KR20220092307A - 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로 - Google Patents

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KR20220092307A
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Abstract

본 발명의 실시예들은, 일체로 구성된 터치 전극과 터치 배선들, 절연막, 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공한다.

Description

터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로 {TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH DRIVING CIRCUIT}
본 발명의 실시예들은, 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라, 화상을 표시하는 표시 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 액정 표시 장치, 유기발광 표시 장치 등과 같은 다양한 유형의 표시 장치가 활용된다.
표시 장치는, 사용자에게 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 표시 패널에 접촉된 사용자의 손가락이나 펜에 의한 터치를 인식하고, 인식된 터치를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공한다.
표시 장치는, 표시 패널 상에 배치되거나, 표시 패널에 내장된 터치 전극을 포함할 수 있다. 그리고, 사용자의 터치에 의해 발생하는 캐패시턴스의 변화를 검출하여 표시 패널에 대한 사용자의 터치를 센싱할 수 있다.
표시 장치가 터치 전극을 포함하므로 터치 전극을 패터닝하여 제조할 필요가 있다.
따라서, 터치 전극을 패터닝함에 따라서 제조 비용이 증가하고 패터닝된 터치 전극이 사용자에게 시인될 수 있었다.
본 발명의 실시예들은, 터치 전극을 패터닝할 필요가 없어서 제작 비용을 절감하는 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 실시예들은, 일체로 구성된 터치 전극을 사용하므로 터치 전극이 사용자에게 시인되지 않는 터치 표시장치 및 그 터치 구동 회로를 제공한다.
일 측면에서, 일 실시예는, 일체로 구성된 터치 전극과 m개의 터치 배선들, 절연막, 터치 구동 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공한다.
m개의 터치 배선들은 터치 전극의 둘 이상의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된다. 절연막은 터치 전극과 터치 배선 사이에 배치되고, n개(n은 1보다 큰 정수로 m과 같거나 m보다 큼)의 컨택홀을 포함하여 터치 전극의 각 터치 영역을 각 터치 배선과 전기적으로 연결한다.
터치 구동 회로는, m개의 터치 배선들과 전기적으로 연결되고, m개의 터치 배선들에 센싱 전압을 인가한다. 터치 구동 회로는, 터치시 대상체와 터치 전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱한다.
다른 측면에서, 다른 실시예는, 기판 상에 둘 이상의 데이터 배선들과 둘 이상의 게이트 배선들이 교차하는 둘 이상의 화소 영역들 각각에 배치되는 제1전극, 상기 기판 상에 터치 영역들 각각에 배치되는 터치배선들, 제1전극 상에 배치되는 발광층, 발광층 상에 기판 전체에 일체로 구성되고 터치 영역들 중 하나의 터치 영역을 구성하는 둘 이상의 화소 영역들 중 적어도 하나의 화소 영역에 절연막의 센싱 컨택홀을 통해 터치 배선과 전기적으로 연결되는 제2전극, 터치 배선들과 전기적으로 연결되고 터치 배선들에 센싱 전압을 인가하고 터치시 대상체와 제2전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는, 터치 표시 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 다른 실시예는, 일체로 구성된 터치 전극의 둘 이상의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2방향으로으로 연장된 터치 배선들과 전기적으로 연결되고, 터치 배선들에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 터치 전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 의하면, 터치 전극을 패터닝할 필요가 없어서 제작 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 의하면, 일체로 구성된 터치 전극을 사용하므로 터치 전극이 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3a은 도 2의 터치 패널 및 터치 구동 회로의 평면도이다.
도 3b 내지 도 3d는 도 2의 터치 패널 및 터치 구동 회로의 다른 예의 평면도들이다.
도 4a는 도 3a의 AA'선의 단면도이다.
도 4b는 도 3b의 BB'선의 단면도이다.
도 5는 도 2의 터치 구동 회로와 터치 패널의 평면도이다.
도 6은 도 5의 터치 전극의 면저항과 터치 배선들의 배선 저항의 회로도이다.
도 7은 도 2의 터치 패널의 멀티 터치 상황을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 터치 패널의 멀티 터치 상황에서 터치 전극의 면저항과 터치 배선들의 배선 저항의 회로도이다.
도 9a는 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치의 평면도이다.
도 9b는 또 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치의 평면도이다.
도 10a은 도 9a의 CC'선 단면도이다.
도 10b는 도 9b의 DD'선 단면도이다.
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 요소들의 시간 관계 또는 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.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치는 영상 표시를 위한 기능과 터치 센싱을 위한 기능을 모두 제공할 수 있다.
영상 표시 기능을 제공하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 다수의 데이터 배선 및 다수의 게이트 배선이 배치되고 다수의 데이터 배선 및 다수의 게이트 배선에 의해 정의된 다수의 화소가 배열된 표시 패널(DISP)과, 다수의 데이터 배선을 구동하는 데이터 구동 회로(DDC)와, 다수의 게이트 배선을 구동하는 게이트 구동 회로(GDC)와, 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)의 동작을 제어하는 표시 컨트롤러(DCTR) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 표시 컨트롤러(DCTR) 각각은 하나 이상의 개별 부품으로 구현될 수도 있다. 경우에 따라서, 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 표시 컨트롤러(DCTR) 중 둘 이상은 하나의 부품으로 통합되어 구현될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 구동 회로(DDC)와 표시 컨트롤러(DCTR)는 하나의 집적회로 칩(IC Chip)으로 구현될 수 있다.
터치 센싱 기능을 제공하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 터치 전극을 포함하는 터치 패널(TSP)과, 터치 패널(TSP)로 터치 구동 신호를 공급하고 터치 패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호를 검출하여, 검출된 터치 센싱 신호를 토대로 터치 패널(TSP)에서의 사용자의 터치 유무 또는 터치 위치(터치 좌표)를 센싱하는 터치 센싱 회로(TSC)를 포함할 수 있다.
터치 센싱 회로(TSC)는, 일 예로, 터치 패널(TSP)로 터치 구동 신호를 공급하고 터치 패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호를 검출하는 터치 구동 회로(TDC)와, 터치 구동 회로(TDC)에 의해 검출된 터치 센싱 신호를 토대로 터치 패널(TSP)에서의 사용자의 터치 유무 및/또는 터치 위치를 센싱하는 터치 컨트롤러(TCTR) 등을 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC) 및 터치 컨트롤러(TCTR)는 별도의 부품으로 구현되거나, 경우에 따라서, 하나의 부품으로 통합되어 구현될 수도 있다.
한편, 데이터 구동 회로(DDC), 게이트 구동 회로(GDC) 및 터치 구동 회로(TDC) 각각은 하나 이상의 집적회로로 구현될 수 있으며, 표시 패널(DISP)과의 전기적인 연결 관점에서 COG(Chip On Glass) 타입, COF(Chip On Film) 타입, 또는 TCP(Tape Carrier Package) 타입 등으로 구현될 수 있으며, 게이트 구동 회로(GDC)는 GIP(Gate In Panel) 타입으로도 구현될 수 있다.
한편, 표시 구동을 위한 회로 구성들(DDC, GDC, DCTR)과 터치 센싱을 위한 회로 구성들(TDC, TCTR) 각각은 하나 이상의 개별 부품으로 구현될 수 있다. 경우에 따라서 표시 구동을 위한 회로 구성들(DDC, GDC, DCTR) 중 하나 이상과 터치 센싱을 위한 회로 구성들(TDC, TCTR) 중 하나 이상은 기능적으로 통합되어 하나 이상의 부품으로 구현될 수도 있다.
예를 들어, 데이터 구동 회로(DDC)와 터치 구동 회로(TDC)는 하나 또는 둘 이상의 집적회로 칩에 통합되어 구현될 수 있다. 데이터 구동 회로(DDC)와 터치 구동 회로(TDC)가 둘 이상의 집적회로 칩에 통합되어 구현되는 경우, 둘 이상의 집적회로 칩 각각은 데이터 구동 기능과 터치 구동 기능을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(100)는 유기발광 표시 장치, 액정 표시 장치 등의 다양한 타입일 수 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위해, 터치 표시 장치가 유기발광 표시 장치인 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 표시 패널(DISP)은 유기발광 표시 패널, 액정 표시 패널 등의 다양한 타입일 수 있지만, 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 표시 패널(DISP)이 유기발광 표시 패널인 것으로 예를 들어 설명한다.
또 한편, 후술하겠지만, 터치 패널(TSP)은 터치 구동 신호가 인가되거나 터치 센싱 신호가 검출될 수 있는 터치 전극과, 이러한 터치 전극을 터치 구동 회로(TDC)와 연결시켜주기 위한 다수의 터치 배선 등을 포함할 수 있다.
터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)의 외부에 존재할 수도 있다. 즉, 터치 패널(TSP)과 표시 패널(DISP)은 별도로 제작되어 결합될 수 있다. 이러한 터치 패널(TSP)을 외장형 타입 또는 애드-온(Add-on) 타입이라고 한다.
이와 다르게, 터치 패널(TSP)은 표시 패널(DISP)의 내부에 내장될 수도 있다. 즉, 표시 패널(DISP)을 제작할 때, 터치 패널(TSP)을 구성하는 터치 전극과 다수의 터치 배선 등의 터치 센서 구조는 표시 구동을 위한 전극 및 신호 배선들과 함께 형성될 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는, 도 2 내지 도 10을 참조하여 후술하는 바와 같이, 일체로 구성된 터치 전극(TE)의 둘 이상의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된 터치 배선들(TL)과 전기적으로 연결된다. 터치 구동 회로(TDC)는, 터치 배선들(TL)에 센싱 전압을 인가하고 터치시 대상체와 터치 전극(TE) 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱한다.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 외장형 타입 또는 애드-온 타입의 터치채널(TSP)을 포함하는 일 실시예에 따른 터치 표시 장치(200)와 도 9 및 도 10을 참조하여 내장형 타입의 터치패널(TSP)를 포함하는 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치(300)를 상세히 설명하나, 이에 제한되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 터치 표시 장치(200)에서, 표시 패널(DISP)의 액티브 영역(AA)에는, 기판(SUB) 상에 다수의 데이터 배선(DL) 및 다수의 게이트 배선(GL)이 배치되고 다수의 데이터 배선(DL) 및 다수의 게이트 배선(GL)에 의해 정의된 다수의 화소(P)가 배열된다.
각 화소(P)는 OLED 화소나 LCD 화소 등 표시패널(DISP)에 사용하는 다양한 화소일 수 있다. 각 화소(P)는, 트랜지스터(T)와, 한 프레임 동안 데이터 전압(VDATA)을 유지해주기 위한 스토리지 캐패시터(Cst) 등의 구동회로를 포함할 수 있다.
표시 패널(DISP)의 논-액티브 영역(NAA)에는, 도 1을 참조하여 설명한 데이터 구동 회로(DDC) 및 게이트 구동 회로(GDC)가 배치될 수 있다.
터치 표시 장치(200)에서, 터치 패널(TSP)을 이루는 터치 전극(TE) 등의 터치 센서 구조는 절연막(EN) 상에 배치될 수 있다. 터치 센서 구조는 일체로 구성된 터치 전극(TE)과 터치 전극(TE)의 둘 이상의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된 터치 배선들(TL)이 배치된다. 제1방향은 데이터 배선(DL)의 배치 방향일 수도 있고, 게이트 배선(GL)의 배치 방향일 수 있다. 제1방향이 데이터 배선(DL)의 배치 방향인 경우, 제2방향은 게이트 배선(GL)의 배치 방향일 수 있다. 제1방향이 게이트 배선(GL)의 배치 방향 경우, 제2방향은 데이터 배선(DL)의 배치 방향인 일 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 터치 패널(TSP) 위에 터치 대상체, 예를 들어 사람의 손가락(F)이 놓이게 되면 손가락(F)과 보호막(PL) 아래의 일체로 구성된 터치 전극(TE) 사이에 정전 용량(Cf)이 발생한다. 도 6 및 도 8을 참조하여 후술하는 바와 같이, 터치 구동 회로(TDC)에서 인가되는 센싱 전압에 의해 정전 용량(Cf)으로 전류가 터치 배선들(TL)을 통해 흐르게 되며, 터치 구동 회로(TDC)는 터치 배선들(TL)에서의 각각 다른 전류값을 센싱하고 터치 컨트롤(TCTR)는 터치 패널(TSP)에서 그 터치 위치를 검출한다.
터치 패널(TSP)은 터치기판(SUB1)에 전도성 물질을 코팅하여 투명전극으로 패터닝되지 않은 일체의 터치전극(TE)을 배치한다. 터치 컨트롤러(TCTR)는 터치전극(TE)에 센싱 전압이 인가된 상태에서 대상체인 사람의 손가락(F)이 터치패널(TSP)를 터치를 하게 되면 사람의 몸에 흐르는 정전 용량을 통해 전류의 양이 변경된 부분의 위치를 계산한다. 터치 패널(TSP)은 터치 배선들(TL)에 흐르는 전류의 변화를 통하여 위치를 계산하는 방식으로, 소프트 터치가 가능하다.
도 3a은 도 2의 터치 패널 및 터치 구동 회로의 평면도이다. 도 4a는 도 3의 AA'선의 단면도이다.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, 터치 표시 장치(200)는 일체로 구성된 터치 전극(TE), 터치 전극(TE)의 m개(m은 1보다 큰 정수)의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 m개의 터치 배선들(TL)을 포함한다. 터치 표시 장치(200)는 터치 배선들(TL)과 전기적으로 연결되고 터치 배선들(TL)에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 터치 전극(TL) 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로(TDC)를 포함한다.
도 3a에서 점선은 터치 전극(TE)에서 하나의 터치 영역을 구분하기 위한 표시이다. 실제 터치 전극(TE)은 전극 전체가 일체로 구성된 통전극이나, 이에 제한되지 않는다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 터치 표시 장치(200)는 터치 전극(TE)과 m개의 터치 배선(TL) 사이에 배치되고 n개(n은 1보다 큰 정수로 m과 같거나 m보다 큼)의 컨택홀(CTH)을 포함하여 터치 전극(TE)의 각 터치 영역을 각 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결하는 절연막(EN)을 포함한다. 이때, n이 m과 동일한 경우는 도 3a에 도시한 바와 같이 m개의 터치 영역들 중 하나의 터치 영역(TA)에 하나의 컨택홀(CTH)이 배치된 경우에 해당한다.
n이 m보다 큰 경우 도 3b에 도시한 바와 같이 m개의 터치 영역들 중 하나의 터치 영역에 적어도 하나의 센싱 컨택홀(CTH)와 적어도 하나의 더미 컨택홀(DCTH)이 배치되거나, 도 3c에 도시한 바와 같이 하나의 터치 영역에 둘 이상의 센싱 센싱 컨택홀들(CTH)이 배치된 경우에 해당할 수 있다.
터치 패널(TSP)에 터치 배선(TL)과 통전극으로 만든 터치 전극(TE)이 형성되고, 터치 배선(TL)과 터치 전극(TE) 사이에는 절연막(EN)이 형성되며 컨택홀(CTH)을 통하여 터치 전극(TE)과 터치 배선(TL)이 연결된다. 터치 배선(TL)의 다른 끝단은 터치 구동 회로(TDC)가 구비되어 터치시 유도되는 전류값 또는 전하량을 센싱한다.
다수의 터치 배선(TL)은, 절연막(EN)을 사이에 두고 통전극으로 만든 터치 전극(TE)과 터치 배선(TL)을 전기적으로 연결한다.
이 때 터치 배선(TL)의 배선 저항이 터치 전극(TE)의 면저항 보다 작은 값을 갖도록 설계한다. 터치 패널(TSP)은 내부에 다수의 터치 배선(TL)을 형성하고 터치 배선(TL)과 터치 전극(TE)을 연결하여 터치 배선 개수만큼 멀티 터치를 구현할 수 있다.
터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)이 터치 전극(TE)의 면저항(Rs)보다 작을 수 있다. 터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)은 비저항*배선 길이/단면적으로 정의될 수 있다. 단면적은 전류가 흐르는 수직방향의 단면적으로, 배선 두께*배선폭을 의미한다. 배선길이 터치 전극(TE)의 면저항(Rs)는 비저항/두께로 정의될 수 있다.
터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)이 터치 전극(TE)의 면저항(Rs)보다 작게 형성하기 위해서, 예를 들어 재료적인 측면에서, 터치 배선(TL)의 비저항이 터치 전극(TE)의 비저항보다 작을 수 있다.
구체적으로, 터치 배선(TL)은 터치 전극(TE)의 비저항보다 비저항이 작은 도전 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 이 도전 물질은, 일 예로, Al, Ti, Cu, Mo와 같은 내식성 및 내산성이 강하고 전도성이 좋은 금속을 이용하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 배선(TL)은 도전 물질로 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조로 형성될 수 있다. 터치 전극(TE)은 터치 배선(TL)의 비저항보다 비저항이 큰 산화물 박막, 예를 들어 TCO(Transparent conducting oxide)로 ZnO, InZnO, InZnGaO 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 3a에 도시한 바와 같이 n이 m과 같은 경우, m개의 터치 영역들 각각에 배치된 컨택홀에 상기 터치 배선이 배치되어 컨택홀을 통해 상기 하나의 터치 영역과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 센싱 컨택홀(CTH)은 터치 배선(TL)과 터치전극(TE)이 전기적으로 연결되는 각 터치 영역(TA)마다 하나씩 배치될 수 있다.
전술한 예에서, 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 영역과 배치되지 않은 영역이 서로 구별되어 시인되므로 표시의 균일성이 떨어질 수 있다.
센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 영역과 배치되지 않은 영역이 서로 구별되지 않아 표시 균일성을 유지할 수 있도록 터치 배선(TL)이 배치되지 않은 영역에 더미 패턴으로 더미 컨택홀(DCTH)를 배치할 수 있다.
다시 말해, n이 m보다 큰 경우, m개의 터치 영역들 중 적어도 하나의 터치 영역에 둘 이상의 컨택홀들(센싱 컨택홀(CTH)과 더미 컨택홀(DCTH))이 배치되고, 하나의 터치 영역에 배치된 컨택홀들 중 하나, 즉 센싱 컨택홀(CTH)에 터치 배선(TL)이 배치되어 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 하나의 터치 영역(TA)과 전기적으로 연결되고, 하나의 터치 영역에 배치된 컨택홀들(센싱 컨택홀(CTH)과 더미 컨택홀(DCTH)) 중 다른 하나, 즉 더미 컨택홀(DCTH)에 터치 배선(TL)이 배치되지 않을 수 있다. 도 3b 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 영역에 터치 배선(TL)이 배치되고, 더미 컨택홀(DCTH)이 배치된 영역에 터치 배선이 배치되지 않을 수 있다.
또 다른 예로, n이 m보다 큰 경우, m개의 터치 영역들(TA) 중 적어도 하나의 터치 영역에 둘 이상의 센싱 컨택홀들(CTH)이 배치되고, 하나의 터치 영역(TA)에 배치된 둘 이상의 센싱 컨택홀들(CTH)에 터치 배선이 배치되어 센싱 컨택홀들(CTH)을 통해 하나의 터치 영역(TA)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 터치 영역들(TA) 각각에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되어, 하나의 터치 영역(TA)에 대해 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 터치전극(TE)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 터치 영역(TA)에 하나의 화소 영역에 하나의 센싱 컨택홀(CTH)만이 배치된 경우 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 원활하게 전류가 흐르지 못할 수도 있다. 전술한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)를 통해 제2전극(E2)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결되므로 센싱 컨택홀(CTH)를 통해 원활하게 전류가 흐를 수 있다.
도 3b 및 도 3c를 참조하여 전술한 예들의 조합으로, 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)과 하나 이상의 더미 컨택홀(DCTH)이 동시에 배치될 수 있다. 즉, 도 3c에 도시한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되고, 동시에 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 더미 컨택홀(DCTH)이 추가로 배치될 수도 있다.
터치 전극(TE)은 전극 전체가 일체로 구성된 통전극인 것으로 전술하였으나, 터치전극(TE)은 N개(N은 2보다 큰 정수)의 부분 터치전극들을 포함할 수 있다. 터치전극(TE)의 면적이 너무 넓어 센싱의 효율을 향상시키기 위해 N개의 부분 터치전극들을 포함하는 터치전극(TE)을 구성할 수 있다. 또한, 특정한 터치 동작, 예를 들어 제스처 동작을 위해 N개의 부분 터치전극들을 포함하는 터치전극(TE)을 구성할 수 있다.
예를 들어, 도 3d에 도시한 바와 같이, 터치전극(TE)은 제1터치전극(TE1)과 제2터치전극(TE2)으로 나누어 질 수 있다. 제1터치전극(TE1)과 제2터치전극(TE2)은 전술하거나 후술한 바와 같이 하나의 통전극과 각각 동일하게 동작할 수 있다.
터치전극(TE)이 N개의 부분 터치전극들을 포함할 때 도 3d에 도시한 바와 같이 터치배선(TL)과 교차하는 방향으로 N개의 부분 터치전극들이 배치되거나, 터치배선(TL)과 나란한 방향으로 N개의 부분 터치전극들이 배치되거나 이들의 조합으로 N개의 부분 터치전극들이 배치될 수 있다. 터치전극(TE)에 포함되는 N개의 부분 터치전극들은 면적이 동일할 수도 있고, 특정 방향의 부분 터치전극의 면적이 더 크거나 작을 수 있다. 예를 들어 터치구동회로(TDC)와 가까운 제2 부분 터치전극(TE2)의 면적이 터치구동회로(TDC)와 먼 제1 부분 터치전극(TE1)의 면적보다 클 수 있다.
터치전극(TE)에 포함되는 N개의 부분 터치전극들 각각은 전술하거나 후술하는 바와 같이 하나의 통전극과 동일하게 동작할 수 있다.
도 5는 도 2의 터치 구동 회로와 터치 패널의 평면도이다.
도 5를 참조하면, 터치 구동 회로(TDC)는 m개의 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결되고, 터치 배선들(TL)을 순차적으로 선택하는 멀티플렉서(MUX) 및 하나 이상의 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(200)는 통전극인 터치 전극(TE)을, 예를 들어, 20개의 터치 영역(TA #11 ~ TA #45)으로 나누고, 각 터치 영역에 배치된 20개의 터치 라인들(TL)을 통해 20개의 터치 영역(TA #11 ~ TA #45)의 전류값 또는 전하량을 순차적으로 센싱한다.
멀티플렉서(MUX)는 20개의 터치 영역(TA #1 ~ TA #20)에 대응하는 20개의 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결된다.
20개의 터치 영역(TA #11 ~ TA #45)이 순차적으로 센싱될 수 있도록, 멀티플렉서(MUX)는 20개의 터치 배선(TL)을 순차적으로 선택한다.
멀티플렉서(MUX)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결되어 있다. 이에 따라, 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 터치 배선(TL)을 통해 흐르는 전류값 또는 전하량을 디지털 센싱 값으로 변환할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 변환된 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 도 1에 도시한 터치 컨트롤러(TCTR)로 전송할 수 있다.
도 6은 도 5의 터치 전극의 면저항과 터치 배선들의 배선 저항의 회로도이다. 도 6에서 Rs는 터치 전극(TE)의 면저항을 나타내고, Ri은 터치 배선(TL)의 배선 저항을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 각각의 터치 배선(TL)을 통하여 펄스 형태의 센싱 전압을 터치 전극(TE)에 인가한다. 손가락으로 터치패널(TSP)의 터치 영역들 중 하나(예를 들어 도 5에서 TA# 23)를 터치시 손가락(F)과 터치 전극(TE) 사이에 형성된 정전 용량(Cf)에 의해 도 6에 도시한 바와 같이 터치한 터치 영역(TA #23)에 배치된 터치 배선(TL)으로 전류(il2)가 발생하고, 인접한 터치 영역들(TA #24 및 TA #33)에 배치된 터치 전극의 표면으로 전류(is2, is3)가 발생한다. 인접한 터치 영역들(TA# 24 및 TA# 33)에 배치된 터치 전극의 표면에 발생된 전류(is2, is3)에 의해 터치 배선들로 전류들(il1, il3)이 발생한다.
도 6에는 터치 배선들로 흐르는 전류들(il1, il2, il3)이 3개인 것으로 설명하였으나, 이론상으로 모든 터치 배선들로 전류들이 발생할 수 있다.
예를 들어, 터치 배선(TL)의 배선 저항과 터치 전극(TE)의 면저항의 비율이 1:2인 경우 67%의 전하는 터치 영역(TA #23)에 배치된 터치 배선(TL)으로 빠져나가고 33%의 전하가 면저항을 통하여 인접한 터치 전극으로 표면을 따라 흐르게 된다. 이 때 터치 전극(TE)의 인접한 터치 영역들(TA #24 및 TA# 33)에 도달한 33% 전하 중 22%는 인접한 터치 영역들(TA #24 및 TA# 33)에 배치된 터치 배선들(TL)으로 빠져나가고, 11%가 면저항으로 통하여 또다른 인접한 터치 전극(TL)의 터치 영역들에 도달하게 된다.
이러한 과정을 몇 번 거치게 되면 대부분의 전하는 터치한 터치 영역(TA# 23)에 배치된 터치 배선(TL)과 인접한 터치 영역들(TA# 24 및 TA# 33)에 배치된 터치 배선들(TL)을 통하여 주로 빠져나가게 되고 터치 영역(TA #23)으로부터 멀어지는 터치 영역들에 배치된 터치 배선들로 흐르는 전류값은 상대적으로 작다.
따라서, 터치 영역(TA #23)에 배치된 터치 배선으로 흐르는 전류값(il2)과 인접한 터치 영역들(TA #24 및 TA #33)에 배치된 터치 배선들에 흐르는 전류값들(il1, il3)만을 사용하나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
배선 저항(Ri1, Ri2, Ri3)이 터치 영역들의 면저항(Rs1, Rs2, Rs3, Rs4)보다 작은 경우, 터치 위치에 해당하는 터치 영역(TA# 23)에 배치된 터치 배선(TL)으로 전류가 가장 많이 흐르게 된다. 이 때 터치 구동 회로(TDS)는 감지된 전류값(il1, il2, il3)의 상대적인 크기로부터 터치 위치, 즉 터치 영역 TA #23을 검출한다.
구체적으로, 도 6에서 터치에 의해 형성되는 정전 용량(Cf)에 의한 충전 전압이 V인 경우 근사적으로 각 터치 배선들에 흐르는 전류는 il2=V/Rl2, il1=V/(Rs2+Rl1), il3=V/(Rs3+Rl3)가 되어, 감지된 전류값(il1, il2, il3)의 상대적인 크기로부터 터치 영역 TA #23을 검출한다.
도 7은 도 2의 터치 패널의 멀티 터치 상황을 도시한 평면도이다. 도 8은 도 7의 터치 패널의 멀티 터치 상황에서 터치 전극의 면저항과 터치 배선들의 배선 저항의 회로도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 터치 구동 회소(TDC)는 각각의 터치 배선(TL)을 통하여 펄스 형태의 센싱 전압(Vs)을 터치 전극(TE)에 인가한다. 사람의 두개의 손가락들로 터치패널(TSP)의 터치 영역들 중 두개의 터치 영역들(예를 들어 도 5에서 TA# 23, TA#34)를 멀티 터치시, 도 8에 도시한 바와 같이, 하나의 손가락(F1)과 터치 전극(TE) 사이에 형성된 정전 용량(Cf1)에 의해, 터치한 터치 영역(TA #23) 및 인접한 터치 영역들(TA #24 및 TA #33)에 배치된 터치 전극의 표면으로 전류(is12, is13)가 발생하고 동시에 터치 배선들(TL)로 전류들(il11, il12, il13)이 발생한다.
터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)이 터치 전극(TE)의 면저항(Rs)보다 작기 때문에 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 터치 배선들(TL)로 주로 전류들(il11, il12, il13)이 흐른다. 터치 구동 회로(TDS)는 감지된 전류값(il11, il12, il13)의 상대적 크기로부터 터치 위치, 즉 터치 영역 TA #23을 검출한다.
동일하게, 다른의 손가락(F2)과 터치 전극(TE) 사이에 형성된 정전 용량(Cf2)에 의해 터치한 터치 영역(TA #34) 및 인접한 터치 영역들(TA 35# 및 TA #44)에 배치된 터치 전극(TE)의 표면으로 전류(is22, is23)가 발생하고 동시에 터치 배선들로 전류들(il21, il22, il23)이 발생한다.
터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)이 터치 전극(TE)의 면저항(Rs)보다 작기 때문에 터치 배선들(TL)로 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 주로 전류들(il21, il22, il23)이 흐른다. 터치 구동 회로(TDS)는 감지된 전류값(il21, il22, il23)의 상대적인 크기로부터 터치 위치, 즉 터치 영역 TA #34을 검출한다.
터치 구동 회로(TDC)는, 멀티 터치시 대상체인 손가락들(F1, F2)과 터치 전극(TE) 사이에 형성된 둘 이상의 정전 용량들(Cf1, Cf2)에 의해 특정 터치 배선들(TL)에 흐르는 둘 이상의 전류값들 또는 전하량들을 센싱한다. 이때 둘 이상의 정전 용량들(Cf1, Cf2)은 멀티 터치의 상황에 따라서 동일한 값을 가질 수도 있고 서로 다른 값을 가질 수도 있다.
전술한 일 실시예들에 따른 터치 표시장치(200)는, 일체로 구성된 터치 전극을 사용하면서 멀티 터치를 구현할 수 있다.
이상, 도 2 내지 도 8을 참조하여 외장형 타입 또는 애드-온 타입의 터치채널(TSP)을 포함하는 일 실시예에 따른 터치 표시 장치(200)을 설명하였다. 이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 내장형 타입의 터치패널(TSP)를 포함하는 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치(300)를 상세히 설명한다.
도 9a는 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치의 평면도이다.
도 9a를 참조하면, 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치(300)도 도 2 및 도 3, 도 5를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 터치 표시장치(200)와 동일하게 표시 패널(DISP)의 액티브 영역(AA)에는, 기판(SUB) 상에 다수의 데이터 배선(DL) 및 다수의 게이트 배선(GL)이 배치되고 다수의 데이터 배선(DL) 및 다수의 게이트 배선(GL)에 의해 정의된 다수의 화소(P)가 배열된다.
다른 실시예에 따른 터치 표시 장치(300)는 도 10을 참조하여 설명하는 바와 같이, 화소(P)마다 별도로 구성된 제1전극(E1)과 제1전극(E1) 상에 배치되는 발광층(EL), 발광층(EL) 상에 기판(SUB) 전체에 일체로 구성되는 공통전극인 제2전극(E2)을 포함하는 유기발광 표시 장치일 수 있다. 다른 실시예에 따른 터치 표시 장치(300)는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 패널(TSP)을 구성하는 터치 전극과 다수의 터치 배선 등의 터치 센서 구조가 내장되어 있다.
구체적으로, 터치 표시 장치(300)는 터치 전극으로 사용되는 공통전극인 제2전극(E2)이 기판(SUB) 전체에 일체로 구성되고, 둘 이상의 터치 영역들(TA) 각각에 적어도 하나씩 배치되는 터치 배선들(TL)이 내부에 배치된다.
즉, 터치 표시 장치(300)는 도 9a에 도시한 바와 같이, 일체로 구성된 제2전극(E2), 제2전극(E2)의 둘 이상의 터치 영역들(TA) 각각으로부터 제1방향 또는 제1방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 터치 배선들(TL)을 포함한다. 또한 터치 표시 장치(300)는 터치 배선들(TL)과 전기적으로 연결되고 터치 배선들(TL)에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 터치 전극인 제2전극(E2) 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로(TDC)를 포함한다.
도 9a에서는 편의상 하나의 터치 영역(TA)에 대한 둘 이상의 화소들(P)과 하나의 화소(P)에 대한 게이트 배선(GL) 및 데이타 배선(DL)을 표시하였다. 도 9a에서 점선은 터치 전극(TE)인 제2전극(E2)에서 하나의 터치 영역(TA)을 구분하기 위한 표시이다. 터치 전극(TE)인 제2전극(E2)은 전술한 바와 같이 기판(SUB) 전면에 일체로 구성된 공통전극이다.
구동 측면에서, 터치 표시 장치(300)는 표시구간과 터치구간으로 나누어 구동될 수 있다. 제2전극(E2)는 표시구간에 공통전극으로 역할을 하고, 터치구간에 터치전극으로 역할을 할 수 있다.
다른 실시예들에 따른 터치 표시 장치(300)는 터치 구간에 터치전극인 제2전극(E2)을, 예를 들어, 20개의 터치 영역들(TA)로 나누고, 각 터치 영역(TA)에 배치된 20개의 터치 라인들(TL)을 통해 전류값 또는 전하량을 센싱한다.
도 9a를 참조하면, 터치 배선(TL)은 데이터 배선(DL)과 나란한 방향으로 배치된다. 각 터치 영역(TA)에 해당하는 위치에 터치 배선(TL)은 센싱 컨택홀(CTH)을 통하여 터치 전극에 해당하는 제2전극(E2)을 전기적으로 연결한다.
예를 들어, 터치 영역들 각각(TA)은 각각 하나의 화소(P)가 배치된 둘 이상의 화소 영역들(PA)에 대응되며, 터치 영역들 각각(TA)에 대응하는 둘 이상의 화소 영역들(PA) 중 하나의 화소 영역에 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되어, 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 제2전극(E2)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9a에 도시한 바와 같이 센싱 컨택홀(CTH)은 터치 배선(TL)과 제2전극(E2)이 전기적으로 연결되는 각 터치 영역(TA)마다 하나씩 배치될 수 있다. 일 예로, 하나의 터치 영역(TA)이 16개의 화소 영역들(PA)을 포함하고, 센싱 컨택홀(CTH)이 16개의 화소 영역들(PA) 중 하나의 화소 영역에 배치될 수 있다. 즉, 제2전극(E2)은 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 터치배선(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 예에서, 센싱 컨택홀(CTH)이 16개의 화소 영역들(PA) 중 하나의 화소 영역에만 배치될 경우, 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 화소 영역과 배치되지 않은 화소 영역이 서로 구별되어 시인되므로 표시의 균일성이 떨어질 수 있다.
센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 화소 영역과 배치되지 않은 화소 영역이 서로 구별되지 않아 표시 균일성을 유지할 수 있도록 터치 배선(TL)이 배치되지 않은 화소 영역에 더미 컨택홀(DCTH)을 배치할 수 있다.
다시 말해, 도 9b에 도시한 바와 같이, 터치 영역들 각각(TA)에 대응하는 각각 하나의 화소(P)가 배치된 둘 이상의 화소 영역들(PA) 중 하나의 화소 영역에 센셍 컨택홀(CTH)이 배치되고, 화소 영역에 배치된 더미 패턴으로 더미 컨택홀(DCTH)에는 터치 배선(TL)이 배치되지 않을 수 있다. 즉, 제2전극(E2)은 더미 컨택홀(DCTH)과 중첩되지 않으며, 제2전극(E2)은 더미 컨택홀(DCTH)을 통해서는 터치배선(TL)과 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
도 9b에는 센싱 컨택홀(CTH)에 배치되지 않은 모든 화소 영역들에 더미 컨택홀(DCTH)이 배치되는 것으로 설명하였으나, 터치 배선(TL)이 배치되지 않은 적어도 하나의 화소 영역에 더미 컨택홀(DCTH)가 배치될 수 있다. 일 예로, 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 화소 영역의 화소가 특정 색, 예를 들어 레드를 발광할 경우 레드를 발광하는 화소가 위치하는 화소 영역들에만 더미 컨택홀(DCTH)을 배치할 수 있다.
도 9b에 화소 영역들은 동일한 모양과 동일한 면적을 차지하는 것으로 도시하였으나, 발광하는 색마다 화소 영역의 모양과 면적이 다를 수 있다. 따라서, 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 화소 영역의 화소와 동일한 색을 발광하는 화소의 화소 영역에만 더미 컨택홀(DCTH)이 배치되므로 센싱 컨택홀(CTH)이 배치된 화소 영역과 배치되지 않은 화소 영역이 서로 구별되지 않아 표시 균일성을 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 터치 영역들 각각(TA)은 각각 하나의 화소(P)가 배치된 둘 이상의 화소 영역들(PA)에 대응되며, 터치 영역들 각각(TA)에 대응하는 둘 이상의 화소들(P)이 배치되는 화소 영역들(PA) 중 둘 이상의 화소 영역들에 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되어, 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 제2전극(E2)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 터치 영역들(TA) 각각에 대응하는 둘 이상의 화소 영역들(PA) 중 둘 이상의 화소 영역들에 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되어, 하나의 터치 영역(TA)에 대해 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 제2전극(E2)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 터치 영역(TA)에 하나의 화소 영역에 하나의 센싱 컨택홀(CTH)만이 배치된 경우 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 원활하게 전류가 흐르지 못할 수도 있다. 전술한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 화소 영역들에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)를 통해 제2전극(E2)이 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결되므로 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 원활하게 전류가 흐를 수 있다.
전술한 예들의 조합으로, 도 9c에 도시한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 화소 영역들에 둘 이상의 센싱 컨택홀(CTH)이 배치되고, 도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 하나 이상의 화소 영역에 하나 이상의 더미 컨택홀(DCTH)이 배치될 수도 있다.
터치 구동 회로(TDC)는 터치 배선들(TL)과 전기적으로 연결되고, 터치 배선들(TL)에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 제2전극(E2) 사이에 형성된 정전 용량(Cf)에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱한다.
터치 구동 회로(TDC)는, 터치 배선들(TL)에 펄스 형태의 센싱 전압을 인가한다.
제2전극(E2)은 공통전극으로 캐소드 전극일 수 있다. 이때, 구동 측면에서, 터치구간에 터치전극인 제2전극(E2)에 인가하는 센싱 전압의 기준 전압 또는 최저 전압을 표시구간에 제2전극(E2)에 인가하는 캐소드 전압과 같도록 인가할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전술한 바와 같이 각각의 터치 배선(TL)을 통하여 저전압(low voltage)과 고전압(high voltage)을 포함하는 펄스 형태의 센싱 전압을 터치 전극(TE)에 인가할 경우, 센싱 전압의 저전압을 캐소드 전압(예: 기저 전압 또는 그라운드 전압과 같도록 인가하므로 제2전극(E2)에 표시 구간과 터치 구간의 간섭을 최소화할 수 있다.
터치 구동 회로(TDC)는, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 멀티 터치시 대상체와 제2전극(E2) 사이에 형성된 둘 이상의 정전 용량들에 의해 특정 터치 배선들(TL)에 흐르는 둘 이상의 전류값들 또는 전하량들을 센싱할 수 있다.
도 10a은 도 9a의 CC'선 단면도이다.
도 10a을 참조하면, 액티브 영역(AA) 내 각 화소(P)에서의 트랜지스터(T)는 기판(SUB) 상에 배치된다. 트랜지스터(T)는 기판 상에 둘 이상의 데이터 배선들(DL)과 둘 이상의 게이트 배선들(GL)이 교차하는 둘 이상의 화소 영역들 각각(PA)에 배치된다.
트랜지스터(T)는, 게이트 전극(GE) 및 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE), 반도체층(SEMI) 등을 포함한다.
게이트 전극(GE)과 반도체층(SEMI)은 절연막, 예를 들어 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 중첩될 수 있다. 소스 전극(SE)은 층간 절연막(ILD) 상에 형성되어 반도체층(SEMI)의 일 측과 접촉하고, 드레인 전극(DE)은 절연막, 예를 들어 층간 절연막(ILD) 상에 형성되어 반도체층(SEMI)의 타 측과 접촉할 수 있다.
발광 소자(ED)는 애노드 전극(또는 캐소드 전극)에 해당하는 제1전극(E1)과, 제1전극(E1) 상에 형성되는 발광층(EL)과, 발광층(EL) 위에 형성된 캐소드 전극(또는 애노드 전극)에 해당하는 제2전극(E2) 등을 포함할 수 있다.
트랜지스터(T) 상에 배치되는 절연막, 예를 들어 제1평탄화막(PLN1)이 배치된다. 제1평탄화막(PLN1) 상에 배치되는 터치 배선들(TL)이 배치된다. 터치 배선들(TL) 상에 배치되는 절연막, 예를 들어 제2평탄화막(PLN2)이 배치된다.
제1전극(E1)은 제1평탄화막(PLN1)과 제2평탄화막(PLN2)을 관통하는 화소 컨택홀(CTH1)을 통해 노출된 트랜지스터(T)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 중 하나와 전기적으로 접속된다. 도 10에는 제1전극(E1)이 소스 전극(SE)과 전기적으로 접속하는 것으로 도시하였으나, 트랜지스터의 타입에 따라 드레인 전극(DE)과 전기적으로 접속할 수도 있다.
발광층(EL)은 뱅크(BK)에 의해 구분된 발광 영역의 제1전극(E1) 상에 형성된다. 발광층(EL)은 제1전극(E1) 상에 정공 관련층, 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성된다. 제2전극(E2)은 발광층(EL)을 사이에 두고 제1전극(E1)과 대향하도록 형성된다.
도 9a을 참조하여 설명한 바와 같이, 터치 전극(TE)에 해당하는 제2전극(E2)은 발광층(EL) 상에 기판(SUB) 전체에 일체로 구성되는 공통전극일 수 있다. 제2전극(E2)은 하나의 터치 영역(TA)을 구성하는 둘 이상의 화소 영역들(PA) 중 적어도 하나의 화소 영역(PA)에 제2평탄화막(PLN2)의 센싱 컨택홀(CTH)을 통해 터치 배선(TL)과 전기적으로 연결된다.
터치 배선(TL)의 배선 저항(Rl)이 제2전극(E2)의 면저항(Rs)보다 작을 수 있다. 예를 들어 재료적인 측면에서, 터치 배선(TL)의 비저항이 제2전극(E2)의 비저항보다 작을 수 있다.
터치 배선(TL)은 터치 전극(TE)의 비저항보다 비저항이 작은 도전 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 도전 물질은, 일 예로, Al, Ti, Cu, Mo와 같은 내식성 및 내산성이 강하고 전도성이 좋은 금속을 이용하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 배선(TL)은 도전 물질로 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조로 형성될 수 있다. 제2전극(E2)는 터치 배선(TL)의 비저항보다 큰 비저항을 가지면서 하나의 전극, 예를 들어 캐소드 전극으로 역할을 할 수 있는 도전 물질 또는 박막으로 형성될 수 있다.
봉지층(ENCAP)은 외부의 수분이나 산소에 취약한 발광 소자(ED)로 외부의 수분이나 산소가 침투되는 것을 차단한다.
이러한 봉지층(ENCAP)은 하나의 층으로 되어 있을 수도 있지만, 다수의 층으로 되어 있을 수도 있다.
예를 들어, 봉지층(ENCAP)이 다수의 층으로 이루어진 경우, 봉지층(ENCAP)은 하나 이상의 무기 봉지층과 하나 이상의 유기 봉지층을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 봉지층(ENCAP)은 제1 무기 봉지층, 유기 봉지층 및 제2 무기 봉지층이 순서대로 적층된 구조로 되어 있을 수 있다.
도 10b는 도 9b의 DD'선 단면도 이다.
도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이 하나의 터치 영역(TA)에 둘 이상의 화소 영역들 중 터치 배선(TL)이 배치되지 않은 하나 이상의 화소 영역에 더미 컨택홀(DCTH)이 배치될 수 있다. 이 경우 도 10b에 도시한 바와 같이, 더미 컨택홀(DCTH)이 형성된 제1평탄화막(PLN1) 상에는 터치 배선(TL)이 배치되지 않는다. 이를 통해 도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이 센싱 컨택홀(CHT)과 더미 컨택홀(DCHT)이 각각 배치된 화소 영역들이 서로 구별되지 않아 표시 균일성을 향상시킬 수 있다.
터치 배선(TL)은 터치 패드(TP)를 통해 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 배선(TL)은, 터치 전극(TE)에서의 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로(TDC)로 전달해주거나, 터치 구동 회로(TDC)로부터 터치 구동 신호를 공급받아 터치 전극(TE)에 전달해줄 수 있다.
이러한 터치 배선(TL)은 논-액티브 영역(NAA)까지 신장되어 터치 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 터치 배선(TL)은 터치 패드를 통해 터치 구동 회로(TDC)와 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 배선(TL)의 배치는 패널 설계사항에 따라 다양하게 변경 가능하다.
한편, 도 10의 단면도는 개념적으로 구조를 도시한 것으로서, 보는 방향이나 위치 등에 따라 각 패턴들(각종 층들이나 각종 전극들)의 위치, 두께, 또는 폭이 달라질 수도 있고, 각종 패턴들의 연결 구조도 변경될 수 있으며, 도시된 여러 층들 이외에도 추가적인 층이 더 존재할 수도 있고, 도시된 여러 층들 중 일부는 생략되거나 통합되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 뱅크(BANK)의 폭은 도면에 비해 좁을 수도 있다.
터치 패드(TP)는, 표시 패널(DISP)의 논-액티브 영역(NA)에서 위치할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 의하면, 터치 전극을 패터닝할 필요가 없어서 제작 비용을 절감할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 의하면, 일체로 구성된 터치 전극을 사용하므로 터치 전극이 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들에 터치 표시 장치 및 그 터치 구동 회로에 의하면, 일체로 구성된 터치 전극을 사용하면서 멀티 터치를 구현할 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 (13)

  1. 일체로 구성된 터치 전극;
    상기 터치 전극의 m개(m은 1보다 큰 정수)의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 상기 제1방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 m개의 터치 배선들;
    상기 터치 전극과 상기 터치 배선 사이에 배치되고, n개(n은 1보다 큰 정수로 m과 같거나 m보다 큼)의 컨택홀을 포함하여 상기 터치 전극의 각 터치 영역을 각 터치 배선과 전기적으로 연결하는 절연막; 및
    상기 m개의 터치 배선들과 전기적으로 연결되고, 상기 m개의 터치 배선들에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 상기 터치 전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는, 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 배선의 배선 저항이 상기 터치 전극의 면저항보다 작은, 터치 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는, 멀티 터치시 상기 대상체와 상기 터치 전극 사이에 형성된 둘 이상의 정전 용량들에 의해 특정 터치 배선들에 흐르는 둘 이상의 전류값들 또는 전하량들을 센싱하는, 터치 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는, 상기 m개의 터치 배선이 연장되어 전기적으로 연결되고, 상기 터치 배선들을 순차적으로 선택하는 멀티블렉서를 포함하는,
    터치 표시 장치.
    상기 n이 m과 같은 경우,
    상기 m개의 터치 영역들 각각에 배치된 상기 컨택홀에 상기 터치 배선이 배치되어 상기 컨택홀을 통해 상기 하나의 터치 영역과 전기적으로 연결되는, 터치 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 n이 m보다 큰 경우,
    상기 m개의 터치 영역들 중 적어도 하나의 터치 영역에 둘 이상의 컨택홀들이 배치되고,
    상기 하나의 터치 영역에 배치된 상기 컨택홀들 중 하나에 상기 터치 배선이 배치되어 상기 컨택홀을 통해 상기 하나의 터치 영역과 전기적으로 연결되고,
    상기 하나의 터치 영역에 배치된 상기 컨택홀들 중 다른 하나에 상기 터치 배선이 배치되지 않는
    , 터치 표시 장치.
  6. 상기 n이 m보다 큰 경우,
    상기 m개의 터치 영역들 중 적어도 하나의 터치 영역에 둘 이상의 컨택홀들이 배치되고,
    상기 하나의 터치 영역에 배치된 상기 둘 이상의 컨택홀들에 상기 터치 배선이 배치되어 상기 컨택홀들을 통해 상기 하나의 터치 영역과 전기적으로 연결되는, 터치 표시 장치.
  7. 기판 상에 둘 이상의 데이터 배선들과 둘 이상의 게이트 배선들이 교차하는 둘 이상의 화소 영역들 각각에 배치되는 제1전극;
    상기 기판 상에 터치 영역들 각각에 배치되는 터치 배선들;
    상기 제1전극 상에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상에 상기 기판 전체에 일체로 구성되고, 상기 터치 영역들 중 하나의 터치 영역을 구성하는 상기 둘 이상의 화소 영역들 중 적어도 하나의 화소 영역에 상기 터치 배선들과 사이에 배치된 절연막의 센싱 컨택홀을 통해 상기 터치 배선과 전기적으로 연결되는 제2전극; 및
    상기 터치 배선들과 전기적으로 연결되고, 상기 터치 배선들에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 상기 제2전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는, 터치 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 배선의 배선 저항이 상기 제2전극의 면저항보다 작은, 터치 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는, 멀티 터치시 상기 대상체와 상기 제2전극 사이에 형성된 둘 이상의 정전 용량들에 의해 특정 터치 배선들에 흐르는 둘 이상의 전류값들 또는 전하량들을 센싱하는, 터치 표시 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 터치 구동 회로는, 상기 터치 구동 회로는, 상기 터치 배선이 연장되어 전기적으로 연결되고, 상기 터치 배선들을 순차적으로 선택하는 멀티블렉서를 포함하는, 터치 표시 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 터치 영역들 각각에 대응하는 둘 이상의 화소들이 배치되는 화소 영역들 중 다른 화소 영역에도 더미 컨택홀이 추가로 배치되고, 다른 화소 영역에 배치된 상기 더미 컨택홀에는 상기 터치 배선이 배치되지 않는, 터치 표시 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 터치 영역들 각각은 둘 이상의 화소들이 배치된 화소 영역들에 대응되며, 상기 터치 영역들 각각에 대응하는 둘 이상의 화소들이 배치되는 화소 영역들 중 둘 이상의 화소 영역들에 상기 센싱 컨택홀이 배치되어, 상기 센싱 컨택홀을 통해 상기 제2전극이 상기 터치 배선과 전기적으로 연결되는, 터치 표시 장치.
  13. 일체로 구성된 터치 전극의 둘 이상의 터치 영역들 각각으로부터 제1방향 또는 상기 제1방향과 교차하는 제2방향으로 연장된 터치 배선들과 전기적으로 연결되고,
    상기 터치 배선들에 센싱 전압을 인가하고, 터치시 대상체와 상기 터치 전극 사이에 형성된 정전 용량에 의해 특정 터치 배선에 흐르는 전류값 또는 전하량을 센싱하는, 터치 구동 회로.
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