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KR101382108B1 - 액정표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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KR101382108B1
KR101382108B1 KR1020120064296A KR20120064296A KR101382108B1 KR 101382108 B1 KR101382108 B1 KR 101382108B1 KR 1020120064296 A KR1020120064296 A KR 1020120064296A KR 20120064296 A KR20120064296 A KR 20120064296A KR 101382108 B1 KR101382108 B1 KR 101382108B1
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 영상출력기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터로부터 발생된 풀다운신호를 교번적으로 게이트라인에 전송하고, 터치감지기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터들을 모두 턴온시켜 풀다운신호를 게이트라인으로 전송할 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들 각각이, 1프레임기간 중 영상출력기간에, 인셀터치패널에 형성된 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하며, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 단계; 및 상기 스테이지들 각각이, 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 동안, 터치감지부가 상기 인셀터치패널에 형성된 터치전극을 통해 터치를 감지하는 단계를 포함하며, 상기 스테이지들 각각은, 상기 풀업신호를 순차적으로 상기 게이트라인들에 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그 구동방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 터치패널이 액정패널에 내장되어 있는 액정표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써, 화상을 표시한다. 이를 위해, 액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다.
액정표시장치가 장착된 전자제품에 제어신호를 입력하는 방법으로는, 터치패널을 이용하는 방법과, 버튼을 이용하는 방법이 있으나, 최근에는 터치패널을 이용하는 방법이 널리 이용되고 있다.
터치패널은 그 배치 위치에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 터치패널은 컬러필터기판의 상단면에 부착되는 형태(온 셀 타입(On cell type))로 구성될 수 있고, 터치패널을 구성하는 두 개의 전극들이 액정패널을 구성하는 TFT기판에 형성되는 형태(인 셀 타입(In-cell type))로 구성될 수 있으며, 터치패널을 구성하는 두 개의 전극들 중 어느 하나는 액정패널의 TFT기판에 형성되고, 다른 하나는 컬러필터기판의 상단면에 형성되는 형태(하이브리드 타입(Hybrid type))로 구성될 수도 있다. 이 중, 인 셀 타입의 터치패널 또는 하이브리드 타입의 터치패널을 포함하고 있는 액정패널은 인셀터치패널이라고도 한다.
도 1은 종래의 인셀터치패널에 적용되는 터치패널의 등가회로를 나타낸 예시도이며, 도 2는 종래의 인셀터치패널에서 터치전극과 게이트라인 간에 발생되는 커패시턴스를 나타낸 예시도이다.
종래의 인셀터치패널에 적용되는 터치패널(20)의 등가회로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동펄스(Tx신호)를 터치패널(20)로 인가시키는 터치구동기(10)와 연결된 구동신호저항(RTX), 감지신호수신기(30)와 연결된 감지신호저항(RRX) 및 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 커패시턴스(CMutual, CTX, CRX)들로 나타낼 수 있다.
종래의 터치패널(20)은, 상기한 바와 같은 커패시턴스들 이외에도, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 터치전극을 형성하는 구동전극(21) 또는 수신전극(22)과 게이트라인(GL)(41) 사이에 발생되는 게이트라인 커패시턴스(CGL1, CGL2)를 더 포함한다. 이러한 게이트라인 커패시턴스(CGL1, CGL2)는 구동전극(21)과 수신전극(22)에 노이즈를 발생시켜, 감지신호수신기(30)를 포함한 터치감지부의 터치판단 기능을 저하시킬 수 있다. 이를 수학적으로 분석해 보면 다음과 같다.
[수학식 1]의 (a)가 게이트라인 커패시턴스를 고려하지 않은 상태에서, 터치여부를 판단할 수 있는 수학식이라고 할 때, (b)는 게이트라인 커패시턴스를 고려한 상태에서 터치여부를 판단할 수 있는 수학식이라고 할 수 있다.
[수학식 1]에서 △Cm은 터치에 따라 발생되는 커패시턴스의 변화량이고, CGL은 게이트라인과 터치전극들 사이에서 발생되는 게이트라인 커패시턴스이며, Ci는 터치패널에서 발생되는 초기 커패시턴스이다.
Figure 112012047722009-pat00001
[수학식 1]을 통해, 커패시턴스의 변화량이 동일할 때, 커패시턴스의 변화량(△Cm)을 초기 커패시턴스(Ci)와 게이트라인 커패시턴스(CGL)로 나눈 값(b)이, 커패시턴스의 변화량(△Cm)을 초기 커패시턴스(Ci)로 나눈 값(a)보다 작음을 알 수 있다. 여기서, 게이트라인 커패시턴스(CGL)가 커질수록, 감지신호수신기(30)에서 감지되는 신호의 변화량이 더욱 작아지며, 따라서, 감지신호수신기(30)를 포함한 터치감지부의 터치감도는 저하된다.
일반적으로, 인셀터치패널(40)에서, 구동전극(21)과 수신전극(22)은 동일한 게이트라인(41)을 공유하고 있다. 이로 인해 종래의 인셀터치패널에서는 다음과 같은 문제점이 발생한다.
첫째, 구동펄스 발생 시, 구동전극(21)과 수신전극(22) 간에 공유된 게이트라인(41)을 통해 전달되는 엑스트라 차지(Extra charge)가 존재하며, 이 성분의 크기는 게이트라인을 일정 전압으로 유지하고 있는, 게이트라인의 저항에 따라서 달라진다.
즉, 게이트라인의 저항이 작아 질수록, 게이트라인이 특정 전압으로 유지되려는 특성이 강해진다. 이에 따라, 구동전극 또는 수신전극과 게이트라인 사이에 걸려있는 커플링 커패시턴스(coupling Capacitance)(게이트라인 커패시턴스(CGL))가 존재하더라도, 구동전극에서 게이트라인을 통해 수신전극으로 전달되는 엑스트라 차지가 작아져 터치감도가 향상될 수 있다.
그러나, 종래에는 상기한 바와 같은 인셀터치패널에서, 게이트라인의 저항을 줄여줄 수 있는 별도의 구성 및 방법이 제시되지 못하고 있다.
둘째, 게이트구동부가 인셀터치패널에 형성되어 있는 게이트인패널(GIP) 구조의 액정표시장치에서는, 일반적으로, 스캔신호(풀업신호)가 게이트라인에 입력되지 않는 나머지 기간 동안에는, 해당 게이트라인에 형성되어 있는 스위칭트랜지스터들을 턴오프시키기 위한 풀다운신호가 지속적으로 게이트라인에 입력된다. 이 경우, 하나의 풀다운트랜지스터를 사용하여 지속적으로 풀다운신호를 게이트라인에 입력하면, 풀다운트랜지스터의 성능이 저하될 수 있다.
따라서, GIP 구조의 액정표시장치에서는 두 개의 풀다운트랜지스터를 각 프레임마다 교번적으로 구동시켜, 게이트라인에 풀다운신호를 입력하고 있다.
그러나, 서로 다른 풀다운트랜지스터에 의해 각 프레임마다 게이트라인에 풀다운신호를 입력하고 있기 때문에, 풀다운트랜지스터의 특성 차이에 따라, 각 교번 주기별로, 게이트라인을 잡아주는 저항의 특성에 차이가 발생하고 있다. 이러한 게이트라인의 저항의 특성 변화는, 구동전극으로부터 게이트라인을 통해 수신전극으로 전송되는 엑스트라 차지의 크기를 변화시킬 수 있으며, 이러한 변화는 터치특성을 변화시켜, 결국, 터치여부를 감지하는 기능을 저하시키고 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명과 관련된 종래의 기술은, 터치패널 내장형 액정표시장치와 관련되어 있으며, 또한, 두 개의 풀다운트랜지스터를 이용하는 게이트 드라이버와 관련되어 있다. 터치패널 내장형 액정표시장치와 관련된 선행기술들은, 공개번호 10-2010-0005855 등의 선행문헌들에 기재되어 있으며, 두 개의 풀다운트랜지스터를 이용하는 게이트 드라이버와 관련된 선행기술들은, 공개번호 제10-2011-0123459호 등의 선행문헌들에 기재되어 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 영상출력기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터로부터 발생된 풀다운신호를 교번적으로 게이트라인에 전송하고, 터치감지기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터들을 모두 턴온시켜 풀다운신호를 게이트라인으로 전송할 수 있는, 액정표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들 각각이, 1프레임기간 중 영상출력기간에, 인셀터치패널에 형성된 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하며, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 단계; 및 상기 스테이지들 각각이, 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 동안, 터치감지부가 상기 인셀터치패널에 형성된 터치전극을 통해 터치를 감지하는 단계를 포함하며, 상기 스테이지들 각각은, 상기 풀업신호를 순차적으로 상기 게이트라인들에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 터치패널이 내장되어 있는 인셀터치패널; 상기 인셀터치패널에 형성되어 있으며, 상기 인셀터치패널에 형성되어 있는 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들로 구성되어, 1프레임기간 중 영상출력기간에 상기 게이트라인에 순차적으로 풀업신호를 전송하기 위한 게이트 구동부; 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에 상기 터치패널을 구동하여, 터치여부를 감지하기 위한 터치감지부; 및 상기 게이트 구동부와 상기 터치감지부의 기능을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하며, 상기 스테이지들 각각은, 상기 영상출력기간에, 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하고, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하며, 상기 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 영상출력기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터로부터 발생된 풀다운신호를 교번적으로 게이트라인에 전송하고, 터치감지기간에는 서로 다른 풀다운트랜지스터들을 모두 턴온시켜 풀다운신호를 게이트라인으로 전송하여, 게이트라인의 저항을 줄여줌으로써, 구동전극에서 게이트라인을 통해 수신전극으로 전달되는 엑스트라 차지가 작아지도록 할 수 있다. 이를 통해, 터치감지부의 감지신호수신기로 유입되는 노이즈를 감소시켜 터치감지부의 터치여부 판단기능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 영상출력기간 동안에는 서로 교번적으로 동작하는 두 개의 풀다운트랜지스터를, 터치감지기간 동안에는 모두 턴온시키고 있다. 즉, 본 발명은 터치감지기간 동안 게이트라인의 저항 특성을 변화시키지 않음으로써, 터치감지부가 보다 안정적인 상태에서 터치여부를 판단하도록 할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
도 1은 종래의 인셀터치패널에 적용되는 터치패널의 등가회로를 나타낸 예시도.
도 2는 종래의 인셀터치패널에서 터치전극과 게이트라인 간에 발생되는 커패시턴스를 나타낸 예시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 도 3a에 도시된 구동부의 내부 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 도 4에 도시된 게이트구동부(200)의 내부 구성을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 게이트구동부에 적용되는 스테이지의 구성과 스테이지에서 입출력되는 다양한 종류의 파형들을 나타낸 예시도.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 다양한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 4는 도 3a에 도시된 구동부의 내부 구성을 나타낸 예시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 게이트구동부(200)의 내부 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 하이브리드 인 셀(Hybrid In-Cell) 타입의 터치패널 또는 인 셀(In-Cell) 타입의 터치패널을 이용하고 있는 액정표시장치에 관한 것이다. 인 셀 타입의 터치패널 또는 하이브리드 타입의 터치패널은 컬러필터기판과 TFT기판으로 구성되는 액정패널의 일부분을 형성하고 있다. 따라서, 이하의 설명에서는, 인 셀 타입의 터치패널 또는 하이브리드 타입의 터치패널을 포함하고 있는 액정패널을 인셀터치패널이라고 한다. 이러한, 인셀터치패널에서 터치감지를 위해 이용되는 터치전극(구동전극 및 수신전극)은 영상출력기간 중 공통전압을 패널에 인가하기 위한 공통전극으로도 이용된다.
인셀터치패널을 구동하는 방법으로는, 정전용량 방식이 있다. 정전용량 방식은 다시 셀프캡(Self Cap) 방식과 뮤츄얼(mutual) 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중, 본 발명은 뮤추얼(mutual) 방식을 이용하고 있다.
또한, 본 발명은 게이트라인을 구동하기 위한 게이트구동부가 인셀터치패널에 형성되어 있는 게이트인패널(GIP) 구조의 액정표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 게이트구동부에 구비된 각각의 스테이지가, 두 개의 풀다운트랜지스터를 교번적으로 이용하여, 스캔신호(풀업신호)가 인가되지 않는 기간 동안, 풀다운신호를 게이트라인으로 전송할 수 있도록 구성된 액정표시장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 뮤추얼 방식을 이용한 인셀터치패널에 게이트구동부가 형성되어 있는 액정표시장치에 관한 것으로서, 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 터치패널(500)이 내장되어 있는 인셀터치패널(100), 상기 인셀터치패널(100)에 형성되어 있으며, 상기 인셀터치패널에 형성되어 있는 게이트라인들 마다 연결되어 있는 스테이지(210)들로 구성되어, 1프레임기간 중 영상출력기간에 상기 게이트라인에 순차적으로 풀업신호를 전송하기 위한 게이트 구동부(200), 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에 상기 터치패널(500)을 구동하여, 터치여부를 감지하기 위한 터치감지부(700), 상기 게이트 구동부와 상기 터치감지부의 기능을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러(400) 및 상기 구성요소들에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급부(800)를 포함한다. 전원공급부(800)에는 공통전압을 생성하기 위한 공통전압생성부가 포함될 수 있다.
우선, 인셀터치패널(100)은 데이터라인들과 게이트라인들의 교차영역에 화소(픽셀)들이 형성되어 있는 TFT기판, 컬러필터가 형성되어 있는 컬러필터기판 및 터치를 감지하는 기능과 픽셀에 공통전압을 인가하는 기능을 수행하기 위해 TFT기판과 컬러필터기판 사이에 내장되는 터치패널(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
인셀터치패널(100)에 내장되는 터치패널(500)은, 정전용량 방식을 이용하는 것으로서, 상기한 바와 같이, 온 셀 타입 또는 인 셀 타입으로 형성될 수 있다. 이러한 터치패널(500)은, TFT기판 또는 컬러필터기판에 형성되어 있으며 TFT기판에 형성된 복수의 게이트라인들과 나란하게 형성된 구동전극(510)들 및 컬러필터기판 또는 TFT기판에 형성되어 있으며 데이터라인과 나란하게 형성되어 있는 수신전극(520)들을 포함한다.
여기서, 구동전극(510)들은 수신전극(520)들 사이에서 블럭형태로 형성되어 있으며, 게이트라인과 평행하게 형성되어 있는 구동전극들이 하나의 라인을 통해 터치감지부(700)와 연결되어 있다. 그러나, 터치패널(500)을 구성하는 구동전극(510)과 수신전극(520)의 배치구조 및 이들과 터치감지부(700)와의 연결 방법은 다양한 형태로 변경될 수 있다.
다음, 터치감지부(700)는 수직동기신호(Vsync)에 의해 정해지는, 1프레임기간 중 터치감지기간에 상기 터치패널(500)을 구동하여, 터치여부를 감지하는 기능을 수행한다.
터치감지부(700)는 터치패널의 수신전극(520)으로부터 수신되는 감지신호(전압 값)를 이용하여 사용자에 의한 터치를 감지한다. 즉, 상기한 바와 같이 구성되어 있는 터치패널의 구동전극(510)으로 터치검출을 위한 구동펄스가 인가된 상태에서, 사용자가 손가락 또는 펜으로 인셀터치패널(100)의 특정 영역을 터치하면, 구동전극(510)과 수신전극(520) 사이의 정전용량이 변하게 되며, 정전용량의 변화는 수신전극을 통해 터치감지부(700)로 인가되는 전압 값(감지신호)을 변화시키게 된다. 수신전극들은 터치감지부(700)에 연결되어 있으며, 터치감지부는 상기와 같이 변화된 전압 값(감지신호)을 이용하여 터치 여부를 판단한다.
터치감지부(700)는 터치 여부만을 판단하도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 터치 여부가 감지된 상태에서 터치감지부를 통해 수신된 감지신호는 별도의 터치위치 검출부(미도시) 또는 타이밍 컨트롤러(400)에서 처리되어 터치위치가 검출될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같은 터치감지부(700)는 터치 여부판단과 함께, 직접 터치위치를 검출하도록 구성될 수도 있다.
특히, 본 발명은 터치감지를 위해 형성된 터치전극(구동전극 및 수신전극)을, 액정구동에 필요한 공통전압을 인가하는 용도로도 사용하고 있다. 따라서, 터치감지부(700)는 터치펄스 또는 공통전압을 각 타이밍에 맞춰 터치전극으로 전송하기 위한 스위칭기 및 수신전극을 통해 전송된 감지신호를 수신하기 위한 감지신호수신기 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 터치감지부(700)는 인셀터치패널을 구동하기 위한 구동부(600)에 의해 제어될 수 있으며, 특히, 구동부를 구성하는 타이밍 컨트롤러(400)에 의해 제어될 수 있다.
마지막으로, 구동부(600)는 1프레임기간 중 영상출력기간에는 인셀터치패널(100)을 통해 영상이 출력되도록 하며, 1프레임기간 중 터치감지기간에는 터치감지부(700)를 통해 터치여부가 감지되도록 하기 위해, 인셀터치패널(100) 및 터치감지부(700)로 인가되는 각종 신호들을 제어하는 기능을 수행한다.
구동부(600)는 TV 또는 노트북컴퓨터와 같은 전자제품에서는 도 4에 도시된 바와 같은 게이트구동부(200), 데이터구동부(300) 및 타이밍 컨트롤러(400)가 도 3b에 도시된 바와 같이, 개별적으로 구성되어 있으나, 스마트폰 또는 테블릿PC와 같은 소형의 전자제품에서는 도 3a에 도시된 바와 같이, 하나의 칩(디스플레이 드라이버 IC(DDI: Display Driver IC)) 형태로 구성될 수도 있다. 어느 경우이든지 간에, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는, 게이트라인들을 제어하기 위한 게이트구동부(200)가 인셀터치패널(100)에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
구동부(600)를 구성하는 타이밍 컨트롤러(400)는 외부시스템으로부터 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭, 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터구동부(300)와 게이트구동부(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GCS, DCS)을 발생한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(400)는 게이트구동부(200)가 구동을 시작하도록 하는 스타트신호(VST), 게이트구동부에서 풀업신호로 출력될 클럭(CLK) 및 게이트구동부에서 이용될 각종 구동전압(VDD)들을 게이트구동부(200)로 전송할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터구동부(300)를 제어하기 위한 소스출력인에이블신호(SOE) 및 극성제어신호(POL) 등을 생성하여 데이터구동부로 전송할 수 있다. 이러한 기능은 타이밍 컨트롤러(400)의 제어신호 생성부(410)에서 이루어질 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 외부시스템으로부터 입력된 입력영상데이터(DATAin)를 재정렬하여, 재정렬된 영상데이터(DATA)를 데이터 구동부(300)로 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 기능은 타이밍 컨트롤러(400)의 데이터 정렬부(420)에서 이루어질 수 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 구동부(300)와 게이트 구동부(200)를 제어함과 아울러, 터치감지부(700)의 입/출력 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생하여 터치감지부(700)로 전송할 수도 있다.
구동부(600)를 구성하는 데이터구동부(300)는 타이밍 컨트롤러로부터 입력된 영상데이터(DATA)를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, 게이트라인에 스캔신호(풀업신호)가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 데이터 전압을 데이터라인들에 공급한다. 즉, 데이터 구동부(300)는 감마전압 발생부(도시하지 않음)로부터 공급되는 감마전압들을 이용하여, 영상데이터(DATA)를 데이터 전압으로 변환시킨 후 데이터라인으로 출력시킨다. 이를 위해 데이터 구동부(300)는 데이터 샘플링부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함하여 구성될 수 있다.
구동부(600)를 구성하는 게이트구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 전송되어온 스타트신호(VST)를 쉬프트시켜, 순차적으로 게이트 라인에 게이트 온 전압(Von)을 갖는 스캔신호(풀업신호)를 공급한다. 그리고, 게이트 구동부(200)는 게이트 온 전압(Von)의 스캔신호(풀업신호)가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 게이트 라인에 게이트 오프 전압(Voff)(풀다운신호)을 공급한다. 풀업신호에 의해 각 게이트라인에 형성되어 있는 스위칭신호들이 턴온되어, 데이터라인을 통해 입력된 데이터전압이 각 픽셀에 충전되며, 풀다운신호에 의해 스위칭신호들이 턴오프된다.
한편, 본 발명에 적용되는 게이트 구동부(200)는, 인셀터치패널 내에 실장되어 있는 게이트 인 패널(Gate In Panel : GIP)방식으로 구성되어 있으며, 이 경우, 게이트구동부(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호로는 스타트신호(VST) 및 클럭(CLK)이 될 수 있다.
게이트구동부(200)의 구성은, 이하에서, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명된다.
도 6은 본 발명에 따른 게이트구동부에 적용되는 스테이지의 구성과 스테이지에서 입출력되는 다양한 종류의 파형들을 나타낸 예시도로서, (a)는 스테이지의 회로 구성을 나타내고 있으며, (b)는 다양한 종류의 파형들을 나타내고 있다.
각 게이트라인들에 순차적으로, 게이트 온 전압(Von)을 갖는 스캔신호(풀업신호)(이하, 간단히 '풀업신호'라 함)를 입력하여, 각 게이트라인들에 순차적으로 데이터전압이 충전되도록 하기 위한 게이트구동부(200)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 박막트랜지스터들(Thin Film Transistor : TFT)을 포함하는 스테이지들(Stage1 ~ Stagen)(210)을 포함한다. 각 스테이지들은 종속적(cascade)으로 접속되어 출력신호(Vout1 ~ Votn)를 순차적으로 발생한다. 여기서 출력신호(Vout)는 상기한 바와 같은 풀업신호 또는 풀다운신호가 될 수 있다.
스테이지들(Stage1 ~ Stagen) 각각은 이전 스테이지로부터 입력된 캐리신호, 다음 스테이지로부터 입력된 캐리신호 및 클럭신호(CLK) 등에 응답하여 Q노드와 QB노드 전압을 충방전시키는 스위치 회로들을 포함한다. 즉, 각 스테이지(210)들의 출력신호(Vout1 ~ Voutn)들은 액정표시장치의 게이트라인들에 인가되는 풀업신호인 동시에, 이전 스테이지와 다음 스테이지로 전달되는 캐리신호의 역할을 겸하고 있다. 한편, 도 6의 (a)에는 N타입 TFT로 구성된 스테이지(210)의 회로 구성이 도시되어 있으나, P타입 TFT로 구성된 스테이지의 회로 구성도, 도 6의 (a)와 동일한 구조로 구성될 수 있으며, 동일한 방법에 의해 구동될 수 있다. 다만, P타입 TFT를 턴온시키는 전압은 N타입 TFT를 턴온시키는 전압과 반대의 극성을 갖게 된다. 또한, 도 6의 (a)에 도시된 스테이지의 구동을 위하여 인가되는 클럭(CLK)의 갯수는 하나이지만, 두 개 이상의 클럭(CLK)이 이용될 수도 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 스테이지(210)는 다양한 형태의 회로로 구성되어, 다양한 종류의 클럭 및 다양한 종류의 구동전압에 의해 구동될 수 있다.
본 발명에 적용되는 스테이지의 일예로서 도 6의 (a)에 도시된 스테이지(210)는, 풀업트랜지스터(Pull-up transistor)(T2)를 제어하기 위한 Q노드와, 제1풀다운트랜지스터(Pull-down transister)(T3)를 제어하기 위한 QB_odd노드 및 제2풀다운트랜지스터(T3')를 제어하기 위한 QB_even노드를 포함한다. 종래기술에서도 언급된 바와 같이, 풀업신호가 게이트라인에 입력되지 않는 나머지 기간 동안에는, 해당 게이트라인에 형성되어 있는 스위칭트랜지스터들을 턴오프시키기 위한 풀다운신호가 지속적으로 게이트라인에 입력되며, 이 경우, 하나의 풀다운트랜지스터를 사용하여 지속적으로 풀다운신호를 게이트라인에 입력하면, 풀다운트랜지스터의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명은 기본적으로 두 개의 풀다운트랜지스터(T3, T3')를 각 스테이지(210)에 구비하는 한편, 두 개의 풀다운트랜지스터를 각 프레임마다 교번적으로 구동시켜, 게이트라인에 풀다운신호를 입력하고 있다.
즉, 본 발명에 적용되는 스테이지(210)의 특징은, 게이트라인으로 입력되는 풀다운신호를, 두 개의 구동전압(VDD1, VDD2) 및 두 개의 풀다운트랜지스터(T3, T3')를 이용하여 생성하고 있으며, 특히, 1프레임기간 중 터치감지기간 동안에는 두 개의 풀다운트랜지스터(T3, T3')를 모두 턴온시켜, 풀다운신호에 대응되는 풀다운 전류를 게이트라인으로 인가하고 있다는 것이다.
부연하여 설명하면, 본 발명에 적용되는 스테이지들 각각은, 1프레임기간 중 영상출력기간에, 게이트라인에 풀업신호를 전송하고, 영상출력기간 중 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터(T3) 또는 제2풀다운트랜지스터(T3')를 턴온시켜 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하며, 1프레임기간 중 터치감지기간에, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 수직동기신호(Vsync)에 의해 정의되는 1프레임기간 중 제1영상출력기간에는, 제1풀다운트랜지스터(T3)로 입력되는 제1구동전압(VDD1)은 하이레벨을 가지고 있으며, 제2풀다운트랜지스터(T3')로 입력되는 제2구동전압(VDD2)은 로우레벨을 가지고 있다. 따라서, 제1풀다운트랜지스터(T3)만이 턴온되어, 로우레벨의 제1풀다운신호를 게이트라인으로 전송한다.
둘째, 제1영상출력기간이 지나고, 제1터치감지기간이 도래하면, 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)이 모두 하이레벨로 유지된다. 따라서, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3') 모두가 턴온되어, 두 개의 풀다운신호가 게이트라인으로 전송된다.
이 경우, 게이트라인에 인가되는 전압은, 하나의 풀다운트랜지스터에 의해 생성된 풀다운신호가, 게이트라인에 인가되는 경우의 전압과 동일하다. 그러나, 두 개의 풀다운트랜지스터로부터 전류가 유입되고 있기 때문에, 게이트라인으로 흐르는 전류는, 하나의 풀다운트랜지스터에 의해 생성된 풀다운신호가 게이트라인에 인가되는 경우의 전류보다 큰 값을 갖는다.
즉, 게이트라인에 인가되는 전압이 동일한 상태에서 전류의 양이 증가되고 있기 때문에, 상대적으로 게이트라인의 저항값은 줄어들게 된다. 즉, V=IR임으로, 게이트라인의 전압(V)이 동일한 상태에서, 게이트라인으로 흐르는 전류(I)가 증가되면, 게이트라인의 저항(R)은 작아지게 된다.
게이트라인의 저항이 작아질수록, 게이트라인이 특정 전압으로 유지되려는 특성이 강해지며, 이에 따라, 구동전극(510) 또는 수신전극(520)과 게이트라인 사이에 걸려있는 커플링 커패시턴스(게이트라인 커패시턴스)(CGL)가 존재하더라도, 구동전극에서 게이트라인을 통해 수신전극으로 전달되는 엑스트라 차지가 작아진다. 따라서, 터치감지부(700)로 유입되는 노이즈가 작아지게 되므로, 결국, 터치감지부가 터치여부를 판단하는 기능이 향상될 수 있다.
셋째, 상기한 바와 같은 제1터치감지기간이 지나고 제2영상출력기간이 도래하면, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')가 교번된다. 즉, 제1풀다운트랜지스터(T3)로 입력되는 제1구동전압(VDD1)은 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 로우벨을 가지고, 제2풀다운트랜지스터(T3')로 입력되는 제2구동전압(VDD2)은 하이레벨을 가지게 된다. 따라서, 제2풀다운트랜지스터(T3')만이 턴온되어, 로우레벨의 제2풀다운신호가 게이트라인으로 전송된다.
넷째, 상기한 바와 같은 제2영상출력기간이 지나고, 제2터치감지기간이 도래하면, 다시, 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)이 모두 하이레벨로 유지된다. 따라서, 제2터치감지기간 중에도 제1터치감지기간에서와 마찬가지로 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3') 모두가 턴온되어, 두 개의 풀다운신호가 게이트라인으로 전송된다.
본 발명은 상기한 바와 같이 매 프레임의 터치감지기간 동안, 두 개의 풀다운트랜지스터들을 모두 턴온시켜, 풀다운신호를 게이트라인으로 공급하고 있다. 따라서, 매 프레임의 터치감지기간 동안 구동되는 풀다운트랜지스터들이 동일하게 유지된다. 이로 인해, 풀다운트랜지스터의 특성 차이에 따른 회로의 특성 변화가 게이트라인에도 발생되지 않는다. 이처럼 게이트라인의 특성, 특히 저항 특성이 변하지 않으면, 구동전극으로부터 게이트라인을 통해 수신전극으로 전송되는 엑스트라 차지의 크기가 변화되지 않게 되며, 따라서, 터치감지부(700)가 터치여부를 감지하는 기능이 향상될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같은 본 발명에 있어서, 제1풀다운트랜지스터(T3)를 구동하기 위한 제1구동전압(VDD1)과, 제2풀다운트랜지스터(T3')를 구동하기 위한 제2구동전압(VDD2)은, 상기 영상출력기간에는, 서로 다른 극성으로 제1풀다운트랜지스터와 제2풀다운트랜지스터에 입력되어, 제1풀다운트랜지스터와 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나를 교번적으로 턴온시키며, 터치감지기간에는, 동일한 극성으로 제1풀다운트랜지스터와 제2풀다운트랜지스터에 입력되어, 제1풀다운트랜지스터와 제2풀다운트랜지스터 모두를 턴온시킨다.
상기한 바와 같은 기능을 위해, 제1구동전압(VDD1)의 극성과 제2구동전압(VDD2)의 극성은, 수직동기신호(Vsync)의 라이징시점 또는 폴링시점에 동기되어, 변화될 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 각 스테이지(210)들은, 제1풀다운트랜지스터(T3)와 제2풀다운트랜지스터(T3')의 턴온 또는 턴오프를 보다 더 정확히 수행하기 위하여, 제1보조 구동전압(VDD4)에 의해 구동되는 제1보조 트랜지스터(T7)와, 제2보조 구동전압(VDD3)에 의해 구동되는 제2보조 트랜지스터(T10)를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 적용되는 스테이지(210)들 각각은, 상기 영상출력기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터(T3)가 턴온되는 경우에는 제1보조 구동전압(VDD4)에 의해 턴오프되어 상기 제1풀다운트랜지스터가 상기 제1구동전압(VDD1)에 의해 턴온되도록 하고, 상기 제1풀다운트랜지스터(T3)가 턴오프되는 경우에는 상기 제1보조 구동전압(VDD4)에 의해 턴온되어 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴오프상태를 유지할 수 있도록 하며, 상기 터치감지기간에 상기 제1보조 구동전압(VDD4)에 의해 턴오프되어 상기 제1풀다운트랜지스터(T3)가 상기 제1구동전압에 의해 턴온되도록 하기 위한 제1보조 트랜지스터(T7) 및 상기 영상출력기간에, 상기 제1보조 구동전압과 반대 극성을 갖는 제2보조 구동전압(VDD3)을 입력받아 턴온 또는 턴오프되어, 상기 제2풀다운트랜지스터(T3')가 상기 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴오프 또는 턴온되도록 하며, 상기 터치감지기간에, 상기 제1보조 구동전압과 동일한 극성을 갖는 상기 제2보조 구동전압에 의해 턴오프되어 상기 제2풀다운트랜지스터(T3')가 상기 제2구동전압에 의해 턴온되도록 하기 위한 제2보조 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
제1보조 트랜지스터(T7)와 제2보조 트랜지스터(T10)의 기능을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 도 6에서, 제1영상출력기간 동안, 제1풀다운트랜지스터(T3)가 턴온되고, 제2풀다운트랜지스터(T3')는 턴오프되고 있으므로, 제1보조 트랜지스터(T7)에는 로우레벨을 갖는 제1보조 구동전압(VDD4)이 입력되며, 제2보조 트랜지스터(T10)에는 하이레벨을 갖는 제2보조 구동전압(VDD3)이 입력된다.
즉, 제1보조 구동전압(VDD4)이 로우레벨이므로, 제1보조 트랜지스터(T7)는 턴오프된다. 따라서, 제1풀다운트랜지스터(T3)는 하이레벨의 제1구동전압(VDD1)에 의해 턴온되어, 제1풀다운신호를 게이트라인으로 전송한다.
이때, 제2보조 구동전압(VDD3)이 하이레벨이므로, 제2보조 트랜지스터(T10)는 턴온된다. 이 경우, 제2보조 트랜지스터(T10)와 제11트랜지스터(T11) 사이의 노드는 저준위전압(VSS)과 연결되며, 제2풀다운트랜지스터(T3')의 게이트로 저준위전압(VSS)이 인가된다. 따라서, 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴오프되어야할 제12트랜지스터(T12)에 누설전류가 발생하더라도, 제2풀다운트랜지스터(T3')의 게이트에는 저준위전압(VSS)이 인가되어 있기 때문에, 제2풀다운트랜지스터(T3')는 항상 턴오프 상태로 유지된다.
이로 인해, 제1영상출력기간 동안, 제2구동전압이 인가되는 제12트랜지스터(T12)로 누설전류가 발생되더라도, 제2풀다운트랜지스터(T3')는 턴온되지 않고, 하이레벨의 제1구동전압에 의해 제1풀다운트랜지스터(T3)만이 턴온되어, 게이트라인으로 제1풀다운신호만이 출력될 수 있다.
즉, 제1영상출력기간 동안, 제1보조 구동전압(VDD4)과 제2보조 구동전압(VDD3)은 서로 다른 극성으로 제1보조 트랜지스터(T7)와 제2보조 트랜지스터(T10)에 각각 입력된다. 이러한, 제1보조 구동전압(VDD4)과 제2보조 구동전압(VDD3)의 극성은, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 영상출력기간 중에 변화될 수 있다.
둘째, 제1영상출력기간이 지나고, 제1터치감지기간이 도래한 경우, 제1보조 구동전압(VDD4) 및 제2보조 구동전압(VDD3)이 로우레벨 상태로 제1보조 트랜지스터(T7)와 제2보조 트랜지스터(T10)에 입력되어, 제1보조 트랜지스터와 제2보조 트랜지스터가 모두 턴오프된다.
따라서, 제1풀다운트랜지스터(T3)와 제2풀다운트랜지스터(T3')는, 하이레벨 상태의 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴온되어, 제1풀다운신호 및 제2풀다운신호를 게이트라인으로 출력한다.
셋째, 제1터치감지기간이 지나고, 제2영상출력기간이 도래한 경우, 제1풀다운트랜지스터(T3)가 턴오프되고, 제2풀다운트랜지스터(T3')는 턴온되어야 함으로, 제1보조 트랜지스터(T7)에는 하이레벨을 갖는 제1보조 구동전압(VDD4)이 입력되며, 제2보조 트랜지스터(T10)에는 로우레벨을 갖는 제2보조 구동전압(VDD3)이 입력된다.
이로 인해, 제2영상출력기간 동안, 제1구동전압이 인가되는 제1트랜지스터(T1)로 누설전류가 발생되더라도, 제1풀다운트랜지스터(T3)는 턴온되지 않고, 하이레벨의 제2구동전압에 의해 제2풀다운트랜지스터(T3')만이 턴온되어, 게이트라인으로 제2풀다운신호만이 출력될 수 있다.
넷째, 제2영상출력기간이 지나고, 제2터치감지기간이 도래한 경우, 상기 두 번째 과정에서 설명된 바와 같은 원리에 의해, 제1풀다운트랜지스터(T3)와 제2풀다운트랜지스터(T3')는, 제1보조 구동전압(VDD4) 및 제2보조 구동전압(VDD3)에 상관없이, 하이레벨 상태의 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴온되어, 제1풀다운신호 및 제2풀다운신호를 게이트라인으로 출력한다.
즉, 제1보조 트랜지스터(T7), 제1보조 구동전압(VDD4), 제2보조 트랜지스터(T10) 및 제2보조 구동전압(VDD3)은, 제1풀다운트랜지스터(T3) 또는 제2풀다운트랜지스터(T3')가 턴오프되어야 할 경우, 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터의 게이트로 로우레벨의 신호(VSS)를 인가시킴으로써, 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터가 확실히 턴오프되도록 하는 기능을 수행한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 다양한 예시도이다. 이하에서는, 상기에서 설명된 내용과 중복되는 내용은 간단히 설명되거나 또는 생략된다.
우선, 도 7은, 제1프레임의 제1영상출력기간 중, 스테이지(210)가 게이트라인으로 풀업신호(스캔신호)를 전송하는 경우를 나타낸 것이다.
스타트신호(VST)에 의해 제1트랜지스터(T1)가 턴온되면, FWD에 의한 하이레벨 신호가 Q노드를 통해 풀업트랜지스터(Pull-up transistor)(T2)의 게이트로 입력된다. 따라서, 풀업트랜지스터(T2)가 턴온되며, 풀업트랜지스터(T2)로 입력된 클럭(CLK)이 출력단자를 통해 풀업신호(스캔신호)(Vout)로 게이트에 출력된다.
이 경우, 해당 게이트라인들의 각 픽셀에는 각 데이터라인을 통해 전송되어온 데이터전압이 충전되며, 이에 따라 각 픽셀을 통해 영상이 출력된다.
다음, 도 8은, 제1프레임의 제1영상출력기간 중, 제1구동전압(VDD1)에 의해 턴온되는 제1풀다운트랜지스터(T3)에 의해, 게이트라인으로 제1풀다운신호가 출력되는 상태를 나타낸 것이다.
스타트신호(VST)가 로우레벨로 변경됨에 따라, 풀업트랜지스터(T2)가 턴오프되어 풀업신호의 출력이 차단되고, 하이레벨의 제1구동전압(VDD1)이 제4트랜지스터(T4)의 게이트로 인가됨에 따라, 하이레벨 신호가 QB_odd노드를 통해 제1풀다운트랜지스터(T3)의 게이트로 인가되어, 제1풀다운트랜지스터(T3)를 턴온시킨다. 이에 따라, 제1풀다운트랜지스터(T3)를 통해 제1풀다운신호가 게이트로 출력된다.
이때, 제2구동전압(VDD2)은 로우레벨이기 때문에, 제12트랜지스터(T12)는 턴오프되며, 따라서, 제2풀다운트랜지스터(T3')가 턴온되지 않기 때문에, 제2풀다운트랜지스터로는 제2풀다운신호가 출력되지 않는다.
이 경우, 제2보조 구동전압(VDD3)이 제2보조 트랜지스터(T10)를 턴온시켜, 제2풀다운트랜지스터(T3')의 게이트로 저준위전압(VSS)이 입력되도록 함으로써, 제12트랜지스터(T12)를 통해 발생된 누설전류가 제2풀다운트랜지스터(T3')로 입력되더라도, 제2풀다운트랜지스터(T3')는 턴온되지 않는다. 따라서, 제1풀다운트랜지스터(T3)에 의한 제1풀다운신호만이 게이트라인으로 출력될 수 있다.
다음, 도 9는, 제1프레임의 제1터치감지기간 중, 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴온되는 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')에 의해, 게이트라인으로 제1풀다운신호 및 제2풀다운신호가 출력되는 상태를 나타낸 것이다.
즉, 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)이 모두 하이레벨 상태로 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')로 인가되므로, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3') 모두가 턴온되어, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')를 통해 제1풀다운신호 및 제2풀다운신호가 게이트라인으로 출력된다.
이때, 터치감지부(700)는 구동전극(510)으로 터치펄스를 인가하고, 수신전극(520)을 통해 수신된 감지신호를 이용하여 터치여부를 판단한다.
이 경우, 상기한 바와 같이, 게이트라인의 전압이 일정한 레벨로 유지되는 상태에서, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')를 통해 출력된 전류가 게이트라인으로 인가되기 때문에, 게이트라인의 저항이 줄어들게 되므로, 종래기술에서 언급된 첫 번째 문제가 해결될 수 있다.
다음, 도 10은, 제2프레임의 제2영상출력기간 중, 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴온되는 제2풀다운트랜지스터(T3')에 의해 게이트라인으로 제2풀다운신호가 출력되는 상태를 나타낸 것이다.
즉, 도 10은 도 8을 참조하여 설명된 내용에서, 제1구동전압(VDD1)과 제2구동전압(VDD2)의 극성이 반대로 바뀐 상태를 나타낸 것으로서, 도 8에서는 하이레벨 상태의 제1구동전압(VDD1)에 의해 턴온된 제1풀다운트랜지스터(T3)에 의해, 제1풀다운신호가 게이트라인으로 출력되었으나, 도 10에서는 하이레벨 상태의 제2구동전압(VDD2)에 의해 턴온된 제2풀다운트랜지스터(T3')에 의해, 제2풀다운신호가 게이트라인으로 출력되고 있다.
이때, 제1보조 구동전압(VDD4)에 의해 제1풀다운트랜지스터(T3)의 게이트로 저준위전압(VSS)이 인가되므로, 제1풀다운트랜지스터(T3)는 어떠한 경우에도 턴오프상태를 유지한다.
마지막으로, 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 제2프레임의 제2영상출력기간 이후에는 제2프레임의 제2터치감지기간이 도래하며, 이 경우, 도 9를 참조하여 설명된 바와 같은 동일한 과정이 반복된다.
즉, 제1터치감지기간 및 제2터치감지기간에서는, 제1풀다운트랜지스터 및 제2풀다운트랜지스터가 모두 턴온되어, 제1풀다운신호 및 제2풀다운신호가 게이트라인으로 출력되고 있다.
따라서, 터치감지기간 중에는 턴온되는 풀다운트랜지스터의 변화가 없기 때문에, 풀다운트랜지스터의 특성 차이에 따른 회로의 특성 변화가 게이트라인에도 발생되지 않는다. 이로 인해, 종래기술에서 언급된 두 번째 문제가 해결될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법을 전체적으로 정리하면 다음과 같다.
첫 번째 단계로서, 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들 각각이, 1프레임기간 중 영상출력기간에, 인셀터치패널에 형성된 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하며, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송한다.
두 번째 단계로서, 상기 스테이지들 각각이, 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 동안, 터치감지부가 상기 인셀터치패널에 형성된 터치전극을 통해 터치를 감지하며, 상기 스테이지들 각각은, 상기 풀업신호를 순차적으로 상기 게이트라인들에 전송한다.
여기서, 상기 제1풀다운트랜지스터를 구동하기 위한 제1구동전압과, 상기 제2풀다운트랜지스터를 구동하기 위한 제2구동전압은, 상기 영상출력기간에는, 서로 다른 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력되며, 상기 터치감지기간에는, 동일한 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력된다.
또한, 상기 과정들 중, 상기 풀업신호는, 상기 각 게이트라인에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터들을 턴온시켜, 각 데이터라인을 통해 전송되어온 데이터전압을 각 픽셀에 충전시키는 기능을 수행하며, 상기 풀다운신호는, 상기 스위칭 트랜지스터들을 턴오프시키는 기능을 수행한다.
한편, 상기 첫 번째 단계와 상기 두 번째 단계는, 다시 다음과 같이 세분화될 수 있다.
상기 첫 번째 단계는, 상기 스테이지들 중 스타트신호를 입력받은 스테이지가, 상기 영상출력기간 중 1수평기간 동안, 게이트라인에 상기 풀업신호를 전송하여 영상을 출력하는 단계 및 상기 스테이지가, 상기 1수평기간 이후, 상기 영상출력기간의 나머지 기간 동안, 상기 제1풀다운트랜지스터 또는 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜, 상기 게이트라인에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터들을 턴오프시킬 수 있는 상기 풀다운신호를 상기 게이트라인에 전송하는 단계로 구분될 수 있다.
상기 두 번째 단계는, 상기 스테이지들 각각이, 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시킬 수 있는 동일한 극성의 상기 제1구동전압과 상기 제2구동전압을, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력시키는 단계, 상기 스테이지들 각각이, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 각각의 게이트라인으로 풀다운 전류를 전송하는 단계 및 상기 스테이지들에 의해 상기 풀다운 전류가 상기 게이트라인들로 인가되는 동안, 상기 터치감지부가 상기 인셀터치패널에 형성된 터치전극에 구동펄스을 입력한 후, 상기 터치전극으로부터 수신된 감지신호를 이용하여 상기 인셀터치패널에 대한 터치를 감지하는 단계로 구분될 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 상기에서 설명된 바와 같이, 제1보조 구동전압(VDD4), 제1보조 트랜지스터(T7), 제2보조 구동전압(VDD3) 및 제2보조 트랜지스터(T10)을 이용하여, 영상출력기간 중에, 제1풀다운트랜지스터 및 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나만이 턴온되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 액정표시장치 구동방법은, 상기 스테이지들 각각이, 상기 영상출력기간에, 보조 구동전압을 입력받아, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나만이 턴온될 수 있도록 하는 단계 및 상기 스테이지들 각각이, 상기 터치감지기간에, 상기 보조 구동전압을 입력받아, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터들 모두가 턴온되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나만이 턴온될 수 있도록 하는 단계는, 상기 영상출력기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴온되는 경우에는, 상기 제2풀다운트랜지스터가 턴오프되도록 하는 제2보조 구동전압을 상기 제2풀다운트랜지스터의 게이트에 연결되어 있는 제2보조 트랜지스터에 입력하고, 상기 제2풀다운트랜지스터가 턴온되는 경우에는, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴오프되도록 하는 제1보조 구동전압을 상기 제1풀다운트랜지스터의 게이트에 연결되어 있는 제1보조 트랜지스터에 입력할 수 있다.
또한, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터들 모두가 턴온되도록 하는 단계는, 상기 터치감지기간에, 동일한 극성을 갖는 상기 제1보조 구동전압과 상기 제2보조 구동전압을 상기 제1보조 트랜지스터와 상기 제2보조 트랜지스터에 입력하여, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터가 상기 제1구동전압과 상기 제2구동전압에 의해 턴온되도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 터치감지기간 중, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')가 동시에 구동됨으로써, 게이트라인으로 보다 많은 전류가 흐르게 되어, 게이트라인의 저항이 줄어들며, 이로 인해, 터치감도가 향상될 수 있다.
또한, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')가 동시에 구동됨으로써, 제1풀다운트랜지스터(T3) 및 제2풀다운트랜지스터(T3')의 저항 편차에 따른 제1구동전압(VDD1) 및 제2구동전압(VDD2)의 주기별 터치신호 감도 차이가 제거될 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.
100 : 인셀터치패널 200 : 게이트구동부
300 : 데이터구동부 400 : 타이밍 컨트롤러
500 : 터치패널 510 : 구동전극
520 : 수신전극 600 : 구동부
700 : 터치감지부 800 : 전원공급부
410 : 제어신호 생성부 420 : 데이터 정렬부
210 : 스테이지 T2 : 풀업트랜지스터
T3 : 제1풀다운트랜지스터 T3' : 제2풀다운트랜지스터
VDD1 : 제1구동전압 VDD2 : 제2구동전압

Claims (10)

  1. 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들 각각이, 1프레임기간 중 영상출력기간에, 인셀터치패널에 형성된 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하며, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 단계; 및
    상기 스테이지들 각각이, 상기 1프레임기간 중 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 동안, 터치감지부가 상기 인셀터치패널에 형성된 터치전극을 통해 터치를 감지하는 단계를 포함하며,
    상기 스테이지들 각각은, 상기 풀업신호를 순차적으로 상기 게이트라인들에 전송하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1풀다운트랜지스터를 턴온시키기 위한 제1구동전압과, 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시키기 위한 제2구동전압은,
    상기 영상출력기간에는, 서로 다른 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력되며,
    상기 터치감지기간에는, 동일한 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀업신호는, 상기 각 게이트라인에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터들을 턴온시키며,
    상기 풀다운신호는, 상기 스위칭 트랜지스터들을 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 풀업신호 및 상기 풀다운신호를 전송하는 단계는,
    상기 스테이지들 중 스타트신호를 입력받은 스테이지가, 상기 영상출력기간 중 1수평기간 동안, 상기 게이트라인에 상기 풀업신호를 전송하여 영상을 출력하는 단계; 및
    상기 스테이지가, 상기 1수평기간 이후, 상기 영상출력기간의 나머지 기간 동안, 상기 제1풀다운트랜지스터 또는 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜, 상기 풀다운신호를 상기 게이트라인에 전송하여, 상기 게이트라인에 연결되어 있는 스위칭 트랜지스터들을 턴오프시키는 단계를 포함하는 액정표시장치 구동방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치를 감지하는 단계는,
    상기 스테이지들 각각이, 상기 터치감지기간에, 동일한 극성의 제1구동전압과 제2구동전압을, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력시키는 단계;
    상기 스테이지들 각각이, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 각각의 게이트라인으로 상기 풀다운신호를 전송하는 단계; 및
    상기 스테이지들에 의해 상기 풀다운신호가 상기 게이트라인들로 인가되는 동안, 상기 터치감지부가 상기 터치전극에 구동펄스을 입력한 후, 상기 터치전극으로부터 수신된 감지신호를 이용하여 상기 인셀터치패널에 대한 터치를 감지하는 단계를 포함하는 액정표시장치 구동방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이지들 각각이, 상기 영상출력기간에, 보조 구동전압을 입력받아, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나만이 턴온될 수 있도록 하는 단계; 및
    상기 스테이지들 각각이, 상기 터치감지기간에, 상기 보조 구동전압을 입력받아, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터들 모두가 턴온되도록 하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터 중 어느 하나만이 턴온될 수 있도록 하는 단계는,
    상기 영상출력기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴온되는 경우에는, 상기 제2풀다운트랜지스터가 턴오프되도록 하는 제2보조 구동전압을 상기 제2풀다운트랜지스터의 게이트에 연결되어 있는 제2보조 트랜지스터에 입력하고, 상기 제2풀다운트랜지스터가 턴온되는 경우에는, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴오프되도록 하는 제1보조 구동전압을 상기 제1풀다운트랜지스터의 게이트에 연결되어 있는 제1보조 트랜지스터에 입력하며,
    상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터들 모두가 턴온되도록 하는 단계는,
    상기 터치감지기간에, 동일한 극성을 갖는 상기 제1보조 구동전압과 상기 제2보조 구동전압을 상기 제1보조 트랜지스터와 상기 제2보조 트랜지스터에 입력하여, 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터가 제1구동전압과 제2구동전압에 의해 턴온되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 구동방법.
  8. 터치패널이 내장되어 있는 인셀터치패널;
    상기 인셀터치패널에 형성되어 있으며, 상기 인셀터치패널에 형성되어 있는 게이트라인 마다 연결되어 있는 스테이지들로 구성되어, 1프레임기간 중 영상출력기간에 상기 게이트라인에 순차적으로 풀업신호를 전송하기 위한 게이트 구동부;
    상기 1프레임기간 중 터치감지기간에 상기 터치패널을 구동하여, 터치여부를 감지하기 위한 터치감지부; 및
    상기 게이트 구동부와 상기 터치감지부의 기능을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하며,
    상기 스테이지들 각각은,
    상기 영상출력기간에, 상기 게이트라인에 풀업신호를 전송하고, 상기 영상출력기간 중 상기 풀업신호가 출력된 이후에는 상기 스테이지에 형성되어 있는 제1풀다운트랜지스터 또는 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하며,
    상기 터치감지기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터 및 상기 제2풀다운트랜지스터를 턴온시켜 상기 게이트라인으로 풀다운신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1풀다운트랜지스터를 구동하기 위한 제1구동전압과, 상기 제2풀다운트랜지스터를 구동하기 위한 제2구동전압은,
    상기 영상출력기간에는, 서로 다른 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력되며,
    상기 터치감지기간에는, 동일한 극성으로 상기 제1풀다운트랜지스터와 상기 제2풀다운트랜지스터에 입력되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테이지들 각각은,
    상기 영상출력기간에, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴온되는 경우에는 제1보조 구동전압에 의해 턴오프되어 상기 제1풀다운트랜지스터가 제1구동전압에 의해 턴온되도록 하고, 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴오프되는 경우에는 상기 제1보조 구동전압에 의해 턴온되어 상기 제1풀다운트랜지스터가 턴오프상태를 유지할 수 있도록 하며, 상기 터치감지기간에 상기 제1보조 구동전압에 의해 턴오프되어 상기 제1풀다운트랜지스터가 상기 제1구동전압에 의해 턴온되도록 하기 위한 제1보조 트랜지스터; 및
    상기 영상출력기간에, 상기 제1보조 구동전압과 반대 극성을 갖는 제2보조 구동전압을 입력받아 턴온 또는 턴오프되어, 상기 제2풀다운트랜지스터가 제2구동전압에 의해 턴오프 또는 턴온되도록 하며, 상기 터치감지기간에, 상기 제1보조 구동전압과 동일한 극성을 갖는 상기 제2보조 구동전압에 의해 턴오프되어 상기 제2풀다운트랜지스터가 상기 제2구동전압에 의해 턴온되도록 하기 위한 제2보조 트랜지스터를 더 포함하는 액정표시장치.
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