KR20120075112A - 액정 표시장치와 이의 구동방법 - Google Patents

액정 표시장치와 이의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 노이즈를 저감시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 입력된 영상 신호를 R, G, B 영상 데이터로 변환하여 출력하는 타이밍 컨트롤러; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 딜레이시켜 1 수평 라인분씩 래치하고, 래치된 1 수평 라인분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환한 후, 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 데이터 드라이버; 및 상기 데이터 드라이버로부터 순차적으로 딜레이되어 각 화소로 입력되는 R, G, B 아날로그 전압에 따라 영상을 표시하는 액정 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 표시장치와 이의 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD FOR THEREOF}
본 발명은 평판 표시장치에 관한 것으로, 특히 구동에 따른 노이즈를 저감시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치 및 게이트 드라이버와 이의 구동방법에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display device), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 유기발광 다이오드 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
이러한 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(LCD)는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점이 있어 휴대용으로 기기에 적합하며 적용 분야가 확대되고 있다.
일반적인 액정 표시장치는 액정층을 사이에 두고 하부기판과 상부기판이 대향되도록 합착된 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함한다.
구동 회로부는 입력된 영상 신호를 디지털 영상 데이터로 변환하는 타이밍 컨트롤러(T-con), 타이밍 컨트롤러에서 공급된 디지털 영상 데이터를 아날로그 영상 신호(데이터 전압)로 변환하여 액정 패널에 공급하는 데이터 드라이버(D-IC), 화소를 구동시키기 위한 스캔 신호를 생성하여 액정 패널에 공급하는 게이트 드라이버(G-IC), 액정 패널에 공급되는 광을 생성하는 백라이트를 구동시키기 위한 백라이트 구동부 및 전원 공급부를 포함한다.
최근에 들어, 평판 표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드와 같은 입력 수단 또는 휴대용 전자 기기의 입력 장치로 적용되었던 키 패드 등의 입력 수단을 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다.
이러한, 터치 스크린은 네비게이션(navigation), 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등과 같은 모니터; 휴대전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기; 및 냉장고, 전자 레인지, 세탁기 등과 같은 가전제품; 등에 적용되고 있으며, 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 확대되고 있다.
종래에는 액정 표시장치에 터치 스크린의 적용에 있어서, 별도로 마련된 터치 스크린(터치 패널)을 액정 패널 상부에 추가로 배치하였으나, 최근에는 슬림(Slim)화를 위해 액정 패널 내에 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 개발되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치(10)는 데이터 전압에 따라 각 화소의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다. 또한, 사용자의 터치에 따른 정전용량(Ctc)의 변화를 이용하여 터치 위치(TS)를 검출한다.
이를 위해, 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치(10)는 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착된 하부기판(50) 및 상부기판(60)을 포함한다.
상기 상부기판(60)은 블랙 매트릭스(62), 적색, 녹색, 및 청색 컬러필터(64R, 64G, 64B); 및 컬러필터(64R, 64G, 64B)와 블랙 매트릭스(62)를 덮도록 형성된 오버코트층(66)을 포함한다.
상기 하부기판(50)은 액정층을 구동시킴과 아울러 사용자 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 검출하기 위한 복수의 화소를 가지는 화소 어레이(40)를 포함하여 구성된다.
상기 복수의 화소 각각은 서로 교차하는 데이터 라인과 게이트 라인에 의해 정의되며, 각 화소에는 공통 전압이 인가되는 공통 전극 및 데이터 전압을 화소에 공급하는 화소 전극이 형성된다.
상기 복수의 화소 각각은 게이트 라인을 통해 인가되는 게이트 신호에 따라 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)가 스위칭 되고, 데이터 라인에 인가되는 데이터 전압에 따라 전계가 형성되어 액정층이 구동된다.
상기 복수의 화소 각각은 화상을 표시하는 표시 구간에서는 인가된 영상 신호에 따른 화상을 표시한다. 그리고, 화상을 표시하지 않는 비 표시 구간에서는 상기 화소 어레이(40)에 형성된 공통 전극을 터치의 검출을 위한 센싱/드라이빙 전극으로 구동시켜 사용자 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 검출한다.
사용자의 손가락 터치에 따라 상기 상부기판(60)과 상기 공통 전극 사이에는 터치 정전용량(Ctc)이 형성된다. 이러한, 터치에 따른 터치 정전용량(Ctc)과 기준 정전용량을 비교하여 터치 위치(TS)를 검출하고, 검출된 터치 위치를 외부로 출력하게 된다.
도 2는 종래 기술에서 액정 패널의 화소에 영상 데이터를 공급하는 방법을 나타내는 도면이고, 도 3 및 도 4는 종래 기술에 따른 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, R, G, B 영상 데이터(데이터 전압)를 화소의 화소 전극에 공급되고, 공통 전극에는 공통 전압(Vcom)이 공급되어 각 화소에 형성된 전계에 의해 액정이 구동하게 된다. 이를 통해, 각 화소는 백라이트 유닛에서 공급되는 광의 투과량을 조절하여 컬러 영상을 표시하게 된다.
이때, 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러에서 입력되는 R, G, B 영상 데이터(pixel data)를 도트 클럭(dot CLK)에 따라 제1 래치부(first latch)로 공급하여 1 라인분씩 래치한다.
이후, 로드 클럭 생성부에서 공급되는 로드 클럭(load CLK)에 따라 1 라인분의 영상 데이터를 제2 래치부(second latch)에서 래치한 후, 디지털 아날로그 컨버팅을 통해 디지털 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환한다.
이후, 게이트 드라이버(미도시)의 순차적으로 공급되는 스캔 신호에 의해 턴 온(turn on)이 이루어진 게이트 라인에 접속된 화소에 아날로그 영상 신호를 공급하여 액정 패널에서 영상이 표시되도록 한다.
상기 제1 래치부는 1라인 분씩의 영상 데이터 공급이 순차적으로 원활히 이루어지도록 n번째 라인이 구동될 때 n+1번째 라인의 영상 데이터를 래치한다.
제2 래치부는 n번째 라인을 구동하고자 할 때, n번째 라인의 데이터를 래치하고 있는 구성으로, 저장된 n번째 라인의 영상 데이터를 디지털 아날로그 컨버터로 출력한다.
이러한, 종래 기술에 따른 데이터 드라이버는 도 3에 도시된 바와 같이, R, G, B 영상 데이터를 래치할 때, 수평 포치(Horizontal Porch) 구간에서 도트 클럭에 따라 R, G, B 영상 데이터를 한번에 제1 래치부로 업데이트 한다. 그리고, 로드 클럭에 따라 제1 래치부에 래치된 R, G, B 영상 데이터를 한번에 제2 래치부로 업데이트 한다.
종래 기술에 따른 데이터 드라이버는 R, G, B 영상 데이터를 한번에 업데이트 함으로 인해, 한번에 업데이트되는 R, G, B 영상 데이터의 노이즈(noise)가 중첩되어 액정 패널의 노이즈 피크(peak) 값이 증가하게 된다.
이와 같이, R, G, B 영상 데이터가 래치되는 과정에서 노이즈의 피크 값이 증가되면 정전용량 방식의 터치 스크린을 액정 패널에 적용하여 사용자의 터치 위치를 검출하는 경우에 터치 센싱 성능이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 터치 스크린이 액정 패널 내부에 내재화되는 인-셀 터치(in-cell touch) 방식의 액정 표시장치는 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈의 증가로 인해 터치 센싱 성능이 현저히 떨어질 수 있다.
아울러, 액정 표시장치는 데이터 드라이버 이외의 다른 구동 회로들도 함께 동작됨으로 R, G, B 영상 데이터의 래치에 따른 노이즈 피크 값의 증가와 함께, 다른 노이즈 성분까지 일시에 중첩되는 경우에는 터치 센싱이 불가능해지는 심각한 문제점이 발생될 수 있다.
최근에는 스마트 폰(Smart phone)과 같은 모바일 기기에 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치의 적용이 증가되고 있으며, 터치 센싱 성능이 소비자가 모바일 기기를 선택하는 중요한 요인으로 인식되고 있다.
따라서, 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈의 증가로 인해 터치 센싱 성능이 떨어지면 모바일 기기의 활용에 지장을 초래할 수 있으며, 소비자의 제품 구매에도 영향을 주게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈를 저감시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈의 증가로 인해 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 적용된 모바일 기기의 활용에 지장이 발생되는 것을 방지할 수 있는 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버는 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 R, G, B 영상 데이터를 버퍼링 한 후, 출력하는 버퍼; 상기 버퍼로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터 래치한 후, 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 출력하는 제1 래치부; 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 지연시키기 위한 R, G, B 로드 클럭을 생성하는 로드 클럭 생성부; 상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 로드하고, 로드된 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터 래치한 후 출력하는 제2 래치부; 및 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 디지털 아날로그 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버의 상기 로드 클럭 생성부는 R 영상 데이터를 로드시키기 위한 R 로드 클럭, G 영상 데이터를 로드 시키기 위한 G 로드 클럭 및 B 영상 데이터를 로드 시키기 위한 B 로드 클럭이 상호 간에 1us ~ 2us 시간 간격을 가지도록 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버의 상기 제2 래치부는 상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버의 상기 디지털 아날로그 컨버터는 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 아날로그 전압으로 변환하고, 변환된 아날로그 전압을 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버는 상기 R, G, B 아날로그 전압을 증폭 및 필터링 한 후, 순차적으로 딜레이시켜 액정 패널의 각 화소에 공급하는 앰프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 입력된 영상 신호를 R, G, B 영상 데이터로 변환하여 출력하는 타이밍 컨트롤러; 상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 딜레이시켜 1 수평 라인분씩 래치하고, 래치된 1 수평 라인분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환한 후, 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 데이터 드라이버; 및 상기 데이터 드라이버로부터 순차적으로 딜레이되어 각 화소로 입력되는 R, G, B 아날로그 전압에 따라 영상을 표시하는 액정 패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 래치 및 출력하고, 상기 R, G, B 아날로그 전압을 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 상기 액정 패널의 각 화소에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치는 터치 검출을 위한 터치 스크린을 더 포함하고, 상기 터치 스크린은 인 셀 방식으로 상기 액정 패널의 하부기판에 내장되거나, 온 셀 방식으로 상기 액정 패널의 상부기판 상에 형성되거나, 또는 애드 온 방식으로 상기 액정 패널 상부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버의 구동방법은 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 R, G, B 영상 데이터를 버퍼링 한 후, 출력하는 단계; 상기 버퍼로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 래치하여 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 출력하는 단계; 상기 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 지연시키기 위한 R, G, B 로드 클럭을 생성하는 단계; 상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 로드하고, 로드된 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터 래치한 후 출력하는 단계; 및 입력되는 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 입력된 영상 신호를 R, G, B 영상 데이터로 변환하는 단계; 상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 딜레이시켜 1 수평 라인분씩 래치하는 단계; 래치된 1 수평 라인분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환한 후, 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 단계; 및 순차적으로 딜레이되어 각 화소로 입력되는 R, G, B 아날로그 전압에 따라 영상을 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법은 상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 래치 및 출력하고, 상기 R, G, B 아날로그 전압을 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 상기 액정 패널의 각 화소에 공급하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 따른 본 발명은 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈를 저감시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법을 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈의 증가로 인해 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 적용된 모바일 기기의 활용에 지장이 발생되는 것을 방지할 수 있는 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 제공할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 기술에서 액정 패널의 화소에 영상 데이터를 공급하는 방법을 나타내는 도면.
도 3 및 도 4는 종래 기술에 따른 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 나타내는 도면.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버의 영상 데이터 래치 방법을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈를 저감시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 액정 표시모듈과, 상기 액정 표시모듈을 구동시키기 위한 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
상기 액정 표시모듈은 사용자의 터치 위치를 검출하는 터치 스크린이 내장된 액정 패널(IPS(In Plane Switching) 방식)과, 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 포함한다.
상기 구동 회로부는 외부로부터의 영상 신호를 프레임 단위로 정렬하여 디지털 영상 데이터(R, G, B)를 생성함과 아울러, 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버의 구동 제어신호(DCS, GCS)를 생성하는 타이밍 컨트롤러; 상기 액정 패널의 각 화소에 영상 데이터(데이터 전압)를 공급하는 데이터 드라이버; 상기 액정 패널의 각 화소에 스캔 신호를 공급하는 게이트 드라이버; 사용자의 터치에 따른 정전 용량의 변화를 검출하는 센싱 드라이버; 상기 백라이트 유닛의 광원을 구동시키는 백라이트 구동부; 및 구동 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 외부 시스템으로부터 입력되는 영상 신호를 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 변환된 디지털 영상 데이터를 데이터 드라이버에 공급한다. 이때, 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync) 및 클럭 신호(CLK)를 이용하여 영상 신호(data)를 디지털 영상 데이터로 변환하게 된다.
타이밍 컨트롤러는 외부 시스템으로부터 입력된 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync) 및 클럭신호(CLK)를 이용하여 게이트 드라이버(120)의 제어를 위한 게이트 제어신호(GCS: gate control signal)와, 데이터 드라이버의 제어를 위한 데이터 제어신호(DCS: data control signal)를 생성한다.
데이터 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 등을 포함할 수 있다.
게이트 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다.
상기 구동 회로부의 일부 구성 또는 전부는 액정 패널의 외부에 형성될 수 있으며, 외부에 형성된 구동 회로부와 액정 패널은 FPC(Flexible Printed Circuit)와 같은 컨택 수단을 통해 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 구동 회로부의 일부 구성 또는 전부는 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit, Chip On Film) 방식으로 액정 패널에 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 1프레임 또는 복수의 프레임 중 표시 구간에 각 화소에 인가되는 영상 데이터(데이터 전압)에 따라 각 화소의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다.
또한, 1프레임 또는 복수의 프레임 중 비 표시 구간에는 하부기판에 형성된 공통 전극을 터치의 센싱을 위한 센싱 전극으로 구동시켜 사용자 손가락의 터치 또는 펜의 터치를 센싱 한다.
본 발명은 액정 패널에 영상 데이터(데이터 전압)을 공급하기 위한 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈의 분산 및 노이즈 피크 값의 저감시기 위한 구성 및 구동방법을 주된 내용으로 한다. 따라서, 액정 표시장치의 구성 중 데이터 드라이버 및 액정 패널을 제외한 다른 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버와 이의 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 데이터 드라이버(D-IC)에서 R, G, G 영상 데이터의 출력을 딜레이(delay)시켜, 데이터 드라이버의 구동 및 액정 패널 패널에 공급되는 영상 데이터에 의한 노이즈를 분산시킬 시킬 수 있다. 노이즈의 분산을 통해 액정 표시장치의 구동 특히, 데이터 드라이버의 구동에 의한 노이즈 피크 값을 저감시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 도 5는 데이터 드라이버의 R, G, B 영상 데이터 출력이 딜레이 되고, 딜레이 된 R, G, B 영상 데이터가 액정 패널의 각 화소에 인가되는 것을 명확히 나타내기 위해 도시한 것이다.
따라서, 액정 패널 화소에 인가되는 R, G, B 영상 데이터의 값이 항상 상이하다는 것을 의미하지 않는다. 액정 패널 화소에 인가되는 R, G, B 영상 데이터의 값은 입력된 영상 신호에 따라 결정되는 것으로 서로 상이하거나 동일할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버는 버퍼(100: buffer); 제1 래치부(200, first latch), 로드 클럭 생성부(300); 제2 래치부(400: second latch); 디지털 아날로그 컨버터(500, DAC: Digital Analog Convertor); 앰프(600: AMP); 를 포함한다.
상기 도 6 및 도 7에는 타이밍 컨트롤러에서 공급된 영상 데이터를 일시 저장한 후 버퍼(100)에 공급하는 복수의 레지스터; 외부로부터 입력되는 기준 전압을 이용하여 영상 데이터를 정극성 및 부극성의 계조전압으로 변환시키는 계조전압 생성부; 및 디지털 아날로그 컨버터(500)에 극성 신호(POL: Polarity)를 공급하는 극성 신호 생성부는 도시하고 있지 않다.
버퍼(100)는 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 임시 저장한 후, 도트 클럭(dot CLK)에 따라 저장된 R, G, B 영상 데이터를 제1 래치부(200)에 공급한다.
시프트 레지스터(미도시)는 타이밍 컨트롤러로부터 공급되는 소스 스타트 펄스(SSP)를 소스 샘플링 클럭(SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 생성하고, 생성된 샘플링 신호를 제1 래치부(200)에 순차적으로 공급한다.
제1 래치부(200)는 순차적으로 입력되는 샘플링 신호에 응답하여 버퍼(100)로부터 입력된 영상 데이터를 1라인분씩 래치한 후, 래치된 1라인분의 영상 데이터를 제2 래치부(400)에 공급한다.
로드 클럭 생성부(300)는 R, G, B 영상 데이터가 순차적으로 지연되어 제2 래치부에 입력되도록 R, G, B 영상 데이터 각각에 대한 로드 클럭(load CLK R, load CLK G, load CLK B)를 생성하고, 생성된 R, G, B 영상 데이터 각각의 R, G, B 로드 클럭을 제2 래치부에 공급한다.
제2 래치부(400)는 제1 래치부(200)로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 순차적으로 로드하여 래치한다. 이후, 래치된 R, G, B 영상 데이터를 상기 R, G, B로드 클럭에 따라 순차적으로 지연시켜 디지털 아날로그 컨버터(500)로 출력한다.
상기 제1 래치부(200)는 1라인 분씩의 영상 데이터 공급이 순차적으로 원활히 이루어지도록 n번째 라인이 구동될 때 n+1번째 라인의 영상 데이터를 래치한다.
제2 래치부(400)는 n번째 라인을 구동하고자 할 때, n번째 라인의 데이터를 래치하고 있는 구성으로, 저장된 n번째 라인의 영상 데이터를 디지털 아날로그 컨버터(500)로 출력한다.
여기서, R, G, B 로드 클럭에 순차적으로 지연되어 출력되는 R, G, B 영상 데이터는 도 8에 도시된 바와 같이, 1us ~ 2us의 딜레이 타임을 가진다. 이때, R, G, B 로드 클럭은 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 소스 출력 인에이블(SOE)에 기초하여 생성될 수 있다.
액정 표시장치의 모델에 따라 1 수평(Horizontal) 구간이 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 지연되어 출력하는 것에 충분하지 않을 수 있는데, 이러한 경우에는 상기 버퍼(100)에 의해 R, G, B 영상 데이터가 제1 래치부(200)에 로드되는 시간을 지연시켜 R, G, B 영상 데이터의 출력 시간 분할을 위한 구동 시간을 확보할 수 있다.
계조전압 생성부(미도시)는 입력된 기준전압을 복수의 차수로 분압하여 계조 전압을 생성하고, 생성된 계조 전압을 디지털 아날로그 컨버터(500)에 공급한다.
디지털 아날로그 컨버터(500)는 제2 래치부(400)로부터의 영상 데이터에 따른 데이터 전압을 아날로그 전압으로 변환한다. 이때, 계조전압 생성부에서 공급된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터를 계조 값에 대응되는 아날로그 전압으로 변환시킨다.
또한, 디지털 아날로그 컨버터(500)는 극성 신호 생성부(미도시)로부터 입력되는 극성 신호(POL)에 따라 영상 데이터에 따른 데이터 전압을 정극성(+) 또는 부극성(-)의 중 하나의 극성으로 변환하고, 변환된 정극성(+) 또는 부극성(-)의 아날로그 전압(데이터 전압)을 앰프(600)로 출력한다.
앰프(600)는 디지털 아날로그 컨버터(500)로부터 공급된 아날로그 전압(데이터 전압)을 증폭 및 필터링하여 액정 패널(700)에 형성된 복수의 데이터 라인(710)에 인가한다.
이때, 액정 패널(700)의 복수의 데이터 라인(710)에 인가되는 아날로그 전압(데이터 전압)은 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 게이트 라인 각각에 순차적으로 스캔 신호가 공급되는 시간에 동기되어 인가될 수 있다. 아날로그 전압(데이터 전압)은 하나의 게이트 라인에 접속된 화소에 해당 즉, 1 수평 라인분의 R, G, B 데이터 전압이 상기 스캔 신호에 동기되어 순차적으로 인가되게 된다.
상기 디지털 아날로그 컨버터(500) 및 앰프(600)는 R, G, B 영상 데이터가 순차적으로 딜레이되어 입력되는 경우, 상기 R, G, B 영상 데이터의 디지털 아날로그 컨버팅, 계조 전압 변환, 증폭 및 필터링 과정도 시간 분할 방식으로 순차적으로 딜레이되어 이루어질 수 있다.
도 7에 도시된 액정 패널(700)은 도면에 도시하지 않았지만 상부기판, 하부기판 및 액정층을 포함한다.
하부기판은 액정층을 구동시킴과 아울러, 사용자의 터치에 따른 정전용량을 이용하여 터치를 검출하기 위한 복수의 화소를 포함한다.
하부기판에 형성된 복수의 화소는 화상을 표시함과 아울러, 사용자의 터치를 검출하기 위한 복수의 라인들(게이트 라인, 데이터 라인, 공통전압 라인(센싱/드라이빙 라인))을 포함한다.
상기 복수의 화소 각각은 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인을 통해 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인들을 통해 공급되는 데이터 전압을 화소(Clc)로 공급한다.
복수의 화소 각각은 게이트 라인을 통해 인가되는 스캔 신호(게이트 구동 신호)에 따라 박막 트랜지스터(TFT)가 스위칭 되어 턴온(turn on) 된다. 턴온된 화소 각각은 데이터 라인들을 통해 인가되는 데이터 전압과 공통 전압에 따라 전계를 형성하여 액정층이 구동하게 된다.
복수의 화소 각각에는 영상 신호에 따른 데이터 전압을 화소에 공급하는 화소 전극(Pixel ITO)과, 공통 전압(Vcom) 이 인가되는 공통 전극(Vcom ITO)이 형성된다.
상부기판은 광을 투과시키는 투명 재질 일 예로서, 유리 기판으로 형성되며, 불투명 전도성 물질로 형성되어 복수의 화소를 정의하는 광 차단층(BM); 상기 광 차단층에 의해 정의된 각 화소에 형성된 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 컬러필터; 상기 광 차단층과 컬러필터를 덮도록 형성된 오버코트층을 포함한다.
사용자의 터치에 따라 각 화소의 상부기판과 상기 센싱/드라이빙 전극 사이에는 터치 정전용량(Ctc)이 형성된다. 이러한, 터치에 따른 터치 정전용량(Ctc)과 기준 정전용량을 비교하여 터치 위치를 검출하고, 검출된 터치 위치를 외부로 출력하게 된다.
액정 패널(700)의 1 수평라인에 형성된 화소들에 공급되는 1라인분의 R, G, B 데이터 전압은 상기 복수의 화소에 동시에 공급될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 R, G, B 데이터 전압이 일정 타임 간격(1us~2us)을 두고 순차적으로 지연되어 공급될 수도 있다.
종래 기술과 같이, R, G, B 데이터 전압이 액정 패널의 화소들에 동시에 공급될 때에는 R, G, B 데이터 전압의 인가에 따른 노이즈 성분도 동일 시간에 중첩되어 결과적으로 노이즈의 피크 값이 증가되는 문제점이 있다. 이는 곧 터치, 구동시 노이즈로 인해 터치 센싱 성능을 떨어뜨리게 된다.
이와 대비하여, 본 발명의 실시 예에 따른 게이트 드라이버를 통해 액정 패널(700)의 각 화소에 공급되는 R, G, B 데이터 전압을 순차적으로 지연시켜 공급하면, 도 11에 도시된 바와 같이 R, G, B 데이터 전압의 인가 시 부수적으로 발생되는 노이즈 성분도 시간에 따라 순차적으로 분산되게 된다.
따라서, R, G, B 데이터 전압의 인가에 따른 노이즈의 피크 값을 저감시켜, 터치 구동시 노이즈의 영향을 줄임으로써 터치 센싱을 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시장치에서 R, G, B 데이터 전압을 시간 분할하여 순차적으로 공급하는 구동방법은 수평 포치 타임(Horizontal Porch Time)이 수 us 이상일 경우에 용이하게 적용할 수 있고, 데이터 드라이버나 다른 구동 회로들 및 액정 패널 내에서 별도의 하드웨어(hardware) 추가 없이 구현시킬 수 있는 장점도 있다.
상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 드라이버 및 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치는 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 R, G, B 영상 데이터를 래치하는 프로세싱 과정에서, 상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 1~2um의 간격을 두고 순차적으로 지연시켜 R, G, B 영상 데이터의 업로드에 따른 노이즈 성분을 분산시킬 수 있다.
또한, 데이터 드라이버로부터 액정 패널에 공급되는 1라인분의 R, G, B 영상 데이터(아날로그 데이터 전압)도 시간 분할 방식으로 1~2um의 간격을 두고 순차적으로 지연시켜 공급함으로써, 액정 패널(700)에 R, G, B 영상 데이터의 공급으로 인한 노이즈 성분을 시간에 따라 분산시킬 수 있다.
이를 통해, 데이터 드라이버의 구동에 따른 노이즈를 저감시킴과 아울러, 터치 구동시 노이즈에 따른 영향을 줄여 터치 센싱을 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 데이터 드라이버의 구동 및 액정 패널(700)에 R, G, B 영상 데이터의 공급에 따른 노이즈를 저감시켜 터치 스크린이 내장된 액정 표시장치가 적용된 모바일 기기의 구동성능 저하를 방지하고, 모바일 기기의 활용도를 높일 수 있다.
상술한 설명에서는 R, G, B 영상 데이터를 딜레이시켜 출력하는 데이터 드라이버가 액정 표시장치에 적용되는 것으로 설명하였으나 이는 본 발명의 하나의 실시 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시 예에서, R, G, B 영상 데이터를 딜레이시켜 출력하는 데이터 드라이버는 플라즈마 디스플레이 장치, 전계 방출 표시장치, 유기발광 다이오드 표시장치에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
본 발명에서 사용자의 터치 센싱을 위한 센싱 수단은 인-셀(in-cell type) 타입으로 액정 패널의 하부 기판에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 센싱 수단은 온-셀(on-cell) 타입으로 액정 패널의 상부기판 상에 형성될 수도 있다. 또 다른 예로서, 상기 센싱 수단은 애드-온(add-on) 타입으로 액정 패널 상부에 배치될 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 버퍼 200: 제1 래치부
300: 로드 클럭 생성부 400: 제2 래치부
500: 디지털 아날로그 컨버터 600: 앰프
700: 액정 패널

Claims (15)

  1. 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 R, G, B 영상 데이터를 버퍼링 한 후, 출력하는 버퍼;
    상기 버퍼로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터 래치한 후, 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 출력하는 제1 래치부;
    1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 지연시키기 위한 R, G, B 로드 클럭을 생성하는 로드 클럭 생성부;
    상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 로드하고, 로드된 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터 래치한 후 출력하는 제2 래치부; 및
    입력되는 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 디지털 아날로그 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 데이터 드라이버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로드 클럭 생성부는
    R 영상 데이터를 로드시키기 위한 R 로드 클럭, G 영상 데이터를 로드 시키기 위한 G 로드 클럭 및 B 영상 데이터를 로드 시키기 위한 B 로드 클럭이 상호 간에 1us ~ 2us 시간 간격을 가지도록 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 래치부는
    상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 아날로그 컨버터는
    1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 아날로그 전압으로 변환하고, 변환된 아날로그 전압을 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 R, G, B 아날로그 전압을 증폭 및 필터링 한 후, 순차적으로 딜레이시켜 액정 패널의 각 화소에 공급하는 앰프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버.
  6. 입력된 영상 신호를 R, G, B 영상 데이터로 변환하여 출력하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 타이밍 컨트롤러로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 딜레이시켜 1 수평 라인분씩 래치하고, 래치된 1 수평 라인분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환한 후, 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 데이터 드라이버; 및
    상기 데이터 드라이버로부터 순차적으로 딜레이되어 각 화소로 입력되는 R, G, B 아날로그 전압에 따라 영상을 표시하는 액정 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 래치 및 출력하고,
    상기 R, G, B 아날로그 전압을 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 상기 액정 패널의 각 화소에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    터치 검출을 위한 터치 스크린을 더 포함하고,
    상기 터치 스크린은 인 셀 방식으로 상기 액정 패널의 하부기판에 내장되거나, 온 셀 방식으로 상기 액정 패널의 상부기판 상에 형성되거나, 또는 애드 온 방식으로 상기 액정 패널 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  9. 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 R, G, B 영상 데이터를 버퍼링 한 후, 출력하는 단계;
    상기 버퍼로부터 입력되는 R, G, B 영상 데이터를 래치하여 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 출력하는 단계;
    상기 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 지연시키기 위한 R, G, B 로드 클럭을 생성하는 단계;
    상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 로드하고, 로드된 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터 래치한 후 출력하는 단계; 및
    입력되는 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버의 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상호 간에 1us ~ 2us 시간 간격을 가지도록 R 영상 데이터를 로드시키기 위한 R 로드 클럭, G 영상 데이터를 로드 시키기 위한 G 로드 클럭 및 B 영상 데이터를 로드 시키기 위한 B 로드 클럭을 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제2 래치부는
    상기 R, G, B 로드 클럭에 따라 1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버의 구동방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    1 수평 라인 분의 R, G, B 영상 데이터를 순차적으로 딜레이시켜 R, G, B 아날로그 전압으로 변환하고, 변환된 아날로그 전압을 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버의 구동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 R, G, B 아날로그 전압을 증폭 및 필터링 한 후, 순차적으로 딜레이시켜 액정 패널의 각 화소에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 드라이버의 구동방법.
  14. 입력된 영상 신호를 R, G, B 영상 데이터로 변환하는 단계;
    상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 순차 딜레이시켜 1 수평 라인분씩 래치하는 단계;
    래치된 1 수평 라인분의 R, G, B 영상 데이터를 R, G, B 아날로그 전압으로 변환한 후, 순차적으로 딜레이시켜 출력하는 단계; 및
    순차적으로 딜레이되어 각 화소로 입력되는 R, G, B 아날로그 전압에 따라 영상을 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 R, G, B 영상 데이터를 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 래치 및 출력하고,
    상기 R, G, B 아날로그 전압을 시간 분할 방식으로 1us ~ 2us 딜레이시켜 상기 액정 패널의 각 화소에 공급하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동방법.
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