KR101152554B1 - 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 투과율이 향상됨과 아울러 터치 압력을 감지할 수 있도록 한 저항막 방식의 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
본 발명에 의한 터치 스크린 패널은, 제1 접촉전극과 상기 제1 접촉전극에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과, 상기 제1 접촉전극과 대향되도록 배치되는 제2 접촉전극과 상기 제2 접촉전극에 연결되는 제2 검출라인이 형성된 하부기판과, 상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며, 상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 한다.

Description

터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치{Touch Screen Panel and Display Device Having the Same}

본 발명은 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치에 관한 것으로, 특히 투과율이 향상됨과 아울러 터치 압력을 감지할 수 있도록 한 저항막 방식의 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.

이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전용량 방식 등이 알려져 있다.

이 중 저항막 방식의 터치 스크린 패널은, 물리적 충격에 대한 내구성이 비교적 강하고, 조도 변화와 같은 외부환경의 변화에도 균일한 성능을 유지하며, 휴대 단말기 등에 적합하게 얇고 가벼운 장점을 가져 터치 스크린 패널 구현을 위한 방식으로 널리 이용되고 있다.

이러한 저항막 방식의 터치 스크린 패널은 상부기판과 하부기판에 투명전극을 격자로 패터닝하고 이들 사이에 에어갭(Air-gap)을 형성함으로써, 터치입력이 제공될 때 상부기판 및 하부기판 사이의 통전이 발생한 위치를 검출함과 아울러, 접촉면적을 산출함에 의해 접촉점에서의 터치 압력을 측정하는 방식을 이용한다.

하지만, 이 경우 에어갭에 의해 투과율 저하가 발생되며, 접촉면적이 일정한 스타일러스 펜을 이용하는 경우에는 터치 압력을 측정하기 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 투과율이 향상됨과 아울러 터치 압력을 감지할 수 있도록 한 저항막 방식의 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 제1 접촉전극과 상기 제1 접촉전극에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과, 상기 제1 접촉전극과 대향되도록 배치되는 제2 접촉전극과 상기 제2 접촉전극에 연결되는 제2 검출라인이 형성된 하부기판과, 상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며, 상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하는 터치 스크린 패널을 제공한다.

여기서, 상기 피에조 저항막은, 전도성 입자가 함유된 절연물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전도성 입자는 전도성 폴리머로 설정되거나, 혹은 표면에 탄소나노튜브(CNT)가 코팅된 유기 입자로 설정될 수 있다. 이때, 상기 유기 입자는 유기 실리콘 입자로 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 검출라인은 상기 제1 접촉전극의 양단에 각각 연결되고, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 적어도 일단에 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인으로 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 상기 터치 좌표가 감지될 수 있다.

또한, 상기 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인은 복수 개씩 구비되고, 상기 제1 검출라인에 상기 제1 전압이 인가된 상태에서 상기 복수의 제2 접촉전극 및 이들 각각에 연결되는 제2 검출라인들에 인가되는 전압이 검출될 수 있다.

또한, 상기 제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인은 복수 개씩 구비되고, 상기 복수 개의 제1 접촉전극 및 제1 검출라인에 상기 제1 전압이 순차적으로 인가될 수 있다.

또한, 상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인으로 기저전압이 인가됨과 아울러 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인으로 제2 전압이 인가되고, 상기 제1 접촉전극의 타단에 연결된 제1 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 상기 터치 압력이 감지될 수 있다.

또한, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 양단에 각각 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 접촉전극의 일단 및 타단에 연결된 제1 검출라인으로 각각 기저전압 및 제3 전압이 인가되고, 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 제1 좌표가 감지되고, 상기 제2 접촉전극의 일단 및 타단에 연결된 제2 검출라인으로 각각 기저전압 및 제4 전압이 인가되고, 상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 제2 좌표가 감지될 수 있다.

또한, 상기 제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인과, 상기 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인은 각각 복수 개씩 구비되며, 상기 제1 접촉전극과 제2 접촉전극은 서로 교차하는 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부기판이 표시패널의 상부기판으로 설정되어, 상기 표시패널과 일체화되어 구현될 수 있다.

여기서, 상기 제2 접촉전극 및 제2 검출라인이 상기 표시패널의 상부기판 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 영상을 표시하기 위한 표시패널과 상기 표시패널의 상부에 배치되어 터치입력을 제공받는 터치 스크린 패널을 포함하며, 상기 터치 스크린 패널은, 제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과, 상기 상부기판의 하부에 위치되는 상기 표시패널의 상부기판 상에 상기 제1 접촉전극과 대향되도록 형성된 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인과, 상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 상기 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며, 상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하는 영상표시장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 제1 접촉전극이 구비된 상부기판과 제2 접촉전극이 구비된 하부기판의 사이에 에어갭 대신 투명성 피에조 저항막을 개재함으로써, 투과율이 향상됨과 아울러 터치 압력을 감지할 수 있는 저항막 방식의 터치 스크린 패널 및 이를 구비한 영상표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 단면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 전도성 입자의 일례를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 단면도.
도 6a는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 좌표를 감지하는 방법을 나타낸 회로도.
도 6b는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 압력을 감지하는 방법을 나타낸 회로도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 평면도.
도 8a 내지 도 8b는 도 7에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 좌표를 감지하는 방법을 나타낸 회로도.
도 8c는 도 7에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 압력을 감지하는 방법을 나타낸 회로도.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 구비한 영상표시장치의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 스크린 패널을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 터치 스크린 패널의 평면도 및 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 전도성 입자의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 단면도이다.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 제1 접촉전극(110)과 상기 제1 접촉전극(110)에 연결되는 제1 검출라인(120)이 형성된 상부기판(100)과, 제2 접촉전극(210)과 상기 제2 접촉전극(210)에 연결되는 제2 검출라인(220)이 형성된 하부기판(200)과, 제1 접촉전극(110)과 제2 접촉전극(210)의 사이에 개재되며 전도성 입자(310)가 함유된 절연물질로 이루어진 투명성 피에조 저항막(300)을 포함하되, 터치입력에 대한 피에조 저항막(300)의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 한다. 여기서, 도 3의 미설명 도면부호 400은 실링제이다.

보다 구체적으로, 제1 접촉전극(110)은 인듐-틴-옥사이드(이하, ITO), 전도성 폴리머, 또는 탄소나노튜브(이하, CNT) 등과 같은 투명전극물질로 형성되는 것으로, 상부기판(100)의 일면 상에 제1 방향으로 형성된다. 예컨대, 제1 접촉전극(110)은 상부기판(100)의 저면에 수평방향으로 배치되는 투명전극막으로 구현될 수 있다.

제1 검출라인(120)은 제1 접촉전극(110)을 외부의 구동회로(미도시)와 연결하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지하기 위한 것으로, 제1 접촉전극(110)의 양단에 각각 연결된다.

이러한 제1 검출라인(120)은 제1 접촉전극(110)이 배치되는 터치활성영역을 피해 터치 스크린 패널의 외곽에 형성되는 것으로, 재료 선택의 폭이 넓어 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저항이 낮은 불투명 물질로도 형성될 수 있다.

제2 접촉전극(210)은 제1 접촉전극(110)이 배치되는 방향과 교차되는 방향으로 상기 제1 접촉전극(110)과 대향되도록 하부기판(200)의 일면 상에 형성되며, 제1 접촉전극(110)과 같이 투명전극물질로 형성된다. 예컨대, 제2 접촉전극(210)은 제1 접촉전극(110)과 마주하도록 하부기판(200)의 상부면에 수직방향으로 배치되는 투명전극막으로 구현될 수 있다.

제2 검출라인(220)은 제2 접촉전극(210)을 외부의 구동회로(미도시)와 연결하기 위한 것으로, 제2 접촉전극(210)의 적어도 일단에 연결된다.

이러한 제2 검출라인(220)도 제2 접촉전극(210)이 배치되는 터치활성영역을 피해 터치 스크린 패널의 외곽에 형성되는 것으로, 제1 검출라인(110)과 마찬가지로 재료 선택의 폭이 넓어 투명전극물질 외에도 저항이 낮은 불투명 물질로 형성될 수 있다.

피에조 저항막(300)은 제1 접촉전극(110)과 제2 접촉전극(210)의 사이에 개재되며 전도성 입자(310)가 함유된 투명성 절연물질로 이루어진다.

즉, 피에조 저항막(300)은 종래의 저항막 방식 터치 스크린 패널에서 에어갭이 존재했던 위치에 채워지는데, 상기 피에조 저항막(300)의 굴절률은 상,하부기판(100, 200)의 굴절률과 유사한 정도로 설정된다. 예컨대, 피에조 저항막(300)의 굴절률은 공기의 굴절률과 상,하부기판(100, 200)의 굴절률 사이의 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널은, 종래의 저항막 방식 터치 스크린 패널에 비해 향상된 투과율을 제공할 수 있다.

이때, 전도성 입자(310)는 피에조 저항막(300)의 투명성이 확보되도록 투명성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이를 위해, 전도성 입자(310)는 도 4a에 도시된 바와 같은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 등의 전도성 폴리머(310a)로 구성되거나, 혹은 도 4b에 도시된 바와 같이 표면에 CNT(310c)가 코팅된 유기 입자(310b)로 구성될 수 있으며, 상기 유기 입자(310b)로는 유기 실리콘 입자 등이 이용될 수 있다.

다만, 상기한 바와 같은 전도성 폴리머(310a)나, CNT(310c)가 코팅된 유기 입자(310b) 등은 단지 전도성 입자(310)에 대한 하나의 실시예로서 개시한 것으로, 피에조 저항막(300)의 구현을 위한 전도성 입자(310)가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전도성 입자(310)는 다양한 물질로 변경 실시될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 피에조 저항막(300)이 전도성 입자(310)가 함유된 절연물질로 이루어짐을 일례로서 개시하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 피에조 저항막(300)은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 등과 같이 외부로부터 가해지는 압력에 따라 저항값이 가변되는 단일물질로 전체적으로 이루어지되, 투명성이 개선되어 터치 스크린 패널에 적용 가능한 정도의 투과도를 만족하는 물질로 이루어질 수도 있다.

즉, 피에조 저항막(300)은, 전도성 입자(310)가 함유된 절연물질로 이루어지거나, 혹은 도 5에 도시된 바와 같이 그 자체가 압력에 따라 저항이 가변되는 특성을 보유한 단일물질(단일의 화합물질 포함)의 저항막(300')으로도 이루어질 수 있는 것으로, 터치입력에 대응하여 그 저항값이 변화되면서 터치입력이 감지될 수 있는 정도의 특성을 보유한 물질 중에서 다양하게 선택될 수 있다.

다만, 본 발명에서 피에조 저항막(300)을 이용한 터치 좌표 및 터치 압력을 감지하는 기본적인 원리 자체는 두 가지 경우 모두에서 동일하므로, 이하에서는 도 1 내지 도 4b에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

이러한 피에조 저항막(300)은 터치 입력이 제공되지 않은 상태에서는 수십[㏁] 내지 수백[㏁] 이상의 저항값을 유지하면서 제1 접촉전극(110)이 구비된 상부기판(100)과 제2 접촉전극(210)이 구비된 하부기판(200) 사이의 통전을 방지하는 절연체로 작용한다.

반면, 터치 입력이 제공될 때 피에조 저항막(300)은 상기 터치 입력이 제공되는 위치에서 가압되어 응축되면서 전도성 입자(310)에 의한 컨덕티브 패스(Conductive Path)가 형성되어 그 저항값이 터치 압력에 따라 수[Ω] 내지 수백[Ω] 사이의 값으로까지 감소되면서(혹은, 전도성 입자(310)를 함유하지 않는 단일물질의 피에조 저항막(300')의 경우, 접촉점에서의 자체적인 저항값 감소에 의해), 제1 접촉전극(110)이 구비된 상부기판(100)과 제2 접촉전극(210)이 구비된 하부기판(200)을 통전시킨다.

따라서, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널에서는, 이러한 피에조 저항막(300)의 특성을 이용하여 터치입력이 제공되는 터치 좌표와 더불어 터치 압력을 감지할 수 있으며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 후술하기로 한다.

한편, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널에서, 제1 접촉전극(110) 및 제2 접촉전극(210)은 각각 하나 이상 구비되는 것으로, 제1 접촉전극(110) 및 제2 접촉전극(210)이 하나씩만 구비되는 경우에는 터치활성영역에 대한 터치 여부만이 판단되며, 제1 접촉전극(110) 및 제2 접촉전극(210) 중 하나 이상의 접촉전극이 복수 개 구비되면 터치활성영역 내에서의 터치입력이 제공되는 위치를 파악할 수 있다.

예컨대, 제2 접촉전극(210) 및 이에 연결되는 제2 검출라인(220)이 복수 개씩 구비되는 경우, 제1 검출라인(110)에 소정의 제1 전압(V1)을 인가한 상태에서 복수의 제2 접촉전극(210) 각각에 연결된 제2 검출라인(220)을 통해 순차적으로 상기 복수의 제2 접촉전극(210)에 인가되는 전압을 검출함에 의해 터치 좌표, 예컨대 X 좌표를 감지할 수 있다.

또한, 제1 접촉전극(110) 및 이에 연결되는 제1 검출라인(120)이 복수 개씩 구비되는 경우에는, 복수의 제1 접촉전극(110) 각각에 연결된 제1 검출라인(120)을 통해 스캔 방식으로 상기 복수의 제1 접촉전극(110)에 순차적으로 제1 전압(V1)을 인가하면서 제2 검출라인(220)을 통해 제2 접촉전극(210)에 인가되는 전압을 검출함에 의해 터치 좌표, 예컨대 Y 좌표를 검출할 수 있다.

특히, 터치입력에 대한 정밀한 위치, 즉, 보다 세부적인 터치 좌표의 검출을 위해서는 제1 접촉전극(110) 및 이에 연결되는 제1 검출라인(120)과, 제2 접촉전극(210) 및 이에 연결되는 제2 검출라인(220)이 각각 복수 개씩 구비되는 것이 바람직하다.

이 경우, 스캔 방식으로 상기 복수의 제1 접촉전극(110)에 순차적으로 제1 전압(V1)을 인가하면서, 각각의 제1 접촉전극(110)에 제1 전압(V1)이 인가되는 동안 복수의 제2 접촉전극(210)에 인가되는 전압을 검출함에 의해 터치 좌표를 감지할 수 있다.

또한, 피에조 저항막(300)의 저항값은 터치 압력에 따라 변동되므로, 상기 피에조 저항막(300)의 저항값을 산출함에 의해 터치 압력도 감지할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 실시예의 터치 스크린 패널에 의하면, 제1 접촉전극(110)이 구비된 상부기판(100)과 제2 접촉전극(210)이 구비된 하부기판(200) 사이에 에어갭 대신 투명성 피에조 저항막(300)을 개재함에 의하여, 투과율을 향상시킴과 아울러 터치 압력을 감지할 수 있다.

도 6a는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 좌표를 감지하는 방법을 나타낸 회로도이고, 도 6b는 도 1 내지 도 3에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 압력을 감지하는 방법을 나타낸 회로도이다. 편의상, 도 6a 내지 도 6b에서는 도 2의 A 지점에서의 터치 좌표 및 터치 압력을 감지하는 방법을 나타내기로 한다.

우선, 도 6a를 도 2와 결부하여 터치 좌표를 감지하는 방법을 설명하면, 도 2의 A 지점에서의 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1)에 제1 전압(V1) 예컨대, 5V로 설정되는 제1 전압(V1)을 인가한 상태에서, 각각의 제2 접촉전극(210)에 연결된 제2 검출라인(Xa, Xb, Xc)에 인가되는 전압을 동시 또는 순차적으로 검출함에 의해 터치 지점의 제1축 상에 위치되는 제1 좌표(예컨대, X좌표)를 검출할 수 있다.

보다 구체적으로, A 지점에서의 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1)에 제1 전압(V1)이 인가된 상태에서 각각의 제2 접촉전극(210)에 연결된 제2 검출라인(Xa, Xb, Xc)에 인가되는 전압을 동시 또는 순차적으로 검출하게 되면, A 지점에서의 제2 접촉전극(210)과 연결된 제2 검출라인(Xb)을 제외한 나머지 제2 검출라인(Xa, Xc)에서는, 제2 접촉전극(210)이 제1 접촉전극(110)과 통전되지 않으므로 제1 전압(V1)이 검출되지 않는다.

하지만, A 지점에서의 제2 접촉전극(210)과 연결된 제2 검출라인(Xb)의 경우, 터치 입력에 의해 피에조 저항막(300)의 저항값이 급격히 저하되면서 제2 접촉전극(210)이 제1 접촉전극(110)과 통전되어 제1 전압(V1)에 상응하는 전압이 검출된다. 따라서, 이에 의해 터치 입력에 대한 제1 좌표(X좌표)를 검출할 수 있다.

또한, A 지점에서의 제1 접촉전극(110)과 연결된 제1 검출라인(Y1)을 제외한 나머지 제1 검출라인(Y2, Y3)에 제1 전압(V1)을 인가한 경우에는 제2 검출라인(Xa, Xb, Xc)에서 제1 전압(V1)에 상응하는 전압이 검출되지 않으므로, 복수의 제1 접촉전극(110)에 제1 전압(V1)을 순차적으로 인가하면서 각각의 제2 접촉전극(210)에 연결된 제2 검출라인(Xa, Xb, Xc)에 인가되는 전압을 검출함에 의해 터치 입력에 대한 제2축 상의 제2 좌표(예컨대, Y좌표)도 검출할 수 있다.

이 경우 제1 전압(V1)에 상응하는 전압이 검출되는 경로를 도 6a를 참조하여 설명하면, A 지점에 터치 입력이 제공되었을 시에, 상기 A 지점에서의 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1)으로 제1 전압(V1)이 인가된 상태에서, 상기 A 지점에서의 제1 접촉전극(110)과 통전된 제2 접촉전극(210)과 연결된 제2 검출라인(Xb)에 인가되는 전압을 검출하면, 제1 전압(V1)에 상응하는 전압이 검출되므로, A 지점의 터치 좌표가 파악된다.

즉, 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1)에 제1 전압(V1)이 인가된 상태에서, 제2 접촉전극(210)의 일단에 연결된 제2 검출라인(Xb)에 인가되는 전압이 검출되어 터치 좌표가 감지된다.

한편, 제1 접촉전극(110)의 타단에 연결된 제1 검출라인(Ya)의 경우, 터치 좌표를 검출하는 단계에서는 이용되지 않으며 플로우팅 상태 등으로 설정될 수 있다.

여기서, R1은 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1)과, 제1 접촉전극(110)의 A 지점 사이의 저항을 등가적으로 도시한 것이고, R2는 상기 제1 접촉전극(110)의 A 지점과, 제1 접촉전극(110)의 타단에 연결된 제1 검출라인(Ya) 사이의 저항을 등가적으로 도시한 것이다. 또한, R3는 A 지점에서 터치 압력에 따라 가변된 피에조 저항막(300)의 저항을 등가적으로 도시한 것이며, R4는 제2 접촉전극(210)의 A 지점과, 상기 제2 접촉전극(210)의 일단에 연결된 제2 검출라인(Xb) 사이의 저항을 등가적으로 도시한 것이다.

따라서, R1, R2 및 R4의 저항값은 터치 스크린 패널의 형성 단계에서 결정되어 미리 파악이 가능한 상수값이고, R3의 저항값은 터치 압력에 따라 가변되는 변수값이다.

단, R3의 저항값은, 실험단계나 설계단계 등에서 파악된 피에조 저항막(300)의 특성과, 터치입력이 제공될 시 측정된 제2 검출라인(Xb)의 전압에 근거하여 산출될 수 있으므로, R3의 저항값을 산출함에 의해 터치 압력을 감지할 수 있다.

도 6b를 도 2와 결부하여 터치 압력을 감지하는 방법을 보다 상세히 설명하면, 도 6a에 도시된 바에 의해 터치 좌표가 검출된 이후, 도 6b에 도시된 바와 같이 터치 위치에서의 제2 접촉전극(210)의 일단에 연결된 제2 검출라인(Xb)으로 제2 전압(V2), 예컨대, 5V의 제2 전압(V2)을 인가함과 아울러, 상기 터치 위치에서의 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Ya)으로 기저전압, 예컨대 그라운드 전압을 인가하고, 상기 제1 접촉전극(110)의 타단에 연결된 제1 검출라인(Y1)에 인가되는 전압을 검출함에 의해 터치 압력을 감지할 수 있다.

이때, R1, R2 및 R4의 저항값은 미리 파악된 값이며, 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Ya)과 제2 접촉전극(210)의 일단에 연결된 제2 검출라인(Xb)의 전압을 알고 있으므로, 제1 접촉전극(110)의 타단에 연결된 제1 검출라인(Y1)에 인가되는 전압이 검출되면 R3의 저항값이 산출된다.

그리고, 터치 압력에 따른 피에조 저항막(300)의 저항값(즉, R3의 저항값)에 대해 미리 측정된 자료에, 산출된 R3의 저항값을 적용함에 의해 상기 터치 압력을 파악할 수 있다.

또한, 도 2의 B 지점에 터치입력이 인가되는 경우에도 전압 인가점과 검출점을 변경하여 동일한 방법으로 터치 좌표 및 터치 압력을 감지할 수 있으며, 멀티 터치 여부도 파악할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 터치 스크린 패널의 평면도이다. 그리고, 도 8a 내지 도 8b는 도 7에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 좌표를 감지하는 방법을 나타낸 회로도이며, 도 8c는 도 7에 도시된 터치 스크린 패널에서의 터치 압력을 감지하는 방법을 나타낸 회로도이다.

편의상, 도 7 내지 도 8c를 설명할 때, 도 1 내지 도 6b를 참조하여 설명한 실시예와 유사 또는 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선, 도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널에서, 제2 검출라인(220)은, 제2 접촉전극(210)의 양단에 각각 연결된다.

이러한 본 실시예에 의하면, 정밀도 향상을 위해 터치활성영역 내에 보다 많은 수의 접촉전극들(110, 210) 및 검출라인들(X, Y)을 형성하는 경우에도 신호간섭 등에 의한 감도저하가 발생하는 것을 방지하고, 터치 좌표를 정확하게 감지할 수 있다.

이때, 제1 좌표(X좌표) 및 제2 좌표(Y좌표)의 검출은 각각 다른 단계에서 수행될 수 있다. 예컨대, A 지점에 터치입력이 인가되었을 때, 상기 A 지점에서의 제1 접촉전극(110)의 일단 및 타단에 연결된 제1 검출라인(Ya, Y1)에 각각 기저전압 및 제3 전압(V3)을 인가하고, 상기 A 지점에서의 제2 접촉전극(210)의 일단에 연결된 제2 검출라인(Xb 또는 X2)에 인가되는 전압을 검출하여 제1 좌표(X좌표)를 검출할 수 있다. 그리고, 상기 A 지점에서의 제2 접촉전극(210)의 일단 및 타단에 연결된 제2 검출라인(Xb, X2)에 각각 기저전압 및 제4 전압(V4)을 인가하고, 상기 A 지점에서의 제1 접촉전극(110)의 일단에 연결된 제1 검출라인(Y1 또는 Ya)에 인가되는 전압을 검출하여 제2 좌표(Y좌표)를 검출할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 좌표(X좌표)를 감지하기 위해서는 일례로 도 8a에 도시된 바와 같은 회로를 구성하고, 제2 좌표(Y좌표)를 감지하기 위해서는 일례로 도 8b에 도시된 바와 같은 회로를 구성할 수 있다. 여기서, 도 8b의 R5는 제2 접촉전극(210)의 A 지점과, 상기 제2 접촉전극(210)의 제4 전압(V4)이 인가되는 일단에 연결된 제2 검출라인(X2) 사이의 저항을 등가적으로 도시한 것이다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 회로 구성에 의하면, 제1 좌표(X좌표) 및 제2 좌표(Y좌표)를 감지할 때, 각각 제1 접촉전극(110)의 일단 및 타단에 연결된 제1 검출라인(Ya, Y1)과 제2 접촉전극(210)의 일단 및 타단에 연결된 제2 검출라인(Xb, X2)을 통해 제1 접촉전극(110) 및 제2 접촉전극(210)의 양단에 일정한 전압을 인가함으로써, 신호간섭 등에 의한 감도저하가 발생하는 것을 방지하여 터치 좌표를 보다 정확하게 감지할 수 있다. 이때, 터치 좌표의 감지를 위한 기본적인 원리는 도 6a에서 설명한 제1 실시예의 경우와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 실시예에 의한 터치 스크린 패널에서 터치 압력을 검출하기 위해서는 도 8c에 도시된 바와 같은 회로를 구성할 수 있는데, 도 8c에서도 전압 인가점과 검출점이 도 6b에 도시된 회로와 상이할 뿐 터치 압력의 감지를 위한 기본적인 원리는 도 6b에서 설명한 제1 실시예의 경우와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 1 내지 도 8c를 참조하여 전술한 본 발명의 터치 스크린 패널은, 독립적인 기판에 형성되어 영상표시장치 등의 상면에 부착되거나, 혹은 영상표시장치의 표시패널과 일체화되어 구현될 수 있다.

특히, 터치 스크린 패널의 하부기판을 표시패널의 상부기판으로 설정하여 영상표시장치의 표시패널과 일체화하여 구현하면, 터치 스크린 패널과 표시패널 사이의 에어갭을 제거할 수 있어 향상된 투과율을 제공하면서 터치 스크린 패널을 구비한 영상표시장치의 두께를 저감할 수 있다.

이를 위해, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 터치 스크린 패널(TSP)의 하부기판(200)은 표시패널(Display)의 상부기판과 동일한 기판으로 설정될 수 있다.

이 경우, 제2 접촉전극(210) 및 이에 연결되는 제2 검출라인은 표시패널의 상부기판(200) 상에 형성될 수 있다.

한편, 터치 스크린 패널(TSP)의 하부에 구비되는 표시패널(Display)은 액정표시패널이나 유기전계발광 표시패널 등 영상을 표시하기 위한 다양한 종류의 표시패널로 구현될 수 있으며, 도 9에서는 일례로 액정표시패널을 도시하였다.

도 9에서, 도면부호 500은 액정표시패널의 하부기판, 510 및 520은 각각 화소전극 및 공통전극, 530은 액정층, 540은 블랙 매트릭스, 550은 컬러필터, 560은 오버코팅막이다.

단, 액정표시패널의 구성은 이미 공지된 기술이므로, 도 9에서는 상기 액정표시패널의 구성을 비교적 단순하게 도시하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

100: 상부기판 110: 제1 접촉전극
120(Y): 제1 검출라인 200: 하부기판
210: 제2 접촉전극 220(X): 제2 검출라인
300, 300': 피에조 저항막 310: 전도성 입자

Claims (20)

1. 제1 접촉전극과, 상기 제1 접촉전극에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과,
   상기 제1 접촉전극과 대향되도록 배치되는 제2 접촉전극과, 상기 제2 접촉전극에 연결되는 제2 검출라인이 형성된 하부기판과,
   상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며,
   상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하고,
   상기 제1 검출라인은 상기 제1 접촉전극의 양단에 각각 연결되고, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 적어도 일단에 연결되고,
   상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인으로 기저전압이 인가됨과 아울러 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인으로 제2 전압이 인가되고, 상기 제1 접촉전극의 타단에 연결된 제1 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 상기 터치 압력이 감지되는 터치 스크린 패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피에조 저항막은, 전도성 입자가 함유된 절연물질로 이루어진 터치 스크린 패널.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전도성 입자는 전도성 폴리머인 터치 스크린 패널.
4. 제2항에 있어서,
   상기 전도성 입자는 표면에 탄소나노튜브(CNT)가 코팅된 유기 입자인 터치 스크린 패널.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유기 입자는 유기 실리콘 입자인 터치 스크린 패널.
6. 삭제
7. 제1 접촉전극과, 상기 제1 접촉전극에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과,
   상기 제1 접촉전극과 대향되도록 배치되는 제2 접촉전극과, 상기 제2 접촉전극에 연결되는 제2 검출라인이 형성된 하부기판과,
   상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며,
   상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하고,
   상기 제1 검출라인은 상기 제1 접촉전극의 양단에 각각 연결되고, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 적어도 일단에 연결되고,
   상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인으로 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 상기 터치 좌표가 감지되는 터치 스크린 패널.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인은 복수 개씩 구비되고, 상기 제1 검출라인에 상기 제1 전압이 인가된 상태에서 상기 복수의 제2 접촉전극 및 이들 각각에 연결되는 제2 검출라인들에 인가되는 전압이 검출되는 터치 스크린 패널.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인은 복수 개씩 구비되고, 상기 복수 개의 제1 접촉전극 및 제1 검출라인에 상기 제1 전압이 순차적으로 인가되는 터치 스크린 패널.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1 접촉전극과, 상기 제1 접촉전극에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과,
    상기 제1 접촉전극과 대향되도록 배치되는 제2 접촉전극과, 상기 제2 접촉전극에 연결되는 제2 검출라인이 형성된 하부기판과,
    상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며,
    상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하고,
    상기 제1 검출라인은 상기 제1 접촉전극의 양단에 각각 연결되고, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 양단에 각각 연결되고,
    상기 제1 접촉전극의 일단 및 타단에 연결된 제1 검출라인으로 각각 기저전압 및 제3 전압이 인가되고, 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 제1 좌표가 감지되고,
    상기 제2 접촉전극의 일단 및 타단에 연결된 제2 검출라인으로 각각 기저전압 및 제4 전압이 인가되고, 상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 제2 좌표가 감지되는 터치 스크린 패널.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인과, 상기 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인은 각각 복수 개씩 구비되며, 상기 제1 접촉전극과 제2 접촉전극은 서로 교차하는 방향으로 형성되는 터치 스크린 패널.
14. 제1항에 있어서,
    상기 하부기판이 표시패널의 상부기판으로 설정되어, 상기 표시패널과 일체화되어 구현되는 터치 스크린 패널.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 접촉전극 및 제2 검출라인이 상기 표시패널의 상부기판 상에 형성되는 터치 스크린 패널.
16. 영상을 표시하기 위한 표시패널과, 상기 표시패널의 상부에 배치되어 터치입력을 제공받는 터치 스크린 패널을 포함하며,
    상기 터치 스크린 패널은,
    제1 접촉전극 및 이에 연결되는 제1 검출라인이 형성된 상부기판과,
    상기 상부기판의 하부에 위치되는 상기 표시패널의 상부기판 상에, 상기 제1 접촉전극과 대향되도록 형성된 제2 접촉전극 및 이에 연결되는 제2 검출라인과,
    상기 제1 접촉전극과 상기 제2 접촉전극 사이에 개재되며 상기 터치입력에 대응하여 저항값이 변경되는 투명성 피에조 저항막을 포함하며,
    상기 터치입력에 대한 상기 피에조 저항막의 저항변화를 이용하여 터치 좌표 및 터치 압력을 감지함을 특징으로 하고,
    상기 제1 검출라인은 상기 제1 접촉전극의 양단에 각각 연결되고, 상기 제2 검출라인은 상기 제2 접촉전극의 적어도 일단에 연결되고,
    상기 제1 접촉전극의 일단에 연결된 제1 검출라인으로 기저전압이 인가됨과 아울러 상기 제2 접촉전극의 일단에 연결된 제2 검출라인으로 제2 전압이 인가되고, 상기 제1 접촉전극의 타단에 연결된 제1 검출라인에 인가되는 전압이 검출되어 상기 터치 압력이 감지되는 영상표시장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 피에조 저항막은, 전도성 입자가 함유된 절연물질로 이루어진 영상표시장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 전도성 폴리머인 영상표시장치.
19. 제17항에 있어서,
    상기 전도성 입자는 표면에 탄소나노튜브(CNT)가 코팅된 유기 입자인 영상표시장치.
20. 삭제

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