(57)【要約】【課題】触覚画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置を提供すること。【解決手段】静電容量方式のタッチスクリーンパネルを通じたタッチ動作時に触覚画像によって発生する電場がタッチ動作を邪魔することを防ぐための触覚画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置を開示する。タッチスクリーン装置は、触覚タッチパネル、タッチ電圧印加部、及び触覚電圧印加部を含む。触覚タッチパネルは複数のタッチ駆動ラインと複数のタッチセンシングラインを含んでタッチ機能とハプティック機能を行う。タッチ電圧印加部はタッチ駆動電圧を触覚タッチパネルに印加する。触覚電圧印加部は使用者のタッチ動作に対応するタッチセンシング電圧がタッチセンシングラインを通じて受信されると、タッチ駆動電圧が印加されないブランク区間の間、表示される画像に対応する触覚電圧を触覚タッチパネルに印加する。【選択図】図２
2014056580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタッチ駆動ラインと複数のタッチセンシングラインを含む触覚タッチパネルにタッチ機能とハプティック機能を提供する触覚画像の表現方法であって、
タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加する段階と、
使用者のタッチ動作に対応するタッチセンシング電圧が前記タッチセンシングラインを通じて受信されると、垂直ブランク区間内において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、表示されるべき前記触覚画像に対応する触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加する段階と、を含むことを特徴とする触覚画像の表現方法。
【請求項２】
前記触覚電圧は前記画像が表示されるフレーム区間ごとに位相が反転されることを特徴とする請求項１に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項３】
前記触覚電圧は、前記画像を表示する表示パネルのスイッチング素子を活性化するスキャン信号が印加されない区間の間に印加されることを特徴とする請求項１に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項４】
前記垂直ブランク区間はタッチ区間及び触覚区間に区分され、
前記タッチ駆動電圧は、前記タッチ区間内に前記複数のタッチ駆動ラインに順次印加され、
前記触覚電圧は前記触覚区間内の予め設定された時間に印加されることを特徴とする請求項１に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項５】
互いに隣接するフレームの垂直ブランク区間に対応して印加される触覚電圧は各々互いに異なる位相を有することを特徴とする請求項４に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項６】
前記触覚区間は更に第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分され、
前記第１触覚フレーム区間に印加される触覚電圧と前記第２触覚フレーム区間に印加される触覚電圧は各々互いに異なる位相を有することを特徴とする請求項４に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項７】
前記垂直ブランク区間は、第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分され、
複数の前記タッチ駆動電圧は、前記垂直ブランク区間内に前記複数のタッチ駆動ラインに順次印加され、
前記触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧が印加される以前と以後に１つづつ、前記複数のタッチ駆動ライン及び／又は前記複数のタッチセンシングラインに、順次印加され、
前記触覚電圧は、前記第１触覚フレーム区間と前記第２触覚フレーム区間とで位相が互いに反転することを特徴とする請求項１に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項８】
複数の前記タッチ駆動電圧は、前記各垂直ブランク区間内に、前記複数のタッチ駆動ラインに順次印加され、
前記触覚電圧は、隣接して印加された前記タッチ駆動電圧の間の時間に、前記複数のタッチ駆動ライン及び／又は前記複数のタッチセンシングラインに、順次印加され、
（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）垂直ブランク区間に印加される前記触覚電圧と、（４Ｎ−１）番目の垂直ブランク区間に印加される前記触覚電圧とは、各々互いに異なる位相を有し、（４Ｎ−２）番目の垂直ブランク区間と（４Ｎ）番目の垂直ブランク区間には触覚電圧が印加されない、ことを特徴とする請求項１に記載の触覚画像の表現方法。
【請求項９】
複数のタッチ駆動ラインと複数のタッチセンシングラインを含んでタッチ機能とハプティック機能を行う触覚タッチパネルと、
タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加するタッチ電圧印加部と、
使用者のタッチ動作に対応するタッチセンシング電圧が前記タッチセンシングラインを通じて受信されると、垂直ブランク区間内において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、表示されるべき触覚画像に対応する触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加する触覚電圧印加部と、を含むことを特徴とするタッチスクリーン装置。
【請求項１０】
前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは同じ基板に配置されることを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１１】
前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは互いに交差し、互いに交差する領域には絶縁層がさらに配置されて前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインを電気的に絶縁させることを特徴とする請求項１０に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１２】
前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、互いに平行することを特徴とする請求項１０に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１３】
前記触覚電圧印加部は、前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに前記触覚電圧を印加することを特徴とする請求項１０に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１４】
前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、各々異なる基板に配置されることを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１５】
前記触覚電圧印加部は、前記タッチセンシングラインに前記触覚電圧を印加することを特徴とする請求項１４に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１６】
前記触覚電圧は画像が表示されるフレーム区間ごとに位相が反転して前記触覚タッチパネルに印加されることを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１７】
前記触覚電圧は前記タッチセンシングラインを通じて検出されたタッチ部位に対応して印加されることを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１８】
前記触覚タッチパネル下に配置された表示パネルをさらに含み、
前記触覚タッチパネルと前記表示パネルとの間に配置されて前記触覚電圧が前記表示パネルに印加されることを遮断するシールド層をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項１９】
前記表示パネルに配置されたスイッチング素子を活性化するスキャン信号を出力するスキャン駆動部をさらに含み、
前記触覚電圧印加部は、前記スキャン信号が印加されないブランク区間の間に前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインの各々に触覚電圧を印加することを特徴とする請求項１８に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２０】
前記ブランク区間は、前記画像の垂直ブランク区間であることを特徴とする請求項１９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２１】
前記タッチ電圧印加部と前記触覚電圧印加部は、１つのタッチ駆動電圧と１つの触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２２】
１つのタッチフレーム区間は、第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に分割され、
前記触覚電圧印加部は、前記第１触覚フレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２３】
２つのタッチフレーム区間は、１つのタッチフレーム区間として定義され、
前記触覚電圧印加部は、第１タッチフレーム区間の間、前記タッチ駆動電圧が印加される以前に触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、第２タッチフレーム区間の間、前記タッチ駆動電圧が印加された後に触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２４】
前記触覚電圧印加部は、（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）タッチフレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、（４Ｎ−１）番目のタッチフレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２５】
画像の垂直ブランク区間は、タッチ区間と触覚区間に区分され、
前記タッチ電圧印加部はタッチ区間の間に前記タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記触覚電圧印加部は触覚区間の間に前記触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【請求項２６】
画像の垂直ブランク区間は、タッチ区間と触覚区間に区分され、前記触覚区間は第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分され、
前記タッチ電圧印加部は、前記タッチ区間の間に前記タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、
前記触覚電圧印加部は、前記第１触覚フレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は触覚（タクチル、ｔａｃｔｉｌｅ）画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置に係り、より詳細には、静電容量方式のタッチスクリーンパネル上に、触知（ハプティック、ｈａｐｔｉｃ）機能を具現するための触覚画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人々は多様なアプリケーションで電子及び機械装置とインターフェーシング（相互作用）し、さらに自然で使いやすく、有益なインターフェースに対する要求は絶え間ない関心事である。このような状況において、人々は多様なアプリケーションのコンピュータ装置とインターフェーシングする。上述したアプリケーションはゲーム、シミュレーション及びアプリケーションプログラムのように各々、コンピュータが生成した環境と相互作用する。マウス及びトラックボールのようなコンピュータ入力装置は、上述したアプリケーションで入力を提供し、グラフィック環境でカーソルのコントロールに賞用される。
【０００３】
いくつかのインターフェース装置において、力覚（フォース）フィードバック又は触覚（タクチル）フィードバックが使用者に提供されるが、このようなフィードバックを総称して「触知（ハプティック）フィードバック（ｈａｐｔｉｃ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）」という。例えば、ジョイステック、マウス、ゲームパッド、ステアリングホイール又は、他の類型の装置のハプティックバージョンは、ゲーム又は他のアプリケーションプログラムのようなグラフィック環境で発生するイベント又は相互作用に基づいて使用者に力覚（フォース）を出力できる。
【０００４】
携帯用コンピュータ又はラップトップコンピュータのような電子装置でマウスは典型的に作業上において非常に広い作業空間を占める。その結果、トラックボールのような、より小型の装置が度々用いられる。一般的に、携帯用コンピュータによく用いられる装置は、「タッチパッド（ｔｏｕｃｈｐａｄ）」であり、これはコンピュータのキーボード付近に提供される小さな四角形状の平面パッドである。タッチパッドは、タッチパッドに加えられる圧力を検出する容量性センサ、又は、圧力センサのような多様なセンシング（感知）技術によって指示子（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｏｂｊｅｃｔ）の位置を感知する。使用者は指先でタッチパッドに接触し、そのパッド上の指を動かしてグラフィック環境にディスプレイされたカーソルを動かす。
【０００５】
一方、タッチスクリーンは、ディスプレイスクリーンに覆われた感知パッドを介して情報を入力する場合に使われる典型的装置であり、これはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）のような装置及び他の携帯用電子装置で用いられる。
【０００６】
静電容量方式のタッチスクリーンパネル上にハプティック機能を具現するための触覚パネルを配置すると、電磁場がタッチスクリーンパネルと触覚パネルとの間に形成されて手指のタッチによる電磁場の変化をセンシングできない。もし、タッチスクリーンパネルと触覚パネルが別々に配置されると、ハプティック機能を有するタッチスクリーン装置の厚さ及び重さは増加し、透過率は減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０３１００５５号明細書
【特許文献２】米国特許７，５７９，７５８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１０／０１５６８４５号明細書
【特許文献４】米国特許７，３４２，５７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、静電容量方式のタッチスクリーンパネルを介したタッチ動作時に、表示すべき触覚画像に対応する触覚電圧によって発生する電場がタッチ動作による電場の変動を邪魔することを防止するための触覚画像の表現方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上述した触覚画像の表現方法を行うためのタッチスクリーン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した本発明の目的を実現するために一実施形態によると、複数のタッチ駆動ラインと複数のタッチセンシングラインを含む触覚タッチパネルにタッチ機能とハプティック機能を提供する触覚画像の表現方法が提供される。前記触覚画像の表現方法において、タッチ駆動電圧が前記触覚タッチパネルに印加される。使用者のタッチ動作に対応するタッチセンシング電圧が前記タッチセンシングラインを通じて受信されれば、画像データが供給されない垂直ブランク区間内において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間に、表示すべき触覚画像に対応する触覚電圧が前記触覚タッチパネルに印加される。
【００１１】
一実施形態において、前記触覚電圧は、画像が表示されるフレーム区間ごとに位相が反転されてもよい。
【００１２】
一実施形態において、前記触覚電圧は、前記画像を表示する表示パネルのスイッチング素子を活性化するスキャン信号が印加されない区間の間に印加されてもよい。
【００１３】
一実施形態において、前記垂直ブランク区間は、タッチ区間及び触覚区間に区分されてもよい。ここで、前記触覚電圧は、前記触覚区間内の予め設定された時間に印加されてもよい。
【００１４】
一実施形態において、互いに隣接するタッチフレーム区間に対応して印加される触覚電圧は各々異なる位相を有してもよい。
【００１５】
一実施形態において、前記タッチ駆動電圧が印加されるタッチフレーム区間は、第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分されてもよい。ここで、前記第１触覚フレーム区間に印加される触覚電圧と前記第２触覚フレーム区間に印加される触覚電圧は、各々異なる位相を有してもよい。
【００１６】
一実施形態において、前記タッチ駆動電圧が印加される２つのタッチフレーム区間は、１つの触覚フレーム区間を画定してもよい。ここで、第１タッチフレーム区間の間、前記触覚電圧は前記タッチ駆動電圧が印加される以前に印加されてもよく、第２タッチフレーム区間の間、前記触覚電圧は前記タッチ駆動電圧が印加された後に印加されてもよい。
【００１７】
一実施形態において、（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）タッチフレーム区間に印加される触覚電圧と（４Ｎ−１）番目のタッチフレーム区間に印加される触覚電圧は、各々異なる位相を有してもよい。
【００１８】
一実施形態において、画像の垂直ブランク区間は、タッチ区間と触覚区間に区分されてもよい。ここで、前記タッチ駆動電圧は前記タッチ区間の間に印加され、前記触覚電圧は前記触覚区間の間に印加されてもよい。
【００１９】
一実施形態において、画像の垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分され、前記触覚区間は第１触覚フレーム区間及び第２触覚フレーム区間に区分されてもよい。ここで、前記タッチ駆動電圧は、タッチ区間の間に印加されてもよく、第１触覚電圧は第１触覚フレーム区間の間に印加され、前記第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が印加されてもよい。
【００２０】
上述した本発明の他の目的を実現するために一実施形態に係るタッチスクリーン装置は触覚タッチパネル、タッチ電圧印加部及び触覚電圧印加部を含む。前記触覚タッチパネルは複数のタッチ駆動ラインと複数のタッチセンシングラインを含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。前記タッチ電圧印加部は、タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加する。前記触覚電圧印加部は、使用者のタッチ動作に対応するタッチセンシング電圧が前記タッチセンシングラインを通じて受信されると、前記タッチ駆動電圧が印加されないブランク区間の間、表示される画像に対応する触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加する。
【００２１】
一実施形態において、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、同じ基板に配置されてもよい。ここで、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは互いに交差し、互いに交差する領域には絶縁層をさらに配置して前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインを電気的に絶縁しもよい。また、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、互いに平行であってもよい。また、前記触覚電圧印加部は、前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに前記触覚電圧を印加してもよい。
【００２２】
一実施形態において、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、各々異なる基板に配置されてもよい。ここで、前記触覚電圧印加部は、前記タッチセンシングラインに前記触覚電圧を印加してもよい。
【００２３】
一実施形態において、前記触覚電圧は、画像が表示されるフレーム区間ごとに位相が反転して前記触覚タッチパネルに印加されてもよい。
【００２４】
一実施形態において、前記触覚電圧は、前記タッチセンシングラインを通じて検出されたタッチ部位に対応して印加されてもよい。
【００２５】
一実施形態において、前記タッチスクリーン装置は前記触覚タッチパネルの下に配置された表示パネルをさらに含み、前記触覚タッチパネルと前記表示パネルとの間に配置されて前記触覚電圧が前記表示パネルに印加されることを遮断するシールド層をさらに含んでもよい。
【００２６】
一実施形態において、前記タッチスクリーン装置は、前記表示パネルに配置されたスイッチング素子を活性化するスキャン信号を出力するスキャン駆動部をさらに含み、前記触覚電圧印加部は前記スキャン信号が印加されないブランク区間の間に前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインの各々に触覚電圧を印加してもよい。
【００２７】
一実施形態において、前記ブランク区間は、前記画像の垂直ブランク区間であってもよい。
【００２８】
一実施形態において、前記タッチ電圧印加部と前記触覚電圧印加部は、１つのタッチ駆動電圧と１つの触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【００２９】
一実施形態において、１つのタッチフレーム区間は、第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に分割されてもよい。ここで、前記触覚電圧印加部は前記第１触覚フレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【００３０】
一実施形態において、２つのタッチフレーム区間は、１つのタッチフレーム区間を画定してもよい。ここで、前記触覚電圧印加部は、第１タッチフレーム区間の間、前記タッチ駆動電圧が印加される以前に触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、第２タッチフレーム区間の間、前記タッチ駆動電圧が印加された後に触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【００３１】
一実施形態において、前記触覚電圧印加部は、（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）タッチフレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、（４Ｎ−１）番目のタッチフレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【００３２】
一実施形態において、画像の垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分されてもよい。ここで、前記タッチ電圧印加部はタッチ区間の間に前記タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記触覚電圧印加部は触覚区間の間に前記触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【００３３】
一実施形態において、画像の垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分され、前記触覚区間は第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分されてもよい。ここで、前記タッチ電圧印加部は前記タッチ区間の間に前記タッチ駆動電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。また、前記触覚電圧印加部は前記第１触覚フレーム区間の間に第１触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加し、前記第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を前記触覚タッチパネルに印加してもよい。
【発明の効果】
【００３４】
このような触覚画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置によると、静電容量方式のタッチスクリーン装置にハプティック機能を付与するために、表示すべき画像に対応する画像データが供給されない垂直ブランク区間の中、タッチ駆動電圧が印加されない区間に、表示される画像に対応する触覚電圧を触覚タッチパネルに印加することによって、タッチ動作時、触覚画像に対応する触覚電圧によって発生する電場がタッチ動作による電場の変動を邪魔することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る触覚画像の表現方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【図３】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。
【図４】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。
【図５】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。
【図６】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。
【図７】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第５の例を説明するための波形図である。
【図８】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第６の例を説明するための波形図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【図１０】図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。
【図１１】図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。
【図１２】図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。
【図１３】図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。
【図１４】本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためにブロック図である。
【図１５】図１４に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。
【図１６】本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためにブロック図である。
【図１７】図１６に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。
【図１８】本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【図１９】図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。
【図２０】図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。
【図２１】図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。
【図２２】図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。
【図２３】図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第５の例を説明するための波形図である。
【図２４】本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためにブロック図である。
【図２５】図２４に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る触覚画像の表現方法及びそれを行うためのタッチスクリーン装置をより詳細に説明する。
【００３７】
図１は本発明に係る触覚画像の表現方法を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
図１を参照すると、表示パネル上に画像を表示する（段階Ｓ１１０）。前記表示パネル上に表示される画像は、多様な質感を有し得る。例えば、樹皮や岩表面のようにデコボコした質感の画像であるか、金属質感の画像であるか、又は布の質感の画像である。
【００３９】
前記画像データが供給されないディスプレイ垂直ブランク区間の間に、タッチ駆動電圧を前記表示パネル上に配置された触覚タッチパネルに形成されたタッチ駆動ラインに供給し（段階Ｓ１２０）、タッチセンシング電圧を前記触覚タッチパネルに形成されたタッチセンシングラインを通じて収集する（段階Ｓ１３０）。前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインは、１つの基板上に形成されるか、又は各々異なる基板上に形成される。前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングラインが各々異なる基板に形成されると、前記タッチセンシングラインが形成された基板は前記タッチ駆動ラインが形成された基板の上に配置される。
【００４０】
タッチ動作時、前記タッチ駆動ラインにタッチ駆動電圧（或いは駆動電圧又は駆動電流）が印加されると、該タッチ駆動ラインに隣接する前記タッチセンシングラインの周辺に形成されたキャパシタに電場が形成される。人の身体やタッチペンなどのタッチ手段が接近（又は、接触）すると、前記電場の強度が変動し、前記キャパシタから電荷が流出入する。上述したように電場の変動は前記電荷の流出入、即ち電流変動となり、前記タッチセンシングラインを通じてセンシング電圧として収集される。
【００４１】
引き続き、タッチが発生したかどうかをチェックする（段階Ｓ１４０）。例えば、収集されたタッチセンシング電圧が基準電圧より大きいか又は小さいかがチェックされると、該部位にタッチが発生したと判別される。
【００４２】
段階Ｓ１４０において、タッチが発生しないとチェックされると、触覚画像の表現方法の終了可否をチェックする（段階Ｓ１４２）。段階Ｓ１４２において、終了とチェックされると触覚画像の表現方法を終了し、未終了とチェックされると、段階Ｓ１１０にフィードバックする。
【００４３】
一方、段階Ｓ１４０において、タッチが発生したとチェックされると、収集されたタッチセンシング電圧に基づいてタッチ位置を判別する（段階Ｓ１５０）。
【００４４】
引き続き、表示される画像に対応する触覚電圧をタッチ発生部位のタッチ電極に供給した後（段階Ｓ１６０）、段階Ｓ１１０にフィードバックする。前記触覚電圧は多様な大きさの幅と振幅を有するパルス形態で印加される。例えば、デコボコした質感の程度が大きい場合、大きい振幅の触覚電圧が印加され、デコボコした質感の程度が小さい場合、小さい振幅の触覚電圧が印加される。また、前記触覚電圧は多様なタイミングで印加される。例えば、前記触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧が印加されるタッチ区間とは別に区分された触覚区間に、同じタイミングで印加されるか、又は各々異なるタイミングで印加される。また、前記触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧が印加されるタッチ区間の間に、前記タッチ駆動電圧が印加されない他のタイミングで印加できる。この時、前記触覚電圧は順次的なタイミングで印加される。上述した触覚電圧が印加される多様なタイミングの例は後述する図面を参照して詳しく説明する。
【００４５】
以上、説明したように、垂直ブランク区間においてタッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、表示すべき触覚画像に対応する触覚電圧を触覚タッチパネルに印加することによって、前記触覚電圧によって発生する電場が、タッチ動作による電場の変動を邪魔することを防止できる。
【００４６】
以下において上述した触覚画像の表現方法を行うための多様なタッチスクリーン装置に対して説明する。
【００４７】
図２は本発明の一実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【００４８】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るタッチスクリーン装置１００は、触覚タッチパネル１１０、電圧送受信部１２０、表示パネル１３０、データ駆動部１４０、スキャン駆動部１５０、及びタイミング制御部１６０を含む。
【００４９】
前記触覚タッチパネル１１０は、複数のタッチ駆動ライン１１２と複数のタッチセンシングライン１１４を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。前記タッチ駆動ライン１１２は、Ｙ軸と平行するように延伸してＸ軸方向に配列される。前記タッチセンシングライン１１４は、Ｘ軸と平行するように延伸してＹ軸方向に配列される。
【００５０】
本実施形態において、前記タッチ駆動ライン１１２は、四角形状のＩＴＯパターンがチェーン形状に接続された構造を有する。また、前記タッチセンシングライン１１４は、四角形状のＩＴＯパターンがチェーン形状に接続された構造を有する。これによって、ＸＹ平面上で観察するとき、前記触覚タッチパネル１１０は格子形状を有してもよい。図２において、前記タッチ駆動ライン１１２と前記タッチセンシングライン１１４は交差するので交差する領域には別途の絶縁層（図示せず）がさらに形成される。
【００５１】
前記電圧送受信部１２０は、タッチ電圧印加部１２２、センシング電圧収集部１２４及び触覚電圧印加部１２６を含み、前記触覚タッチパネル１１０及び前記タイミング制御部１６０に各々接続される。
【００５２】
前記タッチ電圧印加部１２２は、前記タッチ駆動ライン１１２の各々に接続されて前記タッチ駆動ライン１１２にタッチ駆動電圧を印加する。
【００５３】
前記センシング電圧収集部１２２は、前記タッチセンシングライン１１４の各々に接続されてタッチセンシング電圧を受信し、受信されたタッチセンシング電圧を前記タイミング制御部１６０に提供する。
【００５４】
前記触覚電圧印加部１２６は、前記タッチ駆動ライン１１２の各々及び前記タッチセンシングライン１１４の各々に接続され、垂直ブランク区間において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、前記表示パネル１３０上に表示される画像に対応する触覚電圧を前記タッチ駆動ライン１１２の各々及び前記タッチセンシングライン１１４の各々に印加する。前記ブランク区間は、画像の垂直ブランク区間であってもよい。前記触覚電圧は、タッチ駆動電圧より大きい電圧である。例えば、前記表示パネル１３０上に表示される画像がデコボコした質感の画像である場合、前記触覚電圧印加部１２６は、第１の大きさの触覚電圧を提供する。前記触覚電圧はハプティック効果を高めるために正負逆位相の電圧を交互に印加できる。例えば、１番目のブランク区間の間、第１位相を有する第１触覚電圧が印加され、２番目ブランク区間の間、前記第１位相に反転する第２位相を有する第２触覚電圧が印加される。
【００５５】
前記触覚電圧印加部１２６と前記タッチ電圧印加部１２２は各々異なる時間に動作する。前記タッチ電圧印加部１２２と前記触覚電圧印加部１２６の動作は、前記タイミング制御部１６０の制御に基づいて作動する。
【００５６】
前記表示パネル１３０は、前記触覚タッチパネル１１０の下に配置される。前記表示パネル１３０は、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、有機発光表示パネルなどであってもよい。前記表示パネル１３０が液晶表示パネルである場合、前記表示パネル１３０は画像表示のために複数の画素電極（図示せず）、前記画素電極を活性化（アクティブに）するための複数のスイッチング素子（図示せず）を含む。前記スイッチング素子は薄膜トランジスタを含み得る。
【００５７】
前記データ駆動部１４０は、前記表示パネル１３０に配置された画素電極にデータ信号を提供する。例えば、前記表示パネル１３０にスイッチング素子を備えると、前記データ駆動部１４０は前記スイッチング素子を経由して前記画素電極にデータ信号を提供する。
【００５８】
前記スキャン駆動部１５０は、前記表示パネル１３０に配置されたスイッチング素子を活性化するスキャン信号を出力する。前記スキャン信号が前記スイッチング素子に印加されると、前記スイッチング素子はターンオンされて前記データ信号を前記画素電極に伝達する。この時、前記触覚電圧印加部１２６は、前記スキャン信号が印加されない垂直ブランク区間の間に前記タッチ駆動ライン１１２の各々及び前記タッチセンシングライン１１４の各々に触覚電圧を印加する。
【００５９】
前記タイミング制御部１６０は、前記表示パネル１３０上に画像を表示するために画像データと前記画像データに対応する第１制御信号を前記データ駆動部１５０に提供し、前記表示パネル１３０に備えるスイッチング素子を活性化するための第２制御信号を前記スキャン駆動部１６０に提供する。また、前記タイミング制御部１６０は、タッチ機能を実行するために前記タッチ電圧印加部１２２に第３制御信号を提供し、前記センシング電圧収集部１３０から提供されるタッチセンシング電圧を受信する。また、前記タイミング制御部１６０は、ハプティック機能を実行ために前記触覚電圧印加部１２４に第４制御信号を提供する。
【００６０】
本実施形態において、前記タッチスクリーン装置１００はシールド層１７０をさらに含む。前記シールド層１７０は前記触覚タッチパネル１１０と前記表示パネル１３０との間に配置されて前記触覚電圧印加部１２６から出力される前記触覚電圧が前記表示パネル１３０に印加されることを遮断する。
【００６１】
一方、前記シールド層１７０は前記表示パネル１３０内に配置され得る。例えば、前記表示パネル１３０がアレイ基板、前記アレイ基板に対向する対向基板及び前記アレイ基板と前記対向基板との間に掲載された液晶層を含む液晶表示パネルであれば、前記シールド層１７０は前記対向基板に形成されるか、又は、前記シールド層１７０は前記アレイ基板に形成される。
【００６２】
以下に、図２に示した触覚タッチパネル１１０に印加されるタッチ駆動電圧と触覚電圧の多様なタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ（ｎは自然数）はタッチ駆動ラインを意味し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎはタッチセンシングラインを意味する。
【００６３】
図３は図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。
【００６４】
図２及び図３を参照すると、表示パネル上に表示すべき画像のデータが供給されない垂直ブランク区間（Ｖ＿ＢＬＡＮＫ）は、タッチ区間（ＴＯＵＣＨ）と触覚区間（ＴＡＣＴＩＬＥ）に区分される。
【００６５】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力され、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。
【００６６】
前記触覚区間の間、触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に印加されるタイミングは同一である。本実施形態において、前記触覚電圧は前記触覚区間内の予め設定された時間に印加される。例えば、１番目のタッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の印加時間と２番目のタッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の印加時間は同一である。また、１番目のタッチセンシングラインに印加される触覚電圧の印加時間と２番目のタッチセンシングラインに印加される触覚電圧の印加時間は同一である。
【００６７】
前記触覚電圧は毎フレーム区間ごとに位相が反転し印加されてもよい。例えば、１番目の垂直ブランク区間に対応する触覚区間の間、第１触覚電圧が印加される。２番目垂直ブランク区間に対応する触覚区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が印加される。このように、フレーム区間ごとに触覚電圧の位相が反転して印加されることによって、ハプティック効果（又は、振動効果）を高めることができる。
【００６８】
図３においては、全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が同時に印加される場合を示しているが、タッチが発生した領域に対応して局部的に前記触覚電圧が印加されてもよい。
【００６９】
例えば、前記センシング電圧収集部１２４が前記タッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部１６０はこれを分析して、何れの位置でタッチが発生するかを判別する。この時、前記タイミング制御部１６０はタッチが発生した部位に対する情報を前記触覚電圧印加部１２６に提供する。前記触覚電圧印加部１２６はタッチが発生した部位に対応する該当タッチ駆動ライン及び該当タッチセンシングラインに触覚電圧が印加される。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインは複数であってもよい。
【００７０】
以上、説明したように、表示すべき画像に対応する画像データが供給されない垂直ブランク区間において、タッチ区間の間にタッチ駆動電圧を印加し、タッチセンシング電圧を収集して、触覚区間の間に触覚電圧をタッチ駆動ラインとタッチセンシングラインに同時に印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【００７１】
図４は図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。図４において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【００７２】
図２及び図４を参照すると、表示すべき画像に対応する画像データが供給されない垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分される。前記触覚区間は第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分される。
【００７３】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。前記タッチセンシング電圧を収集するために前記センシング電圧収集部１２４は、１番目のタッチ駆動電圧が印加される時間から最後のタッチ駆動電圧が印加される時間まで一定レベルの電圧を前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加する。例えば、第１タッチセンシングラインＳ１を通じて収集された第１センシング電圧が前記一定レベルの電圧より高いか又は低い場合、前記第１タッチセンシングラインＳ１を通じてタッチが発生することを判別できる。
【００７４】
前記第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に互いに同じタイミングで印加される。
【００７５】
前記第２触覚フレーム区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に互いに同じタイミングで印加される。
【００７６】
以上、説明したように、垂直ブランク区間の第１触覚フレーム区間の間に第１触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに互いに同じタイミングで印加され、垂直ブランク区間の第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が、前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに互いに同じタイミングで印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【００７７】
図５は、図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。図５において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【００７８】
図２及び図５を参照すると、１つの垂直ブランク（以下、タッチフレームともいう）区間（ＴＯＵＣＨ＿ＦＲＡＭＥ）は第１触覚フレーム区間（１ＳＴ＿ＴＡＣＴＩＬＥ＿ＦＲＡＭＥ）と第２触覚フレーム区間（２ＮＤ＿ＴＡＣＴＩＬＥ＿ＦＲＡＭＥ）に区分される。
【００７９】
前記タッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。前記タッチセンシング電圧を収集するために前記センシング電圧収集部１２４は、タッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧を前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加する。例えば、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎにはタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧が連続的に印加される。これによって、例えば、第１タッチセンシングラインＳ１を通じて収集された第１センシング電圧が前記一定レベルの電圧より高いか又は低い場合、前記第１タッチセンシングラインＳ１を通じてタッチが発生することを判別できる。
【００８０】
前記第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加された以前と以後に、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。前記第１触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧が印加される時間又は前記タッチセンシング電圧が印加される時間と重ならないように印加される。
【００８１】
前記第２触覚フレーム区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加される以前と以後に、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。前記第２触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧が印加される時間又は前記タッチセンシング電圧が印加される時間と重ならないように印加される。
【００８２】
図５で全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加されることを示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【００８３】
例えば、前記センシング電圧収集部１２４がタッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部１６０はこれを分析して何れの位置でタッチが発生するかを判別できる。この時、前記タイミング制御部１６０は、タッチが発生した部位に対する情報（例えば、タッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインに対する情報）を前記触覚電圧印加部１２６に提供する。前記触覚電圧印加部１２６は、タッチが発生した部位に対応する該当タッチ駆動ライン及び該当タッチセンシングラインに触覚電圧を印加する。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインの各々は複数であってもよい。
【００８４】
以上、説明したように、タッチ駆動電圧が印加される１つのタッチフレーム区間のうち、第１触覚フレーム区間には第１触覚電圧がタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインに印加され、第２触覚フレーム区間には前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧がタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【００８５】
図６は図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。図６において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは、前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【００８６】
図２及び図６を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間の中の奇数番目の垂直ブランク区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は、前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、第１触覚電圧は、前記タッチ駆動電圧と前記タッチセンシング電圧の何れも印加されていない時間に、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に順次に印加される。
【００８７】
一方、画像データが供給されない垂直ブランク区間の中の偶数番目の垂直ブランク区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は、前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が、前記タッチ駆動電圧と前記タッチセンシング電圧の何れも印加されていない時間に、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に順次に印加される。
【００８８】
図６において、前記タッチセンシング電圧を収集するために前記センシング電圧収集部１２４は、タッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧を前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加される。例えば、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎにはタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧が連続的に印加される。これによって、例えば、第１タッチセンシングラインＳ１を通じて収集された第１センシング電圧が前記一定レベルの電圧より高いか又は低い場合、前記第１タッチセンシングラインＳ１を通じてタッチが発生することを判別できる。
【００８９】
図６では、全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が順次に印加される場合を示したが、タッチが発生した領域に対応して前記触覚電圧は局部的に印加されてもよい。
【００９０】
以上、説明したように、画像データが供給されない奇数番目の垂直ブランク区間の間、第１触覚電圧を順次に印加して、画像データが供給されない偶数番目の垂直ブランク区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧を順次に印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【００９１】
図７は図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第５の例を説明するための波形図である。図７において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【００９２】
図２及び図７を参照すると、２つのタッチフレーム区間は１つの触覚フレーム区間を定義する。１番目のタッチフレーム区間の間、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加される以前に印加され、２番目のタッチフレーム区間の間、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加された後に印加される。
【００９３】
１番目のタッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は、前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加される以前に前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【００９４】
前記２番目のタッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加された後に前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【００９５】
図７において、前記タッチセンシング電圧を収集するために前記センシング電圧収集部１２４はタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧を前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加する。例えば、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎにはタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧が連続的に印加される。これによって、例えば、第１タッチセンシングラインＳ１を通じて収集された第１センシング電圧が前記一定レベルの電圧より高いか又は低い場合、前記第１タッチセンシングラインＳ１を通じてタッチが発生することを判別できる。
【００９６】
図７で全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加される場合を示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【００９７】
以上、説明したように、２つのタッチフレーム区間を１つの触覚フレーム区間に設定し、１番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加される以前に触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに順次に印加され、２番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加された後に触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに順次に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【００９８】
図８は図２に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第６の例を説明するための波形図である。図８において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【００９９】
図２及び図８を参照すると、（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）垂直ブランク（図８で「１ＳＴ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部１２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加されて、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々でタッチセンシング電圧がセンシングされる時間とは異なる時間に第１触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０１００】
（４Ｎ−２）番目の垂直ブランク（図８で「２ＮＤ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、前記第１触覚電圧は前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加されない。
【０１０１】
（４Ｎ−１）番目の垂直ブランク（図８で「３ＲＤ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々でタッチセンシング電圧がセンシングされる時間とは異なる時間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０１０２】
（４Ｎ）番目の垂直ブランク（図８に示さず）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は、前記センシング電圧収集部１２４によって収集される。この時、前記第２触覚電圧は前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加されない。
【０１０３】
図８において、前記タッチセンシング電圧を収集するために前記センシング電圧収集部１２４はタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧を前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに印加する。例えば、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎにはタッチ駆動電圧が印加される時間ごとに一定レベルの電圧が連続的に印加される。これによって、例えば、第１タッチセンシングラインＳ１を通じて収集された第１センシング電圧が前記一定レベルの電圧より高いか又は低い場合、前記第１タッチセンシングラインＳ１を通じてタッチが発生することを判別できる。
【０１０４】
以上、説明したように、２番目及び４番目のタッチフレーム区間の間、触覚電圧が印加されないで、１番目及び３番目のタッチフレーム区間の間、触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに順次に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０１０５】
図９は本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【０１０６】
図９を参照すると、本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置２００は、触覚タッチパネル２１０、電圧送受信部２２０、表示パネル２３０、データ駆動部２４０、スキャン駆動部２５０及びタイミング制御部２６０を含む。
【０１０７】
前記触覚タッチパネル２１０は複数のタッチ駆動ライン２１２と複数のタッチセンシングライン２１４を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。前記タッチ駆動ライン２１２は、Ｙ軸と平行するように延伸してＸ軸方向に配列される。前記タッチセンシングライン２１４はＸ軸と平行するように延伸してＹ軸方向に配列される。本実施形態において、前記タッチ駆動ライン２１２は棒形状のＩＴＯパターン構造を有する。また、前記タッチセンシングライン２１４は棒形状のＩＴＯパターン構造を有する。前記タッチ駆動ライン２１２の各々の大きさは前記タッチセンシングライン２１４の各々の大きさより大きくてもよい。
【０１０８】
前記タッチ駆動ライン２１２の各々は、駆動ルーター（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｒｏｕｔｅｒ）（図示せず）を通じて前記タッチ電圧印加部２２２に接続される。前記タッチ駆動ライン２１２の各々は前記駆動ルーターを通じて前記タッチ電圧印加部２２２からタッチ駆動電圧の提供を受ける。
【０１０９】
前記タッチセンシングライン２１４の各々は、センシングルーター（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｒｏｕｔｅｒ）（図示せず）を通じて前記センシング電圧収集部２２４に接続される。前記タッチセンシングライン２１４の各々は、前記センシングルーターを通じてタッチセンシング電圧を前記センシング電圧収集部２２４に伝達する。
【０１１０】
前記タッチ駆動ライン２１２の各々はＹ軸と平行するように１つのＩＴＯパターンに配置されてもよく、複数のＩＴＯパターンに配置されてもよい。
【０１１１】
前記タッチ駆動ライン２１２の各々が１つのＩＴＯパターンに配置されると、前記タッチセンシングライン２１４の各々は複数個のＩＴＯパターンで構成されて前記タッチ駆動ライン２１２の各々に隣接するように配置される。
【０１１２】
前記タッチ駆動ライン２１２の各々が複数のＩＴＯパターンに配置されるならば、前記タッチセンシングライン２１４の各々は複数個のＩＴＯパターンで構成されて前記タッチ駆動ライン２１２の各々に隣接するようにジグザグ形態に配置されてもよい。即ち、Ｙ軸方向に配置されたタッチ駆動ライン２１２の各々とタッチセンシングライン２１４の各々は互いにジグザグ形態に配置されてもよい。
【０１１３】
前記電圧送受信部２２０はタッチ電圧印加部２２２、センシング電圧収集部２２４及び触覚電圧印加部２２６を含み、前記触覚タッチパネル２１０及び前記タイミング制御部２６０に各々接続される。
【０１１４】
前記タッチ電圧印加部２２２は前記タッチ駆動ライン２１２の各々に接続されて前記タッチ駆動ライン２１２にタッチ駆動電圧を印加する。
【０１１５】
前記センシング電圧収集部２２２は前記タッチセンシングライン２１４の各々に接続されてタッチセンシング電圧を受信し、受信されたタッチセンシング電圧を前記タイミング制御部２６０に提供する。
【０１１６】
前記触覚電圧印加部２２６は、前記タッチ駆動ライン２１２の各々及び前記タッチセンシングライン２１４の各々に接続されて、ブランク区間内において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、前記表示パネル２３０上に表示されるべき触覚画像に対応する触覚電圧を前記タッチ駆動ライン２１２の各々及び前記タッチセンシングライン２１４の各々に印加する。
【０１１７】
前記ブランク区間は画像の垂直ブランク区間であってもよい。前記触覚電圧はタッチ駆動電圧より大きい電圧である。例えば、前記表示パネル２３０上に表示される画像がデコボコした質感の画像である場合、前記触覚電圧印加部２２６は第１の大きさの触覚電圧を提供する。前記触覚電圧は、ハプティック効果を高めるために正負逆位相で交互に印加されてもよい。例えば、１番目のブランク区間の間、第１触覚電圧が印加され、２番目ブランク区間の間、前記第１位相に反転する前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が印加されてもよい。
【０１１８】
前記触覚電圧印加部２２６と前記タッチ電圧印加部２２２は、各々異なる時間に動作する。前記タッチ電圧印加部２２２と前記触覚電圧印加部２２６の動作は前記タイミング制御部２６０の制御によって行われてもよい。
【０１１９】
前記表示パネル２３０は、前記触覚タッチパネル２１０の下に配置される。前記表示パネル２３０は図２に示した表示パネル１３０と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【０１２０】
前記データ駆動部２４０及び前記スキャン駆動部２５０の各々は図２で説明した前記データ駆動部１５０及び前記スキャン駆動部１６０と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【０１２１】
前記タイミング制御部２６０は前記表示パネル２３０上に画像を表示するために画像データと前記画像データに対応する第１制御信号を前記データ駆動部２５０に提供し、前記表示パネル２３０に備わるスイッチング素子を活性化するための第２制御信号を前記スキャン駆動部２６０に提供する。また、前記タイミング制御部２６０は、タッチ機能を行うために前記タッチ電圧印加部２２２に第３制御信号を提供し、前記センシング電圧収集部２３０から提供されるタッチセンシング電圧を受信する。また、前記タイミング制御部２６０はハプティック機能を行うために前記触覚電圧印加部２２４に第４制御信号を提供する。
【０１２２】
本実施形態において、前記タッチスクリーン装置２００はシールド層２７０をさらに含んでもよい。前記シールド層２７０は前記触覚タッチパネル２１０と前記表示パネル２３０との間に配置されて前記触覚電圧印加部２２６から出力される前記触覚電圧が前記表示パネル２３０に印加されることを遮断する。
【０１２３】
一方、前記シールド層２７０は前記表示パネル２３０内に配置されることもできる。前記表示パネル２３０がアレイ基板、前記アレイ基板に対向する対向基板、及び前記アレイ基板と前記対向基板との間に掲載された液晶層を含む液晶表示パネルであれば、前記シールド層２７０は前記対向基板、又は、前記アレイ基板の何れか一方に形成されることもできる。
【０１２４】
以下、図９に示した触覚タッチパネル２１０に印加されるタッチ駆動電圧と触覚電圧の多様なタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ（ｎは自然数）はタッチ駆動ラインを意味し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎはタッチセンシングラインを意味する。
【０１２５】
図１０は図９に示したタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。図１０において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１２６】
図９及び図１０を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間の中、奇数番目フレームに後続する奇数番目の垂直ブランク区間は、第１タッチ区間と第１触覚区間に区分され、偶数番目のフレームに後続する偶数番目の垂直ブランク区間は、第２タッチ区間と第２触覚区間に区分される。
【０１２７】
前記第１タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加されて、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって収集される。図９において、１つのタッチ駆動ラインには２つのタッチセンシングラインが対応する。従って、１番目のタッチ駆動ラインＤ１に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は１番目のタッチセンシングラインＳ１と２番目のタッチセンシングラインＳ１から同時にタッチセンシング電圧を収集する。また、２番目のタッチ駆動ラインＤ２に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は３番目のタッチセンシングラインＳ３と４番目のタッチセンシングラインＳ４から同時にタッチセンシング電圧を収集する。
【０１２８】
前記第１触覚区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０１２９】
前記第２タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって収集される。
【０１３０】
前記第２触覚区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０１３１】
図１０において、全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加される場合を示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０１３２】
例えば、前記センシング電圧収集部２２４がタッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部２６０はこれを分析して何れの位置でタッチが発生するかを判別できる。この時、前記タイミング制御部２６０はタッチが発生した部位に対する情報を前記触覚電圧印加部２２６に提供する。前記触覚電圧印加部２２６はタッチが発生した部位に対応する該当タッチ駆動ライン及び該当タッチセンシングラインに触覚電圧が印加される。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインは複数であってもよい。
【０１３３】
以上、説明したように、奇数番目のタッチフレーム区間の第１触覚区間の間第１触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに同時に印加され、偶数番目のタッチフレーム区間の第２触覚区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０１３４】
図１１は図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。図１１において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１３５】
図９及び図１１を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間は、タッチ区間と触覚区間に区分される。前記触覚区間は、第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分される。
【０１３６】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって順次に収集される。図９において、１つのタッチ駆動ラインには２つのタッチセンシングラインが対応する。従って、１番目のタッチ駆動ラインＤ１に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は１番目のタッチセンシングラインＳ１と２番目のタッチセンシングラインＳ１から同時にタッチセンシング電圧を収集する。また、２番目のタッチ駆動ラインＤ２に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は３番目のタッチセンシングラインＳ３と４番目のタッチセンシングラインＳ４から同時にタッチセンシング電圧を収集する。
【０１３７】
前記第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に順次に印加される。
【０１３８】
前記第２触覚フレーム区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に順次に印加される。
【０１３９】
以上、説明したように、垂直ブランク区間の第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに順次に印加され、垂直ブランク区間の第２触覚フレーム区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに順次に印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０１４０】
図１２は図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。図１２において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１４１】
図９及び図１２を参照すると、奇数番目のフレームの垂直ブランク区間の間に、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって収集される。この時、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎには第１触覚電圧が順次に印加される。前記第１触覚電圧は前記タッチ駆動電圧が印加される時間或いは前記タッチセンシング電圧が印加される時間と重ならないように印加される。
【０１４２】
偶数番目のフレームの垂直ブランク区間の間に、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって収集される。この時、前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎには前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が順次に印加される。前記第２触覚電圧は前記タッチ駆動電圧が印加される時間或いは前記タッチセンシング電圧が印加される時間と重ならないように印加される。
【０１４３】
図９において、１つのタッチ駆動ラインには２つのタッチセンシングラインが対応する。従って、１番目のタッチ駆動ラインＤ１に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は１番目のタッチセンシングラインＳ１と２番目のタッチセンシングラインＳ１から同時にタッチセンシング電圧を収集する。また、２番目のタッチ駆動ラインＤ２に印加されるタッチ駆動電圧に対応するタッチセンシング電圧を収集するために、前記センシング電圧収集部２２４は３番目のタッチセンシングラインＳ３と４番目のタッチセンシングラインＳ４から同時にタッチセンシング電圧を収集する。
【０１４４】
図１２において、全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加される場合を示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０１４５】
例えば、前記センシング電圧収集部２２４がタッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部２６０はこれを分析して何れの位置でタッチが発生するかを判別する。この時、前記タイミング制御部２６０はタッチが発生した部位に対する情報を前記触覚電圧印加部２２６に提供する。前記触覚電圧印加部２２６はタッチが発生した部位に対応する該当タッチ駆動ライン及び該当タッチセンシングラインに触覚電圧が印加される。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインは複数であってもよい。
【０１４６】
以上、説明したように、奇数番目のタッチフレーム区間で第１触覚電圧がタッチセンシングラインに順次に印加され、偶数番目のタッチフレーム区間で前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧がタッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０１４７】
図１３は図９に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。図１３において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１４８】
図９及び図１３を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間の中、奇数番目フレームに後続する奇数番目の垂直ブランク区間は、第１タッチ区間と第１触覚区間に区分され、偶数番目のフレームに後続する偶数番目の垂直ブランク区間は第２タッチ区間と第２触覚区間に区分される。
【０１４９】
前記第１タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって同時に収集される。
【０１５０】
前記第１触覚区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０１５１】
前記第２タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４によって同時に収集される。
【０１５２】
前記第３触覚区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０１５３】
図１３において、全てのタッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ及び全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加される場合を示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０１５４】
例えば、前記センシング電圧収集部２２４がタッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部２６０はこれを分析して何れの位置でタッチが発生するかを判別することができる。この時、前記タイミング制御部２６０はタッチが発生した部位に対する情報を前記触覚電圧印加部２２６に提供する。前記触覚電圧印加部２２６はタッチが発生した部位に対応する該当タッチ駆動ライン及び該当タッチセンシングラインに触覚電圧が印加される。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインは複数であってもよい。
【０１５５】
以上、説明したように、奇数番目のタッチフレーム区間の第１触覚区間の間、第１触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに同時に印加され、偶数番目のタッチフレーム区間の第２触覚区間の間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチ駆動ライン及び前記タッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０１５６】
図１４は本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【０１５７】
図１４を参照すると、本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置は、触覚タッチパネル１２１０、電圧送受信部２２０、表示パネル２３０、データ駆動部２４０、スキャン駆動部２５０、及びタイミング制御部２６０を含む。前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０、及び前記タイミング制御部２６０は、図９に示す前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０、及び前記タイミング制御部２６０と同一であるので、同じ図面符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【０１５８】
前記触覚タッチパネル１２１０は、複数のタッチ駆動ライン１２１２と複数のタッチセンシングパターン１２１４を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。前記タッチ駆動ライン１２１２は、Ｙ軸と平行するように延びて、Ｘ軸方向に配列される。前記タッチセンシングパターン１２１４はＸ軸と平行するように延びてＹ軸方向に配列される。本実施形態において、前記タッチ駆動ライン１２１２は、棒状のＩＴＯパターン構造を有する。また、前記タッチセンシングパターン１２１４は、ＩＴＯパターン構造を有して１つのタッチ駆動ラインに隣接するように配置される。即ち、前記タッチ駆動ラインと前記タッチセンシングパターンは一対多方式で配列される。
【０１５９】
前記タッチ駆動ライン１２１２の各々は、駆動ルーター（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｒｏｕｔｅｒ）（図示せず）を通じて前記タッチ電圧印加部２２２に接続される。前記タッチ駆動ライン１２１２の各々は、前記駆動ルーターを通じて前記タッチ電圧印加部２２２からタッチ駆動電圧の提供を受ける。
【０１６０】
前記タッチセンシングパターン１２１４の各々は、センシングルーター（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｒｏｕｔｅｒ）（図示せず）を通じて前記センシング電圧収集部２２４に接続される。前記タッチセンシングパターン１２１４の各々は、前記センシングルーターを通じてタッチセンシング電圧を前記センシング電圧収集部２２４に伝達する。
【０１６１】
前記電圧送受信部２２０は、タッチ電圧印加部２２２、センシング電圧収集部２２４、及び触覚電圧印加部２２６を含み、前記触覚タッチパネル１２１０及び前記タイミング制御部２６０に各々接続される。
【０１６２】
前記タッチ電圧印加部２２２は、前記タッチ駆動ライン１２１２の各々に接続されて前記タッチ駆動ライン１２１２にタッチ駆動電圧を印加する。
【０１６３】
前記センシング電圧収集部２２４は、前記タッチセンシングパターン１２１４の各々に接続されてタッチセンシング電圧を受信し、受信されたタッチセンシング電圧を前記タイミング制御部２６０に提供する。
【０１６４】
前記触覚電圧印加部２２６は、前記タッチ駆動ライン１２１２の各々及び前記タッチセンシングパターン１２１４の各々に接続されて、前記タッチ駆動電圧が印加されないブランク区間の間、前記表示パネル２３０上に表示される画像に対応する触覚電圧を前記タッチ駆動ライン１２１２の各々及び前記タッチセンシングパターン１２１４の各々に印加する。
【０１６５】
前記触覚電圧印加部２２６と前記タッチ電圧印加部２２２は、各々異なる時間に動作する。前記タッチ電圧印加部２２２と前記触覚電圧印加部２２６の動作は、前記タイミング制御部２６０の制御によって行われる。
【０１６６】
本実施形態において、前記タッチスクリーン装置２００は、シールド層２７０をさらに含んでもよい。前記シールド層２７０は図９で説明したので詳細な説明は省略する。
【０１６７】
以下において、図１４に示す触覚タッチパネル１２１０に印加されるタッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧のタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ（ｎは自然数）はタッチ駆動ラインを意味し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎはタッチセンシングパターンを意味する。
【０１６８】
図１５は、図１４に示すタッチスクリーン装置においてタッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。図１５において、前記タッチ駆動ラインに印加される触覚電圧の大きさは、前記タッチ駆動ラインに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシングパターンに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは、前記タッチセンシングパターンに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１６９】
図１４及び図１５を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間は、タッチ区間と触覚区間に区分される。
【０１７０】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力して前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に同時に印加され、前記タッチセンシングパターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は、前記センシング電圧収集部２２４で順次に収集される。図１４において、３つのタッチ駆動ラインが配置され、タッチ駆動ラインの各々には複数個のタッチセンシングパターンが配置される。従って、最初の行に対応するタッチセンシングパターンからタッチセンシング電圧を同時に収集する。引き続き、２番目行に対応するタッチセンシングパターンからタッチセンシング電圧を同時に収集する。引き続き、３番目行に対応するタッチセンシングパターンからタッチセンシング電圧を同時に収集する。このような方式で最後の行に対応するタッチセンシングパターンからタッチセンシング電圧を同時に収集する。
【０１７１】
前記触覚区間の間、タッチ駆動電圧及びタッチセンシング電圧は、非活性化される。ここで、１番目行の１番目列にタッチが発生すると、１番目行の１番目列に配置されたタッチセンシングパターンに触覚電圧が印加され、３番目行の２番目列に配置されたタッチセンシングパターンにタッチが発生すると、３番目行の２番目列に配置されたタッチセンシングパターンに触覚電圧が印加される。
【０１７２】
以上で説明したように、垂直ブランク区間の触覚区間の間にタッチが発生されたタッチセンシングパターンに触覚電圧を印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与することができる。
【０１７３】
図１６は、本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【０１７４】
図１６を参照すると、本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置は触覚タッチパネル２２１０、電圧送受信部２２０、表示パネル２３０、データ駆動部２４０、スキャン駆動部２５０、及びタイミング制御部２６０を含む。前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０、及び前記タイミング制御部２６０は、図９に示す前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０、及び前記タイミング制御部２６０と同一であるので同じ図面符号を付与して、その詳細な説明は省略する。
【０１７５】
前記触覚タッチパネル２２１０は、複数のタッチセンシングライン２２１２と複数のタッチ駆動パターン２２１４を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。前記タッチセンシングライン２２１２は、Ｙ軸と平行するように延びてＸ軸方向に配列される。前記タッチ駆動パターン２２１４はＸ軸と平行するように延びてＹ軸方向に配列される。本実施形態において、前記タッチセンシングライン２２１２は、棒状のＩＴＯパターン構造を有する。また、前記タッチ駆動パターン２２１４は、ＩＴＯパターン構造を有して１つのタッチセンシングラインに隣接するように配置される。即ち、前記タッチセンシングラインと前記タッチ駆動パターンは一対多方式で配列される。
【０１７６】
前記タッチセンシングライン２２１２の各々は、センシングルーター（図示せず）を通じて前記センシング電圧収集部２２４に接続される。前記タッチセンシングライン２２１２の各々は、前記センシングルーターを通じてタッチセンシング電圧を前記センシング電圧収集部２２４に伝達する。
【０１７７】
前記タッチ駆動パターン２２１４の各々は、駆動ルーター（図示せず）を通じて前記タッチ電圧印加部２２２に接続される。前記タッチ駆動パターン２２１４の各々は前記駆動ルーターからタッチ駆動電圧の提供を受ける。
【０１７８】
前記電圧送受信部２２０は、タッチ電圧印加部２２２、センシング電圧収集部２２４、及び触覚電圧印加部２２６を含み、前記触覚タッチパネル２２１０及び前記タイミング制御部２６０に各々接続される。
【０１７９】
前記タッチ電圧印加部２２２は、前記タッチ駆動パターン２２１４の各々に接続されて前記タッチ駆動パターン２２１４にタッチ駆動電圧を印加する。
【０１８０】
前記センシング電圧収集部２２２は、前記タッチセンシングライン２２１２の各々に接続されてタッチセンシング電圧を受信し、受信されたタッチセンシング電圧を前記タイミング制御部２６０に提供する。
【０１８１】
前記触覚電圧印加部２２６は、前記タッチセンシングライン２２１２の各々及び前記タッチ駆動パターン２２１４の各々に接続されて、前記タッチ駆動電圧が印加されないブランク区間の間、前記表示パネル２３０上に表示される画像に対応する触覚電圧を前記タッチセンシングライン２２１２の各々及び前記タッチ駆動パターン２２１４の各々に印加する。
【０１８２】
前記触覚電圧印加部２２６と前記タッチ電圧印加部２２２は、各々異なる時間に動作する。前記タッチ電圧印加部２２２と前記触覚電圧印加部２２６の動作は、前記タイミング制御部２６０の制御によって行われる。
【０１８３】
本実施形態において、前記タッチスクリーン装置２００は、シールド層２７０をさらに含んでもよい。前記シールド層２７０は、図９で説明したので詳細な説明は省略する。
【０１８４】
以下において、図１６に示す触覚タッチパネル２２１０に印加されるタッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の多様なタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ（ｎは自然数）は、タッチ駆動パターンを意味し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎはタッチセンシングラインを意味する。
【０１８５】
図１７は図１６に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。図１７において、前記タッチ駆動パターンに印加される触覚電圧の大きさは前記タッチ駆動パターンに印加されるタッチ駆動電圧より大きく示した。また、前記タッチセンシンナインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは、前記タッチ駆動パターンに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０１８６】
図１６及び図１７を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分される。
【０１８７】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部２２２から出力されて前記タッチ駆動パターンのＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に行単位で順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部２２４で同時に収集される。図１６において、ｎ個のタッチセンシングラインが配置されて、タッチセンシングラインの各々に対応して複数のタッチ駆動パターンが配置される。
【０１８８】
従って、最初の行に対応するタッチ駆動パターンにタッチ駆動電圧が同時に印加される。引き続き、２番目行に対応するタッチ駆動パターンにタッチ駆動電圧が同時に印加される。引き続き、３番目行に対応するタッチ駆動パターンにタッチ駆動電圧が同時に印加される。このような方式で最後の行に対応するタッチ駆動パターンにタッチ駆動電圧が同時に印加される。
【０１８９】
前記触覚区間の間、タッチ駆動電圧及びタッチセンシング電圧は、非活性化される。ここで、１番目行の１番目列にタッチが発生すると、１番目行の１番目列に配置されたタッチ駆動パターンに触覚電圧が印加され、３番目行の２番目列にタッチが発生すると、３番目行の２番目列に配置されたタッチ駆動パターンに触覚電圧が印加される。上述した触覚電圧は、次のフレームの触覚区間の間に印加されることもできる。
【０１９０】
以上、説明したように、垂直ブランク区間の触覚区間の間にタッチが発生したタッチ駆動パターンに触覚電圧を印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与することができる。
【０１９１】
図１８は本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【０１９２】
図１８を参照すると、本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置３００は触覚タッチパネル３１０、タッチ電圧印加部３２０、電圧送受信部３３０、表示パネル３４０、データ駆動部３５０、スキャン駆動部３６０、及びタイミング制御部３７０を含む。
【０１９３】
前記触覚タッチパネル３１０は第１基板３１２と、前記第１基板３１２の上に配置された第２基板３１４を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。
【０１９４】
前記第１基板３１２には複数のタッチ駆動ライン３１３が形成される。前記タッチ駆動ライン３１３は、Ｘ軸と平行するように延伸してＹ軸方向に配列される。前記タッチ駆動ライン３１３は棒形状のＩＴＯパターン構造を有する。
【０１９５】
前記第２基板３１４には複数のタッチセンシングライン３１５が形成される。前記タッチセンシングライン３１５はＹ軸と平行するように延伸してＸ軸方向に配列される。前記タッチセンシングライン３１５は棒形状のＩＴＯパターン構造を有してもよい。ＸＹ平面上で観察するとき、前記タッチ駆動ライン３１３と前記タッチセンシングライン３１５は互いに交差する。
【０１９６】
前記タッチ電圧印加部３２０は前記タッチ駆動ライン３１３の各々に接続されて前記タッチ駆動ライン３１３の各々にタッチ駆動電圧を印加する。
【０１９７】
前記電圧送受信部３３０はセンシング電圧収集部３３２及び触覚電圧印加部３３４を含む。
【０１９８】
前記センシング電圧収集部３３２は前記タッチセンシングライン３１５の各々に接続されて、タッチセンシング電圧を収集し、受信されたタッチセンシング電圧を前記タイミング制御部３７０に提供する。
【０１９９】
前記触覚電圧印加部３３４は前記タッチセンシングライン３１５の各々に接続されて、垂直ブランク区間において前記タッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、前記表示パネル３４０上に表示されるべき触覚画像に対応する触覚電圧を前記タッチセンシングライン３１５の各々に印加する。前記触覚電圧はタッチ駆動電圧より大きい電圧である。例えば、前記表示パネル３４０上に表示される画像がデコボコした質感の画像である場合、前記触覚電圧印加部３３４は第１の大きさの触覚電圧を提供する。
【０２００】
前記表示パネル３４０は前記触覚タッチパネル３１０の下に配置される。前記表示パネル３４０は図２に示した表示パネル１３０と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【０２０１】
前記データ駆動部３５０及び前記スキャン駆動部３６０の各々は、図２で説明した前記データ駆動部１５０及び前記スキャン駆動部１６０と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【０２０２】
前記タイミング制御部３７０は、前記表示パネル３４０上に画像を表示するために、画像データと前記画像データに対応する第１制御信号を前記データ駆動部３５０に提供し、前記表示パネル３４０に備わるスイッチング素子を活性化するための第２制御信号を前記スキャン駆動部３６０に提供する。また、前記タイミング制御部３７０はタッチ機能を行うために、前記タッチ電圧印加部３２０に第３制御信号を提供し、前記センシング電圧収集部３３２に提供されるタッチセンシング電圧を受信する。また、前記タイミング制御部３７０はハプティック機能を行うために、前記触覚電圧印加部３３４に第４制御信号を提供する。
【０２０３】
本実施形態において、前記タッチスクリーン装置３００は、シールド層３８０をさらに含んでもよい。前記シールド層３８０は前記触覚タッチパネル３１０と前記表示パネル３４０との間に配置されて前記触覚電圧印加部３３４から出力される前記触覚電圧が前記表示パネル３４０に印加されることを遮断する。
【０２０４】
一方、前記シールド層３８０は前記表示パネル３４０内に配置されてもよい。前記表示パネル３４０がアレイ基板、前記アレイ基板に対向する対向基板及び前記アレイ基板と前記対向基板との間に掲載された液晶層を含む液晶表示パネルである場合、前記シールド層３８０は前記対向基板に形成されてもよく、前記アレイ基板に形成されてもよい。
【０２０５】
以下、図１８に示した触覚タッチパネルに印加されるタッチ駆動電圧と触覚電圧の多様なタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ（ｎは自然数）はタッチ駆動ラインを意味し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎはタッチセンシングラインを意味する。
【０２０６】
図１９は図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第１の例を説明するための波形図である。
【０２０７】
図１８及び図１９を参照すると、画像データが供給されない垂直ブランク区間の中で、奇数番目の垂直ブランク区間（Ｖ＿Ｂｌａｎｋ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）は、第１タッチ区間（Ｔｏｕｃｈ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と第１触覚区間（Ｔａｃｔｉｌｅ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）に区分され、偶数番目の垂直ブランク区間は第２タッチ区間と第２触覚区間に区分される。
【０２０８】
前記第１タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。
【０２０９】
前記第１触覚区間の間、第１触覚電圧が前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０２１０】
前記第２タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力され前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。
【０２１１】
前記第２触覚区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に同時に印加される。
【０２１２】
図１９において、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加されることを示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０２１３】
以上、説明したように、奇数番目の垂直ブランク区間の触覚区間で第１触覚電圧がタッチセンシングラインに印加され、偶数番目の垂直ブランク区間の触覚区間で前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧がタッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２１４】
図２０は図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第２の例を説明するための波形図である。
【０２１５】
図１８及び図２０を参照すると、画像の垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分され、前記触覚区間は第１触覚フレーム区間及び第２触覚フレーム区間に区分される。
【０２１６】
前記タッチ区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。
【０２１７】
前記第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧が前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に印加される。
【０２１８】
前記第２触覚フレーム区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧が前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々に印加される。
【０２１９】
図２０において、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加されることを示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０２２０】
図２１は図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第３の例を説明するための波形図である。図２１において、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０２２１】
図１８及び図２１を参照すると、１つのタッチフレーム区間は第１触覚フレーム区間と第２触覚フレーム区間に区分される。
【０２２２】
前記タッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。
【０２２３】
前記第１触覚フレーム区間の間、第１触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加された後に前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２２４】
前記第２触覚フレーム区間の間、前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加される以前に前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２２５】
図２１において、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに触覚電圧が印加されることを示したが、前記触覚電圧は触覚タッチパネル上にタッチが発生した領域に対応して局部的に印加されてもよい。
【０２２６】
例えば、前記センシング電圧収集部３３２がタッチセンシング電圧を収集すると、前記タイミング制御部３６０はこれを分析して何れの位置でタッチが発生するかを判別することができる。この時、前記タイミング制御部３６０はタッチが発生した部位に対する情報を前記触覚電圧印加部３３４に提供する。前記触覚電圧印加部３３４はタッチが発生した部位に対応する該当タッチセンシングラインに触覚電圧を印加する。前記タッチが発生した部位に対応して触覚電圧が印加されるタッチセンシングラインは複数であってもよい。
【０２２７】
以上、説明したように、タッチ駆動電圧が印加される１つのタッチフレーム区間のうち、第１触覚フレーム区間には、第１触覚電圧がタッチセンシングラインに印加され、第２触覚フレーム区間には前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧がタッチセンシングラインに印加することによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２２８】
図２２は図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧、及び触覚電圧の送受信タイミングの第４の例を説明するための波形図である。図２２において、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０２２９】
図１８及び図２２を参照すると、２つのタッチフレーム区間は、１つの触覚フレーム区間を定義し、１番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加される以前に触覚電圧が印加され、２番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加された後に触覚電圧が印加される。
【０２３０】
１番目のタッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加される以前に前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２３１】
前記２番目のタッチフレーム区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、触覚電圧はタッチ駆動電圧が印加された後に前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２３２】
以上、説明したように、２つのタッチフレーム区間を１つの触覚フレーム区間に設定し、１番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加される以前に触覚電圧が前記タッチセンシングラインに順次に印加され、２番目のタッチフレーム区間にはタッチ駆動電圧が印加された後に触覚電圧が前記タッチセンシングラインに順次に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２３３】
図２３は図１８に示すタッチスクリーン装置において、タッチ駆動電圧、タッチセンシング電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの第５の例を説明するための波形図である。図２３において、前記タッチセンシングラインに印加されるタッチセンシング電圧の大きさは前記タッチセンシングラインに印加される触覚電圧の大きさより低く示した。
【０２３４】
図１８及び図２３を参照すると、（４Ｎ−３）番目（ここで、Ｎは自然数）タッチフレーム（図２３で「１ＳＴ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々からタッチセンシング電圧がセンシングされる時間とは異なる時間に第１触覚電圧がタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２３５】
（４Ｎ−２）番目のタッチフレーム（図２３で「２ＮＤ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、前記第１触覚電圧は印加されない。
【０２３６】
（４Ｎ−１）番目のタッチフレーム（図２３で「３ＲＤ＿ＦＲＡＭＥ」）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎの各々からタッチセンシング電圧がセンシングされる時間とは異なる時間に前記第１触覚電圧と位相が反転した第２触覚電圧がタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに順次に印加される。
【０２３７】
（４Ｎ）番目のタッチフレーム（図２３に示さず）区間の間、タッチ駆動電圧は前記タッチ電圧印加部３２０から出力されて前記タッチ駆動ラインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎの各々に順次に印加され、前記タッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに対応するタッチセンシング電圧は前記センシング電圧収集部３３２によって収集される。この時、第２触覚電圧は印加されない。
【０２３８】
図２３において、（４Ｎ−３）番目のタッチフレーム区間及び（４Ｎ−１）番目のタッチフレーム区間の間、全てのタッチセンシングラインＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎに第１触覚電圧及び第２触覚電圧が各々に印加されることを示したが、局部的に前記第１触覚電圧又は前記第２触覚電圧が印加されてもよい。
【０２３９】
以上、説明したように、２番目及び４番目のタッチフレーム区間の間に触覚電圧が印加されず、１番目及び３番目のタッチフレーム区間の間に触覚電圧が順次に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２４０】
以上、説明したように、画像データが供給されない垂直ブランク区間はタッチ区間及び触覚区間に区分される。触覚電圧が前記触覚区間の間に前記タッチセンシングラインに順次に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２４１】
以上、説明したように、画像データが供給されない垂直ブランク区間はタッチ区間、第１触覚フレーム区間、及び第２触覚フレーム区間に区分される。位相が反転した触覚電圧が前記第１触覚フレーム区間及び前記第２触覚フレーム区間の間に、前記タッチセンシングラインに同時に印加されることによって、表示パネル上に表示される画像にハプティック機能を付与できる。
【０２４２】
図２４は本発明のまた他の実施形態に係るタッチスクリーン装置を説明するためのブロック図である。
【０２４３】
図２４を参照すると、本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーン装置は触覚タッチパネル３２１０、電圧送受信部２２０、表示パネル２３０、データ駆動部２４０、スキャン駆動部２５０、及びタイミング制御部２６０を含む。前記電圧送受信部２２０、前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０、及び前記タイミング制御部２６０は、図９に示した前記電圧送受信部２２０、前記表示パネル２３０、前記データ駆動部２４０、前記スキャン駆動部２５０及び前記タイミング制御部２６０と同一であるので、同じ図面符号を付与して、その詳細な説明は省略する。
【０２４４】
前記触覚タッチパネル３２１０は、マトリックス  タイプに配置された複数のセンシングパターン３２１２を含み、タッチ機能とハプティック機能を行う。
【０２４５】
前記センシングパターン３２１２の各々は、前記電圧送受信部２２０のタッチ電圧印加部２２２に接続されてセンシング信号を提供され、前記電圧送受信部２２０のセンシング電圧収集部２２４に接続される。特定センシングパターンにタッチが発生すると、前記センシング信号には変形が発生し、変形されたセンシング信号自体の変化量は前記センシング電圧収集部２２４が測定してタッチ発生有無をセンシングする。
【０２４６】
特定センシングパターンでタッチが発生すると、該当センシングパターンに触覚電圧を印加する。前記触覚電圧はタッチが発生したセンシングパターンにだけ印加されることもでき、すべてのセンシングパターンに印加されることもできる。
【０２４７】
以下において、図２４に示す触覚タッチパネル３２１０に印加されるタッチ駆動電圧及び触覚電圧の多様なタイミングに対して説明する。以下の波形図において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄ４２はセンシングパターンを意味する。
【０２４８】
図２５は、図２４に示すタッチスクリーン装置においてタッチ駆動電圧及び触覚電圧の送受信タイミングの例を説明するための波形図である。
【０２４９】
図２４及び図２５を参照すると、画像データが供給されなかった垂直ブランク区間はタッチ区間と触覚区間に区分される。
【０２５０】
前記タッチ区間の間、１番目列の１番目のセンシングパターンＤ１から最後の列の最後のセンシングパターンＤ４２までセンシング信号を順次に印加し、フィードバックされるセンシング信号の変化量を測定してタッチ座標を検出する。
【０２５１】
前記触覚区間の間、特定センシングパターンでタッチが発生したこととチェックされると、該当センシングパターンに触覚電圧を印加する。例えば、１番目列の２番目のセンシングパターンＤ２及び４番目列の３番目のセンシングパターンＤ２４でタッチが各々発生すると、触覚区間の間、１番目列の２番目のセンシングパターンＤ２及び４番目列の３番目のセンシングパターンＤ４２の各々に触覚電圧が同時に印加される。上述した触覚電圧は、次のフレームの触覚区間の間に印加されることもできる。
【０２５２】
本実施形態において、タッチが発生した特定センシングパターンにだけ触覚電圧が印加される場合を示したが、タッチが発生すると、すべてのセンシングパターンに触覚電圧を印加することができる。
【０２５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０２５４】
以上、説明した通り、本発明によると静電容量方式のタッチスクリーン装置にハプティック機能を付与するために、画像データが供給されない垂直ブランク区間においてタッチ駆動電圧が印加されない区間の間に、表示されるべき触覚画像に対応する触覚電圧を触覚タッチパネルに印加することによって、タッチ動作時に触覚画像によって発生する電場がタッチ動作を邪魔することを防止できる。
【０２５５】
これによって、タッチスクリーン装置にハプティック機能を付与してもタッチスクリーン装置の厚さ又は重さが増加することを防ぐことができる。
【０２５６】
また、既存の静電容量方式のタッチ駆動ライン及びタッチセンシングラインが形成されたタッチパネルを、触覚画像を表現する触覚タッチパネルとして活用することによって、ハプティックを具現するための別途の触覚パネルが不要となるのでタッチスクリーン装置の透過率が減少することを防止できる。
【符号の説明】
【０２５７】
１００，２００，３００      タッチスクリーン装置
１１０，２１０，３１０，１２１０、２２１０，３２１０      触覚タッチパネル
１１２，２１２，３１３，１２１２，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ      タッチ駆動ライン
１１４，２１４，３１５，２２１２，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓｎ      タッチセンシングライン
１２０，２２０，３３０      電圧送受信部
１２２，２２２，３２０      タッチ電圧印加部、タッチ駆動電圧印加部
１２４，２２４，３３２      センシング電圧収集部
１２６，２２６，３３４      触覚電圧印加部
１３０，２３０，３４０      表示パネル
１４０，２４０，３５０      データ駆動部
１５０，２５０，３６０      スキャン駆動部
１６０，２６０，３７０      タイミング制御部
１７０，２７０，３８０      シールド層
２２０，３３０      電圧送受信部
３１２，３１４      第１、第２基板
１２１４      タッチセンシングパターン
２２１４      タッチ駆動パターン
３２１２      センシングパターン、感知パターン
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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