KR101557126B1 - 터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치에서, 터치센서는 영상을 표시하는 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 감지한다. 터치센서는 터치 이벤트에 의한 액정 커패시터의 정전 용량의 변화를 센서부의 누설전류의 변화로 증폭하고, x축 및 y축 리드아웃라인에 각각 연결된 기생 커패시터에 축적된 전하량의 변화로 유도한다. 따라서, 터치 유무에 따른 출력전압의 편차를 크게 증가시켜 높은 감도를 얻을 수 있다.

Description

터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치{TOUCH SENSOR AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY HAVING THE SAME}
본 발명은 터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시패널에 내장된 터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
터치패널은 영상표시장치의 화면상에 나타낸 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있도록, 영상표시장치의 최상층에 구비되어 손 및 물체에 직접적으로 접촉되는 패널이다. 터치패널을 구비하는 영상표시장치는 터치패널을 통해 접촉된 위치를 파악하고, 접촉된 위치에서 지시하는 내용을 입력신호로 받아들여 입력신호에 따라서 구동된다.
터치패널을 갖는 영상표시장치는 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 필요로 하지 않기 때문에 사용이 증대되고 있는 추세이다.
최근에는 터치패널이 액정표시장치에도 사용되고 있으며, 이 경우 터치패널은 영상을 표시하는 액정표시패널의 상층에 구비되어 사용자로부터 소정의 입력을 받아 위치 정보를 검출한다. 그러나, 터치패널이 액정표시패널과 별도의 패널로 구 비되면 휘도 및 시야각과 같은 액정표시장치의 광학적 특성이 저하될 뿐만 아니라, 터치패널의 두께만큼 액정표시장치의 전체적인 두께가 증가한다.
따라서, 본 발명의 목적은 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 정확하게 인식할 수 있는 터치센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 터치센서를 구비하는 액정표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 터치센서는 영상을 표시하는 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 감지한다. 상기 터치센서는 다수의 x축 리드아웃라인, 상기 x축 리드아웃라인들과 절연되게 교차하는 다수의 y축 리드아웃라인, 및 상기 x축 리드아웃라인들과 상기 y축 리드아웃라인들에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부를 포함한다.
각 센서부는 제1 제어신호에 근거하여 제1 리셋신호를 출력하는 리셋부, 터치 이벤트에 의해서 변화되는 상기 액정표시패널의 셀갭에 근거하여 상기 제1 리셋신호를 변화시키는 용량 감지부, 상기 용량 감지부에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 x축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제1 출력부, 및 상기 용량 감지부에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 y축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제2 출력부를 포함한다.
본 발명에 따른 액정표시장치는 영상을 표시하는 다수의 화소가 구비된 액정표시패널, 상기 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 감지하는 터치센서, 상기 다수의 터치센서에 연결되어 상기 터치 이벤트가 발생한 지점에 대한 좌표값을 검출하는 검출회로, 및 상기 좌표값을 근거로 하여 상기 액정표시패널을 구동하는 구동부를 포함한다.
상기 터치센서는 다수의 x축 리드아웃라인, 상기 x축 리드아웃라인들과 절연되게 교차하는 다수의 y축 리드아웃라인, 및 상기 x축 리드아웃라인들과 상기 y축 리드아웃라인들에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부를 포함한다.
각 센서부는 제1 제어신호에 근거하여 제1 리셋신호를 출력하는 리셋부, 상기 액정표시패널이 터치될 때 셀갭의 변화량에 근거하여 상기 제1 리셋신호를 변화시키는 용량 감지부, 상기 용량 감지부에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 x축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제1 출력부, 및 상기 용량 감지부에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 y축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제2 출력부를 포함한다.
이와 같은 터치센서 및 이를 갖는 액정표시장치에 따르면, 액정표시패널에 내장된 터치센서는 터치 이벤트에 의한 액정 커패시터의 정전 용량의 변화를 센서부에 의하여 누설전류의 변화로 유도하여 터치 유무에 따른 차이를 증폭하고, 이를 x축 및 y축 리드아웃라인에 각각 연결된 기생 커패시터에 충전된 전하량의 변화로 유도한다.
따라서, 터치 이벤트가 발생했을 때와 터치 이벤트가 발생하지 않았을 때 터치센서로부터 출력되는 전압의 차이가 증가하고, 그 결과 터치센서의 감도가 향상될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서의 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 신호의 파형도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 터치센서(100)는 다수의 x축 리드아웃라인(XL1~XLn), 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 절연되게 교차하는 다수의 y축 드리아웃라인(YL1~YLm), 및 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 상기 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부(110)를 포함한다. 이와 같이 구성된 상기 터치센서(100)는 영상을 표시하는 액정표시패널(미도시)에 내장된다. 특히, 상기 터치센서(100)는 액정표시패널을 형성하는 두 개의 기판 중 다수의 화소가 형성되는 박막 트랜지스터 기판(미도시) 상에 박막 공정을 통해서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 박막 트랜지스터 기판 상에는 n개의 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 m개의 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)이 구비되고, m×n개의 센서부(110)가 매트릭스 형태로 배치된다.
각 센서부(110)는 리셋부, 용량 감지부, 제1 및 제2 출력부를 포함한다.
상기 리셋부는 스위칭 전압(Vsw)을 입력받는 제어단자, 제1 리셋전압(Vreset1)이 입력되는 입력단자 및 상기 제1 노드(N1)에 연결된 출력단자로 이루어진 제1 트랜지스터(T1)를 포함한다. 상기 제1 트랜지스터(T1)는 박막 트랜지스터의 제조 공정을 통해 상기 박막 트랜지스터 기판 상에 형성되고, 상기 제1 트랜지스터(T1)는 대략 4㎛의 채널폭과 50㎛의 채널길이를 갖는다.
리셋 구간동안 상기 스위칭 전압(Vsw)이 하이 상태로 발생되면 상기 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 전압(Vsw)은 일정한 주기로 반복하여 발생하는 하이 구간을 갖는다. 본 발명의 일 예로, 상기 스위칭 전압(Vsw)의 주기는 20㎲이다. 상기 스위칭 전압(Vsw)은 하이구간동안 온 전압(Von)을 유지하고, 로우구간동안 오프 전압(Voff)을 유지한다. 본 발명의 일 예로, 상기 온 전압(Von)은 25V이고, 오프 전압(Voff)은 -7V이다.
상기 스위칭 전압(Vsw)의 하이구간동안 제1 트랜지스터(T1)가 턴-온되면, 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 상기 제1 리셋전압(Vreset1)으로 초기화된다. 여기서, 상기 제1 리셋전압(Vreset1)은 -5V의 전압레벨을 갖는다.
상기 용량 감지부는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 전극과 공통전압(Vcom)이 인가되는 제2 전극에 의해서 정의된 액정 커패시터(CLC)를 포함한다. 여기서, 상기 액정 커패시터(CLC)는 상기 액정표시패널의 각 화소에 형성되는 액정 커패시터와 구별된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 터치 센서(100)의 액정 커패시터(CLC)의 제1 전극은 상기 각 화소에 구비되는 화소전극과 동일한 물질로 이루어져 동일한 공정을 통해서 형성될 수 있고, 제2 전극은 상기 액정표시패널의 상부기판에 구비되어 상기 공통전압을 입력받는 공통전극으로 이루어질 수 있다.
상기 액정 커패시터(CLC)는 터치 이벤트에 의해서 변화되는 상기 액정표시패널의 셀갭에 근거하여 상기 제1 리셋전압(Vreset1)으로 초기화된 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)를 변화시킨다.
상기 공통전압(Vcom)이 6V의 전압레벨을 갖는다고 가정할 때, 터치 이벤트가 일어나지 않으면 상기 액정 커패시터(CLC)의 정전 용량이 변화하지 않기 때문에, 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 상기 제1 리셋전압(Vreset1)보다 높은 제1 게이트 전압(VG1)으로 변화한다. 여기서, 상기 제1 리셋전압(Vreset1)과 상기 제1 게이트 전압(VG1)의 차이는 상기 제1 트랜지스터(T1)의 기생 커패시터에 의한 상기 스위칭 신호와의 커플링에 따라서 달라질 수 있다.
이후, 터치 이벤트가 일어나면, 셀갭의 감소로 인하여 상기 액정 커패시터의 정전 용량이 증가하므로, 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 제1 게이트 전압(VG1)보다 높은 제2 게이트 전압(VG2)까지 상승한다.
상기 제1 출력부는 상기 제1 노드(N1)에 연결된 제어단자, 소오스 전원전압(Vss)을 입력받는 입력단자 및 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자로 이루어진 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다. 상기 제2 출력부는 상기 제1 노드(N1)에 연결된 제어단자, 상기 소오스 전원전압(Vss)을 입력받는 입력단자 및 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자로 이루어진 제3 트랜지스터(T3)를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)는 대략 4㎛의 채널폭과 100㎛의 채널길이를 갖는다.
상기 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)는 터치 이벤트가 일어나지 않으면 상기 제1 게이트 전압(VG1)에 의해서 턴-오프되지만, 터치 이벤트가 일어나면 상기 제2 게이트 전압(VG2)에 의해서 턴-온된다.
도 3은 제1 노드의 전위에 따른 제2 및 제3 트랜지스터의 드레인 전류의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)가 상기 제1 게이트 전압(VG1)에서 상기 제2 게이트 전압(VG2)으로 상승하면, 상기 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)의 드레인 전류는 제1 전류값(ID1)에서 제2 전류값(ID1)으로 지수함수적으로 상승한다.
상기 제2 및 제3 트랜지스터(T2, T3)의 드레인 전류가 증가한다는 것은 상기 제2 및 제2 트랜지스터(T2, T3)를 통해서 누설되는 전류값이 증가한다는 것이다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 터치 이벤트가 일어나면, 터치 이벤트가 일어나지 않은 경우보다 상기 드레인 전류의 상승하여 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn) 상에 위치하는 제2 노드(N2)의 전위(VN2)와 상기 y축 리드아웃라인(YL1~YLm) 상에 위치하는 제3 노드(N3)의 전위(VN3)가 하강한다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 터치센서(100)는 상기 다수의 x축 리드아웃라인(XL1~XLm)에 대응하여 구비되는 다수의 제1 라인 리셋부(120) 및 상기 다수의 y축 리드아웃라인(YL1~YLn)에 대응하여 구비되는 제2 라인 리셋부(130)를 더 포함한다.
각 제1 라인 리셋부(120)는 상기 스위칭 전압(Vsw)에 근거하여 대응하는 x축 리드아웃라인(XL1~XLm)에 제2 리셋전압(Vreset2)을 출력하고, 각 제2 라인 리셋부는 상기 스위칭 전압(Vsw)에 근거하여 대응하는 y축 리드아웃라인(YL1~YLn)에 상기 제2 리셋전압(Vreset2)을 출력한다.
상기 각 제1 라인 리셋부(120)는 상기 스위칭 전압(Vsw)을 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋전압(Vreset2)을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제4 트랜지스터(T4)로 이루어진다. 상기 각 제1 라인 리셋부(120)는 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLm)에 각각 연결된 다수의 x축 기생커패시터(Cx)를 더 포함한다.
상기 각 제2 라인 리셋부(130)는 상기 스위칭 전압(Vsw)을 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋전압(Vreset2)을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제5 트랜지스터(T5)로 이루어진다. 상기 각 제2 라인 리셋부(120)는 상기 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)에 각각 연결된 다수의 y축 기생커패시터(Cy)를 더 포함한다.
본 발명의 일 예로, 상기 x축 및 y축 기생커패시터들(Cx, Cy) 각각은 액정 커패시터(CLC)의 정전용량보다 크다. 예를 들어, 상기 액정 커패시터(CLC)가 0.3pF의 정전 용량을 가질 경우 상기 x축 및 y축 기생커패시터들(Cx, Cy) 각각은 대략 150pF의 정전 용량을 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 전압(Vsw)의 하이구간동안 상기 제4 및 제5 트랜지스터(T4, T5)는 턴-온되고, 턴-온된 상기 제4 및 제5 트랜지스터(T4, T5)에 의해서 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)는 상기 제2 리셋전압(Vreset2)으로 초기화된다. 본 발명의 일 예로, 상기 제2 리셋전압(Vreset2)은 8V의 전압레벨을 갖는다. 상기 제2 리셋전압(Vreset2)에 의해서 상기 x축 및 y축 기생커패시터들(Cx, Cy)에 초기 전하가 충전된다.
이후, 터치 이벤트가 일어난 지점에 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 제2 트랜지스터(T2)의 드레인 전류(Id)가 상승하므로, 상기 x축 리드아웃라인에 연결된 x축 기생커패시터(Cx)에 충전된 전하량이 감소한다. 마찬가지로, 터치 이벤트가 일어난 지점에 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 제3 트랜지스터(T3)의 드레인 전류가 상승하므로, 상기 y축 리드아웃라인에 연결된 y축 기생커패시터(Cy)에 충전된 전하량이 감소한다.
터치 이벤트가 일어난 지점에 대응하여 상기 x축 및 y축 기생커패시터(Cx, Cy)의 전하량이 감소하면, 상기 제2 및 제3 노드(N1, N2)의 전위(VN2, VN3)가 상기 제2 리셋전압(Vreset2)으로부터 서서히 감소한다. 터치 이벤트가 일어난 지점에 대 응하는 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)는 터치 이벤트가 일어나지 않은 지점보다 큰 폭으로 감소한다.
도면에 도시하지는 않았지만, x축 및 y축 리드아웃라인에는 비교기가 연결되어서, 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)를 기 설정된 기준전압(Vref)과 비교한다. 따라서, 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)가 상기 기준전압(Vref)보다 크면 터치 이벤트가 일어나지 않은 것으로 판단하고, 상기 기준전압(Vref)보다 작으면 터치 이벤트가 일어난 것으로 판단한다. 상기 액정표시패널 외부에 구비되어 상기 터치센서(100)로부터의 출력을 입력받아서 터치 이벤트가 일어난 지점에 대한 좌표값을 검출하는 검출회로에 대해서 이후 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 상기 x축 및 y축 기생커패시터(Cx, Cy)는 액정 커패시터(CLC)보다 큰 정전용량을 가지므로, 터치 동작에 의해서 액정 커패시터(CLC)의 정전용량에 작은 변화가 일어나도, 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)가 크게 변화한다. 여기서, 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3)의 전위(VN2, VN3)의 변화폭은 상기 x축 및 y축 기생커패시터(Cx, Cy)의 정전용량, 상기 제2 리셋전압(Vreset2), 및 상기 소오스 전원전압(Vss)에 따라서 달라질 수 있다. 이처럼, 터치 이벤트에 의한 리드아웃단의 전압 변화량이 증가하므로, 터치센서(100)의 터치 감도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치센서의 회로도이고, 도 5는 도 4에 도시된 신호의 파형도이다. 단, 도 4에 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 터치센서(200)는 다수의 x축 리드아웃라인(XL1~XLn), 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 절연되게 교차하는 다수의 y축 드리아웃라인(YL1~YLm), 및 상기 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 상기 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부(110)를 포함한다.
각 센서부(110)는 리셋부, 용량 감지부, 제1 및 제2 출력부를 포함한다. 상기 리셋부, 제1 및 제2 출력부는 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성을 가지므로, 상기 리셋부, 제1 및 제2 출력부에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 용량 감지부는 액정 커패시터(CLC) 및 커플링 커패시터(CC)를 포함한다. 상기 액정 커패시터(CLC)는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 전극 및 공통전압(Vcom)을 입력받는 제2 전극에 의해서 정의되고, 상기 커플링 커패시터(CC)는 상기 제1 노드에 연결된 제1 전극 및 제어전압(VCP)을 입력받는 제2 전극에 의해서 정의된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어전압(VCP)은 상기 리셋부로 제공되는 스위칭 전압(Vsw)과 동일한 주기 및 위상을 갖다. 본 발명의 일 예로, 상기 제어전 압(VCP)은 하이구간동안 상기 공통전압(예를 들어, 6V)과 동일한 전압레벨을 가지며, 로우구간동안 커플링 전압(Vcc, 예를 들어, -12V)을 유지한다.
상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)가 상기 스위칭 전압(VSW)의 하이구간동안 상기 리셋부에 의해서 제1 리셋전압(Vreset1)으로 초기화된 이후에, 터치 이벤트에 의해서 액정표시패널의 소정 지점의 셀갭이 감소하면, 상기 지점에 대응하는 액정 커패시터(CLC)의 정전 용량이 증가한다.
터치 이벤트가 일어나지 않은 경우, 상기 액정 커패시터(CLC)에 충전되는 전하량은 전하량 보존의 법칙에 의해서 다음 <수학식 1>로 정의된다.
Figure 112008051219246-pat00001
Figure 112008051219246-pat00002
여기서, VG1은 터치 이벤트가 일어나지 않았을 때 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)(이하, 제1 게이트 전압)이다.
<수학식 1>에 의해서 상기 제1 게이트 전압(VG1)은 <수학식 2>를 만족한다.
Figure 112008051219246-pat00003
한편, 터치 이벤트가 일어나서 상기 액정 커패시터(CLC)의 정전 용량이 변화하면, 상기 액정 커패시터(CLC)에 충전되는 전하량은 전하량 보존의 법칙에 의해서 다음 <수학식 3>를 만족한다.
Figure 112008051219246-pat00004
Figure 112008051219246-pat00005
여기서, αCLC는 터치 동작에 의해서 변화된 상기 액정 커패시터의 정전 용량이고, VG2는 터치 이벤트가 일어났을 때 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)(이하, 제2 게이트 전압)이다.
<수학식 3>에 의해서 상기 제2 게이트 전압(VG2)은 <수학식 4>를 만족한다.
Figure 112008051219246-pat00006
상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)의 변화량(ΔVN1)은 <수학식 5>와 같이 정의된다.
Figure 112008051219246-pat00007
터치 이벤트가 일어나면, 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)는 <수학식 5>에 정의된 변화량(ΔVN1)만큼 변화된다. 상기 제1 노드(N1)의 전위(VN1)의 변화량(ΔVN1)은 상기 커플링 커패시터(CC)의 크기에 따라서 달라질 수 있으므로, 상기 터치 센서(150)의 감도를 향상시키기 위해서는 상기 커플링 커패시터(CC)의 크기를 조절하여 상기 변화량(ΔVN1)을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 액정표시장치(200)는 액정표시패널(210), 게이트 구동부(220), 데이터 구동부(230)를 포함한다.
상기 액정표시패널(210)은 다수의 화소를 구비하여 영상을 표시한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 액정표시패널(210)에는 다수의 게이트 라인과 다수의 데이터 라인이 구비되고, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들에 의해서 정의된 다수의 영역에 다수의 화소가 각각 구비된다. 각 화소는 대응하는 게이트 라인과 데이터 라인 사이에 연결된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터의 출력 단자에 연결된 화소용 액정 커패시터로 이루어진다.
상기 게이트 구동부(220)는 상기 액정표시패널(210)에 구비된 다수의 게이트 라인에 전기적으로 연결되고, 다수의 게이트 라인에 순차적으로 게이트 신호를 제공한다. 상기 데이터 구동부(230)는 상기 액정표시패널(210)에 구비된 다수의 데이터 라인에 전기적으로 연결되어 데이터 신호를 제공한다. 상기 게이트 신호에 응답하여 박막 트랜지스터가 턴-온되면, 데이터 신호는 화소용 액정 커패시터로 인가된다. 데이터 신호에 따라서 화소용 액정 커패시터에 충전되는 전압이 달라지고, 충전 전압에 따라서 액정의 투과율이 제어된다. 이처럼 액정의 투과율을 제어함으로써, 액정표시패널(210)은 원하는 계조를 갖는 영상을 표시할 수 있다.
상기 액정표시패널(210)에는 터치 이벤트를 감지하기 위한 터치센서(100)가 구비된다. 상기 터치센서(100)의 구조에 대해서는 도 1 내지 도 5에서 설명하였으므로 생략한다.
상기 터치센서(100)에는 터치 이벤트가 발생한 좌표값을 검출하기 위한 검출회로(250)가 연결된다. 상기 검출회로(250)는 상기 액정표시패널(210)에 구비된 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)과 연결된 x축 비교기(251), 및 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)과 연결된 y축 비교기(252)를 포함한다.
상기 x축 비교기(251)는 x축 리드아웃라인들(XL1~XLn)에 일대일 대응하여 연결된 n개의 오피 앰프를 포함한다. 각 오피 앰프는 대응하는 x축 리드아웃라인으로부터 공급된 출력 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교한다. 또한, 상기 y축 비교기(252)는 y축 리드아웃라인들(YL1~YLm)에 일대일 대응하여 연결된 m개의 오피 앰 프를 포함한다. 각 오피 앰프는 대응하는 y축 리드아웃라인으로부터 공급된 출력 전압과 기 설정된 기준 전압을 비교한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 각 오피 앰프는 대응하는 x축 또는 y축 리드아웃라인으로부터 제공된 출력 전압(VN2, VN2)이 상기 기준전압(Vref)보다 작으면 제1 결과신호를 출력하고, 크면 제2 결과신호를 출력한다.
상기 검출회로(250)는 상기 x축 비교기(251)와 상기 y축 비교기(252)에 연결된 멀티플렉서(253) 및 상기 멀티플렉서(253)에 연결된 스캔회로(254)를 더 포함한다.
상기 멀티플렉서(253)는 상기 y축 비교기(252)의 출력단에 연결된 m개의 스위칭 소자(ST1~STm) 및 x축 비교기(251)의 출력단에 연결된 n개의 스위칭 소자(STm+1~STm+n)를 포함한다. 상기 m+n개의 스위치 소자(ST1~STm+n)의 출력단자는 서로 공통으로 연결되고, 상기 m+n개의 스위치 소자(ST1~STm+n)는 상기 스캔회로(254)로부터 순차적으로 제공되는 m+n개의 스위치 신호(SC1~SCm+n)에 응답하여 순차적으로 턴-온된다. 여기서, 첫번째 스위치 신호(SC1)부터 m+n번째 스위치 신호(SCm+n)까지 순차적으로 발생되는 시간은 한 프레임에 대응하는 시간으로 정의될 수 있다.
따라서, 상기 멀티플렉서(253)는 상기 x축 및 y축 비교기(251, 252)로부터 제공된 신호를 m+n개의 스위치 소자(ST1~STm+n)를 통해서 순차적으로 출력한다. 상기 검출회로(250)는 상기 멀티플렉서(253)로부터 순차적으로 출력되는 신호를 근거 로하여 터치 이벤트가 발생한 지점에 대한 좌표값을 생성하는 좌표값 생성부(255)를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 검출회로(250)는 x축 비교기(251), y축 비교기(252), 래치부(미도시) 및 좌표값 생성부(255)로 이루어질 수 있다. 래치부는 m+n개의 래치를 포함하여 x축 비교기(251) 및 y축 비교기(252)로부터 각각 출력된 n개의 신호와 m개의 신호를 저장한다. 상기 좌표값 생성부(255)는 특정 시점에서 m+n개의 래치에 저장된 신호를 독출하고, 독출된 신호를 근거로하여 터치 이벤트가 발생한 좌표값을 생성할 수 있다.
상기 검출회로(250)는 여기서 제시된 구조에 한정되지 않으며, 터치 이벤트가 발생한 지점에 대한 좌표값을 생성할 수 있도록 다양한 방식으로 구현될 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 터치센서의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 신호의 파형도이다.
도 3은 제1 노드의 전위에 따른 제2 및 제3 트랜지스터의 드레인 전류의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치센서의 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 신호의 파형도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 블럭도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 터치센서 110 : 센서부
120 : 제1 라인 리셋부 130 : 제2 라인 리셋부
200 : 액정표시장치 210 : 액정표시패널
220 : 게이트 구동부 230 : 데이터 구동부
250 : 검출회로

Claims (18)

  1. 영상을 표시하는 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 감지하는 터치센서에서,
    다수의 x축 리드아웃라인;
    상기 x축 리드아웃라인들과 절연되게 교차하는 다수의 y축 리드아웃라인; 및
    상기 x축 리드아웃라인들과 상기 y축 리드아웃라인들에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부를 포함하고,
    각 센서부는,
    제1 제어신호를 수신하는 제어 단자, 제1 리셋 신호를 수신하는 입력 단자 및 상기 제1 제어 신호에 근거해서 상기 제1 리셋 신호를 출력하는 출력 단자를 포함하는 제1 트랜지스터를 포함하는 리셋부;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 출력 단자와 연결되고, 터치 이벤트에 의한 상기 액정표시패널의 셀갭 변화량에 근거하여 상기 제1 리셋신호를 변화시키는 액정 커패시터를 포함하는 용량 감지부;
    상기 액정 커패시터에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 x축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제1 출력부; 및
    상기 액정 커패시터에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 y축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제2 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정 커패시터는 상기 제1 및 제2 출력부의 제어단자와 상기 리셋부의 출력단자가 결합된 노드에 연결된 제1 전극 및 공통전압이 인가되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 제어신호는 일정한 주기로 반복하여 발생되는 하이 구간을 갖고,
    상기 리셋부는 상기 하이 구간동안 턴-온되어 상기 노드를 상기 제1 리셋신호로 초기화시키는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  4. 제2항에 있어서, 상기 리셋부의 상기 출력 단자는 상기 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 출력부는 상기 노드에 연결된 제어단자, 소오스 전원전압을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제2 트랜지스터로 이루어지고,
    상기 제2 출력부는 상기 노드에 연결된 제어단자, 상기 소오스 전원전압을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제3 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치센서.
  6. 제2항에 있어서, 상기 용량 감지부는 상기 노드에 연결된 제1 전극 및 제2 제어신호를 입력받는 단자에 연결된 제2 전극을 구비하는 커플링 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 제어신호는 일정한 주기로 반복하여 발생되는 하이 구간을 갖고, 상기 하이 구간동안 상기 제2 제어신호는 상기 공통전압과 동일한 전압레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 제어신호는 동일한 주기를 갖는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어신호에 근거하여 대응하는 x축 리드아웃라인에 제2 리셋신호를 출력하는 다수의 제1 라인 리셋부; 및
    상기 제1 제어신호에 근거하여 대응하는 y축 리드아웃라인에 상기 제2 리셋신호를 출력하는 다수의 제2 라인 리셋부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서.
  10. 제9항에 있어서, 각 제1 라인 리셋부는 상기 제1 제어신호를 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋신호를 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제4 트랜지스터로 이루어지고,
    각 제2 라인 리셋부는 상기 제1 제어신호를 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋신호를 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제5 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치센서.
  11. 영상을 표시하는 다수의 화소가 구비된 액정표시패널;
    상기 액정표시패널에 내장되어 터치 이벤트를 감지하는 터치센서;
    상기 다수의 터치센서에 연결되어 상기 터치 이벤트가 발생한 지점에 대한 좌표값을 검출하는 검출회로; 및
    상기 좌표값을 근거로 하여 상기 액정표시패널을 구동하는 구동부를 포함하고,
    상기 터치센서는,
    다수의 x축 리드아웃라인;
    상기 x축 리드아웃라인들과 절연되게 교차하는 다수의 y축 리드아웃라인; 및
    상기 x축 리드아웃라인들과 상기 y축 리드아웃라인들에 의해서 정의된 다수의 영역에 각각 구비된 다수의 센서부를 포함하고,
    각 센서부는,
    제1 제어신호를 수신하는 제어 단자, 제1 리셋 신호를 수신하는 입력 단자 및 상기 제1 제어 신호에 근거해서 상기 제1 리셋 신호를 출력하는 출력 단자를 포함하는 제1 트랜지스터를 포함하는 리셋부;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 출력 단자와 연결되고, 터치 이벤트에 의한 상기 액정표시패널의 셀갭 변화량에 근거하여 상기 제1 리셋신호를 변화시키는 액정 커패시터를 포함하는 용량 감지부;
    상기 액정 커패시터에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 x축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제1 출력부; 및
    상기 액정 커패시터에 의해서 변화된 상기 제1 리셋신호에 응답하여 대응하는 y축 리드아웃라인의 전위를 변화시키는 제2 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액정 커패시터는 상기 제1 및 제2 출력부의 제어단자와 상기 제1 리셋부의 출력단자가 결합된 노드에 연결된 제1 전극 및 공통전압이 인가되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 리셋부의 상기 출력 단자는 상기 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 출력부는 상기 노드에 연결된 제어단자, 제1 전압을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제2 트랜지스터로 이루어지고,
    상기 제2 출력부는 상기 노드에 연결된 제어단자, 상기 제1 전압을 입력받는 입력단자 및 상기 대응하는 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제3 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 용량 감지부는 상기 노드에 연결된 제1 전극 및 제2 제어신호를 입력받는 단자에 연결된 제2 전극을 구비하는 커플링 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 터치센서는,
    상기 제1 제어신호에 근거하여 대응하는 x축 리드아웃라인에 제2 리셋신호를 출력하는 다수의 제1 라인 리셋부; 및
    상기 제1 제어신호에 근거하여 대응하는 y축 리드아웃라인에 상기 제2 리셋신호를 출력하는 다수의 제2 라인 리셋부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 각 제1 라인 리셋부는 상기 제1 제어신호를 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋신호를 입력받는 입력단자 및 상기 x축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제4 트랜지스터로 이루어지고,
    각 제2 라인 리셋부는 상기 제1 제어신호를 입력받는 제어단자, 상기 제2 리셋신호를 입력받는 입력단자 및 상기 y축 리드아웃라인에 연결된 출력단자를 포함하는 제5 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 검출회로는,
    상기 x축 리드아웃라인들에 연결되어, 상기 x축 리드아웃라인들로부터 출력된 신호들을 기 설정된 기준신호와 비교하여 제1 비교 신호를 출력하는 x축 비교기;
    상기 y축 리드아웃라인들에 연결되고, 상기 y축 리드아웃라인들로부터 출력된 신호들을 상기 기준신호와 비교하여 제1 비교 신호를 출력하는 y축 비교기; 및
    상기 제1 및 제2 비교 신호를 근거로하여 상기 터치 이벤트가 발생한 지점에 대한 좌표값을 생성하는 좌표값 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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