KR20230133441A - Display integrated touch sensing device - Google Patents

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KR20230133441A
KR20230133441A KR1020220030430A KR20220030430A KR20230133441A KR 20230133441 A KR20230133441 A KR 20230133441A KR 1020220030430 A KR1020220030430 A KR 1020220030430A KR 20220030430 A KR20220030430 A KR 20220030430A KR 20230133441 A KR20230133441 A KR 20230133441A
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박진우
원지운
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주식회사 지2터치
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Abstract

본 발명에 의한 터치 검출 장치는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하는 터치 센서 레이어; 상기 터치 센서 레이어 상에 형성되어 이미지를 표시하는 디스플레이 레이어를 포함하며, 상기 디스플레이 레이어가 표시하는 상기 이미지는 상기 투명 기판을 통하여 사용자에게 제공되고, 상기 사용자는 상기 투명 기판을 터치하여 터치 입력을 제공한다.The touch detection device according to the present invention includes a transparent substrate; a touch sensor layer including a touch sensor formed on the transparent substrate; A display layer formed on the touch sensor layer to display an image, wherein the image displayed by the display layer is provided to a user through the transparent substrate, and the user provides a touch input by touching the transparent substrate. do.

Description

디스플레이 일체형 터치 검출 장치{DISPLAY INTEGRATED TOUCH SENSING DEVICE}Display integrated touch detection device {DISPLAY INTEGRATED TOUCH SENSING DEVICE}

본 기술은 터치 검출 장치와 관련된다. 보다 상세하게는, 디스플레이와 일체로 형성된 디스플레이 일체형 터치 검출 장치와 관련된다. This technology relates to a touch detection device. More specifically, it relates to a display-integrated touch detection device formed integrally with the display.

터치 입력을 검출하는 터치 패널은 일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 표시장치에 부가되어 손가락이나 터치 펜 등의 오브젝트의 터치 입력을 검출하는 장치이다. A touch panel that detects touch input is generally attached to a display device such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), OLED (Organic Light Emitting Diode), AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode), etc. This is a device that detects touch input from an object such as a touch pen.

터치 패널은 휴대폰(mobile phone), 타블렛 등과 같은 모바일 기기에 많이 장착되고 있으며, 이외에도 네비게이션, 노트북, 터치입력 지원 운영체제를 사용하는 데스크탑 컴퓨터, IPTV(Internet Protocol TV) 등의 사용자/가전용 전자제품에서 사용자가 입력을 제공하는 중장비등의 거의 모든 산업분야에 걸쳐 이용되고 있다.Touch panels are widely installed in mobile devices such as mobile phones and tablets, and are also used in user/home appliance electronic products such as navigation systems, laptops, desktop computers using touch input-supporting operating systems, and IPTV (Internet Protocol TV). It is used across almost all industrial fields, including heavy equipment, where users provide input.

상술한 터치스크린이 사용되는 표시장치는 그 구조에 따라 터치스크린 부착형(add-on type) 표시장치, 터치스크린 상판형(on-cell type) 표시장치 및 터치스크린 내장형(in-cell type) 표시장치로 나눌 수 있다. Depending on its structure, display devices using the above-mentioned touch screen include touch screen add-on type display devices, touch screen top type display devices (on-cell type), and touch screen built-in display devices (in-cell type). It can be divided into devices.

자기 정전 용량 방식으로 사용자의 터치 입력을 검출하는 방식으로는 오브젝트와 커패시터를 이루는 전극을 어느 한 방향으로 연장된 형태로 형성하는 것이 일반적이었다. As a method of detecting a user's touch input using the self-capacitance method, it was common to form electrodes that form an object and a capacitor in a form that extends in one direction.

터치스크린 부착형 표시장치는 표시장치와 터치스크린을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치스크린을 부착하므로 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다. In a touch screen-attached display device, the display device and the touch screen are manufactured separately and then the touch screen is attached to the top of the display device, so the thickness is thick and the brightness of the display device is dark, which reduces visibility.

터치스크린 상판형 표시장치는 표시장치의 상부 기판(LCD의 Color Filter 또는 OLED의 경우에는 봉지기판) 표면에 터치스크린을 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식으로서 부착형보다 두께를 줄일 수 있지만, 기존의 LCD 제조공정에서 제조가 불가하여 추가 설비투자가 필요하거나 기존 설비로 제조 시 제조원가가 증가된다는 문제가 있다. The touch screen top type display device is a method of forming the elements that make up the touch screen directly on the surface of the display device's upper substrate (color filter for LCD or encapsulation substrate in the case of OLED). Although the thickness can be reduced compared to the attached type, the existing There is a problem that additional facility investment is required because it cannot be manufactured in the LCD manufacturing process, or that manufacturing costs increase when manufactured with existing facilities.

또한, 종래 기술의 자기 정전 용량 방식을 이용하여 사용자의 터치 입력을 검출하는 경우에는 검출의 민감도가 떨어지고 여러 상황에서 터치 검출의 유연성이 떨어지는 문제점이 있었다. In addition, when detecting a user's touch input using the self-capacitance method of the prior art, there was a problem in that the sensitivity of detection was low and the flexibility of touch detection was low in various situations.

본 발명으로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상술한 종래 기술의 난점들을 해소하는 것이다. 즉, 단말의 경박단소화 추세에 부합하도록 얇고, 가벼우며, 화면 시인성에 미치는 영향이 작은 터치 입력 장치를 제공하는 것이 본 발명으로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다. One of the problems to be solved by the present invention is to solve the difficulties of the prior art described above. In other words, one of the problems to be solved by the present invention is to provide a touch input device that is thin, light, and has a small effect on screen visibility in line with the trend of light, thin, and compact terminals.

또한, 본 발명으로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상황에 따라 유연하게 터치 입력을 검출할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다. Additionally, one of the problems to be solved by the present invention is to provide a touch input device that can flexibly detect touch input depending on the situation.

본 발명에 의한 터치 검출 장치는 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하는 터치 센서 레이어; 상기 터치 센서 레이어 상에 형성되어 이미지를 표시하는 디스플레이 레이어를 포함하며, 상기 디스플레이 레이어가 표시하는 상기 이미지는 상기 투명 기판을 통하여 사용자에게 제공되고, 상기 사용자는 상기 투명 기판을 터치하여 터치 입력을 제공한다.The touch detection device according to the present invention includes a transparent substrate; a touch sensor layer including a touch sensor formed on the transparent substrate; A display layer formed on the touch sensor layer to display an image, wherein the image displayed by the display layer is provided to a user through the transparent substrate, and the user provides a touch input by touching the transparent substrate. do.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 디스플레이 레이어는, TFT 레이어와 컬러 필터 레이어를 포함하고, 상기 컬러 필터 레이어는 R, G 및 B의 컬러 필터 및 상기 컬러 필터의 경계에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하며, 상기 터치 센서는 상기 블랙 매트릭스의 직상방에 정렬되어 형성된다.According to one embodiment of the present invention, the display layer includes a TFT layer and a color filter layer, and the color filter layer includes color filters of R, G, and B and a black matrix formed at the boundary of the color filter. And, the touch sensor is formed aligned directly above the black matrix.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 TFT 레이어에는, 액정(Liquid Crystal) 및 상기 액정을 구동하는 신호를 제공하는 TFT 트랜지스터가 위치한다.According to one embodiment of the present invention, a liquid crystal and a TFT transistor that provides a signal for driving the liquid crystal are located in the TFT layer.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 TFT 트랜지스터는 스캔 신호와 데이터 신호가 제공되며, 상기 스캔 신호가 제공되는 게이트 선로 및 데이터 신호가 제공되는 소스 선로는 상기 블랙 매트릭스와 중첩되어 위치한다.According to one embodiment of the present invention, the TFT transistor is provided with a scan signal and a data signal, and a gate line provided with the scan signal and a source line provided with the data signal are positioned to overlap the black matrix.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 센서는, 도전 선로를 통하여 터치 드라이브 IC에 연결되고, 상기 도전 선로는 상기 블랙 매트릭스와 서로 다른 평면에서 직상방으로 중첩되어 연장된다.According to one embodiment of the present invention, the touch sensor is connected to the touch drive IC through a conductive line, and the conductive line extends directly above and overlaps the black matrix in different planes.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 도전 선로는, 상기 블랙 매트릭스를 따라 지그재그 방식으로 연장된다.According to one embodiment of the present invention, the conductive line extends in a zigzag manner along the black matrix.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 도전 선로는, 상기 블랙 매트릭스를 따라 직선으로 연장된다.According to one embodiment of the present invention, the conductive line extends in a straight line along the black matrix.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 센서 레이어는, 각각 돌출 영역과 오목 영역을 포함하고, 서로 인접한 제1 터치 센서 및 제2 터치 센서를 포함하고, 상기 제1 터치 센서의 돌출 영역은 상기 제2 터치 센서의 오목 영역으로 돌출되고, 상기 제2 터치 센서의 돌출 영역은 상기 제1 터치 센서의 오목 영역으로 돌출된다.According to one embodiment of the present invention, the touch sensor layer includes a first touch sensor and a second touch sensor, each including a protruding area and a concave area, and adjacent to each other, and the protruding area of the first touch sensor is It protrudes into the concave area of the second touch sensor, and the protruding area of the second touch sensor protrudes into the concave area of the first touch sensor.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 센서는, 셀프 닷(self dot) 방식의 터치 센서이다.According to one embodiment of the present invention, the touch sensor is a self dot type touch sensor.

본 발명의 어느 한 실시예에 의하면, 상기 터치 센서는, 상기 투명 기판 상에 상기 투명 기판과 직접 접촉하여 형성된다.According to one embodiment of the present invention, the touch sensor is formed on the transparent substrate by directly contacting the transparent substrate.

본 발명에 의하면 얇은 두께를 가지는 터치 센서를 형성할 수 있어 얇은 두께를 가지는 단말을 형성할 수 있으며, 높은 터치 검출 민감도를 가지는 터치 센서를 형성할 수 있다는 장점이 제공된다. According to the present invention, it is possible to form a touch sensor with a thin thickness, so that a terminal with a thin thickness can be formed, and a touch sensor with high touch detection sensitivity can be formed.

도 1은 터치 센싱 레이어를 포함하는 디스플레이 장치의 단면을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 2는 디스플레이 레이어를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 3은 TFT 레이어와 터치 센싱 레이어의 단면을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4는 투명 기판 상에 형성된 터치 센서의 개요를 도시한 상면도이다.
도 5는 제1 센서와 제2 센서를 포함하는 터치 센서가 컬럼으로 배치된 것을 예시한 도면이다.
도 6은 터치 센서와 도전 선로의 연결 관계를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 7(a)는 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널을 이용하여 터치를 검출하는 예를 개요적으로 도시한 도면이고, 도 7(b)는 어느 한 센싱 패드에 사용자의 손가락(미도시)이 접촉하였을 때의 전기적 등가회로를 예시한 도면이다.
Figure 1 is a diagram schematically showing a cross section of a display device including a touch sensing layer.
Figure 2 is a diagram schematically showing the display layer.
Figure 3 is a diagram schematically showing a cross section of a TFT layer and a touch sensing layer.
Figure 4 is a top view showing the outline of a touch sensor formed on a transparent substrate.
Figure 5 is a diagram illustrating touch sensors including a first sensor and a second sensor arranged in a column.
Figure 6 is a diagram schematically showing the connection relationship between a touch sensor and a conductive line.
Figure 7(a) is a diagram schematically showing an example of detecting a touch using a self-dot type panel according to this embodiment, and Figure 7(b) shows a user's finger (not shown) on a sensing pad. ) is a diagram illustrating the electrical equivalent circuit when in contact.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예를 설명한다. 도 1은 터치 센싱 레이어(100)를 포함하는 디스플레이 장치의 단면을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 2는 디스플레이 레이어(200)를 개요적으로 도시한 도면이다. 다만, 도 2에서 용이한 이해를 위하여 컬러 필터 기판(GLS)의 도시는 생략되었으며, TFT 레이어(210)와 컬러 필터 레이어(220)의 적층 순서를 상하 반전하여 도시하였다. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the attached drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a display device including a touch sensing layer 100. Figure 2 is a diagram schematically showing the display layer 200. However, for ease of understanding in FIG. 2 , the color filter substrate (GLS) is omitted, and the stacking order of the TFT layer 210 and the color filter layer 220 is shown upside down.

도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치는 투명 기판(Sub)과 투명 기판(Sub)에 형성된 터치 센서(110, 도 3 참조)를 포함하는 터치 센서 레이어(100)와 이미지를 표시하는 디스플레이 레이어(200)를 포함한다. 디스플레이 레이어(200)가 표시하는 이미지는 투명 기판(Sub)을 통하여 사용자에게 제공되고, 터치 입력을 제공하는 오브젝트(object, O)는 투명 기판(Sub)을 통하여 터치 입력을 제공한다. Referring to FIGS. 1 and 2, the display device includes a touch sensor layer 100 including a transparent substrate (Sub) and a touch sensor 110 (see FIG. 3) formed on the transparent substrate (Sub), and a display layer that displays an image. Includes (200). The image displayed by the display layer 200 is provided to the user through a transparent substrate (Sub), and an object (O) providing a touch input provides a touch input through the transparent substrate (Sub).

도시된 실시예에서, 제1 편광층(POLa)은 백 라이트 부(BLU, Back Light Unit)가 형성한 백색광을 편광하여 컬러 필터 레이어(220)와 TFT 레이어(210)를 포함하는 디스플레이 레이어(200)에 제공한다. 컬러 필터 레이어(220)와 TFT 레이어(210)를 투과한 광은 터치 센싱 레이어(100)와 투명 기판(sub) 및 제2 편광층(POLb)를 통하여 사용자에게 제공된다. 일 실시예로, 제1 편광층(POLa)의 편광 방향과 제2 편광층(POLb)의 편광 방향은 서로 90도로 직교할 수 있다. In the illustrated embodiment, the first polarizing layer (POLa) polarizes the white light formed by the back light unit (BLU) to form the display layer 200 including the color filter layer 220 and the TFT layer 210. ) is provided. Light passing through the color filter layer 220 and the TFT layer 210 is provided to the user through the touch sensing layer 100, the transparent substrate (sub), and the second polarization layer (POLb). In one embodiment, the polarization direction of the first polarization layer (POLa) and the polarization direction of the second polarization layer (POLb) may be perpendicular to each other at 90 degrees.

컬러 필터 레이어(220)는 컬러 필터 기판(GLS)과 컬러 필터 기판 상에 형성된 컬러 필터 픽셀들(P) 및 컬러 필터 픽셀들(P)의 경계에 위치하는 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다. 일 실시예로, 컬러 필터 픽셀(P)들은 백라이트 부(BLU)가 제공한 백색광을 적색, 녹색, 청색으로 변환하여 투과시키는 안료(Pigment) 또는 염료(Dye)가 위치할 수 있다. The color filter layer 220 includes a color filter substrate (GLS), color filter pixels (P) formed on the color filter substrate, and a black matrix (BM) located at the boundary of the color filter pixels (P). In one embodiment, the color filter pixels (P) may contain a pigment or dye that converts the white light provided by the backlight unit (BLU) into red, green, and blue and transmits it.

컬러 필터 레이어(220)에는 컬러 필터 픽셀들 상부에 평탄화층(미도시)과 평탄화층에 형성되는 공통 전극(CE)이 더 형성될 수 있다. 일 실시예로, 공통 전극(CE)은 방출된 광의 투과율을 향상시키도록 투명 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 투명 전도성 물질은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)일 수 있다. 후술할 바와 같이 공통 전극(CE)은 픽셀 전극(221, 도 3 참조)과 액정의 배향 방향을 제어하는 액정 구동 신호를 제공할 수 있다. The color filter layer 220 may further include a planarization layer (not shown) on top of the color filter pixels and a common electrode (CE) formed on the planarization layer. In one embodiment, the common electrode (CE) may be formed of a transparent conductive material to improve the transmittance of emitted light, and the transparent conductive material may be indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). As will be described later, the common electrode CE may provide a liquid crystal driving signal that controls the alignment direction of the pixel electrode 221 (see FIG. 3) and the liquid crystal.

TFT 레이어(210)에는 액정(LC)과 액정 제어 신호를 제공하는 TFT(213)가 위치한다. 일 실시예로, 컬러 필터 픽셀과 대응하는 위치에 액정이 위치하고, 액정으로 형성된 각각의 서브 픽셀에는 광투과성 전극으로 형성된 화소전극(pixel electrode, 221, 도 3 참조)이 TFT(213)의 드레인(213d, 도 3 참조)에 연결된다. In the TFT layer 210, a liquid crystal (LC) and a TFT 213 that provides a liquid crystal control signal are located. In one embodiment, a liquid crystal is located at a position corresponding to a color filter pixel, and each sub-pixel formed of liquid crystal has a pixel electrode (pixel electrode, 221, see FIG. 3) formed of a light-transmissive electrode as the drain (see FIG. 3) of the TFT (213). 213d, see FIG. 3).

TFT(213)의 소스(213s)는 소스와 연결된 소스 라인(214s)이 연결된다. 또한, TFT(213)의 게이트(213g)에는 게이트와 연결된 게이트 라인(Gate line)이 연결된다. 도 2로 예시된 실시예와 같이 소스 라인(214s) 및 게이트 라인은 블랙 매트릭스(BM)가 형성된 영역에 배치되어 광의 투과 효율을 향상시킬 수 있다. 컬러 필터 레이어(220)와 TFT 레이어(210)는 실런트(sealant)로 접합되며, 액정(LC)이 주입되어 디스플레이어(200)를 형성할 수 있다. The source line 214s connected to the source 213s of the TFT 213 is connected to the source line 214s. Additionally, a gate line connected to the gate is connected to the gate 213g of the TFT 213. As in the embodiment illustrated in FIG. 2 , the source line 214s and the gate line are disposed in an area where the black matrix BM is formed, thereby improving light transmission efficiency. The color filter layer 220 and the TFT layer 210 are bonded with a sealant, and liquid crystal (LC) is injected to form the display 200.

도 3은 TFT 레이어(TFT)와 터치 센싱 레이어(100)의 단면을 개요적으로 도시한 도면이고, 도 4는 투명 기판(Sub) 상에 형성된 터치 센서(110)의 개요를 도시한 상면도이다. 도 3은 용이한 이해와 설명을 위하여 도 2와 마찬가지로 도 1 대비 TFT 레이어(210)와 컬러 필터 레이어(220)의 도시 순서를 반전하여 도시하였다. 따라서, 도 3으로 예시된 것과 같이, 입력을 제공하는 오브젝트(O)는 투명 기판(Sub) 방향에서 터치 입력을 제공한다. FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of the TFT layer (TFT) and the touch sensing layer 100, and FIG. 4 is a top view schematically showing the touch sensor 110 formed on a transparent substrate (Sub). . For ease of understanding and explanation, in FIG. 3 , like FIG. 2 , the order of illustration of the TFT layer 210 and the color filter layer 220 is reversed compared to FIG. 1 . Accordingly, as illustrated in FIG. 3, the object O providing input provides a touch input in the direction of the transparent substrate Sub.

도 3 및 도 4를 참조하면, 투명 기판(Sub)에 터치 센서(110)가 위치한다. 터치 센서(110)는 셀프 닷 방식의 센서일 수 있다. 터치 센서(110)는 투명 기판(Sub) 상에 높은 전도성을 가지는 전도성 금속막을 형성한 후, 패터닝되어 형성된다. 터치 센서(110)는 픽셀(P)을 통해 제공되는 광이 차단되지 않도록 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성된다. Referring to FIGS. 3 and 4 , the touch sensor 110 is located on the transparent substrate (Sub). The touch sensor 110 may be a self-dot type sensor. The touch sensor 110 is formed by forming a conductive metal film with high conductivity on a transparent substrate (Sub) and then patterning it. The touch sensor 110 is formed on the black matrix BM so that light provided through the pixel P is not blocked.

오브젝트(O, 도 1 참조)와 터치 센서(110)는 각각 커패시터의 어느 한 전극과 다른 전극을 형성한다. 터치 센서(110)는 제1 터치 센서(110a)와 제2 터치 센서(110b)를 포함하며, 제1 터치 센서(110a)와 제2 터치 센서(110b)는 서로 인접할 수 있다. 서로 인접한 제1 터치 센서(110a)는 제1 돌출 영역(P1)과 제1 오목 영역(S1)을 포함하고, 제2 터치 센서(110b)는 제2 돌출 영역(P2)과 제2 오목 영역(S2)을 포함한다. The object (O, see FIG. 1) and the touch sensor 110 each form one electrode and another electrode of the capacitor. The touch sensor 110 includes a first touch sensor 110a and a second touch sensor 110b, and the first touch sensor 110a and the second touch sensor 110b may be adjacent to each other. The first touch sensor 110a adjacent to each other includes a first protruding area P1 and a first concave area S1, and the second touch sensor 110b includes a second protruding area P2 and a second concave area ( S2).

제1 터치 센서(110a)의 제1 돌출 영역(P1)은 제2 터치 센서(110b)의 제2 오목 영역(S2)으로 돌출하고, 제2 터치 센서(110b)의 제2 돌출 영역(P2)은 제1 터치 센서(110a)의 제1 오목 영역(S1)으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이로부터, 오브젝트(O)가 제1 터치 센서(110a)와 이루는 커패시터의 커패시턴스와 오브젝트(O)가 제2 터치 센서(110b)와 이루는 커패시터의 커패시턴스의 크기에 따른 전기적 신호를 보간하여 터치 입력의 민감도를 향상시킬 수 있다는 장점이 제공된다. The first protruding area P1 of the first touch sensor 110a protrudes into the second concave area S2 of the second touch sensor 110b, and the second protruding area P2 of the second touch sensor 110b may be formed to protrude into the first concave area S1 of the first touch sensor 110a. From this, the electrical signal according to the size of the capacitance of the capacitor that the object O forms with the first touch sensor 110a and the capacitance of the capacitor that the object O forms with the second touch sensor 110b is interpolated to determine the size of the touch input. The advantage is that sensitivity can be improved.

종래에는 터치 센서가 TFT의 소스 라인, 게이트 라인과 동일 평면 혹은 그 상부에 위치하여 오브젝트와 터치 센서가 이루는 커패시터의 커패시턴스에 비하여 기생 커패시터의 커패시턴스가 더 크게 형성되었다. 이로부터 터치 검출 민감도가 열화되는 문제점이 있었다. Conventionally, the touch sensor was located on the same plane as or above the source line and gate line of the TFT, so the capacitance of the parasitic capacitor was formed to be larger than the capacitance of the capacitor formed by the object and the touch sensor. As a result, there was a problem in that touch detection sensitivity was deteriorated.

그러나, 본 발명에 의하면 도 3으로 예시된 것과 같이 투명 기판(sub)에 터치 센서(110)가 형성되고, 오브젝트(O)는 투명 기판(Sub)을 통하여 터치 입력을 제공한다. 따라서 종래 기술에 비하여 오브젝트와 터치 센서 사이의 거리가 감소하여 더 큰 커패시턴스를 가지는 커패시터가 형성되므로 높은 터치 검출 민감도를 얻을 수 있다는 장점이 제공된다. However, according to the present invention, as illustrated in FIG. 3, the touch sensor 110 is formed on a transparent substrate (Sub), and the object O provides a touch input through the transparent substrate (Sub). Therefore, compared to the prior art, the distance between the object and the touch sensor is reduced to form a capacitor with a larger capacitance, providing the advantage of obtaining high touch detection sensitivity.

나아가, 터치 센서(110)는 도 3으로 예시된 것과 같이 우수한 전도성을 가지는 금속막을 패터닝하여 형성되므로 본 실시예에 의한 터치 센서(110)는 우수한 터치 민감도를 얻을 수 있으며, 상술한 바와 같이 터치 센서(110)는 픽셀(P)이 위치하는 영역에 개구가 형성되어 픽셀(P) 제공하는 광을 차단하지 않아 높은 광 투과율을 제공한다. Furthermore, since the touch sensor 110 is formed by patterning a metal film with excellent conductivity as illustrated in FIG. 3, the touch sensor 110 according to this embodiment can obtain excellent touch sensitivity, and as described above, the touch sensor 110 has an opening formed in the area where the pixel P is located, so it does not block the light provided by the pixel P, thereby providing high light transmittance.

터치 센서(110)는 투명 절연층(120)으로 절연된다. 일 실시예로, 투명 절연층(120)은 유기물 층 및 무기물 층 중 어느 하나 이상으로 구현될 수 있다. 투명 절연층(120)상에 게이트(213g)가 위치한다. 일 실시예로, 게이트(213g)는 양호한 전도성을 가지는 금속 박막을 형성한 후, 패터닝하여 형성될 수 있다. 또한, 게이트 라인은 게이트(213g)와 연결되도록 일체로 형성될 수 있다. The touch sensor 110 is insulated with a transparent insulating layer 120. In one embodiment, the transparent insulating layer 120 may be implemented as one or more of an organic layer and an inorganic layer. A gate 213g is located on the transparent insulating layer 120. In one embodiment, the gate 213g may be formed by forming a metal thin film with good conductivity and then patterning it. Additionally, the gate line may be formed integrally with the gate 213g.

게이트(213g) 상부에는 게이트 절연막(212)이 위치한다. 일 실시예로, 게이트 절연막(212)은 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성될 수 있으며, 다른 예로, 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(212)의 상층에는 채널이 형성되는 액티브 영역(213a)이 위치한다. 액티브 영역(213)은 수화 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon, a-Si:H)으로 형성될 수 있다. A gate insulating film 212 is located on the gate 213g. In one embodiment, the gate insulating film 212 may be formed of a silicon nitride film (SiNx), and in another example, it may be formed of a silicon oxide film. An active region 213a in which a channel is formed is located on the upper layer of the gate insulating film 212. The active region 213 may be formed of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H).

액티브 영역(213)의 상층은 상층 액티브 영역(213')가 위치할 수 있다. 상층 액티브 영역(213')은 불순물로 도핑되어 높은 전도성을 가질 수 있다. 도시된 예에서, 상층 액티브 영역(213')은 n+로 도핑될 수 있다. An upper active area 213' may be located on the upper layer of the active area 213. The upper active region 213' may be doped with impurities to have high conductivity. In the example shown, the upper active region 213' may be doped with n+.

상층 액티브 영역(213')에는 우수한 전도성을 가지는 금속으로 소스(213s)와 드레인(213d)이 위치한다. 상층 액티브 영역(213')은 소스(213s), 드레인(213d)과 접촉하며, 불순물로 도핑되어 높은 전도성을 가지므로 소스(213s)와 상층 액티브 영역(213') 사이 및 드레인(213d)과 상층 액티브 영역(213') 사이의 접촉 저항을 낮출 수 있다.A source 213s and a drain 213d made of metal with excellent conductivity are located in the upper active region 213'. The upper active region 213' is in contact with the source 213s and the drain 213d, and is doped with impurities to have high conductivity, so there is a contact between the source 213s and the upper active region 213' and between the drain 213d and the upper layer. The contact resistance between the active areas 213' can be lowered.

일 실시예로, 소스(213s)와 드레인(213d)은 금속층으로 형성된 후, 금속층이 절단되도록 패터닝되어 소스(213s)와 드레인(213d)으로 형성될 수 있다. 소스(213s)가 목적하는 방향으로 연장되도록 패턴되어 소스 라인(214s)를 형성하고, 드레인(213d)은 목적하는 방향으로 연장되도록 패턴되어 드레인 라인(214d)을 형성한다. 소스(213s)와 드레인(213d)의 상층에는 절연층(215)이 위치할 수 있으며, 절연층(215)은 실리콘 질화막(SiNx)일 수 있다. In one embodiment, the source 213s and the drain 213d may be formed of a metal layer and then patterned to cut the metal layer to form the source 213s and the drain 213d. The source 213s is patterned to extend in a desired direction to form a source line 214s, and the drain 213d is patterned to extend in a desired direction to form a drain line 214d. An insulating layer 215 may be located on the upper layer of the source 213s and the drain 213d, and the insulating layer 215 may be a silicon nitride film (SiNx).

드레인 라인(214d)은 픽셀 전극(221)과 전기적으로 연결된다. 픽셀 전극(221)은 액정(LC)의 배향 방향을 제어하는 액정 제어 신호를 TFT(213)을 통하여 제공받고, 액정(LC)에 제공한다. 액정(LC)은 액정 제어 신호에 따라 배향 방향이 제어되고, 백 라이트부(BLU)에서 제공된 광을 제어한다. The drain line 214d is electrically connected to the pixel electrode 221. The pixel electrode 221 receives a liquid crystal control signal that controls the orientation direction of the liquid crystal (LC) through the TFT 213 and provides the liquid crystal control signal to the liquid crystal (LC). The alignment direction of the liquid crystal (LC) is controlled according to the liquid crystal control signal and controls the light provided from the back light unit (BLU).

절연층(215) 상부에는 제1 패시베이션 패턴(216)과 제2 패시베이션 패턴(217, 218)이 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 패시베이션 패턴(216)은 투명한 유기물로 이루어질 수 있으며, 일 예로, 터치 센서(110)를 절연하는 절연층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 제2 패시베이션 패턴(217, 218)은 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막으로 형성될 수 있다. A first passivation pattern 216 and a second passivation pattern 217 and 218 may be formed on the insulating layer 215. In one embodiment, the first passivation pattern 216 may be made of a transparent organic material. For example, the first passivation pattern 216 may be made of the same material as the insulating layer that insulates the touch sensor 110. The second passivation patterns 217 and 218 may be formed of a silicon nitride film and a silicon oxide film.

게이트(213g) 형성과정에서 게이트 COM 전극(222)이 형성될 수 있다. 제1 6 마스크 구조로 패시베이션 패턴(216) 형성시, 고해상도 대응 및 잔상 최소화를 위하여 게이트 COM 전극(222)과 중앙 COM 전극(223)을 연결하고, 전체 공통 전극 구조로 활용한다. The gate COM electrode 222 may be formed during the formation of the gate 213g. When forming the passivation pattern 216 with the first 6 mask structure, the gate COM electrode 222 and the central COM electrode 223 are connected to respond to high resolution and minimize afterimages, and are used as an overall common electrode structure.

도 3으로 도시된 예는 단위 픽셀(P, 도 1 참조)과 터치 센서(110) 구조이며, 도시된 단위 픽셀(P, 도 1 참조) 및 터치 센서(110)들은 복수개가 어레이로 배치되어 터치 검출이 가능한 디스플레이 장치를 이룰 수 있다. The example shown in FIG. 3 is a structure of a unit pixel (P, see FIG. 1) and a touch sensor 110, and a plurality of the unit pixels (P, see FIG. 1) and touch sensors 110 are arranged in an array to provide touch A display device capable of detection can be achieved.

도 5는 제1 센서(110a)와 제2 센서(110b)를 포함하는 터치 센서(110)가 컬럼(C)으로 배치된 것을 예시한 도면이다. 도 5로 예시된 터치 센서(110)를 포함하는 컬럼(C)는 컬럼(C)의 측면 방향으로 더 배치되어 터치 패널을 이룰 수 있다. 도 5를 참조하면, 상술한 바와 같이 터치 센서(110)는 서로 인접한 제1 센서(110a)와 제2 센서(110b)을 포함할 수 있다. 터치 센서(110)는 도전 선로(310, 도 6 참조)을 통하여 터치 드라이브 IC(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating the touch sensor 110 including the first sensor 110a and the second sensor 110b arranged in a column C. The column C including the touch sensor 110 illustrated in FIG. 5 may be further disposed toward the side of the column C to form a touch panel. Referring to FIG. 5 , as described above, the touch sensor 110 may include a first sensor 110a and a second sensor 110b adjacent to each other. The touch sensor 110 may be electrically connected to a touch drive IC (not shown) through a conductive line 310 (see FIG. 6).

도 6은 터치 센서(110)와 도전 선로(310)의 연결 관계를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 도전 선로(310)는 터치 센서(110)와 동일한 평면상에 형성될 수 있다. 일 실시예로, 도전 선로(310)는 터치 센서(110) 형성시 함께 형성될 수 있고, 터치 센서(110)와 동일한 우수한 전도성 금속 재질로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 도전 선로는 투명 전도성 재질인 ITO, IZO로 형성될 수 있다. FIG. 6 is a diagram schematically showing the connection relationship between the touch sensor 110 and the conductive line 310. Referring to FIG. 6 , the conductive line 310 may be formed on the same plane as the touch sensor 110. In one embodiment, the conductive line 310 may be formed together with the touch sensor 110, and may be made of the same excellent conductive metal material as the touch sensor 110. In another embodiment, the conductive line may be formed of transparent conductive materials such as ITO or IZO.

도 6으로 예시된 실시예에 의하면, 도전 선로(310)는 터치 센서와 전기적으로 연결되고, 터치 드라이브 IC(미도시) 방향으로 직선으로 형성되어 연장될 수 있다. 다만, 도시되지 않은 실시예에 의하면 도전 선로(310)는 픽셀(P)의 경계를 따라 지그재그 방식으로 형성되어 연장될 수 있다. According to the embodiment illustrated in FIG. 6, the conductive line 310 is electrically connected to the touch sensor and may be formed and extended in a straight line in the direction of the touch drive IC (not shown). However, according to an embodiment not shown, the conductive line 310 may be formed and extended in a zigzag manner along the boundary of the pixel P.

도시된 도전 선로(310)는 양호한 전도성을 가지는 금속으로 형성되므로 터치를 검출한 신호가 감쇄되는 것을 막아 우수한 터치 민감도를 얻을 수 있다. 또한, 도전 선로(310)는 픽셀(P)사이의 경계인 블랙 매트릭스(BM) 상에 형성되어 픽셀(P)을 통하여 제공되는 광을 차단하지 않는다는 장점이 제공된다. Since the illustrated conductive line 310 is made of a metal with good conductivity, excellent touch sensitivity can be obtained by preventing the signal detecting a touch from being attenuated. In addition, the conductive line 310 is formed on the black matrix BM, which is the boundary between the pixels P, so it has the advantage of not blocking the light provided through the pixels P.

도 7(a)는 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널을 이용하여 터치를 검출하는 예를 개요적으로 도시한 도면이고, 도 7(b)는 어느 한 센싱 패드(SP)에 사용자의 손가락(미도시)이 접촉하였을 때의 전기적 등가회로를 예시한 도면이다. 도 7(a)를 참조하면, 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널(l0)은 어레이로 배치된 복수의 센싱 패드(SP)들을 포함한다. FIG. 7(a) is a diagram schematically showing an example of detecting a touch using a self-dot type panel according to this embodiment, and FIG. 7(b) shows a user's finger on one of the sensing pads (SP). This is a diagram illustrating the electrical equivalent circuit when (not shown) is in contact. Referring to FIG. 7(a), the self-dot type panel l0 according to this embodiment includes a plurality of sensing pads SP arranged in an array.

각 센싱 패드(SP)는 도선을 통하여 다중화기(20)에 연결되며, 도 7(a)로 예시된 것과 같이 다중화기의 연결에 의하여 센싱 패드(SP)들이 열로 연결된 센싱 라인을 구성하거나, 도시되지 않은 실시예와 같이 센싱 패드(SP)들이 행으로 연결된 센싱 라인을 구성할 수 있다. Each sensing pad (SP) is connected to the multiplexer 20 through a conductor, and as illustrated in FIG. 7(a), the sensing pads (SP) form a sensing line in which the sensing pads (SP) are connected in a row by connecting the multiplexer, or as shown in FIG. As in the embodiment that is not shown, a sensing line in which sensing pads SP are connected in rows may be formed.

이하에서는 용이한 이해와, 간결하고 명확한 설명을 위하여 다중화기(M)에 의하여 센싱 패드(SP)들이 컬럼(C, 도 5 참조)로 연결된 채널을 구성하는 것을 예를 들어 설명한다. 다만, 이는 센싱 패드(SP)들이 행으로 연결된 채널을 구성하는 것을 배제하는 것이 아니다. Hereinafter, for easy understanding and concise and clear explanation, an example will be given of configuring a channel in which sensing pads (SP) are connected to a column (C, see FIG. 5) by a multiplexer (M). However, this does not exclude forming a channel in which sensing pads (SPs) are connected in rows.

도 7(a)로 예시된 것과 같이 터치 센싱은 짝수 열(EVEN COL)을 수행하고, 홀수열(EVEN COL)을 수행할 수 있다. 이와 같이 짝수 열 센싱과 홀수 열 센싱은 교번하여 수행될 수 있다. 또한, 짝수 열과 홀수 열을 교번하여 터치 검출을 수행할 때, 0 행, 1행, 2행, ... 과 같이 순차적으로 터치 검출을 수행할 수 있다. 이와 같이 교번하여 센싱을 수행하여 터치 감도를 향상시키고, 소모 전류를 감소시킬 수 있다. As illustrated in FIG. 7(a), touch sensing can perform even-numbered columns (EVEN COL) and odd-numbered columns (EVEN COL). In this way, even-numbered heat sensing and odd-numbered heat sensing can be performed alternately. Additionally, when performing touch detection by alternating between even and odd columns, touch detection can be performed sequentially, such as row 0, row 1, row 2, etc. By performing alternating sensing in this way, touch sensitivity can be improved and current consumption can be reduced.

도 7(b)는 어느 한 센싱 패드에 사용자의 손가락이 접촉하여 입력을 제공할 때의 등가 회로도이다. 도 7(b)를 참조하면, 패널(l0)에는 센싱 패드(SP)에 형성된 패드 커패시터(CD), 기생 커패시터(CP) 및 사용자의 손가락과 센싱 패드(SP) 사이의 핑거 커패시터(CF)가 형성된다. 구동 회로부는 구동 커패시터(CDRV)를 포함한다. Figure 7(b) is an equivalent circuit diagram when an input is provided by touching a user's finger to a sensing pad. Referring to FIG. 7(b), the panel l0 includes a pad capacitor (C D ) formed on the sensing pad (SP), a parasitic capacitor (C P ), and a finger capacitor (C) between the user's finger and the sensing pad (SP). F ) is formed. The driving circuit part includes a driving capacitor (C DRV ).

터치 센싱을 위하여 제1 스위치(SW1)를 도통시키고 패드 커패시터(CD), 기생 커패시터(CP), 핑거 커패시터(CF) 및 구동 커패시터(CDRV)를 프리 차지 전압(VPRE)으로 프리차지를 수행한다. 이어서, 제1 스위치(SW1)를 차단하고, 제2 스위치(SW2)를 도통시킨 상태에서 구동 커패시터(CDRV)를 통하여 구동 전압(VDRV)를 제공하면 사용자의 손가락에 의하여 형성되는 커패시터에 의하여 상기한 수학식 1과 같이 전압 차이(ΔVDB)가 발생한다. 따라서, 이와 같이 전압 차이를 검출하여 터치 입력을 검출할 수 있다. For touch sensing, the first switch (SW1) is turned on and the pad capacitor (C D ), parasitic capacitor (C P ), finger capacitor (C F ), and driving capacitor (C DRV ) are pre-charged with the pre-charge voltage (V PRE ). Carry out the charge. Next, when the first switch (SW1) is cut off and the driving voltage (V DRV ) is provided through the driving capacitor (C DRV ) with the second switch (SW2) turned on, the capacitor formed by the user's finger A voltage difference (ΔV DB ) occurs as shown in Equation 1 above. Therefore, the touch input can be detected by detecting the voltage difference in this way.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding, these are embodiments for implementation and are merely illustrative, and those skilled in the art will be able to make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the attached patent claims.

100: 터치 센싱 레이어
110: 터치 센서
200: 디스플레이 레이어
210: TFT 레이어
212: 게이트 절연막
213: TFT
213s: 소스
213d: 드레인
213g: 게이트
213a: 액티브 영역
213a': 상층 액티브 영역 214d: 드레인 라인
214s: 소스 라인
215: 절연층
216: 제1 패시베이션 패턴
217, 218: 제2 패시베이션 패턴
220: 컬러 필터 레이어
222: 게이트 COM
223: MIDDLE COM
310: 도전 선로
100: Touch sensing layer
110: touch sensor
200: display layer
210: TFT layer
212: Gate insulating film
213:TFT
213s: source
213d: drain
213g: gate
213a: active area
213a': upper active area 214d: drain line
214s: source line
215: insulating layer
216: first passivation pattern
217, 218: second passivation pattern
220: Color filter layer
222: Gate COM
223: MIDDLE COM
310: Challenge Track

Claims (10)

투명 기판;
상기 투명 기판 상에 형성된 터치 센서를 포함하는 터치 센서 레이어;
상기 터치 센서 레이어 상에 형성되어 이미지를 표시하는 디스플레이 레이어를 포함하며,
상기 디스플레이 레이어가 표시하는 상기 이미지는 상기 투명 기판을 통하여 사용자에게 제공되고,
상기 사용자는 상기 투명 기판을 터치하여 터치 입력을 제공하는 터치 검출 장치.
transparent substrate;
a touch sensor layer including a touch sensor formed on the transparent substrate;
It includes a display layer formed on the touch sensor layer to display an image,
The image displayed by the display layer is provided to the user through the transparent substrate,
A touch detection device in which the user provides a touch input by touching the transparent substrate.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이 레이어는,
TFT 레이어와 컬러 필터 레이어를 포함하고,
상기 컬러 필터 레이어는 R, G 및 B의 컬러 필터 및 상기 컬러 필터의 경계에 형성된 블랙 매트릭스를 포함하며,
상기 터치 센서는 상기 블랙 매트릭스의 직상방에 정렬되어 형성된 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The display layer is,
Includes a TFT layer and a color filter layer,
The color filter layer includes R, G, and B color filters and a black matrix formed at the boundary of the color filter,
The touch sensor is a touch detection device formed by being aligned directly above the black matrix.
제2항에 있어서,
상기 TFT 레이어에는,
액정(Liquid Crystal) 및 상기 액정을 구동하는 신호를 제공하는 TFT 트랜지스터가 위치하는 터치 검출 장치.
According to paragraph 2,
In the TFT layer,
A touch detection device in which a liquid crystal (Liquid Crystal) and a TFT transistor that provides a signal for driving the liquid crystal are located.
제3항에 있어서,
상기 TFT 트랜지스터는 스캔 신호와 데이터 신호가 제공되며,
상기 스캔 신호가 제공되는 게이트 선로 및 데이터 신호가 제공되는 소스 선로는 상기 블랙 매트릭스와 중첩되어 위치하는 터치 검출 장치.
According to paragraph 3,
The TFT transistor is provided with a scan signal and a data signal,
A touch detection device in which the gate line to which the scan signal is provided and the source line to which the data signal is provided overlap with the black matrix.
제1항에 있어서,
상기 터치 센서는,
도전 선로를 통하여 터치 드라이브 IC에 연결되고,
상기 도전 선로는 상기 블랙 매트릭스와 서로 다른 평면에서 직상방으로 위치하여 연장된 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The touch sensor is,
It is connected to the touch drive IC through a conductive line,
A touch detection device wherein the conductive line is located directly above and extends in a different plane from the black matrix.
제5항에 있어서,
상기 도전 선로는,
상기 터치 센서와 동일한 물질로 형성된 터치 검출 장치.
According to clause 5,
The challenge line is,
A touch detection device formed of the same material as the touch sensor.
제1항에 있어서,
상기 터치 센서는,
도전 선로를 통하여 터치 드라이브 IC에 연결되고,
상기 도전 선로는 투명 전도성 물질로 형성된 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The touch sensor is,
It is connected to the touch drive IC through a conductive line,
A touch detection device wherein the conductive line is formed of a transparent conductive material.
제1항에 있어서,
상기 터치 센서 레이어는,
각각 돌출 영역과 오목 영역을 포함하고, 서로 인접한 제1 터치 센서 및 제2 터치 센서를 포함하고,
상기 제1 터치 센서의 돌출 영역은 상기 제2 터치 센서의 오목 영역으로 돌출되고,
상기 제2 터치 센서의 돌출 영역은 상기 제1 터치 센서의 오목 영역으로 돌출된 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The touch sensor layer is,
Each includes a protruding area and a concave area, and includes a first touch sensor and a second touch sensor adjacent to each other,
The protruding area of the first touch sensor protrudes into the concave area of the second touch sensor,
A touch detection device wherein the protruding area of the second touch sensor protrudes into the concave area of the first touch sensor.
제1항에 있어서,
상기 터치 센서는,
셀프 닷(self dot) 방식의 터치 센서인 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The touch sensor is,
A touch detection device that is a self-dot type touch sensor.
제1항에 있어서,
상기 터치 센서는,
상기 투명 기판 상에 상기 투명 기판과 직접 접촉하여 형성된 터치 검출 장치.
According to paragraph 1,
The touch sensor is,
A touch detection device formed on the transparent substrate by directly contacting the transparent substrate.
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