KR20180130712A - 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치 - Google Patents

디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는, 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극, 화소 박막 트랜지스터, 그리고 공통 전극을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 동작 기간을, 디스플레이 기간과 터치 검출 기간으로 시분할하고, 상기 터치 검출 기간 동안, 상기 화소 전극을 터치 센서로 이용하여, 터치 위치를 검출하는 디스플레이 드라이브 IC를 포함하되, 상기 디스플레이 드라이브 IC는, 상기 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예와 다른 실시예들도 포함한다.

Description

디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치{Apparatus for detecting touch using pixel of display}
본 발명은, 예를 들어, 스마트 폰(smart phone) 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 적용될 수 있는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린은, 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistants), 그리고 PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기는 물론, 네비게이션, 넷북, 노트북, DID(Digital Information Device), 그리고 IPTV(Internet Protocol TV) 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 적용될 수 있다.
상기 터치 스크린은, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 그리고 OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 위에 부가되는 온셀(On-cell) 타입의 터치 스크린과, 상기 디스플레이 내부에 일체형으로 내장되는 인셀(In-cell) 타입의 터치 스크린으로 구분될 수 있다.
상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이는, 터치 스크린 부착형(add-on type) 디스플레이, 터치 스크린 상판형(on-cell type) 디스플레이, 그리고 터치 스크린 내장형(in-cell type) 디스플레이 등으로 다양하게 구분될 수 있다.
상기 터치 스크린은, 예를 들어, 저항막 방식, 정전용량 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 등과 같은 다양한 유형의 터치 검출 방식이 적용될 수 있다.
상기 정전용량 방식의 터치 스크린은, 손가락 또는 전자 펜 등과 같은 터치 입력 도구가, 상기 터치 스크린에 배열된 터치 센서(touch sensor)에 접촉 또는 접근함에 따라, 상기 터치 센서에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct: touch capacitance)에 의한 전압 변화에 기반하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 1은 터치 스크린이 디스플레이에 탑재된 실시예를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 스크린(1)에는, 제1 본딩 패드(1a)가 형성되고, 상기 제1 본딩 패드(1a)에는, 터치 드라이브 IC(TDI: Touch Drive IC)가 탑재된 제1 연성 기판(1b)이 본딩되어 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 터치 스크린(1)이 탑재되는 디스플레이(2)(예: LCD)에는, 제2 본딩 패드(2a)가 형성되고, 상기 제2 본딩 패드(2a)에는, 디스플레이 드라이브 IC(DDI: Display Drive IC)가 탑재된 제2 연성 기판(2b)이 본딩되어 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 제1 연성 기판(1b)과 상기 제2 연성 기판(2b)은, 예를 들어, 수평 방향으로는, 서로 중첩되지 않는 다른 위치에 배치될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 연성 기판(1b)과 상기 제2 연성 기판(2b)은, 수평 방향으로, 각각 우측 영역과 좌측 영역에 독립적으로 배치되어, 서로 중첩되지 않는다.
상기 제1 연성 기판(1b)과 상기 제2 연성 기판(2b)은, 수직 방향으로는, 서로 동일한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 본딩 패드(1a)는, 상기 터치 스크린(1)의 하측에 형성되고, 상기 제2 본딩 패드(2a)는, 상기 터치 스크린(1)의 아래에 배치된 디스플레이(2)의 상측에 형성될 수 있다.
그러나, 상기와 같이 터치 스크린(1)과 디스플레이(2)를 별개로 각각 제조하는 경우, 제조 비용과 제품 가격이 상승하고, 제조 공정 등이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명은, 별도의 터치 스크린을 사용하지 않고, 디스플레이의 화소(pixel)를 이용하여, 터치를 검출하되, 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출할 수 있는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치는, 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극, 화소 박막 트랜지스터, 그리고 공통 전극을 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널의 동작 기간을, 디스플레이 기간과 터치 검출 기간으로 시분할하고, 상기 터치 검출 기간 동안, 상기 화소 전극을 터치 센서로 이용하여, 터치 위치를 검출하는 디스플레이 드라이브 IC를 포함하되, 상기 디스플레이 드라이브 IC는, 상기 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출할 수 있다.
상기 불요 커패시턴스는, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 공통 전극의 공통 전압 간의 차이로 인해 발생하는 제1 커패시턴스와 제2 커패시턴스, 그리고, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 게이트 라인의 구동 전압 간의 차이로 인해 발생하는 제3 커패시턴스 중 하나 이상일 수 있다.
상기 제1 커패시턴스는, 스토리지 커패시턴스(Cst)이고, 상기 제2 커패시턴스는, 액정 커패시턴스(Clc)이고, 상기 제3 커패시턴스는, 선간 커패시턴스(Cgd)일 수 있다.
상기 디스플레이 드라이브 IC는, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 공통 전극의 공통 전압으로서, 소정 주기로 교번하는 동일 위상의 교번 전압을 인가하여, 상기 제1 커패시턴스와 상기 제2 커패시턴스를 제거할 수 있다.
상기 교번 전압은, 하이 레벨과 로우 레벨로 교번하되, 상기 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태에 해당할 수 있다.
상기 디스플레이 드라이브 IC는, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 게이트 라인의 구동 전압으로서, 소정 주기로 교번하는 동일 위상의 교번 전압을 인가하되, 상기 게이트 라인에 인가되는 구동 전압에는, 각 로우 검출 주기에 따라, 각 게이트 라인에 접속된 화소 박막 트랜지스터들을, 소정 시간 동안 도통시키기 위한 하이 레벨의 전압 구간이 포함될 수 있다.
상기 하이 레벨의 전압 구간의 진폭(V1)은, 상기 교번 전압의 진폭(V2) 보다 크고, 상기 게이트 라인의 구동 전압의 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태에 해당할 수 있다.
상기 디스플레이 패널은, IPS(In-Plane Switching) 또는 FFS(Fringe Field Switching) 방식의 액정 디스플레이 패널일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 터치 스크린을 사용하지 않고서도, 디스플레이의 화소를 이용하여, 터치를 검출할 수 있기 때문에, 터치 스크린과 디스플레이를 별개로 제조할 때에 비해, 제조 비용과 제품 가격을 줄일 수 있고, 제조 공정 등을 단순화할 수 있다.
또한, 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출할 수 있기 때문에, 터치 검출의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 디스플레이의 화소를 이용한 고 분해능의 터치 검출이 가능하며, 스마트 폰 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치를 보다 간소하고 슬림(slim)하게 제조할 수 있다.
도 1은 터치 스크린이 디스플레이에 탑재된 실시예를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이의 단면도를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치에 대한 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예가 적용되는 디스플레이의 일부 상세도를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예가 적용되는 디스플레이의 등가 회로도를 예시한 도면이다.
도 6은 도 5의 등가 회로도에 적용되는 게이트 라인의 구동 전압과 데이터 라인의 구동 전압, 그리고 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 펄스 파형도를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 디스플레이의 화소(pixel)를 이용하여, 터치를 검출하되, 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출할 수 있기 때문에, 터치 검출의 정확성을 향상시킬 수 있고, 디스플레이의 화소를 이용한 고 분해능의 터치 검출이 가능하며, 스마트 폰 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치를 보다 간소하고 슬림(slim)하게 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는, LCD, PDP, 그리고 OLED 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 중 적어도 어느 하나에 적용될 수 있고, 상기 터치 검출 장치는, 예를 들어, 디스플레이의 1 프레임(frame)의 동작 기간을 시분할(time division)하여, 디스플레이 기간(display period)과 터치 검출 기간(touch detecting pried)으로 분할할 수 있다.
상기 터치 검출 장치는, 상기 터치 검출 기간이 되면, 디스플레이의 화소를 터치 센서(touch sensor)로 동작시키고, 터치 미 발생시 검출된 전압과, 터치 발생으로 인해 터치 정전용량이 부가될 때 검출된 전압 간의 크기를 비교한 후, 두 전압의 크기 차이에 기반하여, 터치 여부와 터치 위치를 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이의 단면도를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 디스플레이(100)는, 예를 들어, IPS(In-Plane Switching) 방식의 액정 디스플레이(LCD) 등일 수 있고, 상기 디스플레이(100)의 구조는, 하부 기판(10)과, 액정 층(20), 그리고 상부 기판(30) 등이 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 상기 IPS 방식은, FFS(Fringe Field Switching) 방식 등과 같은 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 하부 기판(10)에는, 예를 들어, 적색의 R 화소 단위(11a), 녹색의 G 화소 단위(11b), 그리고 청색의 B 화소 단위(11c)가, 하나로 조합된 화소(11)들이, 다수의 컬럼(column)과 로우(row)의 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다.
여기서, 상기 화소 단위(pixel unit)는, 상기 화소(pixel)와 실질적으로 동일 또는 유사한 의미와 용어로 혼용될 수 있다. 또한, 상기 화소 단위는, 디스플레이 동작을 수행하기 위한 물리적인 최소 단위인 동시에, 본 발명의 실시예에 따라, 터치 검출 동작을 수행하기 위한 물리적인 최소 단위일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 디스플레이(100)의 화소 단위(또는 화소)는, 전술한 바와 같이, 시분할 방식에 의해, 터치 검출 기간이 되면, 디스플레이 소자가 아닌 터치 센서(touch sensor)로서 동작할 수 있다.
이에 따라, 도 2에 도시한 바와 같이, 사용자의 손가락 또는 전자 펜 등과 같은 터치 입력 도구가, 상기 상부 기판(30)에 접촉 또는 접근하는 경우, 터치 커패시턴스(Ct)에 의한 전압 변화가 발생하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
그러나, 상기 터치 커패시턴스(Ct)에 의한 전압 변화를 검출하기 위해서는, 각 화소 단위(또는 화소)와 연동하는 다양한 유형의 불요 커패시턴스들을 제거해야만 한다. 이를 위한 효율적인 해결 방안에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치에 대한 구성을 예시한 도면으로, 설명의 편의를 위해, 디스플레이의 화소들 중 일부만을 개략적으로 예시하였다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, IPS-LCD 등과 같은 디스플레이 패널(Display Panel)에는, 다수의 게이트 라인(GL: Gate Line)과 다수의 데이터 라인(DL: Data Line)이 서로 교차하는 영역에 의해, 화소 영역(PX)이 결정될 수 있고, 상기 다수의 화소 영역들에 각각 대향되는 대면적의 공통 전극(Common Electrode)이 설치될 수 있다.
상기 다수의 게이트 라인들은, 게이트 드라이버(Gate Driver)(207)와 연결되고, 상기 다수의 데이터 라인들은, 데이터 드라이버(Data Driver)(201)과 연결되되, 상기 데이터 드라이버(201)는, 예를 들어, 디스플레이 동작과 터치 검출 동작을 시분할 방식으로 각각 교번하여 수행하는 디스플레이 드라이브 IC(DDI: Display Drive IC)(200) 내에 포함될 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이 드라이브 IC는, 터치 디스플레이 드라이브 IC(TDDI: Touch DDI) 등과 같은 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.
상기 디스플레이 드라이브 IC(200)에는, 상기 데이터 드라이버(201) 이외에도, 컨트롤러(202), 펄스 발생기(203), 타이밍 발생기(204), 터치 검출기(205), 그리고 인터페이스(206) 등이 전부 포함되거나, 일부 포함될 수 있다.
상기 터치 검출기(205)는, 상기 컨트롤러(202)에 포함될 수 있고, 상기 타이밍 발생기(204)는, 상기 펄스 발생기(203)에 포함될 수 있다. 상기 컨트롤러(202)는, 상기 디스플레이 드라이브 IC(200) 내에 포함된 각 구성들을 전부 또는 일부 제어할 수 있으며, 상기 인터페이스(206)을 통해, 외부의 MCU(300) 또는 CPU 등과 통신할 수 있다.
예를 들어, 스마트 폰 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 포함된 MCU(300)는, 상기 인터페이스(206)를 통해 상기 컨트롤러(202)와 통신할 수 있으며, 상기 터치 검출기(205)에 의해 검출된 터치 데이터를 수신할 수 있다. 상기 터치 데이터는, 사용자의 손가락 등에 의해 터치된 화소 단위(또는 화소)의 위치에 해당하는 터치 좌표 데이터 등일 수 있다.
상기 컨트롤러(202)는, 상기 펄스 발생기(203) 및 상기 타이밍 발생기(204)와 연동하여, 상기 디스플레이 패널에 매트릭스 형태로 배열된 각 화소 단위(또는 화소)들을, 디스플레이 소자 또는 터치 센서로서 교번적으로 동작시킬 수 있다.
예를 들어, 디스플레이의 1 프레임의 동작 기간을 시분할하여, 디스플레이 기간과 터치 검출 기간으로 분할할 수 있다. 상기 디스플레이 기간 동안 수행되는 동작 설명은, 본 발명의 실시예와는 무관하게 종래의 기술이 그대로 적용될 수 있으므로, 설명의 편의를 위해, 생략하고, 상기 터치 검출 기간에 수행되는 동작에 대해 상세히 설명한다.
상기 컨트롤러(202)는, 상기 터치 검출 기간이 되면, 상기 펄스 발생기(203)와 연동하여, 상기 게이트 라인(GL)과, 상기 데이터 라인(DT)에 각각 인가되는 구동 전압(Drive Voltage)들의 펄스 파형을 결정할 수 있다.
또한, 상기 공통 전극(Common Electrode)에 인가되는 공통 전압(Vcom)의 펄스 파형을 결정함으로써, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스들을 제거하고, 사용자의 손가락 등과 같은 터치 입력 도구의 접촉 또는 접근에 의해 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)만을 선별하여 검출할 수 있다.
상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인에 각각 인가되는 구동 전압들의 펄스 파형과, 상기 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 펄스 파형에 대해, 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예가 적용되는 디스플레이의 일부 상세도를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 디스플레이 패널에는, 상기 게이트 라인(GL)들과 상기 데이터 라인(DL)들이 서로 교차하는 영역에 의해 결정되는 화소 영역(PX)이 존재하고, 상기 화소 영역에는, 전술한 바와 같이, 시분할 방식에 의해, 디스플레이 소자와 터치 센서로서 각각 교번하여 동작하는 화소 단위(pixel unit)의 화소 전극(Pixel Electrode)이 배치될 수 있다.
상기 화소 전극은, 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 빗(comb) 형상으로 설치될 수 있으며, 상기 화소 전극과 연동하는 공통 전극(Common Electrode)의 일부 형상도, 빗 형상으로 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극의 일부는, 서로 중첩되지 않게 맞물린 형태로 배치될 수 있다.
상기 화소 영역에는, 화소 박막 트랜지스터(Tpx)가 설치될 수 있고, 상기 화소 전극에는, 상기 화소 박막 트랜지스터의 소스(source) 단자가 연결되고, 상기 게이트 라인에는, 상기 화소 박막 트랜지스터의 게이트(gate) 단자가 연결되고, 상기 데이터 라인에는, 상기 화소 박막 트랜지스터의 드레인(drain) 단자가 연결될 수 있다.
여기서, 상기 데이터 라인(DL)은, 터치 검출 기간 동안, 상기 화소 전극에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)의 터치 신호를, 상기 디스플레이 드라이브 IC(200)로 전달하는 센서 신호선(sensor signal line)으로서 동작하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예가 적용되는 디스플레이의 등가 회로도를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 게이트 라인(GL)과 상기 데이터 라인(DL)이 서로 교차하는 영역에 의해 결정되는 화소 영역에는, 다양한 유형의 커패시턴스들이 존재할 수 있다.
예를 들어, 상기 화소 박막 트랜지스터의 소스 단자에 연결된 화소 전극과, 공통 전극 사이에는, 액정 커패시턴스(Clc: liquid crystal capacitance)와 스토리지 커패시턴스(Cst: storage capacitance)가 병렬적으로 존재할 수 있고, 상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인이 교차하는 지점에는, 선간 커패시턴스(Cgd: gate data capacitance) 등이 존재할 수 있다.
여기서, 상기 스토리지 커패시턴스(Cst), 상기 액정 커패시턴스(Clc), 그리고 상기 선간 커패시턴스(Cgd)는, 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있으며, 상기 커패시턴스는, 커패시터(capacitor)와 실질적으로 동일 또는 유사한 의미와 용어로 혼용될 수 있다.
한편, 디스플레이 기간 동안, 상기 액정 커패시턴스(Clc)와 상기 스토리지 커패시턴스(Cst)에는, 데이터 라인(DL)을 통해 인가되는 신호가 저장되며, 상기 액정 커패시턴스(Clc)의 신호는, 액정(LC)을 구동시키고, 상기 스토리지 커패시턴스(Cst)의 신호는, 상기 액정 커패시턴스(Clc)의 신호를 안정적으로 유지시키는 역할을 한다.
그러나, 터치 검출 기간 동안, 상기 액정 커패시턴스(Clc)와 상기 스토리지 커패시턴스(Cst)는, 부하로 작용한다. 즉, 상기 화소 전극이 터치 센서로서 동작하는 터치 검출 기간에는, 터치 입력 도구와 화소 전극 사이에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)만을 선별하여 검출해야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 액정 커패시턴스(Clc)와 상기 스토리지 커패시턴스(Cst), 그리고 상기 선간 커패시턴스(Cgd)는, 터치 검출 기간 동안, 불요 커패시턴스들로서, 상기 디스플레이 드라이브 IC(DDI)는, 게이트 라인의 구동 전압과, 데이터 라인의 구동 전압, 그리고 공통 전극의 공통 전압에 대한 펄스 파형을 결정하여, 상기 불요 커패시턴스들을 제거할 수 있다.
도 6은 도 5의 등가 회로도에 적용되는 게이트 라인의 구동 전압과 데이터 라인의 구동 전압, 그리고 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 펄스 파형도를 예시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 디스플레이 드라이브 IC(DDI)는, 예를 들어, 상기 액정 커패시턴스(Clc)와 상기 스토리지 커패시턴스(Cst)를 제거하기 위하여, 소정 주기의 하이/로우(high/low) 레벨로 교번하는 동일 위상의 교번 전압을, 상기 데이터 라인(DL)의 구동 전압과 상기 공통 전극의 공통 전압(Vcom)으로, 각각 인가할 수 있다.
여기서, 상기 소정 주기는, 예를 들어, 제1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소 박막 트랜지스터(Tpx))들을 소정 시간 동안 도통시키기 위해, 사전에 설정된 제1 DC 전압(V1), 예를 들어, V1=30V 가 인가되는 구간에 대응되는 주기로 설정될 수 있다.
한편, 상기 교번 전압의 진폭은, 사전에 설정된 제2 DC 전압(V2), 예를 들어, V2=9V 일 수 있고, 상기 교번 전압의 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태가 될 수 있다.
이에 따라, 도 5의 액정 커패시턴스(Clc)의 양단에 인가되는 데이터 라인의 구동 전압과 공통 전극의 공통 전압은, 동일 위상의 교번 전압으로서 동일하기 때문에, 상기 양단의 전압 차이가, 영(zero)이 되므로, 상기 액정 커패시턴스(Clc)을 제거할 수 있다.
상기 스토리지 커패시턴스(Cst)의 양단에 인가되는 데이터 라인의 구동 전압과 공통 전극의 공통 전압도, 마찬가지로, 동일 위상의 교번 전압으로서 동일하기 때문에, 상기 양단의 전압 차이가, 영(zero)이 되므로, 상기 스토리지 커패시턴스(Cst)도 제거할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이 드라이브 IC(DDI)는, 상기 선간 커패시턴스(Cgd)을 제거하기 위하여, 상기 동일 위상의 교번 전압을, 데이터 라인(DL)의 구동 전압으로 인가하되, 도 6에 도시한 바와 같이, 독특한 파형의 구동 전압을, 상기 게이트 라인의 구동 전압으로 인가할 수 있다.
예를 들어, 제1 게이트 라인에 인가되는 구동 전압의 펄스 파형에는, 제1 로우 검출 주기에 따라, 상기 제1 게이트 라인(GL1)에 접속된 화소 박막 트랜지스터(Tpx)들을, 소정 시간 동안 도통시키기 위한 제1 DC 전압 구간(예: V1=30V)이 포함되고, 나머지 구간에는, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 동일한 교번 전압이 포함될 수 있다.
여기서, 상기 제1 DC 전압 구간(예: V1=30V)에서는, 화소 박막 트랜지스터들이 도통되되, 상기 교번 전압의 제2 DC 전압 구간(예: V2=9V)에서는, 화소 박막 트랜지스터들이 도통되지 않도록, 상기 제1 DC 전압(V1)은, 상기 제2 DC 전압(V2) 보다 큰 전압으로 설정된다.
또한, 제2 게이트 라인에 인가되는 구동 전압의 펄스 파형에는, 제2 로우 검출 주기에 따라, 상기 제2 게이트 라인(GL2)에 접속된 화소 박막 트랜지스터(Tpx))들을, 소정 시간 동안 도통시키기 위한 제1 DC 전압 구간(예: V1=30V)이 포함되고, 나머지 구간에는, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 동일한 교번 전압이 포함될 수 있다.
이에 따라, 각 게이트 라인에 접속된 화소 박막 트랜지스터들이, 소정 시간 동안, 순차적으로 도통되어, 각 로우 단위의 가로 방향으로 터치 검출 동작이 가능하게 된다.
또한, 상기 제1 DC 전압 구간을 제외한 나머지 구간에서, 상기 선간 커패시턴스(Cgd)의 양단에 인가되는 게이트 구동 전압과 데이터 라인의 구동 전압은, 동일 위상의 교번 전압으로서 동일하기 때문에, 상기 양단의 전압 차이가, 영이 되므로, 상기 선간 커패시턴스(Cgd)을 제거할 수 있다.
여기서, 상기 게이트 라인에 인가되는 구동 전압의 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태가 될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기와 같이, 터치 검출 기간 동안, 액정 커패시턴스, 스토리지 커패시턴스, 그리고 선간 커패시턴스를 제거하고, 터치 센서로서 동작하는 화소 전극에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)에 의한 전압 변화에 기반하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다.
참고로, 상기 터치 커패시턴스(Ct)에 의한 전압 변화에 기반하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출하는 구체적인 기술 내용은, 본 출원인의 등록 특허 제10-1602842호와 공개 특허 제10-2013-0044267호 등에 상세히 기재되어 있으므로, 본 명세서에는 생략한다.
이와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 하부 기판 11: 화소
20: 액정 층 30: 상부 기판
200: 디스플레이 드라이브 IC 201: 데이터 드라이버
202: 컨트롤러 203: 펄스 발생기
204: 타이밍 발생기 205: 터치 검출기
206: 인터페이스 207: 게이트 드라이버

Claims (9)

  1. 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극, 화소 박막 트랜지스터, 그리고 공통 전극을 포함하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널의 동작 기간을, 디스플레이 기간과 터치 검출 기간으로 시분할하고, 상기 터치 검출 기간 동안, 상기 화소 전극을 터치 센서로 이용하여, 터치 위치를 검출하는 디스플레이 드라이브 IC를 포함하되,
    상기 디스플레이 드라이브 IC는,
    상기 터치 검출 기간 동안, 부하로 작용하는 불요 커패시턴스를 제거하고, 터치에 의한 터치 커패시턴스(Ct)의 전압 변화에 기반하여, 터치 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불요 커패시턴스는,
    상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 공통 전극의 공통 전압 간의 차이로 인해 발생하는 제1 커패시턴스와 제2 커패시턴스, 그리고, 상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 게이트 라인의 구동 전압 간의 차이로 인해 발생하는 제3 커패시턴스 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 커패시턴스는, 스토리지 커패시턴스(Cst)이고,
    상기 제2 커패시턴스는, 액정 커패시턴스(Clc)이고,
    상기 제3 커패시턴스는, 선간 커패시턴스(Cgd)인 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이브 IC는,
    상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 공통 전극의 공통 전압으로서, 소정 주기로 교번하는 동일 위상의 교번 전압을 인가하여, 상기 제1 커패시턴스와 상기 제2 커패시턴스를 제거하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교번 전압은, 하이 레벨과 로우 레벨로 교번하되,
    상기 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태에 해당하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이브 IC는,
    상기 데이터 라인의 구동 전압과 상기 게이트 라인의 구동 전압으로서, 소정 주기로 교번하는 동일 위상의 교번 전압을 인가하되,
    상기 게이트 라인에 인가되는 구동 전압에는, 각 로우 검출 주기에 따라, 각 게이트 라인에 접속된 화소 박막 트랜지스터들을, 소정 시간 동안 도통시키기 위한 하이 레벨의 전압 구간이 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하이 레벨의 전압 구간의 진폭(V1)은, 상기 교번 전압의 진폭(V2) 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 라인의 구동 전압의 로우 레벨은, 영(zero) 전압의 그라운드(GND)이거나, 전기적 단절 상태인 플로팅(Floating) 상태에 해당하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은, IPS(In-Plane Switching) 또는 FFS(Fringe Field Switching) 방식의 액정 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 디스플레이의 화소를 이용한 터치 검출 장치.
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