KR20160087467A - 터치 스크린 패널 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 관련된 터치 스크린 패널은 복수의 화소 및 복수의 화소에 공통 전압을 인가하는 공통 전극을 포함하는 표시 패널 상부에 행렬 형태로 형성되는 복수의 터치 전극 및 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 구동부를 포함한다.

Description

터치 스크린 패널 구동방법{METHOD FOR DRIVING TOUCH SCREEN PANEL}
본 발명은 터치 스크린 패널 구동방법에 관한 것으로, 특히 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 스크린 패널 구동방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 표시 장치는 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함한다. 예를 들어 유기 발광 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함한다. 전기장 생성 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받을 수 있고, 전기 광학 활성층은 이러한 데이터 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
최근 이러한 표시 장치는 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접근하거나 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 접근하거나 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력 받고 영상을 표시할 수 있다.
이러한 터치 감지 기능은 터치 감지 센서를 통해 구현될 수 있다. 터치 감지 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.
정전 용량 방식의 터치 감지 센서는 감지 신호를 전달할 수 있는 복수의 감지 전극으로 이루어진 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 터치 감지 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 충전 정전 용량(capacitance)의 변화 또는 충전 전하량의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.
최근에는 터치 감지 센서가 내장된 표시 장치에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 화질 이상 및 터치 감도 저하를 방지하는 터치 스크린 패널 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 관련된 터치 스크린 패널은 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널 상에 행렬 형태로 형성되는 복수의 터치 전극 및 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 구동부를 포함한다.
터치 구동부는 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가할 수 있다.
터치 구동부는 열 단위로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가할 수 있다.
터치 구동부는 행 단위로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가할 수 있다.
하나의 프레임 내에서, 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제1 터치 전극들의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극들의 수가 동일할 수 있다.
터치 구동부는 하나의 프레임과 연속한 프레임 내에서, 제1 터치 전극들에 부극성의 감지 구동 신호를 인가하고, 제2 터치 전극들에 정극성의 감지 구동 신호를 인가할 수 있다.
터치 구동부는 하나의 프레임 내에서, 복수의 터치 전극으로 감지 구동 신호를 인가한 후, 복수의 터치 전극으로부터 출력되는 감지 출력 신호를 입력받을 수 있다.
복수의 터치 전극은 외부 물체와 자가 감지 축전기(self-sensing capacitor)를 형성하고, 감지 구동 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전될 수 있다.
터치 구동부는 복수의 터치 전극으로 동시에 감지 구동 신호를 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 관련된 터치 스크린 패널 구동방법은 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널 상에 행렬 형태로 형성되는 복수의 터치 전극 및 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 구동부를 포함하는 터치 스크린 패널의 구동방법에 있어서, 하나의 프레임 내에서 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계 및 하나의 프레임 내에서 복수의 터치 전극으로부터 출력되는 감지 출력 신호를 입력받는 단계를 포함한다.
감지 구동 신호를 인가하는 단계는 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계는 열 단위로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계는 행 단위로 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 구동 신호를 인가하는 단계는 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제1 터치 전극들의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극들의 수가 동일하도록 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 프레임과 연속한 프레임 내에서, 제1 터치 전극들에 부극성의 감지 구동 신호를 인가하고, 제2 터치 전극들에 정극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
감지 구동 신호를 인가하는 단계는 복수의 터치 전극으로 동시에 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 스크린 패널 구동방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 화질 이상 및 터치 감도 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 표시 장치를 나타내는 블록도(block diagram)이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널의 화소를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 터치 스크린 패널을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 패널이 내장된 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 10은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련된 표시 장치를 나타내는 블록도(block diagram)이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치(100)는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display), 전기 습윤 표시 장치(electrowetting display, EWD) 또는 멤스(MEMS)를 이용한 표시 장치 등 다양한 표시 장치들 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널(10) 및 이에 연결된 게이트 구동부(gate driver)(3)와 데이터 구동부(data driver)(4), 표시 패널(10)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(backlight unit)(미도시) 및 이들을 제어하는 타이밍 제어부(timing controller)(6) 등을 포함한다.
표시 패널(10)은 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선과 이에 연결되어 있는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 복수의 화소(PX)는 행렬의 형태로 배열되어 있을 수 있다. 표시 신호선은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트 라인(G1~Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터 라인(D1~Dm)을 포함한다. 각 화소(PX)는 해당 게이트 라인(G1~Gn) 및 데이터 라인(D1~Dm)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자(TR)와 이에 연결된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
액정 커패시터(Clc)는 스위칭 소자(TR)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극에 공급된 공통 전압(Vcom)과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
이하에서는 공통 전압(Vcom)이 인가되는 전극 이외에, 표시 장치(100) 내에서 공통으로 역할하는 모든 전극들을 “공통 전극”이라 칭하기로 하며 표시 장치(100)의 공통 전극에 인가되는 교번전압이나 DC 전압 또는 불특정 주파수로 교번하는 형태의 전압을 “공통 전압”이라 칭하기로 한다.
표시 패널(10)은 화소 전극에 인가되는 데이터 전압을 광학 신호로 변환하여 영상을 표시할 수 있는 전기 광학 활성층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함한다. 이하에서 표시 장치는 액정 표시 장치인 것으로 가정하여 설명한다.
타이밍 제어부(6)는 게이트 구동부(3), 데이터 구동부(4), 공통 전극 구동부(5) 등의 동작을 제어한다.
타이밍 제어부(6)는 외부로부터 입력 영상 신호(IS)와 입력 제어 신호를 입력받는다. 화상 정보(IS)는 표시부(10)의 화소(PX) 각각의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들어 1024, 256 또는 64개의 계조(gray)로 구분될 수 있다. 입력 제어 신호는 영상 표시와 관련하여 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(Mclk), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(6)는 입력 영상 신호(IS) 및 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(IS)를 표시 패널(10)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고, 데이터 제어 신호(DCS), 게이트 제어 신호(GCS), 수직 동기 시작 신호(STV) 및 디지털 영상 신호(DAT) 등을 생성할 수 있다.
데이터 제어 신호(DCS)는 수평 동기 시작 신호, 클럭 신호, 극성 반전 신호 및 라인 래치 신호를 포함하고, 게이트 제어 신호(GCS)는 출력 인에이블 신호 및 게이트 펄스 신호를 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(6)는 게이트 제어 신호(GCS)를 게이트 구동부(3)로 출력하고, 데이터 제어 신호(DCS)와 처리한 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(4)로 출력할 수 있다.
데이터 구동부(4)는 표시 패널(10)의 데이터 라인(D1~Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(도시하지 않음)로부터의 받은 계조 기준 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하거나 복수의 계조 전압을 계조 전압 생성부로부터 입력 받을 수 있다.
데이터 구동부(4)는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 한 행의 화소(PX)에 대한 디지털 영상 신호(DAT)를 수신하고 계조 전압으로부터 각 디지털 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 디지털 영상 신호(DAT)를 데이터 전압으로 변환한 다음, 이를 해당 데이터 라인(D1~Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(3)는 게이트 라인(G1~Gn)에 연결되어 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트 라인(G1~Gn)에 인가한다.
게이트 구동부(3)는 타이밍 제어부(6)로부터의 게이트 제어 신호(GCS)에 따라 게이트 온 전압을 게이트 라인(G1~Gn)에 인가하여 이 게이트 라인(G1~Gn)에 연결된 스위칭 소자(TR)를 턴온시킨다. 그러면 데이터 라인(D1~Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자를 통하여 해당 화소(PX)에 인가될 수 있다.
백라이트 유닛(미도시)는 표시 패널(10)의 뒤쪽에 위치할 수 있으며 적어도 하나의 광원을 포함할 수 있다. 광원의 예로는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp)과 같은 형광 램프, LED(light emitting diode) 등을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(미도시)가 포함하는 광원은 소정 시간 켜지거나 꺼질 수 있다. 백라이트 유닛(미도시)는 표시 패널(10)과 마주하는 적어도 하나의 직진성 도광판을 더 포함할 수 있다.
표시 패널(10)은 1 수평 주기("1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호 및 데이터 인에이블 신호의 한 주기와 동일함)를 단위로 하여 모든 게이트 라인(G1~Gn)에 대하여 게이트 온 전압을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 전압을 인가하여 영상을 표시할 수 있다. 이하에서는 1 수평 주기를 하나의 프레임(1 frame)인 것으로 설명한다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 표시 패널(10)에 배치된 화소(PX)의 구조에 대해 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 패널(10)의 화소(PX)를 나타내는 예시도이다. 도시된 바와 같이, 표시 장치(10)는 액정층(90)을 사이에 두고 제1 기판(11)과 제2 기판(61)이 대면 합착된 구성을 가질 수 있다.
이중 하부의 제1 기판(11)에는 상면으로 종횡 교차되는 게이트 라인들(G1~Gn)과 데이터 라인들(D1~Dm)이 배열될 수 있다.
게이트 라인들(G1~Gn)과 데이터 라인들(D1~Dm)의 교차 지점에는 트랜지스터(Tr)가 구비되어 각 화소(PX)에 형성된 화소 전극(50)과 일대일 대응 접속될 수 있다.
i번째 게이트 라인(Gi)과 j번째 데이터 라인(Dj)에 연결된 화소(PX)는, 상기 i번째 게이트 라인(Gi) 및 j번째 데이터 라인(Dj)에 연결되는 트랜지스터(Tr), 상기 트랜지스터(Tr)에 연결되는 화소 전극(50), 화소 전극(50)과 공통 전극(70) 사이에 위치하는 액정 커패시터(liquid crystalcapacitor, Clc) 및 스토리지 커패시터(storage capacitor, Cst)를 포함할 수 있다.
이 때, 스토리지 커패시터(Cst)는 필요에 따라 생략될 수 있다.
상기 액정 커패시터(Clc)는 상기 화소 전극(50)과 제2 기판(61)의 공통 전극(70)을 두 단자로 하며, 두 전극(50, 70) 사이의 액정층(90)은 유전체로서 기능할 수 있다.
공통 전극(70)은 투명 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하나, 불투명 금속 등과 같은 여타 도전성 물질로도 형성될 수 있다.
일례로, 공통 전극(70)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), AgNWs(Silver Nanowires) 등으로 형성될 수 있다.
도 2에서는 공통 전극(70)이 제2 기판(61)에 위치하는 것을 일 실시 예로 도시하였으나, 공통 전극(70)은 제2 기판(61)이 아닌 제1 기판(11) 상에도 위치할 수 있다.
이 때, 공통 전극(70)은 액정 모드에 따라 화소 전극(50)과 동일한 층에 형성되거나, 화소 전극(50)과 다른 층에 형성될 수 있다.
다음으로, 상기에서 설명한 표시 장치(100)에 포함되는 터치 스크린 패널에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명과 관련된 터치 스크린 패널을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 터치 스크린 패널은 외부 물체에 의한 접촉 또는 접근이 있을 때 터치 위치를 센싱할 수 있는 터치 센서를 포함한다. 터치 스크린 패널은 표시 패널(10)과 동일한 기판을 사용하며, 표시 패널(10) 상부에 직접 터치 센서를 형성하는 구조 또는 별도의 터치 스크린 패널 기판에 터치 센서를 형성하여 표시 패널(10)에 부착하는 구조를 모두 포함한다.
터치 센서는 표시 패널(10)의 표시 영역에 대응하는 터치 영역(12)에 위치할 수 있다.
터치 센서는 다양한 방식의 터치 센서일 수 있으며, 예를 들어 복수의 터치 센서는 정전 용량 방식의 터치 센서일 수 있다. 터치 센서는 적어도 하나의 층에 형성되어 있는 복수의 터치 전극(도시하지 않음)을 포함한다.
터치 전극(80)은 ITO, IZO, 금속 나노와이어(metal nanowire), 도전성 폴리머(conductive polymer), 메탈메쉬(metal mesh), 얇은 금속층 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다.
터치 센서가 정전 용량 방식인 경우 터치 센서의 터치 전극(80)은 터치 구동부(84)로부터 감지 구동 신호를 입력받고 접촉에 따라 변화하는 감지 출력 신호를 생성하여 터치 구동부(84)로 내보낼 수 있다.
터치 전극(80)이 외부 물체와 자가 감지 축전기(self-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 터치 전극(80)은 감지 구동 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전된다. 그리고, 터치 영역에 손가락 등의 외부 물체가 접촉하거나, 외부 물체가 접근하면 자가 감지 축전기의 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 구동 신호와 다른 감지 출력 신호가 터치 구동부(84)로 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호의 변화를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
서로 인접한 터치 전극(80)끼리 상호 감지 축전기(mutual-sensing capacitor)를 형성하는 경우, 하나의 터치 전극(80)은 터치 구동부(84)로부터 감지 구동 신호를 입력받아 상호 감지 축전기는 소정 전하량으로 충전된다. 이후 터치 영역에 손가락 등의 외부 물체가 접촉하거나, 외부 물체가 접근하면 상호 감지 축전기의 충전 전하량에 변화가 생기고 변화된 전하량은 감지 출력 신호로서 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
터치 전극(80)은 서로 동일한 층에 위치할 수도 있고 서로 다른 층에 위치할 수도 있다. 서로 다른 층에 위치하는 터치 전극(80)은 하나의 기판을 중심으로 서로 다른 면에 위치할 수도 있고 기판의 동일한 면 위의 서로 다른 층에 위치할 수도 있다.
복수의 터치 전극(80)은 복수의 터치 라인(82)을 통해 터치 구동부(84)에 연결될 수 있다. 터치 라인(82)은 구동 신호를 터치 전극(80)에 입력하거나 출력 신호를 터치 구동부(84)로 출력할 수 있다.
터치 라인(82)은 터치 전극(80)과 동일한 층에 위치할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 터치 라인(82)은 터치 전극(80)과 동일한 물질로 동일한 공정에서 형성될 수도 있고, 다른 물질로 형성될 수도 있다.
터치 라인(82)은 주변 영역이 위치하지 않고 터치 영역(12) 안에서 수직 방향으로 뻗어 터치 영역(12)의 하단부에 위치하는 터치 구동부(84)에 연결될 수 있다.
본 실시 예에 따른 터치 전극(80)은 터치 라인(82)을 통해 감지 구동 신호를 입력 받은 후 소정 전하량으로 충전된다. 이후 손가락 등의 외부 물체에 의한 접촉이 있으면 자가 감지 축전기의 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 감지 구동 신호와 다른 감지 출력 신호가 출력될 수 있다. 이와 같은 감지 출력 신호의 변화를 통해 접촉 여부, 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아낼 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여 표시 패널(10)과 터치 스크린 패널의 구조에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 패널이 내장된 표시 장치의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1 기판(11)과 제2 기판(64) 사이에는 액정층이 형성되고, 액정층 상부에는 공통 전극(70)이 형성된다.
그리고, 제2 기판(64)의 배면에는 게이트 배선들(G1 내지 Gn), 데이터 배선들(D1 내지 Dm) 및 트랜지스터(Tr) 등의 비표시 영역을 가리도록 각 화소(PX) 영역을 둘러싸는 격자 형상의 블랙 매트릭스(63)가 형성될 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스(63) 내부에는 각 화소(PX)에 대응되도록 배열되는 컬러필터 패턴(66)이 존재할 수 있으며, 컬러필터 패턴(66) 하부에는 공통 전극(70)이 존재할 수 있다.
이 때, 컬러필터 패턴(66)은 순차적으로 반복 배열되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(R, G, B)으로 이루어 질 수 있다.
여기서, 컬러필터 패턴(66)과 공통 전극(70) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스(63)와 컬러필터 패턴(66)의 위치는 변경될 수 있으므로, 블랙 매트릭스(63)와 컬러필터 패턴(66)이 다른 위치에 형성되는 경우 공통 전극(70)은 제2 기판(64)의 내측면에 형성될 수 있다.
공통 전극(70)이 제2 기판(64)에 위치하는 것을 일 실시 예로 도시하였으나, 공통 전극(70)은 제2 기판(64)이 아닌 제1 기판(11) 상에도 위치할 수 있다.
이 때, 공통 전극(70)은 액정 모드에 따라 화소(PX) 전극과 동일한 층에 형성되거나, 화소(PX) 전극과 다른 층에 형성될 수 있다.
제2 기판(64)의 상부에는 터치 전극(80)이 형성될 수 있다. 터치 전극(80)은 다양한 형태로 형상화(Patterning) 될 수 있다. 예컨대, 터치 전극(80)은 고립된 섬(island)들이 매트릭스 형태로 배열되는 도트 매트릭스 형태로 형성되거나, 선형의 패턴들이 터치 스크린 패널을 종횡하도록 형성될 수 있다.
그리고, 터치 전극(80)의 상부에는 커버 윈도우(24)가 형성될 수 있다. 커버 윈도우(24)는 플라스틱 또는 유리 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 커버 윈도우(24)는 플렉서블하거나 단단할 수 있다. 커버 윈도우(24)의 표면은 외부 물체가 접촉할 수 있는 표시 장치의 터치면일 수 있다.
인체의 손가락이 커버 윈도우(24)를 통해 터치 전극(80)에 일정 간격으로 접근하면, 손가락과 터치 전극(80) 사이에는 터치 커패시턴스(Ct)가 형성된다.
공통 전극(70) 커패시터(Cvcom)는 터치 전극(80)가 표시 장치의 공통 전극(70)과 대향할 때 형성되는 커패시턴스이며, 일측은 터치 구동부(84)에 접속되고 타측에는 공통 전압이 인가된다. 예를 들면, 터치 전극(80)은 손가락과 같은 터치수단과 터치 정전용량(Ct)을 형성하며 또한 컬러필터 패턴(66)을 사이에 두고 공통 전극(70) 커패시터(Cvcom)를 형성한다.
터치 스크린 패널의 구동과정에서 공통 전극(70)이 터치 전극(80)에 인가되는 감지 구동 신호와 커플링(coupling)되어, 공통 전압에 노이즈가 발생할 수 있다.
따라서, 공통 전압에 발생하는 노이즈를 감소시키기 위한 터치 스크린 패널의 구동방법에 대해 이하에서 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 복수의 터치 전극(80)으로 감지 구동 신호를 출력한다. 그리고, 터치 구동부(84)는 터치 영역에 손가락 등의 외부 물체가 접촉하거나, 외부 물체가 접근하여 터치 전극(80)으로부터 출력되는 감지 출력 신호를 입력받는다.
하나의 프레임 중 구동 기간(Driving) 동안, 터치 구동부(84)는 터치 구동 신호를 출력하고, 감지 기간(Sensing) 동안, 감지 출력 신호를 입력받을 수 있다.
터치 구동부(84)는 하나의 프레임 동안, 복수의 터치 전극(80)으로 출력하는 감지 구동 신호들의 극성의 합이 대체적으로 0이 되도록 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 홀수 터치 전극(Ch1, Ch3, Ch5, …, Ch19)으로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 짝수 터치 전극(Ch2, Ch4, Ch6, …, Ch20)으로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서도, 터치 구동부(84)는 홀수 터치 전극(Ch1, Ch3, Ch5, …, Ch19)으로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 짝수 터치 전극(Ch2, Ch4, Ch6, …, Ch20)으로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수가 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극(70)의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 하나의 프레임 동안, 복수의 터치 전극(80)으로 출력하는 감지 구동 신호들의 극성의 합이 대체적으로 0이 되도록 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 홀수 터치 전극(Ch1, Ch3, Ch5, …, Ch19)으로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 짝수 터치 전극(Ch2, Ch4, Ch6, …, Ch20)으로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 터치 구동부(84)는 연속하는 프레임 동안 하나의 터치 전극(80)으로 출력하는 감지 구동 신호의 극성의 합이 대체적으로 0이 되도록 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서, 터치 구동부(84)는 짝수 터치 전극(Ch2, Ch4, Ch6, …, Ch20)으로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 홀수 터치 전극(Ch1, Ch3, Ch5, …, Ch19)으로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 및 연속하는 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수가 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극(70)의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
도 7 내지 10은 본 발명의 여러 실시 예에 따른 터치 스크린 패널 구동방법을 나타내는 도면이다.
도 7(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 분할된 영역에 대체적으로 동일한 수의 전극들이 포함되도록 터치 영역(12)을 좌우로 분할하고, 서로 다른 극성을 갖는 감지 구동 신호를 분할된 영역에 구분하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 우측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 좌측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서도, 터치 구동부(84)는 우측 영역에 위치한 터치 전극(80)으로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 좌측 영역에 위치한 터치 전극(80)으로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수가 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극(70)의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
도 8(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 분할된 영역에 대체적으로 동일한 수의 전극들이 포함되도록 터치 영역(12)을 좌우로 분할하여 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 우측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 좌측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 터치 구동부(84)는 연속하는 프레임 동안 하나의 터치 전극(80)으로 출력하는 감지 구동 신호의 극성의 합이 대체적으로 0이 되도록 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서, 터치 구동부(84)는 좌측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 우측 영역에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 및 연속된 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수가 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극(70)의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
도 9(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 열 방향 또는 행 방향으로 터치 영역(12)을 분할하여 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 짝수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 홀수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서도, 터치 구동부(84)는 짝수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 홀수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극(80)의 수가 대체적으로 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극(70)의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
도 10(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 구동부(84)는 열 방향 또는 행 방향으로 터치 영역(12)을 분할하여 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임(1st frame)에서, 터치 구동부(84)는 짝수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 홀수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 터치 구동부(84)는 연속하는 프레임 동안 하나의 터치 전극(80)으로 출력하는 감지 구동 신호의 극성의 합이 대체적으로 0이 되도록 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 프레임 이후의 제2 프레임(2nd frame)에서, 터치 구동부(84)는 홀수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 정극성의 감지 구동 신호를 출력하고, 짝수 열에 위치한 터치 전극(80)들로 부극성의 감지 구동 신호를 출력할 수 있다.
그러면, 하나의 프레임 및 연속된 프레임 내에서 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 터치 전극의 수가 대체적으로 동일하므로, 터치 구동 신호와 공통 전극의 커플링 전위가 대체적으로 0이 되어 터치 구동 신호에 의한 공통 전압 노이즈가 감소될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 표시 장치의 타이밍 제어부(6) 또는 터치 구동부(84)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
3: 게이트 구동부 4: 데이터 구동부
5: 공통전극 구동부 6: 타이밍 제어부
10: 표시 패널 12: 터치 영역
80: 터치 전극 82: 터치 라인
84: 터치 구동부

Claims (16)

  1. 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널 상에 행렬 형태로 형성되는 복수의 터치 전극; 및
    상기 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 구동부;
    를 포함하는 터치 스크린 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 스크린 패널.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극 중 인접한 터치 전극 각각에 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 스크린 패널.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 열 단위로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 스크린 패널.
  5. 제1 항에 있어서,
    하나의 프레임 내에서, 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제1 터치 전극들의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극들의 수가 동일한 터치 스크린 패널.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 하나의 프레임과 연속한 프레임 내에서, 상기 제1 터치 전극들에 상기 부극성의 감지 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 터치 전극들에 상기 정극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 스크린 패널.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 하나의 프레임 내에서, 상기 복수의 터치 전극으로 상기 감지 구동 신호를 인가한 후, 상기 복수의 터치 전극으로부터 출력되는 감지 출력 신호를 입력받는 터치 스크린 패널.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은 외부 물체와 자가 감지 축전기(self-sensing capacitor)를 형성하고, 상기 감지 구동 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전되는 터치 스크린 패널.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 상기 복수의 터치 전극으로 동시에 상기 감지 구동 신호를 인가하는 터치 스크린 패널.
  10. 공통 전압이 공급되는 공통 전극을 포함하는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널 상에 행렬 형태로 형성되는 복수의 터치 전극 및 상기 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 터치 구동부를 포함하는 터치 스크린 패널의 구동방법에 있어서,
    하나의 프레임 내에서 상기 복수의 터치 전극을 구분하여 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계; 및
    상기 하나의 프레임 내에서 상기 복수의 터치 전극으로부터 출력되는 감지 출력 신호를 입력받는 단계;
    를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 구동 신호를 인가하는 단계는 상기 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 상기 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계는,
    열 단위로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 상기 복수의 터치 전극이 배치된 영역으로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계는,
    행 단위로 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 구동 신호를 인가하는 단계는 정극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제1 터치 전극들의 수와 부극성의 감지 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극들의 수가 동일하도록 상기 복수의 터치 전극을 구분하여, 서로 다른 극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 하나의 프레임과 연속한 프레임 내에서, 상기 제1 터치 전극들에 상기 부극성의 감지 구동 신호를 인가하고, 상기 제2 터치 전극들에 상기 정극성의 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 감지 구동 신호를 인가하는 단계는 상기 복수의 터치 전극으로 동시에 상기 감지 구동 신호를 인가하는 단계를 포함하는 터치 스크린 패널 구동방법.
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