KR100525731B1 - 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치패널의 전극폭을 감소시켜 액정패널과 일체화시킬 수 있도록 함과 아울러 사용자의 이중 터치에 따른 에러를 방지할 수 있는 터치패널 일체형 액정표시장치와 그의 구동장치에 관한 것이다.
본 발명의 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치는 블랙 매트릭스를 가지는 액정패널과, 상기 액정패널 상에 적층되고 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하의 폭을 가지는 전극층(134)이 단일 기판 상에 형성된 터치패널과, 상기 기판과의 접촉에 의해 상기 터치패널로부터 아날로그 터치신호를 검출하는 전도성 펜과, 상기 전도성 펜으로부터의 아날로그 터치신호를 공급받아 디지털 터치신호로 변환하는 터치패널 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 터치패널과 액정패널의 일체화를 시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치는 전도성 펜을 통하여 사용자가 지시하고자 하는 위치좌표를 인식하게 된다. 이로 인하여, 본 발명에서는 스타일러스 펜 이외에 손 등에 대한 터치패널의 이중터치를 방지하여 정확한 지시 좌표를 인식할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 터치패널이 1층 구조로 형성됨과 아울러 스페이서를 없앰으로써 전체 두께가 얇아지고 투과율이 증가하여 색에 대한 왜곡이 줄어들게 되는 장점이 있다.

Description

터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치{DRIVING APPARATUS OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE UNITED TOUCH PANEL}
본 발명은 터치패널 일체형 액정표시장치 및 그의 구동장치에 관한 것으로, 특히 터치패널의 전극폭을 감소시켜 액정패널과 일체화시킬 수 있도록 함과 아울러 사용자의 이중 터치에 따른 에러를 방지할 수 있는 터치패널 일체형 액정표시장치 및 그의 구동장치에 관한 것이다.
디스플레이 일체형 입력장치인 터치패널은 스타일러스 펜 또는 손가락이 눌려진 위치에 해당하는 전압 또는 전류 신호를 발생함으로써 사용자가 지정하는 명령 또는 그래픽 정보를 입력하게 된다. 최근에는 평판 표시장치 중 액정패널과 일체되어 아날로그 입력 방식의 저항막 방식의 터치패널의 주로 사용되고 있다. 통상의 액정패널은 두 장의 유리기판 사이에 주입되어진 액정 셀들의 광 투과율이 조절되게 함으로써 화상을 표시하게 된다. 액정 셀들 각각은 비디오신호, 즉 해당 화소신호에 응답하여 투과되는 광량을 조절한다.
도 1을 참조하면, 종래의 터치패널(11)은 액정패널(10) 상에 놓이게 된다. 터치패널(11)은 하부 시이트(12) 및 상부 시이트(14)와; 상기 하부 시이트(12) 및 상부 시이트(14) 상에 각각 형성된 하부 및 상부 투명 전도층(16a, 16b)과; 하부 및 상부 투명 전도층(16a, 16b)가 도포된 하부 시이트(12) 및 상부 시이트(14) 사이에 균일하게 살포되어진 스페이서(22)를 구비한다.
이러한 터치패널(11)은 도 2에 도시된 바와 같이 하부 투명 전도층(16a)이 도포된 하부 시이트(12)의 표면 제 1 방향 가장자리에는 제 1 전극층(18a)이 형성되고, 상부 투명 전도층(16b)가 도포된 상부 시이트(14) 표면의 제 2 방향 가장자리에는 제 2 전극층(18b)이 형성된다.
제 2 전극층(18b)은 상부 시이트(14)가 스타일러스 펜 또는 손가락에 의해 눌려질 때 제 1 전극층(18a)과 단락 됨으로써 눌려진 위치에 따라 달라지는 전류량 또는 전압레벨을 가지는 신호가 발생되게 한다. 이 때 제 1 및 제 2 전극층(18a, 18b)은 투명 전도성물질인 인듐-주석-옥사이드(Indium-Tin-Oxide ; 이하 "ITO"라 함), 인듐-아연-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide ; 이하 "IZO"라 함), 인듐-주석-아연-옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide ; 이하 "ITZO"라 함)들 중 하나로 형성되는 하부 및 상부 투명 전도층(16a, 16b) 상에 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성된다. 또한, 상부 및 하부 시이트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET)으로 구성된다.
또한, 터치패널(11)은 하부 및 상부 투명 전도층(16a, 16b) 및 제 1 및 제 2 전극층(18a, 18b)이 순차적으로 도포된 하부 및 상부 시이트(12, 14)를 합착시키기 위한 접착층(20)을 구비한다. 이러한 접착층(20)은 하부 및 상부 시이트(12, 14)를 접착하는 역할뿐만 아니라 제 1 및 제 2 전극층(18a, 18b) 간을 절연하는 역할도 수행한다.
이러한 종래기술에 따른 4선 저항막 방식의 터치패널은 서로 대향됨과 아울러 일정한 갭만큼 분리되어진 두 개의 저항층들로 구성된다. 일측 저항층은 X 방향으로 대향된 가장자리들 상에 설치되어진 한쌍의 제 2 전극층(18b)에 의해 구성되고, 타측 저항층은 Y 방향으로 대향된 가장자리들 상에 설치되어진 한쌍의 제 1 전극층(18a)에 의해 구성된다. 이들 저항층들은 전류가 자신의 전극들을 통해 교번적으로 흐르게 되어 전류가 흐르지 않는 저항층에 유기되어진 전압을 측정한다. 유기된 전압에 의하여, 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치(X,Y)가 검출된다.
그러나, 종래기술에 따른 4선 저항막 방식의 터치패널은 손과 펜이 동시에 입력되는 이중터치를 하였을 경우 두 포인트의 병렬 저항값에 걸리는 전위값을 읽게 된다. 이로 인하여, 종래기술에 따른 4선 저항막 방식의 터치패널에서는 사용자가 지시하는 정확한 위치를 지시하지 못하는 단점이 있게 된다.
도 3은 종래의 다른 기술에 따른 터치패널의 단면을 개략적으로 나타내는 도면으로서, 특히 5선 저항막 방식의 터치패널을 나타내는 것이다.
도 3을 참조하면, 종래의 터치패널(31)은 액정패널(30) 상에 놓이게 된다. 터치패널(31)은 하부 시이트(32) 및 상부 시이트(34)와; 상기 하부 시이트(32) 및 상부 시이트(34) 상에 각각 형성된 하부 및 상부 투명 전도층(36a, 36b)과; 상부 투명 전도층(36b) 하면의 일측에 형성된 검출전극(도시하지 않음)과; 상기 하부 투명 전도층(36a) 상면의 네 방향의 가장자리에 형성된 전극층(38)과; 검출전극과 전극층(38)이 도포된 상부 및 하부 시이트(34, 32) 사이에 균일하게 살포되어진 스페이서(42)를 구비한다.
이러한 터치패널(31)은 도 4에서와 같이 상부 투명 전도층(36b)이 도포된 상부 시이트(34) 하면의 일측 가장자리에는 검출전극(도시하지 않음)이 형성되고, 하부 투명 전도층(36a)이 도포된 하부 시이트(32) 표면의 네 방향 가장자리에는 전극층(38)이 형성된다. 전극층(38)은 상호 직교방향으로 동일층 상에 배열되며 X, Y축 방향의 위치신호를 검출하게 된다. 전극층(38)은 상부 시이트(34)가 스타일러스 펜 또는 손가락에 의해 눌려질 때 상기 상부 시이트(34)와 단락 됨으로써 눌려진 위치에 따라 달라지는 전류량 또는 전압레벨을 가지는 신호가 교번적으로 발생되게 한다. 이 때 전극층(38)은 투명 전도성물질인 ITO, IZO, ITZO들 중 하나로 형성되는 하부 투명 전도층(36a) 상에 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성된다. 또한, 상부 및 하부 시이트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET)으로 구성된다.
또한, 터치패널(31)은 하부 및 상부 투명 전도층(36a, 36b)과 전극층(38)이 순차적으로 도포된 하부 및 상부 시이트(32, 34)를 합착시키기 위한 접착층(40)을 구비한다. 이러한 접착층(40)은 하부 및 상부 시이트(32, 34)를 접착하는 역할뿐만 아니라 전극층(38)과 상부 투명 전도층(36b) 간을 절연하는 역할도 수행한다.
이러한 종래기술에 따른 5선 저항막 방식의 터치패널은 서로 교차되게 형성된 저항층들로 구성된다. 하부 투명 전도층(36a) 상에 형성된 일측 저항층은 X 방향으로 대향된 가장자리들에 설치되어진 한쌍의 제 1 전극층(X1, X2)에 의해 구성되고, 하부 투명 전도층(36b) 상에 상기 일측 저항층과 직교하도록 형성된 타측 저항층은 Y 방향으로 대향된 가장자리들 상에 설치되어진 다른 한쌍의 제 2 전극층(Y1, Y2)에 의해 구성된다. 이들 저항층들은 전류가 자신의 전극들을 통해 교번적으로 흐르게 되어 전류가 흐르지 않는 저항층에 유기되어진 전압을 측정한다. 유기된 전압에 의하여, 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치(X,Y)가 검출된다.
그러나, 종래의 다른 기술에 따른 5선 저항막 방식의 터치패널에서도 손과 펜이 동시에 입력되는 이중터치를 하였을 경우 두 포인트의 병렬 저항값에 걸리는 전위값을 읽게 된다. 이로 인하여, 종래기술에 따른 5선 저항막 방식의 터치패널에서는 사용자가 지시하는 정확한 위치를 지시하지 못하는 단점이 또한 있게 된다.
또한, 종래의 다른 기술에 따른 5선 저항막 방식의 터치패널에서 저항들의 X 방향 및 Y 방향 선형성을 형성하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같은 전극구조를 가지게 된다. 이를 상세히 하면, 하부 시이트 상에 도포되어진 하부 투명 전도층(46a) 상에 형성된 일측 저항층은 X 방향으로 대향된 가장자리들에 설치되어진 한쌍의 제 1 전극층(X1, X2)에 의해 구성되고, 하부 투명 전도층(46b) 상에 상기 일측 저항층과 직교하도록 형성된 타측 저항층은 Y 방향으로 대향된 가장자리들 상에 설치되어진 다른 한쌍의 제 2 전극층(Y1, Y2)에 의해 구성된다.
제 1 전극층(X1, X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2) 각각의 전극은 도 10에 도시된 바와 같이 동일한 폭을 가짐과 아울러 하부 투명 전도층(46a)의 중심부 쪽으로 점점 증가하는 길이를 가지도록 형성된 다수의 더미전극들로 구성된다. 이들 저항층들은 전류가 자신의 전극들을 통해 교번적으로 흐르게 되어 전류가 흐르지 않는 저항층에 유기되어진 전압을 측정한다. 유기된 전압에 의하여, 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치(X,Y)가 검출된다. 이 때, 저항층의 제 2 전극층(Y1, Y2)을 구성하는 더미전극들은 하부 투명 전도층(46a)의 중심부로 갈수록 전극층의 면적을 증가하기 때문에 저항층들의 선형성을 보상하게 된다.
한편, 하부 투명 전도층(46a)의 일측에는 외부에서 제 1 및 제 2 전극층(X1, X2, Y1, Y2)에 전원을 공급받기 위한 테일부(51)가 형성된다. 테일부(51)는 4개의 신호선(50, 52, 54, 56)으로 구성되고, 제 1 신호선(50)은 제 2 전극층(Y1, Y2) 중 제 2 전극(Y2)에 접속되고, 제 2 신호선(52)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2) 및 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 2 전극(X2)을 따라 형성되어 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 2 전극(X2)의 중심부에 접속된다. 또한, 제 3 신호선(54)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2)과 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 1 전극(Y1)을 따라 형성되어 제 2 전극층(Y1, Y2) 중 제 1 전극(Y1)의 중심부에 접속되고, 제 4 신호선(56)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2)과 제 1 전극층(X1, X2)의 제 1 전극(X1)을 따라 형성되어 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 1 전극(X1)의 중심부에 접속된다.
이와 같이 하부 투명 전도층(46a)의 일측부에서 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2)과 제 2 및 제 3 신호선(52, 54)이 형성된 A부분의 폭은 대략 4.5mm 정도가 된다. 즉, 하부 투명 전도층(46a)의 일측부인 A부분에는 도 6에 도시된 바와 같이 대략 1.5mm 정도의 폭을 가지는 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2)과, 제 2 전극(X2)에서 대략 0.5mm 정도로 이격되는 1mm정도의 폭을 가지는 제 2 신호선(52)이 형성되고, 제 2 신호선(52)에서 대략 0.5mm 정도로 이격되는 1mm정도의 폭을 가지는 제 3 신호선(54)이 형성된다.
이러한, 전극구조를 가지는 터치패널(70)은 도 7에 도시된 바와 같이 액정셀이 마련된 하부기판(60)과 컬러필터 및 블랙 매트릭스(64)가 형성된 상부기판(62) 사이에 도시하지 않은 액정이 주입된 액정패널(80) 상에 적층된다. 이 때, 터치패널(70)의 하부 투명 전도층(46a)의 일측부에 형성된 전극들(X2, 52, 54)의 폭(L2)은 액정패널(80)의 상부기판(62)에 형성된 블랙 매트릭스(64)의 폭(L1) 보다 크게 된다. 이로 인하여, 터치패널(70)이 액정패널(80)에 일체화될 때, 터치패널(70)의 가장자리는 도시하지 않은 케이스 탑에 의해 감싸여지는데 케이스 탑은 액정패널(80)의 블랙 매트릭스를 덮기 때문에 터치패널(70)의 전극들이 외부로 돌출되게 된다. 따라서, 종래의 다른 기술에 따른 5선 저항막 방식의 터치패널은 하부 투명 전도층(46a)의 일측부에 형성된 전극들(X2, 52, 54)이 액정패널(80)의 유효표시부를 가리게 되기 때문에 액정패널(80)과의 일체화가 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 터치패널의 전극폭을 감소시켜 액정패널과 일체화시킬 수 있도록 함과 아울러 사용자의 이중 터치에 따른 에러를 방지할 수 있는 터치패널 일체형 액정표시장치 및 그의 구동장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치는 블랙 매트릭스를 가지는 액정패널과, 상기 액정패널 상에 적층되고 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하의 폭을 가지는 전극부와, 상기 전극부가 단일 기판 상에 형성된 터치패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치에서 상기 전극부는 상기 단일 기판 상의 네 방향으로 형성된 전극들과, 상기 전극과 소정 간격 이격되어 상기 전극들 각각에 구동전원을 공급하기 위한 신호선들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치에서 상기 터치패널은 상기 기판 상에 도포되고 상기 전극들이 형성되는 투명 전도층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치에서 상기 전극들 각각은 등 간격으로 형성되고 상기 기판의 중심부 쪽으로 갈수록 점점 증가하는 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치는 상기 전극부 상에 형성되는 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치는 상기 전극부를 포함하는 상기 터치패널의 가장자리를 감싸는 케이스 탑을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치는 블랙 매트릭스를 가지는 액정패널과, 상기 액정패널 상에 적층되고 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하의 폭을 가지는 전극부가 단일 기판 상에 형성된 터치패널과, 상기 기판과의 접촉에 의해 상기 터치패널로부터 아날로그 터치신호를 검출하는 전도성 펜과, 상기 전도성 펜으로부터의 아날로그 터치신호를 공급받아 디지털 터치신호로 변환하는 터치패널 컨트롤러를 구비한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치에서 상기 전극부는 상기 단일 기판 상의 네 방향으로 형성된 전극들과, 상기 전극과 소정 간격 이격되어 상기 전극들 각각에 구동전원을 공급하기 위한 신호선들을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치에서 상기 터치패널은 상기 기판 상에 도포되고 상기 전극들이 형성되는 투명 전도층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치는 상기 전극부 상에 형성되는 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치에서 상기 전도성 펜은 몸체와, 상기 몸체 내부에 설치되어 외부로 돌출되는 도전성 물질로된 심과, 상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 심을 완충하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치는 상기 전극층을 포함하는 상기 터치패널의 가장자리를 감싸는 케이스 탑을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치에서 상기 전극들 각각은 등 간격으로 형성되고 상기 기판의 중심부 쪽으로 갈수록 점점 증가하는 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치 및 그의 구동장치는 터치패널(130), 액정패널(120), 백라이트 유니트(110)가 순차적으로 적층되도록 구성되며, 터치패널(130) 상에 인가된 전압에 대한 검출전압을 인지하기 위한 전도성 펜(135)을 구비한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치 및 그의 구동장치는 터치패널(130)을 구동시킴과 아울러 전도성 펜(135)으로부터 터치신호를 검출하기 위한 터치패널 컨트롤러(142)와, 터치패널 컨트롤러(142)로부터의 검출신호에 응답하여 터치된 좌표에 해당하는 명령을 수행하기 위한 컴퓨터 본체(144)를 구비한다. 이 때, 터치패널(130)은 신호선(132)에 의해 터치패널 컨트롤러(142)에 연결되고, 터치패널 컨트롤러(142)는 다시 컴퓨터 본체(144)에 전기적으로 연결된다.
액정패널(120)은 상부기판(162)과 하부기판(160) 사이에 액정이 주입되고, 하부기판(160) 상에는 액정셀들이 매트릭스 형태로 마련되고, 상부기판(162)에는 도시하지 않은 컬러필터 및 블랙 매트릭스(64)가 형성된다. 이에 따라, 액정패널(120)은 액정 셀들 각각에 공급되는 비디오신호, 즉 해당 화소신호에 응답하여 광 투과율이 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
터치패널(130)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET)의 재질인 하부 시이트(132)와, 하부 시이트(132) 상에 도포된 하부 투명 전도층(136)과, 하부 투명 전도층(136) 상면의 네 방향의 가장자리에 형성된 전극층(134)으로 구성된다.
하부 투명 전도층(136)의 표면 네 방향 가장자리에 형성된 전극층(134)은 상호 직교방향으로 동일층 상에 배열되며 저항층들로 구성된다. 하부 투명 전도층(136) 상에 형성된 일측 저항층은 X 방향으로 대향된 가장자리들에 설치되어진 한쌍의 제 1 전극층(X1, X2)에 의해 구성되고, 하부 투명 전도층(136) 상에 상기 일측 저항층과 직교하도록 형성된 타측 저항층은 Y 방향으로 대향된 가장자리들 상에 설치되어진 다른 한쌍의 제 2 전극층(Y1, Y2)에 의해 구성된다.
제 1 전극층(X1, X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2) 각각의 전극은 도 10에 도시된 바와 같이 동일한 폭을 가짐과 아울러 하부 투명 전도층(136)의 중심부 쪽으로 점점 증가하는 길이를 가지도록 형성된 다수의 더미전극들로 구성된다.
이 때, 제 1 전극층(X1, X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2) 각각은 저항이 많은 투명 전도성물질인 ITO, IZO, ITZO, TAO(Tin Antimony Oxide)들 중 하나로 형성되는 하부 투명 전도층(136) 상에 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성된다.
이들 저항층들(제 1 전극층(X1, X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2))은 전류가 자신의 전극들을 통해 교번적으로 흐르게 되어 전류가 흐르지 않는 저항층에 유기되어진 전압을 측정한다. 유기된 전압에 의하여, 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치(X,Y)가 검출된다. 이 때, 저항층의 제 2 전극층(Y1, Y2)을 구성하는 더미전극들은 하부 투명 전도층(46a)의 중심부로 갈수록 전극층의 면적을 증가하기 때문에 저항층들의 선형성을 보상하게 된다.
또한, 하부 투명 전도층(136)의 일측에는 외부에서 제 1 및 제 2 전극층(X1, X2, Y1, Y2)에 전원을 공급받기 위한 테일부(151)가 형성된다. 테일부(151)는 4개의 신호선들(150, 152, 154, 156)로 구성되고, 제 1 신호선(150)은 제 2 전극층(Y1, Y2) 중 제 2 전극(Y2)에 접속되고, 제 2 신호선(152)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2) 및 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 2 전극(X2)을 따라 형성되어 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 2 전극(X2)의 중심부에 접속된다. 또한, 제 3 신호선(154)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2)과 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2) 및 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 1 전극(Y1)을 따라 형성되어 제 2 전극층(Y1, Y2) 중 제 1 전극(Y1)의 중심부에 접속되고, 제 4 신호선(156)은 제 2 전극층(Y1, Y2)의 제 2 전극(Y2)과 제 1 전극층(X1, X2)의 제 1 전극(X1)을 따라 형성되어 제 1 전극층(X1, X2) 중 제 1 전극(X1)의 중심부에 접속된다.
이러한, 제 1 및 제 2 전극층(X1, X2, Y1, Y2)의 폭은 대략 1mm 정도로 형성되고, 신호선들(150, 152, 154, 156)의 폭은 0.25mm 정도로 형성된다. 이 때, 제 1 및 제 2 전극층(X1, X2, Y1, Y2)과 신호선들(150, 152, 154, 156)의 높이는 아래의 수학식에 의해 결정된다.
저항=비저항×길이/단면적(높이×폭)
이에 따라, 제 1 및 제 2 전극층(X1, X2, Y1, Y2)과 신호선들(150, 152, 154, 156) 각각의 저항값을 종래와 동일하게 된다. 예를 들어, 종래의 전극폭이 1.5mm 폭에 20㎛의 높이라면 본 발명의 전극폭이 0.25mm로 감소하는 대신에 높이는 30㎛정도로 높아지게 된다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 하부 투명 전도층(136)의 일측부인 B부분에는 대략 1mm 정도의 폭을 가지는 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2)과, 제 2 전극(X2)에서 대략 0.25mm 정도로 이격되는 0.25mm정도의 폭을 가지는 제 2 신호선(52)이 형성되고, 제 2 신호선(52)에서 대략 0.25mm 정도로 이격되는 0.25mm정도의 폭을 가지는 제 3 신호선(54)이 형성된다.
이로 인하여, 하부 투명 전도층(136)의 일측부에서 제 1 전극층(X1, X2)의 제 2 전극(X2)과 제 2 및 제 3 신호선(152, 154)이 형성된 B부분의 폭(L2)은 액정패널(120)의 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1)과 중첩되거나 작게 되도록 설계된다. 그러나, 이러한 전극층(138)의 폭(L2)은 액정패널(130)의 크기에 따라 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1)이 달라지기 때문에 달라지는 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1)보다 크지 않도록 설정된다.
이러한, 전극구조를 가지는 터치패널(130)은 도 9에 도시된 바와 같이 액정패널(120) 상에 적층된다. 이 때, 터치패널(130)의 하부 투명 전도층(136)의 일측부에 형성된 전극들(X2, 52, 54)의 폭(L2)은 액정패널(120)의 상부기판(162)에 형성된 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1) 보다 작게 된다. 이로 인하여, 터치패널(130)이 액정패널(120)에 일체화될 때, 터치패널(130)의 가장자리는 도 12에 도시된 바와 같이 케이스 탑(170)에 의해 감싸여진다. 이 때, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널(130)의 전극층(136)의 폭(L2)은 액정패널(120)의 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1)보다 작기 때문에 외부로 노출되지 않게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 블랙 매트릭스(164)의 폭(L1)과 중첩되거나 작은 전극폭(L2)을 포함하는 터치패널(130)은 하부 투명 전도층(136)의 일측부에 형성된 전극들(X2, 52, 54)이 액정패널(120)과의 일체화가 가능하게 된다.
한편, 터치패널(130)은 액정패널(120)과 일체화되어 액정표시모듈 형성시 탑케이스로부터 터치패널 상면을 보호할 수 있도록 한 절연 및 보호층(138)을 구비할 수도 있다. 이로 인하여, 본 발명에 따른 터치패널은 1층 구조를 가짐과 동시에 스페이서가 필요없게 됨으로써 전체 두께가 얇아지고 투과율이 증가하여 색에 대한 왜곡이 줄어들게 된다.
전도성 펜(135)은 도 12에 도시된 바와 같이 도전성 물질로된 심(137)과 심(137)을 감싸는 몸체(133)와, 몸체(133)의 내부에 설치되어 심(137)에 탄성력을 가하는 스프링(136)을 구비한다. 전도성 펜(135)의 심(137)은 신호선을 통해 터치패널 컨트롤러(142)와 전기적으로 접속되어 터치패널(130)의 표면에 터치된다. 스프링(136)은 탄성력에 의해 터치패널(130)의 하부 투명 전도층(136)의 표면에 가압되는 심(137)의 가압력을 완충하여 하부 투명 전도층(136)의 손상을 방지한다.
터치패널 컨트롤러(142)는 터치패널(130)를 제어함과 아울러 제어기(140)로부터 공급되는 전도성 펜(135)과 터치패널(130)의 하부 투명 전도층(136)의 터치에 의한 아날로그 전압값을 디지털 전압값으로 변환하여 컴퓨터 본체(144)에 공급한다. 이에 따라, 컴퓨터 본체(144)는 터치 컨트롤로(142)로부터의 디지털 전압값에 해당하는 명령을 수행하게 된다.
이러한, 전도성 펜(135)을 이용하여 터치패널(130)의 터치지점에 대한 좌표값을 검출하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 터치지점에 대한 X축 좌표를 감지하기 위하여, 터치패널 컨트롤러(142)의 제어에 의해 제 1 방향의 전극들(X1, X2)에 전압이 인가된다. 이 때, 제 1 방향의 전극(X1, X2)들 중 한 전극에는 정극성 전압이 인가되고, 다른 전극에는 기저전압(GND)이 인가된다. 이로 인하여, 제 1 방향의 전극들(X1, X2)에 전압이 인가되면 전도성 펜(135)에 의해 X축 위치 전압을 검출한다. 이를 설명하면, 제 1 방향의 전극들(X1, X2)에 전압이 인가되면 일정의 저항층이 형성되며, 저항층 상에 전도성 펜(135)이 지시되면 분압저항에 의해 소정의 위치 전압이 검출되어 터치패널 컨트롤러(142)에 공급된다.
다음으로 Y축 좌표를 감지하기 위하여 터치패널 컨트롤러(142)의 제어에 의해 제 2 방향의 전극들(Y1, Y2)에 전압이 인가된다. 이 때, 제 2 방향의 전극들(Y1, Y2) 중 한 전극에는 정극성 전압이 인가되고, 다른 전극에는 기저전압(GND)이 인가된다. 이로 인하여, 제 2 방향의 전극들(Y1, Y2)에 전압이 인가되면 전도성 펜(135)에 의해 Y축 위치 전압을 검출한다. 이를 설명하면, 제 2 방향의 전극들(Y1, Y2)에 전압이 인가되면 일정의 저항층이 형성되며, 저항층 상에 전도성 펜(135)이 지시되면 분압저항에 의해 소정의 위치 전압이 검출되어 터치패널 컨트롤러(142)에 공급된다.
이와 같이 검출된 X축, Y축에 대한 아날로그 전압좌표은 터치패널 컨트롤러(142)에 의해 디지털 데이터로 변환하게 된다. 이로 인하여, 전도성 펜(135)을 통해 검출되고 터치패널 컨트롤러(142)에 의해 변환된 디지털 데이터는 컴퓨터 본체(144)에 입력되어 화면 상에 위치를 지시하거나 사용자가 원하는 그림을 드로잉할 수 있게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치는 터치패널에 형성되는 전극들의 폭은 액정패널에 형성된 블랙 매트릭스의 폭보다 작게 형성된다. 이에 따라, 본 발명은 터치패널과 액정패널의 일체화를 시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치는 전도성 펜을 통하여 사용자가 지시하고자 하는 위치좌표를 인식하게 된다. 이로 인하여, 본 발명에서는 스타일러스 펜 이외에 손 등에 대한 터치패널의 이중터치를 방지하여 정확한 지시 좌표를 인식할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서는 터치패널이 1층 구조로 형성됨과 아울러 스페이서를 없앰으로써 전체 두께가 얇아지고 투과율이 증가하여 색에 대한 왜곡이 줄어들게 되는 장점이 있다.
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 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치패널의 단면을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터치패널의 전극배치를 나타내는 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 다른 터치패널의 단면을 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 터치패널의 전극배치를 나타내는 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 다른 터치패널의 전극배치를 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 A부분을 확대하여 나타내는 도면.
도 7은 종래의 블랙 매트릭스의 폭과 터치패널의 전극층의 폭을 비교한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치를 나타내는 도면.
도 9는 도 8에 도시된 액정패널에 형성된 블랙 매트릭스의 폭과 터치패널에 형성된 전극층의 폭을 비교한 도면.
도 10은 도 8에 도시된 터치패널의 전극배치를 나타내는 도면.
도 11은 도 10에 도시된 B부분을 확대하여 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치를 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 30, 120 : 액정패널 11, 31, 130 : 터치패널
12, 32, 132 : 하부시이트 14, 34 : 상부시이트
16, 36, 136 : 투명전도층 18, 38, 134 : 전극층
20, 40 : 접착층 22, 42 : 스페이서
110 : 백라이트 유니트 135 : 전도성 펜
136 : 스프링 37 : 심
142 : 터치패널 컨트롤러 144 : 컴퓨터 본체

Claims (13)

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  6. 삭제
  7. 블랙 매트릭스를 가지는 액정패널과,
    상기 액정패널 상에 적층되고 상기 블랙 매트릭스의 폭 이하의 폭을 가지는 전극층(134)이 단일 기판 상에 형성된 터치패널과,
    상기 기판과의 접촉에 의해 상기 터치패널로부터 아날로그 터치신호를 검출하는 전도성 펜과,
    상기 전도성 펜으로부터의 아날로그 터치신호를 공급받아 디지털 터치신호로 변환하는 터치패널 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극층(134)은,
    상기 단일 기판 상의 네 방향으로 형성된 전극들과,
    상기 전극과 소정 간격 이격되어 상기 전극들 각각에 구동전원을 공급하기 위한 신호선들을 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 터치패널은,
    상기 기판 상에 도포되고 상기 전극들이 형성되는 투명 전도층을 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극층(134) 상에 형성되는 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 전도성 펜은,
    몸체와,
    상기 몸체 내부에 설치되어 외부로 돌출되는 도전성 물질로된 심과,
    상기 몸체 내부에 삽입되어 상기 심을 완충하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 전극층(134)을 포함하는 상기 터치패널의 가장자리를 감싸는 케이스 탑을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극들 각각은 등 간격으로 형성되고 상기 기판의 중심부 쪽으로 갈수록 점점 증가하는 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치패널 일체형 액정표시장치의 구동장치.
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