KR20170081068A - 터치센서 내장형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로드 프리 구동(Load Free Driving)에 의해 터치 정밀도를 높일 수 터치센서 내장형 표시장치에 관한 것으로, 표시패널, 복수의 픽셀전극들, 복수의 터치 및 공통전극들, 소스 및 터치 구동회로, 공급하는 게이트 구동회로 및 정전용량 차폐부를 포함한다. 표시패널은 액티브 영역과, 상기 액티브 영역 외측의 베젤영역을 포함하며, 1 프레임 기간을 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할하여 구동된다. 복수의 픽셀전극들은 상기 액티브 영역에 배치되며, 서로 교차하는 데이터라인들 및 게이트라인들에 의해 정의되는 영역에 배치된다. 복수의 터치 및 공통전극들은 상기 액티브 영역에 배치되며, 상기 픽셀전극들과 전계를 형성하도록 배치된다. 소스 및 터치 구동회로는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 데이터라인들에 접속된다. 게이트 구동회로는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 게이트라인들에 접속된다. 정전용량 차폐부는 상기 베젤영역에서 상기 액티브 영역을 에워싸도록 배치되며, 상기 소스 및 터치 구동회로에 연결된다.

Description

터치센서 내장형 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치센서 내장형 표시장치에 관한 것이다.
유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)이 쉽게 자신이 원하는 대로 각종 전자 기기를 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온 스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.
터치 UI는 스마트 폰과 같은 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있으며, 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 모니터, 가전 제품 등에 확대 적용되고 있다. 최근, 터치 센서들을 표시패널의 픽셀 어레이에 내장하는 기술(이하, "인셀 터치 센서(In-cell touch sensor)"라 함)이 제안되고 있다. 인셀 터치 센서 기술은 표시패널의 두께 증가 없이 표시패널에 터치 센서들을 설치할 수 있다. 이러한 터치 센서들은 기생 정전용량을 통해 픽셀들에 연결된다. 픽셀들과 터치 센서들의 커플링(Coupling)으로 인한 상호 영향을 줄이기 위하여, 1 프레임 기간은 픽셀들을 구동하는 기간(이하, "디스플레이 구동 기간"이라 함)과 터치 센서들을 구동하는 기간(이하, "터치 센서 구동 기간"이라 함)으로 시분할될 수 있다.
인셀 터치 센서 기술은 표시패널의 픽셀들에 연결된 전극을 터치 센서들의 전극으로 활용한다. 예를 들어, 인셀 터치 센서 기술은 액정표시장치의 픽셀들에 공통 전압을 공급하기 위한 공통 전극을 분할하고, 분할된 공통 전극 패턴들을 터치 센서들의 전극으로 활용한다.
인셀 터치 센서들과 픽셀들 간의 커플링으로 인하여, 인셀 터치 센서들에 연결된 기생 정전용량(parasitic capacitance)이 커진다. 기생 정전용량이 커지면, 터치 감도와 터치 인식의 정확도가 떨어진다. 기생 정전용량이 터치 센싱 결과에 미치는 영향을 줄이기 위해 로드 프리 구동 방법(LoDT Free Driving Method)이 사용된다.
로드 프리 구동 방법은 터치 센서 구동 기간 동안 표시패널의 데이터라인들 및 게이트라인들에 터치 및 공통전극들에 공급되는 터치 구동 신호와 위상 및 진폭이 같은 교류 신호를 공급함으로써, 터치 센서의 기생 정전용량이 터치 센싱 결과에 미치는 영향을 줄인다. 이 방법은 디스플레이 구동 기간 동안 데이터라인들에 입력 영상의 데이터 전압을 공급함과 아울러 입력 영상의 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스(게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL)로 구성됨)를 게이트라인들에 공급하고, 터치 센서 구동 기간 동안 터치 구동 신호에 동기되는 교류 신호를 데이터라인들, 및 게이트라인들에 공급한다.
로드 프리 구동 방법을 채용하면, 기생 정전용량을 형성하는 터치 및 공통전극들에 터치 구동신호가 공급되고, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 신호라인들에 터치 구동신호와 위상 및 진폭이 동일한 교류 신호가 인가되기 때문에, 기생 정전용량에 의한 영향이 배제될 수 있다. 이는 기생 정전용량을 형성하는 터치 및 공통전극들과 신호라인들에 공급되는 전압이 전압이 동시에 변하고 그 전압 차이가 작을수록 기생 정전용량에 충전되는 전하량이 작아지기 때문이다. 이론적으로 로드 프리 구동 방법에 의하면, 기생 정전용량에 충전되는 전하량은 0이 되므로 기생 정전용량이 없는 것과 같은 로드 프리 효과를 얻는다.
로드 프리 효과는 터치 및 공통전극에 공급되는 터치 구동 신호와 데이터 라인과 게이트 라인의 신호라인들에 공급되는 교류 신호의 위상 및 진폭이 완전히 일치되는 경우에 얻어질 수 있다.
한편, 표시장치의 화상이 표시되는 액티브 영역 외곽의 베젤영역에는 표시장치를 테스트하기 위한 각종 신호배선들과 정전기 방지를 위한 정전기 방전배선, 접지배선 등이 액티브 영역에 인접하여 배치된다.
액티브 영역의 가장자리에 배치되는 터치 및 공통전극들과 베젤영역에 배치된 이들 배선들 사이에는 프린지 필드(fringe field)에 의해 기생 정전용량이 형성되게 된다. 이렇게 형성된 프린지 필드 정전용량은 터치 노이즈로 작용하게 되어 터치 정밀도를 저하시키는 원인이 되었다.
도 1은 종래의 터치센서 내장형 표시장치의 터치영역(액티브 영역)의 중앙부에 터치가 수행된 상태에서의 터치 로우 데이터(raw data)를 나타낸 이미지이다.
도 1을 참조하면, 액티브 영역 하측의 베이스 라인의 터치 로우 데이터는 5,032로 나타났지만, 좌상부 코너의 로우 데이터는 8,327로, 우하부 코너의 로우 데이터는 11,723으로 나타났다. 도 1에 도시된 로우 데이터의 이미지로부터 액티브 영역의 중앙부에 터치가 수행되었음에도 불구하고(3360은 터치 전후의 로우 데이터의 차이값을 나타냄) 액티브 영역의 경계부를 따라 터치 로우 데이터가 높게 나타남을 알 수 있는데, 이는 액티브 영역 외측의 베젤영역에 배치된 게이트 신호 및 데이터 신호 등의 테스트용 배선들, 정전기 방전회로에 연결된 배선, 및 접지배선들과 액티브 영역 내에 배치된 터치 및 공통전극들 사이에 프린지 정전용량(fringe capacitance)이 형성되어 이들이 터치 노이즈(touch noise)로 작용하기 때문이다.
종래의 터치센서 내장형 표시장치에서는 이와 같이 터치가 수행되지 않은 위치의 터치 로우 데이터가 높아져 터치 위치를 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해소시킬 수 있는 터치센서 내장형 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르는 터치센서 내장형 표시장치는 표시패널, 복수의 픽셀전극들, 복수의 터치 및 공통전극들, 소스 및 터치 구동회로, 공급하는 게이트 구동회로 및 정전용량 차폐부를 포함한다. 표시패널은 액티브 영역과, 상기 액티브 영역 외측의 베젤영역을 포함하며, 1 프레임 기간을 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할하여 구동된다. 복수의 픽셀전극들은 상기 액티브 영역에 배치되며, 서로 교차하는 데이터라인들 및 게이트라인들에 의해 정의되는 영역에 배치된다. 복수의 터치 및 공통전극들은 상기 액티브 영역에 배치되며, 상기 픽셀전극들과 전계를 형성하도록 배치된다. 소스 및 터치 구동회로는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 데이터라인들에 접속된다. 게이트 구동회로는 상기 베젤영역에 배치되며, 상기 게이트라인들에 접속된다. 정전용량 차폐부는 상기 베젤영역에서 상기 액티브 영역을 에워싸도록 배치되며, 상기 소스 및 터치 구동회로에 연결된다.
또한, 본 발명에 따르는 터치센서 내장형 표시장치는 상기 정전용량 차폐부 외측의 베젤영역에 배치되는 테스트용 신호배선들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르는 터치센서 내장형 표시장치는 상기 정전용량 차폐부와 상기 테스트용 신호배선 사이에 배치되는 정전기 접지배선을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트용 신호배선들은 상기 게이트 라인들에 각각 접속되는 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 라인들에 각각 접속되는 데이터 테스트 배선들, 및 상기 터치 및 공통전극들에 각각 접속되는 터치 및 공통전극 테스트 배선들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 베젤영역의 일측 가장자리에는 상기 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 테스트 배선들, 상기 터치 및 공통전극 테스트 배선들, 및 상기 정전기 접지 배선의 일단부들이 각각 연결되는 제 1 패드들을 포함하는 제 1 패드부가 배치되고, 상기 베젤영역의 타측 가장자리에는 상기 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 테스트 배선들, 상기 터치 및 공통전극 테스트 배선들, 및 상기 정전기 접지 배선의 타단부들이 각각 연결되는 제 2 패드들을 포함하는 제 2 패드부가 배치된다.
또한, 정전용량 차폐부는, 상기 소스 및 터치 구동회로에 연결되는 차폐전압 공급배선, 및 상기 차폐전압 공급배선과 중첩되어 상기 차폐전압 공급배선에 접속되며, 상기 액티브 영역을 에워싸도록 배치되는 차폐전극을 포함한다.
또한, 차폐전극은 상기 액티브 영역의 중심부를 경계로 상기 액티브 영역의 좌반부를 에워싸도록 배치되는 제 1 차폐전극과, 상기 액티브 영역의 우반부를 에워싸도록 배치되는 제 2 차폐전극을 포함한다.
또한, 터치 구동기간 동안, 상기 복수의 터치 및 공통전극들에는 터치 구동신호가 공급되고, 상기 정전용량 차폐부에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급된다.
또한, 터치 구동기간 동안, 상기 복수의 터치 및 공통전극들에는 터치 구동신호가 공급되고, 상기 테스트용 신호배선들 및 상기 정전기 접지배선에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급된다.
본 발명에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면 액티브 영역의 가장자리에 배치되는 터치 및 공통전극들과 베젤영역에 배치되는 각종 배선들 사이에 형성되는 프린지 필드에 의한 기생 정전용량을 제거할 수 있으므로, 로드 프리 구동(Load Free Driving)에 의한 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 터치센서 내장형 표시장치의 터치영역(액티브 영역)의 터치 로우 데이터(raw data)를 나타낸 이미지,
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 터치 및 공통전극의 기본 구성을 개략적으로 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 베젤영역에 배치되는 각종 배선들과 패드들을 구체적으로 도시한 평면도,
도 5는 도 4에 도시된 일부 영역 A를 확대 도시한 평면도,
도 6은 도 4에 도시된 일부 영역 B를 확대 도시한 평면도,
도 7은 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간에 도 4의 베젤영역에 배치된 각종 배선들에 공급되는 신호들의 파형을 도시한 파형도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 터치센서 내장형 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시장치 내에 인셀 타입으로 내장된 터치센서들로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일례로서, 액정표시소자를 설명하지만 본 발명의 표시장치는 액정 표시장치에 한정되는 것은 아니라는 점에 주의하여야 한다.
우선, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 내장형 표시장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 내장형 표시장치는 표시패널(100), 소스 및 터치 구동회로(202), 게이트 구동회로(204), 타이밍 콘트롤러(104) 등을 포함한다.
표시패널(100)은 두 장의 유리기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(100)의 하부 기판에는 복수의 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 복수의 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수), 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 복수의 박막 트랜지스터들(TFT), 액정셀들(Clc)에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극(P), 픽셀전극(P)에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Cst), 및 터치 및 공통전극들(T)을 포함한 픽셀 어레이가 형성된다.
표시패널(100)의 픽셀들은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 픽셀전극(P)에 인가되는 데이터전압과, 터치 및 공통전극(T)에 인가되는 공통전압(Vcom)의 전압차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. 박막 트랜지스터들(TFT)은 게이트라인(G1~Gn)으로부터의 게이트펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 픽셀전극(P)에 공급한다.
표시패널(100)의 상부 유리기판(SUB2)에는 블랙매트릭스(BM), 컬러필터(R, G, B) 및 이들을 커버하는 오버코트층(OC) 등을 포함할 수 있다. 한편, 표시패널(100)의 하부 유리기판(SUB1)은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(100)의 하부 유리기판에 형성될 수 있다.
터치 및 공통전극(T)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 픽셀전극(P)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 터치 및 공통전극들(T)은 터치/공통 라우팅 배선들(W1~Wr)에 접속되어 공통전압(Vcom)을 공급 받을 수 있다.
표시패널(100)의 상부 유리기판(SUB2)과 하부 유리기판(SUB1) 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(100)의 상부 유리기판(SUB2)과 하부 유리기판(SUB1) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성될 수 있다.
소스 및 터치 구동회로(202)는 데이터 라인의 구동을 위한 소스 구동 IC(S-IC)와, 터치 및 공통전극의 구동 및 센싱을 위한 터치 드라이브 IC(T-IC)을 포함한다. 소스 구동 IC(S-IC)와 터치 드라이브 IC(T-IC)는 표시장치의 크기에 따라 각각 복수 개로 구성될 수 있다. 소스 구동 IC(S-IC)는 미리 설정된 디스플레이 기간 동안 아날로그 비디오 데이터전압을 출력한다.
소스 구동 IC는 타이밍 콘트롤러(104)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 그리고 소스 구동 IC는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 아날로그 비디오 데이터전압을 출력한다. 아날로그 비디오 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)(m은 자연수)에 공급된다.
터치 드라이브 IC(T-IC)는 터치 구동기간 동안 터치/공통라인들(W1~Wr)(r은 m보다 작은 자연수)을 통해 터치 및 공통전극들(T)에 터치 구동전압을 공급하고 터치/구동전극들(T)을 센싱하여 터치 여부 및 터치위치를 판별한다. 터치 구동기간은 1프레임 기간을 시분할한 기간으로, 1프레임 기간은 적어도 하나의 디스플레이 구동기간과 적어도 하나의 터치 구동기간으로 시분할 될 수 있다. 터치/구동전극들(T)의 구동 및 센싱은 자기 정전용량 방식이나 상호 정전용량 방식 어느 것도 가능하다.
게이트 구동회로(204)는 적어도 하나의 게이트 드라이브 IC(G-IC)를 포함한다. 게이트 구동 IC는 디스플레이 기간 동안 타이밍 콘트롤러(104)의 제어 하에 아날로그 비디오 데이터전압에 동기되는 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 아날로그 비디오 데이터전압이 기입되는 표시패널의 라인을 선택한다. 스캔펄스는 게이트 하이전압(VGH)과 게이트 로우전압(VGL) 사이에서 스윙하는 펄스로 발생된다. 스캔 구동회로(204)는 터치센서 구동 기간 동안 스캔펄스를 발생하지 않고 게이트 로우 전압을 게이트라인들(G1~Gn)에 지속적으로 공급한다. 따라서, 게이트라인들(G1~Gn)은 디스플레이기간 동안 게이트펄스를 픽셀들의 박막 트랜지스터(TFT)에 공급하여 표시패널(100)에서 데이터가 기입될 라인을 순차적으로 선택하고, 터치 구동 기간 동안 게이트 로우전압을 유지한다.
타이밍 콘트롤러(104)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 소스 및 터치 구동회로(202)와 스캔 구동회로(204)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 스캔 구동회로(204)의 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE), 쉬프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다. 소스 및 터치 구동회로(202)의 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 및 터치 구동신호(Touch Enable Signal, TDS) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(104)는 타이밍 제어신호들을 제어하여 1 프레임 기간을 적어도 하나의 디스플레이 기간과 적어도 하나의 터치 구동기간으로 시분할한다. 타이밍 콘트롤러(104)는 디스플레이 기간 동안 소스 및 터치 구동회로(202)의 소스 IC(S-IC)와 스캔 구동회로(204)의 출력을 인에이블시켜 비디오 데이터를 픽셀들에 표시한다. 타이밍 콘트롤러(104)는 터치 구동기간 동안 소스 및 터치 구동회로(202)의 터치 IC(T-IC)를 구동하여 터치 위치를 검출한다. 디스플레이 기간과 터치 구동기간은 표시패널(100)의 종류에 따라 패널 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 터치 및 공통전극들의 구성을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 터치 및 공통전극의 기본 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 3의 실시예는 자기 정전용량 방식 터치 및 공통전극의 구성을 나타낸 것으로, 설명을 간략히 하기 위해 터치 및 공통전극들과 터치/공통배선들 매우 간단히 구성하였다. 또한, 도 3에서는 자기 정전용량 방식 터치 및 공통전극을 예로 들어 설명하지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 상호 정전용량 방식으로 구현될 수도 있는 것은 명확하다. 상호 정전용량 방식 터치 및 공통전극의 구성은 이미 잘 알려져 있는 공지의 구성이므로 더 이상의 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치는 표시영역에 배치되는 복수의 터치 및 공통전극들(T11~T15, T21~T25, T31~T35, T41~T45), 상기 복수의 터치 및 공통전극들(T11~T15, T21~T25, T31~T35, T41~T45) 각각에 연결된 터치/공통 배선들(W11~W41, W12~W42, W13~W43, W14~W44, W15~W45), 및 터치/공통 배선들(W11~W41, W12~W42, W13~W43, W14~W44, W15~W45)에 연결되는 터치 구동 IC(T-IC)를 포함한다.
터치 구동 IC(T-IC)는 터치 구동기간 동안 복수의 터치 및 공통전극들(T11~T15, T21~T25, T31~T35, T41~T45)에 터치 구동전압을 공급하고, 터치/공통 배선들(W11~W41, W12~W42, W13~W43, W14~W44, W15~W45)을 통해 복수의 터치 및 공통전극들(T11~T15, T21~T25, T31~T35, T41~T45)을 센싱한 센싱 데이터를 수신한다. 이들 센싱 데이터는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 통해 분석된 후 좌표값으로 산출된다. 센싱 데이터의 처리를 통한 좌표값 산출은 터치 구동 IC(T-IC) 또는 별도의 터치 콘트롤러(도시 생략)를 통해 수행될 수 있다. 산출된 터치 위치의 좌표값 데이터는 외부의 호스트 시스템(도시생략)으로 전송한다. 호스트 시스템은 터치 위치의 좌표값이 지시하는 응용 프로그램을 실행한다.
다음으로, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 구성을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 베젤영역에 배치되는 각종 배선들과 패드들을 구체적으로 도시한 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 일부 영역 A를 확대 도시한 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 일부 영역 B를 확대 도시한 평면도이다. 도 4 내지 도 6에서 액티브 영역의 픽셀에 연결되는 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 터치 및 공통전극들에 연결되는 터치/공통배선들은 일반적인 구성이므로 설명을 간단히 하기 위해 생략하였다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 베젤영역(BA)에는 소스 및 터치 구동회로(202) 및 게이트 구동회로(204)와, 제 1 패드부(301) 및 제 2 패드부(302)가 배치된다.
소스 및 터치 구동회로(202)는 액티브 영역(AA)의 일측에 배치되어 액티브 영역(AA)의 픽셀들에는 데이터 라인들을 통해 데이터 전압을 공급하고, 터치 및 공통전극들에는 터치/공통 배선들을 통해 공통전압 및 터치 구동전압을 공급한다.
게이트 구동회로(204)는 게이트 라인들에 순차적으로 게이트 신호들을 공급한다.
제 1 패드부(301)는 외부로부터 테스트 신호를 입력받기 위한 제 1 패드들이 배치된 부분이고, 제 2 패드부(302)는 외부로부터 테스트용 배선들, 정전기 방전을 위한 배선, 및 접지배선에 신호를 공급하기 위한 제 2 패드들이 배치된 부분이다.
베젤영역(BA)에는 또한 액티브 영역(AA)과 베젤영역(BA)의 경계부로부터 외측으로 차폐전극(SP), 차폐전압 공급라인(SL), 테스트 및 정전기 방지용 트랜지스터 형성영역(TA), 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선(GT), 데이터 테스트 배선(DT), 및 접지 패턴(GP) 등이 배치된다.
차폐전극(SP)은 액티브 영역(AA)에 가장 가깝게 배치된다. 차폐전극(SP)은 액티브 영역(AA)을 에워싸도록 하나의 패턴으로 배치될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 액티브 영역(AA)을 중심부를 경계로 좌우로 분할되어 좌측 차폐전극(SP)과 우측 차폐전극(SP)으로 배치될 수 있다. 차폐전극이 좌측 차폐전극(SP)과 우측 차폐전극(SP)으로 분할되어 배치될 경우 차폐전압 공급라인(SL)을 통해 공급되는 차폐전압이 양쪽으로 균등하게 공급되므로, 하나의 차폐전극에 하나의 차폐전압 공급라인을 통해 차폐전압이 공급되는 경우보다 저항을 줄일 수 있는 이점이 있다.
차폐전압 공급라인(SL)은 차폐전극(SP)과 다른 층에서 차폐전극(SP)과 중첩되도록 배치되며, 적어도 하나의 콘택홀(CH)을 통해 차폐전극(SP)에 접속된다. 차폐전압 공급라인(SL)은 터치 구동기간 동안 터치 및 데이터 구동부(202)의 터치 구동 IC로(T-IC)부터 터치 및 공통전극들에 공급되는 터치 구동전압을 차폐전극(SP)에 공급한다.
도 4의 실시예에서, 좌측 차폐전극(SP)은 좌측 차폐전압 공급라인(SL)을 통해 소스 및 터치 구동회로(202)의 좌측 터치 구동IC(T-IC)에 접속된다. 우측 차폐전극(SP)은 우측 차폐전압 공급라인(SL)을 통해 소스 및 터치 구동회로(202)의 우측 터치 구동IC(T-IC)에 접속된다.
도4의 실시예와 달리 차폐전극(SP)은 분할되지 않고 하나로 배치될 수 있다. 이 경우, 차폐전극은 액티브 영역을 에워싸도록 배치된다.
차폐전극(SP) 외측에는 픽셀들의 테스트를 위한 박막 트랜지스터들과 정전기 방전회로용 트랜지스터들이 형성된 박막 트랜지스터 배치영역(TA)이 위치한다.
박막 트랜지스터 배치영역(TA) 외측에는 정전기 방전회로에 연결되는 정전기 접지배선(EG)이 배치된다.
정전기 접지배선(EG) 외측에는 게이트 라인들을 테스트하기 위한 게이트 테스트 배선들(GT)이 배치된다. 게이트 테스트 배선들(GT)은 액티브 영역(AA)에 배치되는 게이트 라인들에 각각 연결된다.
게이트 테스트 배선들(GT) 외측에는 데이터 라인들을 테스트하기 위한 데이터 테스트 배선들(DG)이 배치된다. 데이터 테스트 배선들(DG)은 액티브 영역(AA)에 배치되는 데이터 라인들에 각각 연결된다.
게이트 테스트 배선들(GT)과 데이터 테스트 배선들(DG)의 위치는 서로 뒤바뀔 수 있다.
데이터 테스트 배선들(DG) 외측에는 접지 패턴(GP)이 배치된다. 접지패턴(GP)은 외부로부터 유입되는 정전기를 차단하기 위한 것으로 베젤영역(BA) 최외측에서 다른 배선들을 에워싸도록 배치된다.
게이트 테스트 배선들(GT), 데이터 테스트 배선들(DG)의 각각의 일단부는 제 1 패드부(301)의 제 1 패드들에 접속되고, 타단부는 제 2 패드부(302)의 제 2 패드들에 접속된다.
정전기 접지 배선(EG)은 액티브 영역을 에워싸도록 배치되어 제 1 패드부(301)의 제 1 패드들에 양단이 접속된다. 접지패턴(GP)은 좌우 양측으로 분할될 수 있으며, 좌측 및 우측 접지패턴들(GP, GP) 각각의 일단부는 제 1 패드부(301)의 제 1 패드에 타단부는 제 2 패드부(302)의 제 2 패드에 각각 접속될 수 있다.
도 4에서 소스 및 터치 구동회로(202)와 제 1 패드부(301) 사이의 OLB(Outer Leading Block)(OLB)에는 리드배선들이 배치되어 소스 및 터치 구동회로(202)의 단자들과 제 1 패드부(301)의 제 1 패드들을 서로 연결시켜 외부 회로와 신호를 송수신한다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치에서 베젤영역에 배치된 각종 배선들에 공급되는 신호에 의해 얻어지는 효과에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간에 도 4의 베젤영역에 배치된 각종 배선들에 공급되는 신호들의 파형을 도시한 파형도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치에서, 1프레임 기간의 터치 구동기간(TP) 동안 소스 및 터치 구동회로(202)의 터치 구동IC(T-IC)는 타이밍 콘트롤러(104)로부터의 터치 구동신호(TDS)에 따라, 베젤영역(BA)에 배치된 차폐전압 공급라인(SL), 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 데이터 테스트 배선들(DT)에 터치 및 공통전극들(T)에 공급되는 터치 구동신호(TDS)와 동일한 위상과 진폭을 갖는 로드 프리 구동 신호(LFD)를 공급한다.
본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치에서, 차폐전압 공급라인(SL)에 공급되는 로드 프리 구동신호(LFD)는 소스 및 터치 구동회로(202)의 터치 구동IC(T-IC)를 통해 공급되고, 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 데이터 테스트 배선들(DT)에 공급되는 로드 프리 구동신호(LFD)는 제 1 패드부(301)의 제 1 패드들을 통해 외부로부터 공급될 수 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 소스 및 터치 구동회로(202)의 터치 구동IC(T-IC)가 충분한 단자들을 구비하고 있다면, 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 데이터 테스트 배선들(DT)을 소스 및 터치 구동회로(202)의 터치 구동IC(T-IC)에 연결한 후 터치 구동IC(T-IC)로부터 로드 프리 구동신호(LFD)를 공급할 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 일체형 표시장치에 의하면, 터치 구동기간 동안, 액티브 영역(AA) 내의 터치 및 공통전극들(T)에 공급되는 터치 구동신호(TDS)과 동일 위상, 동일 진폭을 갖는 로드 프리 구동신호가 베젤영역에 배치된 차폐전압 공급라인(SL), 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 및 데이터 테스트 배선들(DT)에 모두 공급된다.
이와 같이 차폐전압 공급라인(SL)은 차폐전극(SP)에 접속되고, 차폐전극(SP)은 액티브 영역(AA)에 근접하여 액티브 영역(AA)을 에워싸도록 배치되며, 터치 구동기간(TP) 동안 액티브 영역(AA)의 터치 및 공통전극들(T)에 공급되는 터치 구동신호(TDS)와 동일 위상, 동일 진폭을 갖는 로드 프리 구동신호(LFD)가 차폐전극(SP)에 공급되므로, 가장 가까이 배치된 액티브 영역(AA)의 터치 및 공통전극들(T)과 베젤영역(BA)의 차폐전극(SP) 사이에는 기생 정전용량이 발생하지 않는다. 따라서, 베젤영역에 배치된 차폐전극(SP)과 터치 및 공통전극들 사이의 프린지 필드에 의한 기생 정정용량을 방지할 수 있어 터치 노이즈를 제거할 수 있으므로, 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
더욱이, 차폐전극 외측에 배치된 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 및 데이터 테스트 배선들(DT)에도 터치 구동기간(TP) 동안 액티브 영역(AA)의 터치 및 공통전극들(T)에 공급되는 터치 구동신호(TDS)와 동일 위상, 동일 진폭을 갖는 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급되므로, 액티브 영역(AA)의 터치 및 공통전극들(T)과, 베젤영역(BA)의 정전기 접지 배선(EG), 게이트 테스트 배선들(GT), 및 데이터 테스트 배선들(DT)의 어느 것 사이에도 기생 정전용량이 발생하지 않는다. 따라서, 베젤영역(BA)에 배치된 각종 배선들과 터치 및 공통전극들 사이의 프린지 필드에 의한 기생 정정용량을 방지할 수 있어 터치 노이즈를 제거할 수 있으므로, 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하 는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 실시예의 설명에서는 베젤영역에 정전기 접지배선과 게이트 및 데이터 테스트 배선들에 대해 설명되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 게이트 및 데이터 테스트 배선들 외에도 터치 및 공통전극 테스트 배선, 및 이들 테스트 배선의 인에이블 배선들이 베젤영역에 배치될 수 있으며, 이 경우, 이들 배선들에도 터치 구동기간 동안 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 소스 및 터치 구동회로가 하나인 경우를 예로 들어 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 표시패널의 크기 및 화질에 따라 소스 및 터치 구동회로는 2이상을 구비할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 표시패널 104: 타이밍 콘트롤러
202: 소스 및 터치 구동회로 204: 게이트 구동회로
AA: 액티브 영역 BA: 베젤 영역
EG: 정전기 접지 배선 GT: 게이트 테스트 배선
DT: 데이터 테스트 배선 GP접지 패턴
SP: 차폐전극 SL: 차폐전압 공급라인
TA: 박막 트랜지스터 배치영역 LFD: 로드 프리 구동신호
TDS: 터치 구동신호
T11~T15, T21~T25, T31~T35, T41~T45: 터치 및 공통전극
W11~W41, W12~W42, W13~W43, W14~W44, W15~W45: 터치/공통 배선

Claims (9)

  1. 액티브 영역과, 상기 액티브 영역 외측의 베젤영역을 포함하며, 1 프레임 기간을 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할하여 구동되는 표시패널;
    상기 액티브 영역에 배치되며, 서로 교차하는 데이터라인들 및 게이트라인들에 의해 정의되는 영역에 배치되는 복수의 픽셀전극들 및;
    상기 액티브 영역에 배치되며, 상기 픽셀전극들과 전계를 형성하도록 배치되는 복수의 터치/공통전극들;
    상기 베젤영역에 배치되며, 상기 데이터라인들에 접속된 소스 및 터치 구동회로;
    상기 베젤영역에 배치되며, 상기 게이트라인들에 접속된 게이트 구동회로; 및
    상기 베젤영역에서 상기 액티브 영역을 에워싸도록 배치되며, 상기 소스 및 터치 구동회로에 연결되는 정전용량 차폐부를 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량 차폐부 외측의 베젤영역에 배치되는 테스트용 신호배선들을 더 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정전용량 차폐부와 상기 테스트용 신호배선 사이에 배치되는 정전기 접지배선을 더 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 테스트용 신호배선들은 상기 게이트 라인들에 각각 접속되는 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 라인들에 각각 접속되는 데이터 테스트 배선들, 및 상기 터치 및 공통전극들에 각각 접속되는 터치 및 공통전극 테스트 배선들을 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베젤영역의 일측 가장자리에는 상기 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 테스트 배선들, 상기 터치 및 공통전극 테스트 배선들, 및 상기 정전기 접지 배선의 일단부들이 각각 연결되는 제 1 패드들을 포함하는 제 1 패드부가 배치되고,
    상기 베젤영역의 타측 가장자리에는 상기 게이트 테스트 배선들, 상기 데이터 테스트 배선들, 상기 터치 및 공통전극 테스트 배선들, 및 상기 정전기 접지 배선의 타단부들이 각각 연결되는 제 2 패드들을 포함하는 제 2 패드부가 배치되는 터치센서 내장형 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전용량 차폐부는,
    상기 소스 및 터치 구동회로에 연결되는 차폐전압 공급배선; 및
    상기 차폐전압 공급배선과 중첩되어 상기 차폐전압 공급배선에 접속되며, 상기 액티브 영역을 에워싸도록 배치되는 차폐전극을 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐전극은 상기 액티브 영역의 중심부를 경계로 상기 액티브 영역의 좌반부를 에워싸도록 배치되는 제 1 차폐전극과, 상기 액티브 영역의 우반부를 에워싸도록 배치되는 제 2 차폐전극을 포함하는 터치센서 내장형 표시장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 구동기간 동안, 상기 복수의 터치 및 공통전극들에는 터치 구동신호가 공급되고, 상기 정전용량 차폐부에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되는 터치센서 내장형 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 구동기간 동안, 상기 복수의 터치 및 공통전극들에는 터치 구동신호가 공급되고, 상기 테스트용 신호배선들 및 상기 정전기 접지배선에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되는 터치센서 내장형 표시장치.
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