KR20130086165A - 디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치 - Google Patents

디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치 Download PDF

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KR20130086165A
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Abstract

디스플레이 패널은, 디스플레이 소자들; 복수의 구동 전극; 대응하는 구동 전극과 함께 커패시터를 형성하는 하나 이상의 터치 검출 전극; 구동 전극들에 공급되는 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성하는 메인 드라이버 유닛; 및 정전용량성 소자를 포함하고, 펄스 부분과 동기화되어 정전용량성 소자와 구동 전극들 사이에 전하들을 교환하는 제1 보조 드라이버 유닛을 포함한다.

Description

디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치{DISPLAY PANEL, DRIVER CIRCUIT, DRIVING METHOD, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 외부 인접 물체의 터치를 검출하는 기능을 갖는 디스플레이 패널, 이러한 디스플레이 패널에 사용되는 드라이버 회로 및 구동 방법, 및 이러한 디스플레이 패널을 구비한 전자 장치에 관한 것이다.
최근, 터치 패널이라고 불리는 터치 검출 장치를 액정 디스플레이 패널과 같은 디스플레이 패널 상에 실장하거나, 터치 패널과 디스플레이 패널을 일체형으로 통합하여 다양한 버튼 화상을 디스플레이 패널에 디스플레이함으로써, 보통의 기계식 버튼을 사용하는 것 대신에 정보의 입력을 허용하는 디스플레이 패널이 관심을 받고 있다. 터치 검출 기능이 있는 이러한 디스플레이 패널은 키보드, 마우스, 및 키패드와 같은 입력 장치를 채택하지 않음으로써, 컴퓨터뿐 아니라 휴대폰과 같은 휴대용 정보 단말기에 점차 사용되고 있다.
터치 패널은 광학식, 저항식, 및 정전용량식 등 여러 타입으로 분류된다. 예를 들어, 제JP-T-2006-511879호는 일 방향으로 연장된 복수의 전극이 서로 교차하도록 배열된 정전용량식 터치 패널을 제안한다. 이 터치 패널에서, 전극들은 제어 회로에 연결되고, 제어 회로로부터 여기 전류(excitation current)를 공급받아 외부 인접 물체를 검출한다.
예를 들어, 제JP-A-2009-258182호는 디스플레이 패널에 원래 배치된 디스플레이를 위한 공통 전극이 한 쌍의 터치 센서 전극 중 하나의 전극으로서 함께 사용되고, 다른 전극(터치 검출 전극)이 공통 전극과 교차하도록 배열된 소위 인셀(in-cell) 디스플레이 패널을 제안한다. 터치 패널이 디스플레이 패널의 디스플레이 표면에 형성되는 여러 종류의 소위 온셀(on-cell) 디스플레이 패널이 제안되고 있다.
그러나, 최근 디스플레이 패널의 정밀도 또는 사이즈의 증가가 진행되고 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널과 터치 패널이 서로 동기화되어 동작하도록 만들어진 경우, 하나의 프레임 기간에서 픽셀 신호의 기입 기간의 비는 수평 라인의 개수가 증가함에 따라 증가하며, 이로써 터치 검출 시간이 단축된다. 따라서, 터치 패널은 원래 목적인 터치 검출 정확도를 유지하면서 짧은 시간 동안 터치 검출 동작을 수행할 필요가 있다.
이에 따라, 터치 검출 정확도의 감소를 억제하면서 짧은 시간 동안 터치를 검출할 수 있는 디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 디스플레이 소자, 복수의 구동 전극, 하나 이상의 터치 검출 전극, 메인 드라이버 유닛, 및 제1 보조 드라이버 유닛에 관한 것이다. 하나 이상의 터치 검출 전극은 대응하는 구동 전극과 함께 커패시터를 형성한다. 메인 드라이버 유닛은 구동 전극들에 공급된 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성한다. 제1 보조 드라이버 유닛은 정전용량성 소자를 포함하며, 펄스 부분과 동기화되어 정전용량성 소자와 구동 소자들 사이에 전하들을 교환한다.
본 발명의 다른 실시예는 정전용량성 소자를 포함하며, 구동 전극에 공급되는 기본 구동 신호의 펄스 부분과 동기화되어 정전용량성 소자와 구동 전극 사이에 전하들이 교환되게 하는 드라이버 회로에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기본 구동 신호의 펄스 부분을 구동 전극에 공급하는 단계 및 펄스 부분과 동기화되어 구동 전극과 정전용량성 소자 사이에 전하들을 교환하는 단계를 포함하는 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 앞서 설명된 디스플레이 패널을 포함하는 전자 장치에 관한 것이며, 그 예시로는 텔레비전 세트, 디지털 카메라, 개인용 컴퓨터, 비디오 카메라, 및 휴대폰과 같은 휴대용 단말기가 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치에서, 기본 구동 신호의 펄스 부분은 복수의 구동 전극에 인가되며, 펄스 부분은 커패시터를 통해 터치 검출 전극에 전송된다. 이때, 펄스 부분과 동기화되어 정전용량성 소자와 구동 전극들 사이에 전하들이 교환된다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널, 드라이버 회로, 구동 방법, 및 전자 장치에서, 펄스 부분과 동기화되어 정전용량성 소자와 구동 전극들 사이에 전하들이 교환되기 때문에, 터치 검출 정확도의 감소를 억제하면서 짧은 시간 동안 터치를 검출할 수 있다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에서의 터치 검출 시스템의 기초 원리를 예시한 도면으로서, 손가락이 디스플레이 패널을 터치하거나 접근하지 않은 상태를 도시한다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에서의 터치 검출 시스템의 기초 원리를 예시한 도면으로서 손가락이 디스플레이 패널을 터치하거나 접근한 상태를 도시한다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에서의 터치 검출 시스템의 기초 원리를 예시한 도면으로서 구동 신호 및 터치 검출 신호의 파형들의 예시를 도시한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 구성예를 예시한 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 선택 스위치 유닛의 구성예를 예시한 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 터치 검출 기능을 구비한 디스플레이 장치의 개략적인 선택 구조를 예시한 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 액정 디스플레이 장치의 픽셀 배열을 예시한 회로도이다.
도 8은 도 4에 도시된 터치 검출 장치의 구동 전극 및 터치 검출 전극의 구성예를 예시한 사시도이다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)는 도 4에 도시된 디스플레이 패널의 터치 검출 스캐닝 동작의 동작 예를 예시한 개략도이다.
도 10은 도 4에 도시된 디스플레이 스캐닝 동작 및 터치 검출 스캐닝 동작의 동작 예를 예시한 개략도이다.
도 11은 도 4에 도시된 구동 전극 스캐닝 유닛의 구성예를 예시한 블록도이다.
도 12는 도 4에 도시된 디스플레이 패널의 실장예를 예시한 개략도이다.
도 13은 도 4에 도시된 보조 드라이버 유닛의 구성예를 예시한 회로도이다.
도 14는 도 13에 도시된 정전용량성 소자의 구성예를 예시한 단면도이다.
도 15의 (a) 내지 도 15의 (i)는 도 4에 도시된 디스플레이 패널의 동작 예시를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 16의 (a) 내지 도 16의 (f)는 도 4에 도시된 디스플레이 패널의 터치 검출 동작의 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 17의 (a) 내지 도 17의 (g)는 도 13에 도시된 보조 드라이버 유닛의 동작 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 18은 도 13에 도시된 보조 드라이버 유닛의 특성 예를 예시한 특성요인도이다.
도 19a 및 도 19b는 제1 실시예의 변형예에 따른 정전용량성 소자의 구성예를 예시한 단면도이다.
도 20의 (a) 내지 도 20의 (g)는 제1 실시예의 변형예에 따른 보조 드라이버 유닛의 동작 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 디스플레이 패널의 구성예를 예시한 블록도이다.
도 22는 제2 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛의 구성예를 예시한 회로도이다.
도 23의 (a) 내지 도 23의 (g)는 도 22에 도시된 보조 드라이버 유닛의 동작 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 24는 제3 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛의 구성예를 예시한 회로도이다.
도 25의 (a) 내지 도 25의 (g)는 도 24에 도시된 보조 드라이버 유닛의 동작 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 26은 실시예들에 따른 디스플레이 패널이 적용된 텔레비전 세트의 외부 구성을 예시한 사시도이다.
도 27은 변형예에 따른 디스플레이 패널의 구성예를 예시한 블록도이다.
도 28은 도 27에 도시된 보조 드라이버 유닛의 구성예를 예시한 회로도이다.
도 29의 (a) 내지 도 29의 (g)는 도 28에 도시된 보조 드라이버 유닛의 동작 예를 예시한 타이밍 파형도이다.
도 30은 변형예에 따른 터치 검출 기능을 구비한 디스플레이 장치의 개략적인 선택 구조를 예시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이 설명은 다음의 순서로 행해질 수 있다.
1. 정전용량식 터치 검출의 기본 원리
2. 제1 실시예
3. 제2 실시예
4. 제3 실시예
5. 적용예
<1. 정전용량식 터치 검출의 기본 원리>
첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 터치 검출의 기본 원리는 도 1의 (a) 내지 도 3의 (b)를 참조하여 설명될 것이다. 이러한 터치 검출 시스템은 정전용량식 터치 센서로서 구체화되며, 정전용량성 소자는 예를 들어, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 서로 마주보고 배치된 한 쌍의 전극(구동 전극 E1 및 터치 검출 전극 E2) 및 이들 사이에 개재된 유전체 D를 사용하여 구성된다. 이 구조는 도 1의 (b)에 도시된 등가 회로에 의해 표현된다. 구동 전극 E1, 터치 검출 전극 E2, 및 유전체 D는 정전용량성 소자 C1을 구성한다. 정전용량성 소자 C1의 일단은 AC 신호원(구동 신호원) S에 연결되며, 타단 P은 저항 R을 통해 접지되고, 전압 검출기(터치 검출 회로) DET에 연결된다. 소정의 주파수(예를 들어, 수 kHz에서 수십 kHz)의 AC 구형파 Sq(도 3의 (b))가 AC 신호원 S로부터 구동 전극 E1(정전용량성 소자 C1의 일단)으로 인가되는 경우, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 출력 파형(터치 검출 신호 Vdet)이 터치 검출 전극 E2(정전용량성 소자 C1의 타단 P)에 보인다.
손가락이 정전용량성 소자를 터치(또는 접근)하지 않은 상태에서, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 정전용량성 소자 C1의 충방전에 따라 전류 I0가 정전용량성 소자 C1의 정전용량 값에 기반하여 흐른다. 이때, 정전용량성 소자 C1의 타단 P의 전위 파형은, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 파형 V0와 동일하며, 전압 검출기 DET에 의해 검출된다.
한편, 손가락이 정전용량성 소자를 터치(또는 접근)한 상태에서, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)와 같이, 손가락에 의해 형성되는 정전용량성 소자 C2가 정전용량성 소자 C1에 직렬로 추가된다. 이 상태에서, 정전용량성 소자 C1 및 정전용량성 소자 C2의 충방전에 따라 전류 I1 및 전류 I2가 흐른다. 이때, 정전용량성 소자 C1의 타단 P의 전위 파형은, 예를 들어 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 파형 V1과 동일하며, 전압 검출기 DET에 의해 검출된다. 이 경우, 지점 P의 전위는 정전용량성 소자 C1과 정전용량성 소자 C2에 흐르는 전류 I1과 전류 I2의 값들에 의해 결정되는 부분 전위이다. 따라서, 파형 V1은 비-터치 상태(non-touched state)에서 파형 V0보다 작은 값을 갖는다. 전압 검출기 DET는 소정의 임계 전압 Vth와 검출된 전압을 비교하고, 검출된 전압이 임계 전압 이상이면 비-터치 상태라고 판단하고, 검출된 전압이 임계 전압 미만이면 터치 상태라고 판단한다. 이와 같이, 터치를 검출할 수 있다.
<2. 제1 실시예>
[구성예]
(전체 구성)
도 4는 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 구성예를 예시한 도면이다. 이러한 디스플레이 패널(1)은 액정 디스플레이 장치와 정전용량식 터치 검출 장치가 일체형으로 통합된 소위 인셀 디스플레이 패널이다.
디스플레이 패널(1)은 제어 유닛(11), 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 선택 스위치 유닛(14), 구동 신호 생성 유닛(15), 구동 전극 스캐닝 유닛(16), 보조 드라이버 유닛(18), 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10), 및 터치 검출 유닛(40)을 포함한다.
제어 유닛(11)은, 화상 신호 Vdisp에 기반하여 제어 신호를 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 신호 생성 유닛(15), 구동 전극 스캐닝 유닛(16), 보조 드라이버 유닛(18), 및 터치 검출 유닛(40)에 공급하여, 이 유닛들이 서로 동기화되어 동작하도록 제어하는 회로이다.
게이트 드라이버(12)는 제어 유닛(11)으로부터 공급되는 제어 신호에 기반하여 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 디스플레이 구동 동작의 타겟인 하나의 수평 라인을 순차적으로 선택하는 기능을 갖는다. 구체적으로, 게이트 드라이버(12)는 제어 유닛(11)으로부터 공급된 제어 신호에 따라 스캐닝 신호 Vscan을 생성하고, 스캐닝 신호 라인 GCL을 통해 픽셀 Pix의 TFT 소자 Tr의 게이트에 스캐닝 신호 Vscan을 공급하며, 이로써 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 액정 디스플레이 장치(20)에 매트릭스로 형성된 픽셀 Pix의 하나의 라인(하나의 수평 라인)이 디스플레이 구동 타겟으로서 순차적으로 선택된다.
소스 드라이버(13)는 제어 유닛(11)으로부터 공급된 소스 드라이버 제어 신호 및 화상 신호에 기반하여 픽셀 신호 Vsig를 생성하고 출력하는 역할을 한다. 구체적으로, 후에 설명되는 바와 같이, 소스 드라이버(13)는 하나의 수평 라인에 대응하는 화상 신호로부터, 시분할 방법으로 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 액정 디스플레이 장치(20)의 복수(이 예시에서는 3개)의 서브 픽셀 Spix의 픽셀 신호 Vpix를 멀티플렉싱함으로써 획득되는 픽셀 신호 Vsig를 생성하고, 생성된 픽셀 신호를 선택 스위치 유닛(14)에 공급한다. 소스 드라이버(13)는 또한 픽셀 신호 Vsig로 멀티플렉싱된 픽셀 신호 Vpix를 분리하고 생성된 스위치 제어 신호들을 픽셀 신호 Vsig와 함께 선택 스위치 유닛(14)에 공급하는 데 필요한 스위치 제어 신호 Vsel(VselR, VselG, 및 VselB)를 생성하는 기능을 갖는다. 이러한 멀티플렉싱이 수행되면, 소스 드라이버(13)와 선택 스위치 유닛(14) 사이의 라인의 개수를 감소시킨다.
선택 스위치 유닛(14)은 소스 드라이버(13)로부터 공급된 스위치 제어 신호 Vsel 및 픽셀 신호 Vsig에 기반하여 픽셀 신호 Vsig로 멀티플렉싱된 픽셀 신호 Vpix를 분리하여 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 액정 디스플레이 장치(20)에 분리된 픽셀 신호들을 공급한다.
도 5는 선택 스위치 유닛(14)의 구성예를 도시한다. 선택 스위치 유닛(14)은 복수의 스위치 그룹(17)을 포함한다. 이 예시에서, 각각의 스위치 그룹(17)은 3개의 스위치 SWR, SWG, 및 SWB를 포함한다. 스위치의 각각의 일단은 소스 드라이버(13)로부터 픽셀 신호 Vsig를 공급받도록 연결되며, 타단은 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 액정 디스플레이 장치(20)의 픽셀 신호 라인 SGL을 통해 픽셀 Pix의 3개의 서브 픽셀 Spix(R, G, 및 B)에 연결된다. 3개의 스위치 SWR, SWG, 및 SWB의 온/오프 상태는 소스 드라이버(13)로부터 공급된 스위치 제어 신호 Vsel(VselR, VselG, 및 VselB)에 의해 제어된다. 이러한 구성에 따르면, 선택 스위치 유닛(14)은 스위치 제어 신호 Vsel에 응답하여 시분할 방법으로 3개의 스위치 SWR, SWG, 및 SWB를 순차적으로 턴온함으로써 멀티플렉싱된 픽셀 신호 Vsig로부터 픽셀 신호 Vpix(VpixR, VpixG, 및 VpixB)를 분리하는 역할을 한다. 선택 스위치 유닛(14)은 픽셀 신호 Vpix를 3개의 서브 픽셀 SPix에 공급한다.
구동 신호 생성 유닛(15)은 DC 구동 신호 VcomDC 및 AC 구동 신호 VcomAC를 생성하여, 생성된 구동 신호들을 구동 전극 스캐닝 유닛(16)에 공급한다. 이러한 예시에서, DC 구동 신호 VcomDC는 전압이 0V인 DC 신호이다. AC 구동 신호 VcomAC는 0V의 로우 레벨 전압 및 VH의 하이 레벨 전압을 갖는 2개의 펄스 Pt 및 Pi를 포함하는 신호이다. 후에 설명되는 바와 같이, 펄스 Pt는 구동 전극 COML에 공급되며, 펄스 Pi는 보조 드라이버 유닛(18)을 초기화하는 데 사용된다.
구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 제어 유닛(11)으로부터 공급된 제어 신호에 기반하여 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 공급된 DC 구동 신호 VcomDC와 AC 구동 신호 VcomAC 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 신호를 구동신호 Vcom로서 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 (후에 설명될) 구동 전극 COML에 공급하는 회로이다. 구체적으로, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 디스플레이 동작에서 DC 구동 신호 VcomDC를 구동 전극 COML에 공급한다. 터치 검출 동작에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 터치 검출 동작과 관련된 구동 전극 COML에 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt를 공급하며, DC 구동 신호 VcomDC를 다른 구동 전극 COML에 공급한다. 이 경우, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 소정 개수의 구동 전극 COML을 포함하는 각각의 블록(후에 설명될 구동 전극 블록 B)에 구동 신호 Vcom를 공급한다.
보조 드라이버 유닛(18)은 제어 유닛(11)으로부터 공급된 제어 신호 CTL(CTLH 및 CTLL)에 기반하여 구동 신호 생성 유닛(15)의 구동 동작을 보조하는 회로이다. 구체적으로, 후에 설명되는 바와 같이, 보조 드라이버 유닛(18)은 구동 전극 스캐닝 유닛(16)을 통해 구동 전극 COML에 공급된 구동 신호 Vcom(펄스 Pt)의 전이 시간(transition time)(상승 시간 tr 및 하강 시간 tf)을 감소시키기 위해 구동 신호 생성 유닛(15)의 구동 동작을 보조한다.
터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)는 터치 검출 기능을 구비한 디스플레이 장치이다. 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)는 액정 디스플레이 장치(20) 및 터치 검출 장치(30)를 포함한다. 액정 디스플레이 장치(20)는, 후에 설명되는 바와 같이 게이트 드라이버(12)로부터 공급된 스캐닝 신호 Vscan에 기반하여 각각의 수평 라인을 순차적으로 스캐닝하고 디스플레이 동작을 수행하는 장치이다. 터치 검출 장치(30)는 정전용량식 터치 검출의 기본 원리에 따라 동작하여 터치 검출 신호 Vdet를 출력하는 역할을 한다. 후에 설명되는 바와 같이, 터치 검출 장치(30)는 순차적으로 스캐닝되어 구동 전극 스캐닝 유닛(16)으로부터 공급된 구동 신호 Vcom에 기반하여 터치를 검출한다.
터치 검출 유닛(40)은, 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 터치 검출 장치(30)로부터 공급된 터치 검출 신호 Vdet 및 제어 유닛(11)으로부터 공급된 터치 검출 제어 신호에 기반하여 터치 검출 장치(30)와의 터치가 존재하는지 여부를 확인하고 터치 검출 영역에서의 터치의 좌표를 산출하는 회로이다. 터치 검출 유닛(40)은 저역 필터(LPF) 유닛(42), A/D 변환 유닛(43), 신호 프로세싱 유닛(44), 좌표 추출 유닛(45), 및 검출 시간 제어 유닛(46)을 포함한다. LPF 유닛(42)은 터치 검출 장치(30)로부터 공급된 터치 검출 신호 Vdet에 포함된 고주파수 성분(잡음 성분)을 제거하는 저역 아날로그 필터로서 터치 성분을 추출하여 출력한다. DC 전위(예를 들어, 0V)를 부여하는 저항기 R이 LPF 유닛(42)의 입력 단자와 접지 사이에 연결된다. DC 전위(0V)는 저항기 R 대신에 스위치를 제공하고 소정 시간에 스위치를 턴온함으로써 주어질 수 있다. A/D 변환 유닛(43)은 LPF 유닛(42)으로부터 출력된 아날로그 신호를 샘플링하고, AC 구동 회로 VcomAC의 펄스 Pt와 동기화하여 샘플링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 회로이다. 신호 프로세싱 유닛(44)은 A/D 변환 유닛(43)의 출력 신호에 기반하여 터치 검출 장치(30)와의 터치를 검출하는 로직 회로이다. 좌표 추출 유닛(45)은 터치가 신호 프로세싱 유닛(44)에 의해 검출되면 터치 패널 상의 좌표를 계산하는 로직 회로이다. 검출 시간 제어 유닛(46)은 이러한 회로들이 서로 동기화되어 동작하도록 제어한다.
(터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10))
터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 구성예가 이하 상세히 설명될 것이다.
도 6은 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 일부의 단면 구조의 일례를 도시한다. 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)는 픽셀 기판(pixel substrate)(2), 픽셀 기판(2)을 마주보도록 배치된 카운터 기판(counter substrate)(3), 및 픽셀 기판(2)과 카운터 기판(3) 사이에 배치된 액정층(liquid crystal layer)(6)을 포함한다.
픽셀 기판(2)은 회로 보드로서 TFT 기판(21), 구동 전극 COML, 및 픽셀 전극(22)을 포함한다. TFT 기판(21)은 다양한 전극 또는 (후에 설명될 픽셀 신호 라인 SGL 또는 스캐닝 신호 라인 GCL과 같은) 배선(interconnection), 박막 트랜지스터(TFT) 등이 형성된 회로 보드로서 역할을 한다. TFT 기판(21)은 예를 들어, 유리로 형성된다. 구동 전극 COML은 TFT 기판(21)에 형성된다. 구동 전극 COML은 공통 전압을 (후에 설명될) 복수의 픽셀 Pix에 공급하는 데 사용되는 전극이다. 구동 전극 COML은 액정 디스플레이 동작을 위한 공통 드라이브 전극으로서 역할하고, 터치 검출 동작을 위한 구동 전극으로서 역할도 한다. 절연층(23)이 구동 전극 COML에 형성되며, 픽셀 전극(22)이 그 위에 형성된다. 픽셀 전극(22)은 디스플레이를 위한 픽셀 신호를 공급하는 데 사용되는 전극으로서 투명성을 갖는다. 구동 전극 COML 및 픽셀 전극(22)은 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성된다.
카운터 기판(3)은 유리 기판(31), 컬러 필터(32), 및 터치 검출 전극 TDL을 포함한다. 컬러 필터(32)는 유리 기판(31)의 일 표면에 형성된다. 컬러 필터(32)에서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3가지 색상의 컬러 필터층이 주기적으로 배열되어 하나의 세트로서 R, G, 및 B의 3가지 색상이 각각의 디스플레이 픽셀에 대응한다. 터치 검출 전극 TDL은 유리 기판(31)의 타 표면에 형성된다. 터치 검출 전극 TDL은 예를 들어, ITO로 형성된 전극으로서, 투명성을 갖는다. 편광 필름(35)이 터치 검출 전극 TDL에 형성된다.
액정층(6)은 디스플레이 기능층으로서 전계 상태에 따라 액정층을 통과하는 빛을 변조하는 역할을 한다. 이러한 전계는 구동 전압 COML의 전압과 픽셀 전극(22)의 전압 사이의 전위차에 의해 형성된다. FFS(프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching)) 또는 IPS(인플레인 스위칭(In-Plane Switching))와 같은 횡전계 모드의 액정이 액정층(6)에 사용된다.
배향막(alignment film)이 액정층(6)과 픽셀 기판(2) 사이 및 액정층(6)과 카운터 기판(3) 사이에 배치되며, 입사측 편광 필름(incidence-side polarizing film)이 픽셀 기판의 밑면에 배치되지만, 여기에 도시되지 않았다.
도 7은 액정 디스플레이 장치(20)의 픽셀 구조의 구성예를 도시한다. 액정 디스플레이 장치(20)는 매트릭스로 배열된 복수의 픽셀 Pix을 포함한다. 각각의 픽셀 Pix은 3개의 서브 픽셀 SPix을 포함한다. 3개의 서브 픽셀 SPix은 도 6에 도시된 컬러 필터들(32)의 3가지 색상(R, G, 및 B)에 대응하여 배열된다. 각각의 서브 픽셀 SPix은 TFT 소자 Tr 및 액정 소자 LC를 포함한다. TFT 소자 Tr은 박막 트랜지스터로 형성되는데, 이 예시에서 N채널 MOS(금속 산화물 반도체) TFT로 형성된다. TFT 소자 Tr의 소스는 픽셀 신호 라인 SGL에 연결되고, 게이트는 스캐닝 신호 라인 GCL에 연결되고, 드레인은 액정 소자 LC의 일단에 연결된다. 액정 소자 LC의 일단은 TFT 소자 Tr의 드레인에 연결되며, 타단은 구동 전극 COML에 연결된다.
서브 픽셀 SPix은 스캐닝 신호 라인 GCL을 통해 액정 디스플레이 장치(20)의 동일한 행에 속한 다른 서브 픽셀 SPix에 연결된다. 스캐닝 신호 라인 GCL은 게이트 드라이버(12)에 연결되어 게이트 드라이버(12)로부터 스캐닝 신호 Vscan을 공급받는다. 서브 픽셀 SPix은 픽셀 신호 라인 SGL을 통해 액정 디스플레이 장치(20)의 동일한 열에 속한 다른 서브 픽셀 SPix에 연결된다. 픽셀 신호 라인 SGL은 선택 스위치 유닛(14)에 연결되어 선택 스위치 유닛(14)으로부터 픽셀 신호 Vpix를 공급받는다.
서브 픽셀 SPix은 구동 전극 COML을 통해 액정 디스플레이 장치(20)의 동일한 행에 속한 다른 서브 픽셀 SPix에 연결된다. 구동 전극 COML은 구동 전극 스캐닝 유닛(16)에 연결되어 구동 전극 스캐닝 유닛(16)으로부터 구동 신호 Vcom를 공급받는다.
이러한 구성에 따르면, 액정 디스플레이 장치(20)에서, 게이트 드라이버(12)를 구동하여 시분할 방식으로 스캐닝 신호 라인들 GCL을 라인-순차적으로 스캐닝함으로써 하나의 수평 라인이 순차적으로 선택되며, 소스 드라이버(13)와 선택 스위치 유닛(14)으로 하여금 선택된 수평 라인에 속한 픽셀 Pix에 픽셀 신호 Vpix를 공급하게 함으로써 디스플레이 동작이 각각의 수평 라인에 대해 수행된다.
도 8은 터치 검출 장치(30)의 구성예를 예시한 사시도이다. 터치 검출 장치(30)는 픽셀 기판(2)에 형성된 구동 전극 COML 및 카운터 기판(3)에 형성된 터치 검출 전극 TDL을 포함한다. 각각의 구동 전극 COML은 도면의 수평 방향으로 연장된 스트라이프 전극 패턴(striped electrode pattern)을 갖는다. 터치 검출 동작을 수행하는 경우, 후에 설명되는 바와 같이, 소정 개수의 구동 전극 COML을 포함하는 블록(후에 설명될 구동 전극 블록 B)마다 전극 패턴에 순차적으로 구동 신호 Vcom(펄스 Pt)가 공급되어 시분할 방식으로 순차적 스캐닝 구동 동작을 수행한다. 각각의 터치 검출 전극 TDL은 구동 전극 COML의 전극 패턴의 연장 방향에 수직인 방향으로 연장되는 스트라이프 전극 패턴을 갖는다. 터치 검출 전극 TDL의 전극 패턴은 터치 검출 유닛(40)의 LPF 유닛(42)의 입력에 연결된다. 구동 전극 COML 및 터치 검출 전극 TDL이 서로 교차하는 전극 패턴은 교차점에 커패시터를 형성한다.
이러한 구성에 따르면, 터치 검출 장치(30)에서는 터치 검출 신호 Vdet가 터치 검출 전극 TDL로부터 출력되어, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)으로 하여금 구동 신호 Vcom를 구동 전극 COML에 공급하게 함으로써 터치를 검출한다. 즉, 구동 전극 COML은 도 1의 (a) 내지 도 3의 (b)에 도시된 터치 검출의 기본 원리에서 구동 전극 E1에 대응하며, 터치 검출 전극 TDL은 터치 검출 전극 E2에 대응하며, 터치 검출 장치(30)는 기본 원리에 따라 터치를 검출한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 교차하는 전극 패턴들은 매트릭스 형상으로 정전용량식 터치 센서를 형성한다. 따라서, 터치 검출 장치(30)의 전체 터치 검출면을 스캐닝함으로써 외부 인접 물체의 접근 또는 접촉 지점 또한 검출할 수 있다.
구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 소정 개수의 구동 전극 COML을 포함하는 블록(구동 전극 블록 B)마다 구동 전극 COML을 구동하여 터치 검출 스캐닝 동작을 수행한다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)는 터치 검출 스캐닝 동작을 개략적으로 예시한다. 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)에서는, 터치 검출면이 20개의 구동 전극 블록 B1 내지 B20을 포함하는 경우 구동 신호 Vcom를 구동 전극 블록 B1 내지 B20에 공급하는 동작이 도시되어 있다. 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)에서는, 빗금 있는 구동 전극 블록(drive electrode block) B는 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt가 공급된다는 것을 나타내며, 그 밖의 다른 구동 전극 블록들 B는 DC 구동 신호 VcomDC가 공급된다는 것을 나타낸다. 이 예시에서, 구동 전극 블록들 B의 개수는 20이며, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 이 숫자로 제한되지 않는다.
구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 구동 전극 블록 B마다 구동 전극 COML에 구동 신호 Vcom를 공급한다. 각각의 구동 전극 블록 B는 사용자의 손가락 사이즈에 대응하는 폭(예를 들어, 약 5mm)으로 설정된다. 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록들 B를 순차적으로 선택하며, 선택된 구동 전극 블록 B에 속한 구동 전극 COML에 펄스 Pt를 공급함으로써, 도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 모든 구동 전극 블록들 B이 스캐닝된다.
도 10은 디스플레이 스캐닝 동작 및 터치 검출 스캐닝 동작을 개략적으로 예시한다. 디스플레이 패널(1)에서, 게이트 드라이버(12)는 시분할 방식으로 스캐닝 신호 라인들 GCL을 라인 순차적으로 스캐닝함으로써 디스플레이 스캐닝 Scand을 수행하며, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 구동 전극 블록들 B을 순차적으로 선택하고 구동함으로써 터치 검출 스캐닝 Scant을 수행한다. 이 예시에서, 터치 검출 스캐닝 Scant은 디스플레이 스캐닝 Scand의 스캐닝 속도의 두 배로 수행된다. 이와 같이, 디스플레이 패널(1)에서는, 터치 검출 스캐닝의 스캐닝 속도가 디스플레이 스캐닝보다 높게 설정되기 때문에, 외부 인접 물체의 터치에 빠르게 응답할 수 있으며, 이로써 터치 검출에 대한 응답 특성을 개선한다. 스캐닝 속도가 이 예시로 제한되지 않으며, 터치 검출 스캐닝 Scant은 디스플레이 스캐닝 Scand의 스캐닝 속도의 2배 이상의 스캐닝 속도로 수행되거나, 디스플레이 스캐닝 Scand의 스캐닝 속도의 2배 이하인 스캐닝 속도로 수행된다.
(구동 전극 스캐닝 유닛(16))
도 11은 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 구성예를 도시한다. 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 스캐닝 제어 유닛(51), 터치 검출 스캐닝 유닛(52), 및 드라이버 유닛(530)을 포함한다. 드라이버 유닛(530)은 20개의 드라이버 유닛(53(1) 내지 53(20))을 포함한다. 이하, 20개의 드라이버 유닛(53(1) 내지 53(20)) 중 어느 하나를 언급하고자 하는 경우, 드라이버 유닛(53)이라고 간단히 설명된다.
스캐닝 제어 유닛(51)은 제어 유닛(11)으로부터 공급된 제어 신호에 기반하여 터치 검출 스캐닝 유닛(52)에 제어 신호를 공급한다. 스캐닝 제어 유닛(51)은 DC 구동 신호 VcomDC 및 AC 구동 신호 VcomAC 중 어떤 것이 구동 전극 COML에 공급되는지를 나타내는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL을 드라이버 유닛(530)에 공급하는 기능을 갖는다.
터치 검출 스캐닝 유닛(52)은 시프트 레지스터(shift register)를 포함하며, AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt가 인가되어야 하는 구동 전극 블록 B를 선택하기 위한 스캐닝 신호 St를 생성한다. 구체적으로, 터치 검출 스캐닝 유닛(52)은, 후에 설명되는 바와 같이 스캐닝 제어 유닛(51)으로부터 공급된 제어 신호에 기반하여 구동 전극 블록들 B에 대응하는 복수의 스캐닝 신호 St를 생성한다. 터치 검출 스캐닝 유닛(52)이 예를 들어, k번째 스캐닝 신호 St(k)로서 하이 레벨 신호를 k번째 드라이버 유닛(53(k))에 공급하는 경우, 드라이버 유닛(53(k))은 k번째 구동 전극 블록 B(k)에 속한 복수의 구동 전극 COML에 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt를 공급한다.
드라이버 유닛(530)은 터치 검출 스캐닝 유닛(52)으로부터 공급된 스캐닝 신호 St 및 스캐닝 제어 유닛(51)으로부터 공급된 Vcom 선택 신호 VCOMSEL에 기반하여 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 공급된 DC 신호 VcomDC와 AC 구동 신호 VcomAC 중 하나를 선택하고, 선택된 구동 신호를 구동 신호 Vcom로서 구동 전극 COML에 공급한다. 드라이버 유닛(53)은 터치 검출 스캐닝 유닛(52)의 출력 신호마다 제공되어, 대응하는 구동 전극 블록 B에 구동 신호 Vcom를 공급한다.
드라이버 유닛(53)은 논리곱 회로(54), 인버터(55), 버퍼(56 및 57), 및 스위치 SW1 및 SW2를 포함한다. 논리곱 회로(54)는 터치 검출 스캐닝 유닛(52)으로부터 공급된 스캐닝 신호와 스캐닝 제어 유닛(51)으로부터 공급된 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 논리곱(AND)을 생성 및 출력한다. 인버터(55)는 논리곱 회로(54)의 출력 신호의 반전 로직을 생성 및 출력한다. 버퍼(56)는 논리곱 회로(54)로부터 공급된 신호를 스위치 SW1의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 진폭 레벨로 증폭하는 기능을 갖는다. 스위치 SW1의 온/오프 상태는 버퍼(56)로부터 공급된 신호에 기반하여 제어되는데, 일단은 AC 구동 신호 VcomAC를 공급받으며, 타단은 구동 전극 블록 B에 속한 복수의 구동 전극 COML에 연결된다. 버퍼(57)는 인버터(55)로부터 공급된 신호를 스위치 SW2의 온/오프 상태를 제어할 수 있는 진폭 레벨로 증폭하는 기능을 갖는다. 스위치 SW2의 온/오프 상태는 버퍼(57)로부터 공급된 신호에 기반하여 제어되는데, 일단은 DC 구동 신호 VcomDC를 공급받으며, 타단은 스위치 SW1의 타단에 연결된다.
이 구성에 따르면, 드라이버 유닛(53)은 스캐닝 신호 St가 하이 레벨에 있고 Vcom 선택 신호 VCOMSEL이 하이 레벨인 경우 구동 신호 Vcom로서 AC 구동 신호 VcomAC를 출력하고, Vcom 선택 신호 VCOMSEL이 로우 상태인 경우 구동 신호 Vcom로서 DC 구동 신호 VcomDC를 출력한다. 드라이버 유닛(53)은 스캐닝 신호 St가 로우 레벨에 있는 경우 구동 신호 Vcom로서 DC 구동 신호 VcomDC를 출력한다. 드라이버 유닛(53)은 드라이버 유닛(53)에 대응하는 구동 전극 블록 B에 속한 복수의 구동 전극 COML에 이와 같이 출력된 구동 신호 Vcom를 공급한다.
(보조 드라이버 유닛(18))
보조 드라이버 유닛(18)을 설명하기 전에 디스플레이 패널(1)에 있는 블록들의 배열이 설명될 것이다.
도 12는 디스플레이 패널(1)의 실장 예를 개략적으로 예시한다. 제어 유닛(11), 소스 드라이버(13), 및 구동 신호 생성 유닛(15)이 COG(Chip On Glass(칩 온 글라스))로서 픽셀 기판(2)에 실장된다. 선택 스위치 유닛(14)은 TFT 기판(21)의 디스플레이 영역 Ad 근처의 TFT 소자들로 형성된다.
게이트 드라이버(12)(12a 및 12b)는 TFT 기판(21)의 TFT 소자들로 형성된다. 이 예시에서, 게이트 드라이버(12)는 도 12의 픽셀 기판(2)의 상부면(12a) 및 하부면(12b) 각각에 배치되어, 양면으로부터의 디스플레이 영역 Ad에 매트릭스로 배열된 픽셀 Pix(미도시)을 구동할 수 있다.
구동 전극 스캐닝 유닛(16)(16a및 16b)은 TFT 기판(21)의 TFT 소자들로 형성된다. 이 예시에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 도 12의 픽셀 기판(2)의 상부면(16a) 및 하부면(16b) 각각에 배치되며, 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 라인 LDC을 통해 DC 구동 신호 VcomDC를 공급받으며, 라인 LAC을 통해 AC 구동 신호 VcomAC를 공급받는다. 구동 전극 스캐닝 유닛(16a 및 16b)은 양면으로부터 평행하게 배열된 복수의 구동 전극 블록들 B을 구동할 수 있다.
보조 드라이버 유닛(18)(18a 및 18b)은 TFT 기판(21)의 TFT 소자들로 형성된다. 보조 드라이버 유닛(18)은 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 연장된 라인 LAC의 일단의 근처에 배치된다. 구체적으로, 이 예시에서, 보조 드라이버 유닛(18a)은 구동 전극 스캐닝 유닛(16a)에 AC 구동 신호 VcomAC를 공급하기 위한 라인 LAC의 일단 근처에 배치되고, 보조 드라이버 유닛(18b)은 구동 전극 스캐닝 유닛(16b)에 AC 구동 신호 VcomAC를 공급하기 위한 라인 LAC의 일단 근처에 배치된다.
터치 검출 유닛(40)은 플렉서블 인쇄 회로 보드 T에 실장되어 병렬로 배열된 복수의 터치 검출 전극들 TDL에 연결된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(1)에서, 보조 드라이버 유닛(18)(18a 및 18b)은 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 분리된 위치에 배치된다. 따라서, 보조 드라이버 유닛(18)은 구동 전극 COML의 블록 B에 공급되는 펄스 Pt의 전이 시간(상승 시간 tr 및 하강 시간 tf)을 감소시키는 역할을 한다. 즉, 라인 LAC이 기생 저항 등을 포함하고, 라인 LAC를 통해 펄스 Pt를 공급받는 구동 전극 블록 B에 속한 구동 전극 COML이 기생 정전용량 등을 갖기 때문에, 펄스 Pt의 전이 시간은 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 분리된 위치에 위치하는 구동 전극 블록 B에서 늘어날 수 있다. 특히, 이러한 경향은 라인 LAC의 일단에 배치된 구동 전극 블록 B에 나타나며, 이로써 파형이 깨질 수 있다. 디스플레이 패널(1)에서, 라인 LAC의 일단의 부근에 보조 드라이버 유닛(18)을 제공함으로써 펄스 Pt의 전이 시간을 감소시킬 수 있다.
도 13은 보조 드라이버 유닛(18)의 구성예를 도시한다. 보조 드라이버 유닛(18)은 정전용량성 소자 CH 및 CL을 포함하고, 스위치 SWH 및 SWL을 포함한다. 정전용량성 소자 CH의 일단은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 타단은 접지된다. 스위치 SWH의 온/오프 상태는 제어 유닛(11)으로부터 공급되는 제어 신호 CTLH에 기반하여 제어되는데, 일단은 정전용량성 소자 CH의 일단에 연결되며, 타단은 라인 LAC에 연결된다. 정전용량성 소자 CL의 일단은 스위치 SWL의 일단에 연결되고, 타단은 접지된다. 스위치 SWL의 온/오프 상태는 제어 유닛(11)으로부터 공급되는 제어 신호 CTLL에 기반하여 제어되는데, 일단은 정전용량성 소자 CL의 일단에 연결되며, 타단은 스위치 SWL의 타단 및 라인 LAC에 연결된다.
이러한 구성에 따르면, 보조 드라이버 유닛(18)에서, 스위치 SWH가 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt의 상승 시간에 제어 신호 CTLH에 기반하여 온 상태로 변경되기 때문에, 전하들이 터치 검출 동작의 타겟으로서 정전용량성 소자 CH와 구동 전극 블록 B 사이에 교환되며, 이로써 대응하는 구동 전극 블록 B에서의 펄스 Pt의 상승 시간 tr을 감소시킨다. 마찬가지로, 보조 드라이버 유닛(18)에서, 스위치 SWL가 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt의 하강 시간에 제어 신호 CTLL에 기반하여 온 상태로 변경되기 때문에, 전하들이 터치 검출 동작의 타겟으로서 정전용량성 소자 CL와 구동 전극 블록 B 사이에 교환되며, 이로써 대응하는 구동 전극 블록 B에서의 펄스 Pt의 하강 시간 tf를 감소시킨다.
보조 드라이버 유닛(18)은 후에 설명되는 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pi를 사용하여 스위치 SWH 및 SWL을 턴온하기 전에 정전용량성 소자 CH 및 CL의 전압을 초기화하는 기능을 갖는다.
이하, 보조 드라이버 유닛(18)의 정전용량성 소자 CH 및 CL의 구성예가 설명될 것이다. 정전용량성 소자 CH는 이하 대표하여 설명될 것이지만, 정전용량성 소자 CL에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 14는 정전용량성 소자 CH의 부분적인 단면 구조의 일례를 도시한다. 정전용량성 소자 CH가 도 6에 도시된 픽셀 기판(2)에 형성된다. 정전용량성 소자 CH는 전극들(61 및 62) 및 전극들(61 및 62) 사이에 배치된 절연층(63)을 포함한다. 전극(61)은 픽셀 전극들(22)(도 6)과 동일한 층에 형성되는데, 예를 들어 ITO로 형성된다. 전극(62)은 구동 전극 COML(도 6)과 동일한 층에 형성하는데, 예를 들어 ITO로 형성된다. 절연층(63)은 절연층(23)(도 6)에 대응한다. 전극(62)은 복수의 컨택 CONT을 통해 TFT 기판(21)에 형성된 배선층(65)에 연결된다. 배선층(65)은 픽셀 신호 라인 SGL과 동일한 층에 형성되는데(도 7), 예를 들어 알루미늄으로 형성된다. 이 예시에서, 전극(61)(배선층(65))은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 전극(62)은 접지된다. 정전용량성 소자 CL에서, 전극(61)(배선층(65))이 스위치 SWL의 일단에 연결되고, 전극(62)은 접지된다.
이와 같이, 정전용량성 소자 CH 및 CL는 도 6 등에 도시된 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)의 제조 공정을 통한 임의의 추가적인 제조 공정 없이 터치 검출 기능(10)이 있는 디스플레이 장치를 형성하는 것과 동시에 형성될 수 있다.
여기에서, 액정 소자 LC는 본 발명의 실시예에서 "디스플레이 소자"의 특정 예에 대응한다. 구동 신호 생성 유닛(15)은 본 발명의 실시예에서 "메인 드라이버 유닛"의 특정 예에 대응한다. AC 구동 신호 VcomAC는 본 발명의 실시예에서 "기본 구동 신호"의 특정 예에 대응하며, 펄스 Pt는 본 발명의 실시예에서 "펄스 부분(pulse part)"의 특정예에 대응한다. 정전용량성 소자 CH 및 스위치 SWH와 정전용량성 소자 CL 및 스위치 SWL 중 하나가 본 발명의 실시예에서 "제1 보조 드라이버 유닛"의 특정 예에 대응하며, 다른 하나는 본 발명의 실시예에서 "제2 보조 드라이버 유닛"의 특정 예에 대응한다.
[동작 및 이점]
이하, 본 실시예에 따른 디스플레이 패널(1)의 동작 및 이점이 설명될 것이다.
(전체 동작)
이하 디스플레이 패널(1)의 전체 동작이 도 4를 참조하여 간략하게 설명될 것이다. 제어 유닛(11)은 화상 신호 Vdisp에 기반하여 제어 신호를 게이트 드라이버(12), 소스 드라이버(13), 구동 신호 생성 유닛(15), 구동 전극 스캐닝 유닛(16), 보조 드라이버 유닛(18), 및 터치 검출 유닛(40)에 공급하여, 이 유닛들이 서로 동기화되어 동작하도록 제어한다.
게이트 드라이버(12)는 액정 디스플레이 장치(20)에 스캐닝 신호 Vscan을 공급하고, 디스플레이 구동 동작의 타겟으로서 하나의 수평 라인을 순차적으로 선택한다. 소스 드라이버(13)는 픽셀 신호 Vpix가 멀티플렉싱된 픽셀 신호 Vsig 및 이에 대응하는 스위치 제어 신호 VseL을 생성하고, 생성된 신호들을 선택 스위치 유닛(14)에 공급한다. 선택 스위치 유닛(14)은 픽셀 신호 Vsig 및 스위치 제어 신호 Vsel에 기반하여 픽셀 신호 Vpix를 분리하고, 하나의 수평 라인을 구성하는 서브 픽셀 SPix에 분리된 픽셀 신호 Vpix를 공급한다. 구동 신호 생성 유닛(15)은 DC 구동 신호 VcomDC 및 AC 구동 신호 VcomAC를 생성한다. 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 DC 구동 신호 VcomDC 및 AC 구동 신호 VcomAC 중 하나를 선택하여, 선택된 구동 신호를 구동 전극 블록 B마다 구동 신호 Vcom로서 공급한다. 보조 드라이버 유닛(18)은 구동 신호 생성 유닛(15)의 구동 동작을 보조한다. 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)는 디스플레이 동작을 수행하는 동시에 터치 검출 동작을 수행하고, 터치 검출 전극 TDL으로부터 터치 검출 신호 Vdet를 출력한다.
터치 검출 유닛(40)은 터치 검출 신호 Vdet에 기반하여 터치를 검출한다. 구체적으로, LPF 유닛(42)은 터치 검출 신호 Vdet에 포함된 고주파수 성분(잡음 성분)을 제거하고, 터치 성분을 추출하여 출력한다. A/D 컨버터 유닛(43)은 LPF 유닛(42)으로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 신호 프로세싱 유닛(44)은 A/D 변환 유닛(43)의 출력 신호에 기반하여 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)와의 터치를 검출한다. 좌표 추출 유닛(45)은 터치가 신호 프로세싱 유닛(44)에 의해 검출되면 터치 패널 상의 좌표를 계산한다. 검출 시간 제어 유닛(46)은 LPF 유닛(42), A/D 변환 유닛(43), 신호 프로세싱 유닛(44), 및 좌표 추출 유닛(45)이 서로 동기화되어 동작하도록 제어한다.
(상세 동작)
이하, 디스플레이 패널(1)의 상세 동작이 설명될 것이다.
도 15의 (a) 내지 도 15의 (i)는 디스플레이 패널(1)의 타이밍도를 예시한 도면들로서, 도 15의 (a)는 스캐닝 신호 Vscan의 파형을 나타내며, 도 15의 (b)는 픽셀 신호 Vsig의 파형을 나타내며, 도 15의 (c)는 스위치 제어 신호 Vsel의 파형을 나타내며, 도 15의 (d)는 픽셀 신호 Vpix의 파형을 나타내며, 도 15의 (e)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 15의 (f)는 구동 신호 Vcom의 파형을 나타내며, 도 15의 (g)는 터치 검출 신호 Vdet의 파형을 나타낸다.
디스플레이 패널(1)에서, 터치 검출 동작 및 디스플레이 동작은 각각의 수평 기간(1H)에 수행된다. 터치 검출 동작에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 구동 전극 블록 B마다 터치 검출 동작과 관련된 구동 전극 COML에 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt를 순차적으로 공급함으로써 터치 검출을 수행하며, 터치 검출 유닛(40)은 터치 검출 전극 TDL로부터 출력된 터치 검출 신호 Vdet에 기반하여 터치를 검출한다. 디스플레이 동작에서, 게이트 드라이버(12)는 스캐닝 신호 라인들 GCL에 스캐닝 신호 Vscan을 순차적으로 공급하고, 소스 드라이버(13) 및 선택 스위치 유닛(14)은 선택된 수평 라인을 구성하는 서브 픽셀 SPix에 픽셀 신호 Vpix를 기입한다. 이하, 상세히 설명될 것이다.
우선, 시간 t1에서, 하나의 수평 기간(1H)가 시작되고, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 스캐닝 제어 유닛(51)은 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 전압을 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경한다(도 15의 (g)). 따라서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 터치 검출 동작과 관련된 k번째 드라이버 유닛(53(k))에서, 스위치 SW1가 턴온되고, 스위치 SW2가 턴오프되며, 구동 신호 생성 유닛(15)에 의해 생성된 AC 구동 신호 VcomAC(도 15의 (a))는 스위치 SW1을 통해 구동 신호 Vcom(B(k))로서 k번째 구동 전극 블록 B(k)에 속한 구동 전극 COML에 공급된다(도 15의 (h)). 드라이버 유닛(53(k)) 이외의 구동 유닛들(53)에서, 스위치 SW1가 턴오프되고, 스위치 SW2가 턴온되며, 구동 신호 생성 유닛(15)에 의해 생성된 DC 구동 신호 VcomDC(도 15의 (b))는 스위치 SW2를 통해 대응 구동 전극 블록 B에 속한 구동 전극 COML에 공급된다(도 15의 (h)).
그 후, 구동 신호 생성 유닛(15)은 시간 t2 내지 시간 t3의 기간에 펄스 Pt를 생성하고, 생성된 펄스를 AC 구동 신호 VcomAC로서 출력한다(도 15의 (a)). 따라서, 펄스 Pt는 또한 k번째 구동 전극 블록(B(k))에 공급된 구동 신호 Vcom(B(k))에 보인다(도 15의 (h)). 구동 신호 Vcom(B(k))는 정전 커패시터(electrostatic capacitor)를 통해 터치 검출 전극 TDL에 전송되며, 터치 검출 신호 Vdet는 변경된다(도 15의 (i)).
터치 검출 유닛(40)의 A/D 변환 유닛(43)은 터치 검출 신호 Vdet(도 15의 (i))가 샘플링 시간 ts에 A/D 변환 방식으로 입력되는 LPF 유닛(42)의 출력 신호를 변환한다. 터치 검출 유닛(40)의 신호 프로세싱 유닛(44)은 후에 설명되는 바와 같이, 복수의 수평 기간에 수집된 A/D 변환 결과에 기반하여 터치 검출 동작을 수행한다.
그 후, 시간 t4에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 스캐닝 제어 유닛(51)은 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 전압을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경한다(도 15의 (g)). 따라서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 드라이버 유닛(53(k))에서, 스위치 SW1가 턴오프되고, 스위치 SW2가 턴온되며, 구동 신호 생성 유닛(15)에 의해 생성된 DC 구동 신호 VcomDC(도 15의 (b))는 구동 신호 Vcom(B(k))로서 스위치 SW2를 통해 대응 구동 전극 블록 B(k)에 속한 구동 전극 COML에 공급된다(도 15의 (h)).
그 후, 구동 신호 생성 유닛(15)은 수평 기간(1H)가 종료될 때까지 펄스 Pi를 생성하고, 생성된 펄스를 AC 구동 신호 VcomAC로서 출력한다(도 15의 (a)). 이러한 펄스 Pi는, 후에 설명되는 바와 같이 보조 드라이버 유닛(18)을 초기화하는 데 사용된다.
게이트 드라이버(12)는 시간 t5에서 디스플레이 동작과 관련된 n번째 스캐닝 신호 라인 GCL(n)에 스캐닝 신호 Vscan을 공급하며, 이로써 스캐닝 신호 Vscan(n)는 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경된다(도 15의 (c)). 따라서, 게이트 드라이버(12)는 디스플레이 동작의 타겟으로서 하나의 수평 라인을 선택한다.
소스 드라이버(13)는 픽셀 신호 Vsig로서 적색 서브 픽셀 SPix을 위한 픽셀 전압 VR을 선택 스위치 유닛(14)에 제공하며(도 15의 (d)), 픽셀 전압 VR이 공급되는 기간에 하이 레벨인 스위치 제어 신호 VselR를 생성한다(도 15의 (e)). 선택 스위치 유닛(14)은 스위치 제어 신호 VselR이 하이 레벨에 있는 기간에 스위치 SWR을 턴온함으로써 픽셀 신호 Vsig로부터, 소스 드라이버(13)로부터 공급된 픽셀 전압 VR을 분리하며, 분리된 픽셀 전압을 픽셀 신호 VpixR로서 픽셀 신호 라인 SGL을 통해 적색 서브 픽셀 SPix에 공급한다(도 15의 (f)). 스위치 SWR이 턴오프된 후 픽셀 신호 라인 SGL이 플로팅 상태(floating state)에 있기 때문에, 픽셀 신호 라인 SGL의 전압이 유지된다(도 15의 (f)).
마찬가지로, 소스 드라이버(13)는 대응 스위치 제어 신호 VselG와 함께 선택 스위치 유닛(14)에 녹색 서브 픽셀 SPix을 위한 픽셀 전압 VG를 공급하며(도 15의 (d) 및 도 15의 (e)), 및 선택 스위치 유닛(14)은 스위치 제어 신호 VselG에 기반하여 픽셀 신호 Vsig로부터 픽셀 전압 VG을 분리하고, 분리된 픽셀 전압을 픽셀 신호 VpixG로서 픽셀 신호 라인 SGL을 통해 녹색 서브 픽셀 SPix에 공급한다(도 15의 (f)).
이후, 마찬가지로, 소스 드라이버(13)는 대응 스위치 제어 신호 VselB와 함께 선택 스위치 유닛(14)에 청색 서브 픽셀 SPix을 위한 픽셀 전압 VB을 공급하며(도 15의 (d) 및 도 15의 (e)), 및 선택 스위치 유닛(14)은 스위치 제어 신호 VselB에 기반하여 픽셀 신호 Vsig로부터 픽셀 전압 VB을 분리하고, 분리된 픽셀 전압을 픽셀 신호 VpixB로서 픽셀 신호 라인 SGL을 통해 청색 서브 픽셀 SPix에 공급한다(도 15의 (f)).
게이트 드라이버(12)는 시간 t9에서, n번째 스캐닝 신호 라인 GCL의 스캐닝 신호 Vscan(n)를 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경한다(도 15의 (c)). 따라서, 디스플레이 동작과 관련된 하나의 수평 라인의 서브 픽셀 SPix은 픽셀 신호 라인 SGL으로부터 절연된다.
시간 t11에서, 하나의 수평 기간(1H)는 종료되고, 새로운 수평 기간(1H)가 시작된다.
이후, 앞서 설명된 동작을 반복함으로써, 디스플레이 패널(1)은 라인 순차 스캐닝을 통해 전체 디스플레이면에 디스플레이 동작으로 수행하고, 후에 설명되는 바와 같이 구동 전극 블록 B마다 구동 전극들을 스캐닝함으로써 전체 터치 검출면에서 터치 검출 동작을 수행한다.
도 16의 (a) 내지 도 16의 (f)는 터치 검출 스캐닝 동작의 동작 예를 도시하는데, 도 16의 (a)는 AC 구동 신호 VcomAC의 파형을 나타내며, 도 16의 (b)는 DC 구동 신호 VcomDC의 파형을 나타내며, 도 16의 (c)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 16의 (d)는 스캐닝 신호 St의 파형을 나타내며, 도 16의 (e)는 구동 신호 Vcom의 파형을 나타내며, 도 16의 (f)는 터치 검출 신호 Vdet의 파형을 나타낸다. 도면에서는, 설명의 편의를 위해 구동 신호 Vcom 등의 전이 시간이 충분히 작게 도시되어 있다.
도 16의 (a) 내지 도 16의 (f)에 도시된 바와 같이, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 터치 검출 스캐닝 유닛(52)에 의해 생성된 스캐닝 신호 St(도 16의 (d))에 기반하여 대응 구동 전극 블록 B(도 16의 (e))에 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt(도 16의 (a))를 공급함으로써 터치 검출 스캐닝 동작을 수행한다. 이 경우, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)은 소정 개수의 수평 기간에 걸쳐 각각의 구동 전극 블록 B에 펄스 Pt를 공급한다. 터치 검출 유닛(40)은 각각의 수평 기간에서의 펄스 Pt에 기반하여 터치 검출 신호 Vdet를 샘플링하며, 소정 개수의 수평 기간들 중 마지막 수평 기간에서 샘플링이 종료된 후, 신호 프로세싱 유닛(44)은 복수의 샘플링 결과들에 기반하여 구동 전극 블록 B에 대응하는 영역에 대한 터치를 검출한다. 이와 같이, 터치가 복수의 샘플링 결과들에 기반하여 검출되기 때문에, 샘플링 결과들을 통계적으로 분석할 수 있으며, 이로써 샘플링 결과들 간의 차이로 인한 S/N비의 저하를 억제하여 터치 검출 정확도를 향상시킨다.
(보조 드라이버 유닛(18)의 상세 동작)
이하, 보조 드라이버 유닛(18)의 동작이 설명될 것이다.
도 17의 (a) 내지 도 17의 (g)는 디스플레이 패널(1)에서의 터치 검출 동작의 타이밍 파형 예시를 도시하는데, 도 17의 (a)는 구동 신호 생성 유닛(15)의 출력에서 AC 구동 신호 VcomAC의 파형을 나타내며, 도 17의 (b)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 17의 (c)는 제어 신호 CTLH의 파형을 나타내며, 도 17의 (d)는 제어 신호 CTLL의 파형을 나타내며, 도 17의 (e)는 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch의 파형을 나타내며, 도 17의 (f)는 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl의 파형을 나타내며, 도 17의 (g)는 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 공급된 구동 신호 Vcom의 파형을 나타낸다. 도 17의 (a) 내지 도 17의 (g)의 시간 t1 내지 시간 t4 및 시간 t11은 도 15의 (a) 내지 도 15의 (i)의 시간 t1 내지 시간 t4 및 시간 t11에 각각 대응한다.
보조 드라이버 유닛(18)에서, AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt의 상승 및 하강 시에, 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 속한 구동 전극 COML과 정전용량성 소자 CH 및 CL 사이에 전하들이 교환된다. 이하, 상세히 설명될 것이다.
우선, 시간 t1에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 스캐닝 제어 유닛(51)은 Vcom 선택 신호 VCOMSEL을 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경한다(도 17의 (b)). 따라서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)에서 터치 검출 동작과 관련된 드라이버 유닛(53)에서, 스위치 SW1은 턴온되고, 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B과 라인 LAC는 서로 연결된다.
그 후, 제어 유닛(11)은 펄스 Pt가 상승하는 시간 t2부터 시작되는 소정의 기간(도 17의 (a))에 제어 신호 CTLH를 하이 레벨로 변경한다(도 17의 (c)). 따라서, 보조 드라이버 유닛(18)의 스위치 SWH는 턴온되고, 전하들은 정전용량성 소자 CH로부터 라인 LAC을 통해 구동 전극 블록 B로 이동하며, 구동 전극 블록 B의 전압(도 17의 (g))은 짧은 시간 동안 상승한다. 따라서, 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch은 낮아지며, 전압의 레벨은 (후에 설명될) 시간 t6까지 유지된다(도 17의 (e)).
제어 유닛(11)은 펄스 Pt가 하강하는 시간 t3부터 시작되는 소정의 기간(도 17의 (a))에 제어 신호 CTLL을 하이 레벨로 변경한다(도 17의 (d)). 따라서, 보조 드라이버 유닛(18)의 스위치 SWL는 턴온되고, 전하들은 구동 전극 블록 B으로부터 라인 LAC을 통해 정전용량성 소자 CL로 이동하며, 구동 전극 블록 B의 전압은 짧은 시간 동안 하강한다(도 17의 (g)). 따라서, 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl은 상승하며, 레벨을 (후에 설명될) 시간 t8까지 유지한다(도 17의 (f)).
시간 t4에서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)의 스캐닝 제어 유닛(51)은 Vcom 선택 신호 VCOMSEL을 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경한다(도 17의 (b)). 따라서, 구동 전극 스캐닝 유닛(16)에서 터치 검출 동작과 관련된 드라이버 유닛(53)에서, 스위치 SW1은 턴오프되고, 구동 전극 블록 B과 라인 LAC는 서로 전기적으로 절연된다.
그 후, 시간 t6 내지 시간 t11의 기간에서, 정전용량성 소자 VH 및 VL의 전압은 AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pi를 사용하여 초기화된다. 구체적으로, 시간 t6 내지 시간 t8의 기간에서, 구동 신호 생성 유닛(15)은 AC 구동 신호 VcomAC를 하이 레벨(전압 VH)로 변경한다(도 17의 (a)). 동시에, 제어 유닛(11)은 시간 t6부터 시작되며 펄스 Pi의 펄스 폭보다 짧은 소정의 기간에 제어 신호 CTLH를 하이 레벨로 변경한다(도 17의 (c) 참조). 따라서, 보조 드라이버 유닛(18)의 스위치 SWH가 턴온되고, 정전용량성 소자 CH는 구동 신호 생성 유닛(15)에 의해 라인 LAC을 통해 충전되며, 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch은 전압 VH로 변한다. 그 후, AC 구동 신호 VcomAC가 로우 레벨(0V)에 있는 시간 t8부터 시작되는 소정의 기간에, 제어 유닛(11)은 제어 신호 CTLL을 하이 레벨로 변경한다(도 17의 (d)). 따라서, 보조 드라이버 유닛(18)의 스위치 SWL가 턴온되고, 정전용량성 소자 CL은 라인 LAC을 통해 방전되며, 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl은 전압 0V로 변한다.
이와 같이, 디스플레이 패널(1)에서, AC 구동 신호 VcomAC의 펄스 Pt의 상승 시에 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 속한 구동 전극 COML과 보조 드라이버 유닛(18)의 정전용량성 소자 CH 사이에 전하들이 교환되기 때문에, 구동 전극 COML의 전압(구동 신호 Vcom)의 상승 시간 tr을 단축시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 펄스 Pt의 하강 시에 구동 전극 COML과 보조 드라이버 유닛(18)의 정전용량성 소자 CL 사이에 전하들이 교환되기 때문에, 구동 전극 COML의 전압(구동 신호 Vcom)의 하강 시간 tf을 단축시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 구동 신호 Vcom이 구동 신호 생성 유닛(15)으로부터 분리되어 라인 LAC의 끝단 부근에 위치한 구동 전극 블록 B에 공급되는 경우에도, 구동 신호 Vcom의 전이 시간(상승 시간 tr 및 하강 시간 tf)을 단축시킬 수 있다.
이와 같이, 구동 신호 Vcom(펄스 Pt)의 전이 시간을 단축시킴으로써, 디스플레이 패널(1)에서의 터치 검출 정확도를 낮출 가능성을 감소시킬 수 있다. 즉, 예를 들어 보조 드라이버 유닛(18)이 제공되지 않는 경우, 구동 신호 Vcom의 전이 시간은 증가하며, 이로써 펄스 파형이 붕괴될 수 있다. 이 경우, 붕괴된 펄스 신호가 터치 검출 전극 TDL에 전송되고, 터치 검출 신호 Vdet로서 출력되기 때문에, 터치 검출 정확도를 낮출 가능성이 있다. 이와 달리, 디스플레이 패널(1)에서, 구동 신호 Vcom(펄스 Pt)의 전이 시간이 단축될 수 있기 때문에, 구동 신호 Vcom의 파형을 붕괴시킬 가능성을 감소시킬 수 있으며, 이로써 터치 검출 정확도를 낮출 가능성을 감소시킨다.
구동 신호 Vcom의 전이 시간을 단축시킴으로써, 디스플레이 패널(1) 등의 정밀도 또는 사이즈의 증가에 대처할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 고정밀 액정 디스플레이 장치(20)가 사용되는 경우, 일 프레임 기간의 픽셀 신호의 기입 시간 비는 수평 라인들의 개수가 증가함에 따라 증가하는데, 이로써 터치 검출 동작을 위한 시간을 보장하는 것이 어려워진다. 디스플레이 패널(1)에서, 구동 신호 Vcom의 전이 시간이 앞서 설명된 바와 같이 단축될 수 있기 때문에, 터치 검출 동작을 위한 시간을 단축시키고 디스플레이 패널(1) 등의 정밀도 또는 사이즈의 증가에 대처할 수 있다.
이하, 보조 드라이버 유닛(18)의 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값이 설명될 것이다.
도 18은 라인 LAC의 끝단 부근에 배치된 구동 전극 블록 B의 구동 신호 Vcom의 전이 시간(상승 시간 tr 및 하강 시간 tf)과 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값 사이의 관계를 도시한다. 도 18에서, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값은 단위로서 각각의 구동 전극 블록 B의 기생 정전용량 Cb을 사용하여 표현된다. 즉, 구동 신호 Vcom를 각각의 구동 전극 블록 B에 공급함으로써 터치 검출 스캐닝이 디스플레이 패널(1)에서 수행되기 때문에, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값은 단위로서 각각의 구동 전극 블록 B의 기생 정전용량 Cb을 사용하여 표현된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값이 증가함에 따라, 구동 신호 Vcom의 전이 시간은 단축되며, 이러한 전이 시간은 정전용량 값들이 기생 정전용량 Cb의 약 7배 내지 10배가 되면 거의 포화된다. 한편, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값이 증가하면, 더 큰 배열 영역이 필요하다. 따라서, 전이 시간과 정전용량성 소자 CH 및 CL의 배열 영역 모두를 고려하여 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값들을 판단하는 것이 필요하다. 구체적으로, 이 예시에서, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 정전용량 값이 기생 정전용량 Cb의 약 3배로 설정되는 것이 바람직하다.
[이점]
앞서 설명된 바와 같이, 이 실시예에서, 보조 드라이버 유닛이 배치되기 때문에, 구동 신호의 전이 시간을 단축할 수 있으며, 이로써 더 짧은 시간 동안 각각의 구동 전극 블록들을 구동할 수 있다.
이 실시예에서, 구동 신호의 전이 시간이 단축되기 때문에, 구동 신호의 파형을 붕괴시킬 가능성을 감소시킬 수 있으며, 이로써 터치 검출 정확도를 낮추는 것을 억제한다.
이 실시예에서, 보조 드라이버 유닛이 구동 신호 생성 유닛으로부터 분리된 위치에 배치되기 때문에, 구동 신호 생성 유닛으로부터 분리된 구동 전극의 구동 신호의 전이 시간을 단축시킬 수 있다.
이 실시예에서, 정전용량성 소자들이 라인 LAC을 통해 초기화되기 때문에, 정전용량성 소자들을 초기화하기 위한 전용선을 제공할 필요가 없으며, 이로써 라인을 위한 공간을 감소시킬 수 있다.
이 실시예에서, 정전용량성 소자들이 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치를 제조하는 공정을 통해 형성되기 때문에, 제조 공정을 추가할 필요가 없으며, 이로서 제조 공정을 간략화할 수 있다.
[변형예 1-1]
앞서 설명된 실시예에서, 정전용량성 소자 CH 및 CL의 전극들(61)은 픽셀 전극들(22)과 동일한 층에 형성되며, 전극들(62)은 구동 전극 COML과 동일한 층에 형성되지만, 본 발명의 실시예들은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 전극들은 도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 이하, 정전용량성 소자 CH가 일례로서 설명될 것이다.
도 19에 도시된 구성에서, 정전용량성 소자 CH는 전극들(67 및 68) 및 전극들(67 및 68) 사이에 배치된 절연층(69)을 포함한다. 전극(67)은 스캐닝 신호 라인 GCL과 동일한 층에 형성되는데(도 7), 예를 들어, 알루미늄으로 형성된다. 전극(68)은 TFT 소자 Tr의 게이트 전극과 동일한 층의 TFT 기판(21)에 형성되는데, 예를 들어 몰리브덴으로 형성된다. 전극(67)은 복수의 컨택 CONT2을 통해 배선층(65)에 연결된다. 이 예시에서, 전극(67)(배선층(65))은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 전극(68)은 접지된다. 정전용량성 소자 CL의 경우, 전극(67)(배선층(65))은 스위치 SWL의 일단에 연결되고, 전극(68)은 접지된다.
도 19b에 도시된 구성은 앞서 설명된 실시예 및 도 19에 도시된 구성에 따르면 구성(도 14)을 결합함으로써 획득된다. 즉, 이 구성에서, 전극들(61 및 62)과 절연층(63)에 의해 구성된 커패시터 및 전극들(67 및 68)과 절연층(69)에 의해 구성된 커패시터가 겹쳐 배치된다. 이 예시에서, 전극들(62 및 67)(배선층(65))은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 전극들(61 및 68)은 접지된다. 정전용량성 소자 CL의 경우, 전극들(62 및 67)(배선층(65))은 스위치 SWL의 일단에 연결되고, 전극들(61 및 68)은 접지된다.
이와 같이, 정전용량성 소자 CH 및 CL이 도 19a 및 도 19b의 임의의 구성을 사용하여 구성되는 경우에도, 임의의 제조 공정의 추가 없이 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10)를 형성하는 것과 동시에 정전용량성 소자들을 형성할 수 있다.
[변형예 1-2]
앞서 설명된 실시예에서, 도 17의 (a) 내지 도 17의 (g)에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(11)은 AC 구동 신호 VcomAC가 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경되는 시간 t2에서 제어 신호 CTLH를 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경하고, AC 구동 신호 VcomAC가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되는 시간 t3에서 제어 신호 CTLL을 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경하지만, 본 발명의 실시예는 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 또한, 예를 들어, 도 20의 (a) 내지 도 20의 (g)에 도시된 바와 같이, 제어 신호 CTLH는 시간 t2 전에 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경될 수 있고, 제어 신호 CTLL는 시간 t3 전에 로우 레벨에서 하이 레벨로 변경될 수 있다.
<3. 제2 실시예>
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널(7)이 설명될 것이다. 이 실시예에서, 보조 드라이버 유닛의 정전용량성 소자 CH 및 CL은 전용선의 사용에 의해 초기화된다. 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널(1)에서와 실질적으로 동일한 소자들은 동일한 참조 부호에 의해 참조 표시되며, 그 설명은 반복되지 않을 것이다.
도 21은 이 실시예에 따른 디스플레이 패널(7)의 구성예를 도시한다. 디스플레이 패널(7)은 구동 신호 생성 유닛(75), 보조 드라이버 유닛(78), 및 제어 유닛(71)을 포함한다.
구동 신호 생성 유닛(75)은 DC 구동 신호 VcomDC, AC 구동 신호 VcomAC2, 및 DC 신호 Vch1 및 Vcl1을 생성한다. AC 구동 신호 VcomAC2는 0V의 로우 레벨 전압 및 VH의 하이 레벨 전압을 갖는 펄스 Pt를 포함하는 신호이다. 즉, AC 구동 신호 VcomAC2는 앞서 설명된 실시예에서의 AC 구동 신호 VcomAC와 달리 펄스 Pi를 포함하는 신호이다. 이 예시에서, DC 신호 Vch1의 전압은 전압 VH이며, DC 신호 Vcl1의 전압은 0V이다. 즉, 이 예시에서, DC 신호 Vch1의 전압은 AC 구동 신호 VcomAC2의 하이 레벨 전압과 동일하고, DC 신호 Vcl1의 전압은 AC 구동 신호 VcomAC2의 로우 레벨 전압과 동일하다. 구동 신호 생성 유닛(75)은 전용선 LH을 통해 보조 드라이버 유닛(78)에 DC 신호 Vch1을 공급하고, 전용선 LL을 통해 보조 드라이버 유닛(78)에 DC 신호 Vcl1을 공급한다.
보조 드라이버 유닛(78)은 제1 실시예에서의 보조 드라이버 유닛(18)과 마찬가지로 구동 신호 생성 유닛(75)의 구동 동작을 보조한다. 이때, 보조 드라이버 유닛(78)은 라인들 LH 및 LL을 통해 구동 신호 생성 유닛(75)으로부터 공급된 DC 신호 Vch1 및 Vcl1을 사용하여 정전용량성 소자 CH 및 CL을 초기화한다. 제어 유닛(71)은 보조 드라이버 유닛(78)에 제어 신호 CTL2(CTLH2 및 CTLL2)를 공급한다.
도 22는 보조 드라이버 유닛(78)의 구성예를 도시한다. 보조 드라이버 유닛(78)에서, 정전용량성 소자 CH의 일단은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 또한 라인 LH에 연결된다. 이와 유사하게, 정전용량성 소자 CL의 일단은 스위치 SWL의 일단에 연결되고, 또한 라인 LL에 연결된다.
도 23의 (a) 내지 도 23의 (g)는 디스플레이 패널(7)에서의 터치 검출 동작의 타이밍 파형 예시를 도시하는데, 도 23의 (a)는 구동 신호 생성 유닛(75)의 출력에서 AC 구동 신호 VcomAC2의 파형을 나타내며, 도 23의 (b)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 23의 (c)는 제어 신호 CTLH2의 파형을 나타내며, 도 23의 (d)는 제어 신호 CTLL2의 파형을 나타내며, 도 23의 (e)는 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch의 파형을 나타내며, 도 23의 (f)는 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl의 파형을 나타내며, 도 23의 (g)는 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 공급된 구동 신호 Vcom의 파형을 나타낸다.
보조 드라이버 유닛(78)에서, 정전용량성 소자 CH는 보통 때 라인 LH을 통해 DC 신호 Vch1(전압 VH)를 공급받으며, 정전용량성 소자 CL는 보통 때 라인 LL을 통해 DC 신호 Vcl1(0V)를 공급받는다. 따라서, 도 23의 (e)에 도시한 바와 같이 제어 신호 CTLH2가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되고 스위치 SWH가 턴오프되는 경우 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch은 전압 VH로 변경되며, 도 23의 (f)에 도시된 바와 같이 제어 신호 CTLL2가 하이 레벨에서 로우 레벨로 변경되고 스위치 SWL이 턴오프되는 경우 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl은 0V로 변경된다.
이때, 디스플레이 패널(7)에서, 보통 때 정전용량성 소자 CH 및 CL에 DC 신호 Vch1 및 Vcl1을 공급함으로써 정전용량성 소자 CH 및 CL이 초기화되기 때문에, 회로 동작을 간략화할 수 있다. 즉, 제1 실시예에서, 구동 신호 생성 유닛(15)은 펄스 Pi를 생성하며, 보조 드라이버 유닛(18)은 제어 유닛(11)으로부터 공급된 제어 신호 CTL 및 펄스 Pi에 기반하여 정전용량성 소자 CH 및 CL을 초기화한다. 그러나, 이 실시예에서, 보통 때 공급되는 DC 신호 Vch1 및 Vcl1에 기반하여 정전용량성 소자 CH 및 CL가 초기화되기 때문에, 초기화를 위한 회로 동작을 간략화할 수 있다.
이와 같이, 이 실시예에서, DC 신호들이 보통 때 정전용량성 소자들에 공급되기 때문에, 정전용량성 소자들을 초기화하는 회로 동작을 간략화할 수 있다. 그 밖의 다른 이점들은 제1 실시예서와 동일하다.
[변형예 2-1]
제1 실시예의 변형예 1-1 및 1-2는 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널(7)에 적용될 수 있다.
[변형예 2-2]
DC 신호 Vch1의 전압이 AC 구동 신호 VcomAC2의 하이 레벨 전압(전압 VH)과 동일하도록 설정되고, DC 신호 Vcl1의 전압이 AC 구동 신호 VcomAC2의 로우 레벨 전압(0V)과 동일하도록 설정된다고 앞서 설명된 실시예에서 언급되었음에도 불구하고, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않으며, 이러한 전압들은 임의로 설정될 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, DC 신호 Vch1의 전압은 전압 VH보다 높은 전압으로 설정될 수 있고, DC 신호 Vcl1의 전압은 0V보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.
<4. 제3 실시예>
이하, 제3 실시예에 따른 디스플레이 패널(8)이 설명될 것이다. 이 실시예에서, 제2 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(78)에서는, 스위치가 라인 LH과 정전용량성 소자 CH 사이에 배치되며, 이와 유사하게 스위치가 라인 LL과 정전용량성 소자 CL 사이에 배치된다. 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널(7)에서와 실질적으로 동일한 소자들은 동일한 참조 부호에 의해 참조 표시되며, 그 설명은 반복되지 않을 것이다.
디스플레이 패널(8)은 도 21에 도시된 바와 같은 보조 드라이버 유닛(88)을 포함한다. 이 예시에서, 구동 신호 생성 유닛(75)에 의해 생성된 DC 신호 Vch1의 전압은 전압 VH보다 높은 전압 VH2이며, DC 신호 Vcl1의 전압은 0V보다 낮은 전압 VL2이다.
도 24는 이 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(88)의 구성예를 도시한다. 보조 드라이버 유닛(88)은 인버터 IVH 및 IVL 및 스위치 SWH2 및 SWL2를 포함한다. 인버터 IVH는 제어 신호 CTLH2의 반전 로직을 생성 및 출력한다. 스위치 SWH2의 온/오프 상태는 인버터 IVH의 출력 신호에 기반하여 제어되는데, 일단은 정전용량성 소자 CH의 일단에 연결되며, 타단은 라인 LH에 연결된다. 인버터 IVL는 제어 신호 CTLL2의 반전 로직을 생성 및 출력한다. 스위치 SWL2의 온/오프 상태는 인버터 IVL의 출력 신호에 기반하여 제어되는데, 일단은 정전용량성 소자 CL의 일단에 연결되며, 타단은 라인 LL에 연결된다.
이 구성에 따르면, 보조 드라이버 유닛(88)에서, 정전용량성 소자 CH의 일단은 제어 신호 CTLH2가 하이 레벨에 있는 경우 라인 LAC에 연결되고, 제어 신호 CTLH2가 로우 레벨에 있는 경우 라인 LH에 연결된다. 이와 유사하게, 정전용량성 소자 CL의 일단은 제어 신호 CTLL2가 하이 레벨에 있는 경우 라인 LAC에 연결되고, 제어 신호 CTLL2가 로우 레벨에 있는 경우 라인 LL에 연결된다.
여기에서, 스위치 SWH2 및 SWL2는 본 발명의 실시예에서 “전압 공급 스위치”의 특정 예에 대응한다.
도 25의 (a) 내지 도 25의 (g)는 디스플레이 패널(8)에서의 터치 검출 동작의 타이밍 파형 예시를 도시하는데, 도 25의 (a)는 구동 신호 생성 유닛(75)의 출력에서 AC 구동 신호 VcomAC2의 파형을 나타내며, 도 25의 (b)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 25의 (c)는 제어 신호 CTLH2의 파형을 나타내며, 도 25의 (d)는 제어 신호 CTLL2의 파형을 나타내며, 도 25의 (e)는 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch의 파형을 나타내며, 도 25의 (f)는 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl의 파형을 나타내며, 도 25의 (g)는 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 공급된 구동 신호 Vcom의 파형을 나타낸다.
보조 드라이버 유닛(88)에서, 제어 신호 CTLH2가 로우 레벨에 있는 기간에서, 스위치 SWH2는 턴온되고, 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch은 전압 VH2가 되도록 초기화된다(도 25의 (e)). 제어 신호 CTLH2가 하이 레벨에 있는 기간에서, 제2 실시예서와 유사하게, 스위치 SWH가 턴온되고, 정전용량성 소자 CH와 구동 전극 블록 B 사이에 전하들이 교환된다. 이와 유사하게, 보조 드라이버 유닛(88)에서, 제어 신호 CTLL2가 로우 레벨에 있는 기간에서, 스위치 SWL2는 턴온되고, 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl은 전압 VL2가 되도록 초기화된다(도 25의 (f)). 제어 신호 CTLL2가 하이 레벨에 있는 기간에서, 스위치 SWL가 턴온되고, 정전용량성 소자 CL와 구동 전극 블록 B 사이에 전하들이 교환된다. 즉, 제어 신호 CTLH2 및 CTLL2가 하이 레벨에 있는 경우, 디스플레이 패널(8)은 소위 과구동(overdrive)에 의해 구동 전극 COML의 전압(구동 신호 Vcom)이 짧은 시간 동안 변경되도록 동작한다.
디스플레이 패널(8)에서, 과구동 효과를 달성하기 위해, 구동 신호 생성 유닛(75)은 전압 VH보다 높은 전압 VH2를 생성하여, 생성된 전압을 DC 신호 Vch1로서 보조 드라이버 유닛(88)에 공급하며, 0V보다 낮은 전압 VL2를 생성하여, 생성된 전압을 DC 신호 Vcl1로서 보조 드라이버 유닛(88)에 공급한다. 보조 드라이버 유닛(88)에서, 스위치 SWH 및 SWH2는 상보적으로 동작하며, 스위치 SWL 및 SWL2는 상보적으로 동작한다. 따라서, 디스플레이 패널(8)에서, 라인 LAC와 라인 LH이 서로 직접 연결되지 않고, 라인 LAC와 라인 LL이 서로 직접 연결되지 않기 때문에, 회로 동작이 안정적이지 않을 가능성을 감소시킬 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 이 실시예에서, 스위치 SWH에 상보적으로 동작하는 스위치 SWH2가 제공되고 스위치 SWL에 상보적으로 동작하는 스위치 SWL2가 제공되기 때문에, 회로 동작이 안정적이지 않을 가능성을 감소시킬 수 있다. 그 밖의 다른 이점들은 제2 실시예서와 동일하다.
[변형예 3-1]
DC 신호 Vch1의 전압이 전압 VH보다 높은 전압 VH2로 설정되고, DC 신호 Vcl1의 전압이 0V보다 낮은 전압 VL2로 설정됨에도 불구하고, 본 발명의 실시예는 이 구성으로 제한되지 않으며, 예를 들어 DC 신호 Vch1의 전압은 전압 VH로 설정될 수 있고, DC 신호 Vcl1의 전압은 0V로 설정될 수 있다.
<5. 적용예>
이하, 앞서 설명된 실시예에 설명된 디스플레이 패널의 적용예 및 변형예들이 설명될 것이다.
도 26은 앞서 설명된 실시예들에 따른 디스플레이 패널이 적용된 텔레비전 세트의 외관을 도시한다. 텔레비전 세트는 예를 들어, 프런트 패널(front panel)(511)과 필터 유리(512)를 포함하는 화상 디스플레이 스크린 유닛(510)을 포함한다. 화상 디스플레이 스크린 유닛(510)은 앞서 설명된 실시예 등에 따른 디스플레이 패널에 의해 구성된다.
앞서 설명된 실시예 등에 따른 디스플레이 패널은 텔레비전 세트뿐 아니라, 디지털 카메라, 노트북 개인용 컴퓨터, 및 휴대폰 등의 휴대용 단말기, 휴대용 게임기, 및 비디오 카메라와 같은 모든 분야의 전자 장치에 적용될 수 있다. 다시 말하면, 앞서 설명된 실시예 등에 따른 디스플레이 패널은 화상을 디스플레이하는 모든 분야의 전자 장치에 적용될 수 있다.
본 발명이 여러 실시예, 그 변형예, 및 전자 장치의 적용예를 참조하여 앞서 설명되었음에도 불구하고, 본 발명은 실시예 등으로 제한되지 않으며, 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 실시예 등에서, 각각의 보조 드라이버 유닛(18, 78, 또는 88)에서 정전용량성 소자 CL의 구성 및 정전용량성 소자 CH의 구성은 서로 동일하게 설정되지만, 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다. 이하, 일례가 상세히 설명될 것이다.
도 27은 이 변형예에 따른 디스플레이 패널(7B)의 구성예를 도시한다. 디스플레이 패널(7B)은 구동 신호 생성 유닛(75B), 보조 드라이버 유닛(78B), 및 제어 유닛(71B)을 포함한다. 구동 신호 생성 유닛(75B)은 DC 구동 신호 VcomDC, AC 구동 신호 VcomAC2, 및 DC 신호 Vch1을 생성한다. 즉, 구동 신호 생성 유닛(75B)은 제2 실시예에 따른 구동 신호 생성 유닛(75)과 달리, 전압 Vcl1을 생성하지 않는다. 제2 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(78)과 유사하게, 보조 드라이버 유닛(78B)은 구동 신호 생성 유닛(75B)의 구동 동작을 보조한다. 이때, 보조 드라이버 유닛(78B)은 구동 신호 생성 유닛(75B)으로부터 공급된 DC 신호 Vch1을 사용하여 정전용량성 소자 CH를 초기화한다. 제어 유닛(71B)은 보조 드라이버 유닛(78B)에 제어 신호 CTLH2 및 CTLL을 공급한다.
도 28은 보조 드라이버 유닛(78B)의 구성예를 도시한다. 보조 드라이버 유닛(78B)에서, 정전용량성 소자 CH의 일단은 스위치 SWH의 일단에 연결되고, 또한 라인 LH에 연결된다. 한편, 정전용량 소자 CL의 일단은 스위치 SWL의 일단에만 연결된다. 즉, 보조 드라이버 유닛(78B)에서, 정전용량성 소자 CH의 구성은 정전용량성 소자 CL의 구성과 상이하다. 구체적으로, 보조 드라이버 유닛(78B)은 제2 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(78)에서의 정전용량성 소자 CH의 구성(도 22)과 보조 드라이버 유닛(18)에서의 정전용량성 소자 CL의 구성(도 13)을 결합한다.
도 29의 (a) 내지 도 29의 (g)는 이 변형예에 따른 디스플레이 패널에서의 터치 검출 동작의 타이밍 파형 예시를 도시하는데, 도 29의 (a)는 구동 신호 생성 유닛(75B)의 출력에서 AC 구동 신호 VcomAC2의 파형을 나타내며, 도 29의 (b)는 Vcom 선택 신호 VCOMSEL의 파형을 나타내며, 도 29의 (c)는 제어 신호 CTLH2의 파형을 나타내며, 도 29의 (d)는 제어 신호 CTLL2의 파형을 나타내며, 도 29의 (e)는 정전용량성 소자 CH의 전압 Vch의 파형을 나타내며, 도 29의 (f)는 정전용량성 소자 CL의 전압 Vcl의 파형을 나타내며, 도 29의 (g)는 터치 검출 동작의 타겟으로서 구동 전극 블록 B에 공급된 구동 신호 Vcom의 파형을 나타낸다. 보조 드라이버 유닛(78B)에서, 제2 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(78)과 유사하게 정전용량성 소자 CH는 보통 때 라인 LH을 통해 DC 신호 Vch1(전압 VH)를 공급받음으로써 초기화되며, 제1 실시예에 따른 보조 드라이버 유닛(18)과 유사하게 정전용량성 소자 CL는 시간 t8부터 시작된 소정의 기간에 라인 LAC을 통해 0V를 공급받음으로써 초기화된다.
이러한 구성을 채택함으로써, 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널(7)과 비교하여 라인 LL을 위한 공간을 감소시킬 수 있고, 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널(1)과 비교하여 정전용량성 소자 CH 및 CL을 초기화하는 회로 동작을 간략화할 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 실시예 등에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동 전극 COML이 TFT 기판(21)에 형성되며, 픽셀 전극들(22)이 형성되고 그 사이에 절연층(23)이 배치되는데, 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 픽셀 전극(22)이 TFT 기판(21)에 형성될 수 있으며, 구동 전극 COML이 형성되고 그 사이에 절연층(23)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 실시예 등에서, FFS 또는 IPS와 같은 횡전계 모드의 액정을 사용한 액정 디스플레이 장치와 터치 검출 장치가 일체형으로 통합된다. 그러나, TN(트위스트 네마틱(Twisted Nematic)), VA(수직 배향(Vertically Aligned)), 및 ECB(전계 제어 복굴절(Electric field Controlled Birefringence))과 같은 다양한 모드의 액정을 사용한 액정 디스플레이 장치와 터치 검출 장치가 일체형으로 통합될 수 있다. 이러한 액정이 사용되는 경우, 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치는 도 30에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 35는 이 변형예에 따른 터치 검출 기능이 있는 디스플레이 장치(10D)의 부분 단면 구조의 일례를 도시하며, 액정층(6B)이 픽셀 기판(2B)과 카운터 기판(3B) 사이에 배치되는 상태를 도시한다. 그 밖의 다른 소자들의 명칭 또는 기능들은 도 6에 도시된 바와 동일하며, 그 설명은 반복되지 않을 것이다. 이 예시에서, 도 6에 도시된 구성과 달리, 디스플레이 및 터치 검출 모두에 사용되는 구동 전극 COML이 카운터 기판(3B)에 형성된다.
예를 들어, 앞서 설명된 실시예에서, 액정 디스플레이 장치와 정전용량식 터치 검출 장치가 일체형으로 통합되어 소위 인셀 타입을 구성하지만, 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 정전용량식 터치 검출 장치가 액정 디스플레이 장치의 표면에 형성되는 소위 온셀 타입이 채택될 수 있다. 온셀 타입에서, 예를 들어 디스플레이 구동 동작의 잡음이 액정 디스플레이 장치로부터 터치 검출 장치로 전파되는 경우, 앞서 설명된 실시예에 설명된 바와 같은 디스플레이 패널을 구동함으로써 잡음은 감소될 수 있으며, 이로써 터치 검출 정확도를 낮추는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명된 실시예에서, 디스플레이 장치는 액정 장치를 채택하지만, 본 발명은 이 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, EL(전계발광(Electroluminescence)) 장치가 채택될 수 있다.
본 발명은 다음의 구성들로서 구현될 수 있다.
(1) 디스플레이 패널로서, 디스플레이 소자들; 복수의 구동 전극; 대응하는 상기 구동 전극과 함께 커패시터를 형성하는 하나 이상의 터치 검출 전극; 상기 구동 전극들에 공급되는 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성하는 메인 드라이버 유닛; 및 정전용량성 소자(capacitive element)를 포함하고, 상기 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이에 전하들을 교환하는 제1 보조 드라이버 유닛을 포함하는, 디스플레이 패널.
(2) (1)에 있어서, 상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극 사이의 전하 교환을 제어하는 제1 스위치를 더 포함하고, 상기 펄스 부분은 2개의 전압 레벨 사이에서 변하며, 상기 제1 스위치는 상기 펄스 부분의 상승 또는 하강에 대응하는 시간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
(3) (2)에 있어서, 상기 펄스 부분은 제1 레벨 전압에서 제2 레벨 전압으로 변하며, 상기 정전용량성 소자는 상기 제1 스위치가 턴오프된 기간에 상기 제2 레벨 전압에 따라 미리 결정된 제3 레벨 전압으로 설정되는, 디스플레이 패널.
(4) (3)에 있어서, 상기 기본 구동 신호는 상기 펄스 부분이 나타나는 기간 이외의 기간에 상기 제3 레벨 전압으로 유지되는 DC부를 포함하며, 상기 제1 스위치는 상기 DC부가 상기 기본 구동 신호에 나타나는 기간에 또한 턴온되는, 디스플레이 패널.
(5) (3)에 있어서, 상기 제3 레벨 전압을 생성하여 상기 정전용량성 소자에 공급하는 전압 공급 유닛을 더 포함하는, 디스플레이 패널.
(6) (3)에 있어서, 상기 제3 레벨 전압을 생성하는 전압 생성 유닛을 더 포함하며, 상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 전압 생성 유닛에 의해 생성되는 상기 제3 레벨 전압의 상기 정전용량성 소자에 대한 공급을 제어하는 전압 공급 스위치를 더 포함하는, 디스플레이 패널.
(7) (6)에 있어서, 상기 전압 공급 스위치는 상기 제1 스위치가 턴오프되는 기간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
(8) (3) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제3 레벨 전압은 상기 제2 레벨 전압과 동일한 전압 레벨인, 디스플레이 패널.
(9) (3) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제3 레벨 전압은, 상기 제2 레벨 전압이 상기 제1 레벨 전압보다 높은 경우 상기 제2 레벨 전압보다 높고, 상기 제2 레벨 전압이 상기 제1 레벨 전압보다 낮은 경우 상기 제2 레벨 전압보다 낮은, 디스플레이 패널.
(10) (2) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 스위치는 상기 펄스 부분의 상승과 동시에 또는 직전에 턴온되거나, 상기 펄스 부분의 하강과 동시에 또는 직전에 턴온되는, 디스플레이 패널.
(11) (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 상기 복수의 구동 전극은 소정의 방향으로 연장되도록 형성되고 상기 소정의 방향에 수직하도록 배열되며, 상기 메인 드라이버 유닛은 상기 복수의 구동 전극의 각각의 일단에 배치된 구동 전극 부근에 배치되며, 상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 복수의 구동 전극의 각각의 타단에 배치된 구동 전극 부근에 배치되는, 디스플레이 패널.
(12) (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 소정 개수의 구동 전극마다 상기 기본 구동 신호의 펄스 부분을 상기 복수의 구동 전극에 공급하는 스캐닝 유닛을 더 포함하며, 상기 정전용량성 소자의 정전용량 값은 상기 소정 개수의 구동 전극의 정전용량 값의 10배 이하인, 디스플레이 패널.
(13) (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 있어서, 정전용량성 소자, 및 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이의 전하 교환을 제어하는 제2 스위치를 포함하는 제2 보조 드라이버 유닛을 더 포함하며, 상기 제2 스위치는 상기 펄스 부분의 상승 시간 및 하강 시간에서 상기 제1 스위치가 턴온되는 시간 이외의 시간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
(14) (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 상기 디스플레이 소자들의 각각은, 액정층, 및 상기 액정층과 상기 대응 구동 전극 사이에 형성되거나, 상기 대응하는 구동 전극을 개재하여 상기 액정층과 마주보도록 형성된 픽셀 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
(15) (14)에 있어서, 상기 정전용량성 소자는 상기 구동 전극들과 동일한 층에 형성된 전극 및 상기 픽셀 전극과 동일한 층에 형성된 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
(16) (14) 또는 (15)에 있어서, 상기 디스플레이 소자들의 각각은 픽셀 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 정전용량성 소자는 상기 픽셀 트랜지스터의 게이트 전극과 동일한 층에 형성된 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
(17) (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 상기 디스플레이 소자들의 각각은, 액정층, 및 상기 액정층을 개재하여 상기 대응하는 구동 전극과 마주보도록 배치된 픽셀 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
(18) 드라이버 회로로서, 정전용량성 소자를 포함하며, 전하들은 구동 전극에 공급되는, 기본 구동 신호의 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극 사이에 교환되는, 드라이버 회로.
(19) 구동 방법으로서, 기본 구동 신호의 펄스 부분을 구동 전극에 공급하는 단계; 및 상기 펄스 부분과 동기화하여 상기 구동 전극과 정전용량성 소자 사이에 전하들을 교환하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
(20) 전자 장치로서, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 디스플레이 패널은, 디스플레이 소자들; 복수의 구동 전극; 대응하는 상기 구동 전극과 함께 커패시터를 형성하는 하나 이상의 터치 검출 전극; 상기 구동 전극들에 공급되는 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성하는 메인 드라이버 유닛; 및 정전용량성 소자를 포함하고, 상기 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이에 전하들을 교환하는 제1 보조 드라이버 유닛을 포함하는, 전자 장치.
본 발명은, 일본 특허청에 2012년 1월 23일에 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2012-010743호에 개시된 요지를 포함하며, 그 내용은 여기에 참조로 원용된다.
다양한 변형예, 조합, 서브 조합, 및 변경은, 첨부된 청구항 또는 이들의 균등물의 범위 내에 있는 한, 설계 요구사항 및 그 밖의 요인들에 따라 발생할 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 패널로서,
    디스플레이 소자들;
    복수의 구동 전극;
    대응하는 상기 구동 전극과 함께 커패시터를 형성하는 하나 이상의 터치 검출 전극;
    상기 구동 전극들에 공급되는 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성하는 메인 드라이버 유닛; 및
    정전용량성 소자(capacitive element)를 포함하고, 상기 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이에 전하들을 교환하는 제1 보조 드라이버 유닛을 포함하는, 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극 사이의 전하 교환을 제어하는 제1 스위치를 더 포함하고,
    상기 펄스 부분은 2개의 전압 레벨 사이에서 변하며,
    상기 제1 스위치는 상기 펄스 부분의 상승 또는 하강에 대응하는 시간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 펄스 부분은 제1 레벨 전압에서 제2 레벨 전압으로 변하며,
    상기 정전용량성 소자는 상기 제1 스위치가 턴오프된 기간에 상기 제2 레벨 전압에 따라 미리 결정된 제3 레벨 전압으로 설정되는, 디스플레이 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기본 구동 신호는 상기 펄스 부분이 나타나는 기간 이외의 기간에 상기 제3 레벨 전압으로 유지되는 DC부를 포함하며,
    상기 제1 스위치는 상기 DC부가 상기 기본 구동 신호에 나타나는 기간에 또한 턴온되는, 디스플레이 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 레벨 전압을 생성하여 상기 정전용량성 소자에 공급하는 전압 공급 유닛을 더 포함하는, 디스플레이 패널.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제3 레벨 전압을 생성하는 전압 생성 유닛을 더 포함하며,
    상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 전압 생성 유닛에 의해 생성되는 상기 제3 레벨 전압의 상기 정전용량성 소자에 대한 공급을 제어하는 전압 공급 스위치를 더 포함하는, 디스플레이 패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압 공급 스위치는 상기 제1 스위치가 턴오프되는 기간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제3 레벨 전압은 상기 제2 레벨 전압과 동일한 전압 레벨인, 디스플레이 패널.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제3 레벨 전압은, 상기 제2 레벨 전압이 상기 제1 레벨 전압보다 높은 경우 상기 제2 레벨 전압보다 높고, 상기 제2 레벨 전압이 상기 제1 레벨 전압보다 낮은 경우 상기 제2 레벨 전압보다 낮은, 디스플레이 패널.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 펄스 부분의 상승과 동시에 또는 직전에 턴온되거나, 상기 펄스 부분의 하강과 동시에 또는 직전에 턴온되는, 디스플레이 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극은 소정의 방향으로 연장되도록 형성되고 상기 소정의 방향에 수직하도록 배열되며,
    상기 메인 드라이버 유닛은 상기 복수의 구동 전극의 각각의 일단에 배치된 구동 전극 부근에 배치되며,
    상기 제1 보조 드라이버 유닛은 상기 복수의 구동 전극의 각각의 타단에 배치된 구동 전극 부근에 배치되는, 디스플레이 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    소정 개수의 구동 전극마다 상기 기본 구동 신호의 펄스 부분을 상기 복수의 구동 전극에 공급하는 스캐닝 유닛을 더 포함하며,
    상기 정전용량성 소자의 정전용량 값은 상기 소정 개수의 구동 전극의 정전용량 값의 10배 이하인, 디스플레이 패널.
  13. 제1항에 있어서,
    정전용량성 소자, 및 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이의 전하 교환을 제어하는 제2 스위치를 포함하는 제2 보조 드라이버 유닛을 더 포함하며,
    상기 제2 스위치는 상기 펄스 부분의 상승 시간 및 하강 시간에서 상기 제1 스위치가 턴온되는 시간 이외의 시간에 턴온되는, 디스플레이 패널.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자들의 각각은,
    액정층, 및
    상기 액정층과 상기 대응하는 구동 전극 사이에 형성되거나, 상기 대응하는 구동 전극을 개재하여 상기 액정층과 마주보도록 형성된 픽셀 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 정전용량성 소자는 상기 구동 전극들과 동일한 층에 형성된 전극 및 상기 픽셀 전극과 동일한 층에 형성된 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자들의 각각은 픽셀 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 정전용량성 소자는 상기 픽셀 트랜지스터의 게이트 전극과 동일한 층에 형성된 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자들의 각각은,
    액정층, 및
    상기 액정층을 개재하여 상기 대응하는 구동 전극과 마주보도록 배치된 픽셀 전극을 포함하는, 디스플레이 패널.
  18. 드라이버 회로로서,
    정전용량성 소자를 포함하며,
    전하들은 구동 전극에 공급되는, 기본 구동 신호의 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극 사이에 교환되는, 드라이버 회로.
  19. 구동 방법으로서,
    기본 구동 신호의 펄스 부분을 구동 전극에 공급하는 단계; 및
    상기 펄스 부분과 동기화하여 상기 구동 전극과 정전용량성 소자 사이에 전하들을 교환하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
  20. 전자 장치로서,
    디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 디스플레이 패널은,
    디스플레이 소자들;
    복수의 구동 전극;
    대응하는 상기 구동 전극과 함께 커패시터를 형성하는 하나 이상의 터치 검출 전극;
    상기 구동 전극들에 공급되는 펄스 부분을 포함하는 기본 구동 신호를 생성하는 메인 드라이버 유닛; 및
    정전용량성 소자를 포함하고, 상기 펄스 부분과 동기화되어 상기 정전용량성 소자와 상기 구동 전극들 사이에 전하들을 교환하는 제1 보조 드라이버 유닛을 포함하는, 전자 장치.
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