KR20150070664A - 터치스크린 일체형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, m개의 구동 전극들과 m개의 배선들을 포함하는 표시영역 및 더미 전극들을 포함하는 비표시 영역으로 구분되어 있는 패널; 상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 공통 전압 또는 터치 스캔 신호를 인가하는 디스플레이 드라이버 IC; 및 상기 터치 스캔 신호를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 인가하는 터치 IC를 포함하고, 상기 m개의 구동 전극들은 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 제1 구동 전극들과 상기 제2 구동 전극들은 크기가 다른 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치에 관한 것이다.

Description

터치스크린 일체형 표시장치 {DISPLAY DEVICE WITH INTEGRATED TOUCH SCREEN}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 터치스크린 일체형 표시장치에 관한 것이다.
터치스크린은 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계발광 표시장치(Electroluminescence Device, EL), 전기영동 표시장치 등과 같은 화상표시장치에 설치되어 사용자가 화상표시장치를 보면서 터치스크린 내의 터치 센서를 가압하여(누르거나 터치하여) 미리 정해진 정보를 입력하는 입력장치의 한 종류이다.
상술한 표시장치 등에 사용되는 터치스크린은 그 구조에 따라 터치스크린 부착형(add-on type) 표시장치, 터치스크린 상판형(on-cell type) 표시장치 및 터치스크린 일체형(in-cell type) 표시장치로 나눌 수 있다. 터치스크린 부착형 표시장치는 표시장치와 터치스크린을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치스크린을 부착하는 방식이다. 터치 스크린 상판형 표시장치는 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 터치스크린 일체형 표시장치는 표시장치 내부에 터치스크린을 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.
그러나, 터치스크린 부착형 표시장치는 표시장치 위에 완성된 터치스크린이 올라가 장착되는 구조로 두께가 두껍고, 표시장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 터치스크린 상판형 표시장치는 표시장치의 상면에 별도의 터치스크린이 형성된 구조로서, 부착형 보다 두께를 줄일 수 있지만, 여전히 터치스크린을 구성하는 구동 전극과 센싱 전극 및 이들을 절연시키기 위한 절연층 때문에 전체 두께가 증가하고 공정수가 증가하여 제조가격이 증가하는 문제점이 있었다.
이에 반해, 터치스크린 일체형 표시장치는 내구성 향상과 박형화가 가능하다는 점에서 부착형과 상판형에 의해 발생하는 문제점들을 해결할 수 있는 장점이 있다. 이러한 터치스크린 일체형 표시장치는 광 방식의 터치스크린 일체형 표시장치 및 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치로 구분될 수 있으며, 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치는 자기 정전용량 방식(self capacitance type)과 상호 정전용량 방식(mutual capacitance type)으로 세분화 될 수 있다.
여기서, 상호 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치는 공통 전극을 분할하고, 이를 구동 전극과 센싱 전극으로 나누어 구동 전극과 센싱 전극 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 형성되도록 함으로써 사용자의 터치 시 발생하는 상호 정전용량의 변화량을 측정하여 터치를 인식하는 방법으로 동작하고, 자기 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치는 공통 전극을 분할하고, 이를 직접 터치 전극으로 활용하여 터치 전극과 사용자의 입력 사이에 정전용량이 형성되도록 함으로써 사용자의 터치 시 발생하는 정전용량의 변화량을 측정하여 터치를 인식하는 방법으로 동작한다.
상술한 자기 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치의 구성에 대해 도 1을 통해 상세히 알아보기로 한다.
도 1은 일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이, m개의 구동 전극(13) 및 m개의 배선(14)들을 포함하며 표시 영역(11) 및 비표시 영역(12)으로 구분되어 있는 패널(10), m개의 구동 전극(13)들로 m개의 배선(14)들을 통해 공통 전압 또는 터치 스캔 신호를 인가하는 디스플레이 드라이버 IC(20), 및 터치 스캔 신호를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC로 전달하고 전달된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 인가 받아 사용자의 터치 입력 위치를 감지하는 터치 IC(30)를 포함하고 있다. 여기서, m개의 구동 전극(13)들은 표시 영역(11)의 내부에만 형성되어 있다.
일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린에서는 사용자의 터치 입력과 전극들이 접촉되는 면적에 따라 터치 감도가 달라지며, 다시 말해, 터치 입력과 구동 전극들이 접촉되는 면적과 터치 감도는 비례한다고 볼 수 있다.
이런 이유로, 최외곽 표시 영역(11) 내측에 터치 입력이 존재하는 경우보다 표시 영역(11) 최외곽 표시 영역에 터치 입력이 존재하는 경우에는 터치 감도가 떨어지게 된다.
왜냐하면, 일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린에서는 터치 입력 위치를 감지하기 위해 사용자의 터치 입력과 전극간에 발생한 신호(정전용량의 변화)를 알고리즘으로 연산하여 터치 입력 위치를 감지하게 되는데, 터치 입력된 부분과 전극들이 접촉되는 면적이 크면 클수록 발생되는 신호(정전용량의 변화)가 많아지며, 이에 따라 더 많은 신호를 활용하여 터치 입력 위치 감지를 위한 알고리즘 연산을 할 수 있으므로 더 높은 터치 감도를 얻을 수 있다.
그러나, 표시 영역(11)의 최외곽 표시 영역에 터치 입력이 존재한다면, 비표시 영역에도 최외곽 표시 영역에 존재하는 터치 입력과 공통된 터치 입력이 존재할 수 있다. 예를 들어, 단일 터치 입력이 표시 영역과 비표시 영역의 경계부를 터치하는 경우이다.
이런 경우, 비표시 영역에는 터치 입력에 따른 신호를 발생시킬 전극이 형성되어 있지 않아, 터치 입력에 대한 신호를 발생시키지 못하므로 알고리즘 연산에 활용할 신호가 부족하게 되어, 최외곽 표시 영역(11)의 내측에 터치 입력이 존재하는 경우보다 표시 영역의 최외곽 표시 영역에 터치 입력이 존재하는 경우에 터치 감도가 떨어지게 된다.
그렇기 때문에, 상술한 일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린의 최외곽 표시 영역에서 발생되는 터치 감도 저하에 관한 문제점에 대한 해결방안의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터치스크린 일체형 표시장치에서 전극을 비표시 영역에도 형성하여 표시영역의 최외곽 표시 영역의 터치 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 m개의 구동 전극들과 m개의 배선들을 포함하는 표시영역 및 더미 전극들을 포함하는 비표시 영역으로 구분되어 있는 패널; 상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 공통 전압 또는 터치 스캔 신호를 인가하는 디스플레이 드라이버 IC; 및 상기 터치 스캔 신호를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 인가하는 터치 IC를 포함하고, 상기 m개의 구동 전극들은 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 제1 구동 전극들과 상기 제2 구동 전극들은 크기가 다른 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 m개의 구동 전극들과 m개의 배선들을 포함하는 표시영역 및 더미 전극들을 포함하는 비표시 영역으로 구분되어 있는 패널; 및 상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 터치 스캔 신호를 인가하고, 상기 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 상기 m개의 구동 전극들로부터 수신하여 상기 패널 내의 터치 입력 위치를 감지하는 터치 IC를 포함하고, 상기 m개의 구동 전극들은 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 제1 구동 전극들과 상기 제2 구동 전극들은 크기가 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 터치스크린 일체형 표시장치에서 전극을 비표시 영역에도 형성하여 표시 영역의 최외곽 표시 영역의 터치 성능을 향상 시킬수 있다.
도 1은 일반적인 자기 정전용량 방식의 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면;
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면; 및
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
한편, 이하에서는 설명의 편의상 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치 스크린 일체형 표시장치를 액정표시장치로 일 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 전계방출 표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널, 전계발광 표시장치, 전기영동 표시장치, 유기발광 다이오드 등 다양한 표시장치에 적용될 수 있다. 또한, 액정표시장치의 일반적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 패널(100), 디스플레이 드라이버 IC(200) 및 터치 IC(300)를 포함한다.
먼저, 패널(100)은 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)으로 구분되어 있으며, 여기서, 표시 영역(110)에는 터치스크린(미도시)이 내장되어 있고 비표시 영역(120)에는 디스플레이 드라이버 IC(200)가 내장되어 있다.
여기서, 터치 스크린은 사용자의 터치 위치를 감지하는 기능을 수행하는 것으로서, 특히, 본 발명에 적용되는 터치스크린은 공통 전극을 분할하고, 이를 직접 터치 전극으로 활용하여 터치 전극과 사용자의 입력 사이에 정전용량이 형성되도록 함으로써 사용자의 터치 입력 시 발생하는 정전용량의 변화량을 측정하여 터치를 인식하는 방법으로 동작하는 자기 정전용량 방식의 터치스크린이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 패널(100)의 하부 기판에는 다수의 게이트 라인, 게이트 라인과 교차되는 다수의 데이터 라인, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터 라인과 게이트 라인의 교차 구조에 의해 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다.
상술한 패널(100)은 표시 영역에 m개의 구동 전극(111,112)들과 m개의 배선 (도1 참조)들을 포함하고 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서 m개의 배선들은 도면에 표시하지 않았으나, 도 1에 형성되어 있는 m개의 구동 전극(13) 및 m개의 배선(14)들을 통해 이해할 수 있을 것이다.
여기서, m개의 구동 전극(111,112)들은 디스플레이 구동 기간 동안 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀 전극과 함께 액정을 구동하는 공통 전극으로 동작하며, 터치 구동 기간 동안 터치 IC(300)로부터 인가되는 터치 스캔 신호에 의해 터치 위치를 감지하는 터치 전극으로 동작하게 된다.
그리고, m개의 구동 전극들은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 표시 영역과 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극(111)들과 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들로 구분되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 m개의 구동 전극들 중 제1 구동 전극(111)들과 상기 제2 구동 전극(112)들은 크기가 다른 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 제1 구동 전극(111)들의 크기는 도 2에 도시된 바와 같이 제2 구동 전극(112)들의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
또 다른 실시예로 제1 구동 전극(111)들의 크기는 도 3에 도시된 바와 같이제2 구동 전극(112)들의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 구동 전극(112)들의 크기는 최외곽 표시 영역 방향으로 확장 형성될 수 있다.
또한, 패널(100)은 비표시 영역에 더미 전극(121)들을 포함하고 있으며, 특히 더미 전극은 표시 영역의 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 위치한다.
더미 전극(121)들은 터치 구동 기간 동안 m개의 구동 전극(111,112) 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들의 터치 감지 성능을 향상시키는 역할을 한다. 상술한, 더미 전극의 형상은 도 2 및 도 3에 도시된 형상에 국한되지 않으며, 바 형상으로 패널의 4개의 면을 둘러싸도록 형성될 수도 있고, 또한, 비표시 영역에서 표시영역의 4개의 코너를 감싸도록 한글 (ㄴ) 또는 알파벳 (L) 형상으로 형성될 수도 있다.
여기서, 표시 영역의 최외곽 표시 영역이란 패널(100)의 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 표시 영역을 말하며, 제2 구동 전극(112)이란 표시 영역(110)내에 형성되어 있는 전극 중 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 최외곽 표시 영역에 형성되는 전극을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 m개의 배선(도1 참조)들을 포함하고 있으며 m개의 배선들은 m개의 구동 전극(111,112)들 각각과 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결한다. 또한, 패널(100)은 적어도 하나의 보조 배선(미도시)을 포함하고 있으며 적어도 하나의 보조 배선은 적어도 하나의 더미 전극(121)과 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결한다. 하지만 일반적으로 보조 배선들은 더미 전극(121)들 각각과 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결한다.
예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, m개의 배선들은 m개의 구동 전극(111,112)들과 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결하여, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 출력된 공통 전압 및 터치 스캔 신호가 각각의 배선들을 통해 m개의 구동 전극(111)들로 인가되게 한다. 또한, 터치 스캔 신호에 따라 m개의 구동 전극(111)들로부터 수신된 터치 감지 신호를 디스플레이 드라이버 IC(200)로 전달한다.
또한, 보조 배선들은 더미 전극(121)들과 디스플레이 드라이버 IC(200)를 연결하여, 디스플레이 드라이버 IC(200)로부터 출력된 터치 스캔 신호가 각각의 보조 배선들을 통해 더미 전극(121)들로 인가되게 한다. 또한, 터치 스캔 신호에 따라 더미 전극(121)들로부터 수신된 터치 감지 신호를 디스플레이 드라이버 IC(200)로 전달한다.
뒤에서 설명되겠지만, 더미 전극들로부터 수신된 신호는 알고리즘 연산을 수행하여 터치 입력 좌표를 추출하는데 활용되고, 연산 후에는 터치 감지 신호가 상대적으로 적은 더미 전극 상의 터치 입력 좌표는 임의로 제거된다.
상술한 터치 스캔 신호는 터치 IC(300)에서 생성되어 디스플레이 드라이버 IC(200)를 거쳐 m개의 구동 전극 및 더미 전극들로 인가되는 신호이며, 터치 감지 신호는 터치 스캔 신호에 따라 사용자의 터치 입력과 m개의 구동 전극 또는 사용자의 터치 입력과 터치 입력과 더미 전극들 사이에 생성된 신호로써 디스플레이 드라이버 IC(200)를 거쳐 최종적으로는 터치 IC(300)로 전달되는 신호이다. 터치 스캔 신호 및 터치 감지 신호에 대해서는 후술되는 터치 IC(300)에 대한 설명에서 좀 더 상세히 알아보기로 한다.
다음으로, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 패널(100)의 구동모드에 따라 m개의 배선들을 통해 m개의 구동 전극(111,112)으로 공통 전압을 인가하거나 터치 스캔 신호를 인가한다. 또한, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 보조 배선들을 통해 더미 전극(121)들로 터치 스캔 신호를 인가한다.
다시 말해, 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드이면, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 m개의 구동 전극들로 m개의 배선들을 통해 공통 전압을 인가하여 패널이 디스플레이 구동을 하게 하고, 패널의 구동모드가 터치 구동모드이면, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 m개의 구동 전극들로 m개의 배선들을 통해 터치 스캔 신호를 인가하고, 더미 전극들로 보조 배선들을 통해 터치 스캔 신호를 인가하여 패널이 터치 구동을 하게 한다.
하지만, 디스플레이 드라이버 IC는 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드인 경우에 더미 전극들로 보조 배선을 통해 공통 전압을 인가할 수도 있다. 이때, 더미 전극들로 인가되는 공통 전압은 패널을 디스플레이 구동하는데 활용될 수도 있으며, 또는 다른 용도로 활용될 수도 있다.
상술한, 디스플레이 드라이버 IC(200)는 본 발명의 도면에 도시되지는 않았지만, 공통 전압 생성부, 동기신호 생성부 및 스위칭부를 포함하여 구성된다.
공통 전압 생성부는 공통 전압(Vcom)을 생성하여 스위칭부에 인가한다. 다시 말해, 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드이면, m개의 구동 전극들에 영상 출력을 위해 인가될 공통 전압을 생성하여 스위칭부에 인가한다.
동기신호 생성부는 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드를 지시하는 동기신호를 생성한다.
예를 들어, 디스플레이 구동모드 및 터치 구동모드에 따라 공통 전압 생성부에서 생성된 공통 전압(Vcom)이 스위칭부를 통해 m개의 구동 전극들로 인가되도록 하거나, 터치 IC에서 생성된 터치 스캔 신호가 m개의 구동 전극들로 인가되도록 지시하는 동기 신호를 생성한다. 여기서, 터치 IC에서 생성된 터치 스캔 신호는 동기신호에 따라 m개의 구동 전극 뿐만 아니라 더미 전극들로 인가될 수도 있다.
스위칭부는 동기신호에 따라 공통 전압 생성부와 m개의 구동 전극들이 연결되도록 하거나, 터치 IC와 m개의 구동 전극들이 연결되도록 한다. 또한, 스위칭부는 터치 IC와 더미 전극들이 연결되게 할 수도 있으나, 터치 IC와 더미 전극들은 다른 구성요소를 통해 연결될 수도 있다.
예를 들어, 동기신호 생성부의 동기 신호가 디스플레이 구동모드를 지시하는 동기 신호이면, 공통 전압 생성부와 m개의 구동 전극을 연결시키고, 동기 신호가 터치 구동모드를 지시하는 동기 신호이면, 터치 IC와 m개의 구동 전극 및 더미 전극들을 연결시킨다.
마지막으로, 터치 IC(300)는 터치 스캔 신호를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)을 통해 m개의 구동 전극(111,112)들에 터치 스캔 신호를 인가시킨 후, 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 패널(100) 내의 터치 입력 위치를 감지하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 IC(300)는 터치 감지를 위해 패널의 m개의 구동 전극에 공급될 터치 스캔 신호를 생성하는 터치 스캔 신호 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 터치 스캔 신호는 터치 구동 전압일 수 있으며, 상기 터치 구동 전압은 디스플레이 구동을 위해 패널의 m개의 구동 전극들에 인가되는 공통 전압보다 큰 값을 가질 수 있다. 이 경우, 터치 구동 전압은 공통 전압에 해당되는 전압을 로우 레벨의 전압으로 갖고, 그보다 큰 전압을 하이 레벨의 전압으로 가질 수 있다.
터치 스캔 신호 생성부는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내의 스위칭부(미도시)를 통해 m개의 구동 전극(111,112)들과 연결된다.
또한, 터치 IC(300)는 패널 내의 m개의 구동 전극(111)들로부터 터치 스캔 신호에 따라 사용자의 터치 입력과 구동 전극 사이에 발생한 정전용량의 변화를 감지하여 사용자에 의한 터치 입력 위치를 감지하는 기능을 수행하는 터치 감지부(미도시)를 포함할 수 있다. 감지된 정전용량의 변화, 즉 터치 감지 신호는 표시장치의 시스템부(미도시)로 전달되어 패널에서 발생되는 사용자의 터치 좌표가 패널의 표시 영역에 디스플레이 되게 한다.
터치 감지부는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내의 스위칭부를 통해 m개의 구동 전극(111)들과 연결된다.
그리고, 터치 IC(300)는 터치 스캔 신호를 생성하여 디스플레이 드라이버 IC(200)를 통해 더미 전극(121)들에 터치 스캔 신호를 인가시킨 후, 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 패널 내의 최외각 표시 영역에 형성되어 있는 제2 구동 전극(112)들의 터치 감지 성능을 향상시키는 기능을 수행한다. 이런 경우 터치 IC(300)내의 터치 스캔 신호 생성부 및 터치 감지부는 디스플레이 드라이버 IC(200) 내의 스위칭부(미도시)를 통해 더미 전극(121)들과 연결될 수 있다.
이하에서는, 앞에서 언급되었던 본 발명의 주요 구성 요소들 중 전극들에 대한 상세한 설명과 더불어, 일반적인 터치스크린의 최외곽 표시 영역에서 발생되는 터치 감도 저하에 관한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 핵심 사상에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 앞에서 언급한 바와 같이, 비표시 영역에 더미 전극(121)들을 포함하고 있으며, 특히 더미 전극은 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 위치한다.
여기서, 최외곽 표시 영역이란 패널(100)의 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 표시 영역을 말하며, 제2 구동 전극(112)이란 표시 영역(110)내에 형성되어 있는 전극 중 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접하여 형성되는 전극을 말한다.
이처럼, 표시 영역의 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 더미 전극을 형성함으로써, 사용자의 터치 입력이 최외곽 표시 영역에 있는 경우에도 터치 감도 및 터치 성능을 사용자의 터치 입력이 최외곽 표시 영역 내측에 있는 경우의 터치 감도 및 터치 성능 정도로 향상시킨다.
예를 들어, 사용자의 터치 입력이 최외곽 표시 영역에 있는 경우에 제2 구동 전극들과 인접한 비표시 영역에 더미 전극을 형성함으로써, 최외곽 표시 영역 뿐만 아니라 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있게 한다.
그리하여, 최외곽 표시 영역에 인접한 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있게 됨에 따라, 기존 비표시 영역에서 사용자의 터치 입력을 수신하지 못하던 경우에 비해 터치 감도 및 터치 성능이 향상시킬 수 있다.
왜냐하면, 터치 감지 신호는 사용자의 터치 입력과 전극간에 접촉되는 면적에 비례하므로, 최외곽 표시 영역에 인접한 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신한다면, 터치 감지 신호가 증가하게 되고, 이에 따라 터치 감도 및 성능이 증가되기 때문이다.
또한, 비표시 영역에도 더미 전극들을 형성함으로써, 터치 입력이 발생한 전극과 인접 전극끼리의 상호 정전용량이 증가함에 따라 터치 감지 신호가 증가하게 되므로, 터치 감도 및 터치 성능이 증가하는 추가적인 효과도 가져올 수 있다.
상술한 바와 같이, 최외곽 표시 영역에 형성된 구동 전극들에 터치 입력이 발생하는 경우에는, 비표시 영역에 형성된 인접한 더미 전극들에서 수신된 신호를 포함하여 알고리즘 연산을 수행한 후 터치 입력 좌표를 추출하고, 연산 후에는 터치 감지 신호가 상대적으로 낮은 비표시 영역 더미 전극 상의 좌표는 임의로 제거하여 패널의 표시 영역에 표시하게 된다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 일체형 표시장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 패널(100) 및 터치 IC(300)를 포함한다.
먼저, 패널(100)은 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)으로 구분되어 있으며, 여기서, 표시 영역(110)에는 터치스크린(미도시)이 내장되어 있다. 또한, 도 4 및 도 5에는 도시되지 않았지만 패널(100) 내의 비표시 영역(120)에 터치 IC(300)가 내장되어 있을 수 있다.
여기서, 터치 스크린은 사용자의 터치 위치를 감지하는 기능을 수행하는 것으로서, 특히, 본 발명에 적용되는 터치스크린은 공통 전극을 분할하고, 이를 직접 터치 전극으로 활용하여 터치 전극과 사용자의 입력 사이에 정전용량이 형성되도록 함으로써 사용자의 터치 시 발생하는 정전용량의 변화량을 측정하여 터치를 인식하는 방법으로 동작하는 자기 정전용량 방식의 터치스크린이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 두 장의 기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 패널(100)의 하부 기판에는 다수의 게이트 라인, 게이트 라인과 교차되는 다수의 데이터 라인, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터 라인과 게이트 라인의 교차 구조에 의해 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다.
상술한 패널(100)은 표시 영역에 m개의 구동 전극(111,112)들과 m개의 배선 (도1 참조)들을 포함하고 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서 m개의 배선들을 도면에 표시하지 않았으나, 도 1에 형성되어 있는 m개의 구동 전극(13) 및 m개의 배선(14)들을 통해 이해할 수 있을 것이다.
여기서, m개의 구동 전극(111,112)들은 디스플레이 구동 기간 동안 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀 전극과 함께 액정을 구동하는 공통 전극으로 동작하며, 터치 구동 기간 동안 터치 IC(300)로부터 인가되는 터치 스캔 신호에 의해 터치 위치를 감지하는 터치 전극으로 동작하게 된다.
그리고, m개의 구동 전극들은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 표시 영역과 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극(111)들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들로 구분되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 m개의 구동 전극들 중 제1 구동 전극(111)들과 상기 제2 구동 전극(112)들은 크기가 다른 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 제1 구동 전극(111)들의 크기는 도 4에 도시된 바와 같이 제2 구동 전극(112)들의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
또 다른 실시예로 제1 구동 전극(111)들의 크기는 도 5에 도시된 바와 같이제2 구동 전극(112)들의 크기보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 구동 전극(112)들의 크기는 최외곽 표시 영역 방향으로 확장 형성될 수 있다.
또한, 패널(100)은 비표시 영역에 더미 전극(121)들을 포함하고 있으며, 특히 더미 전극은 표시 영역의 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 위치한다.
더미 전극(121)들은 터치 구동 기간 동안 m개의 구동 전극(111,112) 중 표시 영역의 최외곽 표시 영역에 형성되어 있는 전극들의 터치 감지 성능을 향상시키는 역할을 한다.
여기서, 표시 영역의 최외곽 표시 영역이란 패널(100)의 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 표시 영역을 말하며, 제2 구동 전극(112)이란 표시 영역(110)내에 형성되어 있는 전극 중 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 최외곽 표시 영역에 형성되는 전극을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 m개의 배선(도 1 참조)들을 포함하고 있으며 m개의 배선(112)들은 m개의 구동 전극(111,112)들 각각과 터치 IC(300)를 연결한다. 또한, 패널(100)은 적어도 하나의 보조 배선(미도시)을 포함하고 있으며 적어도 하나의 보조 배선은 적어도 하나의 더미 전극(121)과 터치 IC(300)를 연결한다. 하지만 일반적으로 보조 배선(122)들은 더미 전극(121)들 각각과 터치 IC(300)를 연결한다.
예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, m개의 배선(112)들은 m개의 구동 전극(111,112)들과 터치 IC(300)를 연결하여, 터치 IC(300)로부터 출력된 터치 스캔 신호가 각각의 배선들을 통해 m개의 구동 전극(111,112)들로 인가되게 한다. 또한, 터치 스캔 신호에 따라 m개의 구동 전극(111,112)들로부터 수신된 터치 감지 신호를 터치 IC(300)로 전달한다.
또한, 보조 배선(미도시)들은 더미 전극(121)들과 터치 IC(300)를 연결하여, 터치 IC(300)로부터 출력된 터치 스캔 신호가 각각의 보조 배선(122)들을 통해 더미 전극(121)들로 인가되게 한다. 또한, 터치 스캔 신호에 따라 더미 전극(121)들로부터 수신된 터치 감지 신호를 터치 IC(300)로 전달한다.
뒤에서 설명되겠지만, 더미 전극들로부터 수신된 신호는 알고리즘 연산을 수행하여 터치 입력 좌표를 추출하는데 활용되고, 연산 후에는 터치 감지 신호가 상대적으로 적은 더미 전극 상의 터치 입력 좌표는 임의로 제거된다.
상술한 터치 스캔 신호는 터치 IC(300)에서 생성되어 m개의 구동 전극 및 더미 전극들로 인가되는 신호이며, 터치 감지 신호는 터치 스캔 신호에 따라 사용자의 터치 입력과 m개의 구동 전극 또는 사용자의 터치 입력과 터치 입력과 더미 전극들 사이에 생성된 신호로써 최종적으로는 터치 IC(300)로 전달되는 신호이다. 터치 스캔 신호 및 터치 감지 신호에 대해서는 후술되는 터치 IC(300)에 대한 설명에서 좀 더 상세히 알아보기로 한다.
다음으로, 터치 IC(300)는 m개의 배선(112)들을 통해 m개의 구동 전극(111,112)으로 터치 스캔 신호를 인가시킨 후, 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 패널(100) 내의 터치 입력 위치를 감지하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 IC(300)는 터치 감지를 위해 패널의 m개의 구동 전극에 공급될 터치 스캔 신호를 생성하는 터치 스캔 신호 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 터치 스캔 신호는 터치 구동 전압일 수 있으며, 상기 터치 구동 전압은 디스플레이 구동을 위해 패널의 m개의 구동 전극들에 인가되는 공통 전압보다 큰 값을 가질 수 있다. 이 경우, 터치 구동 전압은 공통 전압에 해당되는 전압을 로우 레벨의 전압으로 갖고, 그보다 큰 전압을 하이 레벨의 전압으로 가질 수 있다.
또한, 터치 IC(300)는 패널 내의 m개의 구동 전극(111)들로부터 터치 스캔 신호에 따라 사용자의 터치 입력과 전극 사이에 발생한 정전용량의 변화를 감지하여 사용자에 의한 터치 입력 위치를 감지하는 기능을 수행하는 터치 감지부(미도시)를 포함할 수 있다. 감지된 정전용량의 변화, 즉 터치 감지 신호는 표시장치의 시스템부(미도시)로 전달되어 패널에서 발생되는 사용자의 터치 좌표가 패널의 표시 영역에 디스플레이 되게 한다.
그리고, 터치 IC(300)는 터치 스캔 신호를 생성하여 더미 전극(121)들에 터치 스캔 신호를 인가시킨 후, 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 패널(100) 내의 최외각 표시 영역에 형성되어 있는 제2 구동 전극(112)들의 터치 감지 성능을 향상시키는 기능을 수행한다. 이런 경우 터치 IC(300)내의 터치 스캔 신호 생성부 및 터치 감지부는 멀티플렉서를 통해 더미 전극(121)들과 연결될 수 있다.
이하에서는, 앞에서 언급되었던 본 발명의 주요 구성 요소들 중 전극들에 대한 상세한 설명과 더불어, 일반적인 터치스크린의 표시 영역의 최외곽 표시 영역에서 발생되는 터치 감도 저하에 관한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 핵심 사상에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패널(100)은 앞에서 언급한 바와 같이, 비표시 영역에 더미 전극(121)들을 포함하고 있으며, 특히 더미 전극은 표시 영역의 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 위치한다.
여기서, 최외곽 표시 영역이란 패널(100)의 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접한 표시 영역을 말하며, 제2 구동 전극(112)이란 표시 영역(110) 내에 형성되어 있는 전극 중 표시 영역(110)과 비표시 영역(120)의 경계면에 인접하여 형성되는 전극을 말한다.
이처럼, 표시 영역의 m개의 구동 전극 중 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 더미 전극을 형성함으로써, 사용자의 터치 입력이 표시 영역의 최외곽 표시 영역에 있는 경우에도 터치 감도 및 터치 성능을 사용자의 터치 입력이 표시영역의 최외곽 표시 영역 내측에 있는 경우의 터치 감도 및 터치 성능 정도로 향상시킨다.
예를 들어, 사용자의 터치 입력이 표시 영역의 최외곽 표시 영역에 있는 경우에 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극(112)들과 인접한 비표시 영역에 더미 전극을 형성함으로써, 표시 영역의 최외곽 표시 영역 뿐만 아니라 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있게 한다.
그리하여, 최외곽 표시 영역에 인접한 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있게 됨에 따라, 기존 비표시 영역에서 사용자의 터치 입력을 수신하지 못하던 경우에 비해 터치 감도 및 터치 성능이 향상시킬 수 있다.
왜냐하면, 터치 감지 신호는 사용자의 터치 입력과 전극간에 접촉되는 면적에 비례하므로, 최외곽 표시 영역에 인접한 비표시 영역에서도 사용자의 터치 입력을 수신한다면, 터치 감지 신호가 증가하게 되고, 이에 따라 터치 감도 및 성능이 증가되기 때문이다.
또한, 비표시 영역에도 더미 전극들을 형성함으로써, 터치 입력이 발생한 전극과 인접 전극끼리의 상호 정전용량이 증가함에 따라 터치 감지 신호가 증가하게 되므로, 터치 감도 및 터치 성능이 증가하는 추가적인 효과도 가져올 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 영역의 최외곽 표시 영역에 형성된 구동 전극들에 터치 입력이 발생하는 경우에는, 비표시 영역에 형성된 인접한 더미 전극들에서 수신된 신호를 포함하여 알고리즘 연산을 수행한 후 터치 입력 좌표를 추출하고, 연산 후에는 터치 감지 신호가 상대적으로 낮은 비표시 영역 더미 전극 상의 좌표는 임의로 제거하여 패널의 표시 영역에 표시하게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 패널 110 : 표시 영역
111 : 제1 구동 전극 112 : 제2 구동 전극
120 : 비표시 영역 121 : 더미 전극
200 : 디스플레이 드라이버 IC 300 : 터치 IC

Claims (11)

  1. m개의 구동 전극들과 m개의 배선들을 포함하는 표시영역 및 더미 전극들을 포함하는 비표시 영역으로 구분되어 있는 패널;
    상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 공통 전압 또는 터치 스캔 신호를 인가하는 디스플레이 드라이버 IC; 및
    상기 터치 스캔 신호를 생성하여 상기 디스플레이 드라이버 IC로 인가하는 터치 IC를 포함하고,
    상기 m개의 구동 전극들은 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 제1 구동 전극들과 상기 제2 구동 전극들은 크기가 다른 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구동 전극들의 크기는 상기 제2 구동 전극들의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구동 전극들의 크기는 상기 제2 구동 전극들의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 구동 전극들의 크기는 상기 최외곽 표시 영역 방향으로 확장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디스플레이 드라이버 IC는 상기 패널의 구동모드가 디스플레이 구동모드이면 상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 상기 공통 전압을 인가하고, 상기 패널의 구동모드가 터치 구동모드이면 상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 상기 터치 스캔 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 터치 스캔 신호를 생성하는 터치 스캔 신호 생성부; 및
    상기 m개의 구동 전극들로부터 상기 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 상기 패널 내의 터치 입력 위치를 감지하는 터치 감지부를 포함하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  7. m개의 구동 전극들과 m개의 배선들을 포함하는 표시영역 및 더미 전극들을 포함하는 비표시 영역으로 구분되어 있는 패널; 및
    상기 m개의 구동 전극들로 상기 m개의 배선들을 통해 터치 스캔 신호를 인가하고, 상기 인가된 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 상기 m개의 구동 전극들로부터 수신하여 상기 패널 내의 터치 입력 위치를 감지하는 터치 IC를 포함하고,
    상기 m개의 구동 전극들은 상기 표시 영역과 상기 비표시 영역이 인접하는 최외곽 표시 영역 내측에 위치하는 제1 구동 전극들과 상기 최외곽 표시 영역에 위치하는 제2 구동 전극들을 포함하고, 상기 제1 구동 전극들과 상기 제2 구동 전극들은 크기가 다른 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 구동 전극들의 크기는 상기 제2 구동 전극들의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 구동 전극들의 크기는 상기 제2 구동 전극들의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 구동 전극들의 크기는 상기 최외곽 표시 영역 방향으로 확장 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린 일체형 표시장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 터치 IC는,
    상기 터치 스캔 신호를 생성하는 터치 스캔 신호 생성부; 및
    상기 m개의 구동 전극들로부터 상기 터치 스캔 신호에 따른 터치 감지 신호를 수신하여 상기 패널 내의 터치 입력 위치를 감지하는 터치 감지부를 포함하는 터치스크린 일체형 표시장치.
KR1020130157136A 2013-12-17 2013-12-17 터치스크린 일체형 표시장치 KR101733728B1 (ko)

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