KR101841060B1 - 터치 위치 검출 방법, 터치 기판 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

Abstract

하이브리드형(hybrid-type) 터치 위치 검출 방법을 제공한다. 상기 터치 위치 검출 방법에서, 터치 표시 패널에 발생된 터치에 따른 전하량이 검출되면, 상기 터치의 위치가 상기 전하량을 이용하여 검출된다. 상기 터치에 따른 압력을 이용하여 상기 터치의 위치가 검출된다.

Description

터치 위치 검출 방법, 터치 기판 및 이를 포함하는 표시 장치{METHOD OF DETECTING TOUCH POSITION, TOUCH SUBSTRATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 터치 위치 검출 방법, 터치 기판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 특히, 하이브리드형(hybrid-type) 터치 위치 검출 방법, 터치 기판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 리모콘, 키패드 등과 같은 별도의 입력 장치 없이, 스크린 상에 스타일러스 펜, 손가락 등에 의해 신호를 입력하는 터치 표시 패널을 포함하는 표시 장치가 널리 사용되고 있다.

상기 터치 표시 패널은 터치를 검출하는 방법에 따라 정전 용량 방식(capacitive type), 저항막 방식(resistive type), 광학 방식(optical type) 등으로 구분될 수 있다.

종래의 정전 용량 방식은 상기 터치 표시 패널 상에 터치 수단으로서 손가락, 전용 스타일러스 펜을 터치함으로써, 어떤 전하량의 변화를 검출하여 터치 위치를 검출한다. 종래의 정전 용량 방식은 사용자가 큰 힘을 사용할 필요가 없으므로, 부드러운(smooth) 터치 동작에 유리하다. 하지만, 종래의 정전 용량 방식은 상기 터치 위치의 전하량 변화를 발생시키는 제한적인 터치 수단을 사용할 필요가 있다.

한편, 종래의 저항막 방식은 상기 터치 표시 패널 상에 터치 수단으로서 손가락, 스타일러스 펜으로 가압함으로써, 상부 전극과 하부 전극의 단락에 의해 가압 위치를 검출한다. 종래의 저항막 방식은 터치 수단에 제한적이지 않는 반면, 상부 전극과 하부 전극을 단락시키기 위해 사용자가 큰 힘을 사용할 필요가 있으므로, 부드러운 터치 동작이 어렵다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 사용자에게 적합한 하이브리드 터치 위치 검출 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 사용자에게 적합한 하이브리드 터치 기판을 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 터치 기판을 포함하는 표시 장치를 제공한다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 터치 위치 검출 방법을 제공한다. 상기 터치 위치 검출 방법에서, 터치 표시 패널에 발생된 터치에 따른 전하량이 검출되면, 상기 터치의 위치가 상기 전하량을 이용하여 검출된다. 상기 터치에 따른 압력을 이용하여 상기 터치의 위치가 검출된다.

일 실시예에 있어서, 상기 터치 표시 패널의 전극부로부터 전압이 리드아웃될 수 있다. 상기 전압에 근거하여 상기 터치의 오류가 검출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전압을 리드아웃할 때, 상기 터치 표시 패널에 제1 방향으로 연장된 제1 전극부가 구동될 수 있다. 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극부가 리드 아웃될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 터치 오류를 검출할 때, 상기 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 터치 오류가 검출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전하량을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출할 때, 상기 리드아웃된 상기 전압에 근거하여 상기 전하량이 검출될 수 있다. 상기 전하량과 기준 전하량의 차이에 근거하여 상기 터치의 위치가 검출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출할 때, 상기 전하량과 기준 전하량의 차이가 임계값보다 작으면, 상기 터치 표시 패널의 전극부로부터 전류가 리드아웃될 수 있다. 리드아웃된 상기 전류 및 상기 전압에 대응하는 저항이 구해질 수 있다. 상기 저항에 근거하여 상기 터치의 위치가 검출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력을 이용하여 상기 터치의 위치가 검출될 수 있다. 상기 저항에 근거하여 상기 압력의 세기가 검출될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 터치 기판은 베이스 기판, 제1 전극부, 제2 전극부 및 압력 감지 소자를 포함한다. 상기 제1 전극부는 상기 베이스 기판의 제1 면 상에 제1 방향으로 연장된다. 상기 제2 전극부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된다. 상기 압력 감지 소자는 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 간의 교차 영역에 배치된다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지 소자는 투명한 물질을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력 감지 소자는 양자 터널링 합성물(Quantum Tunneling Composite: QTC)일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극부는 상기 제1 방향으로 연장된 제1 메인 전극 및 상기 제1 방향으로 서로 인접하는 제1 메인 전극들을 연결하는 제1 연결 전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극부는 상기 제2 방향으로 연장된 제2 메인 전극 및 상기 제2 방향으로 서로 인접하는 제2 메인 전극들과 일체로 연결되고, 상기 제1 연결 전극과 교차하는 제2 연결 전극을 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 또 다른 실시예에 따른 터치 기판은 터치 표시 패널 및 컨트롤러를 포함한다. 상기 터치 표시 패널은 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 제1 면 상에 제1 방향으로 연장된 제1 전극부, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극부 및 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 간의 교차 영역에 배치된 압력 감지 소자를 포함하는 터치 기판을 포함한다. 상기 컨트롤러는 상기 터치 표시 패널에 연결되어 상기 터치 표시 패널에 발생된 터치의 위치를 검출한다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 오류 검출부, 제1 터치 검출부 및 제2 터치 검출부를 포함한다. 상기 오류 검출부는 터치에 따른 전압과 기준 전압을 비교하여 오류를 검출한다. 상기 제1 터치 검출부는 상기 전압에 근거한 전하량을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출한다. 상기 제2 터치 검출부는 상기 전압과 상기 터치에 따른 전류를 룩업 테이블에 맵핑하여 상기 터치의 위치를 검출한다.

이와 같은 터치 위치 검출 방법, 터치 기판 및 이를 포함하는 표시 장치에 따르면, 제1 전극부와 제2 전극부 간에 압력에 따라 저항이 가변하는 압력 감지 소자를 배치함으로써, 전하량 또는 압력에 따른 터치의 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 터치 수단에 관계 없이, 터치의 위치를 검출할 수 있다.

컨트롤러가 터치의 세기에 따른 촉각의 세기를 제어하는 제2 촉각 제어부를 포함함으로써, 촉각의 세기를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 2a는 도 1의 A부분의 확대 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 컨트롤러의 블록도이다.
도 4는 도 1의 표시 장치의 터치 위치의 검출 방법을 설명하기 위한 순차도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 8은 도 7의 컨트롤러의 블록도이다.
도 9는 도 7의 표시 장치의 터치 위치 검출 방법에서 전하량에 따른 촉각 생성 방법을 설명하기 위한 순차도이다.
도 10은 도 7의 표시 장치의 터치 위치 검출 방법에서 압력에 따른 촉각 생성 방법을 설명하기 위한 순차도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 도 2a는 도 1의 A부분의 확대 평면도이다. 도 2b는 도 2a의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 내지 도 2b를 참조하면, 표시 장치(1000)는 터치 표시 패널(100) 및 컨트롤러(200)를 포함한다. 상기 터치 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 터치 기판(120) 및 액정층(130)을 포함한다.

상기 어레이 기판(110)은 제1 베이스 기판(111) 및 상기 제1 베이스 기판(111) 상에 형성된 복수의 화소부들(PP)을 포함한다. 상기 화소부들(PP) 각각은 스위칭 소자(SW) 및 상기 스위칭 소자(SW)에 전기적으로 연결된 화소 전극(PE)을 포함한다.

상기 터치 기판(120)은 제2 베이스 기판(121), 제1 전극부(310), 제2 전극부(320), 압력 감지 소자(330), 배선 전극부(340) 및 공통 전극(350)을 포함한다. 상기 제2 베이스 기판(121)은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 갖고, 상기 제2 베이스 기판(121)의 제2 면은 상기 제1 베이스 기판(111)과 마주한다. 상기 제1 면은 터치가 입력되는 터치 영역 및 상기 터치 영역 이외의 주변 영역으로 구분된다.

상기 제1 전극부(310), 제2 전극부(320) 및 압력 감지 소자(330)는 상기 제1 면의 터치 영역에 배치되고, 상기 배선 전극부(340)는 상기 제1 면의 주변 영역에 배치된다.

상기 제1 전극부(310)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 제1 전극부(310)는 복수의 제1 메인 전극들(311) 및 상기 제1 방향(D1)으로 서로 인접하는 제1 메인 전극들(311)을 연결하는 복수의 제1 연결 전극들(312)을 포함한다. 상기 제1 연결 전극(312)은 상기 제1 메인 전극(311)과 같거나 상기 제1 메인 전극(311)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

상기 제2 전극부(320)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장한다. 상기 제2 전극부(320)는 복수의 제2 메인 전극들(321) 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 인접하는 제2 메인 전극들(321)을 연결하는 복수의 제2 연결 전극들(322)을 포함한다. 상기 제2 연결 전극(322)은 상기 제2 메인 전극(321)과 같거나 상기 제2 메인 전극(321)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

상기 제1 메인 전극(311)은 평면상 인접하는 제2 전극부들(320) 사이에 배치된다. 특히, 상기 제1 메인 전극(311)은 평면상 상기 제1 방향(D1)으로 인접하는 제2 연결 전극(322) 사이에 배치된다. 상기 제2 메인 전극(321)은 평면상 인접하는 제1 전극부들(310) 사이에 배치된다. 특히, 상기 제2 메인 전극(321)은 평면상 상기 제2 방향(D2)으로 인접하는 제1 연결 전극(312) 사이에 배치된다.

예를 들어, 상기 제1 메인 전극(311)이 상기 제1 연결 전극(312)과 동일한 폭을 가질 경우, 상기 제1 메인 전극(311)은 사각 형상을 가질 수 있다. 반면, 상기 제1 메인 전극(311)이 상기 제1 연결 전극(312)보다 넓은 폭을 가질 경우, 상기 제1 메인 전극(311)은 상기 제1 연결 전극(312)과 연결되는 끝단이 테이퍼(tapered)진 형상을 가질 수 있다. 인접하는 제1 메인 전극들(311)의 끝단들은 상기 제2 전극부(320)와 평행하게 배치된다. 상기 제2 메인 전극(321)은 배치되는 방향을 제외하고 상기 제1 메인 전극(311)과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 인접하는 제2 메인 전극들(321)의 끝단들의 제1 변(321a)은 상기 제1 연결 전극(312)과 평행하게 배치되는 반면, 인접하는 제2 메인 전극들(321)의 끝단들의 제2 변(321b)은 상기 제1 메인 전극(311)과 평행하게 배치된다. 이에 따라, 상기 제1 메인 전극(311)과 상기 제2 전극부(320)는 동일한 공정에서 동시에 형성되어도 서로 절연될 수 있다.

상기 제1 메인 전극(311)과 제2 메인 전극(321)은 투명 도전성 산화물(TCO: transparent conductive oxide)을 포함한다. 예를 들어, 상기 투명 도전성 산화물은 인듐 징크 옥사이드(IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1 연결 전극(312)은 상기 제1 메인 전극(311)과 별도로 형성된다. 상기 제1 연결 전극(312)은 금속 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 금속 물질은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.

반면, 상기 제2 연결 전극(322)은 상기 제2 메인 전극(321)과 일체로 형성된다. 상기 제2 연결 전극(322)은 상기 제2 메인 전극(321)과 동일한 물질을 포함한다. 따라서, 상기 제2 연결 전극(322)은 투명 도전성 산화물(TCO: transparent conductive oxide)을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극부(310)와 상기 제2 전극부(320) 간의 교차 영역은 터치 표시 패널(100)의 터치 해상도에 영향을 미친다. 따라서, 상기 교차 영역이 증가할수록 상기 터치 해상도는 커질 수 있다. 한편, 상기 터치 해상도는 영상을 표시하는 상기 화소부(PP)에 의한 표시 해상도보다 같거나 작을 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 교차 영역은 복수의 화소부(PP)와 대응할 수 있다.

상기 압력 감지 소자(330)는 압력의 세기에 따라 저항이 변하는 가변 저항 물질을 포함한다. 상기 가변 저항 물질은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 상기 가변 저항 물질은 양자 터널링 합성물(Quantum Tunneling Composite: QTC)일 수 있다. 상기 가변 저항 물질은 부전도 탄성 바인더(non-conducting elastomeric binder) 내에 표면 돌기 구조의 금속 입자를 조합한 것으로서, 상기 금속 입자들은 압력이 미인가될 때는 서로 이격되어 전기를 전도할 수 없지만, 압력이 인가될 때는 서로 인접하여 상기 부전도 탄성 바인더(절연체)를 통해 터널링할 수 있다.

상기 압력 감지 소자(330)는 상기 제1 전극부(310)와 상기 제2 전극부(320) 간의 교차 영역에서 상기 제1 연결 전극(312)과 상기 제2 연결 전극(322) 사이에 배치된다. 상기 압력 감지 소자(330)는 상기 제1 연결 전극(312) 상에 배치되고, 상기 제2 연결 전극(322) 하부에 배치된다.

상기 배선 전극부(340)는 상기 제1 전극부(310)의 끝단에 전기적으로 연결된 제1 배선 전극(341), 상기 제1 배선 전극(341)과 상기 컨트롤러(200) 사이에 배치되어 상기 제1 배선 전극(341)과 상기 컨트롤러(200)를 전기적으로 연결하는 제1 배선 라인(342), 상기 제2 전극부(320)의 끝단에 전기적으로 연결된 제2 배선 전극(343) 및 상기 제2 배선 전극(343)과 상기 컨트롤러(200) 사이에 배치되어 상기 제2 배선 전극(343)과 상기 컨트롤러(200)를 전기적으로 연결하는 제2 배선 라인(344)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 배선 전극들(341, 343)과 상기 제1 및 제2 배선 라인들(342, 344)은 상기 제1 연결 전극(312)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 배선 전극들(341,343)은 상기 제1 연결 전극(312)과 동일한 층에 형성되고, 상기 제1 메인 전극(311) 하부에 배치되어 상기 제1 메인 전극(311)과 부분적으로 또는 전체적으로 중첩될 수 있다.

이와 다르게, 상기 제1 및 제2 배선 전극들(341, 343)은 상기 제1 연결 전극(312)과 동일한 물질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 배선 라인들(342, 344)은 상기 제1 연결 전극(312)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 배선 라인들(342, 344)은 상기 제1 및 제2 배선 전극들(341, 343)보다 저항이 작은 물질을 포함할 수 있다.

상기 공통 전극(350)은 투명 도전성 산화물을 포함한다. 상기 공통 전극(350)은 상기 제2 베이스 기판(121)의 제2 면 상에 배치된다.

상기 터치 기판(120)은 레드광을 구현하는 레드 필터(R), 그린광을 구현하는 그린 필터(G) 및 블루광을 구현하는 블루 필터(B)를 포함하는 컬러 필터층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터층은 화이트광을 구현하는 화이트 필터를 더 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 컬러 필터층은 상기 어레이 기판(110)에 형성되거나, 레드광원, 그린광원 및 블루광원으로 대체될 수도 있다.

상기 액정층(130)은 상기 어레이 기판(110)과 상기 터치 기판(120) 사이에 배치되어 광의 투과율을 조절한다.

상기 터치 표시 패널(100)은 보호 기판(140) 및 충진층(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호 기판(140)은 상기 터치 기판(120) 상부에 배치되어 상기 터치 기판(120)을 보호한다. 상기 보호 기판(140)은 투명한 유리 또는 필름일 수 있다. 상기 충진층(150)은 상기 보호 기판(140)과 상기 터치 기판(120) 사이에 개재된다. 상기 충진층(150)은 상기 보호 기판(140)과 상기 터치 기판(120)을 접착하는 점착제, 공기 및 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 3은 도 1의 컨트롤러의 블록도이다.

도 1 및 3을 참조하면, 상기 컨트롤러(200)는 구동부(210), 센싱부(220) 및 메모리(230)를 포함한다. 상기 구동부(210)는 상기 제2 전극부들(320)에 구동 전압(DV)을 순차적으로 제공한다. 예를 들어, 상기 구동부(210)는 제1 측의 제2 전극부(320)로부터 상기 제1 측에 반대되는 제2 측의 제2 전극부(320)로 상기 구동 전압(DV)을 순차적으로 제공한다.

상기 센싱부(220)는 오류 검출부(221), 제1 터치 검출부(222) 및 제2 터치 검출부(223)를 포함한다. 상기 센싱부(220)는 상기 제2 전극부들(320) 중 하나가 구동될 때, 상기 제3측의 제1 전극부(310)로부터 상기 제3 측에 반대되는 제4 측의 제1 전극부들(310)을 순차적으로 리드아웃한다. 따라서, 상기 센싱부(220)는 상기 터치 기판(120)에 제1 위치에 터치가 입력되면, 상기 제1 전극부들(310)을 순차적으로 리드아웃하면서, 상기 제1 위치에 관련된 상기 제1 전극부(310)로부터 제1 전압(V1)을 리드아웃한다.

상기 오류 검출부(221)는 제1 전압(S1)이 리드아웃되면, 상기 제1 전압(V1)을 설정된 기준 전압과 비교하여 오류를 검출한다. 예를 들어, 상기 오류 검출부(221)는 상기 제1 전압(V1)이 상기 기준 전압보다 크면 상기 제1 전압(V1)을 오류로 인식하고, 상기 제1 전압(V1)이 상기 기준 전압보다 같거나 낮으면 상기 제1 전압(V1)을 상기 터치에 대한 전압으로 판단한다.

상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 제1 전압(V1)에 근거하여 제1 전하량을 검출한다. 상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 제1 전하량과 기준이 되는 제2 전하량의 차이에 근거하여 상기 전하량의 변화(Δc)를 검출할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 구동부(210)에 의해 구동되는 제2 전극부(320)에 근거하여 상기 터치의 Y축 좌표 위치를 검출하고, 상기 전하량의 변화(Δc)에 근거하여 X축 좌표 위치를 검출할 수 있다.

또한, 상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 전하량의 변화(Δc)가 0이면 상기 제2 터치 검출부(230)에 상기 제1 전압(V1)을 제공한다.

상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 제1 터치 검출부(222)로부터 상기 제1 전압(V1)을 수신한다. 이와 다르게, 상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 오류 검출부(221)로부터 상기 제1 전압(V1)을 직접 수신할 수도 있다.

상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 제1 전압(V1)을 수신하면, 상기 제1 위치와 관련된 제1 전류를 검출한다. 상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 제1 전압(V1)과 상기 제1 전류의 정보를 포함하는 룩업 테이블에 상기 제1 전압(V1)과 상기 제1 전류를 맵핑(mapping)하여 저항을 결정한다. 상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 제1 전압(V1), 센싱 전류 및 저항에 근거하여 상기 터치의 위치를 검출한다. 또한, 상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 저항에 근거하여 상기 터치의 세기를 검출할 수 있다.

상기 메모리(230)는 상기 룩업 테이블을 저장하고, 상기 제2 터치 검출부(223)에 상기 룩업 테이블을 제공한다.

도 4는 도 1의 표시 장치의 터치 위치의 검출 방법을 설명하기 위한 순차도이다.

먼저, 상기 구동부(210)는 상기 제2 전극부들(320)에 구동 전압(DV)을 순차적으로 인가한다. 상기 센싱부(220)는 상기 제1 전극부들(310)을 순차적으로 리드아웃한다.

도 3 및 4를 참조하면, 상기 터치 기판(120)의 적어도 제1 위치에 터치가 입력된다(S110). 상기 센싱부(220)가 상기 제1 전극부들(310)을 순차적으로 리드아웃하면서, 상기 제1 위치와 관련된 상기 제1 전극부(310)로부터 전압을 센싱한다(S120).

상기 센싱부(220)의 오류 검출부(221)는 상기 전압을 기준 전압과 비교한다(S130). 상기 오류 검출부(221)는 상기 전압이 상기 기준 전압보다 높으면, 상기 전압을 오류로 인식한다(S140). 반면, 상기 오류 검출부(221)는 상기 전압이 상기 기준 제2 전압보다 낮으면, 상기 전압을 상기 터치로 인식하고, 상기 전압을 상기 제1 터치 검출부(222)로 제공한다(S150).

상기 제1 터치 검출부(222)가 상기 전압에 근거하여 전하량의 변화의 여부를 판단한다(S160). 즉, 상기 전압에 근거하여 전하량을 검출하고, 상기 전하량과 기준 전하량과의 차이가 검출한다. 상기 전하량과 기준 전하량의 차이가 임계값과 같거나 상기 임계값보다 크면, 상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 전하량의 변화에 근거하여 상기 제1 위치의 좌표를 검출한다(S170). 상기 전하량과 기준 전하량의 차이가 상기 임계값보다 작으면, 상기 제1 터치 검출부(222)는 상기 전압을 상기 제2 터치 검출부(223)에 제공한다(S180).

상기 제2 터치 검출부(223)가 상기 제1 전압을 수신하면, 상기 제1 전극부들(310)을 순차적으로 리드아웃하면서, 상기 제1 위치와 관련된 상기 제1 전극부(310)로부터 제1 전류의 센싱 여부를 판단한다(S190). 상기 제1 전류가 센싱되면, 상기 제2 터치 검출부(223)는 상기 제1 전압 및 제1 전류를 상기 룩업 테이블에 맵핑하여 상기 제1 위치의 좌표 및 상기 터치의 세기를 검출한다(S200). 상기 제1 전류가 센싱되지 않으면, 상기 제2 터치 검출부(223)는 대기 상태를 유지한다(S210).

본 실시예에 따르면, 압력 감지 소자(330)가 상기 제1 전극부(310) 및 상기 제2 전극부(320) 간에 배치되어, 입력된 터치에 따라 상기 터치를 정전 용량 방식 및 압력 감지 방식 중 하나로 검출할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 터치 기판을 제외하고, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 동일한 구성요소는 동일한 도면 번호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 표시 장치(1000)는 터치 표시 패널(700) 및 컨트롤러(2000)를 포함한다. 상기 터치 표시 패널(700)은 어레이 기판(110), 터치 기판(160) 및 액정층(130)을 포함한다.

상기 터치 기판(160)은 제2 베이스 기판(121), 제1 전극부(360), 제2 전극부(370), 압력 감지 소자(380), 배선 전극부(390) 및 공통 전극(350)을 포함한다.

상기 제1 전극부(360)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 제1 전극부(360)는 복수의 제1 메인 전극들(361) 및 상기 제1 방향(D1)으로 서로 인접하는 제1 메인 전극들(361)을 연결하는 복수의 제1 연결 전극들(362)을 포함한다. 상기 제1 연결 전극(362)은 상기 제1 메인 전극(361)과 같거나 상기 제1 메인 전극(361)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

상기 제2 전극부(370)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장한다. 상기 제2 전극부(370)는 복수의 제2 메인 전극들 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 인접하는 제2 메인 전극들을 연결하는 복수의 제2 연결 전극들(도 5의 370, 이하 370을 부여)을 포함한다. 상기 제2 연결 전극(370)은 상기 제2 메인 전극과 같거나 상기 제2 메인 전극보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

상기 압력 감지 소자(380)는 상기 제1 전극부(360)와 상기 제2 전극부(370) 간의 교차 영역에서 상기 제1 연결 전극(362)과 상기 제2 연결 전극(370) 사이에 배치된다. 상기 압력 감지 소자(370)는 상기 제2 연결 전극(370) 상에 배치되고, 상기 제1 연결 전극(362) 하부에 배치된다.

상기 배선 전극부(390)는 상기 제1 전극부(360) 및 상기 제2 전극부(370) 각각과 상기 컨트롤러(200) 사이에 배치되고, 상기 제1 전극부(360) 및 상기 제2 전극부(370) 각각과 상기 컨트롤러(200)를 서로 연결한다.

상기 배선 전극부(390)는 상기 제1 연결 전극(362)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 배선 전극부(390)는 상기 제1 메인 전극(361) 상에 배치되어 상기 제1 메인 전극(361)과 부분적으로 또는 전체적으로 중첩될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 제1 및 제2 메인 전극들의 형상을 제외하고, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 동일한 구성요소는 동일한 도면 번호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 표시 장치(2000)는 터치 표시 패널 및 컨트롤러(200)를 포함한다. 상기 터치 표시 패널은 어레이 기판(110), 터치 기판 및 액정층(130)을 포함한다.

상기 터치 기판은 제2 베이스 기판(121), 제1 전극부(410), 제2 전극부(420), 압력 감지 소자(330), 배선 전극부(430) 및 공통 전극(350)을 포함한다. 상기 제2 베이스 기판(121)은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 갖고, 상기 제2 베이스 기판(121)의 제2 면은 상기 제1 베이스 기판(111)과 마주한다.

상기 제1 전극부(410), 제2 전극부(420), 압력 감지 소자(330) 및 배선 전극부(340)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 배치된다.

상기 제1 전극부(410)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 제1 방향(D1)으로 연장된다. 상기 제1 전극부(410)는 복수의 제1 메인 전극들(411) 및 상기 제1 방향(D1)으로 서로 인접하는 제1 메인 전극들(411)을 연결하는 복수의 제1 연결 전극들(312)을 포함한다. 상기 제1 연결 전극(312)은 상기 제1 메인 전극(411)과 같거나 상기 제1 메인 전극(411)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

상기 제2 전극부(420)는 상기 제2 베이스 기판(121)의 제1 면 상에 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장한다. 상기 제2 전극부(420)는 복수의 제2 메인 전극들(421) 및 상기 제2 방향(D2)으로 서로 인접하는 제2 메인 전극들(421)을 연결하는 복수의 제2 연결 전극들(422)을 포함한다. 상기 제2 연결 전극(422)은 상기 제2 메인 전극(421)과 같거나 상기 제2 메인 전극(421)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 메인 전극(411)은 육각 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 메인 전극(411)은 상기 제1 연결 전극(412)과 연결되는 제1 변들(411a) 및 상기 제1 변들(411a)을 제외한 제2 변들(411b)을 포함할 수 있다. 서로 인접하는 제1 메인 전극들(411) 각각의 제1 변들(411a)은 상기 제2 연결 전극(422)과 평행하게 배치되고, 상기 제2 연결 전극(422)을 사이에 두고 서로 마주본다. 상기 제1 메인 전극(411)의 제2 변들(411b)은 상기 제2 메인 전극(421)의 제2 변들(421b)과 평행하게 배치된다.

상기 제2 메인 전극(421)은 배치되는 방향을 제외하고 상기 제1 메인 전극(411)과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 서로 인접하는 제2 메인 전극들(421)의 제1 변들(421a)은 상기 제1 연결 전극(421)과 평행하게 배치되고, 상기 제1 연결 전극(421)을 사이에 두고 서로 마주본다. 이에 따라, 상기 제1 메인 전극(411)과 상기 제2 전극부(420)는 동일한 공정에서 동시에 형성되어도 서로 절연될 수 있다.

상기 배선 전극부(430)는 상기 제1 전극부(410)의 끝단에 전기적으로 연결된 제1 배선 전극(431), 상기 제1 배선 전극(431)과 상기 컨트롤러(200) 사이에 배치되어 상기 제1 배선 전극(431)과 상기 컨트롤러(200)를 전기적으로 연결하는 제1 배선 라인(342), 상기 제2 전극부(420)의 끝단에 전기적으로 연결된 제2 배선 전극(432) 및 상기 제2 배선 전극(432)과 상기 컨트롤러(200) 사이에 배치되어 상기 제2 배선 전극(432)과 상기 컨트롤러(200)를 전기적으로 연결하는 제2 배선 라인(344)을 포함한다.

본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 메인 전극들(411, 421)이 육각 형상을 가짐으로써, 터치 표시 패널의 터치 해상도를 증가시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다. 도 8은 도 7의 컨트롤러의 블록도이다.

본 실시예에 따른 표시 장치는 촉각 생성기를 제외하고, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 실질적으로 동일하므로, 도 1에 도시된 실시예에 따른 표시 장치와 동일한 구성요소는 동일한 도면 번호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 표시 장치(3000)는 터치 표시 패널, 컨트롤러(500) 및 복수의 촉각 생성기들(600)을 포함한다.

상기 컨트롤러(500)는 구동부(210), 센싱부(220), 메모리(230) 및 촉각부(510)를 포함한다.

상기 촉각부(510)는 제1 촉각 제어부(511) 및 제2 촉각 제어부(512)를 포함한다. 터치가 입력되면, 상기 제1 촉각 제어부(511)는 상기 센싱부(220)에 의해 산출된 상기 터치의 위치의 좌표(X, Y)에 근거하여 상기 터치의 위치에 인접한 촉각 생성기(600)를 선택하는 제1 촉각 신호(Tactile_S1)를 생성하여 선택된 상기 촉각 생성기(600)에 제공한다. 이와 다르게, 상기 제1 촉각 제어부(511)는 상기 제1 촉각 신호(Tactile_S1)를 생성하여 상기 제2 촉각 제어부(512)에 제공할 수도 있다. 상기 제2 촉각 제어부(512)는 선택된 상기 촉각 생성기(600)가 상기 터치의 세기 (TS_S)에 근거한 세기를 갖는 촉각을 생성하도록 제어하는 제2 촉각 신호(Tactile_S2)를 생성하여 선택된 상기 촉각 생성기(600)에 제공한다.

상기 촉각 생성기(600)는 상기 터치 표시 패널의 전면 및 후면에 배치할 수 있다. 즉, 상기 촉각 생성기(600)는 도 1의 보호 기판의 상면에 배치되거나 도 1의 어레이 기판의 후면에 배치될 수 있다.

상기 촉각 생성기들(600) 중 적어도 하나는 상기 촉각부(510)로부터 상기 제1 및 제2 촉각 신호(Tactile_S1, Tactile_S2)를 수신하여, 상기 제1 및 제2 촉각 신호(Tactile_S1, Tactile_S2)에 대응되는 촉각을 생성한다. 예를 들어, 상기 촉각 생성기들(600)은 진동 모터, 압전기 액추에이터(piezoelectric actuator), 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer: EAP) 및 전기적 감각 소자(electrosensory element) 중 하나일 수 있다. 상기 촉각 생성기(600)가 진동 모터인 경우, 상기 촉각은 진동이다. 따라서, 상기 촉각 생성기(600)는 상기 터치의 위치 좌표(X, Y) 및 세기(TS_S)에 근거하여 진동을 발생할 수 있다.

이와 다르게, 상기 촉각 생성기(600)가 하나인 경우, 상기 제1 촉각 제어부(511)를 생략할 수도 있다.

도 9는 도 7의 표시 장치의 터치 위치 검출 방법에서 전하량에 따른 촉각 생성 방법을 설명하기 위한 순차도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따라, 터치가 입력되면, 상기 센싱부(220)가 상기 터치의 위치 좌표(X, Y)를 검출한다(S170).

이어서, 상기 제1 촉각 제어부(511)는 상기 터치의 위치 좌표(X, Y)에 근거하여 상기 촉각 생성기들(600) 중 적어도 하나 이상을 선택하는 제1 촉각 신호(Tactile_S)를 생성한다(S230).

선택된 상기 촉각 생성기(600)는 진동과 같은 촉각을 생성한다(S250).

도 10은 도 7의 표시 장치의 터치 위치 검출 방법에서 압력에 따른 촉각 생성 방법을 설명하기 위한 순차도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따라, 터치가 입력되면, 상기 센싱부(220)가 상기 터치의 위치 좌표(X, Y) 및 상기 터치의 세기(TS_S)를 검출한다(S220).

상기 제1 촉각 제어부(511)는 상기 상기 터치의 위치 좌표(X, Y)에 근거하여 상기 촉각 생성기들(600) 중 적어도 하나 이상을 선택하는 제1 촉각 신호(Tactile_S)를 생성한다(S270).

상기 제2 촉각 제어부(512)는 상기 터치의 세기(TS_S)에 근거하여 선택된 촉각 생성기(600)가 생성할 촉각의 세기를 선택하는 제2 촉각 신호(Tactile_S)를 생성한다(S290).

상기 제1 및 제2 촉각 신호에 응답하여, 선택된 상기 촉각 생성기(600)는 특정 세기를 갖는 진동과 같은 촉각을 생성한다(S310).

본 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러(500)가 제2 촉각 제어부(512)를 포함함으로써, 상기 컨트롤러(500)가 입력된 터치의 세기에 따른 촉각의 세기를 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 전극부와 제2 전극부 간에 압력에 따라 저항이 가변하는 압력 감지 소자를 배치함으로써, 전하량 또는 압력에 따른 터치의 위치를 검출할 수 있다. 따라서, 터치 수단에 관계 없이, 터치의 위치를 검출할 수 있다.

컨트롤러가 터치의 세기에 따른 촉각의 세기를 제어하는 제2 촉각 제어부를 포함함으로써, 촉각의 세기를 제어할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1000, 2000, 3000: 표시 장치
100, 700: 터치 표시 패널 200, 500: 컨트롤러
110: 어레이 기판 120: 터치 기판
310, 360, 410: 제1 전극부 320, 370, 420: 제2 전극부
330, 380: 압력 감지 소자 340, 390, 430: 배선 전극부
350: 공통 전극

Claims (20)

1. 터치 표시 패널에 발생된 터치에 따른 전하량을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계; 및
   상기 터치에 따른 압력을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계를 포함하고,
   상기 터치 표시 패널의 전극부로부터 전압을 리드아웃하는 단계; 및
   상기 전압에 근거하여 상기 터치의 오류를 검출하는 단계를 더 포함하고,
   상기 전하량을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계는,
   상기 리드아웃된 상기 전압에 근거하여 상기 전하량을 검출하는 단계; 및
   상기 전하량과 기준 전하량의 차이가 임계값과 같거나 크면 상기 터치의 위치를 검출하는 단계를 포함하고,
   상기 압력을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계는,
   상기 전하량과 상기 기준 전하량의 차이가 상기 임계값보다 작으면,
   상기 터치 표시 패널의 전극부로부터 전류를 리드아웃하는 단계;
   리드아웃된 상기 전류 및 상기 전압에 대응하는 저항을 구하는 단계; 및
   상기 저항에 근거하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계를 포함하여,
   터치에 따른 상기 전하량과 상기 기준 전하량의 차이가 상기 임계값보다 같거나 큰 경우, 전하량을 이용하여 터치 위치가 검출되고, 상기 임계값보다 작은 경우, 압력에 의한 터치 위치가 검출되는 것을 특징으로 하는 터치 위치 검출 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 전압을 리드아웃하는 단계는,
   상기 터치 표시 패널에 제1 방향으로 연장된 제1 전극부를 구동하는 단계; 및
   상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 제2 전극부를 리드 아웃하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 위치 검출 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 터치 오류를 검출하는 단계는,
   상기 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 터치 오류를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치 위치 검출 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 압력을 이용하여 상기 터치의 위치를 검출하는 단계는,
   상기 저항에 근거하여 상기 압력의 세기를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 위치 검출 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 압력 세기에 대응하여 상기 터치 표시 패널에 촉각을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 위치 검출 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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