KR101862397B1 - Touch sensor integrated type display - Google Patents

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KR101862397B1
KR101862397B1 KR1020110097423A KR20110097423A KR101862397B1 KR 101862397 B1 KR101862397 B1 KR 101862397B1 KR 1020110097423 A KR1020110097423 A KR 1020110097423A KR 20110097423 A KR20110097423 A KR 20110097423A KR 101862397 B1 KR101862397 B1 KR 101862397B1
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김철세
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Abstract

본 발명에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 기판 상에 형성되는 다수의 게이트라인; 상기 게이트라인과 나란한 방향으로 형성되는 다수의 Tx 전극라인; 제1 절연막을 사이에 두고 상기 게이트라인 상에서 상기 게이트라인과 교차되게 형성되는 다수의 데이터라인; 각각의 TFT를 통해 상기 데이터라인에 접속되는 다수의 화소전극; 및 제2 절연막을 사이에 두고 상기 화소전극 상에 패터닝되며, 디스플레이 기간에서 공통전극으로 기능하고 터치 센서 구동 기간에서 Rx 전극라인으로 기능하는 다수의 공통전극 패턴을 구비하고; 상기 터치 센서 구동 기간에서 상기 화소전극과 상기 Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량을 형성시키고, 상기 화소전극과 상기 공통전극 패턴 사이에 제2 정전용량을 형성시키며, 터치하는 물체와 상기 화소전극 사이에 제3 정전용량을 형성시키는 것을 특징으로 한다.A display device with a built-in touch sensor according to the present invention includes: a plurality of gate lines formed on a substrate; A plurality of Tx electrode lines formed in a direction parallel to the gate lines; A plurality of data lines formed on the gate lines so as to intersect the gate lines with a first insulating film therebetween; A plurality of pixel electrodes connected to the data lines through respective TFTs; And a plurality of common electrode patterns patterned on the pixel electrodes with a second insulating film interposed therebetween and functioning as common electrodes in the display period and functioning as Rx electrode lines in the touch sensor driving period; A first capacitance is formed between the pixel electrode and the Tx electrode line in the touch sensor driving period, a second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode pattern, The third electrostatic capacitance is formed in the second electrode.

Description

터치 센서 내장형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY}{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY}

본 발명은 터치 센서 내장형 표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch sensor built-in display device.

가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 스크린으로 대체되고 있다. 디스플레이 장치에 적용되는 터치 스크린은 다수의 터치센서들을 포함한다. 터치센서들은 표시패널 내에 인셀 타입(In-cell type)으로 내장되거나 또는 표시패널에 결합될 수 있다. 인셀 타입의 터치센서들로는 정전 용량 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전용량 방식(capacitive type)이 널리 쓰이고 있다.User input means has been replaced with a touch screen in a button-type switch in accordance with the trend of lightening and slimming of household appliances and portable information devices. A touch screen applied to a display device includes a plurality of touch sensors. The touch sensors may be embedded in the display panel in an in-cell type or may be coupled to the display panel. As the touch sensor of the in-cell type, a capacitive type which senses the position where the capacitance change has occurred and senses the touched portion is widely used.

정전 용량 방식의 터치센서들은 서로 교차하여 형성되는 다수의 구동 전극라인들(이하, 'Tx 전극라인들'이라 함)과 다수의 센싱 전극라인들(이하, 'Rx 전극라인들'이라 함)을 포함한다.The capacitive touch sensors include a plurality of driving electrode lines (hereinafter, referred to as Tx electrode lines) and a plurality of sensing electrode lines (hereinafter, referred to as Rx electrode lines) formed to intersect with each other .

기존의 정전 용량 방식에서는 도 1 및 도 2와 같이 표시패널을 액정표시패널로 구성하고, 액정표시패널에 형성된 공통전극을 수평 방향으로 패터닝하여 Tx 전극라인들(T1,T2,T3)을 형성함과 아울러, 공통전극을 수평 방향에 직교하는 수직 방향으로 패터닝하여 Rx 전극라인들(R1,R2,R3)을 형성한 후, Tx 전극라인들(T1,T2,T3)과 Rx 전극라인들(R1,R2,R3) 사이의 상호 용량(mutual capacitance)의 변화량을 센싱하였다.In the conventional capacitance method, the display panel is constituted by a liquid crystal display panel and the common electrode formed on the liquid crystal display panel is patterned in the horizontal direction as shown in Figs. 1 and 2 to form Tx electrode lines T1, T2 and T3 Rx electrode lines R1, R2 and R3 are formed by patterning the common electrode in the vertical direction orthogonal to the horizontal direction and then the Tx electrode lines T1, T2 and T3 and the Rx electrode lines R1 , R2, R3) of the mutual capacitance.

종래 기술에서, Tx 전극라인들(T1,T2,T3) 각각은 투명 도전 블록 패턴들(T1)과, 수평 방향으로 이웃한 투명 도전 블록 패턴들(T1)을 전기적으로 연결하기 위한 링크 패턴들(L)을 포함한다. 투명 도전 블록 패턴들(T1) 각각의 크기는 픽셀들 각각의 크기보다 크게 패터닝된다. 투명 도전 블록 패턴들(T1) 각각은 절연막을 사이에 두고 픽셀들과 중첩되고, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질로 패터닝된다. 링크 패턴들(L)은 Rx 전극라인들(R1,R2,R3)을 가로 질러 수평 방향으로 이웃하는 투명 도전 블록 패턴들(T1)을 전기적으로 연결한다. 링크 패턴들(L)은 절연막을 사이에 두고 Rx 전극라인들(R1,R2,R3)과 중첩된다. 링크 패턴들(L)은 전기 전도율이 높은 불투명 금속으로 패터닝된다.Each of the Tx electrode lines T1, T2 and T3 in the prior art includes a plurality of transparent conductive block patterns T1 and a plurality of link patterns for electrically connecting the transparent conductive block patterns T1 adjacent in the horizontal direction L). The size of each of the transparent conductive block patterns T1 is larger than the size of each of the pixels. Each of the transparent conductive block patterns T1 overlaps the pixels with the insulating film therebetween, and is patterned with a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). The link patterns L electrically connect the horizontally adjacent transparent conductive block patterns T1 across the Rx electrode lines R1, R2, and R3. The link patterns L overlap the Rx electrode lines R1, R2, and R3 with the insulating film interposed therebetween. The link patterns L are patterned with an opaque metal having a high electrical conductivity.

종래 기술에서, Rx 전극라인들(R1,R2,R3)은 수평 방향으로 이웃하는 투명 도전 블록 패턴들(T1) 사이에서 수직 방향을 따라 길게 패터닝된다. Rx 전극라인들(R1,R2,R3)은 ITO와 같은 투명 도전 물질로 형성되고, 그들 각각은 도시하지 않은 다수의 픽셀들과 중첩된다.In the prior art, the Rx electrode lines R1, R2, and R3 are patterned along the vertical direction between the horizontally adjacent transparent conductive block patterns T1. The Rx electrode lines R1, R2, and R3 are formed of a transparent conductive material such as ITO, each of which overlaps with a plurality of pixels (not shown).

이러한 종래 인셀 타입의 터치센서들은 다음과 같은 문제점이 있다.Such conventional inscell type touch sensors have the following problems.

첫째, 종래 기술에서는 표시패널의 공통전극이 수평 및 수직 방향으로 분리되어 있기 때문에, 터치 유닛(Tx 전극라인들 및 Rx 전극라인들) 별로 디스플레이 얼룩이 발생하기 쉽다.First, since the common electrode of the display panel is divided in the horizontal and vertical directions in the prior art, display unevenness tends to occur for each touch unit (Tx electrode lines and Rx electrode lines).

둘째, 종래 기술에서는 Tx 전극라인들과 Rx 전극라인들 사이의 상호 용량의 변화량을 센싱하는데, 상호 용량의 변화량이 작아 센싱 신호의 크기가 작다.Secondly, in the prior art, the amount of change in mutual capacitance between the Tx electrode lines and the Rx electrode lines is sensed.

셋째, 종래 기술에서는 Tx 전극라인들을 구성하기 위해 별도의 링크 패턴들을 요구한다. 추가적인 콘택홀 공정을 통해 형성되는 링크 패턴들은 공정을 복잡하게 하고, 투과율을 떨어뜨린다.
Third, in the prior art, separate link patterns are required to form the Tx electrode lines. Link patterns formed through additional contact hole processes complicate the process and reduce the transmittance.

따라서, 본 발명의 목적은 터치 유닛별 디스플레이 얼룩을 완화시키고, 센싱 신호의 크기를 증대시키며, 공정을 간소화하고 투과율 저하를 방지할 수 있도록 한 터치 센서 내장형 표시장치를 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a touch sensor built-in display device which alleviates display unevenness per touch unit, increases the size of a sensing signal, simplifies the process and prevents a decrease in transmittance.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 기판 상에 형성되는 다수의 게이트라인; 상기 게이트라인과 나란한 방향으로 형성되는 다수의 Tx 전극라인; 제1 절연막을 사이에 두고 상기 게이트라인 상에서 상기 게이트라인과 교차되게 형성되는 다수의 데이터라인; 각각의 TFT를 통해 상기 데이터라인에 접속되는 다수의 화소전극; 및 제2 절연막을 사이에 두고 상기 화소전극 상에 패터닝되며, 디스플레이 기간에서 공통전극으로 기능하고 터치 센서 구동 기간에서 Rx 전극라인으로 기능하는 다수의 공통전극 패턴을 구비하고; 상기 터치 센서 구동 기간에서 상기 화소전극과 상기 Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량을 형성시키고, 상기 화소전극과 상기 공통전극 패턴 사이에 제2 정전용량을 형성시키며, 터치하는 물체와 상기 화소전극 사이에 제3 정전용량을 형성시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch sensor built-in type display device including: a plurality of gate lines formed on a substrate; A plurality of Tx electrode lines formed in a direction parallel to the gate lines; A plurality of data lines formed on the gate lines so as to intersect the gate lines with a first insulating film therebetween; A plurality of pixel electrodes connected to the data lines through respective TFTs; And a plurality of common electrode patterns patterned on the pixel electrodes with a second insulating film interposed therebetween and functioning as common electrodes in the display period and functioning as Rx electrode lines in the touch sensor driving period; A first capacitance is formed between the pixel electrode and the Tx electrode line in the touch sensor driving period, a second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode pattern, The third electrostatic capacitance is formed in the second electrode.

상기 다수의 Tx 전극라인은 다수개씩 전기적으로 연결되어 그룹화되며; 상기 터치 센서 구동 기간 동안 Tx 전극라인 그룹들에는 순차적으로 제1 구동전압과 기저전압 사이에서 스윙되는 터치 구동펄스가 순차적으로 인가된다.The plurality of Tx electrode lines are electrically connected and grouped by a plurality of Tx electrode lines; During the touch sensor driving period, the touch driving pulses sequentially swinging between the first driving voltage and the ground voltage are sequentially applied to the Tx electrode line groups.

상기 다수의 공통전극 패턴에는, 상기 디스플레이 기간 동안 공통전압이 인가되고, 상기 터치 센서 구동 기간 동안 터치 기준전압이 인가된다.A common voltage is applied to the plurality of common electrode patterns during the display period, and a touch reference voltage is applied during the touch sensor driving period.

상기 다수의 공통전극 패턴 각각은 다수의 픽셀들에 대응되도록 패터닝되고, 상기 다수의 Tx 전극라인과 수직으로 대향된다.Each of the plurality of common electrode patterns is patterned to correspond to a plurality of pixels and is vertically opposed to the plurality of Tx electrode lines.

상기 다수의 Tx 전극라인은 상기 게이트라인과 동일층 상에 형성되거나 또는, 제3 절연막을 사이에 두고 상기 데이터라인 상에 배치되되 상기 화소전극과 수직하게 대향되도록 형성된다.The plurality of Tx electrode lines may be formed on the same layer as the gate lines, or may be disposed on the data lines with a third insulating film therebetween, so as to face the pixel electrodes.

본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 기판 상에 형성되며, 디스플레이 기간에서 게이트라인으로 기능하고 터치 센서 구동 기간에서 Tx 전극라인으로 기능하는 다수의 게이트&Tx 전극라인; 제1 절연막을 사이에 두고 상기 게이트&Tx 전극라인 상에서 상기 게이트&Tx 전극라인과 교차되게 형성되는 다수의 데이터라인; 각각의 TFT를 통해 상기 데이터라인에 접속되는 다수의 화소전극; 및 제2 절연막을 사이에 두고 상기 화소전극 상에 패터닝되며, 상기 디스플레이 기간에서 공통전극으로 기능하고 상기 터치 센서 구동 기간에서 Rx 전극라인으로 기능하는 다수의 공통전극 패턴을 구비하고; 상기 터치 센서 구동 기간에서 상기 화소전극과 상기 게이트&Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량을 형성시키고, 상기 화소전극과 상기 공통전극 패턴 사이에 제2 정전용량을 형성시키며, 터치하는 물체와 상기 화소전극 사이에 제3 정전용량을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
A plurality of gate and Tx electrode lines formed on a substrate and functioning as gate lines in a display period and functioning as Tx electrode lines in a touch sensor driving period; A plurality of data lines formed to cross the gate and Tx electrode lines on the gate and Tx electrode lines with the first insulating film therebetween; A plurality of pixel electrodes connected to the data lines through respective TFTs; And a plurality of common electrode patterns patterned on the pixel electrodes with a second insulating film interposed therebetween and functioning as common electrodes in the display period and functioning as Rx electrode lines in the touch sensor driving period; A first capacitance is formed between the pixel electrode and the gate & tx electrode line in the touch sensor driving period, a second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode pattern, And a third electrostatic capacitance is formed between the first electrode and the second electrode.

본 발명에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 유닛별 디스플레이 얼룩을 완화시키고, 센싱 신호의 크기를 증대시키며, 공정을 간소화하고 투과율 저하를 방지할 수 있다.
The display device with a built-in touch sensor according to the present invention can alleviate the display unevenness per touch unit, increase the size of the sensing signal, simplify the process, and prevent the transmittance from deteriorating.

도 1은 종래 인셀 타입의 터치센서들을 보여주는 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절취한 단면을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치를 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 1 픽셀 구조를 보여주는 평면도.
도 5는 도 4의 A-A'를 따라 절취한 단면을 보여주는 단면도.
도 6은 도 4의 B-B'를 따라 절취한 단면을 보여주는 단면도.
도 7은 도 4의 등가회로도.
도 8은 터치 센서 구동 기간에서 비 터치시의 픽셀 등가회로를 보여주는 도면.
도 9는 터치 센서 구동 기간에서 터치시의 픽셀 등가회로를 보여주는 도면.
도 10은 그룹 단위로 순차적으로 구동되는 Tx 전극라인들을 포함한 픽셀 어레이의 등가회로를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 등가회로에 대응되는 패널 구조로서 터치 센싱시 공통전극의 활용예를 보여주는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 구동 신호들을 보여 주는 파형도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 출력 특성을 보여주는 그래프.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치를 보여주는 블록도.
도 15는 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간에서 게이트&Tx 전극라인들을 다르게 구동시키기 위한 스위치 어레이를 포함한 픽셀 어레이의 등가회로를 보여주는 도면.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 구동 신호들을 보여 주는 파형도.
1 is a plan view showing a conventional touch sensor of an inscell type.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG. 1; FIG.
3 is a block diagram showing a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view showing a pixel structure of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 4; FIG.
7 is an equivalent circuit diagram of Fig.
8 is a view showing a pixel equivalent circuit at the time of non-touch in the touch sensor driving period.
9 is a view showing a pixel equivalent circuit at the time of touch in the touch sensor driving period.
10 is an equivalent circuit diagram of a pixel array including Tx electrode lines sequentially driven in groups.
Fig. 11 is a view showing an example of utilization of a common electrode in touch sensing as a panel structure corresponding to the equivalent circuit of Fig. 10; Fig.
12 is a waveform diagram showing driving signals of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention;
13 is a graph showing output characteristics of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention; FIG.
15 shows an equivalent circuit of a pixel array including a switch array for driving gate & tx electrode lines differently in a display period and a touch sensor driving period.
16 is a waveform diagram showing driving signals of a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention.

이하, 도 3 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 터치 센서 내장형 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD)와, 그 액정표시소자의 표시패널 내에 인셀 타입으로 내장된 터치 센서들로 구현될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 16. FIG. The touch sensor built-in type display device of the present invention can be implemented by a liquid crystal display (LCD) and touch sensors embedded in an insel type display panel of the liquid crystal display device.

도 3 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치에 관한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치를 보여준다.3 to 13 relate to a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 표시패널(10), 디스플레이 데이터 구동회로(12), 디스플레이 스캔 구동회로(14), 터치 센서 구동회로(16), 터치 센서 독출회로(Touch sensor read-out circuit, 18), 터치 콘트롤러(20), 타이밍 콘트롤러(22) 등을 포함한다. 3, a touch sensor built-in type display device according to an embodiment of the present invention includes a display panel 10, a display data driving circuit 12, a display scan driving circuit 14, a touch sensor driving circuit 16, A touch sensor read-out circuit 18, a touch controller 20, a timing controller 22, and the like.

표시패널(10)은 두 장의 유리기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(10)의 하부 기판에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극들, 각각의 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor), 터치 센서들 등을 포함하는 TFT 어레이가 형성된다.In the display panel 10, a liquid crystal layer is formed between two glass substrates. A plurality of gate lines G1 to Gn, n, which intersect the data lines D1 to Dm and a plurality of data lines D1 to Dm, m are positive integers, are connected to the lower substrate of the display panel 10, A plurality of thin film transistors (TFTs) formed at intersections of the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn, a plurality of pixels A TFT array including electrodes, a storage capacitor connected to each pixel electrode to maintain the voltage of the liquid crystal cell, touch sensors, and the like are formed.

터치 센서들은, 게이트라인들(G1~Gn)과 나란한 Tx 전극라인들(T1~Tn), Tx 전극라인들(T1~Tn)과 교차하고 데이터라인들(D1~Dm)과 나란한 Rx 전극라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 제1 내지 제3 정전 용량을 포함한다. Tx 전극라인들(T1~Tn)은 터치 센서 구동 기간 동안 터치 센서들의 구동 채널로 기능한다. Rx 전극라인들(R1~Ri)은 디스플레이 기간 동안 공통전극으로 기능하고, 터치 센서 구동 기간 동안 터치 센서들의 수신 채널로 기능한다. 제1 정전 용량은 Tx 전극라인과 화소 전극 사이에 형성되고, 제2 정전 용량은 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되며, 제3 정전 용량은 터치하는 물체(손가락, 도전펜 등)와 화소 전극 사이에 형성된다. 터치 센서들은 터치 센서 구동 기간 동안 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 리드 아웃(read-out) 단에 축적되는 전하량의 변화로 터치 여부를 감지한다.The touch sensors include Rx electrode lines intersecting with the gate lines G1 to Gn and Tx electrode lines T1 to Tn and Tx electrode lines T1 to Tn and parallel to the data lines D1 to Dm, (R1 to Ri, i is a positive integer smaller than m), and first to third capacitances. The Tx electrode lines T1 to Tn function as driving channels of the touch sensors during the touch sensor driving period. The Rx electrode lines R1 to Ri serve as common electrodes during the display period and serve as reception channels of the touch sensors during the touch sensor driving period. The first capacitance is formed between the Tx electrode line and the pixel electrode, the second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode, the third capacitance is formed between the touching object (finger, conductive pen, etc.) As shown in FIG. The touch sensors sense whether or not they are touched by a change in the amount of charge accumulated in the read-out end of the Rx electrode lines (R1 to Ri) during the touch sensor driving period.

표시패널(10)의 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소전극에 인가되는 데이터전압과 공통전극에 인가되는 공통전압의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과량을 조절한다. TFT들은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 스캔펄스(게이트펄스)에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소전극에 공급한다.The pixels of the display panel 10 are formed in a pixel region defined by the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn and arranged in a matrix form. The liquid crystal cells of each of the pixels are driven by an electric field applied in accordance with a voltage difference between a data voltage applied to the pixel electrode and a common voltage applied to the common electrode to control the amount of incident light. The TFTs are turned on in response to a scan pulse (gate pulse) from the gate lines G1 to Gn to supply a voltage from the data lines D1 to Dm to the pixel electrodes of the liquid crystal cell.

표시패널(10)의 상부 유리기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함하는 컬러필터 어레이가 형성될 수 있다. 한편, 표시패널(10)의 하부 유리기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(10)의 하부 유리기판에 형성될 수 있다. The upper glass substrate of the display panel 10 may be provided with a color filter array including a black matrix, a color filter, and the like. On the other hand, the lower glass substrate of the display panel 10 can be implemented as a COT (Color Filter On TFT) structure. In this case, the black matrix and the color filter can be formed on the lower glass substrate of the display panel 10. [

공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 공통전극은 Rx 전극라인들(R1~Ri)로의 기능을 겸하도록 소정 단위로 패터닝된다. 디스플레이 기간 동안 공통전극의 패턴들에는 공통전압이 인가되고, 터치 센서 구동 기간 동안 공통전극의 패턴들에는 터치 기준전압이 인가된다. 공통전압은 3V ~ 5V 사이의 전압일 수 있다. 터치 센서 구동 기간 동안 공통전극의 패턴들은 Rx 전극라인들(R1~Ri)로 기능한다. The common electrode is formed on the upper glass substrate in a vertical electric field driving method such as a TN (Twisted Nematic) mode and a VA (Vertical Alignment) mode and is driven by a horizontal electric field drive such as an In Plane Switching (IPS) mode and a Fringe Field Switching And is formed on the lower glass substrate together with the pixel electrode. The common electrode is patterned in a predetermined unit so as to also function as the Rx electrode lines (R1 to Ri). A common voltage is applied to the patterns of the common electrode during the display period and a touch reference voltage is applied to the patterns of the common electrode during the touch sensor driving period. The common voltage may be a voltage between 3V and 5V. During the touch sensor driving period, the patterns of the common electrode function as the Rx electrode lines (R1 to Ri).

표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.On the upper glass substrate and the lower glass substrate of the display panel 10, a polarizing plate is attached and an alignment film for forming a pre-tilt angle of liquid crystal on the inner surface in contact with the liquid crystal is formed. A column spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal cell may be formed between the upper glass substrate and the lower glass substrate of the display panel 10. [

디스플레이 데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들(Integrated Circuit)을 포함한다. 소스 드라이브 IC들은 미리 설정된 디스플레이 기간 동안 아날로그 비디오 데이터 전압을 출력하고 터치 센서 구동 기간 동안 특정 직류 전압을 출력한다. 여기서, 특정 직류 전압은 터치 센서 구동 기간 동안 터치 센서들의 정전 용량들에 충전된 전압의 변동을 최소화할 수 있는 전압이다. 특정 직류 전압은 기저전압(0V)과 공통전압 사이의 전압일 수 있다. 디스플레이 기간에서, 소스 드라이브 IC들은 타이밍 콘트롤러(22)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 드라이브 IC들은 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 아날로그 비디오 데이터전압을 출력한다. 아날로그 비디오 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다.The display data driving circuit 12 includes a plurality of source drive ICs (Integrated Circuits). The source driver ICs output the analog video data voltage for a predetermined display period and output a specific DC voltage during the touch sensor driving period. Here, the specific DC voltage is a voltage capable of minimizing the variation of the voltage charged in the capacitances of the touch sensors during the touch sensor driving period. The specific DC voltage may be the voltage between the base voltage (0 V) and the common voltage. In the display period, the source drive ICs latch digital video data (RGB) input from the timing controller 22. The source drive ICs convert the digital video data (RGB) to an analog positive / negative gamma compensation voltage to output the analog video data voltage. The analog video data voltage is supplied to the data lines D1 to Dm.

디스플레이 스캔 구동회로(14)는 하나 이상의 스캔 드라이브 IC를 포함한다. 스캔 드라이브 IC는 디스플레이 기간 동안 타이밍 콘트롤러(22)의 제어 하에 아날로그 비디오 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 아날로그 비디오 데이터전압이 기입되는 표시패널의 라인을 선택한다. 스캔펄스는 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 펄스로 발생된다. 디스플레이 스캔 구동회로(14)는 터치 센서 구동 기간 동안 스캔펄스를 발생하지 않고 게이트 로우 전압(VGL)을 게이트라인들(G1~Gn)에 지속적으로 공급한다. 따라서, 게이트라인들(G1~Gn)은 디스플레이기간 동안 스캔펄스를 픽셀들의 TFT에 공급하여 표시패널(10)에서 데이터가 기입될 라인을 순차적으로 선택하고, 터치 센서 구동 기간 동안 게이트 로우전압(VGL)을 유지한다. 게이트 하이전압(VGH)은 대략 18V~20V 사이의 전압일 수 있고, 게이트 로우전압(VGL)은 대략 0V ~ -5V 사이의 전압일 수 있다. The display scan driver circuit 14 includes one or more scan driver ICs. The scan driver IC sequentially supplies scan pulses synchronized with the analog video data voltages to the gate lines G1 to Gn under the control of the timing controller 22 during the display period to sequentially supply the lines of the display panel into which the analog video data voltages are written Select. The scan pulse is generated as a pulse swinging between the gate high voltage (VGH) and the gate low voltage (VGL). The display scan driving circuit 14 continuously supplies the gate line voltage VGL to the gate lines G1 to Gn without generating the scan pulse during the touch sensor driving period. Therefore, the gate lines G1 to Gn sequentially supply the scan pulse to the TFTs of the pixels during the display period to sequentially select the lines to which data is to be written in the display panel 10, and the gate low voltages VGL ). The gate high voltage VGH may be a voltage between approximately 18V and 20V, and the gate low voltage VGL may be a voltage between approximately 0V and -5V.

터치 센서 구동회로(16)는 디스플레이 기간 동안 Tx 전극라인들(T1~Tn)에 특정 직류전압을 공급하고, 터치 센서 구동 기간 동안 Tx 전극라인들(T1~Tn)에 터치 구동펄스를 인가한다. 터치 센서 구동 기간 동안 Tx 전극라인들(T1~Tn)은 다수개씩 전기적으로 연결되어 그룹화될 수 있다. 이 경우, 터치 센서 구동회로(16)는 Tx 전극라인들을 그룹 단위로 순차적으로 구동하여 터치 센서들을 스캐닝할 수 있다.The touch sensor driving circuit 16 supplies a specific DC voltage to the Tx electrode lines T1 to Tn during the display period and applies a touch driving pulse to the Tx electrode lines T1 to Tn during the touch sensor driving period. During the touch sensor driving period, a plurality of Tx electrode lines (T1 to Tn) may be electrically connected and grouped. In this case, the touch sensor driving circuit 16 may scan the touch sensors by driving the Tx electrode lines sequentially in groups.

터치 센서 독출회로(18)는 디스플레이 기간 동안 Rx 전극라인들(R1~Ri)에 공통전압을 공급하고 터치 센서 구동 기간 동안 Rx 전극라인들(R1~Ri)에 터치 기준전압을 공급한다. 터치 기준전압은 공통전압과 동일한 레벨을 가질 수 있다. 터치 센서 독출회로(18)는 Rx 전극라인들(R1~Ri)을 통해 입력되는 터치 센서들의 아날로그 출력(리드 아웃단에 축적되는 전하량)을 증폭하고 HID 포맷의 디지털 데이터로 변환하여 터치 콘트롤러(20)로 전송한다. The touch sensor readout circuit 18 supplies the common voltage to the Rx electrode lines R1 to Ri during the display period and supplies the touch reference voltage to the Rx electrode lines R1 to Ri during the touch sensor driving period. The touch reference voltage may have the same level as the common voltage. The touch sensor readout circuit 18 amplifies the analog output (the amount of charge accumulated in the lead-out stage) of the touch sensors input through the Rx electrode lines R1 to Ri, converts the analog output into digital data in the HID format, 20).

터치 콘트롤러(20)는 터치 센서 독출회로(18)로부터 입력된 디지털 데이터를 미리 설정된 터치 인식 알고리즘으로 분석하여 좌표값을 산출한다. 터치 콘트롤러(20)로부터 출력된 터치 위치의 좌표값 데이터는 외부의 호스트 시스템으로 전송한다. 호스트 시스템은 터치 위치의 좌표값이 지시하는 응용 프로그램을 실행한다.The touch controller 20 analyzes the digital data input from the touch sensor docking circuit 18 using a preset touch recognition algorithm to calculate coordinate values. The coordinate value data of the touch position output from the touch controller 20 is transmitted to an external host system. The host system executes the application program indicated by the coordinate value of the touch position.

타이밍 콘트롤러(22)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 디스플레이 데이터 구동회로(12)와 디스플레이 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 디스플레이 스캔 구동회로(14)의 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE), 쉬프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다. 디스플레이 데이터 구동회로(12)의 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. The timing controller 22 receives a timing signal such as a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE and a main clock MCLK from an external host system And generates timing control signals for controlling the operation timings of the display data driving circuit 12 and the display scan driving circuit 14. The timing control signal of the display scan driving circuit 14 includes a gate start pulse GSP, a gate shift clock GSC, a gate output enable signal GOE, Signal (DIR) and the like. The timing control signal of the display data driving circuit 12 includes a source sampling clock (SSC), a polarity control signal (POL), and a source output enable (SOE) signal.

타이밍 콘트롤러(22)는 터치 센서 구동회로(16)와 터치 센서 독출회로(18)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(Ctx, Crx)를 발생한다. The timing controller 22 generates timing control signals Ctx and Crx for controlling the operation timing of the touch sensor driving circuit 16 and the touch sensor docking circuit 18. [

타이밍 콘트롤러(22)는 타이밍 제어신호들을 제어하여 1 프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간으로 시분할한다. 예를 들어, 1 프레임 기간이 1/60 초(16.67 msec) 이면, 타이밍 콘트롤러(22)는 대략 11 msec를 디스플레이 기간으로 설정하고 그 디스플레이 기간 동안 디스플레이 데이터 구동회로(12)와 디스플레이 스캔 구동회로(14)의 출력을 인에이블시켜 비디오 데이터를 픽셀들에 표시한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(22)는 5.67 msec를 터치 센서 구동 기간으로 설정하여 그 터치 센서 구동 기간 동안 터치 센서 구동회로(16)와 터치 센서 독출회로(18)를 구동하여 터치 센서들에 대한 터치 위치를 검출한다. 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간은 표시패널(10)의 종류에 따라 패널 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.The timing controller 22 controls the timing control signals to time-divide one frame period into a display period and a touch sensor driving period. For example, if one frame period is 1/60 second (16.67 msec), the timing controller 22 sets the display period to approximately 11 msec, and during the display period, the display data driving circuit 12 and the display scan driving circuit 14 to display video data on the pixels. The timing controller 22 sets the touch sensor driving period to 5.67 msec, and drives the touch sensor driving circuit 16 and the touch sensor docking circuit 18 during the touch sensor driving period to set the touch position for the touch sensors . The display period and the touch sensor driving period can be appropriately adjusted in consideration of the panel characteristics according to the type of the display panel 10. [

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 1 픽셀 구조를 보여준다. 그리고, 도 5는 도 4의 A-A'를 따라 절취한 단면을 보여주고, 도 6은 도 4의 B-B'를 따라 절취한 단면을 보여준다. 도 5 및 도 6에서 'SUB'는 하부 유리기판을 나타낸다.FIG. 4 shows a pixel structure of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' in FIG. 5 and 6, 'SUB' represents a lower glass substrate.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 1 픽셀 구조는 TFT 어레이와 컬러필터 어레이가 액정층(미도시)을 사이에 두고 합착됨으로써 이루어진다. 4 to 6, one pixel structure of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention is formed by joining a TFT array and a color filter array with a liquid crystal layer (not shown) interposed therebetween.

TFT 어레이에는 서로 나란하게 배치되는 게이트라인(GL)과 Tx 전극라인, 제1 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트라인(GL) 및 Tx 전극라인 상에서 게이트라인(GL) 및 Tx 전극라인과 교차되게 배치되는 데이터라인(DL), TFT를 통해 데이터라인(DL)에 연결되는 화소전극, 제2 절연막(PASI)을 사이에 두고 화소전극 상에 배치되는 공통전극, 및 TFT가 형성된다. TFT의 게이트전극은 게이트라인(GL)에 접속되고, 소스전극은 데이터라인(DL)에 접속되며, 드레인전극은 화소전극에 접속된다. 화소전극은 도시되어 있는 바와 같이 데이터라인(DL)과 동일층 상에 형성될 수 있다. 이 경우 TFT의 드레인전극은 화소전극에 직접 콘택될 수 있다. 한편, 도시되어 있지 않지만 화소전극은 RC 딜레이를 줄이기 위해 별도의 유기절연막을 사이에 두고 데이터라인(DL) 상에 형성될 수도 있다. 이 경우 TFT의 드레인전극은 콘택홀을 통해 화소전극에 연결될 수 있다. 공통전극은 화소전극과 중첩되는 부분에서 다수의 프린지 홀들을 구비한다. 이 프린지 홀들에 의해 화소전극과 공통전극 사이에는 수평 전계가 형성된다. In the TFT array, gate lines GL and Tx electrode lines arranged in parallel with each other, gate lines GL on the first insulating film GI in between, and gate lines GL and Tx electrode lines on the Tx electrode lines A pixel electrode connected to the data line DL through the TFT, a common electrode disposed on the pixel electrode through the second insulating film PASI, and a TFT are formed. The gate electrode of the TFT is connected to the gate line GL, the source electrode thereof is connected to the data line DL, and the drain electrode thereof is connected to the pixel electrode. The pixel electrode may be formed on the same layer as the data line DL as shown in the figure. In this case, the drain electrode of the TFT can be directly contacted to the pixel electrode. Although not shown, the pixel electrode may be formed on the data line DL with a separate organic insulating film interposed therebetween to reduce the RC delay. In this case, the drain electrode of the TFT may be connected to the pixel electrode through the contact hole. The common electrode has a plurality of fringe holes at a portion overlapping the pixel electrode. A horizontal electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode by these fringe holes.

컬러필터 어레이에는 블랙 매트릭스와 컬러필터 등이 형성된다. TFT 어레이와 마주하지 않는 컬러필터 어레이의 반대면에는 편광판(PO)이 부착된다.In the color filter array, a black matrix, a color filter, and the like are formed. A polarizing plate (PO) is attached to the opposite surface of the color filter array not facing the TFT array.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 게이트라인(GL)과 나란하게 Tx 전극라인을 추가로 구비하고, 터치 센서 구동 기간에서 화소전극과 Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량(Cgp)을 형성시키고, 화소전극과 공통전극 사이에 제2 정전용량(Cpc)을 형성시키며, 터치하는 물체(예컨대, 손가락)와 화소전극 사이에 제3 정전용량(Cpf)을 형성시킨다.The display device with built-in touch sensor according to an embodiment of the present invention further includes a Tx electrode line in parallel with the gate line GL. In the touch sensor driving period, The capacitance Cgp is formed and the second capacitance Cpc is formed between the pixel electrode and the common electrode and the third capacitance Cpf is formed between the object to be touched and the pixel electrode.

한편, Tx 전극라인은 도시되어 있는 바와 같이 게이트라인과 동일층 상에 형성될수도 있고, 나아가 도시되어 있지는 않지만 제3 절연막을 사이에 두고 데이터라인(DL) 상에 배치되도 화소전극과 수직하게 대향되도록 형성될 수도 있다.On the other hand, the Tx electrode line may be formed on the same layer as the gate line as shown in the drawing, and may be arranged on the data line DL with the third insulating film therebetween, .

본 발명에 따르면, 기존과 같이 공통전극을 Tx 전극라인 및 Rx 전극라인으로 기능시키지 않고, 오직 Rx 전극라인으로만 기능시키기 때문에 공통전극에 대한 패터닝 크기가 커져(도 11의 R1,R2 참조) 기존에 비해 터치 유닛별 디스플레이 얼룩을 완화된다. 그리고, 본 발명은 게이트라인 형성시 동일 공정으로 Tx 전극라인을 형성하기 때문에, 별도의 링크 패턴들이 불필요하여 공정이 간소화되고 링크 패턴들로 인한 투과율 저하를 방지할 수 있게 된다.According to the present invention, since the common electrode does not function as the Tx electrode line and the Rx electrode line but functions only as the Rx electrode line, the patterning size for the common electrode becomes larger (see R1 and R2 in FIG. 11) The display unevenness per touch unit is relaxed. In addition, since the Tx electrode line is formed in the same process in forming the gate line, the present invention eliminates the need for additional link patterns, thereby simplifying the process and preventing the decrease in transmittance due to the link patterns.

도 7은 도 4의 등가회로도이고, 도 8은 터치 센서 구동 기간에서 비 터치시의 픽셀 등가회로를 보여주고, 도 9는 터치 센서 구동 기간에서 터치시의 픽셀 등가회로를 보여준다.Fig. 7 is an equivalent circuit diagram of Fig. 4, Fig. 8 shows a pixel equivalent circuit at non-touch in the touch sensor driving period, and Fig. 9 shows a pixel equivalent circuit at the time of touch in the touch sensor driving period.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 공통전극에는 디스플레이 기간에서 공통전압(Vcom)이 인가되는 반면, 터치 센서 구동 기간에서 터치 센서 독출회로의 내부 스위치 동작을 통해 터치 기준전압(Vref)가 인가된다. 터치 센서 구동 기간에서 Tx 전극라인에 공급되는 터치 구동펄스는 제1 구동전압과 기저전압 사이에 스윙되는 펄스 형태를 띤다. 7 to 9, the common voltage Vcom is applied to the common electrode during the display period, while the touch reference voltage Vref is applied through the internal switch operation of the touch sensor dummy circuit in the touch sensor driving period . The touch driving pulse supplied to the Tx electrode line in the touch sensor driving period takes a pulse shape swinging between the first driving voltage and the ground voltage.

이러한 조건에서 도 8과 같이 비 터치시 픽셀 전압의 변화량(ΔVp)과 리드 아웃 단에 축적되는 전하의 변화량(ΔQ)은 아래의 수학식 1과 같다.In this condition, as shown in FIG. 8, the amount of change (? Vp) of the pixel voltage and the amount of change (? Q) of charges accumulated in the lead-out stage at the time of non-

Figure 112011075216951-pat00001
Figure 112011075216951-pat00001

수학식 1에서, Vg1은 도 12의 제1 구동전압(drv1)을 지시하는 것으로 특정 직류전압보다 높은 전압, 예컨대 5V일 수 있다. Vg2는 도 12의 기저전압(GND)을 지시하는 것으로 0V이다. Vp'는 Tx 전극라인에 제1 구동전압(Vg1)이 인가될 때의 픽셀 전압을 지시하고, Vp는 Tx 전극라인에 기저전압(Vg2)이 인가될 때의 픽셀 전압을 지시한다.In Equation (1), Vg1 indicates the first driving voltage drv1 in Fig. 12 and may be higher than a specific DC voltage, for example, 5V. Vg2 is 0V indicating the ground voltage (GND) in Fig. Vp 'indicates the pixel voltage when the first driving voltage Vg1 is applied to the Tx electrode line, and Vp indicates the pixel voltage when the ground voltage Vg2 is applied to the Tx electrode line.

그리고, 도 9와 같이 터치시 픽셀 전압의 변화량(ΔVp)과 리드 아웃 단에 축적되는 전하의 변화량(ΔQ)은 아래의 수학식 2와 같다.As shown in FIG. 9, the amount of change (? Vp) of the pixel voltage upon touch and the amount of change (? Q) of the charge accumulated in the lead-out stage are shown in the following Equation (2).

Figure 112011075216951-pat00002
Figure 112011075216951-pat00002

수학식 2에서, Vg1은 도 12의 제1 구동전압(drv1)을 지시하는 것으로 특정 직류전압보다 높은 전압, 예컨대 5V일 수 있다. Vg2는 도 12의 기저전압(GND)을 지시하는 것으로 0V이다. Vp'는 Tx 전극라인에 제1 구동전압(Vg1)이 인가될 때의 픽셀 전압을 지시하고, Vp는 Tx 전극라인에 기저전압(Vg2)이 인가될 때의 픽셀 전압을 지시한다.In Equation (2), Vg1 indicates the first driving voltage drv1 in Fig. 12 and may be a voltage higher than the specific DC voltage, for example, 5V. Vg2 is 0V indicating the ground voltage (GND) in Fig. Vp 'indicates the pixel voltage when the first driving voltage Vg1 is applied to the Tx electrode line, and Vp indicates the pixel voltage when the ground voltage Vg2 is applied to the Tx electrode line.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 유무에 따라 달라지는 리드 아웃 단에 축적되는 전하량의 변화로 터치 여부를 감지한다. 본 발명은 기존과 같이 수평 전계에 따른 상호 용량의 변화로 터치 여부를 감지하는 것이 아니라, 위에서 설명한 바와 같이 수직 전계에 따른 정전 용량의 변화로 터치 여부를 감지한다. 본 발명은 종래 기술에서 상호 용량의 변화량이 작아 센싱 신호의 크기가 작았던 문제점을 해결하기 위하여, Tx 전극라인들을 다수개씩 그룹화하고 Tx 전극라인들을 그룹 단위로 순차적으로 구동하여 터치 센서들을 스캐닝할 수 있다.The touch sensor built-in type display device according to an embodiment of the present invention senses whether or not it is touched due to a change in the amount of charge accumulated in the lead-out stage depending on the presence or absence of a touch. The present invention does not detect whether a touch is caused by a change in mutual capacitance according to a horizontal electric field, but detects whether or not the touch is caused by a change in capacitance according to a vertical electric field as described above. In order to solve the problem that the size of the sensing signal is small due to a small amount of change in capacity in the related art, the present invention can scan the touch sensors by grouping a plurality of Tx electrode lines and sequentially driving Tx electrode lines in groups have.

도 10은 그룹 단위로 순차적으로 구동되는 Tx 전극라인들을 포함한 픽셀 어레이의 등가회로를 보여준다. 도 11은 도 10의 등가회로에 대응되는 패널 구조로서 터치 센싱시 공통전극의 활용예를 보여준다. FIG. 10 shows an equivalent circuit of a pixel array including Tx electrode lines sequentially driven in groups. FIG. 11 is a panel structure corresponding to the equivalent circuit of FIG. 10, showing an example of utilization of a common electrode in touch sensing.

픽셀 전극 하나와 터치 물체가 형성되는 정전 용량은 실제로 작은 값이다. 그러나, 도 10과 같이 다수의 Tx 전극라인들을 전기적으로 연결하여 동시에 구동시키고, 도 11과 같이 공통전극들을 다수의 픽셀들에 대응되도록 패터닝하고 이 공통전극 패턴들을 통해 센싱 신호를 읽어들이는 경우, 센싱 신호를 구성하는 정전 용량값은 크게 증대된다. 도 10 및 도 11에서, Tx 전극라인들을 3개씩 동시에 구동시키는 경우를 일 예로 보여주고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The capacitance at which one pixel electrode and the touch object are formed is actually a small value. However, when a plurality of Tx electrode lines are electrically connected and driven simultaneously as shown in FIG. 10, the common electrodes are patterned to correspond to a plurality of pixels as shown in FIG. 11, and the sensing signals are read through the common electrode patterns, The capacitance value constituting the sensing signal is greatly increased. In FIGS. 10 and 11, the case where three Tx electrode lines are simultaneously driven is shown as an example, but the present invention is not limited thereto.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 구동 신호들을 보여 주는 파형도이다. 12 is a waveform diagram showing driving signals of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 1 프레임 기간을 디스플레이 기간(P1)과 터치 센서 구동 기간(P2)으로 시분할하여 터치 센서들이 내장된 표시패널(10)을 구동한다. 12, a touch sensor built-in type display device according to an embodiment of the present invention includes a display panel 10 having touch sensors built therein by time-dividing one frame period into a display period P1 and a touch sensor driving period P2, .

디스플레이 기간(P1) 동안, 데이터라인들(D1~D4)에는 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터전압들이 공급되고, 게이트라인들(G1~Gn)에는 데이터전압과 동기되는 스캔펄스가 공급된다. Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk, k는 n보다 작은 양의 정수)에는 특정 직류 전압(Vdc)이 공급되고, Rx 전극라인들(R1~Ri)에는 공통전압(Vcom)이 공급된다.During the display period P1, positive / negative analog video data voltages are supplied to the data lines D1 to D4 and scan pulses synchronized with the data voltages are supplied to the gate lines G1 to Gn. The specific DC voltage Vdc is supplied to the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk and k is a positive integer smaller than n and the common voltage Vcom is supplied to the Rx electrode lines R1 to Ri.

터치 센서 구동 기간(P2) 동안, 데이터라인들(D1~D4)에는 특정 직류 전압(Vdc)이 공급되고, 게이트라인들(G1~Gn)에는 게이트 로우전압(VGL)이 공급된다. Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)에는 터치 센서 구동 기간(P2) 동안 제1 구동전압(Vdrv1)의 터치 구동펄스가 순차적으로 공급된다. Rx 전극라인들(R1~Ri)에는 터치 센서 구동 기간(P2) 동안 터치 기준전압(Vref)이 공급된다. 터치 센서 구동 기간(P2) 동안, 도 12와 같이 모든 데이터라인들(D1~D4)에 동일한 특정 직류 전압(Vdc)을 공급하면, 픽셀들에 연결된 신호배선을 통해 센싱 신호에 혼입되는 노이즈 성분을 최소화할 수 있다. During the touch sensor driving period P2, a specific direct-current voltage Vdc is supplied to the data lines D1 to D4 and a gate-low voltage VGL is supplied to the gate lines G1 to Gn. The Tx electrode line groups Tg1 to Tgk are sequentially supplied with the touch driving pulses of the first driving voltage Vdrv1 during the touch sensor driving period P2. The Rx electrode lines R1 to Ri are supplied with the touch reference voltage Vref during the touch sensor driving period P2. If the same specific DC voltage Vdc is supplied to all the data lines D1 to D4 during the touch sensor driving period P2 as shown in FIG. 12, the noise components mixed into the sensing signal through the signal line connected to the pixels Can be minimized.

터치 센서 구동 기간(P2) 동안, Rx 전극라인들(R1~Ri)에 공급되는 터치 기준전압(Vref)이 인가된다. 본 발명은 Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)에 터치 구동펄스를 순차적으로 인가하고 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 전하량 변화에 기초하여 터치 여부를 검출한다. Rx 전극라인들(R1~Ri)에 일정한 터치 기준전압(Vref)이 인가되면, Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)의 펄싱(pulsing)에 의해서 정전 용량의 전하량이 변하고, 이 전하량 변동에 비례하여 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 리드 아웃 단에 축적되는 전하량이 변하게 된다. 이 과정에서 Rx 라인들(R1~Ri)의 변화를 감지할 수 있다. During the touch sensor driving period P2, the touch reference voltage Vref supplied to the Rx electrode lines R1 to Ri is applied. The present invention sequentially applies a touch driving pulse to the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk and detects whether or not the touch is applied based on a change in the amount of charge of the Rx electrode lines R1 to Ri. When a constant touch reference voltage Vref is applied to the Rx electrode lines R1 to Ri, the capacitance of the capacitance is changed by the pulsing of the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk, So that the amount of charge accumulated in the lead-out ends of the Rx electrode lines R1 to Ri is changed. In this process, the change of the Rx lines R1 to Ri can be detected.

Rx 전극라인들(R1~Ri)에 터치 기준전압(Vref)이 인가된 상태이면, Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)에 터치 구동펄스가 인가되기 전에는 Rx 전극라인들(R1~Rj)은 터치 기준전압(Vref)에 의해 전하를 충전하고 있다. Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)의 펄싱으로 Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)의 전압이 스윙하면, Rx 전극라인들(R1~Ri)의 전하량도 변하게 된다. Tx 전극라인 그룹들(Tg1~Tgk)의 전위가 기저전압(GND)으로 낮아지면, Rx 전극라인들(R1~Ri)의 전하도 터치 구동펄스가 인가되기 전 상태로 복원된다. 그러면 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 전하량 변화는 정전 용량의 변화에 의해서 유발된 전하량 변화분 만큼으로 검출될 수 있다. When the touch reference voltage Vref is applied to the Rx electrode lines R1 to Ri, the Rx electrode lines R1 to Rj are turned on before the touch driving pulse is applied to the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk And charges are charged by the touch reference voltage Vref. When the voltage of the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk swings due to pulsing of the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk, the amount of charge of the Rx electrode lines R1 to Ri also changes. When the potential of the Tx electrode line groups Tg1 to Tgk is lowered to the ground voltage GND, the charge of the Rx electrode lines R1 to Ri is restored to the state before the touch driving pulse is applied. Then, the change in the charge amount of the Rx electrode lines (R1 to Ri) can be detected by the amount of change in the charge amount caused by the change in the capacitance.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 출력 특성을 보여주는 그래프이다.13 is a graph showing output characteristics of a touch sensor built-in display device according to an embodiment of the present invention.

위의 수학식 2로부터 리드 아웃 단에 축적되는 전하의 변화량(ΔQ)을 계산하면 도 13의 그래프와 같다. 도 13을 참조하면, 제1 구동전압(Vg1) 5V, 제1 정전용량(Cgp) 50fF, 리드 아웃 단과 Tx 전극라인 사이의 정전용량(Cgc) 50fF의 경우, 터치시 약 0.5 pC의 변화량이 생성되는 것을 알 수 있다. 리드 아웃 단에 축적되는 전하의 변화량(ΔQ)이 0.5 pC 정도의 크기이면 충분히 측정 가능한 수치이다. 계산에 사용된 픽셀수는 해상도 330ppi(pixel per inch) 디스플레이에서 가로 및 세로 각각 4.5mm의 터치 유닛을 기준으로 9700개가 사용되었다.
From the above equation (2), the amount of change (? Q) of the charge accumulated in the lead-out stage is calculated as shown in the graph of FIG. 13, when the first driving voltage Vg1 is 5V, the first capacitance Cgp is 50fF, and the capacitance Cgc between the lead-out end and the Tx electrode line is 50fF, a variation of about 0.5 pC is generated . It is a sufficiently measurable value when the amount of change of charge (Q) accumulated in the lead-out stage is about 0.5 pC. The number of pixels used in the calculation was 9700 based on a touch unit of 4.5 mm in width and 4.5 mm in height on a resolution 330 ppi (pixel per inch) display.

도 14 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치에 관한 것이다. 14 to 16 relate to a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치를 보여준다. 도 15는 디스플레이 기간과 터치 센서 구동 기간에서 게이트&Tx 전극라인들을 다르게 구동시키기 위한 스위치 어레이를 포함한 픽셀 어레이의 등가회로를 보여준다. 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치의 구동 신호들을 보여 주는 파형도이다. FIG. 14 shows a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention. Fig. 15 shows an equivalent circuit of a pixel array including a switch array for driving gate & tx electrode lines differently in the display period and the touch sensor driving period. 16 is a waveform diagram showing driving signals of a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention.

도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 표시패널(100), 디스플레이 데이터 구동회로(120), 통합 구동회로(140), 스위치 어레이(160), 터치 센서 독출회로(180), 터치 콘트롤러(200), 타이밍 콘트롤러(220) 등을 포함한다. 14 through 16, a touch sensor built-in display device according to another embodiment of the present invention includes a display panel 100, a display data driving circuit 120, an integrated driving circuit 140, a switch array 160, A touch sensor readout circuit 180, a touch controller 200, a timing controller 220, and the like.

표시패널(100)에는 디스플레이 기간(P1)에서 게이트라인들로 기능하고, 터치 센서 구동 기간(P2)에서 Tx 전극라인들로 기능하는 다수의 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn)이 형성된다. 이에 따라, 터치 센서들은, 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn), 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn)과 교차하고 데이터라인들(D1~Dm)과 나란한 Rx 전극라인들(R1~Ri), 및 제1 내지 제3 정전 용량을 포함한다. 제1 정전 용량은 게이트&Tx 전극라인과 화소 전극 사이에 형성되고, 제2 정전 용량은 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되며, 제3 정전 용량은 터치하는 물체(손가락, 도전펜 등)와 화소 전극 사이에 형성된다. 터치 센서들은 터치 센서 구동 기간(P2) 동안 Rx 전극라인들(R1~Ri)의 리드 아웃(read-out) 단에 축적되는 전하량의 변화로 터치 여부를 감지한다. 그 외의 표시패널(100)의 다른 구성은 전술한 일 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.A plurality of gate and Tx electrode lines GT1 to GTn functioning as gate lines in the display period P1 and functioning as Tx electrode lines in the touch sensor driving period P2 are formed in the display panel 100. [ Accordingly, the touch sensors include Rx electrode lines R1 to Ri, which intersect the gate & Tx electrode lines GT1 to GTn, the gate and Tx electrode lines GT1 to GTn, and the data lines D1 to Dm, , And first to third capacitances. The first capacitance is formed between the gate and the Tx electrode line and the pixel electrode, the second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode, the third capacitance is the capacitance between the touching object (finger, conductive pen, etc.) . The touch sensors sense whether or not they are touched by a change in the amount of charge accumulated in the read-out end of the Rx electrode lines R1 to Ri during the touch sensor driving period P2. Other configurations of the other display panels 100 are substantially the same as those described in the above embodiment.

통합 구동회로(140)는 디스플레이 기간(P1)에서 디스플레이 스캔 구동회로로 기능하고, 터치 센서 구동 기간(P2)에서 터치 센서 구동회로로 기능한다.The integrated driving circuit 140 functions as a display scan driving circuit in the display period P1 and as a touch sensor driving circuit in the touch sensor driving period P2.

통합 구동회로(140)는 도 16과 같이 디스플레이 기간(P1)에서 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 스캔펄스를 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn)에 순차적으로 공급하여 아날로그 비디오 데이터전압이 기입되는 표시패널의 라인을 선택한다. 통합 구동회로(140)는 터치 센서 구동 기간(P2)에서 다수개씩 묶여진 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn)의 각 그룹에 제2 구동전압(Vdrv2)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 터치 구동펄스를 순차적으로 공급하여 터치 센서들을 스캐닝할 수 있다. 여기서, 표시패널(100)의 TFT들이 n-type으로 구현되는 경우, 제2 구동전압(Vdrv2)은 터치 센서 구동 기간(P2) 동안 표시패널(100)의 TFT들이 계속적으로 턴 오프 상태를 유지하도록 게이트 로우전압(VGL)보다 낮은 레벨로 인가되어야 한다. 게이트 로우전압(VGL)이 -5V로 설정된 경우 제2 구동전압(Vdrv2)은 -10V일 수 있다.The integrated driving circuit 140 sequentially applies a scan pulse swinging between the gate high voltage VGH and the gate low voltage VGL to the gate and Tx electrode lines GT1 to GTn in the display period P1 as shown in FIG. And selects the line of the display panel in which the analog video data voltage is written. The integrated driving circuit 140 swings between the second driving voltage Vdrv2 and the gate low voltage VGL to each group of the gate and Tx electrode lines GT1 to GTn grouped in the touch sensor driving period P2 The touch sensors can be scanned by sequentially supplying the touch driving pulses. Here, when the TFTs of the display panel 100 are implemented in n-type, the second driving voltage Vdrv2 is set so that the TFTs of the display panel 100 are continuously turned off during the touch sensor driving period P2 Should be applied at a level lower than the gate-low voltage (VGL). And the second drive voltage Vdrv2 may be -10 V when the gate low voltage VGL is set to -5V.

도 16에서, 디스플레이 기간(P1) 및 터치 센서 구동 기간(P2) 각각에서 데이터라인들(D1~D4)에 공급되는 전압과, Rx 전극라인들(R1~Ri)에 공급되는 전압은 전술한 일 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.16, the voltage supplied to the data lines D1 to D4 and the voltage supplied to the Rx electrode lines R1 to Ri in the display period P1 and the touch sensor driving period P2, respectively, Are substantially the same as those described in the embodiment.

스위치 어레이(160)는 도 15와 같이 통합 구동회로(140)의 스캔펄스 출력단들과 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn) 사이마다 접속된 다수의 제1 스위치들(S1)과, 통합 구동회로(140)의 터치 구동펄스 출력단들과 그룹화된 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn) 사이마다 접속된 다수의 제2 스위치들(S2)을 포함한다. 제1 스위치들(S1)은 타이밍 콘트롤러(220)로부터의 제1 스위치 제어신호(CS1)에 응답하여 스캔펄스 출력단들과 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제2 스위치들(S2)은 타이밍 콘트롤러(220)로부터의 제2 스위치 제어신호(CS2)에 응답하여 구동펄스 출력단들과 그룹화된 게이트&Tx 전극라인들(GT1~GTn) 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 제1 스위치 제어신호(CS1)는 디스플레이 기간(P1)에서 턴 온 레벨로 발생되어 제1 스위치들(S1)을 동시에 턴 온 시키고, 터치 센서 구동 기간(P2)에서 턴 오프 레벨로 발생되어 제1 스위치들(S1)을 동시에 턴 오프 시킨다. 반면, 제2 스위치 제어신호(CS2)는 디스플레이 기간(P1)에서 턴 오프 레벨로 발생되어 제2 스위치들(S2)을 동시에 턴 오프 시키고, 터치 센서 구동 기간(P2)에서 턴 온 레벨로 발생되어 제2 스위치들(S2)을 동시에 턴 온 시킨다. The switch array 160 includes a plurality of first switches S1 connected between the scan pulse output terminals of the integrated driver circuit 140 and the gate and Tx electrode lines GT1 to GTn as shown in FIG. 15, And a plurality of second switches S2 connected between the touch driving pulse output terminals of the driving unit 140 and the gate & Tx electrode lines GT1 to GTn grouped. The first switches S1 switch the current path between the scan pulse output terminals and the gate & Tx electrode lines GT1 to GTn in response to the first switch control signal CS1 from the timing controller 220. [ The second switches S2 switch the current path between the drive pulse output terminals and the grouped gate & Tx electrode lines GT1 to GTn in response to the second switch control signal CS2 from the timing controller 220 . The first switch control signal CS1 is generated at the turn-on level in the display period P1 and turns on the first switches S1 at the same time and is generated at the turn-off level in the touch sensor drive period P2, Turns off the switches S1 at the same time. On the other hand, the second switch control signal CS2 is generated at the turn-off level in the display period P1 and simultaneously turns off the second switches S2, and is generated at the turn-on level in the touch sensor drive period P2 And simultaneously turns on the second switches S2.

스위치 어레이(160)는 통합 구동회로(140)와 함께 드라이버 IC로 형성된 후 표시패널(100)에 부착되거나 또는, 통합 구동회로(140)와 함께 표시패널(100)의 비 표시영역 상에 직접 형성될 수도 있다.The switch array 160 may be formed as a driver IC with the integrated driver circuit 140 and then attached to the display panel 100 or formed directly on the non-display area of the display panel 100 together with the integrated driver circuit 140 .

터치 센서 독출회로(180), 터치 콘트롤러(200), 및 타이밍 콘트롤러(220) 등은 전술한 일 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.The touch sensor readout circuit 180, the touch controller 200, and the timing controller 220 are substantially the same as those described in the above embodiment.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서 내장형 표시장치는 터치 유닛별 디스플레이 얼룩을 완화시키고, 센싱 신호의 크기를 증대시키되, 게이트&Tx 전극라인들을 이용하여 게이트라인들과 Tx 전극라인들의 기능을 겸하게 하여 신호라인수를 줄임으로써 제1 실시예에 비해 공정을 더욱 간소화할 수 있고 아울러 투과율을 좀 더 높일 수 있는 효과가 있다.The display device with a touch sensor according to another embodiment of the present invention mitigates display unevenness by each touch unit and increases the size of a sensing signal, but also functions as gate lines and Tx electrode lines using gate & Tx electrode lines By reducing the number of signal lines, the process can be further simplified as compared with the first embodiment, and the transmittance can be further increased.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10,100: 표시패널 12,120: 디스플레이 데이터 구동회로
14: 디스플레이 스캔 구동회로 18,180: 터치 센서 구동회로
20,200: 터치 콘트롤러 22,220: 타이밍 콘트롤러
140: 통합 구동회로 160 : 스위치 어레이
Cgp,Cpc,Cpf : 정전용량
10, 100: display panel 12, 120: display data drive circuit
14: Display scan driver circuit 18,180: Touch sensor driver circuit
20,200: Touch controller 22,220: Timing controller
140: Integrated driving circuit 160: Switch array
Cgp, Cpc, Cpf: Capacitance

Claims (11)

기판 상에 형성되는 다수의 게이트라인;
상기 게이트라인과 나란한 방향으로 형성되는 다수의 Tx 전극라인;
제1 절연막을 사이에 두고 상기 게이트라인 상에서 상기 게이트라인과 교차되게 형성되는 다수의 데이터라인;
각각의 TFT를 통해 상기 데이터라인에 접속되는 다수의 화소전극; 및
제2 절연막을 사이에 두고 상기 화소전극 상에 패터닝되며, 디스플레이 기간에서 공통전극으로 기능하고 터치 센서 구동 기간에서 Rx 전극라인으로 기능하는 다수의 공통전극 패턴을 구비하고;
상기 다수의 Tx 전극라인은 상기 게이트라인과 동일층 상에 형성되거나, 또는 제3 절연막을 사이에 두고 상기 데이터라인 상에 배치되되 상기 화소전극과 수직하게 대향되도록 형성되고,
상기 터치 센서 구동 기간에서 상기 화소전극과 상기 Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량을 형성시키고, 상기 화소전극과 상기 공통전극 패턴 사이에 제2 정전용량을 형성시키며, 터치하는 물체와 상기 화소전극 사이에 제3 정전용량을 형성시키는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
A plurality of gate lines formed on a substrate;
A plurality of Tx electrode lines formed in a direction parallel to the gate lines;
A plurality of data lines formed on the gate lines so as to intersect the gate lines with a first insulating film therebetween;
A plurality of pixel electrodes connected to the data lines through respective TFTs; And
A plurality of common electrode patterns patterned on the pixel electrodes with a second insulating film interposed therebetween and functioning as a common electrode in a display period and functioning as an Rx electrode line in a touch sensor driving period;
The plurality of Tx electrode lines may be formed on the same layer as the gate lines or may be disposed on the data lines with a third insulating film therebetween,
A first capacitance is formed between the pixel electrode and the Tx electrode line in the touch sensor driving period, a second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode pattern, And the third capacitance is formed in the second electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 Tx 전극라인은 다수개씩 전기적으로 연결되어 그룹화되며;
상기 터치 센서 구동 기간 동안 Tx 전극라인 그룹들에는 순차적으로 제1 구동전압과 기저전압 사이에서 스윙되는 터치 구동펄스가 순차적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 1,
The plurality of Tx electrode lines are electrically connected and grouped by a plurality of Tx electrode lines;
And a touch driving pulse sequentially swinging between a first driving voltage and a ground voltage is sequentially applied to the Tx electrode line groups during the touch sensor driving period.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 공통전극 패턴에는, 상기 디스플레이 기간 동안 공통전압이 인가되고, 상기 터치 센서 구동 기간 동안 터치 기준전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein a common voltage is applied to the plurality of common electrode patterns during the display period and a touch reference voltage is applied during the touch sensor driving period.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 공통전극 패턴 각각은 다수의 픽셀들에 대응되도록 패터닝되고, 상기 다수의 Tx 전극라인과 수직으로 대향되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of common electrode patterns is patterned to correspond to a plurality of pixels and is vertically opposed to the plurality of Tx electrode lines.
삭제delete 기판 상에 형성되며, 디스플레이 기간에서 게이트라인으로 기능하고 터치 센서 구동 기간에서 Tx 전극라인으로 기능하는 다수의 게이트&Tx 전극라인;
제1 절연막을 사이에 두고 상기 게이트&Tx 전극라인 상에서 상기 게이트&Tx 전극라인과 교차되게 형성되는 다수의 데이터라인;
각각의 TFT를 통해 상기 데이터라인에 접속되는 다수의 화소전극; 및
제2 절연막을 사이에 두고 상기 화소전극 상에 패터닝되며, 상기 디스플레이 기간에서 공통전극으로 기능하고 상기 터치 센서 구동 기간에서 Rx 전극라인으로 기능하는 다수의 공통전극 패턴을 구비하고;
상기 터치 센서 구동 기간에서 상기 화소전극과 상기 게이트&Tx 전극라인 사이에 제1 정전용량을 형성시키고, 상기 화소전극과 상기 공통전극 패턴 사이에 제2 정전용량을 형성시키며, 터치하는 물체와 상기 화소전극 사이에 제3 정전용량을 형성시키는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
A plurality of gate and Tx electrode lines formed on the substrate and functioning as a gate line in a display period and functioning as a Tx electrode line in a touch sensor driving period;
A plurality of data lines formed to cross the gate and Tx electrode lines on the gate and Tx electrode lines with the first insulating film therebetween;
A plurality of pixel electrodes connected to the data lines through respective TFTs; And
A plurality of common electrode patterns patterned on the pixel electrodes with a second insulating film interposed therebetween and functioning as common electrodes in the display period and functioning as Rx electrode lines in the touch sensor driving period;
A first capacitance is formed between the pixel electrode and the gate & tx electrode line in the touch sensor driving period, a second capacitance is formed between the pixel electrode and the common electrode pattern, And a third capacitance is formed between the first electrode and the second electrode.
제 6 항에 있어서,
상기 디스플레이 기간에서 게이트 하이전압과 게이트 로우전압 사이에서 스윙하는 스캔펄스를 상기 게이트&Tx 전극라인들에 순차적으로 공급하고, 상기 터치 센서 구동 기간에서 다수개씩 묶여진 상기 게이트&Tx 전극라인들의 각 그룹에 제2 구동전압과 상기 게이트 로우전압 사이에서 스윙하는 터치 구동펄스를 순차적으로 공급하는 통합 구동회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 6,
A scan driver for sequentially supplying a scan pulse swinging between a gate high voltage and a gate low voltage to the gate and Tx electrode lines in the display period and for applying a second pulse to each group of the gate and Tx electrode lines, And an integrated driving circuit for sequentially supplying a touch driving pulse swinging between a driving voltage and the gate low voltage.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 구동전압은 상기 게이트 로우전압보다 낮은 레벨로 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
8. The method of claim 7,
And the second driving voltage is applied at a level lower than the gate low voltage.
제 7 항에 있어서,
상기 통합 구동회로의 스캔펄스 출력단들과 상기 게이트&Tx 전극라인들 사이마다 접속된 다수의 제1 스위치들과, 상기 통합 구동회로의 터치 구동펄스 출력단들과 상기 게이트&Tx 전극라인들의 그룹들 사이마다 접속된 다수의 제2 스위치들을 포함하고;
상기 제1 스위치들은 상기 디스플레이 기간에서 턴 온 레벨로 입력되는 제1 스위치 제어신호에 응답하여 상기 스캔펄스 출력단들과 상기 게이트&Tx 전극라인들 각각을 전기적으로 연결시키고;
상기 제2 스위치들은 상기 터치 센서 구동 기간에서 턴 온 레벨로 입력되는 제2 스위치 제어신호에 응답하여 상기 구동펄스 출력단들과 상기 게이트&Tx 전극라인들의 그룹들 각각을 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
8. The method of claim 7,
A plurality of first switches connected between the scan pulse output terminals of the integrated driving circuit and the gate and Tx electrode lines and a plurality of first switches connected between the groups of the gate drive and Tx electrode lines, A plurality of second switches connected in parallel;
The first switches electrically connecting the scan pulse output terminals and the gate and Tx electrode lines in response to a first switch control signal input at a turn-on level in the display period;
And the second switches electrically connect the driving pulse output terminals and the groups of the gate and Tx electrode lines in response to a second switch control signal input at a turn-on level in the touch sensor driving period. Display with integrated sensor.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 공통전극 패턴에는, 상기 디스플레이 기간 동안 공통전압이 인가되고, 상기 터치 센서 구동 기간 동안 터치 기준전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 6,
Wherein a common voltage is applied to the plurality of common electrode patterns during the display period and a touch reference voltage is applied during the touch sensor driving period.
제 6 항에 있어서,
상기 다수의 공통전극 패턴 각각은 다수의 픽셀들에 대응되도록 패터닝되고, 상기 다수의 게이트&Tx 전극라인들과 수직으로 대향되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 표시장치.
The method according to claim 6,
Wherein each of the plurality of common electrode patterns is patterned to correspond to a plurality of pixels and is vertically opposed to the plurality of gate and Tx electrode lines.
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KR102484984B1 (en) * 2015-06-09 2023-01-06 주식회사 엘엑스세미콘 Techniques for driving panel
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