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KR101633654B1 - 터치스크린 패널 일체형 표시장치, 터치스크린 패널 일체형 표시패널, 데이터 구동 집적회로, 게이트 구동 집적회로 및 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법 - Google Patents

터치스크린 패널 일체형 표시장치, 터치스크린 패널 일체형 표시패널, 데이터 구동 집적회로, 게이트 구동 집적회로 및 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법 Download PDF

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KR101633654B1
KR101633654B1 KR1020140006350A KR20140006350A KR101633654B1 KR 101633654 B1 KR101633654 B1 KR 101633654B1 KR 1020140006350 A KR1020140006350 A KR 1020140006350A KR 20140006350 A KR20140006350 A KR 20140006350A KR 101633654 B1 KR101633654 B1 KR 101633654B1
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touch driving
touch
driving signal
signal
electrodes
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KR1020140006350A
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신승록
이득수
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엘지디스플레이 주식회사
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Priority to JP2014229526A priority patent/JP5964929B2/ja
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Abstract

본 발명은 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스가 형성되는 것을 방지하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치, 터치스크린 패널 일체형 표시패널, 데이터 구동 집적회로, 게이트 구동 집적회로 및 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

터치스크린 패널 일체형 표시장치, 터치스크린 패널 일체형 표시패널, 데이터 구동 집적회로, 게이트 구동 집적회로 및 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DISPLAY PANEL INTEGRATED WITH TOUCH SCREEN PANEL, DATA DRIVER INTEGRATED CIRCUIT, GATE DRIVER INTEGRATED CIRCUIT, AND METHOD FOR DRIVING THE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 터치스크린 패널 일체형 표시장치, 터치스크린 패널 일체형 표시패널, 데이터 구동 집적회로, 게이트 구동 집적회로 및 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
이를 위해, 종래에는, 저항막 방식, 캐패시턴스 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등의 다양한 터치 방식 중 하나의 터치 방식을 채용하여 터치 센싱을 제공한다.
이러한 여러 가지의 터치 방식 중에서, 터치스크린 패널에 형성된 다수의 터치 전극(예: 가로 방향 전극, 세로 방향 전극)을 통해 터치 전극 간의 캐패시턴스 또는 터치 전극과 손가락 등의 포인터 간의 캐패시턴스의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 캐패시턴스 터치 방식이 많이 채용되고 있다.
이러한 캐패시턴스 터치 방식의 경우, 터치 센싱에 필요한 캐패시턴스 이외에, 터치 전극 주변의 다른 전압 라인 또는 전극에 의해 불필요한 기생 캐패시턴스(Parasitic Capacitance)가 형성된다.
이와 같이, 불필요하게 형성되는 기생 캐패시턴스는, 터치 구동의 부하(Load)를 크게 하고, 터치 센싱의 정확도를 떨어뜨리거나, 심한 경우, 터치 센싱 자체가 불가능하게 하는 문제점을 야기한다.
이러한 불필요한 기생 캐패시턴스에 의한 문제점은 중대형 이상의 디스플레이에서 더욱 심각하게 발생한다.
또한, 이러한 불필요한 기생 캐패시턴스에 의한 문제점은, 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel)이 인 셀(In-Cell) 타입으로 디스플레이 패널에 내장된 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서 흔히 발생하고 있으며, 중대형 이상의 인 셀 타입의 터치스크린 패널 구현을 불가능하게 하는 요인이 된다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 기존에는 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 패널 일체형 표시장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 복수의 데이터 라인이 제1방향으로 형성되고, 복수의 게이트 라인이 제2방향으로 형성되며, 복수의 전극 그룹으로 그룹화되는 복수의 전극이 형성된 패널; 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 집적회로; 상기 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및 상기 구동모드가 상기 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 포함하되, 상기 구동모드가 상기 터치 구동모드인 경우, 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치를 제공한다.
상기 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가될 수 있다.
상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가, 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가될 때, 캐패시터를 통해 인가될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 디스플레이 구동모드인 경우 공통 전압이 인가되고, 터치 구동모드인 경우 터치 구동 신호가 전체 또는 일부에 인가되고, 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극; 제1방향으로 형성되고, 상기 디스플레이 구동모드인 경우 데이터 전압이 공급되는 복수의 데이터 라인; 및 제2방향으로 형성되고, 상기 디스플레이 구동모드인 경우 스캔 신호가 순차적으로 공급되고, 상기 터치 구동모드인 경우 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 전체 또는 일부에 인가되는 복수의 게이트 라인을 포함하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치를 제공한다.
상기 터치 구동모드인 경우, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 더 인가될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 복수의 데이터 라인 및 복수의 게이트 라인이 형성되어 다수의 화소가 정의되고 복수의 공통전극이 형성된 패널과 터치 집적회로를 포함하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동방법에 있어서, 디스플레이 구동 타이밍 시, 복수의 공통전극으로 공통 전압을 인가하는 디스플레이 구동 단계; 및 터치 구동 타이밍 시, 상기 복수의 공통전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하고, 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호와 대응되는 신호를 더 인가하는 터치 구동 단계를 포함하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법을 제공한다.
상기 터치 구동 단계에서, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호와 대응되는 신호를 더 인가할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 디스플레이 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하고, 터치 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호가 인가되는 동안, 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 공급하는 데이터 구동 집적회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 디스플레이 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 출력하고, 터치 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호가 인가되는 동안, 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 공급하는 게이트 구동 집적회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가되고 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 터치 구동 신호를 생성하고, 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 터치 집적회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가되고, 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 터치 구동 신호를 생성하고, 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 터치 집적회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가되고 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 터치 구동 신호를 생성하고, 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 데이터 구동 집적회로를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 실시예들은, 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가되고, 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 터치 구동 신호를 생성하고, 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 데이터 구동 집적회로를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존에는 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 패널 일체형 표시장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서 발생하는 캐패시턴스 성분을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에 포함된 패널의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에 포함된 패널의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에 포함된 패널의 다른 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에 포함된 패널에서 단위 터치 전극 영역에서의 등가회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 구동 방법과 관련하여, 각종 전압의 공급 방법을 설명하기 위한 단위 터치 전극 영역에서의 등가회로도이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서, 터치 전극 열(세로방향의 터치 전극 그룹) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 터치 전극으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서, 터치 전극 행(가로방향의 터치 전극 그룹) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 터치 전극으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서, 터치 전극 열(세로방향의 터치 전극 그룹) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 데이터 라인 및 게이트 라인으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서, 터치 전극 행(가로방향의 터치 전극 그룹) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 데이터 라인 및 게이트 라인으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극 각각이 빗살 모양을 포함하는 패턴인 경우, 단위 터치 전극 영역에 대한 평면도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치에서 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극 각각이 빗살 모양을 포함하는 패턴인 경우, 단위 터치 전극 영역에 대한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 패널(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130) 및 터치 집적회로(140) 등을 포함한다.
패널(110)에는, 복수의 데이터 라인(DL)이 제1방향(예: 세로방향 또는 가로방향)으로 형성되고, 복수의 게이트 라인(GL)이 제2방향(예: 가로방향 또는 세로방향)으로 형성되어, 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)의 교차 지점마다 대응되어 다수의 화소(P: Pixel)가 정의된다.
이러한 각 화소(P)의 화소 영역에는 소스 전극 또는 드레인 전극이 데이터 라인(DL)과 연결되고, 게이트 전극이 게이트 라인(GL)과 연결되며, 드레인 전극 또는 소스 전극이 화소 전극과 연결되는 트랜지스터(Transistor)가 형성된다.
또한, 패널(110)에는, 복수의 전극 그룹으로 그룹화되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 서로 이격되어 더 형성된다.
이러한 패널(110)은 "디스플레이 패널(Display Panel)" 역할을 하면서도 "터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel)" 역할도 함께한다.
즉, 패널(110)은, 디스플레이 패널과 터치스크린 패널이 하나로 통합된 패널이라고 할 수도 있고, 또는, 터치스크린 패널(TSP: Touch Screen Panel)이 인 셀(In-Cell) 타입으로 내장된 디스플레이 패널이라고도 할 수 있다.
이러한 패널(110)이 디스플레이 패널 역할을 하는 경우, 패널(110)의 구동모드를 "디스플레이 구동모드"라고 하고, 패널(110)이 터치스크린 패널 역할을 하는 경우, 패널(110)의 구동모드를 "터치 구동모드"라고 한다.
데이터 구동부(120)는, 패널(110)의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 데이터 라인(DL)으로 디스플레이 용도의 데이터 전압(Vdata)을 공급한다.
게이트 구동부(130)는, 패널(110)의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 게이트 라인(GL)으로 디스플레이 용도의 스캔 신호(Scan Signal)를 순차적으로 공급한다.
터치 집적회로(140)는, 패널(110)의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 신호 라인들을 통해 직접 연결된 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(Touch Driving Signal)를 인가한다. 여기서, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 신호 또는 터치 센싱 전압 또는 터치 구동 전압(Vtd: Touch Driving Voltage)이라고 한다.
예를 들어, 터치 집적회로(140)는, 패널(110)의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 그룹화된 복수의 전극 그룹의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가한다.
한편, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller, 미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)을 통해 터치 집적회로(140)가 측정한 센싱 데이터(예: 캐패시턴스, 캐패시턴스의 변화량, 전압 등)를 전달받아 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 터치 컨트롤러(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 패널(110)은 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드를 반복하면서 구동되는데, 이러한 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드의 타이밍은, 타이밍 컨트롤러 또는 터치 컨트롤러 등에서 출력된 제어 신호에 의해 제어될 수 있고, 경우에 따라서는, 타이밍 컨트롤러와 터치 컨트롤러의 연동에 의해 제어될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 터치 방식으로서, 터치스크린 패널에 형성된 다수의 터치 전극(예: 가로 방향 전극, 세로 방향 전극)을 통해 캐패시턴스(정전용량)의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 캐패시턴스 터치 방식을 채용하고 있다.
이러한 캐패시턴스 터치 방식은, 일 예로, 상호 캐패시턴스(Mutual Capacitance) 터치 방식과 자체 캐패시턴스(Self Capacitance) 터치 방식 등으로 나눌 수 있다.
캐패시턴스 터치 방식의 한 종류인 상호 캐패시턴스 터치 방식은, 가로 방향 전극 및 세로 방향 전극 중 한 방향의 전극이 구동 전압이 인가되는 Tx 전극(구동 전극이라고도 함)이 되고, 다른 한 방향의 전극이 구동 전압을 센싱하고 Tx 전극과 캐패시턴스를 형성하는 Rx 전극(센싱 전극이라고도 함)이 되어, 손가락, 펜 등의 포인터의 유무에 따른 Tx 전극과 Rx 전극 간의 캐패시턴스(상호 캐패시턴스)의 변화를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 터치 방식이다.
캐패시턴스 터치 방식의 다른 한 종류인 자체 캐패시턴스 터치 방식은, 각 터치 전극이 손가락, 펜 등의 포인터와 캐패시턴스(자체 캐패시턴스)를 형성하고, 손가락, 펜 등의 포인터의 유무에 따른 각 터치 전극과 포인트 간의 캐패시턴스 값을 측정하여 이를 토대로 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하는 방식이다. 이러한 자체 캐패시턴스 터치 방식은, 상호 캐패시턴스 터치 방식과는 다르게, 각 터치 전극을 통해 구동 전압(터치 구동 신호)이 인가되고 동시에 센싱된다. 따라서, 자체 캐패시턴스 터치 방식에서는, Tx 전극과 Rx 전극의 구분이 없다.
일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 전술한 2가지의 캐패시턴스 터치 방식(상호 캐패시턴스 터치 방식, 자체 캐패시턴스 터치 방식) 중 하나를 채용할 수 있다. 다만, 본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 자체 캐패시턴스 터치 방식이 채용된 것으로 가정하여 실시예를 설명한다.
전술한 데이터 구동부(120)는 적어도 하나의 데이터 구동 집적회로(Data Driver IC; "소스 구동 집적회로"라고도 함)를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 데이터 구동 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB: Tape Automated Bonding) 방식 또는 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다.
전술한 게이트 구동부(130)는, 구동 방식에 따라서, 도 1에서와 같이 패널(110)의 한 측에만 위치할 수도 있고, 2개로 나누어져 패널(110)의 양측에 위치할 수도 있다.
또한, 게이트 구동부(130)는, 적어도 하나의 게이트 구동 집적회로(Gate Driver IC)를 포함할 수 있는데, 이러한 적어도 하나의 게이트 구동 집적회로는, 테이프 오토메티드 본딩(TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(COG) 방식으로 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 패널(110)에 직접 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서, 패널(110)에 집적화되어 형성될 수도 있다.
전술한 터치 집적회로(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)와는 별도의 구성으로서, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)의 외부에 있을 수도 있지만, 구현 방식에 따라서, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130) 등 중 적어도 하나를 포함할 수도 있는 다른 별도의 드라이버 IC(예: 디스플레이 드라이버 IC)의 내부 구성으로 구현될 수도 있으며, 또는, 데이터 구동부(120) 또는 게이트 구동부(130)의 내부 구성으로 구현될 수도 있을 것이다.
따라서, 터치 구동모드에서, 터치 집적회로(140)가 터치 구동모드에서 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 것은, 터치 집적회로(140)를 포함하는 별도의 드라이버 IC가 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 것으로도 볼 수 있고, 설계 방식에 따라서는, 터치 집적회로(140)를 포함하는 데이터 구동부(120) 또는 게이트 구동부(130)가 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 것으로도 볼 수 있다.
이러한 터치 집적회로(140)의 구현 및 설계 방식에 제한되지 않고, 본 명세서에서 기재되는 그 수행 기능만 동일 또는 유사하다면, 다른 그 어떠한 구성 그 자체이거나 내부 또는 외부의 구성일 수도 있을 것이다.
또한, 터치 집적회로(140)는, 도 1에서 한 개인 것으로 도시되어 있으나, 둘 이상으로 구현될 수도 있다.
한편, 터치 집적회로(140)가 터치 구동 신호를 복수의 전극(예: S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하기 위하여, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 별도의 신호 라인 구성이 필요하다.
복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되어 터치 구동 신호 또는 공통 전압을 전달하는 적어도 하나의 신호 라인이 제1방향(예: 세로방향) 또는 제2방향(예: 가로방향)으로 패널(110)에 형성될 수 있다.
복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 적어도 하나의 신호 라인은, 개구율 감소를 방지하기 위하여, 일 예로, 패널(110)의 제1기판(예: 상부기판, 컬러필터 기판)에 형성된 블랙 매트릭스(Black Matrix)의 영역과 대항하는 패널(110)의 제2기판(예: 하부 기판, TFT 어레이 기판)의 영역에 형성될 수 있다.
복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 신호 라인을 2개 이상으로 하는 경우, 저항을 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 적어도 하나의 신호 라인이 형성되는 방향은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)을 데이터 라인이 형성되는 제1방향(예: 세로방향)으로 그룹화하여 센싱할지, 아니면, 게이트 라인이 형성되는 제2방향(예: 가로방향)으로 그룹화하여 센싱할지에 따라 달라질 수 있다.
만약, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)을 데이터 라인이 형성되는 제1방향(예: 세로방향)으로 그룹화하여 센싱하는 경우, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 적어도 하나의 신호 라인은, 데이터 라인이 형성되는 제1방향(예: 세로방향)으로 형성될 수 있다(도 3 참조).
만약, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)을 게이트 라인이 형성되는 제2방향(예: 가로방향)으로 그룹화하여 센싱하는 경우, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되는 적어도 하나의 신호 라인은, 데이터 라인이 형성되는 제2방향(예: 가로방향)으로 형성될 수 있다(도 5 참조).
본 명세서에서 언급되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 전술한 바와 같이, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 구동 신호가 전체 또는 일부에 인가되는 "터치 전극" 역할을 하고, 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 패널에 형성된 화소 전극(Pixel Electrode)과 액정 캐패시터를 형성하기 위한 공통 전압(Vcom)이 인가되는 "공통 전극" 역할을 한다.
여기서, 디스플레이 구동모드 시, 화소 전극과 공통 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 사이에 수평 전계가 형성되도록, 화소 전극과 공통 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은 동일 기판에 형성될 수 있다.
이러한 의미에서, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 일 예로, 액정 분자를 수평으로 배열해, 이를 제자리에서 회전시키며 화면을 표현하는 방식으로, 고해상도, 저전력, 광시야각 등에 유리한 장점을 가지는 IPS(In-Plane Switching) 방식의 액정표시장치일 수 있다. 더욱 구체적으로는, AH-IPS(Advanced High Performance-IPS) 방식의 액정표시장치일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서, 터치 구동 모드 시 발생하는 캐패시턴스 성분(Cself, Cpara1, Cpara2)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하고, 디스플레이 구동모드에서는 화소 전극과 액정 캐패시터를 형성하는 공통 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 터치 구동모드에서, 터치 유무 및 터치 좌표 등을 검출하기 위해, 손가락 및 펜 등의 포인터와 캐패시턴스(Cself)를 형성하기도 하지만, 디스플레이 용도의 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)과도 기생 캐패시턴스(Cpara: Parasitic Capacitance, Cpara1, Cpara2)를 불필요하게 형성할 수 있다.
이러한 터치 구동모드 시 발생하는 기생 캐패시턴스(Cpara)는, 터치 구동의 큰 부하(Load)로 작용하며, 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 하기도 한다. 이러한 기생 캐패시턴스(Cpara)는 표시장치(100) 또는 표시패널(110)의 크기가 커질수록 더욱 커져, 터치 센싱에 더욱 큰 문제를 야기할 수 있다.
이에, 본 실시예에서는, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)과 게이트 라인(GL) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스(Cpara1)가 형성되지 않도록 하기 위하여, 터치 구동모드에서, 게이트 구동부(130)는, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부에 인가되는 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 이 터치 구동 신호와 위상 및 크기가 동일한 신호(전압)를 게이트 라인(GL)으로 인가해준다.
이와 같이, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부에 인가되는 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 이 터치 구동 신호와 위상 및 크기가 동일한 신호(전압)를 게이트 라인(GL)에 인가해주면, 터치 전극으로 사용되는 전극과 게이트 라인(GL) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 전극과 게이트 라인(GL)에 기생 캐패시턴스(Cpara1)가 형성되지 않는다.
또한, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)과 데이터 라인(DL) 사이에 불필요한 기생 캐패시턴스(Cpara2)가 형성되지 않도록 하기 위하여, 터치 구동모드에서, 데이터 구동부(120)는, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부에 인가되는 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 이 터치 구동 신호와 위상 및 크기가 동일한 신호(전압)를 데이터 라인(DL) 으로도 더 인가해줄 수 있다.
이와 같이, 터치 전극으로 사용되는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부에 인가되는 터치 구동 신호(터치 센싱 전압) 또는 이 터치 구동 신호와 위상 및 크기가 동일한 신호(전압)를 데이터 라인(DL)에 인가해주면, 터치 전극으로 사용되는 전극과 데이터 라인(DL) 사이에 전위차가 발생하지 않아, 터치 전극으로 사용되는 전극과 데이터 라인(DL)에 기생 캐패시턴스(Cpara2)가 형성되지 않는다.
전술한 바와 같이, 터치 구동모드 경우, 터치 전극 역할을 하는 전극(들)로 인가되는 터치 구동 신호 또는 이 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 복수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부에 인가되고, 경우에 따라서, 터치 전극 역할을 하는 전극(들)로 인가되는 터치 구동 신호 또는 이 터치 구동 신호와 대응되는 신호가 복수의 데이터 라인(DL)의 전체 또는 일부에도 더 인가되도록 함으로써, 터치 전극으로 사용되는 전극이 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 형성하는 기생 캐패시턴스(Cpara1, Cpara2)에 의한 RC 부하(Load)를 없애주고, 센싱 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 소형의 디스플레이는 물론, 중대형 이상의 디스플레이에서도, 인 셀(In-Cell) 방식의 터치스크린 패널 구현이 가능해질 수 있다.
아래에서는, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110), 공통 전극 및 터치 전극 역할을 모두 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로의 공통 전압 및 터치 구동 신호의 인가 방식, 데이터 라인(DL)으로의 데이터 전압 및 터치 구동 신호(또는 이와 대응되는 신호)의 인가 방식, 게이트 라인(GL)으로의 데이터 전압 및 터치 구동 신호(또는 이와 대응되는 신호)의 인가 방식 등에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)에 대하여, 도 3 내지 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 패널(110)은, 전술한 바와 같이, 복수의 데이터 라인(DL), 복수의 게이트 라인(GL) 및 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 형성되어 있다.
또한, 이러한 패널(110)은, 전술한 바와 같이, 디스플레이 구동모드로 동작할 수도 있고, 터치 구동모드로 동작할 수도 있다.
이와 관련하여, 패널(110)에 형성된 복수의 데이터 라인(DL) 및 복수의 게이트 라인(GL)은, 패널(110)이 디스플레이 패널 역할을 하기 위한 구성이다.
그리고, 패널(110)에 형성된 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 패널(110)이 디스플레이 패널 역할과 터치스크린 패널 역할을 모두 하기 위한 구성이다.
더욱 상세하게 설명하면, 패널(110)이 디스플레이 패널 역할을 하는 경우, 즉, 패널(110)의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 공통 전압(Vcom: Common Voltage)이 인가되어, 화소 전극(미도시)과 액정 캐패시터를 형성하는 "공통 전극(Common Electrode, 이하, "Vcom 전극"이라고도 함)"이 된다.
그리고, 패널(110)이 터치스크린 패널 역할을 하는 경우, 즉, 패널(110)의 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 터치 구동 전압이 인가되고, 터치 포인터(예: 손가락, 펜 등)와 캐패시터를 형성하며, 이렇게 형성된 캐패시터의 캐패시턴스가 측정되는 "터치 전극"이 된다.
다시 말해, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)은, 디스플레이 구동모드에서는 공통 전극(Vcom 전극) 역할을 하고, 터치 구동모드에서는 터치 전극 역할을 하는 것이다.
이러한 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로는, 디스플레이 구동모드 시, 공통 전압(Vcom)이 인가되고, 터치 구동모드 시, 터치 구동 신호가 인가된다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로의 공통 전압 또는 터치 구동 신호의 전달을 위해, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)에는 신호 라인들(SL11~SL14, SL21~SL24, SL31~SL34)이 연결될 수 있다.
이에 따라, 터치 구동모드 시, 신호 라인들(SL11~SL14, SL21~SL24, SL31~SL34)을 통해, 터치 집적회로(140)에서 생성된 터치 구동 신호(Vtd)가 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부로 전달되고, 디스플레이 구동모드 시, 신호 라인들(SL11~SL14, SL21~SL24, SL31~SL34)을 통해, 공통 전압 공급부(미도시)에서 공급된 공통 전압(Vcom)이 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 인가된다.
도 3을 참조하면, 패널(110)에 형성된 복수의 데이터 라인(DL) 및 복수의 게이트 라인(GL)의 교차 지점마다 대응되어 하나의 화소(P: Pixel)가 정의된다. 여기서, 각 화소는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소 등 중 하나일 수 있다.
도 3을 참조하면, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각이 형성되는 영역(이하에서는, 단위 터치 전극 영역이라고도 함)에는, 둘 이상의 화소(P)가 정의될 수 있다. 즉, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나의 전극은 둘 이상의 화소(P)와 대응된다.
예를 들어, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각이 형성된 1개의 영역(단위 터치 전극 영역)에는, 24*3 개의 데이터 라인(DL)과 24 개의 게이트 라인(GL)이 배치되어, 24*3*24 개의 화소(P)가 정의될 수 있다.
한편, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각은, 도 3에 도시된 바와 같이, 블록 모양의 패턴일 수도 있고, 경우에 따라서는, 빗살 모양 부분을 포함하는 패턴일 수도 있다.
공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각이 빗살 모양 부분을 포함하는 패턴인 경우는, 도 17의 평면도 및 도 18의 단면도를 통해 확인해볼 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 터치 전극 및 공통 전극 역할을 모두 하는 복수의 전극은, 여러 도면에서, 3행 4열의 매트릭스 형태로 배치되고 12개인 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100) 및 패널(110)의 크기, 터치 시스템 설계 기준 등을 고려하여, 터치 전극 및 공통 전극 역할을 모두 하는 복수의 전극을 다양한 매트릭트 형태와 다양한 개수로 형성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)의 단면도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나의 전극이 형성된 영역(단위 터치 전극 영역)에 대하여 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)에는, 일 예로, 하부 기판(400)에 게이트 라인(402)이 제2방향(가로방향, 도 4에서 좌우 방향)으로 형성되고, 그 위에 게이트 절연층(404)이 형성된다.
게이트 절연층(404) 위에 데이터 라인(406)이 제1방향(세로방향, 도 4에서 지면에 대한 수직방향)으로 형성되고, 그 위에, 제1보호층(Passivation Layer, 408)이 형성된다.
제1보호층(408) 위에, 각 화소 영역의 화소 전극(410)과 신호 라인(412)이 형성되고, 그 위에, 제2보호층(414)이 형성될 수 있다. 여기서, 신호 라인(412)은 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에서 터치 집적회로(140)까지 연결되어, 디스플레이 구동모드에서는, 공통 전압 공급부에서 생성된 공통 전압(Vcom)을 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 전달해주고, 터치 구동모드에서는, 터치 집적회로(140)에서 생성된 터치 구동 신호를 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 전달해준다.
제2보호층(414) 위에, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 하나의 전극(416)이 형성되고, 그 위에, 액정층(418)이 형성된다. 여기서, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 하나의 전극(416)은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나로서, 블록 모양을 갖는 패턴일 수 있다.
액정층(418) 위에, 블랙 매트릭스(Black Matrix), 칼라 필터(Color Filter) 등이 형성되는 상부 기판(420)이 위치한다.
도 5는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)의 다른 평면도이다.
도 5를 참조하면, 도 3과 다르게, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에 연결되어 터치 구동 신호 또는 공통 전압을 전달해주는 신호 라인(SL11~SL14, SL21~SL24, SL31~SL34)이 게이트 라인(GL)이 형성되는 제2방향(예: 가로방향)과 평행하게 형성될 수도 있다.
이러한 경우, 터치 집적회로(140)에서 생성된 터치 구동 신호 또는 공통 전압 공급부에서 생성 또는 공급된 공통 전압은, 게이트 라인과 평행하게 형성된 신호 라인들(SL11~SL14, SL21~SL24, SL31~SL34)을 통해, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부로 전달될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)에서 단위 터치 전극 영역(600)에서의 등가회로도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)에서 단위 터치 전극 영역(600)에는, 다수의 화소가 정의되어 있다.
도 6을 참조하면, 단위 터치 전극 영역(600)에는, i개의 데이터 라인(DL1~DLi)과 j개의 게이트 라인(GL1~GLj)이 형성되어, i*j 개의 단위 화소(Unit Pexel; Sub-Pixel)가 정의된다.
도 6을 참조하면, 각 화소 영역(단위 화소 영역)에는 소스 전극(또는 드레인 전극)이 데이터 라인(DL1~DLi 중 하나)과 연결되고, 게이트 전극이 게이트 라인(GL1~GLj 중 하나)과 연결되며, 드레인 전극(또는 소스 전극)이 화소 전극(621)과 연결되는 트랜지스터(610)가 배치된다.
도 6을 참조하면, 각 화소 영역에 배치된 트랜지스터(610)의 드레인 전극(또는 소스 전극)에 연결된 화소 전극(621)은, 다른 전극(622)과 액정 캐패시터(620)를 형성한다.
위에서 언급한 각 화소 영역에서의 다른 전극(622)은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나로서, 공통 전압(Vcom)이 인가되는 공통 전극이다.
아래에서는, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 구동 방법을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하고, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 모두 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로의 공통 전압 및 터치 구동 신호의 인가 방식, 데이터 라인(DL)으로의 데이터 전압 및 터치 구동 신호(또는 이와 대응되는 신호)의 인가 방식, 게이트 라인(GL)으로의 데이터 전압 및 터치 구동 신호(또는 이와 대응되는 신호)의 인가 방식 등에 대하여, 도 9 내지 도 16을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)는, 디스플레이 구동모드(Display Driving Mode)와 터치 구동모드(Touch Driving Mode)를 번갈아 가면서 동작할 수 있다. 경우에 따라서는, 특정 시간 동안은 디스플레이 구동모드와 터치 구동모드 중 하나로만 동작할 수도 있다.
도 7을 참조하면, 디스플레이 구동모드의 동작 시간(Td)과 터치 구동모드의 동작 시간(Tt)은 동일하게 설정될 수도 있고, 어느 하나가 더 길게 설정될 수도 있다. 경우에 따라서, 디스플레이 구동모드의 동작 시간(Td)과 터치 구동모드의 동작 시간(Tt)이 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 현 상황에 맞게 적응적(Adaptive)으로 변경 설정될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 구동 방법은, 기본적으로, 디스플레이 구동 타이밍 시, 복수의 공통 전극(Vcom 전극; S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 공통 전압(Vcom)을 인가하고, 복수의 데이터 라인(DL) 각각에 해당 데이터 전압(Vdata)을 공급하고, 복수의 게이트 라인(GL) 각각으로 해당 스캔 신호(VGL 또는 VGH)를 순차적으로 공급하는 디스플레이 구동 단계(Diplay Driving Step)와, 터치 구동 타이밍 시, 복수의 공통 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(Vtd: Touch Driving Voltage)를 인가하고, 복수의 게이트 라인(GL)의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이 터치 구동 신호(Vtd)와 대응되는 신호(Vtd와 위상 및 크기가 같은 전압)를 더 인가하는 터치 구동 단계(Touch Driving Step) 등을 포함한다.
터치 구동 단계에서는, 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호(Vtd) 또는 터치 구동 신호(Vtd)와 대응되는 신호(Vtd와 위상 및 크기가 같은 전압)를 더 인가할 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 구동 방법과 관련하여, 각종 전압(공통 전압(Vcom), 데이터 전압(Vdata), 스캔 신호(VGH, VGL), 터치 구동 신호(Vtd))의 공급 방법을 설명하기 위한 단위 터치 전극 영역(600)에서의 등가회로도이다.
도 8을 참조하면, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나의 형성 영역에 해당하는 하나의 단위 터치 전극 영역(600)에는, i개의 데이터 라인(DL1~DLi)과 j개의 게이트 라인(GL1~GLj)이 지나간다.
따라서, 도 8을 참조하면, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나의 형성 영역에 해당하는 하나의 단위 터치 전극 영역(600)에는 i*j 개의 화소(P)가 정의된다.
또한, 도 8을 참조하면, 각 화소(P)의 화소 영역마다, 한 개의 트랜지스터(610)가 배치되고, 디스플레이 구동모드 시, 하나의 액정 캐패시터(620)가 형성된다.
먼저, 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 각종 신호(데이터 전압, 스캔 신호, 공통 전압)의 인가(공급)에 대하여 설명한다.
도 8을 참조하면, 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 데이터 구동부(120)는, i개의 데이터 라인 멀티플렉서(MUXd1~MUXdi)를 통해, i개의 데이터 라인(DL1~DLi)으로 해당 데이터 전압(Vdata; "화소 전압"이라고도 함)을 공급한다.
도 8을 참조하면, 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 게이트 구동부(130)는, j개의 게이트 라인 멀티플렉서(MUXg1~MUXgj)를 통해, j개의 게이트 라인(GL1~GLj) 중 하나의 게이트 라인에는 턴 온 전압 레벨의 스캔 신호(예: VGH)를 공급하고, 나머지의 게이트 라인에는 턴 오프 전압 레벨의 스캔신호(예: VGL)을 공급하여, j개의 게이트 라인(GL1~GLj)을 순차적으로 구동시킨다.
도 8을 참조하면, 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 공통 전압 공급부는, 일 예로, 데이터 구동부(120)의 공통 전극(또는 터치 전극) 멀티플렉서(MUXs)를 통해, 해당 단위 터치 전극 영역(600)에 해당하는 전극(S11)을 포함하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 모두에 공통 전압(Vcom)을 공급한다.
다음으로, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 각종 신호(터치 구동 신호)의 인가(공급)에 대하여 설명한다.
도 8을 참조하면, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 집적회로(140)는, 일 예로, 데이터 구동부(120)의 터치 전극(또는 공통 전극) 멀티플렉서(MUXs)를 통해, 필요한 경우, 해당 단위 터치 전극 영역(600)에 해당하는 전극(S11)으로 터치 구동 신호(Vtd)를 공급한다.
또한, 도 8을 참조하면, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 게이트 구동부(130)는, j개의 게이트 라인 멀티플렉서(MUXg1~MUXgj)를 통해, 필요한 경우, 터치 전극 역할을 하는 전극(S11)으로 인가되는 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이와 동일 위상과 동일 전압의 파형 신호를 j개의 게이트 라인(GL1~GLj)으로 공급한다.
이때, j개의 게이트 라인(GL1~GLj)에는, 해당 화소의 턴 오프(Turn-Off) 상태가 유지되도록 캐패시터를 통해 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이와 동일 위상과 동일 전압의 파형 신호가 인가된다.
또한, 도 8을 참조하면, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 데이터 구동부(120)는 i개의 데이터 라인 멀티플렉서(MUXd1~MUXdi)를 통해, 필요한 경우, 터치 전극 역할을 하는 전극(S11)으로 인가되는 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이와 동일 위상과 동일 전압의 파형 신호를 i개의 데이터 라인(DL1~DLi)으로 공급한다.
한편, 도 8에 도시된 j개의 게이트 라인 멀티플렉서(MUXg1~MUXgj)는, 하나의 게이트 라인 멀티플렉서로 구현될 수도 있다.
이 경우, 하나의 게이트 라인 멀티플렉서는, 턴 온 전압 레벨의 스캔 신호(VGH), 턴 오프 전압 레벨의 스캔 신호(VGL), 특정 전압(예: VGL)에 전압 변화량(예: △V/2)을 더한 전압(예: VGL+△V/2), 특정 전압(예: VGL)에 전압 변화량(예: △V/2)을 뺀 전압(예: VGL-△V/2)을 입력받는다.
이에 따라, 하나의 게이트 라인 멀티플렉서는, 디스플레이 구동모드 시, 턴 온 전압 레벨의 스캔 신호(VGH)와 턴 오프 전압 레벨의 스캔 신호(VGL) 중 선택된 하나를 j개의 게이트 라인(GL1~GLj)으로 선택적으로 출력한다.
그리고, 하나의 게이트 라인 멀티플렉서는, 터치 구동모드 시, 특정 전압(예: VGL)에 전압 변화량(예: △V/2)을 더한 전압(예: VGL+△V/2)과 특정 전압(예: VGL)에 전압 변화량(예: △V/2)을 뺀 전압(예: VGL-△V/2)으로 표현될 수 있는 터치 구동 신호(Vtd)를 j개의 게이트 라인(GL1~GLj)의 전체 또는 일부로 출력할 수 있다.
아래에서는, 도 9 내지 도 12를 참조하여, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호(Vtd)를 인가하는 방법에 대하여 설명한다.
단, 도 9 및 도 10은 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 세로방향으로 그룹화되어 세로방향 터치 센싱이 이루어지는 경우를 나타낸 도면이고, 도 11 및 도 12은 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 가로방향으로 그룹화되어 가로방향 터치 센싱이 이루어지는 경우를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호(Vtd)를 인가하는 방법에 대하여 간단하게 설명한다.
구동모드가 터치 구동모드인 경우, 터치 집적회로(140)는, 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 모두로 터치 구동 신호를 동시에 인가하거나, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 일부로 터치 구동 신호를 인가할 수 있다.
터치 집적회로(140)가 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 경우, 터치 집적회로(140)는, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)이 그룹화된 복수의 전극 그룹 중 하나의 전극 그룹을 "터치 센싱 전극 그룹"으로서 순차적으로 선택하여 터치 센싱 전극 그룹에 터치 구동 신호를 인가한다.
이때, 터치 집적회로(140)는, 터치 센싱 정확도 향상을 위해, 터치 센싱 전극 그룹에 이웃한 적어도 하나의 전극 그룹에 터치 구동 신호를 더 인가할 수 있다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서, 터치 전극 열(세로방향의 터치 전극 그룹; Gc1, Gc2, Gc3, Gc4) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 터치 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10에서는, 세로방향의 4개의 터치 전극 그룹(Gc1~Gc4) 중 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 전극 그룹(동일한 열 라인(Column Line)의 전극의 집합)이 S12, S22 및 S32를 포함하는 Gc2인 것으로 예로 든다.
도 9를 참조하면, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호(Vtd)가 신호 라인들(SL11, SL21, SL31, SL12, SL22, SL32, SL13, SL23, SL33, SL14, SL24, SL34)을 통해 모두 인가될 수 있다. 즉, 세로방향의 4개의 터치 전극 그룹(Gc1~Gc4)으로 터치 구동 신호(Vtd)가 모두 인가될 수 있다.
또 다른 인가 방식으로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호가 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 일부로만 인가될 수 있다.
더욱 상세하게는, 도 10을 참조하면, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 포함된 S12, S22, S32로 해당 신호 라인들(SL12, SL22, SL32)을 통해 인가된다.
이때, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)을 제외한 나머지 전극 그룹(Gc1, Gc3, Gc4)에 포함된 전극들(S11, S21, S31, S13, S23, S33, S14, S24, S34)로는 인가되지 않을 수도 있다.
한편, 도 10을 참조하면, 터치 센싱 효율을 위해, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 포함된 S12, S22, S32로 인가되는 것과 동시에, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 이웃하는 전극 그룹(Gc1, Gc3)에 포함된 전극들(S11, S21, S31, S13, S23, S33)로도 인가될 수도 있다.
이때, 터치 구동 신호는 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 이웃하지 않는 전극 그룹(Gc4)에 포함된 전극들(S14, S24, S34)로는 인가되지 않는다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서, 터치 전극 행(가로방향의 터치 전극 그룹; Gr1, Gr2, Gr3) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 터치 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12에서는, 가로방향의 3개의 터치 전극 그룹(Gr1~Gr3) 중 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 전극 그룹(동일한 행 라인(Row Line)의 전극의 집합)이 S11, S12, S13 및 S14를 포함하는 Gr1인 것으로 예로 든다.
도 11을 참조하면, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)으로 터치 구동 신호(Vtd)가 신호 라인들(SL11, SL21, SL31, SL12, SL22, SL32, SL13, SL23, SL33, SL14, SL24, SL34)을 통해 모두 인가될 수 있다. 즉, 세로방향의 3개의 터치 전극 그룹(Gr1~Gr3)으로 터치 구동 신호(Vtd)가 모두 인가될 수 있다.
또 다른 인가 방식으로는, 도 12에 도시된 바와 같이, 터치 구동 신호가 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34)의 일부로만 인가될 수 있다.
더욱 상세하게는, 도 12를 참조하면, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 포함된 S11, S12, S13 및 S14로 해당 신호 라인들(SL11, SL12, SL13 및 SL14)을 통해 인가된다.
이때, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)을 제외한 나머지 전극 그룹(Gr2, Gr3)에 포함된 전극들(S21, S22, S23, S24, S31, S32, S33, S34)로는 인가되지 않을 수도 있다.
한편, 도 12를 참조하면, 터치 센싱 효율을 위해, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 포함된 S11, S12, S13 및 S14로 인가되는 것과 동시에, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 이웃하는 전극 그룹(Gr2)에 포함된 전극들(S21, S22, S23, S24)로도 해당 신호 라인들(SL21, SL22, SL23, SL24)을 통해 인가될 수도 있다.
이때, 터치 구동 신호는, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 이웃하지 않는 전극 그룹(Gr3)에 포함된 전극들(S31, S32, S33, S34)로는 인가되지 않는다.
도 9 내지 도 12를 참조하여 전술한 바와 같이, 터치 구동 신호가 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 일부로만 인가됨으로써, 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)의 소비 전력을 줄일 수 있다.
아래에서는, 도 13 내지 도 16을 참조하여, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 데이터 라인 및 게이트 라인으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법에 대하여 설명한다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서, 터치 전극 열(세로방향의 터치 전극 그룹) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 데이터 라인 및 게이트 라인으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14에서는, 세로방향의 4개의 터치 전극 그룹(Gc1~Gc4) 중 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 전극 그룹(동일한 열 라인(Column Line)의 전극의 집합)이 S12, S22 및 S32를 포함하는 Gc2인 것으로 예로 든다.
도 13을 참조하면, 기생 캐패시터(Cpara)가 형성되지 않도록, 데이터 구동부(120) 및/또는 게이트 구동부(130)는, 패널(110)에 형성된 복수의 데이터 라인(DL) 및/또는 복수의 게이트 라인(GL) 모두로 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이와 대응되는 신호를 인가할 수 있다. 즉, 터치 구동 신호(Vtd) 또는 또는 이와 대응되는 신호가 세로방향의 4개의 터치 전극 그룹(Gc1~Gc4)에 대응되는 모든 데이터 라인 및/또는 모든 게이트 라인으로 인가될 수 있다.
또 다른 인가 방법으로서, 도 14를 참조하면, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 데이터 구동부(120)는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 데이터 라인(DL)의 일부로 인가할 수 있다.
도 14를 참조하면, 데이터 구동부(120)가 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 데이터 라인(DL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 전극 그룹(Gc1~Gc4) 중 선택된 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 대응되는 적어도 하나의 데이터 라인(1400)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가할 수 있다. 이러한 부분 인가 방식은, 도 13의 전체 인가 방식에 비해, 소비 전력을 크게 줄여줄 수 있다.
한편, 도 14를 참조하면, 데이터 구동부(120)는, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 대응되는 적어도 하나의 데이터 라인(1400)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가할 때, 터치 센싱 전극 그룹(Gc2)에 이웃한 전극 그룹(Gc1, Gc3)에 대응되는 적어도 하나의 데이터 라인(1410, 1420)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 더 인가해줄 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 정확도가 더욱 향상될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부(120)가, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 데이터 라인(DL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 게이트 라인(GL) 전체로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 게이트 구동부(130)를 통해 인가할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 데이터 구동부(120)가, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 데이터 라인(DL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 전극 그룹(Gc1~Gc4) 각각은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중에서 제1방향으로 동일한 열(Column)에 형성된 둘 이상의 전극의 집합이다.
도 15 및 도 16은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서, 터치 전극 행(가로방향의 터치 전극 그룹; Gr1, Gr2, Gr3) 별로 터치 센싱을 하는 경우, 데이터 라인 및 게이트 라인으로 터치 구동 신호를 인가하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16에서는, 가로방향의 3개의 터치 전극 그룹(Gr1~Gr3) 중 터치 센싱이 이루어지는 터치 센싱 전극 그룹(동일한 행 라인(Row Line)의 전극의 집합)이 S11, S12, S13 및 S14를 포함하는 Gr1인 것으로 예로 든다.
도 15를 참조하면, 기생 캐패시터(Cpara)가 형성되지 않도록, 데이터 구동부(120) 및/또는 게이트 구동부(130)는, 패널(110)에 형성된 복수의 데이터 라인(DL) 및/또는 복수의 게이트 라인(GL) 모두로 터치 구동 신호(Vtd) 또는 이와 대응되는 신호를 인가할 수 있다. 즉, 터치 구동 신호(Vtd) 또는 또는 이와 대응되는 신호가 가로방향의 3개의 터치 전극 그룹(Gr1~Gr3)에 대응되는 모든 데이터 라인 및/또는 모든 게이트 라인으로 인가될 수 있다.
또 다른 인가 방법으로서, 도 16을 참조하면, 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 게이트 구동부(130)는 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 게이트 라인(GL)의 일부로 인가할 수 있다.
도 16을 참조하면, 게이트 구동부(130)는, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 게이트 라인(GL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 전극 그룹(Gr1~Gr3) 중 선택된 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 대응되는 적어도 하나의 게이트 라인(1600)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가할 수 있다. 이러한 부분 인가 방식은, 도 15의 전체 인가 방식에 비해, 소비 전력을 크게 줄여줄 수 있다.
한편, 도 16을 참조하면, 게이트 구동부(130)는, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 대응되는 적어도 하나의 게이트 라인(1600)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가할 때, 터치 센싱 전극 그룹(Gr1)에 이웃한 전극 그룹(Gr2)에 대응되는 적어도 하나의 게이트 라인(1610)으로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 더 인가해줄 수 있다. 이에 따라, 터치 센싱 정확도가 더욱 향상될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 게이트 구동부(130)가, 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 게이트 라인(GL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 데이터 라인(DL) 전체로 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 데이터 구동부(120)를 통해 인가할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 게이트 구동부(130)가 터치 구동 신호 또는 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 복수의 게이트 라인(GL)의 일부로 인가하는 경우, 복수의 전극 그룹(Gr1~Gr3) 각각은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중에서 제2방향으로 동일한 행(Row)에 형성된 둘 이상의 전극의 집합이다.
도 17은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각이 빗살 모양을 포함하는 패턴인 경우, S11 전극이 형성된 단위 터치 전극 영역에 대한 평면도이다.
공통 전극 및 터치 전극 역할을 모두 할 수 있는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각은, 도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 블록 모양의 패턴일 수도 있지만, 도 17에 도시된 S11 전극과 같이, 높은 개구율, 넓은 광시야각 등을 위해, 빗살 모양의 패턴으로 되어 있을 수도 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에서 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각이 빗살 모양을 포함하는 패턴인 경우, 단위 터치 전극 영역에 대한 단면도이다.
도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)에 포함된 패널(110)에는, 일 예로, 하부 기판(1800)에 게이트 라인(1802)이 제2방향(가로방향, 도 18에서 좌우 방향)으로 형성되고, 그 위에 게이트 절연층(1804)이 형성된다.
게이트 절연층(1804) 위에 데이터 라인(1806)이 제1방향(세로방향, 도 18에서 지면에 대한 수직방향)으로 형성되고, 그 위에, 제1보호층(Passivation Layer, 408)이 형성된다.
제1보호층(1808) 위에, 각 화소 영역의 화소 전극(1810)과 신호 라인(1812)이 형성되고, 그 위에, 제2보호층(1814)이 형성될 수 있다. 여기서, 신호 라인(1812)은 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 각각에서 터치 집적회로(140)까지 연결되어, 터치 구동모드에서 터치 구동 신호를 전달하는 라인이다.
제2보호층(1814) 위에, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 하나의 전극(1816)이 형성되고, 그 위에, 액정층(1818)이 형성된다. 여기서, 공통 전극 및 터치 전극 역할을 하는 하나의 전극(1816)은, 복수의 전극(S11~S14, S21~S24, S31~S34) 중 하나로서, 각 빗살 부분이 여러 개로 나뉘어져 도 18에 표시되어 있다.
액정층(1818) 위에, 블랙 매트릭스(Black Matrix), 칼라 필터(Color Filter) 등이 형성되는 상부 기판(1820)이 위치한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터치 구동의 부하를 커지게 하고 터치 센싱 정확도를 떨어뜨리거나 터치 센싱 자체를 불가능하게 할 수 있는 기생 캐패시턴스의 형성을 방지하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100) 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존에는 기생 캐패시턴스로 인해, 구현할 수 없었던 중대형 이상의 터치스크린 패널 일체형 표시장치(100)를 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치스크린 패널 일체형 표시장치 110: 패널
120: 데이터 구동부 130: 게이트 구동부
140: 터치 집적회로 400: 하부 기판
402: 게이트 라인 406: 데이터 라인
410: 화소 전극 412: 신호 라인
416: 전극(공통 전극, 터치 전극) 418: 액정층
420: 상부 기판

Claims (38)

  1. 복수의 데이터 라인이 제1방향으로 형성되고, 복수의 게이트 라인이 제2방향으로 형성되며, 복수의 전극 그룹으로 그룹화되며 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극이 형성된 패널;
    구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 집적회로;
    상기 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동부; 및
    상기 구동모드가 상기 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하는 게이트 구동부를 포함하되,
    상기 구동모드가 상기 터치 구동모드인 경우,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되고, 상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 각각에 연결되어 상기 터치 구동 신호를 전달하는 적어도 하나의 신호 라인이 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 상기 패널에 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 신호 라인은,
    상기 패널의 제1기판에 형성된 블랙 매트릭스의 영역과 대항하는 상기 패널의 제2기판의 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 그룹 각각은,
    상기 복수의 전극에서 상기 제1방향으로 동일한 열(Column)에 형성된 둘 이상의 전극의 집합이거나, 상기 복수의 전극에서 상기 제2방향으로 동일한 행(Row)에 형성된 둘 이상의 전극의 집합인 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 집적회로는,
    상기 복수의 전극의 일부로 상기 터치 구동 신호를 인가하는 경우,
    상기 복수의 전극이 그룹화된 상기 복수의 전극 그룹 중 터치 센싱 전극 그룹으로 선택된 하나의 전극 그룹으로 상기 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 터치 센싱 전극 그룹에 이웃한 전극 그룹으로도 상기 터치 구동 신호를 더 인가하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동모드에서, 상기 터치 집적회로가 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호를 인가할 때,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 일부로 인가하는 경우,
    상기 복수의 전극 그룹 중 터치 센싱 전극 그룹으로 선택된 하나의 전극 그룹에 대응되는 적어도 하나의 게이트 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 구동부는,
    상기 복수의 전극 그룹 중 상기 터치 센싱 전극 그룹으로 선택된 하나의 전극 그룹과 이웃한 전극 그룹에 대응되는 적어도 하나의 게이트 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 더 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 구동부가 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 일부로 인가하는 경우,
    상기 데이터 구동부는 상기 복수의 데이터 라인 전체로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 더 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동모드에서, 상기 터치 집적회로가 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호를 인가할 때,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 일부로 더 인가하는 경우,
    상기 복수의 전극 그룹 중 터치 센싱 전극 그룹으로 선택된 하나의 전극 그룹에 대응되는 적어도 하나의 데이터 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 터치 센싱 전극 그룹으로 선택된 하나의 전극 그룹에 이웃한 전극 그룹에 대응되는 적어도 하나의 데이터 라인으로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 더 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 구동부가 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 일부로 더 인가하는 경우,
    상기 게이트 구동부는 상기 복수의 게이트 라인 전체로 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가될 때, 캐패시터를 통해 인가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 집적회로는,
    상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부 중 적어도 하나를 포함하는 다른 드라이버 집적회로의 내부에 포함되거나,
    상기 데이터 구동부 및 상기 게이트 구동부의 외부에 별도의 구성으로 포함되거나,
    상기 데이터 구동부 또는 상기 게이트 구동부의 내부에 포함되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극은,
    상기 구동모드가 터치 구동모드인 경우, 상기 터치 구동 신호가 전체 또는 일부에 인가되는 터치 전극 역할을 하고,
    상기 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우, 상기 패널에 형성된 화소 전극과 액정 캐패시터를 형성하기 위하여 공통 전압이 인가되는 공통 전극인 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 수평 전계가 형성되도록, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극은 동일 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는, 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 터치스크린 패널 일체형 표시장치.
  18. 디스플레이 구동모드인 경우 공통 전압이 인가되고, 터치 구동모드인 경우 터치 전극 역할을 위해 터치 구동 신호가 전체 또는 일부에 인가되고, 서로 이격되어 형성되는 복수의 전극;
    제1방향으로 형성되고, 상기 디스플레이 구동모드인 경우 데이터 전압이 공급되는 복수의 데이터 라인; 및
    제2방향으로 형성되고, 상기 디스플레이 구동모드인 경우 스캔 신호가 순차적으로 공급되는 복수의 게이트 라인을 포함하고,
    상기 터치 구동모드인 경우,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나,
    상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 인가되고, 상기 터치 구동 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 인가되는 터치스크린 패널 일체형 표시패널.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 전극 각각은,
    블록 모양의 패턴으로 되어 있거나, 빗살 모양의 부분을 포함하는 패턴으로 되어 있는 것을 특징으로 터치스크린 패널 일체형 표시패널.
  20. 복수의 데이터 라인 및 복수의 게이트 라인이 형성되어 다수의 화소가 정의되고 복수의 공통전극이 형성된 패널과 터치 집적회로를 포함하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동방법에 있어서,
    디스플레이 구동 타이밍 시, 복수의 공통전극으로 공통 전압을 인가하는 디스플레이 구동 단계; 및
    터치 구동 타이밍 시, 상기 복수의 공통전극이 터치 전극 역할을 하도록 상기 복수의 공통전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호를 인가하는 터치 구동 단계를 포함하되,
    상기 터치 구동 단계에서는,
    상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나,
    상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나,
    상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하고, 상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하거나 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 더 인가하는 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는, 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 터치스크린 패널 일체형 표시장치의 구동 방법.
  22. 디스플레이 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인으로 데이터 전압을 공급하고,
    터치 구동모드인 경우, 상기 표시패널에 배치되며 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호가 인가되는 동안,
    상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 공급하거나, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부로 공급하고,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 크기와 동일한 크기를 갖고, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 위상과 동일한 위상을 갖는 데이터 구동 집적회로.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 터치 구동모드인 경우, 상기 표시패널에 배치된 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호를 공급하는 데이터 구동 집적회로.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 라인 중 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되는 일부의 데이터 라인은,
    상기 터치 구동 신호가 인가되는 전극에 대응되는 것을 특징으로 하는 데이터 구동 집적회로.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는, 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 데이터 구동 집적회로.
  26. 디스플레이 구동모드인 경우, 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인으로 스캔 신호를 출력하고,
    터치 구동모드인 경우, 상기 표시패널에 배치되며 터치 전극 역할을 하는 복수의 전극의 전체 또는 일부로 터치 구동 신호가 인가되는 동안,
    상기 터치 구동 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 공급하거나, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 공급하는 게이트 구동 집적회로.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인 중 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되는 일부의 게이트 라인은,
    상기 터치 구동 신호가 인가되는 전극에 대응되는 것을 특징으로 하는 게이트 구동 집적회로.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 터치 구동모드인 경우, 특정 전압에서 일정 전압 값만큼 오프셋 된 상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부로 공급하는 게이트 구동 집적회로.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 특정 전압은 스캔 신호의 턴 오프 전압 레벨인 게이트 구동 집적회로.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는, 상기 터치 구동 신호와 동일한 위상을 갖는 게이트 구동 집적회로.
  31. 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가될 때, 상기 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호가 인가되거나, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 상기 터치 구동 신호를 생성하고,
    상기 생성된 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 크기와 동일한 크기를 갖고, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 위상과 동일한 위상을 갖는 터치 집적회로.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 터치 구동모드인 경우,
    데이터 구동 집적회로의 터치 전극 멀티플렉서를 통해, 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 데이터 구동 집적회로의 데이터 라인 멀티플렉서를 통해, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호를 공급하거나, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 공급하는는 터치 집적회로.
  33. 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가될 때, 상기 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호가 인가되거나, 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 상기 터치 구동 신호를 생성하고,
    상기 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 터치 집적회로.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 터치 구동모드인 경우,
    데이터 구동 집적회로의 터치 전극 멀티플렉서를 통해, 상기 복수의 전극의 전체 또는 일부로 상기 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 게이트 구동 집적회로의 게이트 라인 멀티플렉서를 통해, 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호를 공급하거나, 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호를 공급하는는 터치 집적회로.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호 또는 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는, 특정 전압에서 일정 전압 값만큼 오프셋 된 신호인 터치 집적회로.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 특정 전압은 스캔 신호의 턴 오프 전압 레벨인 터치 집적회로.
  37. 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가될 때, 상기 표시패널에 배치된 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호가 인가되거나, 상기 복수의 데이터 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 상기 터치 구동 신호를 생성하고,
    상기 생성된 터치 구동 신호를 공급하고,
    상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 크기와 동일한 크기를 갖고, 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호는 상기 터치 구동 신호의 위상과 동일한 위상을 갖는 데이터 구동 집적회로.
  38. 표시패널에 배치된 복수의 터치 전극의 전체 또는 일부에 터치 구동 신호가 인가될 때, 상기 표시패널에 배치된 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호가 인가되거나, 상기 복수의 게이트 라인의 전체 또는 일부에 상기 터치 구동 신호에 대응되는 신호가 인가되기 위하여, 상기 터치 구동 신호를 생성하고,
    상기 생성된 터치 구동 신호를 공급하는 데이터 구동 집적회로.
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