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KR20180045355A - 터치표시장치 - Google Patents

터치표시장치 Download PDF

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KR20180045355A
KR20180045355A KR1020160139359A KR20160139359A KR20180045355A KR 20180045355 A KR20180045355 A KR 20180045355A KR 1020160139359 A KR1020160139359 A KR 1020160139359A KR 20160139359 A KR20160139359 A KR 20160139359A KR 20180045355 A KR20180045355 A KR 20180045355A
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김화영
조대명
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 터치제어부에 인가되는 전압을 일정하게 유지시켜, 터치기능을 연속적으로 수행하는 터치표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명에 따른 터치표시장치는 터치표시패널, 제1 구동전원 및 제2 구동전원을 생성하는 전원공급부, 상기 제1 구동전원 및 제2 구동전원을 인가받아, 활성모드에서는 상기 제1 구동전원을 출력하고, 절전모드에서는 상기 제2 구동전원을 출력하는 전원스위치 및 상기 전원스위치에서 출력되는 상기 제1 구동전원 및 상기 제2 구동전원을 직류 전압으로 유지시키는 전압유지부를 포함한다.

Description

터치표시장치{TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치표시장치에 관한 것으로, 구동전원을 분리할 수 있는 터치표시장치에 관한 것이다.
터치표시장치는 액정표시장치, 전계방출표시장치, 플라즈마 디스플레이패널, 유기발광표시장치 등과 같은 화상표시장치에 터치패널을 설치하고, 사용자에 의해 터치패널이 가압되어 미리 정해진 정보가 출력되는 표시장치이다.
상술한 터치표시장치는 그 구조에 따라 상판 부착형(add-on type), 상판 내장형(on-cell type) 및 내장형(in-cell type)으로 나눌 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치센서 모듈을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치센서 모듈을 부착하는 방식이다. 상판 내장형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치센서 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치 내부에 터치센서 소자들을 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.
이들 중 내장형 터치표시장치는 표시장치의 공통전극을 터치전극으로 공용할 수 있어 두께를 얇게 할 수 있고, 터치표시장치의 내부에 터치 소자가 형성되어 내구성을 높일 수 있기 때문에 비교적 널리 이용되고 있다.
내장형 터치표시장치는 터치 전후에 있어 터치블록의 정전용량값 변화를 센싱하여 전도성 물질의 접촉 여부와 그 위치를 판단한다. 내장형 터치표시장치에서 1 프레임 기간은 터치표시장치의 화소들에 입력 영상의 데이터가 기입되는 디스플레이구간과, 터치여부가 감지되는 터치구간으로 시분할될 수 있다.
도 1은 종래의 내장형 터치표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 내장형 터치표시장치(10)는 사용자에 의해 터치가 이루어지는 터치표시패널(15), 상기 터치표시패널(15)을 구동하는 다수의 구동부(14a, 14b, 14c), 상기 사용자의 터치를 인식하는 터치컨트롤러(13), 상기 터치표시패널(15)과 상기 터치컨트롤러(13)의 타이밍을 제어하는 타이밍컨트롤러(11) 및 터치표시장치(10)의 구동전원(Vcc)를 제어하는 전원제어부(12)를 포함한다.
타이밍컨트롤러(11)는 게이트구동부(14a)에 게이트신호(GS)를 제공하고, 데이터구동부(14b)에 데이터신호(DS)를 제공한다. 그리고, 터치컨트롤러(13)에 시분할 동기신호(Tsync)를 제공한다.
여기서, 게이트신호(GS)는 터치표시패널(15)의 게이트라인(미도시)를 제어하는 신호이고, 데이터신호(DS)는 터치표시패널(15)의 각 화소(미도시)에 입력 영상을 출력하는 신호이다.
그리고 시분할 동기신호(Tsync)는 디스플레이구간과 터치구간을 분할하는 신호이다.
터치컨트롤러(13)는 터치구동부(14c)에 터치신호(TS)를 제공하여, 터치표시패널(15)의 터치여부를 판단한다. 상기 터치구간에서 터치구동부(14c)는 터치표시패널(15)에 펄스형태의 터치전압를 제공하고, 사용자의 터치로 인한 터치블록의 정전용량변화에 따라 변화된 터치전압를 센싱한다. 터치구동부(14a)는 상기 터치전압의 변화를 터치컨트롤러(13)에 터치신호(TS)를 통해 전달하여, 터치컨트롤러(13)가 터치여부를 판단한다.
터치표시패널(15)은 사용자에 터치에 의해, 내장된 터치블록의 정전용량이 변화한다. 이러한 정전용량의 변화에 의해 터치여부를 감지할 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치(10)의 타이밍컨트롤러(11), 터치컨트롤러(13)는 모두 전원제어부로부터 하나의 구동전원(Vcc)을 인가받는다.
여기서, 상기 터치표시장치(10)는 일정시간 사용자로부터 입력이 없을 경우, 절전모드로 변환하게 된다. 이 때, 타이밍컨트롤러(11) 및 터치컨트롤러(13)는 모두 전원제어부(12)로부터 전원을 공급받기 때문에, 터치표시패널(15)에 화상이 구현되지 않는 절전모드에서도 타이밍컨트롤러(11)는 여전히 구동전원(Vcc)이 인가된 상태에서 데이터구동부(14b)에 블랙화면을 구현하도록 데이터신호(DS)를 제공하게 된다.
결국, 터치표시패널(15)에 화상이 구현되지 않는 절전모드에서도, 터치표시패널(15)의 화상구현에 필요한 타이밍컨트롤러(11), 게이트구동부(14a) 및 데이터구동부(14b)를 구동시킴으로써, 터치표시장치(10)의 소비전력이 낭비되는 문제점이 야기된다.
본 발명은 터치제어부에 인가되는 전압을 일정하게 유지시켜, 터치기능을 연속적으로 수행하는 터치표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치표시장치는 터치표시패널, 전원공급부, 전원스위치 및 전원유지부를 포함한다.
전원공급부는 제1 구동전원 및 제2 구동전원을 생성한다.
전원스위치는 상기 제1 구동전원 및 제2 구동전원을 인가받아, 활성모드에서는 상기 제1 구동전원을 출력하고, 절전모드에서는 상기 제2 구동전원을 출력한다.
전압유지부는 상기 전원스위치에서 출력되는 상기 제1 구동전원 및 상기 제2 구동전원을 직류 전압으로 유지시킨다.
본 발명에 따른 터치표시장치는 노크-온(Knock-on)기능을 수행함과 동시에 터치표시장치의 소비전력을 감소시켜, 터치표시장치의 사용시간을 증가시킬 수 있고, 신뢰성 또한 향상시킬 수 있다. 또한, 터치표시장치는 모드전환에도 불구하고 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 내장형 터치표시장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 활성모드 및 절전모드에서 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시패널과 다수의 구동부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시패널의 시분할 구동을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 실시예 따른 터치표시장치의 전원공급부, 전압유지부 및 터치제어부를 나타내는 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 실시예 따른 터치표시장치의 모드 전환시의 제1 구동전압 또는 제2 구동전압을 나타내는 도면이다.
이하, 도 2a 내지 도 6b를 참조하여 본 발명의 실시예 따른 터치표시장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 활성모드 및 절전모드에서 본 발명의 실시예 따른 터치표시장치를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b에서 실선은 활성화되는 구성요소를 표시한 것이고, 점선은 비활성화되는 구성요소를 표시한 것이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 따른 터치표시장치(100)는 터치표시패널(110), 터치표시패널(110)을 구동하는 다수의 구동부(121, 123, 125), 상기 다수의 구동부(121, 123, 125)를 제어하는 다수의 제어부(131, 133, 135), 전원증폭기(137), 전원변조부(139), 전원공급부(140), 전원스위치(150) 및 전압유지부(160)를 포함한다.
상기 다수의 구동부(121, 123, 125)는 터치구동부(121), 게이트구동부(123) 및 데이터구동부(125)를 포함하고, 상기 다수의 제어부(131, 133, 135)는 전원제어부(131), 타이밍제어부(135) 및 터치제어부(133)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 터치표시패널(110)은 글라스 또는 플라스틱을 이용한 기판(미도시) 상에 다수의 게이트라인(GL)과 다수의 데이터라인(DL)이 매트릭스 형태로 교차 형성되어 있다. 그리고 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)의 교차지점에 다수의 화소(PX)가 정의 되어 있다. 그리고, 상기 화소(PX)의 화소전극(미도시)에 대향하는 공통전극(미도시)이 분할되어 다수의 터치블록(TB)이 형성된다. 각각의 터치블록(TB)은 터치라인(TL)을 통해 터치구동부(121)와 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 터치라인(TL)은 모두 동일한 폭과 동일한 라인저항을 가지며, 투과율이 낮은 물질로 구성될 수 있다.
다수의 화소(PX) 각각은 박막트랜지스터(미도시)및 액정캐패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 박막트랜지스터는 게이트전극이 게이트라인(GL)에 연결되고, 소스전극이 데이터라인(DL)에 연결되며, 드레인전극이 화소전극에 연결된다. 상기 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서, 박막트랜지스터는 게이트라인(GL)을 통해 제공된 게이트전압에 의해 턴-온(turn-on)되고, 데이터라인(DL)을 통해 제공된 데이터전압을 화소전극에 전달한다. 액정캐패시터에서는 박막트랜지스터를 통해 화소전극에 제공된 데이터전압과 터치라인(TL)을 통해 터치블록(TB)에 제공된 공통전압(Vcom)이 전계를 이루며, 이에 따라 액정의 배열상태를 변화시켜 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(100)를 액정표시장치 중심으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 상기 터치표시장치(100)는 유기발광 표시장치(OLED Display), 전기영동 표시장치(EPD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 평판표시패널을 기반으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 터치표시패널의 시분할 구동을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시패널(110)은 1프레임을 터치표시패널(110)의 각 화소(PX)들에 입력영상의 데이터가 기입되어 영상을 출력하는 디스플레이구간(DA, Ds)과 터치블록(TB) 및 터치라인(TL)들이 구동되어 터치를 검출하는 터치구간(TA, Ts)으로 시분할하여 구동될 수 있다. 즉, 다수의 터치블록(TB) 각각은 디스플레이구간(DA, Ds)에서 공통전극으로 동작될 수 있고, 터치구간(TA, Ts)에서 사용자의 터치를 검출하는 터치전극으로 동작될 수 있다.
또한, 터치표시패널(110)은 소비전력을 절감하기 위하여, 입력영상에 따라 화상이 구현되는 활성모드(Active mode)와 화상이 구현되지 않는 절전모드(Sleep mode)로 나누어 구동된다. 터치표시장치(100)에 일정시간 사용자의 입력이 없을 경우, 터치표시패널(110)은 절전모드(Sleep mode)로 구동된다. 상기 절전모드(Sleep mode)의 디스플레이구간(Ds)에서는 화상을 구현하지는 않지만, 상기 절전모드(Sleep mode)의 터치구간 (Ts)에서는 사용자의 터치를 인식하기 위하여 터치 검출기능이 계속 활성화 된다.
전원공급부(140)는 터치표시패널(110)이 구동될 수 있도록, 활성모드(Active mode) 및 절전모드(Sleep mode)에 따라 전원제어부(131), 타이밍제어부(135) 및 전원스위치(150)에 전원을 공급한다.
보다 상세하게는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 활성모드(Active mode)에서 전원공급부(140)는 전원제어부(131), 타이밍제어부(135) 및 전원스위치(150)에 제1 구동전원(V1)을 공급한다. 그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 절전모드(Sleep mode)에서 전원공급부(140)는 전원스위치(150)에만 제2 구동전원(V2)을 공급한다. 즉, 제1 구동전원(V1)은 활성모드(Active mode)에서만 출력되고, 제2 구동전원(V2)은 절전모드(Sleep mode)에서만 출력된다.
이렇게 구동전원을 제1 구동전원(V1)과 제2 구동전원(V2)으로 분리하여 구동함으로써, 절전모드(Sleep mode)에서 사용되지 않는 터치표시패널(110)의 디스플레이기능을 구현하기 위한 구성요소의 불필요한 전원을 차단한다. 이로써, 터치표시장치(100)의 노크-온(Knock-on)기능(절전모드(Sleep mode)에서 사용자의 터치로 인해 활성모드(Active mode)로 전환되는 기능)을 수행함과 동시에 터치표시장치(100)의 소비전력을 감소시켜, 터치표시장치(100)의 사용시간을 증가시킬 수 있고, 신뢰성 또한 향상시킬 수 있다.
전원스위치(150)는 전원공급부(140)로부터 제1 구동전원(V1) 및 제2 구동전원(V2)을 인가받아, 활성모드(Active mode)와 절전모드(Sleep mode)에 따라 제1 구동전원(V1) 또는 제2 구동전원(V2)을 전압유지부(160)을 통해 터치제어부(133) 및 전원증폭기(137)로 출력한다. 보다 상세하게는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 활성모드(Active mode)에서 전원스위치(150)는 하이레벨의 제1 구동전원(V1)을 인가받아, 제1 구동전원(V1)을 전압유지부(160)을 통해 터치제어부(133) 및 전원증폭기(137)에 출력한다. 그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 절전모드(Sleep mode)에서 전원스위치(150)는 하이레벨의 제2 구동전원(V2)을 인가받아, 제2 구동전원(V2)를 전압유지부(160)을 통해 터치제어부(133) 및 전원증폭기(137)에 출력한다. 여기서 제1 구동전원(V1)과 제2 구동전원(V2)은 전원공급부(140)로부터 따로 출력되나, 모두 동일한 전압일 수 있다. 이렇게 전원스위치(150)를 이용하여 터치제어부(133) 및 전원증폭기(137)에 인가되는 전압을 선택함으로써, 제1 구동전원(V1)과 제2 구동전원(V2)의 소비전력비율을 조절하여 원활하게 터치표시장치(100)를 구동시킬 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 실시예 따른 터치표시장치의 전원공급부, 전압유지부 및 터치제어부를 나타내는 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 실시예 따른 터치표시장치의 모드 전환시의 제1 구동전압 또는 제2 구동전압을 나타내는 도면이다.
전압유지부(160)는 터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 절전모드(Sleep mode) 혹은 절전모드(Sleep mode)에서 활성모드(Active mode)로 전환시에, 전원스위치(140)의 전원 스위칭으로 인한 제1 구동전원(V1) 또는 제2 구동전원(V2)의 전압강하를 방지하여, 제1 구동전원(V1) 또는 제2 구동전원(V2)을 직류전압으로 일정하게 유지한다.
일례로, 도 6a에 도시된 바와 같이 터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 절전모드(Sleep mode)로 전환시에, 전원스위치(140)는 제1 구동전압(V1)을 제2 구동전압(V2)으로 스위칭 하게 된다. 여기서, 제1 구동전압(V1) 및 제2 구동전압(V2)은 모두 5V로 설정될 수 있다. 전원스위치(140)의 스위칭시, 활성모드(Active mode)와 절전모드(Sleep mode) 사이에 일시적으로 구동전압(V1, V2)이 인가되지 않아, 구동전압(V1, V2)이 일시적으로 강하되게 된다. 이때, 상기 전압강하가 4V정도 발생할 경우, 터치제어부(133)는 일시적으로 동작하지 않게 되고, 이로 인해 터치제어부(133)는 리셋을 실행하게 되어, 일시적으로 터치표시장치(100)는 터치기능을 수행하지 못하게되는 문제점이 있다. 전압유지부(160)는 상기 문제점을 해결하기 위해, 상기 전압강하를 최소화하여, 터치제어부(133)의 리셋을 방지함으로써, 터치표시장치(100)가 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있도록 한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전압유지부(160)는 전원스위치(150)의 출력단과 각 입력단에 연결된 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2)로 구성될 수 있다.
상기 제1 다이오드(D1)는 제1 구동전원(V1)이 인가되는 제1 노드(N1)와 전원스위치(150)의 출력단자인 제3 노드(N3)와 연결될 수 있고, 제2 다이오드(D1)는 제2 구동전원(V2)이 인가되는 제2 노드(N2)와 전원스위치(150)의 출력단자인 제3 노드(N3)와 연결될 수 있다.
터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 절전모드(Sleep mode)로 전환될 경우, 전원스위치(140)의 출력단인 제3 노드(N3)에 제1 구동전압(V1)에서 제2 구동전압(V2)으로 스위칭 된다. 이 때, 상기 말한 문제점으로 인해, 일시적인 전압강하가 발생하게 된다. 일시적인 전압강하로 인해, 제3 노드(N3)의 전압이 일정 문턱전압 이하로 강하될 경우, 제2 다이오드(D2)가 턴온(turn-on) 되어, 전류가 흐르게 된다. 이로 인해, 제2 노드(N2)와 제3 노드(N3)의 전압이 같아지게 된다. 따라서, 제2 구동전압(V2)으로 전환 시에 전압강하의 정도가 감소되게 되어, 터치제어부(133)는 리셋이 방지되어, 터치표시장치(100)는 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다. 이와 반대로, 터치표시장치(100)가 절전모드(Sleep mode)에서 활성모드(Active mode)로 전환될 경우에는 제1 다이오드(D1)가 턴온(turn-on)되어 전류가 흐르게 된다. 이로 인해, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)의 전압이 같아지게 된다. 따라서, 제2 구동전압(V2)으로 전환시에 전압강하의 정도가 감소되게 되어, 터치제어부(133)는 리셋이 방지되어, 터치표시장치(100)는 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 전압유지부(160)는 제1 구동전원(V1)이 충전되는 커패시터(C)와 상기 제1 구동전원(V1)을 충전시키는 제1 스위칭부(SW1)로 구성될 수 있다.
상기 제1 스위칭부(SW1)는 제1 구동전원(V1)에 따라, 접지전원을 출력하는 제2 트랜지스터(Tr2) 및 상기 출력된 접지전원에 따라, 제1 구동전원(V1)을 전원스위치(150)의 출력단인 제3 노드(N3)에 출력하는 제1 트랜지스터(Tr1) 및 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트와 제1 트랜지스터(Tr1)의 소스를 연결하는 다이오드(D)를 포함한다.
터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 전원스위치(150)의 입력단인 제1 노드(N1)에 제1 구동전원(V1)이 인가될 경우, 제1 노드(N1)가 게이트로 연결되는 제2 트랜지스터(Tr2)가 턴온(turn-on)된다. 따라서, 제2 트랜지스터(Tr2)는 접지전원을 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트로 출력한다. 상기 출력된 접지전원에 따라 제1 트랜지스터(Tr1)는 턴온(turn-on)되고, 제1 노드(N1)에 인가된 제1 구동전원(V1)이 커패시터(C)에 충전되게 된다.
이후, 터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 절전모드(Sleep mode)로 전환될 경우, 전원스위치(140)의 출력단인 제3 노드(N3)에 제1 구동전압(V1)에서 제2 구동전압(V2)으로 스위칭 된다. 이 때, 상기 말한 문제점으로 인해, 일시적인 전압강하가 발생하게 된다. 일시적인 전압강하로 인해, 제3 노드(N3)의 전압이 강하될 경우, 상기 커패시터(C)에 충전되었던 제1 구동전원(V1)이 자연방전되고, 상기 일시적인 전압강하를 방지하게 된다. 따라서, 제2 구동전압(V2)으로 전환 시에 전압강하의 정도가 감소되게 되어, 터치제어부(133)는 리셋이 방지되어, 터치표시장치(100)는 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 전압유지부(160)는 제1 구동전원(V1)이 충전되는 커패시터(C), 상기 제1 구동전원(V1)을 충전시키는 제1 스위칭부(SW1) 및 상기 커패시터(C)를 방전시키는 제2 스위칭부(SW2)로 구성될 수 있다.
상기 제1 스위칭부(SW1)는 제1 구동전원(V1)에 따라, 접지전원을 출력하는 제2 트랜지스터(Tr2) 및 상기 출력된 접지전원에 따라, 제1 구동전원(V1)을 제4 노드(N4)에 출력하는 제1 트랜지스터(Tr1) 및 상기 제2 트랜지스터(Tr2)의 게이트와 제1 트랜지스터(Tr1)의 소스를 연결하는 다이오드(D)를 포함한다.
상기 제2 스위칭부(SW2)는 전원스위치(150)에서 출력되는 제1 구동전원(V1) 및 상기 제2 구동전원(V2)에 따라, 접지전원을 출력하는 제4 트랜지스터(Tr4)와 상기 출력된 접지전원에 따라, 제4 노드(N4)에 충전된 제1 구동전압(V1)을 전원스위치(150)의 출력단인 제3 노드(N3)에 출력하는 제3 트랜지스터(Tr3)를 포함한다.
터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 전원스위치(150)의 입력단인 제1 노드(N1)에 제1 구동전원(V1)이 인가될 경우, 제1 노드(N1)가 게이트로 연결되는 제2 트랜지스터(Tr2)가 턴온(turn-on)된다. 따라서, 제2 트랜지스터(Tr2)는 접지전원을 제1 트랜지스터(Tr1)의 게이트로 출력한다. 상기 출력된 접지전원에 따라 제1 트랜지스터(Tr1)는 턴온(turn-on)되고, 제1 노드(N1)에 인가된 제1 구동전원(V1)이 커패시터(C)에 충전되게 된다.
이후, 터치표시장치(100)가 활성모드(Active mode)에서 절전모드(Sleep mode)로 전환될 경우, 전원스위치(140)의 출력단인 제3 노드(N3)에 제1 구동전압(V1)에서 제2 구동전압(V2)으로 스위칭 된다. 이 때, 상기 말한 문제점으로 인해, 일시적인 전압강하가 발생하게 된다. 일시적인 전압강하로 인해, 제3 노드(N3)의 전압이 강하될 경우, 제3 노드(N3)가 게이트로 연결되는 제4 트랜지스터(Tr4)가 턴온(turn-on)되어, 접지전원이 제3 트랜지스터(Tr3)의 게이트에 출력된다. 이에 따라, 제3 트랜지스터(Tr3)가 턴온(turn-on)되고, 이전에 제4 노드(N4)에 충전되었던, 즉 커패시터(C)에 충전되었던 제1 구동전압(V1)이 전원스위치(150)의 출력단인 제3 노드(N3)로 출력되게 되어, 상기 일시적인 전압강하를 방지하게 된다. 따라서, 제2 구동전압(V2)으로 전환 시에 전압강하의 정도가 감소되게 되어, 터치제어부(133)는 리셋이 방지되어, 터치표시장치(100)는 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
상기 전압유지부(160)로 인해, 도 6b에 도시된 바와 같이, 터치표시장치(100)의 모드전환으로 인한 전압강하가 0.3V정도로 감소하게 된다. 이로써, 터치제어부(133)는 리셋을 수행하지 않게 된다. 따라서, 터치표시장치(100)는 모드전환에도 불구하고 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
전원제어부(131)는 전원공급부(140)로부터 제1 구동전원(V1) 및 제3 구동전원(V3)을 공급받아, 타이밍제어부(135)에 디스플레이전원(Vd)을 출력한다. 도시하지는 않았지만, 전원제어부(131)는 타이밍제어부(135) 뿐만 아니라 게이트/데이터구동부(123, 125)에도 전원을 각 구동부의 규격에 맞게 변환하여 공급한다. 여기서 디스플레이전원(Vd)은 제1 구동전원(V1) 및 제3 구동전원(V3)을 타이밍제어부(135)의 전원규격에 맞추어 변환한 것이다. 디스플레이전원(Vd)는 절전모드(Sleep mode)에서 출력되지 않고, 활성모드(Active mode)에서만 출력된다.
보다 상세하게는, 전원제어부(131)는 활성모드(Active mode)에서 제1 구동전원(V1)뿐만 아니라 제3 구동전원(V3)을 추가로 인가 받아, 디스플레이전원(Vd)을 타이밍제어부(135)에 출력한다. 이렇게, 활성모드(Active mode)에서 전원증폭기(137)로부터 제3 전원(V3)을 추가로 인가받는다. 이로써, 전원제어부(131)는 내부에 존재하였던 증폭기(미도시)를 제거하고, 활성모드(Active mode)에서 전원증폭기를 공유할 수 있으므로, 전원제어부(131)의 간소화하여 소비전력을 감소 시킬 수 있고, 또한 전원제어부(131)의 제조단가를 낮출 수 있다.
타이밍제어부(135)는 외부시스템(미도시)으로부터 전송되는 타이밍신호(미도시)를 인가 받아, 게이트제어신호(GCS), 데이터제어신호(DCS) 및 시분할동기신호(Tsync)를 생성한다. 게이트제어신호(GCS)는 게이트구동부(123)로 출력되고, 데이터제어신호(DCS)는 EPI배선쌍을 통하여 데이터구동부(125)로 출력된다. 여기서, 상기 타이밍신호는 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 데이터인에이블신호(DE) 및 클록신호(CLK)일 수 있다. 또한, 타이밍제어부(135)는 외부시스템에서 전송된 영상신호(미도시)로부터 디지털형태의 영상데이터(RGB)를 생성하고, 이를 EPI배선쌍을 통하여 데이터구동부(125)로 출력한다.
그리고, 상기 타이밍신호에 맞추어, 1프레임을 디스플레이구간(DA, Ds)과 터치구간(TA, Ts)으로 시분할하는 시분할동기신호(Tsync)를 터치제어부(133)로 출력한다. 분할동기신호(Tsync)는 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서는 하이레벨이고, 활성모드(Active mode)의 터치구간(TA)에서는 로우레벨이다. 그리고, 절전모드(Sleep mode)에서는 제1 구동전원(V1)이 타이밍제어부(135)로 인가되지 않으므로, 시분할동기신호(Tsync)가 출력되지 않는다.
터치제어부(133)는 제1 구동전원(V1) 또는 제2 구동전원(V2)을 인가 받아, 시분할동기신호(Tsync)에 따라, 전원변조부(139)에 변조신호(PWM)를 출력하고, 전원증폭기(137)에 인에이블신호(Ven)를 출력한다. 보다 상세하게는, 상기 활성모드(Active mode)에서 상기 타이밍제어부(135)가 시분할동기신호(Tsync)를 상기 터치제어부(133)에 출력하여, 터치제어부(133)는 제1 구동전원(V1)을 인가받아, 전원변조부(139)에 변조신호(PWM)를 출력하고, 전원증폭기(137)에 인에이블신호(Ven)를 출력한다. 그리고, 절전모드(Sleep mode)에서 상기 타이밍제어부(135)는 제1 구동전원(V1)을 인가 받지 못하여, 시분할동기신호(Tsync)를 터치제어부(133)에 출력하지 못한다. 따라서, 터치제어부(133)는 활성모드(Active mode)에서 상기 타이밍제어부(135)가 출력한 시분할동기신호(Tsync)를 기억하여, 절전모드(Sleep mode)에서 터치제어부(133)의 시분할신호(Tsync_MCU)를 자체적으로 생성한다. 터치제어부(133)는 제2 구동전원(V2)을 인가받아 상기 터치제어부의 시분할신호(Tsync_MCU)에 따라 전원변조부(139)에 변조신호(PWM)를 출력하고, 전원증폭기(137)에 인에이블신호(Ven)를 출력한다.
또한, 터치제어부(133)는 터치구동부(121)로부터 전송된 터치신호(TS)를 비교하여, 터치좌표를 생성한다. 사용자의 터치유무에 따라 터치블록(TB)에 인가된 터치전압(미도시)이 상이하므로, 각각의 터치신호(TS)들은 서로 다른 신호의 폭을 가지게 된다. 이러한 다수의 터치신호(TS)의 폭을 비교하여, 최종적으로 터치좌표를 생성하게 된다.
전원증폭기(137)는 전원공급부(140)로부터 제1 구동전원(V1) 또는 제2 구동전원(V2)을 인가받아, 이를 인에이블신호(Ven)에 따라 증폭하여 제3 구동전원(V3)을 전원제어부(131) 및 전원변조부(139)에 출력한다.
보다 상세하게는 활성모드(Active mode)에서 전원증폭기(137)는 하이레벨의 인에이블신호(Ven)에 따라, 제1 구동전원(V1)을 증폭시켜 전원제어부(131) 및 전원변조부(139)에 제3 구동전원(V3)을 출력한다. 이에 반해 절전모드(Sleep mode)에서는 인에이블신호(Ven)에 따라, 제2 구동전원(V2)을 증폭시켜 전원변조부(139)에만 제3 구동전원(V3)을 출력한다. 즉, 절전모드(Sleep mode)의 디스플레이구간(DS)에서는 로우레벨의 인에이블신호(Ven)를 인가받아 로우레벨의 제3 구동전원(V3)을 출력하고, 절전모드(Sleep mode)의 터치구간(TS)에서는 하이레벨의 인에이블신호(Ven)를 인가받아, 하이레벨의 제3 구동전원(V3)을 출력한다.
이렇게 전원증폭기(137)를 따로 구비하여 전원변조부(139)에 전원을 공급함으로써, 전원변조부(139)는 전원제어부(131)로부터 전원을 공급받지 않을 수 있다. 따라서, 전원변조부(139)는 전원제어부(131)와 독립적으로 구동이 가능하게 된다. 이로써, 절전모드(Sleep mode)에서 사용되는 터치표시패널(110)의 터치기능을 구현하기 위한 구성요소인 전원변조부(139), 터치제어부(133) 등의 전원을 공급할 수 있으나, 절전모드(Sleep mode)에서 사용되지 않는 터치표시패널(110)의 디스플레이기능을 구현하기 위한 구성요소인 전원제어부(131), 타이밍제어부(135) 등의 불필요한 전원을 차단할 수 있다. 이로써, 터치표시장치(100)의 노크-온(Knock-on)기능(절전모드(Sleep mode)에서 사용자의 터치로 인해 활성모드(Active mode)로 전환되는 기능)을 수행함과 동시에 터치표시장치(100)의 소비전력을 감소시켜, 터치표시장치(100)의 사용시간을 증가시킬 수 있고, 신뢰성 또한 향상시킬 수 있다.
전원변조부(139)는 전원증폭기(137)로부터 증폭된 제3 구동전원(V3)을 변조신호(PWM)에 따라 변조시켜 공통전압(Vcom)을 생성한다. 보다 상세하게는, 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서는 각 화소(PX)에서 데이터전압과의 전압차이로 액정을 움직이기 위해, 직류파형의 공통전압(Vcom)을 터치구동부(121)에 출력한다. 그리고 활성모드(Active mode)의 터치구간(TA)에서는 변조신호(PWM)에 따라 제3 구동전원(V3)을 변조시켜, 교류파형의 공통전압(Vcom)을 터치구동부(121)에 출력한다. 그리고 절전모드(Sleep mode)의 디스플레이구간(DS)에서는 터치제어부(133)에서 변조신호(PWM)가 출력되지 않으므로, 공통전압(Vcom)도 출력되지 않는다. 그리고 절전모드(Sleep mode)의 터치구간(TS)에서는 변조신호(PWM)에 따라 제3 구동전원(V3)을 변조시켜, 교류파형의 공통전압(Vcom)을 터치구동부(121)에 출력한다.
게이트구동부(123)는 타이밍제어부(135)로부터 제공된 게이트제어신호(GCS)에 응답하여, 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서 게이트라인(GL)을 통해 1 수평기간씩 순차적으로 게이트전압을 출력할 수 있다. 이에 따라, 각 게이트라인(GL)에 연결된 박막트랜지스터는 1수평기간씩 턴-온(turn-on)한다. 여기서, 게이트구동부(123)는 다수의 게이트라인(GL)에 연결된 다수의 쉬프트레지스터(미도시)로 이루어질 수 있으며, 터치표시패널(110)내부에 실장되는 GIP(Gate In Panel)형태로 구성될 수 있다.
여기서, 게이트 제어신호(GCS)는 게이트스타트펄스(GSP), 게이트쉬프트클록(GSC) 및 게이트출력인에이블신호(GOE)를 포함한다. 게이트 스타트펄스(GSP)는 첫번째 게이트라인(GL)에 게이트전압을 출력하는 시기를 결정하는 신호로서 게이트구동부(123)의 쉬프트레지스터에 인가된다. 게이트 쉬프트클록(GSC)은 각 쉬프트레지스터에 공통으로 인가되며, 차기 쉬프트레지스터(미도시)를 인에이블하는 클록신호다. 게이트출력인에이블 신호(GOE)는 쉬프트레지스터의 출력을 제어한다.
데이터구동부(125)는 타이밍제어부(135)로부터 EPI배선쌍을 통해 제공된 디지털형태의 영상데이터(RGB)를 데이터제어신호(DCS)에 따라, 아날로그 데이터전압으로 변환한다. 그리고, 데이터구동부(125)는 상기 아날로그 데이터전압을 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서 데이터라인(DL)을 통해 각 화소(PX)의 화소전극에 인가한다.
또한, 상기 데이터제어신호(DCS)는 소스스타트펄스(SSP), 소스쉬프트클록(SSC) 및 소스출력인에이블신호(SOE)를 포함한다. 소스스타트펄스(SSP)는 데이터구동부(125)의 영상데이터(RGB)의 샘플링 시작 타이밍을 결정한다. 소스쉬프트클록(SSC)은 데이터구동부(125)에서 데이터 샘플링동작을 제어하는 클록신호다. 소스출력인에이블신호(SOE)는 데이터구동부(125)의 출력 제어한다.
터치구동부(121)는 전원변조부(139)로부터 제공된 공통전압(Vcom)을 터치라인(TL)을 통해 각 터치블록(TB)에 출력할 수 있다. 보다 상세하게는, 터치구동부(121)는 활성모드(Active mode)의 디스플레이구간(DA)에서 직류파형의 공통전압(Vcom)을 각 터치블록(TB)에 출력한다. 이로써, 화소전극에 인가된 데이터전압과 공통전극인 터치블록(TB)에 인가된 공통전압(Vcom)으로 인한 전계를 통해 액정을 움직인다. 또한 터치구동부(121)는 터치구간(TA, Ts)에서 교류파형의 공통전압(Vcom)을 각 터치블록(TB)에 출력한다. 이로써, 터치전극인 터치블록(TB)에 터치전압이 충전되게 된다. 여기서 터치제어부(133)와 터치구동부(121)는 SPI(Serial Peripheral Interface) 방식으로 통신하여 정보를 교환할 수 있다.
또한, 터치구동부(121)는 터치구간에서 각 터치블록(TB)의 터치전압을 제공받아, 이를 터치신호(TS)로 변환할 수 있다. 상기 터치신호(TS)는 터치제어부(133)에 출력되어, 터치좌표를 생성할 수 있게 한다. 상기 터치전압은 사용자의 터치유무에 따른 터치블록(TB)의 정전용량의 변화로 인해 터치블록(TB)마다 상이할 수 있으며, 이러한 터치전압의 차이를 이용하여 터치를 감지한다. 상기 정전용량를 형성하는 방법에 따라, 상호(Mutual) 정전용량방식의 터치표시장치와 자기(Self) 정전용량방식의 터치표시장치로 나뉘어질 수 있다.
그리고, 터치라인(TL)과 터치구동부(321) 사이에서, 터치구동부(321)의 하나의 출력채널에 두개 이상의 터치라인(TL)을 연결하여, 터치구동부(321)의 출력채널의 수를 감소시킬 수 있는 먹스부(미도시)가 추가될 수 있다.
이렇게 상기 전압유지부(160)를 추가하여, 터치표시장치(100)의 모드전환으로 인한 전압강하가 0.3V정도로 감소하게 된다. 이로써, 터치제어부(133)는 리셋을 수행하지 않게 된다. 따라서, 터치표시장치(100)는 모드전환에도 불구하고 터치기능을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
100: 터치표시장치 110: 터치표시패널
121: 터치구동부 131: 전원제어부
133: 터치제어부 135: 타이밍제어부
137: 전원증폭기 139: 전원변조부
140: 전원공급부 150: 전원스위치
160: 전압유지부

Claims (6)

  1. 터치표시패널;
    제1 구동전원 및 제2 구동전원을 생성하는 전원공급부;
    상기 제1 구동전원 및 제2 구동전원을 인가받아, 활성모드에서는 상기 제1 구동전원을 출력하고, 절전모드에서는 상기 제2 구동전원을 출력하는 전원스위치 및
    상기 전원스위치에서 출력되는 상기 제1 구동전원 및 상기 제2 구동전원을 직류 전압으로 유지시키는 전압유지부를 포함하는 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압유지부는
    상기 제1 구동전원이 인가되는 제1 다이오드; 및
    상기 제2 구동전원이 인가되는 제2 다이오드를 포함하는 터치표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압유지부는
    상기 제1 구동전원이 충전되는 커패시터; 및
    상기 제1 구동전원을 충전시키는 제1 스위칭부를 포함하는 터치표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    상기 제1 구동전압에 따라, 상기 커패시터를 충전시키는 트랜지스터를 포함하는 터치표시장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전압유지부는
    상기 커패시터을 방전시키는 제2 스위칭부를 더 포함하는 터치표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 스위칭부는
    상기 전원스위치에서 출력되는 상기 제1 구동전원 및 상기 제2 구동전원에 따라, 상기 커패시터를 방전시키는 트랜지스터를 포함하는 터치표시장치.
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