KR101347291B1 - 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를포함한 평판표시장치 - Google Patents

터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를포함한 평판표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치에 관한 것으로, 제1 기판과, 제1 기판과 대향되게 배치되는 제2 기판과, 도전성 패드와, 도전성 패드와 이격되게 형성된 도전성 컬럼 스페이서로 구성된 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부 및 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 터치 센싱부는 제1 기판과 제2 기판간 이격 공간내에 형성되고, 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화되며, 제어부는 터치 센서 유닛 단위로 작동을 제어하는 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치가 제공된다.
터치 센서, 내장, 평판표시패널, 그룹화

Description

터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치 {Flat panel display with a built-in touch sensor, method for driving the same and flat panel display device having the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이며, Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 개략적인 기능 블록도이다.
도 6은 터치 센서 유닛으로 그룹화된 터치 센싱부의 일 예를 도시한 평면도이며, 도 7a 및 도 7b는 터치 센서 유닛으로 그룹화된 터치 센싱부의 변형예들을 각각 도시한 평면도이다.
도 8a는 터치 센서 내장형 액정표시패널의 터치 감도가 민감한 경우를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9a는 터치 센서 내장형 액정표시패널의 터치 감도가 둔감한 경우를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 9b는 도 9a에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 불량 확률을 비교한 표이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100; 컬러 필터 기판 110; 절연성 투명 기판
120; 블랙 매트릭스 130; 컬러 필터
140; 공통 전극 200; 박막 트랜지스터 기판
210; 절연성 투명 기판 220; 게이트 라인
240; 게이트 절연막 250; 활성층
260; 오믹 접촉층 270; 데이터 라인
280; 보호막 290; 화소 전극
300; 터치 센싱부 310; 도전성 컬럼 스페이서
320; 도전성 패드 330; 센싱 라인
500; 편광판 600; 제어부
본 발명은 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 센서의 오작동을 방지하면서, 터치 센싱 감도를 개선하기 위한 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치에 관한 것이다.
평판표시패널에 내장된 터치 센서는 도전성 컬럼 스페이서와 도전성 패드의 간극 변화에 의한 저항 변화를 감지하여 터치 지점을 감지하게 된다. 그러나, 이러한 간극은 매우 작기 때문에, 작은 이물이 있어도 도전성 컬럼 스페이서와 도전성 패드는 쉽게 쇼트가 유발된다. 이와 같이 쇼트가 발생하면, 터치되지 않은 경우에도 터치 센서가 작동하게 되며, 이는 터치 방식에 의한 정보 입력 시 에러를 유발하게 된다.
한편, 이를 개선하기 위해서, 간극을 크게 설정하면, 쇼트가 발생하는 확률은 낮아지지만, 터치 센서의 센싱 감도가 둔감해지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 센서의 오작동을 방지하면서, 터치 센싱 감도를 개선하기 위한 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향되게 배치되는 제2 기판; 도전성 패드와, 상기 도전성 패드와 이격되게 형성된 도전성 컬럼 스페이서로 구성된 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부; 및 상기 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 터치 센싱부는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판간 이격 공간내에 형성되고, 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화되며, 상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동을 제어하는 터치 센서 내장형 평판표시패널이 제공된다.
상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어한다.
상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어한다.
상기 터치 센서 유닛 내의 상기 적어도 2개 이상의 터치 센서는 서로 인접하게 배치된다.
상기 도전성 패드와 상기 도전성 컬럼 스페이서 간의 이격 거리는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 간의 이격 거리의 1 ~ 10%로 형성된다.
상기 도전성 패드와 상기 도전성 컬럼 스페이서 간의 이격 거리는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 간의 이격 거리의 5 ~ 20%로 형성된다.
상기 평판표시패널은 액정표시패널일 수 있다.
상기 제1 기판은 절연성 투명 기판; 상기 기판 상에 형성된 다수의 박막 트랜지스터; 및 다수의 화소 전극을 포함하며, 상기 도전성 패드는 상기 제1 기판 상 에 형성된다.
상기 제1 기판은 상기 도전성 패드와 전기적으로 연결된 제1 센싱 라인과 상기 제1 센싱 라인과 교차되게 형성된 제2 센싱 라인을 더 포함한다.
상기 제2 기판은 절연성 투명 기판; 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스; 및 다수의 컬러 필터를 포함하며, 상기 도전성 컬럼 스페이서는 상기 제2 기판 상에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 화상을 표시하는 평판표시패널을 포함하며, 평판표시패널은 그 내부에 형성된 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와, 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 터치 센싱부는 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화되며, 제어부는 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동을 제어하는 평판표시장치가 제공된다.
상기 평판표시패널은 액정표시패널이며, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함한다.
상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어한다.
상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 매트릭스 형태로 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와 상기 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부가 형성된 터치 센서 내장형 평판표시패널을 마련하는 단계; 상기 터치 센싱부를 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화하는 단계; 및 상기 터치 센싱부가 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동되도록 상기 제어부를 설정하는 단계를 포함하는 터치 센서 내장형 평판표시패널의 구동 방법이 제공된다.
한편, 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상부에 또는 위에 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 바로 상부 또는 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 개략 단면도이다.
도 1을 참조하면, 터치 센서 내장형 액정표시패널(1000)은 컬러 필터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(200), 터치 센서(310), 액정층(400) 및 편광판(500)을 포함한다.
컬러 필터 기판(100)은 절연성 투명 기판(110), 절연성 투명 기판(110) 상에 형성되어, 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(120), 절연성 투명 기판과 블랙 매트릭스 상에 형성되는 다수의 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 컬러 필터(130) 및 상기 다수의 컬러 필터의 전면에 형성된 공통 전극(140)을 포함하며, 또한, 터치 센서(310)의 도전성 컬럼 스페이서(320)를 포함한다.
박막 트랜지스터 기판(200)은 절연성 투명 기판(210), 절연성 투명 기판(210) 상에 형성된 다수의 박막 트랜지스터(미도시)와, 다수의 화소 전극(290)을 포함하며, 또한 터치 센서(310)의 도전성 패드(330)를 포함한다.
컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 사이에는 액정층(400)이 주입되며, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 외측에는 제1 편광판(510)과 제2 편광판(520)이 각각 배치되고, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200) 사이에는 양 기판의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(450)가 배치된다. 본 실시예에서는 컬럼 스페이서가 배치되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 볼 스페이서가 배치될 수도 있다.
또한, 터치 센서(310)는 컬러 필터 기판(100) 상에 형성된 도전성 컬럼 스페이서(320)와 박막 트랜지스터 기판(200) 상에 형성된 도전성 패드(330)로 구성되며, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)는 소정 간격 이격된 채, 상호 대응되는 위치에 배치된다. 이러한 터치 센서(310)는 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극 변화에 따른 저항 변화를 감지하여, 터치 지점을 감지하게 된다. 즉, 사용자가 소정 위치를 터치하게 되면, 상기 위치에 대응되는 도전성 컬럼 스페이서(320)는 하방 즉, 도전성 패드(330) 방향으로 힘으로 받게 되어, 도전성 패드(330)와 접촉하게 된다. 그리고 나서, 사용자의 터치가 제거되면, 상기 위치에 작용하는 힘이 제거되면서, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)는 원래대로 소정 간격 이격된 채 배치된다. 이와 같이, 소정 위치를 터치하면, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330) 간의 쇼트(short)와 오픈(open)이 발 생하면서, 터치 센서(310)의 위치에서 저항 변화가 생기며, 이에 따라 변화하는 전압을 감지하여, 터치되는 지점을 감지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 평면도이며, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이며, Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 부분 평면도가 도시된다.
컬러 필터 기판(100)의 투명 절연성 기판 상에는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터(130)가 형성되며, 적색 컬러 필터와 녹색 컬러 사이 영역 즉, 블랙 매트릭스 영역 상에는 도전성 컬럼 스페이서(320)가 배치된다. 본 실시예에서, 상기 도전성 컬럼 스페이서(320)는 3개의 단위 화소 즉, 1 도트당 한 개씩이 배치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도전성 컬럼 스페이서(320)의 개수, 위치 및 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
또한, 컬러 필터 기판(100)과 대향되게 배치되는 박막 트랜지스터 기판(200)에는 절연성 투명 기판 상에 게이트 신호를 전달하며 제1 방향 즉, 좌우방향으로 연장되어 배치된 게이트 라인(220)과, 게이트 라인(220)과 절연되게 교차되며, 제2 방향 즉, 상하방향으로 연장되어 배치된 데이터 라인(270)과, 상기 게이트 라인(220)과 데이터 라인(270)에 의해 정의된 화소 영역에 형성된 화소 전극(290)과, 화소 전극(290)과 접속되고 게이트 라인(220)과 데이터 라인(270)의 교차점에 매트 릭스 형태로 형성된 복수의 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. 또한, 박막 트랜지스터 기판(200) 상에는 게이트 라인(220)과 이격되어 평행하게 배치된 제1 센싱 라인(351)과 데이터 라인(270)과 이격되어 평행하게 배치된 제2 센싱 라인(352)이 형성된다.
도전성 패드(330)는 도전성 컬럼 스페이서(320)에 상응하는 영역 즉, 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)의 교차 영역 상부에 형성되며, 도전성 패드(330)는 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)과 콘택된다. 이때, 도전성 패드(330)는 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 합착 시, 상기 도전성 컬럼 스페이서(320)와 소정 간격 이격된 채 배치되도록 형성된다.
상기와 같은 구조의 터치 센서 내장형 액정표시패널에서 사용자의 터치 동작이 발생하게 되면, 터치 압력이 도전성 컬럼 스페이서(320)에 전달되어, 도전성 컬럼 스페이서(320)는 이에 상응하는 도전성 패드(330)와 접촉하게 되어, 접촉 위치에서는 저항 변화가 생겨서, 전압이 변화하게 되고, 이러한 전압 변화는 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)을 통하여, 이하에서 상술될 제어부(600; 도 5 참조)로 전달되고, 제어부(600)에서는 전압 변화를 감지하여, 그에 상응하는 좌표를 생성하여, 터치 센서(310)의 작동을 제어하게 된다.
한편, 본 실시예에서, 도전성 패드(330)는 화소 전극(290)과 소정 간격 이격된 채, 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)의 교차 영역 상부에 형성되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 상응하는 위치에 한하여, 다양한 영역 상에 형성될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 절연성 투명 기판(110) 상에 블랙 매트릭스(120)가 형성된다. 이때, 절연성 투명 기판(110)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용하며, 블랙 매트릭스(120)는 크롬 등의 금속 박막이나 카본 계열의 유기 재료를 사용하여 형성한다.
블랙 매트릭스(120)가 형성된 기판(110) 상에 다수의 컬러 필터(130) 예를 들면, 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 컬러 필터가 형성된다.
블랙 매트릭스(120) 상에는 돌기부(321)가 소정 간격으로 형성된다. 이러한 돌기부(321)를 형성하는 과정을 살펴보면, 다수의 컬러 필터 전면에 돌기부(321) 형성을 위한 유기 절연막 또는 무기 절연막을 도포한 후, 마스크를 이용한 포토리소그라피 공정을 실시하여 돌기부(321)를 형성한다.
다수의 컬러 필터(130) 및 돌기부(311)의 전면에 공통 전극(140)으로서 투명 전도층이 스퍼터링 등의 방법으로 형성된다. 이때, 공통 전극(140)은 인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO)가 사용될 수 있다. 상기와 같은 컬러 필터 기판의 제조 공정에 의하면, 돌기부(321) 상에 투명 전도층이 형성됨으로써, 도전성 컬럼 스페이서(320)를 형성하게 된다. 도전성 컬럼 스페이서(320)는 공통 전극(140) 상에 소정 간격으로 도전성 재료로 이루어진 돌기부를 형성함으써, 제조될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 절연성 투명 기판(210) 상에는 소정 선폭의 게이트 전극 및 스토리지 커패시터 전극(미도시)을 포함하는 게이트 라인(220) 및 제1 센싱 라인(351)이 형성된다.
기판 전면에 게이트 절연막(240)이 형성되고, 그 상부에 활성층(250) 및 오믹 접촉층(260)이 순차적으로 증착된 박막 트랜지스터의 활성영역이 형성된다. 박막 트랜지스터의 활성 영역이 형성된 기판 전면에 소스 전극(271)과 드레인 전극(273)을 포함하는 데이터 라인(270) 및 제2 센싱 라인(352)을 형성된다. 박막 트랜지스터와 데이터 라인(270)과 제2 센싱 라인(352)이 형성된 기판 전면에는 보호막(280)이 형성된다. 보호막(280) 상에는 화소 전극(290)과 도전성 패드(330)가 형성되며, 화소 전극(290)은 콘택홀을 통하여 드레인 전극(273)과 콘택되고, 도전성 패드(330)는 콘택홀을 통하여 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)과 콘택된다. 이때, 화소 전극(290)과 도전성 패드(330)는 투명 도전성 재료 예를 들면, ITO나 IZO를 사용하며, 도전성 전극 패드(320)는 화소 전극(290)과 소정 간격 이격된 채, 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)의 교차 영역 상에 형성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 개략적인 기능 블록도이다.
도 5를 참조하면, 터치 센서 내장형 액정표시패널(1000)은 터치 센서(미도시)와 센싱 라인(미도시)으로 구성된 터치 센싱부(300), 제어부(600) 및 구동 회로부(1200)를 포함한다.
터치 센싱부(300)는 상기에서 살펴본 바와 같이, 컬러 필터 기판(100) 상에 형성된 도전성 컬럼 스페이서(320)와 박막 트랜지스터 기판(200) 상에 형성된 도전성 패드(330)로 구성된 터치 센서(310) 및 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)으로 구성된 센싱 라인(350)을 포함한다.
이러한 터치 센싱부(300)의 터치 센서(310)는 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극 변화에 따른 저항의 변화가 생기며, 이에 따라 변화하는 전압을 감지하게 된다. 센싱 라인(350)은 터치 센서(310)에서의 전압 변화 신호를 제어부(600)에 인가하게 된다.
제어부(600)는 터치 센싱부(300)로부터의 신호를 입력 받아서, 전압 변화를 감지하여, 작동된 터치 센서(310)의 좌표를 생성하여, 어느 지점에서 터치 동작이 발생하였는지를 감지한다. 또한, 제어부(600)는 생성된 좌표를 이용하여, 액정표시패널 상의 포인터의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(600)는 액정표시패널의 일 측에 실장될 수 있으며, 액정표시패널과 전기적으로 연결된 회로기판 상에 실장될 수도 있다. 한편, 제어부(600)가 터치 센싱부(300)를 제어하는 방식에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 살펴본다.
도 6은 터치 센서 유닛으로 그룹화된 터치 센싱부의 일 예를 도시한 평면도이며, 도 7a 및 도 7b는 터치 센서 유닛으로 그룹화된 터치 센싱부의 변형예들을 각각 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 터치 센싱부(300)는 제1 방향 즉, 가로 방향으로 연장되어 형성된 복수의 제1 센싱 라인(351)과, 제2 방향 즉, 세로 방향으로 연장되어 형성 된 복수의 제2 센싱 라인(352) 및 제1 센싱 라인(351)과 제2 센싱 라인(352)의 교차 영역에 형성된 터치 센서(310)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 터치 센서(310)는 m
Figure 112006084387718-pat00001
n 매트릭스 형태로 배치되며, 3개의 픽셀 즉, 적색, 녹색 및 청색 픽셀로 구성된 1 도트 당 하나씩 배치된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
터치 센싱부(300)는 2개의 터치 센서(310(x, y))로 구성된 터치 센서 유닛(310u)으로 그룹화되며, 터치 센싱부(300)는 터치 센서 유닛(310u) 단위로 작동된다. 동일한 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서는 서로 인접하게 배치된다.
이때, 인접한 2개의 터치 센서를 하나의 터치 센서 유닛으로 그룹화하는 형태는 다양하게 구현할 수 있다. 터치 센싱부(300)는 제1 터치 센서 유닛(310u1)과 같이, 세로 방향으로 인접한 2개의 터치 센서(310(1,1), 310(1, 2))로 그룹화하거나, 제2 터치 센서 유닛(310u2)과 같이, 가로 방향으로 인접한 2개의 터치 센서(310(3,1), 310(4, 1))로 그룹화하거나, 또는 제3 터치 센서 유닛(310u3)과 제4 터치 센서 유닛(310u4)과 같이, 대각선 방향으로 인접한 2개의 터치 센서(310(1, n), 310(2, n-1)), (310(m-1, n-1), 310(m, n)) 로 그룹화할 수 있다. 터치 센싱부(300)는 상기에서 살펴본 제1 내지 제4 터치 센서 유닛(310u1 ~ 310u4) 중 어느 하나의 터치 센서 유닛의 형태로 그룹화되거나, 그 조합으로 그룹화될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 터치 센서 유닛으로 그룹화된 터치 센싱부 의 변형예들로서, 도 7a는 터치 센싱부(300)는 3개의 터치 센서(310(x, y))로 구성된 터치 센서 유닛(310u)으로 그룹화된다는 점이 도 6의 실시예와 상이하며, 도 7b는 동일한 터치 센서 유닛 내에 속하는 3개의 터치 센서가 L자 형태로 인접하게 배치된다는 점이 도 6의 실시예와 상이하며, 나머지 구성을 유사하다.
상기 실시예들에서는 상호 인접하게 배치된 2개 또는 3개의 터치 센서를 하나의 터치 센서 유닛으로 그룹화하는 것을 예로서 설명하고 있으나, 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서의 개수 및 그룹화되는 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
도 8a는 터치 센서 내장형 액정표시패널의 터치 감도가 민감한 경우를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8a를 참조하면, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 사이에는 액정층(미도시)이 주입되며, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200) 사이에는 양 기판의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(450)가 배치된다. 터치 센서(310)는 컬러 필터 기판(100) 상에 형성된 도전성 컬럼 스페이서(320)와 박막 트랜지스터 기판(200) 상에 형성된 도전성 패드(330)로 구성되며, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)는 소정 간격 이격된 채, 상호 대응되는 위치에 배치된다. 이때, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극(d2)이 양 기판(100, 200)의 셀 갭(d1)의 1 ~ 10% 정도로 형성되면, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극(d2)이 작기 때문에, 도전성 컬럼 스페이서(320)에 작은 압력이 작용하더라도, 도전성 패드(330)와 접촉되거나, 이러한 간극(d2)에 이물질이 삽입되어, 쇼트가 발생할 확률이 높게 되어, 원하지 않는 경우에도 터치 센서(310)가 작동될 확률이 높다.
이러한 오작동의 확률을 낮추기 위하여, 터치 센서 내장형 액정표시패널을 도 8b에 도시된 구동 방법이 제시된다.
도 8b를 참조하면, 우선, 매트릭스 형태로 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부가 형성된 터치 센서 내장형 액정표시패널을 준비한다(S810).
터치 센싱부를 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화한다(S820). 이때, 동일한 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서는 서로 인접하게 배치된다.
터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어부를 설정한다(S830).
터치 센서를 작동시키기 위하여, 액정표시패널 상의 임의의 지점을 터치한다(S840).
제어부는 터치된 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되었는지를 판단하게 된다(S850). 만약, 터치된 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동된 경우에는, 터치된 터치 센서 유닛을 작동시키며(S860), 그렇지 않은 경우 즉, 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서 중 어느 하나라도 작동되지 않은 경우에는 터치 센서 유닛은 작동되지 않는다(S870).
도 9a는 터치 센서 내장형 액정표시패널의 터치 감도가 둔감한 경우를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 9b는 도 9a에 도시된 터치 센서 내장형 액정표시패널의 구동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9a를 참조하면, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200)의 사이에는 액정층(미도시)이 주입되며, 컬러 필터 기판(100)과 박막 트랜지스터 기판(200) 사이에는 양 기판의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서(450)가 배치된다. 터치 센서(310)는 컬러 필터 기판(100) 상에 형성된 도전성 컬럼 스페이서(320)와 박막 트랜지스터 기판(200) 상에 형성된 도전성 패드(330)로 구성되며, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)는 소정 간격 이격된 채, 상호 대응되는 위치에 배치된다. 이때, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극(d3)이 양 기판(100, 200)의 셀 갭(d1)의 5 ~ 20% 정도로 형성되면, 도전성 컬럼 스페이서(320)와 도전성 패드(330)의 간극(d3)이 크기 때문에, 도전성 컬럼 스페이서(320)에 작은 압력이 작용하는 경우에는, 도전성 패드(330)와 비접촉되므로, 터치 센서(310)가 오작동할 확률은 낮아지나, 소정 압력 이상을 가해야 하므로, 터치 감도는 떨어지게 된다.
따라서, 터치 감도를 높이기 위하여, 터치 센서 내장형 액정표시패널을 도 9b에 도시된 구동 방법이 제시된다.
도 9b를 참조하면, 우선, 매트릭스 형태로 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부가 형성된 터치 센서 내장형 액정표시패널을 준비한다(S910).
터치 센싱부를 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화한다(S920). 이때, 동일한 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서는 서로 인접하게 배치된다.
터치 센서 유닛 내의 터치 센서들 중 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어부를 설정한다(S930).
터치 센서를 작동시키기 위하여, 액정표시패널 상의 임의의 지점을 터치한다(S940).
제어부는 터치된 터치 센서 유닛 내의 터치 센서들 중 적어도 하나의 터치 센서가 작동되었는지를 판단하게 된다(S950). 만약, 터치된 터치 센서 유닛 내의 터치 센서들 중 적어도 하나의 터치 센서가 작동된 경우에는, 터치된 터치 센서 유닛을 작동시키며(S960), 그렇지 않은 경우 즉, 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되지 않은 경우에는 터치 센서 유닛은 작동되지 않는다(S970).
도 10은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널의 불량 확률을 비교한 표이다.
도 10을 참조하면, 종래 기술과 본 발명에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널은 WXGA급1368 X 768 해상도를 가지며, 터치 센서의 밀도는 픽셀 수의 1/12의 비율로 액정표시패널 내에 배치된다.
표에 도시된 바와 같이, 총 픽셀 수는 3151872개이며, 터치 센서의 수는 262656개이며, 종래 기술에 따른 액정표시패널에서 터치 센서의 불량 발생 확률을 2/262656 = 7.61452E-06로 가정한다.
본 발명의 실시예 1은 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서의 개수가 2개인 경우이며, 실시예 2는 터치 센서 유닛 내에 속하는 터치 센서의 개수가 3개인 경우이다. 실시예 1에 의하면, 터치 센서의 불량 발생 확률은 (2/262656)2 = 5.7981E-11이며, 실시예 2에 의하면, 터치 센서의 불량 발생 확률은 (2/262656)3 = 1.9492E-31가 된다. 그 결과, 종래 기술과 비교할 때, 터치 센서의 불량 발생 확률은 크게 낮아진다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 내장형 액정표시패널을 구비한 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 액정표시장치(2000)은 상부 샤시(1300), 액정표시패널(1000), 구동 회로부(1220, 1240), 다수의 광학 시트(1700), 램프 유닛(1400), 도광판(1500), 반사판(1600), 몰드 프레임(1800) 및 하부 샤시(1900)를 포함한다.
몰드 프레임(1800)의 내부에는 소정의 수납 공간이 형성되며, 몰드 프레임의 수납 공간에는 다수의 광학 시트(1700), 램프 유닛(1400), 도광판(1500) 및 반사판(1600)으로 구성된 백라이트 유닛이 배치되고, 이러한 백라이트 유닛의 상부에는 화상을 디스플레이 하는 액정표시패널(1000)이 배치된다. 이때, 액정표시패널(1000)은 상기에서 살펴본 터치 센서 내장형 액정표시패널로서, 컬러 필터 기판(100), 박막 트랜지스터 기판(200), 터치 센싱부(미도시), 액정층(미도시) 및 편광판(미도시)을 포함한다.
구동 회로부(1220, 1240)는 액정표시패널(1000)과 연결되며, 콘트롤 IC을 탑재하고 TFT 기판(200)의 게이트 라인에 소정의 게이트 신호를 인가하기 위한 게이트측 인쇄회로기판(1224)과, 콘트롤 IC(integrated circuit)를 탑재하고 TFT 기판(200)의 데이터 라인에 소정의 데이터 신호를 인가하기 위한 데이터측 인쇄회로기판(1244)과, TFT 기판(200)과 게이트측 인쇄회로기판(1224) 사이를 연결하기 위한 게이트측 연성 인쇄회로기판(1222)과, TFT 기판(200)과 데이터측 인쇄회로기판(1244) 사이를 연결하기 위한 데이터측 연성 인쇄회로기판(1242)을 포함한다.
램프 유닛(1400)은 램프(1410) 및 램프 클램프(1411)로 구성된다. 램프(1410)는 냉음극선관 방식의 램프를 사용하는 것이 효과적이다. 또한, 램프(1410)의 형상은 도시된 바와 같이 I자 형상일 수 있고, 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다. 램프 클램프(1411)는 냉음극선관 방식 램프에서 방사상으로 발생한 광을 일방향으로 반사시켜 출사되도록 하여 광의 이용 효율을 극대화 한다. 도광판(1500)은 램프 클램프(1411)와 결합되어 램프 유닛(1400)에서 발생된 선광원 형태의 광학 분포를 갖는 광을 면광원 형태의 광학 분포를 갖는 광으로 변경한다. 이러한 도광판(1500)으로는 쐐기 타입 플레이트 또는 평행 평판형 플레이트 등이 사용될 수 있다. 반사판(1600)으로는 높은 광반사율을 갖는 플레이트를 사용하고, 이는 하부 샤시(1900)의 바닥면과 접촉하도록 설치된다. 한
한편, 하부 샤시(1900)의 바닥면에 반사 효율이 우수한 물질을 형성하여 반사판(1600)을 생략할 수도 있다. 다수의 광학 시트(1700)는 도광판(1500) 상부에 배치되어 도광판(1500)에서 출사된 광의 휘도 분포를 균일하게 한다.
상부 샤시(1300)는 액정표시패널(1000)의 가장자리 부분 즉, 비표시 영역과 몰드 프레임(1800)의 측면과 하부면 일부를 덮도록, 몰드 프레임(1800)에 체결된다. 하부 샤시(1900)는 몰드 프레임(1800)의 하부에 설치되어, 몰드 프레임의 수납 공간을 폐쇄하는 역할을 수행한다.
상기에서 살펴본 실시예들에서는 평판표시장치 중 액정표시장치를 위주로 상술하였지만, 본 발명은 액정표시장치에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도, 반도체 성질을 갖는 유기물 또는 공액 고분자를 발광소재로 하여, 이를 두 전극 사이에 끼워 놓고 전압을 가하면 전류가 발광소재 내로 흐르면서 유기물 또는 고분자로부터 빛이 발생되는 원리(전기발광이라 부른다)를 이용하는 OLED 또는 두 장의 기판 사이에 작은 셀을 다수 배치하고 그 상하에 장착된 전극(+와 -)사이에서 가스(네온과 아르곤)방전을 일으켜 거기서 발생하는 자외선에 의해 자기 발광시켜 컬러화상을 재현하는 PDP 등의 다양한 평판표시장치에도 적용될 수 있다. 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 터치 센서 내장형 평판표시패널과 이의 구동방법 및 이를 포함한 평판표시장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 터치 센싱부를 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화하여, 터치 센서 유닛 단위로 작동함으로써, 터치 센서의 터치 감도를 유지한 채, 터치 센서의 오작동을 방지할 수 있게 된다.

Claims (17)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향되게 배치되는 제2 기판;
    도전성 패드와, 상기 도전성 패드와 이격되게 형성된 도전성 컬럼 스페이서로 구성된 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부; 및
    상기 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 터치 센싱부는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판간 이격 공간내에 형성되고, 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화되며, 상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 터치 센 서 내장형 평판표시패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 센서 유닛 내의 상기 적어도 2개 이상의 터치 센서는 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 패드와 상기 도전성 컬럼 스페이서 간의 이격 거리는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 간의 이격 거리의 1 ~ 10%로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 패드와 상기 도전성 컬럼 스페이서 간의 이격 거리는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 간의 이격 거리의 5 ~ 20%로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 평판표시패널은 액정표시패널인 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    절연성 투명 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성된 다수의 박막 트랜지스터; 및
    다수의 화소 전극을 포함하며, 상기 도전성 패드는 상기 제1 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 기판은 상기 도전성 패드와 전기적으로 연결된 제1 센싱 라인과 상기 제1 센싱 라인과 교차되게 형성된 제2 센싱 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 기판은,
    절연성 투명 기판;
    광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스; 및
    다수의 컬러 필터를 포함하며,
    상기 도전성 컬럼 스페이서는 상기 제2 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널.
  11. 화상을 표시하는 평판표시패널을 포함하며, 상기 평판표시패널은 그 내부에 형성된 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와, 상기 터치 센싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 터치 센싱부는 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화되며, 상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 평판표시패널은 액정표시패널이며, 상기 액정표시패널에 광을 제공하기 위한 백라이트 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 평판표시장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 유닛 내의 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치.
  15. 매트릭스 형태로 복수개의 터치 센서를 포함한 터치 센싱부와 상기 터치 센 싱부의 작동을 제어하기 위한 제어부가 형성된 터치 센서 내장형 평판표시패널을 마련하는 단계;
    상기 터치 센싱부를 적어도 2개 이상의 터치 센서로 구성된 터치 센서 유닛으로 그룹화하는 단계; 및
    상기 터치 센싱부가 상기 터치 센서 유닛 단위로 작동되도록 상기 제어부를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널의 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부를 설정하는 단계는,
    상기 터치 센서 유닛 내의 모든 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 상기 제어부를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널의 구동 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제어부를 설정하는 단계는,
    상기 터치 센서 유닛 내의 적어도 하나의 터치 센서가 작동되는 경우, 상기 터치 센서 유닛이 작동되도록 상기 제어부를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 내장형 평판표시패널의 구동 방법.
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