KR102550533B1 - 터치표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 본 발명은, 영상을 표시하고 터치를 감지하는 터치표시패널을 포함하는 터치표시장치에 있어서, 상기 터치표시패널은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판의 내면에 배치되고 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 절연층을 사이에 두고 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선 상부에 배치되는 공통전극과, 하나의 블록의 공통전극에 연결되는 터치배선과, 상기 제2기판의 내면에 순차적으로 배치되는 블랙매트릭스, 컬러필터층, 평탄화층 및 배향층과, 상기 공통전극과 상기 배향층 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 블랙매트릭스의 면저항은 상기 컬러필터층, 상기 평탄화층 및 상기 배향층 중 적어도 하나의 면저항보다 낮은 터치표시장치를 제공한다.

Description

터치표시장치 및 그 구동방법 {Touch Device And Method Of Driving The Same}
본 발명은 터치표시장치에 관한 것으로, 특히 블랙매트릭스를 저저항 물질로 형성하고 터치송신전압에 대응되는 검사전압을 검사배선에 공급하여 전하축적 및 초기용량에 의한 불량이 방지되는 터치표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device: PDP), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED), 전계방출표시장치(field emission display device: FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
최근에는, 이러한 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치 표시장치(또는 터치스크린)가 각광받고 있다.
터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용되는 것으로, 터치표시장치의 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 감압방식, 정전방식, 적외선방식, 초음파방식 등으로 구분될 수 있다.
즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.
이러한 터치표시장치는, 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하거나, 터치패널을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화하는 형태로 제조될 수 있다.
터치패널을 구성하는 전극 및 배선을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화 하는 형태의 인셀타입(in-cell type) 터치표시장치는, 하나의 프레임을 영상표시를 위한 표시구간과 터치감지를 위한 터치구간으로 구분하여 구동되는데, 터치구간 동안에는, 터치송신전압을 터치전극에 인가하고 터치전극으로부터 터치수신전압을 검출하여 터치를 감지한다.
터치구간 동안 교류전압인 터치송신전압이 인가된 터치전극과 직류전압인 게이트전압, 데이터전압 및 공통전압이 각각 인가된 게이트배선, 데이터배선 및 공통배선 사이에는 초기용량이 생성될 수 있는데, 터치전극의 초기용량이 클수록 터치감지의 정확도가 감소한다.
그리고, 블랙매트릭스를 상대적으로 낮은 저항을 갖는 물질로 형성할 경우, 터치전극과 블랙매트릭스 사이에도 초기용량이 생성되어 터치감지의 정확도가 감소할 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 블랙매트릭스를 고저항 물질로 형성할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 인셀타입 터치표시장치의 제2기판을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 인셀타입 터치표시장치의 제2기판(70) 내면에는 블랙매트릭스(72), 컬러필터층(74), 평탄화층(76), 배향층(78)이 순차적으로 형성된다.
블랙매트릭스(72)는, 터치전극과 사이에서 생성되는 초기용량을 최소화 하기 위하여, 상대적으로 높은 면저항을 갖는 유기물질로 이루어지며, 예를 들어, 약 1*1014Ω/□ 내지 약 1*1015Ω/□의 면저항을 갖는 블랙수지로 이루어질 수 있다.
컬러필터층(74)은, 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하여 적, 녹, 청색만 통과시키는 역할을 하며, 예를 들어, 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
평탄화층(76)은, 컬러필터층(74)의 단차를 평탄화 하는 역할을 하며, 예를 들어, 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
배향층(78)은, 액정층(미도시)의 초기배열방향을 결정하는 역할을 하며, 약 1*1011Ω/□ 내지 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 종래의 인셀타입 터치표시장치에서는, 제2기판(70)의 블랙매트릭스(72)를 상대적으로 높은 면저항을 갖는 유기물질로 형성함으로써, 제1기판(미도시)의 터치전극과 제2기판(70)의 블랙매트릭스(72) 사이에 생성되는 초기용량을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 터치감지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 블랙매트릭스(72)를 상대적으로 높은 면저항을 갖는 유기물질로 형성할 경우, 제조공정 중에 발생하는 정전기가 블랙매트릭스(72)를 통하여 방전되지 않으므로, 부정형 얼룩과 같은 불량이 발생하는 문제가 있다.
즉, 제2기판(70)의 제조공정 중 정전기에 의하여 전하(+)가 발생하고, 이러한 전하(+)는 배향층(78), 평탄화층(76), 컬러필터층(74)을 통하여 블랙매트릭스(72)에 축적된다.
예를 들어, 제2기판(70)은, 전하(+)가 축적되지 않은 전 초기에 약 0.2kV의 대전량을 갖는 반면, 정전기에 의하여 전하(+)가 축적되면 약 12.7kV의 대전량을 갖고, 약 3분이 경과한 후에도 축적된 전하(+)가 원활히 방전되지 않아서 약 4.1kV의 대전량을 갖는다.
이에 따라, 배향층(78) 형성을 위한 러빙(rubbing)공정 진행 시 축적된 전하(+)의 간섭에 의하여 배향층(78)에 배향 불균일이 발생하고, 그 결과 액정층(미도시)의 액정분자의 광축 배열의 차이가 부정형 얼룩과 같은 불량으로 나타나서 영상의 표시품질이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 블랙매트릭스를 저저항 물질로 형성함으로써, 블랙매트릭스에 유입된 전하가 원활히 방전되어 부정형 얼룩이 방지되고 영상의 표시품질이 향상되는 터치표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 터치송신전압에 대응되는 검사전압을 검사배선에 공급함으로써, 검사배선과 블랙매트릭스 사이의 초기용량이 최소화 되어 터치감지의 정확도가 향상되는 터치표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 영상을 표시하고 터치를 감지하는 터치표시패널을 포함하는 터치표시장치에 있어서, 상기 터치표시패널은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판의 내면에 배치되고 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 절연층을 사이에 두고 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선 상부에 배치되는 공통전극과, 하나의 블록의 공통전극에 연결되는 터치배선과, 상기 제2기판의 내면에 순차적으로 배치되는 블랙매트릭스, 컬러필터층, 평탄화층 및 배향층과, 상기 공통전극과 상기 배향층 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 상기 블랙매트릭스의 면저항은 상기 컬러필터층, 상기 평탄화층 및 상기 배향층 중 적어도 하나의 면저항보다 낮은 터치표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 블랙매트릭스는 1*105Ω/□ 내지 1*106Ω/□의 면저항을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1기판은, 중앙부의 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역을 포함하고, 상기 제1기판의 상기 비표시영역에는, 상기 터치표시패널의 정상 또는 비정상에 사용되는 검사부가 배치될 수 있다.
그리고, 상기 검사부는, 다수의 검사패드와, 상기 다수의 검사패드에 연결되는 다수의 검사배선과, 상기 다수의 검사배선과 상기 데이터배선에 연결되는 다수의 공통 검사트랜지스터와, 상기 다수의 검사배선과 상기 터치배선에 연결되는 다수의 데이터 검사트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치표시패널이 터치송신전압을 이용하여 터치를 감지하는 터치구간 동안, 상기 다수의 공통 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제1인에이블신호와 상기 다수의 데이터 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제2인에이블신호는 상기 터치송신전압에 대응되는 전압값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 터치표시장치는, 영상신호를 이용하여 터치동기신호, 영상데이터, 데이터제어신호 및 게이트제어신호를 생성하는 타이밍제어부와, 상기 터치동기신호에 따라 선택신호를 생성하는 마이콤부와, 상기 선택신호에 따라 터치송신전압을 생성하는 터치전원부와, 상기 영상데이터 및 상기 데이터제어신호를 이용하여 데이터전압을 생성하는 데이터구동부와, 상기 게이트제어신호를 이용하여 게이트전압을 생성하는 게이트구동부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 타이밍제어부가 터치동기신호, 영상데이터, 데이터제어신호 및 게이트제어신호를 생성하는 단계와, 마이콤부가 상기 터치동기신호를 이용하여 선택신호를 생성하는 단계와, 터치전원부가 상기 선택신호에 따라 터치송신전압을 생성하는 단계와, 데이터구동부가 상기 영상데이터 및 상기 데이터제어신호를 이용하여 데이터전압을 생성하는 단계와, 게이트구동부가 상기 게이트제어신호를 이용하여 게이트전압을 생성하는 단계와, 터치표시패널이, 표시구간 동안 상기 데이터전압과 상기 게이트전압을 이용하여 영상을 표시하고, 터치구간 동안 상기 터치송신전압을 이용하여 터치를 감지하는 단계를 포함하는 터치표시장치의 구동방법을 제공한다.
그리고, 상기 터치표시패널은, 중앙부의 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역을 포함하고, 상기 터치표시패널의 상기 비표시영역에는, 상기 터치표시패널의 정상 또는 비정상에 사용되는 검사부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 검사부는, 다수의 검사패드와, 상기 다수의 검사패드에 연결되는 다수의 검사배선과, 상기 다수의 검사배선과 상기 데이터배선에 연결되는 다수의 공통 검사트랜지스터와, 상기 다수의 검사배선과 상기 터치배선에 연결되는 다수의 데이터 검사트랜지스터를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 터치구간 동안, 상기 다수의 공통 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제1인에이블신호와 상기 다수의 데이터 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제2인에이블신호는 상기 터치송신전압에 대응되는 전압값을 가질 수 있다.
본 발명은, 블랙매트릭스를 저저항 물질로 형성함으로써, 블랙매트릭스에 유입된 전하가 원활히 방전되어 부정형 얼룩이 방지되고 영상의 표시품질이 향상되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 터치송신전압에 대응되는 검사전압을 검사배선에 인가함으로써, 검사배선과 블랙매트릭스 사이의 초기용량이 최소화 되어 터치감지의 정확도가 향상되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 인셀타입 터치표시장치의 제2기판을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 터치표시패널의 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 터치표시패널의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 구동에 사용되는 다수의 신호의 파형도.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 무부하 구동 하지 않을 경우의 터치감지를 위한 카운트수를 도시한 도면.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 무부하 구동할 경우의 터치감지를 위한 카운트수를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치표시장치 및 그 구동방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 타이밍제어부(120), 마이콤부(122), 전원관리부(124), 터치전원부(126), 데이터구동부(130), 게이트구동부(135) 및 터치표시패널(140)을 포함하는데, 타이밍제어부(120), 마이콤부(122), 전원관리부(124), 터치전원부(126), 데이터구동부(130), 게이트구동부(135)는 구동부를 이루고, 터치표시장치(110)는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED display device) 또는 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD device)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 1프레임(도 5의 F)을 표시구간(도 5의 DP) 및 터치구간(도 5의 TP)으로 구분하여 구동되는데, 표시구간(DP) 동안 데이터배선(DL), 게이트배선(GL) 및 공통배선(미도시)을 통하여 각각 변조데이터전압(MD), 변조게이트전압(MG) 및 변조공통전압(MC)을 공급하여 영상을 표시하고, 터치구간(TP) 동안 터치배선(TL)을 통하여 터치송신전압(TS)을 공급하고 터치배선(TL)을 통하여 터치수신전압을 검출하여 터치를 감지하는데, 예를 들어, 터치수신전압의 하강시간(falling time)을 카운트 하여 터치전극의 정전용량 변화를 검출할 수 있다.
여기서, 표시구간(DP) 동안, 전원부(미도시)로부터 공급되고 영상데이터(RGB)에 대응되는 데이터전압과 동일한 전압값의 변조데이터전압(MD)을 데이터배선(DL)에 공급하고, 전원부로부터 공급되고 하나의 프레임에 하나의 펄스를 갖는 게이트전압과 동일한 전압값의 변조게이트전압(MG)을 게이트배선(GL)에 공급하고, 전원부로부터 공급되고 직류전압에 대응되는 공통전압과 동일한 전압값의 변조공통전압(MC)을 공통배선에 공급함으로써, 영상을 표시한다.
그리고, 터치구간(TP) 동안, 터치송신전압(TS)을 터치배선(TL)에 공급하고, 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값의 변조게이트전압(MG)을 게이트배선(GL)에 공급하고, 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값의 변조데이터전압(MD)을 데이터배선(DL)에 공급하고, 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값의 변조공통전압(MC)을 공통배선에 공급함으로써, 터치배선(TL)과 데이터배선(DL), 게이트배선(GL) 및 공통배선 사이의 초기용량을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 터치전극의 정전용량의 변화에 대한 초기용량의 영향을 최소화 하여 터치감도를 개선할 수 있다.
타이밍제어부(120)는, 그래픽카드 또는 TV시스템과 같은 외부시스템(미도시)으로부터 영상신호(IS)와 데이터인에이블신호(DE), 수평동기신호(HSY), 수직동기신호(VSY), 클럭(CLK) 등의 다수의 타이밍신호를 이용하여 터치동기신호(TSY), 영상데이터(RGB), 데이터제어신호(DCS) 및 게이트제어신호(GCS)를 생성하고, 생성된 터치동기신호(TSY)는 마이콤(microcontroller unit: MCU)부(122)로 전달하고, 생성된 영상데이터(RGB) 및 데이터제어신호(DCS)는 데이터구동부(130)로 전달하고, 생성된 게이트제어신호(GCS)는 게이트구동부(135)로 전달한다.
마이콤부(122)는, 타이밍제어부(120)로부터 전달되는 터치동기신호(TSY)를 이용하여 선택신호(SEL)를 생성하고, 생성된 선택신호(SEL)를 터치전원부(126)로 전달한다.
마이콤부(122)는, 마이크로프로세서와 입출력 모듈이 하나의 칩으로 만들어져 정해진 기능을 수행하는 컴퓨터를 의미하는 것으로, 예를 들어 중앙처리유닛(central processing unit: CPU), 메모리, 프로그래밍 가능한 입출력을 포함할 수 있다.
전원관리부(124)는, 공통전압과, 게이트전압을 구성하는 게이트로우전압 및 게이트하이전압을 포함하는 다수의 구동전압을 생성하고, 생성된 다수의 구동전압을 터치전원부(126)로 전달한다.
예를 들어, 전원관리부(124)는, 다수의 구동전압을 생성하여 출력하는 전원관리 집적회로(power management integrated circuit: PMIC)일 수 있다.
터치전원부(126)는, 선택신호(SEL)에 따라 다수의 구동전압으로부터 터치송신전압(TS), 변조데이터전압(MD), 변조게이트전압(MG), 변조공통전압(MC)을 생성하고, 생성된 터치송신전압(TS), 변조데이터전압(MD), 변조공통전압(MC)을 데이터구동부(130)로 전달하고, 생성된 변조게이트전압(MG2)을 게이트구동부(135)로 전달한다.
예를 들어, 터치전원부(126)는 다수의 변조전압과 다수의 터치전압을 생성하여 출력하는 터치전원 집적회로(touch power integrated circuit: TPIC)일 수 있다.
데이터구동부(130)는, 표시구간(DP) 동안, 타이밍제어부(120)로부터 전달되는 데이터제어신호(DCS) 및 영상데이터(RGB)를 이용하여 데이터전압(데이터신호)을 생성하고, 생성된 데이터전압을 터치표시패널(140)의 데이터배선(DL)에 공급할 수 있다.
그리고, 데이터구동부(130)는, 터치구간(TP) 동안, 터치전원부(126)로부터 전달되는 터치송신전압(TS)을 터치표시패널(140)의 터치배선(TL)에 공급하고, 터치표시패널(140)의 터치배선(TL)으로부터 터치수신전압을 검출하고, 터치전원부(126)로부터 전달되는 변조데이터전압(MD)을 터치표시패널(140)의 데이터배선(DL)에 공급하고, 터치전원부(126)로부터 전달되는 변조공통전압(MC)을 터치표시패널(140)의 공통배선에 공급할 수 있다.
게이트구동부(135)는, 표시구간(DP) 동안, 타이밍제어부(120)로부터 전달되는 게이트제어신호(GCS)를 이용하여 게이트전압을 생성하고, 생성된 게이트전압을 터치표시패널(140)의 게이트배선(GL)에 공급할 수 있다.
그리고, 게이트구동부(135)는, 터치구간(TP) 동안, 터치전원부(126)로부터 전달되는 변조게이트전압(MG)을 터치표시패널(140)의 게이트배선(GL)에 공급할 수 있다.
여기서, 게이트구동부(135)는, 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 화소(P)가 형성되는 표시패널(140)의 제1기판(도 4의 160)에 함께 형성되는 게이트-인-패널(gate in panel: GIP) 타입일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 데이터구동부(130)가 터치송수신부의 역할을 하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 데이터구동부(130)와 별도로 터치송수신부를 형성하여 터치배선(TL)에 연결할 수 있다.
터치표시패널(140)은, 게이트전압 및 데이터전압을 이용하여 영상을 표시하고, 터치송신전압 및 터치수신전압을 이용하여 터치를 감지하는데, 영상을 표시하는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)을 둘러싸는 비표시영역(NDA)을 포함한다.
터치표시패널(140)의 표시영역(DA)은, 서로 교차하여 화소(P)를 정의하는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)과, 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되는 화소(P)와, 데이터배선(DL)에 평행한 터치배선(TL)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 각 화소(P)에는 화소전극 및 공통전극(도 4의 166)이 형성되고, 하나의 블록을 구성하는 다수의 화소(P)의 공통전극(166)은 서로 연결되어 각 터치배선(TL)에 연결되는 하나의 터치전극으로 구성된다.
터치표시패널(140)의 비표시영역(NDA)은, 터치표시패널(140) 완성 후 터치표시패널(140)의 정상 또는 비정상 검사에 사용되는 검사부(150)를 포함한다.
터치표시장치(110)가 유기발광다이오드 표시장치인 경우 터치표시패널(140)의 화소(P)는 스위칭 박막트랜지스터, 구동 박막트랜지스터, 스토리지 커패시터 및 발광다이오드를 포함할 수 있고, 터치표시장치(110)가 액정표시장치인 경우 표시패널(140)의 화소(P)는 박막트랜지스터, 스토리지 커패시터 및 액정 커패시터를 포함할 수 있다.
터치표시패널(140)의 검사부(150)를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 터치표시패널의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 터치표시패널의 단면도로서, 도 2를 함께 참조하여 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)의 터치표시패널(140)은, 서로 마주보고 이격되는 제1 및 제2기판(160, 170)과, 제1 및 제2기판(160, 170) 사이에 배치되는 액정층(180)을 포함하고, 제1 및 제2기판(160, 170)은, 중앙부의 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)을 둘러싸는 비표시영역(NDA)을 포함한다.
제1기판(160) 내면의 비표시영역(NDA)에는 검사부(150)가 형성되는데, 검사부(150)는, 다수의 검사패드(152), 다수의 검사배선(154), 다수의 공통 검사트랜지스터(156), 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)를 포함한다.
구체적으로, 제1기판(160) 내면의 표시영역(DA)에는 서로 교차하여 화소(P)를 정의하는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)이 형성되고, 제1기판(160) 내면의 비표시영역(DA)에는 다수의 검사배선(154)이 형성되고, 게이트배선(GL), 데이터배선(DL), 다수의 검사배선(154) 상부에는 절연층(164)이 형성되고, 표시영역(DA)의 절연층(164) 상부에는 공통전극(166)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(160) 내면의 표시영역(DA)에는 화소트랜지스터가 형성되고, 제1기판(160) 내면의 비표시영역(NDA)에는 다수의 공통 검사트랜지스터(156)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)가 형성된다.
다수의 검사배선(154)은 다수의 검사패드(152)와 다수의 공통 검사트랜지스터(156) 및 다수의 데이터 검사트랜지스터(158) 사이를 연결하며, 다수의 공통 검사트랜지스터(156)는 표시영역(DA)의 공통배선에 연결되고, 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)는 표시영역(DA)의 데이터배선(DL)에 연결된다.
제2기판(170) 내면에는 블랙매트릭스(172), 컬러필터층(174), 평탄화층(176), 배향층(178)이 순차적으로 형성된다.
블랙매트릭스(172)는, 제조공정 중에 발생하는 정전기를 원활히 방전하기 위하여, 상대적으로 낮은 면저항을 갖는 유기물질로 이루어지며, 예를 들어, 약 1*105Ω/□ 내지 약 1*106Ω/□의 면저항을 갖는 블랙수지로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제2기판(170)은, 전하(+)가 축적되지 않은 전 초기에 약 0.0kV의 대전량을 갖는 반면, 정전기에 의하여 전하(+)가 축적되더라도 원활한 방전에 의하여 약 0.3kV의 대전량을 갖고, 약 3분이 경과한 후에는 축적된 전하(+)가 원활히 방전되어 약 0.1kV의 대전량을 갖는다.
이에 따라, 배향층(178) 형성을 위한 러빙(rubbing)공정 진행 시 축적된 전하(+)의 간섭에 의한 배향층(178)의 배향 불균일을 최소화 할 수 있고, 그 결과 액정층(180)의 액정분자의 광축 배열의 차이가 최소화 되어 부정형 얼룩과 같은 불량이 방지되어 영상의 표시품질이 개선된다.
컬러필터층(174)은, 적, 녹, 청색 컬러필터를 포함하여 적, 녹, 청색만 통과시키는 역할을 하며, 예를 들어, 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
평탄화층(176)은, 컬러필터층(174)의 단차를 평탄화 하는 역할을 하며, 예를 들어, 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
배향층(178)은, 액정층(미도시)의 초기배열방향을 결정하는 역할을 하며, 약 1*1011Ω/□ 내지 약 1*1014Ω/□의 면저항을 갖는 유기물질로 이루어질 수 있다.
즉, 블랙매트릭스(172)는 컬러필터층(174), 평탄화층(176), 배향층(178) 중 적어도 하나보다 낮은 면저항을 가질 수 있다.
한편, 제1기판(160) 제조완료 후, 외부의 신호공급장치(예를 들어 패턴 생성기)를 다수의 검사패드(152)에 연결하고, 다수의 공통 검사트랜지스터(156)에 하이레벨의 제1인에이블신호(EN1)를 인가하여 표시영역(DA)의 공통배선에 검사공통전압을 인가하고, 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)에 하이레벨의 제2인에이블신호(EN2)를 인가하여 표시영역(DA)의 데이터배선(DL)에 검사데이터전압을 인가하여, 터치표시패널(140)의 정상 또는 비정상을 검사할 수 있다.
그리고, 검사를 통하여 정상으로 판정 받은 터치표시패널(140)에 타이밍제어부(120), 마이콤부(122), 전원관리부(124), 터치전원부(126), 데이터구동부(130), 게이트구동부(135)를 포함하는 구동부를 연결하여 터치표시장치(110)를 완성할 수 있다.
완성된 터치표시장치(110)의 터치표시패널(140)에는 검사부(150)가 형성되어 있는데, 제2기판(170) 내면의 블랙매트릭스(172)가 상대적으로 낮은 면저항을 가지므로, 블랙매트릭스(172)가 하나의 전극으로 작용하여 블랙매트릭스(172)와 공통전극(166) 사이에 제1초기용량(182)이 형성되고, 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이에 제2초기용량(184)이 형성된다.
이러한 제1 및 제2초기용량(182, 184)은 터치감지의 정확도를 감소시킬 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 터치구간(TP) 동안, 공통배선에 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값의 변조공통전압(MC)을 인가하여 블랙매트릭스(172)와 공통전극(166) 사이의 제1초기용량(182)을 최소화 할 뿐만 아니라, 다수의 검사배선(154)에 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값의 변조검사전압을 인가하여 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이의 제2초기용량(184)을 최소화 하여 터치감지의 정확도를 개선할 수 있다.
즉, 무부하 구동(load free driving: LFD)을 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 공통배선에 적용함과 동시에, 다수의 검사배선(154)에도 무부하 구동을 적용함으로써, 초기용량을 최소화 하고 터치감지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 터치구간(TP) 동안, 다수의 공통 검사트랜지스터(156)의 온/오프(on/off) 신호인 제1인에이블신호(EN1)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)의 온/오프(on/off) 신호인 제2인에이블신호(EN2)는 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값을 갖도록 무부하 구동 될 수 있다.
그리고, 터치구간(TP) 동안, 다수의 공통 검사트랜지스터(156)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)의 입력전압은 접지(ground)전압 일 수 있다.
이와 달리, 터치구간(TP) 동안, 다수의 검사배선(154)을 플로팅(floating) 할 경우, 초기용량이 존재하여 터치감지의 정확도가 감소하고, 다수의 공통 검사트랜지스터(156)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)의 온/오프가 불안정하여 영상의 표시품질이 저하될 수 있다.
또한, 검사완료 후 레이저 트리밍(trimming)과 같은 공정을 통하여 다수의 공통 검사트랜지스터(156)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)를 표시영역(DA)과 분리할 경우에도, 여전히 초기용량이 존재하여 터치감지의 정확도가 감소하고, 공정추가에 의하여 제조시간 및 제조비용이 증가할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치의 구동에 사용되는 다수의 신호의 파형도로서, 도 2 내지 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)는, 하나의 프레임을 영상표시를 위한 표시구간(DP)과 터치감지를 위한 터치구간(TP)으로 구분하여 구동된다.
구체적으로, 타이밍제어부(120)가 생성하는 터치동기신호(TSY)는, 표시구간(DP) 동안 제1고전위전압(V1H)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 제1고전위전압(V1H)보다 작은 제1저전위전압(V1L)을 갖는다.
터치전원부(126)가 생성하는 터치송신전압(TS)은, 표시구간(DP) 동안 제2저전위전압(V2L)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 제2저전위전압(V2L) 및 제2고전위전압(V2H)이 교대하는 다수의 펄스 형태를 갖는다.
터치전원부(126)가 생성하는 변조데이터전압(MD)과 변조공통전압(MC)은, 각각 표시구간(DP) 동안 제3중전위전압(V3M)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 터치송신전압(TS)에 대응되고 제3저전위전압(V3L) 및 제3고전위전압(V3H)이 교대하는 다수의 펄스 형태를 갖는다.
터치전원부(126)가 생성하는 변조게이트전압(MG)은, 표시구간(DP) 동안 제4저전위전압(V4L)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 터치송신전압(TS)에 대응되고 제4저전위전압(V4L) 및 제4고전위전압(V4H)이 교대하는 다수의 펄스 형태를 갖는다.
검사부(150)의 다수의 공통 검사트랜지스터(156)를 온/오프 하는 제1인에이블신호(EN1)는, 표시구간(DP) 동안 제5저전위전압(V5L)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 터치송신전압(TS)에 대응되고 제5저전위전압(V5L) 및 제5고전위전압(V5H)이 교대하는 다수의 펄스 형태를 갖는다.
검사부(150)의 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)를 온/오프 하는 제2인에이블신호(EN2)는, 표시구간(DP) 동안 제6저전위전압(V6L)을 갖고, 터치구간(TP) 동안 터치송신전압(TS)에 대응되고 제6저전위전압(V6L) 및 제6고전위전압(V6H)이 교대하는 다수의 펄스 형태를 갖는다.
이와 같이, 터치표시패널(140)의 검사 완료 후, 터치표시장치(110)를 구동할 때, 터치구간(TP) 동안 다수의 공통 검사트랜지스터(156)의 온/오프(on/off) 신호인 제1인에이블신호(EN1)와 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)의 온/오프(on/off) 신호인 제2인에이블신호(EN2)가 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값을 갖도록 함으로써, 상대적으로 낮은 면저항을 갖는 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이의 제2초기용량(184)을 최소화 하고 터치감지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 무부하 구동 하지 않을 경우의 터치감지를 위한 카운트수를 도시한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치를 무부하 구동할 경우의 터치감지를 위한 카운트수를 도시한 도면으로, 도 2 내지 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 터치표시장치(110)를 무부하 구동 하지 않을 경우, 상대적으로 낮은 면저항을 갖는 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이의 초기용량에 의하여 터치감지를 위한 카운트수가 약 3500 내지 약 5500 사이의 범위를 갖게 되어 카운트수의 편차가 증가하고 터치감지의 정확도가 감소한다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 터치표시장치(110)를 무부하 구동 할 경우, 상대적으로 낮은 면저항을 갖는 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이의 초기용량이 최소화 되어 터치감지를 위한 카운트수가 약 3300 내지 약 4500 사이의 범위를 갖게 되어 카운트수의 편차가 감소하고 터치감지의 정확도가 증가한다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치표시장치(110)에서는, 블랙매트릭스(172)가 컬러필터층(174), 평탄화층(176), 배향층(178) 중 적어도 하나보다 작은 면저항을 갖도록 함으로써, 정전기 등에 의한 전하를 원활히 방전하여 배향 불균일을 최소화 하고 부정형 얼룩과 같은 불량을 방지하여 영상의 표시품질을 개선할 수 있다.
그리고, 터치구간(TP) 동안 터치표시패널(140)의 비표시영역(NDA)에 형성되는 다수의 공통 검사트랜지스터(156) 및 다수의 데이터 검사트랜지스터(158)의 온/오프(on/off) 신호인 제1 및 제2인에이블신호(EN1, EN2)가 터치송신전압(TS)에 대응되는 전압값을 갖도록 함으로써, 상대적으로 낮은 면저항을 갖는 블랙매트릭스(172)와 다수의 검사배선(154) 사이의 제2초기용량(184)을 최소화 하고 터치감지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 터치표시장치 120: 타이밍제어부
122: 마이콤부 124: 전원관리부
126: 터치전원부 130: 데이터구동부
135: 게이트구동부 140: 터치표시패널
172: 블랙매트릭스 EN1, EN2: 제1 및 제2인에이블신호

Claims (11)

  1. 영상을 표시하고 터치를 감지하는 터치표시패널을 포함하는 터치표시장치에 있어서,
    상기 터치표시패널은,
    서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과;
    상기 제1기판의 내면에 배치되고 서로 교차하여 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;
    절연층을 사이에 두고 상기 게이트배선 및 상기 데이터배선 상부에 배치되는 공통전극과;
    하나의 블록의 공통전극에 연결되는 터치배선과;
    상기 제2기판의 내면에 순차적으로 배치되는 블랙매트릭스, 컬러필터층, 평탄화층 및 배향층과;
    상기 공통전극과 상기 배향층 사이에 배치되는 액정층
    을 포함하고,
    상기 블랙매트릭스의 면저항은 상기 컬러필터층, 상기 평탄화층 및 상기 배향층 중 적어도 하나의 면저항보다 낮고,
    상기 제1기판은, 중앙부의 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역을 포함하고,
    상기 제1기판의 상기 비표시영역에는, 상기 터치표시패널의 정상 또는 비정상 검사에 사용되는 검사부가 배치되고,
    상기 검사부는,
    다수의 검사패드와;
    상기 다수의 검사패드에 연결되는 다수의 검사배선과;
    상기 다수의 검사배선과 상기 데이터배선에 연결되는 다수의 공통 검사트랜지스터와;
    상기 다수의 검사배선과 상기 터치배선에 연결되는 다수의 데이터 검사트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 터치표시패널이 터치송신전압을 이용하여 터치를 감지하는 터치구간 동안, 상기 다수의 공통 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제1인에이블신호와 상기 다수의 데이터 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제2인에이블신호는 상기 터치송신전압에 대응되는 전압값을 갖는 터치표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙매트릭스는 1*105Ω/□ 내지 1*106Ω/□의 면저항을 갖는 터치표시장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    영상신호를 이용하여 터치동기신호, 영상데이터, 데이터제어신호 및 게이트제어신호를 생성하는 타이밍제어부와;
    상기 터치동기신호에 따라 선택신호를 생성하는 마이콤부와;
    상기 선택신호에 따라 터치송신전압을 생성하는 터치전원부와;
    상기 영상데이터 및 상기 데이터제어신호를 이용하여 데이터전압을 생성하는 데이터구동부와;
    상기 게이트제어신호를 이용하여 게이트전압을 생성하는 게이트구동부
    를 더 포함하는 터치표시장치.
  7. 타이밍제어부가 터치동기신호, 영상데이터, 데이터제어신호 및 게이트제어신호를 생성하는 단계와;
    마이콤부가 상기 터치동기신호를 이용하여 선택신호를 생성하는 단계와;
    터치전원부가 상기 선택신호에 따라 터치송신전압을 생성하는 단계와;
    데이터구동부가 상기 영상데이터 및 상기 데이터제어신호를 이용하여 데이터전압을 생성하는 단계와;
    게이트구동부가 상기 게이트제어신호를 이용하여 게이트전압을 생성하는 단계와;
    터치표시패널이, 표시구간 동안 상기 데이터전압과 상기 게이트전압을 이용하여 영상을 표시하고, 터치구간 동안 상기 터치송신전압을 이용하여 터치를 감지하는 단계
    를 포함하고,
    상기 터치표시패널은 중앙부의 표시영역과, 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역을 포함하고,
    상기 터치표시패널의 상기 비표시영역에는, 상기 터치표시패널의 정상 또는 비정상 검사에 사용되는 검사부가 배치되고,
    상기 검사부는,
    다수의 검사패드와;
    상기 다수의 검사패드에 연결되는 다수의 검사배선과;
    상기 다수의 검사배선에 연결되는 다수의 공통 검사트랜지스터와;
    상기 다수의 검사배선에 연결되는 다수의 데이터 검사트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 터치구간 동안, 상기 다수의 공통 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제1인에이블신호와 상기 다수의 데이터 검사트랜지스터를 온/오프 하는 제2인에이블신호는 상기 터치송신전압에 대응되는 전압값을 갖는 터치표시장치의 구동방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치표시패널이 터치송신전압을 이용하여 터치를 감지하는 터치구간 동안, 상기 다수의 공통 검사트랜지스터와 상기 다수의 데이터 검사트랜지스터의 입력전압은 접지전압인 터치표시장치.
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