KR101331038B1 - 터치-디스플레이 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

터치-디스플레이 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상의 디스플레이와 터치 인식을 시분할 방식으로 구현하는 터치-디스플레이 장치를 개시하며, 디스플레이와 터치 인식이 시분할 방식으로 실행되도록 디스플레이 제어 신호와 터치 제어 신호를 제공하는 타이밍 컨트롤러; 다수의 화소들이 소스 구동 신호들과 게이트 구동 신호들에 의하여 상기 디스플레이를 위하여 구동되고, 상기 화소들은 상기 터치 인식을 위한 연결점을 제공함으로써 상기 연결점에 인가되는 신호 변화에 의하여 상기 터치 인식을 수행하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 소스 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 소스 구동 신호를 제공하는 소스 드라이버; 상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 게이트 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 게이트 구동 신호를 제공하는 게이트 드라이버; 및 상기 터치 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들의 상기 연결점에 터치 구동 신호를 제공하여 상기 터치 인식에 따른 상기 신호 변화를 센싱하는 터치 구동 회로;를 포함하며, 상기 터치 인식에 대응하여 상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버 중 적어도 하나 이상은 출력단들이 플로팅됨을 특징으로 한다.

Description

터치-디스플레이 장치 및 그의 구동 방법{TOUCH-DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 터치-디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화상의 디스플레이와 터치 인식을 시분할 방식으로 구현하는 터치-디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 모바일 기기 등에 구성되는 디스플레이 패널는 터치 기능을 많이 채용하고 있다.
이 경우, 대개의 디스플레이 패널은 액정표시장치 등의 평판 디스플레이 장치로 구현되며, 터치 기능은 디스플레이 패널과 조합되는 터치 패널로 구현된다.
터치 패널은 사용자가 텍스트나 이미지 또는 아이콘 등을 누름에 따라서 기기를 조작하거나 프로그램을 실행하는 기능을 갖는 투명 스위치 패널을 의미한다.
터치 패널은 정전식으로 터치 인식을 수행하도록 구성될 수 있으며, 정전식 터치 인식을 구현하는 터치 패널의 일예로 "뮤추얼 캐패시턴스 터치 센싱 장치"가 "미국공개특허 US 2009/0091551호"로 공개된 바 있다.
일반적인 터치 패턴은 디스플레이 패널과 독립적인 구성을 가지며 별도로 제작되어서 디스플레이 패널과 조합된다.
상기와 같이 터치 패널과 디스플레이 패널이 조합되는 구성은 공정의 복잡성과 제조 단가의 상승 등 다양한 어려움을 발생하는 원인이 된다.
이를 해결하기 위하여 디스플레이를 위한 부품과 터치 인식을 위한 부품이 공유될 수 있는 장치의 개발이 추진되고 있으며, 그 대표적인 예가 인셀(IN-CELL) 방식이다. 인셀 방식은 디스플레이 패널의 화소에 터치 기능을 구현하는 구성을 가짐으로써 터치 인식을 구현하는 것을 의미하며 다양하게 개발되고 있다. 인셀 방식으로 구현된 화소의 경우 디스플레이와 터치 인식을 병행하여 구현하는 기능을 가질 수 있다.
일반적인 디스플레이 패널은 소스 라인들과 게이트 라인들이 화소들과 연결된 구성을 갖는다.
소스 라인들에는 소스 구동 신호가 인가되며, 소스 구동 신호는 소스 드라이버 집적 회로에서 인가되며 화상으로 표현하고자 하는 전압을 갖는 신호이다.
그리고, 게이트 라인들에는 게이트 구동 신호가 인가되며, 게이트 구동 신호는 게이트 드라이버 집적 회로에서 인가되며 특정 라인에 연결된 화소들의 스위치를 온 또는 오프하는 역할을 하는 신호이다.
화소들은 하나의 스위치와 하나의 액정 소자를 포함하며 게이트 구동 신호에 의한 스위치의 동작에 의하여 소스 구동 신호를 액정 소자의 일단에 선택적으로 전달한다. 일반적으로, 액정 소자의 타단에는 공통 전압이 화상을 표현하기 위한 기준전압으로 작용하도록 인가된다.
상기한 구성을 갖는 화소에서 공통 전압이 인가되는 노드의 관점에서, 공통 전압이 인가되는 노드와 소스 라인 간의 기생 캐패시턴스, 액정 소자와 병렬로 형성되는 기생 캐패시턴스, 공통 전압이 인가되는 노드와 게이트 라인 간의 기생 캐패시턴스, 액정 소자와 소스 라인 간의 기생 캐패시턴스 등 다양한 기생 캐패시턴스가 발생한다.
인셀 방식의 경우 정전식으로 터치 인식을 구현하는 방법은 화소 간의 캐패시턴스 변화를 감지하도록 구성될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 화소 내에 다양한 기생 캐패시턴스가 존재하는 경우, 터치 구동과 터치 센싱에 따른 캐패시턴스의 변화를 감지하여서 터치 인식을 구현하는데 어려움이 있다.
한편, 인셀 방식으로 터치 인식을 구현하는 경우, 터치 구동과 터치 센싱을 위한 정전압이 화소에 인가되어야 한다. 이때 정전압은 화소를 구동하기 위하여 형성되는 노드 중 어느 하나를 이용하여 인가될 수 있으며, 바람직하게는 화소의 공통 전압이 인가되는 노드가 터치 구동과 터치 센싱을 위한 정전압 인가에 이용될 수 있다.
화상을 디스플레이하는 화소의 액정 소자는 양단의 전압에 따라서 광의 전도 상태가 달라진다. 즉, 액정 소자의 양단의 전압차에 따라서 화소의 디스플레이 상태가 결정된다.
즉, 디스플레이를 구현하기 위해서 화소의 액정 소자의 일단의 노드에는 공통 전압이 인가된다. 그리고, 터치 인식을 구현하기 위해서 화소의 액정 소자의 공통 전압이 인가되는 노드에는 터치 구동 및 터치 센싱을 위한 정전압이 인가되어야 한다.
여기에서, 디스플레이를 위하여 액정 소자의 일단의 노드에 인가되는 공통 전압과 터치 인식을 위하여 액정 소자의 일단의 노드에 인가되는 정전압은 서로 다른 레벨을 갖는다.
결국, 인셀 방식으로 디스플레이와 터치 인식을 화소에 구현하는 경우, 액정 소자의 일단의 전압 변화가 발생한다. 그러므로, 액정 소자의 일단의 전압 변화는 화소의 디스플레이 상태에 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 하나의 화소에 디스플레이와 터치 인식을 구현하는 경우, 터치 인식을 위한 동작에 기생 캐패시터가 영향을 미치는 것을 해소할 수 있는 터치-디스플레이 장치 및 그의 구동 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 화소에 디스플레이와 터치 인식을 구현하는 경우, 터치 인식을 위한 동작시 화소에 연결된 게이트 라인과 소스 라인을 플로팅시켜서 액정 소자의 양단 전압이 일정하게 유지될 수 있도록 하여서 화소의 디스플레이 상태가 안정적으로 유지될 수 있는 터치-디스플레이 장치 및 그의 구동 방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치는, 디스플레이와 터치 인식이 시분할 방식으로 실행되도록 디스플레이 제어 신호와 터치 제어 신호를 제공하는 타이밍 컨트롤러; 다수의 화소들이 소스 구동 신호들과 게이트 구동 신호들에 의하여 상기 디스플레이를 위하여 구동되고, 상기 화소들은 상기 터치 인식을 위한 연결점을 제공함으로써 상기 연결점에 인가되는 신호 변화에 의하여 상기 터치 인식을 수행하는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 소스 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 소스 구동 신호를 제공하는 소스 드라이버; 상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 게이트 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 게이트 구동 신호를 제공하는 게이트 드라이버; 및 상기 터치 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들의 상기 연결점에 터치 구동 신호를 제공하여 상기 터치 인식에 따른 상기 신호 변화를 센싱하는 터치 구동 회로;를 포함하며, 상기 터치 인식에 대응하여 상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버 중 적어도 하나 이상은 출력단들이 플로팅됨을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치의 구동 방법은, 게이트 구동 신호와 소스 구동 신호에 의하여 화소들이 디스플레이를 위하여 구동되는 디스플레이 단계; 상기 게이트 구동 신호와 상기 소스 구동 신호를 플로팅하는 플로팅 단계; 상기 플로팅 단계 수행 후 상기 화소들에 터치 구동 신호를 제공하여서 터치 인식을 수행하는 터치 인식 단계; 및 상기 게이트 구동 신호와 상기 소스 구동 신호의 플로팅 상태를 해제하고 상기 디스플레이 단계를 수행하는 플로팅 해제 단계;를 포함하며, 상기 디스플레이 단계와 상기 터치 인식 단계가 시분할 방식으로 교번하여 수행됨을 특징으로 한다.
또 한편, 본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치는, 터치 인식을 위한 연결점을 갖는 디스플레이 패널의 화소들의 구동을 제어하며, 상기 디스플레이 패널을 이용한 디스플레이와 터치 인식을 시분할 방식으로 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및 터치 인식에 따른 상기 연결점의 신호 변화를 센싱하는 터치 구동 회로;를 포함하며, 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 터치 인식을 위한 터치 인식 구간으로 진입하는 시점에 상기 화소들을 플로팅하는 제1 구간과 상기 디스플레이를 위한 디스플레이 구간으로 진입하는 시점에 상기 화소들의 플로팅을 해제하는 제2 구간을 설정하고 상기 제1 구간과 상기 제2 구간은 서로 다른 시간 폭을 갖도록 상기 시분할 방식의 제어를 수행함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 시분할 방식으로 하나의 화소에 디스플레이와 터치 인식을 구현하는 경우 터치 인식 상태에서 화소 내에 기생 캐패시터가 형성되는 것을 해소함으로써 화소 내의 기생 캐패시터의 영향없이 터치 인식을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 시분할 방식으로 하나의 화소에 디스플레이와 터치 인식을 구현하는 경우 디스플레이와 터치 인식을 위하여 서로 다른 전압이 액정 소자에 인가되어도 액정 소자의 양단 전압을 안정적으로 유지할 수 있어서 화상의 왜곡을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치의 구동 방법을 설명하는 타이밍도.
도 3은 본 발명에 따른 액정 소자의 전압 안정화를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 터치-디스플레이 장치는 시분할 방식으로 디스플레이와 터치 인식을 수행하며, 디스플레이를 위한 부품과 터치 인식을 위한 부품이 인셀 방식으로 구현되어서 공유되는 구성을 갖는다.
여기에서, 디스플레이와 터치 인식은 별개의 동작으로 구현되며, 디스플레이는 디스플레이 패널의 화소들을 구동하여서 원화는 화상을 표현하는 것을 의미하며, 터치 인식은 디스플레이 패널 상의 터치 위치를 인식하는 것을 의미한다.
그리고, 시분할 방식은 시간 도메인 별로 순차적으로 디스플레이와 터치 인식이 교번하여 수행하는 것을 의미한다.
보다 구체적으로, 시분할 방식은 디스플레이와 터치 인식이 화상을 이루는 프레임 단위로 교번하도록 구현될 수 있다. 즉, 화상을 이루는 복수의 프레임에 대응하여 디스플레이와 터치 인식이 순차적으로 교번하여 이루어질 수 있다.
그리고, 시분할 방식은 디스플레이와 터치 인식이 화상을 이루는 각 프레임 내에서 교번하도록 구현될 수 있다. 즉, 화상을 이루는 매 프레임 내에 디스플레이와 터치 인식이 순차적으로 교번하여 이루어질 수 있다.
또한, 시분할 방식에서 터치 인식이 화상을 이루는 각 프레임 내에서 둘 이상 수행되도록 구현될 수 있다.
그리고, 인셀 방식은 디스플레이 패널 내의 화소에 디스플레이와 터치 인식이 같이 수행될 수 있도록 구현한 것을 의미하며, 이를 위하여 공유되는 부품은 터치 인식을 위한 캐패시턴스를 제공할 수 있는 것이 이용될 수 있으며 상기 부품의 연결점을 최소한 포함할 수 있다. 상기 연결점의 일예로 본 발명에 따른 실시예는 공통 전압을 인가하는 노드(COM)를 예시하였으나, 이에 국한하지 않고 제작자의 의도에 따라서 다양한 부품이 상기 연결점으로 이용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 타이밍 컨트롤러(10), 소스 드라이버(12), 게이트 드라이버(14), 터치 구동 회로(16) 및 디스플레이 패널(18)을 포함하는 구성을 갖는다.
타이밍 컨트롤러(10)는 상기와 같이 디스플레이와 터치 인식이 시분할 방식으로 실행되도록 소스 드라이버(12) 및 게이트 드라이버(14)에 디스플레이 제어 신호를 제공하고 터치 구동 회로(16)에 터치 제어 신호를 제공하도록 구성된다.
타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 제어 신호로서 소스 제어 신호, 게이트 제어신호, 클럭 펄스, 수평 동기 신호 또는 수직 동기 신호 및 스위칭 신호(SW) 등의 제어 신호를 포함하여 출력하며, 상기 스위칭 신호(SW)는 후술하는 스위치(22, 32)의 플로팅을 위한 제어 신호이다.
그리고, 소스 드라이버(12)는 디스플레이 제어 신호에 포함된 소스 제어 신호를 수신하고, 소스 제어 신호에 대응하는 소스 구동 신호를 생성하여서 디스플레이 패널(18)의 화소들에 제공하도록 구성된다.
소스 드라이버(12)는 통상적으로 래치, 디지털-아날로그 컨버터 및 출력 버퍼를 포함하는 구성을 가지며, 도 1의 버퍼(20)는 출력 버퍼에 해당한다.
여기에서, 래치는 소스 제어 신호에 따른 데이터를 저장하여 디지털-아날로그 컨버터에 제공하는 기능을 가지며, 디지털-아날로그 컨버터는 입력된 데이터에 해당하는 전압의 아날로그 신홀르 출력하는 기능을 가지고, 출력 버퍼는 디지털-아날로그 컨버터의 출력을 소스 구동 신호로서 소스 라인(SL)을 통하여 디스플레이 패널(18)의 화소로 전달하는 기능을 갖는다.
게이트 드라이버(14)는 디스플레이 제어 신호에 포함된 게이트 제어 신호를 수신하고, 게이트 제어 신호에 대응하는 게이트 구동 신호를 생성하여서 디스플레이 패널(18)의 화소들에 제공하도록 구성된다.
게이트 드라이버(14)는 통상적으로 입력 버퍼, 시프트 레지스터, 레벨 시프터 및 출력 버퍼를 포함하는 구성을 가지며, 도 1의 버퍼(30)는 출력 버퍼에 해당한다.
입력 버퍼는 게이트 제어 신호를 수신하여 시프트 레지스터로 출력하는 기능을 가지며, 시프트 레지스터는 입력 버퍼를 통하여 전달되는 게이트 신호인 스캔 펄스를 디스플레이 패널(18)의 행(Column) 단위로 순차적으로 발생하도록 제어하는 기능을 가지고, 레벨 시프터는 스위치(M)로 구성되는 박막트랜지스터(TFT)를 온오프할 수 있는 레벨을 갖도록 시프트 레지스터의 출력 전압 레벨을 변경하는 기능을 가지며, 출력 버퍼는 RC 부하를 갖는 게이트 라인(GL)을 구동하기 적절한 능력을 갖도록 레벨 시프터에서 출력되는 신호를 변경하여 게이트 구동 신호로 출력하는 기능을 갖는다.
소스 드라이버(12)의 출력단을 이루는 버퍼(20)와 게이트 드라이버(14)의 출력단을 이루는 버퍼(30)에 연결된 소스 라인(SL)과 게이트 라인(GL) 상에는 각각 스위치(22, 32)가 구성될 수 있으며, 스위치(22, 32)는 게이트 드라이버(14) 및 소스 드라이버(12)의 부품에 포함되도록 구성되거나 또는 디스플레이 패널(18)의 부품에 포함되도록 구성될 수 있다.
스위치(22, 32)는 타이밍 컨트롤러(10)에서 출력되는 스위칭 신호(SW)에 의하여 플로팅되거나 턴온될 수 있다. 스위치(22, 32)는 플로팅되는 경우 소스 라인(SL) 및 게이트 라인(GL)에 소스 구동 신호 및 게이트 구동 신호를 전달하는 것을 차단할 수 있다. 그리고, 스위치(22, 32)는 턴온되는 경우 소스 라인(SL) 및 게이트 라인(GL)에 소스 드라이버(12)에서 출력되는 소스 구동 신호 및 게이트 드라이버(14)에서 출력되는 게이트 구동 신호를 전달한다.
한편, 디스플레이 패널(18)은 소스 라인들(SL)과 게이트 라인들(GL)의 교차점에 형성되는 다수의 화소들을 포함하며, 각 화소들은 스위치(M)와 그에 연결된 액정 소자(CL)를 포함한다.
각 화소들의 스위치(M)는 소스 라인(SL)을 통하여 소스 드라이버(12)에서 전달되는 소스 구동 신호를 게이트 라인(GL)을 통하여 게이트 드라이버(14)에서 전달되는 게이트 구동 신호에 의하여 스위칭하여서 액정 소자(CL)에 전달하도록 구성된다.
액정 소자(CL)는 양단에 형성된 전극에 인가되는 전압에 따라서 내부의 액정의 트위스트가 제어됨으로써 투광이 제어되는 광학 셔터 기능을 갖는 것이며, 양단의 전극 사이에 캐패시턴스를 갖는다.
액정 소자(CL)의 일측은 스위치(M)와 연결되어서 스위치(M)로부터 전달되는 소스 구동 신호가 인가되도록 구성되고 다른 일측에는 공통 전압이 인가되는 노드(COM)에 연결된다. 상기 구성에 의하여 액정 소자(CL)는 노드(COM)에 인가되는 공통 전압을 기준으로 소스 구동 신호의 상태에 따라서 구동될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 실시예로서 노드(COM)는 터치 인식을 위한 연결점을 형성하여서 터치 구동 회로(16)에서 제공되는 정전압이 인가된다. 여기에서 정전압은 후술하는 터치 구동 회로(16)에서 제공되는 터치 구동 신호(TDS)에 해당된다.
터치 구동 신호(TDS)는 구동 신호와 센싱 신호를 포함하는 것으로, 구동 신호는 연결점을 이루는 노드(COM)에 인가되는 정전압으로 정의될 수 있고, 센싱 신호는 터치에 따라 연결점의 변화되는 전압 변화에 대응하는 신호로 정의될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 실시예의 터치 구동 신호(TDS)는 터치를 구동하기 위한 정전압인 구동 신호와 터치의 센싱에 따른 신호 변화인 센싱 신호를 포함하는 것이다.
본 발명에 따른 실시예는 노드(COM)에 디스플레이를 위한 공통 전압과 터치 인식을 위한 정전압 즉 터치 구동 신호(TDS)가 교번하여 인가될 수 있다.
터치 구동 회로(16)는 타이밍 컨트롤러(10)에서 제공되는 터치 제어 신호를 수신하며, 터치 제어 신호에 따라서 화소들의 연결점 즉 화소들의 노드(COM)에 터치 구동 신호(TDS)를 제공하도록 구성된다.
상기한 구성에서 디스플레이 패널(18) 내에 액정은 다수의 행과 열을 갖도록 배치되는 화소들을 포함하며, 소스 드라이버(12)는 화소들의 열 별로 각각 소스 구동 신호를 출력하도록 구성되고, 게이트 드라이버(14)는 화소들의 행 별로 각각 게이트 구동 신호를 출력하도록 구성된다. 그리고, 터치 구동 회로(16)는 화소들의 열 또는 행 별로 터치 구동 신호(TDS)를 노드(COM)에 제공하도록 구성될 수 있다.
상술한 도 1의 실시예는 도 2와 같이 디스플레이와 터치 인식을 연속되는 시간 도메인에 순차적으로 교번하여 할당함으로써 시분할 방식으로 구동될 수 있다.
먼저, 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이를 위하여 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)에 각각 소스 제어 신호와 게이트 제어 신호를 제공한다. 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 구간으로 설정된 시간 도메인에는 터치 구동 회로(16)에 터치 제어 신호를 제공하여서 터치 구동 신호(TDS)의 출력을 활성화하지 않도록 제어한다.
도 2에서 T1 시점이 디스플레이 상태에서 터치 인식 상태로 진입하는 시점이며, T2는 터치 인식 상태에서 디스플레이 상태로 진입하는 시점이다.
타이밍 컨트롤러(10)는 화상을 표현하기 위하여 설정된 시간이 경과하면 터치 인식을 위한 제어를 수행한다.
즉, 타이밍 컨트롤러(10)는 터치 인식을 수행하기 위하여 스위치(22, 32)를 플로팅함으로써 화소들에 연결되는 소스 라인(SL)과 게이트 라인(GL)을 플로팅한다. 상기한 타이밍 컨트롤러(10)의 스위치(22, 32)의 제어에 의하여 액정 소자(CL)의 일단이 플로팅된다.
그리고, 타이밍 컨트롤러(10)는 터치 인식을 수행하기 위하여 터치 구동 회로(16)에 터치 제어 신호를 제공하여서 터치 구동 신호(TDS)의 출력을 활성화한다. 상기한 타이밍 컨트롤러(10)의 제어에 의하여 화소 별 노드(COM)에는 정전압인 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다.
상기한 구성에서 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이 상태에서 터치 인식 상태로 진입하는 시점으로 설정된 시각 T1 보다 일정 시간 빠른 시점 T11에 스위치(22, 32)를 플로팅 상태로 전환하거나 또는 일정 시간 느린 시점 T12에 스위치(22, 32)를 플로팅 상태로 전환할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)는 소스 라인(LS) 상의 스위치(22)와 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 동시에 플로팅하거나 순차적으로 플로팅할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)가 스위치(22)와 스위치(32)를 순차적으로 프로팅하는 경우, 타이밍 컨트롤러(10)는 소스 라인(SL) 상의 스위치(22)를 먼저 시각 T11에 플로팅한 후 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 시각 T12에 플로팅할 수 있다. 이와 반대로, 타이밍 컨트롤러(10)는 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 먼저 시각 T11에 플로팅한 후 소스 라인(SL) 상의 스위치(22)를 시각 T12에 플로팅할 수 있다. 여기에서, T11과 T12 사이의 시간은 플로팅 구간으로 설정될 수 있다.
디스플레이를 위하여 소스 라인(SL)과 게이트 라인(GL)에 각각 소스 구동 신호와 게이트 구동 신호가 인가되는 상태에는, 액정 소자(CL)의 일측에 연결되는 노드(COM)의 관점에서 액정 소자(CL)와 병렬로 형성되는 기생 캐패시턴스(C1), 액정 소자(CL)와 소스 라인(SL) 간의 기생 캐패시턴스(C2), 공통 전압이 인가되는 노드(COM)와 게이트 라인(GL) 간의 기생 캐패시턴스(C3) 및 공통 전압이 인가되는 노드(COM)와 소스 라인(SL) 간의 기생 캐패시턴스 등이 발생한다.
그러나, 터치 인식을 위하여 소스 라인(SL)과 게이트 라인(GL)이 플로팅된 상태에는, 액정 소자(CL)의 일측에 연결되는 노드(COM0의 관점에서 화소 내의 기생 캐패시턴스가 형성되지 않는다.
본 발명에 의하면 화소 별로 터치 구동 신호(TDS)가 노드(COM)에 인가된 상태에서 터치에 대응한 화소 간의 캐패시턴스 변화가 쉽게 감지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 액정 소자(CL)의 양단 전압이 안정화될 수 있다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 상태에서 액정 소자(CL)의 양단에는 (a) 상태로 전압이 인가되고, 터치 인식 상태에서 액정 소자(CL)의 양단에는 (b) 상태로 전압이 인가된다.
본 발명에 따른 실시예에서 액정 소자(CL)의 일단에는 디스플레이 상태에서는 공통 전압(VCOM1)이 인가되고 터치 인식 상태에서는 터치 구동 신호인 정전압(VCOM2)이 인가될 수 있다.
만약, 터치 인식 상태에서 액정 소자(CL)의 타단이 플로팅되지 않으면 액정 소자(CL)의 타단의 전압은 V1을 유지한다. 이 경우, 디스플레이 상태에서 액정 소자(CL)의 양단 전압(Vt1)은 V1-VCOM1이 되고, 터치 인식 상태에서 액정 소자(CL)의 양단 전압(Vt2)은 V1-VCOM2가 된다. 즉, 액정 소자(CL)의 양단 전압에 변화가 발생하며, 결과적으로 터치 인식 동작시 화상에 영향이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 실시예는 액정 소자(CL)의 타단이 플로팅된다. 그러므로, 플로팅된 액정 소자(CL)의 전위는 노드(COM)에 전압 변화를 따르는 특성을 갖는다. 그러므로, 도 3의 (b)와 같이 터치 인식을 위하여 노드(COM2)의 전압에 변화가 발생하여도 액정 소자(CL)의 양단 전압은 일정하게 유지될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 실시예는 디스플레이와 터치 인식을 시분할로 순차적으로 교번하여도 액정 소자(CL)의 양단 전압은 일정하게 유지되므로 화상에 영향이 발생하지 않는다.
한편, 타이밍 컨트롤러(10)는 터치 인식을 위하여 설정된 시간이 경과하면 디스플레이를 위한 제어를 재수행한다.
즉, 타이밍 컨트롤러(10)는 스위치(22, 32)의 플로팅 상태를 해제하여서 턴온함으로써 화소들에 연결되는 소스 라인(SL)과 게이트 라인(GL)에 소스 신호와 게이트 신호가 인가되도록 한다.
이와 병행하여서, 타이밍 컨트롤러(10)는 디스플레이를 수행하기 위하여 터치 구동 회로(16)에 터치 제어 신호를 제공하여서 터치 구동 신호(TDS)의 출력을 비활성화한다.
상기한 구성에서 타이밍 컨트롤러(10)는 터치 인식 상태에서 디스플레이 상태로 진입하는 시점으로 설정된 시각 T2 보다 일정 시간 빠른 시점 T21에 스위치(22, 32)의 플로팅 상태를 해제하거나 또는 일정 시간 느린 시점 T22에 스위치(22, 32)의 프로팅 상태를 해제할 수 있다.
그리고, 타이밍 컨트롤러(10)는 소스 라인(LS) 상의 스위치(22)와 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 동시에 플로팅 해제하거나 순차적으로 플로팅 해제할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(10)가 스위치(22)와 스위치(32)를 순차적으로 플로팅 해제하는 경우, 타이밍 컨트롤러(10)는 소스 라인(SL) 상의 스위치(22)를 먼저 시각 T21에 플로팅 해제한 후 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 시각 T22에 플로팅 해제할 수 있다. 이와 반대로, 타이밍 컨트롤러(10)는 게이트 라인(GL) 상의 스위치(32)를 먼저 시각 T21에 플로팅 해제한 후 소스 라인(SL) 상의 스위치(22)를 시각 T22에 플로팅 해제할 수 있다. 여기에서, T21과 T22 사이의 시간은 플로팅 해제 구간으로 설정될 수 있다.
여기에서, 플로팅 설정 구간과 플로팅 해제 구간은 서로 다른 시간 폭을 갖도록 설정될 수 있으며, 보다 바람직하게는 플로팅 설정 구간의 시간 폭을 플로팅 해제 구간보다 크게 설정할 수 있다.
본 발명은 상술한 도 1의 실시예와 달리 제작자의 의도에 따라서 도 4와 같이 디스플레이와 터치 센싱에 따라서 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 출력단을 이루는 버퍼(30)의 출력 상태를 제어하는 구성을 포함하여 구현될 수 있다.
도 4의 실시예는 도 1의 실시예와 비교하여 스위치(22, 32)의 구성이 삭제괴고 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 출력단을 이루는 버퍼(20, 30)에서 플로팅이 이루어지는 점을 제외하고 도 1의 실시예와 동일한 부품들을 포함하므로 이에 대한 중복된 구성 및 동작 설명은 생략한다.
도 4의 실시예의 구현을 위하여 타이밍 컨트롤러(10)는 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 버퍼(20, 30)가 디스플레이에 대응하여 정상적으로 소스 구동 신호를 출력하거나 터치 인식에 대응하여 출력단을 플로팅하는 동작을 수행하도록 제어함이 바람직하며, 상기한 버퍼(20, 30)의 출력 상태 제어는 예시적으로 타이밍 컨트롤러(10)에서 통상적으로 버퍼의 출력을 제어하기 위한 출력 인에이블 신호를 이용함으로써 구현될 수 있으며, 출력 인에이블 신호는 디스플레이 제어 신호인 소스 제어 신호 및 게이트 제어 신호에 각각 포함되어서 전달될 수 있다.
즉, 타이밍 컨트롤러(10)는 디슬플레이에 대응하여 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 버퍼(20, 30)가 정상적으로 동작하기 위한 제어를 수행한다.
그리고, 터치 센싱에 대응하여 타이밍 컨트롤러(10)는 터치 구동 회로(16)의 터치 구동 신호(TDS)를 활성화시키는 것에 동기하여 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 버퍼(20, 30)의 출력을 플로팅시킨다.
여기에서, 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 버퍼(20, 30)의 플로팅 시점은 터치 인식을 개시하는 시점 또는 전으로 설정될 수 있다.
상기한 도 4의 실시예도 터치 인식 상태에서 소스 드라이버(12)와 게이트 드라이버(14)의 버퍼(20, 30)의 출력이 플로팅된다. 그러므로, 도 4의 실시예는 상술한 도 1과 같은 작용에 의하여 화소 별로 터치 구동 신호(TDS)가 노드(COM)에 인가된 상태에서 터치에 대응한 화소 간의 캐패시턴스 변화가 쉽게 감지될 수 있으며 액정 소자(CL)의 양단 전압이 안정화될 수 있다.
10 : 타이밍 컨트롤러 12 : 소스 드라이버
14 : 게이트 드라이버 16 : 터치 구동 회로
18 : 디스플레이 패널 20, 30 : 버퍼
22, 32 : 스위치

Claims (15)

  1. 디스플레이와 터치 인식이 시분할 방식으로 실행되도록 디스플레이 제어 신호와 터치 제어 신호를 제공하는 타이밍 컨트롤러;
    다수의 화소들이 소스 구동 신호들과 게이트 구동 신호들에 의하여 상기 디스플레이를 위하여 구동되고, 상기 화소들은 상기 터치 인식을 위한 연결점을 제공함으로써 상기 연결점에 인가되는 신호 변화에 의하여 상기 터치 인식을 수행하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 소스 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 소스 구동 신호를 제공하는 소스 드라이버;
    상기 디스플레이 제어 신호에 포함된 게이트 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들에 상기 게이트 구동 신호를 제공하는 게이트 드라이버; 및
    상기 터치 제어 신호를 수신하여서 상기 화소들의 상기 연결점에 터치 구동 신호를 제공하여 상기 터치 인식에 따른 상기 신호 변화를 센싱하는 터치 구동 회로;를 포함하며,
    상기 터치 인식에 대응하여 상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버 중 적어도 하나 이상은 출력단들이 플로팅됨을 특징으로 하는 터치-디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 인식을 위한 터치 인식 구간으로 진입하는 시점에 상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버는 동시 또는 순차적으로 출력단들이 플로팅되는 터치-디스플레이 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 디스플레이를 위한 디스플레이 구간으로 진입하는 시점에 상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버는 동시 또는 순차적으로 출력단들의 플로팅이 해제되는 터치-디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 터치 인식을 위한 터치 인식 구간으로 진입하는 시점에 상기 플로팅을 수행하는 제1 구간과 상기 디스플레이를 위한 디스플레이 구간으로 진입하는 시점에 상기 플로팅을 해제하는 제2 구간이 설정되고 상기 제1 구간과 상기 제2 구간은 서로 다른 시간 폭을 갖도록 상기 디스플레이 제어 신호와 상기 터치 제어 신호를 제공하는 터치-디스플레이 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연결점은 상기 화소에 포함되는 액정 소자의 공통 전압이 인가되는 노드에 설정되는 터치-디스플레이 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 시분할 방식은 상기 디스플레이와 상기 터치 인식이 화상을 이루는 프레임 단위로 교번되는 것을 포함하는 터치-디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 시분할 방식은 상기 디스플레이와 상기 터치 인식이 화상을 이루는 각 프레임 내에서 교번되는 것을 포함하는 터치-디스플레이 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버는 상기 출력단들을 이루는 버퍼를 포함하며 상기 터치 인식을 개시하는 시점 또는 전에 상기 버퍼의 출력을 상기 디스플레이 제어 신호에 의하여 플로팅하는 터치-디스플레이 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 소스 드라이버와 상기 게이트 드라이버는 상기 출력단들에 연결된 스위치들을 더 포함하며 상기 터치 인식을 개시하는 시점 또는 전에 상기 스위치들이 플로팅되는 터치-디스플레이 장치.
  10. 게이트 구동 신호와 소스 구동 신호에 의하여 화소들이 디스플레이를 위하여 구동되는 디스플레이 단계;
    상기 게이트 구동 신호와 상기 소스 구동 신호를 플로팅하는 플로팅 단계;
    상기 플로팅 단계 수행 후 상기 화소들에 터치 구동 신호를 제공하여서 터치 인식을 수행하는 터치 인식 단계; 및
    상기 게이트 구동 신호와 상기 소스 구동 신호의 플로팅 상태를 해제하고 상기 디스플레이 단계를 수행하는 플로팅 해제 단계;를 포함하며,
    상기 디스플레이 단계와 상기 터치 인식 단계가 시분할 방식으로 교번하여 수행됨을 특징으로 하는 터치-디스플레이 장치의 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 소스 구동 신호와 상기 게이트 구동 신호는 동시 또는 순차적으로 플로팅되는 터치-디스플레이 장치의 구동 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 단계와 상기 터치 인식 단계는 화상을 이루는 프레임 단위로 시분할되어 교번되는 터치-디스플레이 장치의 구동 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 단계와 상기 터치 인식 단계는 화상을 이루는 매 프레임 내에서 시분할되어 교번되는 터치-디스플레이 장치의 구동 방법.
  14. 터치 인식을 위한 연결점을 갖는 디스플레이 패널의 화소들의 구동을 제어하며, 상기 디스플레이 패널을 이용한 디스플레이와 터치 인식을 시분할 방식으로 제어하는 타이밍 컨트롤러; 및
    터치 인식에 따른 상기 연결점의 신호 변화를 센싱하는 터치 구동 회로;를 포함하며,
    상기 타이밍 컨트롤러는 상기 터치 인식을 위한 터치 인식 구간으로 진입하는 시점에 상기 화소들에 대한 소스 라인과 게이트 라인 중 적어도 하나 이상을 플로팅하는 제1 구간과 상기 디스플레이를 위한 디스플레이 구간으로 진입하는 시점에 상기 화소들의 상기 플로팅을 해제하는 제2 구간을 설정하고 상기 제1 구간과 상기 제2 구간은 서로 다른 시간 폭을 갖도록 상기 시분할 방식의 제어를 수행함을 특징으로 하는 터치-디스플레이 장치.
  15. 삭제
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