KR20210085794A - 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 기간에 스위쳐블 셀에 터치 센싱 펄스(LFD)와 동일한 파형을 갖는 신호를 인가하여 터치 성능 저하를 방지할 수 있는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법이다.

Description

인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법{Stereoscopic image display device with Touch Sensing element therein and method for driving the same}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 터치 센싱 기능을 갖는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전하고, 이동통신 단말기 및 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 액정을 이용한 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 표시 장치 등의 평판 표시 장치가 활용되고 있다.

이러한 평판 표시 장치들은 영상을 표시하기 위해 복수개의 게이트 라인들 및 복수개의 데이터 라인들을 구비한 표시 패널과, 상기 표시 패널을 구동하기 위한 구동회로로 구성된다.

상기와 같은 표시 장치들 중 액정 표시 장치의 표시 패널은, 유리 기판상에 박막트랜지스터 어레이가 형성되는 박막트랜지스터 어레이 기판과, 유리 기판상에 칼라 필터 어레이가 형성되는 칼라 필터 어레이 기판과, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 칼라 필터 어레이 기판 사이에 충진된 액정층을 구비한다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판은, 제1방향으로 연장되는 복수개의 게이트 라인들(GL)과, 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되는 복수개의 데이터 라인들(DL)을 포함하며, 각 게이트 라인과 각 데이터 라인에 의하여 하나의 서브 화소 영역(Pixel; P)이 정의된다. 하나의 서브 화소 영역(P) 내에는 하나의 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다.

이러한 액정 표시 장치의 표시 패널은, 전기장 생성 전극 (화소 전극 및 공통 전극)에 전압을 인가하여 상기 액정층에 전기장을 생성하고, 상기 전기장에 의해 액정층의 액정 분자들의 배열 상태를 조절하여 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

또한, 상기와 같은 표시 장치들 중 OLED 표시 장치의 표시 패널은, 상기 복수개의 게이트 라인들과 복수개의 데이터 라인들이 교차하여 서브 화소가 정의되고, 각 서브 화소들은, 애노드 및 캐소드와 상기 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층으로 구성된 OLED와, 상기 OLED를 독립적으로 구동하는 화소 회로를 구비한다.

상기 화소 회로는 다양하게 구성될 수 있으나, 적어도 하나의 스위칭 TFT, 커패시터 및 구동 TFT를 포함한다.

상기 적어도 하나의 스위칭 TFT는 스캔 펄스에 응답하여 데이터 전압을 상기 커패시터에 충전한다. 상기 구동 TFT는 상기 커패시터에 충전된 데이터 전압에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어하여 OLED의 발광량을 조절한다.

이러한 평판 표시장치는 TV, 프로젝터, 휴대폰, PDA 등 다양한 응용 제품에 이용되고 있으며, 이러한 응용제품들은 별도의 입력장치를 구비하지 않고, 화면을 터치하여 데이터를 입력할 수 있도록 터치 기능이 기본적으로 장착되고 있는 실정이다. 이렇게 터치 기능이 구비된 표시장치를 통상 인셀 터치 타입 표시장치라 칭하고 있다.

인셀 터치 타입 표시장치용 어레이 기판에는 터치 센싱 기능 수행을 위해 전술 바와 같은 표시장치의 일반적인 구성 요소 일례로 게이트 및 데이터 라인 이외에 추가적으로 사용자의 터치 시 이를 감지하는 다수의 터치 블록과 이와 연결된 터치 라인의 구성이 더욱 필요로 되고 있다.

상기와 같은 인셀 터치 타입 표시장치는, 1 프레임(frame)을 표시 기간과 터치 센싱 기간으로 분할하여, 상기 표시 기간에는 상기 다수의 터치 블록에 공통 전압을 인가하고 상기 터치 센싱 기간에는 상기 다수의 터치 블록에 터치 센싱 펄스(Load Free Driving; LFD)신호를 인가한다.

또한, 최근 디스플레이 기술의 발달로 인해 시청자로 하여금 장면 속에 있는 것과 같이 느낄 수 있도록 하는 입체감 실현 기술 개발되어 텔레비젼이나 모니터와 같은 표시장치에 입체 영상 재현 기술이 적용되어 가정에서도 3D 입체 영상을 감상할 수 있게 되었다.

입체 영상 표시장치는 안경 방식과 무안경 방식으로 나뉘어질 수 있다.

안경 방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광 방향을 바꿔서 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 구현한다.

무안경 방식은 일반적으로 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 패럴랙스 베리어(parallax barrier, 이하 "베리어"라 함), 렌티큘라 렌즈(lenticular lens, 이하 "렌즈"라 함) 등의 광학 부품을 표시 화면의 앞이나 뒤에 설치하여 입체 영상을 구현한다.

최근, 액정층에 인가되는 전압을 조절하여 베리어와 렌즈를 구현한 스위쳐블 셀(switchable cell)도 개발되고 있다. 스위쳐블 셀은 전기적으로 제어 가능한 구현하는 액정층을 이용하여 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리한다.

이러한 스위쳐블 셀로 인하여, 시청자는 좌안을 통해 좌안 영상이 표시되는 픽셀들을 보게 되고, 우안을 통해 우안 영상이 표시되는 픽셀들을 보게 되어 특수한 안경 없이 양안시차로 입체감을 느낄 수 있다.

상술한 바와 같이 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 베리어를 구비하여 입체 영상을 구현하는 입체 영상 표시 장치에 상기 터치 기능이 구비된 표시 장치를 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치라 할 수 있다.

이와 같은 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동은, 상기 스위쳐블 베리어 셀에 DC 전압을 인가하여 베리어를 만들어 좌우 시차 영상의 광축을 분리하여 입체 영상을 구현하고, 1 프레임(frame)을 표시 기간과 터치 센싱 기간으로 분할하여, 상기 표시 기간에는 상기 다수의 터치 블록에 공통 전압을 인가하고 상기 터치 센싱 기간에는 상기 다수의 터치 블록에 터치 센싱 펄스(LFD) 신호를 인가한다.

그러나 이와 같이 구동하면, 상기 스위쳐블 베리어 셀에 인가된 DC 전압이 상기 다스의 터치 블록에 인가되는 터치 센싱 펄스(LFD) 신호에 영향을 주어 RC 딜레이(Delay)가 발생하고 기생 커패시턴스가 상승하여 터치 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 터치 기간에 스위쳐블 셀에 터치 센싱 펄스(LFD)와 동일한 파형을 갖는 신호를 인가하여 터치 성능 저하를 방지할 수 있는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치는, 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들 및 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되고, 터치 센싱을 위한 다수의 터치 전극들이 배치되는 인셀 터치 타입 표시패널과, 상기 인셀 터치 타입 표시패널에 입체 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부와, 상기 인셀 터치 타입 표시패널 상에 배치되거나 상기 표시패널에 내장되어 상기 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀을 구비하고, 매 프레임은 표시 모드 기간과 터치 모드 기간으로 구분되어, 상기 터치 모드 기간에, 상기 인셀 터치 타입 표시패널의 터치 전극들에 LFD 신호가 인가되고, 상기 스위쳐블 셀에도 LFD 신호가 인가될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법은, 터치 센싱을 위한 다수의 터치 전극들이 배치되는 인셀 터치 타입 표시패널과, 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀을 구비한 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 있어서, 매 프레임은 표시 모드 기간과 터치 모드 기간으로 구분되고, 상기 터치 모드 기간에, 상기 인셀 터치 타입 표시패널의 터치 전극들에 LFD 신호를 인가하고, 상기 스위쳐블 셀에도 상기 LFD 신호를 인가할 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

터치 모드 기간에, 스위쳐블 셀의 전극들에 터치 구동 신호와 동일한 LFD 신호를 인가하므로, 터치 성능이 저하됨을 방지할 수 있다.

즉, 종래에는, 터치 모드 기간에, 스위쳐블 셀의 전극들에 DC 전압(VGH 또는 VGL)을 인가하므로 터치 구동 신호에 영향을 주어 터치 성능이 저하 되었지만, 본 발명은 스위쳐블 셀의 전극들에 터치 구동 신호와 동일한 LFD 신호를 인가하므로, 터치 성능이 저하됨을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시장치를 보여 주는 블록도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 표시 장치의 설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 단면 구성도
도 4는 3D 모드에서 스위쳐블 렌즈를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면
도 5는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면
도 6는 3D 모드에서 스위쳐블 베리어를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면
도 7a 및 도 7b는 스위쳐블 베리어의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치에서, 터치 구동 신호와 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 전압을 나타낸 타이밍도

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치 및 그의 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.

어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 명세서 상에서 언급된 "구비한다", "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.

이하의 실시예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 발명의 입체 영상 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 발광 표시장치(Electroluminescence Display) 등의 평판 표시장치 기판으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 표시 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 표시 패널의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 단면 구성도이다.

본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 인셀 터치 타입 표시 패널(100), 표시패널 구동부, 스위쳐블 셀(200), 타이밍 콘트롤러(101), 전원 회로(300), 레벨 시프터(310) 등을 구비한다.

인셀 터치 타입 표시패널(100)은 영상을 표시하기 위한 표시 기능(Display Function)과 손가락, 펜 등의 포인터에 의한 터치를 센싱하는 터치 기능(Touch Function)을 수행할 수 있다. 인셀 터치 타입 표시패널(100)는, 표시 기능을 위하여 표시 모드 구간 동안 표시 모드로 동작하거나, 터치 기능을 위하여 터치 모드 구간 동안 터치 모드로 동작할 수도 있다. 표시 모드 구간과 터치 모드 구간은 시간적으로 분리되어 있을 수도 있고, 시간적으로 동일한 구간일 수도 있다.

즉, 영상 표시를 위한 표시 모드 동작과 터치 센싱을 위한 터치 모드 동작이 분리되어 진행될 수도 있고, 영상 표시를 위한 표시 모드 동작과 터치 센싱을 위한 터치 모드 동작이 함께 진행될 수도 있다.

인셀 터치 타입 표시 패널(100)는, 영상 표시를 위한 다수의 데이터 라인들(105)과 데이터라인들(105)과 교차하는 다수의 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)(106)이 배치되고, 이러한 데이터 라인들(105)과 게이트 라인들(106)에 의해 정의된 다수의 픽셀 어레이가 배열될 수 있다. 픽셀 어레이는 2D 모드에서 2D 영상을 표시하고, 3D 모드에서 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 표시한다. 픽셀들 각각은 컬러 구현을 위하여 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 서브 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들 각각은 RGB 서브 픽셀들 이외에 백색(White, W) 서브 픽셀을 더 포함할 수 있다. 서브 픽셀들 각각은 하나 이상의 TFT(Thin film transistor)를 포함할 수 있다.

또한, 인셀 터치 타입 표시 패널(100)은, 도 2와 같이, 터치 센싱을 위한 터치 센서로서 역할을 하는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치될 수 있다. 다수의 터치 전극들(TE)는 복수개의 서브 픽셀들(SP)을 커버하고, 상기 다수의 터치 전극들(TE)에는 표시 모드 구간 동안 공통 전압(Vcom)이 인가되고, 터치 모드 구간 동안 터치 센싱 신호가 인가될 수 있다.

표시패널 구동부는 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에 2D/3D 영상의 데이터를 픽셀들에 기입한다. 표시패널 구동부는 데이터 라인들(105)에 입력 영상의 픽셀 데이터 전압을 공급하기 위한 데이터 구동회로(102)와, 게이트라인들(106)에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 공급하기 위한 게이트 구동회로(103)를 구비한다. 이 표시패널 구동부는 3D 모드에서 멀티 뷰 영상 데이터 포맷의 데이터로 입력된 좌안 및 우안 영상 데이터를 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 픽셀들에 공간적으로 분산하여 기입할 수 있다.

또한, 표시패널 구동부는, 도 2와 같이, 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 터치 모드 구간 동안 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 다수의 터치 전극들(TE)을 구동하기 위하여 다수의 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호(TDS: Touch Driving Signal)를 공급하고 터치 구동 신호(TDS)가 공급된 각 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS: Touch Sensing Signal)을 수신하는 터치 구동 회로(TDC: Touch Driving Circuit)와, 터치 모드 구간에 터치 센싱 신호(TSS)를 토대로 터치 유무 및/또는 터치 위치를 결정하는 터치 프로세서(TP: Touch Processor) 등을 포함할 수 있다.

데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 수신된 입력 영상의 픽셀 데이터(디지털 데이터)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압들을 발생하고 그 데이터전압을 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 데이터라인들(105)에공급한다.

게이트 구동회로(103)는 레벨 시프터(310)를 통해 게이트 타이밍 제어신호(GDC(VGH, VGL))를 수신하여 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 출력을 발생한다. 게이트 구동회로(103)는 데이터라인들(105)에 공급되는 데이터전압과 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(106)에 공급한다. 게이트 구동회로(103)는 시프트 레지스터(Shift register)를 이용하여 게이트 펄스를 순차적으로 시프트하여 게이트펄스를 게이트라인들(106)에 순차적으로 공급한다. 픽셀 어레이의 TFT들은 게이트펄스의 게이트 온 전압에 응답하여 턴-온되어 데이터 전압을 픽셀 전극에 공급한다.

게이트 구동회로(103)로부터 출력되는 게이트 펄스는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙한다. 게이트 온 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 높은 전압으로 설정되며, 게이트 오프 전압은 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. n 타입 TFT의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 하이 전압(Gate High Voltage, VGH)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 로우 전압(Gate Low Voltage, VGL)일 수 있다. p 타입 TFT의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.

스위쳐블 셀(200)은 도 4 내지 도 7b와 같은 스위쳐블 렌즈(LENS)나 스위쳐블 베리어(BAR)로 구현될 수 있다. 스위쳐블 셀(200)은 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 앞이나 뒤에 접합되거나 혹은 인셀 터치 타입 표시패널(100)에 내장되어 3D 영상 데이터의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터의 광축을 분리한다. 스위쳐블 베리어(BAR)나 스위쳐블 렌즈(LENS)는 액정과 같은 복굴절 매질, 전극 등을 포함하고 저항(210)을 통해 인가되는 구동 신호(3DC(VGH, VGL))에 의해 구동되어 좌안 영상과 우안 영상의 빛의 광축을 분리시킨다. 스위쳐블 셀(200)의 액정층은 전극을 통해 인가되는 구동 전압의 전압 레벨에 따라 액정 분자들을 구동하여 빛을 차단하는 베리어나 렌즈 곡면과 같이 빛을 굴절시키는 렌즈를 형성한다.

타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)와 동기되어 호스트 시스템(110)로부터 입력된 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 수신한다. 타이밍 콘트롤러(101)는 호스트 시스템(110)으로부터 수신된 타이밍 신호를 이용하여 표시패널 구동부(102, 103), 스위쳐블 셀(200) 각각의 동작 타이밍을 제어하고 그 구동 부들(102, 103, 210)의 동작 타이밍을 동기시키기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC, 3DC)을 발생한다.

게이트 타이밍 제어신호(GDC)는 스타트 펄스(VST), 시프트 클럭(Gate Shift Clock, [0032] GCLK), 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE)는 생략될 수 있다.

스타트 펄스(VST)는 게이트 구동회로(103)의 스타트 타이밍을 제어한다. 시프트 클럭(GCLK)은 게이트 구동회로(103)에서 게이트 펄스가 시프트되는 타이밍을 제어한다.

타이밍 콘트롤러(101)는 입력 영상의 프레임 레이트ХN(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 표시패널 구동부(102, 103)와 스위쳐블 셀(200)의 동작 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어할 수 있다. 입력 영상의 프레임 레이트(frame rate)는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz이다.

전원 회로(300)는 직류-직류 변환기(DC-DC converter)를 이용하여 인셀 터치 타입 표시패널(100)과 스위쳐블 셀(200)의 구동에 필요한 직류 전원을 발생한다. 직류-직류 변환기는 차지 펌프(Charge pump), 레귤레이터(Regulator), 벅 변환기(Buck Converter), 부스트 변환기(Boost Converter) 등을 포함한다. 전원 회로(300))는 데이터 구동회로(102)에 공급될 감마기준전압, VGH, VGL 등을 출력한다. 이 전원 회로(300)는 파워 IC(Power Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.

타이밍 콘트롤러(101)로부터 출력된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 스위쳐블 셀 구동 신호(3DC)의 전압 레벨은 매우 작은 디지털 신호 레벨 전압이다. 레벨 시프터(310)는 타이밍 콘트롤러(101)로부터 수신된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 스위쳐블 셀 구동 신호(3DC)의 하이 레벨 전압을 그 보다 높은 VGH로 변환하고, 그 신호들(GDC, 3DC)의 로우 레벨 전압을 그 보다 낮은 VGL로 변환하여 그 신호들의 전압을 크게 한다.

호스트 시스템(110)과 타이밍 콘트롤러(101) 사이에는 3D 데이터 포맷터(data formatter, 120)가 설치될 수 있다. 3D 데이터 포맷터(120)는 3D 모드에서 호스트 시스템(110)으로부터 입력되는 3D 영상의 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 멀티 뷰 영상 데이터 포맷으로 재정렬하여 타이밍 콘트롤러(101)에 전송한다. 3D 데이터 포맷터(120)는 3D 모드에서 2D 영상 데이터가 입력되면 미리 설정된 2D-3D 영상 변환 알고리즘을 실행하여 2D 영상 데이터로부터 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터를 생성하고 그 데이터들을 멀티 뷰 영상 데이터 포맷으로 재정렬하여 타이밍 콘트롤러(101)에 전송할 수 있다.

호스트 시스템(110)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 모바일 시스템, 웨어러블 시스템 등의 메인 제어 회로를 포함할 수 있다. 호스트 시스템(110)은 스케일러(scaler)를 이용하여 2D/3D 입력 영상의 디지털 비디오 데이터를 인셀 터치 타입 표시패널(PNL, 100)의 해상도에 맞는 포맷으로 변환하고 그 데이터와 함께 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(101)로 전송할 수 있다.

호스트 시스템(110)은 2D 모드에서 2D 영상을 타이밍 콘트롤러(101)에 공급하는 반면, 3D 모드에서 3D 영상 또는 2D 영상 데이터를 3D 데이터 포맷터(120)에 공급한다. 호스트 시스템(110)은 유저 인터페이스(112)를 통해 입력되는 사용자 데이터에 응답하여 타이밍 콘트롤러(101)에 모드 신호를 전송하여 입체 영상 표시장치의 동작 모드를 2D 모드와 3D 모드에서 스위칭할 수 있다. 유저 인터페이스(112)는 키패드, 키보드, 마우스, 온 스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 리모트 콘트롤러(Remote controller), 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface, GUI), 터치 UI(User Interface), 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 구현될 수 있다. 사용자는 유저 인터페이스를 통해 2D 모드와 3D 모드를 선택할 수 있고, 3D 모드에서 2D-3D 영상 변환을 선택할 수 있다.

도 4는 3D 모드에서 스위쳐블 렌즈를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이고, 도 5는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다. 도 4에서 "PIX"는 인셀 터치 타입 표시패널(100)의 픽셀 어레이를 나타낸다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 스위쳐블 렌즈(LENS)는 3D 모드에서 렌티큘러 렌즈(Lenticular lens)를 형성한다. 좌안 영상의 데이터가 기입된 좌안 픽셀(L)의 빛은 렌즈면에서 사용자의 좌안 쪽으로 굴절된다. 우안 영상의 데이터가 기입된 우안 픽셀(R)의 빛은 렌즈면에서 사용자의 우안 쪽으로 굴절된다.

스위쳐블 렌즈(LENS)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 전극(32)이 형성된 제1 기판(31)과, 제2 전극(35)이 형성된 제2 기판(36)과, 제1 기판(31)과 제2 기판(35) 사이에 배치된 렌즈 구조(33), 및 액정(34)을 포함한다. 스위쳐블 렌즈(LENS)의 기판들(31, 36)과 전극들(32, 35)은 투명한 재료로 구현된다. 스위쳐블 렌즈 (LENS)에는 편광판이 필요 없다.

3D 모드에서 스위쳐블 렌즈(LENS)의 제1 및 제2 전극(32, 35)에 전위차가 없는 직류 전압 예를 들어, VGH 또는 VGL로 인가한다. 이 때, 렌즈 구조(33)의 매질과 액정 분자 사이의 굴절율 차이로 인하여 그 사이에서 렌즈면이 형성된다.

2D 모드에서 스위쳐블 렌즈(LENS)의 제1 및 제2 전극(32, 35)에 전위차가 커지도록 그 전극들(32, 35)에 서로 다른 전압(V32, V35)이 인가된다. 예를 들어, 제1 전극(32)에 12V의 전압이 인가될 때, 제2 전극(35)에 6V의 전압이 인가될 수 있다. 반면에, 제1 전극(32)에 6V의 전압이 인가될 때, 제2 전극(35)에 12V의 전압이 인가될 수 있다. 제2 전극(35)의 전압(V35)은 제1 전극(32)의 전압과 전위차가 있는 직류 전압일 수도 있다. 제1 및 제2 전극(32, 35) 간의 전위차로 인하여, 액정 분자가 수직 전계 방향을 따라 수직으로 배열한다. 액정 분자가 수직으로 배열되면, 액정 분자와 렌즈 구조(33)의 매질간 굴절율 차가 없어지고, 그 결과 스위쳐블 렌즈(LENS)에서 렌즈면이 없어진다. 이 때, 모든 픽셀들의 빛이 스위쳐블 렌즈(LENS)에서 굴절되지 않고 스위쳐블 렌즈(LENS)를 그대로 통과한다.

도 6은 3D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)를 통과한 광의 경로를 개략적으로 보여 주는 도면이다. 도 7a 및 도 7b는 스위쳐블 렌즈의 단면 구조와 그 구동 방법을 보여 주는 도면들이다.

도 6 내지 도 7b를 참조하면, 스위쳐블 베리어(BAR)는 3D 모드에서 광 차단부를 형성하여 픽셀들(L, R)로부터의 빛을 부분적으로 차단한다. 사용자는 3D 모드에서 좌안으로 좌안 영상이 표시되는 좌안 픽셀들(L)만 보게되고, 우안으로 우안 영상이 표시되는 좌안 픽셀들(L)만 보게 되어 양안시차를 느낀다.

스위쳐블 베리어(BAR)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 제1 전극(52a, 52b)이 형성된 제1 기판(51)과, 제2 전극(54)이 형성된 제2 기판(55)과, 제1 기판(51)과 제2 기판(55) 사이에 배치된 액정(53)을 포함한다. 제1 전극(52a, 52b)은 서브 픽셀들에 독립적으로 전계가 인가될 수 있도록 다수의 제1a 전극들(52a)과, 다수의 제1b 전극들(52b)로 분할된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 기판들(51, 55)과 전극들(52a, 52b, 54)는 투명한 재료로 구현된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 기판들(51, 55) 중에서 적어도 제1 기판(51)에 편광판이 접착된다. 스위쳐블 베리어(BAR)의 편광판은 광 투과축과 같은 선편광 이외의 빛을 차단한다.

2D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)의 제1 및 제2 전극(52a, 52b, 54)에 전위차가 없는 직류 전압 예를 들어, 12V 또는 6V로 인가한다. 이 때, 액정(53)을 통과한 선편광의 광축이 그대로 유지되어 편광판을 통과한다.

3D 모드에서 스위쳐블 베리어(BAR)의 제1 및 제2 전극(51a, 51b, 54)에 전위차가 큰 전압이 인가될 수 있다. 제1 전극들(51a, 51b) 중 어느 한 전극에 12V(또는 6V)가 인가되고 제2 전극(54)에 6V(또는 12V)가 인가되는 광 차단부에서 액정층을 통과한 선편광의 광축이 변하여 편광판을 통과하지 못한다. 반면에, 제1 전극들(51a, 51b)과 제2 전극(54)에 전위차가 없는 부분은 액정(53)을 빛이 그대로 통과하여 편광판을 통과할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 스위쳐블 셀(200)은 12V와 6V를 인가하여 베리어를 만들어 표시 데이터를 좌안 영상과 우안 영상으로 분리하여 사용자가 입체 영상(3D)으로 인식하도록 한다.

또한, 상술한 바와 같이, 인셀 터치 타입 표시 패널(100)은, 타이밍 콘트롤러(101)의 제어 하에 터치 모드 구간 동안 터치 구동 신호(TDS: Touch Driving Signal)를 다수의 터치 전극들(TE)에 인가하여 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱한다.

그런데, 상기 스위쳐블 셀(200)에 인가된 12V와 6V 등의 DC 전압이 상기 다수의 터치 전극들에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)에 영향을 주어 RC 딜레이(Delay)가 발생하고 기생 커패시턴스가 상승하여 터치 성능이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 방지하기 위하여, 터치 모드 구간 동안 상기 스위쳐블 셀(200)에 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 LFD(load Free Driving) 신호를 인가하므로, 터치 성능이 저하됨을 방지한다.

본 발명에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치에서, 터치 구동 신호와 스위쳐블 셀에 인가되는 구동 전압을 나타낸 타이밍도이다.

본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치는 1 프레임이 표시 모드 기간(Display Mode Preiod)과 터치 모드 기간(Touch Mode Period)으로 구분되어 구동된다.

상술한 바와 같이, 스위쳐블 셀(200)은 좌우 시차 영상의 광축을 분리하기 위한 전극들이 구비되고, 2D 또는 3D 표시 모드에 따라 상기 전극들에 DC 전압을 인가한다.

즉, 도 4 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 스위쳐블 셀(200)이 스위쳐블 렌즈일 경우, 제1 및 제2 전극(32, 35)을 구비한다. 그리고, 3D 모드에서 상기 제1 및 제2 전극(32, 35)에 전위차가 없는 직류 전압을 인가하고, 2D 모드에서 제1 전극(32)에 12V가 인가될 때, 제2 전극(35)에 6V를 인가하거나, 제1 전극(32)에 6V가 인가될 때, 제2 전극(35)에 12V를 인가한다.

또한, 도 6 내지 도 7b에서 설명한 바와 같이, 스위쳐블 셀(200)이 스위쳐블 베리어일 경우, 2D 모드에서 제1 및 제2 전극(52a, 52b, 54)에 전위차가 없는 직류 전압을 인가하고, 3D 모드에서 제1 전극들(51a, 51b) 중 어느 한 전극에 12V(또는 6V)를 인가하고 제2 전극(54)에 6V(또는 21V)를 인가한다.

따라서, 매 프레임의 표시 모드 기간에, 상술한 바와 같이, 상기 스위쳐블 셀(200)의 전극들(32, 35, 52a, 52b, 54)에는, 2D 또는 3D 모드에 따라, 다른 전압이 인가된다. 또한, 인셀 터치 타입 표시 패널(100)의 터치 전극들(TE)에는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되지 않고, 공통 전압(Vcom)이 인가된다.

그리고, 매 프레임의 터치 모드 기간에, 인셀 터치 타입 표시 패널(100)의 터치 전극들(TE)에는 LFD 신호 등과 같은 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 상기 스위쳐블 셀(200)의 전극들(32, 35, 52a, 52b, 54)에도 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 LFD 신호가 인가된다.

즉, 터치 동기 신호(T_sync)를 통해 상기 스위쳐블 셀(200)과 상기 인셀 터치 타입 표시 패널(100)을 동기화하여, 표시 모드 기간과 터치 모드 기간 시점을 확인한다.

그리고, 상기 표시 모드 기간을 경우 상기에서 설명한 바와 같이 구동한다.

한편, 터치 모드 기간일 때, 상기 스위쳐블 셀(200)이 스위쳐블 렌즈이거나 스위쳐블 베리어일 경우와 2D 모드 및 3D 모드에 관계 없이, 상기 스위쳐블 셀(200)의 전극들(32, 35, 52a, 52b, 54)에 LFD 신호를 인가한다.

즉, 상기 스위쳐블 셀(200)이 스위쳐블 렌즈일 경우, 터치 모드 기간일 때, 제1 전극(32) 및 제2 전극(35) 모두에 LFD 신호를 인가한다.

상기 스위쳐블 셀(200)이 스위쳐블 베리어일 경우, 터치 모드 기간일 때, 제1 및 제2 전극(52a, 52b, 54) 모두에 LFD 신호를 인가한다.

터치 모드 기간에, 상기 스위쳐블 셀(200)의 전극들(32, 35, 52a, 52b, 54)에 인가되는 LFD 신호는 상기 타이밍 콘트롤러(101)에 의해 인가될 수 있고, 상기 터치 구동 회로(TDC)를 통해 인가될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치에 있어서는, 터치 모드 기간에, 상기 스위쳐블 셀(200)의 전극들에 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 LFD 신호를 인가하므로, 터치 성능이 저하됨을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

100: 인셀 터치 타입 표시패널 101: 타이밍 콘트롤러
102: 데이터 구동회로 103: 게이트 구동회로
110: 호스트 시스템 120: 3D 데이터 포맷터
200: 스위쳐블 셀 300: 전원 회로
310: 레벨 시프터 LENS: 스위쳐블 렌즈
BAR: 스위쳐블 베리어

Claims (7)

1. 데이터 라인들, 상기 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들 및 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되고, 터치 센싱을 위한 다수의 터치 전극들이 배치되는 인셀 터치 타입 표시패널;
   상기 인셀 터치 타입 표시패널에 입체 영상의 데이터를 기입하는 표시패널 구동부;
   상기 인셀 터치 타입 표시패널 상에 배치되거나 상기 표시패널에 내장되어 상기 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀을 구비하고,
   매 프레임은 표시 모드 기간과 터치 모드 기간으로 구분되어, 상기 터치 모드 기간에, 상기 인셀 터치 타입 표시패널의 터치 전극들에 LFD 신호가 인가되고, 상기 스위쳐블 셀에도 LFD 신호가 인가되는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 표시패널 구동부는,
   타이밍 콘트롤러로부터 수신된 데이터를 데이터전압으로 변환하여 상기 데이터 라인들로 출력하는 데이터 구동회로;
   상기 타이밍 콘트롤러로부터 수신된 게이트 타이밍 제어신호에 응답하여 상기 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 순차적으로 출력하는 게이트 구동회로; 및
   상기 타이밍 콘트롤러의 제어 하에 터치 모드 기간 동안 인셀 터치 타입 표시패널의 다수의 터치 전극들을 구동하는 터치 구동 회로를 구비하는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위쳐블 셀은
   제1 전극이 형성된 제1 기판과, 제2 전극이 형성된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 렌즈 구조 및 액정을 포함하는 스위쳐블 렌즈, 또는
   서브 픽셀들에 독립적으로 전계가 인가될 수 있도록 분할된 다수의 제3 전극들과, 다수의 제4전극들이 형성된 제3 기판과, 제5 전극이 형성된 제4 기판과, 상기 제3 기판과 상기 제4 기판 사이에 배치된 액정을 포함하는 스위쳐블 베리어를 구비하는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 터치 모드 기간에, 상기 제1 내지 제5 전극들에 상기 LFD 신호가 인가되는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치.
5. 터치 센싱을 위한 다수의 터치 전극들이 배치되는 인셀 터치 타입 표시패널과, 입체 영상에서 좌안 영상과 우안 영상의 광축을 분리하는 스위쳐블 셀을 구비한 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
   매 프레임은 표시 모드 기간과 터치 모드 기간으로 구분되고, 상기 터치 모드 기간에, 상기 인셀 터치 타입 표시패널의 터치 전극들에 LFD 신호를 인가하고, 상기 스위쳐블 셀에도 상기 LFD 신호를 인가하는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스위쳐블 셀은
   제1 전극이 형성된 제1 기판과, 제2 전극이 형성된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 렌즈 구조 및 액정을 포함하는 스위쳐블 렌즈, 또는
   서브 픽셀들에 독립적으로 전계가 인가될 수 있도록 분할된 다수의 제3 전극들과, 다수의 제4전극들이 형성된 제3 기판과, 제5 전극이 형성된 제4 기판과, 상기 제3 기판과 상기 제4 기판 사이에 배치된 액정을 포함하는 스위쳐블 베리어를 구비하는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 터치 모드 기간에, 상기 제1 내지 제5 전극들에 상기 LFD 신호를 인가하는 인셀 터치 타입 입체 영상 표시 장치의 구동 방법.

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