KR20190045766A - 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 배치된 표시패널과, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 회로와, 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하고 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로와, 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 다수의 공통 전극들은 둘 이상의 공통 전극 열로 이루어지고, 둘 이상의 공통 전극 열 각각은 둘 이상의 공통 전극을 포함하고, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, 둘 이상의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받는 터치 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동에 의한 노이즈를 제거하여 디스플레이 구동 시에도 터치 센싱을 가능하게 해줄 수 있다.

Description

터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, DRIVING CIRCUIT, AND DRIVING METHOD}
본 발명은 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치 중, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공하는 터치 표시 장치가 있다.
이러한 터치 표시 장치는 영상 표시 기능 및 터치 감지 기능을 모두 제공해야 하기 때문에, 프레임 시간 등의 구동 시간을 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간으로 분할하고, 디스플레이 구동 기간에서 디스플레이 구동을 수행하고, 디스플레이 구동 기간 이후에 진행되는 터치 구동 기간에서 터치 구동 및 터치 감지를 수행한다.
전술한 시간 분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동을 시간 분할하여 진행하기 위해서는, 상당히 정교한 타이밍 제어가 필요하고 이를 위한 고가의 부품이 필요할 수 있다.
또한, 시간 분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시간 및 터치 구동 시간이 모두 부족할 수 있어, 영상 품질 및 터치 감도가 모두 저하되는 문제점이 있어 왔다. 특히, 시간 분할 구동으로 인해, 고해상도의 영상 품질을 제공해주지 못하는 문제점이 있어 왔다.
한편, 종래의 터치 표시 장치의 경우, 디스플레이 구동에 의해 터치 감도가 현저하게 떨어지는 문제점도 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 구동에 의해 터치 감도가 떨어지지 않는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈를 저감할 수 있는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 각 터치 전극 열에서 발생하는 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈가 다른 터치 전극 열에 영향을 끼치지 않도록 해주는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 표시패널과, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 회로와, 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하고, 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로와, 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
이러한 터치 표시 장치에서, 표시 패널에 배치된 다수의 공통 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열로 이루어지고, N개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함할 수 있다.
다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받을 수 있다.
N개의 공통 전극 열은 제1 공통 전극 열과 제2 공통 전극 열을 포함하고, 제1 공통 전극 열과 대응되는 제1 로컬 버퍼와 제2 공통 전극 열과 대응되는 제2 로컬 버퍼를 포함할 수 있다.
공통 전극 구동 회로는, 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 하나의 공통 전극으로 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하고, 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 전치-증폭기와, 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 하나의 공통 전극을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
터치 컨트롤러에는 1차 그라운드 전압이 인가되고, 표시 패널, 데이터 구동 회로 및 공통 전극 구동 회로에는 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 인가될 수 있다.
1차 그라운드 전압을 기준으로, 2차 그라운드 전압과 공통 신호는 변조 신호일 수 있다.
2차 그라운드 전압과 공통 신호는 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 변조 신호일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치되며, 다수의 공통 전극들을 이루는 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함하는 표시패널을 구동하기 위한 구동 회로를 제공할 수 있다.
이러한 구동 회로는, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 회로와, 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하고, 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로를 포함할 수 있다.
이러한 구동 회로에 의해, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받을 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 패널(표시 패널에 내장 또는 외장 된 터치 패널)과, 다수의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 공급하고 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 구동 회로와, 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
이러한 터치 표시 장치에서, 패널에 배치된 다수의 터치 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극 열로 이루어지고, N개의 터치 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극을 포함할 수 있다.
N개의 터치 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 터치 구동 신호를 공급받을 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 표시패널을 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.
구동 방법은, 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하고 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하는 단계와, 영상이 표시되는 동안, 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 터치를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
표시 패널에 배치된 다수의 공통 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열로 이루어지고, N개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함할 수 있다.
다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받을 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명에 의하면, 디스플레이 구동에 의해 터치 감도가 떨어지지 않는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈를 저감할 수 있는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 각 터치 전극 열에서 발생하는 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈가 다른 터치 전극 열에 영향을 끼치지 않도록 해주는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있는 터치 표시 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서 표시 패널을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 시간 분할 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 시간 프리 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 시간 프리 구동 방식과 그라운드 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 전체적인 시스템 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 2가지 그라운드 전압과 그라운드 환경을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 그라운드 변조 회로와 그라운드 변조 기법을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 공통 전극 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 공통 전극 구동 회로가 각 공통 전극 열을 구동하는 기본적인 방식을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 글로벌 버퍼를 이용하여 둘 이상의 공통 전극 열을 구동하는 글로벌 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 글로벌 구동 방식에 따른 터치 감도 저하 현상을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 공통 전극 열 별 로컬 버퍼를 이용하여 둘 이상의 공통 전극 열을 구동하는 로컬 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 로컬 구동 방식에 따른 터치 감도 개선 현상을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 로컬 구동 방식을 적용한 터치 표시 장치의 전체적인 시스템 구성도이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상을 표시하는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락 및/또는 펜 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.
여기서, '펜'은 신호 송수신 기능을 갖거나 터치 표시 장치(100)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 액티브 펜(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 패시브 펜(Passive Pen) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
아래에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여, 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)에 대한 구조를 간략하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시 패널(DISP), 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열되어 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.
게이트 구동 회로(GDC)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작을 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(TCON: Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
이러한 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC)는, 표시 패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동 회로(GDC)는, 표시 패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측 또는 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
한편, 표시 패널(DISP)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서 표시 패널(DISP)을 나타낸 도면으로서, 표시 패널(DISP)에서의 신호 배선들(DL, GL)과 공통 전극들(COM)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하기 위하여, 터치 패널과 이를 구동하여 터치를 센싱하는 터치 회로를 필요로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 패널은 표시 패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있고, 표시 패널(DISP)에 내장될 수도 있다.
표시 패널(DISP)이 터치 패널을 내장하는 경우, 인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입일 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 패널이 표시 패널(DISP)에 내장된다는 것은, 터치 전극이 표시 패널(DISP)에 내장된다는 것이다.
이 경우, 표시 패널(DISP)의 제작 시, 터치 전극 역할을 하는 다수의 공통 전극들(COM)은 디스플레이 구동을 위한 전극이나 신호 배선들과 함께 형성될 수 있다.
아래에서는, 터치 전극이 표시 패널(DISP)에 내장되고, 터치 전극은 공통 전극(COM)인 것으로 가정한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 표시 패널(DISP)에는, 다수의 공통 전극들(COM)이 적어도 M행 N열로 배치될 수 있다. 여기서, N, M은 2 이상의 자연수이다. 여기서, 다수의 공통 전극들(COM)은 M행 및 N열 이외에 표시패널의 외곽 영역 또는 표시 패널의 에지 영역에도 추가적인 공통전극이 배치될 수도 있다.
따라서, 표시 패널(DISP)에는, N개의 공통 전극 열이 존재하고, M개의 공통 전극 행이 존재할 수 있다. 즉, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 공통 전극들(COM)은 N개의 공통 전극 열로 이루어질 수 있다. 그리고, N개의 공통 전극 열 각각은 M개의 공통 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 터치 회로는, 다수의 공통 전극들(COM)로 공통 신호(SCOM)를 공급하고, 다수의 공통 전극들(COM) 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로(CDC)와, 공통 전극 구동 회로(CDC)에서 출력된 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
터치 표시 장치(100)는, 각 공통 전극(COM)에 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 셀프 캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다. 이 경우, 다수의 공통 전극들(COM) 각각은 터치 구동 신호가 인가되고 터치 센싱 신호가 센싱 될 수 있다.
다만, 터치 표시 장치(100)는, 공통 전극(COM) 간의 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치를 센싱하는 뮤추얼 캐패시턴스(Mutual-Capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 다수의 공통 전극들(COM) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 공통 전극 구동 회로(CDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
공통 전극들(COM)과 신호 라인들(SL)의 구조를 살펴보기 위하여, 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치한 제1 공통 전극과 제2 공통 전극을 예시로 든다.
제1 공통 전극과 연결된 제1 신호 라인은, 제2 공통 전극과 중첩되되, 제2 공통 전극과 터치스크린 패널(TSO) 내에서 절연될 수 있다.
제2 공통 전극과 연결된 제2 신호 라인은, 터치스크린 패널(TSO) 내에서 제1 신호 라인과 절연될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 하나의 공통 전극(COM)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
하나의 공통 전극(COM)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
이와 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 공통 전극(COM)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다.
이 경우, 하나의 공통 전극(COM)은 둘 이상의 데이터 라인들(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인들(GL)과 중첩될 수 있다.
다수의 공통 전극들에서 동일한 컬럼(Column) 방향에 위치하는 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제1 공통 전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩되고, 제2 공통 전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩된다.
제1 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들과 제2 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들은 서로 동일할 수 있다. 제1 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들과 상기 제2 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들은 서로 다를 수 있다.
다수의 공통 전극들에서 동일한 로우(Row) 방향에 위치하는 제3 공통 전극 및 제4 공통 전극에 대하여 배치 구조를 살펴보면, 제3 공통 전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩되고, 제4 공통 전극은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩된다.
제3 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들과 제4 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인들은 서로 다를 수 있다. 제3 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들과 제4 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인들은 동일할 수 있다.
하나의 공통 전극(COM)이 형성되는 영역의 크기가 큰 경우, 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 터치 회로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 표시 패널(DISP)로 터치 구동 신호(이하에서, 공통 신호(SCOM) 또는 공통 전압(VCOM)이 이에 해당함)를 공급하고 표시 패널(DISP)로부터 터치 센싱 신호를 검출(수신)하기 위한 하나 이상의 공통 전극 구동 회로(CDC)와, 공통 전극 구동 회로(CDC)의 터치 센싱 신호 검출 결과를 이용하여 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.
하나 이상의 공통 전극 구동 회로(CDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
공통 전극 구동 회로(CDC)는 리드 아웃 집적회로(ROIC)으로 구현될 수도 있고, 터치 컨트롤러(T-CTR)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 구현될 수 있다.
한편, 공통 전극 구동 회로(CDC)와 데이터 구동 회로(DDC)는, 집적회로에 해당하는 통합 구동 회로(SRIC)로 통합되어 구현될 수도 있다.
터치 표시 장치(100)는 하나 이상의 통합 구동 회로(SRIC)를 포함할 수 있다. 각 통합 구동 회로 (SRIC)는 하나 이상의 공통 전극 구동 회로(CDC)와 하나 이상의 데이터 구동 회로(DDC)를 포함할 수 있다(도 8 참조).
이와 같이, 터치 구동을 위한 공통 전극 구동 회로(CDC)와 데이터 구동을 위한 데이터 구동 회로(DDC)의 통합 구현은, 터치스크린 패널(TSP)이 표시 패널(DISP)에 내장되는 내장형이고, 공통 전극들(COM)과 연결된 신호 라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 표시 패널(DISP)에 터치 전극(터치 센서)로서 배치된 다수의 공통 전극(COM)은 다양하게 만들어질 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 액정 표시 장치 등의 타입으로 구현된 경우, 공통 전극(COM)은 각 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하는 전극으로서, 디스플레이 구동에도 활용되는 전극일 수 있다.
일 예로, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동이 시분할 되어 진행되는 경우, 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호가 인가되거나 터치 센싱 신호가 검출되고, 디스플레이 구동 기간 동안 공통 전압이 인가되는 블록화 된 공통 전극들일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 구동 기간 동안, 공통 전극들(COM)은 공통 전극 구동 회로(CDC)의 내부에서 모두 전기적으로 연결되고, 공통 전압을 공통으로 인가 받을 수 있다. 터치 구동 기간 동안, 공통 전극 구동 회로(CDC)의 내부에서 공통 전극들(COM) 중 일부 또는 전체가 선택되고, 선택된 하나 이상의 공통 전극들(COM)은 공통 전극 구동 회로(CDC)로부터 터치 구동 신호가 인가되거나, 공통 전극 구동 회로(CDC)에 의해 터치 센싱 신호가 검출될 수 있다.
다른 예로, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동이 동시에 진행되는 경우, 제1 공통 전극과 제2 공통 전극에 인가되는 터치 구동 신호는, 제1 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압과 캐패시턴스를 형성하는 전압이면서, 동시에, 제2 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 서브픽셀 각각으로 공급되는 데이터 전압과 캐패시턴스를 형성하는 전압일 수 있다.
또한, 각 공통 전극(COM)은 중첩되는 다수의 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하기 위하여 다수의 슬릿(홀(Hole)이라고도 함)이 존재할 수 있다.
한편, 터치 표시 장치(100)가 유기 발광 표시 장치로 구현된 경우, 다수의 공통 전극들(COM) 및 다수의 신호 라인들(SL)은, 표시 패널(DISP)에서의 봉지 층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다. 여기서, 봉지 층은 표시 패널(DISP)의 전면 배치되며 공통 전압이 인가되는 공통 전극(예: 캐소드 전극 등) 상에 배치될 수 있다.
여기서, 표시 패널(DISP)에 전면에 배치된 공통 전극은, 일 예로, 각 서브픽셀(SP) 내 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 애노드 전극(픽셀 전극에 해당함)과 캐소드 전극 중 캐소드 전극일 수 있고, 공통 전압은 캐소드 전압일 수 있다.
이 경우, 다수의 공통 전극들(COM) 각각은 오픈 영역이 없는 통 전극 형태일 수 있다. 이때, 다수의 공통 전극들(COM) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명 전극일 수 있다.
또는, 다수의 공통 전극들(COM) 각각은 여러 개의 오픈 영역들이 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 공통 전극들(COM) 각각에서 각 오픈 영역은 서브픽셀(SP)의 발광 영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.
아래에서는, 터치 전극 역할을 하는 공통 전극(COM)은 각 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하는 전극으로서, 디스플레이 구동에도 활용되는 전극인 것으로 가정한다.
따라서, 공통 전극(COM)에 인가되는 신호는 터치 구동 신호(TDS)이면서 디스플레이 구동에 이용되는 신호일 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 시간 분할 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 시간 분할하여 수행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 시간 분할 구동 방식이라고 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위하여, 터치 동기 신호(TSYNCN)를 이용할 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(TSYNCN)에서, 제1 레벨(예: 하이 레벨)은 디스플레이 구동 기간을 나타내고, 제2 레벨(예: 로우 레벨)은 터치 구동 기간을 나타낼 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통 전극들(COM)의 전체 또는 일부는 터치 구동 신호(TDS)를 인가 받는다. 디스플레이 구동 기간 동안, 공통 전극들(COM)은 플로팅 되거나 그라운드에 접지되거나 특정 DC 전압(예: VCOM)이 인가될 수 있다.
만약, 공통 전극(COM)이 디스플레이 구동을 위한 공통 전극 역할도 하는 경우, 공통 전극(COM)은, 디스플레이 구동 기간 동안 디스플레이 구동을 위한 공통 전압(VCOM)을 인가 받고, 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호(TDS)를 인가 받을 수 있다.
터치 구동 기간 동안 공통 전극(COM)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)는 DC 전압일 수도 있지만, 전압 레벨이 변경되는 신호일 수도 있다. 터치 구동 신호(TDS)가 전압 레벨이 변경되는 신호인 경우, 터치 구동 신호(TDS)는 변조 신호, 펄스 신호, 또는 AC 신호 등이라고도 할 수 있다.
한편, 터치 구동 기간 동안, 터치 전극에 해당하는 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통 전극(COM)은 주변 다른 전극들과 기생 캐패시턴스를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시턴스는 터치 감도를 저하시킬 수 있다.
따라서, 터치 표시 장치(100)는, 터치 구동 기간 동안, 공통 전극일 수 있는 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가하는 동안, 공통 전극(COM)의 주변 다른 전극들로 로드 프리 구동 신호를 인가해줄 수 있다.
로드 프리 구동 신호는 터치 구동 신호(TDS)이거나, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등 중 적어도 하나 이상이 대응되는 신호일 수 있다.
공통 전극(COM)의 주변 다른 전극들은 데이터 라인, 게이트 라인, 또는 다른 공통 전극 등일 수 있으며, 이뿐만 아니라, 주변에 있는 모든 전극이나 신호 배선 등일 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통 전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 데이터 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 데이터 라인들로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통 전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 게이트 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 게이트 라인들로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통 전극(COM)의 주변에 위치한 하나 이상의 공통 전극(COM) 또는 표시 패널(DIPS)에서의 나머지 모든 공통 전극들(COM)로 로드 프리 구동 신호가 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 시간 분할 구동 방식으로 구동하는 경우, 프레임 시간을 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간으로 나누어서 사용해야 하기 때문에, 디스플레이 구동 시간이 부족할 수 있다.
이러한 디스플레이 구동 시간 부족은, 영상 표시를 위한 캐패시터(예: 픽셀 전극과 공통 전극 간의 캐패시터 등)를 필요한 만큼 충전시키지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)가 시간 분할 구동 방식으로 구동하는 경우, 디스플레이 구동 시간의 부족뿐만 아니라, 터치 구동 시간도 부족하게 되어, 터치 센싱 속도 및 정확도가 떨어질 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 시간 분할 구동 방식과 다른 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다. 이에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 시간 프리 구동 방식을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다. 이러한 구동 방식을 시간 프리 구동(TFD: Time Free Driving) 방식이라고 한다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 시간 프리 구동 방식으로 동작하는 경우, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위한 터치 동기 신호(TSYNCN)가 필요로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 시간 프리 구동 방식으로 동작하는 경우, 디스플레이 구동에 필요한 수직 동기 신호(VSYNC) 및/또는 수평 동기 신호(HSYNC)가 터치 동기 신호(TSYNCN)의 역할을 대체할 수도 있다. 도 7의 예시에서는, 수직 동기 신호(VSYNC)가 터치 구동 기간을 정의하는 터치 동기 신호(TSYNCN)를 대체하는 경우이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 시간 프리 구동을 수행하는 경우, 수직동기신호(VSYNC)에 의해 정의되는 액티브 시간과 블랭크 시간 중 액티브 시간 동안, 디스플레이 구동과 터치 구동을 수행할 수 있다. 여기서, 1개의 액티브 시간은 1개의 디스플레이 프레임(Display Frame) 시간과 대응될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 시간 프리 구동을 수행하는 경우, 수직동기신호(VSYNC)에 의해 정의되는 액티브 시간 동안, 디스플레이 구동을 위해 다수의 게이트 라인들(GL)을 순차적으로 구동하면서 데이터 라인들(DL)로 영상 표시를 위한 데이터 전압을 공급하고, 이와 동시에, 터치 구동을 위해 다수의 공통 전극들(COM)로 공통 신호(SCOM)를 공급할 수 있다.
여기서, 공통 신호(SCOM)는, 디스플레이 구동을 위해 각 서브픽셀의 픽셀 전압과 전계를 형성하기 위한 전압 신호이면서, 터치 구동에 필요한 터치 구동 신호(TDS)일 수 있다.
본 명세서에서, 공통 신호(SCOM)는 전압 레벨이 변경되는 신호로서, 전압 레벨이 변경되지 않는 DC 전압인 공통 전압(VCOM)과 구별되어 기재된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 수행하는 경우, 디스플레이 구동을 통해 영상을 표시하는 동안, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 모든 프레임 시간(즉, 모든 액티브 시간)에서 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다.
이와 다르게, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 디스플레이 구동만 수행하고, 다른 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있으며, 경우에 따라서, 어떠한 일부 프레임 시간(액티브 시간)에서는 터치 구동만을 수행할 수도 있다. 이 경우에는, 터치 구동 기간을 정의하는 터치 동기 신호(TSYNCN)가 별도로 필요할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 액티브 시간 동안 전압 레벨이 가변 되는 공통 신호(SCOM)를 공통 전극(COM)으로 공급하는데, 블랭크 시간 동안에도 전압 레벨이 가변 되는 공통 신호(SCOM)를 공통 전극(COM)으로 공급할 수 있다(Case 1).
이와 다르게, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는, 블랭크 시간 동안, 공통 전극(COM)을 플로팅 시키거나 DC 전압을 공급하거나 특정 기준 전압(예: 그라운드 전압(GND))을 공급할 수도 있다(Case 2). 이는 블랭크 시간을 펜 터치 구동 등을 위한 특수 시간으로 활용하는 경우에 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 시간 프리 구동 방식과 그라운드 변조 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 구동이 수행되는 동안(즉, 액티브 시간 동안), 전압 레벨이 가변 되는 공통 신호(SCOM)가 터치 전극(TE)으로 공급될 때, 표시 패널(DISP)이 접지된 그라운드의 그라운드 전압(GND)은 공통 신호(SCOM)와 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등 중 하나 이상이 대응될 수 있다.
도 7의 예를 참조하면, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 수행되는 동안(즉, 액티브 시간 동안), 표시 패널(DISP)에 인가된 그라운드 전압(GND)은 ΔV의 진폭을 갖고 V0와 V0+ΔV 사이에 전압 레벨이 변동될 수 있다. 이러한 그라운드 전압(GND)은 뒤에서 언급되는 2차 그라운드 전압(GND2)에 해당할 수 있다.
그리고, 터치 전극(TE)에 인가되는 공통 신호(SCOM)는 ΔV의 진폭을 갖고 V1와 V1+ΔV 사이에 전압 레벨이 변동될 수 있다.
도 7의 예시에 따르면, 표시 패널(DISP)이 접지된 그라운드 전압(GND)과 터치 전극(TE)에 인가되는 공통 신호(SCOM)는 주파수, 위상 및 진폭은 동일할 수 있다. 다만, 전압 레벨의 변동 시, 하이 레벨 전압과 로우 레벨 전압은 서로 동일할 수도 있고(V0=V1), 서로 다를 수도 있다(V0≠V1).
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수직 동기 신호(VSYNC)는 액티브 시간 동안 제2 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)을 유지하고, 블랭크 시간 동안 제1 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨)을 유지할 수 있다. 이 경우, 제1 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨) 사이를 하나의 디스플레이 프레임으로 정의할 수 있다.
이와 다르게, 수직 동기 신호(VSYNC)는 액티브 시간 동안 제1 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨)을 유지하고, 블랭크 시간 동안 제2 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)을 유지할 수 있다. 이 경우, 제2 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)을 갖는 2개의 펄스 사이를 하나의 디스플레이 프레임으로 정의할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 전체적인 시스템 구성도이다.
도 8을 참조하면, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 데이터 라인들(DL)은 1개의 데이터 구동 회로(DDC)에 의해 구동되고, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 공통 전극들(COM)은 2개의 공통 전극 구동 회로(CDC)에 의해 구동될 수 있다.
이는 예시일 뿐, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 데이터 라인들(DL)은 2개의 데이터 구동 회로(DDC)에 의해 구동되고, 표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 공통 전극들(COM)은 1개의 공통 전극 구동 회로(CDC)에 의해 구동될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 1개의 데이터 구동 회로(DDC)와 2개의 공통 전극 구동 회로(CDC)는 집적회로 형태의 1개의 통합 구동 회로(SRIC)로 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작을 제어하기 위한 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 수평 동기 신호(HSYNC), 수직 동기 신호(VSYNC), 터치 동기 신호(TSYNCN) 등을 터치 컨트롤러(T-CTR)로 제공할 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 리셋 신호(RSTN), 클럭 신호(CLK), 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM)) 및 터치 동기 신호(TSYNCN) 등을 통합 구동 회로(SRIC)로 제공할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 제1 인터페이스(IF1)를 통해 통합 구동 회로(SRIC)와 통신하여 신호를 송수신할 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 제2 인터페이스(IF2)를 통해 통합 구동 회로(SRIC)와 통신하여 신호를 송수신할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 파워의 공급, 제어 또는 관리 등을 위한 파워 관리 집적회로(PMIC) 및 터치 파워 집적회로(TPIC)를 포함할 수 있다.
파워 관리 집적회로(PMIC)는 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)에 의해 제어될 수 있다.
파워 관리 집적회로(PMIC)는 DC 전압 형태의 공통 전압(VCOM)과 게이트 구동 관련 전압(예: 로우 레벨 게이트 전압(VGL) 등) 등을 터치 파워 집적회로(TPIC)로 제공할 수 있다.
터치 컨트롤러(T-CTR)는 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM))를 터치 파워 집적회로(TPIC)로 공급할 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는 터치 동기 신호(TSYNCN)를 터치 파워 집적회로(TPIC)로 공급할 수 있다.
터치 파워 집적회로(TPIC)는 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM)) 및 공통 전압(VCOM)을 이용하여, 변조된 신호 형태의 공통 신호(SCOM)를 생성하여 통합 구동 회로(SRIC)로 공급할 수 있다.
이때, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 터치 동기 신호(TSYNCN)에서 정의되는 타이밍에, 공통 신호(SCOM)를 생성하여 통합 구동 회로(SRIC)로 공급할 수 있다.
한편, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 변조된 공통 신호(SCOM)의 진폭을 알려주기 위하여, 변조된 공통 신호(SCOM)의 하이 레벨 전압(TH)과 로우 레벨 전압(TL)을 통합 구동 회로(SRIC)로 알려줄 수 있다. 후술하겠지만, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 변조된 공통 신호(SCOM)의 진폭을 알려주기 위하여, 변조된 그라운드 전압(GND2)의 하이 레벨 전압(TH)과 로우 레벨 전압(TL)을 통합 구동 회로(SRIC)로 알려줄 수도 있다.
한편, 파워 관리 집적회로(PMIC) 및 터치 파워 집적회로(TPIC)는 하나의 집적회로로 구현될 수도 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM)) 및 공통 전압(VCOM)을 이용하여, 변조된 신호 형태의 공통 신호(SCOM)를 생성하는데, 공통 신호(SCOM)의 생성 시, 그라운드 변조 기법을 이용할 수 있다.
아래에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 그라운드 변조(Ground Modulation)에 대하여 간략하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)과 그라운드 환경을 나타낸 도면이고, 도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 그라운드 변조 회로(GMC)와 그라운드 변조 기법을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 서로 다른 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)을 활용할 수 있다.
여기서, 1차 그라운드 전압(GND1)에 대응되는 1차 그라운드는 표시 패널(DISP)의 내부 또는 외부에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시 패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다. 그리고, 2차 그라운드 전압(GND2)에 대응되는 2차 그라운드는 표시 패널(DISP)의 내부 또는 외부에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시 패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR), 터치 컨트롤러(T-CTR) 및 파워 관리 집적회로(PMIC) 등은 1차 그라운드 전압(GND1)이 인가될 수 있다.
표시 패널(DISP), 게이트 구동 회로(GDC) 등은 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가될 수 있다.
표시 패널(DISP)을 변조된 신호 형태의 2차 그라운드 전압(GND2)을 갖는 2차 그라운드에 접지시킴으로써, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼때, 표시 패널(DISP) 내 공통 전극들(COM), 데이터 라인들(DL) 및 게이트 라인들(GL) 등의 모든 전극과 모든 신호 라인들이 2차 그라운드 전압(GND2)처럼 스윙(Swing) 될 수 있다.
여기서, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)은 서로 다른 형태의 그라운드 전압으로서, 어느 하나를 기준으로 볼 때, 나머지 하나는 변조된 신호 형태일 수 있다.
예를 들어, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 볼 때, 2차 그라운드 전압(GND2)은 변조된 신호 형태일 수 있다. 이와 반대로, 2차 그라운드 전압(GND2)을 기준으로 볼 때, 1차 그라운드 전압(GND1)은 변조된 신호 형태일 수 있다.
즉, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 중 어느 하나는 DC 전압 형태이고 나머지 하나는 변조 신호 형태일 수 있다.
한편, 통합 구동 회로(SRIC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 표시 패널(DISP)과 신호를 주고 받아야 하고 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)와 신호를 주고 받아야 하기 때문에, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 모두에 접지될 수 있다.
또한, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 모두에 접지될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 터치 파워 집적회로(TPIC)는, 터치 컨트롤러(T-CTR)로부터 입력된 펄스 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호(PWM))와 파워 관리 집적회로(PMIC)로부터 입력된 공통 전압(VCOM)을 이용하여, 변조된 신호 형태의 공통 신호(SCOM)를 생성할 수 있다.
이에 따라, 터치 파워 집적회로(TPIC)는, 도 10에 도시된 그라운드 변조 회로(GMC)를 포함할 수 있다.
그라운드 변조 회로(GMC)는, 1차 그라운드 전압(GND1) 및 2차 그라운드 전압(GND2) 중 어느 하나가 나머지 하나에 대비하여 변조된 그라운드 전압(변조 신호)이 되도록 해줄 수 있다.
이를 위해, 그라운드 변조 회로는 1차 그라운드 또는 2차 그라운드에 변조 신호를 인가할 수 있다.
그라운드 변조 회로(GMC)는 펄스 변조 신호(예: PWM), 전원 전압(VCC1) 및 1차 그라운드 전압(GND1)을 입력 받고, 변조된 전원 전압(VCC2) 및 2차 그라운드 전압(GND2)을 출력할 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치 표시 장치(100)는, 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)를 이용함으로써, 시간 프리 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 시간 프리 구동 방식으로, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행함으로써, 다수의 공통 전극들(COM)로 변조 신호 타입의 공통 신호(SCOM)가 인가되는 동안, 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압이 인가될 수 있다.
이 경우, 다수의 공통 전극들(COM)에 인가된 공통 신호(SCOM)는, 표시 패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)의 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 대응될 수 있다.
또한, 다수의 데이터 라인들(DL)로 인가된 데이터 전압 또한 표시 패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)의 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 대응될 수 있다. 여기서, 데이터 전압은 데이터 신호라고도 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 터치 표시 장치(100)는 그라운드 변조를 위해 기준 변조 신호(PWM)를 출력하는 모듈레이터(MOD)를 더 포함할 수 있다.
그라운드 변조 회로(GMC)는, 모듈레이터(MOD)에서 출력된 기준 변조 신호(예: PWM) 또는 기준 변조 신호(예: PWM)를 증폭한 변조 신호(예: PWM')를 1차 그라운드(GND1) 또는 2차 그라운드(GND2)에 인가할 수 있다.
도 11을 참조하면, 모듈레이터(MOD)가 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지되어 있다면, 그라운드 변조 회로(GMC)는 모듈레이터(MOD)에서 출력된 기준 변조 신호(예: PWM) 또는 기준 변조 신호(예: PWM)를 증폭한 변조 신호(예: PWM')를 2차 그라운드에 인가할 수 있다. 이에 따라, 2차 그라운드는 2차 그라운드 전압(GND2)이 될 수 있다.
이 경우, 모듈레이터(MOD)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)일 수 있다.
한편, 그라운드 변조 회로(GMC)는 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)을 전기적으로 분리하기 위한 전원 분리 회로(미 도시)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 터치 표시 장치(100) 내 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)이 혼재하더라도, 2가지 그라운드 전압(GND1, GND2)의 혼재에 따른 구동 동작 등에 이상을 발생시키지 않고, 안정적이고 정상적인 구동 동작을 가능하게 할 수 있다.
예를 들어, 전술한 전원 분리 회로는, 트랜스포머(Transformer), 결합 인덕터(Coupled Inductor) 및 컨버터(Converter) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 컨버터는, 일 예로, 플라이백 컨버터(Fly-back Converter), 플라이벅 컨버터(Fly-buck Converter) 및 벅-부스트 컨버터(Buck-boost Converter) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 통합 구동 회로(SRIC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 표시 패널(DISP)과 신호를 주고 받아야 하고 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)와 신호를 주고 받아야 하기 때문에, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2) 모두에 접지될 수 있다.
이 경우, 통합 구동 회로(SRIC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 부품과 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 부품 간의 신호 전달을 위한 신호 전달 회로(STC)를 포함할 수 있다.
신호 전달 회로(STC)는, 일 예로, 옵토 커플러(O/C: Opto Coupler) 또는 디지털 아이솔레이터(D/I: Digital Isolator) 등으로 구현될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 공통 전극 구동 회로(CDC)를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 공통 전극 구동 회로(CDC)가 각 공통 전극 열을 구동하는 기본적인 방식을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공통 전극 구동 회로(CDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU)을 포함하는 센싱 유닛 블록(SUB), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
각 센싱 유닛(SU)은 전치-증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 하나 또는 둘 이상의 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 연결 가능한 하나 또는 둘 이상의 공통 전극(COM) 중에서 센싱 대상이 되는 하나의 공통 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
도 13을 참조하여 보다 구체적인 예로서 설명하면, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 포함되는 멀티플렉서(MUX)는, 여러 개의 공통 전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중에서 선택적으로 센싱 대상이 되는 하나의 공통 전극(COM1)을 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결시켜준다.
즉, 멀티플렉서(MUX)는, 센싱 대상이 되는 공통 전극(COM1)과 연결된 a1 노드와 전치 증폭기(Pre-AMP)와 연결된 b 노드를 연결해준다.
이에 따라, 전치-증폭기(Pre-AMP)는, 터치 파워 집적회로(TPIC)로부터 출력된 공통 신호(SCOM)를 제1 입력단(I1)을 통해 입력 받아 제2 입력단(I2)로 출력한다.
전치-증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 공통 신호(SCOM)는 멀티플렉서(MUX)에 의해 선택된 공통 전극(COM1)으로 공급된다.
멀티플렉서(MUX)는, 연결 가능한 여러 개의 공통 전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중 센싱 대상 공통 전극(COM1)을 제외한 나머지 공통 전극들(COM2, COM3, COM4, COM5, ...... )과 연결된 노드들(a2, a3, a4, a5, ...... )을 파워 관리 집적회로(PMIC)와 직접 연결된 노드(c)와 연결해준다.
연결 가능한 여러 개의 공통 전극(COM1, COM2, COM3, COM4, COM5, ...... ) 중 센싱 대상 공통 전극(COM1)을 제외한 나머지 공통 전극들(COM2, COM3, COM4, COM5, ...... )은 전치 증폭기(Pre-AMP)를 거치지 않고, 터치 파워 집적회로(TPIC)로부터 공통 신호(SCOM)을 바로 공급받을 수 있다.
이후, 전치-증폭기(Pre-AMP)는 센싱 대상 공통 전극(COM1)으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
이렇게 수신된 터치 센싱 신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)에 전하가 충전되고, 이에 따라, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력단(O)으로 출력된 신호는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.
전치 증폭기(Pre-AMP) 및 적분기(INTG)는 통합 구현될 수도 있다.
적분기(INTG)는 전치 증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 신호(Vout)를 적분한다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 적분기(INTG)에 출력된 적분값을 디지털 값으로 변환한 터치 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(T-CTR)를 향해 출력할 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 1차 그라운드 전압(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)로 터치 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지된 표시 패널(DISP)에 배치된 공통 전극(COM)으로부터 터치 센싱 신호를 수신할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 공통 전극 구동 회로(CDC)는 터치 컨트롤러(D-CTR)와의 신호 전달을 위한 신호 전달 회로(STC)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 신호 전달 회로(STC)는, 1차 그라운드 전압(GND1) 및 2차 그라운드 전압 (GND2)에 모두 접지될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 글로벌 버퍼(GBUF)를 이용하여 N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)을 구동하는 글로벌 구동 방식을 나타낸 도면이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 글로벌 구동 방식에 따른 터치 감도 저하 현상을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에서 글로벌 구동 방식이란, 공통 신호(SCOM)가 1개의 글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력되고, 출력된 공통 신호(SCOM)가 N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)모두로 공급되어, 디스플레이 구동 및 터치 구동이 이루어지는 구동 방식을 의미한다.
도 14에서는, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은, 설명의 편의를 위하여, 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7)을 포함하는 것으로 예로 든다.
그리고, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)은 제1 멀티플렉서(MUX #1)와 연결되고, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)은 제2 멀티플렉서(MUX #2)와 연결된다. 그리고, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)은 제N 멀티플렉서(MUX #N)와 연결된다. N은 공통 전극 열의 개수로서 2이상의 자연수일 수 있다.
N개의 멀티플렉서(MUX #1 ~ MUX #N) 각각의 동작은 도 13에서 설명한 바와 동일하다.
공통 신호(SCOM)는 글로벌 버퍼(GBUF)를 통해 출력된다.
글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력된 공통 신호(SCOM)는 N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)측으로 분기된다.
제1 멀티플렉서(MUX #1)는 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)와 연결된다.
제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)은 글로벌 버퍼(GBUF)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제1 멀티플렉서(MUX #1)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #1)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제1 피드백 캐패시터(Cfb #1)가 존재한다.
글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력된 공통 신호(SCOM)는, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제1 멀티플렉서(MUX #1)로도 바로 입력된다.
여기서, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX #1)는, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제1 멀티플렉서(MUX #1)는, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제1 멀티플렉서(MUX #1)는 글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제1 전치-증폭기(Pre-AMP #1)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM)를 제1 멀티플렉서(MUX #1)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #1)를 출력할 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX #2)는 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)와 연결된다.
제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)은 글로벌 버퍼(GBUF)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제2 멀티플렉서(MUX #2)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #2)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제2 피드백 캐패시터(Cfb #2)가 존재한다.
글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력된 공통 신호(SCOM)는, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제2 멀티플렉서(MUX #2)로도 바로 입력된다.
여기서, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX #2)는, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제2 멀티플렉서(MUX #2)는, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제2 멀티플렉서(MUX #2)는 글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제2 전치-증폭기(Pre-AMP #2)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM)를 제2 멀티플렉서(MUX #2)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #2)를 출력할 수 있다.
제N 멀티플렉서(MUX #N)는 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)와 연결된다.
제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)은 글로벌 버퍼(GBUF)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제N 멀티플렉서(MUX #N)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #N)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제N 피드백 캐패시터(Cfb #N)가 존재한다.
글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력된 공통 신호(SCOM)는, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제N 멀티플렉서(MUX #N)로도 바로 입력된다.
여기서, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 글로벌 버퍼(GBUF)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제N 전치-증폭기(Pre-AMP #N)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM)를 제N 멀티플렉서(MUX #N)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #N)를 출력할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 데이터 라인들(DL)은 공통 전극 열 방향으로 배치된다.
시간 프리 구동 방식으로 구동되는 경우, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)과, 이와 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 동시에 구동된다.
이에 따라, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)에 인가되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 변화(예: 전압 극성 변화 등)는, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7)에 노이즈(Noise #1)로 작용할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)에 인가되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 변화(예: 전압 극성 변화 등)는, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7)에 노이즈(Noise #2)로 작용할 수 있다. 그리고, 제N 공통 전극 열(COM Column #3)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)에 인가되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 변화(예: 전압 극성 변화 등)는, 제3 공통 전극 열(COM Column #N)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7)에 노이즈(Noise #N)로 작용할 수 있다.
데이터 라인(DL) 등의 디스플레이 구동 전극에서 발생하는 노이즈(Noise #1 ~ Noise #N)는 공통 전극 열 방향으로 동일한 주파수 및 진폭 특성을 가질 수 있다.
N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각에서 발생하는 노이즈(Noise #1 ~ Noise #N)는 서로 다를 수 있다.
제1 공통 전극 열(COM Column #1)에서 발생하는 노이즈(Noise #1)은 제2 공통 전극 열(COM Column #2) 및/또는 제N 공통 전극 열(COM Column #N)에도 영향을 끼칠 수 있다.
따라서, 비 센싱 대상 공통 전극 등의 공통 전극들(COM)에는, 여러 개의 노이즈(Noise #1 ~ Noise #N)가 합쳐진 형태의 노이즈가 인가될 수 있으며, 센싱 대상이 되는 공통 전극(즉, 센싱 노드)에 가해지는 노이즈와 다른 노이즈가 입력될 수 있다.
도 15를 참조하면, 센싱 대상이 되는 공통 전극(COM)은, 일정 진폭(Vmod)을 갖고 스윙 하는 공통 신호(SCOM)가 인가되는 동안, 주변의 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 다른 공통 전극(COM) 및 기타 다른 전극(Other)과 기생 캐패시터들(Cp1, Cp2, Cp3, Cp4)가 형성될 수 있다.
주변의 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 다른 공통 전극(COM) 및 기타 다른 전극(Other) 중 하나 이상에 인가되는 전압이 급변하게 되면, 기생 캐패시터들(Cp1, Cp2, Cp3, Cp4) 중 하나 이상에서의 충전량이 급변할 수 있다.
이에 따라, DC 그라운드(DC GND)에 접지된 터치 입력 포인터(예: 손가락 등)와 센싱 대상이 되는 공통 전극(COM) 간의 캐패시터(Cfinger)와 관련하여, 패드백 캐패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 급변할 수 있다. 즉, 터치 감도에 영향을 끼치는 노이즈가 발생할 수 있다. 이에 따라, 전치 증폭기(Pre-AMP)의 출력 신호(Vout)는 터치 감도를 저하시키거나 터치 감지 자체를 불가능하게 하는 형태가 될 수 있다.
도 16의 예시를 참조하면, 공통 신호(SCOM)가 구형파 형태의 펄스 변조 신호라고 가정하고, 설명의 편의를 위하여, 노이즈(Noise)가 사인 파 형태의 신호라고 할 때, 출력 신호(Vout)는 피크 값들이 정해진 패턴을 가지지 않고 랜덤성을 띄게 된다. 즉, 출력 신호(Vout)에서, 어떠한 피크 값은 너무 큰 값이거나 너무 작은 값이 되어, 터치 센싱을 불가능하게 하는 파형을 가질 수 있다.
이러한 글로벌 구동 방식에 따른 터치 감도 저하 현상을 제거하거나 줄여주기 위하여, 본 발명의 실시예들은 로컬 구동 방식을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 로컬 구동 방식이란, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)별 로컬 버퍼(Local Buffer)를 통해, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)로 공통 신호(SCOM #1 ~ SCOM #N)가 개별적으로 공급되어, 디스플레이 구동 및 터치 구동이 이루어지는 구동 방식을 의미한다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 공통 전극 열 별 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)를 이용하여 N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)을 구동하는 로컬 구동 방식을 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)에서, 로컬 구동 방식에 따른 터치 감도 개선 현상을 나타낸 도면이다. 그리고, 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 로컬 구동 방식을 적용한 터치 표시 장치(100)의 전체적인 시스템 구성도이다.
도 17에서는, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은, 설명의 편의를 위하여, 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7)을 포함하는 것으로 예로 든다.
그리고, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)은 제1 멀티플렉서(MUX #1)와 연결되고, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)은 제2 멀티플렉서(MUX #2)와 연결된다. 그리고, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)은 제N 멀티플렉서(MUX #N)와 연결된다. N은 공통 전극 열의 개수로서 2이상의 자연수일 수 있다.
N개의 멀티플렉서(MUX #1 ~ MUX #N) 각각의 동작은 도 13에서 설명한 바와 동일하다.
그리고, 도 17에 도시된 바와 같이, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각에는 대응되는 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)가 존재한다.
즉, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)는, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)과 대응되는 제1 로컬 버퍼(LBUF #1)와, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)과 대응되는 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)와, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)과 대응되는 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)와, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)과 대응되는 제N 로컬 버퍼(LBUF #N)를 포함할 수 있다.
공통 전극 구동 회로(CDC)는, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)별로 전치 증폭기 및 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
예를 들어, 공통 전극 구동 회로(CDC)는, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)에 포함된 M(M=7)개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)으로 제1 로컬 버퍼(LBUF #1)에서 출력된 공통 신호(SCOM #1)를 공급하고, 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)와, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)에 포함된 M개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 제1 로컬 버퍼(LBUF #1)에서 출력된 공통 신호(SCOM #1)를 공급하는 제1 멀티플렉서(MUX #1)를 포함할 수 있다.
공통 전극 구동 회로(CDC)는, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)에 포함된 M(M=7)개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)으로 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)에서 출력된 공통 신호(SCOM #2)를 공급하고, 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 제2 전치-증폭기(Pre-AMP #2)와, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)에 포함된 M개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)에서 출력된 공통 신호(SCOM #2)를 공급하는 제2 멀티플렉서(MUX #2)를 포함할 수 있다.
공통 전극 구동 회로(CDC)는, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)에 포함된 M(M=7)개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)으로 제N 로컬 버퍼(LBUF #N)에서 출력된 공통 신호(SCOM #N)를 공급하고, 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 제N 전치-증폭기(Pre-AMP #N)와, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)에 포함된 M개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 하나의 공통 전극(센싱 대상)을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 제N 로컬 버퍼(LBUF #N)에서 출력된 공통 신호(SCOM #N)를 공급하는 제N 멀티플렉서(MUX #N)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)을 구동하기 때문에, 센싱 대상이 되는 하나의 공통 전극으로 공통 신호가 인가되는 동안, 나머지 공통 전극 모두로 공통 신호가 동시에 인가됨으로써, 센싱 대상이 되는 하나의 공통 전극과 나머지 공통 전극 간에 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해, 터치 감도를 향상할 수 있다.
공통 신호(SCOM)는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)로 입력된다. 그리고, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N) 각각에서 공통 신호(SCOM #1 ~ SCOM #N)가 출력된다.
즉, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은 개별적인 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)를 통해 공통 신호(SCOM #1 ~ SCOM #N)를 공급받을 수 있다.
N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)가 동일한 출력 특성을 갖는 경우, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)에서 출력되는 공통 신호(SCOM #1 ~ SCOM #N)는 동일할 수 있다.
시간 프리 구동 방식으로 구동되는 경우, 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 신호(변조된 형태의 데이터 전압일 수 있음)가 공급되는 동안, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은 개별적인 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)를 통해 공통 신호(SCOM #1 ~ SCOM #N)를 공급받을 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX #1)는 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)와 연결된다.
제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)은 제1 로컬 버퍼(LBUF #1)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제1 멀티플렉서(MUX #1)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #1)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제1 피드백 캐패시터(Cfb #1)가 존재한다.
제1 로컬 버퍼(LBUF #1)에서 출력된 공통 신호(SCOM #1)는, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제1 멀티플렉서(MUX #1)로도 바로 입력된다.
여기서, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM #1)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제1 멀티플렉서(MUX #1)는, 제1 공통 전극 열(COM Column #1)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제1 멀티플렉서(MUX #1)는, 제1 전치 증폭기(Pre-AMP #1)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM #1)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제1 멀티플렉서(MUX #1)는 제1 로컬 버퍼(LBUF #1)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM #1)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제1 전치-증폭기(Pre-AMP #1)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM #1)를 제1 멀티플렉서(MUX #1)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #1)를 출력할 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX #2)는 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)와 연결된다.
제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)은 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제2 멀티플렉서(MUX #2)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #2)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제2 피드백 캐패시터(Cfb #2)가 존재한다.
제2 로컬 버퍼(LBUF #2)에서 출력된 공통 신호(SCOM #2)는, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제2 멀티플렉서(MUX #2)로도 바로 입력된다.
여기서, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM #2)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제2 멀티플렉서(MUX #2)는, 제2 공통 전극 열(COM Column #2)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제2 멀티플렉서(MUX #2)는, 제2 전치 증폭기(Pre-AMP #2)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM #2)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제2 멀티플렉서(MUX #2)는 제2 로컬 버퍼(LBUF #2)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM #2)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제2 전치-증폭기(Pre-AMP #2)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM #2)를 제2 멀티플렉서(MUX #2)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #2)를 출력할 수 있다.
제N 멀티플렉서(MUX #N)는 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)와 연결된다.
제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)은 제N 로컬 버퍼(LBUF #N)의 출력단과 연결된 비반전 입력단(+)과, 제N 멀티플렉서(MUX #N)와 연결된 반전 입력단(-)과, 출력 신호(Vout #N)를 출력하는 출력단을 갖는다. 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 반전 입력단(-)과 출력단 사이에는 제N 피드백 캐패시터(Cfb #N)가 존재한다.
제N 로컬 버퍼(LBUF #N)에서 출력된 공통 신호(SCOM #N)는, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 비반전 입력단(+)에 입력되고, 동시에, 제N 멀티플렉서(MUX #N)로도 바로 입력된다.
여기서, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 비반전 입력단(+)에 입력된 공통 신호(SCOM #N)는 반전 입력단(-)으로 출력될 수 있다.
제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 제N 공통 전극 열(COM Column #N)에 포함된 7개의 공통 전극(COM1 ~ COM7) 중 1개의 공통 전극을 센싱 대상으로 선택하고, 나머지 6개의 공통 전극을 모두 선택하여 단락 시켜준다.
이에 따라, 제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 제N 전치 증폭기(Pre-AMP #N)의 반전 입력단(-)에서 출력된 공통 신호(SCOM #N)를 입력 받고, 센싱 대상으로 선택된 1개의 공통 전극으로 공급한다. 그리고, 제N 멀티플렉서(MUX #N)는, 제N 로컬 버퍼(LBUF #N)에서 출력되어 바로 입력된 공통 신호(SCOM #N)를 나머지 6개의 공통 전극으로 동시에 공급한다.
제N 전치-증폭기(Pre-AMP #N)는 센싱 대상으로서 선택된 하나의 공통 전극으로 공통 신호(SCOM #N)를 제N 멀티플렉서(MUX #N)를 통해 공급한 이후, 하나의 공통 전극으로부터 수신된 센싱 신호에 따른 출력 신호(Vout #N)를 출력할 수 있다.
전술한 바와 같이, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)과 N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)은 서로 대응되고, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은 해당 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받기 때문에, 해당 로컬 버퍼에 의해 다른 공통 전극 열과는 전기적으로 분리된다. 즉, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)은 서로 간에 전기적인 영향을 끼치지 않는다.
한편, 영상 표시를 위해 데이터 라인이 구동되는 동안, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)각각은 해당 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받기 때문에, 해당 로컬 버퍼에 의해 다른 공통 전극 열과는 전기적으로 분리된다. 즉, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)은 서로 간에 전기적인 영향을 끼치지 않는다. 이에 따라, 디스플레이 변화에 의한 공통 전극 열 별 노이즈가 다른 공통 전극 열로 넘어가는 현상을 방지해줄 수 있다.
이에 따라, 터치 센싱 시, 전치-증폭기들(Pre-AMP #1 ~ Pre-AMP #N)에서 출력된 신호(Vout #1 ~ Vout #N)의 값이 지나치게 커지거나 작아지게 되어, 터치 감지가 불가능한 수준까지 포화(Saturation) 되는 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 전치-증폭기들(Pre-AMP #1 ~ Pre-AMP #N)에서의 피드백 캐패시터들(Cfb #1 ~ Cfb #N)을 크게 하지 않고 작게 설계해도 된다. 이에 따라, 공통 전극 구동 회로(CDC)를 포함하는 집적회로(IC)의 크기를 줄일 수 있다.
또한, N개의 공통 전극 열(COM Column #1 ~ COM Column #N)별로 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)를 사용하기 때문에, 공통 전극들(COM)의 구동 능력이 향상될 수 있다.
도 18의 예시를 참조하면, 공통 신호(SCOM)가 구형파 형태의 펄스 변조 신호라고 가정하고, 설명의 편의를 위하여, 노이즈(Noise)가 사인 파 형태의 신호라고 할 때, 출력 신호(Vout)는 피크 값들이 정해진 패턴을 가지게 된다. 즉, 출력 신호(Vout)에서, 모든 피크 값은 일정 수준으로 크거나 작게 되어, 터치 센싱을 가능하게 하는 파형을 가질 수 있다. 다시 말해, 노이즈가 제거되어 출력 신호(Vout)는 터치 유무에 따라 정확하게 구별될 수 있다.
이러한 글로벌 구동 방식에 따른 터치 감도 저하 현상을 제거하거나 줄여주기 위하여, 본 발명의 실시예들은 로컬 구동 방식을 제공할 수 있다.
도 19를 참조하면, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)는 공통 전극 구동 회로(CDC)의 내부에 포함될 수 있다.
이 경우, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)는 통합 구동 회로(SRIC)의 내부에 포함될 수 있다.
예를 들어, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)의 출력단은, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 전치 증폭기(Pre-AMP #1 ~ Pre-AMP #N)의 비반전 입력단과 대응되어 연결될 수 있다.
전술한 바에 따르면, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)가 구동 회로에 포함되는 경우, 별도의 부품 없이, 구동 회로를 이용하여 디스플레이 변화에 의한 노이즈를 저감시켜줄 수 있다.
도 19를 참조하면, 터치 파워 집적회로(TPIC)는, 입력된 펄스 변조 신호(PWM) 및 공통 전압(VCOM)에 응답하여 변조된 형태의 공통 신호(SCOM)를 N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)로 출력할 수 있다.
공통 전압(VCOM)에 대비할 때, 공통 신호(SCOM)는 전압 레벨이 변경되는 변조 신호일 수 있다. 예를 들어, 공통 전압(VCOM)은 DC 전압이고, 공통 신호(SCOM)는 전압 레벨이 시간에 따라 변경되는 신호이다. 여기서, 전압 레벨이 시간에 따라 변경되는 신호는 변조 신호, AC 신호 또는 펄스 신호 등이라고도 할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치 파워 집적회로(TPIC)를 통해, 변조된 신호 형태의 공통 신호(SCOM)를 공통 전극들(COM)로 공급해줌으로써, 영상을 표시하면서 터치를 동시에 감지할 수 있다.
한편, 도 19를 참조하면, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)는 터치 파워 집적회로(TPIC)의 내부에 포함될 수도 있다.
또는, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)에 대응되는 N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)는 터치 파워 집적회로(TPIC)와 공통 전극 구동 회로(CDC) 사이에 위치할 수도 있다.
전술한 바와 같이, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)가 터치 파워 집적회로(TPIC)의 내부에 포함되는 경우, 별도의 부품 없이, 터치 파워 집적회로(TPIC)를 이용하여 디스플레이 변화에 의한 노이즈를 저감시켜줄 수 있다. 한편, N개의 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)가 터치 파워 집적회로(TPIC)와 공통 전극 구동 회로(CDC) 사이에 위치하는 경우, 터치 파워 집적회로(TPIC)와 공통 전극 구동 회로(CDC)를 수정하지 않아도 되는 이점이 있다.
도 19를 참조하면, 터치 파워 집적회로(TPIC)는, 변조된 공통 신호(SCOM) 또는 변조된 2차 그라운드 전압(GND2)의 진폭에 대한 정보를 공통 전극 구동 회로(CDC)로 제공할 수 있다.
이를 위해, 터치 파워 집적회로(TPIC)는, 변조된 공통 신호(SCOM) 또는 변조된 2차 그라운드 전압(GND2)의 하이 레벨 전압(TH)과 로우 레벨 전압(TL)을 공통 전극 구동 회로(CDC)로 알려줄 수 있다.
이에 따라, 공통 전극 구동 회로(CDC)는 표시 패널(DISP)에 배치된 공통 전극들(COM)을 효과적으로 구동하고 센싱할 수 있다.
도 19를 참조하면, 터치 파워 집적회로(TPIC)는 입력된 펄스 변조 신호(예: PWM) 및 게이트 구동 관련 전압(예: VGL)에 응답하여, 변조된 신호 형태의 게이트 구동 관련 신호(GDS)를 게이트 구동 회로(GDC)로 출력할 수 있다.
게이트 구동 관련 전압(예: VGL)에 대비할 때, 게이트 구동 관련 신호(GDS)는 전압 레벨이 변경되는 변조 신호일 수 있다.
이에 따라, 게이트 구동 회로(GDC)에서 게이트 라인들(GL)로 공급되는 스캔 신호가 공통 전극들(COM)에 인가되는 공통 신호(SCOM)와 주파수, 진폭 등이 대응될 수 있다.
따라서, 게이트 라인들(GL)과 공통 전극들(COM) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지해줄 수 있고, 터치 감도 및 디스플레이 성능이 향상될 수 있다.
도 19를 참조하면, 터치 컨트롤러(T-CTR)에는 1차 그라운드 전압(GND1)이 인가되고, 표시 패널(DISP), 데이터 구동 회로(DDC) 및 공통 전극 구동 회로(CDC)에는 1차 그라운드 전압(GND1)과 다른 2차 그라운드 전압(GND2)이 인가될 수 있다.
따라서, 부품 특성에 맞는 그라운드 환경을 제공할 수 있다.
도 19를 참조하면, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)은 상대적이다. 가령, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로 할 때(가령, 1차 그라운드 전압(GND1)을 DC 전압이라고 할 때), 2차 그라운드 전압(GND2)과 공통 신호(SCOM)는 변조 신호일 수 있다.
표시 패널(DISP)이 변조 신호 형태인 2차 그라운드 전압(GND2)에 접지됨으로써, 표시 패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)과, 표시 패널(DISP)에 배치된 공통 전극들(COM)에 인가된 공통 신호(SCOM)는, 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 변조 신호일 수 있다.
전술한 표시 패널(DISP)의 접지(그라운드) 환경에 의하면, 표시 패널(DISP)에 배치된 공통 전극들(COM)에 인가되는 공통 신호(SCOM)는, 표시 패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드 전압(GND2)과 유사하게 스윙 됨으로써, 터치 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 1차 그라운드 전압(GND1)을 기준으로(가령, 1차 그라운드 전압(GND1)을 DC 전압이라고 할 때), 2차 그라운드 전압(GND2)과 데이터 신호는 변조 신호일 수 있다.
2차 그라운드 전압(GND2)과 데이터 신호는 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 중 하나 이상이 대응될 수 있다.
이에 따라, 데이터 라인들(DL)로 공급되는 데이터 신호가 공통 전극들(COM)에 인가되는 공통 신호(SCOM)와 주파수, 진폭 등이 대응될 수 있다.
따라서, 데이터 라인들(DL)과 공통 전극들(COM) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지해줄 수 있고, 터치 감도 및 디스플레이 성능이 향상될 수 있다.
한편, 1차 그라운드 전압(GND1)과 2차 그라운드 전압(GND2)은 상대적이다. 따라서, 2차 그라운드 전압(GND2)을 기준으로 할 때(가령, 2차 그라운드 전압(GND2)을 DC 전압이라고 할 때), 1차 그라운드 전압(GND1)은 변조 신호로 보일 수 있다. 이 경우, 공통 신호(SCOM)은 2차 그라운드 전압(GND2)과 동일한 형태일 수 있다.
구동 회로 관점에서, 표시 패널(DISP)에 인가되는 2차 그라운드 전압(GND2)이 구동 회로(SRIC)에 동일하게 인가될 수 있다.
따라서, 구동 회로(SRIC)와 표시 패널(DISP)은 동일한 그라운드 환경을 가지기 때문에, 구동 회로(SRIC)는 표시 패널(DISP)을 효과적으로 구동할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구동 방법에 대한 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)의 구동 방법은, 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 신호를 공급하고 다수의 공통 전극들(COM)로 공통 신호(SCOM)를 공급하는 단계(S2010)와, 영상이 표시되는 동안, 다수의 공통 전극들(COM) 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 터치를 감지하는 단계(S2020) 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)에 배치된 다수의 공통 전극들은 N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N)로 이루어지고, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N) 각각은 M개의 공통 전극(COM)을 포함할 수 있다.
다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 신호가 공급되는 동안, N개의 공통 전극 열(COM COLUMN #1 ~ COM COLUMN #N) 각각은 개별적인 로컬 버퍼(LBUF #1 ~ LBUF #N)를 통해 공통 신호(SCOM)를 공급받을 수 있다.
전술한 구동 방법을 이용하면, 디스플레이 구동용 데이터 변화에 의한 노이즈의 영향을 줄여주어, 터치 센싱 성능을 향상시켜줄 수 있으며, 디스플레이 성능도 향상시켜줄 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명에 의하면, 디스플레이 구동에 의해 터치 감도가 떨어지지 않는 터치 표시 장치(100), 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈를 저감할 수 있는 터치 표시 장치(100), 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 각 터치 전극 열에서 발생하는 디스플레이 변화(예: 데이터 전압 변화 등)에 의한 노이즈가 다른 터치 전극 열에 영향을 끼치지 않도록 해주는 터치 표시 장치(100), 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수 있는 터치 표시 장치(100), 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 표시 장치 DISP: 표시 패널
COM: 공통 전극 DDC: 데이터 구동 회로
GDC: 게이트 구동 회로 CDC: 공통 전극 구동 회로
D-CTR: 디스플레이 컨트롤러 T-CTR: 터치 컨트롤러
COM: 공통 전극 CDC: 공통 전극 구동 회로
TPIC: 터치 파워 집적회로 PMIC: 파워 관리 집적회로
SRIC: 통합 구동 회로

Claims (17)

  1. 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 표시패널;
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 회로:
    상기 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하고, 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로; 및
    상기 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 표시 패널에 배치된 상기 다수의 공통 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열로 이루어지고, N개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함하고,
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, 상기 N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받는 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 공통 전극 열은 제1 공통 전극 열과 제2 공통 전극 열을 포함하고,
    상기 제1 공통 전극 열과 대응되는 제1 로컬 버퍼와 상기 제2 공통 전극 열과 대응되는 제2 로컬 버퍼를 포함하고,
    상기 공통 전극 구동 회로는,
    상기 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 하나의 공통 전극으로 상기 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하고, 상기 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 전치-증폭기; 및
    상기 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 상기 하나의 공통 전극을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 상기 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하는 멀티플렉서를 포함하는 터치 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 공통 전극 열 각각에 대응되는 로컬 버퍼는 상기 공통 전극 구동 회로의 내부에 포함되는 터치 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    입력된 펄스 변조 신호 및 공통 전압에 응답하여 상기 공통 신호를 상기 N개의 공통 전극 열에 대응되는 N개의 로컬 버퍼로 출력하는 터치 파워 집적회로를 더 포함하고,
    상기 공통 전압에 대비할 때, 상기 공통 신호는 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 터치 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 N개의 공통 전극 열 각각에 대응되는 로컬 버퍼는,
    상기 터치 파워 집적회로의 내부에 포함되거나,
    상기 터치 파워 집적회로와 상기 공통 전극 구동 회로 사이에 위치하는 터치 표시 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 터치 파워 집적회로는,
    상기 공통 신호의 진폭에 대한 정보를 상기 공통 전극 구동 회로로 제공하는 터치 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 터치 파워 집적회로는,
    입력된 펄스 변조 신호 및 게이트 구동 관련 전압에 응답하여 상기 게이트 구동 관련 신호를 게이트 구동 회로로 출력하고,
    상기 게이트 구동 관련 전압에 대비할 때, 상기 게이트 구동 관련 신호는 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 터치 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 터치 컨트롤러에는 1차 그라운드 전압이 인가되고,
    상기 표시 패널, 상기 데이터 구동 회로 및 상기 공통 전극 구동 회로에는 상기 1차 그라운드 전압과 다른 2차 그라운드 전압이 인가되는 터치 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 그라운드 전압을 기준으로, 상기 2차 그라운드 전압과 상기 공통 신호는 변조 신호이고,
    상기 2차 그라운드 전압과 상기 공통 신호는 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 변조 신호인 터치 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로 및 상기 공통 전극 구동 회로는 하나의 집적회로에 포함되는 터치 표시 장치.
  11. 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치되며, 상기 다수의 공통 전극들을 이루는 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함하는 표시패널을 구동하기 위한 구동 회로에 있어서,
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하고, 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 공통 전극 구동 회로를 포함하고,
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, 상기 N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받는 구동 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 N개의 공통 전극 열은 제1 공통 전극 열과 제2 공통 전극 열을 포함하고,
    상기 제1 공통 전극 열과 대응되는 제1 로컬 버퍼와 상기 제2 공통 전극 열과 대응되는 제2 로컬 버퍼를 포함하고,
    상기 공통 전극 구동 회로는,
    상기 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 하나의 공통 전극으로 상기 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하고, 상기 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 전치-증폭기; 및
    상기 제1 공통 전극 열에 포함된 M개의 공통 전극 중 상기 하나의 공통 전극을 제외한 나머지 공통 전극 모두로 상기 제1 로컬 버퍼에서 출력된 공통 신호를 공급하는 멀티플렉서를 포함하는 구동 회로.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 N개의 공통 전극 열 각각에 대응되는 로컬 버퍼를 포함하는 구동 회로.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 표시 패널에 인가되는 그라운드 전압이 동일하게 인가되며,
    DC 그라운드 전압을 기준으로 상기 그라운드 전압은 전압 레벨이 변경되는 변조 신호인 구동 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 공통 신호는 상기 그라운드 전압과 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 변조 신호인 구동 회로.
  16. 다수의 터치 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 패널;
    상기 다수의 터치 전극들로 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 다수의 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 센싱 데이터를 출력하는 구동 회로; 및
    상기 센싱 데이터를 토대로 터치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 패널에 배치된 상기 다수의 터치 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극 열로 이루어지고, N개의 터치 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극을 포함하고,
    상기 N개의 터치 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 터치 구동 신호를 공급받는 터치 표시 장치.
  17. 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 배치되고, 다수의 공통 전극들이 적어도 M행 N열로 배치된 표시패널을 포함하는 터치 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호를 공급하고 상기 다수의 공통 전극들로 공통 신호를 공급하는 단계; 및
    영상이 표시되는 동안, 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나로부터 센싱 신호를 검출하여 터치를 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 표시 패널에 배치된 상기 다수의 공통 전극들은 N(N은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극 열로 이루어지고, N개의 공통 전극 열 각각은 M(M은 2 이상의 자연수)개의 공통 전극을 포함하고,
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 신호가 공급되는 동안, 상기 N개의 공통 전극 열 각각은 개별적인 로컬 버퍼를 통해 공통 신호를 공급받는 터치 표시 장치의 구동 방법.
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