KR100226812B1 - position detecting LCD - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위치검출 액정표시장치에 관한 것으로서 위치검출수단을 ITO로 사용하고 AC신호 발생부와, DC신호 발생부와, 아날로그 에더부 그리고 판넬인가부를 통해 DC레벨을 갖는 AC신호를 구동신호 인가부로 동시에 인가한 후 아날로그 스위치 및 캐패시터를 이용하여 이중 AC신호는 위치검출을 위한 구동신호로서, 그리고 DC신호는 VCOM신호로 인가하는 방법을 통해 위치검출에 따른 전위분포의 왜곡이 없이 스타일러스의 정확한 위치검출이 가능하고 액정 디스플레이의 화질를 개선시키고자 한 것이다.The present invention relates to a position detection liquid crystal display device, wherein the position detection means is used as an ITO, and an AC signal having a DC level is supplied to the drive signal applying unit through an AC signal generator, a DC signal generator, an analog ether unit, and a panel applying unit. By applying it simultaneously, the dual AC signal is applied as a drive signal for position detection, and the DC signal is applied as a VCOM signal by using an analog switch and a capacitor. The exact position detection of the stylus can be detected without distortion of the potential distribution due to the position detection. This is possible and is intended to improve the image quality of the liquid crystal display.
Description
본 발명은 위치검출 액정표시장치(PSLCD : Position Sensible LCD)에 관한 것으로 특히, 블랙매트릭스와 공통전극용 ITO간의 상호간섭을 제거하고 제조공정을 간략화하는데 적당하도록 한 위치검출 액정표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 위치검출 액정표시장치는 통상의 LCD에 위치검출소자를 사용하였으나 이를 보다 개량하여 LCD의 블랙매트릭스를 위치검출소자로 사용하는 기술이 대두되었다.In general, the position detection liquid crystal display device uses a position detection element in a conventional LCD, but the technology of using the black matrix of the LCD as the position detection element has been improved.
도 1a 내지 1b은 LCD의 블랙매트릭스를 위치검출소자로 사용한 위치검출 액정표시장치를 설명하기 위한 도면이다.1A to 1B are views for explaining a position detection liquid crystal display device using the black matrix of the LCD as the position detection element.
도 1a에 도시한 바와같이 위치검출소자의 네 모서리부분에 위치검출을 위한 구동AC신호를 인가하여 스타일러스(전자펜)의 위치를 검출하였다.As shown in FIG. 1A, a driving AC signal for position detection was applied to four corners of the position detection device to detect the position of the stylus (electronic pen).
즉, 참조부호 1과 4에 5V의 구동AC신호를 인가하고 참조부호 2와 3에는 접지단자와 연결하여 세로축 방향으로 전위분포가 발생하도록 하였다.That is, 5V driving AC signals are applied to the
그리고 참조부호 1과 2에 5V의 구동AC신호를 인가하고 참조부호 3과 4에 접지단자를 연결하여 가로축 방향으로 전위분포가 발생하도록 하였다.5V driving AC signals were applied to the
이와같이 구동AC신호와 접지신호를 교대로 인가하므로서 스타일러스(Stylus) 또는 전자펜의 위치를 검출하였다.As such, the driving AC signal and the ground signal are alternately applied to detect the position of the stylus or the electronic pen.
여기서 미설명부호 5는 블랙매트릭스로 구성되어 각각 X축 및 Y축 방향으로 형성된 그리드이다.Here,
이때 상기 그리드에 전위가 선형적으로 분포하기 위해서는 신호가 흐르는 패스(Path)에 따른 저항을 보상해 주어야한다.In this case, in order for the potential to be linearly distributed in the grid, the resistance along the path through which the signal flows should be compensated.
도 1b는 상기 X축 및 Y축으로 배열되어 분포하는 그리드영역밖에 등전위 유지저항과 등전위 보상저항을 구성한 것을 도시하였다.FIG. 1B illustrates an equipotential holding resistor and an equipotential compensating resistor outside the grid area arranged and arranged on the X and Y axes.
도 1b에 도시한 바와같이 X축 및 Y축 그리드는 매 픽셀마다 형성되는 것이 아니고 복수의 픽셀을 건너뛰어 형성된다.As shown in FIG. 1B, the X-axis and Y-axis grids are not formed every pixel, but are formed by skipping a plurality of pixels.
네 모서리부분에서 구동신호를 인가하였을 경우 구동신호가 입력되는 최초의 그리드입력부(참조부호 14)의 각 지점(참조부호 14a, 14b, 14c)에서의 전위는 서로 다르게 나타난다.When the driving signal is applied at the four corners, the potentials at each point (
따라서 도 1b에 도시한 바와같이 그리드영역밖에 등전위 유지저항(15)과 등전위 보상저항(16)을 구성하였다.Therefore, as shown in FIG. 1B, the
하지만 이러한 위치검출 액정표시장치에서는 위치검출소자인 그리드로 이용되는 블랙매트릭스층위에 오버코트(Overcoat)(도면에 도시되지 않음)층이 형성되고 그 위에 공통전극(VCOM)용 ITO가 형성된다.However, in the position detection liquid crystal display, an overcoat (not shown) layer is formed on the black matrix layer used as the grid as the position detection element, and the ITO for the common electrode VCOM is formed thereon.
따라서 도전성의 블랙매트릭스와 ITO사이에 유전물질인 오버코트층이 존재하므로 캐패시터를 형성하게 된다.Therefore, since the overcoat layer, which is a dielectric material, exists between the conductive black matrix and the ITO, a capacitor is formed.
도 2는 이러한 캐패시터가 형성되는 것을 나타낸 위치검출 액정표시장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a position detection liquid crystal display device showing that such a capacitor is formed.
도 2에 도시한 바와같이 상판 글래스(21)에 블랙매트릭스(22)가 형성되고 블랙매트릭스(22)와 전기적으로 연결되어 등전위 보상저항(23)이 형성되고 상기 등전위 보상저항(23)과 전기적으로 연결되는 등전위 유지저항(24)이 형성된다.As shown in FIG. 2, a
그리고 상기 각각의 블랙매트릭스(22)사이에는 R, G, B칼라필터층(25)이 형성된다.R, G, and B
또한 상기 칼라필터층(25) 및 등전위 유지저항(24)전면에 오버코트층(26)이 형성되고 상기 오버코트층(26)상에 ITO(27)가 형성된다.In addition, an
따라서 전술한 바와같이 도전성의 등전위 유지저항(24), 등전위 보상저항(23) 그리고 블랙매트릭스(22)와 상기 ITO(27)간에 캐패시터 커플링(Capacitor Coupling)현상이 발생된다.Accordingly, as described above, a capacitor coupling phenomenon occurs between the conductive equipotential sustaining
이러한 캐패시터 커플링현상은 스타일러스(또는 전자펜)에 의해 검출되는 위치신호의 크기를 매우 작게하고 이로인해 노이즈가 매우 증가하여 정확한 위치검출이 불가능하게 한다.This capacitor coupling phenomenon makes the position signal detected by the stylus (or electronic pen) very small, and thus the noise increases so much that accurate position detection is impossible.
도 3은 스타일러스에 ITO와 블랙매트릭스가 영향을 미치는 정도를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating the degree of influence of the ITO and the black matrix on the stylus.
참조부호 31은 블랙매트릭스(22)에 의한 커플링을 나타낸 것이고 참조부호 33는 ITO(27)에 의한 커플링을 나타낸 것이다.
여기서 상기 커플링정도는 캐패시턴스가 클수록 커지는데 상기 ITO(27)로부터 스타일러스까지의 캐패시턴스와 블랙매트릭스(22)로부터 스타일러스까지의 캐패시턴스를 비교하면 이중 어느것이 더 큰 영향을 미치는지 알 수 있다.Here, the coupling degree increases as the capacitance increases, and comparing the capacitance from the ITO 27 to the stylus and the capacitance from the
즉, 도 3에 도시한 바와같이 상판글래스(21)의 두께를 dO, 오버코트층(26)의 두께를 dOC, 칼라필터층(25)의 두께를 dCF,라 할 때, 상기 두께와 면적(Lbm, Lpixel)을 이용하여 캐패시턴스의 크기를 비교하면 ITO(27)와 스타일러스와의 캐패시턴스가 블랙매트릭스(22)와 스타일러스와의 캐패시턴스보다 큼을 알 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, when the thickness of the
더우기 도 3는 단위픽셀에서의 영향만을 고려한 것이지만 실제 그리드로 이용되는 블랙매트릭스와 블랙매트릭스들간을 고려한다면 그 영향은 더욱 커지게 된다.Furthermore, although only the influence in unit pixels is considered in FIG. 3, the influence becomes even greater when considering the black matrix and the black matrix used as the actual grid.
도 4는 블랙매트릭스들간에 미치는 영향을 보여주기 위한 도면이다.4 is a diagram for showing the influence between black matrices.
도 4의 참조부호 41은 Y축 그리드이고 참조부호 42는 X축 그리드이다.
그리고 참조부호 41a는 Y축 그리드로 사용되는 블랙매트릭스이며 참조부호 42a는 X축 그리드로 사용되는 블랙매트릭스이다.Reference numeral 41a denotes a black matrix used as the Y-axis grid and
이와같은 블랙매트릭스 구조에서 상기 참조부호 41a의 블랙매트릭스에 의해 형성되는 Y축 그리드는 가로방향으로 복수의 픽셀마다 형성되고 상기 참조부호 42a의 블랙매트릭스에 의해 형성되는 X축 그리드는 세로방향으로 복수의 픽셀마다 형성된다.In the black matrix structure, the Y-axis grid formed by the black matrix of reference numeral 41a is formed for each of a plurality of pixels in the horizontal direction, and the X-axis grid formed by the black matrix of the
따라서 그 사이의 블랙매트릭스는 ITO(도면에 나타나지는 않았지만 상기 블랙매트릭스상의 전면에 걸쳐 형성되어 있음)에 유기되는 신호를 갖게된다.Thus, the black matrix in between has a signal that is induced in the ITO (not shown in the figure but formed across the entire surface of the black matrix).
결과적으로 단위픽셀만을 고려하였을 경우에 비해 ITO와 스타일러스와의 캐패시턴스가 훨씬 커지게 된다.As a result, the capacitance between the ITO and the stylus becomes much larger than when only the unit pixel is considered.
이와같은 종래 위치검출 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.The conventional position detection liquid crystal display device has the following problems.
블랙매트릭스와 공통전극용 ITO간에 나타나는 캐패시턴스로 인하여 노이즈가 발생되고 이러한 노이즈는 스타일러스가 정확한 위치검출을 할 수 없는 요인으로 작용한다.Noise is generated due to the capacitance appearing between the black matrix and the ITO for the common electrode, and this noise causes the stylus to not accurately detect the position.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공통전극 자체를 위치감지 그리드로 사용하여 블랙매트릭스와 ITO간의 상호간섭을 배제하므로서 정확한 위치검출이 가능하고 공정을 간략화시키는데 적당한 위치검출 액정표시장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a position detection liquid crystal display device which is capable of accurate position detection and simplifies the process by eliminating mutual interference between the black matrix and the ITO by using the common electrode itself as a position sensing grid. It is.
도 1a은 종래 위치검출 액정표시장치에 따른 X, Y축 그리드를 나타낸 도면1A is a diagram illustrating an X and Y axis grid according to a conventional position detection liquid crystal display device.
도 1b는 종래 위치검출 액정표시장치에 따른 상판의 평면도1B is a plan view of a top plate according to a conventional position detection liquid crystal display device;
도 2는 종래 위치검출 액정표시장치에 따른 상판의 단면도2 is a cross-sectional view of a top plate according to a conventional position detection liquid crystal display device;
도 3은 종래기술에 따른 스타일러스에 ITO와 블랙매트릭스가 영향을 미치는 정도를 나타낸 도면3 is a view showing the degree of influence of the ITO and the black matrix on the stylus according to the prior art
도 4는 종래기술에 따른 블랙매트릭스의 배열을 보여주는 도면4 shows an arrangement of a black matrix according to the prior art.
도 5는 본 발명의 위치검출 액정표시장치를 설명하기 위한 개념도5 is a conceptual diagram illustrating a position detection liquid crystal display device according to the present invention.
도 6은 도 5의 개념을 이용하여 전압을 인가할 경우 전압의 크기를 보여주는 도면6 is a diagram illustrating the magnitude of voltage when a voltage is applied using the concept of FIG. 5;
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상판의 평면도7 is a plan view of a top plate according to a first embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상판의 평면도8 is a plan view of a top plate according to a second embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 구동신호 인가부의 상세구성도9 is a detailed configuration diagram of a driving signal applying unit according to the present invention;
도 10은 도 9에 따른 세부적인 회로구성도10 is a detailed circuit diagram according to FIG.
도 11a는 본 발명에 다른 판넬인가부의 상세구성도Figure 11a is a detailed configuration diagram of the panel applying unit according to the present invention
도 11b는 본 발명에 따른 스위치제어신호의 타이밍도11B is a timing diagram of a switch control signal according to the present invention.
도 12a는 본 발명에 따른 판넬인가부의 다른 실시예를 나타낸 도면12A is a view showing another embodiment of the panel applying unit according to the present invention
도 12b는 도 12a에 따른 스위치제어신호의 타이밍도12B is a timing diagram of the switch control signal according to FIG. 12A.
도 13은 본 발명의 다른실시예에 따른 구동신호 인가부를 설명하기 위한 개념도13 is a conceptual diagram illustrating a driving signal applying unit according to another embodiment of the present invention.
도 14는 도 13에 따른 판넬인가부의 다른 실시예를 나타낸 도면14 is a view showing another embodiment of the panel applying unit according to FIG.
도 15a는 도 14에 따른 스위치제어신호의 타이밍도15A is a timing diagram of a switch control signal according to FIG. 14.
도 15b 내지 15c는 도 14에 따른 구동신호 및 VCOM신호의 파형도15B to 15C are waveform diagrams of a driving signal and a VCOM signal according to FIG. 14.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
72a,72b,72c,72d : 구동신호 인가부 75 : ITO72a, 72b, 72c, 72d: driving signal applying unit 75: ITO
91 :AC신호 발생부 92 : 아날로그 에더부91: AC signal generator 92: Analog Ether section
93 : DC발생부 94 : 판넬인가부93: DC generating part 94: Panel applying part
110a : 아날로그 스위치부 110b : 증폭부110a:
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치검출 액정표시장치는 공통전극 및 위치검출소자로 사용되는 ITO와 상기 ITO주변부에 형성된 등전위 보상저항 및 등전위 유지저항을 갖는 액정표시장치와, 상기 ITO에 DC레벨을 포함한 AC신호를 인가하는 구동신호 인가부와, 상기 ITO의 위치에 따른 AC신호를 감지하여 자신의 위치를 검출하기 위한 스타일러스를 포함하여 구성된다.The position detection liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object is a liquid crystal display device having an ITO used as a common electrode and a position detection element, and an equipotential compensation resistance and an equipotential holding resistance formed in the periphery of the ITO, and the DC to the ITO; And a driving signal applying unit for applying an AC signal including a level, and a stylus for detecting an AC signal according to the position of the ITO and detecting its position.
먼저, 일본국 특개평 7-36017호에 의하면 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서 공통전극을 위치감지수단으로 이용한 기술이 제안되었다.First, Japanese Patent Laid-Open No. 7-36017 proposes a technique using a common electrode as a position sensing means in an active matrix liquid crystal display device.
상기 일본국 특개평 7-36017호의 기술은 공통전극용 ITO를 배치함에 있어 절연막을 개재하여 서로 직교하도록 구성한 것이다.The technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-36017 is configured to be orthogonal to each other via an insulating film in disposing the ITO for the common electrode.
그러나 상기의 기술에서 서로 직교하도록 형성된 ITO들간에 절연물을 개재하는데 이러한 절연물을 개재함에 따라 공정이 복잡해진다. 그리고 절연물을 개재함에 따라 액정판넬의 폭이 그 만큼 증가하게 되는 결과을 초래한다.However, in the above technique, an insulation is interposed between ITOs formed to be orthogonal to each other, and the process is complicated by interposing an insulation. As the insulating material is interposed, the width of the liquid crystal panel increases by that much.
본 발명은 이러한 문제점까지 개선한 것으로서 위치검출을 위해 블랙매트릭스 대신에 ITO를 사용함에 있어서, 절연물을 사용하지 않기 때문에 제조공정이 간략화되고 액정판넬의 폭을 최소화 시키기 위한 것이다.The present invention is improved to this problem, in the use of ITO instead of the black matrix for the position detection, because the insulator is not used to simplify the manufacturing process and to minimize the width of the liquid crystal panel.
그리고 전술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것이다.And to solve the above-mentioned problems of the prior art.
이하, 본 발명의 위치검출 액정표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the position detection liquid crystal display of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 위치검출 액정표시장치를 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram for explaining a position detection liquid crystal display device according to the present invention.
도 5에 도시한 바와같이 위치검출소자로 구동신호를 입력하는 입력단에 복수개의 저항들을 각각 직렬로 연결하고 맨 끝단에는 캐패시터를 직렬로 연결한다.As shown in FIG. 5, a plurality of resistors are connected in series to an input terminal for inputting a driving signal to the position detection device, and a capacitor is connected in series at the far end.
그리고 DC레벨을 갖는 AC 사인파를 입력단에 인가하면 각각의 저항들 사이에서 검출된 전압의 크기가 다르게 나타난다.When an AC sine wave having a DC level is applied to the input terminal, the magnitude of the detected voltage is different between the resistors.
도 6은 도 5과 같이 구성한 후 사인파를 인가하였을 때 저항들 사이에서 다르게 나타나는 전압의 크기를 보여주는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the magnitudes of voltages that are different between resistors when a sine wave is applied after the configuration as shown in FIG. 5.
도 5에 도시한 바와같이 입력단을 통해 인가되는 DC레벨을 갖는 AC 사인파가 저항소자를 통과하면 저항의 크기에 해당하는 전압강하가 발생한다.As shown in FIG. 5, when an AC sine wave having a DC level applied through an input terminal passes through the resistance element, a voltage drop corresponding to the magnitude of the resistance occurs.
전압강하된 AC 사인파는 다시 저항소자를 통과하게 되고 이러한 과정을 반복하게 되면 상기 캐패시터 전단의 저항소자로 인가되는 신호는 최초에 인가된 DC레벨을 갖는 AC 사인파에서 상기 AC 성분의 앰프리튜드(Amplitude)만 감소할 뿐 DC레벨은 변화가 없다.When the voltage drop AC sine wave passes through the resistance element again and repeats this process, the signal applied to the resistance element in front of the capacitor is the amplitude of the AC component in the AC sine wave having the first applied DC level. ) Only decreases, and the DC level remains unchanged.
따라서 도 5에 도시된 캐패시터의 입력단에는 DC성분의 신호만 존재하게 된다.Therefore, only the signal of the DC component is present at the input of the capacitor shown in FIG.
이와같은 원리를 이용하면 LCD의 ITO, 즉 공통전극에 인가하는 VCOM신호로서 상기와 같은 DC레벨을 갖는 AC 사인파를 인가하면 도트 인버젼(Dot Inversion)방식인 경우, DC성분은 VCOM전압으로, AC성분은 기존의 블랙매트릭스에 인가했던 위치검출을 위한 구동신호로 이용할 수 있다.Using this principle, when the AC sine wave having the above DC level is applied as the VCOM signal applied to the ITO of the LCD, that is, the common electrode, and the dot inversion method is applied, the DC component is the VCOM voltage. The component can be used as a driving signal for position detection applied to the existing black matrix.
이때 VCOM의 신호가 AC로 진동하여 액정의 캐패시턴스에 영향을 줄 수도 있지만 액정의 반응주파수보다 AC의 진동주파수를 매우 크게하므로서 해결할 수 있다.At this time, the signal of VCOM may vibrate with AC and affect the capacitance of the liquid crystal, but it can be solved by making the vibration frequency of AC very large than the response frequency of the liquid crystal.
즉, VCOM은 액정의 캐패시터의 일측, 다시말해서 AC성분의 평균값(이는 DC성분의 신호임)의 영향을 받게된다.That is, VCOM is influenced by one side of the capacitor of the liquid crystal, that is, the average value of the AC component (which is a signal of the DC component).
여기서 상기 DC레벨을 갖는 AC 사인파는 기존의 VCOM신호에 위치검출을 위한 DC성분의 신호를 합산하므로서 만들 수 있다.In this case, the AC sine wave having the DC level may be generated by adding a signal of a DC component for position detection to an existing VCOM signal.
도 7은 본 발명의 위치검출 액정표시장치의 제 1 실시예에 따른 상판의 평면도와 구동신호 인가부를 도시한 것이다.7 is a plan view of a top plate and a driving signal applying unit according to the first embodiment of the position detection liquid crystal display device of the present invention.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면 위치검출수단을 ITO로 사용하는 위치검출 액정표시장치에 있어서, 캐패시터 및 스위칭소자로 이루어진 구동신호 인가부(72a,72b,72c,72d)와, 상기 구동신호 인가부(72a,72b,72c,72d)에서 출력하는 구동신호가 위치검출수단에 고른 전위를 인가하기 위한 등전위 유지저항(73)과, 상기 등전위 유지저항(73)에 연결되어 상기 구동신호가 위치검출수단의 각 그리드로 인가됨에 있어서 등전위를 이루도록 저항값을 보상하는 등전위 보상저항(74)으로 구성된다.According to the first embodiment of the present invention, in the position detecting liquid crystal display device using the position detecting means as the ITO, the driving signal applying unit (72a, 72b, 72c, 72d) consisting of a capacitor and a switching element and the driving signal application A drive signal output from the
여기서, 상기 구동신호 인가부(72)는 상판글래스의 네 모서리부분에 각각 형성되고 도 7에 도시된 바와같이 상기 등전위 유지저항(73)의 전단에 형성된 스위칭소자들과 캐패시터로 구성된다.Here, the driving signal applying unit 72 is formed at four corners of the upper plate glass, respectively, and is composed of switching elements and capacitors formed at the front end of the
그리고 상기 구동신호 인가부(72a,72b,72c,72d)의 스위칭소자는 인가되는 구동신호와 접지신호중 스위치제어신호에 따라 선택적으로 상기 상판으로 출력한다.The switching elements of the driving
그리고 상기 ITO(75)는 하나의 평판으로 이루어진다.The
이와같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 위치검출 액정표시장치의 동작설명은 다음과 같다.Operation of the position detection liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 5 및 도 7에 도시한 바와같이 상판의 네 모서리 부분에 위치한 구동신호 인가부중 제 1, 제 2 구동신호 인가부(72a,72b)의 제 1 스위치(75a)와 제 3 스위치(75c)가 턴-온되고 제 3, 제 4 구동신호 인가부(72c,72d)의 제 6, 제 8 스위치(75f,75h)가 턴-온되었을 경우, 상기 제 1, 제 3 스위치(75a,75c)를 통해 도 5에 도시된 신호(즉, DC레벨을 갖는 AC사인파)가 인가된다.As shown in FIGS. 5 and 7, the
즉, DC오프셋을 갖는 AC신호가 인가되면 DC오프셋은 그대로 존재하면서 Y축 방향으로 AC신호의 피크-투-피크(Peak-to-peak)전압만이 작아지는 전압분포를 이룬다.That is, when an AC signal having a DC offset is applied, the DC offset remains as it is and forms a voltage distribution in which only the peak-to-peak voltage of the AC signal decreases in the Y-axis direction.
이와같은 구동신호의 인가는 기존의 위치검출 액정표시장치에서 처럼 네 번의 구동신호를 인가하는 과정을 통해 이루어진다.The driving signal is applied through the process of applying four driving signals as in the conventional position detection liquid crystal display.
그리고 입력되는 구동신호(DC레벨을 갖는 AC사인파)에서 AC신호는 구동신호로서 상판에 인가되고 상기 각 구동신호 인가부의 캐패시터를 통해 빠져나가지 못하는 DC신호는 VCOM신호로서 사용된다.In the input drive signal (AC sine wave having a DC level), an AC signal is applied to the upper plate as a drive signal, and a DC signal that cannot escape through the capacitors of the drive signal applying units is used as a VCOM signal.
도 8는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 위치검출 액정표시장치의 상판의 평면도 및 구동신호인가부를 보여주는 도면이다.8 is a plan view and a driving signal applying unit of the upper plate of the position detection liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면 위치검출수단으로 사용하는 ITO를 하나의 평판이 아닌 메쉬(Mesh)모양으로 패터닝한 것이다.According to the second embodiment of the present invention, the ITO used as the position detecting means is patterned in the shape of a mesh rather than one flat plate.
도 8에 도시한 바와같이 본 발명의 제 2 실시예는 상판글래스의 네 모서리부분에 위치하고 캐패시터 및 스위칭소자로 이루어진 구동신호 인가부(82) 그리고 등전위 유지저항(83), 등전위 보상저항(84)과, 상기 등전위 보상저항(84)과 전기적으로 연결되어 X축 및 Y축 방향으로 패터닝된 X축 그리드(85a) 및 Y축 그리드(85b)로 구성된다.As shown in FIG. 8, the second embodiment of the present invention is located at four corners of the upper plate glass, and includes a driving
여기서 상기 그리드(85a,85b)들은 ITO로 구성되며 참조부호 25는 데이타라인의 폭을 나타내고 참조부호 26은 게이트라인의 폭을 나타낸다.Here, the
그리고 상기 X축 및 Y축 그리드(85a,85b)들의 폭은 복수개의 픽셀의 폭을 합한것과 같다.The widths of the X and
이와같이 각각의 그리드(85a,85b)들의 폭이 몇개의 픽셀(Pixel)의 폭을 합한것과 같도록 패터닝하는 것은 상기 패터닝한 ITO의 폭이 작으면 작을수록 저항이 커지게 되므로 VCOM의 전위가 위치에 따라 많이 달라질 수 있고 이는 LCD의 화질에 심각한 영향을 주기 때문이다.As such, the patterning of the
본 발명의 제 2 실시예와 같이 위치검출수단으로 사용하는 ITO를 메쉬모양으로 패터닝하여 형성하면 하나의 평판으로 이루어질 경우에 비해 높은 저항값을 갖게 되므로 전위분포가 뚜렷하게 이루어진다.As in the second embodiment of the present invention, when the ITO used as the position detecting means is formed by patterning a mesh, it has a higher resistance value than the case of one flat plate, so that the potential distribution is distinct.
한편 도 9는 본 발명의 위치검출 액정표시장치에 따른 구동신호 인가부의 세부적인 구성블록도이다.9 is a detailed block diagram of a driving signal applying unit according to the position detection liquid crystal display device of the present invention.
도 9에 도시한 바와같이 AC신호 발생부(91)와, 아날로그 에더부(92)와, DC발생부(93) 그리고 판넬인가부(94)로 구성된다.As shown in FIG. 9, it comprises an
여기서, 상기 AC신호 발생부(91)는 스타일러스와의 커플링을 위한 위치검출 구동신호인 사인파를 발생하여 출력하고 상기 아날로그 에더부(92)는 위치검출수단으로 사용되는 LCD의 공통전극용 ITO에 DC오프셋(offset)을 갖는 AC 신호를 인가한다.Here, the
또한 상기 DC발생부(93)는 공통전극용 ITO에 인가되는 DC를 발생한다. 그리고 판넬인가부(94)는 상기 아날로그 에더부(92)의 출력을 받아 상기 상판의 ITO에 선택적으로 출력한다.In addition, the
여기서 도 9의 구성블록을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration block of FIG. 9 will be described in detail.
도 10은 도 9의 DC발생부와 아날로그 에더부의 회로적 구성도이다.FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a DC generator and an analog adder of FIG. 9.
도 10에 도시한 바와같이 복수개의 저항소자(R1, R2, R3)들을 직렬로 연결한 전압분배기를 사용하여 VCOM을 위한 DC신호를 만들어 출력하는 DC발생부(93), 스타일서스의 위치를 검출하기 위한 구동AC신호를 출력하는 AC신호 발생부(91)의 출력신호와, 상기 DC발생부(93)의 출력신호가 비반전 입력단자로 입력되는 OP앰프(100)로 구성되는 아날로그 에더부(92)로 이루어진다.As shown in FIG. 10, a
여기서 상기 AC신호 발생부(91)의 출력단 및 DC발생부(93)의 출력단과 상기 OP앰프(100)의 비반전 입력단자 사이에는 각각 저항소자(R6)(R5)가 구성된다.Herein, resistance elements R6 and R5 are formed between the output terminal of the
그리고 상기 DC발생부(93)의 출력단과 상기 저항소자(R5)사이에는 캐패시터(C1)가 구성된다.A capacitor C1 is formed between the output terminal of the
이와같이 구성된 아날로그 에더부(92)는 전술한 바와같이 위치검출수단의 역할을 수행하고 동시에 LCD의 공통전극의 역할을 수행하는 ITO에 DC레벨을 갖는 AC사인파를 출력한다.As described above, the
상기 아날로그 에더부(92)에서 출력하는 DC레벨을 갖는 AC사인파 신호는 판넬 인가부(94)로 입력되는데 아래에서 상기 판넬인가부(94)를 상세히 설명하기로 한다.The AC sine wave signal having the DC level output from the
도 11a는 본 발명에 따른 판넬인가부의 상세구성도이다.11A is a detailed configuration diagram of the panel applying unit according to the present invention.
본 발명에 따른 판넬인가부는 도 11a에 도시한 바와같이 크게 아날로그 스위치부(110a)와 증폭부(110b)로 구성된다.The panel applying unit according to the present invention is largely composed of an
여기서, 상기 아날로그 스위치부(110a)는 상기 아날로그 에더부(92)의 출력신호와 접지신호를 입력받아 스위치제어신호(SC1∼SC4)에 의해 상기 아날로그 에더부(92)의 출력신호 및 접지신호를 선택적으로 출력한다.Here, the
그리고 상기 증폭부(110b)는 비반전 볼티지 팔로워(Voltage follower)로 구성된다.The
이와같은 판넬인가부의 동작설명은 다음과 같다.The operation description of the panel applying unit is as follows.
도 11b는 상기 아날로그 스위치를 제어하는 스위치제어신호의 타이밍도를 나타낸 것이다.11B is a timing diagram of a switch control signal for controlling the analog switch.
일반적으로 위치검출 액정표시장치에서 구동신호는 상판의 네 모서리부분에서 인가된다.In general, in the position detection liquid crystal display, a driving signal is applied at four corners of the top plate.
상기와 같이 네 모서리부분에서 인가되는 구동신호를 어느쪽에 구동신호를 인가할 것이며 또 접지신호를 인가할 것인지는 상기 판넬인가부의 출력신호에 의해 결정된다.As described above, which of the driving signals is applied to the four corners and which of the driving signals is to be applied is also determined by the output signal of the panel applying unit.
도 11a에 도시한 바와같이 8개의 아날로그 스위치들과, 상기 스위치들중 4개의 아날로그 스위치에는 상기 아날로그 에더부(92)의 출력신호가 각각 인가되고 나머지 4개의 아날로그 스위치들에는 접지신호가 인가된다.As shown in FIG. 11A, the output signal of the
이때 상기 아날로그 스위치들의 온/오프상태를 제어하는 스위치제어신호에 따라 선택된 아날로그 에더부(92)의 출력신호와 접지신호는 상기 증폭부()의 비반전 입력단자로 인가된다.At this time, the output signal and the ground signal of the
도 11b에 도시한 바와같이 초기에 스위치제어신호(SC1∼SC4)중 SC1과 SC2가 하이(high)상태를 유지하고 있다가 상기 SC1이 로우(low)상태가 되는순간 상기 SC3가 하이상태가된다.As shown in FIG. 11B, initially, SC1 and SC2 remain high among the switch control signals SC1 to SC4, and the SC3 becomes high as soon as the SC1 becomes low. .
이때 상기 8개의 아날로그 스위치들중 제 1, 제 8 스위치(111a,111h)가 턴-온되어 이들 스위치를 통해 아날로그 에더부(92)의 출력신호와 접지신호가 상기 증폭부(110b)의 제 1 증폭기(112a)에 입력된다.At this time, the first and
또한 스위치제어신호 SC2에 의해 아날로그 스위치부(110a)의 제 2, 제 7 스위치(111b,111g)가 턴온되고 이들 스위치를 통해 전달된 아날로그 에더부(92)의 출력신호와 접지신호는 상기 증폭부(110b)의 제 4 증폭기(112d)에 입력된다.In addition, the second and
여기서 상기 스위치제어신호 SC3, 와 SC4가 순차적으로 하이상태가 될 경우에도 상기와 마찬가지의 동작과정을 거쳐 위치검출수단으로 인가된다.In this case, the switch control signals SC3 and SC4 are sequentially applied to the position detecting means through the same operation as described above.
이와같이 구동신호가 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 증폭기(112a,112b,112c,112d)를 통해 상판글래스에 선택적으로 인가되면 위치검출과 VCOM의 역할을 하게된다.As such, when the driving signal is selectively applied to the top glass through the first, second, third, and
한편 도 12a는 본 발명의 판넬인가부의 다른 실시예에 따른 회로적 구성도이다.12A is a circuit diagram according to another embodiment of the panel applying unit of the present invention.
스위치제어신호(SC11, SC14) 및 반전된 스위치제어신호에 의해 아날로그 에더부(92)의 출력신호를 선택적으로 출력하는 2군의 아날로그 스위치(120a,120b )들로 구성된다.It consists of two groups of
여기서 상기 스위치제어신호를 반전시키기 위해서 인버터를 사용하였다.An inverter was used to invert the switch control signal.
이와같이 구성된 본 발명의 판넬인가부의 다른 실시예에 따른 동작설명은 전술한 판넬인가부의 동작과 유사하다.The operation description according to another embodiment of the panel applying unit of the present invention configured as described above is similar to the operation of the panel applying unit described above.
즉, 스위치제어신호가 하이상태가 되면 상기 2군의 아날로그 스위치(120a,120b)들중 1군의 아날로그 스위치(120a)들이 턴-온되고 나머지 1군의 아날로그 스위치(120b)들은 상기 인버터를 통과한 스위치제어신호가 로우상태가 되므로 턴-온되지 않는다.That is, when the switch control signal becomes high, one group of
이와 반대로 상기 스위치제어신호가 로우상태가 되면 상기 1군의 아날로그 스위치(120a)들은 턴-오프가 되고 다른 1군의 아날로그 스위치(120b)들은 턴-온상태가 된다.On the contrary, when the switch control signal is turned low, the
이와같이 선택적으로 턴-온된 아날로그 스위치들을 통과한 신호는 상판의 네 모서부분에 선택적으로 인가되어 위치검출을 위한 구동신호 및 VCOM신호의 역할을 한다.The signals passing through the selectively turned-on analog switches are selectively applied to the four corner portions of the top plate to serve as driving signals and VCOM signals for position detection.
도 12b는 상기 스위치제어신호의 타이밍도를 나타낸 것으로서 스위치제어신호 SC11 과 SC12가 하이(high)신호이면 이에 해당하는 1군의 아날로그 스위치(121a,121b)들은 턴-온상태가 되고 동시에 인버터를 통과한 SC11 과 SC12는 로우신호가 되므로 이에 해당하는 2군의 아날로그 스위치(121g,121h)들을 턴-오프 시킨다.12B is a timing diagram of the switch control signal. When the switch control signals SC11 and SC12 are high signals, the corresponding group of
이어, 상기 스위치제어신호 SC11 가 로우신호로 바뀌는 순간 또다른 스위치제어신호 SC13가 하이신호로 바뀌게 되고 이에 해당하는 1군의 아날로그 스위치(121c)가 턴-온된다.Subsequently, as soon as the switch control signal SC11 is changed to a low signal, another switch control signal SC13 is changed to a high signal, and the
이때 상기 SC11 이 로우신호가 되었기 때문에 이에 해당하는 1군의 아날로그 스위치(121a)는 턴-오프가 되고 동시에 2군의 아날로그 스위치(121h)는 턴-온상태가 된다.At this time, since the SC11 becomes the low signal, the
이와같이 순차적으로 아날로그 스위치가 턴-온/턴-오프를 반복하는 과정을 통해 상판글래스의 네 모서리부분에서 선택적으로 구동신호 및 VCOM신호가 인가된다.As described above, the driving signal and the VCOM signal are selectively applied at four corners of the top glass through a process in which the analog switch is sequentially turned on / off.
이어, 도 13는 본 발명에 따른 구동신호 인가부의 다른 실시예를 나타낸 것이다.13 illustrates another embodiment of the driving signal applying unit according to the present invention.
도 13에 도시한 바와같이 다른 실시예에 따른 구동신호 인가부는 스위칭소자와 캐패시터 대신에 저항소자로 구성한다.As shown in FIG. 13, the driving signal applying unit according to another embodiment includes a resistor instead of a switching device and a capacitor.
이에따라 X축 방향으로 구동신호를 인가하는 경우에는 상기 제 1, 제 3 구동신호 인가부(130a,130c)는 DC오프셋을 갖는 AC신호를 인가하고 나머지 제 2, 제 4 구동신호 인가부(130b,130d)는 DC신호만을 인가한다.Accordingly, when the driving signal is applied in the X-axis direction, the first and third driving
이와같이 구동신호를 인가하게되면 X축 방향으로 전압강하가 발생한다.When the driving signal is applied in this way, a voltage drop occurs in the X-axis direction.
이때 DC신호는 변함이 없지만 DC오프셋을 갖는 AC신호의 피크-투-피크(Peak-to-peak)전압만이 감소하게 된다.At this time, the DC signal remains unchanged, but only the peak-to-peak voltage of the AC signal having the DC offset is reduced.
이와같이 상판글래스로 입력되는 신호를 만들기위한 회로적 구성도를 도 14에 도시하였다.The circuit diagram for making a signal input to the top glass in this way is shown in FIG.
도 14에 도 13에 따른 구동신호 인가부의 다른실시예에 따른 회로적구성도로서 이는 도 10에 도시된 회로도와 유사하다.14 is a circuit diagram according to another embodiment of the driving signal applying unit shown in FIG. 13, which is similar to the circuit diagram shown in FIG. 10.
다만, AC신호 발생부(91)의 출력단과 비반전 입력단 사이에 구성된 저항소자(R6)사이에 스위칭소자(140)를 추가로 구성하였다.However, the switching
그리고 상기 스위칭소자(140)를 제어하는 스위치제어신호를 통해 AC신호를 선택적으로 판넬인가부(94)로 인가한다.The AC signal is selectively applied to the
즉, 스위치제어신호(SCa, SCb, SCc, SCd)중 2개의 스위치제어신호를 하이신호로 하고 나머지 2개의 스위치제어신호를 로우신호로 하였을 경우에 있어서, 예를들면 2개의 스위치제어신호SCa, SCb,를 하이신호이고 나머지 2개의 스위치제어신호SCc, SCd)을 로우신호이면 도 13에 도시된 바와같이 제 1, 제 3 구동신호 인가부(130a,130c)에서 상판글래스로 출력되는 신호는 DC오프셋을 갖는 AC신호가 된다.That is, in the case where two switch control signals among the switch control signals SCa, SCb, SCc, and SCd are made high signals and the remaining two switch control signals are made low signals, for example, two switch control signals SCa, If SCb, is a high signal and the remaining two switch control signals SCc, SCd are low signals, the signal output from the first and third drive
그리고 제 2, 제 4 구동신호 인가부(130b,130d)에서 상판글래스로 출력되는 신호는 DC신호가 된다.The signal output from the second and fourth driving
도 15a는 상기와 같은 스위치제어신호의 타이밍도를 나타낸 것이고 도 15b 내지 15c는 스위치제어신호의 타이밍에 따른 신호파형이다.15A is a timing diagram of the switch control signal as described above, and FIGS. 15B to 15C are signal waveforms according to timing of the switch control signal.
도 15a에 도시한 바와같이 스위치제어신호 SCa와 SCb가 하이신호이면 다른 스위치제어신호 SCc,와 SCd는 로우신호가 된다.As shown in Fig. 15A, when the switch control signals SCa and SCb are high signals, the other switch control signals SCc and SCd become low signals.
이때 상기 도면에 도시된 바와같이 첫번째 구간동안에는 도 15b와 같은 파형이 도 13에 도시된 제 1, 제 3 구동신호 인가부(130a,130c)를 통해 인가되고 제 2, 제4 구동신호 인가부(130b,130d)를 통해 인가되는 파형은 도 16c와 같은 파형이 된다.At this time, as shown in the drawing, the waveform shown in FIG. 15B is applied through the first and third driving
결과적으로 위치검출을 위한 구동신호가 인가되는 구동신호 인가부에는 DC레벨을 갖는 AC신호가, 그 반대쪽에는 순수한 DC신호가 인가된다.As a result, an AC signal having a DC level is applied to the drive signal applying unit to which the drive signal for position detection is applied, and a pure DC signal is applied to the other side.
물론 상기의 구동신호 인가부를 통해 상판글래스로 입력되는 AC 또는 DC신호의 인가는 네곳의 구동신호 인가부중 어느쪽을 AC신호를 인가하고 어느쪽을 DC신호를 인가할 것인지가 결정된 후에 이루어진다.Of course, the application of the AC or DC signal input to the upper plate glass through the driving signal applying unit is made after determining which of the four driving signal applying units applies the AC signal and which one applies the DC signal.
이상 상술한 바와같이 본 발명의 위치검출 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the position detection liquid crystal display device of the present invention has the following effects.
첫째, 공통전극용 ITO를 하나의 평판 또는 서로 직교하도록 패터닝하여 위치검출수단으로 사용하므로 블랙매트릭스와 ITO간 신호간섭을 제거하므로 스타일러스에 의한 정확한 위치검출이 가능하다.First, since the ITO for the common electrode is patterned to be orthogonal to one another or used as a position detecting means, the signal interference between the black matrix and the ITO is eliminated, so that accurate position detection by the stylus is possible.
둘째, 위치검출수단으로 사용되는 ITO를 서로 직교하도록 패터닝함에 있어서, 그들 사이에 절연막을 개재하지 않으므로 판넬의 폭을 작게 할 수 있다.Second, in patterning the ITOs used as the position detecting means to be orthogonal to each other, the width of the panel can be reduced since no insulating film is interposed therebetween.
셋째, DC레벨을 갖는 AC신호를 사용하여 위치검출을 위한 구동신호와 VCOM 신호로 사용하므로 회로구성을 간략화한다.Third, since the AC signal having the DC level is used as the drive signal and the VCOM signal for position detection, the circuit configuration is simplified.
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