KR102098681B1

KR102098681B1 - 인 셀 터치 액정표시장치

Info

Publication number: KR102098681B1
Application number: KR1020130109946A
Authority: KR
Inventors: 이창형
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2020-05-26
Also published as: KR20150030539A

Abstract

본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치를 공개한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 터치를 위한 센서가 블록단위로 분할된 구조의 터치 액정표시장치에서 발생하는 블록 딤(Block dim)과 같은 화질저하 문제를 개선한 인 셀 터치 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는 각 공통전극 블록들과 연결되는 센싱배선의 길이를 동일하게 형성하고, 센셍배선들을 서로 전기적으로 연결하는 복수의 박막트랜지스터를 포함하는 편차 보상부를 구비함으로서 배선저항에 의한 블록간 공통전압의 전위차를 최소화하여 블록 딤과 같은 화질저하 불량을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

인 셀 터치 액정표시장치{IN CELL TOUCH LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 터치를 위한 센서가 블록단위로 분할된 구조의 터치 액정표시장치에서 발생하는 블록 딤(Block dim)과 같은 화질저하 문제를 개선한 인 셀 터치 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 모바일 기기 등에 널리 이용되는 액정표시장치에는 화면상에 표시된 소정의 객체 또는 영역을 선택하기 위해서 키보드, 리모트 콘트롤 장치 등의 통상의 인터페이스 장치를 이용하는 방식 뿐만 아니라, 손가락 또는 스타일러스 펜(stylus pen)등으로 직접 화면의 영역을 선택하여 입력하는 터치 방식이 적용되고 있다.

터치형 액정표시장치의 구현방식으로는, 표시패널과 별도로 터치감지를 위한 터치패널을 구비하여 표시패널상에 부착하는 구조, 또는 표시패널의 기판상에 터치전극 및 배선을 형성하여 하나의 패널로 구현하는 인-셀(in-cell)구조 등이 있으며, 특히 인-셀 구조가 적용된 터치형 액정표시장치는 민감한 터치감과 제조공정의 단순화 등의 이유로 각광 받고 있다.

도 1은 종래 인-셀 터치 액정표시장치에서 표시패널의 구조를 개략적으로 타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 인-셀 터치 액정표시장치의 액정패널(10)은 투명기판상에 다수의 화소(미도시)가 형성되고, 화소의 화소전극에 대향하는 공통전극이 소정의 블록단위로 분할되어 복수개가 형성된다. 공통 블록 전극(BLK)은 하나 이상의 화소에 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 수 개의 화소에 대응되도록 형성될 수 있다. 각 공통전극 블록(BLK)은 서로 전기적으로 절연되어 있다.

여기서, 공통전극 블록(BLK)에 대응되는 화소의 개수는 액정표시장치의 터치 해상도와 관련되는데, 공통전극 블록(BLK)을 많은 수의 화소가 대응되도록 구성하는 경우 터치 해상도가 감소하게 되고, 반면 너무 작은 수의 화소에 대응되도록 구성하는 경우에는 터치 해상도가 증가되나 공통전극에 연결되는 센싱 배선(SL)의 수가 증가하여 개구율이 저하된다.

센싱 배선(SL)은 복수개가 형성되어 공통전극 블록(BLK)에 콘택홀(13)을 통해 각각 연결되며, 터치 센싱을 위한 신호를 인가하는 역할을 한다. 센싱 배선(SL)은 액정패널(10)의 일측에 형성된 먹스부(12)를 통해 센싱 구동부(15)와 전기적으로 연결되어 있으며 이에 따라, 사용자가 어느 하나의 공통전극 블록(BLK)을 터치하면 발생하는 전기적 변화를 센싱 구동부(15)에 전달하여 터치된 위치를 감지하게 된다.

먹스부(12)는 센싱배선(SL)과 센싱 구동부(15)사이에서 연결되어 센싱 구동부(15)의 채널(CH)의 개수를 줄이는 역할을 한다. 상세하게는, 센싱 구동부(15)의 채널(CH)은 센싱배선(SL)과 일대일로 대응되어야 하며, 따라서 센싱배선(SL)과 그 개수가 동일하여야 하나, 먹스부(12)가 각 센싱배선(SL)에 대하여 채널(CH)을 교번으로 연결하여 줌으로서 센싱 구동부(15)의 채널(CH) 개수를 줄일 수 있다. 이는 네로우 베젤(narrow bezel)형 액정표시장치를 구현하는 데 유리하며, 센싱 구동부(15)의 회로구조를 단순화할 수 있는 장점이 있다. 이러한 먹스부(12)는 별도의 멀티 플렉서 IC로 구현되거나 또는 액정패널(10)내의 박막트랜지스터 형태로 구현될 수 있다.

센싱 구동부(15)는 센싱배선(SL)을 통해 공통 전극블록(BLK)으로부터 터치가 감지되면 터치가 발생한 위치를 판단한다. 특히, 상기 공통 전극 블록(BLK)을 이용한 인-셀 터치 구조 액정표시장치에서는 종래의 Tx배선 및 Rx배선이 교차 형태되어 X-Y 평면상에서 터치 지점을 판단하는 것이 아닌, 센싱 구동부(15)에서 일방향으로 연장된 센싱배선(SL)만으로도 사용자에 의한 터치 지점을 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 액정패널의 구조가 단순해지고 제조 단가가 낮아지는 장점이 있다.

그러나, 센싱배선(SL)이 일방향으로만 형성됨에 따라 그 길이가 서로 다르게 형성된다. 도 2는 도 1의 액정표시장치에서 공통전극 블록 및 이와 연결되는 센싱배선의 일부를 나타낸 것으로서, 도 2를 참조하면, 수직방향으로 배열된 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK5)과 각각 연결되는 센싱배선(S1 ~ S5)들은 그 길이가 상이하며, 이에 따라 배선저항이 서로 다른 값을 갖게 된다. 또한, 각 센싱배선(S1 ~ S5)들간에 금속 패터닝 공정에 따른 저항편차가 발생할 수 있다. 일예로서, 제1 센싱배선(S1)의 저항값은 R1이나, 제5 센싱배선(S5)의 저항값은 R1+R2+R3+R4+R5 로써, 센싱 구동부로부터 멀리 위치할수록 그 저항값이 커지게 된다(S1<S2<S3<S4<S5).

이에 따라, 영상표시구간에서 센싱배선(S1~S5)을 통해 각 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK5)마다 동일한 전위로 인가되어야 하는 공통전압(Vcom)이 블록간 전위차가 발생하게 되며, 이는 블록 딤(block dim)과 같은 화질 불량의 원인이 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공통전극을 블록단위로 분할하여 액정패널내에 터치 센서를 내장한 인 셀 터치 액정표시장치에서 센싱배선의 배선저항차에 기인하는 공통전극 블록간 공통전압 편차를 개선하는 데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치는, 복수의 신호배선이 교차 형성되어 화소를 구비하고, 상기 화소와 대응되는 복수의 공통전극 블록 및 상기 복수의 공통전극 블록과 연결되는 복수의 센싱배선이 형성되는 액정패널; 상기 신호배선에 게이트 구동신호 및 데이터 신호를 인가하는 게이트 및 데이터 구동부; 영상표시구간 및 터치센싱구간에 대응하여 상기 센싱배선을 통해 서로 다른 파형의 공통전압을 인가하는 센싱 구동부; 및 상기 영상표시구간에 상기 복수의 센싱배선을 서로 전기적으로 연결하는 편차 보상부를 포함한다.

상기 복수의 센싱배선은, 길이가 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

상기 편차 보상부는, 상기 액정패널의 일 측단에 구비되고, 소스 및 드레인에 각각 이웃한 센싱배선이 서로 연결되는 복수의 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 트랜지스터는, 별도의 IC로 구현되어 상기 액정패널상에 본딩되거나, 또는 박막트랜지스터 형태로 상기 액정패널상에 내장되는 것을 특징으로 한다.

상기 공통전압은, 상기 터치센싱구간에서는 일정주파수로 교번하는 교류파형이고, 상기 영상표시구간에서는 일정한 전위가 유지되는 직류파형인 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 트랜지스터는, 상기 터치센싱구간에서 턴-오프 상태이고, 상기 영상표시구간에서는 턴-온 상태로 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 구동부의 채널은 상기 센싱배선보다 개수가 적고, 상기 채널을 상기 센싱배선과 교번으로 연결하는 먹스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 인 셀 터치 액정표시장치의 각 공통전극 블록들과 연결되는 센싱배선의 길이를 동일하게 형성하고, 센셍배선들을 서로 전기적으로 연결하는 복수의 박막트랜지스터를 포함하는 편차 보상부를 구비함으로서 배선저항에 의한 블록간 공통전압의 전위차를 최소화하여 블록 딤과 같은 화질저하 불량을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 인-셀 터치 액정표시장치에서 표시패널의 구조를 개략적으로 타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 액정표시장치에서 공통전극 블록 및 이와 연결되는 센싱배선의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 구조에 따른 터치 센싱방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 편차 보상부 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 구동시 신호 파형을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 구동회로를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는 영상을 표시하고 사용자의 터치를 감지하는 액정패널(100)과, 타이밍 신호를 통해 각 구동회로의 제어를 위한 제어신호를 생성하는 타이밍 제어부(110)와, 제어신호에 대응하여 액정패널(100)을 구동하는 게이트 및 데이터 구동부(120, 130)와, 액정패널(100)에 구비된 센싱수단을 제어하는 센싱 구동부(140)와, 센싱 구동부(140)와 센싱배선(SL)을 연결하는 먹스부(150)와, 센싱배선(SL)간 전압편차를 보상하는 편차 보상부(160)를 포함한다.

특히, 본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는 센싱수단으로서 액정패널(100)의 전면에 형성되는 공통전극을 이용한다. 이러한 공통전극은 블록단위로 분할되어 형성되고, 그 공통전극 블록(BLK)들에 인가되는 공통전압이 영상표시구간(display period)과 터치센싱구간(touch sensing period)으로 나누어 서로 다른 파형으로 공급됨으로서 터치 센서의 역할을 하게 된다.

액정패널(100)은 투명기판 상에 다수의 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL) 매트릭스 형태로 교차 형성되고, 그 교차지점에 다수의 화소(px)영역이 정의된다. 각 화소(px)영역에는 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 박막트랜지스터의 일 전극은 액정층을 사이에 두고 공통전극과 액정캐패시터를 이루는 화소전극과 연결된다.

이에 따라, 각 화소(px)들은 박막트랜지스터가 턴-온되어 데이터 신호가 화소전극에 인가되고 공통전극에 인가되는 공통전압과의 전계에 의해 액정층의 광 투과율이 변화하여 영상을 표시하게 된다.

상세하게는, 각 화소영역의 박막트랜지스터는 게이트 배선(GL)으로부터의 고전위의 게이트 구동신호가 인가되면 턴-온되며, 데이터배선(DL)으로부터 인가되는 데이터 신호를 액정캐패시터에 전달한다. 또한, 박막트랜지스터는 게이트배선(GL)으로부터 저전위의 게이트 구동신호가 인가되는 경우 턴-오프되어 액정캐패시터에 충전된 전압이 한 프레임 동안 유지되게 한다.

액정캐패시터는 충전된 전압이 다음 프레임까지 그 전위가 안정적으로 유지되게 하기 위한 스토리지 캐패시터와 더 연결될 수 있다.

또한, 액정패널(100)상에는 복수개가 일 방향으로 나란이 형성되며 공통전극 블록(BLK)과 전기적으로 연결되어 공통전압(Vcom)을 공급하고, 사용자에 의한 터치발생시 그에 따른 공통전극 블록(BLK)의 캐패시턴스 변화를 센싱 구동부(140)에 전달하는 센싱배선(SL)이 형성된다. 공통전극 블록들(BLK)은 서로 전기적으로 절연되어 있고, 그 위치는 미리 정해져 있으므로, 터치에 의해 공통전극 블록(BLK) 중 캐패시턴스가 변화한 블록들에 의한 신호를 일방향으로만 형성된 센싱 배선(SL)으로 전달받아도 그 터치된 위치를 판단할 수 있다. 이에 따라, X-Y 평면상에서의 사용자의 터치 위치를 검출할 수 있게 된다.

이러한 센싱 배선(SL)은 모두 동일한 길이 및 폭으로 형성되어 동일한 배선저항값을 가지며, 일 지점에서 공통전극 블록(BLK)과 콘택홀을 통해 전기적으로 연결된다.

타이밍 제어부(110)는 외부시스템(미도시)로부터 인가되는 영상데이터와, 클록신호, 수평 및 수직 동기신호등의 타이밍신호를 인가받아, 각 구동부를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS), 데이터 제어신호(DCS) 및 센싱 제어신호(SCS) 등을 생성한다. 특히, 본 발명의 타이밍 제어부(110)는 영상표시구간 및 터치센싱구간에 따라 편차 보상부(160)을 적절하게 제어함으로서 공통전극 블록간 전압편차를 최소화하게 된다.

한편, 도시되어 있지는 않지만, 타이밍 제어부(110)가 외부 시스템으로부터 수신하는 신호로는, 화면의 한 수평라인을 표시하는 데 걸리는 시간을 정의하는 수평동기신호(Hsync), 한 프레임의 화면을 표시하는 데 걸리는 시간을 정의하는 수직동기신호(Vsync) 및 액정패널(100)의 화소전극에 화소전압을 공급하는 기간을 정의하는 데이터인에이블신호(DE)등을 포함할 수 있다.

타이밍 제어부(110)가 외부시스템(미도시)으로부터 상기의 타이밍 신호들을 오류없이 고속으로 수신하기 위해, 서로간 소정의 인터페이스를 통해 연결되며, 널리 이용되는 인터페이스로는 LVDS(Low Voltage Differential Signal)방식 또는 TTL(Transistor-Transistor Logic) 방식 등이 있다.

게이트 구동부(120)는 게이트 배선(GL)을 통해 액정패널(100)과 연결되는 복수의 스테이지로 이루어지는 쉬프트 레지스터로서, 액정패널(100)의 일 기판에 형성되는 복수의 박막트랜지스터로 구성될 수 있다. 게이트 구동부(120)는 타이밍 제어부(110)로부터 게이트 제어신호(GCS)에 대응하여 하나의 게이트배선(GL) 단위씩 순차적으로 고전위의 게이트 구동신호를 출력하게 된다.

고전위의 게이트 구동신호는 화소(px)영역에 구비된 박막트랜지스터를 턴-온(turn-on)하며, 이에 동기하여 데이터 구동부(130)로부터 공급되는 아날로그 파형의 데이터 신호가 각 박막트랜지스터에 접속된 액정캐패시터로 인가되게 된다. 여기서, 고전위의 게이트 구동신호는 1 수평기간(1H)씩 중첩없이 출력되거나 또는, 화소(px)의 충전시간을 보다 확보하기 위해 2 수평기간(2H)이상으로 일부구간이 서로 중첩되도록 출력될 수 있다.

이러한 게이트 구동부(120)를 구동하기 위한 게이트 제어신호(GCS)로는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클록(Gate Shift Clock) 및 게이트 출력 인에이블 신호(Source Output Enable)등이 있다.

데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(110)로부터 데이터 제어신호(DCS)와, 디지털형태의 영상데이터(RGB)를 순차적으로 수신하고, 기준전압을 참조하여 영상 데이터(RGB)를 아날로그 형태의 데이터 신호로 변환한다. 데이터 신호는 하나의 수평선상의 화소(PX)들에 대응되도록 래치되어 게이트 구동신호에 동기하여 모든 데이터배선(DL)을 통해 동시에 액정패널(100)에 입력된다.

이러한 데이터 구동부(130)를 구동하기 위한 데이터 제어신호(DCS)로는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock) 및 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable), 극성반전신호(POL, polarity)등이 있다.

센싱 구동부(140)는 타이밍 제어부(110)로부터 수신한 센싱 제어신호(SCS)에 대응하여 액정패널(100)에 대한 터치 유무를 검출하고, 액정패널(100)상에서 그 터치된 좌표를 구하는 기능을 수행한다.

특히, 센싱 구동부(140)는 터치센싱구간과 영상표시구간에서 각각 일정주파수로 교번하는 교류파형의 공통전압과, 일정한 전위가 유지되는 직류파형의 공통전압을 공급한다. 즉, 센싱 구동부(140)는 터치센싱구간에서는 사용자의 터치에 의한 공통전극 블록(BLK)의 커패시턴스 변화를 민감하게 센싱하기 위해, 공통전압을 주기가 짧은 교류파형으로 인가함으로서 터치 유무를 검출하게 되고, 영상표시구간에서는 액정패널(100) 전면에 걸쳐 공통전압을 직류파형으로 고정하여 계조에 대응하는 전위를 갖는 화소전극에 대응하여 영상을 표시하도록 한다.

따라서, 센싱 구동부(140)는 모든 공통전극 블록(BLK)에 대하여 일대일로 연결된 모든 센싱배선(SL)과 연결될 수 있도록 동일한 개수의 채널을 구비하여야 하나, 채널의 개수가 증가될수록 센싱 구동부(140)의 구조가 복잡해지고, 베젤(bezel)부의 폭이 증가되는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 센싱 구동부(140)와 센싱배선(SL)을 중간에서 연결해주는 먹스부(150)를 구비하여 채널의 개수를 줄이는 것이 바람직하다.

먹스부(150)는 전술한 바와 같이, 센싱 구동부(140)의 채널(CH)수를 감소하기 위한 것으로, 복수의 멀티플렉서(multiplexer) 회로로 구성되며, 센싱배선(SL)과 센싱 구동부(140) 사이에 연결되어 액정패널의 구동시, 각 채널(CH)이 할당된 모든 센싱배선(SL)에 적어도 한번씩 전기적으로 연결되도록 한다. 각 채널(CH)은 하나가 적어도 두 개 이상의 센싱배선(SL)과 연결될 수 있으며, 먹스부(150)는 1:2, 1:4 또는 1:18 등의 다양한 조합비로 채널(CH)과 센싱배선(SL)을 연결할 수 있다.

한편, 상기 센싱 구동부(140) 및 먹스부(150)는 박막트랜지스터 형태로 액정패널(100)의 외측에 박막트랜지스터 형태로 내장되거나, 또는 별도의 구동IC 형태로 액정패널(100)에 본딩될 수 있다.

편차 보상부(160)는 액정패널(100)상에서 센싱 구동부(140)와 반대측으로 형성되어 센싱배선(SL)의 일 끝단에 연결되고, 타이밍 제어부(110)로부터 편차 제어신호(VB)에 대응하여 센싱배선(SL)의 배선저항에 따른 편차를 보상하는 기능을 수행한다.

이를 위해, 복수의 센싱배선(SL)은 모두 동일한 폭 및 길이를 갖도록 형성되며, 편차 보상부(160)는 이웃한 두 센싱배선(SL)을 서로 연결하는 복수의 트랜지스터를 포함한다.

즉, 편차 보상부(160)는 액정패널(100)의 일 측단에 구비되고, 소스 및 드레인에 각각 이웃한 센싱배선(SL)이 서로 연결되는 복수의 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 별도의 IC로 구현되어 액정패널(100)상에 본딩되거나, 또는 박막트랜지스터 형태로 상기 액정패널(100)상에 내장되는 형태일 수 있다.

이러한 편차 보상부(160)는 편차 제어신호(VB)에 대응하여 액정표시장치의 터치센싱 구간에서는 오프 상태(off state)를 유지하여 공통전극 블록(BLK)들이 서로 절연되어 구동되도록 하고, 영상표시구간에서는 온 상태(on state)로 전환하여 모든 공통전극 블록(BLK)이 동일한 전위로 구동되도록 제어하게 된다.

이러한 구조에 따라, 본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는 편차 보상부를 통해 영상표시구간에서는 서로 절연된 공통전극 블록들을 전기적으로 연결하여 동일한 전위가 인가되도록 함으로서 블록 딤(block dim)과 같은 화질저하 문제를 효과적으로 개선할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 터치센싱 구간에서 터치 검출방법을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 구조에 따른 터치 센싱방법을 나타낸 도면이다. 도 4에서는 각 금속층(ex. 게이트 배선, 화소전극, 공통전극 등) 사이에 형성되는 절연층 및 기타 주요하지 않은 구성요소는 생략되어 있다.

본 발명의 액정표시장치의 액정패널(100)은 하부기판(101)상에 게이트 배선(GL)이 형성되고, 게이트 배선(GL)의 상부로 화소전극이 (102)이 형성된다. 도면에서는 박막트랜지스터(미도시)와, 게이트 배선(GL)과 직교하는 방향으로 형성되며 화소전극과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 생략되어 있다.

또한, 화소전극 상부로 공통전극이 블록 단위로 분할된 공통전극 블록(BLK) 이 형성되고, 그 상부로 액정층(103)이 배치된다.

액정층(103)의 상부로는 하부기판(101)과 대향하는 상부기판(107)이 소정거리 이격되어 합착되며, 상부기판(107)에는 컬러필터(105)가 형성된다. 상부기판(107)의 상부로는 편광판(109)이 부착되어 있다.

이러한 구조에 따라, 본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는 액정패널(100)내에 공통전극 블록(BLK)과 게이트 배선(GL)간의 캐패시턴스(Cg), 공통전극 블록(BLK)과 화소전극(102)간의 캐패시턴스(Cd), 그리고 이웃한 공통전극 블록(BLK)간에 캐패시턴스(Cts)가 존재하게 되며, 사용자에 의한 터치 발생시 전술한 캐패시턴스 성분과 더불어 공통전극 블록(BLK)과 손가락(FINGER)간의 캐패시턴스(Cf)가 더 발생하게 된다.

따라서, 교류파형의 공통전압(Vcom)이 인가되면, Cg+Cd+Cts+Cf의 캐패시턴스에 따른 신호변화를 감지하여 터치 유무 및 그 발생위치를 검출할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 편차 보상부의 구조를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 편차 보상부 일 예를 나타낸 도면이다. 도면에서는 10개의 공통전극 블록의 연결구조를 예시하고 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 편차보상부(160)는, 복수의 박막트랜지스터(Tr)로 구성되며, 각 박막트랜지스터(Tr)는 액정패널 상에 화소의 화소전극과 대향하여 형성되는 복수의 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)과 센싱배선(S1 ~ S10)을 통해 전기적으로 연결된다.

예시된 도 5에서는 수직방향으로 5 개의 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK5, BLK6 ~ BLK10)이 나란히 배치되어 있으며 서로 절연되도록 패터닝되며, 각 센싱배선(S1 ~ S10)은 콘택홀(h)을 통해 하나씩 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)과 전기적으로 연결된다. 즉, 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)과 센싱배선(S1 ~ S10)은 액정패널상에서 서로 다른 층에 형성된다.

또한, 센싱배선(S1 ~ S10)은 일방향으로 서로 나란히 배치되며, 그 길이와 폭이 동일하게 형성되어 각 배선별 저항값은 서로 동일한 값을 갖게 된다. 따라서, 각 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)과 어느 지점에서 연결된다 하더라도 그 저항값은 동일하다. 그리고, 센싱배선(S1 ~ S10)의 끝단은 편차 구동부(160)와 연결되어 있으며, 도시되어 있지는 않지만 타 끝단은 먹스 구동부(미도시)와 연결되어 있어 센싱 구동부(미도시)로부터 인가되는 공통전압(Vcom)을 전달하게 된다.

이러한 구조에서, 편차구동부(160)를 이루는 각 트랜지스터(Tr)의 소스 및 드레인은 이웃한 센싱배선(S1 ~ S10)들을 서로 연결하게 된다. 즉, 제1 센싱배선(S1)과 제2 센싱배선(S2)이 하나의 트랜지스터(Tr)와 연결되고, 제2 센싱배선(S2)은 다른 트랜지스터(Tr)를 통해 제3 센싱배선(S3)과 연결된다. 예시하지 않는 다른 센싱배선(S4 ~ S10)들도 동일한 방식으로 트랜지스터(Tr)들과 연결된다.

또한, 각 트랜지스터(Tr)들의 게이트는 타이밍 제어부(미도시)과 연결되어 편차 제어신호(VB)에 따라 턴-온/턴-오프 된다. 특히, 편차 제어신호(VB)는 영상표시구간에서 고전위로 출력되고, 터치센싱구간에서 저전위로 출력되는 신호로서, 따라서 편차 보상부(160)의 각 트랜지스터(Tr)들은 영상표시구간에서 모두 턴 온되어 모든 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)을 전기적으로 연결하게 되어 액정패널의 모든 화소영역에서 동일한 공통전압(Vcom)을 통해 안정적으로 영상을 표시하게 되며, 터치센싱구간에서는 각 공통전극 블록(BLK1 ~ BLK10)사이를 절연함으로서 센싱구동부가 블록별 터치위치를 검출할 수 있도록 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 구동방법을 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인 셀 터치 액정표시장치의 구동시 신호 파형을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 1 프레임 기간(1 frame)동안 영상표시구간(display period) 및 터치센싱구간(touch sensing period)로 나누어 구동하게 된다. 통상적으로 1 프레임은 16.7ms 로 설정되므로 각 구간은 8.35ms 로 구동하게 된다.

먼저, 영상표시구간에서는 화소의 화소전극에 데이터 전압(Vdata)을 인가하여 공통전압(Vcom)과의 전압 차에 따라 액정층의 광 투과율을 조절하여 영상의 계조를 구현하게 된다. 이때, 공통전압(Vcom)은 일정한 전위의 직류전압이다.

또한, 영상표시구간에서는 타이밍 제어부가 편차 구동부에 고전위의 편차 제어신호(VB)을 인가하여 각 공통전극 블록을 서로 전기적으로 연결하게 되며, 모든 공통전극 블록은 동일한 전위를 갖게 된다.

그리고, 터치센싱구간에서는 각 화소에 데이터 전압(Vdata)은 공급되지 않으며, 교류파형의 공통전압(Vcom)을 공통전극 블록에 인가하여 추가되는 캐패시턴스(cf)를 감지하여 사용자의 터치 위치를 검출하게 된다. 이때, 공통전압(Vcom)은 소정 주기를 갖는 교류파형이다.

또한, 터치센싱구간에서는 타이밍 제어부가 편차 구동부에 저전위의 편차 제어신호(VB)을 인가하여 각 공통전극 블록은 서로 절연상태가 되어 각각 터치센서로 구동하게 된다.

따라서, 본 발명의 인 셀 터치 액정표시장치는, 영상표시구간에서 서로 절연된 공통전극 블록들이 전기적으로 연결되어 동일한 전위가 인가됨에 따라, 블록 딤(block dim)이 최소화된다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 액정패널 110 : 타이밍 제어부
120 : 게이트 구동부 130 : 데이터 구동부
140 : 센싱 구동부 150 : 먹스부
160 : 편차보상부 PX : 화소
Blk : 공통전극 블록 GL : 게이트 배선
DL : 데이터 배선 SL : 센싱배선
CH : 채널

Claims

복수의 신호배선이 교차 형성되어 화소를 구비하고, 상기 화소와 대응되는 복수의 공통전극 블록 및 상기 복수의 공통전극 블록과 연결되는 복수의 센싱배선이 일 방향으로만 나란하게 형성되는 액정패널;
상기 신호배선에 게이트 구동신호 및 데이터 신호를 인가하는 게이트 및 데이터 구동부;
영상표시구간 및 터치센싱구간에 대응하여 상기 센싱배선을 통해 서로 다른 파형의 공통전압을 인가하는 센싱 구동부; 및
상기 영상표시구간에 상기 복수의 센싱배선을 서로 전기적으로 연결하는 편차 보상부를 포함하고,
상기 편차 보상부는,
상기 액정패널의 일 측단에 구비되고, 소스 및 드레인에 각각 이웃한 센싱배선이 서로 연결되는 복수의 트랜지스터를 포함하고,
상기 공통전압은,
상기 터치센싱구간에서는 일정주파수로 교번하는 교류파형이고,
상기 복수의 신호배선은 적어도 제 1 센싱배선(S1), 제2 센싱배선(S2) 및 제 3센싱배선(S3)를 포함하며,
상기 편차 보상부의 복수의 트랜지스터는 적어도 제 1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 및 제 3트랜지스터를 포함하며,
상기 제 1 센싱배선의 일 측단은 상기 제 1 트랜지스터의 제 1전극과 연결되고,
상기 제 2 센싱배선의 일 측단은 상기 제 2 트랜지스터의 제 1전극 및 상기 제 1트랜지스터의 제 2전극과 연결되고,
상기 제 2 센싱배선의 일 측단은 상기 제 3 트랜지스터의 제 1전극 및 상기 제 2트랜지스터의 제 2전극과 연결되는 인 셀 터치 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 센싱배선은, 길이가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 액정표시장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터는,
별도의 IC로 구현되어 상기 액정패널상에 본딩되거나, 또는 박막트랜지스터 형태로 상기 액정패널상에 내장되는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 액정표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 공통전압은,
상기 영상표시구간에서는 일정한 전위가 유지되는 직류파형인 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 트랜지스터는,
상기 터치센싱구간에서 턴-오프 상태이고, 상기 영상표시구간에서는 턴-온 상태로 구동하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 구동부의 채널은 상기 센싱배선보다 개수가 적고,
상기 채널을 상기 센싱배선과 교번으로 연결하는 먹스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인 셀 터치 액정표시장치.
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