KR102271113B1 - 표시 장치 및 터치 센서 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널 위에 배치되어 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 구동 전극, 상기 복수의 구동 전극 위에 배칭되어 제2 방향으로 연장되어 있는 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 구동 전극 각각의 일단에 연결되는 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 센싱 전극 각각에 연결되는 복수의 제2 감지 배선, 상기 복수의 구동 전극 중에서 일부 영역에 속하는 복수의 구동 전극 각각의 타단에 연결되는 복수의 제3 감지 배선, 및 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 검출 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 감지 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신하여 터치 위치를 검출하는 터치 제어부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 터치 센서{DISPLAY DEVICE AND TOUCH SENSOR}
본 발명은 표시 장치 및 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비표시 영역을 줄일 수 있는 표시 장치 및 터치 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display) 등의 표시 패널은 복수의 화소에 연결되어 있는 복수의 게이트 라인 및 복수의 데이터 라인을 포함한다. 복수의 화소는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 형성된다. 복수의 게이트 라인에 게이트 온 전압의 게이트 신호가 순차적으로 인가될 때, 게이트 온 전압의 게이트 신호에 대응하여 복수의 데이터 라인에 데이터 전압이 인가되어 복수의 화소에 영상 데이터가 기입된다.
터치 센서는 사용자의 터치 위치를 인지하여 사용자의 명령을 입력하는 입력 장치이다. 터치 센서는 표시 패널의 전면에 구비되어, 손이나 물체가 터치하는 위치를 파악하여 입력 신호를 판단한다. 터치 센서의 구현 방식 중 하나인 정전용량 방식이 주로 사용되고 있다. 정전용량 방식은 터치 여부에 따라 전극과 손가락 등의 도전성 물체 사이에 형성되는 정전용량의 변화를 감지하는 방식으로, 복수의 감지 라인에 터치 검출을 위한 터치 검출 신호를 순차적으로 인가하여 터치 위치의 정전용량의 변화를 감지한다.
최근에는 베젤의 폭을 최소화할 수 있는 표시 장치가 개발되고 있다. 즉, 영상이 표시되는 표시 영역 이외의 비표시 영역을 최소화하는 표시 장치가 개발되고 있다. 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 있어서, 터치 센서의 외곽부, 즉 비표시 영역에 배치되는 배선들은 표시 장치의 비표시 영역을 줄이는데 제약이 되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비표시 영역을 줄일 수 있는 표시 장치 및 터치 센서를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널 위에 배치되어 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 구동 전극, 상기 복수의 구동 전극 위에 배치되어 제2 방향으로 연장되어 있는 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 구동 전극 각각의 일단에 연결되는 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 센싱 전극 각각에 연결되는 복수의 제2 감지 배선, 상기 복수의 구동 전극 중에서 일부 영역에 속하는 복수의 구동 전극 각각의 타단에 연결되는 복수의 제3 감지 배선, 및 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 검출 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 감지 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신하여 터치 위치를 검출하는 터치 제어부를 포함한다.
상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극은 상기 표시 패널에서 영상이 표시되는 표시 영역에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
상기 표시 영역은 상기 복수의 구동 전극 중에서 상기 복수의 제1 감지 배선에만 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선에 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제2 영역으로 구분될 수 있다.
상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 영역의 외곽의 비표시 영역에 배치될 수 있다.
상기 터치 제어부는 제1 방향으로 연장되는 상기 복수의 구동 전극의 일단 측에 배치될 수 있다.
상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 영역을 우회하여 상기 비표시 영역에 배치될 수 있다.
상기 비표시 영역은 상기 표시 영역을 우회하는 상기 복수의 제3 감지 배선이 배치되는 배선 영역을 포함할 수 있다.
상기 배선 영역의 폭은 상기 제2 영역에 포함되는 복수의 구동 전극의 수에 비례할 수 있다.
상기 터치 제어부는 상기 제2 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호를 인가할 수 있다.
상기 터치 제어부는 상기 제1 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선을 통해 상기 제1 터치 검출 신호보다 높은 레벨의 제2 터치 검출 신호를 인가할 수 있다.
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각은 상기 표시 영역의 1/2일 수 있다.
상기 제1 영역이 상기 제2 영역보다 넓을 수 있다.
상기 제1 영역이 상기 제2 영역보다 좁을 수 있다.
상기 복수의 구동 전극, 상기 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 별도로 마련된 투명 기판 위에 배치될 수 있다.
상기 복수의 구동 전극, 상기 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 패널의 외측면에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 센서는 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 구동 전극, 제2 방향으로 연장되어 있는 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 구동 전극 각각의 일단에 연결되는 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 센싱 전극 각각에 연결되는 복수의 제2 감지 배선, 상기 복수의 구동 전극 중에서 일부 영역에 속하는 복수의 구동 전극 각각의 타단에 연결되는 복수의 제3 감지 배선, 및 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 검출 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 감지 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신하여 터치 위치를 검출하는 터치 제어부를 포함한다.
상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극이 배치되는 영역은 상기 복수의 제1 감지 배선에만 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선에 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제2 영역으로 구분될 수 있다.
상기 터치 제어부는 제1 방향으로 연장되는 상기 복수의 구동 전극의 일단 측에 배치되고, 상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극이 배치되는 영역을 우회하여 배치될 수 있다.
상기 터치 제어부는 상기 제2 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호를 인가할 수 있다.
상기 터치 제어부는 상기 제1 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선을 통해 상기 제1 터치 검출 신호보다 높은 레벨의 제2 터치 검출 신호를 인가할 수 있다.
터치 센서의 감지 효율을 향상시키면서 외곽부에 배치되는 감지 배선의 수를 줄일 수 있고, 이에 따라 표시 장치의 비표시 영역을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 비교예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 5는 다른 비교예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
도 7은 도 4의 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
도 8은 도 5의 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체에서, 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(10) 및 표시 패널(10) 위에 배치되는 터치 센서(30)를 포함한다.
표시 패널(10)은 복수의 표시 소자를 포함한다. 복수의 표시 소자는 유기 발광 디스플레이(OLED), 액정 디스플레이(LCD) 및 전계 발광 디스플레이(field emission display, FED)의 표시 소자 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 표시 패널(10)은 유기 발광 디스플레이, 액정 디스플레이 및 전계 발광 디스플레이 중 어느 하나의 표시 패널일 수 있다.
터치 센서(30)는 저항막 방식 터치 센서, 정전 용량식 터치 센서, 초음파식 터치 센서, 광 센서식 터치 센서, 전자유도식 터치 센서 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
이하, 표시 패널(10)은 액정 디스플레이의 표시 패널이고, 터치 센서(30)는 정전 용량식 터치 센서인 것을 예로 들어 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(10)은 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
하부 표시판(100)은 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 제1 기판(110) 위에 게이트선(gate line) 및 유지 전극선(storage line)이 형성되어 있다. 게이트선은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트선으로부터 돌출한 게이트 전극(124)을 가진다.
유지 전극선은 소정의 전압을 인가 받으며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 유지 전극선은 유지 전극선으로부터 뻗은 유지 전극(133)을 포함한다.
게이트 전극(124) 및 유지 전극(133) 위에는 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 배치되어 있다. 게이트 절연막(140)은 산화 규소(SiOx) 또는 질화 규소(SiNx) 등으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 반도체(154)가 배치되어 있다. 반도체(154)는 수소화 비정질 규소 또는 결정질 규소 등으로 만들어질 수 있다. 반도체(154)는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체(154) 위에는 서로 마주하는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 쌍을 이루어 위치한다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(source electrode)(173)을 가지는 데이터선(data line)과 드레인 전극(drain electrode)(175)이 배치되어 있다.
데이터선은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선과 교차한다.
드레인 전극(175)은 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
데이터선과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선과 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
드레인 전극(175), 소스 전극(173) 및 노출된 반도체(154) 위에는 보호막(passivation)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화 규소, 산화 규소 등의 무기 절연물, 또는 유기 절연물 및 유전율이 4.0 이하의 저유전율 절연 물질로 만들어질 수 있다.
보호막(180) 위에는 덮개막(220)이 배치되어 있다. 덮개막(220)은 유기 절연물로 만들어질 수 있으며, 평탄면을 제공한다. 덮개막(220)은 생략될 수 있다.
보호막(180) 및 덮개막(220)은 드레인 전극(175)을 노출하는 접촉 구멍(185)을 포함한다.
덮개막(220) 위에는 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 투명한 도전 물질, 예를 들어 ITO, IZO 등으로 이루어지며, 접촉 구멍(185)을 통해서 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있다.
화소 전극(191) 및 덮개막(220) 위에는 배향막(미도시)이 형성될 수 있다.
다음으로, 상부 표시판(200)에 대해서 설명한다.
상부 표시판(200)은 제2 기판(210), 제2 기판(210) 위에 배치되어 있는 공통 전극(270)을 포함한다.
공통 전극(270)은 면형으로서 제2 기판(210) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다. 공통 전극(270)의 아래에는 배향막(미도시)이 형성될 수 있다.
이상에서, 공통 전극(270)이 상부 표시판(200)에 포함되어 있는 것으로 설명하였으나, 공통 전극(270)은 하부 표시판(100)에 포함되어 있을 수 있다. 또한, 표시 패널(10)의 구조는 다양하게 변경될 수 있으며, 본 발명에서 표시 패널(10)의 구조는 한정되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 터치 센서(30)는 복수의 구동 전극(31), 복수의 센싱 전극(32), 복수의 제1 감지 배선(33), 복수의 제2 감지 배선(34), 복수의 제3 감지 배선(35) 및 터치 제어부(36)를 포함한다.
터치 센서(30)는 표시 패널(10)과 별도로 하나의 터치 패널로서 제작될 수 있다. 이러한 경우, 별도로 마련된 투명 기판(미도시) 위에 복수의 구동 전극(31), 복수의 센싱 전극(32), 복수의 제1 감지 배선(33), 복수의 제2 감지 배선(34), 복수의 제3 감지 배선(35) 등이 배치될 수 있다. 표시 패널(10)과 터치 패널의 사이에는 접착층(미도시)이 마련되어 표시 패널(10)과 터치 패널을 접착시킬 수 있다. 접착층으로 OCA(Optical Clear Adhesive)가 사용될 수 있다.
또는, 터치 센서(30)는 표시 패널(10)과 일체형으로 제작될 수 있다. 이러한 경우, 표시 패널(10)의 상부 표시판(200)의 외측면에 복수의 구동 전극(31), 복수의 센싱 전극(32), 복수의 제1 감지 배선(33), 복수의 제2 감지 배선(34), 복수의 제3 감지 배선(35) 등이 배치될 수 있다.
복수의 구동 전극(31)은 제1 방향(세로 방향)으로 연장되고, 복수의 센싱 전극(32)은 제1 방향과 수직인 제2 방향(가로 방향)으로 연장되며, 복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32)은 서로 교차할 수 있다. 복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32)은 표시 패널(10)에서 영상이 표시되는 표시 영역에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 표시 영역은 A 영역 및 B 영역으로 구분될 수 있다.
복수의 구동 전극(31) 및 복수의 센싱 전극(32)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도막으로 형성될 수 있다. 또는 복수의 구동 전극(31) 및 복수의 센싱 전극(32)은 메탈 메시(metal mesh)로 이루어질 수 있다. 메탈 메시는 높은 전도도의 금속을 미세하게 패터닝하여 제조될 수 있다.
메탈 메시는 프린팅(printing) 방식, 임프린팅(imprinting) 방식, 리소그라피(lithography) 방식 등으로 제조될 수 있다. 프린팅 방식은 그라비어(gravure) 또는 오프셋(offset) 방식을 이용하여 기판 상에 투명 전도성 물질(또는 금속 물질)로 투명 전극(또는 배선)을 직접 형성하는 방식이다. 임프린팅 방식은 투명 전도성 막 또는 금속 막 상에 미세 패턴을 형성한 후, 미세 패턴을 통해 투명 전도성 막(또는 금속 막)을 에치(etch)하여 투명 전극(또는 배선)을 형성하는 방식이다. 리소그래피 방식은 광, 레이저 또는 전자 빔 등의 소스를 통해 기판 상에 미세 패턴을 형성하고, 미세 패턴을 이용하여 투명 전도성 막(또는 금속 막)을 에치하여 투명 전극(또는 배선)을 형성하는 방식이다.
메탈 메시를 이루는 다수의 금속 패턴은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 등의 금속 물질로 0.1um 내지 10um의 선폭을 가지도록 형성될 수 있다. 메탈 메시로 이루어지는 복수의 구동 전극(31) 및 복수의 센싱 전극(32)은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가지게 된다.
복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32) 사이에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다. 절연층은 복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32) 사이에 개재되어 복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32)을 분리시킨다. 절연층으로는 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연 물질이 이용될 수 있다. 또는 절연층으로 셀룰로오스(cellulose) 유도체, 올레핀(olefin)계 수지, 아크릴(acryl)계 수지, 염화비닐계 수지, 스틸렌(styrene)계 수지, 폴리에스테르(polyester)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate)계 수지, 폴리시클로올레핀(polycycloolefin) 수지, 에폭시(epoxt) 수지 등의 유기 절연 물질이 이용될 수 있다.
복수의 구동 전극(31)과 복수의 센싱 전극(32)이 절연층으로 분리됨으로써, 구동 전극(31)과 센싱 전극(32) 사이에 정전 용량이 형성된다.
복수의 제1 감지 배선(33) 각각은 복수의 구동 전극(31) 각각의 일단에 연결된다. 그리고 복수의 제1 감지 배선(33)은 터치 제어부(36)에 연결된다. 즉, 복수의 구동 전극(31)은 복수의 제1 감지 배선(33)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다.
복수의 제2 감지 배선(34) 각각은 복수의 센싱 전극(32) 각각에 연결된다. 복수의 제2 감지 배선(34) 각각은 복수의 센싱 전극(32) 각각의 일단에 연결될 수 있다. 그리고 복수의 제2 감지 배선(34)은 터치 제어부(36)에 연결된다. 즉, 복수의 센싱 전극(32)은 복수의 제2 감지 배선(34)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다.
복수의 제3 감지 배선(35) 각각은 복수의 구동 전극(31) 중에서 B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31) 각각의 타단에 연결된다. 그리고 복수의 제3 감지 배선(35)은 터치 제어부(36)에 연결된다. 즉, 복수의 구동 전극(31) 중에서 B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)은 제1 감지 배선(33) 및 제3 감지 배선(35)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다. 반면, 복수의 구동 전극(31) 중에서 A 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)은 제1 감지 배선(33)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다. A 영역과 B 영역 각각은 표시 영역의 1/2이 될 수 있다. 또는 A 영역과 B 영영의 비율은 필요에 따라 조절될 수 있다. 즉, A 영역이 B 영역보다 넓게 정해지거나, A 영역이 B 영역보다 좁게 정해질 수 있다.
복수의 제1 감지 배선(33), 복수의 제2 감지 배선(34) 및 복수의 제3 감지 배선(35)은 표시 영역의 외곽의 비표시 영역에 배치될 수 있다.
터치 제어부(36)는 제1 방향으로 연장되는 복수의 구동 전극(31)의 일단 측에 배치될 수 있다. 터치 제어부(36)는 복수의 구동 전극(31)의 일단 측에서 복수의 제1 감지 배선(33)을 통해 A 영역 및 B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)에 연결된다. 그리고 터치 제어부(36)는 복수의 구동 전극(31)의 타단 측에서 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)의 타단에 연결된다. B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)의 타단과 터치 제어부(36)를 연결하기 위하여, 제3 감지 배선(35)은 표시 영역을 우회하여 비표시 영역에 배치될 수 있다. 비표시 영역에는 표시 영역을 우회하는 복수의 제3 감지 배선(35)의 배치를 위한 배선 영역(W1)이 마련된다. 복수의 제3 감지 배선(35)이 배치되는 배선 영역(W1)의 폭은 B 영역에 포함되는 복수의 구동 전극(31)의 수에 비례할 수 있다.
이와 같이, 복수의 구동 전극(31) 중에서 일부만이 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)에 연결되는 구조를 하프 더블 패턴 루팅(half double pattern rooting)이라 한다.
터치 제어부(36)는 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 복수의 구동 전극(31)에 터치 검출 신호를 인가하고, 복수의 제2 감지 배선(34)을 통해 복수의 센싱 전극(32)의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신함으로써 터치 위치를 검출할 수 있다. 이때, 터치 제어부(36)는 B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)에는 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호를 인가하고, A 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)에는 복수의 제1 감지 배선(33)을 통해 제1 터치 검출 신호보다 소정 레벨 높은 제2 터치 검출 신호를 인가한다.
다음으로, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명에 따른 도 3의 터치 센서와 다른 비교예의 터치 센서에 대하여 설명한다. 도 3과 비교하여 차이점 위주로 설명한다.
도 4는 일 비교예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 일 비교예의 터치 센서는 복수의 구동 전극(31), 복수의 센싱 전극(32) 및 터치 제어부(36)를 포함하고, 복수의 구동 전극(31)은 복수의 제1 감지 배선(33)을 통해 터치 제어부(36)에 연결되고, 복수의 센싱 전극(32)은 복수의 제2 감지 배선(34)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다. 일 비교예의 터치 센서에는 복수의 제3 감지 배선(35)이 배치되지 않는다. 이와 같이, 복수의 구동 전극(31)이 복수의 제1 감지 배선(33)만을 통해 터치 제어부(36)에 연결되는 구조를 싱글 패턴 루팅(single pattern rooting)이라 한다.
싱글 패턴 루팅에서, 터치 제어부(36)는 복수의 제1 감지 배선(33)을 통해 복수의 구동 전극(31)에 동일한 레벨의 터치 검출 신호를 인가한다.
도 5는 다른 비교예에 따른 터치 센서를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 다른 비교예의 터치 센서는 복수의 구동 전극(31), 복수의 센싱 전극(32) 및 터치 제어부(36)를 포함하고, 복수의 구동 전극(31)은 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 터치 제어부(36)에 연결되고, 복수의 센싱 전극(32)은 복수의 제2 감지 배선(34)을 통해 터치 제어부(36)에 연결된다. 다른 비교예의 터치 센서에서 모든 복수의 구동 전극(31)이 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)에 연결된다. 복수의 제3 감지 배선(35)이 모든 복수의 구동 전극(31)의 타단에 연결되기 위해, 복수의 제3 감지 배선(35)의 수는 도 3과 비교하여 더욱 많아지게 되고, 복수의 제3 감지 배선(35)의 배치를 위한 비표시 영역의 배선 영역(W2)은 더욱 넓게 마련되어야 한다. 이와 같이, 모든 복수의 구동 전극(31)이 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 터치 제어부(36)에 연결되는 구조를 더블 패턴 루팅(double pattern rooting)이라 한다.
터블 패턴 루팅에서, 터치 제어부(36)는 복수의 제1 감지 배선(33) 및 복수의 제3 감지 배선(35)을 통해 복수의 구동 전극(31)에 동일한 레벨의 터치 검출 신호를 인가한다.
이하, 도 6 내지 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 더블 패턴 루팅과 비교 실시예에 따른 싱글 패턴 루팅 및 더블 패턴 루팅에서 터치 센서의 감도에 대하여 설명한다. 터치 센서의 감도 평가를 위하여 터치 센서에서 고르게 분포된 6개의 지점 간의 감지 신호의 레벨을 측정하였다. 6개의 지점 간에 감도 신호의 레벨 차이가 작을수록 터치 센서의 감도가 우수하다고 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
도 6을 참조하면, B 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)에는 제1 감지 배선(33) 및 제3 감지 배선(35)을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호가 인가되므로, B 영역에서 복수의 구동 전극(31)의 양단 부분에서는 S 레벨의 감지 신호가 수신되는 반면, 복수의 구동 전극(31)의 중간 부분에서는 복수의 구동 전극(31)의 자체 저항에 의한 전압 강하에 의하여 S-1 레벨의 감지 신호가 수신될 수 있다.
A 영역에 속하는 복수의 구동 전극(31)에는 제1 감지 배선(33)을 통해 제1 터치 검출 신호보다 소정 레벨 높은 제2 터치 검출 신호가 인가되므로, A 영역에서 제1 감지 배선(33)에 연결되는 복수의 구동 전극(31)의 일단 부분에서는 S+1 레벨의 감지 신호가 수신될 수 있다. 이때, A 영역에서, 복수의 구동 전극(31)의 자체 저항에 의한 전압 강하에 의하여 복수의 구동 전극(31)의 일단 부분에서 멀어질수록 감지 신호의 레벨이 S 레벨, S-1 레벨로 낮아질 수 있다.
6개의 지점 중에서 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 0인 경우가 4개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 1인 경우가 9개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 2인 경우가 2개이다.
도 7은 도 4의 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 모든 복수의 구동 전극(31)에 제1 감지 배선(33)을 통해 동일한 레벨의 터치 검출 신호가 인가되므로, 제1 감지 배선(33)에 연결되는 복수의 구동 전극(31)의 일단 부분에서는 S 레벨의 감지 신호가 수신될 수 있다. 반면, 복수의 구동 전극(31)의 자체 저항에 의한 전압 강하에 의하여 복수의 구동 전극(31)의 일단 부분에서 멀어질수록 감지 신호의 레벨이 S-1 레벨, S-2 레벨로 낮아질 수 있다.
6개의 지점 중에서 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 0인 경우가 3개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 1인 경우가 8개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 2인 경우가 4개이다.
도 6과 비교할 때, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 작은 경우가 도 6에서 더 많으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하프 더블 패턴 루팅에서 터치 센서의 감도가 더 우수하다고 판단할 수 있다.
도 8은 도 5의 터치 센서의 감도를 평가하는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 모든 복수의 구동 전극(31)에 제1 감지 배선(33) 및 제3 감지 배선(35)을 통해 동일한 레벨의 터치 검출 신호가 인가되므로, 제1 감지 배선(33) 및 제3 감지 배선(35)에 연결되는 복수의 구동 전극(31)의 양단 부분에서는 S 레벨의 감지 신호가 수신될 수 있다. 반면, 복수의 구동 전극(31)의 자체 저항에 의한 전압 강하에 의하여 복수의 구동 전극(31)의 중간 부분에서 감지 신호의 레벨이 S-1 레벨로 낮아질 수 있다.
6개의 지점 중에서 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 0인 경우가 7개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 1인 경우가 8개, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 2인 경우가 0개이다.
도 6과 비교할 때, 2 지점 간에 감지 신호의 레벨 차이가 작은 경우가 도 8에서 더 많으므로, 도 8의 비교에 따른 더블 패턴 루팅에서 터치 센서의 감도가 더 우수하다고 판단할 수 있다.
하지만, 더블 패턴 루팅에서는 도 5에서 설명한 바와 같이 제3 감지 배선(35)의 배치를 위한 비표시 영역의 배선 영역(W2)이 더욱 넓게 마련되어야 하므로, 비표시 영역을 줄이는데 제약이 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하프 더블 패턴 루팅은 터치 센서의 감도를 싱글 패턴 루팅보다 향상시키면서 비표시 영역을 줄일 수 있는 이점을 가지고 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 표시 패널
30 : 터치 센서
31 : 구동 전극
32 : 센싱 전극
33 : 제1 감지 배선
34 : 제2 감지 배선
35 : 제3 감지 배선
36 : 터치 제어부

Claims (20)

  1. 복수의 화소를 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 위에 배치되어 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 구동 전극;
    상기 복수의 구동 전극 위에 배치되어 제2 방향으로 연장되어 있는 복수의 센싱 전극;
    상기 복수의 구동 전극 각각의 일단에 연결되는 복수의 제1 감지 배선;
    상기 복수의 센싱 전극 각각에 연결되는 복수의 제2 감지 배선;
    상기 복수의 구동 전극 중에서 일부 영역에 속하는 복수의 구동 전극 각각의 타단에 연결되는 복수의 제3 감지 배선; 및
    상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 검출 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 감지 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신하여 터치 위치를 검출하는 터치 제어부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극은 상기 표시 패널에서 영상이 표시되는 표시 영역에 대응하는 위치에 배치되는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 표시 영역은 상기 복수의 구동 전극 중에서 상기 복수의 제1 감지 배선에만 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선에 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제2 영역으로 구분되는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 영역의 외곽의 비표시 영역에 배치되는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 제1 방향으로 연장되는 상기 복수의 구동 전극의 일단 측에 배치되는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 영역을 우회하여 상기 비표시 영역에 배치되는 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 비표시 영역은 상기 표시 영역을 우회하는 상기 복수의 제3 감지 배선이 배치되는 배선 영역을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 배선 영역의 폭은 상기 제2 영역에 포함되는 복수의 구동 전극의 수에 비례하는 표시 장치.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 상기 제2 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호를 인가하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 상기 제1 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선을 통해 상기 제1 터치 검출 신호보다 높은 레벨의 제2 터치 검출 신호를 인가하는 표시 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 각각은 상기 표시 영역의 1/2인 표시 장치.
  12. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역이 상기 제2 영역보다 넓은 표시 장치.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역이 상기 제2 영역보다 좁은 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극, 상기 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 별도로 마련된 투명 기판 위에 배치되는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극, 상기 복수의 센싱 전극, 상기 복수의 제1 감지 배선, 상기 복수의 제2 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 표시 패널의 외측면에 배치되는 표시 장치.
  16. 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 구동 전극;
    제2 방향으로 연장되어 있는 복수의 센싱 전극;
    상기 복수의 구동 전극 각각의 일단에 연결되는 복수의 제1 감지 배선;
    상기 복수의 센싱 전극 각각에 연결되는 복수의 제2 감지 배선;
    상기 복수의 구동 전극 중에서 일부 영역에 속하는 복수의 구동 전극 각각의 타단에 연결되는 복수의 제3 감지 배선; 및
    상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 상기 복수의 구동 전극에 터치 검출 신호를 인가하고, 상기 복수의 제2 감지 배선을 통해 상기 복수의 센싱 전극의 정전 용량의 변화를 나타내는 감지 신호를 수신하여 터치 위치를 검출하는 터치 제어부를 포함하는 터치 센서.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극이 배치되는 영역은 상기 복수의 제1 감지 배선에만 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선에 연결되는 복수의 구동 블록이 속하는 제2 영역으로 구분되는 터치 센서.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 제1 방향으로 연장되는 상기 복수의 구동 전극의 일단 측에 배치되고,
    상기 복수의 제3 감지 배선은 상기 복수의 구동 전극 및 상기 복수의 센싱 전극이 배치되는 영역을 우회하여 배치되는 터치 센서.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 상기 제2 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선 및 상기 복수의 제3 감지 배선을 통해 동일한 레벨의 제1 터치 검출 신호를 인가하는 터치 센서.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는 상기 제1 영역에 속하는 복수의 구동 전극에 상기 복수의 제1 감지 배선을 통해 상기 제1 터치 검출 신호보다 높은 레벨의 제2 터치 검출 신호를 인가하는 터치 센서.
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