KR102585764B1

KR102585764B1 - 터치 디스플레이 장치 및 터치 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR102585764B1
Application number: KR1020160053478A
Authority: KR
Inventors: 심환수; 이득수; 이철우; 정태민
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2023-10-06
Also published as: CN107340935B; KR20170124153A; EP3239820A2; US20170315643A1; EP3239820B1; CN107340935A; EP3239820A3; US10095337B2

Abstract

본 실시예들은 디스플레이 패널에 배치된 다수의 더미 화소를 이용하여 터치 구동 회로와 다수의 터치 센서를 연결함으로써 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 장치를 제공한다. 터치 배선 구현 시 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극 또는 소스 라인과 동일한 물질을 이용함으로써 터치 배선 구현을 위한 별도의 공정이 필요하지 않도록 하는 이점을 제공한다. 또한, 두 개의 화소마다 하나의 데이터 라인이 배치되는 화소 구조인 경우 데이터 라인이 배치되지 않는 영역에 소스 라인을 배치하고 터치 배선으로 이용함으로써, 화소 메탈을 이용하는 경우에 비해 터치 인식 가능 영역을 확장할 수 있도록 한다.

Description

터치 디스플레이 장치 및 터치 디스플레이 패널{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH DISPLAY PANEL}

본 실시예들은 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 패널 및 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 유기발광 디스플레이 장치 등의 다양한 타입의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치들은 사용자에게 편의와 다양한 기능을 제공하기 위하여 최근 터치 기반의 입력 방식을 제공하고 있다.

이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 위치(터치 좌표)를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.

이를 위해, 일 예로, 터치 디스플레이 패널에 배열된 다수의 터치 센서(터치 전극)을 통해 터치 센서 간의 캐패시턴스 또는 터치 센서와 포인터(예: 손가락 등) 간의 캐패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 위치(터치 좌표) 등을 검출하는 방식이 많이 이용되고 있다.

하지만, 이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 터치 센서와 연결되는 터치 배선을 별도로 설계해야 하며, 터치 배선 설계 시 디스플레이 패널 내 존재하는 다른 배선과의 RC 로드나 디스플레이 저해 인자 등을 고려하여 설계가 이루어져야 한다.

특히, 대면적 디스플레이 패널에서 터치 기반의 입력 방식을 제공하는 경우 터치 배선 및 터치 센서 수에 따른 비용 증가, 터치 배선 설계의 어려움 등이 존재하여 터치 기반의 입력 방식을 대면적 디스플레이에 적용하기에는 한계가 존재한다.

본 실시예들의 목적은, 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 목적은, 사용자의 터치 유무와 드래그 터치를 인식할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 목적은, 디스플레이 패널 내 배치된 다른 배선과의 RC 로드를 저감시키며 터치 배선이 설계된 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 목적은, 대면적 디스플레이 패널에서 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

일 실시예는, 다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 전극 패턴이 배치된 비표시 영역을 포함하는 디스플레이 패널과, 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서와, 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공한다.

여기서, 비표시 영역에 배치되는 다수의 전극 패턴은 더미 화소일 수 있다.

이러한 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 회로는 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소를 통해 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 다수의 더미 화소는, 동일한 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소끼리 서로 전기적으로 연결되고, 다른 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소와는 이격되어 배치될 수 있다.

즉, 더미 화소와 연결되는 터치 센서의 폭에 대응하는 단위로 분리되어 더미 화소끼리 연결된 상태일 수 있다.

그리고, 다수의 터치 센서는, 표시 영역에서 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치될 수 있다.

터치 구동 회로와 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결하기 위하여, 일 예로, 터치 구동 회로와 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소를 전기적으로 연결하는 제1연결부를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 더미 화소와 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결하는 제2연결부를 포함할 수 있다.

이때, 제1연결부와 제2연결부는, 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극을 구성하는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

또는, 제1연결부와 제2연결부는, 다수의 더미 화소에 포함된 소스 라인을 구성하는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

또는, 제1연결부와 제2연결부는, 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극이나 소스 라인이 배치된 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인일 수도 있다.

그리고, 다수의 더미 화소와 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결하는 제2연결부는, 다수의 구동 화소에 포함된 화소 메탈, 소스 라인 또는 화소 전극이나 소스 라인이 배치된 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인을 통해 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결될 수 있다.

터치 구동 회로는, 한 프레임 구간 중 블랭크 구간 동안 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 신호를 출력할 수도 있고, 하나의 프레임 구간을 디스플레이 구동 구간과 터치 구동 구간으로 시분할하고 터치 구동 구간 동안 터치 구동 신호를 출력할 수도 있다.

터치 구동 회로에 의해 출력된 터치 구동 신호는, 터치 구동 회로와 다수의 더미 화소를 전기적으로 연결하는 제1연결부와, 다수의 더미 화소, 다수의 더미 화소와 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결하는 제2연결부를 통해 다수의 터치 센서로 전달된다.

다른 실시예는, 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서가, 표시 영역에서 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서를 포함하는 제1터치 센서부, 제1터치 센서부가 배치된 영역과 분리된 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서를 포함하는 제2터치 센서부로 구성될 수 있다.

이때, 터치 구동 회로와 제1터치 센서부는 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극을 통해 전기적으로 연결되고, 터치 구동 회로와 제2터치 센서부는 다수의 더미 화소에 포함된 소스 라인을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

다른 실시예는, 다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 더미 화소가 배치된 비표시 영역을 포함하는 터치 디스플레이 패널에 있어서, 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서와, 비표시 영역에 배치되며 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 회로를 포함하고, 터치 구동 회로와 다수의 더미 화소는 전기적으로 연결되고 다수의 더미 화소와 다수의 터치 센서는 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.

본 실시예들에 의하면, 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

본 실시예들에 의하면, 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소 또는 터치 센서의 폭에 대응하는 단위로 분리된 전극 패턴을 통해 터치 구동 회로와 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결함으로써, 터치 센싱을 위한 별도의 신호 라인을 설계하지 않아도 되는 이점을 제공한다.

본 실시예들에 의하면, 터치 센싱을 위한 배선 설계의 이점을 통해 대면적 디스플레이 장치에서 디스플레이 성능에 영향을 주지 않으면서 사용자의 터치 인식이 가능할 수 있도록 한다.

본 실시예들에 의하면, 터치 디스플레이 패널에 배치되는 화소의 구조에 따라 터치 구동 회로와 터치 센서와의 연결 방식을 다르게 함으로써, 터치 디스플레이 장치에서 사용자의 터치 인식 성능을 극대화할 수 있도록 한다.

도 1과 도 2는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성과 터치 인식 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구체적인 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서가 연결되는 부분을 나타낸 평면도이다.
도 6a와 도 6b는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선이 포함된 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구체적인 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 9a와 도 9b는 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선이 포함된 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 13은 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선의 예시를 나타낸 도면이다.
도 14a와 도 14b는 제3실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선이 포함된 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 도면이다.
도 15와 도 16은 제3실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선의 예시를 나타낸 도면이다.
도 17a와 도 17b는 제4실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선이 포함된 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 도면이다.
도 18과 도 19는 제4실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 구동 회로와 터치 센서를 연결하는 배선의 예시를 나타낸 도면이다.
도 20은 제5실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 사용자의 터치를 인식하기 위하여 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 센서(TS)와, 다수의 터치 센서(TS)에 터치 구동 신호를 출력하는 터치 구동 회로가 배치된 패드부(110)와, 다수의 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로를 연결하는 배선(이하, "터치 배선"이라 함)을 포함할 수 있다.

다수의 터치 센서(TS)는, 디스플레이 패널의 각 영역에서 사용자의 터치 유무와 터치 위치(터치 좌표)를 센싱할 수 있도록 분리된 형태로 배열될 수 있다. 다수의 터치 센서(TS)는, 도 1에 도시된 바와 같이 블록 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 분리되기만 하면 그 어떠한 형태로 이루어질 수 있다.

다수의 터치 센서(TS)는, 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 구간 동안 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로로부터 터치 구동 신호를 인가받는다. 사용자의 터치가 발생하면 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로로 전달하여 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

또한, 다수의 터치 센서(TS)는, 디스플레이 패널이 디스플레이 구동하는 경우 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 인가되는 공통 전극으로 이용될 수도 있다.

즉, 디스플레이 구동 구간 동안 패드부(110)에 배치된 드라이버 집적회로로부터 디스플레이 구동 신호를 인가받아 공통 전극으로 동작하며, 터치 구동 구간 동안 터치 구동 회로로부터 터치 구동 신호를 인가받아 터치 센서(TS)로 동작한다.

다수의 터치 센서(TS)와 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 터치 구동/센싱을 위한 터치 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

터치 배선은, 다수의 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로를 전기적으로 연결하여 터치 구동 신호와 터치 센싱 신호를 전달한다.

이러한 터치 배선은, 디스플레이 패널에 배치된 데이터 라인과 평행하게 배치될 수도 있으나, RC 로드 저감을 위해 데이터 라인과 중첩되지 않도록 배치될 수도 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 사용자의 터치를 센싱하는 방식을 설명한다.

도 2는 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 사용자의 터치를 센싱하는 방식을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터 등이 배치된 제1기판(201)과 컬러 필터 등이 배치된 제2기판(202) 사이에 다수의 터치 센서(TS)가 분리되어 배치된다.

디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치가 발생하면, 사용자의 손가락 등과 같은 포인터와 다수의 터치 센서(TS) 간의 캐패시턴스 변화가 발생하고, 이러한 캐패시턴스 변화를 센싱하여 사용자의 터치 유무와 터치 위치(터치 좌표)를 센싱할 수 있다.

따라서, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에 의하면, 디스플레이 장치의 기본 구조에서 공통 전극을 일정 영역별로 분리되도록 배치하여 터치 센서(TS)로 이용함으로써, 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 장치(100)를 제공할 수 있다.

이러한 터치 디스플레이 장치(100)는, 전술한 터치 기능을 구현하기 위하여 데이터 라인과 평행한 별도의 터치 배선을 배치한다.

이때, 터치 배선은 저항에 의한 딜레이를 저감하기 위하여 충분한 폭을 갖도록 설계되어야 한다.

또한, 터치 배선으로 터치 구동 신호 인가 시 터치 배선과 평행하게 배치된 데이터 라인으로 인가되는 신호에 의해 터치 배선과 데이터 라인 사이에 미세한 캐패시턴스가 발생할 수 있다. 이러한 미세한 캐패시턴스는 터치 센서와 포인터 사이에 발생하는 캐패시턴스를 센싱하여 사용자의 터치를 센싱하는 데 영향을 줄 수 있다.

따라서, 터치 센싱에 영향을 주지 않도록 데이터 라인과 캐패시턴스가 발생되지 않는 구조로 설계되거나 터치 배선에 터치 구동 신호 인가 시 데이터 라인으로 유사한 신호(예: 동일 전위)를 인가하는 로드 프리 드라이빙(RFD: Road Free Driving)이 수행되어야 한다.

즉, 기존 디스플레이 장치의 구조에서 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 배선의 설계는 터치 배선의 폭에 의한 개구율 감소, 다른 신호 배선과의 캐패시턴스 등을 고려하여 설계되어야 한다.

이러한 터치 배선 설계는 대면적 디스플레이에서 더욱 어려움이 존재하며, 상호 정전 용량 방식에 비하여 많은 수의 터치 구동 회로가 요구되는 자기 정전 용량 방식에서는 대면적 터치 디스플레이 장치 구현 시, 터치 배선 설계, 터치 구동 회로와 터치 센서(TS) 수 증가에 따른 한계가 존재한다.

본 실시예들은 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 배선 구조를 개선함으로써, 대면적 디스플레이 장치에서도 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 장치(100)를 제공한다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 대면적 디스플레이 장치에서 사용자의 터치 인식이 가능하도록 하며, 이하에서는, 디스플레이 패널에서 부분적으로 터치 인식이 가능한 구조를 중심으로 설명하나 본 실시예들이 이에 한정되지는 아니한다.

도 3은 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널은 다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 더미 화소(120)가 배치된 비표시 영역으로 구성될 수 있다.

본 명세서에서 "구동 화소"는 표시 영역에서 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 정의되는 영역에 배치되며 디스플레이 구동 구간에서 구동되는 화소를 의미한다. 그리고, "더미 화소"는 게이트 라인, 데이터 라인 등을 모두 포함하나, 구동 트랜지스터를 포함하지 않거나 구동 트랜지스터와 데이터 라인이 연결되지 않아 구동되지 않는 화소를 의미한다.

디스플레이 패널의 표시 영역에는 사용자의 터치를 인식하기 위한 다수의 터치 센서(TS)가 배치되며, 패드부(110)에는 디스플레이 패널의 디스플레이 구동을 위한 드라이버 집적회로와 터치 구동을 위한 터치 구동 회로가 배치될 수 있다.

패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로와 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서(TS)는 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 전기적으로 연결되며, 본 실시예들은 이를 통해 터치 배선을 단순화하며 사용자의 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 터치 구동 회로와 다수의 터치 센서(TS)를 연결하는 다수의 더미 화소(120)는 하나의 예시에 해당하며, 비표시 영역에 배치된 전극 패턴이면 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 구동 회로와 다수의 터치 센서(TS)를 전기적으로 연결하는 데 이용될 수 있다.

다수의 터치 센서(TS)는, 디스플레이 패널에서 다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역의 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치될 수 있다.

다수의 터치 센서(TS)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 횡방향으로 배치될 수도 있으나 종방향으로 배치될 수도 있다.

다수의 터치 센서(TS)는, 서로 이격되어 배치됨으로써 사용자의 터치 유무와 터치 위치(터치 좌표)를 센싱할 수 있도록 하며, 사용자의 터치의 횡방향 움직임에 따른 드래그 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

디스플레이 패널의 비표시 영역에는 다수의 더미 화소(120)가 배치되어 있다.

다수의 더미 화소(120)는, 인접한 더미 화소(120)끼리 전기적으로 연결되나, 더미 화소(120)와 연결되는 터치 센서(TS)에 폭에 해당하는 더미 화소(120) 단위로 분리되어 배치될 수 있다.

즉, 터치 센서(TS)의 폭에 해당하는 단위로 분리되어 더미 화소(120)가 배치될 수 있다.

본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 디스플레이 패널에 배치된 다수의 터치 센서(TS)와 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로를 연결함으로써, 별도의 터치 배선 없이 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

즉, 별도의 터치 배선을 제작하는 공정 없이, 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극 등을 제작하는 과정에서 다수의 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로를 연결하는 터치 배선이 형성되도록 함으로써, 제작 공정 과정을 감소시키면서 터치 배선 설계를 용이하게 한다.

도 4는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 구체적인 연결 관계 구조를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)는 제1연결부(121)를 통해 디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)와 전기적으로 연결된다.

그리고, 다수의 더미 화소(120)는, 제2연결부(122)를 통해 디스플레이 패널의 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결된다.

다수의 더미 화소(120)는 동일한 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결된 더미 화소(120)끼리 서로 전기적으로 연결되며, 다른 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결된 더미 화소(120)와는 이격되어 배치된다.

이때, 제1연결부(121)와 제2연결부(122)는, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극을 구성하는 물질과 동일한 물질(예: 화소 메탈)로 구성될 수 있다.

따라서, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극을 제작하는 과정에서 제1연결부(121)와 제2연결부(122)를 제작하여 터치 배선을 형성하도록 함으로써, 터치 배선의 제작을 위한 별도의 공정이 필요하지 않도록 한다.

즉, 터치 배선 구현을 위한 마스크(Mask) 수를 감소시키면서 사용자의 터치 센싱이 가능할 수 있도록 한다.

제2연결부(122)는, 다수의 터치 센서(TS)에 대응하는 영역에 배치된 구동 화소의 화소 메탈을 통해 다수의 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결될 수 있다.

즉, 터치 구동 구간 동안 터치 구동 회로(112)로부터 출력된 터치 구동 신호는 제1연결부(121), 더미 화소(120), 제2연결부(122), 그리고 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 터치 센서(TS)로 전달될 수 있다.

따라서, 본 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치되는 다수의 더미 화소(120)를 이용하여 터치 배선을 구현함으로써, 터치 배선 설계를 단순화하고, 터치 배선 설계를 위한 공정의 수를 감소시키며 사용자의 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 장치(100)를 제공할 수 있도록 한다.

도 5는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 다수의 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로(112)가 연결되는 연결 부분을 나타낸 평면도이다.

도 5를 참조하면, 디스플레이 패널의 표시 영역에서 비표시 영역에 인접한 영역에 배치되는 다수의 터치 센서(TS)는 일정한 크기로 이루어지며, 터치 센서(TS)마다 이격되어 배치되어 있다.

또한, 터치 센서(TS)의 경계에 위치하는 구동 화소끼리 서로 이격되어 배치된다.

각각의 터치 센서(TS)는, 다수의 더미 화소(120)를 통해 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)와 전기적으로 연결된다.

다수의 더미 화소(120)는 동일한 터치 센서(TS)와 연결된 더미 화소(120)끼리 서로 전기적으로 연결되어 있으며, 다른 터치 센서(TS)와 연결된 더미 화소(120)와는 이격되어 배치된다.

따라서, 터치 구동 구간 동안 터치 구동 회로(112)로부터 출력되는 터치 구동 신호가 서로 전기적으로 연결된 더미 화소(120)를 통해 각각의 터치 센서(TS)로 전달된다.

디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 터치 센서(TS) 단위로 분리하고, 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로(112)를 전기적으로 연결함으로써, 더미 화소(120)를 이용한 터치 배선을 구현할 수 있도록 한다.

도 6a와 도 6b는 제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 화소 전극을 터치 배선화한 경우 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 것으로서, 도 6b는 도 6a에서 A-A'의 단면을 나타낸 것이다.

도 6b를 참조하면, 기판(601) 상에 게이트 메탈(602)이 배치되며, 그 위에 게이트 절연층(603)이 배치된다. 게이트 절연층(603) 상에 데이터 라인(604), 그리고 컬러 필터 등이 배치되고, 그 위에 유기막 또는 무기막(605)이 배치되며, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 공통 전극(606)과 화소 전극(607)이 배치된다.

게이트 메탈(602)과 데이터 라인(604)은 터치 디스플레이 장치(100)가 디스플레이 구동을 하는 동안에 신호 전달 배선으로 사용된다.

게이트 메탈(602)은 게이트 메탈(602)의 상층에 위치하는 게이트 절연층(603)과 유기막 또는 무기막(605)에 형성된 컨택홀을 통해 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 공통 전극(606)과 전기적으로 연결된다.

즉, 게이트 메탈(602)은 디스플레이 구동 구간에서 공통 전극(606)으로 공통 전압을 전달하는 신호 배선으로 사용된다.

데이터 라인(604)은 구동 트랜지스터를 구성하는 액티브층이나 소스/드레인 전극을 구성하는 물질로 이루어질 수 있다.

데이터 라인(604)은 데이터 라인(604)의 상층에 위치하는 유기막 또는 무기막(605)에 형성된 컨택홀을 통해 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 화소 전극(607)과 전기적으로 연결된다.

따라서, 디스플레이 구동 구간에서, 공통 전압은 게이트 메탈(602)을 통해 공통 전극(606)으로 인가되고, 데이터 전압은 데이터 라인(604)을 통해 화소 전극(607)으로 인가된다.

한편, 터치 구동 구간에서는, 터치 배선을 통해 터치 구동 신호가 터치 센서(TS)에 인가되고, 포인터와 터치 센서(TS) 사이의 캐패시턴스 변화를 센싱하여 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

여기서, 터치 센서(TS)는, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 공통 전극(606)일 수 있다.

즉, 공통 전극(606)은, 디스플레이 구동 구간에서는 공통 전압이 인가되는 전극으로서 기능을 하고, 터치 구동 구간에서는 터치 구동 신호가 인가되는 터치 센서(TS)로서의 기능을 한다.

제1실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서는, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 배치되는 화소 메탈을 터치 배선화함으로써 터치 배선을 위한 별도의 신호 라인이나 층이 필요하지 않도록 한다.

즉, 구동 화소에 포함된 화소 메탈이 더미 화소(120)에 연결된 제2연결부(122)와 전기적으로 연결되어, 터치 구동 회로(112)로부터 출력된 터치 구동 신호가 제1연결부(121), 더미 화소(120), 제2연결부(122), 그리고 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 터치 센서(TS)인 공통 전극(606)으로 전달되게 된다.

따라서, 디스플레이 패널에서 터치 센서(TS)가 배치된 영역에 위치하는 구동 화소에는, 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로를 연결하기 위한 터치 배선이 별도로 배치되지 않게 된다. 이를 통해 터치 배선을 위해 필요한 공정을 감소시키고 단순화된 화소 구조를 제공하면서 사용자의 터치 인식이 가능하도록 하는 이점을 제공한다.

한편, 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 이용하여 터치 구동 회로(112)와 터치 센서(TS)를 연결함에 있어서, 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인을 통해 터치 배선을 구현함으로써 터치 인식의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 일반적인 화소 구조에서는 하나의 화소마다 한 개의 게이트 라인과 한 개의 데이터 라인(604, 소스 라인)이 교차되어 배치되나, 하나의 데이터 라인(604)을 양쪽 화소에서 공통으로 이용하는 구조에서는 두 개의 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되므로 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역이 존재한다.

즉, 두 개의 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인을 배치하고 배치된 소스 라인을 터치 배선으로 이용함으로써, 별로의 터치 배선을 구성하지 않고 사용자의 터치 인식이 가능하도록 할 수 있다.

도 7은 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것으로서, 두 개의 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서 터치 배선을 구현한 예를 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 패널의 표시 영역에 다수의 터치 센서(TS)가 서로 이격되어 일렬로 배치된다.

다수의 터치 센서(TS)는, 디스플레이 패널에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)와 연결된다.

이때, 다수의 터치 센서(TS)와 터치 구동 회로(112)는 다수의 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

즉, 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인을 제작하는 과정에서 더미 화소(120)와 터치 구동 회로(112)를 연결하는 배선과, 더미 화소(120)와 터치 센서(TS)를 연결하는 배선을 함께 구성하여 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)가 더미 화소(120)를 통해 연결될 수 있도록 한다.

여기서, 더미 화소(120)와 터치 센서(TS)를 연결하는 배선은, 표시 영역에 배치된 구동 화소에서 데이터 라인(604)이 배치되지 않은 영역에 위치하는 소스 라인을 통해 다수의 터치 센서(TS)와 연결된다.

또는, 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 다수의 터치 센서(TS)와 연결될 수도 있다.

구동 화소에 포함된 화소 메탈이 아닌 소스 라인을 통해 다수의 터치 센서(TS)와 연결되는 경우에는, 화소 메탈에 비해 소스 라인의 두께가 두꺼우므로 화소 메탈에 비해 저항이 1/100 수준에 해당한다. 따라서, 화소 메탈을 통해 터치 구동 신호를 전달하는 경우에 비해 소스 라인의 길이를 길게 설계할 수 있으므로, 터치 센싱이 가능한 영역을 확장할 수 있는 이점이 존재한다.

또한, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인을 배치하고 배치된 소스 라인을 터치 배선으로 이용함으로써, 터치 배선과 데이터 라인(604)이 평행하게 배치되는 경우 발생하는 캐패시턴스의 영향을 받지 않도록 터치 배선을 설계할 수 있다.

따라서, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 배치되며 화소 메탈의 저항의 1/100 수준인 소스 라인을 터치 배선으로 이용하는 경우, RC 로드를 저감시켜 대면적 디스플레이 패널에서도 넓은 영역에서 사용자의 터치 센싱이 가능한 터치 배선 구조를 제공할 수 있다.

도 8은 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 더미 화소(120)를 통해 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)가 연결되는 구체적인 구조를 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)와 표시 영역에 배치되는 다수의 터치 센서(TS)는, 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 전기적으로 연결된다.

터치 구동 회로(112)와 더미 화소(120)를 연결하는 제1연결부(121)와 더미 화소(120)와 다수의 터치 센서(TS)를 연결하는 제2연결부(122)를 통해 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.

이때, 제1연결부(121)와 제2연결부(122)는, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인을 구성하는 물질과 동일한 물질(예: 소스 메탈)로 이루어질 수 있다.

즉, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인을 제작하는 과정에서 제1연결부(121)와 제2연결부(122)를 함께 제작할 수 있도록 하여, 터치 배선의 제작을 위한 별도의 공정이 필요하지 않도록 하는 이점을 제공한다.

제2연결부(122)는, 제1실시예에서와 같이 표시 영역에 배치된 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 다수의 터치 센서(TS), 즉, 공통 전극(606)과 전기적으로 연결될 수 있다.

제2연결부(122)가 구동 화소에 포함된 화소 메탈과 연결되는 경우, 제2연결부(122)가 구동 화소에서 데이터 라인(604)이 배치되는 층의 상층에 배치된 절연층에 형성되는 컨택홀을 통해 화소 메탈과 전기적으로 연결될 수 있다.

또는, 제2연결부(122)는, 표시 영역에 배치된 구동 화소에 포함된 소스 라인을 통해 다수의 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 제2연결부(122)가 연결되는 소스 라인은, 구동 화소에서 데이터 라인(604)이 배치되지 않은 영역에 배치되는 소스 라인을 의미하는 것으로서, 데이터 라인(604)이 배치되지 않은 영역에 소스 라인을 배치하고 배치된 소스 라인을 터치 배선으로 이용하는 것이다.

따라서, 제2연결부(122)가 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 터치 센서(TS)와 연결되는 경우에 비하여, 소스 라인을 통해 터치 센서(TS)와 연결됨으로써 터치 센서(TS)의 세로 길이를 길게 구성할 수 있는 이점을 제공한다. 이를 통해, 디스플레이 패널의 하단부에 구현되는 터치 인식 가능 영역을 확장시킬 수 있도록 한다.

또한, 터치 센싱 가능 영역이 디스플레이 패널의 세로 방향으로 확장됨에 따라, 디스플레이 패널의 하단부뿐만 아니라 디스플레이 패널의 중앙 부분에서 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

즉, 소스 라인을 통해 터치 배선을 구현하는 경우, 디스플레이 패널의 하단부에서 터치 센싱이 가능하도록 하거나, 또는 중앙 부분에서 터치 센싱이 가능하도록 하거나, 또는 하단부와 중앙 부분에서 모두 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 할 수 있다.

도 9a와 도 9b는 제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 구동 화소에 소스 라인을 통해 터치 배선을 형성한 경우의 평면과 단면을 나타낸 것으로서, 도 9b는 도 9a의 A-A'의 단면을 나타낸 것이다.

도 9b를 참조하면, 기판(301) 상에 게이트 메탈(602)이 배치되며, 그 위에 게이트 절연층(603)이 배치된다. 게이트 절연층(603) 상에 데이터 라인(604), 그리고 컬러 필터 등이 배치되고, 그 위에 유기막 또는 무기막(605)이 배치되며, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 공통 전극(606)과 화소 전극(607)이 배치된다.

디스플레이 구동 구간에서, 게이트 메탈(602)을 통해 공통 전극(606)으로 공통 전압이 인가되고, 스캔 신호가 인가되면 데이터 라인(604)을 통해 데이터 전압이 화소 전극(607)으로 인가되어 디스플레이 구동을 수행한다.

터치 구동 구간에서는, 터치 배선을 통해 터치 구동 신호가 터치 센서(TS)에 인가되고, 포인터와 터치 센서(TS) 사이의 캐패시턴스 변화를 센싱하여 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

제2실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서는, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 배치되는 화소 메탈을 터치 배선으로 이용할 수도 있으나, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역인 900 영역에 소스 라인(608)을 배치하고 배치된 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용할 수도 있다.

즉, 각각의 구동 화소마다 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서는 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 터치 배선으로 이용하고, 두 개의 구동 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서는 화소 메탈을 터치 배선으로 이용하거나 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하고 이를 터치 배선으로 이용한다.

따라서, 구동 화소에 포함된 화소 메탈 또는 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용함으로써, 터치 배선을 위한 별도의 제작 공정이 필요하지 않도록 하는 이점을 제공한다.

또한, 구동 화소에 배치된 소스 라인(608)으로 터치 배선을 구현할 경우, 화소 메탈에 비해 소스 라인(608)의 두께가 두꺼워 저항이 1/100 수준이므로 배선의 저항에 의한 딜레이를 감소시켜 화소 메탈으로 터치 배선을 구현하는 경우보다 터치 인식 가능 영역을 확장시킬 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 터치 배선이 데이터 라인(604)과 평행하게 배치되지 않는 구조를 통해 데이터 라인(604)과의 캐패시턴스에 의한 영향을 감소시켜, 터치 배선의 RC 로드를 저감시키면서 사용자의 터치를 센싱할 수 있는 터치 배선 구조를 제공한다.

도 10 내지 도 13은 도 9의 900 영역을 확대하여 나타낸 것으로서, 두 개의 구동 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서 구동 화소에 포함된 화소 메탈 또는 소스 라인(608)을 통해 터치 배선을 구현한 예를 나타낸 것이다.

도 10과 도 11은 구동 화소에 포함된 화소 전극(607)을 터치 배선으로 구현한 경우의 예를 나타낸 것으로서, 표시 영역에 배치된 구동 화소에서 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 화소 메탈을 터치 배선으로 구현한 경우를 나타낸 것이다.

도 10을 참조하면, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 화소 메탈을 터치 배선으로 구현할 수 있으며, 도 10은 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 배치되는 화소 메탈을 단일 배선으로 구현한 경우를 나타낸 것이다.

도 11은 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 위치하는 화소 메탈을 터치 배선으로 구현하되, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 배치되는 화소 메탈을 복수 배선으로 구현한 경우를 나타낸 것이다.

따라서, 본 실시예들에 의하면, 화소 메탈을 터치 배선으로 구현하는 경우, 터치 배선은 단일 배선이나 복수 배선으로 구현될 수 있다.

도 12와 도 13은 구동 화소에 포함된 소스 라인(608)을 터치 배선으로 구현한 경우의 예를 나타낸 것으로서, 구동 화소에서 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하고 배치된 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용하는 경우를 나타낸 것이다.

도 12를 참조하면, 데이터 라인(604)이 배치되는 층과 동일한 층에서 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하고 배치된 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용하며, 도 12는 배치되는 소스 라인(608)을 단일 배선으로 구현한 경우를 나타낸 것이다.

도 13은 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하여 터치 배선으로 구현하되, 소스 라인(608)을 복수 배선으로 구현한 경우를 나타낸 것이다.

따라서, 본 실시예들에 의하면, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하여 터치 배선으로 이용하는 경우, 터치 배선은 단일 배선이나 복수 배선으로 구현될 수 있다.

한편, 제3실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서는, 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)가 비표시 영역에 배치된 더미 화소(120)를 통해 연결되는 경우, 화소 전극(607) 또는 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인을 통해 연결될 수도 있다.

즉, 더미 화소(120)를 통해 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)가 연결되는 경우에도, 별로의 터치 배선을 통해 사용자의 터치 인식이 가능하도록 할 수도 있다.

예를 들어, 터치 구동 회로(112), 더미 화소(120) 및 터치 센서(TS)를 연결하는 제1연결부(121)와 제2연결부(122)를 별도의 신호 라인으로 구현할 수 있다.

이하에서는, 제1연결부(121)와 제2연결부(122)가 화소 전극(607) 또는 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인을 통해 구현되는 경우, 구동 화소에서 터치 배선이 구현된 예를 설명한다.

도 14는 제3실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 구동 화소의 단면을 나타낸 것으로서, 두 개의 화소마다 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서 구동 화소에 포함된 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인이 터치 배선으로 구현된 예를 나타낸 것이다.

도 14를 참조하면, 기판(601) 상에 게이트 메탈(602)이 배치되며, 그 위에 게이트 절연층(603)이 배치된다. 게이트 절연층(603) 상에 데이터 라인(604) 그리고 컬러 필터 등이 배치되고, 그 위에 유기막 또는 무기막(605)이 배치된다.

그리고, 유기막 또는 무기막(605)의 상면에 신호 라인(609)을 배치하고 그 상층에 공통 전극(606)과 화소 전극(607)이 배치된다.

신호 라인(609)은 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에서 데이터 라인(604)이 배치되는 층과 다른 층에 배치될 수 있다.

따라서, 비표시 영역에 포함된 구동 화소(120)를 이용하여 터치 구동 회로(112)와 터치 센서(TS)를 연결하는 경우에도, 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되지 않는 층에 위치하는 신호 라인(609)을 배치하여 터치 인식이 가능하도록 할 수도 있다.

화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인(609)을 이용하여 터치 배선을 구현하는 경우, 신호 라인(609)의 두께를 고려할 때 화소 메탈에 비하여 저항이 1/100 수준이므로 터치 가능 영역을 확장시킬 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 별도의 신호 라인(609)을 이용하여 터치 배선을 구현하는 경우에, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역마다 신호 라인(609)을 배치하여 터치 배선을 구현할 수도 있으나, 도 14에 도시된 바와 같이 소스 라인(608)과 신호 라인(609)을 모두 이용하여 터치 배선을 구현할 수도 있다.

이때, 터치 배선으로 구현되는 소스 라인(608)과 신호 라인(609)은 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역마다 교번하여 배치될 수도 있으며, 서로 동일한 영역에 중복되어 배치될 수도 있다.

즉, 본 실시예들에 의하면, 비표시 영역에 배치된 더미 화소(120)를 이용하여 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)을 연결하는 터치 배선을 구현하는 경우, 화소 메탈, 소스 라인(608), 또는 별도의 신호 라인(609) 등 다양한 방식으로 터치 배선의 구현이 가능하도록 함으로써 제품 특성에 맞게 터치 배선을 설계할 수 있도록 한다.

도 15와 도 16은 제3실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 단면에서 1400 영역의 구현 예를 나타낸 것이다.

도 15는 터치 배선이 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되지 않는 층에 위치하는 신호 라인(609)으로만 구현되거나, 소스 라인(608)과 신호 라인(609)을 통해 구현되는 경우 중 교번하여 배치되는 경우를 나타낸 것이다.

도 15를 참조하면, 구동 화소에서 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역의 상층에 신호 라인(609)이 배치되어 터치 배선으로 이용된다.

도 16은 터치 배선이 소스 라인(608)과 신호 라인(609)을 이용하여 구현되는 경우를 나타낸 것으로서, 소스 라인(608)과 신호 라인(609)이 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 중복되어 배치되는 경우를 나타낸 것이다.

도 16을 참조하면, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)과 신호 라인(609)이 모두 배치되어 터치 배선이 구현될 수 있으며, 이때 신호 라인(609)은 소스 라인(608)과 중첩되는 영역으로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있다.

따라서, 비표시 영역에 배치된 더미 화소(120)를 통해 터치 구동 회로(112)와 터치 센서(TS)가 연결되는 경우에도, 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인(609)을 통해 터치 배선이 구현될 수 있다.

또한, 데이터 라인(604)이 배치되지 않는 영역에 신호 라인(609)으로 터치 배선을 구현하는 경우에도 소스 라인(608)과 함께 터치 배선을 구현할 수 있다.

이때, 신호 라인(609)은 소스 라인(608)과 교번 배치, 중복 배치될 수 있으며, 중복 배치되는 경우 중첩되는 영역으로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있어 다양한 구조로 터치 배선을 구현할 수 있다.

도 17a와 도 17b는 제4실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 구동 화소의 평면과 단면을 나타낸 것이다.

도 17a를 참조하면, 각각의 화소마다 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되지 않는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인(609)을 통해 터치 배선을 구현한 경우를 나타낸 것으로서, 도 17b는 도 17a에서 A-A'의 단면을 나타낸 것이다.

도 17b를 참조하면, 기판(601) 상에 게이트 메탈(602)이 배치되며, 그 위에 게이트 절연층(603)이 배치된다. 게이트 절연층(603) 상에 데이터 라인(604), 그리고 컬러 필터 등이 배치되고, 그 위에 유기막 또는 무기막(605)이 배치된다.

유기막 또는 무기막(605)의 상면에 신호 라인(609)이 배치되며, 신호 라인(609)의 상층에 공통 전극(606)과 화소 전극(607)이 배치된다.

따라서, 다수의 터치 센서(TS)와 전기적으로 연결되는 제2연결부(122)는, 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)과 다른 층에 배치되는 신호 라인(609)을 통해 터치 센서(TS)와 연결된다.

신호 라인(609)은 화소 메탈보다 두께가 두꺼워 화소 메탈에 비하여 저항이 1/100 수준이므로, 화소 메탈을 통해 터치 센서(TS)에 연결되는 경우에 비하여 터치 가능 영역을 넓게 구현할 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 신호 라인(609)과 데이터 라인(604) 사이의 캐패시턴스에 따라 신호 라인(609)과 데이터 라인(604)과 중첩된 영역에 배치하거나, 중첩된 영역으로부터 이격되도록 배치하여 터치 센싱이 가능한 RC 로드를 만족시키며 터치 배선을 구현할 수 있다.

도 18과 도 19는 도 17b의 1700 영역을 확대하여 나타낸 것으로서, 각각의 화소마다 데이터 라인(604)이 배치되는 구조에서 별도의 신호 라인(609)으로 구현된 터치 배선의 예를 나타낸 것이다.

도 18을 참조하면, 데이터 라인(604)이 배치되는 영역의 상층에 신호 라인(609)이 배치되며, 신호 라인(609)이 데이터 라인(604)과 중첩되는 영역에 배치되는 경우를 나타낸 것이다.

도 19를 참조하면, 데이터 라인(604)이 배치되는 영역의 상층에 신호 라인(609)이 배치되되, 신호 라인(609)이 데이터 라인(604)과 중첩되는 영역으로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치된 경우를 나타낸 것이다.

따라서, 데이터 라인(604)의 상층에 신호 라인(609)을 배치하고 터치 배선으로 이용하는 경우, 데이터 라인(604)과 신호 라인(609)의 캐패시턴스에 따라 중첩되는 구조 또는 중첩되는 영역으로부터 이격되는 구조 등 다양하게 설계가 가능하다.

전술한 실시예들에서는, 디스플레이 패널의 하단부에 하나의 터치 인식 가능 영역이 구현된 구조를 중심으로 설명하였으나, 터치 배선의 구조를 다르게 설계함으로써 복수의 터치 인식 가능 영역이 구현되도록 할 수도 있다.

도 20은 제5실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것으로서, 디스플레이 패널의 하단부에 복수의 터치 인식 가능 영역이 구현된 구조의 예를 나타낸 것이다.

도 20을 참조하면, 디스플레이 패널의 표시 영역에서 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 다수의 터치 센서(TS)가 서로 이격되어 일렬로 배치되며 제1터치 센서부(TS1)를 구성한다.

그리고, 제1터치 센서부(TS1)가 배치된 영역과 분리된 영역에 다수의 터치 센서(TS)가 서로 이격되어 일렬로 배치되며 제2터치 센서부(TS2)를 구성한다. 제2터치 센서부(TS2)는, 제1터치 센서부(TS1)과 인접하도록 배치될 수도 있으나, 제1터치 센서부(TS1)와 일정 거리만큼 이격되도록 배치될 수도 있다.

제1터치 센서부(TS1)는, 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)와 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 전기적으로 연결된다. 이때, 제1터치 센서부(TS1)는, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극(607)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

제2터치 센서부(TS2)는, 패드부(110)에 배치된 터치 구동 회로(112)와 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 통해 전기적으로 연결된다. 이때, 제2터치 센서부(TS2)는, 다수의 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인(608)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

즉, 제1터치 센서부(TS1)는, 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극(607)을 구성하는 물질과 동일한 물질로 구성된 배선을 통해 터치 구동 회로(112)와 연결될 수 있어, 별도의 터치 배선 없이 터치 센싱이 가능하도록 한다.

그리고, 제2터치 센서부(TS2)는, 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인(608)을 구성하는 물질과 동일한 물질로 구성된 배선을 통해 터치 구동 회로(112)와 연결될 수 있어, 별도의 터치 배선 없이 터치 센싱이 가능하도록 한다.

이때, 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용하는 경우 소스 라인(608)의 두께가 두꺼워 화소 메탈에 비하여 저항이 1/100 수준이므로 배선 저항에 의한 딜레이를 감소시킬 수 있다. 또한, 데이터 라인(604)이 배치되지 않은 영역에 소스 라인(608)이 배치되므로, 데이터 라인(604)과의 캐패시턴스에 의한 영향도 방지할 수 있다. 따라서, 소스 라인(608)을 터치 배선으로 이용하는 경우 RC 로드를 저감시켜 터치 가능 영역을 확장할 수 있다.

따라서, 비표시 영역과 인접한 제1터치 센서부(TS1)와 연결되는 터치 배선은 화소 메탈로 구현하고, 비표시 영역으로부터 인접하지 않은 제2터치 센서부(TS2)와 연결되는 터치 배선은 소스 라인(608)으로 구현하여 각 터치 배선의 특성에 맞도록 터치 인식 가능 영역을 구현할 수 있다.

또한, 터치 배선을 위한 별도의 공정이 필요하지 않도록 하는 이점을 제공하면서, 디스플레이 패널의 하단부에 복수의 터치 인식 가능 영역을 구현할 수 있도록 한다.

도 21은 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)가 비표시 영역에 배치된 더미 화소(120)를 이용하여 터치 배선을 구현하는 경우, 터치 센싱이 구동되는 타이밍의 예를 나타낸 것이다.

도 21을 참조하면, 본 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 하나의 프레임 구간에서 블랭크 구간을 이용하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치를 센싱할 수 있다.

하나의 프레임 구간에서 영상/이미지가 디스플레이되는 구간 동안 공통 전극으로 사용되는 터치 센서(TS)에는 공통 전압이 인가되고, 디스플레이되지 않는 블랭크 구간 동안 터치 구동 회로(112)로부터 출력된 터치 구동 신호가 터치 센서(TS)로 인가된다.

또는, 하나의 프레임 구간을 디스플레이 구동 구간과 터치 구동 구간으로 시분할하고, 터치 구동 구간 동안 각각의 터치 센서(TS)로 터치 구동 신호를 출력하여 사용자의 터치를 인식할 수 있도록 한다.

따라서, 본 실시예들에 의하면, 하나의 프레임 구간 중 블랭크 구간을 이용하여 사용자의 터치를 센싱하거나, 시분할된 프레임 구간에서 터치 구간 동안 사용자의 터치를 센싱할 수 있도록 한다.

본 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널의 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 이용하여 터치 구동 회로(112)와 다수의 터치 센서(TS)를 연결함으로써, 사용자의 터치 인식이 가능하도록 한다.

다수의 더미 화소(120)를 이용하여 터치 배선을 구현함에 있어서, 더미 화소(120)에 포함된 화소 전극(607)과 동일한 물질을 이용하여 터치 배선을 구현함으로써, 터치 배선을 위한 별도의 공정이 필요하지 않아도 되는 이점을 제공한다.

즉, 터치 배선 구현을 위한 마스크 수를 감소시키면서 터치 배선을 구현할 수 있도록 하며, 별도의 터치 배선의 배치로 인한 개구율 감소를 개선할 수 있도록 한다.

그리고, 더미 화소(120)에 포함된 소스 라인(608)과 동일한 물질을 이용하여 터치 배선을 구현함으로써 터치 배선을 위한 별도의 공정이 필요하지 않도록 할 수도 있다.

이때, 두 개의 화소마다 하나의 데이터 라인(604)이 배치되는 화소 구조에서 데이터 라인이 배치되지 않는 영역에 소스 라인(608)을 배치하고 터치 배선으로 이용할 수 있으며, 저항이 낮은 소스 라인(608)을 데이터 라인(604)과의 캐패시턴스를 감소시킬 수 있는 위치에 배치하고 터치 배선으로 이용함으로써 터치 가능 영역의 범위를 확장할 수 있는 이점을 제공한다.

또한, 더미 화소(120)를 통해 터치 구동 회로(112)와 터치 센서(TS)를 연결하는 경우에도, 화소 전극(607)이나 소스 라인(608)이 배치되는 층과 다른 층에 위치하는 신호 라인(609)을 이용하여 터치 배선을 구현할 수도 있다.

따라서, 본 실시예들에 의하면, 비표시 영역에 배치된 다수의 더미 화소(120)를 이용하여 터치 배선을 구현함으로써 사용자의 터치 인식이 가능하도록 하며, 디스플레이 장치의 특성에 맞게 터치 성능 향상과 다양한 터치 배선 설계가 가능하도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 더미 화소가 배치된 비표시 영역을 포함하는 디스플레이 패널;
상기 표시 영역에서 상기 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서;
상기 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 회로;
상기 터치 구동 회로와 상기 다수의 더미 화소를 전기적으로 연결하는 제1연결부; 및
상기 다수의 더미 화소와 상기 다수의 터치 센서를 전기적으로 연결하는 제2연결부
를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 다수의 더미 화소는,
동일한 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소끼리 전기적으로 연결되고, 다른 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소와는 이격되어 배치된 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1연결부와 상기 제2연결부는,
상기 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극을 구성하는 물질과 동일한 물질로 이루어진 터치 디스플레이 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2연결부는,
상기 다수의 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 상기 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1연결부와 상기 제2연결부는,
상기 다수의 더미 화소에 포함된 소스 라인을 구성하는 물질과 동일한 물질로 이루어진 터치 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2연결부는,
상기 다수의 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2연결부는,
상기 다수의 구동 화소에 포함된 소스 라인 중 데이터 라인 이외의 소스 라인을 통해 상기 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1연결부와 상기 제2연결부 중 적어도 하나는,
상기 더미 화소에 포함된 화소 전극 또는 소스 라인과 다른 층에 위치하는 신호 라인인 터치 디스플레이 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2연결부는,
상기 다수의 구동 화소에 포함된 소스 라인 중 데이터 라인 이외의 소스 라인을 통해 상기 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결되거나, 상기 다수의 구동 화소에 포함된 화소 메탈 또는 소스 라인과 다른 층에 위치하는 신호 라인을 통해 상기 다수의 터치 센서와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2연결부와 전기적으로 연결되며 상기 다수의 구동 화소에 포함된 신호 라인은 상기 다수의 구동 화소에서 소스 라인이 배치되지 않는 영역에 위치하거나, 상기 데이터 라인 이외의 소스 라인과 중첩된 영역으로부터 일정 거리만큼 이격되어 위치하는 터치 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2연결부와 전기적으로 연결되며 상기 다수의 구동 화소에 포함된 신호 라인은 상기 다수의 구동 화소에 포함된 데이터 라인과 중첩된 영역에 위치하거나, 상기 데이터 라인과 중첩된 영역으로부터 일정 거리만큼 이격되어 위치하는 터치 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는,
한 프레임 구간 중 블랭크 구간 동안 상기 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 신호를 출력하는 터치 디스플레이 장치.
다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 더미 화소가 배치된 비표시 영역을 포함하는 디스플레이 패널;
상기 표시 영역에서 상기 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서를 포함하는 제1터치 센서부;
상기 제1터치 센서부가 배치된 영역과 분리된 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서를 포함하는 제2터치 센서부;
상기 제1터치 센서부와 상기 제2터치 센서부를 구동하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 터치 구동 회로는 상기 제1터치 센서부와 상기 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 터치 구동 회로는 상기 제2터치 센서부와 상기 다수의 더미 화소에 포함된 소스 라인을 통해 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 다수의 더미 화소에 포함된 화소 전극은 상기 제1터치 센서부와 대응하는 영역에 배치된 다수의 구동 화소에 포함된 화소 메탈을 통해 상기 제1터치 센서부와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
제13항에 있어서,
상기 다수의 더미 화소에 포함된 소스 라인은 상기 제2터치 센서부와 대응하는 영역에 배치된 다수의 구동 화소에 포함된 소스 라인 중 데이터 라인 이외의 소스 라인을 통해 상기 제2터치 센서부와 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 다수의 더미 화소가 배치된 비표시 영역을 포함하는 터치 디스플레이 패널에 있어서,
상기 표시 영역에 배치된 다수의 터치 센서;
상기 비표시 영역에 배치되며 상기 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 터치 구동 회로와 상기 다수의 더미 화소는 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 더미 화소와 상기 다수의 터치 센서는 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 패널.
제16항에 있어서,
상기 다수의 더미 화소는,
동일한 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소끼리 전기적으로 연결되고, 다른 터치 센서와 전기적으로 연결된 더미 화소와는 이격되어 배치된 터치 디스플레이 패널.
제16항에 있어서,
상기 다수의 터치 센서는,
상기 표시 영역에서 상기 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 터치 디스플레이 패널.
다수의 구동 화소가 배치된 표시 영역과 상기 표시 영역의 둘레에 위치하며 구동 화소가 배치되지 않은 비표시 영역을 포함하는 디스플레이 패널;
상기 표시 영역에서 상기 비표시 영역에 인접한 일부 영역에 서로 이격되어 일렬로 배치된 다수의 터치 센서;
상기 비표시 영역에 배치된 다수의 전극 패턴; 및
상기 다수의 터치 센서를 구동하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 다수의 전극 패턴은 상기 다수의 터치 센서의 폭에 해당하는 단위로 분리되어 배치되며, 상기 다수의 전극 패턴을 통해 상기 다수의 터치 센서와 상기 터치 구동 회로를 전기적으로 연결하며,
상기 비표시 영역에는 다수의 더미 화소가 배치되는 터치 디스플레이 장치.