KR20130143407A - 센서 기판 및 이를 포함하는 센싱 표시 패널 - Google Patents

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KR20130143407A
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Abstract

센서 기판은 블랙 매트릭스 패턴, 컬러 필터층, 센싱 전극 패턴, 구동 전극 패턴 및 브릿지 배선을 포함한다. 상기 블랙 매트릭스 패턴은 베이스 기판 상에 배치되고 상기 베이스 기판을 투과 영역과 차광 영역으로 분리한다. 상기 컬러 필터층은 상기 베이스 기판의 상기 투과 영역을 커버한다. 상기 센싱 전극 패턴은 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 단위 패턴들을 포함한다. 상기 구동 전극 패턴은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 단위 패턴들과 이격되어 배치된 복수의 제2 단위 패턴들을 포함한다. 상기 브릿지 패턴은 콘택홀을 통해 인접한 제1 또는 제2 단위 패턴들을 연결한다. 센서 기판 상에 센싱 전극 패턴 및 구동 전극 패턴 중 적어도 하나를 형성함으로써 정전기 차단 효과를 얻을 수 있다. 또한, 센싱 전극 패턴 및 구동 전극 패턴 중 적어도 하나에 소정 레벨의 바이어스 전압을 인가함으로써 상기 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

센서 기판 및 이를 포함하는 센싱 표시 패널{SENSOR SUBSTRATE AND SENSING DISPLAY PANEL HAVING THE SAME}
본 발명은 센서 기판 및 이를 포함하는 센싱 표시 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전기를 차단하기 위한 센서 기판 및 이를 포함하는 센싱 표시 패널에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 두께가 얇고 무게가 가벼우며 전력소모가 낮은 장점이 있어, 모니터, 노트북, 휴대폰 등에 주로 사용된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널의 하부에 배치되어 상기 액정 표시 패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 액정 표시 패널은 신호 배선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 갖는 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하며 공통 전극을 갖는 대향 기판, 및 상기 어레이 기판과 상기 대향 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 일반적으로 상기 액정층은 상기 공통 전극과 상기 화소 전극을 이용하여 수직 전계를 형성하고 상기 수직 전계에 의해 액정을 구동한다. 그러나, 상기 수직 전계는 투과율 및 개구율 특성은 우수하나 시야각 특성이 떨어지는 단점을 가진다.
상기 시야각 특성을 개선하기 위한 방안으로, 상기 어레이 기판 상에 형성된 공통 전극 및 화소 전극을 이용하여 수평 전계를 형성하고, 상기 수평 전계에 의해 액정을 구동하는 수평 전계 방식이 사용되고 있다.
상기 수평 전계형 액정 표시 패널은 상기 대향 기판에 금속 물질의 공통 전극이 형성되지 않음으로써 제조 공정 특히 모듈 공정시 정전기에 의한 불량이 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 정전기를 차단시키기 위한 센서 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 센서 기판을 포함하는 센싱 표시 패널을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 센서 기판은 블랙 매트릭스 패턴, 컬러 필터층, 센싱 전극 패턴, 구동 전극 패턴 및 브릿지 배선을 포함한다. 상기 블랙 매트릭스 패턴은 베이스 기판 상에 배치되고 상기 베이스 기판을 투과 영역과 차광 영역으로 분리한다. 상기 컬러 필터층은 상기 베이스 기판의 상기 투과 영역을 커버한다. 상기 센싱 전극 패턴은 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 단위 패턴들을 포함한다. 상기 구동 전극 패턴은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 단위 패턴들과 이격되어 배치된 복수의 제2 단위 패턴들을 포함한다. 상기 브릿지 패턴은 콘택홀을 통해 인접한 제1 또는 제2 단위 패턴들을 연결한다.
본 실시예에서, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 컬러 필터층과 상기 블랙 매트릭스 패턴 사이에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 컬러 필터층 및 상기 블랙 매트릭스 상에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 콘택홀이 형성되고, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴을 커버하는 절연층을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 블랙 매트릭스 패턴은 상기 콘택홀을 포함하고, 상기 브릿지 배선은 상기 베이스 기판과 상기 블랙 매트릭스 패턴 사이에 배치되고, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 블랙 매트릭스 패턴 상에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 서로 연결된 복수의 배선들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과 상기 배선들이 제거된 중심 부분을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과, 복수의 배선들이 연결되고 상기 외곽 부분과 이격된 중심 부분을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 구동 전극 패턴은 서로 연결된 복수의 전극 행들을 포함하고, 상기 전극 행들 각각은 상기 제1 단위 패턴들을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴은 서로 연결된 상기 전극 열들을 포함하고, 상기 전극 열들 각각은 상기 제2 단위 패턴들을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 센싱 표시 패널은 표시 기판 및 센서 기판을 포함한다. 상기 표시 기판은 복수의 화소 전극들, 및 상기 화소 전극들과 중첩하는 공통 전극을 포함한다. 상기 센서 기판은 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 단위 패턴들을 포함하는 센싱 전극 패턴과, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 단위 패턴들과 이격되어 배열된 복수의 제2 단위 패턴들을 포함하는 구동 전극 패턴, 및 콘택홀을 통해 인접한 제1 또는 제2 단위 패턴들을 연결하는 브릿지 배선을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 서로 연결된 복수의 배선들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과 상기 배선들이 제거된 중심 부분을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과, 복수의 배선들이 연결되고 상기 외곽 부분과 이격된 중심 부분을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 구동 전극 패턴은 서로 연결된 복수의 전극 행들을 포함하고, 상기 전극 행들 각각은 상기 제1 단위 패턴들을 포함하고,상기 센싱 전극 패턴은 서로 연결된 상기 전극 열들을 포함하고, 상기 전극 열들 각각은 상기 제2 단위 패턴들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 복수의 구동 전극 패턴들을 포함하고, 상기 구동 전극 패턴들 중 하나의 구동 전극 패턴의 양 단부에 구동 신호가 인가되면 나머지 다른 구동 전극 패턴들의 양 단부에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압이 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들의 양 단부에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압을 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 복수의 구동 전극 패턴들을 포함하고, 상기 구동 전극 패턴들 중 하나의 구동 전극 패턴에 구동 신호가 인가되면 나머지 다른 구동 전극 패턴들에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압이 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압을 인가될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 센싱 표시 패널은 표시 기판 및 센서 기판을 포함한다. 상기 표시 기판은 매트릭스로 배열된 복수의 화소 전극들, 적어도 하나의 행으로 배열된 화소 전극들과 중첩하는 구동 전극 패턴, 및 행 방향으로 연장되고 상기 구동 전극 패턴과 전기적으로 연결된 공통 배선을 포함한다. 상기 센서 기판은 상기 화소 전극들에 대응하여 투과 영역을 정의하는 블랙 매트릭스 패턴, 및 열 방향으로 연장되고 상기 블랙 매트릭스 패턴과 중첩된 복수의 배선들이 연결된 센싱 전극 패턴을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 표시 기판은 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들, 및 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 각각 연결된 제1 내지 제N 공통전극 그룹을 포함하고, 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹 각각은 적어도 하나의 공통 배선을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고, 상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들에는 소정 레벨의 DC 전압이 인가될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 센싱 표시 패널은 표시 기판 및 센서 기판을 포함한다. 상기 표시 기판은 복수의 화소 전극들, 매트릭스로 배열된 상기 화소 전극들과 중첩하는 단위 패턴이 행 방향으로 배열된 구동 전극 패턴, 상기 단위 패턴과 이격되고 적어도 하나의 열로 배열된 상기 화소 전극들과 중첩된 공통 전극 패턴, 및 상기 행 방향으로 연장된 공통 배선을 포함한다. 상기 센서 기판은 상기 화소 전극들에 대응하여 투과 영역을 정의하는 블랙 매트릭스 패턴, 및 상기 공통 전극 패턴과 중첩되고 상기 블랙 매트릭스 패턴과 중첩된 복수의 배선들이 연결된 센싱 전극 패턴을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 표시 기판은 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들의 상기 단위 패턴들 사이에 배열된 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 구동 그룹들, 및 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들과 사이에 배열되고, 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 공통 그룹들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 및 제1 내지 제N 공통 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고, 상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가되고, 상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 표시 기판은 상기 공통 배선과 평행하고 상기 공통 배선과 교대로 배열된 전압 배선을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 표시 기판은 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들, 제1 내지 제N 공통 전극 패턴들, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 구동 그룹들, 및 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 전압 배선을 포함하는 제1 내지 제N 공통 그룹들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되고, 상기 제1 내지 제N 공통 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 전압 배선과 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고, 상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가되고, 상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 접지 전압이 인가되거나, 전압이 차단될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 센서 기판은 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들에는 소정 레벨의 DC 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 센서 기판 상에 센싱 전극 패턴 및 구동 전극 패턴 중 적어도 하나를 형성함으로써 정전기 차단 효과를 얻을 수 있다. 또한, 센싱 전극 패턴 및 구동 전극 패턴 중 적어도 하나에 소정 레벨의 바이어스 전압을 인가함으로써 상기 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대한 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 II-II선을 따라 절단한 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 도 1에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면 도 및 개념도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 14은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 16은 도 15에 도시된 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 17은 도 16의 III-III'선을 따라 절단한 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 18은 도 15에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 20은 도 19에 도시된 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 21은 도 19에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대한 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 센싱 표시 패널(510), 센싱 구동 회로(610) 및 센싱 독출 회로(710)를 포함한다.
상기 센싱 표시 패널(510)은 정전식 터치 방식에 따라 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN), 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 및 복수의 브릿지 배선들(BL)을 포함한다(N 및 M은 자연수).
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 제1 방향(D1)은 행 방향일 수 있고, 상기 제2 방향(D2)은 열 방향일 수 있다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 적어도 하나의 마름모 형상을 갖는 제1 단위 패턴(UP1)을 포함한다. 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 복수의 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된다. 상기 구동 배선들(TL)은 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다. 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)은 상기 센싱 표시 패널(510)의 화소 영역(PA)에 대응하는 투과 영역을 정의할 수 있다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 적어도 하나의 마름모 형상을 갖는 제2 단위 패턴(UP2)을 포함한다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 상기 제1 단위 패턴(UP1)에 의해 정의된 영역에 배치되어 상기 제1 및 제2 방향들(D1, D2)과 교차하는 제3 방향(D3)을 따라서 상기 제1 단위 패턴(UP)과 교대로 배열된다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 복수의 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된다. 상기 센싱 배선들(RL)은 상기 표시 장치의 화소 영역(PA)를 정의하는 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
본 실시예에서는 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)이 마름모 형상의 복수의 단위 패턴들을 가지는 것을 예로 하였으나, 이에 한정하지 않고 정사각형, 직사각형 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 브릿지 배선들(BL)은 상기 센싱 배선들(RL)과 상기 구동 배선들(TL)이 교차하는 영역에 배치되어, 상기 센싱 배선들(RL)에 의해 서로 이격된 상기 구동 배선들(TL)을 전기적으로 연결한다. 본 실시예에서는, 상기 브릿지 배선들(BL)이 상기 구동 배선들(TL)을 연결하는 구조를 예시하고 있으나, 이에 한정하지 않고, 상기 센싱 배선들(RL)을 연결하는 구조로 형성될 수 있다.
상기 센싱 구동 회로(610)는 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)을 구동하기 위해, 복수의 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)을 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 순차적으로 전달한다.
상기 센싱 독출 회로(710)는 상기 구동 신호들에 의해 기초하여 상기 센싱 표시 패널(510)의 표면을 터치한 물체에 대응하는 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 통해 수신한다.
본 실시예에 따르면, 금속 물질로 형성된 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 의해 상기 센싱 표시 패널(510)을 외부 정전기로부터 보호할 수 있다. 이에 의해 별도의 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱 구동 회로(610) 및 상기 센싱 독출 회로(710) 중 적어도 하나는 상기 센싱 표시 패널(510)이 구동되는 동안 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 중 적어도 하나에 항상 일정한 바이어스 신호를 인가한다. 상기 바이어스 신호는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압일 수 있다. 이에 의해 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 센싱 표시 패널의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(510)은 표시 기판(100), 상기 표시 기판(100)과 마주하는 센서 기판(200) 및 상기 기판들(100, 200) 사이에 배치된 액정층(300)을 포함한다. 또한, 상기 센싱 표시 패널(510)은 상기 센서 기판(200) 위에 배치된 제1 편광판(410) 및 상기 표시 기판(100)의 아래에 배치된 제2 편광판(430)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 기판(100)은 제1 베이스 기판(101), 게이트 배선(GL), 게이트 절연층(110), 데이터 배선(DL), 스위칭 소자(TR), 화소 전극(PE), 보호층(130), 공통 전극(CE)을 포함한다.
상기 게이트 배선(GL)은 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치되고, 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열된다. 예를 들면, 상기 게이트 배선(GL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩될 수 있다. 상기 게이트 배선(GL)은 상기 스위칭 소자(TR)의 게이트 전극(GE)과 전기적으로 연결된다.
상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 배선(GL) 및 상기 게이트 전극(GE)을 커버하도록 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치된다.
상기 데이터 배선(DL)은 상기 게이트 절연층(110) 위에 배치되고, 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 예를 들면, 상기 데이터 배선(DL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩될 수 있다. 상기 데이터 배선(DL)은 상기 스위칭 소자(TR)의 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결된다.
상기 스위칭 소자(TR)는 상기 게이트 전극(GE)과 상기 소스/드레인 전극들(SE, DE) 사이에 배치된 액티브층(AC)을 포함한다. 상기 액티브층(AC)은 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 반도체층 및 n+ 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 저항성 접촉층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 액티브층(AC)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 산화물 반도체는 인듐(In), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 또는 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 포함하는 비정질 산화물로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로는, 인듐(In), 아연(Zn) 및 갈륨(Ga)을 포함하는 비정질 산화물, 또는 인듐(In), 아연(Zn) 및 하프늄(Hf)을 포함하는 비정질 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 산화물 반도체에 산화인듐아연(InZnO), 산화인듐갈륨(InGaO), 산화인듐주석(InSnO), 산화아연주석(ZnSnO), 산화갈륨주석(GaSnO) 및 산화갈륨아연(GaZnO) 등의 산화물이 포함될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)에 의해 정의될 수 있는 화소 영역에 배치되고, 상기 스위칭 소자(TR)의 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압이 인가된다.
상기 보호층(130)은 상기 데이터 배선(DL), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 화소 전극(PE)을 커버하도록 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치된다.
상기 공통 전극(CE)은 적어도 하나의 화소 영역에 배치되고, 상기 화소 전극(PE)과 중첩된다. 상기 공통 전극(CE)은 슬릿 패턴을 포함할 수 있고, 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 배선(미도시)과 전기적으로 연결되어, 상기 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
상기 센서 기판(200)은 제2 베이스 기판(201), 블랙 매트릭스 패턴(BM), 센서층(SSL), 컬러 필터층(CF) 및 오버 코팅층(OC)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)은 상기 제2 베이스 기판(201)에 배치되어 상기 센싱 표시 패널(510)의 화소 영역(PA)에 대응하는 투과 영역을 정의할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)은 그물 형상을 가지며, 상기 화소 영역(PA)에 대응하는 상기 투과 영역은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
상기 센서층(SSL)은 도 1 및 도 2에 설명된 바와 같이, 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN), 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM), 브릿지 배선(BL) 및 절연층(210)을 포함한다.
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 적어도 하나의 마름모 형상을 갖는 제1 단위 패턴(UP1)을 포함하고, 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 그물 구조로 서로 연결된 복수의 구동 배선들(TL)을 포함한다. 상기 구동 배선들(TL)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 적어도 하나의 마름모 형상을 갖는 제2 단위 패턴(UP2)을 포함하고, 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 상기 제1 단위 패턴(UP1)과 이격되어 배치된다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 그물 구조로 서로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함하고, 상기 센싱 배선들(RL)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
상기 브릿지 배선(BL)은 상기 센싱 전극 패턴(SP2)에 의해 서로 이격된 상기 구동 전극 패턴들(SP1)의 상기 구동 배선들(TL)을 서로 연결한다.
상기 절연층(210)은 상기 구동 전극 패턴들(SP1)을 노출하는 콘택홀(CH)을 포함하고, 상기 브릿지 배선(BL)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 구동 배선들(TL)과 연결된다.
상기 정전식 터치 방식은, 상기 구동 전극 패턴과 상기 센싱 전극 패턴 사이의 정전 커패시턴스(Cmutual)가 손가락과 같은 전도성 물체에 의해 변화되는 량을 센싱하여 터치 위치를 검출하는 방식이다. 따라서, 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)가 클수록 정전식 터치 방식에 유리할 수 있다.
상기 정전 커패시턴스(Cmutual)는 상기 구동 전극패턴과 상기 센싱 전극 패턴이 마주하는 경계 영역의 면적이 넓을수록 증가하며, 이격 거리(d)가 가까울수록 증가할 수 있다. 상기 컬러 필터층(CF)은 상기 센서층(SSL) 상에 배치되고, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등의 복수의 컬러 필터들을 포함할 수 있다.
상기 오버 코팅층(OC)은 상기 컬러 필터층(CF) 상에 배치되어, 상기 센서 기판(200)의 표면을 평탄하게 한다.
본 실시예에 따르면, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 금속 물질로 상기 센싱 표시 패널(510)의 센서 기판(200)에 배치되어 외부 정전기로부터 상기 센싱 표시 패널(510)을 보호할 수 있다. 본 실시예에 따른 상기 센싱 표시 패널(510)은 정전기 방지를 위한 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 II-II선을 따라 절단한 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3 및 도 4a를 참조하면, 베이스 기판(201) 위에 차광 물질을 형성하고, 상기 차광 물질을 제1 마스크를 통해 패터닝하여 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)을 형성한다.
상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 제1 금속층을 형성하고, 상기 제1 금속층을 제2 마스크로 패터닝하여 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 형성한다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 복수의 구동 배선들(TL)을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함하며, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 절연층(210)을 형성하고, 제3 마스크로 상기 절연층(210)에 상기 구동 배선들(TL)을 노출시키는 콘택홀(CH)을 형성한다. 상기 절연층(210)은 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiOx) 등의 무기막 또는 투명한 재질의 유기막으로 형성될 수 있으며, 플라즈마 화학 기상 증착 방법 또는 유기막 코팅 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 절연층(120)은 재질 및 형성 공정이 서로 다른 이중층 구조로 형성할 수 있다.
도 3 및 도 4c를 참조하면, 상기 콘택홀(CH)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 제2 금속층을 형성하고, 상기 제2 금속층을 제4 마스크로 패터닝하여 상기 브릿지 배선(BL)을 형성한다. 상기 브릿지 배선(BL)은 상기 구동 배선들(TL)을 서로 연결한다.
도 3 및 도 4d를 참조하면, 상기 브릿지 배선(BL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 복수의 컬러 필터들(R, G, B)을 순차적으로 형성한다.
도 3 및 도 4e를 참조하면, 상기 컬러 필터들(R, G, B)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 오버 코팅층(OC)을 형성하여 상기 센서 기판(200)의 표면을 평탄하게 형성한다.
본 실시예에 따르면, 일반적인 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 제조 공정에 구동 및 센싱 전극 패턴, 절연층의 콘택홀 및 브릿지 배선을 위한 3 매의 마스크 공정을 추가함으로써 터치 센싱 및 정전기 차단을 위한 구동 전극 패턴 및 센싱 전극 패턴을 포함하는 센서 기판을 얻을 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 5a 내지 도 5d는 도 2의 II-II'선을 따라 절단한 센서 기판의 단면도들이다.
본 실시예에 따른 상기 센서 기판의 제조 방법은 일반적인 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 제조 공정 이후, 추가 공정을 통해 센서층을 더 형성한다.
구체적으로, 도 2 및 도 5a를 참조하면, 베이스 기판(201) 위에 블랙 매트릭스 패턴(BM)을 형성한다. 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 컬러 필터층(CF)을 형성한다. 상기 컬러 필터층(CF)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 오버 코팅층(OC)을 형성하여, 일반적인 컬러 필터 기판을 완성한다.
도 2 및 도 5b를 참조하면, 상기 오버 코팅층(OC)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 금속층을 형성하고, 상기 제1 금속층을 제1 마스크로 패터닝하여 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 형성한다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 복수의 구동 배선들(TL)을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함하며, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
도 2 및 도 5c를 참조하면, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 절연층(210)을 형성하고, 제2 마스크로 상기 절연층(210)에 상기 구동 배선들(TL)을 노출시키는 콘택홀(CH)을 형성한다. 상기 절연층(210)은 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiOx) 등의 무기막 또는 투명한 재질의 유기막으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 절연층(120)은 재질 및 형성 공정이 서로 다른 이중층 구조로 형성할 수 있다.
도 2 및 도 5d를 참조하면, 상기 콘택홀(CH)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 제2 금속층을 형성하고, 상기 제2 금속층을 제3 마스크로 패터닝하여 상기 브릿지 배선(BL)을 형성한다. 상기 브릿지 배선(BL)은 상기 구동 배선들(TL)을 서로 연결한다.
도 2 및 도 5e를 참조하면, 상기 브릿지 배선(BL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 오버 코팅층(OC)을 형성하여 상기 센서 기판(200)의 표면을 평탄하게 형성한다.
본 실시예에 따르면, 일반적인 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판의 제조 공정에 4 매의 마스크 공정을 추가함으로써 터치 센싱 및 정전기 차단을 위한 센서 기판을 얻을 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 6a 내지 도 6d는 도 2의 II-II'선을 따라 절단한 센서 기판의 단면도들이다.
도 2 및 도 6a를 참조하면, 베이스 기판(201) 위에 제1 금속층을 형성하고, 상기 제1 금속층을 제1 마스크로 패터닝하여 상기 브릿지 배선(BL)을 형성한다.
도 2 및 도 6b를 참조하면, 상기 브릿지 배선(BL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 차광 물질을 형성한다. 상기 차광 물질을 제2 마스크로 패터닝하여 블랙 매트릭스 패턴(BM)을 형성한다. 본 실시예에 따른 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)에는 상기 브릿지 배선(BL)을 노출하는 콘택홀(CH)이 형성된다.
도 2 및 도 6c를 참조하면, 상기 콘택홀(CH)이 형성된 상기 블랙 매트리스 패턴(BM) 위에 제2 금속층을 형성하고, 상기 제2 금속층을 제3 마스크로 패터닝하여 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 형성한다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 복수의 구동 배선들(TL)을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함하며, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)은 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
도 2 및 도 6d를 참조하면, 상기 구동 배선들(TL) 및 상기 센싱 배선들(RL)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 컬러 필터들(R, G, B)을 순차적으로 형성한다.
도 2 및 도 6e를 참조하면, 상기 컬러 필터층(CF)이 형성된 상기 베이스 기판(201) 위에 오버 코팅층(OC)을 형성하여 상기 센서 기판(200)의 표면을 평탄하게 형성한다.
본 실시예에 따르면, 이전 실시예에 따른 제조 방법에 비해 마스크의 개수를 줄여 터치 센싱 및 정전기 차단을 위한 센서 기판을 얻을 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 센싱 표시 패널의 정전기 차단 효과를 향상시키기 위한 구동 방법은 다음과 같다.
상기 센싱 구동 회로(610)는 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에는 순차적으로 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)을 인가한다. 상기 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN) 각각은 센싱 수평 주기(S_H) 동안 적어도 하나의 펄스를 가진다.
예를 들면, 제1 구동 전극 패턴(ST1)에 제1 구동 신호(Tx1)가 되는 동안, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1)을 제외한 나머지 제2 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST2, ST3,..., STN)에는 접지 전압(GND) 또는 소정 레벨의 전압(DC)과 같은 바이어스 신호로 인가된다. 같은 방식으로, 제2 구동 전극 패턴(ST2)에 제2 구동 신호(Tx2)가 되는 동안, 상기 제2 구동 전극 패턴(ST2)을 제외한 나머지 제1 구동 전극 패턴(ST1) 및 제3 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST3,..., STN)에는 접지 전압(GND) 또는 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호로 인가된다.
한편, 상기 센싱 독출 회로(710)는 상기 센싱 수직 개시 신호(S_STV)에 기초하여, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)로부터 전달된 제1 내지 제M 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다.
상기 센싱 독출 회로(710)에 수신된 상기 제1 내지 제M 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)에 기초하여 상기 센싱 표시 패널(510)의 표면에 터치된 물체의 위치를 검출할 수 있다.
이와 같이, 상기 센싱 표시 패널(510)이 구동되는 동안, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에는 상기 구동 신호 및 상기 바이어스 신호가 인가되어 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도들이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 상기 센서 기판의 정전기 차단 효과를 향상시키기 위한 구동 방법은 다음과 같다.
상기 센싱 구동 회로(610)는 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에는 순차적으로 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)을 인가한다. 상기 센싱 수직 개시 신호(S_STV)는 터치 위치 센싱을 위한 기준 신호로서, 표시를 위한 수직 개시 신호와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN) 각각은 센싱 수평 주기(S_H) 동안 적어도 하나의 펄스를 가진다.
예를 들면, 상기 센싱 구동 회로(610)는 제1 구동 전극 패턴(ST1)에 제1 구동 신호(Tx1)가 되는 동안, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1)을 제외한 나머지 제2 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST2, ST3,..., STN)에 인가되는 전압을 차단한다. 이에 따라서, 상기 제2 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST2, ST3,..., STN)은 실질적으로 플로팅 상태가 된다. 같은 방식으로, 상기 센싱 구동 회로(610)는 제2 구동 전극 패턴(ST2)에 제2 구동 신호(Tx2)가 되는 동안, 상기 제2 구동 전극 패턴(ST2)을 제외한 나머지 제1 구동 전극 패턴(ST1) 및 제3 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST3,..., STN)에는 인가되는 전압을 차단한다. 이에 따라서, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1) 및 제3 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST3,..., STN)은 실질적으로 플로팅 상태가 된다.
본 실시예에 따른 상기 센싱 독출 회로(710)는 상기 센싱 표시 패널(510)이 구동되는 동안, 접지 전압(GND) 또는 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호를 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 인가한다. 상기 센싱 독출 회로(710)는 상기 바이어스 신호가 인가된 상태에서, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)로부터 전달된 제1 내지 제M 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다.
이와 같이, 상기 센싱 표시 패널(510)이 구동되는 동안, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에는 항상 바이어스 신호가 인가됨으로써 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도시되지 않았으나, 센싱 제어부는 상기 센싱 독출 회로(710)에 수신된 상기 제1 내지 제M 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)에 기초하여 상기 센싱 표시 패널(510)의 표면에 터치된 물체의 위치를 검출할 수 있다.
도시되지 않았으나, 도 7과 같이, 상기 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN) 각각은 접지 전압(GND) 또는 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호가 인가되고, 도 8과 같이, 상기 센싱 표시 패널(510)이 구동되는 동안, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 접지 전압(GND) 또는 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호를 인가할 수 있다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다. 이하에서는 이전 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(511)은 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(510)과 비교하여 상기 구동 전극 패턴들 및 센싱 전극 패턴들의 형상이 다른 점을 제외하고는 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 적어도 하나의 제1 단위 패턴(UP1)을 포함하고, 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 중심 부분이 제거된 마름모 형상을 가진다. 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 외곽 부분에는 복수의 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결되고, 중심 부분에는 도넛 형상과 같이, 상기 구동 배선들(TL)이 형성되지 않는다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM) 각각은 적어도 하나의 제2 단위 패턴(UP2)을 포함하고, 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 중심 부분이 제거된 마름모 형상을 가진다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 외곽 부분에는 복수의 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결되고, 중심 부분에는 도넛 형상과 같이 상기 센싱 배선들(RL)이 형성되지 않는다.
상기 센싱 표시 패널(511)은 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2) 간의 정전 커패시턴스(Cmutual)와, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2)과 상기 공통 전극(CE) 간의 기생 커패시턴스(Cparasitic)가 존재한다. 정전식 터치 방식에서, 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)는 클수록, 상기 기생 커패시턴스(Cparasitic)는 작을수록 유리하다.
본 실시예에 따라서, 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)가 실질적으로 집중되는 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2)의 외곽 부분에는 금속 패턴을 유지하고 상대적으로 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)에 기여도가 낮은 중심 부분에는 금속 패턴을 제거함으로써 상기 기생 커패시턴스(Cparasitic)를 줄일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2)을 중심 부분의 금속 배선들이 제거된 마름모 형상으로 형성함으로써 RC 지연을 증가시키는 상기 기생 커패시턴스(Cparasitic)를 감소시킬 수 있다. 도 1에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(510)에 비해 상기 구동 전극 패턴들((ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)을 통해 전달되는 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 금속 물질로 형성된 상기 구동 전극 패턴들 및 센싱 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN 및 SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 의해 정전기로부터 상기 센싱 표시 패널(511)을 보호할 수 있다. 따라서, 상기 센싱 표시 패널(511)은 정전기 방지를 위한 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다. 이하에서는 이전 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 1, 도 2 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(512)은 이전 실시예들에 따른 센싱 표시 패널들(510, 511)과 비교하여 상기 구동 전극 패턴들 및 센싱 전극 패턴들의 형상이 다른 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다.
본 실시예에 따른 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 적어도 하나의 제1 단위 패턴(UP1)을 포함하고, 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 중심 부분이 제거된 마름모 형상을 가진다. 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 외곽 부분에는 복수의 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된다. 상기 제1 단위 패턴(UP1)의 중심 부분에는 상기 제1 단위 패턴(UP1)과 이격된 제1 더미 패턴(DM1)이 배치된다. 상기 제1 더미 패턴(DM1)은 복수의 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된다. 그러나, 상기 제1 더미 패턴(DM1)은 상기 제1 단위 패턴(UP1)의 구동 배선들(TL)과는 연결되지 않는다. 즉, 상기 제1 더미 패턴(DM1)에는 구동 신호가 인가되지 않는다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM) 각각은 적어도 하나의 제2 단위 패턴(UP2)을 포함하고, 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 중심 부분이 제거된 마름모 형상을 가진다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 외곽 부분에는 복수의 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된다. 상기 제2 단위 패턴(UP2)의 중심 부분에는 상기 제2 단위 패턴(UP2)과 이격된 제2 더미 패턴(DM2)이 배치된다. 상기 제2 더미 패턴(DM2)은 복수의 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된다. 그러나, 상기 제2 더미 패턴(DM2)은 상기 제2 단위 패턴(UP2)의 센싱 배선들(RL)과는 연결되지 않는다. 즉, 상기 제2 더미 패턴(DM2)에는 신호가 인가되지 않는다.
본 실시예에 따라서, 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)가 실질적으로 집중된 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2)의 외곽 부분에는 금속 패턴을 유지하고 상대적으로 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)에 기여도가 낮은 중심 부분에는 전기적으로 플로팅된 금속 패턴을 형성함으로써 상기 기생 커패시턴스(Cparasitic)를 줄일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들(UP1, UP2)을 중심 부분의 금속 배선들이 제거된 마름모 형상으로 형성함으로써 RC 지연을 증가시키는 상기 기생 커패시턴스(Cparasitic)를 감소시킬 수 있다. 결과적으로 상기 구동 전극 패턴들((ST1, ST2, ST3,.., STN ) 및 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)을 통해 전달되는 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 도 9에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(511)에 비해 상기 제1 더미 패턴(DM1) 및 상기 제2 더미 패턴(DM2)을 더 포함함으로써 정전기 차단 효과 및 터치센싱 감도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 센싱 표시 패널(512)은 정전기 방지를 위한 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면 도 및 개념도이다.
도 11a를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(513)은 이전 실시예들에 따른 센싱 표시 패널들(510, 511)과 비교하여 상기 구동 전극 패턴들 및 센싱 전극 패턴들의 형상이 다른 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다.
본 실시예에 따르면, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 서로 연결된 복수의 전극 행들(ET1, ET2)을 포함하고, 상기 전극 행들(ET1, ET2) 각각은 적어도 하나의 제1 단위 패턴(UP1)을 포함한다. 본 실시예에 따른 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 마름모 형상을 가지고 이전 실시예와 실질적으로 동일하게 그물 형상으로 연결된 복수의 구동 배선들(TL)을 포함한다. 본 실시예에 따른 제1 단위 패턴(UP1)의 마름모 사이즈는 이전 실시예와 비교하여 작다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각이 K(K는 자연수)개의 전극 행들(ET1,.., ETK)을 포함하는 경우, 상기 제1 단위 패턴(UP1)의 마름모 사이즈는 이전 실시예의 제1 단위 패턴(UP1)의 마름모 사이즈에 대해 약 1/K2 배 작을 수 있다.
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각에 포함된 상기 복수의 전극 행들(ET1, ET2)은 서로 연결된다. 도시된 바와 같이, 상기 전극 행들(ET1, ET2)은 서로 마주하는 주변 영역들에 형성된 제1 신호 배선(L1)을 통해 전기적으로 연결된다. 도시되지는 않았으나, 제1 전극 행(ET1)에 포함된 상기 제1 단위 패턴(UP1)은 열 방향으로 인접한 제2 전극 행(ET2)에 포함된 상기 제1 단위 패턴(UP1)과 서로 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 구동 전극 패턴(ST1)은 센싱 구동 회로로부터 구동 신호를 양 단부에 각각 연결된 상기 제1 신호 배선들(L1)을 통해 듀얼 방식으로 수신할 수 있다.
또는, 상기 신호 배선은 구동 전극 패턴의 일 단부에만 형성될 수 있다. 이 경우, 구동 전극 패턴은 상기 일 단부에 형성된 상기 신호 배선을 통해 싱글 방식으로 구동 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 홀수 번째 열인, 제1 구동 전극 패턴은 제1 단부에 신호 배선이 형성되어 구동 신호를 수신하고, 짝수 번째 열인, 제2 구동 전극 패턴은 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부에 신호 배선이 형성되어 구동 신호를 수신할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 서로 연결된 복수의 전극 열들(ER1, ER2)을 포함하고, 상기 전극 행들(ER1, ER2) 각각은 적어도 하나의 제2 단위 패턴(UP2)을 포함한다. 본 실시예에 따른 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 마름모 형상을 가지고 이전 실시예와 실질적으로 동일하게 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함한다. 본 실시예에 따른 제2 단위 패턴(UP2)의 마름모 사이즈는 이전 실시예와 비교하여 작다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각이 K(K는 자연수)개의 전극 열들(ER1,.., ERK)을 포함하는 경우, 상기 제2 단위 패턴(UP2)의 마름모 사이즈는 이전 실시예의 제2 단위 패턴(UP2)의 마름모 사이즈에 대해 약 1/K2 배 작을 수 있다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각에 포함된 상기 복수의 전극 열들(ER1, ER2)은 서로 연결된다. 도시된 바와 같이, 상기 전극 열들(ER1, ER2)은 서로 마주하는 주변 영역들에 형성된 제2 신호 배선(L2)을 통해 전기적으로 연결된다. 도시되지는 않았으나, 제1 전극 열(ER1)에 포함된 상기 제2 단위 패턴(UP2)은 행 방향으로 인접한 제2 전극 열(ER2)에 포함된 상기 제2 단위 패턴(UP2)과 서로 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 센싱 전극 패턴(SR1)은 센싱 독출 회로에 센싱 신호를 양 단부에 각각 연결된 상기 제2 신호 배선들(L2)을 통해 듀얼 방식으로 전달할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 상기 제1 센싱 전극 패턴(SR1)은 상기 센싱 독출 회로로부터 소정 레벨의 바이어스 신호를 양 단부에 각각 연결된 상기 제2 신호 배선들(L2)을 통해 듀얼 방식으로 수신할 수 있다.
또는, 상기 신호 배선은 센싱 전극 패턴의 일 단부에만 형성될 수 있다. 이 경우, 센싱 전극 패턴은 상기 일 단부에 형성된 상기 신호 배선을 통해 싱글 방식으로 상기 센싱 독출 회로에 센싱 신호를 전달할 수 있다. 예를 들면, 홀수 번째 열인, 제1 센싱 전극 패턴은 제1 단부에 연결된 신호 배선을 통해 센싱 신호를 전달하고, 짝수 번째 열인, 제2 센싱 전극 패턴은 상기 제1 단부와 대향하는 제2 단부에 연결된 신호 배선을 통해 센싱 신호를 전달할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 단위 패턴(UP1)과 상기 제2 단위 패턴(UP2)의 사이즈를 줄임으로써 실질적으로 정전 커패시턴스(Cmutual)를 형성하는 상기 제1 단위 패턴(UP1)과 상기 제2 단위 패턴(UP2)의 가장자리 면적을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 이전 실시예들에 따른 제1 및 제2 단위 패턴의 사이즈가 1/K2 배 감소한 대신 상대전적으로 상기 제1 및 제2 단위 패턴의 가장자리 면적이 면적이 K 배 증가하였다. 이에 따라서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴의 가장자리 면적에 대응하는 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)가 K 배 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 단위 패턴의 사이즈가 감소됨에 따라서 금속 물질이 형성되는 영역이 감소되어 RC 지연을 개선시킬 수 있다.
따라서, 상기 정전 커패시턴스(Cmutual)가 증가됨으로써 터치 센싱을 향상시킬 수 있고, 또한, RC 지연을 개선시킬 수 있다. 또한, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 실시예에 따르면, 상기 구동 전극 패턴 및 상기 센싱 전극 패턴의 센서 저항과, 신호 배선의 배선 저항을 줄일 수 있다.
예를 들면, 제1 구동 전극 패턴(ST1)이 제1 및 제2 전극 행들(ET1, ET2)로 이루어진 듀얼 라우팅(Dual Routing) 구조의 경우, 센서 및 배선 저항(R)은 다음의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, 제1 구동 전극 패턴(ST1)의 센서 저항을 c Ω 이라 하고, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1)의 양 단부에 형성된 제1 신호 배선들(L1) 각각의 배선 저항을 a Ω 이라 하고, 제1 전극 행(ET1)의 센서 저항은 b Ω 이라 하고, 제2 전극 행(ET2)의 센서 저항을 (c-b) Ω 로 정의한다.
<수학식>
Figure pat00001
상기 수학식에 정리된 바와 같이, 본 실시예에 따른 센서 및 배선 저항(R)은 약 1/4 로 줄일 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(513)은 대형화를 가능하게 할 수 있다.
도시되지 않았으나, 본 실시예에 따른 구동 전극 패턴 및 센싱 전극 패턴은 도 9에 도시된 이전 실시예와 같이, 중심 부분이 제거된 도넛 형상의 단위 패턴을 가질 수 있거나, 또는 도 10에 도시된 이전 실시예와 같이, 단위 패턴의 중심 부분에 플로팅된 더미 패턴을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(513)은 표시 기판(100), 센서 기판(200), 액정층(300), 제1 편광판(410) 및 제2 편광판(430)을 포함한다. 상기 센서 기판(200)은 베이스 기판(201) 및 센서층(SSL)을 포함한다.
본 실시예에 따른 상기 센서층(SSL)은 상기 제1 편광판(410)과 상기 센서 기판(200)의 상기 베이스 기판(201) 사이에 배치된다.
상기 센서층(SSL)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN), 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM) 및 상기 구동 배선들(TL)을 연결하는 브릿지 배선(BL)을 포함한다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(514)은 표시 기판(100), 센서 기판(200), 액정층(300), 제1 편광판(410) 및 제2 편광판(430)을 포함한다. 상기 센서 기판(200)은 베이스 기판(201), 컬러 필터층(CF), 제1 센서층(SSL1) 및 제2 센서층(SSL2)을 포함한다.
상기 제1 센서층(SSL1)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)을 포함할 수 있다. 상기 제2 센서층(SSL2)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 제1 센서층(SSL1)은 상기 베이스 기판(201) 위에 배치되어 상기 베이스 기판(201)과 상기 컬러 필터층(CF) 사이에 배치된다. 상기 제2 센서층(SSL2)은 상기 컬러 필터층(CF) 위에 배치된다. 상기 제1 및 제2 센서층들(SSL1, SSL2)은 상기 컬러 필터층(CF)에 의해 서로 절연될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(515)은 표시 기판(100), 센서 기판(200), 액정층(300), 제1 편광판(410) 및 제2 편광판(430)을 포함한다. 상기 센서 기판(200)은 베이스 기판(201), 컬러 필터층(CF), 제1 센서층(SSL1) 및 제2 센서층(SSL2)을 포함한다.
상기 제1 센서층(SSL1)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 센싱 배선들(RL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)을 포함할 수 있다. 상기 제2 센서층(SSL2)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 배선들(TL)이 그물 형상으로 연결된 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 상기 제1 센서층(SSL1)은 상기 베이스 기판(2010)의 제1 면 상에 배치되고, 상기 제2 센서층(SSL2)은 상기 제1 면과 대향하는 상기 베이스 기판(201)의 제2 면 상에 배치된다. 예를 들면, 상기 제1 센서층(SSL1)은 상기 제1 편광판(410)과 상기 베이스 기판(201)의 제1 면 사이에 배치되고, 상기 제2 센서층(SSL2)은 상기 제1 면에 대향하는 상기 베이스 기판(201)의 제2 면과 상기 컬러 필터층(CF) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 제1 센서층(SSL1) 및 상기 제2 센서층(SSL2) 사이에는 상기 베이스 기판(201)이 배치되고, 상기 베이스 기판(201)에 의해 상기 제1 및 제2 센서층들(SSL1, SSL2)은 서로 절연될 수 있다.
이상의 도 9 내지 도 14에서 설명된 센싱 표시 패널들 각각은 도 7 또는 도 8에 설명된 구동 방법과 실질적으로 동일한 구동 방법을 가질 수 있다. 이에 반복되는 설명은 생략한다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다. 도 16은 도 15에 도시된 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 표시 장치는 센싱 표시 패널(520), 센싱 구동 회로(620), 센싱 독출 회로(720) 및 제어부(920)를 포함한다.
상기 센싱 표시 패널(520)은 정전식 터치 방식에 따라 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 포함한다.
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 상기 제1 방향(D1)의 길이 방향을 갖는 직사각형 형상일 수 있다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 복수의 화소들에 대응하여 하나의 전극 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 공통 배선(STL)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 공통 배선(STL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 공통 배선(STL)은 적어도 하나의 공통 배선(STL)으로 그룹핑될 수 있다. 예를 들면, 상기 센서 표시 패널(520)의 공통 배선들은 N개의 공통전극 그룹들로 나누어질 수 있다. 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)은 개별적으로 구동될 수 있다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함한다. 상기 센싱 배선들(RL)은 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제어부(920)의 제어에 따라서, 상기 센싱 표시 패널(520)에 영상 데이터가 제공되는 상기 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)에 공통 전압(Vcom)이 일괄적으로 인가한다. 이에 따라서, 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)과 전기적으로 각각 연결된 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에는 공통 전압(Vcom)이 인가된다.
또한, 상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제어부(920)의 제어에 따라서, 상기 센싱 표시 패널(520)에 영상 데이터가 제공되지 않는 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)에 구동 신호를 순차적으로 제공한다. 이에 따라서, 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)과 전기적으로 각각 연결된 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 구동 신호가 순차적으로 인가된다.
상기 센싱 독출 회로(720)는 상기 제어부(920)의 제어에 따라서, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 상기 구동 신호가 제공되는 상기 블랭킹 구간 동안 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)로부터 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱 독출 회로(720)는 상기 센싱 표시 패널(520)이 구동되는 동안 정전기 차단 효과를 위해 소정 레벨의 DC 전압을 바이어스 신호를 인가할 수 있다.
도 17은 도 16의 III-III'선을 따라 절단한 센싱 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략하거나 간략하게 한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 센싱 표시 패널(520)은 표시 기판(100), 상기 표시 기판(100)과 마주하는 센서 기판(200) 및 상기 기판들(100, 200) 사이에 배치된 액정층(300)을 포함한다. 또한, 상기 센싱 표시 패널(520)은 상기 센서 기판(200) 위에 배치된 제1 편광판(410) 및 상기 표시 기판(100)의 아래에 배치된 제2 편광판(430)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 기판(100)은 제1 베이스 기판(101), 게이트 배선(GL), 공통 배선(STL), 게이트 절연층(110), 데이터 배선(DL), 스위칭 소자(TR), 화소 전극(PE), 보호층(130) 및 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)을 포함한다.
상기 게이트 배선(GL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다. 상기 게이트 배선(GL)은 상기 스위칭 소자(TR)의 게이트 전극(GE)과 전기적으로 연결된다.
상기 공통 배선(STL)은 상기 게이트 배선(GL)과 평행하게 배치된다. 상기 공통 배선(STL)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 해당하는 구동 전극 패턴, 예컨대, 도시된 바와 같이, 상기 제1 구동 전극 패턴(STD1)과 전기적으로 연결된다.
상기 게이트 절연층(110)은 상기 게이트 배선(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 공통 배선(STL)을 커버하도록 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치된다.
상기 데이터 배선(DL)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다. 상기 데이터 배선(DL)은 상기 스위칭 소자(TR)의 소스 전극(SE)과 전기적으로 연결된다.
상기 스위칭 소자(TR)는 상기 게이트 전극(GE)과 상기 소스/드레인 전극들(SE, DE) 사이에 배치된 액티브층(AC)을 포함한다.
상기 화소 전극(PE)은 블랙 매트릭스 패턴(BM)에 의해 정의될 수 있는 화소 영역에 배치되고, 상기 스위칭 소자(TR)의 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압이 인가된다.
상기 보호층(130)은 상기 데이터 배선(DL), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 화소 전극(PE)을 커버하도록 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 배치된다.
상기 구동 전극 패턴(ST1)은 적어도 하나의 화소 행에 포함된 화소 전극들에 대응하여 하나의 전극 패턴을 형성된다. 상기 구동 전극 패턴(ST1)은 제1 공통전극 그룹(GR1)을 포함하는 복수의 화소 행들에 포함된 화소 영역들에 형성된다. 따라서, 상기 센서 표시 패널(520)에는 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고 상기 제2 방향(D2)으로 배열된 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)이 형성된다. 또한, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 각각은 화소 영역 단위로 슬릿 패턴을 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 터치 센싱을 위한 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)이 영상을 표시하기 위한 공통 전극과 공통으로 사용된다.
상기 센서 기판(200)은 제2 베이스 기판(201), 블랙 매트릭스 패턴(BM), 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM), 컬러 필터층(CF) 및 오버 코팅층(OC)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)은 상기 제2 베이스 기판(201)을 투과 영역과 차광 영역으로 구분하고, 매트릭스 형상을 가진다.
상기 컬러 필터층(CF)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등의 복수의 컬러 필터들을 포함하고, 각 컬러 필터는 상기 블랙 매트릭스 패턴(BM)에 의해 정의된 상기 차광 영역을 커버하도록 배치될 수 있다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 컬러 필터층(CF) 상에 배치된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함한다. 상기 센싱 배선들(RL)은 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
상기 오버 코팅층(OC)은 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 상에 배치되어, 상기 센서 기판(200)의 표면을 평탄하게 한다.
본 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 이전 실시예의 상기 센싱 표시 패널(510)과 비교하여 상기 공통 전극(CE)을 상기 구동 전극 패턴으로 공통으로 사용함으로써 상기 센서 기판(200)의 구조 및 공정을 간단화 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 센서 기판(200)에 금속 물질로 형성된 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 의해 정전기로부터 상기 센싱 터치 패널(520)을 보호할 수 있다. 따라서, 상기 센싱 터치 패널(520)은 정전기 방지를 위한 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
도 18은 도 15에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 15, 도 17 및 도 18을 참조하면, 상기 센서 표시 패널(520)은 수직동기신호(V_SYNC)에 기초하여, 프레임의 액티브 구간에서는 영상을 표시하고, 블랭킹 구간에서는 터치를 센싱한다. 예를 들면, 상기 센서 표시 패널(520)은 터치 인에이블 신호(T_EN)에 기초하여 상기 블래킹 구간에 터치를 센싱한다.
상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들(GR1, GR2, .., GRN)을 통해서 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)을 각각 제공한다.
구체적으로, 상기 센싱 표시 패널(520)이 영상을 표시하는 액티브 구간, 상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)을 화소 전극(PE)에 대응하는 공통 전극으로 구동하기 위해 공통 전압(Vcom)을 제공한다. 상기 액티브 구간 동안, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 인가된 상기 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)은 상기 공통 전압(Vcom)의 레벨을 갖는다.
상기 센싱 표시 패널(520)이 터치를 센싱하는 블랭킹 구간에, 상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 순차적으로 소정 전압(Vd)을 갖는 구동 펄스를 제공한다. 상기 구동 펄스의 상기 소정 전압(Vd)은 상기 공통 전압(Vcom)과 같거나 다를 수 있으며, 상기 구동 펄스는 센싱 수평 주기(S_H)에 대응하는 폭을 가지고, 적어도 하나의 펄스를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 구동 전극 패턴(ST1)에 제1 구동 펄스(Tx1)가 되는 동안, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1)을 제외한 나머지 제2 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST2, ST3,..., STN)에는 공통 전압(Vcom)과 같은 바이어스 신호로 인가될 수 있다. 같은 방식으로, 제2 구동 전극 패턴(ST2)에 제2 구동 펄스(Tx2)가 되는 동안, 상기 제2 구동 전극 패턴(ST2)을 제외한 나머지 제1 구동 전극 패턴(ST1) 및 제3 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST3,..., STN)에는 공통 전압(Vcom)과 같은 바이어스 신호로 인가될 수 있다.
한편, 상기 액티브 구간 동안, 상기 센싱 독출 회로(720)는 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 소정 레벨의 DC 전압을 바이어스 신호로 인가한다.
상기 블랭킹 구간 동안, 상기 센싱 독출 회로(720)는 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 상기 바이어스 신호를 인가함과 동시에 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱 독출 회로(720)는 상기 센서 표시 패널(520)이 구동되는 동안 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호를 항상 인가함으로써 상기 센서 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 의한 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다. 도 20은 도 19에 도시된 센싱 표시 패널의 평면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 상기 표시 장치는 센싱 표시 패널(530), 센싱 구동 회로(630), 전압 발생 회로(830), 센싱 독출 회로(730) 및 제어부(930)를 포함한다.
상기 센싱 표시 패널(520)은 정전식 터치 방식에 따라 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN) 및 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)을 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 상기 센싱 표시 패널(530)은 복수의 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)을 더 포함한다.
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 서로 이격되어 배치된 복수의 단위 패턴들(UP)을 포함하고, 하나의 구동 전극 패턴에 포함된 단위 패턴들은 상기 공통 배선을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 상기 단위 패턴들(UP) 각각은 매트릭스 형태로 배열된 화소 전극들에 대응하여 하나의 전극 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 공통 배선(STL)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 제1 방향(D1)으로 배열되고, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)의 단위 패턴들(UP) 사이사이에 배치된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함한다. 상기 센싱 배선들(RL)은 블랙 매트릭스 패턴(BM)과 중첩된다.
상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)은 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)과 중첩되어 배치되고, 상기 단위 패턴들(UP) 사이사이에 배치된다. 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM) 각각은 해당하는 상기 센싱 전극 패턴이 형성된 영역에 포함된 적어도 하나의 열로 배열된 화소 전극들에 대응하여 하나의 전극 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)은 상기 공통 배선(STL)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 공통 배선(STL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 공통 배선(STL)은 적어도 하나의 공통 배선(STL)으로 그룹핑될 수 있다. 예를 들면, 상기 센서 표시 패널(530)의 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)과 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)로 나누어질 수 있고, 각 그룹은 개별적으로 구동될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)은 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN) 사이사이에 배열될 수 있다.
상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)은 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)은 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 제1 구동 그룹(GT1)은 제1 구동 전극 패턴(ST1)의 단위 패턴들(UP)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결되고, 제2 구동 그룹(GT2)은 제2 구동 전극 패턴(ST2)의 단위 패턴들(UP)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다. 같은 방식으로 각각의 구동 그룹은 해당하는 구동 전극 패턴과 전기적으로 연결된다.
상기 센싱 구동 회로(630)는 상기 제어부(930)의 제어에 따라서, 상기 센싱 표시 패널(530)에 영상 데이터가 제공되는 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)에 공통 전압(Vcom)을 일괄적으로 인가한다. 또한, 상기 센싱 구동 회로(630)는 상기 제어부(930)의 제어에 따라서, 상기 센싱 표시 패널(530)에 영상 데이터가 제공되지 않는 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)에 구동 신호를 순차적으로 제공한다. 결과적으로 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 구동 신호가 순차적으로 인가된다.
상기 전압 발생 회로(830)는 상기 제어부(930)의 제어에 따라서, 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)에 공통 전압(Vcom)을 일괄적으로 인가한다. 상기 전압 발생 회로(830)는 상기 제어부(930)의 제어에 따라서, 상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)에 상기 공통 전압(Vcom)을 차단하거나, 접지 전압(GND)을 인가한다. 결과적으로, 상기 블랭킹 구간에 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)은 플로팅 상태가 되거나, 상기 접지 전압(GND)이 인가된다.
상기 센싱 독출 회로(730)는 상기 제어부(930)의 제어에 따라서, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 상기 구동 신호가 제공되는 상기 블랭킹 구간 동안 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)로부터 센싱 신호들(Rx1,. Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다. 본 실시예에 따르면, 상기 센싱 독출 회로(730)는 상기 센싱 표시 패널(530)이 구동되는 동안, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 소정 레벨의 DC 전압과 같은 바이어스 신호를 인가하고, 상기 바이어스 신호가 인가된 상태에서 상기 센싱 신호들(Rx1,. Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다. 이에 따라서, 상기 바이어스 신호가 항상 인가되는 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 의해 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 20에 도시된 III-III' 선을 따라 절단된 상기 센싱 표시 패널(530)의 단면도는 도 17에 도시된 이전 실시예에 따른 센서 표시 패널(520)의 단면도와 실질적으로 동일하다. 이에 반복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 이전 실시예의 상기 센싱 표시 패널(510)에 포함된 상기 공통 전극(CE)을 터치 센싱을 위한 상기 구동 전극 패턴으로 사용함으로써 구조 및 공정을 간단화 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 센서 기판(200)에 금속 물질로 형성된 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 의해 외부 정전기를 차단할 수 있다. 또한, 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 바이어스 신호를 항상 인가함으로써 정전치 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 21은 도 19에 도시된 센싱 표시 패널의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 19, 도 20 및 도 21을 참조하면, 상기 센서 표시 패널(530)은 수직동기신호(V_SYNC)에 기초하여, 프레임의 액티브 구간에 영상을 표시하고, 프레임의 블랭킹 구간에 터치를 센싱한다. 예를 들면, 상기 센서 표시 패널(520)은 터치 인에이블 신호(T_EN)에 기초하여 상기 블래킹 구간에 터치를 센싱한다.
상기 센싱 구동 회로(620)는 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)을 통해서 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)을 각각 제공한다.
구체적으로, 상기 센싱 표시 패널(530)이 영상을 표시하는 액티브 구간, 상기 센싱 구동 회로(630)는 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)을 화소 전극(PE)에 대응하는 공통 전극으로 구동하기 위해 공통 전압(Vcom)을 제공한다. 상기 액티브 구간 동안, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 인가된 상기 제1 내지 제N 구동 신호들(Tx1, Tx2, Tx3,..., TxN)은 상기 공통 전압(Vcom)의 레벨을 갖는다.
상기 센싱 표시 패널(530)이 터치를 센싱하는 블랭킹 구간에, 상기 센싱 구동 회로(630)는 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 순차적으로 소정 전압(Vd)을 갖는 구동 펄스를 제공한다. 상기 구동 펄스의 상기 소정 전압(Vd)은 상기 공통 전압(Vcom)과 같거나 다를 수 있으며, 상기 구동 펄스는 센싱 수평 주기(S_H)에 대응하는 폭을 가지고, 적어도 하나의 펄스를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 구동 전극 패턴(ST1)에 제1 구동 펄스(Tx1)가 되는 동안, 상기 제1 구동 전극 패턴(ST1)을 제외한 나머지 제2 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST2, ST3,..., STN)에는 공통 전압(Vcom)과 같은 바이어스 신호로 인가될 수 있다. 같은 방식으로, 제2 구동 전극 패턴(ST2)에 제2 구동 펄스(Tx2)가 되는 동안, 상기 제2 구동 전극 패턴(ST2)을 제외한 나머지 제1 구동 전극 패턴(ST1) 및 제3 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST3,..., STN)에는 공통 전압(Vcom)과 같은 바이어스 신호로 인가될 수 있다.
상기 전압 발생 회로(830)는 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 제1 내지 제N 전압 신호들(Cs1, Cs2, Cs3,..., CsN)을 각각 제공한다.
상기 액티브 구간에, 상기 전압 발생 회로(830)는 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 상기 공통 전압(Vcom)을 제공한다. 상기 액티브 구간 동안, 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 인가된 상기 제1 내지 제N 전압 신호들(Cs1, Cs2, Cs3,..., CsN)은 상기 공통 전압(Vcom)의 레벨을 갖는다.
또한, 상기 블랭킹 구간에, 상기 전압 발생 회로(830)는 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 공통 전압(Vcom)을 인가하여, 상기 제1 내지 제N 전압 신호들(Cs1, Cs2, Cs3,..., CsN)을 상기 공통 전압(Vcom)으로 유지한다.
한편, 상기 액티브 구간 동안, 상기 센싱 독출 회로(730)는 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 소정 레벨의 DC 전압(GND or DC)을 바이어스 신호로 인가한다.
상기 블랭킹 구간 동안, 상기 센싱 독출 회로(730)는 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)에 상기 바이어스 신호를 인가함과 동시에 센싱 신호들(Rx1, Rx2, Rx3,..., RxM)을 수신한다.
이에 따라서, 상기 공통 전압(Vcom)을 구동 전극 패턴과 공통 전극 패턴으로 분할하여 사용함으로써 상기 센싱 전극 패턴과 상기 구동 전극 패턴의 가장자리 영역이 증가하여 터치 센싱 효율을 향상시키고, 또한 단위 패턴의 형상을 마름모, 사각형 등과 같은 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱 독출 회로(730)는 상기 센서 표시 패널(520)이 구동되는 프레임 구간 동안 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 소정 레벨의 DC 전압(GND or DC)과 같은 바이어스 신호를 항상 인가함으로써 상기 센서 패턴들(SR1, SR2, SR3,..., SRM)에 의한 정전기 차단 효과를 향상시킬 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센싱 표시 패널의 평면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략하거나 간략하게 한다.
도 19 및 도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(540)은 도 20에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널과 비교할 때, 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..., STN)에 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된 복수의 전압 배선들(VL)을 더 포함한다. 상기 전압 배선(VL)은 상기 공통 배선(STL)과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 센싱 표시 패널(540)은 정전식 터치 방식에 따라 복수의 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN), 복수의 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 및 복수의 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)을 더 포함한다.
상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)은 서로 이격되어 배치된 복수의 단위 패턴들(UP)을 포함하고, 하나의 구동 전극 패턴에 포함된 단위 패턴들은 콘택홀(CH)을 통해 상기 전압 배선(VL)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되고 제1 방향(D1)으로 배열되고, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)의 단위 패턴들(UP) 사이사이에 배치된다. 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM) 각각은 그물 형상으로 연결된 복수의 센싱 배선들(RL)을 포함한다.
상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)은 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,.., SRM)과 중첩되고, 상기 단위 패턴들(UP) 사이사이에 배치된다. 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM) 각각은 해당하는 상기 센싱 전극 패턴이 형성된 영역에 포함된 적어도 하나의 열로 배열된 화소 전극들에 대응하여 하나의 전극 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)은 상기 공통 배선(STL)과 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기 센서 표시 패널(540)의 공통 배선들(STL)은 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)로 나누어지고, 상기 센서 표시 패널(540)의 전압 배선들(VL)은 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)로 나누어지며, 각 그룹은 개별적으로 구동될 수 있다.
상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)은 상기 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다. 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)은 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)과 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결된다.
또는 상기 표시 기판에 형성된 공통 배선을 상기 공통 그룹과 상기 구동 구룹으로 나누어 사용할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 센싱 구동 회로는 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)에 공통 전압(Vcom)을 일괄적으로 인가한다. 또한, 상기 센싱 구동 회로는 상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들(GT1, GT2, .., GTN)에 구동 신호를 순차적으로 제공한다. 결과적으로 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,.., STN)에 구동 신호가 순차적으로 인가된다.
본 실시예에 따른 상기 전압 발생 회로는 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 공통 전압(Vcom)을 일괄적으로 인가한다. 또한, 상기 전압 발생 회로는 상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들(GC1, GC2, .., GCN)을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들(CP1, CP2,..., CPM)에 상기 공통 전압(Vcom)을 인가한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 상기 센싱 표시 패널(540)은 도 21에 도시된 이전 실시예에 따른 센서 표시 패널(530)의 구동 방법과 실질적으로 동일하게 구동될 수 있다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 23을 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(521)은, 도 17에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(520)과 비교하면, 센싱 전극 패턴(SR)은 상기 센서 기판(200)의 베이스 기판(201)과 컬러 필터층(CF) 사이에 배치된다.
상기 센싱 전극 패턴(SR)을 제외한 나머지 구성요소는 도 16에 도시된 이전 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(522)은, 도 17에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(520)과 비교하면, 센싱 전극 패턴(SR)은 상기 센서 기판(200)의 베이스 기판(201)과 컬러 필터층(CF) 사이에 배치된다.
본 실시예에 따른 구동 전극 패턴(ST) 및 화소 전극(PE)의 위치는 도 17에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(520)의 구동 전극 패턴(ST) 및 화소 전극(PE)의 위치와 서로 반대된다. 즉, 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 전극 패턴(ST)은 상기 절연층(110)과 상기 보호층(130) 사이에 배치되고, 본 실시예에 따른 화소 전극(PE)은 상기 보호층(130) 상에 배치된다.
상기 센싱 전극 패턴(SR), 상기 구동 전극 패턴(ST) 및 화소 전극(PE)을 제외한 나머지 구성요소는 도 17에 도시된 이전 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 표시 패널의 단면도이다. 이하에서는 이전 실시예와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 17 및 도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 센싱 표시 패널(523)은 도 17에 도시된 이전 실시예에 따른 센싱 표시 패널(520)과 비교하면, 구동 전극 패턴(ST)은 상기 절연층(110)과 상기 보호층(130) 사이에 배치되고, 본 실시예에 따른 화소 전극(PE)은 상기 보호층(130) 상에 배치된다.
상기 구동 전극 패턴(ST) 및 화소 전극(PE)을 제외한 나머지 구성요소는 도 17에 도시된 이전 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 센서 기판(200)에 금속 물질로 형성된 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..,STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..,SRM) 중 적어도 하나를 배치함으로써 정전기로부터 상기 표시 장치를 보호할 수 있다. 따라서, 상기 표시 장치는 정전기 방지를 위한 정전기 차단층을 생략할 수 있다.
또한, 상기 구동 전극 패턴들(ST1, ST2, ST3,..,STN) 및 상기 센싱 전극 패턴들(SR1, SR2, SR3,..,SRM) 중 적어도 하나에 접지 전압(GND) 또는 일정 레벨의 DC 전압 등과 같은 바이어스 신호를 항상 인가함으로써 정전기 차단 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 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.
100 : 표시 기판 200 : 센서 기판
300 : 액정층 410, 430 : 제1 및 제2 편광판
610, 620. 630 : 센싱 구동 회로 710, 720, 730 : 센싱 독출 회로
830 : 전압 발생 회로 920, 930 : 제어부
510, 511, 512, 513, 514, 515, 520, 521, 522, 523, 530, 540 : 센싱 표시 패널

Claims (34)

  1. 베이스 기판 상에 배치되고 상기 베이스 기판을 투과 영역과 차광 영역으로 분리하는 블랙 매트릭스 패턴;
    상기 베이스 기판의 상기 투과 영역을 커버하는 컬러 필터층;
    제1 방향으로 배열된 복수의 제1 단위 패턴들을 포함하는 센싱 전극 패턴;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 단위 패턴들과 이격되어 배치된 복수의 제2 단위 패턴들을 포함하는 구동 전극 패턴; 및
    콘택홀을 통해 인접한 제1 또는 제2 단위 패턴들을 연결하는 브릿지 배선을 포함하는 센서 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 컬러 필터층과 상기 블랙 매트릭스 패턴 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 기판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 컬러 필터층 및 상기 블랙 매트릭스 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 기판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 콘택홀이 형성되고, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴을 커버하는 절연층을 포함하는 센서 기판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 패턴은 상기 콘택홀을 포함하고,
    상기 브릿지 배선은 상기 베이스 기판과 상기 블랙 매트릭스 패턴 사이에 배치되고, 상기 센싱 전극 패턴 및 상기 구동 전극 패턴은 상기 블랙 매트릭스 패턴 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 기판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 서로 연결된 복수의 배선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기판.
  7. 제-6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과 상기 배선들이 제거된 중심 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기판.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과, 복수의 배선들이 연결되고 상기 외곽 부분과 이격된 중심 부분을 포함하는 센서 기판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구동 전극 패턴은 서로 연결된 복수의 전극 행들을 포함하고, 상기 전극 행들 각각은 상기 제1 단위 패턴들을 포함하고,
    상기 센싱 전극 패턴은 서로 연결된 상기 전극 열들을 포함하고, 상기 전극 열들 각각은 상기 제2 단위 패턴들을 포함하는 센서 기판.
  10. 복수의 화소 전극들, 및 상기 화소 전극들과 중첩하는 공통 전극을 포함하는 표시 기판; 및
    제1 방향으로 배열된 복수의 제1 단위 패턴들을 포함하는 센싱 전극 패턴과, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 제1 단위 패턴들과 이격되어 배열된 복수의 제2 단위 패턴들을 포함하는 구동 전극 패턴, 및 콘택홀을 통해 인접한 제1 또는 제2 단위 패턴들을 연결하는 브릿지 배선을 포함하는 센서 기판을 포함하는 센싱 표시 패널.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 서로 연결된 복수의 배선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과 상기 배선들이 제거된 중심 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단위 패턴들 각각은 복수의 배선들이 연결된 외곽 부분과, 복수의 배선들이 연결되고 상기 외곽 부분과 이격된 중심 부분을 포함하는 센싱 표시 패널.
  14. 제10항에 있어서, 상기 구동 전극 패턴은 서로 연결된 복수의 전극 행들을 포함하고, 상기 전극 행들 각각은 상기 제1 단위 패턴들을 포함하고,
    상기 센싱 전극 패턴은 서로 연결된 상기 전극 열들을 포함하고, 상기 전극 열들 각각은 상기 제2 단위 패턴들을 포함하는 센서 표시 패널.
  15. 제14항에 있어서, 상기 센서 기판은 복수의 구동 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 구동 전극 패턴들 중 하나의 구동 전극 패턴의 양 단부에 구동 신호가 인가되면 나머지 다른 구동 전극 패턴들의 양 단부에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  16. 제14항에 있어서, 상기 센서 기판은 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 센싱 전극 패턴들의 양 단부에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압을 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  17. 제10항에 있어서, 상기 센서 기판은 복수의 구동 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 구동 전극 패턴들 중 하나의 구동 전극 패턴에 구동 신호가 인가되면 나머지 다른 구동 전극 패턴들에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  18. 제10항에 있어서, 상기 센서 기판은 복수의 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 센싱 전극 패턴들에는 접지 전압 또는 소정 레벨의 DC 전압을 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  19. 매트릭스로 배열된 복수의 화소 전극들, 적어도 하나의 행으로 배열된 화소 전극들과 중첩하는 구동 전극 패턴, 및 행 방향으로 연장되고 상기 구동 전극 패턴과 전기적으로 연결된 공통 배선을 포함하는 표시 기판; 및
    상기 화소 전극들에 대응하여 투과 영역을 정의하는 블랙 매트릭스 패턴, 및 열 방향으로 연장되고 상기 블랙 매트릭스 패턴과 중첩된 복수의 배선들이 연결된 센싱 전극 패턴을 포함하는 센서 기판을 포함하는 센싱 표시 패널.
  20. 제19항에 있어서, 상기 표시 기판은 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들, 및 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 각각 연결된 제1 내지 제N 공통전극 그룹을 포함하고,
    상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹 각각은 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  22. 제20항에 있어서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고,
    상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통전극 그룹을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  23. 제22항에 있어서, 상기 센서 기판은 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들을 포함하고, 상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들에는 소정 레벨의 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  24. 복수의 화소 전극들, 매트릭스로 배열된 상기 화소 전극들과 중첩하는 단위 패턴이 행 방향으로 배열된 구동 전극 패턴, 상기 단위 패턴과 이격되고 적어도 하나의 열로 배열된 상기 화소 전극들과 중첩된 공통 전극 패턴, 및 상기 행 방향으로 연장된 공통 배선을 포함하는 표시 기판; 및
    상기 화소 전극들에 대응하여 투과 영역을 정의하는 블랙 매트릭스 패턴, 및 상기 공통 전극 패턴과 중첩되고 상기 블랙 매트릭스 패턴과 중첩된 복수의 배선들이 연결된 센싱 전극 패턴을 포함하는 센서 기판을 포함하는 센싱 표시 패널.
  25. 제24항에 있어서, 상기 표시 기판은
    제1 내지 제N 구동 전극 패턴들,
    상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들의 상기 단위 패턴들 사이에 배열된 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들,
    상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 구동 그룹들, 및
    상기 제1 내지 제N 구동 그룹들과 사이에 배열되고, 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 공통 그룹들을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 및 제1 내지 제N 공통 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  27. 제25항에 있어서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고,
    상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  28. 제27항에 있어서, 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가되고,
    상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  29. 제24항에 있어서, 상기 표시 기판은 상기 공통 배선과 평행하고 상기 공통 배선과 교대로 배열된 전압 배선을 더 포함하는 센싱 표시 패널.
  30. 제29항에 있어서, 상기 표시 기판은
    제1 내지 제N 구동 전극 패턴들,
    제1 내지 제N 공통 전극 패턴들,
    상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 공통 배선을 포함하는 제1 내지 제N 구동 그룹들, 및
    상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들과 연결된 적어도 하나의 전압 배선을 포함하는 제1 내지 제N 공통 그룹들을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되고,
    상기 제1 내지 제N 공통 전극 패턴들 각각은 적어도 하나의 콘택홀을 통해 상기 전압 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  32. 제31항에 있어서, 프레임의 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 공통 전압이 인가되고,
    상기 프레임의 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 구동 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제N 구동 전극 패턴들에 순차적으로 구동 펄스가 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  33. 제32항에 있어서, 상기 액티브 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 상기 공통 전압이 인가되고,
    상기 블랭킹 구간에 상기 제1 내지 제N 공통 그룹들을 통해 상기 제1 내지 제M 공통 전극 패턴들에 접지 전압이 인가되거나, 전압이 차단되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
  34. 제24항에 있어서, 상기 센서 기판은 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들을 포함하고,
    상기 제1 내지 제M 센싱 전극 패턴들에는 소정 레벨의 DC 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 센싱 표시 패널.
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