KR20200002467A - 터치 디스플레이 패널, 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 터치 디스플레이 패널과 장치에 관한 것으로서, 터치 라인과 데이터 라인 사이에 공통 전극을 이용하여 실딩 패턴을 형성함으로써, 마스크 수를 증가하지 않고 터치 센싱 신호의 디스플레이 노이즈를 방지할 수 있는 구조를 제공한다. 또한, 공통 전극과 픽셀 전극이 중첩하는 영역을 제외한 영역에서 터치 라인과 공통 전극 사이에 터치 로드 저감층을 배치함으로써, 디스플레이 구동에 영향을 주지 않고 터치 라인의 로드를 저감시키며 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 한다.

Description

터치 디스플레이 패널, 터치 디스플레이 장치{TOUCH DISPLAY PANEL, TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 발명의 실시예들은 터치 디스플레이 패널과 터치 디스플레이 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이 장치, 유기발광 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치는 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널에 대한 사용자의 손가락 터치나 펜 터치를 인식하고 인식된 터치를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.
일 예로, 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 배치되거나 내장된 다수의 터치 전극들을 포함하고, 이러한 터치 전극들을 구동하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치 유무와 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 인식이 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널을 통해 영상 표시와 터치 센싱의 기능을 함께 제공함에 따라, 터치 센싱이 디스플레이 구동에 영향을 주거나 디스플레이 구동에 의해 터치 센싱의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 구동과 독립적으로 터치 센싱을 수행할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 디스플레이 구동에 따른 전압, 신호가 인가되는 전극이나 신호 라인에 의한 터치 센싱 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 터치 디스플레이 패널 및 장치의 마스크 수 증가를 최소화하며 터치 센싱 신호의 노이즈를 방지하는 구조는 갖는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은, 터치 라인의 로드를 저감시키며 터치 센싱을 위한 구조에 의한 디스플레이 구동 성능 저하를 방지할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들과, 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하는 다수의 터치 라인들과, 다수의 데이터 라인들과 다수의 터치 라인들 사이에 위치하고 일부분이 데이터 라인 및 터치 라인의 적어도 일부분과 중첩되도록 배치된 다수의 공통 전극들과, 다수의 공통 전극들 상에 위치하는 다수의 픽셀 전극들과, 다수의 공통 전극들 상에서 공통 전극과 픽셀 전극이 중첩하는 영역을 제외한 영역 중 적어도 일부 영역에 위치하고 공통 전극과 상기 터치 라인 사이에 배치된 터치 로드 저감층을 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 데이터 라인들과, 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하는 다수의 터치 라인들과, 다수의 데이터 라인들과 다수의 터치 라인들 사이에 위치하고 일부분이 데이터 라인 및 터치 라인의 적어도 일부분과 중첩하도록 배치된 다수의 공통 전극들과, 다수의 공통 전극들 상에 위치하는 다수의 픽셀 전극들과, 다수의 공통 전극들 상에 위치하고 공통 전극과 픽셀 전극이 중첩하는 영역을 제외한 영역 중 적어도 일부 영역에 배치된 터치 로드 저감층을 포함하는 터치 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동을 위한 신호 중 적어도 일부를 터치 전극으로 인가되는 터치 구동 신호에 기초하여 변조시켜줌으로써, 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행할 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 라인과 중첩되도록 배치되는 디스플레이 구동 신호 라인과 터치 라인 사이에 실딩 패턴을 배치함으로써, 터치 센싱 신호의 디스플레이 노이즈를 저감시킬 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동 신호 라인과 터치 라인 사이에 배치되는 실딩 패턴을 공통 전극(터치 전극)을 이용하여 배치함으로써, 마스크 수 증가를 최소화하며 터치 센싱 성능을 개선한 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 라인과 공통 전극(터치 전극) 사이에 터치 로드 저감층을 배치함으로써, 터치 라인의 로드를 저감시킬 수 있는 터치 디스플레이 패널과 장치를 제공할 수 있다. 또한, 공통 전극과 픽셀 전극이 중첩하는 영역에 터치 로드 저감층을 배치하지 않음으로써, 터치 센싱을 위한 구조에 의해 디스플레이 구동 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에 포함된 터치 전극의 배치 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱 타이밍에 따른 핑거 센싱과 펜 센싱의 다양한 타이밍의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 라인과 데이터 라인 사이의 기생 캐패시턴스와 이로 인한 터치 센싱 신호의 디스플레이 노이즈를 방지하기 위한 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 실딩 패턴과 터치 로드 저감층이 배치된 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 터치 디스플레이 장치의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 실딩 패턴과 터치 로드 저감층이 배치된 구조의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 터치 디스플레이 장치의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 실딩 패턴과 터치 로드 저감층이 배치된 구조의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 터치 디스플레이 장치의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 실딩 패턴과 터치 로드 저감층이 배치된 구조의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 터치 디스플레이 장치의 단면 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 터치 디스플레이 장치의 단면 구조의 다른 예시를 나타낸 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 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110)과, 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 터치를 센싱하는 터치 구동 회로(150)를 포함할 수 있다.
터치 디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 다수의 서브픽셀(SP)이 배치된다.
또한, 터치 디스플레이 패널(110)에는, 다수의 터치 전극(TE)이 배치되거나 내장될 수 있으며, 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(150)를 서로 전기적으로 연결하는 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 먼저 설명하면, 게이트 구동 회로(120)가 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)가 서브픽셀(SP)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압(Vdata)을 공급하여 서브픽셀(SP)이 영상 데이터의 계조에 해당하는 밝기를 나타내도록 함으로써 이미지를 표시한다.
구체적으로, 게이트 구동 회로(120)는, 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는, 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로(GDIC, Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 터치 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)는, 터치 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는, 컨트롤러(140)로부터 영상 데이터(또는 입력 데이터)를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압(Vdata)을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력하여 각각의 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(130)는, 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로(SDIC, Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.
컨트롤러(140)는, 영상 데이터와 함께 수직 동기 신호(VSYNC), 수평 동기 신호(HSYNC), 입력 데이터 인에이블 신호(DE, Data Enable), 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.
컨트롤러(140)는, 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 각종 제어 신호를 생성하고 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다.
일 예로, 컨트롤러(140)는, 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(GSP, Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(GSC, Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE, Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭(GSC)은 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 드라이버 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(SSP, Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(SSC, Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(SOE, Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 드라이버 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SSC)은 소스 드라이버 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 터치 구동 회로(150) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
각각의 서브픽셀(SP)은, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 터치 디스플레이 장치(100)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 터치 디스플레이 패널(110)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 터치 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)에는 액정이 배치된다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압(Vdata)이 인가됨에 따라 형성되는 전계에 의해 액정의 배열을 조정함으로써, 영상 데이터에 따른 밝기를 나타내며 이미지를 표시할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)과 터치 구동 회로(150)를 이용하여 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 디스플레이 패널(110)에 배치되는 터치 전극(TE)과 이러한 터치 전극(TE)을 구동하고 터치를 검출하는 터치 구동 회로(150)의 구조를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 터치 디스플레이 패널(110)에는 다수의 터치 전극(TE)과, 터치 전극(TE)을 터치 구동 회로(150)와 연결하는 다수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110) 상에 배치되거나, 내장될 수 있다. 그리고, 터치 전극(TE)은 디스플레이 구동을 위해 이용되는 전극이거나 터치 센싱을 위해 별도로 배치된 전극일 수 있다. 또한, 터치 전극(TE)은 투명한 통전극 형태를 갖거나, 불투명한 메시 형태를 가질 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110)에 내장되어 디스플레이 구동 시 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극(COM)일 수 있다.
즉, 공통 전극(COM)이 터치 디스플레이 패널(110)에 분할된 구조로 배치되어, 터치 센싱을 위한 터치 전극(TE)으로 이용될 수 있다. 따라서, 각각의 터치 전극(TE)은 다수의 서브픽셀(SP)과 중첩되어 배치될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)은 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동 회로(150)과 연결된다.
터치 구동 회로(150)은, 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)과 연결되는 터치 센싱 회로와, 터치 센싱 회로를 제어하며 터치를 검출하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러의 제어에 따라 터치 센싱 회로로 터치 구동 신호(TDS)를 공급하는 터치 전원 회로를 포함할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)의 적어도 일부는 데이터 구동 회로(130)와 일체로 구현될 수도 있다.
터치 센싱 회로는, 다수의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 다수의 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신한다. 이러한 터치 센싱 회로는, 디스플레이 구동 기간과 시분할된 기간에 터치 센싱을 수행할 수도 있고, 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱을 수행할 수도 있다.
이러한 터치 센싱 회로는, 터치 전극(TE)과 일대일로 연결되어 터치 센싱 신호(TSS)를 수신할 수 있다. 즉, 터치 센싱 회로는, 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 터치에 의해 발생하는 자기 정전 용량의 변화를 센싱할 수 있다.
또는, 터치 전극(TE)이 구동 전극과 센싱 전극으로 구분되어 배치되고, 터치 센싱 회로는 구동 전극 및 센싱 전극과 각각 연결될 수 있다. 이러한 경우, 터치 센싱 회로는 구동 전극으로 터치 구동 신호(TDS)를 출력하고 센싱 전극으로부터 터치 센싱 신호(TSS)를 수신하며, 터치에 의해 발생하는 구동 전극과 센싱 전극 사이의 상호 정전 용량의 변화를 센싱할 수 있다.
터치 센싱 회로는, 수신된 터치 센싱 신호(TSS)를 디지털 형태의 센싱 데이터로 변환하고 변환된 센싱 데이터를 터치 컨트롤러로 전송한다.
터치 컨트롤러는, 터치 센싱 회로의 구동을 제어하며 터치 센싱 회로로부터 센싱 데이터를 수신하고, 수신된 센싱 데이터를 기반으로 터치 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
즉, 터치 컨트롤러는, 센싱 데이터로부터 자기 정전 용량의 변화 또는 상호 정전 용량의 변화를 검출하고, 검출된 정전 용량의 변화에 기초하여 터치 유무와, 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 구동 회로(150)에 의한 터치 센싱은 전술한 바와 같이, 디스플레이 구동과 시분할된 기간에 수행되거나, 디스플레이 구동과 동시에 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 예시를 나타낸 것으로서, 시간적으로 분할된 기간에 디스플레이 구동과 터치 센싱이 수행되는 경우를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간 사이의 기간(예, 블랭크 기간)에 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극(TE)을 구동하여 터치 센싱을 수행할 수 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는, 하나의 영상 프레임마다 존재하는 수직 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다. 또는, 하나의 영상 프레임 내에 존재하는 다수의 수평 블랭크 기간 중 일부 수평 블랭크 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극을 터치 전극(TE)으로 이용하는 경우, 디스플레이 구동 기간에 터치 전극(TE)으로 공통 전압(Vcom)이 인가되고 터치 센싱 기간에 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 수 있다.
이러한 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압의 크기가 변화하는 펄스 형태의 신호일 수 있다.
여기서, 터치 센싱 기간에 디스플레이 구동이 수행되지 않으므로, 디스플레이 구동을 위한 전극, 신호 라인 등에는 전압이 인가되지 않거나 정전압 상태일 수 있다. 따라서, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있으며, 이러한 기생 캐패시턴스(Cp)로 인해 터치 센싱 신호(TSS)의 검출 성능이 저하될 수 있다.
이러한 터치 전극(TE)과 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스(Cp)를 방지하기 위하여, 터치 센싱 기간에 터치 전극(TE)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 센싱 기간에 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 데이터 전압(Vdata)을 공급할 수 있다. 그리고, 터치 센싱 기간에 게이트 라인(GL)은 게이트 로우 전압(VGL)이 인가된 상태이므로, 게이트 로우 전압(VGL)으로 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 신호가 출력될 수 있다.
이와 같이, 터치 센싱 기간에 터치 구동 신호(TDS)와 동일한 전압, 위상을 갖는 신호를 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 등으로 공급함으로써, 터치 전극(TE)과 신호 라인 사이의 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성되지 않도록 하여 터치 센싱 신호(TSS)의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍의 다른 예시를 나타낸 것으로서, 디스플레이 구동과 터치 센싱이 동시에 수행되는 경우를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동 기간과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있다.
여기서, 터치 센싱 기간은 디스플레이 구동 기간과 동일할 수도 있고 디스플레이 구동 기간 사이의 블랭크 기간일 수도 있다. 즉, 터치 센싱은 디스플레이 구동과 관계없이 독립적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱이 수행될 수도 있다.
터치 센싱이 디스플레이 구동과 동시에 수행되는 경우, 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다. 그리고, 디스플레이 구동을 위해 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되고, 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호의 출력에 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL) 등이 출력될 수 있다.
이때, 터치 디스플레이 패널(110)에 포함된 공통 전극(COM)이 터치 전극(TE)으로 이용되는 경우, 터치 전극(TE)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되므로 공통 전극(COM)과 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 픽셀 전극(PXL) 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않을 수 있다.
즉, 터치 구동 신호(TDS)는 시간에 따라 전압이 변화하므로, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성되지 않아 서브픽셀(SP)이 영상 데이터에 해당하는 밝기를 나타내지 못할 수 있다.
따라서, 데이터 라인(DL)으로 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조된 데이터 전압(Vdata)을 공급해줌으로써, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 사이에 영상 데이터에 대응하는 전압 차가 형성될 수 있도록 한다.
이러한 데이터 전압(Vdata)의 변조는, 일 예로, 데이터 구동 회로(130)에서 데이터 전압(Vdata)을 생성하기 위해 이용되는 감마 전압을 변조하는 방식을 통해 수행될 수 있다. 또는, 터치 디스플레이 패널(110)에 배치된 그라운드 전압을 변조시켜줌으로써 변조된 데이터 전압(Vdata)이 데이터 라인(DL)으로 공급되도록 할 수도 있다.
또한, 게이트 라인(GL)으로 공급되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조함으로써, 게이트 라인(GL)으로 변조된 스캔 신호가 인가되어 게이트 라인(GL)이 정상적으로 구동되도록 할 수 있다.
이와 같이, 데이터 라인(DL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 게이트 라인(GL)으로 인가되는 스캔 신호를 생성하기 위해 이용되는 게이트 하이 전압(VGH), 게이트 로우 전압(VGL)을 터치 구동 신호(TDS)에 기초하여 변조해줌으로써, 디스플레이 구동과 터치 센싱을 동시에 수행하도록 할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 디스플레이 구동과 터치 센싱의 타이밍에 따라 핑거 센싱(F/S) 또는 펜 센싱(P/S)을 수행하는 방식의 다양한 예시를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동만 수행할 수도 있고, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수도 있다. 그리고, 디스플레이 구동 기간 중 일부 기간 동안만 터치 센싱을 수행할 수도 있으며, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)을 서로 다른 기간에 수행하거나 동일한 기간에 수행할 수도 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)는, p번째 프레임에서와 같이, 한 프레임 동안 핑거 센싱(F/S) 및 펜 센싱(P/S)과 같은 터치 센싱을 수행하지 않고 디스플레이 구동만 수행할 수 있다.
또는, 터치 디스플레이 장치(100)는, q번째 프레임에서와 같이, 디스플레이 구동을 수행하는 기간 중 터치 센싱이 필요한 일부 기간 동안 핑거 센싱(F/S)이나 펜 센싱(P/S)과 같은 터치 센싱을 수행할 수 있다. 여기서, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)은 서로 중첩되지 않는 기간에 수행될 수도 있다.
또는, 터치 디스플레이 장치(100)는, r번째 프레임에서와 같이, 디스플레이 구동 기간에 터치 센싱을 수행할 수 있으며, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S)을 중첩된 기간 동안 수행할 수도 있다. 이러한 경우, 핑거 센싱(F/S)과 펜 센싱(P/S) 각각의 센싱 결과는, 터치 컨트롤러에 의해 정해진 알고리즘이나 센싱 위치에 따른 신호 분석을 통해 구분될 수 있다.
이러한 예시들뿐만 아니라, 디스플레이 구동과 터치 센싱(핑거 센싱, 펜 센싱)은 독립적으로 다양한 타이밍에 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동과 동시에 터치 센싱을 수행할 수 있으나, 이러한 경우, 디스플레이 구동을 위한 신호가 인가되는 신호 라인과 터치 라인(TL) 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스(Cp)로 인해 터치 센싱 신호(TSS)에 노이즈가 발생할 수 있다.
일 예로, 터치 라인(TL)과 동일한 방향으로 배치되는 데이터 라인(DL)에 의해 형성되는 기생 캐패시턴스(Cp)가 터치 센싱 신호(TSS)에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 디스플레이 구동과 독립적으로 터치 센싱을 수행하며, 디스플레이 구동을 위한 신호 라인과 터치 라인(TL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cp)와 이로 인한 터치 센싱 신호(TSS)의 디스플레이 노이즈를 방지하여 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 하는 방안을 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cp)와 이로 인한 터치 센싱 신호(TSS)의 디스플레이 노이즈를 방지하기 위한 구조를 개념적으로 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 데이터 라인(DL)이 일 방향으로 배치되고, 터치 라인(TL)도 데이터 라인(DL)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 이러한 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL)은, 개구율 확보를 위해 적어도 일부분이 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.
따라서, 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)과 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 터치 라인(TL) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성됨에 따라, 데이터 라인(DL)으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)의 변동에 의한 리플(Ripple)이 터치 라인(TL)을 통해 검출되는 터치 센싱 신호(TSS)에 노이즈를 유발할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 이러한 기생 캐패시턴스(Cp)에 의한 터치 센싱 신호(TSS)의 디스플레이 노이즈를 방지하기 위해, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에 배치되는 실딩 레이어(또는 실딩 패턴)를 포함한다.
이러한 실딩 패턴은, 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 사이에 배치되며, 일부분이 데이터 라인(DL) 및 터치 라인(TL)의 적어도 일부분과 중첩되도록 배치될 수 있다. 또한, 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL)이 중첩하는 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다.
이러한 실딩 패턴이 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 사이에 배치됨으로써, 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 사이에 직접적인 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 간의 기생 캐패시턴스(Cp)를 차단함으로써, 데이터 라인(DL)으로 인가된 데이터 전압(Vdata)의 변동에 의한 리플(Ripple)이 터치 센싱 신호(TSS)의 디스플레이 노이즈를 유발하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 실딩 패턴으로 터치 라인(TL)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호가 인가될 수 있다. 여기서, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수 및 위상과 동일한 주파수 및 위상을 갖는 신호일 수 있다. 그리고, 이러한 신호는 터치 구동 신호(TDS)의 진폭과 동일한 진폭을 가질 수도 있다. 즉, 실딩 패턴과 터치 라인(TL)으로 동일한 위상과 진폭을 갖는 신호가 인가될 수 있다.
이러한 실딩 패턴으로 인가되는 신호는, 터치 구동 회로(150) 또는 별도로 배치된 구동 회로로부터 출력되어 실딩 패턴으로 인가될 수 있다. 또는, 실딩 패턴이, 중첩되는 터치 전극(TE)과 컨택홀 등을 통해 연결됨으로써, 실딩 패턴으로 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
이와 같이, 실딩 패턴으로 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 신호가 인가됨에 따라, 실딩 패턴과 터치 라인(TL) 사이에 캐패시턴스가 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 실딩 패턴은 터치 라인(TL)을 통해 검출되는 터치 센싱 신호(TSS)에 영향을 미치지 아니하며, 데이터 라인(DL)의 전압 변동에 의한 리플(Ripple)이 터치 라인(TL)에 미치는 영향을 차단할 수 있다.
그러므로, 이러한 실딩 패턴을 통해, 데이터 라인(DL)에 의한 기생 캐패시턴스(Cp)가 터치 센싱 신호(TSS)에 노이즈로 작용하는 것을 방지하고, 터치 센싱 신호의 감도를 향상시켜 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 한다.
전술한 예시는, 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 사이에 실딩 패턴에 배치된 구조를 예시로 설명하고 있으나, 디스플레이 구동을 위한 신호 또는 전압이 인가되는 라인 중 터치 라인(TL)과 기생 캐패시턴스(Cp)를 형성할 수 있는 라인 상에도 실딩 패턴이 적용될 수도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 이러한 실딩 패턴의 적용으로 인한 마스크 수의 증가를 최소화하며 실딩 패턴을 배치할 수 있는 방안을 제공한다.
또한, 실딩 패턴이 적용된 구조에서 터치 라인(TL)의 로드를 저감시키며, 디스플레이 구동 성능의 저하를 방지할 수 있는 방안을 제공한다.
이하에서는, 도 7 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 패널(110)과 터치 디스플레이 장치(100)의 구체적인 구조를 설명한다.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 실딩 패턴이 배치된 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 세 개의 서브픽셀(SP)이 배치된 평면 구조의 예시를 나타낸 것이고, 도 8은 도 7에서 A-A', B-B', 및 C-C' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 기판(200) 상에 게이트 전극(201)이 배치되고, 게이트 전극(201) 상에 게이트 절연층(202)이 배치된다. 이러한 게이트 전극(201)은, 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되거나, 게이트 라인(GL)과 일체로 형성되며, 서브픽셀(SP)의 구동을 위한 스캔 신호가 인가될 수 있다.
게이트 절연층(202) 상에 액티브층(203), 소스/드레인 전극(204)이 배치되고, 소스/드레인 전극(204) 상에 적어도 하나의 제1 보호층(205)이 배치될 수 있다. 이러한 소스/드레인 전극(204)은, 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결되거나, 데이터 라인(DL)과 일체로 형성되며, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 픽셀 전극(PXL)으로 인가한다.
제1 보호층(205) 상에 평탄화층(206)이 배치될 수 있으며, 평탄화층(206) 상에 적어도 하나의 제2 보호층(207)이 배치될 수 있다.
제2 보호층(207) 상에 공통 전극(COM)이 배치되고, 공통 전극(COM) 상에 픽셀 절연층(208)과 픽셀 전극(PXL)이 배치될 수 있다. 픽셀 절연층(208)은, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 절연되도록 하며, 터치 라인(TL) 상에도 배치되어 터치 라인(TL)과 픽셀 전극(PXL)이 절연되도록 할 수 있다. 그리고, 픽셀 전극(PXL)은 제2 컨택홀(CH2)을 통해 소스/드레인 전극(204)과 연결되어, 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 공통 전극(COM)은, 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 터치 전극(TE)일 수 있다. 즉, 공통 전극(COM)은, 픽셀 전극(PXL)과 전계를 형성하여 디스플레이 구동이 수행될 수 있도록 하며, 디스플레이 구동 기간과 동시에 또는 시간적으로 분할된 기간에 터치 구동 신호(TDS)가 인가되어 터치 센싱이 수행되도록 할 수 있다.
따라서, 공통 전극(COM)은, 터치 라인(TL)과 전기적으로 연결되어 터치 라인(TL)을 통해 공급되는 터치 구동 신호(TDS)를 인가받을 수 있다.
이때, 공통 전극(COM)은, 일부분이 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극(COM)의 일부분이 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL)이 중첩하는 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다.
즉, 공통 전극(COM)은, 터치 전극(TE)의 기능을 제공함과 동시에, 일부분이 데이터 라인(DL)과 터치 라인(TL) 사이에 배치되어 실딩 패턴의 기능을 제공할 수 있다.
이와 같이, 공통 전극(COM)의 일부분이 실딩 패턴의 기능을 제공함에 따라, 마스크 수의 증가 없이 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cp)를 방지하기 위한 실딩 패턴을 구성할 수 있다.
여기서, 공통 전극(COM)과 터치 라인(TL) 사이에는, 터치 라인(TL)의 로드를 저감시켜주기 위한 터치 로드 저감층(300)이 배치될 수 있다. 이러한 터치 로드 저감층(300)은, 무기막(예, SiNx, SiO2 등)이나 유기막(예, N-PAC 등)을 이용하여 배치될 수 있으며, 공통 전극(COM)과 터치 라인(TL) 사이에 일정한 높이를 형성함으로써, 터치 라인(TL)의 로드를 저감시켜줄 수 있다.
그리고, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)은, 터치 로드 저감층(300)에 형성된 제1 컨택홀(CH1)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다수의 터치 라인(TL) 각각은, 터치 전극(TE)의 기능을 하는 공통 전극(COM) 중 하나의 공통 전극(COM)과 적어도 하나의 컨택홀을 통해 전기적으로 연결되며, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM) 사이에는 터치 로드 저감층(300)이 배치되므로, 터치 로드 저감층(300)에서 형성된 제1 컨택홀(CH1)을 통해 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 터치 로드 저감층(300)에서 제1 컨택홀(CH1)이 형성되지 않는 부분의 제1 너비(W1)는, 제1 컨택홀(CH1)이 형성되는 부분의 제2 너비(W2)보다 좁을 수 있다. 이와 같이, 제1 컨택홀(CH1)이 형성되는 부분의 제2 너비(W2)를 더 넓게 배치함으로써, 제1 컨택홀(CH1)을 용이하게 형성하도록 할 수 있다.
또한, 이러한 터치 로드 저감층(300)의 부분에 따른 너비는 각각의 터치 로드 저감층(300)마다 동일할 수 있다. 즉, 어느 하나의 터치 로드 저감층(300)에 제1 컨택홀(CH1)이 형성된 부분과 대응되는 부분은 모두 동일한 제2 너비(W2)를 갖도록 함으로써, 화질에 영향을 주는 것을 방지하도록 할 수 있다.
한편, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM) 사이에 배치되는 터치 로드 저감층(300)은, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 중첩하는 영역에는 배치되지 않을 수 있다.
이는 터치 로드 저감층(300)이, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치될 경우, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL) 사이의 거리가 증가하여 디스플레이 구동 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 액정 구동 영역(800)으로서, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 중첩하는 영역에는 터치 로드 저감층(300)이 배치되지 않도록 한다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에 공통 전극(COM)의 일부분이 배치되도록 함으로써, 공통 전극(COM)이 실딩 패턴의 기능을 제공하여 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있다.
또한, 공통 전극(COM) 상에는 터치 로드 저감층(300)이 배치되며, 이러한 터치 로드 저감층(300)은 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 중첩하는 영역을 제외한 영역에 배치될 수 있다.
그리고, 이러한 터치 로드 저감층(300)은, 공통 전극(COM)과 터치 라인(TL)이 중첩하는 영역에 배치될 수 있다.
이를 통해, 실딩 패턴과 터치 라인(TL) 사이의 로드를 저감시켜 터치 센싱의 성능을 개선하며, 터치 로드 저감층(300)의 배치로 인해 디스플레이 구동 성능에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
이러한 터치 로드 저감층(300)은, 도 7에 도시된 예시와 같이, 각각의 서브픽셀(SP)마다 배치될 수도 있다. 그러나, 경우에 따라, 터치 라인(TL)이 각각의 서브픽셀(SP)마다 배치되지 않을 수도 있으므로, 터치 라인(TL)의 하부에 위치하는 터치 로드 저감층(300)도 둘 또는 그 이상의 서브픽셀(SP)마다 하나씩 배치될 수도 있다.
도 9와 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 실딩 패턴과 터치 로드 저감층(300)이 배치된 구조의 다른 예시를 나타낸 것이다.
도 9는 인접한 세 개의 서브픽셀(SP)에서 하나의 터치 로드 저감층(300)이 배치된 평면 구조의 예시를 나타낸 것이고, 도 10은 도 9에서 D-D', E-E', 및 F-F' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 인접한 세 개의 서브픽셀(SP)이 배치된 영역에서 하나의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다. 즉, 터치 라인(TL)이 데이터 라인(DL)이 배치되는 영역마다 배치되지 않고, 일부 데이터 라인(DL) 상에만 배치될 수 있다.
그리고, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에는 공통 전극(COM)이 배치되어, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에 기생 캐패시턴스(Cp)가 형성되는 것을 방지해줄 수 있다.
또한, 터치 로드 저감층(300)은, 터치 라인(TL)이 배치되는 영역에서 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 터치 로드 저감층(300)은, 터치 라인(TL)이 배치되는 영역에만 배치될 수 있다.
이와 같이, 터치 라인(TL)이 일부 데이터 라인(DL) 상에만 배치되는 경우, 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에는 공통 전극(COM)의 저항을 감소시켜주기 위한 공통 전극 보상 패턴(400)이 배치될 수 있다.
이러한 공통 전극 보상 패턴(400)은, 데이터 라인(DL) 상에 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에서 공통 전극(COM)과 접촉하며 배치될 수 있다. 또한, 이러한 공통 전극 보상 패턴(400)은, 터치 라인(TL)과 동일한 물질로 배치될 수 있다.
즉, 터치 라인(TL)을 배치하는 공정에서, 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에 터치 라인(TL)과 동일한 물질로 공통 전극 보상 패턴(400)을 형성함으로써, 별도의 공정을 추가하지 않고 공통 전극(COM)의 저항을 감소시키는 구조를 제공할 수 있다.
한편, 공통 전극(COM)이 실딩 패턴의 기능을 제공하기 위해, 픽셀 전극(PXL)보다 하부에 배치되므로, 이러한 공통 전극(COM)을 배치하는 공정에서 픽셀 전극(PXL)과 소스/드레인 전극(204)을 연결하는 패턴을 형성할 수도 있다.
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 실딩 패턴과 터치 로드 저감층(300)이 배치된 구조의 또 다른 예시를 나타낸 것이다.
도 11은 픽셀 전극(PXL)이 연결 패턴(CP)을 통해 소스/드레인 전극(204)과 연결되는 평면 구조의 예시를 나타낸 것이고, 도 12는 도 11에서 G-G', H-H', 및 I-I' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 것이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 픽셀 전극(PXL)은, 소스/드레인 전극(204)과 직접 연결될 수도 있으나, 연결 패턴(CP)을 통해 연결될 수도 있다.
일 예로, 평탄화층(206) 상에 제2 보호층(207)이 배치되고, 제2 보호층(207) 상에 공통 전극(COM)이 배치된다.
이때, 평탄화층(206) 및 제2 보호층(207)의 적어도 일부분 상에 공통 전극(COM)과 절연된 연결 패턴(CP)이 배치될 수 있다. 그리고, 이러한 연결 패턴(CP)은, 공통 전극(COM)과 동일한 물질로 배치될 수 있다.
연결 패턴(CP) 상에는 픽셀 절연층(208)이 배치되고, 픽셀 절연층(208) 상에 픽셀 전극(PXL)이 배치된다. 그리고, 픽셀 절연층(208)에 형성된 제3 컨택홀(CH3)을 통해 픽셀 전극(PXL)과 연결 패턴(CP)이 연결될 수 있다.
따라서, 픽셀 전극(PXL)의 하부에 배치되는 공통 전극(COM)을 배치하는 공정에서 연결 패턴(CP)을 배치하고, 연결 패턴(CP)을 통해 픽셀 전극(PXL)과 소스/드레인 전극(204)이 연결되도록 함으로써, 픽셀 전극(PXL)을 용이하게 배치할 수 있다.
이때, 픽셀 전극(PXL)과 소스/드레인 전극(204)을 연결하기 위한 컨택홀이 증가함에 따라, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)을 연결하기 위한 제1 컨택홀(CH1)이 배치되는 영역이 다를 수 있다.
즉, 도11에 도시된 예시와 같이, 제1 컨택홀(CH1)이 게이트 전극(201)이 배치되는 영역에 배치되지 않고, 서브픽셀(SP)의 상단 영역에 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통해 픽셀 전극(PXL)과 소스/드레인 전극(204)을 연결하기 위한 컨택홀을 용이하게 형성할 수 있도록 한다.
또한, 터치 라인(TL)의 하부에 위치하는 터치 로드 저감층(300)은, 터치 로드 저감층(300)의 하부에 배치되는 공통 전극(COM)을 감싸는 형태로 배치될 수도 있다.
즉, 도 12에 도시된 G-G' 단면의 예시와 같이, 공통 전극(COM)이 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이의 기생 캐패시턴스(Cp) 형성을 방지할 수 있는 면적으로 배치되되, 터치 로드 저감층(300)이 공통 전극(COM)을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
이와 같이, 터치 로드 저감층(300)이, 공통 전극(COM)을 감싸는 형태로 배치됨으로써, 터치 로드 저감층(300)의 상부에 위치하는 터치 라인(TL)과 터치 로드 저감층(300)의 하부에 위치하며 그 터치 라인(TL)과 연결되지 않는 공통 전극(COM)이 서로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)의 단락을 방지할 수 있는 구조를 제공함으로써, 터치 라인(TL)과 터치 로드 저감층(300)의 너비의 자유도를 증가시켜 설계나 공정의 편의를 제공할 수 있다.
전술한 터치 라인(TL)과 터치 로드 저감층(300)의 공정 자유도의 효과는, 터치 라인(TL)과 터치 로드 저감층(300) 사이에 절연층을 추가적으로 배치함으로써 제공될 수도 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 실딩 패턴과 터치 로드 저감층(300)이 배치된 구조의 또 다른 예시를 나타낸 것이다.
도 13은 터치 라인(TL)의 하부에 터치 라인 절연층(209)이 배치된 평면 구조의 예시를 나타낸 것이고, 도 14는 도 13에서 J-J', K-K', 및 L-L' 부분의 단면 구조의 예시를 나타낸 것이며, 도 15는 도 13에서 M-M' 부분의 단면 구조의 예시로서 컬러 필터(CF) 부분을 포함하여 나타낸 것이다.
도 13과 도 14를 참조하면, 평탄화층(206) 상에 제2 보호층(207)이 배치되고, 제2 보호층(207) 상에 공통 전극(COM)이 배치된다. 그리고, 공통 전극(COM) 상에 터치 로드 저감층(300)이 배치되고, 터치 로드 저감층(300) 상에 터치 라인 절연층(209)이 배치될 수 있다.
이러한 터치 라인 절연층(209) 상에 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
따라서, 터치 라인 절연층(209)에 의해, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)이 절연될 수 있으므로, 터치 라인(TL)이나 터치 로드 저감층(300)의 설계의 자유도가 높아질 수 있다.
특히, 터치 라인(TL)이 공정상 터치 로드 저감층(300)의 측면까지 배치된 경우에도, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)의 단락을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 터치 라인 절연층(209)이 배치되는 경우에도, 데이터 라인(DL) 상에서 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에는 공통 전극 보상 패턴(400)이 터치 라인(TL)과 동일한 물질로 배치될 수 있다.
이때, 공통 전극(COM) 상에서 터치 로드 저감층(300)이 배치되지 않는 부분에는 터치 라인 절연층(209)이 공통 전극(COM)과 접촉하며 배치될 수 있다. 이러한 경우, 터치 라인 절연층(200)에 형성된 제4 컨택홀(CH4)을 통해 공통 전극 보상 패턴(400)과 공통 전극(COM)이 연결될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에 공통 전극(COM)을 배치하여 실딩 패턴의 기능을 제공함으로써, 마스크 수를 증가하지 않고 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있는 구조를 제공할 수 있도록 한다.
또한, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM) 사이에 터치 로드 저감층(300)을 배치함으로써, 터치 라인(TL)의 로드를 저감시킬 수 있도록 한다.
그리고, 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에 공통 전극 보상 패턴(400)을 배치하거나, 터치 라인(TL)의 하부에 터치 라인 절연층(209)을 배치하는 다양한 구조 등을 통해, 실딩 패턴과 터치 로드 저감층(300)이 배치된 구조에서 기능상의 이점이나 공정상의 편의를 제공하는 다양한 구조를 제공할 수 있도록 한다.
한편, 이러한 터치 로드 저감층(300)의 구조로 인해, 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)가 터치 로드 저감층(300)의 구조에 대응되도록 배치될 수 있다.
도 15를 참조하면, 데이터 라인(DL) 상에 터치 라인(TL), 터치 로드 저감층(300), 공통 전극 보상 패턴(400) 등이 배치되는 구조의 예시와, 그에 대응하는 컬러 필터(CF)와 블랙 매트릭스(BM)의 배치 구조의 예시를 나타낸 것이다.
구체적으로, 제1 데이터 라인(DL1), 제2 데이터 라인(DL2) 및 제3 데이터 라인(DL3)이 배치된 구조에서, 제1 데이터 라인(DL1) 상에 공통 전극(COM), 터치 로드 저감층(300), 및 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
즉, 터치 라인(TL)과 데이터 라인(DL) 사이에는 공통 전극(COM)이 배치되며, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)이 중첩하는 영역에는 터치 로드 저감층(300)이 배치될 수 있다. 또한, 이러한 터치 로드 저감층(300)은, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 중첩하는 영역에는 배치되지 않을 수 있다.
그리고, 제2 데이터 라인(DL2) 상에는 공통 전극(COM)과, 공통 전극 보상 패턴(400)이 배치될 수 있다. 즉, 터치 라인(TL)이 배치되지 않는 영역에 공통 전극 보상 패턴(400)을 배치함으로써, 공통 전극(COM)의 저항을 감소시켜줄 수 있다.
제3 데이터 라인(DL3) 상에는 공통 전극(COM)이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 공통 전극(COM)이 터치 전극(TE)으로 이용되므로, 공통 전극(COM)이 분할된 부분이 존재할 수 있다.
이와 같이, 터치 라인(TL), 터치 로드 저감층(300)이 배치된 구조에서, 터치 로드 저감층(300)으로 인해 서브픽셀(SP) 사이의 간격이 불균일할 수 있다.
이러한 경우, 서브픽셀(SP)의 사이마다 배치되는 블랙 매트릭스(BM)의 너비는 터치 로드 저감층(300)의 배치 여부에 따라 다를 수 있다.
일 예로, 터치 로드 저감층(300) 상에 배치되는 제1 블랙 매트릭스(BM1)는, 제3 너비(W3)를 갖고, 터치 로드 저감층(300)이 배치되지 않는 영역에 배치된 제2 블랙 매트릭스(BM2)와 제3 블랙 매트릭스(BM3)는, 제3 너비(W3)보다 좁은 제4 너비(W4)를 가질 수 있다.
따라서, 터치 로드 저감층(300)의 배치 여부에 따라 블랙 매트릭스(BM)의 너비를 다르게 함으로써, 터치 로드 저감층(300)이 시인되지 않도록 할 수 있다.
또한, 도 15에 도시된 예시와 같이, 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 및 제3 컬러 필터(CF3)가 개구되는 부분의 너비는 제5 너비(W5)와 같이 동일하게 함으로써, 터치 로드 저감층(300)이 배치되더라도 표시되는 이미지에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동을 위한 신호가 인가되는 라인과 터치 라인(TL) 사이에 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 인가되는 실딩 패턴을 배치함으로써, 터치 센싱 신호의 디스플레이 노이즈를 방지하여 디스플레이 구동과 동시에 수행하는 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있도록 한다.
또한, 이러한 실딩 패턴을 공통 전극(COM)을 이용하여 배치함으로써, 마스크를 추가하지 않고 실딩 패턴을 배치할 수 있도록 한다.
또한, 공통 전극(COM)과 픽셀 전극(PXL)이 중첩하는 영역을 제외한 영역에서, 터치 라인(TL)과 공통 전극(COM)이 중첩하는 영역에 터치 로드 저감층(300)을 배치함으로써, 터치 라인(TL)의 로드를 저감시키며 디스플레이 구동 성능에 영향을 주는 것을 방지할 수 있도록 한다.
즉, 터치 전극(TE)과 실딩 패턴의 기능을 제공하는 공통 전극(COM)을 배치하고, 공통 전극(COM) 상에 터치 로드 저감층(300), 터치 라인(TL)을 배치하는 공정을 통해, 마스크 수 증가를 최소화하며, 디스플레이 구동에 미치는 영향 없이, 터치 센싱의 성능을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 패널(110)과 터치 디스플레이 장치(100)를 제공한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 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 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치 110: 터치 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로 130: 데이터 구동 회로
140: 컨트롤러 150: 터치 구동 회로
200: 기판 201: 게이트 전극
202: 게이트 절연층 203: 액티브층
204: 소스/드레인 전극 205: 제1 보호층
206: 평탄화층 207: 제2 보호층
208: 픽셀 절연층 209: 터치 라인 절연층
300: 터치 로드 저감층 400: 공통 전극 보상 패턴

Claims (18)

  1. 다수의 데이터 라인들;
    상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하는 다수의 터치 라인들;
    상기 다수의 데이터 라인들과 상기 다수의 터치 라인들 사이에 위치하고, 일부분이 상기 데이터 라인 및 상기 터치 라인의 적어도 일부분과 중첩되도록 배치된 다수의 공통 전극들;
    상기 다수의 공통 전극들 상에 위치하는 다수의 픽셀 전극들; 및
    상기 다수의 공통 전극들 상에서, 상기 공통 전극과 상기 픽셀 전극이 중첩하는 영역을 제외한 영역 중 적어도 일부 영역에 위치하고, 상기 공통 전극과 상기 터치 라인 사이에 배치된 터치 로드 저감층
    을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나는,
    일부분이 상기 데이터 라인과 상기 터치 라인이 중첩하는 영역과 중첩되도록 배치된 터치 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 터치 라인들 각각은,
    상기 다수의 공통 전극들 중 하나의 공통 전극과 상기 터치 로드 저감층에 형성된 제1 컨택홀을 통해 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 로드 저감층은,
    제1 너비를 갖는 제1 부분과 상기 제1 너비보다 넓은 제2 너비를 갖는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 컨택홀은 상기 제2 부분에 위치하는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극으로 터치 구동 신호가 인가되고, 상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인으로 상기 터치 구동 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압이 인가되는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 라인들 중 상기 터치 라인과 중첩하는 데이터 라인 이외의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하고, 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극 상에서 상기 공통 전극과 접촉하며 배치된 공통 전극 보상 패턴을 더 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 공통 전극들과 상기 다수의 픽셀 전극들 사이에 위치하는 픽셀 절연층을 더 포함하고,
    상기 픽셀 절연층은,
    적어도 일부분이 상기 다수의 터치 라인들 상에 배치된 터치 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 터치 라인들과 상기 터치 로드 저감층 사이에 위치하는 터치 라인 절연층을 더 포함하고,
    상기 터치 라인 절연층은,
    적어도 일부분이 상기 터치 로드 저감층의 외면 및 상기 터치 로드 저감층의 아래에 위치하는 상기 공통 전극의 외면의 적어도 일부분을 감싸며 배치된 터치 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 라인들과 상기 다수의 공통 전극들 사이에 위치하는 평탄화층을 더 포함하고,
    상기 다수의 픽셀 전극들 각각은,
    상기 평탄화층에 형성된 제2 컨택홀을 통해 상기 다수의 데이터 라인들 중 하나의 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    적어도 일부분이 상기 제2 컨택홀에 배치되고, 상기 다수의 공통 전극들과 동일한 물질로 이루어지며, 상기 다수의 공통 전극들과 절연된 연결 패턴을 더 포함하고,
    상기 다수의 픽셀 전극들 각각은,
    상기 연결 패턴을 통해 상기 다수의 데이터 라인들 중 하나의 데이터 라인과 전기적으로 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 픽셀 전극들 상에 위치하는 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 더 포함하고,
    상기 다수의 터치 라인들과 대응되는 영역에 위치하는 상기 블랙 매트릭스의 너비는 다른 블랙 매트릭스의 너비보다 넓은 터치 디스플레이 장치.
  12. 다수의 데이터 라인들;
    상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하는 다수의 터치 라인들;
    상기 다수의 데이터 라인들과 상기 다수의 터치 라인들 사이에 위치하고, 일부분이 상기 데이터 라인 및 상기 터치 라인의 적어도 일부분과 중첩하도록 배치된 다수의 공통 전극들;
    상기 다수의 공통 전극들 상에 위치하는 다수의 픽셀 전극들; 및
    상기 다수의 공통 전극들 상에 위치하고, 상기 공통 전극과 상기 픽셀 전극이 중첩하는 영역을 제외한 영역 중 적어도 일부 영역에 배치된 터치 로드 저감층
    을 포함하는 터치 디스플레이 패널.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나는,
    일부분이 상기 데이터 라인과 상기 터치 라인이 중첩하는 영역과 중첩되도록 배치된 터치 디스플레이 패널.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 터치 로드 저감층은,
    상기 다수의 공통 전극들과 상기 다수의 터치 라인들 사이에 배치된 터치 디스플레이 패널.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 터치 라인들 각각은,
    상기 다수의 공통 전극들 중 하나의 공통 전극과 상기 터치 로드 저감층에 형성된 제1 컨택홀을 통해 전기적으로 연결된 터치 디스플레이 패널.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 터치 라인들 중 적어도 하나의 터치 라인으로 터치 구동 신호가 인가되는 기간 중 적어도 일부 기간 동안, 상기 다수의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인으로 상기 터치 구동 신호에 기초하여 변조된 데이터 전압이 인가되는 터치 디스플레이 패널.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 라인들 중 상기 터치 라인과 중첩하는 데이터 라인 이외의 데이터 라인들 중 적어도 하나의 데이터 라인 상에 위치하고, 상기 다수의 공통 전극들 중 적어도 하나의 공통 전극 상에서 상기 공통 전극과 접촉하며 배치된 공통 전극 보상 패턴을 더 포함하는 터치 디스플레이 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 공통 전극 보상 패턴은 상기 다수의 터치 라인들과 동일한 물질로 이루어진 터치 디스플레이 패널.
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