KR102202799B1 - 터치 스크린 일체형 표시장치 - Google Patents

터치 스크린 일체형 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함하며, 상기 복수의 구동 전극 각각은 복수의 구동 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일하며, 상기 복수의 센싱 전극 각각은 복수의 센싱 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일할 수 있다.

Description

터치 스크린 일체형 표시장치{DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치에 관한 것이다.
터치 스크린은 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 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) 등과 같은 표시장치에 설치되어 사용자가 표시장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.
특히, 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기의 슬림화를 위해 표시장치의 내부에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 내장하는 패널 내장형(In-cell type) 터치 스크린 일체형 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
이러한 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치는 미국등록특허 US 7,859,521에 개시된 바와 같이, 디스플레이용 공통 전극들을 복수의 터치 구동 영역과 복수의 터치 센싱 영역으로 분할하여 터치 구동 영역과 터치 센싱 영역 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 발생되도록 함으로써 터치 시 발생하는 상호 정전용량의 변화량을 측정하여 터치 여부를 인식한다.
이러한, 패널 내장형 터치 스크린 일체형 표시장치는 터치 구동 영역의 구동 전극으로 구동 전극 배선을 통해 공통 전압 또는 구동 펄스를 인가하고, 터치 센싱 전극 영역으로 센싱 전극 배선을 통해 공통 전압을 인가하거나 또는 센싱 신호를 수신한다.
그러나, 구동 전극 배선 및 센싱 전극 배선이 터치 IC로부터의 길이가 차이에 따른 저항 값의 편차가 발생함에 따라 채널 별로 터치 센싱 값이 차이가 발생한다. 결국, 채널 별로 터치 센싱 감도의 편차가 발생하여 터치 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동 전극 배선 및 센싱 전극 배선의 저항 편차를 보상할 수 있는 터치 스크린 일체형 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 일 예는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함하며, 상기 복수의 구동 전극 각각은 복수의 구동 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일하며, 상기 복수의 센싱 전극 각각은 복수의 센싱 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 다른 예는 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 복수의 구동 전극 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극으로 인가하고, 상기 공통 전압을 복수의 센싱 전극 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC; 및 연성회로기판을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 타이밍 펄스를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 출력하고, 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 전달되는 상기 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC를 포함하며, 상기 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값 편차 및 상기 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값 편차를 보상하는 저항 편차 보상부가 상기 디스플레이 드라이버 IC 또는 상기 연성 회로기판에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 채널 별 구동 전극 배선 간의 저항 편차 및 센싱 전극 배선 간의 저항 편차를 보상함으로써 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1에 도시된 패널 내부의 구체적 형상의 일 예를 보여주는 도면;
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 도 1에 도시된 패널 내부의 구체적 형상의 다른 예를 보여주는 도면;
도 5 및 도 6은 도 1및 도 4에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성의 예들을 보여주는 도면; 및
도 7 및 도 8은 도 1 및 도 4에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC 사이의 연성회로기판의 일 예를 보여주는 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
한편, 이하에서는 설명의 편의상 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치가 액정표시장치 것으로 일 예를 들어 설명하기로 하며, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전계 방출 표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계발광 표시장치, 전기영동 표시장치 등 다양한 표시장치에 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치의 일반적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 일 예를 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 패널 내부의 구체적 형상의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 일체형 표시장치는 패널(100), 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)를 포함한다.
먼저, 패널(100)은 터치 스크린(110)이 내장되어 있으며, 터치 스크린(110)은 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)을 포함한다.
복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 구동 전극 배선(1122) 및 복수의 센싱 전극 배선(1142)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)은 터치 스크린 일체형 표시장치가 디스플레이 구동 모드로 동작시에는 공통 전극의 기능을 수행하며, 터치 구동 모드로 동작시에는 각각 터치 구동 전극 및 터치 센싱 전극의 기능을 수행할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구동 전극 및 센싱 전극은 공통 전극으로서 디스플레이 전극 기능뿐만 아니라 터치 전극 기능을 함께 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 구동 전극(112)은 패널의 게이트 라인(미도시) 방향인 가로 방향으로 나란하게 형성되며, 복수의 센싱 전극(114)은 복수의 서브 구동 전극(1120) 사이에 위치하며, 패널의 데이터 라인(미도시) 방향인 세로 방향으로 나란하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극(112)은 제1구동 전극(TX #1) 내지 제m구동 전극(TX #m)으로 이루어지며, 각각의 구동 전극은 (n+1)개의 서브 구동 전극(1120)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 센싱 전극(114)은 제1센싱 전극(RX #1) 내지 제n센싱 전극(RX #n)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 서브 구동 전극(1120)은 하나의 구동 전극을 구성하기 위해, 복수의 구동 전극 배선(1122)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(120) 외부인 패널(100)의 비표시 영역(A)에서 전기적으로 연결될 수 있으며, 도시되지 않았지만, 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부에서 전기적으로 연결되거나 또는 패널(100)의 표시 영역에서 연결 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극 배선(1122)을 구동 전극 별로 선 폭을 서로 차이가 나도록 설계함으로써 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값을 동일하게 설정할 수 있다.
구체적으로, 복수의 구동 전극 배선(1122) 중 터치 IC와 거리가 제일 먼 구동 전극(TX#1)과 연결된 구동 전극 배선의 선 폭이 다른 구동 전극(TX#2)과 연결된 구동 전극 배선의 선 폭 보다 큰 것을 알 수 있다.
그리고, 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값 또한 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 복수의 센싱 전극 배선(1142)의 선 폭은 동일하지만, 각각의 저항 값은 동일할 수 있으며, 선 폭을 서로 차이가 나도록 설계함으로써 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값을 동일하게 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 패널 내에서 구동 전극 배선 및 센싱 전극 배선의 선 폭을 조정함으로써 채널 별 구동 전극 배선 간의 저항 편차 및 센싱 전극 배선 간의 저항 편차를 보상함으로써 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 복수의 구동 전극(112) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩 되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있으며, 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극은 액정 구동을 위한 공통 전극으로서의 기능을 하여야 하기 때문에 ITO 전극과 같은 투명물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 제1기간 동안 공통 전압(Vcom)을 생성하여 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 인가한다.
예를 들어, 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 경우, 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)은 디스플레이 전극의 기능을 수행하여야 하므로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 공통 전압을 인가할 수 있다.
또한, 패널(100)이 터치 구동 모드로 동작하는 제2기간 동안 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극(112)으로 인가하고, 복수의 센싱 전극(114)으로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 IC(300)로 전달한다.
예를 들어, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 터치 IC(300)가 생성한 타이밍 펄스를 이용하여 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극으로 인가할 수 있다. 여기서, 타이밍 펄스는 구동 펄스의 타이밍 정보만을 포함하고 있으며, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 구동 펄스의 타이밍 정보를 포함하고 있는 타이밍 펄스를 이용하여 구동 펄스를 생성할 수 있다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)에 영상을 출력하기 위해, 외부 시스템으로부터 전송되어오는 타이밍신호를 이용하여 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호 등을 생성하며, 입력된 영상 데이터 신호를 패널의 구조에 맞게 재정렬하는 기능을 수행한다.
이를 위해, 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 있다.
다음으로, 터치 IC(300)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다.
이를 위해 터치 IC(300)는 구동부(310) 및 센싱부(320)를 포함한다. 여기서, 터치 IC(300)는 연성인쇄회로기판(201)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
구동부(310)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다. 또한, 센싱부(320)에는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되며, 센싱부(320)에 포함된 연산 증폭기에 의해 센싱 전극에는 실질적으로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다.
따라서, 터치 IC(300)는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)을 기준으로 구동 전극과 센싱 전극 사이의 정전 용량 변화에 의한 전압 변동에 따라 터치 여부를 감지한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
디스플레이 드라이버 IC(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 공통 전압 생성부(210), 구동 펄스 생성부(220), 동기 신호 생성부(230), 스위칭부(240)를 포함할 수 있다.
먼저, 공통 전압 생성부(210)는 액정을 구동하기 위한 공통 전압(Vcom)을 생성하여 스위칭부(240)로 출력한다.
다음으로, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)의 구동부(310)에서 생성된 타이밍 펄스를 이용하여 구동 펄스를 생성한다. 여기서, 구동 펄스 생성부(220)는 전압을 변환하는 레벨 쉬프터(Level Shifter)일 수 있다.
또한, 구동 펄스 생성부(220)는 하이 레벨 전압으로 하이 레벨 구동 전압(VTX_HIGH)을 생성하며, 로우 레벨 전압으로 로우 레벨 구동 전압(VTX_LOW)을 생성할 수 있다.
그리고, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)가 생성한 타이밍 펄스의 타이밍 정보에 따라 구동 펄스를 생성할 수 있다.
구체적으로, 구동 펄스 생성부(220)는 타이밍 펄스가 로우 전압에서 하이 전압으로 상승 시 하이 레벨 구동 전압(VTX_HIGH)을 생성하고, 타이밍 펄스가 하이 전압에서 로우 전압으로 하강 시 로우 레벨 구동 전압(VTX_LOW)을 생성할 수 있다.
다음으로, 동기 신호 생성부(230)는 패널(100)의 구동 모드를 지시하는 동기 신호(Touch Sync)를 생성한다. 여기서, 동기 신호는 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호 및 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 포함할 수 있다.
예를 들어, 동기 신호 생성부(230)는 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 영상 출력 구간에는, 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호를 생성하여 스위칭부(240) 및 터치 IC(300)로 출력하고, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 구간에는 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 생성하여 스위칭부(240) 및 터치 IC(300)로 출력한다.
다음으로, 스위칭부(240)는 제1동기 신호가 입력되면 공통 전압 생성부(210)와 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극으로 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 또한, 스위칭부(240)는 제2동기 신호가 입력되면 구동 펄스 생성부(220)와 복수의 구동 전극이 연결되도록 스위칭하고, 터치 IC(300)의 센싱부(320)와 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극으로 구동 펄스가 인가되며, 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호가 수신된다.
터치 IC(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동부(310)에서 타이밍 펄스를 생성하여 구동 펄스 생성부(220)로 출력하며, 센싱부(320)로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가된다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(230)에서 생성된 동기 신호는 구동부(310) 및 센싱부(320)로 인가되며, 구동부(310) 및 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(230)에서 생성된 동기 신호(Touch Sync)에 따라 동작한다.
예를 들어, 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호가 입력되면, 구동부(310)는 제1구동 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)의 구동 펄스 생성부(230)로 출력하며, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지할 수 있다.
한편, 센싱부(320)는 복수의 센싱 전극(114) 각각에 대응되는 연산 증폭기(미도시) 및 아날로그 디지털 변환기(미도시, 이하, “ADC”라 함)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 연산 증폭기(미도시)는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되는 비반전 입력단, 복수의 센싱 전극 중 어느 하나와 연결되는 반전 입력단 및 ADC(미도시)와 연결되어 있는 출력단을 포함할 수 있다.
구체적으로, 연산 증폭기(미도시)의 비반전 입력단에 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되면, 연산 증폭기의 동작 특성상 반전 입력단은 비반전 입력단과 버츄얼 그라운드(Virtual Ground)를 형성하여야 하므로, 센싱 전극(114)에는 실질적으로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다.
그리고, 구동 전극(112)와 센싱 전극(114)는 전기적으로 연결되어 있지 않지만, 구동 전극(112)에 인가되는 구동 펄스에 의해 구동 전극(112)과 센싱 전극(114) 사이의 상호 정전 용량(CM)의 변화량이 발생한다. 연산 증폭기(미도시)는 이러한 상호 정전 용량의 변화량을 적분(integration)하여 전압의 형태로 ADC(미도시)로 출력하거나, 또는 상호 정전 용량의 변화량을 전압의 형태로 ADC(미도시)로 전달(transfer)할 수 있다.
ADC(미도시)는 연산 증폭기에서 출력된 전압을 디지털 코드로 변환한다. 또한, 센싱부(320)는 ADC(미도시)에서 변환된 상호 정전 용량의 변화량에 대한 디지털 코드를 분석하여 터치 여부를 감지하는 터치 분석부(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 1, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 다른 예를 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 4는 도 1에 도시된 패널 내부의 구체적 형상의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7의 구성 요소의 도면 부호는 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 도 1 내지 도 3과 동일한 도면 부호를 사용하기로 하며, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 일체형 표시장치는 패널(100), 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)를 포함한다.
먼저, 패널(100)은 터치 스크린(110)이 내장되어 있으며, 터치 스크린(110)은 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)을 포함한다.
복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 구동 전극 배선(1122) 및 복수의 센싱 전극 배선(1142)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극(112)은 제1구동 전극(TX #1) 내지 제m구동 전극(TX #m)으로 이루어지며, 각각의 구동 전극은 (n+1)개의 서브 구동 전극(1120)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 센싱 전극(114)은 제1센싱 전극(RX #1) 내지 제n센싱 전극(RX #n)으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 서브 구동 전극(1120)은 하나의 구동 전극을 구성하기 위해, 복수의 구동 전극 배선(1122)에 의해 디스플레이 드라이버 IC(120) 외부인 패널(100)의 비표시 영역(A)에서 전기적으로 연결될 수 있으며, 도시되지 않았지만, 디스플레이 드라이버 IC(120) 내부에서 전기적으로 연결되거나 또는 패널(100)의 표시 영역에서 연결 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 복수의 구동 전극 배선(1122)의 및 복수의 센싱 전극 배선(1142)는 도 2에 도시된 배선들과 다르게 동일한 선 폭으로 형성될 수 있다.
그리고, 복수의 구동 전극(112) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩 되도록 형성된 복수의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있으며, 복수의 센싱 전극(114) 각각은 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극은 액정 구동을 위한 공통 전극으로서의 기능을 하여야 하기 때문에 ITO 전극과 같은 투명물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 제1기간 동안 공통 전압(Vcom)을 생성하여 복수의 구동 전극(112) 및 복수의 센싱 전극(114)으로 인가한다.
또한, 패널(100)이 터치 구동 모드로 동작하는 제2기간 동안 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 생성하여 복수의 구동 전극(112)으로 인가하고, 복수의 센싱 전극(114)으로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 IC(300)로 전달한다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)에 영상을 출력하기 위해, 외부 시스템으로부터 전송되어오는 타이밍신호를 이용하여 게이트 제어 신호 및 데이터 제어 신호 등을 생성하며, 입력된 영상 데이터 신호를 패널의 구조에 맞게 재정렬하는 기능을 수행한다.
이를 위해, 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 있다.
다음으로, 터치 IC(300)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다.
이를 위해 터치 IC(300)는 구동부(310) 및 센싱부(320)를 포함한다. 여기서, 터치 IC(300)는 연성인쇄회로기판(201)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있다.
구동부(310)는 타이밍 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)로 인가하고, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지한다. 또한, 센싱부(320)에는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가되며, 센싱부(320)에 포함된 연산 증폭기에 의해 센싱 전극에는 실질적으로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가될 수 있다.
따라서, 터치 IC(300)는 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)을 기준으로 구동 전극과 센싱 전극 사이의 정전 용량 변화에 의한 전압 변동에 따라 터치 여부를 감지한다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 5 및 도 6은 도 1 및 도 4에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC의 구성의 예들을 보여주는 도면이다.
디스플레이 드라이버 IC(200)는 도 5에 도시된 바와 같이, 공통 전압 생성부(210), 구동 펄스 생성부(220), 동기 신호 생성부(230), 스위칭부(240) 및 저항 편차 보상부(250)를 포함할 수 있다.
먼저, 공통 전압 생성부(210)는 액정을 구동하기 위한 공통 전압(Vcom)을 생성하여 스위칭부(240)로 출력한다.
다음으로, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)의 구동부(310)에서 생성된 타이밍 펄스를 이용하여 구동 펄스를 생성한다.
또한, 구동 펄스 생성부(220)는 하이 레벨 전압으로 하이 레벨 구동 전압(VTX_HIGH)을 생성하며, 로우 레벨 전압으로 로우 레벨 구동 전압(VTX_LOW)을 생성할 수 있다.
그리고, 구동 펄스 생성부(220)는 터치 IC(300)가 생성한 타이밍 펄스의 타이밍 정보에 따라 구동 펄스를 생성할 수 있다.
다음으로, 동기 신호 생성부(230)는 패널(100)의 구동 모드를 지시하는 동기 신호(Touch Sync)를 생성한다. 예를 들어, 동기 신호 생성부(230)는 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하는 영상 출력 구간에는, 디스플레이 구동 모드를 지시하는 제1동기 신호를 생성하여 스위칭부(240) 및 터치 IC(300)로 출력하고, 패널이 터치 구동 모드로 동작하는 터치 센싱 구간에는 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호를 생성하여 스위칭부(240) 및 터치 IC(300)로 출력한다.
다음으로, 스위칭부(240)는 제1동기 신호가 입력되면 공통 전압 생성부(210)와 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극으로 공통 전압(Vcom)이 인가된다. 또한, 스위칭부(240)는 제2동기 신호가 입력되면 구동 펄스 생성부(220)와 복수의 구동 전극이 연결되도록 스위칭하고, 터치 IC(300)의 센싱부(320)와 복수의 센싱 전극이 연결되도록 스위칭하여, 결과적으로 복수의 구동 전극으로 구동 펄스가 인가되며, 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호가 수신된다.
다음으로, 저항 편차 보상부(250)는 스위칭부(240) 및 터치 IC(300) 사이에 연결되며, 복수의 구동 전극 배선 및 복수의 센싱 전극 배선에 대응되는 복수의 저항을 포함한다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 저항 편차 보상부(250)는 복수의 구동 전극 배선(1122) 각각과 대응되도록 구동 펄스 생성부(220)와 터치 IC(300)의 구동부(310) 사이에 연결되고, 복수의 센싱 전극 배선(1142) 각각과 대응되도록 스위칭부(240)와 터치 IC(300)의 센싱부(320) 사이에 연결되는 복수의 저항 (251)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 저항(251)의 저항 값은 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 구동 전극 각각과 대응되도록 AΩ, BΩ,…, CΩ 등 다른 값으로 설계될 수 있으며, 복수의 센싱 전극 각각과 대응되도록 DΩ, EΩ,…, FΩ 등 다른 값으로 디스플레이 드라이버 IC의 설계 시 고정될 수 있다.
한편, 저항 편차 보상부(250)는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 구동 전극 배선(1122) 각각과 대응되도록 구동 펄스 생성부(220)와 터치 IC(300)의 구동부(310) 사이에 연결되고, 복수의 센싱 전극 배선(1142) 각각과 대응되도록 스위칭부(240)와 터치 IC(300)의 센싱부(320) 사이에 연결되는 복수의 가변 저항 (253)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 가변 저항(253)의 저항 값은 도 6에 도시된 바와 같이 설정을 통해 복수의 구동 전극 각각과 대응되도록 A'Ω, B'Ω,…, C'Ω 등 다른 값으로 저항 값의 변경이 가능하며, 복수의 센싱 전극 각각과 대응되도록 D'Ω, E'Ω,…, F'Ω 등 다른 값으로 저항 값의 변경이 가능할 수 있다.
또한, 저항 편차 보상부는 도시되지는 않았지만, 복수의 구동 전극 배선(1122) 및 복수의 센싱 전극 배선(1142)과 스위칭부(240) 사이에 위치할 수 있다.
한편, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 저항 편차 보상부(250)와 연결된 레지스터(260)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사전 설정을 통해 레지스터(260)에는 복수의 가변 저항의 값 각각이 저장될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 도2에서와 같이, 패널 내부에서 구동 전극 배선 및 센싱 전극 배선의 선 폭을 조정하는 것이 아니라, 디스플레이 드라이버 IC 내부의 저항 편차 조정부를 통해 채널 별 구동 전극 배선 간의 저항 편차 및 센싱 전극 배선 간의 저항 편차를 보상할 수 있다.
터치 IC(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동부(310)에서 타이밍 펄스를 생성하여 구동 펄스 생성부(220)로 출력하며, 센싱부(320)로 터치 센싱 기준 전압(VRX_REF)이 인가된다.
그리고, 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(230)에서 생성된 동기 신호는 구동부(310) 및 센싱부(320)로 인가되며, 구동부(310) 및 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)의 동기 신호 생성부(230)에서 생성된 동기 신호(Touch Sync)에 따라 동작한다.
예를 들어, 터치 구동 모드를 지시하는 제2동기 신호가 입력되면, 구동부(310)는 제1구동 펄스를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)의 구동 펄스 생성부(230)로 출력하며, 센싱부(320)는 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 센싱 신호를 수신하여 터치 여부를 감지할 수 있다.
한편, 터치 IC(300)는 연성회로기판을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있으며, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 저항 편차 조정부가 디스플레이 드라이버 IC(200) 내부에 포함되는 않고, 연성회로기판에 저항 편차 조정부가 포함될 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 연성회로기판에 포함된 저항 편차 보상부에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 7 및 도 8은 도 1 및 도 4에 도시된 디스플레이 드라이버 IC 및 터치 IC 사이의 연성회로기판의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 터치 IC(300)는 연성회로기판(201)을 통해 디스플레이 드라이버 IC(200)와 연결될 수 있으며, 저항 편차 보상부(250)는 연상회로기판(201)에 포함될 수 있다.
예를 들어, 저항 편차 보상부(250)는 복수의 구동 전극 배선 및 복수의 센싱 전극 배선에 대응되도록 터치 IC(300)와 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결하는 복수의 연결 배선이며, 복수의 연결 배선의 저항 값은 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 구동 전극 각각과 대응되도록 A”Ω, B”Ω,…, C”Ω 등 다른 값으로 설계될 수 있으며, 복수의 센싱 전극 각각과 대응되도록 D”Ω, E”Ω, …, F”Ω 등 다른 값으로 연성회로기판의 설계 시 고정될 수 있다. 또한, 저항 편차 보상부(250)의 연결 배선은 도 7에 도시된 바와 같이, 선 폭이 서로 다르게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치는 연성회로기판 상의 연결 배선의 저항 값을 조정하거나 연결 배선의 선 폭을 조정함으로써 채널 별 구동 전극 배선 간의 저항 편차 및 센싱 전극 배선 간의 저항 편차를 보상함으로써 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 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 : 패널 110 : 터치 스크린
112 : 복수의 구동 전극 1120 : 복수의 서브 구동 전극
1122 : 복수의 구동 전극 배선 114 : 복수의 센싱 전극
1142 : 복수의 센싱 전극 배선 200 : 디스플레이 드라이버 IC

Claims (12)

  1. 단위 화소들이 배치된 표시 영역 및 상기 표시 영역에 인접하게 배치된 비표시 영역을 포함하고, 상기 표시 영역에 배치된 복수의 구동 전극 및 복수의 센싱 전극을 포함하는 패널; 및
    상기 패널이 디스플레이 구동 모드로 동작하면, 공통 전압을 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극으로 인가하며, 상기 패널이 터치 구동 모드로 동작하면, 타이밍 펄스에 따라 구동 펄스를 생성하여 상기 복수의 구동 전극으로 인가하며, 상기 복수의 센싱 전극으로부터 센싱 신호를 수신하는 디스플레이 드라이버 IC를 포함하며,
    상기 복수의 구동 전극 각각은 복수의 구동 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 구동 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일하며,
    상기 복수의 센싱 전극 각각은 복수의 센싱 전극 배선을 통해 상기 디스플레이 드라이버 IC와 연결되며, 상기 복수의 센싱 전극 배선 각각의 저항 값은 서로 동일하고,
    상기 복수의 구동 전극 배선은,
    상기 표시 영역과 중첩하여 연장된 영역의 전체에서 일정한 선 폭을 가지며, 길이가 긴 배선일수록 상기 선 폭이 더 크게 구성되고,
    상기 복수의 센싱 전극 배선은,
    상기 복수의 구동 전극 배선과 평행하게 연장되고, 길이가 긴 배선일수록 상기 선 폭이 더 크게 구성되며,
    상기 복수의 구동 전극 각각은,
    복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 복수의 블록 형태의 서브 공통 전극들로 구성되고,
    상기 복수의 센싱 전극 각각은,
    상기 서브 공통 블록들의 사이에 배치되고, 복수의 단위 화소 영역과 중첩되도록 형성된 하나의 블록 형태의 공통 전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극 배선 각각의 선 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 영역과 중첩하여 연장된 영역의 전체에서, 상기 디스플레이 드라이버 IC와 거리가 먼 구동 전극과 연결된 구동 전극 배선일수록 상기 선 폭이 더 큰 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센싱 전극 배선 각각의 선 폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이밍 펄스를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 출력하고, 상기 디스플레이 드라이버 IC로부터 전달되는 상기 센싱 신호를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 IC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 일체형 표시장치.
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