KR102029438B1

KR102029438B1 - Haptic touch screen

Info

Publication number: KR102029438B1
Application number: KR1020130009814A
Authority: KR
Inventors: 천대웅; 강병구; 황종희; 이병관
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2019-10-08
Also published as: KR20140097704A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 터치 스크린은 지지 기판 상에 형성된 Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차에 의해 구획된 영역에 각각 위치하는 탁셀 전극들을 포함하는 터치 스크린, 상기 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 인가하고 상기 Rx 라인들을 통해 센싱하여 터치 데이터를 생성하는 터치 스크린 구동회로, 사용자에게 촉각 피드백을 전달하기 위해, 상기 탁셀 전극들에 전기적 입력을 생성하여 인가하는 전기자극 생성부, 및 상기 터치 데이터에 따라 상기 탁셀 전극들에 상기 전기적 입력을 인가하도록 상기 전기자극 생성부를 제어하는 호스트 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.The haptic touch screen according to an embodiment of the present invention is each formed in a region partitioned by Tx lines formed on a supporting substrate, Rx lines intersecting the Tx lines, and an intersection of the Tx lines and the Rx lines. A touch screen including a plurality of TAXEL electrodes located, a touch screen driving circuit applying touch driving pulses to the Tx lines and sensing the Rx lines to generate touch data, and to deliver tactile feedback to a user, the TAXEL electrodes And a host system configured to control the electrical stimulation generating unit to apply the electrical input to the taxel electrodes according to the touch data.

Description

Haptic touch screen {HAPTIC TOUCH SCREEN}

본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로, 보다 자세하게는 햅틱 터치 스크린에 관한 것이다.
The present invention relates to a touch screen, and more particularly to a haptic touch screen.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전기, 전자 기기 등의 통신을 가능하게 하여 사용자가 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 제어할 수 있게 한다. 이러한 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.A user interface (UI) enables communication between a person (user) and various electric and electronic devices, so that the user can easily control the device as desired. Representative examples of the user interface include a keypad, a keyboard, a mouse, an On Screen Display (OSD), a remote controller having an infrared communication or radio frequency (RF) communication function. User interface technology continues to evolve in the direction of increasing user sensitivity and ease of operation. The user interface has evolved into a touch UI, a voice recognition UI, a 3D UI, and the like.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI를 구현하기 위한 터치 스크린의 일예로서, 터치 뿐 아니라 근접 여부도 센싱하고 멀티 터치(또는 근접) 각각을 인식할 수 있는 상호 용량(mutual capacitance) 방식의 터치 스크린이 각광받고 있다. 터치 스크린을 센싱하는 방법은 센서 노드에 구동 전압을 공급하여 그 센서 노드에 형성된 상호 용량으로부터 전하를 발생시키고 그 상호 용량의 전하 변하량을 전압 변화로 변환한 다음, 터치 전후의 전압 변화량을 기준전압과 비교하거나 카운트하는 등 여러 가지 방법이 알려져 있다.Touch UI is in the trend of being essential to portable information devices, and is also being applied to home appliances. As an example of a touch screen for implementing a touch UI, a mutual capacitance type touch screen capable of sensing not only touch but also proximity and recognizing multi-touch (or proximity) has been in the spotlight. The touch screen sensing method supplies a driving voltage to a sensor node to generate charges from mutual capacitances formed at the sensor nodes, converts the charge variation of the mutual capacitances into voltage changes, and then converts the voltage change amounts before and after the touch into the reference voltage. Various methods are known, such as comparing or counting.

최근에는 터치 기술과 더불어 햅틱(haptic) 기술이 발달되고 있다. 햅틱은 인체의 촉감 기관을 사용하여 지각을 활용하는 촉각 피드백 기술로 터치 시 다양한 표면 질감을 느낄 수 있는 기술이다. Recently, haptic technology is being developed along with touch technology. Haptic is a tactile feedback technology that utilizes the human body's tactile organs to sense various surface textures when touched.

도 1은 종래 기술에 따른 햅틱 터치 스크린을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 액정패널 또는 유기전계발광패널 등의 표시패널(10) 상에 Tx 라인들과 Rx 라인들이 형성되어 터치를 감지하는 터치 스크린(20)이 위치한다. 터치 스크린(20) 상에는 복수의 탁셀 전극들(31)이 배치되어 터치에 따른 인체에 촉각 피드백을 제공하는 탁셀 필름(30)이 위치한다. 탁셀 전극(taxel electrode)은 촉각(tactile)과 픽셀(pixel)을 줄여 명명한 것으로 이하 탁셀 전극이라 한다. 그리고, 커버 기판(40)이 배치되어 햅틱 터치 스크린이 구성된다.1 is a diagram illustrating a haptic touch screen according to the prior art. Referring to FIG. 1, Tx lines and Rx lines are formed on a display panel 10 such as a liquid crystal panel or an organic light emitting panel, such that a touch screen 20 for sensing a touch is positioned. A plurality of taxel electrodes 31 are disposed on the touch screen 20 to provide a tactile film 30 that provides tactile feedback to a human body according to a touch. A taxel electrode is called a tactile electrode by shortening tactile and pixels. The cover substrate 40 is disposed to form a haptic touch screen.

그러나, 종래 기술에 따른 햅틱 터치 스크린은 표시패널 상에 터치 스크린과 탁셀 필름 및 커버기판의 다수의 구조로 이루어지기 때문에 제조 비용이 높고 두께가 증가하여 부피가 커지는 문제점이 있다.
However, the haptic touch screen according to the prior art has a problem in that the manufacturing cost is high and the thickness increases due to the large number of structures of the touch screen, the taxel film, and the cover substrate on the display panel.

본 발명은 터치 스크린에 탁셀 전극들을 함께 형성하여, 햅틱 터치 스크린의 제조 비용 및 두께를 감소시킬 수 있는 햅틱 터치 스크린을 제공한다.
The present invention provides a haptic touch screen that can form the taxel electrodes together on the touch screen, thereby reducing the manufacturing cost and thickness of the haptic touch screen.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 터치 스크린은 지지 기판 상에 형성된 Tx 라인들, 상기 Tx 라인들과 교차하는 Rx 라인들, 및 상기 Tx 라인들과 상기 Rx 라인들의 교차에 의해 구획된 영역에 각각 위치하는 탁셀 전극들을 포함하는 터치 스크린, 상기 Tx 라인들에 터치 구동펄스를 인가하고 상기 Rx 라인들을 통해 센싱하여 터치 데이터를 생성하는 터치 스크린 구동회로, 사용자에게 촉각 피드백을 전달하기 위해, 상기 탁셀 전극들에 전기적 입력을 생성하여 인가하는 전기자극 생성부, 및 상기 터치 데이터에 따라 상기 탁셀 전극들에 상기 전기적 입력을 인가하도록 상기 전기자극 생성부를 제어하는 호스트 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a haptic touch screen according to an embodiment of the present invention is a Tx lines formed on a supporting substrate, Rx lines intersecting the Tx lines, and the Tx lines and the Rx lines of A touch screen including taxel electrodes positioned in regions divided by intersections, a touch screen driving circuit applying touch driving pulses to the Tx lines and sensing the Rx lines to generate touch data, and tactile feedback to a user An electrical stimulation generating unit for generating and applying electrical inputs to the taxel electrodes, and a host system for controlling the electrical stimulation generating unit to apply the electrical inputs to the taxel electrodes in accordance with the touch data to deliver the data. Characterized in that.

상기 터치 데이터에 따라 판별된 터치 위치에 인접한 적어도 하나 이상의 탁셀 전극들에 상기 전기적 입력을 인가되는 것을 특징으로 한다.The electrical input is applied to at least one or more taxel electrodes adjacent to the touch position determined according to the touch data.

상기 탁셀 전극들은 상기 전기자극 생성부로부터 연결된 라우팅 배선들을 통해 상기 전기적 입력이 인가되는 것을 특징으로 한다.The taxel electrodes are characterized in that the electrical input is applied through routing wires connected from the electrical stimulation generator.

상기 라우팅 배선들은 상기 탁셀 전극들에 1 대 1로 연결된 것을 특징으로 한다.The routing wires are connected in a one-to-one manner to the taxel electrodes.

상기 탁셀 전극들과 상기 라우팅 배선들은 상기 지지 기판의 동일한 면에 위치하는 것을 특징으로 한다.The taxel electrodes and the routing lines may be positioned on the same surface of the support substrate.

상기 라우팅 배선들이 상기 Tx 라인들과 동일면에 위치하면, 상기 라우팅 배선들은 상기 Tx 라인들과 평행하게 연장되는 것을 특징으로 한다.When the routing lines are located on the same plane as the Tx lines, the routing lines extend in parallel with the Tx lines.

상기 Tx 라인들 및 상기 Rx 라인들은 상기 지지 기판의 서로 다른 면에 위치하는 것을 특징으로 한다.The Tx lines and the Rx lines are positioned on different surfaces of the support substrate.

상기 Tx 라인들 및 상기 Rx 라인들은 상기 지지 기판의 동일한 면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
The Tx lines and the Rx lines are located on the same side of the support substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 터치 스크린은 터치 스크린에 탁셀 전극들을 함께 형성하여, 햅틱 터치 스크린의 제조 비용 및 두께를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
The haptic touch screen according to an embodiment of the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost and thickness of the haptic touch screen by forming the taxel electrodes together on the touch screen.

도 1은 종래 기술에 따른 햅틱 터치 스크린을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 터치 스크린을 포함하는 표시장치를 나타낸 블록도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 터치 스크린과 표시패널의 조합을 나타내는 도면.
도 5 및 도 6은 전기자극 생성부의 작동원리를 설명하기 위한 개념도.
도 7은 본 발명의 터치 스크린에 적용되는 전기자극 생성부를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린을 나타낸 평면도.
도 9는 도 8의 I-I'에 따른 단면도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 다양한 구조를 나타낸 단면도.1 shows a haptic touch screen according to the prior art;
2 is a block diagram illustrating a display device including a haptic touch screen according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 illustrate a combination of various types of touch screens and a display panel according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are conceptual views for explaining the operation principle of the electrical stimulation generating unit.
7 is a view showing an electrical stimulation generating unit applied to the touch screen of the present invention.
8 is a plan view illustrating a touch screen according to an embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 8;
10 to 12 are cross-sectional views illustrating various structures of a touch display device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout. In the following description, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 터치 스크린을 포함하는 표시장치를 나타낸 블록도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 터치 스크린과 표시패널의 조합을 나타내는 도면들이다.2 is a block diagram illustrating a display device including a haptic touch screen according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 illustrate a combination of various types of touch screens and a display panel according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로, 디스플레이 타이밍 콘트롤러(20), 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동회로, 터치 인식 알고리즘 실행부(30), 전기자극 생성부(55) 등을 포함한다.2 to 4, a display device according to an exemplary embodiment of the present invention may include a display panel DIS, a display driving circuit, a display timing controller 20, a touch screen TSP, a touch screen driving circuit, and a touch recognition algorithm. The execution unit 30, the electrical stimulation generating unit 55 and the like.

본 발명의 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다. The display device of the present invention is a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode display (Organic Light Emitting Display) , OLED), and electrophoretic display devices (Electrophoresis, EPD) can be implemented based on a flat panel display device. In the following embodiments, the display device will be described mainly as a liquid crystal display device as an example of a flat panel display device, but it should be noted that the display device of the present invention is not limited to the liquid crystal display device.

표시패널(DIS)은 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판에는 다수의 데이터 라인들(D1~Dm, m은 자연수), 데이터 라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트 라인들(G1~Gn, n은 자연수), 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 액정셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극, 화소 전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함한다. In the display panel DIS, a liquid crystal layer is formed between two substrates. The lower substrate of the display panel DIS includes a plurality of data lines D1 to Dm and m are natural numbers, a plurality of gate lines G1 to Gn and n are natural numbers intersecting the data lines D1 to Dm. A plurality of TFTs formed at intersections of the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn, a plurality of pixel electrodes for charging data voltages to liquid crystal cells, and a pixel electrode. And a storage capacitor to maintain the voltage of the liquid crystal cell.

표시패널(DIS)의 픽셀들은 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과, 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 전압 차에 따라 인가되는 전계에 의해 구동되어 입사광의 투과양을 조절한다. TFT들은 게이트 라인(G1~Gn)으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터 라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소 전극에 공급한다. The pixels of the display panel DIS are formed in a pixel area defined by the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn, and are arranged in a matrix form. The liquid crystal cell of each pixel is driven by an electric field applied according to the voltage difference between the data voltage applied to the pixel electrode and the common voltage applied to the common electrode to adjust the amount of incident light transmitted. The TFTs are turned on in response to gate pulses from the gate lines G1 to Gn to supply voltages from the data lines D1 to Dm to the pixel electrodes of the liquid crystal cell.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등을 포함할 수 있다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. The upper substrate of the display panel DIS may include a black matrix, a color filter, and the like. The lower substrate of the display panel DIS may be implemented in a color filter on TFT (COT) structure. In this case, the black matrix and the color filter may be formed on the lower substrate of the display panel DIS. A polarizing plate is attached to each of the upper and lower substrates of the display panel DIS, and an alignment layer for setting the pretilt angle of the liquid crystal is formed on an inner surface of the display panel DIS. A column spacer is formed between the upper substrate and the lower substrate of the display panel DIS to maintain a cell gap of the liquid crystal cell.

표시패널(DIS)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. The backlight unit may be disposed under the rear surface of the display panel DIS. The backlight unit is implemented as an edge type or direct type backlight unit to emit light to the display panel DIS. The display panel DIS may be implemented in any known liquid crystal mode, such as twisted nematic (TN) mode, vertical alignment (VA) mode, in plane switching (IPS) mode, or fringe field switching (FFS) mode.

디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 스캔 구동회로(14) 및 디스플레이 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터 전압을 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 디스플레이 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상 전압으로 변환하여 데이터 전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터 전압은 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(14)는 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔펄스)를 게이트 라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다.The display driving circuit includes the data driving circuit 12, the scan driving circuit 14, and the display timing controller 20 to write the video data voltage of the input image to the pixels of the display panel DIS. The data driving circuit 12 converts the digital video data RGB input from the display timing controller 20 into an analog positive / negative gamma compensation voltage and outputs a data voltage. The data voltage output from the data driving circuit 12 is supplied to the data lines D1 to Dm. The scan driving circuit 14 sequentially supplies a gate pulse (or scan pulse) synchronized with the data voltage to the gate lines G1 to Gn to select a line of the display panel DIS to which the data voltage is written.

디스플레이 타이밍 콘트롤러(20)는 외부의 호스트 시스템(15)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 타이밍 제어신호와 데이터 타이밍 제어신호를 발생한다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다. The display timing controller 20 may be configured to perform timings such as a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal Data Enable, DE, and a main clock MCLK input from an external host system 15. The signal is input to generate a scan timing control signal and a data timing control signal for controlling the operation timing of the data driving circuit 12 and the scan driving circuit 14. The scan timing control signal includes a gate start pulse (GSP), a gate shift clock, a gate output enable signal (GOE), and the like. The data timing control signal includes a source sampling clock (SSC), a polarity control signal (Polarity, POL), a source output enable signal (Source Output Enable, SOE), and the like.

터치 스크린(TSP)은 도 3과 같이 표시패널(DIS)의 상부 편광판(POL1) 상에 접합되거나, 도 4와 같이 상부 편광판(POL1)과 상부 기판(GLS1) 사이에 형성될 수 있다. 도 3 및 도 4에서 "PIX"는 액정셀의 화소 전극, "GLS2"는 하부 기판, "POL2"는 하부 편광판을 각각 의미한다. The touch screen TSP may be bonded to the upper polarizing plate POL1 of the display panel DIS as shown in FIG. 3, or may be formed between the upper polarizing plate POL1 and the upper substrate GLS1 as shown in FIG. 4. 3 and 4, "PIX" means a pixel electrode of a liquid crystal cell, "GLS2" means a lower substrate, and "POL2" means a lower polarizer, respectively.

터치 스크린(TSP)은 Tx 라인들(T1~Tj, j는 n 보다 작은 양의 정수), Tx 라인들(T1~Tj)과 교차하는 Rx 라인들(R1~Ri, i는 m 보다 작은 양의 정수), 및 Tx 라인들(T1~Tj)과 Rx 라인들(R1~Ri)의 교차부들에 형성된 i×j 개의 센서 노드들(미도시)을 포함한다. 센서 노드들 각각은 상호 용량을 포함한다.The touch screen TSP includes Tx lines (T1 to Tj, j is a positive integer smaller than n), and Rx lines R1 to Ri and i intersect the Tx lines T1 to Tj, respectively. Integer), and i × j sensor nodes (not shown) formed at intersections of the Tx lines T1 to Tj and the Rx lines R1 to Ri. Each of the sensor nodes includes mutual capacity.

터치 스크린 구동회로는 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동펄스를 인가하고 그 구동펄스에 동기하여 센서 노드의 전압을 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 수신한다. 이러한 터치 스크린 구동회로는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), TSP 타이밍 콘트롤러(36) 및 터치 인식 알고리즘 실행부(30)를 포함한다.The touch screen driving circuit applies a driving pulse to the Tx lines T1 to Tj and receives a voltage of the sensor node through the Rx lines R1 to Ri in synchronization with the driving pulse. The touch screen driving circuit includes a Tx driving circuit 32, an Rx driving circuit 34, a TSP timing controller 36, and a touch recognition algorithm execution unit 30.

Tx 구동회로(32)는 TSP 타이밍 콘트롤러(36)로부터 입력된 Tx 셋업신호에 응답하여 구동펄스를 출력할 Tx 채널을 선택하고, 선택된 Tx 채널과 연결된 Tx 라인들(T1~Tj)에 구동펄스를 인가한다. 구동펄스는 Rx 채널을 통해 수신된 신호 전압이 적분기에서 누적될 수 있도록 Tx 라인들(T1~Tj) 각각에 N(N은 2 이상의 양의 정수) 회 공급된다. The Tx driving circuit 32 selects a Tx channel to output a driving pulse in response to the Tx setup signal input from the TSP timing controller 36, and applies the driving pulse to the Tx lines T1 to Tj connected to the selected Tx channel. Is authorized. The driving pulse is supplied N times (N is a positive integer of 2 or more) to each of the Tx lines T1 to Tj so that the signal voltage received through the Rx channel can accumulate in the integrator.

Rx 구동회로(34)는 TSP 타이밍 콘트롤러(36)로부터 입력된 Rx 셋업신호에 응답하여 센서 노드 전압을 수신할 Rx 채널을 선택한다. Rx 구동회로(34)는 선택된 Rx 채널과 연결된 Rx 라인들(R1~Ri)을 통해 정극성 신호와 부극성 신호를 수신한다. Rx 구동회로(34)는 적분기의 출력 전압을 샘플링한 후에 디지털 데이터로 변환한다. Rx 구동회로(34)로부터 출력된 디지털 데이터는 터치 로 데이터(Touch Raw Data, Tdata)로서 터치 인식 알고리즘 실행부(30)로 전송된다. The Rx driving circuit 34 selects an Rx channel to receive the sensor node voltage in response to the Rx setup signal input from the TSP timing controller 36. The Rx driving circuit 34 receives the positive signal and the negative signal through the Rx lines R1 to Ri connected to the selected Rx channel. The Rx driving circuit 34 converts the output voltage of the integrator into digital data after sampling. The digital data output from the Rx driver circuit 34 is transmitted to the touch recognition algorithm execution unit 30 as touch raw data (Tdata).

TSP 타이밍 콘트롤러(36)는 Tx 구동회로(32)에서 구동펄스가 출력될 Tx 채널을 설정하기 위한 셋업 신호와, Rx 구동회로(34)에서 센서 노드 전압을 수신할 Rx 채널을 설정하기 위한 셋업 신호를 발생한다. 또한, TSP 타이밍 콘트롤러(36)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34) 및 전기자극 생성부(55)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. The TSP timing controller 36 is a setup signal for setting a Tx channel for outputting a driving pulse from the Tx driver circuit 32 and a setup signal for setting an Rx channel for receiving a sensor node voltage in the Rx driver circuit 34. Occurs. In addition, the TSP timing controller 36 generates timing control signals for controlling the operation timing of the Tx driving circuit 32, the Rx driving circuit 34, and the electrical stimulation generating unit 55.

터치 인식 알고리즘 실행부(30)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 분석하여 Rx 구동회로(34)로부터 입력되는 터치 로 데이터(Tdata)를 분석하여 센서 노드 전압에서 터치 전후의 변화량이 소정의 기준값 이상으로 큰 데이터를 터치(또는 근접) 입력으로 판단하고 그 터치(또는 근접) 입력에 대한 좌표를 추정하여 터치 입력 위치의 좌표를 포함한 터치 맵 데이터(HIDxy)를 출력한다. 터치 인식 알고리즘 실행부(30)로부터 출력된 터치 맵 데이터(HIDxy)는 호스트 시스템(15)으로 전송된다. 터치 인식 알고리즘 실행부(30)는 MCU(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다. The touch recognition algorithm execution unit 30 analyzes the preset touch recognition algorithm and analyzes the touch raw data Tdata input from the Rx driving circuit 34 so that the amount of change before and after touch in the sensor node voltage is larger than a predetermined reference value. The data is determined to be a touch (or proximity) input, the coordinates of the touch (or proximity) input are estimated, and the touch map data HIDxy including the coordinates of the touch input position is output. The touch map data HIDxy output from the touch recognition algorithm execution unit 30 is transmitted to the host system 15. The touch recognition algorithm execution unit 30 may be implemented as a micro controller unit (MCU).

호스트 시스템(15)은 네비게이션 시스템, 셋톱박스, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 방송 수신기, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 호스트 시스템(15)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 영상 데이터를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 또한, 호스트 시스템은 터치 인식 알고리즘 실행부(30)로부터 입력되는 터치 데이터의 좌표값과 연계된 응용 프로그램을 실행한다. 그리고, 호스트 시스템(15)은 상기 터치 데이터 좌표값에 따라 전기자극 생성부(55)를 구동하기 위한 구동신호를 TSP 타이밍 콘트롤러(36)에 전송한다.The host system 15 may be implemented as any one of a navigation system, a set top box, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater system, a broadcast receiver, and a phone system. The host system 15 includes a system on chip (SoC) incorporating a scaler to convert image data into a format suitable for display on the display panel DIS. In addition, the host system executes an application program associated with the coordinate value of the touch data input from the touch recognition algorithm execution unit 30. In addition, the host system 15 transmits a driving signal for driving the electric stimulation generating unit 55 to the TSP timing controller 36 according to the touch data coordinate value.

전기자극 생성부(55)는 상기 터치 스크린(TSP)에 형성된 복수의 탁셀(taxel) 전극들과 각각 연결된 탁셀 라인들(E1₁~Ek_m)에 전기적 입력을 인가하여, 사용자의 터치 신체 부위와 탁셀 라인들 사이에 용량성 커플링을 형성하여 전기자극을 주게 된다. 전기자극 생성부(55)는 상기 탁셀 라인들(E1₁~Ek_m)에 연결된 탁셀 전극들에 전기적 신호, 예를 들어 고전압의 전류를 입력하게 된다. 또한, 전기자극 생성부(55)는 터치 좌표에 따라 호스트 시스템(15)에서 타이밍 콘트롤러(36)에 입력된 제어신호에 따라 상기 터치 좌표에 해당하는 탁셀 라인들(E1₁~Ek_m)에 전기적 입력을 하여 상기 탁셀 전극들에 고전압 전류를 입력한다.The electrical stimulation generating unit 55 applies an electrical input to the taxel lines E1 ₁ to Ek _m respectively connected to a plurality of taxel electrodes formed on the touch screen TSP, and then touches a user's touch body part. Capacitive coupling is formed between the taxel lines to give electrical stimulation. The electrical stimulation generating unit 55 inputs an electrical signal, for example, a high voltage current, to the taxel electrodes connected to the taxel lines E1 ₁ to Ek _m . In addition, the electrical stimulation generating unit 55 is electrically connected to the taxel lines E1 ₁ to Ek _m corresponding to the touch coordinates according to a control signal input to the timing controller 36 from the host system 15 according to the touch coordinates. A high voltage current is input to the taxel electrodes by the input.

TSP 타이밍 콘트롤러(36)는 Tx 구동회로(32), Rx 구동회로(34), 전기자극 생성부(55)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 동기신호(SYNC)를 발생한다.The TSP timing controller 36 generates a synchronization signal SYNC for controlling the operation timing of the Tx driving circuit 32, the Rx driving circuit 34, and the electrical stimulation generating unit 55.

이하, 전술한 전기자극 생성부를 통해 사용자에게 전기자극을 부여하는 구체적인 실시예를 개시하기로 한다.Hereinafter, a specific embodiment of giving an electrical stimulation to a user through the above-described electrical stimulation generating unit will be described.

도 5 및 도 6은 전기자극 생성부의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다. 전기자극 생성부(55)는 고전압 증폭기(100), 절연체(108) 및 전극(106)을 포함한다. 고전압 증폭기(100)의 출력은 OUT으로 표시되며, 고전압 증폭기는 절연층 또는 절연부재 중 적어도 하나를 포함하는 절연체(108)로 인하여 전기 접촉으로부터 절연된 전극(106)과 연결된다. 여기서, 전극(106)은 앞에서 설명한 각각의 탁셀 전극들을 의미한다.5 and 6 are conceptual diagrams for explaining the operation principle of the electrical stimulation generating unit. The electrical stimulation generating unit 55 includes a high voltage amplifier 100, an insulator 108, and an electrode 106. The output of the high voltage amplifier 100 is labeled OUT, and the high voltage amplifier is connected with the electrode 106 insulated from electrical contact by an insulator 108 comprising at least one of an insulating layer or an insulating member. Herein, the electrode 106 refers to each of the taxel electrodes described above.

절연체(108)에 접촉하는 사용자의 신체부위(120), 예를 들어 손가락의 피부(121)는 건조한 상태에서 상대적으로 좋은 절연체이지만, 전기자극 생성부(55)는 전극(106) 및 신체부위(120) 사이에 상대적으로 양호한 용량성 커플링(capacitive coupling)을 제공한다. 본 발명은 전극(106) 및 신체부위(120) 사이의 용량성 커플링이 전기력(Coulomb Force)을 발생시킨다. 전기력은 파치니소체(Pacinian corpuscle)(122)라 명명되는, 이포데미(ipodermis)(121) 내에 포함된 피부 외피층 아래에 존재하는 진동-감지 수용기를 자극한다.Although the body part 120 of the user who contacts the insulator 108, for example, the skin 121 of the finger, is a relatively good insulator in a dry state, the electrical stimulation generating unit 55 may include the electrode 106 and the body part ( Provide a relatively good capacitive coupling between 120). In the present invention, the capacitive coupling between the electrode 106 and the body part 120 generates a coulomb force. The electric force stimulates the vibration-sensing receptors present beneath the skin envelope contained within the ipodermis 121, called Pacinian corpuscle 122.

고전압 증폭기(100)는 입력신호(IN)에 의하여 구동되며, 입력신호는 파치니소체(122)가 감지할 수 있는 주파수 범위 내에 존재하는 전기력을 발현시키는 에너지 콘텐츠의 상당한 부분을 발현시킨다. 인간에 있어서, 상기 주파수 범위는 10Hz 내지 1000Hz 범위 내, 바람직하게는 50Hz 및 500Hz이며, 100Hz 내지 300Hz의 범위, 약 240Hz 정도가 최적의 주파수이다.The high voltage amplifier 100 is driven by an input signal IN, which generates a significant portion of the energy content that expresses the electrical force present within a frequency range that can be detected by the pachinosomal 122. In humans, the frequency range is in the range of 10 Hz to 1000 Hz, preferably 50 Hz and 500 Hz, and in the range of 100 Hz to 300 Hz, about 240 Hz is the optimum frequency.

고전압 증폭기(100) 및 절연체(108)에 대한 용량성 커플링은 파시니소체 또는 여타의 물리적 수용기가 자극되고, 전기센서 감각이 발생하도록 배치된다. 이를 위해, 고전압 증폭기(100)는 수백 또는 수천 볼트의 출력을 발생시킬 수 있어야 한다. 실제 구현시에는 신체부위(120)를 향하여 발생된 교류전류는 매우 작은 크기이며, 저주파수의 교류를 이용함으로써 더욱 감소될 수 있다.The capacitive coupling to the high voltage amplifier 100 and the insulator 108 is arranged to stimulate the fascini body or other physical receptors and to generate an electrical sensor sense. For this purpose, the high voltage amplifier 100 must be able to generate hundreds or thousands of volts of output. In actual implementation, the alternating current generated toward the body part 120 is very small and can be further reduced by using a low frequency alternating current.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서 고전압 증폭기(100)는 고전압 변압기(104)와 전류 증폭기(102)를 포함한다. 전류 증폭기(102)는 도면부호 112 및 114로 표시된 변조된 신호에 의하여 구동된다. 고전압 증폭기(100)로부터의 출력은 절연체(108)에 의하여 전기적 접촉으로부터 절연된 전극(106)으로 연결된다. 증폭기(100, 102)는 변조기(110) 내에서 저주파수 신호가 변조된 고주파수 신호(112)에 의하여 구동된다. 저주파수 신호(114)의 주파수는 피부 표면에 내재된 전도성 조직 내에 존재하는 파시니소체가 반응하는 주파수이다. 고주파수 신호(112)의 주파수는 바람직하게는 인간의 가청 주파수보다 소량의 수치만큼 높은 수준의 18 내지 25kHz의 주파수이다. 더욱 바람직하게는 약 19 내지 22 kHz 사이이다. Referring to FIG. 6, in this embodiment, the high voltage amplifier 100 includes a high voltage transformer 104 and a current amplifier 102. Current amplifier 102 is driven by a modulated signal, indicated by 112 and 114. The output from the high voltage amplifier 100 is connected by an insulator 108 to an electrode 106 insulated from electrical contact. The amplifiers 100 and 102 are driven by the high frequency signal 112 in which the low frequency signal is modulated in the modulator 110. The frequency of the low frequency signal 114 is the frequency at which the fascinibodies present in the conductive tissue inherent in the skin surface react. The frequency of the high frequency signal 112 is preferably a frequency of 18 to 25 kHz, which is a level higher than a human audible frequency by a small amount. More preferably between about 19 and 22 kHz.

제어부(116)는 고주파수 또는 저주파수 신호(112, 114)의 주파수 또는 진폭 증폭기(102)를 작동시키거나, 전력 공급을 제어한다. The controller 116 operates the frequency or amplitude amplifier 102 of the high frequency or low frequency signals 112 and 114 or controls the power supply.

도 7은 본 발명의 터치 스크린에 적용되는 전기자극 생성부(55)를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 다수의 독립적으로 통제 가능한 탁셀 전극(206A, 206B 및 206C)들로 구성된다. 도면에서는 탁셀 전극이 세 개로 표시되어 있지만, 탁셀 전극의 개수는 터치 스크린의 탁셀 라인들의 개수 만큼일 수 있다.7 is a diagram illustrating an electrical stimulation generating unit 55 applied to the touch screen of the present invention. This embodiment consists of a number of independently controllable taxel electrodes 206A, 206B and 206C. Although three taxel electrodes are shown in the drawing, the number of the taxel electrodes may be as many as the number of the taxel lines of the touch screen.

제어부(216)는 탁셀 전극들(206A, 206B 및 206C)로의 고전압 신호를 제어하는 것으로, 호스트 시스템으로부터의 명령에 응답할 수 있다. 제어부(216)는 스위치(217)를 제어하여 각 탁셀 전극들(206A, 206B, 206C)에 전기적 신호를 입력하게 되는데, 스위치(217)는 반도체 계전기(semiconductor relay)를 포함하여, 여타의 반도체 타입의 스위치도 사용될 수 있다.The controller 216 controls the high voltage signal to the taxel electrodes 206A, 206B, and 206C, and may respond to a command from the host system. The controller 216 controls the switch 217 to input an electrical signal to each of the taxel electrodes 206A, 206B, and 206C. The switch 217 includes a semiconductor relay, and other semiconductor types. Can also be used.

전술한 전기자극 생성부(55)는 사용자의 터치 신체인 손가락과, 터치 스크린 사이의 전기력을 변조시켜 이를 이용해 손가락에 촉각 신호를 생성한다. 따라서, 사용자는 표시장치에 터치를 하게 되면 전기자극의 피드백을 전달받게 된다.The electrical stimulation generating unit 55 modulates an electric force between a finger, which is a user's touch body, and the touch screen, and generates a tactile signal on the finger by using the same. Therefore, when the user touches the display device, the user receives the feedback of the electrical stimulus.

이하, 전술한 탁셀 전극이 형성된 터치 스크린의 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the structure of the touch screen on which the aforementioned taxel electrode is formed will be described.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스크린을 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 8의 I-I'에 따른 단면도이다. 8 is a plan view illustrating a touch screen according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 8.

도 8을 참조하면, Tx 라인들(311, 312, 313)은 지지 기판(300)의 상면에 x축 방향을 따라 형성된다. 예를 들어, Tx 라인들(311, 312, 313)은 X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치된다. 여기서, Tx 라인들(311, 312, 313)은 라인 형상으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다이아몬드형, 정사각형, 직사각형, 마름모, 사다리꼴, 피라미드, 역피라미드, 톱니 모양 등 반복되는 다각형의 조합들로도 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 8, the Tx lines 311, 312, and 313 are formed along the x-axis direction on the upper surface of the support substrate 300. For example, the Tx lines 311, 312, 313 are located in one column with the same X coordinate. Here, the Tx lines 311, 312, and 313 are illustrated in a line shape, but are not limited thereto, and may be a combination of repeating polygons such as diamond, square, rectangle, rhombus, trapezoid, pyramid, inverted pyramid, and sawtooth. Can be done.

Rx 라인들(321, 322, 323)은 지지 기판(300)의 하면에 y축 방향을 따라 형성되되, Tx 라인들(311, 312, 313)과 수직 교차하도록 배치된다. 예를 들어, Rx 라인들(321, 322, 323)은 Tx 라인들(311, 312, 313)과 동일한 라인 형상으로 형성되며, Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치된다. Rx 라인들(321, 322, 323)의 형상도 Tx 라인들과 마찬가지로 어느 하나의 형상에 한정되지 않는다.The Rx lines 321, 322, and 323 are formed along the y-axis direction on the bottom surface of the support substrate 300, and are disposed to vertically intersect the Tx lines 311, 312, and 313. For example, the Rx lines 321, 322, and 323 are formed in the same line shape as the Tx lines 311, 312, and 313, and the Y coordinates are positioned in the same row. The shape of the Rx lines 321, 322, and 323 is not limited to any one shape like the Tx lines.

상기 Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)은 표시패널에서 방출되는 빛이 투과할 수 있도록 투명물질로 형성된다. 즉, Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)은 인듐틴옥사이드(이하, ITO)와 같은 투명도전물질로 형성된다. 그리고, 이들의 두께는 표시패널로부터의 빛이 투과되는 투과율을 확보하면서도 비교적 낮은 면저항을 가질 수 있는 범위 내에서 설정될 수 있다. 즉, Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)의 두께는 투과율과 면저항을 고려하여 최적화되도록 설정될 수 있다. 예를 들어, Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)은 각각 100 내지 300Å 두께의 ITO 패턴으로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시예로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이들의 두께는 투과율 또는 면저항 등을 고려하여 변경될 수 있음은 물론이다.The Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323 are formed of a transparent material to transmit light emitted from the display panel. That is, the Tx lines 311, 312 and 313 and the Rx lines 321, 322 and 323 are formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO). These thicknesses may be set within a range in which light transmittance from the display panel can be transmitted while having a relatively low sheet resistance. That is, the thicknesses of the Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323 may be set to be optimized in consideration of transmittance and sheet resistance. For example, the Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323 may each be formed in an ITO pattern having a thickness of 100 to 300 kHz. However, the present invention is not limited thereto, and the thickness thereof may be changed in consideration of transmittance or sheet resistance.

전술한 바와 같이, Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)은 서로 교차하여 일정 영역을 구획한다. 이 구획된 영역은 Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)에 의해 둘러싸이는 영역으로 Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)에 컨택하지 않는 영역이다. 본 발명의 탁셀 전극들(410, 411, 412)은 Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)의 교차에 의해 구획된 영역에 각각 위치한다.As described above, the Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323 cross each other to partition a predetermined region. This partitioned area is an area surrounded by the Tx lines 311, 312 and 313 and the Rx lines 321, 322 and 323 and the Tx lines 311, 312 and 313 and the Rx lines 321 and 322. , 323) does not contact. The taxel electrodes 410, 411, and 412 of the present invention are located in regions partitioned by the intersection of the Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323, respectively.

보다 자세하게, x축 방향으로 배열된 제1 Tx 라인(311)과 제2 Tx 라인(312)과, y축 방향으로 배열된 제1 Rx 라인(321), 제2 Rx 라인(322) 및 제3 Rx 라인(323)의 교차에 의해 구획된 영역에 제1 탁셀 전극(410), 제2 탁셀 전극(411) 및 제3 탁셀 전극(412)이 위치한다. 제1 탁셀 전극(410), 제2 탁셀 전극(411) 및 제3 탁셀 전극(412)은 각각 독립된 패턴들로 형성되며, 전기자극 생성부로부터 신호를 인가받기 위해 복수의 라우팅 배선들과 각각 연결된다. 즉, 라우팅 배선들(415, 416, 417)은 탁셀 전극들(410, 411, 412)에 1 대 1로 연결된다. 예를 들어, 제1 탁셀 전극(410)은 제1 라우팅 배선(415)과 연결되고 제2 탁셀 전극(411)은 제2 라우팅 배선(416)과 연결되며 제3 탁셀 전극(412)은 제3 라우팅 배선(417)과 각각 연결된다.More specifically, the first Tx line 311 and the second Tx line 312 arranged in the x-axis direction, the first Rx line 321, the second Rx line 322 and the third arranged in the y-axis direction The first taxel electrode 410, the second taxel electrode 411, and the third taxel electrode 412 are positioned in an area partitioned by the intersection of the Rx line 323. The first taxel electrode 410, the second taxel electrode 411, and the third taxel electrode 412 are formed in independent patterns, respectively, and are connected to a plurality of routing wires to receive a signal from the electrical stimulation generator. do. That is, the routing lines 415, 416, and 417 are connected in a one-to-one manner to the taxel electrodes 410, 411, and 412. For example, the first taxel electrode 410 is connected to the first routing wire 415, the second taxel electrode 411 is connected to the second routing wire 416, and the third taxel electrode 412 is connected to the third. It is connected with the routing wiring 417, respectively.

이에 따라, 탁셀 전극들(410, 411, 412)은 전기자극 생성부로부터 연결된 라우팅 배선들(415, 416, 417)을 통해 전기적 입력이 인가된다. 즉, Tx 라인들(311, 312, 313)과 Rx 라인들(321, 322, 323)을 통해 사용자의 터치 위치를 감지하고, 감지된 터치 위치에 인접한 적어도 하나 이상의 탁셀 전극들에 전기적 입력을 인가하여 사용자에게 터치 피드백을 제공한다. 예를 들어, 도 8에서, 제2 Tx 라인(312)과 제2 Rx 라인(322)이 교차하는 영역에서 터치 위치가 감지되면, 그 영역을 중심으로 최대 4개의 탁셀 전극들이 위치하나 그 중 적어도 하나 이상에 전기적 입력을 인가한다.Accordingly, the electrical inputs are applied to the taxel electrodes 410, 411, and 412 through the routing lines 415, 416, and 417 connected from the electrical stimulation generator. That is, the touch position of the user is sensed through the Tx lines 311, 312, and 313 and the Rx lines 321, 322, and 323, and an electrical input is applied to at least one taxel electrode adjacent to the sensed touch position. To provide touch feedback to the user. For example, in FIG. 8, when a touch position is detected in an area where the second Tx line 312 and the second Rx line 322 intersect, up to four taxel electrodes may be positioned around the area, but at least one of them. Apply electrical inputs to one or more.

한편, 전술한 Tx 라인들(311, 312, 313), 탁셀 전극들(410, 411, 412) 및 라우팅 배선들(415, 416, 417)은 모두 지지 기판(300)의 상면에 형성된다. 보다 자세하게 도 9를 참조하면, 지지 기판(300)의 하면에 제1 Rx 라인(321)이 위치한다. 지지 기판(300)의 상면에 제1 Tx 라인(311)과 제2 Tx 라인(312)이 위치하고, 제1 Tx 라인(311)과 제2 Tx 라인(312) 사이에 제1 탁셀 전극(410), 제1 내지 제3 라우팅 배선(415, 416, 417)이 위치한다.Meanwhile, the above-described Tx lines 311, 312, and 313, the taxel electrodes 410, 411, and 412, and the routing lines 415, 416, and 417 are all formed on the upper surface of the support substrate 300. 9, the first Rx line 321 is positioned on the bottom surface of the support substrate 300. The first Tx line 311 and the second Tx line 312 are positioned on the upper surface of the support substrate 300, and the first taxel electrode 410 is disposed between the first Tx line 311 and the second Tx line 312. First to third routing wires 415, 416, and 417 are positioned.

상기 탁셀 전극들(410, 411, 412)과 상기 라우팅 배선들(415, 416, 417)은 상기 지지 기판(300)의 동일한 면에 위치한다. 여기서, 라우팅 배선들(415, 416, 417)이 상기 Tx 라인들(311, 312, 313)과 동일면에 위치하면, 도 8에 도시된 것처럼 상기 라우팅 배선들(415, 416, 417)은 상기 Tx 라인들(311, 312, 313)과 평행하게 연장되어 배열된다. 반면, 라우팅 배선들(415, 416, 417)이 상기 Rx 라인들(321, 322, 323)과 동일면에 위치하면, 상기 라우팅 배선들(415, 416, 417)은 상기 Rx 라인들(321, 322, 323)과 평행하게 연장되어 배열된다.The taxel electrodes 410, 411, and 412 and the routing lines 415, 416, and 417 are positioned on the same surface of the support substrate 300. Here, when the routing wires 415, 416, 417 are located on the same plane as the Tx lines 311, 312, 313, the routing wires 415, 416, 417 are connected to the Tx as shown in FIG. 8. It is arranged to extend parallel to the lines 311, 312, 313. On the other hand, when the routing wires 415, 416, 417 are located on the same plane as the Rx lines 321, 322, 323, the routing wires 415, 416, 417 are placed on the Rx lines 321, 322. , 323 is arranged to extend in parallel.

앞에서 설명한 바와 같이, Tx 라인들, Rx 라인들, 탁셀 전극들 및 라우팅 배선들은 ITO와 같은 투명도전물질로 형성된다. 따라서, 지지 기판(300)의 동일한 면에 위치한 Tx 라인들, 탁셀 전극들 및 라우팅 배선들은 하나의 마스크를 이용하여 포토리소그래피법으로 형성된다.As described above, the Tx lines, the Rx lines, the taxel electrodes and the routing lines are formed of a transparent conductive material such as ITO. Accordingly, Tx lines, taxel electrodes, and routing lines located on the same surface of the support substrate 300 are formed by photolithography using one mask.

본 발명에서는 탁셀 전극들과 라우팅 배선들이 Tx 라인들과 동일층에 형성된 것을 도시하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않으며, Rx 라인들과 동일층에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 탁셀 전극(410)과 제1 내지 제3 라우팅 배선(415, 416, 417)들은 지지 기판(300)의 하면에 제1 Rx 라인(321)과 함께 형성될 수 있다. 이때, 제1 탁셀 전극(410)과 제1 내지 제3 라우팅 배선(415, 416, 417)들은 제1 Rx 라인(321)이 배열된 방향인 Y축 방향으로 형성될 수 있다.In the present invention, the taxel electrodes and the routing lines are formed on the same layer as the Tx lines, but the present disclosure is not limited thereto and may be formed on the same layer as the Rx lines. For example, the first taxel electrode 410 and the first to third routing lines 415, 416, and 417 may be formed together with the first Rx line 321 on the bottom surface of the support substrate 300. In this case, the first taxel electrode 410 and the first to third routing lines 415, 416, and 417 may be formed in the Y-axis direction, which is a direction in which the first Rx line 321 is arranged.

상기와 같은 탁셀 전극들은 다양한 구조의 터치표시장치에 적용될 수 있다. 도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치의 다양한 구조를 나타낸 단면도이다.The taxel electrodes as described above may be applied to a touch display device having various structures. 10 to 12 are cross-sectional views illustrating various structures of a touch display device according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 터치표시장치는 커버 기판에 Tx 라인 및 Rx 라인이 형성된 구조이다. 보다 자세하게는, 커버 기판(300)의 일면에 Tx 라인들(310)이 형성되고, Tx 라인들(310)을 절연시키는 절연막(320) 상에 Rx 라인들(330)이 형성된다. 제조된 커버 기판(330)은 광학 접착제(350)를 통해 표시패널인 액정패널(360)에 접착된다. 이와 같은 터치표시장치에서 탁셀 전극(340)은 Rx 라인들(330)이 형성된 절연막(320) 상에 위치한다. 이때, 탁셀 전극(340)은 Rx 라인(330) 및 Tx 라인(310)과 컨택하거나 중첩되지 않게 형성한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 탁셀 전극이 Tx 라인들과 동일층 상에 형성될 수도 있다.The touch display device illustrated in FIG. 10 has a structure in which a Tx line and an Rx line are formed on a cover substrate. In more detail, Tx lines 310 are formed on one surface of the cover substrate 300, and Rx lines 330 are formed on the insulating layer 320 that insulates the Tx lines 310. The manufactured cover substrate 330 is attached to the liquid crystal panel 360, which is a display panel, through the optical adhesive 350. In the touch display device, the taxel electrode 340 is positioned on the insulating layer 320 on which the Rx lines 330 are formed. In this case, the taxel electrode 340 is formed so as not to contact or overlap the Rx line 330 and the Tx line 310. However, the present invention is not limited thereto, and the taxel electrode may be formed on the same layer as the Tx lines.

또한, 도 11에 도시된 터치표시장치는 하나의 필름의 각 면에 Tx 라인과 Rx 라인이 각각 형성되어 커버 기판에 부착된 구조이다. 보다 자세하게는, 필름(410)의 상면에 Tx 라인들(420)들이 형성되고 필름(410)의 하면에 Rx 라인들(430)이 형성된다. 지지 필름(410)의 상면에는 광학 접착제(450)를 통해 커버 기판(400)이 접착되고, 지지 필름(410)의 하면에는 광학 접착제(450)를 통해 액정패널(460)이 접착된다. 이와 같은 터치표시장치에서 탁셀 전극(440)은 Rx 라인들(430)이 형성된 필름(410)의 하면에 위치한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 탁셀 전극이 Tx 라인들과 동일층 상에 형성될 수도 있다.In addition, the touch display device illustrated in FIG. 11 has a structure in which a Tx line and an Rx line are formed on each surface of one film and attached to a cover substrate. In more detail, Tx lines 420 are formed on the top surface of the film 410 and Rx lines 430 are formed on the bottom surface of the film 410. The cover substrate 400 is adhered to the upper surface of the support film 410 through the optical adhesive 450, and the liquid crystal panel 460 is adhered to the lower surface of the support film 410 through the optical adhesive 450. In the touch display device, the taxel electrode 440 is positioned on the bottom surface of the film 410 on which the Rx lines 430 are formed. However, the present invention is not limited thereto, and the taxel electrode may be formed on the same layer as the Tx lines.

또한, 도 12에 도시된 터치표시장치는 Tx 라인과 Rx 라인이 각각의 기판에 개별적으로 제조된 후 커버 기판과 표시패널에 부착되는 구조이다. 보다 자세하게는, 제1 필름(510) 상에 Tx 라인들(520)이 형성되고, 제2 필름(530) 상에 Rx 라인들(540)이 형성된다. 그리고, 제1 필름(510)의 상면에 광학 접착제(560)를 이용하여 커버 기판(500)이 접착되고, 제1 필름(510)의 하면에 광학 접착제(560)를 이용하여 제2 필름(530)이 접착된다. 또한, 제2 필름(530)의 하면에 광학 접착제(560)를 이용하여 액정패널(570)이 접착된다. 이와 같은 터치표시장치에서 탁셀 전극(550)은 Rx 라인들(540)이 형성된 제2 필름(630) 상에 위치한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 탁셀 전극이 Tx 라인들과 동일층 상에 형성될 수도 있다.In addition, the touch display device illustrated in FIG. 12 has a structure in which the Tx line and the Rx line are separately manufactured on each substrate, and then attached to the cover substrate and the display panel. In more detail, Tx lines 520 are formed on the first film 510, and Rx lines 540 are formed on the second film 530. The cover substrate 500 is bonded to the upper surface of the first film 510 using the optical adhesive 560, and the second film 530 is bonded to the lower surface of the first film 510 using the optical adhesive 560. ) Is glued. In addition, the liquid crystal panel 570 is attached to the lower surface of the second film 530 by using the optical adhesive 560. In the touch display device, the taxel electrode 550 is positioned on the second film 630 on which the Rx lines 540 are formed. However, the present invention is not limited thereto, and the taxel electrode may be formed on the same layer as the Tx lines.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치표시장치는 터치 스크린에 탁셀 전극들을 함께 형성하여, 햅틱 터치 스크린의 제조 비용 및 두께를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the touch display device according to the exemplary embodiment of the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost and thickness of the haptic touch screen by forming the taxel electrodes together on the touch screen.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

300 : 지지 기판
311, 312, 313 : 제1, 제2 및 제3 Tx 라인
321, 322, 323 : 제1, 제2 및 제3 Rx 라인
410, 411, 412 : 제1, 제2 및 제3 탁셀 전극
415, 416, 417 : 제1, 제2 및 제3 라우팅 배선300: support substrate
311, 312, 313: first, second and third Tx lines
321, 322, 323: first, second and third Rx lines
410, 411, 412: first, second and third taxel electrodes
415, 416, 417: first, second and third routing wiring

Claims

A touch screen including Tx lines formed on a support substrate, Rx lines intersecting the Tx lines, and taxel electrodes respectively positioned in an area partitioned by an intersection of the Tx lines and the Rx lines;
A touch screen driving circuit configured to apply touch driving pulses to the Tx lines and to sense touch data through the Rx lines to generate touch data;
An electrical stimulation generator configured to generate and apply an electrical input to the taxel electrodes to deliver a tactile feedback to a user; And
A host system for controlling the electric stimulation generating unit to apply the electrical input to the taxel electrodes according to the touch data,
The taxel electrodes are supplied with the electrical input through routing wires connected from the electrical stimulation generator,
At least one of the Tx lines or the Rx lines and the taxel electrode are disposed in contact with the same surface of the support substrate,
The taxel electrodes and the routing lines are disposed in contact with the same surface of the support substrate,
The routing wires are haptic touch screen, characterized in that disposed in parallel with any one of the Tx lines or the Rx lines disposed in contact with the same surface as the taxel electrode.

The method of claim 1,
The haptic touch screen, characterized in that the electrical input is applied to at least one or more taxel electrodes adjacent to the touch position determined according to the touch data.

delete

The method of claim 1,
And the routing wires are connected in a one-to-one manner to the taxel electrodes.

delete

The method of claim 1,
And when the routing lines are located on the same side of the Tx lines and the supporting substrate, the routing lines extend in parallel with the Tx lines.

The method of claim 1,
And the Tx lines and the Rx lines are on the same side of the support substrate.

The method of claim 1,
The haptic touch screen, wherein the Tx lines and the Rx lines are located on different sides of the support substrate.

The method of claim 1,
And when the routing lines are located on the same side of the Rx lines and the support substrate, the routing lines extend in parallel with the Tx lines.