KR20150078571A

KR20150078571A - 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20150078571A
Application number: KR1020130168050A
Authority: KR
Inventors: 이정섭; 김홍철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-08
Also published as: KR102181293B1

Abstract

본 발명은 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어를 변경하지 않고도 터치 센싱 이네이블 기간을 효율적으로 설정 및 변경할 수 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 표시 장치는 픽셀 어레이에 형성되고 공통 전극을 겸용하는 터치 전극을 포함하는 표시 패널과; 상기 픽셀 어레이의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버와; 상기 픽셀 어레이의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 터치 전극을 구동하고 상기 터치 전극을 센싱하는 터치 구동/센싱부를 구비하고; 상기 터치 구동/센싱부는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 상기 게이트 드라이버로 전송되는 게이트 제어 신호 중 게이트 클럭을 이용하여, 상기 화소 어레이에 데이터 신호가 공급되는 디스플레이 이네이블 기간과 간섭되지 않는 터치 이네이블 기간을 설정하는 터치 이네이블 신호를 생성하고, 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간에 상기 터치 전극을 구동 및 센싱한다.

Description

터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법{TOUCH SENSING APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본원 발명은 터치 센서를 내장한 표시 장치에 관한 것으로, 특히 터치 이네이블 타임을 효과적으로 설정하여 안정적인 터치 센싱이 가능한 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

오늘날 각종 표시 장치의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서가 컴퓨터 시스템의 정보 입력 장치로 널리 적용되고 있다. 터치 센서는 사용자가 손가락 또는 스타일러스를 통해 화면을 단순히 터치하여 표시 정보를 이동시키거나 선택하므로, 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있다.

터치 센싱 장치는 표시 장치 상의 터치 센서에서 발생된 터치 및 터치 위치를 감지하여 터치 정보를 출력하고, 컴퓨터 시스템은 터치 정보를 분석하여 명령을 수행한다. 표시 장치로는 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 장치 등과 같은 평판 표시 장치가 주로 이용된다. 터치 센서 기술로는 센싱 원리에 따라 저항막 방식, 커패시티브(Capacitive) 방식, 광학 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 전자기 방식 등이 존재한다.

터치 센서는 패널 형태로 제작되어서 표시 장치의 상부에 부착되는 온-셀 터치 센서(On-cell Touch Sensor)로 구성되거나, 표시 장치의 화소 매트릭스 내에 내장되는 인-셀 터치 센서(In-cell Touch Sensor)로 구성된다. 터치 센서로는 포토 트랜지스터를 이용하여 광세기의 가변에 따라 터치를 인식하는 포토 터치 센서와, 커패시티브 가변에 따라 터치를 인식하는 커패시티브 터치 센서가 주로 이용된다.

커패시티브 터치 센서가 화소 매트릭스에 내장된 표시 장치에서는 노이즈 감소를 위하여 디스플레이 이네이블 기간과 터치 이네이블 기간을 시분할 구동하고 있다.

이를 위하여, 타이밍 컨트롤러가 수직 동기 신호를 이용하여 각 프레임이 디스플레이 이네이블 기간과 터치 이네이블 기간으로 시분할 구동되도록 디스플레이 구동부 및 터치 구동부를 제어하는 것이 일반적이다.

그러나, 종래의 터치 센서를 내장한 표시 장치에서는 터치 이네이블 기간을 가변하기 위해서는 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어가 변경되어야 하고, 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어가 변경에 따라 디스플레이 구동부의 구동 타이밍도 변경되어야 하므로 터치 이네이블 기간을 변경하기가 번거로운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어를 변경하지 않고도 터치 센싱 이네이블 기간을 효율적으로 설정 및 변경할 수 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치는 픽셀 어레이에 형성되고 공통 전극을 겸용하는 터치 전극을 포함하는 표시 패널과; 상기 픽셀 어레이의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버와; 상기 픽셀 어레이의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와; 상기 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러와; 상기 터치 전극을 구동하고 상기 터치 전극을 센싱하는 터치 구동/센싱부를 구비하고; 상기 터치 구동/센싱부는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 상기 게이트 드라이버로 전송되는 게이트 제어 신호 중 게이트 클럭을 이용하여, 상기 화소 어레이에 데이터 신호가 공급되는 디스플레이 이네이블 기간과 간섭되지 않는 터치 이네이블 기간을 설정하는 터치 이네이블 신호를 생성하고, 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간에 상기 터치 전극을 구동 및 센싱한다.

상기 데이터 드라이버 및 상기 터치 센싱/구동부는 1개의 구동 IC로 집적화되고; 상기 게이트 드라이버는 상기 표시 패널에 내장되며; 상기 구동 IC는 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 상기 게이트 제어 신호를 상기 게이트 드라이버로 전달한다.

본 발명의 실시예에 따른 터시 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법은 공통 전극을 겸용하는 터치 전극을 포함하는 픽셀 어레이에 데이터 신호를 공급하는 단계와; 게이트 드라이버를 제어하는 게이트 클럭을 이용하여, 상기 화소 어레이에 데이터 신호가 공급되는 디스플레이 이네이블 기간과 간섭되지 않는 터치 이네이블 기간을 설정하는 터치 이네이블 신호를 생성하는 단계와; 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간에 상기 터치 전극을 구동 및 센싱하는 단계를 포함한다.

상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간은 상기 게이트 클럭의 펄스 공급이 오프되고 게이트 오프 전압을 유지하는 기간내에서 설정된다.

상기 게이트 클럭의 펄스 공급의 종료 시점과 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 시점 사이에 상기 게이트 라인의 방전을 위한 방전 기간이 설정된다.

상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간내에서, 상기 터치 전극을 분할 센싱하기 위한 복수의 MUX를 각각 제어하는 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간이 각각 설정되며; 상기 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 사이에는 상기 터치 전극을 센싱한 센싱 신호의 딜레이를 고려하는 딜레이 제어 기간이 추가로 삽입된다.

상기 방전 기간의 종료 시점과 상기 복수의 MUX 선택 신호 중 첫번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 시작 시점 사이에 상기 터치 전극의 구동 안정화를 위한 터치 안정화 기간이 더 설정되고; 상기 복수의 MUX 선택 신호 중 마지막번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 종료 시점과 상기 터치 이네이블 사이의 종료 시점 사이에 상기 센싱 신호의 딜레이를 고려한 센싱 마진 기간이 더 설정된다.

상기 게이트 클럭의 종료 시점을 기준으로 하는 상기 방전 기간, 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간, 딜레이 제어 기간, 터치 안정화 기간, 센싱 마진 기간은 레지스터에 미리 설정된다.

본 발명에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법은 구동 IC에 내장된 레지스터에서 게이트 클럭을 기준으로 설정된 기간 설정값들을 이용하여 터치 이네이블 기간을 용이하게 설정 및 변경할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법은 터치 이네이블 기간 설정을 위한 타이밍 컨트롤러로부터의 별도의 제어가 필요하지 않으며, 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어를 변경하지 않고도 구동 IC에 내장된 레지스터를 이용하여 터치 이네이블 기간을 효과적으로 설정하거나 변경할 수 있고, 안정적인 터치 센싱이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널의 공통 전극을 이용한 터치 전극의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치의 시분할 구동을 나타낸 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 이네이블 기간의 구동 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레지스터의 일부 구성을 나타낸 도면이다.

이하의 실시예에서는 설명의 편의상 터치 센서를 내장한 표시 장치로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치는 LCD로만 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치, 전기영동 표시 장치(ElectroPhoretic Display; EPD) 등의 다양한 표시 장치에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서가 내장된 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 액정 표시 장치는 터치 전극을 포함하는 표시 패널(40)과, 표시 패널(40)을 구동하는 데이터 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(30)와; 표시 패널(40)의 터치 전극을 구동 및 센싱하는 터치 구동/센싱부(50)와; 데이터 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(30)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(10)와, 표시 패널(40)의 터치 전극을 구동하는 터치 컨트롤러(60)를 구비한다. 타이밍 컨트롤러(10) 및 터치 컨트롤러(60)는 호스트 시스템(70)와 접속된다.

표시 패널(40)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 포함한다. 표시 패널(40)은 컬러 필터 어레이가 형성된 컬러 필터 기판과, 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판 사이의 액정층과, 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 외측면에 각각 부착된 편광판을 구비한다. 표시 패널(40)은 다수의 화소들이 배열된 화소 매트릭스를 통해 영상을 표시한다. 각 화소는 데이터 신호에 따른 액정 배열의 가변으로 광투과율을 조절하는 적색, 녹색, 청색 서브화소의 조합으로 원하는 색을 구현하고, 휘도 향상을 위하여 백색 서브화소를 추가로 포함하기도 한다. 각 서브화소는 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 병렬 접속된 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터를 구비한다. 액정 커패시터는 박막 트랜지스터를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터는 액정 커패시터에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다. 액정층은 TN(Twisted Nematic) 모드 또는 VA(Vertical Alignment) 모드와 같이 수직 전계에 의해 구동되거나, IPS(In-Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같이 수평 전계에 의해 구동된다.

본 발명의 실시예에서는 표시 패널(40)이 수평 전계에 의해 구동되는 방식을 예로 설명하기로 한다. 수평 전계 구동 방식에서 공통 전극은 표시 패널(40)의 하부 기판에 박막 트랜지스터 어레이와 함께 형성된다.

표시 패널(40)의 공통 전극은 다수의 화소에 대응하는 일정 크기를 갖는 다수의 블록으로 분할되어 디스플레이 모드에서는 공통 전극으로 이용되고, 터치 센싱 모드에서는 다수의 터치 전극으로 이용된다.

데이터 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(10)로부터의 영상 데이터를 표시 패널(40)의 다수의 데이터 라인(DL)에 공급한다. 데이터 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터 입력되는 디지털 데이터를 감마 전압을 이용하여 정극성/부극성 아날로그 데이터 신호로 변환하여 각 게이트 라인이 구동될 때마다 데이터 신호를 데이터 라인(DL)으로 공급한다. 데이터 드라이버(20)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터의 게이트 제어 신호를 게이트 드라이버(30)로 전달해 줄 수 있다.

데이터 드라이버(20)는 적어도 하나의 데이터 IC로 구성되어 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(40)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(40) 상에 실장될 수 있다.

게이트 드라이버(30)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 표시 패널(40)의 박막 트랜지스터 어레이에 형성된 다수의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(30)는 각 게이트 라인의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다.

게이트 드라이버(30)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(40)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(40) 상에 실장될 수 있다.

이와 달리, 게이트 드라이버(30)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 표시 패널(40)에 내에 내장되어 표시 영역의 화소 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판의 비표시 영역에 형성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(10)는 호스트 시스템(70)로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(20)로 공급한다. 예를 들면, 타이밍 컨트롤러(10)는 액정의 응답 속도를 향상시키기 위하여 인접 프레임간의 데이터 차에 따라 오버슈트(Overshoot) 값 또는 언더슈트(Undershoot) 값을 부가하는 오버 드라이빙 구동으로 데이터를 보정하여 출력할 수 있다. 또한, 타이밍 컨트롤러(10)는 호스트 시스템(70)로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭 중 적어도 2개를 이용하여 데이터 드라이버(20)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와, 게이트 드라이버(30)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(10)는 생성된 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 데이터 드라이버(20) 및 게이트 드라이버(30)로 각각 출력한다. 데이터 제어 신호는 데이터 신호의 래치를 제어하는 소스 스타트 펄스 및 소스 샘플링 클럭과, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호와, 데이터 신호의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호는 게이트 신호(스캔 펄스)의 스캐닝을 제어하는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 클럭과, 게이트 신호의 출력 기간을 제어하는 게이트 출력 이네이블 신호 등을 포함한다.

터치 구동/센싱부(50)는 표시 패널(40)에 형성된 터치 라인들을 통해 터치 전극들(분할된 공통 전극 블록들)을 구동하고, 구동된 터치 전극으로부터의 피드백 신호를 입력하고, 각 터치 전극에 공급한 초기 구동 신호와 피드백 신호를 차동 증폭함으로써 터치로 인한 각 터치 전극의 셀프-커패시턴스(self-capacitance) 변화를 센싱하여 터치 센싱 정보를 출력한다.

이와 달리, 터치 구동/센싱부(50)는 터치 구동 라인을 통해 터치 전극을 구동하고, 각 터치 전극의 뮤추얼-커패시턴스(mutual-capacitance) 변화를 나타내는 터치 신호를 리드아웃 라인을 통해 센싱하여 터치 센싱 정보를 출력할 수 있다.

특히, 터치 구동/센싱부(50)는 터치 이네이블 기간을 설정한 레지스터를 내장한다. 레지스터에는 디스플레이 이네이블 기간에만 게이트 드라이버(30)로 공급되는 게이트 쉬프트 클럭(GCLK)의 타이밍을 기준으로 터치 이네이블 기간, 디스플레이 기간과 터치 이네이블 기간 사이의 안정화 기간, 분할 센싱을 위한 멀티플렉서(이하 MUX)의 이네이블 기간 등이 설정되어 저장된다. 레지스터에 저장된 설정값들은 비트 변경으로 용이하게 가변될 수 있다. 이에 따라, 터치 구동/센싱부(50)는 종래와 같이 타이밍 컨트롤러로부터의 수직 동기 신호를 이용하지 않고도 터치 이네이블 기간을 용이하게 설정하거나 가변할 수 있다.

터치 컨트롤러(60)는 터치 구동/센싱부(50)로부터의 터치 센싱 정보를 신호 처리하여 터치 영역(터치된 터치 전극)을 판별하고, 판별된 터치 영역의 좌표를 산출하여 호스트 시스템(70)으 공급한다.

호스트 시스템(70)은 영상 데이터 및 다수의 동기 신호를 타이밍 컨트롤러(10)로 공급하고, 터치 컨트롤러(60)로부터 입력된 터치 포인트 좌표를 분석하여 사용자의 터치 동작에 대응하는 명령을 수행한다.

도 1에 도시된 데이터 드라이버(20) 및 터치 구동/센싱부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 1개의 구동 IC(D-IC)로 집적화될 수 있고, 게이트 드라이버(30)는 GIP 구조로 표시 패널(40)에 내장될 수 있다.

구동 IC(D-IC)는 타이밍 컨트롤러(10)로부터의 게이트 쉬프트 클럭을 포함하는 게이트 제어 신호를 표시 패널(40)에 내장된 게이트 드라이버(30)로 전달한다.

도 2를 참조하면, 표시 패널(40)의 표시 영역은 다수의 터치 전극열(C1~Cm)을 포함하고, 다수의 터치 전극열(C1~Cm) 각각은 수직 방향으로 배열된 다수의 터치 전극(TE1~TEn)을 포함한다. 다수의 터치 전극(TE1~TEn)은 표시 영역에 형성된 공통 전극이 분할되어 형성되고, 터치 전극(TE1~TEn) 각각은 터치점 크기를 고려하여 다수 픽셀에 형성된 공통 전극으로 형성될 수 있다.

다수의 터치 전극열(C1~Cm) 각각은 다수의 터치 전극(TE1~TEn)을 독립적으로 구동 IC(D-IC)와 접속시키는 다수의 터치 라인(TL1~TLn)을 더 포함한다. 터치 전극열(C1~Cm) 각각에 포함된 다수의 터치 라인(TL1~TLn)은 다수의 터치 전극(TE1~TEn)과 개별적으로 접속되고, 접속된 터치 전극으로부터 표시 영역을 경유하여 비표시 영역의 구동 IC(D-IC)까지 신장되어 구동 IC(D-IC)와 접속되며, 구동 IC(D-IC)로부터의 구동 신호를 접속된 터치 전극에 공급하고, 접속된 터치 전극으로부터의 피드백 신호를 구동 IC(D-IC)로 공급한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치의 시분할 구동을 나타낸 타이밍도이다.

도 3을 참조하면, 각 프레임은 이미지 디스플레이를 위한 디스플레이 이네이블 기간과, 터치 센싱을 위한 터치 이네이블 기간을 포함한다.

각 프레임에서 구동 IC(D-IC)는 타이밍 컨트롤러(10)로 공급된 게이트 제어 신호 중 게이트 클럭(GCLK)을 기준으로 픽셀 어레이를 디스플레이 이네이블 기간과, 터치 이네이블 기간으로 시분할 구동한다.

게이트 드라이버(30)를 구성하는 쉬프트 레지스터는 게이트 스타트 펄스에 의해 쉬프트 동작을 시작하여 게이트 클럭(GCLK)을 선택적으로 스캔 펄스로 출력함으로써 게이트 라인들을 순차 구동한다. 이때, 구동 IC(D-IC)는 게이트 라인들에 스캔 펄스가 공급될 때마다 데이터 신호를 픽셀 어레이에 공급하고, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE1~TEn)에 공통 전압(Vcom)을 공급함으로써, 픽셀 어레이는 데이터 신호에 따른 영상을 표시한다.

게이트 클럭(GCLK)은 픽셀 어레이에 데이터 신호를 공급하기 위한 기간에만 게이트 온 상태와 게이트 오프 상태를 반복하는 클럭 펄스 형태로 공급되고, 펄스 공급 종료 후 나머지 기간에는 게이트 오프 상태를 유지하므로, 구동 IC(D-IC)는 게이트 클럭(GCLCK)을 기준으로 각 프레임을 디스플레이 이네이블 기간과 터치 이네이블 기간으로 구분할 수 있다.

구동 IC(D-IC)는 디스플레이 이네이블 기간에만 공급되는 N번째 프레임에 공급되는 게이트 클럭(GCLK)의 종료 타임과 N+1번째 프레임에 공급되는 게이트 클럭(GCLK)의 시작 타임 사이의 게이트 오프 유지 기간내에 포함되도록 터치 이네이블 기간을 설정하고, 터치 이네이블 기간에는 터치 전극(TE1~TEn)에 터치 구동 신호를 인가한 후 출력 신호를 통해 터치로 인한 커패시턴스 변화를 센싱하여 터치 센싱 정보를 출력한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 이네이블 기간의 구동 타이밍도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레지스터의 일부 구성을 나타낸 도면이다.

구동 IC(D-IC)는 디스플레이 이네이블 기간과 터치 이네이블 기간과의 간섭으로 인한 노이즈 발생을 방지하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 게이트 클럭(GCLK)의 게이트 오프 유지 기간 보다 터치 이네이블 기간이 작도록 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 기간을 설정한다.

게이트 클럭(GCLK)의 펄스 공급이 오프된 시점에서 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 시점 사이에, 마지막 게이트 라인에 충전된 스캔 펄스(게이트 온 전압)를 방전시키는 방전 기간(TDTEN)을 설정하여 확보한다. 다시 말하여, 방전 기간(TDTEN)의 종료 시점이 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 시점으로 결정된다. 이 방전 기간(TDTEN)에 의해 게이트 라인 상의 전압이 모두 방전될 수 있으므로, 게이트 라인에서 방전되지 않은 불필요한 전압으로 인한 노이즈 성분이 터치 센싱 신호에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)가 이네이블 상태가 되면, 구동 IC(D-IC)는 터치 전극(TE1~TEn)을 구동하고, 터치 신호(커패시턴스 가변 신호)를 센싱한다. 이때, 구동 IC(D-IC)는 다수의 MUX를 이용하여 터치 전극(TE1~TEn)을 분할 센싱할 수 있으며, 이를 위하여, 다수의 MUX를 각각 제어하기 위한 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 이네이블 기간(TW)를 각각 설정한다. 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 이네이블 기간(TW)은 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 시점, 즉 방전 기간(TDTEN)의 종료 시점으로부터 결정될 수 있다.

다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 이네이블 기간(TW)은 센싱 신호의 딜레이 타임을 고려하여 서로 중첩없이 설정되며, 이를 위하여 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 이네이블 기간(TW) 사이에는 각각 센싱 신호의 딜레이 타임을 제어할 수 있는 딜레이 제어 기간(TDI)이 설정된다. 이 딜레이 제어 기간(TDI)에 의해 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 간격이 결정된다.

또한, 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)가 이네이블되고 터치 신호를 센싱하기 이전에, 즉 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)가 이네이블 시점과 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk) 중 첫번째 MUX 선택 신호(TMUX1)의 이네이블 시점 사이에, 터치 전극(TE1~TEn)의 구동이 안정화될 수 있도록, 터치 안정화 기간(TDF)이 더 설정된다. 터치 안정화 기간(TDF)은 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 시점, 즉 방전 기간(TDTEN)의 종료 시점으로부터 결정될 수 있다. 이 터치 안정화 기간(TDF)에 의해 첫번째 MUX 선택 신호(TMUX1)의 이네이블 시점이 결정된다.

또한, 터치 센싱이 종료되고 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)가 이네이블 상태가 종료되기 이전에, 즉 마지막번째 MUX 선택 신호(TMUXk)의 이네이블 종료 시점에서 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 종료 시점까지의 사이에, 마지막번째 센싱 신호의 딜레이 타임을 고려할 수 있는 센싱 마진 기간(TDB)이 더 설정된다. 센싱 마진 기간(TDB)은 마지막번째 MUX 선택 신호(TMUXk)의 이네이블 종료 시점으로부터 결정되고, 이 센싱 마진 기간(TDB)에 의해 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 종료 시점이 결정된다.

이와 같이, 구동 IC(D-IC)는 게이트 클럭(GCLK)을 토대로 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN) 및 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)을 생성함으로써 디스플레이 이네이블 기간과 간섭이 없는 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 기간에 터치 전극(TE1~TEn)을 구동하여 터치 신호를 안정적으로 센싱할 수 있다.

또한, 구동 IC(D-IC)는 게이트 클럭(GCLK)을 토대로 도 4에 도시된 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN) 및 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)를 생성하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 내장 레지스터의 일부에, 게이트 클럭(GCLK)의 종료 시점을 기준으로 하는 상기 방전 기간(TDTEN), 터치 안정화 기간(TDF), 센싱 마진 기간(TDB), 다수의 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)의 이네이블 기간(TW), 딜레이 제어 기간(TDI)을 각각 미리 설정하여 저장한다. 구동 IC(D-IC)는 게이트 클럭(GCLK)의 종료 시점으로부터 도 5에 도시된 레지스터의 설정값들을 이용하여 카운트하는 카운터를 이용하여 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN) 및 MUX 선택 신호(TMUX1~TMUXk)를 생성할 수 있다.

이에 따라, 구동 IC(D-IC)는 레지스터에서 상기 각 기간의 설정값만 변경함으로써 게이트 클럭(GCLK)의 클럭 오프 기간, 즉 디스플레이 디세이블 기간 내에서 터치 이네이블 기간을 용이하게 설정하거나 조절할 수 있다. 또한, 각 기간의 설정값에서 1비트로 설정되는 시간을 특정 시간(예를 들면, 10us)으로 고정시킴으로써 터치 이네이블 신호(TOUCH_EN)의 이네이블 기간의 설정 및 조정을 용이하게 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법은 구동 IC에 내장된 레지스터에서 게이트 클럭(GCLK)을 기준으로 설정된 기간 설정값들을 이용하여 터치 이네이블 기간을 용이하게 설정 및 변경할 수 있다.

이 결과, 본 발명에 따른 터치 센서를 내장한 표시 장치 및 그 구동 방법은 터치 이네이블 기간 설정을 위한 타이밍 컨트롤러로부터의 별도의 제어가 필요하지 않으며, 타이밍 컨트롤러의 타이밍 제어를 변경하지 않고도 구동 IC에 내장된 레지스터를 이용하여 터치 이네이블 기간을 효과적으로 설정하거나 변경할 수 있고, 안정적인 터치 센싱이 가능한 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 타이밍 컨트롤러 20: 데이터 드라이버
30: 게이트 드라이버 40: 표시 패널
50: 터치 구동/센싱부 60: 터치 컨트롤러
70: 호스트 시스템 C1~Cm: 터치 전극열
TE1~TEn: 공통 전극 겸용 터치 전극 TL1~TLn: 터치 라인

Claims

픽셀 어레이에 형성되고 공통 전극을 겸용하는 터치 전극을 포함하는 표시 패널과;
상기 픽셀 어레이의 데이터 라인을 구동하는 데이터 드라이버와;
상기 픽셀 어레이의 게이트 라인을 구동하는 게이트 드라이버와;
상기 데이터 드라이버 및 게이트 드라이버를 제어하는 타이밍 컨트롤러와;
상기 터치 전극을 구동하고 상기 터치 전극을 센싱하는 터치 구동/센싱부를 구비하고;
상기 터치 구동/센싱부는 상기 타이밍 컨트롤러로부터 상기 게이트 드라이버로 전송되는 게이트 제어 신호 중 게이트 클럭을 이용하여, 상기 화소 어레이에 데이터 신호가 공급되는 디스플레이 이네이블 기간과 간섭되지 않는 터치 이네이블 기간을 설정하는 터치 이네이블 신호를 생성하고, 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간에 상기 터치 전극을 구동 및 센싱하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 데이터 드라이버 및 상기 터치 센싱/구동부는 1개의 구동 IC로 집적화되고,
상기 게이트 드라이버는 상기 표시 패널에 내장되며;
상기 구동 IC는 상기 타이밍 컨트롤러로부터의 상기 게이트 제어 신호를 상기 게이트 드라이버로 전달하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간은 상기 게이트 클럭의 펄스 공급이 오프되고 게이트 오프 전압을 유지하는 기간내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 게이트 클럭의 펄스 공급의 종료 시점과 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 시점 사이에 상기 게이트 라인의 방전을 위한 방전 기간이 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 터치 구동/센싱부는 상기 터치 전극을 분할 센싱하기 위한 복수의 MUX를 구비하고;
상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간내에서 상기 복수의 MUX를 각각 제어하는 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간이 각각 설정되며;
상기 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 사이에는 상기 터치 전극을 센싱한 센싱 신호의 딜레이를 고려하는 딜레이 제어 기간이 추가로 삽입되는 것을 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 방전 기간의 종료 시점과 상기 복수의 MUX 선택 신호 중 첫번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 시작 시점 사이에 상기 터치 전극의 구동 안정화를 위한 터치 안정화 기간이 더 설정되고;
상기 복수의 MUX 선택 신호 중 마지막번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 종료 시점과 상기 터치 이네이블 사이의 종료 시점 사이에 상기 센싱 신호의 딜레이를 고려한 센싱 마진 기간이 더 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 게이트 클럭의 종료 시점을 기준으로 하는 상기 방전 기간, 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간, 딜레이 제어 기간, 터치 안정화 기간, 센싱 마진 기간은 상기 터치 구동/센싱부에 내장된 레지스터에 미리 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치.
공통 전극을 겸용하는 터치 전극을 포함하는 픽셀 어레이에 데이터 신호를 공급하는 단계와;
게이트 드라이버를 제어하는 게이트 클럭을 이용하여, 상기 화소 어레이에 데이터 신호가 공급되는 디스플레이 이네이블 기간과 간섭되지 않는 터치 이네이블 기간을 설정하는 터치 이네이블 신호를 생성하는 단계와;
상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간에 상기 터치 전극을 구동 및 센싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간은 상기 게이트 클럭의 펄스 공급이 오프되고 게이트 오프 전압을 유지하는 기간내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 게이트 클럭의 펄스 공급의 종료 시점과 상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 시점 사이에 상기 게이트 라인의 방전을 위한 방전 기간이 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 터치 이네이블 신호의 이네이블 기간내에서, 상기 터치 전극을 분할 센싱하기 위한 복수의 MUX를 각각 제어하는 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간이 각각 설정되며;
상기 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 사이에는 상기 터치 전극을 센싱한 센싱 신호의 딜레이를 고려하는 딜레이 제어 기간이 추가로 삽입되는 것을 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 방전 기간의 종료 시점과 상기 복수의 MUX 선택 신호 중 첫번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 시작 시점 사이에 상기 터치 전극의 구동 안정화를 위한 터치 안정화 기간이 더 설정되고;
상기 복수의 MUX 선택 신호 중 마지막번째 MUX 선택 신호의 이네이블 기간 종료 시점과 상기 터치 이네이블 사이의 종료 시점 사이에 상기 센싱 신호의 딜레이를 고려한 센싱 마진 기간이 더 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 게이트 클럭의 종료 시점을 기준으로 하는 상기 방전 기간, 복수의 MUX 선택 신호의 이네이블 기간, 딜레이 제어 기간, 터치 안정화 기간, 센싱 마진 기간은 레지스터에 미리 설정된 것을 특징으로 하는 터치 센서를 내장한 표시 장치의 구동 방법.