WO2014003518A1 - 터치 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2014003518A1
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voltage
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황현하
김헌규
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Intellectual Discovery Co Ltd
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    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a touch display device, and more particularly, to an electrostatic touch display device.
  • a general touch display device includes a display unit for displaying an image and a touch input unit formed on the display unit, and the touch input unit includes a pressure type, a resistive film type, an electrostatic type, an ultrasonic type, and the like. Recently, among these methods, a capacitive touch input unit is used.
  • the touch input unit of the capacitive type senses a change in capacitance or charge amount caused by a touch object, and includes a transparent electrode to perform touch input by the touch object.
  • the transparent electrode is generally formed on a transparent film or glass.
  • the capacitive touch input unit is provided together with the display unit displaying the image. Therefore, as the capacitive touch input unit is separately provided, a manufacturing cost of the touch display device increases.
  • the present invention is to solve this problem, the problem to be solved by the present invention is to provide a touch display device that can reduce the manufacturing cost.
  • the touch display device includes a display unit, a common voltage generator, a plurality of drivers, and a plurality of charge amount measuring units.
  • the display unit includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a liquid crystal layer interposed between the first and second substrates, a common electrode formed between the first and second substrates, and the first substrate. And a plurality of pixel electrodes formed on each of the pixels between the second substrates.
  • the common voltage generator is electrically connected to the common electrode to provide a common voltage to the common electrode.
  • the driving units are electrically connected to each of the pixel electrodes to provide a pixel voltage to each of the pixel electrodes.
  • the charge amount measuring units are electrically connected to the pixel electrodes to measure the charge amount at the pixel electrodes.
  • the charge measuring units may be electrically connected to the pixel electrodes through the driving units.
  • each of the driving units may include a first switch for providing the pixel voltage to the pixel electrode, and a second switch for electrically connecting the pixel electrode and the charge amount measuring unit.
  • Each of the driving units may further include a third switch for providing a ground voltage to the pixel electrode.
  • Each of the charge amount measuring units may be electrically connected to two or more pixel electrodes adjacent to each other among the pixel electrodes.
  • a common voltage switch for determining the provision of the common voltage may be connected between the common voltage generator and the common electrode.
  • the common electrode may be formed on an upper surface of the first substrate, and the pixel electrodes may be formed on a lower surface of the second substrate to face the common electrode.
  • each of the pixel electrodes includes pixel electrode patterns that are divided on one surface of one of the first and second substrates, and the common electrode includes the pixel electrode patterns on one surface of the first and second substrates. It may include a common electrode pattern formed between the corresponding to.
  • the present invention relates to a method of driving a touch display device, wherein the touch display device includes a liquid crystal layer interposed between first and second substrates and a common electrode formed between the first and second substrates. And a display unit including a plurality of pixel electrodes formed on each of the pixels between the first and second substrates, and a plurality of charge amount measuring units electrically connected to the pixel electrodes.
  • a sensing step of measuring the amount of charge in the may include.
  • the sensing step may include a TA step of providing a predetermined voltage to each of the pixel electrodes, and a TB step of measuring the amount of charge in each of the pixel electrodes in a state in which the common electrode is in a floating state after the TA step. Can be.
  • the driving method of the touch display apparatus may further include a setting step of setting both the common electrode and the pixel electrodes to the same voltage between the display step and the sensing step.
  • the charge measurement units electrically connected to each of the pixel electrodes can determine whether the touch is performed by measuring the change in the charge amount of each of the pixel electrodes, a separate capacitive touch input as in the related art. No addition is necessary, and thus the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state before a touch input is performed to the first pixel electrode of the touch display device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state after a touch input is performed to a first pixel electrode of the touch display device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of driving a touch display device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view illustrating a state before a touch input is performed to a first pixel electrode of the touch display device of FIG. 1.
  • the touch display device includes a display unit 100 displaying an image, a common voltage generator 200 providing a common voltage to the display unit 100, and the display.
  • the display unit 100 is a liquid crystal display that displays an image, and includes a first substrate 110, a second substrate 120 facing the first substrate 110, and the first and second substrates 110. , The liquid crystal layer 130 interposed between the 120, the common electrode 140 formed on the first substrate 110, and the plurality of pixel electrodes 150 formed on the lower portion of the second substrate 120. It may include. In this case, only the first pixel electrode P1 and the second pixel electrode P2 are illustrated as the pixel electrodes 150.
  • the common voltage generator 200 is electrically connected to the common electrode 140 to provide the common voltage to the common electrode 140.
  • a common voltage switch CS may be disposed between the common voltage generator 200 and the common electrode 140.
  • the driving units 300 are electrically connected to the pixel electrodes 150, respectively, to provide a pixel voltage VH to the pixel electrodes 150.
  • VH a pixel voltage
  • 1 illustrates a first driver electrically connected to the first pixel electrode P1 and a second driver electrically connected to the second pixel electrode P2.
  • the charge measurement units 400 are electrically connected to each of the pixel electrodes 150 through each of the driving units 300, and an external object such as a human finger may be touched by each of the pixel electrodes 150. In this case, a touch input may be performed by measuring the amount of charge in each of the pixel electrodes 150.
  • a first charge amount measuring unit electrically connected to the first pixel electrode P1 through the first driver, and a second electrically connected to the second pixel electrode P2 through the second driver. 2 charge measurement unit is shown.
  • each of the driving units 300 may include a first switch S1 and a first pixel for providing the pixel voltage VH to the first pixel electrode P1.
  • a second switch S2 for electrically connecting between the electrode P1 and the first charge amount measuring unit, and a third switch for providing a ground voltage, for example, 0V to the first pixel electrode P1 ( S3) may be included.
  • the common voltage switch CS and the first switch S1 are turned on to apply the common voltage to the common electrode 140, and to the first pixel electrode P1.
  • the display operation is performed on the first pixel electrode P1.
  • the first switch S1 is turned on for a short time, the pixel voltage VH is applied to the first pixel electrode P1, and then turned off, and then the third switch ( Turn S3) on to measure the charge amount in the first charge amount measurement unit.
  • the charge amount value Q measured before the touch input is equal to a value obtained by multiplying the capacitance C1 of the liquid crystal by the pixel voltage VH.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a state after a touch input is performed to a first pixel electrode of the touch display device of FIG. 1.
  • the same driving method is performed even after the touch input is performed. That is, the first switch S1 is turned on for a short time, the pixel voltage VH is applied to the first pixel electrode P1, and then turned off, and then the second switch S2 is turned on to turn on the first switch S1. The charge amount is measured again in the first charge amount measurement unit.
  • the charge value Q measured after the touch input is equal to the sum of the capacitances C1 + C2 of the liquid crystal and the touch object multiplied by the pixel voltage VH.
  • the change in the amount of charges in the first pixel electrode P1 can be detected by the equations (1) and (2), and accordingly, the presence or absence of touch input on the first pixel electrode (P1) can be confirmed. have.
  • the display operation and the charge amount sensing operation of the first pixel electrode P1 have been described as an example, but the display operation and the charge amount sensing of the pixel electrodes 150 other than the first pixel electrode P1 are performed in the same manner. The operation can be performed.
  • the charge amount measuring units 400 electrically connected to each of the pixel electrodes 150 may determine whether the touch is performed by measuring the change in the amount of charge in each of the pixel electrodes 150.
  • a separate capacitive touch input unit is unnecessary, and thus manufacturing cost may be reduced.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a second embodiment of the present invention.
  • the touch display device of FIG. 4 is substantially the same as the touch display device of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 except for a corresponding relationship between the driving units 300 and the charge amount measuring units 400, the first display device may be the first embodiment.
  • Like reference numerals are used to refer to like elements as in the exemplary embodiments, and a detailed description thereof will be omitted.
  • each of the charge amount measuring units 400 is electrically connected to two or more pixel electrodes 150 adjacent to each other through two or more driving units 300.
  • one of the charge amount measuring units 400 may be electrically connected to the first and second pixel electrodes P1 and P2 through the first and second driving units. That is, the charge amount measuring unit 400, the driving unit 300, and the pixel electrode 150 may be connected in a 1: 2: 2 relationship.
  • the area of each of the pixel electrodes 150 is small, so that the change in the amount of charge is insignificant, causing malfunction in the touch input.
  • the problem of changing the pixel voltage VH to a high voltage in order to prevent the change in the amount of electric charges can also be solved.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of driving a touch display device according to a third embodiment of the present invention.
  • the touch display device of the present embodiment is substantially the same as the touch display device of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, and therefore, the same reference numerals are used for the same elements as those of the first embodiment. And a detailed description thereof will be omitted.
  • the touch display apparatus may be driven by periodically repeating the display section, the setup section, and the sensing section.
  • the pixel voltage VH is applied to the common electrode 140, and a predetermined voltage is applied to the first and second pixel electrodes P1 and P2, respectively.
  • the display operation is performed.
  • a voltage difference is generated between the first pixel electrode P1 and the common electrode 140 so that an ON state is displayed through the first pixel electrode P1, and the second pixel electrode P2 is displayed.
  • a voltage difference does not occur between the common electrode 140 and the OFF state is displayed through the second pixel electrode P2.
  • both the common electrode 140 and the first and second pixel electrodes P1 and P2 are set to the same voltage, for example, 0V.
  • setting of the first and second pixel electrodes P1 and P2 may be performed by the third switch S3.
  • a section for determining whether a touch is present may include a TA section and a TB section.
  • a voltage is applied to the first and second pixel electrodes P1 and P2, and the amount of charge in each of the first and second pixel electrodes P1 and P2 is measured in the TB period.
  • the common electrode 140 may be in a floating state by blocking the application of the voltage through the common voltage switch CS.
  • the display period, the setup period, and the sensing period are repeatedly driven and the common electrode 140 is in a floating state in the sensing period. As the amount of charge is measured, a change in the amount of charge in each of the pixel electrodes 140 may be detected more accurately.
  • Equation (1) and (2) are relatively much larger than C2 even if C2 is recognized in Equation (2), which is a human finger. That is, in the case of C1 >> C2, the range of charge amount values becomes wider, which may make it difficult to determine whether the touch is performed.
  • a difference of about 1% occurs when comparing the amount of charge change before and after the touch. Determining whether or not the touch by the amount of change may cause a problem that a lot of malfunction occurs.
  • the liquid crystal is present between the pixel electrode and the common electrode in the liquid crystal display. When a voltage is applied across the pixel during the display operation, a large capacitance may be generated due to the liquid crystal characteristics.
  • each of the pixel electrodes 140 is measured. Changes in the amount of charge at can be detected more accurately.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a touch display device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the touch display device of FIG. 6 is substantially the same as the touch display device described with reference to FIGS. 1 to 3 except for the formation position and shape of the common electrode 140 and the pixel electrodes 150.
  • Like reference numerals refer to like elements, and a detailed description thereof will be omitted.
  • each of the pixel electrodes 150 for example, each of the first and second pixel electrodes P1 and P2 may be divided on an upper surface of the first substrate 110. Include them.
  • the common electrode 140 also includes common electrode patterns formed therebetween to correspond to the pixel electrode patterns on an upper surface of the first substrate 110.
  • the pixel electrode patterns and the common electrode pattern are described as being formed on the upper surface of the first substrate.
  • the pixel electrode patterns and the common electrode patterns may be formed on the lower surface of the second substrate.
  • the transmittance of the liquid crystal layer 130 is changed by an electric field formed between the pixel electrode patterns and the common electrode patterns formed on the first substrate 110, so that the image is transferred to the outside. Can be displayed.

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Abstract

본 발명은 터치 디스플레이 장치는 디스플레이부, 공통전압 발생부, 복수의 구동부들, 및 복수의 전하량 측정부들을 포함한다. 디스플레이부는 제1 기판, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층, 제1 및 제2 기판들 사이에 형성된 공통전극 및 제1 및 제2 기판들 사이의 화소들 각각에 형성된 복수의 화소전극들을 포함한다. 공통전압 발생부는 공통전극과 전기적으로 연결되어 공통전극으로 공통전압을 제공한다. 구동부들은 화소전극들 각각과 전기적으로 연결되어 화소전극들 각각으로 화소전압을 제공한다. 전하량 측정부들은 화소전극들과 전기적으로 연결되어 화소전극들에서의 전하량을 측정한다. 이와 같이, 전하량 측정부들을 통해 화소전극들 각각에서의 전하량 변화를 측정하여 터치 여부를 확인할 수 있기 때문에, 종래와 같이 별도의 정전 방식의 터치 입력부가 불필요하고, 이에 따라 제조비용이 감소될 수 있다.

Description

터치 디스플레이 장치
본 발명은 터치 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전 방식의 터치 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적인 터치 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 디스플레이부와, 상기 디스플레이부 상에 형성된 터치 입력부로 구성되고, 상기 터치 입력부에는 압력 방식, 저항막 방식, 정전 방식, 초음파 방식 등이 있다. 이러한 방식들 중 최근에 정전 방식의 터치 입력부가 많이 사용되고 있다.
상기 정전 방식의 터치 입력부는 터치 물체에 의한 커패시턴스 또는 전하량의 변화를 감지하는 방식으로, 상기 터치 물체에 의한 터치 입력을 수행하기 위해 투명 전극을 구비하고 있다. 여기서, 상기 투명 전극은 일반적으로 투명 필름 또는 유리 상에 형성된다.
이와 같이, 터치 디스플레이 장치에서 정전 방식의 터치 입력이 수행되기 위해서는, 영상을 표시하는 디스플레이부와 더불어 상기 정전 방식의 터치 입력부를 구비하여야 한다. 따라서, 상기 정전 방식의 터치 입력부가 별도로 구비됨에 따라, 상기 터치 디스플레이 장치의 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 제조 비용을 감소시킬 수 있는 터치 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치는 디스플레이부, 공통전압 발생부, 복수의 구동부들, 및 복수의 전하량 측정부들을 포함한다.
상기 디스플레이부는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 형성된 공통전극 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이의 화소들 각각에 형성된 복수의 화소전극들을 포함한다. 상기 공통전압 발생부는 상기 공통전극과 전기적으로 연결되어 상기 공통전극으로 공통전압을 제공한다. 상기 구동부들은 상기 화소전극들 각각과 전기적으로 연결되어 상기 화소전극들 각각으로 화소전압을 제공한다. 상기 전하량 측정부들은 상기 화소전극들과 전기적으로 연결되어 상기 화소전극들에서의 전하량을 측정한다.
상기 전하량 측정부들은 상기 구동부들을 통해 상기 화소전극들과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 상기 구동부들 각각은 상기 화소전압을 상기 화소전극으로 제공하기 위한 제1 스위치, 및 상기 화소전극과 상기 전하량 측정부 사이를 전기적으로 연결하기 위한 제2 스위치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 구동부들 각각은 그라운드 전압을 상기 화소전극으로 제공하기 위한 제3 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 전하량 측정부들 각각은 상기 화소전극들 중 서로 이웃하는 2개 이상의 화소전극들과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 공통전압 발생부 및 상기 공통전극 사이에는 상기 공통전압의 제공을 결정하는 공통전압 스위치가 연결될 수 있다.
상기 공통전극은 상기 제1 기판의 상면 상에 형성되고, 상기 화소전극들은 상기 공통전극과 대향하도록 상기 제2 기판의 하면 상에 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 화소전극들 각각은 상기 제1 및 제2 기판들 중 어느 하나의 일면 상에 분할되어 형성된 화소전극 패턴들을 포함하고, 상기 공통전극은 상기 어느 하나의 일면 상에 상기 화소전극 패턴들과 대응되도록 사이에 형성된 공통전극 패턴들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동방법에 관한 것으로, 상기 터치 디스플레이 장치는 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 형성된 공통전극 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이의 화소들 각각에 형성된 복수의 화소전극들을 포함하는 디스플레이부과, 상기 화소전극들과 전기적으로 연결된 복수의 전하량 측정부들을 포함한다.
상기 터치 디스플레이 장치의 구동방법은 상기 공통전극 및 상기 화소전극들에 일정 전압을 제공하여 영상을 표시하는 디스플레이 단계, 및 상기 디스플레이 단계 이후, 상기 공통전극을 플로팅 상태로 만든 상태에서 상기 화소전극들 각각에서의 전하량을 측정하는 센싱 단계를 포함할 수 있다.
상기 센싱 단계에는 상기 화소전극들 각각으로 일정 전압을 제공하는 TA 단계, 및 상기 TA 단계 이후, 상기 공통전극을 플로팅 상태로 만든 상태에서 상기 화소전극들 각각에서의 전하량을 측정하는 TB 단계를 포함할 수 있다.
상기 터치 디스플레이 장치의 구동방법은 상기 디스플레이 단계 및 상기 센싱 단계 사이에, 상기 공통전극과 상기 화소전극들 모두를 동일 전압으로 셋팅하는 셋팅 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 터치 디스플레이 장치에 따르면, 화소전극들 각각과 전기적으로 연결된 전하량 측정부들이 상기 화소전극들 각각에서의 전하량 변화를 측정하여 터치 여부를 확인할 수 있기 때문에, 종래와 같이 별도의 정전 방식의 터치 입력부가 불필요하고, 이에 따라 제조비용이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 터치 디스플레이 장치 중 제1 화소전극에 터치 입력이 수행되기 전 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 터치 디스플레이 장치 중 제1 화소전극에 터치 입력이 수행된 후 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 터치 디스플레이 장치 중 제1 화소전극에 터치 입력이 수행되기 전 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 디스플레이부(100), 상기 디스플레이부(100)로 공통전압을 제공하는 공통전압 발생부(200), 상기 디스플레이부(100)를 제어하는 복수의 구동부들(300), 및 상기 디스플레이부(100)에서의 터치 입력을 센싱할 수 있는 전하량 측정부들(400)을 포함한다.
상기 디스플레이부(100)는 영상을 표시하는 액정 표시장치로, 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 대향하는 제2 기판(120), 상기 제1 및 제2 기판들(110, 120) 사이에 개재된 액정층(130), 상기 제1 기판(110)의 상부에 형성된 공통전극(140) 및 상기 제2 기판(120)의 하부에 형성된 복수의 화소전극들(150)을 포함할 수 있다. 이때, 도 1에는 상기 화소전극들(150)로, 제1 화소전극(P1) 및 제2 화소전극(P2)만이 도시되었다.
상기 공통전압 발생부(200)는 상기 공통전극(140)과 전기적으로 연결되어 상기 공통전압을 상기 공통전극(140)으로 제공한다. 이때, 상기 공통전압 발생부(200) 및 상기 공통전극(140) 사이에는 공통전압 스위치(CS)가 배치될 수 있다.
상기 구동부들(300)은 상기 화소전극들(150)과 각각 전기적으로 연결되어, 상기 화소전극들(150)로 화소전압(VH)을 제공한다. 이때, 도 1에는 상기 제1 화소전극(P1)과 전기적으로 연결된 제1 구동부, 및 상기 제2 화소전극(P2)과 전기적으로 연결된 제2 구동부가 도시되었다.
상기 전하량 측정부들(400)은 상기 구동부들(300) 각각을 통해 상기 화소전극들(150) 각각과 전기적으로 연결되고, 상기 화소전극들(150) 각각에 사람의 손가락과 같은 외부 물체가 터치 되었을 때 상기 화소전극들(150) 각각에서의 전하량을 측정하여 터치 입력을 수행할 수 있다. 이때, 상기 도 1에는 상기 제1 구동부를 통해 상기 제1 화소전극(P1)과 전기적으로 연결된 제1 전하량 측정부, 및 상기 제2 구동부를 통해 상기 제2 화소전극(P2)과 전기적으로 연결된 제2 전하량 측정부가 도시되었다.
본 실시예에서, 상기 구동부들(300) 각각, 예를 들어 제1 구동부는 상기 화소전압(VH)을 상기 제1 화소전극(P1)으로 제공하기 위한 제1 스위치(S1), 상기 제1 화소전극(P1)과 상기 제1 전하량 측정부 사이를 전기적으로 연결하기 위한 제2 스위치(S2), 및 그라운드 전압, 예를 들어 0V를 상기 제1 화소전극(P1)으로 제공하기 위한 제3 스위치(S3)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 터치 디스플레이 장치는 상기 공통전압 스위치(CS) 및 상기 제1 스위치(S1)가 턴온되어, 상기 공통전극(140)에 상기 공통전압이 인가되고, 상기 제1 화소전극(P1)에 상기 화소전압(VH)가 인가되면, 상기 제1 화소전극(P1)에서 디스플레이 동작을 수행한다.
이하, 상기 터치 디스플레이 장치에서의 전하량 센싱 동작에 대해 설명하고자 한다.
우선, 도 2를 참조하면, 상기 제1 스위치(S1)을 짧은 시간동안 턴온하여 상기 화소전압(VH)을 상기 제1 화소전극(P1)으로 인가한 후 턴오프하고, 이후 상기 제3 스위치(S3)을 턴온하여 상기 제1 전하량 측정부에서 전하량을 측정한다.
이때, 아래의 수식(1)과 같이, 터치 입력 전에 측정된 전하량 값(Q)은 액정의 커패시턴스(C1)에 상기 화소전압(VH)을 곱한 값과 같다.
수식(1) : Q = C1 x VH
도 3은 도 1의 터치 디스플레이 장치 중 제1 화소전극에 터치 입력이 수행된 후 상태를 도시한 도면이다.
이어서, 도 3을 참조하면, 터치 입력이 수행된 후에도 동일한 구동방법이 수행된다. 즉, 상기 제1 스위치(S1)을 짧은 시간동안 턴온하여 상기 화소전압(VH)을 상기 제1 화소전극(P1)으로 인가한 후 턴오프하고, 이후 상기 제2 스위치(S2)을 턴온하여 상기 제1 전하량 측정부에서 전하량을 다시 측정한다.
이때, 아래의 수식(2)와 같이, 터치 입력 후에 측정된 전하량 값(Q)는 액정 및 터치 물체의 커패시턴스의 합(C1 + C2)에 상기 화소전압(VH)의 곱한 값과 같다.
수식(2) : Q = (C1 + C2) x VH
따라서, 수식(1)과 수식(2)에 의해 상기 제1 화소전극(P1)에서의 전하량의 변화를 감지할 수 있고, 그에 따라 상기 제1 화소전극(P1)에서의 터치 입력 유무를 확인할 수 있다.
이상에서는 상기 제1 화소전극(P1)에서의 디스플레이 동작 및 전하량 센싱 동작을 일 예로 설명하였으나, 상기 제1 화소전극(P1) 이외의 다른 화소전극들(150)에서도 동일한 방식으로 디스플레이 동작 및 전하량 센싱 동작이 수행될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 화소전극들(150) 각각과 전기적으로 연결된 상기 전하량 측정부들(400)이 상기 화소전극들(150) 각각에서의 전하량 변화를 측정하여 터치 여부를 확인할 수 있기 때문에, 종래와 같이 별도의 정전 방식의 터치 입력부가 불필요하고, 이에 따라 제조비용이 감소될 수 있다.
<실시예 2>
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이다.
도 4의 터치 디스플레이 장치는 구동부들(300) 및 전하량 측정부들(400) 사이의 대응관계를 제외하면, 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 제1 실시예의 터치 디스플레이 장치와 실질적으로 동일하므로, 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에 대해 동일한 참조부호를 부여하고, 이에 대한 자세한 설명은 생략하겠다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 전하량 측정부들(400) 각각은 2 개 이상의 구동부들(300)을 통해 서로 이웃하는 2 개 이상의 화소전극들(150)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 전하량 측정부(400) 하나는 상기 제1 및 제2 구동부들을 통해 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 전하량 측정부(400), 상기 구동부(300) 및 상기 화소전극(150)은 1 : 2 : 2 관계로 연결될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 화소전극들(150) 2개 이상에서 전하량 측정이 이루어짐에 따라, 상기 화소전극들(150) 각각의 면적이 작아서 전하량의 변화가 미미하여 터치 입력에 오동작이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 또는 상기 전하량의 변화를 크게 하기 위해 상기 화소전압(VH)을 고전압으로 변경시키는 문제점도 해결할 수 있다.
<실시예 3>
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예서의 터치 디스플레이 장치는 이의 구동 방법을 제외하면, 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 제1 실시예의 터치 디스플레이 장치와 실질적으로 동일하므로, 제1 실시예서와 동일한 구성요소들에 대해 동일한 참조부호를 부여하고, 이에 대한 자세한 설명은 생략하겠다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 디스플레이 장치는 크게 디스플레이 구간, 셋업 구간 및 센싱 구간이 주기적으로 반복되어 구동된다.
구체적으로 예를 들어 설명하면, 상기 디스플레이 구간에서는 상기 공통전극(140)에 상기 화소전압(VH)이 인가되고, 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2)에 각각 일정 전압이 인가되어 디스플레이 동작이 수행된다. 이때, 도면에는, 상기 제1 화소전극(P1)과 상기 공통전극(140) 사이에 전압차가 발생되어 상기 제1 화소전극(P1)을 통해 ON 상태가 표시되고, 상기 제2 화소전극(P2)과 상기 공통전극(140) 사이에 전압차가 발생되지 않아 상기 제2 화소전극(P2)을 통해 OFF 상태가 표시되는 것을 일례로 도시하였다.
이후, 상기 셋업 구간에서는 상기 공통전극(140)과 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2) 모두를 동일한 전압, 예를 들어 0V으로 셋팅한다. 이때, 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2)에서의 셋팅은 상기 제3 스위치(S3)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 셋팅 구간에 의해, 액정에 의한 전하량 유도가 최소화될 수 있다.
이후, 상기 센싱 구간에서는 터치 여부를 판단하는 구간으로, TA 구간과 TB 구간을 포함할 수 있다. 상기 TA 구간에서는 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2)에 전압을 인가하고, 상기 TB 구간에서 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2) 각각에서의 전하량을 측정한다. 이때, 상기 TB 구간에서는 상기 공통전압 스위치(CS)를 통해 전압 인가를 차단하여 상기 공통전극(140)이 플로팅(floating) 상태로 만들 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 터치 디스플레이 장치가 상기 디스플레이 구간, 상기 셋업 구간 및 상기 센싱 구간이 주기적으로 반복되어 구동되고, 상기 센싱 구간에는 상기 공통전극(140)이 플로팅(floating) 상태로 만들어 전하량을 측정함에 따라, 상기 화소전극들(140) 각각에서의 전하량 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
상기 제1 실시예에서의 수식(1) 및 수식(2)을 참조할 때, 수식(2)에서 C2 값을 사람의 손가락인 수십pF 값을 인식하여도 C1이 C2보다 상대적으로 훨씬 큰 경우, 즉 C1 >> C2인 경우에는 전하량 값 범위가 넓어지고 이 때문에 터치여부를 판단하기 어려워질 수 있다.
구체적으로 예를 들어 C1 수uF으로 C1 = 100 ㅧ C2 인 경우, 터치 전후의 전하량 변화를 비교하면 1% 정도 차이가 발생한다. 이러한 변화량으로 터치 여부를 판단하면 오동작이 많이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 실제로, 액정 표시장치에서 화소전극 및 공통전극 사이에 액정이 존재하는데, 디스플레이 동작 시 화소의 양단 전압을 인가할 경우, 상기 액정 특성 상 큰 커패시턴스를 발생시킬 수 있다.
따라서, 상기 액정에서 큰 커패시턴스가 발생되어 C1 >> C2가 발생되지 않도록 상기 센싱 구간 동안 상기 공통전극(140)이 플로팅(floating) 상태로 만들어 전하량을 측정함에 따라, 상기 화소전극들(140) 각각에서의 전하량 변화를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
<실시예 4>
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치를 도시한 개념도이다.
도 6에서의 터치 디스플레이 장치는 공통전극(140) 및 화소전극들(150)의 형성 위치 및 형상을 제외하면, 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 터치 디스플레이 장치와 실질적으로 동일하므로, 제1 실시예와 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하겠다.
도 6을 참조하면, 상기 화소전극들(150) 각각, 예를 들어 상기 제1 및 제2 화소전극들(P1, P2) 각각은 상기 제1 기판(110)의 상면에 분할되어 형성된 화소전극 패턴들을 포함한다. 상기 공통전극(140)도 상기 제1 기판(110)의 상면에서 상기 화소전극 패턴들과 대응되도록 사이에 형성된 공통전극 패턴들을 포함한다. 여기서, 상기 화소전극 패턴들 및 상기 공통전극 패턴들이 상기 제1 기판의 상면에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이와 다르게 상기 제2 기판의 하면에 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 제1 기판(110) 상에 형성된 상기 화소전극 패턴들 및 상기 공통전극 패턴들 사이에 형성되는 전기장에 의해 상기 액정층(130)의 투과율이 변경되어 외부로 영상을 표시할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 형성된 공통전극 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이의 화소들 각각에 형성된 복수의 화소전극들을 포함하는 디스플레이부;
    상기 공통전극과 전기적으로 연결되어 상기 공통전극으로 공통전압을 제공하는 공통전압 발생부;
    상기 화소전극들 각각과 전기적으로 연결되어 상기 화소전극들 각각으로 화소전압을 제공하는 복수의 구동부들; 및
    상기 화소전극들과 전기적으로 연결되어 상기 화소전극들에서의 전하량을 측정하는 복수의 전하량 측정부들을 포함하는 터치 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전하량 측정부들은
    상기 구동부들을 통해 상기 화소전극들과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동부들 각각은
    상기 화소전압을 상기 화소전극으로 제공하기 위한 제1 스위치; 및
    상기 화소전극과 상기 전하량 측정부 사이를 전기적으로 연결하기 위한 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구동부들 각각은
    그라운드 전압을 상기 화소전극으로 제공하기 위한 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전하량 측정부들 각각은
    상기 화소전극들 중 서로 이웃하는 2개 이상의 화소전극들과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 공통전압 발생부 및 상기 공통전극 사이에는 상기 공통전압의 제공을 결정하는 공통전압 스위치가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공통전극은 상기 제1 기판의 상면 상에 형성되고,
    상기 화소전극들은 상기 공통전극과 대향하도록 상기 제2 기판의 하면 상에 형성되는 것을 특징으로 터치 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 화소전극들 각각은 상기 제1 및 제2 기판들 중 어느 하나의 일면 상에 분할되어 형성된 화소전극 패턴들을 포함하고,
    상기 공통전극은 상기 어느 하나의 일면 상에 상기 화소전극 패턴들과 대응되도록 사이에 형성된 공통전극 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 터치 디스플레이 장치.
  9. 제1 및 제2 기판들 사이에 개재된 액정층, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 형성된 공통전극 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이의 화소들 각각에 형성된 복수의 화소전극들을 포함하는 디스플레이부과, 상기 화소전극들과 전기적으로 연결된 복수의 전하량 측정부들을 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동방법에 있어서,
    상기 공통전극 및 상기 화소전극들에 일정 전압을 제공하여 영상을 표시하는 디스플레이 단계; 및
    상기 디스플레이 단계 이후, 상기 공통전극을 플로팅 상태로 만든 상태에서 상기 화소전극들 각각에서의 전하량을 측정하는 센싱 단계를 포함하는 터치 디스플레이 장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 센싱 단계에는
    상기 화소전극들 각각으로 일정 전압을 제공하는 TA 단계; 및
    상기 TA 단계 이후, 상기 공통전극을 플로팅 상태로 만든 상태에서 상기 화소전극들 각각에서의 전하량을 측정하는 TB 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치의 구동방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 디스플레이 단계 및 상기 센싱 단계 사이에, 상기 공통전극과 상기 화소전극들 모두를 동일 전압으로 셋팅하는 셋팅 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 디스플레이 장치.
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