KR101494787B1 - Touch screen device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반 광원을 이용하는 대신 별도의 적외선광을 이용하여 터치스크린의 터치 동작을 검출하는 기술에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들을 구비하여 화상을 표시하고, 적외선 광원을 구비함과 아울러 하부기판에 그 적외선에 반응하는 포토 트랜지스터를 구비한 액정패널과; 상기 액정패널에서 포토 트랜지스터에 의해 발생되는 터치센싱신호를 검출하여 출력하는 리드아웃부를 포함하는 터치 스크린 장치를 제공한다. 이렇게 함으로써, 주변의 조도변화에 관계없이 터치스크린의 터치 동작을 정확하게 검출할 수 있게 된다.The present invention relates to a technique for detecting a touch operation of a touch screen using a separate infrared light instead of using a general light source. To this end, the present invention provides a liquid crystal display device comprising: a liquid crystal panel having a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix form to display an image, a liquid crystal panel having an infrared light source and a phototransistor reacting with the infrared light; And a lead-out unit for detecting and outputting a touch sensing signal generated by the phototransistor in the liquid crystal panel. By doing so, it is possible to accurately detect the touch operation of the touch screen irrespective of the change in the ambient illuminance.

터치스크린, 적외선 광원 Touch screen, infrared light source

Description

터치스크린 장치{TOUCH SCREEN DEVICE} TOUCH SCREEN DEVICE

본 발명은 적외선를 이용하는 터치스크린에 관한 것으로, 특히 적외선 광원 및 센서를 이용하여 터치된 지점의 좌표를 인식할 수 있도록 한 터치스크린 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a touch screen using infrared rays, and more particularly, to a touch screen device capable of recognizing coordinates of a touched point using an infrared light source and a sensor.

일반적으로, 터치스크린은 피디피(PDP)나 엘씨디(LCD)와 같은 평판 표시장치에 적용되어 패널상에서 사용자가 손가락이나 지시 막대기(터치펜)로 접촉하는 위치의 좌표를 인식하는 사용자 인터페이스 장치이다. 2. Description of the Related Art Generally, a touch screen is a user interface device that is applied to a flat panel display device such as a PDP or an LCD to recognize coordinates of a position where a user touches a finger or an indicator stick (touch pen) on the panel.

도 1은 종래의 터치스크린이 적용된 액정패널의 부분 단면도로서 이에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(11)과 이격된 위치에서 서로 일정 간격을 두고 배치되는 상부기판(12) 및 하부기판(13)과, 상기 상부기판(12)과 하부기판(13)의 사이에 게재되는 액정층(14)을 포함하는 것으로, 이에 대하여 도 2를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a partial sectional view of a liquid crystal panel to which a conventional touch screen is applied. As shown in FIG. 1, an upper substrate 12 and a lower substrate 13 are disposed at a predetermined distance from the backlight unit 11, And a liquid crystal layer 14 disposed between the upper substrate 12 and the lower substrate 13. The liquid crystal layer 14 will now be described in more detail with reference to FIG.

상기 상부기판(12)은 다수의 화소영역을 구비하는 제1기판(12A)을 포함한다. 상기 제1기판(12A)의 재질은 유리 또는 플라스틱이다. The upper substrate 12 includes a first substrate 12A having a plurality of pixel regions. The material of the first substrate 12A is glass or plastic.

상기 제1기판(12A)의 하부에 적색용 컬러필터 패턴(12R), 녹색용 컬러필터 패턴(12G) 및 청색용 컬러필터 패턴(12B)이 위치한다. A red color filter pattern 12R, a green color filter pattern 12G, and a blue color filter pattern 12B are located below the first substrate 12A.

상기 각 컬러필터 패턴(12R),(12G),(12B)의 하부에 제1전극(12C)이 위치한다. 상기 제1전극(12C)은 투명 도전막으로서 재질은 ITO나 IZO가 될 수 있다. A first electrode 12C is positioned below the color filter patterns 12R, 12G, and 12B. The first electrode 12C may be a transparent conductive film made of ITO or IZO.

도 2에서와 같이, 상기 상부기판(12)에서 R,G,B화소영역(12R'),(12G'),(12B')을 제외한 비화소영역에 대응되는 상기 제1전극(12C)의 하부에 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스(12D)가 도포된다. 상기 블랙매트릭스(12D)에는 터치스크린의 광센싱을 위한 블랙매트릭스 홀(12E)이 형성되어 있다.2, the first electrode 12C corresponding to the non-pixel region except the R, G, and B pixel regions 12R ', 12G', and 12B 'in the upper substrate 12 And a black matrix 12D for preventing light leakage is applied to the lower portion. In the black matrix 12D, a black matrix hole 12E for sensing light of a touch screen is formed.

상기 하부기판(13)은 제2기판(13A)을 포함한다. 상기 제2기판(13A)상에 다수의 게이트 배선과 데이터 배선이 배치된다. The lower substrate 13 includes a second substrate 13A. A plurality of gate wirings and data wirings are disposed on the second substrate 13A.

상기 게이트 배선과 데이터 배선은 서로 교차되는 형태로 배치되며, 그 교차되어 배치되는 영역에 의해 상기 R,G,B 화소영역(12R'),(12G'),(12B')이 정의된다. The gate wirings and the data wirings are arranged so as to intersect with each other, and the R, G, and B pixel regions 12R ', 12G', and 12B 'are defined by the intersecting regions.

상기 제2기판(13A)상에는 상기 R,G,B 화소영역(12R'),(12G'),(12B')에 전달되는 화소신호를 스위칭하기 위한 스위칭용 트랜지스터(13B)가 위치하고, 이의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제2전극(13A)이 마련된다. 상기 제2전극(13A)의 재질은 ITO나 IZO가 될 수 있다.A switching transistor 13B for switching pixel signals to be transmitted to the R, G and B pixel regions 12R ', 12G' and 12B 'is located on the second substrate 13A. And a second electrode 13A electrically connected to the electrode is provided. The material of the second electrode 13A may be ITO or IZO.

이와 함께, 상기 제2기판(13A)상에서 상기 블랙매트릭스 홀(12E)의 대응 위치에 포토 트랜지스터(13D)가 위치한다. At the same time, the phototransistor 13D is located on the second substrate 13A at the corresponding position of the black matrix hole 12E.

상기 블랙매트릭스 홀(12E)과 포토 트랜지스터(13D)는 터치스크린을 위한 것으로, 이들에 의한 터치스크린 작용을 설명하면 다음과 같다.The black matrix hole 12E and the phototransistor 13D are for a touch screen, and a touch screen operation by the black matrix hole 12E and the phototransistor 13D will be described below.

평상시에는 상기 블랙매트릭스 홀(12E)을 통해 입사되는 광량이 미약하므로 상기 포토 트랜지스터(34)가 반응하지 않고 이로 인하여 아무런 센싱신호가 출력되지 않는다.Since the amount of light incident through the black matrix hole 12E is small, the phototransistor 34 does not react and thus no sensing signal is output.

하지만, 사용자가 사용자 인터페이싱을 위해 액정패널상에서 임의의 목표 지점을 손가락(또는 터치펜)(16)으로 터치하면 상기 백라이트 유닛(11)에서 발생되는 가시광이 상기 블랙매트릭스 홀(12E)을 통해 그 손가락(16)의 접촉면에서 반사된 후 다시 블랙매트릭스 홀(12E)을 통해 상기 포토 트랜지스터(13D)에 입사된다. 이에 따라, 상기 포토 트랜지스터(13D)가 상기의 경로로 입사되는 가시광에 반응하여 그에 따른 센싱신호가 출력되고, 이렇게 발생된 센싱신호를 제어부에서 인식하여 해당 제어 기능을 수행하게 된다.However, when a user touches an arbitrary target point on the liquid crystal panel with a finger (or a touch pen) 16 for user interfacing, the visible light generated in the backlight unit 11 passes through the black matrix hole 12E, Is incident on the phototransistor (13D) through the black matrix hole (12E) after being reflected by the contact surface of the photodiode (16). Accordingly, the phototransistor 13D responds to visible light incident on the path and outputs a sensing signal corresponding to the sensed light, and the control unit recognizes the sensed signal so as to perform a corresponding control function.

이와 같이, 종래의 터치스크린 장치에 있어서는 포토 트랜지스터가 가시광에 반응하게 되어 있으므로 그 포토 트랜지스터가 백라이트 유닛에서 발생된 후 손가락의 접촉면에서 반사되어 입사되는 광에 반응할 뿐만 아니라, 그 손가락의 접촉면을 통해 입사되는 실내의 조명광(외부광)의 영향을 받으므로 이에 따른 광센싱의 오류가 발생되고, 이로 인하여 터치 동작을 정확하게 인식하지 못하게 되는 문제점이 있었다.Thus, in the conventional touch screen device, since the phototransistor reacts with the visible light, the phototransistor is not only reflected by the light incident on the contact surface of the finger after being generated in the backlight unit, The light is affected by the illumination light (external light) of the room to be incident, so that the light sensing error is generated, and the touch operation is not correctly recognized.

수 프레임에 걸쳐 터치 연산기능을 수행함으로써, 그와 같은 광센싱 오류를 줄일 수 있지만, 이에 따라 동작 속도가 저하되는 문제점이 있었다.By performing the touch operation function over several frames, such optical sensing error can be reduced, but the operation speed is lowered.

따라서, 본 발명의 목적은 적외선 광원과 적외선에 반응하는 포토 트랜지스터를 이용하여 사용자의 터치 지점을 센싱하는 터치스크린 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a touch screen device for sensing a touch point of a user using an infrared light source and a phototransistor responsive to infrared rays.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부기판, 하부기판 및 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들을 구비하며, 상기 하부기판에 적외선에 반응하여 포토 커런트를 발생시키는 적어도 하나 이상의 포토 트랜지스터가 형성된 액정패널; 상기 액정패널의 상부 일측에 구비되어 상기 액정패널의 상부로 적외선을 발산하는 적외선 광원; 상기 액정패널 상부에서 상기 적외선 광원에 인접되어 배치되어 상기 적외선 광원으로부터 발산된 적외선을 내부에서 전반사시키며, 사용자의 터치 동작에 따라 터치면에서 적외선을 상기 액정패널 방향으로 반사시키는 도광판; 상기 도광판에 의해 반사된 적외선으로부터 상기 포토 트랜지스터에서 발생된 상기 포토 커런트에 해당하는 센싱전압을 출력하는 리드 아웃부; 및 상기 센싱전압에 따라 사용자의 터치 위치를 인식하여 제어기능을 수행하는 제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: an upper substrate, a lower substrate, and a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix form, wherein at least one or more phototransistors A formed liquid crystal panel; An infrared light source provided on an upper side of the liquid crystal panel to emit an infrared ray to an upper portion of the liquid crystal panel; A light guide plate disposed adjacent to the infrared light source at the upper portion of the liquid crystal panel for totally reflecting the infrared rays emitted from the infrared light source and reflecting the infrared rays toward the liquid crystal panel in the touch surface according to a user's touch operation; A lead-out unit for outputting a sensing voltage corresponding to the photocurrent generated in the phototransistor from infrared rays reflected by the light guide plate; And a controller for recognizing a touch position of the user according to the sensing voltage and performing a control function.

본 발명은 별도의 적외선 광원을 구비함과 아울러 터치동작에 의해 반사되어 입사되는 적외선에 반응하는 포토센서를 구비하여 터치스크린 기능을 수행함으로써, 주변의 조도에 영향을 받지 않고 터치동작을 검출할 수 있게 되어 터치인식율이 향상되는 효과가 있다.The present invention provides a photo sensor having a separate infrared light source and responsive to infrared light reflected by a touch operation to perform a touch screen function so that the touch operation can be detected without being affected by the surrounding illuminance And the touch recognition rate is improved.

또한, 터치 여부를 판단하기 위해 여러 프레임에 걸쳐 연산을 할 필요가 없게 되어 그만큼 동작속도가 향상되는 효과가 있다.In addition, there is no need to perform calculations over a plurality of frames in order to judge whether or not a touch is made, and the operation speed is improved accordingly.

또한, 측정자와 시료 간의 터치 에러가 줄어들게 되고 이로 인하여 터치인식률이 향상되는 효과가 있다.In addition, the touch error between the measurer and the sample is reduced, thereby improving the touch recognition rate.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 터치스크린 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 비디오 데이터와 수직/수평 동기신호 및 클럭신호를 공급함과 아울러, 터치센싱신호를 근거로 액정패널 상에서 사용자에 의해 터치된 좌표를 인식하여 그에 따른 제어기능을 수행하는 시스템(31)과; 게이트 제어신호 및 데이터 제어신호, 디지털의 화소 데이터를 출력함과 아울러, 후술할 리드아웃부(35)로부터 입력되는 센싱전압을 상기 시스템(31)에서 처리하는데 적당한 형태의 터치센싱신호로 변환하여 출력하는 타이밍 콘트롤러(32)와; 액정 패널(34)의 각 게이트 라인에 게이트 온신호를 공급하고 데이터라인에 데이터 신호를 공급하여 그 액정패널(34)을 구동시키는 구동부(33)와; 데이터라인과 게이트라인의 교차부마다 형성된 스위칭용 트랜지스터를 구비함과 아울러 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들을 구비하여 화상을 표시하고, 적외선 광원을 구비함과 아울러 하부기판에 그 적외선에 반응하는 포토 트랜지스터를 구비한 액정패널(34)과; 상기 액정패널(34)에서 사용자의 터치스크린 터치 동작시 포토 트랜지스터에 의해 발생되는 센싱전압을 검출하여 출력하는 리드아웃부(35)를 포함하여 구성한다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a touch screen device according to the present invention. As shown in FIG. 3, the touch screen device includes a liquid crystal panel A system 31 for recognizing coordinates touched by a user on the touch screen and performing a control function corresponding thereto; A gate control signal, a data control signal, and digital pixel data, and further converts a sensing voltage input from a lead-out unit 35 to be described later into a touch sensing signal suitable for processing in the system 31, A timing controller 32 for generating a timing signal; A driving unit 33 for supplying a gate-on signal to each gate line of the liquid crystal panel 34 and supplying a data signal to the data line to drive the liquid crystal panel 34; A switching transistor formed at each intersection of the data line and the gate line and having a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix form to display an image and having an infrared light source, A liquid crystal panel (34) having a phototransistor; And a lead-out unit 35 for detecting and outputting a sensing voltage generated by the phototransistor when the touch panel is touched by the user on the liquid crystal panel 34.

도 4는 본 발명의 터치스크린이 적용된 액정패널의 부분 단면도로서 이에 도 시한 바와 같이, 백라이트 유닛(41)과 이격된 위치에서 서로 일정 간격을 두고 배치되는 상부기판(42) 및, 터치동작에 의해 반사되어 입사되는 적외선에 반응하여 포토 커런트를 발생하는 포토 트랜지스터를 구비한 하부기판(43)과; 상기 상부기판(42)과 하부기판(43)의 사이에 게재되는 액정층(44)과; 터치스크린을 위한 적외선을 발산하는 적외선 다이오드(46) 및, 그 적외선을 상기 상부기판(42)상의 상부 편광판(45A)의 상부로 유도하는 도광판(47)을 포함하여 구성한다.4 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal panel to which the touch screen of the present invention is applied. As shown in FIG. 4, the upper substrate 42 is disposed at a predetermined distance from the backlight unit 41, A lower substrate 43 provided with a phototransistor that generates a photocurrent in response to the reflected infrared light; A liquid crystal layer 44 disposed between the upper substrate 42 and the lower substrate 43; An infrared diode 46 for emitting infrared rays for the touch screen and a light guide plate 47 for guiding the infrared rays to the upper portion of the upper polarizer 45A on the upper substrate 42. [

이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention constructed as above will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7 attached hereto.

시스템(31)의 그래픽 처리회로는 아날로그 데이터를 디지털 비디오 데이터로 변환하여 출력함과 아울러, 수직/수평 동기신호 및 클럭신호를 출력한다.The graphic processing circuit of the system 31 converts the analog data into digital video data and outputs it, and outputs a vertical / horizontal synchronizing signal and a clock signal.

타이밍 콘트롤러(32)는 상기 시스템(31)으로부터 공급되는 수직/수평 동기신호와 클럭신호를 이용하여 게이트 제어신호와 데이터 제어신호를 출력한다. 또한, 상기 타이밍 콘트롤러(32)는 상기 시스템(31)으로부터 공급되는 디지털 비디오 데이터를 샘플링한 후 재정렬하여 구동부(33)에 출력한다.The timing controller 32 outputs a gate control signal and a data control signal using the vertical / horizontal synchronizing signal and the clock signal supplied from the system 31. In addition, the timing controller 32 samples digital video data supplied from the system 31, rearranges the digital video data, and outputs the sampled digital video data to the driving unit 33.

구동부(33)는 상기 타이밍 콘트롤러(32)로부터 공급되는 데이터 제어신호에 응답하여 디지털 비디오 데이터를 계조값에 대응하는 화소신호(데이터전압)로 변환하여 액정패널(34)상의 데이터라인에 공급함과 아울러, 그 타이밍 콘트롤러(32)로부터 공급되는 게이트 제어신호에 응답하여 스캔펄스(게이트펄스)를 생성해서 게이트라인에 순차적으로 공급한다.In response to the data control signal supplied from the timing controller 32, the driving unit 33 converts the digital video data into a pixel signal (data voltage) corresponding to the gray level value and supplies it to the data line on the liquid crystal panel 34, (Gate pulse) in response to a gate control signal supplied from the timing controller 32, and sequentially supplies the scan pulse to the gate line.

액정패널(34)은 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 대응되게 매트릭스 형 태로 배치되는 다수의 액정셀을 구비함과 아울러 이들 각각에 화소신호를 전달하는 스위칭용 트랜지스터를 구비하여 화상을 표시한다. 이와 함께, 상기 액정패널(34)은 적외선에 반응하는 포토트랜지스터를 구비하여 터치센싱신호를 출력한다.The liquid crystal panel 34 has a plurality of liquid crystal cells arranged in a matrix shape corresponding to the intersections of the data lines and the gate lines, and has a switching transistor for transmitting pixel signals to each of the liquid crystal cells, thereby displaying an image. In addition, the liquid crystal panel 34 includes a phototransistor responsive to infrared rays to output a touch sensing signal.

상기 액정패널(34)은 휴대폰이나 개인휴대정보단말기(PDA) 또는 네비게이션 등의 휴대용 단말기에 적용되는 액정패널인 것을 예로 하여 설명한다.The liquid crystal panel 34 is a liquid crystal panel that is applied to a portable terminal such as a cellular phone, a personal digital assistant (PDA), or navigation.

한편, 본 발명에서는 상기 액정패널(34)상에서 적외선을 이용하여 터치스크린의 터치센싱신호를 출력하게 되는데, 이의 작용을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, in the present invention, a touch sensing signal of a touch screen is output on the liquid crystal panel 34 by using infrared rays, and its operation will be described in detail with reference to FIG. 4 and FIG.

도 4에서와 같이 하부기판(43)의 제2기판(43A)상에 적외선에 반응하는 포토 트랜지스터(43D)를 필요한 개수만큼 구비하고, 이에 대응하여 적외선을 발산하는 적외선 다이오드(46)를 액정패널의 상부 일측에 구비함과 아울러, 그로부터 발산되는 적외선을 상부 편광판(45A)의 상부로 유도하는 도광판(47)을 구비한다.4, a required number of phototransistors 43D which react with infrared rays are provided on the second substrate 43A of the lower substrate 43, and an infrared diode 46, which emits infrared rays in correspondence thereto, And a light guide plate 47 for guiding infrared rays emitted from the upper portion to the upper portion of the upper polarizer 45A.

도 5는 가시광 및 적외선의 개략적인 스펙트럼이다. 여기서, 실선 그래프는 통상의 터치스크린에 설치된 포토 트랜지스터(13D)에 적용되는 가시광의 스펙트럼을 나타낸 것으로, 이 가시광의 영역은 대략적으로 0.4∼0.7μm이다. 이에 비하여, 도 5에서 점선 그래프는 본 발명의 터치스크린에 설치된 상기 포토 트랜지스터(43D)에 적용되는 적외선의 스펙트럼을 나타낸 것으로, 적외선의 영역은 0.7μm 이상이다. 상기 적외선 다이오드(46)에서 발산되는 적외선은 상기 도광판(47)에 의해 전반사되어 상부 편광판(45A)의 상부로 유도된다. 이와 같은 상태에서 사용자가 손가락(또는 터치펜)(48)으로 액정패널의 상부에 위치한 도광판(47)의 임의 의 지점을 터치하면, 상기 적외선 다이오드(46)에서 발생되어 그 도광판(47)으로 유도되는 적외선 중 일부가 그 터치면에서 반사된다.5 is a schematic spectrum of visible light and infrared light. Here, the solid line graph shows the spectrum of visible light applied to the phototransistor 13D provided on a normal touch screen, and the region of the visible light is approximately 0.4 to 0.7 mu m. On the other hand, in FIG. 5, a dotted line graph shows a spectrum of infrared rays applied to the phototransistor 43D provided on the touch screen of the present invention, and the region of infrared rays is 0.7 μm or more. The infrared ray emitted from the infrared diode 46 is totally reflected by the light guide plate 47 and guided to the upper portion of the upper polarizer 45A. When the user touches an arbitrary point of the light guide plate 47 located on the upper side of the liquid crystal panel with a finger (or a touch pen) 48 in such a state, the infrared light is generated in the infrared diode 46 and guided to the light guide plate 47 Some of the infrared rays reflected from the touch surface.

그리고, 상기 손가락(48)의 터치면에서 반사된 적외선은 상기 상부기판(42)상의 여러 블랙매트릭스 홀 중에서 해당 블랙매트릭스 홀을 통해 상기 포토 트랜지스터(43D)측으로 투사된다. The infrared rays reflected from the touch surface of the finger 48 are projected toward the phototransistor 43D through the black matrix holes among the black matrix holes on the upper substrate 42. [

그런데, 상부기판(42)에서 R,G,B화소영역을 제외한 비화소영역에 대응되는 제1전극(42C)의 하부에 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 도포되고, 이 블랙매트릭스에는 터치스크린의 광센싱을 위한 블랙매트릭스 홀이 형성되어 있다. 따라서, 외부광이나 백라이트 유닛(41)에서 반사되는 광이 상기 포토 트랜지스터(43D)측으로 입사되는 것이 방지된다.A black matrix for preventing light leakage is applied to the lower portion of the first electrode 42C corresponding to the non-pixel region except the R, G, and B pixel regions in the upper substrate 42, A black matrix hole for optical sensing is formed. Therefore, external light or light reflected by the backlight unit 41 is prevented from being incident on the phototransistor 43D side.

이에 따라, 상기 포토 트랜지스터(43D)가 상기와 같이 반사되어 입사되는 적외선에 반응하게 되고, 이에 의해 도 6에서와 같이 포토 커런트(IS)가 발생되어 그에 따른 센싱전압(Vs)이 콘덴서(Cs)에 충전된다. 6, a photocurrent IS is generated, and a sensing voltage Vs corresponding to the photocurrent IS is applied to the capacitor Cs. As a result, .

이때, 리드 아웃부(35)는 상기 콘덴서(Cs)에 충전된 센싱전압(Vs)을 상기 타이밍 콘트롤러(32)에 출력한다. 그리고, 상기 타이밍 콘트롤러(32)는 상기와 같은 과정을 통해 입력되는 센싱전압(Vs)을 시스템(31)에서 처리하는데 적당한 형태의 터치센싱신호로 변환하여 출력한다.At this time, the lead-out unit 35 outputs to the timing controller 32 the sensing voltage Vs charged in the capacitor Cs. The timing controller 32 converts the sensing voltage Vs inputted through the above process into a touch sensing signal suitable for processing in the system 31 and outputs the touch sensing signal.

상기 시스템(31)은 상기와 같은 과정을 통해 입력되는 상기 터치센싱신호를 근거로 액정패널 상에서 사용자에 의해 터치된 좌표를 인식한 후 그에 따른 제어기능을 수행한다. 여기서, 제어기능이란 사용자의 터치동작에 따른 영상 또는 볼륨 또는 채널 등의 제어 기능을 의미한다. The system 31 recognizes the coordinates touched by the user on the liquid crystal panel based on the touch sensing signal input through the above process, and performs a control function accordingly. Here, the control function means a control function such as an image, a volume or a channel according to the touch operation of the user.

상기 도광판(47) 대신 편광판이나 유리(glass)를 이용하여, 상기 적외선 다이오드(46)에서 발산되는 적외선에 대해 전반사를 일으키는 장치를 사용할 수 있다.It is possible to use a device for causing total reflection to the infrared ray emitted from the infrared diode 46 by using a polarizing plate or glass instead of the light guide plate 47.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 도 4의 실시예와 비교해 볼 때 적외선을 발산하는 적외선 다이오드(41B)를 백라이트 유닛(41)에 설치한 것이 다른 점이다.7 shows another embodiment of the present invention. In comparison with the embodiment of FIG. 4, an infrared diode 41B for emitting infrared rays is provided in the backlight unit 41. FIG.

이와 같은 경우, 상기 백라이트 유닛(41)의 적외선 다이오드(41B)에서 발산되는 적외선이 하부기판(43), 액정층(44) 및 상부기판(42)을 순차적으로 통해 액정패널의 상부 측으로 투사된다. 이와 같은 상태에서 사용자가 손가락(또는 터치펜)(48)으로 액정패널의 상부의 임의의 지점을 터치하면, 상기 적외선 다이오드(41B)에서 발생된 후 상기의 경로로 투사되는 적외선 중 일부가 그 터치면에서 반사된다. The infrared ray emitted from the infrared ray diode 41B of the backlight unit 41 is projected to the upper side of the liquid crystal panel through the lower substrate 43, the liquid crystal layer 44 and the upper substrate 42 sequentially. In this state, when a user touches an arbitrary point on the upper part of the liquid crystal panel with a finger (or a touch pen) 48, a part of infrared rays projected on the path after being generated by the infrared ray diode 41B, Plane.

이후의 터치센싱신호에 대한 처리과정은 상기 도 4의 실시예에서와 유사하다.The process for the subsequent touch sensing signal is similar to that in the embodiment of FIG.

즉, 상기 손가락(48)의 터치면에서 반사된 적외선은 상기 상부기판(42)상의 여러 블랙매트릭스 홀 중에서 해당 블랙매트릭스 홀을 통해 상기 포토 트랜지스터(43D)측으로 투사된다. That is, the infrared rays reflected from the touch surface of the finger 48 are projected toward the phototransistor 43D through the corresponding black matrix hole among the black matrix holes on the upper substrate 42. [

이에 따라, 상기 포토 트랜지스터(43D)가 상기와 같이 반사되어 입사되는 적외선에 반응하게 되고, 이에 의해 포토 커런트(IS)가 발생되어 그에 따른 센싱전 압(Vs)이 상기 콘덴서(Cs)에 충전된다. Accordingly, the phototransistor 43D reacts to the infrared rays reflected and incident as described above, whereby a photocurrent IS is generated, and the sensing voltage Vs corresponding thereto is charged in the capacitor Cs .

이때, 리드 아웃부(35)는 상기 콘덴서(Cs)에 충전된 센싱전압(Vs)을 상기 타이밍 콘트롤러(32)에 출력한다. 그리고, 상기 타이밍 콘트롤러(32)는 상기와 같은 과정을 통해 입력되는 센싱전압(Vs)을 시스템(31)에서 처리하는데 적당한 형태의 터치센싱신호로 변환하여 출력한다.At this time, the lead-out unit 35 outputs to the timing controller 32 the sensing voltage Vs charged in the capacitor Cs. The timing controller 32 converts the sensing voltage Vs inputted through the above process into a touch sensing signal suitable for processing in the system 31 and outputs the touch sensing signal.

상기 시스템(31)은 상기와 같은 과정을 통해 입력되는 상기 터치센싱신호를 근거로 액정패널 상에서 사용자에 의해 터치된 좌표를 인식한 후 그에 따른 상기의 제어기능을 수행한다.The system 31 recognizes the coordinates touched by the user on the liquid crystal panel based on the touch sensing signal input through the above process, and performs the control function accordingly.

도 7에서와 같이 적외선 광원인 적외선 다이오드(41B)를 백라이트 유닛(41)에 설치하는 경우, 도 4에서와 같이 도광판(47)을 사용할 필요가 없다. 그리고, 상기 백라이트 유닛(41)에 백라이트용으로 설치된 일반 발광다이오드(41A)는 R,G,B 광원이나 화이트 발광다이오드로 구현할 수 있으며 이들은 적외선 성분(파장대)이 강하지 않으므로 적외선 광원에 별다른 영향을 미치지 않는다. When the infrared ray diode 41B, which is an infrared light source, is installed in the backlight unit 41 as shown in FIG. 7, it is not necessary to use the light guide plate 47 as shown in FIG. The general light emitting diode 41A provided for the backlight in the backlight unit 41 can be realized as an R, G, B light source or a white light emitting diode. Since the infrared light component (wavelength range) is not strong, Do not.

상기 적외선 다이오드(41B)는 액정패널의 크기에 상응되는 개수로 설치되는 것이 바람직하며, 소형 단말기의 경우 하나만 사용하여도 필요로 하는 적외선 광량을 제공할 수 있다.It is preferable that the infrared diodes 41B are provided in a number corresponding to the size of the liquid crystal panel. In case of a small-sized terminal, the required amount of infrared light can be provided.

도 1은 종래 기술에 의한 액정패널의 부분 단면도.1 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal panel according to the prior art.

도 2는 도 1에서 블랙매트릭스 층의 평면도. 2 is a plan view of the black matrix layer in FIG.

도 3은 본 발명에 의한 터치스크린 장치의 블록도.3 is a block diagram of a touch screen device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 액정패널의 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal panel according to the present invention.

도 5는 가시광 및 적외선의 스펙트럼을 나타낸 그래프.5 is a graph showing spectra of visible light and infrared light.

도 6은 도 3에서 리드아웃부의 회로도.FIG. 6 is a circuit diagram of a lead-out section in FIG. 3; FIG.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 액정패널의 부분 단면도.7 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal panel showing another embodiment of the present invention.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** DESCRIPTION OF THE REFERENCE SYMBOLS

31 : 시스템 32 : 타이밍 콘트롤러31: system 32: timing controller

33 : 구동부 34 : 액정패널33: driving part 34: liquid crystal panel

35 : 리드아웃부 41 : 백라이트 유닛35: lead-out portion 41: backlight unit

42 : 상부기판 42A : 제1기판42: upper substrate 42A: first substrate

42B : 청색용 컬러필터 패턴 42C : 제1전극42B: color filter pattern 42C for blue color: first electrode

42G : 녹색용 컬러필터 패턴 42R : 적색용 컬러필터 패턴42G: Color filter pattern for green color 42R: Color filter pattern for red color

43A : 제2기판 43B : 스위칭용 트랜지스터43A: second substrate 43B: switching transistor

43C : 제2전극 43D : 포토 트랜지스터43C: second electrode 43D: photo transistor

44 : 액정층 45A : 상부 편광판44: liquid crystal layer 45A: upper polarizer plate

45B : 하부 편광판 46 : 적외선 다이오드45B: lower polarizer plate 46: Infrared diode

47 : 도광판 48 : 손가락47: light guide plate 48: finger

Claims (8)

상부기판, 하부기판 및 매트릭스 형태로 배열된 다수의 액정셀들을 구비하며, 상기 하부기판에 적외선에 반응하여 포토 커런트를 발생시키는 적어도 하나 이상의 포토 트랜지스터가 형성된 액정패널;A liquid crystal panel having a plurality of liquid crystal cells arranged in an upper substrate, a lower substrate and a matrix, and at least one phototransistor for generating a photocurrent in response to infrared rays is formed on the lower substrate; 상기 액정패널의 상부 일측에 구비되어 상기 액정패널의 상부로 적외선을 발산하는 적외선 광원;An infrared light source provided on an upper side of the liquid crystal panel to emit an infrared ray to an upper portion of the liquid crystal panel; 상기 액정패널 상부에서 상기 적외선 광원에 인접되어 배치되어 상기 적외선 광원으로부터 발산된 적외선을 내부에서 전반사시키며, 사용자의 터치 동작에 따라 터치면에서 적외선을 상기 액정패널 방향으로 반사시키는 도광판;A light guide plate disposed adjacent to the infrared light source at the upper portion of the liquid crystal panel for totally reflecting the infrared rays emitted from the infrared light source and reflecting the infrared rays toward the liquid crystal panel in the touch surface according to a user's touch operation; 상기 도광판에 의해 반사된 적외선으로부터 상기 포토 트랜지스터에서 발생된 상기 포토 커런트에 해당하는 센싱전압을 출력하는 리드 아웃부; 및A lead-out unit for outputting a sensing voltage corresponding to the photocurrent generated in the phototransistor from infrared rays reflected by the light guide plate; And 상기 센싱전압에 따라 사용자의 터치 위치를 인식하여 제어기능을 수행하는 제어부를 포함하는 터치스크린 장치.And a controller for recognizing a touch position of the user according to the sensing voltage and performing a control function. 제1항에 있어서, 상기 액정패널은 휴대용 단말기에 적용된 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치.The touch screen device according to claim 1, wherein the liquid crystal panel is applied to a portable terminal. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 도광판은 적외선을 전반사시키는 편광판이나 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치.Wherein the light guide plate includes a polarizing plate or glass for totally reflecting infrared light. 삭제delete 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 리드 아웃부는 상기 포토 트랜지스터에 의해 발생된 상기 센싱전압을 충전하는 콘덴서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치스크린 장치.Wherein the lead-out unit includes a capacitor for charging the sensing voltage generated by the phototransistor. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,The apparatus of claim 1, 상기 센싱전압을 터치센싱신호로 변환하는 타이밍 콘트롤러; 및A timing controller for converting the sensing voltage into a touch sensing signal; And 상기 터치센싱신호에 따라 사용자의 터치 좌표를 인식하여 제어기능을 수행하는 시스템을 포함하는 터치스크린 장치.And a system for recognizing touch coordinates of a user according to the touch sensing signal and performing a control function.
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