트롤러에서 데이터 전송 라인을 통해 터치 전압 정보를 터치/데이터 드라이버로 전송함으로써 PCB의 전송 패턴 및 EMI를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명은 터치/데이터 드라이버에서 터치 구동 신호를 생성함으로써 터치 파워 IC의 회로 구성을 단순화할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 데이터 기입 기간 동안 디스플레이 정보를 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급한다.
일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버는 패널의 데이터 라인들과 터치 전극들을 구동하고 터치 전극들의 커패시턴스 변화를 리드아웃하여 터치 센싱 정보를 출력한다.
일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버는 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 이용하여 터치 구동 신호를 생성하고 터치 전극들 및 데이터 라인들로 터치 구동 신호를 공급한다.
일 실시예에 따른 터치 파워부는 데이터 기입 기간 동안 게이트 오프 전압을 게이트 드라이버로 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호와 동일한 위상 및 동일한 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 전압을 생성하여 게이트 드라이버로 공급한다. 게이트 드라이버는 터치 구동 기간 동안 게이트 오프 변조 전압을 게이트 라인들로 공급한다.
일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러는 데이터 기입 동안 디스플레이 정보를 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치 및 구동 방법은 터치 구동 기간에 타이밍 컨트롤러에서 데이터 전송 라인을 통해 터치 구동 신호의 전압 정보를 터치/데이터 드라이버에 전송함으로써 터치 파워 IC의 회로 구성을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 PCB의 전송 패턴 및 라우팅 면적을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치 및 구동 방법은 데이터 기입 기간에 이용되는 터치/데이터 드라이버의 내부 회로 구성을, 터치 구동 기간에 그대로 이용하여 터치 구동 신호를 생성함으로써 터치 파워 IC 내에서 터치 구동 신호 생성 블록을 생략할 수 있으므로 터치 파워 IC의 회로 구성을 단순화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치 및 구동 방법은 터치 파워 IC의 단순화에 의해 코스트를 감소시킬 수 있고, PCB의 전송 패턴 및 라우팅 면적을 감소시킴으로써 코스트 및 EMI를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 복수의 터치/데이터 IC와 접속된 PCB의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버의 일부 구성을 출력부 위주로 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버의 구동 파형도이다.
도 6a 및 도 6b는 선행 기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 EMI 레벨을 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 파형도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 복수의 터치/데이터 IC와 PCB의 접속 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 터치 디스플레이 장치는 타이밍 컨트롤러(TCON)(110), MCU(Micro Controller Unit: 20), 터치 파워 IC(TPIC)(130), 게이트 드라이버(300), 터치 겸용 데이터(이하 터치/데이터) 드라이버(400), 패널(500), 전원부(미도시) 등을 구비한다.
TCON(110), MCU(120), TPIC(130)와 전원부 등은 PCB(100) 상에 실장된다.
터치/데이터 드라이버(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4)로 구성된다. 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4) 각각은 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 패널(500) 및 PCB(100)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 패널(500) 상에 실장되어 PCB(100)와 FPC를 통해 연결될 수 있다.
게이트 드라이버(300)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 패널(500)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 패널(500) 상에 실장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 드라이버(300)는 패널(500)의 픽셀 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판에 형성됨으로써 도 3과 같이 패널(500)의 비표시 영역에 내장된 GIP(Gate In Panel) 타입으로 구비될 수 있다.
패널(500)은 터치 및 디스플레이 기능을 갖는 것으로, 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시하고, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE)을 이용하여 커패시턴스 방식으로 터치 여부를 센싱한다. 패널(500)은 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 픽셀 어레이는 R/G/B 픽셀들로 구성되거나, W/R/G/B 픽셀들로 구성될 수 있다.
패널(500)은 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 액정 디스플레이 패널을 예를 들어 설명한다. 커패시턴스 터치 센싱 방식은 상호 커패시턴스(Mutual Capacitance) 터치 센싱 방식과, 셀프 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치 센싱 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 셀프 커패시턴스 터치 센싱 방식을 예로 들어 설명한다.
패널(500)의 픽셀들(P) 각각은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT) 및 공통 라인(CL)과 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE)에 공급된 공통 전압(VCOM)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
패널(500)은 픽셀 어레이에 포함되는 다수의 터치 전극 그룹을 포함하고, 다수의 터치 전극 그룹 각각은 데이터 라인(DL)의 방향으로 배열된 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)과 개별적으로 접속되고 터치/데이터 드라이버(400)와 접속된 다수의 터치 라인(TL)을 포함한다. 다수의 터치 전극들(TE)은 픽셀 어레이에 형성된 공통 전극이 분할되어 형성된 것으로, 각 터치 전극(TE)은 터치점 크기를 고려하여 다수의 픽셀을 포함하는 일정 크기로 형성된다.
전원부(미도시)는 터치 디스플레이 장치에서 필요로 하는 다양한 구동 전압들을 생성하여 공급한다. 전원부는 외부로부터 공급받은 입력 전압을 이용하여 터치 디스플레이 장치의 다양한 회로 구성, 즉 TCON(110), MCU(120), TPIC(130), 게이트 드라이버(300), 터치/데이터 드라이버(400), 패널(500)의 구동에 필요한 각종 구동 전압들을 생성하여 출력한다. 예를 들면, 전원부는 입력 전압을 이용하여 TCON(110), MCU(120), TPIC(130) 등에 공급되는 디지털 구동 전압(VCC, GND)과, 터치/데이터 드라이버(400)에 공급되는 공통 전압(Vcom), 아날로그 구동 전압(VDD), 게이트 드라이버(300)에 공급되는 게이트 온 전압(VGH) 및 게이트 오프 전압(VGL) 등을 생성하여 출력하고, 게이트 오프 전압(VGL)은 TPIC(110)를 경유하여 게이트 드라이버(300)에 공급될 수 있다.
MCU(120)는 터치 동기 신호(Tsync)를 생성하여 TCON(110) 및 TPIC(130)로 공급하고, 터치 구동 및 센싱에 필요한 다양한 타이밍 제어 신호들을 생성하여 터치/데이터 드라이버(400) 및 TPIC(130)로 공급한다. MCU(120)는 터치/데이터 드라이버(400)로부터 터치 센싱 정보를 공급받고, 터치 센싱 정보를 신호 처리하여 터치 여부를 판단하여 터치 영역을 검출하며, 터치 영역의 좌표를 생성하여 호스트 시스템으로 공급한다.
터치 동기 신호(Tsync)는 도 2와 같이 각 프레임 기간을 시분할한 데이터 기입 기간(DW)과 터치 구동 기간(TD)을 지시한다. 데이터 기입 기간(DW)은 패널(500)의 픽셀들에 영상 데이터를 기입하는 기간을 의미한다. 터치 구동 기간(TD)은 패널(500)의 터치 전극들(TE)에 터치 구동 신호(Vtouch)를 인가하고 터치 여부를 센싱하는 기간을 의미한다.
TPIC(130)는 MCU(120)로부터 공급받은 터치 동기 신호(Tsync) 및 타이밍 제어 신호에 응답하여, 데이터 기입 기간(DW) 동안 게이트 오프 전압(VGL)을 선택하여 게이트 드라이버(300)로 공급하고, 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 구동 신호(Vtouch)와 동일 위상 및 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)을 생성하여 게이트 드라이버(300)로 공급한다. TPIC(130)는 터치 구동 기간(TD) 동안 MCU(120)로부터 공급된 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM)(이하 PWM_TX)의 제어에 따라 게이트 오프 하이 전압(VGL_H)과 게이트 오프 로우 전압(VGL_L)을 교번적으로 선택하여 출력함으로써 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)을 게이트 드라이버(300)로 공급한다. TPIC(130)는 게이트 오프 전압(VGL)은 전원부로부터 공급받아 이용하고, 게이트 오프 하이 전압(VGL_H)과 게이트 오프 로우 전압(VGL_L)은 내부 메모리에 저장된 디지털값을 아날로그 전압으로 변환하여 이용할 수 있다.
TCON(110)은 호스트 시스템(미도시)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.
TCON(110)은 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 게이트 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호들을 생성하여 게이트 드라이버(300)로 공급한다. 예를 들면, 게이트 제어 신호들은 쉬프트 레지스터의 스캔 동작을 제어하는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭, 스캔 펄스의 출력 타이밍을 제어하는 게이트 출력 인에이블 신호 등을 포함한다.
TCON(110)은 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 터치/데이터 드라이버(400)의 동작 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호들을 생성하여 터치/데이터 드라이버(400)로 공급한다. 예를 들면, 데이터 제어 신호들은 데이터의 래치 타이밍을 제어하는데 이용되는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 데이터의 출력 타이밍을 제어하는 소스 출력 인에이블 신호, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호 등을 포함한다.
TCON(110)은 MCU(120)로부터 터치 동기 신호(Tsync)를 공급받는다. 이와 달리, TCON(110)은 터치 동기 신호(Tsync)를 생성하여 MCU(120) 및 TPIC(130)로 공급할 수 있다.
TCON(110)은 호스트 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터를 화질 보정 등과 같은 영상 처리를 수행하여 내부 메모리에 저장하고, 터치 동기 신호(Tsync)가 지시하는 데이터 기입 기간(DW) 동안, 영상 데이터 및 데이터 제어 신호들을 포함하는 디스플레이 정보를 터치/데이터 드라이버(400)로 공급한다. TCON(110)은 데이터 기입 기간(DW) 동안, 데이터 전송 라인(EPIA, EPIB; 도 3)을 통해 영상 데이터 및 제어 정보 등을 포함하는 디스플레이 정보를 터치/데이터 드라이버(400)로 공급한다. TCON(110)은 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 메모리로부터 영상 데이터를 라이팅 속도보다 빠른 리딩 속도로 읽어들여 터치/데이터 드라이버(400)로 공급함과 아울러 게이트 드라이버(300) 및 터치/데이터 드라이버(400)의 동작 타이밍을 제어하여 데이터 라이팅 기간(DW)에 패널(500)의 픽셀 어레이에 데이터 전압이 기입되게 한다.
TCON(110)은 터치 동기 신호(Tsync)가 지시하는 터치 구동 기간(TD) 동안, 터치 구동 신호(Vtouch)의 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 데이터 전송 라인(EPIA, EPIB; 도 3)을 통해 터치/데이터 드라이버(400)로 공급한다. 이에 따라, TCON(110)과 터치/데이터 드라이버(400) 사이에는 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 전송하기 위한 별도의 전송 라인이 요구되지 않는다.
터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)는 도 3에 도시된 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)(140)에 미리 저장되어 있고, 파워가 온 되면 TCON(110)은 EEPROM(140)으로부터 다른 디스플레이의 각종 정보들과 함께 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 읽어들여 내부 레지스터에 저장한 후, 터치 구동 기간(TD) 동안 레지스터로부터 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 읽어들여 이용한다.
한편, TCON(110)과 터치/데이터 드라이버(400)는 다양한 인터페이스 중 어느 하나를 이용하여 데이터를 송수신한다. 예를 들면, TCON(110)은 다양한 제어 정보 및 영상 데이터를 클럭을 포함하는 직렬 형태로 변환하여 패킷 단위로 포인트-투-포인트(Point-to-Point) 방식으로 전송하는 임베디드 포인트-투-포인트 인터페이스(Embedded Point-to-point Interface; EPI)를 이용한다. EPI 패킷은 터치/데이터 드라이버(400)의 클럭 록킹(locking)을 위한 클럭 트레이닝 패턴, 얼라인 트레이닝 패턴, 클럭과 제어 정보를 직렬 형태로 포함하는 제어 패킷, 클럭과 픽셀 데이터를 직렬 형태로 포함하는 데이터 패킷 등을 포함하고, 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 포함하는 패킷을 더 포함한다.
TCON(110)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 EPI 프로토콜을 이용하여 제어 정보와, 영상 데이터 등을 포함하는 디스플레이 정보를 클럭을 포함하는 EPI 패킷으로 변환하고 전송 라인 쌍(EPIA, EPIB)을 통해 EPI 패킷을 터치/데이터 드라이버(400)로 전송한다. TCON(110)은 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 클럭을 포함하는 EPI 패킷으로 변환하고 전송 라인 쌍(EPIA, EPIB)을 통해 EPI 패킷을 터치/데이터 드라이버(400)에 전송한다.
디스플레이 정보를 갖는 EPI 패킷은 클럭과 제어 정보를 직렬 형태로 포함하는 제어 패킷, 클럭과 RGB 또는 WRGB 중 어느 하나의 컬러 데이터를 직렬 형태로 포함하는 데이터 패킷 등을 포함하고, 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4)의 내부 클럭 록킹(locking)을 위한 클럭 트레이닝 패턴을 더 포함한다. 제어 정보는 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4) 각각의 구동에 필요한 다수의 데이터 제어 신호들을 포함한다.
터치/데이터 드라이버(400)는 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 TCON(110)로부터 전송된 EPI 패킷으로부터 클럭, 제어 정보, 영상 데이터 등의 디스플레이 정보를 복원하며, 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호(Vdata)로 변환하여 패널(500)의 데이터 라인들(DL)로 공급한다. 터치/데이터 드라이버(400)는 전원부로부터 공급된 공통 전압(Vcom)을 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 터치 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 공급하여, 터치 전극들(TE)이 공통 전극 역할을 하게 한다.
터치/데이터 드라이버(400)는 터치 구동 기간(TD) 동안 TCON(110)로부터 전송된 EPI 패킷으로부터 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 복원하며, 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 아날로그 전압(VCOM_H, VCOM_L)으로 변환한다. 터치/데이터 드라이버(400)는 MCU(120)로부터 공급된 PWM_TX의 제어에 따라 터치 하이 전압(VCOM_H)과 터치 로우 전압(VCOM_L)의 출력을 스위칭함으로써 터치 하이 전압(VCOM_H)과 터치 로우 전압(VCOM_L)이 교번되는 펄스 형태의 터치 구동 신호(Vtouch)를 생성한다. 터치/데이터 드라이버(400)는 터치 구동 기간(TD) 동안 패널(500)의 데이터 라인들(DL) 및 터치 라인들(TL)로 터치 구동 신호(Vtouch)를 동시에 공급한다.
터치/데이터 드라이버(400)는 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급한 후 그 터치 전극들(TE) 각각으로부터 개별의 터치 라인(TL)을 통해 피드백되는 신호를 리드아웃한다. 터치/데이터 드라이버(400)는 각 터치 전극(TE)에 대한 터치 구동 신호(Vtouch)와 리드아웃 신호를 차동 증폭하여 터치로 인한 각 터치 전극(TE)의 셀프 커패시턴스 변화(신호 지연량)를 센싱하여 센싱 데이터를 생성하고, 센싱 데이터를 MCU(120)로 공급한다. 이를 위하여, 터치/데이터 드라이버(400)는 리드아웃 회로를 내장한다.
게이트 드라이버(300)는 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 TCON(110)으로부터 게이트 제어 신호를 공급받고, 게이트 제어 신호에 따라 스캔 펄스를 생성하여 게이트 라인들(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(300)는 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 게이트 라인(GL)에 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압(VGH)의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지의 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 TPIC(130)로부터 공급된 게이트 오프 전압(VGL)을 공급한다.
게이트 드라이버(300)는 터치 구동 기간(TD) 동안 TPIC(130)로부터 게이트 오프 전압(VGL) 대신 공급된 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)을 게이트 라인들(GL)로 공급한다.
도 3을 참조하면, TCON(110)은 다수의 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4) 각각에 개별의 전송 라인 쌍(EPIA, EPIB)을 통해 연결되고, 각 전송 라인 쌍(EPIA, EPIB)을 통해 터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4) 각각에 EPI 패킷을 전송한다. EPI 패킷은 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 디스플레이 정보를 전송하고, 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L) 등을 전송한다.
TPIC(130)는 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 게이트 오프 전압(VGL)을 게이트 드라이버(300)로 공급하고, 터치 구동 기간(TD) 동안 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)을 생성하여 게이트 드라이버(300)로 공급한다. 한편, TPIC(130)는 종래 기술과 달리 터치 구동 신호(Vtouch; VCOM, VCOM_H, VCOM_L)를 생성하지 않으므로 터치 구동 신호를 생성하는 회로 블록을 삭제하여 회로 구성을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 TPIC(130)와 터치/데이터 드라이버(400) 사이의 전송 라인도 삭제할 수 있으므로 PCB(100)의 전송 패턴을 단순화할 수 있다.
터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4)는 데이터 라이팅 기간(DW) 동안 TCON(110)로부터 전송된 EPI 패킷으로부터 디스플레이 정보를 복원하고, 영상 데이터를 아날로그 신호(Vdata)로 변환하여 패널(500)의 데이터 라인들(DL)로 공급함과 아울러 전원부로부터 공급된 공통 전압(Vcom)을 터치 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 공급한다. 이에 따라, 패널(500)은 게이트 드라이버(300)의 스캔 순서에 따라 영상 표시를 위한 데이터 신호(Vdata)를 픽셀들(P)에 기입한다.
터치/데이터 IC(TD-IC1~TD-IC4)는 터치 구동 기간(TD) 동안 TCON(110)로부터 전송된 EPI 패킷으로부터 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 복원하여 아날로그 전압(VCOM_H, VCOM_L)으로 변환하고, MCU(120)의 제어 신호에 따라 아날로그 전압(VCOM_H, VCOM_L)을 스위칭하여 터치 구동 신호(Vtouch)를 생성하고, 패널(500)의 데이터 라인들(DL) 및 터치 라인들(TL) 모두에 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급한다. 동시에, 게이트 드라이버(300)는 TPIC(130)로부터 공급된 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)을 게이트 라인들(GL) 모두에 공급한다.
터치 구동 기간(TD) 동안, 데이터 라인들(DL) 및 터치 전극들(TE)로 공급되는 터치 구동 신호(Vtouch)와 게이트 라인들(GL)로 공급되는 게이트 오프 변조 전압(VGL_M)은 도 2와 같이 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는다. 이에 따라, 패널(500)은 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 전극들(TE)의 RC 로드(Resistor Capacitor Load)를 최소화할 수 있는 로드 프리 구동을 하여 RC 로드로 인한 신호 왜곡을 감소시킬 수 있으므로 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버의 일부 구성을 출력부 위주로 나타낸 회로도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치/데이터 드라이버의 구동 파형도이다.
도 5에 도시된 터치/데이터 드라이버(400)는 디지털/아날로그 변환부(이하 DAC)(410), 출력 버퍼부(420), 출력 스위칭부(430), MUX(Multiplexer)(440)를 포함한다. 이외에도 터치/데이터 드라이버(400)는 도시하지 않은 수신부, 쉬프트 레지스터, 래치부, 계조 전압 생성부, 리드아웃 회로 등을 더 포함한다.
수신부는 TCON(110)로부터 전송 라인 쌍(EPIA, EPIB)을 통해 전송된 EPI 패킷을 수신하고, 데이터 기입 기간(DW) 동안 EPI 패킷으로부터 디스플레이 정보를 복원하여 출력하고, 터치 구동 기간(TD) 동안 EPI 패킷으로부터 터치 전압 데이터 VCOM_H, VCOM_L)를 복원하여 출력한다. 쉬프트 레지스터는 소스 스타트 펄스를 소스 쉬프트 클럭에 따라 쉬프트시키면서 샘플링 신호들을 순차 출력한다. 래치부는 데이터 기입 기간(DW) 동안 샘플링 신호에 따라 영상 데이터를 래치한 후 래치된 영상 데이터들을 DAC(410)으로 동시 출력한다. 래치부는 터치 구동 기간(TD) 동안 샘플링 신호에 따라 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 래치한 후 래치된 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 DAC(410)으로 동시 출력한다. 한편, 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)는 터치 구동 기간(TD) 동안 수신부로부터 DCA(410)으로 공급될 수 있다. 계조 전압 생성부는 입력 기준 감마 전압들을 저항 스트링을 이용하여 영상 데이터의 계조값에 각각 대응하는 정극성 및 부극성 계조 전압들로 세분화한 다음, 세분화된 계조 전압들을 DAC(410)으로 공급한다.
DAC(410)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 공급된 영상 데이터를 계조 전압들을 이용하여 정극성 또는 부극성 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)으로 변환하여 출력한다. DAC(410)은 터치 구동 기간(TD) 동안 공급된 터치 전압 데이터(VCOM_H, VCOM_L)를 계조 전압들을 이용하여 아날로그 전압, 즉 터치 하이 전압(VCOM_H)과 터치 로우 전압(VCOM_L)으로 변환하여 출력한다.
출력 버퍼부(420)는 DAC(410)으로부터 공급되는 출력 전압을 채널별로 버퍼링하여 출력하는 다수의 정극성 출력 버퍼들(P)과, 부극성 출력 버퍼들(N)을 구비하고, 정극성 출력 버퍼(P)와 부극성 출력 버퍼(N)는 교번하여 배치된다. 데이터 기입 기간(DW) 동안, 정극성 출력 버퍼(P)는 DAC(410)으로부터의 정극성 데이터 전압(Vdata+)을 버퍼링하여 출력하고, 부극성 출력 버퍼(N)은 DAC(410)으로부터의 부극성 데이터 전압(Vdata-)을 버퍼링하여 출력한다. 터치 구동 기간(TD) 동안, 정극성 출력 버퍼(P)는 DAC(410)으로부터의 터치 하이 전압(VCOM_H)을 버퍼링하여 출력하고, 부극성 출력 버퍼(N)은 DAC(410)으로부터의 터치 로우 전압(VCOM_L)을 버퍼링하여 출력한다.
출력 스위칭부(430)는 출력 버퍼부(420)로부터 공급되는 출력 전압들의 출력 채널(CH)을 결정하는 스위치들(SWA, SWB, SW2, SW3)과, 출력 채널들(CH) 사이에 접속된 스위치들(SW4)을 구비한다. 제1A 스위치들(SWA)은 도 5에 도시된 SWA 제어 신호에 응답하여 스위칭하고, 제1B 스위치들(SWB)은 SWB 제어 신호에, 제2 스위치들(SW2)은 SW2 제어 신호에, 제3 스위치들(SW3)은 SW3 제어 신호에, 제4 스위치들(SW4)는 SW4 제어 신호에 응답하여 스위칭한다.
제1A 스위치들(SWA)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 SWA 제어 신호에 응답하여, N번째 (N은 자연수) 정극성 출력 버퍼(P)의 출력(Vdata+)을 N번째 출력 채널로 공급한다. 제1B 스위치들(SWB)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 SWB 제어 신호에 응답하여, N+1번째 부극성 출력 버퍼(N)의 출력(Vdata-)을 N+1번째 출력 채널로 공급한다. 제1A 스위치들(SWA)은 터치 구동 기간(TD) 동안 SWA 제어 신호에 응답하여, N번째 정극성 출력 버퍼(P)의 출력(VCOM_H)을 N번째 출력 채널로 공급한다. 제1B 스위치들(SWB)은 터치 구동 기간(TD) 동안 SWA 제어 신호에 응답하여, N+1번째 부극성 출력 버퍼(N)의 출력(VCOM_L)을 N+1번째 출력 채널로 공급한다.
제2 스위치들(SW2)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 SW2 제어 신호에 응답하여, N번째 정극성 출력 버퍼(P)의 출력(Vdata+)을 N+1번째 출력 채널로 공급하고 N+1번째 부극성 출력 버퍼(N)의 출력(Vdata-)을 N+2번째 출력 채널로 공급한다. 제3 스위치들(SW2)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 SW3 제어 신호에 응답하여, N번째 정극성 출력 버퍼(P)의 출력(Vdata+)을 N-1번째 출력 채널로 공급하고 N+1번째 부극성 출력 버퍼(N)의 출력(Vdata-)을 N번째 출력 채널로 공급한다. 제2 스위치들(SW2) 및 제3 스위치들(SW2)은 터치 구동 기간(TD) 동안 SW2 및 SW3 제어 신호에 응답하여 오프된다.
제4 스위치들(SW2)은 데이터 기입 기간(DW) 동안 SW4 제어 신호(소스 출력 인에이블 신호)에 응답하여, 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)을 출력하지 않는 디세이블 기간에 채널들(CH)을 모두 쇼트시킴으로써 출력 채널들(CH)에 차징된 정극성 및 부극성 전하들을 차지 쉐어링하여 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
제4 스위치들(SW2)은 터치 구동 기간(TD) 동안 SW4 제어 신호에 응답하여, 채널들(CH)을 모두 쇼트시킨다. 터치 구동 기간(TD) 동안 서로 반전된 위상을 갖는 SWA 제어 신호 및 SWB 제어 신호에 응답하여, 제1A 스위치들(SWA)과 제1B 스위치들(SWB)은 정극성 출력 버퍼(P)의 출력(VCOM_H)과 부극성 출력 버퍼(P)의 출력(VCOM_L)을 시간순으로 교번하여 출력하고 채널들(CH)은 제4 스위치들(SW2)에 의해 쇼트되므로, 모든 채널들(CH)은 터치 하이 전압(VCOM_H)과 터치 로우 전압(VCOM_L)이 교번하는 터치 구동 신호(Vtouch)를 데이터 라인들(DL)로 출력한다.
MUX(440)는 MCU(120)로부터 공급된 제어 신호(M_CON)에 응답하여, 데이터 기입 기간(DW) 동안 공통 전압(VCOM)을 선택하여 터치 구동 라인(TDL)으로 출력하고, 터치 구동 기간(TD) 동안 어느 하나의 출력 채널(CH)로부터 공급된 터치 구동 신호(Vtouch)를 선택하여 터치 구동 라인(TDL)으로 출력한다. 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 구동 라인(TDL)은 터치 라인들(TL)과 개별적으로 접속된 각 스위치(S)를 통해 터치 구동 신호(Vtouch)를 터치 라인들(TL)로 공급한다.
리드아웃 회로(미도시)는 터치 구동 기간(TD) 동안 터치 라인들(TL) 각각으로부터 피드백되는 신호를 리드아웃 및 신호 처리하여 터치 센싱 정보로 변환하고 MCU(120)로 터치 센싱 정보를 공급한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 터치 구동 기간(TD) 동안, TCON(110)에서 데이터 전송 라인(EPIA, EPIB)을 통해 터치 구동 신호의 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 터치/데이터 드라이버(400)에 전송하고, 터치/데이터 드라이버(400)는 DAC(410), 출력 버퍼부(420), 출력 스위칭부(430) 등을 그대로 이용하여 터치 구동 신호(Vtouch)를 생성하여 패널(500)의 터치 라인들(TL) 및 데이터 라인들(DL)로 공급한다. 이에 따라, TPIC(130)는 게이트 로우 변조 전압(VGL_M)만 생성하여 게이트 드라이버(300)로 전송하면 되므로 TPIC(130)의 회로 구성을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 TPIC(130)와 터치/데이터 드라이버(400) 사이의 전송 라인이 제거되어 PCB의 전송 패턴 및 라우팅 면적을 감소시킬 수 있고, 이 결과 터치 구동 기간(TD) 동안 EMI를 감소시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 선행 기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 EMI 레벨을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 선행 기술에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 구동 기간(TD) 동안 로드 프리 구동을 위해, PCB 상에 실장된 TPIC에서 공통 전압(VCOM) 및 터치 구동 신호(Vtouch; VCOM_H, VCOM_L)를 생성하여 터치/데이터 드라이버로 공급함으로써 PCB 상의 전송 패턴이 복잡하여 EMI가 증가하는 문제점이 있음을 알 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 TCON(110)에서 데이터 전송 라인(EPIA, EPIB)을 통해 터치 구동 신호의 전압 정보(VCOM_H, VCOM_L)를 터치/데이터 드라이버(400)에 전송함에 따라 TPIC(130)와 터치/데이터 드라이버(400) 사이의 전송 라인이 제거되어 PCB의 전송 패턴이 단순화됨으로써 터치 구동 기간(TD) 동안 EMI가 도 6a의 선행 기술 대비 감소하였음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치 및 구동 방법은 TPIC의 단순화에 의해 코스트를 감소시킬 수 있고, PCB의 전송 패턴 및 라우팅 면적을 감소시킴으로써 코스트 및 EMI를 감소시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: PCB 110: 타이밍 컨트롤러(TCON)
120: MCU 130: 터치 파워 IC(TPIC)
300: 게이트 드라이버 400: 데이터 드라이버
500: 패널 410: DAC
420: 출력 버퍼부 430: 출력 스위칭부
440: MUX

Claims (8)

  1. 표시 영역에 분할 배치되는 다수의 터치 전극들을 포함하는 패널과,
    상기 패널의 데이터 라인들과 상기 터치 전극들을 구동하고 상기 터치 전극들의 커패시턴스 변화를 리드아웃하여 터치 센싱 정보를 출력하는 터치/데이터 드라이버와,
    상기 패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 드라이버와,
    데이터 기입 기간 동안 디스플레이 정보를 데이터 전송 라인을 통해 상기 터치/데이터 드라이버로 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 전압 정보를 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 터치/데이터 드라이버로 공급하는 타이밍 컨트롤러를 구비하고,
    상기 터치/데이터 드라이버는 상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치 전압 정보를 이용하여 터치 구동 신호를 생성하고 상기 터치 전극들 및 데이터 라인들로 상기 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    터치 동기 신호가 지시하는 상기 데이터 기입 동안 상기 디스플레이 정보를 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 터치/데이터 드라이버로 공급하고,
    상기 터치 동기 신호가 지시하는 상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치 전압 정보를 상기 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 터치/데이터 드라이버로 전송하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치/데이터 드라이버는
    상기 데이터 기입 기간 동안 공통 전압을 상기 터치 전극들로 공급하고, 상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치 전압 정보를 제1 및 제2 터치 전압으로 변환하고 제1 및 제2 터치 전압을 교번하는 상기 터치 구동 신호를 생성하여 상기 데이터 라인들 및 터치 전극들로 공급하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 데이터 기입 기간 동안 게이트 오프 전압을 상기 게이트 드라이버로 공급하고, 상기 터치 구동 기간 동안 상기 게이트 드라이버가 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상 및 동일한 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 전압을 상기 게이트 라인들로 공급하도록, 상기 게이트 오프 변조 전압을 생성하여 상기 게이트 드라이버로 공급하는 터치 파워부를 추가로 구비하는 터치 디스플레이 장치
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치/데이터 드라이버는
    상기 데이터 기입 기간 동안 상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급된 전송 패킷으로부터 상기 디스플레이 정보를 복원하고, 복원된 디스플레이 정보를 이용하여 상기 데이터 라인들을 구동하고,
    상기 터치 구동 기간 동안 상기 타이밍 컨트롤러로부터 공급된 전송 패킷으로부터 상기 터치 전압 정보를 복원하고, 복원된 터치 전압 정보를 이용하여 상기 데이터 라인들 및 터치 전극들을 구동하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 터치/데이터 드라이버는
    상기 데이터 기입 기간 동안 상기 디스플레이 정보에 포함된 영상 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력하고, 상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치 전압 정보를 상기 제1 및 제2 터치 전압으로 변환하여 출력하는 디지털-아날로그 변환부와,
    상기 디지털-아날로그 변환부로부터의 출력 전압을 개별적으로 버퍼링하여 출력하는 출력 버퍼부와,
    상기 데이터 라인들과 개별적으로 접속되는 채널들과, 상기 출력 버퍼부 사이의 출력 경로를 스위칭하는 스위치들과, 상기 채널들을 쇼트시키는 쇼트 스위치들을 포함하는 출력 스위칭부와,
    상기 데이터 기입 기간 동안 상기 공통 전압을 선택하여 상기 터치 전극들로 출력하고, 상기 터치 구동 기간 동안 상기 어느 하나의 채널로부터 공급되는 터치 구동 신호를 선택하여 상기 터치 전극들로 출력하는 멀티플렉서를 구비하고,
    상기 터치 구동 기간 동안 상기 스위치들 중 제1 스위치들은 제1 기간에서 상기 출력 버퍼부로부터 출력되는 상기 제1 터치 전압을 해당 채널로 공급하고, 제2 스위치들은 상기 제1 기간과 교번하는 제2 기간에서 상기 출력 버퍼부로부터 출력되는 상기 제2 터치 전압을 해당 채널로 공급하며,
    상기 터치 구동 기간 동안 상기 채널들은 상기 쇼트 스위치들에 의해 쇼트되어 상기 제1 터치 전압과 제2 터치 전압이 교번하는 상기 터치 구동 신호를 상기 데이터 라인들로 출력하고, 상기 멀티플렉서를 통해 상기 터치 전극들로 출력하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 터치 동기 신호가 지시하는 데이터 기입 기간 동안 타이밍 컨트롤러에서 디스플레이 정보를 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 데이터 전송 라인을 통해 터치/데이터 드라이버로 공급하는 단계와,
    상기 터치 동기 신호가 지시하는 터치 구동 기간 동안 상기 타이밍 컨트롤러가 터치 전압 정보를 상기 클럭에 임베딩한 전송 패킷으로 변환하여 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 터치/데이터 드라이버로 공급하는 단계와,
    상기 데이터 기입 기간 동안 상기 터치/데이터 드라이버는 상기 디스플레이 정보를 데이터 전압으로 변환하여 패널의 데이터 라인들로 상기 데이터 전압을 공급하고, 상기 패널의 터치 전극들로 공통 전압을 공급하는 단계와,
    상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치/데이터 드라이버는 상기 터치 전압 정보를 이용하여 터치 구동 신호를 생성하고 상기 패널의 터치 전극들 및 데이터 라인들로 상기 터치 구동 신호를 공급하는 단계를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 데이터 기입 기간 동안 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압을 이용하여 상기 패널의 게이트 라인들을 스캔하는 단계와,
    상기 터치 구동 기간 동안 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상 및 동일한 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 전압을 상기 게이트 라인들로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 구비하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
KR1020160111936A 2016-08-31 2016-08-31 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 KR102636679B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111936A KR102636679B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
US15/390,157 US10152157B2 (en) 2016-08-31 2016-12-23 Touch display device having a gate off modulation voltage and method of driving the same
CN201611235111.6A CN107783688B (zh) 2016-08-31 2016-12-28 触摸显示装置及驱动触摸显示装置的方法
CN202110068724.XA CN112783370A (zh) 2016-08-31 2016-12-28 触摸显示装置及驱动触摸显示装置的方法
US16/183,075 US10698515B2 (en) 2016-08-31 2018-11-07 Touch display device having a gate off modulation voltage and method of driving the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111936A KR102636679B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180024904A KR20180024904A (ko) 2018-03-08
KR102636679B1 true KR102636679B1 (ko) 2024-02-14

Family

ID=61242566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160111936A KR102636679B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10152157B2 (ko)
KR (1) KR102636679B1 (ko)
CN (2) CN107783688B (ko)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102636679B1 (ko) * 2016-08-31 2024-02-14 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
JP6863707B2 (ja) * 2016-10-14 2021-04-21 シナプティクス インコーポレイテッド 表示ドライバ、表示装置及び表示パネル
CN107154218B (zh) * 2017-06-29 2019-12-17 厦门天马微电子有限公司 一种阵列基板、显示面板及显示装置
KR102399178B1 (ko) * 2017-08-11 2022-05-19 삼성디스플레이 주식회사 데이터 드라이버 및 이를 갖는 표시장치
CN107610633B (zh) * 2017-09-28 2020-12-04 惠科股份有限公司 一种显示面板的驱动装置及驱动方法
KR102418971B1 (ko) * 2017-11-15 2022-07-11 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
KR102383290B1 (ko) * 2017-11-21 2022-04-05 주식회사 엘엑스세미콘 디스플레이 장치
KR102522290B1 (ko) * 2018-04-05 2023-04-19 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10747360B2 (en) * 2018-05-03 2020-08-18 Silicon Works Co., Ltd. Display device and driver thereof
KR102553409B1 (ko) * 2018-06-14 2023-07-10 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치, 터치센싱회로 및 구동방법
US10802636B2 (en) * 2018-06-15 2020-10-13 Lg Display Co., Ltd. Touch display device, data driver circuit, and method of driving controller
KR102579342B1 (ko) * 2018-06-18 2023-09-18 삼성디스플레이 주식회사 수평 라인 드라이버 및 이를 포함하는 표시 장치
TWI709886B (zh) * 2019-05-02 2020-11-11 友達光電股份有限公司 觸控顯示裝置
KR102565655B1 (ko) * 2019-07-03 2023-08-09 엘지디스플레이 주식회사 구동 회로, 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
CN112698534B (zh) * 2019-10-22 2023-11-21 夏普株式会社 带位置输入功能的显示装置
KR20210079789A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치
KR20210081550A (ko) 2019-12-24 2021-07-02 주식회사 실리콘웍스 패널을 구동하기 위한 집적회로 및 이를 포함하는 디스플레이장치
KR20210081692A (ko) * 2019-12-24 2021-07-02 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법
KR20210105125A (ko) 2020-02-18 2021-08-26 주식회사 실리콘웍스 패널을 구동하기 위한 집적회로 및 이를 포함하는 디스플레이장치 그리고 데이터를 전송하기 위한 인터페이스
US11573653B2 (en) * 2020-10-21 2023-02-07 Novatek Microelectronics Corp. Touch display apparatus, driver integrated circuit and touch display panel
CN112799531B (zh) * 2021-01-04 2023-11-17 厦门天马微电子有限公司 一种显示装置及其驱动方法
CN112947790B (zh) * 2021-03-04 2022-06-14 深圳市汇顶科技股份有限公司 触控驱动电路、驱动芯片以及触控显示装置
WO2022183442A1 (zh) 2021-03-04 2022-09-09 深圳市汇顶科技股份有限公司 触控驱动电路、驱动芯片以及触控显示装置
WO2023283775A1 (zh) * 2021-07-12 2023-01-19 重庆康佳光电技术研究院有限公司 面板驱动构架、驱动方法和显示装置
KR20230061904A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 주식회사 엘엑스세미콘 터치 구동 회로 및 그 구동 방법과 터치 디스플레이 장치의 구동 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295537B1 (ko) * 2012-12-31 2013-08-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시장치
KR101634642B1 (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 장치, 터치 센싱 회로, 데이터 구동 회로 및 표시장치의 구동방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101320500B1 (ko) * 2008-11-20 2013-10-22 엘지디스플레이 주식회사 터치형 전기영동 표시장치
JP2012088513A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Renesas Electronics Corp 液晶表示装置駆動回路、駆動方法
KR101773613B1 (ko) * 2011-02-25 2017-09-01 엘지디스플레이 주식회사 터치 일체형 표시장치
TWI469125B (zh) 2012-08-31 2015-01-11 Au Optronics Corp 觸控顯示裝置及顯示驅動方法
KR102008779B1 (ko) 2012-10-22 2019-08-09 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법
JP2014186537A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Japan Display Inc 表示装置及び電子機器
KR102112089B1 (ko) * 2013-10-16 2020-06-04 엘지디스플레이 주식회사 표시장치와 그 구동 방법
US9024913B1 (en) * 2014-04-28 2015-05-05 Lg Display Co., Ltd. Touch sensing device and driving method thereof
KR101615813B1 (ko) * 2014-05-30 2016-05-13 엘지디스플레이 주식회사 시분할 구동방식의 터치 센싱 장치
JP6205312B2 (ja) * 2014-06-18 2017-09-27 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
KR101648571B1 (ko) * 2014-07-16 2016-08-18 엘지디스플레이 주식회사 인 셀 터치 타입의 표시장치
KR102270600B1 (ko) * 2014-10-30 2021-07-01 엘지디스플레이 주식회사 표시장치
KR102303368B1 (ko) * 2015-01-26 2021-09-17 엘지디스플레이 주식회사 표시장치 및 그 구동방법
KR20180010377A (ko) * 2016-07-20 2018-01-31 삼성전자주식회사 터치 디스플레이 구동 집적 회로 및 그것의 동작 방법
KR102636679B1 (ko) * 2016-08-31 2024-02-14 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295537B1 (ko) * 2012-12-31 2013-08-12 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 일체형 표시장치
KR101634642B1 (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 장치, 터치 센싱 회로, 데이터 구동 회로 및 표시장치의 구동방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10152157B2 (en) 2018-12-11
US20190073075A1 (en) 2019-03-07
US10698515B2 (en) 2020-06-30
CN107783688A (zh) 2018-03-09
US20180059832A1 (en) 2018-03-01
CN112783370A (zh) 2021-05-11
KR20180024904A (ko) 2018-03-08
CN107783688B (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102636679B1 (ko) 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
US10691242B2 (en) Touch display device
JP5925279B2 (ja) 表示装置及びその駆動方法
JP6006754B2 (ja) 表示装置とその駆動方法
JP6638042B2 (ja) タッチディスプレイ装置
US11379076B2 (en) Touch display device, data driving circuit, and driving method for independently performing display and touch sensing
CN108268166B (zh) 具有运算放大器的触摸电源电路及使用其的触摸显示装置
JP5026744B2 (ja) 液晶表示装置
KR102460552B1 (ko) 터치표시장치, 디스플레이 컨트롤러, 구동회로 및 구동방법
KR101667046B1 (ko) 터치 센서 내장 표시장치
KR20160053116A (ko) 표시장치
KR102202869B1 (ko) 표시장치 및 그 구동방법
KR102371821B1 (ko) 패널구동회로 및 게이트구동회로
KR102578714B1 (ko) 레벨 쉬프터를 갖는 디스플레이 장치
KR102384762B1 (ko) 터치 센싱 구동 회로
KR102033098B1 (ko) 액정표시장치 및 그 구동방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant