KR20220094936A - 터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 제1입력단은 제1터치라인에 연결되고, 제2입력단은 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프, 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 오프셋전압을 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기. 제1터치감지신호, 제2터치감지신호 및 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법{TOUCH SENSING DEVICE, DISPLAY DEVICE INCLUDING TOUCH SENSOR AND DRIVING METHOD FOR THE SAME}
본 발명의 실시예들은 터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 표시장치로는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display device), 전계발광 표시장치(ELD; Electroluminescence Display device) 등과 같은 여러 가지 타입의 표시장치가 활용되고 있다.
그리고, 전계발광 표시장치(ELD)는 퀀텀닷(QD: Quantum Dot)을 포함하는 퀀텀닷 발광표시장치(Quantum-dot Light Emitting Display device), 무기 발광 표시장치(Inorganic Light Emitting Display device), 및 유기 발광표시 장치(Organic Light Emitting Display device) 등을 포함할 수 있다.
상기의 표시장치 중 전계발광 표시장치는 응답속도, 시야각, 색재현성 등이 매우 우수하게 구현될 수 있다. 또한, 두께가 얇게 구현될 수 있는 장점이 있다.
또한, 스마트폰, 테블릿 PC 등의 전자제품은 터치센서를 포함하는 표시장치를 채용하고 있다. 전자제품에 터치센서를 포함하는 의해 표시장치가 채용되어 있으면, 표시장치에 표시되는 영상을 보면서 전자제품을 조작 할 수 있어서 전자제품의 조작이 편리하게 된다.
하지만, 터치의 감지가 정확하지 않게 되면, 전자제품이 정확히 조작되지 못하게 되는 문제가 발생학 된다. 전자제품에는 다양한 신호가 이용되며, 이러한 신호들은 터치를 감지하는데 노이즈로 작용되어 터치 감지를 정확히 하지 못하게 하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 터치를 보다 정확히 검출할 수 있는 터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 화질을 개선할 수 있는 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치감지장치는 제1입력단은 제1터치라인에 연결되고, 제2입력단은 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프, 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 오프셋전압을 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기. 제1터치감지신호, 제2터치감지신호 및 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에서, 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치는 복수의 화소가 배치되는 표시패널, 표시패널과 중첩되게 배치되는 복수의 터치전극을 포함하는 터치센서, 복수의 터치전극에 터치신호를 공급하는 복수의 터치라인 및 복수의 터치라인으로부터 전달되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 비교하여 터치에 대응하는 터치전압을 산출하는 터치감지회로를 포함하되, 터치감지회로에서 제1입력단은 복수의 터치라인 중 제1터치라인에 연결되고 제2입력단은 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프, 제1터치감지신호와 상기 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 오프셋전압을 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기 및 제1터치감지신호, 제2터치감지신호 및 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
다른 일 측면에서, 복수의 터치전극을 구비하는 터치센서에서 검출된 터치감지신호를 이용하여 터치를 검출하는 터치감지회로 포함하는 표시장치의 구동방법은 복수의 터치전극 중 제1터치전극과 제2터치전극으로부터 전달되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이에 대한 오프셋전압을 검출하는 단계, 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 이용하여 터치전압을 검출하는 단계 및 터치전압에서 상기 오프셋전압을 차감하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 터치를 보다 정확히 검출할 수 있는 터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 화질을 개선할 수 이는 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치를 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 터치센서를 나타내는 평면도이다.
도 4은 본 발명에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치를 나타내는 레이아웃도이다.
도 5은 본 발명에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 6는 도 3에 도시된 터치감지장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 터치감지장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 8는 도 3에 도시된 터치감지장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 9는 도 8에 도시된 터치감지장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 표시장치의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치를 나타내는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 표시장치(100)는 표시패널(110), 데이터 드라이버 회로(120), 게이트 드라이버 회로(130) 터치센서(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 복수의 화소(101)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(101)는 표시패널(110) 내에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 화소(101)는 각각 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광할 수 있다. 하지만, 각각의 화소에서 발광하는 빛의 색은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 표시패널(110)은 사각형의 형상일 수 있다.
표시패널(110)에는 복수의 게이트라인(GL1 내지 GLn)과 복수의 데이터라인(DL1 내지 DLm)이 배치되고, 게이트 라인(GL1 내지 GLn)과 데이터라인(DL1 내지 DLm)에 복수의 화소(101)가 연결될 수 있다. 각 화소(101)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)을 통해 전달되는 게이트신호에 대응하여 데이터라인(DL1 내지 DLm)을 통해 전달되는 데이터 신호를 전달받을 수 있다. 하지만, 표시패널(110)에 배치되는 배선들은 이에 한정되는 것은 아니다.
데이터 드라이버 회로(120)는 복수의 데이터라인(DL1 내지 DLm)과 연결되어 데이터라인(DL1 내지 DLm)을 통해 데이터 신호를 화소(101)에 전달할 수 있다. 여기서, 데이터 드라이버 회로(120)는 한 개인 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
게이트 드라이버 회로(130)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)과 연결되고 게이트라인(GL1 내지 GLn)을 통해 게이트신호를 복수의 화소(101)에 공급할 수 있다. 여기서, 게이트 드라이버 회로(130)는 표시패널(110)의 일측에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 표시패널(110)의 양측에 배치될 수 있다. 그리고, 하나의 게이트 드라이버 회로는 홀수번째 게이트 라인에 연결되고 다른 하나의 게이트 드라이버 회로는 짝수번째 게이트 라인에 연결될 수 있다. 또한, 표시장치(100)는 별도의 게이트 드라이버 회로를 포함하지 않고 표시패널(110)에 게이트신호를 발생하는 게이트발생회로가 배치될 수 있다.
터치센서(140)는 표시패널(110)과 중첩되게 배치될 수 있다. 터치센서(140)는 사용자가 표시패널(110)을 터치하는 것에 대응하여 터치감지신호를 출력할 수 있다. 터치센서(140)은 표시패널(110)과 중첩되게 배치됨으로써, 사용자는 표시패널(110)에서 표시되는 영상을 보면서 터치를 할 수 있다. 따라서, 터치센서(140)는 사용자가 직관적으로 표시장치(100)을 조작하게 할 수 있다. 터치센서(140)은 복수의 터치전극과 각 터치전극과 연결된 터치라인을 포함할 수 있다. 터치센서(140)는 정전용량의 변화에 대응하는 터치감지신호를 출력할 수 있다.
컨트롤러(150)는 데이터 드라이버 회로(120)와 게이트 드라이버 회로(130)를 제어할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 영상신호(RGB)와 데이터제어신호(DCS)를 데이터 드라이버 회로(120)에 공급하고 게이트제어신호(GCS)를 게이트 드라이버 회로(130)에 공급할 수 있다.
또한, 컨트롤러(150)는 터치센서(140)을 제어할 수 있다. 컨트롤러(150)는 터치센서(140)에 터치구동신호를 전달하고 터치센서(140)로부터 전달받은 터치 감지신호를 전달받아 터치를 감지할 수 있다. 컨트롤러(150)는 데이터 드라이버 회로(120)와 게이트 드라이버 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러와 터치센서(140)을 제어하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)를 포함할 수 있다. 하지만, 컨트롤러(150)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소(101)는 구동전류를 공급하는 화소회로와, 구동전류를 공급받아 빛을 발광하는 발광소자(ED)를 포함할 수 있다.
화소회로는 제1트랜지스터(M1), 제2트랜지스터(M2), 제3트랜지스터(M3) 및 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제1트랜지스터(M1)는 제1전극이 제1전원(EVDD)을 공급하는 제1전원라인(VL1)에 연결되고 제2전극이 제1노드(N1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1트랜지스터(M1)는 게이트전극이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제1트랜지스터(M1)는 제2노드(N2)에 인가된 전압에 대응하여 제1노드(N1)로 구동전류가 흐르게 할 수 있다.
제2트랜지스터(M2)는 제1전극이 데이터라인(DL)에 연결되고 제2전극이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 또한, 제2트랜지스터(M2)는 게이트 전극이 게이트라인(GL)에 연결될 수 있다. 제2트랜지스터(M2)는 게이트라인(GL)을 통해 전달되는 게이트신호(GATE)에 대응하여 데이터라인(DL)에 흐르는 데이터신호(Vdata)를 제2노드(N2)에 전달할 수 있다.
제3트랜지스터(M3)는 제1전극이 기준전압라인(VL2)에 연결되고 제2전극이 제1노드(N1)에 연결될 수 있다. 또한, 제3트랜지스터(M3)는 게이트 전극이 센싱신호라인(SSL)에 연결될 수 있다. 제3트랜지스터(M3)는 센싱신호라인(SSL)을 통해 전달되는 센싱신호(SENSE)에 대응하여 기준전압라인(VL2)에 인가된 기준전압(Vref)를 제2노드(N2)에 공급하거나 제2노드(N2)에 인가된 센싱전압을 기준전압라인(VL2)에 전달할 수 있다.
스토리지 캐패시터(Cst)는 제1전극이 제1노드(N1)에 연결되고 제2전극이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 스토리지 캐패시터(Cst)는 제2노드(N2)에 인가된 전압이 유지되게 할 수 있다.
그리고, 발광소자(ED)는 애노드전극, 캐소드 전극 및 애노드전극과 캐소드 전극 사이에 배치되며 전류가 흐르면 빛을 발광하는 발광층을 포함할 수 있다. 발광층은 유기물질, 무기물질 및 퀀텀닷(Quantaum Dot) 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광소자(ED)는 제1노드(N1)에 흐르는 구동전류를 공급받아 빛을 발광할 수 있다.
상기와 같이 구성된 화소(101)에서 제1노드(N1)에 인가된 전압은 제1트랜지스터(M1)의 문턱전압에 대한 정보를 포함하고 있다. 표시장치(100)는 문턱전압의 편차로 인해, 화질이 저하될 수 있는데, 기준전압라인(VL2)로 전달되는 제2노드(N2)의 전압에 포함된 문턱전압에 대한 정보를 이용하여 데이터신호를 보정하게 되면, 화질이 개선될 수 있다. 제1노드(N1)에 인가된 전압을 센싱전압이라고 할 수 있고, 표시장치(100)는 센싱전압에 대응하여 데이터 신호를 보정할 수 있다.
화소(101)에서 제1트랜지스터(M1) 내지 제3트랜지스터(M3)는 N 모스 타입의 트랜지스터일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 내지 제3화소트랜스터(M1 내지 M3)의 제1전극과 제2전극은 각각 드레인전극과 소스전극일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 도 1에 도시된 터치센서를 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 터치센서(140)는 제1터치전극(TE1)과 재2터치전극(TE2)를 포함하는 복수의 터치전극, 제1터치라인(TL1)가 제2터치라인(TL2)를 포함하며, 각 터치전극과 연결되는 복수의 터치라인 및 복수의 터치라인 중 두 개의 터치라인(TL1, TL2)과 연결되어 터치신호를 검출하는 터치감지장치(310)를 포함할 수 있다.
복수의 터치전극은 4*4 로 배열되어 배치되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 터치전극의 수와 배치는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각각의 터치전극은 복수의 터치전극라인을 포함할 수 있다. 또한, 터치전극은 복수의 터치전극라인과 터치전극라인 사이에 배치되는 개구부를 포함할 수 있다. 화소에서 방출되는 빛은 개구부를 통해 외부로 조사될 수 있다.
터치라인(TL1, TL2)은 터치감지장치(310)로부터 터치구동신호를 공급받아 터치전극(TE1, TE2)에 전달하고 터치전극(TL1, TL2)으로부터 터치감지신호를 전달받아 터치감지장치(310)로 전송할 수 있다.
터치감지장치(310)는 두 개의 터치라인(TL1, TL2)과 연결되어 있어서, 연결된 두 개의 터치라인(TL1, TL2)으로부터 터치감지신호를 전달받아 터치전압을 생성할 때, 두 개의 터치라인(TL1, TL2)으로부터 전달되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호 간의 차이를 이용하여 제1터치감지신호와 제2터치감지신호에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.
도 4은 본 발명에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치를 나타내는 레이아웃도이고, 도 5은 본 발명에 따른 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 표시장치(100)는 기판(500), 기판(500) 상에 터치라인(TL1, TL2)이 배치될 수 있다. 두 개의 터치라인(TL1,TL2)은 인접하게 배치되며, 제1전압라인(VL1)과 중첩되게 배치될 수 있다. 또한, 두 개의 터치라인(TL1,TL2)은 제1방향(F1)으로 연장될 수 있다.
그리고, 터치라인(TL1, TL2)이 배치된 기판(500) 상에 제1절연막(501)이 배치될 수 있다. 그리고, 제1절연막(501) 상부에 도전막이 패터닝되어 실드층(502)이 배치될 수 있다. 실드층(502)은 터치라인(TL1, TL2)와 중첩될 수 있다.
실드층(502)의 상부에 제2절연막(503)이 배치되고 제2절연막(503) 상부에 제1방향(F1)으로 연장되는 제1전압라인(VL1)이 배치될 수 있다. 또한, 실드층(502)의 상부에는 제1 내지 제4데이터라인(DL1 내지 DL4), 제2기준전압라인(VL2)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제4데이터라인(DL1 내지 DL4)과 제2기준전압라인(VL2)은 제1방향(F1)으로 연장될 수 있다. 실드층(502)는 제1 내지 제4데이터라인(DL1 내지 DL4), 제2기준전압라인(VL2)과 중첩되게 배치될 수 있다.
또한, 제2절연막(503)의 상부에 도 2에 도시된 스토리지 캐패시터(Cst)의 제1전극(401)이 배치될 수 있다.
실드층(502)은 제1전압라인(VL1)과 터치라인(TL1, TL2)을 차폐하여 터치라인(TL1, TL2)에 전달되는 터치신호에 의해 제1전압라인(VL1)에 인가되는 제1전압(EVDD)이 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실드층(502)은 제1 내지 제4데이터라인(DL1 내지 DL4), 기준전압라인(VL2)과 중첩되게 배치되어 제1 내지 제4데이터라인(DL1 내지 DL4)에 전달되는 데이터신호(Vdata)와 기준전압라인(VL2)에 전달되는 기준전압(Vref)가 터치신호에 의해 흔들리는 것이 방지될 수 있다.
또한, 기판(500) 상에 기준전압라인(VL2)와 중첩되고 제1방향(F1)으로 연장되는 제1터치전극라인(TEL1)과 제2방향(F2)으로 연장되며 제1터치전극라인(TL1)과 교차하는 제2터치전극라인(TEL2)을 포함할 수 있다. 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)은 도 3에 도시된 터치전극(TE1, TE2)의 일부일 수 있다.
제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)은 서로 연결될 수 있다. 여기서는 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)이 동일한 레이어에서 서로 교차하여 접촉하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 레이어에 배치되고 컨텍홀(미도시)를 통해 연결될 수 있다.
그리고, 제2터치전극라인(TEL2)은 서로 인접하게 배치되어 있는 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2) 중 하나에 연결될 수 있다. 여기서는 제2터치전극라인(TEL2)은 제1터치라인(TL1)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제2터치전극라인(TEL2)과 제1터치라인(TL1)은 컨텍홀(CH)을 통해 서로 연결될 있고, 제1터치라인(TL1)을 통해 전달되는 터치구동신호는 제2터치전극라인(TEL2)을 통해 전달될 수 있고, 터치감지신호는 제1터치라인(TL1)이 제2터치전극라인(TEL2)을 통해 전달받을 수 있다.
그리고, 제1전압라인(VL1) 상부에 제3절연막(504)가 배치되고 제3절연막(504) 상부에 보호막(505)가 배치되고, 보호막(505) 상부에 애노드전극(506)이 배치될 수 있다.
또한, 첫번째 제1전원라인(VL1a)과 제1데이터라인(DL1) 사이에 제1화소(101a)가 배치되고, 제2데이터라인(DL2)과 기준전압라인(VL2) 사이에 제2화소(101b)가 배치될 수 있다. 또한, 기준전압라인(VL2)과 제3데이터라인(DL3) 사이에 제3화소(101c)가 배치되고 제4데이터라인(DL4)과 두번째 제1전원라인(VL1a) 사이에 제4화소(101d)가 배치될 수 있다.
제1화소(101a)는 적색의 빛을 발광하고, 제2화소(101b)는 백색의 빛을 발광하고, 제3화소(101c)는 녹색의 빛을 발광하며 제4화소(101d)는 청색의 빛을 발광할 수 있다.
제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)은 제1전원라인(VL1a)과 중첩되게 배치되어 있지만, 상부에 배치되어 있는 애노드 전극(506), 스토리지 캐패시터의 제1전극(401) 또는 배선과의 거리가 달라 제1터치라인(TL1)과 형성된 기생 캐패시터와 제2터치라인(TL2)에 형성된 기생 캐패시터의 크기는 다를 수 있다.
기생 캐패시터가 다르게 되면, 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)를 포함하는 터치전극으로부터 전달되는 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 전달되는 터치감지신호는 차이가 발생하게 된다.
또한, 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)은 제1화소(101a)와 제2화소(101b) 사이, 제2화소(101b)와 제3화소(101c) 사이, 제3화소(101c)와 제4화소(101d) 사이에 각각 배치될 수 있다. 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)은 제1화소(101a), 제2화소(101b) 제3화소(101c), 제4화소(101d)의 애노드전극(506)과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
제1화소(101a), 제2화소(101b) 제3화소(101c), 제4화소(101d)는 애노드 전극(506)과 중첩되도록 발광층이 배치되기 때문에 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)이 애노드 전극(506)과 중첩되지 않게 배치됨으로써, 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)이 발광층을 가리지 않아 제1터치전극라인(TEL1)과 제2터치전극라인(TEL2)이 배치되어 있더라도 표시장치(100)의 휘도가 저하되지 않게 되어 표시장치(100)가 터치센서(140)를 포함하더라도 화질이 저하되지 않게 될 수 있다.
또한, 발광층은 발광하는 색에 대응하여 효율과 수명이 다를 수 있다. 제1화소(101a), 제2화소(101b) 제3화소(101c), 제4화소(101d)는 발광하는 색에 대응하여 발광층의 면적이 다르게 결정될 수 있어, 표시장치(100)의 수명과 발광효율을 높일 수 있다.
도 6는 도 3에 도시된 터치감지장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 7은 도 6에 도시된 터치감지장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 터치감지장치(310)는 앰프(601), 아날로그 디지털 컨버터(602)를 포함할 수 있다.
앰프(601)의 제1입력단에는 제1터치라인(TL1)이 연결되고 제2입력단에는 제2터치라인(TL2)이 연결되고 제3입력단에는 공통전압(VCOM)이 전달될 수 있다. 또한, 제1입력단과 제1출력단 사이에 제1피드백 캐패시터(CFB1)가 배치되고 제2입력단과 제2출력단 사이에 제2피드백 캐패시터(CFB2)가 배치될 수 있다. 제1터치라인(TL1)은 제1터치전극(TE1)에 연결되고 제2터치라인(TL2)은 제2터치전극(TE2)에 연결될 수 있다.
앰프(601)는 제1입력단에 연결된 제1터치라인(TL1)으로 전달되는 터치전극의 정전용량의 변화에 대응하여 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2입력단에 연결된 제2터치라인(TL)으로 전달되는 터치전극의 정전용량의 변화에 대응하여 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력할 수 있다. 앰프(601)는 제3입력단을 통해 전달되는 기준전압(VCOM)을 터치구동신호로 전달받을 수 있다. 터치구동신호는 복수의 펄스를 포함할 수 있다.
앰프(601)는 제1피드백 캐패시터(CFB1)를 이용하여 제1터치전극의 정전용량 변화를 적분하여 제1터치감지신호를 생성할 수 있고, 제2피드백 캐패시터(CFB2)를 이용하여 제2터치전극의 정전용량 변화를 적분하여 제2터치감지신호를 생성할 수 있다.
제1터치감지신호와 제2터치감지신호는 제1터치라인(TL1)으로 전달되는 전압과 제2터치라인(TL2)로 전달되는 전압의 차이가 차감되어 출력될 수 있다. 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 노이즈가 전달되더라도 제1터치감지신호와 제2터치감지신호에서는 노이즈가 차감될 수 있다.
하지만, 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)은 인접하게 배치되어 있는 전극 또는 배선들과의 거리가 다를 수 있다. 이러한 거리차이로 인해 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 형성된 기생 캐패시터의 크기가 다른 경우에는 터치감지장치(310)에서 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 생성하더라도 제1터치감지신호와 제2터치감지신호 그 차이가 남아 정확한 터치감지신호를 생성하는데 한계가 있다.
아날로그 디지털 컨버터(602)는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 전달받아 터치전압을 출력할 수 있다. 여기서, 터치전압은 디지털 신호에 대응하는 하나의 전압레벨을 가질 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 터치가 발생하지 않은 경우, 아날로그 디지털 컨버터(602)에서 출력되는 터치전압(Vtouch1)은 제1전압(V1)만큼의 전압이 나타나게 된다.
그리고, 터치가 발생한 경우, 아날로그 디지털 컨버터(602)에서 제1터치전압(Vtouch2)에 터치로 인해 발생된 전압(V2)이 합산된 제2터치전압(Vtouch2)가 출력될 수 있다.
따라서, 제1터치전압과 제2터치전압의 차이만큼 터치전압이 정확히 검출되지 않게 될 수 있다.
도 8는 도 3에 도시된 터치감지장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 9는 도 8에 도시된 터치감지장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 터치감지장치(310)는 앰프(601), 비교기(801), 아날로그 디지털 컨버터(602)를 포함할 수 있다. 비교기(801)는 제1스위치(SW1)과 제2스위치(SW2)에 의해 앰프(601)의 출력단과 연결될 수 있다.
앰프(601)의 제1입력단에는 제1터치라인(TL1)이 연결되고 제2입력단에는 제2터치라인(TL2)이 연결되고 제3입력단에는 공통전압(VCOM)이 전달될 수 있다. 또한, 제1입력단과 제1출력단 사이에 제1피드백 캐패시터(CFB1)가 배치되고 제2입력단과 제2출력단 사이에 제2피드백 캐패시터(CFB2)가 배치될 수 있다. 제1터치라인(TL1)은 제1터치전극(TE1)에 연결되고 제2터치라인(TL2)은 제2터치전극(TE2)에 연결될 수 있다.
터치전극의 정전용량의 변화에 대응하여 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2입력단에 연결된 제2터치라인(TL)으로 전달되는 터치전극의 정전용량의 변화에 대응하여 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력할 수 있다. 앰프(601)는 제3입력단을 통해 전달되는 기준전압(VCOM)을 터치구동신호로 전달받을 수 있다. 터치구동신호는 복수의 펄스를 포함할 수 있다.
앰프(601)는 제1피드백 캐패시터(CFB1)를 이용하여 제1터치전극의 정전용량 변화를 적분하여 제1터치감지신호를 생성할 수 있고, 제2피드백 캐패시터(CFB2)를 이용하여 제2터치전극의 정전용량 변화를 적분하여 제2터치감지신호를 생성할 수 있다.
제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 각각 형성된 기생 캐패시터의 크기가 다른 경우에는 터치감지장치(310)에서 생성된 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이를 보상하기 위해, 비교기(801)은 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 전달받을 수 있다. 제1스위치(SW1)과 제2스위치(SW2)는 스위치제어신호(ø)에 의해 동일한 시점에 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 터치감지장치(310)은 터치센싱기간(Ts)에서 터치를 검출하게 되는데, 터치센싱기간(Ts)는 오프셋전압을 검출하는 제1기간(T1)과 터치를 검출하는 제2기간(T2)를 포함할 수 있다.
오프셋 전압은 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2) 간에 전달되는 전압차이에 대응하는 것으로, 터치감지장치(310)의 동작에 의해 차감되지 않는 전압성분이다.
터치센싱기간(Ts)에서 공통전압(VCOM)으로 터치구동신호가 전달되면, 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)로 제1터치감지신호와 제2터치감지신호가 앰프(601)로 전달될 수 있다. 그리고, 제1기간(T1)에서 스위치제어신호(ø)에 의해 제1스위치(SW1)과 제2스위치(SW2)가 턴온되면, 비교기(801)로 제1터치감지신호와 제2터치감지신호가 전달될 수 있다. 그리고, 비교기(801)은 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이를 검출하여 오프셋전압을 생성하여 아날로그 디지털 컨버터(602)로 전달할 수 있다.
제2기간(T2)에서는 아날로그 디지털 컨버터(602)에서 출력되는 터치전압(Vouch1)이 오프셋전압에 의해 차감되어 제1전압(V1)만큼 낮아지게 된다. 그리고, 터치(Touch)가 발생되면, 아날로그 디지털 컨버터(602)에서 출력되는 터치전압(Vtouch2)가 터치에 의해 생성된 전압(V2)에 대응하여 높아지게 된다.
따라서, 아날로그 디지털 컨버터(602)에서 출력되는 터치전압(Vtouch1, Vtouch 2)는 오프셋전압이 차감되어 보다 터치감지장치는 정확한 터치전압을 출력할 수 있다.
그리고, 제2기간(T2)에서 스위치제어신호(ø)에 의해 제1스위치(SW1)과 제2스위치(SW2)가 턴오프될 수 있다.
여기서, 제1기간(T1)은 제2기간(T2) 앞에 배치되어 있고, 제1기간(T1)과 제2기간(T2)이 반복될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1기간(T1)은 표시장치(100)가 구동되는 초기에 한번 발생되고 표시장치(100)가 구동이 정지되기 전까지 제2기간(T2)만이 나타날 수 있다. 표시장치는 영상을 표시하는 디스플레이 구간과 터치를 감지하는 터치센싱기간이 반복하여 나타날 수 있다. 디스플레이 구간에서는 공통전압은 직류전압으로 공급될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치의 구동방법을 나타내는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 표시장치는 오프셋전압을 검출할 수 있다.(S1000) 오프셋 전압은 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에서 전달되는 정전용량에 의해 산출되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이에 해당되는 전압으로, 기생 캐패시터 등에 의해 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 다르게 전달되는 전압에 대응할 수 있다.
오프셋전압은 터치감지장치(310)에 포함된 앰프(601)에서 출력되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 비교하여 검출할 수 있다. 즉, 앰프(601)의 출력단에 비교기(801)를 연결하고, 비교기(801)에서 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 비교하여 오프셋전압을 검출할 수 있다. 검출된 오프셋전압은 아날로그 디지털 컨버터(602)로 전달될 수 있다.
그리고, 터치에 의해 발생되는 터치전압을 검출할 수 있다.(S1010) 제1터치전극(TE1)과 제1터치라인(TL1)이 연결되고 제2터치전극(TE2)에 제2터치라인(TL2)이 연결되며 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)이 동일한 앰프(601)에 연결되어 있어서, 앰프(601)에서 출력되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이가 차감될 수 있다.
하지만, 제1터치감지신호와 제2터치감지신호에서 동일한 크기가 차감되기 때문에 제1터치라인(TL1)과 제2터치라인(TL2)에 각각 연결된 기생 캐패시터의 크기가 다르면 그 차이는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호에서 제거되지 않는다.
터치전압에서 오프셋전압을 차감할 수 있다.(S1020) 아날로그 디지털 컨버터(602)는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호를 전달받아 터치전압을 생성할 때, 비교기(801)에서 전달받은 오프셋전압을 차감할 수 있다. 이로 인하여 터치센서를 포함하는 표시장치는 터치된 위치를 보다 정확히 검출할 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.
100: 표시장치
101: 화소
110: 표시패널
120: 데이터 드라이버 회로
130: 게이트 드라이버 회로
140: 터치센서
150: 컨트롤러

Claims (15)

  1. 제1입력단은 제1터치라인에 연결되고, 제2입력단은 상기 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프;
    상기 제1터치감지신호와 상기 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 상기 오프셋전압을 상기 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기; 및
    상기 제1터치감지신호, 상기 제2터치감지신호 및 상기 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 터치감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통전압은 복수의 펄스를 포함하는 펄스파형을 갖는 터치감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋 전압을 검출하는 제1기간과, 상기 제1터치감지신호 및 상기 제2터치감지신호에 대응하여 상기 터치전압을 생성하는 제2기간으로 구분되어 동작하는 터치감지장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 앰프는 상기 제1입력단과 상기 제1출력단 사이에 배치되는 제1캐패시터와 상기 제2입력단과 상기 제2출력단 사이에 배치되는 제2캐패시터를 포함하는 터치감지장치.
  5. 복수의 화소가 배치되는 표시패널;
    상기의 표시패널과 중첩되게 배치되는 복수의 터치전극을 포함하는 터치센서;
    상기 복수의 터치전극에 터치신호를 공급하는 복수의 터치라인; 및
    상기 복수의 터치라인으로부터 전달되는 제1터치감지신호아 제2터치감지신호를 비교하여 터치에 대응하는 터치전압을 산출하는 터치감지회로를 포함하되,
    상기 터치감지회로는
    제1입력단은 상기 복수의 터치라인 중 제1터치라인에 연결되고 제2입력단은 상기 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프;
    상기 제1터치감지신호와 상기 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 상기 오프셋전압을 상기 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기; 및
    상기 제1터치감지신호, 상기 제2터치감지신호 및 상기 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 표시장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 터치전극은 제1방향으로 연장되는 제1터치전극라인과 제2방향으로 연장되는 제2터치전극라인을 포함하며, 상기 제2터치전극라인은 상기 복수의 터치라인 중 제1터치라인과 연결되는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표시패널은 상기 화소에 제1전원을 공급하는 제1전원라인과 상기 화소에 기준전압을 공급하는 기준전압라인을 포함하고,
    상기 제1터치라인과 상기 제2터치라인은 상기 제1전원라인과 중첩되게 배치되고,
    상기 제1터치전극라인은 상기 기준전압라인과 중첩되게 배치되는 표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1터치라인 및 상기 제2터치라인과 상기 제1전원라인 사이에서 상기 제1터치라인 및 상기 제2터치라인과 상기 제1전원라인과 중첩되게 배치되는 실드층을 포함하는 표시장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 공통전압은 복수의 펄스를 포함하는 펄스파형을 갖는 표시장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 터치감지회로가 상기 오프셋 전압을 검출하는 제1기간과, 터치신호를 생성하는 제2기간으로 구분되어 동작하는 표시장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 앰프는 상기 제1입력단과 상기 제1출력단 사이에 배치되는 제1캐패시터와 상기 제2입력단과 상기 제2출력단 사이에 배치되는 제2캐패시터를 포함하는 표시장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 표시패널은,
    상기 터치라인이 배치되는 기판;
    상기 터치라인 상에 배치되는 제1절연막;
    상기 터치라인과 중첩되게 배치되는 실드층;
    상기 제1도전라인 상에 배치되는 제2절연막;
    상기 제2절연막 상에 배치되고, 상기 실드층과 중첩되게 배치되는 제1전원라인;
    상기 제1전원라인 상에 배치되는 제3절연막;
    상기 제3절연막 상에 배치되는 보호막; 및
    상기 보호막 상에 배치되는 애노드전극을 포함하는 표시장치.
  13. 복수의 터치전극을 구비하는 터치센서에서 검출된 터치감지신호를 이용하여 터치를 검출하는 터치감지회로 포함하는 표시장치의 구동방법은
    상기 복수의 터치전극 중 제1터치전극과 제2터치전극으로부터 전달되는 제1터치감지신호와 제2터치감지신호의 차이에 대한 오프셋전압을 검출하는 단계;
    상기 제1터치감지신호와 상기 제2터치감지신호를 이용하여 터치전압을 검출하는 단계; 및
    상기 터치전압에서 상기 오프셋전압을 차감하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터치감지회로는
    제1입력단은 상기 복수의 터치라인 중 제1터치라인에 연결되고 제2입력단은 상기 제1터치라인과 다른 제2터치라인에 연결되고 제3입력단은 공통전압이 전달되고, 제1출력단으로 제1터치감지신호를 출력하고 제2출력단으로 제2터치감지신호를 출력하는 앰프;
    상기 제1터치감지신호와 상기 제2터치감지신호를 전달받아 오프셋 전압을 검출하고, 상기 오프셋전압을 상기 아날로그 디지털 컨버터로 출력하는 비교기; 및
    상기 제1터치감지신호, 상기 제2터치감지신호 및 상기 오프셋 전압을 전달받아 터치전압을 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 표시장치으 구동방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 터치감지회로가 상기 오프셋 전압을 검출하는 제1기간과, 터치신호를 생성하는 제2기간으로 구분되어 동작하는 표시장치.
KR1020200186677A 2020-12-29 2020-12-29 터치감지장치, 터치센서를 포함하는 표시장치 및 그의 구동방법 KR20220094936A (ko)

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