KR20190081917A - 터치 센서를 갖는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 디스플레이 구간 동안 제1 전압과 제3 전압 사이에서 스윙하고, 터치 센싱 구간 동안 제2 전압과 제3 전압 사이에서 스윙하는 출력 클럭을 발생하는 레벨 시프터를 포함한다. 본 발명은 레벨 시프터의 전원 안정화 커패시터를 삭제하지 않고 무부하 교류 신호의 파형 왜곡을 방지할 수 있으므로 터치 센서 신호의 노이즈를 줄여 센싱 감도를 높일 수 있다.

Description

터치 센서를 갖는 표시장치{DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SENSOR}
본 발명은 터치 센서를 갖는 표시장치에 관한 것으로 특히, 터치 센서 구동 신호와 동기되는 무부하 교류 신호가 게이트 라인들에 공급되는 표시장치에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온 스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 발전되고 있다.
터치 UI는 표시패널 상에 터치 스크린을 구현하여 터치 입력을 감지하여 사용자 입력을 전자기기에 전송한다. 터치 UI는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있으며, 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 가전 제품 등에 확대 적용되고 있다.
터치 센서들을 표시패널의 픽셀 어레이에 내장하는 기술을 이용하여 터치 스크린을 구현하는 기술이 다양한 표시장치에 적용되고 있다. 터치 센서들은 터치 전후 정전 용량의 변화를 바탕으로 터치를 센싱하는 정전 용량 타입의 터치 센서로 구현될 수 있다.
터치 센서들은 표시패널의 픽셀 어레이에 내장되기 때문에 터치 센서들은 기생 용량을 통해 픽셀들에 커플링(Coupling)된다. 픽셀들과 터치 센서들의 커플링으로 인한 상호 영향을 줄이기 위하여, 인셀 터치 센서 기술은 1 프레임 기간을 디스플레이 구간과 터치 센싱 구간으로 분할하여 픽셀들의 구동 시간과 터치 센서들의 구동 시간을 시분할한다.
표시장치의 구동부는 디스플레이 구간 동안 픽셀들에 입력 영상의 데이터 신호를 표시패널의 데이터 라인들에 공급하는 데이터 구동부, 디스플레이 구간 동안 데이터 신호에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 공급하는 게이트 구동부(또는 스캔 구동부), 터치 센싱 구간 동안 터치 센서들을 구동하는 터치 센서 구동부를 포함한다.
표시패널의 픽셀들과 터치 센서들이 연결되는 경우, 터치 센서와 픽셀 어레이의 배선들간의 기생 용량을 통해 발생되는 커패시터 커플링(Capacitor coupling)으로 인하여, 터치 센서 신호의 노이즈가 커질 수 있다. 터치 센서들과 픽셀 어레이의 배선들 간의 기생 용량을 줄이기 위하여, 픽셀 어레이의 배선들에 터치 센서 구동 신호와 같은 위상의 무부하 교류 신호가 인가될 수 있다.
게이트 라인에 인가되는 무부하 교류 신호는 레벨 시프터(Level shifter)에 입력되는 게이트 로우 전압(VGL)을 교류 신호로 변환하는 방법으로 생성될 수 있다. 그런데 이 방법은 레벨 시프터에 연결된 VGL 배선에 연결된 안정화 커패시터로 인하여 무부하 교류 신호의 파형이 왜곡될 수 있다. 무부하 교류 신호의 파형이 왜곡되면 터치 센서 신호의 노이즈가 커지기 때문에 터치 센서의 성능이 저하된다. 한편, VGL 배선의 안정화 커패시터를 제거하면 게이트 로우 전압(VGL)의 노이즈가 증가하여 레벨 시프터가 오동작할 수 있다.
따라서, 본 발명은 레벨 시프터의 전원 안정화 커패시터를 삭제하지 않고 무부하 교류 신호의 파형 왜곡을 방지할 수 있는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 게이트 라인들을 구동하는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널; 상기 제1 전압, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 및 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부; 디스플레이 구간과 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호와, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭을 발생하는 제어신호 발생부; 상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제2 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하는 출력 클럭을 발생하는 레벨 시프터; 및 상기 레벨 시프터로부터의 출력 클럭을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 스윙하는 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 교류 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하는 게이트 구동부를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널; 상기 제1 전압, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 및 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부; 디스플레이 구간과 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭, 및 상기 터치 센싱 구간 동안 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 펄스폭 변조 신호를 발생하는 제어신호 발생부; 상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 펄스폭 변조 신호, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 출력 클럭을 발생하는 레벨 시프터; 및 상기 레벨 시프터로부터의 출력 클럭을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 스윙하는 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 교류 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하는 게이트 구동부를 구비한다.
본 발명은 레벨 시프터에서 터치 센싱 구간 동안 교류 신호를 발생한다. 따라서, 본 발명은 레벨 시프터의 전원 안정화 커패시터를 삭제하지 않고 무부하 교류 신호의 파형 왜곡을 방지할 수 있으므로 터치 센서 신호의 노이즈를 줄여 센싱 감도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 2는 표시장치의 화면이 다수의 블록들로 분할 구동되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 3은 터치 센서 구동부와 센서 라인 및 터치 센서 전극을 보여 주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 표시패널의 픽셀들과 터치 센서들의 구동 방법을 보여 주는 파형도들이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레벨 시프터를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 레벨 시프터의 입출력 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레벨 시프터를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레벨 시프터를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 11은 도 10에 도시된 레벨 시프터의 입출력 신호를 보여 주는 파형도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.
구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.
이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
본 발명의 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED Display) 등의 평판 표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시장치의 일 예로서 액정표시장치를 중심으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명은 터치 센서들이 표시패널의 픽셀 어레이에 인셀(In-cell) 타입으로 내장되는 표시장치에도 적용될 수 있다.
본 발명의 표시장치의 픽셀 어레이, 레벨 시프터, 및 게이트 구동부는 다수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터는 픽셀 어레이에 형성된 트랜지스터와 실질적으로 동일한 구조의 TFT(thin film transistor)로 구현될 수 있다. 트랜지스터들은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon, LTPS) TFT, Oxide TFT, a-Si TFT 중 하나 이상으로 구현될 수 있다. 트랜지스터는 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 포함한 3 전극 소자이다. 소스는 캐리어(carrier)를 트랜지스터에 공급하는 전극이다. 트랜지스터 내에서 캐리어는 소스로부터 흐르기 시작한다. 드레인은 트랜지스터에서 캐리어가 외부로 나가는 전극이다. 트랜지스터에서 캐리어의 흐름은 소스로부터 드레인으로 흐른다. n 채널 트랜지스터(NMOS)의 경우, 캐리어가 전자(electron)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 전자가 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 낮은 전압을 가진다. n 채널 트랜지스터(NMOS)에서 전류의 방향은 드레인으로부터 소스 쪽으로 흐른다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우, 캐리어가 정공(hole)이기 때문에 소스로부터 드레인으로 정공이 흐를 수 있도록 소스 전압이 드레인 전압보다 높다. p 채널 트랜지스터(PMOS)에서 정공이 소스로부터 드레인 쪽으로 흐르기 때문에 전류가 소스로부터 드레인 쪽으로 흐른다. 트랜지스터의 소스와 드레인은 고정된 것이 아니라는 것에 주의하여야 한다. 예컨대, 소스와 드레인은 인가 전압에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 소스와 드레인으로 인하여 발명이 제한되지 않는다. 이하의 설명에서 트랜지스터의 소스와 드레인을 제1 및 제2 전극으로 칭하기로 한다.
트랜지스터의 게이트 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙한다. 게이트 온 전압은 트랜지스터가 턴-온(turn-on)되는 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 트랜지스터가 턴-오프(turn-off)되는 전압으로 설정된다. n 채널 트랜지스터(NMOS)의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH) 보다 낮은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. p 채널 트랜지스터(PMOS)의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 보여 주는 도면이다. 도 2는 표시장치의 화면이 다수의 블록들로 분할 구동되는 예를 보여 주는 도면이다. 도 3은 터치 센서 구동부와 센서 라인 및 터치 센서 전극을 보여 주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100), 전원부(140), 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 레벨 시프터(Level shifter)(118), 터치 센서 구동부(150), 타이밍 콘트롤러(130) 등을 구비한다.
표시패널(100)의 화면은 데이터 라인들(102), 데이터 라인들(102)과 교차하는 게이트 라인들(104), 및 데이터 라인들(102)과 게이트 라인들(104)에 의해 정의된 매트릭스 형태로 픽셀들(101)이 배치된 픽셀 어레이(AA)를 포함한다. 표시패널(100)의 화면은 터치 센서들과, 터치 센서들에 연결된 센서 라인들(10)을 더 포함한다. 표시패널(100)의 상판과 하판 각각에 편광 필름이 접착될 수 있다. 표시패널(100)의 아래에 백라이트 유닛(Back light unit, BLU)이 배치될 수 있다.
표시패널(100)의 픽셀 어레이(AA)는 TFT 어레이와 컬러 필터 어레이로 나뉘어질 수 있다. 표시패널(100)의 상판 또는 하판에 TFT 어레이가 형성될 수 있다. TFT 어레이는 데이터라인들(102)과 게이트라인들(104)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 터치 센서들에 연결된 센서 라인(10), 데이터 신호의 전압을 충전하는 액정셀(Clc)의 픽셀 전극(13), 공통 전압(Vcom)과 터치 센서 구동 신호가 공급되는 터치 센서 전극(20), 픽셀 전극(13)에 접속되어 데이터 신호를 유지하는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함하여 입력 영상을 표시한다. 스토리지 커패시터는 도면에서 생략되어 있다.
픽셀 내에 형성된 TFT는 게이트 펄스의 게이트 하이 전압(Gate high voltage, VGH)에 따라 턴-온(turn-on)되어 데이터 라인(102) 상의 데이터 신호를 픽셀 전극(13)에 공급한다. 입력 영상의 데이터 신호가 픽셀에 기입되는 디스플레이 구간 동안, 액정셀(Clc)의 액정 분자들은 픽셀 전극(13)에 인가되는 데이터 신호와, 터치 센서 전극(20)에 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압차에 따라 구동되어 표시패널(100)에 입사되는 빛의 위상을 지연시킨다.
표시패널(100)의 상판 또는 하판에 컬러 필터 어레이가 형성될 수 있다. 컬러 필터 어레이는 블랙매트릭스(black matrix), 컬러 필터(color filter) 등을 포함한다. COT(Color Filter on TFT)　또는 TOC(TFT on Color Filter)　모델의 경우에, TFT 어레이와 함께 컬러 필터와 블랙 매트릭스가 하나의 기판 상에 배치될 수 있다.
표시패널(100) 상에 내장된 터치 센서들은 정전 용량 타입의 터치 센서 예를 들면, 상호 용량(mutual capacitance) 센서 또는 자기 용량(Self capacitance) 센서로 구현될 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성된다. 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성된다. 도 3은 자기 정전 용량 타입의 터치 센서를 도시하였으나, 본 발명의 터치 센서들은 이에 한정되지 않는다.
터치 센서들은 센서 라인들(10)을 통해 픽셀들에 전기적으로 연결된다. 터치 센서들 각각의 터치 센서 전극들(20) 각각은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 픽셀들에 연결될 수 있다. 터치 센서 전극들(20)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 다수의 픽셀들에 연결되어 디스플레이 구간 동안 다수의 픽셀들에 공통 전압(Vcom)을 공급하고, 터치 센싱 구간 동안 터치 입력을 센싱할 수 있다.
표시패널(100)의 1 프레임 기간은 픽셀 어레이(AA)에 내장된 터치 센서들과 픽셀들을 구동하기 위하여, 하나 이상의 디스플레이 구간과, 하나 이상의 터치 센싱 구간으로 시분할된다. 표시패널(100)의 픽셀 어레이(AA)는 도 2에 도시된 바와 같이 둘 이상의 블록들(B1~BM)로 시분할 구동될 수 있다. 표시패널(100)의 픽셀 어레이(AA)는 터치 센서들이 구동되는 터치 센싱 구간을 사이에 두고 분리된 디스플레이 구간들로 분할 구동된다. 블록들(B1~BM)은 표시패널(100)에서 물리적으로 분할될 필요가 없다.
블록들(B1~BM)은 터치 센싱 구간을 사이에 두고 시분할 구동된다. 예를 들어, 도 4에서 제1 디스플레이 구간(D1) 동안 제1 블록(B1)의 픽셀들이 구동되어 그 픽셀들에 현재 프레임 데이터가 기입된 후, 제1 터치 센싱 구간(T1) 동안 화면 전체에서 터치 입력이 센싱된다. 제1 터치 센싱 구간(T1)에 이어서, 제2 디스플레이 구간(D2) 동안 제2 블록(B2)의 픽셀들이 구동되어 그 픽셀들에 현재 프레임 데이터가 기입된다. 이어서, 제2 터치 센싱 구간(T2) 동안 화면 전체에서 터치 입력이 센싱된다. 여기서, 터치 입력은 손가락이나 스타일러스 펜의 직접 터치 입력, 근접 터치 입력, 지문 터치 입력 등을 포함할 수 있다.
이러한 터치 센서의 구동 방법은 터치 레포트 레이트(touch report rate)를 화면의 프레임 레이트(frame rate) 보다 빠르게 할 수 있다. 프레임 레이트는 화면에 프레임 데이터를 업데이트하는 주파수이다. NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 프레임 레이트는 60Hz이다. PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 프레임 레이트는 50Hz이다. 터치 레포트 레이트(touch report rate)는 터치 입력 좌표를 발생하는 주파수이다. 본 발명은 화면을 미리 설정된 블록 단위로 분할 구동하고 디스플레이 구간들 사이에 터치 센서를 구동하여 좌표를 발생함으로써 터치 레포트 레이트를 화면의 프레임 레이트 보다 2 배 이상 빠르게 하여 터치 감도를 높일 수 있다.
전원부(140)는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함할 수 있다. 전원부(140)는 호스트 시스템으로부터의 메인 전원을 입력 받아 타이밍 콘트롤러(130), 데이터 구동부(110), 게이트 구동부(120), 터치 센서 구동부(150), 및 표시패널(100)의 구동에 필요한 전원을 발생한다. 전원부(140)는 감마 기준 전압(GMA), 게이트 하이 전압(VGH). 게이트 로우 전압(VGL) 등의 전원을 출력할 수 있다. 감마 기준 전압은 분압 회로에 의해 분압되어 픽셀 데이터의 계조 전압에 해당하는 감마 보상 전압으로 변환되어 데이터 구동부(110)에 공급된다.
데이터 구동부(110)는 디스플레이 구간 동안 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신된 입력 영상의 픽셀 데이터를 수신한다. 데이터 구동부(110)는 입력 영상의 픽셀 데이터를 래치(latch)하여 디지털 아날로그 변환기(Digital-to- Analog Converter, 이하 "DAC"라 함)에 공급한다. 데이터 구동부(110)의 DAC는 픽셀 데이터를 감마 보상 전압으로 변환하여 데이터 전압(Vdata)을 출력한다. 데이터 전압(Vdata)은 출력 버퍼(output buffer)를 통해 데이터 라인들(102)로 출력된다. 데이터 전압(Vdata)은 데이터 라인들(102)과 TFT를 통해 픽셀 전극(13)에 공급된다.
게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(130)의 제어 하에 데이터 신호에 동기되는 게이트 펄스를 출력하는 시프트 레지스터(shift register)를 포함한다. 시프트 레지스터는 레벨 시프터(118)를 통해 입력되는 스타트 펄스와 시프트 클럭(도 7, GCLK)을 입력 받아 도 5와 같이 게이트 펄스(Vgate)를 출력하고, 시프트 클럭 타이밍에 맞추어 게이트 펄스(Vgate)를 시프트한다. 시프트 레지스터는 픽셀 어레이(AA)의 TFT 어레이와 함께 표시패널(100)의 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 게이트 펄스(Vgate)는 도 5에 도시된 바와 같이 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙(Swing)한다.
터치 센서 구동부(150)는 디스플레이 구간 동안 센서 라인들(10)에 픽셀들의 기준 전위인 공통 전압(Vcom)을 센서 라인들(10)을 통해 터치 센서 전극들(20)에 공급한다. 터치 센서 구동부(150)는 터치 센싱 구간 동안 터치 센서 구동 신호를 센서 라인들(10)에 공급하여 터치 센서들에 전하를 공급한다. 터치 센서 구동부(150)는 터치 센싱 구간 동안 터치 센서들 각각에서 터치 입력 전후, 터치 센서의 용량 변화를 측정하여 터치 입력을 판정한다. 터치 센서 구동부(150)는 터치 입력 각각의 위치 정보를 포함한 좌표 정보(Txy)와 식별 정보를 호스트 시스템으로 전송한다. 식별 정보는 멀티 터치 입력에서 터치 입력 각각을 구분하는 정보이다.
타이밍 콘트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 수신되는 입력 영상의 픽셀 데이터를 데이터 구동부(110)로 전송한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 픽셀 데이터에 동기하여 수신되는 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하는 신호를 발생하는 제어 신호 발생부 역할을 겸한다. 타이밍 콘트롤러(130)는 디스플레이 구간과 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호(Tsync)를 발생한다. 도 4에 도시된 바와 같이 동기 신호(Tsync)의 제1 로직 구간은 디스플레이 구간(D1, D2)을 정의하고, 제2 로직 구간은 터치 센싱 구간(T1, T2)을 정의할 수 있다. 제1 로직 구간은 하이 로직값(High logic)이고 제2 로직 구간은 로우 로직값(Low logic)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
타이밍 콘트롤러(130)로부터 출력되는 게이트 타이밍 제어 신호는 레벨 시프터(118)를 통해 전압 레벨이 변환된 후에 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 입력된다. 게이트 타이밍 제어신호는 스타트 펄스, 시프트 클럭(Gate Shift Clock, TGCLK) 등을 포함한다. 타이밍 콘트롤러(130)로부터 발생되는 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 레벨 시프터(118)의 시프트 클럭이다. 스타트 펄스는 시프트 레지스터의 입력 신호로서 첫 번째 출력 타이밍을 제어한다. 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 시프트 레지스터의 출력 시프트 타이밍을 제어한다.
레벨 시프터(118)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 수신된 게이트 타이밍 제어 신호의 스윙폭을 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)으로 시프트(shift)하여 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 공급한다. 레벨 시프터(118)는 터치 센싱 구간 동안 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 전원부(140)로부터 공급되는 게이트 로우 전압(VGL)을 교류 전압으로 변환하여 게이트 라인들(104)에 인가될 무부하 교류 신호(LFD)를 발생한다.
호스트 시스템은 텔레비전 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 기기, 웨어러블 기기 중 어느 하나일 수 있다. 모바일 기기나 웨어러블 기기의 경우, 데이터 구동부(110), 타이밍 콘트롤러(130), 전원부(140), 터치 센서 구동부(150)가 하나의 드라이브 IC(integrated circuit)에 집적될 수 있다.
호스트 시스템은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 표시패널(100)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(130)로 전송한다. 호스트 시스템은 터치 센서 구동부(150)로부터 수신된 터치 입력 좌표(Txy)에 연계된 어플리케이션(application)을 실행할 수 있다.
터치 센서 구동부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 멀티플렉서(Multimplexer, 이하, “MUX”라 함)(121), 센싱부(122) 및 알고리즘 실행부(123)를 구비한다. MUX(121)는 알고리즘 실행부(123)의 제어 하에 센싱부(122)에 연결되는 센서 라인들(10)을 순차적으로 선택한다. MUX(121)는 터치 센싱 구간 동안 알고리즘 실행부(123)로부터의 MUX 제어 신호에 응답하여 센서 라인들(10)을 센싱부(122)에 순차적으로 연결함으로써 센싱부(122)의 채널 개수를 줄일 수 있다. MUX(121)는 디스플레이 구간 동안 센서 라인들(10)에 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 그리고 MUX(121)는 터치 센싱 구간 동안 센서 라인들(10)에 터치 센서 구동 신호를 공급한다.
센싱부(122)는 MUX(121)와 센서 라인들(10)을 통해 터치 센서 구동 신호(Vtouch)를 터치 센서 전극들(20)에 공급하여 터치 센서들에 전하를 충전하고, MUX(121)를 통해 연결된 센서 라인(10)을 통해 수신되는 터치 센서들의 전하량을 증폭 및 적분하고 디지털 데이터로 변환하여 터치 입력 전후 용량 변화를 센싱한다. 이를 위하여, 센싱부(122)는 센서 라인(10)에 터치 센서 구동 신호를 공급하기 위한 전하 전송기(charge transfer), 센서 라인(10) 상의 전압을 증폭하는 증폭기, 증폭기의 출력 전압을 누적하는 적분기, 적분기의 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(Analog-to-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함) 등을 포함한다. ADC로부터 출력된 디지털 데이터는 터치 입력 전후 터치 센서의 용량 변화를 지시하는 터치 로 데이터(Touch raw data, 이하 “터치 데이터”라 함)로서 알고리즘 실행부(123)로 전송된다.
알고리즘 실행부(123)는 센싱부(122)로부터 수신한 터치 데이터를 미리 설정된 문턱값과 비교하여, 문턱값 보다 높은 터치 데이터를 검출하여 터치 입력 각각의 터치 입력 좌표(Txy)를 생성하여 호스트 시스템으로 전송한다. 알고리즘 실행부(123)는 MCU(Micro Controller Unit)로 구현될 수 있다.
도 4 및 도 5는 표시패널(100)의 픽셀들과 터치 센서들의 구동 방법을 보여 주는 파형도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 1 프레임 기간은 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2)으로 시분할될 수 있다. 디스플레이 프레임 레이트(frame rate)가 60Hz일 때 1 프레임 기간은 대략 16.7ms이다. 디스플레이 구간들(D1, D2) 사이에 하나의 터치 센싱 구간(T1, T2)이 할당된다.
데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)는 제1 디스플레이 구간(D1) 동안 제1 블록(B1)의 픽셀들에 현재 프레임 데이터를 기입하여 제1 블록(B1)에서 재현되는 영상을 현재 프레임 데이터로 업데이트한다. 제1 디스플레이 구간(D1) 동안 제1 블록(B1)을 제외한 나머지 블록들의 픽셀들은 이전 프레임 데이터를 유지한다. 터치 센서 구동부(150)는 제1 디스플레이 구간(D1) 동안 터치 센서들에 공통 전압(Vcom)을 공급한다.
터치 센서 구동부(150)는 제1 터치 센싱 구간(T1) 동안 화면 내의 모든 터치 센서들을 순차 구동하여 터치 입력을 센싱한다. 터치 센서 구동부(150)는 제1 터치 센싱 구간(T1) 동안 터치 센서들로부터 얻어진 터치 데이터를 분석하여 터치 입력 각각의 터치 입력 좌표(Txy)와 식별 정보를 포함한 터치 레포트 데이터(Touch report data)를 발생하여 호스트 시스템으로 전송한다.
데이터 구동부(110)와 게이트 구동부(120)는 제2 디스플레이 구간(D2) 동안 제2 블록(B2)의 픽셀들에 현재 프레임 데이터를 기입하여 제2 블록(B2)에서 재현되는 영상을 현재 프레임 데이터로 업데이트한다. 제2 디스플레이 구간(D2) 동안 제2 블록(B2)을 제외한 나머지 블록들의 픽셀들은 이전 프레임 데이터를 유지한다. 터치 센서 구동부(150)는 제2 디스플레이 구간(D2) 동안 터치 센서들에 픽셀들의 공통 전압인 공통 전압(Vcom)을 공급한다.
터치 센서 구동부(150)는 제2 터치 센싱 구간(T2) 동안 화면 내의 모든 터치 센서들을 순차 구동하여 터치 입력을 센싱한다. 터치 센서 구동부(150)는 제2 터치 센싱 구간(T2) 동안 터치 센서들로부터 얻어진 터치 데이터를 분석하여 터치 입력 각각의 좌표 정보와 식별 정보를 포함한 터치 레포트 데이터를 발생하여 호스트 시스템으로 전송한다.
터치 센싱 구간 동안, 센싱부에 연결되지 않은 센서 라인들(10), 데이터 라인들(102) 및 게이트 라인들(104)에 무부하 교류 신호(LFD)가 인가된다. 무부하 교류 신호(LFD)는 터치 센서 구동 신호(Vtough)의 위상과 같은 위상으로 발생되고 무부하 교류 신호(LFD)의 전압(ΔVtouch)은 터치 센서 구동 신호의 전압과 같은 전압으로 설정될 수 있다. 따라서, 터치 센서 구동 신호(Vtouch)와 무부하 교류 신호(LFD)는 서로 동위상이고 스윙 전압차가 서로 같다.
도 5에서 ΔVtouch = ΔVd = ΔVg 이다. ΔVd는 데이터 라인들(102)에 인가되는 무부하 교류 신호(LFD)의 전압이고, ΔVg는 게이트 라인들(104)에 인가되는 무부하 교류 신호(LFD)의 전압이다. 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 데이터 라인(102)과 터치 센서 사이의 기생 용량, 게이트 라인(104)과 터치 센서 사이의 기생 용량, 센서 라인들(10) 간의 기생 용량 각각에서, 기생 용량의 양단간 전압차가 없기 때문에 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 센서 라인들(10)에 영향을 주는 기생 용량이 최소화될 수 있다. 센서 라인들(10)의 기생 용량이 최소화되면, 기생 용량을 통해 센서 라인(10) 상에 가해지는 노이즈(noise)가 감소되므로 터치 센싱 감도가 개선될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레벨 시프터(118)를 상세히 보여 주는 회로도이다. 도 7은 도 6에 도시된 레벨 시프터의 입출력 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 6 및 7을 참조하면, 레벨 시프터(118)는 다수의 트랜지스터들(M1~M8)을 포함한다. 제1, 제3 내지 제6 트랜지스터들(M1, M3~M6)은 n 채널 트랜지스터로 구현되고, 제2, 제7 및 제8 트랜지스터들(M2, M7, M8)은 p 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다.
레벨 시프터(118)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 동기 신호(Tsync)와 입력 시프트 클럭(TGCLK)을 입력 받는다. 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2)을 정의한다. 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 디스플레이 구간(D1) 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 무부하 교류 신호의 펄스 구간을 정의한다.
레벨 시프터(118)는 전원부(140)로부터 게이트 하이 전압(VGH, 이하 “VGH”라 함), 제1 게이트 로우 전압(VGL, 이하 “VGL”이라 함), 및 제2 게이트 로우 전압(VGL_H, 이하 “VGL_H”라 함)을 공급받는다. VGH는 VGL 및 VGL_H 보다 높은 전압이다. VGL_H는 VGL 보다 높은 전압이다. 레벨 시프터(118)의 VGL 배선에 안정화 커패시터(CVGL)가 연결된다.
게이트 라인들(104)에 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 게이트 펄스가 인가된다. 게이트 라인들(104)에 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안, VGL_H와 VGL 사이에서 스윙하는 무부하 교류 신호(LFD)가 인가된다. VGL_H와 VGL의 전압차는 도 5에서 ΔVtouch와 같다.
제1 트랜지스터(M1)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(high logic voltage, H)일 때 턴-온(turn-on)되어 출력 노드의 전압을 VGH로 충전시키는 푸시 업 트랜지스터(push up transistor)이다. 제1 트랜지스터(M1)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(low logic voltage, L)일 때 턴-오프되어 출력 노드와 분리된다. 제1 트랜지스터(M1)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 턴-오프(turn-off)되어 출력 노드로부터 분리된다. 제1 트랜지스터(M1)는 제4 트랜지스터(M4)의 제1 전극에 연결된 게이트, VGH가 인가되는 VGH 노드에 연결된 제1 전극, 및 출력 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다. 출력 노드 상의 출력 시프트 클럭(GCLK)은 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 입력된다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터에 입력되는 출력 시프트 클럭(GCLK)의 파형을 게이트 라인(104)에 공급한다.
제2 트랜지스터(M2)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(low logic voltage, L)일 때 턴-온되어 출력 노드의 전압을 VGL까지 방전시키는 풀 다운 트랜지스터(pull down transistor)이다. 제2 트랜지스터(M2)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-오프되어 출력 노드와 분리된다. 제2 트랜지스터(M2)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGL까지 방전시키고, 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-오프된다. 제2 트랜지스터(M2)는 제6, 제7 및 제8 트랜지스터들(M6, M7, M8) 사이의 노드에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL이 인가되는 VGL 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제3 트랜지스터(M3)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 전압과 관계 없이 출력 노드로부터 분리된다. 제3 트랜지스터(M3)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGL_H까지 충전시키고, 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 턴-오프된다. 제3 트랜지스터(M3)는 제8 트랜지스터(M8)의 제2 전극에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL_H가 인가되는 VGL_H 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제4 트랜지스터(M4)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 제1 트랜지스터(T1)를 턴-온시킨다. 제4 트랜지스터(M4)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전압을 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)으로 낮춘다. 또한, 제4 트랜지스터(M4)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 동기 신호(Tsync)의 로우 로직 전압(L)으로 제1 트랜지스터(M1)의 게이트 전압을 낮춘다. 제4 트랜지스터(M4)는 동기 신호(Tsync)가 입력되고 제5 트랜지스터(M5)의 게이트에 연결된 게이트, 제1 트랜지스터(M1)의 게이트에 연결된 제1 전극, 및 제5 트랜지스터(M5)의 제2 전극과 제6 트랜지스터(M6)의 제1 전극 사이의 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다. 제1 트랜지스터(T1)는 제4 트랜지스터(M4)로 인하여 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)이거나 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 턴-오프된다.
제5 트랜지스터(M5)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 제4 트랜지스터(T4)를 턴-온시킨다. 제5 트랜지스터(M5)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 전압을 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)으로 낮춘다. 또한, 제5 트랜지스터(M5)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 동기 신호(Tsync)의 로우 로직 전압(L)으로 인하여 턴-오프된다. 제5 트랜지스터(M5)는 동기 신호(Tsync)가 입력되고 제4 트랜지스터(M4)의 게이트에 연결된 게이트, 타이밍 콘트롤러(130)로부터 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 입력되는 제1 전극, 및 제4 트랜지스터(M4)의 제2 전극과 제6 트랜지스터(M6)의 제1 전극 사이의 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제6 트랜지스터(M6)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 턴-온되고, 터치 센싱 구간(T, T2) 동안 턴-오프된다. 제6 트랜지스터(M6)는 동기 신호(Tsync)가 입력되고 제4, 제5 및 제7 트랜지스터들(M4, M5, M7)의 게이트에 연결된 게이트, 제4 트랜지스터(M4)의 제2 전극과 제5 트랜지스터(M5)의 제2 전극 사이의 노드에 연결된 제1 전극, 및 제7 트랜지스터(M7)의 제2 전극 및 제8 트랜지스터(M8) 사이의 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제7 트랜지스터(M7)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 오프 상태를 유지하는 반면, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 턴-온되어 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 전압을 제6 트랜지스터(M6)의 제2 전극과 제8 트랜지스터(M8)의 제1 전극에 공급한다. 제7 트랜지스터(M7)는 동기 신호(Tsync)가 입력되는 게이트, 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 입력되는 제1 전극, 및 제6 트랜지스터(M6)의 제2 전극과 제8 트랜지스터(M8)의 제1 전극 사이의 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제8 트랜지스터(M8)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 오프 상태를 유지하는 반면, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 턴-온되어 타이밍 콘트롤러(130)로부터의 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 전압을 제3 트랜지스터(M3)의 게이트에 공급한다. 제8 트랜지스터(M8)는 동기 신호(Tsync)가 입력되는 게이트, 제7 트랜지스터(M7)를 통해 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 입력되는 제1 전극, 및 제3 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결된 제2 전극을 포함한다.
레벨 시프터(118)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 제1, 제4, 및 제5 트랜지스터(M1, M4, M5)가 턴-온된다. 이 때, 출력 노드의 전압이 VGH로 충전된다. 레벨 시프터(118)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 제2, 제5 및 제6 트랜지스터(M2, M5, M6)가 턴-온된다. 이 때, 출력 노드의 전압이 VGL로 방전된다.
레벨 시프터(118)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 하이 로직 전압(H)일 때 제3, 제7, 및 제8 트랜지스터(M3, M7, M8)가 턴-온된다. 이 때, 출력 노드의 전압이 VGL_H로 충전된다. 레벨 시프터(118)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)이 로우 로직 전압(L)일 때 제2, 제7 및 제8 트랜지스터(M2, M7, M8)가 턴-온된다. 이 때, 출력 노드의 전압이 VGL로 방전된다.
레벨 시프터(118)로부터 출력된 출력 시프트 클럭(GCLK)이 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터를 통해 게이트 라인(104)에 공급된다. 레벨 시프터(118)로부터 출력되는 출력 시프트 클럭(GCLK)은 도 7에 도시된 바와 같이 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 발생되는 게이트 펄스와 같은 파형과, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 발생되는 무부하 교류 신호(LFD)와 같은 파형을 포함한다. 따라서, 레벨 시프터(118)로부터 출력되는 출력 시프트 클럭(GCLK)은 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 게이트 펄스를 포함하고, VGL_H와 VGL 사이에서 스윙하는 무부하 교류 신호(LFD)를 포함한다.
도 8은 도 6에 도시된 레벨 시프터의 다른 실시예를 보여 주는 회로도이다.
도 8을 참조하면, 레벨 시프터(118)는 제1 내지 제3 트랜지스터들(M1~M3)과, 입력 신호(TSYNC, TGCLK)에 따라 트랜지스터들(M1~M3)을 제어하는 로직 회로를 포함한다. 제1 트랜지스터(M1)는 p 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)은 n 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다.
로직 회로는 다수의 AND 게이트(71, 74, 76), 인버터(inverter)(72, 73, 75를 포함한다. 로직 회로는 제1 트랜지스터(M1)를 제어하는 제1 로직 회로, 제2 트랜지스터(M2)를 제어하는 제2 로직 회로, 및 제3 트랜지스터(M3)를 제어하는 제3 로직 회로를 포함한다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 게이트 펄스 구간에 턴-온되어 레벨 시프터(118)의 출력 노드의 전압을 VGH로 충전시킨다. 제2 트랜지스터(M2)는 제2 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 게이트 펄스 구간을 제외한 디스플레이 구간(D1, D2)의 VGL 구간과 무부하 교류 신호(LFD)의 펄스 구간을 제외한 터치 센싱 구간(T1, T2)의 VGL 구간 동안 턴-온되어 출력 노드의 전압을 VGL까지 방전시킨다. 제3 트랜지스터(M3)는 제3 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 무부하 교류 신호(LFD)의 펄스 구간에 턴-온되어 출력 노드를 VGL_H로 충전시킨다.
게이트 라인들(104)에 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 게이트 펄스가 인가된다. 게이트 라인들(104)에 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안, VGL_H와 VGL 사이에서 스윙하는 무부하 교류 신호(LFD)가 인가된다. VGL_H와 VGL의 전압차는 도 5에서 ΔVtouch와 같다.
제1 로직 회로는 제1 AND 게이트(71)와 제1 인버터(72)를 포함한다. 제1 AND 게이트(71)와 제1 인버터(72)는 동기 신호(Tsync)와 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 반전 논리곱 신호를 발생하여 제1 트랜지스터(M1)를 제어한다. 제1 AND 게이트(71)는 동기 신호(Tsync)와 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 논리곱 연산 결과를 출력한다. 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 하이 로직 전압(H)으로 발생되고, 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 하이 로직 전압(H)과 로우 로직 전압(L) 사이에서 반복적으로 스윙한다. 제1 AND 게이트(71)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)과 동위상의 클럭 신호를 출력하고 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 로우 로직 전압(L)을 유지한다. 제1 인버터(72)는 제1 AND 게이트(71)의 출력 신호를 반전시켜 제1 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가한다. 제1 인버터(72)의 출력 신호는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 위상과 반대 위상(또는 역위상)의 클럭 신호로 발생되고, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 하이 로직 전압(H)을 유지한다. 따라서, 제1 AND 게이트(71)와 제1 인버터(72)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGH 구간을 정의한다.
제1 트랜지스터(M1)는 p 채널 트랜지스터이기 때문에 소스와 게이트간 전압(Vsg)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제1 트랜지스터(M1)는 제1 인버터(72)의 출력 신호가 로우 로직 전압(L)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGH로 충전한다. 제1 트랜지스터(M1)는 제1 인버터(72)의 출력 단자에 연결된 게이트, VGH 노드에 연결된 제1 전극, 및 출력 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다. 출력 노드 상의 출력 시프트 클럭(GCLK)은 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 입력된다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터에 입력되는 출력 시프트 클럭(GCLK)의 파형을 게이트 라인(104)에 공급한다.
제3 로직 회로는 제2 인버터(73)와 제2 AND 게이트(74)를 포함한다. 제2 인버터(74)는 동기 신호(TSYNC)를 반전시킨다. 제2 AND 게이트(74)는 제2 인버터(89)의 출력 신호와 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 논리곱 연산 결과를 출력한다. 따라서, 제2 인버터(73)와 제2 AND 게이트(74)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGL_H 구간을 정의한다.
제3 트랜지스터(M3)는 n 채널 트랜지스터이기 때문에 게이트와 소스간 전압(Vgs)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제3 트랜지스터(M3)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 제3 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 터치 센싱 구간(T1, T2)의 VGL_H 구간마다 턴-온되어 출력 노드를 VGL_H까지 충전시킨다. 제3 트랜지스터(M3)는 제2 AND 게이트(74)의 출력 단자에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL_H가 인가되는 VGL_H 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제2 로직 회로는 제3 인버터(75)와 제3 AND 게이트(76)를 포함한다. 제2 로직 회로는 제1 로직 회로의 출력 신호와 제2 로직 회로의 출력 신호를 입력 받는다. 제3 인버터(75)는 제2 AND 게이트(74)의 출력 신호를 반전시킨다. 제3. AND 게이트(76)는 제1 인버터(72)의 출력 신호와 제3 인버터(75)의 출력 신호의 논리곱 연산 결과를 제2 트랜지스터(M2)의 게이트에 인가하여 제2 트랜지스터(M2)를 제어한다.
제2 트랜지스터(M2)는 n 채널 트랜지스터이기 때문에 게이트와 소스간 전압(Vgs)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제2 트랜지스터(M2)는 제3 AND 게이트(76)의 출력 신호가 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGL까지 방전한다. 제2 트랜지스터(M2)는 제3 AND 게이트(76)의 출력 단자에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레벨 시프터를 상세히 보여 주는 회로도들이다. 도 11은 도 10에 도시된 레벨 시프터의 입출력 신호를 보여 주는 파형도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 레벨 시프터(118)는 전원부(140)로부터 VGH, VGL, 및 VGL_H를 공급받는다. 레벨 시프터(118)는 타이밍 콘트롤러(130)로부터 동기 신호(Tsync), 입력 시프트 클럭(TGCLK) 및 PWM 신호(TPWM)를 입력 받는다. 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2)을 정의한다. 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 디스플레이 구간(D1) 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 무부하 교류 신호의 펄스 구간을 정의한다. PWM 신호(TPWM)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 로우 로직 전압(L)으로 유지되고, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 하이 로직 전압(H)과 로우 로직 전압(L)으로 스윙하는 교류 신호로 발생된다. 따라서, PWM 신호(TPWM)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 무부하 교류 신호(LFD)의 펄스 구간을 정의한다. 터치 센싱 구간(TPWM) 동안 교류 신호로 발생되는 PWM 신호(TPWM)의 위상은 무부하 교류 신호(LFD)와 같다.
레벨 시프터(118)는 제1 내지 제3 트랜지스터들(M1~M3)과, 입력 신호(TSYNC, TGCLK, TPWM)에 따라 트랜지스터들(M1~M3)을 제어하는 로직 회로를 포함한다. 제1 트랜지스터(M1)는 p 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제2 및 제3 트랜지스터들(M2, M3)은 n 채널 트랜지스터로 구현될 수 있다.
로직 회로는 다수의 AND 게이트(81, 85, 87, 90), OR 게이트(88), 인버터(inverter)(82, 83, 84, 86, 89)를 포함한다. 로직 회로는 제1 트랜지스터(M1)를 제어하는 제1 로직 회로, 제2 트랜지스터(M2)를 제어하는 제2 로직 회로, 및 제3 트랜지스터(M3)를 제어하는 제3 로직 회로를 포함한다.
제1 트랜지스터(M1)는 제1 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 게이트 펄스 구간에 턴-온되어 레벨 시프터(118)의 출력 노드의 전압을 VGH로 충전시킨다. 제2 트랜지스터(M2)는 제2 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 게이트 펄스 구간을 제외한 디스플레이 구간(D1, D2)의 VGL 구간과 무부하 교류 신호(LFD)의 펄스 구간을 제외한 터치 센싱 구간(T1, T2)의 VGL 구간 동안 턴-온되어 출력 노드의 전압을 VGL까지 방전시킨다. 제3 트랜지스터(M3)는 제3 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 무부하 교류 신호(LFD)의 펄스 구간에 턴-온되어 출력 노드를 VGL_H로 충전시킨다.
게이트 라인들(104)에 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 VGH와 VGL 사이에서 스윙하는 게이트 펄스가 인가된다. 게이트 라인들(104)에 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안, VGL_H와 VGL 사이에서 스윙하는 무부하 교류 신호(LFD)가 인가된다. VGL_H와 VGL의 전압차는 도 5에서 ΔVtouch와 같다.
제1 로직 회로는 제1 AND 게이트(81)와 제1 인버터(82)를 포함한다. 제1 AND 게이트(81)와 제1 인버터(82)는 동기 신호(Tsync)와 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 반전 논리곱 신호를 발생하여 제1 트랜지스터(M1)를 제어한다. 제1 AND 게이트(81)는 동기 신호(Tsync)와 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 논리곱 연산 결과를 출력한다. 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 하이 로직 전압(H)으로 발생되고, 입력 시프트 클럭(TGCLK)은 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 하이 로직 전압(H)과 로우 로직 전압(L) 사이에서 반복적으로 스윙한다. 제1 AND 게이트(81)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)과 동위상의 클럭 신호를 출력하고 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 로우 로직 전압(L)을 유지한다. 제1 인버터(82)는 제1 AND 게이트(81)의 출력 신호를 반전시켜 제1 트랜지스터(M1)의 게이트에 인가한다. 제1 인버터(82)의 출력 신호는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 입력 시프트 클럭(TGCLK)의 위상과 반대 위상(또는 역위상)의 클럭 신호로 발생되고, 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 하이 로직 전압(H)을 유지한다. 따라서, 제1 AND 게이트(81)와 제1 인버터(82)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGH 구간을 정의한다.
제1 트랜지스터(M1)는 p 채널 트랜지스터이기 때문에 소스와 게이트간 전압(Vsg)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제1 트랜지스터(M1)는 제1 인버터(82)의 출력 신호가 로우 로직 전압(L)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGH로 충전한다. 제1 트랜지스터(M1)는 제1 인버터(82)의 출력 단자에 연결된 게이트, VGH 노드에 연결된 제1 전극, 및 출력 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다. 출력 노드 상의 출력 시프트 클럭(GCLK)은 게이트 구동부(120)의 시프트 레지스터에 입력된다. 게이트 구동부(120)는 시프트 레지스터에 입력되는 출력 시프트 클럭(GCLK)의 파형을 게이트 라인(104)에 공급한다.
제2 로직 회로는 제2 내지 제4 인버터들(83, 84, 86), 제2 및 제3 AND 게이트(85, 87) 및 OR 게이트(88)를 포함한다. 제2 로직 회로는 동기 신호(Tsync), PWM 신호(TPWM), 및 입력 시프트 클럭(TGCLK)을 이용하여 제2 트랜지스터(M2)를 제어한다.
제2 인버터(83)와 제3 인버터(84)는 동기 신호(TSYNC)와 PWM 신호(TPOWM)를 반전시켜 제2 AND 게이트(85)에 입력한다. 제2 AND 게이트(85)는 제2 및 제3 인버터(83, 84)의 출력 신호를 논리곱 연산하여 동기 신호(TSYNC)와 PWM 신호(TPWM)가 모두 로우 로직 전압(L)일 때 하이 로직 전압(H)을 출력한다. 따라서, 제2 및 제3 인버터(83, 84)와 제2 AND 게이트(85)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGL 구간을 정의한다.
제4 인버터(86)는 입력 시프트 클럭(TGCLK)을 반전시킨다. 제3 AND 게이트(87)는 동기 신호(TSYNC)와 제4 인버터(86)의 논리곱 연산 결과를 출력한다. 따라서, 제4 인버터(86)와 제3 AND 게이트(87)는 디스플레이 구간(D1, D2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGL 구간을 정의한다.
OR 게이트(88)는 제2 AND 게이트(85)의 출력 신호와 제3 AND 게이트(87)의 출력 신호의 논리합 연산 결과를 출력한다. OR 게이트(88)는 디스플레이 구간(D1, D2)과 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGL 구간을 정의한다.
제2 트랜지스터(M2)는 n 채널 트랜지스터이기 때문에 게이트와 소스간 전압(Vgs)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제2 트랜지스터(M2)는 OR 게이트(88)의 출력 신호가 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGL까지 방전한다. 제2 트랜지스터(M2)는 OR 게이트(88)의 출력 단자에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
제3 로직 회로는 제5 인버터(89)와 제4 AND 게이트(90)를 포함한다. 제5 인버터(89)는 동기 신호(TSYNC)를 반전시킨다. 제2 인버터(83)와 제5 인버터(89)는 하나의 인버터로 구현될 수 있다. 제4 AND 게이트(90)는 제5 인버터(89)의 출력 신호와 PWM 신호(TPWM)의 논리곱 연산 결과를 출력한다. 따라서, 제5 인버터(86)와 제4 AND 게이트(90)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 출력 시프트 클럭(GCLK)의 VGL_H 구간을 정의한다.
제3 트랜지스터(M3)는 n 채널 트랜지스터이기 때문에 게이트와 소스간 전압(Vgs)이 문턱 전압 보다 높을 때 턴-온된다. 따라서, 제3 트랜지스터(M3)는 터치 센싱 구간(T1, T2) 동안 PWM 신호(TPWM)이 하이 로직 전압(H)일 때 턴-온되어 출력 노드를 VGL_H까지 충전시킨다. 제3 트랜지스터(M3)는 제4 AND 게이트(90)의 출력 단자에 연결된 게이트, 출력 노드에 연결된 제1 전극, 및 VGL_H가 인가되는 VGL_H 노드에 연결된 제2 전극을 포함한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100 : 표시패널 110 : 데이터 구동부
118 : 레벨 시프터 120 : 게이트 구동부
130 : 타이밍 콘트롤러 140 : 전원부
150 : 터치 센서 구동부 M1~M8 : 트랜지스터
71, 74, 76, 81, 85, 87, 90 : AND 게이트
72, 73, 75, 82, 83, 84, 86, 89 : 인버터
88 : OR 게이트

Claims (18)

  1. 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널;
    상기 제1 전압, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 및 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부;
    디스플레이 구간과 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호와, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭을 발생하는 제어신호 발생부;
    상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제2 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하는 출력 클럭을 발생하는 레벨 시프터; 및
    상기 레벨 시프터로부터의 출력 클럭을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 스윙하는 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 교류 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하는 게이트 구동부를 구비하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 레벨 시프터로부터 입력되는 상기 출력 클럭을 시프트하는 시프트 레지스터를 포함하는 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원부와 상기 레벨 시프터 사이의 저전위 전원 배선을 통해 상기 제2 전압이 상기 레벨 시프터에 공급되고,
    상기 저전위 전원 배선에 안정화 커패시터가 연결된 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레벨 시프터는,
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 입력 클럭이 하이 로직 전압일 때 턴-온되어 상기 레벨 시프터의 출력 노드의 전압을 상기 제1 전압으로 충전시키고, 상기 터치 센싱 구간 동안 오프 상태를 유지하는 제1 트랜지스터;
    상기 디스플레이 구간과 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 입력 클럭이 로우 로직 전압일 때 턴-온되어 상기 출력 노드의 전압을 상기 제2 전압까지 방전시키는 제2 트랜지스터; 및
    상기 디스플레이 구간 동안 오프 상태를 유지하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 입력 클럭이 하이 로직 전압일 때 턴-온되어 상기 출력 노드를 상기 제3 전압으로 충전시키는 제3 트랜지스터를 구비하는 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 입력 클럭이 하이 로직 전압일 때 턴-온되어 상기 제1 트랜지스터를 턴-온시키는 제4 트랜지스터;
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 입력 클럭이 하이 로직 전압일 때 턴-온되어 상기 제4 트랜지스터를 턴-온시키는 제5 트랜지스터;
    상기 디스플레이 구간 동안 턴-온되고, 상기 터치 센싱 구간 동안 턴-오프되는 제6 트랜지스터;
    상기 디스플레이 구간 동안 오프 상태를 유지하는 반면, 상기 터치 센싱 구간 동안 턴-온되는 제7 트랜지스터; 및
    상기 디스플레이 구간 동안 오프 상태를 유지하는 반면, 상기 터치 센싱 구간 동안 턴-온되어 상기 입력 클럭을 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 공급하는 제8 트랜지스터를 더 구비하는 구비하는 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨 시프터는,
    제1 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 디스플레이 구간 동안 상기 게이트 펄스 구간에 턴-온되어 상기 레벨 시프터의 출력 노드의 전압을 상기 제1 전압으로 충전시키는 제1 트랜지스터;
    제2 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 게이트 펄스 구간을 제외한 상기 디스플레이 구간의 제2 전압 구간과 상기 교류 신호의 펄스 구간을 제외한 상기 터치 센싱 구간의 제2 전압 구간 동안 턴-온되어 상기 출력 노드의 전압을 상기 제2 전압까지 방전시키는 제2 트랜지스터; 및
    제3 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간에 턴-온되어 상기 출력 노드를 상기 제3 전압으로 충전시키는 제3 트랜지스터를 구비하는 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 로직 회로는
    상기 동기 신호와 상기 입력 클럭의 논리곱 연산 결과를 출력하는 제1 AND 게이트; 및
    상기 제1 AND 게이트의 출력 신호를 반전시켜 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제1 인버터를 포함하는 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3 로직 회로는
    상기 동기 신호를 반전시키는 제2 AND 게이트; 및
    상기 입력 클럭과 상기 제2 AND 게이트의 출력 신호의 논리곱 연산 결과를 상기 제3 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제1 인버터를 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 로직 회로는
    상기 제2 AND 게이트의 출력 신호를 반전시키는 제3 인버터; 및
    상기 제1 인버터의 출력 신호와 상기 제3 인버터의 출력 신호의 논리곱 연산 결과를 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 인가하는 제3 AND 게이트를 포함하는 표시장치.
  10. 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널;
    상기 제1 전압, 상기 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 및 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부;
    디스플레이 구간과 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭, 및 상기 터치 센싱 구간 동안 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 펄스폭 변조 신호를 발생하는 제어신호 발생부;
    상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 펄스폭 변조 신호, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 출력 클럭을 발생하는 레벨 시프터; 및
    상기 레벨 시프터로부터의 출력 클럭을 입력 받아 상기 디스플레이 구간 동안 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이에 스윙하는 게이트 펄스를 상기 게이트 라인들에 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 제3 전압과 상기 제2 전압 사이에서 스윙하는 교류 신호를 상기 게이트 라인들에 공급하는 게이트 구동부를 구비하는 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는
    상기 레벨 시프터로부터 입력되는 신호를 시프트하는 시프트 레지스터를 포함하는 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전원부와 상기 레벨 시프터 사이의 저전위 전원 배선을 통해 상기 제2 전압이 상기 레벨 시프터에 공급되고,
    상기 저전위 전원 배선에 안정화 커패시터가 연결된 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 레벨 시프터는,
    제1 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 디스플레이 구간 동안 상기 게이트 펄스 구간에 턴-온되어 상기 레벨 시프터의 출력 노드의 전압을 상기 제1 전압으로 충전시키는 제1 트랜지스터;
    제2 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 게이트 펄스 구간을 제외한 상기 디스플레이 구간의 제2 전압 구간과 상기 교류 신호의 펄스 구간을 제외한 상기 터치 센싱 구간의 제2 전압 구간 동안 턴-온되어 상기 출력 노드의 전압을 상기 제2 전압까지 방전시키는 제2 트랜지스터; 및
    제3 로직 회로의 출력 신호에 응답하여 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간에 턴-온되어 상기 출력 노드를 상기 제3 전압으로 충전시키는 제3 트랜지스터를 구비하는 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 로직 회로는
    상기 동기 신호와 상기 입력 클럭의 논리곱 연산 결과를 출력하는 제1 AND 게이트; 및
    상기 제1 AND 게이트의 출력 신호를 반전하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제1 인버터를 포함하는 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 로직 회로는
    상기 동기 신호를 반전시키는 제2 인버터;
    상기 펄스폭 변조 신호를 반전시키는 제3 인버터;
    상기 제2 인버터의 출력 신호와 상기 제3 인버터의 출력 신호의 논리곱 연산 결과를 출력하는 제2 AND 게이트;
    상기 입력 클럭을 반전하는 제4 인버터;
    상기 제4 인버터의 출력 신호와 상기 동기 신호의 논리곱 연산 결과를 출력하는 제3 AND 게이트; 및
    상기 제2 AND 게이트의 출력 신호와 상기 제3 AND 게이트의 출력 신호의 논리합 연산 결과를 상기 제2 트랜지스터의 게이트로 출력하는 OR 게이트를 포함하는 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 로직 회로는
    상기 동기 신호를 반전시키는 제5 인버터; 및
    상기 제5 인버터의 출력 신호와 상기 펄스폭 변조 신호의 논리곱 연산 결과를 상기 제3 트랜지스터의 게이트로 출력하는 제4 AND 게이트 게이트를 포함하는 표시장치.
  17. 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널;
    디스플레이 구간 동안 상기 데이터 라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 픽셀들의 공통 전압을 상기 터치 센서들을 통해 상기 픽셀들에 공급하고 터치 센싱 구간 동안 상기 터치 센서들에 터치 센서 구동 신호를 공급하는 터치 센서 구동부;
    시프트 레지스터를 이용하여 상기 디스플레이 구간 동안 상기 게이트 라인들에 상기 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 게이트 라인들에 상기 터치 센서 구동 신호와 같은 위상의 무부하 교류 신호를 공급하는 게이트 구동부;
    상기 디스플레이 구간과 상기 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호와, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 무부하 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭을 발생하는 타이밍 콘트롤러;
    제1 전압, 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부; 및
    상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 게이트 구동부의 시프트 레지스터에 입력되는 시프트 클럭을 출력하는 레벨 시프터를 구비하고,
    상기 시프트 클럭은 상기 게이트 펄스와 같은 파형과 상기 무부하 교류 신호와 같은 파형을 포함하고,
    상기 게이트 펄스는 상기 제1 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하고,
    상기 무부하 교류 신호는 상기 제1 상기 제2 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하는 표시장치.
  18. 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차되고, 픽셀들이 매트릭스 형태로 픽셀들, 및 상기 픽셀들에 연결된 터치 센서들이 배치된 표시패널;
    디스플레이 구간 동안 상기 데이터 라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부;
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 픽셀들의 공통 전압을 상기 터치 센서들을 통해 상기 픽셀들에 공급하고 터치 센싱 구간 동안 상기 터치 센서들에 터치 센서 구동 신호를 공급하는 터치 센서 구동부;
    상기 디스플레이 구간 동안 상기 게이트 라인들에 상기 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 공급하고, 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 게이트 라인들에 상기 터치 센서 구동 신호와 같은 위상의 무부하 교류 신호를 공급하는 게이트 구동부;
    상기 디스플레이 구간과 상기 터치 센싱 구간을 정의하는 동기 신호, 상기 디스플레이 구간 동안 게이트 펄스 구간을 정의하고 상기 터치 센싱 구간 동안 상기 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 입력 클럭, 및 상기 터치 센싱 구간 동안 교류 신호의 펄스 구간을 정의하는 펄스폭 변조 신호를 발생하는 타이밍 콘트롤러;
    제1 전압, 제1 전압 보다 낮은 제2 전압, 상기 제1 전압 보다 낮고 상기 제2 전압 보다 높은 제3 전압을 발생하는 전원부; 및
    상기 동기 신호, 상기 입력 클럭, 상기 펄스폭 변조 신호, 상기 제1 전압, 제2 전압, 및 상기 제3 전압을 입력 받아 상기 게이트 구동부의 시프트 레지스터에 입력되는 시프트 클럭을 출력하는 레벨 시프터를 구비하고,
    상기 시프트 클럭은 상기 게이트 펄스와 같은 파형과 상기 무부하 교류 신호와 같은 파형을 포함하고,
    상기 게이트 펄스는 상기 제1 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하고,
    상기 무부하 교류 신호는 상기 제1 상기 제2 전압과 상기 제3 전압 사이에서 스윙하는 표시장치.
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