KR20100048082A - 터치스크린 표시기판 및 이를 포함하는 터치스크린 표시장치 - Google Patents

터치스크린 표시기판 및 이를 포함하는 터치스크린 표시장치 Download PDF

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Abstract

터치스크린 표시기판은 복수의 화소부들 및 복수의 센싱부들을 포함한다. 화소부들은 제1 방향으로 배열된 제1 화소열과 제1 방향과 교차하는 제1 방향으로 배열된 제2 화소열을 포함하고, 화소 전극이 배치된다. 센싱부들은 인접한 제1 화소열들 사이에 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치되고, 터치를 센싱한다. 이에 따라서, 센싱 화소부를 복수의 화소 영역에 대응하는 면적의 영역에 형성함으로써 스위칭 소자의 크기를 크게 형성하고 또한 센싱 커패시터의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
터치 스크린, 센싱 화소부, 수평열, 수직열

Description

터치스크린 표시기판 및 이를 포함하는 터치스크린 표시장치{TOUCH SCREEN DISPLAY SUBSTRATE AND TOUCH SCREEN DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 터치스크린 표시기판 및 이를 포함한 터치스크린 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치에 적용되는 터치스크린 표시기판 및 이를 포함한 터치스크린 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 두께가 얇고 무게가 가벼우며 전력소모가 낮은 장점이 있어, 모니터, 노트북, 휴대폰 등에 주로 사용된다. 이러한 액정 표시장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널 및 상기 액정 표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 액정표시패널은 신호선, 박막 트랜지스터 및 화소전극을 갖는 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하며 공통전극을 갖는 대향기판, 및 상기 어레이 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다.
한편, 상기 액정표시패널에 터치 전극 및 센싱 배선을 집적하여 외부의 압력을 통해 위치 신호를 감지하는 터치스크린 표시패널을 구현할 수 있다. 상기 터치 스크린 표시패널은 전자펜이나 사람의 손가락 등과 같은 물체에 의해 압력이 가해지면, 상기 터치 전극을 통해 눌려진 위치에 해당하는 위치 신호가 발생되고, 발생된 위치 신호는 상기 센싱 배선을 통해 리드-아웃 된다. 예를 들면, 상기 위치 신호는 외부의 압력에 의해 상기 공통전극과 상기 터치전극 사이의 커패시터의 값이 변경되거나, 상기 공통전극과 상기 터치전극이 접촉됨으로써 형성될 수 있다.
본 발명은 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 센싱 특성을 향상시키기 위한 터치스크린 표시기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 터치스크린 표시기판을 포함하는 터치스크린 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 터치스크린 표시기판은 복수의 화소부들 및 복수의 센싱부들을 포함한다. 상기 화소부들은 제1 방향으로 배열된 제1 화소열과 상기 제1 방향과 교차하는 제1 방향으로 배열된 제2 화소열을 포함하고, 화소 전극이 배치된다. 상기 센싱부들은 인접한 제1 화소열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치되고, 터치를 센싱한다.
상기 터치스크린 표시기판은 상기 제1 화소열의 화소부들과 평행하게 배치된 게이트 배선과, 상기 제2 화소열의 화소부들과 평행하게 배치된 데이터 배선과, 상 기 센싱부들에 전원 전압을 인가하는 전압 배선과, 상기 센싱부들에 리셋 전압을 인가하는 리셋 배선 및 상기 센싱부들의 센싱 신호를 외부로 출력하는 센싱 배선을 더 포함한다. 상기 센싱부들은 3k-2번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과, 상기 터치 전극에 연결된 스위칭 소자, 및 3k-1번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제1 센싱부, 및 3k-1번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과 상기 터치 전극에 연결된 스위칭 소자, 및 3k번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제2 센싱부를 포함한다(k, j 및 n은 자연수임).
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 터치스크린 표시장치는 복수의 화소부들 및 복수의 센싱부들을 포함한다. 상기 화소부들은 제1 방향으로 배열된 제1 화소열과 제2 방향으로 배열된 제2 화소열로 이루어지고, 영상의 계조를 표시하는 액정 커패시터를 포함한다. 상기 센싱부들은 인접한 제1 화소열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치되어, 터치를 센싱하는 센싱 커패시터를 포함한다.
본 발명에 따르면, 센싱부를 복수의 화소 영역에 대응하는 면적의 영역에 형성함으로써 스위칭 소자의 크기를 크게 형성할 수 있고, 또한 기준 커패시터 및 센싱 커패시터의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 이에 따라서 상기 센싱부의 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 터치스크린 표시장치의 평면도이다. 도 2는 도 1의 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한 등가회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치는 영상을 표시하는 복수의 화소부(P)들과, 터치를 센싱하는 복수의 센싱부들(SP) 및 리드-아웃(Read-Out)부(RO)를 포함한다.
상기 화소부들은 매트릭스 구조로 이루어지고, 각 화소부(P)는 복수의 컬러 화소들을 포함한다. 예를 들면, 상기 화소부는 제1 방향으로 서로 인접하게 배열된 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)들을 포함한다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 수평 방향일 수 있다.
복수의 화소부들은 복수의 제1 화소열(Hi, Hi+1)과 복수의 제2 화소열들(Vq,..., Vq+3)을 포함한다. 이하, 상기 제1 화소열은 수평열로 명칭하고, 상기 제2 화소열은 수직열로 명칭한다.
예를 들면, i번째 수평열(Hi)은 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함하고, i+1번째 수평열은 3k번째 게이트 배선(GL3k)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함한다. 상기 'i' 및 'q'는 자연수이다.
상기 센싱부들은 인접한 수평열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치된다. 예를 들면, 상기 제2 방향은 수직 방향일 수 있다. 상기 센싱부들은 2 종류의 제1 센싱부(SP1) 및 제2 센싱부(SP2)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 센싱부(SP1)는 제1 및 제2 화소부들(P1, P2) 사이에 제1 및 제3 화수부들(P1, P3)에 대응하는 영역에 배치된다.
도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 센싱부(SP1)들과 한 쌍의 제2 센싱부(SP2)들이 차례로 배치된다. 인접한 수직열들(Vq,...,Vq+3) 사이에 2개의 수평열들(Hi, Hi+1)에 대응하는 길이로 배치된 제1 센싱부(SP1), 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2) 및 제2 센싱부(SP2)의 순서대로 배치된다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋된다. 상기 제2 센싱부(SP2)는 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, 3k번째 게이트 배선(GL3k)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋된다. 상기 'k' 는 자연수이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 센싱부(SP1)는 기준 커패시터(Cref), 센싱 커패시터(Clc), 스위칭 소자(SW) 및 리셋 소자(RS)를 포함한다.
상기 기준 커패시터(Cref)는 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)과 연결된 제1 전극과, 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제2 전극을 포함한다. 상기 센싱 커패시터(Clc)는 상기 기준 커패시터(Cref)의 제2 전극과 연결된 터치 전극과 공통 전 압(Vcom)이 인가된 공통 전극을 포함한다. 상기 스위칭 소자(SW)는 전원 신호(Vdd)가 인가되는 j번째 전압 배선(VLj)과 연결된 입력 전극과 상기 기준 커패시터(Cref)와 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제어 전극 및 센싱 신호를 출력하는 출력 전극을 포함한다. 상기 스위칭 소자(SW)의 출력 전극은 j번째 센싱 배선(SLj)과 연결된다. 상기 리셋 소자(RS)는 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 연결된 제어 전극과, 상기 리셋 신호(Vreset)가 인가되는 j번째 리셋 배선(RLj)과 연결된 입력 전극 및 상기 스위칭 소자(SW)의 제어 전극과 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 'j'는 자연수이다.
상기 제2 센싱부(SP2)는 기준 커패시터(Cref), 센싱 커패시터(Clc), 스위칭 소자(SW) 및 리셋 소자(RS2)를 포함한다.
상기 기준 커패시터(Cref)는 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 연결된 제1 전극과, 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제2 전극을 포함한다. 상기 센싱 커패시터(Clc)는 상기 기준 커패시터(Cref)의 상기 제2 전극과 연결된 터치 전극과 공통 전압(Vcom)이 인가된 공통 전극을 포함한다. 상기 스위칭 소자(SW)는 전원 신호(Vdd)가 인가되는 j+2번째 전압 배선(VLj+2)과 연결된 입력 전극과 상기 기준 커패시터(Cref)와 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제어 전극 및 센싱 신호를 출력하는 출력 전극을 포함한다. 상기 스위칭 소자(SW)의 출력 전극은 j+2번째 센싱 배선(SLj+2)과 연결된다. 상기 리셋 소자(RS)는 3k번째 게이트 배선(GL3k)과 연결된 제어 전극과, 상기 리셋 신호(Vreset)가 인가되는 j+2번째 리셋 배선(RLj+2)과 연결된 입력 전극 및 상기 스위칭 소자(SW)의 제어 전극과 연결된 출력 전극을 포 함한다. 상기 스위칭 소자(SW)의 채널 폭(W) 대 채널 길이(L)의 비는 크게 설정된다. 상기 스위칭 소자(SW)의 채널 폭(W) 대 채널 길이(L)의 비(W/L)는 100/4.5 내지 400/4.5이다. 예를 들면, 상기 스위칭 소자(SW)의 채널 폭(W)은 약 275 ㎛ 이고 채널 길이(L)는 약 4.5 ㎛ 이고, 상기 스위칭 소자(SW)의 기생 커패시턴스(Cgd + Cgs)는 약 0.22pF 이다. 상기 스위칭 소자(SW)의 크기가 커짐에 따라서 상기 기준 커패시터(Cref) 및 상기 센싱 커패시터(Clc)의 용량을 크게 설졍한다. 예를 들면, 상기 기준 커패시턴스는 약 1 pF 이상, 상기 센싱 커패시터(Clc)의 커패시턴스는 약 0.15 pF 이상이다.
상기 제1 및 제2 센싱부(SP1, SP2)의 구동 방식은 동일하고, 이하에서는 상기 제1 센싱부(SP1)의 구동 방식을 예로 설명한다.
상기 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에 하이 레벨(Vg+)의 게이트 신호가 인가되면, 상기 기준 커패시터(Cref)와 상기 센싱 커패시터(Clc)간의 연결 노드에 노드 전압(Vn)이 형성된다. 상기 센싱 커패시터(Clc)에 터치 이벤트가 발생하는 경우, 상기 센싱 커패시터(Clc)의 값이 변경됨에 따라서 상기 노드 전압(Vn)이 변경된다. 상기 변경된 노드 전압(Vn)에 응답하여 상기 스위칭 소자(SW)는 턴-온 되고 상기 변경된 노드 전압(Vn)에 대응하는 센싱 신호를 상기 j번째 센싱 배선(SLj)에 출력한다. 한편, 상기 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에 하이 레벨(Vg+)의 게이트 신호가 인가되면 상기 리셋 소자(RS)가 턴-온 되어 상기 j번째 리셋 배선(RLj)으로부터 전달된 상기 리셋 신호(Vreset)를 상기 스위칭 소자(SW)에 출력한다. 이에 따라서 상기 스위칭 소자(SW)는 리셋 된다. 상기 리셋 신호(Vreset)는 로우 레벨(Vg-)의 게이트 신호와 실질적으로 동일한 신호이다.
상기 스위칭 소자(SW)의 특성이 우수할수록 상기 스위칭 소자(SW)는 고감도(High Sensitivity)의 센싱 신호를 출력할 수 있다. 상기 스위칭 소자(SW)의 특성은 게이트 전압 대비 드레인 전류가 클수록 우수하며, 상기 드레인 전류의 크기는 채널의 폭 대 길이(W/L)가 클수록 우수하다. 따라서, 상기 스위칭 소자(SW)의 크기, 즉 채널의 폭 대 길이(W/L)가 클수록 고감도의 센싱 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 센싱 신호는 상기 노드 전압(Vn)의 변동 범위가 클수록 고감도의 센싱 신호를 출력할 수 있다. 상기 노드 전압(Vn)은 다음의 식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112008075519616-PAT00001
여기서, Vg+ 는 게이트 신호의 하이 전압, Vg- 은 게이트 신호의 로우 전압, Cgd 는 스위칭 소자(SW)의 게이트와 드레인 간의 기생 커패시턴스, Cgs 는 스위칭 소자(SW)의 게이트와 소스 간의 기생 커패시턴스이다.
상기 수학식 1에 따르면, 상기 노드 전압(Vn)은 상기 스위칭 소자(SW)의 기생 커패시턴스(Cgd + Cgs)가 작을수록, 상기 기준 커패시터(Cref)가 증가할수록 증가한다. 따라서, 상기 센싱부의 면적을 확장함으로써 상기 센싱부에 배치되는 상기 센싱 커패시터(Clc) 및 상기 기준 커패시터(Cref)의 크기를 크게 형성하여 상기 노드 전압(Vn)의 레벨 범위를 증가시킬 수 있다. 상기 노드 전압(Vn)의 레벨 범위 가 증가하면, 상기 노드 전압(Vn)에 응답하여 생성되는 센싱 신호의 레벨 범위가 증가하므로 상기 센싱부의 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 스위칭 소자(SW)는 채널 폭(W) 대 채널 길이(L)의 비를 크게 하고, 상기 기준 커패시터(Cref)와 센싱 커패시터(Clc)의 커패시턴스를 크게 하여 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 리드 아웃부(RO)는 복수의 증폭기들을 포함한다. 각 증폭기(OP)는 복수의 센싱 배선들로부터 제공된 센싱 신호들이 입력된다. 상기 증폭기(OP)는 서로 다른 게이트 배선에 연결된 리셋 소자(RS)들을 포함하는 센싱부들(SP1, SP2)의 센싱 신호를 출력하는 센싱 배선들과 연결된다.
예를 들면, 상기 증폭기(OP)는 상기 3k-2번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신호가 인가되는 1H(H : 수평 주기) 동안 센싱 배선(SLj+1)을 통해 전달된 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력하고, 상기 3k-1번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신호가 인가되는 1H 동안 센싱 배선(SLj+2)을 통해 전달된 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력한다. 따라서, 상기 증폭기(OP)는 1H를 주기로 상기 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
도 3은 도 2의 터치스크린 표시장치에 제공되는 일 예에 따른 게이트 신호들의 파형도들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치에 제공되는 게이트 신호들(Gn, Gn+1, Gn+2) 각각은 한 프레임 동안에 2개의 제1 및 제2 게이트 펄스들(g1, g2)을 갖는다. 여기서, 'n'은 자연수이다.
예를 들면, 상기 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에는 제1 게이트 신호(Gn)가 인가되고, 상기 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에는 제2 게이트 신호(Gn+1)가 인가되고, 상기 3k번째 게이트 배선(GL3k)에는 제3 게이트 신호(Gn+2)가 인가된다.
상기 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자(SW)는 상기 제1 게이트 신호(Gn)의 제1 및 제2 게이트 펄스들(g1, g2)에 의해 구동되고, 상기 제1 센싱부(SP1)의 리셋 소자(RS)는 상기 제2 게이트 신호(Gn+1)의 제1 및 제2 게이트 펄스들(g1, g2)에 의해 리셋된다. 상기 제2 센싱부(SP2)의 스위칭 소자(SW)는 상기 제2 게이트 신호(Gn+1)의 제1 및 제2 게이트 펄스들(g1, g2)에 의해 구동되고, 상기 제2 센싱부(SP2)의 리셋 소자(RS)는 상기 제3 게이트 신호(Gn+2)의 제1 및 제2 게이트 펄스들(g1, g2)에 의해 리셋된다.
도시된 바와 같이, 동일한 시간에 상기 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에 상기 제1 게이트 신호(Gn)의 제2 게이트 펄스(g2)가 인가되고, 3k번째 게이트 배선(GL3k)에 상기 제3 게이트 신호(Gn+1)의 제1 게이트 펄스(g1)가 인가된다. 따라서, 상기 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에 연결된 상기 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자(SW)와 상기 3k번째 게이트 배선(GL3k)에 연결된 기 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자(SW)가 구동된다. 이에 의해 동일한 시간에 상기 증폭기(OP)로 입력되는 센싱신호의 전류량은 2배로 증가할 수 있다.
도 4는 도 2의 터치스크린 표시장치에 제공되는 다른 예에 따른 게이트 신호들의 파형도들이다.
도 2 및 도 4을 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치에 제공되는 게이트 신 호들(Gn, Gn+1, Gn+2,.., Gn+6) 각각은 한 프레임 동안에 4개의 제1, 제2, 제3 및 제4 게이트 펄스들(g1, g2, g3, g4)을 갖는다. 여기서, 'n'은 자연수이다.
예를 들면, 상기 제1 게이트 배선에는 제1 게이트 신호(Gn)가 인가되고, 상기 제2 게이트 배선에는 제2 게이트 신호(Gn+1)가 인가되고, 상기 제3 게이트 배선에는 제3 게이트 신호(Gn+2)가 인가되며, 같은 방식으로 제7 게이트 배선에는 제7 게이트 신호(Gn+6)가 된다.
상기 제1 내지 제7 게이트 배선들은 도 2에 도시된 구조와 같이 제1 및 제2 센싱부(SP1, SP2)에 연결된다. 예를 들면, 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 게이트 배선들은 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자들(SW)과 연결되어 상기 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자들(SW)을 제어하고, 상기 제2, 제4 및 제6 게이트 배선들은 상기 제1 센싱부(SP1)의 리셋 소자들(RS)과 연결되어 상기 제1 센싱부(SP1)의 리셋 소자들(RS)을 제어한다. 또한 상기 제2, 제4 및 제6 게이트 배선들은 상기 제2 센싱부(SP2)의 스위칭 소자들(SW)과 연결되어 상기 제2 센싱부(SP2)의 스위칭 소자들(SW)을 제어하고, 상기 제3, 제5 및 제7 게이트 배선들은 상기 제2 센싱부(SP2)의 리셋 소자들(RS)과 연결되어 상기 제2 센싱부(SP2)의 리셋 소자들(RS)을 제어한다.
도시된 바와 같이, 상기 제1 게이트 신호(Gn)의 제4 게이트 펄스(g4)와, 제3 게이트 신호(Gn+2)의 제3 게이트 펄스(g3)와, 상기 제5 게이트 신호(Gn+4)의 제2 게이트 펄스(g2) 및 제7 게이트 신호(Gn+6)의 제1 게이트 펄스(g1)는 동일한 시간에 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 게이트 배선들에 제공된다.
따라서, 동일한 시간에 제1, 제3, 제5 및 제7 게이트 배선들에 연결된 상기 제1 센싱부(SP1)의 스위칭 소자들(SW)이 구동된다. 이에 의해 동일한 시간에 상기 증폭기(OP)로 입력되는 상기 센싱신호의 전류량은 4배로 증가할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이, 상기 게이트 신호는 짝수의 게이트 펄스들을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 게이트 펄스의 개수가 많을수록 센싱 특성이 저하될 수 있으므로 상기 게이트 펄스의 개수는 적용 사례에 기초하여 설정될 수 있다.
도 5은 도 1에 도시된 A 부분을 확대한 터치스크린 표시기판의 평면도이다. 도 6는 도 5의 I-I'선을 따라 절단한 터치스크린 표시장치의 단면도이다.
도 1, 도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치는 터치스크린 표시기판(100), 대향 기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
상기 터치스크린 표시기판(100)은 복수의 게이트 배선들(GL3k-2, GL3k-1, GL3k), 복수의 데이터 배선들(DLm, DLm+1), 복수의 전압 배선들(VLj), 복수의 리셋 배선들(RLj) 및 복수의 센싱 배선들(SLj)을 포함한다. 상기 게이트 배선들(GL3k-2, GL3k-1, GL3k)은 제1 방향으로 연장된다. 상기 데이터 배선들(DLm, DLm+1), 전압 배선들(VLj), 리셋 배선들(RLj) 및 센싱 배선들(SLj)은 제2 방향으로 연장된다.
예를 들면, 상기 제1 화소부(P1)의 청색 화소(B1)는 상기 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 m번째 데이터 배선(DLm)에 연결된 제1 구동 소자(TR1)와 상기 제1 구동 소자(TR1)와 전기적으로 연결된 제1 화소 전극(PE1)을 포함한다. 상기 제1 구동 소자(TR1)가 턴-온 되면 상기 제1 화소 전극(PE1)에 화소 전압이 인가된다. 상기 청색 화소(B1)는 상기 제1 화소 전극(PE1)과 액정층(300) 및 상기 대향 기판(200)의 공통 전극(210)에 의해 정의된 액정 커패시터를 포함한다. 상기 액정 커패시터는 상기 제1 화소 전극(PE1)과 상기 공통 전극(210)에 의해 형성된 전기장에 의해 상기 액정층의 배열을 제어하여 영상의 청색 계조를 표시한다.
상기 제2 화소부(P2)의 적색 화소(R2)는 상기 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 m+1번째 데이터 배선(DLm+1)에 연결된 제2 구동 소자(TR2)와 상기 제2 구동 소자(TR2)와 전기적으로 연결된 제2 화소 전극(PE2)을 포함한다. 상기 적색 화소(R2)는 상기 제2 화소 전극(PE2)과 액정층(300) 및 상기 대향 기판(200)의 공통 전극(210)에 의해 정의된 액정 커패시터를 포함한다.
상기 제3 화소부(P3)의 청색 화소(B3)는 상기 3k번째 게이트 배선(GL3k)과 상기 m번째 데이터 배선(DLm)에 연결된 제3 구동 소자(TR3)와 상기 제3 구동 소자(TR3)와 전기적으로 연결된 제3 화소 전극(PE3)을 포함한다. 상기 청색 화소(B3)는 상기 제3 화소 전극(PE3)과 액정층(300) 및 상기 대향 기판(200)의 공통 전극(210)에 의해 정의된 액정 커패시터를 포함한다.
상기 제4 화소부(P4)의 적색 화소(R4)는 상기 3k번째 게이트 배선(GL3k)과 상기 m+1번째 데이터 배선(DLm+1)에 연결된 제4 구동 소자(TR4)와 상기 제4 구동 소자(TR4)와 전기적으로 연결된 제4 화소 전극(PE4)을 포함한다. 상기 적색 화소(R4)는 상기 제4 화소 전극(PE4)과 액정층(300) 및 상기 대향 기판(200)의 공통 전극(210)에 의해 정의된 액정 커패시터를 포함한다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 제1 화소부(P1)의 청색 화소(B1)와 상기 제2 화소부(P2)의 적색 화소(R2)의 사이와, 상기 제3 화소부(P3)의 청색 화소(B3)와 제4 화소부(P4)의 적색 화소(R4) 사이에 배치된다. 상기 제1 센싱부(SP1)는 센싱 영역(SA)과 회로 영역(CA)으로 나누어진다. 상기 센싱 영역(SA)은 상기 제1 및 제2 화소부(P1, P2) 사이의 제1 영역으로 정의되고, 상기 회로 영역(CA)은 상기 제3 및 제4 화소부(P3, P4) 사이의 제2 영역으로 정의된다. 상기 센싱 영역(SA)은 상기 회로 영역(CA)과 같거나 크게 정의할 수 있다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 기준 커패시터(Cref), 센싱 커패시터(Clc), 리셋 소자(RS) 및 스위칭 소자(SW)를 포함한다. 기준 커패시터(Cref) 및 센싱 커패시터(Clc)는 상기 센싱 영역(CA)에 배치된다.
상기 기준 커패시터(Cref)의 제1 전극(112)은 상기 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)으로부터 돌출되어 상기 센싱 영역(SA)에 배치되고 제2 전극은 상기 제1 화소 전극(PE1)과 동일한 물질로 상기 제1 전극(112)과 중첩된 투명 전극(172)에 의해 정의된다. 상기 기준 커패시터(Cref)는 서로 중첩된 제1 전극(112)과 상기 투명 전극(172) 및 상기 전극들(112, 172) 사이에 개재된 절연층(120, 150)에 의해 정의된다.
상기 제1 전극(112)의 면적은 약 200 ㎛ × 40 ㎛ 이고, 상기 절연층(120, 150)의 두께는 약 0.47 ㎛ 이며, 상기 절연층(120, 150)의 유전율(ε)은 약 6.6 이다. 이 경우 상기 기준 커패시터(Cref)의 커패시턴스는 약 1 pF 이다.
상기 센싱 커패시터(Clc)의 터치 전극은 상기 기준 커패시터(Cref)의 제1 전극(112)과 비중첩된 상기 투명 전극(172)에 의해 정의된다. 상기 센싱 커패시터(Clc)는 상기 터치 전극과 상기 액정층(300) 및 상기 대향 기판(200)에 형성된 공통 전극(210)에 의해 정의된다.
센싱 커패시터(Clc)의 터치 전극의 면적은 약 155 ㎛ × 40 ㎛ 이고, 상기 액정층(300)의 두께는 약 0.9 ㎛ 이며, 상기 액정층(300)의 유전율(ε)은 약 7 이다. 이 경우 상기 기준 커패시터(Cref)의 커패시턴스는 약 0.43 pF 이다.
리셋 소자(RS) 및 스위칭 소자(SW)는 상기 회로 영역(CA)에 배치된다. 상기 리셋 소자(RS)는 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)과 연결된 제어 전극(111)과, j번째 리셋 배선(RLj)과 연결된 입력 전극(141)과 상기 입력 전극(141)과 이격된 출력 전극(142)을 포함한다. 또한, 상기 제어 전극(111) 위에 배치된 반도체층(131)을 포함한다.
상기 스위칭 소자(SW)는 상기 리셋 소자(RS)의 출력 전극(142)과 전기적으로 연결된 제어 전극(113)과, j번째 전압 배선(VLj)과 연결된 입력 전극(143) 및 j번째 센싱 배선(SLj)과 연결된 출력 전극(144)을 포함한다. 상기 제어 전극(113) 위에 배치된 반도체층(133)을 더 포함한다. 도시된 바와 같이 상기 스위칭 소자(SW)는 상기 입력 전극(143) 및 출력 전극(144)을 지그재그 구조로 형성함으로써 채널 폭(W)을 크게 형성한다. 예를 들면, 상기 스위칭 소자(SW)는 약 275 ㎛ 의 채널 폭(W)과, 약 4.5 ㎛ 의 채널 길이(L)를 갖는다.
결과적으로 제2 방향으로 인접한 두 개의 화소 영역에 대응하여 하나의 센싱부를 배치함으로써 스위칭 소자의 크기를 크게 형성할 수 있고, 또한 센싱 커패시 터 및 기준 커패시터의 전극 면적을 크게 형성할 수 있다. 이에 따라서 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 실시예와 비교예에 따른 리드아웃신호의 범위를 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 터치스크린 표시장치의 조건은 다음과 같이 설정하였다. 제1 및 제2 센싱부(SP1, SP2)에 각각 배치된 스위칭 소자(SW)의 채널 폭(W)은 275 ㎛ 이고, 채널 길이(L)는 4.5 ㎛이고, 리셋 소자(RS)의 채널 폭(W)은 32 ㎛ 이고, 채널 길이(L)는 4.5 ㎛ 이다. 게이트 신호의 하이 전압(Vg+)은 25 V 이고, 로우 전압(Vg-)은 -7V 이고, 센싱 커패시터(Clc)의 제2 전극에 인가되는 공통 전압은 7V 이고, 전원 전압(Vdd)은 10V 이며, 리셋 전압(Vreset)은 -7V 이다.
상기의 조건에 따라 기준 커패시터(Cref)의 커패시턴스는 약 1 pF 이고, 센싱 커패시터(Clc)의 커패시턴스는 약 0.43 pF 인 실시예와, 기준 커패시터(Cref)의 커패시턴스는 약 0.4 pF 이고, 상기 센싱 커패시터(Clc)의 커패시턴스는 약 0.15 pF 인 비교예의 리드아웃신호(Vo)의 레벨 범위를 비교하여 보았다.
상기 실시예와 비교예를 비교결과, 상기 실시예가 상기 비교예에 비해 상기 리드아웃신호(Vo)의 레벨 범위가 증가하였다.
결과적으로, 상기 기준 커패시터(Cref) 및 센싱 커패시터(Clc)의 커패시턴스가 증가시킴으로써 센싱부의 센싱 특성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한 등 가회로도이다. 상기 실시예 2에 따른 터치스크린 표시장치는 리드 아웃부(RO)를 제외하고는 상기 실시예 1의 터치스크린 표시장치와 실질적으로 동일하다. 이하에서는 상기 실시예 1의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 상기 실시예 2에 따른 터치스크린 표시장치의 리드 아웃부(RO)는 복수의 증폭기들을 포함한다. 각 증폭기(OP)는 동일한 게이트 배선에 연결된 리셋 소자(RS)들을 포함하는 센싱부들(SP1, SP1)의 센싱 신호를 출력하는 센싱 배선들과 연결된다. 예를 들면, 상기 증폭기(OP)는 복수의 센싱 배선들(SLj+2, SLj+3)로부터 제공된 센싱 신호들이 입력되고, 상기 증폭기(OP)는 상기 센싱 신호들에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력한다. 상기 증폭기(OP)는 한 쌍의 제1 또는 제2 센싱부들(SP1, SP2)로부터 출력되는 센싱 신호들이 입력되고, 상기 센싱 신호들에 응답하여 상기 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
상기 증폭기(OP)는 상기 3k-1 번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신호가 인가되는 1H(H : 수평 주기) 동안 상기 센싱 배선들(SLj+2, SLj+3)을 통해 전달된 센싱 신호들을 수신한다. 또는 도시되지 않았으나, 상기 3k-2번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신호가 인가되는 1H 동안 상기 센싱 배선들(SLj, SLj+1)을 통해 전달된 센싱 신호들을 수신할 수 있다.
상기 증폭기(OP)의 입력단에는 1H 동안 상기 실시예 1에 비해 두 배의 전류량을 갖는 센싱 신호가 입력된다. 이에 따라, 상기 증폭기(OP)에 입력된 신호의 전류량이 커짐에 따라서 상기 리드아웃신호(Vo)를 용이하게 출력할 수 있다. 상기 증폭기(OP)가 한 쌍의 상기 제2 센싱부(SP2)로부터 센싱신호가 입력되는 경우, 상기 증폭기(OP)는 2H를 주기로 상기 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
상기 실시예 2의 터치스크린 표시장치에 제공되는 게이트 신호는 도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이 짝수의 게이트 펄스들을 포함할 수 있다.
실시예 3
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 터치스크린 표시장치의 평면도이다. 도 10은 도 9의 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한 등가회로도이다. 상기 실시예 3의 터치스크린 표시장치는 제1 및 제2 센싱부들의 배치 구조를 제외하고는 상기 실시예 1의 터치스크린 표시장치와 실질적으로 동일하다. 상기 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치는 영상을 표시하는 복수의 화소부(P)들과, 터치 위치를 감지하는 복수의 센싱부들(SP1, SP2) 및 리드 아웃부(RO)를 포함한다.
상기 화소부들은 매트릭스 구조로 이루어지고, 각 화소부(P)는 복수의 컬러 화소들을 포함한다. 예를 들면, 상기 화소부는 제1 방향으로 서로 인접하게 배열된 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)들을 포함한다.
복수의 화소부들은 복수의 수평열(Hi, Hi+1)과 복수의 수직열들(Vq,... Vq+3)을 포함한다. 예를 들면, i번째 수평열(Hi)은 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1) 과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함하고, i+1번째 수평열(Hi+1)은 3k번째 게이트 배선(GL3k)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함한다.
상기 센싱부들은 인접한 수평열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치된다. 상기 센싱부들은 2 종류의 제1 센싱부(SP1) 및 제2 센싱부(SP2)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 센싱부(SP1)는 제1 및 제2 화소부들(P1, P2) 사이에 제1 및 제3 화소부들(P1, P3)에 대응하는 영역에 배치된다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 센싱부(SP1) 및 제2 센싱부들(SP2)은 교대로 배치된다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 3k-2번째 게이트 배선(GL3k-2)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다. 상기 제2 센싱부(SP2)는 3k-1번째 게이트 배선(GL3k-1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, 3k번째 게이트 배선(GL3k)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다.
상기 리드 아웃부(RO)는 복수의 증폭기들을 포함한다. 각 증폭기(OP)는 복수의 센싱 배선들로부터 제공된 센싱 신호들이 입력된다. 상기 증폭기(OP)는 서로 다른 게이트 배선에 연결된 리셋 소자(RS)들을 포함하는 센싱부들(SP1, SP2)의 센싱 신호를 출력하는 센싱 배선들(SLj, SLj+1)과 연결된다. 상기 증폭기(OP)는 복수의 센싱 배선들(SLj, SLj+1)로부터 제공된 센싱 신호들에 응답하여 상기 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
예를 들면, 상기 증폭기(OP)는 상기 3k-2번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신 호가 인가되는 1H(H : 수평 주기) 동안 센싱 배선(SLj)을 통해 전달된 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력하고, 상기 3k-1번째 게이트 배선에 하이 레벨의 신호가 인가되는 1H 동안 센싱 배선(SLj+1)을 통해 전달된 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력한다. 이에 따라서, 상기 증폭기(OP)는 1H를 주기로 상기 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
도시되지는 않았으나, 상기 증폭기(OP)는 상기 실시예 2에서와 같이, 제1 또는 제2 센싱부들로부터 센싱 신호들을 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 증폭기(OP)에 입력되는 센싱 신호의 전류량은 증가하고, 상기 리드아웃신호(Vo)의 출력 주기는 2H가 된다.
상기 실시예 3의 터치스크린 표시장치에 제공되는 게이트 신호는 도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이 짝수의 게이트 펄스들을 포함할 수 있다.
실시예 4
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 터치스크린 표시장치의 센싱부의 배열 구조를 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 11을 참조하면, 상기 터치스크린 표시장치는 복수의 화소부들과, 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2), 제3 센싱부(SP3) 및 제4 센싱부(SP4)를 포함한다.
상기 화소부들은 복수의 수평열(Hi, Hi+1, Hi+2, Hi+3)과 복수의 수직열들(Vq,..., Vq+7)을 포함한다. 예를 들면, i번째 수평열(Hi)은 k+1번째 게이트 배 선(GLk)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함하고, i+1번째 수평열(Hi+1)은 k+2번째 게이트 배선(GLk+2)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함하고, i+2번째 수평열(Hi+2)은 k+3번째 게이트 배선(GLk+3)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함하며, i+3번째 수평열(Hi+3)은 k+4번째 게이트 배선(GLk+4)과 전기적으로 연결된 화소부들을 포함한다.
상기 제1 내지 제4 센싱부들(SP1, SP2, SP3, SP4) 각각은 상기 인접한 수직열들 사이의 4개의 수평열들에 대응하는 영역에 배치되고, 된다.
도시된 바와 같이, 8×4 매트릭스 구조의 센싱 블록(SB)을 정의할 경우, 상기 센싱 블록은 한 쌍의 제1 센싱부(SP1)들과 상기 한 쌍의 제1 센싱부(SP1)와 인접한 한 쌍의 제2 센싱부(SP2)들과, 상기 한 쌍의 제2 센싱부(SP2)와 인접한 한 쌍의 제3 센싱부(SP3)들과, 상기 한 쌍의 제3 센싱부(SP3)와 인접한 한 쌍의 제4 센싱부(SP4)들을 포함한다. 상기 센싱 블록은 제1 방향으로 제1 센싱부(SP1), 제2 센싱부(SP2), 제3 센싱부(SP3) 및 제4 센싱부(SP4)의 차례대로 배치된다. 상기 i 및 q는 자연수이다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 k번째 게이트 배선(GLk)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, k+1번째 게이트 배선(GLk+1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다.
상기 제1 센싱부(SP1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 커패시터(Cref), 센싱 커패시터(Clc), 스위칭 소자(SW) 및 리셋 소자(RS)를 포함한다.
상기 기준 커패시터(Cref)는 k번째 게이트 배선(GLk)과 연결된 제1 전극과, 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제2 전극을 포함한다. 상기 센싱 커패시터(Clc)는 상기 기준 커패시터(Cref)의 제2 전극과 연결된 터치 전극과 공통 전압(Vcom)이 인가된 공통 전극을 포함한다.
상기 스위칭 소자(SW)는 전원 신호(Vdd)가 인가되는 j번째 전압 배선(VLj)과 연결된 입력 전극과 상기 기준 커패시터(Cref)와 상기 센싱 커패시터(Clc)와 연결된 제어 전극 및 센싱 신호를 출력하는 출력 전극을 포함한다. 상기 스위칭 소자(SW)의 출력 전극은 j번째 센싱 배선(SLj)과 연결된다. 상기 리셋 소자(RS)는 k+1번째 게이트 배선(GLk+1)과 연결된 제어 전극과, 상기 리셋 신호(Vreset)가 인가되는 j번째 리셋 배선(RLj)과 연결된 입력 전극 및 상기 스위칭 소자(SW)의 제어 전극과 연결된 출력 전극을 포함한다. 상기 j는 자연수이다.
상기 제2 센싱부(SP2)는 k+1번째 게이트 배선(GLk+1)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, k+2번째 게이트 배선(GLk+2)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다. 상기 제2 센싱부(SP2)는 k+1번째 게이트 배선(GLk+1)에 연결된 기준 커패시터(Cref)와 k+2번째 게이트 배선(GLk+2)에 연결된 스위칭 소자(SW)를 포함한다.
상기 제3 센싱부(SP3)는 k+2번째 게이트 배선(GLk+2)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, k+3번째 게이트 배선(GLk+3)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다. 상기 제3 센싱부(SP3)는 k+2번째 게이트 배선(GLk+2)에 연결된 기준 커패시터(Cref)와 k+3번째 게이트 배선(GLk+3)에 연결된 스위칭 소자(SW)를 포함한다.
상기 제4 센싱부(SP4)는 k+3번째 게이트 배선(GLk+3)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 구동되고, k+4번째 게이트 배선(GLk+4)에 인가된 하이 레벨의 게이트 신호에 응답하여 리셋 된다. 상기 제4 센싱부(SP4)는 k+3번째 게이트 배선(GLk+3)에 연결된 기준 커패시터(Cref)와 k+4번째 게이트 배선(GLk+4)에 연결된 스위칭 소자(SW)를 포함한다.
여기서는 4개의 센싱부들(SP1, SP2, SP3, SP4)을 포함하는 센싱 블록(SB)이 개시되어 있으나, p개의 센싱부들(SP1,..., SPp)을 포함하는 센싱 블록(SB)을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 센싱부(SP1)는 k 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+1번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하고, 제2 센싱부(SP2)는 k+1 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+2번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하며, 제p 센싱부(SPp)는 k+(p-1) 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+p 번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함한다.
상기 제1 내지 제4 센싱부들(SP1, SP2, SP3, SP4) 각각은 1개의 화소 영역에 대응하는 회로 영역(CA)과 3개의 화소 영역들에 대응하는 센싱 영역(SA)으로 이루어진다.
상기 회로 영역(CA)에는 스위칭 소자(SW) 및 리셋 소자(RS)가 배치되고, 상기 센싱 영역(SA)에는 기준 커패시터(Cref) 및 센싱 커패시터(Cls)의 전극들이 배치된다. 따라서, 상기 회로 영역(CA) 및 센싱 영역(SA)의 면적이 커짐에 따라서 상기 스위칭 소자의 크기를 크게 형성할 수 있고, 또한, 기준 커패시터(Cref) 및 센싱 커패시터(Clc)의 전극 면적을 크게 형성할 수 있다. 상기 센싱 영역(SA)은 상기 실시예 1 내지 3의 센싱 영역 보다 크므로, 상기 기준 커패시터(Cref) 및 센싱 커패시터(Clc)의 전극 면적은 상기 실시예 1 내지 실시예 3 보다 크게 형성할 수 있다.
결과적으로 상기 제1 내지 제4 센싱부들(SP1, SP2, SP3, SP4)의 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실시예 4의 터치스크린 표시장치 역시 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 증폭기(OP)들로 이루어진 리드 아웃부(OA)를 포함한다. 상기 실시예 4의 증폭기(OP) 역시 복수의 센싱 배선들로부터 수신된 센싱 신호들에 응답하여 리드아웃신호(Vo)를 출력한다.
상기 증폭기(OP)는 제1 및 제2 센싱부들(SP1, SP2) 또는 제3 및 제4 센싱부들(SP3, SP4)로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 또는, 상기 증폭기(OP)는 한 쌍의 제1, 제2, 제3 또는 제4 센싱부들(SP1, SP2, SP3 or SP4)로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 또는, 상기 증폭기(OP)는 제1 내지 제4 센싱부들(SP1, SP2, SP3, SP4)로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다.
상기 실시예 4의 터치스크린 표시장치에 제공되는 게이트 신호는 도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이 짝수의 게이트 펄스들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 센싱부를 복수의 화소 영역에 대응하는 면적의 영역에 형성함으로써 스위칭 소자의 크기를 크게 형성할 수 있고, 또한 기준 커패시터 및 센싱 커패시터의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 이에 따라서 상기 센 싱부의 센싱 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 지그재그 형상으로 센싱부들을 게이트 배선들에 균일하게 연결시킴으로써 신호 지연에 따른 표시 불량을 막을 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 터치스크린 표시장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한 등가회로도이다.
도 3은 도 2의 터치스크린 표시장치에 제공되는 일 예에 따른 게이트 신호들의 파형도들이다.
도 4는 도 2의 터치스크린 표시장치에 제공되는 다른 예에 따른 게이트 신호들의 파형도들이다.
도 5은 도 1에 도시된 A 부분을 확대한 터치스크린 표시기판의 평면도이다.
도 6은 도 5의 I-I'선을 따라 절단한 터치스크린 표시장치의 단면도이다.
도 7은 실시예와 비교예에 따른 리드 아웃부의 리드아웃신호의 범위를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한등가회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 따른 터치스크린 표시장치의 평면도이다.
도 10은 도 9의 터치스크린 표시장치의 센싱부에 대한 등가회로도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 따른 터치스크린 표시장치의 센싱부의 배열 구조를 도시한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 터치스크린 표시기판 200 : 대향 기판
300 : 액정층 SP1, SP2 : 제1, 제2 센싱부
Cref : 기준 커패시터 Clc : 센싱 커패시터
SW : 스위칭 소자 RS : 리셋 소자

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 배열된 제1 화소열과 상기 제1 방향과 교차하는 제1 방향으로 배열된 제2 화소열을 포함하고, 화소 전극이 배치된 복수의 화소부들; 및
    인접한 제1 화소열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치되고, 터치를 센싱하는 복수의 센싱부들을 포함하는 터치스크린 표시기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 화소열의 화소부들과 평행하게 배치된 게이트 배선;
    상기 제2 화소열의 화소부들과 평행하게 배치된 데이터 배선;
    상기 센싱부들에 전원 전압을 인가하는 전압 배선;
    상기 센싱부들에 리셋 전압을 인가하는 리셋 배선; 및
    상기 센싱부들의 센싱 신호를 외부로 출력하는 센싱 배선을 더 포함하는 터치스크린 표시기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센싱부들은
    3k-2번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과, 상기 터치 전극에 연결된 스위칭 소자, 및 3k-1번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제1 센싱부; 및
    3k-1번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과 상기 터치 전극에 연결된 스위칭 소자, 및 3k번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제2 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판(k, j 및 n은 자연수임).
  4. 제3항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 상기 터치 전극과 연결된 제어 전극, 상기 전압 배선과 연결된 입력 전극 및 상기 센싱 배선과 연결된 출력 전극을 포함하는 터치스크린 표시기판.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 소자의 채널 폭(W) 대 채널 길이(L)의 비(W/L)는 100/4.5 내지 400/4.5 인 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  6. 제3항에 있어서, 상기 센싱부들은
    상기 제1 방향으로 한 쌍의 제1 센싱부들과 한 쌍의 제2 센싱부들이 차례로 배치된 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  7. 제3항에 있어서, 상기 센싱부들은
    상기 제1 방향으로 상기 제1 센싱부와 상기 제2 센싱부가 교대로 배치된 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  8. 제3항에 있어서, 상기 화소부들 각각은 복수의 컬러 화소들을 포함하며,
    상기 센싱부들 각각은
    상기 스위칭 소자와 상기 리셋 소자가 배치된 회로 영역과, 상기 기준 커패시터 및 상기 터치 전극이 배치된 센싱 영역으로 나누어지고,
    상기 센싱 영역은 적어도 하나의 컬러 화소 영역에 대응하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 센싱 영역은 상기 회로 영역과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  10. 제2항에 있어서, 상기 센싱부들은
    3k-2번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과, j번째 전압 배선과 j번째 센싱 배선에 연결된 스위칭 소자, 및 3k-1번째 게이트 배선과 상기 j번째 리셋 배선 및 상기 스위칭 소자에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제1 센싱부; 및
    3k-1번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 터치 전극과, j+n 번째 전압 배선과 j+n 번째 센싱 배선에 연결된 스위칭 소자, 및 3k번째 게이트 배선과 상기 j+n 번째 리셋 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제2 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판(k, j 및 n은 자연수임).
  11. 제2항에 있어서, 상기 센싱부들은 p(p는 자연수)개의 센싱부들을 갖는 센싱 블록으로 나누어지고,
    제1 센싱부는 k 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+1번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하며,
    제2 센싱부는 k+1 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+2번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하며,
    제p 센싱부는 k+(p-1) 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+p 번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 센싱 블록은
    상기 제1 방향으로 한 쌍의 제1 센싱부들과, 한 쌍의 제2 센싱부들 및 한 쌍의 제p 센싱부들이 차례로 배치된 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  13. 제2항에 있어서, 복수의 증폭기를 포함하고, 각 증폭기는 복수의 센싱 배선들과 연결되어 센싱 신호를 수신하고 상기 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호를 출력하는 리드 아웃부를 더 포함하는 터치스크린 표시기판.
  14. 제13항에 있어서, 상기 증폭기는 동일한 게이트 배선에 연결된 리셋 소자들 을 포함하는 센싱부들의 센싱 신호를 출력하는 센싱 배선들과 연결된 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  15. 제13항에 있어서, 상기 증폭기는 서로 다른 게이트 배선에 연결된 리셋 소자들을 포함하는 센싱부들의 센싱 신호를 출력하는 센싱 배선들과 연결된 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시기판.
  16. 제1 방향으로 배열된 제1 화소열과 제2 방향으로 배열된 제2 화소열로 이루어지고, 영상의 계조를 표시하는 액정 커패시터를 포함하는 복수의 화소부들; 및
    인접한 제1 화소열들 사이에 상기 제2 방향으로 연속하여 배열된 복수의 화소부들에 대응하는 영역마다 배치되어, 터치를 센싱하는 센싱 커패시터를 포함하는 복수의 센싱부들을 포함하는 터치스크린 표시장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 센싱부들 각각은
    3k-2번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 센싱 커패시터와, j번째 전압 배선과 j번째 센싱 배선에 연결된 스위칭 소자, 및 3k-1번째 게이트 배선과 상기 j번째 리셋 배선 및 상기 스위칭 소자에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제1 센싱부; 및
    3k-1번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와, 상기 기준 커패시터에 연결된 센싱 커패시터와, j+n 번째 전압 배선과 j+n 번째 센싱 배선에 연결된 스위칭 소자, 및 3k번째 게이트 배선과 상기 j+n 번째 리셋 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 제2 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치(k, j 및 n은 자연수임).
  18. 제16항에 있어서, 상기 센싱부들은 p(p는 자연수)개의 센싱부들을 갖는 센싱 블록으로 나누어지고,
    제1 센싱부는 k 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+1번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하며,
    제2 센싱부는 k+1 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+2번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하며,
    제p 센싱부는 k+(p-1) 번째 게이트 배선에 연결된 기준 커패시터와 k+p 번째 게이트 배선에 연결된 리셋 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 화소부들 각각은 복수의 컬러 화소들을 포함하며,
    상기 센싱부들 각각은
    상기 스위칭 소자와 상기 리셋 소자가 배치된 회로 영역과, 상기 기준 커패시터 및 상기 터치 전극이 배치된 센싱 영역으로 나누어지고,
    상기 센싱 영역은 적어도 하나의 컬러 화소 영역에 대응하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린 표시장치.
  20. 제16항에 있어서, 복수의 증폭기를 포함하고, 각 증폭기는 복수의 센싱 배선들과 연결되어 센싱 신호를 수신하고 상기 센싱 신호에 응답하여 리드아웃신호를 출력하는 리드 아웃부를 더 포함하는 터치스크린 표시장치.
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