KR20230087177A - 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 제1 방향으로 연장되어 터치 구동 신호를 제공받는 복수의 X-터치 전극 라인, 제2 방향으로 연장되어 터치 센싱 신호를 전달하는 복수의 Y-터치 전극 라인, 제2 방향으로 연장되며, 터치 구동 신호를 전달하는 복수의 X-터치 라인 및 복수의 X-터치 라인과 복수의 X-터치 전극 라인을 복수의 X-터치 전극에 전기적으로 연결하는 복수의 터치 컨택홀을 포함하는 터치 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

터치 디스플레이 장치 {TOUCH DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 라인의 수를 저감하고 터치 전극의 면적을 확보함으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킨 터치 디스플레이 장치를 제공하는 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 복수의 터치 전극들을 포함하고, 이러한 터치 전극들을 구동하여 디스플레이 패널에 대한 사용자의 터치 유무와 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 경우, 터치 센싱의 성능을 향상시키기 위해서 터치 전극에 연결되는 터치 라인의 수를 증가시키는 경우, 터치 전극의 면적이 상대적으로 감소하게 되어 터치 센싱의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 터치 라인의 길이가 증가함에 따라, 터치 라인의 라인 저항이 증가하여, 터치 감도와 터치 센싱의 정확도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 명세서의 발명자들은 터치 라인의 라인 저항을 줄임으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킨 터치 디스플레이 장치를 발명하였다.
이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 제1 방향으로 연장되어 터치 구동 신호를 제공받는 복수의 X-터치 전극 라인, 제2 방향으로 연장되어 터치 센싱 신호를 전달하는 복수의 Y-터치 전극 라인, 제2 방향으로 연장되며, 터치 구동 신호를 전달하는 복수의 X-터치 라인 및 복수의 X-터치 라인과 복수의 X-터치 전극 라인을 복수의 X-터치 전극에 전기적으로 연결하는 복수의 터치 컨택홀을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, X-터치 전극 라인은 메쉬 타입의 터치 전극 메탈로 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 X-터치 라인은 상부 X-터치 라인과 하부 X-터치 라인의 이중 배선 구조로 형성되고, 상부 X-터치 라인과 하부 X-터치 라인은 복수의 터치 컨택홀을 통해 전기적으로 연결된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 상부 X-터치 라인은, X-터치 전극 라인과 동일한 층에 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하부 X-터치 라인은, Y-터치 전극 연결 라인과 동일한 층에 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하나의 터치 전극 영역 내에서 복수의 X-터치 전극 라인 중 적어도 하나는 제1 방향으로 연속하여 연장된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하나의 터치 전극 영역 내에서 복수의 X-터치 전극 라인 중 적어도 하나는 상부 X-터치 라인과 중첩되지 않도록 제1 방향에서 오픈된 형태로 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 상부 X-터치 라인은, X-터치 전극 라인과 중첩되지 않도록 제2 방향에서 적어도 한번 이상 오픈된 형태로 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 하부 X-터치 라인은 제2 방향으로 연속하여 연장된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 터치 컨택홀은 복수의 Y-터치 전극 라인을 기준으로 양측 영역에 서로 어긋나게 배치된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 X-터치 라인이 지정된 X-터치 전극에 전기적으로 연결되는 복수의 터치 컨택홀은 인접한 Y-터치 전극 라인 사이의 거리가 균일하도록 형성된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 X-터치 전극 라인은 일정한 간격으로 시프팅 되는 시프팅 영역을 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 X-터치 전극 라인이 시프팅되는 간격은 인접한 X-터치 라인들 사이의 간격에 해당된다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 복수의 X-터치 라인이 지정된 X-터치 전극에 전기적으로 연결되는 터치 컨택홀은 Y-터치 전극 라인의 양측에 위치한 X-터치 전극 연결 라인과 전기적으로 연결된다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 터치 라인의 라인 저항을 줄임으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킨 터치 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은 위에서 언급되지 않은 또 다른 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 전극 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 단면을 예시로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 동일 라인에 위치한 복수의 터치 전극에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 구조의 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 라인의 다양한 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 7은 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 신호가 인가되는 터치 라인과 터치 센싱 신호가 전달되는 터치 센싱 전극 라인 사이의 간격을 예시로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 전극 라인이 메쉬 타입의 터치 전극 메탈로 이루어진 경우에 시프팅 영역의 터치 라인을 예시로 나타낸 도면이다.
도 9a는 터치 디스플레이 장치에서, 이중 배선으로 형성되는 X-터치 라인이 X-터치 전극에 연결되는 것을 예시로 나타낸 도면이고, 도 9b 및 도 9c는 도 9a의 점선 영역을 확대 도시한 도면이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 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 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~상에", "~상부에", "~하부에", "~옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
신호의 흐름 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "A 노드에서 B 노드로 신호가 전달된다"는 경우에도, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않은 이상, A 노드에서 다른 노드를 경유하여 B 노드로 신호가 전달되는 경우를 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 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, 복수의 게이트 라인(GL)과 복수의 데이터 라인(DL)이 배치되고, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 복수의 서브픽셀(SP)이 배치된다.
또한, 디스플레이 패널(110)에는 복수의 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 복수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력하여 복수의 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.
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.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널에 터치 스크린 패널이 내장되는 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 패널(110)의 표시 영역(AA)에는 기판(SUB) 상에 복수의 서브픽셀(SP)이 배열된다.
각 서브픽셀(SP)은 발광 소자(ED)와, 발광 소자드(ED)를 구동하기 위한 제1 트랜지스터(T1)와, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 노드(N1)로 데이터 전압(Vdata)을 전달해주기 위한 제2 트랜지스터(T2)와, 한 프레임 동안 일정 전압을 유지해주기 위한 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 제2 트랜지스터(T2)를 통해 데이터 전압(Vdata)이 인가될 수 있는 제1 노드(N1), 발광 소자(ED)와 전기적으로 연결되는 제2 노드(N2), 및 구동 전압 라인(DVL)으로부터 구동 전압(VDD)이 인가되는 제 3 노드(N3)를 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)는 게이트 노드이고, 제2 노드(N2)는 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있고, 제 3 노드(N3)는 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다. 이러한 제1 트랜지스터(T1)는 발광 소자(ED)를 구동하는 구동 트랜지스터라고 한다.
발광 소자(ED)는 제1 전극(예: 애노드 전극), 발광층 및 제2 전극(예: 캐소드 전극)을 포함할 수 있다. 제1 전극은 제1 트랜지스터(T1)의 제2 노드(N2)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 기저 전압(VSS)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.
제2 트랜지스터(T2)는 게이트 라인(GL)을 통해 인가되는 스캔 신호(SCAN)에 의해 온-오프가 제어되며, 제1 트랜지스터(T1)의 제1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 제2 트랜지스터(T2)는 스위칭 트랜지스터라고 할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)가 스캔 신호(SCAN)에 의해 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 공급된 데이터 전압(Vdata)이 제1 트랜지스터(T1)의 제1 노드(N1)에 전달된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(T1)의 제1 노드(N1)와 제2 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 제1 트랜지스터(T1)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 존재할 수 있는 기생 커패시터가 아니라, 제1 트랜지스터(T1)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 커패시터(External Capacitor)일 수 있다.
제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)는 각각 n 타입 트랜지스터이거나 p 타입 트랜지스터일 수 있다.
또한, 구동 트랜지스터(DRT) 및 스캔 트랜지스터(SCT) 각각은 저온 다결정 실리콘 트랜지스터로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 적어도 하나가 산화물 박막 트랜지스터로 구성될 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 명세서의 일 실시예에 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 복수의 터치 전극(TE)이 봉지층(ENCAP) 상에 배치되어 디스플레이 패널(110)을 구성할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 전극 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 전극 구조는 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 포함할 수 있다. 여기에서, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 봉지층(ENCAP)의 상부에 위치한다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각은 제1 방향으로 배치되고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각은 제1 방향과 다른 제2 방향으로 배치될 수 있다.
본 명세서에서 제1 방향 및 제2 방향은 상대적으로 서로 다른 방향일 수 있으며, 일 예로, 제1 방향은 x축 방향이고 제2 방향은 y축 방향일 수 있다. 이와 반대로, 제1 방향은 y축 방향이고 제2 방향은 x축 방향일 수도 있다. 또한, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교할 수도 있지만 직교하지 않을 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 행과 열은 상대적인 것으로서, 보는 관점에서 따라서 행과 열은 바뀔 수 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각은 전기적으로 연결된 여러 개의 X-터치 전극으로 구성될 수 있다. 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각은 전기적으로 연결된 여러 개의 Y-터치 전극으로 구성될 수 있다.
여기에서, 복수의 X-터치 전극과 복수의 Y-터치 전극은 복수의 터치 전극(TE)에 포함되며 역할(기능)이 구분되는 전극들이다.
가령, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각을 구성하는 복수의 X-터치 전극은 터치 구동 전극이고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각을 구성하는 복수의 Y-터치 전극은 터치 센싱 전극일 수 있다. 이 경우, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각은 터치 구동 전극 라인에 해당하고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각은 터치 센싱 전극 라인에 해당한다.
이와 반대로, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각을 구성하는 복수의 X-터치 전극이 터치 센싱 전극이고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각을 구성하는 복수의 Y-터치 전극이 터치 구동 전극일 수 있다. 이 경우, 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각은 터치 센싱 전극 라인에 해당하고, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각은 터치 구동 전극 라인에 해당한다.
터치 센싱을 위한 터치 센서 메탈은 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 이외에도, 복수의 터치 라인(TL)을 포함할 수 있다.
복수의 터치 라인(TL)은 복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL) 각각에 연결되는 하나 이상의 X-터치 라인(X-TL)과, 복수의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 각각에 연결되는 하나 이상의 Y-터치 라인(Y-TL)을 포함할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 단면을 예시로 나타낸 도면이다.
다만, 여기에서는 Y-터치 전극(Y-TE)이 판 형상으로 도시되었으며, 이는 예시일 뿐, 메쉬 타입으로 되어 있을 수도 있다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서 표시 영역(AA) 내에 위치하는 서브픽셀(SP)에는 구동 트랜지스터인 제1 트랜지스터(T1)가 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 또는 드레인 전극(DE)과, 반도체층(SEMI) 등을 포함할 수 있다. 이 때, 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 벤딩 영역(BD)에 위치하는 제1 노드 전극(NE1) 및 제2 노드 전극(NE2)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
게이트 전극(GE)과 반도체층(SEMI)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 중첩될 수 있다. 소스 전극(SE)은 절연층(INS) 상에 형성되어 반도체층(SEMI)의 일 측과 접촉하고, 드레인 전극(DE)은 절연층(INS) 상에 형성되어 반도체층(SEMI)의 타 측과 접촉할 수 있다.
발광 소자(ED)는 애노드 전극(또는 캐소드 전극)에 해당하는 제1 전극(E1)과, 제1 전극(E1) 상에 형성되는 발광층(EL)과, 발광층(EL) 위에 형성된 캐소드 전극(또는 애노드 전극)에 해당하는 제2 전극(E2) 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(E1)은 평탄화막(PLN)을 관통하는 컨택홀을 통해 노출된 제1 트랜지스터(T1)의 소스 전극(SE)과 전기적으로 접속된다.
발광층(EL)은 뱅크(BANK)에 의해 마련된 발광 영역의 제1 전극(E1) 상에 형성된다. 발광층(EL)은 제1 전극(E1) 상에 정공 관련층, 발광층, 전자 관련층 순으로 또는 역순으로 적층되어 형성될 수 있다. 제2 전극(E2)은 발광층(EL)을 사이에 두고 제1 전극(E1)과 대향하도록 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, 복수의 적층 구조(PAS1, PCL, PAS2)로 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 봉지층(ENCAP)이 복수의 적층 구조(PAS1, PCL, PAS2)로 이루어진 경우, 봉지층(ENCAP)은 하나 이상의 무기 봉지층(PAS1, PAS2)과 하나 이상의 유기 봉지층(PCL)을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 봉지층(ENCAP)은 제1 무기 봉지층(PAS1), 유기 봉지층(PCL) 및 제2 무기 봉지층(PAS2)의 순서대로 적층될 수 있다.
여기에서, 유기 봉지층(PCL)은 적어도 하나의 유기 봉지층 또는 적어도 하나의 무기 봉지층을 더 포함할 수도 있다.
제1 무기 봉지층(PAS1)은 발광 소자(ED)와 가장 인접하도록 캐소드 전극에 해당하는 제2 전극(E2)이 형성된 기판(SUB) 상에 형성된다. 이러한 제1 무기 봉지층(PAS1)은 일 예로, 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화 실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 저온 증착이 가능한 무기 절연 재질로 형성된다. 제1 무기 봉지층(PAS1)이 저온 분위기에서 증착되기 때문에, 제1 무기 봉지층(PAS1)은 증착 공정이 진행되는 과정에서 고온 분위기에 취약한 유기물을 포함하는 발광층(EL)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유기 봉지층(PCL)은 제1 무기 봉지층(PAS1)보다 작은 면적으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 유기 봉지층(PCL)은 제1 무기 봉지층(PAS1)의 양끝단을 노출시키도록 형성될 수 있다. 유기 봉지층(PCL)은 유기 발광 디스플레이 장치인 터치 디스플레이 장치의 휘어짐에 따른 각 층들 간의 응력을 완화시키는 완충 역할을 하며, 평탄화 성능을 강화하는 역할을 할 수 있다. 유기 봉지층(PCL)은 일 예로, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리에틸렌 또는 실리콘옥시카본(SiOC)과 같은 유기 절연 재질로 형성될 수 있다.
한편, 유기 봉지층(PCL)이 잉크젯 방식을 통해 형성되는 경우, 비표시 영역 및 표시 영역(AA)의 경계 영역이나 비표시 영역의 내의 일부 영역에 해당하는 댐 영역에 하나 또는 둘 이상의 댐(DAM)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 댐 영역은 비표시 영역에서 복수의 터치 패드(TP)가 형성된 패드 영역과 표시 영역(AA) 사이에 위치하며, 이러한 댐 영역에는 표시 영역(AA)과 인접한 1차 댐(DAM1)과 패드 영역에 인접한 2차 댐(DAM2)이 존재할 수 있다.
댐 영역에 배치되는 하나 이상의 댐(DAM)은 액상 형태의 유기 봉지층(PCL)이 표시 영역(AA)에 적재될 때, 액상 형태의 유기 봉지층(PCL)이 비표시 영역의 방향으로 무너져 패드 영역을 침범하는 것을 방지할 수 있다.
1차 댐(DAM1) 또는 2차 댐(DAM2)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 1차 댐(DAM1) 또는 2차 댐(DAM2)이 뱅크(BANK) 및 스페이서(도시하지 않음) 중 적어도 어느 하나와 동일 재질로 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 마스크 추가 공정 및 비용 상승 없이 댐 구조를 형성할 수 있다.
또한, 1차 댐(DAM1) 또는 2차 댐(DAM2)은 제1 무기 봉지층(PAS1) 및 제2 무기 봉지층(PAS2)이 뱅크(BANK) 상에 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 유기물을 포함하는 유기 봉지층(PCL)은 1차 댐(DAM1)의 내측면에 위치하거나, 1차 댐(DAM1) 및 2차 댐(DAM2) 중 적어도 일부의 상부에 위치할 수 있다.
제2 무기 봉지층(PAS2)은 유기 봉지층(PCL)이 형성된 기판(SUB) 상에 유기 봉지층(PCL) 및 제1 무기 봉지층(PAS1) 각각의 상부면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 무기 봉지층(PAS2)은 외부의 수분이나 산소가 제1 무기 봉지층(PAS1) 및 유기 봉지층(PCL)으로 침투하는 것을 최소화하거나 차단한다. 이러한 제2 무기 봉지층(PAS2)은 일 예로, 질화 실리콘(SiNx), 산화 실리콘(SiOx), 산화질화 실리콘(SiON) 또는 산화 알루미늄(Al2O3)과 같은 무기 절연 재질로 형성된다.
이러한 봉지층(ENCAP) 상에는 터치 버퍼층(T-BUF)이 배치될 수 있다. 터치 버퍼층(T-BUF)은 터치 전극(X-TE, Y-TE) 및 터치 전극 연결 라인(X-CL, Y-CL)을 포함하는 터치 센서 메탈과, 발광 소자(ED)의 제2 전극(E2) 사이에 위치할 수 있다.
터치 버퍼층(T-BUF)은 터치 센서 메탈과, 발광 소자(ED)의 제2 전극(E2) 사이의 이격 거리가 미리 정해진 최소 이격 거리(예: 1㎛)를 유지하도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 터치 센서 메탈과, 발광 소자(ED)의 제2 전극(E2) 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스를 줄여주거나 방지해줄 수 있고, 이를 통해, 기생 캐패시턴스에 의한 터치 감도 저하를 방지해줄 수 있다.
반면, 이러한 터치 버퍼층(T-BUF)이 없이, 봉지층(ENCAP) 상에 터치 전극(X-TE, Y-TE) 및 터치 전극 연결 라인(X-CL, Y-CL)을 포함하는 터치 센서 메탈이 배치될 수도 있다.
또한, 터치 버퍼층(T-BUF)은 터치 버퍼층(T-BUF) 상에 배치되는 터치 센서 메탈의 제조 공정 과정에 이용되는 약액(현상액 또는 식각액 등등) 또는 외부로부터의 수분 등이 유기물을 포함하는 발광층(EL)으로 침투되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 터치 버퍼층(T-BUF)은 약액 또는 수분에 취약한 발광층(EL)의 손상을 방지할 수 있다.
터치 버퍼층(T-BUF)은 고온에 취약한 유기물을 포함하는 발광층(EL)의 손상을 방지하기 위해 일정 온도(예: 100 ℃) 이하의 저온에서 형성 가능하고 저유전율을 가지는 유기 절연 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 버퍼층(T-BUF)은 아크릴 계열, 에폭시 계열 또는 실록산(Siloxan) 계열의 재질로 형성될 수 있다. 유기 절연 재질로 평탄화 성능을 가지는 터치 버퍼층(T-BUF)은 유기 발광 디스플레이 장치의 휘어짐에 따른 봉지층(ENCAP)을 구성하는 내부층(PAS1, PCL, PAS2)의 손상 및 터치 버퍼층(T-BUF) 상에 형성되는 터치 센서 메탈의 깨짐 현상을 방지할 수 있다.
뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조의 경우, 터치 버퍼층(T-BUF) 상에 X-터치 전극 라인(X-TEL) 및 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)이 배치되며, X-터치 전극 라인(X-TEL) 및 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 교차되게 배치될 수 있다. Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 복수의 Y-터치 전극(Y-TE) 사이를 전기적으로 연결해 주는 복수의 Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)을 포함할 수 있다.
이 때, 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)과 복수의 Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)은 층간 유전체(ILD)를 사이에 두고 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
복수의 Y-터치 전극(Y-TE)은 y축 방향을 따라 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 이러한 복수의 Y-터치 전극(Y-TE)은 Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)을 통해 y축 방향으로 인접한 다른 Y-터치 전극(Y-TE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)은 터치 버퍼층(T-BUF) 상에 형성되며 층간 유전체(ILD)을 관통하는 터치 컨택홀을 통해 노출되어 y축 방향으로 인접한 2개의 Y-터치 전극(Y-TE)과 전기적으로 접속될 수 있다.
Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)은 뱅크(BANK)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)에 의해 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
X-터치 전극 라인(X-TEL)은 복수의 X-터치 전극(X-TE) 사이를 전기적으로 연결해 주는 복수의 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)을 포함할 수 있다. 복수의 X-터치 전극(X-TE)과 복수의 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)은 층간 유전체(ILD)을 사이에 두고 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
복수의 X-터치 전극(X-TE)은 층간 유전체(ILD) 상에서 x축 방향을 따라 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 이러한 복수의 X-터치 전극(X-TE)은 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)을 통해 x축 방향으로 인접한 다른 X-터치 전극(X-TE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
X-터치 전극 연결 라인(X-CL)은 X-터치 전극(X-TE)과 동일 평면 상에 배치되어 별도의 컨택홀 없이 x축 방향으로 인접한 2개의 X-터치 전극(X-TE)과 전기적으로 접속되거나, x축 방향으로 인접한 2개의 X-터치 전극(X-TE)과 일체로 되어 있을 수 있다.
X-터치 전극 연결 라인(X-CL)은 뱅크(BANK)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, X-터치 전극 연결 라인(X-CL)에 의해 개구율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 Y-터치 라인(Y-TL) 및 Y-터치 패드(Y-TP)를 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 마찬가지로, X-터치 전극 라인(X-TEL)은 X-터치 라인(X-TL) 및 X-터치 패드(X-TP)를 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 때, X-터치 패드(X-TP) 및 Y-터치 패드(Y-TP)를 덮는 패드 커버 전극이 더 배치될 수도 있다.
X-터치 패드(X-TP)은 X-터치 라인(X-TL)과 별도로 형성될 수도 있고, X-터치 라인(X-TL)이 연장되어 형성될 수도 있다. Y-터치 패드(Y-TP)는 Y-터치 라인(Y-TL)과 별도로 형성될 수도 있고, Y-터치 라인(Y-TL)이 연장되어 형성될 수도 있다.
X-터치 패드(X-TP)가 X-터치 라인(X-TL)으로부터 연장되어 형성되고, Y-터치 패드(Y-TP)가 Y-터치 라인(Y-TL)으로부터 연장되어 형성되는 경우, X-터치 패드(X-TP), X-터치 라인(X-TL), Y-터치 패드(Y-TP) 및 Y-터치 라인(Y-TL)은 동일한 제1 도전 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 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, 제1 도전 물질로 된 X-터치 패드(X-TP), X-터치 라인(X-TL), Y-터치 패드(Y-TP) 및 Y-터치 라인(Y-TL)은 Ti/Al/Ti 또는 Mo/Al/Mo와 같이 적층된 3층 구조로 형성될 수 있다.
X-터치 패드(X-TP) 및 Y-터치 패드(Y-TP)를 덮을 수 있는 패드 커버 전극은 제1 및 Y-터치 전극(X-TE, Y-TE)과 동일 재질의 제2 도전 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 제2 도전 물질은 내식성 및 내산성이 강한 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전물질로 형성될 수 있다. 이러한 패드 커버 전극은 터치 버퍼층(T-BUF)에 의해 노출되도록 형성됨으로써 터치 구동 회로(150)와 본딩되거나 또는 터치 구동 회로(150)가 실장된 회로 필름과 본딩될 수 있다.
여기서, 터치 버퍼층(T-BUF)은 터치 센서 메탈을 덮도록 형성되어 터치 센서 메탈이 외부의 수분 등에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 터치 버퍼층(T-BUF)은 유기 절연 재질로 형성되거나, 원편광판 또는 에폭시 또는 아크릴 재질의 필름 형태로 형성될 수 있다. 이러한 터치 버퍼층(T-BUF)은 봉지층(ENCAP) 상에 없을 수도 있다. 즉, 터치 버퍼층(T-BUF)은 필수적인 구성이 아닐 수도 있다.
Y-터치 라인(Y-TL)은 터치 라인 컨택홀을 통해 Y-터치 전극(Y-TE)과 전기적으로 연결되거나, Y-터치 전극(Y-TE)과 일체로 이루어질 수 있다.
이러한 Y-터치 라인(Y-TL)은 비표시 영역까지 연장되어 봉지층(ENCAP)의 상부 및 측면과 댐(DAM)의 상부 및 측면을 지나서 Y-터치 패드(Y-TP)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, Y-터치 라인(Y-TL)은 Y-터치 패드(Y-TP)를 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
Y-터치 라인(Y-TL)은 Y-터치 전극(Y-TE)에서의 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로(150)로 전달해주거나, 터치 구동 회로(150)로부터 터치 구동 신호를 공급받아 Y-터치 전극(Y-TE)에 전달해줄 수 있다.
이 때, 노치 영역(NT)과 벤딩 영역(BD)에서 Y-터치 라인(Y-TL)의 하부에는 컨택홀(CH)을 통해 연결되는 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)이 배치될 수 있다. Y-터치 라인(Y-TL)과 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)은 일정한 간격으로 형성된 적어도 하나의 컨택홀(CH)을 통해 전기적으로 연결되기 때문에, 동일한 터치 구동 신호 또는 터치 센싱 신호가 전달될 수 있다.
이와 같이, Y-터치 라인(Y-TL)과 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)이 전기적으로 연결되는 경우, 터치 구동 신호 또는 터치 센싱 신호의 전달 과정에서 전기적 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 복수의 컨택홀(CH)을 통해서 Y-터치 라인(Y-TL)과 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)을 연결하는 경우에는 일부 구간에서 Y-터치 라인(Y-TL) 또는 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)에 단선이 발생하더라도 컨택홀(CH)을 통하여 터치 신호(터치 구동 신호 또는 터치 센싱 신호)가 우회할 수 있으므로 터치 센싱의 성능을 유지할 수 있다.
Y-터치 라인(Y-TL)과 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL)는 그 사이에 배치된 층간 유전체(ILD)에 의해서, 컨택홀(CH) 이외의 영역이 절연될 수 있다.
한편, 베젤 영역(BZ)에는 복수의 Y-터치 라인(Y-TL1, Y-TL2, Y-TL3, Y-TL4)이 배치될 수 있으며, 그 하부에는 일체형 구조의 Y-터치 브릿지 전극(Y-BE)이 배치될 수 있다.
Y-터치 브릿지 전극(Y-BE)은 일체형 구조로 이루어져서, 상부에 위치한 Y-터치 라인(Y-TL1, Y-TL2, Y-TL3, Y-TL4)이 차지하는 면적을 커버할 수 있도록 Y-터치 라인(Y-TL1, Y-TL2, Y-TL3, Y-TL4)과 동일하거나 넓은 폭으로 형성될 수 있다.
이 때, Y-터치 브릿지 전극(Y-BE)은 디스플레이 패널(110)에 유입되는 노이즈 전하를 방전할 수 있도록 그라운드 전압(GND)에 연결되며, 벤딩 영역(BD)에 위치하는 Y-터치 브릿지 라인(Y-BL) 또는 제2 노드 전극(NE2)과는 분리된다.
이로써, Y-터치 라인(Y-TL1, Y-TL2, Y-TL3, Y-TL4)이 차지하는 면적을 커버할 수 있도록 일체형 구조로 형성된 Y-터치 브릿지 전극(Y-BE)에 의해서 디스플레이 패널(110)에 유입되는 노이즈 전하가 그라운드 전압(GND)으로 용이하게 방전됨으로써, 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 성능을 향상시키고 디스플레이 구동에 따른 불량을 줄일 수 있다.
한편, X-터치 라인(X-TL)은 터치 라인 컨택홀을 통해 X-터치 전극(X-TE)과 전기적으로 연결되거나, X-터치 전극(X-TE)과 일체로 되어 있을 수 있다.
이러한 X-터치 라인(X-TL)은 비표시 영역까지 연장되어 봉지층(ENCAP)의 상부 및 측면과 댐(DAM)의 상부 및 측면을 지나서 X-터치 패드(Y-TP)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, X-터치 라인(X-TL)은 X-터치 패드(X-TP)를 통해 터치 구동 회로(150)와 전기적으로 연결될 수 있다.
X-터치 라인(X-TL)은 터치 구동 회로(150)로부터 터치 구동 신호를 공급받아 X-터치 전극(X-TE)에 전달할 수 있고, X-터치 전극(X-TE)에서의 터치 센싱 신호를 터치 구동 회로(150)로 전달해줄 수도 있다.
X-터치 라인(X-TL) 및 Y-터치 라인(Y-TL)의 배치는 디스플레이 패널(110)의 설계 사항에 따라 다양하게 변경 가능할 것이다.
한편, X-터치 전극(X-TE) 및 Y-터치 전극(Y-TE)의 상부에는 터치 보호막(PAC)이 배치될 수 있다. 이러한 터치 보호막(PAC)은 댐(DAM)의 앞 부분 또는 뒷 부분까지 확장되어 X-터치 라인(X-TL) 및 Y-터치 라인(Y-TL) 상에도 배치될 수 있다.
한편, 여기에 도시된 단면도는 터치 디스플레이 장치(100)의 구조를 개념적으로 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 있고, 댐(DAM)의 높이도 도면보다 낮거나 높을 수 있다.
터치 디스플레이 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 PC과 같은 모바일 장치에 사용될 수도 있고, 자동차용 디스플레이 및 전시용 디스플레이 등 대화면의 디스플레이 장치에 사용될 수도 있다.
그러나, 터치 디스플레이 장치(100)의 터치 센싱 성능을 향상시키기 위해서 터치 전극(TE)에 연결되는 터치 라인(TL)의 수를 증가시키는 경우, 터치 전극(TE)의 면적이 상대적으로 감소하게 되어 터치 센싱의 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 터치 라인(TL)의 길이가 증가함에 따라, 터치 라인(TL)과 터치 전극(TE) 사이의 커플링(coupling)으로 인한 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 증가하여, 터치 감도와 터치 센싱의 정확도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있다
본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 라인(TL)이 교번으로 배열된 멀티 피딩 구조를 적용함으로써, 터치 라인(TL)의 수를 저감하고 터치 전극(TE)의 면적을 확보함으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 동일 라인에 위치한 복수의 터치 전극에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 구조의 디스플레이 패널을 예시로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 터치 신호의 시간 지연을 감소시키기 위해서, 동일한 터치 전극 라인(TEL)을 구성하는 복수의 터치 전극에 터치 신호가 동시에 인가될 수 있도록 터치 라인을 멀티 피딩(Multi-feeding) 구조로 구성할 수 있다.
이 때, X 축 방향으로 배열된 복수의 X-터치 전극이 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 경우, 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극에 터치 신호가 동시에 인가되도록 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)으로 연결하되, 동일한 라인에 위치하는 복수의 X-터치 전극을 동일한 X-터치 라인(X-TL)으로 연결할 수 있을 것이다.
또는, Y 축 방향으로 배열된 복수의 Y-터치 전극이 하나의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 구성하는 경우에는, 하나의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 구성하는 복수의 Y-터치 전극에 터치 신호가 동시에 인가되도록 동일한 라인에 위치하는 복수의 Y-터치 전극을 동일한 Y-터치 라인(Y-TL)으로 연결할 수 있을 것이다.
여기에서는 X 축 방향의 X-터치 전극 라인(X-TEL)이 각각 복수의 X-터치 전극으로 이루어지고, Y 축 방향의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 각각 하나의 Y-터치 전극으로 이루어진 경우를 예로 들어서 도시하였다. 따라서, X 축 방향으로 같은 행에 배열된 복수의 X-터치 전극이 동일한 X-터치 라인(X-TL)으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 1번째 행의 X-터치 전극 라인(X-TEL1)은 1번째 행에 배치된 복수의 X-터치 전극으로 구성되며, 1번째 행에 위치하는 복수의 X-터치 전극은 각각 분기된 1번째 X-터치 라인(X-TL1)과 전기적으로 연결되어 1번째 터치 신호가 동시에 전달될 수 있다.
따라서, X-축 방향으로 배치되는 복수의 X-터치 전극에 터치 신호가 동시에 인가됨으로써, 복수의 X-터치 전극에 대한 터치 신호의 지연이 줄어들어서 디스플레이 패널(110)의 화면 전체에 대한 터치 성능이 균일하게 될 수 있다.
예컨대, X-축 방향으로 배치되는 복수의 X-터치 전극이 터치 구동 전극인 경우, 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극은 동일한 X-터치 라인(X-TL)에 의해서 전기적으로 연결되고, 동일한 타이밍에 동일한 터치 구동 신호가 인가될 수 있다.
복수의 X-터치 전극 라인(X-TEL1, … , X-TELn)은 각각 X-터치 라인(X-TL1, … , X-TLn)을 통해 해당하는 X-터치 패드(X-TP)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)에 포함된 복수의 X-터치 전극은 1번째 X-터치 라인(X-TL1)을 통해 해당하는 X-터치 패드(X-TP)와 전기적으로 연결될 수 있다.
반면, Y-터치 전극 라인(Y-TEL1, … , Y-TELm)은 각각 하나의 Y-터치 전극으로 이루어지기 때문에, Y-터치 전극 라인(Y-TEL1, … , Y-TELm) 각각은 하나의 Y-터치 라인(Y-TL)을 통해 해당하는 Y-터치 패드(Y-TP)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 때, 동일한 터치 전극 라인(TEL)을 구성하는 복수의 터치 전극에 하나의 터치 라인을 연결하기 위하여, 하나의 터치 라인을 분기하는 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 각 열에 위치하는 X-터치 전극(X-TE)에 대하여 연결되는 X-터치 라인(X-TL)을 복수 단위로 교번으로 배열할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 X-터치 라인(X-TL) 또는 Y-터치 라인(Y-TL)을 교번으로 배열함으로써, 터치 라인(TL)의 수를 저감하고 터치 전극(TE)의 면적을 확보할 수 있다.
여기에서는 4X4 행렬로 터치 전극(TE11-TE44)이 배열된 뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조를 예시로 설명하기로 한다.
뮤추얼 커패시턴스 기반의 터치 센싱 구조의 경우, X-터치 전극 라인(X-TEL) 및 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 서로 교차되게 배치될 수 있다.
예를 들어, 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)은 1행 1열 X-터치 전극(X-TE11), 1행 2열 X-터치 전극(X-TE12), 1행 3열 X-터치 전극(X-TE13) 및 1행 4열 X-터치 전극(X-TE14)로 이루어질 수 있다.
이 때, 1행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE11, X-TE12, X-TE13, X-TE14)은 1번째 X-터치 전극 연결 라인(X-CL1)에 의해서 x축 방향으로 연결될 수 있다. 따라서, 1행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE11, X-TE12, X-TE13, X-TE14) 중 일부의 X-터치 전극을 통해 전달되는 터치 신호는 1번째 X-터치 전극 연결 라인(X-CL1)에 의해서 1행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE11, X-TE12, X-TE13, X-TE14) 모두에게 전달될 수 있다.
또한, 2행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE21, X-TE22, X-TE23, X-TE24)은 2번째 X-터치 전극 연결 라인(X-CL2)에 의해서 x축 방향으로 연결될 수 있다. 따라서, 2행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE21, X-TE22, X-TE23, X-TE24) 중 일부의 X-터치 전극을 통해 전달되는 터치 신호는 2번째 X-터치 전극 연결 라인(X-CL2)에 의해서 2행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE21, X-TE22, X-TE23, X-TE24) 모두에게 전달될 수 있다.
이 상태에서, y축 방향으로 연장되는 X-터치 라인(X-TL1, X-TL2, X-TL3, X-TL4)은 교번으로 배열되어 X-터치 전극(X-TE11 ~ X-TE44)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 1열에 위치하는 X-터치 전극(X-TE11, X-TE21, X-TE31, X-TE41) 중에서 1행 1열의 X-터치 전극(X-TE11)을 1번째 X-터치 라인(X-TL1)에 연결하고, 3행 1열의 X-터치 전극(X-TE31)을 3번째 X-터치 라인(X-TL3)에 연결한다.
반면, 2행 1열의 X-터치 전극(X-TE21)과 4행 1열의 X-터치 전극(X-TE41)은 X-터치 라인(X-TL)에 연결되지 않는다.
그러나, 1행의 X-터치 전극(X-TE11, X-TE12, X-TE13, X-TE14)은 1행의 X-터치 전극 연결 라인(X-CL1)에 의해서 x축 방향으로 연결되어 있기 때문에, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)에 통해 전달되는 터치 신호는 1행의 X-터치 전극(X-TE11, X-TE12, X-TE13, X-TE14) 모두에게 전달될 수 있다.
마찬가지로, 3행의 X-터치 전극(X-TE31, X-TE32, X-TE33, X-TE34)은 3행의 X-터치 전극 연결 라인(X-CL3)에 의해서 x축 방향으로 연결되어 있기 때문에, 3번째 X-터치 라인(X-TL3)에 통해 전달되는 터치 신호는 3행의 X-터치 전극(X-TE31, X-TE32, X-TE33, X-TE34) 모두에게 전달될 수 있다.
이로써, 1열에 위치한 4개의 X-터치 전극(X-TE11, X-TE21, X-TE31, X-TE41)이 배치되는 영역에 2개의 X-터치 라인(X-TL1, X-TL3)만 배치하여 터치 신호를 전달할 수 있으므로, 터치 라인(TL)의 수를 저감할 수 있다.
이 때, 2열에 위치하는 X-터치 전극(X-TE12, X-TE22, X-TE32, X-TE42) 중에서 2행 2열의 X-터치 전극(X-TE22)을 2번째 X-터치 라인(X-TL2)에 연결하고, 4행 2열의 X-터치 전극(X-TE42)을 4번째 X-터치 라인(X-TL4)에 연결한다. 반면, 1행 2열의 X-터치 전극(X-TE12)과 3행 2열의 X-터치 전극(X-TE32)은 X-터치 라인(X-TL)에 연결되지 않는다.
이로써, 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1)을 기준으로 좌측 영역에 해당하는 1열의 X-터치 전극에 연결되는 X-터치 라인(X-TL1, X-TL3)의 연결 지점은 우측 영역에 해당하는 2열의 X-터치 전극에 연결되는 X-터치 라인(X-TL2, X-TL4)의 연결 지점과 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
그 결과, 2열에 위치한 4개의 X-터치 전극(X-TE12, X-TE22, X-TE32, X-TE42)이 배치되는 영역에 2개의 X-터치 라인(X-TL2, X-TL4)만 배치하여 터치 신호를 전달할 수 있으므로, 터치 라인(TL)의 수를 저감할 수 있다.
한편, 3열에 위치하는 X-터치 전극(X-TE13, X-TE23, X-TE33, X-TE43)에 대해서는 1열과 동일한 구조로 X-터치 라인(X-TL)을 연결할 수 있다. 즉, 1행 3열의 X-터치 전극(X-TE13)을 1번째 X-터치 라인(X-TL1)에 연결하고, 3행 3열의 X-터치 전극(X-TE33)을 3번째 X-터치 라인(X-TL3)에 연결한다. 반면, 2행 3열의 X-터치 전극(X-TE23)과 4행 3열의 X-터치 전극(X-TE43)은 X-터치 라인(X-TL)에 연결되지 않는다.
마찬가지로, 4열에 위치하는 X-터치 전극(X-TE14, X-TE24, X-TE34, X-TE44)에 대해서는 2열과 동일한 구조로 X-터치 라인(X-TL)을 연결할 수 있다. 즉, 2행 4열의 X-터치 전극(X-TE24)을 2번째 X-터치 라인(X-TL2)에 연결하고, 4행 4열의 X-터치 전극(X-TE44)을 4번째 X-터치 라인(X-TL4)에 연결한다. 반면, 1행 4열의 X-터치 전극(X-TE14)과 3행 4열의 X-터치 전극(X-TE34)은 X-터치 라인(X-TL)에 연결되지 않는다.
이와 같이, 터치 라인(TL)을 교번으로 배열하고 동일한 행에 취하는 X-터치 전극(X-TE)에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 구조를 통하여, 터치 라인(TL)의 수를 저감하고 터치 전극(TE)의 면적을 확보함으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
위에서는 터치 라인(TL)을 2개 단위로 교번으로 배열하고 동일한 행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE)에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 구조를 예시로 설명하였지만, 터치 라인(TL)을 N개(N은 2 이상의 자연수) 단위로 교번으로 배열하고 동일한 행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE)에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 구조도 가능할 것이다.
한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 X-터치 전극(X-TE)이 모두 동일한 형상으로 이루어질 수도 있지만, 일부의 X-터치 전극(X-TE)이 상이한 형상으로 이루어질 수도 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서, 터치 전극 라인의 다양한 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 다양한 구조의 터치 전극 라인(X-TEL, Y-TEL)으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 도 6a에 도시된 바와 같이, y축 방향으로 연장되는 단일 바(bar) 구조의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 기준으로, x축 방향의 양쪽에 동일한 형상의 X-터치 전극(X-TE)에 의해 X-터치 전극 라인(X-TEL)이 구성될 수 있다.
또는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 얇은 구조의 X-터치 전극 라인을 사이에 두고 2개의 바(bar)로 이루어진 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)이 스플릿 구조로 형성되고, 2개의 바(bar) 구조로 이루어진 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)을 기준으로 x축 방향의 양쪽에 동일한 형상의 X-터치 전극(X-TE)에 의해 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성될 수도 있다.
이 때, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 의해서 분리된 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 각각 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)을 통해서 연결될 수 있다.
한편, 터치 구동 신호가 인가되는 X-터치 전극 라인(X-TEL)의 면적과 터치 센싱 신호가 전달되는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 면적은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
예를 들어, 터치 센싱 신호가 전달되는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 의한 기생 커패시턴스를 상대적으로 감소시키고자 하는 경우에는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 면적을 X-터치 전극 라인(X-TEL)의 면적보다 작게 형성할 수 있다. 이 경우, 터치 구동 신호가 인가되는 X-터치 전극 라인(X-TEL)의 면적과 터치 센싱 신호가 전달되는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 면적은 5:1 내지 2:1의 비율로 이루어질 수 있다. 한가지 예로써, X-터치 전극 라인(X-TEL)의 면적과 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 면적은 4:1 의 비율로 이루어질 수 있다.
이러한 터치 전극 라인(X-TEL, Y-TEL)의 구조는 터치 디스플레이 장치(100)의 크기나 용도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
한편, X-터치 전극 라인(X-TEL)에 전기적으로 연결되는 X-터치 라인(X-TL)은 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)으로부터 일정한 거리만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다.
도 7은 터치 디스플레이 장치에서, 터치 구동 신호가 인가되는 터치 라인과 터치 센싱 신호가 전달되는 터치 센싱 전극 라인 사이의 간격을 예시로 나타낸 도면이다.
여기에서는 x축 방향의 X-터치 전극 라인(X-TEL1, X-TEL2, X-TEL3, X-TEL4)이 터치 구동 전극에 해당하는 복수의 X-터치 전극(X-TE)으로 이루어지고, y축 방향의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)이 터치 센싱 전극에 해당하는 하나의 Y-터치 전극(Y-TE)으로 이루어진 경우를 나타내고 있다.
이 때, 1행에 위치하는 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)은 1번째 X-터치 라인(X-TL1)을 통해 터치 구동 신호가 인가되고, 2행에 위치하는 2번째 X-터치 전극 라인(X-TEL2)은 2번째 X-터치 라인(X-TL2)을 통해 터치 구동 신호가 인가될 수 있다.
이러한 구조에서 X-터치 라인(X-TL)이 일직선으로 형성되는 경우에는 X-터치 라인(X-TL)과 X-터치 전극 라인(X-TEL)이 연결되는 컨택홀의 위치로 인해서, 터치 센싱 전극에 해당하는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 X-터치 라인(X-TL) 사이의 간격(D)이 X-터치 전극 라인(X-TEL)의 위치마다 상이하게 된다.
이로 인해서, 특정 위치의 X-터치 전극(X-TE)에서 터치가 발생하더라도, 해당 X-터치 전극(X-TE)을 지나가는 다른 X-터치 라인(X-TL)으로 인해 기생 커패시턴스가 발생하고, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과의 거리 차이로 인한 기생 커패시턴스의 편차로 인해서 터치 성능이 저하될 수 있다.
이러한 현상은 특히 복수의 X-터치 전극에 복수의 손가락이 동시에 터치가 이루어지는 멀티 터치의 경우에 더욱 크게 나타날 수 있다.
특히, 터치 구동 회로(150)에 가까운 위치일수록 많은 수의 X-터치 라인(X-TL)이 배열될 수 있으므로, 이 경우에는 터치 구동 회로(150)에 가까운 위치일수록 X-터치 라인(X-TL)과 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cm)가 증가할 수 있다.
이로 인해서, X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 터치 구동 전극에 터치 구동 신호를 동시에 인가하기 위해서 멀티 피딩(Multi-feeding) 구조로 터치 라인(TL)을 형성하는 경우에는, X-터치 라인(X-TL)과 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cm)에 의해서, 터치 성능이 저하되고 정확한 터치 위치를 판별하기가 어려울 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, X-터치 라인(X-TL)과 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 사이에 형성되는 기생 커패시턴스(Cm)의 편차를 감소시킬 수 있도록 터치 센싱 전극에 해당하는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 터치 구동 라인에 해당하는 X-터치 라인(X-TL) 사이의 간격(D)을 균일하게 형성할 수 있다.
이를 위해서, y축 방향으로 연장되는 X-터치 라인(X-TL)이 시프팅 영역(Shifting Area)을 통해 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 방향으로 시프팅되는 구조로 형성할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 디스플레이 패널(110)은 x축 방향으로 배열된 복수의 X-터치 전극으로 이루어져서 터치 구동 신호가 동시에 인가되는 X-터치 전극 라인(X-TEL), y축 방향으로 배열되어 터치 센싱 신호가 전달되는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL), y축 방향으로 배열되며 터치 컨택홀(TCH)을 통해 지정된 X-터치 전극(X-TE)에 전기적으로 연결되어 터치 구동 신호를 전달되는 복수의 X-터치 라인(X-TL)을 포함하며, 복수의 X-터치 라인(X-TL)은 X-터치 전극(X-TE)에 연결되는 터치 컨택홀(TCH)과 인접한 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 사이의 거리(D)가 균일하도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 복수의 X-터치 라인(X-TL) 중에서 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1)의 좌측에서 가장 가까운 2번째 X-터치 라인(X-TL2)은 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1)과 일정한 거리(D)만큼 이격된 지점에서 터치 컨택홀(TCH)을 통해 2번째 X-터치 전극 라인(X-TEL2)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 2번째 X-터치 전극 라인(X-TEL2)에 연결되는 2번째 X-터치 라인(X-TL2)과 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1) 사이의 이격 거리는 D가 될 것이다.
2번째 X-터치 라인(X-TL2)은 터치 컨택홀(TCH)을 통해 2번째 X-터치 전극 라인(X-TEL2)에 전기적으로 연결되었기 때문에, 2번째 X-터치 전극 라인(X-TEL2)의 시프팅 영역(Shifting Area) 까지만 연장될 수 있다.
반면, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)은 시프팅 영역(Shifting Area)에서 일정한 거리만큼 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1)의 방향으로 시프팅되도록 형성된다.
이 때, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)이 시프팅 영역(Shifting Area)에서 시프팅 되는 거리는 1번째 X-터치 라인(X-TL1)과 2번째 X-터치 라인(X-TL2) 사이의 간격에 해당할 수 있다. 그 결과, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)이 시프팅 영역(Shifting Area)에서 시프팅 되는 위치는 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과의 이격 거리가 D인 지점에 해당한다. 그 결과, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)이 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)과 연결되는 지점은 2번째 X-터치 라인(X-TL2)과 마찬가지로 1번째 Y-터치 전극 라인(Y-TEL1)과의 이격 거리가 D인 지점이 될 것이다.
마찬가지로, 1번째 X-터치 라인(X-TL1)은 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)과 전기적으로 연결되는 터치 컨택홀(TCH)까지만 위치하고, 1번째 X-터치 전극 라인(X-TEL1)의 시프팅 영역까지만 연장될 수 있다.
이와 같이, X-터치 전극 라인(X-TEL)과 연결되는 X-터치 라인(X-TL)을 시프팅 영역에서 순차적으로 시프팅 함으로써, 각각의 X-터치 라인(X-TL)이 터치 컨택홀(TCH)을 통해서 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 전기적으로 연결되는 지점이 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 균일한 이격 거리(D)를 가지도록 배열할 수 있다.
이 때, X-터치 라인(X-TL)이 시프팅 구조로 형성되는 시프팅 영역(Shifting Area)은 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 대한 균일한 배치를 위해서, X-터치 전극 라인(X-TEL)의 에지 영역에 해당할 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 회로(150)가 디스플레이 패널(110)의 하부에 위치하는 경우, X-터치 라인(X-TL)은 디스플레이 패널(110)의 하부에서 상부 방향으로 연장되므로, X-터치 라인(X-TL)이 시프팅 구조로 형성되는 시프팅 영역(Shifting Area)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)의 하부 에지 영역에 해당할 수 있다.
또한, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 양측에 위치하는 X-터치 전극 라인(X-TEL)은 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)을 통해서 연결될 수 있다. 이 때, X-터치 전극 연결 라인(X-CL)이 연결되는 지점은 X-터치 라인(X-TL)이 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 전기적으로 연결되는 터치 컨택홀(TCH)에 해당할 수 있을 것이다. 이 경우, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 양측에 위치하는 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 연결하는 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)과 X-터치 전극 라인(X-TEL)에 전기적으로 연결되는 X-터치 라인(X-TL)은 하나의 터치 컨택홀(TCH)에 의해서 연결될 수 있다.
또한, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)에 대한 균일한 배치를 위해서, X-터치 전극 연결 라인(X-CL)에 의해서 연결되는 터치 컨택홀(TCH)을 기준으로 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 대칭 구조를 이루도록 X-터치 라인(X-TL)을 형성하는 것이 바람직하다.
이 때, 터치 센싱 전극에 해당하는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 터치 구동 라인에 해당하는 X-터치 라인(X-TL) 사이의 간격(D)을 균일하게 형성하되, 시프팅 영역(Shifting Area)에서 X-터치 라인(X-TL)이 시프팅 되는 방향은 수평 방향일 수도 있지만 대각선 방향일 수도 있다.
이와 같이, 시프팅 영역을 가지는 X-터치 라인(X-TL)을 교번으로 배열하는 경우, 터치 라인(TL)의 수를 저감하는 동시에 Y-터치 전극 라인(Y-TEL) 사이의 커패시턴스가 균일하게 분포되도록 함으로써, 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
여기에서는 4X4 배열의 터치 전극 구조의 경우로서, Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 좌측 및 우측에 각각 2개의 X-터치 라인(X-TL)이 배치되는 경우를 예로 들어서 설명하였지만, 터치 전극의 개수가 증가하는 경우에는 그에 따라 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)의 좌측 및 우측에 배치되는 X-터치 라인(X-TL)의 개수도 증가하게 될 것이다.
한편, 터치 디스플레이 장치(100)에 포함되는 터치 전극 라인(X-TEL, Y-TEL)은 개구부가 없는 판 타입(Plate Type)일 수도 있고, 서브픽셀(SP)의 발광 효율을 위해 개구부가 있는 메쉬 타입(Mesh Type)의 터치 전극 메탈로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치에서 터치 전극 라인이 메쉬 타입의 터치 전극 메탈로 이루어진 경우에 시프팅 영역의 터치 라인을 예시로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)에서, 터치 구동 신호가 인가되는 X-터치 전극 라인(X-TEL) 및 터치 센싱 신호가 전달되는 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 개구부가 있는 메쉬 타입(Mesh Type)의 터치 전극 메탈로 이루어질 수 있다.
이 경우, 터치 전극 라인(X-TEL, Y-TEL)은 중앙에 개구부가 형성되고, 개구부를 둘러싸는 터치 전극 메탈이 반복되는 구조로 연장될 수 있다. 여기에서는 개구부를 둘러싸는 터치 전극 메탈이 8각형 형태로 이루어진 경우를 예시로 나타내었다.
이 때, 터치 구동 신호를 인가하는 X-터치 라인(X-TL)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 8각형 형상의 터치 전극 메탈을 따라 연장되고, 지정된 X-터치 라인(X-TL)은 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)과 일정한 간격(D)으로 이격된 위치에서 터치 컨택홀(TCH)을 통해서 해당하는 X-터치 전극 라인(X-TEL)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 터치 전극 라인(X-TEL, Y-TEL)은 서브픽셀(SP)의 발광 효율을 위해서 투명 전극으로 이루어지거나 투명 전극을 포함할 수 있다.
도 9a는 터치 디스플레이 장치에서, 이중 배선으로 형성되는 X-터치 라인이 X-터치 전극에 연결되는 것을 예시로 나타낸 도면이고, 도 9b 및 도 9c는 도 9a의 점선 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, X 축 방향의 X-터치 전극 라인(X-TEL)이 각각 복수의 X-터치 전극으로 이루어지고, Y 축 방향의 Y-터치 전극 라인(Y-TEL)은 각각 하나의 Y-터치 전극으로 이루어진 경우를 예로 들어서 도시하였다. 이 때, X 축 방향으로 배열된 복수의 X-터치 전극이 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 경우, 하나의 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극에 터치 신호가 동시에 인가되도록 X-터치 전극 연결 라인(X-CL)으로 연결하되, 동일한 라인에 위치하는 복수의 X-터치 전극을 동일한 X-터치 라인(X-TL)으로 연결할 수 있다.
X-터치 라인(X-TL)은 터치 컨택홀(TCH)를 통해 각각의 X-터치 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, X-터치 전극 라인(X-TEL)이 메쉬 타입의 터치 전극 메탈로 형성된 경우 X-터치 전극은 메쉬 형태의 X-터치 전극 라인(X-TEL)일 수 있다. 이 때, X-터치 전극의 메쉬 형태는 단위 픽셀만큼 간격을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, X-터치 라인(X-TL)은 라인 저항을 줄이기 위해 상부 X-터치 라인(X-TL_T)과 하부 X-터치 라인(X-TL_B)의 이중 배선으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 단일 배선으로 형성될 경우 X-터치 라인(X-TL)은 하나의 단위 픽셀 거리 동안 약 4.2Ω의 저항값을 가질 때, 하나의 터치 전극 영역에서 라인 저항은 21Ω일 수 있다. 따라서, X-터치 라인(X-TL)을 이중 배선 구조로 형성하여, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)과 하부 X-터치 라인(X-TL_B)을 병렬 형태로 구성하면 X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항은 저감될 수 있다. 이 때, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)과 하부 X-터치 라인(X-TL_B)은 터치 컨택홀(TCH)을 통해 전기적으로 연결된다.
상부 X-터치 라인(X-TL_T)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상부 X-터치 라인(X-TL_T)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 동일한 층에 형성될 수 있다. 또한, 하부 X-터치 라인(X-TL_B)은 Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 하부 X-터치 라인(X-TL_B)은 Y-터치 전극 연결 라인(Y-CL)과 동일한 층에 형성될 수 있다.
또한, X-터치 전극(X-TE)은 메쉬 형태의 X-터치 전극 라인(X-TEL)일 수 있으므로, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)과 중첩하여 직접 연결되도록 형성함으로써 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, X-터치 라인(X-TL)은 동일한 X-터치 전극 라인(X-TEL)을 구성하는 복수의 X-터치 전극(X-TE)에 터치 신호가 동시에 인가될 수 있도록 멀티 피딩(Multi-feeding) 구조로 구성될 수 있다.
이에 따라, 하나의 X-터치 라인(X-TL)은 터치 컨택홀(TCH)을 통해 y축 방향의 복수의 X-터치 전극(X-TE)들 중 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있으며, 서로 다른 X-터치 전극 라인(X-TEL)에 해당하는 나머지 X-터치 전극(X-TE)에서는 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
다시 말해, X-터치 라인(X-TL)과 X-터치 전극(X-TE)이 전기적으로 연결되지 않는 하나의 터치 전극 영역에서, 단위 픽셀마다 상부 X-터치 라인(X-TL_T) 또는 X-터치 전극 라인(X-TEL) 중 적어도 하나가 서로 중첩되지 않도록 오픈된 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 이중 배선 구조로 형성되는 X-터치 라인(X-TL)은 상부 X-터치 라인(X-TL_T)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 동일한 층에 형성되고, 하부 X-터치 라인(X-TL_B)은 X-터치 전극 라인(X-TEL)과 서로 다른 층에 형성되므로, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)은 y축 방향으로 연속하지 않고 적어도 한번 오픈된 형태로 형성되고, 하부 X-터치 라인(X-TL_B)은 y축 방향으로 연속하여 연장되어 형성될 수 있다.
도 9b 및 도 9c를 참조하면, 이중 배선의 구조에 따라 터치 컨택홀(TCH)의 저항값 영향이 있을 수 있다. 예를 들어, 도 9b에 도시된 이중 배선 구조에서는, 하나의 단위 픽셀 거리 동안 상부 X-터치 라인(X-TL_T)의 저항값이 2.6Ω이고, 하부 X-터치 라인(X-TL_B)의 저항값이 4.2Ω이며, 터치 컨택홀(TCH)의 저항값이 7Ω이면 하나의 터치 전극 영역에서 X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항은 약 16. 1Ω일 수 있다. 다시 말해, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)이 단위 픽셀마다 오픈된 구조이므로, X-터치 라인(X-TL)의 저항값보다 터치 컨택홀(TCH)의 저항값이 상대적으로 크기 때문에 X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항은 터치 컨택홀(TCH)의 저항값에 크게 영향을 받을 수 있다
도 9c에 도시된 이중 배선 구조에서는, 상부 X-터치 라인(X-TL_T)이 단위 픽셀마다 오픈되지 않고, 하나의 터치 전극 영역 내에서 1회만 오픈된 구조이므로, X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항을 줄일 수 있다. 이 경우, X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항은 13.8Ω이 되므로, 도 9b의 구조에서보다 라인 저항을 더욱 줄일 수 있다. 도 9c에서는 하나의 터치 전극 영역에서 1회만 오픈된 형태로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 터치 컨택홀(TCH)의 저항값에 대한 영향을 줄이는 형태로 1회 이상 오픈된 구조를 가질 수 있다.
그 결과, 본 명세서의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치(100)는 동일한 행에 위치하는 X-터치 전극(X-TE)에 터치 신호를 동시에 인가하는 멀티 피딩 시에 X-터치 라인(X-TL)의 라인 저항을 줄임으로써 터치 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 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

Claims (15)

  1. 제1 방향으로 연장되어 터치 구동 신호를 제공받는 복수의 X-터치 전극 라인;
    제2 방향으로 연장되어 터치 센싱 신호를 전달하는 복수의 Y-터치 전극 라인;
    상기 제2 방향으로 연장되며, 상기 터치 구동 신호를 전달하는 복수의 X-터치 라인; 및
    상기 복수의 X-터치 라인과 상기 복수의 X-터치 전극 라인을 복수의 X-터치 전극에 전기적으로 연결하는 복수의 터치 컨택홀;을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 X-터치 전극 라인은 메쉬 타입의 터치 전극 메탈인 터치 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 라인은 상부 X-터치 라인과 하부 X-터치 라인의 이중 배선 구조로 형성되고, 상기 상부 X-터치 라인과 상기 하부 X-터치 라인은 상기 복수의 터치 컨택홀을 통해 전기적으로 연결되는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상부 X-터치 라인은, 상기 X-터치 전극 라인과 동일한 층에 형성되는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 하부 X-터치 라인은, 상기 Y-터치 전극 라인과 동일한 층에 위치하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    하나의 터치 전극 영역 내에서 상기 복수의 X-터치 전극 라인 중 적어도 하나는 상기 제1 방향으로 연속하여 연장되는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    하나의 터치 전극 영역 내에서 상기 복수의 X-터치 전극 라인 중 적어도 하나는 상기 상부 X-터치 라인과 중첩되지 않도록 상기 제1 방향에서 제 1 오픈 영역을 구비한 터치 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 전극 라인 중 적어도 하나는 상기 상부 X-터치 라인과 중첩되지 않도록 상기 제1 방향에서 상기 제 1 오픈 영역에, 상기 하부 X-터치 라인이 구비된 터치 디스플레이 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    하나의 터치 전극 영역 내에서, 상기 상부 X-터치 라인은, 상기 X-터치 전극 라인과 중첩되지 않도록 상기 제2 방향에서 적어도 한번 이상 이격된 형태로 형성되는 터치 디스플레이 장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 하부 X-터치 라인은 상기 제2 방향으로 연속하여 연장되는 터치 디스플레이 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 터치 컨택홀은 상기 복수의 Y-터치 전극 라인을 기준으로 양측 영역에 서로 어긋나게 배치되는 터치 디스플레이 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 라인들 중 하나의 X-터치 라인을 따라 구비된 상기 복수의 터치 컨택홀은, 인접한 Y-터치 전극 라인과 상기 제 1 방향에서 동일한 이격 거리를 갖는 터치 디스플레이 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 전극 라인은 일정한 간격으로 시프팅 되는 시프팅 영역을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 전극 라인이 시프팅되는 간격은 인접한 X-터치 라인들 사이의 간격에 해당하는 터치 디스플레이 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 X-터치 라인이 상기 지정된 X-터치 전극에 전기적으로 연결되는 상기 터치 컨택홀은 상기 Y-터치 전극 라인의 양측에 위치한 X-터치 전극 연결 라인과 전기적으로 연결되는 터치 디스플레이 장치.
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