KR20140139261A - 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 제1 방향으로 뻗는 복수의 데이터선, 상기 제1 방향과 나란하지 않은 제2 방향으로 뻗으며 감지 출력 신호를 전달하는 복수의 감지 출력선, 상기 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되어 있는 화소 전극, 상기 데이터선 및 상기 감지 출력선과 연결되어 있으며 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서, 그리고 상기 복수의 데이터선에 한 프레임의 영상 표시 구간 동안 표시용 데이터 전압을 인가하고 상기 프레임의 터치 감지 구간 동안 감지 입력 신호를 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 터치 감지 구간은 상기 프레임의 수직 블랭크 구간에 포함된다.

Description

터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SENSOR AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 센서를 포함하는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치는 전기장 생성 전극과 전기 광학 활성층(electro-optical active layer)을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 액정층을 포함하고, 유기 발광 표시 장치는 전기 광학 활성층으로 유기 발광층을 포함하고, 전기 영동 표시 장치는 전하를 띤 입자를 포함할 수 있다. 전기장 생성 전극은 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자에 연결되어 데이터 신호를 인가받을 수 있고, 전기 광학 활성층은 이러한 데이터 신호를 광학 신호로 변환함으로써 영상을 표시한다.
최근 이러한 평판 표시 장치는 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 접촉하여 문자를 쓰거나 그림을 그리는 경우 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 빛 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 접촉하였는지 여부 및 그 접촉 위치 등의 접촉 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 이러한 접촉 정보에 기초하여 영상 신호를 입력 받을 수 있다.
이러한 터치 감지 기능은 센서를 통해 구현될 수 있다. 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(electro-magnetic type, EM), 광 감지 방식(optical type) 등 다양한 방식에 따라 분류될 수 있다.
이 중, 정전 용량 방식의 센서는 감지 축전기를 포함하고, 손가락과 같은 도전체가 센서에 접근할 때 발생하는 감지 축전기의 정전 용량(capacitance)의 변화를 감지하여 접촉 여부와 접촉 위치 등을 알아낼 수 있다.
이러한 센서를 표시 장치에 내장하기 위해 표시 장치의 내외부에 감지 면 추가적인 회로 구성으로 인해 표시 장치의 개구율, 투과율이 감소될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 가볍고 얇으며 소비 전력을 낮출 수 있으며, 제조 공정에서 필요한 광 마스크의 수 및 제조 원가를 줄일 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 터치 감지 동작시 외부 노이즈를 용이하게 회피할 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치는 제1 방향으로 뻗는 복수의 데이터선, 상기 제1 방향과 나란하지 않은 제2 방향으로 뻗으며 감지 출력 신호를 전달하는 복수의 감지 출력선, 상기 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되어 있는 화소 전극, 상기 데이터선 및 상기 감지 출력선과 연결되어 있으며 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서, 그리고 상기 복수의 데이터선에 한 프레임의 영상 표시 구간 동안 표시용 데이터 전압을 인가하고 상기 프레임의 상기 영상 표시 구간 이후의 터치 감지 구간 동안 감지 입력 신호를 인가하는 데이터 구동부를 포함하고, 상기 터치 감지 구간은 상기 프레임의 수직 블랭크 구간에 포함된다.
상기 영상 표시 구간 동안 상기 스위칭 소자에 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동부는 출력 영상 신호를 복수의 계조 전압을 이용해 상기 표시용 데이터 전압으로 변환하고, 감지 입력 데이터를 상기 복수의 계조 전압을 이용해 상기 감지 입력 신호로 변환할 수 있다.
상기 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선은 각각 적어도 하나의 데이터선을 포함하는 복수의 감지 입력선을 구성하고, 상기 복수의 감지 입력선이 전달하는 상기 감지 입력 신호는 서로 다르게 코드화될 수 있다.
상기 감지 입력 데이터는 화이트 계조 데이터 및 블랙 계조 데이터의 두 레벨을 포함할 수 있다.
상기 감지 입력 신호는 데이터 로드 신호에 따라 상기 데이터선에 인가될 수 있다.
공통 전압을 전달하며 상기 화소 전극과 함께 전기장을 생성하는 공통 전극, 그리고 상기 터치 감지 구간 동안 상기 공통 전극을 복수의 블록으로 나누어 상기 복수의 감지 출력선을 구성하는 공통 전극 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 공통 전극 제어부는 상기 영상 표시 구간 동안에는 복수의 화소에 위치하는 상기 공통 전극을 서로 연결할 수 있다.
상기 스위칭 소자 및 상기 화소 전극이 형성되어 있는 제1 기판을 더 포함하고, 상기 감지 출력선은 상기 제1 기판의 바깥쪽 면 위에 위치할 수 있다.
상기 스위칭 소자 및 상기 화소 전극이 형성되어 있는 제1 기판, 그리고 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판을 더 포함하고, 상기 감지 출력선은 상기 제2 기판의 바깥쪽 면 또는 안쪽 면 위에 위치할 수 있다.
상기 감지 출력선은 ITO 및 IZO를 포함하는 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 구동 방법은 제1 방향으로 뻗는 복수의 데이터선, 상기 제1 방향과 나란하지 않은 제2 방향으로 뻗는 복수의 감지 출력선, 그리고 상기 데이터선 및 상기 감지 출력선과 연결되어 있으며 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치에서, 한 프레임의 영상 표시 구간 동안 상기 복수의 데이터선에 표시용 데이터 전압을 인가하는 단계, 상기 프레임의 상기 영상 표시 구간 이후의 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선에 감지 입력 신호를 인가하는 단계, 그리고 상기 복수의 감지 출력선으로 감지 출력 신호를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 터치 감지 구간은 상기 프레임의 수직 블랭크 구간에 포함된다.
상기 영상 표시 구간 동안 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 소자에 게이트 신호를 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
디지털 신호인 출력 영상 신호를 복수의 계조 전압을 이용해 상기 표시용 데이터 전압으로 변환하는 단계, 그리고 디지털 신호인 감지 입력 데이터를 상기 복수의 계조 전압을 이용해 상기 감지 입력 신호로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선은 각각 적어도 하나의 데이터선을 포함하는 복수의 감지 입력선을 구성하고, 상기 복수의 감지 입력선이 전달하는 상기 감지 입력 신호는 서로 다르게 코드화될 수 있다.
상기 감지 입력 데이터는 화이트 계조 데이터 및 블랙 계조 데이터의 두 레벨을 포함할 수 있다.
상기 감지 입력 신호는 데이터 로드 신호에 따라 상기 데이터선에 인가될 수 있다.
상기 터치 감지 구간 동안 화소 전극과 함께 전기장을 생성하는 공통 전극을 복수의 블록으로 나누어 상기 복수의 감지 출력선을 구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 표시 구간 동안 복수의 화소에 위치하는 상기 공통 전극을 서로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 스위칭 소자가 형성되어 있는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판을 더 포함하고, 상기 감지 출력선은 상기 제1 기판의 바깥쪽 면, 상기 제2 기판의 바깥쪽 면, 그리고 상기 제2 기판의 안쪽 면 중 어느 한 면의 위에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치 내부의 구동 신호선을 활용하여 터치 센서를 형성함으로써 터치 센서를 포함하는 표시 장치를 가볍고 얇게 만들 수 있고 소비 전력을 낮출 수 있으며 제조 원가를 줄일 수 있다.
또한 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 터치 감지 동작시 외부 노이즈를 용이하게 회피할 수 있다.
또한 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 제조 과정에서 감지 입력 신호를 전달하는 전극을 별도로 형성할 필요가 없어 제조시 필요한 광 마스크의 수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 입력 전극 및 감지 출력 전극을 도시한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 표시용 구동 신호의 타이밍도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 터치 감지용 구동 신호의 타이밍도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 입력 신호의 파형도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 출력 전극의 배치도이고,
도 8은 도 7의 'A' 부분을 확대한 도면으로서 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 전극 구조를 도시한 평면도이고,
도 9 내지 도 12는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 입력 전극 및 감지 출력 전극을 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치는 표시판(300), 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 신호 제어부(600), 그리고 감지 신호 처리부(800)를 포함한다.
표시판(300)은 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED), 전기 습윤 장치(electrowetting display, EWD) 등 다양한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD)에 포함된 표시판일 수 있다.
표시판(300)은 복수의 게이트선(G1-Gn), 복수의 데이터선(D1-Dm), 복수의 게이트선(G1-Gn) 및 복수의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있는 복수의 화소(PX), 복수의 감지 출력선(sensing output line)(Rx1-Rxa), 그리고 복수의 터치 센서(TS)를 포함한다.
게이트선(G1-Gn)은 게이트 신호를 전달하고 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있다.
데이터선(D1-Dm)은 데이터 전압을 전달하고 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행할 수 있다. 데이터 전압은 영상 표시 구간에서 전달되는 표시용 데이터 전압과 터치 감지 구간에서 전달되며 감지 입력 신호로서의 터치용 데이터 전압을 포함한다.
영상 표시 구간에서 데이터선(D1-Dm) 각각은 해당하는 입력 영상 신호(IDAT)에 대응하는 표시용 데이터 전압을 전달할 수 있다.
터치 감지 구간에서 복수의 데이터선(D1-Dm)은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 이웃한 적어도 하나의 데이터선(D1-Dm)끼리 그룹을 이루어 복수의 감지 입력선(sensing input line)(Tx1-Txb)을 형성한다. 각 감지 입력선(Tx1-Txb)은 적어도 하나의 데이터선(D1-Dm)을 포함하며, 복수의 감지 입력선(Tx1-Txb)은 서로 동일한 수의 데이터선(D1-Dm)을 포함할 수도 있고 다른 수의 데이터선(D1-Dm)을 포함할 수도 있다. 터치 감지 구간에서 각 감지 입력선(Tx1-Txb)에 포함된 데이터선(D1-Dm) 중 적어도 일부는 서로 동일한 터치용 데이터 전압을 전달할 수 있다.
복수의 화소(PX)는 대략 행렬 형태로 배열될 수 있다. 각 화소(PX)는 해당 게이트선(G1-Gn) 및 해당 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있는 적어도 하나의 스위칭 소자(Q) 및 이에 연결된 적어도 하나의 화소 전극(191)을 포함한다. 스위칭 소자(Q)는 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 포함할 수 있고, 게이트선(G1-Gn)이 전달하는 게이트 신호에 따라 턴온 또는 턴오프되어 데이터선(D1-Dm)이 전달하는 데이터 전압을 선택적으로 화소 전극(191)에 전달할 수 있다. 각 화소(PX)는 화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압에 따라 해당 휘도의 영상을 표시할 수 있다.
각 화소(PX)는 색 표시를 구현하기 위해서 기본색(primary color) 중 하나를 표시하거나(공간 분할) 각 화소(PX)가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하여(시간 분할) 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 할 수 있다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 서로 다른 기본색을 표시하는 인접한 복수의 화소(PX)는 함께 하나의 세트(도트라 함)를 이룰 수 있다. 하나의 도트는 백색의 영상을 표시할 수 있다.
감지 출력선(Rx1-Rxa)은 감지 출력 신호를 전달하고 데이터선(D1-Dm)과 교차하며 서로가 거의 평행할 수 있다. 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 감지 신호 처리부(800)와 연결되어 있고, 표시판(300)에 대한 터치에 따라 터치 센서(TS)에서 발생한 감지 출력 신호를 감지 신호 처리부(800)에 전달할 수 있다. 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 서로 나란하게 뻗을 수 있으며, 복수의 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 위치하는 층을 감지 출력선층(50)이라 한다. 감지 출력선층(50)은 표시판(300)의 내부 안에 위치할 수도 있고, 표시판(300)의 바깥쪽 면에 위치할 수도 있다.
터치 센서(TS)는 정전 용량 방식의 접촉 감지 센서로서 표시판(300)에의 접촉을 감지하여 감지 출력 신호를 생성한다. 도 1및 도 2를 참조하면, 하나의 감지 입력선(Tx1-Txb)과 하나의 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 교차하는 부분에 하나의 터치 센서(TS)가 형성된다.
더 구체적으로, 하나의 터치 센서(TS)는 감지 입력선(Tx1-Txb)과 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 교차하는 부분에서 형성되는 감지 축전기(sensing capacitor)를 포함한다. 감지 축전기(Cm)는 감지 입력선(Tx1-Txb)의 일부와 감지 출력선(Rx1-Rxa)의 일부가 중첩하거나 이웃하여 이루어질 수 있다.
터치 센서(TS)는 감지 입력선(Tx1-Txb)이 전달하는 감지 입력 신호를 입력 받아 외부 물체의 접촉에 의한 감지 축전기(Cm)의 전하량 변화를 감지 출력 신호로서 출력할 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 터치 센서(TS)에 터치용 데이터 전압인 감지 입력 신호가 입력되면 터치 센서(TS)의 감지 축전기는 소정의 전하량으로 충전되고, 접촉 여부에 따라 변화된 전하량이 감지 출력 신호로서 감지 출력선(Rx1-Rxa)으로 출력된다. 즉, 외부 물체의 접촉이 있으면 감지 축전기에 충전된 전하량이 변화하고 그에 따른 감지 출력 신호가 감지 출력선(Rx1-Rxa)으로 출력된다. 표시판(300)에 물체가 접근하거나 접촉한 경우의 감지 출력 신호의 전압 레벨은 물체가 접촉하지 않은 경우의 감지 출력 신호의 전압 레벨보다 작을 수 있다.
한 터치 센서(TS)의 길이는 대략 수 mm일 수 있으며, 예를 들어 대략 4~5mm일 수 있다. 이러한 터치 센서(TS)의 크기는 터치 감지 해상도에 따라 달라질 수 있다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터 게이트 제어 신호(CONT1)를 전달받아 이를 바탕으로 화소(PX)의 스위칭 소자(Q)를 턴온시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴오프시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 생성한다. 게이트 구동부(400)는 표시판(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 출력 영상 신호(DAT)를 수신하여 각 출력 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 출력 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호인 데이터 전압을 생성한다. 출력 영상 신호(DAT)는 디지털 신호로서 정해진 수효의 값(또는 계조)을 가진다. 데이터 구동부(500)는 표시판(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 데이터 전압을 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등을 제어한다.
감지 신호 처리부(800)는 표시판(300)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)로부터 감지 출력 신호를 입력받아 처리한다. 감지 신호 처리부(800)는 처리된 감지 출력 신호를 이용하여 터치 여부 및 터치 위치 등의 접촉 정보를 생성할 수 있다. 감지 신호 처리부(800)는 도 1에 도시한 바와 같이 신호 제어부(600)와 별도로 마련될 수도 있고 신호 제어부(600) 안에 포함될 수도 있다.
그러면 앞에서 설명한 도면들과 함께 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 구동 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 표시용 구동 신호의 타이밍도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 터치 감지용 구동 신호의 타이밍도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 입력 신호의 파형도이다.
신호 제어부(600)는 외부로부터 입력 영상 신호(IDAT) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호(ICON)를 수신한다. 입력 영상 신호(IDAT)는 각 화소(PX)의 휘도(luminance) 정보를 담고 있으며 휘도는 정해진 수효, 예를 들면 1024(=210), 256(=28) 또는 64(=26) 개의 계조(gray)를 가지고 있다. 입력 제어 신호(ICON)의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호, 메인 클록 신호, 데이터 인에이블 신호 등이 있다.
신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(IDAT)와 입력 제어 신호(ICON)를 기초로 입력 영상 신호(IDAT)를 적절히 처리하여 출력 영상 신호(DAT)로 변환하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 출력 영상 신호(DAT)를 데이터 구동부(500)로 내보낸다.
게이트 제어 신호(CONT1)는 주사 시작을 지시하는 주사 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 적어도 하나의 게이트 클록 신호(CPV) 등을 포함한다
데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소(PX)에 대한 출력 영상 신호(DAT)의 전송 시작을 알리는 수평 동기 시작 신호, 데이터선(D1-Dm)에 데이터 전압을 인가하라는 적어도 하나의 데이터 로드 신호(TP), 데이터 클록 신호, 그리고 터치 제어 신호(TSC) 등을 포함한다. 터치 제어 신호(TSC)는 표시용 데이터 전압과 터치용 데이터 전압의 출력을 제어할 수 있다. 또한 데이터 제어 신호(CONT2)는 터치 감지 구간에서 감지 입력선(Tx1-Txb) 구성에 대한 정보, 즉 데이터선(D1-Dm)을 어떻게 그룹으로 묶어 감지 입력선(Tx1-Txb)을 구성할 것인가에 대한 정보도 포함할 수 있다.
표시판(300)이 하나의 영상을 표시하는 주기인 한 프레임은 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 동기하여 시작된다. 한 프레임은 도 3에 도시한 바와 같이 전체 화소(PX)가 하나의 영상을 표시하기 위한 영상 표시 구간(image display period)(DT)과 수직 블랭크 구간(vertical blank period, VB)을 포함한다. 수직 블랭크 구간(VB)은 이웃한 프레임의 영상 표시 구간(DT) 사이에 위치할 수 있다.
영상 표시 구간(DT)이 시작되면 데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소(PX)에 대한 출력 영상 신호(DAT)를 수신하고, 각 출력 영상 신호(DAT)에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써 출력 영상 신호(DAT)를 아날로그 데이터 신호로 변환한 다음, 이를 표시용 데이터 전압으로서 데이터 로드 신호(TP)에 따라 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 영상 표시 구간(DT)에서 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다. 그러면, 데이터선(D1-Dm)에 인가된 표시용 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소(PX)에 인가된다. 화소(PX)에 인가된 표시용 데이터 전압과 공통 전압(Vcom)의 차이는 화소 전압으로서 나타난다.
영상 표시 구간(DT)에서 1 수평 주기["1H"라고도 쓰며, 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)의 한 주기와 동일함]를 단위로 하여 이러한 과정을 되풀이함으로써, 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von)을 인가하고 모든 화소(PX)에 표시용 데이터 전압을 인가하여 한 프레임의 영상을 표시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 영상 표시 구간(DT)이 끝나고 수직 블랭크 구간(VB)이 시작되면 터치 감지 구간(T)이 시작될 수 있다. 터치 감지 구간(T)은 터치 제어 신호(TSC)에 동기하여 시작될 수 있다. 터치 감지 구간(T)은 도 3에 도시한 수직 블랭크 구간(VB) 안에 포함된다. 즉, 터치 감지 구간(T)의 길이는 수직 블랭크 구간(VB)의 길이보다 작거나 같을 수 있다.
터치 감지 구간(T)이 시작되면 데이터 구동부(500)는 적어도 하나의 데이터선(D1-Dm)으로 이루어진 각 감지 입력선(Tx1-Txb)에 대한 감지 입력 데이터를 계조 전압을 이용해 아날로그 신호인 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)로 변환한 다음, 이를 데이터 로드 신호(TP)에 따라 해당 감지 입력선(Tx1-Txb)에 터치용 데이터 전압으로서 인가한다. 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)는 대응하는 감지 입력선(Tx1-Txb)에 포함된 모든 데이터선(D1-Dm)에 입력될 수도 있고 일부 데이터선(D1-Dm)에 입력될 수도 있다.
감지 입력 데이터는 디지털 신호로서 신호 제어부(600)로부터 입력될 수도 있고 데이터 구동부(500)에서 생성되거나 미리 저장되어 있을 수도 있다. 감지 입력 데이터는 입력 영상 신호(IDAT) 또는 출력 영상 신호(DAT)의 서로 다른 두 계조, 예를 들어 화이트 계조 데이터와 블랙 계조 데이터를 이용해 생성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 각 감지 입력선(Tx1-Txb)에 대응하는 감지 입력 데이터 및 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)는 서로 다르게 코드화될 수 있다. 도 5는 예를 들어 감지 입력 데이터의 두 레벨인 화이트 계조 데이터 및 블랙 계조 데이터를 각각 "1" 및 "0"으로 표시할 때, 서로 다른 코드를 가지는 감지 입력 데이터 및 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)의 예를 도시한다. 이에 따라 표시판(300)의 각 감지 입력선(Tx1-Txb)에 입력되는 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)가 서로 구분될 수 있으므로 터치된 점의 행 방향 좌표를 구분할 수 있다.
또한 터치 감지 구간(T)에서 외부 신호에 의한 노이즈(noise)를 회피하기 위해 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)의 구동 주파수를 변경할 수 있고, 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)의 구동 주파수는 데이터 로드 신호(TP)의 주기를 조정하여 용이하게 변경할 수 있다.
이와 같이 터치 감지 구간(T)에서 감지 입력선(Tx1-Txb)에 감지 입력 신호(Tx1 data, Tx2 data, …, Txb data)가 입력되면 이에 연결된 터치 센서(TS)의 감지 축전기는 소정의 전하량으로 충전되고, 표시판(300)의 외부 물체에 의한 접촉 또는 접근 여부에 따라 감지 축전기의 변화된 전하량이 감지 출력 신호로서 감지 출력선(Rx1-Rxa)으로 출력된다.
감지 신호 처리부(800)는 표시판(300)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)로부터 감지 출력 신호를 입력받아 처리하여 터치 여부 및 터치 좌표 등의 터치 정보를 생성한다.
터치 감지 구간(T)을 포함한 수직 블랭크 구간(VB)에서 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)이 인가되지 않을 수 있다. 따라서 화소(PX)에 인가된 데이터 전압은 수직 블랭크 구간(VB) 동안 유지될 수 있고, 터치 감지 구간(T)에서의 터치용 데이터 전압의 인가에 따른 영상 표시 화질에 대한 영향은 발생하지 않는다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 터치 센서는 표시 장치의 영상 표시를 위한 데이터선(D1-Dm)을 활용하여 형성되므로 표시 장치를 더욱 가볍고 얇게 만들 수 있다. 또한 별도의 감지 입력 전극을 형성할 필요가 없으므로 표시 장치의 제조 원가를 더욱 줄일 수 있고, 별도의 감지 입력 전극의 구동이 필요하지 않으므로 소비 전력을 더욱 낮출 수 있다.
그러면 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 감지 출력 전극의 배치도이고, 도 8은 도 7의 'A' 부분을 확대한 도면으로서 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 전극 구조를 도시한 평면도이다.
먼저 도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치는 액정 표시 장치로서 서로 마주하는 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다. 제1 표시판(100), 제2 표시판(200), 그리고 액정층(3)은 함께 표시판(300)을 구성할 수 있다.
제1 표시판(100)에 대해 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱과 같은 절연 물질로 이루어질 수 있는 제1 기판(110) 안쪽 면 위에 복수의 구동 신호선이 위치한다. 여기서 안쪽 면이란 액정층(3) 쪽을 향하는 면을 의미하고 바깥쪽 면이란 안쪽 면의 반대쪽 면을 의미하며, 이는 이후로도 동일하다. 구동 신호선은 게이트선 및 데이터선(171)을 포함한다. 게이트선은 게이트 전극(124)을 포함할 수 있다. 또한 제1 기판(110) 위에는 공통 전압(Vcom) 등의 일정한 전압을 전달하는 공통 전압선(130)이 더 위치할 수 있다.
게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선 및 공통 전압선(130) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소, 다결정 규소 또는 산화물 반도체 등으로 만들어질 수 있는 반도체(154)가 위치한다. 반도체(154)는 게이트 전극(124)의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
반도체(154) 위에는 서로 마주하는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 위치한다. 소스 전극(173)은 데이터 전압을 전달하는 데이터선(171)과 연결되어 있다. 도 6에서 데이터선(171)과 연결된 소스 전극(173)을 괄호 안에 표시하였다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(Q)를 이루며, 박막 트랜지스터(Q)의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
반도체(154)와 소스 전극(173) 사이 그리고 반도체(154)와 드레인 전극(175) 사이에는 저항성 접촉 부재(도시하지 않음)가 더 형성되어 있을 수 있다. 저항성 접촉 부재는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
드레인 전극(175) 및 게이트 절연막(140) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 드레인 전극(175)의 일부와 직접 접촉하고 있을 수 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 전달받을 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO(Indium tin oxide), 또는 IZO(Indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.
박막 트랜지스터(Q) 및 화소 전극(191) 위에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)은 질화 규소와 산화 규소 따위의 무기 절연물 또는 유기 절연물로 만들어질 수 있다. 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)에는 공통 전압선(130)을 드러내는 접촉 구멍(183)이 형성되어 있을 수 있다.
보호막(180) 위에는 공통 전극(131)이 위치할 수 있다. 공통 전극(131)은 화소 전극(191)과 중첩하는 복수의 가지 전극을 포함할 수 있다. 공통 전극(131)은 접촉 구멍(183)을 통해 공통 전압선(130)으로부터 공통 전압(Vcom)을 인가받을 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예는 이러한 공통 전극(131)을 포함하는 구조에 한정되지는 않는다.
제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위에는 편광판(12)이 위치할 수 있다.
다음 제2 표시판(200)에 대하여 설명하면, 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어질 수 있는 제2 기판(210)의 안쪽 면 위에 차광 부재(light blocking member)(220) 및 색필터(230)가 위치한다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다. 색필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재할 수 있다. 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역은 화소(PX) 또는 화소 영역으로 정의할 수 있다. 색필터(230) 및 차광 부재(220) 중 적어도 하나는 제1 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에는 편광판(22)이 위치할 수 있다
액정층(3)은 액정 분자(도시하지 않음)를 포함하며, 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 및 제2 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수평 또는 수직을 이루도록 배향되어 있거나 꼬인 형태로 배향되어 있을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 영상 표시 구간(DT)에서 화소 전극(191)은 박막 트랜지스터(Q)를 통해 데이터 전압을 인가받을 수 있고, 표시판(300) 전체의 공통 전극(131)은 서로 연결되어 일정한 공통 전압(Vcom)을 인가받을 수 있다. 데이터 전압을 인가받은 화소 전극(191)과 공통 전극(131)은 함께 액정층(3)에 전기장을 생성할 수 있다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 편광판(12, 22)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타나고 입력 영상 신호(IDAT)에 따른 휘도를 나타낼 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 터치 감지 구간(T)에서 공통 전극(131)은 서로 전기적으로 분리된 복수의 블록을 이루어 앞에서 설명한 바와 같은 복수의 감지 출력선(Rx1-Rxa)을 형성할 수 있다. 즉, 영상 표시 구간(DT)에서 모두 연결되어 있던 공통 전극(131)은 터치 감지 구간(T)에서는 복수의 블록으로 나뉘어 각 블록에서는 공통 전극(131)이 서로 연결되고 다른 블록 간의 공통 전극(131)은 절연되어 각각 감지 출력 신호를 전달할 수 있는 복수의 감지 출력선(Rx1_Rxa)을 형성할 수 있다.
이를 위해 공통 전극(131)은 공통 전극 제어부(810)와 연결되어 있을 수 있다. 공통 전극 제어부(810)는 터치 제어 신호(TSC)의 제어에 따라 영상 표시 구간(DT)에서는 표시판(300)의 모든 공통 전극(131)을 서로 연결하고, 터치 감지 구간(T)에서는 공통 전극(131)을 복수의 블록으로 나누어 복수의 감지 출력선(Rx1_Rxa)을 형성할 수 있다. 터치 감지 구간(T)에서 공통 전극(131)은 감지 신호 처리부(800)에 연결되어 감지 출력 신호를 감지 신호 처리부(800)에 전송할 수 있다. 공통 전극 제어부(810)는 도 7에 도시한 바와 같이 감지 신호 처리부(800) 안에 포함될 수도 있고, 아닐 수도 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 한 감지 출력선(Rx1-Rxa)을 이루는 공통 전극(131)은 행 방향으로 길게 뻗는 복수의 가로부(132) 및 가로부(132)와 연결되어 있으며 각 화소(PX)에 위치하는 복수의 가지 전극(133)을 포함할 수 있다. 한 감지 출력선(Rx1-Rxa)과 교차하는 소정 개수의 이웃한 데이터선(171)은 앞에서 설명한 바와 같이 서로 동일한 감지 입력 신호를 전달하는 하나의 감지 입력선(Txl)(l= 1, 2, …, b)을 이룰 수 있다. 이와 같이 서로 교차하거나 감지 출력선(Rx1-Rxa)과 감지 입력선(Txl)은 함께 하나의 터치 센서(TS)를 이룰 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 감지 입력선(Tx1-Txb)을 이루는 데이터선(171)과 감지 출력선(Rx1-Rxa)을 이루는 공통 전극(131)은 함께 터치 센서(TS)의 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 이 경우 외부 물체의 접촉은 제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에서 이루어질 수 있다. 외부 물체의 접촉이나 접근이 있으면 감지 축전기(Cm)의 전하량에 변화가 생기고 이는 감지 출력 신호를 통해 감지될 수 있다.
다음 도 9를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 실시예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 9에 도시한 실시예는 앞에서 설명한 도 6에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 공통 전극(131)이 감지 출력선(Rx1-Rxa)을 형성하지 않고 별도의 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 더 형성될 수 있다. 이 경우 표시 장치의 제조 과정에서 감지 출력선(Rx1-Rxa)의 형성을 위한 추가 마스크가 더 필요할 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따르면 제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위에 복수의 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 위치하는 감지 출력선층(50)이 위치할 수 있다. 이때 감지 출력선층(50)은 제1 기판(110)과 편광판(12) 사이에 위치할 수 있다.
감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 데이터선(171)과 함께 터치 센서(TS)의 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 감지 출력선층(50)과 데이터선(171) 사이에 위치하는 제1 기판(110) 또는 게이트 절연막(140) 등이 감지 축전기(Cm)의 유전체로서 기능할 수 있다. 이 경우 외부 물체의 접촉은 제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위에서 이루어질 수 있다.
감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 ITO(indium tin oxide), 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명한 도전 물질로 만들어지거나 금속 등의 불투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 감지 출력선(Rx1-Rxa)이 불투명할 경우 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 차광 부재(220) 또는 불투명한 신호선 등에 의해 가리워질 수 있다.
다음 도 10을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 10에 도시한 실시예는 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 감지 출력선층(50)이 제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위가 아닌 제2 기판(210)의 안쪽 면 위에 위치할 수 있다. 이때 감지 출력선층(50)과 색필터(230) 또는 차광 부재(220) 사이에는 절연층(214)이 더 위치할 수 있다. 절연층(214)은 유기 절연 물질 또는 질화 규소 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 과정에서 감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 색필터(230) 및 차광 부재(220)의 형성 전에 ITO, IZO 등의 투명한 도전 물질 또는 불투명한 도전 물질을 적층 및 패터닝하여 형성할 수 있다.
감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 데이터선(171)과 함께 터치 센서(TS)의 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 이 경우 외부 물체의 접촉은 제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에서 이루어질 수 있다.
다음 도 11을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
도 11에 도시한 실시예는 앞에서 설명한 도 9에 도시한 실시예와 대부분 동일하나 감지 출력선층(50)이 제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위가 아닌 제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에 위치할 수 있다. 이때 감지 출력선층(50)은 제2 기판(210)과 편광판(22) 사이에 위치할 수 있다.
감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 데이터선(171)과 함께 터치 센서(TS)의 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 이 경우 외부 물체의 접촉은 제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에서 이루어질 수 있다.
감지 출력선층(50)은 데이터선(171)과 함께 터치 센서(TS)의 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 이 경우 외부 물체의 접촉은 제2 기판(210)의 바깥쪽 면 위에서 이루어질 수 있다.
이 밖에도 감지 출력선층(50)은 다양한 층에 위치할 수 있다.
마지막으로 도 12를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display device, OLED)로서 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX) 및 복수의 구동 신호선을 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 표시 장치는 투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 제1 기판(110)을 포함하고, 제1 기판(110)의 안쪽 면 위에 구동 신호선이 위치한다. 구동 신호선은 화소(PX)의 스위칭 소자(Qs)의 제어 단자에 게이트 신호를 전달하는 게이트선을 포함한다. 게이트선은 게이트 전극(124)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선 위에 게이트 절연막(140)이 위치하고, 그 위에 반도체(154)가 위치한다. 반도체(154) 위에는 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)이 위치할 수 있고, 그 위에 서로 마주하는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 위치한다. 소스 전극(173)은 데이터 전압을 전달하는 데이터선(171)과 연결되어 있다. 도 12에서 데이터선(171)과 연결된 소스 전극(173)을 괄호 안에 표시하였다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 화소(PX)에 데이터 전압을 전달하는 스위칭 소자(Qs)를 이룰 수 있다.
드레인 전극(175) 및 소스 전극(173) 위에 보호막(180)이 위치하고, 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다. 도시하지는 않았으나 구동 스위칭 소자의 제어 단자는 스위칭 소자(Qs)의 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
스위칭 소자(Qs) 위에는 색필터(230)가 위치할 수 있다. 색필터(230)는 생략될 수도 있다.
색필터(230) 위에는 덮개막(overcoat layer)(250)이 위치할 수 있다. 덮개막(250)은 평탄화 기능을 가진 절연막일 수 있다.
덮개막(250) 위에는 구동 스위칭 소자(도시하지 않음)의 출력 단자와 전기적으로 연결되어 있는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명 도전성 물질로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191) 위에는 유기 발광 부재(370)가 형성되어 있다. 유기 발광 부재(370)는 백색의 빛을 낼 수 있으며, 색필터(230)가 생략된 경우 각 화소(PX)에 위치하는 유기 발광 부재(370)는 기본색 중 하나의 빛을 낼 수도 있다.
한편, 화소 전극(191)과 유기 발광 부재(370) 사이에는 격벽(330)이 더 형성될 수도 있다. 격벽(partition)(330)은 화소 전극(191) 가장자리 주변을 둑(bank)처럼 둘러싸서 개구부를 정의할 수 있다. 격벽(330)은 검정색 안료를 포함하여 차광 부재의 역할을 할 수도 있다.
유기 발광 부재(370) 위에는 공통 전압(Vcom)을 전달하는 대향 전극(270)이 형성되어 있다. 대향 전극(270)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등을 포함하는 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
대향 전극(270) 위에는 밀봉층(encapsulation layer)(390)이 위치할 수 있다. 밀봉층(390)은 유기 발광 부재(370) 및 대향 전극(270)을 밀봉(encapsulation)하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
화소 전극(191), 유기 발광 부재(370) 및 대향 전극(270)은 유기 발광 소자(LD)를 이룬다. 유기 발광 소자(LD)는 제1 기판(110)의 바깥쪽 면의 위쪽으로 빛을 내보내어 영상을 표시할 수 있다.
본 실시예에서 감지 출력선층(50)은 제1 기판(110)의 바깥쪽 면 위에 위치할 수 있다. 감지 출력선층(50)의 감지 출력선(Rx1-Rxa)은 데이터선(171)과 함께 감지 축전기(Cm)를 형성한다. 이때 감지 출력선층(50)의 바깥쪽 면에는 강화 유리(13)가 더 부착되어 있을 수 있다.
도 12에 도시한 바 외에도 감지 출력선층(50)은 다양한 층에 위치할 수 있다.
또한 별도의 감지 출력선층(50)을 형성하지 않고 대향 전극(270)을 감지 출력선(Rx1-Rxa)으로 이용할 수도 있다. 즉, 앞에서 설명한 도 6 내지 도 8에 도시한 실시예와 같이 영상 표시 구간(DT)에서는 대향 전극(270)을 서로 연결하여 일정한 공통 전압(Vcom)을 전달할 수 있도록 하고, 터치 감지 구간(T)에서는 공통 전극(131)을 복수의 블록으로 나누어 복수의 감지 출력선(Rx1-Rxa)을 형성하도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
3: 액정층 12, 22: 편광판
13: 강화 유리 50: 감지 출력선층
100, 200, 300: 표시판 110, 210: 기판
121: 게이트선 124: 게이트 전극
130: 공통 전압선 131: 공통 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
183: 접촉 구멍 191: 화소 전극
214: 절연층 220: 차광 부재
230: 색필터 250: 덮개막
270: 대향 전극 330: 격벽
370: 유기 발광 부재 390: 밀봉층
400: 게이트 구동부 500: 데이터 구동부
600: 신호 제어부 800: 감지 신호 처리부
810: 공통 전극 제어부
Cm: 감지 축전기 TS: 터치 센서

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 뻗는 복수의 데이터선,
    상기 제1 방향과 나란하지 않은 제2 방향으로 뻗으며 감지 출력 신호를 전달하는 복수의 감지 출력선,
    상기 데이터선과 스위칭 소자를 통해 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 데이터선 및 상기 감지 출력선과 연결되어 있으며 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서, 그리고
    상기 복수의 데이터선에 한 프레임의 영상 표시 구간 동안 표시용 데이터 전압을 인가하고 상기 프레임의 상기 영상 표시 구간 이후의 터치 감지 구간 동안 감지 입력 신호를 인가하는 데이터 구동부
    를 포함하고,
    상기 터치 감지 구간은 상기 프레임의 수직 블랭크 구간에 포함되는
    표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 영상 표시 구간 동안 상기 스위칭 소자에 게이트 신호를 전달하는 게이트 구동부를 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 데이터 구동부는 출력 영상 신호를 복수의 계조 전압을 이용해 상기 표시용 데이터 전압으로 변환하고, 감지 입력 데이터를 상기 복수의 계조 전압을 이용해 상기 감지 입력 신호로 변환하는 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선은 각각 적어도 하나의 데이터선을 포함하는 복수의 감지 입력선을 구성하고,
    상기 복수의 감지 입력선이 전달하는 상기 감지 입력 신호는 서로 다르게 코드화되는
    표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 감지 입력 데이터는 화이트 계조 데이터 및 블랙 계조 데이터의 두 레벨을 포함하는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 감지 입력 신호는 데이터 로드 신호에 따라 상기 데이터선에 인가되는 표시 장치.
  7. 제3항에서,
    공통 전압을 전달하며 상기 화소 전극과 함께 전기장을 생성하는 공통 전극, 그리고
    상기 터치 감지 구간 동안 상기 공통 전극을 복수의 블록으로 나누어 상기 복수의 감지 출력선을 구성하는 공통 전극 제어부
    를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 공통 전극 제어부는 상기 영상 표시 구간 동안에는 복수의 화소에 위치하는 상기 공통 전극을 서로 연결하는 표시 장치.
  9. 제3항에서,
    상기 스위칭 소자 및 상기 화소 전극이 형성되어 있는 제1 기판을 더 포함하고,
    상기 감지 출력선은 상기 제1 기판의 바깥쪽 면 위에 위치하는
    표시 장치.
  10. 제3항에서,
    상기 스위칭 소자 및 상기 화소 전극이 형성되어 있는 제1 기판, 그리고
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판
    을 더 포함하고,
    상기 감지 출력선은 상기 제2 기판의 바깥쪽 면 또는 안쪽 면 위에 위치하는
    표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 감지 출력선은 ITO 및 IZO를 포함하는 투명 도전성 물질을 포함하는 표시 장치.
  12. 제1 방향으로 뻗는 복수의 데이터선, 상기 제1 방향과 나란하지 않은 제2 방향으로 뻗는 복수의 감지 출력선, 그리고 상기 데이터선 및 상기 감지 출력선과 연결되어 있으며 접촉을 감지할 수 있는 터치 센서를 포함하는 표시 장치에서,
    한 프레임의 영상 표시 구간 동안 상기 복수의 데이터선에 표시용 데이터 전압을 인가하는 단계,
    상기 프레임의 상기 영상 표시 구간 이후의 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선에 감지 입력 신호를 인가하는 단계, 그리고
    상기 복수의 감지 출력선으로 감지 출력 신호를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 터치 감지 구간은 상기 프레임의 수직 블랭크 구간에 포함되는
    표시 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 영상 표시 구간 동안 상기 데이터선과 연결되어 있는 스위칭 소자에 게이트 신호를 전달하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제13항에서,
    디지털 신호인 출력 영상 신호를 복수의 계조 전압을 이용해 상기 표시용 데이터 전압으로 변환하는 단계, 그리고
    디지털 신호인 감지 입력 데이터를 상기 복수의 계조 전압을 이용해 상기 감지 입력 신호로 변환하는 단계
    를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 터치 감지 구간 동안 상기 복수의 데이터선은 각각 적어도 하나의 데이터선을 포함하는 복수의 감지 입력선을 구성하고,
    상기 복수의 감지 입력선이 전달하는 상기 감지 입력 신호는 서로 다르게 코드화되는
    표시 장치의 구동 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 감지 입력 데이터는 화이트 계조 데이터 및 블랙 계조 데이터의 두 레벨을 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 감지 입력 신호는 데이터 로드 신호에 따라 상기 데이터선에 인가되는 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제14항에서,
    상기 터치 감지 구간 동안 화소 전극과 함께 전기장을 생성하는 공통 전극을 복수의 블록으로 나누어 상기 복수의 감지 출력선을 구성하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 영상 표시 구간 동안 복수의 화소에 위치하는 상기 공통 전극을 서로 연결하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제14항에서,
    상기 표시 장치는 상기 스위칭 소자가 형성되어 있는 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판을 더 포함하고,
    상기 감지 출력선은 상기 제1 기판의 바깥쪽 면, 상기 제2 기판의 바깥쪽 면, 그리고 상기 제2 기판의 안쪽 면 중 어느 한 면의 위에 위치하는
    표시 장치의 구동 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9436031B2 (en) 2014-07-07 2016-09-06 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
US10001873B2 (en) 2016-01-08 2018-06-19 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and driving method thereof

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI554916B (zh) * 2014-07-21 2016-10-21 晨星半導體股份有限公司 觸控顯示面板
EP3176770B1 (en) * 2014-07-31 2019-03-27 LG Display Co., Ltd. Display device
KR102417018B1 (ko) 2014-08-26 2022-07-05 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널의 구동 장치
KR102289934B1 (ko) * 2014-11-28 2021-08-13 삼성디스플레이 주식회사 터치 감지 센서를 포함하는 표시 장치
KR102172389B1 (ko) * 2014-12-30 2020-10-30 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
US10372274B2 (en) * 2015-04-13 2019-08-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and touch panel
CN105528984A (zh) 2016-02-02 2016-04-27 京东方科技集团股份有限公司 发射电极扫描驱动单元、驱动电路以及驱动方法、阵列基板
US10474286B2 (en) * 2016-10-25 2019-11-12 Lg Display Co., Ltd. Touch display device, active pen, touch system, touch circuit, and pen recognition method
CN108535923B (zh) * 2018-06-11 2023-11-07 Oppo广东移动通信有限公司 触控显示模组及电子装置
WO2019237943A1 (zh) * 2018-06-11 2019-12-19 Oppo广东移动通信有限公司 触控显示模组及电子装置
US20220283674A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-08 Sharp Kabushiki Kaisha In-cell touch panel and method for producing in-cell touch panel

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08106358A (ja) * 1994-08-10 1996-04-23 Fujitsu Ltd タブレット機能付き液晶表示装置、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びタブレット機能付き液晶表示装置の駆動方法
JP3394187B2 (ja) * 1997-08-08 2003-04-07 シャープ株式会社 座標入力装置および表示一体型座標入力装置
CN104965621B (zh) 2006-06-09 2018-06-12 苹果公司 触摸屏液晶显示器及其操作方法
KR20080014296A (ko) 2006-08-10 2008-02-14 삼성전자주식회사 위치 감지 액정표시장치
JP4865512B2 (ja) * 2006-11-27 2012-02-01 株式会社 日立ディスプレイズ 画面入力機能付き画像表示装置
US8040326B2 (en) 2007-06-13 2011-10-18 Apple Inc. Integrated in-plane switching display and touch sensor
TWI351633B (en) 2007-09-05 2011-11-01 Au Optronics Corp Pixel unit, method for sensing touch of an object,
JP4816668B2 (ja) 2008-03-28 2011-11-16 ソニー株式会社 タッチセンサ付き表示装置
US8760412B2 (en) 2009-02-02 2014-06-24 Apple Inc. Dual configuration for display data lines
US7995041B2 (en) 2009-02-02 2011-08-09 Apple Inc. Integrated touch screen
TW201115557A (en) 2009-10-16 2011-05-01 Aussmak Optoelectronic Corp Driving method of touch display module
KR101741465B1 (ko) * 2010-06-18 2017-05-31 삼성전자주식회사 화소 회로 및 이를 구비하는 디스플레이 장치
JP5501158B2 (ja) 2010-08-23 2014-05-21 株式会社ジャパンディスプレイ タッチ検出機能付き表示装置、駆動回路、タッチ検出機能付き表示装置の駆動方法、および電子機器
TWI421749B (zh) * 2010-12-30 2014-01-01 Au Optronics Corp 顯示面板及其操作方法
KR101212420B1 (ko) 2011-02-25 2012-12-13 하이디스 테크놀로지 주식회사 터치센서 내장형 액정표시장치 및 그 제조 방법
KR101819676B1 (ko) 2011-02-25 2018-03-02 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서 일체형 액정 표시장치
KR101503103B1 (ko) * 2011-03-25 2015-03-17 엘지디스플레이 주식회사 터치 센서 내장형 표시장치와 그 구동 방법
KR20130004658A (ko) 2011-07-04 2013-01-14 엘지디스플레이 주식회사 터치스크린 내장형 액정표시장치
US20130050130A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Sharp Kabushiki Kaisha Touch panel and display device with differential data input
US9280231B2 (en) * 2012-06-20 2016-03-08 Synaptics Incorporated Disabling display lines during input sensing periods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9436031B2 (en) 2014-07-07 2016-09-06 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
US10001873B2 (en) 2016-01-08 2018-06-19 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and driving method thereof

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