KR101452279B1 - 액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치기능을 구현하기 위한 일종의 액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법을 공개하였다. 상기 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판, 컬러필터 기판 및 두 기판 사이의 액정층을 포함하며, 상기 어레이 기판에 게이트라인, 데이터라인 및 게이트라인과 데이터라인으로 한정되는 화소유닛이 형성되고; 상기 컬러필터 기판의 내측에 내장형 터치장치가 설치된다. 상기 내장형 터치장치는 제1 배선과 제2 배선을 포함하며, 그 중 상기 제1 배선과 상기 제2 배선은 2층 구조를 이루면서, 두 배선의 교차 중첩 영역에 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치하는 반도체층이 설치된다.

Description

액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법{Liquid crystal display panel and method of driving thereof}
본 발명은 일종의 액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법에 관한 것이다.
현재, 액정 디스플레이 패널은 이미 핸드폰, 컴퓨터 등 전자제품에 광범위하게 응용되고 있다. 액정 디스플레이 패널의 터치 기능을 구현하기 위하여, 일반적으로 액정 디스플레이 패널의 컬러필터 기판 외표면에 터치 어드레싱 장치인 하나의 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel, 약칭 TSP)을 추가하는데, 이는 액정 디스플레이 패널의 두께를 증가시킬 뿐만 아니라 미관에도 영향을 끼칠 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 기능을 구비한 장치를 액정 디스플레이 패널 내부에 설치하여 내장형 터치 기능이 구현된 액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 어레이 기판, 컬러필터 기판 및 두 기판 사이의 액정층을 포함하여, 상기 어레이 기판에 게이트라인, 데이터라인을 형성하고, 게이트라인과 데이터라인으로 화소유닛을 한정하며, 상기 컬러필터 기판의 내측에 2층 구조를 이루는 제1 배선과 제2 배선을 포함하는 내장형 터치장치를 설치하고, 두 배선이 중첩되는 영역에 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치하는 반도체층을 설치한 일종의 액정 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 하나의 실시예에서는 제2 전압을 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치장치의 제2 배선에 인가하고, 제1 전압을 상기 내장형 터치장치의 제1 배선에 인가하며, 제1 전압과 제2 전압의 크기를 다르게 하는 단계; 터치되지 않은 상태에서, 제1 배선과 제2 배선 사이의 반도체층의 통전전류를 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 작도록 하는 단계; 터치 상태에서, 터치 위치의 반도체층의 통전전류가 게이트라인 온 전압(on voltage)의 작용 하에 상기 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 같도록 하고, 상기 제1 배선과 제2 배선이 반도체층의 전류신호를 데이터 처리 유닛으로 전송하여, 상기 데이터 처리 유닛이 전류신호의 변화에 따라 터치위치를 확인시키는 단계를 포함하는 일종의 액정 디스플레이 패널의 구동방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 패널에 제1 배선과 제2 배선을 포함하면서 두 배선의 교차 중첩 위치에 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치하는 반도체층이 설치되는 내장형 터치장치를 설치하여, 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치 기능을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 현재 기술에 있어서의 기술방안을 명확히 설명하기 위하여, 실시예 또는 현재 기술에 대한 설명에 참조되는 도면을 하기에서 간단히 소개하나,하기 도면들은 본발명의 일부 실시예에 속하고, 당업자들이 노동를 기울이지 않는 전제하에서 하기 도면에 의하여 기타 도면들을 획득하는 것은 당연한 일이라 보아야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제공하는 액정 디스플레이 패널의 평면 구조도이다.
도 2는 도 1 및 도 3~도 6에 도시된 액정 디스플레이 패널을 A-A선을 따라 절취한 단면 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제공하는 액정 디스플레이 패널의 평면 구조도 1이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에서 제공하는 액정 디스플레이 패널의 평면 구조도 2이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에서 제공하는 액정 디스플레이 패널의 평면 구조도 3이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에서 제공하는 액정 디스플레이 패널의 평면 구조도 4이다.
도 7은 도 5에 도시된 액정 디스플레이 패널을 B-B선을 따라 절취한 단면 구조도이다.
도 8은 도 6에 도시된 액정 디스플레이 패널을 C-C선을 따라 절취한 단면 구조도이다.
도 9는 도 3~도 6에 도시된 액정 디스플레이 패널 중 어레이 기판의 베이스기판에 반사층을 제작한 설명도이다.
도 10은 도 3~도 6에 도시된 액정 디스플레이 패널 중 어레이 기판 상의 하나의 화소유닛의 구조도이다.
이하 본 발명의 실시예 중의 도면을 결합하여, 본 발명의 실시예 중의 기술방안에 대해 분명하고도 완벽하게 묘사하고자 한다. 물론 묘사되는 실시예는 단지 본 발명의 일부 실시예일뿐, 실시예의 전부는 아니다. 본 발명 중의 실시예를 바탕으로, 본 분야의 통상의 기술자가 창조적인 노동을 기울이지 않았다는 전제 하에 획득된 모든 기타 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 액정 디스플레이 패널은 AD-SDS(Advanced-Super Dimensional Switching, 고급 초차원 스위칭)형, IPS(In Plane Switch, 수평전계효과)형, TN(Twist Nematic, 트위스트 네마틱) 형 등 유형의 액정 디스플레이 패널에 적용될 수 있다.
예를 들어, AD-SDS 기술은 동일한 평면 내에서 화소전극 가장자리에 발생하는 평행전계 및 화소전극층과 공통전극층 사이에 발생하는 수직전계를 통하여 다차원 전계를 형성하고, 액정 셀 내의 화소전극 사이와, 전극 바로 위의 모든 배향되는 액정분자에 회전 변환이 발생하도록 함으로써, 평면배향계 액정의 작업 효율을 향상시키고 광투과 효율을 증대시킨다. 고급 초차원 스위칭 기술은 TFT-LCD 화면품질을 향상시킬 수 있으며, 높은 투과율, 넓은 시야각, 높은 개구율, 낮은 색차, 낮은 응답시간, 푸시무라(push Mura)가 없는 등의 장점을 지닌다. AD-SDS형 액정 패널의 어레이 기판에 설치되는 화소전극과 공통전극 중 하나는 통상적으로 슬릿을 가지며, 공통전극과 화소전극의 상하 위치는 변환 가능하고, 화소전극과 박막트랜지스터의 드레인이 서로 연결된다. 슬릿의 방향각도는 예를 들어 높은 개구율을 취득하기 위하여 슬릿을 데이터라인과 평행하게 설치하는 등 필요에 따라 설치 가능하다.
< 실시예 1 >
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널을 예로 들어 설명한다.
상기 실시예의 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판, 컬러필터(color filter)기판 및 두 기판 사이에 설치되는 액정층을 포함한다. 상기 어레이 기판에 게이트라인(11)과 데이터라인(12)이 형성되어, 게이트라인(11)과 데이터라인(12)으로 화소유닛(20)을 한정하며, 상기 컬러필터 기판의 내측에 내장형 터치장치가 설치된다. 상기 내장형 터치장치는 제1 배선(41)과 제2 배선(42)을 포함한다. 그 중 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42)은 2층 구조일 수 있으며, 또한 두 배선(41), (42)이 교차 중첩되는 영역에 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42) 사이에 위치하는 반도체층(43)이 설치된다.
손가락 또는 기타 물체(예를 들어 펜)와 액정 디스플레이 패널의 접촉면적은 통상적으로 하나의 화소유닛 면적보다 크기 때문에, 본 발명의 실시예 중의 상기 내장형 터치장치는 컬러필터 기판 상의 전체 화소유닛이 아닌 일부 화소유닛에 균일하게 분포될 수 있으나, 본 실시예는 이에 국한되지 않는다. 도 1에 도시된 구조는 내장형 터치장치가 설치된 하나의 화소유닛 구조이다.
일 예시에서, 내장형 터치장치의 배선(제1 배선과 제2 배선)이 화소유닛의 디스플레이 효과에 영향을 주지 않도록 하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 배선(41)이 컬러필터 기판에 형성되면서 어레이 기판 상의 적어도 하나의 게이트라인(11)과 대향으로 설치되고, 제2 배선(42)은 컬러필터 기판에 형성되면서 어레이 기판 상의 적어도 하나의 데이터라인(12)과 대향으로 설치되도록 하는 배선 구조를 채택할 수 있다.
상기 제1 배선(41)과 제2 배선(42)의 재료로는 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide)등을 사용할 수 있다.
상기 두 배선(41), (42)의 교차 중첩되는 영역 중 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42) 사이에 설치된 반도체층(43)은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 제작되는 반도체층이다.
본 실시예에서는 게이트라인의 온 전압을 상기 내장형 터치장치의 구동전압으로 사용할 수 있다. 이와 같이 설치한 상태에서, 데이터라인이 내장형 터치장치의 구동에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 상기 컬러필터 기판 상의 두 배선(41), (42)의 교차 중첩되는 영역이 상기 어레이 기판 상의 게이트라인(11)과 데이터라인(12)의 교차 중첩되는 영역과 서로 대향되지 않도록 할 수 있다.
더 구체적으로, 터치되지 않은 상태에서, 제1 배선(41)과 제2 배선(42)사이에 전압차가 존재하지만 그 전압차가 작고 또한 터치 구성이 어레이 기판의 게이트 라인(11)에서 떨어져 있기 때문에 전압차로 인한 전류가 작으며 데이터 처리 유닛를 무시할 수 있다, 또한 터치 상태에서, 컬러 필터 기판상의 터치 구성에서 어레이 기판상의 게이트 라인(11)까지의 거리가 가까워져 게이트 전압의 영향을 받아 제1 배선(41)과 제2 배선(42)(소스 드레인에 상당함)사이의 반도체층(43)이 통전되어 큰 통전전류가 형성된다. 이때 통전전류가 인식전류보다 크거나 같아 후속에 있어서 데이터 처리 유닛이 트리거 되어 상응한 처리를 진행한다.
예를 들어, 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 제1 배선(41)의 선폭이 반도체층(43)의 폭(게이트 라인에 수직한 방향에서)보다 작기 때문에 반도체층(43)의 일부분이 제1 배선(41)으로 부터 노출된다. 따라서 터치 구성이 어레이 기판에 접근할 때, 어레이 기판상의 게이트 라인(11)상의 전압이 제1 배선(41)에 의해 가리우지 않은 반도체층(43)에 작용하여 그 부분을 통전시켜, 제1 배선(41)과 제2 배선(42)사이에 온(on) 전류/통전전류를 형성하며 이때 통전전류는 인식전류보다 크거나 같다.
바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내장형 터치장치와 상기 컬러필터 기판 사이에 지지물(44)을 형성하여, 상기 지지물(44)을 상기 두 배선(41), (42)의 교차 중첩 영역에 위치되도록 한다. 바람직하게는, 상기 지지물(44)은 액정 디스플레이 패널 중의 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 스페이서를 형성하는 수지재료로 제작한다. 상기 수지재료는 탄성이 비교적 양호하기 때문에, 상기 재료를 사용하면 내장형 터치장치의 감도를 증강시킬 수 있다. 물론 기타 재료로 상기 지지물(44)을 제작할 수도 있는데, 예를 들어 상기 지지물(44)을 투명 유기재료로 제작할 경우, 상기 투명 유기재료는 내장형 터치장치의 투광성을 증강시킬 수 있다. 상기 지지물(44)을 설치하는 목적은 상기 내장형 터치 장치가 비교적 약한 힘을 사용하는 터치 작용 상태에서도 민감하게 게이트라인의 온 전압에 의해 구동될 수 있도록 함으로써, 제1 도선과 제2 도선 상의 신호변화에 따라 민감하게 터치 위치를 확인(定位)하기 위한 것이다.
도 1에 도시된 액정 디스플레이 패널의 구동방법에는 다음과 같은 방안이 있을 수 있다.
(1) 제2 전압을 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치장치의 제2 도선(42)에 인가하고, 제1 전압을 상기 내장형 터치장치의 제1 도선(41)에 인가하며, 또한 제1 전압과 제2 전압의 크기를 다르게 한다. 터치되지 않은 상태에서, 제1 도선(41)과 제2 도선(42) 사이의 반도체층(43)의 통전전류는 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 작도록 한다.
예를 들어, 상기 제2 전압은 0보다 크고 공통전압보다 작거나 같다. 제1 전압은 제2 전압보다 클 수도 있고 제2 전압보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 제1 전압이 제2 전압보다 작은 값을 사용하는 상황이 효과가 비교적 좋다. 실제 응용에서는 실제 필요에 따라 제1 배선과 제2 배선 사이에 적합한 전압차가 존재하도록 하기만 하면 된다.
(2) 터치 상태에서, 터치 위치의 반도체층(43)의 통전전류는 게이트라인(11) 온 전압의 작용 하에 상기 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 또는 같으며, 상기 제1 배선(41)과 제2 배선(42)이 반도체층(43)의 전류신호를 데이터 처리 유닛으로 전송하여 상기 데이터 처리 유닛이 전류신호의 변화에 따라 터치 위치를 확인시킨다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 액정 디스플레이 패널 및 그 구동방법은, 액정 디스플레이 패널에 제1 배선과 제2 배선을 포함하면서 두 배선의 교차 중첩 위치에 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치하는 반도체층이 설치되는 내장형 터치장치를 설치하여, 상기 반도체층의 통전전류가 터치되지 않은 상태에서 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 작도록 하면, 이때 데이터 처리 유닛은 트리거되지 않는다. 그러나 터치 상태에서는 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 같아짐으로써, 데이터 처리 유닛이 트리거되어 데이터 처리 유닛이 두 배선이 전송하는 전류신호에 따라 터치 위치를 확인시킬 수 있으며, 따라서 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치 기능을 구현하게 된다.
< 실시예 2 >
본 발명의 실시예에서 제공하는 방안은 내장형 터치기능과 반투과 반반사형 액정 디스플레이 패널을 서로 결합시킨 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판, 컬러필터 기판 및 두 기판 사이에 설치되는 액정층을 포함한다. 상기 어레이 기판에 게이트라인(11)과 데이터라인(12)이 형성되어, 게이트라인(11)과 데이터라인(12)으로 화소유닛(20)을 한정하며, 상기 컬러필터 기판의 내측에 내장형 터치장치가 설치된다. 상기 내장형 터치장치는 제1 배선(41)과 제2 배선(42)을 포함한다. 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42)은 2층 구조이면서, 두 배선(41), (42)의 교차 중첩 영역에 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42) 사이에 위치하는 반도체층(43)이 설치된다.
상기 내장형 터치장치는 제1 배선(41)과 제2 배선(42) 상의 신호 변화에 따라 터치 위치를 확정하기 위한 것이다.
더 나아가, 상기 화소유닛(20)은 투사 디스플레이 영역(21)과 반사 디스플레이 영역(22)을 포함한다.
상기 제1 배선(41)은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서, 상기 어레이 기판 상의 적어도 하나의 게이트라인(11)과 서로 대향으로 설치된다. 상기 제2 배선(42)은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서 상기 어레이 기판 상의 적어도 일렬의 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역(22)과 대향으로 설치된다. 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 배선(42)은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서 상기 어레이 기판 상의 적어도 하나의 데이터라인(12)과 대향으로 설치된다.
손가락 또는 기타 물체와 액정 디스플레이 패널의 접촉 면적이 통상적으로 하나의 화소유닛의 면적보다 크기 때문에, 본 발명의 실시예 중 상기 내장형 터치장치는 컬러필터 기판 상의 일부 화소유닛에 균일하게 분포될 수 있으나, 전체 화소유닛에도 균일하게 분포될 수도 있으며, 본 실시예는 이에 국한되지 않는다. 도 3 또는 도 4에 도시된 구조는 내장형 터치장치가 설치된 하나의 화소유닛의 구조이다.
상기 제1 배선(41), 제2 배선(42)의 재료는 모두 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), AZO (Aluminum-doped Zinc Oxide ) 등을 사용할 수 있다.
도9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역(22)에 반사층(51)을 형성하고, 또한 상기 반사층(51)을 상기 게이트라인(11)과 동일한 층에 제작한다. 상응하는 제작 공정에는 어레이 기판의 베이스기판(01)에 게이트 금속층을 제작한 다음, 광식각 공정을 통하여 게이트라인(11) 및 화소유닛의 반사 디스플레이 영역(22)의 반사층(51)을 형성하는 단계가 포함될 수 있으며, 후속 공정은 종래 기술 중의 제작 공정을 참고할 수 있으므로 여기서는 설명을 생략한다. 또한, TN형 액정 디스플레이 패널의 경우, 상기 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역(22)에 반사층(51)을 형성하고, 또한 상기 반사층(51)을 상기 게이트라인(11)과 동일한 층에 제작하거나, 또는 상기 반사층(51)을 상기 데이터라인(12)과 동일한 층에 제작한다.
도 3 또는 도 4에 도시된 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판의 투사 디스플레이 영역에 공통전극(311), 화소전극(321)이 형성되고, 어레이 기판의 반사 디스플레이 영역에 공통전극(312), 화소전극(322)이 형성된다. 도 3 또는 도 4는 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널을 예로 든 것으로서, 공통전극(311), (312)이 일체형 구조를 이루고, 화소전극(321), (322)이 일체형 구조를 이룬다. 설명해야 할 점으로, 이러한 실시예에서 박막트랜지스터의 드레인전극과 전기적으로 연결되는 전극을 화소전극이라 칭한다.
본 실시예 중의 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널의 경우, 어레이 기판에 먼저 화소전극을 형성한 다음 공통전극을 형성함으로써, 화소전극이 공통전극 아래에 설치되도록 하고, 또한 화소전극과 박막트랜지스터의 드레인을 연결한다. 화소유닛 중 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 화소전극은 통상적으로 일체형의 투공이 없는 구조이고, 화소전극 중 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 공통전극은 통상적으로 일체형의 투공을 지닌 구조로서, 상기 투공을 지닌 구조는 공통전극에 각종 형상이 나타나도록 할 수 있다. 이러한 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널은 화소유닛의 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치시키는 목적을 달성하기 위하여, 예를 들어 다음과 같은 구조를 채택할 수 있다.
상기 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역의 공통전극(312)과 투사 디스플레이 영역의 공통전극(311)의 형상을 달리함으로써, 상기 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역(22)과 투사 디스플레이 영역(21)의 광전곡선이 일치되도록 한다. 동일한 화소유닛의 두 디스플레이영역(21), (22)의 광전곡선이 일치하는 경우, 상기 화소유닛의 두 디스플레이영역(21), (22)의 디스플레이 효과가 비로소 같아진다.
반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선은 본 실시예에서는 반사 디스플레이 영역(22)의 공통전극(312) 전압을 독립변수로 하고, 반사 디스플레이 영역의 광강도를 종속변수로 하여 획득된 곡선도를 가리킨다. 투사 디스플레이 영역(21)의 광전곡선은 본 실시예에서는 투사 디스플레이 영역(21)의 공통전극(311) 전압을 독립변수로 하고, 반사 디스플레이 영역의 광강도를 종속변수로 하여 획득된 곡선을 가리킨다.
두 곡선의 일치 여부 비교의 전제조건: (1) 도 3 또는 도 4에 도시된 액정 디스플레이 패널의 경우, 반사 디스플레이 영역(22)과 투사 디스플레이 영역(21)에서 구조 이외의 기타 조건이 일치하는 상황에서 실시하여야 한다. (2) 도 3에 도시된 액정 디스플레이 패널의 경우, 제2 배선(42)이 컬러필터 기판 상에서 적어도 일렬의 화소유닛의 반사 디스플레이 영역(22)에 형성되기 때문에, 상기 제2 배선(42)은 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선에 영향을 줄 수 있는데, 이러한 영향을 최저로 낮추기 위하여, 제2 배선(42)에 인가되는 전압은 공통전압(공통전극(311), (312)에 인가되는 전압이 공통전압임)일 수 있다. 즉 제2 배선(42)의 전압이 공통전압이라는 전제 하에서 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선을 측량함과 아울러 제도(製圖))한다. 도 2에 도시된 액정 디스플레이 패널에서 제2 배선(42)은 컬러필터 기판의 적어도 하나의 데이터라인과 바로 대향하는 위치에 형성하기 때문에, 제2 배선(42)은 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선에 영향을 미치지 않으며, 따라서 반드시 전제 (2)를 만족시킬 필요가 없다.
설명해야 할 점으로, 상기 "일치"란 공통전극(311), (312)을 각기 다른 형상으로 제작하는 것을 나타내며, 그 목적은 화소유닛(20)의 반사 디스플레이 영역(22)과 투사 디스플레이 영역(21)의 광전곡선이 동일하도록 하기 위함이다. 그러나 제작공정의 정밀도의 제한을 받아, 상기 "일치"의 의미는 동일함에 가까운 것일 수 있다. 물론, 만약 두 디스플레이 영역(21), (22)의 광전곡선이 근접할수록, 두 디스플레이영역(21), (22)의 공통전극(311), (312)의 형상은 더욱 우수해진다.
일 예시에서, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역의 공통전극과 투사 디스플레이 영역의 공통전극의 형상이 다름은 상기 투사 디스플레이 영역(21)의 공통전극(311) 형상을 스트립형으로, 또한 상기 반사 디스플레이 영역의 공통전극(312)의 형상은 투사 디스플레이 영역의 공통전극(311) 형상과 평행하지 않은 스트립형으로 표현하였다. 상기 투사 디스플레이 영역의 스트립형 공통전극(311)과 상기 반사영역의 스트립형 공통전극(312)의 협각은 45도인 것이 바람직하다. 예를 들어 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 투사 디스플레이 영역(21)의 공통전극(311) 형상은 데이터라인(12)과 평행한 곧은 스트립형이고, 상기 반사 디스플레이 영역(22)의 공통전극(312) 형상은 데이터라인(12)과 평행하지 않은 경사진 스트립형이다. 또한 상기 곧은 스트립형과 상기 경사진 스트립형의 협각은 45도이며, 이때 액정 디스플레이 패널의 투사 디스플레이 영역의 광경로와 반사 디스플레이 영역의 광경로는 기본적으로 일치될 수 있으며, 만약 두 디스플레이 영역(21), (22)의 광전곡선이 일치하도록 하기 위해서는 협각이 45도임을 바탕으로 조정할 수 있다.
만약 두 디스플레이 영역(21), (22)의 광전곡선을 일치시키는 목적을 이루기 위해서는 기타 방법을 채택할 수 있으며, 바람직하게는, 도 5 또는 도 6에 도시된 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널의 경우, 투사 디스플레이 영역(21)의 공통전극(311)과 반사 디스플레이 영역(22)의 공통전극(312) 의 형상을 같게 하는데, 이때, 도 7(도 5 중 B-B선을 따라 절취한 부분 단면도) 또는 도 8(도 6 중 C-C선을 따라 절취한 부분 단면도)에 도시된 바와 같이, 상기 반사 디스플레이 영역(22)의 상기 컬러필터 기판의 베이스기판(02)과 컬러필터층(46) 사이에 유기층(45)을 형성하여, 상기 유기층(45)으로 반사 디스플레이 영역(22)과 투사 디스플레이 영역(21)의 광전곡선을 일치시킨다. 도 7 또는 도 8에 도시된 액정 디스플레이 패널은 주로 유기층(45)의 두께를 통하여 반사 디스플레이 영역(22)과 투사 디스플레이 영역(21)의 광전곡선을 일치시키는 목적을 달성할 수 있다. 바람직하게는 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 반사 디스플레이 영역의 유기층 두께(h)는 상기 투사 디스플레이영역의 액정층 두께(H)의 절반이다. 본 발명의 실시예 중, 만약 컬러필터 기판 상에서 반사 디스플레이 영역에 유기층을 형성하고 투사 디스플레이 영역에 유기층을 형성하지 않을 경우, 상기 반사 디스플레이 영역의 유기층 두께(h)는 반사 디스플레이 영역에 형성된 유기층 두께가 된다. 만약 컬러필터 기판에서 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역에 모두 유기층을 형성하는 경우, 상기 반사 디스플레이 영역의 유기층 두께(h)는 엄격한 의미로는 반사 디스플레이 영역의 유기층과 투사 디스플레이 영역의 유기층의 차이값을 가리킨다. 제작 공정 상의 한계를 고려할 때, 상기 절반이란 엄격한 의미의 절반이 아닐 수도 있다.
설명해야 할 점으로, 도 7에 도시된 액정 디스플레이 패널은 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선을 측량함과 아울러 제도할 때, 제2 배선(42)의 전압을 고려해야 하는데, 예를 들어 공통전압을 제2 배선(42)에 인가하는 상황에서 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선을 측량함과 아울러 제도할 수 있다. 도 8에 도시된 액정 디스플레이 패널은 제2 배선(42)이 컬러필터 기판의 적어도 하나의 데이터라인과 바로 대향하는 위치에 형성되기 때문에, 제2 배선(42)은 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선에 영향을 미치지 않으며, 따라서 그 반사 디스플레이 영역(22)의 광전곡선을 그릴 때 제2 배선(42)의 전압을 고려할 필요가 없다.
또한, AD-SDS형 액정 디스플레이 패널의 경우, 어레이 기판 상의 화소유닛 구조는 도 10에 도시된 바와 같을 수 있으며, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역(22)에 반사층(51)을 형성하고, 상기 반사층(51)을 상기 게이트라인(11)과 동일한 층으로 제작하며, 상기 반사층(51)과 상기 화소유닛의 투사 디스플레이 영역(21)의 화소전극(321)을 비어홀을 통해 연결시킨다. 이때, 반사 디스플레이 영역의 반사층(51)은 두 가지 작용이 있다. 하나는 광선을 반사하기 위한 반사층으로 사용하는 것이고, 두번째는 공통전극(312)과 함께 전계를 형성하여 반사 디스플레이 영역의 액정을 구동시키기 위한 반사 디스플레이의 화소전극(322)으로 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예가 제공하는 액정 디스플레이 패널 중의 내장형 터치장치 구조에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 5, 도 6, 도 7, 도 8은 액정 디스플레이 패널의 A-A선을 따른 단면도. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42)은 2층 구조이면서, 두 배선의 교차 중첩되는 영역에 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42) 사이에 위치하는 반도체층(43)이 설치된다. 상기 두 배선의 교차 중첩 영역에 설치되는 상기 제1 배선(41)과 상기 제2 배선(42) 사이의 반도체층(43)은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 제작된 반도체층이다.
바람직하게는, 상기 컬러필터 기판 상의 두 배선(41), (42)의 교차 중첩 영역을 상기 어레이 기판 상의 게이트라인(11) 및 데이터라인(12)의 교차중첩 영역과 대향하지 않도록 한다. 본 발명의 실시예에서 제공하는 액정 디스플레이 패널은 게이트라인의 온 전압을 사용하여 내장형 터치장치를 구동시켜야 하므로, 만약 두 배선(41), (42)의 교차 중첩 영역이 게이트라인(11)과 데이터라인(12)의 교차 중첩 영역과 바로 대향하면, 상기 데이터라인(12)이 게이트라인(11)의 내장형 터치장치에 대한 구동효과를 간섭할 수 있기 때문에, 설계 과정에서 이러한 바람직한 대향하지 않은 방안을 채택할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내장형 터치장치와 상기 컬러필터 기판(02) 사이에 지지물(44)을 형성하며, 상기 지지물(44)을 상기 두 배선(41), (42)의 교차 중첩 영역에 위치시킨다. 예를 들어, 상기 지지물(44)은 액정 디스플레이 패널 중에서 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이의 스페이서를 형성하는 수지재료로 제작될 수 있으며, 상기 수지재료의 탄성이 비교적 양호하기 때문에, 상기 재료를 사용하면 내장형 터치장치의 감도를 증강시킬 수 있다. 물론 기타 재료로 상기 지지물(44)을 제작할 수도 있는데, 예를 들어 지지물(44)을 투명 유기재료로 제작할 경우, 상기 투명 유기재료는 도 7 또는 도 8에 도시된 액정 디스플레이 패널 중 유기층(45)과 동일할 수 있다. 상기 유기재료는 투명하기 때문에, 내장형 터치장치의 투광성을 증강시킬 수 있다. 상기 지지물(44)을 설치하는 목적은 상기 내장형 터치장치가 비교적 약한 힘을 사용하는 터치 작용 하에서도 민감하게 게이트라인의 온 전압에 의해 구동되어, 제1 배선과 제2 배선 상의 신호변화에 따라 터치 위치를 확정할 수 있도록 하기 위한 것이다.
설명해야 할 점으로, 본 발명의 실시예의 구조를 분명하게 묘사하기 위하여, 본 발명의 실시예와 직접 관련이 없는 구조는 각 실시예 및 도면에서 단순화 하거나 또는 생략하였으며, 또한 각 실시예 및 도면에서 단순화하거나 또는 생략된 구조는 모두 본 분야의 기술자가 창조적인 노동을 기울이지 않아도 쉽게 획득할 수 있는 것이므로, 본 실시예에서는 설명을 생략한다.
위에서 소개한 방안들은 모두 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널을 기본으로 묘사하였으나, 단 본 발명에서 제공하는 방안은 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널에 응용하는 것에 국한되지 않으며, 내장형 터치기능과 기타 액정 디스플레이, 예를 들어 반투과 반반사형 액정 디스플레이 패널을 서로 결합하는 과정에서 만약 액정 디스플레이 패널의 투사 디스플레이 영역의 디스플레이 불량 문제를 해결하고자 할 경우, 본 발명의 실시예에서 제공하는 방안을 참고할 수 있다. 이하, 기타 유형의 액정 디스플레이 패널에 대하여, 상기 기타 액정 디스플레이 패널의 구조에 따라 상기 방안을 좀 더 구체적으로 설명하고자 한다.
예를 들어, IPS 또는 TN형 액정 디스플레이 패널의 경우, 그 자체의 고유한 화소구조 이외에, 내장형 터치기능과 기타 임의의 반투과 반반사형 액정 디스플레이 패널을 서로 결합하여 설치되는 구조라면 모두 상기 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널에서 소개한 방안을 참고할 수 있다.
이밖에, AD-SDS형 액정 디스플레이 패널에 있어서, 도 3~도 6에 도시된 화소유닛의 구조와 상반되는 일종의 액정 디스플레이 패널이 있다. 이러한 액정 디스플레이 패널은 어레이 기판에 먼저 공통전극을 형성한 다음 화소전극을 형성하고, 화소전극과 박막트랜지스터의 드레인을 연결한다. 이러한 액정 디스플레이 패널의 경우, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역의 화소전극과 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상을 다르게 함으로써, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역의 화소전극과 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상을 달리 하였다. 예를 들어 상기 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상은 스트립형이고, 상기 반사 디스플레이 영역의 화소전극 형상은 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상과 평행하지 않은 스트립형이다. 그러나 두 디스플레이 영역의 광전곡선이 일치할 수 있기만 하면 두 스트립형의 경사 각도는 제한을 두지 않는다. 상기 투사 디스플레이 영역의 스트립형 화소전극과 상기 반사 디스플레이 영역의 스트립형 화소전극의 협각은 45도인 것이 바람직하며, 이때 액정 디스플레이 패널의 투사 디스플레이 영역의 광경로와 반사 디스플레이 영역의 광경로가 기본적으로 일치하게 되는데, 만약 두 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치하게 하기 위해서는 협각이 45도인 것을 바탕으로 미세하게 조정할 수 있다.
기타 부분은 상기 AD-SDS형 액정 디스플레이 패널에 대해 소개한 방안을 참고할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제공하는 액정 디스플레이 패널을 통해 반투과 반반사형 액정 디스플레이 패널에 내장형 터치기능을 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시예는 상기 임의의 액정 디스플레이 패널의 구동방법을 더 제공한다.
101: 제2 전압을 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치장치의 제2배선(42)에 인가하고, 제1 전압을 상기 내장형 터치장치의 제1 배선(41)에 인가하며, 또한 제1 전압과 제2 전압의 크기가 같지 않도록 하는 단계로서,
터치되지 않은 상태에서, 제1 배선(41)과 제2 배선(42) 사이의 반도체층(43)의 통전전류는 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 작다.
바람직하게는, 상기 제2 전압은 0보다 크면서 공통전압보다 작거나 같도록 한다. 제1 전압은 제2 전압보다 클 수도 있고, 제2 전압보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 제1 전압은 제2 전압보다 작은 값을 사용하는 것이 효과가 비교적 좋다. 실제 응용에서, 실제 필요에 따라 제1 배선과 제2 배선 사이에 적합한 전압차가 존재하기만 하면 된다.
102: 터치 상태에서, 터치 위치의 반도체층(43)의 통전전류는 게이트라인(11) 온 전압의 작용 하에 상기 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 또는 같으며, 상기 제1 배선(41)과 제2 배선(42)이 반도체층(43)의 전류신호를 데이터 처리 유닛으로 전송하여 상기 데이터 처리 유닛이 전류신호의 변화에 따라 터치 위치를 확인시킨다.
터치 상태에서, 터치 위치의 내장형 터치장치 중 반도체층(43)은 압력의 작용 하에서 어레이 기판 상의 게이트라인(11)에 근접하게 되는데, 상기 게이트라인(11)의 온 전압으로 인해 상기 터치 위치의 반도체층(43)의 통전전류는 증대되고, 이때 제1 배선(41)과 제2 배선(42)이 반도체층(43)의 전류신호를 데이터 처리 유닛으로 전송하며, 데이터 처리 유닛은 비교를 통해 이 때의 통전전류가 상기 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 또는 같다는 결과를 얻고, 데이터 처리 유닛이 제1 배선(41)과 제2 배선(42) 상의 전류신호의 변화에 따라 상기 터치 위치를 확정하게 된다.
이상에 설명한 내용은 단지 본 발명의 구체적인 실시방식일 뿐이나, 본 분야의 보호범위는 이에 국한되지 않으며, 본 기술분야를 숙지한 기술자라면 누구든지 본 발명에 공개된 기술범위 내에서 쉽게 생각해낼 수 있는 변화 또는 치환은 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함됨이 마땅하다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 청구항의 보호범위를 기준으로 하여야 한다.
01: 어레이 기판의 베이스기판 02: 컬러필터 기판의 베이스기판
11: 게이트라인 12: 데이터라인
20: 화소유닛 21: 투사 디스플레이 영역
22: 반사 디스플레이 영역 31: 공통전극
32: 화소전극 41: 제1 배선
42: 제2 배선 43: 반도체층
44: 지지물 45: 유기층
46: 컬러필터층 51: 반사층
311: 투사 디스플레이 영역의 공통전극
312: 반사 디스플레이 영역의 공통전극
321: 투사 디스플레이 영역의 화소전극
322: 반사 디스플레이 영역의 화소전극

Claims (18)

  1. 어레이 기판;
    컬러필터 기판; 및
    상기 두 기판 사이에 설치되는 액정층을 포함하며,
    상기 어레이 기판에 게이트라인과 데이터라인이 형성되고, 상기 게이트라인과 상기 데이터라인이 서로 교차되어 화소유닛이 한정되며, 상기 컬러필터 기판의 내측에 2층 구조를 이루는 제1 배선과 제2 배선이 포함되고, 또한 상기 두 배선의 교차 중첩 영역에 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치한 반도체층이 설치되어 있는 내장형 터치장치가 설치되며,
    상기 컬러필터 기판 상의 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 교차 중첩 영역과 상기 어레이 기판 상의 상기 게이트라인과 상기 데이터라인 사이의 교차 중첩 영역은 서로 대향하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 화소유닛은 투사 디스플레이 영역과 반사 디스플레이 영역을 포함하며,
    상기 제1 배선은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서 상기 어레이 기판상의 적어도 하나의 게이트라인과 대향으로 설치되고, 상기 제2 배선은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서 상기 어레이 기판 상의 적어도 일렬의 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역과 대향으로 설치되거나, 또는 상기 어레이 기판 상의 적어도 하나의 데이터라인과 대향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역에 반사층이 형성되고, 또한 상기 반사층은 상기 게이트라인과 동일한 층을 이루거나 또는 상기 데이터라인과 동일한 층을 이루는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 반사 디스플레이 영역에서, 상기 컬러필터 기판의 베이스기판과 컬러필터층 사이에 유기층이 형성되며, 상기 유기층이 상기 반사 디스플레이 영역과 상기 투사 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 반사 디스플레이 영역의 유기층 두께는 상기 투사 디스플레이 영역의 액정층 두께의 절반인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 화소유닛의 상기 반사 디스플레이 영역에 반사층이 형성되며, 상기 반사층이 상기 게이트라인과 동일한 층을 이루면서 상기 화소유닛의 상기 투사 디스플레이 영역의 화소전극과 비어홀을 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  7. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역의 공통전극과 투사 디스플레이 영역의 공통전극의 형상이 다름으로써, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 투사 디스플레이 영역의 공통전극 형상은 스트립형이며, 또한 상기 반사 디스플레이 영역의 공통전극 형상은 투사 디스플레이 영역의 공통전극 형상과 평행하지 않은 스트립형인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 투사 디스플레이 영역의 스트립형 공통전극과 상기 반사 디스플레이 영역의 스트립형 공통전극의 협각은 45도인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  10. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역의 화소전극과 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상이 다름으로써, 상기 화소유닛의 반사 디스플레이 영역과 투사 디스플레이 영역의 광전곡선을 일치시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상은 스트립형이며, 또한 상기 반사 디스플레이 영역의 화소전극 형상은 투사 디스플레이 영역의 화소전극 형상과 평행하지 않은 스트립형인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 투사 디스플레이 영역의 스트립형 화소전극과 상기 반사 디스플레이 영역의 스트립형 화소전극의 협각은 45도인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배선은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서 상기 어레이 기판 상의 적어도 하나의 게이트라인과 대향으로 설치되고 상기 제2 배선은 상기 컬러필터 기판에 형성되면서, 상기 어레이 기판 상의 적어도 하나의 데이터라인과 대향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 두 배선의 교차 중첩 영역에 설치되는 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이에 위치한 반도체층은 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 제작된 반도체층인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  15. 삭제
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 내장형 터치장치와 상기 컬러필터 기판 사이에 지지물이 형성되며, 상기 지지물은 상기 두 배선의 교차 중첩 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널.
  17. 제1 항의 액정 디스플레이 패널의 구동방법에 있어서,
    제1 전압을 상기 액정 디스플레이 패널의 내장형 터치장치의 제1 배선에 인가하고, 제2 전압을 상기 내장형 터치장치의 제2 배선에 인가하며, 제1 전압과 제2 전압의 크기를 다르게 하는 단계;
    터치되지 않은 상태에서, 상기 제1 배선과 상기 제2 배선 사이의 반도체층의 통전전류를 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 작도록 하는 단계;
    터치 상태에서, 터치 위치의 반도체층의 통전전류가 게이트라인 온 전압의 작용 하에서 상기 데이터 처리 유닛의 인식전류보다 크거나 같도록 하고, 상기 제1 배선과 제2 배선이 상기 반도체층의 전류신호를 상기 데이터 처리 유닛으로 전송하여, 상기 데이터 처리 유닛이 전류신호의 변화에 따라 터치 위치를 확인시키는 단계;
    를 포함하는 액정 디스플레이 패널의 구동방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 0보다 크고, 또한 공통전압보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 구동방법.
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