KR20210009894A - 디스플레이 장치 및 구동회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은 디스플레이 장치 및 구동회로에 관한 것으로서, 데이터 신호들을 전달하기 위한 다수의 데이터 라인과, 다수의 데이터 라인과 다른 방향으로 배치되며, 스캔 신호들을 전달하기 위한 다수의 게이트 라인과, 다수의 서브픽셀 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극과, 디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압이 인가되는 다수의 공통 전극과, 다수의 공통 전극과 연결되는 다수의 리드아웃 라인과, 게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하고, 다수의 포토 트랜지스터 각각의 제2 전극은 공통 전극과 전기적으로 연결되고, 다수의 포토 트랜지스터 각각의 제1 전극 및 게이트 전극 중 적어도 하나는 디스플레이 구동을 위한 게이트 라인 또는 공통 전극 등과 전기적으로 연결됨으로써, 포토 센서의 동작에 필요한 신호 라인들 중 일부 또는 전체를 구비하지 않고도, 포토 센서를 정상적으로 동작시켜 포토 센싱을 수행할 수 있고, 이를 통해, 개구율 및 투과율을 향상시켜줄 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치 및 구동회로에 관한 것이다.
요즈음, 디스플레이 장치는 영상이나 정보 등을 표시하는 디스플레이 기능 이외에, 사용자가 손가락이나 펜 등을 이용하여 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 기능을 제공할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치는 터치 기반의 입력 기능을 제공하기 위해서, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 센싱할 수 있어야 한다.
한편, 디스플레이 장치는, 매우 다양한 디자인으로 설계되고, 매우 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치는 저마다의 디자인과 환경에 적합한 다양한 입력 방식을 필요로 할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 터치 센싱 기능과 포토 센싱 기능을 효율적으로 신속하게 수행할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 디스플레이, 터치 센싱 및 포토 센싱을 효율적으로 수행할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 포토센서 구성의 효과적인 설계를 통해 높은 개구율 및 높은 투과율을 갖는 디스플레이 장치 및 구동회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 포토 센서의 동작에 필요한 신호 라인들 중 일부 또는 전체를 구비하지 않고도, 포토 센서를 정상적으로 동작시켜 포토 센싱을 수행할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 사용자에게 다양한 종류의 광 기반 입력을 가능하게 하는 디스플레이 장치 및 구동회로를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1 방향으로 배치되며, 데이터 신호들이 인가되는 다수의 데이터 라인과, 제2 방향으로 배치되며, 스캔 신호들이 인가되는 다수의 게이트 라인과, 다수의 서브픽셀 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극과, 디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압이 인가되는 다수의 공통 전극과, 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 다수의 리드아웃 라인과, 게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다수의 포토 트랜지스터 각각의 제2 전극은 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 포토 트랜지스터 각각의 제1 전극 및 게이트 전극 중 적어도 하나는 디스플레이 구동을 위한 게이트 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 제1 방향으로 배치되며, 데이터 신호들이 인가되는 다수의 데이터 라인과, 제2 방향으로 배치되며, 스캔 신호들이 인가되는 다수의 게이트 라인과, 다수의 서브픽셀 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극과, 디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압이 인가되는 다수의 공통 전극과, 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 다수의 리드아웃 라인과, 게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다수의 포토 트랜지스터 각각의 제2 전극은 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 포토 트랜지스터 각각의 게이트 전극은 해당 포토 트랜지스터의 제2 전극 또는 공통 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 게이트 라인 및 다수의 공통 전극을 포함하고, 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로를 제공 할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 포토 트랜지스터의 제1 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로와, 포토 트랜지스터의 제2 전극과 전기적으로 연결된 공통 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로와, 포토 트랜지스터의 게이트 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 제어 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 포토 트랜지스터의 제1 전극 및 게이트 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로와, 포토 트랜지스터의 제2 전극과 전기적으로 연결된 공통 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로를 포함하는 구동회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 포토 트랜지스터의 게이트 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로와, 포토 트랜지스터의 제2 전극과 전기적으로 연결된 공통 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로와, 포토 트랜지스터의 제1 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 구동 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로와, 포토 트랜지스터의 제2 전극 및 게이트 전극과 전기적으로 연결된 공통 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로와, 포토 트랜지스터의 제1 전극으로 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 구동 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 센서와 포토 센서를 동일한 리드아웃 라인을 통해 센싱하여 터치 센싱 기능과 포토 센싱 기능을 효율적으로 신속하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널 내에서 터치센서 구성과 포토센서 구성을 디스플레이 구동을 위한 구성들과 유기적으로 결합 및 설계하여 디스플레이, 터치 센싱 및 포토 센싱을 효율적으로 제공해줄 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동을 위한 구성, 터치센서 구성 및 포토센서 구성을 모두 포함함에도, 포토센서 구성의 효과적인 설계를 통해 높은 개구율 및 높은 투과율을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 포토 센서의 동작에 필요한 신호 라인들 중 일부 또는 전체를 구비하지 않고도, 포토 센서를 정상적으로 동작시켜 포토 센싱을 수행할 수 있다. 이를 통해, 개구율 및 투과율을 향상시켜줄 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자에게 다양한 종류의 광 기반 입력을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 기본 멀티 센서 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 기본 구조를 나타낸 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 광 조사 유무에 따른 포토 트랜지스터의 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 멀티 센싱 배선들의 배치도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 서브픽셀 회로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구현 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서 2개의 공통 전극이 배치된 영역을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 13는 도 12의 단위 영역에서 X-Y 부분의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 개구율 및 투과율 개선을 위한 포토 트랜지스터의 변경 구조들을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 33 내지 도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 3개의 서브픽셀 영역에서 컬러필터들의 배치를 나타낸 도면들이다.
도 37 내지 도 40는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 제공하는 다양한 종류의 광 기반 입력 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 기본 멀티 센서 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 기본 구조를 나타낸 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 센싱 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 광 조사 유무에 따른 포토 트랜지스터의 출력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 멀티 센싱 배선들의 배치도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 서브픽셀 회로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구현 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서 2개의 공통 전극이 배치된 영역을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 13는 도 12의 단위 영역에서 X-Y 부분의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 기본 구조를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널의 개구율 및 투과율 개선을 위한 포토 트랜지스터의 변경 구조들을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 단위 영역에 대한 평면도이다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터를 통한 누설 전류의 방향을 나타낸 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 포토 트랜지스터가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 33 내지 도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널에서, 3개의 서브픽셀 영역에서 컬러필터들의 배치를 나타낸 도면들이다.
도 37 내지 도 40는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 제공하는 다양한 종류의 광 기반 입력 환경을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)의 기본 멀티 센서 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 기본적인 디스플레이 기능 이외에, 터치 센싱 기능 및 포토 센싱 기능 등을 포함하는 멀티 센싱 기능을 제공할 수 있다.
사용자가 손가락이나 펜 등을 통해 디스플레이 패널(DISP) 상의 어떠한 지점(P1(X,Y))을 접촉 방식 또는 비 접촉 방식으로 터치하는 경우, 디스플레이 장치는, 터치 센싱 기능을 통해, 해당 지점(P1(X,Y))의 터치를 센싱하고, 센싱결과에 따른 프로세스(예: 입력, 선택, 응용프로그램 실행 등)를 실행할 수 있다.
사용자가 빔 발생기(BG)를 이용하여 디스플레이 패널(DISP) 상의 어떠한 지점(P2(X,Y))에 광을 조사하는 경우, 디스플레이 장치는, 포토 센싱 기능을 통해, 해당 지점(P2(X,Y))에서의 광 조사를 센싱하고, 센싱결과에 따른 프로세스(예: 입력, 선택, 응용프로그램 실행 등)를 실행할 수 있다.
빔 발생기(BG)는, 일 예로, 레이저 포인터, 리모컨 등에 포함될 수 있다. 빔 발생기(BG)는 직진성이 강한 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 빔 발생기(BG)는 레이저 광을 출력할 수 있다. 여기서, 일 예로, 빔 발생기(BG)에서 출사되는 레이저 광 등은 다양한 파장을 가질 수 있고, 다양한 색상을 띌 수도 있다.
디스플레이 장치는 디스플레이 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널(DISP), 데이터 구동회로(DDC), 게이트 구동회로(GDC), 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치는, 터치 센싱 기능 및 포토 센싱 기능을 포함하는 멀티 센싱 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널(DISP), 포토 구동회로(PDC), 멀티 센싱회로(MSC), 멀티 컨트롤러(MCTR) 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)은, 디스플레이 기능을 위하여, 다수의 데이터 라인(DL), 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 서브픽셀(SP)이 배치될 수 있다.
다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)은 서로 다른 방향으로 배치되어 서로 교차할 수 있다. 다수의 데이터 라인(DL)은 제1 방향(예를 들어, 열 방향 또는 행 방향)으로 배치될 수 있으며, 다수의 게이트 라인(GL)은 제1 방향과 다른 제2 방향(예를 들어, 행 방향 또는 열 방향_으로 배치될 수 있다. 아래에서는, 다수의 데이터 라인(DL)은 열 방향(세로 방향)으로 배치되고, 다수의 게이트 라인(GL)은 행 방향(가로 방향)으로 배치되는 것으로 가정한다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각은 구동 트랜지스터 및 픽셀 전극을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 전극에 인가된 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되어, 데이터 라인(DL)에서 공급된 데이터 신호(Vdata)를 픽셀 전극에 인가해줄 수 있다.
디스플레이 패널(DISP)은, 멀티 센싱 기능을 위하여, 다수의 공통 전극(COM), 다수의 리드아웃 라인(ROL), 다수의 포토센서(PS), 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치가 갖는 터치 센싱 구성은 터치센서의 역할을 하는 다수의 공통 전극(COM)을 포함할 수 있다. 터치 센싱 구성은, 터치 센서(터치 전극)의 역할을 하는 다수의 공통 전극(COM)과 함께, 다수의 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결된 리드아웃 라인(ROL)을 더 포함할 수 있다.
디스플레이 장치는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있고, 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-capacitance)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 셀프-캐패시턴스에 기반하여 터치를 센싱하는 것으로 가정한다.
한편, 예를 들어, 각 공통 전극(COM)은 개구부가 없는 판 형상의 전극이거나, 개구부들이 있는 메쉬 형태의 전극이거나, 하나 이상의 지점에서 꺾어진 형태의 전극 등일 수 있다.
디스플레이 장치가 갖는 포토 센싱 구성은 다수의 포토센서(PS)를 포함할 수 있다. 다수의 포토센서(PS) 각각은 포토 트랜지스터(PHT)을 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 다수의 포토센서(PS) 각각은 포토 캐패시터(Cs)를 더 포함할 수 있다.
포토 센싱 구성은, 다수의 포토센서(PS)와 함께, 다수의 포토 트랜지스터(PHT)로 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 전달하는 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL)을 더 포함할 수도 있으며, 경우에 따라서, 공통 전극(COM)과 리드아웃 라인(ROL)을 더 포함할 수도 있다.
다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각은, 포토 제어 신호(Vsto)가 인가되는 게이트 전극(PG)과, 포토 구동 신호(Vdrv)가 인가되는 제1 전극(PE1)과, 신호 출력 노드인 제2 전극(PE2) 등을 포함할 수 있다.
포토 캐패시터(Cs)는 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)과 게이트 전극(PG) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 포토 캐패시터(Cs)는 포토센서(PS)마다 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다.
포토 제어 신호(Vsto)는 포토 제어 라인(PCL)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에 인가될 수 있다. 포토 구동 신호(Vdrv)는 포토 구동 라인(PDL)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)에 인가될 수 있다. 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각은, 조사된 광에 반응하여 신호(Vs)를 제2 전극(PE2)으로 출력할 수 있다.
다수의 공통 전극(COM) 각각의 영역에는, 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다.
다수의 공통 전극(COM) 각각의 영역에 배치된 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 해당 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각이 조사된 광에 반응하여 제2 전극(PE2)으로 출력하는 신호(Vs)는 해당 공통 전극(COM)을 통해 해당 리드아웃 라인(ROL)으로 전달될 수 있다.
이러한 멀티 센싱 기능과 관련된 디스플레이 패널(DISP) 내 구성요소들을 터치 센싱 기능과 포토 센싱 기능 각각에 대하여 분류해보면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT), 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL)은 포토 센싱 기능에만 관련된 구성요소들이고, 다수의 공통 전극(COM) 및 다수의 리드아웃 라인(ROL)은, 기본적으로는, 터치 센싱 기능과 관련된 구성요소들이지만, 포토 센싱 기능을 위한 필수적인 구성요소들이기도 한다.
디스플레이 기능 및 멀티 센싱 기능을 구동회로들에 대하여 살펴본다.
먼저, 디스플레이 기능을 위한 디스플레이 구동회로들은, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하는 데이터 구동회로(DDC)와, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하는 게이트 구동회로(GDC)와, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)의 동작을 제어하는 디스플레이 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있으며, 다수의 공통 전극(COM)을 구동하는 멀티 센싱회로(MSC)를 더 포함할 수도 있다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동회로(DDC) 및 게이트 구동회로(GDC)를 제어한다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동회로(DDC)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 디지털 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
게이트 구동회로(GDC)는, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 게이트 신호(스캔 신호)를 다수의 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.
데이터 구동회로(DDC)는, 게이트 구동회로(GDC)에 의해 특정 게이트 라인(GL)이 열리면, 디스플레이 컨트롤러(DCTR)로부터 수신한 영상 데이터 신호를 영상 아날로그 신호로 변환하여 이에 대응되는 데이터 신호(Vdata)를 다수의 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어장치일 수 있으며, 타이밍 컨트롤러와 다른 제어장치일 수도 있다.
디스플레이 컨트롤러(DCTR)는, 데이터 구동회로(DDC)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 함께 집적회로로 구현될 수 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 다수의 데이터 라인(DL)으로 데이터 신호(Vdata)을 공급함으로써, 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다. 여기서, 데이터 구동회로(DDC)는 '소스 드라이버'라고도 한다.
이러한 데이터 구동회로(DDC)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(SDIC: Source Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털-아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼회로(Output Buffer Circuit) 등을 포함할 수 있다. 각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, 경우에 따라서, 아날로그-디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는, TAB (Tape Automated Bonding) 방식, COG (Chip On Glass) 방식, 또는 COF (Chip On Film) 방식 등으로 디스플레이 패널(DISP)에 연결될 수 있다.
게이트 구동회로(GDC)는, 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호(SCAN)를 순차적으로 공급함으로써, 다수의 게이트 라인(GL)을 순차적으로 구동한다. 여기서, 게이트 구동회로(GDC)는 '스캔 드라이버'라고도 한다.
여기서, 스캔 신호(SCAN)는 해당 게이트 라인(GL)을 닫히게 하는 오프-레벨 게이트 전압과 해당 게이트 라인(GL)을 열리게 하는 온-레벨 게이트 전압을 구성된다.
게이트 구동회로(GDC)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(GDIC: Gate Driver Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로(GDIC)는, COG (Chip On Glass) 방식, 또는 COF (Chip On Film) 방식 등으로 디스플레이 패널(DISP)에 연결될 수 있으며, GIP (Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이 패널(DISP)에 내장될 수도 있다.
데이터 구동회로(DDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일 측(예: 상측 또는 하측 등)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 상측과 하측 등)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동회로(GDC)는, 도 1에서와 같이, 디스플레이 패널(DISP)의 일 측(예: 좌측 또는 우측 등)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(DISP)의 양측(예: 좌측과 우측 등)에 모두 위치할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 장치, 유기 발광 디스플레이 장치, 또는 퀀텀 닷 디스플레이 장치 등의 다양한 타입의 표시장치일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)도 액정 디스플레이 패널, 유기 발광 디스플레이 패널, 또는 퀀텀 닷 디스플레이 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
디스플레이 패널(DISP)에 배치된 각 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 회로소자(예: 트랜지스터, 캐패시터 등)를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 패널(DISP)이 액정 디스플레이 패널인 경우, 각 서브픽셀(SP)에는 픽셀 전극이 배치되고, 픽셀 전극과 데이터 라인(DL) 사이에 구동 트랜지스터가 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 전극에 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 될 수 있으며, 턴-온 시, 데이터 라인(DL)을 통해 소스 전극(또는 드레인 전극)에 공급된 데이터 신호(Vdata)를 드레인 전극(또는 소스 전극)으로 출력하여, 드레인 전극(또는 소스 전극)에 전기적으로 연결된 픽셀 전극으로 데이터 신호(Vdata)를 인가해줄 수 있다. 데이터 신호(Vdata)가 인가된 픽셀 전극과 공통 전압(Vcom)이 인가된 공통 전극(COM) 사이에는 전계가 형성되고, 픽셀 전극과 공통 전극(COM) 사이에 캐패시턴스가 형성될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)의 구조는 패널 타입, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
다음으로, 멀티 센싱 기능을 위한 멀티 구동회로들은, 멀티 센싱회로(MSC), 포토 구동회로(PDC) 및 멀티 컨트롤러(MCTR) 등을 포함할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
포토 구동회로(PDC)는, 다수의 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 포토 트랜지스터(PHT)로 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 전달하는 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL)을 구동할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)로부터 센싱 데이터를 수신하여, 터치유무 및/또는 터치좌표를 검출하거나, 광 조사 유무 및/또는 광 조사 좌표(사용자가 광 조사를 통해 지정한 위치로서, 포토 좌표라고도 함)를 검출할 수 있다.
또한, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC) 각각의 구동 타이밍 등을 제어할 수도 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 다수의 공통 전극(COM)을 구동하고, 다수의 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다. 즉, 멀티 센싱회로(MSC)는, 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해 터치 구동 신호(TDS)를 다수의 공통 전극(COM)에 공급함으로써, 다수의 공통 전극(COM)을 구동할 수 있다.
포토 구동회로(PDC)는 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL)을 구동할 수 있다. 즉, 포토 구동회로(PDC)는 다수의 포토 제어 라인(PCL)으로 포토 제어 신호(Vsto)를 출력함으로써 다수의 포토 제어 라인(PCL)을 구동하고, 다수의 포토 구동 라인(PDL)으로 포토 구동 신호(Vdrv)를 출력함으로써 다수의 포토 구동 라인(PDL)을 구동할 수 있다.
이에 따라, 포토 제어 신호(Vsto)가 다수의 포토 제어 라인(PCL)을 통해 다수의 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에 인가될 수 있다. 포토 구동 신호(Vdrv)가 다수의 포토 구동 라인(PDL)을 통해 다수의 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)에 인가될 수 있다.
또한, 멀티 센싱회로(MSC)는, 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해, 다수의 공통 전극(COM) 각각으로부터 신호(ROS)를 검출함으로써, 다수의 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다. 여기서, 리드아웃 라인(ROL)을 통해 공통 전극(COM)으로부터 검출되는 신호(ROS)는 해당 공통 전극(COM)의 전기적인 상태를 나타낸다.
멀티 센싱회로(MSC)가 검출한 신호(ROS)는 사용자의 손가락 또는 펜 등의 터치에 따라 발생하는 신호일 수 있다. 이 신호는 터치유무 및/또는 터치좌표를 알아내는 필요한 신호일 수 있다.
또는, 멀티 센싱회로(MSC)가 검출한 신호(ROS)는 디스플레이 패널(DISP)에 광이 조사된 경우, 광 조사 위치에 배치된 포토 트랜지스터(PHT)에서 출력되는 신호일 수 있다. 이 신호는 광 조사 유무 및/또는 광 조사 위치(광 조사를 통한 사용자 지정 위치)를 알아내는 필요한 신호일 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해 검출된 신호(ROS)를 토대로 센싱 데이터를 생성하여 멀티 컨트롤러(MCTR)로 출력할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는, 센싱 데이터에 근거하여, 디스플레이 패널(DISP)에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 디스플레이 패널(DISP)에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표(포토 좌표)를 센싱하여 센싱 결과 정보를 출력할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기본 멀티 센서 구성을 설명하면, 공통 전극(COM) 등은 터치센서에 해당하고, 포토 트랜지스터(PHT) 및 포토 캐패시터(Cs)는 포토센서(PS)에 해당할 수 있다.
도 2를 참조하면, 다수의 공통 전극(COM)은 동일한 열에 배치되는 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2) 등을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 리드아웃 라인(ROL)은, 제1 공통 전극(COM1)과 멀티 센싱회로(MSC)를 전기적으로 연결해주는 제1 리드아웃 라인(ROL1)과, 제2 공통 전극(COM2)과 멀티 센싱회로(MSC)를 전기적으로 연결해주는 제2 리드아웃 라인(ROL2) 등을 포함할 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)의 영역에는 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다. 제1 공통 전극(COM1)의 영역에 배치된 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 제1 공통 전극(COM1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 공통 전극(COM2)의 영역에는 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다. 제2 공통 전극(COM2)의 영역에 배치된 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 제2 공통 전극(COM2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)은 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2)과 모두 중첩될 수 있다. 하지만, 제1 리드아웃 라인(ROL1)은 컨택홀(CNT_COM_ROL)을 통해 제1 공통 전극(COM1)과만 전기적으로 연결되고, 제2 공통 전극(COM2)과는 절연될 수 있다.
제2 리드아웃 라인(ROL2)은 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2)과 모두 중첩될 수 있다. 하지만, 제2 리드아웃 라인(ROL2)은 컨택홀(CNT_COM_ROL)을 통해 제2 공통 전극(COM2)과만 전기적으로 연결되고, 제1 공통 전극(COM1)과는 절연될 수 있다.
제1 공통 전극(COM1) 및 제2 공통 전극(COM2)은 동일한 열에 배치되므로, 제1 공통 전극(COM1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)과, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL)은 동일할 수 있다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 각각은 둘 이상의 데이터 라인(DL)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)의 기본 구조를 나타낸 평면도들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)은 표시 영역에 해당하는 액티브 영역(A/A)과, 액티브 영역(A/A)의 외곽 영역이고 비 표시 영역인 넌-액티브 영역(N/A)을 포함한다.
도 3 및 도 4는 디스플레이 패널(DISP)에서, 액티브 영역(A/A)의 일부와 넌-액티브 영역(N/A)의 일부가 있는 좌상측 영역에 대한 평면도들이다. 좌상측 영역은 데이터 구동회로(DDC) 및 인쇄회로기판 등을 통해 각종 신호들(데이터 신호, 게이트 구동 관련 전압, 공통 전압, 포토 구동 신호, 포토 제어 신호 등)이 공급되는 영역이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)에는, 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 리드아웃 라인(ROL)이 열 방향(세로 방향)으로 배치되고, 다수의 게이트 라인(GL), 다수의 포토 구동 라인(PDL) 및 다수의 포토 제어 라인(PCL)이 행 방향(가로 방향)으로 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 액티브 영역(A/A)에는 다수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 타입으로 배열된다. 다수의 서브픽셀(SP) 각각은 픽셀 전극(PXL)과 구동 트랜지스터(DRT)를 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)는 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 전극에 인가된 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되어, 데이터 라인(DL)에서 공급된 데이터 신호(Vdata)를 픽셀 전극(PXL)에 인가해줄 수 있다.
또한, 액티브 영역(A/A)에는, 다수의 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)는 1개의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수도 있고, 2개 이상의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수 있다.
이에 따르면, 포토 구동 라인(PDL)이 1개의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수도 있고, 2개 이상의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수 있다. 포토 제어 라인(PCL)이 1개의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수도 있고, 2개 이상의 서브픽셀(SP) 당 1개씩 할당될 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 1개의 서브픽셀 행마다 포토 트랜지스터들(PHT)이 1행 이상으로 배열될 수 있다. 즉, 2개의 서브픽셀 행의 사이마다 포토 트랜지스터들(PHT)이 1행 이상으로 배열될 수 있다. 이 경우, 2개의 서브픽셀 행 사이마다 1개 이상의 포토 구동 라인(PDL)과 1개 이상의 포토 제어 라인(PCL)이 배치될 수 있다.
다른 예를 들어, 2개의 서브픽셀 행마다 포토 트랜지스터들(PHT)이 1행 또는 2행으로 배열될 수 있다. 가령, 제1 서브픽셀 행, 제2 서브픽셀 행, 제3 서브픽셀 행 및 제4 서브픽셀 행이 순서대로 있는 경우, 제1 서브픽셀 행과 제2 서브픽셀 행 사이에는 1행 이상의 포토 트랜지스터들(PHT)이 배열되고, 제2 서브픽셀 행과 제3 서브픽셀 행 사이에는 포토 트랜지스터들(PHT)이 배열되지 않고, 제3 서브픽셀 행과 제4 서브픽셀 행 사이에는 1행 이상의 포토 트랜지스터들(PHT)이 배열될 수 있다. 이 경우, 제1 서브픽셀 행과 제2 서브픽셀 행 사이에는 1개 이상의 포토 구동 라인(PDL)과 1개 이상의 포토 제어 라인(PCL)이 배치되고, 제2 서브픽셀 행과 제3 서브픽셀 행 사이에는 포토 구동 라인(PDL)과 포토 제어 라인(PCL)이 배치되지 않고, 제3 서브픽셀 행과 제4 서브픽셀 행 사이에는 1개 이상의 포토 구동 라인(PDL)과 1개 이상의 포토 제어 라인(PCL)이 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 2개의 게이트 라인(GL) 사이에, 포토 트랜지스터들(PHT), 1개 이상의 포토 구동 라인(PDL) 및 1개 이상의 포토 제어 라인(PCL)이 배치될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 넌-액티브 영역(N/A)은 하나 이상의 더미 서브픽셀 행이 배치되는 더미 픽셀 영역(D/A)을 포함할 수 있다.
더미 픽셀 영역(D/A)은 액티브 영역(A/A)의 일 측 또는 양 측에만 있을 수도 있으며, 액티브 영역(A/A)의 모든 외곽에 존재할 수도 있다.
하나 이상의 더미 서브픽셀 행에 포함되는 다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP) 각각은 더미 픽셀 전극(DMY_PXL)을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP) 각각은 구동 트랜지스터(DRT)를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 더미 서브픽셀 행은 액티브 영역(A/A)에서의 서브픽셀 행과 동일하게 설계된다. 즉, 더미 게이트 라인(DMY_GL), 더미 픽셀 전극(DMY_PXL)이 배치되고, 경우에 따라서, 더미 데이터 라인(DMY_DL)이 배치될 수 있다.
여기서, 더미 데이터 라인(DMY_DL)은 데이터 라인(DL) 및/또는 공통 전극(COM)과 동일 물질로 구성될 수 있다. 더미 게이트 라인(DMY_GL)은 게이트 라인(GL) 등과 동일 물질로 구성될 수 있다.
다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP) 각각에 배치된 구동 트랜지스터(DRT)에서, 게이트 전극은 더미 게이트 라인(DMY_GL)과 연결되고, 소스 전극(또는 드레인 전극)은 더미 데이터 라인(DMY_DL)과 연결되고, 드레인 전극(또는 소스 전극)은 더미 픽셀 전극(DMY_PXL)과 연결될 수 있다. 다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP) 각각에 배치된 구동 트랜지스터(DRT)는 온-오프 동작을 할 수도 있고, 항상 오프 상태일 수도 있다. 더미 게이트 라인(DMY_GL)은 액티브 영역(A/A)에 인가되는 스캔 신호(SCAN)와 동일한 형태의 신호가 인가될 수도 있고, 플로팅 상태일 수도 있고, 항상 턴-오프 레벨 전압(예: 로우 레벨 전압)이 인가될 수도 있다.
액티브 영역(A/A)의 외곽에 더미 픽셀 영역(D/A)을 둠으로써, 빛 샘 유발 방지, 정전기 방지, 러빙(Rubbing) 얼룩 방지 등의 효과를 기대할 수 있다.
한편, 넌-액티브 영역(N/A) 내 더미 픽셀 영역(D/A)에도, 더미 포토 트랜지스터들(DMY_PHT)이 배치될 수 있으며, 더미 포토 구동 라인(DMY_PDL) 및 더미 포토 제어 라인(DMY_PCL)이 배치될 수 있다.
즉, 더미 픽셀 전극들(DMY_PXL) 또는 더미 게이트 라인(DMY_GL)과, 액티브 영역(A/A) 사이에, 더미 포토 트랜지스터들(DMY_PHT), 더미 포토 구동 라인(DMY_PDL) 및 더미 포토 제어 라인(DMY_PCL)이 배치될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 신호 공급 위치를 고려할 때, 디스플레이 패널(DISP)로 유입되는 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)가 행 방향(가로 방향)으로 배치된 다수의 포토 구동 라인(PDL)과 다수의 포토 제어 라인(PCL)으로 전달되기 위해서는, 디스플레이 패널(DISP)로 유입되는 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 행 방향(가로 방향)으로 배치된 다수의 포토 구동 라인(PDL)과 다수의 포토 제어 라인(PCL)으로 전달해주기 위한 열 방향(세로 방향)의 메인 포토 구동 라인(MPDL)과 메인 포토 제어 라인(MPCL)이 넌-액티브 영역(N/A)에 배치되어야 한다.
넌-액티브 영역(N/A)에 배치된 메인 포토 구동 라인(MPDL)은 다수의 컨택홀(CNT_DRV)을 통해 행 방향(가로 방향)으로 배치된 포토 구동 라인들(PDL)과 연결된다. 넌-액티브 영역(N/A)에 배치된 메인 포토 제어 라인(MPCL)은 다수의 컨택홀(CNT_STO)을 통해 행 방향(가로 방향)으로 배치된 포토 제어 라인들(PCL)과 연결된다.
도 3을 참조하면, 넌-액티브 영역(N/A) 내에서 더미 픽셀 전극들(DMY_PXL)을 포함하는 더미 서브픽셀들(DMY_SP)이 액티브 영역(A/A)과 가장 인접하게는 배치되므로, 메인 포토 구동 라인(MPDL)과 메인 포토 제어 라인(MPCL)은 더미 서브픽셀들(DMY_SP) 또는 더미 데이터 라인(DMY_DL) 등보다 더 외곽에 배치되어야 한다. 이로 인해, 넌-액티브 영역(N/A)의 폭이 커질 수밖에 없다. 즉, 더미 픽셀 영역(D/A)이 존재하는 경우, 액티브 영역(A/A)에 포토 센싱 구성이 배치되는 경우, 메인 포토 구동 라인(MPDL)과 메인 포토 제어 라인(MPCL)이 더미 픽셀 영역(D/A)의 외곽에 배치될 수밖에 없어서 베젤 사이즈가 증가할 수밖에 없다.
도 4를 참조하면, 넌-액티브 영역(N/A) 내 더미 픽셀 영역(D/A)이 존재하는 경우, 더미 서브픽셀들(DMY_SP) 각각의 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극(또는 드레인 전극)에 연결된 더미 데이터 라인들(DMY_DL)을 메인 포토 구동 라인(MPDL)과 메인 포토 제어 라인(MPCL)으로 활용함으로써, 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)의 전달을 위한 열 방향 배선들을 넌-액티브 영역(N/A)에 추가로 배치할 필요가 없다. 따라서, 메인 포토 구동 라인(MPDL)과 메인 포토 제어 라인(MPCL)에 의한 베젤 사이즈의 증가를 방지할 수 있다.
이러한 경우, 메인 포토 구동 라인(MPDL) 및 메인 포토 제어 라인(MPCL) 중 적어도 하나는 다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP)과 연결될 수 있다. 즉, 메인 포토 구동 라인(MPDL) 및 메인 포토 제어 라인(MPCL) 중 적어도 하나는 다수의 더미 서브픽셀(DMY_SP) 각각에 포함되는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극(또는 드레인 전극)과 연결될 수 있다.
또한, 이러한 경우, 메인 포토 구동 라인(MPDL) 및 메인 포토 제어 라인(MPCL)은 데이터 라인(DL)과 동일한 물질일 수 있다.
도 4를 참조하면, 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)은 게이트 라인(GL)과 동일한 방향으로 배치된다. 메인 포토 구동 라인(MPDL) 및 메인 포토 제어 라인(MPCL)은 게이트 라인(GL)과 교차하는 데이터 라인(DL)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에서는, 설명의 편의를 위하여, 리드아웃 라인들(ROL)과 전기적으로 연결되는 공통 전극들(COM)은 생략되었다. 각 공통 전극(COM)의 영역의 크기는 2개의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역의 크기 이상일 수 있다. 공통 전극(COM)의 구조는 뒤에서 더욱 상세하게 설명한다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 데이터 구동회로(DDC)의 채널 수를 줄일 수 있는 더블 레이트 구동(DRD: Double Rate Driving)을 수행하는 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(DISP)은 서브픽셀 행의 상하에 게이트 라인(GL)이 1개씩 배치되고, 1개의 데이터 라인(DL)을 2개의 서브픽셀 열이 공유하는 구조를 갖는다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에 배치된 다수의 서브픽셀(SP)은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀 등으로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 다수의 서브픽셀(SP) 각각에는 해당 색상을 구현하기 위해 필요한 적색 컬러필터(안료), 녹색 컬러필터(안료), 청색 컬러필터(안료) 등이 각각 배치될 수 있다. 이때, 적색 컬러필터(안료), 녹색 컬러필터(안료), 청색 컬러필터(안료)는 컬러필터 기판에 배치될 수 있으며, 박막 트랜지스터 어레이 기판에 배치될 수 있다.
이때, 각각의 적색 컬러필터(안료), 녹색 컬러필터(안료), 청색 컬러필터(안료)가 배치된 영역에 포토 트랜지스터(PHT)가 중첩되어 배치될 수 있다. 이하에서는, 빔 발생기(BG)에서 출사된 레이저 등의 광이 포토 트랜지스터(PHT)보다 각각의 컬러필터에 먼저 입사되는 경우에 대해 설명하고자 한다.
빔 발생기(BG)에서 출사되는 광이 특정 색상을 갖는 경우, 빔 발생기(BG)에서 출사된 광의 색상과 동일하거나 유사한 색상의 컬러필터와 중첩되어 배치되는 포토 트랜지스터(PHT)가 광에 주로 반응하여 포토 센싱에 활용된다.
예를 들면, 빔 발생기(BG)에서 출사된 광이 적색 파장대의 광인 경우, 빔 발생기(BG)에서 출사된 광은 각각의 적색 컬러필터(안료), 녹색 컬러필터(안료), 청색 컬러필터(안료)를 통과하여, 적색 컬러필터(안료), 녹색 컬러필터(안료), 청색 컬러필터(안료) 각각에 중첩되는 포토 트랜지스터(PHT)에 입사될 수 있다. 이때, 적색 컬러필터와 중첩되어 배치된 적색 포토 트랜지스터(PHT)가 광에 주로 반응하여 누설전류를 발생시킨다. 하지만, 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터와 중첩되어 배치된 포토 트랜지스터는 광 반응성이 떨어져서 상대적으로 적은 누설전류를 발생시킨다. 왜냐하면, 적색 파장대의 광은 상대적으로 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 잘 통과하지 못하기 때문이다. 따라서, 표시패널에 포인팅 되는 영역에 입사되는 광이 적색 파장대의 광인 경우, 적색 컬러필터와 중첩되어 배치된 하나 이상의 포토 트랜지스터(PHT)가 주로 광 반응하여 누설전류를 발생시키고, 포토 센싱과 이에 기초한 광 조사 위치를 파악하는데 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 센싱 시스템을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 광 조사 유무에 따른 포토 트랜지스터(PHT)의 출력신호(Vs)를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 센싱 시스템은, 포토 트랜지스터(PHT) 등을 포함하는 포토센서(PS)와, 터치센서의 역할을 하는 공통 전극(COM)과, 포토센서(PS) 및 공통 전극(COM)을 센싱하는 멀티 센싱회로(MSC) 등을 포함할 수 있다.
포토센서(PS)는 공통 전극(COM)에 연결되고, 공통 전극(COM)은 리드아웃 라인(ROL)을 통해 멀티 센싱회로(MSC)와 연결된다. 따라서, 리드아웃 라인(ROL)은 멀티 센싱회로(MSC)가 포토센서(PS) 및 공통 전극(COM)을 센싱하기 위한 공용화된 배선이다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 다수의 센싱유닛(SU)과, 하나 이상의 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
다수의 센싱유닛(SU) 각각은 전하 증폭기(CAMP)와, 전하 증폭기(CAMP)의 출력신호(Vout)를 적분하여 적분값을 출력하는 적분기(INTG)와, 적분기(INTG)의 적분값을 저장하는 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
전하 증폭기(CAMP)는, 입력 신호(Vin)로서 터치 구동 신호(TDS)가 입력되는 제1 입력단(IN1), 제1 멀티플렉서(MUX1)와 연결되는 제2 입력단(IN2)과, 출력신호(Vout)를 출력하는 출력단(OUT)을 갖는 연산증폭기(OP-AMP)와, 제2 입력단(IN2)과 출력단(OUT) 사이에 연결된 피드백 캐패시터(Cfb) 등을 포함할 수 있다. 제1 입력단(IN1)은 비반전 입력단이고, 제2 입력단(IN2)은 반전 입력단일 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 다수의 공통 전극(COM) 중 일부를 선택적으로 다수의 센싱유닛(SU)에 연결해주는 제1 멀티플렉서와, 다수의 센싱유닛(SU) 중 일부를 선택적으로 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결해주는 제2 멀티플렉서 등을 더 포함할 수 있다.
먼저, 터치 센싱에 대하여 설명한다. 멀티 센싱회로(MSC)는, 터치 발생 시, 각 공통 전극(COM)의 핑거 캐패시턴스(Cf)의 변화를 센싱하여 터치유무 및/또는 터치좌표를 검출할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 터치 전후, 핑거 캐패시턴스(Cf)에 의한 로드 증가량(Cf 증가량)을 터치센서(터치전극)의 역할을 하는 공통 전극(COM)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 전하 증폭기(CAMP)의 출력신호(Vout)의 전압차이(Vout-Vin)를 통해 센싱할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는, 터치 센싱 시간 내 적분기(INTG)를 이용하여 누적된 전압 차이(Vout-Vin)를 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 이용하여 디지털 값에 해당한 센싱값으로 변환하여 센싱 데이터를 생성하여 출력한다. 멀티 컨트롤러(MCTR)는 센싱 데이터를 이용하여 터치를 센싱할 수 있다.
다음으로, 포토 센싱에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 포토 센싱은, 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시켜 놓은 상태에서, 포토 트랜지스터(PHT)에 광이 조사된 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 광 반응에 의해 포토 트랜지스터(PHT)에서 누설전류(또는 오프 전류)가 발생하면, 누설전류의 발생 및 증가에 의해 포토 캐패시터(Cs)에 충전된 전하를 공통 전극(COM)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 전하 증폭기(CAMP)의 출력신호(Vout)의 전압차이(Vout-Vin)를 통해 센싱할 수 있다. 여기서, 포토 캐패시터(Cs)는 없을 수도 있다. 포토 캐패시터(Cs)가 없더라도, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)이 갖는 캐패시턴스 성분에 의해 전하 충전이 될 수 있다.
포토 센싱을 위하여, 포토 트랜지스터(PHT)는 턴-오프 상태에 있어야 한다. 따라서, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에 인가되는 포토 제어 신호(Vsto)는, 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압을 갖는다.
터치 센싱 및 포토 센싱 모두는 공통 전극(COM) 및 리드아웃 라인(ROL)이 공통으로 이용된다. 또한, 멀티 센싱회로(MSC)가 리드아웃 라인(ROL)을 통해 공통 전극(COM)의 전기적인 상태(전하, 캐패시턴스)를 검출하여 터치 센싱 및 포토 센싱을 수행한다. 리드아웃 라인(ROL)은 터치 센싱 및 포토 센싱을 위한 공용화된 신호 배선이다.
포토 센싱 시, 포토 트랜지스터(PHT)의 출력신호(Vs)이 기준 전압(펄스형태)과 합산되어, 포토 센싱에 필요한 전압차이(Vout-Vin)가 발생한다. 여기서, 기준 전압은 터치 및 포토 트랜지스터(PHT)에 의한 변화가 없는 상태의 펄스 전압으로서, 터치 구동 신호(TDS)에 해당하는 입력신호(Vin) 및 전하 증폭기(CAMP)의 출력값(Vout)과 동일하다(전압 차이=0).
도 6은 예를 들어, 1개의 공통 전극(COM)에 약 70개 정도의 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)이 연결된 환경 하에서, 조사 광을 레이저(Laser)로 사용한 센싱 시뮬레이션 결과이다.
도 6을 참조하면, 레이저 센싱(Laser Sensing)의 경우, 레이저의 온-오프에 따라 전하 증폭기(CAMP)의 출력신호(Vout)의 중심 치가 아래로 이동한다.
레이저 조사에 의해 포토 트랜지스터(PHT)에서 누설전류(오프 전류, off current)가 발생하면, 전하가 센싱유닛(SU) 내 연산 증폭기(OP-AMP)의 제2 입력단(IN2)으로 유입되어 피드백 캐패시터(Cfb)에 의해 축적이 되면서, 전위가 상승한다. 그런데 제2 입력단(IN2)은 연산 증폭기(OP-AMP)의 관점에서 봤을 때 반전 입력단이 된다. 즉, 누설전류(오프전류)에 의해 전위가 상승하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 결과적으로 출력신호(Vout)의 값 전체가 감소할 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 광이 조사된 경우의 출력신호(Vout)는 광이 조사되지 않는 경우의 출력신호(Vout)보다 전압 레벨이 ΔVon/off만큼 낮아진다.
하지만, 광이 조사된 경우의 출력신호(Vout)는, 터치 센싱을 위한 핑거 캐패시턴스(Cf)처럼 연산 증폭기(OP-AMP)의 게인(gain)에 영향을 주지 않기 때문에, 출력신호(Vout)의 진폭은 그대로 유지한 채, 중심치만 아래로 이동한다.
따라서, 광이 조사된 경우의 출력신호(Vout)와 광이 조사되지 않는 경우의 출력신호(Vout)는 신호 파형(주파수, 위상, 진폭)이 동일하거나 유사하다. 광이 조사된 경우의 출력신호(Vout)와 광이 조사되지 않는 경우의 출력신호(Vout)는 터치구동신호(TDS)와 동일한 신호 파형을 갖는다.
한편, 도 5를 참조하면, 멀티 센싱을 위한 구동 기간 동안, 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 공통 전극(COM)은 디스플레이 패널(DISP) 내 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL) 및 다른 공통 전극(Other COM) 등과 기생 캐패시턴스(Cdc, Cgc, Ccc)를 형성할 수 있다. 이러한 기생 캐패시턴스(Cdc, Cgc, Ccc)는 터치 감도를 떨어뜨리는 요인이 된다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 공통 전극(COM)에 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 공통 전극(COM)과 디스플레이 패널(DISP) 내 다른 패턴들(DL, GL Other COM) 간의 기생 캐패시턴스(Cdc, Cgc, Ccc)의 형성을 방지해주는 로드 프리 구동(LFD: Load Free Driving)을 수행할 수 있다.
LFD 구동 시, 공통 전극(COM)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 동일하거나 유사한 LFD 신호를 디스플레이 패널(DISP) 내 다른 패턴들(DL, GL Other COM)에 인가해줄 수 있다. LFD 신호는 터치 구동 신호(TDS)의 주파수, 위상 및 진폭(ΔV) 등 중 하나 이상과 대응된다. 이에 따라, 공통 전극(COM)과 디스플레이 패널(DISP) 내 다른 패턴들(DL, GL Other COM) 간의 전위차가 없어져 기생 캐패시턴스(Cdc, Cgc, Ccc)가 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구동 타이밍 다이어그램이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이와 멀티 센싱(터치 센싱, 포토 센싱)을 서로 다른 시간대에 진행할 수 있다.
예를 들어, 한 프레임 시간 내 액티브 시간 동안 디스플레이 구동을 진행하고, 블랭크(Blank) 시간 동안 멀티 센싱을 진행할 수 있다. 블랭크 시간 동안, 터치 센싱과 포토 센싱은 동시에 진행된다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 구동 기간 동안, 데이터 라인(DL)에는 데이터 신호(Vdata)가 인가되고, 게이트 라인(GL)에는 스캔 신호(SCAN)가 인가되고, 모든 공통 전극(COM)에는 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
또한, 디스플레이 구동 기간 동안, 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)은, 플로팅 상태이거나, 공통 전압(Vcom), 그라운드 전압, 또는 디스플레이 구동 관련 배선들이나 전극들에 영향을 끼치지 않는 전압이 인가될 수 있다.
다시 말해, 디스플레이 구동 기간 동안, 멀티 센싱회로(MSC)는 일정한 전압 레벨을 갖는 공통 전압(Vcom)을 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해 다수의 공통 전극(COM)으로 출력한다. 포토 구동회로(PDC)는 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)을 플로팅 시키거나, 일정한 전압 레벨을 갖는 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)으로 출력한다. 여기서, 디스플레이 구동 기간 동안, 일정한 전압 레벨을 갖는 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)는, 일 예로, DC 전압 형태의 공통 전압(Vcom)과 동일할 수 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 구동 기간 이후 블랭크 기간 동안, 터치 센싱을 위한 터치 구동과 포토 센싱을 위한 포토 구동이 동시에 진행된다.
블랭크 기간 동안, 멀티 센싱회로(MSC)는 터치 센싱을 위하여 전압 레벨이 스윙 되는 터치 구동 신호(TDS)를 다수의 리드아웃 라인(ROL)을 통해 다수의 공통 전극(COM)으로 출력한다.
블랭크 기간 동안, 포토 구동회로(PDC)는 포토 센싱을 위하여 전압 레벨이 스윙 되는 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)으로 출력한다.
블랭크 기간 동안, 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)는, 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(ΔV) 중 적어도 하나가 대응될 수 있다.
이러한 신호 특성의 유사성으로 인해, 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)는 일종의 LFD 신호의 역할도 한다. 즉, 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)은 공통 전극(COM)과 불필요한 기생 캐패시턴스를 형성하지 않을 수 있다.
포토 센싱은, 포토 트랜지스터(PHT)가 턴-오프 된 상태에서, 광 조사에 따라 포토 트랜지스터(PHT)에서 발생되는 누설전류를 이용하기 때문에, 블랭크 기간 동안, 포토 제어 신호(Vsto)는 전압 레벨이 스윙 하더라도 최대로 높은 전압 레벨이 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-온 시키는 수준까지 높아지면 안 된다.
따라서, 블랭크 기간 동안, 포토 제어 신호(Vsto)는 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시키는 턴-오프 전압 범위 내에서 스윙 할 수 있다.
여기서, 전압 레벨이 가변 되는 터치 구동 신호(TDS), 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)는 AC 신호, 변조 신호 또는 펄스 신호 등이라고 할 수 있다.
한편, 블랭크 기간 동안, 데이터 라인(DL)에 대한 LFD를 위해, 데이터 라인(DL)에는 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(ΔV) 등 중 적어도 하나가 대응되는 LFD 신호(D_LFDS)가 인가될 수 있다.
또한, 블랭크 기간 동안, 게이트 라인(GL)에 대한 LFD를 위해, 게이트 라인(GL)에는 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(ΔV) 등 중 적어도 하나가 대응되는 LFD 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
또한, 블랭크 기간 동안, 공통 전극(COM)에 대한 LFD를 위해, 센싱 대상인 되는 공통 전극(COM)에 인가되는 터치 구동 신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭(ΔV) 등 중 적어도 하나가 대응되는 LFD 신호(C_LFDS)가 비 센싱 대상인 공통 전극(Other COM)에 인가될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)의 멀티 센싱 배선들(PDL, PCL)의 배치도이다. 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)의 서브픽셀 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2의 제1 및 제2 공통 전극(COM1, COM2) 중 1개의 제1 공통 전극(COM1)이 배치된 영역을 더욱 구체적으로 나타낸 평면도로서, 제1 공통 전극(COM1)이 배치된 영역에는, 일 예로, 제1 서브픽셀 행(SPR1), 제2 서브픽셀 행(SPR2), 제3 서브픽셀 행(SPR3) 및 제4 서브픽셀 행(SPR4)이 순서대로 배열되는 것으로 가정한다.
도 8 을 참조하면, 예를 들어, 4개의 서브픽셀 행(SPR1, SPR2, SPR3, SPR4) 각각은 5개의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 서브픽셀 행(SPR1)은 SP11, SP12, SP13, SP14, SP15를 포함하고, 제2 서브픽셀 행(SPR1)은 SP21, SP22, SP23, SP24, SP25를 포함하고, 제3 서브픽셀 행(SPR1)은 SP31, SP32, SP33, SP34, SP35를 포함하고, 제4 서브픽셀 행(SPR1)은 SP41, SP42, SP43, SP44, SP45를 포함한다.
도 9를 참조하여, 제1 서브픽셀 행(SPR1)에 포함된 제3 서브픽셀(SP13)을 통해, 모든 서브픽셀 구조를 살펴본다. 제3 서브픽셀(SP13)은, 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT)를 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)는 제2 게이트 라인(GL1b)에서 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 의해 온-오프가 제어되고, 제2 데이터 라인(DL2)과 픽셀 전극(PXL) 사이에 연결될 수 있다. 디스플레이 구동 기간 동안, 구동 트랜지스터(DRT)는 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되면, 제2 데이터 라인(DL2)에서 공급된 데이터 신호(Vdata)를 픽셀 전극(PXL)에 전달해줄 수 있다.
데이터 신호(Vdata)가 인가된 픽셀 전극(PXL)과 공통 전압(Vcom)이 인가된 제1 공통 전극(COM1) 사이에는 스토리지 캐패시턴스(Cst)가 형성된다. 그리고, 액정층에 의해, 픽셀 전극(PXL)과 제1 공통 전극(COM1) 사이에는 액정 캐패시턴스(Clc)가 형성될 수 있다.
도 8의 배선 구조에서, 1개의 제1 공통 전극(COM1)이 배치된 영역에, 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3)이 열 방향으로 배치되고, 게이트 라인들(GL1a, GL1b, GL2a, GL2b, GL3a, GL3b, GL4a, GL4b, GL5a)이 행 방향으로 배치된다.
도 8은 디스플레이 패널(DISP)이 DRD (Double Rate Driving) 배선 구조를 갖는 경우를 예로 든 것이다.
DRD 배선 구조를 갖는 경우, 2개의 서브픽셀 열은 1개의 데이터 라인(DL)을 공유한다. 1개의 서브픽셀 행에 2개의 게이트 라인이 대응된다. 즉, 1개의 서브픽셀 행으로 스캔신호를 전달하는 2개의 게이트 라인이 1개의 서브픽셀 행의 위와 아래에 배치될 수 있다.
아래에서는, 제1 내지 제5 서브픽셀(SP11, SP12, SP13, SP14, SP15) 등이 포함된 제1 서브픽셀 행(SPR1)을 참조하여, 디스플레이 패널(DISP)의 DRD 배선 구조를 간단히 설명한다.
도 8을 참조하면, DRD 배선 구조를 갖는 디스플레이 패널(DISP)에는, 제1 서브픽셀(SP11)과 제2 서브픽셀(SP12)로 데이터 신호(Vdata)를 순차적으로 전달하기 위한 제1 데이터 라인(DL1)과, 제3 서브픽셀(SP13)과 제4 서브픽셀(SP14)로 데이터 신호(Vdata)를 순차적으로 전달하기 위한 제2 데이터 라인(DL2)과, 제5 서브픽셀(SP5)과 제6 서브픽셀(미도시)로 데이터 신호(Vdata)를 순차적으로 전달하기 위한 제3 데이터 라인(DL3)이 배치될 수 있다. 즉, DRD 배선 구조에 따르면, 2개의 서브픽셀 열은 1개의 데이터 라인을 공유한다.
도 8을 참조하면, DRD 구조를 갖는 디스플레이 패널(DISP)에는, 제2 서브픽셀(SP12)과 제4 서브픽셀(SP14)로 스캔 신호(SCAN)를 전달하기 위한 제1 게이트 라인(GL1a)과, 제1 서브픽셀(SP11), 제3 서브픽셀(SP13) 및 제5 서브픽셀(SP15)로 스캔 신호(SCAN)를 전달하기 위한 제2 게이트 라인(GL1b)이 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)에는, 멀티 센싱을 위한 신호 검출 경로(신호 센싱 경로)가 되는 리드아웃 라인들(ROL0, ROL1, ROL2)이 열 방향으로 배치될 수 있다. 리드아웃 라인들(ROL0, ROL1, ROL2)은 데이터 라인들(DL1, DL2, DL3)과 평행하게 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 1개의 제1 공통 전극(COM1)과 중첩되는 리드아웃 라인들(ROL0, ROL1, ROL2) 중에서 1개만이 컨택홀(CON_COM_ROL)을 통해 제1 공통 전극(COM1)과 전기적으로 연결된다.
도 8의 예시에서는, 1개의 제1 공통 전극(COM1)의 영역을 지나가는 리드아웃 라인들(ROL0, ROL1, ROL2) 중에서 2번째의 제1 리드아웃 라인(ROL1)이 컨택홀(CON_COM_ROL)을 통해 제1 공통 전극(COM1)과 전기적으로 연결되고, 나머지 리드아웃 라인들(ROL0, ROL2)은 제1 공통 전극(COM1)과 중첩되어 지나가기만 하고, 제1 공통 전극(COM1)과 전기적으로 연결되지는 않는다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)에는 다수의 포토 트랜지스터(PHT1, PHT2, … )가 배치될 수 있다.
다수의 포토 트랜지스터(PHT1, PHT2, … ) 각각은 포토 제어 신호(Vsto)가 인가되는 게이트 전극(PG)과, 포토 구동 신호(Vdrv)가 인가되는 제1 전극(PE1)과, 제1 공통 전극(COM1)과 컨택 되는(연결되는) 제2 전극(PE2)을 포함할 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)은, 제1 공통 전극(COM1)의 영역 내에 배치되는 모든 포토 트랜지스터(PHT1, PHT2, …) 각각의 제2 전극(PE2)과 공통으로 연결된다.
제1 공통 전극(COM1)의 영역을 지나가는 리드아웃 라인들(ROL0, ROL1, ROL2) 중에서, 제1 리드아웃 라인(ROL1)은 제2 서브픽셀 열(SP12, SP22, SP32, SP42 등을 포함하는 서브픽셀 열)과 제3 서브픽셀 열(SP13, SP23, SP33, SP43 등을 포함하는 서브픽셀 열) 사이에 배치된다.
제2 리드아웃 라인(ROL2)은 제4 서브픽셀 열(SP14, SP24, SP34, SP44 등을 포함하는 서브픽셀 열)과 제5 서브픽셀 열(SP15, SP25, SP35, SP45 등을 포함하는 서브픽셀 열) 사이에 배치된다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 중 하나(도 8 내지 도 13의 예시에서는, ROL1)는, 제1 공통 전극(COM1)의 영역 내에 배치되는 모든 포토 트랜지스터(PHT1, PHT2, …) 각각의 제2 전극(PE2)이 공통으로 연결된 제1 공통 전극(COM1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 중 다른 하나(도 8 내지 도 13의 예시에서는, ROL2)는, 제1 공통 전극(COM1)의 영역 내에 배치되는 모든 포토 트랜지스터(PHT1, PHT2, …) 각각의 제2 전극(PE2)과 연결되지 않고, 디스플레이 패널(DISP) 내에서 제1 공통 전극(COM1)과 동일한 열에 배치되며 제1 공통 전극(COM1)과 절연된 제2 공통 전극(COM2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 각각은 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2)과 모두 중첩된다. 하지만, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 중 제1 리드아웃 라인(ROL1)만이 제1 공통 전극(COM1)과 연결되고 제2 리드아웃 라인(ROL2)은 제1 공통 전극(COM1)과 연결되지 않는다.
이와 마찬가지로, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 각각은 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2)과 모두 중첩된다. 하지만, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 중 제2 리드아웃 라인(ROL2)만이 제2 공통 전극(COM2)과 연결되고 제1 리드아웃 라인(ROL1)은 제2 공통 전극(COM2)과 연결되지 않는다.
제1 공통 전극(COM1)이 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)과, 제2 공통 전극(COM1)이 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)은 동일한 데이터 라인들이다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)과 제2 리드아웃 라인(ROL2) 각각은 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL1, DL2, DL3)과 동일한 방향(동일한 열 방향)으로 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)에는 다수의 포토센서 행(PSR1, PSR2, …)이 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 다수의 포토센서 행(PSR1, PSR2, …) 각각에는, 포토 트랜지스터들(PHT)과, 포토 트랜지스터들(PHT)로 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)를 전달해주기 위한 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL)을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 다수의 서브픽셀 행(SPR1, SPR2, SPR3, SPR4, …)이 배치되는 영역은 개구부 영역(OA)에 해당한다. 하지만, 다수의 포토센서 행(PSR1, PSR2, …)이 배치되는 영역은 비 개구부 영역(NOA)에 해당한다.
디스플레이 패널(DISP)에서 다수의 포토센서 행(PSR1, PSR2, …)이 많아질수록, 포토 센싱 성능은 향상될 수 있지만, 개구부 영역(OA)이 감소하여 투과율이 저하되고, 화상 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 개구부 영역(OA)의 큰 증가 없이 포토 센싱 성능을 향상시킬 수 있는 포토센서 배치 구조가 필요하다. 아래에서는, 이러한 관점에서 배치 구조를 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 포토센서 행(PSR1, PSR2, …)의 개수 및 배치 위치 등은 달라질 수 있다. 즉, 포토 트랜지스터들(PHT1, PHT2, ..)의 개수 및 배치 위치 등이 달라질 수 있다. 포토 구동 라인들(PDL1, PDL2, …) 및 포토 제어 라인들(PCL1, PCL2, …)의 개수 및 배치 위치 등이 달라질 수 있다.
도 8을 참조하면, 2개의 서브픽셀 행 사이마다 1개의 포토센서 행이 배치된다. 즉, 제1 서브픽셀 행(SPR1)과 제2 서브픽셀 행(SPR2) 사이에 제1 포토센서 행(PSR1)이 배치되고, 제2 서브픽셀 행(SPR2)과 제3 서브픽셀 행(SPR3) 사이에 제2 포토센서 행(PSR2)이 배치되고, 제3 서브픽셀 행(SPR3)과 제4 서브픽셀 행(SPR4) 사이에 제3 포토센서 행(PSR3)이 배치되고, 제4 서브픽셀 행(SPR4)과 제5 서브픽셀 행 사이에 제4 포토센서 행(PSR1)이 배치된다.
더욱 구체적으로, 도 8을 참조하면, 제1 서브픽셀 행(SPR1)과 제2 서브픽셀 행(SPR2) 사이에, 제1 포토 트랜지스터들(PHT1)과, 포토 구동 신호(Vdrv)와 포토 제어 신호(Vsto)를 제1 포토 트랜지스터들(PHT1) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)으로 전달하는 제1 포토 구동 라인(PDL1)과 제1 포토 제어 라인(PCL1)이 배치될 수 있다.
제2 서브픽셀 행(SPR2)과 제3 서브픽셀 행(SPR3) 사이에, 제2 포토 트랜지스터들(PHT2)과, 포토 구동 신호(Vdrv)와 포토 제어 신호(Vsto)를 제2 포토 트랜지스터들(PHT2) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)으로 전달하는 제2 포토 구동 라인(PDL2)과 제2 포토 제어 라인(PCL2)이 배치될 수 있다.
제3 서브픽셀 행(SPR3)과 제4 서브픽셀 행(SPR4) 사이에, 제3 포토 트랜지스터들(PHT3)과, 포토 구동 신호(Vdrv)와 포토 제어 신호(Vsto)를 제3 포토 트랜지스터들(PHT3) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)으로 전달하는 제3 포토 구동 라인(PDL3)과 제3 포토 제어 라인(PCL3)이 배치될 수 있다.
제4 서브픽셀 행(SPR4)과 제5 서브픽셀 행 사이에, 제4 포토 트랜지스터들(PHT4)과, 포토 구동 신호(Vdrv)와 포토 제어 신호(Vsto)를 제4 포토 트랜지스터들(PHT4) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)으로 전달하는 제4 포토 구동 라인(PDL4)과 제4 포토 제어 라인(PCL4)이 배치될 수 있다.
도 8의 배치 구조의 경우, 2개의 서브픽셀 당 1개의 포토 트랜지스터(PHT)가 할당되어 있다. 하지만, 이 배치 구조와 다르게, 1개의 서브픽셀 당 1개의 포토 트랜지스터(PHT)가 할당될 수도 있다.
이와 같이, 1개의 서브픽셀 당 1개의 포토 트랜지스터(PHT)가 할당되는 경우, 도 8의 배치 구조에 비해, 포토 트랜지스터(PHT)의 밀집도가 2배 이상 높아질 수 있고, 도 8의 배치 구조에 비해, 더욱 높은 포토 센싱 성능을 얻을 수 있다.
도 8의 배치 구조와 다르게, 개구율 증가 및 투과율 향상을 위하여, 본 발명의 실시예들에 다른 디스플레이 장치는 2개 이상의 포토센서 행이 1개의 포토 구동 라인(PDL)을 공유하는 구조를 가질 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예들에 다른 디스플레이 장치는 2개 이상의 포토센서 행이 1개의 포토 제어 라인(PCL)을 공유하는 구조를 가질 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예들에 다른 디스플레이 장치는 2개 이상의 포토센서 행이 1개의 포토 구동 라인(PDL)을 공유하고 1개의 포토 제어 라인(PCL)도 공유하는 구조를 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 구현 예시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다수의 데이터 라인(DL), 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 공통 전극(COM) 등이 배치되는 디스플레이 패널(DISP)과, 다수의 게이트 라인(GL)을 구동하기 위한 게이트 구동 회로(GDC), 다수의 데이터 라인(DL)을 구동하기 위한 데이터 구동회로(DDC) 등을 포함한다.
게이트 구동회로(GDC)는 게이트 인 패널(GIP: Gate In Panel) 타입으로 구현되어 디스플레이 패널(DISP)의 비 표시 영역(표시 영역의 외곽 영역)에 실장될 수 있다.
데이터 구동회로(DDC) 및 멀티 센싱회로(MSC)은 다수의 IC 칩으로 구현될 수 있다. 즉, 다수의 IC 칩 각각은 데이터 구동회로(DDC) 및 멀티 센싱회로(MSC)를 함께 포함할 수 있다. 다수의 IC 칩 각각에 포함된 데이터 구동회로(DDC)는 서로 다른 데이터 라인들(DL)을 나누어 구동할 수 있다. 다수의 IC 칩 각각에 포함된 멀티 센싱회로(MSC)는 서로 다른 공통 전극들(COM)을 나누어 센싱할 수 있다.
다수의 IC 칩은 다수의 회로 필름(FLM) 상에 각각 실장 될 수 있다. 다수의 회로 필름(FLM) 각각의 일 측에 디스플레이 패널(DISP)의 비 표시 영역에 연결되고, 타 측에 인쇄회로기판(PCB)에 연결될 수 있다.
디스플레이 패널(DISP)은 터치 패널을 기능도 함께 한다. 이를 위해, 다수의 공통 전극(COM)은, 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 인가되어 데이터 전압(Vdata)이 인가된 픽셀 전극(PXL)과 스토리지 캐패시터를 형성할 뿐만 아니라, 터치 구동 신호(TDS)가 인가되어 신호가 검출되어 터치 센싱 및 포토 센싱에 이용된다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 패널(DISP)은 데이터 신호들(Vdata)을 전달하기 위한 다수의 데이터 라인(DL)과, 다수의 데이터 라인(DL)과 다른 방향으로 배치되며, 스캔 신호들(SCAN)을 전달하기 위한 다수의 게이트 라인(GL)과, 다수의 서브픽셀(SP) 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극(PXL)과, 디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 인가되는 다수의 공통 전극(COM)과, 다수의 공통 전극(COM)과 연결되는 다수의 리드아웃 라인(ROL)과, 게이트 전극(PG), 제1 전극(PE1) 및 제2 전극(PE2)을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 등을 포함할 수 있다.
다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각은 픽셀 전극(PXL)이 배치된 영역의 개념일 수 있으며, 경우에 따라서, 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT) 등이 배치된 영역의 개념일 수 있다. 다수의 서브픽셀(SP) 각각은 개구부 영역일 수도 있지만, 개구부 영역과 비개구부 영역을 포함하는 영역일 수도 있다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 구동 트랜지스터(DRT)가 배치될 수 있으며, 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극과 연결되는 게이트 라인(GL)이 지나갈 수 있다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극(또는 드레인 전극)과 연결되는 데이터 라인(DL)이 지나갈 수 있다.
다수의 서브픽셀(SP)의 전체 또는 일부의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다.
경우에 따라, 다수의 서브픽셀(SP)의 전체 또는 일부의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)과 연결되는 포토 제어 라인(PCL)이 지나갈 수도 있다. 또한, 경우에 따라, 다수의 서브픽셀(SP)의 전체 또는 일부의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 연결되는 포토 구동 라인(PDL)이 지나갈 수도 있다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2) 또는 공통 전극(COM)과 연결되는 리드아웃 라인(ROL)이 지나갈 수도 있다.
다수의 서브픽셀(SP) 각각에 포함되거나 대응되는 비개구부 영역에는, 개구부 영역에 위치하는 공통 전극(COM) 및/또는 픽셀 전극(PXL)의 일부가 연장되어 배치될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 다수의 공통 전극(COM) 각각은 터치 센싱 및 포토 센싱의 관점에서는 하나의 단위 센서(Unit Sensor)이다.
하나의 공통 전극(COM)은 m*n개의 픽셀과 중첩될 수 있다. 한 개의 픽셀이 3개의 서브픽셀(예: 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀)을 포함한다면, 다수의 공통 전극(COM) 각각은 3*m*n개의 픽셀과 중첩될 수 있다.
하나의 공통 전극(COM)이 위치하는 영역에는, 다수의 포토 트랜지스터(PHT)가 배치될 수 있다.
하나의 공통 전극(COM)이 위치하는 영역에 배치된 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 하나의 공통 전극(COM)과 연결되고, 하나의 리드아웃 라인(ROL)과 전기적으로 연결된다. 하나의 공통 전극(COM)과 하나의 리드아웃 라인(ROL)은 다수의 지점(CNT_COM_ROL)에서 전기적으로 컨택된다.
아래에서는, 포토 트랜지스터(PHT)의 다양한 구조들과, 포토 트랜지스터(PHT)의 다양한 구조들 각각에 대한 패널 구조, 구동 방법 등을 설명한다. 이러한 설명에 필요한 패널 영역을 예시적으로 도시된 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서 2개의 공통 전극(COM1, COM2)이 배치된 영역을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 11에서, 제1 방향은 데이터 라인(DL)이 연장되어 배치되는 방향이고, 제2 방향은 게이트 라인(GL)이 연장되어 배치되는 방향이다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향으로서, 서로 직교할 수도 있지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 제1 방향은 행 방향이고, 제2 방향은 열 방향일 수 있다. 이와 반대로, 제1 방향은 열 방향이고, 제2 방향은 행 방향일 수도 있다. 본 명세서에서 행과 열은 보는 관점에서 따라서는 열과 행일 수도 있으며, 설명의 편의를 위하여 정한 것일 뿐이다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 데이터 라인(DL), 리드아웃 라인(ROL) 등의 배치 방향인 제1 방향은 행 방향이고, 게이트 라인(GL), 포토 구동 라인(PDL), 포토 제어 라인(PCL) 등의 배치 방향인 제2 방향은 열 방향인 것으로 가정한다.
한편, 데이터 라인(DL), 리드아웃 라인(ROL) 등의 행 방향 라인들과, 게이트 라인(GL), 포토 구동 라인(PDL), 포토 제어 라인(PCL) 등의 열 방향 라인들은, 꺾인 부분이 없는 직선 형태일 수도 있지만, 꺾인 부분이 있는 라인일 수도 있다. 즉, 각종 신호 라인들의 방향은 양 측 끝 단 간의 방향성을 의미할 뿐 양 측 끝 단 사이의 중간 부분이 꺾이지 않는다는 것을 의미하지는 않는다.
도 11을 참조하면, 2개의 공통 전극(COM1, COM2)은 다수의 공통 전극(COM) 중 제2 방향으로 인접한 공통 전극들(COM)이다. 2개의 공통 전극(COM1, COM2)은 2개의 리드아웃 라인(ROL1, ROL2)을 통해 각각 멀티 센싱회로(MSC)에 전기적으로 연결된다. 2개의 리드아웃 라인(ROL1, ROL2) 각각은 제2 방향으로 연장되어 배치된다.
도 11을 참조하면, 제1 공통 전극(COM1)은 제2 방향으로 제2 공통 전극(COM2)보다 멀티 센싱회로(MSC)와 더 가깝게 배치된다.
제1 공통 전극(COM1) 및 제2 공통 전극(COM2) 각각은 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 차지하는 영역과 중첩될 수 있다.
제1 리드아웃 라인(ROL1)이 제1 공통 전극(COM1) 및 제2 공통 전극(COM2)과 공통으로 중첩되는 배치될 수 있다. 제2 리드아웃 라인(ROL2)이 제1 공통 전극(COM1) 및 제2 공통 전극(COM2)과 공통으로 중첩되는 배치될 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)과 중첩되는 2개의 서브픽셀(SP)에 포함되는 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 제1 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 제1 리드아웃 라인(ROL1)을 통해 멀티 센싱회로(MSC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)과 중첩되는 2개의 서브픽셀(SP1, SP2)에 포함되는 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 제2 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 제2 리드아웃 라인(ROL2)을 통해 멀티 센싱회로(MSC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
2개의 공통 전극(COM1, COM2) 각각이 차지하는 영역 내에는, 둘 이상의 픽셀 전극(PXL)과 둘 이상의 구동 트랜지스터(DRT) 등을 포함할 수 있다.
2개의 공통 전극(COM1, COM2) 각각이 차지하는 영역 내에는, 둘 이상의 포토 센서(PS) 등을 더 포함할 수 있다. 둘 이상의 포토 센서(PS) 각각은 포토 트랜지스터(PHT)를 포함할 수 있다.
2개의 공통 전극(COM1, COM2) 각각이 차지하는 영역 내에는, 둘 이상의 픽셀 전극(PXL)에 각각 대응되여 빛이 투과될 수 있는 둘 이상의 개구부 영역(OA)이 존재하고, 둘 이상의 구동 트랜지스터(DRT)가 각각 배치되어 빛이 투과할 수 없는 둘 이상의 비개구부 영역(NOA)이 존재할 수 있다.
둘 이상의 개구부 영역(OA) 각각에는 픽셀 전극(PXL)의 전체 또는 대부분이 배치될 수 있다.
둘 이상의 비개구부 영역(NOA) 각각에는 픽셀 전극(PXL)으로 데이터 전압(Vdata)을 전달하기 위한 구동 트랜지스터(DRT)가 배치될 수 있다. 또한, 둘 이상의 비개구부 영역(NOA) 중 적어도 하나에는 하나 이상의 포토 트랜지스터(PHT)가 더 배치될 수 있다. 둘 이상의 비개구부 영역(NOA)에는 게이트 라인(GL) 등의 각종 신호 배선들이 배치될 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)은 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 둘 이상의 연결지점(CNT_COM_ROL)에서 연결될 수 있다. 제1 공통 전극(COM1)은 제1 리드아웃 라인(ROL1)을 통해 멀티 센싱회로(MSC)와 연결될 수 있다.
둘 이상의 연결지점(CNT_COM_ROL)에서는, 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)이 제1 공통 전극(COM1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)은 제2 리드아웃 라인(ROL2)과 중첩되지만, 제2 리드아웃 라인(ROL2)과 전기적으로 연결되지는 않는다.
제2 공통 전극(COM2)은 제2 리드아웃 라인(ROL2)과 둘 이상의 연결지점(CNT_COM_ROL)에서 연결될 수 있다. 제2 공통 전극(COM2)은 제2 리드아웃 라인(ROL2)을 통해 멀티 센싱회로(MSC)와 연결될 수 있다.
둘 이상의 연결지점(CNT_COM_ROL)에서는, 둘 이상의 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)이 제2 공통 전극(COM2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)은 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 중첩되지만, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 전기적으로 연결되지는 않는다.
또는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2 공통 전극(COM2)은 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 중첩되고, 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 둘 이상의 연결지점(CNT_COM_ROL)에서 연결되지만, 제1 리드아웃 라인(ROL1)을 통해서 멀티 센싱회로(MSC)와 연결될 수 있다. 왜냐하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 리드아웃 라인(ROL1)은 제1 공통 전극(COM1)과 제2 공통 전극(COM2) 사이가 끊어져 있기 때문이다. 여기서, 제1 공통 전극(COM1)은 제2 공통 전극(COM2)보다 멀티 센싱회로(MSC)와 더 가깝게 배치된다.
제1 공통 전극(COM1)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL1, DL2)과, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인(DL1, DL2)은 동일한 데이터 라인들(DL)일 수 있다.
제1 공통 전극(COM1)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)과, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인(GL)은 서로 다른 게이트 라인들 (GL)일 수 있다.
도 11에서 도시된 제1 공통 전극(COM1)이 차지하는 영역 내 2개의 단위 영역(UA)은 제1 서브픽셀(SP1) 및 제2 서브픽셀(SP2)과 각각 대응될 수 있다.
도 11을 참조하면, 디스플레이 패널(DISP)에서, 하나의 픽셀 전극(PXL)의 전체 또는 일부가 배치되어 빛을 투과할 수 있는 하나의 개구부 영역(OA)과, 구동 트랜지스터(DRT)와 포토 트랜지스터(PHT)가 배치되는 비개구부 영역(NOA)을 포함하는 영역을 단위 영역(UA)이라고 한다. 이러한 단위 영역(UA)이 그대로 또는 일부 구조(예: 컨택홀 개수 또는 위치 등)가 변형되어 디스플레이 패널(DISP)에서 반복적으로 배치될 수 있다. 따라서, 제1 공통 전극(COM1)이 차지하는 영역 내 단위 영역(UA)의 구조를 통해, 디스플레이 패널(DISP)의 전체 구조를 알 수 있다.
아래에서, 도 12 내지 도 36을 참조하여 설명을 기재할 때, 도 11은 계속적으로 참조된다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 단위 영역(UA)에 대한 평면도이다. 도 13은 도 12의 단위 영역(UA)에서 X-Y 부분의 단면도이다.
도 12을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 기본 구조는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)이 모두 전기적으로 분리되어, 서로 독립적으로 구동되는 구조이다. 즉, 포토 트랜지스터(PHT)의 기본 구조에 의하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 포토 구동 라인(PDL)과 전기적으로 연결되고, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결되고, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)은 포토 제어 라인(PCL)과 전기적으로 연결된다.
단위 영역(UA) 내 개구부 영역(OA)에는 픽셀 전극(PXL)의 전체 또는 대부분이 배치될 수 있다. 단위 영역(UA) 내 개구부 영역(OA)에는 제2 공통 전극(COM2)의 일부분이 배치될 수 있다.
예를 들어, 제2 공통 전극(COM2)은 메인 전극(COMm)과 보조 전극(COMs)을 포함할 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)은 픽셀 전극(PXL)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)은 픽셀 전극(PXL)과 동일한 층에 배치될 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)은 메인 전극(COMm)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)은 메인 전극(COMm)과 다른 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)은 게이트 라인(GL), 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL) 등 중 하나 이상과 동일한 층에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 12을 참조하면, 픽셀 전극(PXL)은 빗(Comb) 형상을 가질 수 있고, 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)은 픽셀 전극(PXL)과 맞물리는 빗 형상을 가질 수 있다.
단위 영역(UA) 내 비개구부 영역(NOA)에는 구동 트랜지스터(DRT) 및 포토 트랜지스터(PHT)와, 각종 신호 배선들(GL, PCL, PDL, ROL1, ROL2, DL1, DL2 등)이 배치될 수 있다.
단위 영역(UA) 내에서, 1개 또는 2개의 데이터 라인(DL1, DL2)이 하나의 픽셀 전극(PXL)의 양 측으로 열 방향으로 배치된다. 단위 영역(UA) 내에서, 1개 또는 2개의 리드아웃 라인(ROL1, ROL2)이 1개 또는 2개의 데이터 라인(DL1, DL2)과 나란하게 또는 거의 나란하게 열 방향으로 배치된다.
단위 영역(UA)의 비개구부 영역(NOA) 내에서, 게이트 라인(GL)이 행 방향으로 배치된다. 단위 영역(UA)의 비개구부 영역(NOA) 내에서, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 전기적으로 연결된 포토 구동 라인(PDL)과, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결된 포토 제어 라인(PCL)이 배치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 단위 영역(UA) 내 비개구부 영역(NOA)에서, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀(SP)에 포함된 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이의 영역에는, 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및/또는 보조 전극(COMs)이 제2 리드아웃 라인(ROL2)과 전기적으로 연결되는 지점(CONT_A)이 존재할 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및/또는 보조 전극(COMs)은, 제2 리드아웃 라인(ROL2)을 통해, 멀티 센싱회로(MSC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 12를 참조하면, 단위 영역(UA) 내 비개구부 영역(NOA)에서, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀(SP)에 포함된 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이의 영역에는, 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치된 제2 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2), 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)이 전기적으로 서로 연결된 지점(CNT_C)이 존재할 수 있다.
전술한 2개 지점(CNT_A, CNT_C)의 컨택 구조를 통해, 제2 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2), 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm), 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs) 및 제2 리드아웃 라인(ROL2)은 전기적으로 모두 연결된다.
도 12를 참조하면, 단위 영역(UA) 내 비개구부 영역(NOA)에서, 제2 공통 전극(COM2)과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀(SP)에 포함된 2개의 픽셀 전극(PXL) 사이의 영역에는, 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및/또는 보조 전극(COMs)이 제1 리드아웃 라인(ROL1)과 연결되는 지점(CNT_B)이 더 존재할 수 있다.
제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 또는 보조 전극(COMs)은, 제1 리드아웃 라인(ROL1)을 통해, 멀티 센싱회로(MSC)와 연결되지 못한다(도 11 참조).
구동 트랜지스터(DRT)의 구조를 살펴본다. 구동 트랜지스터(DRT)는 제1 구동전극(DE1), 제2 구동전극(DE2) 및 게이트 전극 등을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)에서, 제1 구동전극(DE1)은 소스 전극이고, 제2 구동전극(DE2)은 드레인 전극일 수 있으며, 제1 구동전극(DE1)은 드레인 전극이고, 제2 구동전극(DE2)은 소스 전극일 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극은 별도로 형성될 수도 있다. 이와 다르게, 도 12와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 구동전극(DE1)과 제2 구동전극(DE2)이 인접해 있는 영역에서, 게이트 라인(GL)의 부분이 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 전극의 역할을 할 수도 있다.
예를 들어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 구동전극(DE1)은, 도 12에 도시된 바와 같이, U 자 형상을 갖는 전극 부분을 포함할 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 구동전극(DE2)은 돌기부를 포함하고, 이 돌기부는 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 구동전극(DE1)의 U자 전극 부분과 이격되면서 U 자 전극 부분의 안으로 개재되어 있을 수 있다. 이에 따라, 제1 구동전극(DE1)의 U 자 전극 부분과 제2 구동전극(DE2)의 돌기부 사이에는 채널이 형성될 수 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제2 구동전극(DE2)은 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm), 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs) 및 리드아웃 라인(ROL1, ROL2) 중 적어도 하나와 중첩될 수 있다. 하지만, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 구동전극(DE2)은 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm), 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs) 및 리드아웃 라인(ROL1, ROL2)과는 절연층을 사이에 두고 전기적으로 분리되어 있다. 특히, 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 구동전극(DE2)과 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)은 중첩되되 서로 전기적으로는 분리되어 있다.
구동 트랜지스터(DRT)의 제2 구동전극(DE2)은 픽셀 전극(PXL)이 개구부 영역(OA)에서 비개구부 영역(NOA)으로 확장된 부분과 컨택홀(CNT_D)을 통해 연결된다.
포토 트랜지스터(PHT)의 구조를 살펴본다. 포토 트랜지스터(PHT)는 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)을 포함할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)은 포토 제어 라인(PCL)에서 면적이 확장된 부분일 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 포토 구동라인(PDL)과 연결 패턴(CP_PDL_PE1)을 통해 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 연결 패턴(CP_PDL_PE1)의 일 측은 컨택홀(CNT_PDL_PE1)을 통해 포토 구동라인(PDL)의 면적이 확장된 부분과 연결되고, 패턴(CP_PDL_PE1)의 타 측은 컨택홀(CNT1)을 통해 제1 전극(PE1)과 연결될 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)이 개구부 영역(OA)에서 비개구부 영역(NOA)으로 확장된 부분과 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)이 개구부 영역(OA)에서 비개구부 영역(NOA)으로 확장된 부분은 컨택홀(CNT2)을 통해 제2 전극(PE2)과 연결될 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 제2 전극(PE2)은 게이트 전극(PG) 상에 위치하고, 서로 이격 되어 있을 수 있다. 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 제2 전극(PE2) 사이에 포토 트랜지스터(PHT)의 채널이 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 12에 도시된 단위 영역(UA)은 녹색 빛(다른 색상의 빛일 수도 있음)을 내는 하나의 서브픽셀(SP)과 대응되는 영역일 수 있다. 이 경우, 도면에서 좌측 방향으로는 적색 빛을 내는 서브픽셀(SP)이 인접해 있을 수 있다. 또한, 도면에서 우측 방향으로는 청색 빛을 내는 서브픽셀(SP)이 인접해 있을 수 있다.
따라서, 도 12 및 도 13을 참조하면, 개구부 영역(OA)에는 해당 색상(예: 녹색)의 컬러필터(CFg)가 배치될 수 있다. 도 12에 도시된 서브픽셀(SP)의 양측에 위치한 인접 서브픽셀들(SP)과의 경계 영역에는, 도 12에 도시된 서브픽셀(SP)의 컬러필터(CFg)는 인접 서브픽셀들(SP)의 컬러필터들과 인접하거나 일부 중첩될 수 있다.
도 13을 참조하여, 도 12의 X-Y 부분의 단면 구조를 살펴보면, 기판(SUB) 상에 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(INS1)이 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)을 덮으면서 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연막(INS1) 상에 제1 데이터 라인(DL1)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(INS1)과 제1 데이터 라인(DL1) 사이에 보조 데이터 라인(DLS)이 더 위치할 수 있다. 보조 데이터 라인(DLS)은 제1 데이터 라인(DL1) 상에 위치할 수도 있다.
제2 절연막(INS2)이 제1 데이터 라인(DL1)을 덮으면서, 제1 절연막(INS1) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연막(INS2) 상에는 컬러필터들(CFr, CFg)이 배치될 수 있다.
컬러필터들(CFr, CFg)이 서로 중첩된 영역은 서브픽셀들(SP)의 경계 영역일 수 있다. 컬러필터들(CFr, CFr)의 중첩 구조를 통해, 각 서브픽셀(SP)에서 나오는 빛이 차단될 수 있다.
컬러필터들(CFr, CFg) 상에 제1 보호층(PAS1)이 배치될 수 있으며, 제1 보호층(PAS1) 상에 제1 리드아웃 라인(ROL1)이 배치될 수 있다. 제2 보호층(PAS2)이 제1 리드아웃 라인(ROL1)을 덮으면서 제1 보호층(PAS1) 상에 배치될 수 있다.
제2 보호층(PAS2) 상에 제3 보호층(PAC)이 배치될 수 있다.
제3 보호층(PAC)상에 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및 픽셀 전극(PXL)이 배치될 수 있다. 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm) 및 픽셀 전극(PXL)은 빗(Comb) 형상을 가지며 서로 맞물려 있을 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)를 통한 누설 전류(Ioff)의 방향을 나타낸 도면이다.
도 14는 기본 구조를 갖는 포토 트랜지스터(PHT)의 등가회로이다.
도 14를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PTH)의 게이트 전극(PG)에 포토 트랜지스터(PTH)를 턴-온 시킬 수 없는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 포토 제어 신호(Vsto)이 인가된 상황에서, 포토 트랜지스터(PTH)의 채널 부분에 광이 조사되면, 포토 트랜지스터(PTH)의 채널 부분에서 누설 전류(Ioff)가 발생할 수 있다.
전술한 바와 같이, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는다는 것은, 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)이 모두 전기적으로 분리되어, 서로 독립적으로 구동되는 구조이다. 즉, 포토 트랜지스터(PHT)의 기본 구조에 의하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 포토 구동 라인(PDL)과 전기적으로 연결되고, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결되고, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)은 포토 제어 라인(PCL)과 전기적으로 연결된다.
도 14를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 제1 전극(PE1)에 인가된 포토 구동 신호(Vdrv)는 제2 전극(PE2)와 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)에 인가된 전압(터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)의 전압)보다 높은 전압을 가질 수 있다.
이에 따라, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PTH)에서 발생되는 누설 전류(Ioff)는 제1 전극(PE1)에서 제2 전극(PE2)로 흐르게 된다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 기본 구조를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 장치의 구동 기간은 디스플레이 구동 기간(DDP)과 터치 구동 기간(TDP)을 포함할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치는 디스플레이 구동과 터치 구동 (터치 센싱)을 시분할하여 진행할 수 있다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 이미지 표시(이미지 업데이트)를 위한 데이터 전압들(Vdata)이 데이터 라인들(DL)로는 공급될 수 있다. 데이터 전압들(Vdata)은 이미지의 계조 등에 따라, 최대 데이터 전압 값(Vdh)과 최저 데이터 전압 값(Vdl) 사이의 전압 값을 가질 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 게이트 라인들(GL)의 스캐닝을 위한 스캔 신호들(SCAN)이 게이트 라인들(GL)로 공급될 수 있다. 각 스캔 신호(SCAN)는 해당 게이트 라인(GL)이 선택되어 스캐닝 되는 타이밍에 턴-온 레벨 전압(Vgh)을 가지고, 나머지 타이밍 (해당 게이트 라인(GL)이 비 선택되어 스캐닝 되지 않는 타이밍)에서는 턴-오프 레벨 전압(Vgl)을 가질 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 다수의 공통 전극(COM)에는 인가된다. 디스플레이 공통 전압(Vcom)은 각 픽셀 전극(PXL)에 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 함께 스토리지 캐패시터를 형성할 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT)는 동작하지 않을 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)에는 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에는 DC 전압 형태의 포토 구동 신호(Vdrv)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에는 DC 전압 형태의 포토 제어 신호(Vsto)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 위에서 언급된 각종 신호들의 전압 크기를 살펴보면, 스캔 신호(SCAN)의 턴-온 레벨 전압(Vgh)이 가장 높고, 그 다음으로, DC 전압 형태의 포토 구동 신호(Vdrv), 데이터 전압(Vdata)의 최대 데이터 전압 값(Vdh), 공통 전압(Vcom), 데이터 전압(Vdata)의 최소 데이터 전압 값(Vdl)의 순서대로 높다. 스캔 신호(SCAN)의 턴-오프 레벨 전압(Vgl) 및 DC 전압 형태의 포토 제어 신호(Vsto)는 가장 낮은 전압 값을 가질 수 있다.
도 15를 참조하면, 디스플레이 구동 기간(DDP)와 다른 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 공통 전극(COM) 중 적어도 하나에는 소정의 진폭(ΔV)을 갖고 전압 레벨이 변화하는 터치 구동 신호(TDS)가 인가된다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 공통 전극(COM) 중 적어도 하나에 터치 구동 신호(TDS)가 인가될 때, 디스플레이 패널(DISP)에 배치되는 다른 전극들이나 신호 라인들로 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 로드 프리 구동 신호(LFDS: Load Free Driving Signal)가 인가될 수 있다. 모든 종류의 로드 프리 구동 신호(C_LFDS, D_LFDS, G_LFDS 등)는 주파수, 진폭, 위상 등이 터치 구동 신호(TDS)와 동일하거나 거의 동일할 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 공통 전극(COM) 중 터치 구동 신호(TDS)가 인가되는 공통 전극(COM) 이외에 나머지 공통 전극들(COM)에는, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 데이터 로드 프리 구동 신호(D_LFDS)가 다수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부에 인가될 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 다수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부에 인가될 수 있다. 여기서, 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 해당 게이트 라인(GL)과 게이트 전극이 연결된 구동 트랜지스터(DRT)가 턴-온 될 수 없는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 소정의 진폭(ΔV)을 갖고 전압 레벨이 변화할 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2)은 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)과 동일한 터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)가 인가된다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에는 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 포토 구동 신호(Vdrv)가 인가될 수 있다. 즉, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 인가되는 포토 구동 신호(Vdrv)는, 주파수, 진폭, 위상 등이 터치 구동 신호(TDS)와 동일하거나 거의 동일할 수 있으며, 포토 트랜지스터(PHT)를 구동시키기 위한 신호이면서, 일종의 로드 프리 구동 신호(LFDS)로도 볼 수도 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에는 터치 구동 신호(TDS)와 대응되는 포토 제어 신호(Vsto)가 인가될 수 있다. 즉, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 인가되는 포토 제어 신호(Vsto)는, 주파수, 진폭, 위상 등이 터치 구동 신호(TDS)와 동일하거나 거의 동일할 수 있으며, 포토 센싱을 위해 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시키기 위한 신호이면서, 일종의 로드 프리 구동 신호(LFDS)로도 볼 수도 있다.
전술한 바와 같이, 포토 센싱을 위해 단위 영역(UA) 내 비개구부 영역(NOA)에는 포토 구동 라인(PDL) 및 포토 제어 라인(PCL) 등이 배치되어야 하므로, 단위 영역(UA) 내에서 빛이 투과되는 개구부 영역(OA)의 비율이 줄어들 수 밖에 없다. 이에 따라, 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율이 저하될 수 있다. 이에, 아래에서는, 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율을 높여줄 수 있는 포토 트랜지스터(PHT)의 구조와 이에 따른 패널 구조, 그리고, 구동 방법을 소개한다. 단, 아래에서는, 이상의 설명(특히, 도 11 내지 도 15의 설명)과 중복되는 설명은 생략하고 차이점이 있는 내용을 위주로 설명한다. 따라서, 설명되지 않더라도, 이상의 설명(특히, 도 11 내지 도 15의 설명)의 내용이 동일하게 적용된다고 보아야 할 것이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율 개선을 위한 포토 트랜지스터(PHT)의 변경 구조들을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 4가지 변경 구조(CASE 1, CASE 2, CASE 3, CASE 4)를 예로 든다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 4가지 변경 구조(CASE 1, CASE 2, CASE 3, CASE 4) 모두에서, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG), 제1 전극(PE1) 및 제2 전극(PE2) 중 제2 전극(PE2)은 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 제1 내지 3 변경 구조(CASE 1, CASE 2, CASE 3)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1) 및 게이트 전극(PG) 중 적어도 하나는 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 제1 변경 구조(CASE 1)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 디스플레이 구동을 위한 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)에는, 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)에 인가되는 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 포토 구동 신호(Vdrv)의 역할을 한다.
게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 게이트 전극이 게이트 라인(GL)과 연결된 구동 트랜지스터(DRT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 제2 변경 구조(CASE 2)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)은 디스플레이 구동을 위한 게이트 라인(GL)과 전기적으로 공통 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)에는, 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 공통으로 인가될 수 있다.
게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 게이트 전극이 게이트 라인(GL)과 연결된 구동 트랜지스터(DRT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)에 공통으로 인가되는 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 포토 구동 신호(Vdrv)와 포토 제어 신호(Vsto)의 역할을 모두 할 수 있다.
이처럼, 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는, 포토 제어 신호(Vsto)의 역할을 해야 하기 때문에, 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 제3 변경 구조(CASE 3)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)은 디스플레이 구동을 위한 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에는, 게이트 라인(GL)으로부터 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 게이트 전극이 게이트 라인(GL)과 연결된 구동 트랜지스터(DRT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에 인가되는 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 포토 제어 신호(Vsto)의 역할을 한다.
따라서, 게이트 로드 프리 구동 신호(G_LFDS)는 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이어야 한다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)에 대한 제4 변경 구조(CASE 4)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)은 제2 전극(PE2) 또는 공통 전극(COM)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에는, 제2 전극(PE2) 또는 공통 전극(COM)으로부터 터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)가 인가될 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)는 소정의 진폭(ΔV)을 갖고 전압 레벨이 변화하는 신호로서, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)에 인가되므로, 포토 제어 신호(Vsto)의 역할을 한다.
따라서, 터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)는 포토 트랜지스터(PHT)를 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 게이트 전압(Vgate_off)이어야 한다.
터치 구동 신호(TDS) 또는 공통 로드 프리 구동 신호(C_LFDS)는 소정의 진폭(ΔV)을 갖고 전압 레벨이 변화하는 디스플레이 공통 전압(Vcom)으로도 볼 수 있다.
도 16을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 4가지 변형 구조(CASE 1, CASE 2, CASE 3, CASE 4) 중 제1 전극(PE1)이 게이트 라인(GL)과 연결된 제1 및 제2 변형 구조(CASE 1, CASE 2)의 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 채널에 광이 조사되어 포토 트랜지스터(PHT)에서 발생되는 누설 전류의 방향은, 기본 구조에서의 누설 전류의 방향과 다를 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 단위 영역(UA)에 대한 평면도이다.
다수의 서브픽셀(SP)은 제2 공통 전극(COM2)이 차지하는 영역 내에 제2 방향(열 방향)으로 인접한 제1 서브픽셀(SP1)과 제2 서브픽셀(SP2)을 포함하고, 제1 서브픽셀(SP1)은 제1 픽셀 전극(PXL)을 포함하고, 제2 서브픽셀(SP2)은 제2 픽셀 전극(PXL)을 포함한다.
도 17에 도시된 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT)는 도 11의 제1 서브픽셀(SP1)을 위한 것들로 가정한다. 도 17에 도시된 포토 트랜지스터(PHT)는 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 것으로 가정한다.
도 17을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)은 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 도 17을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 행 신호 라인은, 게이트 라인(GL) 및 포토 제어 라인(PCL)을 포함할 뿐, 포토 구동 라인(PDL)을 포함하지 않는다.
도 17을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 게이트 라인(GL)은, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
포토 제어 라인(PCL)은, 게이트 라인(GL)과 전기적으로 분리되고, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)으로 포토 제어 신호(Vsto)를 전달할 수 있다.
도 17을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 연결 패턴(CP_GL_PE1)을 통해 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 연결 패턴(CP_GL_PE1)의 일 측은 컨택홀(CNT1)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 연결되고, 연결 패턴(CP_GL_PE1)의 타 측은 컨택홀(CNT_GL_PE1)을 통해 게이트 라인(GL)이 확장된 부분과 연결된다.
도 17을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 포토 구동라인(PDL)이 존재하지 않는다.
따라서, 단위 영역(UA) 내에서 비개구부 영역(NOA)이 차지하는 비율이 줄이고, 개구부 영역(OA)이 차지하는 비율이 커질 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율이 높아질 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)를 통한 누설 전류(Ioff)의 방향을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 변형 구조(CASE 1)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)이 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 제1 전극(PE1)은 터치 구동 신호(TDS)보다 낮은 전압 값(Vgate_off)을 갖는다.
이에 따라, 도 18을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 변형 구조(CASE 1)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 제2 전극(PE2)에서 제1 전극(PE1)으로 향하는 방향일 수 있다. 이 경우, 센싱 데이터는 음의 방향으로 변화하는 데이터일 수 있다. 즉, 센싱 데이터는 감소하는 값을 갖는 데이터일 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 19를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 구동 타이밍도는 도 15의 구동 타이밍도에 비해 포토 구동 신호(Vdrv)가 없을 뿐, 나머지는 동일하거나 유사하다.
도 19를 참조하면, 디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 연결된 게이트 라인(GL)에 턴-오프 레벨 전압 구간(Vgl 구간)과 턴-온 레벨 전압 구간(Vgh 구간)을 갖는 스캔 신호(SCAN)가 인가된다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 스캔 신호(SCAN)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 인가되는 포토 제어 신호(Vsto)는 DC 전압을 가질 수 있다.
도 19를 참조하면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 연결된 게이트 라인(GL)에 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가된다.
여기서, 게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)는 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 가질 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 인가되는 포토 제어 신호(Vsto)는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 가질 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 구동회로는, 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 공통 전극(COM)을 포함하고, 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터(PHT)를 포함하는 디스플레이 패널(DISP)을 구동하기 위한 회로이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 구동회로는, 게이트 구동회로(GDC), 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC) 등을 포함할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 게이트 구동회로(GDC)는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 전기적으로 연결된 게이트 라인(GL)으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호(SCAN)를 공급할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 멀티 센싱회로(MSC)는 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)과 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제1 변형 구조 (CASE 1)를 갖는 경우, 포토 구동회로(PDC)는 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 포토 제어 신호(Vsto)를 공급할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 전술한 바와 같이 데이터 구동회로(DDC)와 통합되어 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 별도로 구현될 수도 있다. 또한, 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)는 통합되어 구현될 수도 있고, 별도로 구현될 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 다수의 리드아웃 라인(ROL) 중 적어도 하나를 통해 검출된 신호를 토대로 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터에 근거하여, 디스플레이 장치에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 디스플레이 장치에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표를 센싱할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 단위 영역(UA)에 대한 평면도이다.
다수의 서브픽셀(SP)은 제2 공통 전극(COM2)이 차지하는 영역 내에 제2 방향(열 방향)으로 인접한 제1 서브픽셀(SP1)과 제2 서브픽셀(SP2)을 포함하고, 제1 서브픽셀(SP1)은 제1 픽셀 전극(PXL)을 포함하고, 제2 서브픽셀(SP2)은 제2 픽셀 전극(PXL)을 포함한다.
도 21에 도시된 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT)는 도 11의 제1 서브픽셀(SP1)을 위한 것들로 가정한다. 도 21에 도시된 포토 트랜지스터(PHT)는 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 것으로 가정한다.
도 21을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1) 및 게이트 전극(PG)은 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 도 21을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 행 신호 라인은 게이트 라인(GL)을 포함할 뿐, 포토 제어 라인(PCL) 및 포토 구동 라인(PDL)을 포함하지 않는다.
도 21을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 게이트 라인(GL)은 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1) 및 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 21을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 연결 패턴(CP_GL_PE1_PG)을 통해 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결될 수 있고, 게이트 라인(GL)이 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)의 역할을 한다.
보다 구체적으로, 연결 패턴(CP_GL_PE1_PG)의 일 측은 컨택홀(CNT1)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 연결되고, 연결 패턴(CP_GL_PE1_PG)의 타 측은 컨택홀(CNT_GL_PE1_PG)을 통해 게이트 라인(GL)과 연결된다.
도 21을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 포토 제어 라인(PCL) 및 포토 구동라인(PDL)이 존재하지 않는다.
따라서, 단위 영역(UA) 내에서 비개구부 영역(NOA)이 차지하는 비율이 상당히 줄이고, 개구부 영역(OA)이 차지하는 비율이 상당히 커질 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율이 상당히 높아질 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)를 통한 누설 전류(Ioff)의 방향을 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 변형 구조(CASE 2)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)이 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 제1 전극(PE1)은 터치 구동 신호(TDS)보다 낮은 전압 값(Vgate_off)을 가질 수 있다.
이에 따라, 도 22를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 변형 구조(CASE 2)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 제2 전극(PE2)에서 제1 전극(PE1)으로 향하는 방향일 수 있다. 이 경우, 센싱 데이터는 음의 방향으로 변화하는 데이터일 수 있다. 즉, 센싱 데이터는 감소하는 값을 갖는 데이터일 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 23을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 구동 타이밍도는 도 15의 구동 타이밍도에 비해 포토 구동 신호(Vdrv) 및 포토 제어 신호(Vsto)가 없을 뿐, 나머지는 동일하거나 유사하다.
도 23을 참조하면, 디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)에 공통으로 연결된 게이트 라인(GL)에 턴-오프 레벨 전압 구간(Vgl 구간)과 턴-온 레벨 전압 구간(Vgh 구간)을 갖는 스캔 신호(SCAN)가 인가된다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)에 스캔 신호(SCAN)가 공통으로 인가될 수 있다.
도 23을 참조하면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)과 게이트 전극(PG)에 공통으로 연결된 게이트 라인(GL)에는 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)는 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT) 및 포토 트랜지스터(PHT)의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 가질 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 공통 전극(COM)을 포함하고, 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터(PHT)를 포함하는 디스플레이 패널(DISP)을 구동하기 위한 구동회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 구동회로는 게이트 구동회로(GDC) 및 멀티 센싱회로(MSC)를 포함할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 게이트 구동회로(GDC)는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1) 및 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결된 게이트 라인(GL)으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호(SCAN)를 공급할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제2 변형 구조 (CASE 2)를 갖는 경우, 멀티 센싱회로(MSC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)과 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 전술한 바와 같이 데이터 구동회로(DDC)와 통합되어 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 별도로 구현될 수도 있다. 또한, 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)는 통합되어 구현될 수도 있고, 별도로 구현될 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 다수의 리드아웃 라인(ROL) 중 적어도 하나를 통해 검출된 신호를 토대로 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터에 근거하여, 디스플레이 장치에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 디스플레이 장치에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표를 센싱할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 단위 영역(UA)에 대한 평면도이다.
다수의 서브픽셀(SP)은 제2 공통 전극(COM2)이 차지하는 영역 내에 제2 방향(열 방향)으로 인접한 제1 서브픽셀(SP1)과 제2 서브픽셀(SP2)을 포함하고, 제1 서브픽셀(SP1)은 제1 픽셀 전극(PXL)을 포함하고, 제2 서브픽셀(SP2)은 제2 픽셀 전극(PXL)을 포함한다.
도 25에 도시된 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT)는 도 11의 제1 서브픽셀(SP1)을 위한 것들로 가정한다. 도 25에 도시된 포토 트랜지스터(PHT)는 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 것으로 가정한다.
도 25를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)은 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 도 25를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 행 신호 라인은, 게이트 라인(GL) 및 포토 구동 라인(PDL)을 포함할 뿐, 포토 제어 라인(PCL)을 포함하지 않는다.
도 25를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 게이트 라인(GL)은, 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 25를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 포토 구동 라인(PDL)은, 게이트 라인(GL)과 전기적으로 분리되고, 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)으로 포토 구동 신호(Vdrv)를 전달할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 제2 전극(PE2)은 게이트 라인(GL)의 확장된 부분과 중첩된다. 게이트 라인(GL)에서 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 제2 전극(PE2)과 중첩되는 부분이 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)의 역할을 한다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 연결 패턴(CP_PDL_PE1)을 통해 포토 구동 라인(PDL)의 확장된 부분과 전기적으로 연결된다.
연결 패턴(CP_PDL_PE1)의 일 측은 제1 컨택홀(CNT1)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 연결된다. 연결 패턴(CP_PDL_PE1)의 타 측은 컨택홀(CNT_PDL_PE1)을 통해 포토 구동 라인(PDL)의 확장된 부분과 연결된다.
도 25를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 포토 제어 라인(PCL)이 존재하지 않는다.
따라서, 단위 영역(UA) 내에서 비개구부 영역(NOA)이 차지하는 비율이 줄이고, 개구부 영역(OA)이 차지하는 비율이 커질 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널(DISP)의 개구율 및 투과율이 높아질 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)를 통한 누설 전류(Ioff)의 방향을 나타낸 도면이다.
도 26을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제3 변형 구조(CASE 3)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)이 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 제1 전극(PE1)은 터치 구동 신호(TDS)보다 높은 전압 값(Vdrv)을 가질 수 있다.
이에 따라, 도 26을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제3 변형 구조(CASE 3)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)이 게이트 라인(GL)과 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 제1 전극(PE1)에서 제2 전극(PE2)으로 향하는 방향일 수 있다. 이 경우, 센싱 데이터는 양의 방향으로 변화하는 데이터일 수 있다. 즉, 센싱 데이터는 증가하는 값을 갖는 데이터일 수 있다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 27을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 구동 타이밍도는 도 15의 구동 타이밍도에 비해 포토 제어 신호(Vsto)가 없을 뿐, 나머지는 동일하거나 유사하다.
도 27을 참조하면, 디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 연결된 게이트 라인(GL)에 턴-오프 레벨 전압 구간과 턴-온 레벨 전압 구간을 갖는 스캔 신호(SCAN)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 스캔 신호(SCAN)가 인가될 수 있다.
디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 인가되는 포토 구동 신호(Vdrv)는 DC 전압을 가질 수 있다.
도 27을 참조하면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)에 연결된 게이트 라인(GL)에 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)가 인가될 수 있다.
게이트 로드-프리 구동 신호(G_LFDS)는, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT) 및 포토 트랜지스터(PHT)의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화할 수 있고, 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 가질 수 있다.
터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제1 전극(PE1)에 인가되는 포토 구동 신호(Vdrv)는 터치 구동 신호(TDS)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 가질 수 있다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 공통 전극(COM)을 포함하고, 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터(PHT)를 포함하는 디스플레이 패널(DISP)을 구동하기 위한 구동회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 구동회로는 게이트 구동회로(GDC), 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)를 포함할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 게이트 구동회로(GDC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결된 게이트 라인(GL)으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호(SCAN)를 공급할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 멀티 센싱회로(MSC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)과 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제3 변형 구조 (CASE 3)를 갖는 경우, 포토 구동회로(PDC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 포토 구동 신호(Vdrv)를 공급할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 전술한 바와 같이 데이터 구동회로(DDC)와 통합되어 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 별도로 구현될 수도 있다. 또한, 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)는 통합되어 구현될 수도 있고, 별도로 구현될 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 다수의 리드아웃 라인(ROL) 중 적어도 하나를 통해 검출된 신호를 토대로 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터에 근거하여, 디스플레이 장치에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 디스플레이 장치에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표를 센싱할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 단위 영역(UA)에 대한 평면도이다.
다수의 서브픽셀(SP)은 제2 공통 전극(COM2)이 차지하는 영역 내에 제2 방향(열 방향)으로 인접한 제1 서브픽셀(SP1)과 제2 서브픽셀(SP2)을 포함하고, 제1 서브픽셀(SP1)은 제1 픽셀 전극(PXL)을 포함하고, 제2 서브픽셀(SP2)은 제2 픽셀 전극(PXL)을 포함한다.
도 29에 도시된 픽셀 전극(PXL) 및 구동 트랜지스터(DRT)는 도 11의 제1 서브픽셀(SP1)을 위한 것들로 가정한다. 도 29에 도시된 포토 트랜지스터(PHT)는 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 것으로 가정한다.
도 29를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)은 해당 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2) 또는 이와 전기적으로 연결된 공통 전극(COM2)과 전기적으로 연결된다. 즉, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 게이트 전극(PG)과 제2 전극(PE2)은 서로 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 도 29를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치되는 행 신호 라인은, 게이트 라인(GL) 및 포토 구동 라인(PDL)을 포함할 뿐, 포토 제어 라인(PCL)을 포함하지 않는다.
도 29를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 게이트 라인(GL)은 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 배치될 수 이다.
도 29를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 포토 구동 라인(PDL)은 게이트 라인(GL)과 전기적으로 분리되고, 제1 서브픽셀(SP1)의 제1 픽셀 전극(PXL)과 제2 서브픽셀(SP2)의 제2 픽셀 전극(PXL) 사이에 위치하는 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)으로 포토 구동 신호(Vdrv)를 전달할 수 있다.
도 29를 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 제2 전극(PE2)은 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)과 중첩되어 위치한다. 제2 공통 전극(COM2)의 보조 전극(COMs)이 포토 트랜지스터(PHT)의 게이트 전극(PG)의 역할을 한다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)은 연결 패턴(CP_PDL_PE1)을 통해 포토 구동 회로(PDL)과 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 연결 패턴(CP_PDL_PE1)의 일 측은 제1 컨택홀(CNT1)을 통해 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)과 연결된다. 연결 패턴(CP_PDL_PE1)의 타 측은 컨택홀(CNT_PDL_PE1)을 통해 포토 구동 회로(PDL)의 확장된 부분과 연결된다.
포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2)은 제2 컨택홀(CNT2)을 통해 제2 공통 전극(COM2)의 메인 전극(COMm)과 연결된다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 포토 트랜지스터(PHT)를 통한 누설 전류(Ioff)의 방향을 나타낸 도면이다.
도 30을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제4 변형 구조(CASE 4)에 의하면, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 제1 전극(PE1)은 터치 구동 신호(TDS)보다 높은 전압 값(Vdrv)을 갖는다.
이에 따라, 도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)의 제4 변형 구조(CASE 4)에 의하면, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 제1 전극(PE1)에서 제2 전극(PE2)으로 향하는 방향일 수 있다. 이 경우, 센싱 데이터는 양의 방향으로 변화하는 데이터일 수 있다. 즉, 센싱 데이터는 증가하는 값을 갖는 데이터일 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동 타이밍도이다.
도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 구동 타이밍도는 도 15의 구동 타이밍도에 비해 포토 제어 신호(Vsto)가 없을 뿐, 나머지는 동일하거나 유사하다.
도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 구동 기간(DDP) 동안, 다수의 공통 전극(COM)에는 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 인가되고, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 각각의 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)에는 디스플레이 공통 전압(Vcom)이 공통으로 인가될 수 있다.
도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 다수의 공통 전극(COM) 중 적어도 하나에는 전압 레벨이 변화하는 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)에는 터치 구동 신호(TDS)가 공통으로 인가될 수 있다.
도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 터치 구동 신호(TDS)는, 다수의 포토 트랜지스터(PHT) 중 적어도 하나의 게이트 전극(PG)에도 인가되어 포토 제어 신호(Vsto)의 역할을 해야 한다.
따라서, 도 31을 참조하면, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 터치 구동 기간(TDP) 동안, 터치 구동 신호(TDS)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화해야 한다. 이에 따라, 포토 센싱이 가능해질 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 디스플레이 장치의 구동회로를 나타낸 도면이다.
도 32를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다수의 게이트 라인(GL) 및 다수의 공통 전극(COM)을 포함하고, 제1 전극(PE1), 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터(PHT)를 포함하는 디스플레이 패널(DISP)을 구동하기 위한 구동회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 구동회로는, 게이트 구동회로(GDC), 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)를 포함할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 게이트 구동회로(GDC)는, 게이트 라인(GL)으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호(SCAN)를 공급할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 멀티 센싱회로(MSC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제2 전극(PE2) 및 게이트 전극(PG)과 전기적으로 연결된 공통 전극(COM)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 터치 구동 신호(TDS)를 공급하고, 공통 전극(COM)을 센싱할 수 있다.
포토 트랜지스터(PHT)가 제4 변형 구조 (CASE 4)를 갖는 경우, 포토 구동회로(PDC)는, 포토 트랜지스터(PHT)의 제1 전극(PE1)으로 스캔 신호(SCAN)의 진폭(ΔV)과 대응되는 진폭(ΔV)을 갖는 포토 구동 신호(Vdrv)를 공급할 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 전술한 바와 같이 데이터 구동회로(DDC)와 통합되어 구현될 수도 있고, 데이터 구동회로(DDC)와 별도로 구현될 수도 있다. 또한, 멀티 센싱회로(MSC) 및 포토 구동회로(PDC)는 통합되어 구현될 수도 있고, 별도로 구현될 수 있다.
멀티 센싱회로(MSC)는 다수의 리드아웃 라인(ROL) 중 적어도 하나를 통해 검출된 신호를 토대로 센싱 데이터를 출력할 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터에 근거하여, 디스플레이 장치에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 디스플레이 장치에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표를 센싱할 수 있다.
도 33 내지 도 36은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(DISP)에서, 3개의 서브픽셀(SP) 영역에서 컬러필터들(CF의 배치를 나타낸 도면들이다.
도 33 내지 도36을 참조하면, 다수의 서브픽셀(SP)은 행 방향으로 배열된 제1 색상 서브픽셀(SPr), 제2 색상 서브픽셀(SPg) 및 제3 색상 서브픽셀(SPb)을 포함할 수 있다.
도 33 내지 도36을 참조하면, 제1 색상 서브픽셀(SPr)은 제1 개구부 영역(OAr) 및 제1 비개구부 영역(NOAr)을 포함할 수 있다. 제2 색상 서브픽셀(SPg)은 제2 개구부 영역(OAg) 및 제2 비개구부 영역(NOAg)을 포함할 수 있다. 제3 색상 서브픽셀(SPb)은 제3 개구부 영역(OAb) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)을 포함할 수 있다.
도 33 내지 도36을 참조하면, 제1 개구부 영역(OAr), 제2 개구부 영역(OAg) 및 제3 개구부 영역(OAb) 각각에는 제1 색상 컬러필터(CFr), 제2 색상 컬러필터(CFg) 및 제3 색상 컬러필터(CFb)가 배치될 수 있다.
도 33 내지 도36을 참조하면, 제1 색상 컬러필터(CFr)는 제1 비개구부 영역(NOAr)까지 연장될 수 있다. 제3 색상 컬러필터(CFb)는 제3 비개구부 영역(NOAb)까지 연장될 수 있다.
도 33 내지 도36을 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr)까지 연장된 제1 색상 컬러필터(CFr)는 제2 비개구부 영역(NOAg)과 제3 비개구부 영역(NOAb)까지 확장되어 배치될 수 있다. 제3 비개구부 영역(NOAb)까지 연장된 제3 색상 컬러필터(CFb)는 제2 비개구부 영역(NOAg)과 제1 비개구부 영역(NOAr)까지 확장되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에는 제1 색상 컬러필터(CFr) 및 제3 색상 컬러필터(CFb)가 중첩되어 배치될 수 있다. 따라서, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서 빛 투과를 방지할 수 있다.
예를 들어, 위에서 언급한 제1 색상, 제2 색상 및 제3 색상은 적색, 녹색 및 청색일 수 있다. 이와 순서나 색상 자체 등이 다를 수도 있다.
도 33을 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서, 포토 트랜지스터(PHT)의 채널(PTH_CH)이 위치하는 영역은, 포토 트랜지스터(PHT)의 채널(PTH_CH)의 노출을 위해, 제1 색상 컬러필터(CFr) 및 제3 색상 컬러필터(CFb)가 오픈 될 수 있다.
이와 다르게, 도 34 내지 도 36을 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서, 포토 트랜지스터(PHT)의 채널(PTH_CH)이 위치하는 영역은, 제1 색상 컬러필터(CFr), 제2 색상 컬러필터(CFg) 및 제3 색상 컬러필터(CFb) 중 하나만 존재할 수 있다.
도 34를 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서, 포토 트랜지스터들(PHT)의 채널(PTH_CH)이 위치하는 영역은, 제1 색상 컬러필터(CFr)만 배치될 수 있다. 이는 제1 색상(예: 적색)의 레이저 광에 대한 포토 센싱을 제공해주기 위함이다.
도 35를 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서, 포토 트랜지스터들(PHT)의 채널(PTH_CH)이 위치하는 영역은, 제2 색상 컬러필터(CFg)만 배치될 수 있다. 이는 제2 색상(예: 녹색)의 레이저 광에 대한 포토 센싱을 제공해주기 위함이다.
도 36을 참조하면, 제1 비개구부 영역(NOAr), 제2 비개구부 영역(NOAg) 및 제3 비개구부 영역(NOAb)에서, 포토 트랜지스터들(PHT)의 채널(PTH_CH)이 위치하는 영역은, 제1 색상 컬러필터(CFr)와 제2 색상 컬러필터(CFg)가 교번하면서 배치될 수 있다. 이는 제1 색상(예: 적색)의 레이저 광에 대한 포토 센싱과, 제2 색상(예: 녹색)의 레이저 광에 대한 포토 센싱을 제공해주기 위함이다.
도 37 내지 도 40은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치가 제공하는 다양한 종류의 광 기반 입력 환경을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 사용자가 손가락이나 펜 등을 이용하여 다양한 종류의 터치 입력 환경을 제공해줄 수 있다.
여기서, 다양한 종류의 터치 입력은, 예를 들어, 사용자가 한 지점을 짧게 한번 클릭하여 인식되는 원 클릭, 사용자가 한 지점을 두 번 연속으로 짧게 클릭하여 인식되는 더블 클릭, 사용자가 한 지점을 길게 눌러서 인식되는 홀딩 터치(홀딩 입력) 및 사용자가 두 지점 사이를 이어서 터치하는 드래그 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는 다양한 종류의 터치 입력 환경의 제공에 따라 다양한 종류의 터치 입력에 맞는 다양한 응용 처리를 제공할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 다양한 응용 처리는, 화면 상에서 해당 지점에서의 오브젝트(예: 아이콘, 버튼, 텍스트, 이미지, 콘텐츠, URL 주소, 키보드 버튼 등)를 선택하는 선택 처리를 포함하거나, 필기하거나 드로잉 하는 처리를 포함할 수 있으며, 터치 입력이 된 지점과 링크되는 응용 프로그램(애플리케이션) 등의 실행 처리를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다양한 종류의 터치 입력 환경과 대응되는 다양한 종류의 광 기반 입력 환경을 동일하게 제공해줄 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 다양한 종류의 터치 입력에 따른 다양한 응용 처리를 제공한 것과 마찬가지로, 다양한 종류의 광 기반 입력에 따른 다양한 응용 처리를 동일하게 제공해줄 수 있다.
사용자는 빔 발생기(BG)의 버튼을 눌러서 디스플레이 패널(DISP) 상의 원하는 지점에 광을 조사할 수 있다.
사용자는 빔 발생기(BG)의 버튼을 누르는 횟수를 조절하여 광 조사 횟수를 조절하거나, 빔 발생기(BG)의 버튼을 길게 누르고 짧게 누르는 시간(홀딩 시간)을 조절하여 광을 지속적으로 조사하는 시간을 조절하거나, 빔 발생기(BG)의 버튼을 누르고 있는 상태에서 빔 발생기(BG)을 움직여서 광이 조사되는 위치를 이동시킬 수 있다. 이와 같이, 사용자는 빔 발생기(BG)의 조작을 다변화하여 광 기반 입력의 종류를 다변화할 수 있다.
이에 따라, 광 조사된 위치의 포토 트랜지스터(PHT)의 광 반응 횟수, 광 반응 시간 등이 달라짐에 따라, 포토 트랜지스터(PHT)에서 흐르는 누설 전류(오프 전류)의 전류 량이 달라지거나, 포토 트랜지스터(PHT)에서 누설 전류(오프 전류)가 지속적으로 흐르는 횟수나 시간이 달라지거나, 광 반응을 하는 포토 트랜지스터(PHT)가 이동함으로써, 멀티 센싱회로(MSC)에서의 센싱 값(Vout)의 패턴이 변할 수 있다. 멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서의 센싱 값(Vout)의 패턴 변화를 감지하여 광 기반 입력의 종류를 구분할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치의 멀티 센싱회로(MSC)는, 조사 광에 반응한 포토 트랜지스터들(PHT)로부터 출력된 신호(Vs)를 공통 전극들(COM)로부터 센싱 신호(ROS)로서 검출하여 센싱 데이터를 생성한다. 멀티 컨트롤러(MCTR)는 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터를 토대로, 디스플레이 패널(DISP)에서의 광 조사 좌표(포토 좌표)를 검출할 수 있다.
또한, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 멀티 센싱회로(MSC)에서 출력된 센싱 데이터를 토대로, 광 조사 좌표(포토 좌표)의 검출과 함께, 광 기반 입력의 검출 시점을 인식할 수 있으며, 이를 토대로, 동일한 광 조사 좌표(포토 좌표)가 지속적으로 검출되는 시간을 검출 지속 시간(CST)으로 산출할 수 있다.
여기서, 광 기반 입력의 검출 시점은 검출 시작 시점(Ts)과 검출 종료 시점(Te)을 포함할 수 있다. 검출 시작 시점(Ts)과 검출 종료 시점(Te)은, 광 조사 좌표(포토 좌표)가 지속적으로 검출되는 검출 지속 시간(CST)의 시작과 끝의 시점이다. 검출 지속 시간(CST)은 사용자가 빔 발생기(BG)를 이용하여 동일한 지점에 광을 지속적으로 조사한 시간과 대응된다.
아래에서는, 다양한 종류의 터치 입력(원 클릭, 더블 클릭, 홀딩 터치, 드래그 등)과 대응되는 다양한 종류의 광 기반 입력과 그 인식 방법을 설명한다.
도 37을 참조하면, 사용자는, Ts1 시점에 빔 발생기(BG)의 버튼을 짧게 한 번 눌러서 디스플레이 패널(DISP) 상의 P1 지점에 광을 짧게 한번 조사하는 광 조사 액션을 취함으로써, 사용자는 원 클릭 타입의 제1 광 기반 입력(PIN1)을 해줄 수 있다.
이후, 사용자는, Ts2 시점에 빔 발생기(BG)의 버튼을 한번 더 짧게 눌러서 디스플레이 패널(DISP) 상의 P1 지점에 광을 다시 짧게 한번 조사하는 광 조사 액션을 취함으로써, 사용자는 원 클릭 타입의 제2 광 기반 입력(PIN2)을 해줄 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는, 센싱 데이터를 토대로, Ts1 시점(시작 시점)에 P1 지점을 광 조사 좌표로서 검출하여 제1 광 기반 입력(PIN1)을 인식하고, Ts1 시점(시작 시점)으로부터 일정 시간(INT1) 후의 Ts2 시점에 P1 지점 (또는 다른 지점)을 광 조사 좌표로서 검출하여 제2 광 기반 입력(PIN2)를 인식한다.
이러한 1차적인 인식 결과에 더하여, 광 기반 입력 종류를 구분하기 위하여, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, Ts1 시점과 Ts2 시점의 간격(INT1)을 미리 정해진 간격 임계값(INT_TH)과 비교하고, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)과 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2) 각각을 임계 검출 지속 시간(CST_TH)과 비교한다. 단, 도 37의 예시에서는, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)의 시작 시점(Ts1)과 종료 시점(Te1)은 거의 동일하다고 간주한다. 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2)의 시작 시점(Ts2)과 종료 시점(Te2)은 거의 동일하다고 간주한다.
도 37에 예시된 사용자의 광 조사 액션에 따르면, Ts1 시점과 Ts2 시점의 간격(INT1)이 간격 임계값(INT_TH)보다 길다. 그리고, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)과 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2) 각각이 임계 검출 지속 시간(CST_TH)보다 짧다.
따라서, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 제1 광 기반 입력(PIN1)과 제2 광 기반 입력(PIN2) 각각을 서로 구별되는 원 클릭(One Click) 타입의 광 기반 입력으로 구분하여 인식한다.
도 38을 참조하면, 사용자는, 빔 발생기(BG)의 버튼을 빠른 속도로 2차례 짧게 눌러서 디스플레이 패널(DISP) 상의 P1 지점에 광을 짧게 두 번 연속으로 조사하는 광 조사 액션을 취함으로써, 사용자는 더블 클릭 타입의 광 기반 입력을 해줄 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는, 센싱 데이터를 토대로, Ts1 시점에 P1 지점을 광 조사 좌표로서 검출하여 제1 광 기반 입력(PIN1)을 인식하고, Ts1 시점으로부터 일정 시간(INT2) 후의 Ts2 시점에 P1 지점을 광 조사 좌표로서 검출하여 제2 광 기반 입력(PIN2)를 인식한다.
이러한 1차적인 인식 결과에 더하여, 광 기반 입력 종류를 구분하기 위하여, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, Ts1 시점과 Ts2 시점의 간격(INT2)을 미리 정해진 간격 임계값(INT_TH)과 비교하고, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)과 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2) 각각을 임계 검출 지속 시간(CST_TH)과 비교한다. 단, 도 38의 예시에서는, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)의 시작 시점(Ts1)과 종료 시점(Te1)은 거의 동일하다고 간주한다. 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2)의 시작 시점(Ts2)과 종료 시점(Te2)은 거의 동일하다고 간주한다.
도 38에 예시된 사용자의 광 조사 액션에 따르면, Ts1 시점과 Ts2 시점의 간격(INT2)이 간격 임계값(INT_TH)이하이다. 그리고, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)과 제2 광 기반 입력(PIN2)의 검출 지속 시간(CST2) 각각이 임계 검출 지속 시간(CST_TH)보다 짧다.
따라서, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 제1 광 기반 입력(PIN1)과 제2 광 기반 입력(PIN2)을 포함하여, 더블 클릭(Double Click) 타입에 해당하는 하나의 광 기반 입력으로 인식한다.
도 39를 참조하면, 사용자는, 빔 발생기(BG)의 버튼을 길게 쭉 눌러서 디스플레이 패널(DISP) 상의 P1 지점에 광을 일정 시간 이상 동안 조사하는 광 조사 액션을 취함으로써, 사용자는 홀드 터치 타입의 광 기반 입력을 해줄 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는, 센싱 데이터를 토대로, Ts1 시점에서 Te1 시점까지의 검출 지속 시간(CST1) 동안, P1 지점을 광 조사 좌표로서 지속적으로 검출하여 제1 광 기반 입력(PIN1)을 인식한다.
이러한 1차적인 인식 결과에 더하여, 광 기반 입력 종류를 구분하기 위하여, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)과 임계 검출 지속 시간(CST_TH)과 비교한다.
도 39에 예시된 사용자의 광 조사 액션에 따르면, 제1 광 기반 입력(PIN1)의 검출 지속 시간(CST1)이 임계 검출 지속 시간(CST_TH)보다 길다.
따라서, 멀티 컨트롤러(MCTR)는, 제1 광 기반 입력(PIN1)을 홀딩 터치(Holding Touch) 타입의 광 기반 입력으로 인식한다.
도 40을 참조하면, 사용자는, 빔 발생기(BG)의 버튼을 길게 쭉 누르면서 디스플레이 패널(DISP) 상의 P1 지점에서 P2 지점까지의 궤적에 광을 조사하는 광 조사 액션을 취함으로써, 사용자는 P1 지점에서 P2 지점까지 드래그 하는 드래그 타입의 광 기반 입력을 해줄 수 있다.
멀티 컨트롤러(MCTR)는, 센싱 데이터를 토대로, Ts1 시점에서 Te1 시점까지의 검출 지속 시간(CST1) 동안, P1 지점에서 P2 지점까지의 궤적 상의 지점들을 광 조사 좌표로서 지속적으로 검출함으로써, 드래그 타입의 제1 광 기반 입력(PIN1)을 인식한다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 장치는, 전술한 원 클릭 타입, 더블 클릭 타입, 홀딩 터치 타입 및 드래그 타입의 광 기반 입력 방식뿐만 아니라, 이들을 변형 또는 조합하여, 멀티 터치 타입의 광 기반 입력, 멀티 드래그 타입의 광 기반 입력 등의 더욱 다양한 광 기반 입력 환경을 제공해줄 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치 센서(공통 전극(COM))와 포토 센서(PS)를 동일한 리드아웃 라인(ROL)을 통해 센싱하여 터치 센싱 기능과 포토 센싱 기능을 효율적으로 신속하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 패널(DISP) 내에서 터치센서 구성(COM, ROL 등)과 포토센서 구성(PHT, COM, ROL, PDL, PCL, 또는 GL 등)을 디스플레이 구동을 위한 구성들(COM, ROL, GL 등)과 유기적으로 결합 및 설계하여 디스플레이, 터치 센싱 및 포토 센싱을 효율적으로 제공해줄 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 구동을 위한 구성, 터치센서 구성 및 포토센서 구성을 모두 포함함에도, 포토센서 구성의 효과적인 설계를 통해 높은 개구율 및 높은 투과율을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 포토 센서의 동작에 필요한 신호 라인들(PDL, PCL) 중 일부(PDL 또는 PCL) 또는 전체(PDL 및 PCL)를 구비하지 않고도, 포토 센서(PS)를 정상적으로 동작시켜 포토 센싱을 수행할 수 있다. 이를 통해, 개구율 및 투과율을 향상시켜줄 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자에게 다양한 종류의 광 기반 입력을 제공할 수 있다.
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.
Claims (35)
- 제1 방향으로 배치되며, 데이터 신호들이 인가되는 다수의 데이터 라인;
제2 방향으로 배치되며, 스캔 신호들이 인가되는 다수의 게이트 라인;
다수의 서브픽셀 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극;
디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압이 인가되는 다수의 공통 전극;
상기 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 다수의 리드아웃 라인; 및
게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전극 및 상기 게이트 전극 중 적어도 하나는 디스플레이 구동을 위한 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결된 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 디스플레이 장치의 구동 기간은 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 포함하고,
상기 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 다수의 공통 전극에 디스플레이 공통 전압이 인가되고, 상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제2 전극에 상기 디스플레이 공통 전압이 인가되고,
상기 터치 구동 기간 동안, 상기 다수의 공통 전극 중 적어도 하나에 전압 레벨이 변화하는 터치 구동 신호가 인가되고, 상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나의 상기 제2 전극에 상기 터치 구동 신호가 인가되는 디스플레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극 및 상기 게이트 전극 중에서, 상기 제1 전극이 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되거나, 상기 제1 전극과 상기 게이트 전극이 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 경우,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나의 상기 제1 전극은 상기 터치 구동 신호보다 낮은 전압 값을 갖고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 상기 제2 전극에서 상기 제1 전극으로 향하는 방향인 디스플레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극 및 상기 게이트 전극 중에서 상기 게이트 전극이 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 경우,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나의 상기 제1 전극은 상기 터치 구동 신호보다 높은 전압 값을 갖고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 상기 제1 전극에서 상기 제2 전극으로 향하는 방향인 디스플레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극은 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 다수의 서브픽셀은 열 방향으로 인접한 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 서브픽셀은 제1 픽셀 전극을 포함하고, 상기 제2 서브픽셀은 제2 픽셀 전극을 포함하고,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 배치되는 행 신호 라인은,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 상기 게이트 라인과,
상기 게이트 라인과 전기적으로 분리되고, 상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 게이트 전극으로 포토 제어 신호를 전달하는 포토 제어 라인을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극에 연결된 상기 게이트 라인에 턴-오프 레벨 전압 구간과 턴-온 레벨 전압 구간을 갖는 스캔 신호가 인가되고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극에 상기 스캔 신호가 인가되고,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극에 연결된 상기 게이트 라인에 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호가 인가되고,
상기 게이트 로드-프리 구동 신호는 상기 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 구동 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 디스플레이 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극에 인가되는 포토 제어 신호는 DC 전압을 갖고,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극에 인가되는 상기 포토 제어 신호는 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 구동 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 디스플레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극과 상기 게이트 전극은 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 다수의 서브픽셀은 열 방향으로 인접한 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 서브픽셀은 제1 픽셀 전극을 포함하고, 상기 제2 서브픽셀은 제2 픽셀 전극을 포함하고,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 배치되는 행 신호 라인은,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극 및 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되는 상기 게이트 라인을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극과 상기 게이트 전극에 공통으로 연결된 상기 게이트 라인에 턴-오프 레벨 전압 구간과 턴-온 레벨 전압 구간을 갖는 스캔 신호가 인가되고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극과 상기 게이트 전극에 상기 스캔 신호가 공통으로 인가되고,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극과 상기 게이트 전극에 공통으로 연결된 상기 게이트 라인에 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호가 인가되고,
상기 게이트 로드-프리 구동 신호는 상기 서브픽셀 내 구동 트랜지스터 및 상기 포토 트랜지스터의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 구동 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 디스플레이 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극은 상기 게이트 라인과 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 다수의 서브픽셀은 열 방향으로 인접한 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 서브픽셀은 제1 픽셀 전극을 포함하고, 상기 제2 서브픽셀은 제2 픽셀 전극을 포함하고,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 배치되는 행 신호 라인은,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되는 상기 게이트 라인과,
상기 게이트 라인과 전기적으로 분리되고, 상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극으로 포토 구동 신호를 전달하는 포토 구동 라인을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극에 연결된 상기 게이트 라인에 턴-오프 레벨 전압 구간과 턴-온 레벨 전압 구간을 갖는 스캔 신호가 인가되고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극에 상기 스캔 신호가 인가되고,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 게이트 전극에 연결된 상기 게이트 라인에 전압 레벨이 변화하는 게이트 로드-프리 구동 신호가 인가되고,
상기 게이트 로드-프리 구동 신호는, 상기 서브픽셀 내 구동 트랜지스터 및 상기 포토 트랜지스터의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하고, 상기 터치 구동 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 디스플레이 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극에 인가되는 포토 구동 신호는 DC 전압을 갖고,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제1 전극에 인가되는 상기 포토 구동 신호는 상기 터치 구동 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 다수의 리드아웃 라인을 통해 상기 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 멀티 센싱회로를 더 포함하고,
상기 다수의 공통 전극은 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극을 포함하고, 상기 제1 공통 전극 및 상기 제2 공통 전극 각각은 둘 이상의 서브픽셀이 차지하는 영역과 중첩되고,
상기 다수의 리드아웃 라인은 상기 제1 공통 전극 및 상기 제2 공통 전극과 공통으로 중첩되는 제1 리드아웃 라인 및 제2 리드아웃 라인을 포함하고,
상기 제1 공통 전극과 중첩되는 2개의 서브픽셀에 포함되는 2개의 픽셀 전극 사이에 위치하는 제1 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극은 상기 제1 리드아웃 라인을 통해 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되고,
상기 제2 공통 전극과 중첩되는 2개의 서브픽셀에 포함되는 2개의 픽셀 전극 사이에 위치하는 제2 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극은 상기 제2 리드아웃 라인을 통해 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제16항에 있어서,
상기 제1 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인과, 상기 제2 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 데이터 라인은 동일한 데이터 라인들이고,
상기 제1 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인과, 상기 제2 공통 전극과 중첩되는 둘 이상의 게이트 라인은 서로 다른 게이트 라인들인 디스플레이 장치.
- 제16항에 있어서,
상기 다수의 공통 전극 각각은 메인 전극과 보조 전극을 포함하고,
상기 메인 전극은 상기 픽셀 전극과 동일한 물질을 포함하고,
상기 보조 전극은 상기 메인 전극과 다른 물질을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제18항에 있어서,
상기 제2 공통 전극과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀에 포함된 2개의 픽셀 전극 사이의 영역에,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극이 상기 제2 리드아웃 라인과 전기적으로 연결되는 지점과,
상기 2개의 픽셀 전극 사이에 배치된 상기 제2 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극, 상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 및 상기 제2 공통 전극의 상기 보조 전극이 전기적으로 서로 연결된 지점이 존재하고,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극이 상기 제2 리드아웃 라인을 통해 상기 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제19항에 있어서,
상기 제2 공통 전극과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀에 포함된 2개의 픽셀 전극 사이의 영역에,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극이 상기 제1 리드아웃 라인과 연결되는 지점이 더 존재하고,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극은 상기 제1 리드아웃 라인을 통해 상기 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되지 못하는 디스플레이 장치.
- 제16항에 있어서,
상기 멀티 센싱회로는 상기 다수의 리드아웃 라인 중 적어도 하나를 통해 검출된 신호를 토대로 센싱 데이터를 출력하고,
상기 센싱 데이터에 근거하여, 상기 디스플레이 장치에서의 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱하거나, 상기 디스플레이 장치에서의 광 조사 유무 또는 광 조사 좌표를 센싱하는 멀티 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 다수의 서브픽셀은 행 방향으로 배열된 제1 색상 서브픽셀, 제2 색상 서브픽셀 및 제3 색상 서브픽셀을 포함하고,
상기 제1 색상 서브픽셀은 제1 개구부 영역 및 제1 비개구부 영역을 포함하고, 상기 제2 색상 서브픽셀은 제2 개구부 영역 및 제2 비개구부 영역을 포함하고, 상기 제3 색상 서브픽셀은 제3 개구부 영역 및 제3 비개구부 영역을 포함하고,
상기 제1 개구부 영역, 상기 제2 개구부 영역 및 상기 제3 개구부 영역 각각에는 제1 색상 컬러필터, 제2 색상 컬러필터 및 제3 색상 컬러필터가 배치되고,
상기 제1 색상 컬러필터는 상기 제1 비개구부 영역까지 연장되고, 상기 제3 색상 컬러필터는 상기 제3 비개구부 영역까지 연장되고,
상기 제1 비개구부 영역까지 연장된 상기 제1 색상 컬러필터는 상기 제2 비개구부 영역과 상기 제3 비개구부 영역까지 확장되어 배치되고, 상기 제3 비개구부 영역까지 연장된 상기 제3 색상 컬러필터는 상기 제2 비개구부 영역과 상기 제1 비개구부 영역까지 확장되어 배치되고,
상기 제1 비개구부 영역, 상기 제2 비개구부 영역 및 상기 제3 비개구부 영역에는 상기 제1 색상 컬러필터 및 상기 제3 색상 컬러필터가 중첩되어 배치되는 디스플레이 장치.
- 제22항에 있어서,
상기 제1 비개구부 영역, 상기 제2 비개구부 영역 및 상기 제3 개구부 영역에서, 상기 포토 트랜지스터의 채널이 위치하는 영역은,
상기 제1 색상 컬러필터 및 상기 제3 색상 컬러필터가 오픈 되거나,
상기 제1 색상 컬러필터, 상기 제2 색상 컬러필터 및 상기 제3 색상 컬러필터 중 하나만 존재하는 디스플레이 장치.
- 제1 방향으로 배치되며, 데이터 신호들이 인가되는 다수의 데이터 라인;
제2 방향으로 배치되며, 스캔 신호들이 인가되는 다수의 게이트 라인;
다수의 서브픽셀 각각에 배치되는 다수의 픽셀 전극;
디스플레이 구동 시 디스플레이 공통 전압이 인가되는 다수의 공통 전극;
상기 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 다수의 리드아웃 라인; 및
게이트 전극, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극은 상기 공통 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 게이트 전극은 상기 제2 전극 또는 상기 공통 전극과 전기적으로 연결된 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 장치.
- 제24항에 있어서,
상기 디스플레이 장치의 구동 기간은 디스플레이 구동 기간과 터치 구동 기간을 포함하고, 상기 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 다수의 공통 전극에 디스플레이 공통 전압이 인가되고, 상기 다수의 포토 트랜지스터 각각의 상기 제2 전극 및 상기 게이트 전극에 상기 디스플레이 공통 전압이 공통으로 인가되고,
상기 터치 구동 기간 동안, 상기 다수의 공통 전극 중 적어도 하나에 전압 레벨이 변화하는 터치 구동 신호가 인가되고, 상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나의 상기 제2 전극 및 상기 게이트 전극에 상기 터치 구동 신호가 공통으로 인가되는 디스플레이 장치.
- 제25항에 있어서,
상기 터치 구동 신호는 상기 포토 트랜지스터의 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 디스플레이 장치.
- 제25항에 있어서,
상기 터치 구동 기간 동안,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나의 상기 제1 전극은 상기 터치 구동 신호보다 높은 전압 값을 갖고,
상기 다수의 포토 트랜지스터 중 적어도 하나를 통해 흐르는 누설 전류의 방향은 상기 제1 전극에서 상기 제2 전극으로 향하는 방향인 디스플레이 장치.
- 제24항에 있어서,
상기 다수의 서브픽셀은 열 방향으로 인접한 제1 서브픽셀과 제2 서브픽셀을 포함하고, 상기 제1 서브픽셀은 제1 픽셀 전극을 포함하고, 상기 제2 서브픽셀은 제2 픽셀 전극을 포함하고,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 배치되는 행 신호 라인은,
상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 게이트 라인과,
상기 게이트 라인과 전기적으로 분리되고, 상기 제1 픽셀 전극과 상기 제2 픽셀 전극 사이에 위치하는 상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극으로 상기 포토 구동 신호를 전달하는 포토 구동 라인을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제24항에 있어서,
상기 다수의 리드아웃 라인을 통해 상기 다수의 공통 전극과 전기적으로 연결되는 멀티 센싱회로를 더 포함하고,
상기 다수의 공통 전극은 제1 공통 전극 및 제2 공통 전극을 포함하고, 상기 제1 공통 전극 및 상기 제2 공통 전극 각각은 둘 이상의 서브픽셀이 차지하는 영역과 중첩되고,
상기 다수의 리드아웃 라인은 상기 제1 공통 전극 및 상기 제2 공통 전극과 공통으로 중첩되는 제1 리드아웃 라인 및 제2 리드아웃 라인을 포함하고,
상기 제1 공통 전극과 중첩되는 2개의 서브픽셀에 포함된 2개의 픽셀 전극 사이에 위치하는 제1 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극은 상기 제1 리드아웃 라인을 통해 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되고,
상기 제2 공통 전극과 중첩되는 2개의 서브픽셀에 포함된 2개의 픽셀 전극 사이에 위치하는 제2 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극은 상기 제2 리드아웃 라인을 통해 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 제29항에 있어서,
상기 다수의 공통 전극 각각은 메인 전극과 보조 전극을 포함하고,
상기 메인 전극은 상기 픽셀 전극과 동일한 물질을 포함하고,
상기 보조 전극은 상기 메인 전극과 다른 물질을 포함하는 디스플레이 장치.
- 제30항에 있어서,
상기 제2 공통 전극과 중첩되며 인접하게 배치된 2개의 서브픽셀에 포함된 2개의 픽셀 전극 사이의 영역에,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극이 상기 제2 리드아웃 라인과 전기적으로 연결되는 지점과,
상기 2개의 픽셀 전극 사이에 배치된 상기 제2 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극, 상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 및 상기 제2 공통 전극의 상기 보조 전극이 전기적으로 서로 연결된 지점이 존재하고,
상기 제2 공통 전극의 상기 메인 전극 또는 상기 보조 전극이 상기 제2 리드아웃 라인을 통해 상기 멀티 센싱회로와 전기적으로 연결되는 디스플레이 장치.
- 다수의 게이트 라인 및 다수의 공통 전극을 포함하고, 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로에 있어서,
상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로;
상기 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 상기 공통 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로; 및
상기 포토 트랜지스터의 상기 게이트 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 제어 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로.
- 다수의 게이트 라인 및 다수의 공통 전극을 포함하고, 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로에 있어서,
상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극 및 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로; 및
상기 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 상기 공통 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로를 포함하는 구동회로.
- 다수의 게이트 라인 및 다수의 공통 전극을 포함하고, 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로에 있어서,
상기 포토 트랜지스터의 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결된 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로;
상기 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 상기 공통 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로; 및
상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 구동 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로.
- 다수의 게이트 라인 및 다수의 공통 전극을 포함하고, 제1 전극, 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 다수의 포토 트랜지스터를 포함하는 디스플레이 패널을 구동하기 위한 구동회로에 있어서,
상기 게이트 라인으로 턴-오프 레벨 전압 범위 내에서 전압 레벨이 변화하는 스캔 신호를 공급하는 게이트 구동회로;
상기 포토 트랜지스터의 상기 제2 전극 및 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결된 상기 공통 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 터치 구동 신호를 공급하고, 상기 공통 전극을 센싱하는 멀티 센싱회로; 및
상기 포토 트랜지스터의 상기 제1 전극으로 상기 스캔 신호의 진폭과 대응되는 진폭을 갖는 포토 구동 신호를 공급하는 포토 구동회로를 포함하는 구동회로.
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