KR20180128891A - 터치-제어 픽셀-구동 회로 및 그 방법, 터치-제어 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 터치-제어 픽셀-구동 회로를 개시한다. 이 회로는 데이터 라인 및 판독 라인에 결합된 구동 트랜지스터; 구동 트랜지스터에 결합된 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 이 회로는, 데이터 라인 및 판독 라인에 결합되며, 제1 및 제2 제어 신호들에 의해 리셋되어 데이터 라인으로부터 판독 라인에 원시 신호를 전송하도록, 그리고 터치로 인한 원시 신호의 변화에 따른 감지 신호를 생성하고 감지 신호를 판독 라인으로 전송하도록 구성되는 광-감지-터치 서브-회로를 또한 포함한다. 또한, 이 회로는, 구동 트랜지스터에 결합되며, 전원 전압 및 제1, 제2 및 제3 제어 신호들에 의해 제어되는 데이터 신호를 이용하여 구동 트랜지스터를 충전 및 방전하도록, 그리고 발광을 위해 OLED를 구동하도록 구성되는 구동 서브-회로를 포함한다.

Description

터치-제어 픽셀-구동 회로 및 그 방법, 터치-제어 디스플레이 장치
본 출원은 2017년 5월 12일자로 출원된 중국 특허 출원 제201710334833.5호에 대한 우선권을 주장하고, 그 내용들은 전부가 참조로 포함된다.
본 발명은 디스플레이 기술에 관한 것이고, 더 구체적으로, 픽셀-구동 회로 및 그 방법, 디스플레이 패널, 및 이를 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이는 디스플레이 장치 분야에서 연구자들의 주요 관심들을 끌어낸다. 그것은 실제로 저전력 소비, 저비용의 제조, 자체 발광, 넓은 시야각 및 빠른 응답 속도에서 다른 유형들의 디스플레이들보다 많은 장점들을 보여 주고, 스마트 폰, PDA, 디지털 카메라 등과 같은 다양한 범위의 제품들에 적용되어 왔다.
종래의 AMOLED 디스플레이는 단지, 광을 방출하기 위해 대응하는 유기 발광 다이오드를 구동하기 위해서만 구성되는 디스플레이의 각각의 픽셀과 연관된 픽셀-구동 회로로 이미지들을 디스플레이하기 위해 이용되었다. 디스플레이 기술의 현재의 추세는 단지 디스플레이 기능을 갖는 것보다 오히려 추가적인 기능들을 갖는 디스플레이 장치를 만드는 것이다. 예를 들어, 디스플레이 장치, 특히 AMOLED 디스플레이 장치는 또한 터치-제어 기능을 가질 수 있다.
일 양태에서, 본 개시내용은 디스플레이 장치에서의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 제공한다. 이 회로는 데이터 라인 및 판독 라인에 결합된 구동 트랜지스터를 포함한다. 추가적으로, 이 회로는 구동 트랜지스터 및 판독 라인에 결합된 제1 전극을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 이 회로는 또한 기준 전압 단자에 결합된 제2 전극을 포함한다. 또한 이 회로는, 데이터 라인 및 판독 라인에 결합되며, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호에 의해 리셋되어 데이터 라인에서의 고레벨 전압에 기초하여 판독 라인에 원시 신호를 전송하도록, 그리고 터치로 인한 원시 신호의 변화에 따른 감지 신호를 생성하고 감지 신호를 판독 라인으로 전송하도록 구성되는 광-감지-터치 서브-회로를 포함한다. 또한, 구동 트랜지스터에 결합되며, 전력 단자로부터의 전원 전압과 제1 제어 신호, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호에 의해 제어되는 데이터 라인으로부터의 데이터 신호를 이용하여 구동 트랜지스터를 충전 및 방전하도록, 그리고 발광을 위해 OLED를 구동하도록 구성되는 구동 서브-회로를 포함한다.
선택적으로, 광-감지-터치 서브-회로는 포토 트랜지스터, 포토 트랜지스터 및 데이터 라인에 결합되고 제1 제어 신호를 수신하도록 구성되는 리셋 서브-서브회로, 포토 트랜지스터 및 판독 라인에 결합되고 제2 제어 신호를 수신하도록 구성되는 전송 서브-서브회로, 및 포토 트랜지스터에 결합되어 광 신호를 감지하는 포토 트랜지스터에 의해 변환된 전류 신호를 저장하는 저장 서브-서브회로를 포함한다.
선택적으로, 리셋 서브-서브회로는 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 데이터 라인에 결합된 제1 단자 및 포토 트랜지스터의 제어 단자 및 제2 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제1 트랜지스터를 포함한다. 제1 제어 신호는, 원시 신호로서, 데이터 라인으로부터의 고전압 레벨에서의 초기 데이터 신호가 포토 트랜지스터로 전달될 수 있게 하기 위해 리셋 기간에 제1 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 턴온 신호를 제공하도록 구성된다.
선택적으로, 포토 트랜지스터는 외부 광 신호에 의해 조명될 때 광전류 신호를 생성하도록 구성된다. 광전류 신호는 원시 신호의 변화로서 원시 신호에 가산된다.
선택적으로, 전송 서브-서브회로는 제2 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 포토 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제1 단자 및 판독 라인에 결합된 제2 단자를 갖는 제2 트랜지스터를 포함한다. 제2 제어 신호는, 원시 신호 또는 포토 트랜지스터로부터의 원시 신호의 변화가 판독 라인으로 전달될 수 있게 하기 위해 제2 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 턴온 신호를 제공하도록 구성된다.
선택적으로, 저장 서브-서브회로는 포토 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제1 전극 및 포토 트랜지스터의 제어 단자에 결합된 제2 전극을 갖는 제1 커패시터를 포함한다.
선택적으로, 구동 서브-회로는 충전기 서브-서브회로 및 조절기 서브-서브회로를 포함한다. 충전기 서브-서브회로는 전력 단자, 구동 트랜지스터, 및 기준 전압 단자와 결합하도록 구성되고, 전력 단자로부터의 전원 전압에 의해 구동 트랜지스터의 충전 또는 방전을 제어하기 위한 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 수신하도록 구성된다. 조절기 서브-서브회로는 데이터 라인 및 구동 트랜지스터와 결합하도록 구성되고, 구동 트랜지스터의 제어 단자에서 전압 레벨을 조절하기 위해 제3 제어 신호를 수신하도록 구성된다.
선택적으로, 충전기 서브-서브회로는, 발광을 위해 OLED를 구동하기 위한 구동 전류를 전달하기 위해 구동 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 제2 제어 신호를 수신하도록 추가로 구성된다.
선택적으로, 충전기 서브-서브회로는 제2 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 전력 단자에 결합된 제1 단자 및 구동 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제3 트랜지스터를 포함한다. 추가적으로, 충전기 서브-서브회로는 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 제3 트랜지스터의 제2 단자에 결합된 제1 단자, 및 구동 트랜지스터의 제어 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제4 트랜지스터를 포함한다. 충전기 서브-서브회로는 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 구동 트랜지스터의 제2 단자에 결합된 제1 단자 및 기준 전압 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제5 트랜지스터를 추가로 포함한다.
선택적으로, 조절기 서브-서브회로는 제6 트랜지스터 및 제2 커패시터를 포함한다. 제6 트랜지스터는 제3 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 데이터 라인에 결합된 제1 단자 및 제2 커패시터의 제1 전극에 결합된 제2 단자를 갖는다. 제2 커패시터는 구동 트랜지스터의 제어 단자에 결합된 제2 전극을 갖는다.
선택적으로, 전력 단자는 고전압 레벨에서 전원 전압을 제공하고, 기준 전압 단자는 저전압 레벨에서 접지된다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간을 포함하는 구동 사이클로 본 명세서에서 설명된 터치-제어 픽셀-구동 회로를 구동하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 제1 기간에 제1 제어 신호에 따라 광-감지-터치 서브-회로를 리셋하여 제2 제어 신호에 따라 추가로 구동 트랜지스터의 제어 단자에 전원 전압을 충전하는 단계를 포함한다. 추가적으로, 이 방법은, 광-감지-터치 서브-회로를 제1 기간과 동일한 상태로 유지하기 위해 제1 제어 신호가 유지된 제2 기간에 구동 트랜지스터의 제어 단자를 방전하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 제3 기간에 전류 신호로 변환된 광 신호를 감지하고, 제3 제어 신호에 의해 제어되는 구동 트랜지스터의 제어 단자에 데이터 신호를 기입하는 단계를 추가로 포함한다. 또한, 이 방법은, 제4 기간에 판독 라인으로 전류 신호를 전송하고 제2 제어 신호를 이용하여 OLED가 발광하게 하기 위해 구동 트랜지스터를 통한 구동 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간 중 동일한 기간에 고전압 레벨 또는 저전압 레벨로 설정된다.
선택적으로, 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터, 및 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공된다. 제1 제어 신호는 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로 설정되고 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정된다. 제2 제어 신호는 제1 기간에 고전압 레벨로, 제2 기간 및 제3 기간에 저전압 레벨로, 제4 기간에 고전압 레벨로 설정된다. 제3 제어 신호는 제1 기간에 저전압 레벨로, 제2 기간 및 제3 기간에 고전압 레벨로, 제4 기간에 저전압 레벨로 설정된다.
선택적으로, 제2 제어 신호와 제3 제어 신호는 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간 중 동일한 기간에 동일한 전압 레벨을 갖는다.
선택적으로, 제6 트랜지스터는 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 및 제5 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공된다. 제1 제어 신호는 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로, 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정된다. 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호 양자 모두는 제1 기간에 고전압 레벨로, 제2 기간 및 제3 기간에 저전압 레벨로, 제4 기간에 고전압 레벨로 설정된다.
선택적으로, 제2 트랜지스터 및 제3 트랜지스터 각각은 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공된다. 제1 제어 신호는 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로, 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정된다. 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호 양자 모두는 제1 기간에 저전압 레벨로, 제2 기간 및 제3 기간에 고전압 레벨로, 제4 기간에 저전압 레벨로 설정된다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 서브픽셀 간 영역에 의해 분할된 매트릭스의 어레이로 배열된 복수의 서브픽셀 영역을 갖는 디스플레이 영역을 포함하는 터치 디스플레이 장치를 제공한다. 복수의 서브픽셀 영역 중 적어도 하나의 서브픽셀은 본 명세서에서 설명된 터치-제어 픽셀-구동 회로의 광-감지-터치 서브-회로를 포함한다.
선택적으로, 복수의 서브픽셀 영역의 서브-세트 각각은 광-감지-터치 서브-회로를 포함한다. 복수의 서브픽셀 영역의 서브-세트는 디스플레이 영역에서 주기적 배열로 배열된다.
선택적으로, 터치 디스플레이 장치는, 터치가 디스플레이 영역 상에 발생하는지를 결정하고, 터치가 결정되면 디스플레이 영역 상에서 대응하는 터치 위치를 결정하기 위해 광-감지-터치 서브-회로에 의해 감지된 광 신호로부터 변환된 광전류 신호를 처리하도록 구성되는 신호 처리 블록을 추가로 포함한다. 터치는 레이저 빔 조명 또는 손가락 터치이다.
선택적으로, 신호 처리 블록은 증폭기 및 프로세서를 포함한다. 증폭기는 광-감지-터치 서브-회로에 결합되어 광전류 신호를 수신하여 증폭된 신호를 생성한다. 프로세서는 증폭기에 결합되어 원시 신호와 증폭된 신호 사이의 강도 차이를 비-터칭 임계 값과 비교하고 강도 차이가 비-터칭 임계 값보다 큰 경우 터치 발생 및 대응하는 터치 위치를 결정하거나, 강도 차이가 비-터칭 임계 값보다 작은 경우 터치 발생이 없는 것으로 결정한다.
선택적으로, 터치 위치는 제2 제어 신호가 출력되는 제어 라인 위치에 기초한 X 좌표 및 광전류 신호가 수집되는 판독 라인을 따르는 광-감지-터치 서브-회로의 위치에 기초한 Y 좌표로 결정된다.
다음 도면들은 다양한 개시된 실시예들에 따른 예시적인 목적들을 위한 단지 예들일 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 간략화된 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 간략화된 블록도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 하나의 구동 사이클에서 도 3의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 동작시키는 타이밍도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 제1 기간에 동작되는 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 제2 기간에 동작되는 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 제3 기간에 동작되는 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 8a는 본 개시내용의 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로 상에서 터치가 발생할 때 판독 라인에서 검출된 신호 변화를 도시하는 개략도이다.
도 8b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로 상에서 터치가 발생할 때 판독 라인에서 검출된 신호 변화를 도시하는 개략도이다.
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따른 제4 기간에 동작되는 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 10은 종래의 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 11은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 12는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 도 11의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 동작시키는 타이밍도이다.
도 13은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다.
도 14는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 도 13의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 동작시키는 타이밍도이다.
도 15는 본 개시내용의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략도이다.
본 개시내용은 이제 이하의 실시예들을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다. 일부 실시예들에 대한 이하의 설명들은 단지 예시 및 설명을 목적으로 본 명세서에 제시된 것임을 유의해야 한다. 이 설명은 총망라하려는 것으로도 개시된 정확한 형태로 제한하려는 것으로도 의도되지 않는다.
현재의 디스플레이 기술 개발 추세 하에서, 용량성 터치 기술을 포함하는 터치-제어 기술들이 일부 종래의 디스플레이 장치들에 대해 구현되어 왔다. 대안의 터치 기술은 감광성 터치 기술이다. 용량성 터치 기술과 달리, 감광성 터치 기술은 광 강도 변화를 이용하여 터치 위치들을 감지하여, 디스플레이 장치에서의 터치 센서 모듈들의 치수들의 독립성 및 터치 모션에 대한 높은 감도를 제공한다. 추가적으로, 감광성 터치 기술은 직접 손가락 터치 제어를 지원할 뿐만 아니라 원격 거리로부터 레이저 펜 터치 제어도 지원한다. 감광성 터치 제어를 지원할 뿐만 아니라 이미지를 디스플레이하는 것을 가능하게 하기 위해 감광성 터치 기능을 AMOLED 디스플레이 장치로 구현하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 개시내용은 특히, 관련 기술의 제한들 및 단점들로 인한 하나 이상의 문제점을 실질적으로 제거하는 터치-제어 픽셀-구동 회로, 디스플레이 패널, 및 이를 갖는 디스플레이 장치, 및 그 구동 방법을 제공한다.
일 양태에서, 본 개시내용은 AMOLED 디스플레이 패널용 터치-제어 픽셀-구동 회로를 제공한다. 도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 간략화된 블록도이다. 도 1을 참조하면, 터치-제어 픽셀-구동 회로는 광-감지 터치 서브-회로(1), 구동 서브-회로(2), 구동 트랜지스터(DTFT) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
광-감지 터치 서브-회로(1)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제1 제어 단자, 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제2 제어 단자, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자 및 판독 라인에 결합된 제2 단자를 갖는다. 실시예에서, 광-감지 터치 서브-회로는, 제1 스캔 라인(스캔1)으로부터 제1 제어 단자에서 수신된 제1 제어 신호와, 제2 스캔 라인(스캔2)으로부터 제2 제어 단자에서 수신된 제2 제어 신호의 제어들 하에 휴지 동작을 수행하도록 구성된다. 또한, 광-감지 터치 서브-회로는 초기 신호를 판독 라인에 전송하고, 터치를 감지하고, 대응하는 터치 신호를 판독 라인에 전송하도록 구성된다.
구동 서브-회로(2)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제1 제어 단자, 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제2 제어 단자, 제3 스캔 라인(EM)에 결합된 제3 제어 단자, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자, 전원(VDD)에 결합된 제2 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제2 단자에 결합된 제3 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 게이트의 제어 단자에 결합된 제4 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제1 단자에 결합된 제5 단자, 기준 전압 단자(VSS)에 결합된 제6 단자 및 OLED의 제2 단자를 갖는다.
실시예에서, 구동 서브-회로(2)는, 스캔1으로부터의 제1 제어 신호, 스캔2로부터의 제2 제어 신호 및 제3 스캔 라인(EM)으로부터의 제3 제어 신호의 제어들 하에서 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자를 충전 또는 방전하기 위해 전원 전압(VDD) 및 데이터 라인(DATA)으로부터의 데이터 신호를 이용하도록 구성된다. 또한, 구동 서브-회로는 발광을 위해 OLED를 구동하도록 구성된다.
선택적으로, 터치-제어 픽셀-구동 회로는 AMOLED 디스플레이 장치에 적용되고, 여기서 광-감지 서브-회로(1) 및 구동 서브-회로 각각이 동일한 AMOLED 디스플레이 장치에서 터치 제어 기능 및 디스플레이 기능을 수행한다. 즉, 터치-제어 픽셀-구동 회로는 이미지들을 디스플레이하는 AMOLED 디스플레이 장치를 구동할 수 있고, 그것을 그 디스플레이 패널 상에서의 감광성 터치 기능에 기초하여 터치 제어 동작을 수행하도록 구동할 수 있어서, AMOLED 디스플레이 장치의 가치를 향상시킨다. AMOLED 디스플레이 패널은 발광하기 위해 각각의 서브픽셀에서의 OLED를 구동하기 위해 구동 전류를 이용하고 그레이스케일 디스플레이 매체로서 액정 재료를 이용하지 않도록 구성되기 때문에, 광-감지 터치 제어는 이미지 디스플레이에 영향을 미치지 않을 것이다.
도 1을 참조하면, 터치-제어 픽셀-구동 회로는 단지 제1 스캔 라인(스캔1), 제2 스캔 라인(스캔2) 및 제3 스캔 라인(EM)으로부터 3개의 제어 신호를 이용하여 광-감지-터치 서브-회로(1) 및 구동 서브-회로(2)가 각각의 기능들을 실현할 수 있게 한다. 이 회로 구조는 스캔 라인들 수를 실질적으로 감소시키며, 특히 종래의 접근법과 비교하여 터치-제어 픽셀-구동 회로에 대한 터치 제어 신호들을 제공하기 위해 이용되는 신호 라인들의 수를 감소시킨다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 터치-제어 픽셀-구동 회로는 AMOLED 디스플레이 장치에 대한 터치 제어 기능을 구현하는 복잡성을 감소시킨다.
도 2는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 간략화된 블록도이다. 도 2를 참조하면, 실시예에서, 광-감지-터치 서브-회로(1)는 포토 트랜지스터(T0), 리셋 서브-서브회로(11), 전송 서브-서브회로(12) 및 저장 서브-서브회로(13)를 포함한다. 리셋 서브-서브회로(11)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제어 단자, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자 및 포토 트랜지스터(T0)의 제어 단자 및 제2 단자에 결합된 제2 단자를 갖는다. 실시예에서, 리셋 서브-서브회로(11)는 제1 스캔 라인(스캔1)으로부터의 제1 제어 신호 및 제2 스캔 라인(스캔2)으로부터의 제2 제어 신호의 제어들 하에서 포토 트랜지스터(T0) 및 저장 서브-서브회로(13)를 리셋하도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 전송 서브-서브회로(12)는 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제어 단자, 포토 트랜지스터(T0)의 제1 단자에 결합된 제1 단자 및 판독 라인에 결합된 제2 단자를 갖는다. 실시예에서, 전송 서브-서브회로(12)는 제2 제어 신호의 제어 하에서 포토 트랜지스터(T0)의 초기 신호를 판독 라인으로 전달하도록 구성된다. 포토 트랜지스터(T0)는 외부의 광 신호를 감지하고 광 신호를 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 저장 서브-서브회로(13)는 포토 트랜지스터(T0)의 제어 단자 및 제1 단자에 결합되고 광 신호로부터의, 포토 트랜지스터에 의해 변환된 전기 신호를 저장하기 위해 이용된다. 전송 서브-서브회로(12)는 제2 제어 신호의 제어 하에 전기 신호를 판독 라인으로 전달하도록 추가로 구성된다.
다시 도 2를 참조하면, 구동 서브-회로(2)는 충전기 서브-서브회로(21) 및 조절기 서브-서브회로(22)를 포함한다. 충전기 서브-서브회로(21)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제1 제어 단자, 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제2 제어 단자, 전원(VDD)에 결합된 제1 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제2 단자에 결합된 제2 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자 또는 게이트에 결합된 제3 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제1 단자에 결합된 제4 단자, 및 기준 전압 단자(VSS)에 결합된 제5 단자를 갖는다. 실시예에서, 충전기 서브-서브회로(21)는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호의 제어들 하에서 전원(VDD)으로부터 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자로 충전 또는 방전하도록 구성된다. 이 프로세스 동안, 전원(VDD)은 OLED로 전송되지 않도록 제어된다.
또한, 도 2를 참조하면, 조절기 서브-서브회로(22)는 제3 스캔 라인(EM)에 결합된 제어 단자, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자 및 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자 또는 게이트에 결합된 제2 단자를 갖는다. 실시예에서, 조절기 서브-서브회로(22)는 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자에서 전압 레벨을 안정화하기 위해 제3 스캔 라인(EM)으로부터의 제3 제어 신호의 제어 하에 데이터 라인(DATA)으로부터의 데이터 신호를 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자에 기입하도록 구성된다. 또한, 충전기 서브-서브회로(21)는 발광하도록 OLED를 구동하기 위해 제2 제어 신호의 제어 하에서 구동 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 또한 구성된다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 터치-제어 픽셀-구동 회로의 회로 구조이다. 도 3을 참조하면, 특정 실시예에서, 리셋 서브-서브회로(11)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제어 단자 또는 게이트, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자, 및 포토 트랜지스터(T0)의 제어 단자 또는 게이트 및 제2 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제1 트랜지스터(T1)를 포함한다. 광-감지-터치 서브-서브회로(12)는 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제어 단자 또는 게이트, 포토 트랜지스터(T0)의 제1 단자에 결합된 제1 단자, 및 판독 라인에 결합된 제2 단자를 갖는 제2 트랜지스터(T2)를 포함한다. 저장 서브-서브회로(13)는 포토 트랜지스터(T0)의 제1 단자에 결합된 제1 플레이트 단자 및 포토 트랜지스터(T0)의 제어 단자에 결합된 제2 플레이트 단자를 갖는 제1 커패시터(C1)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 구동 서브-회로(2)에서의 충전기 서브-서브회로(21)는 제3 트랜지스터(T3), 제4 트랜지스터(T4), 및 제5 트랜지스터(T5)를 포함한다. 제3 트랜지스터(T3)는 제2 스캔 라인(스캔2)에 결합된 제어 단자, 전원(VDD)에 결합된 제1 단자, 및 구동 트랜지스터(DTFT)의 제1 단자에 결합된 제2 단자를 갖는다. 제4 트랜지스터(T4)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제어 단자, 제3 트랜지스터(T3)의 제2 단자에 결합된 제1 단자, 및 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자에 결합된 제2 단자를 갖는다. 제5 트랜지스터(T5)는 제1 스캔 라인(스캔1)에 결합된 제어 단자, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제2 단자에 결합된 제1 단자, 및 기준 전압 단자(VSS)에 결합된 제2 단자를 갖는다.
구동 서브-회로(2)에서의 조절기 서브-서브회로(22)는 제6 트랜지스터(T6) 및 제2 커패시터(C2)를 포함한다. 제6 트랜지스터(T6)는 제3 스캔 라인(EM)에 결합된 제어 단자, 데이터 라인(DATA)에 결합된 제1 단자, 및 제2 커패시터(C2)의 제1 플레이트 단자에 결합된 제2 단자를 갖는다. 제2 커패시터(C2)의 제2 플레이트 단자는 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자에 결합된다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에서 개시된 터치-제어 픽셀-구동 회로는 발광 및 터치-감지를 구동하는 각각의 구동 사이클에서 동작하도록 구성되고, 구동 사이클은 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간을 포함한다. 도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 하나의 구동 사이클에서 도 3의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 동작시키는 타이밍도이다. 도 4를 참조하면, 스캔1은 제1 제어 신호를 지칭하고, 스캔2는 제2 제어 신호를 지칭하고, EM은 제3 제어 신호를 지칭한다. DATA는 데이터 신호를 나타낸다. RL은 판독 라인에 의해 수집된 신호를 나타낸다. 선택적으로, 도 4에서의 제어 신호들은, 구동 트랜지스터(DTFT), 포토 트랜지스터(T0), 제1 트랜지스터(T1) 내지 제6 트랜지스터(T6)를 포함하는 모든 트랜지스터가 N형 트랜지스터들이 되도록 선택되는 임의의 회로 셋업에 대응한다. 선택적으로, 모든 트랜지스터는 저온 폴리실리콘 기술 또는 실리콘-기반 제조 프로세스들에 의해 제조된 박막 트랜지스터들이다. 선택적으로, 각각의 박막 트랜지스터의 게이트는 그 제어 단자이고, 각각의 트랜지스터의 소스는 제1 단자로 지칭되고, 각각의 트랜지스터의 드레인은 제2 단자로 지칭된다. 제1 단자와 제2 단자는 상호교환될 수 있다.
도 4의 제1 기간에, 도 3의 회로의 동작 상태가 도 5에 도시된다. 특히, 광-감지-터치 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 고전압 레벨에 있다. 제1 트랜지스터(T1)는 전도 상태에서 턴온된다. 데이터 신호(DATA)는 Vp에서 고전압 레벨로서 제공된다. 이 데이터 신호는 제1 커패시터(C1)의 제2 플레이트 단자 및 포토 트랜지스터(T0)의 제어 단자 및 제1 단자를 리셋하여, 리셋 후에 포토 트랜지스터(T0)가 전압 레벨(Vp)을 갖는 초기 신호를 갖게 할 수 있다. 이 기간에, 제2 제어 신호(스캔2)는 또한 고전압 레벨에 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 전도 상태로 턴온된다. 포토 트랜지스터(T0)의 초기 신호는 판독 라인으로 전달될 수 있다, 즉, 판독 라인은 포토 트랜지스터(T0)의 초기 신호(Vp)를 수집한다.
구동 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)를 전도 상태로 만들기 위해 고전압 레벨에 있다. 제2 제어 신호(스캔2)는 제3 트랜지스터(T3)를 전도 상태로 만들기 위해 고전압 레벨에 있다. 전원(VDD)은 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4)를 통해 노드(a1)로 전달될 수 있는 전력 전압(power voltage)(Vdd)을 제공한다(도 5 참조). 노드(a1)는 또한 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자이다. 따라서, 전력 전압(Vdd)은 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자를 충전하고 있다. 동시에, 제3 제어 신호(EM)는 저전압 레벨에 있다. 제6 트랜지스터는 비-전도 상태에서 턴오프된다. 효과적으로, 제1 기간에, 노드(a1)에서의 전압 레벨은 Va1 = Vdd이다.
제1 기간에, 구동 트랜지스터(DTFT)는 전도 상태에 있다. 제5 트랜지스터(T5)가 또한 전도 상태에 있기 때문에, 제5 트랜지스터(T5)를 통해 흐르는 전류는 기준 전압 단자(VSS)로 흐르지만 OLED에는 흐르지 않아서 OLED가 발광하도록 구동되지 않을 것이다. 선택적으로, 기준 전압 단자(VSS)에는 저전압 레벨이 공급된다. 선택적으로, 기준 전압 단자(VSS)는 접지된 단자이다.
제2 기간에, 도 3의 터치-제어 픽셀-구동 회로의 동작 상태가 도 6에서 표현된다. 광-감지-터치 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 고전압 레벨에 있고, 제1 트랜지스터(T1)는 턴온된다. 제1 커패시터(C1) 및 포토 트랜지스터(T0)는 리셋 상태가 되도록 유지한다. 제2 제어 신호(스캔2)는 저전압 레벨에 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 턴오프되어, 포토 트랜지스터(T0)의 제1 단자를 리셋시킨다. 이 때, 판독 라인은 제1 기간에서의 초기 신호(Vp)와 여전히 동일한 신호를 수집한다.
구동 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 고전압 레벨에 있어서, 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)를 턴온시킨다. 노드(a1)에서의 전압 신호는 제4 트랜지스터(T4), 구동 트랜지스터(DTFT), 및 제5 트랜지스터(T5)를 통해 전달되어 기준 전압 단자(VSS)로 하강하여, 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자를 효과적으로 방전시킬 수 있다. 방전은 제어 단자가 구동 트랜지스터(DTFT)의 임계 전압(Vth)에 도달할 때까지 계속된다. 제2 제어 신호(스캔2)는 저전압 레벨에 있어서, 제3 트랜지스터(T3)를 턴오프시킨다. 전원(VDD)으로부터의 전력 전압 신호는 OLED에 도달하도록 제3 트랜지스터(T3)를 통해 전달될 수 없다. 동일한 기간에, 제3 제어 신호(EM)는 고전압 레벨에 있어서, 제6 트랜지스터(T6)를 턴온하고 전압(Vp)를 갖는 데이터 신호를 노드(b1)로 전달한다(도 6 참조). 효과적으로, 제2 기간에, 노드 a1에서의 전압 레벨은 Va1 = Vth이고, 노드 b1에서의 전압 레벨은 Vb1 = Vp이고, 노드 a1과 노드 b1 사이의 전압 차는 ΔV = Vth - Vp이다.
지금까지, 터치-제어가 위의 2개의 기간에 언급되지 않았지만, 광-감지 터치 제어는 각각의 구동 사이클에서 임의의 기간에 구현될 수 있다. 추가적으로, 손가락 터치 제어와 레이저 펜 터치 제어 양자 모두가 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 레이저 펜이 디스플레이 패널을 '터치'하기 위해 레이저 빔을 전송할 때, 포토 트랜지스터(T0)는 레이저 빔 조명으로 인한 외부 소스로부터의 향상된 광 강도를 검출할 것이다. 다른 예에서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 손가락이 디스플레이 패널을 터치할 때, 손가락이 외부 소스로부터의 광을 차단하기 때문에, 포토 트랜지스터(T0)는 외부 소스로부터 더 낮은 광 강도를 검출한다. 아래에, 제3 기간에 발생된 광-감지 터치 제어가 예시된다.
제3 기간에서는, 도 3의 터치-제어 픽셀-구동 회로가 도 7에 도시된 것과 같은 특정 동작 상태에 있다. 광-감지-터치 서브-회로의 경우, 레이저 펜이 회로를 조명하거나 '터치'하기 위해 빔을 생성한다. 포토 트랜지스터(T0) 상에 조명된 빔의 상이한 광 강도에 대하여, 포토 트랜지스터(T0)는 외부 소스로부터의 공칭 강도의 강도보다 더 높은 강도들을 갖는 상이한 광 신호들을 검출한다. 포토 트랜지스터(T0)는 광 신호를 제1 커패시터(C1)에 저장되는 전기 신호로 변환한다. 이 기간에, 제2 제어 신호(스캔2)는 저전압 레벨에 있어서 제2 트랜지스터(T2)를 턴오프시킨다. 판독 라인은 여전히 Vp의 전압 레벨을 갖는 초기 신호와 동일한 전압 신호를 판독한다.
구동 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 저전압 레벨에 있어서, 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)를 턴오프시킨다. 제2 제어 신호(스캔2)는 또한 저전압 레벨에 있어서, 제3 트랜지스터(T3)를 턴오프시킨다. 제3 트랜지스터(T3) 및 제4 트랜지스터(T4) 양자 모두가 비-전도 상태에 있기 때문에, 구동 트랜지스터가 또한 비-전도 상태에 있다. 제3 제어 신호(EM)는 고전압 레벨에 있어서, 제6 트랜지스터(T6)를 턴온시켜 이 기간에서의 데이터 신호를 노드(b1)로 전달한다. 이 기간에서의 데이터 신호는 초기 레벨 Vp에서 Vp + ΔVDATA로 상승된다. 노드 a1은 이 기간에 플로팅되므로, 노드 a1과 노드 b1 사이의 전압 차는 ΔV = Vth - Vp가 되도록 유지한다. 노드 b1의 전압 레벨이 Vb1 = Vp + ΔVDATA로 변경될 때, 노드 a1에서의 전압 레벨은 Va1 = ΔVDATA + Vth로 추론될 수 있다. 이 기간 동안, 노드 a1 및 노드 b1에서의 전압 레벨들 양자 모두는 안정화된다.
제4 기간에서는, 도 3의 터치-제어 픽셀-구동 회로가 도 9에 도시된 동작 상태에 있다. 광-감지-터치 서브-회로의 경우, 제2 제어 신호(스캔2)는 고전압 레벨에 있어서, 제2 트랜지스터(T2)를 턴온시킨다. 제1 커패시터(C1)에 저장되는 전기 신호는 제3 트랜지스터(T3)를 통해 판독 라인으로 전달될 수 있다. 따라서, 판독 라인은 도 4에 도시된 바와 같이 신호 변화, 즉, 이 새롭게 추가된 전기 신호로 인한 전압 레벨에서의 점프 업(jump up)을 수집한다.
구동 서브-회로의 경우, 제1 제어 신호(스캔1)는 저전압 레벨에 있다. 제4 트랜지스터(T4) 및 제5 트랜지스터(T5)는 턴오프된다. 제2 제어 신호(스캔2)는 고전압 레벨에 있어서, 제3 트랜지스터(T3)를 턴온시킨다. 제3 제어 신호(EM)는 저전압 레벨에 있어서, 제6 트랜지스터(T6)를 턴오프시킨다. 따라서, 전원(VDD)으로부터의 전력 전압 신호(Vdd)는 제3 트랜지스터(T3) 및 구동 트랜지스터(DTFT)를 통과하여 OLED에 도달해서, 발광하도록 OLED를 구동시킨다.
실시예에서, 제4 기간에 터치-제어 픽셀-구동 회로가 동작될 때, 구동 서브-회로에서 제3 트랜지스터(T3)만이 턴온되고 T4, T5 및 T6과 같은 다른 트랜지스터들은 턴오프된다. 따라서, 전원(VDD)만이 OLED에 전력 전압을 제공하고, OLED의 발광 동안 다른 트랜지스터들의 다른 신호들로부터 OLED로의 간섭이 없다는 것이 보장된다.
종래의 픽셀-구동 회로에서, 예를 들어, 도 10에서, 2T1C 회로 구조는 스캔 라인으로부터의 제어 신호에 의해 제어되는 스위치 트랜지스터(T), 스위치 트랜지스터(T)에 결합된 그 제어 단자 및 전원(VDD)에 결합된 제1 단자 및 OLED에 결합된 제2 단자를 갖는 구동 트랜지스터(DTFT), 및 구동 트랜지스터(DTFT)의 제어 단자와 제2 단자 사이에 결합된 커패시터(C)를 포함한다. 발광하도록 OLED를 구동하기 위한 구동 트랜지스터로부터 출력되는 구동 전류는 구동 트랜지스터(DTFT)의 임계 전압(Vth)에 의존되기 때문에, 제조 프로세스 변동 및 시간 경과에 따른 드리프트들로 인한 상이한 서브픽셀들 사이의 상이한 구동 트랜지스터들의 임계 전압(Vth)의 비-균일 값들은 발광 강도들에서의 상이한 변화들을 초래하여, 디스플레이 효과에 영향을 미칠 것이다.
도 3, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 9 중 어느 하나에 도시된 바와 같이, 구동 서브-회로를 갖는 본 개시내용에 개시된 터치-제어 픽셀-구동 회로에서, 제4 기간에 OLED로 흐르는 구동 전류는 다음과 같이 표현될 수 있고,
IOLED = K(VGS - Vth)2 (1)
VGS는 구동 트랜지스터 DTFT의 제어 단자와 제1 단자 사이의 전압이다. 특히, VGS = ΔVDATA +Vth - VOLED이고, 여기서 VOLED는 OLED에서의 전압 강하이다(또는 OLED의 제2 단자에는 접지 전압 레벨이 공급되는 것으로 가정하여 간단히 OLED의 애노드 전압으로 불림). 따라서,
IOLED = K(ΔVDATA - VOLED)2 (2)
식 (2)에 기초하여, OLED를 통해 흐르는 구동 전류는 구동 트랜지스터(DTFT)의 임계 전압(Vth)과 무관하여, OLED 발광에서의 임계 전압들의 비-균일한 드리프트의 효과가 회피된다.
일부 실시예들에서, 도 3, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 9에 도시된 바와 같이, 터치-제어 픽셀-구동 회로에서의 모든 트랜지스터는 N형 트랜지스터들이고, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 단지 각각의 구동 사이클에서 모든 4개의 기간 중에서 동일한 기간에 반대의 고/저전압 레벨들로 설정된다.
대안적 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 터치-제어 픽셀-구동 회로에는 P형 트랜지스터인 제6 트랜지스터(T6)가 제공되면서 N형 트랜지스터인 다른 모든 트랜지스터가 제공된다. 실시예에서, 이 터치-제어 픽셀-구동 회로의 동작 타이밍도가 도 12에 도시되고, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 제1 기간에 동일한 고전압 레벨이고, 제2 및 제3 기간에서는 동일한 저전압 레벨이고, 제4 기간에 다시 동일한 고전압 레벨이다.
다른 대안적인 실시예에서, 도 13에 도시한 바와 같이, 또 다른 터치-제어 픽셀-구동 회로에는 P형 트랜지스터들인 제2 트랜지스터(T2) 및 제3 트랜지스터(T3) 그리고 N형 트랜지스터들인 다른 트랜지스터들(DTFT, T0, T1, T4, T5 및 T6)이 제공된다. 실시예에서, 이 터치-제어 픽셀-구동 회로의 동작 타이밍도가 도 14에 도시되고, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호는 제1 기간에 동일한 저전압 레벨이고, 제2 및 제3 기간에서는 동일한 고전압 레벨이고, 제4 기간에서는 다시 동일한 저전압 레벨이다.
일부 실시예들에서, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호가 각각의 구동 사이클의 4개의 기간 각각에서 반대의 또는 동일한 고/저전압 레벨들로 설정되더라도, 각각의 트랜지스터들에 대한 제1 제어 신호, 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호의 제어들은 원칙적으로 유사하다.
실시예에서, 제2 제어 신호와 제3 제어 신호가 각각의 구동 사이클에서 4개 기간 중 동일한 기간에 동일한 고/저전압 레벨들로 설정되는 경우, 제2 스캔 라인(스캔2)과 제3 스캔 라인(EM)은 1개의 스캔 라인으로 결합될 수 있고, 디스플레이 패널에서의 스캔 라인들의 수를 더 감소시켜 전도체 라인 레이아웃의 프로세스를 단순화하고 디스플레이 장치에 터치 제어 기능을 구현하는 복잡성을 줄일 수 있다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 본 명세서에서 설명된 디스플레이 패널에서 터치-제어 픽셀-구동 회로를 구동하는 방법을 제공한다. 이 방법은 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간을 포함하는 발광 및 터치 감지를 구동하는 구동 사이클에서 터치-제어 픽셀-구동 회로를 동작하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 기간에 제1 제어 신호에 따라 광-감지-터치 서브-회로를 리셋하여 제2 제어 신호에 따라 추가로 구동 트랜지스터의 제어 단자에 전원 전압을 충전하는 단계, 광-감지-터치 서브-회로를 계속 제1 기간과 동일한 상태로 유지하기 위해 제1 제어 신호가 유지된 제2 기간에 구동 트랜지스터의 제어 단자를 방전하는 단계, 제3 기간에 전류 신호로 변환된 광 신호를 감지하고, 제3 제어 신호에 의해 제어되는 구동 트랜지스터의 제어 단자에 데이터 신호를 기입하는 단계, 및 제4 기간에 판독 라인으로 전류 신호를 전송하고 제2 제어 신호를 이용하여 OLED가 발광하게 하기 위해 구동 트랜지스터를 통한 구동 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 광-감지-터치 서브-회로 및 구동 서브-회로 양자 모두를 구동하여 각각의 구동 사이클의 상이한 기간들에서 함께 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 방법은 동일한 디스플레이 패널에서 그 디스플레이 기능 및 터치 제어 기능을 실현하기 위해 AMOLED 디스플레이 장치에 구현된 터치-제어 픽셀-구동 회로를 구동하도록 적용된다. 실시예에서, 터치-제어 픽셀-구동 회로에서의 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고(도 3 참조), 이 방법은 제1 제어 신호를, 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정하는 단계; 제2 제어 신호를, 제1 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제2 기간 및 제3 기간에 저전압 레벨로 설정하고, 제4 기간에 고전압 레벨로 설정하는 단계; 및 제3 제어 신호를, 제1 기간에 저전압 레벨로 설정하고, 제2 기간 및 제3 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제4 기간에 저전압 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간 중 동일한 기간에 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호를 반대의 고전압 레벨 또는 저전압 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 터치-제어 픽셀-구동 회로에서 제6 트랜지스터(T6)는 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고(도 11 참조), 이 방법은 제1 제어 신호를, 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정하는 단계; 및 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호 양자 모두를, 제1 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제2 기간 및 제3 기간에 저전압 레벨로 설정하고, 제4 기간에 고전압 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 터치-제어 픽셀-구동 회로에서 제2 트랜지스터 및 제3 트랜지스터 각각은 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 구동 트랜지스터, 포토 트랜지스터, 제1 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고(도 13 참조), 이 방법은 제1 제어 신호를 제1 기간 및 제2 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제3 기간 및 제4 기간에 저전압 레벨로 설정하는 단계; 및 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호 양자 모두를, 제1 기간에 저전압 레벨로 설정하고, 제2 기간 및 제3 기간에 고전압 레벨로 설정하고, 제4 기간에 저전압 레벨로 설정하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 본 개시내용은 디스플레이 기능과 터치 제어 기능 양자 모두를 갖는 터치 디스플레이 장치를 제공한다. 도 15는 본 개시내용의 실시예에 따른 터치 디스플레이 장치의 개략도이다. 도 15를 참조하면, 디스플레이 장치는 서브픽셀 간(inter-subpixel) 영역(1510)에 의해 분할된 매트릭스의 어레이 내의 복수의 서브픽셀 영역(1501)을 갖는 디스플레이 영역을 포함한다. 선택적으로, 복수의 서브픽셀 영역(1501) 중 적어도 하나의 서브픽셀(A)은 터치-제어 픽셀-구동 회로의 광-감지-터치 서브-회로(1520)를 포함한다. 선택적으로, 광-감지-터치 서브-회로(1520)를 포함하는 서브픽셀(A)과 그 각각이 동일한 복수의 서브픽셀 영역(1501)의 서브-세트가 있다. 선택적으로, 서브픽셀들(A)의 서브-세트는 주기적 배열로 배열된다. 광-감지-터치 서브-회로(1520)를 포함하는 서브픽셀들(A)의 서브세트 및 광-감지-터치 서브-회로(1520)가 없는 나머지 서브픽셀들(B)의 서브세트를 포함하는 각각의 서브픽셀은 서브픽셀들의 열과 병렬로 데이터 라인(DATA)에 결합된 적어도 구동 서브-회로를 포함한다. (열 내의) 각각의 광-감지-터치 서브-회로(1520)는 서브픽셀들의 열과 병렬로 판독 라인(READ)에 결합된다. 서브픽셀들의 행에 평행한 각각의 라인(GATA)은 서브픽셀들의 행에서의 터치-제어 픽셀-구동 회로들에 제어 신호들을 제공하기 위한 스캔 라인들(예컨대, 스캔1, 스캔2, 또는 EM, 도 3 참조) 중 하나를 나타내기 위해 개략적으로 제공된다.
실시예에서, 터치 디스플레이 장치는, 터치가 디스플레이 영역 상에 발생하는지를 결정하고 터치가 결정되면 디스플레이 영역 상에서 대응하는 터치 위치를 결정하기 위해 각각의 광-감지-터치 서브-회로에 의해 감지된 광 신호로부터 변환된 광전류 신호를 처리하고, 대응하는 판독 라인을 통해 각각의 광-감지-터치 서브-회로에 결합하도록 구성되는 신호 처리 블록(1530)을 추가로 포함한다. 선택적으로, 터치는 레이저 빔 조명이다. 선택적으로 터치는 손가락 터치이다. 특정 실시예에서, 신호 처리 블록(1530)은 증폭기(1531) 및 프로세서(1535)를 포함한다. 증폭기(1531)는 광전류 신호를 수신하여 증폭된 신호를 생성하기 위해 판독 라인(READ)을 통해 광-감지-터치 서브-회로(1520)에 결합된다. 프로세서(1535)는 원시 신호와 증폭된 신호 사이의 강도 차이를 비-터칭 임계 값과 비교하기 위해 증폭기(1531)에 결합된다. 선택적으로, 프로세서(1535)는 강도 차이가 비-터칭 임계 값보다 큰 경우 터치 발생 및 대응하는 터치 위치를 결정하도록 구성된다. 선택적으로, 프로세서(1535)는 강도 차이가 비-터칭 임계 값보다 작은 경우 터치 발생이 없는 것으로 결정하도록 구성된다. 선택적으로, 터치 위치는 제2 제어 신호가 출력되는 제2 스캔 라인(스캔2)의 위치에 기초한 X 좌표 및 광전류 신호가 수집되는 판독 라인(READ)을 따라 광-감지-터치 서브-회로(1520)의 위치에 기초한 Y 좌표로 결정된다.
본 발명의 실시예들에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적들로 제시되었다. 이 설명은 총망라하려는 것으로도 본 발명을 개시된 정확한 형태 또는 예시적인 실시예들로 제한하려는 것으로도 의도되지 않는다. 따라서, 전술한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주하여야 한다. 명백하게, 많은 수정 및 변형이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리들 및 그것의 최상 모드의 실제 적용을 설명하기 위해 선택 및 설명되고, 이로써 본 기술분야의 통상의 기술자들이, 고려되는 특정 용도 또는 구현에 적합한 바와 같은 다양한 변경들과 함께 그리고 다양한 실시예들에 대해 본 발명을 이해할 수 있게 한다. 본 발명의 범위는 여기 첨부된 청구 범위 및 이들의 등가물에 의해 정의되고, 여기서 모든 용어는 달리 명시하지 않는 한 가장 넓은 합리적 의미를 의미하는 것으로 의도된다. 따라서, 용어 "발명", "본 발명" 등이 청구항 범주를 반드시 특정 실시예로 제한하지는 않고, 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 언급이 본 발명에 대한 제한을 암시하지 않고, 어떤 이러한 제한도 추론되어서는 안된다. 본 발명은 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다. 더욱이, 이 청구항들은 명사 또는 요소 이전에 "제1", "제2" 등을 이용하여 언급할 수 있다. 이러한 용어들은 명명법으로서 이해해야 하고, 특정 번호가 주어지지 않는 한, 이러한 명명법에 의해 수정된 요소들의 수에 대한 제한을 부여하는 것으로서 해석해서는 안된다. 설명된 임의의 장점들 및 이점들은 본 발명의 모든 실시예에 적용되지 않을 수도 있다. 다음 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 설명된 실시예들에서 변형들이 이루어질 수 있다는 것을 인식해야 한다. 더욱이, 본 개시내용의 어떠한 요소 또는 컴포넌트도, 요소 또는 컴포넌트가 다음 청구 범위에 명시적으로 기재되는지에 관계없이, 일반 공중에게 공여되지 않도록 의도된다.

Claims (22)

  1. 디스플레이 장치에서의 터치-제어 픽셀-구동 회로로서,
    데이터 라인 및 판독 라인에 결합된 구동 트랜지스터;
    상기 구동 트랜지스터 및 상기 판독 라인에 결합된 제1 전극, 및 기준 전압 단자에 결합된 제2 전극을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED);
    상기 데이터 라인 및 상기 판독 라인에 결합되며, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호에 의해 리셋되어 상기 데이터 라인에서의 고레벨 전압에 기초하여 상기 판독 라인에 원시 신호를 전송하도록, 그리고 터치로 인한 상기 원시 신호의 변화에 따른 감지 신호를 생성하고 상기 감지 신호를 상기 판독 라인으로 전송하도록 구성되는 광-감지-터치 서브-회로; 및
    상기 구동 트랜지스터에 결합되며, 전력 단자로부터의 전원 전압과 상기 제1 제어 신호, 상기 제2 제어 신호 및 제3 제어 신호에 의해 제어되는 상기 데이터 라인으로부터의 데이터 신호를 이용하여 상기 구동 트랜지스터를 충전 및 방전하도록, 그리고 발광을 위해 상기 OLED를 구동하도록 구성되는 구동 서브-회로
    를 포함하는, 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광-감지-터치 서브-회로는 포토 트랜지스터, 상기 포토 트랜지스터 및 상기 데이터 라인에 결합되고 상기 제1 제어 신호를 수신하도록 구성되는 리셋 서브-서브회로, 상기 포토 트랜지스터 및 상기 판독 라인에 결합되고 상기 제2 제어 신호를 수신하도록 구성되는 전송 서브-서브회로, 및 상기 포토 트랜지스터에 결합되어 광 신호를 감지하는 상기 포토 트랜지스터에 의해 변환된 전류 신호를 저장하는 저장 서브-서브회로를 포함하는, 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리셋 서브-서브회로는, 상기 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 데이터 라인에 결합되는 제1 단자, 및 상기 포토 트랜지스터의 제어 단자 및 제2 단자에 결합되는 제2 단자를 갖는 제1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 제어 신호는, 상기 원시 신호로서, 상기 데이터 라인으로부터의 고전압 레벨에서의 초기 데이터 신호가 상기 포토 트랜지스터로 전달될 수 있게 하기 위해 리셋 기간에 상기 제1 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 턴온 신호를 제공하도록 구성되는, 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 포토 트랜지스터는 외부 광 신호에 의해 조명될 때 광전류 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 광전류 신호는 상기 원시 신호의 변화로서 상기 원시 신호에 가산되는, 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전송 서브-서브회로는 상기 제2 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 포토 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제1 단자, 및 상기 판독 라인에 결합된 제2 단자를 갖는 제2 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 제어 신호는, 상기 원시 신호 또는 상기 포토 트랜지스터로부터의 상기 원시 신호의 상기 변화가 상기 판독 라인으로 전달될 수 있게 하기 위해 상기 제2 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 턴온 신호를 제공하도록 구성되는, 회로.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 저장 서브-서브회로는 상기 포토 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제1 전극 및 상기 포토 트랜지스터의 제어 단자에 결합된 제2 전극을 갖는 제1 커패시터를 포함하는, 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 서브-회로는 충전기 서브-서브회로 및 조절기 서브-서브회로를 포함하며, 상기 충전기 서브-서브회로는 상기 전력 단자, 상기 구동 트랜지스터, 및 상기 기준 전압 단자와 결합하도록 구성되고, 상기 전력 단자로부터의 상기 전원 전압에 의해 상기 구동 트랜지스터의 충전 또는 방전을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 조절기 서브-서브회로는 상기 데이터 라인 및 상기 구동 트랜지스터와 결합하도록 구성되고, 상기 구동 트랜지스터의 제어 단자에서 전압 레벨을 조절하기 위해 상기 제3 제어 신호를 수신하도록 구성되는, 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전기 서브-서브회로는, 발광을 위해 상기 OLED를 구동하기 위한 구동 전류를 전달하기 위해 상기 구동 트랜지스터를 전도 상태로 만들기 위한 상기 제2 제어 신호를 수신하도록 추가로 구성되는, 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충전기 서브-서브회로는:
    상기 제2 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 전력 단자에 결합된 제1 단자 및 상기 구동 트랜지스터의 제1 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제3 트랜지스터;
    상기 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 제3 트랜지스터의 상기 제2 단자에 결합된 제1 단자, 및 상기 구동 트랜지스터의 상기 제어 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제4 트랜지스터;
    상기 제1 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 구동 트랜지스터의 제2 단자에 결합되는 제1 단자 및 상기 기준 전압 단자에 결합된 제2 단자를 갖는 제5 트랜지스터를 포함하는, 회로.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 조절기 서브-서브회로는 제6 트랜지스터 및 제2 커패시터를 포함하며,
    상기 제6 트랜지스터는 상기 제3 제어 신호가 제공되는 제어 단자, 상기 데이터 라인에 결합된 제1 단자 및 상기 제2 커패시터의 제1 전극에 결합된 제2 단자를 갖고;
    상기 제2 커패시터는 상기 구동 트랜지스터의 상기 제어 단자에 결합된 제2 전극을 갖는, 회로.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전력 단자는 고전압 레벨에서 상기 전원 전압을 제공하고, 상기 기준 전압 단자는 저전압 레벨에서 접지되는, 회로.
  12. 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간 및 제4 기간을 포함하는 구동 사이클로 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 터치-제어 픽셀-구동 회로를 구동하는 방법으로서,
    상기 제1 기간에 상기 제1 제어 신호에 따라 상기 광-감지-터치 서브-회로를 리셋하여 상기 제2 제어 신호에 따라 추가로 상기 구동 트랜지스터의 제어 단자에 전원 전압을 충전하는 단계;
    상기 광-감지-터치 서브-회로를 상기 제1 기간과 동일한 상태로 유지하기 위해 상기 제1 제어 신호가 유지된 상기 제2 기간에 상기 구동 트랜지스터의 상기 제어 단자를 방전하는 단계;
    상기 제3 기간에 전류 신호로 변환된 광 신호를 감지하고, 상기 제3 제어 신호에 의해 제어되는 상기 구동 트랜지스터의 상기 제어 단자에 데이터 신호를 기입하는 단계; 및
    상기 제4 기간에 상기 판독 라인으로 상기 전류 신호를 전송하고 상기 제2 제어 신호를 이용하여 상기 OLED가 발광하게 하기 위해 상기 구동 트랜지스터를 통한 구동 전류를 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호는 상기 제1 기간, 상기 제2 기간, 상기 제3 기간 및 상기 제4 기간 중 동일한 기간에 고전압 레벨 또는 저전압 레벨로 설정되는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구동 트랜지스터, 상기 포토 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터, 상기 제5 트랜지스터, 및 상기 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 상기 제1 제어 신호는 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 고전압 레벨로 설정되고 상기 제3 기간 및 상기 제4 기간에 저전압 레벨로 설정되고; 상기 제2 제어 신호는 상기 제1 기간에 상기 고전압 레벨로, 상기 제2 기간 및 상기 제3 기간에 상기 저전압 레벨로, 상기 제4 기간에 상기 고전압 레벨로 설정되고; 상기 제3 제어 신호는 상기 제1 기간에 상기 저전압 레벨로, 상기 제2 기간 및 상기 제3 기간에 상기 고전압 레벨로, 상기 제4 기간에 상기 저전압 레벨로 설정되는, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호와 상기 제3 제어 신호는 상기 제1 기간, 상기 제2 기간, 상기 제3 기간 및 상기 제4 기간 중 동일한 기간에 동일한 전압 레벨을 갖는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제6 트랜지스터는 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 상기 구동 트랜지스터, 상기 포토 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터, 및 상기 제5 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 상기 제1 제어 신호는 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 고전압 레벨로, 상기 제3 기간 및 상기 제4 기간에 상기 저전압 레벨로 설정되고; 상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호 양자 모두는 상기 제1 기간에 상기 고전압 레벨로, 상기 제2 기간 및 상기 제3 기간에 상기 저전압 레벨로, 상기 제4 기간에 상기 고전압 레벨로 설정되는, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터 각각은 P형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 상기 구동 트랜지스터, 상기 포토 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터, 상기 제4 트랜지스터, 상기 제5 트랜지스터 및 상기 제6 트랜지스터 각각은 N형 박막 트랜지스터로서 제공되고, 상기 제1 제어 신호는 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 고전압 레벨로, 상기 제3 기간 및 상기 제4 기간에 상기 저전압 레벨로 설정되고; 상기 제2 제어 신호 및 상기 제3 제어 신호 양자 모두는 상기 제1 기간에 상기 저전압 레벨로, 상기 제2 기간 및 상기 제3 기간에 상기 고전압 레벨로, 상기 제4 기간에 상기 저전압 레벨로 설정되는, 방법.
  18. 터치 디스플레이 장치로서,
    서브픽셀 간 영역에 의해 분할된 매트릭스의 어레이로 배열된 복수의 서브픽셀 영역을 갖는 디스플레이 영역
    을 포함하고, 상기 복수의 서브픽셀 영역 중 적어도 하나의 서브픽셀은 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 터치-제어 픽셀-구동 회로의 광-감지-터치 서브-회로를 포함하는, 터치 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 서브픽셀 영역의 서브-세트 각각은 상기 광-감지-터치 서브-회로를 포함하고, 상기 복수의 서브픽셀 영역의 상기 서브-세트는 상기 디스플레이 영역에 주기적 배열로 배열되는, 터치 디스플레이 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    터치가 상기 디스플레이 영역 상에 발생하는지를 결정하고, 상기 터치가 결정되면 상기 디스플레이 영역 상에서 대응하는 터치 위치를 결정하기 위해 상기 광-감지-터치 서브-회로에 의해 감지된 광 신호로부터 변환된 상기 광전류 신호를 처리하도록 구성되는 신호 처리 블록을 추가로 포함하고, 상기 터치는 레이저 빔 조명 또는 손가락 터치인, 터치 디스플레이 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 신호 처리 블록은 증폭기와 프로세서를 포함하고, 상기 증폭기는 상기 광-감지-터치 서브-회로에 결합되어 상기 광전류 신호를 수신하여 증폭된 신호를 생성하고, 상기 프로세서는 상기 증폭기에 결합되어 원시 신호와 상기 증폭된 신호 사이의 강도 차이를 비-터칭 임계 값과 비교하고 상기 강도 차이가 상기 비-터칭 임계 값보다 큰 경우 터치 발생 및 대응하는 터치 위치를 결정하거나, 상기 강도 차이가 상기 비-터칭 임계 값보다 작은 경우 터치 발생이 없는 것으로 결정하는, 터치 디스플레이 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 터치 위치는 제2 제어 신호가 출력되는 제어 라인 위치에 기초한 X 좌표 및 상기 광전류 신호가 수집되는 판독 라인을 따르는 상기 광-감지-터치 서브-회로의 위치에 기초한 Y 좌표로 결정되는, 터치 디스플레이 장치.
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