KR20220089340A - 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 노드들 간의 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치는 패널의 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 구동하고 터치 전극들을 구동 및 센싱하는 패널 드라이버; 패널 드라이버의 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러; 패널 드라이버의 터치 전극 구동 및 센싱 동작을 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 타이밍 컨트롤러는 터치가 발생된 터치 노드와 터치가 미발생된 터치 노드 간의 조건 차이에 따라, 또는 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이에 따라 디스플레이 신호를 보상할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 터치 노드들 간의 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
디스플레이의 화면 상에서 터치로 정보 입력이 가능한 터치 센서는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보 기기뿐만 아니라 노트북, 모니터, 가전 제품 등의 다양한 디스플레이에 확대 적용되고 있다.
디스플레이에 적용된 터치 센서는 디스플레이 패널 위에 터치 패널을 부착한 애드-온(Add-on) 타입과, 디스플레이 패널에 터치 전극을 내장한 인-셀(In-cell) 타입이 있다. 인-셀 타입의 터치 센서 중에는 액정 디스플레이의 공통 전극을 분할하여 터치 전극으로 활용하는 어드밴스드 인-셀 터치(Advanced In-cell Touch; AIT) 타입이 알려져 있다.
AIT 디스플레이 장치는 패널을 통해 영상 표시와 터치 센싱 기능을 함께 제공함에 따라 각 프레임 기간을 디스플레이 동작 기간과 터치 동작 기간으로 구분하여 동작시킨다.
그런데, AIT 터치 디스플레이 장치는 터치 노드의 구성 및 교번 동작에 따라 또는 터치 동작 후, 터치가 발생된 터치 노드와 터치가 발생되지 않은 터치 노드 간에 전위차와 같은 조건 차이가 발생하여 디스플레이 동작시 표시 영상이 왜곡되는 화질 저하가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 터치 노드들 간의 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치는 패널의 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 구동하고 터치 전극들을 구동 및 센싱하는 패널 드라이버; 패널 드라이버의 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러; 패널 드라이버의 터치 전극 구동 및 센싱 동작을 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 타이밍 컨트롤러는 터치가 발생된 터치 노드와 터치가 미발생된 터치 노드 간의 조건 차이에 따라, 또는 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이에 따라 디스플레이 신호를 보상할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 터치가 발생된 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역의 서브픽셀들, 또는 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이에 따라 보상 영역으로 설정된 터치 노드의 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 터치 전극들 중 크기가 다른 터치 전극이 위치하는 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 추가로 보상할 수 있다.
각 터치 노드와 중첩된 서브픽셀들은 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 복수의 보상 영역으로 구분될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 터치 발생 영역 또는 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 데이터를, 복수의 보상 영역에 따라 다르거나 같은 보상값을 서브픽셀별로 적용하여 보상할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 터치 발생 영역또는 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 게이트 신호의 펄스폭을 게이트 라인별로 다르거나 같은 보상값을 적용하여 조절할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 터치 컨트롤러로부터 터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보를 공급받아 해당 서브픽셀이 터치 발생 영역에 포함되는지 터치 미발생 영역에 포함되는지를 판단하거나, 터치 컨트롤러로부터 각 터치 노드의 물리적인 구조 정보 및 위치 정보를 공급받아 해당 서브픽셀이 보상 영역에 포함되는지 미보상 영역에 포함되는지를 판단할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 각 프레임 기간을 각 디스플레이 동작 기간 및 각 터치 동작 기간으로 시분할 구동하기 위한 터치 동기 신호를 생성하고, 터치 동기 신호를 기초하여, 각 디스플레이 동작 기간 동안 패널이 디스플레이 동작을 하도록 패널 드라이버를 제어하고, 터치 구동 신호를 터치 컨트롤러와 공유하여, 각 터치 동작 기간 동안 패널이 터치 동작을 하도록 패널 드라이버를 제어할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 입력 데이터를 저장하는 메모리; 보상 영역의 위치 정보 및 보상값을 저장하는 보상 정보 레지스터; 및 각 디스플레이 동작 기간에서, 터치 발생 영역에 포함되는 서브픽셀인 경우, 보상 정보 레지스터로부터 제공된 보상 영역의 위치 정보에 따른 보상값을 메모리로부터의 데이터에 적용하여 보상된 데이터를 출력하고, 터치 미발생 영역에 포함되는 서브픽셀인 경우 메모리로부터의 데이터를 보상없이 출력하는 디스플레이 데이터 연산부를 포함할 수 있다.
디스플레이 데이터 연산부는 각 디스플레이 동작 기간에서, 터치 전극의 크기 차이에 의해 보상 정보 레지스터에 저장된 보상 영역의 서브픽셀인 경우, 보상 정보 레지스터로부터의 보상값을 메모리로부터의 데이터에 적용하여 보상된 데이터를 출력할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 각 디스플레이 동작 기간에서, 터치 발생 영역에 포함되는 서브픽셀이거나 보상 정보 레지스터에 저장된 보상 영역의 서브픽셀인 경우, 보상 정보 레지스터로부터 제공된 보상 영역의 위치 정보 및 보상값에 따라 해당 게이트 신호의 펄스폭을 조정하는 조정 신호를 생성하는 게이트 제어 신호 연산부; 및 동기 신호들과 조정 신호를 이용하여 각 디스플레이 동작 기간에 패널 드라이버 중 게이트 드라이버를 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성하여 출력하는 게이트 제어 신호 생성부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법은 터치 동기 신호를 이용하여, 각 프레임 기간을 각 디스플레이 동작 기간과 각 터치 동작 기간으로 시분할하는 단계; 각 터치 동작 기간에서 터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보를 포함하는 터치 발생 영역 정보를 생성하는 단계; 각 디스플레이 동작 기간에서, 터치 발생 영역 정보를 이용하여 터치가 발생된 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역의 서브픽셀들 또는 각 터치 노드의 물리적인 구조의 차이에 따라 보상 영역으로 설정된 터치 노드의 서브픽셀들에 공급되는 디스플레이 신호를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
디스플레이 신호를 보상하는 단계는, 터치 발생 영역 또는 보상 영역의 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상할 수 있다.
일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법은 각 디스플레이 동작 기간에서, 터치 전극들 중 크기가 다른 터치 전극이 위치하는 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은 터치 동작 후 터치 발생된 터치 노드와 터치가 미발생된 터치 노드 간의 전위 차이에 따라 디스플레이 신호를 보상함으로써 터치 발생시 터치 노드들 간의 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선하고 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은 터치 노드들간의 물리적인 구성의 차이와, 디스플레이 동작과 터치 동작의 교번 동작에 따라 나타날 수 있는 패널 내부의 전위 차이(터치 동작 후 디스플레이 동작 중 전위 차이, 또는 터치 전극 간의 크기 차이에 따라 디스플레이 신호를 보상함으로써 터치 노드들 간의 물리적인 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선하고 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 패널에서 터치 전극 및 서브픽셀의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널에서 터치 노드의 구조적 구성에 따른 영향 및 터치 발생에 의한 터치 노드 간 조건 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 한 프레임의 시분할 구동방법을 나타낸 타이밍도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 한 프레임의 시분할 구동방법을 나타낸 타이밍도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널에서 터치 노드 간 조건 차이를 보상하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널에서 터치 노드 간 조건 차이를 보상하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 타이밍 컨트롤러 및 터치 컨트롤러를 나타낸 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 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 포함한다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
명세서에서 사용되는"부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 프로세스들, 함수들, 드라이버들, 펌웨어, 회로, 데이터, 데이터베이스, 테이블들을 포함한다.
이하, 본 발명의 각 실시예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 패널에서 터치 전극 및 서브픽셀의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 다.
도 1을 참조하면, 터치 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(Gate Driver, 200), 터치 데이터 드라이버(Touch Data Driver, 300), 타이밍 컨트롤러(Timing Controller, 400), 터치 컨트롤러(Touch Controller, 500), 터치 파워 집적 회로(Touch Power Integrated Circuit; 이하 TPIC, 600), 파워 관리 집적 회로(Power Management Integrated Circuit; 이하 PMIC, 700) 등을 구비할 수 있다. 게이트 드라이버(200) 및 터치 데이터 드라이버(300)는 패널 드라이버로 정의될 수 있다. PMIC(700) 및 TPIC(600)는 파워 회로로 정의될 수 있다.
패널(100)은 터치 센싱 기능 및 디스플레이 기능을 갖는다. 패널(100)은 서브픽셀들이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 영역(DA)을 통해 영상을 표시한다. 패널(100)은 디스플레이 영역(DA)의 픽셀 매트릭스에 포함된 공통 전극 겸용 터치 전극들(TE)을 이용하여 커패시턴스 변화를 통해 터치 여부를 나타내는 신호를 출력할 수 있다.
각 서브픽셀(SP)은 적색광을 방출하는 적색 서브픽셀, 녹색광을 방출하는 녹색 서브픽셀, 청색광을 방출하는 청색 서브픽셀, 백색광을 방출하는 백색 서브픽셀 중 어느 하나이고, 적어도 1개의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)에 의해 독립적으로 구동된다. 단위 픽셀은 색이 다른 2개, 3개, 4개 서브픽셀의 조합으로 구성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)에 속하는 TFT의 게이트 전극은 패널(100)에 배치된 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 드라이버(200)와 연결되고, 각 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극 중 어느 하나의 입력 전극은 패널(100)에 배치된 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 드라이버(300)와 연결된다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 각 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT) 및 공통 전극(COM)인 터치 전극(TE)과 접속된 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다. 액정 커패시터(Clc)는 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극에 공급된 데이터 신호와, 터치 전극(TE)에 공급된 공통 전압과의 차전압을 충전하고 충전된 전압에 따라 액정을 구동하여 광투과율을 조절한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 안정적으로 유지시킨다.
패널(100)은 픽셀 매트릭스의 공통 전극 기능과, 터치 센서 기능을 갖는 터치 전극들(TE)로 구성된 터치 전극 매트릭스를 포함한다.
패널(100)에 적용되는 커패시턴스 터치 센싱 방식은 뮤추얼 커패시턴스(Mutual Capacitance) 터치 센싱 방식과, 셀프 커패시턴스(Self-Capacitance) 터치 센싱 방식 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
뮤추얼 커패시턴스 터치 센싱 방식에서는 터치 전극(TE)이 구동 전극과 센싱 전극으로 구분되어 배치될 수 있다. 터치 전극(TE) 중 구동 전극은 터치 데이터 드라이버(300)로부터 터치 구동 신호를 공급받고, 터치 전극(TE) 중 센싱 전극은 터치에 의해 발생하는 구동 전극과 센싱 전극 간의 뮤추얼 커패시턴스 변화를 나타내는 리드아웃 신호를 터치 데이터 드라이버(300)로 제공할 수 있다.
셀프 커패시턴스 터치 센싱 방식에서는 각 터치 전극(TE)이 터치 데이터 드라이버(300)로부터 터치 구동 신호를 공급받고, 터치에 의해 발생하는 셀프 커패시턴스 변화를 나타내는 리드아웃 신호를 터치 데이터 드라이버(300)로 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 셀프 커패시턴스 터치 센싱 방식을 예로 들어 설명한다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 터치 전극 매트릭스는 복수의 터치 전극 컬럼을 포함하고, 각 터치 전극 컬럼은 데이터 라인(DL)의 방향으로 배열된 복수의 터치 전극들(TE)과, 복수의 터치 전극들(TE) 각각을 개별적으로 터치 데이터 드라이버(300)와 접속시키는 복수의 터치 라우팅 라인(TL)을 포함한다. 복수의 터치 전극들(TE)은 픽셀 매트릭스에 위치하는 공통 전극이 복수의 세그먼트로 분할된 것으로, 각 터치 전극(TE)은 터치점 크기를 고려하여 복수의 서브픽셀들(SP)을 포함하는 일정 크기로 형성된다. 각 터치 전극(TE)은 자신과 오버랩하는 복수의 서브픽셀들(SP)과 공통 접속되고 하나의 터치 센서를 형성한다.
PMIC(700)는 입력 전압을 공급받아 터치 디스플레이 장치에서 필요로 하는 복수의 구동 전압들을 생성하여 공급한다. PMIC(700)는 입력 전압을 이용하여 TPIC(600), 타이밍 컨트롤러(400), 터치 컨트롤러(500), 게이트 드라이버(200), 터치 데이터 드라이버(300) 등에서 필요한 복수의 구동 전압들을 생성하여 공급할 수 있다. 예를 들면, PMIC(700)는 디지털 회로 구동 전압을 생성하여 각 구동 회로에 공급할 수 있고, 아날로그 회로 구동 전압을 생성하여 TPIC(600) 및 터치 데이터 드라이버(300) 등에 공급할 수 있다. PMIC(700)는 게이트 드라이버(200)에서 필요한 구동 전압들을 생성하여 공급할 수 있다. PMIC(700)는 공통 전압(VCOM) 등을 생성하여 TPIC(600)에 공급할 수 있다.
TPIC(600)는 PMIC(700)의 출력 전압과 터치 컨트롤러(500)의 제어 신호를 공급받고, 게이트 드라이버(200), 터치 데이터 드라이버(300) 등과 같이 터치 구동 및 센싱과 관련된 구동 회로들에서 필요한 복수의 구동 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
TPIC(600)는 터치 컨트롤러(500)의 제어에 따라, 디스플레이 동작 기간 동안 PMIC(700)로부터 공급받은 공통 전압(VCOM)을 터치 데이터 드라이버(300)에 공급할 수 있다. TPIC(600)는 터치 동작 기간 동안 터치 컨트롤러(500)로부터 공급받은 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호에 따라 펄스 형태의 교류 파형의 터치 구동 신호를 생성하여 터치 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다. 한편, TPIC(600)는 터치 동작 기간 동안 PWM 신호에 따라 터치 구동 신호와 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 신호를 생성하여 게이트 드라이버(200)로 더 공급할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템(미도시)으로부터 영상 데이터 및 동기신호들을 공급받을 수 있다. 예를 들면, 호스트 시스템은 컴퓨터, TV 시스템, 셋탑 박스, 태플릿이나 휴대폰 등과 같은 휴대 단말기의 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 동기 신호는 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 공급받은 타이밍 신호들과 레지스터에 저장된 타이밍 정보를 이용하여, 각 프레임을 적어도 하나의 디스플레이 동작 기간과 적어도 하나의 터치 동작 기간으로 시분할 구동하기 위한 터치 동기 신호를 생성하고, 생성된 터치 동기 신호를 터치 컨트롤러(500) 및 터치 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다. 터치 동기 신호는 각 디스플레이 동작 기간과 각 터치 동작 기간이 교번되도록 제어할 수 있다.
터치 동기 신호에 의해 구분되는 각 디스플레이 동작 기간(Display Operation Period; DP, 도 4)은 패널 드라이버(200, 300)를 통해 패널(100)에서 서브픽셀들(SP)에 영상 데이터 신호를 충전(기입)하는 기간을 의미하고, 각 터치 동작 기간(Touch Operation Period; TP, 도 4)은 패널(100)에서 터치 전극들(TE)에 터치 구동 신호를 인가하고 해당 터치 전극(TE)으로부터 커패시턴스 변화를 리드아웃하는 기간을 의미한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 공급받은 동기 신호들 및 터치 동기 신호와 레지스터에 저장된 타이밍 설정 정보(스타트 타이밍, 펄스폭 등)를 이용하여, 터치 데이터 드라이버(300)의 동작 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호들을 생성하여 터치 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다. 예를 들면, 데이터 제어 신호들은 데이터의 래치 타이밍을 제어하는데 이용되는 소스 스타트 펄스, 소스 샘플링 클럭, 데이터의 출력 타이밍을 제어하는 소스 출력 인에이블 신호, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 공급받은 동기 신호들 및 터치 동기 신호와 레지스터에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여, 게이트 드라이버(200)의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호들을 생성하여 게이트 드라이버(200)로 공급할 수 있다. 예를 들면, 게이트 제어 신호들은 게이트 드라이버(200)의 쉬프트 레지스터 동작에 이용되는 게이트 스타트 펄스, 게이트 쉬프트 클럭, 게이트 펄스의 출력 타이밍을 제어하는 게이트 출력 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 시스템으로부터 공급받은 영상 데이터를 메모리에 저장할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 영상 데이터를 화질 보상 및 소비 전력 감소 등을 위한 다양한 영상 처리를 수행하여 메모리에 저장할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 각 디스플레이 동작 기간을 위하여, 메모리로부터 해당 픽셀 블록의 영상 데이터를 라이팅 속도보다 빠른 리딩 속도로 읽어내고, 영상 데이터 및 데이터 제어 신호들을 터치 데이터 드라이버(300)로 공급할 수 있다.
특히, 타이밍 컨트롤러(400)는 패널(100) 내에서 터치가 발생된 터치 노드와 터치가 발생되지 않은 터치 노드 간의 전위 차이로 인하여 디스플레이 동작 기간(DP)에서 터치 발생 영역과 터치 미발생 영역 간에 발생되는 디스플레이 신호의 차이, 즉 터치 발생시 해당 터치 노드의 전위 변화에 의해 터치 발생 영역에서 발생될 수 있는 디스플레이 신호의 왜곡을 보상할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 패널(100)의 터치 전극들(TE)은 터치 동작 후 터치가 발생된 터치 노드들(Touch node with touch)과, 터치가 발생되지 않은 터치 노드들(Touch node without touch)로 구분될 수 있다. 디스플레이 동작 기간에서 공통 전극으로 이용되는 터치 전극들(TE)은, 터치가 발생된 터치 노드들과 터치가 발생되지 않은 터치 노드들 간에 전위 차이가 발생할 수 있다. 이로 인하여, 터치가 발생되지 않은 영역과 대비하여, 터치 발생 영역에서는 터치 전극(TE)의 전위 변화에 의해 해당 터치 전극(TE)과 데이터 라인(DL) 또는 게이트 라인(GL) 간의 기생 커패시턴스가 변화함으로써 데이터 신호나 게이트 신호와 같은 디스플레이 신호가 왜곡되어 표시 영상이 왜곡될 수 있다. 또는, 패널(100) 내에서 터치 노드들은 물리적인 구조의 차이, 예를 들면, 터치 전극(TE)과 중첩되는 디스플레이 전극(게이트 라인, 데이터 라인, 픽셀 전극 등)과의 중첩 면적이나 거리의 차이 등과 같은 물리적인 구조의 차이를 가질 수 있고, 패널(100) 내에서 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이 및 패널(100)의 디스플레이 동작과 터치 동작의 교번 동작에 의해, 데이터 신호나 게이트 신호와 같은 디스플레이 신호가 왜곡되어 표시 영상이 왜곡될 수 있다.
이를 개선하기 위하여, 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 발생시 터치 노드 간의 조건 차이에 따른 디스플레이 신호(데이터 신호, 게이트 신호)의 변화를 영상 데이터나 게이트 제어 신호를 조절하여 보상할 수 있다. 영상 데이터나 게이트 제어 신호를 조절하기 위한 보상 정보는 미리 설정되어 레지스터에 저장될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 컨트롤러(500)와의 통신을 통해 터치가 발생된 터치 노드들에 대한 터치 좌표 정보, 즉 터치 발생 영역의 위치 정보를 공유할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 컨트롤러(500)와의 통신을 통해 각 서브픽셀이 터치 발생 영역에 위치하는지 터치 미발생 영역에 위치하는지를 판단한 결과를 공유할 수 있다. 한편, 타이밍 컨트롤러(400)에는 패널(100) 내에서 터치 노드들의 물리적인 구조에 대한 정보 또는 그 물리적인 구조의 차이에 대한 정보가 미리 설정되어 저장되거나, 타이밍 컨트롤러(400) 및 터치 컨트롤러(500)는 터치 노드들의 물리적인 구조에 대한 정보 또는 그 물리적인 구조의 차이에 대한 정보를 공유할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 디스플레이 동작 기간(DP)에서 터치 발생 영역의 서브픽셀에 충전될 영상 데이터를, 레지스터에 저장된 보상 데이터를 적용하여 보상할 수 있고, 보상된 데이터를 터치 데이터 드라이버(300)로 출력할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 발생 영역 내에서도 서브픽셀의 위치에 따라, 즉 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 설정된 보상 데이터를 적용하여 서브픽셀별로 영상 데이터를 보상할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 전극(TE)의 크기 차이에 의해 터치 노드들 간에 조건 차이가 발생하는 경우에도, 레지스터에 저장된 보상 정보(보상 위치, 보상 데이터)를 이용하여 해당 서브픽셀에 공급될 영상 데이터를 보상함으로써 표시 영상의 왜곡을 방지할 수 있다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 노드 간의 조건 차이로 인한 게이트 신호의 변화를 게이트 제어 신호를 조절하여 보상할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 터치 발생 영역이거나, 터치 전극(TE)의 크기가 다른 영역인 경우, 해당 서브픽셀에 공급될 게이트 신호의 펄스폭을, 해당 게이트 제어 신호(게이트 출력 인에이블 신호)를 통해 보정함으로써 조절할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 컨트롤러(500)와의 통신을 통해 터치 미발생 영역이거나, 터치 동작 기간(TP)에서 터치 발생 영역이 터치 미발생 영역으로 바뀐 경우, 보상없이 영상 데이터나 게이트 제어 신호를 출력할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)의 레지스터에는 터치 발생시 터치 전극(TE)의 전위 변화로 인한 데이터 신호나 게이트 신호의 변화 정도를 고려한 보상 데이터가 미리 설정되어 저장될 수 있다. 또는, 타이밍 컨트롤러(400)의 레지스터에는 터치 노드들의 물리적인 구조의 차이에 따른 보상 데이터가 미리 설정되어 저장될 수 있다. 보상 데이터는 각 터치 노드 내에서 서브픽셀의 위치별로 다르거나 같게 설정될 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)의 레지스터에는 터치 전극(TE)의 크기가 다른 경우 터치 전극(TE)의 전위 차이로 인한 데이터 신호나 게이트 신호의 변화 정도를 고려한 보상 데이터가 미리 설정되어 해당 서브픽셀의 위치 정보와 함께 저장될 수 있다.
터치 컨트롤러(500)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 터치 동기 신호를 공급받아 터치 센싱에 필요한 PWM 신호 및 터치 제어 신호들을 생성하여 터치 데이터 드라이버(300) 및 TPIC(600)로 공급할 수 있다. 터치 컨트롤러(500)는 터치 데이터 드라이버(300)로부터 터치 센싱 데이터를 공급받아 터치가 발생된 터치 노드의 터치 좌표를 생성하여 호스트 시스템으로 공급할 수 있다.
특히, 터치 컨트롤러(500)는 터치 발생 영역의 위치 정보를 타이밍 컨트롤러(400)로 전달하여 공유할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 게이트 제어 신호들을 공급받고, 디스플레이 동작 기간(DP) 동안 게이트 제어 신호들에 따른 게이트 펄스(스캔 펄스)를 생성하여 해당 픽셀 블록의 게이트 라인들(GL)을 순차적으로 개별 구동할 수 있다. 게이트 드라이버(200)는 각 디스플레이 동작 기간(DP) 동안 게이트 제어 신호에 따라 해당 게이트 라인(GL)의 구동 기간마다 게이트 온 전압의 게이트 펄스를 해당 게이트 라인(GL)에 공급할 수 있고, 해당 게이트 라인(GL)의 비구동 기간에는 TPIC(600)로부터 공급받은 게이트 오프 전압을 해당 게이트 라인(GL)에 공급할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 각 터치 동작 기간(TP) 동안 TPIC(600)로부터 공급받은 게이트 오프 변조 신호를 게이트 라인들(GL)에 공급할 수 있다.
한편, 게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 각 디스플레이 기간(DP) 중 조정된 게이트 제어 신호에 응답하여 해당 게이트 라인에 공급되는 게이트 신호의 펄스폭을 조절함으로써, 터치 노드 간 조건 차이로 인한 게이트 신호의 변화를 보상할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 패널(100)의 픽셀 매트릭스를 구성하는 TFT 어레이와 함께 TFT 기판에 형성됨으로써 패널(100)의 베젤 영역에 GIP(Gate In Panel) 타입으로 내장될 수 있다. GIP 타입의 게이트 드라이버(200)는 패널(100)의 일측부에 위치하거나 패널(100)의 양측부에 위치할 수 있다. 한편, 게이트 드라이버(200)는 복수의 게이트 드라이브 IC로 구성되고, COF(Chip On Film) 등과 같이 회로 필름에 개별적으로 실장되어 패널(100)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 본딩되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 패널(100) 상에 실장될 수 있다.
터치 데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 영상 데이터 및 데이터 제어 신호들을 공급받고, 각 디스플레이 동작 기간(DP) 동안 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하여 패널(100)의 데이터 라인들(DL)로 공급할 수 있다. 터치 데이터 드라이버(300)는 감마 전압 생성부(미도시)로부터 공급된 복수의 기준 감마 전압들이 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환할 수 있다. 터치 데이터 드라이버(300)는 각 디스플레이 동작 기간(DP) 동안 TPIC(600)로부터 공급받은 공통 전압을 터치 라우팅 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 공급하여 터치 전극들(TE)이 공통 전극으로 동작하게 할 수 있다.
터치 데이터 드라이버(300)는 각 터치 동작 기간(TP) 동안, TPIC(600)로부터 공급받은 터치 구동 신호를 해당 블록의 터치 라우팅 라인들(TL)을 통해 해당 블록의 터치 전극들(TE)에 공급할 수 있다. 한편, 터치 데이터 드라이버(300)는 터치 동작 기간(TP) 동안 데이터 라인들(DL)에 터치 구동 신호를 공급하거나 터치 구동 신호와 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는 데이터 변조 신호를 공급할 수 있다.
터치 데이터 드라이버(300)는 리드아웃 회로를 내장하고, 각 터치 동작 기간(TP) 동안, 터치 라우팅 라인들(TL)을 통해 해당 터치 블록의 터치 전극들(TE)로 터치 구동 신호를 공급한 후 그 터치 전극들(TE) 각각으로부터 개별의 터치 라우팅 라인(TL)을 통해 피드백되는 신호를 리드아웃할 수 있다. 터치 데이터 드라이버(300)는 각 터치 전극(TE)에 대한 터치 구동 신호와 리드아웃 신호를 차동 증폭하여 터치로 인한 각 터치 전극(TE)의 셀프 커패시턴스 변화(신호 지연량)를 센싱하고 신호 처리를 통해 터치 센싱 데이터를 생성하여 터치 컨트롤러(500)로 공급할 수 있다.
특히, 터치 데이터 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 각 디스플레이 기간(DP) 중 터치 발생 영역이나 터치 전극의 크기가 다른 영역의 서브픽셀에, 보상된 데이터 신호를 공급하여 충전되게 함으로써, 터치 노드 간 조건 차이로 인한 데이터 신호의 왜곡을 보정할 수 있다.
터치 데이터 드라이버(300)는 하나 이상의 터치 데이터 드라이브 IC로 구성되고, 각 IC는 COF 등과 같이 회로 필름에 개별적으로 실장되어 패널(100)에 TAB 방식으로 본딩되거나, COG 방식으로 패널(100) 상에 실장될 수 있다. 터치 데이터 드라이브 IC는 소스-리드아웃(Source-Readout; SR) IC로 불릴 수 있다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 한 프레임의 시분할 구동방법을 나타낸 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 생성된 터치 동기 신호의 제어에 의해 각 프레임 기간은 패널(100)의 픽셀 매트릭스를 복수의 픽셀 블록으로 시분할 구동하는 복수의 디스플레이 동작 기간(DP)과, 패널(100)의 터치 전극 매트릭스를 복수의 터치 블록으로 시분할 구동하는 복수의 터치 동작 기간(TP)을 포함하고, 각 디스플레이 동작 기간(DP)과 각 터치 동작 기간(TP)이 교번적으로 동작할 수 있다. 하나의 디스플레이 동작 기간(DP)과 하나의 터치 동작 기간(TP)은 하나의 필드(1 field) 기간으로 정의될 수 있다.
도 5를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 생성된 터치 동기 신호의 제어에 의해 각 프레임 기간은 패널(100)의 픽셀 매트릭스의 각 서브픽셀에 데이터를 기입하는 하나의 디스플레이 동작 기간(DP)과, 패널(100)의 터치 전극 매트릭스를 구동하여 센싱하는 하나의 터치 동작 기간(TP)으로 시분할될 수 있다.
각 터치 동작 기간(TP) 동안, 터치 데이터 드라이버(300)는 TPIC(600)로부터 공급된 터치 구동 신호를 해당 터치 라우팅 라인들(TL)에 공급하고 해당 터치 라우팅 라인들(TL)을 통해 해당 터치 블록의 터치 전극들(TE) 각각의 커패시턴스 변화를 리드아웃할 수 있다. 터치 데이터 드라이버(300)는 리드아웃 신호를 신호 처리하여 터치 발생 여부를 나타내는 터치 센싱 데이터로 변환하고 터치 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(500)로 공급할 수 있다.
한편, 각 터치 동작 기간(TP) 동안, 패널(100)에서 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스를 저감하기 위하여, 게이트 드라이버(200) 및 터치 데이터 드라이버(300), 즉 패널 드라이버(200, 300)는 터치 전극(TE)으로 인가되는 터치 구동 신호와 동일한 전압 및 위상을 갖는 변조 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급할 수 있다. 다시 말하여, 터치 동작 기간(TP) 동안, 패널 드라이버(200, 300)는 패널(100)의 데이터 라인들(DL)로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호와 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는 데이터 변조 신호를 공급할 수 있고, 게이트 라인들(GL)로 터치 구동 신호와 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는 게이트 오프 변조 신호를 공급할 수 있다. 이에 따라, 터치 동작 기간(TP) 동안, 터치 전극들(TE)을 로드 프리(Load Free) 구동을 하여 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
각 디스플레이 동작 기간(DP) 동안, 터치 데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 각 수평 기간마다 공급받은 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하여 패널(100)의 데이터 라인들(DL)로 공급하고, TPIC(600)로부터 공급된 공통 전압(VCOM)을 터치 라우팅 라인들(TL)을 통해 터치 전극들(TE)로 공급할 수 있다. 각 디스플레이 동작 기간(DP) 동안, 게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 게이트 라인들(GL)을 순차 구동하여 각 수평 기간마다 데이터 라인들(DL)로 공급된 데이터 신호가 해당 서브픽셀에 공급되어 충전되게 한다.
도 6 및 도 7 각각은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널에서 터치 노드 간 조건 차이를 보상하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 터치 전극(TE3)의 제3 터치 노드와 제4 터치 전극(TE4)의 제4 터치 노드에서 터치가 발생하여, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드는 터치가 발생하지 않은 제1 및 제2 터치 전극(TE1, TE2)의 제1 및 제2 터치 노드와 전위 차이를 갖게 된다.
이러한 터치 노드 간의 전위 차이에 의한 디스플레이 신호의 왜곡을 방지하기 위하여, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역의 서브픽셀들에는 터치 데이터 드라이버(300) 및 해당 데이터 라인(DL)을 통해 보상된 데이터 신호가 공급될 수 있다. 또한, 터치 발생 영역의 서브픽셀들에는 게이트 드라이버(200) 및 해당 게이트 라인(GL5, GL6, GL7, GL8)을 통해 펄스폭이 보상된 게이트 신호가 공급될 수 있다.
한편, 터치가 발생하지 않더라도 제5 및 제6 터치 전극(TE5, TE6)의 크기가 나머지 터치 전극들(TE1~TE4)과 다른 경우 제5 및 제6 터치 전극(TE5, TE6)이 위치하는 서브픽셀들에 터치 데이터 드라이버(300) 및 해당 데이터 라인(DL)을 통해 보상된 데이터 신호가 공급되거나, 게이트 드라이버(200) 및 해당 게이트 라인을 통해 펄스폭이 보상된 게이트 신호가 공급될 수 있다. 한편, 터치 전극들의 크기가 동일하더라도 터치 전극이 위치하는 터치 노드들간의 물리적인 구조가 상이하여 보상이 필요한 보상 영역인 경우, 해당 보상 영역의 서브픽셀에는 보상된 데이터 신호 또는 보상된 게이트 신호가 공급될 수 있다.나아가, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역 내에서 데이터 라인별로 다른 보상값이 적용된 데이터 신호가 공급되거나, 게이트 라인별로 다른 보상값이 적용된 게이트 신호가 공급될 수 있다.
한편, 터치가 발생된 터치 발생 영역으로 국한되지 않고, 터치 노드들의 물리적인 구조의 차이 및 디스플레이 동작과 터치 동작의 교번 동작에 따라, 패널(100)의 전 영역의 서브픽셀들에 보상된 데이터 신호 또는 보상된 게이트 신호가 공급될 수 있다.
도 7을 참조하면, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드 내에서 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 데이터 신호 또는 게이트 신호가 다르게 보상될 수 있다.
예를 들면, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드 각각에서, 인접한 터치 노드와 거리가 가장 가까운 제1 보상 영역에서 해당 게이트 라인(GL5, GL8) 및 해당 데이터 라인(DL1_B1, DLm_B1, DL1_B2, DLm_B2)과 접속된 서브픽셀들에는 제1 보상값이 적용된 데이터 신호나 게이트 신호가 공급될 수 있다.
반면, 터치가 발생된 제3 및 제4 터치 전극(TE3, TE4)의 제3 및 제4 터치 노드 각각에서, 인접한 터치 노드와 거리가 상기 제1 보상 영역과 다른 제2 보상 영역에서 해당 게이트 라인(GL6, GL7) 및 데이터 라인(DL2_B1, DL(m-1)_B1, DL2_B2, DL(m-1)_B2)과 접속된 서브픽셀들에는 상기 제1 보상값과 다른 제2 보상값이 적용된 데이터 신호나 게이트 신호가 공급될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 타이밍 컨트롤러(400) 및 터치 컨트롤러(500)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 타이밍 컨트롤러(400)는 디스플레이 수신부(Display Rx, 410)를 통해 호스트 시스템으로부터 디스플레이 데이터 및 동기 신호들(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호 등)을 공급받을 수 있다. 디스플레이 수신부(410)는 공급받은 디스플레이 데이터를 디스플레이 데이터 정보(Display Data Information)를 저장하는 메모리(434)에 저장할 수 있다. 디스플레이 수신부(410)는 공급받은 동기 신호들(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호 등)을 디스플레이-터치 컨트롤러(Display & Touch Controller, 420)로 공급할 수 있다.
디스플레이-터치 컨트롤러(420)는 공급받은 동기 신호를 이용하여 디스플레이 동작 기간(DP)과 터치 동작 기간(TP)을 결정하는 터치 동기 신호를 생성할 수 있고, 생성한 터치 동기 신호와 다른 동기 신호들을 디스플레이 제어 신호 생성부(430)로 공급할 수 있다. 디스플레이-터치 컨트롤러(420)는 터치 동기 신호를 터치 컨트롤러(500)로 출력할 수 있다.
디스플레이 제어 신호 생성부(Display Control Signal Generator, 430)는 디스플레이/터치 컨트롤러(420)로부터 제공된 터치 동기 신호와 다른 동기 신호들을 이용하여 각 디스플레이 동작 기간(DP)에 터치 데이터 드라이버(300)를 제어하기 위한 데이터 제어 신호들을 생성할 수 있다. 디스플레이 제어 신호 생성부(430)는 데이터 제어 신호들을 디스플레이 송신부(438)로 출력할 수 있다. 디스플레이 제어 신호 생성부(430)는 터치 동기 신호와 다른 동기 신호들을 게이트 제어 신호 연산부(400)로 출력하거나, 게이트 제어 신호 생성부(Gate Control Signal Generator, 443)로 출력할 수 있다.
보상 정보 레지스터(432)는 디스플레이 제어 신호 생성부(430)의 제어에 따라 디스플레이 동작 기간(DP) 중 보상 영역의 위치 정보와 보상 영역에 공급될 보상값을 포함하는 보상 정보를 디스플레이 데이터 연산부(426)로 출력할 수 있다. 한편, 보상 정보 레지스터(432)는 보상 영역의 위치 정보 및 게이트 신호의 보상값을 포함하는 보상 정보를 게이트 제어 신호 연산부(440)로 출력할 수 있다. 보상 정보 레지스터(432)에 저장된 보상 정보들은 미리 설정되어 저장된다. 보상 영역의 위치 정보 및 보상값은 각 터치 노드 내에서 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 구분된 복수의 보상 영역에 각각 대응하여 설정될 수 있다. 보상 영역의 위치 정보 및 보상값은 크기가 다른 터치 노드의 보상 영역에 대응하여 설정될 수 있다.
디스플레이 데이터 연산부(Display Data Calculator, 426)는 터치 컨트롤러(500)의 터치 정보 전송부(Touch Information Transfer, 510)와의 통신을 통해 터치가 발생된 터치 노드의 위치 정보, 즉 터치 발생 영역의 위치 정보를 공급받을 수 있다.
디스플레이 데이터 연산부(426)는 터치 컨트롤러(500)로부터 공급받은 터치 발생 영역의 위치 정보를 이용하여 해당 서브픽셀이 터치 발생 영역에 위치하는지 터치 미발생 영역에 위치하는지를 판단할 수 있다.
디스플레이 데이터 연산부(426)는 터치 발생 영역에 위치하는 서브픽셀인 경우, 메모리(434)로부터 제공된 디스플레이 데이터에 보상 정보 레지스터(432)로부터 제공된 보상값을 적용함으로써 보상된 디스플레이 데이터를 생성하여 디스플레이 송신부(438)로 출력할 수 있다. 이때, 디스플레이 데이터 연산부(426)는 보상 정보 레지스터(432)로부터 각 터치 노드 내에서 보상 영역에 따라 제공된 각 서브픽셀의 보상값을 해당 디스플레이 데이터에 각각 적용함으로써 디스플레이 데이터를 보상하여 디스플레이 송신부(438)로 출력할 수 있다.
디스플레이 데이터 연산부(426)는 터치 발생 영역에 포함되지 않은 터치 미발생 영역의 디스플레이 데이터는 보상없이 디스플레이 송신부(438)로 출력할 수 있다.
한편, 디스플레이 데이터 연산부(426)는 터치 미발생 영역이더라도 보상 정보 레지스터(432)로부터 제공된 터치 전극의 크기가 다른 보상 영역에 포함되는 서브픽셀인 경우, 메모리(434)로부터 제공된 디스플레이 데이터에 보상 정보 레지스터(432)로부터 제공된 보상값을 적용함으로써 보상된 디스플레이 데이터를 생성하여 디스플레이 송신부(438)로 출력할 수 있다.
디스플레이 송신부(Display Tx, 438)는 디스플레이 데이터 연산부(426)로부터 공급된 디스플레이 데이터와, 디스플레이 제어 신호 생성부(430)로부터 공급된 데이터 제어 신호들을 고속 직렬 인터페이스 방식의 전송 데이터로 변환하여 터치 데이터 드라이버(300)로 송신할 수 있다.
게이트 제어 신호 연산부(Gate Control Signal Calculator, 440)는 디스플레이 제어 신호 생성부(430)로부터 제공된 터치 동기 신호 및 다른 동기 신호들과, 터치 컨트롤러(500)의 터치 정보 전송부(510)로부터 제공된 터치 발생 영역의 정보와, 보상 정보 레지스터(432)로부터 제공된 보상 영역 정보 및 보상값을 이용하여, 보상 영역(수평 라인)의 게이트 라인에 공급될 게이트 신호의 펄스폭과 같은 타이밍을 조정하는 게이트 보상 신호를 생성할 수 있다. 게이트 제어 신호 연산부(440)는 터치 동기 신호 및 다른 동기 신호들과, 생성된 게이트 보상 신호를 게이트 제어 신호 생성부(442)로 출력할 수 있다. 게이트 제어 신호 연산부(440)는 생략 가능하다.
게이트 제어 신호 생성부(Gate Control Signal Generator, 442)는 게이트 제어 신호 연산부(440)로부터 제공된 터치 동기 신호 및 다른 동기 신호들과 게이트 보상 신호를 이용하여 각 디스플레이 동작 기간(DP)에 게이트 드라이버(200)를 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 한편, 게이트 제어 신호 연산부(440)가 생략되는 경우, 게이트 제어 신호 생성부(442)는 디스플레이 제어 신호 생성부(430)로부터 제공된 터치 동기 신호 및 다른 동기 신호들을 이용하여 각 디스플레이 동작 기간(DP)에 게이트 드라이버(200)를 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성할 수 있다. 게이트 제어 신호 생성부(442)는 게이트 제어 신호들을 게이트 드라이버(200)로 출력할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 1에 도시된 타이밍 컨트롤러(400) 및 터치 컨트롤러(500)에 의해 수행된다.
도 9를 참조하면, 타이밍 컨트롤러(400)는 호스트 시스템으로부터 공급된 디스플레이 데이터와 동기 신호들을 입력한다(S802). 타이밍 컨트롤러(400)는 디스플레이 데이터를 디스플레이 데이터 정보(Display Data Information)를 저장하는 메모리(434)에 저장한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 동기 신호들을 이용하여 디스플레이 동작 기간(DP)과 터치 동작 기간(TP)을 결정하는 터치 동기 신호를 생성한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 동기 신호가 디스플레이 동작 기간(DP)을 지시하는지 터치 동작 기간(TP)을 지시하는지 판단할 수 있다(S804).
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 동기 신호를 터치 컨트롤러(500)로 출력함으로써, 터치 동기 신호가 터치 동작 기간(TP)을 지시하는 경우(S804, No) 터치 컨트롤러(500)를 통해 패널(100)이 터치 동작을 수행하게 한다(S806).
터치 컨트롤러(500)는 터치 동작 기간(TP) 동안 터치 전극들(TE)의 커패시턴스 변화를 센싱하여 터치가 발생된 경우 터치가 발생된 터치 노드들의 위치 정보인 터치 발생 영역의 위치 정보를 생성할 수 있다. 터치 컨트롤러(500)는 터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보를 포함하는 터치 정보를 타이밍 컨트롤러(400)로 전송하여 타이밍 컨트롤러(400)와 공유할 수 있다(S805). 한편, 터치 컨트롤러(500)는 각 터치 노드의 물리적인 구조 정보 및 위치 정보를 타이밍 컨트롤러(400)로 전송하여 타이밍 컨트롤러(400)와 공유할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 동기 신호가 디스플레이 동작 기간(DP)을 지시하는 경우(S804, Yes), 터치 컨트롤러(500)로부터 공급받은 터치 발생 영역의 위치 정보(터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보)와 보상 정보 레지스터(432)에 저장된 보상 영역 정보를 이용하여 보상이 필요한 보상 영역에 해당하는지를 판단할 수 있다(S808).
타이밍 컨트롤러(400)는 터치 발생 영역 내에 포함되는 보상 영역이거나, 터치 전극 크기가 다른 보상 영역이거나, 터치 노드의 물리적인 구조 다른 보상 영역인 경우(S808), 보상 정보 레지스터(432)에 저장된 보상 영역 정보를 이용하여 보상 영역을 복수의 보상 영역별로 체크한다(S810).
타이밍 컨트롤러(400)는 보상 영역별로 보상 정보 레지스터(432)에 저장된 각 서브픽셀의 보상 데이터와, 메모리(434)에 저장된 디스플레이 데이터를 이용하여, 보상 영역의 디스플레이 데이터를 서브픽셀별로 보상 연산하여 출력할 수 있다(S812).
타이밍 컨트롤러(400)는 보상된 디스플레이 데이터를 터치 데이터 드라이버(300)로 출력하여 디스플레이 동작 기간(DP)에 패널에 공급되게 함으로써 패널(100)은 디스플레이 동작을 한다.
한편, 타이밍 컨트롤러(400)는 보상이 필요한 보상 영역이 아닌 경우(S808, No), 보상없이 디스플레이 데이터를 터치 데이터 드라이버(300)로 출력하여 디스플레이 동작 기간(DP)에 패널에 공급되게 할 수 있다.
이와 같이, 일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은 터치 동작 후 터치 발생된 터치 노드와 터치가 미발생된 터치 노드 간의 전위 차이에 따라 디스플레이 신호(데이터 신호, 게이트 신호)를 보상함으로써 터치 발생시 터치 노드들 간의 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선하고 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
일 측면에 따른 터치 디스플레이 장치 및 그 구동 방법은 터치 전극 간의 크기 차이에 따라 디스플레이 신호(데이터 신호, 게이트 신호)를 보상함으로써 터치 노드들 간의 물리적인 조건 차이로 인한 표시 영상의 왜곡을 개선하고 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치에 적용된 경를 예로 들어 설명하였으나, 전계발광 디스플레이 장치(Electroluminescent Display), 마이크로(Micro) LED(Light Emitting Diode) 디스플레이 장치 등을 포함하는 다양한 디스플레이 장치 중 어느 하나에 적용될 수 있다. 전계발광 디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 디스플레이 장치, 퀀텀닷 발광 다이오드(Quantum-dot Light Emitting Diode) 디스플레이 장치, 또는 무기 발광 다이오드(Inorganic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치일 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 다양한 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 모바일 디바이스, 영상 전화기, 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(wearable device), 폴더블 기기(foldable device), 롤러블 기기(rollable device), 벤더블 기기(bendable device), 플렉서블 기기(flexible device), 커브드 기기(curved device), 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), PDA(personal digital assistant), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 데스크탑 PC(desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 네비게이션, 차량용 네비게이션, 차량용 표시장치, 텔레비전, 월페이퍼(wall paper) 표시장치, 샤이니지(signage) 기기, 게임기기, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 및 가전 기기 등에 적용될 수 있다.
상술한 본 명세서의 다양한 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 명세서의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 명세서의 기술 사상이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 명세서의 기술 범위 또는 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 명세서는 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 명세서의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디스플레이 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 터치 컨트롤러 600: TPIC
700: PMIC

Claims (15)

  1. 패널의 게이트 라인들 및 데이터 라인들을 구동하고 터치 전극들을 구동 및 센싱하는 패널 드라이버;
    상기 패널 드라이버의 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러;
    상기 패널 드라이버의 터치 전극 구동 및 센싱 동작을 제어하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 타이밍 컨트롤러는 터치가 발생된 터치 노드와 터치가 미발생된 터치 노드 간의 조건 차이에 따라, 또는 상기 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이에 따라 디스플레이 신호를 보상하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치가 발생된 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역의 서브픽셀들, 또는 상기 터치 노드들간의 물리적인 구조의 차이에 따라 보상 영역으로 설정된 터치 노드의 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 전극들 중 크기가 다른 터치 전극이 위치하는 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 추가로 보상하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 각 터치 노드와 중첩된 서브픽셀들은 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 복수의 보상 영역으로 구분되고,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 데이터를, 상기 복수의 보상 영역에 따라 다르거나 같은 보상값을 서브픽셀별로 적용하여 보상하는 터치 디스플레이 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 게이트 신호의 펄스폭을 게이트 라인별로 다르거나 같은 보상값을 적용하여 조절하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 터치 컨트롤러로부터 상기 터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보를 공급받아 해당 서브픽셀이 상기 터치 발생 영역에 포함되는지 상기 터치 미발생 영역에 포함되는지를 판단하거나,
    상기 터치 컨트롤러로부터 각 터치 노드의 물리적인 구조 정보 및 위치 정보를 공급받아 해당 서브픽셀이 상기 보상 영역에 포함되는지 상기 미보상 영역에 포함되는지를 판단하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    각 프레임 기간을 각 디스플레이 동작 기간 및 각 터치 동작 기간으로 시분할 구동하기 위한 터치 동기 신호를 생성하고,
    상기 터치 동기 신호를 기초하여, 상기 각 디스플레이 동작 기간 동안 상기 패널이 디스플레이 동작을 하도록 상기 패널 드라이버를 제어하고,
    상기 터치 구동 신호를 상기 터치 컨트롤러와 공유하여, 상기 각 터치 동작 기간 동안 상기 패널이 터치 동작을 하도록 상기 패널 드라이버를 제어하는 터치 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    입력 데이터를 저장하는 메모리;
    상기 보상 영역의 위치 정보 및 보상값을 저장하는 보상 정보 레지스터; 및
    상기 각 디스플레이 동작 기간에서, 상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역에 포함되는 서브픽셀인 경우, 상기 보상 정보 레지스터로부터 제공된 상기 보상 영역의 위치 정보에 따른 상기 보상값을 상기 메모리로부터의 데이터에 적용하여 보상된 데이터를 출력하고, 터치 미발생 영역 또는 미보상 영역에 포함되는 서브픽셀인 경우 상기 메모리로부터의 데이터를 보상없이 출력하는 디스플레이 데이터 연산부를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 디스플레이 데이터 연산부는
    상기 각 디스플레이 동작 기간에서, 상기 터치 전극의 크기 차이에 의해 상기 보상 정보 레지스터에 저장된 보상 영역의 서브픽셀인 경우, 상기 보상 정보 레지스터로부터의 보상값을 상기 메모리로부터의 데이터에 적용하여 보상된 데이터를 출력하는 터치 디스플레이 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는
    상기 각 디스플레이 동작 기간에서, 상기 터치 발생 영역에 포함되는 서브픽셀이거나 상기 보상 정보 레지스터에 저장된 보상 영역의 서브픽셀인 경우, 상기 보상 정보 레지스터로부터 제공된 보상 영역의 위치 정보 및 보상값에 따라 해당 게이트 신호의 펄스폭을 조정하는 조정 신호를 생성하는 게이트 제어 신호 연산부; 및
    동기 신호들과 상기 조정 신호를 이용하여 상기 각 디스플레이 동작 기간에 상기 패널 드라이버 중 게이트 드라이버를 제어하기 위한 게이트 제어 신호들을 생성하여 출력하는 게이트 제어 신호 생성부를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 패널 드라이버는
    상기 각 디스플레이 동작 기간 동안 상기 데이터 라인들에는 데이터 신호를 공급하고, 상기 터치 전극들에 공통 전압을 공급하고, 상기 각 터치 동작 기간 동안 상기 데이터 라인들 및 해당 터치 전극들에 터치 구동 신호를 공급하고 해당 터치 전극들의 커패시턴스 변화를 리드아웃하여 터치 센싱 데이터를 출력하는 터치 데이터 드라이버; 및
    상기 각 디스플레이 동작 기간 동안 해당 게이트 라인들에 게이트 신호를 공급하고, 상기 각 터치 동작 기간 동안 상기 게이트 라인들에 상기 터치 구동 신호와 동일 위상 및 동일 진폭을 갖는 게이트 변조 신호를 공급하는 게이트 드라이버를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  12. 터치 동기 신호를 이용하여, 각 프레임 기간을 각 디스플레이 동작 기간과 각 터치 동작 기간으로 시분할하는 단계;
    상기 각 터치 동작 기간에서 터치가 발생된 각 터치 노드의 위치 정보를 포함하는 터치 발생 영역 정보를 생성하는 단계;
    상기 각 디스플레이 동작 기간에서, 상기 터치 발생 영역 정보를 이용하여 상기 터치가 발생된 터치 노드가 위치하는 터치 발생 영역의 서브픽셀들 또는 각 터치 노드의 물리적인 구조의 차이에 따라 보상 영역으로 설정된 터치 노드의 서브픽셀들에 공급되는 디스플레이 신호를 보상하는 단계를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 디스플레이 신호를 보상하는 단계는
    상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역의 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 각 디스플레이 동작 기간에서, 상기 터치 전극들 중 크기가 다른 터치 전극이 위치하는 서브픽셀들에 공급되는 데이터 신호와 게이트 신호 중 적어도 하나를 미리 설정된 보상값을 적용하여 보상하는 단계를 추가로 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 각 터치 노드와 중첩된 서브픽셀들은 인접한 터치 노드와의 거리에 따라 복수의 보상 영역으로 구분되고,
    상기 디스플레이 신호를 보상하는 단계는
    상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 데이터를, 상기 복수의 보상 영역에 따라 다르거나 같은 보상값을 서브픽셀별로 적용하여 보상하거나,
    상기 터치 발생 영역 또는 상기 보상 영역의 서브픽셀들에 공급될 게이트 신호의 펄스폭을 게이트 라인별로 다르거나 같은 보상값을 적용하여 조절하는 터치 디스플레이 장치의 구동 방법.
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