KR20150049040A - 터치패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 패널에 일체로 형성되어 있는 터치패널로부터 아날로그 감지신호를 수신하여, 상기 아날로그 감지신호를 디지털 감지신호로 변환시키는 아날로그부가, 상기 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC에 형성되어 있으며, 상기 디지털 감지신호를 수신하여, 터치여부를 감지하는 터치IC가 플렉서블 인쇄회로기판을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되어 있는, 터치패널 일체형 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는, 데이터라인과 게이트라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀이 형성되어 있는 패널; 복수의 터치전극들을 포함하며, 상기 패널에 일체로 형성되는 터치패널; 상기 패널에 형성되어 있는 상기 데이터라인과 상기 게이트라인을 제어하고, 상기 터치전극들에 공통전압 또는 터치펄스를 공급하고, 상기 터치패널로부터 아날로그 감지신호들을 수신하여, 상기 아날로그 감지신호들을 디지털 감지신호들로 변환시키며, 상기 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC; 및 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 상기 디지털 감지신호들을 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호들을 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 터치IC를 포함한다.

Description

터치패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법{Display Device With Integrated Touch Panel And Method For Driving The Same}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 정전용량 방식의 터치패널이 일체로 형성되어 있는 표시장치에 관한 것이다.
휴대전화, 테블릿PC, 노트북, 모니터 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD : Flat Panel Display)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : Plasma Display Panel), 유기발광표시장치(OLED : Organic Light Emitting Display Device) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD : ELECTROPHORETIC DISPLAY)도 널리 이용되고 있다.
평판표시장치(이하, 간단히 '표시장치'라 함)들 중에서, 액정표시장치는 양산화 기술, 구동 수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 장점으로 인하여 현재 가장 널리 상용화되고 있다.
최근 들어, 액정표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여, 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치패널이 이용되고 있다.
액정표시장치에서 영상을 표시하는 패널에, 상기 터치패널을 구성하는 방법으로는, 애드 온 타입(Add-On Type) 및 인 셀 타입(In-Cell Type) 등이 있다.
이 중 애드 온 타입의 터치패널은, 상기 패널과 독립적으로 제조된 후, 상기 패널의 평면에 부착된다. 또한, 상기 인 셀 타입의 터치패널은, 상기 패널과 일체로 형성된다.
특히, 스마트폰과 같은 휴대용 단말기에 적용되는 액정표시장치에 있어서는, 상기 휴대용 단말기의 슬림(Slim)화를 위해, 패널 내부에 터치패널이 일체로 형성되어 있다. 이러한 형태의 액정표시장치는 터치패널 일체형 표시장치라 한다.
도 1은 종래의 터치패널 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 예시도로서, 특히, 스마트폰과 같은 휴대용 단말기에 적용되는 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
종래의 터치패널 일체형 표시장치 중, 특히, 휴대용 단말기에 적용되는 터치패널 일체형 표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 터치전극들(30)로 구성되는 터치패널(31)이 내장되어 있는 패널(11), 상기 패널(11) 내부의 게이트라인과 데이터라인을 제어하기 위한 디스플레이 드라이버 IC(DDI: Display Driver IC)(12), 상기 패널(11) 내부에 형성된 상기 터치패널(31)을 구동하기 위한 터치 드라이버 IC(이하, 간단히 '터치IC'라 함)(14) 및 상기 터치 IC(14)가 장착되어 있으며, 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)와 상기 터치 IC(14)를 전기적으로 연결시키기 위한 플랙서블 인쇄회로기판(FPCB : Flexable Printed Circuit Board)(15)를 포함하고 있다.
상기 터치패널 일체형 표시장치는, 일반적으로, 상기 터치전극(30)을 영상표시기간(Display Time)에는 공통전극으로 사용하고, 터치감지기간(Touch Time)에는 터치전극으로 사용하는 시분할 구동방법을 이용하고 있다.
상기 터치패널을 구성하는 방법은, 셀프캡(Self Cap) 방식과 뮤츄얼(mutual) 방식으로 구분될 수 있다.
이중, 셀프캡(Self Cap) 방식을 이용하고 있는 터치패널(31)을 내장하고 있는, 종래의 터치패널 일체형 표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가로방향 터치전극(30)의 개수(n)와 세로방향 터치전극(30)의 개수(m)를 고려하여 n x m 개의 터치전극라인(32)들을 필요로 한다.
이 경우, 상기 터치전극라인(32)들은, 각각의 터치전극(30)들에서 독립적으로 뽑아내어 진다.
예를 들어, 가로방향 터치전극 개수(n)가 12개 이고, 세로방향 터치전극 개수(m)가 20개인 터치패널(31)의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 총 240개(= 12 x 20)의 터치전극라인(32)들이 상기 터치패널(31)에 형성될 수 있으며, 240개의 상기 터치전극라인(32)들은, 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)와 연결되어 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(12)는 상기 플랙서블 인쇄회로기판(15)에 형성되어 있는 80개의 터치채널라인(16)들을 통해, 상기 터치IC(14)와 연결되어 있다. 이 경우, 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)는 3대1 먹스들을 이용하여, 240개의 상기 터치전극라인(32)들을 80개의 상기 터치채널라인(16)들과 연결시키고 있다.
예를 들어, 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)는, 상기 터치감지기간을 세 부분으로 분할한 후, 1/3터치감지기간 마다, 240개의 상기 터치전극라인들 중 80개의 상기 터치전극라인들을 80개의 상기 터치채널라인(16)들과 연결시키고 있다.
상기한 바와 같은 종래의 터치패널 일체형 표시장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 종래의 터치패널 일체형 표시장치는, 상기한 바와 같이, 상기 패널(11)에 장착되어 있는 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)와 상기 플렉서블 인쇄회로기판(15)에 장착되어 있는 상기 터치IC(14)를 포함한다.
이 경우, 종래의 터치패널 일체형 표시장치는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 240개에 해당되는 과다한 터치전극라인(32)들을 포함하고 있으며, 상기 디스플레이 드라이버 IC(12)와 상기 플렉서블 인쇄회로기판(15)을 전기적으로 연결시키기 위해, 80개의 상기 터치채널라인(16)들 및 큰 사이즈(6x6mm2)의 상기 터치IC(14)를 필요로 한다.
따라서, 종래의 터치패널 일체형 표시장치에 적용되는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(15)은, 부피가 큰(bulky) 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 플레서블 인쇄회로기판(15)에 상기 터치IC(14)를 장착하거나 상기 터치채널라인(16)들을 형성하는 공정이 복잡해질 뿐만 아니라, 제조 비용도 증가되고 있다.
둘째, 상기한 바와 같이, 과다한 갯수의 상기 터치채널라인(16)들과, 비교적 큰 사이즈를 갖는 상기 터치IC(14)는, 외부의 물리적인 충격에 취약하며, 이로 인해 터치 고스트 노이즈(touch ghost noise)가 유발되기 쉽다.
셋째, 상기 터치IC(14)는, 상기 예에서, 80개의 핀을 포함하고 있다. 따라서, 상기 터치IC(14)를 상기 플렉서블 인쇄회로기판(15)에 장착시키는 공정 중에 불량이 발생될 가능성이 높으며, 따라서, 터치패널 일체형 표시장치의 불량률도 증가되기 쉽다.
본 발명은 종래의 제품화 구조에서 진일보하여 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아날로그 센싱 블럭을 디스플레이 드라이버 IC에 내장하여, 수 많은 터치채널라인이 플렉서블 인쇄회로기판에 노출되지 않도록 함으로써, 터치 노이즈를 방지하고, 외부의 물리적인 충격에 강한 터치 특성을 확보할 수 있으며, 플렉서블 인쇄회로기판의 면적을 대폭 감소시켜, 모바일 단말기에 적합한 컴팩한 소형의 외관을 구현할 수 있는, 터치패널 일체형 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는, 데이터라인과 게이트라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀이 형성되어 있는 패널; 복수의 터치전극들을 포함하며, 상기 패널에 일체로 형성되는 터치패널; 상기 패널에 형성되어 있는 상기 데이터라인과 상기 게이트라인을 제어하고, 상기 터치전극들에 공통전압 또는 터치펄스를 공급하고, 상기 터치패널로부터 아날로그 감지신호들을 수신하여, 상기 아날로그 감지신호들을 디지털 감지신호들로 변환시키며, 상기 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC; 및 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 상기 디지털 감지신호들을 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호들을 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 터치IC를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치 구동 방법은, 영상표시기간이 도래하면, 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC가, 상기 패널에 형성되어 있는 터치전극들로 공통전압을 공급하는 단계; 터치감지기간이 도래하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 터치전극들로 터치펄스를 공급하는 단계; 상기 터치전극들로부터 아날로그 감지신호들이 수신되면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 아날로그 감지신호들을 디지털 감지신호로 변환시키는 단계; 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 디지털 감지신호들을, 터치IC로 전송하는 단계; 및 상기 터치IC가 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호들을 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 인쇄회로기판이 간소화될 수 있으며, 이로 인해, 터치패널 일체형 표시장치의 디자인이 다양한 형태로 변경될 수 있다.
본 발명에 의하면, 터치채널라인들의 갯수 및 터치IC의 사이즈가 감소될 수 있기 때문에, 외부의 물리적인 충격에 강한 터치패널 일체형 표시장치가 제조될 수 있다. 이에 따라, 터치 고스트 노이즈가 제거될 수 있으며, 터치 품질이 개선될 수 있다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 인쇄회로기판의 면적이 감소될 수 있으며, 터치IC를 상기 플렉서블 인쇄회로기판에 장착시키는 과정에서의 불량률이 감소될 수 있다. 따라서, 터치패널 일체형 표시장치의 제조 비용이 감소될 수 있다.
도 1은 종래의 터치패널 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치의 패널 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에 적용되는 디스플레이 드라이버 IC와 터치IC의 내부 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에서 공통전압과 터치펄스가 패널에 공급되는 타이밍을 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
이하에서는 설명의 편의상, 액정표시장치가 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치의 일예로서 설명되겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 공통전극 및 공통전압을 이용하여 영상을 표시할 수 있는 다양한 표시장치에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치의 패널 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 셀프캡(Self Cap) 방식을 적용한 정전용량 방식의 터치패널 일체형 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 많은 수의 터치전극(131)들로 구성된 터치패널(130)을 포함하고 있으며, 상기 터치전극(131)들 각각은, 터치전극라인(132)들을 통해 디스플레이 드라이버 IC(120)와 1대1로 연결되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에서는, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어 있는 터치채널라인(141)들을 통해 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 장착되어 있는 터치IC(140)와 전기적으로 연결되어 있다.
본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는, 상기 터치채널라인(141)들의 갯수를 줄이기 위한 것이다. 상기 디스플레이 드라이버 IC(120) 내에는, 상기 터치패널(130)로부터 아날로그 감지신호를 수신하여, 상기 아날로그 감지신호를 디지털 감지신호로 변환시키는 아날로그 터치 감지부가 형성되어 있다. 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는, 터치감지기간 동안에는 상기 먹스로 구성된 그룹터치전극 스위칭기들과 연결되어 있는 터치전극(131)들을 시간적으로 분할하여 선택적으로 구동시키고 있으며, 영상표시기간 동안에는 상기 그룹터치전극 스위칭기들과 연결되어 있는 모든 터치전극들로 동시에 공통전압(Vcom)을 공급하고 있다는 특징을 가지고 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터라인(미도시)과 게이트라인(미도시)의 교차에 의해 정의되는 픽셀(미도시)이 형성되어 있는 패널(110), 복수의 터치전극(131)들을 포함하며, 상기 패널(110)에 일체로 형성되는 터치패널(130), 상기 패널(110)에 형성되어 있는 상기 데이터라인과 상기 게이트라인을 제어하고, 상기 터치전극들에 공통전압 또는 터치펄스를 공급하며, 상기 터치패널(110)로부터 아날로그 감지신호를 수신하여, 상기 아날로그 감지신호를 디지털 감지신호로 변환시키기 위한 디스플레이 드라이버 IC(120) 및 상기 디지털 감지신호를 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호를 분석하여, 상기 터치패널(130)의 터치여부를 감지하는 터치IC(140)를 포함한다.
우선, 상기 패널(110)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 패널(110)의 하부 유리기판에는, 다수의 데이터라인들, 상기 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 상기 데이터라인들과 상기 게이트라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 박막트랜지스터들(TFT : Thin FilmTransistor), 상기 픽셀에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극들 및 픽셀전극과 함께 액정층에 충전된 액정을 구동하기 위한 공통전극(터치전극)(131)들이 형성되며, 상기 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 상기 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다.
또한, 상기 패널(110)의 상부 유리기판에는 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터가 형성된다.
상기 상부 유리기판과 상기 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고, 상기 상부 유리기판과 상기 하부 유리기판들의 양쪽 면들 중, 액정과 접하는 내면에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 패널(110)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 상기 액정층의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(CS)가 형성될 수 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같이 상기 패널(110) 내에 상기 터치패널(130)을 구성하는 터치전극(131)들이 포함되어 있는 터치패널 일체형 표시장치에 관한 것이다.
다음, 상기 터치패널(130)은 사용자의 터치여부를 감지하는 기능을 수행하는 것으로서, 특히, 본 발명에 적용되는 상기 터치패널(130)은, 셀프캡(Self Cap) 방식을 적용한 정전용량 방식을 이용한다. 상기 터치패널(130)은 복수의 터치전극(131)들과 복수의 터치전극라인(132)들을 포함하고 있다.
복수의 상기 터치전극(131)들 각각은, 상기 패널(110)에 형성된 복수의 픽셀들에 걸쳐 형성될 수 있다. 상기 터치전극(131)들은, 터치감지기간 동안에는, 상기 터치IC(140)로부터 공급되는 터치펄스에 의해 터치여부를 감지하는 기능을 수행하며, 영상표시기간 동안에는, 상기 각 픽셀에 형성되어 있는 상기 픽셀전극과 함께 액정을 구동하는 기능을 수행한다.
복수의 상기 터치전극라인(132)들 각각의 일단은, 상기 터치전극(131)과 연결되어 있으며, 타단은 상기 패널(110)의 비표시영역을 통해, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 연결되어 있다.
다음, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 상기 데이터라인과 상기 게이트라인을 제어하며, 상기 터치전극(131)에 공통전압 또는 터치펄스를 공급하기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 터치패널(130)을 구성하는 상기 터치전극(131)들 및 상기 터치IC(140)와 연결되어 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 상기 패널(110)에 영상을 출력하기 위해, 외부 시스템(미도시)으로부터 전송되어오는 타이밍신호를 이용하여 게이트제어신호(GCS) 및 데이터제어신호(DCS) 등을 생성하며, 입력된 영상데이터신호를 상기 패널(110)의 구조에 맞게 재정렬하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 영상을 출력하는 영상출력시간 동안에는, 상기 터치전극(131)들로 공통전압을 공급시키는 기능을 수행하며, 터치를 감지하기 위한 터치감지기간 동안에는, 터치펄스를 상기 터치전극(131)들로 공급하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 상기 터치전극(131)들과 상기 터치IC(140)를 연결시키는 기능을 수행한다. 즉, 상기 터치전극(131)들을 통해 감지된 아날로그 감지신호는, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에서 디지털 감지신호로 변환된 후, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)를 통해 상기 터치IC(140)로 전송되어 분석된다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 터치패널(130)을 구성하는 상기 터치전극(131)들의 갯수가 240개라고 할 때, 상기 터치전극라인(132)들의 갯수 역시 240개가 된다. 240개의 상기 터치전극라인(132)들은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 패널(110)의 외곽부에 형성되는 비표시영역에서, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 연결되어 있다. 이 경우, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140)를 전기적으로 연결시키고 있는 터치채널라인(141)들의 갯수는, 2 내지 7개 정도에 불과하다.
예를 들어, 종래의 터치패널 일체형 표시장치에서는, 상기 터치전극라인들의 갯수 또는 상기 터치전극들의 갯수가 240이라고 할 때, 상기 디스플레이 드라이버 IC와 상기 터치IC를 연결시키는 터치채널라인들의 갯수는, 240이 되거나, 또는 240/n ± 10 정도에 해당되었다. 여기서, n은 상기 디스플레이 드라이버 IC에 형성되어 있는 먹스(MUX), 즉, 스위칭기에 연결되어 있는 터치전극들의 갯수로서, 2 내지 5정도에 불과한 갯수이다. 또한, 10이라는 갯수는 상기 디스플레이 드라이버 IC와 상기 터치IC 간의 통신을 위해 요구되는 통신라인들의 갯수이다. 따라서, 종래의 터치패널 일체형 표시장치에서는, 상기 n이 3인 경우, 상기 디스플레이 드라이버 IC와 상기 터치IC를 전기적으로 연결시키는 플렉서블 인쇄회로기판 상에, 90개 정도의 상기 터치채널라인들이 형성되어 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에서는, 상기 디지털 감지신호를 전송하기 위한 1 내지 4개 정도의 터치채널라인(141)들 및, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140) 간의 통신을 위해 요구되는 터치채널라인(141)들을 포함하여, 대략, 2 내지 7개 정도의 터치채널라인(141)들이, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140)를 전기적으로 연결시키는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150) 상에 형성된다.
상기한 바와 같이, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150) 상에 형성되는 상기 터치채널라인(141)들의 갯수가 줄어들 수 있는 구체적인 이유는, 이하에서, 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.
마지막으로, 상기 터치IC(140)는 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)로부터 전송되어오는 상기 디지털 감지신호를 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호를 분석하여, 상기 터치패널(130)의 터치여부를 감지하는 기능을 수행한다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140)의 구체적인 구성 및 기능은 이하에서 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에 적용되는 디스플레이 드라이버 IC와 터치IC의 내부 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치는 상기한 바와 같이, 상기 패널(110), 상기 터치전극(131)들과 상기 터치전극라인(132)들로 구성되는 상기 터치패널(130), 상기 디스플레이 드라이버 IC(DDI: Display Driver IC)(120) 및 상기 터치IC(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140)는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어 있는 상기 터치채널라인(141)들을 통해, 전기적으로 연결되어 있다. 상기 구성요소들 중, 상기 패널(110), 상기 터치전극(131) 및 상기 터치전극라인(132)들은, 도 2를 참조하여 상세히 설명되었으므로, 이하에서는 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC(140)에 대하여만 상세히 설명된다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)를 설명하면 다음과 같다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는, 상기한 바와 같이, 상기 패널(110)에 형성된 상기 데이터라인들 및 상기 게이트라인들을 구동하고, 공통전극으로도 이용되는 상기 터치전극(131)들로 공통전압 또는 터치펄스를 공급하기 위한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 공통전압생성부(124), 터치동기신호 생성부(122), 채널스위칭신호 생성부(123), 스위칭부(125), 제어부(121) 및 아날로그부(129)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 외에도, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 상기 게이트라인으로 스캔신호를 공급하기 위한 게이트 드라이버, 상기 데이터라인으로 영상데이터신호를 공급하기 위한 데이터 드라이버 및 상기 구성요소들을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 그러나, 상기 게이트 드라이버, 상기 데이터 드라이버 및 상기 타이밍 컨트롤러의 구성 및 기능은, 일반적인 표시장치 및 일반적인 터치패널 일체형 표시장치에 구비되어 있는, 게이트 드라이버, 데이터 드라이버 및 타이밍 컨트롤러의 구성 및 기능과 동일 또는 유사함으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
또한, 이하의 설명에서는, 상기 터치전극라인(132)들 또는 상기 터치전극(131)들의 갯수(이하, 간단히 '전체터치전극수'라 함)가 240개이고, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부에 형성되어 있는 상기 스위칭부(125)에는 240개의 상기 터치전극라인(132)들이 연결되어 있고, 상기 스위칭부(125)와 상기 아날로그부(129) 사이에는 80개의 아날로그채널라인(129a)이 형성되어 있으며, 상기 아날로그부(129)와 상기 터치IC(140) 간에는 5개의 상기 터치채널라인(141)들이 형성되어 있는 경우를 일예로 하여, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 상기 터치IC가 설명된다. 즉, 상기 전체터치전극수가 240개 이고, 상기 스위칭부(125)와 상기 아날로그부(129) 간의 상기 아날로그채널라인(129a)들의 갯수(이하, 간단히 '아날로그채널라인수'라 함)가 80이며, 상기 전체터치전극수와 상기 아날로그채널라인수의 비율이 3:1인 경우를 일예로 하여 본 발명이 설명된다. 그러나, 상기 전체터치전극수와 상기 아날로그채널라인수의 비율은 3:1 이외에도, 2:1, 4:1, 5:1 등과 같이 n:1(n은 2 이상의 자연수) 형태로 구성될 수 있다. 이하의 설명에서, n은 간단히 먹스채널수라고 한다. 상기 n은 상기 스위칭부(125)에 형성되어 있는 그룹터치전극 스위칭기(126)들 각각에 연결되어 있는 상기 터치전극라인(132)들의 갯수이다. 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)에 연결되어 있는 상기 터치전극라인(132)들은 이하에서 간단히 먹스채널이라 한다. 따라서, 도 3에 도시된 디스플레이 드라이버 IC(120)에서, 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)들 각각에는 세 개의 먹스채널들이 연결되어 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 터치전극(131)에 공급될 공통전압을 생성하는 공통전압생성부(124), 상기 터치전극라인(132)들 중 적어도 두 개 이상의 터치전극라인들과 연결되어 있는 복수의 그룹터치전극 스위칭기(126)들로 구성되는 스위칭부(125), 터치감지기간 동안, 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(130)로부터 전송되어온 상기 아날로그 감지신호를 상기 디지털 감지신호로 변환시켜, 상기 터치IC(150)로 전달하기 위한 아날로그부(129), 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)들이, 상기 터치전극라인(131)들을 상기 공통전압생성부(124)와 연결시키도록 하거나 또는 상기 아나로그부(129)와 연결시키도록 하는 터치동기신호를 생성하는 터치동기신호 생성부(122) 및 영상출력시간 동안에는, 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)들이 상기 모든 터치전극라인(132)들과 연결되도록 하며, 상기 터치감지기간 동안에는 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)들 각각에 연결되어 있는 상기 터치전극라인들(132)을 상기 아날로그부(129)에 연결시키기 위한 채널스위칭신호를 생성하는 채널스위칭신호 생성부(123)를 포함한다.
첫째, 상기 공통전압생성부(124)는 공통전극으로도 동작되고 있는 상기 터치전극(131)들로 공급될 공통전압을 생성하는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명에서 상기 터치전극(131)들은, 터치를 감지하기 위한 기능 및 공통전압을 상기 픽셀에 공급하는 기능을 수행하고 있다. 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는 영상출력시간과 터치감지시간을 구분하여, 상기 영상출력시간에는 상기 공통전압생성부(124)에서 생성된 공통전압을 상기 터치전극(131)들로 공급하며, 상기 터치감지시간에는 상기 아날로그부(129)에서 생성된 터치펄스를 상기 터치전극(131)들로 공급한다.
둘째, 상기 터치동기신호 생성부(122)는 상기 영상출력기간과 상기 터치감지기간에 따라, 상기 터치전극(131)을 상기 공통전압생성부(124)와 연결시키거나 또는 상기 아날로그부(129)와 연결시키기 위한, 터치동기신호를 생성하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 상기 터치동기신호 생성부(122)는, 상기 영상출력시간에는 제0터치동기신호('0')를 이용하여 상기 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 상기 공통전극(131)들이 상기 공통전압생성부(124)와 연결되도록 한다. 이 경우, 상기 공통전압(Vcom)은 상기 공통전극(131)들로 공급된다.
상기 터치동기신호 생성부(122)는, 상기 터치감지시간에는 제1터치동기신호('1')를 이용하여 상기 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 상기 터치전극(131)들이 상기 아날로그부(129)와 연결되도록 한다. 이 경우, 상기 터치전극(131)들은 터치센서로서의 기능을 수행한다.
상기 터치동기신호 생성부(122)는 상기 제어부(121)의 제어에 따라, 상기한 바와 같은 터치동기신호들을 생성하여 출력할 수 있다.
셋째, 상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 영상출력시간 동안에는 제0채널스위칭신호('00')를 이용하여 상기 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 상기 스위칭부(125)가 모든 공통전극(131)들을 선택하도록 한다. 이 경우, 상기 제0터치동기신호('00')에 의해 상기 스위칭부(125)가 상기 공통전압생성부(124)와 연결되어 있기 때문에, 상기 공통전압(Vcom)이 모든 공통전극(131)들로 공급된다.
상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 터치감지시간 중 1/3 (n=3) 기간 동안에는 제1채널스위칭신호('01')를 이용하여 상기 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 상기 스위칭부(125)가 상기 먹스채널들 중에서 제1먹스채널만을 선택하도록 한다.
상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 제1채널스위칭신호가 출력된 후 상기 터치감지시간 중 또 다른 1/3 기간 동안에는 제2채널스위칭신호('10')를 이용하여 상기 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 상기 스위칭부(125)가 상기 먹스채널들 중에서 제2먹스채널만을 선택하도록 한다.
상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 제2채널스위칭신호가 출력된 후 터치감지시간 중 또 다른 1/3 기간 동안에는 제3채널스위칭신호('11')를 이용하여 스위칭부(125)를 스위칭시켜, 스상기 위칭부(125)가 상기 먹스채널들 중에서 제3먹스채널만을 선택하도록 한다.
이 경우, 상기 제1터치동기신호('1')에 의해 상기 스위칭부(125)가 상기 아날로그부(129)와 연결되어 있기 때문에, 상기 각 먹스채널로는 상기 아날로그부(129)로부터 상기 터치펄스가 공급된다.
상기 제1채널스위칭신호에 의해, 상기 스위칭부(125)에서 선택되는 상기 제1먹스채널들과 연결되어 있는 터치전극(131)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 패널(110)의 일측에서 제1터치전극 소그룹(MUX1)을 형성할 수 있다.
상기 제2채널스위칭신호에 의해, 상기 스위칭부(125)에서 선택되는 상기 제2먹스채널들과 연결되어 있는 터치전극(131)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 패턴(110)에서 제2터치전극 소그룹(MUX2)을 형성할 수 있으며, 특히, 상기 제2터치전극 소그룹(MUX2)은 상기 제1터치전극 소그룹(MUX1)과 인접되게 형성될 수 있다.
상기 제3채널스위칭신호에 의해, 상기 스위칭부(125)에서 선택되는 상기 제3먹스채널들과 연결되어 있는 터치전극(131)들은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 패턴(110)에서 제3터치전극 소그룹(MUX3)을 형성할 수 있으며, 특히, 상기 제3터치전극 소그룹(MUX3)은 상기 제2터치전극 소그룹(MUX3)과 인접되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 터치전극 소그룹들(MUX1, MUX2, MUX3)들은, 터치전극 대그룹을 형성할 수 있다. 도 2에는 두 개의 터치전극 대그룹들(GA, GB)이 도시되어 있다. 이 경우, 제1터치전극 대그룹(GA)에는, 상기 제1터치전극 소그룹(MUX1), 상기 제2터치전극 소그룹(MUX2) 및 상기 제3터치전극 소그룹(MUX3)들이 포함된다. 또한, 제2터치전극 대그룹(GB)에도, 또 다른 상기 제1터치전극 소그룹(MUX1), 또 다른 상기 제2터치전극 소그룹(MUX2) 및 또 다른 상기 제3터치전극 소그룹(MUX3)들이 포함된다. 도 2에는 두 개의 터치전극 대그룹(GA, GB)들이 도시되어 있으나, 세 개 이상의 터치전극 대그룹들이 상기 터치패널(130)에 형성될 수도 있다.
부연하여 설명하면, 상기 터치전극(131)들은 적어도 두 개의 터치전극 대그룹들(GA, GB)로 구분되고, 상기 터치전극 대그룹들(GA, GB)은 상기 터치패널(130)의 일측방향으로부터 타측방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서, 상기 제1터치전극 대그룹(GA)은 상기 터치패널(130)의 좌측에 형성되어 있으며, 상기 제2터치전극 대그룹(GB)은 상기 터치패널(130)의 우측에 형성되어 있다.
또한, 상기 터치전극 대그룹(GA 또는 GB)에 포함되는 터치전극(131)들은, 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)에 연결되어 있는 터치전극라인(먹스채널)들의 갯수(n)에 대응되는, 터치전극 소그룹들(MUX1, MUX2, MUX3)로 구분될 수 있다. 상기 터치전극 소그룹들(MUX1, MUX2, MUX3)은 상기 터치전극 대그룹(GA 또는 GB)의 일측방향으로부터 타측방향으로 순차적으로 배치될 수 있다.
넷째, 상기 제어부(121)는 상기 터치동기신호 생성부(122) 및 상기 채널스위칭신호 생성부(123)의 기능을 제어한다. 또한, 상기 제어부(121)는 상기 터치감지기간을 알려주는 상기 터치동기신호를, 상기 아날로그부(129) 및 상기 터치IC(140)로 전송할 수도 있다. 이 경우, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(141)에는, 상기 터치동기신호를 상기 터치IC(140)로 전송하기 위한, 터치채널라인(141)이 형성될 수 있다.
다섯째, 상기 스위칭부(125)는 상기 터치전극라인(132)들과 직접 연결되어 있으며, 특히, 상기한 바와 같은 예에서는, 세 개의 상기 터치전극라인(먹스채널)들과 연결되어 있는, 80개의 그룹터치전극 스위칭기(126)들로 구성될 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 본 발명의 일예에서는, 상기 터치전극라인(132)들의 갯수가 240개이고, 상기 스위칭부(125)와 상기 아날로그부(129)를 연결시키는 아날로그채널라인(129a)들의 갯수가 80개로서, 전체터치전극수와 아날로그채널라인수의 비율이 3:1이다.
따라서, 상기 스위칭부(125)에는 상기 아날로그채널라인수와 동일한 80개의 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)가 구비되어 있으며, 각각의 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)는 세 개의 터치전극라인(먹스채널)(132)들과 연결되어 있다.
여기서, 각각의 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)에 연결되어 있는 세 개의 터치전극라인(132)들 각각을, 제1먹스채널, 제2먹스채널, 제3먹스채널이라 한다.
즉, 상기에서 제0채널스위칭신호('00')에 의해 모든 그룹터치전극 스위칭기(126)의 모든 먹스채널들이 선택되고, 상기 제1채널스위칭신('01)에 의해 모든 그룹터치전극 스위칭기(126)들 중 상기 제1먹스채널들만이 선택되고, 상기 제2채널스위칭신호('10')에 의해 모든 그룹터치전극 스위칭기(126)들 중 상기 제2먹스채널들만이 선택되며, 상기 제3채널스위칭신호('11')에 의해 모든 그룹터치전극 스위칭기(126)들 중 상기 제3먹스채널들만이 선택된다.
여기서, 상기 제1 내지 제3먹스채널은 상기 터치전극라인(132)들을 말하는 것으로서, 각각의 그룹터치전극 스위칭기(126)에 연결되어 있는 터치전극라인들을 구분하기 위하여 정의된 것이다.
상기 그룹터치전극 스위칭기(126)는, 다시 제1스위칭기(127) 및 제2스위칭기(128)를 포함한다.
상기 제1스위칭기(127)는 먹스(Mux)로 구성될 수 있다. 상기 제1스위칭기(127)의 일단은 상기 공통전압생성부(124) 및 상기 아날로그부(129)와 연결되어 있고, 타단은 상기 제2스위칭기(128)와 연결되어 있다. 상기 제1스위칭기는, 상기 터치동기신호 생성부(122)에 의해 스위칭되어, 상기 공통전압생성부(124) 또는 상기 아날로그부(129)들 중 어느 하나를 상기 제2스위칭기(128)와 연결시키는 기능을 수행한다.
상기 제2스위칭기(128) 역시 먹스(Mux)로 구성될 수 있다. 상기 제2스위칭기의 일단은 상기 제1스위칭기(127)와 연결되어 있고, 타단은 상기 제1먹스채널, 상기 제2먹스채널 및 상기 제3먹스채널과 연결되어 있다. 상기 제2스위칭기(128)는, 상기 채널스위칭신호 생성부(123)에 의해 스위칭되어, 상기 공통전압생성부(124) 또는 상기 아날로그부(129)들 중 어느 하나를, 상기 제1먹스채널, 상기 제2먹스채널, 상기 제3먹스채널 중 적어도 어느 하나와 연결시키는 기능을 수행한다.
상기 그룹터치전극 스위칭기(126)는, 상기 터치감지기간 동안, 상기 터치전극 소그룹들(MUX1, MUX2, MUX3) 중 어느 하나의 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극(131)들로 상기 터치펄스를 공급한 후, 또 다른 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급할 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 터치패널 내장형 표시장치에서, 상기 그룹터치전극 스위칭기(126)는, 상기 터치감지기간의 1/3 기간 동안, 상기 제1터치전극 대그룹(GA) 및 상기 제2터치전극 대그룹(GB)들에 형성되어 있는 상기 제1터치전극 소그룹(MXU1)으로 상기 터치펄스를 공급한 후, 또 다른 1/3 기간 동안, 상기 제1터치전극 대그룹(GA) 및 상기 제2터치전극 대그룹(GB)들에 형성되어 있는 상기 제2터치전극 소그룹(MUX2)으로 상기 터치펄스를 공급하며, 나머지 1/3 기간 동안, 상기 제1터치전극 대그룹(GA) 및 상기 제2터치전극 대그룹(GB)들에 형성되어 있는 상기 제3터치전극 소그룹(MUX3)으로 상기 터치펄스를 공급할 수 있다.
이 경우, 상기 터치전극 대그룹(GA 또는 GB)과 연결되는 그룹터치전극 스위칭기들은 스위칭기 그룹(A 또는 B)을 형성하고, 상기 터치전극 대그룹들(GA, GB)에 대응되는 스위칭기 그룹들(A, B)은, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에서 서로 분리되게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 터치패널 내장형 표시장치에서, 상기 터치전극 대그룹들(GA, GB)이 두 개 이므로, 상기 스위칭기 그룹들(A, B) 역시 두 개 이다.
상기 제1터치전극 대그룹(GA)이 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 터치패널(130)의 좌측에 형성되어 있는 경우, 상기 제1터치전극 대그룹(GA)과 대응되는 제1스위칭기 그룹(A)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부의 좌측에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2터치전극 대그룹(GB)이 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 터치패널(130)의 우측에 형성되어 있는 경우, 상기 제2터치전극 대그룹(GA)과 대응되는 제2스위칭기 그룹(B)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부의 우측에 형성될 수 있다.
여섯째, 상기 아날로그부(129)는, 상기 터치감지기간 동안, 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(130)로부터 전송되어온 상기 아날로그 감지신호를 상기 디지털 감지신호로 변환시켜, 상기 터치IC(150)로 전달하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 아날로그부(129)는, 상기 터치감지기간 동안, 상기 터치펄스를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치전극(131)들로 전송하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 아날로그부(129)는, 상기 터치감지기간 동안, 상기 터치펄스를 상기 터치전극(131)들로 전송하며, 상기 터치펄스에 대응되는 상기 아날로그 감지신호를 수신한다. 상기 아날로그부(129)는, 상기 아날로그 감지신호를 상기 디지털 감지신호로 변환시킨 후, 변환된 상기 디지털 감지신호를, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어 있는 네 개의 상기 터치채널라인(141)들을 통해, 상기 터치IC(140)로 전송한다.
상기 터치 IC(140)를 설명하면 다음과 같다.
상기 터치IC(140)는 터치전극(131)의 터치여부를 감지하기 위한 것으로서, 특히, 셀프캡 방식을 이용하는 본 발명에서는, 각 터치전극으로 공급되는 터치펄스의 변화량을, 상기 디지털 감지신호를 이용해 분석하여, 각 터치전극의 터치여부를 감지한다.
즉, 상기 터치IC(140)는, 상기 디지털 감지신호를 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호를 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지한다.
상기 터치IC(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)를 통해 상기 터치전극(131)들과 연결되어 있으며, 특히, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에 형성되어 있는 상기 아날로그부(129)를 통해 상기 터치전극(131)들과 연결되어 있다.
상기 터치IC(140)는, 도 3에 도시되 바와 같이, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(FPC : Flexable Printed Circuit)(150)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(120)와 연결될 수 있다.
상기 디지털 감지신호는, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어 있는 적어도 두 개 이상의 상기 터치채널라인(141)들을 통해, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)로부터 상기 터치IC(140)로 전송될 수 있다.
상기 터치IC(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분석프로그램을 저장하고 있는 메모리(143) 및 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)로부터 수신된 상기 디지털 감지신호를, 상기 분석프로그램을 이용해 분석하여, 상기 터치패널(130)의 터치여부를 감지하는 터치감지부(142)를 포함할 수 있다.
상기 분석프로그램은, 현재 일반적인 터치패널 일체형 표시장치에 적용되는 터치IC에서, 상기 패널의 터치여부를 감지하기 위해 이용되고 있는 분석프로그램과 동일한 분석프로그램이 이용될 수 있다.
상기 메모리(143)는, 플래쉬 메모리(flash memory)가 될 수 있다. 일반적으로, 상기 플래쉬 메모리의 제조 공정은, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)의 제조 공정과 상이하기 때문에, 상기 메모리(143)는 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에 형성되기 어렵다.
상기 터치채널라인(141)들에는, 상기한 바와 같이, 상기 디지털 감지신호를 전송하기 위한 네 개의 터치채널라인(141)들 및 상기 터치동기신호를 전송하기 위한 하나의 터치채널라인(141)이 포함될 수 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치 구동 방법은, 상기 영상표시기간이 도래하면, 상기 패널(110)에 장착되어 있는 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가, 상기 패널(110)에 형성되어 있는 터치전극(131)들로 공통전압을 공급하는 단계, 상기 터치감지기간이 도래하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가 상기 터치전극(131)들로 터치펄스를 공급하는 단계, 상기 터치전극(131)들로부터 아날로그 감지신호가 수신되면, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가 상기 아날로그 감지신호를 디지털 감지신호로 변환시키는 단계, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가 상기 디지털 감지신호를, 상기 터치IC(140)로 전송하는 단계 및 상기 터치IC(140)가 셀프캡 방식을 이용한 상기 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호를 분석하여, 상기 터치패널(130)의 터치여부를 감지하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 디지털 감지신호를 상기 터치IC(140)로 전송하는 단계는, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)가, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)와 연결되어 있는 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 형성되어 있는 상기 터치채널라인(141)들을 통해, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 장착되어 있는 상기 터치IC(140)로 상기 디지털 감지신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터치펄스를 공급하는 단계는, 적어도 두 개 이상의 터치전극(131)들로 구성되어 있는 상기 터치전극 소그룹들(MUX1, MUX2, MUX3) 중, 어느 하나의 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극(131)들로 상기 터치펄스를 공급한 후, 또 다른 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 과정들이, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에서 공통전압(Vcom)과 터치펄스(Touch Pulse)가 패널에 공급되는 타이밍을 나타낸 예시도이다.
제1단계로, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치의 동작 시간이 영상표시기간이라고 할 때, 상기 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 터치동기신호 생성부(122)는 상기 제0터치동기신호('0')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제1스위칭기(127)로 전송한다. 상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 제0채널스위칭신호('00')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제2스위칭기(128)로 전송한다.
제2단계로, 상기 제1스위칭기(127)들은, 상기 제0터치동기신호('0')에 따라 스위칭되어 상기 공통전압생성부(124)와 연결되며, 상기 제2스위칭기(128)들은 상기 제0채널스위칭신호에 따라 스위칭되어 모든 먹스채널(터치전극라인)(132)들과 연결된다.
제3단계로, 상기와 같이 각각의 그룹터치전극 스위칭기(126)가 연결됨에 따라, 상기 공통전압생성부(124)로부터 생성된 공통전압(Vcom)은 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(130)을 구성하는 모든 터치전극(131)들로 공급된다. 상기 공통전압(Vcom)의 공급 타이밍이 도 4에 도시되어 있다. 즉, 11ms의 영상표시기간(도 4에서 Display로 표시됨) 동안에는 상기 공통전압(Vcom)이 상기 터치전극(131)들로 공급된다.
제4단계로, 상기 영상표시기간이 종료하고, 상기 터치감지기간(도 4에서 Touch로 표시되어 있음)이 도래하면, 상기 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 터치동기신호 생성부(122)는 상기 제1터치동기신호('1')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제1스위칭기(127)로 전송한다. 상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 제1채널스위칭신호('01')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제2스위칭기(128)로 전송한다.
제5단계로, 상기 제1스위칭기(127)들은 상기 제1터치동기신호('1')에 따라 스위칭되어 상기 아날로그부(129)와 연결되며, 상기 제2스위칭기(128)들은 상기 제1채널스위칭신호에 따라 스위칭되어 상기 제1먹스채널들과 연결된다.
제6단계로, 상기와 같이 각각의 그룹터치전극 스위칭기(126)가 연결됨에 따라, 상기 아날로그부(129)로부터 생성된 제1터치펄스(Touch Pulse)는 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(110)을 구성하는 모든 터치전극(131)들 중 제1먹스채널들과 연결되어 있는 터치전극들로 공급된다. 상기 제1먹스채널들과 연결되어 있는 터치전극들은, 상기 제1터치전극 소그룹(MUX1)을 형성한다.
상기 제1터치펄스의 공급 타이밍이 도 4에 도시되어 있다. 즉, 5.7ms의 터치감지기간의 1/3에 해당되는 기간 동안에는 제1터치펄스가 제1먹스채널(CH1)들과 연결되어 있는 터치전극(131)들로 공급된다. 이를 위해, 상기 제어부(121)는 상기 아날로그부(129)로 상기 제1터치펄스의 출력을 요청하는 제어신호를 전송할 수도 있다.
상기 아날로그부(129)는, 80개의 아날로그채널라인(129a)을 통해 상기 제1터치펄스를 발진시킨다. 이때, 각각의 상기 아날로그채널라인(129a)은 기 설정되어 있는 터치전극과 연결되어 있기 때문에, 상기 아날로그부(129)와 연결되어 있는 상기 터치IC(140)가, 각 아날로그채널라인(129a)을 통해 전송되어온 상기 디지털 감지신호를 상기 분석프로그램을 이용하여 분석함으로써, 상기 터치전극의 터치 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 터치IC(140)는 상기 터치전극(131)의 캐패시턴스의 변화량 등을 이용하여, 상기 터치전극의 터치여부를 판단할 수 있다.
제7단계로, 상기 과정에 따라 전체 터치감지기간의 1/3 동안 상기 제1터치펄스가 상기 제1먹스채널(CH1)들과 연결되어 있는 터치전극(131)들로 공급된 후, 상기 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 상기 제2채널스위칭신호('10')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 제2스위칭기(128)로 전송한다. 이때, 상기 터치동기신호 생성부(122)는 여전히 상기 제1터치동기신호('1')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제1스위칭기(127)로 전송한다.
제8단계로, 상기 제1스위칭기(127)들은 지속적으로 공급되는 상기 제1터치동기신호('1')에 따라 스위칭되어 상기 아날로그부(129)와 연결되며, 상기 제2스위칭기(128)들은 상기 제2채널스위칭신호('10')에 따라 스위칭되어 제2먹스채널(CH2)들과 연결된다.
제9단계로, 상기와 같이 각각의 그룹터치전극 스위칭기(126)가 연결됨에 따라, 아날로그부(129)로부터 생성된 제2터치펄스(Touch Pulse)는 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(130)을 구성하는 모든 터치전극(131)들 중 상기 제2먹스채널(CH2)들과 연결되어 있는 터치전극들로 공급된다.
상기 제2터치펄스(Touch Pulse)의 공급 타이밍이 도 4에 도시되어 있다. 즉, 5.7ms의 터치감지기간의 두 번째 1/3에 해당되는 기간 동안에는 상기 제2터치펄스가 상기 제2먹스채널(CH2)과 연결되어 있는 터치전극(131)들로 공급된다. 이를 위해, 상기 제어부(121)는 상기 아날로그부(129)로 상기 제1터치펄스의 출력을 요청하는 제어신호를 전송할 수도 있다.
상기 아날로그부(129)는, 80개의 아날로그채널라인(129a)을 통해 상기 제2터치펄스를 발진시킨다. 이때, 각각의 상기 아날로그채널라인(129a)은 기 설정되어 있는 터치전극과 연결되어 있기 때문에, 상기 아날로그부(129)와 연결되어 있는 상기 터치IC(140)가, 각 아날로그채널라인(129a)을 통해 전송되어온 상기 디지털 감지신호를 상기 분석프로그램을 이용하여 분석함으로써, 상기 터치전극의 터치 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 터치IC(140)는 상기 터치전극(131의 캐패시턴스의 변화량 등을 이용하여 상기 터치전극의 터치 여부를 판단할 수 있다.
제10단계로, 상기 과정에 따라 전체 터치감지시간의 또 다른 1/3 동안 제2터치펄스가 제2먹스채널(CH2)들과 연결되어 있는 터치전극들로 공급된 후, 상기 제어부(121)의 제어에 따라, 상기 채널스위칭신호 생성부(123)는 제3채널스위칭신호('11')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제2스위칭기(128)로 전송한다. 상기 터치동기신호 생성부(122)는 여전히 상기 제1터치동기신호('1')를 생성하여, 상기 스위칭부(125)를 구성하는 각 그룹터치전극 스위칭기(126)의 상기 제1스위칭기(127)로 전송한다.
제11단계로, 상기 제1스위칭기(127)들은 지속적으로 공급되는 상기 제1터치동기신호('1')에 따라 스위칭되어 상기 아날로그부(129)와 연결되며, 상기 제2스위칭기(128)들은 상기 제3채널스위칭신호('11')에 따라 스위칭되어 제3먹스채널(CH3)들과 연결된다.
제12단계로, 상기와 같이 각각의 그룹터치전극 스위칭기(126)가 연결됨에 따라, 상기 아날로그부(129)로부터 생성된 제3터치펄스(Touch Pulse)는 상기 스위칭부(125)를 통해 상기 터치패널(130)을 구성하는 모든 터치전극(131)들 중 제3먹스채널(CH3)들과 연결되어 있는 터치전극들로 공급된다.
상기 제3터치펄스(Touch Pulse)의 공급 타이밍이 도 4에 도시되어 있다. 즉, 5.7ms의 터치감지기간의 세 번째 1/3에 해당되는 기간 동안에는 상기 제3터치펄스가 상기 제3먹스채널(CH3)과 연결되어 있는 터치전극(131)들로 공급된다. 이를 위해, 상기 제어부(121)는 상기 아날로그부(129)로 상기 제1터치펄스의 출력을 요청하는 제어신호를 전송할 수도 있다.
상기 아날로그부(129)는, 80개의 아날로그채널라인(129a)을 통해 상기 제2터치펄스를 발진시킨다. 이때, 각각의 상기 아날로그채널라인(129a)은 기 설정되어 있는 터치전극과 연결되어 있기 때문에, 상기 아날로그부(129)와 연결되어 있는 상기 터치IC(140)가, 각 아날로그채널라인(129a)을 통해 전송되어온 상기 디지털 감지신호를 상기 분석프로그램을 이용하여 분석함으로써, 상기 터치전극의 터치 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 터치IC(140)는 상기 터치전극(131)의 캐패시턴스의 변화량 등을 이용하여 상기 터치전극의 터치 여부를 판단할 수 있다.
이후, 본 발명은 상기한 바와 같은 제1단계 내지 제12단계를 반복적으로 수행한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에 대하여 정리하면 다음과 같다.
종래의 터치패널 일체형 표시장치는, 과다한 터치채널라인((80~88 line)들과, 비교적 큰 칩 사이즈(chip size)(6x6 mm2)를 가진 터치IC로 인해 부피가 큰(bulky) 플렉서블 인쇄회로기판을 구비한다. 이것은, 모듈 디자인(module design)의 제약을 가져오며, 시스템 세트(system set)의 체결 시, 제약 요인으로 작용한다. 또한, 과다한 터치채널라인들과, 비교적 큰 칩 사이즈는, 외부의 물리적인 충격에 취약하며, 이로 인해 터치 고스트 노이즈(touch ghost noise)가 유발되기 쉽다. 또한, 터치IC 및 디스플레이 드라이버 IC의 핀 수도 많아지기 때문에, 모듈(Module) 공정 시, 불량률이 증가되기 쉽다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에서는, 종래의 터치IC 중 아날로 동작을 수행하는 아날로그부가, 상기 패널(110)에 장착되어 있는 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에 내장된다. 따라서, 본 발명에 따른 터치패널 일체형 표시장치에 적용되는 상기 터치IC(140)에는, 종래의 터치IC 중, 상기 아날로그부로부터 생성된 디지털 감지신호 및 분석프로그램을 이용해 터치여부를 감지하는 터치감지부(142)와, 상기 분석프로그램을 저장하고 있는 상기 메모리(143)가 포함된다.
본 발명에 의하면, 상기 터치IC(140)가 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 장착됨으로써, 다수의 상기 터치채널라인(141)들이 상기 플렉서블 인쇄회로기판(150)에 노출되지 않을 수 있다. 또한, 상기 터치IC(140)의 칩 사이즈도, 대략 1/4 수준(3x3 mm2)으로 감소될 수 있다.
이 경우, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(140)에는, 상기 디스플레이 드라이브 IC(120)와 상기 터치IC(140) 간의 인터페이스를 위한 2 내지 7개 정도의 상기 터치채널라인(141)들만이 노출될 수 있다.
이에 따라, 외부충격에 의한 터치 고스트 노이즈(touch ghost noise)는 제거되며, 모듈 디자인의 자유도도 증가될 수 있다. 또한, 칩 장착시의 불량률도 감소될 수 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는, 상기 터치IC(140)와 SPI Interface 등의 직렬 데이터(serial data) 전송이 가능하도록 구성될 수 있으며, 주로 슬레이브(Slave)로 동작할 수 있다.
상기 터치IC(140)는, 주로 마스터(Master)로 동작할 수 있다. 상기 터치IC(140)는, 상기 디스플레이 드라이버 IC(120)로 부터, 상기 디지털 감지신호의 전송시점을 판단하기 위한 동기신호를 수신받을 수 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)에는, 상기 먹스채널들(CH1, CH2, CH3) 별로, 아날로그 감지신호를 저장할 수 있는 저장부가 형성될 수 있다. 상기 저장부는, 상기 드라이버 IC(120)에 중 상기 아날로그부(129)에 형성될 수도 있으며, 상기 아날로그부(129)와 독립적으로 형성될 수도 있다.
상기 디스플레이 드라이버 IC(120)는, 상기 아날로그부(129)에서 변환이 완료된 상기 디지털 감지신호를 상기 터치IC(140)로 전송하기 위해, 상기 동기신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 패널 120 : 디스플레이 드라이버 IC
130 : 터치전극 140 : 터치IC
150 : 플렉서블 인쇄회로기판 121 : 제어부
122 : 터치동기신호 생성부 123 : 채널스위칭신호 생성부
124 : 공통전압생성부 125 : 스위칭부
126 : 그룹터치전극 스위칭기 127 : 제1스위칭기
128 : 제2스위칭기 129 : 아날로그부
140 : 터치IC 141 : 터치채널라인
142 : 터치감지부 143 : 메모리

Claims (10)

  1. 데이터라인과 게이트라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀이 형성되어 있는 패널;
    복수의 터치전극들을 포함하며, 상기 패널에 일체로 형성되는 터치패널;
    상기 패널에 형성되어 있는 상기 데이터라인과 상기 게이트라인을 제어하고, 상기 터치전극들에 공통전압 또는 터치펄스를 공급하고, 상기 터치패널로부터 아날로그 감지신호들을 수신하여, 상기 아날로그 감지신호들을 디지털 감지신호들로 변환시키며, 상기 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC; 및
    상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 상기 디지털 감지신호들을 수신하며, 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호들을 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 터치IC를 포함한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치IC는 플렉서블 인쇄회로기판에 장착되어 있으며,
    상기 디지털 감지신호들은, 상기 플렉서블 인쇄회로기판에 형성되어 있는 2 내지 7개의 터치채널라인들을 통해, 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 상기 터치IC로 전송되는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치IC는,
    상기 분석프로그램을 저장하고 있는 메모리; 및
    상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 수신된 상기 디지털 감지신호들를, 상기 분석프로그램을 이용해 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 터치감지부를 포함하는 터치패널 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치전극들은 적어도 두 개의 터치전극 대그룹들로 구분되고, 상기 터치전극 대그룹들은 상기 터치패널의 일측방향으로부터 타측방향으로 순차적으로 배치되고,
    상기 터치전극 대그룹에 포함되는 터치전극들은, 상기 디스플레이 드라이브 IC에 형성되어 있는 그룹터치전극 스위칭기들 각각에 연결되어 있는 터치전극들의 갯수에 대응되는, 터치전극 소그룹들로 구분되고, 상기 터치전극 소그룹들은 상기 터치전극 대그룹의 일측방향으로부터 타측방향으로 순차적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 그룹터치전극 스위칭기는, 상기 터치감지기간 동안, 상기 터치전극 소그룹들 중 어느 하나의 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급한 후, 또 다른 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 터치전극 대그룹과 연결되는 그룹터치전극 스위칭기들은 스위칭기 그룹을 형성하고, 상기 터치전극 대그룹들에 대응되는 스위칭기 그룹들은, 상기 디스플레이 드라이버 IC에서 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 터치전극에 공급될 공통전압을 생성하는 공통전압생성부;
    상기 터치전극라인들 중 적어도 두 개 이상의 터치전극라인들과 연결되어 있는 복수의 그룹터치전극 스위칭기들로 구성되는 스위칭부;
    터치감지기간 동안, 상기 스위칭부를 통해 상기 터치패널로부터 전송되어온 상기 아날로그 감지신호들을 상기 디지털 감지신호들로 변환시켜, 상기 터치IC로 전달하기 위한 아날로그부;
    상기 그룹터치전극 스위칭기들이, 상기 터치전극라인들을 상기 공통전압생성부와 연결시키도록 하거나 또는 상기 아날로그부와 연결시키도록 하는 터치동기신호를 생성하는 터치동기신호 생성부; 및
    영상출력시간 동안에는, 상기 그룹터치전극 스위칭기들이 상기 모든 터치전극라인들과 연결되도록 하며, 상기 터치감지기간 동안에는 상기 그룹터치전극 스위칭기들 각각에 연결되어 있는 상기 터치전극라인들을 상기 아날로그부에 연결시키기 위한 채널스위칭신호를 생성하는 채널스위칭신호 생성부를 포함하는 터치패널 일체형 표시장치.
  8. 영상표시기간이 도래하면, 패널에 장착되어 있는 디스플레이 드라이버 IC가, 상기 패널에 형성되어 있는 터치전극들로 공통전압을 공급하는 단계;
    터치감지기간이 도래하면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 터치전극들로 터치펄스를 공급하는 단계;
    상기 터치전극들로부터 아날로그 감지신호들이 수신되면, 상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 아날로그 감지신호들을 디지털 감지신호로 변환시키는 단계;
    상기 디스플레이 드라이버 IC가 상기 디지털 감지신호들을, 터치IC로 전송하는 단계; 및
    상기 터치IC가 셀프캡 방식을 이용한 분석프로그램을 이용해 상기 디지털 감지신호들을 분석하여, 상기 터치패널의 터치여부를 감지하는 단계를 포함하는 터치패널 일체형 표시장치 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디지털 감지신호를 상기 터치IC로 전송하는 단계는,
    상기 디스플레이 드라이버 IC가, 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되어 있는 플렉서블 인쇄회로기판에 형성되어 있는 터치채널라인들을 통해, 상기 플렉서블 인쇄회로기판에 장착되어 있는 상기 터치IC로 상기 디지털 감지신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치 구동방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치펄스를 공급하는 단계는,
    적어도 두 개 이상의 터치전극들로 구성되어 있는 터치전극 소그룹들 중, 어느 하나의 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급한 후, 또 다른 터치전극 소그룹에 포함되어 있는 터치전극들로 상기 터치펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 표시장치 구동방법.
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