(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスプレイタッチクロストークが減少されたディスプレイ装置及びディスプレイ装置のタッチ認識方法を提供する。【解決手段】複数の画素領域を定義するように互いに交差して形成された複数のゲートラインと複数のデータラインを含むディスプレイパネル１６０、使用者のタッチを感知する単位であるタッチ電極ごとにゲートライン及びデータラインのうち一部と重畳する複数のタッチ電極１９０、画像駆動モード及びタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動するタイミングコントローラ１１０、タッチ認識モードにおいてタッチ電極と重畳する複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子を同時にターンオンするゲートドライバ１２０、スイッチング素子がターンオンされると、タッチ電極それぞれと重畳する複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力するデータドライバ１３０を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素領域を定義するように互いに交差して形成された複数のゲートライン及び複数のデータラインを含むディスプレイパネルと、
使用者のタッチを感知する単位であるタッチ電極ごとに上記複数のゲートライン及び上記複数のデータラインのうち一部と重畳する複数のタッチ電極と、
上記ディスプレイパネルに画像を具現する画像駆動モード及び上記使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動するタイミングコントローラと、
上記タッチ認識モードにおいて上記タッチ電極と重畳する上記複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子を同時にターンオンするゲートドライバと、
上記スイッチング素子が同時にターンオンされると、上記タッチ電極それぞれと重畳する上記複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力するデータドライバと
を含むことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
上記ゲートドライバは、上記タイミングコントローラからゲートハイイネーブル信号が入力されると、上記タッチ電極と重畳する上記複数のゲートラインにゲートハイ電圧を印加して上記スイッチング素子をターンオンする
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
上記ゲートドライバは、上記タッチ認識モードにおいて上記タッチ電極と重畳する上記複数のゲートラインにゲートハイ電圧を同時に出力した後、上記画像駆動モードにおいて上記タッチ電極と重畳する上記複数のゲートラインにゲートハイ電圧を順次出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
上記データドライバは、上記タッチ認識モードにおいて上記タッチ電極と重畳するデータラインに上記同一レベルのディスプレイデータを出力し、上記画像駆動モードにおいて上記タッチ電極と重畳するデータラインに上記画像をディスプレイするためのディスプレイデータを出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
上記同一レベルのディスプレイデータは、ブラック画像を表現するレベルのディスプレイデータである
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
上記タイミングコントローラは、上記タッチ認識モードにおいてゲートハイイネーブル信号を出力して上記ゲートドライバがゲートハイ電圧を出力するようにした後、タッチをセンシングするためのタッチシンク信号をタッチセンシング部に出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
上記タッチシンク信号に応答してタッチ電極から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチの有無を決定するタッチセンシング部をさらに含み、
上記タッチシンク信号は、上記ゲートハイイネーブル信号が上記タイミングコントローラから上記ゲートドライバに入力された後、上記タイミングコントローラから上記タッチセンシング部に入力される
ことを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
上記複数のタッチ電極は、パターニングにより分割されており、上記画像駆動モードにおいて共通電極として機能し、上記タッチ認識モードにおいて上記使用者のタッチによるキャパシタの変化を感知するタッチ電極として機能する
ことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
ディスプレイパネルに画像を具現する画像駆動モード及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動するディスプレイ装置のタッチ認識方法において、
上記タッチ認識モードにおいて上記使用者のタッチを認識する単位であるタッチ電極と重畳する複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子を同時にターンオンする段階と、
上記スイッチング素子がターンオンされると、上記タッチ電極に重畳する複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力する段階と、
タッチシンク信号に応じて上記タッチ電極から受信されたセンシング信号に基づいて上記使用者のタッチの有無を感知する段階と
を含むことを特徴とするディスプレイ装置のタッチ認識方法。
【請求項１０】
上記スイッチング素子をターンオンする段階は、ゲートハイイネーブル信号によって上記タッチ電極と重畳する複数のゲートラインにゲートハイ電圧を印加して上記スイッチング素子をターンオンする
ことを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ装置のタッチ認識方法。
【請求項１１】
上記使用者のタッチの有無を感知する段階の後、上記画像駆動モードにおいて、上記タッチ電極と重畳する複数のデータラインに上記画像をディスプレイするためのディスプレイデータを出力する段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のディスプレイ装置のタッチ認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置及びディスプレイ装置のタッチ認識方法に関し、より具体的には、タッチセンサが内蔵されたディスプレイ装置及びディスプレイ装置のタッチ認識方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動通信端末やノートパソコンのような各種の携帯用電子機器の発展に伴って、これに適用できる平板ディスプレイ装置（Flat Panel Display Device）に対する要求が増大している。
【０００３】
平板ディスプレイ装置としては、液晶ディスプレイ装置（Liquid Crystal Display Device）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel）、電界放出ディスプレイ装置（Field Emission Display Device）、発光ダイオードディスプレイ装置（Light Emitting Diode Display Device）、有機発光ダイオードディスプレイ装置（Organic Light Emitting Diode Display Device）が開発されている。
【０００４】
このうち、液晶ディスプレイ装置は、量産技術の発展、駆動手段の容易性、低電力消費、高画質化及び大画面化の実現によって適用分野が拡大され、さらにこのような液晶ディスプレイ装置に使用者が指やペンを用いてスクリーンに直接情報を入力できるタッチスクリーンが結合した形態の液晶ディスプレイ装置が脚光を浴びている。
【０００５】
液晶ディスプレイ装置にタッチスクリーンを適用する際、従来は液晶パネル上部に別途設けられたタッチパネルを配置していたが、最近はスリム化のためにタッチスクリーンが液晶パネルに内蔵された形態で開発が行われている。
【０００６】
特に、下部基板に形成された共通電極のような既存の構成をタッチセンシング電極として活用する方式の液晶ディスプレイ装置をインセルタッチ（in-cell touch）液晶ディスプレイ装置という。
【０００７】
インセルタッチ液晶ディスプレイ装置は、画像ディスプレイのためのディスプレイパネルと使用者のタッチを検出するためのタッチスクリーンがディスプレイパネルの複数の画素とタッチスクリーンの構造的な特性によって時間的に分割されて駆動する（時分割駆動）。ここで、ディスプレイパネルには画像ディスプレイのための複数の画素が配置されており、タッチスクリーンには複数のタッチ駆動電極と複数のタッチセンシング電極が配列されている。
【０００８】
タッチセンシング期間（非表示期間）に使用者の指タッチが行われると、タッチが行われたタッチセンシングブロックにキャパシタンスの変化が発生し、タッチセンシング電極はこれを通じてキャパシタンスの変化を感知して使用者のタッチの有無及び位置をセンシングする。
【０００９】
ところが、従来技術によると、タッチセンサ（センシング電極）がディスプレイパネルの外部に存在する時には画像ディスプレイ機能とタッチセンシング機能が別途に駆動されて互いに影響を与えないが、ディスプレイパネル内にタッチセンサが内蔵されるとそれぞれの駆動が互いに影響を及ぼすようになる。即ち、タッチセンシング駆動が画像ディスプレイ駆動に影響を及ぼすことになり、逆に、画像ディスプレイ駆動がタッチセンシング駆動に影響を及ぼすことにもなる。これをより詳細に説明するために図１を参照する。
【００１０】
図１は、従来技術（特許文献１）によるインセルタッチタイプの液晶ディスプレイ装置においてブラックをディスプレイする画素とホワイトをディスプレイする画素のキャパシタンス変化を示す図面である。
【００１１】
図１から分かるように、ブラックをディスプレイする画素（Black）とホワイトをディスプレイする画素（White）での液晶の配列が相違するため、これによって液晶層のキャパシタンスに差（Cm_w-Cm_b）が発生する。
【００１２】
このような画素間のキャパシタンスの差はタッチセンシング期間が始まった後にも画素に残存してタッチ感度に影響を与えることになるが、このようなキャパシタンスの差がオフセット（off-set）のように作用してタッチの認識にノイズとして作用することをディスプレイタッチクロストーク（Display Touch Crosstalk）という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第7,859,521号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したようなディスプレイタッチクロストークはタッチの精度及び安定度を低下させるため問題となる。
【００１５】
本発明は上述した問題を解決するために考案されたものであって、ディスプレイタッチクロストークが減少されたディスプレイ装置及びディスプレイ装置のタッチ認識方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上述したような目的を達成するために、複数の画素領域を定義するように互いに交差して形成された複数のゲートライン及び複数のデータラインを含むディスプレイパネル、使用者のタッチを感知する単位であるタッチ電極ごとに上記複数のゲートライン及び上記複数のデータラインのうち一部と重畳する複数のタッチ電極、上記ディスプレイパネルに画像を具現する画像駆動モード及び上記使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動するタイミングコントローラ、上記タッチ認識モードで上記タッチ電極と重畳する上記複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子を同時にターンオンするゲートドライバ、及び上記スイッチング素子がターンオンされると、上記タッチ電極それぞれと重畳する上記複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力するデータドライバを含むディスプレイ装置を提供する。
【００１７】
本発明は、上述したような目的を達成するために、ディスプレイパネルに画像を具現する画像駆動モード及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動するディスプレイ装置のタッチ認識方法において、上記タッチ認識モードで上記使用者のタッチを認識する単位であるタッチ電極と重畳する複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子を同時にターンオンする段階、上記スイッチング素子がターンオンされると、上記タッチ電極に重畳する複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力する段階、及びタッチシンク信号によって上記タッチ電極から受信されたセンシング信号に基づいて上記使用者のタッチの有無を感知する段階を含むディスプレイ装置のタッチ認識方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、次のような効果が得られる。本発明は、まず、タッチ認識モードでタッチセンシングブロックに含まれた複数の画素に同一のディスプレイデータを印加してディスプレイタッチクロストークを減少させる効果がある。また、ディスプレイタッチクロストークが減少するに伴ってタッチ信号のノイズが減少し、使用者のタッチ認識率及び精度が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術によるインセルタッチタイプの液晶ディスプレイ装置においてブラックをディスプレイする画素とホワイトをディスプレイする画素のキャパシタンス変化を示す図面である。
【図２】本発明によるディスプレイ装置の一実施例を示す図面である。
【図３】本発明によるディスプレイ装置において画像駆動モード及びタッチ認識モードが交互に時分割駆動されることを示す図面である。
【図４】本発明によるディスプレイ装置のタッチ電極の一実施例を示す図面である。
【図５】本発明によるディスプレイ装置の他の実施例を示す図面である。
【図６】本発明によるディスプレイ装置の一実施例においてゲートハイイネーブル信号に応じてゲートドライバが動作することを示す図面である。
【図７】本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明によるディスプレイ装置及びディスプレイ装置のタッチ認識方法を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
一実施例において、本発明によるディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置であり、以下では便宜上本発明によるディスプレイ装置は液晶ディスプレイ装置であることを基準にして説明することにする。しかし、本発明によるディスプレイ装置が必ずしも液晶ディスプレイ装置に限定されるものではなく、発光ダイオードディスプレイ装置（Light Emitting Diode Display Device）、有機発光ダイオードディスプレイ装置（Organic Light Emitting Diode Display Device）などのディスプレイ装置であってもよい。
【００２２】
液晶ディスプレイ装置は、液晶層の配列を調節する方式によってＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードなど多様に開発されている。
【００２３】
このうち、ＩＰＳモードとＦＦＳモードは，下部基板上に画素電極（Pixel ITO）と共通電極Ｖｃｏｍを配置して、画素電極と共通電極間の電界によって液晶層の配列を調節する水平電界方式である。
【００２４】
本発明の実施例による液晶ディスプレイ装置は，ＩＰＳモードまたはＦＦＳモードのように、下部基板上に画素電極及び共通電極が形成される構造を有する液晶ディスプレイ装置に適用される。
【００２５】
しかし、これに限定されずに、ＴＮモード、ＶＡモードのように、下部基板上に画素電極が形成され、上部基板上に共通電極が形成される構造を有する液晶ディスプレイ装置にも適用される。
【００２６】
＜ディスプレイ装置の第１実施例＞
【００２７】
図２は、本発明によるディスプレイ装置の一実施例を示す図面である。図２から分かるように、本発明によるディスプレイ装置１００は，タイミングコントローラ１１０、ゲートドライバ１２０、データドライバ１３０、タッチ駆動部１４０、タッチセンシング部１５０、ディスプレイパネル１６０、及びタッチ駆動電極１７０とタッチ電極１７０，１８０を含む。
【００２８】
タイミングコントローラ１１０は，１つのフレーム期間を時間的に画像がディスプレイされる期間と使用者のタッチが感知される期間に分割し、ディスプレイパネル１６０に画像をディスプレイする画像駆動モード及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるようにディスプレイパネル１６０を時分割して駆動する。
【００２９】
画像駆動モードにおいて、タイミングコントローラ１１０は、外部からの画像信号を整列してフレーム単位のデジタル画像データＲ，Ｇ，Ｂに変換し、デジタル画像データをデータドライバ１３０に供給する。
【００３０】
画像駆動モードにおいて、タイミングコントローラ１１０は、外部から入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及びクロック信号ＣＬＫを用いてゲートドライバ１２０の制御のためのゲート制御信号ＧＣＳ及びデータドライバ１３０の制御のためのデータ制御信号ＤＣＳを生成する。ここで、ゲート制御信号ＧＣＳはゲートドライバ１２０に供給され、データ制御信号ＤＣＳはデータドライバ１３０に供給される。
【００３１】
データ制御信号ＤＣＳは、ソーススタートパルス（Source Start Pulse）、ソースサンプリングクロック（Source Sampling Clock）、ソース出力イネーブル（Source Output Enable）及び極性制御信号を含む。
【００３２】
ゲート制御信号ＧＣＳは、ゲートスタートパルス（Gate Start Pulse）、ゲートシフトクロック（Gate Shift Clock）及びゲート出力イネーブル（Gate Output Enable）を含む。
【００３３】
タッチ認識モードにおいて、タイミングコントローラ１１０は、タッチ認識モードで使用者のタッチを認識する最小単位であるタッチ電極１７０，１８０に含まれる複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子をターンオンするゲートハイイネーブル信号ＧＨＥをゲートドライバ１２０に出力する。
【００３４】
タッチ認識モードにおいて、タイミングコントローラ１１０は、スイッチング素子がターンオンされた後、タッチシンク信号（touch sync）をタッチセンシング部１５０に出力する。タッチシンク信号に応答して、タッチセンシング部１５０は、タッチ電極１７０，１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチの有無を感知する。以下では、タイミングコントローラ１１０によってディスプレイパネル１６０に画像を具現する画像駆動モード及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが１つのフレーム期間で時分割されて交互に駆動されることについて説明する。
【００３５】
図３は、本発明によるディスプレイ装置において画像駆動モード及びタッチ認識モードが交互に時分割駆動されることを示す図面である。
【００３６】
図２及び図３から分かるように、本発明によるディスプレイ装置１００のタイミングコントローラ１１０は、ディスプレイパネル１６０に画像を具現する画像駆動モード（Display Mode：ＤＭ）及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モード（Touch Mode：ＴＭ）が交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動する。即ち、ディスプレイパネル１６０は、画像駆動モードＤＭとタッチ認識モードＴＭに交互に時分割駆動される。
【００３７】
画像駆動モードは、ディスプレイパネル１６０上にディスプレイしようとする画像を表現するモードであり、タッチ認識モードは、ディスプレイパネル１６０をタッチする使用者のタッチ位置を認識するモードである。
【００３８】
一実施例において、ディスプレイパネル１６０にゲートラインと平行な方向にｎ個の列だけタッチ駆動電極１７０が形成されている場合、タイミングコントローラ１１０は、１フレームの間に全ての列のタッチ駆動電極１７０から使用者のタッチをセンシングできるようにタッチ認識モードＴＭ及び画像駆動モードＤＭをｎ回交互に駆動する。ここで、ｎは自然数である。
【００３９】
即ち、タイミングコントローラ１１０は、第１タッチ駆動ラインＴＸ１を１フレームの間タッチ認識モードＴＭ１及び画像駆動モードＤＭ１で駆動し、第２タッチ駆動ラインＴＸ２を１フレームの間タッチ認識モードＴＭ２及び画像駆動モードＤＭ２で駆動し、第ｎ−１タッチ駆動ラインＴＸｎ−１をタッチ認識モードＴＭｎ−１及び画像駆動モードＤＭｎ−１で駆動し、第ｎタッチ駆動ラインＴＸｎをタッチ認識モードＴＭｎ及び画像駆動モードＤＭｎで駆動して総ｎ列のタッチ駆動電極１７０を時分割制御する。
【００４０】
ゲートラインが７６８個であるＸＧＡ（ＸＧＡ：eXtended Graphics Array）級ＴＦＴ−ＬＣＤを例に挙げると、ゲートラインのＴＦＴ（Thin Film Transistor）のターンオン時間は２１μｓ以下であり、１秒当り６０フレームの速度でリフレッシュ（refresh）される場合、１つのフレームの時間は１６．７ｍｓとなる。従って、１６．７ｍｓの時間を周期としてタッチ認識モード及び画像駆動モードが繰り返し実行される。
【００４１】
この時、タッチ認識モードは、画像駆動モードの維持時間に比べて相対的に短い時間の間だけ維持される。即ち、タッチ認識モードは、画像駆動モードと画像駆動モードの間で短時間だけ維持されるように駆動されることによって、液晶パネルにディスプレイされる画質に影響が無いようにする。一実施例において、タッチ認識モードは、画像駆動モードの１／１０、１／４０、またはそれ以下の時間だけ駆動される。
【００４２】
一実施例において、１つのフレームに含まれるタッチ認識モードはタッチ駆動ラインＴＸと平行な方向に形成されたタッチ駆動電極１７０の数だけ細分化され、それぞれのタッチ駆動ラインＴＸに連結されたタッチ駆動電極１７０で使用者のタッチが順次センシングされる。
【００４３】
例えば、最初の列のタッチ駆動ラインＴＸ１に連結されたタッチ駆動電極１７０で使用者のタッチをセンシングするために、タイミングコントローラ１１０はゲートハイイネーブル信号ＧＨＥをゲートドライバ１２０に供給し、ゲートドライバ１２０はゲートハイイネーブル信号ＧＨＥに応答してタッチ駆動電極１７０に空間的に重畳する複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを供給する。そして、データドライバ１３０は同一レベルのディスプレイデータを該当データラインに出力する。これにより、最初の列のタッチ駆動ラインＴＸ１に対応する画素間のディスプレイデータが同一になると、タイミングコントローラ１１０はタッチシンク信号をタッチセンシング部１５０に出力して使用者のタッチの有無をセンシングする。
【００４４】
次に、２番目の列のタッチ駆動ラインＴＸ２に連結されたタッチ駆動電極１７０で使用者のタッチをセンシングするために、タイミングコントローラ１１０はゲートハイイネーブル信号ＧＨＥをゲートドライバ１２０に供給し、ゲートドライバ１２０はゲートハイイネーブル信号ＧＨＥに応答してタッチ駆動電極１７０に空間的に重畳する複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを供給する。そして、データドライバ１３０は、同一レベルのディスプレイデータをデータラインに出力する。これにより、２番目の列のタッチ駆動ラインＴＸ２に対応する画素間のディスプレイデータが同一になると、タイミングコントローラ１１０は、タッチシンク信号をタッチセンシング部１５０に出力して使用者のタッチの有無をセンシングできるようにする。
【００４５】
このような方法で、最後の列に形成されたタッチ駆動電極ＴＸｎで使用者のタッチをセンシングする。即ち、使用者のタッチは最初の列のタッチ駆動電極ＴＸ１から最後の列のタッチ駆動電極ＴＸｎまで順次センシングされる。
【００４６】
ゲートドライバ１２０は、タッチ認識モードで使用者のタッチを認識する最小単位であるタッチ電極に空間的に重畳している複数のゲートラインにそれぞれ連結されたスイッチング素子をターンオンさせる。
【００４７】
上記タッチ電極は、タッチ駆動電極１７０及びタッチセンシング電極１８０を含み、タッチ駆動電極１７０は、上記ゲートラインと平行な方向に配列され、１つのタッチ駆動ラインＴＸに連結される。
【００４８】
一実施例において、ゲートドライバ１２０は、タイミングコントローラ１１０からゲートハイイネーブル信号ＧＨＥが入力されると、タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳している複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを印加してスイッチング素子をターンオンさせる。
【００４９】
データドライバ１３０は、タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳している上記複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳している複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを出力する。
【００５０】
一実施例において、データドライバ１３０は、タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳している複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳している複数のデータラインにブラック画像を表現するディスプレイデータを出力することができる。即ち、一実施例において、同一レベルを有するディスプレイデータはブラック画像を表現するディスプレイデータになる。
【００５１】
従来は、画像駆動モードにおいて画素別に異なるグレー値（gray）のデータが入力されることによってキャパシタンスの差が発生し、タッチ認識モードにおいて使用者のタッチセンシング時にディスプレイクロストークが発生したが、上述したようにタッチ認識モードが始まる時に使用者のタッチを感知しようとする電極１７０，１８０に該当する画素に同一レベルのディスプレイデータを入力させることによってこのような問題を解決することができる。
【００５２】
データドライバ１３０は、タッチ認識モードの間使用者のタッチをセンシングするために上記スイッチング素子に同一レベルのディスプレイデータを出力し、上記画像駆動モードの間タッチ駆動電極１７０に空間的に重畳する複数のデータラインにディスプレイデータを出力して画像タッチ認識モードが終了した後、ディスプレイしようとする画像がディスプレイされるようにする。
【００５３】
タッチ認識モードにおいて、タッチシンク信号がタイミングコントローラ１１０からタッチセンシング部１５０に入力されると、タッチ駆動部１４０は、タッチ駆動ラインＴＸを通じてタッチ駆動電極１７０に駆動信号を印加し、タッチセンシング部１５０は、タッチセンシングラインＲＸを通じてタッチセンシング電極１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチをセンシングする。
【００５４】
タッチ認識モードにおいて、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥによってタッチ駆動電極１７０に重畳している複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨが供給された後、タッチシンク信号がタッチセンシング部１５０に入力されると、タッチシンク信号に応じて、タッチセンシング部１５０は、上記タッチセンシング電極１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチの有無を感知する。
【００５５】
ディスプレイパネル１６０は、複数のゲートラインＧＬ、複数のデータラインＤＬ、複数の画素電極、共通電極を含む。ディスプレイパネル１６０は、画像駆動モードの間ディスプレイしようとする画像をディスプレイし、タッチ認識モードの間使用者のタッチをセンシングする。
【００５６】
使用者のタッチを感知する最小単位であるタッチ電極それぞれは、上記複数のゲートライン及び上記複数のデータラインのうち一部と空間的に重畳する。具体的には、複数のゲートラインと複数のデータラインは複数のサブグループでグループ化されるようにディスプレイパネルに配置され、１つ以上のゲートラインまたはデータラインを含む各サブグループは使用者のタッチを感知する最小単位であるタッチ電極それぞれに空間的に重畳する。各サブグループのゲートラインの数とデータラインの数は異なる。
【００５７】
ゲートラインＧＬは、基板上で一方向、例えば横方向に配列されている。データラインＤＬは、上記基板上で他方向、例えば縦方向に配列されている。従って、上記ゲートラインＧＬとデータラインＤＬは、交差して配列されることによって複数の画素領域を定義する。例えば、上記画素は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂ、及び白色Ｗのうち少なくともいずれか１つの画素である。上記データラインＤＬは、上記ゲートラインＧＬと異なる層に形成される。上記データラインＤＬは、直線状に形成されるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、曲線状に形成されることもできる。
【００５８】
図示されてはいないが、薄膜トランジスタはスイッチング素子としてゲートラインＧＬとデータラインＤＬが交差する領域に形成される。上記薄膜トランジスタはゲート電極、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を含む。上記ゲート電極は、上記ゲートラインＧＬから分岐されて形成され、上記ソース電極は、データラインＤＬから分岐されて形成され、上記ドレイン電極は、上記ソース電極と対向し離隔して形成される。このような薄膜トランジスタの構成は、上記ゲート電極が上記半導体層の下に位置するボトムゲート構造または上記ゲート電極が上記半導体層の上に位置するトップゲート構造など多様に変更され、それぞれの電極の形態なども当業界に公知された多様な形態に変更される。
【００５９】
画素電極は、上記画素領域それぞれに形成されており、このような画素電極は、上記薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に連結されている。特に、上記画素電極は、上記ドレイン電極と直接連結されるが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００６０】
共通電極は、画像をディスプレイする画像駆動モードで共通電圧Ｖｃｏｍを供給して画像をディスプレイする。そして、使用者のタッチを感知するタッチ認識モードで共通電極はタッチ電極として駆動されてタッチを検出する。
【００６１】
即ち、共通電極は，画像駆動モードで上記画素電極とともに電界を形成して液晶層を駆動させる役割をする。一実施例において、上記共通電極または画素電極は、上記画素領域で少なくとも１つ以上のスリット（slit）を含むことができる。上記スリットを通じて上記共通電極及び画素電極の間にはフリンジフィールド（fringe field）が形成され、このようなフリンジフィールドによって液晶が駆動される。
【００６２】
共通電極は、上述したように画素電極とともに電界を形成して液晶を駆動させる役割をし、また、タッチ認識モードで使用者のタッチ位置をセンシングできるように使用者のタッチ物体とキャパシタンスを形成する役割をする。
【００６３】
タッチ電極１７０，１８０は、使用者のタッチを認識する電極であって、ディスプレイパネル１６０に形成され、画像駆動モードで画素電極とともに電界を形成して画像をディスプレイする共通電極をパターニングして形成される。
【００６４】
この場合、共通電極は、画像駆動モードでは、基板上で交差して配列されるゲートライン及びデータラインによって定義される画素領域内に形成された画素電極とともに電界を形成して画像をディスプレイできるように動作し、タッチ認識モードでは、使用者のタッチによるキャパシタンスの変化を感知するタッチ電極として動作する。
【００６５】
図４は、本発明によるディスプレイ装置のタッチ電極の一実施例を示す図面である。
【００６６】
図２及び図４から分かるように、本発明の一実施例によるタッチ駆動電極１７０は、複数のタッチ駆動電極１７０ａ〜１７０ｉに分割される。以下では、説明の便宜上、ディスプレイパネル１６０が、横３つ、縦３つのタッチ駆動電極１７０ａ〜１７０ｉを含み、各タッチ駆動電極は、計１２個の画素に対応する４つのゲートラインと３つのデータラインに空間的に重畳するものと仮定して説明する。
【００６７】
タッチ駆動電極１７０及びタッチセンシング電極１８０は、使用者のタッチを認識する最小単位である。一実施例において、タッチ駆動電極１７０は、共通電極のパターニングによって形成される。
【００６８】
タッチ駆動電極１７０は、パターニングされた共通電極のうち一部であり、ゲートラインと平行な方向に形成された１つのタッチ駆動ラインは、複数のタッチ駆動電極と連結される。即ち、第１タッチ駆動ラインＴＸ１には、３つのタッチ駆動電極１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃが連結され、第２タッチ駆動ラインＴＸ２には、３つのタッチ駆動電極１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆが連結され、第３タッチ駆動ラインＴＸ３には，３つのタッチ駆動電極１７０ｇ，１７０ｈ，１７０ｉが連結される。
【００６９】
それぞれのタッチ駆動ラインＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３は、タッチ駆動部１４０と連結されてタッチ駆動信号の入力を受ける。
【００７０】
１つのタッチ駆動電極１７０の下部構造には複数の画素が対応すが、１つのタッチ駆動電極１７０下部にいくつのゲートライン及びデータラインが含まれるかは応用製品のタッチ解像度によって適応的に変更される。即ち、少ない数のゲートライン及びデータラインを含むようにタッチ駆動電極１７０をパターニングするとタッチ解像度が増加し、多くの数のゲートライン及びデータラインに空間的に重畳するようにタッチ駆動電極１７０をパターニングするとタッチ解像度が減少するようになる。タッチセンシング電極１８０は、パターニングされた共通電極のうち一部であったり、共通電極と分離されて別途に形成された電極であって、タッチ感知ラインＲＸ１に沿ってタッチセンシング部１５０と連結されて使用者タッチによるキャパシタンスの変化をセンシングする。タッチセンシング電極１８０は，データラインの方向と平行な方向に形成される。
【００７１】
このようなタッチ駆動電極１７０及びタッチセンシング電極１８０は，共通電極が分割されて形成されるため互いに同一層に位置することができる。しかし、本発明によるディスプレイ装置が必ずしもこれに限定されるものではない。
【００７２】
使用者のタッチがディスプレイパネル１６０上に存在すると、タッチ駆動電極１７０及びタッチセンシング電極１８０に形成される電界の変化によってキャパシタンスの変化が発生し、タッチセンシング部１５０は，このようなキャパシタンスの変化を通じて使用者のタッチの有無を認識することができる。
【００７３】
＜ディスプレイ装置の第２実施例＞
図５は、本発明によるディスプレイ装置の他の実施例を示す図面である。図５から分かるように、本発明によるディスプレイ装置１００は，タイミングコントローラ１１０、ゲートドライバ１２０、データドライバ１３０、タッチセンシング部１５５、ディスプレイパネル１６０、及びタッチセンシングブロック１９０を含む。以下では、重複を避けるために上述したディスプレイ装置の第１実施例との差を中心に説明する。
【００７４】
タイミングコントローラ１１０は、１つのフレーム期間を画像がディスプレイされる期間と使用者タッチが感知される期間に時間的に分割し、ディスプレイパネル１６０に画像を具現する画像駆動モード（Display Mode：ＤＭ）及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モード（Touch Mode：ＴＭ）が交互になるようにディスプレイパネル１５０を時分割して駆動する。
【００７５】
この時、タッチ認識モードは、画像駆動モードの維持時間に比べて相対的に短い時間の間だけ維持される。即ち、タッチ認識モードは、画像駆動モードと画像駆動モードの間で短時間だけ維持されるように駆動することによって、液晶パネルにディスプレイされる画質に影響が無いようにする。一実施例において、上記タッチ認識モードは、画像駆動モードの１／１０、１／４０、またはそれ以下の時間だけ駆動される。
【００７６】
タッチセンシングブロック１９０を用いて使用者のタッチをセンシングするために、タイミングコントローラ１１０は、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥをゲートドライバ１２０に供給し、ゲートドライバ１２０は、タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを供給する。そして、データドライバ１３０は、同一レベルのディスプレイデータを該当データラインに出力する。これにより、同一レベルのディスプレイデータがタッチセンシングブロック１９０に対応する画素に供給されると、タイミングコントローラ１１０は、タッチシンク信号をタッチセンシング部１５０に出力して使用者のタッチの有無をセンシングできるようにする。
【００７７】
ゲートドライバ１２０は、タッチ認識モードで使用者のタッチを認識する最小単位であるタッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している複数のゲートラインにそれぞれ連結されたスイッチング素子をターンオンする。
【００７８】
一実施例において、ゲートドライバ１２０は、タイミングコントローラ１１０からゲートハイイネーブル信号ＧＨＥが入力されると、タッチセンシングブロック１９０に含まれる複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを印加してスイッチング素子をターンオンすることができる。
【００７９】
データドライバ１３０は、タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している上記複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、タッチセンシングブロック１９０に重畳している複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを供給する。
【００８０】
一実施例において、データドライバ１３０は、タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している複数のデータラインにブラック画像を表現するディスプレイデータを供給する。
【００８１】
従来は、画像駆動モードにおいて画素別に異なるグレー値（gray）のデータが入力されることによってキャパシタンスの差が発生し、タッチ認識モードにおいて使用者のタッチセンシング時にディスプレイクロストークが発生したが、上述したようにタッチ認識モードが始まる時に使用者のタッチを感知しようとする電極１９０に該当する画素に同一レベルのディスプレイデータを入力させることによってこのような問題を解決することができる。
【００８２】
データドライバ１３０は、タッチ認識モードの間使用者のタッチをセンシングするために、上記スイッチング素子に同一レベルのディスプレイデータを出力し、上記画像駆動モードの間タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳する複数のデータラインにディスプレイデータを出力して画像タッチ認識モードが終了した後ディスプレイしようとする画像がディスプレイされるようにする。
【００８３】
タッチ認識モードにおいて、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥによって、タッチセンシングブロック１９０に空間的に重畳している複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨが出力されると、タッチシンク信号がタッチセンシング部１５５に入力され、タッチシンク信号によって、タッチセンシング部１５５は、タッチセンシングブロック１９０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチの有無を感知する。
【００８４】
ディスプレイパネル１６０は、複数のゲートラインＧＬ、複数のデータラインＤＬ、複数の画素電極、及び共通電極を含む。ディスプレイパネル１６０は、画像駆動モードでディスプレイしようとする画像をディスプレイし、タッチ認識モードの間使用者のタッチをセンシングする。
【００８５】
共通電極は、画像をディスプレイする画像駆動モードで共通電圧Ｖｃｏｍを供給して画像をディスプレイする。そして、使用者のタッチを感知するタッチ認識モードで共通電極はタッチ電極として駆動してタッチを検出する。
【００８６】
即ち、共通電極は、画像駆動モードで上記画素電極とともに電界を形成して液晶層を駆動させる役割をする。一実施例において、上記共通電極または画素電極は、上記画素領域で少なくとも１つ以上のスリット（slit）を含むことができる。上記スリットを通じて上記共通電極及び画素電極の間にはフリンジフィールド（fringe field）が形成され、このようなフリンジフィールドによって液晶が駆動される。
【００８７】
共通電極は、上述したように電界を形成して液晶を駆動させる役割をするとともに、タッチ認識モードで使用者のタッチ位置をセンシングできるように使用者のタッチ物体とキャパシタンスを形成する役割をする。
【００８８】
タッチ電極は、使用者のタッチを認識する最小単位であるタッチセンシングブロック１９０を複数含む。
【００８９】
タッチセンシングブロック１９０は、ディスプレイパネル１６０に形成されて画像駆動モードで画素電極とともに電界を形成して画像をディスプレイする共通電極をパターニングして形成される。
【００９０】
タッチセンシングブロック１９０それぞれは、タッチセンシング部１５５に連結されて使用者のタッチによるキャパシタンスの変化をタッチセンシング部１５５に伝達する。
【００９１】
＜ディスプレイ装置のタッチ認識方法＞
以下では、本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法を、図面を参照して詳細に説明する。以下では、説明の便宜上、ディスプレイパネル１６０が横３つ、縦３つのタッチ駆動電極１７０ａ〜１７０ｉを含み、１つのタッチ駆動電極にはゲートライン４つ、データライン３つを含んで計１２個の画素を含むものと仮定して説明する。
【００９２】
図６は、本発明によるディスプレイ装置の一実施例において、ゲートハイイネーブル信号に応じてゲートドライバ１２０が動作することを示す図面であり、図７は、本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法の一実施例を示すフローチャートである。
【００９３】
図７から分かるように、本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法は、ディスプレイパネルに画像を具現する画像駆動モード及び使用者のタッチを感知するタッチ認識モードが交互になるように１つのフレーム期間を時分割して駆動する。  
【００９４】
例えば、本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法は、１つのフレーム期間を画像がディスプレイされる期間と使用者タッチが感知される期間に時間的に時分割する。
【００９５】
本発明によるディスプレイ装置のタッチ認識方法は、まず、タッチ認識モードにおいて、使用者のタッチを認識する最小単位であるタッチ電極に空間的に重畳している複数のゲートラインにそれぞれ連結されたスイッチング素子をターンオンする（Ｓ１１００）。
【００９６】
一実施例において、スイッチング素子をターンオンする段階（Ｓ１１００）で、タイミングコントローラ１１０からゲートハイイネーブル信号ＧＨＥがゲートドライバ１２０に入力されると、ゲートドライバ１２０を用いてタッチ電極に空間的に重畳している複数のゲートラインにゲートハイ電圧ＶＧＨを印加してスイッチング素子をターンオンすることができる。
【００９７】
次に、上記スイッチング素子がターンオンされると、データドライバ１３０を用いて上記タッチ電極に空間的に重畳している複数のデータラインに同一レベルのディスプレイデータを供給する（Ｓ１２００）。
【００９８】
一実施例において、ディスプレイデータを供給する段階（Ｓ１２００）で、タッチ電極に空間的に重畳している複数のゲートラインに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、タッチ電極に空間的に重畳している全ての複数のデータラインにブラック画像を表現するレベルのディスプレイデータがデータドライバ１３０から出力される。
【００９９】
次に、タッチシンク信号によって上記タッチ電極から使用者のタッチの有無を感知する（Ｓ１３００）。
【０１００】
次に、上記画像駆動モードの間、上記タッチ電極に空間的に重畳している複数のデータラインに上記画像をディスプレイするためのディスプレイデータを出力する。
【０１０１】
以下において、図４及び図６を参照してより詳細に説明すると次の通りである。図６は、図４のように計３つのタッチ駆動ラインＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３が形成された場合、ゲートドライバの駆動を示す図面である。
【０１０２】
まず、第１タッチ認識モードＴＭ１において、ゲートハイイネーブル信号（GHE１）がタイミングコントローラ１１０からゲートドライバ１２０に出力されると、ゲートハイイネーブル信号（GHE１）に応じて、ゲートドライバ１２０は、タッチ駆動電極１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに空間的に重畳しているゲートラインＧＬ１〜ＧＬ４にゲートハイ電圧ＶＧＨを出力する。ゲートハイ電圧ＶＧＨによってゲートラインＧＬ１〜ＧＬ４にそれぞれ連結されたスイッチング素子がターンオンされると、データドライバ１３０は、同一のディスプレイデータをタッチ駆動電極１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに空間的に重畳しているデータラインに出力する。
【０１０３】
次に、タッチセンシング部１５０にタイミングコントローラ１１０からタッチ同期信号touch sync 1が入力されると、タッチ駆動部１４０は、第１タッチ駆動ラインＴＸ１を通じてタッチ駆動電極１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃに駆動信号を供給し、タッチセンシング部１５０は、タッチセンシングラインＲＸ１〜ＲＸ３を通じてタッチセンシング電極１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチをセンシングする。
【０１０４】
次に、第１画像駆動モードＤＭ１において画像を表現するためにゲートラインＧＬ１〜ＧＬ４をターンオンし、データラインを通じてディスプレイデータを印加する。
【０１０５】
このように第１タッチ駆動ラインＴＸ１で使用者のタッチをセンシングした後、第２タッチ駆動ラインＴＸ２で使用者のタッチをセンシングするために次のような過程を行う。
【０１０６】
まず、第２タッチ認識モードＴＭ２において、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥ２がタイミングコントローラ１１０からゲートドライバ１２０に出力されると、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥ２に応じてゲートドライバ１２０はタッチ駆動電極１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆに空間的に重畳しているゲートラインＧＬ５〜ＧＬ８にゲートハイ電圧ＶＧＨを出力する。ゲートハイ電圧ＶＧＨによってゲートラインＧＬ５〜ＧＬ８それぞれに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、データドライバ１３０は、同一のディスプレイデータをタッチ駆動電極１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆに空間的に重畳しているデータラインに出力する。
【０１０７】
次に、タッチセンシング部１５０にタイミングコントローラ１１０からタッチ同期信号touch sync 2が入力されると、タッチ駆動部１４０は、第２タッチ駆動ラインＴＸ２を通じてタッチ駆動電極１７０ｄ，１７０ｅ，１７０ｆに駆動信号を供給し、タッチセンシング部１５０は,タッチセンシングラインＲＸ１〜ＲＸ３を通じてタッチセンシング電極１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチをセンシングする。
【０１０８】
次に、第２画像駆動モードＤＭ２において画像を表現するためにゲートラインＧＬ５〜ＧＬ８をターンオンし、データラインを通じてディスプレイデータを印加する。
【０１０９】
このように第２タッチ駆動ラインＴＸ２で使用者のタッチをセンシングした後、最後の列である第３タッチ駆動ラインＴＸ３で使用者のタッチをセンシングするために次のような過程を行う。
【０１１０】
まず、第３タッチ認識モードＴＭ３において、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥ３がタイミングコントローラ１１０からゲートドライバ１２０に出力されると、ゲートハイイネーブル信号ＧＨＥ２に応じてゲートドライバ１２０はタッチ駆動電極１７０ｇ，１７０ｈ，１７０ｉに空間的に重畳しているゲートラインＧＬ９〜ＧＬ１２にゲートハイ電圧ＶＧＨを出力する。ゲートハイ電圧ＶＧＨによってゲートラインＧＬ９〜ＧＬ１２それぞれに連結されたスイッチング素子がターンオンされると、データドライバ１３０は、同一のディスプレイデータをタッチ駆動電極１７０ｇ，１７０ｈ，１７０ｉに空間的に重畳しているデータラインに出力する。
【０１１１】
次に、タッチセンシング部１５０にタイミングコントローラ１１０からタッチ同期信号touch sync 3が入力されると、タッチ駆動部１４０は第３タッチ駆動ラインＴＸ３を通じてタッチ駆動電極１７０ｇ，１７０ｈ，１７０ｉに駆動信号を供給し、タッチセンシング部１５０はタッチセンシングラインＲＸ１〜ＲＸ３を通じてタッチセンシング電極１８０から受信されたセンシング信号に基づいて使用者のタッチをセンシングする。
【０１１２】
次に、第３画像駆動モードＤＭ３において画像を表現するためにゲートラインＧＬ９〜ＧＬ１２をターンオンし、データラインを通じてディスプレイデータを印加する。
【符号の説明】
【０１１３】
１００  ディスプレイ装置、
１１０  タイミングコントローラ、
１２０  ゲートドライバ、
１３０  データドライバ、
１４０  タッチ駆動部、
１５０  タッチセンシング部、
１５５  タッチセンシング部、
１６０  ディスプレイパネル、
１７０  タッチ駆動電極、
１８０  タッチセンシング電極、
１９０  タッチセンシングブロック。
【図１】
2014115647.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014115647.tif 000008
【図７】
2014115647.tif 000009