KR20220093814A - 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널 - Google Patents

터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널 Download PDF

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KR20220093814A
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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 터치 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치 전극의 부하로 인해 야기되는 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극의 인가되는 공통 전압의 피드백 구조를 통해 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극의 구조에 따라 공통 전압 피드백 라인의 구조를 달리함으로써 공통 전압의 왜곡을 효과적으로 검출하고 보상할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH DRIVING CIRCUIT AND DISPLAY PANEL}
본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널에 관한 것이다.
멀티미디어의 발달과 함께 평판 디스플레이 장치의 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 발광 디스플레이(Organic Light Emitting Display) 등의 평판 디스플레이 장치가 상용화되고 있다.
아울러, 이러한 디스플레이 장치에 터치 패널을 적층하여, 손이나 스타일러스 펜(stylus pen) 등이 접촉되는 터치 지점에 저항이나 정전 용량과 같은 전기적인 특성이 변하는 경우에, 터치 지점을 감지하여 터치 지점에 대응되는 정보를 출력하거나 연산을 수행하는 터치 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치는 사용자 인터페이스(User Interface)의 하나로써, 그 응용 범위가 소형 휴대용 단말기, 사무용 기기, 모바일 기기 등으로 확대되고 있다.
그러나, 이러한 터치 디스플레이 장치에 별도의 터치 스크린 패널을 적층하는 경우, 디스플레이 장치의 두께가 두꺼워져서 이를 얇게 제작하는데 한계가 있고, 적층된 터치 스크린 패널을 통과하면서 빛의 투과 효율이 감소하며, 생산비가 증가하는 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 최근에는 디스플레이 패널의 픽셀 영역 내부에 터치 전극을 내장하는 인셀 터치(Advanced In-cell Touch; AIT) 타입의 터치 디스플레이 장치가 제안되기도 하였다.
한편, 이러한 터치 디스플레이 장치는 그 크기 및 해상도가 증가함에 따라 디스플레이 패널에 내장된 터치 전극의 부하(load)가 증가한다. 이에 따라, 터치 전극에 공급되는 공통 전압에 왜곡 현상이 발생하여 디스플레이 패널에 표시되는 영상에 오류를 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 터치 전극의 부하로 인해 야기되는 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 전극의 인가되는 공통 전압의 피드백 구조를 통해 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 터치 전극의 구조에 따라 공통 전압 피드백 라인의 구조를 달리함으로써 공통 전압의 왜곡을 효과적으로 검출하고 보상할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 터치 라인이 전기적으로 연결되는 복수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널과, 제 2 방향으로 연장되는 복수의 게이트 라인을 통해 디스플레이 패널에 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로와, 복수의 터치 전극으로부터 터치 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로와, 디스플레이 패널의 비표시 영역에서, 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인과, 공통 전압 피드백 라인을 통해 검출된 피드백 신호를 바탕으로 생성된 보상 공통 전압을 복수의 터치 라인을 통해 공급하는 공통 전압 보상 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 터치 전극은 동일한 형상으로 분리된 스플릿 타입의 터치 전극인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 복수의 터치 전극은 제 2 방향에 대해서 길이가 긴 장형 터치 전극과 길이가 짧은 단형 터치 전극이 제 1 방향으로 교대로 배치되며, 제 1 방향으로 배치된 복수의 단형 터치 전극이 하나의 터치 라인에 의해 동일 라인으로 연결된 직조 타입의 터치 전극인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 공통 전압 피드백 라인은 터치 구동 회로의 반대편에서 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되도록 제 2 방향으로 배치되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 공통 전압 피드백 라인과 복수의 터치 라인 사이에 배치된 노이즈 차단 회로를 더 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 노이즈 차단 회로는 병렬로 연결된 저항과 커패시터로 이루어지는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 공통 전압 피드백 라인은 게이트 구동 회로의 반대편에서 복수의 게이트 라인과 중첩되도록 제 1 방향으로 배치되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 공통 전압 피드백 라인은 제 2 방향에 대하여, 복수의 게이트 라인과 중첩되는 터치 전극의 길이에 대응되도록 폭이 결정되는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 제 1 게이트 라인에 중첩되는 공통 전압 피드백 라인의 폭 및 제 2 게이트 라인에 중첩되는 공통 전압 피드백 라인의 폭의 비율은 제 2 방향에 대해서, 하나의 터치 전극 그룹 내에서 제 1 게이트 라인에 중첩되는 제 1 터치 전극의 길이 및 제 2 게이트 라인에 중첩되는 제 2 터치 전극의 길이 비율과 동일한 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 보상 공통 전압은 인접한 게이트 라인을 통해 공급되는 스캔 신호의 중첩에 의해서 야기되는 기생 커패시턴스에 의한 공통 전압의 왜곡을 상쇄시키는 신호인 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 공통 전압 보상 회로는 공통 전압 피드백 라인을 통해 피드백된 공통 전압이 제 1 저항을 통해 반전 입력 단자에 입력되고, 기준 전압이 비반전 입력 단자에 입력되는 연산 증폭기를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 제 1 방향으로 연장되어 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널에 터치 신호를 전달하는 복수의 터치 라인과, 터치 라인을 통해 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 신호에 따라 터치 유무를 검출하고 터치 좌표를 계산하는 터치 컨트롤러와, 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인과, 공통 전압 피드백 라인을 통해 검출된 피드백 신호를 바탕으로 생성된 보상 공통 전압을 복수의 터치 라인을 통해 공급하는 공통 전압 보상 회로를 포함하는 터치 구동 회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은 복수의 서브픽셀에 각각 대응하도록 형성된 복수의 터치 전극과, 제 1 방향으로 연장되며 복수의 터치 전극에 터치 신호를 전달하는 복수의 터치 라인과, 제 2 방향으로 연장되며, 복수의 서브픽셀에 스캔 신호를 전달하는 복수의 게이트 라인과, 비표시 영역에서, 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인을 포함하는 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극의 부하로 인해 야기되는 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극의 인가되는 공통 전압의 피드백 구조를 통해 공통 전압의 왜곡 현상을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 전극의 구조에 따라 공통 전압 피드백 라인의 구조를 달리함으로써 공통 전압의 왜곡을 효과적으로 검출하고 보상할 수 있는 터치 디스플레이 장치, 터치 구동 회로 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 전극의 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 영역의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 스캔 신호의 중첩에 의해서 공통 전압에 왜곡이 발생하는 현상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 라인과 연결되도록 공통 전압 피드백 라인이 배치된 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 공통 전압의 왜곡을 보상하기 위하여 보상 공통 전압을 생성하는 공통 전압 보상 회로의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 라인과 커패시턴스를 형성하도록 공통 전압 피드백 라인이 배치된 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 직조 타입의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 라인과 중첩되는 터치 전극의 구조를 반영하여 형성된 공통 전압 피드백 라인의 구조를 예시적으로 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 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 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 터치 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130), 터치 구동 회로(160), 타이밍 컨트롤러(T-CON, 140), 및 마이크로 컨트롤 유닛(MCU, 150)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 게이트 신호와 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 디지털 영상 데이터(DATA)를 기반으로 영상을 표시한다.
액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 유기 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
디스플레이 패널(110)을 구성하는 다수의 서브픽셀(SP)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다. 하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압을 충전하는 유기 발광 다이오드(OLED)와 같은 발광 소자, 및 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)의 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 등이 형성되며, 디스플레이 패널(110)의 하부 기판에는 박막 트랜지스터, 서브픽셀(SP) 및 공통 전극 등이 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(110)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있으며, 이 경우, 블랙 매트릭스와 컬러 필터는 디스플레이 패널(110)의 하부 기판에 형성될 수 있다.
공통 전압이 공급되는 공통 전극은 디스플레이 패널(110)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 디스플레이 패널(110)의 상부 기판과 하부 기판에는 각각 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 경사(Tilt) 각도를 설정하기 위한 배향막이 형성될 수 있다.
디스플레이 패널(110)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. 액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)의 하부 편광판의 배면 아래에는 백라이트(back light) 유닛이 배치되며, 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(direct type) 등으로 구현되어 디스플레이 패널(110)을 발광한다.
이 때, 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널(110)의 픽셀 어레이 구역에 인셀 터치 방식으로 내장되도록 구현될 수 있다. 인셀 터치 방식의 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널(110)의 내부에 형성된 전극 등에 의해 블록(또는 포인트) 형태로 구성된 전극을 터치 전극으로 이용한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어한다. 타이밍 컨트롤러(140는 호스트 시스템(화면에 도시하지 않음)으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭 신호(MCLK) 등의 타이밍 신호와 영상 신호에 해당하는 디지털 영상 데이터(DATA)를 공급받는다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC) 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable, GOE) 등의 스캔 타이밍 제어 신호를 기반으로 게이트 구동 회로(120)를 제어한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable, SOE) 등의 데이터 타이밍 제어 신호를 기반으로 데이터 구동 회로(130)를 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는 다수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 신호를 디스플레이 패널(110)에 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동 회로(120)는 스캔 구동 회로 또는 게이트 구동 집적 회로(Gate Driver Integrated Circuit, GDIC)라고도 한다.
게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)를 포함할 수 있는데, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
게이트 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 게이트 신호를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다. 이를 위해, 게이트 구동 회로(120)는 시프트 레지스터(Shift Register), 또는 레벨 시프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 데이터 전압(Vdata)을 입력 받아 다수의 데이터 라인(DL)으로 이를 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동 회로(130)는 소스 구동 회로 또는 소스 구동 집적 회로(Source Driver Integrated Circuit, SDIC)라고도 한다.
데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 포함할 수 있는데, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수도 있다. 경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있는데, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
데이터 구동 회로(130)는 게이트 구동 회로(120)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 턴-온되면, 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신한 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
데이터 구동 회로(130)는 디스플레이 패널(110)의 상부 또는 하부에만 위치할 수도 있고, 구동 방식이나 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(110)의 상부와 하부 모두에 위치할 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 시프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다. 여기서 디지털 아날로그 컨버터(DAC)는 타이밍 컨트롤러(140)에서 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 라인(DL)으로 공급하기 위하여 아날로그 형태의 영상 데이터 전압으로 변환하기 위한 구성이다.
터치 구동 회로(160)는 디스플레이 패널(110)에서 터치의 유무 및 터치가 이루어진 위치를 센싱한다. 터치 구동 회로(160)에는 터치 전극을 구동하기 위하여 터치 구동 신호를 생성하고 터치 전극에서 생성된 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로와 터치의 유무 및 좌표 정보 등을 검출하기 위하여 터치 센싱 신호를 처리하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. 터치 구동 회로(160)의 터치 센싱 회로와 터치 컨트롤러는 리드 아웃 집적 회로(Read Out Integrated Circuit; ROIC)로 불리는 하나의 집적 회로 형태로 형성되거나 기능별로 구분되어 분리될 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(130)를 구현하는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 터치 구동 회로(160)를 구현하는 리드 아웃 집적 회로(ROIC)가 하나로 합쳐져서 통합 집적 회로(SRIC)로 구성될 수 있다.
터치 구동 회로(160)는 디스플레이 패널(110)과 접속되는 외부 기판 상에 형성될 수 있다. 터치 구동 회로(160)는 다수의 터치 라인(TL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 연결된다. 터치 구동 회로(160)는 디스플레이 패널(110)에 형성된 터치 전극들 사이의 커패시턴스 편차를 기반으로 터치의 유무 및 위치를 센싱할 수 있다. 즉, 사용자의 손가락이 접촉된 위치와 비접촉된 위치 사이에 커패시턴스 편차가 발생하는데, 터치 구동 회로(160)는 이러한 커패시턴스 편차를 감지하는 방식으로 터치의 유무 및 위치를 센싱한다. 터치 구동 회로(160)는 터치의 유무 및 위치에 대한 터치 센싱 신호를 생성하고 이를 마이크로 컨트롤 유닛(150)으로 전달한다.
마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 구동 회로(160)를 제어한다. 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 타이밍 컨트롤러(140)로부터 컨트롤 동기 신호(Csync)를 공급받아 이를 기반으로 터치 구동 회로(160)를 제어하는 터치 동기 신호(Tsync)를 생성할 수 있다. 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 구동 회로(160)와의 사이에 정의된 인터페이스(IF)를 기반으로 터치 센싱 신호 등을 주고 받는다.
여기에서, 마이크로 컨트롤 유닛(150)은 터치 구동 회로(160)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어진 터치 제어 회로로 형성될 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)와 함께 하나의 집적 회로(IC) 형태로 이루어진 제어 회로로 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 터치 디스플레이 장치는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 타이밍 컨트롤러(140)에서 출력되는 디지털 영상 데이터(DATA)를 임시로 저장하고, 지정된 타이밍에 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 메모리는 데이터 구동 회로(130)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있으며, 데이터 구동 회로(130)의 외부에 배치되는 경우에는 타이밍 컨트롤러(140)와 데이터 구동 회로(130)의 사이에 배치될 수 있다. 또한 메모리는 외부에서 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 저장하고, 저장된 디지털 영상 데이터(DATA)를 타이밍 컨트롤러(140)로 공급하는 버퍼 메모리를 더 포함할 수 있다.
그 밖에, 터치 디스플레이 장치(100)는 외부의 다른 전자 장치 또는 전자 부품과의 신호 입출력, 또는 통신을 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는 예를 들어, SPI (Serial Peripheral Interface), LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) 인터페이스, MIPI (Mobile Industry Processor Interface)를 통해 데이터 통신을 할 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극에 형성되는 커패시턴스에 기반하여 터치 유무 및 터치 좌표를 센싱할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로서, 뮤추얼 커패시턴스(Mutual-capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 커패시턴스(Self-capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.
뮤추얼 커패시턴스(Mutual-capacitance) 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 다수의 터치 전극들은 터치 구동 라인을 통해 터치 구동 신호가 인가되는 터치 구동 전극과, 터치 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호가 센싱되며 터치 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 터치 센싱 전극으로 분류될 수 있다. 이 때, 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 포함하여 터치 라인으로 지칭할 수 있다.
이러한 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터 유무에 따라, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극 사이에 발생하는 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 각 터치 전극은 터치 구동 전극의 역할과 터치 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 하나의 터치 라인을 통해 터치 전극으로 터치 구동 신호가 인가되고, 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 동일한 터치 라인을 통해 수신한다. 따라서, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서는 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극의 구분 및 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인의 구분이 없게 된다.
이러한 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극 사이에 발생하는 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
이와 같이, 터치 디스플레이 장치(100)는 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.
또한, 이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 퀀텀닷 디스플레이(Quantum Dot Display) 등의 다양한 타입의 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 다수의 터치 전극은 디스플레이 패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 인가되는 공통 전극들일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 구성하는 제 1 전극(애노드 전극), 유기 발광층, 제 2 전극(캐소드 전극), 그 상부에 위치하여 밀봉 기능을 가지는 봉지층(Encapsulation Layer), 및 그 상부에 위치하는 터치 센서 금속층(Touch Sensor Metal Layer)을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 터치 전극은 터치 센서 금속층에 형성되어 있을 수도 있고, 유기 발광 다이오드의 캐소드 전극을 구성하는 제 2 전극층에 형성되어 있을 수도 있다.
한편, 공통 전극 또는 터치 전극에 인가되는 공통 전압은 디스플레이 구동 기간 내에서 디스플레이 패널(110)에 공급되는 데이터 전압의 레벨이 변경될 때, 일정 시간 동안 특정 전압의 레벨로 인가되는 직류 전압으로 설정될 수 있다. 또한, 공통 전극 또는 터치 전극에 인가되는 공통 전압은 액정 디스플레이 장치 또는 유기 발광 디스플레이 장치 등의 종류에 따라, 디스플레이 전압이나 그 밖의 다른 명칭으로 사용될 수도 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 전극의 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 스크린 패널은 디스플레이 패널(110)의 픽셀 어레이 구역에 인셀 터치 방식으로 내장되도록 구현될 수 있다. 이 때, 인셀 터치 방식의 디스플레이 패널(110)은 내부에 블록 또는 포인트 형태로 구성된 공통 전극(CE)을 터치 전극(TE)으로 이용할 수 있다.
인셀 셀프 터치 방식의 디스플레이 패널(110)은 내부에 형성된 복수의 서브픽셀(SP)에 대응하는 공통 전극(CE)이 하나의 터치 전극(TE)을 이루게 된다. 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)에서 분리 형성된 공통 전극(CE)에 의해 정의될 수 있다.
다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)의 표시 영역에 횡렬로 배치될 수 있으며, 각 터치 전극(TE)에는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고 터치 센싱 신호를 수신하기 위한 터치 라인(TL)이 연결될 수 있다.
터치 전극(TE)은 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치 입력을 감지하는 터치 센서들로 구현될 수 있다. 이 때, 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동 기간 동안 서브픽셀(SP)에 공통 전압(Vcom)을 공급하고, 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호(TDS)를 입력 받는다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 정해진 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 또는 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행할 수 있다.
이러한, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 감지를 위한 전극으로서 각 픽셀 구동을 위한 공통 전극(CE)을 함께 사용한다. 따라서, 디스플레이 구동 기간(DP) 동안에는 공통 전극(CE)에 연결된 박막 트랜지스터에 공통 전압(Vcom)이 공급되고, 터치 구동 기간(TP) 동안에는 터치 전극(TE)으로 동작하는 공통 전극(CE)에 터치 구동 신호(TDS)가 공급된다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일하거나 중첩되는 기간일 수도 있고, 시간적으로 분리된 기간일 수도 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 시간적으로 분리되는 경우를 시간 분할 구동(Time Division Driving)이라고 할 수 있다.
반면, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 시간적으로 동일한 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 이루어질 수 있으며, 이러한 구동 방식을 시간 프리 구동(Time Free Driving)이라고 할 수 있다.
시간 분할 구동의 경우 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 교번하여 진행될 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 교번하면서 시간적으로 분리되는 경우, 터치 구동 기간(TP)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크 기간(Blank)에 해당할 수 있다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)는 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 터치 동기 신호(Tsync)를 발생시켜서 이를 통해 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 식별하거나 제어할 수 있다. 즉, 터치 동기 신호(Tsync)는 터치 구동 기간(TP)을 정의하는 타이밍 제어 신호가 될 수 있다.
예를 들어, 터치 동기 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간 (또는 로우 레벨 구간)은 디스플레이 구동 기간(DP)에 대응될 수 있고, 터치 동기 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간 (또는 하이 레벨 구간)은 터치 구동 기간(TP)에 대응될 수 있다.
이 경우, 터치 구동 회로(160)는 터치 동기 신호(Tsync)가 로우 레벨인 터치 구동 기간(TP)에 터치 구동 신호(TDS)를 터치 전극(TE)에 인가하고, 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 이용하여 패시브 스타일러스 또는 액티브 스타일러스의 터치 유무 및 터치 위치를 센싱할 수 있다.
한편, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)을 할당하는 방식과 관련하여, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 하나의 디스플레이 구동 기간(DP)과 하나의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 블랭크 기간(Blank)에 해당하는 하나의 터치 구동 기간(TP) 동안 패시브 스타일러스 및 액티브 스타일러스에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
즉, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 화면 변경 주기(Refresh Rate) 또는 프레임 주파수의 1 주기인 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 동안 터치를 위한 구동이 1회 이루어질 수 있다.
예를 들어, 프레임 주파수가 60Hz 인 경우에는, 1/60s 의 기간 내에서 디스플레이 패널(110)을 구성하는 N개의 게이트 라인을 통해 픽셀을 턴-온 또는 턴-오프하는 디스플레이 구동을 한 후에 일정 간격 동안 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간(TP)이 진행된다. 이 경우, 터치 감지 빈도(Touch Report Rate)는 60Hz가 될 것이다.
다른 예로써, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하고, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 둘 이상의 터치 구동 기간(TP) 동안 화면 전 영역 또는 일부 영역에서 패시브 스타일러스와 액티브 스타일러스에 의한 터치 입력을 1 차례 또는 2 차례 이상 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
이와 같이, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame)을 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 분할하여 디스플레이 구동 및 터치 구동을 진행하는 경우에, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)에 해당하는 둘 이상의 블랭크 기간(Blank) 각각을 LHB(Long Horizontal Blank) 라고 한다.
따라서, 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에서 스타일러스 또는 손가락에 대한 터치 센싱이 이루어지는 둘 이상의 기간을 LHB 또는 터치 구동 기간(TP)이라고 할 수 있으며, 하나의 디스플레이 프레임 기간(Display Frame) 내에 둘 이상의 LHB 동안 수행되는 터치 구동을 “구동”이라고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 영역의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 기판 상에 형성되는 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터의 드레인 노드 또는 소스 노드에 접속되는 화소 전극(Px)과 화소 전극(Px)에 중첩되도록 형성되어 전계를 형성하는 터치 전극(TE)을 포함할 수 있다.
박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 노드는 게이트 라인에 연결되어 스캔 신호에 따라 온-오프가 제어되고, 소스 노드 또는 드레인 노드는 데이터 전압이 공급되는 데이터 라인(DL)에 연결된다.
이 때, 손가락과 같은 패시브 스타일러스 또는 액티브 스타일러스가 디스플레이 패널(110)에 터치될 경우, 터치 디스플레이 장치(100)는 스타일러스의 접촉 위치에 근접한 터치 전극(TE)의 커패시턴스 변화를 인식하여 터치 위치를 감지할 수 있다. 즉, 디스플레이 패널(110)에 형성된 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)를 인가한 다음, 터치 전극들(TE)으로부터 수신되는 터치 센싱 신호를 검출하여 터치 전극들(TE) 각각의 커패시턴스 변화를 검출함으로써 터치 위치를 감지할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 전극(TE)에는 공통 전압(Vcom) 또는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는데, 터치 전극(TE)과 커플링(Coupling)된 기생 커패시턴스가 발생할 수 있다.
예를 들어, 게이트 라인을 통해 디스플레이 패널(110)에 인가되는 스캔 신호에 의해서, 게이트 라인과 터치 전극(TE) 사이에 기생 커패시턴스가 발생할 수 있다. 이러한 기생 커패시턴스로 인해 터치 전극(TE)에 부하가 증가하여 터치 전극(TE)에 공급되는 공통 전압에 왜곡이 발생하고 디스플레이 패널(110)에 불량선이 나타날 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 스캔 신호의 중첩에 의해서 공통 전압에 왜곡이 발생하는 현상을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 게이트 구동 회로(120)는 게이트 라인(GL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 공급되는 스캔 신호(SCAN)를 1 수평 기간(1H)의 간격으로 순차적으로 공급할 수 있다.
이 때, 게이트 구동 회로(120)에서 디스플레이 패널(110)로 공급되는 스캔 신호(SCAN)은 일정한 구간 동안 하이 레벨을 유지할 수 있는데, 여기에서는 5 수평 기간(5H)의 하이 레벨 구간을 가지는 경우를 예시로 나타내고 있다.
이와 같이, 게이트 라인(GL)을 통해 디스플레이 패널(110)에 공급되는 스캔 신호(SCAN)가 일정한 하이 레벨 구간을 가지면서 1 수평 기간(1H)의 간격으로 공급되는 경우에, 인접한 스캔 신호(SCAN) 사이에는 중첩되는 구간이 발생하게 된다.
이러한 스캔 신호(SCAN)의 중첩 구간에 의해서 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 노드와 공통 전압(Vcom)이 인가되는 터치 전극(TE) 사이에는 기생 커패시턴스(Cgc)가 축적되고, 터치 전극(TE)에 대한 부하가 증가되어 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 발생시킬 수 있다.
특히, 다수의 터치 전극(TE)이 배치되는 터치 디스플레이 장치(100)에서는 터치 감도에 미치는 영향으로 인해 터치 전극(TE)에 인가되는 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출할 수 있는 피드백 라인을 형성하는데 어려움이 있었다.
이에 따라, 본 발명은 터치 전극(TE)에 미치는 영향을 최소화하면서, 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출할 수 있는 공통 전압 피드백 라인 배치된 터치 디스플레이 장치(100)를 제공할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 라인과 연결되도록 공통 전압 피드백 라인이 배치된 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널(110)은 내부에 블록 또는 포인트 형태로 구성된 공통 전극(CE)을 터치 전극(TE)으로 이용할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 표시 영역(AA)에 형성된 복수의 서브픽셀(SP)에 해당하는 공통 전극(CE)이 하나의 터치 전극(TE)을 이루게 된다.
다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)의 표시 영역에 횡렬로 배치될 수 있으며, 각 터치 전극(TE)에는 터치 구동 기간(TP)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고 터치 센싱 신호를 수신하기 위한 터치 라인(TL)이 연결될 수 있다. 여기에서는 2X2의 4개의 터치 전극(TE1 ~ TE4)이 매트릭스 형태로 배열된 경우를 예시로 나타내고 있다.
이 때, 터치 구동 회로(160)는 터치 라인(TL)을 통해 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 서브픽셀(SP)에 공통 전압(Vcom)을 공급하고, 터치 구동 기간(TP) 동안 터치 구동 신호(TDS)를 공급한다.
이 때, 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 터치 라인(TL)을 통해 인가되는 공통 전압(Vcom)은, 게이트 라인(GL1, GL2)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)의 중첩에 의해서 형성되는, 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이의 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)에 의해서 왜곡이 발생할 수 있다.
본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출하기 위하여, 터치 라인(TL)으로부터 표시 영역(AA)을 기준으로 터치 구동 회로(160)의 반대편에 위치한 비표시 영역을 따라 연장되는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 터치 구동 회로(160)의 반대편에 위치한 비표시 영역을 따라 연장되는 공통 전압 피드백 라인(FL)은 복수의 터치 전극(TE1 ~ TE4)과 접촉되는 복수의 터치 라인(TL1 ~ TL4)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이를 위해서, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 복수의 터치 라인(TL1 ~ TL4)이 터치 전극(TE1 ~ TE4)으로부터 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 게이트 라인(GL1, GL2)이 터치 라인(TL1 ~ TL4)과 직교하는 경우, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역에서 게이트 라인(GL1, GL2)과 나란하도록 배치되어 터치 라인(TL1 ~ TL4)과 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.
이 때, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역을 따라 연장되어 공통 전압 보상 회로에 연결될 수 있다. 공통 전압 보상 회로는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 검출된 공통 전압(Vcom)의 왜곡 파형에 따라 이를 상쇄시킬 수 있는 보상 공통 전압을 생성하고, 터치 라인(TL)을 통해 보상 공통 전압이 공급될 수 있도록 한다.
공통 전압 보상 회로는 터치 구동 회로(160)의 내부에 위치할 수도 있고, 터치 구동 회로(160)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
한편, 터치 라인(TL)과 비표시 영역으로 연장되는 공통 전압 피드백 라인(FL) 사이에는 공통 전압 피드백 라인(FL)에 의해 터치 전극(TE)에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있도록 각각 노이즈 차단 회로(170)를 포함할 수 있다.
노이즈 차단 회로(170)는 터치 라인(TL)과 공통 전압 피드백 라인(FL)의 사이에 병렬로 연결된 저항(R)과 커패시터(C)로 이루어질 수 있다.
이 때, 노이즈 차단 회로(170)를 구성하는 저항(R)과 커패시터(C)는 공통 전압 피드백 라인(FL)에 의한 영향이 터치 전극(TE)이 전달되는 것을 차단할 수 있도록 높은 저항값과 높은 커패시턴스를 가지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 게이트 라인(GL1, GL2)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 의해서 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)로 인해 공통 전압(Vcom)의 왜곡이 발생되는 경우, 공통 전압 보상 회로는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 이를 검출하고, 왜곡된 공통 전압(Vcom)을 보상할 수 있는 보상 공통 전압을 공급함으로써 공통 전압(Vcom)의 왜곡에 의한 영상 오류를 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 공통 전압의 왜곡을 보상하기 위하여 보상 공통 전압을 생성하는 공통 전압 보상 회로의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 공통 전압 보상 회로(162)는 터치 전극(TE)으로부터 연장되는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 피드백된 공통 전압(Vcom)을 제 1 저항(R1)을 통해 반전 입력 단자(-)에 입력받고, 기준 전압(Vref)이 비반전 입력 단자(+)에 공급되는 연산 증폭기(OP)를 포함할 수 있다.
이 때, 비반전 입력 단자(+)에 공급되는 기준 전압(Vref)은 터치 라인(TL)을 통해 인가되는 공통 전압(Vcom)과 동일한 신호일 수도 있고 상이한 신호일 수도 있다.
연산 증폭기(OP)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에는 제 2 저항(R2)이 연결되기 때문에, 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)의 비율에 따라 연산 증폭기(OP)는 피드백된 공통 전압(Vcom)을 반전 증폭함으로써 보상이 이루어진 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 출력한다.
따라서, 공통 전압 보상 회로(162)는 반전 증폭된 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)에 공급함으로써, 보상 공통 전압(Vcom_comp)에 의해 공통 전압(Vcom)의 왜곡된 성분이 보상될 수 있다. 공통 전압 보상 회로(162)에 의한 공통 전압(Vcom) 보상 동작은 매 프레임마다 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc)에 의한 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출하기 위하여, 게이트 라인(GL)과 커패시턴스를 형성하도록 게이트 라인(GL)의 연장선 상에 공통 전압 피드백 라인(FL)을 배치할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 라인과 커패시턴스를 형성하도록 공통 전압 피드백 라인이 배치된 구조를 예시로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널(110)은 내부에 블록 또는 포인트 형태로 구성된 공통 전극(CE)을 터치 전극(TE)으로 이용할 수 있다.
다수의 터치 전극(TE)은 디스플레이 패널(110)의 표시 영역에 횡렬로 배치될 수 있으며, 각 터치 전극(TE)에는 터치 구동 기간(TP)에 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고 터치 센싱 신호를 수신하기 위한 터치 라인(TL)이 연결될 수 있다. 여기에서는 2X2의 4개의 터치 전극(TE1 ~ TE4)이 매트릭스 형태로 배열된 경우를 예시로 나타내고 있다.
이 때, 터치 구동 회로(160)는 터치 라인(TL)을 통해 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 서브픽셀(SP)에 공통 전압(Vcom)을 공급하고, 터치 구동 기간(TP) 동안 터치 구동 신호(TDS)를 공급한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 게이트 라인(GL1, GL2)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)의 중첩에 의해서 형성되는 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이의 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)에 의해서 터치 라인(TL)을 통해 인가되는 공통 전압(Vcom)이 왜곡될 수 있다.
이러한 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출하기 위해서, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 게이트 라인(GL1, GL2)이 연장되는 비표시 영역에서 게이트 라인(GL1, GL2)과 교차되는 방향으로 배치되는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 포함할 수 있다.
이 때, 공통 전압 피드백 라인(FL)이 배치되는 비표시 영역은 표시 영역(AA)을 기준으로 게이트 구동 회로(120)의 반대편 영역일 수 있으며, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 게이트 라인(GL1, GL2)과 교차하는 방향으로 연장될 수 있다.
게이트 라인(GL1, GL2)이 터치 라인(TL1 ~ TL4)과 직교하는 경우, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역에서 터치 라인(TL1 ~ TL4)과 나란하도록 배치될 수 있을 것이다.
이와 같이, 게이트 구동 회로(120)의 반대편에 위치한 비표시 영역에 게이트 라인(GL1, GL2)과 교차하는 방향으로 공통 전압 피드백 라인(FL)이 배치되는 경우, 공통 전압 피드백 라인(GL)은 게이트 라인(GL1, GL2)과의 교차 영역에 각각 피드백 커패시턴스(Cfb1, Cfb2)를 형성할 수 있다.
따라서, 게이트 라인(GL1, GL2)을 통해 인가되는 스캔 신호에 의해서 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이에 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)가 형성되는 경우, 이러한 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)에 대응되는 피드백 커패시턴스(Cfb1, Cfb2)가 공통 전압 피드백 라인(FL)에 형성된다.
따라서, 공통 전압 피드백 라인(FL)에 형성된 피드백 커패시턴스(Cfb1, Cfb2)를 통해서 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이에 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)를 계산할 수 있으므로, 피드백 커패시턴스(Cfb1, Cfb2)를 검출하고 이를 바탕으로 공통 전압(Vcom)의 왜곡 파형을 상쇄시킬 수 있는 보상 공통 전압을 생성할 수 있다.
이를 위해서, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역을 따라 연장되어 공통 전압 보상 회로(162)에 연결될 수 있다. 공통 전압 보상 회로(162)는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 검출된 공통 전압(Vcom)의 왜곡 파형에 따라 이를 상쇄시킬 수 있는 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 생성하고, 터치 라인(TL)을 통해 보상 공통 전압(Vcom_comp)이 공급될 수 있도록 한다.
공통 전압 보상 회로(162)는 터치 구동 회로(160)의 내부에 위치할 수도 있고, 터치 구동 회로(160)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 게이트 라인(GL1, GL2)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 의해서 게이트 라인(GL1, GL2)과 터치 전극(TE1 ~ TE4) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc1 ~ Cgc4)로 인해 공통 전압(Vcom)의 왜곡이 발생되는 경우, 공통 전압 보상 회로(162)는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 이를 검출하고, 왜곡된 공통 전압(Vcom)을 보상할 수 있는 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 공급함으로써 공통 전압(Vcom)의 왜곡에 의한 영상 오류를 방지할 수 있다.
한편, 게이트 라인(GL)과 공통 전압(Vcom)이 인가되는 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc)에 의한 공통 전압(Vcom)의 왜곡은 터치 신호가 공급되는 터치 전극(TE)의 형상에 따라 달라질 수 있다.
디스플레이 패널(110)에 배치되는 터치 전극(TE)의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)의 영역 크기에 대응될 수도 있고, 둘 이상의 서브픽셀(SP)의 영역 크기에 대응될 수도 있다. 또한, 각 터치 전극(TE)은 개구부가 없는 판(Plate) 타입이거나 하나 이상의 개구부가 있는 메쉬(Mesh) 타입일 수 있다.
만약, 하나의 터치 전극(TE)이 메쉬 타입이고 둘 이상의 서브픽셀(SP)의 영역 크기에 대응되는 크기를 갖는 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 개구부를 가지며, 둘 이상의 개구부 각각의 위치 및 크기는 서브픽셀(SP)의 발광 영역의 위치 및 크기에 대응될 수 있다.
이 때, 디스플레이 패널(110)은 다수의 터치 전극(TE) 각각이 서로 분리된 스플릿 타입(Split type)이거나, 인접한 행(또는 열)에 서로 다른 크기의 터치 전극(TE)이 배치되는 직조 타입(Woven type) 일 수 있다.
본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)의 구조에 따라 공통 전압(Vcom)의 왜곡을 검출하기 위한 공통 전압 피드백 라인(FL)의 형상을 달리할 수 있다.
앞에서 예시로 든 터치 전극(TE)의 구조는 스플릿 타입의 터치 전극(TE)에 해당하므로, 아래에서는 직조 타입의 터치 전극 구조를 추가로 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 직조 타입의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 직조 타입의 디스플레이 패널(110)은 장형 터치 전극 4개(TE1_L ~ TE4_L)와 동일 라인으로 연결된 4개의 단형 터치 전극(TE1_S ~ TE4_S)이 하나의 터치 전극 그룹(TEG)으로 구성될 수 있다.
다시 말해서, 행 방향으로 길이가 긴 장형 터치 전극(TE1_L, TE2_L, TE3_L, TE4_L)은 4개의 단형 터치 전극(TE(1)1_S, TE(1)2_S, TE(1)3_S, TE(1)4_S)의 길이에 대응될 수 있으며, 이 경우에 열 방향의 4개의 단형 터치 전극(예를 들어, TE(1)1_S, TE(2)1_S, TE(3)1_S, TE(4)1_S)이 하나의 단형 터치 라인(예를 들어, TL1_S)에 연결될 수 있다. 따라서, 열 방향으로 배열된 4개의 단형 터치 전극이 하나의 동일 라인으로 연결된 하나의 단형 터치 전극 블록을 구성하고, 4개의 장형 터치 전극과 여기에 대응되는 동일 라인으로 연결된 4개의 단형 터치 전극 블록이 하나의 터치 전극 그룹(TEG)을 형성할 수 있다.
직조 타입의 4X4 터치 전극 구조의 경우, 서로 인접한 2개의 행 중에서 단형 터치 전극이 배치되는 행에서의 터치 전극 개수는 장형 터치 전극이 배치되는 행에서의 터치 전극 개수의 1/4에 해당한다. 이에 따라, 장형 터치 전극(TE1_L, TE2_L, TE3_L, TE4_L)의 길이는 단형 터치 전극(TE1_S ~ TE4_S)의 길이보다 대략 4배 정도가 된다.
이 경우, 직조 타입의 4X4 터치 전극 구조는 4개의 장형 터치 전극(TE1_L, TE2_L, TE3_L, TE4_L)과 16개의 단형 터치 전극(TE(1)1_S, TE(1)2_S, TE(1)3_S, TE(1)4_S ~ TE(4)1_S, TE(4)2_S, TE(4)3_S, TE(4)4_S)으로 이루어지지만, 열 방향의 4개의 단형 터치 전극(예를 들어, TE(1)1_S, TE(2)1_S, TE(3)1_S, TE(4)1_S)이 하나의 단형 터치 라인(예를 들어, TL1_S)에 연결된다.
따라서, 단형 터치 라인(예를 들어, TL1_S)에 연결되는 4개의 단형 터치 전극(예를 들어, TE(1)1_S, TE(2)1_S, TE(3)1_S, TE(4)1_S)이 동일 라인으로 연결된 하나의 단형 터치 전극 블록을 형성하게 되므로, 16개의 단형 터치 전극(TE(1)1_S, TE(1)2_S, TE(1)3_S, TE(1)4_S ~ TE(4)1_S, TE(4)2_S, TE(4)3_S, TE(4)4_S)은 동일 라인으로 연결된 4개의 단형 터치 전극 블록을 구성하게 된다.
그 결과, 4개의 장형 터치 전극(TE1_L, TE2_L, TE3_L, TE4_L)에 각각 하나의 장형 터치 라인(TL1_L, TL2_L, TL3_L, TL4_L)이 연결되고, 동일 라인으로 연결된 4개의 단형 터치 전극 블록에는 단형 터치 라인(TL1_S, TL2_S, TL3_S, TL4_S)이 하나씩 연결되기 때문에, 직조 타입의 4X4 터치 전극 구조의 경우 8개의 터치 라인(TL1_L, TL2_L, TL3_L, TL4L, TL1_S, TL2_S, TL3_S, TL4_S)과 8개의 터치 채널이 필요하게 된다.
따라서, 스플릿 타입의 터치 전극 구조와 비교할 때, 직조 타입의 터치 전극 구조는 터치 라인 및 터치 채널의 개수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 터치 전극 그룹(TEG)의 크기는 다양하게 변경될 수 있지만, 터치 전극(TE)을 디스플레이 패널(110)에 효율적으로 배치하고, 멀티 터치에 대한 검출의 정확도를 높이기 위해서, 멀티 터치를 검출하기 위한 손가락 또는 스타일러스 사이의 거리를 고려하여 터치 전극 그룹(TEG)의 크기가 결정될 수 있다.
한편, 이러한 직조 타입의 터치 전극 그룹(TEG)은 디스플레이 패널(110) 내에 가로 방향 및 세로 방향으로 다수 배치될 수 있는데, 이 때 각 터치 전극 그룹(TEG)은 디스플레이 패널(110)에서 영상이 디스플레이되는 표시 영역에서는 전기적으로 분리되지만, 영상이 표시되지 않는 비표시 영역에서 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동 회로(160)에 연결될 수 있다.
이와 같이, 인접한 행(또는 열)에 서로 다른 크기의 터치 전극(TE)이 배치되는 직조 타입의 경우, 장형 터치 전극(TE_L)을 따라 연장되는 게이트 라인(GL) 공통 전압(Vcom)의 왜곡과 단형 터치 전극(TE_S)을 따라 연장되는 게이트 라인(GL) 공통 전압(Vcom)의 왜곡은 상이할 수 있다.
따라서, 인접한 행(또는 열)에 서로 다른 크기의 터치 전극(TE)이 배치되는 직조 타입의 경우, 게이트 라인(GL)과 중첩되는 터치 전극(TE)의 구조를 반영하여, 왜곡된 공통 전압(Vcom)을 검출하기 위한 공통 전압 피드백 라인(FL)의 구조를 달리할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 게이트 라인과 중첩되는 터치 전극의 구조를 반영하여 형성된 공통 전압 피드백 라인의 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널(110)의 터치 전극(TE)은 인접한 행(또는 열)에 서로 다른 크기의 터치 전극(TE)이 배치되는 직조 타입으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 행 방향으로 길이가 긴 장형 터치 전극(TE1_L, TE2_L, TE3_L)은 각각 4개의 단형 터치 전극(TE(1)1_S, TE(1)2_S, TE(1)3_S, TE(1)4_S)의 길이에 대응될 수 있다.
이 경우, 하나의 행으로 배치되는 단형 터치 전극(예를 들어, TE(1)1_S, TE(1)2_S, TE(1)3_S, TE(1)4_S)의 개수는 인접한 장형 터치 전극(예를 들어, TE1_L)의 개수의 1/4에 해당한다. 이에 따라, 하나의 장형 터치 전극(TE1_L)의 길이(L2)는 인접한 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(1)4_S)의 길이(L1)보다 대략 4배 정도가 된다.
예를 들어, 제 1 장형 터치 전극(TE1_L)과 중첩되는 영역에 배치되는 게이트 라인(GL1) 및 제 1 장형 터치 전극(TE1_L) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc)는 인접한 제 1 단형 터치 전극(TE(1)1_S)과 중첩되는 영역에 배치되는 게이트 라인(GL2) 및 제 1 단형 터치 전극(TE(1)1_S) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc) 보다 대략 4배의 크기를 가지게 될 것이다.
이 때, 공통 전압(Vcom) 검출을 위해서 형성되는 공통 전압 피드백 라인(FL)과 제 1 게이트 라인(GL1)이 중첩되는 폭(W2)이 공통 전압 피드백 라인(FL)과 제 2 게이트 라인(GL2)이 중첩되는 폭(W1)보다 대략 4배가 되도록 공통 전압 피드백 라인(FL)의 구조를 형성할 수 있을 것이다.
즉, 하나의 터치 전극 그룹(TEG)을 기준으로, 인접한 장형 터치 전극(예를 들어, TE1_L) 및 단형 터치 전극(예를 들어, TE(1)1_S)의 길이 비율(예를 들어, 1:4)에 따라, 비표시 영역에서 게이트 라인(GL)과 중첩되는 공통 전압 피드백 라인(FL)의 폭의 비율을 변경할 수 있을 것이다.
다시 말해서, 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE)이 중첩되는 길이(L1 또는 L2)에 비례하도록 게이트 라인(GL)과 중첩되는 폭(W1 또는 W2)을 가지는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 형성할 수 있을 것이다.
예를 들어, 제 1 게이트 라인(GL1)이 장형 터치 전극(TE1_L)에 중첩되는 길이(L2) 및 제 2 게이트 라인(GL2)이 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(1)4_S)에 중첩되는 길이(L1)의 비율(L1/L2)은 공통 전압 피드백 라인(FL)이 제 1 게이트 라인(GL1)에 중첩되는 폭(W2) 및 공통 전압 피드백 라인(FL)이 제 2 게이트 라인(GL2)에 중첩되는 폭(W1)의 비율(W1/W2)과 동일하게 형성될 수 있다.
다만, 게이트 라인(GL)이 터치 전극(TE)과 중첩되는 길이의 비율(L1/L2)과 게이트 라인(GL)이 공통 전압 피드백 라인(FL)에 중첩되는 폭의 비율(W1/W2)은 설계 구조에서 동일하더라도 제조 공정에서의 오차 또는 오프셋에 의하여 일정 비율의 오차 범위 내에서 차이가 발생할 수도 있을 것이다.
한편, 장형 터치 전극(TE1_L ~ TE4_L) 또는 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(3)4_S)과 중첩되는 게이트 라인(GL)은 하나일 수도 있지만 복수개일 수도 있으므로, 공통 전압 피드백 라인(FL)의 폭(예를 들어, W1, W2)은 해당하는 게이트 라인(GL)과 모두 중첩될 수 있도록 게이트 라인(GL)이 중첩되는 장형 터치 전극(TE1_L ~ TE4_L) 또는 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(3)4_S)의 두께에 대응되는 길이를 가질 수 있을 것이다.
이와 같이, 게이트 라인(GL)이 중첩되는 터치 전극(TE)의 길이에 따라, 게이트 라인(GL)과 중첩되는 공통 전압 피드백 라인(GL)의 폭을 달리함으로써, 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cgc)에 비례하는 피드백 커패시턴스를 검출할 수 있을 것이다.
여기에서는 편의상 행 방향의 장형 터치 전극(TE1_L ~ TE3_L) 및 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(3)4_S)에 각각 하나의 게이트 라인(GL1 ~ GL6)이 배치되는 경우를 예로 들어서 도시하였지만, 하나의 장형 터치 전극(TE1_L ~ TE3_L) 및 단형 터치 전극(TE(1)1_S ~ TE(3)4_S)에 복수의 게이트 라인(GL)이 배치될 수도 있을 것이다.
이 때, 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE)이 중첩되는 길이(L1 또는 L2)에 비례하도록 게이트 라인(GL)과 중첩되는 폭(W1 또는 W2)을 가지는 공통 전압 피드백 라인(FL)은 게이트 라인(GL)이 연장되는 비표시 영역에서 게이트 라인(GL)과 교차되는 방향으로 배치될 수 있다.
게이트 라인(GL)이 터치 라인(TL)과 직교하는 경우, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역에서 터치 라인(TL)과 나란하도록 배치될 수 있을 것이다.
여기에서, 공통 전압 피드백 라인(FL)이 배치되는 비표시 영역은 표시 영역(AA)을 기준으로 게이트 구동 회로(120)의 반대편 영역일 수 있다.
따라서, 공통 전압 피드백 라인(FL)에 형성된 피드백 커패시턴스(Cfb)를 통해서 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE) 사이에 기생 커패시턴스(Cgc)를 검출함으로써, 이를 바탕으로 공통 전압(Vcom)의 왜곡 파형을 상쇄시킬 수 있는 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 생성할 수 있다.
이를 위해서, 공통 전압 피드백 라인(FL)은 비표시 영역을 따라 연장되어 공통 전압 보상 회로(162)에 연결될 수 있다. 공통 전압 보상 회로(162)는 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 검출된 공통 전압(Vcom)의 왜곡 파형에 따라 이를 상쇄시킬 수 있는 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 생성하고, 터치 라인(TL)을 통해 보상 공통 전압(Vcom_comp)이 공급될 수 있도록 한다.
공통 전압 보상 회로(162)는 터치 구동 회로(160)의 내부에 위치할 수도 있고, 터치 구동 회로(160)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 터치 디스플레이 장치(100)는 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 의해서 게이트 라인(GL)과 터치 전극(TE) 사이에 형성된 기생 커패시턴스(Cgc)로 인해 공통 전압(Vcom)의 왜곡이 발생되는 경우, 터치 라인(TL)에 전기적으로 연결되거나 게이트 라인(GL)에 중첩되는 영역에 형성된 공통 전압 피드백 라인(FL)을 통해 이를 검출하고, 왜곡된 공통 전압(Vcom)을 보상할 수 있는 보상 공통 전압(Vcom_comp)을 공급함으로써 공통 전압(Vcom)의 왜곡에 의한 영상 오류를 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: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 마이크로 컨트롤 유닛
160: 터치 구동 회로
162: 공통 전압 보상 회로
170: 노이즈 차단 회로

Claims (20)

  1. 제 1 방향으로 연장되는 복수의 터치 라인이 전기적으로 연결되는 복수의 터치 전극이 배치된 디스플레이 패널;
    제 2 방향으로 연장되는 복수의 게이트 라인을 통해 상기 디스플레이 패널에 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로;
    상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 신호를 검출하여 터치를 센싱하는 터치 구동 회로;
    상기 디스플레이 패널의 비표시 영역에서, 상기 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 상기 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인; 및
    상기 공통 전압 피드백 라인을 통해 검출된 피드백 신호를 바탕으로 생성된 보상 공통 전압을 상기 복수의 터치 라인을 통해 공급하는 공통 전압 보상 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 터치 전극은
    동일한 형상으로 분리된 스플릿 타입의 터치 전극인 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 전극은
    상기 제 2 방향에 대해서 길이가 긴 장형 터치 전극과 길이가 짧은 단형 터치 전극이 상기 제 1 방향으로 교대로 배치되며, 상기 제 1 방향으로 배치된 복수의 단형 터치 전극이 하나의 터치 라인에 의해 동일 라인으로 연결된 직조 타입의 터치 전극인 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 터치 구동 회로의 반대편에서 상기 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되도록 상기 제 2 방향으로 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인과 상기 복수의 터치 라인 사이에 배치된 노이즈 차단 회로를 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 노이즈 차단 회로는
    병렬로 연결된 저항과 커패시터로 이루어지는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 게이트 구동 회로의 반대편에서 상기 복수의 게이트 라인과 중첩되도록 상기 제 1 방향으로 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 제 2 방향에 대하여, 상기 복수의 게이트 라인과 중첩되는 상기 터치 전극의 길이에 대응되도록 폭이 결정되는 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 게이트 라인에 중첩되는 상기 공통 전압 피드백 라인의 폭 및 제 2 게이트 라인에 중첩되는 상기 공통 전압 피드백 라인의 폭의 비율은
    상기 제 2 방향에 대해서, 하나의 터치 전극 그룹 내에서 상기 제 1 게이트 라인에 중첩되는 제 1 터치 전극의 길이 및 상기 제 2 게이트 라인에 중첩되는 제 2 터치 전극의 길이 비율과 동일한 터치 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 공통 전압은
    인접한 게이트 라인을 통해 공급되는 상기 스캔 신호의 중첩에 의해서 야기되는 기생 커패시턴스에 의한 상기 공통 전압의 왜곡을 상쇄시키는 신호인 터치 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전압 보상 회로는
    상기 공통 전압 피드백 라인을 통해 피드백된 공통 전압이 제 1 저항을 통해 반전 입력 단자에 입력되고, 기준 전압이 비반전 입력 단자에 입력되는 연산 증폭기를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  12. 제 1 방향으로 연장되어 복수의 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널에 터치 신호를 전달하는 복수의 터치 라인;
    상기 터치 라인을 통해 상기 복수의 터치 전극에 터치 구동 신호를 공급하고 상기 복수의 터치 전극으로부터 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로;
    상기 터치 센싱 신호에 따라 터치 유무를 검출하고 터치 좌표를 계산하는 터치 컨트롤러;
    상기 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 상기 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인; 및
    상기 공통 전압 피드백 라인을 통해 검출된 피드백 신호를 바탕으로 생성된 보상 공통 전압을 상기 복수의 터치 라인을 통해 공급하는 공통 전압 보상 회로를 포함하는 터치 구동 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보상 공통 전압은
    인접한 게이트 라인을 통해 공급되는 상기 스캔 신호의 중첩에 의해서 야기되는 기생 커패시턴스에 의한 상기 공통 전압의 왜곡을 상쇄시키는 신호인 터치 구동 회로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 공통 전압 보상 회로는
    상기 공통 전압 피드백 라인을 통해 피드백된 공통 전압이 제 1 저항을 통해 반전 입력 단자에 입력되고, 기준 전압이 비반전 입력 단자에 입력되는 연산 증폭기를 포함하는 터치 구동 회로.
  15. 복수의 서브픽셀에 각각 대응하도록 형성된 복수의 터치 전극;
    제 1 방향으로 연장되며 상기 복수의 터치 전극에 터치 신호를 전달하는 복수의 터치 라인;
    제 2 방향으로 연장되며, 상기 복수의 서브픽셀에 스캔 신호를 전달하는 복수의 게이트 라인; 및
    비표시 영역에서, 상기 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되거나 상기 복수의 게이트 라인에 중첩되도록 배치되는 공통 전압 피드백 라인을 포함하는 디스플레이 패널.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 터치 신호를 공급하는 터치 구동 회로의 반대편에서, 상기 복수의 터치 라인에 전기적으로 연결되도록 상기 제 2 방향으로 배치되는 디스플레이 패널.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인과 상기 복수의 터치 라인 사이에 배치된 노이즈 차단 회로를 더 포함하는 디스플레이 패널.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 노이즈 차단 회로는
    병렬로 연결된 저항과 커패시터로 이루어지는 디스플레이 패널.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동 회로의 반대편에서, 상기 복수의 게이트 라인과 중첩되도록 상기 제 1 방향으로 배치되는 디스플레이 패널.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 공통 전압 피드백 라인은
    상기 제 2 방향에 대하여, 상기 복수의 게이트 라인과 중첩되는 상기 터치 전극의 길이에 대응되도록 폭이 결정되는 디스플레이 패널.
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