KR102418579B1 - 터치 패널 액정표시장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상을 방지하여 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 패널 액정표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치는, 패널의 비표시 영역에 배치되어 패널의 특성을 검사하기 위한 복수개의 검사용 라인들이 FPCB 부착 시 상기 FPCB에 의해 LFD 신호 라인에 연결된 것이다.

Description

터치 패널 액정표시장치 및 그의 구동 방법{Touch panel liquid crystal display device and method for driving the same}
본 발명은 터치 패널 액정표시장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 특히 터치 센싱 성능을 향상시키기 위한 터치 패널 액정표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
멀티미디어의 발달과 함께 평판 표시 장치의 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등의 평판 표시 장치가 상용화되고 있다.
이러한, 평판 표시 장치 중에서 액정 표시장치는 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인해 이동형 평판 표시 장치로 많이 사용되고 있으며, 특히 노트북이나 컴퓨터 모니터, 및 텔레비젼 등으로 다양하게 사용되고 있다.
상기 액정 표시 장치 상에 손이나 스타일러스 펜(stylus pen)등이 접촉되는 터치 지점에서 저항이나 정전 용량과 같은 전기적인 특성이 변하여 그 터치 지점을 감지하여, 그 터치 지점에 대응되는 정보를 출력하거나 연산을 수행하는 터치 패널을 적층한 터치 패널 액정 표시 장치가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 터치 패널 액정 표시 장치는 유저 인터페이스의 하나로써, 그 응용 범위가 소형 휴대용 단말기, 사무용 기기, 모바일 폰 등으로 확대되고 있다.
그러나, 이와 같이 액정 표시 장치 상에 별도의 터치 패널을 적층한 방식은, 그 두께가 두꺼워져서 박형화에 한계가 있다는 점과, 적층된 패널을 통과하면서 빛의 투과 효율이 감소하는 점과, 생산비가 증가한다는 점과 같은 단점을 가지고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 액정 표시 장치의 화소 영역에 터치 센서가 내장되는 인-셀 타입(In-cell type)의 터치 패널 액정 표시 장치가 제안되었다.
도 1 및 도 2는 종래의 인-셀 타입 터치 패널 액정 표시 장치에서 외부에서 신호 전압이 인가되는 부분만 도시한 계략적인 단면 구조도로서, 도 1은 터치 센싱을 위해 낮은 저항을 갖는 ITO를 이용한 것이고, 도 2는 터치 센싱을 위해 고 저항 Y1막을 이용한 것이다.
종래의 인 셀 타입의 터치 패널 액정 표시 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이 기판(1) 상에 게이트 라인 (gate), 데이터 라인(Source) 및 공통 전극(Vcom)이 형성되고, 컬러 필터 어레이 기판(2)의 배면에 서브 화소 간의 혼색을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(3)과 상기 블랙 매트릭스층(3) 사이의 각 화소 영역에 칼라필터층(4)이 형성된다.
또한, 상기 컬러 필터 어레이 기판(2)의 상면에 터치 센싱을 위해 비교적 저 저항(수백 Ω ~ 수K Ω)을 갖는 ITO막(5)이 형성되고, 상기 ITO막(5)위에 상부 편광판(7) 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)의 배면에 하부 편광판(6)이 형성된다. 상기 ITO막(5)은 상기 컬러 필터 어레이 기판(2)의 상면에 전체에 일체로 형성된다.
그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(11)과 상기 컬러 필터 어레이 기판(21) 사이에 액정층이 충진된다.
상기 저 저항을 갖는 ITO막(5)은 셀프 커패시턴스(Self Capacitance)를 통해 터치를 센싱하기 위해 기판에 형성한 것이다. 그러나, 상기 ITO막(5)이 낮은 저항을 갖고 접지(GND)되기 때문에 터치 시 형성되는 전하(charge)가 상기 ITO막을 통해 외부로 유출된다. 따라서, 손가락이 터치되어 핑거 커패시터(Finger capacitor)가 형성됨이 방해되어 터치 센싱 성능을 저하시킨다.
따라서, 터치 센싱 성능을 향상시키기 위하여, 상기 ITO막(5) 대신에 고 저항(수십 MΩ) Y1막(8)을 형성하였다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터 어레이 기판(1) 상에 게이트 라인 (gate), 데이터 라인(Source) 및 공통 전극(Vcom)이 형성되고, 컬러 필터 어레이 기판(2)의 배면에 서브 화소 간의 혼색을 방지하기 위한 블랙 매트릭스층(3)과 상기 블랙 매트릭스층(3) 사이의 각 화소 영역에 칼라필터층(4)이 형성된다.
또한, 상기 컬러 필터 어레이 기판(2)의 상면에 터치 센싱을 위해 비교적 고 저항(수십 MΩ)을 갖는 Y1막(8)이 형성되고, 상기 Y1막(8)위에 상부 편광판(7) 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(1)의 배면에 하부 편광판(6)이 형성된다. 상기 Y1막(8)은 상기 컬러 필터 어레이 기판(2)의 상면에 전체에 일체로 형성된다.
그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(11)과 상기 컬러 필터 어레이 기판(21) 사이에 액정층이 충진된다.
따라서, 터치 센싱을 위해 낮은 저항을 갖는 ITO를 이용한 도 1의 터치 패널 액정 표시 장치보다 터치 센싱을 위해 고 저항 Y1막을 이용한 도 2의 터치 패널 액정 표시 장치가 터치 센싱 성능이 향상되었다.
그러나, 고 저항 Y1막은 재료비가 비싸고 공정이 복잡하다. 또한, 고 저항 Y1막을 형성하지 않으면, 터치 패턴 액정 표시 장치의 주변부에 형성되는 블랙매트릭스층과 주변부에 형성되는 접지 라인 및 공통 라인 간의 기생 커패시턴스에 의해 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상이 발생하게 된다.
도 3은 일반적인 터치 패널 액정 표시 장치의 계략적은 구성도이고, 도 4는 종래의 FPCB가 부착된 상태의 터치 패널 액정 표시 장치의 공통 라인 연결 관계를 설명하기 위한 설명도이며, 도 5는 종래의 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 파형도이다.
일반적으로, 터치 패널 액정 표시 장치는 자기 정전 용량 방식의 인-셀 터치 액정 표시 장치(Self Capacitance type In cell touch Liquid crystal display device)로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 터치 표시 패널의 표시 영역에는 복수개의 터치 전극(1)이 매트릭스 형태로 배치된다. 하나의 터치 전극(1)은 인접한 복수개의 서브 화소 단위로 패터닝된다. 즉 하나의 터치 전극(1)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성되어 표시 기간에는 공통 전극의 기능을 수행한다. 상기 복수개의 터치 전극(1)은 멀티플렉서(Mux)(2)에 의해 구동된다. 따라서, 멀티플렉서(Mux)(2)와 각 터치 전극(1)들은 터치 라우팅 라인에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 터치 표시 패널의 표시 영역 외곽의 비표시 영역에는, 드라이브 IC(2) 부착 전에 패널의 특성을 검사하기 위하여, 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과, 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)과, 접지 라인(7)과, 상기 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과 상기 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)를 각 터치 전극(1)에 연결하기 위한 AP 트랜지스터 어레이(8)가 형성된다.
도 3에서, 미설명 부호는 상기 AP 트랜지스터 어레이(8)의 각 트랜지스터를 턴-온/오프를 제어하기 위한 신호 라인이다.
이와 같이 구성되어, 상기 각 라인들(3~7) 및 AP 트랜지스터 어레이(8)를 통해 패널의 특성을 검사한다.
상기 패널의 특성을 검사한 후, 도 4와 같이, 상기 터치 패널에 유연 인쇄 회로 기판(FPCB)을 부착한다. 상기 도 4와 같이, 상기 인쇄 회로 기판(FPCB)이 터치 패널에 부착되면, 상기 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인(3, 4) 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인(5, 6)은 메인 공통 라인(Main Vcom)에 연결된다.
상기 도 4와 같이 구성된 상태에서, 터치 패널 액정 표시 장치를 구동한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 터치 패널 액정 표시 장치의 구동은 표시 기간(D)과 터치 센싱 기간(T)으로 구분된다.
상기 표시 기간(D)에는 복수개의 게이트 라인(Gate)들에 순차적으로 스캔 신호가 인가되고, 복수개의 데이터 라인들에 데이터 전압이 인가되고, 상기 공통 전극(Vcom)에 공통 전압이 인가되어 영상을 표시한다. 그리고, 터치 센싱 기간(T)에는 상기 복수개의 터치 전극(1)에 구형파와 같은 LFD(Load Free Drive) 신호가 인가되어 터치를 센싱한다.
이 때, 상기 AP 트랜지스터 어레이(8)의 모든 트랜지스터들은 턴 오프되고, 상기 메인 공통 라인에 연결된 상기 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인(3, 4) 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인(5, 6)에는 직류 전압(DC volate)가 인가되어 플로우팅된 상태가 된다.
따라서, 터치 패턴 액정 표시 장치의 주변부에 형성되는 블랙매트릭스층과 상기 플로우팅 상태인 공통 라인들 간의 기생 커패시턴스에 의해 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상을 방지하여 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 터치 패널 액정표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치는, 패널의 비표시 영역에 배치되어 패널의 특성을 검사하기 위한 복수개의 공통 라인들이 FPCB 부착 시 상기 FPCB에 의해 LFD 신호 라인에 연결됨에 그 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달셩하기 위한 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 방법은, 터치 센싱 기간에, 비표시 영역의 패널상에 배치되어 패널의 특성을 검사하기 위한 복수개의 공통 라인들에 LFD 신호를 인가함에 그 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 터치 센싱 기간에, 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인에는 LFD(Load Free Drive) 신호가 인가되므로, 터치 패턴 액정 표시 장치의 주변부에 형성되는 블랙매트릭스층과 상기 공통 라인들 간의 기생 커패시턴스가 발생되지 않아서 터치 전극이 정상 동작으로 하므로 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 저 저항 ITO막을 이용한 인-셀 타입 터치 패널 액정 표시 장치의 계략적인 단면 구조도
도 2는 종래의 고 저항 Y1막을 이용한 인-셀 타입 터치 패널 액정 표시 장치의 계략적인 단면 구조도
도 3은 일반적인 터치 패널 액정 표시 장치의 계략적인 구성도이다.
도 4는 종래의 FPCB가 부착된 상태의 터치 패널 액정 표시 장치의 공통 라인 연결 관계를 설명하기 위한 설명도
도 5는 종래의 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 파형도
도 6은 본 발명에 따른 FPCB가 부착된 상태의 터치 패널 액정 표시 장치의 공통 라인 연결 관계를 설명하기 위한 설명도
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 파형도
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치 및 그의 구동 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 FPCB가 부착된 상태의 터치 패널 액정 표시 장치의 공통 라인 연결 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널 액정 표시 장치에서도, 도 3에 도시한 바와 같이, 표시 영역 외곽의 비표시 영역에, 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과, 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)과, 접지 라인(7)과, 상기 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과 상기 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)를 각 터치 전극(1)에 연결하기 위한 AP 트랜지스터 어레이(8)가 형성된다.
즉, 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치는 자기 정전 용량 방식의 인-셀 터치 액정 표시 장치(Self Capacitance type In cell touch Liquid crystal display device)로서, 터치 표시 패널의 표시 영역에는 복수개의 터치 전극(1)이 매트릭스 형태로 배치된다. 하나의 터치 전극(1)은 인접한 복수개의 서브 화소 단위로 패터닝된다. 즉 하나의 터치 전극(1)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성되어 표시 기간에는 공통 전극의 기능을 수행한다. 상기 복수개의 터치 전극(1)은 멀티플렉서(Mux)(2)에 의해 구동된다. 따라서, 멀티플렉서(Mux)(2)와 각 터치 전극(1)들은 터치 라우팅 라인에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 터치 표시 패널의 표시 영역 외곽의 비표시 영역에는, 드라이브 IC(2) 부착 전에 패널의 특성을 검사하기 위하여, 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과, 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)과, 접지 라인(7)과, 상기 제 1 및 제 2 이븐(even) 공통 라인(3, 4)과 상기 제 1 및 제 2 오드(odd) 공통 라인(5, 6)를 각 터치 전극(1)에 연결하기 위한 AP 트랜지스터 어레이(8)가 형성된다.
이와 같이 구성되어, 상기 각 라인들(3~7) 및 AP 트랜지스터 어레이(8)를 통해 패널의 특성을 검사한다.
상기 패널의 특성을 검사한 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 터치 패널에 유연 인쇄 회로 기판(FPCB)을 부착한다. 상기 도 6과 같이, 상기 인쇄 회로 기판(FPCB)이 터치 패널에 부착되면, 상기 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인(3, 4) 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인(5, 6)은 LFD 신호 라인(Vgurad(LFD))에 연결된다.
상기 도 6과 같이 구성된 상태에서, 터치 패널 액정 표시 장치를 구동한다.
도 7은 본 발명에 따른 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 파형도이다.
즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 터치 패널 액정 표시 장치의 구동은 표시 기간(D)과 터치 센싱 기간(T)으로 구분된다.
상기 표시 기간(D)에는 복수개의 게이트 라인(Gate)들에 순차적으로 스캔 신호가 인가되고, 복수개의 데이터 라인들에 데이터 전압이 인가되고, 상기 공통 전극(Vcom)에 공통 전압이 인가되어 영상을 표시한다. 그리고, 터치 센싱 기간(T)에는 상기 복수개의 터치 전극(1)에 구형파와 같은 LFD(Load Free Drive) 신호가 인가되어 터치를 센싱한다.
이 때, 상기 AP 트랜지스터 어레이(8)의 모든 트랜지스터들은 표시 기간(D)에 턴-온되고 터치 센싱 기간(T)에 턴-오프된다. 그리고, 터치 센싱 기간(T)에 상기 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인(3, 4) 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인(5, 6)에는 상기 LFD(Load Free Drive) 신호가 인가된다.
따라서, 터치 센싱 기간(T)에, 상기 제 1 및 제 2 오븐 공통 라인(3, 4) 및 상기 제 1 및 제 2 오드 공통 라인(5, 6)에는 상기 LFD(Load Free Drive) 신호가 인가되므로, 터치 패턴 액정 표시 장치의 주변부에 형성되는 블랙매트릭스층과 상기 공통 라인들 간의 기생 커패시턴스가 발생되지 않아서 터치 전극이 정상 동작으로 하므로 좌우측 측면의 터치 데이터(Touch raw data)의 불균형 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
1: 터치 전극 2: 멀티플렉서
3, 4: 이븐 공통 라인 5, 6: 오드 공통 라인
7: 접지 라인 8: AP 트랜지스터 어레이

Claims (3)

  1. 표시 영역의 패널상에 매트릭스 형태로 배치되는 복수개의 터치 전극;
    비표시 영역의 패널상에 배치되어 패널의 특성을 검사하기 위한 복수개의 검사용 라인들;
    제어 신호에 의해 상기 복수개의 검사용 라인들과 상기 복수개의 터치 전극들을 전기적으로 연결하거나 미연결하는 검사용 트랜지스터 어레이를 구비하고,
    상기 복수개의 검사용 라인들은 FPCB에 의해 LFD 신호 라인에 연결되는 터치 패널 액정표시장치.
  2. 비표시 영역의 패널상에 배치되어 패널의 특성을 검사하기 위한 복수개의 검사용 라인들 및 제어 신호에 의해 상기 복수개의 검사용 라인들과 복수개의 터치 전극들을 전기적으로 연결하거나 미연결하는 검사용 트랜지스터 어레이를 구비한 터치 패널 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    터치 센싱 기간에 상기 복수개의 검사용 라인들에 LFD 신호를 인가하는 터치 패널 액정표시장치의 구동 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검사용 트랜지스터 어레이의 모든 트랜지스터들은 표시 기간에 턴-온되고, 상기 터치 센싱 기간에 턴-오프되는 터치 패널 액정표시장치의 구동 방법.
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