KR20160093750A - 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치는 하나의 드라이버 칩을 이용하여 터치 인식 및 지문 센서를 통한 지문 인식을 구현할 수 있도록 함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치{TOUCH SCREEN DISPLAY DEVICE INCLUDING FINGERPRINT SENSOR}

본 발명은 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치에 관한 발명이다.

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 표시장치에 사용되는 터치스크린은 그 구조에 따라 부착형(add-on type), 상판형(on-cell type) 및 일체형(in-cell type)으로 나눌 수 있다. 부착형은 표시장치와 터치스크린을 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치스크린을 부착하는 방식이다. 상판형은 표시장치의 상부 유리 기판 표면에 터치 스크린을 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치 내부에 터치스크린을 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다. 그러나, 부착형 터치스크린은 표시장치 위에 완성된 터치스크린이 올라가 장착되는 구조로 두께가 두껍고, 표시 장치의 밝기가 어두워져 시인성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 상판형 터치스크린은 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.

한편, 일체형 터치스크린은 내구성 향상과 박형화가 가능하다는 점에서 부착형과 상판형의 터치스크린에 의해 발생하는 문제점들을 해결할 수 있는 장점이 있다. 이러한 일체형 터치스크린은 광방식 및 정전용량 방식의 터치스크린으로 구분될 수 있다.

광방식 터치스크린은 표시장치의 박막 트랜지스터 기판 어레이에 광센싱층을 형성하고, 백라이트 유닛으로부터의 광이나 적외선 광을 이용하여 터치된 부분에 존재하는 물체를 통해 반사된 광을 인식하는 방식이다. 그러나, 광방식 터치스크린은 주변이 어두운 경우 비교적 안정된 구동성능을 보여주지만, 주변이 밝은 경우 반사된 광보다 더 강한 광들이 노이즈로 작용하게 된다. 실제 터치에 의해 반사되는 광의 세기는 매우 약하여 외부가 조금만 밝아도 터치인식에 오류가 발생할 수 있기 때문이다. 특히, 광방식 터치스크린은 주변환경이 태양광에 노출되는 경우 광의 세기가 워낙 강하여 경우에 따라서는 터치 인식이 되는 않은 경우도 발생할 수 있는 문제점이 있다.

정전용량 방식 터치스크린은 자기 정전용량 방식(self capacitance type)과 상호 정전용량 방식(mutual capacitance type)으로 구분 될 수 있다. 상호 정전용량방식 터치 스크린은 공통전극을 분할하고, 이를 구동 전극과 센싱 전극으로 나누어 구동 전극과 센싱 전극 사이에 상호 정전용량(mutual capacitance)이 형성되도록 함으로써 터치 시 발생하는 상호 정전용량의 변화량을 측정하여 터치를 인식하는 방법이다. 그러나, 상호 정전용량 방식 터치스크린은 터치 인식 시 발생하는 상호 정전용량의 크기는 매우 작은 반면, 표시장치를 구성하는 게이트 라인과 데이터 라인 사이의 기생용량(parasatic capacitance)은 매우 크기 때문에 터치 위치를 정확하게 인식하기 곤란한 문제점이 있다. 또한, 상호 정전용량 방식 터치센서는 공통전극 상에 터치 구동을 위한 다수의 터치 구동라인과 터치 센싱을 위한 다수의 터치 센싱라인을 형성시켜야 하기 때문에 매우 복잡한 배선구조를 필요로 하게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근 복수의 전극을 패널의 표시 영역에 형성할 때 복수의 픽셀 전극과 중첩되도록 형성하고, 이러한 전극을 디스플레이 구동 기간 동안 각 픽셀에 형성되어 있는 픽셀 전극과 함께 액정을 구동하는 공통전극으로 동작하며, 터치 구동 기간 동안 터치 드라이버로부터 인가되는 터치 스캔 신호에 의해 터치 위치를 감지하는 터치 전극으로 동작하도록 하는 디스플레이와 터치 구동의 분할 방식이 제안되고 있다.

또한 최근 모바일(Mobile) 등의 어플리케이션(Application)에서 지문 인식의 활용성이 커지고 있어 디스플레이 장치에 지문센서를 적용한 표시장치가 개발되고 있다. 그런데 터치 인식을 위한 드라이버 칩과 지문 센서를 위한 드라이버 칩을 각기 구비해야 하므로 비용적인 면에서 효율적이지 못한 문제가 있었다.

본 발명의 실시예에 따른 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치는 하나의 드라이버 칩을 이용하여 터치 인식 및 지문 센서를 통한 지문 인식을 구현할 수 있도록 함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치는, 터치 스크린을 구비한 표시패널, 지문 센서, 상기 터치 스크린으로부터 감지된 터치 및 상기 지문 센서로부터 감지된 지문을 센싱하는 센싱드라이버 및 상기 터치 스크린 및 상기 지문 센서 중 어느 하나와 상기 센싱드라이버를 전기적으로 연결하는 접속제어부를 포함할 수 있고, 접속제어부는 타이밍 콘트롤러의 접속제어신호에 응답하여 상기 센싱드라이버와 상기 터치 스크린을 전기적으로 연결하거나, 상기 센싱드라이버와 지문 센서를 전기적으로 연결시킴으로써 하나의 센싱드라이버를 통해 터치 스크린 및 지문 센서를 모두 구동시킬 수 있고 그에 따라 센싱드라이버 개수 절감에 따른 비용을 절감할 수 있다.

또한 상기 접속제어부의 기능을 수행하기 위하여 상기 접속제어부는 스위치부를 포함하고, 상기 스위치부는 상기 터치 스크린과 상기 센싱드라이버를 제1 센싱 라인을 통해 서로 연결하고, 상기 지문 센서와 상기 센싱드라이버를 제2 센싱 라인을 통해 서로 연결할 수 있다. 그리고 수직 블랭크 타임(Vertical Blank Time)에 상기 지문을 센싱하는 특징을 가져 별도의 지문 센싱 구동 타임을 설정할 필요가 없이 수직 블랭크 타임에서 지문 센싱 구동을 진행함으로써 화상 표시에 영향이 없는 범위 안에서 지문 센싱을 동시에 진행할 수 있다. 또한 상기 지문을 센싱할 때 상기 센싱드라이버로부터 상기 지문센서로 공급되는 제1 센싱 펄스의 주파수는 상기 터치 센싱 구동 시 상기 센싱드라이버로부터 상기 터치 스크린에 공급되는 제2 센싱 펄스의 주파수보다 높을 수 있고 그에 따라 부족한 지문 센싱 타임을 보상할 수 있다.

또한 상기 제1 센싱 라인의 개수와 상기 제2 센싱 라인의 개수는 서로 동일하도록 하여 접속제어부를 통해 센싱드라이버의 센싱드라이버라인과 터치 스크린의 제2 센싱 라인 또는 지문 센서의 제1 센싱 라인 중 어느 하나와 일대일되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치는 하나의 드라이버 칩을 이용하여 터치 인식 및 지문 센서를 통한 지문 인식을 구현할 수 있도록 함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 하나의 게이트 구동회로를 구비한 실시예에 따른 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치를 도시한 도면.
도 2는 두 개의 게이트 구동회로를 구비한 실시예에 따른 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치를 도시한 도면.
도 3은 수직동기신호를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 지문 센싱 및 터치 센싱 그리고 디스플레이의 동작 방식을 설명하기 위한 파형도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치의 접속제어부를 구체화한 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치의 접속제어부를 구체화한 도면.
도 7은 표시패널의 다수의 화소들과 이에 대응하는 패턴전극을 나타낸 도면.
도 8은 패턴전극과 센싱 라인의 연결관계를 나타낸 도면.
도 9는 다른 실시예에 따른 본 발명의 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치에서 터치 스크린의 전극 구조를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 하나의 게이트 구동회로를 구비한 실시예에 따른 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치를 도시한 도면이고, 도 2는 두 개의 게이트 구동회로를 구비한 실시예에 따른 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 표시장치는 화상을 표시하는 표시패널(100)과, 외부시스템으로부터 타이밍 신호를 인가 받아 각종 제어신호를 생성하는 타이밍 콘트롤러(400)와, 제어신호에 대응하여 표시패널(100)을 제어하는 게이트 및 데이터 구동회로(200,300)를 포함하고, 터치 및 지문을 센싱하기 위한 센싱드라이브(500) 및 지문을 센싱하기 위한 지문 센서(600)를 포함하고, 상기 센싱드라이브(500)와 표시패널(100) 내의 터치 스크린과의 연결 또는 상기 센싱드라이브(500)와 지문 센서(600)의 연결을 제어하는 접속제어부(700)를 포함할 수 있다.

상기 표시패널(100)의 일 예로써의 액정패널은 글라스(Glass) 또는 폴리이미드를 이용한 기판 상에 K개의(K는 자연수) 게이트 배선(GL)과 다수의 데이터 배선(DL)이 매트릭스 형태로 교차되고, 교차 지점에 다수의 화소(110)를 정의한다. 각 화소(110)에는 박막트랜지스터(TFT)와 액정캐패시터(Clc) 및 스토리지캐패시터(Cst)가 구비되며, 모든 화소(110)들은 하나의 표시영역(A/A)을 이루게 된다. 화소(110)가 정의되지 않은 영역은 비표시영역(N)으로 구분된다.

또한 상기 표시패널(100)은 터치스크린이 내장되어 있으며 터치스크린은 사용자의 터치 위치를 감지하는 기능을 수행하는 것으로 특히 본 발명에 다른 표시 패널(100)은 자기 정전용량 방식 또는 상호 정전용량 방식을 적용한 인셀 타입의 터치스크린을 내장할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(400)는 외부시스템으로부터 전송되는 영상신호(RGB)와, 클럭신호(DCLK), 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync) 및 데이터 인에이블 신호(DE)등의 타이밍 신호를 인가 받아 게이트 구동회로(200) 및 데이터 구동회로(300)의 제어신호를 생성한다.

여기서, 수평동기신호(Hsync)는 화면의 한 수평선을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타내는 신호이고, 수직동기신호(Vsync)는 한 프레임의 화면을 표시하는 데 걸리는 시간을 나타내는 신호이다. 또한, 데이터 인에이블 신호(DE)는 표시패널(100)에 정의된 화소에 데이터전압을 공급하는 기간을 나타내는 신호이다.

또한, 타이밍 콘트롤러(400)는 입력되는 타이밍 신호에 동기하여 게이트 구동회로(200)의 제어신호(GCS) 및 데이터 구동회로(300)의 제어신호(DCS)를 생성한다.

그 밖에 타이밍 콘트롤러(400) 는 게이트 구동회로(200)의 각 스테이지의 구동 타이밍을 결정하는 복수의 클록신호를 생성하고, 게이트 구동회로(200)에 제공한다. 그리고, 타이밍 콘트롤러(400)는 입력받은 영상데이터(RGB DATA)를 데이터 구동회로(300)가 처리 가능한 형태로 정렬 및 변조하여 출력한다. 여기서, 정렬된 영상데이터는 화질개선을 위한 색좌표 보정 알고리즘이 적용된 형태일 수 있다.

또한 상기 타이밍 콘트롤러(400)는 지문 센싱 구동을 위한 지문 센싱 인에이블 신호인 제1 센싱 제어 신호(SCS1) 및 터치 구동을 위한 터치 인에이블 신호인 제2 센싱 제어 신호(SCS2)를 센싱드라이브(500)에 제공할 수 있고, 상기 센싱드라이브(500)는 상기 제1 센싱 제어 신호(SCS1)에 기초하여 제1 센싱펄스를 생성하여 출력하거나, 제2 센싱 제어 신호(SCS2)에 기초하여 제2 센싱펄스를 생성하여 출력할 수 있다.

또한 상기 타이밍 콘트롤러(400)는 접속제어부(700)를 제어하기 위한 접속제어신호(CS)를 상기 접속제어부(700)에 출력할 수 있다.

상기 접속제어부(700)는 상기 접속제어신호(CS)에 기초하여 센싱드라이버(500)와 센싱 라인을 연결하거나, 지문 센서(600)와 센싱 라인을 서로 연결할 수 있다.

다음으로, 데이터 구동회로(300)는 타이밍 콘트롤러(400)로부터의 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 데이터 구동회로(300)는 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 영상 데이터를 샘플링 신호에 따라 래치하여, 데이터 신호로 변경한 후, 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 데이터 신호를 데이터라인(DL)들에 공급한다. 이를 위해 데이터 구동회로(300)는 데이터 샘플링부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함할 수 있다.

다음으로, 게이트 구동회로(200)는 타이밍 콘트롤러(400)로부터 전송되어 온 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜, 순차적으로 게이트 라인(GL 1 내지 GL n)에 게이트하이전압(VGH)을 갖는 스캔 펄스를 공급하며, 게이트하이전압(VGH)의 스캔 펄스가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 게이트 라인(GL 1 내지 GL n)에 게이트로우전압(VGL)을 공급하게 된다.

한편, 본 발명에 적용되는 게이트 구동회로(200)는, 표시패널(100)과 독립되게 형성되어, 다양한 방식으로 표시패널(100)과 전기적으로 연결될 수 있는 형태로 구성될 수 있으나, 상기 게이트 구동회로(200)는 표시패널(100)의 기판 제조시 박막패턴 형태로 비표시영역(N)상에 게이트-인-패널(Gate-In-Panel, GIP)방식으로 내장될 수 있다. 이 경우 게이트 구동회로(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호로는 클럭 신호(CLK) 및 쉬프트 레지스터의 첫 번째로 구동하는 스테이지의 구동을 위한 스타트신호(VST)가 될 수 있다.

또한 상기 지문 센서(600)는 사람의 지문을 인식할 수 있는 장치이다. 지문 인식은 모든 사람이 가지고 있는 지문이 제각기 다르게 생겼다는 특징을 이용하여 지문 영상을 얻고 저장되어 있는 지문 영상과 비교함으로써 특정 사람을 인식하는 것이다. 상기 지문 센서(600)는 정전용량 방식으로 지문을 인식할 수 있고, 상기 지문 센서(600)는 감지전극에 지문이 접촉함으로써 생기는 커패시터의 정전용량의 차이로 지문을 감지해 낼 수 있다.

또한 도 2를 참조하면, 게이트 구동회로(200)는 표시패널(100)의 양단, 비표시영역(N)에 두 개가 구비될 수 있다. 제1 및 제2 게이트 구동회로(200a, 200b)는 쉬프트레지스터를 포함하는 복수의 스테이지로 이루어진다. 이러한 제1 및 제2 게이트 구동회로(200a, 200b)는 타이밍 콘트롤러(400)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 표시패널(100)에 형성된 다수의 게이트 배선(GL1 ~ GLn)을 통해 스캔 펄스인 게이트하이전압(VGH)을 교번하여 출력할 수 있다. 여기서, 출력된 게이트하이전압(VGH)은 일정 수평기간 동안 중첩될 수 있다. 이는 게이트 배선(GL 1 ~ GL n)을 프리차징(precharging) 하기 위한 것으로, 데이터전압 인가 시 보다 안정적인 화소 충전을 진행할 수 있다.

도 3은 수직동기신호를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 지문 센싱 및 터치 센싱 그리고 디스플레이의 동작 방식을 설명하기 위한 파형도이다.

도 3을 참조하면, 수직동기신호(Vsync: Vertical Synchronous Signal)는 시간적으로 한 화면(Frame)의 시작(또는 끝)임을 표시하는 기준 신호이고, 데이터 인에이블 신호(DE: Data Enable)는 한 라인(Line) 시간 내에 실제 유효한 즉, 화면에 표시될 화상 데이터가 있는 구간을 표시하는 신호이다.

t1은 수직동기신호의 시작부터 마지막까지의 시간을 나타내는 것으로 한 화면의처음(또는 끝)임을 표시하는 시간이다. 그리고 t2는 마지막 라인의 데이터 인에이블(DE)(화면의 마지막 라인) 끝부터 수직동기신호의 시작점까지의 시간이다. 그리고 t3는 수직동기신호의 마지막부터 데이터 인에이블(DE) 시작(화면 첫번째 라인)까지의 시간이다. 전술한 t1+t2+t3인 t4를 수직 블랭크 타임(Vertical Blank Time)이다. 그리고 t5는 한 프레임 내에서 유효한 라인 데이터가 있는 시간이고, t6은 수직 블랭크 타임(t4)+t5에 해당하는 시간이다.

도 4를 참조하면, 타이밍 콘트롤러(400)로부터 접속제어부(700)에 제공되는 접속제어신호(CS)는 수직 블랭크 타임(t4)에 하이(High) 논리 레벨이 되고 그 외의 시간에서는 로우 논리 레벨이 될 수 있다. 그리고 상기 접속제어신호(CS)가 하이 논리 레벨일 때 상기 접속제어부(700)는 센싱드라이버(500)와 지문 센서(600) 상의 제1 센싱라인(SL1)을 전기적으로 서로 연결할 수 있고, 상기 접속제어신호(CS)가 로우(Low) 논리 레벨일 때 상기 접속제어부(700)는 센싱드라이버(500)와 표시패널(100) 상의 제2 센싱라인(SL2)을 전기적으로 서로 연결할 수 있다. 이와 같이 별도의 지문 센싱 구동 타임을 설정할 필요가 없이 수직 블랭크 타임(t4)에서 지문 센싱 구동을 진행함으로써 화상 표시에 영향이 없는 범위 안에서 지문 센싱을 동시에 진행할 수 있다.

또한 타이밍 콘트롤러(400)로부터 센싱드라이버(500)에 제공되는 제1 및 제2 센싱제어신호(SCS1, SCS2) 중에서 제1 센싱제어신호(SCS1)가 하이 논리 레벨일 때 상기 센싱드라이버(500)로부터 제1 센싱 펄스가 출력되고, 제2 센싱제어신호(SCS2)가 하이 논리 레벨일 때 상기 센싱드라이버(500)로부터 제2 센싱 펄스가 출력될 수 있다. 그리고 상기 제1 센싱 펄스는 지문 센싱을 위한 펄스로써 지문 센서(600)에 제공될 수 있도록, 접속 제어 신호(CS)가 하이 논리 레벨일 때 제1 센싱제어신호(SCS1)도 하이 논리 레벨이 될 수 있고, 상기 제2 센싱 펄스는 터치 센싱을 위한 펄스로써 표시패널(100)의 터치 스크린에 제공될 수 있도록 접속 제어 신호(CS)가 로우 논리 레벨일 때, 그 중 일부 구간에서 상기 제2 센싱제어신호(SCS2)는 하이 논리 레벨이 될 수 있다. 또한 상기 접속제어신호(CS)는 상기 제1 센싱제어신호(SCS1)로도 이용될 수 있다.

한편 지문 센싱은 수직 블랭크 타임(t4) 내에서 이루어질 수 있고, 터치 센싱은 t2 시간 중 일부 시구간에 이루어질 수 있다. 따라서 상기 지문 센싱 시간은 상기 터치 센싱 시간보다 적을 수 있고, 이 때 부족한 지문 센싱 타임을 보상하기 위하여 제1 센싱 펄스의 주파수(f1)를 제2 센싱 펄스의 주파수(f2)보다 높게 설정할 수 있는데, 이는 표시패널(100) 대비 지문 센서(600)의 사이즈가 작아 패널 로드(Load)가 적은 점을 이용한 것이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치의 접속제어부를 구체화한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치의 접속제어부를 구체화한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 접속제어부(700)는 스위칭제어부(710) 및 스위치부(720)를 포함할 수 있다.

상기 스위칭제어부(710)는 타이밍 콘트롤러(400)로부터의 접속제어신호(CS)에 응답하여 스위칭부(720)를 제어하기 위한 스위치제어신호(SWC)를 출력할 수 있다. 상기 스위칭부(720)는 스위치제어신호(SWC)에 응답하여 제1 센싱 라인(SL1)과 센싱드라이버(500)의 센싱드라이버라인(SDL)을 전기적으로 접속시키거나 제2 센싱 라인(SL2)을 센싱드라이버(500)의 센싱드라이버라인(SDL)와 전기적으로 접속시킬 수 있다.

한편 상기 제1 및 제2 센싱 라인(SL1, SL2) 각각은 지문 센서(600) 및 터치 스크린이 자기 정전용량 방식인 경우, 하나의 센싱 라인으로 이루어질 수 있고, 지문 센서(600) 및 터치 스크린이 상호 정전용량 방식인 경우 도 6과 같이 센싱 펄스를 표시패널(100)의 터치 스크린 또는 지문 센서(600)로 제공하기 위한 복수개의 터치 구동 라인(Tx) 및 표시패널(100)의 터치 스크린 또는 지문 센서(600)로부터 센싱 신호를 수신하기 위한 복수개의 터치 센싱 라인(Rx)으로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 제1 센싱 라인(SL1)이 복수개의 터치 구동 라인(Tx)과 복수개의 터치 센싱 라인(Rx)으로 이루어지고, 제2 센싱 라인(SL2) 또한 복수개의 터치 구동 라인(Tx)과 복수개의 터치 센싱 라인(Rx)으로 이루어질 때 상기 센싱드라이버라인(SDL) 또한 복수개의 터치 구동 라인(Tx)과 접속될 제1 라인과 복수개의 터치 센싱 라인(Rx)과 접속된 제2 라인을 구비한다.

도 7은 표시패널의 다수의 화소들과 이에 대응하는 패턴전극을 나타낸 도면이고, 도 8은 패턴전극과 센싱 라인의 연결관계를 나타낸 도면이다.

도 7에서와 같이 상기 표시패널(100)은 모든 화소(110)들 복수개의 화소 그룹으로 그룹화하고, 각 그룹에 1:1로 대응하는 복수개의 패턴전극(120)을 더 포함할 수 있다. 상기 복수개의 패턴전극(120)과 이들에 연결된 제2 센싱라인(SL2)을 모두 포함하여 터치 스크린으로 지칭될 수 있다. 그리고 도 4에서와 같이 복수개의 패턴전극(120)들은 제2 센싱라인(SL2)을 통해 접속제어부(700)를 경유하여 센싱드라이브(500)와 연결될 수 있다.

상기 패턴전극(120)에는 표시패널(100)의 디스플레이 구동을 위해 공통전압이 인가될 수 있고, 그에 따라 화소 전극과 함께 액정을 구동하는 공통 전극으로 동작할 수 있다. 그리고 상기 패턴전극(120)에는 터치 감지를 위해 터치 스캔 신호가 인가될 수 있고, 그에 따라 터치 위치를 감지하는 터치 전극으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 1 프레임 내에서 화상 표시 구동 및 터치 감지 구동을 시간적으로 분할하여 구동을 하며, 표시패널(100)의 구동 모드가 디스플레이 구동 모드이면 복수의 패턴전극(120)들은 공통 전압을 인가 받아 화소 전극과 함께 디스플레이 구동을 위한 공통 전극으로 동작하며, 표시패널(100)의 구동 모드가 터치 구동 모드이면, 센싱드라이브(500)로부터 터치 스캔 신호인 제2 센싱 펄스를 인가 받아 터치 위치 감지를 위한 터치 전극으로 동작한다. 여기서 공통 전압은 상기 센싱드라이브(500)로부터 인가되거나, 별도의 공통 전압 발생부를 구비하여 상기 센싱드라이브 (500)를 거치지 않고 표시패널(100)에 직접 인가될 수 있다.

또한 센싱드라이브(500)는 터치 스캔 신호인 제2 센싱 펄스를 생성하는 터치 스캔 신호 생성부, 수신된 제2 센싱 펄스의 차이를 이용하여 터치 여부를 감지하는 터치 감지부 및 공통 전압 또는 터치 스캔 신호를 복수의 전극들로 인가하는 스위칭부 포함하여 구성될 수 있으며, 표시패널(100)의 구동모드에 따라 복수의 패턴전극(120)들 각각으로 제2 센싱라인(SL2)들을 통해 공통 전압을 인가하거나 터치 스캔 신호를 인가하고, 터치 유무에 따른 터치 스캔 신호의 신호 지연 정도를 검출하여 터치를 센싱할 수 있다.

한편 상기 패턴전극(120)은 그룹화하여 한 프레임 동안 그룹별로 순차적으로 동작할 수 있고, 그룹을 이루는 패턴전극(120)의 개수는 터치 구동 시간과 디스플레이 구동 시간을 고려하여 가변될 수 있다.

또한 패턴전극(120)을 공통전극 및 터치 전극으로써 모두 기능하도록 화상 표시 구동 및 터치 감지 구동을 시간적으로 분할 구동한다. 이처럼 전극 구조의 단순화를 통한 배선 구조의 복잡도를 낮출 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 본 발명의 지문 센서를 포함하는 터치 스크린 표시장치에서 터치 스크린의 전극 구조를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 표시패널(100)에 구비된 터치 스크린은 사용자의 터치에 따른 커패시턴스의 변화를 센싱하는 터치 센싱 전극(170) 및 상기 터치 센싱 전극(170) 사이에 위치하도록 열 방향 및 행 방향 패터닝하여 형성되어 사용자의 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 신호인 제2 센싱 펄스가 인가되는 터치 구동 전극(160)을 포함할 수 있다.

타이밍 콘트롤러(400)는 표시패널(100)에 영상을 구현하는 화상 표시 구동 및 사용자의 터치를 감지하는 터치 구동이 교변 하도록 하나의 프레임 기간을 시분할하여 구동할 수 있다. 화상 구동 시 타이밍 콘트롤러(400)는 외부로부터의 영상 신호를 정렬하여 프레임 단위의 디지털 영상 데이터(R, G, B)로 변환하고, 디지털 영상 데이터를 데이터 구동회로(300)에 공급한다. 센싱드라이버(500)는 접속 제어부(700)를 통해 터치 센싱 라인(Rx) 및 터치 구동 라인(Tx)에 연결되어 상기 터치 구동 전극(160)에 상기 제2 센싱 펄스를 인가하고, 상기 터치 센싱 전극(170)으로부터 사용자의 터치에 의해 변경되는 커패시턴스의 변화를 센싱할 수 있다.

지문 센서(600)는 센싱드라이버(500)로부터 제공되는 제1 센싱펄스가 하나의 제1 센싱 라인(SL1)을 경유하여 상기 지문 센서(600)로 제공되고, 사람의 지문의 형태에 따른 정전 용량의 변화에 따른 신호의 변화를 센싱하여 지문의 형태를 감지할 수 있다. 이 때 상기 제1 센싱 라인(SL1)은 자기 정전용량 방식에 따라 상기 지문 센서(600) 내의 복수개의 전극과 일대일로 연결된 복수개의 센싱 라인일 수 있고, 상기 제1 센싱 라인(SL1)은 상호 정전용량 방식에 따라 상기 지문 센서(600) 내의 복수개의 터치 센싱 전극과 터치 구동 전극과 일대일로 연결된 터치 구동 라인(Tx) 및 터치 센싱 라인(Rx)일 수 있다.

한편 접속제어부(700)를 통해 센싱드라이버(500)의 센싱드라이버라인(SDL)과 터치 스크린의 제2 센싱 라인(SL2) 또는 지문 센서(600)의 제1 센싱 라인(SL1) 중 어느 하나와 일대일로 연결되도록 하기 위하여 상기 터치 스크린과 지문 센서(600)의 해상도를 동일하게 설계할 수 있다. 즉, 제1 센싱 라인(SL1)의 개수와 제2 센싱 라인의 개수 그리고 센싱드라이버라인(SDL)의 개수를 동일하게 적용함으로써 접속제어부(700)의 스위칭부(720)를 통해 센싱드라이버(500)의 모든 센싱드라이버라인(SDL)과 터치 스크린의 모든 제2 센싱 라인(SL2) 또는 지문 센서(600)의 모든 제1 센싱 라인(SL1)에 서로 일대일로 접속될 수 있도록 할 수 있다.

접속제어부(700)는 타이밍 콘트롤러(400)의 접속제어신호(CS)에 응답하여 상기 센싱드라이버(400)와 상기 터치 스크린을 전기적으로 연결하거나, 상기 센싱드라이버(400)와 지문 센서(600)를 전기적으로 연결시킴으로써 하나의 센싱드라이버(400)를 통해 터치 스크린 및 지문 센서(600)를 모두 구동시킬 수 있고 그에 따라 센싱드라이버(400) 개수 절감에 따른 비용을 절감할 수 있다.

또한 화상 표시 구동과 터치 감지 구동이 일어나지 않는 수직 블랭크 타임에 지문을 센싱함으로써 지문 센싱 시 화상 표시 구동과 터치 감지 구동에 영향이 없도록 설계하고, 지문 센서(600)의 로드(Load)가 작은 점을 이용하여 제1 센싱 펄스의 주파수(f1)를 상승시킴으로써 수직 블랭크 타임의 짧은 시간을 보상할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 표시장치
100 표시패널
110 화소
120 패턴전극
160 터치 구동 전극
170 터치 센싱 전극
200 게이트 구동회로
300 데이터 구동회로
400 타이밍 콘트롤러
500 센싱드라이버
600 지문 센서
700 접속제어부
710 스위칭제어부
720 스위치부

Claims (8)

1. 터치 스크린을 구비한 표시패널;
   지문 센서;
   상기 터치 스크린으로부터 감지된 터치 및 상기 지문 센서로부터 감지된 지문을 센싱하는 센싱드라이버; 및
   상기 터치 스크린 및 상기 지문 센서 중 어느 하나와 상기 센싱드라이버를 전기적으로 연결하는 접속제어부;를 포함하는
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 접속제어부는 스위치부를 포함하고,
   상기 스위치부는 상기 터치 스크린과 상기 센싱드라이버를 제1 센싱 라인을 통해 서로 연결하고, 상기 지문 센서와 상기 센싱드라이버를 제2 센싱 라인을 통해 서로 연결하는
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
3. 제2 항에 있어서,
   수직 블랭크 타임(Vertical Blank Time)에 상기 지문을 센싱하는
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
4. 제3 항에 있어서,
   터치 센싱 구동 및 화상 표시 구동은 서로 교번 구동하는,
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 지문을 센싱할 때 상기 센싱드라이버로부터 상기 지문센서로 공급되는 제1 센싱 펄스의 주파수는 상기 터치 센싱 구동 시 상기 센싱드라이버로부터 상기 터치 스크린에 공급되는 제2 센싱 펄스의 주파수보다 높은
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 센싱 라인의 개수와 상기 제2 센싱 라인의 개수는 서로 동일한
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
7. 지문 센서를 구비한 터치 스크린 표시장치의 구동방법에 있어서,
   제1 시구간 동안 화상 표시 구동 및 터치 센싱 구동을 교번하고,
   제2 시구간 동안 지문 센서를 구동하고,
   상기 제1 시구간에 센싱드라이버는 터치 스크린에 연결되고,
   상기 제2 시구간에 상기 센싱 드라이버는 상기 지문 센서에 연결되는
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 시구간은 수직 블랭크 타임(Vertical Blank Time)인
   지문센서를 구비한 터치 스크린 표시장치.

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