KR20200005697A

KR20200005697A - 표시 장치

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Publication number: KR20200005697A
Application number: KR1020180078680A
Authority: KR
Inventors: 박영민; 정덕균; 박상진; 박지헌; 오종현; 박상훈
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-01-16
Also published as: US20200012375A1; KR102600798B1; US10942597B2

Abstract

표시 장치는 표시 패널, 터치 감지 유닛, 및 터치 구동 회로를 포함한다. 터치 감지 유닛은 전송 터치 라인을 포함한다. 터치 구동 회로는 상기 전송 터치 라인에 터치 구동 신호를 제공한다. 터치 구동 회로는 스위치 그룹 및 제어 스위치 그룹을 포함할 수 있다. 상기 스위치 그룹은 각각의 일단이 상기 전송 터치 라인에 연결된 복수의 스위치 소자들을 포함할 수 있다. 상기 제어 스위치 그룹은, 상기 스위치 소자들 중 적어도 일부의 타단에 연결되고, 복수의 제어 스위치 소자들과 커패시터 소자를 포함하고, 구동 전압과 접지 전압을 수신할 수 있다. 상기 터치 구동 신호는 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3 이상의 자연수일 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 터치 구동 회로를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.

텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 표시장치들의 입력장치로써 키보드 또는 마우스 등을 포함한다. 또한, 최근에 표시장치들은 입력장치로써 터치패널을 구비한다.

터치패널의 터치 센싱 기능은 표시 장치가 온 동작하는 동안 항상 활성화되어 전력 소모가 많다.

본 발명의 목적은 소비 전력이 개선할 수 있는 터치 구동 회로를 갖는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널, 터치 감지 유닛, 및 터치 구동 회로를 포함할 수 있다.

상기 터치 감지 유닛은, 상기 표시 패널 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 전송 터치 라인 및 제2 전송 터치 라인을 포함할 수 있다.

상기 터치 구동 회로는 상기 제1 전송 터치 라인에 제1 터치 구동 신호를 제공하고, 상기 제2 전송 터치 라인에 제2 터치 구동 신호를 제공할 수 있다.

상기 터치 구동 회로는, 제1 스위치 그룹, 제2 스위치 그룹, 및 제어 스위치 그룹을 포함할 수 있다. 상기 제1 스위치 그룹은 각각의 일단이 상기 제1 전송 터치 라인에 연결된 복수의 제1 스위치 그룹 소자들을 포함할 수 있다. 상기 제2 스위치 그룹은 각각의 일단이 상기 제2 전송 터치 라인에 연결된 복수의 제2 스위치 그룹 소자들을 포함할 수 있다. 상기 제어 스위치 그룹은, 상기 제1 스위치 그룹 소자들 중 적어도 일부의 타단 및 상기 제2 스위치 그룹 소자들 중 적어도 일부의 타단에 연결되고, 복수의 제어 스위치 소자들과 커패시터 소자를 포함하고, 구동 전압과 접지 전압을 수신할 수 있다.

상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3 이상의 자연수일 수 있다.

상기 제1 스위치 그룹 소자들은, 제1 접지 스위치 소자, 제1 중간 스위치 소자, 및 제1 구동 스위치 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 접지 스위치 소자는 상기 접지 전압을 수신하는 타단을 가질 수 있다. 상기 제1 중간 스위치 소자는 상기 구동 전압을 수신하는 타단을 가질 수 있다. 상기 제1 구동 스위치 소자는 상기 제어 스위치 그룹에 연결된 타단을 가질 수 있다.

상기 제어 스위치 그룹은, 커패시터 소자 및 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들을 포함할 수 있다.

상기 커패시터 소자는 서로 대향하는 일전극 및 타전극을 가질 수 있다.

상기 제1 제어 스위치 소자는 상기 구동 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 포함할 수 있다.

상기 제2 제어 스위치 소자는 상기 접지 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 포함할 수 있다.

상기 제3 제어 스위치 소자는 상기 구동 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 포함할 수 있다.

상기 제4 제어 스위치 소자는 상기 제1 상부 스위치 소자의 상기 타단에 연결된 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 포함할 수 있다.

상기 제1 스위치 그룹 소자들은, 제1 하부 스위치 소자 및 제1 상부 스위치 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 하부 스위치 소자는 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 가질 수 있다. 상기 제1 상부 스위치 소자는 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 가질 수 있다.

N은 5일 수 있다.

상기 제2 스위치 그룹 소자들은, 제2 접지 스위치 소자, 제2 중간 스위치 소자, 및 제2 구동 스위치 소자를 포함할 수 있다. 상기 제2 접지 스위치 소자는 상기 접지 전압을 수신하는 타단을 가질 수 있다. 상기 제2 중간 스위치 소자는 상기 구동 전압을 수신하는 타단을 가질 수 있다. 상기 제2 구동 스위치 소자는 상기 제어 스위치 그룹에 연결된 타단을 가질 수 있다.

상기 제2 스위치 그룹 소자들은, 제2 하부 스위치 소자 및 제2 상부 스위치 소자를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 하부 스위치 소자는 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 가질 수 있다. 상기 제2 상부 스위치 소자는 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 가질 수 있다.

상기 제1 접지 스위치 소자, 상기 제1 하부 스위치 소자, 상기 제1 중간 스위치 소자, 상기 제1 상부 스위치 소자, 및 상기 제1 구동 스위치 소자는 순차적으로 또는 역순으로 턴-온될 수 있다.

상기 제2 접지 스위치 소자, 상기 제2 하부 스위치 소자, 상기 제2 중간 스위치 소자, 상기 제2 상부 스위치 소자, 및 상기 제2 구동 스위치 소자는 순차적으로 또는 역순으로 턴-온될 수 있다.

상기 제2 제어 스위치 소자 및 상기 제3 제어 스위치 소자는 상기 제1 중간 스위치 소자 및 상기 제2 중간 스위치 소자와 동일한 구간 동안 턴-온될 수 있다.

상기 제1 제어 스위치 소자 및 상기 제4 제어 스위치 소자는 상기 제1 접지 스위치 소자 및 상기 제2 구동 스위치 소자가 턴-온되는 구간 동안 턴-온될 수 있다. 상기 제1 제어 스위치 소자 및 상기 제4 제어 스위치 소자는 상기 제1 구동 스위치 소자 및 상기 제2 접지 스위치 소자가 턴-온되는 구간 동안 턴-온될 수 있다.

상기 제1 터치 구동 신호와 상기 제2 터치 구동 신호는 특정 구간 동안 서로 다른 위상을 가질 수 있다.

상기 제1 터치 구동 신호는 제1 위상 구간 동안 제1 위상을 갖고, 상기 제1 위상 구간과 서로 다른 제2 위상 구간 동안 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 가질 수 있다.

상기 터치 감지 유닛은 상기 제1 및 제2 전송 터치 라인들과 전기적으로 절연되는 센싱 터치 라인들을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 터치 구동 신호들 각각은 상기 접지 전압과 상기 구동 전압의 두 배 값 사이에서 순차적으로 증가 또는 감소할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널, 터치 감지 유닛, 및 터치 구동 회로를 포함할 수 있다.

상기 터치 감지 유닛은 상기 표시 패널 상에 배치되고, 전송 터치 라인을 포함할 수 있다.

상기 터치 구동 회로는 구동 전압 및 접지 전압을 수신하고, 상기 전송 터치 라인에 터치 구동 신호를 제공할 수 있다.

상기 터치 구동 회로는, 스위치 그룹 및 제어 스위치 그룹을 포함할 수 있다.

상기 스위치 그룹은 상기 전송 터치 라인에 연결된 일단들을 갖는 복수의 스위치 소자들을 포함할 수 있다.

상기 제어 스위치 그룹은 상기 스위치 소자들 중 적어도 일부의 타단들에 연결되고, 복수의 제어 스위치 소자들과 커패시터 소자를 포함하고, 구동 전압과 접지 전압을 수신할 수 있다.

상기 커패시터 소자의 개수는 1 개이고, 상기 터치 구동 신호는 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3이상의 자연수일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 터치 감지 유닛, 및 터치 구동 회로를 포함할 수 있다.

상기 터치 감지 유닛은 상기 표시 패널 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 전송 터치 라인 및 제2 전송 터치 라인을 포함할 수 있다.

상기 터치 구동 회로는, 서로 다른 접지 전압 및 구동 전압을 수신하고, 복수의 스위치 소자들과 1 개의 커패시터 소자를 포함하고, 상기 제1 전송 터치 라인에 제1 터치 구동 신호를 제공하고, 상기 제2 전송 터치 라인에 제2 터치 구동 신호를 제공할 수 있다.

상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 상기 접지 전압과 상기 구동 전압의 두 배 값 사이에서 순차적으로 증가 또는 감소할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 터치 구동 회로는 단계적으로 증가 또는 감소하는 터치 구동 신호를 전송 터치 라인들에 제공하여 터치 감지 유닛에서 소비되는 전력을 감소시킬 수 있다.

또한, 단계적으로 증가 또는 감소하는 터치 구동 신호를 생성하기 위한 터치 구동 회로에서 커패시터 소자의 개수를 줄여 제조 비용이 개선될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2의 터치 감지 유닛과 터치 구동 칩이 실장된 터치FPC를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 구동 회로와 전송 터치 라인들을 도시한 회로도이다.
도 5a 내지 도 5h는 복수의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성하기 위한 도 4의 터치 구동 회로의 동작 과정을 순차적으로 도시한 도면이고, 도 6은 제1 내지 제10 스위치 소자들 및 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들에 인가되는 스위치 신호들과 터치 구동 신호를 도시한 파형도이다.
도 7a는 비교예에 따른 터치 구동 신호의 기준 구간 동안의 파형을 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에 충전량을 도시한 개념도이고, 도 7c는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 로드 커패시터에서 방전되는 전하량을 도시한 개념도이고, 도 7d는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에서 방전되는 전하량의 합을 도시한 개념도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 구동 신호의 기준 구간 동안의 파형을 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에 충전량을 도시한 개념도이고, 도 8c는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 로드 커패시터에서 방전되는 전하량을 도시한 개념도이고, 도 8d는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에서 방전되는 전하량의 합을 도시한 개념도이다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 회로와 전송 터치 라인들을 도시한 회로도이고, 도 9b는 도 9a의 터치 구동 회로에 인가되는 스위치 신호들과 터치 구동 신호를 도시한 파형도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합 된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.

동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. “및/또는”은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 표시 장치(EA)는 터치 스크린 장치일 수 있다. 터치 스크린 장치는, 예를 들어, 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 전자북 리더기(e-book reader), 노트북(note book), PDS(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 및 웨어러블 디스플레이 장치 중 적어도 하나일 수 있다.

표시 장치(EA)는 터치스크린 면(TCS)을 제공한다. 터치스크린 면(TCS)은 표시 장치(EA)의 최외곽 면이고, 외부에 노출되어 사용자에게 영상을 제공하고, 외부 입력(TC)의 대상 면일 수 있다.

터치스크린 면(TCS)은 영상(IM)을 표시하여 사용자에게 정보를 제공하거나 사용자와 소통할 수 있다. 또한, 터치스크린 면(TCS) 은 외부 입력(TC)을 감지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 외부 입력(TC)은 사용자의 손인 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 표시 장치(EA)에 포함된 센싱 소자에 따라 스타일러스 펜 또는 호버링 입력일 수 있다.

표시 장치(EA)의 외관은 다양한 형상을 가질 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서 표시 장치(EA)는 제1 방향(DR1)으로 연장된 단변, 제2 방향(DR2)으로 연장된 장변를 가질 수 있다. 표시 장치(EA)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(EA)의 단면도이다. 도 2는 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 단면을 도시하였다.

표시 장치(EA)는 표시 패널(DP), 터치 감지 유닛(TS), 터치 FPC(TFP), 터치 구동 칩(TIC), 인쇄회로기판(PCB)를 포함한다. 별도로 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(EA)는 표시 패널(DP)의 하면에 배치된 보호부재, 터치 감지 유닛(TS)의 상면 상에 배치된 반사방지부재 및/또는 윈도우 부재를 더 포함할 수 있다.

표시 패널(DP)은 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel), 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 표시 패널(plasma display panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel) 등의 다양한 표시 패널일 수 있다. 이하에서 표시 패널(DP)은 유기 발광 표시 패널인 것을 예시적으로 설명한다.

터치 감지 유닛(TS)은 외부입력의 좌표정보를 획득한다. 터치 감지 유닛(TS)은 표시 패널(DP) 상에 배치된다. 터치 감지 유닛(TS)은 독립적인 모듈로 제공되어 표시 패널(DP)에 접착층을 이용하여 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 터치 감지 유닛(TS)은 별도의 접착체를 이용하지 않고, 표시 패널(DP)에 부착되며, 표시 패널(DP)의 연속공정에 의해 형성될 수 있다.

터치 감지 유닛(TS)은 다층구조를 가질 수 있다. 터치 감지 유닛(TS)은 단층 또는 다층의 도전층을 포함할 수 있다. 터치 감지 유닛(TS)은 단층 또는 다층의 절연층을 포함할 수 있다.

터치 FPC(TFP)는 터치 감지 유닛(TS)에 전기적으로 연결된다. 터치 FPC(TFP)는 터치 구동 칩(TIC)과 터치 감지 유닛(TS)을 전기적으로 연결하는 배선들을 포함할 수 있다. 터치 FPC(TFP)는 유연한 재질로 이루어져 휘어질 수 있다. 터치 FPC(TFP)는 표시 패널(DP)의 하부로 휘어져 인쇄회로기판(PCB)이 표시 패널(DP)의 배면에 위치할 수 있다. 도 2에서 터치 FPC(TFP)는 터치 감지 유닛(TS)의 상면에 부착되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 표시 패널(DP)터치 FPC(TFP)는 표시 패널(DP)에 부착되고, 표시 패널(DP)과 터치 감지 유닛(TS)은 전기적으로 연결될 수 있다.

터치 구동 칩(TIC)은 터치 FPC(TFP)에 실장될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 실시예에서 터치 구동 칩(TIC)은 표시 패널(DP)에 실장될 수 있다.

터치 구동 칩(TIC)은 터치 구동 회로의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 터치 구동 회로는 복수의 전자 소자들과 배선들을 포함한다. 터치 구동 회로는 터치 감지 유닛(TS)의 구동에 필요한 터치 구동 신호를 제공하고, 터치 감지 유닛(TS)으로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 터치 구동 회로는 스위칭 소자를 구비하여 복수의 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성할 수 있다. 구체적인 내용은 후술된다.

인쇄회로기판(PCB)은 터치 FPC(TFP)에 연결된다. 인쇄회로기판(PCB)은 터치 구동 칩(TIC)으로부터 센싱 신호를 수신할 수 있고, 터치 구동 신호의 생성에 필요한 전원 전압을 제공할 수 있다.

도시하지는 않았으나, 표시 장치(EA)는 표시 패널(DP)에 연결된 연성인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다. 연성인쇄회로기판은 표시 패널(DP)의 구동에 필요한 신호를 제공할 수 있다.

도 3은 도 2의 터치 감지 유닛과 터치 구동 칩이 실장된 터치FPC를 도시한 평면도이다.

터치 감지 유닛(TS)은 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 터치 감지 유닛(TS)은 서로 다른 방향으로 연장되고 절연된 두 종류의 터치 라인들이 이루는 커패시터의 커패시턴스 변화량을 근거로 터치 좌표를 추출하는 방식과, 액티브 영역 내에 복수 개로 배치된 터치 전극이 형성하는 커패시터의 커패시턴스 변화량을 근거로 터치 좌표를 추출하는 방식 중 어느 하나의 방식으로 동작할 수 있다. 이하의 실시예서, 터치 감지 유닛(TS)은 전자의 방식으로 동작하는 것을 예시적으로 설명한다.

터치 감지 유닛(TS)은 액티브 영역(AA2)과 주변 영역(NAA2)으로 구분될 수 있다. 터치 감지 유닛(TS)은 액티브 영역(AA2)에서 입력된 터치를 감지하고, 주변 영역(NAA2)에서 입력된 터치를 감지하지 않을 수 있다.

터치 감지 유닛(TS)은 베이스 층(TBL)과 전송 터치 라인들(TX1~TX5), 센싱 터치 라인들(RX1~RX4), 전송 라인들(TL1~TL5), 센싱 라인들(RL1~RL5), 및 터치 패드들(TPD)을 포함할 수 있다.

전송 터치 라인들(TX1~TX5) 각각은 복수 개의 전송 터치 센서부들(SP1)과 복수 개의 제1 연결부들(CP1)을 포함한다. 전송 터치 센서부들(SP1)은 제1 방향(DR1)을 따라 나열된다. 제1 연결부들(CP1) 각각은 전송 터치 센서부들(SP1) 중 인접하는 2개의 전송 터치 센서부들(SP1)을 연결한다. 도시하지는 않았으나, 전송 터치 센서부들(SP1) 각각은 내부에 개구부들을 갖는 메쉬 형상을 가질 수 있다.

센싱 터치 라인들(RX1~RX4)은 전송 터치 라인들(TX1~TX5)과 절연 교차한다. 센싱 터치 라인들(RX1~RX4) 각각은 복수 개의 센싱 터치 센서부들(SP2)과 복수 개의 제2 연결부들(CP2)을 포함한다. 센싱 터치 센서부들(SP2)은 제2 방향(DR2)을 따라 나열된다. 제2 연결부들(CP2) 각각은 센싱 터치 센서부들(SP2) 중 인접하는 2개의 센싱 터치 센서부들(SP2)을 연결한다. 도시하지는 않았으나, 센싱 터치 센서부들(SP2) 각각은 내부에 개구부들을 갖는 메쉬 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 전송 터치 센서부들(SP1)와 제1 연결부들(CP1)은 제1 층 상에 배치되고, 센싱 터치 센서부들(SP2)와 제2 연결부들(CP2)은 제1 층과 다른 제2 층 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전송 터치 센서부들(SP1), 제1 연결부들(CP1), 및 센싱 터치 센서부들(SP2)은 제1 층 상에 배치되고, 제2 연결부들(CP2)은 제1 층과 다른 제2 층 상에 배치될 수 있다.

전송 터치 라인들(TX1~TX5) 및 센싱 터치 라인들(RX1~RX4)은 터치 커패시터를 형성한다. 터치 감지 유닛(TS)은 터치 커패시터의 변화량을 근거로 터치 입력좌표를 센싱할 수 있다.

전송 라인들(TL1~TL5)의 일단은 전송 터치 라인들(TX1~TX5)에 연결될 수 있다. 전송 라인들(TL1~TL5)의 타단은 터치 패드들(TPD)에 연결될 수 있다. 전송 라인들(TL1~TL5)은 터치 패드들(TPD)을 통해 터치 구동 칩(TIC)으로부터 인가된 터치 구동 신호를 전송 터치 라인들(TX1~TX5)에 제공할 수 있다.

센싱 라인들(RL1~RL4)의 일단은 센싱 터치 라인들(RX1~RX4)에 연결될 수 있다. 센싱 라인들(RL1~RL4)의 타단은 터치 패드들(TPD)에 연결될 수 있다. 센싱 라인들(RL1~RL4)은 터치 패드들(TPD)을 통해 센싱 터치 라인들(RX1~RX4)로부터 수신한 센싱 신호들을 터치 구동 칩(TIC)으로 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 구동 회로와 전송 터치 라인들을 도시한 회로도이다.

도 4에서 전송 터치 라인들 중 제1 및 제2 전송 터치 라인들(TX1, TX2)과 두 개의 전송 터치 라인들을 구동하기 위한 터치 구동 회로의 일부 구성을 예시적으로 도시하였다. 도시하지는 않았으나, 도 3의 전송 터치 라인들(TX1~TX5) 각각에 연결된 터치 구동 회로의 구성은 실질적으로 동일할 수 있다.

도 4에서 제1 전송 터치 라인(TX1)은 제1 저항(R1)과 제1 로드 커패시터(CL1)를 갖는 등가회로로 모델링하였다. 제1 저항(R1)은 제1 전송 터치 라인(TX1)의 배선저항을 나타내고, 제1 로드 커패시터(CL1)는 배선과 배선 주변의 전극(예를 들어, 유기 발광 표시 패널의 상부 캐소드 전극)에 의해 형성된 커패시터를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 제2 전송 터치 라인(TX2)은 제2 저항(R2)과 제2 로드 커패시터(CL2)를 갖는 등가회로로 모델링하였다.

터치 구동 회로(TDC)는 각 전송 터치 라인들(TX1, TX2)과 전기적으로 연결된 스위치 그룹(SWA, SWB)과 제어 스위치 그룹(SWC)을 포함할 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 외부의 구성, 예를 들어, 도 2의 인쇄회로기판(PCB)으로부터 구동 전압(VD)을 수신하고, 접지된다. 터치 구동 회로(TDC)는 구동 전압(VD)을 수신하고, 스위치 그룹(SWA, SWB) 및 제어 스위치 그룹(SWC)을 이용하여 복수의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호(SG1, SG2)를 생성한다. 이하에서, “접지된다”는 표현은 접지 전압을 수신하는 것을 의미한다. 구동 전압(VD)은 접지 전압 보다 큰 값일 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)는 제1 전송 터치 라인(TX1)에 제공할 제1 터치 구동 신호(SG1)를 생성하고, 제2 전송 터치 라인(TX2)에 제공할 제2 터치 구동 신호(SG2)를 생성한다. 제1 터치 구동 신호(SG1)는 도 4의 제1 노드(N1)에서 측정된 신호이고, 도 2의 터치 구동 칩(TIC)의 출력 단자에서 측정될 수 있다. 제2 터치 구동 신호(SG2)는 도 4의 제2 노드(N2)에서 측정된 신호이고, 도 2의 터치 구동 칩(TIC)의 출력 단자에서 측정될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 구동 회로(TDC)는 5개의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성하는 것을 예시적으로 설명한다.

스위치 그룹(SWA, SWB)은 제1 전송 터치 라인(TX1)에 연결된 제1 스위치 그룹(SWA)과 제2 전송 터치 라인(TX2)에 연결된 제2 스위치 그룹(SWB)을 포함한다. 스위치 그룹(SWA, SWB)은 도 2의 터치 구동 칩(TIC) 내부에 포함될 수 있다.

제1 스위치 그룹(SWA) 및 제2 스위치 그룹(SWB)은 서로 독립적으로 제어될 수 있다.

스위치 그룹(SWA, SWB) 내에 포함된 스위치 소자들은 트랜지스터로 구현될 수 있다. 스위치 그룹(SWA, SWB) 내에 포함된 스위치 소자들은 스위치 그룹 소자들로 정의될 수 있다.

구동 전압(VD)을 수신하여, N 개의 전압레벨을 형성하기 위해 각 스위치 그룹(SWA, SWB)에 포함된 스위치 소자들의 개수는 N 개이고, 커패시터 소자의 개수는 N-4 개일 수 있다. 구체적인 내용은 후술된다.

제1 스위치 그룹(SWA)은 제1 내지 제5 스위치 소자들(SW11~SW15)을 포함할 수 있다.

제1 내지 제5 스위치 소자들(SW11~SW15) 각각의 일단은 제1 전송 터치 라인(TX1)에 연결될 수 있다.

제1 스위치 소자(SW11)의 타단은 접지에 연결된다. 제1 스위치 소자(SW11)는 제1 접지 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제2 스위치 소자(SW12)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제2 스위치 소자(S12)는 제1 하부 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제3 스위치 소자(SW13)의 타단은 구동 전압(VD)을 수신한다. 제3 스위치 소자(SW13)는 제1 중간 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제4 스위치 소자(SW14)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제4 스위치 소자(SW14)는 제1 상부 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제5 스위치 소자(SW15)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제5 스위치 소자(SW15)는 제1 구동 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제2 스위치 그룹(SWB)은 제6 내지 제10 스위치 소자들(SW21~SW25)을 포함할 수 있다.

제6 내지 제10 스위치 소자들(SW21~SW25) 각각의 일단은 제2 전송 터치 라인(TX2)에 연결되고, 제6 내지 제10 스위치 소자들(SW21~SW25) 각각의 타단은 제1 내지 제5 스위치 소자들(SW11~SW15) 각각의 타단에 연결될 수 있다.

제6 스위치 소자(SW21)의 타단은 접지에 연결된다. 제6 스위치 소자(SW21)는 제2 접지 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제7 스위치 소자(SW22)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제7 스위치 소자(SW22)는 제2 하부 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제8 스위치 소자(SW23)의 타단은 구동 전압(VD)을 수신한다. 제8 스위치 소자(SW23)는 제2 중간 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제9 스위치 소자(SW24)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제9 스위치 소자(SW24)는 제2 상부 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제10 스위치 소자(SW25)의 타단은 제어 스위치 그룹(SWC)에 연결된다. 제10 스위치 소자(SW25)는 제2 구동 스위치 소자로 정의될 수 있다.

제어 스위치 그룹(SWC)은 제1 내지 제4 제어 스위치 소자(SW31, SW32, SW33, SW34) 및 커패시터 소자(CAP)를 포함할 수 있다.

제1 제어 스위치 소자(SW31)의 일단은 구동 전압(VD)을 수신한다. 제1 제어 스위치 소자(SW31)의 타단은 제2 및 제7 스위치 소자들(SW12, SW22) 각각의 타단 및 커패시터 소자(CAP)의 일전극에 연결된다.

제2 제어 스위치 소자(SW32)의 일단은 접지에 연결되고, 타단은 제2 및 제7 스위치 소자들(SW12, SW22) 각각의 타단 및 커패시터 소자(CAP)의 일전극에 연결된다.

제3 제어 스위치 소자(SW33)의 일단은 구동 전압(VD)을 수신한다. 제3 제어 스위치 소자(SW33)의 타단은 제4 및 제9 스위치 소자들(SW14, SW24) 각각의 타단 및 커패시터 소자(CAP)의 타전극에 연결된다.

제4 제어 스위치 소자(SW34)의 일단은 제4 및 제9 스위치 소자들(SW14, SW24) 각각의 타단 및 커패시터 소자(CAP)의 타전극에 연결된다. 제4 제어 스위치 소자(SW34)의 타단은 제5 및 제10 스위치 소자들(SW15, SW25) 각각의 타단에 연결된다.

커패시터 소자(CAP)의 일전극은 제3 노드(N3)에 연결되고, 커패시터 소자(CAP)의 타전극은 제4 노드(N4)에 연결된다. 제3 노드(N3) 및 제4 노드(N4)의 전압차는 구동 전압(VD)으로 유지될 수 있다.

커패시터 소자(CAP)는 제1 및 제2 전송 터치 라인들(TX1, TX2)의 제1 및 제2 로드 커패시터들(CL1, CL2) 보다 큰 커패시턴스를 갖는다. 커패시터 소자(CAP)는 도 2의 터치 구동 칩(TIC) 내부에 포함될 수 있고, 도 2의 인쇄회로기판(PCB)에 포함될 수 있다.

도 5a 내지 도 5h는 복수의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성하기 위한 도 4의 터치 구동 회로의 동작 과정을 순차적으로 도시한 도면이고, 도 6은 제1 내지 제10 스위치 소자들 및 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들에 인가되는 스위치 신호들과 터치 구동 신호를 도시한 파형도이다.

스위치 신호들은 제1 내지 제10 스위치 신호들(SG11~SG25) 및 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31~SG34)을 포함한다. 제1 내지 제10 스위치 신호들(SG11~SG25) 각각은 제1 내지 제10 스위치 소자들(SW11~SW25) 각각에 인가되는 신호이다. 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31~SG34) 각각은 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31~SW34) 각각에 인가되는 신호이다.

본 발명의 실시예에서, 제1 내지 제10 스위치 신호들(SG11~SG25)이 하이 레벨을 갖는 구간 동안 대응하는 제1 내지 제10 스위치 소자들(SW11~SW25)은 턴-온되고, 제1 내지 제10 스위치 신호들(SG11~SG25)이 로우 레벨을 갖는 구간 동안 대응하는 제1 내지 제10 스위치 소자들(SW11~SW25)은 턴-오프될 수 있다.

마찬가지로, 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31~SG34)이 하이 레벨을 갖는 구간 동안 대응하는 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31~SW34)은 턴-온되고, 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31~SG34)이 로우 레벨을 갖는 구간 동안 대응하는 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31~SW34)은 턴-오프될 수 있다.

이하의 실시예에서, 터치 구동 회로(TDC)는 제1 전송 터치 라인(TX1)에 제공되는 제1 터치 구동 신호(SG1)를 생성하고, 제2 전송 터치 라인(TX2)에 제공되는 제2 터치 구동 신호(SG2)를 생성하는 것을 예시적으로 설명한다. 제1 터치 구동 신호(SG1)과 제2 터치 구동 신호(SG2)는 서로 다른 위상을 가질 수도 있다. 구체적으로 제1 터치 구동 신호(SG1)과 제2 터치 구동 신호(SG2)는 서로 반대 위상을 가질 수도 있다.

제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG1, SG2)은 상승과 하강을 반복하는 스텝 형상의 신호일 수 있다. 본 발명의 실시에에서, 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG1, SG2)은 접지의 전압 레벨인 제1 레벨(V1)부터 구동 전압(VD)의 전압 레벨인 제5 레벨(V5)까지 순차적으로 상승 및 하강을 반복한다. 이를 위해 제1 내지 제5 스위치 소자들(SW11, SW12, SW13, SW14, SW15)은 순차적으로 또는 역순으로 턴-온되고, 제6 내지 제10 스위치 소자들(SW21, SW22, SW23, SW24, SW25)은 순차적으로 또는 역순으로 턴-온된다.

도 5a 및 도 6을 참조하면, 제1 구간(PR1) 동안 제3 스위치 소자(SW13)는 제3 스위치 신호(SG13)에 의해 턴-온되고, 제8 스위치 소자(SW23)는 제8 스위치 신호(SG23)에 의해 턴-온된다. 제1 구간(PR1) 동안 제2 제어 스위치 소자(SW32)는 제2 제어 스위치 신호(SG32)에 의해 턴-온되고, 제3 제어 스위치 소자(SW33)는 제3 제어 스위치 신호(SG33)에 의해 턴-온된다.

제1 구간(PR1) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW12, SW14, SW15, SW21, SW22, SW24, SW25) 및 제1 및 제4 제어 스위치 소자(SW31, SW34)은 턴-오프된다.

제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)는 구동 전압(VD)을 수신하므로, 제1 구간(PR1) 동안 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG1, SG2)의 전압 레벨은 구동 전압(VD)의 전압 레벨인 제3 레벨(V3)을 가질 수 있다.

제2 및 제3 제어 스위치 소자들(SW32, SW33)이 턴-온됨에 따라, 커패시터 소자(CAP)의 양 전극 사이의 전압은 구동 전압(VD)으로 충전된다.

도 5b 및 도 6을 참조하면, 이후, 제2 구간(PR2) 동안 제2 스위치 소자(SW12)는 제2 스위치 신호(SG12)에 의해 턴-온되고, 제9 스위치 소자(SW24)는 제9 스위치 신호(SG24)에 의해 턴-온된다. 제2 구간(PR2) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW13, SW14, SW15, SW21, SW22, SW23, SW25)은 턴-오프된다. 제2 구간(PR2) 동안 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)은 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31, SG32, SG33, SG34)에 의해 턴-오프된다.

커패시터 소자(CAP)는 양전극 사이의 전압을 유지하려는 특성을 가지므로, 제3 노드(N3)와 연결된 제1 터치 구동 신호(SG1)의 전압 레벨은 VD/2 값을 갖는 제2 레벨(V2)에 도달하고, 제4 노드(N4)와 연결된 제2 터치 구동 신호(SG2)의 전압 레벨은 3/2·VD 값을 갖는 제4 레벨(V4)에 도달한다.

커패시터 소자(CAP)의 커패시턴스는 제1 로드 커패시터(CL1) 및 제2 로드 커패시터(CL2)에 비해 적어도 수십~수백배 크게 설정된다. 따라서, 커패시터 소자(CAP)와 제1 및 제2 로드 커패시터들(CL1, CL2) 사이에 전하가 이동하더라도 제3 노드(N3) 및 제4 노드(N4) 사이의 전압 레벨 변화는 매우 작아 무시할 수 있다.

도 5c 및 도 6을 참조하면, 이후 제3 구간(PR3) 동안 제1 스위치 소자(SW11)는 제1 스위치 신호(SG11)에 의해 턴-온되고, 제10 스위치 소자(SW25)는 제10 스위치 신호(SG25)에 의해 턴-온된다. 제3 구간(PR3) 동안 제1 제어 스위치 소자(SW31)는 제1 제어 스위치 신호(SG31)에 의해 턴-온되고, 제4 제어 스위치 소자(SW34)는 제4 제어 스위치 신호(SG34)에 의해 턴-온된다. 제3 구간(PR3) 동안 나머지 스위치 소자들(SW12, SW13, SW14, SW15, SW21, SW22, SW23, SW24) 및 제2 및 제3 제어 스위치 소자들(SW32, SW33)은 턴-오프된다.

제3 구간(PR3) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)의 전압 레벨은 접지에 의해 제1 레벨(V1)에 도달한다. 커패시턴스 소자(CAP)의 양전극 사이의 전압은 VD로 유지되고, 커패시턴스 소자(CAP)의 일전극은 VD를 수신하므로, 제3 구간(PR3) 동안 제2 터치 구동 신호(SG2)의 전압 레벨은 2·VD 값을 갖는 제5 레벨(V5)에 도달한다.

도 5d 및 도 6을 참조하면, 이후, 제4 구간(PR4) 동안 제2 스위치 소자(SW12)는 제2 스위치 신호(SG12)에 의해 턴-온되고, 제9 스위치 소자(SW24)는 제9 스위치 신호(SG24)에 의해 턴-온된다. 제4 구간(PR4) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW13, SW14, SW15, SW21, SW22, SW23, SW25)은 턴-오프된다. 제4 구간(PR4) 동안 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)은 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31, SG32, SG33, SG34)에 의해 턴-오프된다.

도 5e 및 도 6을 참조하면, 이후 제5 구간(PR5) 동안 제3 스위치 소자(SW13)는 제3 스위치 신호(SG13)에 의해 턴-온되고, 제8 스위치 소자(SW23)는 제8 스위치 신호(SG23)에 의해 턴-온된다. 제5 구간(PR5) 동안 제2 제어 스위치 소자(SW32)는 제2 제어 스위치 신호(SG32)에 의해 턴-온되고, 제3 제어 스위치 소자(SW33)는 제3 제어 스위치 신호(SG33)에 의해 턴-온된다.

제5 구간(PR5) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW12, SW14, SW15, SW21, SW22, SW24, SW25) 및 제1 및 제4 제어 스위치 소자(SW31, SW34)은 턴-오프된다.

제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)는 구동 전압(VD)을 수신하므로, 제5 구간(PR5) 동안 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG1, SG2)의 전압 레벨은 구동 전압(VD)의 전압 레벨인 제3 레벨(V3)을 가질 수 있다.

도 5f 및 도 6을 참조하면, 이후, 제6 구간(PR6) 동안 제4 스위치 소자(SW14)는 제4 스위치 신호(SG14)에 의해 턴-온되고, 제7 스위치 소자(SW27)는 제7 스위치 신호(SG27)에 의해 턴-온된다. 제6 구간(PR6) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW12, SW13, SW15, SW21, SW23, SW24, SW25)은 턴-오프된다. 제6 구간(PR6) 동안 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)은 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31, SG32, SG33, SG34)에 의해 턴-오프된다.

커패시터 소자(CAP)는 양전극 사이의 전압을 유지하려는 특성을 가지므로, 제3 노드(N3)와 연결된 제2 터치 구동 신호(SG2)의 전압 레벨은 VD/2 값을 갖는 제2 레벨(V2)에 도달하고, 제4 노드(N4)와 연결된 제1 터치 구동 신호(SG1)의 전압 레벨은 3/2·VD 값을 갖는 제4 레벨(V4)에 도달한다.

도 5g 및 도 6을 참조하면, 이후 제7 구간(PR7) 동안 제5 스위치 소자(SW15)는 제5 스위치 신호(SG15)에 의해 턴-온되고, 제6 스위치 소자(SW26)는 제6 스위치 신호(SG26)에 의해 턴-온된다. 제7 구간(PR7) 동안 제1 제어 스위치 소자(SW31)는 제1 제어 스위치 신호(SG31)에 의해 턴-온되고, 제4 제어 스위치 소자(SW34)는 제4 제어 스위치 신호(SG34)에 의해 턴-온된다. 제7 구간(PR7) 동안 나머지 스위치 소자들(SW12, SW13, SW14, SW15, SW21, SW22, SW23, SW24) 및 제2 및 제3 제어 스위치 소자들(SW32, SW33)은 턴-오프된다.

제7 구간(PR7) 동안 제2 터치 구동 신호(SG2)의 전압 레벨은 접지에 의해 제1 레벨(V1)에 도달한다. 커패시턴스 소자(CAP)의 양전극 사이의 전압은 VD로 유지되고, 커패시턴스 소자(CAP)의 일전극은 VD를 수신하므로, 제7 구간(PR7) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)의 전압 레벨은 2·VD 값을 갖는 제5 레벨(V5)에 도달한다.

도 5h 및 도 6을 참조하면, 이후, 제8 구간(PR8) 동안 제4 스위치 소자(SW14)는 제4 스위치 신호(SG14)에 의해 턴-온되고, 제7 스위치 소자(SW27)는 제7 스위치 신호(SG27)에 의해 턴-온된다. 제8 구간(PR6) 동안 나머지 스위치 소자들(SW11, SW12, SW13, SW15, SW21, SW23, SW24, SW25)은 턴-오프된다. 제8 구간(PR6) 동안 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)은 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31, SG32, SG33, SG34)에 의해 턴-오프된다.

도 5a 내지 도 5h의 과정을 순차적으로 진행하여 터치 구동 회로(TDC)는 하나의 주기에 해당하는 제1 및 제2 터치 구동 신호들을 생성할 수 있다.

이상의 설명에서 제1 터치 구동 신호(SG1)와 제2 터치 구동 신호(SG2)는 서로 반대 위상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 스위치 그룹(SWA)과 제2 스위치 그룹(SWB)은 각각 독립적으로 제어될 수 있으므로, 제1 터치 구동 신호(SG1)와 제2 터치 구동 신호(SG2)는 서로 동일한 위상을 가질 수 있고, 서로 반대의 위상을 가질 수 있다.

터치 구동 회로(TDC)가 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)을 포함하지 않는 경우, N개의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성하기 위해 적어도 N-3 이상의 커패시터 소자가 필요하다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 터치 구동 회로(TDC)가 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)을 포함함으로써 N개의 전압 레벨(본 발명의 실시예에서, 제1 내지 제5 레벨(V1~V5))을 갖는 터치 구동 신호를 생성하기 위해 N-4 개의 커패시터 소자(본 발명의 실시예에서 1 개)이 필요하다. 이때 N은 5 이상의 자연수 일 수 있다.

커패시터 소자(CAP)는 상대적으로 커패시턴스가 크므로, 면적을 많이 차지하고, 큰 면적으로 인해 설계 자유도가 제한되며, 제조 비용이 증가하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 커패시터 소자 개수를 줄임으로써 제조 비용이 절감되고, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

도 7a는 비교예에 따른 터치 구동 신호의 기준 구간 동안의 파형을 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에 충전량을 도시한 개념도이고, 도 7c는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 로드 커패시터에서 방전되는 전하량을 도시한 개념도이고, 도 7d는 도 7a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에서 방전되는 전하량의 합을 도시한 개념도이다.

본 발명의 비교에에 따른 터치 구동 회로는 스위치 그룹과 제어 스위치 소자를 포함하지 않고, 도 7a에 도시된 것과 같이 구동 전압을 최고 레벨로 갖는 구형파 전압 신호를 터치 구동 신호(SGA)로서 제공한다. 도 7a에서 제1 레벨(V1) 및 제5 레벨(V5)은 도 6의 제1 레벨(V1) 및 제5 레벨(V5)과 동일한 것으로 가정하고, 기준 구간(PR)은 도 6의 제4 구간(PR4) 내지 제7 구간(PR7)과 동일한 것으로 가정한다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 기준 구간(PR) 동안 터치 구동 신호(SGA)는 구동 전압(VD)의 전압 레벨인 제5 레벨(V5)을 갖고, CL·VD에 해당하는 전하를 제공하므로, 비교예의 전송 터치 라인은 CL·VD2에 해당하는 에너지를 소모한다. 이중 CL·VD2/2에 해당하는 에너지(LP2)만 로드 커패시터에 저장되고, 나머지 CL·VD2/2에 해당하는 에너지(LP1)는 전송 터치 라인의 배선 저항등에 의해 손실된다.

도 7a 및 도 7c를 참조하면, 기준 구간(PR) 동안 로드 커패시터에 저장된 CL·VD2/2에 해당하는 에너지(LP3)는 기준 구간(PR) 이후 접지를 통해 방전될 수 있다.

도 7a 및 도 7d를 참조하면, 기준 구간(PR) 동안 구동 전압(VD)을 최고 레벨로 갖는 터치 구동 신호를 전송 터치 라인에 인가함에 따라 손실되는 총 에너지(LP4)는 CL·VD2에 해당한다.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 터치 구동 신호의 기준 구간 동안의 파형을 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에 충전량을 도시한 개념도이고, 도 8c는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 로드 커패시터에서 방전되는 전하량을 도시한 개념도이고, 도 8d는 도 8a의 터치 구동 신호에 의한 전송 터치 라인의 전하의 손실량과 로드 커패시터에서 방전되는 전하량의 합을 도시한 개념도이다.

도 8a에 도시된 기준 구간(PR) 동안 터치 구동 신호(SG1)는 도 6의 제4 구간(PR4) 내지 제7 구간(PR7) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)의 파형과 실질적으로 동일할 수 있다. 도 8b 내지 도 8d에서 CL은 제1 로드 커패시터(CL1)의 커패시턴스를 나타낸다. 도 8a에서 제1 터치 구동 신호(SG1)는 아날로그 전압 파형을 도시한 것으로 일부 딜레이가 있음을 고려하여 도시하였다.

도 4, 도 6, 도 8a, 및 도 8b를 참조하면, 제4 구간(PR4) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)는 VD/4 전압 레벨(제2 레벨(V2))을 갖고, CL·VD/4에 해당하는 전하를 제공하므로, 제1 전송 터치 라인(TX1)은 CL·VD2/16에 해당하는 에너지를 소모한다. 이중 CL·VD2/32에 해당하는 에너지만 제1 로드 커패시터(CL1)에 저장되고, 나머지 CL·VD2/32에 해당하는 에너지는 제1 전송 터치 라인(TX1)의 배선 저항등에 의해 손실된다. 마찬가지로, 제5 내지 제7 구간(PR5~PR7) 각각 동안 CL·VD2/32에 해당하는 에너지만 제1 로드 커패시터(CL1)에 저장되고, 나머지 CL·VD2/32에 해당하는 에너지는 제1 전송 터치 라인(TX1)의 배선 저항등에 의해 손실된다. 도 8b에서 제1 전송 터치 라인(TX1)에서 전하 손실량(LS1)은 CL·VD2/8 이고, 제2 로드 커패시터(CL2)에 저장되는 에너지(LS2)은 CL·VD2/2 이다.

도 4, 도 6, 도 8a, 및 도 8c를 참조하면, 제4 구간(PR4) 동안 제1 로드 커패시터(CL2)에 저장된 CL·VD2/32에 해당하는 에너지는 접지를 통해 방전될 수 있다. 마찬가지로, 제5 내지 제7 구간(PR5~PR7) 각각 동안 CL·VD2/32에 해당하는 에너지는 방전될 수 있다. 제5 구간(PR5) 동안 CL·VD2/16에 해당하는 에너지는 커패시터 소자(CAP)를 통해 리사이클링될 수 있다. 제5 내지 제7 구간(PR5~PR7) 동안 6 CL·VD2/16에 해당하는 에너지는 커패시터 소자(CAP)를 통해 리사이클링될 수 있다. 도 8c에서 제1 로드 커패시터(CL1)에서 방전되는 에너지(LS3)는 CL·VD2/8 이고, 커패시터 소자(CAP)를 통해 리사이클링되는 에너지(LS4)는 6CL·VD2/16 이다.

도 4, 도 6, 도 8a, 및 도 8d를 참조하면, 제 4 구간(PR4) 내지 제7 구간(PR7) 각각 동안 VD/4 상승된 제1 터치 구동 신호(SG1)를 인가함에 따라 손실되는 에너지는 제1 전송 터치 라인(TX1)의 전하의 손실량과 제1 로드 커패시터(CL1)에서 방전되는 전하량의 합과 같고, CL·VD2/16일 수 있다. 기준 구간(PR) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)를 제1 전송 터치 라인(TX1)에 인가함에 따라 손실되는 총 에너지(LS5)는 CL·VD2/4에 해당한다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 구동 회로를 포함하는 표시 장치에 의하면, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명한 비교예에 따른 터치 구동 회로를 포함하는 표시 장치에 비해 소모되는 에너지를 1/4로 감소시킬 수 있다.

도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 회로와 전송 터치 라인들을 도시한 회로도이고, 도 9b는 도 9a의 터치 구동 회로에 인가되는 스위치 신호들과 터치 구동 신호를 도시한 파형도이다.

도 9a에 도시된 터치 구동 회로(TDC1)는 도 4를 참조하여 설명한 터치 구동 회로(TDC)와 비교하여 제1 스위치 그룹(SWA)에서 제2 및 제4 스위치 소자들(SW12, SW14)가 제거되고, 제2 스위치 그룹(SWB)에서 제7 및 제9 스위치 소자들(SW22, SW24)가 제거된 것에 차이가 있다.

도 9a의 터치 구동 회로(TDC1)는 3 개의 전압 레벨을 갖는 터치 구동 신호를 생성할 수 있다. 도 9b에서 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG11, SG12)은 접지 레벨인 제1 레벨, 구동 전압(VD)의 레벨인 제3 레벨, 및 2·VD 값을 갖는 제5 레벨을 가질 수 있다.

스위치 신호들(SG11, SG13, SG15, SG21, SG23, SG25) 및 제1 내지 제4 제어 스위치 신호들(SG31, SG32, SG33, SG34)에 의해 스위치 소자들(SW11, SW13, SW15, SW21, SW23, SW25) 및 제1 내지 제4 제어 스위치 소자들(SW31, SW32, SW33, SW34)의 동작 관계는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하였으므로, 구체적인 설명을 생략한다.

터치 구동 회로(TDC1)는 제1 내지 제5 구간들(PH1~PH5)의 과정을 순차적으로 진행하여 하나의 주기에 해당하는 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG11, SG12)을 생성할 수 있다.

다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 도 9b의 스위치 신호들은 도 9a의 터치 구동 회로(TDC1)뿐만 아니라 도 4의 터치 구동 회로(TDC)에도 적용될 수 있다. 이때, 제2 스위치 신호(SG12), 제4 스위치 신호(SG14), 제7 스위치 신호(SG22), 및 제9 스위치 신호(SG24)는 제1 내지 제5 구간들(PH1~PH5)에서 로우 레벨을 가질 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다. 이하, 도 3, 도 6, 및 도 10을 참조하여 다른 실시예에 따른 터치 구동 회로의 동작과 터치 구동 신호의 파형을 설명한다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 내지 제9 구간들(PR1~PR9) 동안 제1 터치 구동 신호(SG1)의 파형을 갖는 신호를 In-phase 신호로 정의할 수 있고, 제1 내지 제9 구간들(PR1~PR9) 동안 제2 터치 구동 신호(SG2)의 파형을 갖는 신호를 Out-phase 신호로 정의할 수 있다. In-phase 신호와 Out-phase 신호는 서로 반대의 위상을 갖는 신호이고, 서로 반주기만큼 지연된 신호이다.

도 3에 도시된 바와 같이 터치 감지 유닛(TS)에서 전송 터치 라인들(TX1~TX5)은 복수 개로 제공되고, 복수개의 전송 터치 라인들(TX1~TX5)은 동시에 구동될 수 있다. 전송 터치 라인들(TX1~TX5)이 순차 구동되지 않고 동시 구동 되는 경우, 전송 터치 라인들(TX1~TX5)에 인가되는 터치 구동 신호들을 구분할 필요가 있다. 터치 구동 신호는 In-phase 신호와 Out-phase 신호를 주기적으로 혼합하여 포함함으로써 다른 터치 구동 신호들과 구분될 수 있다.

전송 터치 라인들(TX1~TX5)이 동시 구동됨으로써 전송 터치 라인들(TX1~TX5)과 센싱 터치 라인들(RX1~RX4)이 형성하는 커패시터의 커패시턴스가 더욱 커지고, 따라서, 터치 감지 유닛(TS)의 감도가 더욱 향상될 수 있다.

복수개의 전송 터치 라인들(TX1~TX5) 중 일부에는 In-phase 신호가 인가되고 나머지 일부에는 Out-phase 신호가 인가될 수 있다. 이때 In-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수와 Out-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수는 상이할 수 있다.

도 6의 제5 구간(PR5)을 예시적으로 설명하면, In-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수가 Out-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수 보다 많은 경우, 도 6의 제 5 구간(PR5)에서 제1 전송 터치 라인(TX1) 및 제2 전송 터치 라인(TX2)이 전하를 공유하여 형성하는 전압 레벨은 제3 레벨(V3) 보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 도 3의 전송 터치 라인들(TX~TX5) 중 제1 내지 제3 전송 터치 라인들(TX1~TX3)에 In-phase 신호가 인가되고, 제4 및 제5 전송 터치 라인들(TX4, TX5)에 Out-phase 신호가 인가되는 경우, 제5 구간(PR5) 에서 제1 내지 제5 전송 터치 라인들(TX1~TX5)이 전하를 공유하여 형성하는 전압 레벨은 제3 레벨(V3) 보다 더 클 수 있다.

반대로, In-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수가 Out-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수 보다 작은 경우, 도 6의 제 5 구간(PR5)에서 제1 전송 터치 라인(TX1) 및 제2 전송 터치 라인(TX2)이 전하를 공유하여 형성하는 전압 레벨은 제3 레벨(V3) 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 도 3의 전송 터치 라인들(TX1~TX5) 중 제1 및 제2 전송 터치 라인들(TX1, TX2)에 In-phase 신호가 인가되고, 제3 내지 제5 전송 터치 라인들(TX3~TX5)에 Out-phase 신호가 인가되는 경우, 제5 구간(PR5)에서 제1 내지 제5 전송 터치 라인들(TX1~TX5)이 전하를 공유하여 형성하는 전압 레벨은 제3 레벨(V3) 보다 작을 수 있다.

이와 같이 In-phase 신호와 Out-phase 신호가 인가되는 전송 터치 라인들의 개수 차이로 인하여 제1 전송 터치 라인(TX1)과 제2 전송 터치 라인(TX2)이 전하를 공유하는 구간들에서 제1 전송 터치 라인(TX1)과 제2 전송 터치 라인(TX2)의 전압 레벨은 상이해질 수 있다.

도 10을 참조하면, 도 10에서 터치 구동 신호(SGC)의 제1 전송 터치 라인(TX1)과 제2 전송 터치 라인(TX2)이 전하를 공유하는 제1 구간(PD1)의 전압 레벨 및 제2 구간(PD2)의 전압 레벨은 제1 차이(Vt)를 갖는 것을 도시하였다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 구동 신호의 파형을 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 구동 신호(SGD)는 서로 다른 위상 구간 동안 반대의 위상을 갖는 신호를 가질 수 있다.

제1 위상 구간(PK1) 동안 터치 구동 신호(SGD)는 In-phase 신호를 갖고, 제2 위상 구간(PK2) 동안 터치 구동 신호(SGD)는 Out-phase 신호를 가질 수 있다.

도 11의 터치 구동 신호(SGD)는 도 6을 참조하여 설명한 제1 및 제2 터치 구동 신호들(SG1, SG2) 각각에 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 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.

EA: 표시 장치 TS: 터치 감지 유닛
DP: 표시 패널 TIC: 터치 구동 칩
TX: 전송 터치 라인 RX: 센싱 터치 라인
SWA: 제1 스위치 그룹 SWB: 제2 스위치 그룹
SWC: 제어 스위치 그룹 CAP: 커패시터 소자
SW11~SW15: 제1 내지 제5 스위치 소자들
SW21~SW25: 제6 내지 제10 스위치 소자들

Claims

표시 패널;
상기 표시 패널 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 전송 터치 라인 및 제2 전송 터치 라인을 포함하는 터치 감지 유닛; 및
상기 제1 전송 터치 라인에 제1 터치 구동 신호를 제공하고, 상기 제2 전송 터치 라인에 제2 터치 구동 신호를 제공하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 터치 구동 회로는,
각각의 일단이 상기 제1 전송 터치 라인에 연결된 복수의 제1 스위치 그룹 소자들을 포함하는 제1 스위치 그룹;
각각의 일단이 상기 제2 전송 터치 라인에 연결된 복수의 제2 스위치 그룹 소자들을 포함하는 제2 스위치 그룹; 및
상기 제1 스위치 그룹 소자들 중 적어도 일부의 타단 및 상기 제2 스위치 그룹 소자들 중 적어도 일부의 타단에 연결되고, 복수의 제어 스위치 소자들과 커패시터 소자를 포함하고, 구동 전압과 접지 전압을 수신하는 제어 스위치 그룹을 포함하고,
상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3 이상의 자연수인 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 스위치 그룹 소자들은,
상기 접지 전압을 수신하는 타단을 갖는 제1 접지 스위치 소자;
상기 구동 전압을 수신하는 타단을 갖는 제1 중간 스위치 소자; 및
상기 제어 스위치 그룹에 연결된 타단을 갖는 제1 구동 스위치 소자를 포함하는 표시 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제어 스위치 그룹은,
서로 대향하는 일전극 및 타전극을 갖는 커패시터 소자;
상기 구동 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 포함하는 제1 제어 스위치 소자;
상기 접지 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 포함하는 제2 제어 스위치 소자;
상기 구동 전압을 수신하는 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 포함하는 제3 제어 스위치 소자; 및
상기 제1 상부 스위치 소자의 상기 타단에 연결된 일단 및 상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 포함하는 제4 제어 스위치 소자를 포함하는 표시 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 스위치 그룹 소자들은,
상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 갖는 제1 하부 스위치 소자; 및
상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 갖는 제1 상부 스위치 소자를 더 포함하는 표시 장치.
제4 항에 있어서,
N은 5인 표시 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제2 스위치 그룹 소자들은,
상기 접지 전압을 수신하는 타단을 갖는 제2 접지 스위치 소자;
상기 구동 전압을 수신하는 타단을 갖는 제2 중간 스위치 소자; 및
상기 제어 스위치 그룹에 연결된 타단을 갖는 제2 구동 스위치 소자를 포함하는 표시 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제2 스위치 그룹 소자들은,
상기 커패시터 소자의 상기 일전극에 연결된 타단을 갖는 제2 하부 스위치 소자; 및
상기 커패시터 소자의 상기 타전극에 연결된 타단을 갖는 제2 상부 스위치 소자를 더 포함하는 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제1 접지 스위치 소자, 상기 제1 하부 스위치 소자, 상기 제1 중간 스위치 소자, 상기 제1 상부 스위치 소자, 및 상기 제1 구동 스위치 소자는 순차적으로 또는 역순으로 턴-온되고,
상기 제2 접지 스위치 소자, 상기 제2 하부 스위치 소자, 상기 제2 중간 스위치 소자, 상기 제2 상부 스위치 소자, 및 상기 제2 구동 스위치 소자는 순차적으로 또는 역순으로 턴-온되는 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제2 제어 스위치 소자 및 상기 제3 제어 스위치 소자는 상기 제1 중간 스위치 소자 및 상기 제2 중간 스위치 소자와 동일한 구간 동안 턴-온되는 표시 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제1 제어 스위치 소자 및 상기 제4 제어 스위치 소자는 상기 제1 접지 스위치 소자 및 상기 제2 구동 스위치 소자가 턴-온되는 구간 동안 턴-온되고,
상기 제1 제어 스위치 소자 및 상기 제4 제어 스위치 소자는 상기 제1 구동 스위치 소자 및 상기 제2 접지 스위치 소자가 턴-온되는 구간 동안 턴-온되는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 터치 구동 신호와 상기 제2 터치 구동 신호는 특정 구간 동안 서로 다른 위상을 갖는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 터치 구동 신호는 제1 위상 구간 동안 제1 위상을 갖고, 상기 제1 위상 구간과 서로 다른 제2 위상 구간 동안 상기 제1 위상과 다른 제2 위상을 갖는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 터치 감지 유닛은 상기 제1 및 제2 전송 터치 라인들과 전기적으로 절연되는 센싱 터치 라인들을 더 포함하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 터치 구동 신호들 각각은 상기 접지 전압과 상기 구동 전압의 두 배 값 사이에서 순차적으로 증가 또는 감소하는 표시 장치.
표시 패널;
상기 표시 패널 상에 배치되고, 전송 터치 라인을 포함하는 터치 감지 유닛; 및
구동 전압 및 접지 전압을 수신하고, 상기 전송 터치 라인에 터치 구동 신호를 제공하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 터치 구동 회로는,
상기 전송 터치 라인에 연결된 일단들을 갖는 복수의 스위치 소자들을 포함하는 스위치 그룹; 및
상기 스위치 소자들 중 적어도 일부의 타단들에 연결되고, 복수의 제어 스위치 소자들과 커패시터 소자를 포함하고, 구동 전압과 접지 전압을 수신하는 제어 스위치 그룹을 포함하고,
상기 커패시터 소자의 개수는 1 개이고, 상기 터치 구동 신호는 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3이상의 자연수인 표시 장치.
제15 항에 있어서,
상기 터치 구동 신호는 상기 접지 전압과 상기 구동 전압의 두 배의 값 사이에서 순차적으로 증가 또는 감소하는 표시 장치.
제15 항에 있어서,
상기 스위치 소자들의 개수는 N개인 표시 장치.
제15 항에 있어서,
상기 N은 5인 표시 장치.
표시 패널;
상기 표시 패널 상에 배치되고, 서로 이격된 제1 전송 터치 라인 및 제2 전송 터치 라인을 포함하는 터치 감지 유닛; 및
서로 다른 접지 전압 및 구동 전압을 수신하고, 복수의 스위치 소자들과 1 개의 커패시터 소자를 포함하고, 상기 제1 전송 터치 라인에 제1 터치 구동 신호를 제공하고, 상기 제2 전송 터치 라인에 제2 터치 구동 신호를 제공하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 N 개의 전압 레벨을 갖고, N은 3 이상의 자연수이고,
상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 상기 접지 전압과 상기 구동 전압의 두 배 값 사이에서 순차적으로 증가 또는 감소하는 표시 장치.
제19 항에 있어서,
상기 N은 5이고,
상기 제1 터치 구동 신호 및 상기 제2 터치 구동 신호 각각은 상기 구동 전압과 상기 접지 전압의 전압차의 절반 단위로 증가하거나 감소하는 표시 장치.