KR102068588B1 - 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베젤(bezel)을 줄여 디자인 미감을 향상시킨 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 좌우 및 하부 베젤을 줄여 디자인 미감을 향상시키고, 터치 드라이빙(Tx) 신호를 발생시키는 구동 회로를 디스플레이 패널에 내장하여 터치 IC의 크기 및 비용을 줄일 수 있다.

Description

터치 스크린 일체형 디스플레이 장치{Display Device With Integrated Touch Screen}
본 발명은 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display: LCD)의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 스크린에 직접 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린이 적용되고 있다. 이러한, 터치 스크린은 누구나 쉽게 조작할 수 있는 장점으로 인해 적용이 확대되고 있다.
터치 스크린은 액정 디스플레이 장치뿐만 아니라, 전계 방출 표시장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계 발광 표시장치(Electroluminescent Display: ELD), 전기 영동 표시장치(Electrophoretic Display: EPD)에도 적용되고 있다. 최근에 들어, 슬림(slim)화를 위해 액정 패널 내부에 터치 스크린이 내장된 패널 내장형(In-cell type) 터치 스크린 일체형 표시장치가 개발되었다.
이러한 터치 스크린 일체형 표시장치는 센싱 방식에 따라 광학 방식, 저항 방식, 정전용량 방식 등으로 구분될 수 있으며, 특히, 최근에는 화면의 선명도와 터치 정확도를 증대시키기 위해 정전용량 방식이 주로 이용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 나타내는 것으로, 터치 드라이브 라인이 액정 패널의 비표시 영역에서 라우팅(routing)되어 좌우 베젤 폭이 증가되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 화상이 표시되는 표시 영역(10, active area) 및 비표시 영역(20)을 포함하는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동시키기 위한 구동회로부를 포함한다.
비표시 영역(20)의 하단부에는 데이터 드라이버 IC(30)가 형성되어 있고, PCB(50, printed circuit board)에 타이밍 컨트롤러(70)가 형성되어 있다. 데이터 드라이버 IC(30)와 타이밍 컨트롤러(70)는 FPC(40, flexible printed circuit)로 연결될 수 있다.
또한, PCB(50)에는 터치 센싱 구동을 위한 터치 드라이버(60)가 형성되어 있다. 액정 패널의 좌우 측면에 수직 방향으로 터치 드라이브 라인(80)이 라우팅(routing) 되고, 터치 드라이브 라인(80)과 터치 드라이버(60)는 FPC(40)로 연결될 수 있다.
종래 기술에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 하부기판(TFT 어레이 기판)에 형성된 공통 전극을 디스플레이를 위한 용도뿐만 아니라, 터치 전극으로 이용한다. 이때, 동일 층에 형성된 공통 전극을 복수의 터치 영역으로 분할하고, 각각의 터치 영역은 터치 드라이빙 전극(TX 전극) 또는 터치 센싱 전극(RX 전극)의 기능을 수행한다.
터치 위치를 검출하기 위해서, 터치 드라이빙 전극은 터치 드라이브 라인(80)을 통해 X축 방향으로 연결한다. 그리고, 복수의 터치 블록들 중에서 터치 센싱 전극은 터치 센싱 라인(90)을 통해 Y축 방향으로 연결한다.
터치 드라이빙 전극들은 터치 센싱 전극들 과의 컨택을 회피하기 위해 분리되어 있고, 터치 드라이빙 전극들과 터치 센싱 전극들은 서로 컨택되지 않는다.
상술한 종래 기술에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 터치 드라이빙 전극을 X축 방향으로 연결하고, 터치 드라이빙 신호가 인가되는 터치 드라이브 라인(80)이 표시 영역(10)의 외부 즉, 액티브 영역의 외부에서 수직 방향으로 라우팅 되어있다.
여기서, 터치 드라이브 라인(80)의 선폭과 라인들 간의 간격으로 인해 비표시 영역(20)의 좌측 및 우측의 폭이 증가되고, 이로 인해 액정 표시장치의 좌우 베젤(bezel) 폭이 증가되는 문제점이 있다.
최근 화면의 몰입도 및 디자인 미감을 높이기 위해 베젤 폭을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있는데, 터치 드라이브 라인(80)이 비표시 영역에서 라우팅 됨으로 인해 베젤 폭을 줄이는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 좌우 베젤을 줄여 디자인 미감을 높일 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부 베젤을 줄여 디자인 미감을 높일 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 IC의 크기 및 제조 비용을 저감시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화상의 디스플레이 품질의 저하 없이 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 패널의 상단부 비표시 영역에서 전기적으로 연결되어 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극을 포함하며, 상기 패널의 게이트 라인 방향으로 나란하게 형성되는 복수의 터치 드라이빙 전극과, 상기 복수의 서브 드라이빙 전극 사이에 위치하며 상기 패널의 데이터 라인 방향으로 나란하게 형성된 복수의 터치 센싱 전극을 포함하는 터치 스크린; 상기 패널의 상단부 비표시 영역에 형성되고, 상기 패널의 구동 모드에 따라 상기 터치 드라이빙 전극에 터치 드라이빙 신호를 공급하거나, 공통 전압을 인가하는 터치 신호 구동부; 상기 패널의 외부 또는 하단부 비표시 영역에 형성되고, 상기 터치 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하고, 상기 공통 전압을 생성하여 상기 터치 드라이버의 송신부와 상기 복수의 터치 센싱 전극에 공급하는 디스플레이 드라이버 IC; 및 상기 센싱 신호에 기초하여 터치 여부를 감지하는 터치 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 좌우 베젤을 줄여 디자인 미감을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 하부 베젤을 줄여 디자인 미감을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 터치 드라이빙(Tx) 신호를 발생시키는 구동 회로를 디스플레이 패널에 내장하여 터치 IC의 크기를 줄이고, 비용을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 표시 품질의 저하 없이 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 나타내는 것으로, 터치 드라이브 라인이 액정 패널의 비표시 영역에서 라우팅(routing)되어 좌우 베젤 폭이 증가되는 문제점을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스플레이 드라이버 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스플레이 드라이버 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 구동방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 터치 구동 회로부를 나타내는 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 이의 구동방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 배선, 레이어, 컨택)이 다른 구조물 '상부에 또는 상에' 및 '하부에 또는 아래에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석 되어야 한다.
액정 디스플레이 장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, TN 모드와 VA 모드는 하부기판에 픽셀 전극을 형성하고 상부기판(컬러필터 어레이 기판)에 공통 전극을 형성하여 수직 전계를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
한편, IPS 모드와 상기 FFS 모드는 하부기판 상에 픽셀 전극과 공통 전극을 배치하여 상기 픽셀 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 공통 전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 수형 계를 일으켜 액정층의 배열을 조절하는 방식이다. 이와 같은 IPS 모드는 상기 픽셀 전극과 상기 공통 전극 상측 부분에서 액정층의 배열이 조절되지 않아 그 영역에서 광의 투과도가 저하되는 단점이 있다.
IPS 모드의 단점을 해결하기 위해 고안된 것이 FFS 모드이다. FFS 모드는 상기 픽셀 전극과 상기 공통 전극을 절연층을 사이에 두고 이격되도록 형성시킨다.
이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고 다른 하나의 전극은 핑거(finger) 형상으로 구성하여 양 전극 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 모드(mode)의 제한 없이 적용될 수 있으며, 하기의 상세한 설명에서는 FFS 모드가 적용된 것을 일 예로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 디스플레이 드라이버 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 터치 스크린이 내장된 터치 스크린 패널(100), 백라이트 유닛 및 구동 회로부를 포함하여 구성된다. 도 2에서는 백라이트 유닛의 도시를 생략하였다.
터치 스크린 패널(100)은 상부기판, 하부기판 및 두 기판 사이에 개재되는 액정층을 포함한다.
터치 스크린 패널(100)의 상부기판에는 풀 컬러(full color) 화상을 표시하기 위한 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 컬러필터들이 형성되고, 컬러필터들 사이에는 픽셀을 구분하기 위한 블랙 매트릭스가 형성된다.
터치 스크린 패널(100)의 하부기판에는 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 형성되며, 상기 복수의 픽셀 각각은 서로 교차하는 데이터 라인들과 게이트 라인들에 의해 정의된다. 상기 데이터 라인들과 상기 게이트 라인들이 교차되는 영역 마다 TFT(thin film transistor) 및 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
이러한, 터치 스크린 패널(100)은 자체적으로 빛을 생성시키지 못하므로 백라이트 유닛(미도시)에서 공급되는 빛을 이용하여 화상을 표시한다. 백라이트 유닛은 빛을 발생시키는 복수의 백라이트(예로서, LED 또는 CCFL)와, 빛의 효율을 향상시키기 위한 광학 부재(도광판 또는 확산판 및 복수의 광학 시트)를 포함하여 구성된다.
터치 스크린 패널(100)은 표시 영역(active area)과 비표시 영역을 포함하며, 표시 영역에는 화상을 표시하기 위한 복수의 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 복수의 픽셀들에 형성된 공통 전극을 분할하여 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)을 구성한다. 상기 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 터치 스크린이 구성되어 사용자의 터치를 검출한다.
여기서, 터치 스크린 일체형 표시장치가 디스플레이 모드로 구동될 때, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)은 공통 전극으로 구동된다.
한편, 터치 스크린 일체형 표시장치가 터치 모드로 구동될 때, 복수의 터치 드라이빙 전극(110)이 터치 스크린의 TX 전극으로 구동되고, 복수의 터치 센싱 전극(120)이 터치 스크린의 RX 전극으로 구동되어 사용자의 터치를 센싱 한다. 즉, 터치 스크린 패널(100)은 공통 전극을 디스플레이를 위한 용도뿐만 아니라, 터치 전극으로 구동시킨다.
복수의 터치 드라이빙 전극(110)은 제1 터치 드라이빙 전극(TX 1) 내지 제m 터치 드라이빙 전극(TX m)으로 이루어지며, 각각의 터치 드라이빙 전극은 (n+1)개의 서브 드라이빙 전극(111)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 터치 센싱 전극(120)은 제1 터치 센싱 전극(RX 1) 내지 제n 터치 센싱 전극(RX n)으로 이루질 수 있다.
복수의 터치 센싱 전극(120)의 좌우에는 더미 전극(130)이 형성되어 있다. 이러한, 더미 전극(130)은 디스플레이 시, 터치 드라이빙 전극(110)과 터치 센싱 전극(120) 사이에의 액정이 비정상적으로 배열되는 문제점 및 터치 센싱의 노이즈를 줄이기 위한 것이다.
더미 전극(130)에는 더미 전극 라인(132)이 연결되고, 더미 전극 라인(132)을 통해 공통 전압(Vcom) 또는 터치 센싱 전극(120)에 인가되는 기준(reference) 전압과 동일 레벨의 전압이 공급된다. 이에 대한 구체적인 사항은 도 5를 참조한 설명에서 후술하기로 한다.
복수의 터치 드라이빙 전극(110)은 비표시 영역에서의 전기적 연결에 의해 하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)을 포함한다. 여기서, 비표시 영역은 디스플레이 드라이버 IC(200)가 위치하는 영역인 터치 스크린 패널(100)의 상단부 또는 하단부일 수 있다. 도 2에서는 디스플레이 드라이버 IC(200)가 터치 스크린 패널(100)의 하단부에 형성된 것을 일 예로 도시하였다.
예를 들어, 복수의 서브 드라이빙 전극(111)은 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하기 위해, 복수의 드라이빙 전극 라인(112)이 디스플레이 드라이버 IC(200) 외부의 비표시 영역에서 공통 라인(140)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)의 드라이빙 전극 라인(112)들 터치 스크린 패널(100)의 비표시 영역에서 전기적으로 연결한다.
하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)에는 동일한 터치 드라이빙 신호가 공급되어야 함으로, 하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)의 드라이빙 전극 라인(112)들이 공통 라인(140)을 통해 전기적으로 연결된다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)의 드라이빙 전극 라인(112)들이 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부에서 전기적으로 연결될 수도 있다.
다시 말해, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 드라이빙 전극 라인(112)이 디스플레이 드라이버 IC(200)의 외부의 비표시 영역에서 전기적으로 연결된 후, 드라이빙 전극 라인(112)이 디스플레이 드라이버 IC(200)와 직접 연결될 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만 본 발명의 다른 예로서, 드라이빙 전극 라인(112)이 디스플레이 드라이버 IC(200)의 외부의 비표시 영역에서 전기적으로 연결된 후, FPC(400)를 경유하여 터치 IC(300)와 연결될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 터치 스크린 패널(100) 내부에서 복수의 서브 드라이빙 전극을 전기적으로 연결하여 하나의 터치 드라이빙 전극을 형성하는 것이 아니라, 터치 스크린 패널(100)의 비표시 영역에서 전기적으로 연결함으로써 개구율을 높일 수 있다.
또한, 복수의 터치 드라이빙 전극(110)은 터치 스크린 패널(100)의 게이트 라인(미도시) 방향인 가로 방향으로 나란하게 형성된다. 그리고, 복수의 터치 센싱 전극(120)은 복수의 서브 드라이빙 전극(111) 사이에 위치한다. 이러한, 복수의 터치 센싱 전극(120)은 데이터 라인(미도시) 방향인 세로 방향으로 나란하게 스트라이프 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 터치 드라이빙 전극의 드라이빙 전극 라인(112)을 패널의 좌우측으로 연결하는 것이 아니라, 복수의 서브 드라이빙 전극(111) 각각으로부터 연장된 드라이빙 전극 라인(112)을 디스플레이 드라이버 IC(200)가 위치하는 영역인 패널의 상단부 또는 하단부로 연장함으로써, 패널의 좌우 베젤을 줄일 수 있다.
그리고, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩 되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 터치 센싱 전극(120) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다.
복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)은 액정 구동을 위한 공통 전극으로서의 기능을 하여야 하기 때문에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명물질로 형성되어야 한다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 스크린 패널(100)의 구동 모드에 따라서, 디스플레이 모드일 때에는 공통 전압을 터치 스크린(터치 드라이빙 전극(110) 및 터치 센싱 전극(120))으로 인가한다.
디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 스크린 패널(100)의 구동 모드에 따라서, 터치 모드일 때에는 터치 드라이빙 신호(TX 신호)를 공급 및 터치 센싱 신호를 수신한다.
이를 위해서 디스플레이 드라이버 IC(200)는 공통 전압 생성부(210), 동기 신호 생성부(220) 및 스위칭부(230)를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 게이트 라인으로 스캔 신호를 인가하는 게이트 구동부, 데이터 라인으로 영상 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부 및 상기 구성 요소들을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 이들 구성 요소들은 디스플레이 드라이버 IC(200)에 포함된 일반적은 구성 요소들로써 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
공통 전압 생성부(210)는 터치 스크린에 포함된 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 또는 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 인가될 공통 전압을 생성한다.
다시 말해, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)은 공통 전극의 기능도 수행하여야 한다. 따라서, 공통 전압 생성부(210)는 터치 스크린 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작 시 액정을 구동하기 위한 공통 전압을 생성하고, 생성된 공통 전압을 터치 스크린 패널(100)의 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)에 공급한다.
스위칭부(230)는 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210) 또는 터치 IC(300, 터치 드라이버)와 연결되도록 스위칭한다.
예를 들어, 스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1 동기 신호가 입력되면, 스위칭부(230)는 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)을 공통 전압 생성부(210)와 연결시킨다.
이를 통해, 공통 전압 생성부(210)에서 생성된 공통 전압(Vcom)이 복수의 드라이빙 전극 라인(112)을 통해 복수의 터치 드라이빙 전극(110)으로 인가된다. 또한, 공통 전압(Vcom)이 복수의 센싱 전극 라인(122)을 통해 및 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 인가된다.
한편, 스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 터치 구동 모드를 지시하는 제2 동기 신호가 입력되면, 스위칭부(230)는 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)을 터치 IC(300)와 연결시킨다.
이를 통해, 복수의 드라이빙 전극 라인(112)을 통해 터치 드라이빙 신호를 복수의 터치 드라이빙 전극(110)으로 인가한다. 그리고, 복수의 센싱 전극 라인(122)을 통해 터치 센싱 신호를 복수의 센싱 전극(120)으로부터 수신한다.
따라서, 종래의 디스플레이 드라이버 IC는 공통 전압을 터치 IC에 인가하고, 터치 IC(300)는 디스플레이 드라이버 IC로부터 인가된 공통 전압을 스위칭하여 터치 드라이빙전극 및 터치 센싱 전극으로 인가하기 위해, 터치 IC 내부에 이러한 스위칭 기능을 내장하여야 한다. 또한, 공통 전압이 음의 전압인 경우에는, 이를 수용하기 위해 기존 터치 IC의 제조 공정 및 설계를 수정하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 이를 해결하기 위해, 상술한 공통 전압의 스위칭 기능을 디스플레이 드라이버 IC에 내장함으로써 상술한 문제점을 해결함과 동시에 별도의 터치 IC를 제작하지 않고, 기존의 터치 IC를 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
여기서, 스위칭부(230)는 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)과 연결된 복수의 스위치(232)를 포함하며, 복수의 스위치(232) 각각은 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)과 대응되게 연결될 수 있다.
예를 들어, 스위칭부(230)에 포함된 스위치의 개수는, 패널에 형성되어 있는 모든 터치 드라이빙 전극(110) 및 모든 터치 센싱 전극(120)의 개수와 대응될 수 있다.
또한, 복수의 터치 센싱 전극(120)과 연결되어 있는 복수의 센싱 전극 라인(122) 각각은, 스위칭부(230)의 하나의 스위치(232)와 개별적으로 연결되어 있다.
따라서, 본 발명에서의 복수의 터치 드라이빙 전극 및 복수의 센싱 전극은 터치 드라이빙 전극의 개수 및 터치 센싱 전극의 개수와 대응되는 각각의 스위치(232)들과 개별적으로 연결되어 있다.
한편, 동기 신호 생성부(220)는 상술한 바와 같이, 패널의 구동 모드를 지시하는 동기 신호를 생성한다.
예를 들어, 동기 신호 생성부(220)는 터치 스크린 패널(100)이 디스플레이 모드로 동작하는 영상 출력 기간에는, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210)와 연결되도록 하는 제1 동기 신호를 생성하여 스위칭부(230)부 공급한다.
한편, 동기 신호 생성부(220)는 터치 스크린 패널(100)이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 기간에는, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 터치 IC(300)와 연결되도록 하는 제2 동기 신호를 생성하여 스위칭부(230)에 공급한다.
다시 말해, 동기 신호 생성부(220)는 영상 출력 기간에는 제1 동기 신호를 스위칭부(230)로 출력하여, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210)와 연결되도록 한다. 이때, 공통 전압이 공통 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 인가됨으로써, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)은 공통 전압의 기능을 수행한다.
또한, 동기 신호 생성부(220)는 터치 센싱 시간에는 제2 동기 신호를 스위칭부(230)로 출력하여, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 터치 IC(300)와 연결되도록 한다.
이러한, 동기 신호 생성부(220)는 디스플레이 드라이버 IC(200)의 제어부가 될 수도 있으며, 디스플레이 드라이버 IC의 제어부의 제어에 따라, 상술한 동기 신호들을 생성하여 출력할 수도 있다.
또한, 동기 신호 생성부(220)는 상술한 동기 신호들을 터치 IC(300)로 전송하여, 터치 IC(230)의 동작을 제어할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부의 동기 신호 생성부(220)에 의해 동기 신호가 생성되는 것으로 설명하고 있지만, 다른 실시 예에 있어서, 동기 신호는 디스플레이 드라이버 IC(200) 외부로부터 입력될 수도 있다.
터치 IC(300)는 터치 드라이빙 신호를 생성하여 터치 드라이빙 전극(110)에 공급하는 송신부(310, TX)와, 터치 센싱 전극(120)의 정전용량을 센싱하는 수신부(320, RX)를 포함한다.
이러한, 터치 IC(300)는 터치 드라이빙 신호를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하며, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 패널(100)의 표시 영역에서의 터치 여부 및 위치를 센싱 한다.
여기서, 터치 IC(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, FPC(400, flexible printed circuit)를 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만 다른 실시 예에 있어서, 터치 IC(300)는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부에 형성될 수 있다.
또한, 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부에서 복수의 드라이빙 전극 라인(112)과 연결되어 있는 복수의 스위치(232)는 터치 IC(300)의 송신부(310, TX)와 연결되어 있으며, 센싱 전극 라인(122)들과 연결되어 있는 스위치들은 터치 IC(300)의 수신부(320, RX)와 연결되어 있다.
따라서, 상술한 제2 동기 신호에 의해 스위칭부(230)가 스위칭 되면, 터치 IC(300)의 송신부(310, TX)에서 생성된 구동 전압이 복수의 스위치(120)와 연결되어 있는 복수의 드라이빙 전극 라인(112)을 통해 복수의 터치 드라이빙 전극(110)으로 인가된다.
복수의 터치 드라이빙 전극(120)으로 인가된 구동 전압에 의해 복수의 터치 센싱 전극(120)에서 발생되는 센싱 신호가 복수의 스위치(120)와 연결되어 있는 복수의 센싱 전극 라인(122)을 통해 터치 IC(300)의 수신부(320, RX)로 인가된다.
도 2에서는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)을 하나의 터치 드라이빙 전극(110)으로 연결하는 드라이빙 전극 라인(112)이 패널의 비표시 영역에서 공통 라인(140)을 통해 연결된 것으로 설명하였다.
다른 예로서, 복수의 서브 드라이빙 전극(111)과 연결된 복수의 드라이빙 전극 라인(112)이 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부에서 전기적으로 연결되는 것으로 설명하였다.
비표시 영역에 형성된 드라이빙 전극 라인(112), 센싱 전극 라인(122), 더미 전극(130)과 연결된 더미 전극(132) 라인 및 공통 라인(140)은 싱글 링크(single link) 또는 듀얼 링크(dual link)로 형성될 수 있다.
싱글 링크로 라인들을 형성할 경우에는 충분한 라인 폭을 확보하는데 어려움이 있어, 최근에는 듀얼 링크로 라인들을 형성한다. 여기서, 패널의 가로방향으로 형성된 공통 라인(140)으로 인해, 공통 라인(140)의 폭만큼 하부 베젤의 폭이 증가할 수 있다.
즉, 공통 라인(140)을 통해서 패널의 좌우 베젤을 획기적으로 줄이 수 있으나, 공통 라인(140)의 폭만큼 하부 베젤이 증가할 수 있어 이를 방지하기 위한 방안으로, 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 제안하고자 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 디스플레이 드라이버 IC의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치와 디스플레이 드라이버 IC의 구성을 설명함에 있어, 앞에서 설명한 제1 실시 예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 복수의 픽셀들에 형성된 공통 전극을 분할하여 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)을 구성한다.
복수의 터치 드라이빙 전극(110)은 제1 터치 드라이빙 전극(TX 1) 내지 제m 터치 드라이빙 전극(TX m)으로 이루어지며, 각각의 터치 드라이빙 전극은 (n+1)개의 서브 드라이빙 전극(111)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 터치 센싱 전극(120)은 제1 터치 센싱 전극(RX 1) 내지 제n 터치 센싱 전극(RX n)으로 이루질 수 있다.
복수의 터치 센싱 전극(120)의 좌우에는 더미 전극(130)이 형성되어 있다. 더미 전극(130)에는 더미 전극 라인(132)이 연결되고, 더미 전극 라인(132)을 통해 공통 전압(Vcom) 또는 터치 센싱 전극(120)에 인가되는 기준(reference) 전압과 동일 레벨의 전압이 공급된다. 디스플레이 모드일 때에는 더미 전극(130)에 공통 전압이 공급되고, 터치 모드일 때에는 더미 전극(130)에 상기 기준 전압이 공급될 수 있다. 이때, 공통 전압은 디스플레이 드라이버 IC(200)의 공통 전압 생성부(210)로부터 공급될 수 있으며, 기준 전압은 기준 전압 생성부(240)로부터 공급될 수 있다.
즉, 디스플레이 모드일 때에는 스위치부(230)의 스위칭을 통해 더미 전극(130)에 공통 전압이 공급되고, 터치 모드일 때에는 더미 전극(130)에 기준전압이 공급될 수 있다.
복수의 터치 드라이빙 전극(110)은 비표시 영역에서의 전기적 연결에 의해 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)을 포함한다.
여기서, 터치 드라이버의 송신부(310)는 패널의 상단부 비표시 영역에 형성되어 있고, 복수의 서브 드라이빙 전극(111)은 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하기 위한, 복수의 드라이빙 전극 라인(112) 및 패널의 상단부 비표시 영역에 형성된 공통 라인(140)에 의해 전기적으로 연결된다.
즉, 하나의 터치 드라이빙 전극(110)을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극(111)에는 동일한 터치 드라이빙 신호가 공급되어야 한다. 따라서, 복수의 서브 드라이빙 전극(111)의 드라이빙 전극 라인(112)들이 패널 상단부 비표시 영역에 형성된 공통 라인(140)을 통해 전기적으로 연결된다.
터치 드라이빙 신호를 생성하여 터치 드라이빙 전극(110)에 공급하는 터치 신호 구동부(510)는 터치 스크린 패널(100)의 상단부 비표시 영역에 형성된다. 이러한, 터치 신호 구동부(510)는 GIP(gate in pane)와 동일 또는 유사한 방식으로 터치 스크린 패널(100)의 하부 기판에 내장된 형태로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 터치 신호 구동부(510) COG(chip on glass)와 동일 또는 유사한 방식으로 터치 스크린 패널(100)의 하부 기판에 내장된 형태로 구현될 수도 있다.
터치 센싱 전극(120)으로부터의 센싱 신호에 기초하여 사용자의 터치 유무 및 위치를 검출하 터치 센싱부(520)는 터치 스크린 패널(100)의 외부에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 터치 센싱부(520)는 터치 스크린 패널(100)의 하단부 비표시 영역에 형성될 수도 있다. 도 4에서는 터치 센싱부(520)는 터치 스크린 패널(100)의 외부에 형성되고, FPC(400)를 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결된 것을 일 예로 도시하였다.
즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 기존의 터치 IC의 기능을 수행하는 터치 신호 구동부(510)와 터치 센싱부(520)를 분리시켜, 터치 신호 구동부(510)는 터치 스크린 패널(100)의 상단부 비표시 영역에 형성하고, 터치 센싱부(520)는 터치 스크린 패널(100)의 외부 또는 패널의 하단부 비표시 영역에 형성할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 드라이빙 전극 라인(112)이 패널의 상단부 비표시 영역에서 공통 라인(150)을 통해 전기적으로 연결된 후, 드라이빙 전극 라인(112)이 터치 신호 구동부(510) 와 연결될 수 있다.
터치 신호 구동부(510)는 터치 구동 시에는 복수의 터치 드라이빙 전극(110)에 터치 드라이빙 신호(TX signal)를 공급한다. 그리고, 터치 신호 구동부(510)는 디스플레이 구동 시에는 터치 드라이빙 전극(110)에 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 이를 위해서, 터치 스크린 패널(100)의 좌우 비표시 영역에는 공통 전압 라인(150)이 형성되고, 공통 전압 라인(150)을 통해 터치 신호 구동부(510)와 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결시킨다.
공통 전압 라인(150)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)에서 생성된 공통 전압은 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 신호 구동부(510)에 공급된다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 터치 스크린 패널 내부에서 복수의 서브 드라이빙 전극을 전기적으로 연결하여 하나의 터치 드라이빙 전극을 형성하는 것이 아니라, 패널의 비표시 영역에서 전기적으로 연결함으로써 패널의 개구율을 높일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시 장치는 터치 드라이빙 전극의 드라이빙 전극 라인(112)을 패널의 좌우측으로 연결하는 것이 아니라, 복수의 서브 드라이빙 전극(110) 각각으로부터 연장된 드라이빙 전극 라인(112)을 패널의 상단부 비표시 영역으로 연장함으로써, 패널의 좌우 베젤 및 하부 베젤을 줄일 수 있다.
그리고, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩 되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다. 그리고, 복수의 터치 센싱 전극(120) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 스크린 패널(100)의 구동 모드에 따라 공통 전압을 터치 스크린(터치 드라이빙 전극(110) 및 터치 센싱 전극(120))으로 인가한다.
또한, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 스크린 패널(100)의 구동 모드에 따라서, 터치 모드일 때에는 터치 스크린의 터치 센싱 전극(120)으로부터의 터치 센싱 신호를 수신한다. 이때, 터치 신호 구동부(510)는 터치 드라이빙 신호를 터치 스크린의 터치 드라이빙 전극(110)에 공급한다.
이를 위해서, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 공통 전압 생성부(210), 동기 신호 생성부(220), 스위칭부(230) 및 기준 전압 생성부(240)를 포함할 수 있다.
공통 전압 생성부(210)는 터치 스크린에 포함된 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 또는 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 인가될 공통 전압을 생성한다.
다시 말해, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)은 공통 전극의 기능도 수행하여야 한다. 따라서, 공통 전압 생성부(210)는 터치 스크린 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작 시 액정을 구동하기 위한 공통 전압을 생성하고, 생성된 공통 전압을 터치 신호 구동부(510) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)에 공급한다.
동기 신호 생성부(220)는 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 영상 출력 기간에는, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210)와 연결되도록 하는 제1 동기 신호를 생성한다.
한편, 동기 신호 생성부(220)는 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 시간에는, 복수의 터치 센싱 전극(120)이 터치 드라이버의 수신부(320)와 연결되도록 하는 제2 동기 신호를 생성한다.
다시 말해, 동기 신호 생성부(220)는 영상 출력 기간에는 제1 동기 신호를 스위칭부(230)로 출력하여, 복수의 터치 센싱 전극(120) 및 더미 전극(130)이 공통 전압 생성부(210)와 연결되도록 한다. 또한, 동기 신호 생성부(220)는 영상 출력 기간에는 제1 동기 신호를 터치 신호 구동부(510)로 출력하여, 터치 신호 구동부(510)에서 복수의 터치 드라이빙 전극(110)에 공통 전압이 공급되도록 한다.
한편, 동기 신호 생성부(220)는 터치 센싱 시간에는 제2 동기 신호를 스위칭부(230) 및 패널 상단부 비표시 영역에 형성된 터치 신호 구동부(510)로 출력하여, 복수의 터치 드라이빙 전극(110) 및 복수의 터치 센싱 전극(120)이 터치 전극으로 동작되도록 한다.
스위칭부(230)는 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210) 또는 터치 센싱부(520)와 연결되도록 스위칭한다.
또한, 스위칭부(230)는 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 복수의 더미 전극(130)이 공통 전압 생성부(210) 또는 기준 전압 생성부(240)와 연결되도록 스위칭한다.
기준 전압 생성부(240)는 복수의 터치 센싱 전극(120)에 공급되는 기준(reference) 전압을 생성하고, 터치 모드일 때 생성된 기준 전압을 복수의 터치 센싱 전극(120)에 공급한다. 이때, 기준 전압 생성부(240)는 터치 센싱 전극(120)에 인가되는 기준 전압을 복수의 더미 전극(130)에도 공급한다.
도 6을 참조하면, 1프레임을 디스플레이 기간과 터치 기간으로 나누어 화상의 디스플레이 및 터치 구동이 되도록 할 수 있다.
1 프레임 기간 중 표시 기간에는 픽셀들의 픽셀 전극에 인가된 데이터 전압과 공통 전극에 인가된 공통 전압(Vcom)에 따라 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다.
예로서, 표시 기간에는 데이터 인에이블(DE) 신호에 맞춰 1수평 라인 단위로 데이터 라인들에 이미지 데이터 즉, 데이터 전압이 공급된다. 이를 통해, TFT가 턴-온되는 기간에 픽셀 전극에 데이터 전압이 공급되게 된다. 이와 함께, 공통 전극인 터치 드라이빙 전극(110) 및 터치 센싱 전극(120)에 공통 전압(Vcom)이 공급된다.
한편, 비표시 기간에는 공통 전극인 터치 드라이빙 전극(110) 및 터치 센싱 전극(120)을 이용하여 사용자의 터치에 따른 정전용량의 변화를 감지한다. 그리고, 사용자의 터치에 따른 터치 정전용량과 기준 정전용량을 비교하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
예로서, 비표시 기간에는 공통 전극을 터치 전극으로 이용하게 되며, 터치 센싱을 위한 터치 드라이빙 신호(touch driving signal)가 터치 전극에 공급된다.
터치 전극으로 기능하는 공통 전극에 터치 드라이빙 신호가 공급되면, 사용자의 터치에 의해 터치 전극에 형성되는 커패시턴스가 변화하게 된다. 이때, 터치 드라이버 IC의 수신부(320)는 센싱 전극 라인(122)을 통해 인가되는 터치 센싱 신호 즉, 터치 전극에 형성된 커패시턴스를 기준 커패시턴스와 비교하여 사용자의 터치 유무 및 터치 위치를 검출한다.
예로서, 이전 프레임과 다음 프레임을 구분하는 기준 신호(블랜크 신호) 기간에 사용자의 터치 유무 및 터치 위치를 검출할 수 있다. 사용자의 터치 위치 검출의 시작과 종료는 수직 동기 신호(V-Sync)에 기초하여 이루어질 수 있으며, 터치 유무 및 터치 위치의 검출은 이전 프레임과 다음 프레임의 경계를 구분하는 수직 블랜크(V-blank) 기간에 이루어질 수 있다.
스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1 동기 신호가 입력되면, 복수의 터치 센싱 전극(120)이 공통 전압 생성부(210)와 연결된다. 이를 통해, 공통 전압 생성부(210)에서 생성된 공통 전압이 복수의 센싱 전극 라인(122)을 복수의 터치 센싱 전극(120)으로 인가된다.
또한, 스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1 동기 신호가 입력되면, 복수의 더미 전극(130)이 공통 전압 생성부(210)와 연결된다. 이를 통해, 공통 전압 생성부(210)에서 생성된 공통 전압이 복수의 더미 전극 라인(132)을 통해 복수의 더미 전극(130)으로 인가된다.
한편, 공통 전압은 공통 전극 라인(150)을 통해 송신부(310)로 공급되고, 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1 동기 신호가 송신부(310)에 입력되면, 송신부(310)는 공통 전압 생성부(210)로부터 입력된 공통 전압을 전체 터치 드라이빙 전극(110)에 공급한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 패널의 구동 모드가 터치 구동 모드를 지시하는 제2 동기 신호가 터치 신호 구동부(510)에 입력되면, 터치 신호 구동부(510)는 입력된 TX1~TXn의 터치 드라이빙 신호를 생성한다.
그리고, 터치 신호 구동부(510)는 생성된 터치 드라이빙 신호를 복수의 드라이빙 전극 라인(112)을 통해 복수의 터치 드라이빙 전극(110)으로 인가한다.
이때, 터치 드라이빙 신호의 하이(high) 전압은 일정한 전압 값으로 출력되고, 터치 드라이빙 신호의 로우(low) 전압은 공통 전압(Vcom)과 동일한 레벨로 출력된다.
스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 터치 구동 모드를 지시하는 제2 동기 신호가 입력되면, 터치 센싱 전극(120)이 터치 센싱부(520)와 연결되어 터치 센싱 신호를 복수의 센싱 전극 라인(122)을 통해 복수의 센싱 전극(120)으로부터 수신한다.
또한, 스위칭부(230)로 패널의 구동 모드가 터치 구동 모드를 지시하는 제2 동기 신호가 입력되면, 복수의 더미 전극(130)이 기준 전압 생성부(240)와 연결되어 기준 전압을 복수의 더미 전극 라인(132)을 통해 복수의 더미 전극(130)에 공급한다.
여기서, 스위칭부(230)는 복수의 터치 센싱 전극(120) 및 복수의 더미 전극(130)과 연결된 복수의 스위치(232)를 포함하며, 복수의 스위치(232) 각각은 복수의 터치 센싱 전극(120) 및 복수의 더미 전극(130)과 대응되게 연결될 수 있다.
상술한 공통 전압의 스위칭 기능을 디스플레이 드라이버 IC에 내장함으로써 터치 IC를 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 드라이빙 전극 라인(112)을 패널의 상단부 비표시 영역으로 연장함으로써, 패널의 좌우 베젤 및 하부 베젤을 줄일 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치의 화소 구조를 나타내는 도면이다. 이하에서는 도 9 내지 도 11을 참조하여, 터치 드라이빙 전극(110) 및 터치 센싱 전극(120)의 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 9는 도 2 및 도 4에 도시된 A 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 터치 드라이빙 전극(TX1, TX2) 각각은 복수의 서브 드라이빙 전극(111)을 포함하고 있으며, 복수의 서브 드라이빙 전극(111) 각각은 6개의 단위 화소 영역(PA)과 중첩되어 있다. 또한, 터치 센싱 전극(RX)은 12개의 단위 화소 영역과 중첩될 수 있다. 하나의 단위 화소 영역(PA)은 레드, 그린, 블루 컬러를 표시하는 3개의 서브 픽셀들로 구성될 수 있다.
여기서, 터치 센싱 전극(RX)이 1개의 단위 화소 영역과 중첩되도록 일부만 도시되어 있으나, 실제로는 그 이상의 단위 화소 영역과 중첩되어 있다.
또한, 터치 드라이빙 전극 및 터치 센싱 전극의 크기는 단위 화소 영역의 크기 및 터치가 수행되는 손가락 등의 터치 면적 등을 고려하여 적절하게 조정될 수 있으므로, 터치 드라이빙 전극 및 터치 센싱 전극에 포함되는 단위 화소의 개수 또한 조정될 수 있다.
도 10은 도 2 및 도4에 도시된 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 드라이빙 전극 라인(112a, 112b)과 서브 드라이빙 전극(111)의 연결 관계를 설명하기 위한 단위 화소의 평면이다.
도 10을 참조하면, 교차하도록 형성된 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역에 복수의 화소 전극(105)이 형성된다.
게이트 라인(GL)으로부터 연장된 게이트 전극(G)과, 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스 전극(S)과, 컨택홀(CH1)을 통해 화소 전극(105)과 연결된 드레인 전극(D) 및 이들 사이에 위치한 액티브층(AL)으로 박막트랜지스터(TFT)가 구성된다.
또한, 공통 전극인 서브 드라이빙 전극(111)은 일정한 간격을 두고 길게 형성된 복수의 슬릿들(TO)을 포함한다. 이와 같이, 공통 전극에 각각 복수의 슬릿(TO)을 형성하면, 이러한 복수의 슬릿(TO)을 통해 화소 전극(105)과 공통 전극 사이에 프린지 필드(fringe field)가 형성되어 액정을 프린지 필드 스위칭 모드(fringe field switching mode)로 구동할 수 있게 된다.
한편, 복수의 드라이빙 전극 라인(112a, 112b)은 데이터 라인(DL)과 평행하게 형성되어 있으며, 컨택홀(CH2)을 통해 드라이빙 전극 라인(112a, 112b)과 서브 드라이빙 전극(111)이 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 각각의 터치 드라이빙 전극에 포함된 서브 드라이빙 전극과 연결된 터치 드라이빙 라인은 다른 터치 드라이빙 전극에 포함된 서브 드라이빙 전극과는 연결되지 않는다.
한편, 도 9에는 드라이빙 전극 라인(112a, 112b)이 데이터 라인(DL)을 따라 모두 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 서브 드라이빙 전극(111)과 연결되는 지점부터 터치 드라이빙 라인이 형성될 수 있다. 다시 말해, 서브 드라이빙 전극과 터치 드라이빙 라인이 연결된 컨택홀(CH2)에서부터 터치 드라이빙 라인이 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 단위 화소 구조는 구동 전극에 포함된 단위 화소를 예를 들어 설명하였으나, 센싱 전극에 포함된 단위 화소 또한 도 11과 동일 또는 유사한 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 터치 센싱 전극(120)과 터치 센싱 라인(122)이 연결되는 지점은 도 10에 도시된, 터치 드라이빙 전극과 터치 드라이빙 라인이 방법과 동일 또는 유사하게 컨택홀(CH2)을 통해 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 드라이빙 전극 라인(112)과 서브 드라이빙 전극(111)의 연결 관계를 설명하기 위한 서브 화소 영역의 단면도이다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 패널의 하부 기판은 하부 베이스 기판(101) 상에 게이트 전극(G), 액티브층(AL), 소스 전극(S), 드레인 전극(D), 화소 전극(105), 드라이빙 전극 라인(112) 및 서브 드라이빙 전극(111, 공통 전극)이 형성되어 있다. 각 레이어를 절연시키기 위해, 게이트 절연막(102), 버퍼 PAS(Buffer PAS)(103), PAC(104) 및 PAS(106) 등이 적층되어 있다. 또한, 공통 전극인 서브 드라이빙 전극(111)은 일정한 간격을 두고 길게 형성된 복수의 슬릿들(TO)을 포함한다.
여기서, 드레인 전극(D)은 버퍼 PAS(103) 및 PAC(104)에 형성된 컨택홀(CH1)을 통해 화소 전극(105)과 연결되어 있다. 또한, 드라이빙 전극 라인(112)은 서브 드라이빙 전극(111)과 컨택홀(CH2)을 통해 연결된 금속층으로 형성되며, 화소 전극(105)과 동일 층에 형성될 수 있다.
또한, 하나의 터치 드라이빙 전극에 포함된 서브 드라이빙 전극(111)과 연결되어 있는 드라이빙 전극 라인(112)이 다른 구동 전극에 포함된 서브 드라이빙 전극의 하단을 지나갈 때에는, PAS(106) 등과 같은 절연 물질에 의해 다른 구동 전극 배선 및 다른 서브 드라이빙 전극과 절연되어 있기 때문에, 다른 구동 전극 배선 및 다른 서브 드라이빙 전극과는 어떠한 접촉도 발생되지 않는다.
또한, 서브 드라이빙 전극(111)이 드라이빙 전극 라인(112)과 연결되기 위해서, PAS(106)에 형성되어 있는 컨택홀(CH2)을 통해 서브 드라이빙 전극(111)이 드라이빙 전극 라인(112)과 연결될 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예들에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 패널의 좌우 베젤을 줄여 디자인 미감을 향상시킬 수 있다. 또한, 패널의 하부 베젤을 줄여 디자인 미감을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치는 터치 드라이빙(Tx) 신호를 발생시키는 구동 회로를 디스플레이 패널에 내장하여 터치 IC의 크기를 줄이고, 비용을 저감시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 터치 스크린 패널 110: 터치 드라이빙 전극
111: 서브 드라이빙 전극 112: 터치 드라이빙 라인
120: 터치 센싱 전극 122: 터치 센싱 라인
130: 더미 전극 132: 더미 전극 라인
140: 공통 라인 150: 공통 전압 라인
200: 디스플레이 드라이버 IC 300: 터치 IC
400: FPC 510: 터치 신호 구동부
520: 터치 센싱부

Claims (13)

  1. 패널의 상단부 비표시 영역에서 전기적으로 연결되어 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극을 포함하며, 상기 패널의 게이트 라인 방향으로 나란하게 형성되는 복수의 터치 드라이빙 전극과, 상기 복수의 서브 드라이빙 전극 사이에 위치하며 상기 패널의 데이터 라인 방향으로 나란하게 형성된 복수의 터치 센싱 전극을 포함하는 터치 스크린;
    상기 패널의 상단부 비표시 영역에 형성되고, 상기 패널의 구동 모드에 따라 상기 터치 드라이빙 전극에 터치 드라이빙 신호를 공급하거나, 공통 전압을 인가하는 터치 신호 구동부;
    상기 패널의 외부 또는 하단부 비표시 영역에 형성되고, 상기 터치 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하고, 상기 공통 전압을 생성하여 터치 드라이버의 송신부와 상기 복수의 터치 센싱 전극에 공급하는 디스플레이 드라이버 IC;
    상기 센싱 신호에 기초하여 터치 여부를 감지하는 터치 센싱부;
    상기 패널의 상단부 비표시 영역에서 상기 게이트 라인 방향으로 형성되며, 상기 하나의 터치 드라이빙 전극을 구성하는 복수의 서브 드라이빙 전극을 전기적으로 연결하는 복수의 공통 라인; 및
    상기 복수의 터치 센싱 전극으로부터 상기 데이터 라인 방향으로 연장된 복수의 센싱 전극 라인을 포함하며,
    상기 복수의 센싱 전극 라인은 상기 복수의 공통 라인과 교차하지 않으면서 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 공통 라인은 상기 패널의 표시 영역과 상기 터치 신호 구동부 사이에 배치된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 패널의 좌측부와 우측부 비표시 영역에 형성되며, 상기 디스플레이 드라이버 IC에서 생성된 상기 공통 전압을 상기 터치 신호 구동부에 공급하는 복수의 공통 전압 라인을 더 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 서브 드라이빙 전극 각각으로부터 상기 데이터 라인 방향으로 연장된 복수의 드라이빙 전극 라인을 더 포함하고,
    상기 복수의 드라이빙 전극 라인은 상기 터치 신호 구동부와 연결된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 드라이빙 전극 라인은 상기 패널의 표시 영역에서 상기 복수의 서브 드라이빙 전극과 컨택홀을 통해 연결된 금속층으로 형성되며, 절연층을 사이에 두고 상기 데이터 라인과 중첩되도록 형성된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 공통 전압 라인 중 일부는 상기 복수의 공통 라인과 중첩되지 않으면서 상기 좌측부 비표시 영역을 통해 상기 상단부 비표시 영역으로부터 상기 하단부 비표시 영역 쪽으로 연장되어 상기 디스플레이 드라이버 IC를 상기 터치 신호 구동부에 연결하고,
    상기 복수의 공통 전압 라인 중 나머지는 상기 복수의 공통 라인과 중첩되지 않으면서 상기 우측부 비표시 영역을 통해 상기 상단부 비표시 영역으로부터 상기 하단부 비표시 영역 쪽으로 연장되어 상기 디스플레이 드라이버 IC를 상기 터치 신호 구동부에 연결하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 드라이빙 전극 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 구성되고,
    상기 복수의 터치 센싱 전극 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 구성된, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    상기 공통 전압을 생성하는 공통 전압 생성부; 및
    상기 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 상기 복수의 터치 센싱 전극이 상기 공통 전압 생성부 또는 상기 터치 센싱부와 연결되도록 스위칭하는 스위칭부를 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 복수의 터치 센싱 전극과 연결되어 있는 복수의 스위치를 포함하며,
    상기 복수의 스위치 각각은,
    상기 복수의 센싱 전극과 대응되게 연결되어 있는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 동기 신호가 상기 패널의 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1 동기 신호이면, 상기 복수의 터치 센싱 전극을 상기 공통 전압 생성부와 연결시키고,
    상기 동기 신호가 상기 패널의 터치 구동 모드를 지시하는 제2 동기 신호이면, 상기 복수의 센싱 전극을 상기 터치 드라이버의 수신부와 연결시키는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는 상기 동기 신호를 생성하는 동기 신호 생성부를 더 포함하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는,
    터치를 센싱하기 위한 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부를 더 포함하고,
    상기 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 상기 기준 전압을 상기 복수의 터치 센싱 전극에 공급하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 센싱 전극 사이에 나란히 형성된 복수의 더미 전극을 더 포함하고,
    상기 기준 전압 생성부는, 상기 구동 모드를 지시하는 동기 신호에 따라 상기 복수의 더미 전극에 공통 전압을 공급하거나 또는 상기 기준 전압을 공급하는, 터치 스크린 일체형 디스플레이 장치.
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