KR20180046865A - 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서로 교차하도록 배치되는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들을 갖는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치에 관한 것으로, 상기 복수의 데이터 라인들을 통해 각각 데이터 신호가 공급되는 복수의 화소전극들; 및 상기 복수의 화소전극들과 중첩되도록 배치되며, 터치 구동신호가 인가된 후 센싱되는 터치전극을 포함한다.

Description

터치 센서 내장형 전계발광 표시장치{TOUCH SENSOR INTEGRATED TYPE ELECTROLUMINESCENT DESPLAY DEVICE}
본 발명은 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치에 관한 것이다.
터치 센서는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광 표시장치(Electroluminescent Display), 전기영동 표시장치 등과 같은 평판형 표시장치에 설치되어 사용자가 표시장치를 보면서 터치 패널을 가압하여(누르거나 터치하여) 미리 정해진 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.
이러한 표시장치에 사용되는 터치 센서는 그 적용방식에 상판 부착형(add-on type) 터치 스크린 패널, 상판 내장형(on-cell type) 터치 스크린 패널, 및 내장형(integrated type, 또는 in-cell type) 터치센서로 구현될 수 있다.
상판 부착형 터치 스크린 패널은 평판 표시장치와 터치 패널을 개별적으로 제조한 후에, 평판 표시장치의 상판에 터치 패널을 부착하는 방식이다. 따라서, 상판 부착형 터치 센싱장치는 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 단점이 있었다.
한편, 상판 내장형(On-Cell type) 터치 스크린 패널의 경우, 이것이 전계발광 표시장치에 적용될 경우, 발광소자를 보호하기 위한 보호용 인캡슐레이터(encapsulator)가 상부에 구비되며, 이 보호용 인캡슐레이터 상에 터치 스크린 패널의 터치 전극들을 형성한다. 그러나, 상판 내장형 전계발광 표시장치의 경우 터치센서를 구성하는 터치전극 형성 공정시 고온의 증착공정 때문에 인갭슐레이터를 플라스틱 기판으로 적용할 수 없는 한계가 있다.
이와 같은 이유로 터치센서를 구성하는 터치전극을 인캡슐레이터 내부에 설치한 터치센서 내장형 전계발광 표시장치의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 터치전극을 인캡슐레이터 내부에 설치한 터치센서 내장형 전계발광 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명에 따르는 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치는 서로 교차하는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들, 상기 복수의 데이터 라인들을 통해 각각 데이터 신호가 공급되는 복수의 화소전극들; 및 상기 복수의 화소전극들과 중첩되도록 구성되는 터치 구동전극을 포함하며, 터치 구동신호가 인가된 후, 상기 터치전극을 센싱하여 터치위치가 검출된다.
상기 구성에서, 터치 구동신호는 상기 데이터 라인을 통해 상기 터치전극에 공급된다.
본 발명의 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 상기 복수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인과 평행한 터치라인을 더 포함하고, 상기 터치 구동신호는 상기 터치라인을 통해 상기 터치전극에 공급될 수 있다.
또한, 상기 터치라인은 상기 적어도 하나의 데이터 라인과 중첩될 수 있다.
또한, 상기 터치전극은 서로 연결된 복수의 분할 터치전극들로 이루어 질 수 있다.
또한, 상기 복수의 분할 터치전극들의 각각은 상기 복수의 화소전극들 각각에 대응하도록 위치한다.
또한, 상기 터치전극에 포함된 분할 터치전극들 중 서로 이웃하는 분할 터치전극들은 연결부에 의해 서로 연결된다.
또한, 본 발명의 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호를 공급하고, 상기 터치전극에 터치 구동신호를 공급하는 소스 및 터치 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소스 및 터치 구동부는 멀티플렉서를 통해 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터신호와 터치 구동신호 중 하나를 선택적으로 공급할 수 있다.
이와 달리 상기 소스 및 터치 구동부는 멀티플렉서를 통해 데이터신호를 상기 복수의 데이터 라인에 공급하고, 터치라인을 통해 터치 구동신호를 상기 터치전극에 공급할 수 있다..
또한, 상기 소스 및 터치 구동부는 1프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치센싱 기간으로 시분할한 상기 디스플레이 기간 동안, 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호들을 공급하고, 상기 터치센싱 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 터치 구동신호를 공급하며, 상기 터치센싱 기간 동안, 상기 복수의 게이트 라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급될 수 있다.
상기 복수의 데이터 라인과 상기 복수의 게이트 라인은 상기 복수의 화소전극에 대응하는 복수의 화소영역을 정의하고, 상기 복수의 분할 터치전극의 각각은 상기 복수의 화소영역과 각각 일치할 수 있다.
본 발명의 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 상기 복수의 화소전극과 상기 터치전극 사이에 배치되는 컬러필터를 더 포함할 수 있다.
상기 목적달성을 위한 본 발명에 따르는 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치는 복수의 화소영역을 정의하도록 서로 교차하는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들; 각각이 상기 복수의 데이터 라인들에 접속되며, 상기 복수의 화소영역들과 일치하는 복수의 화소전극들; 및 상기 터치전극을 센싱하여 터치위치가 검출되도록 상기 복수의 화소영역과 일치하는 터치전극을 포함할 수 있다.
상기 구성에서 1프레임 기간 동안 상기 데이터 신호들은 복수의 데이터 라인들에 공급되고, 터치 구동신호는 동시에 터치전극에 공급될 수 있다.
또한, 1프레임 기간을 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할한 후, 상기 디스플레이 구동기간 동안, 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호들이 공급되고, 상기 터치센싱 기간 동안 상기 터치전극들에 터치 구동신호가 공급되며, 상기 복수의 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급될 수 있다.
상기 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 화소영역 내에서 상기 분할 터치전극과 이격되어 배치되는 차광부를 더 포함할 수 있다.
상기 분할 터치전극과 상기 차광부는 브릿지 전극에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 복수의 데이터 라인과 상기 복수의 게이트 라인은 상기 복수의 화소전극에 대응하는 복수의 화소영역을 정의하고, 각 화소영역에는 발광부, 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인에 접속되어 상기 발광부의 발광량을 제어하는 셀 구동부를 더 포함하며, 상기 터치라인은 상기 터치전극에 터치 구동신호를 공급하고, 상기 셀 구동부에 기준전압을 공급하며, 상기 터치 구동신호와 상기 기준전압은 시분할로 공급될 수 있다.
상기 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 1프레임 기간을 디스플레이 기간, 터치센싱 기간, 및 보상기간으로 시분할하여 구동되며, 상기 디스플레이 기간 동안, 상기 게이트 라인들에는 스캔 신호가 공급되고, 상기 데이터 라인들에는 데이터 신호들이 공급되며, 상기 터치센싱 기간 동안, 상기 터치라인에는 상기 터치 구동신호가 공급되고, 상기 게이트 라인들, 상기 데이터 라인들, 상기 센싱라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되며, 상기 보상기간 동안, 상기 게이트 라인들에는 스캔 신호가 공급되고, 상기 데이터 라인들에는 데이터 신호들이 공급되며, 상기 센싱라인에는 센싱신호들이 공급될 수 있다.
본 발명에 따르는 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치에 의하면, 터치전극이 인캡슐레이터 내부에 배치되므로 터치전극이 외부로 노출되지 않아 손상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 고온 공정에서도 용이하게 적용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 내장형 전계발광 표시장치를 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 1 예를 도시한 등가 회로도,
도 3은 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 1 예의 변형 예를 도시한 등가 회로도,
도 4는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예를 도시한 등가 회로도,
도 5는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예의 변형 예를 도시한 등가 회로도,
도 6은 도 2 및 도 4에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도,
도 7은 도 4 및 도 5에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도,
도 8은 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 3 예를 도시한 등가 회로도,
도 9는 도 8에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도,
도 10은 도 1에 도시된 하나의 터치전극에 대응하는 영역을 구체적으로 도시한 평면도,
도 11는 도 10에 도시된 터치센서 내장형 전계발광 표시장치의 1화소의 예를 개략적으로 도시한 평면도,
도 12a는 도 11의 I-I' 라인을 따라 취한 단면도,
도 12b는 도 11의 II-II' 라인을 따라 취한 단면도,
도 13은 도 10에 도시된 터치센서 내장형 전계발광 표시장치의 1화소의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도,
도 14a는 도 13의 I-I' 라인을 따라 취한 단면도,
도 14b는 도 13의 II-II' 라인을 따라 취한 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 나타낸다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지에 혼란을 줄 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
박막 트랜지스터는 PMOS 타입 또는 NMOS의 타입에 따라서 박막 트랜지스터의 소스전극, 드레인 전극을 지칭하는 그 위치가 서로 다를 수 있으므로, 아래의 상세한 설명에서, 기재된 구동 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 소스 전극이 될 수 있으며, 구동 박막 트랜지스터 및 스위칭 박막 트랜지스터의 소스 전극은 드레인 전극이 될 수 있음을 인지하여야 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따르는 터치 센서 내장형 표시장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치센서 내장형 전계발광 표시장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치는 타이밍 콘트롤러(110), 게이트 구동부(120), 소스 및 터치 구동부(130) 및 표시패널(160)이 포함된다.
타이밍 콘트롤러(110)는 외부로부터 공급된 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭신호(CLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 소스 및 터치 구동부(130)와 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 콘트롤러(110)는 1 수평 기간의 데이터 인에이블 신호(DE)를 카운트하여 프레임기간을 판단할 수 있으므로 외부로부터 공급되는 수직 동기신호(Vsync)와 수평 동기신호(Hsync)는 생략될 수 있다. 타이밍 콘트롤러(110)에서 생성되는 제어신호들에는 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와, 소스 및 터치 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 및 터치 인에이블 구동신호(Touch Enable Signal, TDS)가 포함될 수 있다. 이 경우, 타이밍 콘트롤러(110)는 타이밍 제어신호들을 제어하여 1 프레임 기간을 적어도 하나의 디스플레이 기간과 적어도 하나의 터치 센싱기간으로 시분할할 수 있다. 디스플레이 기간과 터치 센싱기간은 표시패널(100)의 종류에 따라 패널 특성을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 타이밍 콘트롤러(110)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트 구동전압의 레벨을 시프트시키면서 스캔신호를 생성한다. 게이트 구동부(120)는 표시패널(160)에 포함된 화소들(SP)에 연결된 게이트 라인들(GL1 ~ GLm)에 스캔신호를 공급한다.
소스 및 터치 구동부(130)는 내장되거나 별도로 구성된 멀티플렉서(MUX)를 통해 데이터 라인들(DL1~DLn)에 데이터신호(DATA)나 터치 구동신호를 선택적으로 공급할 수 있다. 이와는 달리 소스 및 터치 구동부(130)는 데이터 라인들(DL1~DLn)에 데이터신호(DATA)를 공급하고, 별도의 터치라인에 터치 구동신호를 공급할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 구동과 터치센싱을 위한 구동이 독립적으로 수행될 수 있으므로 1프레임을 디스플레이 기간과 터치 센싱기간을 시분할할 필요는 없다.
1 프레임 기간이 디스플레이 기간과 터치 센싱기간으로 시분할 되는 경우, 디스플레이 기간 동안, 소스 및 터치 구동부(130)는 타이밍 콘트롤러(110)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(110)로부터 공급되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 병렬 데이터 체계의 데이터로 변환한다. 소스 및 터치 구동부(130)는 데이터신호(DATA)를 감마 기준전압에 대응하여 디지털신호를 아날로그신호로 변환한다. 또한, 소스 및 터치 구동부(130)는 표시패널(160)에 포함된 화소들(SP)에 연결된 데이터라인들(DL1 ~ DLn)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 한편, 소스 및 터치 구동부(130)는 터치 센싱기간 동안 후술하는 터치전극들에 터치 구동신호를 공급하고, 터치전극들을 센싱하여 터치여부 및 터치좌표를 검출할 수 있다.
표시패널(160)은 다양한 색의 빛을 발광하는 복수의 화소들(SP)과 함께 복수의 터치전극들(Tx)을 포함한다.
복수의 화소들(SP)에는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소가 포함되고, 경우에 따라 백색 화소 등이 포함될 수도 있다. 백색 화소가 포함된 표시패널(160)은 각 화소들(SP)의 발광층이 적색, 녹색 및 청색을 발광하지 않고 백색을 발광할 수 있다. 이 경우, 백색으로 발광된 빛은 색변환 필터(예: RGB 컬러필터)에 의해 적색, 녹색 및 청색으로 변환된다.
표시패널(160)에 포함된 화소들(SP)은 데이터신호(DATA) 및 스캔신호와 더불어 제 1 전원라인(EVDD)을 통해 공급된 고전위전압, 및 제 2 전원라인(EVSS)을 통해 공급된 저전위전압을 통해 공급된 초기화 전압을 기반으로 구동할 수 있다. 표시패널(160)은 소스 및 터치 구동부(130) 및 게이트 구동부(120) 등으로부터 공급된 구동신호에 대응하여 빛을 발광하는 화소들(SP)을 기반으로 특정 영상을 표시하게 된다.
다음으로, 도 2 및 도 3과, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 1 예 및 제 2 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 1 예를 도시한 등가 회로도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예를 도시한 등가 회로도이다. 도 6은 도 2에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도이고, 도 7은 도 3에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 1화소의 제 1 예는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터 라인(DL)에 접속되는 터치전극(Tx)을 포함한다.
셀 구동부(DU)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT), 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 라인(GL)에 접속된 게이트 전극, 데이터 라인(DL)에 접속된 소스전극, 및 제 1 노드(n1)에 접속되는 드레인 전극을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 전원 라인에 접속되는 소스전극, 제 1 노드(n1)에 접속되는 게이트 전극, 및 제 2 노드(n2)에 접속되는 드레인 전극을 포함한다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 제 1 노드(n1)에 접속되는 제 1 전극 및 제 2 노드(n2)에 접속되는 제 2 전극을 포함한다. 제 1 노드(n1)에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극, 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극, 및 스토리지 캐패시터(Cst)의 제 1 전극이 접속된다. 제 2 노드(n2)에는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극, 캐패시터(Cst)의 제 2 전극, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극이 접속된다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 셀 구동부(DU)의 제 2 노드(n2)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된다.
상술한 제 1 예의 화소 구성에서, 데이터 라인(DL)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 터치전극(Tx)에 접속되어 있으므로, 제 1 예의 화소구조를 갖는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 1 프레임 기간(1F)을 디스플레이 기간(DP)과 터치센싱 기간(TP)으로 시분할 구동할 수 있다.
디스플레이 기간(DP) 동안, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 라인(GL)에 스캔 신호(S)가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(Cst) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)를 통해 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류(I)를 제어함으로써 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(DT)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광을 유지하게 한다.
한편, 터치센싱 기간(TP) 동안에는 도 6에 도시된 바와 같이 데이터 라인(DL)에 터치 구동신호(TSP)가 공급되고, 게이트 라인(GL1~GLm)에는 터치 구동신호(TSP)와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급된다. 또한 센싱라인(SL1~SLn), 터치 센싱하고 있지 않는 다른 기준라인(Vref)들, 제 1 전원라인(EVDDn) 및 제 2 전원라인(EVSSn) 중 적어도 하나 이상의 라인에도 또한 터치 구동신호(TSP)와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급될 수 있다. 로드 프리 구동신호(LFD)는 터치 구동신호(TSP) 동일 위상, 동일 진폭의 신호가 될 수 있지만, 반드시 동일 위상, 동일 진폭의 신호로 한정되는 것은 아니다. 즉, 터치 전극과 표시패널(160)내에 존재하는 다른 전극들 간의 기생 정전용량의 영향을 최소화 하기 위한 신호라면, 로드 프리 구동신호(LFD)는 적절한 형태의 신호로 설정 될 수 있다.
터치전극(Tx)에 데이터 라인(DL)을 통해 터치 구동신호(TSP)가 공급된 후, 터치전극(Tx)을 센싱하면 터치 전과 터치 후의 터치전극(Tx)의 정전용량의 변화를 측정할 수 있으므로 터치여부 및 터치좌표를 구할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 1화소의 제 1 예의 변형 예는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터 라인(DL)과 나란하도록 배치되는 터치라인(TL)에 접속되는 터치전극(Tx)을 포함한다.
도 3의 예에서는, 터치전극(Tx)에 터치 구동신호(TSP)를 공급하기 위한 별도의 터치라인(TL)이 배치되는 점과, 이에 따라 1프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치센싱 기간으로 시분할 필요가 없는 점(도 7 참조)을 제외하고는 도 2의 예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복 설명을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략한다.
다음으로, 도 4 및 도 5와 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예 및 그 변형 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예를 도시한 등가 회로도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 2 예의 변형 예를 도시한 등가 회로도이다. 도 6은 도 4에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도이고, 도 7은 도 5에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 1화소의 제 2 예는 게이트 라인(GL), 센싱라인(SEN), 데이터 라인(DL), 제 1 전원라인(EVDD) 및 기준라인(Vref)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터 라인(DL)에 접속되는 터치전극(Tx)을 포함한다.
셀 구동부(DU)는 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터들(ST1, ST2), 구동 박막 트랜지스터(DT), 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이의 전압 차에 따라 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 구동 전류를 제어한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 노드(n1)에 접속된 게이트전극, 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 드레인전극, 및 제 2 노드(n2)에 접속된 소스전극을 구비한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이에 접속된다.
제 1 스위치 박막 트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호(S)에 응답하여 데이터라인(DL)과 제 1 노드(n1) 사이의 전류 흐름을 스위칭함으로써, 데이터 라인(DL) 상의 데이터 전압을 제 1 노드(n1)에 인가한다. 제 1 스위치 박막 트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)에 접속된 게이트전극, 데이터 라인(DL)에 접속된 드레인전극, 및 제 1 노드(n1)에 접속된 소스전극을 구비한다.
제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)는 센싱라인(SL)에 공급되는 센싱신호(SEN)에 응답하여 기준 라인(Vref)과 제 2 노드(n2) 사이의 전류 흐름을 스위칭함으로써, 기준 라인(Vref)에 공급되는 기준전압을 제 2 노드(n2)에 인가한다. 제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)는 센싱라인(SL)에 접속된 게이트전극, 기준 라인(Vref)에 접속된 드레인전극, 및 제 2 노드(n2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 셀 구동부(DU)의 제 2 노드(n2)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된다.
상술한 제 3 예의 화소 구성에서, 데이터 라인(DL)은 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 터치전극(Tx)에 접속되어 있으므로 제 3 예의 화소구조를 갖는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치에서는 도 6에 도시된 바와 같이 1프레임 기간(IF)을 디스플레이 기간(DP)과 터치센싱 기간(TP)으로 시분할 구동할 수 있다.
디스플레이 기간(DP) 동안, 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)에 스캔 신호(S)가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호(DATA)를 스토리지 캐패시터(Cst) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극으로 공급한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류(I)를 제어함으로써 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(ST1)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(DT)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광을 유지하게 한다.
한편, 터치센싱 기간(TP) 동안에는 도 6에 도시된 바와 같이 데이터 라인(DL)에 터치 구동신호(TSP)가 공급되고, 게이트 라인(GL1~GLm)에는 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급된다. 터치전극(Tx)에 데이터 라인(DL)을 통해 터치 구동신호(TSP)가 공급된 후, 터치전극(Tx)을 센싱하면 터치 전과 터치 후의 터치전극(Tx)의 정전용량의 변화를 측정할 수 있으므로 터치여부 및 터치좌표를 구할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 1화소의 제 2 예의 변형 예는 게이트 라인(GL), 센싱라인(SEN), 데이터 라인(DL), 제 1 전원라인(EVDD) 및 기준라인(Vref)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)와, 데이터 라인(DL)과 중첩 및 나란하도록 배치되는 터치라인(TL)에 접속되는 터치전극(Tx)을 포함한다.
도 5의 예에서는, 터치전극(Tx)에 터치 구동신호(TSP)를 공급하기 위한 별도의 터치라인(TL)이 배치되는 점과, 이에 따라 1프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치센싱 기간으로 시분할 필요가 없는 점(도 7 참조)을 제외하고는 도 4의 예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복 설명을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략한다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 3 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 8는 도 1에 도시된 전계발광 표시장치의 1화소에 대한 제 3 예를 도시한 등가 회로도이고, 도 9는 도 8에 도시된 등가 회로도에 공급되는 신호를 도시한 파형도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계발광 표시장치의 1화소의 제 3 예는 게이트 라인(GL), 센싱라인(SL), 데이터 라인(DL), 제 1 전원라인(EVDD) 및 기준라인(Vref)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)와, 기준라인(Vref)에 접속되는 터치전극(Tx)을 포함한다.
셀 구동부(DU)는 제 1 및 제 2 스위칭 박막 트랜지스터들(ST1, ST2), 구동 박막 트랜지스터(DT), 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이의 전압 차에 따라 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 구동 전류를 제어한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 노드(n1)에 접속된 게이트전극, 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 드레인전극, 및 제 2 노드(n2)에 접속된 소스전극을 구비한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이에 접속된다.
제 1 스위치 박막 트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호(S)에 응답하여 데이터라인(DL)과 제 1 노드(n1) 사이의 전류 흐름을 스위칭함으로써, 데이터 라인(DL) 상의 데이터 전압을 제 1 노드(n1)에 인가한다. 제 1 스위치 박막 트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)에 접속된 게이트전극, 데이터 라인(DL)에 접속된 드레인전극, 및 제 1 노드(n1)에 접속된 소스전극을 구비한다.
제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)는 센싱라인(SL)에 공급되는 센싱신호(SEN)에 응답하여 제 2 노드(n2)의 전압레벨을 센싱하여 기준 라인(Vref)에 공급한다. 제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)는 센싱라인(SL)에 접속된 게이트전극, 기준 라인(Vref)에 접속된 드레인전극, 및 제 2 노드(n2)에 접속된 소스전극을 구비한다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 셀 구동부(DU)의 제 2 노드(n2)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된다. 구동 박막 트랜지스터(DT)가 턴온되면 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 공급되는 전원전압이 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되고, 유기 발광 다이오드(OLED)는 광을 방출한다.
상술한 제 3 예의 화소 구성에서, 기준라인(Vref)은 제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)와 터치전극(Tx)에 접속되어 있으므로 제 3 예의 화소구조를 갖는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 도 9에 도시된 바와 같이 1프레임 기간(1F)을 디스플레이 기간(DP), 터치센싱 기간(TP), 및 보상기간(CD)으로 시분할로 구동될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 우선, 디스플레이 기간(DP) 동안, 게이트 라인(GL)에는 스캔신호(S)가 공급되고, 센싱라인(SL)에는 센싱신호(SEN)가 공급된다. 또한 제 1 전원라인(EVDD)에는 고전위 전원이 공급되고, 기준라인(Vref)에는 기준전압이 공급된다.
게이트 라인(GL)에 스캔신호(S)가 공급되면 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(ST1)는 턴온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호가 제 1 노드(n1)에 공급된다. 최초의 디스플레이 기간에서는 제 2 노드(n2)에 기준전압이 공급될 수 있도록 센싱라인(SL)을 통해 센싱신호(SEN)가 공급되며, 이에 따라 제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST)는 제 2 노드(n2)에 기준전압을 공급한다.
제 1 스위치 박막 트랜지스터(ST2)의 턴온에 의해 제 1 노드(n1)에 인가되는 데이터 신호의 전압과 기준전압의 차(최초 구동시), 또는 제 1 노드(n1)에 인가되는 데이터 신호의 전압과 이전 프레임에 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전극에 인가된 전압의 차(구동 중간)에 의해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 결정된다. Vgs의 값이 구동 박막 트랜지스터(DT)의 문턱 전압값보다 크면 구동 박막 트랜지스터(DT)는 턴온된다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 제 1 노드(n1)와 제 2 노드(n2) 사이의 전위가 동일해질 때까지 충전된다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 게이트 전극으로 공급되는 데이터 신호가 Vgs보다 크면 턴온되므로, 데이터 신호의 크기에 따라 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급되는 전류량을 제어할 수 있다. 따라서, 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 박막 트랜지스터(DT)로부터 공급되는 전류의 양에 따라 발광량을 조절할 수 있게 된다.
한편, 게이트 라인(GL)에 공급되는 스캔 신호의 공급이 중단되어 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(ST1)가 턴-오프되면 데이터 신호가 공급되지 않으나, 스토리지 캐패시터(Cst)가 충전되어 있으므로, 그 충전전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(DT)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류를 공급받을 수 있다. 따라서, 유기 발광 다이오드(OLED)는 구동 박막 트랜지스터(DT)에 데이터 신호가 공급되지 않더라도 발광을 유지하게 한다.
한편, 터치센싱 기간(TP) 동안에는 도 9에 도시된 바와 같이 기준 라인(Vref)에 터치 구동신호(TSP)가 공급되고, 게이트 라인(GL1~GLm), 데이터 라인(DL), 센싱라인(SL1~SLn), 터치 센싱하고 있지 않는 다른 기준라인(Vref)들, 제 1 전원라인(EVDDn) 및 제 2 전원라인(EVSSn) 중 적어도 하나 이상의 라인에는 터치 구동신호(TSP)와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급될 수 있다. 로드 프리 구동신호(LFD)는 터치 구동신호(TSP) 동일 위상, 동일 진폭의 신호가 될 수 있지만, 반드시 동일 위상, 동일 진폭의 신호로 한정되는 것은 아니다. 즉, 터치 전극과 표시패널(160)내에 존재하는 다른 전극들 간의 기생 정전용량의 영향을 최소화 하기 위한 신호라면, 로드 프리 구동신호(LFD)는 적절한 형태의 신호로 설정 될 수 있다.
터치전극(Tx)에 기준 라인(Vref)을 통해 터치 구동신호(TSP)가 공급된 후, 터치전극(Tx)을 센싱하면 터치 전과 터치 후의 터치전극(Tx)의 정전용량의 변화를 측정할 수 있으므로, 터치여부 및 터치좌표를 구할 수 있다. 이와 같이 터치센싱 기간(TP) 동안, 게이트 라인(GL1~GLm), 데이터 라인(DL), 센싱라인(SL1~SLn), 및 제 1 전원라인(EVDDn)에는 터치 구동신호(TSP)와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호(LFD)가 공급되므로, 터치전극(Tx)과 셀 구동부(DU)에 연결된 전원 및 신호라인들(즉, 게이트 라인(GL1~GLm), 데이터 라인(DL), 센싱라인(SL1~SLn), 및 제 1 전원라인(EVDDn)) 사이의 기생 정전용량이 최소화될 수 있어 터치센싱 기간 동안 발생할 수 있는 노이즈를 차단할 수 있다.
다음으로, 보상기간(CD) 동안 게이트 라인(GL1)에는 스캔 신호가, 데이터 라인(DL)에는 데이터 신호가, 센싱라인(SL1)에는 센싱신호가 각각 공급된다.
게이트 라인(GL)에 스캔신호(S)가 공급되면 제 1 스위칭 박막 트랜지스터(ST1)는 턴온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호가 제 1 노드(n1)에 공급된다. 또한, 센싱라인(SL)에 센싱신호가 공급되면, 제 2 스위치 박막 트랜지스터(ST2)가 턴온된다. 따라서, 제 2 노드(n2)에 연결된 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전압이 센싱되어 기준라인(Vref)으로 공급된다.
보상기간 동안에는 기준라인을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전압 레벨을 센싱할 수 있으며, 공지의 방법을 이용하여 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전압 레벨을 보상할 수 있다.
다음으로, 도 10을 참조하여, 터치전극과 화소들 사이의 관계를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 10은 도 1에 도시된 하나의 터치전극에 대응하는 영역을 구체적으로 도시한 평면도이다.
도 10을 참조하면, 복수의 데이터 라인들(DL1~DL7)과 복수의 게이트 라인들(GL1~GL3)의 교차에 의해 화소영역들이 정의된다. 각 화소영역들에는 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극을 구성하는 화소전극이 배치된다. 하나의 단위 터치전극(Tx)(하나의 터치위치를 검출하기 위한 터치전극, 편의상, 단위 터치전극(Tx)과 단위 터치영역(TA)을 도면 상에서 같이 표시함)은 각 화소영역에 배치된 화소전극과 중첩되도록 배치되는 분할 터치전극이 서로 연결되어 이루어진다. 서로 연결되는 분할 터치전극의 수를 많게 하면 단위 터치영역(TA)의 크기가 커지기 때문에 터치 정밀도가 낮아지고, 적게 하면 단위 터치영역의 크기가 작아지기 때문에 터치 정밀도가 높아 진다. 따라서, 본 발명에 따르면 터치 정밀도의 필요에 따라 단위 터치전극의 크기를 용이하게 설계할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 풀컬러를 구현하는 단위 화소전극이 R, G, B, W의 화소전극(Pr, Pg, Pb, Pw)으로 이루어지는 경우, 각 화소전극과 대략 비슷한 크기로 분할 터치전극(Tr, Tg, Tb, Tw)을 형성할 수 있지만, 분할 터치전극과 화소전극의 크기가 동일하여야 하는 것은 아니다.
하나의 터치영역(TA)에서, 서로 이웃하는 분할 터치전극들은 연결부(CP)에 의해 서로 연결되어 있다. 연결부(CP)는 데이터 라인(DL1)) 또는 게이트 라인(GL1)과 교차하는 교차부를 가지며, 기생 정전용량을 줄이기 위해 데이터 라인(DL1) 또는 게이트 라인(GL1)과 교차하는 영역을 분할 터치전극보다 좁게 형성할 수 있다. 교차부는 연결부(CP)보다 좁은 폭을 가질 수 있으며, 이 경우 데이터 라인(DL1) 또는 게이트 라인(GL1)과 연결부(CP) 사이의 기생 정전용량을 더욱 줄일 수 있다.
데이터 라인들(DL1~DL7) 중 첫 번째 데이터 라인(예를 들면, DL1)은 적어도 하나의 연결부(도 10의 예에서는 4개의 CP)를 통해 첫 번째 행 및 첫 번째 열에 배치된 하나의 터치영역(TA)내의 모든 분할 터치전극들(Tr, Tg, Tb, Tw)에 전기적으로 연결된다. 이와 유사하게, n 번째 데이터 라인(DLn)은 적어도 하나의 연결부를 통해 두 번째 행 및 첫 번째 열에 배치된 다른 터치영역(도시 생략)내의 모든 분할 터치전극들에 전기적으로 연결된다. 이와 같은 방식으로 데이터 라인과 터치영역 내의 분할 터치전극을 연결하면 디스플레이 구동과 터치 구동이 시분할 구동될 수 있으므로, 1 프레임 기간을 시분할 터치센싱 기간 동안 터치전극(Tx)은 데이터 라인(DL1)을 통해 터치 구동신호(TSP)를 공급받고, 터치전극(Tx)을 센싱하여 얻은 센싱 데이터를 데이터 라인(DL1)을 통해 소스 및 터치 구동부(130)에 공급할 수 있다.
터치라인(TL)이 별도로 구비되어 터치전극(Tx)과 연결되는 경우 시분할 구동은 불필요하므로, 터치센싱 기간 동안 터치전극(Tx)은 터치라인(TL)을 통해 터치 구동신호를 공급받고, 터치전극(Tx)을 센싱하여 얻은 센싱 데이터를 데이터 라인(DL1)을 통해 소스 및 터치 구동부(130)에 공급할 수 있다.
다음으로, 도 11 내지 도 12b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 화소구조의 예에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 11은 도 10에 도시된 터치센서 내장형 전계발광 표시장치의 1화소의 예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 12a는 도 11의 I-I' 라인을 따라 취한 단면도이고, 도 12b는 도 11의 II-II' 라인을 따라 취한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 복수의 화소영역을 포함하며, 각 화소영역은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)의 화소전극(Px)과, 데이터 라인(DL)에 접속되는 분할 터치전극(Tg)을 포함한다.
셀 구동부(DU)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT), 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 라인(GL)의 일부인 게이트 전극(GE), 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스전극(SSE), 및 드레인 전극(DDE)을 포함한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 연장되는 소스전극(DSE), 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SDE)이기도 한 게이트 전극(DGE), 및 화소전극(Px)에 접속되는 드레인 전극(DDE)을 포함한다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 기판(SUB) 상에는 차광부(LS)와, 차광부(LS)와 일정 간격을 두고 후술하는 화소전극(Px)과 중첩될 분할 터치전극(Tg)이 배치된다. 기판(SUB) 상에는 차광부(LS)와 분할 터치전극(Tg)을 커버하도록 버퍼층(BUF)이 적층된다.
버퍼층(BUF) 상에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 활성층(SA)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 활성층(DA)이 배치된다. 버퍼층(BUF) 상에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 활성층(SA)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 활성층(DA)을 커버하도록 층간 절연막(ILD)이 적층된다.
층간 절연막(ILD) 상에는 데이터 라인(DL) 및 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 소스전극(SSE) 및 드레인 전극(SDE)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전극(DSE) 및 드레인 전극(DDE)이 배치된다. 데이터 라인(DL)은 층간 절연막(ILD)과 버퍼층(BUF)을 관통하는 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되는 분할 터치전극(Tg)에 접속된다.
층간 절연막(ILD) 상에는 데이터 라인(DL)과, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 소스전극(SSE) 및 드레인 전극(SDE)과, 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전극(DSE) 및 드레인 전극(DDE)을 커버하도록 제 1 절연막(INS1)이 적층된다.
제 1 절연막(INS1) 상에는 화소영역 마다 컬러필터(CF)가 배치된다. 제 1 절연막(INS1) 상에는 컬러필터(CF)를 커버하고 평탄화를 위한 제 2 절연막(INS2)이 적층된다.
제 2 절연막(INS2) 상에는 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극을 형성하는 화소전극(Px)이 배치된다. 화소전극(Px)은 제 2 절연막(INS2) 및 제 1 절연막(INS1)을 관통하는 제 2 콘택홀(CH2을 통해 노출되는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DDE)에 접속된다.
화소전극이 배치된 제 2 절연막 상에는 화소전극(Px)을 노출시키는 개구부를 갖는 뱅크층(BN)이 적층된다.
다음으로, 도 13 내지 도 14b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 표시장치의 화소구조의 다른 예에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 13은 도 10에 도시된 터치센서 내장형 전계발광 표시장치의 1화소의 다른 예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 14a는 도 13의 I-I' 라인을 따라 취한 단면도이고, 도 14b는 도 13의 II-II' 라인을 따라 취한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 복수의 화소영역을 포함하며, 각 화소영역은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 제 1 전원라인(EVDD)에 접속된 셀 구동부(DU)와, 셀 구동부(DU)와 제 2 전원라인(EVSS) 사이에 접속된 유기 발광 다이오드(OLED)의 화소전극(Px)과, 터치라인(TL)에 접속되는 분할 터치전극(Tg)을 포함한다.
셀 구동부(DU)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT), 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 라인(GL)의 일부인 게이트 전극(GE), 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스전극(SSE), 및 드레인 전극(DDE)을 포함한다.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 제 1 전원라인(EVDD)으로부터 연장되는 소스전극(DSE), 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SDE)에 접속되는 게이트 전극(DGE), 및 화소전극(Px)에 접속되는 드레인 전극(DDE)을 포함한다.
도 12a, 및 도 12b를 참조하면, 기판(SUB) 상에는 차광부(LS)와, 차광부(LS)와 일정 간격을 두고 후술하는 화소전극(Px)과 중첩될 분할 터치전극(Tg)이 배치된다. 기판(SUB) 상에는 차광부(LS)와 분할 터치전극(Tg)을 커버하도록 버퍼층(BUF)이 적층된다.
버퍼층(BUF) 상에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 활성층(SA)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 활성층(DA)이 배치된다. 버퍼층(BUF) 상에는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 반도체 활성층(SA)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 반도체 활성층(DA)을 커버하도록 층간 절연막(ILD)이 적층된다.
층간 절연막(ILD) 상에는 데이터 라인(DL)과, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 소스전극(SSE) 및 드레인 전극(SDE)과, 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전극(DSE) 및 드레인 전극(DDE)이 배치된다.
층간 절연막(ILD) 상에는 데이터 라인(DL) 및 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 소스전극(SSE) 및 드레인 전극(SDE)과 구동 박막 트랜지스터(DT)의 소스전극(DSE) 및 드레인 전극(DDE)을 커버하도록 제 1 절연막(INS1)이 적층된다.
제 1 절연막(INS1) 상에는 화소영역 마다 컬러필터(CF)가 배치된다. 제 1 절연막(INS1) 상에는 컬러필터(CF)를 커버하고 평탄화를 위한 제 2 절연막(INS2)이 적층된다.
제 2 절연막(INS2) 상에는 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극을 형성하는 화소전극(Px)과, 데이터 라인(DL)과 일부분이 중첩되도록 터치라인(TL)이 배치된다. 터치라인(TL)은 제 2 절연막(INS2), 제 1 절연막(INS1), 층간 절연막(ILD), 및 버퍼층(BUF)을 관통하는 제 1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되는 분할 터치전극(Tg)에 접속된다. 화소전극(Px)은 제 2 절연막(INS2) 및 제 1 절연막(INS1)을 관통하는 제 2 콘택홀(CH2)을 통해 노출되는 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DDE)에 접속된다.
화소전극(Px)과 터치라인(TL)이 배치된 제 2 절연막(INS2) 상에는 화소전극(Px)을 노출시키는 개구부를 갖는 뱅크층(BN)이 적층된다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따르는 터치 센서 내장형 전계발광 표시장치에 의하면, 터치전극이 인캡슐레이터 내부에 배치되므로 터치전극이 외부로 노출되지 않아 손상을 방지할 수 있을 뿐 아니라 고온 공정에서도 용이하게 적용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 도 11 및 도 13의 예에서 1화소영역 내의 차광부(LS)와 분할 터치전극(Tx)은 전기적으로 서로 연결되지 않은 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 1화소영역 내의 차광부(LS)와 분할 터치전극(Tx)은 브릿지 전극을 통해 전기적으로 서로 연결될 수도 있다. 이 경우, 차광부의 영역만큼 터치전극(Tx)의 크기가 증가하므로, 터치 센싱영역이 증가하여 터치 정밀도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 설명된 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들은 제 1 절연층의 양측에 배치되는 것으로 설명하였으나, 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들 동일층에 배치하고, 서로 교차되는 부분에만 절연패턴을 형성하여 터치 구동전극들과 터치 센싱전극들이 쇼트되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 액티브 영역과 베젤영역을 구비하는 절연층은 그 일면으로부터 일정 깊이를 갖고, 제 1 방향을 따라 서로 나란하게 배열된 복수의 제 1 오목부들과, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 서로 나란하게 배열된 복수의 제 2 오목부들을 구비하도록 형성된다. 그리고, 터치 센싱전극들은 절연층의 복수의 제 1 오목부들에 각각 배치되고, 터치 구동전극들은 복수의 제 2 오목부들에 각각 배치될 수 있다. 이와 같이 터치 센싱전극들과 터치 구동전극들을 동일층에 배치하면 터치 스크린 패널의 두께를 얇게 할 수 있는 추가적인 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명에서는 터치 구동전극들과 제 1 터치패드들의 접속 및 터치 센싱전극들과 제 2 터치패드들의 접속이 직접 이루어지는 것으로 설명되어 있으나, 이는 설명이 불필요하게 길어지는 것을 방지하기 위한 것으로, 라우팅 배선들을 통해 서로 연결될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 기재된 내용에 의해 정해져야만 할 것이다.
110: 타이밍 콘트롤러 120: 게이트 구동부
130: 소스 및 터치 구동부 160: 표시패널
DU: 셀 구동부 DT: 구동 박막 트랜지스터
ST: 스위칭 박막 트랜지스터 Px: 화소전극
Tr, Tg, Tb, Tw: 분할 터치전극 Tx: 터치전극

Claims (20)

  1. 서로 교차하는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들;
    상기 복수의 데이터 라인들을 통해 데이터 신호가 공급되는 복수의 화소전극들; 및
    상기 복수의 화소전극들과 중첩되도록 구성되는 터치전극을 포함하며,
    터치 구동신호가 상기 터치전극에 인가된 후, 상기 터치전극을 센싱하여 터치위치가 검출되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 구동신호는 상기 데이터 라인을 통해 상기 터치전극에 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인과 평행한 터치라인을 더 포함하고,
    상기 터치 구동신호는 상기 터치라인을 통해 상기 터치전극에 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터치라인은 상기 적어도 하나의 데이터 라인과 중첩되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치전극은 서로 연결된 복수의 분할 터치전극들로 이루어지는 터치센서 내장형 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 분할 터치전극들 각각은 상기 복수의 화소전극들 각각에 대응하도록 배치되는 터치센서 내장형 표시장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 터치전극에 포함된 복수의 분할 터치전극들 중 서로 이웃하는 분할 터치전극들은 연결부에 의해 서로 연결되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호를 공급하고, 상기 터치전극에 터치 구동신호를 공급하는 소스 및 터치 구동부를 더 포함하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소스 및 터치 구동부는 멀티플렉서를 통해 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터신호와 터치 구동신호 중 하나를 선택적으로 공급하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 및 터치 구동부는 상기 멀티플렉서를 통해 데이터신호를 상기 복수의 데이터 라인들에 공급하고, 터치라인을 통해 터치 구동신호를 상기 터치전극에 공급하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 소스 및 터치 구동부는 1프레임 기간을 디스플레이 기간과 터치센싱 기간으로 시분할한 상기 디스플레이 기간 동안, 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호들을 공급하고, 상기 터치센싱 기간 동안 상기 복수의 데이터 라인들에 터치 구동신호를 공급하며,
    상기 터치센싱 기간 동안, 상기 복수의 게이트 라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인과 상기 복수의 게이트 라인은 상기 복수의 화소전극에 대응하는 복수의 화소영역을 정의하고,
    상기 복수의 분할 터치전극의 각각은 상기 복수의 화소영역과 각각 일치하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 화소전극과 상기 터치전극 사이에 배치되는 컬러필터를 더 포함하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  14. 복수의 화소영역을 정의하도록 서로 교차하는 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들;
    각각이 상기 복수의 데이터 라인들에 접속되며, 상기 복수의 화소영역들과 일치하는 복수의 화소전극들; 및
    상기 터치전극을 센싱하여 터치위치가 검출되도록 상기 복수의 화소영역과 일치하는 터치전극을 포함하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    1프레임 기간 동안 상기 데이터 신호들은 복수의 데이터 라인들에 공급되고, 터치 구동신호는 동시에 터치전극에 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    1프레임 기간을 디스플레이 구동기간과 터치 구동기간으로 시분할한 후, 상기 디스플레이 구동기간 동안, 상기 복수의 데이터 라인들에 데이터 신호들이 공급되고, 상기 터치센싱 기간 동안 상기 터치전극들에 터치 구동신호가 공급되며, 상기 복수의 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  17. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인들 및 복수의 데이터 라인들의 교차에 의해 정의되는 화소영역 내에서 상기 분할 터치전극과 이격되어 배치되는 차광부를 더 포함하는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분할 터치전극과 상기 차광부는 브릿지 전극에 의해 서로 연결되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인과 상기 복수의 게이트 라인은 상기 복수의 화소전극에 대응하는 복수의 화소영역을 정의하고,
    각 화소영역에는 발광부, 상기 데이터 라인 및 상기 게이트 라인에 접속되어 상기 발광부의 발광량을 제어하는 셀 구동부를 더 포함하며,
    상기 터치라인은 상기 터치전극에 터치 구동신호를 공급하고, 상기 셀 구동부에 기준전압을 공급하며, 상기 터치 구동신호와 상기 기준전압은 시분할로 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 터치센서 내장형 전계발광 표시장치는 1프레임 기간을 디스플레이 기간, 터치센싱 기간, 및 보상기간으로 시분할하여 구동되며,
    상기 디스플레이 기간 동안, 상기 게이트 라인들에는 스캔 신호가 공급되고, 상기 데이터 라인들에는 데이터 신호들이 공급되며,
    상기 터치센싱 기간 동안, 상기 터치라인에는 상기 터치 구동신호가 공급되고, 상기 게이트 라인들, 상기 데이터 라인들, 상기 센싱라인들에는 상기 터치 구동신호와 동일 위상, 동일 진폭의 로드 프리 구동신호가 공급되며,
    상기 보상기간 동안, 상기 게이트 라인들에는 스캔 신호가 공급되고, 상기 데이터 라인들에는 데이터 신호들이 공급되며, 상기 센싱라인에는 센싱신호들이 공급되는 터치센서 내장형 전계발광 표시장치.
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