KR20200029834A - 터치 디스플레이 패널, 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 터치 디스플레이 패널과 장치에 관한 것으로서, 터치 전극과 대응되는 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성을 데이터 전압의 누적 트랜지션 값이 최소가 되도록 하는 패턴으로 설정해줌으로써, 데이터 전압의 트랜지션에 의한 터치 센싱 신호의 노이즈를 방지하고 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 한다. 또한, 특정 프레임마다 이전 프레임과 반대 극성을 갖는 데이터 전압을 공급하거나, 프레임의 일부 서브픽셀의 극성을 반대로 설정해줌으로써, 터치 센싱 성능 개선을 위한 인버전 구동에 의한 서브픽셀의 열화를 방지할 수 있도록 한다.

Description

터치 디스플레이 패널, 터치 디스플레이 장치{TOUCH DISPLAY PANEL, TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은, 터치 디스플레이 패널 및 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치, 유기발광 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치는, 사용자에게 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치를 인식하고 인식된 터치를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.
일 예로, 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널 상에 배치되거나 내장된 다수의 터치 전극을 포함하고, 이러한 터치 전극을 구동하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치 유무와 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널을 통해 영상 표시와 터치 센싱의 기능을 함께 제공함에 따라, 터치 센싱이 디스플레이 구동에 영향을 주거나, 디스플레이 구동에 의해 터치 센싱의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 터치 센싱과 디스플레이 구동이 상호 간에 미치는 영향을 감소시키면서, 터치 센싱과 디스플레이 구동을 수행할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 구동에 의한 터치 센싱 신호의 노이즈를 저감시키면서, 디스플레이 구동에 따른 열화를 방지할 수 있는 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 패널에 포함된 다수의 터치 전극들과, 다수의 터치 전극들 중 하나의 터치 전극과 대응되고 P행과 Q열로 배열된 다수의 서브픽셀들과, 다수의 서브픽셀들과 연결된 다수의 데이터 라인들과, 다수의 데이터 라인들로 제1 극성의 데이터 전압 또는 제2 극성의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공한다.
이러한 터치 디스플레이 장치에서, 하나의 터치 전극과 대응되는 다수의 서브픽셀들은, R(P≥R≥2)행과 Q열로 배열된 서브픽셀들이 하나의 서브픽셀 블록을 구성하고, 다수의 데이터 라인들은, 인접한 2K개의 데이터 라인들을 포함하는 N개의 데이터 라인 그룹들로 이루어질 수 있다.
그리고, 하나의 서브픽셀 블록에서 첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고, 하나의 서브픽셀 블록에서 다음 프레임에 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 현재 프레임에 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대일 수 있다.
또는, Z개의 프레임 중 첫 번째 프레임부터 (Z-1)번째 프레임에서, 첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고, Z개의 프레임 중 Z번째 프레임에서, 다수의 데이터 라인들 각각으로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 (Z-1)번째 프레임에서 다수의 데이터 라인들 각각으로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극들과, 다수의 터치 전극들 중 하나의 터치 전극과 대응되는 다수의 서브픽셀들과, 다수의 서브픽셀들과 연결된 다수의 데이터 라인들과, 다수의 데이터 라인들로 제1 극성의 데이터 전압 또는 제2 극성의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로를 포함하고, 다수의 데이터 라인들은, 인접한 2K개의 데이터 라인들을 포함하는 N개의 데이터 라인 그룹들로 이루어지고, 첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고, N개의 데이터 라인 그룹들 중 다음 프레임에서 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성이 현재 프레임에서 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 데이터 라인 그룹이 적어도 하나 이상 존재하는 터치 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극으로 터치 구동 신호가 인가되는 기간 중 적어도 일부 기간에 터치 구동 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압을 공급함으로써, 터치 센싱과 디스플레이 구동을 동시에 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성 패턴을 데이터 전압의 트랜지션을 고려하여 가변해줌으로써, 디스플레이 구동에 따른 열화를 방지하며 터치 센싱 신호의 노이즈를 저감시킬 수 있도록 한다.
또한, 특정 프레임의 전체 또는 일부 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성 패턴을 이전 프레임의 극성 패턴에 기초하여 변경해줌으로써, 데이터 전압의 트랜지션에 기초한 극성 패턴 변경에 따른 특정 서브픽셀의 열화를 방지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에 포함된 터치 전극의 배치 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱 타이밍에 따른 핑거 센싱과 펜 센싱의 다양한 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 디스플레이 구동에 의해 발생할 수 있는 터치 센싱 신호의 노이즈의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성을 가변하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 하나의 터치 전극과 대응하는 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성을 가변하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 하나의 터치 전극과 대응되는 서브픽셀로 공급되는 데이터 전압의 극성을 결정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성을 결정하는 알고리즘을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 11a와 도 11b는 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 데이터 전압의 극성을 결정하는 방식의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 12는 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 일부 서브픽셀의 데이터 전압의 극성을 결정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 일부 서브픽셀의 데이터 전압의 극성을 결정하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 도 13에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성이 결정되는 일부 서브픽셀의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 도 13에 도시된 방식에 따라 데이터 전압의 극성이 결정되는 일부 서브픽셀의 다른 예시들을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 데이터 전압의 극성을 결정하는 방법의 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
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 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110)과, 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 터치를 센싱하는 터치 구동 회로(150)를 포함할 수 있다.
터치 디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 다수의 서브픽셀(SP)이 배치된다.
또한, 터치 디스플레이 패널(110)에는, 다수의 터치 전극(TE)이 배치되거나 내장될 수 있으며, 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(150)를 서로 전기적으로 연결하는 다수의 센싱 라인(SL)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 먼저 설명하면, 게이트 구동 회로(120)가 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)가 서브픽셀(SP)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압(Vdata)을 공급하여 서브픽셀(SP)이 영상 데이터의 계조에 해당하는 밝기를 나타내도록 함으로써 이미지를 표시한다.
구체적으로, 게이트 구동 회로(120)는, 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC, Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 터치 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)는, 터치 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는, 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(또는 입력 데이터)를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압(Vdata)을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하여 각각의 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(130)는, 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC, Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.
컨트롤러(140)는, 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(VSYNC), 수평 동기 신호(HSYNC), 입력 데이터 인에이블 신호(DE, Data Enable), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.
컨트롤러(140)는, 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호를 생성하고 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP, Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(GSC, Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE, Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP, Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC, Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE, Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 터치 구동 회로(150) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
각각의 서브픽셀(SP)은, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 터치 디스플레이 장치(100)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 터치 디스플레이 패널(110)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 터치 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)에는 액정이 배치된다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압(Vdata)이 인가됨에 따라 형성되는 전계에 의해 액정의 배열을 조정함으로써, 영상 데이터에 따른 밝기를 나타내며 이미지를 표시할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(150)를 이용하여 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 디스플레이 패널(110)에 배치되는 터치 전극(TE)과 이러한 터치 전극(TE)을 구동하고 터치를 검출하는 터치 구동 회로(150)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)에는 다수의 터치 전극(TE)과, 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(150)와 연결하는 다수의 센싱 라인(SL)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110) 상에 배치되거나, 내장될 수 있다. 그리고, 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동을 위해 이용되는 전극이거나 터치 센싱을 위해 별도로 배치된 전극일 수 있다. 또한, 터치 전극(TE)은 투명한 통전극 형태를 갖거나, 불투명한 메시 형태를 가질 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110)에 내장되어 디스플레이 구동 시 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극일 수 있다.
즉, 공통 전극이 터치 디스플레이 패널(110)에 분할된 구조로 배치되어, 터치 센싱을 위한 터치 전극(TE)으로 이용될 수 있다. 따라서, 각각의 터치 전극(TE)은 다수의 서브픽셀(SP)과 대응되도록 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 센싱 라인(SL)을 통해 터치 구동 회로(150)과 연결된다.
터치 구동 회로(150)은, 센싱 라인(SL)을 통해 터치 전극(TE)과 연결되는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 회로를 제어하며 터치를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러의 제어에 따라 터치 센싱 회로로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하는 터치 전원 회로를 포함할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)의 적어도 일부는 데이터 구동 회로(130)와 일체로 구현될 수도 있다.
터치 센싱 회로는, 다수의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 다수의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신한다. 이러한 터치 센싱 회로는, 디스플레이 구동 기간과 시분할된 기간에 터치 센싱을 수행할 수도 있고, 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
이러한 터치 센싱 회로는, 터치 전극(TE)과 일대일로 연결되어 터치 센싱 신호(TSS)를 수신할 수 있다. 즉, 터치 센싱 회로는, 센싱 라인(SL)을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 터치에 의해 발생하는 자기 정전 용량의 변화를 센싱할 수 있다.
또는, 터치 전극(TE)이 구동 전극과 센싱 전극으로 구분되어 배치되고, 터치 센싱 회로는 구동 전극 및 센싱 전극과 각각 연결될 수 있다. 이러한 경우, 터치 센싱 회로는 구동 전극으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 센싱 전극으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 터치에 의해 발생하는 구동 전극과 센싱 전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 센싱할 수 있다.
터치 센싱 회로는, 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 디지털 형태의 센싱 데이터로 변환하고 변환된 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송한다.
터치 컨트롤러는, 터치 센싱 회로의 구동을 제어하며 터치 센싱 회로로부터 센싱 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 기반으로 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
즉, 터치 컨트롤러는, 센싱 데이터로부터 자기 정전 용량의 변화 또는 상호 정전 용량의 변화를 검출하고, 검출된 정전 용량의 변화에 기초하여 터치 유무와, 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)에 의한 터치 센싱은 전술한 바와 같이, 디스플레이 구동과 시분할된 기간에 수행되거나, 디스플레이 구동과 동시에 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 것으로서, 시간적으로 분할된 기간에 디스플레이 구동과 터치 센싱이 수행되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간 사이의 기간(예, 블랭크 기간)에 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)을 구동하여 터치 센싱을 수행할 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는, 하나의 영상 프레임마다 존재하는 수직 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 또는, 하나의 영상 프레임 내에 존재하는 다수의 수평 블랭크 기간 중 일부 수평 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극을 터치 전극(TE)으로 이용하는 경우, 디스플레이 구동 기간에 터치 전극(TE)으로 공통 전압(Vcom)이 인가되고 터치 센싱 기간에 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다.
이러한 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압의 크기가 변화하는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
여기서, 터치 센싱 기간에 디스플레이 구동이 수행되지 않으므로, 디스플레이 구동을 위한 전극, 신호 라인 등에는 전압이 인가되지 않거나 정전압 상태일 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 기생 캐패시턴스가 형성될 수 있으며, 이러한 기생 캐패시턴스로 인해 터치 센싱 신호(TSS)의 검출 성능이 저하될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스를 방지하기 위하여, 터치 센싱 기간에 터치 전극(TE)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 또는 동일한 전압, 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 데이터 전압(Vdata)을 공급할 수 있다. 그리고, 터치 센싱 기간에 게이트 라인(GL)은 게이트 로우 전압(VGL)이 인가된 상태이므로, 게이트 로우 전압(VGL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 신호가 출력될 수 있다.
이와 같이, 터치 센싱 기간에 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급함으로써, 터치 전극(TE)과 신호 라인 사이의 기생 캐패시턴스가 형성되지 않도록 하여 터치 센싱 신호(TSS)의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 것으로서, 디스플레이 구동과 터치 센싱이 동시에 수행되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
여기서, 터치 센싱 기간은 디스플레이 구동 기간과 동일할 수도 있고 디스플레이 구동 기간 사이의 블랭크 기간일 수도 있다. 즉, 터치 센싱은 디스플레이 구동과 관계없이 독립적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱이 수행될 수도 있다.
터치 센싱이 디스플레이 구동과 동시에 수행되는 경우, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다. 그리고, 디스플레이 구동을 위해 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호의 출력에 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL) 등이 출력될 수 있다.
이때, 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극이 터치 전극(TE)으로 이용되는 경우, 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되므로 공통 전극과 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않을 수 있다.
즉, 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압이 변화하므로, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극과 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않아 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 해당하는 밝기를 나타내지 못할 수 있다.
따라서, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 데이터 전압(Vdata)을 공급해줌으로써, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극과 픽셀 전극 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성될 수 있도록 한다.
이러한 데이터 전압(Vdata)의 변조는, 일 예로, 데이터 구동 회로(130)에서 데이터 전압(Vdata)을 생성하기 위해 이용되는 감마 전압을 변조하는 방식을 통해 수행될 수 있다. 또는, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 그라운드 전압을 변조시켜줌으로써 변조된 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되도록 할 수도 있다.
또한, 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조함으로써, 게이트 라인(GL)으로 변조된 스캔 신호가 인가되어 게이트 라인(GL)이 정상적으로 구동되도록 할 수 있다.
이와 같이, 데이터 라인(DL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조해줌으로써, 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행하도록 할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍에 따라 핑거 센싱 또는 펜 센싱을 수행하는 방식의 다양한 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동만 수행할 수도 있고, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수도 있다. 그리고, 디스플레이 구동 기간 중 일부 기간 동안만 터치 센싱을 수행할 수도 있으며, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)을 서로 다른 기간에 수행하거나 동일한 기간에 수행할 수도 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는, a번째 프레임에서와 같이, 한 프레임 동안 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S)과 같은 터치 센싱을 수행하지 않고 디스플레이 구동만 수행할 수 있다.
또는, 터치 디스플레이 장치(100)는, (a+1)번째 프레임에서와 같이, 디스플레이 구동을 수행하는 기간 중 터치 센싱이 필요한 일부 기간 동안 핑거 센싱(F/S)이나 펜 센싱(P/S)과 같은 터치 센싱을 수행할 수 있다. 여기서, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)은 서로 중첩되지 않는 기간에 수행될 수도 있다.
또는, 터치 디스플레이 장치(100)는, (a+2)번째 프레임에서와 같이, 디스플레이 구동 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)을 중첩된 기간 동안 수행할 수도 있다. 이러한 경우, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S) 각각의 센싱 결과는, 터치 컨트롤러에 의해 정해진 알고리즘이나 센싱 위치에 따른 신호 분석을 통해 구분될 수 있다.
이러한 예시들뿐만 아니라, 디스플레이 구동과 터치 센싱(핑거 센싱, 펜 센싱)은 독립적으로 다양한 타이밍에 수행될 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 화상 품질을 위해 데이터 전압(Vdata)을 공통 전압(Vcom)을 기준으로 반전시키는 인버전 방식으로 디스플레이 구동이 수행될 수 있다. 이러한 인버전은 프레임 단위, 컬럼 단위, 또는 서브픽셀(SP) 단위 등 다양한 형태로 수행될 수 있다.
이러한 인버전 방식으로 디스플레이 구동을 수행하는 경우, 데이터 전압(Vdata)이 반전됨에 따라 데이터 라인(DL)의 전압 변동이 크므로, 공통 전극을 터치 전극(TE)으로 이용하여 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치를 센싱하는 데 영향을 줄 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동에 의해 발생할 수 있는 터치 센싱 신호(TSS)의 노이즈의 예시를 나타낸 것으로서, 터치 전극(TE)에 인가된 전압이 정전압인 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 서브픽셀(SP) 단위로 인버전을 수행하는 경우를 예시로 나타낸 것으로서, 데이터 라인(DL)이 양측에 배치된 서브픽셀(SP)과 교번하여 연결되는 구조를 예시로 나타낸 것이다.
인버전이 서브픽셀(SP) 단위로 수행되므로, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)은 공통 전압을 기준으로 서브픽셀(SP)마다 극성이 반전될 수 있다.
그리고, 이러한 데이터 라인(DL)과 터치 전극(TE)인 공통 전극 사이에 캐패시턴스가 형성된 상태이므로, 데이터 라인(DL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)의 반전으로 인해 터치 전극(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)에 변동(Fluctuation)이 발생할 수 있다.
따라서, 터치 전극(TE)을 통해 감지되는 터치 센싱 신호(TSS)에 노이즈가 발생하여 터치 센싱의 성능이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 이러한 터치 전극(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 변동을 최소화할 수 있도록 인버전 방식을 가변하여 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있는 방안을 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 가변하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
그리고, 디스플레이 구동을 위해 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)은 인버전 방식으로 공급될 수 있다.
이때, 데이터 구동 회로(130)는, 인접한 일정 개수의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 고려하여 가변할 수 있다.
이러한 인버전 패턴의 가변은 인접한 2K개의 서브픽셀(SP) 단위로 수행될 수 있으며, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP) 중 K개의 서브픽셀(SP)로 공통 전압(Vcom)을 기준으로 (+) 극성을 갖는 데이터 전압(Vdata)이 인가되고 나머지 K개의 서브픽셀(SP)로 (-) 극성을 갖는 데이터 전압(Vdata)이 인가될 수 있다.
여기서, 공통 전극이 터치 전극(TE)으로 이용되며 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱이 수행될 수 있으므로, 데이터 전압(Vdata)의 극성은 터치 전극(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 전압에 기초하여 결정될 수 있다.
즉, 터치 구동 신호(TDS)가 펄스 형태의 신호인 경우, (+) 극성의 데이터 전압(Vdata)은 터치 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압 중 적어도 하나의 전압보다 높은 전압일 수 있다. 그리고, (-) 극성의 데이터 전압(Vdata)은 터치 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압 중 적어도 하나의 전압보다 낮은 전압일 수 있다.
인버전 패턴은 인접한 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 가변될 수 있으며, 인접한 4개의 서브픽셀(SP) 중 2개의 서브픽셀(SP)로 (+) 극성의 데이터 전압(Vdata)이 인가되고, 나머지 2개의 서브픽셀(SP)로 (-) 극성의 데이터 전압(Vdata)이 인가될 수 있다.
또한, 인접한 6개, 8개 등과 같이 짝수 개의 서브픽셀(SP) 단위로 인버전 패턴을 가변할 수 있으며, (+) 극성의 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 서브픽셀(SP)의 수와 (-) 극성의 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 서브픽셀(SP)의 수를 동일하게 함으로써, 극성의 불균일로 인해 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
데이터 구동 회로(130)는, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP), 즉, 인접한 2K개의 데이터 라인(DL)으로 공급하는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 서브픽셀(SP) 행 단위로 가변할 수 있다.
따라서, 데이터 구동 회로(130)에서 인접한 2K개의 데이터 라인(DL)으로 i번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
그리고, 이러한 인버전 패턴의 변경은 컨트롤러(140)로부터 수신되는 인버전 제어 신호에 기초하여 수행될 수 있다.
컨트롤러(140)는, 외부로부터 수신되는 영상 데이터를 데이터 신호로 변환하여 데이터 구동 회로(130)로 전송하며, 데이터 신호와 함께 인버전 제어 신호를 전송할 수 있다.
이러한 인버전 제어 신호는 해당 데이터 신호의 인버전 패턴을 지시하는 신호일 수 있으며, 컨트롤러(140)는, 선택 가능한 인버전 패턴의 후보들 중에서 어느 하나의 인버전 패턴을 선택하여 인버전 제어 신호를 전송할 수 있다.
일 예로, 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 인버전 패턴이 가변되는 경우 선택 가능한 인버전 패턴의 수는 4C2=6개일 수 있다.
컨트롤러(140)는, 6개의 인버전 패턴 중 데이터 전압(Vdata)의 극성에 따른 트랜지션 값을 고려하여 해당 데이터 신호에 적용할 인버전 패턴을 선택할 수 있다.
여기서, 컨트롤러(140)는, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP)로 i번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 합과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 합의 차이 값이 기설정된 값 또는 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내가 되도록 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정할 수 있다. 이때, 기설정된 값은 '0'일 수 있다.
즉, i번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값이 0 또는 0에 가깝도록 인버전 패턴을 가변함으로써, 데이터 전압(Vdata)의 극성 반전으로 인해 터치 전극(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 변동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또는, 컨트롤러(140)는, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 평균 값이 특정 전압 또는 특정 전압으로부터 일정한 범위 이내가 되도록 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정할 수 있다. 여기서, 특정 전압은 공통 전극, 즉, 터치 전극(TE)에 인가된 전압일 수 있다.
인접한 2K개의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 평균 값이 특정 전압이 되도록 함으로써, 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값이 0이 되도록 할 수 있다.
또한, 이러한 평균 값을 터치 전극(TE)에 인가된 전압과 동일하게 유지함으로써, 터치 전극(TE)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 변화량을 최소화할 수 있다.
따라서, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 고려하여 인버전 패턴을 가변해줌으로써, 데이터 전압(Vdata)의 극성 반전으로 인해 터치 전극(TE)의 전압 변동이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 터치 전극(TE)의 전압 변동을 최소화함으로써, 디스플레이 구동 기간과 동시에 수행하는 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 하나의 터치 전극(TE)과 대응하는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 가변하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동을 위한 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극을 터치 전극(TE)으로 이용하므로, 각각의 터치 전극(TE)은 다수의 서브픽셀(SP)과 대응되도록 배치될 수 있다.
즉, 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동을 위해 각각의 서브픽셀(SP)에 배치된 픽셀 전극과 전계를 형성하므로, 픽셀 전극과 중첩되도록 배치되거나 픽셀 전극과 수평 방향으로 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)과 대응하도록 배치된 서브픽셀(SP)의 수는 일정할 수도 있고, 터치 전극(TE)이 배치된 위치 등에 따라 다를 수도 있다.
도 8에 도시된 예시는, P개의 행과 Q(=4N)개의 열로 배치된 다수의 서브픽셀(SP)이 하나의 터치 전극(TE)과 대응하도록 배치된 경우를 나타낸다.
그리고, 인접한 4개의 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값이 최소가 되거나 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내가 되도록 인버전 패턴이 결정되므로, 4개의 서브픽셀(SP)마다 인버전 패턴이 독립적으로 결정될 수 있다.
따라서, 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 인버전 패턴이 다를 수 있다. 또한, 인버전 패턴이 독립적으로 결정되므로, 동일한 인버전 패턴을 갖는 4개의 서브픽셀(SP)이 일정하지 않은 위치에 존재할 수도 있다.
즉, 도 8에 도시된 예시와 같이, 첫 번째 행의 첫 번째 4개의 서브픽셀(SP)의 극성은 (+), (+), (-), (-)이고, 두 번째 행의 첫 번째 4개의 서브픽셀(SP)의 극성은 (-), (+), (+), (-)일 수 있다.
이와 같이, 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 고려하여 인버전 패턴을 결정하므로, 인버전 구동에 따른 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 감소시킬 수 있다.
이때, 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 감소시킬 수 있으나, 동일한 행 또는 열에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급된 데이터 전압(Vdata)의 누적 트랜지션 값은 감소되지 않을 수 있다.
그리고, 하나의 터치 전극(TE)은, 다수의 서브픽셀(SP)과 대응되도록 배치되므로, 터치 전극(TE)과 대응되도록 배치된 다수의 서브픽셀(SP)의 누적 트랜지션 값으로 인해 터치 전극(TE)의 전압 변동이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 하나의 터치 전극(TE)과 대응되도록 배치된 서브픽셀(SP)의 누적 트랜지션 값이 최소가 되도록 인버전 패턴을 결정함으로써, 서브픽셀(SP)의 인버전 구동에 의한 터치 센싱 신호의 노이즈를 저감시킬 수 있는 방안을 제공한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 하나의 터치 전극(TE)과 대응하는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 하나의 터치 전극(TE)과 P개의 행의 서브픽셀(SP)이 대응되도록 배치될 수 있다. 또한, 하나의 터치 전극(TE)과 Q(=4N)개의 열의 서브픽셀(SP)이 대응되도록 배치될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 4개의 서브픽셀(SP) 단위로 인버전 패턴을 결정하는 경우를 예시로 나타내므로, 인접한 4개의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압(Vdata)을 공급하는 4개의 데이터 라인(DL)은 하나의 "데이터 라인 그룹"을 이룰 수 있다. 또는, 이러한 데이터 라인 그룹을 "스테이트(State)"라고도 한다. 또한, 이러한 스테이트는 동일한 데이터 라인 그룹에 의해 데이터 전압(Vdata)을 공급받는 4개의 서브픽셀(SP)을 의미할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 하나의 터치 전극(TE)과 대응되도록 배치된 다수의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 누적 트랜지션 값을 고려하여, 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정할 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는, (i+1)번째 행의 (j+1)번째 스테이트에 배치된 4개의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정함에 있어서, 인버전 패턴 후보에 따른 데이터 전압(Vdata)을 산출한다. 그리고, i번째 행의 (j+1)번째 스테이트에 배치된 4개의 서브픽셀(SP)로 공급된 데이터 전압(Vdata)과의 차이를 계산하여 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 산출한다.
여기서, 인버전 패턴 후보가 6개이므로, 6개의 데이터 전압(Vdata) 트랜지션 값이 산출될 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는, 6개의 데이터 전압(Vdata) 트랜지션 값에 (i+1)번째 행의 이전 스테이트들에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급된 데이터 전압(Vdata)의 누적 트랜지션 값을 더한다.
즉, (i+1)번째 행의 첫 번째 스테이트의 데이터 전압(Vdata) 트랜지션 값부터 j번째 스테이트의 데이터 전압(Vdata) 트랜지션 값을 모두 더할 수 있다.
그리고, 6개의 데이터 전압(Vdata) 트랜지션 값에 이전 스테이트들의 누적 트랜지션 값을 더한 값이 최소가 되도록 하는 인버전 패턴을 산출한다.
또는, 더한 값과 기설정된 값의 차이가 최소가 되도록 하는 인버전 패턴을 산출할 수도 있다.
여기서, 기설정된 값은 이전 행의 데이터 전압(Vdata)의 누적 트랜지션 값일 수 있다(ith VE Transition). 또는, 기설정된 값은 첫 번째 행의 데이터 전압(Vdata)의 누적 트랜지션 값일 수도 있다.
동일한 행에 배치된 스테이트들의 누적 트랜지션 값은 터치 전극(TE)의 전압 변동에 영향을 줄 수 있으므로, 이러한 누적 트랜지션 값을 "전극 전압(VE) 트랜지션 값"이라고도 한다.
이와 같이, 4개의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정함에 있어서, 동일한 행에 배치된 스테이트들의 누적 트랜지션 값을 고려하여 인버전 패턴을 결정하므로, 누적 트랜지션 값에 의한 전극 전압(VE) 트랜지션 값이 최소가 되도록 할 수 있다.
또한, 첫 번째 행의 전극 전압(VE) 트랜지션 값부터 P번째 행의 전극 전압(VE) 트랜지션 값들의 차이가 최소가 되도록 할 수도 있다.
따라서, 하나의 터치 전극(TE)과 대응되도록 배치된 다수의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션에 의한 전극 전압(VE) 트랜지션을 감소시켜줌으로써, 인버전 구동에 의한 터치 전극(TE)의 전압 변동을 감소시킬 수 있다.
그리고, 이러한 인버전 구동에 의한 터치 전극(TE)의 전압 변동을 감소시킴으로써, 터치 센싱 신호의 노이즈를 감소시키며 터치 센싱의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들에서, 전술한 전극 전압(VE) 트랜지션이 최소가 되도록 인버전 패턴을 결정하는 방식을 "Adaptive Local Inversion(ALI) 알고리즘"이라고 한다.
이러한 ALI 알고리즘은 데이터 구동 회로(130)로 데이터 신호와 인버전 제어 신호를 전송하는 컨트롤러(140)에 의해 구현될 수 있다. 또는, 컨트롤러(140)와 별도로 배치된 회로에 의해 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예들은, 컨트롤러(140)에 의해 ALI 알고리즘이 구현된 경우를 예시로 설명하나, 이에 한정되지는 아니한다.
도 10은 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 ALI 알고리즘을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 컨트롤러(140)는, 하나의 터치 전극(TE)가 대응되는 다수의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정한다. 또는, 다수의 서브픽셀(SP)과 연결된 데이터 라인(DL)으로 공급되는 인버전 패턴을 결정하는 것으로 볼 수도 있다.
하나의 터치 전극(TE)과 대응되는 서브픽셀(SP)이 N개의 스테이트로 구분되고, 하나의 스테이트는 일정한 개수의 서브픽셀(SP)로 구성될 수 있으며, 일 예로, 4개의 서브픽셀(SP)이 하나의 스테이트를 구성할 수 있다.
하나의 스테이트가 4개의 서브픽셀(SP)로 구성되므로, 각각의 스테이트에서 i번째 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴은 6개가 존재할 수 있으므로, 각각의 스테이트에 대한 인버전 패턴의 후보는 6개가 될 수 있다.
컨트롤러(140)가 현재 스테이트의 인버전 패턴을 결정하는 경우, 현재 스테이트의 인버전 패턴의 후보에 기초하여 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 산출한다. 인버전 패턴의 후보가 6개이므로, 6개의 트랜지션 값이 산출될 수 있다.
그리고, 이전 스테이트의 누적 트랜지션 값과 현재 스테이트의 트랜지션 값을 합하고, 합한 값이 특정 값이 되거나, 특정 값으로부터 일정한 범위에 포함되거나, 특정 값으로부터의 차이가 최소가 되도록 하는 인버전 패턴을 현재 스테이트의 인버전 패턴으로 결정한다.
여기서, 특정 값은 이전 행의 전극 전압(VE) 트랜지션 값일 수도 있고, 첫 번째 행의 전극 전압(VE) 트랜지션 값일 수도 있다. 또는, "0"일 수도 있다.
현재 스테이트의 인버전 패턴을 결정하는 방식과 동일하게, 나머지 모든 스테이트의 인버전 패턴을 산출할 수 있다.
또는, 하나의 행에 배치된 모든 스테이트의 인버전 패턴의 조합에 기초하여 그 행에 배치된 스테이트의 인버전 패턴을 결정할 수도 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, 첫 번째 스테이트의 인버전 패턴의 후보에 따른 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 산출한다. 그리고, 두 번째 스테이트부터 N번째 스테이트까지 각각의 스테이트의 인버전 패턴의 후보에 따른 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 산출한다.
첫 번째 스테이트부터 N번째 스테이트까지 산출된 인버전 패턴의 후보에 따른 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값을 합하고, 합한 값이 특정 값이 되거나, 특정 값으로부터 일정한 범위에 포함되거나, 특정 값으로부터의 차이가 최소가 되도록 하는 인버전 패턴을 추출하여 인버전 패턴을 결정할 수 있다.
즉, 컨트롤러(140)는, 이전 스테이트까지의 누적 트랜지션 값에 기초하여 현재 스테이트의 인버전 패턴을 결정할 수도 있고, 하나의 행에 배치된 N개의 스테이트의 누적 트랜지션 값에 기초하여 인버전 패턴을 결정할 수도 있다.
이와 같이, 각각의 행에서의 스테이트의 누적 트랜지션 값에 기초하여 인버전 패턴을 결정하므로, 하나의 터치 전극(TE)과 대응되는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션에 따른 전극 전압(VE) 트랜지션 값이 감소되도록 할 수 있다.
따라서, 전극 전압(VE) 트랜지션이 감소되도록 함으로써, 터치 전극(TE)으로 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 변동을 감소시켜, 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있다.
한편, 전술한 알고리즘을 통해 인버전 패턴을 독립적으로 결정함에 따라, 각각의 서브픽셀(SP)의 극성은 프레임마다 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 특정 서브픽셀(SP)의 극성이 동일하게 유지가 될 수 있으며, 이러한 경우 해당 서브픽셀(SP)의 열화가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 터치 센싱 성능 향상을 위해 인버전 패턴을 독립적으로 결정하면서, 각각의 서브픽셀(SP)의 열화를 최대한 방지할 수 있는 방안을 제공한다.
도 11a와 도 11b는 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 방식의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 11a를 참조하면, 하나의 터치 전극(TE)과 대응되는 블록을 "터치 블록"이라고 할 때, 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 전술한 ALI 알고리즘에 의해 결정될 수 있다.
컨트롤러(140)는, b번째 프레임에서 ALI 알고리즘을 적용하여 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다. 즉, 인접한 2K개의 서브픽셀(SP) 단위로 인버전 패턴이 결정될 수 있다.
컨트롤러(140)는, b번째 프레임의 인버전 패턴이 결정되면, 결정된 인버전 패턴에 따라 데이터 전압(Vdata)이 공급되도록 데이터 구동 회로(130)을 제어할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(140)는, 결정된 b번째 프레임의 인버전 패턴을 메모리에 저장할 수 있다.
컨트롤러(140)는, 메모리에 저장된 b번째 프레임의 인버전 패턴에 기초하여 (b+1)번째 프레임의 인버전 패턴을 결정할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, b번째 프레임에서 각각의 서브픽셀(SP)의 극성의 반대 극성이 되도록 (b+1)번째 프레임에서 각각의 서브픽셀(SP)의 극성을 결정할 수 있다.
마찬가지로, 컨트롤러(140)는, (b+2)번째 프레임에서 ALI 알고리즘을 적용하여 각각의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하고, (b+3)번째 프레임에서 각각의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 (b+2)번째 프레임과 반대가 되도록 결정할 수 있다.
또는, 일정 개수의 프레임마다 이전 프레임과 반대 극성을 갖는 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 프레임이 존재하도록 할 수도 있다.
도 11b를 참조하면, 컨트롤러(140)는, b번째 프레임에서 ALI 알고리즘을 적용하여 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다. 그리고, (b+1)번째 프레임과 (b+2)번째 프레임도 ALI 알고리즘을 적용하여 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
컨트롤러(140)는, (b+2)번째 프레임의 데이터 전압(Vdata)의 극성과 반대 극성이 되도록 (b+3)번째 프레임의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
즉, 컨트롤러(140)는, ALI 알고리즘을 적용하여 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하되, 연속되는 둘 이상의 프레임 중 적어도 하나의 프레임에서 서브픽셀(SP)이 이전 프레임에서 나타내는 극성과 반대 극성을 나타내도록 할 수 있다.
이와 같이, 일정한 프레임마다 서브픽셀(SP)이 이전 프레임과 반대 극성을 갖도록 함으로써, 서브픽셀(SP)의 극성이 연속하는 프레임에서 동일하게 유지되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, ALI 알고리즘의 적용을 통해 전극 전압(VE) 트랜지션을 최소로 하면서, 독립적으로 인버전 패턴을 결정함에 따라 특정 서브픽셀(SP)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 컨트롤러(140)는, 현재 프레임에서 하나의 터치 블록에 배치된 모든 서브픽셀(SP) 중 일부 서브픽셀(SP)의 극성이 이전 프레임과 반대가 되도록 할 수도 있다.
도 12는 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 일부 서브픽셀(SP)의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 방식의 예시를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 ALI 알고리즘을 적용하여 결정한다. 그리고, 결정된 데이터 전압(Vdata)의 극성에 따라 데이터 전압(Vdata)이 공급되도록 데이터 구동 회로(130)를 제어한다.
컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP) 중 일부 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성에 관한 정보를 메모리에 저장할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(140)는, (c+1)번째 프레임에서 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정함에 있어서, 메모리에 저장된 극성과 반대가 되도록 일부 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성 정보인 (+), (+), (-), (-)를 메모리에 저장할 수 있다. 그리고, (c+1)번째 프레임에서 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 c번째 프레임에서의 극성과 반대인 (-), (-), (+), (+)로 결정할 수 있다.
컨트롤러(140)는, (c+1)번째 프레임에서 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 결정된 상태에서 ALI 알고리즘을 적용하여 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
여기서, 이전 프레임과 반대 극성을 갖도록 결정되는 서브픽셀(SP)은 프레임마다 일정할 수도 있고, 변경될 수도 있다.
이와 같이, 일부 서브픽셀(SP)의 극성을 이전 프레임과 반대가 되도록 결정해줌으로써, 매 프레임마다 이전 프레임과 반대 극성을 갖는 서브픽셀(SP)이 반드시 존재할 수 있다. 또한, ALI 알고리즘이 적용되는 시작 위치에 배치된 서브픽셀(SP)의 극성을 반대로 결정해줌에 따라, ALI 알고리즘에 의해 결정되는 나머지 서브픽셀(SP)의 극성도 이전 프레임과 반대로 결정될 가능성을 높여줄 수 있다.
따라서, 연속되는 프레임에서 서브픽셀(SP)의 극성이 프레임마다 동일하게 유지되는 것을 최대한 방지하며, 서브픽셀(SP)의 열화를 방지해줄 수 있다.
또한, 컨트롤러(140)는, 이전 프레임과 반대 극성을 갖도록 결정되는 서브픽셀(SP)이 터치 블록의 복수의 위치에 배치되도록 할 수도 있다.
도 13은 도 9에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 과정에서, 특정 프레임의 일부 서브픽셀(SP)의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 방식의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)은 일정 개수의 서브픽셀(SP)이 하나의 서브픽셀 블록(SPB)을 구성할 수 있다.
일 예로, 하나의 터치 블록에 P행과 Q열로 서브픽셀(SP)이 배치된 경우, R(P≥R≥2)행과 Q열로 배치된 서브픽셀(SP)이 하나의 서브픽셀 블록(SPB)을 구성할 수 있다. 도 13은, 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)이 두 개의 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하는 경우를 예시로 나타낸 것이다.
컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 ALI 알고리즘을 적용하여 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정한다. 여기서, 컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 하나의 터치 블록에 대해 ALI 알고리즘을 적용할 수도 있고, 하나의 터치 블록에 포함된 제1 서브픽셀 블록(SPB1)과 제2 서브픽셀 블록(SPB2)에 대해 별도로 ALI 알고리즘을 적용할 수도 있다.
컨트롤러(140)는, (c+1)번째 프레임에서 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정함에 있어서, 제1 서브픽셀 블록(SPB1)의 일부 서브픽셀(SP)의 극성이 c번째 프레임과 반대가 되도록 설정할 수 있다. 그리고, 제1 서브픽셀 블록(SPB1)에 대해 ALI 알고리즘을 적용할 수 있다.
일 예로, 제1 서브픽셀 블록(SPB1)의 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트의 인버전 패턴이 c번째 프레임과 반대가 되도록 설정하고, ALI 알고리즘을 적용하여 (c+1)번째 프레임에서 제1 서브픽셀 블록(SPB1)에 배치된 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
또한, 제2 서브픽셀 블록(SPB2)의 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트의 인버전 패턴이 c번째 프레임과 반대가 되도록 설정하고, ALI 알고리즘을 적용하여 (c+1)번째 프레임에서 제2 서브픽셀 블록(SPB2)에 배치된 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
따라서, 제1 서브픽셀 블록(SPB1)과 제2 서브픽셀 블록(SPB2)은, (c+1)번째 프레임에서 c번째 프레임과 반대 극성을 갖는 서브픽셀(SP)을 반드시 포함하게 된다.
또한, c번째 프레임과 반대 극성을 갖는 서브픽셀(SP)을 시작 위치로 하여 ALI 알고리즘을 적용하므로, 나머지 서브픽셀(SP)의 극성이 c번째 프레임과 반대로 결정될 가능성을 높여줄 수 있다.
이와 같이, 하나의 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)을 복수의 서브픽셀 블록(SPB)으로 구분하고, 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 시작 위치의 서브픽셀(SP)의 극성 반전 후 ALI 알고리즘을 적용하므로, 연속되는 프레임에서 서브픽셀(SP)의 극성이 동일하게 유지되는 것을 방지해줄 수 있다.
그리고, 이러한 시작 위치는 서브픽셀 블록(SPB)마다 고정된 위치일 수도 있고, 다른 위치로 설정될 수도 있다.
도 14a 내지 도 14c는 도 13에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성이 결정되는 일부 서브픽셀(SP)의 예시들을 나타낸 도면이다.
도 14a를 참조하면, 하나의 터치 블록에서 서브픽셀 블록(SPB)이 다수인 경우에, 각각의 서브픽셀 블록(SPB)에서 ALI 알고리즘이 적용되는 시작 위치의 예시를 나타낸다.
ALI 알고리즘이 적용되는 시작 위치의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 이전 프레임의 극성과 반대로 설정될 수 있다.
그리고, 이러한 시작 위치는 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 고정될 수 있다.
일 예로, 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트에 해당하는 서브픽셀(SP)이 ALI 알고리즘의 시작 위치가 될 수 있다. 따라서, 시작 위치에 해당하는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 이전 프레임과 반대가 되며, 시작 위치의 극성이 반대로 설정된 상태에서 ALI 알고리즘이 적용될 수 있다.
도 14b를 참조하면, ALI 알고리즘이 적용되는 시작 위치는 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 순차적으로 배치될 수도 있다.
즉, 첫 번째 서브픽셀 블록(SPB)의 시작 위치는 해당 서브픽셀 블록(SPB)의 첫 번째 행의 첫 번째 스테이트이고, 두 번째 서브픽셀 블록(SPB)의 시작 위치는 해당 서브픽셀 블록(SPB)의 첫 번째 행의 두 번째 스테이트일 수 있다.
이와 같이, 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 순차적으로 시작 위치가 설정된 상태에서 ALI 알고리즘이 적용될 수 있다.
또는, 도 14c를 참조하면, ALI 알고리즘이 적용되는 시작 위치는 각각의 서브픽셀 블록(SPB)마다 무작위로 설정될 수도 있다.
이와 같이, 하나의 터치 블록에서 ALI 알고리즘의 적용이 시작되는 위치는 고정된 위치로 설정될 수도 있고, 순차적으로 또는 무작위로 설정될 수 있다.
또한, 시작 위치는 매 프레임마다 일정할 수도 있고, 매 프레임마다 또는 일정 횟수의 프레임마다 가변될 수도 있다.
시작 위치의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 이전 프레임에 해당 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성과 반대가 되므로, 연속되는 프레임에서 서브픽셀(SP)의 극성이 동일하게 유지되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 이러한 시작 위치를 서브픽셀 블록(SPB)마다 다르게 하거나, 프레임마다 가변해줌으로써, 연속되는 프레임에서 동일한 극성이 나타나는 서브픽셀(SP)이 발생하는 것을 최대한 방지해줄 수 있다.
또한, 프레임마다 서브픽셀 블록(SPB)을 다르게 구성하고, ALI 알고리즘을 적용함으로써, 연속되는 프레임에서 동일 극성이 나타나는 서브픽셀(SP)의 발생 확률을 더욱 감소시켜줄 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 도 13에 도시된 방식에 따라 데이터 전압(Vdata)의 극성이 결정되는 일부 서브픽셀(SP)의 다른 예시들을 나타낸 도면이다.
도 15a를 참조하면, 컨트롤러(140)는, c번째 프레임에서 ALI 알고리즘을 적용하여 터치 블록에 배치된 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정한다.
그리고, (c+1)번째 프레임의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정함에 있어서, 시작 위치에 배치되는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 c번째 프레임과 반대가 되도록 설정한다.
여기서, 컨트롤러(140)는, (c+1)번째 프레임에서 홀수 번째 행의 첫 번째 스테이트에 위치하는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 c번째 프레임과 반대가 되도록 설정할 수 있다.
즉, (c+1)번째 프레임은 홀수 번째 행의 첫 번째 스테이트를 시작 위치로 하여 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하게 된다.
컨트롤러(140)는, 시작 위치의 서브픽셀(SP)이 나타내는 극성이 결정되면, ALI 알고리즘을 적용하여 각각의 서브픽셀 블록(SPB)의 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정한다.
도 15b를 참조하면, 컨트롤러(140)는, (c+1)번째 프레임 이후, (c+2)번째 프레임의 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정함에 있어서, 짝수 번째 행의 첫 번째 스테이트에 위치하는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 (c+1)번째 프레임과 반대가 되도록 설정한다.
즉, (c+2)번째 프레임에서는 짝수 번째 행을 시작 위치로 하여 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하게 된다.
여기서, 짝수 번째 행을 시작 위치로 하여 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하므로, 터치 블록의 가장 첫 번째 행은 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하지 못할 수 있다.
이러한 경우, 터치 블록의 가장 첫 번째 행의 이전 행으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)이 블랙 데이터 전압인 것으로 가정하고 ALI 알고리즘을 적용하여, 가장 첫 번째 행의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수도 있다.
(c+2)번째 프레임에서는 짝수 번째 행의 첫 번째 스테이트를 시작 위치로 서브픽셀 블록(SPB)을 구성하므로, (c+2)번째 프레임의 서브픽셀 블록(SPB)은 (c+1)번째 프레임의 서브픽셀 블록(SPB)과 다르게 구성되게 된다.
따라서, (c+1)번째 프레임에서 c번째 프레임과 극성이 다르게 설정되지 못한 서브픽셀(SP)의 극성도 (c+2)번째 프레임에서 반전될 가능성을 높여줄 수 있다.
도 15c를 참조하면, (c+3)번째 프레임에서는 다시 홀수 번째 행의 첫 번째 스테이트를 시작 위치로 하여 서브픽셀 블록(SPB)을 구성할 수 있다.
따라서, (c+3)번째 프레임에서 홀수 번째 행의 첫 번째 스테이트의 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성은 (c+2)번째 프레임의 극성과 반대가 될 수 있다.
또한, (c+2)번째 프레임과 다른 서브픽셀 블록(SPB)에 기초하여 ALI 알고리즘이 적용될 수 있다.
이와 같이, 매 프레임마다 극성이 반전되는 ALI 알고리즘의 시작 위치를 변경해줌으로써, 연속되는 프레임에서 동일한 극성을 나타내는 서브픽셀(SP)이 존재할 확률을 더욱 감소시켜줄 수 있다.
그리고, 이를 통해 서브픽셀(SP)의 열화를 방지하면서, 전극 전압(VE)의 트랜지션을 최소화하여 터치 센싱의 성능을 향상시켜줄 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정하는 방법의 과정의 예시를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 터치 디스플레이 장치(100)는 d번째 프레임에서 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값에 기초하여 인접한 2K개의 데이터 라인(DL) 또는 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 결정한다(S1600).
여기서, 인버전 패턴은 해당 행의 이전 스테이트의 누적 트랜지션 값을 고려하여 결정될 수도 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 (d+1)번째 프레임에서 적어도 일부 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성이 d번째 프레임과 반대가 되도록 설정한다(S1610).
터치 디스플레이 장치(100)가 (d+1)번째 프레임에서 전체 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 반대로 설정한 경우(S1620), (d+2)번째 프레임에서 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션 값에 기초하여 인버전 패턴을 결정한다(S1630).
즉, ALI 알고리즘이 적용되는 프레임 사이에 이전 프레임과 반대 극성을 갖도록 설정된 프레임이 존재하도록 할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)가 (d+1)번째 프레임에서 일부 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 반대로 설정한 경우(S1640), 극성이 반전된 서브픽셀(SP)에 기초하여 (d+1)번째 프레임의 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정한다(S1650).
즉, 극성이 반대로 설정된 일부 서브픽셀(SP)을 시작 위치로 하여 ALI 알고리즘을 적용하고, 나머지 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 극성을 결정할 수 있다.
시작 위치로 설정되는 일부 서브픽셀(SP)은 하나의 터치 블록에 복수 개가 존재할 수도 있고, 일부 서브픽셀(SP)의 위치는 서브픽셀 블록(SPB)마다 또는 프레임마다 가변될 수도 있다.
이와 같이, ALI 알고리즘이 적용되는 프레임 사이에 이전 프레임과 반대 극성을 나타내도록 하는 프레임이 존재하도록 하거나, 일부 서브픽셀(SP)의 극성을 반전시켜 ALI 알고리즘을 적용함으로써, 연속되는 프레임에서 동일한 극성을 나타내는 서브픽셀(SP)이 존재하는 것을 최대한 방지하여 서브픽셀(SP)의 열화를 방지해줄 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 기간 중 적어도 일부 기간에 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 데이터 전압(Vdata)을 공급함으로써, 터치 센싱과 디스플레이 구동을 동시에 수행할 수 있도록 한다.
또한, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)의 인버전 패턴을 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션에 의한 전극 전압(VE)의 트랜지션이 최소가 되도록 설정해줌으로써, 데이터 전압(Vdata)의 트랜지션에 의한 터치 센싱 신호(TSS)의 노이즈를 방지하고 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있다.
또한, 일정 개수의 프레임마다 이전 프레임과 반대 극성을 갖는 프레임이 존재하도록 하거나, 일부 서브픽셀(SP)의 극성을 반전시켜 ALI 알고리즘을 적용함으로써, 연속되는 프레임에서 동일 극성을 유지하는 서브픽셀(SP)을 최소화하여 서브픽셀(SP)의 열화가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
따라서, 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행하면서, 터치 센싱 성능 개선과 열화 방지가 모두 가능하도록 하는 터치 디스플레이 장치(100)와 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 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 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치 110: 터치 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
140: 컨트롤러 150: 터치 구동 회로

Claims (16)

  1. 패널에 포함된 다수의 터치 전극들;
    상기 다수의 터치 전극들 중 하나의 터치 전극과 대응되고, P행과 Q열로 배열된 다수의 서브픽셀들;
    상기 다수의 서브픽셀들과 연결된 다수의 데이터 라인들; 및
    상기 다수의 데이터 라인들로 제1 극성의 데이터 전압 또는 제2 극성의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로를 포함하고,
    상기 하나의 터치 전극과 대응되는 상기 다수의 서브픽셀들은,
    R(P≥R≥2)행과 Q열로 배열된 서브픽셀들이 하나의 서브픽셀 블록을 구성하고,
    상기 다수의 데이터 라인들은,
    인접한 2K개의 데이터 라인들을 포함하는 N개의 데이터 라인 그룹들로 이루어지고,
    상기 하나의 서브픽셀 블록에서, 첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고,
    상기 하나의 서브픽셀 블록에서, 다음 프레임에 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 현재 프레임에 상기 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 터치 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 서브픽셀 블록에서, 다음 프레임에 상기 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 첫 번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 현재 프레임에 상기 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 첫 번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 터치 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 터치 전극과 대응되는 상기 다수의 서브픽셀들은 M개의 서브픽셀 블록들로 이루어지고,
    각각의 서브픽셀 블록에서 상기 X번째 데이터 라인 그룹은 일정한 터치 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 터치 전극과 대응되는 상기 다수의 서브픽셀들은 M개의 서브픽셀 블록들로 이루어지고,
    상기 M개의 서브픽셀 블록 중 적어도 두 개의 서브픽셀 블록에서 상기 X번째 데이터 라인 그룹은 상이한 터치 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 터치 전극과 대응되는 상기 다수의 서브픽셀들은 M개의 서브픽셀 블록들로 이루어지고, 현재 프레임의 서브픽셀 블록들과 다음 프레임의 서브픽셀 블록들은 상이한 터치 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 데이터 라인 그룹들 중 어느 하나의 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압 중, K개의 데이터 전압은 상기 제1 극성의 데이터 전압이고, 나머지 K개의 데이터 전압은 상기 제2 극성의 데이터 전압인 터치 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 극성의 데이터 전압은 상기 다수의 터치 전극들에 인가된 전압보다 높은 전압이고, 상기 제2 극성의 데이터 전압은 상기 다수의 터치 전극들에 인가된 전압보다 낮은 전압인 터치 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는,
    상기 다수의 터치 전극들로 터치 구동 신호가 인가되는 기간 중 적어도 일부 기간에 상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 일부 데이터 라인들로 상기 터치 구동 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압을 공급하는 터치 디스플레이 장치.
  9. 패널에 포함된 다수의 터치 전극들;
    상기 다수의 터치 전극들 중 하나의 터치 전극과 대응되는 다수의 서브픽셀들;
    상기 다수의 서브픽셀들과 연결된 다수의 데이터 라인들; 및
    상기 다수의 데이터 라인들로 제1 극성의 데이터 전압 또는 제2 극성의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로를 포함하고,
    상기 다수의 데이터 라인들은,
    인접한 2K개의 데이터 라인들을 포함하는 N개의 데이터 라인 그룹들로 이루어지고,
    Z개의 프레임 중 첫 번째 프레임부터 (Z-1)번째 프레임에서, 첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고,
    상기 Z개의 프레임 중 Z번째 프레임에서, 상기 다수의 데이터 라인들 각각으로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 (Z-1)번째 프레임에서 상기 다수의 데이터 라인들 각각으로 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 터치 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 Z번째 프레임에서 상기 다수의 데이터 라인들로 첫 번째부터 마지막까지 공급되는 데이터 전압 각각의 극성은 상기 (Z-1)번째 프레임에서 상기 다수의 데이터 라인들로 첫 번째부터 마지막까지 공급되는 데이터 전압 각각의 극성과 반대인 터치 디스플레이 장치.
  11. 다수의 터치 전극들;
    상기 다수의 터치 전극들 중 하나의 터치 전극과 대응되는 다수의 서브픽셀들;
    상기 다수의 서브픽셀들과 연결된 다수의 데이터 라인들; 및
    상기 다수의 데이터 라인들로 제1 극성의 데이터 전압 또는 제2 극성의 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로를 포함하고,
    상기 다수의 데이터 라인들은,
    인접한 2K개의 데이터 라인들을 포함하는 N개의 데이터 라인 그룹들로 이루어지고,
    첫 번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이부터 N번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압과 (i+1)번째 공급되는 데이터 전압의 차이까지 합한 값은 기설정된 값으로부터 일정한 범위 이내이고,
    상기 N개의 데이터 라인 그룹들 중, 다음 프레임에서 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성이 현재 프레임에서 Y번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 데이터 라인 그룹이 적어도 하나 이상 존재하는 터치 디스플레이 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나의 터치 전극과 대응되는 상기 다수의 서브픽셀들은 M개의 서브픽셀 블록들로 이루어지고,
    하나의 서브픽셀 블록에서, 다음 프레임에 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 첫 번째 공급되는 데이터 전압의 극성은 현재 프레임에 상기 X번째 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 첫 번째 공급되는 데이터 전압의 극성과 반대인 터치 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 X번째 데이터 라인 그룹은 상기 M개의 서브픽셀 블록마다 일정한 터치 디스플레이 패널.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 X번째 데이터 라인 그룹은 상기 M개의 서브픽셀 블록 중 적어도 두 개의 서브픽셀 블록에서 상이한 터치 디스플레이 패널.
  15. 제11항에 있어서,
    다음 프레임에서 상기 다수의 데이터 라인들로 첫 번째부터 마지막까지 공급되는 데이터 전압 각각의 극성은 현재 프레임에서 상기 다수의 데이터 라인들로 첫 번째부터 마지막까지 공급되는 데이터 전압 각각의 극성과 반대인 터치 디스플레이 패널.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 N개의 데이터 라인 그룹들 중 어느 하나의 데이터 라인 그룹의 데이터 라인들로 i번째 공급되는 데이터 전압 중, K개의 데이터 전압은 상기 제1 극성의 데이터 전압이고, 나머지 K개의 데이터 전압은 상기 제2 극성의 데이터 전압인 터치 디스플레이 패널.
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