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KR20180028087A - 표시 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그의 구동 방법 Download PDF

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KR20180028087A
KR20180028087A KR1020160115107A KR20160115107A KR20180028087A KR 20180028087 A KR20180028087 A KR 20180028087A KR 1020160115107 A KR1020160115107 A KR 1020160115107A KR 20160115107 A KR20160115107 A KR 20160115107A KR 20180028087 A KR20180028087 A KR 20180028087A
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KR
South Korea
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touch
signal
period
touch sensor
during
Prior art date
Application number
KR1020160115107A
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English (en)
Inventor
이일호
최상민
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Priority to US15/479,410 priority patent/US10572059B2/en
Priority to CN201710674512.XA priority patent/CN107799075B/zh
Publication of KR20180028087A publication Critical patent/KR20180028087A/ko
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Abstract

본 발명은 데이터선들 및 주사선들과 전기적으로 연결되는 다수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 센서; 표시 기간 동안 상기 터치 센서로 제1 구동 신호를 공급하는 터치 제어부; 및 상기 표시 기간 동안 상기 데이터선들로 데이터 신호를 공급하고, 압력 센싱 기간 동안 상기 데이터선들로 제2 구동 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

Description

표시 장치 및 그의 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예는 터치 센서를 구비한 표시 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서, 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
최근의 표시 장치는 영상 표시 기능과 더불어 사용자의 터치를 입력받기 위한 터치 센서를 구비하고 있다. 이에 따라, 사용자는 터치 센서를 통해 보다 편리하게 표시 장치를 이용할 수 있게 되었다.
또한 최근에는 터치 위치뿐만 아니라, 터치로 인하여 발생하는 압력을 이용하여 사용자에게 다양한 기능을 제공하고자 하였다.
본 발명의 실시예는 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있는 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예는 데이터 구동부와 데이터선들을 터치 압력의 검출에 활용함으로써 별도의 압력 센서를 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 제조 비용의 절감 및 두께 감소가 가능한 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치는, 데이터선들 및 주사선들과 전기적으로 연결되는 다수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 센서, 표시 기간 동안 상기 터치 센서로 제1 구동 신호를 공급하는 터치 제어부 및 상기 표시 기간 동안 상기 데이터선들로 데이터 신호를 공급하고, 압력 센싱 기간 동안 상기 데이터선들로 제2 구동 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 기간 동안 상기 주사선들로 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 주사 구동부는, 상기 압력 센싱 기간 동안 주사 신호의 공급을 중단할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
또한, 상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 동일하거나 상이하게 설정될 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 및 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 제1 구동 신호를 상기 터치 센서로 공급할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있다.
또한, 상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 상이하게 설정될 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 제2 센싱 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 서브 센싱 신호들로 분리하고, 상기 서브 센싱 신호들을 이용하여 상기 터치 위치 및 상기 터치 압력을 각각 검출할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는, 정전 용량 방식의 터치 센서일 수 있다.
또한, 상기 데이터 구동부는, 상기 압력 센싱 기간 동안 모든 데이터선들로 동일한 제2 구동 신호를 공급할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은, 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있다.
또한, 상기 터치 전극들의 적어도 일부와 상기 데이터선들의 적어도 일부는, 중첩하여 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법은, 한 프레임 기간에 포함된 표시 기간 동안, 표시 패널의 화소들과 전기적으로 연결된 데이터선들 및 주사선들로 각각 데이터 신호 및 주사 신호를 공급하고, 터치 센서로 제1 구동 신호를 공급하는 단계 및 상기 프레임 기간에 포함된 압력 센싱 기간 동안 상기 데이터선들로 동일한 제2 구동 신호를 동시에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 압력을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로 상기 제1 구동 신호를 공급하는 단계 및 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 주파수 분리함으로써 터치 위치 및 터치 압력을 각각 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 상이하게 설정될 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는, 상기 표시 패널 상에 위치하고, 다수의 터치 전극들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 전극들의 적어도 일부와 상기 데이터선들의 적어도 일부는, 중첩하여 위치할 수 있다.
또한, 상기 터치 센서는, 정전 용량 방식의 터치 센서일 수 있다.
본 발명의 실시예는 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있는 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 데이터 구동부와 데이터선들을 터치 압력의 검출에 활용함으로써 별도의 압력 센서를 구비할 필요가 없으며, 이에 따라 제조 비용의 절감 및 두께 감소가 가능한 표시 장치 및 그의 구동 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널과 터치 센서의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 패널의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널과 표시 구동부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 전극들과 데이터선들의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 트랜스퍼 펄스 신호와 제2 구동 신호를 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 표시 장치 및 그의 구동 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널과 터치 센서의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치(1)는 표시 패널(100), 표시 구동부(200), 터치 센서(300), 및 터치 제어부(400)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 다수의 화소들을 포함하고, 상기 화소들을 통하여 소정의 영상을 표시할 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100)은 표시 구동부(200)의 제어에 따라, 영상을 표시할 수 있다.
또한, 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display Panel), 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
표시 구동부(200)는 표시 구동 신호(Dd)를 표시 패널(100)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(100)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다.
표시 구동부(200)는 외부로부터 공급되는 영상 데이터(RGB)와 제어 신호(CS)를 이용하여, 표시 구동 신호(Dd)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 표시 구동부(200)는 영상 데이터(RGB)와 제어 신호(CS)를 호스트(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호(CS)는 수직 동기 신호(Vertical Synchronization Signal), 수평 동기 신호(Horizontal Synchronization Signal), 메인 클럭 신호(Main Clock Signal) 등을 포함할 수 있다.
또한, 표시 구동 신호(Dd)는 주사 신호, 데이터 신호 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 표시 구동부(200)는 별도의 구성 요소(예를 들어, 회로 기판(circuit board))를 통해 표시 패널(100)과 연결될 수 있다.
다른 실시예에서, 표시 구동부(200)는 표시 패널(100) 내에 직접 실장될 수도 있다.
터치 센서(300)는 표시 장치(1)에 입력되는 사용자의 터치를 인식할 수 있다.
도 2를 참조하면, 터치 센서(300)는 표시 패널(100) 상에 위치함으로써, 표시 패널(100)을 향해 입력되는 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(300)는 발생된 터치 이벤트의 위치 및/또는 압력을 감지할 수 있다.
터치의 인식을 위하여, 터치 센서(300)는 다수의 터치 전극들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(300)는 정전용량 방식의 터치 센서(capacitive type touch sensor)일 수 있다.
터치 제어부(400)는 터치 센서(300)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 터치 센서(300)로 터치 구동 신호(T1)를 공급함으로써, 터치 센서(300)를 구동시킬 수 있다.
또한, 터치 제어부(400)는 터치 센서(300)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여, 터치 센서(300)에 입력된 터치의 정보(터치 위치 및/또는 터치 압력)를 산출할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 표시 기간 동안 터치 센서(300)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 압력 센싱 기간 동안 터치 센서(300)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
다른 실시예에서, 터치 제어부(400)는 압력 센싱 기간 동안 터치 센서(300)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 압력뿐만 아니라 터치 위치도 함께 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(100)은 액정 표시 패널(100a)로 구현될 수 있다.
액정 표시 패널(100a)은 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 화상을 구현할 수 있으며, 상기 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향에 변화되는 분극 성질을 가진다.
액정 표시 패널(100a)은 화소들(P), 공통 전극(70), 액정층(90), 제1 기판(11), 제2 기판(61)을 포함할 수 있으며, 공통 전극(70)과 주사 신호(또는 게이트 신호)에 의해 선택된 화소들(P)의 화소 전극(50) 사이에 공통 전압 및 데이터 신호에 의한 소정의 전계를 형성한 후, 이에 의해 변화된 액정의 배열각에 따라 백라이트(91)로부터 공급되는 빛의 투과도를 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
이러한 액정 표시 패널(100a)는 액정층(90)의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, PLS(Plane to Line Switching) 모드 등으로 구현될 수 있다.
이 중 IPS 모드와 PLS 모드는 하부 기판(예를 들어, 제1 기판(11)) 상에 화소 전극(50)과 공통 전극(70)을 모두 배치하여, 화소 전극(50)과 공통 전극(70) 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
도 3에서는 공통 전극(70)이 제2 기판(61)에 위치하는 것을 일 실시예로 도시하였으나, 공통 전극(70)이 화소 전극(50)과 함께 제1 기판(11)에 위치하는 IPS 모드와 PLS 모드에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
화소(P)는 트랜지스터(Tr), 상기 트랜지스터(Tr)에 연결되는 화소 전극(50), 및 화소 전극(50)과 공통 전극(70) 사이에 형성되는 액정 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 화소(P)는 스토리지 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
트랜지스터(Tr)는 도 3에 도시된 바와 같이 주사선(또는 게이트선)과 연결되는 게이트 전극(15), 소스/드레인 전극(33, 35), 상기 게이트 전극(15)과 소스/드레인 전극 사이(33, 35)에 형성되는 반도체층(23)으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 반도체층(23)은 액티브층(23a)과 오믹 콘택층(23b)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 게이트 전극(15) 상부에는 게이트 절연막(20)이 형성되고, 소스/드레인 전극(33, 35) 상부에는 보호층(40)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(40)은 드레인 전극(35)을 드러내는 콘택홀(43)을 구비할 수 있다.
또한, 보호층(40) 상부에는 화소 전극(50)이 형성되어 있으며, 상기 화소 전극(50)은 콘택홀(43)을 통해 드레인 전극(35)과 연결될 수 있다. 이때, 소스 전극(33)은 데이터선(30)과 연결될 수 있다.
또한, 트랜지스터(Tr)는 도 3에 도시된 구조에 한정되지 않으며, 다른 구조로 변형될 수 있다.
상기 액정 커패시터는 상기 화소 전극(50)과 공통 전극(70)을 두 단자로 하며, 두 전극(50, 70) 사이의 액정층(90)은 유전체로서 기능할 수 있다.
제2 기판(61)의 배면에는 배선들 및 트랜지스터(Tr) 등이 존재하는 비표시 영역을 가리도록 각 화소(P) 영역을 둘러싸는 격자 형상의 블랙 매트릭스(63)가 형성될 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스(63) 내부에는 각 화소(P)에 대응되도록 배열되는 컬러필터 패턴(66)이 존재할 수 있다.
이 때, 컬러필터 패턴(66)은 순차적으로 반복 배열되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터 패턴(66)으로 이루어 질 수 있다.
여기서, 컬러필터 패턴(66)과 공통 전극(70) 사이에는 오버코트층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
또한, 블랙 매트릭스(63)와 컬러필터 패턴(66)의 위치는 변경될 수 있으므로, 블랙매트릭스(63)와 컬러필터 패턴(66)이 다른 위치에 형성되는 경우 공통 전극(70)은 제 2기판(61)의 내측면에 형성될 수 있다.
공통 전극(70)은 투명 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하나, 불투명 금속 등과 같은 여타 도전성 물질로도 형성될 수 있다.
일례로, 공통 전극(70)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 그래핀(Graphene), 탄소나노튜브(Carbon nanotube), AgNWs(Silver Nanowires) 등으로 형성될 수 있다.
도 3에서는 공통 전극(70)이 제2 기판(61)에 위치하는 것을 일 실시예로 도시하였으나, 공통 전극(70)은 제2 기판(61)이 아닌 제1 기판(11) 상에도 위치할 수 있다.
이 때, 공통 전극(70)은 액정 모드에 따라 화소 전극(50)과 동일한 층에 형성되거나, 화소 전극(50)과 다른 층에 형성될 수 있다.
한편, 제1 기판(11)의 하부에는 광을 제공하는 백라이트(91)가 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 패널의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널(100b)로 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 유기 발광 다이오드(OLED)는 애노드 전극(101), 발광층(102), 및 캐소드 전극(103)을 포함할 수 있다.
발광층(102)은 애노드 전극(101)과 캐소드 전극(103) 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 발광층(102)은 자체 발광을 위한 유기 발광층(organic emission layer)을 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 발광층(102)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층, 전자 수송층(electron transporting layer)이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 추가적으로 정공 주입층(hole injection layer)과 전자 주입층(electron injection layer)을 더 포함할 수 있다.
상술한 구조에 의해, 애노드 전극(101)으로부터 주입된 정공과 캐소드 전극(103)으로부터 주입된 전자가 유기 발광층에서 결합하여 여기자를 생성하고, 생성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 각 발광층(102)에서 발생될 수 있게 된다.
캐소드 전극(103)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 재료로는 금속, 이들의 합금, 도전성 고분자, 투명 도전성 물질 등이 사용될 수 있다.
기판(111) 상에는 다수의 화소들(P)이 위치할 수 있다. 이 때, 화소(P)는 구동 트랜지스터(Tr)를 포함하는 화소 회로(미도시)와 유기 발광 다이오드(OLED)로 구성될 수 있다.
도 4에서는 설명의 편의를 위하여 유기 발광 다이오드(OLED)와 직접적으로 관련된 구동 트랜지스터(Tr)만을 도시하였으나, 화소 회로(미도시)는 유기 발광 다이오드(OLED)의 발광을 제어하기 위하여, 구동 트랜지스터(Tr) 이외에 다른 트랜지스터 및 커패시터 등을 추가로 구비할 수 있다.
구동 트랜지스터(Tr)는 기판(111) 상에 형성되며, 각 유기 발광 다이오드(OLED)에 대응하여 설치될 수 있다.
구동 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(121), 게이트 절연막(122), 반도체층(123), 소스/드레인 전극들(124a, 124b)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(121)은 기판(111) 상에 형성될 수 있다.
게이트 절연막(122)은 게이트 전극(121) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(122)은 실리콘 산화막(SiOx)이나 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 절연 물질으로 형성될 수 있다.
반도체층(123)은 게이트 절연막(122) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 레이저 등을 이용하여 결정화한 폴리실리콘(poly silicon)으로 형성될 수 있다.
또한, 반도체층(123)은 폴리실리콘 이외에도 비정질 실리콘, 산화물 반도체(oxide semiconductor) 등으로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극들(124a, 124b)은 반도체층(123)의 양측에 위치할 수 있다.
보호층(131)은 구동 트랜지스터(Tr) 상에 위치할 수 있으며, 소스 전극(124a) 또는 드레인 전극(124b)을 노출시키는 컨택홀(132)을 구비할 수 있다. 도 13에서는 드레인 전극(124b)이 컨택홀(132)에 의해 노출된 경우를 일 예로 도시하였다.
게이트 전극(121) 및 소스/드레인 전극들(124a, 124b)은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또는 이들 금속의 합금이나 적층 구조로 형성될 수 있으며, 이들에 제한되지는 않는다.
보호층(131) 상부에는 애노드 전극(101)이 형성되며, 상기 애노드 전극(101)은 상기 컨택홀(132)을 통해 소스 전극(124a) 또는 드레인 전극(124b)과 연결될 수 있다. 도 4에서는 애노드 전극(101)이 컨택홀(132)을 통해 드레인 전극(124b)과 연결된 경우를 일 예로 도시하였다.
예를 들어, 보호층(131)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등과 같은 절연 물질으로 형성될 수 있다.
화소 정의막(141)은 보호층(131) 상에 위치할 수 있다. 또한, 화소 정의막(141)은 애노드 전극(101)의 적어도 일부 영역을 노출시킬 수 있다.
예를 들어, 화소 정의막(141)은 아크릴계 유기화합물, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 유기 절연물질 중 하나로 이루어질 수 있으나, 이들에 제한되지 않고 다양한 재질의 절연 물질로 형성될 수 있다.
봉지층(encapsulation layer; 150)은 유기 발광 다이오드(OLED) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 캐소드 전극(103) 상에 위치할 수 있다.
또한, 봉지층(150)은 다수의 막들이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지층(150)은 적어도 하나의 유기막(151)과 적어도 하나의 무기막(152)을 포함할 수 있다.
도 4에서는 봉지층(150)이 각각 하나의 유기막(151)과 무기막(152)을 포함한 경우를 도시하였으나, 봉지층(150)은 다수의 유기막들(151)과 다수의 무기막들(152)을 포함할 수도 있으며, 이 경우 유기막들(151)과 무기막들(152)은 상호 교대로 적층될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 센서(300)는 자기 정전 용량 방식의 터치 센서(self-capacitive touch sensor; 300a)일 수 있다.
터치 센서(300a)는 다수의 터치 전극들(320) 및 배선들(330)을 포함할 수 있다.
터치 전극들(320)은 기판(310) 상에 배치될 수 있으며, 도전성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 도전성 물질은 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 들 수 있다.
한편, 터치 전극들(320)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투명 도전성 물질로는 AgNWs(Silver Nanowires), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 및 SnO2(Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene) 등을 들 수 있다. 터치 전극들(320)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
기판(310)은 유리, 수지(resin) 등과 같은 절연성 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(310)은 휘거나 접힘이 가능하도록 가요성(flexibility)을 갖는 재료로 이루어질 수 있고, 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 기판(310)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 유리 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber glass reinforced plastic) 등으로도 이루어질 수 있다.
기판(310)은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 앞서 설명한 액정 표시 패널(100a)의 제2 기판(61) 또는 유기 발광 표시 패널(100b)의 봉지층(150)일 수 있다.
이 경우, 터치 센서(300a)는 온-셀(On-Cell) 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(320), 배선들(330), 및 패드들(340)은 표시 패널(100)의 상측(예를 들어, 기판(310)의 상측)에 배치될 수 있다.
또한, 터치 센서(300a)는 인-셀(In-Cell) 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(320), 배선들(330), 및 패드들(340)은 표시 패널(100)의 내부(예를 들어, 기판(310)의 하측)에 배치될 수 있다.
배선들(330)은 터치 전극들(320)과 패드들(340) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 배선들(330)은 패드들(340)을 통하여 터치 제어부(400)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB, 380)과 같은 별도의 구성 요소를 통하여 패드들(340)과 연결될 수 있다.
터치 전극들(320)은 터치 제어부(400)로부터 제1 구동 신호(T1)를 공급받고, 정전 용량의 변화를 반영한 센싱 신호(So)를 터치 제어부(400)로 출력할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 제1 구동 신호(T1)를 동시에 터치 전극들(320)로 공급하거나, 행 단위 또는 열 단위의 터치 전극들(320) 별로 서로 다른 시간에 제1 구동 신호(T1)를 각각 공급할 수 있다.
또한, 터치 제어부(400)는 표시 기간 동안에만 제1 구동 신호(T1)를 터치 전극들(320)로 공급하거나, 표시 기간뿐만 아니라 압력 센싱 기간 동안에도 제1 구동 신호(T1)를 터치 전극들(320)로 공급할 수 있다.
이때, 터치 전극들(320)로부터 출력되는 센싱 신호(So)는 표시 기간 동안 출력되는 제1 센싱 신호(So1) 및 압력 센싱 기간 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)를 포함할 수 있다.
터치 센서(300a)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 터치 전극들(320)의 자기 정전 용량(self-capacitance)이 변화하게 되므로, 터치 제어부(400)는 터치 전극들(320)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 표시 기간 동안 발생된 터치의 위치를 검출하고, 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 압력 센싱 기간 동안 발생된 터치의 압력을 검출할 수 있다.
다른 실시예에서, 터치 제어부(400)는 제2 센싱 신호(So2)에 대한 주파수 분리를 수행하여, 압력 센싱 기간 동안 발생된 터치의 위치 및 압력을 함께 검출할 수 있다.
도 5b를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 센서(300)는 상호 정전 용량 방식의 터치 센서(mutual capacitive touch sensor; 300b)일 수 있다.
또한, 터치 센서(300b)는 터치 전극들(320) 및 배선들(330)을 포함할 수 있다.
터치 전극들(320)은 기판(310) 상에 배치될 수 있으며, 도전성 물질을 포함할 수 있다.
기판(310)은 별도의 기판으로 구현되거나, 표시 장치에 포함된 다양한 구성요소로 구현될 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 앞서 설명한 액정 표시 패널(100a)의 제2 기판(61) 또는 유기 발광 표시 패널(100b)의 봉지층(150)일 수 있다.
이 경우, 터치 센서(300b)는 온-셀(On-Cell) 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(320), 배선들(330), 및 패드들(340)은 표시 패널(100)의 상측(예를 들어, 기판(310)의 상측)에 배치될 수 있다.
또한, 터치 센서(300b)는 인-셀(In-Cell) 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 터치 전극들(320), 배선들(330), 및 패드들(340)은 표시 패널(100)의 내부(예를 들어, 기판(310)의 하측)에 배치될 수 있다.
이때, 터치 전극들(320)은 제1 터치 전극들(321) 및 제2 터치 전극들(322)을 포함하고, 배선들(330)은 제1 배선들(331) 및 제2 배선들(332)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극들(321)은 제1 방향으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
제2 터치 전극들(322)은 제1 터치 전극들(321)과 함께 상호 정전 용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다.
이를 위하여, 제2 터치 전극들(322)은 제1 터치 전극들(321)과 교차되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제2 터치 전극들(322)은 제2 방향으로 길게 형성되어 제1 방향을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
상기와 같은 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)의 배치에 의해, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322) 간의 상호 정전 용량(mutual capacitance)이 형성되며, 터치 센서(300b)에 터치가 입력되는 경우 상기 터치와 연관된 상호 정전 용량이 변화하게 된다.
제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)의 접촉을 막기 위하여, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322) 사이에는 절연막(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 절연막은 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)의 사이에서 전면적으로 형성되거나, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)의 교차 부위에서 국부적으로 형성될 수 있다.
제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)은 투명 도전성 물질로 형성되는 것이 바람직하나, 불투명 금속 등과 같은 여타 도전성 물질로도 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)은 앞서 설명한 터치 전극(320)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 5b에서는 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)을 바(bar) 형상으로 도시하였으나, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 제1 터치 전극들(321)과 제2 터치 전극들(322)은 유연성을 가지기 위하여, 메쉬 구조를 가질 수 있다.
제1 배선들(331)은 제1 터치 전극들(321)과 패드들(340) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 제2 배선들(332)은 제2 터치 전극들(322)과 패드들(340) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 배선들(331, 332)은 패드들(340)을 통하여 터치 제어부(400)와 연결될 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 연성 인쇄회로기판과 같은 별도의 구성 요소를 통하여 패드들(340)과 연결될 수 있다.
제1 터치 전극들(321)은 터치 제어부(400)로부터 제1 구동 신호(T1)를 공급받고, 제2 터치 전극들(322)은 정전 용량의 변화를 반영한 센싱 신호(So)를 터치 제어부(400)로 출력할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 제1 구동 신호(T1)를 동시에 제1 터치 전극들(321)로 공급하거나, 제1 터치 전극들(320)에 대하여 순차적으로 제1 구동 신호(T1)를 공급할 수 있다.
또한, 터치 제어부(400)는 표시 기간 동안에만 제1 구동 신호(T1)를 제1 터치 전극들(321)로 공급하거나, 표시 기간뿐만 아니라 압력 센싱 기간 동안에도 제1 구동 신호(T1)를 제1 터치 전극들(321)로 공급할 수 있다.
이때, 제2 터치 전극들(322)로부터 출력되는 센싱 신호(So)는 표시 기간 동안 출력되는 제1 센싱 신호(So1) 및 압력 센싱 기간 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)를 포함할 수 있다.
터치 센서(300b)에 터치가 입력되는 경우, 상기 터치와 연관된 터치 전극들(321, 322) 사이의 상호 정전 용량이 변화하게 되므로, 터치 제어부(400)는 제2 터치 전극들(322)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 표시 기간 동안 발생된 터치의 위치를 검출하고, 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 압력 센싱 기간 동안 발생된 터치의 압력을 검출할 수 있다.
다른 실시예에서, 터치 제어부(400)는 제2 센싱 신호(So2)에 대한 주파수 분리를 수행하여, 압력 센싱 기간 동안 발생된 터치의 위치 및 압력을 함께 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 패널과 표시 구동부를 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 도 6에서는 표시 패널(100)의 화소들(P)을 중심으로 도시하였다.
도 6을 참조하면, 화소들(P)은 데이터선들(D1~Dq) 및 주사선들(S1~Sp)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 화소들(P)은 데이터선들(D1~Dq)과 주사선들(S1~Sp)의 교차 영역에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
각각의 화소들(P)은 데이터선들(D1~Dq) 및 주사선들(S1~Sp)을 통해 데이터 신호 및 주사 신호를 공급받을 수 있다.
표시 구동부(200)는 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220) 및 타이밍 제어부(250)를 포함할 수 있다.
주사 구동부(210)는 주사 구동부 제어신호(SCS)에 응답하여 표시 기간 동안 주사선들(S1~Sp)에 주사 신호들을 공급할 수 있다. 예를 들어, 주사 구동부(210)는 주사선들(S1~Sp)에 주사 신호들을 순차적으로 공급할 수 있다.
주사선들(S1~Sp)과의 연결을 위하여, 주사 구동부(210)는 표시 패널(100)에 직접 실장되거나, 연성 인쇄회로기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 표시 패널(100)과 연결될 수 있다.
데이터 구동부(220)는 타이밍 제어부(250)로부터 데이터 구동부 제어신호(DCS)와 영상 데이터(DATA)를 입력받아, 데이터 신호(Ds)를 생성할 수 있다.
데이터 구동부(220)는 생성된 데이터 신호(Ds)를 데이터선들(D1~Dq)에 공급할 수 있다.
예를 들어, 데이터 구동부(220)는 영상 표시를 위한 데이터 신호(Ds)를 표시 기간 동안 데이터선들(D1~Dq)로 각각 공급하고, 압력 센싱을 위한 제2 구동 신호(T2)를 데이터선들(D1~Dq)로 각각 공급할 수 있다.
데이터선들(D1~Dq)과의 연결을 위하여, 데이터 구동부(220)는 표시 패널(100)에 직접 실장되거나, 연성 인쇄회로기판 등과 같은 별도의 구성 요소를 통해 표시 패널(100)과 연결될 수 있다.
특정 주사선으로 주사 신호가 공급되면, 상기 특정 주사선과 연결된 일부의 화소들(P)은 데이터선들(D1~Dq)로부터 전달되는 데이터 신호(Ds)를 공급받을 수 있으며, 상기 일부의 화소들(P)은 공급받은 데이터 신호(Ds)에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(250)는 주사 구동부(210)와 데이터 구동부(220)를 제어하기 위한 제어신호들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어신호들은 주사 구동부(210)를 제어하기 위한 주사 구동부 제어신호(SCS)와, 데이터 구동부(220)를 제어하기 위한 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 포함할 수 있다.
이때, 타이밍 제어부(250)는 외부 제어 신호(CS)를 이용하여 주사 구동부 제어신호(SCS)와 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.
또한, 타이밍 제어부(250)는 주사 구동부 제어신호(SCS)를 주사 구동부(210)로 공급하고, 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 데이터 구동부(220)로 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(250)는 외부에서 입력되는 영상 데이터(RGB)를 데이터 구동부(220)의 사양에 맞는 영상 데이터(DATA)로 변환하여, 데이터 구동부(220)로 공급할 수 있다.
도 6에서는 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220), 및 타이밍 제어부(250)를 개별적으로 도시하였으나, 상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 필요에 따라 통합될 수 있다.
또한, 주사 구동부(210), 데이터 구동부(220), 및 타이밍 제어부(250)는 칩 온 글래스(Chip On Glass), 칩 온 플라스틱(Chip On Plastic), 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package), 칩 온 필름(Chip On Film) 등과 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 전극들과 데이터선들의 배치 구조를 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 도 7에서는 표시 패널(100)의 데이터선들(D)과 터치 센서(300)의 터치 전극들(320)을 중심으로 도시하였다.
도 7을 참조하면, 터치 전극들(320)의 적어도 일부와 데이터선들(D)의 적어도 일부는 중첩하여 위치할 수 있다.
이에 따라, 중첩된 터치 전극들(320)과 데이터선들(D)은 커패시터의 역할을 수행할 수 있으며, 그 사이에는 정전 용량(C)이 형성될 수 있다.
터치 전극들(320)과 데이터선들(D) 사이의 정전 용량(C)은 터치 전극들(320)과 데이터선들(D)의 이격 거리에 따라 변화될 수 있다.
예를 들어, 터치 센서(300)에 터치가 발생한 경우, 상기 터치의 압력에 대응하여 터치 전극들(320)과 데이터선들(D) 사이의 거리가 변화되고, 이에 따라 정전 용량(C)은 변화될 수 있다.
결국, 외부 압력이 증가될수록 터치 전극들(320)과 데이터선들(D)의 정전 용량(C)이 증가하게 된다.
이에 따라, 터치 제어부(400)는 터치 발생 시 정전 용량(C)의 변화량을 검출함으로써, 상기 터치에 의한 압력의 크기를 인식할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(400)는 압력 센싱 기간 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 정전 용량의 변화량을 검출할 수 있고, 이에 따라 터치 압력의 세기를 검출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 제어부(400)는 전극 구동부(410) 및 검출부(420)를 포함할 수 있다.
전극 구동부(410)는 제1 구동 신호(T1)를 터치 센서(300)에 공급할 수 있다.
먼저, 도 5a에 도시된 터치 센서(300a)를 예로 들면, 전극 구동부(410)는 배선들(330)을 통하여 제1 구동 신호(T1)를 터치 전극들(320)로 공급할 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 터치 센서(300b)를 예로 들면, 전극 구동부(410)는 제1 배선들(331)을 통하여 제1 구동 신호(T1)를 제1 터치 전극들(321)로 공급할 수 있다
전극 구동부(410)는 특정 주파수를 갖는 제1 구동 신호(T1)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 전극 구동부(410)는 표시 기간 동안에 제1 구동 신호(T1)를 터치 센서(300)로 공급할 수 있다.
검출부(420)는 터치 센서(300)로부터 출력되는 센싱 신호(So)를 이용하여 터치 위치 및/또는 압력을 검출할 수 있다.
구체적으로, 검출부(420)는 표시 기간 동안 출력되는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 표시 기간 동안 발생된 터치의 위치를 검출할 수 있다.
검출부(420)는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 정전 용량의 변화가 임계값 이상으로 발생된 지점을 검출할 수 있으며, 검출된 지점을 터치의 위치로 결정할 수 있다.
예를 들어, 검출부(420)는 정전 용량의 변화를 반영한 제1 센싱 신호(So1)의 레벨(예를 들어, 전압 레벨 또는 전류 레벨)을 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
또한, 검출부(420)는 압력 센싱 기간 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 압력 센싱 기간 동안 발생된 터치의 압력을 검출할 수 있다.
검출부(420)는 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 터치 전극들(320)과 데이터선들(D) 사이에 존재하는 정전 용량(C)의 변화량(도 7 참고)을 검출할 수 있으며, 이를 이용하여 터치 압력의 세기를 산출할 수 있다.
예를 들어, 검출부(420)는 정전 용량의 변화를 반영한 제2 센싱 신호(So2)의 레벨(예를 들어, 전압 레벨 또는 전류 레벨)과 기준값의 차이를 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이다. 이하에서는 도 9를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법을 설명하기로 한다.
수직 동기 신호(Vsync)는 한 프레임 기간(Pf)을 정의하는 신호이다. 따라서 수직 동기 신호(Vsync)의 한 주기는 한 프레임 기간(Pf)으로 설정될 수 있다.
이때, 한 프레임 기간(Pf)는 표시 기간(Pd)과 압력 센싱 기간(Ps)을 포함할 수 있다.
표시 기간(Pd)은 영상 표시를 위한 기간으로서, 표시 기간(Pd) 동안에는 표시 패널(100)의 화소들(P)과 연결된 데이터선들(D1~Dq) 및 주사선들(S1~Sp)으로 각각 데이터 신호(Ds)와 주사 신호(예를 들어, 로우 레벨의 신호)가 공급될 수 있다. 도 9에서는 주사 신호를 로우 레벨의 신호로 도시하였으나, 상기 주사 신호는 하이 레벨의 신호로도 설정될 수 있다.
또한, 표시 기간(Pd) 동안에는 터치 센서(300)로 제1 주파수를 갖는 제1 구동 신호(T1)가 공급될 수 있다.
압력 센싱 기간(Ps)은 압력의 센싱을 위하여 주사 신호와 데이터 신호(Ds)의 공급이 중단되는 기간으로서, 블랭크(blank) 기간으로 지칭될 수 있다.
즉, 압력 센싱 기간(Ps) 동안에는 데이터선들(D1~Dq)로 데이터 신호(Ds)를 공급하는 대신 제2 구동 신호(T2)를 공급할 수 있다.
데이터 신호(Ds)의 경우 표현하고자 하는 계조(gray)에 대응하는 신호 레벨로 설정될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)가 256 계조를 표현할 수 있는 경우, 데이터 신호(Ds)는 0 계조부터 255 계조에 각각 대응하는 다양한 레벨을 가질 수 있다.
제2 구동 신호(T2)의 경우, 하이 레벨과 로우 레벨을 교번적으로 갖는 신호로 설정될 수 있다. 예를 들어, 하이 레벨은 데이터 신호(Ds)의 최고 계조 레벨과 동일할 수 있고, 로우 레벨은 데이터 신호(Ds)의 최저 계조 레벨과 동일할 수 있다.
또한, 압력 센싱 기간(Ps)에서는 전체 데이터선들(D1~Dq)로 동일한 제2 구동 신호(T2)가 동시에 공급될 수 있다.
터치 센서(300)는 표시 기간(Pd) 동안 제1 센싱 신호(So1)를 터치 제어부(400)로 출력하고, 압력 센싱 기간(Ps) 동안 제2 센싱 신호(So2)를 터치 제어부(400)로 출력할 수 있다.
따라서, 터치 제어부(400)는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
제2 구동 신호(T2)는 제2 주파수를 가질 수 있다. 즉, 터치의 위치를 센싱하는 기간(Pd)과 터치의 압력을 센싱하는 기간(Ps)이 시분할적으로 진행되는 바, 제1 구동 신호(T1)의 제1 주파수와 제2 구동 신호(T2)의 제2 주파수는 상이하게 설정되거나 동일하게 설정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 파형도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시 장치의 구동 방법에서는 표시 기간(Pd)뿐만 아니라 압력 센싱 기간(Ps)에도 제1 구동 신호(T1)가 터치 센서(300)로 공급될 수 있다.
즉, 터치 제어부(400)의 전극 구동부(410)는 표시 기간(Pd)뿐만 아니라 압력 센싱 기간(Ps) 동안에도 제1 주파수를 갖는 제1 구동 신호(T1)를 출력할 수 있다.
또한, 표시 기간(Pd) 동안에는 표시 패널(100)의 화소들(P)과 연결된 데이터선들(D1~Dq) 및 주사선들(S1~Sp)으로 각각 데이터 신호(Ds)와 주사 신호(예를 들어, 로우 레벨의 신호)가 공급될 수 있다.
압력 센싱 기간(Ps) 동안에는 데이터선들(D1~Dq)로 제2 주파수를 갖는 제2 구동 신호(T2)가 공급될 수 있다.
압력 센싱 기간(Ps) 동안 제1 구동 신호(T1)와 제2 구동 신호(T2)가 동시에 공급되므로, 압력 센싱 기간(Ps) 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)의 주파수 분리를 위하여, 제1 구동 신호(T1)의 제1 주파수와 제2 구동 신호(T2)의 제2 주파수는 상이하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제1 주파수가 제2 주파수보다 크게 설정되거나, 반대로 제2 주파수가 제1 주파수보다 크게 설정될 수 있다.
표시 기간(Pd) 동안에는 제1 구동 신호(T1)만이 터치 센서(300)로 공급되므로, 제1 센싱 신호(So1)는 단일 주파수 성분(예를 들어, 제1 주파수 성분)을 포함할 수 있다.
이에 반해, 압력 센싱 기간(Ps) 동안에는 제1 구동 신호(T1)가 터치 센서(300)로 공급되고 제2 구동 신호(T2)가 데이터선들(D1~Dq)로 공급되므로, 제2 센싱 신호(So2)는 다중 주파수 성분(예를 들어, 제1 주파수와 제2 주파수)을 포함할 수 있다.
따라서, 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 터치 위치와 터치 압력을 별도로 검출하기 위해서는 제2 센싱 신호(So2)에 대한 주파수 분리가 선행되어야 한다.
검출부(420)는 표시 기간(Pd) 동안 출력되는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 발생된 터치의 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출부(420)는 제1 센싱 신호(So1)를 이용하여 정전 용량의 변화가 임계값 이상으로 발생된 지점을 검출할 수 있으며, 검출된 지점을 터치의 위치로 결정할 수 있다.
또한, 검출부(420)는 압력 센싱 기간(Ps) 동안 출력되는 제2 센싱 신호(So2)를 이용하여 터치의 위치 및 압력을 함께 검출할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 제어부(400')는 제2 센싱 신호(So2)의 주파수 분리를 위한 필터부(430)를 더 포함할 수 있다.
제2 센싱 신호(So2)는 필터부(430)에 의하여 서로 다른 주파수를 갖는 제1 서브 센싱 신호(Sb1)와 제2 서브 센싱 신호(Sb2)로 분리될 수 있다.
예를 들어, 제1 서브 센싱 신호(Sb1)는 제1 주파수 성분을 포함하고, 제2 서브 센싱 신호(Sb2)는 제2 주파수 성분을 포함할 수 있다.
이를 위해, 필터부(430)는 제1 주파수 성분을 통과시키는 제1 대역 필터(band pass filter; 431)과 제2 주파수 성분을 통과시키는 제2 대역 필터(432)를 포함할 수 있다.
다만, 제2 센싱 신호(So2)에 대한 주파수 분리는 상술한 방식 이외에도 다양한 주파수 분리 기법을 통해 구현될 수 있다.
또한, 도 11에서는 제2 센싱 신호(So2)만이 필터부(430)에 입력되는 것으로 도시하였으나, 제1 센싱 신호(So1)도 필터부(430)에 입력될 수 있다.
검출부(420)는 제1 서브 센싱 신호(Sb1)를 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출부(420)는 제1 서브 센싱 신호(Sb1)를 이용하여 정전 용량의 변화가 임계값 이상으로 발생된 지점을 검출할 수 있으며, 검출된 지점을 터치의 위치로 결정할 수 있다.
또한, 검출부(420)는 제2 서브 센싱 신호(Sb2)를 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출부(420)는 제2 서브 센싱 신호(Sb2)를 이용하여 터치 전극들(320)과 데이터선들(D) 사이에 존재하는 정전 용량(C)의 변화량(도 7 참고)을 검출할 수 있으며, 이를 이용하여 터치 압력의 세기를 산출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 트랜스퍼 펄스 신호와 제2 구동 신호를 나타낸 도면이다.
트랜스퍼 펄스 신호(transfer pulse signal; Tp)는 데이터 신호(Ds)의 출력 타이밍을 결정하는 신호로서, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 구동 신호(T2)의 출력 타이밍을 결정하는 용도로도 사용될 수 있다.
따라서, 타이밍 제어부(250)는 트랜스퍼 펄스 신호(Tp)의 주파수를 변화시킴으로써, 압력 센싱 기간(Ps) 동안 공급되는 제2 구동 신호(T2)의 주파수를 용이하게 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 제2 구동 신호(T2)의 주파수는 트랜스퍼 펄스 신호(Tp)의 1/n (n은 자연수)로 설정될 수 있으며, 도 12에서는 일례로 n이 2인 경우를 도시하였다.
또한, 제2 구동 신호(T2)의 상승 에지(rising edge)는 트랜스퍼 펄스 신호(Tp)의 상승 에지와 일치할 수 있다.
트랜스퍼 펄스 신호(Tp)는 타이밍 제어부(250)로부터 데이터 구동부(220)로 공급되는 데이터 구동부 제어신호(DCS)에 포함될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 표시 장치
100: 표시 패널
200: 표시 구동부
210: 주사 구동부
220: 데이터 구동부
300: 터치 센서
400: 터치 제어부

Claims (20)

  1. 데이터선들 및 주사선들과 전기적으로 연결되는 다수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    다수의 터치 전극들을 포함하는 터치 센서;
    표시 기간 동안 상기 터치 센서로 제1 구동 신호를 공급하는 터치 제어부; 및
    상기 표시 기간 동안 상기 데이터선들로 데이터 신호를 공급하고, 압력 센싱 기간 동안 상기 데이터선들로 제2 구동 신호를 공급하는 데이터 구동부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 기간 동안 상기 주사선들로 주사 신호를 공급하는 주사 구동부를 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주사 구동부는, 상기 압력 센싱 기간 동안 주사 신호의 공급을 중단하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 압력을 검출하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 동일하거나 상이한 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 및 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 제1 구동 신호를 상기 터치 센서로 공급하는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 상이한 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 제2 센싱 신호를 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 서브 센싱 신호들로 분리하고, 상기 서브 센싱 신호들을 이용하여 상기 터치 위치 및 상기 터치 압력을 각각 검출하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서는, 정전 용량 방식의 터치 센서인 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는, 상기 압력 센싱 기간 동안 모든 데이터선들로 동일한 제2 구동 신호를 공급하는 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널인 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 터치 전극들의 적어도 일부와 상기 데이터선들의 적어도 일부는, 중첩하여 위치하는 표시 장치.
  14. 한 프레임 기간에 포함된 표시 기간 동안, 표시 패널의 화소들과 전기적으로 연결된 데이터선들 및 주사선들로 각각 데이터 신호 및 주사 신호를 공급하고, 터치 센서로 제1 구동 신호를 공급하는 단계; 및
    상기 프레임 기간에 포함된 압력 센싱 기간 동안 상기 데이터선들로 동일한 제2 구동 신호를 동시에 공급하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 이용하여 터치 압력을 검출하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로 상기 제1 구동 신호를 공급하는 단계; 및
    상기 표시 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제1 센싱 신호를 이용하여 터치 위치를 검출하고, 상기 압력 센싱 기간 동안 상기 터치 센서로부터 출력되는 제2 센싱 신호를 주파수 분리함으로써 터치 위치 및 터치 압력을 각각 검출하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호의 주파수와 상기 제2 구동 신호의 주파수는, 상이한 표시 장치의 구동 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센서는, 상기 표시 패널 상에 위치하고, 다수의 터치 전극들을 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 터치 전극들의 적어도 일부와 상기 데이터선들의 적어도 일부는, 중첩하여 위치하는 표시 장치의 구동 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 터치 센서는, 정전 용량 방식의 터치 센서인 표시 장치의 구동 방법.
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