KR20200081185A - 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간 또는 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 변동되도록 제어함으로써, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행할 때 발생하는 화상 불량을 방지해줄 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, DRIVING CIRCUIT, AND DRIVING METHOD}

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치 등과 같은 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치 중, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공하는 터치 디스플레이 장치가 있다.

종래의 터치 디스플레이 장치는, 영상 표시 기능 및 터치 센싱 기능을 모두 제공해야 하기 때문에, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동을 시분할 된 시간 구간에서 번갈아 가면서 수행하고 있다.

이러한 시간 분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동을 시 분할된 타이밍에 정확하게 진행하게 위하여, 상당히 정교한 타이밍 제어가 필요하고, 이를 위한 고가의 전자 부품이 필요할 수도 있다.

또한, 시간 분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시간 및 터치 구동 시간이 모두 부족할 수 있어, 영상 품질 및 터치 감도가 모두 저하되는 문제점이 있어 왔다. 특히, 시간 분할 구동으로 인해, 고해상도의 영상 품질을 제공해주지 못하는 문제점이 있을 수 있다.

그렇다고, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하기 위한 연구가 되고 있기는 하나, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하는 것에는 상당한 기술적인 어려움이 있다.

가령, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행하기 위해서는, 디스플레이 구동과 터치 구동 각각이 안정적이고 정확하게 진행되는 것은 물론이거니와, 디스플레이 구동이 터치 구동에 영향을 끼치지 않아야 하고, 터치 구동도 디스플레이 구동에 영향을 끼치지 않아야 한다.

하지만, 디스플레이 구동에 의해 터치 구동이 영향을 받아 터치 센싱이 제대로 되지 못하거나, 터치 구동에 의해 디스플레이 구동이 영향을 받게 되어 화상 불량이 발생하는 등의 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 특히, 이러한 문제점은 디스플레이 패널 내부에 터치 센서(터치 전극)이 내장되는 경우에 더욱 심각하게 발생할 수 있고 해결하기도 싶지 않다.

본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 터치 센서가 내장된 디스플레이 패널을 이용하여 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 게이트 구동 관련 신호와 터치 전극 구동 신호 간의 타이밍 관계로부터 발생할 수 있는 라인 형태의 화상 불량을 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배열되며, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널과, 온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호를 출력하는 디스플레이 컨트롤러와, 온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호를 토대로 스캔 신호를 게이트 라인으로 출력하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로와, 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간 또는 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호를 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 공급하고, 다수의 터치 전극 중 하나 이상을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

터치 디스플레이 장치는 센싱 데이터를 토대로 터치 유무 또는 터치 좌표를 검출하는 터치 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러는, 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간 또는 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여, 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 변동되도록 제어할 수 있다.

온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호의 주파수는 터치 전극 구동 신호의 주파수의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)일 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 일정한 듀티비를 가질 수 있다.

온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호의 주파수는 터치 전극 구동 신호의 주파수의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)와 다를 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 가변되는 듀비티를 가질 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 제1 듀티비를 갖는 제1 신호 구간과 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비를 갖는 제2 신호 구간을 포함하고, 터치 전극 구동 신호의 제2 신호 구간이 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비를 가짐으로써, 터치 전극 구동 신호의 제2 신호 구간에서 전압 레벨이 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간 및 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 변동할 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 전압 레벨이 변동될 수 있다.

터치 구동 회로는, 영상 표시를 위한 데이터 신호가 다수의 데이터 라인으로 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호이고, 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 길 수 있다.

이 경우, 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간 동안, 다수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변하거나, 다수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호이고, 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 짧을 수 있다.

이 경우, 다수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 하이 레벨 전압 기간 또는 다수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호의 하이 레벨 전압 기간 동안, 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

데이터 구동 회로는, 터치 전극 구동 신호와 동기화되어 변조된 감마기준전압에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호를 데이터 라인으로 출력하고, 감마기준전압은 터치 전극 구동 신호와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

온-클럭 신호의 하이 레벨 기간과 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간은 대응될 수 있다.

온-클럭 신호의 로우 레벨 기간과 상기 오프-클럭 신호의 로우 레벨 기간은 대응될 수 있다.

다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응될 수 있다.

제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩될 수 있다.

다른 게이트 라인은 제1 게이트 라인과 바로 인접한 게이트 라인일 수도 있다. 이와 다르게, 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인 사이에는 하나 이상의 게이트 라인이 배치될 수도 있다.

다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배열되며, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널과, 다수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 게이트 구동 회로와, 다수의 데이터 라인으로 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로와, 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호를 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 공급하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응될 수 있다.

제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인으로 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로와, 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 하나 이상을 구동하되, 디스플레이 패널에 배치된 게이트 라인으로 출력되는 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호를 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 출력하는 터치 구동 회로를 포함하는 구동 회로를 제공할 수 있다.

데이터 구동 회로는, 터치 전극 구동 신호와 동기화되어 변조된 감마기준전압에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호를 데이터 라인으로 출력할 수 있다.

감마기준전압은 터치 전극 구동 신호와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응될 수 있다.

제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인 및 게이트 라인으로 데이터 신호 및 스캔 신호를 출력하고, 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호를 출력하는 단계와, 데이터 신호와 터치 전극 구동 신호에 응답하여 영상을 표시하고, 터치 전극 구동 신호가 인가된 터치 전극의 센싱 결과에 따라 터치를 센싱하는 단계를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 제공할 수 있다.

터치 전극 구동 신호는 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 전압 레벨이 변동될 수 있다.

다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 다수의 게이트 라인 중 상기 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응될 수 있다.

제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 센서가 내장된 디스플레이 패널을 이용하여 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면,게이트 구동 관련 신호와 터치 전극 구동 신호 간의 타이밍 관계로부터 발생할 수 있는 라인 형태의 화상 불량을 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 분할 구동 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동 방식에 따른 핑거 센싱과 펜 센싱의 다양한 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동의 3가지 케이스 별 터치전극 구동신호(TDS)를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스 별 주요신호들의 파형을 정리하여 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스 중 케이스 1을 위한 구성 요소들 간의 신호 전달 체계를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스 중 케이스 2를 위한 구성 요소들 간의 신호 전달 체계를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스 중 케이스 3을 위한 구성 요소들 간의 신호 전달 체계를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 감마 변조 기법을 통해 데이터 라인에 대한 시간 프리 구동을 수행하기 위한 감마블록의 예시이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 감마 변조 기법을 통해 데이터 라인에 대한 시간 프리 구동을 수행하기 위한 감마블록에서 사용되는 감마기준전압들의 전압레벨 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 터치전극 구동신호의 주파수가 빠른 경우, 시간 프리 구동을 위한 주요신호들의 파형을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 터치전극 구동신호의 주파수가 느린 경우, 시간 프리 구동을 위한 주요신호들의 파형을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동을 위해 스캔 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동과 관련된 온-클럭 신호, 오프-클럭 신호 및 스캔 신호를 나타낸 도면이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간에서 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 변동되는 경우와 이에 따른 라인 화상 불량을 나타낸 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동 관련 신호와 터치 전극 구동 신호의 타이밍 관계에 따라 발생하는 라인 형태의 화상 불량을 방지하기 위한 구동 방법을 나타낸 도면들이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 구동 신호의 주파수와 온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호의 주파수가 다른 경우, 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호의 주파수가 터치 전극 구동 신호의 주파수의 2배인 경우, 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면들이다.
도 26a 및 도 26b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호의 주파수가 터치 전극 구동 신호의 주파수의 4배인 경우, 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하여 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면들이다.
도 27 및 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 게이트 구동 제어에 따른 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 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.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 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 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '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 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들을 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

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 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 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. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서의 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것일 뿐이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소일 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에서의 특징들(구성들)이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 또는 분리 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예는 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 구동을 간략하게 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 디스플레이 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 사용자의 터치를 센싱하는 터치 센싱 기능과 터치 센싱 결과를 이용하여 사용자의 터치에 따른 입력 처리를 수행하는 터치 입력 기능을 제공할 수 있다.

아래에서는, 디스플레이 기능을 제공하기 위한 구성요소들과 디스플레이 구동을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하고, 터치 센싱 기능을 제공하기 위한 구성요소들과 터치 구동을 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 기능을 제공하기 위하여, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)이 배치될 수 있으며, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된 디스플레이 패널(DISP)과, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(GDC)와, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어하는 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)로 각종 제어신호를 공급하여, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)를 제어한다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 게이트 구동 회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신한 영상 데이터 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하여 이에 대응되는 데이터 신호(Vdata)를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있으며, 타이밍 컨트롤러와 다른 제어장치일 수도 있다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 데이터 구동 회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC)와 함께 집적회로로 구현될 수 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호(Vdata)을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동 회로(DDC)는 '소스 드라이버'라고도 한다.

이러한 데이터 구동 회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털-아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼회로(Output Buffer Circuit) 등을 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그-디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.

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

게이트 구동 회로(GDC)는, 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호(Vgate, 스캔 전압, 스캔 신호, 또는 게이트 전압이라고도 함)를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동 회로(GDC)는 '스캔 드라이버'라고도 한다.

여기서, 스캔 신호(Vgate)는 해당 게이트 라인(GL)을 닫히게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)을 열리게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.

보다 구체적으로, 스캔 신호(Vgate)는 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-오프 시키게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)에 연결된 트랜지스터를 턴-온 시키게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.

트랜지스터가 N타입인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)일 수 있다. 트랜지스터가 P타입인 경우, 오프-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)이고, 온-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)일 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 오프-레벨 게이트 전압은 로우-레벨 게이트 전압(VGL)이고, 온-레벨 게이트 전압은 하이-레벨 게이트 전압(VGH)인 것으로 예로 든다.

이러한 게이트 구동 회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.

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

데이터 구동 회로(DDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등의 다양한 타입의 표시장치일 수 있다. 본 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)도 액정디스플레이 패널, 유기발광디스플레이 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.

디스플레이 패널(DISP)에 배치된 각 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 회로소자(예: 트랜지스터, 캐패시터 등)를 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(DISP)이 액정디스플레이 패널인 경우, 각 서브픽셀(SP)에는 픽셀전극이 배치되고, 픽셀전극과 데이터 라인(DL) 사이에 트랜지스터가 전기적으로 연결될 수 있다. 트랜지스터는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트노드에 공급되는 스캔 신호(Vgate)에 의해 턴-온 될 수 있으며, 턴-온 시, 데이터 라인(DL)을 통해 소스노드(또는 드레인노드)에 공급된 데이터 신호(Vdata)를 드레인노드(또는 소스노드)로 출력하여, 드레인노드(또는 소스노드)에 전기적으로 연결된 픽셀전극으로 데이터 신호(Vdata)를 인가해줄 수 있다. 데이터 신호(Vdata)가 인가된 픽셀전극과 공통전압(Vcom)이 인가된 공통 전극 사이에는 전계가 형성되고, 픽셀전극과 공통 전극 사이에 캐패시턴스가 형성될 수 있다.

각 서브픽셀(SP)의 구조는 패널 타입, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 터치 패널(TSP)과, 터치 패널(TSP)을 구동하여 센싱하는 터치 구동 회로(TDC)와, 터치 구동 회로(TDC)가 터치 패널(TSP)을 센싱한 결과를 이용하여 터치 유무 및/또는 터치 좌표를 검출하는 터치 컨트롤러(TCTR) 등을 포함할 수 있다.

터치 패널(TSP)은 사용자의 포인터에 의한 터치가 접촉하거나 근접할 수 있다. 이러한 터치 패널(TSP)에는 터치센서들이 배치될 수 있다.

여기서, 사용자의 포인터는 손가락(Finger) 또는 펜(Pen) 등일 수 있다.

펜은 신호 송수신 기능이 없는 수동 펜(Passive Pen) 또는 신호 송수신 기능이 있는 액티브 펜(Active Pen)일 수도 있다. 터치 구동 회로(TDC)는 터치 패널(TSP)로 터치구동신호를 공급하고, 터치 패널(TSP)을 센싱할 수 있다. 터치 컨트롤러(TCTR)는 터치 구동 회로(TDC)가 터치 패널(TSP)을 센싱한 결과를 이용하여 터치를 센싱할 수 있다. 여기서, 터치를 센싱한다는 것은 터치유무 및/또는 터치좌표를 검출한다는 것을 의미할 수 있다.

터치 패널(TSP)은 디스플레이 패널(DISP)의 외부에 배치되는 외장형일 수도 있고, 디스플레이 패널(DISP)의 내부에 배치되는 내장형일 수도 있다.

터치 패널(TSP)이 외장형인 경우, 터치 패널(TSP)과 디스플레이 패널(DISP)은 별도로 제작된 이후, 접착제 등에 의해 결합될 수 있다. 외장형 터치 패널(TSP)을 애드-온(Add-on) 타입이라고도 한다.

터치 패널(TSP)이 내장형인 경우, 디스플레이 패널(DISP)을 제작하는 공정 중에 터치 패널(TSP)이 함께 제작될 수 있다. 즉, 터치 패널(TSP)을 구성하는 터치센서들이 디스플레이 패널(DISP)의 내부에 배치될 수 있다. 내장형 터치 패널(TSP)은 인-셀(In-cell) 타입, 온-셀(On-cell) 타입, 하이브리드(Hybrid) 타입 등일 수 있다.

한편, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 패널(TSP)이 디스플레이 패널(DISP)의 내부에 배치되는 내장형인 것으로 가정한다.

디스플레이 패널(DISP)에 터치 패널(TSP)이 내장되는 경우, 즉, 디스플레이 패널(DISP)에 다수의 터치 전극(TE)이 배치되는 경우, 디스플레이 구동에 사용되는 전극들과 별도로 다수의 터치 전극(TE)이 디스플레이 패널(DISP)에 구성될 수도 있고, 디스플레이 구동을 위해 디스플레이 패널(DISP)에 배치되는 전극들을 다수의 터치 전극(TE)으로 활용할 수도 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(DISP)에 배치되는 공통 전극을 다수 개로 분할하여, 다수의 터치 전극(TE)으로도 활용할 수 있다. 즉, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)은 터치 센싱을 위한 전극들이면서, 디스플레이 구동을 위한 전극들일 수 있다. 아래에서, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)은 공통 전극들로 가정한다.

터치 컨트롤러(TCTR)는, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit), 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

디스플레이 컨트롤러(DCTR) 및 터치 컨트롤러(TCTR)은 별도로 구현될 수도 있고 통합되어 구현될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 터치 패널(TSP)에는, 다수의 터치 전극(TE)이 매트릭스 형태로 배치되고, 다수의 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주는 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다. 각 터치 전극(TE)에는 하나 이상의 터치 라인(TL)이 하나 이상의 컨택홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 전극(TE)의 셀프-캐패시턴스(Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하거나, 터치 전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 터치 패널(TSP)에는, 다수의 제1 터치 전극라인과 다수의 제2 터치 전극라인이 서로 교차하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 다수의 제1 터치 전극라인은 X축 방향으로 배치될 수 있고, 다수의 제2 터치 전극라인은 Y축 방향으로 배치될 수 있다. 여기서, 제1 터치 전극라인과 제2 터치 전극라인 각각은 바(Bar) 형태의 1개의 터치 전극일 수도 있고 둘 이상의 터치 전극이 전기적으로 연결된 형태일 수도 있다. 제1 터치 전극라인들은 구동라인, 구동전극, 구동터치 전극라인, Tx라인, Tx전극, 또는 Tx터치 전극라인 등이라고 할 수 있으며, 제2 터치 전극라인들은 수신라인, 수신전극, 수신터치 전극라인, 센싱라인, 센싱전극, 센싱터치 전극라인, Rx라인, Rx전극, 또는 Rx터치 전극라인 등이라고 할 수 있다.

이 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 제1 터치 전극라인 중 하나 이상으로 구동신호를 공급하고 제2 터치 전극라인들을 센싱하여 센싱데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 뮤추얼-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 패널(TSP)에는 다수의 터치 전극(TE)이 서로 분리된 형태로 배치될 수 있다.

이 경우, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 구동신호 (이하, 터치 전극 구동 신호(TDS)라고 함)를 공급하고, 구동신호가 공급된 하나 이상의 터치 전극(TE)을 센싱하여 센싱데이터를 출력하고, 터치 컨트롤러(TCTR)는 센싱데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출할 수 있다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 셀프-캐패시턴스 (Self-Capacitance)에 기반하여 터치를 센싱하는 경우를 가정하고, 터치 패널(TSP)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성된 것을 가정한다.

터치 구동 회로(TDC)에서 출력되는 터치 전극 구동 신호(TDS)는, 일정한 전압을 갖는 신호일 수도 있고, 전압이 가변되는 신호일 수도 있다.

터치 전극 구동 신호(TDS)가 전압이 가변되는 신호인 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)는, 일 예로, 정현파 형태, 삼각파 형태, 또는 구형파 형태 등 다양한 신호파형일 수 있다.

아래에서는, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 전압이 가변되는 신호인 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 여러 개의 펄스들로 이루어진 펄스신호인 것으로 가정한다. 터치 전극 구동 신호(TDS)가 여러 개의 펄스들로 이루어진 펄스신호인 경우, 일정한 주파수를 가질 수도 있고, 가변 되는 주파수를 가질 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 1개의 터치 전극(TE)이 차지하는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역의 크기와 대응될 수도 있고, 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역의 크기와 대응될 수도 있다. 즉, 다수의 터치 전극(TE) 각각은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다.

다수의 터치 전극(TE)이 매트릭스 형태로 배치되고, 다수의 터치 전극(TE) 중 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극이 동일한 열(또는 동일한 행)에 배치된다고 할 때, 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 제2 터치 전극과 중첩될 수 있다. 제1 터치 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 제2 터치 전극과 중첩되지 않는다.

다수의 터치 전극 열(또는 터치 전극 행)은 다수의 데이터 라인(DL)과 평행하게 배치될 수 있다. 다수의 터치 라인(TL)은 다수의 데이터 라인(DL)과 평행하게 배치될 수 있다.

1개의 터치 전극 열 (또는 터치 전극 행)에는 복수의 터치 전극(TE)이 배열되는데, 복수의 터치 전극(TE)에 전기적으로 연결되는 복수의 터치 라인(TL)은 복수의 터치 전극(TE)과 중첩될 수 있다.

예를 들어, 1개의 터치 전극 열에 배열된 복수의 터치 전극(TE)이 제1 터치 전극과 제2 터치 전극을 포함하고, 제1 터치 라인이 제1 터치 전극과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해주고, 제2 터치 라인이 제2 터치 전극과 터치 구동 회로(TDC)를 전기적으로 연결해준다고 가정할 때, 제1 터치 전극과 연결된 제1 터치 라인은, 제2 터치 전극(제1 터치 전극과 동일한 열에 배치된 터치 전극)과 중첩되되, 디스플레이 패널(DISP) 내에서는 제2 터치 전극과 전기적으로 절연(분리)될 수 있다. 한편, 제1 터치 라인과 제2 터치 라인은 터치 구동 회로(TDC) 내부에서는 구동 상황이나 필요에 따라 단락이 될 수도 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 분할 구동(TDD: Time Division Driving) 방식을 설명하기 위한 도면들이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 디스플레이와 터치 센싱을 번갈아 가면서 수행할 수 있다. 이와 같이, 디스플레이를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동이 번갈아 가면서 진행되는 방식을 시간 분할 구동 방식이라고 한다.

이러한 시간 분할 구동 방식에 따르면, 디스플레이를 위한 디스플레이 기간과 터치 센싱을 위한 터치 센싱 기간은 교번한다. 디스플레이 기간 동안, 터치 디스플레이 장치는 디스플레이 구동을 수행할 수 있다. 터치 센싱 기간 동안, 터치 표시장치는 터치 구동을 수행할 수 있다.

시간 분할 구동 방식의 일 예로, 한 프레임 시간은 하나의 디스플레이 기간과 하나의 터치 센싱 기간으로 분할될 수 있다. 시간 분할 방식의 다른 예로, 한 프레임 시간은 둘 이상의 디스플레이 기간과 하나 또는 둘 이상의 터치 센싱 기간으로 분할될 수 있다.

도 4를 참조하면, 시간 분할 구동 방식에 따르면, 터치 센싱 기간 동안, 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다. 이때, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)은 구동되지 않을 수 있다.

이러한 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 그 주변에 위치한 하나 이상의 데이터 라인(DL) 사이에는 전위차로 인한 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성될 수 있다. 이러한 불필요한 기생 캐패시턴스는 해당 터치 전극(TE)과 이에 연결된 터치 라인(TL)에 대한 RC 지연(RC Delay)을 증가시켜 터치 감도를 저하시킬 수 있다.

또한, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 그 주변에 위치한 하나 이상의 게이트 라인(GL) 사이에도 전위차로 인한 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성될 수 있다. 이러한 불필요한 기생 캐패시턴스는 해당 터치 전극(TE)과 이에 연결된 터치 라인(TL)에 대한 RC 지연을 증가시켜 터치 감도를 저하시킬 수 있다.

또한, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 그 주변에 위치한 하나 이상의 다른 터치 전극(TE) 사이에도 전위차로 인한 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성될 수 있다. 이러한 불필요한 기생 캐패시턴스는 해당 터치 전극(TE)과 이에 연결된 터치 라인(TL)에 대한 RC 지연을 증가시켜 터치 감도를 저하시킬 수 있다.

위에서 언급한 RC 지연은 시정수라고도 하고 로드(Load)라고도 할 수 있다.

이러한 로드를 제거해주기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 터치 센싱 기간 동안, 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 로드 프리 구동 시, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 모든 데이터 라인(DL) 또는 기생 캐패시턴스가 형성될 가능성이 있는 일부의 데이터 라인(DL)으로 로드 프리 구동신호(Load Free Driving Signal)를 데이터 신호(Vdata)로서 인가해줄 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 로드 프리 구동 시, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 모든 게이트 라인(GL) 또는 기생 캐패시턴스가 형성될 가능성이 있는 일부의 게이트 라인(GL)으로 로드 프리 구동신호를 스캔 신호(Vgate)로서 인가해줄 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 로드 프리 구동 시, 다수의 터치 전극(TE)의 일부로 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 다른 모든 터치 전극(TE) 또는 기생 캐패시턴스가 형성될 가능성이 있는 일부의 다른 터치 전극(TE)으로 로드 프리 구동신호를 인가해줄 수 있다.

전술한 로드 프리 구동신호(Load Free Driving Signal)는 터치 전극 구동 신호일 수도 있고, 터치 전극 구동 신호와 신호특성이 동일 또는 유사한 신호일 수 있다. 예를 들어, 전술한 로드 프리 구동신호의 주파수 및 위상은, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수 및 위상과 동일하거나 미리 정해진 오차범위 내에 동일할 수 있다. 그리고, 로드 프리 구동신호의 진폭과 터치 전극 구동 신호(TDS)의 진폭은 동일하거나 미리 정해진 오차범위 내에 동일할 수 있으며, 경우에 따라서, 의도적인 차이가 있을 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동(TFD: Time Free Driving) 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 디스플레이와 터치 센싱을 독립적으로 수행할 수 있다. 이와 같이, 디스플레이를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동을 독립적으로 수행하는 구동 방식을 시간 프리 구동 방식이라고 한다.

이러한 시간 프리 구동 방식에 따르면, 디스플레이를 위한 디스플레이 구동과 터치 센싱을 위한 터치 구동은 동시에 진행될 수도 있다. 또한, 어떠한 기간에는 디스플레이를 위한 디스플레이 구동만 진행되거나 터치 센싱을 위한 터치 구동만 진행될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치가 시간 프리 구동을 수행하는 경우, 시간 프리 구동의 3가지 케이스(Case 1, 2, 3)를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동 방식에 따른 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)의 다양한 타이밍을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동의 3가지 케이스(Case 1, 2, 3) 별 터치 전극 구동 신호(TDS)를 나타낸 도면이다.

시간 프리 구동의 케이스 1 (Case 1)에 따르면, 터치 디스플레이 장치는 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 진행할 수 있다. 이 경우, 데이터 구동 회로(DDC)에 의해 다수의 데이터 라인(DL)으로 영상 표시를 위한 데이터 신호(Vdata)가 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 다수의 터치 전극(TE) 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.

케이스 1에서, 터치 디스플레이 장치는, 터치 구동을 수행하기 위하여, 전압이 가변 되는 형태의 터치 전극 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)으로 공급할 수 있다.

아래에서, 케이스 1에서, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)라고 한다. 이러한 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)는 제1 진폭(AMP1)을 갖는다.

케이스 1에서, 터치 디스플레이 장치는 터치 구동을 수행하여, 터치 패널(TSP) 상의 손가락의 접촉에 의한 터치를 센싱할 수 있다. 이러한 터치 센싱을 핑거 센싱(Finger Sensing)이라고 한다.

또는, 케이스 1에서, 터치 디스플레이 장치는 터치 구동을 수행하여, 손가락 또는 펜이 터치 패널(TSP)에 접촉하지 않고 터치 패널(TSP)에 근접한 경우에 손가락 또는 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있다. 이러한 터치 센싱을 호버 센싱(Hover Sensing)이라고 한다.

시간 프리 구동의 케이스 2 (Case 2)에 따르면, 터치 디스플레이 장치는 디스플레이 구동만을 수행할 수 있다.

케이스 2에서, 터치 디스플레이 장치는, 손가락에 의해 터치를 센싱할 필요가 없기 때문에, 일반적인 터치 구동을 수행하지 않는다. 즉, 터치 디스플레이 장치는 터치 패널(TSP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE)으로 전압이 가변 되는 형태의 터치 전극 구동 신호(TDS)를 공급하지 않는다.

케이스 2에서, 터치 디스플레이 장치는, DC 전압 형태의 터치 전극 구동 신호(TDS)를 공급할 수 있다. 아래에서, 케이스 2에서, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)라고 한다.

한편, 케이스 2에서, 터치 디스플레이 장치는 펜(Pen)으로부터 출력된 펜 신호를 터치 전극(TE)을 통해 수신하여 펜을 센싱할 수 있다. 터치 디스플레이 장치는, 펜 센싱 결과, 펜의 위치, 틸트(Tilt), 압력(필압), 또는 각종 부가 정보를 알아낼 수 있다.

시간 프리 구동의 케이스 3 (Case 3)에 따르면, 터치 디스플레이 장치는 터치 구동만을 수행할 수 있다.

케이스 3에서, 터치 디스플레이 장치는, 터치 구동을 수행하기 위하여, 전압이 가변 되는 형태의 터치 전극 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)으로 공급할 수 있다.

아래에서, 케이스 3에서, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)라고 한다. 이러한 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)는 제1 진폭(AMP1)과 다른 제3 진폭(AMP3)을 갖는다.

케이스 3에서, 터치 디스플레이 장치는 터치 구동을 수행하여, 터치 패널(TSP) 상의 손가락의 접촉에 의한 터치를 센싱할 수 있다.

도 7을 참조하면, 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스(Case 1, 2, 3) 중에서, 케이스 1은 액티브 시간(Active Time)에 진행될 수 있고, 케이스 3은 블랭크 시간(Blank Time)에 진행될 수 있다. 여기서, 액티브 시간은 한 프레임의 화면이 디스플레이 되는 시간에 해당하며, 블랭크 시간은 한 프레임의 화면이 디스플레이 된 이후 다음 프레임의 화면이 디스플레이 되기 시작할 때까지 소요되는 시간에 해당할 수 있다.

도 7을 참조하면, 액티브 시간 동안, 케이스 1이 케이스 2로 변경될 수 있다.

도 7을 참조하면, 액티브 시간 동안, 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 함께 수행하다가(Case 1로 진행되다가), 펜 센싱을 위해, 핑거 센싱을 위한 터치 구동을 중단할 수 있다(즉, Case 1에서 Case 2로 변경됨).

케이스 1 및 3에서, 핑거 센싱을 위한 터치 구동 시, 터치 전극(TE)에는 진폭(AMP1, AMP3)을 갖는 터치 전극 구동 신호(TDS1, TDS3)가 인가될 수 있다.

케이스 2에서, 펜 센싱을 위해서, 터치 전극(TE)에는 DC 전압 형태의 터치 전극 구동 신호(TDS2)가 인가될 수 있다.

한편, 도 9를 참조하면, 디스플레이 구동과 함께 터치 구동이 수행되는 경우(Case 1)에 터치 전극(TE)에 인가되는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)은, 터치 구동만 수행되는 경우(Case 3)에 터치 전극(TE)에 인가되는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)의 제3 진폭(AMP3)보다 작을 수 있다.

액티브 시간 동안 터치 전극(TE)에 인가되는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)은, 블랭크 시간 동안 터치 전극(TE)에 인가되는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)의 제3 진폭(AMP3)보다 작을 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 액티브 시간 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 제1 진폭(AMP1)을 갖는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1) 또는 DC 전압에 해당하는 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)를 다수의 터치 전극(TE)으로 공급할 수 있다.

도 7 및 8을 참조하면, 블랭크 시간 동안, 터치 구동 회로(TDC)는, 제3 진폭(AMP3)을 갖는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)를 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 공급할 수 있다.

한편, 케이스 1에 해당하는 구동은 한 프레임 동안 진행될 수도 있고, 한 프레임 내 일부 시간 구간에서만 진행될 수도 있다. 케이스 2에 해당하는 구동은 모든 프레임 또는 일부의 프레임에서 진행될 수 있으며, 프레임 내에서도 일부 시간 구간에서만 진행될 수도 있다. 케이스 3에 해당하는 구동 시, 핑거 센싱을 위한 구동이 진행되거나 펜 센싱을 위한 구동이 진행될 수도 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동 방식에 따르면, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)은, 다양한 타이밍에 진행될 수 있다.

예를 들어, i번째 프레임에서와 같이, 한 프레임 동안, 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S) 없이, 디스플레이를 위한 디스플레이 구동만 진행될 수도 있다. 이는 펜 센싱(P/S)이 없는 케이스 2에 해당할 수 있다.

또한, j번째 프레임에서와 같이, 한 프레임 동안, 핑거 센싱(F/S) 이 한 프레임 시간 내 필요한 일부 시간 구간 동안만 진행될 수도 있다. 이는 케이스 1에 해당할 수 있다. 또한, 한 프레임 동안, 펜 센싱(P/S)이 한 프레임 시간 내 필요한 일부 시간 구간 동안만 진행될 수도 있다. 이는 케이스 2에 해당할 수 있다. 또한, 한 프레임 동안, 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S)이 한 프레임 시간 내 중첩되지 않는 일부 시간 구간들에서 진행될 수도 있다.

또한, k번째 프레임에서와 같이, 한 프레임 동안, 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S)이 중첩된 시간 구간 동안 진행될 수도 있다. 이 경우, 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S) 각각의 센싱 결과는, 터치컨트롤러(TCTR) 등에 의해, 정해진 알고리즘이나 센싱 위치에 따른 신호 분석을 통해, 구분될 수 있다.

이러한 예시들뿐만 아니라, 디스플레이와 터치 센싱(핑거 센싱 및/또는 펜 센싱)은 독립적으로 다양하게 타이밍에 진행될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스(Case 1, Case 2, Case 3) 별 주요신호들(TDS1, Vdata, VGL_M, VGH_M)의 파형을 정리하여 나타낸 도면이다.

케이스 1 및 2는 액티브 시간 동안의 구동 케이스이다. 케이스 3은 블랭크 시간 동안의 구동 케이스이다.

3가지 케이스 별로, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)와, 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 신호(Vdata)와, 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호(Vgate)를 생성하기 위해 게이트 구동 회로(GDC)에 공급되는 오프-레벨 게이트 전압(VGL) 및 온-레벨 게이트 전압(VGH)을 살펴본다.

액티브 시간 동안 디스플레이 구동만 진행되는 케이스 2의 경우, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)는 DC 전압 형태의 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)이다.

데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(Vdata)는 디스플레이를 위해 영상 디지털 신호가 디지털-아날로그 변환된 영상 아날로그 신호에 대응되는 신호로서, 데이터 라인(DL)을 통해, 해당 서브픽셀(SP)의 픽셀전극에 인가되는 픽셀전압일 수 있다. 단, 데이터 신호(Vdata)는 구동전압(AVDD)과 기저전압(AVSS) 사이에서 전압 변동이 될 수 있다.

게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 신호(Vgate)를 이루는 오프-레벨 게이트 전압(VGL)과 온-레벨 게이트 전압(VGH) 각각은 해당 DC 전압이다.

전술한 바와 같이, 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동을 위한 공통 전극의 역할도 할 수 있다. 따라서, 액티브 시간 동안 디스플레이 구동만 진행되는 케이스 2에서, 터치 전극(TE)에 인가되는 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)는 디스플레이를 위한 공통전압에 해당한다.

이에 따라, 해당 서브픽셀(SP)에서, 데이터 라인(DL)을 통해 픽셀전극에 인가된 데이터 신호(Vdata)와 터치 전극(TE)에 인가된 공통전압에 해당하는 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2) 사이의 전압 차이에 의해, 픽셀전극과 터치 전극(TE) 사이에 전계가 형성되어 해당 서브픽셀(SP)에서 원하는 빛이 나올 수 있다.

블랭크 시간 동안 터치 구동만 진행되는 케이스 3의 경우, 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS)는 제3 진폭(AMP3)을 갖는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)이다.

블랭크 시간 동안, 데이터 라인(DL)은 DC 전압에 해당하는 데이터 신호(Vdata)가 인가되거나 플로팅 상태일 수 있다. 블랭크 시간 동안, 게이트 라인(GL)은 DC 전압에 해당하는 오프-레벨 게이트 전압(VGL)으로 된 스캔 신호(Vgate)가 인가되거나 전기적으로 플로팅(Floating) 상태일 수 있다.

터치 구동만이 진행되는 블랭크 시간 동안, 로드 프리 구동이 수행되면, 전압 특성 관점에서 볼 때, 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)은 터치 전극(TE)과 동일하게 흔들릴 수 있다.

로드 프리 구동에 따라, 블랭크 시간 동안, 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(Vdata)는, 제3 터치 전극 구동 신호(TD3)이거나, 제3 터치 전극 구동 신호(TD3)와 신호특성(예: 위상, 주파수 및 진폭 등)이 동일하거나 유사한 로드 프리 구동 신호일 수 있다.

또한, 로드 프리 구동에 따라, 블랭크 시간 동안, 게이트 라인(GL)에 인가되는 오프-레벨 게이트 전압(VGL)은, 제3 터치 전극 구동 신호(TD3)이거나, 제3 터치 전극 구동 신호(TD3)와 신호특성(예: 위상, 주파수 및 진폭 등)이 동일하거나 유사한 로드 프리 구동 신호일 수 있다.

액티브 시간 동안 디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되는 케이스 1의 경우, 터치 전극(TE)에 인가된 터치 전극 구동 신호(TDS)는 제1 진폭(AMP1)을 갖는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)이다.

케이스 1의 경우, 액티브 시간 동안 디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되기 때문에, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)는 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호이면서, 데이터 신호(Vdata)와 캐패시턴스를 형성하기 위한 디스플레이 공통 전압(Vcom)이기도 하다.

터치 전극(TE)에 인가되는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)는, 디스플레이를 위한 픽셀전압에 해당하는 데이터 신호(Vdata)와 디스플레이를 위한 정해진 전압 차이를 가져야 한다.

디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되는 케이스 1에서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)가 두 가지 기능(터치 센싱을 위한 구동신호, 디스플레이를 위한 공통전압)을 하게 된다.

이처럼, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)에 해당하는 공통전압(Vcom)이 일정한 전압이 아니고 전압이 가변 되기 때문에, 터치 구동에 의해 데이터 라인(DL)이 영향을 받지 않기 위해서, 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호(Vdata)는, 디스플레이를 위한 원래의 전압 변동 이외에, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)만큼 추가적인 전압 변동이 있어야 한다.

그래야만, 픽젤전압에 해당하는 데이터 신호(Vdata)와 공통전압(Vcom)에 해당하는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1) 사이의 전압 차이에는, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 전압 변동 부분(즉, 제1 진폭(AMP1))이 제외되고, 디스플레이를 위한 원래의 전압 변동만이 존재하게 된다. 이에 따라, 정상적인 디스플레이가 가능해질 수 있다.

따라서, 디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되는 케이스 1에서의 데이터 신호(Vdata)는, 디스플레이 구동만 진행되는 경우(Case 2)의 데이터 신호(Vdata)와 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)가 조합된 형태의 신호일 수 있다.

다르게 표현하면, 디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되는 케이스 1에서의 데이터 신호(Vdata)는, 디스플레이 구동만 진행되는 경우(케이스 2)에서의 원래의 데이터 신호(Vdata)가 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)에 의해 오프셋 된 형태의 신호일 수 있다. 단, 데이터 신호(Vdata)는 구동전압(AVDD)과 기저전압(AVSS) 사이에서 전압 변동이 될 수 있다.

따라서, 터치 구동 및 디스플레이 구동이 동시에 진행되는 케이스 1에서의 데이터 신호(Vdata)와 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1) 간의 전압 차이는, 디스플레이 구동만 진행되는 케이스 2에서의 데이터 신호(Vdata)와 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2) 간의 전압 차이와 동일하다.

케이스 1의 경우에는, 터치 구동 및 디스플레이 구동이 동시에 진행되기 때문에, 로드 프리 구동이 필요할 수 있다.

즉, 케이스 1의 경우, 터치 구동 및 디스플레이 구동이 동시에 진행되기 때문에, 터치 구동에 의해 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이에 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지해주고, 터치 구동에 의해 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL) 사이에 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지해주는 것이 필요할 수 있다.

전술한 바에 따르면, 케이스 1의 경우, 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 전압 변동에 따라 흔들리기 때문에, 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이에는 디스플레이를 위한 전압 차이만 나고, 터치 구동에 의한 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되지 않는다. 즉, 케이스 1의 경우에는, 데이터 라인(DL)에 대한 로드 프리 구동이 필수로 진행된다.

케이스 1의 경우, 게이트 구동 회로(GDC)가 게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 신호(Vgate)를 생성하기 위해, 게이트 구동 회로(GDC)에 공급되는 오프-레벨 게이트 전압(VGL) 및 온-레벨 게이트 전압(VGH) 각각은 제3 터치 전극 구동 신호(TD3)와 신호특성(예: 위상, 주파수 및 진폭 등)이 동일하거나 유사한 로드 프리 구동 신호일 수 있다.

케이스 1의 경우, 데이터 신호(Vdata)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)를 기준으로 변조된 신호일 수 있다. 스캔 신호(Vgate)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)를 기준으로 변조된 신호일 수 있다.

아래에서는, 이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되며, 다수의 터치 전극(TE)이 배치된 디스플레이 패널(DISP)과, 다수의 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결 가능하고, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동 회로(GDC)와, 다수의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결 가능하고, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 다수의 터치 전극(TE)과 전기적으로 연결 가능하고, 다수의 터치 전극(TE)을 구동하는 터치 구동 회로(TDC) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 구동동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러(DCTR)와, 터치 구동 회로(TDC)의 구동동작을 제어하거나 터치 구동 회로(TDC)에서 출력된 센싱데이터를 이용하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 산출하는 터치 컨트롤러(TCTR) 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 파워 공급을 위한 터치 파워 회로(TPIC) 및 파워관리회로(PMIC) 등을 더 포함할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는, 게이트 라인(GL)의 구동에 필요한 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 터치 전극(TE)의 구동에 필요한 터치 전극 구동 신호(TDS)를 터치 구동 회로(TDC)으로 공급할 수 있다.

한편, 터치 전극(TE)의 구동 주체 관점에서 볼 때, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 컨트롤러(TCTR)로부터 수신된 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호)를 토대로 터치 센싱을 위한 터치 전극 구동 신호(TDS1, TDS3)를 다수의 터치 전극(TE) 중 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)으로 공급할 있다. 그리고, 터치 파워 회로(TPIC)는 터치 컨트롤러(TCTR)로부터 수신된 변조 신호(예: 펄스 폭 변조 신호)를 로드 프리 구동 신호(터치 전극 구동 신호의 일종)로서 다수의 터치 전극(TE) 중 비 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)으로 공급할 수도 있다. 여기서, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(TDS1, TDS3)와 비 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE)에 인가되는 로드 프리 구동 신호(터치 전극 구동 신호라고도 볼 수 있음)는, 동일할 신호일 수 있다.

파워관리회로(PMIC)는, 터치 파워 회로(TPIC)의 신호 공급을 위해 필요한 각종 DC 전압들(AVDD, Vcom, VGH, VGL 등)을 터치 파워 회로(TPIC)로 공급할 수 있다.

파워관리회로(PMIC)는, 데이터 구동 회로(DDC)의 데이터구동에 필요한 각종 DC 전압들(AVDD, AVSS 등)을 데이터 구동 회로(DDC)로 공급할 수 있다.

터치 컨트롤러(TCTR)는, 터치 파워 회로(TPIC), 터치 구동 회로(TDC), 또는 데이터 구동 회로(DDC) 등의 회로들에서 각종 신호(예: TDS 등)를 출력 또는 생성하기 위한 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 공급해줄 수 있다. 이러한 터치 컨트롤러(TCTR)는, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit), 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 각종 신호의 전압 레벨을 변경해주는 하나 이상의 레벨 쉬프터(L/S)를 더 포함할 수 있다.

이러한 하나 이상의 레벨 쉬프터(L/S)는, 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC), 터치 구동 회로(TDC), 파워터치회로(TPIC), 파워관리회로(PMIC), 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 및 터치 컨트롤러(TCTR) 등과 별도로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC), 터치 구동 회로(TDC), 파워터치회로(TPIC), 파워관리회로(PMIC), 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 및 터치 컨트롤러(TCTR) 등 중 하나 이상의 내부 모듈로 포함될 수도 있다.

도 10을 참조하면, 데이터 구동 회로(DDC)는 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등으로부터 입력된 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하는데 필요한 감마블록(GMA)을 포함할 수 있다.

도 11을 참조하면, 터치 파워 회로(TPIC)는, 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하는데 필요한 D/A변환 제어신호(DACS)를 데이터 구동 회로(DDC) 내 감마블록(GMA)로 공급하기 위해 구성될 수 있다.

위에서 언급한 D/A변환 제어신호(DACS)는, 일 예로, 감마기준전압(Gamma Reference Voltage, EGBI_M)을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서, 상위 전압인 구동전압(AVDD)과 하위 전압인 기저전압(AVSS)의 중간 수준의 하프 구동전압(HVDD_M) 등을 더 포함할 수도 있다.

D/A변환 제어신호(DACS) 중 하나일 수 있는 감마기준전압(EGBI_M)은 감마블록(GMA) 내 저항-스트링(Resistor String)의 양 끝 단에 입력되는 하이 감마기준전압(High Gamma Reference Voltage)와 로우 감마기준전압 (Low Gamma Reference Voltage) 등을 포함할 수 있다.

D/A변환 제어신호(DACS) 중 다른 하나일 수 있는 하프 구동전압(HVDD_M)은 구동전압(AVDD)의 대략 절반 정도가 되는 전압일 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 구동 회로(TDC)는, 제1 진폭(AMP1)을 갖고 스윙하는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)를 다수의 터치 전극(TE)으로 출력하거나, DC 전압에 해당하는 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)를 다수의 터치 전극(TE)으로 출력하거나, 제3 진폭(AMP3)을 갖고 스윙하는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)를 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 출력할 수 있다.

여기서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)는 터치 센싱을 위한 구동신호이고 디스플레이를 위한 공통전압(Vcom)에 해당한다. 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)는 디스플레이를 위한 공통전압(Vcom)에 해당한다. 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)는 터치 센싱을 위한 구동신호에 해당한다.

터치 구동 및 디스플레이 구동이 동시에 전행되는 케이스 1에서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)가 다수의 터치 전극(TE)으로 출력되는 경우, 다수의 터치 전극(TE)과 다수의 데이터 라인(DL) 간의 불필요한 기생 캐패시턴스의 형성 방지를 위한 로드 프리 구동이 필요하다.

이를 위해, 데이터 구동 회로(DDC)는, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)에 의한 터치 전극(TE)의 전압 변동 상황과 동일한 전압 변동 상황을 데이터 라인(DL)에 만들어주기 위한 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)에 공급할 수 있다.

이러한 로드 프리 구동을 위해, 데이터 구동 회로(DDC)는 감마 변조(Gamma Modulation) 기법을 활용할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 데이터 구동 회로(DDC)는, 소정의 진폭을 갖고 스윙하는 변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 데이터 구동 회로(DDC)는, 소정의 진폭을 갖고 스윙하는 변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)에 응답하여, 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC)와, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력하는 출력 버퍼회로 등을 포함할 수 있다.

변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)은, 터치 전극(TE)으로 인가되며 제1 진폭(AMP1)을 갖고 스윙 하는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 동기화되어 변조된 신호일 수 있다.

변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다. 경우에 따라서, 감마기준전압(EGBI_M)은 제 1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 동일하거나 유사한 진폭을 가질 수 있다.

변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)에 기초하여 생성된 데이터 신호(Vdata)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 전압변동과 대응되는 전압변동 부분을 포함할 수 있다.

전술한 데이터 구동 회로(DDC)의 감마 변조 기법을 위해, 케이스 1에 해당하는 구동 타이밍에서, 터치 파워 회로(TPIC)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭을 갖는 감마기준전압(EGBI_M)을 데이터 구동 회로(DDC)로 출력할 수 있다.

그리고, 케이스 2에 해당하는 구동 타이밍에, 터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압에 해당하는 감마기준전압(EGBI_M)을 데이터 구동 회로(DDC)로 출력할 수 있다.

그리고, 케이스 3에 해당하는 구동 타이밍에, 터치 파워 회로(TPIC)는 어떠한 형태의 감마기준전압(EGBI_M)이든 데이터 구동 회로(DDC)로 공급하지 않는다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널(DISP), 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 터치 구동 회로(TDC) 등은, DC 그라운드 전압(GND)에 접지될 수 있다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 시간 프리 구동의 3가지 케이스 별 구성 요소들 간의 신호 전달 체계를 나타낸 도면이다. 단, 터치 구동 회로(TDC) 및 데이터 구동 회로(DDC)가 하나의 구동회로(TDIC)로 통합 구현된 경우를 가정한다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압의 구동전압(AVDD), 온-레벨 게이트 전압(VGH1, VGH2) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL1, VGL2)을 파워관리회로(PMIC)로부터 입력 받는다.

도 11을 참조하면, 액티브 시간 동안 디스플레이 구동 및 터치 구동이 동시에 진행되는 경우(Case 1), 터치 파워 회로(TPIC)는 제1 진폭(AMP1)을 갖는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)를 터치 구동 회로(TDC)로 공급할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 동기화되어 스윙하는 하프구동전압(HVDD_M) 및 감마기준전압(EGBI_M)을 데이터 구동 회로(DDC)의 감마블록(GMA)으로 공급할 수 있다. 여기서, 하프구동전압(HVDD_M) 및 감마기준전압(EGBI_M) 각각은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 동기화되어 스윙하는 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다. 여기서, 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M) 각각은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 레벨쉬프터(L/S)를 거쳐 전압 레벨을 변경하여 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다. 레벨쉬프터(L/S)는 게이트 구동 회로(GDC)의 내부에 존재할 수 도 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 제1 진폭(AMP1)을 갖는 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)를 다수의 터치 전극(TE)으로 출력할 수 있다.

여기서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)는 터치 센싱을 위한 구동 신호일 뿐만 아니라, 디스플레이를 위한 공통 전압(Vcom)일 수 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수 및 위상과 대응되는 감마기준전압(EGBI_M)에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)가 다수의 터치 전극(TE)으로 출력되는 경우, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응되는 제1 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 라인(GL)에 공급하거나, 제1 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)만큼 오프셋 된 제1 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)을 게이트 라인(GL)에 공급할 수 있다.

케이스 1의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전압이 스윙하는 특성을 가질 수 있다.

도 13을 참조하면, 액티브 시간 동안 디스플레이 구동만 진행되는 경우 (Case 2), 터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압에 해당하는 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)를 터치 구동 회로(TDC)로 공급할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압 형태의 하프구동전압(HVDD_M)과 DC 전압 형태의 감마기준전압(EGBI_M)을 데이터 구동 회로(DDC)의 감마블록(GMA)으로 공급할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압 형태의 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다.

터치 파워 회로(TPIC)는 DC 전압 형태의 온-레벨 게이트 전압(VGH_M) 및 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 레벨쉬프터(L/S)를 거쳐 전압 레벨을 변경하여 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다. 레벨쉬프터(L/S)는 게이트 구동 회로(GDC)의 내부에 존재할 수 도 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 DC 전압 형태의 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)를 다수의 터치 전극(TE)으로 공급할 수 있다.

여기서, 다수의 터치 전극(TE)으로 공급된 DC 전압 형태의 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)은 디스플레이 구동을 위한 공통전압일 수 있다. 이에 따라, 다수의 터치 전극(TE)은 공통 전극들일 수 있다.

데이터 구동 회로(DDC)는, DC 전압에 해당하는 감마기준전압(EGBI_M) 및 하프구동전압(HVDD_M)에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 제2 터치 전극 구동 신호(TDS2)가 다수의 터치 전극(TE)으로 출력되는 경우, DC 전압인 제2 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 라인(GL)에 공급하거나, DC 전압인 제2 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)을 게이트 라인(GL)에 공급할 수 있다.

케이스 2의 경우, 디스플레이 패널(110)은 DC 전압 특성을 가질 수 있다.

도 14를 참조하면, 블랭크 시간 동안 터치 구동이 동시에 진행되는 경우(Case 3), 터치 파워 회로(TPIC)는 제3 진폭(AMP3)을 갖는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)를 터치 구동 회로(TDC)로 공급할 수 있다.

블랭크 시간 동안 디스플레이 구동이 필요하지 않기 때문에, 터치 파워 회로(TPIC)는 하프구동전압(HVDD_M) 및 감마기준전압(EGBI_M)을 데이터 구동 회로(DDC)의 감마블록(GMA)으로 공급하지 않는다. 즉, 블랭크 시간 동안, 시간 프리 구동의 케이스 3에 따라, 터치 구동은 수행되지만 디스플레이 구동은 수행되지 않기 때문에, 감마기준전압(EGBI_M)은 데이터 구동 회로(DDC)에 입력되지 않는다.

터치 파워 회로(TPIC)는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 동기화되어 스윙하는 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다. 여기서, 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)은 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

블랭크 시간 동안 디스플레이 구동이 필요하지 않기 때문에, 터치 파워 회로(TPIC)는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 동기화되어 스윙하는 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)을 출력하지 않는다.

터치 파워 회로(TPIC)는 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 레벨쉬프터(L/S)를 거쳐 전압 레벨을 변경하여 게이트 구동 회로(GDC)로 공급할 수 있다. 레벨쉬프터(L/S)는 게이트 구동 회로(GDC)의 내부에 존재할 수 도 있다.

블랭크 시간 동안, 터치 구동 회로(TDC)는 제1 진폭(AMP1)과 다른 제3 진폭(AMP3)을 갖는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)를 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부로 출력할 수 있다.

여기서, 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)는, 디스플레이를 위한 공통전압은 아니고, 터치 센싱을 위한 구동신호이다.

터치 구동 회로(TDC)에서 출력되는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)는, 다수의 터치 전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가될 뿐만 아니라, 로드 프리 구동을 위해 스위칭 회로(S/C)에 의해 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다른 전극들(예: 다른 터치 전극)이나 다른 배선들(DL, GL)로 인가될 수 있다.

보다 구체적으로, 블랭크 시간 동안, 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3) 또는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 대응되는 신호가 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부에 인가될 수 있다. 여기서, 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부에 인가되는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3) 또는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 대응되는 신호는, 해당 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 사이에 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지하여 해당 터치 전극(TE) 및 터치 라인(TL)에서의 로드(RC 지연)를 제거할 수 있는 로드 프리 구동 신호이다.

게이트 구동 회로(GDC)는, 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)가 다수의 터치 전극(TE)으로 출력되는 경우, 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 주파수 및 위상이 대응되는 제3 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)을 게이트 라인(GL)에 공급할 수 있다.

블랭크 시간 동안, 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3) 또는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 대응되는 신호(제3 오프-레벨 게이트 전압)가 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부에 인가될 수 있다.

여기서, 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부에 인가되는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3) 또는 제3 터치 전극 구동 신호(TDS3)와 대응되는 신호는 해당 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL) 사이에서 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지하여 해당 터치 전극(TE) 및 터치 라인(TL)에서의 로드(RC 지연)를 제거할 수 있는 로드 프리 구동 신호이다.

케이스 3의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전압이 스윙하는 특성을 가질 수 있다.

아래에서는, 시간 프리 구동의 3가지 케이스(Case 1, Case 2 Case 3) 중 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 케이스 1에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템(TFD System)에서, 감마 변조(Gamma Modulation) 기법을 통해 데이터 라인(DL)에 대한 시간 프리 구동(TFD)을 수행하기 위한 감마블록(GMA)의 예시이고, 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 감마 변조 기법을 통해 데이터 라인(DL)에 대한 시간 프리 구동을 수행하기 위한 감마블록(GMA)에서 사용되는 감마기준전압들(EGBI1_M, EGBI2_M, EGBI3_M, EGBI4_M)의 전압레벨 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.

단, 아래에서는, 극성 반전 구동(Polarity Inversion Driving)에 따라 데이터 라인(DL)이 구동되는 것을 가정한다.

본 발명의 실시예들에 따른 데이터 구동 회로(DDC) 내 감마블록(GMA)은, 감마기준전압(Gamma Reference Voltage, EGBI1_M, EGBI2_M, EGBI3_M, EGBI4_M)을 이용하여, 영상 디지털 신호를 포지티브 극성 또는 네거티브 극성의 영상 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 포함할 수 있다.

디지털-아날로그 컨버터(DAC)는 제1 변환 파트(포지티브 변환 파트)와 제2 변환 파트(네거티브 변환 파트)를 포함할 수 있다.

디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 제1 변환 파트는 여러 개의 저항들이 직렬로 연결된 제1 저항 스트링(P-RS)과, 영상 디지털 신호에 따라 포지티브 극성의 영상 아날로그 전압을 선택하는 제1 스위치(P-SW) 등을 포함한다. 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 제2 변환 파트는 여러 개의 저항들이 직렬로 연결된 제2 저항 스트링(N-RS)과, 영상 디지털 신호에 따라 네거티브 극성의 영상 아날로그 전압을 선택하는 제2 스위치(N-SW) 등을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 데이터 구동 회로(DDC) 내 감마블록(GMA)은, 포지티브 극성의 영상 아날로그 전압과 네거티브 극성의 영상 아날로그 전압을 선택하기 위한 멀티플렉서(MUX)와, 포지티브 극성의 영상 아날로그 신호에 해당하는 제1 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력하는 제1 출력 버퍼회로(P-BUF)와, 네거티브 극성의 영상 아날로그 신호에 해당하는 제2 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력하는 제2 출력 버퍼회로(N-BUF) 등을 포함할 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 데이터 구동 회로(DDC)가 극성 반전 구동을 수행하는 경우, 변조 신호 형태의 감마기준전압(EGBI_M)은, 포지티브 극성의 저항스트링(P-RS)의 양단에 인가되는 제1 감마기준전압(EGBI1_M)과 제2 감마기준전압(EGBI2_M)을 포함할 수 있고, 네거티브 극성의 저항스트링(N-RS)의 양단에 인가되는 제3 감마기준전압(EGBI3_M)과 제4 감마기준전압(EGBI4_M)을 포함할 수 있다.

4가지 감마기준전압(EGBI1_M, EGBI2_M, EGBI3_M, EGBI4_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수 및 위상 등이 동기화되어 변조된 신호일 수 있다.

4가지 감마기준전압(EGBI1_M, EGBI2_M, EGBI3_M, EGBI4_M) 각각은 전압이 가변 되는 전압으로서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 동일하거나 유사한 진폭을 가질 수 있다.

다시 말해, 데이터 구동 회로(DDC)에서, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)는, 영상 디지털 신호를 입력 받고, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 위상 및 주파수가 대응되는 제1 감마기준전압(EGBI1_M), 제2 감마기준전압(EGBI2_M), 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)을 입력 받고, 제1 감마기준전압(EGBI1_M) 및 제2 감마기준전압(EGBI2_M)에 응답하여 영상 디지털 신호를 제1 영상 아날로그 신호(포지티브 극성의 영상 아날로그 신호)로 변환하거나, 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)에 응답하여 영상 디지털 신호를 제2 영상 아날로그 신호(네거티브 극성의 영상 아날로그 신호)로 변환할 수 있다.

제1 출력 버퍼회로(P-BUF)는, 제1 영상 아날로그 신호를 입력 받아 제1 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

제2 출력 버퍼회로(N-BUF)는, 제2 영상 아날로그 신호를 입력 받아 제2 데이터 신호(Vdata)를 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다.

제1 데이터 신호(Vdata)는 i번째 프레임에 데이터 라인(DL)으로 출력되는 포지티브 극성의 데이터 신호(Vdata)이다. 그리고, 제2 데이터 신호(Vdata)는 i+1번째 프레임에 데이터 라인(DL)으로 출력되는 네거티브 극성의 데이터 신호(Vdata)일 수 있다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 제1 감마기준전압(EGBI1_M)은 포지티브 하이 감마기준전압(Positive High Gamma Reference Voltage)이고, 제2 감마기준전압(EGBI2_M)은 포지티브 로우 감마기준전압(Positive Low Gamma Reference Voltage)이고, 제3 감마기준전압(EGBI3_M)은 네거티브 하이 감마기준전압(Negative High Gamma Reference Voltage)이고, 제4 감마기준전압(EGBI4_M)은 네거티브 로우 감마기준전압(Negative Low Gamma Reference Voltage)일 수 있다.

제1 감마기준전압(EGBI1_M), 제2 감마기준전압(EGBI2_M), 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)은, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 동기화되어 스윙하는 변조 신호로서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.

제1 감마기준전압(EGBI1_M), 제2 감마기준전압(EGBI2_M), 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)은, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭(AMP)을 가질 수 있다.

제1 감마기준전압(EGBI1_M)은 제2 감마기준전압(EGBI2_M)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 제2 감마기준전압(EGBI2_M)은 제3 감마기준전압(EGBI3_M)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 제3 감마기준전압(EGBI3_M)은 제4 감마기준전압(EGBI4_M)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다.

한편, 도 15를 참조하면, 제1 출력 버퍼회로(P-BUF)은 PH 노드에 인가된 구동전압(AVDD)과 PL 노드에 인가된 하프 구동전압(HVDD_M)에 의해 동작할 수 있다.

제2 출력 버퍼회로(N-BUF)은 NH 노드에 인가된 하프 구동전압(HVDD_M)과 NL 노드에 인가된 기저전압(AVSS)에 의해 동작할 수 있다.

제1 출력 버퍼회로(P-BUF)에 인가되는 구동전압(AVDD)과 제2 출력 버퍼회로(N-BUF)에 인가되는 하프 구동전압(HVDD_M)은, 동일한 역할을 하는 전압(버퍼 구동전압)이다. 제1 출력 버퍼회로(P-BUF)에 인가되는 하프 구동전압(HVDD_M)과 제2 출력 버퍼회로(N-BUF)에 인가되는 기저전압(AVSS)은, 동일한 역할을 하는 전압(버퍼 기저전압)이다.

구동전압(AVDD)은 DC 전압일 수 있다. 기저전압(AVSS)은 구동전압(AVDD)보다 낮은 DC 전압일 수 있다. 예를 들어, 기저전압(AVSS)은 0[V]일 수 있다.

하프 구동전압(HVDD_M)은 구동전압(AVDD)과 기저전압(AVSS) 사이에서 전압이 스윙하는 신호일 수 있다.

하프 구동전압(HVDD_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응되는 신호일 수 있다. 이에 따라, 하프 구동전압(HVDD_M)은, 제1 감마기준전압(EGBI1_M), 제2 감마기준전압(EGBI2_M), 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)의 주파수 및 위상과 대응될 수 있다.

경우에 따라, 하프 구동전압(HVDD_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 하프 구동전압(HVDD_M)은 제1 감마기준전압(EGBI1_M), 제2 감마기준전압(EGBI2_M), 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)의 진폭과 대응되는 진폭을 가질 수 있다.

제1 감마기준전압(EGBI1_M) 및 제2 감마기준전압(EGBI2_M)은 하프 구동전압(HVDD_M)보다 높은 전압으로 설정될 수 있다. 제3 감마기준전압(EGBI3_M) 및 제4 감마기준전압(EGBI4_M)은 하프 구동전압(HVDD_M)보다 낮은 전압으로 설정될 수 있다.

제4 감마기준전압(EGBI4_M)의 로우 레벨 전압은 기저전압(AVSS)보다 높게 설정될 수 있다. 특히, 제1 감마기준전압(EGBI1_M)의 로우 레벨 전압과 구동전압(AVDD) 간의 차이(△V)는 제1 감마기준전압(EGBI_M)의 진폭(AMP) 이상이 되도록 설정될 수 있다.

도 15를 참조하면, 제1 출력 버퍼회로(P-BUF)에 하프 구동전압(HVDD_M)이 인가되는 지점 (PL 노드)과 제2 출력 버퍼회로(N-BUF)에 하프 구동전압(HVDD_M)이 인가되는 지점 (NH 노드)이 공통으로 연결된 NHV 노드에는, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭을 갖는 전압(AVSS_M)이 캐패시터(Ch)를 통해 인가될 수 있다.

하프 구동전압(HVDD_M)은 제1 출력 버퍼회로(P-BUF)에 대하여 로우 레벨의 기저전압의 역할을 하고 제2 출력 버퍼회로(N-BUF)에 대하여 하이 레벨의 구동전압의 역할을 모두 하는데, 이와 관련하여, NHV 노드에 연결된 캐패시터(Ch)는 NHV 노드와 하프 구동전압(HVDD_M)의 전압 안정화에 도움을 줄 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수가 더 빠른 경우, 시간 프리 구동을 위한 주요신호들(TDS1, Vdata, VGL_M, VGH_M, Vgate)의 파형을 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 시간 프리 구동 시스템에서, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수가 더 느린 경우, 시간 프리 구동을 위한 주요신호들(TDS1, Vdata, VGL_M, VGH_M, Vgate)의 파형을 나타낸 도면이다.

제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수는 빠르게 할 수도 있고 느리게 할 수도 있다. 즉, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T)는 짧을 수도 있고 길 수도 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T)는 정해진 수평시간(1H) 또는 데이터 전압 인가 기간 보다 짧을 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T)는 정해진 수평시간(1H) 또는 데이터 전압 인가 기간 보다 길 수 있다. 여기서, 미리 정해진 수평시간은 1H, 2H, 또는 3H 등일 수 있다. 아래에서는, 미리 정해진 수평시간이 1H인 경우를 예로 든다.

도 17을 참조하면, 터치 전극 구동 신호(TDS1)는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호이고, 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T) 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H)보다 짧을 수 있다.

이 경우, 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(Vdata)의 하이 레벨 전압 기간 또는 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호(Vgate)의 하이 레벨 전압 기간 동안, 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

도 18을 참조하면, 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T) 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간(1H) 또는 데이터 전압 인가 기간 보다 길 수 있다.

이 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T) 또는 하이 레벨 전압 기간 동안, 적어도 하나의 데이터 라인(DL)에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호(Vdata)의 전압 레벨이 1차례 이상 변하거나, 적어도 하나의 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호(Vgate)의 전압 레벨이 1차례 이상 변할 수 있다.

도 17 및 도 18을 참조하여 신호 파형에 대하여 더욱 구체적으로 살펴본다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 시간 프리 구동 방식에 따라 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 경우, 데이터 신호(Vdata)는 제1 펄스 폭(W1)을 갖는 제1 펄스들(PULSE1)과 제2 펄스 폭(W2)을 갖는 제2 펄스들(PULSE2)이 결합된 신호 형태일 수 있다. 여기서, 제2 펄스 폭(W2)은 제1 펄스 폭(W1)보다 클 수 있다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 데이터 신호(Vdata)는 구동전압(AVDD) 및 기저전압(AVSS) 사이에서 전압이 변동될 수 있다.

도 17에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T)가 정해진 수평시간(예: 1H)보다 짧은 경우, 데이터 신호(Vdata)에서 제1 펄스들(PULSE1)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭을 갖는 부분이 있을 수 있다. 제1 펄스들(PULSE1)의 제1 펄스 폭(W1)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 펄스 폭과 대응될 수 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주기(T)가 정해진 수평시간(예: 1H)보다 긴 경우, 데이터 신호(Vdata)에서 제2 펄스들(PULSE2)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1 진폭(AMP1)과 대응되는 진폭을 갖는 부분이 있을 수 있다. 제2 펄스들(PULSE2)의 제2 펄스 폭(W2)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 펄스 폭과 대응될 수 있다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 터치 파워 회로(TPIC)에서 게이트 구동 회로(GDC)로 공급되는 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응된다. 터치 파워 회로(TPIC)에서 게이트 구동 회로(GDC)로 공급되는 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응된다.

도 17 및 도 18을 참조하며, 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M) 및 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)은, 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 제1진폭(AMP1)과 동일한 진폭 또는 허용범위 내에서 동일한 진폭을 가질 수 있다.

도 17을 참조하면, 게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 신호(Vgate)는, 해당 게이트 라인(GL)이 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)으로 구동되는 수평시간(1H)을 제외한 나머지 기간 동안에는 오프-레벨 게이트 전압 (VGL_M)을 갖고, 해당 게이트 라인(GL)이 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)으로 구동되는 수평시간(1H) 동안에는, 온-레벨 게이트 전압 (VGH_M)일 수 있는데, 해당 픽셀에 포함된 트랜지스터의 게이트 전극에 인가될 트랜지스터 턴-온에 필요한 진폭에 해당하는 전압(△Vgate)과 온-레벨 게이트 전압 (VGH_M)이 더해진 형태일 수 있다. 여기서, 해당 게이트 라인(GL)을 여는데 필요한 진폭에 해당하는 전압(△Vgate)은 DC 전압 형태의 하이레벨 게이트전압(VGH)과 로우레벨 게이트전압(VGL)의 전압 차이일 수 있다.

도 17을 참조하면, 게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 신호(Vgate)에서, 해당 게이트 라인(GL)이 게이트 하이전압(VGH)으로 구동되는 수평시간(1H) 동안에는, 온-레벨 게이트 전압 (VGH) 위에 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)이 얹어진 형태이고, 수평시간(1H)을 제외한 나머지 시간 동안에는 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)의 상태이다. 여기서, 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응된다.

도 18을 참조하면, 게이트 라인(GL)에 인가되는 스캔 신호(Vgate)에서, 해당 게이트 라인(GL)이 온-레벨 게이트 전압(VGH_M)으로 구동되는 수평시간(1H) 동안에는, 해당 게이트 라인(GL)을 여는데 필요한 진폭에 해당하는 전압(△Vgate)이 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M) 위에 얹어진 형태이고, 수평시간(1H)을 제외한 나머지 시간 동안에는 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)의 상태이다. 여기서, 변조 신호 형태의 오프-레벨 게이트 전압(VGL_M)은 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 주파수 및 위상이 대응된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행하기 위한 방법으로서, 감마 변조 기법을 사용할 수 있다.

이 경우, 감마 변조에 따라 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 대응되는 주파수 및 위상을 갖도록 변조된 데이터 신호(Vdata)와 스캔 신호(Vgate)가 DC 전압의 그라운드 전압이 인가된 디스플레이 패널(DISP)에 공급된다.

한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 수행하기 위한 방법으로서, 감마 변조 기법 이외에, 그라운드 변조 기법을 사용할 수도 있다.

그라운드 변조 기법은 디스플레이 패널(DISP)에 인가된 그라운드 전압을 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)의 주파수 및 위상과 대응되게 스윙 시켜줌으로써, 디스플레이 패널(DISP)에 인가된 데이터 신호(Vdata)와 스캔 신호(Vgate)는, 디스플레이 패널(DISP) 상에서 제1 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 대응되는 주파수 및 위상을 갖게 된다.

다시 말해, 감마 변조 기법은 디스플레이 패널(DISP)은 DC 그라운드 전압으로 잡혀 있지만, 디스플레이 관련 신호들(Vdata, Vgate)을 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 대응되는 변조 신호 형태로 디스플레이 패널(DISP)에 인가하는 방식이다.

이에 비해, 그라운드 변조 기법은 디스플레이 관련 신호들(Vdata, Vgate)은 변조 조작 없이 디스플레이 패널(DISP)에 인가하지만, 디스플레이 패널(DISP)이 변조 신호 형태의 그라운드 전압으로 잡혀 있기 때문에, 디스플레이 패널(DISP)에 인가되는 디스플레이 관련 신호들(Vdata, Vgate)이 터치 전극 구동 신호(TDS1)와 대응되는 변조 신호 형태를 띄게 되는 방식이다.

아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 전압 레벨이 변하는 제1 및 제3 터치 전극 구동 신호(TDS1, TDS3)를 터치 전극 구동 신호(TDS)라고 기재한다.

도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동을 위해 스캔 신호(Vgate)를 생성하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동과 관련된 온-클럭 신호(ON_CLK), 오프-클럭 신호(OFF_CLK) 및 스캔 신호(Vgate)를 나타낸 도면이다.

도 19를 참조하면, 게이트 구동을 위하여, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)를 클럭 제너레이터(CGR)로 출력한다.

클럭 제너레이터(CGR)는 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)를 토대로 2개 이상의 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)를 생성하여 출력할 수 있다. 여기서, 일 예로, 클럭 제너레이터(CGR)는 레벨 쉬프터(L/S)일 수 있다.

클럭 제너레이터(CGR)는 게이트 구동 방식에 따라 2개 이상의 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)를 생성할 수 있다.

게이트 구동 회로(GDC)는 2개 이상의 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)를 토대로 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, …)을 생성하여 다수의 게이트 라인(GL1, GL2, … )에 순차적으로 출력할 수 있다.

각 스캔 신호(Vgate1, Vgate2, …)는 2개 이상의 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …) 중 하나의 게이트 클럭 신호에 포함된 다수의 클럭 펄스 중 해당 타이밍에 맞는 클럭 펄스이다.

도 20은 4개의 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)를 이용하여 게이트 구동이 되는 경우를 가정한 것이다.

도 20을 참조하면, 온-클럭 신호(ON_CLK)는 하이 레벨 기간(Pon)이 일정한 주기(T1)로 반복된다. 오프-클럭 신호(OFF_CLK)는 하이 레벨 기간(Poff)이 일정한 주기(T1)로 반복된다. 온-클럭 신호(ON_CLK)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK)는 동일한 주파수(f1=1/T1)를 갖는다.

클럭 제너레이터(CGR)는 온-클럭 신호(ON_CLK)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK)를 이용하여 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)을 생성할 수 있다.

도 20을 참조하면, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 동안, 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)은 라이징 된다. 즉, 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)의 라이징 구간(Pup)은 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 대응된다.

도 20을 참조하면, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 동안, 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)은 폴링 된다. 즉, 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)의 폴링 구간(Pdown)은 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)과 대응된다.

전술한 바와 같이 생성된 게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, GCLK3, GCLK4)을 토대로 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, Vgate5, …)이 생성될 수 있다.

도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)에서 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되는 경우와 이에 따른 라인 화상 불량을 나타낸 도면이다.

도 21을 참조하면, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)와 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)는 다를 수 있다. 이에 따라, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되는 상황이 발생할 수 있다.

이와 마찬가지로, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 주파수(f1)와 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)도 다르기 때문에, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되는 상황이 발생할 수 있다.

도 22를 참조하면, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 및 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동이 발생하는 경우(2200), 동시 구동을 위해 감마 변조 중인 데이터 라인(DL)이 영향을 받게 되어 디스플레이 패널(DISP)에서 라인 형태의 화상 불량이 발생할 수 있다.

다시 말해, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동과 중첩되는 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 및 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)에 대응되는 스캔 신호(Vgate)가 인가되는 게이트 라인들(GL)이 배치되는 라인 블록(2210)에 포함되는 서브픽셀들의 화상 불량이 발생할 수 있다.

게이트 클럭 신호들(GCLK1, GCLK2, …)의 라이징 구간(Pup)과 폴링 구간(Pdown) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되는 경우에도, 전술한 라인 형태의 화상 불량이 발생할 수 있다.

또한, 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, …)의 라이징 구간(Pup)과 폴링 구간(Pdown) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되는 경우에도, 전술한 라인 형태의 화상 불량이 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 구동과 디스플레이 구동이 동시에 진행됨에 따라, 터치 구동이 디스플레이 구동에 영향을 끼치게 되어 화상 불량 현상을 야기하는 것이다.

아래에서는, 게이트 구동 관련 신호(ON_CLK, OFF_CLK, GCLK, Vgate)와 터치 전극 구동 신호(TDS)의 타이밍 관계에 따라 발생하는 라인 형태의 화상 불량을 방지하기 위한 구동 방법을 설명한다.

도 23a 및 도 23b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 구동 관련 신호(ON_CLK, OFF_CLK, GCLK, Vgate)와 터치 전극 구동 신호(TDS)의 타이밍 관계에 따라 발생하는 라인 형태의 화상 불량을 방지하기 위한 구동 방법을 나타낸 도면들이다.

도 23a 및 도 23b를 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)는 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 출력할 수 있다.

또한, 터치 구동 회로(TDC)는 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 출력할 수 있다.

또한, 터치 구동 회로(TDC)는 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 출력할 수 있다.

또한, 터치 구동 회로(TDC)는 스캔 신호(Vgate1, Vgate2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 전극 구동 신호(TDS)를 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 출력할 수 있다.

터치 컨트롤러(TCTR)는 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어할 수 있다. 여기서, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동된다는 것은, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동 구간이 서로 동일한 타이밍에 발생하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.

또한, 터치 컨트롤러(TCTR)는 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어할 수 있다. 여기서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동된다는 것은, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)과 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동 구간이 서로 동일한 타이밍에 발생하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.

또한, 터치 컨트롤러(TCTR)는 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어할 수 있다. 여기서, 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동된다는 것은, 게이트 클럭 신호(GCLK1, GCLK2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)과 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동 구간이 서로 동일한 타이밍에 발생하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.

또한, 터치 컨트롤러(TCTR)는 스캔 신호(Vgate1, Vgate2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어할 수 있다. 여기서, 스캔 신호(Vgate1, Vgate2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)을 회피하여, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동된다는 것은, 스캔 신호(Vgate1, Vgate2, …)의 라이징 구간(Tup) 및 폴링 구간(Tdown)과 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 변동 구간이 서로 동일한 타이밍에 발생하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.

도 23a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 서로 다른 타이밍이 되도록 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 서로 중첩되지 않거나 일치하지 않도록 제어할 수 있다.

온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)은 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …)의 라이징 구간(Pup)과 관련되고, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)은 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …)의 폴링 구간(Pdown)과 관련될 수 있다. 경우에 따라, 온-클럭 신호(ON_CLK)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK)가 네거티브 신호 형태로 바뀔 수 있다. 이 경우, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 로우 레벨 기간은 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …)의 라이징 구간(Pup)과 관련될 수도 있고, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 로우 레벨 기간은 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …)의 폴링 구간(Pdown)과 관련될 수도 있다.

2가지 클럭 신호(ON_CLK, OFF_CLK)와 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …) 간의 관계를 고려하면, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)에 인가되는 제1 스캔 신호(Vgate1)의 폴링 구간(Pdown)은, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 게이트 라인(예: GL3)에 인가되는 다른 스캔 신호(예: Vgate3)의 라이징 구간(Pup)과 서로 다른 타이밍일 수 있다.

도 23b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치는 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 대응되도록 제어할 수 있다. 여기서, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 대응한다는 것은, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 시간적으로 동일한 기간들이거나 시간적으로 일부 중첩되는 기간들이라는 의미일 수 있다.

2가지 클럭 신호(ON_CLK, OFF_CLK)와 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …) 간의 관계를 고려하면, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)에 인가되는 제1 스캔 신호(Vgate1)의 폴링 구간(Pdown)은, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3)에 인가되는 다른 제3 스캔 신호(Vgate3)의 라이징 구간(Pup)과 대응될 수 있다.

여기서, 제1 게이트 라인(GL1)과 이와 다른 제3 게이트 라인(GL3)은 동일한 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3) 사이에는 하나 이상의 또 다른 게이트 라인(GL2)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3)은 바로 인접한 게이트 라인들일 수도 있다.

2가지 클럭 신호(ON_CLK, OFF_CLK)와 스캔 신호들(Vgate1, Vgate2, Vgate3, Vgate4, …) 간의 관계를 고려하면, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제2 게이트 라인(GL2)에 인가되는 제2 스캔 신호(Vgate2)의 폴링 구간(Pdown)은, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제4 게이트 라인(GL4)과 다른 제4 게이트 라인(GL4)에 인가되는 다른 제4 스캔 신호(Vgate4)의 라이징 구간(Pup)과 대응될 수 있다.

여기서, 제2 게이트 라인(GL2)과 이와 다른 제4 게이트 라인(GL4)은 동일한 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제2 게이트 라인(GL2)과 다른 제4 게이트 라인(GL4) 사이에는 하나 이상의 또 다른 게이트 라인(GL3)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 제2 게이트 라인(GL2)과 다른 제4 게이트 라인(GL4)은 바로 인접한 게이트 라인들일 수도 있다.

아래에서는, 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)와 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 관계에 따른 제어 방법을 설명한다. 단, 설명의 편의를 위하여, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)를 기준으로 설명한다.

도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 다른 경우, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면이다.

도 24를 참조하면, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)는 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)와 다를 수 있다.

특히, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)는 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)와 다를 수 있다.

이렇게 되면, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 라이징 되는 구간(2410)이 발생할 수밖에 없다.

이러한 구간(2410)에서는, 듀티비의 조절에 따라, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 지난 후에, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 지연 되어 라이징 될 수 있다.

또한, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 폴링 되는 구간(2420)이 발생할 수밖에 없다.

이러한 구간(2410)에서는, 듀티비의 조절에 따라, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)이 시작하기 전에, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 미리 폴링 될 수 있다.

전술한 바와 같이, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 다른 경우, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어하게 되면, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 가변 되는 듀비티(DR1, DR2, …)를 가질 수 있다.

예를 들어, 도 24를 참조하면, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 제1 듀티비(DR1)를 갖는 제1 신호 구간과 제1 듀티비(DR1)와 다른 제2 듀티비(DR2)를 갖는 제2 신호 구간을 포함할 수 있다.

터치 전극 구동 신호(TDS)의 제2 신호 구간이 제1 듀티비(DR1)와 다른 제2 듀티비(DR2)를 가짐으로써, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 제2 신호 구간에서 전압 레벨이 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피할 수 있다.

다른 예를 들어, 도 24를 참조하면, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 제1 듀티비(DR1)를 갖는 제1 신호 구간과 제1 듀티비(DR1)와 다른 제3 듀티비(DR3)를 갖는 제3 신호 구간을 포함할 수 있다.

터치 전극 구동 신호(TDS)의 제3 신호 구간이 제1 듀티비(DR1)와 다른 제3 듀티비(DR3)를 가짐으로써, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 제3 신호 구간에서 전압 레벨이 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피할 수 있다.

한편, 아래에서는, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 N배 또는 1/N배인 경우, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 방법을 설명한다.

도 25a 및 도 25b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 2배인 경우, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면이고, 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 4배인 경우, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)을 회피하여 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되도록 제어하는 것을 나타낸 도면이다.

도 25a 및 도 25b를 참조하면, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)는 제1 주기(T1)로 전압 레벨이 변동된다. 터치 전극 구동 신호(TDS)는 제2 주기(T2)로 전압 레벨이 변동된다.

터치 전극 구동 신호(TDS)의 제2 주기(T2)는 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 제1 주기(T1)의 2배이다(T2=2*T1).

따라서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)는 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 2배이다(f1=1/T1=1/(T2/2)=2(1/T2)=2f2).

도 26a 및 도 26b를 터치 전극 구동 신호(TDS)의 제2 주기(T2)는 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 제1 주기(T1)의 4배이다(T2=4*T1).

따라서, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)는 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 4배이다(f1=1/T1=1/(T2/4)=4(1/T2)=4f2).

도 25a 및 도 26a과 같이, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 N배(N은 자연수)가 되는 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 라이징 시점(TR2)이 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 폴링 시점(TF1)보다 늦게 설정됨으로써, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되지 않도록 제어할 수 있다.

도 25b 및 도 26b과 같이, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 N배(N은 자연수)가 되는 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 라이징 시점(TR2)이 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 라이징 시점(TR1)보다 빠르게 설정됨으로써, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되지 않도록 제어할 수 있다.

전술한 방식에 따라, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 1/N배(N은 자연수)가 되는 경우에도, 터치 전극 구동 신호(TDS)와 오프-클럭 신호(OFF_CLK) 각각의 라이징 시점과 폴링 시점을 적절히 제어하여, 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되지 않도록 제어할 수 있다.

또한, 전술한 방식과 마찬가지로, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 주파수(f1)가 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 1/N배(N은 자연수)가 되는 경우에도, 터치 전극 구동 신호(TDS)와 온-클럭 신호(ON_CLK) 각각의 라이징 시점과 폴링 시점을 적절히 제어하여, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되지 않도록 제어할 수 있다.

한편, 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)는 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)인 경우에는, 전술한 바와 같이, 라이징/폴링 시점의 제어를 통해, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff) 중에 터치 전극 구동 신호(TDS)의 전압 레벨이 변동되지 않도록 제어할 수 있기 때문에, 터치 전극 구동 신호(TDS)의 듀티비 제어는 불필요하다.

따라서, 온-클럭 신호(ON_CLK) 및 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 주파수(f1)는 터치 전극 구동 신호(TDS)의 주파수(f2)의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)인 경우, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 일정한 듀티비를 갖는다.

도 27 및 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 도 23b와 같은 게이트 구동 제어에 따른 효과를 설명하기 위한 도면들로서, 도 27은 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)과 턴-온 구동이 되는 게이트 라인(GL1)이 중첩되는 상황을 나타낸 도면이고, 도 28은 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)과 중첩되고 턴-온 구동이 되는 게이트 라인(GL1)과 연결된 서브픽셀의 등가회로이다.

도 27을 참조하면, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행될 때, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …)로 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가되어 구동된다. 여기서, 터치 전극 구동 신호(TDS)는 터치 구동을 위한 신호이면서, 디스플레이 구동을 위한 공통 전압 신호이기도 한다.

터치 구동 회로(TDC)는, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행될 때, 터치를 센싱하기 위하여, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …)의 전체 또는 일부를 센싱한다. 도 27의 예시에서는, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …) 중 하나의 터치 전극(TE2)이 센싱 대상인 경우이다.

한편, 전술한 바와 같이, 디스플레이 패널(DISP)에서 배치된 일부의 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, GL4, …)은 동일한 행에 배치되는 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …)과 중첩될 수 있다.

이에 따라, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행될 때, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …) 중 센싱 대상이 되는 터치 전극(도 27의 예시에서는, TE2)과 중첩되는 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, GL4, …) 중 일부(도 27의 예시에서는, GL1)는 턴-온 레벨의 스캔 신호(도 27의 예시에서는, Vgate1)가 인가되어 구동 (턴-온 구동)이 될 수 있다.

단, 도 27에서, 턴-온 레벨의 스캔 신호(Vgate1)는, 디스플레이 구동 및 터치 구동을 동시에 수행하기 위한 신호 파형(도 17 또는 도 18의 스캔 신호(Vgate)와 같은 신호 파형)을 가지지만, 설명의 편의와 이해를 돕기 위하여, 디스플레이 구동만 수행될 때의 신호 파형으로 도시된 것이다.

도 28에 도시된 서브픽셀(SP)에 배치되는 트랜지스터(TR)은, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …) 중 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)과 중첩되는 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, GL4, …) 중 일부(GL1)를 통해서 공급되는 턴-온 레벨의 스캔 신호(Vgate1)에 의해 턴-온이 된다.

디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다른 모든 서브픽셀들(SP)의 등가회로는 도 28에 예시된 서브픽셀(SP)의 등가회로와 같다. 도 28을 참조하여 서브픽셀(SP)의 구조를 간략하게 설명하면, 서브픽셀(SP)은 트랜지스터(TR)과 픽셀전극(PXL)을 포함할 수 있다.

서브픽셀(SP) 내 트랜지스터(TR)는, 게이트 라인(GL1)과 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(DL)과 연결된 드레인 전극(또는 소스 전극) 및 픽셀 전극(PXL)과 연결된 소스 전극(또는 드레인 전극)을 포함할 수 있다

서브픽셀(SP) 내 트랜지스터(TR)는, 게이트 라인(GL1)을 통해 공급되는 스캔 신호(Vgate1)에 턴-온 될 수 있으며, 이에 따라, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 신호(Vdata)를 픽셀 전극(PXL)으로 전달한다. 픽셀 전극(PXL)에 전달된 데이터 신호(Vdata)는 도 17 또는 도 18에 도시된 신호 파형과 같을 수 있다.

데이터 신호(Vdata)가 전달된 픽셀 전극(PXL)은 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE2)와 스토리지 캐패시터(Cst)를 형성할 수 있다. 여기서, 스토리지 캐패시터(Cst)는 디스플레이를 위해 일정 시간 동안 전압을 유지하는데 필요한 캐패시터이다.

한편, 트랜지스터(TR)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 내부 캐패시터(Cgs)가 형성될 수 있다. 또한, 트랜지스터(TR)의 게이트 전극 또는 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE2) 사이에도 게이트-터치 캐패시터(Cgc)가 형성될 수 있다.

디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행될 때, 픽셀 전극(PXL)에 도 17 또는 도 18과 같은 데이터 신호(Vdata)가 인가되면, 스토리지 캐패시터(Cst)에는 디스플레이 구동 관점에서 필요한 전하 변화(ΔQ1)가 발생한다. 스토리지 캐패시터(Cst)에 발생하는 이러한 전하 변화(ΔQ1)는 디스플레이 구동 관점에서 필요하고 자연스러운 것이지만, 터치 센싱 관점에서는 불필요한 것일 수 있다.

여기서, 스토리지 캐패시터(Cst)에서의 디스플레이 구동 관점에서 필요하지만 터치 센싱 관점에서는 불필요한 전하 변화(ΔQ1)는, 데이터 신호(Vdata)에서 디스플레이를 위한 원래의 데이터 전압 변동 부분(도 17의 PULSE2, 도 18의 PUSEL 1)에 의해 발생하는 것이다. 전술한 바와 같이, 디스플레이 구동 관점에서 필요하지만 터치 센싱 관점에서는 불필요한 전하 변화(ΔQ1)가 스토리지 캐패시터(Cst)에서 발생함에 따라, 스토리지 캐패시터(Cst)를 통해 픽셀 전극(PXL)과 커플링 되는 터치 전극(TE2)에서, 터치 센싱 관점에서 불필요한 전압 변동이 발생할 수 있다.

다시 말해, 데이터 신호(Vdata)에서 디스플레이를 위한 원래의 데이터 전압 변동 부분(도 17의 PULSE2, 도 18의 PUSEL 1)은, 픽셀 전극(PXL)에서의 원치 않는 전압 변동을 발생시키고, 이에 따라, 터치 전극(TE2)에서도 원치 않는 전압 변동이 발생할 수 있다. 데이터 신호(Vdata)의 전압 변동에 의해 터치 전극(TE2)에 발생하는 원치 않는 전압 변동은 터치 센싱 시 노이즈로 작용할 수 있다.

디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행될 때, 게이트 라인(GL1) 또는 이와 연결된 트랜지스터(TR)의 게이트 전극에 인가되는 게이트 신호(Vgate1)의 전압 변동(턴 오프 레벨 전압 <-> 턴 온 레벨 전압)에 의해, 트랜지스터(TR)의 게이트 전극 또는 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE2) 사이에 형성된 게이트-터치 캐패시터(Cgc)에서 전하 변화(ΔQ2)가 발생할 수 있다.

트랜지스터(TR)의 게이트 전극 또는 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE2) 사이에 형성된 게이트-터치 캐패시터(Cgc)에서의 이러한 전화 변화(ΔQ2)는, 디스플레이 구동 관점에서는 필요하고 자연스러운 것이지만, 터치 센싱 관점에서는 불필요한 것일 수 있다.

여기서, 게이트-터치 캐패시터(Cgc)에서의 디스플레이 구동 관점에서 필요하지만 터치 센싱 관점에서는 불필요한 전하 변화(ΔQ2)는, 게이트 신호(Vgate1)에서 디스플레이를 위한 원래의 전압 변동 부분(도 17 및 도 18의 ΔVgate)에 의해 발생하는 것이다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 구동 관점에서 필요하지만 터치 센싱 관점에서는 불필요한 전하 변화(ΔQ2)가 게이트-터치 캐패시터(Cgc)에서 발생함에 따라, 게이트-터치 캐패시터(Cgc)를 통해 트랜지스터(TR)의 게이트 전극 또는 게이트 라인(GL)과 커플링 되는 터치 전극(TE2)에서, 터치 센싱 관점에서 불필요한 전압 변동이 발생할 수 있다.

다시 말해, 게이트 신호(Vgate1)에서 디스플레이를 위한 원래의 전압 변동 부분(도 17 및 도 18의 ΔVgate)은, 터치 전극(TE2)에서도 원치 않는 전압 변동을 발생시킬 수 있다. 게이트 신호(Vgate1)의 전압 변동에 의해 터치 전극(TE2)에 발생하는 원치 않는 전압 변동은 터치 센싱 시 노이즈로 작용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행 시, 터치 전극들(TE1, TE2, TE3, TE4, …) 중 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)과 중첩되는 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, GL4, …)이 구동 (턴-온 구동)이 될 때, 스토리지 캐패시터(Cst) 및 게이트-터치 캐패시터(Cgc)에서의 전하 변화(ΔQ1, ΔQ2)가 터치 센싱 시 노이즈 성분으로 작용함에 따라서, 터치 센싱 데이터(Touch Sensing Data)에서 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)으로부터 얻어지는 데이터 부분은 오버플로우(Overflow) 된 값이 되어, 센싱 데이터로서의 의미를 가지지 못할 수 있다. 결국, 터치 센싱이 정상적으로 되지 못하는 현상이 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 상황에서, 디스플레이 구동 시 필요하고 자연스러운 것이지만 터치 센싱 시에는 노이즈로 작용할 수 있는 전하 변화(ΔQ1, ΔQ2)는, 도 23b에서와 같은 게이트 구동 제어에 의해, 제거되거나 감소될 수 있다.

도 23b를 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)은 대응될 수 있다. 즉, 온-클럭 신호(ON_CLK)의 하이 레벨 기간(Pon)과 오프-클럭 신호(OFF_CLK)의 하이 레벨 기간(Poff)은 시간적으로 동일한 기간들이거나 시간적으로 일부 중첩되는 기간들일 수 있다.

이에 따르면, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)에 인가되는 제1 스캔 신호(Vgate1)의 폴링 구간(Pdown)은, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3)에 인가되는 다른 제3 스캔 신호(Vgate3)의 라이징 구간(Pup)과 대응될 수 있다.

여기서, 제1 게이트 라인(GL1)과 이와 다른 제3 게이트 라인(GL3)은 동일한 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3) 사이에는 하나 이상의 또 다른 게이트 라인(GL2)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3)은 바로 인접한 게이트 라인들일 수도 있다.

마찬가지로, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제2 게이트 라인(GL2)에 인가되는 제2 스캔 신호(Vgate2)의 폴링 구간(Pdown)은, 다수의 게이트 라인(GL) 중 제4 게이트 라인(GL4)과 다른 제4 게이트 라인(GL4)에 인가되는 다른 제4 스캔 신호(Vgate4)의 라이징 구간(Pup)과 대응될 수 있다.

여기서, 제2 게이트 라인(GL2)과 이와 다른 제4 게이트 라인(GL4)은 동일한 터치 전극(TE2)과 중첩될 수 있다. 제2 게이트 라인(GL2)과 다른 제4 게이트 라인(GL4) 사이에는 하나 이상의 또 다른 게이트 라인(GL3)이 배치될 수 있다. 이와 다르게, 제2 게이트 라인(GL2)과 다른 제4 게이트 라인(GL4)은 바로 인접한 게이트 라인들일 수도 있다.

도 23b를 참조하면, 전술한 바와 같은 게이트 구동 제어에 따르면, 하나의 터치 전극(TE2)와 중첩되는 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3, GL4, …) 중 제1 게이트 라인(GL1)에 인가되는 제1 스캔 신호(Vgate1)가 폴링 될 때(게이트 OFF) 제1 게이트 라인(GL1)과 다른 제3 게이트 라인(GL3)에 인가되는 제3 스캔 신호(Vgate3)가 라이징 되기 때문에(게이트 ON), 제1 스캔 신호(Vgate1)의 폴링에 의해 터치 전극(TE2)과 관련된 캐패시터들(Cst, Cgc)에서 발생하는 전하 흐름(-Q)과 제3 스캔 신호(Vgate3)의 라이징에 의해 터치 전극(TE2)과 관련된 캐패시터들(Cst, Cgc)에서의 전하 흐름(+Q)은 서로 반대가 된다.

이러한 서로 반대 방향의 전하 흐름(+Q, -Q)에 의해, 터치 전극(TE2)과 관련된 캐패시터들(Cst, Cgc)에서의 불필요한 전하 변화(ΔQ1, ΔQ2)가 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)에 미치는 영향이 서로 상쇄될 수 있다. 따라서, 센싱 대상이 되는 터치 전극(TE2)으로부터 얻어지는 센싱 데이터의 오버플로우(Overflow)가 방지되어, 터치 감도가 향상될 수 있다.

도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법에 대한 흐름도이다.

도 29를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법은, 동시 구동 단계(S10)와, 영상 표시 및 터치 센싱 단계(S20) 등을 포함할 수 있다.

동시 구동 단계(S10)에서, 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)으로 데이터 신호(Vdata) 및 스캔 신호(Vgate)를 출력하고, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호(TDS)를 출력할 수 있다.

영상 표시 및 터치 센싱 단계(S20)에서, 터치 디스플레이 장치는, 데이터 신호(Vdata)와 터치 전극 구동 신호(TDS)에 응답하여 영상을 표시하고, 터치 전극 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)의 센싱 결과에 따라 터치를 센싱할 수 있다.

터치 전극 구동 신호(TDS)는 스캔 신호(Vgate)의 라이징 구간(Tup) 또는 폴링 구간(Tdown)을 회피하여 전압 레벨이 변동될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 센서가 내장된 디스플레이 패널을 이용하여 디스플레이 구동과 터치 구동을 동시에 안정적으로 수행할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면,게이트 구동 관련 신호(ON_CLK, OFF_CLK, GCLK, Vgate)와 터치 전극 구동 신호(TDS) 간의 타이밍 관계로부터 발생할 수 있는 라인 형태의 화상 불량을 방지할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 구동 회로 및 구동 방법을 제공할 수 있다.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

1. 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배열되며, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널;
   온-클럭 신호 및 오프-클럭 신호를 출력하는 디스플레이 컨트롤러;
   상기 온-클럭 신호 및 상기 오프-클럭 신호를 토대로 스캔 신호를 상기 게이트 라인으로 출력하는 게이트 구동 회로;
   상기 다수의 데이터 라인으로 영상 표시를 위한 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및
   상기 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호를 공급하고, 상기 다수의 터치 전극 중 하나 이상을 센싱하여 센싱 데이터를 출력하는 터치 구동 회로를 포함하고,
   상기 터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 전극 구동 신호에 전압 레벨이 변화하는 구간은 상기 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간 또는 상기 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간을 회피하는 터치 디스플레이 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 온-클럭 신호의 하이 레벨 기간과 상기 오프-클럭 신호의 하이 레벨 기간은 대응되고, 상기 온-클럭 신호의 로우 레벨 기간과 상기 오프-클럭 신호의 로우 레벨 기간은 대응되는 터치 디스플레이 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 상기 다수의 게이트 라인 중 상기 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응되는 터치 디스플레이 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 게이트 라인과 상기 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 온-클럭 신호 및 상기 오프-클럭 신호의 주파수는 상기 터치 전극 구동 신호의 주파수의 N배(N은 자연수) 또는 1/N배이고,
   상기 터치 전극 구동 신호는 일정한 듀티비를 갖는 터치 디스플레이 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 온-클럭 신호 및 상기 오프-클럭 신호의 주파수는 상기 터치 전극 구동 신호의 주파수의 N배 또는 1/N배(N은 자연수)와 다르고,
   상기 터치 전극 구동 신호는 가변되는 듀비티를 갖는 터치 디스플레이 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 터치 전극 구동 신호는 상기 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 전압 레벨이 변동되는 터치 디스플레이 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 터치 구동 회로는,
   영상 표시를 위한 상기 데이터 신호가 상기 다수의 데이터 라인으로 공급되어 디스플레이 구동이 진행되는 동안, 상기 다수의 터치 전극 중 적어도 하나를 센싱하는 터치 디스플레이 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호이고,
   상기 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 길고,
   
   상기 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간 동안,
   상기 다수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변하거나,
   상기 다수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변하는 터치 디스플레이 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 주기적으로 변하는 신호이고,
    상기 터치 전극 구동 신호의 주기 또는 하이 레벨 전압 기간의 폭은 디스플레이 구동을 위한 1 수평시간보다 짧고,
    
    상기 다수의 데이터 라인 중 적어도 하나의 데이터 라인에 공급되는 영상 표시를 위한 데이터 신호의 하이 레벨 전압 기간 또는 상기 다수의 게이트 라인 중 적어도 하나의 게이트 라인에 공급되는 스캔 신호의 하이 레벨 전압 기간 동안,
    상기 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨이 1차례 이상 변하는 터치 디스플레이 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는,
    감마기준전압에 응답하여 영상 디지털 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하고,
    상기 변환된 영상 아날로그 신호에 해당하는 상기 데이터 신호를 상기 데이터 라인으로 출력하고,
    상기 감마기준전압은 상기 터치 전극 구동 신호와 주파수 및 위상이 대응되는 터치 디스플레이 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에 인가된 그라운드 전압은 상기 터치 전극 구동 신호와 주파수 및 위상이 대응되는 변조 신호인 터치 디스플레이 장치.
    
13. 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배열되며, 다수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널;
    상기 다수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 게이트 구동 회로;
    상기 다수의 데이터 라인으로 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호를 공급하는 터치 구동 회로를 포함하고,
    상기 터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 전극 구동 신호에 전압 레벨이 변화하는 구간은 상기 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하는 터치 디스플레이 장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 상기 다수의 게이트 라인 중 상기 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응되는 터치 디스플레이 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 게이트 라인과 상기 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩되는 터치 디스플레이 장치.
    
16. 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인으로 데이터 신호를 출력하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 하나 이상을 구동하되, 상기 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호를 출력하는 터치 구동 회로를 포함하고,
    상기 터치 전극 구동 신호는 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 전극 구동 신호에 전압 레벨이 변화하는 구간은 상기 디스플레이 패널에 배치된 다수의 게이트 라인으로 출력되는 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하는 구동 회로.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 상기 다수의 게이트 라인 중 상기 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응되는 구동 회로.
    
18. 다수의 데이터 라인 및 다수의 게이트 라인이 배치되고, 다수의 서브픽셀이 배열된 디스플레이 패널을 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에 배치된 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인으로 데이터 신호 및 스캔 신호를 출력하고, 상기 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 전극 중 하나 이상으로 터치 전극 구동 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 데이터 신호와 상기 터치 전극 구동 신호에 응답하여 영상을 표시하고, 상기 터치 전극 구동 신호가 인가된 터치 전극의 센싱 결과에 따라 터치를 센싱하는 단계를 포함하고,
    상기 터치 전극 구동 신호의 전압 레벨은 상기 스캔 신호의 라이징 구간 또는 폴링 구간을 회피하여 변동되는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 다수의 게이트 라인 중 제1 게이트 라인에 인가되는 제1 스캔 신호의 폴링 구간은, 상기 다수의 게이트 라인 중 상기 제1 게이트 라인과 다른 게이트 라인에 인가되는 다른 스캔 신호의 라이징 구간과 대응되는 터치 디스플레이 장치의 구동방법.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 게이트 라인과 상기 다른 게이트 라인은 동일한 터치 전극과 중첩되는 터치 디스플레이 장치의 구동방법.

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