KR20160002494A - 터치스크린 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지하는 터치스크린 일체형 표시장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 전극을 포함하는 패널; 패널의 복수의 전극 상에 형성되는 배면 저항막; 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우 복수의 전극으로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 IC; 및 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동부 및 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하며, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 배면 저항막으로 인가될 수 있다.

Description

터치스크린 일체형 표시장치{DISPLAY DEVICE INTEGRATED WITH TOUCH SCREEN}
본 발명은 터치스크린 일체형 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계 발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
이를 위해, 종래에는, 저항막 방식, 캐패시턴스 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등의 다양한 터치 방식 중 하나의 터치 방식을 채용하여 터치 센싱을 제공한다.
이러한 여러 가지의 터치 방식 중에서, 터치스크린 패널에 형성된 다수의 터치 전극(예: 가로 방향 전극, 세로 방향 전극)을 통해 터치 전극 간의 캐패시턴스 또는 터치 전극과 손가락 등의 포인터 간의 캐패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 캐패시턴스 터치 방식이 많이 채용되고 있다.
이러한 캐패시턴스 터치 방식의 경우, 터치 센싱에 필요한 캐패시턴스 이외에, 터치 전극 주변의 배면 저항막 및 및 다른 전압 라인(게이트 라인 및 데이터 라인 등)과 터치 전극 상호간에 불필요한 기생 캐패시턴스(Parasitic Capacitance)가 형성된다.
이와 같이, 불필요하게 형성되는 기생 캐패시턴스로 인해 터치 구동의 부하(Load)를 크게 하고, 터치 센싱의 정확도를 떨어뜨리거나, 심한 경우 터치 센싱 자체가 불가능하게 하는 문제점을 야기할 수 있으며, 불필요한 기생 캐패시턴스에 의한 문제점은 중대형 이상의 디스플레이에서 더욱 심각하게 발생하기도 한다.
또한, 이러한 불필요한 기생 캐패시턴스에 의한 문제점은, 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel)이 인 셀(In-Cell) 타입으로 디스플레이 패널에 내장된 터치스크린 일체형 표시장치에서 흔히 발생하고 있으며, 중대형 이상의 인 셀 타입의 터치스크린 패널 구현을 불가능하게 하는 요인이 된다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 인 셀 타입의 터치스크린 일체형 표시장치의 경우, 패널은 디스플레이 구간 및 터치 구간으로 시분할 구동을 하며, 다시 말해 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우 복수의 전극에 공통 전압(전압 Level : a)이 인가되어 복수의 전극이 디스플레이 전극으로 동작을 하고, 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우 복수의 전극에 터치 구동 신호(Touch Signal)가 인가되어 복수의 전극이 터치 전극으로 동작을 하게 되는데, 이러한 터치 구동모드에서는 배면 저항막, 게이트 라인 및 데이터 라인과 공통 전극 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스가 발생하여 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지하는 터치스크린 일체형 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 기존에는 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 일체형 표시장치를 제공하는 데 있다.
전술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 전극을 포함하는 패널; 패널의 복수의 전극 상에 형성되는 배면 저항막; 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우 복수의 전극으로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 IC; 및 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동부 및 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하며, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 배면 저항막으로 인가됨으로써 터치 구동모드 시 복수의 전극과 배면 저항막 사이에는 형성될 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터치 구동모드 시 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 배면 저항막과 터치 전극간의 기생 캐패시턴스를 줄여 터치 센싱 감도 및 터치 정확도를 높일 수 있는 터치스크린 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 터치 구동모드 시 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 게이트 배선 또는 데이터 배선과 터치 전극간의 기생 캐패시턴스를 줄여 터치 센싱 감도 및 터치 정확도를 높일 수 있는 터치스크린 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 배면 저항막, 게이트 라인 및 데이터 라인에 터치 구동 신호 또는 터치 구동신호와 동위상의 신호를 인가하여 터치 전극간의 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 터치스크린 일체형 표시장치의 시분할 구동을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 터치스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 A 부분을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 B 부분이 포함된 패널의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구동 신호의 인가를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 연결, 결합 또는 접속된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 개재되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 연결, 결합 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는, 터치스크린 패널에 형성된 다수의 터치 전극(예: 가로 방향 전극, 세로 방향 전극)을 통해 캐패시턴스(정전용량)의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 캐패시턴스 터치 방식을 채용하고 있다.
이러한 캐패시턴스 터치 방식은, 일 예로, 상호 캐패시턴스(Mutual Capacitance) 터치 방식과 자기 캐패시턴스(Self Capacitance) 터치 방식 등으로 나눌 수 있으며, 캐패시턴스 터치 방식의 한 종류인 상호 캐패시턴스 터치 방식은 가로 방향 전극 및 세로 방향 전극 중 한 방향의 전극이 구동 전압이 인가되는 Tx 전극(구동 전극이라고도 함)이 되고, 다른 한 방향의 전극이 구동 전압을 센싱하고 Tx 전극과 캐패시턴스를 형성하는 Rx 전극(센싱 전극이라고도 함)이 되어, 손가락, 펜 등의 포인터의 유무에 따른 Tx 전극과 Rx 전극 간의 캐패시턴스(상호 캐패시턴스)의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 터치 방식이고, 캐패시턴스 터치 방식의 다른 한 종류인 자기 캐패시턴스 터치 방식은, 가로 방향 전극 또는 세로 방향 전극이 손가락, 펜 등의 포인터와 캐패시턴스(자기 캐패시턴스)를 형성하고, 손가락, 펜 등의 포인터의 유무에 따른 가로 방향 전극 또는 세로 방향 전극과 포인트 간의 캐패시턴스 값을 측정하여 이를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 방식으로 상호 캐패시턴스 터치 방식과는 다르게, 각 터치 전극을 통해 구동 전압(터치 구동 신호)이 인가되고 인가된 터치 구동 신호에 따라 동시에 센싱된다. 따라서, 자기 캐패시턴스 터치 방식에서는, Tx 전극과 Rx 전극의 구분이 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는, 상술한 2가지의 캐패시턴스 터치 방식(상호 캐패시턴스 터치 방식, 자체 캐패시턴스 터치 방식) 중 하나를 채용할 수 있으며, 다만, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 자기 캐패시턴스 터치 방식이 채용된 것으로 가정하여 모든 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 A 부분을 확대해서 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 B 부분이 포함된 패널의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 패널을 포함하며, 패널은 액정층을 사이에 두고 형성되는 TFT 기판 및 C/F(color filter) 기판을 포함하고 있다.
다시 말해, 패널(100)에는, 복수의 데이터 라인(310)이 제1방향(예: 패널의 세로방향)으로 형성되고, 복수의 게이트 라인(210)이 제2방향(예: 패널의 가로방향)으로 형성되어, 복수의 데이터 라인(310)과 복수의 게이트 라인(210)이 교차로 인해 다수의 화소(미도시)가 정의된다.
이러한 각 화소의 화소 영역에는 소스 전극 또는 드레인 전극이 데이터 라인과 연결되고, 게이트 전극이 게이트 라인과 연결되며, 드레인 전극 또는 소스 전극이 화소 전극과 연결되는 트랜지스터(Transistor)가 형성된다.
그리고, 패널(100)에는, 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 인가된 터치 구동 신호에 따라 패널의 터치 입력을 감지하는 터치 전극으로 구동되고, 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 인가된 공통 전압에 따라 패널에 형성된 화소 전극과 전계를 형성하여 영상을 디스플레이 하는 공통 전극으로 구동되는 복수의 전극(110)이 형성된다. 이러한 복수의 전극은 패널의 TFT 기판에 형성될 수 있으나 패널의 C/F 기판에도 형성되어 있을 수 있다.
상술한 패널(100)은 패널의 구동모드에 따라 터치 전극 및 공통 전극으로 동작하는 복수의 전극을 활용하여 디스플레이 패널(Display Panel) 역할을 하면서도 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel) 역할도 함께할 수 있다.
즉, 패널(100)은, 디스플레이 패널과 터치스크린 패널이 하나로 통합된 패널이라고 할 수도 있고, 또는, 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel)이 인 셀(In-Cell) 타입으로 내장된 디스플레이 패널이라고도 할 수 있다.
이러한 패널(100)이 디스플레이 패널 역할을 하는 경우, 상술하였듯이 패널의 구동모드를 디스플레이 구동모드라고 정의하기로 하고, 패널(100)이 터치스크린 패널 역할을 하는 경우, 패널(100)의 구동모드를 터치 구동모드라고 정의하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 전극(110) 상에 배면 저항막(150)을 추가로 구성할 수 있다. 여기서, 배면 저항막은 패널을 구성하고 있는 CF 기판의 상부에 접하여 형성되며, AS Pol 및 Y1 Coating 등으로 형성할 수 있다. 특히 본 발명의 배면 저항막(150)은 ITO와 같은 투명 전극으로 형성할 수 있으며, 터치 구동모드인 경우 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가받아 복수의 전극과 생길 수 있는 기생 캐패시턴스를 줄일 수 있다.
여기서, 배면 저항막이 ITO와 같은 투명 전극으로 형성되는 경우 복수의 전극과 배면 저항막 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스는 일반적인 배면 저항막을 사용할때보다 더 크게 형성된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 구동부(200) 및 데이터 구동부(300)를 포함한다.
즉, 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부(200) 및 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부(300)를 포함한다.
여기서, 게이트 구동부(200)는, 패널(100)의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 게이트 라인(210)으로 디스플레이 용도의 스캔 신호(Scan Signal)를 순차적으로 인가한다.
즉, 게이트 구동부는 디스플레이 용도의 스캔 신호인 게이트 신호를 게이트 라인들에 공급하여, 디스플레이 구간 동안 패널의 픽셀에 데이터 전압을 인가한다.
예를 들면, 게이트 구동부는 게이트 신호를 게이트 라인들에 공급하여, 데이터 전압이 입력되는 패널의 라인을 선택하고, 패널의 화소들은 게이트 신호에 응답하여 디스플레이 구간 동안 데이터 구동부로부터 입력되는 데이터 전압(Vdata)을 충전한다.
데이터 구동부(300)는, 패널(100)의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 데이터 라인(310)으로 디스플레이 용도의 데이터 전압(Vdata)을 인가한다.
즉, 데이터 구동부(300)는 타이밍 콘트롤러(미도시)로부터 입력되는 RGB 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부로부터 출력된 데이터 전압은 데이터 라인들(310)에 공급된다.
다시 말해, 타이밍 컨트롤러(미도시)로부터의 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 화소 데이터(RGB)(영상 데이터)를 샘플링 신호에 따라 래치하여 데이터 신호로 변경한 후, 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 데이터 신호를 데이터 라인들에 공급한다. 상기 데이터 신호는 데이터 전압을 포함한다.
이를 위해, 데이터 구동부(300)는 데이터 샘플링부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 데이터 구동부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 터치 IC를 포함하여 구성할 수도 있다.
참고로, 상술한 타이밍 컨트롤러는 시스템부(미도시)로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력 받아 게이트 구동부(200)와 데이터 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호들(GCS,DCS)을 발생하고 시스템부(미도시)로부터 입력된 RGB 데이터를 재정렬하여, 재정렬 된 RGB 데이터를 데이터 구동부(300)로 출력하는 기능을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 터치 IC를 포함한다. 터치 IC는 도 2에 도시된 바와 같이 데이터 구동부(300) 내부에 형성되거나 데이터 구동부와 One Chip 형태로 형성될 수 있으나, 패널의 크기나 형태에 따라서 게이트 구동부 내부에 형성되거나, 게이트 구동부 및 데이터 구동부 외부에 형성될 수도 있다.
상술한, 터치 IC는, 패널(100)의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 복수의 전극(110)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(Touch Signal)를 인가한다. 여기서, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 신호 또는 터치 센싱 전압 또는 터치 구동 전압(Vtd: Touch Voltage)이라고 한다.
예를 들어, 터치 IC는, 패널(100)의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 복수의 전극으로 터치 구동 신호를 인가한다. 여기서 터치 IC는, 복수의 전극이 그룹화되어 있는 경우 복수의 전극 그룹 별로 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가할 수도 있다.
또한, 터치 IC는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(110)을 통해 터치 IC가 측정한 센싱 데이터(예: 캐패시턴스, 캐패시턴스의 변화량, 전압 등)를 전달받아 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하며 이러한 동작을 위해 터치 IC는 터치 컨트롤러(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 패널(100)은 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드를 반복하면서 구동되는데, 이러한 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드의 타이밍은, 타이밍 컨트롤러 또는 터치 컨트롤러 등에서 출력된 제어 신호에 의해 제어될 수 있고, 경우에 따라서는, 타이밍 컨트롤러와 터치 컨트롤러의 연동에 의해 제어될 수 있다.
그리고, 터치 IC는, 터치 구동 신호를 복수의 전극(110)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가할 때, 데이터 구동부(300)를 통해 인가할 수도 있고, 게이트 구동부(200)를 통해 인가할 수도 있다. 본 발명의 도 2에서는 데이터 구동부를 통해 터치 구동 신호를 인가하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다.
참고로, 디스플레이 구동을 위해 복수의 전극으로 전달되는 공통 전압 역시 신호 라인(320)을 통해 복수의 전극 각각에 전달된다.
복수의 전극 각각에 연결되는 적어도 하나의 신호 라인에 대한 형성 방향은, 터치 구동 신호 및 공통 전압이 데이터 구동부 및 게이트 구동부 중 어떤한 구성요소를 통해 전달되느냐에 따라 달라질 수 있다.
만약, 터치 구동 신호 또는 공통 전압이, 데이터 구동부를 통해, 복수의 전극으로 전달되는 경우에는, 데이터 구동부와 복수의 전극을 연결해주는 신호 라인들이 복수의 데이터 라인이 형성되는 방향과 평행하게 형성될 수 있다. 이러한 경우가 도 3에 도시되어 있다.
하지만, 터치 구동 신호 또는 공통 전압이, 게이트 구동부를 통해 복수의 전극으로 전달되는 경우에는, 게이트 구동부와 복수의 전극을 연결해주는 신호 라인들은 복수의 게이트 라인이 형성되는 방향과 평행하게 형성될 수 있다.
이와 같이, 터치 IC에서 생성된 터치 구동 신호가, 데이터 구동부 또는 게이트 구동부를 통해, 복수의 전극으로 전달되도록 하는 신호 라인이 구성되어 있다.
이러한 신호 라인(320)은, 개구율 감소를 방지하기 위하여, 패널(100)의 C/F 기판에 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix)의 영역과 대응되는 패널의 TFT 기판의 영역에 형성될 수 있다.
그리고, 복수의 전극(110)과 각각의 신호 라인이 둘 이상의 콘택홀로 연결되는 경우, 복수의 전극과 신호 라인 사이의 저항을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치에서, 터치 구동모드 시 발생하는 캐패시턴스 성분을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치 구동모드에서는 터치 전극(S1,S2,S3,S4) 역할을 하고, 디스플레이 구동모드에서는 화소 전극과 액정 캐패시터를 형성하는 공통 전극 역할을 하는 복수의 전극은, 터치 구동모드인 경우, 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하기 위해, 손가락 및 펜 등의 포인터와 캐패시턴스(Cf)를 형성하기도 하지만, 디스플레이 용도의 데이터 라인(310) 및 게이트 라인(210) 및 배면 저항막(150)과도 기생 캐패시턴스를 형성할 수도 있다.
보다 상세히 말하자면, 터치 구동모드에서 복수의 전극(S1,S2,S3,S4)(110)에 인가된 터치 구동 신호에 따라, 복수의 전극(110)과 배면 저항막(150) 간의 기생 캐패시턴스(CBI-S)가 형성될 수 있으며, 복수의 전극(110)과 게이트 라인(210) 간의 기생 캐패시턴스(CPG)가 형성될 수 있으며, 복수의 전극(110)과 데이터 라인(310) 간의 기생 캐패시턴스(CPS)가 형성될 수 있다. 또한 게이트 라인(210)과 데이터 라인(310)간에 형성된 캐패시턴스(CPSG) 역시 복수의 전극과 기생 캐패시턴스를 형성할 수도 있다.
이러한 터치 구동모드 시 발생하는 기생 캐패시턴스(Cp)는 터치 구동모드에서 터치 입력을 감지하는 경우 큰 부하(Load)로 작용하며, 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 하기도 한다. 이러한 기생 캐패시턴스(Cp)는 표시장치 또는 표시패널의 크기가 커질수록 더욱 커져, 터치 센싱에 더욱 큰 문제를 야기할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이 구동모드에서는 배면 저항막(배면 ITO)(150)에 그라운드 전압(GND)을 인가시켜 주고, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(110)과 배면 저항막(배면 ITO)(150) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스(CBI-S)가 형성되지 않도록 하기 위하여, 터치 구동모드에서 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극에 인가되는 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 배면 저항막(배면 ITO)(150)에 인가해준다.
여기서, 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 터치 구동 신호와 동위상의 신호이거나 혹은 터치 구동 신호와 같은 크기의 펄스로 변조된 신호인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 이 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 배면 저항막(150)에 인가해주면, 터치 구동모드 시 터치 전극으로 사용되는 전극과 배면 저항막(150) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 전극과 배면 저항막(150)에 기생 캐패시턴스(CBI-S)가 형성되지 않는다.
예를 들어, 도 4를 참조하여 설명하면, 일반적인 구동처럼 디스플레이 구동모드에서 배면 저항막으로 인가되는 그라운드 전압(GND)을 터치 구동모드에서도 동일하게 배면 저항막(배면 ITO)으로 인가시키는 경우, 사용자의 터치 입력시 발생하는 정전용량(CF)과 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극과 배면 저항막(150)에 형성된 기생 캐패시턴스(CBI-S)로 인해 터치 센싱을 위한 정전용량의 변화량이 (CF * CBI-S)/(CF + CBI-S)가 되게 된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동처럼 터치 구동모드에서 배면 저항막으로 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가해주면 터치 전극으로 사용되는 전극과 배면 저항막(150) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극과 배면 저항막(150)에 기생 캐패시턴스(CBI-S)가 형성되지 않으므로, 터치 센싱을 위한 정전용량의 변화량은 CF가 되게 된다.
즉, 터치 구동모드 시 배면 저항막으로 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가해주는 경우에 일반적인 구동방법에 비해 터치 센싱을 위한 정전용량의 변화량이 크므로 터치 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
참고로, 배면 저항막이 ITO로 형성되는 경우 일반적인 실시예보다 복수의 전극과 배면 저항막(150)에 형성된 기생 캐패시턴스가 크게 형성되므로 본 발명의 일 실시예와 같은 구동이 꼭 필요하게 된다.
그리고 상술한 구동 방법 이외에도, 배면 저항막에 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가해주지 않고 단순히 플로팅 상태로 구동하는 경우에도 터치 전극으로 사용되는 전극과 배면 저항막(150)에 기생 캐패시턴스(CBI-S) 줄일 수는 효과는 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 디스플레이 구동모드에서는 게이트 라인(Gate line)(210)에 게이트 라인을 구동할 수 있는 특정 전압(전압 Level:C)을 인가시켜 주고, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(110)과 게이트 라인(210) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스(CPG)가 형성되지 않도록 하기 위하여, 터치 구동모드에서, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극에 인가되는 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 게이트 라인(210)에 인가해준다.
여기서, 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 터치 구동 신호와 동위상의 신호이거나 혹은 터치 구동 신호와 같은 크기의 펄스로 변조된 신호인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 이 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 게이트 라인(210)에 인가해주면, 터치 구동모드 시 터치 전극으로 사용되는 전극과 게이트 라인(210) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 전극과 게이트 라인(210)에 기생 캐패시턴스(CPG)가 형성되지 않는다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 디스플레이 구동모드에서는 데이터 라인(Data line)(310)에 데이터 라인에 적합한 특정 전압(전압 Level:b)을 인가시켜 주고, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(110)과 데이터 라인(310) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스(CPS)가 형성되지 않도록 하기 위하여, 터치 구동모드에서, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극에 인가되는 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 데이터 라인(310)에 인가해준다.
여기서, 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 터치 구동 신호와 동위상의 신호이거나 혹은 터치 구동 신호와 같은 크기의 펄스로 변조된 신호인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 이 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 데이터 라인(310)에 인가해주면, 터치 구동모드 시 터치 전극으로 사용되는 전극과 데이터 라인(310) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 전극과 데이터 라인(150)에 기생 캐패시턴스(CPS)가 형성되지 않는다.
추가적인 실시예로, 복수의 전극이 그룹화되어 있는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 디스플레이 구동모드에서는 복수의 전극 전체에 공통 전압(전압 Level:a)를 인가시켜 주고, 터치 구동모드에서는 터치 구동 신호가 인가되는 그룹 외의 나머지 그룹에 터치 구동 신호(Touch Signal) 또는 이 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가시켜 줌으로써 그룹별로 분할되어 구동하는 터치 전극 그룹 상호 간에 기생 캐패시턴스(CPS)가 형성되지 않게 한다.
상술한 바와 같이, 터치 구동모드 시, 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극로 인가되는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 배면 저항막, 게이트 라인 및 데이터 라인에 인가되도록 함으로써, 터치 전극으로 사용되는 전극과 패널의 다른 구성요소 사이에 형성될 수 있는 기생 캐패시턴스에 의한 RC 부하(Load)를 없애주고, 센싱 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 소형의 디스플레이는 물론, 중대형 이상의 디스플레이에서도, 인 셀(In-Cell) 방식의 터치스크린 패널 구현이 가능해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호와 대응되는 신호를 생성하는 펄스 생성기를 더 포함할 수 있다. 이러한 펄스 생성기는 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 터치 IC 외부에 형성되어 있을 수 있으며, 또는 게이트 구동부, 데이터 구동부 및 상기 터치 IC 내부에 형성되어 있을 수 있다.
예를 들어, 펄스 생성기는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호와 대응되는 신호를 생성하여 게이트 구동부를 통해 게이트 라인으로 인가할 수 있으며, 데이터 구동부를 통해 데이터 라인으로 인가할 수 있다. 이러한 펄스 생성기는 게이트 구동부 또는 데이터 구동부에 포함된 구성요소 일 수 있으며, 게이트 구동부 또는 데이터 구동부와 외부에서 연결되어 있을 수도 있다.
그리고, 펄스 생성기는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호와 대응되는 신호를 생성하여 게이트 구동부, 데이터 구동부 또는 터치 IC를 통해 배면 저항막으로 인가할 수 있다. 이러한 펄스 생성기는 게이트 구동부 또는 데이터 구동부에 포함된 구성요소 일 수 있으며, 게이트 구동부 또는 데이터 구동부와 외부에서 연결되어 있을 수도 있다.
물론, 펄스 생성기는 게이트 구동부, 데이터 구동부 또는 터치 IC 내부에 포함된 구성요소 일 수도 있으나, 이들과 별개로 독립적인 구성요소 일 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지하는 터치스크린 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존에는 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 패널 110: 전극
150: 배면 저항막 200: 게이트 구동부
210: 게이트 라인 300: 데이터 구동부
310: 데이터 라인 320: 신호 라인

Claims (15)

  1. 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인 및 복수의 전극을 포함하는 패널;
    상기 패널의 상기 복수의 전극 상에 형성되는 배면 저항막;
    상기 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우 상기 복수의 전극으로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 IC; 및
    상기 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 인가하는 게이트 구동부 및 상기 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 인가하는 데이터 구동부를 포함하며,
    상기 패널의 구동모드가 상기 터치 구동모드인 경우, 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 배면 저항막으로 인가되는 터치스크린 일체형 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호와 동위상의 신호인 터치스크린 일체형 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호와 같은 크기의 펄스로 변조된 신호인 터치스크린 일체형 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 IC를 통해 상기 배면 저항막으로 인가되는 터치스크린 일체형 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응된 신호를 생성하는 펄스 생성기를 더 포함하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 생성기는,
    상기 게이트 구동부, 상기 데이터 구동부 및 상기 터치 IC 외부에 형성되어 있는 터치스크린 일체형 표시장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 생성기는,
    상기 게이트 구동부 또는 상기 데이터 구동부의 내부에 형성되어 있거나 상기 터치 IC 내부에 형성되어 있는 터치스크린 일체형 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배면 저항막은 ITO 막인 터치스크린 일체형 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 각각에 연결되어 상기 터치 구동 신호를 전달하는 적어도 하나의 신호 라인이 상기 데이터 라인 방향으로 상기 패널에 형성된 터치스크린 일체형 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 신호 라인은 상기 복수의 전극 각각과 적어도 둘 이상의 콘택홀을 통해 연결되는 터치스크린 일체형 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 복수의 게이트 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 패널의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 복수의 데이터 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 데이터 구동부 내부에 형성되는 터치스크린 일체형 표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 데이터 구동부 또는 상기 게이트 구동부의 외부에 형성된 터치스크린 일체형 표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극은,
    상기 패널의 구동모드가 상기 터치 구동모드인 경우, 상기 인가된 터치 구동 신호에 따라 상기 패널의 터치 입력을 감지하는 터치 전극으로 구동되고,
    상기 패널의 구동모드가 상기 디스플레이 구동모드인 경우, 인가된 공통 전압에 따라 상기 패널에 형성된 화소 전극과 함께 전계를 형성하여 영상을 디스플레이 하는 공통 전극으로 구동되는 터치스크린 일체형 표시장치.
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