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KR102411704B1 - 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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KR102411704B1
KR102411704B1 KR1020170127810A KR20170127810A KR102411704B1 KR 102411704 B1 KR102411704 B1 KR 102411704B1 KR 1020170127810 A KR1020170127810 A KR 1020170127810A KR 20170127810 A KR20170127810 A KR 20170127810A KR 102411704 B1 KR102411704 B1 KR 102411704B1
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display
electrode
driving
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김도익
김가영
김영식
이상철
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치는, 서로 중첩되는 표시 영역 및 감지 영역; 상기 표시 영역에 배치되는 다수의 화소들; 상기 감지 영역에 제1 방향으로 배치되는 다수의 제1 전극들; 상기 감지 영역에 제2 방향으로 배치되는 다수의 제2 전극들; 및 영상 데이터에 대응하여 상기 화소들을 구동하기 위한 디스플레이 구동부와, 상기 제1 전극들로부터 입력되는 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 감지하기 위한 터치 구동부를 포함하는 구동 회로부;를 포함하며, 상기 구동 회로부는 상기 화소들이 구동되는 기간 동안 상기 제2 전극들로 상기 영상 데이터에 대응하는 노이즈 보상 신호를 공급한다.

Description

디스플레이 장치 및 그의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명의 실시예는 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 터치 센서를 구비한 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
터치 센서는 디스플레이 장치에 구비되어 사용될 수 있다. 일례로, 터치 센서는 디스플레이 패널의 일면에 부착되거나, 디스플레이 패널과 일체로 제작되어, 터치 입력을 감지할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고성능의 터치 센서를 구비한 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치는, 서로 중첩되는 표시 영역 및 감지 영역; 상기 표시 영역에 배치되는 다수의 화소들; 상기 감지 영역에 제1 방향으로 배치되는 다수의 제1 전극들; 상기 감지 영역에 제2 방향으로 배치되는 다수의 제2 전극들; 및 영상 데이터에 대응하여 상기 화소들을 구동하기 위한 디스플레이 구동부와, 상기 제1 전극들로부터 입력되는 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 감지하기 위한 터치 구동부를 포함하는 구동 회로부;를 포함하며, 상기 구동 회로부는 상기 화소들이 구동되는 기간 동안 상기 제2 전극들로 상기 영상 데이터에 대응하는 노이즈 보상 신호를 공급한다.
실시예에 따라, 상기 구동 회로부는, 상기 영상 데이터를 이용하여 각 프레임 데이터의 대표 값을 생성하는 대표 값 생성부; 및 상기 대표 값을 이용하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대표 값은 상기 각 프레임 데이터의 최고 계조 값, 중간 계조 값 및 평균 계조 값 중 어느 하나로 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 보상 신호 생성부는, 상기 대표 값에 대응하는 디스플레이 노이즈를 예측하고, 상기 디스플레이 노이즈를 반전하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 노이즈 보상 신호는 상기 영상 데이터에 대응하는 디스플레이 노이즈와 상반된 파형을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 디스플레이 장치는 상기 제2 전극들과 상기 구동 회로부의 사이에 연결되는 다수의 배선들을 더 포함하며, 상기 배선들은 상기 감지 영역의 제1 가장자리 영역에서 상기 제2 전극들에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 가장자리 영역은 상기 감지 영역 중 가장 큰 디스플레이 노이즈가 전달되는 영역일 수 있다.
실시예에 따라, 상기 디스플레이 장치는, 상기 제1 전극들과 교차하도록 상기 감지 영역에 배치되며 상기 제1 및 제2 전극들로부터 이격되는 다수의 제3 전극들을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 터치 구동부는 소정의 터치 감지 기간 동안 상기 제3 전극들로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극들 각각은, 상기 제1 방향을 따라 나열된 복수의 제1 전극 셀들; 및 상기 제1 전극 셀들을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제2 전극들 각각은, 상기 제2 방향을 따라 나열되며 각각 상기 제1 전극 셀들 중 어느 하나의 제1 전극 셀에 대응하도록 배치되는 복수의 전극부들; 및 상기 전극부들을 상기 제2 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 연결 라인;을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 전극부들 각각은 상기 어느 하나의 제1 전극 셀과 중첩될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제1 전극 셀들 각각은 내측에 제공된 개구부를 포함하며, 상기 전극부들 각각은 상기 어느 하나의 제1 전극 셀의 개구부 내에 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 디스플레이 장치는 상기 화소들을 덮는 봉지층을 더 포함하며, 상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들 중 적어도 하나는 상기 봉지층의 일면 상에 직접 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 봉지층은 상기 제1 및 제2 전극들과 상기 화소들의 사이에 위치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치는, 다수의 화소들이 배치된 표시 영역과, 상기 표시 영역과 중첩되는 감지 영역에 배치된 다수의 제1 및 제2 전극들을 구비한 터치 센서를 포함하며, 상기 디스플레이 장치의 구동 방법은, 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 이용하여 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계; 상기 영상 데이터에 대응하여 상기 화소들을 구동하며, 상기 화소들이 구동되는 기간 동안 상기 제2 전극들로 상기 노이즈 보상 신호를 공급하는 단계; 및 상기 제1 전극들 각각으로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따라, 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계는, 상기 영상 데이터에 포함된 각 프레임 데이터의 대표 값을 생성하는 단계; 상기 대표 값을 이용하여 디스플레이 노이즈를 산출 또는 추출하는 단계; 및 상기 디스플레이 노이즈를 반전하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 대표 값을 생성하는 단계는, 상기 각 프레임 데이터의 최고 계조 값, 중간 계조 값 및 평균 계조 값 중 어느 하나를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 화소들이 구동되는 각각의 프레임 기간마다 상기 제2 전극들로 상기 노이즈 보상 신호를 공급할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 터치 센서는 상기 제1 및 제2 전극들로부터 이격된 다수의 제3 전극들을 더 포함하며, 상기 제2 및 제3 전극들로 각각 상기 노이즈 보상 신호 및 터치 구동 신호를 공급하면서 상기 제1 전극들 각각으로부터 상기 감지 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치 및 그의 구동 방법에 의하면, 터치 센서의 감지 영역에 노이즈 보상 전극을 형성하고, 상기 노이즈 보상 전극으로 각 프레임의 영상 데이터에 상응하는 노이즈 보상 신호를 공급한다. 이에 의해, 디스플레이 구동에 따라 터치 센서의 센서부로 유입되는 디스플레이 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 터치 센서를 구비한 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 노이즈에 의한 터치 센서의 오작동을 방지하고, 터치 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 센서부를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 센서부로 전달되는 디스플레이 노이즈를 나타낸다.
도 6은 도 4의 센서부로 전달되는 디스플레이 노이즈 및 노이즈 보상 신호와, 이에 따른 노이즈 상쇄 효과를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 구동부를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 보상 회로부를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸다.
도 10은 도 4 및 도 9에 도시된 센서부의 일 영역을 나타낸다.
도 11a는 도 10의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타낸다.
도 11b는 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면의 일례를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단면의 일례를 나타낸다.
도 13 내지 도 15는 도 4 및 도 9에 도시된 센서부의 일 영역에 대한 서로 다른 실시예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기에 설명하는 실시예는 그 표현 여부에 관계없이 예시적인 것에 불과하다. 즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있을 것이다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 본 발명의 특징과 직접적으로 관계되지 않은 일부 구성 요소는 본 발명을 명확하게 나타내기 위하여 생략되었을 수 있다. 또한, 도면 상의 일부 구성 요소는 그 크기나 비율 등이 다소 과장되어 도시되었을 수 있다. 도면 전반에서 동일 또는 유사한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조 번호 및 부호를 부여하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 센서부를 나타낸다.
우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치는 센서부(100), 터치 구동부(200), 디스플레이 패널(300) 및 디스플레이 구동부(400)를 포함한다. 센서부(100)와 디스플레이 패널(300)은 서로 중첩되도록 배치되거나 일체로 제작될 수 있으며, 이들은 디스플레이 장치의 패널부(10)를 구성한다. 터치 구동부(200) 및 디스플레이 구동부(400)는 각각 센서부(100) 및 디스플레이 패널(300)을 구동하기 위한 것으로서, 이들은 디스플레이 장치의 구동 회로부(20)를 구성한다. 실시예에 따라, 터치 구동부(200) 및 디스플레이 구동부(400)는 서로 분리되어 구성되거나, 또는 이들의 적어도 일부분이 동일한 구동 IC(driver IC) 내에 함께 집적될 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치는 터치 센서를 구비하며, 상기 터치 센서는 센서부(100)와 터치 구동부(200)에 의해 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)의 적어도 일 영역 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)의 적어도 일면 상에 상기 디스플레이 패널(300)과 중첩되도록 제공될 수 있다. 일례로, 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)의 양면 중 영상이 출사되는 방향의 일면(예컨대, 상부면) 상에 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)의 양면 중 적어도 일면에 직접 형성되거나, 혹은 디스플레이 패널(300)의 내부에 형성될 수 있다. 예컨대, 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)의 상부 기판(또는 봉지층) 또는 하부 기판의 외부면(예컨대, 상부 기판의 상부면 또는 하부 기판의 하부면) 상에 직접 형성되거나, 또는 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 내부면(예컨대, 상부 기판의 하부면 또는 하부 기판의 상부면) 상에 직접 형성될 수도 있다.
센서부(100)는 터치 입력에 반응하는 감지 영역(101)과, 상기 감지 영역(101)의 적어도 일부를 둘러싸는 주변 영역(102)을 포함한다. 즉, 감지 영역(101)은 사용자에 의한 터치 입력을 감지할 수 있는 영역으로서, 터치 센서의 활성 영역일 수 있다. 실시예에 따라, 감지 영역(101)은 디스플레이 패널(300)의 표시 영역(301)에 대응하도록 배치되고, 주변 영역(102)은 디스플레이 패널(300)의 비표시 영역(302)에 대응하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 감지 영역(101)은 표시 영역(301)과 중첩되고, 주변 영역(102)은 비표시 영역(302)과 중첩될 수 있다.
실시예에 따라, 감지 영역(101)에는 터치 입력을 검출하기 위한 적어도 하나의 전극, 일례로 서로 이격된 다수의 감지 전극들(제1 전극들)(120) 및 구동 전극들(제3 전극들)(130)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)은 표시 영역(301) 상에 배치되어, 디스플레이 패널(300)에 구비된 적어도 하나의 디스플레이 전극과 중첩될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(300)이 유기 발광 디스플레이 패널 또는 액정 디스플레이 패널일 때, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)은 적어도 캐소드 전극 또는 공통 전극과 중첩될 수 있다.
실시예에 따라, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)은 감지 영역(101)에 서로 교차하도록 배치될 수 있다. 일례로, 감지 전극들(120) 각각은 감지 영역(101)에 제1 방향(예컨대, X 방향)으로 배치되고, 구동 전극들(130) 각각은 감지 전극들(120)과 교차하도록 감지 영역(101)에 제2 방향(예컨대, Y 방향)으로 배치될 수 있다. 이러한 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)은 절연막, 절연 패턴 및/또는 이격 공간 등에 의해 서로 절연될 수 있다.
감지 전극들(120)과 구동 전극들(130)의 사이, 특히 이들의 교차부에는 커패시턴스(Cse)가 형성된다. 이러한 커패시턴스(Cse)는 해당 지점 또는 그 주변에서 터치 입력이 발생할 시 변화된다. 따라서, 커패시턴스(Cse)의 변화를 검출함으로써 터치 입력을 감지할 수 있다.
감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)의 형상, 크기 및/또는 배치 방향 등이 특별히 한정되지는 않는다. 이와 관련한 비제한적인 실시예로서, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 상호 정전용량 방식의 터치 센서를 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서로서 개시하기로 하나, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서가 반드시 상호 정전용량 방식의 터치 센서에만 한정되지는 않는다.
도 2를 참조하면, 센서부(100)는 감지 영역(101) 및 주변 영역(102)을 포함하는 베이스 기판(110)과, 상기 베이스 기판(110) 상의 감지 영역(101)에 제공된 다수의 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)과, 상기 베이스 기판(110) 상의 주변 영역(102)에 제공된 다수의 배선들(140) 및 패드부(150)를 포함한다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 터치 센서가 자가 정전용량 방식의 터치 센서로 구현될 수도 있다. 이 경우, 감지 영역(101)의 각 좌표 지점에 다수의 센서 전극들이 분산될 수 있다.
베이스 기판(110)은 센서부(100)의 기재가 되는 센서 기판으로서, 경성 기판 또는 가요성 기판일 수 있다. 예컨대, 베이스 기판(110)은 유리 또는 강화 유리로 구성된 경성 기판, 또는 유연한 플라스틱 또는 금속 재질의 박막 필름으로 구성된 가요성 기판일 수 있다. 한편, 실시예에 따라서는 베이스 기판(110)이 디스플레이 패널(300)을 구성하는 디스플레이 기판 또는 한 층 이상의 절연막 중 하나일 수도 있다. 예컨대, 센서부(100)와 디스플레이 패널(300)이 일체로 구현되는 실시예에서, 베이스 기판(110)은 적어도 하나의 디스플레이 기판(예컨대, 상부 또는 하부 기판), 또는 디스플레이 패널(300)의 박막 봉지층(Thin Film Encapsulation: TFE)일 수 있다.
감지 전극들(120)은 감지 영역(101) 내에서 제1 방향, 일례로 X 방향을 따라 연장될 수 있다. 실시예에 따라, 감지 전극들(120) 각각은, 제1 방향을 따라 나열된 복수의 제1 전극 셀들(122)과, 각각의 감지 전극(120)을 구성하는 제1 전극 셀들(122)을 제1 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부(124)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, "연결"이라 함은 물리적 및/또는 전기적인 측면에서의 "연결"을 포괄적으로 의미할 수 있다. 감지 전극들(120) 각각이 세 개 이상의 제1 전극 셀들(122)을 포함하는 경우, 감지 전극들(120) 각각은 복수의 제1 연결부들(124)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 연결부들(124)은 제1 전극 셀들(122)과 일체로 구성되거나, 혹은 브리지(bridge) 형태의 연결 패턴으로 구성될 수 있다.
한편, 도 2에서는 제1 연결부들(124)이 제1 방향으로 배치되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제1 연결부들(124)은 제1 방향에 대하여 기울어진 사선 방향으로 배치될 수도 있다. 또한, 도 2에서는 제1 연결부들(124)이 직선 형상(또는 바(bar) 형상)을 가지는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제1 연결부들(124)의 적어도 일 영역은 휘거나 꺽인 형상을 가질 수도 있다. 또한, 도 2에서는 인접한 두 개의 제1 전극 셀들(122)이 이들 사이에 배치된 하나의 제1 연결부(124)를 통해 서로 연결되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는 인접한 두 개의 제1 전극 셀들(122)이 이들 사이에 배치된 두 개 이상의 제1 연결부들(124)을 통해 서로 연결될 수도 있다.
실시예에 따라, 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)은, 금속 물질, 투명 도전성 물질 및 그 외 다양한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함함으로써 도전성을 가질 수 있다. 일례로, 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)은, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 비롯한 다양한 금속 물질 중 적어도 하나, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)은, 은나노와이어(AgNW), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Oxide), 카본나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등을 비롯한 다양한 투명 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 외에도 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)은, 도전성을 제공할 수 있는 다양한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)은, 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서가 상호 정전용량 방식의 터치 센서일 때, 감지 전극들(120)은 구동 전극들(130)로 입력되는 터치 구동 신호에 대응하는 감지 신호를 출력할 수 있다. 일례로, 감지 전극들(120)은 터치 입력에 대응하는 감지 신호를 터치 구동부(200)로 출력하는 Rx 전극들일 수 있다.
구동 전극들(130)은 감지 영역(101) 내에서 제2 방향, 일례로 Y 방향을 따라 연장될 수 있다. 실시예에 따라, 구동 전극들(130) 각각은, 제2 방향을 따라 나열된 복수의 제2 전극 셀들(132)과, 각각의 구동 전극(130)을 구성하는 제2 전극 셀들(132)을 제2 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 제2 연결부(134)를 포함할 수 있다. 구동 전극들(130) 각각이 세 개 이상의 제2 전극 셀들(132)을 포함하는 경우, 구동 전극들(130) 각각은 복수의 제2 연결부들(134)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제2 연결부들(134)은 제2 전극 셀들(132)과 일체로 구성되거나, 혹은 브리지 형태의 연결 패턴으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서가 상호 정전용량 방식의 터치 센서일 때, 구동 전극들(130)은 터치 센서가 활성화되는 소정의 터치 감지 기간 동안 터치 구동부(200)로부터 터치 구동 신호를 수신하는 Tx 전극들일 수 있다.
한편, 편의상 도 2에서는 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)을 다이아몬드 형상으로 도시하였으나, 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)의 형상 및 크기 등은 다양하게 변경될 수 있다. 일례로, 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)은 원형 또는 육각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 또한, 다른 실시예에서 감지 전극들(120) 및/또는 구동 전극들(130)은 일체형의 바(bar) 타입 전극 등으로 구현될 수도 있다.
또한, 도 2에서는 제2 연결부들(134)이 제2 방향으로 배치되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제2 연결부들(134)은 제2 방향에 대하여 기울어진 사선 방향으로 배치될 수도 있다. 또한, 도 2에서는 제2 연결부들(134)이 직선 형상(또는 바(bar) 형상)을 가지는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서 제2 연결부들(134)은 적어도 일 영역이 휘거나 꺽인 형상을 가질 수도 있다. 또한, 도 2에서는 인접한 두 개의 제2 전극 셀들(132)이 이들 사이에 배치된 하나의 제2 연결부(134)를 통해 서로 연결되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는 인접한 두 개의 제2 전극 셀들(132)이 이들 사이에 배치된 두 개 이상의 제2 연결부들(134)을 통해 서로 연결될 수도 있다.
실시예에 따라, 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)은, 금속 물질, 투명 도전성 물질 및 그 외 다양한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함함으로써 도전성을 가질 수 있다. 일례로, 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)은, 앞서 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)의 구성 물질로서 언급한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)은, 제1 전극 셀들(122) 및/또는 제1 연결부들(124)을 구성하는 도전성 물질과 동일한 물질로 구성되거나, 혹은 이들과 상이한 물질로 구성될 수 있다. 또한, 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 따라, 감지 영역(101)의 적어도 일측 가장자리 영역에는 플로우팅된 더미 패턴들(136)이 제공될 수 있다. 일례로, 감지 영역(101)의 양측 가장자리 영역에는 섬 형태로 플로우팅된 다수의 더미 패턴들(136)이 제공될 수 있다. 한편, 다른 실시예에서는, 더미 패턴들(136)이 생략되거나, 또는 상기 더미 패턴들(136)이 제1 또는 제2 방향으로 연결되어 적어도 하나의 다른 감지 전극(120) 또는 구동 전극(130)을 구성할 수도 있다.
실시예에 따라, 주변 영역(102)에는 감지 영역(101)에 제공된 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)을 터치 구동부(200) 등과 전기적으로 연결하기 위한 배선들(140)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 배선들(140)은, 감지 전극들(120) 각각을 패드부(150)와 전기적으로 연결하기 위한 제1 배선들(142)과, 구동 전극들(130) 각각을 패드부(150)와 전기적으로 연결하기 위한 제2 배선들(144)을 포함할 수 있다. 예컨대, 배선들(140) 각각은 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130) 중 어느 하나를 패드부(150)에 포함된 소정의 패드(152)에 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 편의상 도 2에서는 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)의 일단에 각각 제1 배선들(142) 및 제2 배선들(144)이 연결된 것으로 도시하였으나, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)과 제1 및 제2 배선들(142, 144) 사이의 연결 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서, 제1 배선들(142) 및 제2 배선들(144) 중 적어도 하나는 각각의 감지 전극(120) 또는 구동 전극(130)의 양단에 연결될 수도 있다.
패드부(150)는 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)을 외부의 구동 회로, 예컨대 터치 구동부(200)와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 패드들(152)을 포함할 수 있다. 이러한 패드부(150)를 통하여 센서부(100)와 터치 구동부(200)가 교신할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 터치 구동부(200)는 센서부(100)와 전기적으로 연결되어 상기 센서부(100)의 구동에 필요한 신호를 송/수신한다. 일례로, 터치 구동부(200)는 센서부(100)로 터치 구동 신호를 공급한 후, 상기 터치 구동 신호에 대응하는 감지 신호를 센서부(100)로부터 수신할 수 있다. 이러한 터치 구동부(200)는 감지 신호에 기초하여 터치 입력을 감지할 수 있다. 이를 위해, 터치 구동부(200)는, 터치 구동 회로와 감지 회로를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 터치 구동 회로와 감지 회로는 하나의 터치 IC(T-IC)의 내부에 집적될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 실시예에 따라, 터치 구동부(200)는 디스플레이 구동부(400)와 함께 하나의 구동 IC의 내부에 집적될 수도 있다.
실시예에 따라, 터치 구동 회로는 센서부(100)의 구동 전극들(130)과 전기적으로 연결되어, 소정의 터치 감지 기간 동안 상기 구동 전극들(130)로 순차적으로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다. 실시예에 따라, 감지 회로는 센서부(100)의 감지 전극들(120)과 전기적으로 연결되어, 상기 감지 전극들(120) 각각으로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 감지할 수 있다.
디스플레이 패널(300)은 표시 영역(301)과, 상기 표시 영역(301)의 적어도 일 영역을 둘러싸는 비표시 영역(302)을 포함한다. 표시 영역(301)에는 복수의 주사선들(310) 및 데이터선들(320)과, 상기 주사선들(310) 및 데이터선들(320)에 접속되는 다수의 화소들(PXL)이 배치된다. 비표시 영역(302)에는 화소들(PXL)을 구동하기 위한 각종 구동 신호 및/또는 구동 전원을 공급하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.
본 발명에서, 디스플레이 패널(300)의 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 디스플레이 패널(300)은 유기 발광 디스플레이 패널(Organic Light Emitting Display panel: OLED panel)과 같은 자발광 디스플레이 패널일 수 있다. 또는, 디스플레이 패널(300)은 액정 디스플레이 패널(Liquid Crystal Display panel: LCD panel), 전기영동 디스플레이 패널(Electro-Phoretic Display panel: EPD panel) 및 일렉트로웨팅 디스플레이 패널(Electro-Wetting Display panel: EWD panel)과 같은 비발광성 디스플레이 패널일 수 있다. 디스플레이 패널(300)이 비발광성 디스플레이 패널인 경우, 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(300)로 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(Back-light Unit: BLU)을 더 구비할 수 있다.
디스플레이 구동부(400)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터에 대응하여 화소들(PXL)을 구동한다. 이를 위해, 디스플레이 구동부(400)는 디스플레이 패널(300)과 전기적으로 연결되어, 화소들(PXL)의 구동에 필요한 신호를 디스플레이 패널(300)로 공급한다. 이러한 디스플레이 구동부(400)는, 주사선들(310)로 주사 신호를 공급하기 위한 주사 구동부, 데이터선들(320)로 데이터 신호를 공급하기 위한 데이터 구동부, 주사 구동부 및 데이터 구동부를 구동하기 위한 타이밍 제어부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 주사 구동부, 데이터 구동부 및/또는 타이밍 제어부는 하나의 디스플레이 IC(D-IC)의 내부에 집적될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서, 주사 구동부, 데이터 구동부 및 타이밍 제어부 중 적어도 하나(또는 그 일부)는 디스플레이 패널(300)에 내장될 수도 있다.
상술한 디스플레이 장치는 터치 센서를 구비함으로써, 사용의 편의성을 제공한다. 예컨대, 사용자는 표시 영역(301)에서 표시되는 영상을 보면서 화면을 터치하여 손쉽게 디스플레이 장치를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸다. 편의상, 도 3에서는 센서부에 제공되는 감지 전극들 및 구동 전극들 중 각각 하나의 감지 전극 및 구동 전극과 이들의 교차부에 형성되는 커패시턴스를 도시하기로 한다. 또한, 도 3에서는 상기 커패시턴스를 형성하는 감지 전극 및 구동 전극을 중심으로 터치 구동 회로 및 감지 회로를 도시하기로 한다.
도 3을 참조하면, 센서부(100)는 커패시턴스(Cse)를 형성하는 적어도 한 쌍의 감지 전극(120) 및 구동 전극(130)을 포함한다. 구동 전극(130)은 터치 구동 회로(210)에 전기적으로 연결되고, 감지 전극(120)은 감지 회로(220)에 전기적으로 연결된다. 실시예에 따라, 터치 구동 회로(210) 및 감지 회로(220)는 터치 구동부(200) 내에 함께 집적될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법을 설명하면, 터치 센서가 활성화되는 터치 감지 기간 동안, 터치 구동 회로(210)로부터 구동 전극(130)으로 터치 구동 신호(Sdr)가 공급된다. 실시예에 따라, 터치 구동 신호(Sdr)는 펄스파와 같이 소정의 주기를 가지는 교류 신호일 수 있다.
센서부(100)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 구동 전극들(130)을 포함할 경우, 구동 회로(210)는 소정의 터치 감지 기간 동안 구동 전극들(130)로 순차적으로 터치 구동 신호(Sdr)를 공급할 수 있다. 그러면, 커패시턴스(Cse)의 커플링 작용에 의해, 각각의 구동 전극(130)에 인가된 터치 구동 신호(Sdr)에 대응하는 감지 신호(Sse)가 각각의 감지 전극(120)을 통해 출력된다. 이러한 감지 신호(Sse)는 감지 회로(220)로 입력되어 터치 입력의 검출에 이용된다.
실시예에 따라, 센서부(100)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 감지 전극들(120)을 포함할 경우, 감지 회로(220)는 각각의 감지 전극(120)에 전기적으로 연결되는 다수의 감지 채널들(Rx 채널들)(222)을 구비할 수 있다. 이러한 감지 회로(220)는 상기 감지 채널들(222)을 통해 감지 전극들(120) 각각으로부터 감지 신호(Sse)를 수신할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는 각각의 감지 전극(120)이, 상기 감지 전극(120)에 연결된 증폭기(AMP)와 함께 각각의 감지 채널(222)을 구성하는 것으로도 볼 수 있을 것이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 센서부(100)에 제공되는 감지 전극들(120)을, 감지 회로(220)에 제공되는 감지 채널들(222)과 구분하여 설명하기로 한다.
감지 회로(220)는 각각의 감지 전극(120)으로부터 입력되는 감지 신호(Sse)를 증폭, 변환 및 신호 처리하고, 그 결과에 따라 터치 입력을 검출한다. 이를 위해, 감지 회로(220)는 각각의 감지 전극(120)에 대응하는 다수의 감지 채널들(222)과, 상기 감지 채널들(222)에 연결되는 적어도 하나의 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital converter; 이하, "ADC"라 함)(224) 및 프로세서(226)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 감지 채널들(222) 각각은, 이에 대응하는 감지 전극들(120)로부터 감지 신호를 수신하는 아날로그 프론트 엔드(analog front end; 이하, "AFE"라 함)로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 각각의 감지 채널(222)은 OP 앰프(operational amplifier)와 같은 적어도 하나의 증폭기(AMP)를 포함하는 AFE로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 감지 채널들(222) 각각은 제1 입력 단자(IN1)(예컨대, 증폭기(AMP)의 반전 입력 단자) 및 제2 입력 단자(IN2)(예컨대, 증폭기(AMP)의 비반전 입력 단자)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 감지 채널들(222) 각각의 제1 입력 단자(IN1)는 감지 전극들(120) 중 서로 다른 감지 전극(120)에 연결될 수 있다. 즉, 감지 채널들(222)과 감지 전극들(120)은 1:1로 연결될 수 있다. 이 경우, 감지 채널들(222) 각각의 제1 입력 단자(IN1)로는 감지 전극들(120) 중 어느 하나로부터의 감지 신호(Sse)가 입력될 수 있다.
실시예에 따라, 감지 채널들(222) 각각의 제2 입력 단자(IN2)는 기준 전위 단자일 수 있으며, 일례로 접지 전원(GND)과 같은 기준 전압원(레퍼런스 전압원)에 연결될 수 있다. 이 경우, 각각의 감지 채널(222)은, 제2 입력 단자(IN2)의 전위를 기준으로, 제1 입력 단자(IN1)로 입력되는 감지 신호(Sse)를 증폭하여 출력할 수 있다. 즉, 각각의 감지 채널(222)은, 제1 입력 단자(IN1)를 통해 각각의 감지 전극(120)으로부터 감지 신호(Sse)를 수신하고, 제1 입력 단자(IN1)의 전압과 제2 입력 단자(IN2)의 전압 차에 대응하는 신호를 증폭하여 출력함으로써, 감지 신호(Sse)를 증폭할 수 있다.
실시예에 따라, 증폭기(AMP)는 적분기로 구현될 수 있다. 이 경우, 증폭기(AMP)의 제1 입력 단자(IN1)와 출력 단자(OUT1)의 사이에는 커패시터(C) 및 리셋 스위치(SW)가 서로 병렬로 연결될 수 있다.
ADC(224)는 각각의 감지 채널(222)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 실시예에 따라, ADC(224)는 각각의 감지 전극(120)에 상응하는 각각의 감지 채널(222)에 1:1로 대응하도록 감지 전극들(120)의 개수만큼 구비될 수 있다. 또는, 다른 실시예에서, 복수의 감지 채널들(222)이 하나의 ADC(224)를 공유할 수도 있다. 이 경우, 감지 채널들(222)과 ADC(224)의 사이에는 채널 선택을 위한 스위칭 회로가 추가적으로 구비될 수 있다.
프로세서(226)는 ADC(224)에서 변환된 디지털 신호를 신호 처리하고, 신호 처리 결과에 따라 터치 입력을 검출한다. 일례로, 프로세서(226)는 복수의 감지 전극들(120)로부터 각각의 감지 채널(222) 및 ADC(224)를 경유하여 입력되는 신호(증폭 및 디지털 변환된 감지 신호(Sse))를 종합적으로 분석하여 터치 입력의 발생 여부 및 그 위치를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서(226)는 마이크로 프로세서(Microprocessor: MPU)로 구현될 수 있다. 이 경우, 감지 회로(220)의 내부에는 프로세서(226)의 구동에 필요한 메모리가 추가적으로 구비될 수 있다. 한편, 프로세서(226)의 구성이 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로서, 프로세서(226)는 마이크로 컨트롤러(Microcontroller: MCU) 등으로 구현될 수도 있다.
전술한 바와 같은 터치 센서는 디스플레이 패널(300) 등과 결합될 수 있다. 일례로, 터치 센서의 센서부(100)는 디스플레이 패널(300)과 일체로 제작되거나, 디스플레이 패널(300)과 별도로 제작된 이후 디스플레이 패널(300)의 적어도 일면 상에 부착될 수 있다.
이와 같이, 센서부(100)가 디스플레이 패널(300)과 결합되면, 센서부(100)와 디스플레이 패널(300)의 사이에 기생 커패시턴스가 발생하게 된다. 일례로, 센서부(100)의 감지 전극(120) 및 구동 전극(130)은 디스플레이 패널(300)의 캐소드 전극 또는 공통 전극 등과 중첩되도록 배치될 수 있고, 이에 따라 센서부(100)와 디스플레이 패널(300)의 사이에는 기생 커패시턴스가 발생하게 된다.
이러한 기생 커패시턴스의 커플링 작용에 의해 디스플레이 패널(300)로부터의 디스플레이 노이즈가 터치 센서, 특히 센서부(100)로 전달될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 패널(300)에 인가되는 디스플레이 구동 신호로 인한 디스플레이 노이즈가 센서부(100)로 유입될 수 있다.
일례로, 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 패널(300)은 박막 봉지층을 구비한 유기 발광 디스플레이 패널일 수 있고, 센서부(100)는 상기 박막 봉지층의 일면(예컨대, 상부면)에 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)이 직접 형성된 온-셀(On-cell) 타입의 센서 전극들로 구성될 수 있다. 이 경우, 유기 발광 디스플레이 패널에 구비된 적어도 하나의 전극(일례로, 캐소드 전극)과, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)이 서로 근접하게 위치된다. 이에 따라, 디스플레이 구동에 따른 디스플레이 노이즈가 비교적 큰 세기로 센서부(100)에 전달될 수 있다.
센서부(100)로 전달된 디스플레이 노이즈는 감지 신호들(Sse)의 리플을 야기하고, 이로 인해 터치 센서의 감도가 저하될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 디스플레이 장치에 구비되는 터치 센서의 오작동을 방지하고 상기 터치 센서의 성능(예컨대, 감도)을 개선할 수 있는 다양한 실시예들을 제공하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸다. 도 4에서, 도 1 내지 도 3과 유사 또는 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 5는 도 4에 도시된 센서부로 전달되는 디스플레이 노이즈를 나타내는 것으로서, 특히 감지 전극들 각각의 위치에 대응하여 디스플레이 패널로부터 전달되는 디스플레이 노이즈의 크기(예컨대, 진폭)를 나타낸다. 도 6은 도 4의 센서부로 전달되는 디스플레이 노이즈 및 노이즈 보상 신호와, 이에 따른 노이즈 상쇄 효과를 나타낸다.
우선 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는 다수의 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)을 포함하는 센서부(100)와, 상기 센서부(100)에 연결되는 터치 구동 회로(210) 및 감지 회로(220)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서는, 감지 영역(101)에서 어느 일 방향(예컨대, 제1 또는 제2 방향)으로 연장되는 다수의 노이즈 보상 전극들(제2 전극들)(160)과, 상기 노이즈 보상 전극들(160)에 연결되는 보상 신호 공급부(230)를 더 포함한다.
실시예에 따라, 노이즈 보상 전극들(160)은 감지 전극들(120)과 교차하도록 감지 영역(101)에 제2 방향, 예컨대 Y 방향으로 배치될 수 있다. 일례로, 노이즈 보상 전극들(160)은 구동 전극들(130)과 동일하게 제2 방향을 따라 연장되되, 상기 구동 전극들(130)로부터 이격될 수 있다. 예컨대, 노이즈 보상 전극들(160)과 구동 전극들(130)은 감지 영역(101)에 교번적으로 배치될 수 있다. 또한, 노이즈 보상 전극들(160)은, 절연막, 절연 패턴 및/또는 이격 공간 등에 의해 감지 전극들(120)로부터도 이격될 수 있다. 즉, 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및 노이즈 보상 전극들(160)은 서로 절연될 수 있다.
실시예에 따라, 노이즈 보상 전극들(160) 각각은, 감지 영역(101) 내에서 제2 방향을 따라 나열되는 복수의 전극부들(162)과, 상기 전극부들(162)을 제2 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 연결 라인(164)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 노이즈 보상 전극들(160) 각각이 세 개 이상의 전극부들(162)을 포함하는 경우, 상기 노이즈 보상 전극들(160) 각각은 복수의 연결 라인들(164)을 포함할 수 있다. 한편, 노이즈 보상 전극들(160)의 형상 및/또는 구성이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서, 노이즈 보상 전극들(160) 각각은 일체형의 바(bar) 타입 전극 등으로 구현될 수도 있다.
실시예에 따라, 전극부들(162) 각각은, 감지 전극들(120)을 구성하는 제1 전극 셀들(122) 중 어느 하나에 대응하도록(일례로, 중첩되도록) 배치될 수 있다. 일례로, 첫 번째 열(column)에 배치된 노이즈 보상 전극(160)의 전극부들(162)은 감지 전극들(120) 각각을 구성하는 제1 전극 셀들(122) 중 첫 번째 열에 배치된 제1 전극 셀들(122)과 중첩될 수 있다.
한편, 편의상 도 4에서는 전극부들(162)을 다이아몬드 형상으로 도시하였으나, 전극부들(162)의 형상 및 크기 등은 다양하게 변경될 수 있다. 일례로, 전극부들(162)은 원형 또는 육각형 등과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 또한, 도 4에서는 전극부들(162) 각각이 이에 대응하는 제1 전극 셀(122)보다 작은 면적을 가지면서, 상기 제1 전극 셀(122)의 중앙에 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서, 전극부들(162)은 제1 전극 셀들(122)과 유사하거나 실질적으로 동일한 면적을 가지면서 각각의 제1 전극 셀(122)과 중첩될 수 있다. 또는, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1 전극 셀들(122) 각각의 중앙이 개구되어 개구부가 형성되고, 상기 개구부 내에 각각의 전극부(162)가 배치될 수도 있다.
실시예에 따라, 연결 라인들(164)은 전극부들(162)과 일체로 구성되거나, 혹은 브리지 형태의 연결 패턴으로 구성될 수 있다. 또한, 도 4에서는 연결 라인들(164)이 제2 방향으로 배치되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서 제2 연결부들(134)은 제2 방향에 대하여 기울어진 사선 방향으로 배치되거나, 또는 적어도 일 영역이 휘거나 꺽인 형상을 가질 수도 있다.
또한, 도 4에서는 인접한 두 개의 전극부들(162)이 이들 사이에 배치된 하나의 연결 라인(164)을 통해 서로 연결되는 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에서는 인접한 두 개의 전극부들(162)이 이들 사이에 배치된 두 개 이상의 연결 라인들(164)을 통해 서로 연결될 수도 있다.
실시예에 따라, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)은, 금속 물질, 투명 도전성 물질 및 그 외 다양한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함함으로써 도전성을 가질 수 있다. 일례로, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)은, 앞서 제1 전극 셀들(122), 제1 연결부들(124), 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)의 구성 물질로서 언급한 도전성 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)은, 제1 전극 셀들(122), 제1 연결부들(124), 제2 전극 셀들(132) 및/또는 제2 연결부들(134)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 일례로, 제1 연결부들(124)이 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)과 상이한 층 상에 배치되는 브릿지 패턴들로 구현될 때, 전극부들(162) 및 연결 라인들(164)은 제1 연결부들(124)과 동일한 층 상에, 상기 제1 연결부들(124)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 다만, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)을 구성하는 물질이나, 이들의 배치 위치는 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 예컨대, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)은 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)과 제1 및 제2 연결부들(124, 134)이 배치되는 층과 상이한 다른 층 상에 배치될 수도 있다. 또한, 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)은 각각 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있는 것으로서, 그 구조가 특별히 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 노이즈 보상 전극들(160) 각각은 적어도 하나의 제3 배선(146)을 통해 구동 회로부(20)와 연결될 수 있다. 일례로, 노이즈 보상 전극들(160)과 구동 회로부(20)의 사이에는 다수의 제3 배선들(146)이 연결되고, 각각의 노이즈 보상 전극(160)은 제3 배선들(146) 중 어느 하나를 통해 구동 회로부(20)(예컨대, 구동 회로부(20)에 구비된 보상 신호 공급부(230))에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 제3 배선들(146)은 감지 영역(101)의 어느 일측 가장자리 영역에서 노이즈 보상 전극들(160) 각각의 일단에 연결될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 노이즈 보상 전극들(160)은 디스플레이 노이즈가 점진적으로 변화(증가 또는 감소)되는 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제3 배선들(146)은 감지 영역(101) 중 상대적으로 가장 큰 디스플레이 노이즈가 전달되는 어느 일측 가장자리 영역(제1 가장자리 영역)에서 노이즈 보상 전극들(160) 각각의 일단에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 디스플레이 노이즈는 감지 영역(101) 내에서도 감지 전극들(120)의 위치 별로 상이한 크기 및/또는 정도로 유입될 수 있다. 일례로, 디스플레이 노이즈는 디스플레이 패널(300)로 공급되는 디스플레이 구동 신호의 전달 방향에 따라 감지 영역(101) 내에서도 감지 전극들(120)의 위치 별로 상이한 크기 및/또는 정도로 전달될 수 있다. 즉, 각각의 감지 전극(120)에는 상이한 크기 및/또는 정도의 디스플레이 노이즈가 전달될 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 감지 영역(101)의 하단으로부터 상단 방향으로 각각 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 감지 채널(Rx1 내지 Rxn)에 상응하는 감지 전극들(120)이 배치된다고 할 때, 상기 제1 내지 제n 감지 채널(Rx1 내지 Rxn)에 상응하는 감지 전극들(120)로 전달되는 디스플레이 노이즈의 크기(일례로, 노이즈 전압의 크기)는 점진적으로 증가할 수 있다. 일례로, 감지 영역(101)의 상단 가장자리 영역에 인접한 감지 전극(제n 감지 채널(Rx)에 상응하는 감지 전극)(120)에는 감지 영역(101)의 하단 가장자리 영역에 인접한 감지 전극(제1 감지 채널(Rx1)에 상응하는 감지 전극)(120)으로 전달되는 디스플레이 노이즈보다 큰 디스플레이 노이즈가 전달될 수 있다.
이 경우, 각각의 노이즈 보상 전극(160)은 감지 영역(101) 내에서 열 방향으로 연장되면서 행(row) 방향으로 배치되는 감지 전극들(120)과 교차하며, 상기 감지 전극들(120)과의 교차부에서 부분적으로 면적이 확장될 수 있다. 그리고, 제3 배선들(146)은 감지 영역(101)의 상단 가장자리 영역에서 노이즈 보상 전극들(160)의 일단에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 감지 전극들(120)이 디스플레이 노이즈의 크기가 점진적으로 변화되는 방향, 예컨대 Y 방향을 따라 배치되고, 구동 전극들(130)이 다른 방향, 예컨대 X 방향을 따라 배치된다고 할 때, 노이즈 보상 전극들(160)은 각각의 감지 전극(120)과 쌍을 이루면서 상기 감지 전극들(120)과 동일한 방향으로 배치될 수도 있을 것이다. 일례로, 본 발명의 다른 실시예에서는 감지 전극들(120)과 노이즈 보상 전극들(160)이 디스플레이 노이즈의 크기가 점진적으로 변화되는 방향을 따라 연장되면서 서로 쌍을 이루고, 한 쌍의 감지 전극(120) 및 노이즈 보상 전극(160)은 서로 중첩되도록 배치될 수도 있을 것이다. 이 경우에도 제3 배선들(146)은 디스플레이 노이즈가 상대적으로 크게 유입되는 영역에서 노이즈 보상 전극들(160)에 연결될 수 있을 것이다.
실시예에 따라, 구동 회로부(20)는 디스플레이 패널(300)의 화소들(PXL)이 구동되는 기간 동안 노이즈 보상 전극들(160)로 영상 데이터에 대응하는 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급할 수 있다. 일례로, 구동 회로부(20)는 화소들(PXL)이 구동되는 각각의 프레임 기간마다(또는, 소정의 프레임 기간마다) 노이즈 보상 전극들(160)로 각 프레임(또는, 해당 프레임)의 영상 데이터(이하, "프레임 데이터"라 함)에 대응하는 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급할 수 있다.
이를 위해, 구동 회로부(20)는 노이즈 보상 전극들(160)로 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급하기 위한 보상 신호 공급부(230)를 구비할 수 있다. 실시예에 따라, 보상 신호 공급부(230)는 터치 구동부(200) 내에 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 보상 신호 공급부(230)는 앞서 설명한 디스플레이 구동부(400) 내에 구비될 수도 있다. 즉, 보상 신호 공급부(230)는 구동 회로부(20) 내에 구비될 수 있는 것으로서, 그 위치가 특별히 한정되지는 않는다. 또는, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 디스플레이 구동부(400)가 센서부(100)로 직접 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급할 수도 있으며, 이 경우 별도의 보상 신호 공급부(230)는 구비되지 않을 수도 있다.
즉, 보상 신호 공급부(230)는 터치 센서 내에 별도로 구성되거나, 또는 디스플레이 구동부(400)와 일체로 구성될 수 있다. 또한, 보상 신호 공급부(230)는 디스플레이 구동부(400)로부터 영상 데이터를 공급받아 직접 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성하거나, 또는 디스플레이 구동부(400)로부터 공급되는 노이즈 보상 신호(Scp)를 수신하여 이를 노이즈 보상 전극들(160)로 전달할 수 있다.
실시예에 따라, 노이즈 보상 신호(Scp)는 각각의 프레임 데이터에 대응하는 디스플레이 노이즈를 반전하여 생성될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 노이즈 보상 신호(Scp)는 디스플레이 노이즈와 상반된 파형을 가지는 것으로서, 디스플레이 노이즈의 역상 신호일 수 있다. 따라서, 화소들(PXL)이 구동되는 각각의 프레임 기간 동안 노이즈 보상 전극들(160)로 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급하게 되면, 센서부(100)에서 노이즈 상쇄(Noise Cancellation) 효과가 발생하면서 디스플레이 노이즈가 제거 또는 저감될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 노이즈에 의한 감지 신호(Sse)의 리플을 방지할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 감지 영역(101)의 내부에서도 그 위치에 따라 디스플레이 노이즈의 크기 편차가 발생할 수 있다. 이에, 상술한 실시예에서는 상대적으로 큰 디스플레이 노이즈가 유입되는 영역을 통해 노이즈 보상 전극들(160)로 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급한다. 이 경우, 노이즈 보상 전극들(160) 각각을 경유하면서 발생하는 RC 딜레이로 인하여 상기 노이즈 보상 신호(Scp)가 인가되는 일단으로부터 반대편의 다른 일단으로 갈수록 노이즈 보상 신호(Scp)의 크기가 점진적으로 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 감지 영역(101) 내에서의 디스플레이 노이즈의 분포 및/또는 그 크기 변화에 대응하여 노이즈 보상 신호(Scp)의 크기도 변화된다. 따라서, 디스플레이 노이즈의 크기 편차까지도 보상하여 감지 영역(101)의 전반에서 디스플레이 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 디스플레이 장치가 대형화되더라도 디스플레이 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서의 구동 방법을 간략히 설명하면, 터치 센서가 활성화되는 기간 동안 터치 구동 회로(210) 및 보상 신호 공급부(230)는 구동 전극들(130) 및 노이즈 보상 전극들(160)로 각각 터치 구동 신호(Sdr) 및 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급한다. 이때, 감지 회로(220)는 감지 전극들(120) 각각으로부터 감지 신호(Sse)를 수신하고, 상기 감지 신호(Sse)를 이용하여 터치 입력을 검출한다.
실시예에 따라, 터치 구동 회로(210)는 각각의 구동 전극(130)으로 순차적으로 터치 구동 신호(Sdr)를 공급할 수 있다. 예컨대, 감지 영역(101)의 좌측으로부터 우측 방향으로 각각 제1 내지 제m(m은 2 이상의 자연수) 구동 채널(Tx1 내지 Txm)에 상응하는 구동 전극들(130)이 배치된다고 할 때, 터치 구동 회로(210)는 제1 내지 제m(m은 2 이상의 자연수) 구동 채널(Tx1 내지 Txm)에 상응하는 각각의 구동 전극(130)으로 순차적으로 터치 구동 신호(Sdr)를 공급할 수 있다.
한편, 노이즈 보상 신호(Scp)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터를 이용하여 생성되는 것으로서, 상기 노이즈 보상 신호(Scp)의 공급에 앞서 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성한다. 그리고, 영상 데이터에 대응하여 화소들(PXL)이 구동되는 기간 동안, 노이즈 보상 전극들(160)로 상기 영상 데이터에 대응하는 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급할 수 있다. 일례로, 각각의 프레임 데이터에 대응하여 센서부(100)로 유입되는 디스플레이 노이즈를 예측하고, 상기 디스플레이 노이즈에 대응하여 각 프레임의 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성할 수 있다. 그리고, 화소들(PXL)이 구동되는 각각의 프레임 기간마다 해당 프레임 데이터에 대응하는 노이즈 보상 신호(Scp)를 노이즈 보상 전극들(160)로 공급함으로써, 센서부(100)로 유입된 디스플레이 노이즈를 제거 또는 저감할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 의하면, 화소들(PXL)과 중첩되는 터치 센서의 감지 영역(101)에 노이즈 보상 전극들(160)을 형성하고, 상기 노이즈 보상 전극들(160)로 각각의 프레임 데이터에 상응하는 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급한다. 이에 의해, 디스플레이 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 디스플레이 노이즈에 의한 터치 센서의 오작동을 방지하고, 상기 터치 센서의 성능(예컨대, 감도)을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 구동부를 나타낸다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 보상 회로부를 나타낸다.
우선 도 7을 참조하면, 디스플레이 구동부(400)는, 타이밍 제어부(410), 주사 구동부(420) 및 데이터 구동부(430)를 포함한다. 실시예에 따라, 디스플레이 구동부(400)는, 타이밍 제어부(410)를 내장한 TED D-IC(TCON embedded driver IC)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 타이밍 제어부(410), 주사 구동부(420) 및 데이터 구동부(430) 중 적어도 하나는 분리될 수 있다. 일례로, 타이밍 제어부(410), 주사 구동부(420) 및 데이터 구동부(430) 중 적어도 하나는 화소들(PXL)과 함께 디스플레이 패널(300)의 내부에 형성되거나, 또는 상기 디스플레이 패널(300)의 일 영역 상에 실장될 수 있다.
타이밍 제어부(410)는 호스트 프로세서 등의 외부로부터 영상 데이터(DATA) 및 구동 제어 신호(CS)를 공급받고, 이에 대응하여 주사 구동부(420) 및 데이터 구동부(430)를 구동한다. 실시예에 따라, 구동 제어 신호(CS)는 디스플레이 장치의 구동을 제어하기 위한 각종 타이밍 신호들(일례로, 수평 동기신호 및 수직 동기신호 등)을 포함할 수 있다.
이러한 타이밍 제어부(410)는 구동 제어 신호(CS)에 대응하여 주사 제어 신호(SCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하고, 상기 주사 제어 신호(SCS)를 주사 구동부(420)로, 상기 데이터 제어 신호(DCS)를 데이터 구동부(430)로 공급할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(410)는 영상 데이터(DATA)를 재정렬하여 데이터 구동부(430)로 공급할 수 있다. 그러면, 주사 구동부(420)는 주사 제어 신호(SCS)에 대응하여 주사 신호(SS)를 생성하고, 이를 주사선들(310)로 순차적으로 공급한다. 또한, 데이터 구동부(430)는 데이터 제어 신호(DCS) 및 영상 데이터(DATA)에 대응하여 데이터 신호(DS)를 생성하고, 이를 데이터선들(320)로 공급한다. 이에 따라, 화소들(PXL)로 데이터 신호(DS)가 전달되며, 상기 화소들(PXL)은 데이터 신호(DS)에 대응하는 휘도의 빛을 방출한다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에서 타이밍 제어부(410)는 영상 데이터(DATA) 및 구동 제어 신호(CS)에 대응하여 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성할 수 있다. 이를 위해, 타이밍 제어부(410)는 도 8에 도시된 바와 같은 보상 회로부(412)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 보상 회로부(412)는 대표 값 생성부(4121) 및 보상 신호 생성부(4122)를 포함할 수 있다. 대표 값 생성부(4121)는 영상 데이터(DATA)를 이용하여 각 프레임 데이터의 대표 값을 생성할 수 있다. 일례로, 대표 값 생성부(4121)는 영상 데이터(DATA)에 포함된 각 프레임 데이터의 최고 계조 값, 중간 계조 값 및 평균 계조 값 중 어느 하나를 추출하고, 이를 대표 값으로서 출력할 수 있다. 실시예에 따라, 대표 값 생성부(4121)는 현재 공지된 다양한 구조의 대표 값 산출 회로로 구성될 수 있으며, 그 구조 및 구동 방식 등이 특별히 한정되지는 않는다.
보상 신호 생성부(4122)는 대표 값 생성부(4121)로부터 입력되는 대표 값을 이용하여 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성한다. 일례로, 보상 신호 생성부(4122)는 각 프레임 데이터의 대표 값에 대응하는 디스플레이 노이즈를 예측(예컨대, 산출 또는 추출)하고, 상기 디스플레이 노이즈를 반전함으로써 노이즈 보상 신호(Scp)를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 보상 신호 생성부(4122)는 미리 저장된 공식, 규칙 및/또는 그래프 등으로부터 각 프레임 데이터의 대표 값에 대응하는 디스플레이 노이즈를 산출 또는 추출하거나, 각각의 대표 값에 대응하여 미리 저장된 노이즈 정보로부터 디스플레이 노이즈를 추출함으로써, 각 프레임의 디스플레이 노이즈를 예측할 수 있다.
보상 신호 생성부(4122)에서 생성된 노이즈 보상 신호(Scp)는 노이즈 보상 전극들(160)로 바로 전달되거나, 또는 보상 신호 공급부(230)를 경유하여 노이즈 보상 전극들(160)로 전달될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 보상 회로부(412)가 타이밍 제어부(410)의 내부에 구비되는 것으로 설명하였으나, 본 발명에서 보상 회로부(412)의 위치가 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 본 발명의 다른 실시예에서는 보상 회로부(412)가 타이밍 제어부(410)의 외부(일례로, 터치 구동부(200) 및/또는 보상 신호 공급부(230)의 내부)에 구성될 수도 있다. 이 경우, 타이밍 제어부(410)는 보상 회로부(412)로 영상 데이터(DATA)를 전달할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서를 나타내는 것으로서, 특히, 도 4의 실시예에 대한 변경 실시예를 나타낸다. 도 9에서 도 4와 유사 또는 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따라 보상 신호 공급부(230)는 접지 전원(GND)과 같은 소정의 기준 전압원에 연결될 수 있다. 즉, 실시예에 따라 노이즈 보상 전극들(160)은 타이밍 제어부(410)나 별도의 보상 회로부(412)에 연결되는 대신, 접지 전원(GND) 등에 연결되어 일정 전위로 유지될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 노이즈에 의한 감지 신호(Sse)의 전압 변동을 방지 또는 저감하고, 터치 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 4 및 도 9에 도시된 센서부의 일 영역을 나타내는 것으로서, 특히 센서 패턴들에 대한 실시예를 나타낸다. 도 11a는 도 10의 I-I'선에 따른 단면의 일례를 나타내고, 도 11b는 도 10의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 단면의 일례를 나타낸다. 도 10 내지 도 11b에서, 도 4 및 도 9와 유사 또는 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10 내지 도 11b를 참조하면, 실시예에 따라, 제1 전극 셀들(122) 및 제2 전극 셀들(132)은 서로 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 연결부들(124) 및 제2 연결부들(134) 중 하나는 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)과 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 일례로, 제2 연결부들(134)은 제2 전극 셀들(132)과 일체로 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 제1 연결부들(124) 및 노이즈 보상 전극들(160)은 동일한 층 상에 서로 이격되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 연결부들(124) 및 전극부들(162)은 동일한 층 상에 이격되어 제공될 수 있고, 연결 라인들(164)은 전극부들(162)과 일체로 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 감지 전극들(120) 및 노이즈 보상 전극들(160)은 이들 사이에 제공된 절연막(170)에 의해 절연될 수 있다. 또한, 제1 연결부들(124) 및 제2 연결부들(134)도 상기 절연막(170)에 의해 절연될 수 있다. 이때, 제1 연결부들(124)은 절연막(170)을 관통하는 제1 컨택홀들(CH1)에 의해 인접한 제1 전극 셀들(122)에 연결될 수 있다.
또한, 실시예에 따라 도 11a 및 도 11b에서는 제1 연결부들(124)이 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)이 배치된 층의 하부 층 상에 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 다른 실시예에는 제1 연결부들(124)이 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)이 배치된 층의 상부 층 상에 배치될 수도 있다.
또한, 실시예에 따라, 도 11a 및 도 11b에서는 전극부들(162)이 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)이 배치된 층의 하부 층(일례로, 제1 연결부들(124)이 배치된 층) 상에 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예에서 전극부들(162)은 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)과 동일한 층 상에 배치될 수도 있다. 일례로, 제1 전극 셀들(122)의 중앙을 개구하고, 이에 의해 형성된 개구부의 내부에 전극부들(162)을 배치할 수도 있을 것이다. 이 경우, 전극부들(162)과 연결 라인들(164)은 서로 다른 층 상에 배치되고, 상기 전극부들(162)과 연결 라인들(164)을 연결하기 위한 추가적인 컨택홀들(미도시)이 형성될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 전극부들(162) 및/또는 연결 라인들(164)이, 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)이 배치된 층의 상부 층 상에 배치될 수도 있을 것이다.
상술한 실시예에서, 각각의 전극부(162)는 이에 대응하는 제1 전극 셀(122)의 내측(일례로, 중앙부)에 배치된다. 이 경우, 구동 전극들(130)과 노이즈 보상 전극들(160) 사이의 이격 거리를 확보하여, 상기 구동 전극들(130)과 노이즈 보상 전극들(160) 사이의 신호 간섭을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 전극부들(162) 및 연결 라인들(164)이, 제1 및 제2 전극 셀들(122, 132)과 제1 및 제2 연결부들(124, 134)이 배치되는 층과 상이한 또 다른 층 상에 배치될 수도 있다. 일례로, 감지 전극들(120) 및 구동 전극들(130)이 배치되는 센서 전극층과, 노이즈 검출 전극들(160)이 배치되는 노이즈 보상층이 분리되고, 상기 노이즈 보상층은 센서 전극층과, 화소들(PXL)이 배치되는 디스플레이 패턴층 사이의 중간층에 배치되어 디스플레이 노이즈를 보상 및/또는 차폐할 수도 있다.
한편, 실시예에 따라, 센서부(100)의 기재가 되는 베이스 기판(110)은 유기 발광 디스플레이 패널의 박막 봉지층일 수 있다. 이 경우, 베이스 기판(110)은 각각 적어도 하나의 유기막 및 무기막을 포함하는 다중층으로 구현되거나, 유무기 하이브리드 물질을 포함하는 단일층으로 구현될 수 있다. 일례로, 베이스 기판(110)은, 복수의 무기막과, 상기 복수의 무기막 사이에 개재된 적어도 하나의 유기막을 포함한 다중층으로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 베이스 기판(110)이 유기 발광 디스플레이 패널의 박막 봉지층으로 구현되는 디스플레이 장치에서, 베이스 기판(110)의 서로 다른 일면에, 각각 센서부(100)를 구성하는 센서 패턴들과, 디스플레이 패널(300)을 구성하는 디스플레이 패턴들이 배치될 수 있다. 즉, 센서부(100)에 구성된 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및 노이즈 보상 전극들(160) 중 적어도 하나는 디스플레이 패널(300)의 화소들(PXL)을 덮는 봉지층의 일면 상에 직접 형성 및/또는 배치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 단면의 일례를 나타내는 것으로서, 특히 센서부 및 디스플레이 패널의 배치 구조와 관련한 실시예를 나타낸다. 도 12를 설명함에 있어, 앞서 설명한 센서부의 구조에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 센서부(100)는, 디스플레이 패널(예컨대, 유기 발광 디스플레이 패널)(300)의 박막 봉지층(110) 상에 직접 형성 및/또는 제공될 수 있다. 이에 따라, 센서-디스플레이 일체형 유기 발광 디스플레이 패널이 제공될 수 있다. 즉, 실시예에 따라, 앞서 설명한 센서부(100)의 베이스 기판(110)은 디스플레이 패널(300)의 박막 봉지층(110)일 수 있으며, 따라서 이들에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다. 편의상, 도 12에서는 디스플레이 패널(300)의 각 화소 영역에 제공되는 화소 패턴들 중, 발광 소자(일례로, 유기 발광 다이오드)(OLED)와 이에 연결되는 하나의 박막 트랜지스터(TFT)만을 도시하기로 한다.
실시예에 따라, 디스플레이 패널(300)은 제1 기판(330)과, 상기 제1 기판(330)의 일면 상에 제공된 발광 소자(OLED)와, 상기 발광 소자(OLED)를 포함한 화소들(PXL)을 비롯하여 적어도 표시 영역(301)을 덮는 박막 봉지층(110)을 포함한다. 또한, 실시예에 따라, 디스플레이 패널(300)은 발광 소자(OLED)에 연결된 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 박막 트랜지스터(TFT)는 제1 기판(330)과 발광 소자(OLED)의 사이에 위치될 수 있다. 그 외에도 디스플레이 패널(300)은 도시되지 않은 적어도 하나의 전원선, 신호선 및/또는 커패시터 등을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 기판(330)은 경성 기판 또는 연성 기판일 수 있으며, 그 재료가 특별히 한정되지는 않는다. 일례로, 제1 기판(330)은 플렉서블한 특성을 가지는 박막 필름 기판일 수 있다. 이러한 제1 기판(330)의 일면 상에는 버퍼층(BFL)이 제공된다. 버퍼층(BFL)은 제1 기판(330)으로부터 불순물이 확산되는 것을 방지하며 제1 기판(330)의 평탄도를 향상시킬 수 잇다. 실시예에 따라, 버퍼층(BFL)은 단일층으로 제공될 수 있으나, 적어도 2중층 이상의 다중층으로 제공될 수도 있다. 실시예에 따라, 버퍼층(BFL)은 무기 재료로 이루어진 무기 절연막일 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘산질화물 등으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BFL)이 다중층으로 제공될 경우, 각 층은 동일한 재료로 형성되거나 또는 서로 다른 재료로 형성될 수 있다. 한편, 다른 실시예에서 버퍼층(BFL)은 생략될 수도 있다.
버퍼층(BFL) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된다. 박막 트랜지스터(TFT)는, 활성층(active layer: ACT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 실시예에 따라, 활성층(ACT)은 버퍼층(BFL) 상에 제공되며, 반도체 소재로 형성될 수 있다. 예컨대, 활성층(ACT)은 폴리 실리콘, 아모포스 실리콘, 또는 산화물 반도체 등으로 이루어진 반도체 패턴일 수 있으며, 불순물이 도핑되거나 불순물이 도핑되지 않은 반도체층으로 이루어질 수 있다. 또는, 활성층(ACT)의 일 영역은 불순물이 도핑되지 않고, 나머지 영역은 불순물이 도핑될 수도 있다.
실시예에 따라, 활성층(ACT) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공되고, 게이트 절연막(GI) 상에는 게이트 전극(GE)이 제공될 수 있다. 또한, 게이트 전극(GE) 상에는 층간 절연막(IL)이 제공되고, 층간 절연막(IL) 상에는 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 제공될 수 있다. 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 게이트 절연막(GI) 및 층간 절연막(IL)을 관통하는 각각의 제2 컨택홀(CH2)에 의해, 각각 활성층(ACT)의 서로 다른 일 영역에 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 상에는 보호층(passivation layer: PSV)이 제공된다. 보호층(PSV)은 박막 트랜지스터(TFT)를 덮으면서 그 상면을 평탄화시킬 수 있다.
실시예에 따라, 보호층(PSV) 상에는 발광 소자(OLED)가 제공된다. 발광 소자(OLED)는 제1 전극(ELT1) 및 제2 전극(ELT2)과, 제1 및 제2 전극(ELT1, ELT2)의 사이에 개재된 발광층(EML)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자(OLED)의 제1 전극(ELT1)은 애노드 전극일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 발광 소자(OLED)의 제1 전극(ELT1)은, 보호층(PSV)을 관통하는 제3 컨택홀(CH3)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 일 전극, 예컨대 드레인 전극(DE)에 연결된다.
발광 소자(OLED)의 제1 전극(ELT1) 등이 형성된 제1 기판(330)의 일면 상에는 각 화소 영역(또는, 각 화소의 발광 영역)을 구획하는 화소 정의막(PDL)이 제공된다. 실시예에 따라, 화소 정의막(PDL)은 제1 전극(ELT1)의 상부면을 노출하며, 각 화소 영역의 둘레를 따라 제1 기판(330)으로부터 돌출될 수 있다.
화소 정의막(PDL)에 의해 둘러싸인 화소 영역에는 발광층(EML)이 제공된다. 일례로, 발광층(EML)은 제1 전극(ELT1)의 노출된 표면 상에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 발광층(EML)은 적어도 광 생성층(light generation layer)을 포함하는 다층 박막 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 발광층(EML)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 광 생성층, 정공 억제층(hole blocking layer), 전자 수송층(electron transport layer), 및 전자 주입층(electron injection layer)을 구비할 수 있다. 실시예에 따라, 발광층(EML)에서 생성되는 광의 색상은 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 및 백색(white) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 발광층(EML) 상에는 발광소자(OLED)의 제2 전극(ELT2)이 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 발광 소자(OLED)의 제2 전극(ELT2)은 캐소드 전극일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 발광소자(OLED)의 제2 전극(ELT2) 상에는 상기 발광소자(OLED)의 제2 전극(ELT2)을 덮는 박막 봉지층(110)이 제공될 수 있다. 박막 봉지층(110)을 이용하여 디스플레이 패널(300)의 표시 영역(301)을 밀봉할 경우, 디스플레이 패널(300)의 두께를 저감하고 유연성(flexibility)을 확보할 수 있다.
실시예에 따라, 박막 봉지층(110)은 다중층 또는 단일층 구조로 이루어질 수 있다. 일례로, 박막 봉지층(110)은 서로 중첩되는 제1 무기막(111) 및 제2 무기막(113)과, 상기 제1 및 제2 무기막(111, 113)의 사이에 개재되는 유기막(112)을 포함할 수 있다. 또는, 다른 실시예에서, 박막 봉지층(110)은 유무기 하이브리드 물질을 포함하는 단일층으로 구현될 수도 있다.
실시예에 따라, 유기막(112)은 제1 및 제2 무기막(111, 113)에 비해 큰 두께를 가질 수 있다. 일례로, 유기막(112)은 대략 4㎛ 내지 10㎛의 두께를 가지고, 제1 및 제2 무기막(111, 113)은 각각 8000Å 내지 10000Å의 두께를 가질 수 있다.
상술한 실시예에 의한 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이 패널(300)은 박막 봉지층(110)을 구비한 유기 발광 디스플레이 패널로 구현되고, 상기 박막 봉지층(110) 상에 센서부(100)의 센서 패턴들이 직접 형성된다. 예컨대, 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및/또는 노이즈 보상 전극들(160)은 박막 봉지층(110)의 상부면 상에 직접 형성될 수 있다. 이 경우, 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및/또는 노이즈 보상 전극들(160)은 박막 봉지층(110)을 사이에 개재하고 화소들(PXL)과 중첩되며, 센서 패턴들은 디스플레이 패널(300)에 제공되는 디스플레이 패턴들, 특히 발광소자(OLED)의 제2 전극(ELT2)에 근접하게 위치된다.
이에 따라, 발광소자(OLED)의 제2 전극(ELT2)으로부터의 디스플레이 노이즈가 센서 패턴들로 유입될 수 있다. 단, 본 발명에서는, 앞서 설명한 실시예들에서와 같이 노이즈 보상 전극들(160)로 노이즈 보상 신호(Scp)를 공급하거나, 상기 노이즈 보상 전극들(160)을 접지 전원(GND) 등에 연결함으로써, 디스플레이 노이즈를 제거 또는 차폐할 수 있다.
따라서, 일례로 도 12에 도시된 바와 같은 센서-디스플레이 일체형 패널을 구현하고 박막 봉지층(110)의 유기막(112)을 대략 10㎛ 이하의 두께로 얇게 형성하는 경우에도, 터치 센서의 감도를 충분히 확보할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 의하면, 박막 봉지층(110)의 전체 두께를 10㎛ 이하로 설계하더라도, 터치 센서의 감도를 충분히 확보할 수 있게 된다.
도 13 내지 도 15는 도 4 및 도 9에 도시된 센서부의 일 영역에 대한 서로 다른 실시예를 나타내는 것으로서, 특히 도 10의 실시예에 대한 서로 다른 변경 실시예를 나타낸다. 도 13 내지 도 15에서, 도 4 및 도 9와 유사 또는 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 13을 참조하면, 각각의 전극부(162)는 이에 대응하는 제1 전극 셀(122)과 유사하거나 실질적으로 동일한 면적을 가지도록 확장될 수 있다. 실시예에 따라, 노이즈 보상 전극들(160)은 감지 전극들(120)과 상이한 층 상에 배치될 수 있으며, 일례로 디스플레이 패널(300)과 감지 전극들(120)의 사이에 배치될 수 있다. 상술한 실시예와 같이 서로 대응하는 전극부(162) 및 제1 전극 셀(122)이 서로 동일한 크기 및/또는 면적을 가지도록 형성하고 이들을 중첩시키면, 디스플레이 노이즈를 보다 효과적으로 보상 또는 차폐할 수 있게 된다.
도 14를 참조하면, 실시예에 따라, 각각의 제1 전극 셀(122)은 내측(일례로, 중앙부)에 제공된 개구부(OP)를 포함하며, 각각의 전극부(162)는 이에 대응하는 제1 전극 셀(122)의 개구부(OP) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 전극부(162)는 제1 전극 셀(122)과 동일한 층 상에 상기 제1 전극 셀(122)로부터 이격되어 배치될 수도 있다. 또는, 다른 실시예에서 전극부들(162) 및 제1 전극 셀들(122)은 서로 상이한 층 상에 배치되되, 전극부들(162) 각각은 어느 하나의 제1 전극 셀(122)의 개구부(OP)와 중첩되도록 배치될 수도 있다. 또는, 또 다른 실시예에서 전극부들(162)과 제1 전극 셀들(122)은 서로 다른 층 상에 배치되고, 상기 제1 전극 셀들(122)의 개구부(OP) 내에는 각각의 전극부(162)와 중첩되는 더미 패턴들(미도시)이 배치될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및/또는 노이즈 보상 전극들(160)은, 각각이 다수의 도전성 세선들(conductive fine lines)(FL)을 포함하는 메쉬 형태의 전극 및/또는 패턴으로 구현될 수도 있다. 일례로, 제1 전극 셀들(122), 제1 연결부들(124), 제2 전극 셀들(132), 제2 연결부들(134), 전극부들(162) 및 연결 라인들(164) 중 적어도 일부는, 각각이 메쉬 형태의 전극 및/또는 패턴으로 구현될 수 있다.
즉, 본 발명에서 감지 전극들(120), 구동 전극들(130) 및/또는 노이즈 보상 전극들(160)의 위치, 형상 및 구조와, 이들 사이의 배치 관계는 다양하게 변경 실시될 수 있을 것이다. 일례로, 표시 영역(감지 영역)의 시인 특성, 노이즈 보상 또는 차폐 효과 및/또는 신호 간섭 등의 다양한 요인을 종합적으로 고려하여 센서부(100)를 설계할 수 있을 것이다.
본 발명의 기술 사상은 전술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다. 또한, 특허 청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 패널부 20: 구동 회로부
100: 센서부 101: 감지 영역
102: 주변 영역 110: 베이스 기판(박막 봉지층)
120: 감지 전극(제1 전극) 122: 제1 전극 셀
124: 제1 연결부 130: 구동 전극(제3 전극)
132: 제2 전극 셀 134: 제2 연결부
142: 제1 배선 144: 제2 배선
146: 제3 배선 160: 노이즈 보상 전극(제2 전극)
162: 전극부 164: 연결 라인
170: 절연막 200: 터치 구동부
210: 터치 구동 회로 220: 감지 회로
230: 보상 신호 공급부 300: 디스플레이 패널
301: 표시 영역 302: 비표시 영역
400: 디스플레이 구동부 410: 타이밍 제어부
412: 보상 회로부 4121: 대표 값 생성부
4122: 보상 신호 생성부 420: 주사 구동부
430: 데이터 구동부

Claims (20)

  1. 서로 중첩되는 표시 영역 및 감지 영역;
    상기 표시 영역에 배치되는 다수의 화소들;
    상기 감지 영역에 제1 방향으로 배치되는 다수의 제1 전극들;
    상기 감지 영역에 제2 방향으로 배치되는 다수의 제2 전극들; 및
    영상 데이터에 대응하여 상기 화소들을 구동하기 위한 디스플레이 구동부와, 상기 제1 전극들로부터 입력되는 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 감지하기 위한 터치 구동부를 포함하는 구동 회로부를 포함하며,
    상기 구동 회로부는, 상기 영상 데이터를 이용하여 각 프레임 데이터의 대표 값에 대응하는 노이즈 보상 신호를 생성하고, 상기 화소들이 구동되는 기간 동안 상기 제2 전극들로 상기 노이즈 보상 신호를 공급하며,
    상기 노이즈 보상 신호는 상기 영상 데이터에 대응하는 디스플레이 노이즈와 상반된 파형을 가짐을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로부는,
    상기 영상 데이터를 이용하여 상기 각 프레임 데이터의 대표 값을 생성하는 대표 값 생성부; 및
    상기 대표 값을 이용하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성부를 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대표 값은 상기 각 프레임 데이터의 최고 계조 값, 중간 계조 값 및 평균 계조 값 중 어느 하나로 설정되는 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보상 신호 생성부는, 상기 대표 값에 기초하여 상기 디스플레이 노이즈를 예측하고, 상기 디스플레이 노이즈를 반전하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극들과 상기 구동 회로부의 사이에 연결되는 다수의 배선들을 더 포함하며, 상기 배선들은 상기 감지 영역의 제1 가장자리 영역에서 상기 제2 전극들에 연결되는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가장자리 영역은 상기 감지 영역 중 가장 큰 디스플레이 노이즈가 전달되는 영역인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들과 교차하도록 상기 감지 영역에 배치되며 상기 제1 및 제2 전극들로부터 이격되는 다수의 제3 전극들을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 터치 구동부는 소정의 터치 감지 기간 동안 상기 제3 전극들로 터치 구동 신호를 공급하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극들 각각은,
    상기 제1 방향을 따라 나열된 복수의 제1 전극 셀들; 및
    상기 제1 전극 셀들을 상기 제1 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 제1 연결부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전극들 각각은,
    상기 제2 방향을 따라 나열되며, 각각 상기 제1 전극 셀들 중 어느 하나의 제1 전극 셀에 대응하도록 배치되는 복수의 전극부들; 및
    상기 전극부들을 상기 제2 방향을 따라 연결하는 적어도 하나의 연결 라인;을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극부들 각각은 상기 어느 하나의 제1 전극 셀과 중첩되는 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극 셀들 각각은 내측에 제공된 개구부를 포함하며,
    상기 전극부들 각각은 상기 어느 하나의 제1 전극 셀의 개구부 내에 배치되는 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 화소들을 덮는 봉지층을 더 포함하며,
    상기 제1 전극들 및 상기 제2 전극들 중 적어도 하나는 상기 봉지층의 일면 상에 직접 배치되는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 제1 및 제2 전극들과 상기 화소들의 사이에 위치되는 디스플레이 장치.
  16. 다수의 화소들이 배치된 표시 영역과, 상기 표시 영역과 중첩되는 감지 영역에 배치된 다수의 제1 및 제2 전극들을 구비한 터치 센서를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 영상 데이터를 이용하여 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계;
    상기 영상 데이터에 대응하여 상기 화소들을 구동하며, 상기 화소들이 구동되는 기간 동안 상기 제2 전극들로 상기 노이즈 보상 신호를 공급하는 단계; 및
    상기 제1 전극들 각각으로부터 감지 신호를 수신하고, 상기 감지 신호를 이용하여 터치 입력을 검출하는 단계를 포함하며,
    상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계는,
    상기 영상 데이터에 포함된 각 프레임 데이터의 대표 값을 생성하는 단계;
    상기 대표 값을 이용하여 디스플레이 노이즈를 산출 또는 추출하는 단계; 및
    상기 디스플레이 노이즈를 반전하여 상기 노이즈 보상 신호를 생성하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 대표 값을 생성하는 단계는, 상기 각 프레임 데이터의 최고 계조 값, 중간 계조 값 및 평균 계조 값 중 어느 하나를 추출하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 화소들이 구동되는 각각의 프레임 기간마다 상기 제2 전극들로 상기 노이즈 보상 신호를 공급하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 제1 및 제2 전극들로부터 이격된 다수의 제3 전극들을 더 포함하며,
    상기 제2 및 제3 전극들로 각각 상기 노이즈 보상 신호 및 터치 구동 신호를 공급하면서, 상기 제1 전극들 각각으로부터 상기 감지 신호를 수신하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
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