KR20150002202A - 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법 - Google Patents

터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법 Download PDF

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KR20150002202A KR1020130075750A KR20130075750A KR20150002202A KR 20150002202 A KR20150002202 A KR 20150002202A KR 1020130075750 A KR1020130075750 A KR 1020130075750A KR 20130075750 A KR20130075750 A KR 20130075750A KR 20150002202 A KR20150002202 A KR 20150002202A
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Abstract

본 발명은 화면 변화에 따른 터치 오류를 감소시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에 형성된 복수의 화소에 프레임 단위의 이미지 데이터에 따른 데이터 전압을 공급하는 드라이브 IC(Integrated Circuit); 및 화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상하여 터치 전극들을 센싱하되, 상기 터치 전극들의 평균 휘도를 산출하여 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상 값을 산출하는 터치 IC를 포함한다.

Description

터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법{Display Device With Integrated Touch Screen and Method for Driving The Same}
본 발명은 화면 변화에 따른 터치 오류를 감소시켜 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 관한 것이다.
터치 스크린은 구조에 따라서 디스플레이 패널의 셀 내에 내화되는 인셀 방식, 디스플레이 패널 상부에 형성되는 온셀 방식 및 디스플레이 장치의 상부에 별도로 터치 스크린이 결합되는 애드온 방식으로 구분될 수 있으며, 최근에 들어 디자인 미감 및 슬림화의 장점이 있는 인셀 방식의 적용이 확대되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 화면 변화에 의해서 오토 터치 불량이 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(10), 드라이버 IC(20, Driver Integrated Circuit) 및 터치 IC(30, Touch Integrated Circuit)를 포함한다.
디스플레이 패널(10)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 일정 개수의 화소들(예로서, 가로60×세로64)을 터치 그룹(12)으로 구성되어 있다. 각 터치 그룹이 터치 전극으로 기능하는 터치 스크린이 인셀 터치(in cell touch) 방식으로 형성되어 있다. 이때, 디스플레이 패널(10)의 구성인 공통 전극을 터치 전극으로 이용하며, 각 터치 전극은 별도의 터치 라인(미도시)을 통해 터치 IC(30)와 접속되어 사용자의 터치를 센싱 한다. 인셀 터치 방식은 디스플레이와 터치 센싱을 시간적으로 분할하여 구동하고, 터치 IC(30)가 터치 블록(12) 별로 정전용량의 변화를 감지하여 사용자의 터치 유무 및 위치를 센싱 한다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 구간 완료 시(gate off 상태) 디스플레이 패널(10) 내의 화소 전극(pixel electrode)는 플로팅(floating) 상태가 된다. 그러나, 게이트화 화소 간 오버랩 커패시턴스(overlap capacitance) 및 커플링(coupling)으로 인해 화소 전극이 완전환 플로팅 상태가 되지 않아 공통 전극과 화소 전극 사이에 커패시턴스가 형성된다.
공통 전극과 화소 전극 사이에 형성되는 커패시턴스는 스토리지 커패시턴스(Cst)와 프린지 필드(fringe field)에 의해 형성되는 액정 커패시턴스(Clc)로 구분된다. 이때, 화면 변화에 따라서 액정 커패시턴스가 변화되어 초기 커패시턴스(initial capacitance)의 변화가 크게 발생된다. 이로 인해, 터치 센싱에 오작동이 발생할 수 있다.
화면 변화에 의해서 화소들의 초기 커패시턴스의 변화가 심하게 변하는데, 사용자의 손가락 터치에 따른 커패시턴스의 변화보다 더 큰 커패시턴스의 변화가 유발발될 수 도 있다. 따라서, 화면의 휘도가 크게 변화될 때마다 액정층의 정전용량이 변화되어 터치 오류를 발생시키게 된다.
특히, 화면의 디스플레이 패턴이 변경되면 터치 로우 데이터(touch raw data)가 변화하게 되는데, 이러한 로우 데이터의 변화로 인해 실제 터치가 이루어지지 않더라도 터치로 인식되는 오토 터치 불량이 발생하게 된다.
이러한, 오토 터치 불량을 DTX (Display to Touch Crosstalk)라고도 하며, 화면이 블랙 패턴에서 화이트 패턴으로 변경될 때 가장 터치 로우 데이터의 변화가 가장 크며, 터치 로우 데이터의 변화량이 터치를 인식하는 문턱 값보다 큰 경우에 실제 터치가 없어도 터치가 된 것으로 오동작 되는 오토 터치(auto touch) 불량이 발생하게 된다.
한편, 화상의 휘도 별 터치 로우 데이터의 변화량(?data)은 대체적으로 2.2 감마 커브화 유사한 추세를 보이고, 터치 민감도(touch sensitivity)가 증가하면 화면 전환에 따른 터치 로우 데이터의 변화량도 비례하여 증가하므로 터치 센싱 성능을 높이는 것에 제약이 있다.
각 터치 전극 별로 로드 변화를 센싱하여 터치를 센싱하는 방식은 터치 전극 내부의 픽셀들의 변화에만 영향을 받기 때문에, 주위의 다른 픽셀들의 화면 변화와는 무관하다. 따라서, 터치 전극 내부의 픽셀들의 정보만을 이용하여 DTX 값을 보상함으로써 오토 터치 불량을 개선할 수 있다. 그러나, 전체 터치 전극의 평균 전압 값을 기준으로 터치를 센싱하는 방식은 화면 변화에 따라서 오토 터치 불량이 발생될 수 있다.
도 3 및 도 4는 전체 터치 전극의 평균 값을 기준으로 터치를 센싱(Touch Sensing)하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 각 터치 전극에 일정한 전류를 차징하면서 동시에 센싱되는 터치 전극의 평균 전압(X_avg)이 특정 전압(Vref) 값과 동일하게 되면 차징을 중지하고, 평균 전압 값에 일정한 바이어스(bias) 전압(Voffset) 값을 더한 Vref + Voffset 전압에서부터 일정한 전류로 디스차징(discharging)을 시작한다.
디스차징을 시작하는 동시에 메인 클럭 카운터(main clock counter)가 동작되며 디스차징 되는 전압과 각각의 터치 전극의 전압 값이 동일하게 될 때까지의 클럭(clock) 값이 각 터치 전극의 센싱 데이터가 된다. 센싱 된 터치 전극의 센싱 데이터와 전체 터치 전극의 센싱 데이터의 평균 전압 값의 차이를 이용하여 터치에 의한 커패시턴스 증가에 따른 로드 변화를 센싱한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터치 전극 별 평균 그레이 정보에 기초하여 룩업 테이블에 저장된 그레이 별 DTX 보상 값을 로딩하고, 로딩 된 DTX 보상 값에 따라 각 터치 전극 별로 DTX 보상 값을 생성한다.
이후, 드라이브 IC에서 터치 IC로 전달되는 데이터에 기초하여 룩업 테이블에서 로딩된 터치 전극 별 DTX 보상 값을 터치 로우 데이터(touch raw data)를 보상함으로써 화면 변화에 따른 오토 터치 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 전체 터치 전극의 평균 값을 기준으로 터치를 센싱하는 방법의 문제점을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 터치 전극 내의 디스플레이 패턴은 동일하게 설정(화이트 패턴)하고, 해당 터치 전극 이외의 픽셀들의 디스플레이 패턴을 0 그레이에서 255 그레이까지 변화시켜 DTX 값이 변화하는 것을 확인했다.
터치 전극 주변의 픽셀들의 디스플레이 패턴이 변화함에 따라 DTX 현상이 발생하며, 높은 그레이 일수록 DTX의 크기가 작아짐을 알 수 있다. 해당 터치 전극의 로드 변화는 동일하지만 일정 크기의 블록(예를 들면, 1 MUX에 해당하는 모든 터치 전극) 내의 디스플레이 패턴에 따라서 평균 로드가 달라지게 된다.
블록 내의 평균 로드 변화로 인해서, Xavg = Vref까지 도달하는 시간이 달라지게 되며, 블랙 패턴 대비 화이트 패턴에서 Xavg = Vref가 도달되는 시간이 더 오래 걸리게 된다.
해당 터치 전극에서는 패턴이 동일하기 때문에 로드 변화는 동일하지만 차징 시간이 달라지기 때문에 블랙 패턴 대비 화이트 패턴에서 차징 전압이 증가하게 된다. 동일한 전압(Vref + Voffset)에서 디스차징이 시작되기 때문에 높은 전압일수록 터치 로우 데이터(touch raw data)가 작아지게 된다(t2 < t1). 또한, 블랙 내의 평균 로드가 감소하게 되면 터치 로우 데이터가 커지게 된다.
상술한 종래 기술의 터치 센싱 방법은 터치 전극 내에 존재하는 픽셀들의 정보만 이용하여 DTX 보상이 이루어 졌다. 해당 터치 전극은 다른 영역의 픽셀들에 의해 영상을 받지 않기 때문에 터치 센싱 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 그러나, 센싱 되는 모든 터치 전극의 평균 전압 값을 이용하여 센싱이 이루어지는 경우, 해당 터치 전극 내의 픽셀들의 정보뿐만 아니라 다른 터치 전극에 존재하는 픽셀들에 의해서도 터치 센싱에 영향을 받게 되므로 이에 대한 개선이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화면 변화에 따른 터치 오류 특히, 오토 터치(auto touch) 오류를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, DTX(Display to Touch Crosstalk)를 보상하여 터치 노이즈를 감소시키고, 터치 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양산 시 디스플레이 패널의 편차에 따른 터치 불량율 및 재가공(rework)을 감소시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 민감도의 증가에 따른 터치 에러 데이터의 증가량을 보상하여, 터치 민감도를 높이면서도 오토 터치로 인한 터치 불량을 방지할 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 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.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에 형성된 복수의 화소에 프레임 단위의 이미지 데이터에 따른 데이터 전압을 공급하는 드라이브 IC(Integrated Circuit); 및 화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상하여 터치 전극들을 센싱하되, 상기 터치 전극들의 평균 휘도를 산출하여 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상 값을 산출하는 터치 IC를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법은 복수의 터치 전극의 터치를 센싱하되, 제1 터치 전극에 구성된 화소들의 평균 휘도 값 및 상기 복수의 터치 전극에 구성된 전체 화소들의 평균 휘도 값에 기초하여 화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 화면 변화에 따른 터치 오류 특히, 오토 터치(auto touch) 오류를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 전체 터치 전극의 평균 값을 이용하여 터치를 센싱할 때 DTX(Display to Touch Crosstalk)를 보상하여 터치 노이즈를 감소시키고, 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 디스플레이 패널의 양산 편차에 따른 터치 불량율 및 재가공(rework)을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 터치 민감도의 증가에 따른 터치 에러 데이터의 증가량을 보상함으로써 터치 민감도를 높이면서도 오토 터치로 인한 터치 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 양산성을 높이고, 터치 불량률을 저감하여 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 화면 변화에 의해서 오토 터치 불량이 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 전체 터치 전극의 평균 값을 기준으로 터치를 센싱(Touch Sensing)하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 전체 터치 전극의 평균 값을 기준으로 터치를 센싱하는 방법의 문제점을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 드라이브 IC 및 터치 IC를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 것으로, DTX 값을 산출하여 터치 로우 데이터를 보상하는 일 예를 나타내고 있다.
도 9는 터치 전극(터치 블록) 별로 평균 DTX 값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 것으로, 현재 프레임과 이전 프레임의 평균 DTX 값을 이용하여 터치 로우 데이터를 보상하는 일 예를 나타내고 있다.
도 12는 MUX(Multiplexer) 별로 평균 DTX 값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 터치 데이터의 보상을 통해 터치 오류가 개선 된 것을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 대하여 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도면을 참조한 상세한 설명에 앞서, 액정 표시장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, IPS 모드와 FFS 모드는, 하부 기판(TFT 어레이 기판) 상에 화소 전극과 공통 전극을 형성하고, 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
특히, IPS 모드는, 화소 전극과 공통 전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 수평전계를 일으켜 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
FFS 모드는 화소 전극과 공통 전극이 절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성된다. 이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고, 다른 하나의 전극은 핑거(finger)형상으로 형성한다. 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드 및 FFS 모드의 액정 패널이 모두 적용될 수 있으며, 상세한 설명에서는 FFS 모드의 액정 패널에 터치 스크린이 일체화되어 화상의 디스플레이 및 터치 센싱이 이루어지는 것을 일 예로 하였다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 드라이브 IC 및 터치 IC를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 드라이브 IC(200, Driver Integrated Circuit), 터치 IC(300, Touch Integrated Circuit), 제1 룩업 테이블(310, LUT1: look-up table), 제2 룩업 테이블(320, LUT2), 디스플레이 패널(100)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(미도시) 및 전원 공급부(미도시)를 포함하여 구성된다.
디스플레이 패널(100)은 상부 기판(컬러필터 어레이 기판), 하부 기판(TFT 어레이 기판) 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재된 액정을 포함한다. 이러한, 디스플레이 패널(100)은 상호 교차하도록 형성된 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하며, 상기 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 복수의 화소가 정의된다.
복수의 화소는 매트릭스 형태로 배열되며, 각 화소에는 스위칭 소자인 TFT, 스토리지 커패시터, 화소 전극 및 공통 전극이 형성되어 있다. RGB 3개의 화소로 단위 화소가 구성된다.
여기서, TN(Twisted Nematic) 모드 및 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계를 이용하여 화상을 표시하는 경우에는 공통 전극이 상부 기판에 형성된다. 한편, IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching)와 같이 수평 전계 또는 프린지 필드를 이용하여 화상을 표시하는 경우에는 공통 전극이 하부 기판에 형성된다.
이러한, 복수의 화소는 화소 전극에 공급된 데이터 전압과 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)에 의해 형성된 전계에 따라 액정의 배열을 조절하고, 액정의 배열을 조절함으로써 백라이트 유닛에서 조사되는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다.
일정 개수의 화소들(예로서, 가로60×세로64)을 하나의 터치 그룹(120)으로 구성하고, 복수의 터치 그룹(120)으로 터치 스크린을 형성한다. 이때, 각 터치 그룹(120)이 터치 전극이 된다. 각 터치 그룹(120)은 하부 기판의 공통 전극을 연결하여 구성되고, 각 터치 그룹(120)은 터치 라인(미도시)을 통해 터치 IC(300)와 접속된다.
디스플레이 패널(100)은 인셀 터치(in-cell touch) 방식으로 디스플레이를 위한 화소와 터치 검출은 위한 터치 스크린이 터치 스크린이 일체화되어 형성되어 있다. 따라서, 디스플레이와 터치 센싱을 시간적으로 분할하여 구동한다.
표시 기간에는 각 화소의 화소 전극에 영상 데이터에 따른 데이터 전압을 공급하고, 공통 전극에 공통전압(Vcom)을 공급하여 화상을 디스플레이 한다. 한편, 비 표시 기간에는 터치 블록(120)의 공통 전극을 터치 전극으로 구동시켜 사용자의 터치를 센싱 한다.
도 7을 참조하면, 드라이브 IC(200)는 타이밍 컨트롤러(210, timing controller), 게이트 드라이버(220, gate driver) 및 데이터 드라이버(230, data driver)를 포함한다. 터치 IC(300)는 제1 룩업 테이블(310), 제2 룩업 테이블(320) 및 터치 데이터 보정부(330, touch data compensator)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 셀프 인셀 터치 방식으로 터치를 센싱한다. 디스플레이 패널(100)이 소형 사이즈로 제조되어 모바일 기기에 적용되는 경우, 타이밍 컨트롤러(210), 게이트 드라이버(220) 및 데이터 드라이버(230) 하나의 칩(single chip)으로 구현될 수 있다. 터치 데이터 보정부(330)는 별도의 구성으로 형성될 수도 있고, 터치 IC(300)의 내부 또는 드라이브 IC(200) 내부에 구현될 수도 있다.
한편, 액정 디스플레이 장치가 중형 사이즈 이상으로 제조되어 모니터 또는 TV에 적용되는 경우, 게이트 드라이버(220)는 ASG(Amorphous Silicon Gate) 방식 또는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 액정 패널의 기판 위에 직접화 될 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(210), 데이터 드라이버(230), 터치 IC(300) 및 터치 데이터 보정부(330)는 각각 별도의 칩으로 형성되거나, 또는 일부 구성들이 하나의 칩으로 구현될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(210)는 입력되는 영상 신호(DATA)를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 형태의 RGB 이미지 데이터(image data)로 변환하고, 변환된 이미지 데이터를 데이터 드라이버(230)에 공급한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(210)는 입력되는 타이밍 신호(TS)를 이용하여 게이트 드라이버(220)의 제어를 위한 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 드라이버(230)의 제어를 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다. 타이밍 신호는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync) 및 클럭신호(CLK)를 포함한다.
게이트 제어 신호(GCS)를 게이트 드라이버(220)에 공급하고, 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 드라이버(230)에 공급한다.
데이터 제어 신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(SSP: Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC: Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블(SOE: Source Output Enable) 및 극성 제어(POL: Polarity)신호를 포함할 수 있다.
게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(GSP: Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(GSC: Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블(GOE: Gate Output Enable)을 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(220)는 타이밍 컨트롤러(210)로부터 공급되는 게이트 제어 신호(GCS)에 기초하여 디스플레이 패널(100)의 화소들에 형성된 TFT를 구동시키기 위한 스캔 신호(게이트 구동 신호)를 생성한다. 생성된 스캔 신호를 디스플레이 패널(100)에 형성된 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여, 화소들의 TFT를 구동시킨다.
데이터 드라이버(230)는 타이밍 컨트롤러(210)로부터 공급되는 디지털 이미지 데이터(R, G, B)를 감마 전압(GMA)을 이용하여 아날로그 데이터 전압(데이터 신호)으로 변환한다. 그리고, 데이터 드라이버(230)는 타이밍 컨트롤러(210)로부터의 데이터 제어 신호(DCS)에 기초하여 아날로그 데이터 전압을 패널(100)의 데이터 라인들을 통해 복수의 화소에 공급한다. 또한, 데이터 드라이버(230)는 공통 전압(Vcom)을 생성하여 복수의 터치 블록(120)에 공급하여 화상이 표시되도록 한다.
상술한 바와 같이, 화면 변화에 따른 화소의 정전용량 변화로 인해 터치 센싱에 오작동이 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 터치 전극 내의 화소들의 그레이 별 DTX 보상 값 및 전체 터치 전극의 평균 그레이 별 DTX 보상 값을 이용하여 화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상한다. 이를 통해, 화면 변화에 따른 오토 터치 불량의 발생을 방지한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 것으로, DTX 값을 산출하여 터치 로우 데이터를 보상하는 일 예를 나타내고 있다. 도 9는 터치 전극(터치 블록) 별로 평균 DTX 값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 도 8 및 도 9를 결부하여 터치 IC(300) 및 터치 데이터 보정부(300)의 구동 방법을 위주로, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치의 구동방법에 대하여 설명한다.
터치 IC(300)의 터치 데이터 보정부(330)는 데이터 드라이버(230)로부터 입력된 1프레임 단위의 이미지 데이터를 분석하여 화소들의 휘도를 산출한다. 이후, 각 터치 전극 내에 구성된 화소들의 휘도에 기초하여 터치 전극 별로 화소들의 평균 휘도 산출한다.
화소들의 휘도 변화에 따라서 터치 데이터가 변화될 수 있음으로, 제1 룩업 테이블(310)에 저장된 터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값을 로딩한다. 이때, 하나의 터치 블록에 구성된 화소들의 평균 휘도를 산출하고, 제1 룩업 테이블(310)에 저장된 터치 보정 값들 중에서 터치 전극 별로 산출된 평균 휘도에 대응되는 터치 보정 값을 로딩한다. 이때, 개별 터치 전극을 구성하는 화소들의 터치 데이터 에러 값의 총 합을 화소들의 개수로 나누어 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)을 산출한다.
제1 룩업 테이블(310)에서 터치 전극 별 터치 보정 값을 로딩함과 아울러, 이와 동시에 센싱 된 모든 터치 전극을 구성하는 화소들의 평균 휘도를 산출하고, 제2 룩업 테이블(320)에서 전체 터치 전극의 평균 휘도 별 터치 보정 값을 로딩한다. 즉, 센싱 된 모든 터치 전극을 구성하는 화소들의 평균 휘도 별 터치 보정 값을 제2 룩업 테이블(320)에서 로딩한다.
제1 룩업 테이블(310)에 저장된 터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값과, 과 제2 룩업 테이블(320)에 저장된 전체 터치 전극의 평균 휘도 별 터치 보정 값을 로딩한 후, 터치 전극 별로 DTX 보상 값을 산출한다. 이후, 산출된 DTX 보상 값을 터치 로우 데이터(touch raw data)에 보상하여 DTX 현상을 개선 즉, 오토 터치 불량의 발생을 방지할 수 있다.
이후, 터치 전극 별 DTX 보상을 수행한다. 이때, 센싱 된 모든 터치 전극에 구성된 화소들의 평균 휘도 값이 증가할 경우, 주변의 터치 전극들의 휘도 증가에 의해 해당 터치 전극의 센싱에 영상을 주게 되므로 해당 터치 전극의 DTX 보상 값을 감산하여 보상한다.
이와 반대로, 센싱 된 모든 터치 전극에 구성된 화소들의 평균 휘도 값이 감소할 경우, 주변의 터치 전극들의 휘도 감소에 의해 해당 터치 전극의 센싱에 영상을 주게 되므로 해당 터치 전극의 DTX 보상 값을 가산하여 보상한다.
여기서, 셀프 인셀 터치의 디스플레이 화면에서 각각의 터치 전극(터치 블록)에 해당하는 화소들에 공급되는 데이터들의 대응 값(실측된 gray 별 DTX 값)들을 터치 전극 별 평균 값으로 산출하고, 산출된 터치 전극 별 평균 값을 매 프레임 마다 터치 IC(300)에 공급한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 각 터치 전극 내의 화소들의 그레이 별 DTX 값을 산출하고, 산출된 DTX 값을 모두 합산한 값의 평균을 산출하여 각 터치 전극 별 평균 DTX 값을 생성한다. 1 프레임 단위로 터치 전극 별 평균 DTX 값을 제2 룩업 테이블(320)에 저장한 후, 원하는 타이밍에 맞춰 터치 IC(300)에 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이, 하나의 터치 블록(120)을 구성하는 복수의 화소들은 하나의 공통 전극을 공유하여 화상을 표시함과 아울러, 비 표시 기간에 각 터치 블록(120)의 공통 전극을 터치 전극으로 기능시켜 터치를 센싱 함으로, 터치 데이터 보정부(330)는 터치 블록 별로 평균 터치 데이터 보정 값을 산출한다.
본 발명의 다른 예로서, 터치 데이터 보정부(330)는 데이터 드라이버(230)로부터 입력된 1프레임 단위의 이미지 데이터를 분석하여 터치 블록(120) 별로 평균 휘도를 산출한다. 그리고, 터치 블록 별 평균 휘도 정보를 터치 IC(300)에 공급할 수도 있다.
이때, 개별 터치 블록(120)을 구성하는 화소들의 휘도 값을 더한 후, 화소들의 개수로 나누어 각 터치 블록(120)의 평균 휘도를 산출한다. 이후, 터치 블록 별 평균 휘도에 기초하여 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)을 산출하고, 산출된 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값을 터치 IC(300)에 공급한다.
터치 IC(300)는 미 도시된 터치 라인을 통해 복수의 공통 전극 각각에 터치 구동 신호를 공급하고, 각 터치 블록(120)에 형성된 정전용량의 변화를 검출한다. 비 표시 기간(터치 센싱 기간)에 사용자의 손가락 터치가 이루어진 터치 블록(120)은 정전용량의 변화가 발생되고, 터치 IC(300)가 터치 블록(120) 별로 정전용량의 변화를 감지하여 사용자의 터치 유무 및 위치를 센싱 한다.
여기서, 화상이 표시되는 표시 기간과 터치를 센싱하는 비 표시 기간 사이에 터치 블록(120) 별로 산출된 평균 휘도 정보의 송수신이 이루어질 수 있으며, 터치 블록(120) 별로 산출된 평균 휘도 정보의 송수신 화면의 표시를 위한 데이터의 전송과 터치 검출은 위한 터치 신호들의 전송에 저해되지 않도록 유연하게 조절 가능하다.
터치 데이터 보정부(330)에서 이미지 데이터의 분석에 따른 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)은 터치 IC(300)에 입력되고, 터치 IC(300)는 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)에 기초하여 화면 변화에 따른 터치 블록의 정전용량 변화량을 보상한다. 이때, 센싱 된 터치 로우 데이터(touch raw data)에서 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)을 차감하여 화면 변화에 따른 터치 에러 값을 보상한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린을 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 드라이버 IC(200, Driver Integrated Circuit) 및 터치 IC(300, Touch Integrated Circuit)를 포함하여 구성된다.
드라이브 IC(200)는 제1 멀티플렉서(MUX 1)와 제2 멀티플렉서(MUX 2)를 포함한다. 터치 IC(300)는 제1 룩업 테이블(310)을 포함한다. 제1 룩업 테이블(310)에는 터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값이 저장되어 있다.
셀프 인셀 터치 방식의 터치 센싱을 위해 드라이브 IC(200)에 2개의 멀티플렉서(MUX1, MUX2)를 구성하였다. 그러나, 반드시 2개의 멀티플렉서를 구비하여야 하는 것은 아니며, 터치 IC(300)에 형성 가능한 채널의 개수에 따라서 멀티플렉서의 개수는 조절할 수 있다.
드라이브 IC(200)의 좌측 및 우측에 각각 3:1 멀티플렉서가 구성되어 있으며, 제1 멀티플렉서(MUX1) 및 제2 멀티플렉서(MUX2)는 각각 40개 채널을 가지고 있다. 디스플레이 패널(100)에 총 240개의 터치 전극이 구성된 경우, 3:1 멀티플렉서 2개를 이용하면 80개의 터치 전극을 동시에 센싱할 수 있다.
80개의 터치 전극의 DTX 평균 값을 산출한다. 이때, 디스플레이 패널(100)에 형성된 240개의 터치 전극을 80개씩 3개의 그룹(MUX#1, MUX#2, MUX#3)으로 나누어 순차적으로 센싱한다. 현재 프레임의 80개의 터치 전극의 DTX 평균 값과 이전 프레임의 DTX 평균 값과 비교하여 그 차이만큼 보상하여 평균 로드 변화에 따른 DTX 현상을 개선할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법을 나타내는 것으로, 현재 프레임과 이전 프레임의 평균 DTX 값을 이용하여 터치 로우 데이터를 보상하는 일 예를 나타내고 있다. 도 12는 MUX(Multiplexer) 별로 평균 DTX 값을 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 터치 IC(300)는 드라이브 IC(200)로부터 입력된 터치 전극 별 평균 휘도 정보에 기초하여 터치 전극에 구성된 화소들의 휘도를 산출한다. 이후, 각 터치 전극 내에 구성된 화소들의 휘도에 기초하여 터치 전극 별로 화소들의 평균 휘도 산출한다.
화소들의 휘도 변화에 따라서 터치 데이터가 변화될 수 있음으로, 제1 룩업 테이블(310)에 저장된 터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값을 로딩한다. 이때, 하나의 터치 블록에 구성된 화소들의 평균 휘도를 산출하고, 제1 룩업 테이블(310)에 저장된 터치 보정 값들 중에서 터치 전극 별로 산출된 평균 휘도에 대응되는 터치 보정 값을 로딩한다. 제1 룩업 테이블(310)에서 로딩된 터치 보정 값으로 터치 전극 별 DTX 보상 값을 생성한다.
여기서, 현재 프레임(N번째 프레임)에서 2개의 멀티플렉서(MUX1, MUX2)를 통해 80개의 터치 전극 단위로 순차적으로 센싱하여 전체 240개의 터치 블록의 DTX 값을 생성할 수 있다.
80개의 터치 전극 별 DTX 보상 값을 합산한 후, 현재 프레임의 멀티플렉서(MUX) 별 평균 DTX 값을 산출한다. 이후, 이전 프레임에서 생성된 멀티플렉서(MUX) 별 평균 DTX 값과 현재 프레임의 멀티플렉서(MUX) 별 DTX 값을 비교하여, 현재 프레임과 이전 프레임의 멀티플렉서(MUX) 별 DTX 값의 차이만금 터치 전극 별로 DTX 보상을 수행한다. 이를 통해, 평균 로드 변화에 따른 DTX 현상을 개선할 수 있다.
도 13은 터치 데이터의 보상을 통해 터치 오류가 개선 된 것을 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 여러 가지 테스트 패턴을 자동 변화하도록 실행하여 랜덤 이미지(random image)에서의 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값을 적용한 결과를 나타내고 있다.
터치 데이터 보정 값을 적용할 경우, 화면이 변화되더라도 터치 에러 데이터의 편차가 터치 판단 기준 이하로 형성되어 터치 오류가 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 터치 데이터 보정 값을 적용하지 않는 경우, 화면이 변화될 때 터치 에러 데이터의 편차가 터치 판단 기준을 초과하여 터치 오류가 발생되는 것을 확인할 수 있다.
터치 IC(300)에 입력된 터치 블록 별 평균 터치 데이터 보정 값(터치 데이터 에러 값)에 대응하는 터치 보정 데이터를 룩업 테이블에서 참조하여 화면 변화에 따라서 예상치 않게 변화된 정전용량의 변화량을 보상함으로써, 터치 블록(120)들의 터치 오류 발생을 방지하여 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 전체 터치 전극의 평균 값을 이용하여 터치를 센싱할 때, 이전 프레임의과 현재 프레임의 멀티플렉서 별 평균 DTX 값을 이용하여 DTX를 보상함으로써 터치 노이즈를 감소시키고, 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
종래 기술은 터치 민감도가 증가할수록 화면 전환에 따른 터치 에러 데이터도 비례하여 증가하므로 터치 민감도를 높이는 것에 제약이 있었다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 터치 민감도의 증가에 따른 터치 에러 데이터의 증가량을 보상함으로써 터치 민감도를 높이면서도 오토 터치로 인한 터치 불량을 방지할 수 있다. 또한, 임의의 터치 블록의 주변에 위치한 터치 블록들의 디스플레이 패턴이 변화되더라도, 주변 터치 블록들의 디스플레이 패턴 변화에 따른 DTX를 보상하여 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
디스플레이 장치의 제조 시, 양상 편차로 인해 발생될 수 있는 터치 불량이 발생될 수 있지만 양산이 완료된 제품의 재가공(rework)은 제약 사항이 많아 터치 불량의 개선하는데 제약이 있었다. 이와 대비하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법은 양산 편차에 따라 터치 에러 데이터를 보상하여, 양상 편차에 따른 터치 불량을 개선할 수 있다. 따라서, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 양산성을 높이고, 터치 불량률을 저감하여 제품 경쟁력을 높일 수 있다.
상술한 설명에서는 드라이브 IC(200)에 3:1 멀티플렉서가 2개 구성된 것으로 설명하였지만 이는 여러 실시 예들 중에서 하나를 설명한 것이다. 터치 IC(300)의 사이즈로 인해 구성할 수 있는 채널의 개수에 제약이 있음으로 3:1 멀티플렉서 2개를 구성한 것으로, 1:1, 2:2 또는 4:1 6:1 멀티플렉서를 적용할 수도 있다.
따라서, 240개의 터치 전극을 3개의 그룹으로 분할하여 80개씩 순차적으로 센싱하는 것으로 설명하였지만, 240개의 터치 전극을 동시에 센싱할 수도 있고, 40개의 터치 전극 단위로 순차적으로 센싱할 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: 디스플레이 패널 200: 드라이버 IC
210: 타이밍 컨트롤러 220: 게이트 드라이버
230: 데이터 드라이버 300: 터치 IC
310, 320: 룩업 테이블 330: 터치 데이터 보정부

Claims (10)

  1. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널에 형성된 복수의 화소에 프레임 단위의 이미지 데이터에 따른 데이터 전압을 공급하는 드라이브 IC(Integrated Circuit); 및
    화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상하여 터치 전극들을 센싱하되, 상기 터치 전극들의 평균 휘도를 산출하여 DTX(Display to Touch Crosstalk) 보상 값을 산출하는 터치 IC;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값이 저장된 제1 룩업 테이블 및 전체 터치 전극의 평균 휘도 별 터치 보정 값이 저장된 제2 룩업 테이블을 더 포함하고,
    상기 터치 IC는, 상기 제1 룩업 테이블에 저장된 터치 보정 값들 중에서 터치 전극 별로 산출된 평균 휘도에 대응되는 제1 터치 보정 값을 로딩 및 상기 제2 룩업 테이블에 저장된 전체 터치 전극의 평균 휘도 별 제2 터치 보정 값을 로딩하고,
    상기 제1 터치 보정 값과 상기 제2 터치 보정 값을 이용하여 터치 전극 별로 DTX 보상 값을 생성하는 것을 특징을 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 제1 터치 보정 값과 상기 제2 터치 보정 값을 이용하여 터치 전극 별로 DTX 보상 값을 산출하고, 상기 DTX 보상 값을 터치 로우 데이터(touch raw data)에 보상하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 전체 터치 전극의 평균 휘도 값이 증가하면 터치 전극의 DTX 보상 값을 감산하고, 상기 전체 터치 전극의 평균 휘도 값이 감소하면 터치 전극의 DTX 보상 값을 가산하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값이 저장된 제1 룩업 테이블을 더 포함하고,
    상기 터치 IC는, 터치 전극에 구성된 화소들의 평균 휘도를 산출하고, 상기 제1 룩업 테이블에 저장된 터치 보정 값들 중에서 터치 전극 별로 산출된 평균 휘도에 대응되는 터치 보정 값을 로딩하여 터치 전극 별 DTX 보상 값을 생성하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    현재 프레임의 평균 DTX 보상 값과 이전 프레임의 평균 DTX 보상 값의 차이를 터치 전극의 DTX 보상 값에 반영하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  7. 복수의 터치 전극의 터치를 센싱하되,
    제1 터치 전극에 구성된 화소들의 평균 휘도 값 및 상기 복수의 터치 전극에 구성된 전체 화소들의 평균 휘도 값에 기초하여 화면 변화에 따른 화소들의 정전용량 변화량을 보상하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    터치 전극의 휘도 별 터치 보정 값이 저장된 제1 룩업 테이블에서 터치 전극 별로 산출된 평균 휘도에 대응되는 제1 터치 보정 값을 로딩하고,
    전체 터치 전극의 평균 휘도 별 터치 보정 값이 저장된 제2 룩업 테이블에서 전체 터치 전극의 평균 휘도 별 제2 터치 보정 값을 로딩하고,
    상기 제1 터치 보정 값과 상기 제2 터치 보정 값을 이용하여 터치 전극 별로 DTX 보상 값 산출하는 것을 특징을 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전체 터치 전극의 평균 휘도 값이 증가하면 상기 제1 터치 전극의 DTX 보상 값을 감산하고, 상기 전체 터치 전극의 평균 휘도 값이 감소하면 상기 제1 터치 전극의 DTX 보상 값을 가산하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    현재 프레임의 평균 DTX 보상 값과 이전 프레임의 평균 DTX 보상 값의 차이를 상기 제1 터치 전극의 DTX 보상 값에 반영하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법.
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