KR102043329B1 - 픽셀 매트릭스, 터치 디스플레이 디바이스 및 그 구동 방법 - Google Patents

픽셀 매트릭스, 터치 디스플레이 디바이스 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

제 1 기판, 복수의 픽셀 구조들, 제 1 전극 세트 및 공통 전극을 포함하는 픽셀 매트릭스가 제공된다. 픽셀 구조들은 제 1 기판상에 어레이 배열로 배치된다. 픽셀 구조들의 각각은 픽셀 전극을 포함한다. 제 1 전극 세트는 제 1 기판상에 제 1 방향을 따라 배열된 복수의 제 1 전극들을 포함한다. 제 1 전극들의 각각은 픽셀 전극들에 대응하여 배열되며 대응하는 픽셀 전극들을 둘러싸는 복수의 제 1 개구들을 가진다. 공통 전극은 제 1 전극들과 제 1 기판 사이에 그리고 픽셀 전극과 제 1 기판 사이에 배치된다.

Description

픽셀 매트릭스, 터치 디스플레이 디바이스 및 그 구동 방법{PIXEL MATRIX, TOUCH DISPLAY DEVICE AND DRVING METHOD THEREOF}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2013년 5월 13일자로 출원된, 미국 가특허출원 일련번호 제61/822,894호에 대한 우선권 이익들을 주장한다. 이상에서 언급된 특허 출원들의 전체가 본 명세서에 참조로써 통합되며, 본 명세서의 일부를 이룬다.
기술분야
본 발명은 전반적으로 픽셀 매트릭스, 디스플레이 디바이스 및 구동방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 픽셀 매트릭스, 터치 디스플레이 디바이스 및 그 구동방법에 관한 것이다.
터치-센싱 기능을 갖는 디스플레이 장치는 일반적으로 상호 독립적인 터치 시스템 및 디스플레이 시스템에 의해 구현된다. 시스템 통합 및 비용 절감은 전자 산업의 변화되지 않는 개발 경향들이다. 제조 기술의 발달과 함께, 터치 패널들은 현재 성공적으로 디스플레이 패널과 통합되었으며, 그 결과 사용자가 요구되는 동작들을 수행하기 위하여 터치 동작들을 통해 전자 디바이스에 명령할 수 있다. 일반적으로, 터치 패널 상의 센싱 유닛들 및 디스플레이 패널 상의 픽셀 유닛들은 모두 2차원 평면상에 매트릭스들로 배열되며, 프레임들을 갱신하기 위한 타이밍(timing)들 및 터치 포인트들의 검출은 스캔 신호들에 따라 결정된다.
일반적으로, 터치 패널은 터치 동작과 비-터치 상황 사이의 전기적 차이를 검출해야만 한다. 전기적 차이는 일반적으로 대단히 작으며, 그 결과 잡음 간섭(noise interference)이 방지되어야만 한다. 그러나, 디스플레이 패널이 구동될 때, 스캔 신호들, 데이터 신호들 및 공통 전극 신호가 송신될 때, 및 이러한 신호들이 변화할 때, 터치 패널이 영향을 받는다. 터치 패널이 디스플레이 패널과 통합되는 개발 경향하에서, 이들 사이의 간섭이 보다 심각해진다.
따라서, 본 발명은 디스플레이 품질 및 터치 감도를 개선할 수 있는 픽셀 매트릭스, 터치 디스플레이 디바이스 및 구동 방법을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 제 1 기판, 복수의 픽셀 구조(pixel structure)들, 제 1 전극 세트 및 공통 전극을 포함하는 픽셀 매트릭스를 제공한다. 상기 픽셀 구조들은 상기 제 1 기판상에 어레이 배열로 배치된다. 상기 픽셀 구조들의 각각은 픽셀 전극을 포함한다. 상기 제 1 전극 세트는 상기 제 1 기판상에 제 1 방향을 따라 배열된 복수의 제 1 전극들을 포함한다. 상기 제 1 전극들의 각각은 상기 픽셀 전극들에 대응하여 배열되며 대응하는 픽셀 전극들을 둘러싸는 복수의 제 1 개구(opening)들을 갖는다. 상기 공통 전극은 상기 제 1 전극들과 상기 제 1 기판 사이에, 그리고 상기 픽셀 전극과 상기 제 1 기판 사이에 배치된다.
본 발명의 일 실시예는 터치 디스플레이 패널, 구동 모듈, 센싱 모듈 및 제어 유닛을 포함하는 터치 디스플레이 디바이스를 제공한다. 상기 터치 디스플레이 패널은 제 1 기판, 복수의 픽셀 구조들, 제 1 전극 세트, 공통 전극, 제 2 기판, 제 2 전극 세트 및 디스플레이 매체를 포함한다. 상기 픽셀 구조들은 상기 제 1 기판상에 어레이 배열로 배치된다. 상기 픽셀 구조들의 각각은 픽셀 전극을 포함한다. 상기 제 1 전극 세트는 상기 제 1 기판상에 제 1 방향을 따라 배열된 복수의 제 1 전극들을 포함한다. 상기 제 1 전극들은 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로로부터 분리하도록 구성된다. 상기 공통 전극은 상기 제 1 전극들과 상기 제 1 기판 사이에 배치된다. 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판의 맞은편에 배치되며, 상부 표면 및 상기 상부 표면의 맞은편의 하부 표면을 가지고, 상기 하부 표면은 상기 제 1 기판을 향한다. 상기 제 2 전극 세트는, 상기 제 2 기판의 상기 상부 표면상에 배치되며 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향을 따라 배열된 복수의 제 2 전극들을 포함한다. 상기 디스플레이 매체는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 샌드위치된다. 상기 구동 모듈은 상기 터치 디스플레이 패널에 연결되며, 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 복수의 픽셀 전압들을 상기 픽셀 전극들에 제공하고, 상기 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 복수의 센싱 전압들을 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 하나에 제공하도록 구성된다. 상기 센싱 모듈은 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트의 다른 하나로부터 신호들을 수신하기 위해 상기 터치 디스플레이 패널에 연결된다. 상기 제어 유닛은 상기 구동 모듈 및 상기 센싱 모듈에 연결된다.
본 발명의 일 실시예는 터치 디스플레이 패널에 대한 구동 방법을 제공한다. 상기 구동 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 복수의 픽셀 전압들이 상기 터치 디스플레이 패널의 복수의 픽셀 전극들에 제공되며, 상기 터치 디스플레이 패널은, 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 맞은편의 제 2 기판, 상기 제 1 기판상에 배치된 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 기판의 상부 표면상에 배치된 제 2 전극 세트를 포함한다. 상기 제 1 전극 세트는 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로 분리하도록 구성된다. 상기 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 전극 세트 중 하나가 상기 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 구동된다. 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 다른 하나로부터 복수의 센싱 신호들이 수신된다.
이상의 설명에 기초하면, 본 발명의 상기 제 1 전극들은 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로 분리하도록 구성되며, 그 결과 상기 제 1 전극들은 상기 디스플레이 구동 기간 동안 그들 사이의 커플링 효과(coupling effect)를 감소시키기 위하여 상기 픽셀 전극들을 서로로부터 차폐한다(shield). 또한, 복수의 센싱 전압들이 상기 제 1 전극들에 제공되며, 그 결과 상기 제 1 전극들은 상기 터치 센싱 기간 동안 터치 센싱 전극들로서 기능한다. 그럼으로써, 상기 터치 센싱 전극들이 본 발명의 상기 픽셀 매트릭스 내에 내장되며, 이는 상기 터치 디스플레이 디바이스의 전체 두께를 효율적으로 감소시킨다. 또한, 상기 픽셀 전극들 사이의 신호 간섭이 상기 제 1 전극들에 의해 차폐되기 때문에, 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들 사이의 요구되는 간극(gap)이 개구율(aperture ratio)을 개선하고 더 양호한 디스플레이 품질을 제공하기 위하여 감소될 수 있다.
첨부된 도면들은 본 발명에 대한 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되고, 본 명세서의 일 부분을 구성한다. 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는데 기여한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 개략적인 상면도를 예시한다.
도 2는 섹션 라인 I-I'를 따른 도 1의 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널의 단면도를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 디바이스를 예시한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 상이한 실시예들에 따른 터치 디스플레이 디바이스의 상이한 구동 방법들을 예시한다.
첨부된 도면들 내에 이들의 예들이 예시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 설명이 이제부터 상세하게 이루어질 것이다. 가능하다면 어디에서든, 동일한 또는 유사한 구성요소들을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호들이 도면들 및 상세한 설명에서 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 개략적인 상면도를 예시한다. 도 2는 섹션 라인 I-I'를 따른 도 1의 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다. 본 실시예에 있어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 픽셀 매트릭스는 제 1 기판(110), 복수의 픽셀 구조들(120), 제 1 전극 세트(130) 및 공통 전극(140)을 포함한다. 픽셀 구조들(120)은 복수의 픽셀 전극들(122)을 포함하며, 제 1 기판(110)상에 어레이 배열로 배치된다. 구체적으로, 픽셀 구조들(120)은 복수의 능동 디바이스들(미도시), 복수의 스캔 라인들(124) 및 복수의 데이터 라인들(126)을 더 포함한다. 능동 디바이스들은 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 온(on) 상태에 있으며, 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 오프(off) 상태에 있는다. 능동 디바이스들의 각각은 스캔 라인들(124) 중 하나와 데이터 라인들(126) 중 하나에 연결된다. 스캔 라인들(124) 및 데이터 라인들(126)은 제 1 기판(110)상에 배치되며, 데이터 라인들(126)의 각각은 스캔 라인들(124) 전부와 교차한다.
또한, 제 1 전극 세트(130)는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 제 1 방향(D1)을 따라 제 1 기판(110)상에 배열된 복수의 제 1 전극들(132)을 포함한다. 예시의 목적을 위하여, 제 1 전극(132)의 부분도만이 도 1에 도시되었다는 것을 주목해야 한다. 제 1 전극들(132)의 각각은 픽셀 전극들(122)에 대응하여 배열되고 대응하는 픽셀 전극들(122)을 둘러싸는 복수의 개구(opening)들(132a)을 가지며, 그 결과 제 1 전극들(132)은 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들(122)을 서로로부터 분리하도록 구성된다. 제 1 전극들(132)은 디스플레이 구동 기간 동안 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들(122) 사이의 커플링 효과를 감소시키기 위하여 픽셀 전극들(122)을 서로로부터 차폐(shield)할 수 있다. 픽셀 전극들(122) 사이의 신호 간섭이 감소되기 때문에, 인접한 픽셀 전극들(122) 사이의 요구되는 간극(G1)이 또한 픽셀 매트릭스의 개구율을 개선하기 위하여 감소된다. 이러한 실시예에 있어, 능동 디바이스들은 박막 트랜지스터(thin film transistor: TFT)들이며, 픽셀 매트릭스는 TFT 기판이다.
이에 더하여, 제 1 전극들(132)은 또한 터치 센싱 기간 동안 터치 센싱 목적을 위한 송신기들일 수 있다. 즉, 복수의 센싱 전압들이 각각 제 1 전극들(132)에 차례로 제공된다. 물론, 다른 실시예에 있어, 제 1 전극들(132)이 또한 터치 센싱 기간 동안 터치 센싱 목적을 위한 수신기들일 수 있다. 일반적으로, 송신기는 터치 센싱 신호를 송신하는 전극이며, 수신기는 터치 센싱 신호를 센싱하는 전극이다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 공통 전극(140)은 복수의 제 2 개구들(142)을 포함하며, 픽셀 전극들(122)의 각각은 대응하는 제 2 개구(142)를 관통하는 제 1 비아(via)(124)를 통해 대응하는 데이터 라인(126)에 전기적으로 연결된다.
도 7은 도 2의 픽셀 매트릭스를 갖는 터치 디스플레이 디바이스의 구동 방법을 예시한다. 도 2 및 도 7을 모두 참조하면, 공통 전극(140)은 제 1 전극들(132)과 제 1 기판(110) 사이에, 그리고 또한 픽셀 전극(122)과 제 1 기판(110) 사이에 배치된다. 따라서, 공통 전극(140)은, 터치 감도를 개선하기 위하여, 터치 센싱 기간(T2) 동안 신호 간섭을 감소시키기 위해 제 1 전극들(132)을 스캔 라인들(124) 및 데이터 라인들(126)로부터 차폐할 수 있다. 도 7을 참조하면, 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 복수의 픽셀 전압들이 픽셀 전극들(122)에 제공되며, 기준 전압이 공통 전극(140)에 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어, 제 1 전극들(132)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 송신기들로서 기능하며, 따라서, 센싱 전압들이 각기 제 1 전극들(132)에 차례로 제공된다. 터치 센싱 기간(T2) 동안 픽셀 전극들(122) 및 공통 전극(140)은 제 1 전극들(132)에 연결된다.
도 8은 도 2의 픽셀 매트릭스를 갖는 터치 디스플레이 디바이스의 상이한 구동 방법을 예시한다. 도 2 및 도 8을 모두 참조하면, 본 실시예에 있어, 도 8에 도시된 바와 같이 기준 전압이 공통 전극(140)에 지속적으로 제공될 수 있으며, 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전압들이 픽셀 전극들(122)에 제공된다. 본 실시예에 있어, 제 1 전극들(132)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 송신기들로서 기능하며, 따라서, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들이 각기 제 1 전극들(132)에 차례로 제공되고, 픽셀 전극들(122)은 제 1 전극들(132)에 연결된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다. 도 9는 도 3의 픽셀 매트릭스를 갖는 터치 디스플레이 디바이스의 구동 방법을 예시한다. 도 3의 픽셀 매트릭스가 도 1 및 도 2와 함께 이상에서 개시된 픽셀 매트릭스와 동일하거나 또는 유사한 많은 특징들을 내포하고 있다는 것을 주의해야한다. 명료성 및 단순성의 목적을 위하여, 동일하거나 또는 유사한 특징들에 대한 상세한 설명이 생략될 수 있다. 도 3에 도시된 픽셀 매트릭스와 도 2에 도시된 픽셀 매트릭스 간의 주요 차이점들은, 도 3의 픽셀 매트릭스가 복수의 제 2 비아들(132)을 더 포함한다는 것이다. 제 2 비아들(132)은 각기 제 1 전극들(132)을 공통 전극(140)에 전기적으로 연결하기 위하여 제 1 전극들(132)과 공통 전극(140) 사이에 배치된다. 본 실시예에 있어, 제 1 전극들(132)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 송신기들로서 기능한다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들이 제 1 전극들(132) 및 공통 전극(140) 둘 다에 제공되며, 픽셀 전압들은 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전극들(122)에 제공된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 픽셀 매트릭스의 단면도를 예시한다. 도 10은 도 4의 픽셀 매트릭스를 갖는 터치 디스플레이 디바이스의 구동 방법을 예시한다. 도 4의 픽셀 매트릭스가 도 1 및 도 2와 함께 이상에서 개시된 픽셀 매트릭스와 동일하거나 또는 유사한 많은 특징들을 내포하고 있다는 것을 주의해야한다. 명료성 및 단순성의 목적을 위하여, 동일하거나 또는 유사한 특징들에 대한 상세한 설명이 생략될 수 있다. 도 4 및 도 10 둘 다를 참조하면, 도 4에 도시된 픽셀 매트릭스와 도 2에 도시된 픽셀 매트릭스 간의 주요 차이점들은, 도 4에 도시된 픽셀 전극들(122)의 각각이 제 1 픽셀 전극(122a) 및 제 2 픽셀 전극(122b)을 포함한다는 것이다. 본 실시예에 있어, 제 1 전극들(132)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 송신기들로서 기능한다. 따라서, 센싱 전압들이 제 1 전극들(132)에 제공된다. 따라서, 도 10을 참조하면, 제 1 픽셀 전극(122a)과 제 2 픽셀 전극(122b) 사이에 평면 정렬 스위칭(in-plane switching: IPS) 효과를 생성하기 위하여, 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 제 1 전압이 제 1 픽셀 전극(122a)에 제공되며, 제 2 전압이 제 2 픽셀 전극(122b)에 제공되고, 여기에서 제 2 전압은 제 1 전극들(132)에 제공된 센싱 전압들과 동일하며, 제 1 전압은 제 2 전압과 상이하다. 본 실시예에 있어, 제 1 전압은 제 2 전압에 비하여 반대의 극성과 동일한 절대값을 갖지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 있어, 제 1 픽셀 전극(122a)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 제 2 픽셀 전극(122b) 및 제 1 전극들(132)에 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 패널의 단면도를 예시한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 디바이스를 예시한다. 도 5 및 도 6 둘 다를 참조하면, 본 실시예의 터치 디스플레이 디바이스(10)는 터치 디스플레이 패널(100), 구동 모듈(200), 센싱 모듈(300) 및 제어 유닛(400)을 포함한다. 본 실시예에 있어, 터치 디스플레이 패널(100)은 제 2 전극 세트(150), 제 2 기판(160), 디스플레이 매체(170) 및 도 1 내지 도 4에 도시된 픽셀 매트릭스들 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 도 5의 터치 디스플레이 패널(100)이 도 2의 픽셀 매트릭스를 채택하고 있지만, 물론 본 발명이 이에 한정되지 않는다는 것을 주목해야 한다. 명료성 및 단순성의 목적을 위하여, 동일하거나 또는 유사한 특징들에 대한 상세한 설명이 생략될 수 있다. 도 5를 참조하면, 제 2 기판(160)은 제 1 기판(110)의 맞은편에 배치되고, 상부 표면(162) 및 상부 표면(162)의 맞은편의 하부 표면(164)을 가지며, 하부 표면(164)은 제 1 기판(110)을 향한다. 본 실시예에 있어, 제 2 기판(160)은, 예를 들어, 컬러 필터 기판(color filter substrate)이며, 제 2 전극 세트(160)는, 터치 디스플레이 디바이스(10)의 회로들이 방전 정전기 전하들에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여 제 2 기판(160)의 상부 표면(162)상에 배치된 정전기 방전(electrostatic discharge: ESD) 보호층일 수 있다. 제 2 전극 세트(150)는, 제 2 기판(160)의 상부 표면(162)상에 배치되며 예를 들어 제 1 방향(D1)과 교차되는 도 1에 도시된 제 2 방향(D2)을 따라 배열된, 복수의 제 2 전극들(152)을 포함할 수 있다. 디스플레이 매체(170)는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(160) 사이에 샌드위치된다. 이에 더하여, 제 2 전극 세트(150)는 또한 터치 센싱 기간 동안 터치 센싱 전극들(송신기들 또는 수신기들)로서 기능할 수 있다.
따라서, 이상에서 설명된 터치 디스플레이 패널(100)에 적용할 수 있는 구동 방법이 전개된다. 구동 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 먼저, 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 복수의 픽셀 전압들이 터치 디스플레이 패널(100)의 픽셀 전극들(122)에 제공된다. 다음으로, 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극 세트(130) 및 제 2 전극 세트(150) 중 하나가 구동된다. 그 뒤, 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극 세트(130) 및 제 2 전극 세트(150) 중 다른 하나로부터 복수의 센싱 신호들이 수신된다.
보다 더 구체적으로, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 구동 모듈(200)은 터치 디스플레이 패널(100)에 연결되며, 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전압들을 픽셀 전극들(122)에 제공하고, 프레임 기간의 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들을 제 1 전극 세트(130) 및 제 2 전극 세트(150) 중 하나에 제공하도록 구성된다. 구동 모듈(200)은 복수의 드라이버들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 구동 모듈(200)은 공통 전극(140)에 연결된 공통 전극 드라이버(210), 스캔 라인들(124)에 연결된 게이트 드라이버(220), 데이터 라인들(126)에 연결된 소스 드라이버(230)를 포함할 수 있지만, 당연히 이에 한정되는 것은 아니다. 센싱 모듈(300)은 제 1 전극 세트(130) 및 제 2 전극 세트(150) 중 다른 하나로부터의 신호들을 수신하기 위하여 터치 디스플레이 패널(100)에 연결된다.
본 실시예에 있어, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들이 제 1 전극 세트(130)에 제공되고, 센싱 모듈(300)은 제 2 전극 세트(150)로부터 신호들을 수신한다. 즉, 터치 센싱 기간(T2) 동안, 제 1 전극 세트(130)의 제 1 전극들(132)이 송신기들이며, 제 2 전극 세트(150)의 제 2 전극들(152)이 수신기들이다. 물론, 다른 실시예에 있어, 터치 센싱 기간(T2) 동안 제 2 전극들(152)이 송신기들일 수 있으며 제 1 전극들(132)이 수신기들일 수 있고, 이는 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들이 제 2 전극 세트(150)에 제공되고 센싱 모듈(300)로 하여금 제 1 전극들(132)로부터 신호들을 수신하게 한다는 것을 의미한다.
상세하게, 제어 유닛(400)은 구동 모듈(200) 및 센싱 모듈(300)에 연결된다. 이와 같이, 제어 유닛(400)은, 도 7에 도시된 바와 같이 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전압들을 픽셀 전극들(122)에 제공하게 하며, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들을 제 1 전극들(132)에 각각 차례로 제공하게 한다. 제어 유닛(400)은 추가로, 센싱 모듈(300)이 터치 센싱 기간(T2) 동안 제 2 전극들(152)로부터 신호들을 수신하게 한다. 터치 센싱 기간(T2) 동안 픽셀 전극들(122)은 제 1 전극들(132)에 연결된다. 또한, 제어 유닛(400)은, 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 기준 전압을 공통 전극(140)에 제공하게 하고, 및 구동 모듈(200)이 터치 센싱 기간(T2) 동안 공통 전극(140)에 기준 전압을 제공하는 것을 중단하게 하며, 그 결과 공통 전극(140)은 터치 센싱 기간(T2) 동안 제 1 전극들(132)에 연결된다.
특히, 제어 유닛(400)은, 구동 모듈(200)이 제 1 프레임 기간의 제 1 터치 센싱 기간(T2) 동안 복수의 제 1 센싱 전압들을 제 1 전극들(132)에 각각 차례로 제공하게 하며, 제 1 프레임 기간 다음의 제 2 프레임 기간의 제 2 터치 센싱 기간(T2') 동안 복수의 제 2 센싱 전압들을 제 1 전극들(132)에 각각 차례로 제공하게 한다. 본 실시예에 있어, 도 7에 도시된 픽셀 전압들의 극성에 따라 제 2 센싱 전압들은 제 1 센싱 전압들에 비하여 반대의 극성 및 동일한 절대값을 갖는다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 있어, 제어 유닛(400)은, 도 8에 도시된 바와 같이 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전압들을 픽셀 전극들(122)에 제공하게 하며, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들을 제 1 전극들(132)에 각각 차례로 제공하게 한다. 터치 센싱 기간(T2) 동안 픽셀 전극들(122)이 제 1 전극들(132)에 연결된다. 제어 유닛(400)은 추가로, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 모듈(300)이 제 2 전극들(152)로부터 신호들을 수신하게 한다. 본 실시예에 있어, 제어 유닛(400)은, 구동 모듈(200)이 기준 전압을 지속적으로 공통 전극(140)에 제공하게 한다.
도 3, 도 6 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 있어, 터치 디스플레이 패널(100)은 도 3의 픽셀 매트릭스를 채택하고 있으며, 이는 터치 디스플레이 패널(100)이 도 3에 도시된 바와 같은 제 2 비아들(134)을 더 포함하고 있다는 것을 의미한다. 제 2 비아들(134)은 각기 제 1 전극들(132)을 공통 전극(140)에 전기적으로 연결하기 위하여 제 1 전극들(132)과 공통 전극(140) 사이에 배치된다. 그럼으로써, 제어 유닛(400)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 픽셀 전압들을 픽셀 전극들(122)에 제공하게 하며, 터치 센싱 기간(T2) 동안 센싱 전압들을 제 1 전극들(132) 및 공통 전극(140) 둘 다에 제공하게 한다.
도 4, 도 6 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 있어, 터치 디스플레이 패널(100)이 도 4의 픽셀 매트릭스를 채택하며, 이는 터치 디스플레이 디바이스(10)의 픽셀 전극들(122)의 각각이 도 4에 도시된 제 1 픽셀 전극(122a) 및 제 2 픽셀 전극(122b)을 포함한다는 것을 의미한다. 제어 유닛(400)은, 터치 센싱 기간(T2) 동안 구동 모듈(200)이 센싱 전압을 제 1 전극들(132)에 제공하게 한다. 제어 유닛(400)은 추가로, 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 제 1 전압을 제 1 픽셀 전극(122a)에 제공하게 하고, 제 2 전압을 제 2 픽셀 전극(122b)에 제공하게 하며, 이때 제 2 전압은 제 1 전극들(132)에 제공된 센싱 전압들과 동일하고, 제 1 전압은 제 2 전압과 상이하다. 본 실시예에 있어, 제 2 전압과 비교할 때 제 1 전압은 반대의 극성과 동일한 절대값을 갖지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 픽셀 전극(122a)은 제 2 픽셀 전극(122b) 및 제 1 전극들(132)에 연결된다. 또한, 제어 유닛(400)은, 구동 모듈(200)이 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 기준 전압을 공통 전극(140)에 제공하게 하고, 터치 센싱 기간 동안 공통 전극(140)으로 기준 전압을 제공하는 것을 중단하게 한다. 그러나, 다른 실시예에 있어, 제어 유닛(400)은, 구동 모듈(200)이 지속적으로 기준 전압을 공통 전극(140)에 제공하게 할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 제 1 전극들은 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로로부터 분리하도록 구성되며, 그 결과 제 1 전극들은 디스플레이 구동 기간 동안 그들 사이의 커플링 효과를 감소시키기 위하여 픽셀 전극들을 서로로부터 차폐한다. 이에 더하여, 복수의 센싱 전압들이 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극들에 제공되며, 이는 센싱 모듈이 제 2 기판의 상부 표면상에 배치된 제 2 전극들로부터 신호들을 수신하게 한다. 그럼으로써, 터치 센싱 전극들로 여겨지는 제 1 전극들이 본 발명의 픽셀 매트릭스 내에 내장되며, 이는 터치 디스플레이 디바이스의 전체 두께를 효율적으로 감소시킨다. 또한, 픽셀 전극들 사이의 신호 간섭이 제 1 전극들에 의해 차폐되기 때문에, 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들 사이에 요구되는 간극이 또한 감소되며, 그 결과 터치 디스플레이 패널은 더 높은 개구율을 가질 수 있고 더 양호한 디스플레이 품질을 제공할 수 있다. 또한, 터치 감도를 개선하기 위하여, 공통 전극이 터치 센싱 기간 동안 신호 간섭을 감소시키기 위해 제 1 전극들을 스캔 라인들 및 데이터 라인들로부터 차폐할 수 있다.
본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고, 개시된 실시예들의 구조에 대한 다양한 수정들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 이상의 관점으로부터, 개시된 실시예들은 그들이 다음의 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에 속하도록 제공되는 이러한 본 발명의 수정예들 및 변형예들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (29)

  1. 제 1 기판;
    복수의 픽셀 전극들을 포함하며, 상기 제 1 기판상에 어레이 배열로 배치된 복수의 픽셀 구조들;
    복수의 제 1 전극들을 포함하는 제 1 전극 세트로서, 상기 제 1 전극들은 상기 제 1 기판상에 제 1 방향을 따라 배열되고, 상기 제 1 전극들의 각각은 상기 픽셀 전극들에 대응하여 배열되고 상기 대응하는 픽셀 전극들을 둘러싸는 복수의 제 1 개구(opening)들을 가지는, 상기 제 1 전극 세트; 및
    상기 제 1 전극들과 상기 제 1 기판 사이에 그리고 상기 픽셀 전극과 상기 제 1 기판 사이에 배치되는 공통 전극을 포함하는, 픽셀 매트릭스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 구조들은 복수의 능동 디바이스들을 더 포함하며,
    상기 능동 디바이스들은 터치 센싱 기간 동안 오프 상태에 있는, 픽셀 매트릭스.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 픽셀 구조들은 복수의 스캔 라인들 및 복수의 데이터 라인들을 더 포함하고,
    상기 능동 디바이스들의 각각은 상기 스캔 라인들 중 하나 및 상기 데이터 라인들 중 하나에 연결되며,
    상기 스캔 라인들 및 상기 데이터 라인들은 상기 제 1 기판상에 배치되고,
    상기 데이터 라인들의 각각은 상기 스캔 라인들과 교차하며,
    상기 공통 전극은 복수의 제 2 개구들을 포함하고, 및
    상기 픽셀 전극들의 각각은 대응하는 제 2 개구를 관통하는 제 1 비아(via)를 통해 대응하는 데이터 라인에 전기적으로 연결된, 픽셀 매트릭스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    복수의 센싱 전압들이 상기 제 1 전극들에 각각 차례로 제공되는, 픽셀 매트릭스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 픽셀 전극들의 각각은 제 1 픽셀 전극 및 제 2 픽셀 전극을 포함하고,
    제 1 전압이 디스플레이 구동 기간 동안 상기 제 1 픽셀 전극에 제공되고, 제 2 전압이 상기 제 2 픽셀 전극에 제공되며,
    상기 제 2 전압은 상기 센싱 전압들과 동일하고, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압과 상이한, 픽셀 매트릭스.
  6. 청구항 1에 있어서,
    기준 전압이 디스플레이 구동 기간 동안 상기 공통 전극에 제공되는, 픽셀 매트릭스.
  7. 청구항 1에 있어서,
    기준 전압이 상기 공통 전극에 제공되는, 픽셀 매트릭스.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 전극들을 상기 공통 전극에 각각 전기적으로 연결하기 위하여 상기 제 1 전극들과 상기 공통 전극 사이에 배치되는 복수의 제 2 비아들을 더 포함하는, 픽셀 매트릭스.
  9. 터치 디스플레이 디바이스에 있어서,
    터치 디스플레이 패널로서:
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판상에 어레이 배열로 배치된 복수의 픽셀 구조들로서, 상기 픽셀 구조들의 각각이 픽셀 전극을 포함하는, 상기 복수의 픽셀 구조;
    상기 제 1 기판상에 제 1 방향을 따라 배열된 복수의 제 1 전극들을 포함하는 제 1 전극 세트로서, 상기 제 1 전극들은 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로로부터 분리하도록 구성된, 상기 제 1 전극 세트;
    상기 제 1 전극들과 상기 제 1 기판 사이에 배치된 공통 전극;
    상기 제 1 기판의 맞은편에 배치되며, 상부 표면 및 상기 상부 표면의 맞은편의 하부 표면을 갖는 제 2 기판으로서, 상기 하부 표면은 상기 제 1 기판을 향하는, 상기 제 2 기판;
    상기 제 2 기판의 상기 상부 표면상에 배치되며 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향을 따라 배열된 복수의 제 2 전극들을 포함하는 제 2 전극 세트; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 샌드위치된 디스플레이 매체를 포함하는, 상기 터치 디스플레이 패널;
    상기 터치 디스플레이 패널에 연결되며, 프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 복수의 픽셀 전압들을 상기 픽셀 전극들에 제공하고, 상기 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 복수의 센싱 전압들을 상기 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 전극 세트 중 하나에 제공하도록 구성된, 구동 모듈;
    상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 다른 하나로부터 신호들을 수신하기 위해 상기 터치 디스플레이 패널에 연결된 센싱 모듈; 및
    상기 구동 모듈 및 상기 센싱 모듈에 연결된 제어 유닛을 포함하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 픽셀 구조들은 상기 픽셀 전압들을 수신하기 위한 복수의 능동 디바이스들을 더 포함하고,
    상기 능동 디바이스들은 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 픽셀 전압들로부터 분리되어 있는 오프 상태에 있으며, 및
    상기 공통 전극은 상기 제 1 전극들과 상기 능동 디바이스들 사이에 배치된, 터치 디스플레이 디바이스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 터치 디스플레이 패널은 복수의 데이터 라인들 및 복수의 스캔 라인들을 더 포함하고,
    상기 능동 디바이스들의 각각은 상기 데이터 라인들 중 하나 및 상기 스캔 라인들 중 하나에 연결되며,
    상기 데이터 라인들 및 상기 스캔 라인들을 상기 제 1 기판상에 배치되고,
    상기 데이터 라인들의 각각은 상기 스캔 라인들과 교차하며,
    상기 공통 전극은 복수의 제 2 개구들을 더 포함하고,
    상기 픽셀 전극들의 각각은 대응하는 제 2 개구를 관통하는 제 1 비아를 통해 대응하는 데이터 라인에 전기적으로 연결된, 터치 디스플레이 디바이스.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 모듈이 상기 디스플레이 구동 기간 동안 기준 전압을 상기 공통 전극에 제공하게 하며, 및 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 기준 전압을 상기 공통 전극으로 제공하는 것을 중단하게 하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 모듈이 기준 전압을 상기 공통 전극에 제공하게 하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 모듈이 센싱 전압들을 상기 제 1 전극들에 각각 차례로 제공하게 하며, 및
    상기 제어 유닛은, 상기 센싱 모듈이 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 제 2 전극들로부터 신호들을 수신하게 하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 모듈이 제 1 프레임 기간의 제 1 터치 센싱 기간 동안 복수의 제 1 센싱 전압들을 상기 제 1 전극들에 각각 차례로 제공하게 하고, 상기 제 1 프레임 기간 다음의 제 2 프레임 기간의 제 2 터치 센싱 기간 동안 복수의 제 2 센싱 전압들을 상기 제 1 전극들에 각각 차례로 제공하게 하며,
    상기 제 2 센싱 전압들은 상기 픽셀 전압들의 극성에 따라 상기 제 1 센싱 전압들에 비하여 반대의 극성과 동일한 절대값을 갖는, 터치 디스플레이 디바이스.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 1 전극들을 상기 공통 전극에 각각 전기적으로 연결하기 위하여 상기 제 1 전극들과 상기 공통 전극 사이에 배치된 복수의 제 2 비아들을 더 포함하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 픽셀 전극들의 각각은 제 1 픽셀 전극 및 제 2 픽셀 전극을 포함하며,
    상기 구동 모듈은, 제 1 전압을 상기 디스플레이 구동 기간 동안 상기 제 1 픽셀 전극에 제공하고, 제 2 전압을 상기 제 2 픽셀 전극에 제공하며,
    상기 제 2 전압은 상기 센싱 전압들과 동일하고, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압과 상이한, 터치 디스플레이 디바이스.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 구동 모듈이 상기 디스플레이 구동 기간 동안 기준 전압을 상기 공통 전극에 제공하게 하며, 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 기준 전압을 상기 공통 전극에 제공하는 것을 중단하게 하고,
    상기 제 1 픽셀 전극은 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 공통 전극에 연결되는, 터치 디스플레이 디바이스.
  19. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 구동 모듈이 상기 센싱 전압들을 상기 제 2 전극들에 제공하게 하고, 상기 센싱 모듈이 상기 제 1 전극들로부터 신호들을 수신하게 하는, 터치 디스플레이 디바이스.
  20. 터치 디스플레이 패널에 대한 구동 방법에 있어서,
    프레임 기간의 디스플레이 구동 기간 동안 복수의 픽셀 전압들을 상기 터치 디스플레이 패널의 복수의 픽셀 전극들에 제공하는 단계로서, 상기 터치 디스플레이 패널은 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 맞은편의 제 2 기판, 상기 제 1 기판상에 배치된 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 기판의 상부 표면상에 배치된 제 2 전극 세트를 포함하며, 상기 제 1 전극 세트는 임의의 2개의 인접한 픽셀 전극들을 서로로부터 분리하도록 구성된, 상기 단계;
    상기 프레임 기간의 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 전극 세트 중 하나를 구동하는 단계; 및
    상기 터치 센싱 기간 동안 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 다른 하나로부터 복수의 센싱 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 디스플레이 구동 기간 동안 상기 터치 디스플레이 패널의 공통 전극에 기준 전압을 제공하는 단계; 및
    상기 터치 센싱 기간 동안 상기 공통 전극에 상기 기준 전압을 제공하는 것을 중단하는 단계를 더 포함하는, 구동 방법.
  22. 청구항 20에 있어서,
    제 1 프레임의 제 1 터치 센싱 기간 동안 복수의 제 1 센싱 전압들을 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 하나에 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 프레임 기간 다음의 제 2 프레임 기간의 제 2 터치 센싱 기간 동안 복수의 제 2 센싱 전압들을 상기 제 1 전극 세트 및 제 2 전극 세트 중 상기 하나에 제공하는 단계로서, 상기 제 2 센싱 전압들은 상기 픽셀 전압들의 극성에 따라 상기 제 1 센싱 전압들에 비하여 반대의 극성과 동일한 절대값을 갖는, 상기 단계를 더 포함하는, 구동 방법.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 프레임 기간 동안 기준 전압을 상기 터치 디스플레이 패널의 공통 전극에 제공하는 단계를 더 포함하는, 구동 방법.
  24. 청구항 20에 있어서,
    상기 프레임 기간의 상기 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 전극 세트 중 하나를 구동하는 단계는:
    상기 터치 센싱 기간 동안 복수의 센싱 전압들을 상기 제 1 전극 세트에 제공하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 제 1 전극 세트는 상기 터치 디스플레이 패널의 공통 전극에 전기적으로 연결된, 구동 방법.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 픽셀 전극들의 각각은 제 1 픽셀 전극 및 제 2 픽셀 전극을 포함하고,
    상기 구동 방법은:
    상기 디스플레이 구동 기간 동안 제 1 전압을 상기 제 1 픽셀 전극에 제공하는 단계; 및
    상기 디스플레이 구동 기간 동안 제 2 전압을 상기 제 2 픽셀 전극에 제공하는 단계로서, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압에 비하여 반대의 극성 및 동일한 절대값을 갖는, 상기 단계를 더 포함하는, 구동 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 제 2 전압들은 상기 센싱 전압들과 동일한, 구동 방법.
  28. 청구항 26에 있어서,
    상기 디스플레이 구동 기간 동안 기준 전압을 상기 터치 디스플레이 패널의 공통 전극에 제공하는 단계; 및
    상기 터치 센싱 기간 동안 상기 기준 전압을 상기 공통 전극에 제공하는 것을 중단하는 단계로서, 상기 제 1 픽셀 전극은 상기 터치 센싱 기간 동안 상기 공통 전극에 연결되는, 상기 단계를 더 포함하는, 구동 방법.
  29. 청구항 20에 있어서,
    상기 프레임 기간의 상기 터치 센싱 기간 동안 제 1 전극 세트 및 상기 제 2 전극 세트 중 하나를 구동하는 단계는:
    상기 터치 센싱 기간 동안 복수의 센싱 전압들을 상기 제 2 전극 세트에 제공하는 단계를 포함하는, 구동 방법.
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