KR101325918B1 - 액정표시장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 화소 전극 및 복수의 공통 전극을 포함하고, 상기 복수의 공통 전극 사이에 상기 공통 전극과 이격되어 형성되는 쉴드 전극을 포함하는 하부 패널; 및 상기 쉴드 전극에 대응하는 영역에 중첩되어 형성되고, 상기 공통 전극과 뮤추얼 캐패시턴스를 형성하는 센싱 전극을 포함하는 상부 패널을 포함하고, 상기 공통 전극에는 화상 구동 모드에서 제1 공통 신호가 인가되고, 터치 인식 모드에서 제2 공통 신호가 인가되며, 상기 쉴드 전극에는 상기 화상 구동 모드에서 상기 제1 공통 신호가 인가되고, 상기 터치 인식 모드에서 제3 공통 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 관한 것으로,
본 발명에 따르면, 기생 캐패시턴스가 감소됨에 따라 센싱 전극에 사용자의 터치로 인한 전하의 충전, 방전 시간이 단축되는 효과가 있다.

Description

액정표시장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법{Liquid crystal display device and Method for touch sensing using the same}
본 발명은 사용자의 터치를 센싱할 수 있는 액정표시장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써, 화상을 표시한다. 이를 위해, 액정표시장치는 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다.
액정표시장치가 장착된 전자제품에 제어신호를 입력하는 방법으로는, 터치패널을 이용하는 방법과, 버튼을 이용하는 방법이 있으나, 최근에는 터치패널을 이용하는 방법이 널리 이용되고 있다.
터치패널은 그 배치 위치에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 터치패널은 컬러필터기판의 상단면에 부착되는 형태(온 셀 타입(On cell type))로 구성될 수 있고, 터치패널을 구성하는 두 개의 전극들이 액정패널을 구성하는 TFT기판에 형성되는 형태(인 셀 타입(In-cell type))로 구성될 수 있으며, 터치패널을 구성하는 두 개의 전극들 중 어느 하나는 액정패널의 TFT기판에 형성되고, 다른 하나는 컬러필터기판의 상단면에 형성되는 형태(하이브리드 타입(Hybrid type))로 구성될 수도 있다. 이 중, 인 셀 타입의 터치패널 또는 하이브리드 타입의 터치패널을 포함하고 있는 액정패널은 인셀터치패널이라고도 한다.
도 1은 종래의 인셀터치패널이 적용되는 액정표시장치를 간략하게 도시한 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 액정표시장치는 하부 기판(1), 상부 기판(2), 및 액정층(3)을 포함하고, 하부 기판(1)은 공통 전극(11) 및 디스플레이 배선(13)을 포함할 수 있고, 상부 기판(2)은 센싱 전극(22)을 포함할 수 있다.
하부 기판(1)은 공통 전극(11) 및 화소 전극(미도시) 사이에 형성된 전계의 변화로 액정층(3)의 배열을 조절하여 화상을 표현할 수 있다.
디스플레이 배선(13)은 자세하게 도시하지 않았지만, 일 방향으로 연장되어 형성된 게이트 배선 및 상기 게이트 배선과 교차하며 연장되어 형성된 데이터 배선을 포함할 수 있다.
상부 기판(2)은 자세하기 도시하지 않았지만, 컬러 필터, 편광판, 및 커버 글라스 등을 포함할 수 있다.
그런데, 상술한 종래의 인셀터치패널이 적용되는 액정표시장치에 따르면 다음과 같은 문제가 있다.
우선, 공통 전극(11)은 디스플레이 배선(13)과 기생 캐패시턴스를 형성하는데, 상기 기생 캐패시턴스로 인해 사용자의 터치에 따른 전하의 충전,방전 시간이 지연된다.
또한, 상기 기생 캐패시턴스로 인해 전하의 충전, 방전 시간이 지연됨에 따라 터치 성능이 저하된다.
본 발명은 상술한 바와 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 본 발명은 기생 캐패시턴스를 감소시켜 터치 성능을 향상시킨 액정표시장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 복수의 화소 전극 및 복수의 공통 전극을 포함하고, 상기 복수의 공통 전극 사이에 상기 공통 전극과 이격되어 형성되는 쉴드 전극을 포함하는 하부 패널; 및 상기 쉴드 전극에 대응하는 영역에 중첩되어 형성되고, 상기 공통 전극과 뮤추얼 캐패시턴스를 형성하는 센싱 전극을 포함하는 상부 패널을 포함하고, 상기 공통 전극에는 화상 구동 모드에서 제1 공통 신호가 인가되고, 터치 인식 모드에서 제2 공통 신호가 인가되며, 상기 쉴드 전극에는 상기 화상 구동 모드에서 상기 제1 공통 신호가 인가되고, 상기 터치 인식 모드에서 제3 공통 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 화상 구동 모드에서 서로 이격되어 교번하여 하부 패널에 형성된 공통 전극 및 쉴드 전극에 제1 공통 신호를 인가하는 단계; 상기 공통 전극 및 상기 쉴드 전극과 화소 전극 사이에 형성된 전계의 변화에 따라 액정층의 배열을 변경시켜 영상을 표현하는 단계; 터치 인식 모드에서 상기 공통 전극에 제2 공통 신호를 인가하고, 상기 쉴드 전극에 제3 공통 신호를 인가하는 단계; 및 상기 쉴드 전극과 중첩되는 영역에 대향하여 상부 패널에 형성된 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량에 의해 사용자의 터치를 센싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 우선, 공통 전극에 형성된 기생 캐패시턴스를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 상기 기생 캐패시턴스가 감소됨에 따라 센싱 전극에 사용자의 터치로 인한 전하의 충전, 방전 시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 상기 전하의 충전, 방전 시간 단축에 의해 터치 성능이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 인셀터치패널이 적용되는 액정표시장치를 간략하게 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부 패널의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 상부 패널의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 터치 신호를 검출하는 회로를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 관점에서 나타내는 실험예이다.
도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 시정수의 관점에서 나타내는 실험예이다.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 종합적으로 나타내는 실험예이다.
도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서 상부 전극을 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 액정표시장치의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 액정표시장치 및 이를 이용한 터치 센싱 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "상에" 또는 "아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부 패널의 일 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 상부 패널의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2, 도 3, 및 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 하부 패널(200) 및 상부 패널(300)을 포함한다.
하부 패널(200)은 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)을 포함한다. 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)은 하부 패널(200)의 제1 방향으로 연장되어 형성되며, 경우에 따라 공통 전극(240)은 일정 길이마다 분할된 서브 공통 전극(240a 내지 240c)을 포함할 수 있고, 쉴드 전극(250)은 일정 길이마다 분할된 서브 쉴드 전극(250a 내지 250c)을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극(240)은 쉴드 전극(250)과 제1 방향에 평행하게 서로 이격되어 형성되며, 공통 전극(240)과 쉴드 전극(250)은 교번하여 형성된다. 쉴드 전극(250)은 기 설정된 폭(W2)으로 형성된다. 쉴드 전극의 폭(W2)는 센싱 전극(320)의 폭(W1)과의 관계에서 정해지며, 일 실시예에 있어서, 쉴드 전극의 폭(W2)는 센싱 전극(320)의 폭(W1)과 동일하게 형성될 수 있다.
상부 패널(300)은 센싱 전극(320)을 포함한다. 상기 센싱 전극(320)은 상기 쉴드 전극(250)이 형성된 영역에 대응되도록 상부 패널(300)에 형성된다. 즉, 센싱 전극(320)은 쉴드 전극(250)의 상부에 위치한다. 센싱 전극(320)은 기 설정된 폭(W1)으로 상부 패널(300)의 제1 방향으로 연장되어 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 전극(320)은 기 설정된 폭(W1)으로 제1 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)은 상기 제1 방향과 평행한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
이때, 공통 전극(240)은 제1 방향으로 서로 이격되어 형성된 복수의 서브 공통 전극(240a, 240b, 240c)을 포함할 수 있고, 쉴드 전극(250)은 제1 방향으로 서로 이격되어 형성된 복수의 서브 쉴드 전극(250a, 250b, 250c)을 포함할 수 있다.
상기 서브 공통 전극(240a, 240b, 240c)은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 서브 공통 전극(240a, 240b, 240c)을 전기적으로 연결하는 공통 신호선(290a 내지 290c)에 의해 연결될 수 있다.
즉, 복수의 제1 서브 공통 전극(240a)은 제1 공통 신호선(290a)에 의해 제1 연결부(291a)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 방향으로 같은 열에 존재하는 복수의 제2 서브 공통 전극(240b)은 제2 공통 신호선(290b)에 의해 제2 연결부(291b)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 방향으로 같은 열에 존재하는 복수의 제3 서브 공통 전극(240c)은 제3 공통 신호선(290c)에 의해 제3 연결부(291c)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 서브 쉴드 전극(250a, 250b, 250c)은 상기 제1 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 서브 쉴드 전극(250a, 250b, 250c)을 전기적으로 연결하는 쉴드 신호선(295)에 의해 연결될 수 있다.
복수의 센싱 전극(320)은 각각 제1 센싱 신호선(350a) 내지 제6 센싱 신호선(350f)에 연결된다.
이때, 제1 공통 신호선(290a) 내지 제3 공통 신호선(290c)은 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 일 방향의 채널로서 기능하고, 제1 센싱 신호선(350a) 내지 제6 센싱 신호선(350f)은 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 타 방향의 채널로서 기능한다.
제1 공통 신호선(290a) 및 제4 센싱 신호선(350d)이 교차되는 영역에 사용자의 터치가 있는 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제1 공통 신호선(290a)을 통해 제2 공통 신호(터치 구동 전압)를 인가하고, 복수의 센싱 신호선에서 신호를 읽는다. 이때, 사용자의 터치에 의한 영향에 따라 제4 센싱 신호선(350d)에서 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화가 감지된다. 따라서, 사용자의 터치 위치는 제1 공통 신호선(290a) 및 제4 센싱 신호선(350d)이 교차되는 영역에 있음을 인식할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에서는 편의상 3개의 공통 신호선(290a 내지 290c) 및 6개의 센싱 신호선(350a 내지 350f)까지를 도시하였지만, 그 숫자는 액정표시장치에서 요구하는 터치 해상도 등에 따라 적응적으로 변경될 수 있고, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 액정표시장치(100)는 화상 구동 모드에서 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하며, 터치 인식 모드에서 사용자의 터치를 입력 받는 수단으로 이용될 수 있다.
화상 구동 모드는 액정표시장치(100)에 디스플레이 하고자 하는 화상을 표현하는 모드를 말하고, 터치 인식 모드는 액정표시장치(100)를 터치하는 사용자의 터치 위치를 인식하는 모드를 말한다.
액정표시장치(100)는 터치 인식 모드 및 화상 구동 모드가 기 설정된 주기에 따라 반복하여 교차되도록 제어한다. 이때, 터치 인식 모드에서 상기 공통 전극(240) 및 센싱 전극(320)은 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)을 형성하므로, 사용자의 터치 전후의 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량을 감지하면 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있다. 즉, 상기 공통 전극(240)에 터치를 인식하기 위한 터치 구동 전압인 제2 공통 신호가 인가되면 센싱 전극(320)에 연결된 센싱 신호선(350a 내지 350f)을 통해 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량을 감지하여 사용자의 터치를 감지하는 것이다.
한편, 화상 구동 모드에서는 인접한 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)에 동일한 제1 공통 신호를 인가하므로, 쉴드 전극(250)은 인접한 공통 전극(240)과 동일하게 화소 전극과의 관계에서 공통 전극(240)으로서 기능한다. 이때 제1 공통 신호는 화상을 표현하기 위해 공통 전극에 인가되는 공통 전압을 의미한다.
즉, 화상 구동 모드에서 쉴드 전극(250)에는 제1 공통 신호가 인가되므로 쉴드 전극(250)은 공통 전극(240)으로 기능할 수 있다. 즉 쉴드 전극(250)은 액정표시장치(100)가 화상을 표현할 수 있도록 화소 전극과 함께 액정층을 변경시키는 전계를 형성한다. 터치 인식 모드에서는 쉴드 전극(250)에는 제3 공통 신호가 인가되어 공통 전극(240)에 형성되는 기생 캐패시턴스를 감소시켜 터치 감도를 향상시키는 기능을 수행한다. 일 실시예에 있어서, 제3 공통 신호는 그라운드 전압 또는 일정 크기의 직류 전압일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부 패널(200), 상부 패널(300), 및 액정층(400)을 포함한다.
하부 패널(200)은 하부 기판(210), 액정 구동 배선(220), 제1 보호층(230), 공통 전극(240), 쉴드 전극(250), 제2 보호층(260), 화소 전극(270), 및 제3 보호층(280)을 포함한다.
액정 구동 배선(220)은 하부 기판(210) 상에서 일 방향으로 형성된 게이트 라인 및 타 방향으로 형성된 데이터 라인을 포함한다. 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차지점에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인으로 인가되는 구동 신호에 따라 동작하는 스위칭 소자이다.
화소 전극(270)은 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역 각각에 형성되어 있으며, 공통 전극(240)은 상기 화소 전극(270)과 함께 전계를 형성하여 액정층을 구동시키는 역할을 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 공통 전극(240) 또는 화소 전극(270)은 상기 화소 영역에서 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함할 수 있다. 상기 슬릿을 통해 상기 공통 전극(240) 및 화소 전극(270) 사이에는 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다
상부 패널(300)은 상부 기판(310), 센싱 전극(320), 및 커버 글라스(330)를 포함할 수 있다.
센싱 전극(320)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped ZnO)를 포함하는 투명 도전성 재료를 상부 패널(300)에 직접 증착, 코팅하여 형성하거나, 또는 별도의 필름으로 형성하여 부착할 수도 있다.
상부 패널(300)은 자세하게 도시하진 않았지만, 상기 커버 글라스(330) 및 상부 기판(310) 사이에 컬러 필터층, 상부 편광층 등을 포함할 수 있으며, 일 실시예에 있어서 상기 센싱 전극(320)은 상기 상부 기판 및 상기 컬러 필터층 사이, 상기 상부 기판 및 상기 상부 편광층 사이, 상기 상부 편광층 상면 중 어느 하나에 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 액정표시장치에 형성되는 캐패시턴스와 본 발명에 따른 액정표시장치에서 공통 전극의 기생 캐패시턴스를 감소시키는 원리에 대하여 상세하게 설명한다.
공통 전극(240)에 형성되는 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 아래 식 1과 같이 공통 전극(240)과 액정 구동 배선(220) 사이에 형성되는 기생 캐패시턴스(CTx - line), 공통 전극(240)과 센싱 전극(320) 사이에 형성되는 뮤추얼 캐패시턴스(Cm), 및 공통 전극(240)과 쉴드 전극(250) 사이에 형성되는 쉴드 캐패시턴스(Csh)의 합으로 구성될 수 있다.
[식 1]
CTx = CTx - line + Cm + Csh
이때, 본 발명에 따른 액정표시장치는 공통 전극(240)의 사이에 형성된 쉴드 전극(250)을 포함하므로, 쉴드 전극(250)이 형성되지 않을 때에 비하여 기생 캐패시턴스(CTx-line)가 감소된다. 즉, 캐패시턴스는 마주보고 있는 전극의 면적에 비례하여 증가하므로 공통 전극(240)의 면적이 감소되면 이에 따라 기생 캐패시턴스(CTx -line)도 감소되는 것이다(예를 들어, 액정 구동 배선(220)과 쉴드 전극(250) 사이에 형성된 Cline 에 해당하는 만큼 감소할 수 있다). 이때, 쉴드 캐패시턴스(Csh)의 값은 기생 캐패시턴스(CTx - line) 값에 비하면 무시될 수 있는 작은 값이므로 전체적으로 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 감소된다.
[표 1]은 본 발명에 따른 액정표시장치 및 종래의 액정표시장치에서 뮤추얼 캐패시턴스(Cm) 및 공통 전극 캐패시턴스(CTx)의 변화를 나타내기 위해 9.7인치 XGA급 액정표시장치에서 실험한 결과를 정리한 표이다.
종래 본 발명 비고
터치 전 Cm 1.49pF 0.44pF
터치 후 Cm 1.30pF 0.26pF
Cm 변화량 0.19pF 0.18pF 5% 감소
CTx 3000pF 2000pF 33% 감소
상기 [표 1]에서도 알 수 있듯이, 종래의 액정표시장치에서 사용자의 터치가 있기 전 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)는 1.49pF 이고, 사용자의 터치가 있은 후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)은 1.30pF으로, 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 0.19pF임을 알 수 있다. 또한, 전체 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 3000pF인 것을 알 수 있다.
이에 반하여, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 사용자의 터치가 있기 전 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)는 0.44pF 이고, 사용자의 터치가 있은 후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)은 0.26pF으로, 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 0.18pF임을 알 수 있다. 또한, 전체 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 2000pF인 것을 알 수 있다.
이를 분석해보면, 종래의 액정표시장치에 비하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 사용자의 터치 전후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량이 5% 가량 감소하였고, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 1000pF이 감소하여 33% 가량 감소하였음을 알 수 있다.
사용자의 터치 전후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 사용자의 터치 유무를 판단하는 척도가 되므로 터치 여부를 센싱하는 민감도의 척도로 작용한다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 이러한 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량이 소폭 감소하였지만 그 감소량은 미미한 것으로 터치 여부를 센싱하는 민감도에는 큰 영향이 없다.
이에 반하여, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 1000pF이 감소하여 33% 가량 감소하였음을 알 수 있다. 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 센싱 전극(320) 및 공통 전극(240)의 충전, 방전 특성에 영향을 주는 요소이다. 따라서, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)가 감소하면 시정수(t=RC)가 감소하여 충방전 특성이 향상되고, 그에 따라 터치 특성이 향상되는 효과가 있다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 터치 신호를 검출하는 회로를 나타내는 모식도이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 공통 전극 저항(RTx) 및 공통 전극 캐패시턴스(CTx)를 포함하는 송신단에 드라이빙 펄스가 인가되면 상기 펄스는 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)를 통한 차지 커플링에 의해 센싱 전극 저항(RRX) 및 센싱 전극 캐패시턴스(CRx)를 포함하는 수신단에 영향을 준다. 이러한 영향은 센싱 전극 저항(RRX)의 타단 및 기준 전압(Vref)에 연결된 비교기에 의해 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 입력되어 최종적으로 사용자의 터치 여부가 디지털 신호화되서 출력된다.
상술한 바와 같이, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 송신단의 주파수 특성에 영향을 주는 캐패시턴스로 작용하므로 센싱 전극(320) 및 공통 전극(240)의 충전, 방전 특성에 영향을 주는 요소임을 알 수 있다. 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)는 송신단과 수신단을 커플링하는 캐패시턴스로 작용하므로, 터치 여부를 감지하는 민감도와 관계되는 캐패시턴스임을 알 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 관점에서 나타내는 실험예이고, 도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 시정수의 관점에서 나타내는 실험예이고, 도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치에서 쉴드 전극 폭(W2)의 변화에 따른 터치 성능 변화를 종합적으로 나타내는 실험예이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 쉴드 전극 폭(W2)이 증가하면 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 관점에서 터치 성능이 일정 수준 향상된다. 그러나, 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)을 초과하기 시작하면 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 관점에서 터치 성능이 감소되기 시작한다. 이는 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)을 초과하기 시작하면 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)이 감소하여 터치 감도가 감소할 수 있기 때문이다.
도 8에서 알 수 있듯이, 쉴드 전극 폭(W2)이 증가하면 시정수의 관점에서 터치 성능이 일정하게 향상되기 시작한다. 그러나, 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)을 초과하기 시작하면 시정수의 관점에서 터치 성능이 감소되기 시작한다.
이는 쉴드 전극 폭(W2)이 증가하기 시작하면 공통 전극 캐패시턴스(CTx)가 감소하여 시정수가 감소하므로 충전, 방전 특성이 향상되기 때문이고, 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)을 초과하기 시작하면 공통 전극 저항(RTx)이 증가하여 시정수가 증가하므로 충전, 방전 특성이 나빠지기 때문이다.
도 9에서 알 수 있듯이, 도 7 및 도 8의 결과를 종합하면, 쉴드 전극 폭(W2)이 증가하면 전반적인 터치 성능이 일정하게 향상되기 시작한다. 그러나, 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)을 초과하기 시작하면 전반적인 터치 성능이 감소되기 시작한다. 따라서, 쉴드 전극 폭(W2)이 센싱 전극 폭(W1)과 동일할 때 터치 성능이 가장 향상됨을 알 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서 상부 전극을 나타내는 평면도이다.
도 10에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치는 하부 패널(200), 상부 패널(300), 및 액정층(400)을 포함한다.
하부 패널(200)은 하부 기판(210), 액정 구동 배선(220), 제1 보호층(230), 공통 전극(240), 쉴드 전극(250), 제2 보호층(260), 화소 전극(270), 및 제3 보호층(280)을 포함한다.
액정 구동 배선(220)은 하부 기판(210) 상에서 일 방향으로 형성된 게이트 라인 및 타 방향으로 형성된 데이터 라인을 포함한다. 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차지점에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인으로 인가되는 구동 신호에 따라 동작하는 스위칭 소자이다.
화소 전극(270)은 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의되는 화소 영역 각각에 형성되어 있으며, 공통 전극(240)은 상기 화소 전극(270)과 함께 전계를 형성하여 액정층을 구동시키는 역할을 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 공통 전극(240) 또는 화소 전극(270)은 상기 화소 영역에서 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함할 수 있다. 상기 슬릿을 통해 상기 공통 전극(240) 및 화소 전극(270) 사이에는 프린지 필드(fringe field)가 형성되고, 이와 같은 프린지 필드에 의해서 액정이 구동될 수 있다
상부 패널(300)은 상부 기판(310), 센싱 전극(320), 상부 전극(325), 및 커버 글라스(330)를 포함할 수 있다.
센싱 전극(320)은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped ZnO)를 포함하는 투명 도전성 재료를 상부 패널(300)에 직접 증착, 코팅하여 형성하거나, 또는 별도의 필름으로 형성하여 부착할 수도 있다.
상부 전극(325)은 상기 센싱 전극(320)과 중첩되지 않는 영역에서 상기 센싱 전극(320)과 전기적으로 절연되어 형성된다. 이로서, 상기 센싱 전극(320)이 형성된 영역을 통과하는 광의 광투과율 및 상기 상부 전극(325)이 형성된 영역을 통과하는 광의 광투과율은 동일하게 유지된다.
센싱 전극(320)이 상부 패널(300)의 일부에만 형성될 경우 센싱 전극(320)이 형성된 영역과 그 이외의 영역에 광투과율의 차이로 인하여 표시화면에 얼룩이 발생할 수 있는 바, 상부 전극(325)은 상기 센싱 전극(320)과 중첩되지 않는 영역에서 상기 센싱 전극(320)과 전기적으로 절연되어 형성되어, 상기 센싱 전극(320)이 형성된 영역과 그 이외의 영역을 통과하는 광의 광투과율을 균일하게 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 상부 전극(325)은 센싱 전극(320)과 동일한 층에 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 패널(300)은 자세하게 도시하진 않았지만, 상기 커버 글라스(330) 및 상부 기판(310) 사이에 컬러 필터층, 상부 편광층 등을 포함할 수 있으며, 일 실시예에 있어서 상기 센싱 전극(320)은 상기 상부 기판 및 상기 컬러 필터층 사이, 상기 상부 기판 및 상기 상부 편광층 사이, 상기 상부 편광층 상면 중 어느 하나에 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11은 본 발명에 따른 액정표시장치의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 하부 패널(200) 및 상부 패널(300)을 포함한다.
하부 패널(200)은 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)을 포함한다. 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)은 하부 패널(200)의 제1 방향으로 연장되어 형성되며, 경우에 따라 공통 전극(240)은 일정 길이마다 분할된 서브 공통 전극을 포함할 수 있고, 쉴드 전극(250)은 일정 길이마다 분할된 서브 쉴드 전극을 포함할 수 있다.
상기 공통 전극(240)은 쉴드 전극(250)과 제1 방향에 평행하게 서로 이격되어 형성되며, 공통 전극(240)과 쉴드 전극(250)은 교번하여 형성된다. 쉴드 전극(250)은 기 설정된 폭(W2)으로 형성된다. 쉴드 전극의 폭(W2)는 센싱 전극(320)의 폭(W1)과의 관계에서 정해지며, 일 실시예에 있어서, 쉴드 전극의 폭(W2)는 센싱 전극(320)의 폭(W1)과 동일하게 형성될 수 있다.
상부 패널(300)은 센싱 전극(320)을 포함한다. 센싱 전극(320)은 기 설정된 폭(W1)으로 상부 패널(300)의 제2 방향으로 연장되어 형성된다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 방향은 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)이 연장되어 형성된 제1 방향에 직교하는 방향일 수 있다. 이 경우, 상기 센싱 전극(320)은 상기 쉴드 전극(250)이 형성된 영역의 일부에 대응되도록 상부 패널(300)에 형성된다.
이때, 공통 전극(240)은 상기 제1 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 공통 전극(240)을 전기적으로 연결하는 공통 신호선(290)에 의해 연결될 수 있다.
쉴드 전극(250)은 상기 제1 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 쉴드 전극(250)을 전기적으로 연결하는 쉴드 신호선(295)에 의해 연결될 수 있다.
액정표시장치(100)는 터치 인식 모드 및 화상 구동 모드가 기 설정된 주기에 따라 반복하여 교차되도록 제어한다. 이때, 터치 인식 모드에서 상기 공통 전극(240) 및 센싱 전극(320)은 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)을 형성하므로, 사용자의 터치 전후의 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량을 감지하면 사용자의 터치 위치를 감지할 수 있다.
한편, 화상 구동 모드에서는 인접한 공통 전극(240) 및 쉴드 전극(250)에 동일한 제1 공통 신호를 인가하므로, 쉴드 전극(250)은 인접한 공통 전극(240)과 동일하게 화소 전극과의 관계에서 공통 전극(240)으로서 기능한다.
즉, 쉴드 전극(250)은 화상 구동 모드에서 공통 전극(240)으로 기능하여 액정표시장치(100)가 화상을 표현할 수 있도록 화소 전극과 함께 액정층을 변경시키는 전계를 형성하며, 터치 인식 모드에서는 공통 전극(240)에 형성되는 기생 캐패시턴스를 감소시켜 터치 감도를 향상시키는 기능을 수행한다.
[표 2]는 도 11에 따른 본 발명에 따른 액정표시장치 및 종래의 액정표시장치에서 뮤추얼 캐패시턴스(Cm) 및 공통 전극 캐패시턴스(CTx)의 변화를 나타내기 위해 9.7인치 XGA급 액정표시장치에서 실험한 결과를 정리한 표이다.
종래 본 발명 비고
터치 전 Cm 1.493pF 0.999pF
터치 후 Cm 1.306pF 0.871pF
Cm 변화량 0.187pF 0.128pF 32% 감소
CTx 3230pF 1980pF 39% 감소
상기 [표 2]에서도 알 수 있듯이, 종래의 액정표시장치에서 사용자의 터치가 있기 전 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)는 1.493pF 이고, 사용자의 터치가 있은 후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)은 1.306pF으로, 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 0.187pF임을 알 수 있다. 또한, 전체 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 3230pF인 것을 알 수 있다.
이에 반하여, 본 발명에 따른 액정표시장치에서는 사용자의 터치가 있기 전 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)는 0.999pF 이고, 사용자의 터치가 있은 후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)은 0.871pF으로, 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 0.128pF임을 알 수 있다. 또한, 전체 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 2000pF인 것을 알 수 있다.
이를 분석해보면, 종래의 액정표시장치에 비하여 본 발명에 따른 액정표시장치는 사용자의 터치 전후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량이 32% 가량 감소하였고, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 약 1000pF이 감소하여 39% 가량 감소하였음을 알 수 있다.
사용자의 터치 전후 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량은 사용자의 터치 유무를 판단하는 척도가 되므로 터치 여부를 센싱하는 민감도의 척도로 작용한다. 본 발명에 따른 액정표시장치는 이러한 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량이 감소하여 터치 여부를 센싱하는 민감도가 다소 감소됨을 알 수 있다.
그러나, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 약 1000pF이 감소하여 39% 가량 감소하였음을 알 수 있다. 공통 전극 캐패시턴스(CTx)는 센싱 전극(320) 및 공통 전극(240)의 충전, 방전 특성에 영향을 주는 요소이다. 따라서, 공통 전극 캐패시턴스(CTx)가 감소하면 시정수(t=RC)가 감소하여 충방전 특성이 향상되고, 그에 따라 터치 특성이 향상되는 효과가 있다.
<액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법>
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법을 상세하게 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12에서 알 수 있듯이, 우선, 화상 구동 모드에서 서로 이격되어 교번하여 하부 패널에 형성된 공통 전극 및 쉴드 전극에 제1 공통 신호를 인가한다(S1100). 상기 제1 공통 신호는 공통 전극 및 쉴드 전극이 화소 전극과 전계를 형성하여 액정층의 배열을 변경시킬 수 있도록 하기 위해 공통 전극에 인가되는 공통 전압이다.
다음, 상기 공통 전극 및 상기 쉴드 전극과 화소 전극 사이에 형성된 전계의 변화에 따라 액정층의 배열을 변경시켜 영상을 표현한다(S1200). 액정층은 데이터 라인 및 게이트 라인을 통해 인가되는 구동 신호에 따라 화소별로 그 배열을 변경하여 화상을 구현한다.
다음, 터치 인식 모드에서 상기 공통 전극에 제2 공통 신호를 인가하고, 상기 쉴드 전극에 제3 공통 신호를 인가한다(S1300). 상기 제2 공통 신호는 공통 전극 및 센싱 전극 사이에 형성되는 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화를 감기하기 위해 공통 전극에 인가되는 터치 구동 전압이고, 제3 공통 신호는 쉴드 전극에 인가되는 신호이다. 일 실시예에 있어서, 제2 공통 신호 및 제3 공통 신호는 동일한 레벨의 신호일 수 있고, 다른 실시예에 있어서, 제3 공통 신호는 그라운드 전압 또는 일정 크기의 직류 전압일 수 있다.
다음, 상기 쉴드 전극과 중첩되는 영역에 대향하여 상부 패널에 형성된 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량에 의해 사용자의 터치를 센싱한다(S1400).
즉, 상기 사용자가 상기 상부 패널을 터치 하기 전 상기 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에는 제1 뮤추얼 캐패시턴스(Cm1)가 형성되고, 상기 사용자가 상기 상부 패널을 터치 한 후 상기 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에는 제2 뮤추얼 캐패시턴스(Cm2)가 형성된다. 따라서, 제1 뮤추얼 캐패시턴스(Cm1) 및 제2 뮤추얼 캐패시턴스(Cm2)의 차이인 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량을 검출하면 사용자의 터치 여부를 센싱할 수 있다.
또한, 상기 센싱 전극이 연장되어 형성된 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 상기 공통 전극을 전기적으로 연결하는 공통 신호선에 제2 공통 신호를 인가하고, 상기 센싱 전극에 연결된 센싱 신호선을 통해 상기 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량을 측정하여, 상기 사용자의 터치 위치를 센싱할 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에서 상술한 바와 같이 복수의 공통 신호선과 직교하는 방향에서 신호를 입력받을 수 있는 복수의 센싱 신호선을 이용하면, 2차원 평면에서 사용자의 터치 위치를 인식할 수 있다.
한편, 상기 화상 구동 모드 및 상기 터치 인식 모드는 기 설정된 주기에 따라 반복하여 교차되며, 상기 화상 구동 모드에서 상기 쉴드 전극은 인접한 상기 공통 전극과 함께 상기 화소 전극과 전계를 형성하도록 기능하며, 상기 터치 인식 모드에서 상기 쉴드 전극은 상기 공통 전극에 형성된 기생 캐패시턴스(CTx-line)을 감소시키도록 기능한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 구성을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
아닌 것으로 이해하여야한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 영상표시장치 200 - 하부 패널
210 - 하부 기판 220 - 액정 구동 배선
230 - 제1 보호층 240 - 공통 전극
250 - 쉴드 전극 260 - 제2 보호층
270 - 화소 전극 280 - 제3 보호층
300 - 상부 패널 310 - 상부 기판
320 - 센싱 전극 330 - 커버 글라스
400 - 액정층

Claims (15)

  1. 복수의 화소 전극 및 복수의 공통 전극을 포함하고, 상기 복수의 공통 전극 사이에 상기 공통 전극과 이격되어 형성되는 쉴드 전극을 포함하는 하부 패널; 및
    상기 쉴드 전극에 대응하는 영역에 중첩되어 형성되고, 상기 공통 전극과 뮤추얼 캐패시턴스를 형성하는 센싱 전극을 포함하는 상부 패널을 포함하고,
    상기 공통 전극에는 화상 구동 모드에서 제1 공통 신호가 인가되고, 터치 인식 모드에서 제2 공통 신호가 인가되며,
    상기 쉴드 전극에는 상기 화상 구동 모드에서 상기 제1 공통 신호가 인가되고, 상기 터치 인식 모드에서 제3 공통 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극은 제1 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 공통 전극은 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 공통 전극을 전기적으로 연결하는 공통 신호선에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공통 전극은 서로 이격되어 형성된 서브 공통 전극을 포함하고, 상기 쉴드 전극은 서로 이격되어 형성된 서브 쉴드 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 패널은 상부 기판, 상기 상부 기판 하면에 형성된 컬러 필터층, 상기 상부 기판 상면에 형성된 상부 편광층을 포함하고,
    상기 센싱 전극은 상기 상부 기판 및 상기 컬러 필터층 사이, 상기 상부 기판 및 상기 상부 편광층 사이, 상기 상부 편광층 상면 중 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Al-doped ZnO)를 포함하는 투명 도전성 재료를 상기 상부 패널에 직접 증착 또는 코팅하여 형성되거나, 별도의 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극과 중첩되지 않는 영역에서 상기 센싱 전극과 전기적으로 절연되어 형성되는 상부 전극을 더 포함하고, 상기 센싱 전극이 형성된 영역을 통과하는 광의 광투과율 및 상기 상부 전극이 형성된 영역을 통과하는 광의 광투과율은 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극의 폭(W1) 및 상기 쉴드 전극의 폭(W2)은 동일한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공통 신호는 공통 전압이며, 상기 제2 공통 신호는 터치 구동 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 공통 신호는 그라운드 전압 또는 일정 크기의 직류 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 화상 구동 모드에서 서로 이격되어 교번하여 하부 패널에 형성된 공통 전극 및 쉴드 전극에 제1 공통 신호를 인가하는 단계;
    상기 공통 전극 및 상기 쉴드 전극과 화소 전극 사이에 형성된 전계의 변화에 따라 액정층의 배열을 변경시켜 영상을 표현하는 단계;
    터치 인식 모드에서 상기 공통 전극에 제2 공통 신호를 인가하고, 상기 쉴드 전극에 제3 공통 신호를 인가하는 단계; 및
    상기 쉴드 전극과 중첩되는 영역에 대향하여 상부 패널에 형성된 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 뮤추얼 캐패시턴스(Cm)의 변화량에 의해 사용자의 터치를 센싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 사용자의 터치를 센싱하는 단계는,
    상기 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 제1 뮤추얼 캐패시턴스(Cm1) 및 상기 사용자가 상기 상부 패널을 터치 한 후 상기 센싱 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 제2 뮤추얼 캐패시턴스(Cm2)의 차이인 상기 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량에 의해 상기 사용자의 터치 여부를 센싱하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 사용자의 터치를 센싱하는 단계는,
    상기 센싱 전극이 연장되어 형성된 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 동일한 열에 존재하는 적어도 하나 이상의 상기 공통 전극을 전기적으로 연결하는 공통 신호선에 제2 공통 신호를 인가하고, 상기 센싱 전극에 연결된 센싱 신호선을 통해 상기 뮤추얼 캐패시턴스의 변화량을 측정하여, 상기 사용자의 터치 위치를 센싱하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 화상 구동 모드 및 상기 터치 인식 모드는 기 설정된 주기에 따라 반복하여 교차되며, 상기 화상 구동 모드에서 상기 쉴드 전극은 인접한 상기 공통 전극과 함께 상기 화소 전극과 전계를 형성하도록 기능하며, 상기 터치 인식 모드에서 상기 쉴드 전극은 상기 공통 전극에 형성된 기생 캐패시턴스(CTx-line)을 감소시키도록 기능하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 공통 신호는 공통 전압이며, 상기 제2 공통 신호는 터치 구동 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 제3 공통 신호는 그라운드 전압 또는 일정 크기의 직류 전압인 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 이용한 터치 센싱 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732931A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 株式会社日本显示器 显示设备
KR20150108763A (ko) * 2014-03-18 2015-09-30 가부시키가이샤 재팬 디스프레이 센서 부착 표시 장치
KR20160094570A (ko) * 2015-01-30 2016-08-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치의 구동 방법
KR20170056704A (ko) * 2014-10-01 2017-05-23 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 통합형 자기 정전용량식 터치 디스플레이
KR20170076947A (ko) * 2015-12-24 2017-07-05 엘지디스플레이 주식회사 터치 일체형 표시패널 및 그를 포함하는 표시장치
JP2017162477A (ja) * 2017-03-21 2017-09-14 株式会社ジャパンディスプレイ センサ付き表示装置、表示装置用の駆動回路、及び、表示装置の駆動方法
CN109466434A (zh) * 2018-11-02 2019-03-15 北京奥特易电子科技有限责任公司 一种能手控天窗氛围灯开闭的天窗及含该天窗的汽车

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0915622A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Kyocera Corp 液晶表示装置
JP2008134407A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Hitachi Displays Ltd 表示装置
KR20110026852A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 한경조 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널 및 그 제조방법
KR20110087758A (ko) * 2010-01-27 2011-08-03 세심광전자기술(주) 정밀도가 높은 정전용량방식 터치스크린 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0915622A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Kyocera Corp 液晶表示装置
JP2008134407A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Hitachi Displays Ltd 表示装置
KR20110026852A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 한경조 터치 스크린 내장형 액정 표시 패널 및 그 제조방법
KR20110087758A (ko) * 2010-01-27 2011-08-03 세심광전자기술(주) 정밀도가 높은 정전용량방식 터치스크린 장치

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732931B (zh) * 2013-12-19 2017-04-12 株式会社日本显示器 显示设备
CN104732931A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 株式会社日本显示器 显示设备
KR20150108763A (ko) * 2014-03-18 2015-09-30 가부시키가이샤 재팬 디스프레이 센서 부착 표시 장치
KR101677837B1 (ko) * 2014-03-18 2016-11-18 가부시키가이샤 재팬 디스프레이 센서 부착 표시 장치
US9791972B2 (en) 2014-03-18 2017-10-17 Japan Display Inc. Sensor-equipped display device
KR20170056704A (ko) * 2014-10-01 2017-05-23 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 통합형 자기 정전용량식 터치 디스플레이
KR102385758B1 (ko) * 2014-10-01 2022-04-11 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 통합형 자기 정전용량식 터치 디스플레이
KR102321830B1 (ko) 2015-01-30 2021-11-04 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치의 구동 방법
KR20160094570A (ko) * 2015-01-30 2016-08-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 디스플레이 장치의 구동 방법
KR20170076947A (ko) * 2015-12-24 2017-07-05 엘지디스플레이 주식회사 터치 일체형 표시패널 및 그를 포함하는 표시장치
KR102531127B1 (ko) * 2015-12-24 2023-05-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 일체형 표시패널 및 그를 포함하는 표시장치
JP2017162477A (ja) * 2017-03-21 2017-09-14 株式会社ジャパンディスプレイ センサ付き表示装置、表示装置用の駆動回路、及び、表示装置の駆動方法
CN109466434A (zh) * 2018-11-02 2019-03-15 北京奥特易电子科技有限责任公司 一种能手控天窗氛围灯开闭的天窗及含该天窗的汽车

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