KR20190054693A

KR20190054693A - 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법

Info

Publication number: KR20190054693A
Application number: KR1020170151551A
Authority: KR
Inventors: 김훈배
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-05-22
Also published as: KR102429413B1

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공통전압 보상회로 등을 구성하여 터치전극으로도 활용되는 공통전극에 인가된 공통전압이 리플 등의 노이즈에 의해 불안정해지 않고 안정화될 수 있도록 해주고, 이를 통해, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 정상적이고 안정적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법에 관한 것이다.

Description

터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, DISPLAY PANEL, COMMON ELECTROLDE DRIVING CIRCUIT AND DRIVING METHOD}

본 발명은 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법에 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 터치표시장치가 있다.

종래의 터치표시장치에서는, 터치 구동 기간 동안, 감지대상이 되는 터치전극은 그 주변 전극이나 배선들로부터 영향을 받게 되어, 리플 등의 노이즈가 발생할 수 있다. 이에 따라, 터치감도가 크게 떨어지는 문제점이 발생하곤 한다.

특히, 디스플레이 구동에 이용되는 공통전극을 터치전극으로 활용하는 경우, 전술한 문제점은 더욱 심하게 발생할 수 있으며, 디스플레이 구동도 정상적으로 이루어지지 못하는 문제점도 발생할 수 있다.

이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 터치전극으로도 활용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 시간 분할하여 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 동시에 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 배치되고, 다수의 공통전극이 배치되고, 다수의 공통전극에 각각 전기적으로 연결된 다수의 신호라인이 배치된 표시패널과, 데이터라인으로 데이터전압을 출력하는 데이터 구동회로와, 게이트라인으로 게이트신호를 출력하는 게이트 구동회로와, 공통전극으로 공통전압을 출력하는 공통전극 구동회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.

이러한 터치표시장치에서, 공통전극 구동회로는, 표시패널로부터 공통전압을 피드백 받고, 피드백 된 공통전압의 극성을 반전하여 출력하는 공통전압 보상회로와, 공통전압 보상회로의 출력신호에 대응되는 공통전압을 출력하는 출력회로를 포함할 수 있다.

공통전압 보상회로는, 표시패널로부터 피드백 된 공통전압이 인가되는 피드백 노드를 포함할 수 있다.

공통전압 보상회로는, 제1 입력전압이 인가되는 제1 입력 단과, 피드백 노드와 전기적으로 연결되며 피드백 된 공통전압과 대응되는 제2 입력전압이 인가되는 제2 입력 단과, 출력전압을 출력하는 출력 단을 갖는 반전증폭기를 포함할 수 있다.

각 공통전극 열마다, 특정 공통전극과 공통전압 보상회로의 피드백 노드를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인이 표시패널에 배치될 수 있다.

특정 공통전극은, 각 공통전극 열에서, 공통전극 구동회로로부터 가장 멀리 위치한 공통전극일 수 있다.

표시패널의 외곽영역에 위치하고 각 공통전극 열에 대응되는 더미전극이 배치되고, 각 공통전극 열마다, 더미전극과 공통전압 보상회로의 피드백 노드를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인이 표시패널에 배치될 수 있다.

더미전극은, 각 공통전극 열에서, 공통전극 구동회로로부터 가장 멀리 위치한 공통전극의 외곽에 위치할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1방향으로 배치된 다수의 데이터라인과, 제2방향으로 배치된 다수의 게이트라인과, 형렬 형태로 배열된 다수의 공통전극과, 다수의 공통전극에 각각 전기적으로 연결된 다수의 신호라인을 포함하는 표시패널을 제공할 수 있다.

이러한 표시패널은, 다수의 공통전극 중 하나 이상의 특정 공통전극에 전기적으로 연결되거나, 다수의 공통전극의 외곽에 배치된 하나 이상의 다른 전극에 전기적으로 연결된 하나 이상의 피드백 라인을 포함할 수 있다.

피드백 라인에서 피드백 신호가 출력된 이후, 신호라인으로 공급되는 신호는, 피드백 신호의 극성과 반전된 극성을 가질 수 있다.

피드백 라인은 다수의 신호라인 중 가장 긴 신호라인보다 길 수 있다.

특정 공통전극은 다수의 공통전극 중 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극일 수 있다.

다른 전극은 다수의 공통전극 중 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극의 외곽에 위치할 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 표시패널에 배치된 다수의 공통전극을 구동하는 공통전극 구동회로를 포함할 수 있다.

공통전극 구동회로는, 제1 입력전압이 인가되는 제1 입력 단(+)과, 표시패널로부터 피드백 된 공통전압과 대응되는 제2 입력전압이 인가되는 제2 입력 단(-)과, 출력전압을 출력하는 출력 단을 갖는 반전증폭기와, 출력전압과 대응되는 공통전압을 출력하는 출력회로를 포함할 수 있다.

출력회로는 신호배선 형태일 수도 있고, 증폭기 또는 전치증폭기 등의 부품을 더 포함할 수도 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 표시패널에 공통전압을 공급하는 단계와, 표시패널로부터 공통전압을 피드백 받는 단계와, 피드백 받은 공통전압의 극성을 반전하는 단계와, 극성이 반전된 공통전압을 표시패널에 공급하는 단계를 포함하는 구동방법을 제공할 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명에 의하면, 터치전극으로도 활용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 시간 분할하여 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 동시에 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널, 공통전극 구동회로 및 구동방법을 제공할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치패널이 내장된 표시패널을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 프리 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그라운드 환경을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 그라운드 변조 시, 시간 프리 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 8는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동회로가 수행하는 1개 공통전극 열에 대한 터치구동동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동회로가 수행하는 터치패널에 대한 터치구동동작을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동 시 발생하는 공통전압 리플 현상과 이에 따른 터치 감지 불량을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동 시 공통전극 구동동작을 나타낸 도면이다.
도 14은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템에서 공통전압 보상원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템에서 공통전압 보상회로(CC)를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템의 예시도이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템의 다른 예시도이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템의 또 다른 예시도이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법의 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 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시스템 구성도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 영상표시 기능과 터치감지 기능(터치입력 기능)을 수행할 수 있다.

아래에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 영상표시 기능을 제공하기 위한 구성들을 도 1을 참조하여 설명하고, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 터치감지 기능(터치입력 기능)을 제공하기 위한 구성들을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 영상표시 기능을 제공하기 위하여, 표시패널(DISP)과 이를 구동하기 위한 구동회로들을 포함할 수 있다.

표시패널(DISP)에는, 다수의 데이터라인들(DL) 및 다수의 게이트라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터라인들(DL) 및 다수의 게이트라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열된다.

표시패널(DISP)을 구동하기 위한 구동회로들은, 다수의 데이터라인들(DL)을 구동하는 데이터 구동회로(DDC)와, 다수의 게이트라인들(GL)을 구동하는 게이트 구동회로(GDC)와, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)를 제어하는 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등을 포함한다.

표시패널(DISP)에는, 각 서브픽셀(SP) 내 픽셀전극이 배치될 수 있다.

각 서브픽셀(SP)의 픽셀전극에는 픽셀전압이 인가될 수 있다.

또한, 표시패널(DISP)에는, 공통전압이 인가되는 하나 또는 둘 이상의 공통전극(CE)이 배치될 수 있다.

하나의 공통전극(CE)은 표시패널(DISP)의 전면에 형성된 1개의 통 전극이다.

둘 이상의 공통전극(CE)은 1개의 통 전극을 둘 이상으로 분할한 전극으로 볼 수 있다. 둘 이상의 공통전극(CE) 각각은, 1개의 서브픽셀 영역 크기보다 큰 크기를 가질 수 있다.

각 서브픽셀(SP)에서는, 해당 픽셀전극에 인가된 픽셀전압(데이터전압일 수 있음)과 공통전극(CE)에 인가된 공통전압에 의해 해당 전계(Electric Field)가 형성될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)로 각종 구동 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)를 제어한다.

디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동회로(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, 디스플레이 기술분야에서 사용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함할 수 있으며, 다른 제어 기능이나 모듈을 더 포함하는 제어장치일 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(D-CTR)는, 데이터 구동회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 함께 통합되어 집적회로로 구현될 수 있다.

데이터 구동회로(DDC)는, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)로부터 영상 데이터(DATA)를 입력 받아 다수의 데이터라인들(DL)로 데이터전압을 공급함으로써, 다수의 데이터라인들(DL)을 구동한다.

데이터 구동회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 소스 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 표시패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 표시패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 표시패널(DISP)에 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.

게이트 구동회로(GDC)는, 다수의 게이트라인들(GL)로 스캔신호를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트라인들(GL)을 순차적으로 구동한다.

이러한 게이트 구동회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 구동회로 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.

각 게이트 드라이버 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 표시패널(DISP)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시패널(DISP)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시패널(DISP)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 표시패널(DISP)과 연결된 필름 상에 실장 되는 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수도 있다.

게이트 구동회로(GDC)는, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔신호(게이트신호)를 다수의 게이트라인들(GL)로 순차적으로 공급한다.

데이터 구동회로(DDC)는, 게이트 구동회로(GDC)에 의해 특정 게이트라인이 열리면, 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)로부터 수신한 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터라인들(DL)로 공급한다.

데이터 구동회로(DDC)는, 표시패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트 구동회로(GDC)는, 표시패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 실시예들에 따른 터치표시장치는, 터치감지 기능을 제공하기 위하여, 표시패널(DISP)에 내장된 터치패널(TSP)과, 터치패널(TSP)을 감지하여 터치유무 또는 터치좌표를 알아내기 위한 터치회로(TC)를 포함할 수 있다.

터치패널(TSP)에는, 터치전극(터치센서) 역할을 하는 다수의 공통전극(CE)이 터치영역(표시영역과 대응될 수 있음)에 배치되고, 다수의 공통전극(CE)에 각각 전기적으로 연결된 다수의 신호라인(SL)이 배치될 수 있다. 즉, 다수의 공통전극(CE) 각각에는 적어도 하나의 신호라인(SL)이 연결될 수 있다.

각 공통전극(CE)은 개구부가 없는 전극일 수 있다.

또는, 각 공통전극(CE)은, 여러 개의 개구부가 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있으며, 빗살 모양의 전극일 수 있다.

각 공통전극(CE)은 하나 이상의 컨택홀(Contact Hole) 등을 통해 하나 이상의 신호라인(SL)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 다수의 신호라인(SL)은 다수의 공통전극(CE)을 공통전극 구동회로(CDC)와 전기적으로 연결시켜준다.

터치회로(TC)는 공통전극 구동회로(CDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR) 등을 포함할 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC) 및 터치 컨트롤러(T-CTR)는 별도로 구현될 수도 있고, 통합되어 하나로 구현될 수도 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는 데이터 구동회로(DDC)와 별도로 구성될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 통합되어 구현될 수도 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는 터치패널(TSP)을 구동하여 감지 데이터(Sensing Data)를 생성하여 출력할 수 있다.

일 예로, 공통전극 구동회로(CDC)는, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 공통전극(CE)의 전체 또는 일부로 구동신호를 공급하고, 적어도 하나의 공통전극(CE)으로부터 감지신호를 검출하여 감지 데이터를 생성하여 출력할 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 하나 이상의 공통전극(CE)으로 구동신호(터치구동신호)를 공급하고 감지신호(터치감지신호)를 검출할 수 있다.

터치 컨트롤러(T-CTR)는 공통전극 구동회로(CDC)에서 출력된 감지 데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 획득할 수 있다.

터치표시장치는 뮤추얼-캐패시턴스 기반으로 터치를 감지하거나, 셀프-캐패시턴스 기반으로 터치를 감지할 수 있다.

뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지하는 경우, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 공통전극(CE)은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 이 경우, 각 공통전극(CE)은 바(Bar) 형상일 수 있다.

또는, 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지하는 경우, 터치패널(TSP)에 배치된 다수의 공통전극(CE)은 행 방향의 터치전극 라인들과 열 방향의 터치전극 라인들을 형성할 수 있다. 이 경우, 각 공통전극(CE)은 다이아몬드 형태이거나, 직사각형 또는 정사각형일 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 행 방향(또는 열 방향)의 공통전극(CE) 또는 터치전극 라인들로 구동신호를 공급하고, 열 방향(또는 행 방향)의 공통전극(CE) 또는 터치전극 라인들로 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호를 토대로 감지 데이터를 생성하여 터치 컨트롤러(T-CTR)로 공급한다. 터치 컨트롤러(T-CTR)는 감지 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지한다.

셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지하는 경우, 터치패널(TSP) 상의 공통전극(CE)은 서로 전기적으로 분리된 전극일 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 다수의 공통전극(CE)의 전체 또는 일부로 구동신호를 공급하고, 구동신호가 공급된 공통전극(CE)으로부터 감지신호를 수신하고, 수신된 감지신호를 토대로 감지 데이터를 생성하여 터치 컨트롤러(T-CTR)로 공급한다. 터치 컨트롤러(T-CTR)는 감지 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 감지한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지할 수도 있고, 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지할 수도 있다. 다만, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 감지하는 것을 예로 들어 설명한다.

전술한 바와 같이, 터치패널(TSP)은 표시패널(DISP)에 내장된다. 즉, 터치전극(터치센서) 역할을 하는 다수의 공통전극(CE)과, 이와 연결된 다수의 신호라인(SL)이 표시패널(DISP)에 내장된다.

이 경우, 표시패널(DISP)을 제작하는 공정 단계에서, 다수의 공통전극(CE) 및 다수의 신호라인(SL)이 형성될 수 있다.

전술한 공통전극 구동회로(CDC) 및 데이터 구동회로(DDC)는 통합되어 구현될 수도 있다.

디스플레이 컨트롤러(D-CTR)와 터치 컨트롤러(T-CTR)는 별도로 구성될 수도 있고 통합되어 구성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치패널(TSP)이 내장된 표시패널(DISP)을 나타낸 도면이다.

터치패널(TSP)이 표시패널(DISP)에 내장되는 경우, 표시패널(DISP)의 터치영역(Touch Area)에 배치된 다수의 공통전극(CE)은 디스플레이 구동 시 활용되는 공통전극일 수 있다. 이 경우, 일 예로, 표시패널(DISP)은 액정표시패널, 유기발광표시패널 등의 다양한 타입일 수 있다.

따라서, 영상표시를 위해서 다수의 공통전극(CE)에는 공통전압이 인가되고, 터치감지를 위해서 다수의 공통전극(CE)의 전체 또는 일부로 구동신호가 인가될 수 있다.

한편, 표시패널(DISP)은 유기발광표시패널일 수도 있다. 이 경우, 다수의 공통전극(CE) 및 다수의 신호라인(SL)은, 표시패널(DISP)에서 전면 배치되며 공통전압이 인가되는 공통전극 상에 배치된 봉지층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다.

여기서, 유기발광표시패널인 표시패널(DISP)에 전면에 배치된 공통전극은, 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, 공통전압은 캐소드 전압일 수 있다.

이 경우, 다수의 공통전극(CE) 각각은 개구부가 없는 전극 형태일 수 있다. 이때, 다수의 공통전극(CE) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명전극일 수 있다.

또는, 다수의 공통전극(CE) 각각은 여러 개의 개구부가 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 공통전극(CE) 각각에서 각 개구부는 서브픽셀(SP)의 발광영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.

한편, 공통전극 크기와 관련하여, 다수의 공통전극(CE) 각각의 영역은 2개 이상의 서브픽셀들(SP)의 영역과 중첩될 수 있다.

즉, 1개의 공통전극(CE)의 영역 크기는 2개 이상의 서브픽셀들(SP)의 영역 크기와 대응될 수 있다.

1개의 공통전극(CE)은 2개 이상의 게이트라인(GL)과 중첩될 수 있다.

1개의 공통전극(CE)과 2개 이상의 게이트라인(GL)은 서로 절연되어 있다.

1개의 공통전극(CE)은 2개 이상의 데이터라인(DL)과 중첩될 수 있다.

1개의 공통전극(CE)과 2개 이상의 데이터라인(DL)은 서로 절연되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 다수의 신호라인(SL)은 터치패널(TSP) 내에서 서로 절연되어 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 다수의 신호라인(SL)은 다수의 데이터라인들(DL)과 동일한 방향으로 배열될 수 있다.

이 경우, 신호라인(SL)과 평행한 데이터라인들(DL)은 동일한 방향으로 배치된 공통전극(CE)에 영향을 끼치게 된다. 즉, 신호라인(SL)과 평행한 데이터라인들(DL)의 전압 상태는 동일한 방향으로 배치된 공통전극(CE)의 전압 상태에 영향을 끼치게 된다.

또는, 다수의 신호라인(SL)은 다수의 게이트라인들(GL)과 동일한 방향으로 배열될 수도 있다.

이 경우, 신호라인(SL)과 평행한 게이트라인들(GL)은 동일한 방향으로 배치된 공통전극(CE)에 영향을 끼치게 된다. 즉, 신호라인(SL)과 평행한 게이트라인들(GL)의 전압 상태는 동일한 방향으로 배치된 공통전극(CE)의 전압 상태에 영향을 끼치게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 분할 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 디스플레이 구동과 터치 구동을 서로 다른 시간대에서 수행할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 디스플레이 구동과 터치 구동을 시간 분할하여 수행할 수 있다. 이러한 구동 방식을 시간 분할 구동 방식이라고 한다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위하여, 동기화 신호(TSYNC)를 이용할 수 있다.

예를 들어, 동기화 신호(TSYNC)에서, 제1 레벨(예: 하이 레벨 또는 로우 레벨)은 디스플레이 구동 기간을 나타내고, 제2 레벨(예: 로우 레벨 또는 하이 레벨)은 터치 구동 기간을 나타낼 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 다수의 공통전극(CE)의 전체 또는 일부는 구동신호(TDS)를 인가 받는다. 디스플레이 구동 기간 동안, 다수의 공통전극(CE)은 플로팅 되거나 그라운드에 접지되거나 특정 DC 전압이 인가될 수 있다.

즉, 공통전극(CE)은, 디스플레이 구동 기간 동안 디스플레이 구동을 위한 공통전압(Vcom)을 인가 받고, 터치 구동 기간 동안 구동신호(TDS)를 인가 받을 수 있다.

터치 구동 기간 동안 공통전극(CE)에 인가되는 구동신호(TDS)는 DC 전압일 수도 있지만, 전압 레벨이 변경되는 신호일 수도 있다. 구동신호(TDS)가 전압 레벨이 변경되는 신호인 경우, 구동신호(TDS)는 변조신호, 펄스신호, 또는 AC신호 등이라고도 할 수 있다.

한편, 터치 구동 기간 동안, 공통전극(CE)에 구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(CE)은 주변 다른 전극들과 기생 캐패시턴스를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시턴스는 터치 감도를 저하시킬 수 있다.

따라서, 터치표시장치는, 터치 구동 기간 동안, 공통전극(CE)에 구동신호(TDS)를 인가하는 동안, 공통전극(CE)의 주변 다른 전극들로 로드 프리 구동 신호를 인가해줄 수 있다.

로드 프리 구동 신호(LFD)는 구동신호(TDS)이거나, 구동신호(TDS)와 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등 중 적어도 하나 이상이 대응되는 신호일 수 있다.

공통전극(CE)의 주변 다른 전극들은 데이터 라인, 게이트 라인, 또는 다른 공통전극 등일 수 있으며, 이뿐만 아니라, 주변에 있는 모든 전극이나 신호 배선 등일 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 공통전극(CE)에 구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(CE)의 주변에 위치한 하나 이상의 데이터 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 데이터 라인들로 로드 프리 구동 신호(LFD_DATA)가 인가될 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 공통전극(CE)에 구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(CE)의 주변에 위치한 하나 이상의 게이트 라인 또는 표시 패널(DIPS)에서의 모든 게이트 라인들로 로드 프리 구동 신호(LFD_GATE)가 인가될 수 있다.

터치 구동 기간 동안, 공통전극(CE)에 구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 공통전극(CE)의 주변에 위치한 하나 이상의 공통전극(CE) 또는 표시 패널(DIPS)에서의 나머지 모든 공통전극(CE)로 로드 프리 구동 신호(LFD_ Vcom)가 인가될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 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 공통전극 간의 캐패시터 등)를 필요한 만큼 충전시키지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

따라서, 고해상도 등과 같이 디스플레이 구동 시간이 더욱 많이 필요한 상황에서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 시간 프리 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다. 이러한 구동 방식을 시간 프리 구동(TFD: Time Free Driving) 방식이라고 한다.

이에, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 구분하기 위한 동기화 신호(TSYNC)를 필요로 하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 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 터치표시장치는 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 공통전극(CE)로 구동신호(TDS)를 공급할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 시간 프리 구동 방식으로 구동 동작을 수행함으로써, 디스플레이 구동을 통해 영상을 표시하는 동안, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치를 감지할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 모든 프레임 시간(즉, 모든 액티브 시간)에서 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행할 수도 있다.

이와 다르게, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 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.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 액티브 시간 동안 전압 레벨이 가변 되는 구동신호(TDS)를 공통전극(CE)으로 공급하는데, 블랭크 시간 동안에도 전압 레벨이 가변 되는 구동신호(TDS)를 공통전극(CE)으로 공급할 수 있다(Case 1).

이와 다르게, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 블랭크 시간 동안, 공통전극(CE)을 플로팅 시키거나 DC 전압을 공급하거나 특정 기준 전압(예: 그라운드 전압)을 공급할 수도 있다(Case 2). 이는 블랭크 시간을 펜 터치 구동 등을 위한 특수 시간으로 활용하는 경우에 적용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치표시장치가 시간 프리 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동과 동시에 수행하게 되면, 터치 구동 때문에 디스플레이 구동 시간이 부족해지는 상황을 방지할 수 있다. 따라서, 터치 감지를 하면서도 고해상도 구현을 가능하게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 그라운드 환경을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 그라운드 변조 시, 시간 프리 구동 타이밍 다이어그램이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 2가지의 그라운드(GND1, GND2)를 갖는다.

터치 컨트롤러(T-CTR), 디스플레이 컨트롤러(D-CTR) 등은 2가지의 그라운드(GND1, GND2) 중 1차 그라운드(GND1)에 접지될 수 있다.

표시패널(DISP) 등은 2가지의 그라운드(GND1, GND2) 중 2차 그라운드(GND2)에 접지될 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 1차 그라운드(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)와 2차 그라운드(GND2)에 접지된 표시패널(DISP) 사이에서 신호를 주고받기 때문에, 1차 그라운드(GND1) 및 2차 그라운드(GND2)에 모두 접지될 수 있다.

또한, 데이터 구동회로(DDC)는, 1차 그라운드(GND1)에 접지된 디스플레이 컨트롤러(D-CTR)와 2차 그라운드(GND2)에 접지된 표시패널(DISP) 사이에 신호를 주고받기 때문에, 1차 그라운드(GND1) 및 2차 그라운드(GND2)에 모두 접지될 수 있다.

한편, 1차 그라운드(GND1)는 표시패널(DISP)에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다. 그리고, 2차 그라운드(GND2)는 표시패널(DISP)에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 표시패널(DISP)의 외부 커버 등의 외부 구조물이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는 그라운드 변조를 수행하는 그라운드 변조 회로(GMC)를 더 포함할 수 있다.

그라운드 변조 회로(GMC)는, 1차 그라운드(GND1)의 1차 그라운드 전압(Vgnd1)과, 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2) 중 하나가 나머지 하나에 대비하여 변조된 그라운드 전압이 되도록 변조 처리를 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)은 1차 그라운드(GND1)의 1차 그라운드 전압(Vgnd1)에 대비하여 변조된 그라운드 전압이라고 볼 수 있다.

또한, 1차 그라운드(GND1)의 1차 그라운드 전압(Vgnd1)은 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)에 대비하여 변조된 그라운드 전압인 것으로 볼 수도 있다.

즉, 1차 그라운드 전압(Vgnd1)을 기준으로 2차 그라운드 전압(Vgnd2)을 보면, 2차 그라운드 전압(Vgnd2)은 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(변조된 그라운드 전압)로 보인다. 2차 그라운드 전압(Vgnd2)을 기준으로 1차 그라운드 전압(Vgnd1)을 보면, 1차 그라운드 전압(Vgnd1)은 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(변조된 그라운드 전압)로 보인다.

표시패널(DISP)을 변조된 신호 형태의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)을 갖는 2차 그라운드(GND2)에 접지시킴으로써, 표시패널(DISP) 내 공통전극들(CE)에 인가된 구동신호(TDS)를 2차 그라운드 전압(Vgnd2)처럼 스윙(Swing) 시켜줄 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치표시장치는, 2가지 그라운드(GND1, GND2)를 이용하여, 시간 프리 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있다.

터치표시장치가 시간 프리 구동 방식으로, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행함으로써, 다수의 공통전극(CE) 중 하나 이상으로 구동신호(TDS)가 인가되는 동안, 다수의 데이터라인(DL)로 데이터 전압이 인가될 수 있다.

이 경우, 다수의 공통전극(CE) 중 하나 이상에 인가된 구동신호(TDS)는, 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)과 주파수, 위상, 전압 극성 및 진폭 등의 신호 특성 중 하나 이상이 대응될 수 있다.

한편, 다수의 공통전극(CE)이 디스플레이 구동에 이용되는 공통전압이 인가되는 분할된 공통전극들인 경우, 다수의 공통전극(CE) 중 하나 이상에 인가된 구동신호(TDS)는 디스플레이 구동에 필요한 공통전압(Vcom)일 수도 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 시간 프리 구동 방식에 따라 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행하는 경우, 아래에서, 구동신호(TDS)와 공통전압(Vcom)은 동일하게 간주될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 디스플레이 구동 기간 동안(즉, 액티브 시간 동안), 전압 레벨이 가변 되는 구동신호(TDS)가 다수의 공통전극(CE)으로 공급된다.

다수의 공통전극(CE)으로 공급되는 구동신호(TDS)는, 터치 구동을 위한 터치 구동 신호이면서, 영상 표시를 위하여 각 픽셀전압(데이터전압)과 캐패시턴스를 형성하는 공통전압(Vcom)이기도 한다.

도 7을 참조하면, 표시패널(DISP)에 배치된 다수의 공통전극(CE)에 인가되는 구동신호(TDS)는, 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)과 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), 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)은 ΔV의 진폭을 갖고 V0와 V0+ΔV 사이에 전압 레벨이 변동될 수 있다. 공통전극(CE)에 인가되는 구동신호(TDS)는 ΔV의 진폭을 갖고 V1와 V1+ΔV 사이에 전압 레벨이 변동될 수 있다.

도 7의 예시에서와 같이, 표시패널(DISP)이 접지된 2차 그라운드(GND2)의 2차 그라운드 전압(Vgnd2)과 공통전극(CE)에 인가되는 구동신호(TDS)는, 주파수, 위상, 진폭 및 신호 극성 등 중 적어도 하나는 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 7에 도시된 바와 같이, 수직동기신호(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, 수직동기신호(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 터치표시장치의 터치구동회로를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전극 구동회로(CDC)가 수행하는 1개 공통전극 열에 대한 터치구동동작을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 감지 유닛(SU)을 포함하는 감지 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.

도 8을 참조하면, 각 감지 유닛(SU)은 전치증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.

하나의 전치증폭기(Pre-AMP)는 하나 또는 둘 이상의 공통전극(CE)과 전기적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 전치증폭기(Pre-AMP)는 하나의 공통전극 열(CEC: CE Column)에 포함된 여러 개의 공통전극(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, ......)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 9를 참조하면, 하나의 전치증폭기(Pre-AMP)는, 연결 가능한 하나 또는 둘 이상의 공통전극(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, ......) 중에서 돌아가면서 감지대상으로 선택되는 하나의 감지대상 공통전극(예: CE1)으로 구동신호(TDS)를 공급하고, 구동신호(TDS)가 인가된 감지대상 공통전극(예: CE1)으로부터 감지신호를 수신할 수 있다.

도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 포함되는 멀티플렉서(MUX)는, 공통전극 열(CEC)에 포함된 여러 개의 공통전극(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, ...... ) 중에서 감지대상으로 선택된 공통전극인 감지대상 공통전극(CE1)을 전치증폭기(Pre-AMP)와 연결시켜준다.

즉, 멀티플렉서(MUX)는, 전치증폭기(Pre-AMP)와 연결된 노드 b를 선택된 감지대상 공통전극(CE1)에 연결된 노드 a1과 연결시켜준다.

이에 따라, 전치증폭기(Pre-AMP)는, 파워 관리 집적회로(PMIC)로부터 출력된 구동신호(TDS)에 해당하는 공통전압(Vcom)을 제1 입력단(I1)을 통해 입력 받아 제2 입력단(I2)로 출력한다.

전치증폭기(Pre-AMP)의 제2 입력단(I2)에서 출력된 공통전압(Vcom)은 멀티플렉서(MUX)에 의해 선택된 감지대상 공통전극(CE1)으로 공급된다.

멀티플렉서(MUX)는, 대응되는 공통전극 열(CEC)에 포함된 여러 개의 공통전극(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, ...... ) 중 감지대상 공통전극(CE1)을 제외한 나머지 비감지대상 공통전극들(CE2, CE3, CE4, CE5, ...... )과 연결된 노드들(a2, a3, a4, a5, ...... )을 파워 관리 집적회로(PMIC)와 직접 연결된 노드 c에 공통으로 연결해준다.

이에 따라, 공통전극 열(CEC)에 포함된 여러 개의 공통전극(CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, ...... ) 중 비감지대상 공통전극들(CE2, CE3, CE4, CE5, ...... )은, 전치증폭기(Pre-AMP)를 거치지 않고, 공통전압(Vcom)을 바로 공급받을 수 있다.

이후, 전치증폭기(Pre-AMP)는 감지대상 공통전극(CE1)으로부터 감지신호를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 감지신호에 의해 피드백 캐패시터(Cfb)가 충전되고, 이에 따라, 전치증폭기(Pre-AMP)의 출력단(O)으로 출력된 신호는 적분기(INTG)로 입력될 수 있다.

전치증폭기(Pre-AMP) 및 적분기(INTG)는 통합 구현될 수도 있다.

적분기(INTG)는 전치증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 신호를 적분한다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 적분기(INTG)에 출력된 적분값을 디지털 값으로 변환한 터치 감지 데이터를 터치 컨트롤러(T-CTR)를 향해 출력할 수 있다.

아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 1차 그라운드(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(T-CTR)로 감지데이터를 출력할 수 있다.

전치증폭기(Pre-AMP)는 1차 그라운드(GND1)와 다른 그라운드인 2차 그라운드(GND2)에 접지된 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극(CE)으로부터 감지신호를 수신할 수 있다. 이러한 공통전극 구동회로(CDC)를 이용하면, 그라운드인 2차 그라운드(GND2)에 접지된 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극(CE)으로부터 터치 감지 신호를 수신하여, 1차 그라운드(GND1)에 접지된 터치 컨트롤러(D-CTR)로 터치 감지 데이터를 출력해줌으로써, 2가지 그라운드(GND1, GND2)가 있는 터치표시장치에서의 터치 감지를 가능하게 해줄 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)는, 터치 컨트롤러(T-CTR)와의 신호 전달을 위한 신호 전달 회로(STC)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전극 구동회로(CDC)에 포함된 신호 전달 회로(STC)는 1차 그라운드(GND1) 및 2차 그라운드(GND2)에 모두 접지될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전극 구동회로(CDC)가 수행하는 터치패널(TSP)에 대한 터치구동동작을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치구동 시 공통전압(Vcom)의 노이즈 성분으로서 발생하는 공통전압 리플(Vcom Ripple) 현상과 이에 따른 터치 감지 불량을 설명하기 위한 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 설명의 편의를 위하여, 9개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)이 터치영역에 배치되고, 3행 3열로 배열된 것으로 가정한다.

9개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)이 연결된다.

제1 공통전극 열(CEC #1)은 3개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3)을 포함하고, 제2 공통전극 열(CEC #2)은 3개의 공통전극(CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3)을 포함하고, 제3 공통전극 열(CEC #3)은 3개의 공통전극(CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)을 포함한다.

신호라인 방향과 공통전극 열 방향은 데이터 라인 방향과 대응된다.

한편, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에 대응되는 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)가 존재할 수 있다.

시간 프리 구동 방식으로 구동되는 경우, 공통전극 구동회로(CDC)는, 9개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 모두로 공통전압(Vcom)을 공급하고, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해서 9개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 중 순차적으로 선택된 감지대상 공통전극으로부터 감지신호를 검출한다.

도 10의 예시에서는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서의 1번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)은, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 "감지대상 공통전극"으로 선택된 공통전극이다.

3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서의 2번째 행과 3번째 행에 위치한 공통전극(CE 1-2, CE 1-3, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-2, CE 3-3)은, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 "비감지대상 공통전극"으로 선택된 공통전극이다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 파워 관리 집적회로(PMIC)에서 출력된 공통전압(Vcom)을 공통전압 버퍼(BUF)를 통해 입력 받는다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 공통전압 버퍼(BUF)에서 출력된 공통전압(Vcom)을 6개의 증폭기(AMP)를 통해 6개의 비감지대상 공통전극(CE 1-2, CE 1-3, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-2, CE 3-3)으로 공급할 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에 대응되는 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 제1 입력단(I1)으로 공통전압(Vcom)을 공급한다.

이에 따라, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에 대응되는 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 제1 입력단(I1)에 입력된 공통전압(Vcom)은 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 제2 입력단(I2)으로 출력된다.

3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 제2 입력단(I2)으로 출력된 공통전압(Vcom)은 3개의 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)에 인가된다.

이후, 공통전극 구동회로(CDC)는, 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 제2 입력단(I2)을 통해, 공통전압(Vcom)이 인가된 3개의 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)으로부터 감지신호를 수신한다. 이후, 3개의 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)의 출력단(O)에서 출력된 신호는 3개의 적분기(INTG)로 입력된다.

이와 같이, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서 1번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)을 "감지대상 공통전극"으로 하는 감지가 완료되면, 이후, 공통전극 구동회로(CDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)를 통해, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서 2번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-2, CE 2-2, CE 3-2)을 "감지대상 공통전극"으로서 선택하고, 1번째 행과 3번째 행에 위치한 공통전극 (CE 1-1, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-3)을 "비감지대상 공통전극"을 선택하여, 전술한 터치구동동작을 동일하게 반복한다.

이렇게 하여, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서 2번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-2, CE 2-2, CE 3-2)을 "감지대상 공통전극"으로 하는 감지가 완료되면, 이후, 공통전극 구동회로(CDC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)를 통해, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서 3번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-3, CE 2-3, CE 3-3)을 "감지대상 공통전극"으로서 선택하고, 1번째 행과 2번째 행에 위치한 공통전극 (CE 1-1, CE 1-2, CE 2-1, CE 2-2, CE 3-1, CE 3-2)을 "비감지대상 공통전극"을 선택하여, 전술한 터치구동동작을 동일하게 반복한다.

이렇게 하여, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서 3번째 행에 위치하는 공통전극(CE 1-3, CE 2-3, CE 3-3)을 "감지대상 공통전극"으로 하는 감지가 완료되면, 터치패널(TSP)이 내장된 표시패널(DISP)의 전 영역에 대한 감지가 완료된 것이다.

이에 따라, 터치 컨트롤러(T-CTR)는, 공통전극 구동회로(CDC)에서 생성되어 출력된 터치 감지 데이트에 근거하여, 표시패널(DISP)의 전 영역에서의 터치유무 또는 터치좌표를 산출할 수 있다.

도 10을 참조하여 전술한 바와 같이, 터치구동동작이 진행되는 동안, 공통전압(Vcom)은 감지대상 공통전극(Sensing Target CE)과 비감지대상 공통전극(Non-sensing Target CE)에 동시에 인가된다.

감지대상 공통전극에 인가된 공통전압(Vcom)은 터치감지를 위한 구동신호이다. 비감지대상 공통전극에 인가된 공통전압(Vcom)은 감지대상 공통전극과 비감지대상 공통전극 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지하기 위한 로드 프리 구동 신호(Load Free Driving Signal)일 수 있다.

또한, 시간 프리 구동 방식의 경우, 감지대상 공통전극과 비감지대상 공통전극을 포함하는 모든 공통전극(CE)에 인가되는 공통전압(Vcom)은, 영상 표시를 위해 각 서브픽셀 내 픽셀전극에 인가된 픽셀전압과 캐패시턴스를 형성하는 전압이기도 하다.

한편, 도 10 및 도 11을 참조하면, 시간 프리 구동 방식으로 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 경우, 공통전압(Vcom)이 안정적이지 못하고 변동이 발생하게 되면, 터치 감도 및 디스플레이 품질이 크게 떨어질 수 있다.

예를 들어, 공통전극들(CE), 신호라인들(SL) 및 데이터라인들(DL) 등의 배치구조, 구동방식 등에 따라, 데이터라인(DL)에 인가되는 데이터전압의 변동에 의해, 공통전극들(CE)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 변동이 발생할 수 있다.

이러한 공통전압(Vcom)의 변동이 발생하는 경우, 공통전압(Vcom)의 신호 파형에서 노이즈 성분으로서 리플(이하, 공통전압 리플(Vcom Ripple)이라고 함)이 발생될 수 있다.

시간 프리 구동 방식에 따라 다수의 공통전극(CE)에 인가되는 공통전압(Vcom)은 전압 레벨이 변경되는 변조신호이나, 도 10 및 도 11에 도시된 신호파형은, 설명의 편의를 위하여, DC전압의 공통전압(Vcom)에서 포지티브 방향과 네거티브 방향으로 공통전압 리플(Vcom Ripple)이 발생한 것을 나타낸 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 공통전압 리플(Vcom Ripple)의 발생 시, 감지 데이터(터치 감지 데이터)에서도 원하지 않는 변동이 생겨서 터치 감지 불량이 초래될 수 있다.

또한, 공통전압 리플(Vcom Ripple)의 발생은 터치 감지 불량뿐만 아니라, 디스플레이 동작에도 영향을 끼쳐서 크로스토크(Crosstalk) 등과 같은 디스플레이 관련 불량을 발생시킬 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치는, 시간 프리 구동 방식 또는 시간 분할 구동 방식으로 터치 감지 시, 공통전극(CE)을 구동할 때 공통전극(CE)에서 발생될 수 있는 공통전압 리플에 의한 터치 감도 및 디스플레이 품질의 저하를 방지할 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동 시 공통전극의 구동동작을 나타낸 도면이다.

도 12의 예시에 따르면, 표시패널(DISP)에서, 9개의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)이 3행3열로 배열되기 때문에, 표시패널(DISP)에는 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)이 존재한다. 여기서, 표시패널(DISP)에서, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각은 데이터 라인 방향과 대응될 수 있다.

표시패널(DISP)에 배열된 공통전극들 (CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)은 터치전극 역할도 하기 때문에, 표시패널(DISP)에서는 모두 전기적으로 분리되어야 한다.

한편, 도 13을 참조하면, 표시패널(DISP)에는, 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 이외에, 데이터라인들(DL) 등이 배치되기 때문에, 데이터라인들(DL)에서의 데이터전압(Vdata)의 큰 변화는 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)에 인가된 공통전압(Vcom)에 전압 불안정성을 야기한다.

이로 인해, 디스플레이 구동 기간 또는 터치 구동 기간이나, 디스플레이 구동과 터치 구동이 함께 진행되는 기간 동안, 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)에 인가된 공통전압(Vcom)에 리플이 발생할 수 있다.

한편, 도 13을 참조하면, 데이터라인들(DL)에서의 데이터전압(Vdata)의 큰 변화는 데이터라인 열마다 다를 수 있으며, 이러한 이유 등으로 인해, 공통전압(Vcom)의 불안정성은 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다 그 정도가 크게 다르게 발생할 수도 있다.

하지만, 하나의 출력버퍼(BUF)를 통해, 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)로 공통전압(Vcom)이 공급되는 구조로 되어 있기 때문에, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다 다르게 발생할 수 있는 공통전압(Vcom)의 불안정성을 저감 또는 제거해주기가 어렵다.

아래에서는, 디스플레이 구동 기간 또는 터치 구동 기간이나, 디스플레이 구동과 터치 구동이 함께 진행되는 기간 동안, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다 다르게 발생할 수 있는 공통전압(Vcom)의 불안정성을 효과적으로 저감 또는 제거해줄 수 있는 방법 및 회로 구조를 설명한다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템에서 공통전압 보상원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템에서 공통전압 보상회로(CC)를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템을 나타낸 도면이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 공통전극 구동회로(CDC)는, 표시패널(DISP)로부터 공통전압을 피드백 받고, 피드백 된 피드백 공통전압(FB Vcom)의 극성을 반전하여 출력하는 공통전압 보상회로(CC)를 포함할 수 있다.

공통전압 보상회로(CC)에서 출력된 신호는, 피드백 공통전압(FB Vcom의 극성이 반전된 신호이다.

이하, 공통전압 보상회로(CC)에서 출력된 신호는 반전 공통전압(INV Vcom)이라고도 한다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 공통전압 보상회로(CC)의 출력신호(즉, 반전 공통전압(INV Vcom)) 또는 이와 대응되는 공통전압을 출력하는 출력회로(OC)를 더 포함할 수 있다.

공통전극 구동회로(CDC)는, 공통전압 보상회로(CC)의 출력신호(반전 공통전압(INV Vcom)) 또는 이와 대응되는 공통전압을 출력회로(OC)를 통해 표시패널(DISP)에 공급함으로써, 공통전압(Vcom)에 리플이 생기는 등의 공통전압(Vcom)의 불안정성을 보상해줄 수 있다. 이를 공통전압 보상 처리라고 한다.

표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(CE)의 신호 인가 상태(전압 인가 상태)는, 공통전압 보상 처리가 되기 전에 이미 인가되어 있던 공통전압(Vcom; 이는 피드백 공통전압(FB Vcom)과 대응됨)과, 공통전압 보상 처리에 따라 극성 반전되어 인가된 공통전압(Vcom; 이는 반전 공통전압(INV Vcom)과 대응됨)이 신호적으로 더해진 보상 상태가 된다. 이러한 보상 상태는 극성이 다른 두 신호의 결합에 의해 리플이 제거된 신호 상태일 수 있다.

따라서, 전술한 공통전압 보상 처리를 통해, 표시패널(DISP)에 배치된 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)에서의 공통전압(Vcom)의 불안정성을 제거 또는 저감해줄 수 있다.

도 15를 참조하면, 공통전압 보상회로(CC)는, 표시패널(DISP)로부터 피드백 된 공통전압(FB Vcom)이 인가되는 피드백 노드(NFB)를 갖는다.

이러한 피드백 노드(NFB)는 표시패널(DISP)에 추가 배치된 피드백 라인(FBL)과 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 공통전압 보상회로(CC)는 신호 극성 반전 처리를 수행하는 반전증폭기(INV-AMP)를 포함할 수 있다.

반전증폭기(INV-AMP)는, 제1 입력전압이 인가되는 제1 입력 단(N1)과, 피드백 노드(NFB)와 전기적으로 연결되며 피드백 된 공통전압(FB Vcom)과 대응되는 제2 입력전압이 인가되는 제2 입력 단(N2)과, 출력전압을 출력하는 출력 단(M)을 가질 수 있다.

반전증폭기(INV-AMP)는, 연산 증폭기(OP AMP), 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 등으로 구성될 수 있다.

제1 입력 단(N1)에 입력되는 제1 입력전압은 파워 관리 집적회로(PMIC) 등으로부터 최초로 입력되는 공통전압(Vcom)일 수 있다.

제2 입력 단(N2)에 입력되는 제2 입력전압은 피드백 노드(NFB)를 통해 입력되는 피드백 공통전압(FB Vcom)일 수 있다.

출력 단(M)을 통해 출력되는 출력전압은 제2 입력전압의 극성이 반전된 신호일 수 있다.

반전증폭기(INV-AMP)의 출력전압은 (-R2/R1)*(제2 입력전압)에 해당할 수 있다.

한편, 도 15를 참조하면, 공통전압 보상회로(CC)는, 피드백 노드(NFB)와 제2 입력 단(N2) 사이에 연결된 캐패시터(Cb)를 더 포함할 수 있다.

이러한 캐패시터(Cb)를 통해, 피드백 공통전압(FB Vcom)의 극성을 보다 안정적으로 반전해줄 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 공통전압 보상 시스템은, 공통전압 보상회로(CC)와 출력회로(OC)를 포함할 수 있다.

공통전압 보상 시스템에서, 피드백 노드(NFB), 반전증폭기(INV-AMP), 캐패시터(Cb) 등으로 구성된 공통전압 보상회로(CC)는 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다 1개씩 존재할 수 있다.

출력회로(OC) 또한, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다 1개씩 존재할 수 있다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 공통전압 보상 시스템은, 표시패널(DISP)에 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)이 존재하는 경우, 3개의 공통전압 보상회로(CC #1, CC #2, CC#3)와 3개의 출력회로(OC #1, OC #2, OC #3)를 포함할 수 있다.

도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 공통전압 보상 시스템의 예시도들이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 디스플레이 구동 기간 동안, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에 속한 모든 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)로 공통전압(Vcom)을 공급하고, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)을 정해진 위치에서 피드백 받아, 피드백 공통전압(Vcom)의 극성을 반전하여, 극성 반전된 공통전압(INV Vcom)을 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공급할 수 있다.

도 17에 예시된 바와 같이, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별 특정 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)일 수 있다.

도 17에 예시된 바와 같이, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 존재하는 더미전극(DE)일 수 있다.

도 19를 참조하면, 시간 분할 구동 방식 또는 시간 프리 구동 방식에서의 터치 구동 기간 동안, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에 속한 모든 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)로 터치구동신호(TDS)의 역할을 하는 공통전압(Vcom)을 공급하고, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)을 정해진 위치에서 피드백 받아, 피드백 공통전압(Vcom)의 극성을 반전하여, 극성 반전된 공통전압(INV Vcom)을 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공급할 수 있다.

도 19의 예시에서, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 마다, 1번째 행에 위치한 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)은 감지대상 공통전극이고, 2번째 및 3번째 행에 위치한 공통전극들(CE 1-2, CE 2-2, CE 3-2, CE 1-3, CE 2-3, CE 3-3)은 비감지대상 공통전극으로서 로드 프리 구동이 되는 공통전극들이다.

비감지대상 공통전극인 2번째 및 3번째 행에 위치한 공통전극들(CE 1-2, CE 2-2, CE 3-2, CE 1-3, CE 2-3, CE 3-3)에 인가되는 공통전압(Vcom)은 로드 프리 구동 신호(LFD_Vcom)에 해당한다.

도 19에 예시된 바와 같이, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 존재하는 더미전극(DE)일 수 있다.

다른 예로서, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별 특정 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)일 수도 있다.

이상의 내용을 아래에서 다시 설명한다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 각 공통전극 열마다, 특정 공통전극과 공통전압 보상회로(CC)의 피드백 노드(NFB)를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인(FBL)이 표시패널(DISP)에 배치될 수 있다.

이를 통해, 공통전압 보상회로(CC #1, CC #2, CC #3)은 표시패널(DISP)에서의 공통전압(Vcom)을 피드백 받을 수 있다.

도 17을 참조하면, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치의 일 예로서, 특정 공통전극은, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에서, 공통전극 구동회로(CDC)로부터 가장 멀리 위치한 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)일 수 있다.

따라서, 공통전극 구동회로(CDC) 내 공통전압 보상회로(CC #1, CC #2, CC #3)는 노이즈(리플)가 가장 심하게 발생할 수 있는 위치로부터 공통전압(Vcom)을 피드백 받아서, 효과적인 공통전압 보상 처리를 수행할 수 있다.

도 18 및 도 19를 참조하면, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 별로 공통전압(Vcom)이 피드백 되는 위치의 다른 예로서, 표시패널(DISP)의 외곽영역에 위치하고 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 각각에 대응되어 배치되는 더미전극(DE)일 수 있다.

이 경우, 표시패널(DISP)에는, 3개의 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)마다, 더미전극(DE)과 공통전압 보상회로(CC)의 피드백 노드(NFB)를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인(FBL)이 배치될 수 있다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 더미전극(DE)은, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에서, 공통전극 구동회로(CDC)로부터 가장 멀리 위치한 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)의 외곽에 위치할 수 있다.

이 경우, 공통전극 구동회로(CDC) 내 공통전압 보상회로(CC #1, CC #2, CC #3)는, 공통전극 자체와 관련한 구조 변화 없이, 노이즈(리플)가 가장 심하게 발생할 수 있는 위치로부터 공통전압(Vcom)을 피드백 받아서, 효과적인 공통전압 보상 처리를 수행할 수 있다.

한편, 시간 분할 구동 방식과 시간 프리 구동 방식의 관점에서 공통전압 보상 시스템 구조를 다시 설명한다.

먼저, 시간 분할 구동 방식으로 구동하는 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 다른 시간대에 진행된다.

따라서, 다수의 게이트라인이 순차적으로 구동되는 디스플레이 구동 기간 동안, 공통전압(Vcom)은 전압레벨이 일정한 전압이고, 디스플레이 구동 기간과 시간적으로 다른 기간인 터치 구동 기간 동안, 공통전압(Vcom)은 터치구동신호(TDS)의 역할을 해야 하기 때문에 전압레벨이 변경되는 변조신호일 수 있다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 디스플레이 구동 기간 동안, 출력회로(OC)는, 출력전압을 증폭하여 공통전압으로서 신호라인으로 출력하는 다수의 증폭기(AMP)를 포함할 수 있다.

이러한 증폭기(AMP)는 신호라인(SL)마다 연결될 수 있으며, 이를 이용하여 공통전극들(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)로 원하는 크기로 공통전압(Vcom)을 출력할 수 있다.

도 19를 참조하면, 출력회로(OC)는, 터치 구동 기간 동안, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에서의 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)에 연결된 신호라인(SL)으로 공통전압을 출력하는 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)와, 터치 구동 기간 동안, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에서 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)을 제외한 하나 이상의 비감지대상 공통전극(CE 1-2, CE 1-3, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-2, CE 3-3)에 연결된 신호라인(SL)으로 공통전압(Vcom)을 출력하는 하나 이상의 증폭기(AMP)를 포함할 수 있다.

각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 마다 존재하는 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)는, 반전증폭기(INV-AMP)의 출력 단(M)과 연결된 제1 입력 단(I1)과, 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 제2 입력 단(I2)과, 감지출력신호를 출력하는 출력 단(O)을 포함할 수 있다.

각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 마다 존재하는 하나 이상의 증폭기(AMP)는, 반전증폭기(INV-AMP)의 출력 단(M)과 연결된 입력 단과, 비감지대상 공통전극(CE 1-2, CE 1-3, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-2, CE 3-3)에 연결된 신호라인(SL)과 전기적으로 연결된 출력 단을 포함할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 시간 분할 구동 방식에 따른 터치 구동 시, 공통전압 보상 처리를 효과적으로 해줄 수 있다.

다음으로, 시간 프리 구동 방식으로 구동하는 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행된다.

따라서, 다수의 게이트라인이 순차적으로 구동되는 디스플레이 구동 기간(터치 구동 기간을 포함하는 개념) 동안, 공통전압은 터치 구동 신호(TDS)의 역할도 동시에 해야 하기 때문에, 전압 레벨이 변경되는 변조신호일 수 있다.

이 경우, 출력회로(OC)는, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에서의 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)에 연결된 신호라인(SL)으로 공통전압을 출력하는 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)와, 각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3)에서 감지대상 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)을 제외한 하나 이상의 비감지대상 (CE 1-2, CE 1-3, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-2, CE 3-3)에 연결된 신호라인(SL)으로 공통전압(Vcom)을 출력하는 하나 이상의 증폭기(AMP)를 포함할 수 있다.

각 공통전극 열(CEC #1, CEC #2, CEC #3) 마다 존재하는 전치증폭기(Pre-AMP #1, Pre-AMP #2, Pre-AMP #3)는,

반전증폭기(INV-AMP)의 출력 단(M)과 연결된 제1 입력 단(I1)과, 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 제2 입력 단(I2)과, 감지출력신호를 출력하는 출력 단(O)을 포함할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 시간 프리 구동 방식에 따른 터치 구동 시, 공통전압 보상 처리를 효과적으로 해줄 수 있다.

아래에서는, 이상에서 전술한 공통전압 보상을 위한 표시패널(DISP)에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시패널(DISP)은, 제1방향(예: 열 방향 또는 행 방향)으로 배치된 다수의 데이터라인(DL), 제1 방향과 다른 제2방향(예: 행 방향 또는 열 방향)으로 배치된 다수의 게이트라인(GL), 형렬 형태로 배열된 다수의 공통전극(CE)과, 다수의 공통전극(CE)에 각각 전기적으로 연결된 다수의 신호라인(SL) 등을 포함한다.

또한, 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널(DISP)은, 다수의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 중 하나 이상의 특정 공통전극 (CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)에 전기적으로 연결되거나, 다수의 공통전극(CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3)의 외곽에 배치된 하나 이상의 다른 전극(DE)에 전기적으로 연결된 하나 이상의 피드백 라인(FBL)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 표시패널(DISP)에서, 피드백 라인(FBL)에서 피드백 신호(피드백 공통전압(FB Vcom))가 외부(공통전극 구동회로(CDC))로 출력된 이후, 외부(공통전극 구동회로(CDC))에서 신호라인(SL)으로 공급되는 신호(반전 공통전압(INV Vcom)에 대응되는 신호)는, 피드백 신호(피드백 공통전압(FB Vcom))의 극성과 반전된 극성을 가질 수 있다.

이러한 표시패널(DISP)을 이용하면, 표시패널(DISP)에 인가된 공통전압(Vcom)에 유발된 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감해줄 수 있다.

표시패널(DISP)에 배치된 피드백 라인(FBL)은 다수의 신호라인(SL) 중 가장 긴 신호라인보다 더 길 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 표시패널(DISP)에서, 피드백 라인(FBL)과 연결된 특정 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)은 다수의 공통전극 (CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 중 표시패널(DISP)의 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극(CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)일 수 있다.

여기서, 표시패널(DISP)의 패드영역은 공통전극 구동회로(CDC)가 본딩되는 영역이다.

한편, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 표시패널(DISP)에서, 피드백 라인(FBL)과 연결된 다른 전극(DE)은 다수의 공통전극 (CE 1-1, CE 1-2, CE 1-3, CE 2-1, CE 2-2, CE 2-3, CE 3-1, CE 3-2, CE 3-3) 중 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극 (CE 1-1, CE 2-1, CE 3-1)의 외곽에 위치할 수 있다.

전술한 표시패널(DISP)의 구조에 따르면, 노이즈(리플)가 가장 심하게 발생할 수 있는 위치로부터 공통전압(Vcom)을 피드백 받아서, 효과적인 공통전압 보상 처리를 수행할 수 있다.

도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 구동방법의 흐름도이다.

도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 표시패널(DISP)을 구동하는 구동방법은, 표시패널(DISP)에 공통전압(Vcom)을 공급하는 단계(S2010)와, 표시패널(DISP)로부터 공통전압(Vcom)을 피드백 받는 단계(S2020)와, 피드백 받은 공통전압(FB Vcom)의 극성을 반전하는 단계(S2030)와, 극성이 반전된 공통전압(INV Vcom)을 표시패널(DISP)에 공급하는 단계(S2040) 등을 포함할 수 있다.

전술한 구동방법을 이용하면, 리플 등의 노이즈가 제거되거나 감소된 공통전압(Vcom)을 표시패널(DISP)에 안정적으로 공급해주어, 디스플레이 및 터치감지가 안정적으로 이루어질 수 있게 해줄 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명에 의하면, 터치전극으로도 활용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널(DIS0), 공통전극 구동회로(CDC) 및 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 시간 분할하여 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널(DIS0), 공통전극 구동회로(CDC) 및 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 디스플레이 구동 및 터치 구동에 공용으로 이용되는 공통전극에서 발생하는 리플 등의 노이즈를 제거하거나 저감하여, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 동시에 정상적으로 수행할 수 있는 터치표시장치, 표시패널(DIS0), 공통전극 구동회로(CDC) 및 구동방법을 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.

DISP: 표시패널
DDC: 데이터 구동회로
GDC: 게이트 구동회로
D-CTR: 디스플레이 컨트롤러
CDC: 공통전극 구동회로
T-CTR: 터치 컨트롤러

Claims

다수의 데이터라인과 다수의 게이트라인이 배치되고, 다수의 공통전극이 배치되고, 상기 다수의 공통전극에 각각 전기적으로 연결된 다수의 신호라인이 배치된 표시패널;
상기 데이터라인으로 데이터전압을 출력하는 데이터 구동회로;
상기 게이트라인으로 게이트신호를 출력하는 게이트 구동회로; 및
상기 공통전극으로 공통전압을 출력하는 공통전극 구동회로를 포함하고,
상기 공통전극 구동회로는,
상기 표시패널로부터 공통전압을 피드백 받고, 피드백 된 공통전압의 극성을 반전하여 출력하는 공통전압 보상회로와,
상기 공통전압 보상회로의 출력신호에 대응되는 공통전압을 출력하는 출력회로를 포함하는 터치표시장치.
제1항에 있어서,
상기 공통전압 보상회로는,
상기 표시패널로부터 피드백 된 공통전압이 인가되는 피드백 노드와,
제1 입력전압이 인가되는 제1 입력 단과, 상기 피드백 노드와 전기적으로 연결되며 상기 피드백 된 공통전압과 대응되는 제2 입력전압이 인가되는 제2 입력 단과, 출력전압을 출력하는 출력 단을 갖는 반전증폭기를 포함하는 터치표시장치.
제2항에 있어서,
각 공통전극 열마다, 특정 공통전극과 상기 공통전압 보상회로의 피드백 노드를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인이 상기 표시패널에 배치되는 터치표시장치.
제3항에 있어서,
상기 특정 공통전극은,
상기 각 공통전극 열에서, 상기 공통전극 구동회로로부터 가장 멀리 위치한 공통전극인 터치표시장치.
제2항에 있어서,
상기 표시패널의 외곽영역에 위치하고 각 공통전극 열에 대응되는 더미전극이 배치되고,
상기 각 공통전극 열마다, 상기 더미전극과 상기 공통전압 보상회로의 피드백 노드를 전기적으로 연결해주는 피드백 라인이 상기 표시패널에 배치되는 터치표시장치.
제5항에 있어서,
상기 더미전극은,
상기 각 공통전극 열에서, 상기 공통전극 구동회로로부터 가장 멀리 위치한 공통전극의 외곽에 위치하는 터치표시장치.
제2항에 있어서,
상기 다수의 게이트라인이 순차적으로 구동되는 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 공통전압은 전압레벨이 일정한 전압이고,
상기 디스플레이 구동 기간과 시간적으로 다른 기간인 터치 구동 기간 동안, 상기 공통전압은 전압레벨이 변경되는 변조신호인 터치표시장치.
제7항에 있어서,
상기 출력회로는,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 출력전압을 증폭하여 상기 공통전압으로서 상기 신호라인으로 출력하는 다수의 증폭기를 포함하는 터치표시장치.
제7항에 있어서,
상기 출력회로는,
상기 터치 구동 기간 동안, 각 공통전극 열에서의 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인으로 상기 공통전압을 출력하는 전치증폭기와,
상기 터치 구동 기간 동안, 상기 각 공통전극 열에서 상기 감지대상 공통전극을 제외한 하나 이상의 비감지대상 공통전극에 연결된 신호라인으로 상기 공통전압을 출력하는 하나 이상의 증폭기를 포함하고,
상기 전치증폭기는,
상기 반전증폭기의 출력 단과 연결된 제1 입력 단과, 상기 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 제2 입력 단과, 감지출력신호를 출력하는 출력 단을 포함하고,
상기 증폭기는,
상기 반전증폭기의 출력 단과 연결된 입력 단과, 상기 비감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 출력 단을 포함하는 터치표시장치.
제2항에 있어서,
상기 다수의 게이트라인이 순차적으로 구동되는 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 공통전압은 전압 레벨이 변경되는 변조신호인 터치표시장치.
제10항에 있어서,
상기 출력회로는,
각 공통전극 열에서의 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인으로 상기 공통전압을 출력하는 전치증폭기와,
상기 각 공통전극 열에서 상기 감지대상 공통전극을 제외한 하나 이상의 비감지대상 공통전극에 연결된 신호라인으로 상기 공통전압을 출력하는 하나 이상의 증폭기를 포함하고,
상기 전치증폭기는,
상기 반전증폭기의 출력 단과 연결된 제1 입력 단과, 상기 감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 제2 입력 단과, 감지출력신호를 출력하는 출력 단을 포함하고,
상기 증폭기는,
상기 반전증폭기의 출력 단과 연결된 입력 단과, 상기 비감지대상 공통전극에 연결된 신호라인과 전기적으로 연결된 출력 단을 포함하는 터치표시장치.
제2항에 있어서,
상기 공통전압 보상회로는,
상기 피드백 노드와 상기 제2 입력 단 사이에 연결된 캐패시터를 더 포함하는 터치표시장치.
표시패널에 있어서,
제1방향으로 배치된 다수의 데이터라인;
제2방향으로 배치된 다수의 게이트라인;
형렬 형태로 배열된 다수의 공통전극;
상기 다수의 공통전극에 전기적으로 연결된 다수의 신호라인; 및
상기 다수의 공통전극 중 하나 이상의 특정 공통전극에 전기적으로 연결되거나, 상기 다수의 공통전극의 외곽에 배치된 하나 이상의 다른 전극에 전기적으로 연결된 하나 이상의 피드백 라인을 포함하며,
상기 피드백 라인에서 피드백 신호가 출력된 이후, 상기 신호라인으로 공급되는 신호는, 상기 피드백 신호의 극성과 반전된 극성을 갖는 표시패널.
제13항에 있어서,
상기 피드백 라인은 상기 다수의 신호라인 중 가장 긴 신호라인보다 긴 표시패널.
제13항에 있어서,
상기 특정 공통전극은 상기 다수의 공통전극 중 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극인 표시패널.
제13항에 있어서,
상기 다른 전극은 상기 다수의 공통전극 중 패드영역으로 가장 멀리 위치한 공통전극의 외곽에 위치한 표시패널.
표시패널에 배치된 다수의 공통전극을 구동하는 공통전극 구동회로에 있어서,
제1 입력전압이 인가되는 제1 입력 단과, 상기 표시패널로부터 피드백 된 공통전압과 대응되는 제2 입력전압이 인가되는 제2 입력 단과, 출력전압을 출력하는 출력 단을 갖는 반전증폭기; 및
상기 출력전압과 대응되는 공통전압을 출력하는 출력회로를 포함하는 공통전극 구동회로.
표시패널을 구동하는 구동방법에 있어서,
상기 표시패널에 공통전압을 공급하는 단계;
상기 표시패널로부터 공통전압을 피드백 받는 단계;
상기 피드백 받은 공통전압의 극성을 반전하는 단계; 및
상기 극성이 반전된 공통전압을 상기 표시패널에 공급하는 단계를 포함하는 구동방법.