KR101675859B1 - 터치 스크린을 포함하는 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시영역의 가장자리 영역의 터치 인식을 향상시킬 수 있도록 한 터치 스크린을 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치 스크린을 포함하는 표시장치는 표시패널의 제1기판 및 제2기판 중 어느 하나에 형성되는 터치전극; 상기 제2기판의 지지기판과 상기 터치전극 사이에 형성되는 보조전극; 터치감지기간에 터치 감지를 위한 제1구동신호를 상기 터치 전극에 공급하고, 상기 보조전극에 제2구동신호를 공급하는 터치감지회로;를 포함한다.

Description

터치 스크린을 포함하는 표시장치{DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치 스크린을 포함하는 표시장치에 관한 것으로 특히, 표시 영역의 가장자리 영역의 터치 인식을 향상시킬 수 있도록 한 터치 스크린을 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.

이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용될 수 있는 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.

이러한 평판표시장치는 양산 기술, 구동수단의 용이성, 고화질 화 및 대화면 구현으로 인해 적용 분야가 확대되고 있다. 최근에는 평판표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여, 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치패널이 이용되고 있다.

액정패널에 터치패널을 구성하는 방법으로는, 온셀 타입(On Cell Type), 인셀 타입(In Cell Type) 및 하이브리드 인 셀 타입(Hybrid In Cell Type)이 대표적이며, 이 중 인 셀 타입과 하이브리드 인 셀 타입은 내장형 표시장치로 구분된다.

또한 터치 패널을 구동하는 방법은 저항 방식과 정전용량(Capacitance) 방식(이하 '캐패시턴스'라 하기로 한다.)이 있으며, 셀프캡(Self Capacitance) 방식과 뮤츄얼(Mutual Capacitance) 방식으로 구분될 수 있다.

이러한 종래의 터치 패널을 가지는 평판표시장치는 표시패널의 가장자리 즉, 비표시영역과 인접한 표시영역의 터치 인식률이 표시영역의 터치 인식률에 비해 낮은 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 표시영역의 가장자리 영역의 터치 인식을 향상시킬 수 있도록 한 터치 스크린을 포함하는 표시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터치 스크린을 포함하는 표시장치는 표시패널의 제1기판 및 제2기판 중 어느 하나에 형성되는 터치전극; 상기 제2기판의 지지기판과 상기 터치전극 사이에 형성되는 보조전극; 터치감지기간에 터치 감지를 위한 제1구동신호를 상기 터치 전극에 공급하고, 상기 보조전극에 제2구동신호를 공급하는 터치감지회로;를 포함한다.

상기 제1구동신호는 로우 상태와 하이 상태를 주기적으로 반복하는 신호이며, 상기 제2구동신호는 로우 상태와 하이 상태의 전압차가 상기 제1구동신호의 로우 상태와 하이 상태의 전압차와 동일하며, 상기 제1구동신호와 같은 주파수의 신호이다.

상기 제2구동신호는 제1구동신호와 같은 신호이다.

상기 터치전극은 표시패널의 표시영역에 형성되는 제1터치전극;과 상기 표시영역 외곽의 비표시 영역에 형성되거나, 상기 비표시 영역에 형성되어 상기 표시영역의 가장자리 일부에 중첩되는 제2터치전극;을 포함한다.

상기 보조전극은 상기 제2터치전극과 상기 제2기판의 지지기판과의 사이에 형성된다.

상기 제2기판은 상기 지지기판 상에 형성되는 배선부재를 포함하며, 상기 배선부재는 상기 표시패널의 화소와 구동부를 연결하기 위해 상기 비표시영역에 형성되는 라인들, 상기 구동부와 외부 시스템을 연결하기 위한 링크라인 및 상기 구동부나 상기 화소에 전원을 공급하는 전원공급라인 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 보조전극은 상기 배선부재와 상기 제2터치전극 사이에 형성된다.

상기 보조전극은 상기 터치 전극을 연결하는 전극연결라인과 같은 금속층 상기 표시영역의 화소에 형성되는 트랜지스터의 게이트 또는 소스/드레인 중 어느 하나와 같은 금속층, 상기 화소를 구동하기 위한 데이터라인, 게이트 라인 및 전원 공급라인 중 어느 하나의 라인과 같은 금속층 및 상기 화소의 화소전극과 같은 금속층 중 어느 하나이다.

상기 터치전극에는 표시기간에 공통전압원으로부터 공통전압이 공급된다.

본 발명에 따른 터치 스크린을 포함하는 표시장치는 표시영역 외곽의 터치 감도를 향상시키기기 위해 확장형 전극을 이용하는 경우, 확장형 전극과 비표시 영역에 형성되는 배선 간의 기생 캐패시턴스로 인해 터치 인식 감도가 저하되는 것을 방지하여, 터치 스크린의 전 영역에서 터치 인식 감도가 균일화되도록 하는 것이 가능하다.

구체적으로 본 발명에 따른 터치 스크린을 포함하는 표시장치는 확장형 전극과 배선 사이에 보조전극을 두고 보조전극에 확장형 전극에 인가되는 구동신호와 동일한 구동신호를 인가함으로써, 배선과의 사이에 발생되는 캐패시턴스 및 이에 의한 구동신호의 왜곡을 방지하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 도시한 블록 예시도이다.
도 2는 인셀 타입으로 표시패널에 내장된 캐패시턴스 방식의 터치 스크린에서 배선 구조를 나타낸 평면예시도이다.
도 3은 도 2와 같은 터치 스크린의 구동을 위한 구동신호를 나타낸 파형도이다.
도 4는 정전 용량 방식의 터치 스크린을 보여 주는 등가회로도이다.
도 5는 캐패시턴스 방식의 터치 입력의 센싱 원리를 보여 주는 파형도이다.
도 6은 확장형 터치 전극의 예를 설명하기 위한 평면 예시도이다.
도 7a 내지 도 7b는 보조전극의 형성예를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 8은 도 6의 I-I`선을 따라 제2기판을 절단한 단면을 간략하게 도시한 단면 예시도이다.
도 9는 보조전극이 소스/드레인과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이다.
도 10은 보조전극이 화소전극과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이다.
도 11은 보조전극이 전극연결라인과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이다.
도 12에는 제2터치전극(COMnX)와 보조전극에 공급되는 제1 및 제2구동신호의 예를 도시한 파형도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 이해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어 인셀 타입의 터치 스크린을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 다양한 방식 및 구조의 터치 스크린에 본 발명의 기술이 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 액정표시장치를 표시장치의 예로 설명하지만, 유기발광표시장치를 포함한 평판표시장치에 모두 적용이 가능하며, 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 도시한 블록 예시도이고, 도 2는 인셀 타입으로 표시패널에 내장된 캐패시턴스 방식의 터치 스크린에서 배선 구조를 나타낸 평면예시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(10), 표시패널 구동회로(202, 204, 200), 터치 감지 회로(100)를 포함하여 구성된다.

표시패널(10)은 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 기판에 형성된 픽셀 어레이는 데이터라인들(11), 데이터라인들(11)과 직교되는 게이트 라인들(12), 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이는 데이터라인들(11)과 게이트라인들(12)의 교차부에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 픽셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 화소전극들, 화소전극들에 접속되어 픽셀 전압을 유지시키는 스토리지 캐패시터(Strage capacitor)를 포함하여 구성된다. 여기서, 표시패널(10)은 상부기판에 해당하는 제1기판과 하부기판에 해당하는 제2기판으로 구성될 수 있으며, 제1기판과 제2기판 각각은 지지기판을 포함하여 구성된다. 이 지지기판들은 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름 기판 등으로 제작될 수 있다. 지지기판 상에 TFT, 각종 라인들, 각종 전극들이 형성될 수 있다.

픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과, 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 백라이트 유닛(미도시)과 같은 광원으로부터 공급되는 광의 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. TFT들은 게이트라인(12)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 데이터라인(11)으로부터의 전압을 화소 전극에 공급한다. 공통전극은 제1기판인 상부기판이나 제2기판인 하부기판에 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

표시패널(10)의 상부기판인 제1기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터와 같은 광학부재가 형성될 수 있으며, 표시패널(10)의 제1기판과 제2기판인 하부기판에는 각각 편광판 또는 편광필름이 구성될 수 있다. 여기서, 블랙매트릭스, 컬러필터와 같은 광학부재가 모두 제2기판에 형성될 수도 있으며, 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 제1기판과 제2기판의 사이에는 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 구성될 수 있다.

이러한 표시패널(10)은 TN(twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching)모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. 표시패널(10)의 배면에는 직하형 또는 에지형의 백라이트 유닛이 구성되어 표시패널(10)에 광을 공급하게 된다.

표시패널(10)의 구동회로는 데이터 구동회로(202)와 게이트 구동회로(204)를 포함하며, 데이터 구동회로(202)와 게이트 구동회로(204)에 의해 표시패널(10)에 영상을 표시하게 된다.

데이터 구동회로(202)는 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생한다. 데이터 구동회로(202)는 타이밍 컨트롤러(200)의 제어 하에 데이터전압을 데이터라인들(11)에 공급하며, 이때 일정한 주기나 규칙에 의해 데이터 전압의 극성을 반전시켜 공급할 수 있다. 게이트 구동회로(204)는 데이터 전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(12)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(10)의 픽셀 라인을 선택하게 된다.

타이밍 컨트롤러(200)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터를 데이터 구동회로(202)의 IC들에 공급한다. 타이밍 컨트롤러(200)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직동기신호(Vsync), 수평동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 메인 클럭(MCLK)와 같은 타이밍 신호를 입력받아 데이터 구동회로(202)와 게이트 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(DDC, GDC)를 생성한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(200)는 표시패널 구동회로와 터치 감지회로(100)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 동기신호를 생성할 수 있다.

특히, 타이밍 컨트롤러(200)는 터치전극을 공통전극으로 이용하는 인셀 타입에서 터치 감지기간과 표시기간을 구분하여 표시패널과 터치 감지회로(100)의 구동을 제어하게 된다. 구체적으로 타이밍 컨트롤러(200)는 한 프레임 기간을 터치 감지기간과 표시기간으로 구분하고, 표시기간에는 표시패널 및 구동회로(200, 202, 204) 만을 구동시켜 화상을 표시하고, 터치 감지기간에는 표시패널에 의한 화상은 유지되도록 하면서 터치 감지 회로(100)만을 구동시켜 터치를 감지하게 된다. 여기서, 본원발명에서는 공통전극을 터치전극과 공용으로 사용하는 인셀 타입의 예를 위주로 설명하지만, 공통전극과 터치전극은 별개로 형성될 수 있으며 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

터치 감지회로(100)는 터치 스크린의 캐패시턴스 센서들에 연결된 배선들에 구동신호를 인가하여 캐패시턴스 센서들의 전압이나 용량값 변화를 센싱한다. 구체적으로 터치 감지 회로(100)는 터치 전극에 구동신호를 공급하고, 터치 전극으로부터 반환되는 전압이나 용량값 변화를 디지털 데이터로 변환하여 터치 원시 데이터(Touch Law Data)를 생성한다. 그리고, 터치 감지 회로(100)는 미리 설정된 터치 감지 알고리즘을 실행하여 터치 입력 여부와 위치를 검출하게 된다.

특히, 터치 감지회로(100)는 터치 전극에는 제1구동신호를 공급하고, 보조전극에는 제2구동신호를 제1구동신호와 함께 공급하며, 이를 통해 표시패널의 가장자리에 형성되는 확장 전극(하기에선 제2 터치전극이라 함)이 표시패널의 표시영역(Active Area)에 형성되는 기본 전극(하기에선 제1터치전극이라 함)과 감지감도와 정확도가 동일하게 유지될 수 있게 한다. 이에 대해서는 이하에서 더욱 구체적으로 후술하기로 한다.

도 3은 도 2와 같은 터치 스크린의 구동을 위한 구동신호를 나타낸 파형도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 터치 스크린은 터치전극들(COM : COM1 내지 COMn), 터치전극들(COM : COM1 내지 COMn)과 터치 감지회로(100)를 연결하는 전극연결라인(S1 내지 Sn)을 포함하여 구성된다.

터치전극들(COM) 각각은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 조전 물질로 형성될 수 있으며, 하나의 터치전극이 다수의 픽셀들과 중첩되는 투명 전극 패턴 형태로 픽셀 어레이 내에 형성된다. 이러한 터치전극들(COM)은 각각 터치 감지회로(100)와 연결된다.

1프레임 기간이 표시기간과 터치 감지기간으로 시분할 될 때, 표시기간 동안 전극연결라인(S1 내지 Sn)을 통해 터치전극들(COM : COM1 내지 COMn)에는 공통전압이 인가되어 터치전극들(COM : COM1 내지 COMn)이 공통전극으로 이용된다. 그리고 터치 감지기간에는 전극연결라인(S1 내지 Sn)을 통해 터치 전극들(COM : COM1 내지 COMn)에는 도 3과 같은 구동 신호들이 공급된다. 이를 통한 감지 방법에 대해서는 하기에서 좀더 상세히 설명하기로 한다. 이를 통해 터치전극들(COM : COM1 내지 COMn)은 픽셀 어레이의 공통전극과 캐패시턴스 센서의 역할을 시분할하여 수행하게 된다.

여기서, 전극연결라인(S1 내지 Sn)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al)과 같은 금속이 적층된 형태로 표시패널(10)의 기판이나 픽셀 어레이 내에 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 4는 정전 용량 방식의 터치 스크린을 보여 주는 등가회로도이고, 도 5는 캐패시턴스 방식의 터치 입력의 센싱 원리를 보여 주는 파형도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 캐패시턴스 방식의 터치 스크린은 저항(R)과 캐패시터(Cg, Cd, Co)를 포함한다. 저항(R)은 터치 스크린과 표시패널(10)의 터치전극 및 전극연결라인의 저항 및 기생 저항을 포함한다. Cg는 터치 스크린의 터치전극 및 전극연결라인과 게이트라인(12) 사이의 캐패시터이고, Cd는 터치 스크린의 터치전극 및 전극연결라인과 데이터 라인 사이의 캐패시터이다. Co는 표시패널에서 데이터라인(11)과 게이트라인(12) 외의 다른 구성 요소들과, 터치스크린의 터치전극 및 전극연결라인 사이의 캐패시터이다.

터치 스크린의 터치전극에 구동신호(Vo)를 인가하면 그 구동 신호(Vo)의 라이징 에지(rising edge) 및 폴링 에지(falling edge)는 도 4의 저항(R) 과 캐패시터(Cg, Cd, Co) 에 따라 결정되는 RC 지연값만큼 지연된다. 터치스크린에 도체나 손가락이 접촉하면 도 4에서 손에 의한 정전용량(Cf)만큼 캐패시터스가 증가하여 RC 지연이 더 커지게 된다. 일례로 도 5에서 실선은 터치 입력이 없을 때 구동 신호의 폴링 에지이고, 점선은 터치 입력이 있는 경우의 폴링 에지를 나타낸다. 터치 감지 회로(100)는 구동 신호의 라이징 에지와 폴링 에지 중 적어도 어느 하나를 미리 설정된 기준 전압값(Vx)와 비교한다. 그리고, 터치 감지회로(100)는 구동 신호의 라이징 에지와 폴링 에지 중 적어도 어느 하나에서 터치 전극(COM : COM1 내지 COMn)에 공급한 구동신호의 전압이 기준전압값(Vx)에 도달하는 지연시간을 카운터 하여 캐패시턴스의 변화를 감지하고, 이를 통해 지연시간이 미리 정해진 임계시간(t) 이상인 경우 터치가 발생하는 것으로 감지하게 된다.

이와 같은 터치스크린을 가지는 표시장치에서 표시장치의 표시영역(AA : Active Area)의 가장자리 즉, 표시패널(10)의 경계 영역의 터치전극은 전극의 면적이 부족하거나, 이웃한 비표시영역의 도체들로 인해 캐패시턴스가 표시영역(AA)의 중앙과 달라져 터치 인식률이 저하되는 문제점이 있다.

도 6은 확장형 터치 전극의 예를 설명하기 위한 평면 예시도이다.

이를 해결하기 위해 도 6에서와 같이 터치 스크린의 터치 전극(COM)은 표시영역(AA) 내에 구성되는 제1터치전극(COM : COM1 내지 COMn)과 표시영역(AA)과 비표시영역(NAA)의 경계에 인접한 비표시영역(NAA)에 형성되는 제2터치전극(COM1X 내지 COMnX)를 포함하여 구성될 수 있다. 특히, 이 제2터치전극(COMnX)는 도시된 바와 같이 표시영역(AA)과 미표시영역(NAA) 모두에 중첩되도록 하여 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 아울러, 제1터치전극(COM)은 다수의 화소(PXL)을 하나의 단위로 한 터치블럭별로 패터닝 된 형태로 형성될 수 있으며, 제2터치전극(COMnX)은 화소(PXL)가 형성되지 않은 비표시영역에 제1터치전극(COM)과 유사한 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 이때 전술한 바와 같이 제2터치전극(COMnX)은 제1터치전극(COM)에 비해 면적, 길이, 폭 중 어느 하나 이상이 길게 형성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

한편 비표시영역(NAA)에는 게이트 구동회로(204a), 데이터 구동회로 및 터치 감지 회로(202a, 100)와 같은 구동회로가 실장될 수 있으며, 이러한 구동회로(100, 202a, 204a)와 표시패널(10)의 픽셀, 데이터라인, 게이트 라인 및 터치전극(COM, COMnX)을 연결하기 위한 라인들, 링크라인들 및 전원공급선과 같은 배선들이 형성된다. 여기서, 게이트 구동회로(204a)는 GIP(Gate In Panel)방식으로 형성될 수 있으며, 데이터 구동회로(202a) 및 터치 감지 회로(100)는 칩 온 글라스(Chip On Glass) 형태로 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

한편, 도 7a 내지 도 7b는 보조전극의 형성예를 설명하기 위한 평면도들이다.

도 7을 참조하면, 보조전극(300)은 제2터치전극(COMnX)과 제2기판의 지지기판 사이에 형성되어, 제2기판의 지지기판 상에 형성된 배선들에 의해 제2터치전극(COMnX)이 간섭받는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 이를 위해 보조전극(300)은 도 7a 내지 도 7b와 같은 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다.

구체적으로 도 7a를 참조하면, 보조전극(300a)은 전술한 도 6의 (a)에 도시된 제2터치전극(COMnX)와 동일한 형태, 동일한 면적으로 형성될 수 있다. 또한, 도 6의 (b)와 같은 형태로 제2터치전극(COMnX)이 형성되는 경우, 제2터치전극(COMnX)이 비표시영역(NAA)에 중첩되는 영역에만 한정적으로 보조전극이 형성될 수 있다. 도 7a는 이와 같이 제2터치전극이 도 6의 (b)와 같이 형성되는 경우 보조전극(300a)의 형성예를 도시한 것으로, 점선(a)은 제2터치전극(COMnX)을 실선(b)은 보조전극(300a)을 나타낸 것이다.

또는 도 7b와 같이 보조전극(300b)은 비표시영역(NAA)의 제2터치전극(COMnX)과 중첩되도록 액자형 패턴으로 형성될 수 있다. 또는 별도로 도시하지 않았지만, 표시영역(AA)의 각 변과 나란한 일자형 패턴을 복수로 구성하는 형태 즉, 액자형 패턴에서 모서리가 이어지지 않는 형태로 패턴을 구성하는 것도 가능하며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이러한 보조전극(300b)은 제2터치전극(COMnX)와 배선간의 간섭을 완화 또는 방지하기 위한 것으로 특히, 제2구동신호가 각 터치전극(COM, COMnX)에 공급되는 제1구동신호와 동기되어 공급되도록 하여 제1구동신호의 왜곡을 감소시킬 수 있으면 다양한 형태로의 변형이 가능하다.

이러한 보조전극의 형성을 통해 확장전극인 제2터치전극(COMnX)의 터치 감도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

도 8은 도 6의 I-I`선을 따라 제2기판을 절단한 단면을 간략하게 도시한 단면 예시도이다. 도 8에서 상부기판인 제1기판은 생략되어 표시되어 있으며, 터치전극(COM, COMnX)이 제2기판에 형성된 예가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 제2기판(9)은 지지기판(10a) 상에 배선(230 : 230a, 230b)이 형성된다. 이 배선(230)과 지지기판(10a) 사이에는 버퍼층이 생성될 수 있다. 아울러 배선(230)은 게이트 메탈을 이용하여 형성될 수 있으나 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

그리고, 지지기판(10a)과 배선(230)을 덮도록 게이트 절연막(8)이 형성되며, 이 게이트 절연막(8) 상에 패시베이션(Passivation)층(8)이 형성된다. 이때 패시베이션층(8)은 평탄화막을 포함할 수 있다. 그리고, 이 패시베이션층(8) 상에 층간절연막(6)이 형성된다.

이러한 층간절연막(6) 상에 터치전극(COM, COMnX)이 형성된다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며 터치전극(COM, COMnX)은 제1기판에 형성될 수 있다.

제2터치전극(COMnX)은 비표시영역(NAA)의 배선(230a, 230b)들과 중첩하여 형성된다. 이로인해 제2터치전극(COMnX)과 비표시영역(NAA)의 배선(230a, 230b) 사이에는 기생캐패시턴스(Cp)가 형성되고, 이 기생 캐패시턴(Cp)의 용량이 표시영역(AA)의 캐패시턴스 용량과 달라져 터치 감지회로(100)가 터치 여부를 감지하기 어려우지는 문제점이 있다. 특히, 배선(230 : 230a, 230b)에는 터치 감지 기간에 직류 신호 전압, 전원이 인가될 수 있는데, 이 경우 제2터치전극(COMnX)에 공급되는 구동신호를 지연시키는 부하(Load)의 역할을 하여 구동신호를 왜곡시켜 충방전에 지연시간을 발생시킬 수 있으며, 이로 인한 터치 감지 감도가 저하되는 문제가 발생된다.

때문에 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 보조전극을 구성하고, 이를 통해 제2터치전극(COMnX)의 터치 감도 저하를 방지하게 된다.

도 9 내지 도 11은 도 6의 I-I`에 해당하는 위치에 보전극이 구성된 예를 도시한 단면예시도로써, 도 9는 보조전극이 소스/드레인과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이고, 도 10은 보조전극이 화소전극과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이며, 도 11은 보조전극이 전극연결라인과 같은 금속층으로 형성된 경우의 예를 도시한 예시도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본원발명의 표시패널(10)은 비표시영역(NAA) 의 제2터치전극(COMnX)와 제2기판(10a) 사이에 형성되는 보조전극(300 : 300a 내지 300e)을 포함하여 구성된다. 여기서, 같은 금속층이라 함은 화소전극, 소스/드레인 전극 및 전극연결라인과 같은 재질의 금속으로 동일한 공정에 의해 제조됨을 의미한다.

이 보조전극은 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이 제2기판(10a)의 배선(230)과 제2터치전극(COMnX)의 사이의 어느 층에든 형성될 수 있다. 일례로 이러한 보조전극(300)은 표시패널(10)의 화소전극, 데이터라인/게이트라인, 트랜지스터와 같은 구동부재를 형성할 때 같은 물질로 같은 공정에 의해 형성할 수 있다.

일례로 도 9에는 보조전극(300c)이 표시패널(10)의 트랜지스터를 구성하는 소스/드레인 메탈과 동일한 금속층에 의해 형성된 예가 도시되어 있으며, 도 10에는 보조전극(300d)이 화소전극(PXL)을 이용하여 형성된 예가 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 전극연결라인(S)과 같은 금속층으로 보조전극(300e)에 의해 형성된 예가 도시되어 있다.

화소전극(PXL)과 전극연결라인(S)과 같은 금속층에 의해 보조전극(300d, 300e)을 형성하는 경우 패시베이션(7) 층 상에 보조전극(300d, 300e)이 형성될 수 있으며, 소스/드레인 메탈과 같은 금속층(SD)으로 보조전극(300c)을 형성하는 경우 배선(230)을 절연하는 게이트저연막(8) 상에 보조전극(300c)이 형성될 수 있다.

이러한 보조전극(300)은 제2터치전극(COMnX)과의 사이에 캐패시턴스를 일정하게 하는 역할을 한다. 즉, 보조전극(300)이 제2터치전극(COMnX)와 배선(230) 사이에 형성됨으로써 보조전극(300)과 제2터치전극(COMnX)과의 사이 및 보조전극(300)과 배선(230) 사이에 각각의 캐패시터가 형성되게 된다. 이때, 제2터치전극(COMnX)은 보조전극(300)과의 사이에 형성되는 캐패시터에 의한 정전용량에 의해 구동신호를 충전 또는 방전하게 된다. 그리고 이러한 제2터치전극에 대해 손가락 또는 터치 입력 수단에 의해 접촉이 발생되는 경우 손가락 또는 입력수단에 의한 캐패시턴스 변화가 명확해지게 되어 제2터치전극(COMnX)에 의한 터치 인식률이 향상되게 된다.

또한, 이와같은 보조전극(300)을 전술한 바와 같이 표시패널에 형성되는 도체 예를들어, 화소전극, 게이트라인, 데이터라인, 트랜지스터의 소스/드레인/게이트, 전극연결라인과 같은 금속층으로 형성함으로써, 별도의 공정을 추가하지 않고도 용이하게 보조전극(300)을 형성하여 이용하는 것이 가능해진다.

한편, 도 12에는 제2터치전극(COMnX)와 보조전극에 공급되는 제1 및 제2구동신호의 예가 도시되어 있다.

제1구동신호(V1)은 제2터치전극(COMnX)에 공급되는 구동신호이고, 제2구동신호(V2)는 보조전극에 공급되는 구동신호이다.

도 12에 도시된 바와 같이 제1구동신호(V1)와 제2구동신호(V2)는 동일한 신호일 수 있다.

이 제1구동신호(V1)와 제2구동신호(V2)는 터치 감지 회로(100)로부터 공급되며, 도시된 바와 같이 터치 감지 기간(T2)에만 보조전극(300)에 공급된다. 구체적으로 제1구동신호(V1)는 터치 감지 기간(T2)에 제1터치전극(COM)과 제2터치전극(COMnX) 모두에 공급되며, 부가적으로 보조전극(300)에도 함께 공급된다. 그리고, 표시기간(T1)에는 제1 및 제2터치전극(COM, COMnX)에 공통전압이 공급되어 제1 및 제2터치전극(COM, COMnX)이 공통전극으로 이용된다.

이 제2구동신호(V2)는 제1구동신호(V1)와 같이 주기적으로 하이(High)와 로우(Low) 상태를 반복하는 신호일 수 있다. 제1구동신호(V1)와 제2구동신호(V2)는 동일한 시점과 기간동안 하이(High) 또는 로우(low) 상태를 유지하게 되며, 터치 감지회로(100)는 제1 및 제2구동신호(V1, V2)에 의해 터치전극(COM, COMnX)의 충전 및 방전시간을 산출하여 터치 발생 여부를 감지하게 된다.

이러한 구동방법에 있어서, 제2구동신호(V2)는 제1구동신호(V1)가 제1 및 제2터치전극(COM, COMnX)에 공급될 때, 바이어스 전압 또는 접지전압이 공급되는 배선(230)에 의해 제1구동신호(V1)의 왜곡이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

즉, 보조전극이 제2터치전극(COMnX)에 비해 배선(230)에 인접하게 배치됨으로써, 배선(230)에 의해 발생하는 부하(load) 예를들어 배선(230)과 보저전극(300) 사이에 형성되는 기생캐패시턴스가 보조전극(300)에만 영향을 주어 제1구동신호(V1)의 왜곡이 발생하는 것을 방지하게 된다. 결과적으로, 제2구동신호(V2)는 보조전극(300)과 배선(230) 사이에 형성되는 캐패시터에 의해 지연이 발생될 수 있으나, 제2구동신호(V2)가 제1구동신호(V1)와 같은 전위차로 동기되어 스윙함으로써, 제1구동신호(V1)는 왜곡없이 제2터치전극(COMnX)에 공급될 수 있게 된다. 이를 통해 제1구동신호(V1)는 충방전 시간의 지연과 같은 왜곡 없이 터치 감지 회로(100)로부터 공급된 원형에 가까운 신호로써 제2터치전극(COMnX)에 공급될 수 있다. 이를 통해 손가락 또는 입력수단에 의해 캐패시턴스의 변화가 발생하는 경우 제1구동신호의 충방전 시간의 변화가 정확히 반영되며, 이로 인해 터치의 인식을 보다 정확히 할 수 있게 된다.

이러한 제2구동신호(V2)는 제1구동신호(V1)와 같은 하이 상태 전압(VH)와 로우 상태 전압(VL)이 같은 주기로 반복되는 전압일 수도 있고, 하이 상태 전압(VH)과 로우 상태 전압(VL)의 차가 제1구동신호(V1)의 하이 상태 전압(VH)과 로우 상태 저압(VL)의 차와 같은 전압일 수 있다. 즉, 제1구동신호(V1)가 0~5V 내에서 스윙하는 전압인 경우, 제2구동신호(V2)는 0~5V 내에서 스윙하는 전압일 수도 있고, 0~ -5V 내에서 스윙하는 전압차의 크기만 같은 신호일 수 있으며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

아울러, 제2구동신호(V2)는 위상 및 주파수가가 제1구동신호(V1)와 같은 신호인 것이 바람직하지만, 제1구동신호(V1)와 동일한 신호를 제공한 것과 같은 효과를 제공할 수 있으면, 신호의 형태는 변경이 가능하다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10 : 표시패널
11 : 데이터라인
12 : 게이트 라인
100 : 터치 감지 회로
200, 202, 204 : 구동회로

Claims (8)

1. 표시패널의 제1기판 및 제2기판 중 어느 하나에 위치하는 터치전극;
   상기 제2기판과 상기 터치전극 사이에 위치하는 보조전극;
   터치감지기간에 터치 감지를 위한 제1구동신호를 상기 터치 전극에 공급하고, 상기 보조전극에 제2구동신호를 공급하는 터치감지회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하고,
   상기 제1구동신호는 로우 상태와 하이 상태를 주기적으로 반복하는 신호이며,
   상기 제2구동신호는 로우 상태와 하이 상태의 전압차가 상기 제1구동신호의 로우 상태와 하이 상태의 전압차와 동일하며, 상기 제1구동신호와 같은 주파수의 신호인 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2구동신호는 제1구동신호와 같은 신호인 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 터치전극은
   표시패널의 표시영역에 형성되는 제1터치전극;과
   상기 표시영역 외곽의 비표시 영역에 형성되거나, 상기 비표시 영역에 위치하여 상기 표시영역의 가장자리 일부에 중첩되는 제2터치전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보조전극은 상기 제2터치전극과 상기 제2기판 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2기판 상에 위치하는 배선부재를 포함하며,
   상기 배선부재는 상기 표시패널의 화소와 구동부를 연결하기 위해 상기 비표시영역에 위치하는 라인들, 상기 구동부와 외부 시스템을 연결하기 위한 링크라인 및 상기 구동부나 상기 화소에 전원을 공급하는 전원공급라인 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
   상기 보조전극은 상기 배선부재와 상기 제2터치전극 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 보조전극은
   상기 터치 전극을 연결하는 전극연결라인과 같은 금속층
   상기 표시영역의 화소에 위치하는 트랜지스터의 게이트 또는 소스/드레인 중 어느 하나와 같은 금속층,
   상기 화소를 구동하기 위한 데이터라인, 게이트 라인 및 전원 공급라인 중 어느 하나의 라인과 같은 금속층 및
   상기 화소의 화소전극과 같은 금속층 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 터치전극에는 표시기간에 공통전압원으로부터 공통전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 포함하는 표시장치.

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