KR20200145010A - 구동 회로 및 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 구동 회로와 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 공통 전압과 데이터 전압을 각각 공통 전극과 픽셀 전극에 공급하여 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있도록 한다. 또한, 변조된 공통 전압의 전압 레벨과 변조되지 않은 공통 전압의 전압 레벨을 상이하게 설정해줌으로써, 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전압과 데이터 전압의 차이에 따른 RMS 값을 일정하게 유지하여 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

구동 회로 및 디스플레이 장치{DRIVING CIRCUIT AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은, 구동 회로 및 디스플레이 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.
터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 일 예로, 디스플레이 패널 상에 배치되거나 내장된 다수의 터치 전극으로 터치 구동 신호를 인가하고, 사용자의 터치에 의해 발생하는 캐패시턴스의 변화를 센싱하여 터치 유무와 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
여기서, 터치 전극은 디스플레이 패널에 배치되고 디스플레이 구동을 위한 전압이 인가되는 전극일 수 있다. 따라서, 디스플레이 구동을 위한 전극으로 터치 구동 신호가 인가됨에 따라, 터치를 센싱하는 기간에 디스플레이 구동을 수행할 수 없거나, 화질 이상이 발생할 수 있는 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예들은, 디스플레이 구동을 위한 전극을 터치 전극으로 이용하며, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있는 구동 회로와 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 디스플레이 구동을 위한 전극으로 터치 구동을 위한 신호가 인가됨에 따라 발생할 수 있는 화질 이상을 방지할 수 있는 구동 회로와 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 게이트 라인들과, 다수의 데이터 라인들과, 데이터 라인과 전기적으로 연결된 다수의 픽셀 전극들과, 다수의 픽셀 전극들 중 둘 이상의 픽셀 전극들과 대응되는 다수의 공통 전극들과, 다수의 데이터 라인들로 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동 회로와, 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극으로 제1 구동 기간에 제1 전압 레벨을 갖는 제1 구동 신호를 출력하고, 제2 구동 기간에 제2 전압 레벨과 제3 전압 레벨을 갖는 펄스 형태의 제2 구동 신호를 출력하는 구동 회로를 포함하고, 제2 전압 레벨 및 제3 전압 레벨은 제1 전압 레벨과 상이한 디스플레이 장치를 제공한다.
여기서, 제1 전압 레벨은 제2 전압 레벨보다 높고 제3 전압 레벨보다 낮을 수 있다.
또는, 제1 전압 레벨은 제2 전압 레벨보다 낮고, 제2 전압 레벨은 제3 전압 레벨보다 낮을 수도 있다.
따라서, 제1 구동 기간과 제2 구동 기간에 동일한 계조에 대응하는 데이터 전압이 공급될 때, 제1 구동 기간에 공통 전극에 인가된 전압과 데이터 전압의 차이는 제2 구동 기간에 공통 전극에 인가된 전압과 데이터 전압의 차이와 다를 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 패널에 내장된 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극으로 제1 구동 기간에 제1 전압 레벨을 갖는 제1 구동 신호를 출력하고, 제2 구동 기간에 제2 전압 레벨과 제3 전압 레벨을 갖는 펄스 형태의 제2 구동 신호를 출력하며, 제2 구동 기간에 제2 구동 신호가 인가된 적어도 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 전극 구동부와, 제2 구동 기간에 수신된 센싱 신호를 변환한 센싱 데이터를 출력하는 센싱 신호 변환부를 포함하고, 제2 전압 레벨 및 제3 전압 레벨은 제1 전압 레벨과 상이한 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 공통 전극으로 터치 구동 신호가 인가되는 기간에 터치 구동 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압을 공급함으로써, 터치 센싱과 디스플레이 구동을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 구동 신호가 인가되지 않는 기간에 공통 전극으로 인가되는 전압 레벨을 터치 구동 신호의 전압 레벨과 상이하게 설정함으로써, 터치 구동 신호가 인가되는 기간에 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱 타이밍에 따른 핑거 센싱과 펜 센싱의 다양한 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극으로 인가되는 신호에 따라 발생할 수 있는 화질 이상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극으로 인가되는 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극으로 인가되는 신호의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극으로 인가되는 신호에 의한 공통 전압과 데이터 전압의 차이의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 예시에 따라 공통 전극으로 신호가 인가될 경우 화질이 개선된 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치에서 공통 전극으로 신호를 출력하는 터치 구동 회로와 전원 회로의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 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 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들의 시간 관계 또는 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 패널(110)과, 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 디스플레이 패널(110)에 대한 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 회로(150)와 터치 컨트롤러(160)를 포함할 수 있다.
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. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)에는 픽셀 전극(PXL)이 배치될 수 있다.
또한, 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 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 먼저 설명하면, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)가 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압(Vdata)을 서브픽셀(SP)로 공급하여, 서브픽셀(SP)이 영상 데이터의 계조에 해당하는 밝기를 나타내도록 함으로써 이미지를 표시한다.
구체적으로, 게이트 구동 회로(120)는, 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 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 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다.
각 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이 패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라, 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)는, 디스플레이 패널(110)에 연결된 필름 상에 실장되는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는, 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(또는 입력 데이터)를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 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.
각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, 시프트 레지스터, 래치 회로, 디지털 아날로그 컨버터, 출력 버퍼 등을 포함할 수 있다.
그리고, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, 디스플레이 패널(110)에 직접 배치될 수 있으며, 경우에 따라, 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, 칩 온 필름(COF) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 각 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)는, 디스플레이 패널(110)에 연결된 필름 상에 실장되고, 필름 상의 배선들을 통해 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 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 신호(GCS)를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC)의 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 신호(DCS)를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC)의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로(SDIC) 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 디스플레이 장치(100)는, 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 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다.
각각의 서브픽셀(SP)은, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 디스플레이 장치(100)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(110)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 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.
다른 예로, 디스플레이 장치(100)가 유기발광 디스플레이 장치인 경우, 각각의 서브픽셀(SP)에는 유기발광다이오드(OLED)가 배치되고, 서브픽셀(SP)로 공급되는 데이터 전압에 따라 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 제어하며 영상 데이터에 따른 밝기를 나타낼 수 있다.
또는, 경우에 따라, 각각의 서브픽셀(SP)에 발광다이오드(LED)가 배치되어 영상을 표시할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(150)를 이용하여 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
일 예로, 디스플레이 패널(110)에는 다수의 터치 전극(TE)과, 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(150)와 연결하는 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)은 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, 오픈된 영역이 없는 투명한 통전극 형태이거나, 불투명한 메시 형태일 수 있다. 또는, 터치 전극(TE)은, 오픈된 영역이 일부 존재하는 투명한 전극 형태일 수도 있다.
일 예로, 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에 내장되어 디스플레이 구동 시 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극(COM)일 수 있다.
즉, 공통 전극(COM)이 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 중첩되어 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 설명의 편의를 위해, 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우를 예시로 설명하나, 이에 한정되지 아니한다.
이러한 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에 배치된 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 구동 회로(150)는, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하는 증폭기와, 증폭기의 출력 신호를 적분하는 적분기와, 적분기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터 등을 포함할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)는, 경우에 따라, 데이터 구동 회로(130)와 일체로 구현될 수도 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)는, 터치 전극(TE)과 일대일로 연결되어 터치 센싱 신호(TSS)를 수신할 수 있다. 즉, 터치 구동 회로(150)는, 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 터치에 의해 발생하는 자기 정전용량의 변화를 센싱할 수 있다.
또는, 터치 전극(TE)이 구동 전극과 센싱 전극으로 구분되어 배치되고, 터치 구동 회로(150)는 구동 전극 및 센싱 전극과 각각 연결될 수 있다. 이러한 경우, 터치 구동 회로(150)는 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 정전용량의 변화를 센싱할 수 있다.
터치 구동 회로(150)는, 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 디지털 형태의 센싱 데이터로 변환하고 변환된 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(160)로 전송한다.
터치 컨트롤러(160)는, 터치 구동 회로(150)의 구동을 제어하며 터치 구동 회로(150)로부터 센싱 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 기반으로 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
즉, 터치 컨트롤러(160)는, 센싱 데이터로부터 자기 정전용량의 변화 또는 상호 정전용량의 변화를 검출하고, 검출된 정전용량의 변화에 기초하여 터치 유무와, 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 공통 전극(COM)을 터치 전극(TE)으로 이용하면서, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 즉, 디스플레이 구동이 수행되는 기간의 전체 또는 적어도 일부 기간에 터치 센싱이 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 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. 여기서, 터치 구동 신호(TDS)는, 시간에 따라 전압의 크기가 변화하는 펄스 형태의 신호일 수 있다. 그리고, 디스플레이 구동을 위해 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL)을 이용하여 생성된 스캔 신호가 출력될 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극(COM)이 터치 전극(TE)으로 이용되는 경우, 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되므로 공통 전극(COM)과 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀 전극(PXL) 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 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 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 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성될 수 있도록 한다.
일 예로, 터치 구동 신호(TDS)의 생성을 위해 이용되는 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 데이터 전압(Vdata)이 변조될 수 있다.
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, 디스플레이 패널(110)에 배치된 그라운드 전압을 변조시켜줌으로써 변조된 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되도록 할 수도 있다.
또한, 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 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조해줌으로써, 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행하도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행하되, 디스플레이 구동 기간 중 일부 기간에만 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 구동 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
디스플레이 구동과 터치 센싱이 동시에 수행되는 기간에, 공통 전극(COM)으로 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 데이터 전압(Vdata)이 공급될 수 있다. 또한, 게이트 라인(GL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 스캔 신호가 인가될 수 있다.
여기서, 디스플레이 구동과 터치 센싱이 시간적으로 동일한 시간에 수행되는 것을 의미하는 것이며, 디스플레이 구동 영역과 터치 센싱 영역이 동일한 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 즉, 한 프레임 내에서 디스플레이 구동과 터치 센싱이 동시에 수행되는 기간에, 변조된 공통 전압(Vcom)이 디스플레이 패널(110)에 전체적으로 공급되더라도, 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 영역과 센싱 신호가 검출되는 영역은 서로 중첩되지 않을 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 장치(100)는, 공통 전극(COM)과 데이터 라인(DL) 등으로 변조된 전압을 공급하여, 디스플레이 패널(110)을 통해 영상을 표시하며 터치 센싱을 수행할 수 있다.
그리고, 디스플레이 장치(100)는, 한 프레임 중 일부 기간에는 디스플레이 구동만 수행할 수도 있다.
디스플레이 구동만 수행하는 기간에, 공통 전극(COM)은 변조된 전압이 아닌 일정한 레벨(예: 0V, 5.5V 등)의 정전압이 인가될 수 있다. 또한, 데이터 라인(DL)으로 변조되지 않은 데이터 전압(Vdata)이 인가되고, 게이트 라인(GL)으로 변조되지 않은 스캔 신호가 인가될 수 있다. 즉, 디스플레이 구동만 수행하는 기간에는 디스플레이 구동만을 위한 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 인가되고, 디스플레이 구동만을 위한 게이트 전압(Vgate)이 게이트 라인(GL)으로 인가될 수 있다.
따라서, 터치 센싱이 디스플레이 구동과 동시에 수행되는 경우에도, 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 정전압이 인가되며 디스플레이 구동만 수행되는 기간이 존재할 수도 있다. 또한, 경우에 따라, 공통 전극(COM)으로 정전압이 인가되는 기간에 디스플레이 구동과 펜 터치 센싱이 수행될 수도 있다.
도 4는 도 2와 도 3에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍에 따라 핑거 센싱 또는 펜 센싱을 수행하는 방식의 다양한 예시를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 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, 디스플레이 장치(100)는, p번째 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, 디스플레이 장치(100)는, q번째 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, 디스플레이 장치(100)는, r번째 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.
따라서, 터치 센싱을 디스플레이 구동과 독립적으로 수행함으로써, 터치 센싱 기간을 충분히 확보하며 터치 센싱의 성능을 향상시켜줄 수 있다.
또한, 경우에 따라, 디스플레이 구동 기간 중 일부 기간에는 터치 센싱을 수행하고 일부 기간에는 터치 센싱을 수행하지 않을 수도 있다. 즉, 터치 센싱은 디스플레이 구동과 관계 없이 요구되는 기간에 수행될 수 있다.
이때, 터치 센싱이 수행되는 기간과 터치 센싱이 수행되지 않는 기간에 터치 전극(TE)으로 이용되는 공통 전극(COM)으로 인가되는 신호가 다를 수 있다. 따라서, 공통 전극(COM)으로 변조된 신호인 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 기간과 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간에 나타나는 화질 간에 차이가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극(COM)으로 인가되는 신호에 따라 발생할 수 있는 화질 이상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 구동 기간(P1)은 터치 센싱이 수행되지 않고 디스플레이 구동만 수행되는 기간을 나타내며, 제2 구동 기간(P2)은 디스플레이 구동과 터치 센싱이 동시에 수행되는 기간을 나타낸다.
제1 구동 기간(P1)에는 터치 센싱이 수행되지 않으므로 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)이 공통 전극(COM)으로 인가된다. 그리고, 제2 구동 기간(P2)에는 터치 센싱을 위해 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 공통 전극(COM)으로 인가된다. 또한, 제2 구동 기간(P2)에는 변조된 데이터 전압(Vdata)이 픽셀 전극(PXL)으로 공급될 수 있다.
여기서, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)으로 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 변조된 전압이 인가됨에 따라, 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata) 사이의 차이가 균일하지 않을 수 있다.
일 예로, 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)이 동일한 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 의해 변조되더라도, 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 공급원의 차이로 인해 변조된 공통 전압(Vcom)과 변조된 데이터 전압(Vdata)의 차이가 일정하지 않을 수 있다. 또한, 변조된 공통 전압(Vcom)이 공급되는 경로에 따른 로드와 변조된 데이터 전압(Vdata)이 공급되는 경로에 따른 로드의 차이로 인해, 두 전압의 차이가 일정하지 않을 수 있다.
이러한 경우, 영상 표시를 위해 공급된 데이터 전압(Vdata)과 공통 전압(Vcom) 간의 차이가 일정하지 않음으로 인해, 화질 이상이 발생할 수 있다.
일 예로, 도 5에 도시된 예시와 같이, 한 프레임의 시작을 나타내는 스타트 신호(Vst)가 인가되면, 디스플레이 패널(110)에 배치된 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호가 순차적으로 공급되며 디스플레이 구동이 수행된다.
이때, 제1 구동 기간(P1)과 같이 터치 센싱이 수행되지 않는 기간에는 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 정전압의 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 그리고, 제2 구동 기간(P2)과 같이 터치 센싱이 수행되는 기간에는 공통 전극(COM)으로 변조된 공통 전압(Vcom), 즉, 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다. 또한, 공통 전극(COM)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 전압 변화에 따른 전압 변화가 반영된 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)에 인가되고, 공통 전극(COM)에 인가된 터치 구동 신호(TDS)의 전압 변화에 따른 전압 변화가 반영된 스캔 신호가 게이트 라인(GL)으로 인가될 수 있다.
여기서, 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가됨에 따라, 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간에 디스플레이 구동이 수행되는 영역에서 화질 이상이 발생할 수 있다.
따라서, 디스플레이 패널(110)의 D1 영역이나, D3 영역에서 디스플레이 구동이 수행되는 기간에는 정전압의 공통 전압(Vcom)이 공통 전극(COM)으로 인가되어 화질 이상이 발생하지 않을 수 있다. 반면, D2 영역에서 디스플레이 구동이 수행되는 기간에 변조된 공통 전압(Vcom)과 변조된 데이터 전압(Vdata)이 공급됨에 따라, D2 영역에서 화질 이상이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 디스플레이 구동 기간 중 적어도 일부 기간에 터치 센싱을 수행하는 경우, 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 기간과 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간에 나타나는 화질 차이를 방지할 수 있는 방안을 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극(COM)으로 인가되는 신호의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동을 수행하는 기간 중 제1 구동 기간(P1)과 같이 터치 센싱을 수행하지 않을 수도 있고, 제2 구동 기간(P2)과 같이 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
터치 센싱의 수행 여부는, 터치 동기 신호(Tsync)에 의해 제어될 수 있으며, 터치 동기 신호(Tsync)는 터치 컨트롤러(160)에서 출력되는 신호일 수 있다. 또한, 터치 동기 신호(Tsync)는, 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 제어하는 컨트롤러(140)에서 생성하여 출력된 신호일 수 있다. 그리고, 도 6은 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 기간에 터치 센싱을 수행하는 경우를 예시로 나타내나, 경우에 따라, 터치 동기 신호(Tsync)가 하이 레벨인 기간에 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
제1 구동 기간(P1)에는, 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 정전압인 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 그리고, 데이터 라인(DL)으로 공급되는 데이터 전압(Vdata)과 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔 신호도 변조되지 않은 형태일 수 있다. 따라서, 데이터 전압(Vdata)에 따라 서브픽셀(SP)이 충전되며 디스플레이 구동이 수행될 수 있다.
그리고, 제2 구동 기간(P2)에는, 공통 전극(COM)으로 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다. 또한, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 변조된 데이터 전압(Vdata)이 인가되고, 게이트 라인(GL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 대응되도록 변조된 스캔 신호가 인가될 수 있다.
여기서, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압 레벨은 제1 전압 레벨(L1)일 수 있다. 그리고, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)는 제2 전압 레벨(L2)과 제3 전압 레벨(L3)을 갖는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
이때, 제1 전압 레벨(L1)은, 제2 전압 레벨(L2) 및 제3 전압 레벨(L3)과 상이할 수 있다.
일 예로, 제1 전압 레벨(L1)은, 제2 전압 레벨(L2)과 제3 전압 레벨(L3)보다 낮을 수 있다.
제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)으로 변조된 전압이 공급될 경우, 공통 전극(COM)에 인가된 터치 구동 신호(TDS), 즉, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이는 일정할 수 있으나, 제2 구동 기간(P2)에는 변조된 전압이 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)으로 인가됨에 따라 공통 전압(Vcom)과 픽셀 전극(PXL)에 인가된 데이터 전압(Vdata)의 차이가 균일하지 않을 수 있다.
그리고, 경우에 따라, 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 (+)인 부분의 피크보다 (-)인 부분의 피크가 클 수 있다.
이러한 경우, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압 레벨을 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압 레벨보다 상대적으로 높여줄 수 있다.
이는 제2 구동 기간(P2)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)을 높여주는 것으로 볼 수도 있고, 제1 구동 기간(P1)에 공급되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)을 낮춰주는 것으로 볼 수도 있다.
제2 구동 기간(P2)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)을 높여줌에 따라, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이의 제곱의 평균값(RMS Value)을 일정하게 맞춰줄 수 있다.
즉, 터치 구동 신호(TDS)의 최저 전압을 제1 구동 기간(P1)에 공급되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)보다 높은 제2 전압 레벨(L2)로 변경하여 공통 전극(COM)을 구동시켜줌으로써, 제1 구동 기간(P1)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이값과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이값이 달라지게 할 수 있다. 그리고, 제1 구동 기간(P1)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이의 제곱의 평균값(RMS Value)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이의 제곱의 평균값(RMS Value)이 동일하게 유지되도록 할 수 있다.
이를 통해, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata) 간의 차이에 따른 RMS 값을 균일하게 맞춰줄 수 있다.
또한, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)이 나타내는 계조가 일정할 경우, 제1 구동 기간(P1)에 나타나는 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값과 제2 구동 기간(P2)에 나타나는 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값이 서로 동일하거나, 일정한 범위 내에 포함되도록 할 수 있다. 여기서, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 공급되는 공통 전압(Vcom)의 레벨이 상이함에 따라, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 동일한 계조를 나타내는 데이터 전압(Vdata)이 공급되더라도 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이는 다를 수 있다. 즉, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 달라지더라도, 각 기간에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값을 맞춰줌으로써, 화질 이상을 방지할 수 있다.
이와 같이, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 전압 레벨을 다르게 설정함으로써, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 표시되는 화질의 차이나, 제2 구동 기간(P2)에 표시되는 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 공통 전극(COM)으로 인가되는 제2 구동 기간(P2)에 화질 이상이 발생하지 않도록 터치 구동 신호(TDS)의 전압 레벨을 설정할 수 있다. 그리고, 설정된 터치 구동 신호(TDS)의 전압 레벨은 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 전압 레벨과 상이할 수 있다.
또한, 경우에 따라, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)을 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)보다 높여줄 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극(COM)으로 인가되는 신호의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 구동을 수행하는 기간 중 제1 구동 기간(P1)에는 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다. 따라서, 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)으로도 변조되지 않은 전압, 신호가 인가될 수 있다.
제2 구동 기간(P2)에는, 공통 전극(COM)으로 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다. 따라서, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 대응되도록 변조된 데이터 전압(Vdata)이 공급될 수 있다. 그리고, 게이트 라인(GL)으로 터치 구동 신호에 대응되도록 변조된 스캔 신호가 인가될 수 있다.
여기서, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가된 공통 전압(Vcom)은 제1 전압 레벨(L1)을 가질 수 있다. 그리고, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)는 제2 전압 레벨(L2)과 제3 전압 레벨(L3)을 갖는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
이때, 제1 전압 레벨(L1)은 제2 전압 레벨(L2)보다 높고 제3 전압 레벨(L3)보다 낮을 수 있다.
일 예로, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가된 터치 구동 신호(TDS), 즉, 공통 전압(Vcom)과 데이터 라인(DL)을 통해 픽셀 전극(PXL)으로 인가된 데이터 전압(Vdata)의 차이는, 도 7에 도시된 예시와 같이, (+)인 부분의 피크가 (-)인 부분의 피크보다 클 수 있다.
이러한 경우, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)을 낮춰줌으로써, 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 달라지게 할 수 있다. 이는 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)을 높여주는 것으로 볼 수도 있다.
제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 전압 레벨 조정에 따라, 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값이 제1 구동 기간(P1)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값과 동일하게 맞춰질 수 있다.
즉, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)과 픽셀 전극(PXL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값이 일정한 수준이 되도록 할 수 있다. 그러므로, 제2 구동 기간(P2)에 변조된 전압이 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 등에 인가됨에 따른 화질 이상을 방지할 수 있다. 또한, 공통 전극(COM) 등으로 변조되지 않은 전압이 인가되는 제1 구동 기간(P1)과 화질 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 경우에 따라, 한 프레임 내에서 터치 센싱이 수행되는 기간이 가변되도록 함으로써, 변조된 공통 전압(Vcom)의 인가로 인해 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 수도 있다. 일 예로, 한 개의 프레임이 20개 구간으로 구분된 경우, 첫 번째 프레임에서 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간은 4, 8, 12, 16 구간이고, 두 번째 프레임에서 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간은 5, 9, 13, 17 구간이 될 수 있다. 즉, 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간에 디스플레이 구동되는 영역을 시간의 흐름에 따라 변화시킴으로써, 고정된 영역에서만 발생하는 화질 이상(예: 가로 딤) 현상을 분산 및 완화시킬 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 터치 센싱이 수행되는 기간과 수행되지 않는 기간에 공통 전극(COM)으로 인가되는 신호에 의한 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이의 예시를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 예시에 따라 공통 전극(COM)으로 신호가 인가될 경우 화질이 개선된 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)은, 일 예로, 4.56V일 수 있다.
제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 변조된 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다. 터치 구동 신호(TDS)는, 제2 전압 레벨(L2)과 제3 전압 레벨(L3)을 갖는 펄스 형태의 신호일 수 있으며, 일 예로, 제2 전압 레벨(L2)은 4.60V이고 제3 전압 레벨(L3)은 5.60V일 수 있다.
즉, 도 8에 도시된 예시는, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 공통 전압(Vcom)의 제1 전압 레벨(L1)이 제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)보다 낮은 경우를 예시로 나타낸다.
제2 구동 기간(P2)에 공통 전극(COM)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)의 제2 전압 레벨(L2)보다 제1 전압 레벨(L1)을 낮게 설정하여, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전극(COM)에 인가된 공통 전압(Vcom)과 픽셀 전극(PXL)에 인가된 데이터 전압(Vdata) 사이의 차이에 따른 RMS 값이 균일해지도록 할 수 있다.
제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 달라지도록 함으로써, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값과 제2 구동 기간(P2)에 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값을 일정한 수준으로 맞출 수 있다.
즉, 제1 구동 기간(P1)에 공통 전압(Vcom)은 4.56V이고, 제2 구동 기간(P2)에 공통 전압(Vcom)의 로우 레벨은 4.60V이므로, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에 동일한 레벨의 데이터 전압(Vdata)이 공급되더라도, 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이는 동일하지 않을 수 있다.
일 예로, 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차는 제1 구동 기간(P1)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차보다 0.04V만큼 클 수 있다. 그리고, 이는 공통 전압(Vcom)에서 데이터 전압(Vdata)을 뺀 경우를 예시로 나타낸 것으로서, 경우에 따라, 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 제1 구동 기간(P1)보다 0.04V만큼 작은 것으로 볼 수도 있다.
이와 같이, 제1 구동 기간(P1)과 제2 구동 기간(P2)에서 공통 전극(COM)으로 인가되는 전압 레벨을 다르게 하여 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이가 달라지더라도, 공통 전압(Vcom)과 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값을 일정한 범위로 유지함으로써, 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가되는 기간에 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 도 9에 도시된 예시와 같이, 공통 전극(COM)으로 변조된 신호가 인가되는 기간과 변조되지 않은 신호가 인가되는 기간이 존재하더라도, 변조된 신호가 인가되는 기간에 화질 이상이 발생하거나, 변조되지 않은 신호가 인가되는 기간과 화질 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치(100)에서 공통 전극(COM)으로 신호를 출력하는 터치 구동 회로(150)와 전원 회로의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 디스플레이 패널(110)에 배치된 공통 전극(COM)을 구동하는 터치 구동 회로(150)는, 전극 구동부(151)와 센싱 신호 변환부(152)를 포함할 수 있다.
전극 구동부(151)는, 터치 컨트롤러(160)의 제어에 따라, 공통 전극(COM)으로 변조되지 않은 공통 전압(Vcom)을 출력하거나, 변조된 터치 구동 신호(TDS)를 출력할 수 있다. 그리고, 터치 구동 신호(TDS)를 공통 전극(COM)으로 출력하면, 공통 전극(COM)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신할 수 있다.
센싱 신호 변환부(152)는, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극(COM)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하면, 터치 센싱 신호(TSS)를 디지털 형태의 센싱 데이터로 변환하고 터치 컨트롤러(160)로 전송할 수 있다.
여기서, 전극 구동부(151)는, 제1 전원 회로(200)나 제2 전원 회로(300)로부터 출력된 전압을 공통 전극(COM)으로 출력할 수 있다.
제1 전원 회로(200)는, 제1 전압 레벨(L1)을 갖는 제1 전압(V1)을 생성하고 출력할 수 있다. 이러한 제1 전원 회로(200)는, 디스플레이 구동을 위한 각종 전압을 생성하기 위해 디스플레이 장치(100)에 포함된 전원 회로일 수 있다.
제1 전원 회로(200)에서 생성된 제1 전압(V1)은 제2 전원 회로(300)로 전달될 수 있다.
제2 전원 회로(300)는, 제2 전압 레벨(L2)을 갖는 제2 전압(V2)과 제3 전압 레벨(L3)을 갖는 제3 전압(V3)을 생성하고 출력할 수 있다. 이때, 제2 전압 레벨(L2)과 제3 전압 레벨(L3)은, 전술한 바와 같이, 제1 전압 레벨(L1)과 상이할 수 있다.
제2 전원 회로(300)는, 멀티플렉서(310)를 포함할 수 있다. 그리고, 멀티플렉서(310)는, 터치 컨트롤러(160)로부터 출력된 터치 동기 신호(Tsync)에 의해 제어되고, 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 입력받을 수 있다.
제2 전원 회로(300)의 멀티플렉서(310)는, 일 예로, 터치 동기 신호(Tsync)가 하이 레벨인 기간에 제1 전원 회로(200)로부터 수신한 제1 전압(V1)을 터치 구동 회로(150)의 전극 구동부(151)로 출력할 수 있다.
그리고, 제2 전원 회로(300)의 멀티플렉서(310)는, 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 기간에 제2 전원 회로(300)에서 생성된 제2 전압(V2)과 제3 전압(V3)을 펄스 폭 변조 신호(PWM)에 기초하여 터치 구동 회로(150)의 전극 구동부(151)로 출력할 수 있다.
따라서, 터치 구동 회로(150)의 전극 구동부(151)는, 제2 전원 회로(300)로부터 출력된 제1 전압(V1)을 공통 전극(COM)으로 출력하거나, 제2 전압(V2)과 제3 전압(V3)을 갖는 펄스 형태의 신호를 공통 전극(COM)으로 출력할 수 있다.
그리고, 공통 전극(COM)에 인가된 공통 전압(Vcom)과 픽셀 전극(PXL)에 인가된 데이터 전압(Vdata)의 차이에 따른 RMS 값이 일정한 범위 내에 포함되도록 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3)을 설정함으로써, 공통 전극(COM)으로 변조된 공통 전압(Vcom)이 인가됨에 따라 화질 이상이 발생하는 것을 방지할 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: 디스플레이 장치 110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
140: 컨트롤러 150: 터치 구동 회로
151: 전극 구동부 152: 센싱 신호 변환부
160: 터치 컨트롤러 200: 제1 전원 회로
300: 제2 전원 회로 310: 멀티플렉서

Claims (15)

  1. 다수의 게이트 라인들;
    다수의 데이터 라인들;
    상기 데이터 라인과 전기적으로 연결된 다수의 픽셀 전극들;
    상기 다수의 픽셀 전극들 중 둘 이상의 픽셀 전극들과 대응되는 다수의 공통 전극들;
    상기 다수의 데이터 라인들로 데이터 전압을 출력하는 데이터 구동 회로; 및
    상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극으로 제1 구동 기간에 제1 전압 레벨을 갖는 제1 구동 신호를 출력하고, 제2 구동 기간에 제2 전압 레벨과 제3 전압 레벨을 갖는 펄스 형태의 제2 구동 신호를 출력하는 구동 회로를 포함하고,
    상기 제2 전압 레벨 및 상기 제3 전압 레벨은 상기 제1 전압 레벨과 상이한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 높고 상기 제3 전압 레벨보다 낮은 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 낮고, 상기 제2 전압 레벨은 상기 제3 전압 레벨보다 낮은 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 기간 및 상기 제2 구동 기간의 적어도 일부 기간은 상기 데이터 구동 회로가 상기 데이터 전압을 출력하는 기간과 중첩되는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 기간에 인가되는 데이터 전압이 나타내는 계조와 상기 제2 구동 기간에 인가되는 데이터 전압이 나타내는 계조가 동일할 경우,
    상기 제1 구동 신호와 상기 제1 구동 기간에 인가되는 데이터 전압의 차이의 제곱의 합의 평균값과 상기 제2 구동 신호와 상기 제2 구동 기간에 인가되는 데이터 전압의 차이의 제곱의 합의 평균값의 차이는 기설정된 범위 이내인 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨의 제1 전압을 출력하는 제1 전원 회로; 및
    상기 제2 전압 레벨의 제2 전압과 상기 제3 전압 레벨의 제3 전압을 출력하는 제2 전원 회로를 더 포함하고,
    상기 제2 전원 회로는,
    상기 제1 전원 회로로부터 수신한 상기 제1 전압을 상기 구동 회로로 출력하거나, 상기 제2 전압, 상기 제3 전압 및 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 신호를 상기 구동 회로로 출력하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 제2 구동 기간에 상기 제2 구동 신호가 인가된 적어도 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하고, 수신된 센싱 신호를 변환한 센싱 데이터를 출력하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동 회로는,
    상기 제2 구동 기간에 상기 제2 구동 신호에 대응하는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압을 출력하는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 구동 기간에 상기 다수의 게이트 라인들로 상기 제2 구동 신호에 대응하는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 신호가 인가되는 디스플레이 장치.
  10. 패널에 내장된 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극으로 제1 구동 기간에 제1 전압 레벨을 갖는 제1 구동 신호를 출력하고, 제2 구동 기간에 제2 전압 레벨과 제3 전압 레벨을 갖는 펄스 형태의 제2 구동 신호를 출력하며, 상기 제2 구동 기간에 상기 제2 구동 신호가 인가된 적어도 하나의 공통 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 전극 구동부; 및
    상기 제2 구동 기간에 수신된 센싱 신호를 변환한 센싱 데이터를 출력하는 센싱 신호 변환부를 포함하고,
    상기 제2 전압 레벨 및 상기 제3 전압 레벨은 상기 제1 전압 레벨과 상이한 구동 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 높고 상기 제3 전압 레벨보다 낮은 구동 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 낮고, 상기 제2 전압 레벨은 상기 제3 전압 레벨보다 낮은 구동 회로.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 구동 기간 및 상기 제2 구동 기간 중 적어도 일부 기간에 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극과 대응되는 픽셀 전극으로 상기 제2 구동 신호에 대응하는 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압이 인가되는 구동 회로.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압 레벨의 제1 전압은 제1 전원 회로에서 생성된 전압이고, 상기 제2 전압 레벨의 제2 전압과 상기 제3 전압 레벨의 제3 전압은 제2 전원 회로에서 생성된 전압인 구동 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 전원 회로는 상기 제1 전원 회로로부터 수신한 상기 제1 전압을 출력하거나, 상기 제2 전압, 상기 제3 전압 및 펄스 폭 변조 신호에 기초하여 변조된 신호를 출력하는 구동 회로.
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