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KR101226440B1 - 표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치검출방법 - Google Patents

표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치검출방법 Download PDF

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KR101226440B1
KR101226440B1 KR1020050089212A KR20050089212A KR101226440B1 KR 101226440 B1 KR101226440 B1 KR 101226440B1 KR 1020050089212 A KR1020050089212 A KR 1020050089212A KR 20050089212 A KR20050089212 A KR 20050089212A KR 101226440 B1 KR101226440 B1 KR 101226440B1
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KR
South Korea
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signal
signal wires
display panel
array substrate
electrodes
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전진
김형걸
송준호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

터치 스크린 기능을 포함하는 표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치 검출방법이 개시된다. 어레이 기판에는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역마다 화소들이 형성되고, 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제1 신호 배선들, 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성된 제2 신호 배선들을 구비한다. 대향 기판은 어레이 기판과 결합하여 액정 물질을 수용하고, 제1 및 제2 신호 배선들과 대향하는 소정 영역에 형성되며, 외부 압력에 의해 제1 및 제2 신호 배선들과 각각 전기적으로 접촉되는 제1 및 제2 돌기 전극들이 베이스 기판 상에 형성된다. 터치 스크린 기능을 표시패널 내에 형성하여 표시패널의 박형화를 도모할 수 있으며, 전압 또는 전류의 변동에 따라 터치 위치를 검출함으로써 정확한 터치 위치의 검출이 용이하다.

Description

표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치 검출방법{DISPLAY PANEL AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME AND METHOD OF DETECTING TOUCH POSITION OF THE DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시패널 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시패널의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 A-A'을 절단하여 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 대향 기판에 외부 압력을 가했을 경우의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시패널의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 B-B'을 절단하여 도시한 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 터치 위치 검출방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명에 의한 표시장치의 터치 위치 검출방법을 설명하기 위한 표시장치의 일부를 발췌하여 도시한 블록도이다.
도 13은 도 11에 도시된 터치 위치 검출방법의 일 실시예를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 14는 도 13의 타이밍도에 따른 터치 위치 검출부를 구현한 개략적인 도면이다.
도 15는 도 11에 도시된 구동방법을 사용하기 위하여 다른 실시예에 의한 터치 위치 검출부를 구현한 개략적인 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 표시장치 200. 600, 700,800 : 표시패널
210 : 어레이 기판 220 : 대향 기판
300 : 패널 구동부 400 : 터치 위치 검출부
410 : 전압 공급 제어부 420 : 데이터 샘플링부
500 : 위치 결정부
ER : 돌기 전극 ERC : 공통 돌기 전극
SL : 신호 배선 ES : 센싱 전극
본 발명은 표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 스크린 기능을 표시패널에 형성한 표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치는 정보처리장치에서 처리된 데이터를 사용자가 인식할 수 있도록 소정의 영상을 표시하는 장치로 정의할 수 있다. 이러한 표시장치는 소형이면서 경량화 및 고 해상도 구현등을 위해 평판 패널형 표시장치가 널리 사용되고 있다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 패널형 표시장치는 액정표시장치인데, 상기 액정표시장치는 전계의 세기에 따라서 광 투과도가 변경되는 액정을 이용하여 디스플레이를 수행하는 장치로 정의할 수 있다.
상기 액정표시장치는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 형성된 어레이 기판, 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 기판, 상기 어레이 기판과 대향 기판 사이에 개재되는 액정층을 구비한 액정표시패널을 포함한다.
일반적으로, 상기 액정표시장치는 조작 인터페이스를 포함한 입력부를 구비하고, 상기 입력부를 통해 입력된 데이터를 연산하는 시스템부에서 출력되는 제어신호에 의해 구동하는 단방향 통신을 이용하여 영상을 표시한다.
최근 들어, 상기 단방향 통신에서 벗어나 사용자의 지시 내용을 직접 액정표시장치의 화면상에 표시된 아이콘 등을 이용하여 데이터를 입력하는 터치패널을 액정표시장치에 사용되고 있다.
상기 터치패널은 상기 액정표시장치의 화면상에 나타낸 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택할 수 있도록, 상기 액정표시장치의 최상측에 구비되어 상기 손 또는 물체에 직접적으로 접촉된다. 상기 터치 패널은 상기 손 또는 물체가 접촉된 위치를 파악하고, 상기 접촉된 위치에서 지시하는 내용을 입력 신호로 받아들여 상기 액정표시장치를 구동한다. 상기 터치패널을 구비하는 액정표시장치는 컴퓨터등에 사용될 경우 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 휴대 전화기와 같은 모바일 제품에 사용될 경우 키패드와 같은 입력 장치를 별도로 필요로 하지 않기 때문에 그 사용이 증대되고 있는 추세이다.
한편, 상기 터치패널이 상기 액정표시장치에 상부에 배치됨에 따라 상기 터치패널을 구비한 제품의 두께 또는 크기가 증가하게 됨에 따라 상기 액정표시장치에 상기 터치패널을 일체로 형성하는 경우가 증가하고 있다. 이러한 액정표시장치는 상기 액정표시패널에 상기 손 또는 물체가 접촉될 경우 차단되는 광 또는 라이트 펜으로부터 입력되는 광을 감지하는 광 감지센서를 액정표시장치의 내부에 형성하는 방식등이 있다.
그러나, 이와 같은 방식을 이용하여 액정표시장치를 형성하였을 경우, 광 감지센서에서 감지되는 광은 주변광이 세기가 커지면 광 감지센서에서 감지되는 광의 세기도 커지고, 주변광의 세기가 약해지면 상기 광 감지센서에서 감지되는 광의 세 기가 약해져 손 또는 물체가 접촉되는 위치 좌표를 판단하기가 곤란한 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 터치 스크린 기능을 어레이 기판과 대향 기판을 이용하여 직접 구현한 표시패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시패널을 이용한 표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 표시장치의 터치 위치 검출방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시패널은 어레이 기판 및 대향 기판을 구비한다. 상기 어레이 기판에는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역마다 화소들이 형성되고, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제1 신호 배선들, 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성된 제2 신호 배선들을 구비한다. 상기 대향 기판은 상기 어레이 기판과 결합하여 액정 물질을 수용하고, 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 대향하는 소정 영역에 형성되며, 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 각각 전기적으로 접촉되는 제1 및 제2 돌기 전극들이 베이스 기판 상에 형성된 대향 기판을 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치는 표시패널, 패널 구동부, 터치 위치 검출부 및 위치 결정부를 포함한다.
상기 표시패널은 복수의 게이트 라인과 데이터 라인이 형성되고, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제1 신호 배선들과 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성된 제2 신호 배선들을 구비한 어레이 기판 및 상기 어레이 기판과 결합하여 액정 물질을 수용하고, 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 전기적으로 접촉되는 돌기 전극들이 베이스 기판 상에 형성된 대향 기판을 포함한다. 상기 패널 구동부는 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 게이트 신호와 데이터 신호를 제공한다. 상기 터치 위치 검출부는 상기 돌기 전극들과 접촉된 제1 및 제2 신호 배선들을 검출하여 검출 신호를 출력한다. 상기 위치 결정부는 상기 검출 신호에 의해 상기 외부 압력이 가해지는 위치 좌표를 결정한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치의 터치 위치 검출방법은 어레이 기판에 형성된 제1 신호 배선들 및 제2 신호 배선들에 초기 구동 전압이 인가되는 단계, 대향 기판 상에서 상기 제1 및 제2 신호 배선과 각각 대향하는 위치에 형성되고, 공통 전압이 인가된 돌기 전극들 중 소정 개의 돌기 전극들이 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉되는 단계, 상기 돌기 전극들이 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉됨에 따라 전위 레벨이 변동된 제1 및 제2 신호 배선을 검출하여 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호를 각각 출력하는 단계 및 상기 제1 및 제2 검출 신호를 이용하여 상기 외부 압력이 인가되는 위치 좌표를 판단하는 단계를 포함한다.
이러한 표시패널, 이를 구비한 표시장치 및 표시장치의 터치 위치 검출방법에 의하면, 터치 스크린 기능을 표시패널 내에 형성하여 표시패널의 박형화를 도모 할 수 있으며, 전압 또는 전류의 변동에 따라 터치 위치를 검출함으로써 정확한 외부 압력의 터치 위치 검출이 용이하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시패널 어셈블리를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치(100)는 표시패널(200), 패널 구동부(300), 터치 위치 검출부(400) 및 위치 결정부(500)를 포함한다.
상기 표시패널(200)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT) 어레이가 형성된 어레이 기판(210), 상기 어레이 기판(210)과 대향하여 구비되는 대향 기판(220) 및 상기 어레이 기판(210)과 대향 기판(220) 사이에 개재되는 액정층(도시되지 않음)으로 이루어진다.
상기 어레이 기판(210)에는 로우(row) 방향으로 배열된 복수개의 데이터 라인(DL)과 컬럼(column) 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(GL)이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 어레이 기판(210)에는 베이스 기판 상에서 제1 방향(D1)으로 연장되는 n 개의 게이트 라인(GL1,..., GLn)과, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되는 m 개의 데이터 라인(DL1,..., DLm)이 형성되며, 상기 게이트 라인들과 데이터 라인들이 교차하는 영역마다 화소들이 형성된다. 여기서, n 과 m 은 자연수이다.
또한, 제1 데이터 라인(DL1)과 제1 게이트 라인(GL1)이 교차되는 영역에는 스위칭 소자인 TFT(211)와 화소 전극(212)이 형성된다. 상기 TFT(211)의 게이트 전극은 상기 제1 게이트 라인(GL1)에 연결되고, 상기 TFT(211)의 소스 전극은 상기 제1 데이터 라인(DL1)에 연결되며, 상기 TFT(211)의 드레인 전극은 상기 화소 전극(212)에 연결된다. 동일한 방법으로, 제m 데이터 라인(DLm)과 제n 게이트 라인(GLn)들이 교차하는 영역마다 TFT와 화소 전극이 각각 형성된다.
또한, 상기 어레이 기판(210)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 기능을 수행하기 위한 제1 신호 배선(SL1)들 및 제2 신호 배선(SL2)들이 형성된다. 상기 제1 신호 배선(SL1)들은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제2 신호 배선(SL2)들은 상기 제2 방향(D2)으로 연장되며, 서로 전기적으로 절연되어 교차한다.
여기서, 상기 어레이 기판(210)에 형성된 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들에는 소정 전위 레벨을 갖는 초기 구동 전압(Vid)이 제공되고, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들은 도 1에 도시된 터치 위치 검출부(400)에 연결된다.
이 때, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들은 각각의 화소들 중 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 화소들로 구성된 단위 화소마다 형성할 수 있고, 소정 개수의 단위 화소마다 형성할 수도 있다. 일례로, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)은 4개의 단위 화소마다 형성할 수 있다.
상기 대향 기판(220)은 상기 어레이 기판(210)과 대향 배치되어 상기 어레이 기판(210)과 체결됨으로써 상기 액정층을 수용한다. 상기 대향 기판(220)은 각각의 화소들에 대응하는 컬러필터들이 형성된 컬러필터 기판으로 형성할 수 있다. 상기 컬러필터들은 상기 어레이 기판(210) 상에 형성할 수도 있다.
또한, 상기 대향 기판(220)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 기능을 수행하기 위한 돌기 전극(ER)들이 형성된다. 상기 돌기 전극(ER)들은 상부에서 인가되는 외부 압력(PO)에 의해 상기 어레이 기판(210) 상에 형성되는 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들과 전기적으로 접촉된다.
상기 돌기 전극(ER)들은 예를 들어, 하나의 제1 신호 배선(SL1a)과 복수개의 접점을 형성하도록 복수개로 구성된 제1 돌기 전극(ER1)들 및 하나의 제2 신호 배선(SL2a)과 복수개의 접점을 형성하도록 복수개로 구성된 제2 돌기 전극(ER2)들을 포함하고, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1a, SL2a)들이 형성된 영역에 대응하는 상기 대향 기판(220)의 소정 영역에 형성된다.
이 때, 상기 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)들은 각각의 화소들 중 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 화소들로 구성된 단위 화소마다 형성할 수 있고, 소정 개수의 단위 화소마다 형성할 수도 있다. 일례로, 상기 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)은 4개의 단위 화소마다 형성할 수 있다.
상기 어레이 기판(210)에 형성되는 제1 신호 배선(SL1)들과 상기 대향 기판(220)에 형성되는 제1 돌기 전극(ER1)들은 상기 제1 신호 배선(SL1)들과 제1 돌기 전극들이 외부 압력(PO)에 의해 전기적으로 접촉함에 따라 상기 제1 신호 배선 (SL1)들에 인가된 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨이 변동되는 것을 이용하여 상기 외부 압력(PO)이 인가되는 위치 좌표의 y-축 좌표를 판단하기 위해 형성한다.
또한, 상기 어레이 기판(210)에 형성되는 제2 신호 배선(SL2)들과 상기 대향 기판(220)에 형성되는 제2 돌기 전극(ER2)들은 상기 제2 신호 배선(SL2)들과 제2 돌기 전극(ER2)들이 외부 압력(PO)에 의해 전기적으로 접촉함에 따라 상기 제2 신호 배선(SL2)들에 인가된 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨이 변동되는 것을 이용하여 상기 외부 압력(PO)이 인가되는 위치 좌표의 x-축 좌표를 판단하기 위해 형성한다.
상기 패널 구동부(300)는 타이밍 제어부(310), 전원 공급부(320), 계조 전압 발생부(330), 데이터 구동부(340) 및 게이트 구동부(350)를 포함한다.
상기 타이밍 제어부(310)는 상기 표시장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 타이밍 제어부(310)는 그래픽 컨트롤러(도시되지 않음)와 같은 호스트 시스템으로부터 R, G 및 B의 원시 데이터 신호(DATA_O)와 제1 제어 신호(CNTL1)가 제공됨에 따라 상기 표시패널(200)에 영상을 표시하기 위한 제1 데이터 신호(DATA1), 제2 제어 신호(CNTL1), 제3 제어 신호(CNTL3) 및 제4 제어 신호(CNTL4)를 출력한다.
구체적으로, 상기 제1 제어 신호(CNTL1)는 메인 클록 신호(MCLK), 수평 동기 신호(HSYNC) 및 수직 동기 신호(VSYNC)를 포함한다. 상기 제2 제어 신호(CNTL2)는 상기 데이터 구동부(320)를 제어하는 수평 시작 신호(STH), 반전 신호(REV) 및 데이터 로드 신호(TP)를 포함한다. 상기 제3 제어 신호(CNTL3)는 상기 게이트 구동부 (330)를 제어하는 개시 신호(STV), 클록 신호(CK) 및 출력 인에이블 신호(OE)등을 포함한다. 상기 제4 제어 신호(CNTL4)는 상기 전원 공급부(350)를 제어하는 클록 신호(CLK) 및 반전 신호(REV)등을 포함한다.
또한, 상기 타이밍 제어부(310)는 상기 원시 데이터 신호(DATA_O)의 출력 타이밍이 제어된 R', G', B'의 제1 데이터 신호(DATA1)를 상기 데이터 구동부(320)로 제공한다.
또한, 상기 타이밍 제어부(310)는 상기 터치 위치 검출부(400)를 제어하는 제5 제어 신호(CNTL5)를 더 출력한다. 상기 제5 제어 신호(CNTL)는 상기 전원 공급부(320)에서 출력되는 초기 구동 전압(Vid)이 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들에 제공되도록 제어하는 클록 신호를 포함한다.
상기 전원 공급부(320)는 상기 타이밍 제어부(310)에서 출력되는 제4 제어 신호(CNTL4)에 응답하여 상기 표시패널(200)로 제공되는 공통 전압들(Vcom, Vcst), 터치 스크린 기능을 수행하기 위해 상기 어레이 기판(210)에 제공되는 초기 구동 전압(Vid), 상기 계조 전압 발생부(330)로 제공되는 아날로그 구동 전압(AVDD) 및 상기 게이트 구동부(350)로 제공되는 게이트 온/오프 전압(Von, Voff)등을 출력한다.
상기 계조 전압 발생부(330)는 상기 전원 공급부(320)에서 제공되는 상기 아날로그 구동 전압(AVDD)을 기준 전압으로 사용하여 감마 커브가 적용된 저항비를 갖는 분배 저항을 기초로 계조 레벨수에 대응하는 복수개의 기준 계조 전압(VGMA_R)을 출력한다.
상기 데이터 구동부(340)는 데이터 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package; 이하 TCP)(341)를 포함한다. 상기 데이터 TCP(341)는 상기 어레이 기판(210)과 상기 타이밍 제어부(310)가 형성되는 데이터측 인쇄회로기판(360)을 전기적으로 연결한다.
상기 데이터 TCP(341)는 m 개의 상기 데이터 라인(DL)을 복수의 블록으로 나누어 구동하기 위해 복수개로 형성될 수 있다. 각각의 상기 데이터 TCP(341)는 상기 계조 전압 발생부(330)로부터 출력되는 기준 계조 전압(VGMA_R)에 기초하여 계조 전압(VGMA)을 생성한다.
또한, 상기 데이터 TCP(341)는 상기 타이밍 제어부(310)로부터 입력되는 제2 제어 신호(CNTL2)와 상기 계조 전압(VGMA)에 기초하여 라인 단위로 제공되는 디지털 형태의 상기 제1 데이터 신호(DATA1)를 데이터 신호(D1,...,Dm)로 변환하며, 상기 데이터 신호(D1,..., Dm)의 출력 타이밍을 제어하여 상기 데이터 라인들(DL1,..., DLm)에 출력한다.
상기 게이트 구동부(350)는 게이트 TCP(351)을 포함한다. 상기 게이트 TCP(351)는 n 개의 상기 게이트 라인(GL)을 복수의 블록으로 나누어 구동하기 위해 복수개로 형성될 수 있다. 각각의 상기 게이트 TCP(351)는 상기 타이밍 제어부(310)에서 출력되는 제3 제어 신호(CNTL3)와 상기 전원 공급부(320)에서 출력되는 게이트 온/오프 전압(Von. Voff)에 응답하여 게이트 신호(G1,..., Gn)를 생성하고, 상기 게이트 라인들(GL1,..., GLn)에 순차적으로 출력한다.
상기 터치 위치 검출부(400)는 외부 압력(PO)이 상기 대향 기판(220)의 상부 로부터 인가될 때, 상기 외부 압력(PO)이 가해진 지점의 위치 좌표를 검출한다.
즉, 상기 외부 압력(PO)에 의해 상기 대향 기판(220)에 형성된 돌기 전극(ER)들 중 상기 제1 돌기 전극(ER1)들이 상기 어레이 기판(210)에 제1 방향(D1)으로 형성된 제1 신호 배선(SL1)들과 접촉될 때, 상기 제1 신호 배선(SL1)들에 인가되어 있는 초기 구동 전압(Vid)이 변동되는 것을 검출하여 y-축의 위치 좌표를 판단한다.
또한, 상기 외부 압력(PO)에 의해 상기 대향 기판(220)에 형성된 돌기 전극(ER)들 중 상기 제2 돌기 전극(ER2)들이 상기 어레이 기판(210)에 제2 방향(D2)으로 형성된 제2 신호 배선(SL2)들과 접촉될 때, 상기 제2 신호 배선(SL2)들에 인가되어 있는 초기 구동 전압(Vid)이 변동되는 것을 검출하여 x-축의 위치 좌표를 판단한다.
이를 위해, 상기 터치 위치 검출부(400)는 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)에 상기 제5 제어 신호(CNTL5)에 응답하여 상기 초기 구동 전압(Vid)을 제공하는 전압 공급 제어부(도시되지 않음) 및 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1. SL2) 각각에서 상기 초기 구동 전압(Vid)이 변동되는 것을 검출하여 각각 제1 검출 신호(DS1) 및 제2 검출 신호(DS2)를 출력하는 데이터 샘플링부(도시되지 않음)를 포함한다.
여기서, 상기 터치 위치 검출부(400)는 상기 패널 구동부(300)에 포함되는 데이터 구동부(340)에 형성할 수도 있다. 즉, 상기 터치 위치 검출부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 데이터 구동부(340)에 포함되는 데이터 구동 칩(342) 내 부에 형성할 수도 있다. 이 때, 상기 데이터 구동 칩(342)에는 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들과 전기적으로 연결되는 별도의 다수개의 패드(pad)가 더 형성될 수 있다.
상기 위치 결정부(500)는 상기 터치 위치 검출부(400)에서 출력되는 상기 제1 및 제2 검출 신호(DS1, DS2)에 의해 판단된 각각의 y-축 및 x-축의 위치 좌표를 조합하여 상기 외부 압력이 상기 표시패널(200)에 인가되는 위치를 판단한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시패널의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A-A'을 절단하여 도시한 부분 단면도이며, 도 6은 도 4에 도시된 대향 기판에 외부 압력을 가했을 경우의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 표시패널(200)은 어레이 기판(210), 대향 기판(220) 및 상기 두 기판 사이에 개재되는 액정층(도시되지 않음)을 포함한다.
상기 어레이 기판(210)은 베이스 기판 상에 화상을 표시하는 기본 단위인 복수개의 화소들이 매트릭스 형태로 형성된 기판이다. 상기 복수의 화소들 중 제ji 화소(Pji)는 제j 게이트 라인(GLj), 제i 데이터 라인(DLi), 제ji TFT(Tji) 및 제ji 화소 전극(PEji)으로 이루어진다.
상기 제j 게이트 라인(GLj)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 제i 데이터 라인(DLi)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 상기 제j 게이트 라인(GLj)과 절연되게 교차한다.
상기 제i 데이터 라인(DLi)과 제j 게이트 라인(GLj)은 인접하는 제i+1 데이터 라인(DLi+1)과 제j-1 게이트 라인(GLj-1)에 의해서 제ji 화소영역(PAji)을 정의한다. 상기 제ji 화소영역(PAji)에는 상기 제ji TFT(Tji) 및 제ji 화소 전극(PEji)이 형성된다.
상기 제ji TFT(Tji)의 게이트 전극(G)은 상기 제j 게이트 라인(GLj)으로부터 분기되고, 소오스 전극(S)은 상기 제i 데이터 라인(DLi)으로부터 분기되며, 드레인 전극(D)은 상기 제ji 화소 전극(PEji)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 TFT(Tji)는 상기 제j 게이트 라인(GLj)으로 인가된 게이트 신호에 응답하여 상기 제i 데이터 라인(DLi)으로 인가된 데이터 신호를 상기 제ji 화소전극(PEji)으로 출력한다.
또한, 상기 제ji 화소(Pji)는 공통 전압(Vcom)이 인가되고, 보조 용량(Cst)을 정의하는 제ji 스토리지 전압 배선(SEji)을 더 구비한다.
상기 어레이 기판(210)에는 상기 게이트 라인(GL)들과 평행하게 제1 방향(D1)으로 연장되는 제1 신호 배선(SL1)들과 상기 데이터 라인(DL)들과 평행하게 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 신호 배선(SL2)들이 형성된다.
상기 제1 신호 배선(SL1)들은 상기 게이트 라인(GL)과 동일한 레이 아웃 상에 형성될 수 있으며, 상기 제2 신호 배선(SL2)들은 상기 데이터 라인(DL)과 동일한 레이 아웃 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 신호 배선(SL1)들과 상기 제2 신호 배선(SL2)들에는 초기 구동 전압(Vid)이 제공된다.
상기 어레이 기판(210)에는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 신호 배선(SL1)들의 상부에 형성되고, 상기 대향 기판(220)에 형성되는 제1 돌기 전극(ER1)과 전기적으로 접촉되는 제1 센싱 전극(ES1)이 형성된다. 또한, 상기 제2 신호 배선(SL2)의 상부에 형성되고, 상기 대향 기판(220)에 형성되는 제2 돌기 전극(ER2)과 전기적으로 접촉되는 제2 센싱 전극(ES2)이 더 형성된다.
도 5를 참조하면, 상기 어레이 기판(210)은 베이스 기판(200a), TFT 어레이층(200b) 및 화소 전극층(212)을 포함한다.
상기 베이스 기판(200a)은 유리와 같은 투명한 절연 물질로 이루어진다.
상기 TFT 어레이층(200b)은 상기 베이스 기판(200a) 상에 구비된다. 상기 TFT 어레이층(200b)은 복수개의 TFT들로 구성되고, 상기 TFT 어레이층(200b)은 복수개의 TFT(211), 보호막(200c) 및 평탄화막(200d)을 포함한다.
상기 복수개의 TFT(211) 각각은 게이트 전극(211a), 게이트 절연막(211b), 액티브층(211c), 오믹 콘택층(211d), 소오스 전극(211e) 및 드레인 전극(211f)으로 이루어진다.
상기 보호막(200c)은 상기 복수개의 TFT(211)을 커버하는 유기 절연막으로 이루어진다.
상기 평탄화막(200d)은 상기 보호막(200c)의 상부에 형성되어 상기 어레이 기판(210)을 평탄화시키는 유기 절연막으로 이루어진다.
또한, 상기 보호막(200c)과 평탄화막(200d)에는 상기 복수개의 TFT(211) 각각의 드레인 전극(211f)을 노출시키기 위한 콘택홀이 형성된다.
또한, 상기 제1 신호 배선(SL1)은 상기 게이트 전극(211a)과 동일한 레이 아 웃 상에 형성되기 때문에 상기 게이트 절연막(211b), 보호막(200c) 및 평탄화막(200d)은 상기 제1 신호 배선(SL1)의 상부를 커버한다. 따라서, 상기 제1 신호 배선(SL1)은 상기 제1 돌기 전극(ER1)과 전기적으로 절연되어 있다.
상기 제1 신호 배선(SL1)과 제1 돌기 전극(ER1)을 전기적으로 접촉시키기 위해 상기 평탄화막(200d)의 상부에 상기 제1 센싱 전극(ES1)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(211b), 보호막(200c) 및 평탄화막(200d)에는 상기 제1 센싱 전극(ES1)을 상기 제1 신호 배선(SL1)에 전기적으로 연결하기 위해 상기 제1 신호 배선(SL1)을 노출시키는 콘택홀이 형성된다.
상기 대향 기판(220)은 베이스 기판(220a), 오버 코팅층(220b) 및 공통 전극층(220c)을 포함한다.
상기 베이스 기판(220a)은 유리 또는 폴리카보네이트(PC)등과 같은 투명한 절연 물질로 이루어진다. 상기 베이스 기판(220a)은 상기 표시패널(200)에 터치 스크린 기능을 부여하기 위하여 작은 외부 압력에도 휘어짐이 발생하도록 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱 재질의 기판을 사용한다. 또한, 상기 베이스 기판(220a)은 유리 기판에 에칭(etching) 또는 글라인딩(glinding) 공정을 수행하여 0.2 내지 0.5mm의 얇은 두께를 갖도록 형성한 후 사용할 수도 있다.
상기 오버 코팅층(220b)은 산화 규소(SiO2)등과 같은 절연성 물질로 상기 베이스 기판(220a)의 소정 영역에 국부적으로 돌출 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 오버 코팅층(220b)은 상기 어레이 기판(210)에 형성된 제1 신호 배선(SL1)들과 대응하는 영역에 형성되고, 각각의 제1 신호 배선(SL1) 에 대해 복수개가 형성된다. 마찬가지로, 상기 오버 코팅층(220b)은 상기 어레이 기판(210)에 형성된 제2 신호 배선(SL2)들과 대응하는 영역에서 각각의 제2 신호 배선(SL2)에 대해 복수개가 형성된다.
상기 오버 코팅층(220b)은 상기 베이스 기판(220a)에서 상기 어레이 기판(210) 방향으로 소정 높이로 돌출 형성되며, 상기 베이스 기판(220a)에서 상기 오버 코팅층(220b)의 돌출 높이는 상기 어레이 기판(210)과 대향 기판(220) 사이의 셀 갭(cell gab)보다 작은 값을 갖도록 형성한다.
상기 공통 전극층(220c)은 투명한 도전 물질인 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide; IZO)등으로 상기 베이스 기판(220a)의 전면에 형성된다.
이 때, 상기 공통 전극층(220c)은 상기 오버 코팅층(220b)을 커버하도록 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 오버 코팅층(220b) 상부에 형성되는 공통 전극층(220c)은 외부 압력(PO)에 의해 휘어지는 상기 베이스 기판(220a)과 함께 상기 어레이 기판(210) 방향으로 유동되어 상기 제1 센싱 전극(ES1)과 전기적으로 접촉된다.
또한, 상기 제1 센싱 전극(ES1)은 상기 제1 신호 배선(SL1)과 콘택홀을 통해 전기적으로 접촉되고, 결과적으로 상기 공통 전극층(220c)과 상기 제1 신호 배선(SL1)은 전기적으로 접촉된다.
즉, 상기 오버 코팅층(220b)과 상기 오버 코팅층(220b) 상부에 형성되는 공통 전극층(220c)에 의해 상기 베이스 기판(220a)에서 상기 어레이 기판(210) 방향 으로 돌출된 상기 제1 돌기 전극(ER1)이 형성된다.
상기 제1 돌기 전극(ER1)과 상기 제1 신호 배선(SL1)들이 접촉됨에 따라, 상기 제1 신호 배선(SL1)에 제공되는 초기 구동 전압(Vid)이 변동된다.
상기 제1 돌기 전극(ER1)은 블랙 매트릭스 영역 내부에 형성하고, 상기 제1 돌기 전극(ER1) 및 제1 센싱 전극(ES1)은 화소들의 투과 영역과 겹치지 않도록 형성하여 화소들의 개구율에 영향을 미치지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제1 신호 라인(SL1)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 신호 라인으로부터 상기 제2 방향(D2)으로 분기된 브랜치(branch) 배선(BR)을 갖고, 상기 제1 돌기 전극(ER1) 및 제1 센싱 전극(ES1)은 상기 브랜치 배선(BR)이 형성되는 블랙 매트릭스 영역 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 돌기 전극(ER1)을 형성하기 위하여 R, G 및 B의 색상을 각각 표시하는 제ji-1 화소(Pji+1), 제ji 화소(Pji) 및 제ji+1 화소(Pji+1)로 구성된 단위 화소와 인접하는 단위 화소 사이에 블랙 매트릭스가 상기 제1 돌기 전극(ER1)을 커버하도록 충분한 폭을 갖도록 형성할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 센싱 전극(ES1)은 제ji+1 화소 전극(PEji+1)과 동일한 레이 아웃 상에 형성하며, 상기 제ji+1 화소 전극(PEji+1)과 상기 제1 센싱 전극(ES1) 사이의 커플링 현상등을 방지하기 위하여 상기 제ji+1 화소 전극(PEji+1)을 상기 제1 센싱 전극(ES1)으로부터 소정 간격 이격 형성한다. 따라서, 상기 제1 센싱 전극(ES1)과 인접하는 상기 화소 전극(PEji+1)은 제ji+1 화소 영역(PAji+1) 내부로 함입되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 표시패널(200)은 상기 어레이 기판(210)과 대향 기판(220) 사이의 간격을 이격시키고 이를 지지하는 셀 갭 유지부재(230)를 더 포함한다. 상기 셀 갭 유지부재(230)는 일례로, 컬럼 스페이서(column spacer)로 형성될 수 있다.
상기 컬럼 스페이서(230)는 상기 대향 기판(220) 상에 감광성 유기 물질을 도포한 후, 상기 감광성 유기 물질 상부에 마스크를 배치하여 노광하는 포토 공정등을 통해 형성될 수 있다. 상기 셀 갭 유지부재(230)는 그 자체의 형상으로 인하여 표시패널(200)의 광 투과도에 영향을 미치지 않게 하기 위해 블랙 매트릭스 영역 내부에 형성하는 것이 바람직하다.
상기 컬럼 스페이서(230)에 의해 상기 대향 기판(220) 상부에서 가해지는 외부 압력(PO)에 의해 상기 제1 돌기 전극(ER1)과 상기 제1 신호 라인(SL1, SL2)이 접촉된 후, 상기 대향 기판(220)을 구성하는 베이스 기판(220a)과 상기 컬럼 스페이서(230) 자체의 탄성으로 인하여 상기 대향 기판(220)과 어레이 기판(210) 사이의 간격이 일정 간격으로 유지 및 지지될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에서는 돌기 전극(ER)과 신호 배선(SL)을 제1 돌기 전극(ER1)과 제1 신호 배선(SL1)을 예로 들어 설명하였으나, 도 4에 도시된 제2 돌기 전극(ER2)과 제2 신호 배선(SL2)도 실질적으로 동일한 방법으로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시패널의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 B-B'을 절단하여 도시한 부분 단면도이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 표시패널(600)은 어 레이 기판(610), 대향 기판(620) 및 상기 두 기판 사이에 개재되는 액정층(도시되지 않음)을 포함한다.
상기 어레이 기판(610) 및 대향 기판(620)은 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)에 형성된 어레이 기판(210) 및 대향 기판(220)과 제1 신호 배선(SL1), 제2 신호 배선(SL2), 센싱 전극(ES1, ES2) 및 돌기 전극(ER1, ER2)을 제외하고는 실질적으로 동일하게 형성된다. 따라서, 이와 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 어레이 기판(610)에는 게이트 라인(GL)들과 평행하게 제1 방향(D1)으로 연장되는 제1 신호 배선(SL1)들과 데이터 라인(DL)들과 평행하게 제2 방향(D2)으로 연장되는 제2 신호 배선(SL2)들이 형성된다.
상기 제1 신호 배선(SL1)들은 상기 게이트 라인(GL)들과 동일한 레이 아웃 상에 형성될 수 있으며, 상기 제2 신호 배선(SL2)들은 상기 데이터 라인(DL)들과 동일한 레이 아웃 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 신호 배선(SL1)들과 상기 제2 신호 배선(SL2)들에는 초기 구동 전압(Vid)이 제공된다.
또한, 상기 어레이 기판(610)에는 상기 제1 신호 배선(SL1)들의 상부에 형성되고, 상기 대향 기판(620)에 형성되는 공통 돌기 전극(ERC)과 전기적으로 접촉되는 제1 센싱 전극(ES1), 상기 제2 신호 배선(SL2)의 상부에 형성되고, 상기 공통 돌기 전극(ERC)과 전기적으로 접촉되는 제2 센싱 전극(ES2)이 더 형성된다.
상기 어레이 기판(610)은 베이스 기판(611), TFT 어레이층(도시되지 않음) 및 화소 전극층(615)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)은 상기 TFT 어레이층을 구성하는 게이트 절연막(612), 보호막(613) 및 평탄화막(614)을 통과하여 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)을 노출시키는 콘택홀을 통해 상기 제1 및 제2 신호 배선(ES1, ES2)과 각각 전기적으로 연결된다.
이 때, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)은 서로 인접되도록 R, G 및 B 화소들로 구성된 하나의 단위 픽셀과 인접하는 단위 픽셀을 구획하는 동일한 블랙 매트릭스 영역에 형성한다.
상기 대향 기판(620)은 베이스 기판(621), 오버 코팅층(622) 및 공통 전극층(623)을 포함한다.
상기 베이스 기판(621)에는 상기 오버 코팅층(622)과 공통 전극층(623)으로 구성되는 공통 돌기 전극(ERC)이 형성된다.
상기 공통 돌기 전극(ERC)은 상기 베이스 기판(621)의 소정 영역에 국부적으로 형성되는 오버 코팅층(622)과 상기 오버 코팅층(622)을 커버하는 공통 전극층(623)으로 구성되며, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)에 대응하는 위치에 형성된다.
이 때, 상기 공통 전극층(623)은 상기 오버 코팅층(622)을 커버하도록 형성되고, 상기 오버 코팅층(622) 상부에 형성되는 공통 전극층(623)은 외부 압력(PO)에 의해 휘어지는 상기 베이스 기판(621)과 함께 상기 어레이 기판(610) 방향으로 유동되어 상기 제1 센싱 전극(ES1) 및 제2 센싱 전극(ES2)과 동시에 전기적으로 접촉된다.
또한, 상기 제1 센싱 전극(ES1)과 제2 센싱 전극(ES2)은 각각 상기 제1 신호 배선(SL1)과 제2 신호 배선(SL2)에 전기적으로 접촉되고, 결과적으로 상기 공통 전극층(220c)과 상기 제1 신호 배선(SL1) 및 제2 신호 배선(SL2)은 전기적으로 공통 접촉된다.
상기 공통 돌기 전극(ERC)과 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들이 접촉됨에 따라, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SLC)에 제공되는 초기 구동 전압(Vid)이 동시에 변동된다.
상기 공통 돌기 전극(ERC)은 블랙 매트릭스 영역 내부에 형성하고, 상기 공통 돌기 전극(ERC), 제1 센싱 전극(ES1) 및 제2 센싱 전극(ES2)은 화소들의 투과 영역과 겹치지 않도록 형성하여 화소들의 개구율에 영향을 미치지 않도록 형성하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 제1 신호 라인(SL1)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 신호 라인으로부터 상기 제2 방향(D2)으로 분기된 브랜치 배선(BR)을 갖고, 상기 공통 돌기 전극(ERC) 및 제1 센싱 전극(ES1)은 상기 브랜치 배선(BR)이 형성되는 블랙 매트릭스 영역 내부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 신호 라인(SL2)은 상기 브랜치 배선(BR)과 평행하게 인접하여 형성하고 즉, 제ji-1 화소(Pji+1), 제ji 화소(Pji) 및 제ji+1 화소(Pji+1)로 구성된 단위 화소와 인접하는 단위 화소 사이에 형성되는 블랙 매트릭스 상에서 상기 브랜치 배선(BR)과 평행하게 인접 형성한다.
이는 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)이 상호 인접 형성되여 상기 공통 돌기 전극(ERC)과 공통 접촉시키기 위함이다.
상기 공통 돌기 전극(ERC)을 형성하기 위하여 R, G 및 B의 색상을 각각 표시하는 제ji-1 화소(Pji+1), 제ji 화소(Pji) 및 제ji+1 화소(Pji+1)로 구성된 단위 화소와 인접하는 단위 화소 사이에 블랙 매트릭스가 상기 공통 돌기 전극(ERC)을 커버하도록 충분한 폭을 갖도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 공통 돌기 전극(ERC)과 콘택홀을 통해 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)을 화소 전극(PEji+1)과 동일한 레이 아웃 상에 형성하며, 상기 화소 전극(PEji+1)과 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2) 사이의 커플링 현상등을 방지하기 위하여 상기 화소 전극(PEji+1)을 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1)으로부터 소정 간격 이격 형성한다.
따라서, 상기 제1 및 제2 센싱 전극(ES1)과 인접하는 상기 화소 전극(PEji+1)은 제ji+1 화소 영역(PAji+1) 내부로 함입되어 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)을 인접하여 형성하고, 이와 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 센싱 전극(ES1, ES2)과 공통 돌기 전극(ERC)을 동시에 전기적으로 접촉시킴으로써, 외부 압력이 제공되는 위치 좌표 중 x-축 좌표를 판단하는 제2 신호 배선(SL2)들과 y-축 좌표를 판단하는 제1 신호 배선(SL1)들의 전위 레벨 변동이 항상 동시에 유발될 수 있어, 보다 정밀한 위치 좌표의 추출이 가능하다.
즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)에서는 y-축 좌표를 판단하는 제1 신호 배선(SL1)과 x-축 좌표를 판단하는 제2 신호 배선(SL2)이 서로 이격 형성되어 일례로, 제1 신호 배선(SL1)들이 제1 돌기 전극(ER1)들과 접촉될 때 제2 신호 배선(SL2)들이 제2 돌기 전극(ER2)들과 접촉되지 아니하는 경우나 이와 반대의 경우가 발생할 수 있는데, 도 7과 도 8에 도시된 표시패널(600)에서는 이러한 문제점을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 표시패널(700)은 어레이 기판(710)에 형성되는 제1 및 제2 신호 배선들(SL1, SL2) 및 대향 기판(720)에 형성되는 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)을 포함하고, 상기 어레이 기판(710)과 대향 기판(720)의 이격 간격을 유지하는 셀 갭 유지부재(730)를 포함한다.
상기 표시패널(700)은 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)과 비교 시, 상기 셀 갭 유지부재(730)를 제외하고는 실질적으로 동일하게 형성된다. 따라서, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 셀 갭 유지부재(730)는 일례로, 볼 스페이서(ball spacer)(730)로 형성된다. 상기 볼 스페이서(730)는 그 자체의 형상으로 인하여 도 4 내지 도 6에 도시된 컬럼 스페이서(230)에 비해 탄성력이 강화된다.
강화된 상기 탄성력으로 인하여 외부 압력(PO)이 상기 대향 기판(720)의 상부로부터 인가된 후 제거되었을 때, 상기 볼 스페이서(730)의 강화된 탄성력에 의하여 상기 대향 기판(720)의 복원력이 강화되어 표시패널(700)의 터치 스크린 기능을 보다 원할히 수행할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 의한 표시패널(800)은 어레이 기판(810)에 형성되는 제1 및 제2 신호 배선들(SL1, SL2) 및 대향 기판(820)에 형성되는 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)을 포함하고, 상기 어레이 기판(810)과 대향 기판(820)의 이격 간격을 유지하는 셀 갭 유지부재(830)를 포함한다.
상기 표시패널(800)은 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)과 비교 시, 상기 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)들을 제외하고는 실질적으로 동일하게 형성된다. 따라서, 그 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 대향 기판(820)은 베이스 기판(821), 공통 전극층(822) 및 돌기 전극(ER1, ER2)들을 포함한다.
상기 공통 전극층(822)은 상기 베이스 기판(821)의 전면을 커버하도록 형성되고, 상기 돌기 전극(ER1, ER2)들은 도전성 물질로 이루어진다. 상기 돌기 전극(ER1, ER2)들은 상기 공통 전극층(822) 상에서 일단이 직접 접촉되며, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들 각각에 대향하는 위치에 형성된다.
이에 따라, 상기 제1 및 제2 신호배선(SL1, SL2)들은 상기 돌기 전극(ER1, ER2)과 직접 접촉되고, 상기 제1 및 제2 신호배선(SL1, SL2)들에 제공되는 초기 구동 전압(Vid)은 상기 돌기 전극(ER1, ER2)들을 매개로 상기 공통 전극층(822)에 제공되는 공통 전압(Vcom)의 영향을 받아 그 전위 레벨이 변동된다.
도 9와 도 10에 도시된 표시패널(700, 800)들은 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)과 비교 시, 각각 스페이서의 형상과 돌기 전극의 재질 및 형상이 서로 다른 것으로 형성하였으나, 이외에도 다양한 방법으로 표시패널을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 볼 스페이서(630))와 도전성 물질로 이루어진 돌기 전극(ER1, ER2)의 조합에 의해 표시패널을 형성할 수 있음은 당업자에게 자명한 사항이다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 상기 내용들의 조합으로 구성될 수 있음은 자명한 사항이다. 즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 표시패널(200)에 도 9와 도 10에 각각 도시된 스페이서들의 형상과 돌기 전극의 재질 및 형상의 조합으로 형성될 수도 있고, 도 7과 도 8에 도시된 표시패널(600)에 도 9와 도 10에 각각 도시된 스페이서의 형상과 돌기 전극의 재질 및 형상의 조합으로도 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명에 의한 터치 위치 검출방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 12는 본 발명에 의한 표시장치의 터치 위치 검출방법을 설명하기 위한 표시장치의 일부를 발췌하여 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 표시패널(200)을 예로 들어, 도11 및 도 12에 도시된 터치 위치 검출방법을 설명하면 다음과 같다.
표시패널(200)은 제1 방향(D1)으로 형성된 제1 신호 배선(SL1)들 및 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 형성된 제2 신호 배선(SL2)들이 형성된 어레이 기판(210) 및 상기 어레이 기판(210)과 대향하여 액정층을 수용하고, 상기 어레이 기판(210) 방향으로 돌출 형성되는 제1 돌기 전극(ER1)들 및 제2 돌기 전극(ER2)들이 형성된 대향 기판(220)을 포함한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들은 도 1에 도시된 터치 위치 검출부(400)와 연결되어 있다.
먼저, 도 1에 도시된 터치 위치 검출부(400)는 상기 제1 신호 배선(SL1) 및 제2 신호 배선(SL2)에 소정 레벨의 전위를 갖는 초기 구동 전압(Vid)을 출력한다.
상기 터치 위치 검출부(400)는 일례로, 상기 표시패널(200)에 아이콘과 같은 입력 수단이 표시되는 경우, 타이밍 제어부(310)에서 출력되는 제5 제어 신호(CNTL5)에 응답하여 구동되는 전압 공급 제어부(410)에 의해 전원 공급부(320)에서 출력되는 초기 구동 전압(Vid)을 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)에 출력한다(단계 S101).
이 때, 상기 대향 기판(220)에 형성된 공통 전극층(220c)에는 상기 액정층에 포함된 액정 물질을 배향시키기 위한 공통 전압(Vcom)이 제공되어 있다.
외부 압력(PO)에 의해 상기 대향 기판(220)이 상기 어레이 기판(210) 방향으로 벤딩됨에 따라, 상기 공통 전압(Vcom)이 제공되는 공통 전극층(220c)과 전기적으로 연결되어 있는 소정 위치의 제1 및 제2 돌기 전극(ER1p+q, ER2p+q)들이 각각 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)에 전기적으로 접촉된다.
상기 제1 및 제2 돌기 전극(ER1p+q, ER2p+q)들이 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)과 전기적으로 접촉됨에 따라 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들에 인가되어 있는 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨이 변동하게 된다(단계 S102).
상기 제1 신호 배선(SL1)에 인가되어 있는 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨이 변동함에 따라 상기 터치 위치 검출부(400)에 포함된 데이터 샘플링부(420)는 상기 변동된 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨을 이용하여 외부 압력(PO)이 제공되는 위치의 y-축 방향의 좌표를 지시하는 제1 검출 신호(DS1)를 출력한다.
이와 동시에, 상기 제2 신호 배선(SL2)에 인가되어 있는 초기 구동 전압 (Vid)의 전위 레벨이 변동함에 따라 상기 터치 위치 검출부(400)는 상기 변동된 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨을 이용하여 외부 압력(PO)이 제공되는 위치의 x-축 방향의 좌표를 지시하는 제2 검출 신호(DS2)를 출력한다.(단계 S103)
상기 제1 및 제2 검출 신호(DS1, DS2)는 도 1에 도시된 위치 결정부(500)로 제공되고, 상기 외부 압력(PO)이 제공되는 위치의 x-축 및 y-축의 위치 좌표를 조합하여 상기 외부 압력(PO)이 제공되는 위치의 위치 좌표를 결정하고, 이를 표시패널에 영상을 표시하는 호스트 시스템으로 제공한다.(단계 S104)
상기 호스트 시스템에는 상기 입력 수단이 형성된 위치 좌표값과, 이에 해당하는 명령어의 조합이 저장되어 있으며, 외부 압력에 의해 출력되는 상기 제1 및 제2 검출 신호(DS1, DS2)를 이용하여 상기 위치 좌표값에 상응하는 명령어를 실행하고, 그 결과를 상기 표시패널(200)에 표시한다. 여기서, 상기 위치 결정부(500)는 상기 호스트 시스템 내부에 형성할 수도 있고, 상기 호스트 시스템 자체에서 상기 위치 결정부(500)의 역할을 수행하도록 형성할 수도 있다.
이러한 터치 위치 검출방법을 사용하기 위해 상기 터치 위치 검출부는 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 13은 도 11에 도시된 터치 위치 검출방법의 일 실시예를 설명하기 위한 타이밍도이고, 도 14는 도 13의 타이밍도에 따른 터치 위치 검출부를 구현한 개략적인 도면이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 공통 전극층(220c)에 공통 전압(Vcom)이 인가된 상태(SY1 이전)에서 도 1에 도시된 타이밍 제어부(310)에서 출력되는 제5 제어 신호(CNTL5)에 응답하여 전압 공급 제어부(410)가 구동되고, 초기 구동 전압(Vid)이 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들로 제공된다(SY1~SY2).
이 상태에서 하나의 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2) 상에 형성되어 있는 제1 및 제2 돌기 전극(ER1, ER2)들 중 소정의 돌기 전극(ER1p+q, ER2p+q)이 외부 압력(PO)에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들에 접촉되는 경우(SY2~SY3) 상기 돌기 전극(ER1p+q, ER2p+q)과 접촉되는 제1 및 제2 신호 배선들의 전위 레벨은 변동하게 된다.
이 경우, 상기 공통 전압(Vcom)의 전위 레벨이 상기 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨에 비해 상대적으로 낮은 경우, 일례로, 상기 공통 전압(Vcom)에는 0V의 전압이 제공되고, 상기 초기 구동 전압(Vid)으로 5V의 전압이 제공될 경우, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들에 흐르는 전류는 상기 공통 전극층(220c)으로 이동하게 되며, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들의 전위는 공통 전압(Vcom)의 전위 레벨에 근접하게 형성된다(SY3~SY4).
이러한 조건 하에서, 데이터 샘플링부(420)는 상기 타이밍 제어부(310)에서 제공되는 샘플링 신호(SS)에 응답하여 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)들의 변동된 전위 레벨을 래치하고, 제1 및 제2 검출 신호(DS1, DS2)를 생성하여 출력한다.
이를 위해 상기 데이터 샘플링부(420)는 상기 샘플링 신호(SS)를 제어 입력으로 받는 래치(latch)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 샘플링부(420)는 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2) 마다 각각 독립적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전압 공급 제어부(410)는 모스 트랜지스터 등의 스위칭 소자로 형성될 수 있고, 상기 전압 공급 제어부(410)는 상기 제1 및 제2 신호 배선들 모두에 공통 연결될 수도 있다.
도 15는 도 11에 도시된 구동방법을 사용하기 위하여 다른 실시예에 의한 터치 위치 검출부를 구현한 개략적인 도면이다.
도 15를 참조하면, 도 11에 도시된 구동 방법과는 달리, 상기 공통 전압(Vcom)의 전위 레벨이 상기 초기 구동 전압(Vid)의 전위 레벨에 비해 상대적으로 높은 값으로 제공된다.
일례로, 상기 공통 전압(Vcom)에는 5V의 전압이 제공되고, 전압 공급 제어부(410)는 접지 단자(GND)와 연결되어 상기 초기 구동 전압(Vid)으로 0V의 전압이 제공될 경우, 상기 공통 전극층(220c)에 흐르는 전류는 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)으로 이동하게 된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)의 전위는 공통 전압(Vcom)의 전위 레벨에 근접하게 형성된다.
이 때, 도 1에 도시된 타이밍 제어부(310)는 상기 전압 공급 제어부(410)를 제어하는 제5 제어 신호(CNTL5)를 출력하지 않아도 무방하다.
이러한 조건 하에서, 데이터 샘플링부(420)는 소정의 기준 신호(Vref)와 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)의 변동된 전위를 비교하여 그 해당하는 전위 차이를 증폭하고 제1 및 제2 검출 신호(DS1, DS2)를 출력한다. 이 때, 상기 기준 신호(Vref)의 값을 조절하여 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)의 전위 변동을 검출하는 감도를 향상시킬 수도 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)에 초기 구동 전압(Vid)으로 접지 전압(GND)이 제공됨으로써, 지속적으로 제1 및 제2 신호 배선(SL1, SL2)의 전위 변동을 검출할 수 있다.
이를 위해, 상기 데이터 샘플링부(420)는 오피-엠프(op-amp)를 포함할 수도 있고, 도 1에 도시된 전원 공급부(320)는 상기 기준 신호(Vref)를 출력하도록 형성할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 터치 위치 검출방법은 표시패널 외부에서 제공되는 외부 압력에 의해 대향 기판에 형성되는 돌기 전극들과 어레이 기판에 형성되는 신호 배선들이 전기적으로 접촉함에 따라, 상기 돌기 전극들과 신호 배선들 각각에 제공되는 공통 전압과 초기 구동 전압이 변동되는 것을 검출함으로써 외부 압력이 가해지는 위치 좌표를 검출한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 터치 스크린 기능을 표시패널 내에 형성하여 표시패널의 박형화를 도모할 수 있으며, 제1 및 제2 신호 배선에 제공되는 초기 구동 전압의 변동에 따라 터치 위치를 검출함으로써 정확한 터치 위치의 검출이 용이하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (28)

  1. 복수의 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역마다 화소들이 형성되고, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제1 신호 배선들, 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성된 제2 신호 배선들을 구비한 어레이 기판; 및
    상기 어레이 기판과 결합하여 액정 물질을 수용하고, 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 대향하는 소정 영역에 형성되며, 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 각각 전기적으로 접촉되는 제1 및 제2 돌기 전극들이 베이스 기판 상에 형성된 대향 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 돌기 전극들은,
    상기 소정 영역에 돌출 형성된 절연체들; 및
    상기 베이스 기판과 절연체를 커버하는 공통 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 돌기전극들은,
    상기 베이스 기판의 전면을 커버하는 공통 전극층; 및
    상기 공통 전극층 상에서 상기 소정 영역에 형성된 도전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 베이스 기판의 두께는 0.2 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 표시패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 어레이 기판은,
    상기 제1 및 제2 신호 배선 상부에 각각 형성되고, 상기 제1 및 제2 돌기 전극들과 상기 제1 및 제2 신호 배선을 각각 전기적으로 연결하는 제1 센싱 전극 및 제2 센싱 전극들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어레이 기판은 상기 화소들을 정의하는 화소 전극을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 센싱 전극들은 상기 화소 전극과 동일층으로 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제2 센싱 전극은 상기 제2 신호 배선 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 신호 배선은 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 분기된 브랜치 배선을 더 포함하고, 상기 제1 센싱 전극은 상기 브랜치 배선 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 브랜치 배선과 제2 신호 배선은 소정 개수의 화소들에 의해 이격 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  10. 제8항에 있어서, 상기 브랜치 배선과 제2 신호 배선은 인접한 화소들 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 돌기 전극은 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 표시패널.
  12. 제1항에 있어서, 상기 어레이 기판과 대향 기판을 일정 간격으로 유지시키는 유지 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 표시패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유지 부재는 컬럼 스페이서(column spacer)인 것을 특징으로 하는 표시패널.
  14. 제12항에 있어서, 상기 유지 부재는 볼 스페이서(ball spacer)인 것을 특징으로 하는 표시패널.
  15. 복수의 게이트 라인과 데이터 라인이 형성되고, 상기 게이트 라인과 동일한 방향으로 형성된 제1 신호 배선들과 상기 데이터 라인과 동일한 방향으로 형성된 제2 신호 배선들을 구비한 어레이 기판 및 상기 어레이 기판과 결합하여 액정 물질을 수용하고, 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 전기적으로 접촉되는 돌기 전극들이 베이스 기판 상에 형성된 대향 기판을 포함하는 표시패널;
    상기 게이트 라인에 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부;
    상기 데이터 라인에 데이터 신호를 제공하는 데이터 구동부; 및
    상기 게이트 신호와 데이터 신호의 출력 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부를 포함하고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 게이트 신호와 데이터 신호를 제공하는 패널 구동부;
    상기 돌기 전극들과 접촉된 제1 및 제2 신호 배선들을 검출하여 검출 신호를 출력하는 터치 위치 검출부; 및
    상기 검출 신호에 의해 상기 외부 압력이 가해지는 위치 좌표를 결정하는 위치 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 상기 터치 위치 검출부는,
    상기 제1 및 제2 신호 배선들에 초기 구동 전압이 제공되도록 제어하는 전압 공급 제어부; 및
    상기 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 상기 돌기 전극들이 각각 전기적으로 접촉함에 따라 상기 제1 및 제2 신호 배선들의 전위 변동을 검출 하고 검출 신호를 생성하는 데이터 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 돌기 전극들에는 공통 전압이 제공되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 데이터 샘플링부는 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 각각 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 데이터 샘플링부는 래치(latch)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 데이터 샘플링부는 오피-엠프(op-amp)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  22. 제15항에 있어서, 상기 터치 위치 검출부는 상기 패널 구동부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
  23. 어레이 기판에 형성된 제1 신호 배선들 및 제2 신호 배선들에 초기 구동 전압이 인가되는 단계;
    대향 기판 상에서 상기 제1 및 제2 신호 배선과 각각 대향하는 위치에 형성되고, 공통 전압이 인가된 돌기 전극들 중 소정 개의 돌기 전극들이 외부 압력에 의해 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉되는 단계;
    상기 돌기 전극들이 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉됨에 따라 전위 레벨이 변동된 제1 및 제2 신호 배선을 검출하여 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호를 각각 출력하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 검출 신호를 이용하여 상기 외부 압력이 인가되는 위치 좌표를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
  24. 제23항에 있어서, 어레이 기판에 형성된 제1 신호 배선들 및 제2 신호 배선들에 초기 구동 전압이 인가되는 단계는,
    상기 초기 구동 전압의 전위 레벨이 상기 공통 전압의 전위 레벨보다 상대적으로 높은 값을 갖도록 상기 초기 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 돌기 전극들이 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉됨에 따라 전위 레벨이 변동된 제1 및 제2 신호 배선을 검출하여 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호를 각각 출력하는 단계는,
    전위 레벨이 변동된 상기 제1 및 제2 신호 배선의 전위 레벨이 상기 공통 전 압의 전위 레벨에 근접될 때의 전위 레벨을 래치하여 상기 제1 및 제2 검출 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
  26. 제23항에 있어서, 어레이 기판에 형성된 제1 신호 배선들 및 제2 신호 배선들에 초기 구동 전압이 인가되는 단계는,
    상기 초기 구동 전압의 전위 레벨이 상기 공통 전압의 전위 레벨보다 상대적으로 낮은 값을 갖도록 상기 초기 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 돌기 전극들이 상기 제1 및 제2 신호 배선들과 접촉됨에 따라 전위 레벨이 변동된 제1 및 제2 신호 배선을 검출하여 제1 검출 신호 및 제2 검출 신호를 각각 출력하는 단계는,
    전위 레벨이 변동된 상기 제1 및 제2 신호 배선의 전위 레벨이 상기 공통 전압의 전위 레벨에 근접될 때의 전압과 기준 전압을 비교하고, 상기 제1 및 제2 신호 배선의 전위 레벨과 상기 기준 전압의 전위 레벨의 차를 각각 증폭하여 상기 제1 및 제2 검출 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검출 신호를 이용하여 상기 외부 압력이 인가되는 위치 좌표를 판단하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 검출 신호를 이용하여 전위 레벨이 변동되는 상기 제1 및 제2 신호 배선의 교점을 판단하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 터치 위치 검출방법.
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