KR20170033485A

KR20170033485A - 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR20170033485A
Application number: KR1020150131087A
Authority: KR
Inventors: 이정환; 차동중
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2017-03-27
Also published as: KR102366418B1

Abstract

본 발명은 터치 센서 구동 기간 동안 캐소드 전극과 저전위 전압원을 전기적으로 차단시킴으로써, 터치 감도 저하 문제를 개선할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 표시 패널, 터치 스크린 패널, 타이밍 콘트롤러, 센서 구동 회로, 디스플레이 구동 회로, 및 스위칭부를 포함한다. 표시 패널은 픽셀 어레이를 갖는다. 터치 스크린 패널은 터치 센서 어레이를 갖는다. 타이밍 콘트롤러는 터치 인에이블 신호를 기초로 1 프레임을 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 센서 구동 기간과 입력 영상을 표시하기 위한 디스플레이 구동 기간으로 시분할한다. 센서 구동 회로는 터치 센서 구동 기간 동안 상호 용량 센서들을 구동한다. 디스플레이 구동 회로는 디스플레이 구동 기간 동안 표시 패널의 픽셀들을 구동한다. 스위칭부는 디스플레이 구동 기간 동안 픽셀들의 캐소드 전극에 저전위 전압원을 연결하고, 터치 센서 구동 기간 동안 픽셀들의 캐소드 전극과 저전위 전압원 간의 연결을 차단한다.

Description

터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동방법{Organic Light Emitting Diode Comprising Touch Screen Panel And Driving Method Of The Same}

본 발명은 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

최근, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display), 전계발광 디스플레이(Electroluminescent Display) 및 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 장치는 응답속도가 빠르고, 소비전력이 낮으며, 색재현율이 뛰어나 주목받아 왔다. 이러한 디스플레이 장치들은 TV, 컴퓨터용 모니터, 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 냉장고의 표시부, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant), 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine) 등 다양한 전자제품에 사용되어 왔다. 일반적으로, 이러한 표시장치들은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 사용자와의 인터페이스를 구성한다. 그러나, 키보드와 마우스 등과 같은 별도의 입력장치를 사용하는 것은 사용법을 익혀야 하고 공간을 차지하는 등의 불편을 야기하여 제품의 완성도를 높이기 어려운 면이 있었다. 따라서, 편리하면서도 간단하고 오작동을 감소시킬 수 있는 입력장치에 대한 요구가 날로 증가되고 있다. 이와 같은 요구에 따라 사용자가 손이나 펜 등으로 화면과 직접 접촉하여 정보를 입력하는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)이 제안되었다.

터치 스크린 패널은 간단하고, 오작동이 적으며, 별도의 입력기기를 사용하지 않고도 입력이 가능할 뿐 아니라 사용자가 화면에 표시되는 내용을 통해 신속하고 용이하게 조작할 수 있다는 편리성 때문에 다양한 표시장치에 적용되고 있다.

터치 스크린 패널은 터치된 부분을 감지하는 방식에 따라, 상판 또는 하판에 금속 전극을 형성하여 직류전압을 인가한 상태에서 터치된 위치를 저항에 따른 전압 구배로 판단하는 저항막 방식(Resistive type), 도전막에 등전위를 형성하고 터치에 따른 상하판의 전압 변화가 일어난 위치를 감지하여 터치된 부분을 감지하는 정전 용량 방식(Capacitive type), 전자펜이 도전막을 터치함에 따라 유도되는 LC값을 읽어들여 터치된 부분을 감지하는 전자 유도 방식(Electro Magnetic type) 등으로 구별될 수 있다.

정전 용량 방식의 터치 스크린 패널은 그 구조에 따라 상판 부착형(add-on type), 상판 일체형(on-cell type) 및 내장형(integrated type)으로 형성될 수 있다. 상판 부착형은 표시장치와 터치 센서를 개별적으로 제조한 후에, 표시장치의 상판에 터치 센서를 부착하는 방식이다. 상판 일체형은 표시장치의 상부 기판 표면에 터치 센서를 구성하는 소자들을 직접 형성하는 방식이다. 내장형은 표시장치 내부에 터치 센서를 내장하여 표시장치의 박형화를 달성하고 내구성을 높일 수 있는 방식이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 의한 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치에 대하여 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치의 문제점을 설명하기 위한 단면도들이다.

종래기술에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 자 발광 소자인 유기발광 다이오드를 포함하는 표시 패널, 및 상호 용량(Mutual capacitance) 센서를 포함하는 터치 스크린 패널을 포함한다.

표시 패널은 유기발광 다이오드, 및 유기발광 다이오드를 구동시키기 위한 박막 트랜지스터 어레이를 포함한다. 유기발광 다이오드는 구동 박막 트랜지스터와 접속되는 애노드 전극, 저전위 전압원(VSS)과 연결되어 그라운드 전압을 인가받는 캐소드 전극(5), 및 애노드 전극과 캐소드 전극(5) 사이에 개재된 유기 화합물층을 포함한다.

캐소드 전극(5) 위에는 터치 입력 또는 제스쳐를 센싱하기 위한 터치 스크린 패널이 배치된다. 터치 스크린 패널에는 터치 센서들이 배열된다. 터치 센서들은 상호 용량 센서로 구동된다. 상호 용량 센서는 두 전극들(3, 4) 사이에 형성된 상호 용량을 포함한다. 상호 용량 센싱 회로는 구동 전극(3)에 구동신호(또는 자극신호)를 인가하고 센싱 전극(4)을 통해 센싱된 상호 용량의 전하 변화량을 바탕으로 터치 입력을 감지한다. 상호 용량에 도전체가 가까이 접근하면 상호 용량의 전하량이 감소되어 터치 입력이 감지될 수 있다. 구동 전극(3) 및 센싱 전극(4)은 베이스 필름(1) 상에 서로 교차되어 배치된다.

최근에는 기술의 발달에 힘입어 표시장치가 소형화, 박형화되고 있다. 이에 따라, 터치 스크린 패널의 센서들은 표시 패널의 캐소드 전극(5)과 매우 가깝게 배치된다. 터치 스크린 패널이 내장형으로 구현되는 경우에는 더욱 그러하다. 이와 같이, 터치 스크린 패널의 센서들이 캐소드 전극(5)과 가깝게 위치하는 경우 이하와 같은 문제점이 발생한다.

첫째, 구동 전극(3) 및 센싱 전극(4)과, 캐소드 전극(5)의 인접한 배치로 인해 기생 용량이 증가하게 된다. 일반적으로 터치 센싱의 감도는 시정수(time constance)가 작을수록 향상되고, 시정수의 크기는 기생 용량의 크기와 저항값의 크기에 비례하기 때문에 터치 감도를 향상시키기 위해서는 기생 용량의 영향을 줄일 필요성이 있다.

둘째, 도 2를 참조하면 구동 전극(3) 및 센싱 전극(4)과, 캐소드 전극(5)의 인접한 배치로 인해 구동 전극(3)과 센싱 전극(4) 사이에서 이동하는 전하의 대부분이 캐소드 전극(5)으로 유실된다. 즉, 구동 전극(3)에서 센싱 전극(4)으로 전하 이동시에 전하들의 대부분이 저전위 전압원(Vss)에 연결된 캐소드 전극(5)으로 유출되어, 터치 전후의 전하 변화량을 제대로 감지할 수 없게 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 국내공개공보 10-2013-0009520호에서는 터치 스크린 패널과 캐소드 전극 사이에 전도성 패턴층을 더 포함한 구조를 개시하고 있다. 도 3을 참조하면, 전도성 패턴층은 터치 전극들(3, 4)과 캐소드 전극(5) 사이에 배치되어, 전하들이 캐소드 전극(5)으로 유실되는 것을 방지하는 역할을 한다. 전도성 패턴층(7)을 구비함으로써 전하 유실을 어느 정도 방지할 수는 있으나, 그럼에도 이동하는 전하들의 상당 부분은 캐소드 전극(5)으로 유실된다. 또한, 전도성 패턴층을 형성하기 위해서는 별도의 추가 공정이 요구된다. 공정의 추가는 수율 저하 문제를 야기하고, 제조 비용 및 제조 시간을 상승시킬 수 있다.

본 발명은 터치 센서 구동 기간 동안 공통 전극과 저전위 전압원을 전기적으로 차단시킴으로써, 터치 감도 저하 문제를 개선한 유기발광 다이오드 표시장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 디스플레이 구동 기간 동안 픽셀들의 공통 전극에 저전위 전압원을 연결하고, 터치 센서 구동 기간 동안 픽셀들의 공통 전극과 저전위 전압원 간의 연결을 차단하는 스위칭부를 포함한다.

각 프레임은 터치 인에이블 신호를 기초로 터치 센서 구동 기간과 디스플레이 구동 기간으로 시분할된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 터치 센서 구동 기간에 캐소드 전극을 플로팅 시킴으로써, 터치 전극들과 캐소드 전극 사이에 형성되는 기생 용량에 의해 터치 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 터치 센서 구동 기간 내에 제1 전극에서 제2 전극으로 이동되어야할 전하가 캐소드 전극으로 유실되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 충분한 상호 정전 용량을 확보할 수 있어, 터치 감도가 향상된 터치 센서를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 플로팅된 캐소드 전극은 제1 전극에서 제2 전극으로 이동하는 전하의 이동 층(charge transfer layer)으로서 기능할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예는 터치 센서 구동 기간 동안, 넓은 면적을 갖는 캐소드 전극을 플로팅 시킴으로써, 제1 전극에서 제2 전극으로 이동하는 전하의 전하 이동력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 터치 센서 구동 기간 동안 플로팅 된 캐소드 전극은 배리어(barrier)로써 기능하여, 표시 패널로부터의 노이즈(noise)를 차단할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치의 문제점을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 본 발명에 의한 터치 스크린 패널을 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 상호 용량 센서가 배열된 터치 스크린 패널의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 1 프레임이 디스플레이 구동기간과, 터치센서 구동기간으로 시분할되는 것을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치에 구비된 일 픽셀을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 다양한 적층 구조의 예를 도시한 단면도들이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 터치 스크린 패널을 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 상호 용량 센서가 배열된 터치 스크린 패널의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 5는 1 프레임이 디스플레이 구동기간과, 터치센서 구동기간으로 시분할되는 것을 보여주는 도면이다. 도 6은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치에 구비된 일 픽셀을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치(10)는 터치 스크린 패널(TSP), 및 센서 구동 회로(18), 표시 패널(DIS), 디스플레이 구동 회로를 포함한다.

터치 스크린 패널(TSP)은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 입력을 감지하는 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 터치 스크린 패널(TSP)은 터치 센서 어레이를 갖는다. 터치 센서 어레이는 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)을 갖는 다수의 터치 센서들을 포함한다. 상호 정전 용량은 교차하는 전극들 사이에 형성될 수 있다.

상호 용량 센서(Cm)로 구현되는 터치 스크린 패널(TSP)은, 도 4와 같이 Tx 전극라인들, Tx 전극라인들과 교차하는 Rx 전극라인들, 및 Tx 전극라인들과 Rx 전극라인들의 교차점들 마다 형성된 상호 용량 센서들(Cm)을 포함할 수 있다. Tx 전극라인들은 상호 용량 센서들(Cm) 각각에 터치 스크린 패널 구동신호를 인가하여 터치 센서들에 전하를 공급하는 구동 신호 배선들이다. Rx 전극라인들은 상호 용량 센서들(Cm)에 연결되어 터치 센서들의 전하를 센서 구동 회로(18)로 공급하는 센서 배선들이다. 상호 용량 센싱 방법은 Tx 전극라인을 통해 Tx 전극에 구동 신호를 인가하여 상호 용량 센서(Cm)에 전하를 공급하고, 터치 스크린 패널 구동신호와 동기하여 Rx 전극과 Rx 전극라인을 통해 상호 용량 센서(Cm)의 정전용량 변화를 센싱함으로써 터치 입력을 알 수 있다.

센서 구동 회로(18)는 터치 전후 터치 센서의 정전 용량 변화량을 센싱하여 손가락과 같은 도전성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다.

본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 입력 영상을 표시하기 위한 디스플레이 구동 기간과, 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 센서 구동 기간으로 시분할 구동된다. 디스플레이 구동 기간 동안 각 픽셀들에 입력 영상의 데이터가 기입된다. 터치 센서 구동 기간 동안, 터치 센서들이 구동되어 터치 입력이 감지된다.

타이밍 콘트롤러(16) 내의 타이밍 제어 신호 생성부는 디스플레이 구동 기간 동안 디스플레이 구동 회로를 구동시키고 터치 센서 구동 기간 동안 센서 구동 회로(18)를 구동시킨다. 타이밍 제어 신호 생성부는 디스플레이 구동 회로와 센서 구동 회로(18)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 신호들을 발생한다.

타이밍 제어 신호 생성부는 도 5와 같이 디스플레이 구동 기간(T1)과 터치 센서 구동 기간(T2)을 정의하는 터치 인에이블 신호(TEN)를 생성하여 디스플레이 구동 회로와 센서 구동 회로를 동기시킨다. 각 프레임은 터치 인에이블 신호(TEN)를 기초로 터치 센서 구동 기간과 디스플레이 구동 기간으로 시분할된다.

디스플레이 구동 회로는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제1 레벨 기간 동안 픽셀들에 데이터를 기입한다. 센서 구동 회로는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제2 레벨 기간 동안 터치 센서들을 구동하여 터치 입력을 센싱한다. 터치 인에이블 신호(TEN)의 제1 레벨은 로우 레벨(Low level)일 수 있고, 제2 레벨은 하이 레벨(High level)일 수 있으나 그 반대로 설정될 수도 있다.

센서 구동 회로(18)는 구동 전원부(미도시)에 연결되어 구동 전원을 공급받는다. 센서 구동 회로(18)는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제2 레벨에 응답하여 터치 스크린 구동신호를 생성하여 터치 스크린 패널(TSP)의 터치 센서들에 인가한다.

센서 구동 회로(18)는 터치 센서 신호로부터 터치 입력 전후의 전하 변화량을 검출하고 그 전화 변화량을 소정의 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 전하 변화량을 갖는 터치 센서들의 위치를 터치 입력 영역으로 판정한다. 센서 구동 회로(18)는 터치 입력 각각에 대하여 좌표를 계산하여 터치 입력 좌표 정보를 포함한 터치 데이터(TDATA(XY))를 외부의 호스트 시스템(19)으로 전송한다. 센서 구동 회로(18)는 터치 센서의 전하를 증폭하는 증폭기, 터치 센서로부터 수신된 전하를 누적하는 적분기, 적분기의 전압을 디지털 데이터로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter), 및 연산 로직부를 포함한다. 연산 로직부는 ADC로부터 출력된 터치 로 데이터(Touch raw data)를 문턱값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 터치 입력을 판정하고 좌표를 계산하는 터치 인식 알고리즘을 실행한다.

표시 패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 자발광 소자인 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함한다.

도 6을 더 참조하면, 표시 패널(DIS)에는 다수의 데이터라인들(D)과, 다수의 게이트라인들(G)이 교차되고, 이 교차영역마다 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀 각각은 OLED, OLED에 흐르는 전류량을 제어하는 구동 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함)(DT), 구동 TFT(DT)의 게이트-소스간 전압을 셋팅하기 위한 프로그래밍부(SC), 및 픽셀들의 공통 전극과 저전위 전압원(VSS)을 서로 연결하거나 차단시키기 위한 스위칭부(SW)를 포함한다.

프로그래밍부(SC)는 적어도 하나 이상의 스위치 TFT와, 적어도 하나 이상의 스토리지 커패시터를 포함할 수 있다. 스위치 TFT는 게이트 라인(G)으로부터의 스캔 신호에 응답하여 턴 온 됨으로써, 데이터라인(D)으로부터의 데이터전압을 스토리지 커패시터의 일측 전극에 인가한다. 구동 TFT(DT)는 스토리지 커패시터에 충전된 전압의 크기에 따라 OLED로 공급되는 전류량을 제어하여 OLED의 발광량을 조절한다. OLED의 발광량은 구동 TFT(DT)로부터 공급되는 전류량에 비례한다. 이러한 픽셀은 고전위 전압원(VDD)과 저전위 전압원(VSS)에 연결되어, 도시하지 않은 전원발생부로부터 각각 고전위 전원과 저전위 전원을 공급받는다. 픽셀을 구성하는 TFT들은 p 타입으로 구현되거나 또는, n 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 픽셀을 구성하는 TFT들의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다. OLED는 애노드 전극(ANO), 캐소드 전극(CAT), 및 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에 개재된 유기 화합물층을 포함한다. 애노드 전극(ANO)은 구동 TFT(DT)와 접속된다.

스위칭부(SW)는 공통 전극과 저전위 전압원(VSS) 사이에 연결되며, 터치 인에이블 신호(TEN)에 따라 저전위 전압원(VSS)과 공통 전극 사이의 전류 패스를 스위칭한다. 여기서, 공통 전극은 OLED의 캐소드 전극(CAT)로 구현될 수 있다. 스위칭부(SW)는 캐소드 전극(CAT)에 저전위 전압원(VSS)을 연결하거나, 플로팅(floating) 시킬 수 있다. 플로팅은 캐소드 전극(CAT)과 저전위 전압원(VSS) 사이의 전류 패스를 차단하는 것을 의미한다. 스위칭부(SW)는 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 터치 인에이블 신호(TEN)에 따라 턴 온되어 캐소드 전극(CAT)과 저전위 전압원(VSS)을 전기적으로 연결한다. 스위칭부(SW)는 터치 센서 구동 기간(T2) 동안 터치 인에이블 신호(TEN)에 따라 턴 오프되어 캐소드 전극(CAT)과 저전위 전압원(VSS) 간의 전기적 연결을 차단함으로써, 터치 센서 구동 기간(T2) 내에 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx)으로 이동되어야 할 전하가 캐소드 전극(CAT)으로 유출되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

디스플레이 구동 회로는 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(16)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터전압을 표시 패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(16)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 게이트 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시 패널(DIS)의 픽셀들을 선택한다.

타이밍 콘트롤러(16)는 호스트 시스템(19)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 데이터 구동회로(12)를 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. 게이트 구동회로(14)를 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다.

호스트 시스템(19)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(19)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시 패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(19)은 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(16)로 전송한다. 호스트 시스템(19)은 센서 구동 회로(18)로부터 입력된 터치 위치 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행한다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 더욱 자세하게 설명한다. 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 표시 패널(DIS)과 터치 스크린 패널(TSP)을 포함한다.

표시 패널(DIS)은 다수의 소자들이 배치되는 기판(SUB)을 포함한다. 기판(SUB)은 유리 또는 유연한 특성을 갖는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(SUB)은 PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PAR(polyarylate), PSF(polysulfone), COC(ciclic-olefin copolymer) 등의 재질로 형성될 수 있다. 기판(SUB) 상에는 TFT(TA)들과 OLED를 포함한 픽셀 어레이가 형성된다.

표시 패널(DIS)은 입력 영상을 재현하기 위한 픽셀들을 포함하며, 기판(SUB) 상에는 복수 개의 픽셀들이 매트릭스 방식으로 배열될 수 있다. 각 픽셀은 OLED, OLED를 구동하기 위한 TFT들(TA)을 포함한다.

TFT(TA)는 적어도 하나 이상의 스위칭 TFT를 포함하고, OLED를 구동하기 위한 구동 TFT를 포함한다. 구동 TFT는 스위칭 TFT에 의해 선택된 픽셀의 OLED를 구동하는 역할을 한다. TFT의 구조는 탑 게이트(top gate) 구조, 바텀 게이트(bottom gate) 구조, 더블 게이트(double gate) 구조 등 유기발광 다이오드 표시장치를 구동할 수 있는 구조라면 모두 포함될 수 있다.

OLED는 구동 TFT와 연결되는 애노드 전극(ANO), 애노드 전극(ANO) 상에 형성된 유기 화합물층(OLE), 및 유기 화합물층(OLE) 상에 형성된 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 유기 화합물층(OLE)은 발광층(Emission layer, EML)을 포함하고, 공통층을 더 포함할 수 있다. 공통층은 정공주입층(Hole Injection layer, HIL)과 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 전자수송층(Electron transport layer, ETL), 전자주입층(Electron Injection layer, EIL) 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

캐소드 전극(CAT)은 스위칭부(SW)를 통해 저전위 전압원(VSS)의 입력단에 접속된다. 스위칭부(SW)는 디스플레이 구동 기간(T1) 동안 캐소드 전극(CAT)과 저전위 전압원(VSS)을 연결시킨다. 디스플레이 구동 기간(T1) 동안, 캐소드전극(CAT)은 저전위 전압원(VSS)에 연결되어 그라운드 전압을 인가 받는다. 스위칭부(SW)는 터치 센서 구동 기간(T2) 동안 캐소드 전극(CAT)과 저전위 전압원(VSS)을 전기적으로 차단한다.

캐소드 전극(CAT) 상에는 터치 입력 또는 제스쳐를 센싱하기 위한 터치 스크린 패널(TSP)이 배치된다. 터치 스크린 패널(TSP)에는 센서들이 배열된다. 센서들은 상호 용량 센서로 구동된다. 상호 용량 센서는 두 전극들(Tx, Rx) 사이에 형성된 상호 용량(Cm)을 포함한다. 센서 구동 회로는 두 전극들 중 어느 하나(이하, 제1 전극)(Tx)에 구동신호(또는 자극신호)를 인가하고 다른 전극(이하, 제2 전극)(Rx)을 통해 센싱된 상호 용량(Cm)의 변화량을 바탕으로 터치 입력을 감지한다. 상호 용량(Cm)에 도전체가 가까이 접근하면 상호 용량의 전하량이 감소되어 터치 입력이 감지될 수 있다. 일 예로, 제1 전극(Tx) 및 제2 전극(Rx)은 베이스 필름(BF) 상에 서로 교차되어 배치될 수 있다.

터치 센서 구동 기간(T2) 동안, 센서 구동 회로(18)에 의해 상호 용량 센서들이 구동되어, 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx) 으로 전하가 이동한다. 이때, 캐소드 전극(CAT)은 터치 인에이블 신호(TEN)에 응답하여 플로팅된다. 전하 이동(charge transfer)이라 함은, 제1 전극(Tx)에 인가되는 터치 구동 신호가 정전 용량을 통해 제2 전극(Rx)의 전위에 영향을 미치는 것을 의미한다.

본 발명은 터치 센서 구동 기간(T2)에, 캐소드 전극(CAT)을 플로팅 시킴으로써, 터치 전극들과 캐소드 전극(CAT) 사이에 형성되는 기생 용량에 의해 터치 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 터치 센서 구동 기간(T2) 내에 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx)으로 이동되어야 할 전하가 캐소드 전극(CAT)으로 유실되는 것을 최대한 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 충분한 상호 정전 용량(Cm)을 확보할 수 있어, 터치 감도가 향상된 터치 센서를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 플로팅된 캐소드 전극(CAT)은 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx)으로 이동하는 전하의 이동 층(charge transfer layer)으로서 기능할 수 있다. 다시 말해, 캐소드 전극(CAT)과 터치 전극(Tx, Rx) 사이의 간격이 제1 전극(Tx)과 제2 전극(Rx) 사이의 간격보다 좁은 경우와 같이 캐소드 전극(CAT)과 터치 전극(Rx, Tx)이 매우 인접하게 위치하는 경우, 캐소드 전극(CAT)은 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx)으로 이동하는 전하의 이동 경로로써 기능할 수 있다. 따라서, 본 발명은 터치 센서 구동 기간(T2) 동안, 넓은 면적을 갖는 캐소드 전극(CAT)을 플로팅 시킴으로써, 제1 전극(Tx)에서 제2 전극(Rx)으로 이동하는 전하의 전하 이동력을 향상시킬 수 있다. 또한, 터치 센서 구동 기간(T2) 동안 플로팅 된 캐소드 전극(CAT)은 배리어(barrier)로써 기능하여, 표시 패널(DIS)로부터의 노이즈(noise)를 차단할 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 다양한 적층 구조의 예를 도시한 단면도들이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 표시 패널(DIS), 표시 패널(DIS) 위에 배치된 터치 스크린 패널(TSP1), 및 터치 스크린 패널(TSP1) 상에 배치된 편광 필름(POL)을 포함한다.

터치 스크린 패널(TSP1)은 베이스 필름(BF) 및 베이스 필름(BF) 하면에 구비된 터치 전극들(Tx, Rx)을 포함한다. 베이스 필름(BF)은 외부 환경으로부터 표시 패널(TSP)의 소자들을 보호하기 위해 구비되는 봉지 기판(ECAP)일 수 있다. 즉, 봉지 기판(ECAP) 하면에 터치 센서를 구성하는 소자들이 직접 형성될 수 있다.

일 예로, 봉지 기판(ECAP)의 하면에 구비된 전극들은 서로 교차하는 제1 전극(Tx)들과 제2 전극(Rx)들을 포함한다. 이때, 제1 전극(Tx)들 및 제2 전극(Rx)들 중 어느 하나는 분리되며, 분리된 어느 하나의 전극들은 브릿지 패턴을 통해 전기적으로 연결된다. 제1 전극(Tx)들과 제2 전극(Rx)들은 절연막을 통해 서로 절연된다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 표시 패널(DIS), 표시 패널(DIS) 위에 배치된 터치 스크린 패널(TSP2), 및 터치 스크린 패널(TSP2) 상에 배치된 편광 필름(POL)을 포함한다.

터치 스크린 패널(TSP2)은 베이스 필름(BF) 및 베이스 필름(BF) 상면에 구비된 터치 전극들(Tx, Rx)을 포함한다. 베이스 필름(BF)은 외부 환경으로부터 표시 패널(TSP2)의 소자들을 보호하기 위해 구비되는 봉지 기판(ECAP)일 수 있다. 즉, 봉지 기판(ECAP) 하면에 터치 센서를 구성하는 소자들이 직접 형성될 수 있다.

일 예로, 봉지 기판(ECAP)의 상면에 구비된 전극들은 서로 교차하는 제1 전극(Tx)들과 제2 전극(Rx)들을 포함한다. 이때, 제1 전극(Tx)들 및 제2 전극(Rx)들 중 어느 하나는 분리되며, 분리된 어느 하나의 전극들은 브릿지 패턴을 통해 전기적으로 연결된다. 제1 전극(Tx)들과 제2 전극(Rx)들은 절연막을 통해 서로 절연된다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치는 표시 패널(DIS), 표시 패널(DIS) 위에 배치된 편광 필름(POL), 및 편광 필름 위에 배치된 터치 스크린 패널(TSP3)을 포함한다. 편광 필름(POL)과 표시 패널(DIS) 사이에는 외부로부터 내부 소자를 보호하기 위한 봉지 기판이 더 구비될 수 있다.

일 예로, 터치 스크린 패널(TSP3)은 제1 베이스 필름(BF1)과, 제2 베이스 필름(BF2)을 포함할 수 있다. 제1 베이스 필름(BF1) 상에는 제1 전극(Tx)들이 배치되고, 제2 베이스 필름(BF2) 상에는 제2 전극(Rx)들이 배치된다. 제1 전극(Tx)들과 제2 전극(Rx)들은 서로 교차될 수 있으며, 베이스 필름을 사이에 두고 서로 절연된다.

본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치에 포함되는 터치 스크린 패널의 구조는 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 설계자의 선택에 따라 다양한 방식의 터치 스크린 패널 구조가 포함될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

DIS : 표시 패널 TSP : 터치 스크린 패널
TEN : 터치 인에이블 신호 SW : 스위칭부
CAT : 캐소드 전극 VSS : 저전위 전압원
T1 : 디스플레이 구동 기간 T2 : 터치 센서 구동 기간
Cm : 상호 정전 용량

Claims

픽셀 어레이를 갖는 표시 패널;
터치 센서 어레이를 갖는 터치 스크린 패널;
터치 인에이블 신호를 기초로 1 프레임을 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 센서 구동 기간과 입력 영상을 표시하기 위한 디스플레이 구동 기간으로 시분할하는 타이밍 콘트롤러;
상기 터치 센서 구동 기간 동안, 상기 터치 센서 어레이의 터치 센서들을 구동하는 센서 구동 회로;
상기 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 표시 패널의 픽셀들을 구동하는 디스플레이 구동 회로;
상기 디스플레이 구동 기간 동안 상기 픽셀들의 공통 전극에 저전위 전압원을 연결하고, 상기 터치 센서 구동 기간 동안 상기 픽셀들의 공통 전극과 저전위 전압원 간의 연결을 차단하는 스위칭부를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 픽셀들의 공통 전극은 캐소드 전극인 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 센서는,
상호 용량 센서인 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린 패널은,
베이스 필름; 및
상기 베이스 필름 하면에 구비된 터치 전극들을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린 패널은,
베이스 필름; 및
상기 베이스 필름 상면에 구비된 터치 전극들을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 필름은 봉지 기판인 유기발광 다이오드 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널과 상기 터치 스크린 패널 사이에 구비된 편광 필름을 더 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치.
픽셀 어레이를 갖는 표시 패널 및 터치 센서들이 배열된 터치 스크린 패널을 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치 구동방법에 있어서,
1프레임을 디스플레이 구동 기간과 터치 센서 구동 기간으로 정의하기 위한 터치 인에이블 신호를 생성하는 단계;
상기 디스플레이 구동 기간 동안, 상기 터치 인에이블 신호에 따라 스위칭부를 턴 온시킴으로써 상기 픽셀 어레이의 공통 전극을 저전위 전압원에 연결하는 단계; 및
상기 터치 센서 구동 기간 동안, 상기 터치 인에이블 신호에 따라 상기 스위칭부를 턴 오프시킴으로써 상기 픽셀 어레이의 공통 전극과 상기 저전위 전압원 간의 연결을 차단시키는 단계를 포함하는 유기발광 다이오드 표시장치 구동방법.
제 8 항에 있어서,
상기 디스플레이 구동 기간 동안, 디스플레이 구동 회로를 통해 상기 표시 패널에 영상 데이터를 기입하고,
상기 터치 센서 구동 기간 동안, 센서 구동 회로를 통해 상기 터치 센서들을 구동하는 유기발광 다이오드 표시장치 구동방법.
유기발광 다이오드를 갖는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 배치되고, 터치 센서들이 구비된 터치 스크린 패널을 포함하고,
상기 유기발광 다이오드는,
제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치된 유기 화합물층; 및
상기 유기 화합물층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며,
상기 제2 전극은,
스위칭부를 통해 저전위 전압원에 연결되거나, 또는 플로팅(floating)되는 유기발광 다이오드 표시장치.
제 10 항에 있어서,
상기 스위칭부는,
입력 영상을 표시하기 위한 디스플레이 구동 기간 동안 상기 제2 전극을 상기 저전위 전압원에 연결하고, 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 센서 구동 기간 동안 상기 캐소드 전극을 플로팅 시키는 유기발광 다이오드 표시장치.