KR20230065760A - 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널 - Google Patents

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KR20230065760A
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하수호
윤은섭
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 개시의 실시예들은 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광층을 포함하는 디스플레이 레이어; 터치 전극을 포함하는 터치 레이어; 상기 발광층과 상기 터치 전극 사이에 배치되는 금속 차폐층; 상기 금속 차폐층에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인; 및 상기 레퍼런스 신호 라인을 통해 레퍼런스 신호를 공급하는 보상 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널{TOUCH DISPLAY DEVICE, DISPLAY PANEL AND DISPLAY DRIVING METHOD}
본 개시의 실시예들은 터치 성능을 개선하고 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이, 전계 발광 디스플레이, 또는 퀀텀 닷 발광 디스플레이 등 여러 가지 디스플레이 장치가 활용되고 있다
이러한 디스플레이 장치는 보다 다양한 기능을 제공하기 위하여, 디스플레이 패널에 대한 사용자의 손가락 터치나 펜 터치를 인식하고 인식된 터치를 기반으로 입력 처리를 수행하는 기능을 제공하고 있다.
일 예로, 터치 인식이 가능한 터치 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 배치되거나 내장된 다수의 터치 전극들을 포함하고, 이러한 터치 전극들을 구동하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치 존재와 터치 좌표 등을 검출할 수 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치는 스마트폰, 태블릿 PC과 같은 모바일 장치뿐만 아니라, 자동차용 디스플레이 및 전시용 디스플레이 등 대화면의 터치 디스플레이 장치로도 사용 범위가 확장되는 추세이다.
터치 디스플레이 장치의 화면이 증가할수록 터치 신호를 전달하는 과정에서 신호 지연이 발생하게 되고, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호의 전자기 간섭에 의해 노이즈가 발생하는 현상이 나타날 수 있다.
이러한 신호 지연 및 노이즈는 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 품질을 감소시킬 뿐만 아니라 터치 성능을 저하시킬 수 있으므로, 터치 신호의 지연을 해소하고 노이즈를 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 터치 성능을 개선하고 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 발명하였다.
본 개시의 실시예들은 터치 전극과 발광층 사이에 금속 차폐층을 배치함으로써, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들은 터치 전극과 발광층 사이의 금속 차폐층에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호를 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들은 터치 전극과 발광층 사이의 금속 차폐층에 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 레퍼런스 신호를 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 발광층을 포함하는 디스플레이 레이어; 터치 전극을 포함하는 터치 레이어; 상기 발광층과 상기 터치 전극 사이에 배치되는 금속 차폐층; 상기 금속 차폐층에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인; 및 상기 레퍼런스 신호 라인을 통해 레퍼런스 신호를 공급하는 보상 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들은 발광층을 포함하는 디스플레이 레이어; 터치 전극을 포함하는 터치 레이어; 상기 발광층과 상기 터치 전극 사이에 배치되는 금속 차폐층; 및 상기 금속 차폐층에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인을 포함하는 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 성능을 개선하고 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 전극과 발광층 사이에 금속 차폐층을 배치함으로써, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 전극과 발광층 사이의 금속 차폐층에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호를 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 의하면, 터치 전극과 발광층 사이의 금속 차폐층에 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 레퍼런스 신호를 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있는 터치 디스플레이 장치 및 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 터치 라인의 배치를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 신호의 전달 과정에서 시간 지연이 발생하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 금속 차폐층이 배치된 상부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 금속 차폐층이 배치된 하부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층과 레퍼런스 신호 라인이 전기적으로 연결되는 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 레퍼런스 신호로 사용되는 기저 전압의 노이즈를 상쇄시키기 위한 보상 회로가 배치된 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 보상 회로의 구성을 예시로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 보상 회로의 동작을 나타내는 신호 파형도이다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 보상 기저 전압을 통해서 전자기 간섭을 감소시키고 터치 성능을 개선하는 효과를 나타낸 신호 파형도이다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층에 보상 기저 전압을 인가함으로써, 디스플레이 패널의 전자기 간섭이 감소된 효과를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층에 보상 기저 전압을 인가함으로써 터치 신호의 시간 지연이 감소된 효과를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층에 보상 기저 전압을 인가함으로써 터치 성능이 개선된 효과를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 캐소드 전극을 금속 차폐층으로 사용하여 보상 기저 전압을 인가하는 상부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 개시의 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 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 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 개시의 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)과, 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130), 타이밍 컨트롤러(140), 및 디스플레이 패널(110)에 대한 터치를 센싱하는 터치 구동 회로(150)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)에는, 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 다수의 서브픽셀(SP)이 배치된다.
또한, 디스플레이 패널(110)에는 다수의 터치 전극이 배치되거나 내장될 수 있으며, 터치 전극과 터치 구동 회로(150)를 서로 전기적으로 연결하는 복수의 터치 라인(TL)이 배치될 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(100)에서 디스플레이 구동을 위한 구성을 먼저 설명하면, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)에 배치된 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다. 그리고, 데이터 구동 회로(130)가 서브픽셀(SP)로 영상 데이터에 대응하는 데이터 전압을 공급한다. 그 결과, 서브픽셀(SP)은 영상 데이터의 계조에 해당하는 밝기로 발광되어 영상을 표시한다.
구체적으로, 게이트 구동 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(140)에 의해 제어되며, 디스플레이 패널(110)에 배치된 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 다수의 서브픽셀(SP)의 구동 타이밍을 제어한다.
게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC, Gate Driving Integrated Circuit)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)는 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역에 직접 내장되어 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.
데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 디지털 형태의 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 영상 데이터를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그리고, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써 각각의 서브픽셀(SP)이 데이터 전압에 따른 밝기를 표현하도록 한다.
데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC, Source Driving Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)로 각종 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 하며, 외부에서 수신한 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 변환하여 변환된 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 입력 데이터 인에이블 신호, 클럭 신호 등을 포함하는 각종 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 각종 타이밍 신호를 이용하여 데이터 제어 신호(DCS) 및 게이트 제어 신호(GCS)를 생성하고, 각각 데이터 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(120)로 출력할 수 있다.
일 예로, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 시프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(GCS)를 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 시프트 클럭은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(DCS)를 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로의 데이터 샘플링 스타트 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 소스 구동 집적 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 및 터치 구동 회로(150) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(150)는 디스플레이 패널(110)에서 터치의 유무 및 터치가 이루어진 위치를 센싱한다. 터치 구동 회로(150)에는 터치 전극을 구동하기 위하여 터치 구동 신호를 생성하고 터치 전극에서 생성된 터치 센싱 신호를 수신하는 터치 센싱 회로와 터치의 유무 및 좌표 정보 등을 검출하기 위하여 터치 센싱 신호를 처리하는 터치 컨트롤러를 포함할 수 있다.
터치 구동 회로(150)의 터치 센싱 회로와 터치 컨트롤러는 리드 아웃 집적 회로(Read Out Integrated Circuit; ROIC)로 불리는 하나의 집적 회로 형태로 형성되거나 기능별로 구분되어 분리될 수 있다.
한편, 데이터 구동 회로(130)를 구현하는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 터치 구동 회로(150)를 구현하는 리드 아웃 집적 회로(ROIC)가 하나로 합쳐져서 통합 집적 회로(SRIC)로 구성될 수 있다.
여기에서 터치 구동 회로(150)는 리드 아웃 집적 회로(ROIC)일 수도 있고, 통합 집적 회로(SRIC)일 수도 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 구동 회로(150)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)을 포함할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 터치 구동 회로(150)가 실장된 필름의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 터치 구동 회로(150)가 실장된 필름은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있을 것이다.
한편, 디스플레이 패널(110)의 상부에 봉지층을 형성하고, 그 상부에 터치 전극을 배치하는 경우, 터치 전극을 구동하기 위한 커패시턴스 용량이 증가할 수 있다. 이로 인해, 터치 전극을 구동하기 위한 터치 구동 신호의 레벨을 증가시킬 필요가 있는데, 이를 위해서 터치 구동 회로(150)와 디스플레이 패널(110) 사이에 레벨 시프터(도시되지 않음)를 추가하여 터치 구동 신호의 레벨을 제어할 수도 있을 것이다.
각각의 서브픽셀(SP)은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)의 교차에 의해 정의되며, 터치 디스플레이 장치(100)의 유형에 따라 액정이 배치되거나 발광 소자가 배치될 수 있다.
일 예로, 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(110)로 광을 조사하는 백라이트 유닛과 같은 광원 장치를 포함하고, 디스플레이 패널(110)의 서브픽셀(SP)에는 액정이 배치된다. 그리고, 각각의 서브픽셀(SP)로 데이터 전압이 인가됨에 따라 형성되는 전계에 의해 액정의 배열을 조정함으로써, 데이터 전압에 따른 밝기를 나타내며 영상을 표시할 수 있다.
액정 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.
한편, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)에 포함된 터치 전극과 터치 구동 회로(150)를 이용하여 디스플레이 패널(110)에 대한 사용자의 터치를 검출할 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)에는 기판(SUB) 상에 다수의 서브픽셀(SP)이 배열된다.
각 서브픽셀(SP)은 발광 소자(ED)와, 발광 소자(ED)를 구동하기 위한 제 1 트랜지스터(T1)와, 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)로 데이터 전압(Vdata)을 전달해주기 위한 제 2 트랜지스터(T2)와, 한 프레임 동안 일정 전압을 유지해주기 위한 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1)는 제 2 트랜지스터(T2)를 통해 데이터 전압(Vdata)이 인가될 수 있는 제 1 노드(N1), 발광 소자(ED)와 전기적으로 연결되는 제 2 노드(N2), 및 구동 전압 라인(DVL)으로부터 구동 전압(EVDD)이 인가되는 제 3 노드(N3)를 포함할 수 있다. 제 1 노드(N1)는 게이트 노드이고, 제 2 노드(N2)는 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있고, 제 3 노드(N3)는 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다. 이러한 제 1 트랜지스터(T1)는 발광 소자(ED)를 구동하는 구동 트랜지스터라고 한다.
발광 소자(ED)는 제 1 전극(예: 애노드 전극), 발광층 및 제 2 전극(예: 캐소드 전극)을 포함할 수 있다. 제 1 전극은 제 1 트랜지스터(T1)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결되고, 제 2 전극은 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.
이러한 발광 소자(ED)에서 발광층은 유기물을 포함하는 유기 발광층일 수 있다. 이 경우, 발광 소자(ED)는 유기 발광 다이오드일 수 있다.
제 2 트랜지스터(T2)는 게이트 라인(GL)을 통해 인가되는 스캔 신호(SCAN)에 의해 온-오프가 제어되며, 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제 2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터라고 할 수 있다.
제 2 트랜지스터(T2)가 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)에 전달된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
각 서브픽셀(SP)은 2개의 트랜지스터(T1, T2)와 1개의 커패시터(Cst)를 포함하는 2T1C 구조를 가질 수 있으며, 경우에 따라서, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제 1 트랜지스터(T1)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 존재할 수 있는 기생 커패시터가 아니라, 제 1 트랜지스터(T1)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 커패시터(External Capacitor)일 수 있다.
제 1 트랜지스터(T1) 및 제 2 트랜지스터(T2)는 각각 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(110)에는 발광 소자(ED), 2개 이상의 트랜지스터(T1, T2) 및 1개 이상의 커패시터(Cst) 등의 회로 소자가 배치된다. 이러한 회로 소자는 외부의 수분이나 산소 등에 취약하기 때문에, 외부의 수분이나 산소가 회로 소자로 침투되는 것을 방지하기 위한 봉지층(ENCAP)이 디스플레이 패널(110)에 배치될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 스크린 패널(TSP)이 봉지층(ENCAP) 상에 형성되어 디스플레이 패널(110)에 내장될 수 있다. 즉, 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 스크린 패널(TSP)을 이루는 다수의 터치 전극(TE)이 봉지층(ENCAP) 상에 배치되어 디스플레이 패널(110)을 구성할 수 있다.
이 때, 봉지층(ENCAP)이 복수의 층으로 이루어지는 경우에는 임의의 제 1 봉지층과 제 2 봉지층 사이에 터치 전극(TE)이 배치될 배치될 수도 있을 것이다.
터치 디스플레이 장치(100)는 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로서, 뮤추얼 커패시턴스(Mutual capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 커패시턴스(Self capacitance) 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다.
뮤추얼 커패시턴스(Mutual capacitance) 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 다수의 터치 전극들(TE)은 터치 구동 라인을 통해 터치 구동 신호가 인가되는 터치 구동 전극과, 터치 센싱 라인을 통해 터치 센싱 신호가 센싱되며 터치 구동 전극과 커패시턴스를 형성하는 터치 센싱 전극으로 분류될 수 있다. 이 때, 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 포함하여 터치 라인으로 지칭하고, 터치 구동 신호와 터치 센싱 신호를 포함하여 터치 신호로 지칭할 수 있을 것이다.
이 때, 터치 구동 신호가 인가되는 터치 구동 전극의 면적과 터치 센싱 신호가 전달되는 터치 센싱 전극의 면적은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
예를 들어, 터치 센싱 신호가 전달되는 터치 센싱 전극에 의한 기생 커패시턴스를 상대적으로 감소시키고자 하는 경우에는 터치 센싱 전극의 면적을 터치 구동 전극의 면적보다 작게 형성할 수 있다. 이 경우, 터치 구동 신호가 인가되는 터치 구동 전극의 면적과 터치 센싱 신호가 전달되는 터치 센싱 전극의 면적은 5:1 내지 2:1의 비율로 이루어질 수 있다. 한가지 예로써, 터치 구동 전극의 면적과 터치 센싱 전극의 면적은 4:1 의 비율로 이루어질 수 있다.
이러한 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터 유무에 따라, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극 사이에 발생하는 뮤추얼 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 각 터치 전극(TE)은 터치 구동 전극의 역할과 터치 센싱 전극의 역할을 모두 하게 된다. 즉, 하나의 터치 라인을 통해 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호가 인가되고, 터치 구동 신호가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 전달되는 터치 센싱 신호를 동일한 터치 라인을 통해 수신한다. 따라서, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식에서는, 터치 구동 전극과 터치 센싱 전극의 구분 및 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인의 구분이 없게 된다.
이러한 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식의 경우, 손가락, 펜 등의 포인터와 터치 전극(TE) 사이에 발생하는 커패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출한다.
이와 같이, 터치 디스플레이 장치(100)는 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있고, 셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱 방식으로 터치를 센싱할 수도 있다
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 터치 라인의 배치를 예시로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 펜 또는 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위하여, 복수의 터치전극(TE)이 배치된 터치 스크린 패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치 구동 회로(150)를 포함할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 커패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하며, 일 예로, 복수의 터치 전극(TE)들 사이의 커패시턴스(뮤추얼 커패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있고, 다른 예로, 터치 전극(TE)과 터치 오브젝트(예를 들어, 손가락, 펜 등) 간의 커패시턴스(셀프 커패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있다.
예를 들어, 터치 디스플레이 장치(100)는 각 터치 전극(TE)이 손가락과 형성하는 커패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 셀프 커패시턴스(Self capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
셀프 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 스크린 패널(TSP)에는 복수의 터치 전극(TE)이 서로 분리된 형태로 배치될 수 있다.
복수의 터치 전극(TE) 각각은 터치 구동 신호(TDS)가 인가되고 터치 센싱 신호(TSS)가 검출될 수 있다. 복수의 터치 전극(TE) 각각은 하나 이상의 터치 라인(TL)을 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기에 도시된 하나의 터치 전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있을 것이다.
하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있고, 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기 또는 그 이상일 수 있다.
하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다. 이 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.
한편, 터치 스크린 패널(TSP)은 디스플레이 패널(110)과 별도로 제작되어 디스플레이 패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 디스플레이 패널(110)에 내장되는 내장형(인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입이라고도 함)일 수도 있다.
일 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 액정 디스플레이 장치(LCD)인 경우, 터치 전극들(TE)은 터치 센서의 역할을 하면서도, 디스플레이 패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 인가되는 공통 전극의 역할을 할 수도 있다.
다른 예로, 터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 디스플레이 패널(110)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 디스플레이 패널(110)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 터치 전극들(TE)은 터치 센서의 역할을 하면서도, 디스플레이 패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통 전압이 인가되는 캐소드 전극의 역할을 할 수도 있다.
터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 터치 전극들(TE)은 디스플레이 패널(110)에 포함되며 트랜지스터들 및 발광 소자(ED) 상에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치 전극들(TE)의 위치는 상부 발광(Top Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치 전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명 전극이거나 투명 전극을 더 포함할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)가 유기 발광 디스플레이 장치인 경우, 터치 전극들(TE)은 디스플레이 패널(110)에 포함되는 발광 소자(ED)의 애노드 전극들이거나, 또는 애노드 전극들보다 아래에 위치하는 다양한 층에 위치하는 전극들일 수 있다. 이러한 터치 전극들(TE)의 위치는 하부 발광(Bottom Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치 전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명 전극이거나 투명 전극을 더 포함할 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)에 포함되는 터치 전극들(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극들일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 센싱에 모두 이용될 수 있는 전극들일 수 있다.
이러한 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 크기가 대형화될수록 터치 구동 회로(150)에서 터치 전극(TE)으로 인가되는 터치 구동 신호(TDS) 또는 터치 전극(TE)으로부터 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 시간 지연이 증가할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 신호의 전달 과정에서 시간 지연이 발생하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 터치 구동 회로(150)에서 생성된 터치 구동 신호(TDS)는 터치 라인(TL)을 통해 터치 전극(TE)에 전달되는 과정에서 시간 지연이 발생할 수 있다.
그 결과, 터치 구동 회로(150)에서 멀리 위치한 터치 전극(TE) 일수록 터치 구동 신호(TDS)의 시간 지연이 증가하게 되어, 터치 구동 신호(TDS)가 하이 레벨로 유지되는 시간이 단축되는 현상이 발생한다.
예를 들어, 터치 구동 회로(150)에서 가까운 위치(a)에 공급되는 터치 구동 신호(TDS)는 터치 구동 회로(150)에서 생성되는 터치 구동 신호(TDS)와 거의 동일한 하이 레벨 구간을 가질 수 있다.
그러나, 터치 구동 회로(150)에서 멀어질수록 터치 구동 신호(TDS)의 시간 지연이 증가되어, 중앙 영역(b)과 터치 구동 회로(150)에서 먼 영역(c)에 위치하는 터치 전극(TE)에 도달되는 터치 구동 신호(TDS)의 하이 레벨 구간은 터치 구동 회로(150)에서 가까운 영역(a)보다 감소하게 된다.
이러한 현상은 터치 구동 회로(150)에서 터치 전극(TE)에 전달되는 터치 구동 신호(TDS) 뿐만 아니라, 터치 전극(TE)에서 터치 구동 회로(150)에 전달되는 터치 센싱 신호(TSS)의 경우에도 마찬가지로 나타난다.
이에 따라, 디스플레이 패널(110)의 위치에 따라 터치 성능에 편차가 발생하게 되고, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호의 전자기 간섭에 의해 노이즈가 증가하게 된다.
이러한 시간 지연은 터치 신호와 디스플레이 구동 신호의 신호 간섭에 의해서 더욱 증가할 수 있다.
그 결과, 디스플레이 패널(110)의 위치에 따라 터치 성능에 편차가 발생하게 되고, 터치 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극과 발광층 사이에 금속 차폐층을 배치함으로써, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호에 의한 전자기 간섭을 감소시킬 수 있도록 한다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 금속 차폐층이 배치된 상부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치되는 트랜지스터(TFT), 트랜지스터(TFT) 상부에 형성되는 디스플레이 레이어(Display Layer), 디스플레이 레이어(Display Layer) 상부에서 터치를 센싱하기 위한 터치 레이어(Touch Layer), 및 디스플레이 레이어(Display Layer)와 터치 레이어(Touch Layer) 사이에 형성되는 금속 차폐층(MSL)을 포함할 수 있다.
금속 차폐층(MSL)은 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)을 커버하는 일체형 금속판으로 형성될 수 있다.
또는, 금속 차폐층(MSL)이 터치 전극(TE)과 대응되는 모양으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 금속 차폐층(MSL)은 메쉬 타입의 터치 전극(TE)의 형상에 대등되는 메쉬 타입으로 형성될 수도 있을 것이다. 금속 차폐층(MSL)이 터치 전극(TE)의 형상에 대응되는 메쉬 타입으로 형성되는 경우, 일체형 금속판으로 형성되는 경우에 비해서 빛의 투과율이 향상되어 디스플레이 패널(110)의 휘도가 개선될 수 있을 것이다.
디스플레이 레이어(Display Layer)는 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된 픽셀 전극(PE), 픽셀 전극(PE) 상에 위치하는 발광층(EL), 발광층(EL) 상에 위치하는 캐소드 전극(CE)을 포함하며, 캐소드 전극(CE) 상에는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)이 형성될 수 있다.
트랜지스터(TFT)는 여러 개의 절연층(INS), 액티브 층(ACT), 게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있다. 여기에서는 픽셀 전극(PE)과 연결되는 소스 전극(S)을 갖는 구동 트랜지스터를 예시로 나타내고 있다.
트랜지스터(TFT)의 액티브 층(ACT) 아래에는, 액티브 층(ACT)과 중첩되는 라이트 실드(LS: Light Shield)가 배치될 수 있다.
트랜지스터(TFT) 상에는 발광 소자(ED)를 구성하는 디스플레이 레이어(Display Layer)가 형성될 수 있다. 디스플레이 레이어(Display Layer)은 픽셀 전극(PE), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CE)으로 구성될 수 있다.
트랜지스터(TFT) 상에는 오버코트 층(OC)이 위치하고, 오버코트 층(OC) 상에 픽셀 전극(PE)이 위치하며, 픽셀 전극(PE)은 오버코트 층(OC)의 컨택홀을 통해 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 연결될 수 있다.
또한, 픽셀 전극(PE) 상에는 뱅크(BANK)가 위치할 수 있으며, 발광층(EL)이 뱅크(BANK)의 상부와 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에 배치될 수 있다. 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에서, 발광층(EL)은 픽셀 전극(PE) 상에 위치한다.
발광층(EL) 상에는 캐소드 전극(CE)이 배치되고, 캐소드 전극(CE) 상에 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)이 배치된다.
봉지층(PAS1, PCL, PAS2)은 디스플레이 레이어(Display Layer)와 터치 레이어(Touch Layer)을 분리하는 위치에 형성될 수 있으며, 상부 발광 구조의 경우, 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)은 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막을 포함할 수 있다.
이에 따라, 일 예로, 봉지층은 제 1 봉지층(PAS1), 제 2 봉지층(PCL) 및 제 3 봉지층(PAS2) 등으로 구성될 수 있고, 제 1 봉지층(PAS1)은 무기막이고, 제 2 봉지층(PCL)은 유기막이고, 제 3 봉지층(PAS2)은 무기막일 수 있다.
상부 발광 구조의 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 레이어(Touch Layer)는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치할 수 있다.
또한, 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM) 등의 색 변환층도 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 배치될 수 있다. 이러한 구조를 CToE (Color and Touch on Encapsulation) 구조라고 할 수 있다.
제 3 봉지층(PAS2) 상에는 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)이 배치될 수 있다. 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 사이에는 층간 절연막(ILD)이 위치할 수 있다.
터치 전극(TE)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 터치 라인(TL)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 상에 절연층(PAC)이 배치되고, 그 위에 색 변환층(CF, BM)이 배치될 수 있다. 색 변환층 상에는 반사 방지 필름(AR Film)이 붙은 커버 글래스(Cover Glass)가 투명 접착층(OCR)에 의해 접착될 수 있다.
디스플레이 패널(110)이 상부 발광인 경우, 디스플레이 패널(110)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하되, 복수의 터치 전극(TE) 상에 위치할 수도 있고, 복수의 터치전극(TE) 아래에 위치할 수도 있다.
이 때, 픽셀 전극(PE) 및 발광층(EL)을 포함하는 디스플레이 레이어(Display Layer)와 터치 센서 메탈(TSM)을 포함하는 터치 레이어(Touch Layer)의 사이에는 디스플레이 구동에 따른 신호와 터치 구동에 따른 신호 사이의 간섭을 감소시키기 위하여, 투명 재질의 금속 차폐층(MSL)이 형성될 수 있다.
상부 발광 구조에서, 디스플레이 레이어(Display Layer)와 터치 레이어(Touch Layer) 사이에는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)이 형성될 수 있으므로, 금속 차폐층(MSL)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)의 일부와 접촉되도록 위치할 수 있다.
즉, 금속 차폐층(MSL)은 상부의 터치 전극(TE) 및 하부의 발광층(EL)과 전기적으로 절연될 수 있도록, 제 1 봉지층(PAS1)과 제 2 봉지층(PCL)의 사이에 위치하거나, 제 2 봉지층(PCL)과 제 3 봉지층(PAS2)의 사이에 위치하거나 제 3 봉지층(PAS2)의 상부에 위치할 수 있을 것이다. 여기에서는 제 2 봉지층(PCL)과 제 3 봉지층(PAS2)의 사이에 금속 차폐층(MSL)이 위치하는 경우를 예로 들어 나타내고 있다.
이와 같이, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 금속 차폐층(MSL)을 배치함으로써, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호에 의한 전자기 간섭을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 하부 발광 구조에도 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 금속 차폐층이 배치된 하부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 패널(110)은 커버 글래스(Cover Glass)와, 커버 글래스(Cover Glass) 상에 배치된 투명 접착층(OCR)과, 투명 접착층(OCR) 상에 배치된 편광판(POL)과, 편광판(POL) 상에 배치된 기판(SUB)을 포함할 수 있다.
기판(SUB)의 상부에는 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)이 배치될 수 있다. 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 사이에는 층간 절연막(ILD)이 위치할 수 있다.
터치 전극(TE)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 터치 라인(TL)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)과 층간 절연막(ILD) 상에는 봉지층(PAS)이 위치하고, 트랜지스터(TFT)와 봉지층(PAS) 사이에 투명 재질의 금속 차폐층(MSL)이 위치할 수 있다.
하부 발광 구조에서, 디스플레이 레이어(Display Layer)의 하부에 트랜지스터(TFT)가 형성되고, 트랜지스터(TFT)와 터치 레이어(Touch Layer) 사이에 봉지층(PAS)이 형성될 수 있으므로, 금속 차폐층(MSL)은 트랜지스터(TFT)의 하부에서 봉지층(PAS)에 접촉되도록 위치할 수 있다.
트랜지스터(TFT)는 여러 개의 절연층, 액티브 층(ACT), 게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있다. 여기에서는 픽셀 전극(PE)과 연결되는 소스 전극(S)을 갖는 구동 트랜지스터(DRT)를 예시로 나타내고 있다.
트랜지스터(TFT)의 액티브 층(ACT) 아래에는, 액티브 층(ACT)과 중첩되는 라이트 실드(LS: Light Shield)가 배치될 수 있다. 트랜지스터(TFT)의 채널 안정화를 위하여, 라이트 실드(LS)는 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 전기적으로 연결될 수 있다.
라이트 실드(LS)의 일 부분은, 액티브 층(ACT)과 동일 물질로 이루어질 수 있는 패턴(CP)과 중첩될 수 있다. 이 패턴(CP)은 서브픽셀(SP) 내 스토리지 커패시터(Cst)를 이중으로 형성되게 하여 스토리지 커패시터(Cst)의 커패시턴스를 증가시켜주는 역할을 할 수 있다.
트랜지스터(TFT)의 절연층 상에는 컬러필터(CF)가 배치될 수 있다. 트랜지스터(TFT) 상에는 발광 소자(ED)로서 유기 발광 다이오드가 형성될 수 있다. 유기 발광 다이오드는 픽셀 전극(PE), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CE)으로 구성되며, 디스플레이 레이어(Display Layer)를 형성할 수 있다.
트랜지스터(TFT) 및 컬러 필터(CF) 상에는 오버코트 층(OC)이 위치하고, 오버코트 층(OC) 상에는 픽셀 전극(PE)이 위치하며, 픽셀 전극(PE)은 오버코트 층(OC)의 컨택홀을 통해 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 연결될 수 있다.
또한, 픽셀 전극(PE) 상에는 뱅크(BANK)가 위치할 수 있다. 발광층(EL)은 뱅크(BANK)의 상부와 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에 배치될 수 있다. 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에서, 발광층(EL)은 픽셀 전극(PE) 상에 위치한다.
발광층(EL) 상에는 캐소드 전극(CE)이 배치된다. 캐소드 전극(CE) 상에는 금속 봉지층(FSM)과 이를 아래에 접착시키며 봉지 기능을 갖는 접착층(FSP)이 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(110)이 하부 발광 구조인 경우, 다수의 터치 전극(TE)을 구성할 수 있는 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)은 트랜지스터(TFT)의 하부에서 배치되어 터치 레이어(Touch Layer)를 형성할 수 있다.
이러한 하부 발광 구조에서, 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 금속 차폐층(MSL)을 배치함으로써, 터치 구동 또는 디스플레이 구동 과정에서 터치 신호와 디스플레이 신호에 의한 전자기 간섭을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL)에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호를 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층과 레퍼런스 신호 라인이 전기적으로 연결되는 구조의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 금속 차폐층(MSL)을 배치하고, 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호를 금속 차폐층(MSL)에 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있다.
소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 디스플레이 패널(110) 사이에는 하나의 터치 구동 회로(150)가 배치될 수도 있고, 복수의 터치 구동 회로(150)가 배치될 수도 있는데, 여기에서는 하나의 터치 구동 회로(150)가 배치되는 경우를 예시로 나타내고 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 금속 차폐층(MSL)은 터치 레이어(Touch Layer)를 구성하는 터치 전극(TE)과 디스플레이 레이어(Display Layer)를 구성하는 발광층(EL) 사이에, 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)과 중첩하는 일체형 금속판으로 형성될 수 있다. 또는, 메쉬 타입의 터치 전극(TE)의 형상에 대등되도록 금속 차폐층(MSL)이 메쉬 타입으로 형성될 수도 있을 것이다.
이 때, 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호는 기저 전압(EVSS)일 수 있다.
기저 전압(EVSS)은 접지 전압일 수도 있고, 접지 전압보다 조금 높거나 낮은 전압일 수도 있다. 기저 전압(EVSS)은 서브픽셀(SP)을 구성하는 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에 인가되는 전압일 수 있다.
기저 전압 라인(EVSS Line)은 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역(Bezel)을 따라 배치되어 표시 영역(AA)을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 기저 전압 라인(EVSS Line)은 표시 영역(AA)을 둘러싸는 구조에서 각각 분기되어 해당하는 서브픽셀(SP)에 위치하는 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기저 전압 라인(EVSS Line)은 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)와 디스플레이 패널(100)을 연결하는 터치 구동 회로(150)의 측면을 따라 연장되어, 파워 관리 회로에서 생성되는 기저 전압(EVSS)을 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역(Bezel)에 형성된 기저 전압 라인(EVSS Line)에 공급할 수 있다.
기저 전압 라인(EVSS Line)은 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL)에 레퍼런스 신호에 해당하는 기저 전압(EVSS)을 인가할 수 있도록, 베젤 영역(Bezel)에서 기저 전압 라인(EVSS Line)의 일부 영역과 금속 차폐층(MSL)이 전기적으로 연결될 수 있다.
여기에서는 디스플레이 패널(110)의 좌측에 형성된 베젤 영역(Bezel)에서 기저 전압 라인(EVSS Line)과 금속 차폐층(MSL)이 전기적으로 연결되는 경우를 나타내고 있다.
이와 같이, 본 개시의 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL)에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 기저 전압(EVSS)을 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있다.
한편, 본 개시의 터치 디스플레이 장치(100)는 기저 전압(EVSS)에 노이즈가 발생하는 경우, 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 생성하고, 이를 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL)에 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 레퍼런스 신호로 사용되는 기저 전압의 노이즈를 상쇄시키기 위한 보상 회로가 배치된 경우를 예시로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에 위치하는 보상 회로(160)에서 기저 전압 라인(EVSS Line)에 발생하는 노이즈를 상쇄시킬 수 있는 보상된 기저 전압(EVSS_Comp)을 생성하고, 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 위치하는 금속 차폐층(MSL)에 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 효과적으로 개선할 수 있다.
소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 디스플레이 패널(110) 사이에는 하나의 터치 구동 회로(150)가 배치될 수도 있고, 복수의 터치 구동 회로(150)가 배치될 수도 있는데, 여기에서는 2개의 터치 구동 회로(150)가 디스플레이 패널(110)의 양측에 배치되는 경우를 예시로 나타내고 있다.
기저 전압 라인(EVSS Line)은 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역(Bezel)을 따라 배치되어 표시 영역(AA)을 둘러싸는 구조로 형성될 수 있다. 기저 전압 라인(EVSS Line)은 표시 영역(AA)을 둘러싸는 구조에서 각각 분기되어 해당하는 서브픽셀(SP)에 위치하는 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기저 전압 라인(EVSS Line)은 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 디스플레이 패널(100)을 연결하는 터치 구동 회로(150)의 일면을 따라 연장되어, 파워 관리 회로에서 생성되는 기저 전압(EVSS)을 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역(Bezel)에 형성된 기저 전압 라인(EVSS Line)에 공급할 수 있다.
보상 회로(160)는 기저 전압 라인(EVSS Line)의 일측에 전기적으로 연결되어, 피드백 기저 전압(EVSS_FB)을 검출할 수 있다.
이 때, 피드백 기저 전압(EVSS_FB)을 검출하기 위하여 보상 회로(160)가 기저 전압 라인(EVSS Line)에 연결되는 위치는 다양하게 결정될 수 있는데, 예를 들어 터치 구동 회로(150)를 형성하는 필름(COF) 상의 특정 위치에 연결되어 피드백 기저 전압(EVSS_FB)을 검출할 수도 있을 것이다.
보상 회로(160)는 피드백 기저 전압(EVSS_FB)에 포함된 노이즈를 상쇄시킬 수 있도록, 노이즈 구간이 반전된 형태의 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 생성하고, 이를 기저 전압 라인(EVSS Line)에 인가함으로써, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서 보상 회로의 구성을 예시로 나타낸 도면이다.
여기에서, 보상 회로(160)는 일정한 구간 내에서 노이즈를 상쇄시키기 위하여 노이즈 신호가 반전된 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 생성할 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 레퍼런스 전압 라인(RVL)을 통해 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 구간 동안 노이즈를 상쇄시키기 위하여 노이즈 신호가 반전된 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 생성할 수 있다.
이에 따라, 도 9는 서브픽셀(SP)의 발광 구간을 나타내고, 도 10은 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 구간을 나타내고 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 보상 회로(160)는 제어 회로(162)와 인버팅 회로(164)를 포함할 수 있다.
제어 회로(162)는 그라운드(GND)와 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE) 사이에 위치하여 인버팅 회로(164)의 동작을 제어할 수 있다.
제어 회로(162)는 드레인 전극이 그라운드(GND)에 연결되고, 게이트 전극에 제어 신호(CS)가 인가되며, 소스 전극에 제 1 전압(V1)이 인가되는 제어 트랜지스터(T3)와, 제어 트랜지스터(T3)의 소스 전극에 연결되는 제 1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
인버팅 회로(164)는 비반전 입력 단자(+)에 제 2 전압(V2)이 인가되는 증폭기(Amp), 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에 연결되는 제 2 커패시터(C2), 제 2 커패시터(C2)와 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-) 사이에 연결되는 제 1 저항(R1), 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결되는 제 2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
제어 트랜지스터(T3)는 게이트 전극에 하이 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안에 턴-온되어 인버팅 회로(164)에 그라운드 전압을 공급하게 된다.
인버팅 회로(164)에 인가되는 그라운드 전압은 제 2 커패시터(C2) 및 제 1 저항(R1)을 통해 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 인가되고, 증폭기(Amp)는 그라운드 전압과 제 2 전압(V2)의 차이를 증폭시켜서 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 출력한다.
따라서, 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 인가되는 제 2 전압(V2)이 그라운드 전압과 동일하거나 유사한 레벨인 경우, 제어 신호(CS)가 하이 레벨로 인가되는 구간 동안 보상 기저 전압(EVSS_Comp)은 0 에 가까운 가까운 레벨로 출력될 것이다.
이 때, 제어 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 하이 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에는 기저 전압(EVSS)에 대응되는 그라운드 전압이 인가될 수 있으므로, 하이 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간은 발광 소자(ED)를 통해서 구동 전류(Id)가 인가되는 발광 구간에 대응될 수 있다.
따라서, 제어 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 하이 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안, 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하기 위한 샘플링 스위치(SAM)는 턴-오프될 수 있다.
결국, 서브픽셀(SP)의 발광 소자(ED)가 영상을 표시하는 발광 구간 동안에는 보상 기저 전압(EVSS_Comp)이 0 에 가까운 레벨을 나타낼 수 있다.
한편, 게이트 전극에 로우 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안에는 제어 트랜지스터(T3)가 턴-오프되어 제 1 전압(V1)이 인버팅 회로(164)에 공급하게 될 것이다.
인버팅 회로(164)에 인가되는 제 1 전압(V1)은 제 2 커패시터(C2) 및 제 1 저항(R1)을 통해 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)에 인가되고, 증폭기(Amp)는 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V2)의 차이를 증폭시켜서 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 출력한다.
이 때, 증폭기(Amp)의 비반전 입력 단자(+)에 인가되는 제 2 전압(V2)이 그라운드 전압과 동일하거나 유사한 레벨일 수 있다.
따라서, 제어 신호(CS)가 로우 레벨로 인가되는 구간 동안 보상 기저 전압(EVSS_Comp)은 제 1 전압(V1)과 그라운드 전압에 해당하는 제 2 전압(V2)과의 차이가 반전 증폭된 값을 나타낼 것이다.
이 때, 제어 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 로우 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안 발광 소자(ED)의 캐소드 전극(CE)에는 일정한 크기의 제 1 전압(V1)이 전압이 인가될 수 있으므로, 로우 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간은 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 센싱 구간에 대응될 수 있다.
따라서, 제어 트랜지스터(T3)의 게이트 전극에 로우 레벨의 제어 신호(CS)가 인가되는 구간 동안, 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하기 위한 샘플링 스위치(SAM)는 턴-온될 수 있다.
결국, 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 센싱 구간 동안에는 제 1 전압(V1)과 제 2 전압(V2)의 차이가 반전 증폭된 보상 기저 전압(EVSS_Comp)이 출력될 수 있다.
도 11은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 보상 회로의 동작을 나타내는 신호 파형도이다.
도 11을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 샘플링 스위치(SAM)가 턴-오프되는 발광 구간에는 0에 가까운 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 출력하지만, 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온되는 특성값 센싱 구간에는 기저 전압 라인(EVSS Line)에 나타나는 노이즈를 상쇄시킬 수 있도록 기저 전압(EVSS)을 반전 증폭시킨 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 출력할 수 있다.
따라서, 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 센싱 구간 동안, 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 통해서 기저 전압 라인(EVSS Line)에 나타나는 노이즈를 상쇄시킬 수 있으므로, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있게 된다.
도 12는 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 보상 기저 전압을 통해서 전자기 간섭을 감소시키고 터치 성능을 개선하는 효과를 나타낸 신호 파형도이다.
도 12를 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 샘플링 스위치(SAM)가 턴-온되는 특성값 센싱 구간에는 기저 전압 라인(EVSS Line)에 포함된 노이즈를 상쇄시킬 수 있도록 피드백 기저 전압(EVSS_FB)을 반전 증폭시킨 보상 기저 전압(EVSS_Comp)이 출력될 수 있다.
보상 기저 전압(EVSS_Comp)은 기저 전압 라인(EVSS Line)을 통해 공급되므로, 기저 전압(EVSS)은 안정한 상태를 유지할 수 있게 된다.
또한, 보상 기저 전압(EVSS_Comp)은 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL)에 인가되기 때문에, 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 나타나는 전자기 간섭(EMI) 및 터치 신호의 지연이 감소되어 터치 성능이 개선될 수 있다.
도 13은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극과 발광층 사이에 배치되는 금속 차폐층에 보상 기저 전압을 인가함으로써, 디스플레이 패널의 전자기 간섭이 감소된 효과를 나타낸 도면이고, 도 14는 터치 신호의 시간 지연이 감소된 효과를 나타낸 도면이며, 도 15는 터치 성능이 개선된 효과를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 금속 차폐층(MSL)을 배치하고, 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 금속 차폐층(MSL)에 인가함으로써, 터치 구동 및 디스플레이 구동 과정에서 나타나는 전자기 간섭에 의한 휘도 편차가 감소될 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 금속 차폐층(MSL)에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 보상 기저 전압(EVSS_Comp)를 인가함으로써 터치 신호의 지연이 감소될 수 있다.
또한, 주파수에 따른 전자기 간섭을 나타낸 도 15를 참조하면, 금속 차폐층(MSL)에 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 보상 기저 전압(EVSS_Comp)이 인가되는 경우(B의 경우)가 그렇지 않은 경우(A의 경우)에 비교해서, 전자기 간섭이 감소하여 터치 성능이 개선된 것을 볼 수 있다.
한편, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 금속 차폐층(MSL)을 추가로 배치하지 않고, 터치 전극(TE)과 발광층(EL) 사이에 위치하는 캐소드 전극(CE)을 금속 차폐층으로 사용할 수도 있을 것이다.
도 16은 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 캐소드 전극을 금속 차폐층으로 사용하여 보상 기저 전압을 인가하는 상부 발광 구조를 예시로 나타낸 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 배치되는 트랜지스터(TFT), 트랜지스터(TFT) 상부에 형성되는 디스플레이 레이어(Display Layer), 및 디스플레이 레이어(Display Layer) 상부에서 터치를 센싱하기 위한 터치 레이어(Touch Layer)를 포함할 수 있다.
이 때, 터치 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 레이어(Display Layer)의 발광층(EL)과 터치 레이어(Touch Layer)의 터치 전극(TE) 사이에 위치하는 캐소드 전극(CE)을 금속 차폐층으로 이용할 수 있다.
이 때, 캐소드 전극(CE)은 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)을 커버하는 일체형 투명 금속판으로 형성하는 것이 바람직하다.
디스플레이 레이어(Display Layer)는 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S) 또는 드레인 전극(D)과 전기적으로 연결된 픽셀 전극(PE), 픽셀 전극(PE) 상에 위치하는 발광층(EL), 발광층(EL) 상에 위치하는 캐소드 전극(CE)을 포함하며, 캐소드 전극(CE) 상에는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)이 형성될 수 있다.
트랜지스터(TFT)는 여러 개의 절연층(INS), 액티브 층(ACT), 게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있다. 여기에서는 픽셀 전극(PE)과 연결되는 소스 전극(S)을 갖는 구동 트랜지스터를 예시로 나타내고 있다.
트랜지스터(TFT)의 액티브 층(ACT) 아래에는, 액티브 층(ACT)과 중첩되는 라이트 실드(LS: Light Shield)가 배치될 수 있다.
트랜지스터(TFT) 상에는 발광 소자(ED)를 구성하는 디스플레이 레이어(Display Layer)가 형성될 수 있다. 디스플레이 레이어(Display Layer)은 픽셀 전극(PE), 발광층(EL) 및 캐소드 전극(CE)으로 구성될 수 있다.
트랜지스터(TFT) 상에는 오버코트 층(OC)이 위치하고, 오버코트 층(OC) 상에 픽셀 전극(PE)이 위치하며, 픽셀 전극(PE)은 오버코트 층(OC)의 컨택홀을 통해 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 연결될 수 있다.
또한, 픽셀 전극(PE) 상에는 뱅크(BANK)가 위치할 수 있으며, 발광층(EL)이 뱅크(BANK)의 상부와 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에 배치될 수 있다. 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에서, 발광층(EL)은 픽셀 전극(PE) 상에 위치한다.
발광층(EL) 상에는 캐소드 전극(CE)이 배치되고, 캐소드 전극(CE) 상에 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)이 배치된다.
봉지층(PAS1, PCL, PAS2)은 디스플레이 레이어(Display Layer)와 터치 레이어(Touch Layer)을 분리하는 위치에 형성될 수 있으며, 상부 발광 구조의 경우, 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)은 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막을 포함할 수 있다.
이에 따라, 일 예로, 봉지층은 제 1 봉지층(PAS1), 제 2 봉지층(PCL) 및 제 3 봉지층(PAS2) 등으로 구성될 수 있고, 제 1 봉지층(PAS1)은 무기막이고, 제 2 봉지층(PCL)은 유기막이고, 제 3 봉지층(PAS2)은 무기막일 수 있다.
상부 발광 구조의 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 레이어(Touch Layer)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치할 수 있다.
또한, 컬러 필터(CF) 및 블랙 매트릭스(BM) 등의 색 변환층도 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 배치될 수 있다.
제 3 봉지층(PAS2) 상에는 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)이 배치될 수 있다. 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 사이에는 층간 절연막(ILD)이 위치할 수 있다.
터치 전극(TE)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, 터치 라인(TL)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.
2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 상에 절연층(PAC)이 배치되고, 그 위에 색 변환층(CF, BM)이 배치될 수 있다. 색 변환층 상에는 반사 방지 필름(AR Film)이 붙은 커버 글래스(Cover Glass)가 투명 접착층(OCR)에 의해 접착될 수 있다.
디스플레이 패널(110)이 상부 발광인 경우, 디스플레이 패널(110)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하되, 복수의 터치 전극(TE) 상에 위치할 수도 있고, 복수의 터치 전극(TE) 아래에 위치할 수도 있다.
이 때, 디스플레이 레이어(Display Layer)의 발광층(EL)과 터치 레이어(Touch Layer)의 터치 전극(TE) 사이에는 캐소드 전극(CE)이 위치하기 때문에, 캐소드 전극(CE)을 투명 재질의 금속 차폐층으로 구성함으로써 디스플레이 구동에 따른 신호와 터치 구동에 따른 신호 사이의 간섭을 감소시킬 수 있다.
이 때, 캐소드 전극(CE)을 기저 전압 라인(EVSS Line)에 연결하고, 터치 구동과 디스플레이 구동에 공통적으로 사용될 수 있는 레퍼런스 신호로서, 노이즈가 상쇄된 보상 기저 전압(EVSS_Comp)을 인가함으로써, 터치 구동 및 디스플레이 구동 과정에서 나타나는 전자기 간섭을 감소시킬 뿐만 아니라, 터치 신호의 지연을 감소시키고 터치 성능을 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 실시예들을 간략하게 설명하면 아래와 같다.
본 개시의 실시예들에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 발광층(EL)을 포함하는 디스플레이 레이어(Display Layer); 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 레이어(Touch Layer); 상기 발광층(EL)과 상기 터치 전극(TE) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL); 상기 금속 차폐층(MSL)에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인; 및 상기 레퍼런스 신호 라인을 통해 레퍼런스 신호를 공급하는 보상 회로(160)를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 레이어(Display Layer)는 상기 발광층(EL)을 구동하는 트랜지스터(TFT); 상기 발광층(EL)의 하부에 위치하며, 상기 트랜지스터(TFT)에 전기적으로 연결된 픽셀 전극(PE); 상기 발광층(EL)의 상부에 위치하는 캐소드 전극(CE); 및 상기 캐소드 전극(CE)의 상부에 형성된 봉지층(PAS)을 포함할 수 있다.
상기 터치 레이어(Touch Layer)는 층간 절연막(ILD); 및 상기 층간 절연막(ILD)의 상부에 배치되며, 적어도 하나의 터치 센서 메탈(TSM)로 이루어진 상기 터치 전극(TE)을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 레이어(Display Layer)는 상기 터치 레이어(Touch Layer)의 하부에 위치하여 상부로 빛이 발광되는 구조일 수 있다.
상기 디스플레이 레이어(Display Layer)는 상기 터치 레이어(Touch Layer)의 상부에 위치하여 하부로 빛이 발광되는 구조일 수 있다.
상기 금속 차폐층(MSL)은 디스플레이 패널(110)을 커버하는 투명 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 금속 차폐층(MSL)은 상기 발광층(EL)의 상부에 위치하는 캐소드 전극(CE)일 수 있다.
상기 레퍼런스 신호 라인은 디스플레이 패널(110)의 외곽을 둘러싸도록 배치되는 기저 전압 라인(EVSS Line)일 수 있다.
상기 레퍼런스 신호 라인은 상기 디스플레이 패널(110)의 베젤 영역(Bezel)에서 상기 금속 차폐층(MSL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 보상 회로(160)는 상기 발광층(EL)의 상부에 위치한 캐소드 전극(CE)의 신호를 반전시켜서 보상 레퍼런스 신호를 생성하는 인버팅 회로(164); 및 그라운드(GND)와 상기 캐소드 전극(CE) 사이에 위치하여 상기 인버팅 회로(164)의 동작을 제어하는 제어 회로(162)를 포함할 수 있다.
상기 제어 회로(162)는 드레인 전극이 상기 그라운드(GND)에 연결되고, 게이트 전극에 제어 신호(CS)가 인가되며, 소스 전극에 제 1 전압(V1)이 인가되는 제어 트랜지스터(T3); 및 상기 제어 트랜지스터(T3)의 소스 전극에 연결되는 제 1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
상기 인버팅 회로(164)는 비반전 입력 단자(+)에 제 2 전압(V2)이 인가되는 증폭기(Amp); 상기 캐소드 전극(CE)에 연결되는 제 2 커패시터(C2); 상기 제 2 커패시터(C2)와 상기 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-) 사이에 연결되는 제 1 저항(R1); 및 상기 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 연결되는 제 2 저항(R2)을 포함할 수 있다.
상기 보상 회로(160)는 상기 발광층(EL)으로 이루어진 서브픽셀(SP)의 특성값을 센싱하는 센싱 구간 동안, 상기 캐소드 전극(CE)에 유입되는 노이즈를 반전 증폭시켜서 상기 보상 레퍼런스 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따른 디스플레이 패널(110)은 발광층(EL)을 포함하는 디스플레이 레이어(Display Layer); 터치 전극(TE)을 포함하는 터치 레이어(Touch Layer); 상기 발광층(EL)과 상기 터치 전극(TE) 사이에 배치되는 금속 차폐층(MSL); 및 상기 금속 차폐층(MSL)에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인을 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 개시에 설명된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 터치 구동 회로
160: 보상 회로
162: 제어 회로
164: 인버팅 회로

Claims (20)

  1. 발광층을 포함하는 디스플레이 레이어;
    터치 전극을 포함하는 터치 레이어;
    상기 발광층과 상기 터치 전극 사이에 배치되는 금속 차폐층;
    상기 금속 차폐층에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인; 및
    상기 레퍼런스 신호 라인을 통해 레퍼런스 신호를 공급하는 보상 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 레이어는
    상기 발광층을 구동하는 트랜지스터;
    상기 발광층의 하부에 위치하며, 상기 트랜지스터에 전기적으로 연결된 픽셀 전극;
    상기 발광층의 상부에 위치하는 캐소드 전극; 및
    상기 캐소드 전극의 상부에 형성된 봉지층을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 레이어는
    층간 절연막; 및
    상기 층간 절연막의 상부에 배치되며, 적어도 하나의 터치 센서 메탈로 이루어진 상기 터치 전극을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 레이어는
    상기 터치 레이어의 하부에 위치하여 상부로 빛이 발광되는 구조인 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 레이어는
    상기 터치 레이어의 상부에 위치하여 하부로 빛이 발광되는 구조인 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 차폐층은
    디스플레이 패널을 커버하는 투명 금속 재질로 이루어진 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 차폐층은
    상기 발광층의 상부에 위치하는 캐소드 전극인 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호 라인은
    디스플레이 패널의 외곽을 둘러싸도록 배치되는 기저 전압 라인인 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호 라인은
    상기 디스플레이 패널의 베젤 영역에서 상기 금속 차폐층과 전기적으로 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 회로는
    상기 발광층의 상부에 위치한 캐소드 전극의 신호를 반전시켜서 보상 레퍼런스 신호를 생성하는 인버팅 회로; 및
    그라운드와 상기 캐소드 전극 사이에 위치하여 상기 인버팅 회로의 동작을 제어하는 제어 회로를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    드레인 전극이 상기 그라운드에 연결되고, 게이트 전극에 제어 신호가 인가되며, 소스 전극에 제 1 전압이 인가되는 제어 트랜지스터; 및
    상기 제어 트랜지스터의 소스 전극에 연결되는 제 1 커패시터를 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 인버팅 회로는
    비반전 입력 단자에 제 2 전압이 인가되는 증폭기;
    상기 캐소드 전극에 연결되는 제 2 커패시터;
    상기 제 2 커패시터와 상기 증폭기의 반전 입력 단자 사이에 연결되는 제 1 저항; 및
    상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 연결되는 제 2 저항을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상 회로는
    상기 발광층으로 이루어진 서브픽셀의 특성값을 센싱하는 센싱 구간 동안, 상기 캐소드 전극에 유입되는 노이즈를 반전 증폭시켜서 상기 보상 레퍼런스 신호를 생성하는 터치 디스플레이 장치.
  14. 발광층을 포함하는 디스플레이 레이어;
    터치 전극을 포함하는 터치 레이어;
    상기 발광층과 상기 터치 전극 사이에 배치되는 금속 차폐층; 및
    상기 금속 차폐층에 전기적으로 연결되는 레퍼런스 신호 라인을 포함하는 디스플레이 패널.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이 레이어는
    상기 발광층을 구동하는 트랜지스터;
    상기 발광층의 하부에 위치하며, 상기 트랜지스터에 전기적으로 연결된 픽셀 전극;
    상기 발광층의 상부에 위치하는 캐소드 전극; 및
    상기 캐소드 전극의 상부에 형성된 봉지층을 포함하는 디스플레이 패널.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 터치 레이어는
    층간 절연막; 및
    상기 층간 절연막의 상부에 배치되며, 적어도 하나의 터치 센서 메탈로 이루어진 상기 터치 전극을 포함하는 디스플레이 패널.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속 차폐층은
    투명 금속 재질로 이루어진 디스플레이 패널.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 금속 차폐층은
    상기 발광층을 구동하는 캐소드 전극인 디스플레이 패널.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호 라인은
    외곽을 둘러싸도록 배치되는 기저 전압 라인인 디스플레이 패널.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 신호 라인은
    베젤 영역에서 상기 금속 차폐층과 전기적으로 연결되는 디스플레이 패널.
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