KR101107171B1

KR101107171B1 - 접촉 감지 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR101107171B1
Application number: KR1020100012887A
Authority: KR
Inventors: 짠지펑; 박종웅; 황희철; 정근영; 전병기
Original assignee: 삼성모바일디스플레이주식회사
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2012-01-25
Also published as: JP2011165161A; KR20110093071A; US20110193798A1; JP5658909B2

Abstract

접촉 감지 장치는 감지 주사선 및 감지선에 연결되는 감지 유닛, 상기 감지선을 통하여 상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛, 및 상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하여 상기 위치 검출 유닛으로 전달하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하고, 상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 트리거 신호의 생성을 위한 논리 연산 회로를 포함하고, 상기 논리 연산 회로는 복수의 감지 주사선 중 어느 하나에 감지 구동 신호가 인가되는 동안 전달되는 감지 신호가 접촉을 의미하면 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 트리거 신호를 생성한다. 접촉 정보 추출을 위해 많은 소비 전력을 사용하는 위치 검출 유닛을 최소한으로 운영하여 접촉 정보 추출을 위한 소비 전력을 줄일 수 있다.

Description

접촉 감지 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법{Apparatus for touch sensing, display device and operating method for the same}

본 발명은 접촉 감지 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접촉 정보 추출을 위한 소비 전력을 줄이는 접촉 감지 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.

표시 장치 중 대표적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.

이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다.

터치스크린 패널(touch screen panel)은 화면 위에 손가락 또는 터치 펜(touch pen, stylus) 등을 접촉해 문자나 그림을 쓰고 그리거나, 아이콘을 실행시켜 컴퓨터 등의 기계에 원하는 명령을 수행시키는 장치를 말한다. 터치스크린 패널이 부착된 액정 표시 장치는 사용자의 손가락 또는 터치 펜 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 접촉 위치 정보를 알아낼 수 있다. 그런데, 이러한 액정 표시 장치는 터치스크린 패널로 인하여 원가 상승, 터치스크린 패널을 액정 표시판 위에 접착시키는 공정 추가로 인한 수율 감소, 액정 표시판의 휘도 저하, 제품 두께 증가 등의 문제가 있다.

따라서 이러한 문제들을 해결하기 위하여 터치스크린 패널 대신에 감지 소자를 액정 표시 장치에 내장하는 기술이 개발되어 왔다. 감지 소자는 사용자의 손가락 등이 화면에 가한 빛 또는 압력의 변화를 감지함으로써 액정 표시 장치가 사용자의 손가락 등이 화면에 접촉하였는지 여부 및 접촉 위치 정보를 알아낼 수 있게 한다.

감지 소자로부터 감지 데이터 신호를 읽은 후 이로부터 접촉 정보를 추출하기 위하여 많은 전력이 소비된다. 휴대폰이나 PDA(personal digital assistants) 등과 같은 이동형 액정 표시 장치는 장시간의 휴대 및 이동성을 용이하게 하기 위하여 소비 전력을 줄일 필요가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 접촉 정보 추출을 위한 소비 전력을 줄이는 접촉 감지 장치, 이를 포함하는 표시 장치 및 구동 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 감지 주사선 및 감지선에 연결되는 감지 유닛, 상기 감지선을 통하여 상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛, 및 상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하여 상기 위치 검출 유닛으로 전달하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하고, 상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 트리거 신호의 생성을 위한 논리 연산 회로를 포함하고, 상기 논리 연산 회로는 복수의 감지 주사선 중 어느 하나에 감지 구동 신호가 인가되는 동안 전달되는 감지 신호가 접촉을 의미하면 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 트리거 신호를 생성한다.

상기 논리 연산 회로는 상기 복수의 감지 주사선 중 어느 하나에 감지 구동 신호가 인가되는 동안 전달되는 감지 신호가 비접촉을 의미하면 상기 위치 검출 유닛의 동작을 중지시키는 트리거 신호를 생성할 수 있다.

상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 접촉을 의미하는 감지 신호를 '0', 상기 비접촉을 의미하는 감지 신호를 '1'로 판별할 수 있다.

상기 감지 유닛은 상기 감지 주사선에 연결되는 일단 및 상기 감지선에 연결되는 타단을 포함하는 기준 축전기, 상기 감지선에 연결되는 일단 및 공통 전극에 연결되는 타단을 포함하는 가변 축전기, 및 상기 가변 축전기의 일단 및 타단 사이의 액정층을 포함할 수 있다. 상기 감지 유닛은 행 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛 및 열 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛을 포함할 수 있다.

상기 논리 연산 회로는 NAND 회로일 수 있다.

상기 복수의 감지 주사선 각각에 연결되어 소정 전압을 인가하는 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압 및 턴-오프시키는 게이트 오프 전압의 상기 감지 구동 신호를 상기 스위칭 소자의 게이트 전극에 인가하는 감지 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 감지선에 연결되어 상기 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 감지 신호의 표본을 추출하고 유지하는 래치 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 복수의 화소 및 감지 신호를 생성하는 복수의 감지 유닛이 행렬의 형태로 배열되는 표시판, 상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛, 및 상기 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하여 상기 위치 검출 유닛으로 전달하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하고, 상기 판별 및 트리거 유닛은 하나의 행 방향 또는 하나의 열 방향의 복수의 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호 중에서 적어도 하나가 접촉을 의미하는 경우에만 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 트리거 신호를 생성한다.

상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 트리거 신호의 생성을 위한 NAND 회로를 포함하고, 상기 접촉을 의미하는 감지 신호를 '0', 비접촉을 의미하는 감지 신호를 '1'로 판별할 수 있다.

상기 복수의 감지 유닛에 연결되어 소정 전압을 전달하는 복수의 감지 주사선 각각에 연결되는 복수의 스위칭 소자를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압 및 턴-오프시키는 게이트 오프 전압을 포함하는 감지 구동 신호를 상기 복수의 스위칭 소자의 게이트 전극에 인가하는 감지 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상을 표시하는 복수의 화소 및 감지 신호를 생성하는 복수의 감지 유닛이 행렬의 형태로 배열되는 표시판, 상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛, 및 상기 감지 신호에서 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하는 표시 장치의 구동 방법은 상기 복수의 감지 유닛 중에서 하나의 행 방향 또는 하나의 열 방향의 복수의 감지 유닛에 소정 전압을 인가하여 감지 신호를 생성하는 단계, 상기 감지 신호 중에서 적어도 하나가 접촉을 의미하는 경우, 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 제1 트리거 신호를 생성하는 단계, 및 상기 제1 트리거 신호에 따라 상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 단계를 포함한다.

상기 감지 신호 중에서 모두가 비접촉을 의미하는 경우, 상기 위치 검출 유닛의 동작을 중지시키는 제2 트리거 신호를 생성하고, 상기 제2 트리거 신호에 따라 상기 감지 신호를 무시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 생성된 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 증폭된 감지 신호의 표본을 추출하고 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

접촉 정보 추출을 위해 많은 소비 전력을 사용하는 위치 검출 유닛을 최소한으로 운영하여 접촉 정보 추출을 위한 소비 전력을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 관점에서 도시한 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 행 방향 접촉 감지를 위한 감지 유닛 관점에서 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 열 방향 접촉 감지를 위한 감지 유닛 관점에서 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지유닛에 대한 등가 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 판별 및 트리거 유닛의 NAND 회로를 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화소 관점에서 도시한 액정 표시 장치의 블록도이다. 도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다. 도 3은 도 1의 액정 표시 장치를 행 방향 접촉 감지를 위한 감지유닛 관점에서 도시한 블록도이다. 도 4는 도 1의 액정 표시 장치를 열 방향 접촉 감지를 위한 감지유닛 관점에서 도시한 블록도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 유닛에 대한 등가 회로도이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(400) 및 이에 연결된 주사 구동부(200), 데이터 구동부(300), 감지 구동부(500) 및 접촉 감지부(600), 데이터 구동부(300)에 연결된 계조 전압 생성부(350), 각 구동부(200, 300, 500)를 제어하는 신호 제어부(100)를 포함한다.

도 1 내지 5를 참조하면, 액정 표시판 조립체(400)는 복수의 표시 신호선(S1~Sn, D1~Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열되는 복수의 화소(PX)를 포함한다. 그리고 액정 표시판 조립체(400)는 복수의 감지 신호선(Gx1~GxN, Sx1~SxM 또는 Gy1~GyM, Sy1~SyN)에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열되는 복수의 감지 유닛(SU)을 포함한다. 감지 유닛(SU) 관점에서 도 3 및 도 4의 구조 중 어느 하나가 채용될 수 있다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 액정 표시판 조립체(400)는 박막 트랜지스터 표시판(10) 및 공통 전극 표시판(20)과 그 사이에 들어 있는 액정층(15)을 포함한다.

복수의 표시 신호선(S1~Sn, D1~Dm)은 주사신호를 전달하는 복수의 주사선(S1~Sn) 및 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1~Dm)을 포함한다. 복수의 감지 신호선(Gx1~GxN, Sx1~SxM 또는 Gy1~GyM, Sy1~SyN)은 행 방향 접촉 감지를 위한 행 주사신호를 전달하는 복수의 행 감지 주사선(Gx1~GxN) 및 행 감지 신호를 전달하는 복수의 행 감지선(Sx1~SxM), 또는 열 방향 접촉 감지를 위한 열 주사신호를 전달하는 복수의 열 감지 주사선(Gy1~GyM) 및 열 감지 신호를 전달하는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 포함한다.

복수의 주사선(S1~Sn)과 복수의 행 감지 주사선(Gx1~GxN)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며, 서로 거의 평행하며, 복수의 데이터선(D1~Dm)과 복수의 행 감지선(Sx1~SxM)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로 거의 평행하다. 또는 복수의 주사선(S1~Sn)과 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하며, 복수의 데이터선(D1~Dm)과 복수의 열 감지 주사선(Gy1~GyM)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로 거의 평행하다.

도 3에서, 각 행 감지 주사선(Gx1~GxN)에는 소정의 Vdd 전압이 인가되며, 각 행 감지 주사선(Gx1~GxN)과 Vdd 전압 사이에는 행 스위칭 소자(Qx1~QxN)가 마련된다. 행 스위칭 소자(Qx1~QxN)는 행 감지 주사선(Gx1~GxN)에 연결되는 일단, Vdd 전압에 연결되는 타단 및 감지 구동부(500)에 연결되는 게이트 전극을 포함한다.

도 4에서, 각 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에는 소정의 Vdd 전압이 인가되며, 각 열 감지 주사선(Gy1~GyM)과 Vdd 전압 사이에는 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)가 마련된다. 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)는 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 연결되는 일단, Vdd 전압에 연결되는 타단 및 감지 구동부(500)에 연결되는 게이트 전극을 포함한다.

주사 구동부(200)에는 복수의 주사선(S1~Sn)이 연결되고, 데이터 구동부(300)에는 복수의 데이터선(D1~Dm)이 연결된다. 감지 구동부(500)에는 복수의 행 스위칭 소자(Qx1~QxN)의 게이트 전극이 연결되고, 접촉 감지부(600)에는 복수의 행 감지선(Sx1~SxM)이 연결된다. 또는 감지 구동부(500)에는 복수의 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)의 게이트 전극이 연결되고, 접촉 감지부(600)에는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)이 연결된다.

도 2를 참조하면, 각 화소(PX)는 표시 신호선(S1~Sn, D1~Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략될 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 박막 트랜지스터 표시판(10)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 주사선(S1~Sn)에 연결되는 게이트 단자, 데이터선(D1~Dm)에 연결되는 입력 단자, 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)에 연결되는 출력 단자를 포함한다. 박막 트랜지스터는 비정질 규소(amorphous silicon) 또는 다결정 규소(poly crystalline silicon)를 포함한다.

액정 축전기(Clc)는 박막 트랜지스터 표시판(10)의 화소 전극(PE)과 공통 전극 표시판(20)의 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이의 액정층(15)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(PE)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(CE)은 공통 전극 표시판(20)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(Vcom)을 인가 받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(CE)이 박막 트랜지스터 표시판(10)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(PE, CE) 중 적어도 하나가 선형 또는 막대형으로 만들어질 수 있다.

액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Cst)는 박막 트랜지스터 표시판(10)에 구비된 별개의 신호선(미도시)과 화소 전극(PE)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며, 이 별개의 신호선에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소(PX)가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소(PX)가 화소 전극(PE)에 대응하는 공통 전극 표시판(20)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(CF)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와 달리 색 필터(CF)는 박막 트랜지스터 표시판(10)의 화소 전극(PE) 위 또는 아래에 형성될 수도 있다. 액정 표시판 조립체(400)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 적어도 하나의 편광자(미도시)가 부착될 수 있다.

도 5를 참조하면, 행 감지 주사선(Gx1~GxN) 및 감지선(Sx1~SxM)에 연결되는 감지 유닛을(SU)을 나타낸 것으로, 감지 유닛(SU)은 행 감지선(Sxj)에 연결되어 있는 가변 축전기(Cv), 행 감지선(Sxj)과 행 감지 주사선(Gxi) 사이에 연결되어 있는 기준 축전기(Cp)를 포함한다(1<=i<=N, 1<=j<=M).

기준 축전기(Cp)는 소정의 Vdd 전압이 인가되는 행 감지 주사선(Gxi)에 연결되는 일단 및 박막 트랜지스터 표시판(10)의 행 감지선(Sxj)에 연결되는 타단을 포함한다.

가변 축전기(Cv)는 박막 트랜지스터 표시판(10)의 행 감지선(Sxj)에 연결되는 일단 및 공통 전극(CE)에 연결되는 타단을 포함하며, 두 단자 사이의 액정층(15)은 유전체로서 기능한다. 가변 축전기(Cv)의 정전 용량(capacitance)은 액정 표시판 조립체(400)에 가해지는 사용자의 접촉(touch) 등 외부 자극에 의하여 값이 변화한다. 이러한 외부 자극으로는 압력을 예로 들 수 있으며, 공통 전극 표시판(20)에 압력이 가해지면 두 단자 사이의 거리가 변화하여 가변 축전기(Cv)의 정전 용량이 바뀐다. 가변 축전기(Cv)의 정전 용량이 바뀌면 정전 용량의 크기에 의존하는, 기준 축전기(Cp)와 가변 축전기(Cv) 사이의 접점 전압(Vp)의 크기가 변한다. 접점 전압(Vp)은 행 감지 신호로서 행 감지선(Sxj)을 따라 흐르며, 이를 기초로 접촉 여부가 판단될 수 있다.

도 5의 감지 유닛(SU)에서 행 감지 주사선(Gx1~GxN)을 대신하여 열 감지 주사선(Gy1~GyM), 행 감지선(Sx1~SxM)을 대신하여 열 감지선(Sy1~SyN)을 적용하면, 열 감지 주사선(Gy1~GyM) 및 열 감지선(Sy1~SyN)에 연결되는 감지 유닛(SU)이 된다. 즉, 열 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛(SU)은 행 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛(SU)과 동일한 구조로 구성되며, 열 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛(SU)의 구조에 대한 설명은 생략한다.

여기서는 감지 유닛(SU)이 가해지는 압력에 따라 가변 축전기(Cv)의 정전 용량이 바뀌는 원리를 이용하는 것으로 나타내었으나, 감지 유닛(SU)의 구성은 본 발명에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 감지 유닛(SU)은 가해지는 압력에 따라 박막 트랜지스터 표시판(10)의 감지선과 공통 전극 표시판(20)의 공통 전극을 두 단자로 하는 스위치가 물리적, 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 또는 감지 유닛(SU)은 광센서를 포함하여 접촉에 따라 광센서에서 발생하는 광전류로 감지 신호의 출력을 제어하는 구조를 가질 수 있다.

이제, 도 1 내지 5를 참조하여 제안하는 액정 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.

신호 제어부(100)는 외부 장치로부터 입력되는 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호를 수신한다. 영상 신호(R, G, B)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들어 1024(=2¹⁰), 256(=2⁸) 또는 64(=2⁶)개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다.

신호 제어부(100)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 입력 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(400) 및 데이터 구동부(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 주사 제어신호(CONT1) 및 데이터 제어신호(CONT2)를 생성한다. 주사 제어신호(CONT1)는 주사 구동부(200)로 제공된다. 데이터 제어신호(CONT2)와 처리된 영상 데이터 신호(DAT)는 데이터 구동부(300)로 제공된다. 신호 제어부(100)는 접촉 감지를 제어하는 감지 제어신호(CONT3)는 감지 구동부(500)로 제공한다.

주사 제어신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV)와 게이트-온 전압(Von)의 출력을 제어하는 적어도 하나의 클록 신호를 포함한다. 주사 제어신호(CONT1)는 게이트-온 전압(Von)의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE)를 더 포함할 수 있다.

데이터 제어신호(CONT2)는 한 화소행의 영상 데이터 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D1~Dm)에 데이터 신호를 인가하라는 로드 신호(LOAD) 및 데이터 클록 신호(HCLK)를 포함한다. 데이터 제어신호(CONT2)는 공통 전압(Vcom)에 대한 데이터 신호의 전압 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

주사 구동부(200)는 액정 표시판 조립체(400)의 복수의 주사선(S1~Sn)에 연결되어 주사 제어신호(CONT1)에 따라 스위칭 소자(Q)를 턴-온시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴-오프시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 주사 신호를 복수의 주사선(S1~Sn)에 인가한다.

데이터 구동부(300)는 영상 데이터 신호(DAT)를 수신하고, 영상 데이터 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 계조 전압 생성부(350)에서 선택한다. 데이터 구동부(300)는 선택한 계조 전압을 데이터 신호로서 복수의 데이터선(D1~Dm)에 인가한다. 계조 전압 생성부(350)는 모든 계조에 대한 전압을 제공하지 않고 정해진 수의 기준 계조 전압만을 제공할 수 있으며, 이때 데이터 구동부(300)는 기준 계조 전압을 분압하여 전체 계조에 대한 계조 전압을 생성하고, 이 중에서 데이터 신호에 해당하는 데이터 전압(Vdat)을 선택할 수 있다.

주사 구동부(200)가 주사 제어신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 주사선(S1~Sn)에 인가하면, 주사선(S1~Sn)에 연결된 스위칭 소자(Q)가 턴-온되고, 턴-온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 복수의 데이터선(D1~Dm)에 인가되는 데이터 신호가 해당 화소(PX)에 인가된다.

화소(PX)에 인가된 데이터 신호의 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압이 된다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(15)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 액정 표시판 조립체(400)에 부착되는 편광자에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나며, 이를 통하여 원하는 영상이 표시된다.

1 수평 주기(1H 라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함)를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 주사선(S1~Sn)에 대하여 차례로 게이트 온-전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 데이터 신호를 인가하여 한 프레임(frame)의 영상을 표시한다.

감지 구동부(500)는 감지 제어신호(CONT3)에 따라 복수의 행 스위칭 소자(Qx1~QxN) 또는 복수의 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)를 턴-온시키는 게이트 온 전압(Von)과 턴-오프시키는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어지는 감지 구동 신호를 복수의 행 스위칭 소자(Qx1~QxN) 또는 복수의 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)의 게이트 전극에 순차적으로 인가한다.

감지 구동부(500)가 감지 제어신호(CONT3)에 따라 행 스위칭 소자(Qx1~QxN)에 순차적으로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 턴-온시킬 수 있으며, 턴-온된 행 스위칭 소자(Qxj)를 통하여 소정의 Vdd 전압이 각 감지 유닛(SU)의 기준 축전기(Cp)의 일단에 인가된다. 가변 축전기(Cv)의 정전 용량은 사용자의 접촉 여부에 따라 변화하며, 이에 따라 기준 축전기(Cp)와 가변 축전기(Cv) 사이의 접점 전압(Vp)의 크기가 변한다. 각 감지 유닛(SU)의 접점 전압(Vp)은 각각의 행 감지선(Sx1~SxM)을 통해 접촉 감지부(600)로 전달된다. 이와 같이, 각 행의 행 감지 주사선(Gx1~GxN)에 순차적으로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 이에 연결되는 모든 감지 유닛(SU)의 접점 전압(Vp)이 접촉 감지부(600)로 전달된다.

또는, 감지 구동부(500)는 감지 제어신호(CONT3)에 따라 열 스위칭 소자(Qy1~QyM)에 순차적으로 게이트 온 전압(Von)을 인가할 수 있으며, 이에 따라 턴-온된 열 스위칭 소자(Qyi)를 통하여 소정의 Vdd 전압이 각 감지 유닛(SU)의 기준 축전기(Cp)의 일단에 인가되며, 각 감지 유닛(SU)의 접점 전압(Vp)이 각각의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통해 접촉 감지부(600)로 전달된다. 이와 같이, 각 열의 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 순차적으로 게이트 온 전압(Von)을 인가하여 이에 연결되는 모든 감지 유닛(SU)의 접점 전압(Vp)이 접촉 감지부(600)로 전달된다.

각 감지 유닛(SU)의 접점 전압(Vp)이 해당 감지 유닛(SU)의 감지 신호이다.

접촉 감지부(600)는 복수의 감지 유닛(SU)에서 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통해 전달되는 감지 신호를 읽어 접촉 여부 및 접촉 위치를 검출한다. 접촉 감지부(600)는 논리 연산 회로(NAND 회로)를 이용하여 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통해 전달되는 감지 신호에서 접촉 여부에 따른 트리거 신호를 생성하고, 트리거 신호에 따라 접촉 위치 검출의 수행 여부를 결정하는데, 이에 대하여는 도 6 및 7을 참조하여 후술한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 접촉 감지부의 블록도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 판별 및 트리거 유닛의 NAND 회로를 나타내는 블록도이다.

도 6 및 7을 참조하면, 접촉 감지부(600)는 복수의 증폭 유닛(610), 래치 유닛(620), 판별 및 트리거 유닛(630), 위치 검출 유닛(640) 및 인터페이스 유닛(650)을 포함한다.

복수의 증폭 유닛(610)은 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN) 각각에 연결되어 각 감지선(Sx1~SxM 또는 Sy1~SyN)을 통하여 전달되는 감지 신호를 증폭 및 필터링한다.

래치 유닛(620)은 복수의 증폭 유닛(610)에 연결되어, 증폭 유닛(610)에서 증폭된 감지 신호를 수신하여 표본을 추출하고 유지한다.

판별 및 트리거 유닛(630)은 래치 유닛(620)에 연결되며, 래치 유닛(620)에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 트리거 신호를 생성한다. 판별 및 트리거 유닛(630)은 트리거 신호의 생성을 위한 논리 연산 회로를 포함한다. 논리 연산 회로로 NAND 회로를 이용할 수 있다. 트리거 신호는 위치 검출 유닛(640)의 동작 여부를 지시하는 신호로서 감지 신호와 함께 위치 검출 유닛(640)으로 전달된다.

NAND 회로는 하나의 행 감지 주사선(Gxj) 또는 하나의 열 감지 주사선(Gyi)에 감지 구동 신호가 순차적으로 인가되는 동안 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통하여 전달되는 모든 감지 신호가 비접촉을 의미할 때, 위치 검출 유닛(640)의 동작을 중지시키는 트리거 신호를 생성한다. 즉, 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통하여 전달되는 감지 신호 중 어느 하나라도 접촉을 의미하면, NAND 회로는 위치 검출 유닛(640)을 동작시키는 트리거 신호를 생성한다.

예를 들어, 판별 및 트리거 유닛(630)은 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통하여 전달되는 감지 신호를 접촉이 있는 경우 '0', 접촉이 없는 경우 '1'로 판별할 수 있다. 판별된 감지 신호 '0' 또는 '1'이 NAND 회로에 입력되고, NAND 회로는 모든 판별된 감지 신호가 '1'이면 '0'을 출력하고, 그 이외에는 '1'을 출력한다. NAND 회로의 출력 신호 '0'은 위치 검출 유닛(640)의 동작을 중지시키는 트리거 신호이고, '1'은 위치 검출 유닛(640)을 동작시키는 트리거 신호이다.

위치 검출 유닛(640)은 판별 및 트리거 유닛(630)에 연결되어, 판별 및 트리거 유닛(630)에서 전달되는 감지 신호 및 트리거 신호를 수신하고, 접촉 위치를 검출한다. 트리거 신호는 각 감지 주사선(Gx1~GxN) 또는 각 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 감지 구동 신호가 인가될 때마다 생성되어 위치 검출 유닛(640)에 전달되고, 위치 검출 유닛(640)은 자신을 동작시키는 트리거 신호가 인가될 때에만 해당 행 감지 주사선(Gx1~GxN) 또는 해당 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 연결되는 복수의 감지 유닛(SU)의 감지 신호에서 접촉 위치를 검출한다. 위치 검출 유닛(640)은 자신의 동작을 중지시키는 트리거 신호가 인가되면 수신되는 감지 신호를 무시한다.

즉, 위치 검출 유닛(640)은 모든 감지 화소(SU)에 대해 접촉 위치를 검출하지 않고, 접촉이 있는 감지 유닛(SU)에 연결된 행 감지 주사선(Gx1~GxN) 또는 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 연결된 감지 유닛들(SU)에 대해서만 접촉 위치를 검출한다. 따라서, 접촉 위치를 검출할 필요가 있는 경우에는 위치 검출 유닛(640)이 동작하므로 접촉 위치를 추출하기 위한 소비 전력을 최소한으로 줄일 수 있다.

위치 검출 유닛(640)은 모든 행 감지 주사선(Gx1~GxN) 또는 열 감지 주사선(Gy1~GyM)에 감지 구동 신호가 인가되는 한 프레임 동안 복수의 행 감지선(Sx1~SxM) 또는 복수의 열 감지선(Sy1~SyN)을 통해 전달되는 감지 신호를 수신하고 행 방향 및 열 방향의 접촉 위치를 검출할 수 있다. 한 프레임 내에서 접촉 위치는 하나 또는 둘 이상이 될 수 있으며, 위치 검출 유닛(640)은 둘 이상의 접촉 위치를 검출하는 멀티 터치(multi-touch)를 지원할 수 있다. 위치 검출 유닛(640)은 접촉 위치에 대한 정보를 인터페이스 유닛(650)으로 전달한다.

인터페이스 유닛(650)은 접촉 정보를 외부 장치로 전달한다. 인터페이스 유닛(650)으로 SPI(Serial Peripheral Interface)가 채용될 수 있다.

상술한 구동 장치(100, 200, 300, 350, 500, 600) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(400) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(미도시) 위에 장착되어 TCP(tape carrier package)의 형태로 액정 표시판 조립체(400)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(미도시) 위에 장착될 수도 있다. 또한, 상술한 접촉 감지부(600)의 유닛(610, 620, 630, 640, 650) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 액정 표시판 조립체(400) 위에 직접 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막 위에 장착되어 TCP의 형태로 액정 표시판 조립체(400)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판 위에 장착될 수도 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

감지 주사선 및 감지선 에 연결되는 감지 유닛;
상기 감지선 을 통하여 상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛; 및
상기 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하여 상기 위치 검출 유닛으로 전달하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하고,
상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 트리거 신호의 생성을 위한 논리 연산 회로를 포함하고, 상기 논리 연산 회로는 복수의 감지 주사선 중 어느 하나에 감지 구동 신호가 인가되는 동안 전달되는 감지 신호가 접촉을 의미하면 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 제1 트리거 신호를 생성하고, 상기 복수의 감지 주사선 중 어느 하나에 감지 구동 신호가 인가되는 동안 전달되는 감지 신호가 비접촉을 의미하면 상기 위치 검출 유닛의 동작을 중지시키는 제2 트리거 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 판별 및 트리거 유닛은 상기 접촉을 의미하는 감지 신호를 '0', 상기 비접촉을 의미하는 감지 신호를 '1'로 판별하는 접촉 감지 장치.
제1 항에 있어서, 상기 감지 유닛은
상기 감지 주사선에 연결되는 일단 및 상기 감지선에 연결되는 타단을 포함하는 기준 축전기;
상기 감지선에 연결되는 일단 및 공통 전극에 연결되는 타단을 포함하는 가변 축전기; 및
상기 가변 축전기의 일단 및 타단 사이의 액정층을 포함하는 접촉 감지 장치.
제4 항에 있어서,
상기 감지 유닛은 행 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛 또는 열 방향의 접촉을 감지하는 감지 유닛인 접촉 감지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 논리 연산 회로는 NAND 회로인 접촉 감지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 감지 주사선 각각에 연결되어 소정 전압을 인가하는 스위칭 소자를 더 포함하는 접촉 감지 장치.
제7 항에 있어서,
상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압 및 턴-오프시키는 게이트 오프 전압의 상기 감지 구동 신호를 상기 스위칭 소자의 게이트 전극에 인가하는 감지 구동부를 더 포함하는 접촉 감지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 감지선에 연결되어 상기 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 유닛을 더 포함하는 접촉 감지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 감지 신호의 표본을 추출하고 유지하는 래치 유닛을 더 포함하는 접촉 감지 장치.
영상을 표시하는 복수의 화소 및 감지 신호를 생성하는 복수의 감지 유닛이 행렬의 형태로 배열되는 표시판;
상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛; 및
상기 감지 신호에서 접촉 여부를 판별하고 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하여 상기 위치 검출 유닛으로 전달하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하고,
상기 판별 및 트리거 유닛은 하나의 행 방향 또는 하나의 열 방향의 복수의 감지 유닛에서 전달되는 감지 신호 중에서 적어도 하나가 접촉을 의미하는 경우에만 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 트리거 신호를 생성하고, 상기 트리거 신호의 생성을 위한 NAND 회로를 포함하고, 상기 접촉을 의미하는 감지 신호를 '0', 비접촉을 의미하는 감지 신호를 '1'로 판별하는 표시 장치.
삭제
제11 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛에 연결되어 소정 전압을 전달하는 복수의 감지 주사선 각각에 연결되는 복수의 스위칭 소자를 더 포함하는 표시 장치.
제13 항에 있어서,
상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 게이트 온 전압 및 턴-오프시키는 게이트 오프 전압을 포함하는 감지 구동 신호를 상기 복수의 스위칭 소자의 게이트 전극에 인가하는 감지 구동부를 더 포함하는 표시 장치.
제11 항에 있어서,
상기 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 증폭 유닛을 더 포함하는 표시 장치.
제11 항에 있어서,
상기 감지 신호의 표본을 추출하고 유지하는 래치 유닛을 더 포함하는 표시 장치.
영상을 표시하는 복수의 화소 및 감지 신호를 생성하는 복수의 감지 유닛이 행렬의 형태로 배열되는 표시판, 상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 위치 검출 유닛, 및 상기 감지 신호에서 상기 위치 검출 유닛의 동작 여부를 지시하는 트리거 신호를 생성하는 판별 및 트리거 유닛을 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛 중에서 하나의 행 방향 또는 하나의 열 방향의 복수의 감지 유닛에 소정 전압을 인가하여 감지 신호를 생성하는 단계;
상기 감지 신호 중에서 적어도 하나가 접촉을 의미하는 경우, 상기 위치 검출 유닛을 동작시키는 제1 트리거 신호를 생성하는 단계;
상기 감지 신호 중에서 모두가 비접촉을 의미하는 경우, 상기 위치 검출 유닛의 동작을 중지시키는 제2 트리거 신호를 생성하고, 상기 제2 트리거 신호에 따라 상기 감지 신호를 무시하는 단계; 및
상기 제1 트리거 신호에 따라 상기 감지 신호에서 접촉 위치를 검출하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
삭제
제17 항에 있어서,
상기 생성된 감지 신호를 증폭 및 필터링하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
제19 항에 있어서,
상기 증폭된 감지 신호의 표본을 추출하고 유지하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.