KR101551447B1

KR101551447B1 - 표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법

Info

Publication number: KR101551447B1
Application number: KR1020090036537A
Authority: KR
Inventors: 신경주; 채종철; 윤수완
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2015-09-09
Also published as: KR20100117854A; US20100271327A1; US9110531B2

Abstract

표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법에서, 어레이 기판과 대향기판 사이에는 도전성 스페이서가 개재되고, 도전성 스페이서는 터치 동작 시 화소 전극과 공통전극을 전기적으로 연결시킨다. 터치 동작에 의해 화소 전극으로 공통 전압이 인가되면, 턴-온된 스위칭 소자를 통해 데이터 라인의 전위가 공통전압에 의해서 다운된다. 신호 판독기는 데이터 라인의 전압을 주기적으로 리드하고, 리드된 전압을 이용하여 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색한다. 따라서, 터치 스크린 기능을 지원하는 표시패널을 제공할 수 있고, 이러한 표시패널의 개구율 저하를 방지할 수 있다.

Description

표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법{DISPLAY PANEL, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME AND METHOD OF DRIVING THE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 스크린 기능을 갖는 표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 터치 패널은 영상표시장치의 화면상에 나타낸 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있도록, 영상표시장치의 상측에 구비되어 손 및 물체에 직접적으로 접촉되는 패널이다. 터치 패널을 구비하는 영상표시장치는 터치 패널을 통해 접촉된 위치를 파악하고, 접촉된 위치에서 지시하는 내용을 입력신호로 받아들여 입력신호에 따라서 구동된다.

터치 패널을 갖는 영상표시장치는 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 사용이 증대되고 있는 추세이다.

최근에는 터치 패널이 액정표시장치에도 사용되고 있으며, 이 경우 터치 패 널은 영상을 표시하는 액정표시패널의 상측에 구비되어 사용자로부터 소정의 입력을 받아 위치 정보를 검출한다. 그러나, 터치 패널이 액정표시패널과 별도의 패널로 구비되면 휘도 및 시야각과 같은 액정표시장치의 광학적 특성이 저하될 뿐만 아니라, 터치 패널의 두께만큼 액정표시장치의 전체적인 두께가 증가하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 터치 스크린 기능을 지원하고, 개구율 저하를 방지할 수 있는 표시패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 표시패널을 구비하는 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 표시장치를 구동하는데 적용되는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 표시패널은 어레이 기판, 대향기판, 및 도전성 스페이서를 포함한다. 상기 어레이 기판은 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 구비된 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 연결된 제1 스위칭 소자, 및 상기 제1 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함한다. 상기 대향기판은 상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판, 및 상기 제2 베이스 기판 상에 구비된 공통전극을 포함한다. 상기 도전성 스페이서는 상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재되고, 상기 공통전극 과 전기적으로 연결되며, 외부로부터 가해진 외력에 의해서 상기 데이터 라인과 상기 공통전극을 전기적으로 도통시킨다.

본 발명에 따른 표시장치는 표시패널, 게이트 드라이버, 데이터 드라이버, 및 신호 판독기를 포함한다. 상기 표시패널은 어레이 기판, 대향기판, 및 도전성 스페이서를 포함한다. 상기 어레이 기판은 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 구비된 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 연결된 제1 스위칭 소자, 및 상기 제1 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함한다. 상기 대향기판은 상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판, 및 상기 제2 베이스 기판 상에 구비된 공통전극을 포함한다. 상기 도전성 스페이서는 상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재되고, 상기 공통전극과 전기적으로 연결되며, 터치 동작 시 상기 데이터 라인과 상기 공통전극을 전기적으로 도통시킨다.

상기 데이터 드라이버는 상기 데이터 라인에 데이터 전압을 제공하고, 상기 게이트 드라이버는 상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공한다. 상기 신호 판독기는 상기 데이터 라인의 전압을 이용하여 상기 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색한다.

본 발명에 따른 표시장치의 구동방법에서, 게이트 라인으로 게이트 전압에 응답하여 스위칭 소자가 턴-온된다. 데이터 라인으로 인가된 데이터 전압은 턴-온된 상기 스위칭 소자를 통해 화소전극으로 공급된다. 터치 동작 시 상기 데이터 라인과 공통 전극은 전기적으로 연결되어, 상기 데이터 라인의 전압이 다운된다. 신 호 판독기는 상기 데이터 라인의 전압을 리드하고, 상기 리드된 전압을 판독하여 상기 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색한다.

이와 같은 표시패널, 이를 갖는 표시장치 및 표시장치의 구동방법에 따르면, 어레이 기판과 대향기판 사이에 개재된 도전성 스페이서는 터치 동작 시 화소 전극과 공통전극을 전기적으로 연결시켜, 데이터 라인의 전위를 공통전압까지 다운시키고, 신호 판독기는 데이터 라인의 전압을 주기적으로 리드하여, 리드된 전압을 이용하여 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색한다.

따라서, 터치 스크린 기능을 지원하는 표시패널을 제공할 수 있고, 또한 이러한 표시패널에 배선이 추가되지 않으므로, 개구율 저하를 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

이하, 본 발명의 일 예로, 영상을 표시하는 평판표시장치들 중 액정표시장치(이하, LCD)에 대해서 설명한다. 액정표시장치에는 영상이 표시되는 화면을 구현하는 액정표시패널이 구비되고, 액정표시패널에는 매트릭스 형태로 다수의 화소가 제공된다. 여기서, 각 화소는 동일한 구조를 가지므로, 한 화소의 구조에 대해서 설명하는 것으로, 나머지 화소의 구조에 대한 설명을 대신한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ`에 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)과 대향하는 대향 기판(120), 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 구비된 도전성 스페이서(131), 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 개재된 액정층(미도시)으로 이루어진다.

상기 어레이 기판(110)은 제1 베이스 기판(111), 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL), 박막 트랜지스터(112) 및 화소 전극(116)을 포함한다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 베이스 기판(111) 상에서 제1 방향으로 연장되고, 상기 게이트 라인(GL)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되어 상기 데이터 라인(DL)과 절연되게 교차한다. 상기 박막 트랜지스터(112)는 상기 데이터 라인(DL)과 상기 게이트 라인(GL)에 연결된다. 구체적으로, 상기 박막 트랜지스터(112)의 소오스 전극(112e)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결되고, 게이트 전극(112a)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결된다. 상기 화소 전극(116)은 상기 박막 트랜지스터(112)의 드레인 전극(112f)에 연결된다.

상기 제1 베이스 기판(111) 상에는 상기 게이트 라인(GL)과 평행하게 연장된 스토리지 전극(113)이 더 구비된다. 상기 스토리지 전극(113)은 상기 화소 전극(116)과 부분적으로 오버랩된다.

한편, 상기 대향 기판(120)은 상기 제1 베이스 기판(111)과 마주하는 제2 베이스 기판(121) 및 상기 제2 베이스 기판(121) 상에 구비된 공통 전극(122)을 포함한다.

상기 도전성 스페이서(131)는 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 개재되고, 상기 공통 전극(122)과 전기적으로 연결된다. 특히, 상기 도전성 스페이서(131)는 상기 화소 전극(116)이 형성된 영역 내에서 상기 스토리지 전극(113)이 형성된 위치에 대응하여 구비된다. 상기 스토리지 전극(113)이 형성된 영역은 비유효 표시영역이므로, 상기 도전성 스페이서(131)를 상기 스토리지 전극(113)이 형성된 영역 내에 형성하면, 상기 도전성 스페이서(131)로 인한 개구율 저하를 방지할 수 있다.

터치 동작이 일어나기 이전에 상기 도전성 스페이서(131)는 상기 화소 전극(116)과 소정 간격 이격되어 전기적으로 분리된다. 반면, 터치 동작이 일어나면, 상기 도전성 스페이서(131)는 상기 화소 전극(116)과 접속하여, 상기 공통 전극(122)과 상기 화소 전극(116)을 전기적으로 연결시킨다.

한편, 상기 박막 트랜지스터(112)가 형성된 위치에는 상기 액정표시패널(100)의 셀 갭을 유지시키는 유지 스페이서(132)가 더 구비된다. 유지 스페이서(132)는 상기 도전성 스페이서(131)와 동일한 물질로 이루어져 도전성을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 베이스 기판(111)에 게이트 메탈을 형성하고, 이를 패터닝하면 게이트 라인(GL), 박막 트랜지스터(112)의 게이트 전극(112a), 및 스토리지 전극(113)이 형성된다. 상기 게이트 라인(GL), 게이트 전극(112a), 및 스토리지 전극(113)은 게이트 절연막(112b)에 의해서 커버된다. 상기 게이트 절연막(112b) 상에 액티브층 및 오믹 콘택층을 순차적으로 형성하고, 이를 패터닝하면 액티브 패턴(112c) 및 오믹 콘택 패턴(112d)이 상기 게이트 전극(112a) 이 형성된 영역 상에 형성된다. 이후, 데이터 메탈을 형성하고, 이를 패터닝하여 상기 소오스 전극(112e) 및 드레인 전극(112f)을 형성한다. 다음, 상기 소오스 전극(112e) 및 드레인 전극(112f) 커버하는 보호막(114)이 상기 게이트 절연막(112b) 상에 형성되고, 상기 보호막(114) 위로는 유기 절연막(115)이 더 형성된다.

상기 보호막(114) 및 유기 절연막(115)에는 드레인 전극(112f)을 부분적으로 노출시키는 콘택홀(115a)이 제공된다. 따라서, 상기 유기 절연막(115) 상에 형성된 상기 화소 전극(116)은 상기 콘택홀(115a)을 통해 상기 드레인 전극(112f)과 전기적으로 연결된다.

상기 화소 전극(116), 상기 스토리지 전극(113), 및 두 전극(116, 113) 사이에 개재된 절연막(112a, 114, 115)에 의해서 스토리지 커패시터(Cst)가 형성되고, 상기 화소 전극(116), 상기 공통 전극(122) 및 두 전극(116, 122) 사이에 개재된 액정층에 의해서 액정 커패시터(Clc)가 형성된다.

한편, 공통 전극(122) 상에는 도전성 유기 물질이 형성하고, 상기 도전성 유기 물질을 패터닝하여 상기 도전성 스페이서(131)와 상기 유지 스페이서(132)를 형성한다. 상기 도전성 유기 물질은 도전성 카본(Carbon)과 같은 도전성 물질을 함유할 수 있다.

또한, 상기 도전성 스페이서(131)와 상기 유지 스페이서(132)는 동일한 높이를 갖지만, 상기 유지 스페이서(132)는 어레이 기판(110)과 접촉되고, 상기 도전성 스페이서(131)는 터치 동작이 일어나지 이전까지 상기 화소 전극(116)과 소정 간격 이격될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(112)가 형성된 영역은 다른 영역보다 상대 적으로 다수의 막이 적층되어, 상기 박막 트랜지스터(112)가 형성된 영역이 다른 영역보다 상대적으로 상기 대향 기판(120) 측으로 돌출된다. 따라서, 상기 유지 스페이서(132)는 상기 도전성 스페이서(131)와 동일한 높이를 갖더라도, 상기 어레이 기판(110)과 접촉될 수 있고, 그 결과 셀 갭을 유지시킬 수 있다.

도 2에서는 도전성 스페이서(131)가 상기 공통 전극(122) 상에 구비된 구조를 도시하였다. 그러나, 도전성 스페이서(131)가 상기 공통 전극(122)과 상기 제2 베이스 기판(121) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우, 터치 동작 시 상기 공통 전극(122)과 상기 화소 전극(116)이 직접적으로 접촉되므로, 상기 도전성 스페이서(131)는 도전성을 갖지 않을 수도 있다.

도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널의 등가 회로도이다.

도 3을 참조하면, 게이트 라인(GL)에 게이트 전압이 인가되면, 박막 트랜지스터(112)가 턴-온되고, 데이터 라인(DL)으로 인가된 데이터 전압은 턴-온된 박막 트랜지스터(112)를 통해 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 인가된다.

터치 동작이 일어나지 않으면, 상기 도전성 스페이서(131, 도 2에 도시됨)는 상기 화소 전극과 전기적으로 분리되어, 공통 전압(Vcom)이 상기 화소 전극(116, 도 2에 도시됨)으로 인가되지 않는다. 따라서, 터치 동작이 일어나지 않으면, 상기 데이터 라인(DL)은 초기 인가된 상기 데이터 전압을 그대로 유지한다.

도 4는 터치 동작 시 액정표시패널을 나타낸 단면도이고, 도 5는 터치 동작 시 액정표시패널의 등가 회로도이다.

도 4를 참조하면, 터치 동작이 일어나면, 터치된 지점에서 상기 대향 기판(120)과 상기 어레이 기판(110) 사이의 간격이 좁아지고, 그로 인해 도전성 스페이서(131)는 상기 화소 전극(116)에 접촉된다. 따라서, 상기 공통 전극(122)으로 인가되는 상기 공통 전압(Vcom)은 상기 도전성 스페이서(131)를 통해 상기 화소 전극(116)으로 전달된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 도전성 스페이서(131)와 상기 화소 전극(116)이 전기적으로 도통된 상태에서 게이트 전압에 응답하여 상기 박막 트랜지스터(112)가 턴-온되면, 턴-온된 상기 박막 트랜지스터(112)를 통해 공통 전압(Vcom)이 상기 데이터 라인(DL)으로 인가된다. 즉, 상기 데이터 라인(DL)의 전위가 상기 공통 전압(Vcom)에 의해서 다운된다. 따라서, 상기 데이터 라인(DL)의 전위가 상기 공통 전압(Vcom)까지 다운되었는지 판독함으로써, 터치 동작이 일어난 위치를 검색할 수 있다.

이처럼, 터치 동작 시 상기 공통 전극(122)과 상기 화소 전극(116)을 전기적으로 연결시키는 상기 도전성 스페이서(131)만을 추가함으로써, 화소에 구비되는 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 게이트 라인(GL)을 이용하여 터치 동작이 일어난 위치를 검색할 수 있다. 따라서, 추가 배선이 필요하지 않아 상기 액정표시패널(100)의 전체 개구율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 도전성 스페이서(131)가 상기 스토리지 전극(113)이 형성된 위치에 제공되어 상기 도전성 스페이서(131)로 인해 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 액정표시패널의 등가 회로도이다. 단, 도 6 및 도 7에 도시된 구성요소 중 도 1 및 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 어레이 기판(110)에는 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL), 제1 박막 트랜지스터(112), 화소 전극(116), 제2 박막 트랜지스터(117), 및 더미 화소 전극(118)을 포함한다.

상기 제2 박막 트랜지스터(117)는 상기 데이터 라인(DL)과 상기 게이트 라인(GL)에 연결된다. 구체적으로, 상기 제1 박막 트랜지스터(117)의 소오스 전극(117b)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결되고, 게이트 전극(117a)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결된다. 상기 더미 화소 전극(118)은 상기 제2 박막 트랜지스터(117)의 드레인 전극(117c)에 연결된다. 상기 더미 화소 전극(118)은 상기 화소 전극(116)과 전기적으로 분리된다.

또한, 상기 드레인 전극(117c)과 상기 더미 화소 전극(118) 사이에는 보호막(114, 도 2에 도시됨) 및 유기 절연막(115, 도 2에 도시됨) 등이 개재되므로, 상기 유기 절연막(115)과 보호막(114)에는 제2 콘택홀(115b)이 형성된다. 따라서, 상기 더미 화소 전극(118)은 상기 제2 콘택홀(115b)을 통해 상기 드레인 전극(117c)과 전기적으로 콘택된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 스페이서(133)는 대향 기판(120, 도 2에 도시됨)에의 공통 전극(122, 도 2에 도시됨)과 전기적으로 연결되고, 상기 더미 화소 전극(118)이 형성된 영역 내에 제공된다. 도전성 스페이서(133)는 상기 더미 화소 전극(118)과 소정 간격 이격되며, 터치 동작이 일어났을 때 상기 더미 화소 전극(118)과 전기적으로 콘택된다.

한편, 유지 커패시터(132)는 상기 제1 박막 트랜지스터(112)가 형성된 영역에 제공된다. 그러나, 상기 유지 커패시터(132)는 상기 제2 박막 트랜지스터(117)가 형성된 영역에 제공될 수도 있고, 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터(112, 117)가 형성된 영역에 걸쳐서 제공될 수도 있다.

도 7을 참조하면, 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터(112, 117)는 상기 게이트 라인(GL)에 공통으로 연결되므로, 상기 게이트 라인(GL)에 인가된 게이트 전압에 의해서 상기 제1 및 제2 박막 트랜지스터(112, 117)는 동시에 턴-온된다. 상기 데이터 라인(DL)으로 인가된 데이터 전압은 턴-온된 상기 제1 박막 트랜지스터(112)를 통해 상기 액정 커패시터(Clc) 및 상기 스토리지 커패시터(Cst)로 인가된다.

터치 동작이 일어나지 않으면, 상기 도전성 스페이서(133)는 상기 더미 화소 전극(118)과 전기적으로 연결되지 않으므로, 상기 제2 박막 트랜지스터(117)가 턴-온된 상태에서도 상기 데이터 라인(DL)에는 공통 전압이 인가되지 않는다.

한편, 터치 동작이 일어나면, 상기 도전성 스페이서(133)는 상기 더미 화소 전극과 전기적으로 연결되고, 이때 상기 제2 박막 트랜지스터(117)가 턴-온되면, 상기 데이터 라인(DL)에는 상기 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 따라서, 상기 데이터 라인(DL)의 전위가 상기 공통 전압(Vcom)까지 다운되었는지 판독함으로써, 터치 동 작이 일어난 위치를 검색할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 액정표시장치(500)는 액정표시패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 신호 판독기(400)를 포함한다. 상기 액정표시패널(100)은 도 1 내지 도 7에 제시된 구조를 가질 수 있다. 단, 도 8에서는 액정표시패널(100)에 9개의 화소가 구비된 구조를 도시하였으나, 설명의 편의를 위하여 9개의 화소를 도시하였을 뿐 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

상기 게이트 드라이버(200)는 제1 내지 제3 게이트 라인(GL1, GL2, GL3)에 연결되고, 상기 데이터 드라이버(300)는 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 연결된다. 상기 게이트 드라이버(200)는 칩 형태로 이루어져 상기 액정표시패널(100) 또는 필름(미도시) 상에 실장될 수 있고, 박막 공정을 통해 상기 액정표시패널(100) 상에 직접적으로 형성될 수도 있다. 상기 데이터 드라이버(300)는 칩 형태로 상기 액정표시패널(100) 또는 필름 상에 실장될 수 있다.

상기 신호 판독기(400)는 상기 데이터 드라이버(300)가 내장된 칩에 함께 내장될 수 있고, 별도의 칩으로 형성될 수도 있다. 본 발명의 일 예로, 도 8에서는 상기 신호 판독기(400)가 상기 데이터 드라이버(300)의 칩에 내장된 구조를 도시하였다.

상기 게이트 드라이버(200)가 제1 내지 제3 게이트 라인(GL1, GL2, GL3)에 순차적으로 게이트 전압을 인가하면, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 데이터 전압을 공급한다. 따라서, 상기 화소들 은 상기 게이트 전압에 응답하여 상기 데이터 전압에 대응하는 계조를 표현한다.

상기 신호 판독기(400)는 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 전기적으로 연결되어, 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 전압을 주기적으로 리드한다. 즉, 터치 동작에 의해서 도전성 스페이서(131)가 화소 전극(116)과 접촉되면, 터치된 화소에 연결된 해당 데이터 라인의 전압이 다운되므로, 상기 신호 판독기(400)는 해당 데이터 라인의 전압을 근거로 하여 터치 동작을 센싱하고, 터치된 위치를 파악한다. 터치된 위치는 해당 게이트 라인 및 해당 데이터 라인에 의해서 좌표값으로 생성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 액정표시패널에 구비된 9개의 화소를 좌표값으로 표시할 수 있다. 즉, 제1 게이트 라인(GL1) 및 제1 데이터 라인(DL1)에 연결된 제1 화소는 P(1,1)로 표시하고, 제1 게이트 라인(GL1) 및 제2 데이터 라인(DL2)에 연결된 제2 화소는 P(1, 2)로 표시하며, 제1 게이트 라인(GL1) 및 제3 데이터 라인(DL3)에 연결된 제3 화소는 P(1, 3)으로 표시한다. 이처럼 나머지 화소들도 좌표값으로 표시할 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 게이트 라인(GL)에 게이트 전압이 인가되었을 때, 상기 제2 데이터 라인(DL2)의 전압이 상기 공통 전압(Vcom)에 의해서 다운되었다면, 상기 신호 판독기(400)는 제5 화소(P(2 ,2))를 터치된 위치로 파악할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 도전성 스페이서(131)는 스토리지 전극(113)이 형성된 영역 내에 위치하므로, 화소의 개구율에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 도전성 스페이서(131)는 매 화소에 형성될 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다.

도 9a는 터치 동작이 일어나지 않은 경우 데이터 라인의 전압을 리드하는 과정을 나타낸 회로도이고, 도 9b는 터치 동작이 일어난 경우 데이터 라인의 전압을 리드하는 과정을 나타낸 회로도이다.

상기 데이터 드라이버(300)는 다수의 출력 버퍼를 포함하고, 상기 신호 판독기(400)는 다수의 비교기를 포함하지만, 도 9a 및 도 9b에는 제1 데이터 라인(DL1)에 연결되는 제1 출력 버퍼(301)와 제1 비교기(401)만을 일 예로써 도시하였다.

또한, 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 신호 판독기(400) 사이에는 스위칭 회로(450)가 구비된다. 상기 스위칭 회로(450)는 제어신호(CS1)에 응답하여 데이터 라인들을 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 신호 판독기(400)에 번갈아 연결시킨다.

즉, 화소에 데이터 전압을 공급하는 데이터 출력 구간동안 상기 스위칭 회로(450)는 상기 데이터 라인들은 상기 데이터 드라이버(300)에 연결시킨다. 한편, 상기 데이터 라인들 각각의 전압을 리드하여 터치 동작을 센싱하는 센싱 구간 동안 상기 스위칭 회로(450)는 상기 데이터 라인들을 상기 신호 판독기(300)에 연결시킨다. 이러한 스위칭 동작은 상기 제어신호(CS1)에 의해서 이루어진다. 스위칭 방법에 대해서는 이후 도 10을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 9a를 참조하면, 센싱 구간동안 제1 데이터 라인(DL1)은 상기 스위칭 회로(450)에 의해서 제1 비교기(401)에 연결된다. 도 9a에서는 상기 제1 데이터 라인(DL1)에 연결된 다수의 화소들 중 P(2,1)화소를 일 예로써 도시하였다. P(2,1)화 소에서 박막 트랜지스터(112, 도 3에 도시됨)가 턴-온되었을 때의 저항을 'Ron'(이하, 턴-온 저항)으로 표시하였다. 또한, 제1 데이터 라인(DL1)에 연결된 나머지 화소들을 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 표시하였다.

상기 P(2,1)화소에서 터치 동작이 일어나지 않으면, 도전성 스페이서(131)는 상기 P(2,1)화소의 화소 전극에 공통 전압(Vcom)을 인가하지 않는다. 예를 들어, 상기 데이터 출력 구간동안 제1 출력 버퍼(301)가 상기 P(2,1)화소에 12V의 전압을 인가하였다면, 상기 센싱 구간에도 상기 제1 데이터 라인(DL1)과 상기 P(2,1)화소가 연결된 노드(N1)의 전위는 12V로 유지된다. 따라서, 상기 제1 비교기(401)는 상기 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 12V의 전압을 리드할 수 있다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 터치 동작에 의해서 상기 도전성 스페이서(131)가 상기 P(2,1)화소의 화소 전극과 콘택되면, 공통 전압(Vcom)이 상기 제1 노드(N1)로 인가된다. 따라서, 상기 제1 노드(N1)의 전위는 상기 공통 전압(Vcom)까지 다운된다. 예를 들어, 상기 공통 전압(Vcom)이 6V인 경우, 상기 제1 노드(N1)의 전위는 대략 5.46V로 나타난다. 상기 턴-온 저항(Ron)에 의해서 상기 제1 노드(N1)는 상기 공통 전압(Vcom)보다 보통 낮은 전위를 갖지만, 1V 이상의 전위 차는 발생하지 않는다.

이처럼, 상기 센싱 구간동안 상기 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 5.46V의 전압이 리드된다면, 상기 제1 비교기(401)는 터치 동작을 인식하고, 상기 P(2,1)화소에 대한 좌표값을 생성한다.

상기 신호 판독기(400)는 상기 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 리드된 전압을 기 설정된 기준 전압과 비교하여 터치 동작을 센싱한다. 구체적으로, 상기 신호 판독기(400))는 상기 리드된 전압이 상기 기준 전압과 동일하면 터치 동작을 인식하고, 서로 다르면, 터치 동작이 발생하지 않은 것으로 판단한다. 본 발명의 일 예로, 상기 기준 전압은 상기 공통 전압(Vcom)과 동일한 전압으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 신호 판독기(400)는 상기 턴-온 저항(Ron)을 고려하여 상기 공통 전압(Vcom)보다 기준값만큼 크거나 작은 전압을 포함하도록 기준 범위를 설정하고, 상기 리드된 전압이 상기 기준 범위에 존재하는지 판단하여 상기 터치 동작을 센싱할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 구간을 나타낸 파형도이다.

도 10을 참조하면, 스위칭 회로(450)로 제공되는 제어신호(CS1)는 제1 내지 제3 게이트 전압(G1, G2, G3) 각각의 하이 구간(이하, 1H 구간) 중 제1 구간(T1)동안 하이 상태를 갖고, 나머지 제2 구간(T2)동안 로우 상태를 갖는다. 상기 제1 구간(T1)과 상기 제2 구간(T2)의 비율은 1 : 1 또는 2 : 1 등으로 조정할 수 있다.

상기 제1 게이트 전압(G1)이 인가되는 1H 구간 동안 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에는 제1 내지 제3 데이터 전압(D1, D2, D3)이 각각 인가된다. 상기 제1 내지 제3 데이터 전압(D1, D2, D3) 각각은 1H 단위로 공통 전압(Vcom)을 기준으로 반전될 수 있고, 인접하는 데이터 전압과 다른 극성을 가질 수도 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(F1)에서 상기 제2 게이트 전압(G2)이 인가된 1H 구간 중 제2 구간(T2)(도 10에서 'A1'으로 지칭된 구간)에서 신호 판독기(400, 도 8에 도시됨)는 상기 공통 전압(Vcom)으로 다운된 상기 제2 데이터 전 압(D2)을 리드하여 P(2,2)화소에서 발생한 터치 동작을 센싱할 수 있다.

또한, 다음 제2 프레임(F2)에서 상기 제1 게이트 전압(G1)이 인가된 1H 구간 중 제2 구간(T2)(도 10에서 'A2'로 지칭된 구간)에서 상기 신호 판독기(400)는 상기 공통 전압(Vcom)으로 다운된 상기 제1 데이터 전압(D1)을 리드하여 P(1,1)에서 발생한 터치 동작을 센싱할 수 있다.

이처럼, 터치된 위치를 좌표값으로 생성하므로, 하나의 터치 동작에 대해 하나의 좌표값을 생성하는 싱글 터치 방식 및 다수의 터치 동작이 동시에 일어나는 멀티 터치 방식으로 동작하는 액정표시장치에도 본 발명의 구조가 적용될 수 있음은 자명하다.

도 10에서는 상기 1H 구간을 상기 제1 및 제2 구간(T1, T2)으로 분할한 후 상기 제2 구간(T2)에서 데이터 전압을 리드하여 터치 동작을 센싱하는 과정을 도시하였다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센싱 구간을 나타낸 파형도이다.

도 11을 참조하면, 1초에 60개의 프레임(F1 ~ F60)을 생성하여 영상을 표시하고, 기 설정된 프레임 단위로 터치 동작을 센싱하는 센싱 프레임(SF1, SF2)을 삽입한다. 본 발명의 일 예로, 상기 센싱 프레임(SF1, SF2)은 3개의 프레임 단위로 삽입될 수 있다.

한 프레임은 실질적으로 영상을 표시하는 스캔 구간(ST) 및 스캔 신호를 리셋시키는 블랭크 구간(BT)을 이루어진다. 상기 센싱 프레임(SF1, SF2)은 마지막 프 레임의 블랭크 구간(BT)을 포함할 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 센싱 프레임(SF1, SF2)동안 상기 액정표시패널(100)의 게이트 라인들(GL1, GL2, GL3)에는 게이트 전압이 순차적으로 공급되고, 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3)에는 기 설정된 데이터 전압이 균일하게 인가될 수 있다. 여기서, 기 설정된 상기 데이터 전압은 상기 공통 전압(Vcom)과는 다른 전압레벨을 갖는다. 한편, 상기 센싱 프레임(SF1, SF2)동안 상기 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3)에는 바로 이전 프레임에서 상기 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3)로 제공되었던 데이터 전압들이 다시 공급될 수도 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 블럭도이다. 단, 도 12에 도시된 구성요소 중 도 8에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 12를 참조하면, 액정표시장치(550)는 액정표시패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 신호 판독기(400), 제1 및 제2 스위칭 회로(471, 472)를 포함한다.

상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 제1 단부에 인접하여 구비되고, 상기 신호 판독기(400)는 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 제2 단부에 인접하여 구비된다. 따라서, 상기 데이터 드라이버(300) 및 상기 신호 판독기(400)는 서로 다른 칩으로 구성될 수 있다.

상기 제1 스위칭 회로(471)는 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 제1 단부 사이에 구비되고, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 신호 판독기(400)와 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 제2 단부 사이에 구비된다.

상기 제1 스위칭 회로(471)는 제1 제어신호(CS2)에 응답하여 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)을 스위칭하고, 상기 제2 스위칭 회로(472)는 제2 제어신호(CS3)에 응답하여 상기 신호 판독기(300)와 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)을 스위칭한다. 상기 제1 및 제2 제어신호(CS2, CS3)는 서로 반전된 위상을 갖고, 그 결과 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 신호 판독기(400)는 서로 번갈아 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 연결될 수 있다.

상기 제1 제어신호(CS2)에 의해 상기 데이터 드라이버(300)가 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 연결되면, 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)은 상기 데이터 드라이버(300)로부터 데이터 전압을 수신한다. 이후, 상기 제2 제어신호(CS3)에 의해 상기 신호 판독기(400)가 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)에 연결되면, 상기 신호 판독기(400)는 상기 제1 내지 제3 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)의 전압을 리드할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 절단선 Ⅰ-Ⅰ`에 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 액정표시패널의 등가 회로도이다.

도 4는 터치 동작 시 액정표시패널의 단면도이다.

도 5는 터치 동작 시 액정표시패널의 등가 회로도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시패널의 평면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 액정표시패널의 등가 회로도이다.

도 9a는 터치 동작이 일어나지 않은 경우 데이터 라인의 전압을 리드하는 구조를 나타낸 회로도이다.

도 9b는 터치 동작이 일어난 경우 데이터 라인의 전압을 리드하는 구조를 나타낸 회로도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 과정을 나타낸 파형도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센싱 과정을 나타낸 파형도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 블럭도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 액정표시패널 112 : 박막 트랜지스터

113 : 스토리지 전극 122 : 공통 전극

116 : 화소 전극 131 : 도전성 스페이서

132 : 유지 스페이서 200 : 게이트 드라이버

300 : 데이터 드라이버 400 : 신호 판독기

500 : 액정표시장치

Claims

제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 구비된 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 연결된 제1 스위칭 소자, 및 상기 제1 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판;

상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판, 및 상기 제2 베이스 기판 상에 구비된 공통전극을 포함하는 대향기판; 및

상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재되고, 상기 공통전극과 전기적으로 연결되며, 외부로부터 가해진 외력에 의해서 상기 데이터 라인과 상기 공통전극을 전기적으로 도통시키는 도전성 스페이서를 포함하되,

상기 어레이 기판은 상기 게이트 라인과 평행하게 연장되고, 상기 화소 전극과 오버랩되는 스토리지 전극을 더 포함하고,

상기 도전성 스페이서는 상기 스토리지 전극이 형성된 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 도전성 스페이서는 상기 화소 전극이 형성된 영역에 위치하여 상기 외력에 의해 상기 화소 전극과 콘택되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
삭제
제1항에 있어서, 상기 어레이 기판은,

상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 연결된 제2 스위칭 소자; 및

상기 제2 스위칭 소자에 연결되고, 상기 화소 전극과 전기적으로 절연된 더미 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제4항에 있어서, 상기 도전성 스페이서는 상기 더미 화소 전극이 형성된 위치에 구비되고, 상기 외력에 의해 상기 더미 화소 전극과 콘택되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 도전성 스페이서는 상기 공통전극 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 제1 스위칭 소자가 형성된 영역에 구비되어 상기 어레이 기판과 상기 대향기판의 셀 갭을 유지시키는 유지 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 구비된 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 교차하는 게이트 라인, 상기 데이터 라인과 상기 게이트 라인에 연결된 스위칭 소자, 및 상기 스위칭 소자에 연결된 화소 전극을 포함하는 어레이 기판,

상기 제1 베이스 기판과 대향하는 제2 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 상에 구비된 공통전극을 포함하는 대향기판, 및

상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재되고, 상기 공통전극과 전기적으로 연결되며, 터치 동작 시 상기 데이터 라인과 상기 공통 전극을 전기적으로 도통시키는 도전성 스페이서를 포함하는 표시 패널;

상기 데이터 라인에 데이터 전압을 제공하는 데이터 드라이버;

상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하는 게이트 드라이버; 및

상기 데이터 라인의 전압을 이용하여 상기 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색하는 신호 판독기를 포함하되,

상기 표시 패널의 상기 어레이 기판은 상기 게이트 라인과 평행하게 연장되고, 상기 화소 전극과 오버랩되는 스토리지 전극을 더 포함하고,

상기 도전성 스페이서는 상기 스토리지 전극이 형성된 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 도전성 스페이서는 상기 화소 전극이 형성된 영역에 위치하여 상기 터치 동작 시 상기 화소 전극과 콘택되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
삭제
제8항에 있어서, 상기 도전성 스페이서는 상기 공통전극 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 데이터 드라이버와 상기 신호 판독기는 하나의 칩에 내장되고, 상기 칩은 상기 데이터 라인의 일단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제12항에 있어서, 상기 데이터 라인을 상기 데이터 드라이버와 상기 신호 판독기에 번갈아 연결시키는 스위칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 데이터 드라이버와 상기 신호 판독기는 서로 다른 칩으로 구성되고,

상기 데이터 드라이버는 상기 데이터 라인의 제1 단부에 연결되고, 상기 신호 판독기는 상기 데이터 라인의 제2 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제14항에 있어서, 상기 데이터 라인의 제1 단부와 상기 데이터 드라이버 사이에서 스위칭하는 제1 스위칭 회로; 및

상기 데이터 라인의 제2 단부와 상기 신호 판독기 사이에서 스위칭하는 제2 스위칭 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
게이트 라인으로 게이트 전압을 출력하여 스위칭 소자를 턴-온시키는 단계;

데이터 라인으로 데이터 전압을 출력하여 턴-온된 상기 스위칭 소자를 통해 화소전극에 데이터 전압을 공급하는 단계;

터치 동작 시 상기 데이터 라인과 공통 전극을 전기적으로 연결시켜 상기 데이터 라인의 전압을 다운시키는 단계;

상기 데이터 라인의 전압을 리드하는 단계; 및

상기 리드된 전압을 판독하여 상기 터치 동작을 센싱하고, 터치 위치를 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제16항에 있어서, 상기 터치 위치를 검색하는 단계는,

상기 리드된 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교하는 단계; 및

상기 리드된 전압이 상기 기준 전압과 동일하면 터치 동작으로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제16항에 있어서, 상기 데이터 라인의 상기 전압을 리드하는 단계 이전에,

상기 데이터 라인에 상기 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버와 상기 데이터 라인의 상기 전압을 리드하는 신호 판독기 사이에서 상기 데이터 라인을 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동방법.
제18항에 있어서, 상기 게이트 전압이 인가되는 한 수평 주사 구간(1H 구간) 중 제1 구간동안 상기 데이터 라인에 상기 데이터 전압을 공급하고, 나머지 제2 구간동안 상기 데이터 라인의 상기 전압을 리드하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.
제18항에 있어서, 기 설정된 프레임 단위로 상기 데이터 라인의 상기 전압을 리드하는 센싱 프레임이 삽입되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 구동방법.