KR102195277B1

KR102195277B1 - 인 셀 터치 스크린 액정표시장치

Info

Publication number: KR102195277B1
Application number: KR1020130151714A
Authority: KR
Inventors: 신병욱
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2020-12-24
Also published as: KR20150066325A

Abstract

본 발명은 액정표시장치를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 터치 스크린과 별도의 부재에 구비되어 정전기 방출기능을 갖는 도전층을 생략한 터치 패널을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치는, 시분할 구동에 따라 디스플레이 구간 및 터치구간에서 Rx전극을 터치 구동부 및 접지전압단과 교번으로 접속시키는 구동회로를 추가함으로서 기존 정전기 방전기능이 포함된 편광판을 일반 편광판으로 대체시시켜 제조비용을 저감하고, 공정지연 및 불량률 상승문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

인 셀 터치 스크린 액정표시장치{IN-CELL TOUCH SCREEN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE }

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 터치 스크린과 별도의 부재에 구비되어 정전기 방출기능을 갖는 도전층을 생략한 터치 패널을 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 모바일 기기 등에 널리 이용되는 액정표시장치에는 화면상에 표시된 소정의 객체 또는 영역을 선택하기 위해서 키보드, 리모트 콘트롤 장치 등의 통상의 인터페이스 장치를 이용하는 방식 뿐만 아니라, 손가락 또는 스타일러스 펜(stylus pen)등으로 직접 화면의 영역을 선택하여 입력하는 터치 방식이 적용되고 있다.

터치 스크린을 포함하는 액정표시장치의 구현방식으로는, 표시패널과 별도로 터치감지를 위한 터치패널을 구비하여 표시패널상에 부착하는 구조 및 표시패널의 기판상에 터치전극 및 배선을 형성하여 하나의 패널로 구현하는 인-셀(in-cell)구조 등이 있으며, 특히 인-셀 구조가 적용된 액정표시장치는 민감한 터치감과 제조공정의 단순화 등의 이유로 각광 받고 있다.

이러한 인-셀 구조 터치 스크린을 포함하는 일체형 액정표시장치는, 디스플레이용 공통 전극들이 복수의 터치 구동 영역과 복수의 터치 센싱 영역으로 분할되어 터치 구동 영역과 터치 센싱영역 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 발생되도록 함으로써, 터치 시 발생하는 상호 정전용량의 변화량을 측정하여 터치 여부를 인식하게 된다. 즉, 인셀 구조 터치 스크린 액정표시장치는 디스플레이 기능과 터치 기능을 동시에 수행하기 위해, 디스플레이용 공통 전극들은 패널이 터치 구동모드로 동작시, 터치 전극의 기능을 함께 수행하게 된다.

이에 따라, 종래의 공통 전극을 이용하는 상호 정전용량 방식의 인셀 구조 터치 스크린 액정표시장치에서는 공통전극을 터치 구동에 필요한 Tx전극으로 이용하고, 이와 대응되는 Rx전극을 더 구비함으로서 터치 구조를 구현하게 되며, 디스플레이 구동 구간과 터치구동 구간을 시간적으로 분리하여, 디스플레이 구동 구간에서 발생하는 노이즈 성분이 터치 구동에 영향을 미치지 않도록 구성하게 된다.

즉, 디스플레이 구동구간에서는 Tx전극 및 Rx전극에 공통전압이 인가되어 표시패널에 구비되는 화소전극의 화소전압간의 전위차를 통해 영상을 표시한다. 또한, 터치 구동구간에서는 Tx전극에 기준전압을 중심으로 스윙하는 터치전압이 인가되고, Rx전극을 통해 수신되는 센싱신호를 이용하여 터치 구동부가 터치 여부를 감지하게 된다.

도 1은 종래의 인 셀 구조 터치 스크린 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 인 셀 구조 터치 스크린 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 합착되어 액정패널(10)을 구성하는 어레이기판(11) 및 컬러필터 기판(12)과, 어레이기판(11) 일측에 구비되는 제1 플렉서블 기판(17) 및 데이터 구동IC(20)와, 제1 플렉서블 기판(17)상에 구비되는 터치구동IC(30)와, 표시패널(10)의 전면 및 배면에 부착되는 제1 및 제2 편광판(31,32)과, 컬러필터 기판(12)의 상부에 형성되는 Rx전극(50)과, 터치구동IC(30)와 Rx전극(50)을 전기적으로 연결하는 제2 플렉서블 기판(37)을 포함한다.

이러한 인 셀 구조 터치스크린 액정표시장치에서는 공통전극의 역할과 터치전극의 역할을 하는 Tx전극(미도시)가 어레이기판(11)상에 형성되게 되며, 이와 대응하는 Rx전극(50)은 컬러필터 기판(12)의 상면에 형성되게 된다.

한편, 터치 스크린이 구비되지 않는 종래의 횡전계 구조 액정표시장치에서는 컬러필터기판(12)의 상면으로 정전기 유입이 지속됨에 따라 발생하는 백화현상을 방지하기 위해, 컬러필터기판(12)의 상면에 투명금속층을 형성하고 이를 어레이기판(11)상에 형성된 접지단자(ground terminal)에 접속시켜 유입되는 정전기를 방전하였다.

그러나, 전술한 인 셀 구조 터치스크린 액정표시장치에서는 컬러필터기판(12)의 상면으로 센싱신호를 수신하기 위한 RX전극(50)이 형성되어 있으므로, 이를 통해 정전기를 방전시키는 것은 불가능하며, 따라서, RX 전극(50)의 상부에 구비되는 제2 편광판(32)을 두 필름층(32a, 32c)사이에 도전층(32b)이 삽입된 구조로 준비하고, 도전테입 또는 은 도팅을 통한 와이어(29) 이용하여 어레이기판(11)과 접속시키는 방식을 적용하고 있다.

이러한 구조의 인 셀 터치 스크린 액정표시장치는, 제2 편광판(32)에 도전층(32b)이 삽입되는 구조로서 편광판 가격이 상승하게 되며, 액정표시장치의 제조공정에서 도전층(32b)과 어레이기판(11)간의 은 도팅 단계가 더 추가됨에 따라 공정시간이 지연되고 불량률이 높아지는 원인이 된다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 Rx 전극이 컬러필터 기판의 상면에 구비됨에 따라 정전기 방전을 위한 수단을 편광판에 포함시키는 구조에 따라 발생하는 제조비용증가, 공정지연 및 불량률 상승 등의 문제를 해결하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치는, 어레이기판 및 컬러필터기판이 합착되고, 상기 어레이기판 및 컬러필터 기판의 상면에 Tx 전극 및 Rx 전극이 각각 형성된 액정패널; 상기 어레이기판의 일측에 구비된 데이터구동IC 및 제1 플렉서블 기판; 상기 제1 플렉서블 기판상에 구비된 터치구동IC; 및 상기 Rx전극과 상기 터치구동IC를 연결하는 제2 플렉서블 기판을 포함한다.

또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치는, 영상을 표시하는 복수의 화소 및, 화면상의 터치된 위치를 센싱하는 복수의 Tx 전극 및 Rx 전극이 형성되어 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드로 시분할 구동하는 액정패널; 상기 복수의 화소를 구동하는 게이트 및 데이터 구동부; 상기 Tx 전극 및 Rx 전극을 통해 상기 표시패널상에 터치된 위치를 센싱하는 터치구동부; 상기 터치 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 상기 터치구동부에 연결하고, 상기 디스플레이 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 접지전압단과 연결하는 스위칭부; 상기 스위칭부를 온 또는 오프하는 방전제어부; 및 상기 게이트 및 데이터 구동부와 상기 방전제어부를 제어하는 타이밍 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치는, 시분할 구동에 따라 디스플레이 구간 및 터치구간에서 Rx전극을 터치 구동부 및 접지전압단과 교번으로 접속시키는 구동회로를 추가함으로서, 기존 정전기 방전기능이 포함된 편광판을 일반 편광판으로 대체시시켜 제조비용을 저감하고, 공정지연 및 불량률 상승문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 인 셀 구조 터치 스크린 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치의 전체구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 터치전극 및 터치구동IC의 연결구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치의 스위칭 부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치의 구동시의 신호파형의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치에 대한 일부분의 평면도와 단면도를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치의 전체구조를 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 인 셀 터치스크린 액정표시장치는, 영상을 표시하는 복수의 화소 및, 화면상의 터치된 위치를 센싱하는 복수의 Tx 전극 및 Rx 전극이 형성되어 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드로 시분할 구동하는 액정패널(100)과, 상기 복수의 화소를 구동하는 게이트 및 데이터 구동부(130,140)와, 상기 Tx 전극 및 Rx 전극을 통해 상기 액정패널(100)상에 터치된 위치를 센싱하는 터치구동부(150,160)와, 상기 터치 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 상기 터치구동부에 접속시키고, 상기 디스플레이 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 접지전압단과 연결시키는 스위칭부(170)와, 상기 스위칭부(170)를 온 또는 오프하는 방전제어부(180)과, 상기 게이트 및 데이터 구동부(130, 140)와 상기 방전제어부(180)를 제어하는 타이밍 제어부(190)를 포함한다.

액정패널(100)은 어레이기판 및 컬러필터 기판사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성되며, 역할에 따라 영상을 표시하는 표시패널부(110)와, 터치를 센싱하는 터치패널부(120)로 구분된다.

어레이기판의 상면에는 다수의 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL) 매트릭스 형태로 교차 형성되고, 그 교차지점에 다수의 화소영역이 정의된다. 각 화소영역에는 박막트랜지스터(Thin Flim Transitor)가 형성되어 있으며, 박막트랜지스터의 일 전극은 액정층을 사이에 두고 공통전극과 액정캐패시터를 이루는 화소전극과 연결된다.

이에 따라, 각 화소들은 박막트랜지스터가 턴-온됨에 따라 데이터신호가 화소전극에 인가되고 공통전극에 인가되는 공통전압(Vcom)과의 전계에 의해 액정층의 광 투과율이 변화하여 영상을 표시하게 된다. 여기서, 공통전극은 디스플레이 구동모드에서는 화소전극에 대응하는 전극의 역할을 하게 되며, 터치구동 모드에서는 터치 스크린의 Tx 전극의 역할을 하게 된다.

또한, 컬러필터 기판의 하면에는 블랙매트릭스(black matrix)와 컬러필터(color filter)가 형성되고, 상면에는 터치 스크린의 Rx 전극이 형성된다. 이러한 Rx 전극은 터치 구동모드에서는 터치 구동부(300)와 연결되어 센싱신호를 수신하는 역할을 하며, 디스플레이 구동모드에서는 접지전압이 인가됨으로서 컬러필터 기판에 유기된 정전기를 방전시키는 역할을 한다.

이러한 어레이기판 및 컬러필터기판은 소정거리 이격되어 서로 대향하는 면에 액정의 프리틸트 각을 설정하는 배향막이 형성되며, 그 사이에 액정층이 주입된다. 두 기판의 접합면에는 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 구비될 수 있다.

이러한 구조에 따라, 표시패널부(110)은, 디스플레이 구동모드에서 각 화소영역의 박막트랜지스터는 게이트 배선으로부터의 고전위의 게이트 구동신호가 인가됨에 따라 턴-온되며, 데이터배선(DL)으로부터 인가되는 데이터 신호를 액정캐패시터에 전달한다. 액정캐패시터의 두 전극은 화소전극 및 공통전극으로 이루어지며, 화소전극에 데이터 신호가 인가되고 공통전극에 직류 파형의 공통전압(Vcom)이 인가됨에 따라 영상을 표시하게 된다.

그리고, 상기 박막트랜지스터는 게이트배선으로부터 저전위의 게이트 구동신호가 인가되는 경우 턴-오프되어 액정캐패시터에 충전된 전압이 디스플레이 구동모드 기간동안 유지되게 된다. 여기서, 상기 액정캐패시터는 충전된 화소전압이 일정기간 전위가 안정적으로 유지되어야만 하며, 이를 위해 각 화소는 액정캐패시터와 전기적으로 연결되는 스토리지 캐패시터를 더 구비할 수 있다.

또한, 터치패널부(120)은 터치 구동모드에서 상기 공통전극으로 Tx 배선(TxL)을 통해 직류파형의 공통전압이 아닌, 터치 센싱을 위한 교류 파형의 터치전압(Vts)이 공급됨에 따라 공통전극이 Tx전극으로 구동하게 된다. 터치 구동모드 기간동안 화면에 터치가 발생한 경우 Tx 전극에 대응하는 Rx전극에서 전압변동이 발생하고, 이에 따른 센싱신호가 Rx 배선(Rxl)을 통해 Rx 구동부(160)에 제공됨에 따라 터치된 위치를 판단하게 된다.

게이트 구동부(130)는 게이트 배선(GL)을 통해 액정패널(100)과 연결되는 복수의 스테이지로 이루어지는 쉬프트 레지스터로서, 액정패널(100)의 어레이기판상에 형성되는 복수의 박막트랜지스터로 구성될 수 있다. 게이트 구동부(130)는 타이밍 제어부(190)로부터 게이트 제어신호(GCS)에 대응하여 하나의 게이트배선(GL) 단위씩 순차적으로 고전위의 게이트 구동신호를 출력하게 된다.

고전위의 게이트 구동신호는 화소영역에 구비된 박막트랜지스터를 턴-온(turn-on)하며, 이에 동기하여 데이터 구동부(140)로부터 공급되는 아날로그 파형의 데이터 신호가 각 박막트랜지스터에 접속된 액정캐패시터로 인가되게 된다. 여기서, 고전위의 게이트 구동신호는 1 수평기간(1H)씩 중첩없이 출력되거나 또는, 화소(px)의 충전시간을 보다 확보하기 위해 2 수평기간(2H)이상으로 일부구간이 서로 중첩되도록 출력될 수 있다.

이러한 게이트 구동부(130)를 구동하기 위한 게이트 제어신호(GCS)로는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클록(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블 신호(Source Output Enable)등이 있다.

데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(190)로부터 데이터 제어신호(DCS)와, 디지털형태의 영상데이터(RGB)를 순차적으로 수신하고, 기준전압을 참조하여 영상 데이터(RGB)를 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환한다. 데이터 신호는 하나의 수평선상의 화소(PX)들에 대응되도록 래치되어 게이트 구동신호에 동기하여 모든 데이터배선(DL)을 통해 동시에 액정패널(100)에 입력된다.

이러한 데이터 구동부(140)를 구동하기 위한 데이터 제어신호(DCS)로는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock) 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable), 극성반전신호(POL, polarity)등이 있다.

터치 구동부(150, 160)는 타이밍 제어부(190)로부터 수신한 센싱 제어신호(SCS)에 대응하여 액정패널(100)에 대한 터치 유무를 검출하고, 액정패널(100)상에서 그 터치된 위치를 구하는 기능을 수행한다.

특히, 터치 구동부(150, 160)는 Tx 전극에 터치 감지를 위한 터치전압을 공급하는 Tx 구동부(150)와, 터치 발생시 그 위치에 관한 센싱신호를 수신하는 Rx 구동부(160)로 구분된다.

Tx 구동부(150)는 터치 구동모드 구간에서 Tx배선(TxL)을 통해 터치센싱을 위한 기준전압을 중심으로 스윙하는 파형의 터치전압을 공급하여 Tx 전극을 활성화시키고, 디스플레이 구동모드 구간에서는 공통전압을 공급하여 공통전극을 활성화시키게 된다.

Rx 구동부(160)는 터치 구동모드 구간에서는 Rx배선(RxL)을 통해 센싱신호를 수신하여 그 센싱신호의 파형변화에 따라 터치패널부(120)상에서 터치가 발생한 위치를 판단하게 된다. 또한, 디스플레이 구동모드 구간에는 비활성화 상태로 전환되어 터치 센싱 구동을 수행하지 않게 된다.

스위칭부(170)는 복수의 스위칭 소자들을 포함하며, 터치패널부(120)와 Rx 구동부(160) 사이에 구비되어 Rx 전극을 Rx 구동부(160) 또는 접지전압(GND)단과 선택적으로 연결하는 역할을 한다. 상세하게는, 터치구동 구간에서는 Rx 전극은 센싱신호를 수신하는 역할을 함에 따라 Rx 전극과 Rx 구동부(160)을 연결하는 Rx배선을 단락시키고, 디스플레이 구동구간에서는 Rx 배선을 접지전압(GND)단과 단락시킴으로서 Rx 전극을 액정패널(100)에 유기되는 정전기의 방전기능을 하는 전극의 역할을 하도록 제어하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 터치전극 및 터치구동IC의 연결구조를 나타내는 도면으로서, 도 3을 참조하면, Tx 전극 및 Rx 전극은, 서로 수직 교차하는 방향으로 형성되며, Tx 전극은 하부 어레이기판상에 형성되고, Rx 전극은 상부 컬러필터 기판(120)의 상면에 형성된다. 또한, Tx 전극 및 Rx 전극은 각각 Tx배선(TxL) 및 Rx배선(RxL)을 통해 일측에 배치된 터치구동IC(300)에 연결된다.

여기서, 터치구동IC(300)는 Tx 구동부(150), Rx 구동부(160) 및 스위칭 부(170)를 내장한 형태로 구현될 수 있으며, 또는 스위칭부(170)는 컬러필터 기판(120)상에 박막트랜지스터 형태로 실장될 수도 있다.

다시 도 2를 참조하면, 스위칭부(170)를 제어하는 방전제어부(180)는 타이밍제어부(190)의 방전제어신호(ds)에 대응하여 상기 스위칭부(170)의 구동을 제어하는 역할을 한다.

그리고, 타이밍 제어부(190)는 외부시스템(미도시)로부터 인가되는 영상데이터(RGB)와, 클록신호(CLK), 수평 및 수직 동기신호(Hsync, Vsync)등의 타이밍신호를 인가받아, 각 구동부(130 ~ 180)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS), 데이터 제어신호(DCS) 및 센싱 제어신호(SCS) 등을 생성한다. 특히, 본 발명의 타이밍 제어부(190)는 디스플레이 구동모드와 터치 구동모드의 시점에 대응하여 각각 액정패널(100)의 Rx 전극을 접지전압(GND)단 및 Rx 구동부(160)에 접속하도록 제어하는 방전제어신호(ds)를 생성하여 방전제어부(180)에 인가한다.

이에 따라, 본 발명의 인 셀 터치 스크린 액정표시장치는 구동모드에 따라 Rx 전극을 Rx 구동부 또는 접지전압단에 선택적으로 연결함으로서 편광판의 금속층과 같이 별도로 구비되는 정전기 방전용 부재를 생략할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치의 스위칭부의 구조를 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치스크린 액정표시장치의 스위칭 부의 구조를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 인 셀 터치스크린 액정표시장치에서는 Rx 전극(미도시)과 연결된 Rx 배선(RxL1, RxL2) 사이에 복수의 스위칭 소자(SW)를 포함하는 스위칭부(170)와, 이를 제어하는 방전제어부(180)를 포함한다.

특히, Rx배선(RxL1, RxL2)은 Rx 전극과 연결되어 센싱신호(Rx1 ~ Rx n, n은 자연수)를 수신하는 제1 배선(RxL1) 및 Rx 구동부(160)와 연결되는 제2 배선(RxL2)으로 나누어 구성하고, 제1 배선(RxL1)을, 제2 배선(RxL2) 및 접지전압(GND)이 인가되는 접지전압배선(GNL) 중 어느 하나와 선택적으로 접속하도록 스위칭 부(170)를 구성할 수 있다.

또한, 스위칭 부(170)는 방전제어부(180)의 제어에 따라 동작하게 되는데, 여기서, 방전제어부(180)는 타이밍 제어부(190)로부터 출력되는 방전제어신호(ds)에 대응하여 복수의 스위칭 소자(sw)의 접속상태를 제어하게 된다. 상기 방전제어신호(ds)는 액정표시장치의 디스플레이 구동모드 구간 및 터치 구동모드 구간을 식별할 수 있는 클록신호 등에 동기하는 신호일 수 있다. 더불어 Rx 구동부(160)은 방전제어신호(ds)을 통해 현재 구동모드를 판단하고, 터치 구동모드 구간에서는 센싱신호(Rx1 ~ Rx n)를 수신하여 터치 위치를 검출하고, 디스플레이 구동모드에서는 비활성화(disable) 상태로 전환된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치의 구동시의 신호파형의 일 예를 나타낸 도면이다.

본 발명의 액정표시장치는 1 프레임 기간(1 frame)동안 디스플레이 구동 모드 구간 및 터치 구동 모드구간로 나누어 구동하게 된다. 1 프레임은 16.7ms 로 설정되므로 두 구간은 각각 8.35ms 로 설정될 수 있으나, 디스플레이 구동모드를 터치 구동모드 구간보다길게 설정하여 화질저하문제를 최소화하거나, 디스플레이 구동모드를 터치 구동보다 짧게 설정하여 터치센싱의 정확도 및 감도를 높이는 형태로 설정될 수 있다.

디스플레이 구동모드 구간에서는 Tx 전극에 직류파형의 공통전압(Vcom)을 인가하여 화소에 충전되는 화소전압과의 전압 차에 따라 액정층의 광 투과율을 조절함으로서 영상의 계조를 구현하게 된다. 이때, Rx 전극에는 접지전압(GND)을 인가하여 액정패널의 전면에 유기되는 정전기를 방전시키게 된다.

그리고, 터치 구동모드 구간에서는 Tx 전극에 기준전압을 중심으로 하여 스윙하는 파형의 터치전압을 공급하고, 이에 터치가 발생하는 경우 Rx 전극의 전위가 변함에 따라 이를 센싱신호로서 수신하여 터치 위치를 판단하게 된다.

따라서, 본 발명의 인 셀 터치 스크린 액정표시장치는, 디스플레이 구동모드 구간에서 Rx 전극을 정전기 방전수단으로 이용함에 따라 별도로 구비되는 정전기 방전수단을 생략할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치의 외관구조를 설명한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 스크린 액정표시장치에 대한 일부분의 평면도와 단면도를 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 본 발명의 인 셀 터치 스크린 액정표시장치는, 어레이기판(101) 및 컬러필터기판(102)이 합착되고, 상기 어레이기판(101) 및 컬러필터 기판(102)의 상면에 Tx 전극(105) 및 Rx 전극(106)이 각각 형성된 액정패널(100); 상기 어레이기판(101)의 일측에 구비된 디스플레이 구동IC(200) 및 제1 플렉서블 기판(270); 상기 제1 플렉서블 기판(270)상에 구비된 터치구동IC(300); 및 상기 Rx전극(106)과 상기 터치구동IC를 연결하는 제2 플렉서블 기판(370)을 포함한다.

어레이기판(101)의 상면에는 다수의 게이트배선, 데이터배선(DL) 박막트랜지스터(Thin Flim Transitor)를 포함하는 화소패턴이 형성되어 있으며, 이와 동일평면상으로 공통전극의 역할을 겸하는 Tx 전극(105)이 형성된다.

이에 따라, 데이터신호가 화소전극에 인가되고 Tx 전극에 인가되는 공통전압(Vcom)과의 전계에 의해 액정층(103)의 광 투과율이 변화하여 영상을 표시하게 된다. 또한, 터치구동 모드에서는 터치전압이 인가됨으로서 터치 스크린의 Tx 전극(105)의 역할을 하게 된다.

또한, 어레이기판(101)의 일측에는 디스플레이 구동IC(200)가 본딩된다. 이러한 디스플레이 구동IC(200)는 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 타이밍 제어부 등을 포함할 수 있으며, 상기 게이트 구동부는 어레이기판(101)상에 박막트랜지스터 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이 구동IC(200)와 더불어, 어레이기판(101)의 끝단에는 제1 플렉서블 기판(270)이 본딩된다. 이러한 제1 플렉서블 기판(270)은 어레이 기판(101)상에 형성된 신호배선과 전기적으로 연결되어 액쟁패널(100) 내부의 화소패턴 및 디스플레이 구동IC(200)의 구동에 필요한 각종 신호를 외부시스템(미도시)과 송수신하게 된다.

특히, 제1 플렉서블 기판(270)의 일측단에는 화면 터치 검출을 위한 터치 구동IC(300)가 구비된다. 이러한 터치구동IC(300)에는 액정패널(100)상에 터치된 위치를 센싱하는 터치구동부와, 터치 구동모드에서 Rx 전극(106)을 상기 터치구동부에 연결하고, 디스플레이 구동모드에서 Rx 전극(106)을 접지전압단에 연결하는 스위칭부와, 상기 스위칭부를 온 또는 오프하는 방전 제어부를 포함한다. 또한, 터치구동IC(300)의 스위칭부는 제1 플렉서블 기판(270)상에 형성된 접지전압라인(GNL)과 전기적으로 연결되어 Rx 전극(106)에 유입된 정전기를 방전시키는 통로 역할을 한다.

컬러필터 기판의 하면에는 블랙매트릭스 및 컬러필터(미도시)가 형성되고, 상면에는 터치 스크린의 Rx 전극(106)이 형성된다. 이러한 Rx 전극(106)은 터치 구동모드에서는 터치 구동부(300)와 연결되어 센싱신호를 수신하는 역할을 하며, 디스플레이 구동모드에서는 접지전압이 인가됨으로서 컬러필터 기판에 유기된 정전기를 방전시키게 된다.

또한, 어레이 기판(101) 및 컬러필터 기판(102)의 상면에는 제1 편광판(108) 및 제2 편광판(109)이 부착되며, Rx 전극(106)은 컬러필터 기판(102)과 제2 편광판(109) 사이에 위치하게 된다. 특히, Rx 전극(106)의 끝단 부분은 제2 편광판(109)으로부터 일부 노출되며, 그 노출부와 터치구동IC(300)가 제2 플렉서블 기판(370)을 통해 전기적으로 연결되게 된다.

이러한 구조에 따라, 종래 제2 편광판(도 1의 32)을 별도로 구비되는 금속층의 방전부재가 생략된 일반적인 구조의 제2 편광판(109)으로 대체할 수 있게 된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 액정패널 110 : 표시패널부
120 : 터치패널부 130 : 게이트 구동부
140 : 데이터 구동부 150 : Tx 구동부
160 : Rx 구동부 170 : 스위칭부
180 : 방전제어부 190 : 타이밍 제어부

Claims

어레이기판 및 컬러필터기판이 합착되고, 상기 어레이기판 및 컬러필터 기판의 상면에 Tx 전극 및 Rx 전극이 각각 형성된 액정패널;
상기 어레이기판의 일측에 구비된 데이터구동IC 및 제1 플렉서블 기판;
상기 제1 플렉서블 기판상에 구비된 터치구동IC; 및
상기 Rx전극과 상기 터치구동IC를 연결하는 제2 플렉서블 기판
을 포함하고,
상기 터치구동IC는,
상기 액정패널 상에 터치된 위치를 센싱하는 터치구동부;
터치 구동모드에서 상기 Rx 전극을 상기 터치구동부에 연결하고, 디스플레이 구동모드에서 상기 Rx 전극을 접지전압단에 연결하는 스위칭부를 포함하는
인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액정패널은,
상기 어레이기판의 상면으로 상기 Tx 전극과 동일평면상에 형성된 화소패턴;
상기 어레이 기판 및 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층;
상기 어레이기판의 하면 및 상기 Rx 전극을 덮으며 상기 컬러필터 기판의 상면에 각각 형성된 제1 및 제2 편광판
을 포함하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 Rx 전극은,
일측이 상기 제2 편광판으로부터 노출되어 상기 제2 플렉서블 기판과 접속하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치구동IC는,
상기 스위칭부를 온 또는 오프하는 방전 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 제1 플렉서블 기판 상에 형성된 접지전압배선과 상기 터치구동부를 상기 Rx 전극에 선택적으로 연결하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
영상을 표시하는 복수의 화소 및, 화면상의 터치된 위치를 센싱하는 복수의 Tx 전극 및 Rx 전극이 형성되어 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드로 시분할 구동하는 액정패널;
상기 복수의 화소를 구동하는 게이트 및 데이터 구동부;
상기 Tx 전극 및 Rx 전극을 통해 상기 액정패널 상에 터치된 위치를 센싱하는 터치구동부;
상기 터치 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 상기 터치구동부에 연결하고, 상기 디스플레이 구동모드에서는 상기 Rx 전극을 접지전압단과 연결하는 스위칭부;
상기 스위칭부를 온 또는 오프하는 방전제어부; 및
상기 게이트 및 데이터 구동부와 상기 방전제어부를 제어하는 타이밍 제어부
를 포함하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 터치구동부, 스위칭부 및 방전제어부는,
하나의 터치구동IC에 내장되는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 게이트 및 데이터 구동부와 상기 타이밍 제어부는, 하나의 디스플레이 구동IC에 내장되는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 스크린 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 터치구동부는,
상기 디스플레이 구동모드에서 상기 Tx 전극에 직류파형의 공통전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 터치구동부는,
상기 터치 구동모드에서 상기 Tx 전극에 기준전압을 중심으로 스윙하는 터치전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치구동부는,
상기 디스플레이 구동모드에서 상기 Tx 전극에 직류파형의 공통전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치스크린 액정표시장치.