KR20120054451A

KR20120054451A - 터치 스크린과 그 구동방법, 및 그 터치 스크린 패널을 포함한 표시장치

Info

Publication number: KR20120054451A
Application number: KR1020100115827A
Authority: KR
Inventors: 서상우; 남현철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-30
Also published as: KR101808339B1

Abstract

본 발명은 손가락 터치와 펜 터치의 터치인식 감도를 최적화할 수 있는 터치스크린을 포함한 표시장치와 그 구동방법에 관한 것이다. 본 발명의 터치 스크린은 로우 라인들; 상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들; 상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 로우 라인회로; 상기 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 컬럼 라인회로; 및 손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린과 그 구동방법, 및 그 터치 스크린 패널을 포함한 표시장치{TOUCH SCREEN, AND DRIVING METHOD THEREOF, AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치 스크린과 그 구동방법, 및 그 터치스크린을 포함한 표시장치에 관한 것이다.

최근 키보드, 마우스, 트랙볼, 조이스틱, 디지타이저(digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)들이 사용자와 가전기기 또는 각종 정보통신기기 사이의 인터페이스를 구성하기 위해 사용되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(touch screen panel)이 제안되었다.

터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.

터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배(voltage gradient)로 판단하는 저항막 방식(resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(capacitive type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(electro magnetic type) 등으로 구별될 수 있으며, 그 외에도 광학 방식, 초음파 방식 등이 알려져 있다.

터치감지 방법 중, 저항막 방식은 상부 기판상에 터치가 이루어져 터치 압력이 가해지면 상, 하 기판의 투명 도전막이 접촉하게 된다. 이때 상대 기판의 접촉점에 형성된 X축, Y축의 전위를 감지하여 터치 위치를 검출한다. 이러한 저항막 방식에 의하면, 기계적 접촉이 수반되므로 상대적으로 정확한 터치 위치를 감지할 수 있는 이점이 있지만, 터치된 X축과 Y축 위치의 전위를 감지한 전위 값에 의해 간접적으로 터치 위치를 검출하므로 아날로그 디지털 컨버터(ADC, Analog Digital Converter)가 반드시 필요하고 접촉력이 작은 경우에는 터치 위치를 감지하기 어려운 문제점이 있다.

정전용량 방식은 X축 전극패턴들과 Y축 전극패턴들을 교차시켜 매트릭스를 형성하고, 매트릭스 상의 임의의 위치에서 터치가 이루어지는 경우, 정전용량이 변화되는 매트릭스 상의 X축과 Y축의 좌표를 찾아내어 터치 위치를 검출하므로 접촉력이 작은 경우에도 터치 위치를 감지할 수 있다.

도 1은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 정전용량 방식의 터치 스크린 패널(10)은 다수의 행방향 라인들(R1~Rn), 행방향 라인들(R1~Rn)과 교차되는 열방향 라인들(C1~Cm), 행방향 라인들(R1~Rn)을 구동하기 위한 로우 드라이버(row driver)(11), 열방향 라인들(C1~Cm)을 구동하기 위한 컬럼 드라이버(column driver)(12)를 구비한다.

로우 드라이버(11)는 행방향 라인들(R1~Rn)에 펄스전압(Vtsp)을 순차적으로 공급하여 행방향 라인들(R1~Rn)을 스캐닝한다. 이 스캐닝 동작에서, 행방향 라인들(R1~Rn)은 하나씩 펄스전압(Vtsp)을 충전한다. 로우 드라이버(11)는 펄스전압(Vtsp)을 충전하는 행방향 라인들(R3) 이외의 다른 행방향 라인들(R1, R2, R4~Rn)에 기저전압(GND)을 공급한다.

컬럼 드라이버(12)는 행방향 라인들(R1~Rn)의 스캐닝 동작이 완료된 후에 열방향 라인들(C1~Cm)에 펄스전압(Vtsp)을 순차적으로 공급하여 열방향 라인들(C1~Cm)을 스캐닝한다. 이 스캐닝 동작에서, 열방향 라인들(C1~Cm)은 하나씩 펄스전압(Vtsp)을 충전한다. 펄스전압(Vtsp)을 충전하는 열방향 라인 이외의 다른 열방향 라인들에는 기저전압(GND)이 공급된다.

도 1과 같은 터치 스크린 패널(10)은 터치가 없을 때의 초기 정전용량과, 피검지체가 터치 스크린 패널(10)에 접촉되었을 때 검출되는 터치 정전용량 사이의 변화를 바탕으로 터치를 감지한다.

도 2는 터치 스크린 패널의 등가 회로도이다. 도 2를 참조하면, 터치 스크린 패널의 등가 회로도는 초기 정전용량(Ci1, Ci2), 터치 정전용량(Cx)을 포함한다. 펄스전압(Vtsp)은 펄스전압 전송부(Tx)로부터 터치 정전용량(Cx)을 통해 펄스전압 수신부(Rx)로 입력된다. 터치 정전용량(Cx)에 손가락 또는 펜 등의 도전성 물체가 접촉하는 경우, 자속(Magnetic Flux)이 도전성 물체에 흡수되므로 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)이 줄어들게 된다. 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)의 변화(ΔQ)는 수학식 1과 같다.

수학식 1에서, ΔQ는 전하량(Q)의 변화, Cx는 터치 정전용량, Vtsp는 펄스전압을 의미한다.

손가락으로 터치를 하는 경우와 펜으로 터치를 하는 경우, 접촉면적에 차이가 있다. 손가락의 터치 면적이 펜의 터치 면적에 비하여 넓기 때문에, 손가락을 사용하는 경우보다 펜을 사용하는 경우, 정전용량 방식에서 터치인식 감도는 높게 설정된다.

손가락을 사용하는 경우에 맞춰 터치인식 감도가 설정된 경우, 사용자가 펜으로 터치를 하더라도 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)의 변화(ΔQ)가 손가락으로 터치하는 경우보다 작다. 결국, 손가락을 사용하는 경우에 맞춰 터치인식 감도가 설정되었는데 사용자가 펜으로 터치를 하는 경우, 터치인식 감도가 너무 낮아 터치가 잘 인식되지 못하는 문제가 있다.

펜을 사용하는 경우에 맞춰 터치 감도가 설정된 경우, 사용자가 손가락으로 터치를 하면 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)의 변화(ΔQ)가 펜으로 터치하는 경우보다 크다. 결국, 펜을 사용하는 경우에 맞춰 터치인식 감도가 설정되었는데 사용자가 손가락으로 터치를 하는 경우, 터치인식 감도가 너무 높으므로 터치를 오인식하는 문제가 있다.

본 발명은 손가락 터치와 펜 터치의 터치인식 감도를 최적화할 수 있는 터치 스크린과 그 구동방법, 및 그 터치 스크린을 포함한 표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 터치 스크린은 로우 라인들; 상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들; 상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 로우 라인회로; 상기 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 컬럼 라인회로; 및 손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 터치 스크린의 구동방법은 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계; 상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계; 손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표시장치는 표시패널 상에 형성되는 터치 스크린; 상기 표시패널을 구동하기 위한 신호들을 발생하는 표시패널 구동부; 및 상기 표시패널 구동부에 타이밍 신호들을 출력하는 타이밍 콘트롤러를 더 포함하고, 상기 터치 스크린은, 로우 라인들; 상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들; 상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 로우 라인회로; 상기 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 컬럼 라인회로; 및 손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사용자가 손가락으로 터치를 하는 손가락 모드, 또는 펜으로 터치를 하는 펜 모드 중 어느 하나를 선택한다. 또한, 본 발명은 사용자가 손가락 모드를 선택한 경우 손가락을 사용하는 경우에 맞춰 터치인식 감도를 설정하고, 사용자가 펜 모드를 선택한 경우 펜을 사용하는 경우에 맞춰 터치인식 감도를 설정한다. 그 결과, 본 발명은 손가락 터치와 펜 터치의 터치인식 감도를 최적화할 수 있고, 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있다.

도 1은 정전용량 방식 터치 스크린 패널의 스캐닝 동작을 보여주는 개념도이다.
도 2는 터치 스크린 패널의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 포함한 표시장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린을 보여주는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스전압 공급부를 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스전압 공급부를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린의 구동방법을 나타내는 흐름도이다.

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.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소들의 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 명칭과는 상이할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 포함한 표시장치를 나타내는 블록도이다. 본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정표시소자를 중심으로 예시하였지만, 액정표시소자에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100), 타이밍 콘트롤러(101), 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(103), 호스트 시스템(110), 사용자 입력장치(120), 터치 스크린 패널(200)을 포함한다. 표시장치가 액정표시패널로 구현되는 경우, 표시장치는 백라이트 유닛(BLU)을 더 포함할 수 있다.

표시패널(100)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(100)의 하부 유리기판에는 도 3과 같이 다수의 데이터라인들(D1~Dm), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn), 데이터라인들(D1~Dm)이 형성된다. 또한, 표시패널(100)의 하부 유리기판에는 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극, 및 화소 전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지하는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등이 형성된다. 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차 구조에 의해 액정셀들은 매트릭스 형태로 배치된다.

표시패널(100)의 상부 유리기판에는 블랙 매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등이 형성된다. 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 구동방식에서 화소 전극과 함께 하부 유리기판상에 형성된다.

표시패널(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(Column Spacer)가 형성될 수 있다.

백라이트 유닛(BLU)은 표시패널(100)의 아래에 배치된다. 백라이트 유닛(BLU)은 다수의 광원들을 포함하여 표시패널(100)에 균일하게 빛을 조사한다. 백라이트 유닛(BLU)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다. 백라이트 유닛의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나 또는 두 종류 이상의 광원을 포함할 수 있다.

데이터 구동부(102)는 다수의 소스 드라이브 IC(Source Integrated Circuit)를 포함하여 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 데이터 구동회로(102)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환함으로써 아날로그 정극성/부극성 화소전압을 발생하여 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다.

게이트 구동부(103)는 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 순차적으로 출력하고 그 출력의 스윙전압을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)으로 쉬프트시킨다. 게이트 구동부(103)로부터 출력되는 게이트 펄스는 데이터 구동부(102)로부터 출력되는 데이터전압에 동기되어 게이트 라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급된다. 게이트 하이 전압(VGH)은 박막트랜지스터(T)의 문턱 전압 이상의 전압이고, 게이트 로우 전압(VGH)은 박막트랜지스터(T)의 문턱 전압보다 낮은 전압이다.

타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)로부터의 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동부(102) 및 게이트 구동부(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 제어신호들은 게이트 구동부(103)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호와, 데이터 구동부(102)의 동작 타이밍과 데이터전압의 극성을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호를 포함한다.

게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동부(103)로부터 매 프레임기간마다 가장 먼저 게이트펄스를 출력하는 첫 번째 게이트 드라이브 IC에 인가되어 그 게이트 드라이브 IC의 쉬프트 시작 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 구동부(103)의 게이트 드라이브 IC들에 공통으로 입력되어 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동부(103)의 게이트 드라이브 IC들의 출력 타이밍을 제어한다.

데이터 타이밍 제어신호는 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)에서 가장 먼저 데이터를 샘플링하는 첫 번째 소스 드라이브 IC에 인가되어 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 소스 드라이브 IC들 내에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭신호이다. 극성제어신호(POL)는 소스 드라이브 IC들로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 제어한다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 소스 드라이브 IC들의 출력 타이밍을 제어한다. mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스를 통해 데이터 구동부(102)에 디지털 비디오 데이터(RGB)가 입력된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다.

호스트 시스템(110)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와, 디스플레이 구동에 필요한 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE)을 LVDS 인터페이스, TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등의 인터페이스를 통해 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다.

사용자는 사용자 입력장치(120)를 통해 손가락 모드와 펜 모드를 선택할 수 있다. 사용자 입력장치(120)는 표시패널(100) 상에 부착되거나 내장된 터치 스크린, 온 스크린 디스플레이(On screen display, OSD), 키보드, 마우스, 리모트 콘트롤러(Remote controller) 등으로 형성될 수 있다. 사용자 입력장치(120)는 손가락 모드와 펜 모드에 따라 발생되는 모드 신호(MODE)를 터치 스크린 패널(200)의 펄스전압 공급부로 출력한다. 모드 신호(MODE)는 사용자가 손가락 모드를 선택한 경우 로우 논리 전압으로 발생될 수 있고, 사용자가 펜 모드를 선택한 경우 하이 논리 전압으로 발생될 수 있다.

본 발명의 터치 스크린 패널(200)은 정전용량 방식으로 형성된다. 터치 스크린 패널(200)을 포함한 표시장치는 표시패널(100)의 상부 유리기판상에 직접 터치 센서들을 형성하는 방법, 또는 터치 스크린 패널(200)을 형성한 후, 표시패널(100)의 상부 유리기판상에 부착하는 방법으로 형성될 수 있다. 이하에서, 도 4를 결부하여 정전용량 방식의 터치 스크린 패널(200)에 대하여 상세히 살펴본다.

도 4는 정전용량 방식의 터치 스크린을 상세히 보여주는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 터치 스크린은 터치 스크린 패널(200), 로우 라인 구동회로(220), 컬럼 라인 구동회로(230), 터치 콘트롤러(250), 터치 인식 프로세서(270) 등을 포함한다.

터치 스크린 패널(200)은 제1 방향(예를 들면, x축 방향)으로 서로 평행하게 배치되는 복수의 로우(row) 라인들(201), 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들면, y축 방향)으로 서로 평행하게 배치되는 복수의 컬럼(column) 라인들(202), 및 상기 로우 라인들(201)과 상기 컬럼 라인들(202)이 전기적으로 접촉되지 않도록 절연시키는 절연층 또는 절연패턴들(도시하지 않음)을 포함한다.

로우 라인 구동회로(220)는 펄스전압(Vtsp)을 터치 스크린 패널(200)의 로우 라인들(201)에 순차적으로 공급하여 로우 라인들(201)을 스캐닝한다. 로우 라인 구동회로(220)는 현재 펄스전압(Vtsp)이 인가되는 로우 라인 이외의 다른 로우 라인들은 플로팅(floating)시킨다. 플로팅 상태에서는, 로우 라인들(201)과 로우 라인 구동회로(220) 사이의 전류패스는 개방된다. 따라서, 플로팅 상태의 로우 라인들에는 외부전압이 인가되지 않는다. 한편, 로우 라인 구동회로(220)는 터치 콘트롤러(250)로부터의 스캐닝 제어신호(Cscan)에 응답하여 펄스전압(Vtsp)을 로우 라인들(201)에 각각 공급하는 수평라인 제어스위치들(SWH1~SWHn)을 포함한다. 도 4에서는 수평라인 제어스위치들(SWH1~SWHn)이 로우 라인 구동회로(220)와 터치 스크린 패널(200) 사이에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 수평라인 제어스위치들(SWH1~SWHn)이 로우 라인 구동회로(220) 또는 터치 스크린 패널(200)에 포함되도록 변형될 수 있다.

컬럼 라인 구동회로(230)는 로우 라인들(201)의 스캐닝 동작이 완료된 후에 펄스전압(Vtsp)을 컬럼 라인들(202)에 순차적으로 공급하여 컬럼 라인들(202)을 스캐닝한다. 현재 펄스전압(Vtsp)이 인가되는 컬럼 라인 이외의 다른 컬럼 라인들은 모두 플로팅된다. 컬럼 라인 구동회로(230)는 터치 콘트롤러(250)로부터의 스캐닝 제어신호(Cscan)에 응답하여 펄스전압(Vtsp)을 컬럼 라인들(202)에 각각 공급하는 수직라인 제어스위치들(SWV1, SWV2, SWV3,...SWVm-1, SWVm)을 포함한다. 도 4에서는 수직라인 제어스위치들(SWV1, SWV2, SWV3,...SWVm-1, SWVm)이 컬럼 라인 구동회로(230)와 터치 스크린 패널(200) 사이에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 수직라인 제어스위치들(SWV1, SWV2, SWV3,...SWVm-1, SWVm)이 컬럼 라인 구동회로(230) 또는 터치 스크린 패널(200)에 포함되도록 변형될 수 있다.

터치 콘트롤러(250)는 터치 스크린 패널(200)을 구동하기 위한 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)의 스캐닝 타이밍을 제어하기 위한 스캐닝 제어신호(Cscan)들 발생한다. 본 발명의 실시예에서는 터치 콘트롤러(250)가 독립된 구성으로 되어 있으나, 터치 콘트롤러(250)는 호스트 시스템(110)에 내장될 수도 있다.

펄스전압 공급부(240)는 사용자 입력장치(120)로부터 모드 신호(MODE)를 입력받는다. 펄스전압 공급부(240)는 모드 신호(MODE) 신호에 따라 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)에 다른 펄스전압(Vtsp)을 공급한다. 펄스전압 공급부(240)는 손가락 모드에서 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)에 제1 전압을 펄스전압(Vtsp)으로 공급하고, 펜 모드에서 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)에 제2 전압을 펄스전압(Vtsp)으로 공급한다. 제1 전압은 제2 전압보다 낮은 전압으로 설정된다. 이에 대하여는 도 5를 결부하여 후술한다.

또한, 펄스전압 공급부(240)는 손가락 모드에서 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)에 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 공급하고, 펜 모드에서 로우 라인 구동회로(220)와 컬럼 라인 구동회로(230)에 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 공급한다. 제1 주파수는 제2 주파수보다 낮은 주파수로 설정된다. 이에 대하여는 도 7을 결부하여 후술한다.

터치 인식 프로세서(270)는 터치 스크린 패널(200)의 로우 라인들(201)과 컬럼 라인들(202)에 접속되어 초기 정전용량의 전압과 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환한다. 터치 인식 프로세서(270)는 공지된 터치 인식 알고리즘을 이용하여 변환된 디지털 데이터를 바탕으로 터치 위치를 판단하고, 그 터치 위치를 지시하는 터치 좌표 데이터(Txy)를 호스트 시스템(110)으로 출력한다. 호스트 시스템(110)은 터치 좌표 데이터(Txy)에 해당하는 위치의 아이콘(icon), 어플리케이션(application) 등을 실행한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스전압 공급부를 나타내는 회로도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 펄스전압 공급부(240)는 스위치(SW), 및 고전위 전압원(VDD)와 그라운드 전압(GND) 사이에 n개의 저항을 포함한다. 스위치(SW)는 n개의 저항 중 R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)과 Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)을 스위칭한다.

R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)의 제1 전압(V1)은 수학식 2와 같다.

Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)의 제2 전압(V2)은 수학식 3과 같다.

수학식 2와 수학식 3을 참조하면, R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)의 제1 전압(V1)은 Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)의 제2 전압(V2)보다 작다. 스위치(SW)는 모드 신호(MODE)가 손가락 모드의 신호일 때, R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)과 출력단을 연결한다. 스위치(SW)는 모드 신호(MODE)가 펜 모드의 신호일 때, Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)과 출력단을 연결한다.

손가락을 터치 정전용량에 접촉하였을 때 손가락에 흡수되는 전하량(Q)이 많고, 펜을 터치 정전용량에 접촉하였을 때 펜에 흡수되는 전하량(Q)은 적다. 수학식 1을 참조하면, 입력되는 펄스전압(Vtsp)이 높을수록 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)의 변화(ΔQ)는 커진다.

펄스전압 공급부(240)는 손가락 모드에서 R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)과 출력단을 연결하여 제1 전압(V1)의 펄스전압(Vtsp)을 공급한다. 펄스전압 공급부(240)는 펜 모드에서 Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)과 출력단을 연결하여 제2 전압(V2)의 펄스전압(Vtsp)을 공급한다.

펄스전압 공급부(240)는 펄스전압(Vtsp)의 크기를 조절함으로써, 손가락 모드와 펜 모드의 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 비슷하게 할 수 있다. 결국, 본 발명은 사용자가 손가락 모드를 선택한 경우 제1 전압(V1)의 펄스전압(Vtsp)을 공급하고, 사용자가 펜 모드를 선택한 경우 제2 전압(V2)의 펄스전압(Vtsp)을 공급함으로써, 손가락 터치와 펜 터치 각각에서 터치인식 감도를 최적화할 수 있고, 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린을 포함한 표시장치의 구동 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린을 포함한 표시장치의 구동 방법에 대하여는 도 3과 도 5를 결부하여 설명하기로 한다.

먼저, 사용자가 손가락으로 터치를 할 것인지 펜으로 터치를 할 것인지를 선택한다. 사용자 입력장치(120)는 사용자의 선택에 따라 모드 신호(MODE)를 출력한다. 출력된 모드 신호(MODE)는 펄스전압 공급부(240)로 입력된다.

사용자가 손가락 모드를 선택한 경우, 펄스전압 공급부(240)의 스위치(SW)는 R1 저항과 R2 저항 사이의 배선(L1)과 출력단을 연결한다. 즉, 손가락 모드에서 제1 전압(V1)의 펄스전압(Vtsp)을 공급하여 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 작게 한다. (S101, S102)

사용자가 펜 모드를 선택한 경우, 펄스전압 공급부(240)의 스위치(SW)는 Rn-1 저항과 Rn 저항 사이의 배선(L2)과 출력단을 연결한다. 즉, 펜 모드에서 제2 전압(V2)의 펄스전압(Vtsp)을 공급하여 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 크게 한다. (S103)

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스전압 공급부를 나타내는 회로도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 펄스전압 공급부(240)는 터치 전원부(241), 주파수 변환부(242), 및 멀티플렉서(MUX)를 포함한다.

터치 전원부(241)는 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 주파수 변환부(242)와 멀티플렉서(MUX)의 제1 입력단자에 공급한다. 주파수 변환부(242)는 터치 전원부(241)로부터 입력된 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)으로 변환한다. 주파수 변환부(242)는 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 멀티플렉서(MUX2)의 제2 입력단자에 공급한다. 제1 주파수는 제2 주파수보다 낮은 주파수로 설정된다.

멀티플렉서(MUX)는 모드 신호(MODE)에 따라 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)과 제2 주파수의 펄스전압(V_F2) 중에 어느 하나를 출력한다. 멀티플렉서(MUX)는 로우 논리 전압의 모드 신호(MODE)가 입력되면, 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 출력하고, 하이 논리 전압의 모드 신호(MODE)가 입력되면, 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 출력한다.

손가락을 터치 정전용량에 접촉하였을 때 손가락에 흡수되는 전하량(Q)이 많고, 펜을 터치 정전용량에 접촉하였을 때 펜에 흡수되는 전하량(Q)은 적다. 수학식 1을 참조하면, 높은 주파수의 펄스전압(Vtsp)의 입력되면, 펄스전압 전송부(Tx)로부터 펄스전압 수신부(Rx)로 전달되는 전하량(Q)의 변화(ΔQ)는 커진다.

펄스전압 공급부(240)는 손가락 모드에서 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 공급한다. 펄스전압 공급부(240)는 펜 모드에서 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 공급한다. 펄스전압 공급부(240)는 펄스전압(Vtsp)의 주파수를 조절함으로써, 손가락 모드와 펜 모드의 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 거의 비슷하게 할 수 있다. 결국, 본 발명은 사용자가 손가락 모드를 선택한 경우 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 공급하고, 사용자가 펜 모드를 선택한 경우 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 공급함으로써, 손가락 터치와 펜 터치 각각에서 터치인식 감도를 최적화할 수 있고, 터치 위치를 정확하게 감지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린을 포함한 표시장치의 구동방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린을 포함한 표시장치의 구동 방법에 대하여는 도 3과 도 7을 결부하여 설명하기로 한다.

사용자가 손가락 모드를 선택한 경우, 펄스전압 공급부(240)의 멀티플렉서(MUX)는 터치 전원부(241)로부터 출력된 낮은 주파수의 전압(V1)을 출력한다. 즉, 손가락 모드에서 제1 주파수의 펄스전압(V_F1)을 공급하여 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 작게 한다. (S201, S202)

사용자가 펜 모드를 선택한 경우, 펄스전압 공급부(240)의 멀티플렉서(MUX)는 주파수 변환부(242)로부터 출력된 높은 주파수의 전압(V2)을 출력한다. 즉, 펜 모드에서 제2 주파수의 펄스전압(V_F2)을 공급하여 전하량(Q)의 변화(ΔQ)를 크게 한다. (S203)

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 : 액정표시장치 101 : 타이밍 콘트롤러
102 : 데이터 구동부 103 : 게이트 구동부
110 : 호스트 시스템 120: 사용자 입력장치
200 : 터치 스크린 패널 220 : 로우 라인 구동회로
230 : 컬럼 라인 구동회로 240: 펄스전압 공급부
241: 터치 전원부 242: 주파수 변환부
250 : 터치 콘트롤러 270 : 터치 인식 프로세서

Claims

로우 라인들;
상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들;
상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 로우 라인회로;
상기 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 컬럼 라인회로; 및
손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하고,
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1 항에 있어서,
상기 로우 라인 구동회로는 상기 펄스전압이 인가되는 로우 라인 이외의 다른 로우 라인들은 상기 펄스전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1 항에 있어서,
상기 컬럼 라인 구동회로는 상기 펄스전압이 인가되는 컬럼 라인 이외의 다른 컬럼 라인들은 상기 펄스전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스전압 공급부는,
고전위 전압원와 그라운드 전압 사이에 연결된 제1 내지 제n 저항들; 및
제1 저항과 제2 저항 사이의 배선과 제n-1 저항과 제n 저항의 배선을 스위칭하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 4 항에 있어서,
상기 스위치는,
상기 손가락 모드에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 배선과 상기 펄스전압 공급부의 출력단을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 4 항에 있어서,
상기 스위치는,
상기 펜 모드에서 상기 제n-1 저항과 상기 제n 저항의 배선과 상기 펄스전압 공급부의 출력단을 연결하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스전압 공급부는,
상기 제1 주파수의 펄스전압을 출력하는 터치 전원부;
상기 제1 주파수의 펄스전압을 상기 제2 주파수의 펄스전압으로 변환하는 주파수 변환부; 및
상기 손가락 모드에 상기 제1 주파수의 펄스전압을 출력하고, 상기 펜 모드에 상기 제2 주파수의 펄스전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린은,
상기 로우 및 컬럼 라인 구동회로의 스캐닝 타이밍을 제어하기 위한 스캐닝 제어신호들 발생하는 터치 콘트롤러; 및
상기 로우 및 컬럼 라인들에 접속되어 상기 로우 및 컬럼 라인들의 초기 정전용량의 전압과 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환하며, 터치 인식 알고리즘을 이용하여 변환된 상기 디지털 데이터를 바탕으로 터치 위치를 판단하고, 상기 터치 위치를 지시하는 터치 좌표 데이터를 출력하는 터치 인식 프로세서를 더 포함하는 터치 스크린.
로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계;
상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계;
손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 단계를 포함하고,
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 구동방법.
제 9 항에 있어서,
상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계는,
상기 펄스전압이 인가되는 로우 라인 이외의 다른 로우 라인들은 상기 펄스전압을 인가하지 않는 단계인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 구동방법.
제 9 항에 있어서,
상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 단계는,
상기 펄스전압이 인가되는 컬럼 라인 이외의 다른 컬럼 라인들은 상기 펄스전압을 인가하지 않는 단계인 것을 특징으로 하는 터치 스크린의 구동방법.
제 9 항에 있어서,
상기 로우 및 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하기 위한 스캐닝 타이밍을 제어하기 위한 스캐닝 제어신호들 발생하는 단계; 및
상기 로우 및 컬럼 라인들에 접속되어 상기 로우 및 컬럼 라인들의 초기 정전용량의 전압과 터치 정전용량의 전압을 차동 증폭하고 그 결과를 디지털 데이터로 변환하며, 터치 인식 알고리즘을 이용하여 변환된 상기 디지털 데이터를 바탕으로 터치 위치를 판단하고, 상기 터치 위치를 지시하는 터치 좌표 데이터를 출력하는 단계를 더 포함하는 터치 스크린의 구동방법.
표시패널 상에 형성되는 터치 스크린;
상기 표시패널을 구동하기 위한 신호들을 발생하는 표시패널 구동부; 및
상기 표시패널 구동부에 타이밍 신호들을 출력하는 타이밍 콘트롤러를 더 포함하고,
상기 터치 스크린은,
로우 라인들;
상기 로우 라인들과 교차하는 컬럼 라인들;
상기 로우 라인들에 펄스전압을 순차적으로 공급하는 로우 라인회로;
상기 컬럼 라인들에 상기 펄스전압을 순차적으로 공급하는 컬럼 라인회로; 및
손가락 모드에서 상기 펄스전압을 제1 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제1 주파수로 공급하고, 펜 모드에서 상기 펄스전압을 제2 전압으로 공급하거나, 상기 펄스전압의 주파수를 제2 주파수로 공급하는 펄스전압 공급부를 포함하고,
상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮고, 상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 13 항에 있어서,
상기 표시패널은 액정표시소자, 전계 방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기발광다이오드 소자 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 표시장치