KR20170068073A - 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이밍 컨트롤러의 출력 신호들의 수 증가없이 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에 서로 다른 제어 신호를 게이트 구동 회로에 공급할 수 있는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로에 관한 것으로, 본 발명의 구동 회로는 타이밍 컨트롤러부터 공급된 터치 동기 신호와 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리 연산하여 브릿지 GIP 회로의 Q 노드와 QB 노드를 각각 제어하는 브릿지 클럭과, QB 외부 제어 신호를 생성하여 게이트 구동부로 출력하는 전원 관리 회로를 구비한다.

Description

터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로{DRIVING CIRCUIT FOR DISPLAY DEVICE WITH TOUCH}
본 발명은 타이밍 컨트롤러의 출력 신호들의 수 증가없이 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에 서로 다른 제어 신호를 게이트 구동 회로에 공급할 수 있는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로에 관한 것이다.
디스플레이의 화면상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이에 확대 적용되고 있다.
디스플레이에 적용된 터치 기술은 터치 센서의 위치에 따라 애드 온(Add on) 타입과 인 셀(In-cell) 타입으로 나누어진다. 애드 온 타입은 터치 스크린 패널을 디스플레이 패널 위에 부착한 외장형 방식이고, 인 셀 타입은 터치 전극을 디스플레이 패널에 내장함으로써 디스플레이 패널과 터치 스크린을 일체화한 내장형 방식이다.
인 셀 타입은 디스플레이 장치의 슬림화를 위하여 더욱 진보되어 액정 디스플레이의 공통 전극을 분할하여 터치 전극으로 활용하는 어드밴스드 인 셀 터치(Advanced In-cell Touch; 이하 AIT) 디스플레이 장치로 발전되고 있다.
AIT 디스플레이 장치를 포함하는 인 셀 터치 디스플레이 장치는 픽셀들과 터치 센서들의 커플링(Coupling)으로 인한 상호 영향을 줄이기 위하여, 각 프레임 기간을 픽셀들을 다수의 블록으로 분할 구동하는 다수의 디스플레이 구동 기간과, 다수의 터치 센싱 기간으로 시분할하고, 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간이 교번하도록 터치 겸용 디스플레이 패널을 구동한다.
디스플레이 구동 기간에서 게이트 구동 회로는 해당 블록의 게이트 라인들을 순차 구동해야 하고, 디스플레이 구동 기간들 사이의 터치 센싱 기간에서 게이트 구동 회로는 시퀀셜(Sequential) 회로 특성을 유지해야 한다. 이를 위하여, 게이트 구동 회로는 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에서 서로 다른 제어 신호를 필요로 한다.
이를 위하여, 타이밍 컨트롤러는 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에서 요구되는 서로 다른 제어 신호들을 생성하여 공급해야 한다. 이로 인하여, 타이밍 컨트롤러의 출력핀 수가 증가되어야 하고, 인쇄 회로 기판 상의 신호 라인 수와 그에 따른 라우팅 면적이 증가되어야 하므로, 코스트 상승의 문제가 있다.
본 발명은 타이밍 컨트롤러의 출력 신호들의 수 증가없이 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에 서로 다른 제어 신호를 게이트 구동 회로에 공급할 수 있는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로는 게이트 구동부, 타이밍 컨트롤러, 전원 관리 회로를 구비한다.
게이트 구동부는 터치 겸용 디스플레이용 패널의 게이트 라인들을 다수의 블록으로 분할하여 다수의 디스플레이 구동 기간에서 다수의 블록을 각각 구동하는 다수의 GIP 블록들과, 다수의 GIP 블록들 중 인접한 GIP 블록 사이에 위치하는 브릿지 GIP 회로를 포함한다.
타이밍 컨트롤러는 제1 및 제2 초기 리셋 신호와, 터치 동기 신호를 생성하여 출력한다.
전원 관리 회로는 타이밍 컨트롤러부터 공급된 터치 동기 신호와 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리 연산하여 브릿지 GIP 회로의 Q 노드와 QB 노드를 각각 제어하는 브릿지 클럭과, QB 외부 제어 신호를 생성하여 게이트 구동부로 출력한다.
터치 동기 신호는 각 프레임 기간을 다수의 디스플레이 구동 기간과, 인접한 디스플레이 구동 기간들 사이에 할당된 각 터치 센싱 기간을 지시한다.
제1 및 제2 초기 리셋 신호는 각 프레임의 블랭크 기간에 서로 오버랩없이 공급되는 제1 펄스와, 각 디스플레이 구동 기간에 동시 공급되는 제2 펄스와, 각 터치 센싱 기간에 주기적으로 동시 공급되는 제3 펄스를 포함한다.
전원 관리 회로는 터치 동기 신호와 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리곱 연산하여 출력하는 제1 앤드 게이트와, 터치 동기 신호를 논리 반전시키고, 논리 반전된 터치 동기 신호와 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리곱 연산하여 출력하는 제2 앤드 게이트와, 제1 앤드 게이트의 출력을 레벨 쉬프팅하여 QB 외부 제어 신호로 출력하고, 제2 앤드 게이트의 출력을 레벨 쉬프팅하여 브릿지 클럭으로 공급하는 레벨 쉬프터를 구비한다.
타이밍 컨트롤러는 각 프레임을 시작을 지시하는 초기 스타트 펄스와, 각 디스플레이 구동 기간에서만 온 클럭, 오프 클럭을 더 생성하여 전원 관리 회로로 공급한다.
전원 관리 회로는 초기 스타트 펄스를 레벨 쉬프팅하여 스타트 펄스를 게이트 구동부로 공급하고, 각 디스플레이 구동 기간에서 온 클럭 및 오프 클럭을 이용하여 위상 쉬프트되는 다수의 클럭들을 생성 및 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부로 공급한다.
전원 관리 회로는 제1 및 제2 초기 리셋 신호의 제1 펄스를 이용하여 블랭크 기간에서 제1 및 제2 리셋 신호를 게이트 구동부로 공급한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로는 타이밍 컨트롤러로부터 터치 센싱부로 공급되는 터치 동기 신호와 타이밍 컨트롤러로부터 전원 관리 IC(Power Management Integrated Circuit; 이하 PMIC)로 공급되는 기존 제어 신호들을 이용하여 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에 서로 다른 제어 신호들을 생성하여 게이트 구동부로 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로는 타이밍 컨트롤러의 출력핀 수와, 인쇄 회로 기판의 신호 라인의 수 및 라우팅 면적이 증가되지 않아도 되므로 코스트 상승을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 패널의 구동 파형도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 패널의 구동 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC를 경유하는 타이밍 컨트롤러와 게이트 구동부의 신호 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC의 입출력 구동 파형도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC의 입출력 구동 파형도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 게이트 구동 회로의 일부를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 브릿지 GIP 스테이지를 중심으로 한 구동 파형도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 EX_QB 신호 및 BCLK 신호를 생성하는 PMIC의 내부 구성을 나타낸 등가 회로도이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 패널의 구동 파형도이다.
도 1을 참조하면, 터치 겸용 디스플레이 장치는 타이밍 컨트롤러(100), PMIC(200), 게이트 구동부(300), 데이터 구동부(400), 패널(500), 터치 센싱부(600) 등을 구비한다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템(도시 생략)으로부터 영상 데이터와, 타이밍 신호들을 공급받는다. 타이밍 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호를 포함한다. 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호는 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 생성할 수 있으므로 생략 가능하다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터(data)를 화질 보정 등과 같은 다양한 영상 처리를 수행하여 데이터 구동부(400)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 데이터 구동부(400)의 동작 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호들(DCS)을 생성하여 데이터 구동부(400)로 공급한다. 예를 들면, 데이터 제어 신호들은(DCS)는 데이터의 래치 타이밍을 제어하는데 이용되는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 데이터의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 인에이블 신호 등을 포함한다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 게이트 구동부(300)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호들을 생성하는데 이용되는 심플 타이밍 신호들(TC)를 생성하여 PMIC(200)로 공급한다. 예를 들면, 심플 타이밍 신호들(TC)는 제1 및 제2 초기 스타트 펄스(iVST1, iVST2; 도 5 참조), 온 클럭(ON_CLK; 도 5 참조), 오프 클럭(OFF_CLK; 도 5 참조), 제1 및 제2 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST; 도 5 참조) 등을 포함한다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들을 이용하여 각 프레임 기간을 적어도 하나의 디스플레이 구동 기간(TD1~TDN)과 적어도 하나의 터치 센싱 기간(TS1~TSN)으로 시분할하기 위한 터치 동기 신호(Tsync)를 생성하여 PMIC(200) 및 터치 센싱부(600)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(100)는 호스트 시스템으로부터 전송받은 영상 데이터를 내부 메모리에 저장하고, 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 메모리에 저장된 영상 데이터를 라이팅 속도보다 빠른 리딩 속도로 데이터 구동부(400)로 공급함과 아울러 게이트 구동부(300) 및 데이터 구동부(400)의 동작 타이밍을 제어하여 디스플레이 구동 기간(TD)에 패널(500)의 픽셀 어레이에 데이터 전압이 기입되게 한다. 타이밍 컨트롤러(100)는 터치 센싱 기간(TS)에 영상 데이터를 데이터 구동부(400)로 공급하지 않는다.
PMIC(200)는 터치 겸용 디스플레이 장치에서 필요로 하는 다양한 구동 전압들을 생성하여 공급함과 아울러 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 심플 타이밍 신호들(TC) 및 터치 동기 신호(Tsync)를 이용하여 게이트 구동부(300)를 제어하는 게이트 제어 신호들(GCS)을 생성하여 공급한다.
PMIC(200)는 외부로부터 공급받은 입력 전압을 이용하여 터치 겸용 디스플레이 장치의 모든 회로 구성, 즉 타이밍 컨트롤러(100), 게이트 구동부(300), 데이터 구동부(400), 패널(500), 터치 센싱부(600)의 구동에 필요한 각종 구동 전압들을 생성하여 출력한다. 예를 들면, PMIC(200)는 입력 전압을 이용하여 타이밍 컨트롤러(100) 및 데이터 구동부(400), 터치 센싱부(600) 등에 공급되는 디지털 구동 전압(VCC, GND)과, 패널(500)에 공급되는 공통 전압(Vcom), 데이터 구동부(400)에 공급되는 아날로그 구동 전압(VDD), 게이트 구동부(300)에 공급되는 게이트 온 전압(VGH) 및 게이트 오프 전압(VGL) 등을 생성하여 출력한다.
PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 심플 타이밍 신호들(TC)과 터치 동기 신호(Tsync)를 이용하여 게이트 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호들(GCS)을 생성하고 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부(300)로 공급한다.
예를 들면, PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 초기 스타트 펄스(iVST1, iVST2; 도 5 참조), 온 클럭(ON_CLK; 도 5 참조), 오프 클럭(OFF_CLK; 도 5 참조), 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST; 도 5 참조) 등을 이용하여 게이트 구동부(300)에서 각 프레임마다 구동 시작을 지시하는 스타트 펄스(VST1, VST2; 도 5 참조), 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 스캔 출력으로 이용되는 다수의 쉬프트 클럭들(GCLK1~GCLK8; 도 5 참조), 게이트 구동부(300)의 초기화 신호로 이용되는 리셋 신호(BRST, DRST; 도 5 참조) 등을 생성하고, 생성된 게이트 제어 신호들(GCS)의 스윙폭이 증가하도록 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부(300)로 공급한다.
특히, PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 초기 리셋 신호(iBRST, iDRST; 도 6 참조)와 터치 동기 신호(Tsync; 도 6 참조)를 이용하여 각 터치 센싱 기간(TS)에서, 디스플레이 구동 기간(TD)과 다르게 게이트 구동부(300)를 제어하는 다른 게이트 제어 신호들(EX_QB, BCLK; 도 6 참조)을 생성하여 게이트 구동부(300)로 공급한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
데이터 구동부(400)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 데이터 제어 신호에 응답하여, 디스플레이 구동 기간(TD)에서 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 영상 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 패널(500)의 데이터 라인들(DL)로 공급한다. 데이터 구동부(400)는 자신에게 내장되거나, 외부에 별도로 구비된 감마 전압 생성부(도시 생략)로부터 공급된 기준 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한다. 데이터 구동부(400)는 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디스플레이 구동 기간(TD)에서 디지털 데이터를 정극성 또는 부극성 아날로그 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)로 변환하고, 일정 단위로 전압 극성이 인버젼되는 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)을 패널(500)의 데이터 라인들(DL)로 각각 공급한다.
게이트 구동부(300)는 PMIC(200)로 공급된 게이트 제어 신호(GCS)에 응답하여, 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 패널(500)의 게이트 라인들(GL)을 순차 구동한다. 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 게이트 드라이버(420)는 해당 블록의 게이트 라인(GL)에 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압(VGH)의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압(VGH)을 공급한다. 각 터치 센싱 기간(TS)에서 게이트 구동부(300)는 스캔 펄스를 출력하지 않는다.
이를 위하여, 게이트 구동부(300)은 게이트 라인들(GL)을 다수의 디스플레이 구동 기간(TD1~TDN)으로 각각 분할하여 구동하는 다수의 GIP 블록(#1~#N; 도 4 참조)과, 인접한 GIP 블록들 사이에 위치하여, 인접한 디스플레이 구동 기간들 사이의 터치 센싱 기간(TS)에서 GIP 회로의 시퀀셜 회로 특성을 유지시키는 브릿지 GIP 회로(BGIP1, BGIP2, ...)를 포함하며, GIP 블록들(#1~#N) 각각은 해당 블록의 다수의 게이트 라인들을 개별적으로 순차 구동하는 다수의 GIP 회로들을 포함한다. 또한, 게이트 구동부(300)은 GIP 회로의 안정적인 구동을 위한 더미 회로(도시 생략)를 더 구비한다.
패널(500)은 터치 겸용 디스플레이 기능을 갖는 것으로, 픽셀들(P)이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시하고, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE)을 이용하여 커패시턴스 방식으로 터치 여부를 센싱한다.
패널(500)은 유기 발광 다이오드 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 액정 디스플레이 패널을 예를 들어 설명한다. 커패시턴스 터치 방식은 상호 커패시턴스(Mutual Capacitance) 터치 방식과, 셀프 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치 방식 중 어느 하나를 이용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 셀프 커패시턴스 터치 방식을 예로 들어 설명한다.
패널(500)의 픽셀들(P) 각각은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)와 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 공통 전극 겸용 터치 전극(TE)에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
패널(500)은 픽셀 어레이에 포함되는 다수의 터치 전극열을 포함하고, 다수의 터치 전극열 각각은 데이터 라인(DL)의 길이 방향으로 배열된 다수의 터치 전극(TE)과, 다수의 터치 전극(TE)과 개별적으로 접속되고 터치 센싱부(600)와 접속된 다수의 신호 라인(TL)을 포함한다. 다수의 터치 전극들(TE)은 픽셀 어레이에 형성된 공통 전극이 분할되어 형성된 것으로, 각 터치 전극(TE)은 터치점 크기를 고려하여 다수의 픽셀을 포함하는 일정 크기로 형성된다.
터치 센싱부(600)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여, 터치 센싱 기간(TS)에서 신호 라인들(TL)을 통해 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급한 다음, 해당 터치 전극(TE)으로부터의 피드백 신호를 수신한다. 터치 센싱부(600)는 각 터치 전극(TE)에 대한 터치 구동 신호(Vtouch)와 피드백 신호를 차동 증폭하여 터치로 인한 각 터치 전극(TE)의 셀프 커패시턴스 변화(신호 지연량)를 센싱하여 센싱 정보를 생성하고, 센싱 정보를 신호 처리하여 터치 좌표 정보를 산출하고, 터치 좌표 정보를 호스트 시스템(100)으로 출력한다.
터치 센싱부(600)는 터치 IC로 집적화되거나, 데이터 구동부(400)와 함께 구동 IC로 집적화되거나, 데이터 구동부(400) 및 타이밍 제어부(300)와 함께 구동 IC로 집적화될 수 있다. 데이터 구동부(400)는 적어도 하나의 IC로 구성되어 패널(500)과 연결될 수 있다.
게이트 구동부(300)는 GIP(Gate In Panel) 방식으로 패널(500)의 박막 트랜지스터 어레이와 함께 형성되어 비표시 영역에 내장된다.
도 2를 참조하면, 터치 동기 신호(Tsync)가 지시하는 제1 디스플레이 구동 기간(TD1)에서 게이트 구동부(300)는 제1 GIP 블록(#1; 도 3)의 게이트 라인들(GL11~G1i)을 순차 구동하고, 데이터 구동부(400)는 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)을 공급하며, 터치 센싱부(600)는 전원부로부터의 공통 전압(Vcom)을 신호 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 공급함으로써, 제1 블록의 픽셀들에 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)을 기입한다.
터치 동기 신호(Tsync)가 지시하는 제1 터치 센싱 기간(TS1)에서 터치 센싱부(600)는 신호 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE) 각각에 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급하고, 해당 터치 전극들(TE)로부터의 피드백 신호를 신호 라인들(TL)을 통해 입력하여 터치 여부를 센싱한다.
그 다음, 제2 디스플레이 구동 기간(TD2)에서 게이트 구동부(300) 중 제2 GIP 블록(#2)의 게이트 라인들(GL21~GL2i)이 순차 구동되면서 전술한 바와 같이 제2 블록의 픽셀들에 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)이 기입되고, 이어서 터치 센싱 기간(TS2)에서 전술한 바와 같이 터치 전극들(TE)을 구동하여 터치 여부를 센싱한다..
이러한 디스플레이 구동 기간(TD)과 터치 센싱 기간(TS)은 교번적으로 반복되어, 제N GIP 블록(#N)의 게이트 라인들(GLN1~GLNi)이 순차 구동되면서 제N 블록의 픽셀들에 데이터 전압(Vdata+, Vdata-)이 기입되고, 이어서 터치 센싱 기간(TSN)에서 전술한 바와 같이 터치 전극들(TE)을 구동하여 터치 여부를 센싱한다
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 터치 센싱 기간(TS)에서 터치 센싱부(600)는 게이트 구동부(300) 및 데이터 구동부(400)를 통해 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)에도 터치 구동 신호(Vtouch)를 공급하여 로드 프리 구동(Load Free Driving)을 함으로써 터치 전극(TE) 및 신호 라인(TL)의 RC 로드(Resistor Capacitor Load)를 최소화하여 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
이를 위하여, 게이트 구동부(300)의 출력단과 데이터 구동부(400)의 출력단에는 각각 출력 선택부(도시 생략)를 추가로 구비할 수 있다. 게이트 구동부(300)의 출력단에 구비되는 출력 선택부는 터치 구동 신호(Vtouch)에 응답하여 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 게이트 구동부(300)로부터 공급된 스캔 신호를 선택하여 출력하고, 터치 센싱 기간(TS)에서는 터치 센싱부(600)로부터 공급된 터치 구동 신호(Vtouch)를 선택하여 출력할 수 있다. 데이터 구동부(400)의 출력단에 구비되는 출력 선택부는 터치 동기 신호(Tsync)에 응답하여, 디스플레이 구동 기간(TD)에서는 데이터 구동부(400)로부터 공급된 데이터 신호를 선택하여 출력하고, 터치 센싱 기간(TS)에서는 터치 센싱부(600)로부터 공급된 터치 구동 신호(Vtouch)를 선택하여 출력할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC(200)를 경유하는 타이밍 컨트롤러(100)와 게이트 구동부(300)의 신호 연결 관계를 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC의 입출력 구동 파형도이다.
도 4를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 초기 스타트 펄스(iVST1, iVST2), 온 클럭(ON_CLK), 오프 클럭(OFF_CLK), 2개의 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)를 포함하는 총 6개의 심플 타이밍 신호들(TC)을 각 전송 라인을 통해 PMIC(200)로 공급하고, 터치 동기 신호(Tsync)를 터치 센싱부(600) 및 PMIC(200)로 공급한다. 즉, PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 터치 센싱부(600)로 터치 동기 신호(Tsync)를 공급하는 전송 라인을 공유한다.
PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 6개의 심플 타이밍 신호들(TC)과 터치 동기 신호(Tsync)를 이용하여 스타트 펄스(VST1, VST2), 다수의 쉬프트 클럭들, 예를 들면 8개의 쉬프트 클럭들(CLK1~CLK8), 리셋 신호(DRST, BRST), 브릿지 클럭(BCLK), QB 외부 제어 신호(EX_QB)를 포함하는 총 14개의 게이트 제어 신호(GCS)를 생성하고, 14개의 게이트 제어 신호(GCS)를 각 전송 라인을 통해 게이트 구동부(300)로 공급한다.
스타트 펄스(VST1, VST2)는 각 프레임마다 디스플레이 구동 기간(TD1)에서 게이트 구동부(300)의 동작 시작을 지시하는 역할을 한다. PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 초기 스타트 펄스(iVST1, iVST2)를 레벨 쉬프팅하여 스타트 펄스(VST1, VST2)로써 게이트 구동부(300)로 공급한다. 하이 구간이 서로 오버랩하지 않도록 위상차를 갖는 2개의 스타트 펄스(VST1, VST2)는 패널(500)의 양측에서 게이트 라인들을 교번적으로 구동하는 제1 및 제2 게이트 구동부(도시 생략)에 각각 공급되는 것이며, 게이트 구동부(300)가 분할되지 않으면 하나의 스타트 펄스만(VST)만 게이트 구동부(300)로 공급될 수 있다.
PMIC(200)는 온 클럭(ON_CLK), 오프 클럭(OFF_CLK)을 이용하여 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 쉬프트 클럭들(CLK1~CLK8)을 생성 및 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부(300)로 공급한다. PMIC(200)으로부터 게이트 구동부(300)로 공급되는 쉬프트 클럭들(GCLK1~GCLK8)은 온 클럭(ON_CLK)의 라이징 타임에 응답하여 순차적으로 라이징되고, 오프 클럭(OFF_CLK)의 폴링 타임에 응답하여 순차적으로 폴링되며, 인접한 쉬프트 클럭과 일부 구간이 서로 중첩되는 형태를 갖는다. 게이트 구동부(300)에서 GIP 블록들(#1, #2, ..., #N) 각각은 쉬프트 클럭들(GCLK1~GCLK8)을 순차적으로 번갈아가면서 선택하여 순차적으로 위상 쉬프트되는 스캔 출력(GL11~ GL1i, GL21~ GL2i, ..., GLN11~ GLNi)으로 출력한다.
리셋 신호(DRST, BRST)는 수직 동기 신호의 블랭크(Blank) 기간에서 게이트 구동부(300)에 포함된 더미 회로 및 GIP 회로를 초기화하기 위하여 공급된다. 리셋 신호(DRST)의 펄스는 스타트 펄스(VST1) 이전의 블랭크(Blank) 기간에 게이트 구동부(300)의 더미 회로에 공급되어, 안정적인 초기 구동을 위해 유효 GIP 회로 이전에 더미 회로의 구동을 지시하는 역할을 한다. 리셋 신호(BRST)의 펄스는 블랭크 기간에서 리셋 신호(DRST)의 펄스 이전에 공급되어 적어도 하나의 유효 GIP 회로를 초기화하는 역할을 한다. PMIC(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)를 레벨 쉬프팅하여 리셋 신호(DRST, BRST)로써 게이트 구동부(300)로 공급한다.
이를 위하여, 제1 초기 리셋 신호(iDRST)는 블랭크 기간에서 제1 리셋 신호(DRST)의 펄스로 이용되는 제1 펄스(P11)를 포함한다. 제2 초기 리셋 신호(iBRST)는 블랭크 기간에서 제2 리셋 신호(BRST)의 펄스로 이용되는 제1 펄스(P21)를 포함한다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)는 각 디스플레이 구동 기간(TD)에 공급되는 제2 펄스(P11, P21)와, 각 터치 센싱 기간(TS)에 공급되는 제3 펄스(P13, P23)를 더 포함한다.
PMIC(200)는 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)의 제2 펄스(P11, P21)와, 터치 동기 신호(Tsync)를 논리 조합하여 QB 외부 제어 신호(EX_QB)를 생성 및 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부(300)로 공급한다.
PMIC(200)는 각 터치 센싱 기간(TD)에서 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)의 제3 펄스(P11, P21)와, 터치 동기 신호(Tsync)를 논리 조합하여 브릿지 클럭(BCLK)을 생성 및 레벨 쉬프팅하여 게이트 구동부(300)로 공급한다.
도 7을 참조하면, QB 외부 제어 신호(EX_QB) 및 브릿지 클럭(BCLK)은 게이트 구동부(300)에서 인접한 GIP 블록들(#1, #2) 사이에 배치된 브릿지 GIP 회로(BGIP1)에 공급된다. 브릿지 GIP 회로(BGIP1)는 터치 센싱 기간(TS)에서 인접한 GIP 블록들(#1, #2) 사이에 시퀀셜 회로 특성을 유지하는 역할을 한다.
도 8을 참조하면, 브릿지 클럭(BCLK)은 터치 센싱 기간(TS1)에서 주기적으로 반복하여 브릿지 GIP 회로(BGIP1)에 공급되어, 이전 GIP 블록으로부터 공급된 하이 상태의 스캔 출력에 의해 하이 상태로 충전된 브릿지 GIP 회로(BGIP1)의 Q 노드의 방전을 방지하면서 하이 상태를 유지시키는 역할을 한다. 이에 따라, 다음 GIP 블록과 연결된 브릿지 GIP 회로(BGIP1)의 출력이 터치 센싱 기간(TS1)에서 하이 상태(액티브 상태)를 유지하여, 다음 디스플레이 구동 기간(TD2)에서 다음 GIP 블록(#2)의 첫번째 GIP 회로의 스타트 펄스로 공급됨으로써 다음 GIP 블록(#2)은 클럭들(CLK1~CLK8)을 이용하여 순차적인 스캔 펄스를 출력할 수 있다.
QB 외부 제어 신호(EX_QB)는 각 디스플레이 구동 기간(TD)의 초반부에서 브릿지 GIP 회로(BGIP)에 공급되어 QB 노드의 제어를 통해 다음 GIP 블록과 연결된 브릿지 GIP 출력을 로우 상태로 방전시키는 역할을 함으로써 브릿지 GIP 회로(BGIP)에 의해 GIP 블록의 신뢰성 문제가 야기되는 것을 방지한다.
브릿지 GIP 회로를 포함하는 각 GIP 회로는 일반적으로 Q 노드에 의해 제어되어 입력 클럭을 출력 신호로 공급하는 풀-업 트랜지스터(도시 생략)과, 저전위 구동 전원(VSS)을 출력 신호로 공급하는 풀-다운 트랜지스터(도시 생략)를 구비한다.
브릿지 클럭(BCLK)은 브릿지 GIP 회로의 풀-업 트랜지스터에 공급되어 출력 신호로 이용됨과 아울러 Q 노드의 전위를 상승시키는 역할을 하게 되고, QB 외부 제어 신호(EX_QB)는 풀-다운 트랜지스터의 제어 노드에 공급된다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 PMIC(300)에서 브릿지 클럭(BCLK) 및 QB 외부 제어 신호(EX_QB)를 생성하는 회로 블록을 나타낸 등가 회로도이다.
도 9를 참조하면, PMIC(300)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 터치 동기 신호(Tsync)와 제1 및 제2 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)를 논리곱 연산하여 레벨 쉬프터(LS)를 통해 QB 외부 제어 신호(EX_QB)를 출력하는 제1 앤드 게이트(AND1)를 구비한다.
PMIC(300)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급받은 터치 동기 신호(Tsync)를 논리 반전시키고, 논리 반전된 터치 동기 신호(Tsync)와 제1 및 제2 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)를 논리곱 연산하여 레벨 쉬프터(LS)를 통해 브릿지 클럭(BCLK)을 출력하는 제2 앤드 게이트(AND2)를 구비한다.
제1 앤드 게이트(AND1)는 각 디스플레이 구동 기간(TD)에서 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)의 제2 펄스(P11, P21)와, 하이 상태의 터치 동기 신호(Tsync)를 논리곱 연산함으로써 QB 외부 제어 신호(EX_QB)의 하이 펄스를 레벨 쉬프터(LS)를 통해 게이트 구동부(300)의 브릿지 GIP 회로 공급하고, 나머지 기간에서는 QB 외부 제어 신호(EX_QB)의 로우 논리를 출력한다.
제1 앤드 게이트(AND1)는 각 터치 센싱 기간(TS)에서 초기 리셋 신호(iDRST, iBRST)의 제3 펄스(P13, P23)와, 하이 상태로 논리 반전된 터치 동기 신호(Tsync)를 논리곱 연산함으로써 브릿지 클럭(BCLK)을 레벨 쉬프터(LS)를 통해 게이트 구동부(300)의 브릿지 GIP 회로 공급하고, 나머지 기간에서는 브릿지 클럭(BCLK)의 로우 논리를 출력한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 터치 센싱부(600)로 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)와 타이밍 컨트롤러(100)로부터 PMIC(200)로 공급되는 기존의 심플 타이밍 신호들(TC)을 이용하여 디스플레이 구동 기간과 터치 센싱 기간에 서로 다른 게이트 제어 신호들(GCS)을 생성하여 게이트 구동부(300)로 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로는 타이밍 컨트롤러(100)의 출력핀 수와, 인쇄 회로 기판의 신호 라인의 수 및 라우팅 면적이 증가되지 않아도 되므로 코스트 상승을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 타이밍 컨트롤러 200: 전원 관리 IC
300: 게이트 구동부 400: 데이터 구동부
500: 패널 600: 터치 센싱부
210, 220: 앤드 게이트 230: 레벨 쉬프터
DL: 데이터 라인 GL: 게이트 라인
TE: 공통 전극 겸용 터치 전극 TL: 신호 라인
P: 픽셀 AND1, AND2: 앤드 게이트
LS: 레벨 쉬프터

Claims (5)

  1. 터치 겸용 디스플레이용 패널의 게이트 라인들을 다수의 블록으로 분할하여 다수의 디스플레이 구동 기간에서 다수의 블록을 각각 구동하는 다수의 GIP 블록들과, 다수의 GIP 블록들 중 인접한 GIP 블록 사이에 위치하는 브릿지 GIP 회로를 포함하는 게이트 구동부와;
    제1 및 제2 초기 리셋 신호와, 터치 동기 신호를 생성하여 출력하는 타이밍 컨트롤러와,
    상기 타이밍 컨트롤러부터 공급된 상기 터치 동기 신호와 상기 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리 연산하여 상기 브릿지 GIP 회로의 Q 노드와 QB 노드를 각각 제어하는 브릿지 클럭과, QB 외부 제어 신호를 생성하여 상기 게이트 구동부로 출력하는 전원 관리 회로를 구비하는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 동기 신호는 각 프레임 기간을 상기 다수의 디스플레이 구동 기간과, 상기 다수의 디스플레이 구동 기간 중 인접한 디스플레이 구동 기간들 사이에 할당된 각 터치 센싱 기간을 지시하고,
    상기 제1 및 제2 초기 리셋 신호는 상기 각 프레임의 블랭크 기간에 서로 오버랩없이 공급되는 제1 펄스와, 상기 각 디스플레이 구동 기간에 동시 공급되는 제2 펄스와, 상기 각 터치 센싱 기간에 주기적으로 동시 공급되는 제3 펄스를 포함하는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전원 관리 회로는
    상기 터치 동기 신호와 상기 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리곱 연산하여 출력하는 제1 앤드 게이트와,
    상기 터치 동기 신호를 논리 반전시키고, 논리 반전된 터치 동기 신호와 상기 제1 및 제2 초기 리셋 신호를 논리곱 연산하여 출력하는 제2 앤드 게이트와,
    상기 제1 앤드 게이트의 출력을 레벨 쉬프팅하여 상기 QB 외부 제어 신호로 출력하고, 상기 제2 앤드 게이트의 출력을 레벨 쉬프팅하여 상기 브릿지 클럭으로 공급하는 레벨 쉬프터를 구비하는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 브릿지 회로는
    상기 각 터치 센싱 기간에서 상기 브릿지 클럭을 이용하여 이전 GIP 블록으로부터 공급된 스캔 출력의 액티브 상태를, 해당 터치 센싱 기간동안 유지하여, 그 다음 디스플레이 구동 기간에서 다음 GIP 블록의 스타트 펄스로 공급하고,
    상기 각 디스플레이 구동 기간에서 상기 QB 외부 제어 신호를 이용하여 상기 브릿지 GIP 회로의 출력을 방전시키는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 각 프레임을 시작을 지시하는 초기 스타트 펄스와, 상기 각 디스플레이 구동 기간에서만 온 클럭, 오프 클럭을 더 생성하여 상기 전원 관리 회로로 공급하고,
    상기 전원 관리 회로는 상기 초기 스타트 펄스를 레벨 쉬프팅하여 스타트 펄스를 상기 게이트 구동부로 공급하고, 상기 각 디스플레이 구동 기간에서 상기 온 클럭 및 오프 클럭을 이용하여 위상 쉬프트되는 다수의 클럭들을 생성 및 레벨 쉬프팅하여 상기 게이트 구동부로 공급하고, 상기 제1 및 제2 초기 리셋 신호의 상기 제1 펄스를 이용하여 상기 블랭크 기간에서 제1 및 제2 리셋 신호를 상기 게이트 구동부로 공급하는 터치 겸용 디스플레이 장치용 구동 회로.
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