KR101856513B1 - Capacitive type touch detecting means, method and touch screen panel using voltage changing phenomenon, and display device embedding said the capacitive type touch screen panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보조커패시터를 통해 인가되는 구동전압에 의해 센서패턴에서의 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출하는 새로운 방식의 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정전식 터치 검출수단은, 신체의 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력도구의 접근에 의해 터치정전용량(Ct)이 발생하는 것을 감지하는 정전식 터치 검출수단에 있어서, 상기 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하는 센서패턴(10); 상기 센서패턴(10)에 일측이 연결되고 타측으로는 터치 검출을 위한 구동전압이 인가되는 보조커패시터(Caux); 상기 터치정전용량(Ct) 및 보조커패시터(Caux)에 프리차지신호를 공급하는 충전수단(12); 및 상기 센서패턴(10)에 연결되며, 상기 터치입력도구의 터치 유무에 따라 상기 보조커패시터(Caux)에 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 상기 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출하는 터치검출부(14);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공통전압의 상태변화 시점을 회피하여 터치신호를 검출하되, 터치검출부에 연결된 보조커패시터를 통해 구동전압을 인가하고 터치검출부에서 전압변동이 발생하는 것을 검출하여 터치신호를 획득함으로써, 노이즈, 커플링 현상이나 기타 요인에 의해 생성되는 기생정전용량 등에 의한 영향이 최소화하고 터치신호를 안정적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a new type of electrostatic touch detection means, a detection method and a touch screen panel for detecting a touch signal by detecting a voltage variation in a sensor pattern by a drive voltage applied through an auxiliary capacitor, And a display device incorporating the same.
The electrostatic touch detecting means according to the present invention is a capacitive touch detecting means for detecting that a touch capacitance Ct is generated by approaching a touch inputting tool such as a finger 25 of a body or a similar conductor A sensor pattern 10 forming a touch capacitance Ct with the touch input tool; An auxiliary capacitor (Caux) having one side connected to the sensor pattern (10) and a driving voltage for touch detection being applied to the other side; Charging means (12) for supplying a precharge signal to the touch capacitance (Ct) and the auxiliary capacitor (Caux); And a sensor connected to the sensor pattern and detecting a voltage variation in the sensor pattern when the touch capacitance Ct is added to the auxiliary capacitor Caux according to whether or not the touch input tool is touched And a touch detection unit (14) for detecting a touch signal.
According to the present invention, a touch signal is detected by avoiding the state change of the common voltage, a drive voltage is applied through an auxiliary capacitor connected to the touch detection unit, a voltage variation is detected in the touch detection unit, The effect of parasitic capacitance caused by noise, coupling phenomenon or other factors is minimized and the touch signal can be stably obtained.
Description
본 발명은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치입력도구의 정전식 터치입력을 검출하는 수단, 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치검출부에 연결된 보조커패시터를 통해 구동전압이 인가되고 터치입력이 발생할 때 터치검출부에서의 전압변동을 검출하여 터치신호를 획득하는 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치에 관한 것이다
BACKGROUND OF THE
일반적으로, 터치스크린패널(Touch Screen Panel)은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 터치될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의 하나이다. 터치스크린패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.Generally, a touch screen panel is attached to a display device such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), or an active matrix organic light emitting diode (AMOLED) And is an input device that generates a signal corresponding to a position when an object such as a finger or a pen is touched. The touch screen panel is used in a wide range of fields such as a small portable terminal, an industrial terminal, and a DID (Digital Information Device).
종래 터치스크린패널은 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 터치스크린패널이 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 저항방식의 터치스크린패널은 투과율이 낮고 압력을 인가해야 하므로 사용이 불편하고 멀티터치 및 제스처 인식이 곤란하고 검출오류가 발생하는 등의 문제점을 안고 있다.Conventionally, various types of touch screen panels have been disclosed, but resistance type touch screen panels having a simple manufacturing process and a low manufacturing cost have been widely used. However, since the resistance type touch screen panel has low transmittance and must be applied with pressure, it is inconvenient to use, and it is difficult to recognize multi-touch and gesture, and detection error occurs.
이에 반해, 정전식 터치스크린패널은 투과율이 높고 소프트 터치를 인식할 수 있고 멀티터치 및 제스처 인식이 양호한 장점을 갖고 있어 점차 시장을 넓혀가고 있다.On the other hand, capacitive touch screen panels are increasingly penetrating the market because of their high transmittance, soft touch recognition, and good multi-touch and gesture recognition.
도 1은 종래 정전식 터치스크린패널의 일예를 보여준다. 도 1을 참조하면, 플라스틱 또는 유리 등으로 제조된 투명기판(2)의 상하면에 투명도전막이 형성되며, 투명기판(2)의 네 모서리 각각에 전압인가용 금속전극(4)이 형성되어 있다. 상기 투명도전막은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 투명한 금속으로 형성된다. 그리고 상기 투명도전막의 네 모서리에 형성되는 금속전극(4)들은 은(Ag) 등의 저항률이 낮은 도전성 금속으로 프린팅하여 형성한다. 상기 금속전극(4)들의 주변에는 저항 네트워크가 형성된다. 상기 저항 네트워크는 상기 투명도전막의 표면 전체에 균등하게 컨트롤신호를 송출하기 위하여 선형성 패턴(Linearization Pattern)으로 형성된다. 그리고 금속전극(4)을 포함한 투명도전막의 상부에는 보호막이 코팅된다.1 shows an example of a conventional capacitive touch screen panel. 1, a transparent conductive film is formed on the upper and lower surfaces of a
위와 같은 정전식 터치스크린패널은 상기 금속전극(4)에 고주파의 교류 전압을 인가하면 이는 투명기판(2)의 전면에 퍼지게 된다. 이때 손가락(8)이나 도전성 터치입력도구로 투명기판(2) 상면의 투명도전막을 가볍게 터치하면, 일정량의 전류가 체내로 흡수되면서 컨트롤러(6)에 내장된 전류센서에서 전류의 변화를 감지하고 4개의 금속전극(4) 각각에서의 전류량을 연산하여 터치 지점을 인식하게 된다.When a high frequency AC voltage is applied to the
그런데, 도 1과 같은 정전식 터치스크린패널은 미소 전류의 크기를 검출하는 방식으로서, 고가의 검출장치를 필요로 하므로 가격이 상승하며 복수개의 터치를 인식하는 멀티터치가 어려운 문제점이 있다. However, since the electrostatic touch screen panel as shown in FIG. 1 is a method of detecting the magnitude of the minute current, an expensive sensing device is required, so that the price rises and multi-touch which recognizes a plurality of touches is difficult.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 근래에는 도 2와 같은 정전식 터치스크린패널이 주로 사용되고 있다. 도 2의 터치스크린패널은 횡방향의 선형센서패턴(5a) 및 종방향의 선형센서패턴(5b), 터치신호를 분석하는 터치드라이브IC(7)로 이루어져 있다. 이러한 터치스크린패널은 선형센서패턴(5)과 손가락(8) 사이에 형성되는 커패시턴스의 크기를 검출하는 방식으로서, 횡방향의 선형센서패턴(5a)과 종방향의 선형센서패턴(5b)을 스캔하여 신호를 검출하므로 복수개의 터치지점을 인식할 수 있다.In order to overcome such a problem, a capacitive touch screen panel as shown in FIG. 2 has been used in recent years. The touch screen panel of Fig. 2 comprises a horizontal
그런데, 위와 같은 터치스크린패널은 LCD와 같은 표시장치 위에 실장되어 사용될 때, 노이즈에 의해 신호 검출이 어려운 현상이 발생한다. 예컨대, LCD는 공통전극을 사용하며 경우에 따라 이 공통전극에 교류의 공통전압(Vcom)이 인가된다. 그리고 공통전극의 공통전압(Vcom)은 터치지점 검출시 노이즈로 작용한다.However, when the touch screen panel is mounted on a display device such as an LCD, it is difficult to detect a signal due to noise. For example, the common electrode of the LCD is used, and the AC common voltage Vcom is applied to the common electrode in some cases. The common voltage Vcom of the common electrode acts as noise at the touch point detection.
도 3은 LCD 위에 종래 정전식 터치스크린패널이 설치된 실시태양을 보여준다. 표시장치(200)는 하측의 TFT기판(205)과 상측의 칼라필터(215) 사이에 액정이 봉입되어 액정층(210)을 형성하는 구조를 갖는다. 액정의 봉입을 위하여 TFT기판(205)과 칼라필터(215)는 그 외곽부에서 실런트(230)에 의해 접합된다. 도시하지 않았지만, 액정패널의 상하로는 편광판이 부착되며, 그밖에도 BLU(Back Light Unit)가 설치된다.Figure 3 shows an embodiment in which a conventional capacitive touch screen panel is mounted on an LCD. The
표시장치(200)의 상부에는 도시한 바와 같이 터치스크린패널이 설치된다. 터치스크린패널은 기판(1)의 상면에 상기한 선형센서패턴(5)이 올려진 구조를 갖는다. 기판(1)의 위에는 선형센서패턴(5)을 보호하기 위한 보호패널(3)이 부착된다. 터치스크린패널은 DAT(Double Adhesive Tape) 등과 같은 접착부재(9)를 매개로 표시장치(200)의 에지부에 접착되며, 표시장치(200)와의 사이에서 에어갭(9a)을 형성한다.As shown in the figure, a touch screen panel is installed on the
이러한 구성에서 도 3에서와 같은 터치가 발생할 경우, 손가락(8)과 선형센서패턴(5) 사이에는 Ct와 같은 정전용량이 형성된다. 그런데, 도시한 바와 같이 선형센서패턴(5)과 표시장치(200)의 칼라필터(215) 하면에 형성된 공통전극(220) 사이에서도 Cvcom과 같은 정전용량이 형성되며, 선형센서패턴(5)에는 패턴 사이의 정전용량결합 또는 제조 공정요인 등에 의한 미지의 기생정전용량인 Cp도 작용하고 있다. 따라서, 도 4의 등가회로와 같은 회로가 구성된다.In this configuration, when a touch as shown in FIG. 3 occurs, a capacitance equal to Ct is formed between the
여기서, 종래 터치스크린패널은 Ct의 변화량을 검출해서 터치를 인식하는데, Cvcom 및 Cp와 같은 백그라운드(Background) 성분은 Ct의 검출에 있어 노이즈로 작용한다. 예컨대 휴대기기용 중소형 LCD에서는 소비전류를 감소시키기 위하여 공통전극(220)의 공통전압(Vcom)이 도 5에서와 같이 하나 또는 복수의 게이트라인별로 교번하는 Line inversion 방식을 사용하므로, 이러한 교번 전계는 터치 검출시 상당한 노이즈로 작용한다.Here, the conventional touch screen panel detects a touch by detecting a change amount of Ct, and a background component such as Cvcom and Cp acts as noise in detection of Ct. For example, since the common voltage Vcom of the
통상적으로 위와 같은 노이즈를 제거하기 위하여, 도 3에서와 같이 터치스크린패널과 표시장치(200) 사이에 에어갭(9a)을 둔다. 또한, 도시하지 않았지만, 터치스크린패널의 기판(1) 하면에 ITO 등을 도포하여 차폐층을 형성하고 이 차폐층을 그라운드 신호와 접지시킨다.In order to remove such noise, an
하지만, 에어갭(9a)에 의해 제품의 두께가 증가하며 품질저하가 발생된다. 또한 차폐층을 구성하기 위한 별도의 차폐층 및 제조공정을 필요로 하므로 제조단가의 상승이 유발된다. 특히 LCD 내에 터치스크린패널을 내장하는 경우 에어갭(9a)이나 차폐층의 형성이 불가능하므로 LCD 등의 표시장치에 터치스크린패널을 내장하여 제조하는 것이 불가능하였다.
However, the thickness of the product is increased by the
본 발명은 상기와 같은 종래 정전식 터치스크린패널의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 터치검출부에 보조커패시터를 연결하고 이 보조커패시터를 통해 구동전압을 인가하며, 센서패턴과 터치입력도구 사이에 형성되는 터치정전용량이 부가될 때 터치정전용량의 크기에 따라 터치검출부에서 검출되는 전압의 크기에 차이가 생기는 전압변동을 검출하여 터치신호를 획득함으로써, 표시장치의 공통전극의 노이즈에 의한 영향, 기생정전용량에 의한 영향을 최소화하고 터치신호를 안정적으로 획득하는 동시에 LCD 등의 표시장치에 터치스크린패널을 내장하는 것이 용이한 새로운 방식의 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the problems of the conventional capacitive touch screen panel as described above. The present invention relates to a capacitive touch screen panel which has an auxiliary capacitor connected to a touch detection unit, a driving voltage is applied through the auxiliary capacitor, When a touch capacitance is added, a voltage variation that causes a difference in the magnitude of the voltage detected by the touch detection unit is detected according to the magnitude of the touch capacitance, thereby obtaining a touch signal. As a result, The electrostatic touch detection means using the voltage fluctuation of a new method which is easy to stably obtain the touch signal and minimize the influence of the electrostatic capacity and to incorporate the touch screen panel in the display device such as the LCD, And a display device incorporating such a capacitive touch screen panel.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전식 터치 검출수단은, 신체의 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력도구의 접근에 의해 터치정전용량(Ct)이 발생하는 것을 감지하는 정전식 터치 검출수단에 있어서, 상기 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하는 센서패턴(10); 상기 센서패턴(10)에 일측이 연결되고 타측으로는 터치 검출을 위한 구동전압이 인가되는 보조커패시터(Caux); 상기 센서패턴(10) 및 보조커패시터(Caux)에 프리차지신호를 공급하는 충전수단(12); 및 상기 센서패턴(10)에 연결되며, 상기 터치입력도구의 터치 유무에 따라 상기 보조커패시터(Caux)에 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 상기 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출하는 터치검출부(14);를 포함하여 구성된다.
In order to accomplish the above object, the electrostatic touch detection means of the present invention is an electrostatic touch detection means for sensing the occurrence of touch capacitance (Ct) by approaching a touch input tool such as a
일실시예에 따르면, 상기 충전수단(12)은 3단자형 스위칭소자이다.
According to one embodiment, the charging means 12 is a three-terminal type switching device.
다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측은 상기 충전수단(12)의 온/오프 제어단자에 접속되며, 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 충전수단(12)의 온/오프 제어전압과 동일하다.
According to another embodiment, the other side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the on / off control terminal of the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 소정 주파수로 교번하는 교번전압이다.
According to another embodiment, the driving voltage applied to the other side of the auxiliary capacitor Caux is an alternating voltage alternating at a predetermined frequency.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압의 상승구간(rising time) 및/또는 하강구간(falling time)에서 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 공통전극(220)의 공통전압 레벨을 검출하는 공통전압 검출부(43)를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 공통전압 검출부(43)는 상기 공통전극정전용량(Cvcom)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 공통전압 레벨의 상승구간(rising time) 및 하강구간(falling time)을 검출한다.
According to another embodiment, the common
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 표시장치(200)로부터 공통전극(220)의 공통전압 정보를 수신하는 공통전압 수신부(45)를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 공통전압 레벨의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)를 회피하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압의 크기에 대비하여 터치 발생에 의해 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압의 크기의 차이인 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment of the present invention, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식1>에 의해 결정되고, 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식2>에 의해 결정되며, 상기 전압변동은 <수식1>과 <수식2>의 차이에 의해 발생한다.According to another embodiment, the voltage of the
<수식1> ≪ Formula 1 >
<수식2> &Quot; (2) "
(여기서, 는 센서패턴에서의 전압변동분이며, 는 보조커패시터에 인가되는 하이 레벨 전압이며, 는 보조커패시터에 인가되는 로우 레벨 전압이며, 는 보조커패시터정전용량이며, 은 공통전극정전용량이며, 는 기생정전용량이며, 는 터치정전용량임.)
(here, Is the voltage variation in the sensor pattern, Is a high level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is a low level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is the capacitance of the auxiliary capacitor, Is a common electrode electrostatic capacitance, Is a parasitic capacitance, Is the touch capacitance.)
또 다른 실시예에 따르면, 터치신호 검출시에 상기 터치검출부(14)의 입력단은 적어도 1Mohm 이상의 하이 임피던스 상태이다.
According to another embodiment, the input terminal of the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 전압변동의 크기에 대응하여 상기 센서패턴(10)에 대한 터치입력도구의 터치 점유율을 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 AD 컨버터를 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 센서패턴(10)에서의 신호를 증폭하는 증폭기(18)를 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 증폭기(18)는 상기 센서패턴(10)에서의 신호를 차동 증폭하는 차동증폭기(18a)이다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 터치 미발생시 상기 증폭기(18)의 출력을 센서패턴(10)별로 저장하는 메모리부(28)를 더 포함하며, 상기 메모리부(28)를 참조하여 각 센서패턴(10)별로 터치 유무를 판단한다.
According to another embodiment of the present invention, there is further provided a
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전식 터치 검출방법은, 신체의 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력도구의 접근에 의해 터치정전용량(Ct)이 발생하는 것을 감지하는 정전식 터치 검출방법에 있어서, (a) 상기 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하는 센서패턴(10) 및 이 센서패턴(10)에 일측이 연결되고 타측으로는 구동전압이 인가되는 보조커패시터(Caux)에 프리차지신호를 공급하는 단계; (b) 상기 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하는 단계; 및 (c) 상기 센서패턴(10)에서 전압변동이 발생하는지 여부를 검출하여 터치신호를 검출하는 단계;를 포함한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrostatic touch detection method for detecting touch capacitance (Ct) by approaching a touch input tool such as a
일실시예에 따르면, 상기 충전수단(12)은 3단자형 스위칭소자이다.
According to one embodiment, the charging means 12 is a three-terminal type switching device.
다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측은 상기 충전수단(12)의 온/오프 제어단자에 접속되며, 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 충전수단(12)의 온/오프 제어전압과 동일하다.
According to another embodiment, the other side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the on / off control terminal of the charging means 12, and the driving voltage applied to the other side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the charging / Is equal to the on / off control voltage.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 소정 주파수로 교번하는 교번전압이다.
According to another embodiment, the driving voltage applied to the other side of the auxiliary capacitor Caux is an alternating voltage alternating at a predetermined frequency.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(b)는 상기 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압의 상승구간(rising time) 및/또는 하강구간(falling time)에서 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출한다.
According to another embodiment of the present invention, the step (b) may further include a step of detecting a voltage variation in the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 공통전극(220)의 공통전압 레벨을 검출하는 공통전압 검출단계를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 공통전압 검출단계는 상기 공통전극정전용량(Cvcom)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 공통전압 레벨의 상승구간(rising time) 및 하강구간(falling time)을 검출한다.
According to still another embodiment, the common voltage detecting step detects a voltage variation in the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 표시장치(200)로부터 공통전극(220)의 공통전압 정보를 수신하는 공통전압 수신단계를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 상기 공통전압 레벨의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)를 회피하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment, the step (c) detects a touch signal by avoiding a rising edge and a falling edge of the common voltage level.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압의 크기에 대비하여 터치 발생에 의해 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압의 크기의 차이인 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment, in the step (c), when the touch capacitance Ct is added by the touch generation in comparison with the magnitude of the voltage in the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식1>에 의해 결정되고, 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식2>에 의해 결정되며, 상기 전압변동은 <수식1>과 <수식2>의 차이에 의해 발생한다.According to another embodiment, the voltage of the
<수식1> ≪
<수식2> &Quot; (2) "
(여기서, 는 센서패턴에서의 전압변동분이며, 는 보조커패시터에 인가되는 하이 레벨 전압이며, 는 보조커패시터에 인가되는 로우 레벨 전압이며, 는 보조커패시터정전용량이며, 은 공통전극정전용량이며, 는 기생정전용량이며, 는 터치정전용량임.)
(here, Is the voltage variation in the sensor pattern, Is a high level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is a low level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is the capacitance of the auxiliary capacitor, Is a common electrode electrostatic capacitance, Is a parasitic capacitance, Is the touch capacitance.)
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)에서 터치신호를 검출하는 부분의 입력단은 적어도 1Mohm 이상의 하이 임피던스 상태이다.
According to another embodiment, the input terminal of the part for detecting the touch signal in the step (c) is in a high impedance state of at least 1 Mohm or more.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 전압변동의 크기에 대응하여 상기 센서패턴(10)에 대한 터치입력도구의 터치 점유율을 검출한다.
According to another embodiment, the step (c) detects the touch occupation rate of the touch input tool with respect to the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 AD 컨버터를 이용하여 센서패턴(10)에서의 전압변동 발생 여부를 검출한다.
According to another embodiment, the step (c) detects whether or not the voltage fluctuation in the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 센서패턴(10)에서의 신호를 증폭하는 증폭기(18) 이용하여 센서패턴(10)에서의 전압변동 발생 여부를 검출한다.
According to another embodiment, the step (c) detects whether or not the voltage fluctuation in the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 증폭기(18)는 상기 센서패턴(10)에서의 신호를 차동 증폭하는 차동증폭기(18a)이다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 터치 미발생시 상기 증폭기(18)의 출력을 센서패턴(10)별로 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계(c)는 상기 메모리부(28)를 참조하여 각 센서패턴(10)별로 센서패턴(10)에서의 전압변동 발생 여부를 검출한다.
According to another embodiment of the present invention, the method further includes storing the output of the
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전식 터치스크린패널은, 신체의 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력도구의 접근에 의해 터치정전용량(Ct)이 발생하는 것을 감지하는 정전식 터치스크린패널에 있어서, 기판(50); 상기 기판(50)의 상면에 형성되며, 상기 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하는 센서패턴(10); 상기 센서패턴(10)에 일측이 연결되고 타측으로는 터치 검출을 위한 구동전압이 인가되는 보조커패시터(Caux); 상기 센서패턴(10) 및 보조커패시터(Caux)에 프리차지신호를 공급하는 충전수단(12); 상기 센서패턴(10)에 연결되며, 상기 터치입력도구의 터치 유무에 따라 상기 보조커패시터(Caux)에 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 상기 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출하는 터치검출부(14); 및 상기 충전수단(12)을 제어하여 터치정전용량(Ct)에 프리차지신호를 공급하고, 상기 터치검출부(14)의 출력으로부터 터치 좌표를 연산하는 드라이브IC(30);를 포함하여 구성된다.
The electrostatic touch screen panel of the present invention for achieving the above object is an electrostatic touch screen panel which detects touch capacitance Ct generated by approaching a touch input tool such as a
일실시예에 따르면, 상기 충전수단(12)은 3단자형 스위칭소자이다.
According to one embodiment, the charging means 12 is a three-terminal type switching device.
다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측은 상기 충전수단(12)의 온/오프 제어단자에 접속되며, 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 충전수단(12)의 온/오프 제어전압과 동일하다.
According to another embodiment, the other side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the on / off control terminal of the charging means 12, and the driving voltage applied to the other side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the charging / Is equal to the on / off control voltage.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 보조커패시터(Caux)의 타측으로 인가되는 구동전압은 소정 주파수로 교번하는 교번전압이다.
According to another embodiment, the driving voltage applied to the other side of the auxiliary capacitor Caux is an alternating voltage alternating at a predetermined frequency.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압의 상승구간(rising time) 및/또는 하강구간(falling time)에서 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 공통전극(220)의 공통전압 레벨을 검출하는 공통전압 검출부(43)를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 공통전압 검출부(43)는 상기 공통전극정전용량(Cvcom)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압변동을 검출하여 공통전압 레벨의 상승구간(rising time) 및 하강구간(falling time)을 검출한다.
According to another embodiment, the common
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 표시장치(200)의 공통전극(220)과의 사이에서 공통전극정전용량(Cvcom)을 형성하며, 상기 표시장치(200)로부터 공통전극(220)의 공통전압 정보를 수신하는 공통전압 수신부(45)를 더 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 공통전압 레벨의 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)를 회피하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압의 크기에 대비하여 터치 발생에 의해 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압의 크기의 차이인 전압변동을 검출하여 터치신호를 검출한다.
According to another embodiment of the present invention, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치 미발생시 보조커패시터(Caux)에 의한 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식1>에 의해 결정되고, 상기 터치정전용량(Ct)이 부가될 때 센서패턴(10)에서의 전압은 다음의 <수식2>에 의해 결정되며, 상기 전압변동은 <수식1>과 <수식2>의 차이에 의해 발생한다.According to another embodiment, the voltage of the
<수식1> ≪
<수식2> &Quot; (2) "
(여기서, 는 센서패턴에서의 전압변동분이며, 는 보조커패시터에 인가되는 하이 레벨 전압이며, 는 보조커패시터에 인가되는 로우 레벨 전압이며, 는 보조커패시터정전용량이며, 은 공통전극정전용량이며, 는 기생정전용량이며, 는 터치정전용량임.)
(here, Is the voltage variation in the sensor pattern, Is a high level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is a low level voltage applied to the auxiliary capacitor, Is the capacitance of the auxiliary capacitor, Is a common electrode electrostatic capacitance, Is a parasitic capacitance, Is the touch capacitance.)
또 다른 실시예에 따르면, 터치신호 검출시에 상기 터치검출부(14)의 입력단은 적어도 1Mohm 이상의 하이 임피던스 상태이다.
According to another embodiment, the input terminal of the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 전압변동의 크기에 대응하여 상기 센서패턴(10)에 대한 터치입력도구의 터치 점유율을 검출한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 AD 컨버터를 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 터치검출부(14)는 상기 센서패턴(10)에서의 신호를 증폭하는 증폭기(18)를 포함한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 증폭기(18)는 상기 센서패턴(10)에서의 신호를 차동 증폭하는 차동증폭기(18a)이다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 터치 미발생시 상기 증폭기(18)의 출력을 센서패턴(10)별로 저장하는 메모리부(28)를 더 포함하며, 상기 메모리부(28)를 참조하여 각 센서패턴(10)별로 터치 유무를 판단한다.
According to another embodiment of the present invention, there is further provided a
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 상기 기판(50)의 액티브영역(90)에 도트 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 각각의 센서패턴(10)마다 설치된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 상기 기판(50)의 액티브영역(90)에 도트 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 복수개의 센서패턴(10)별로 할당되어 복수개의 센서패턴(10)을 멀티플렉싱하여 사용된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 기판(50)의 비가시영역(92)에 설치된다.
According to another embodiment, the charging means 12 and the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 상기 드라이브IC(30)에 집적 설치된다.
According to another embodiment, the charging means 12 and the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 상기 기판(50)의 액티브영역(90)에서 선형으로 배열되며, 적어도 둘 이상의 선형 센서패턴(10a, 10b)이 서로 교차하는 교차부(42)가 형성된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 선형 센서패턴(10a, 10b)은 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하기 위한 대향면적부(41a)와, 상기 대향면적부(41a)들을 연결하는 연결부(41b)로 구성된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 선형 센서패턴(10a, 10b) 각각에 할당된 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 상기 기판(50)의 비가시영역(92)에 설치된다.
According to another embodiment, the charging means 12 and the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 선형 센서패턴(10a, 10b) 각각에 할당된 충전수단(12) 및 터치검출부(14)는 상기 드라이브IC(30)에 집적 설치된다.
According to another embodiment, the charging means 12 and the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)에서 인출되는 센서신호선(22)은 적어도 기판(50)의 액티브영역(90)에서는 투명신호선(22a)으로 배선된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서신호선(22)은 상기 기판(50)의 비가시영역(92)에서 상기 투명신호선(22a)과 접속부(59)를 매개로 접속되는 메탈신호선(22b)으로 배선된다.
The
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판(50)의 액티브영역(90)에서 상기 센서패턴(10)과 센서패턴(10) 사이로 센서신호선(22)이 배선된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서신호선(22)의 선폭은 상기 기판(50)에서 상기 센서패턴(10)의 위치에 따라 선폭이 달라진다.
According to another embodiment, the line width of the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 드라이브IC(30)는 상기 기판(50)의 일측에 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Film) 형태로 실장된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판(50)의 일측에는 복수개의 드라이브IC(30)가 실장되며, 그 중 하나는 외부로 터치신호를 전달하는 마스터 드라이브IC(30a)이고, 나머지는 상기 마스터 드라이브IC(30a)와 통신하는 슬레이브 드라이브IC(30b)이다.
According to another embodiment, a plurality of
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마스터 드라이브IC(30a)와 슬레이브 드라이브IC(30b)는 관장하는 영역의 경계면에서 상호의 터치 검출 정보를 참조한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판(50)의 상면에는 보호패널(52)이 더 부착된다.
According to another embodiment, a
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판(50)은 표시장치(200) 내에 내장 설치되거나, 표시장치(200)를 구성하는 기판 중 어느 하나의 기판이다.
According to yet another embodiment, the
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치는, 상술한 터치스크린패널을 내장하거나, 기본 구성의 기판 중 어느 하나의 기판이 상기한 기판(50)의 구성을 갖는다.
In order to accomplish the above object, the present invention provides a display device having a built-in capacitive touch screen panel, wherein any one of the substrates including the touch screen panel or the basic structure described above can be used as the
일실시예에 따르면, 상기 표시장치(200)는 액정표시장치이며, 상기한 기판(50)은 액정표시장치의 칼라필터(215)이다.
According to one embodiment, the
다른 실시예에 따르면, 화면 표시를 위한 드라이브IC(60)와 상기 터치스크린패널의 드라이브IC(30)가 단일의 IC로 통합된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 화소를 구분하는 경계면에 위치한다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 화소 영역을 침범하지 않도록 형성된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)에서 인출되는 센서신호선(22)은 화소를 구분하는 경계면을 따라 배선된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)과 센서신호선(22)은 동일한 마스크에 의해 형성된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)과 센서신호선(22)은 메탈로 구성된다.
According to another embodiment, the
또 다른 실시예에 따르면, 상기 센서패턴(10)은 칼라필터(215)의 칼라 레진과 글래스 사이에 형성된다.
According to another embodiment, the
본 발명의 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치에 따르면, 표시장치의 공통전극이 소정 주파수로 교번하는 공통전압 레벨을 갖는 경우이거나, 표시장치의 공통전극이 DC 레벨이거나, 그렇지 않으면 표시장치의 공통전극이 규정되지 않은 불특정 주파수로 교번하는 경우에 있어서, 공통전압의 상태변화를 검출하고, 상태변화 시점을 회피하여 터치검출부에 연결된 보조커패시터를 통해 구동전압을 인가하고, 터치입력에 의해 부가된 터치정전용량에 의해 터치검출부에서 전압변동이 발생하는 것을 검출하여 터치신호를 획득함으로써, 노이즈, 커플링 현상이나 기타 요인에 의해 생성되는 기생정전용량 등에 의한 영향이 최소화되고 신호의 오인식이 발생하지 않으며, 터치입력을 비교적 높은 전압레벨로 검출함으로써 터치입력도구의 단면이 작아도 신호의 포착이 용이하고 스타일러스 펜 입력이 가능하며, 전압변동의 크기에 따라 터치입력도구의 터치 점유율을 구함으로써 터치 해상도를 높이고 미세한 필기 및 드로잉이 가능하며, 액티브영역을 단일 레이어로 구성할 수 있어 제조공정이 간소화되고 수율이 양호한 효과가 있다.
According to the electrostatic touch detection means, the detection method, and the touch screen panel using the voltage fluctuation of the present invention and the display device incorporating such an electrostatic touch screen panel, the common electrode of the display device has a common voltage level alternating at a predetermined frequency , Or when the common electrode of the display device is at the DC level or if the common electrode of the display device is alternated at an unspecified frequency where the common electrode is not specified, the state change of the common voltage is detected, A drive voltage is applied through an auxiliary capacitor connected to the detection unit, and it is detected that a voltage variation occurs in the touch detection unit due to the touch capacitance added by the touch input to obtain a touch signal, The influence of the parasitic capacitance generated by the parasitic capacitance is minimized and the signal is not mistaken By detecting the touch input at a relatively high voltage level, even if the cross section of the touch input tool is small, the signal can be easily captured and the stylus pen input is possible. By obtaining the touch share of the touch input tool according to the magnitude of voltage fluctuation, It is possible to make fine writing and drawing, and the active area can be formed as a single layer, which simplifies the manufacturing process and has a good yield.
도 1은 종래 정전식 터치스크린패널의 일예를 보인 사시도
도 2는 종래 정전식 터치스크린패널의 다른 예를 보인 평면구성도
도 3은 도 2의 터치스크린패널이 표시장치 위에 설치된 예를 보인 단면도
도 4는 도 3에서 터치정전용량을 검출하는 등가 회로도
도 5는 액정표시장치의 공통전압 파형을 예시한 파형도
도 6은 통상적인 3단자형 스위칭소자를 개념적으로 묘사한 도면
도 7은 터치입력을 검출하는 원리를 예시한 도면
도 8은 본 발명에 따른 터치검출수단의 기본적인 구조를 보인 회로도
도 9는 본 발명에 따른 터치검출수단의 다른 실시예를 보인 회로도
도 10은 본 발명에 따른 센서패턴 구성의 일예를 보인 단면도
도 11은 본 발명에 따른 센서패턴 구성의 다른 예를 보인 단면도
도 12는 본 발명에 따른 터치검출수단의 또 다른 실시예를 보인 회로도
도 13은 본 발명에서 터치신호를 검출하는 과정을 예시한 파형도
도 14는 메모리부의 구성예를 보인 블록도
도 15는 본 발명에 따른 터치스크린패널의 일실시예를 보인 구성도
도 16은 본 발명에 따른 터치스크린패널의 다른 실시예를 보인 구성도
도 17은 복수의 드라이브IC가 설치된 예를 보인 평면도
도 18은 본 발명에 따른 터치스크린패널의 또 다른 실시예를 보인 구성도
도 19는 LCD의 TFT기판 구성을 예시한 평면도
도 20은 본 발명에 따른 터치스크린패널을 내장한 표시장치의 단면도
도 21은 본 발명에 따른 터치스크린패널을 내장한 표시장치의 분해사시도
도 22는 센서패턴 구성의 또 다른 예를 보인 평면구성도1 is a perspective view showing an example of a conventional electrostatic touch screen panel.
2 is a plan view showing another example of a conventional capacitive touch screen panel
Fig. 3 is a sectional view showing an example in which the touch screen panel of Fig. 2 is installed on a display device
Fig. 4 is an equivalent circuit diagram for detecting the touch capacitance in Fig. 3
5 is a waveform diagram illustrating a common voltage waveform of the liquid crystal display device
Fig. 6 is a diagram conceptually illustrating a conventional three-terminal type switching device
7 is a diagram illustrating the principle of detecting a touch input
8 is a circuit diagram showing a basic structure of the touch detection means according to the present invention.
9 is a circuit diagram showing another embodiment of the touch detection means according to the present invention.
10 is a sectional view showing an example of the sensor pattern configuration according to the present invention
11 is a cross-sectional view showing another example of the sensor pattern configuration according to the present invention
12 is a circuit diagram showing still another embodiment of the touch detection means according to the present invention.
13 is a waveform diagram illustrating a process of detecting a touch signal in the present invention
14 is a block diagram showing a configuration example of a memory unit
15 is a diagram showing an embodiment of a touch screen panel according to the present invention
16 is a diagram showing another embodiment of the touch screen panel according to the present invention
17 is a plan view showing an example in which a plurality of drive ICs are installed
18 is a view showing another embodiment of the touch screen panel according to the present invention
19 is a plan view illustrating a TFT substrate configuration of an LCD;
20 is a sectional view of a display device incorporating a touch screen panel according to the present invention
21 is an exploded perspective view of a display device incorporating a touch screen panel according to the present invention.
22 is a plan view showing still another example of the sensor pattern configuration
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
우선, 본 발명은 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치에 관한 것으로서, 종래의 정전식 터치 검출수단이 손가락 등의 접촉에 의한 커패시턴스의 변화를 검출하는 방식인 것과 달리, 부가된 보조커패시터에 교번하는 구동전압을 인가할 때 보조커패시터와 센서패턴으로 인한 터치정전용량의 크기의 상관관계에 의해 발생하는 전압변동을 검출하는 방식이다. 본 발명에 따른 터치 검출 시스템은 터치 미발생시 보조커패시터 및 공통전극 정전용량 및 기생정전용량으로 인한 전압과, 터치 발생에 의해 터치정전용량이 부가될 때의 전압의 크기를 비교하고, 두 전압의 크기 차이인 전압변동을 검출함으로써, 외부의 노이즈나 기생정전용량 등에 의한 영향이 최소화 되며, 보다 안정적으로 터치신호를 획득할 수 있다.The present invention relates to an electrostatic touch detection means, a detection method, and a touch screen panel using voltage fluctuation and a display device incorporating such a capacitive touch screen panel, The voltage variation caused by the correlation of the magnitude of the touch capacitance due to the sensor pattern with the auxiliary capacitor when the alternate driving voltage is applied to the auxiliary capacitor added is detected Method. The touch detection system according to the present invention compares the voltages due to the auxiliary capacitors and the common electrode electrostatic capacitances and the parasitic electrostatic capacitances and the voltages when the touch capacitances are added by touch generation, By detecting a voltage variation which is a difference, the influence of external noises, parasitic capacitance, and the like is minimized, and a touch signal can be acquired more stably.
본 발명에서 언급되는 표시장치는 LCD, PDP, OLED, AMOLED 중 어느 하나이거나, 기타 화상을 표시하는 모든 수단을 의미한다. 위에 나열한 표시장치 중 LCD는 액정의 구동을 위해 공통전압(Vcom)을 필요로 한다. 일예로서, 휴대기기용 중소형 LCD에서는 소비전류를 감소시키기 위하여 공통전극의 공통전압이 하나 또는 복수의 게이트라인별로 교번하는 Line inversion 방식을 사용한다. 다른 예로서, 대형 LCD는 공통전극의 공통전압이 일정한 DC 레벨을 갖는다. 또 다른 예로서, 어떤 표시장치는 외부의 ESD를 차단하기 위해 패널 전체에 공통으로 작용하는 차폐전극을 형성하고 이를 그라운드 신호와 접지시킨다. 또는, 어떤 횡전계모드의 LCD에 있어서 공통전극은 TFT 기판에 위치하며 칼라필터 상면에서 검출되는 공통전압은, DC 레벨을 기준으로 상하로 불특정 주파수로 교번하는 형태를 갖기도 한다.The display device referred to in the present invention means any one of LCD, PDP, OLED, AMOLED, or any other means for displaying other images. Among the display devices listed above, the LCD requires a common voltage (Vcom) for driving the liquid crystal. For example, a small in-line LCD for a portable device uses a line inversion method in which a common voltage of a common electrode alternates one or a plurality of gate lines in order to reduce current consumption. As another example, the large LCD has a DC level at which the common voltage of the common electrode is constant. As another example, a display device forms a shielding electrode that works in common throughout the panel to shield the external ESD and grounds it to the ground signal. Alternatively, in a liquid crystal display (LCD) of a transverse electric field mode, the common electrode is located on the TFT substrate, and the common voltage detected on the upper surface of the color filter is alternately up and down at the unspecified frequency with reference to the DC level.
본 발명에서는 위와 같이 공통전압(Vcom)이 인가되는 전극 이외에, 표시장치 내에서 공통으로 역할하는 모든 전극들을 "공통전극"이라 칭하기로 하며 표시장치의 공통전극에 인가되는 교번전압이나 DC 전압 또는 불특정 주파수로 교번하는 형태의 전압을 "공통전압"이라 칭하기로 한다.In the present invention, in addition to the electrode to which the common voltage Vcom is applied as described above, all the electrodes that commonly function in the display device are referred to as " common electrodes ", and alternate voltage, DC voltage, The voltage in the form of alternating in frequency will be referred to as " common voltage ".
본 발명은 손가락이나 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 터치입력도구의 비접촉 터치입력을 검출한다. 여기서 "비접촉 터치입력"이라 함은 손가락 등의 터치입력도구가 기판에 의해 센서패턴과 소정 거리 이격된 상태에서 터치입력을 하는 것을 의미한다. 터치입력도구가 기판의 외면에 대하여는 접촉될 수 있다. 하지만 이 경우에도 터치입력도구와 센서패턴은 비접촉 상태를 유지한다. 따라서, 센서패턴에 대한 손가락의 터치 행위는 "접근"이라는 용어로 표현될 수 있다. 한편, 기판의 외면에 대하여는 손가락이 접촉된 상태일 수 있으므로, 기판에 대한 손가락의 터치 행위는 "접촉"이라는 용어로 표현될 수 있다. 본 명세서에서 "접근"과 "접촉"은 위와 같은 의미로 통용된다.The present invention detects a noncontact touch input of a finger or a touch input tool having similar electrical characteristics. Here, the term " noncontact touch input " means that a touch input tool such as a finger is touched by a substrate at a predetermined distance from the sensor pattern. The touch input tool can be brought into contact with the outer surface of the substrate. In this case, however, the touch input tool and the sensor pattern remain in a non-contact state. Thus, the touch behavior of a finger with respect to a sensor pattern can be expressed in terms of " approach ". On the other hand, since the finger may be in contact with the outer surface of the substrate, the touching action of the finger with respect to the substrate may be expressed by the term " contact ". As used herein, the terms " approach " and " contact "
또한, 이하에서 설명되는 "~부"와 같은 구성들은 어떤 역할들을 수행하는 구성요소이며, 소프트웨어 또는 FPGA(Field-Programmable Gate Array)나 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 또한, "~부"는 더 큰 구성요소 또는 "~부"에 포함되거나, 더 작은 구성요소들 및 "~부"들을 포함할 수 있다. 또한, "~부"는 자체적으로 독자적인 CPU를 가질 수도 있다.In addition, the components such as " to " described below are components that perform certain roles, and refer to hardware components such as software or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Also, " part " may be included in a larger element or " part, " or may include smaller elements and " parts. &Quot; Also, " part " may have its own CPU.
이하의 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다. 층, 영역, 기판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상면" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 본 명세서에 기재된 신호는 특별한 언급이 없는 한, 전압 또는 전류를 총칭한다.In the following drawings, thicknesses and regions are enlarged to clearly show layers and regions. Like reference numerals are used for like parts throughout the specification. Whenever a portion of a layer, region, substrate, or the like is referred to as being "on" or "over" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle. Also, the signals described herein are collectively referred to as voltage or current, unless otherwise specified.
도 6은 본 발명에서 충전수단의 한 예시로서 사용되는 3단자형 스위칭소자를 개념적으로 묘사한 것이다. 도 6을 참조하면, 3단자형 스위칭소자는 통상 온/오프 제어단자(Cont), 입력단자(In), 출력단자(Out)의 3개 단자를 구비한다. 온/오프 제어단자는 스위칭소자의 온/오프를 제어하는 단자로서, 이 단자에 소정 크기의 전압이나 전류를 인가하면 입력단자로 인가된 전압 또는 전류는 출력단자에 전압이나 전류형태로 출력된다.Fig. 6 conceptually illustrates a three-terminal type switching element used as one example of the charging means in the present invention. Referring to FIG. 6, the three-terminal switching device has three terminals, typically an on / off control terminal (Cont), an input terminal (In), and an output terminal (Out). The on / off control terminal is a terminal for controlling on / off of the switching element. When a predetermined voltage or current is applied to the terminal, the voltage or current applied to the input terminal is outputted in the form of voltage or current to the output terminal.
본 발명에서 충전수단으로 언급되는 3단자형 스위칭소자는 예를 들어, 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor), OP_AMP일 수 있으며, 이들끼리의 동종간 또는 이종간의 결합에 의해 형성될 수도 있다.
The three-terminal switching device referred to as a charging means in the present invention may be a relay, a metal oxide semiconductor (MOS) switch, a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET) Field Effect Transistor (IGBT), Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), Thin Film Transistor (TFT), and OP_AMP, or may be formed by a combination of the same species or different species.
*릴레이는 3단자형 소자 외에 4단자형 소자도 사용될 수 있다. 충전수단으로는 입출력 단자의 개수에 상관없이 입출력을 온/오프할 수 있는 제어단자를 갖고 있으며 온/오프 제어단자에 의해 입출력이 온/오프되는 모든 소자가 사용될 수 있다.* In addition to the 3-terminal type device, the relay may be a 4-terminal type device. As the charging means, any element having a control terminal capable of turning on / off the input / output regardless of the number of the input / output terminals and the input / output being turned on / off by the on / off control terminal can be used.
한편, 3단자형 스위칭소자의 일예로서 CMOS 스위치는 PMOS와 NMOS의 상호 조합에 의해 형성되며, 입출력 단자는 상호 연결되어 있으나, 온/오프 제어단자는 개별적으로 존재하여 동일한 제어신호에 같이 연결되거나 개별적인 제어신호에 별도로 연결되어 온/오프 상태가 결정된다. 릴레이(Relay)는 제어단자에 전류를 인가하면 입력단자에 인가된 전압이나 전류가 손실 없이 출력되는 소자이며, BJT는 베이스(Base)의 문턱전압(Threshold voltage)보다 높은 전압을 베이스에 인가한 상태에서 베이스단자에 전류를 흘리면, 일정량 증폭된 전류가 콜렉터(Collector)에서 에미터(Emitter)로 흐르는 소자이다. 또한 TFT는 LCD나 AMOLED등의 표시장치를 구성하는 화소부에 사용되는 스위칭소자로서 제어단자인 게이트(Gate)단자, 입력단자인 소스(Source)단자 및 출력단자인 드레인(Drain)단자로 구성되며, 게이트단자로 드레인단자에 인가된 전압보다 문턱전압 이상되는 전압을 가하면, 도통되면서 게이트단자에 인가된 전압의 크기에 종속되는 전류가 입력단자에서 출력단자로 흐르는 소자이다.On the other hand, as an example of a three-terminal switching device, a CMOS switch is formed by mutual combination of a PMOS and an NMOS, and input / output terminals are mutually connected, but on / off control terminals exist separately, The ON / OFF state is determined by being separately connected to the control signal. Relay is a device in which the voltage or current applied to the input terminal is output without loss when a current is applied to the control terminal. The BJT is a device in which a voltage higher than the threshold voltage of the base is applied to the base , A certain amount of amplified current flows from the collector to the emitter. The TFT is a switching element used in a pixel portion constituting a display device such as an LCD or an AMOLED, and is constituted by a gate terminal serving as a control terminal, a source terminal serving as an input terminal, and a drain terminal serving as an output terminal When a voltage that is higher than the threshold voltage by a voltage applied to the drain terminal is applied to the gate terminal, a current that depends on the magnitude of the voltage applied to the gate terminal as it is conducted flows from the input terminal to the output terminal.
본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하기에 앞서, 도 7을 참조하여 본 발명에서 터치입력을 검출하는 원리에 대하여 간략하게 설명한다. 도 7의 예시에서, 센서패턴(10)에 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전성의 터치수단이 접근했을 때 센서패턴(10)과 손가락(25)이 "d"의 간격으로 이격되며, "A"라는 대향면적을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 7의 우측 등가회로 및 수식에서 보여지듯이 손가락(25)과 센서패턴(10) 사이에는 정전용량 "C"가 형성된다. 정전용량 "C"를 가지는 센서패턴(10)의 신호입력선에 전압이나 전류의 신호를 공급하여 전하량 "Q"의 크기를 갖는 전하가 축적되면, V=Q/C라는 관계식이 형성되어 정전용량 "C"는 전하를 축적할 수 있다. 본 발명에서는 터치검출부와 접속된 센세패턴(10)에 정전용량 "C"의 크기에 상관관계를 가지는 전압변동이 발생할 때 이것을 이용하여 터치를 검출한다.Before describing a specific embodiment of the present invention, the principle of detecting a touch input will be briefly described with reference to Fig. 7, the
도 8은 본 발명에 따른 터치검출수단의 기본적인 구조를 보인 회로도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따라 특화된 터치검출수단은, 충전수단(12), 센서패턴(10), 센서신호선(22), 보조커패시터(Caux), 및 터치검출부(14)로 구성된 기본적인 구조를 갖는다.8 is a circuit diagram showing a basic structure of the touch detection means according to the present invention. Referring to this, the touch detection means specialized according to the present invention has a basic structure composed of the charging means 12, the
충전수단(12)은 센서패턴(10)에 프리차지(Precharge)를 공급하는 수단으로서, 프리차지는 터치 검출 이전에 터치검출부(14)에 연결된 모든 커패시터에 일정한 DC 전압을 인가하여 커패시터를 충전하는 전압이다. 따라서 충전수단(12)은 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호에 따라 스위칭동작을 수행하는 스위칭소자이거나, 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OP_AMP 등의 선형소자이다. 도시한 바와 같이 충전수단(12)으로 3단자형 스위칭소자가 적용될 경우, 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호와 입력단자에 공급되는 신호를 이용하여 필요한 시점에 적절한 충전전압을 센서패턴(10)에 공급할 수 있다. 충전 전압은 영 볼트(Zero Volt)를 포함한 DC 전압 및 구형파나 삼각파, 또는 싸인파와 같이 교번하는 AC 전압이 사용될 수 있다.The charging means 12 is a means for supplying a precharge to the
센서패턴(10)은 투명도전체나 메탈(Metal)로 형성된다. 센서패턴(10)이 표시장치 위에 설치되어 투명도전체로 형성되는 경우, 투명도전체는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 도전성 투명 물질 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명 물질로 형성된다. 만약, 표시장치의 위가 아닌 터치 키보드, 냉장고나 모니터 등의 터치키로 응용될 경우 센서패턴(10)은 메탈(metal) 등의 비투과 물질로 형성될 수도 있다. The
센서패턴(10)은 다양한 형태로 패터닝 될 수 있다. 예컨대, 기판(50)의 액티브영역에서 고립된 섬(island)들이 매트릭스 형태로 배열되는 도트 매트릭스 형태이거나, 선형의 패턴들이 기판(50)을 종횡하도록 배열될 수 있다. 센서패턴(10)의 형태에 대하여는 후술되는 실시예에서 상세하게 설명하기로 한다.The
센서신호선(22)은 센서패턴(10)에 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치수단(예컨대, 정전식 터치펜 등과 같은)이 접근할 때, 터치입력 유무를 검출하기 위한 신호선이다. 센서신호선(22)은 센서패턴(10)과 터치검출부(14)를 연결하는 신호선으로서, 센서패턴(10)과 마찬가지의 도전성 투명 물질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 메탈 등의 비투과 물질로 형성될 수도 있다. 센서신호선(22)의 구체적인 실시예도 후술되는 실시예에서 설명하기로 한다.The
보조커패시터(Caux)는 본 발명에서 터치 검출을 위한 구동전압을 인가하기 위한 구성으로서, 일단은 터치검출부(14)에 연결되며 타단으로는 구동전압이 인가된다. 여기서, "Caux"는 커패시터의 이름 및 크기를 동시에 표현하는 기호로서, 예컨대, "Caux"는 Caux라는 이름을 가진 커패시터를 의미하는 동시에 Caux라는 크기의 커패시턴스를 의미한다. 후술되는 다른 커패시터 기호(예컨대, Ct, Cvcom, Cp 등과 같은) 역시 동일한 의미를 갖는다.The auxiliary capacitor Caux has a configuration for applying a driving voltage for touch detection in the present invention. One end of the auxiliary capacitor Caux is connected to the
도시한 바와 같이, 충전수단(12)의 출력단자(out)는 터치검출부(14)에 접속된다. 그리고, 보조커패시터(Caux)의 일측은 충전수단(12)의 출력단자(out)에 접속되며 보조커패시터(Caux)의 또 다른 일측에는 구동신호가 인가된다. 구동신호는 교번하는 전압으로서 구형파, 사인파, 삼각파 등 주기성 또는 비주기성 파형이며 교번하는 구동전압의 크기에 비례하는 전압이 터치검출부(14) 또는 센서패턴(10)에서 유도되어 검출된다. 검출되는 전압은 터치검출부(14) 또는 센서패턴(10)의 교점에서 검출되므로 본 명세서를 통틀어 센서패턴(10)이나 터치검출부(14)에서 어떤 신호가 검출된다는 의미는 동일한 위치에서 어떤 신호가 검출된다는 의미이다.As shown in the figure, the output terminal (out) of the charging means 12 is connected to the
도 9는 스위칭소자의 일 실시예로 MOS(Metal Oxide Semiconductor)나 FET가 사용되고, 터치검출부(14)의 일 실시예로 ADC(Analog to Digial Converter)가 사용된 경우이다. ADC(14a)는 검출된 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 기능을 하며, 본 실시예에서 검출된 터치신호를 디지털로 변환하여 도 15를 참조하여 후술될 신호처리부(35)에 전달하는 기능을 수행한다.FIG. 9 shows a case where a MOS (Metal Oxide Semiconductor) or FET is used as an embodiment of the switching element and an ADC (Analog to Digial Converter) is used as an embodiment of the
도 9에서 보여지는 바와 같이 인체의 손가락(25)이 센서패턴(10)에 일정 간격으로 접근하면, 손가락(25)과 센서패턴(10) 사이에는 "Ct"라는 터치정전용량이 형성된다. Ct는 도 7의 관계식에 의해 설정되는 값으로서, 터치수단과 센서패턴(10)의 간격, 대향면적 등을 조절하는 것에 의해 자유롭게 설계될 수 있다. 예컨대, 센서패턴(10)의 면적을 크게 선택하는 것으로서 도 7의 관계식에 의거하여 Ct 역시 크게 설계된다. 반대로, 센서패턴(10)의 면적을 작게 선택하는(예를 들어, 1mm2 이하로 선택하는 등으로) 것으로서 Ct는 작게 설계된다. 일실시예로, Ct는 수십 fF(femto F) 내지 수십 uF(micro F)으로 설계될 수 있다.9, a touch capacitance "Ct" is formed between the
도 9의 Cp는 기생커패시터로서, Ct나 Caux와 같이 규정된 커패시터 이외의 커패시터 값들의 총 합이며, 터치검출부(14)에 일측이 접속되고 임의의 그라운드에 타측이 접속된 커패시터로 모델링 할 수 있다. 따라서 그라운드가 서로 다른 복수개의 기생커패시터(Cp)가 형성될 수 있으나, 본 명세서에서는 하나의 그라운드만을 가정하여 이에 연결된 하나의 기생커패시터만을 표시하였다. 이러한 기생커패시터(Cp)는 센서신호선(22)과 표시장치 사이에 발생하는 기생커패시터, 또는 센서패턴(10)이 도트 메트릭스 형태로 복수개 설치되어 센서신호선(22)이 상호 평행하게 배선될 때 센서신호선(22) 사이에 발생하는 기생커패시터 등이 있을 수 있다.Cp in FIG. 9 is a parasitic capacitor, which is a total sum of capacitor values other than the prescribed capacitors such as Ct and Caux, and can be modeled as a capacitor having one side connected to the
도 9를 참조하면, 충전수단(12)의 입력단자에는 프리차지전압(Pre charge Voltage)인 Vpre가 인가되고, 제어단자(cont)에 인가되는 제어전압(Vg)에 의해 스위칭소자가 도통될 때 프리차지전압(Vpre)은 출력단자(out)를 통해 출력된다. 따라서 충전수단(12)의 출력단자에 접속된 모든 커패시터들은 프리차지전압(Vpre)으로 충전된다.9, when the precharge voltage Vpre is applied to the input terminal of the charging means 12 and the switching element is turned on by the control voltage Vg applied to the control terminal cont, The precharge voltage Vpre is output through the output terminal out. Therefore, all the capacitors connected to the output terminal of the charging means 12 are charged with the precharge voltage Vpre.
일실시예로 Vpre가 3V이며 Vg가 0V(Zero Volt)에서 10V로 변화될 때 스위칭소자가 턴 온이 된다고 한다면, 보조커패시터(Caux), 터치커패시터(Ct), 기생커패시터(Cp)는 3V로 충전된다. 충전된 이후 스위칭소자의 제어전압(Vg)을 10V에서 0V로 하강시켜 스위칭소자를 턴 오프시키고 터치검출부인 P점을 하이 임피던스로 하여 P점의 전하를 고립시킨 후, 보조커패시터(Caux)에 교번하는 구동전압을 인가하면 P점에서 검출되는 전압의 크기는 P점에 접속된 커패시터들의 크기 및 구동전압의 크기에 좌우된다.The auxiliary capacitor Caux, the touch capacitor Ct, and the parasitic capacitor Cp are set to 3 V when Vpre is 3 V and the switching element is turned on when Vg is changed from 0 V (zero voltage) to 10 V Is charged. After the charging, the control voltage Vg of the switching device is lowered from 10 V to 0 V to turn off the switching device, and the P point which is the touch detection part is set to the high impedance to isolate the charge at the P point. The magnitude of the voltage detected at the point P depends on the magnitude of the capacitors connected to the point P and the magnitude of the driving voltage.
이때, Caux 및 Cp를 고정된 값이라고 가정하고, 구동전압의 크기도 일정하다고 가정하면, P점에서 검출되는 전압의 크기는 터치커패시터(Ct)에 종속된다. 따라서, 터치검출부(14)에서 검출되는 전압은 터치커패시터(Ct)의 크기에 따라 변동되므로 이러한 전압변동을 검출하면 터치의 유무 및 센서패턴(10)과 터치수단(25)의 대향면적도 연산하는 것이 가능하게 된다.Assuming that Caux and Cp are fixed values and the magnitude of the driving voltage is constant, the magnitude of the voltage detected at the point P is dependent on the touch capacitor Ct. Therefore, the voltage detected by the
본 실시예에서 스위칭소자의 온 저항(Rdson)에 의한 전압강하는 무시하였으며, 보조커패시터(Caux)는 보조커패시터(Caux)의 제조과정에서 크기가 결정되는 값으로서 한번 결정되면 크기의 변화가 없으며, Cp도 크기의 변화가 없는 값으로 가정하였다.In the present embodiment, the voltage drop due to the on-resistance (Rdson) of the switching device is ignored, and the size of the auxiliary capacitor (Caux) is determined once in the manufacturing process of the auxiliary capacitor (Caux) Cp is assumed to be a value without change in size.
한편, 도 9의 센서패턴(10)이 표시장치의 상면에 별체의 터치스크린패널로서 실장되거나 또는 표시장치에 내장되는 경우에는 센서패턴(10)과 표시장치의 공통전극과의 사이에 공통전극커패시터(Cvcom)가 형성된다. 또는 센서패턴(10)이 형성된 기판의 이면에 공통전극(220)을 형성하여 인위적으로 공통전극커패시터(Cvcom)를 형성할 수도 있다.On the other hand, when the
도 10은 본 발명에 따른 센서패턴 구성의 일예를 보인 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 센서패턴 구성의 다른 예를 보인 단면도이다. 도 10은 센서패턴(10)이 표시장치와 별체로 형성된 기판에 실장되는 경우를 예시하며, 도 11은 센서패턴(10)이 표시장치 내에 내장된 경우, 또는, 센서패턴(10)이 형성된 기판(50)의 이면에 인위적으로 공통전극(220)을 형성한 경우를 예시한다. 도 10 및 도 11을 참조하여 공통전극커패시터(Cvcom)의 형성관계를 설명하면 다음과 같다.FIG. 10 is a sectional view showing an example of the sensor pattern configuration according to the present invention, and FIG. 11 is a sectional view showing another example of the sensor pattern configuration according to the present invention. Fig. 10 illustrates a case where the
도 10에 도시된 바와 같이 표시장치(200)는 공통전극(220)을 갖는다. AMOLED의 경우에는 화질을 표시하기 위해 기능이 부여된 공통전압을 갖지는 않으나, TFT기판과 센서패턴(10) 사이에는 도 9의 Cvcom이 형성될 수 있는 가상의 전위층이 형성되며, 이 또한 공통전극으로 명명하기로 한다. 표시장치(200)는 앞서 언급한 다양한 형태의 표시장치일 수 있으며, 공통전극(220)은 LCD의 Vcom 전극이거나, 기타 다른 유형의 전극일 수 있다. 도 10의 실시예는 표시장치들 중 LCD를 예시하였다.As shown in FIG. 10, the
도 10에 도시된 표시장치(200)는 하측의 TFT기판(205)과 상측의 칼라필터(215) 사이에 액정이 봉입되어 액정층(210)을 형성하는 구조를 갖는다. 액정의 봉입을 위하여 TFT기판(205)과 칼라필터(215)는 그 외곽부에서 실런트(230)에 의해 접합된다. 도시하지 않았지만, 액정패널의 상하로는 편광판이 부착되며, 그밖에도 BLU(Back Light Unit)와, BEF(Brightness Enhancement Film)를 구성하는 광학시트들이 BLU와 같이 설치될 수 있다.10 has a structure in which a liquid crystal is sealed between a
표시장치(200)의 상부에는 도시한 바와 같이 터치스크린패널의 기판(50)이 설치된다. 도 10의 예시에서 기판(50)은 그 외곽부에서 DAT(Double Adhesive Tape) 등과 같은 접착부재(57)를 매개로 표시장치(200)의 상부에 부착된다. 그리고 기판(50)과 표시장치(200) 사이에는 에어갭(58)이 형성된다.As shown in the figure, a
표시장치(200)의 공통전극(220)에는 소정 주파수로 교번하며 크기가 변하거나 일정 크기의 DC인 공통전압 레벨이 인가된다. 예컨대, 라인반전을 하는 소형 LCD는 공통전극(220)의 공통전압이 도 5에서와 같이 교번하며, 도트반전을 하는 노트북이나 모니터/TV등의 LCD는 일정크기의 전압인 DC 레벨의 공통전압을 갖는다.The
도시한 바와 같이, 센서패턴(10)과 표시장치(200)의 공통전극(220) 사이에는 공통전극정전용량(Cvcom)이 형성된다. 만약 센서패턴(10)에 어떤 프리차지신호를 인가하면 충전 전압에 의해 공통전극정전용량(Cvcom)은 소정의 전압 레벨을 갖게 된다. 이때, 공통전극정전용량(Cvcom)의 일단은 공통전극(220)과 접지되어 있으므로, 공통전극(220)이 교번 전압인 경우 공통전극(220)에 인가되는 교번 전압에 의해 공통전극정전용량(Cvcom)의 타단인 센서패턴(10)에서의 전위는 교번할 것이며, 공통전극이 DC인 경우 센서패턴(10)에서의 전위는 교번하지 않는다.A common electrode capacitance Cvcom is formed between the
한편, 도면 중 미설명 부호 24는 센서패턴(10)을 보호하기 위한 보호층(24)이다.In the drawings,
도 11은 표시장치에 센서패턴(10)이 내장된 경우의 실시예이다. 도 11을 참조하면, 터치스크린패널을 구성하는 기판(50)은 표시장치의 일부인 칼라필터(215)일 수 있다. 도시한 바와 같이 칼라필터(215)의 하부에는 공통전극(220)이 형성되어 있으며 칼라필터의 상면에는 센서패턴(10)이 패터닝 되어 있다. 도 11의 실시예에서 보호층(24)은 편광판으로 대체된다.11 shows an embodiment in which the
본 실시예에서도 공통전극(220)과 센서패턴(10) 사이에는 공통전극정전용량(Cvcom)이 형성되며, 공통전극에 교번 전압이 인가되면 센서페턴(10)의 전위는 교번전압에 유도되어 교번하며 DC 전압이 인가되면 센서패턴의 전위는 공통전압에 의한 교번이 발생하지 않는다. In this embodiment, the common electrode capacitance Cvcom is formed between the
또한, 도 11의 실시예는 기판(50)의 상면에 센서패턴(10)을 패터닝하고 하면에 인위적으로 공통전극(220)을 형성한 예시일 수도 있다. 이 경우 보호층(24)은 센서패턴(10)을 보호하기 위한 층이다. 예컨대, 보호층(24)은 유리나 플라스틱 또는 필름 등으로 구성될 수 있다. 만약 기판(50)의 상면에 강화 글래스 등과 같은 보호패널이 부착되면 위와 같은 평탄층(24)은 제거될 수 있다.11 may be an example in which the
이 경우에도 센서패턴(10)과 공통전극(220) 사이에는 공통전극정전용량(Cvcom)이 형성된다. 이와 같이 센서패턴(10)의 배면에 인위적으로 공통전극(220)을 형성하는 구성은, 터치스크린패널을 표시장치(200)와 별체로 형성하면서 표시장치(200)에서 유입되는 노이즈를 회피하기 위한 목적으로 선택될 수 있다.Also in this case, the common electrode capacitance Cvcom is formed between the
도 10 및 11을 참조하여 설명한 3가지의 실시예에 있어서, 공통전압의 교번에 의해 센서패턴(10)의 전압이 동기되어 교번하는 경우, 충전수단(12)을 통한 프리차지는 교번전압의 rising edge 및 falling edge를 회피하여 진행되어야 공통전압의 교번에 의한 영향을 회피할 수 있으며 상세한 파형은 후술하기로 한다.In the three embodiments described with reference to Figs. 10 and 11, when the voltages of the
도 9의 회로도를 참조하면, 충전수단(12)의 출력단자에는 센서패턴(10)에 작용하는 Caux, Ct, Cvcom, 및 Cp가 연결된다. 따라서 충전수단(12)을 턴 온 시킨 상태에서 입력단자에 임의의 전압이나 전류 등의 프리차지 신호를 인가하면 Caux, Ct, Cvcom, 및 Cp가 충전된다. 이후, 만약 충전수단(12)을 턴 오프 시키면 4개의 커패시터에 충전된 신호를 별도로 방전시키지 않는 한 충전된 신호는 고립된다.Referring to the circuit diagram of Fig. 9, Caux, Ct, Cvcom, and Cp acting on the
충전된 신호를 안정적으로 고립시키기 위해서, 터치검출부(14)의 입력단은 하이 임피던스(Hi-impedance 또는 Hi-z) 상태이며, 바람직하게는 적어도 1Mohm 이상의 임피던스를 갖는다. 만약 4개의 커패시터에 충전된 신호를 방전시키면서 터치입력을 관찰하거나, 다른 수단으로 충전된 신호를 고립시키거나, 방전 개시 시점에서 신속하게 신호를 관찰한다면, 터치검출부(14)의 입력단이 반드시 Hi-z이어야 하는 것은 아니다.In order to stably isolate the charged signal, the input terminal of the
터치검출부(14)는 센서패턴(10)에서의 신호 레벨이 변동되는지 여부를 검출한다. 바람직하게는, 터치검출부(14)는 터치 미발생시(즉, Ct가 형성되지 않을 때의) 센서패턴(10)에서의 전압의 크기에 대비하여, 터치 발생시(즉, Ct가 형성될 때의) 센서패턴(10)에서의 전압의 크기 차이 즉, 전압변동이 발생하는지를 검출하여 터치신호를 획득한다. 터치검출부(14)는 다양한 소자 또는 회로구성을 가질 수 있다. 후술되는 실시예에서는 터치검출부(14)로서 스위칭소자 및 증폭기가 사용되는 예를 설명하겠으나, 터치검출부(14)의 구성은 그러한 실시예에 국한되지 않는다.The
도 12의 터치검출수단 실시예는 도 9의 보조커패시터(Caux) 연결방법과는 달리, 보조커패시터(Caux)의 일측이 충전수단(12)의 제어단자에 접속된 경우이다. 이러한 경우의 실시예는, 보조커패시터(Caux)에 인가되는 신호의 크기나 신호가 인가되는 시점이 충전수단(12)의 제어단자의 동작에 종속된다는 단점이 있으나, 보조커패시터(Caux)를 충전수단(12)에 내장할 수 있으며 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압을 형성하는 부위가 별도로 존재하지 않아도 된다는 장점이 있다.The embodiment of the touch detection means of Fig. 12 is different from the auxiliary capacitor Caux connection method of Fig. 9 in that one side of the auxiliary capacitor Caux is connected to the control terminal of the charging means 12. Fig. The embodiment of this case is disadvantageous in that the magnitude of the signal applied to the auxiliary capacitor Caux and the time point at which the signal is applied depend on the operation of the control terminal of the charging means 12. However, It is possible to integrate the auxiliary capacitor Caux in the auxiliary capacitor Caux and to form the driving voltage applied to the auxiliary capacitor Caux.
터치 미발생시 보조커패시터(Caux) 및 Caux의 일측에 인가되는 구동전압에 의한 센서패턴(10)에서의 전압변동은 다음의 <수식1>에 의해 결정된다.The voltage fluctuation in the
<수식1> ≪
터치 발생시 터치검출부(14)에 터치정전용량(Ct)이 병렬로 부가되므로, 센서패턴(10)에서의 전압변동은 다음의 <수식2>에 의해 결정된다.Since the touch capacitance Ct is added in parallel to the
<수식2> &Quot; (2) "
위 <수식1> 및 <수식2>에서, 는 센서패턴(10) 또는 터치검출부(14)에서의 전압변동분이며, 는 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동신호의 하이 레벨 전압 또는 충전수단(12)의 제어단자에 인가되는 턴 온 전압이며, 는 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동신호의 로우 레벨 전압 또는 충전수단(12)의 제어단자에 인가되는 턴 오프전압이며, 은 공통전극정전용량이며, 는 기생정전용량이며, 는 터치정전용량이다.In
터치검출부(14)는 위와 같은 <수식1>과 <수식2>를 이용하여 센서패턴(10)에서 <수식1>과 <수식2>의 차이인 전압변동을 검출하며, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The
위 수식들에서 및 는 쉽게 설정할 수 있는 값이다. 그리고 Cvcom은 다음의 <수식3>으로부터 얻을 수 있다.In the above formulas And Is a value that can be easily set. And Cvcom can be obtained from the following Equation (3).
<수식3> &Quot; (3) "
<수식3>에서 은 센서패턴(10)과 공통전극(220) 사이에 존재하는 매질들의 복합유전율이다. 예컨대, 글래스의 경우 비유전율이 3~5이므로, 여기에 진공의 유전율을 곱한 값으로부터 기판(50)의 유전율을 얻을 수 있다. 도 10의 경우 센서패턴(10)과 공통전극(220) 사이에는 유리, 공기층, 편광판 또한 편광판을 유리에 부착하기 위한 접착제가 존재하므로 이들의 복합유전율이 수식3의 이 된다. 은 센서패턴(10)과 공통전극(220)의 대향면적이므로 쉽게 구할 수 있다. 도 10의 예에서와 같이 공통전극(220)이 칼라필터(215)의 하면 전체에 걸쳐 형성된 경우, 대향면적 은 센서패턴(10)의 면적에 의해 결정된다. 또한, 은 센서패턴(10)과 공통전극(220)간 거리이므로, 매질의 두께에 해당된다.In
살펴 본 바와 같이 Cvcom은 쉽게 구할 수 있는 값인 동시에, 설정할 수 있는 값이다.As you can see, Cvcom is a readily available value and a configurable value.
Ct는 다음의 <수식4>로부터 얻을 수 있다.Ct can be obtained from the following Equation (4).
<수식4> ≪
<수식4>에서 는 센서패턴(10)과 손가락(25) 사이의 매질로부터 얻을 수 있다. 만약, 도 10에서 기판(50)의 상면에 강화 글래스를 부착한다면, 강화 글래스의 비유전율에 진공의 유전율을 곱한 값으로부터 유전율 를 얻을 수 있다. 는 센서패턴(10)과 손가락(25)의 대향면적에 해당한다. 만약 손가락(25)이 어떤 센서패턴(10)을 모두 덮고 있다면 는 센서패턴(10)의 면적에 해당한다. 만약 손가락(25)이 센서패턴(10)의 일부를 덮고 있다면 는 센서패턴(10)의 면적에서 손가락(25)과 대향하지 않은 면적만큼 줄어들 것이다. 또한, 는 센서패턴(10)과 손가락(25)간 거리이므로, 기판(50) 상면에 올려진 강화 글래스 또는 평탄층(24) 등의 두께에 해당할 것이다.In
살펴 본 바와 같이 Ct 역시 쉽게 구할 수 있는 값인 동시에, 기판(50) 상부에 올려지는 보호층(24) 또는 강화글래스 등의 재질 밑 두께를 이용하여 쉽게 설정할 수 있는 값이다. 특히, <수식4>에 의하면 Ct는 손가락(25)과 센서패턴(10)의 대향면적에 비례하므로, 이로부터 센서패턴(10)에 대한 손가락(25)의 터치 점유율을 연산할 수 있다.As described above, Ct is a readily obtainable value and can be easily set by using the thickness of a material such as a
터치검출부(14)는 위와 같은 <수식1>에 의한 전압의 크기에 대비하여 <수식2>에 의한 전압의 크기를 차감한 전압변동이 발생했는지 여부를 검출한다. 터치검출부(14)는 센서패턴(10)에서의 신호를 증폭하는 증폭기, ADC(Analogue to Digital Converter), VFC(Voltage to Frequency Converter), 플립플롭(Flip-Flop), 래치(Latch), 버퍼(Buffer), TR(Transistor), TFT(Thin Film Transistor), 비교기, DAC(Digital to Analog Converter), 적분기, 미분기 등으로 구성되거나 이러한 구성요소들의 조합으로 구성될 수 있다.The
도 9는 터치검출부(14)가 ADC(14a)를 포함한 구성을 예시하고 있다. 도 9를 참조하면, 센서패턴(10)은 ADC(14a)의 입력단자에 연결된다. 따라서 센서패턴(10)에서의 전압변동은 ADC(14a)의 입력단자를 통해 검출된다. 도시한 바와 같이, 센서패턴(10)과 ADC(14a)의 입력단자의 접속점을 "P"라고 하면, P에서의 전위 Vp는 <수식1> 및 <수식2>에서와 같이 터치정전용량(Ct)의 크기에 의해 영향을 받는다.9 illustrates a configuration in which the
한편, 도 9에 도시된 ADC(14a)는 전술한 바와 같이 하이 임피던스 상태의 버퍼입력을 가지는 ADC이거나, 그러한 버퍼와의 조합으로 이루어지며, 본 명세서를 통틀어 터치검출부(14)의 일부로 ADC나 차동증폭기 등이 사용되는 경우, 하이 임피던스 상태의 버퍼와 결합된 것으로 간주한다.On the other hand, the
도시한 바와 같이, 보조커패시터(Caux)의 일단에는, 일정 높낮이를 갖고 교번하는 구동전압이 인가된다. 도시되지는 않았으나, 일 실시예로, 구동전압은 인버터나 "AND Gate" 등의 CMOS 출력이나 OP_AMP 출력과 같이 교번전압을 출력할 수 있는 소자의 출력이다. 따라서 Vpre라고 하는 충전전압에 의해 Caux가 프리차지(Precharge, 또는 충전)된 상태에서 Vp의 전위는 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압에 동기되어 교번된다. 이후, 충전전압의 공급과 구동전압의 교번이 연속되면서 터치 미발생시, Vp는 <수식1>과 같은 전압의 크기를 갖게 된다. 만약 터치 입력이 발생한다면, <수식1>의 분모에 Ct가 부가된 <수식2>가 된다. 따라서, Vp의 전압은 감소하며 <수식 1>에서 <수식 2>를 차감한 전압변동이 발생한다.As shown in the drawing, an alternating driving voltage having a constant height is applied to one end of the auxiliary capacitor Caux. Although not shown, in one embodiment, the driving voltage is an output of a device capable of outputting an alternating voltage, such as an inverter, a CMOS output such as an " AND gate, " Therefore, in the state where Caux is precharged (or charged) by the charging voltage Vpre, the potential of Vp is alternated in synchronization with the driving voltage applied to the auxiliary capacitor Caux. Thereafter, when the supply of the charging voltage and the alternation of the driving voltage are continued, when the non-touch occurs, Vp has the same voltage magnitude as Equation (1). If a touch input occurs, Equation (2) where Ct is added to the denominator of Equation (1) becomes Equation (2). Therefore, the voltage of Vp decreases, and a voltage variation is obtained by subtracting (Equation 2) from Equation (1).
도 13은 도 9의 실시예에서 터치신호를 검출하는 과정을 보인 파형도이다. 이를 참조하여 전압변동을 이용하여 터치신호를 검출하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.13 is a waveform diagram showing a process of detecting a touch signal in the embodiment of FIG. A method of detecting the touch signal using the voltage variation will be described with reference to the following description.
도 13의 실시예에서는 3개의 영역으로 나누어 파형을 도시하였으며, 도 13의 첫 번째 영역인 "No Touch"로 명명된 구간은 터치가 발생하지 않은 구간이며 Ct가 없는 구간이다. 도 13의 두 번째 영역인 "Full Touch"로 명명된 구간은 손가락(25)이 센서패턴(10)을 완전히 덮고 있는 구간이며 <수식 4>의 Ct가 최대로 되는 구간이다. 한편, 도 13에서 우측 하단의 마지막 영역인 "1/2 Touch"로 명명된 구간은 손가락(25)이 센서패턴(10)을 50%만 덮고 있는 구간이며, Ct는 "Full Touch" 영역의 Ct에 비해 50%의 크기를 갖는다.In the embodiment of FIG. 13, the waveform is divided into three areas, and the section named "No Touch" as the first area in FIG. 13 is a section in which no touch occurs and is a section without Ct. The section labeled "Full Touch" in the second area of FIG. 13 is a section in which the
앞에서 설명한 것처럼, 본 발명의 실시예에서 공통전압은 일정 주파수를 갖는 교번전압일수도 있으며 또는 교번하지 않는 DC 전압이거나 비주기적으로 교번하는 AC 전압일수 있다. 본 실시예에서는 "No Touch" 구간 및 "Full Touch" 구간에서는 공통전압이 주기적으로 교번하며, "1/2 Touch" 구간에서는 0V(zero Volt)인 DC 전압을 가지는 공통전압을 예시하여, 본 발명이 공통전압의 형태와 무관하게 실시될 수 있음을 설명한다. 한편, 비주기적인 Vcom에 대하여도 rising edge와 falling edge를 센싱하여, 본 실시예의 주기적인 Vcom과 동일한 방법으로 실시예를 구성할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, the common voltage may be an alternating voltage having a certain frequency, or alternatively may be a non-alternating DC voltage or an alternating AC voltage. In this embodiment, a common voltage having a DC voltage which is periodically alternated in the "No Touch" section and the "Full Touch" section and alternately 0 V (zero Volt) in the "1/2 Touch" section is exemplified, Can be performed irrespective of the form of the common voltage. On the other hand, the non-periodic Vcom can sense the rising edge and the falling edge and configure the embodiment in the same manner as the periodic Vcom of the present embodiment.
본 실시예를 진행하기 위해서는 도시되지 않은 공통전압 검출부에서, 먼저, 공통전압을 검출하여야 한다. 공통전압이 일정크기를 가지며 교번하는 경우, 전압변동을 검출하는 구간에서 공통전압의 rising edge 및 falling edge 파형이 인가된다면, 공통전압 파형으로 인해 터치검출부(14)에서 검출되는 파형이 왜곡될 수 있다. 따라서 본 발명은, 공통전압의 rising 및 falling edge가 발생하는 시점을 회피하여 프리차지 및 터치신호의 전압변동을 검출한다. 그러나 또 다른 실시예로, 본 발명의 실시예와 같이 보조커패시터(Caux)의 일측에 구동전압을 인가할 때 발생하는 전압변동과 공통전압의 rising edge 및 falling edge에서 발생하는 전압변동을 같이 검출하여 터치 입력을 검출할 수도 있다.In order to proceed with this embodiment, a common voltage detection unit, not shown, must first detect the common voltage. If the common voltage has a certain magnitude and alternates, if a rising edge and a falling edge waveform of the common voltage are applied in a period in which the voltage variation is detected, the waveform detected by the
만약 공통전압이 교번하지 않는 DC 레벨인 경우 공통전압의 파형에 종속되지 않는 전압변동의 검출이 가능하게 된다. 후술하게 될 드라이브IC(30)에는 공통전압이 교번하는 경우 이를 검출하여 공통전압의 rising edge와 falling edge를 센싱하고 이를 참조하는 모드와, 공통전압이 교번하지 않는 경우 공통전압을 참조하지 않는 모드를 설정하는 수단을 구비할 수 있다. 이러한 작용으로 인해 공통전압이 교번하지 않는 경우 보다 손쉽게 전압변동을 검출하는 것이 가능하게 된다.If the common voltage is a DC level that does not alternate, it is possible to detect voltage fluctuations that are not dependent on the waveform of the common voltage. In the
이렇게 공통전압을 검출하여 공통전압이 교번하는 경우 교번되는 시점을 회피하여 전압변동을 검출할 수 있으므로, 이러한 방법의 장점은 공통전압이 교번하는 표시장치이거나 교번하지 않는 표시장치이거나 어떠한 경우에도 터치에 의한 전압변동검출을 가능하게 하다.
The advantage of this method is that the common voltage is a display device that alternates or is not an alternate display device, or that in any case it is a touch Thereby enabling the detection of voltage fluctuation caused by the voltage drop.
** NoNo TouchTouch 영역에서의 In the region 실시예Example
먼저, 공통전압의 파형을 검출하여 edge를 검출한 후 일정시간(본 실시예서는 't1'으로 명기) 이후에 충전수단(12)의 온/오프 제어부를 턴 온 하여 커패시터들을 충전시킨다. 비터치 영역에서 충전되는 커패시터들은 Caux, Cvom, Cp이다. 커패시터들이 충전되는 구간은 도 13에서 구간②와 구간⑦이다.First, after detecting a waveform of a common voltage to detect an edge, the on / off control unit of the charging means 12 is turned on to charge the capacitors after a certain period of time (in this embodiment, designated as 't1'). The capacitors charged in the non-touch region are Caux, Cvom, and Cp. The section in which the capacitors are charged is in section (2) and section (7) in FIG.
도 12의 구간①과 구간⑥은 교번되는 공통전압에 의해 Vp의 전압이 공통전압의 파형에 종속되는 구간으로서 구간①에서는 이를 0V라고 가정하였으나 구간⑥에서는 특정 수식에 의해 크기가 결정되며 이는 후술하기로 한다.12, the
커패시터들을 충전시킨 후 충전수단(12)을 턴 오프 한다면, 터치검출부(14)의 입력단은 항상 Hi-z 상태이므로 커패시터들에 저장된 전하는 고립상태를 유지한다. 이에 따라 센서패턴(10)의 전위 역시 유지된다. 본 예시에서 충전수단(12)의 온 전압은 5V이고, 오프 전압은 0V이다. If the charge means 12 is turned off after the capacitors are charged, the charge stored in the capacitors is kept isolated since the input terminal of the
프리차지신호 Vpre는 일예로 5V로 인가되며, 게이트신호 Vg에 동기되어 온 오프를 같이 하거나, 항상 온 상태를 유지할 수도 있다. 표시장치(200)의 공통전극(220)의 공통전압은 Hi 레벨에서 5V, Low 레벨에서 -1V로 주어진다고 가정하였다. The precharge signal Vpre is applied, for example, at 5 V, and may be on-off synchronized with the gate signal Vg or may be kept in the on-state all the time. It is assumed that the common voltage of the
한편, 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압인 Vdrv의 Hi 레벨은 9V이며 Low 레벨은 0V라고 가정하면, 도시한 바와 같이 충전동작이 먼저 수행된 이후에 구동전압의 상승구간(rising time) 및 하강구간(falling time)에서 검출동작이 수행되며 이는 구간④ 및 구간⑧에서 수행된다. On the other hand, assuming that the Hi level of the driving voltage Vdrv applied to the auxiliary capacitor Caux is 9V and the Low level is 0V, as shown in the figure, after the charging operation is performed first, The detection operation is performed in the falling period, which is performed in the
도 13의 예에서, 구간② 및 구간⑦에서 프리차지가 수행되면 P의 전위 Vp는 5V가 된다. 도 13의 파형도에서는 충방전시의 과도특성 및 노이즈에 의한 영향 등은 무시하였다.In the example of FIG. 13, when precharging is performed in the section? And the section?, The potential Vp of P becomes 5V. In the waveform diagram of Fig. 13, the transient characteristics at the time of charging and discharging and the influence of noise are ignored.
이후 Vg를 턴 오프 시켜도 커패시터들에 저장된 전하가 고립 상태를 유지하므로 Vp의 전위는 5V로 유지된다. 이 구간(구간④ 및 구간⑧)은 검출 동작이 수행되는 구간이며, 아직 터치가 발생하기 전이므로 <수식1>에 따른 전압이 형성된다. 만약 Caux 및 Cvcom 및 Cp를 모두 상대적인 크기에 따라 1이라고 가정하면, 구간③에서 구동전압이 상승하고 이에 동기되어 Vp의 전압도 상승하므로 구간④에서의 는, <수식1>에 의하면 "{9-(-0)}*1/3"이므로 3V이다. 따라서 P의 전위 Vp은 5V에서 8V로 구동전압에 동기되어 크기가 변한다. 한편, 구간②에서 프리차지 후 구동전압의 변동이 발생하기까지의 대기시간인 t2는 일예로 수 us에서 수십 us정도이나 수 us가 바람직하다.Even if Vg is turned off, the electric charge stored in the capacitors remains in an isolated state, so that the potential of Vp is maintained at 5V. This section (
구간④에서 검출된 전압은 메모리에 저장되어 터치가 발생했을 시의 검출전압과의 비교 데이터로 사용된다. 따라서 비터치(No Touch) 영역에서의 구간④에서의 검출전압은 "factory mode"(제조공정의 일부) 또는 "Calibration mode" 등과 같이 터치가 인가되지 않은 상태에서 측정되어 메모리에 저장되어, 터치가 발생했을 때의 "터치모드"와 비교하여 전압변동을 검출하는 기준 데이터로 사용될 수 있다. The voltage detected in the
만약, 구간④ 이후 구간⑤에서 위와는 반대로 구동전압 Vdrv의 하강구간에서 검출 동작이 수행되었다면, 의 값은 "-{9-(-0)}*1/3"이므로 -3V이고, P의 전위 Vp은 8V에서 5V로 변동할 것이다. 이러, 연산과정을 통하여 측정된 데이터는 신뢰성을 높일 수 있게 된다.If the detection operation is performed in the falling period of the driving voltage Vdrv as opposed to the above in the section (5) after the section (4) The potential Vp of P will fluctuate from 8V to 5V because the value of " - {9 - (- 0)} * 1/3 " Thus, the data measured through the calculation process can be increased in reliability.
도 13을 참조하면, 구간⑥은 공통전압이 교번하는 구간이며 이때의 Vp의 전압은 다음 식에 의해 크기가 결정된다.Referring to FIG. 13, the
<수식 5> ≪ Eq. 5 &
위 <수식5>에서, 는 센서패턴(10) 또는 터치검출부(14)에서의 전압변동분이며, 는 공통전극커패시터(Cvcom)에 인가되는 공통전압의 하이 레벨 전압이며, 는 공통전극커패시터(Cvcom)에 인가되는 공통전압의 로우 레벨 전압이며, 은 공통전극정전용량이며, 는 기생정전용량이다.In Equation (5) above, Is a voltage variation in the
<수식 5>에 의하면, 구간⑥에서 공통전압이 하강하는 영역에서 의 크기는 "-{5-(-1)}*1/3"이므로 -2V이고, 공통전압 변동 전 Vp의 전위가 5V이므로 구간⑥에서 Vp의 전위는 3V가 된다. According to Equation (5), in the region where the common voltage falls in the period (6) Since the potential of Vp before the common voltage variation is 5 V, the potential of Vp becomes 3 V in the
구간⑤부터 구간⑥ 사이의 구간에서도 터치에 의한 전압변동을 검출할 수 있으므로 터치 여부 및 센서패턴(10)에서의 터치면적 점유율을 검출하는 것이 가능하다. 왜냐하면 구간⑤부터 구간⑥에서 터치가 발생하여 Ct가 생성되면 터치검출부(14)에서 검출되는 검출전압은 다음의 <수식 6>과 같이 된다.It is possible to detect the voltage variation due to the touch even in the section between the
<수식 6> &Quot; (6) "
위 <수식6>에서, Ct는 터치정전용량이다.In
<수식 5>와 <수식 6>을 비교해보면 분모에 Ct가 추가된 것이 차이점이며 Ct의 크기에 따라 터치검출부(14)에서 검출되는 전압의 크기 즉, <수식 5>에서 <수식 6>을 차감한 전압변동이 터치의 정도를 나타내는 값임을 알 수 있다. 그러나 이러한 방법은 교번하는 공통전압을 필요로 하므로 도 13의 "1/2 Touch" 영역처럼 공통전압이 교번하지 않는 경우에는 터치검출이 불가능하다는 단점을 갖고 있다. 그러나 이러한 단점은 공통전극에 교번하는 공통전압을 인가함으로써 해결할 수 있다.The difference between the equations (5) and (6) is that Ct is added to the denominator. The difference in the magnitude of the voltage detected by the
도 13의 구간⑦은 충전구간이므로 Vp의 전위는 5V로 충전되며 구간⑧에서 구동전압은 하이에서 로우로 하강하므로 구간⑧에서의 는 <수식 1>에 의해 "-{9-(-0)}*1/3"으로서 -3V이므로, P점에서 5V인 충전전압은 2V로 변경된다.
Since the
** FullFull TouchTouch 영역에서의 In the region 실시예Example
도 13을 참조하면, 구간⑨에서는 <수식 4>의 면적 S가 손가락(25)에 의해 완전히 점유되어 Ct가 최대값을 나타내는 구간으로서, Ct는 상대크기가 1인 Cvcom이나 Caux에 비해 상대크기를 3이라고 한다면, 구간⑨에서 는 <수식 6>에 의해 결정되며 는 "{5-(-1)}*1/6"로서 1V가 된다. 따라서 구간⑧에서의 검출전압이 2V이므로 구간⑨의 전압은 3V가 된다.Referring to FIG. 13, in the section (9), the area S of Equation (4) is completely occupied by the finger (25) and Ct represents the maximum value. Ct is a relative size of Cvcom or Caux having a relative size of 1 3, then in
앞서 설명한 바와 같이 <수식 6>에서 터치 발생여부에 따라 Ct가 존재할 때와 존재하지 않을 때의 에는 (2V-1V)인 1V의 전압변동이 발생하므로, 터치검출부(14)는 전압변동을 검출하여 터치여부 및 센서패턴(10)과 터치수단(25)이 대향하는 면적을 연산할 수 있다.As described above, according to Equation (6), depending on whether or not a touch occurs, when Ct exists and when Ct does not exist A voltage variation of 1V of (2V-1V) is generated in the
구간⑩에서 는 <수식 2>에 의해서 결정되며 상승하는 구동전압에 의해 그 크기는 "{9-(-0)}*1/6"로서 1.5V가 된다. 구간⑩ 이전의 충전구간에서의 검출전압의 크기가 5V이므로 구간⑩에서 검출전압은 6.5V가 된다.In
"No Touch" 영역에서는 <수식 1>에 의해 검출전압의 크기가 정의되는 구간④에서의 검출전압의 크기는 8V이며, "Full touch" 발생시 검출전압의 크기가 <수식 2>로 정의되는 구간⑩에서의 검출전압의 크기가 6.5V이므로, <수식 1>에서 <수식 2>를 차감한 전압, 즉, 전압변동은 1.5V이다. 터치검출부(14)는 이와 같은 전압변동의 크기를 검출하여 터치여부를 결정하는 것이 가능하다.In the "No Touch" area, the magnitude of the detection voltage in the
구간⑪에서는 <수식 2>에 의해 검출전압이 정의되는 구간으로서, 구간⑪에서의 는 "-{9-(-0)}*1/6"로서 -1.5V이며, 직전의 충전전압이 5V이므로 3.5V가 검출된다. 이는 "No Touch" 영역의 구간⑧에서 <수식 1>에 의해 정의되는 전압변동에 의해 검출전압이 2V인 것에 비해, 구간⑪에서의 검출전압은 3.5V로서 그 전압의 차이, 즉, 전압변동이 1.5V이므로 앞서 설명한 전압변동의 크기와 동일하다. 따라서 전압변동의 크기는 구동전압인 Vdrv이 상승구간이건 하강구간이건 이에 무관하에 동일한 값을 가짐을 알 수 있으며, 이는 구동전압 Vdrv의 상승구간이나 하강구간에서의 전압변동을 모두 검출 가능하게 하는 장점이 있다.
In the interval 11, the detection voltage is defined by
*1/2 * 1/2 TouchTouch 영역에서의 In the region 실시예Example
한편, 손가락(25)이 센서패턴(10)을 부분적으로 덮고 있는 상태라면, <수식4>에서 손가락(25)과 센서패턴(10)간 대향면적 가 작아지므로, Ct 역시 작아진다. 따라서 도 13의 파형도에서 전압변동의 크기 역시 작아질 것이다. 즉, 전압변동의 크기를 검출하면 센서패턴(10)에 대한 손가락(25)의 터치 점유율을 연산할 수 있다. 이러한 기능은 센서패턴(10)의 크기 및 해상도가 제한적임에도 불구하고, 터치 해상도를 증가시킬 수 있게 한다. 또한, 터치좌표의 미세한 변동을 감지하고, 손가락이나 기타 터치입력도구를 이용하여 고해상도의 그림을 그리는 것을 가능하게 한다. On the other hand, when the
만일 손가락(25)이 센서패턴(10)을 50%만 덮고 있다고 하면 <수식 4>에 의해 Ct는 "Full touch"시의 절반인 1.5의 상대값을 갖는다. "1/2 Touch" 영역에서는 공통전압이 교번하지 않으므로 구동전압 Vdrv는 공통전압이 교번되는 순간을 회피하여 인가되지 않아도 되는 장점이 있으며, 따라서 검출 시간이 Vcom에 종속되지 않고 임의로 조정하는 것이 가능하게 된다.Assuming that the
구간⑫에서는 Ct는 1.5이므로 는 "{9-(-0)}*1/4.5"로서 2V가 된다. 구간⑫ 직전의 충전전압이 5V이므로 구간⑫에서의 검출전압은 7V가 되며, 구동전압 Vdrv가 하강구간인 구간⑬에서의 검출전압은 충전전압인 5V에서 2V가 차감된 3V가 된다. 따라서, 터치검출부(14)는 "No Touch" 영역에서의 구간④ 또는 구간⑧에서의 검출전압 값과 구간⑫ 또는 구간⑬의 검출전압 값의 차인 전압변동을 측정함으로써 센서패턴(10)과 손가락(25)의 대향면적을 계산하는 것이 가능하게 된다.
In
도 9는 보조커패시터(Caux)가 충전수단(12)의 온/오프 제어단자의 동작에 종속되지 않는 경우이나, 도 12는 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압 Vdrv가 충전소자(12)의 온/오프 제어신호에 종속되는 경우의 실시예이다. 이러한 실시예는 보조커패시터(Caux)에 인가되는 구동전압을 별도로 생성할 필요가 없으므로 회로가 단순하다는 장점은 있으나, 구동전압이 충전수단(12)의 제어전압에 종속되며, 제어전압의 상승구간에서 충전수단(12)의 출력단자가 Hi-z가 아니므로 전압변동의 검출이 불가하고, 제어전압이 하강되는 시점에서 전압변동의 검출이 가능하여 검출속도가 저하된다는 문제점이 있다. 그러나 이러한 문제점은 충전수단의 충전 동작 및 검출 동작을 빨리 진행함으로 인해 극복 할 수 있다.9 shows a case in which the auxiliary capacitor Caux does not depend on the operation of the on / off control terminal of the charging means 12, but FIG. 12 shows a case in which the driving voltage Vdrv applied to the auxiliary capacitor Caux is smaller than that of the charging
한편, 도 12는 터치검출부(14)에 증폭기(18)가 사용된 경우이다. 입력단이 Hi-z 상태이거나 또는 입력단이 Hi-z 상태인 버퍼와 결합된 증폭기(18) 역시 P점에서의 신호를 안정적으로 고립시킬 수 있다.On the other hand, FIG. 12 shows a case where the
도 12의 실시예에서 P점의 전위가 Ct에 의해 전압변동 되는 것은 도 9의 실시예와 동일하다. 다만, 전압변동을 검출하는 수단으로 증폭기(18)가 사용된다. 증폭기(18)는 센서패턴(10)에서의 신호를 증폭한다. 이에 따라 터치 발생에 의한 전압변동이 증폭되어 출력되므로, 전압변동의 값이 작은 경우에도 안정적으로 터치신호를 획득할 수 있다.In the embodiment of FIG. 12, the voltage of the point P is changed by the voltage Ct, which is the same as the embodiment of FIG. However, the
또한 증폭기(18)에는 차동증폭기(18a)가 사용될 수 있다. 도 12를 참조하면, 증폭기(18) 대신에 차동증폭기(18a)의 입력단자로 P점의 전위가 입력되며 차동전압을 형성하기 위한 기준전압(Vdif)이 차동증폭기(18a)의 또 다른 입력단자로 입력된다. 만일, 기준전압(Vdif)이 차동증폭기의 비반전단자로 입력된다면 차동증폭기(18a)의 출력은 P점의 전위에서 기준전압(Vdif)을 차감하고 도시되지 않은 차동증폭기의 증폭율을 곱한 값이 차동증폭기(18a)의 출력값으로 출력될 것이다. 이러한 구성의 장점은, P점에 인가되는 노이즈의 레벨을 작게하여 보다 안정적으로 신호를 연산하여 터치의 정확도를 높일 수 있다는 것이다. 도 12의 실시예에서 증폭기(18)와 차동증폭기(18a)는 동시에 사용되지 않으며 둘 중에 하나만 P점에 접속된다.Also, the
한편, 도 13에서 프리차지전압 Vpre는 5V의 단일전압으로 예시하였으나, 필요에 따라 구동전압의 상승구간 및 하강구간에서 크기를 달리 할 수 있으며 복수개의 프리차지 전압이 사용될 수 있다. 예컨대, 도 13의 구간④에서는 검출전압의 크기가 8V로서, 5V가 내압인 콘트롤 IC를 사용하는 경우 이는 내압의 범위를 벗어날 수 있다. 이 경우 충전전압 Vpre는 1V가 인가될 수 있으며 이에 따라 구간④에서의 검출전압은 4V가 되어 콘트롤 IC의 내압을 충족하는 범위에서 사용하는 것이 가능하게 된다. 13, the precharge voltage Vpre is exemplified as a single voltage of 5 V, but it may be varied in the rising period and the falling period of the driving voltage as needed, and a plurality of precharge voltages may be used. For example, when the control IC having the detection voltage of 8 V and the internal voltage of 5 V is used in the
한편, Cp는 센서패턴(10)마다 다를 수 있다. 예컨대, 센서패턴(10)의 위치, 배선 길이, 기타 외부인자 등을 모든 센서패턴(10)마다 균일하게 설계하는 것은 매우 곤란하다. 또한, Cvcom 역시 센서패턴(10)마다 다를 수 있다. 전압변동의 크기가 크다면, 이와 같은 편차가 무시할 수 있지만, 전압변동의 크기가 작을수록 센서패턴(10)마다의 편차는 무시할 수 없는 값이 된다.On the other hand, Cp may be different for each
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 드라이브IC(30)에는 도 14에 도시한 바와 같이 각각의 센서패턴(10)별로 터치가 발생하지 않았을 때의 터치검출부(14)나 후술되는 신호처리부(35)의 신호처리 결과를 저장하는 메모리부(28)가 더 포함될 수 있다. 메모리부(28)에 저장되는 신호는 각 센서패턴(10)이 갖는 고유의 Cp 및 고유의 Cvcom를 근거로 한 값으로서, 센서패턴(10)마다 다를 수 있다.In order to solve the above problems, the
예컨대, 전원이 인가된 이후 터치가 발생하지 않은 상태에서 즉시 센서패턴(10)들을 스캐닝 하거나 제조공장에서 출하되기 전 터치가 전혀 이루어지지 않은 상태인 "factory mode"에서 터치검출부(14)의 출력이나 신호처리부(35)의 처리결과를 얻을 수 있다. 이러한 공장초기 값은 메모리부(28)에 저장된다.For example, when the
메모리부(28)에는 터치가 발생했을 때의 값도 저장할 수 있을 것이다. 또한, 터치가 발생했을 때의 값을 저장하는 별도의 메모리를 더 구성할 수도 있다. 그리고 드라이브IC(30)는 동일한 셀의 값을 비교하여 사전에 설정된 기준치 이상의 전압변동이 발생했을 때 터치가 발생했다고 판단하고 연산을 통해 센서패턴(10)의 터치점유율을 연산할 수 있을 것이다.The
또는 Cp의 영향력을 감쇠시키기 위하여 <수식 1>이나 <수식 2>에서 Caux나 Ct의 값을 Cp에 비해 상대적으로 크게 설정하는 것도 가능하다. Caux는 드라이브IC에 내장되거나 드라이브IC의 외부에 설치되는데, 드라이브IC에 내장되는 경우에는 IC의 제조과정에서 그 크기가 결정되며, 외부에 실장되는 경우에도 크기를 알 수 있는 부품을 실장하게 된다. 따라서, 상대적으로 작은 Cp를 구현할 수 있으므로 미지의 요인에 의해 결정되는 Cp의 영향도 최소화 할 수 있다.In order to attenuate the influence of Cp, it is also possible to set the value of Caux or Ct relative to Cp in Equation (1) or (Equation (2)). Caux is embedded in a drive IC or installed outside of a drive IC. When incorporated into a drive IC, the size of the Caux is determined during the manufacture of the IC, and the size of the component is mounted even when mounted externally. Therefore, since a relatively small Cp can be implemented, the influence of Cp determined by an unknown factor can be minimized.
도 14를 참조하면, 센서패턴(10)이 도트 매트릭스 형태로 배열되고 m*n의 분해능을 가질 때, 메모리부(28)는 m개의 행과 n개의 열을 갖는 테이블로 구성된다. 예를 들어, M1-1 주소에는 좌상단의 센서패턴(10)에 할당된 터치 미발생시 차동증폭기(18a)의 출력이 저장된다. 그리고, 메모리부(28)에 저장된 신호는 좌상단의 센서패턴(10)에서의 터치 여부를 검출할 때 참조된다.14, when the
메모리부(28)의 각 주소들에 저장된 값은 주기적으로 보정될 수 있다. 주기적인 보정은 위와 같이 장치에 전원을 인가할 때, 또는, 휴면 상태에서 실시될 수 있다. 이와 같이, 센서패턴(10)별로 터치 미발생시(또는 터치 미발생시과 발생시를 각각 별도로 하여) 차동증폭기(18a)의 출력을 메모리부(28)에 저장하고, 주기적으로 보정하고, 터치신호 검출시 메모리부(28)를 참조한다면, 센서패턴(10)별로 고유의 Cp를 갖는 경우에도 터치신호를 안정적으로 획득할 수 있다.The values stored in the respective addresses of the
도 15 내지 22는 본 발명에 따른 터치스크린패널의 실시예들을 보여준다. 먼저 도 15와 도 16은 도 9나 도 12와 같은 터치 검출수단을 적용한 실시예로서, 센서패턴(10)이 도트 매트릭스 형태로 배열된 예를 보인 것이다.15 to 22 show embodiments of a touch screen panel according to the present invention. 15 and 16 show an example in which the
도 15의 하단에는 드라이브IC(30)의 구성이 도시되어 있다. 드라이브IC(30)는 구동부(31)와, 터치검출부(14)와, 타이밍 제어부(33)와, 신호처리부(35)와, 메모리부(28)로 구성되며, 그 밖에 공통전압 검출부(43), 공통전압 수신부(45), 교번전압 생성부(37) 중 어느 하나를 더 구비할 수 있다. 또는, 드라이브IC(30)는 도 14에 도시된 바와 같이 공통전압 검출부(43), 공통전압 수신부(45), 교번전압 생성부(37)를 모두 구비하고, 셀렉터(47)에 의해 공통전압 검출부(43), 공통전압 수신부(45) 또는 교번전압 생성부(37) 중 어느 하나를 선택하도록 구성될 수도 있다.The structure of the
드라이브IC(30)에서 획득한 구동신호는 CPU(40)로 전달된다. CPU(40)는 표시장치의 CPU 혹은 컴퓨터장치의 메인 CPU이거나, 터치스크린패널 자체의 CPU일 수 있다. 예컨대, 8bit 혹은 16bit 등의 마이크로프로세서를 내장(embedded)하여 터치신호를 처리할 수 있다. 도시하지 않았지만, 시스템 구성에는 터치입력 검출을 위한 신호들의 하이나 로우전압을 생성하기 위한 전원부가 더 포함된다.The drive signal acquired by the
드라이브IC(30)에 내장된 마이크로프로세서는 터치입력된 좌표들을 연산하여 터치 지점이나, 줌(zoom), 회전(rotation), 이동(move) 등의 제스처를 인식하고, 기준 좌표(또는 중심점 좌표)와 제스처 등의 데이터를 메인 CPU로 전달할 수 있다. 또한, 터치입력의 면적을 연산하여 주밍 신호를 생성하거나, 터치입력의 강도를 산출하거나, 복수의 GUI 객체가 동시에 터치된 경우 사용자가 원하는(예를 들어, 면적이 많이 검출된) GUI 객체만을 유효한 입력으로 인식하는 등 다양한 형태로 데이터를 가공하여 내보낼 수도 있다.The microprocessor built in the
타이밍 제어부(33)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리부(35)는 구동부(31)를 통해 각각의 센서패턴(10)에 신호를 송수신한다. 구동부(31)는 충전수단(12)의 온/오프 제어신호 Vgn과, 프리차지신호 Vpren을 공급한다. 온/오프 제어신호 Vgn은 타이밍 제어부(33)에 의해 시분할 되어 각 센서패턴(10)별로 순차적으로 또는 비순차적으로 공급된다. 메모리부(28)는 도 13을 참조하여 언급한 바와 같이, 각 센서패턴(10)에서의 터치 미발생시 신호인 초기값을 저장하거나, 또는, 터치 발생시의 신호를 저장하기 위한 것으로서, 각각의 센서패턴(10)별로 고유의 절대주소를 갖는다. The
이와 같이, 메모리부(28)는 하나만을 구비하여 획득된 좌표값을 일시 저장하거나 터치 미발생시의 기준값을 저장할 수 있다. 또는 복수의 메모리수단으로 구성되어 터치 미발생시의 기준값과 터치 발생시의 검출값을 각각 별도로 저장할 수도 있다.In this way, the
도시된 실시예는 센서패턴(10)이 4*5의 해상도인 경우를 예시하였으나, 실제로는 더욱 높은 해상도를 갖기 때문에, 많은 신호들을 처리하는 과정에서 신호가 손실될 수 있다. 예를 들어, 신호처리부(35)가 "Busy" 상태일 경우, 터치 구동신호를 인식하지 못하여 신호를 놓칠 수 있다. 메모리부(28)는 이와 같은 신호의 손실을 방지할 수도 있다. 예컨대, 신호처리부(35)는 검출된 터치신호를 메모리부(28)에 일시 저장한다. 그리고 센서패턴(10) 전체를 스캐닝한 후에 메모리부(28)를 참조하여 누락된 신호가 있는지를 판단한다. 만약 신호처리 과정에서는 누락되었지만 메모리부(28)에는 저장되어 있는 터치 좌표가 있다면, 신호처리부(35)는 해당 터치 좌표를 정상 입력으로 인식하게 된다.Although the illustrated embodiment exemplifies the case where the
공통전압 수신부(45)는 표시장치(200)로부터 공통전극(220)의 공통전압 정보를 직접 수신한다. 이 경우 공통전압의 시작점, 크기, 상승구간 및 하강구간 등의 정보는 매우 쉽게 얻을 수 있으며, 신호처리부(35)가 공통전압의 상승구간 및 하강구간에 연동하여 신호를 처리하는 것이 용이하다. 다만, 표시장치(200)에서 공통전압 정보를 송신해야 한다는 부담이 발생한다.The common
한편, 표시장치(200)들 중 공통전극(220)이 일정 DC 레벨을 갖는 경우, 교번전압 생성부(37)가 공통전극(220)에 강제로 교번전압을 인가할 수 있다. 교번전압 생성부(37)는 타이밍 제어부(33)의 시분할 신호에 따라 공통전극(220)에 소정 주파수로 교번하는 전압레벨을 인가한다. 공통전극(220)에 인가되는 교번전압의 주파수는 레지스터를 조정하는 등으로 조정 가능하다. 이 경우에도 신호처리부(35)는 공통전압의 상승구간 및 하강구간에 연동하여 신호를 처리하는 것이 용이하다. 다만, 표시장치(200)측으로 공통전압을 보내야 하는 부담이 발생한다.On the other hand, when the
그러나 공통전압 검출부(43)는 자동으로 공통전압 정보를 검출함으로써, 표시장치와 공통전압과 관련된 정보를 주고받을 필요가 없다. 공통전압 검출부(43)에서 검출된 공통전압이 교번하는 신호인 경우, 신호처리부(35)는 도 12에서와 같이 공통전압의 상승 edge나 하강 edge를 회피하여 보조커패시터에 전달되는 구동전압을 인가한다. 공통전압 검출부(43)는 다양한 회로 구성을 가질 수 있다.However, the
도 15와 같은 실시예에서 센서신호선(22)은 센서패턴(10)이 설치된 액티브영역내에서 센서패턴(10) 사이로 배선되어 드라이브IC(30)와 연결된다. 만일 터치스크린패널이 표시장치 위에 별체로 설치되거나 또는 표시장치에 내장되는 경우에 있어서 센서신호선(22)은 적어도 가시영역에서는 투명신호선인 ITO나 IZO 등으로 형성되어야 한다. 이러한 배선의 장점은 신호선들이 전체가 모여서 하나의 통로를 통해 드라이브IC(30)로 전달되지 않으므로 신호선의 배선을 위한 별도의 영역이 필요없다는 점이다. 그러나, 센서패턴(10)과 센서패턴(10) 사이로 신호선이 배치되므로 센서패턴(10)간의 간격이 넓어지는 부담이 있다.15, the
한편, 도 15와 같은 센서신호선(22)의 배선방법에 있어서, 제일 상단에 위치한 센서패턴(10)에 연결된 신호선과 제일 하단에 위치한 센서패턴(10)에 연결된 신호선의 길이가 다르므로 신호선의 배선저항이 센서패턴(10)별로 달라진다. 저항값이 커지면 터치신호 검출에 지연이 발생하기 때문에, 상단으로 배선되는 센서신호선(22)의 폭은 하단으로 배선되는 센서신호선(22)의 폭보다 넓게 하고, 드라이브IC(30)에 가까울수록 배선의 폭을 좁게 하면 모든 센서패턴(10)에 대해 신호선들의 배선저항을 일치시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 신호처리부(35)에서 터치신호 검출이 더 용이해진다.On the other hand, in the wiring method of the
한편, 도 2와 같은 종래의 방법에 있어서, 선형센서패턴은 투명물질로 구성되어 있으나, 선형센서패턴을 Touch Drive IC와 연결하는 신호선은 저항값을 낮추기 위해 은이나 구리와 같은 불투명 메탈을 사용해야 하므로, 마스크를 복수개 사용해야 하며, 이로 인해 공정비용이 증가하고 수율저하가 발생한다는 문제가 있다. 그러나 본 발명의 전압변동을 이용한 터치검출을 나타내는 <수식 1> 과 <수식 2>를 참조하면 저항이 변수로 작용하지 않으므로, 센서신호선(22)의 저항을 비교적 높게 설정할 수 있어서, 센서신호선(22)에 저항값이 높은 ITO나 IZO를 사용할 수 있다. 따라서 도 15와 같은 구성에 있어서 센서패턴(10)과 센서신호선(22)이 ITO나 IZO 같은 투명물질로 동일하게 구성될 수 있으며, 이는 센서패턴(10)과 센서신호선(22)을 한 장의 마스크로 제조할 수 있음을 의미하므로, 생산비용 및 수율이 증대되는 효과가 있다.Meanwhile, in the conventional method as shown in FIG. 2, the linear sensor pattern is made of a transparent material, but a signal line connecting the linear sensor pattern to the touch drive IC must use opaque metal such as silver or copper to lower the resistance value , There is a problem that a plurality of masks must be used, which leads to an increase in process cost and a decrease in yield. However, referring to
도 16은 터치스크린패널의 또 다른 실시예를 보여준다. 도 16을 참조하면, 기판(50)의 액티브영역(90)에는 센서패턴(10)과 센서신호선(22)이 형성된다. 센서신호선(22)은 액티브영역(90)에서 메탈로 배선될 수도 있겠으나, 바람직하게는 액티브영역(90)에서 투명신호선(22a)으로 배선된다. 센서신호선(22)이 액티브영역(90)에서 투명신호선(22a)으로 배선되어 도 15의 실시예와 같이 센서패턴 사이로 배선될 수도 있으나 도 16의 우측 상단의 실시예처럼 액티브영역에서는 투명신호선(22a)으로 배선되고, 비가시영역(92)에서 투명신호선(22a)과 접속부(59)를 매개로 접속되는 메탈신호선(22b)으로 배선될 수도 있다. 이러한 배선방법의 단점은 비가시영역(92)의 폭이 넓어져야 하므로 터치장치를 슬림화 시키는 것이 어렵다는 것이다. Figure 16 shows another embodiment of a touch screen panel. Referring to FIG. 16, a
터치검출부(14)는 드라이브IC(30) 내에 설치되는 AD 컨버터이거나 버퍼 또는 증폭기 또는 이들의 조합일 수 있다. 그러나 도시된 바와 같이 터치검출부(14)로서 차동증폭기(18a)를 이용하면, 노이즈가 제거된 터치신호를 증폭하여 처리하므로 신호의 포착이 용이하다. 도 16에서 차동증폭기(18a)와 ADC(14a)는 같이 사용되는 것이 아니라 둘 중에 하나가 터치 입력을 검출한다는 개념이다. 만일 차동증폭기(18a)가 터치 입력을 검출한다면, ADC는 차동증폭기의 출력부에 연결되고 차동증폭기에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다.The
도 16을 참조하면, 차동증폭기(18a)의 출력단(또는 도시되지 않았으나 P점에 접속된 버퍼의 출력단)에는 비교기(19)가 더 연결된다. 이 비교기(19)는 표시장치(200)의 공통전압이 교번되는 경우 rising edge와 falling edge를 자동으로 검출하는데 이용된다. 충전수단(12)을 턴 오프시킨 상태에서, 차동증폭기(18a)의 입력단이 Hi-z이므로 센서패턴(10)은 전기적으로 고립되어 플로팅 상태가 된다. 이때 표시장치(200)의 공통전극(220)에서 전압 레벨이 변동한다면, 이에 따라 센서패턴(10)에서의 전위가 변동된다. 즉, P의 전위는 공통전압의 교번에 동기하여 교번된다. 이러한 교번 전압레벨은 충전전압을 기준으로 높거나 낮게 형성된다. 만약 P의 전압을 비교기(19)에 직접 접속하여 비교전압인 5V(도 13의 파형도에서 충전전압과 같은)와 비교하면 공통전압의 높낮이를 판독할 수 있다.16, a
만약, 터치입력이 발생한 경우라면 P의 전압변동 폭이 작아질 것이며, 도시한 바와 같이 P의 전압 레벨을 차동증폭기(18a)로 증폭한 후에 비교기(19)에서 적절한 Vref와 비교하여 공통전압 높낮이가 변하는 시점을 판독할 수 있다. 이와 같이 비교기(19)를 이용한 간단한 회로구성으로 공통전압 검출부(43)를 구성할 수 있다.If the touch input occurs, the voltage fluctuation width of P will decrease. As shown in the figure, the voltage level of P is amplified by the
도 15나 도 16의 실시예에서 센서패턴(10)은 고유의 위치좌표를 갖고 있다. 각 센서패턴마다 순차적으로 스캐닝을 하거나 그룹별로 스캐닝을 하거나 상관없이 각 센서패턴의 고유 위치 좌표를 확인할 수 있으므로, 본 발명에서는 여러개의 센서패턴(10)에서 터치가 발생한 것을 인식하는 멀티터치가 가능하다.In the embodiment of Figs. 15 and 16, the
한편, 도 16의 실시예는 모두 센서패턴(10)의 단위구성 소자마다 충전수단(12)과 터치검출부(14)가 각각 별도로 구성된 것을 예시하였으나, 이는 단지 일실시예이며, 복수의 센서패턴(10)들이 그룹으로 묶여 먹스(Mux)를 통해 하나의 충전수단(12) 및 하나의 터치검출부(14)와 연결될 수도 있다. In the embodiment of FIG. 16, the charging means 12 and the
도 17은 터치 해상도를 높이는 방법을 보여준다. 도 17을 참조하면, 기판(50) 상에는 복수의 드라이브IC(30a, 30b)가 실장될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 드라이브IC(30a, 30b)가 실장될 때는 도시한 바와 같이 드라이브IC(30a, 30b)가 글래스 기판(50) 상에 COG 형태로 실장된다. 드라이브IC(30a, 30b)는 외부로 터치신호를 전달하기 위한 마스터 드라이브IC(30a)와, 이 마스터 드라이버IC(30a)와 기판(50) 상에서 통신채널(94)로 연결된 슬레이브 드라이브IC(30b)로 구성된다.FIG. 17 shows a method of increasing the touch resolution. Referring to Fig. 17, a plurality of
마스터 드라이브IC(30a)에는 외부로 신호를 주고받기 위한 FPC(96a)가 연결된다. 슬레이브 드라이브IC(30b)는 통신채널(94)을 통해 마스터 드라이브IC(30a)와 통신하므로 별도의 FPC가 연결될 필요가 없다. 하지만, 전원을 구분하기 위하여 도시한 바와 같이 슬레이브 드라이브IC(30b)에 전원 전달용 FPC(96b)가 연결될 수 있다.The
마스터 드라이브IC(30a)는 자체적으로 검출한 신호와 슬레이브 드라이브IC(30b)에서 검출한 신호간 충돌을 방지하기 위하여, 양자간 우선순위를 부여하거나 스캐닝 순서를 부여하거나 독립된 메모리 공간을 가지는 등으로 터치 신호들을 처리한다. 또한 마스터 드라이브IC(30a)나 슬레이브 드라이브IC(30b)는 터치검출 경계면에서 서로의 값을 참조할 수 있다.In order to prevent a collision between the signal detected by the
예컨대 도 17의 전체 해상도 10 x 20 (가로 x 세로)의 경우 각각의 IC는 10 x 10(가로 x 세로) 만큼의 영역에 대해 터치검출을 담당한다고 하자. 그러면 세로방향으로 상호 경계면인 10번째와 11번째의 접점부에서 마스터 드라이브IC(30a)와 슬레이브 드라이브IC(30b)는 자기 영역을 벗어나는 영역의 터치정보를 알지 못하므로 세로방향으로 10번째와 11번째의 영역에서의 검출력은 저하될 것이다. 즉, 터치 검출의 리니어리티(Linearity)가 저하된다.For example, in the case of the total resolution of 10 x 20 (width x height) in Fig. 17, assume that each IC is responsible for touch detection for an area of 10 x 10 (width x height). Then, the
이러한 문제점을 해결하기 위하여 각 드라이브IC는 경계면에서 상대 드라이브IC의 정보를 참조한다. 예컨대, 마스터 드라이브IC(30a)가 세로방향으로 1번부터 10번째 까지의 영역에 대해 터치를 검출한다고 하면, 마스터 드라이브IC(30a)는 세로방향으로 11번째에 있으며 슬레이브 드라이브IC(30b)가 터치신호를 검출하는 영역의 신호를 참조하여 세로방향으로 10번째에 있는 센서패턴(10)들의 터치를 검출한다. 또한, 슬레이브 드라이브IC(30b)로 세로방향으로 11번째에 있는 센서패턴들의 터치를 검출할 때 마스터 드라이브IC(30a)가 관장하는 세로방향으로 10번째 센서패턴(10)의 정보를 참조한다.To solve this problem, each drive IC refers to the information of the relative drive IC at the interface. For example, when the
이를 위해 마스터 드라이브IC(30a)와 슬레이브 드라이브IC(30b)는 메모리를 추가하여 경계면에서 상대방 IC에서 검출된 신호를 통신선을 통해 입력받은 후 메모리에 기입하고 신호처리부(35)에서의 연산에 사용한다.To this end, the
도 18은 터치스크린패널의 또 다른 실시예를 보인 구성도이다. 앞선 터치스크린패널의 실시예는 센서패턴(10)이 도트 매트릭스 형태로 배열된 것에 비해, 도 18의 실시예는 센서패턴(10)이 선형으로 배열된 것을 예시한 것이다. 도 18을 참조하면, 기판(50)의 액티브영역(90)에는 x축 선형 센서패턴(10a)과 y축 선형 센서패턴(10b)이 교차 배열된다. 각 선형 센서패턴(10a, 10b)은 터치입력도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성하기 위한 대향면적부(41a)와, 대향면적부(41a)들을 연결하기 위한 연결부(41b)로 구성된다. 그리고 x축 선형 센서패턴(10a)과 y축 선형 센서패턴(10b)은 연결부(41b)에서 상호 교차되어 교차부(42)를 형성한다.18 is a block diagram showing another embodiment of the touch screen panel. The embodiment of the prior art touch screen panel illustrates that the
교차부(42)는 서로 다른 축의 선형 센서패턴(10a, 10b)을 상호 절연하도록 구성된다. 예컨대, x축 선형 센서패턴(10a)의 연결부(41b)을 먼저 형성하고, 그 위에 절연층을 형성한 후 y축 선형센서패턴(10b)의 연결부(41b)가 절연층 위로 지나가는 브리지 형태로 구성된다.The
도 18의 실시예가 갖는 큰 장점은 기판(50)의 액티브영역(90)이나 비가시영역(92)에 배선되는 센서신호선(22)의 수를 크게 줄일 수 있다는 점이다. 만약 센서패턴(10)의 크기를 작게 가져간다면, 기판(50)의 비가시영역(92)이나 액티브영역(90)에서 센서패턴(10) 사이에 배선되는 센서신호선(22)의 수를 크게 하지 않아도 앞선 실시예들에 비해 물리적 터치 해상도를 높일 수 있다.18 is that the number of
도 18과 같은 선형배열의 실시예에 있어서 x축 선형 센서패턴(10a)과 y축 선형 센서패턴(10b)은 x축이나 y축에 대한 터치여부 검출 후 나머지 한 축에 대한 터치 검출을 할 수 있으며, 또는 x축이나 y축을 동시에 검출하는 것도 가능하다. 검출시에는 스캔방법을 사용하여 x축이나 y축을 순차적으로 스캔하는 방법도 있으며 x축 전체를 액티브상태로 하여 터치검출을 하거나 y축 전체를 액티브상태로 하여 터치검출을 할 수도 있다. 이러한 구성의 경우도, 앞서 설명한 도트매트릭스 방식과 동일하게 전압변동을 이용한 검출기법이 적용된다.18, the x-axis
한편, 도 18과 같은 선형배열의 실시예에 있어서 전압변동을 검출하는 <수식 1>과 <수식 2>를 참조하면, 선형패턴(10)과 센서신호선(22)의 저항값이 변수에 포함되지 않으므로 선형패턴(10)과 센서신호선(22)에 저항값이 비교적 큰 ITO나 IZO같은 투명 물질을 같이 사용할 수 있으므로, 한 장의 마스크로 선형패턴(10)과 센서신호선(22)을 제조하는 것이 가능하다.18, the resistance values of the
한편, 도 19는 LCD의 TFT기판 구성을 예시한 것으로서, 횡전계 모드의 TFT기판 구성을 보여준다. 이러한 횡전계 모드의 LCD는 앞서 언급한 실시예와 달리 공통전극(220)이 패널의 일부 면적에만 형성되어 있다. 도 19를 참조하여 횡전계 모드의 LCD에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.On the other hand, FIG. 19 illustrates the structure of a TFT substrate in a transverse electric field mode, which is an example of a TFT substrate structure of an LCD. In the LCD of the transverse electric field mode, the
도 19에 도시된 바와 같이 TFT기판의 상면에는 게이트라인(242) 및 데이터라인(244)이 종횡으로 배치되고, 게이트라인(242) 및 데이터라인(244)에 의해 구획된 영역은 화소를 형성한다. 화소 내에는 화상신호를 스위칭하는 TFT(250)가 설치된다. TFT(250)의 게이트전극(251)은 게이트라인(242)에 접속되어 주사신호를 인가받고, 소스전극(253)과 드레인전극(255)은 각각 데이터라인(244)과 화소전극라인(248)에 접속된다. 그리고 TFT(250)의 반도체층(257)이 화상신호를 액정층에 인가하기 위해 소스전극(253)과 드레인전극(255) 사이에 채널을 형성한다. 화소 내에는 도시한 바와 같이 화소전극라인(248)과 평행하게 공통전극라인(246)이 형성된다.A
이와 같은 구성을 갖는 LCD는 TFT(250)가 작동하여 화소전극라인(248)에 화상신호를 인가하면, 공통전극라인(246)과 화소전극라인(248) 사이에 실질적으로 평행한 횡전계가 발생하고 액정분자는 평면상에서 움직이게 된다.When an image signal is applied to the
그런데 도시한 바와 같이 공통전극라인(246)이 부분적인 영역에만 형성되어 있다. 따라서 센서패턴(10)과 공통전극라인(246) 사이에 형성되는 Cvcom이 앞선 예시에서보다 작게 형성된다. Cvcom은 센서패턴(10)과 공통전극라인(246)의 대향면적에 비례하므로, 센서패턴(10)이 도 18에 도시된 화소 전체를 커버하여도 공통전극라인(246)이 형성된 면적만큼의 대향면적이 발생한다. 만약, 도 18과 같은 실시예에서 표시장치(200)의 공통전극(220)이 도 19와 같이 형성된다면, Ct에 대비한 Cvcom의 크기는 매우 작아질 것이다. 따라서 터치 유무에 따른 전압변동의 크기는 더 커진다.However, as shown in the figure, the
다만, 도 19와 같은 실시예에서는 게이트라인(242), 데이터라인(244), 화소전극라인(248) 등에 의한 기생정전용량(Cp)이 Cvcom과 근사하거나 더 큰 값을 가질 수 있으며, 이는 터치신호 검출에 노이즈 성분으로 작용할 수 있다. 따라서 도 19와 같은 실시예에서는, 드라이브IC(30)에서 LCD의 게이트라인(242) 및 데이터라인(244)에 신호 변화가 없을 때의 타이밍을 감안하여 터치를 검출하는 것이 바람직하다. 19, the parasitic capacitance Cp by the
도 20 및 도 21은 터치스크린패널을 내장한 표시장치의 단면도 및 분해 사시도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린패널 및 그러한 터치스크린패널을 내장한 표시장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.20 and 21 are a cross-sectional view and an exploded perspective view of a display device incorporating a touch screen panel. A touch screen panel according to the present invention and a display device including such a touch screen panel will now be described with reference to the drawings.
도 20에 도시한 바와 같이, 표시장치(200)의 칼라필터(215)는 본 발명에 따른 터치스크린패널로 대체될 수 있다. 통상의 LCD에서와 같이 칼라필터(215)의 하면에는 공통전극(220)이 형성된다. 다른 예로서, 도 19와 같은 횡전계모드에서는 TFT기판(205)의 상면에 공통전극(220)이 형성된다. 도 19 또는 도 20과 같은 예에서, 칼라필터(215)의 상면에는 도시한 바와 같이 센서패턴(10)이 형성된다. 그리고 센서패턴(10)을 보호하기 위해 강화글래스 등과 같은 보호패널(52)이 센서패턴(10) 상부에 설치될 수 있다. 도 20의 실시예에서 보호패널(52)은 자외선 경화수지(98) 등과 같은 투명 점착수단에 의해 칼라필터(215)의 상면에 부착된다.As shown in Fig. 20, the
이와 같은 구성에서는 센서패턴(10)과 공통전극(220) 사이에 단지 칼라필터(215)만이 매질로서 존재한다. 따라서 Cvcom이 커지고, Ct는 상대적으로 작아진다. Cvcom이 커지는 것은 <수식 1>에서 보여지듯이 Cp의 영향을 최소화 할 수 있다는 것을 의미하므로 미지의 요인에 의한 Cp의 영향을 최소화하여 보다 안정적으로 터치신호를 검출할 수 있다.In this configuration, only the
도시된 예에서 TFT기판(205)에는 LCD의 화면표시를 위한 드라이브IC(60)가 COG 형태로 실장된다. 칼라필터(215)에는 터치신호 제어를 위한 드라이브IC(30)가 COG 또는 COF 형태로 실장된다. 각각의 드라이브IC(30, 60)에서는 FPC(96, 97)가 인출된다. 한편, 도 21과 같은 실시예에서는 터치 드라이브IC(30) 및 LCD 드라이브IC(60)가 단일의 IC로 통합될 수도 있다. 그리고 TFT기판(205)과 칼라필터(215)는 FPC로 연결되어 신호를 송수신할 수도 있다.In the illustrated example, a
한편, 한 장의 마스크로 본 발명의 센서패턴(10)과 센서신호선(22)을 제조할수 있다면 수율이 증가되고 제조시간이 단축되므로 제품의 제조원가를 절감하는 수단이 될수 있다. 도 22를 이용하여 그러한 방법을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, if the
도 20이나 도 21과 같이 칼라필터(215)의 상면에 센서패턴(10)을 형성하는 경우, 칼라필터(215)에 센서패턴(10)이 패터닝된 면의 반대쪽면에는 색감을 표시하는 레진이 Red/Green/Blue 형태로 존재하는데, 각 각의 Red, Green, 및 Blue를 화소라고 정의하고 R/G/B의 3개화소(270a, 270b, 270c)가 결합된 형태를 도트(Dot, 270)라고 정의한다.When the
도 22의 예시는 가로방향으로 6개의 도트(270)와 세로방향으로 5개의 도트(270)로 구성된 칼라필터(215)를 보인 것이다. 도 22에서서와 같이 각 화소(270a, 270b, 270c)의 경계인 BM(Black Matrix, 275)에는 센서패턴(10)이 위치할 수 있다.The example of FIG. 22 shows a
BM(275)은 LCD의 각 화소(270a, 270b, 270c)에 연결되는 신호선을 가리거나 화소의 색감을 구분짓는 등의 역할을 하며, 통상 수 um에서 수십 um정도의 폭으로 배치된다. BM(275)은 반사되지 않으며 투과되지 않는 검정계열의 물질로 구성되며, 칼라필너 하측의 레진의 경계면에 위치한다. 하나의 화소(270a, 270b, 270c)에서 BM(275)의 점유율은 통상 20%~50%정도 된다. 따라서 BM(275)에 센서패턴(10)을 형성하여도 충분한 센서패턴의 면적을 확보할 수 있다.The
도 22를 참조하면, 센서패턴(10)은 화소간의 BM에 위치하며 하나의 센서패턴(10)은 4개의 도트(270)를 수용하도록 형성된다. 센서패턴(10)은 화소(270a, 270b, 270c) 및 도트(270) 둘레의 BM(275) 내에서 격자구조로 서로 모두 연결되어 있으며 센서신호선(22)도 BM으로 배선되어 드라이브IC(30)에 연결된다.Referring to FIG. 22, the
이러한 구조의 장점은, 센서패턴(10)과 센서신호선(22)을 비가시영역인 BM(275)에 배치하여, 센서패턴(10) 및 센서신호선(22)을 메탈로 구성할 수 있다는 것이다. 따라서 한 장의 mask로 센서패턴(10)과 신호선(22)을 구성할 수 있음은 물론, 센서신호선(22)의 저항값도 낮출 수 있어 배선저항을 크게 고려하지 않아도 된다. 또한, 센서패턴(10)과 센서신호선(22)을 메탈로 구성하여도, 화소의 개구율을 저하시키지 않으며, 메탈의 전기전도도가 우수하므로 좀 더 안정적으로 신호를 드라이브IC로 전달하는 것이 가능하다.The advantage of this structure is that the
도 22의 실시예는 센서신호선(22)을 배선하기 위해 센서패턴(10)과 센서패턴(10) 사이에 센서패턴이 포함되지 않는 복수개의 화소가 필요하다. 또한, 도시된 예시에서는 상하방향의 센서패턴(10) 경계면에는 하나의 화소를 경계로 구분지었으나 복수개의 화소로 경계지을 수도 있다.22 requires a plurality of pixels that do not include a sensor pattern between the
도 22의 실시예에서 센서패턴(10)은 칼라필터의 상면 즉, 칼라필터의 외측에 설치되는 경우의 실시예를 설명하였으나, 칼라필터의 내측 즉, 칼라레진(R/G/B)과 칼라필터의 내측 사이에 존재할 수도 있다. 센서패턴이 칼라필터의 상측에 위치할때는, 칼라필터의 제조공정이 글래스의 내측과 외측 두곳에서 이루어져야 하지만, 센서패턴이 칼라필터의 내측에 위치하는 경우에는 글래스의 내측에서만 공정이 이루어지므로 제조공정이 단순해지고 수율이 상승된다.22, the
메탈과 같이 불투과성 물질을 사용하는 경우에는 반사가 되지 않는 메탈을 사용하거나, 메탈의 상면에 반사성이 없는 산화크롬이나 산화은(Ag) 또는 검정계열의 무기물질이나 유기물질이 도포될 수 있다. 본 실시예에서는 메탈을 사용하는 실시예를 들었으나, 센서패턴과 신호선을 구성하는 물질은 메탈과 같은 비투과 물질에 한정되지 않으며 투명도전물질과 같이 도전성을 가진 물질 역시 모두 적용가능하다.When an impermeable material such as metal is used, a non-reflective metal may be used, or chromium oxide, silver oxide (Ag) or black based inorganic material or organic material may be applied to the upper surface of the metal. Although the embodiment using metal is used in the present embodiment, the material constituting the sensor pattern and the signal line is not limited to a non-transmissive material such as metal, and a material having conductivity such as a transparent conductive material is also applicable.
이와 같은 실시예에서, BM의 점유율이 수십 % 정도 되므로 BM에 설치되는 센서패턴(10)의 면적도 화소면적의 수십 %가 되어, <수식 4>에서 형성된 정전용량도 수십 %가 되므로 이들의 절대적인 면적을 임의로 조정 가능하여, 터치검출에 지장이 없게 된다.In this embodiment, since the occupancy rate of the BM is about several tens%, the area of the
도 22와 같은 실시예의 또 다른 장점은, 화소의 투과영역에 존재하는 물질이 없으므로 화소의 투과율이 기존의 다른 터치스크린에 비해 상승한다는 점이다. 또한, 종래 투명도전물질로 이루어진 센서패턴을 형성하는 터치스크린의 경우에는 투명도전물질의 육안 식별 방지를 위해 인덱스 매칭을 실시하는데, 도 22의 실시예에서는 이러한 공정이 제거될 수 있는 장점을 갖는다.Another advantage of the embodiment as shown in FIG. 22 is that the transmittance of the pixel is higher than that of other touch screens because there is no substance existing in the transmissive region of the pixel. In addition, in the case of a touch screen for forming a sensor pattern made of a transparent conductive material, index matching is performed to prevent visual recognition of a transparent conductive material. In the embodiment of FIG. 22, such a process can be eliminated.
도 22의 실시예에서는 도트가 6 x 5(가로 x 세로)인 경우를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 하나의 센서패턴(10)의 하측에는 수십개에서 수백개 또는 이를 초과하는 도트가 위치할 수 있다. 또한, 본 예에서는 칼라필터를 통해 도트가 구분되는 경우의 실시예를 들었으나, PDP와 같이 칼라필터를 갖고있지 않으며 화소간 구분이 격벽으로 구분되는 실시예처럼, 화소와 화소를 구분하는 구분체가 있는 모든 경우의 실시예에 본 실시예의 사상이 적용될 수 있다.In the embodiment of FIG. 22, the dot is 6 x 5 (width x length). However, the present invention is not limited to this, and the number of the dots, which are several tens to several hundreds or more, can do. In this embodiment, the dot is divided by the color filter. However, as in the PDP having no color filter and the partition between the pixels is divided into the barrier ribs, The concept of the present embodiment can be applied to all the embodiments having the same configuration.
이와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Will be clear to those who have knowledge of.
10 : 센서패턴 10a : x축 선형 센서패턴
10b : y축 선형 센서패턴 12 : 충전수단
14 : 터치검출부 14a : ADC
18 : 증폭기 18a : 차동증폭기
19 : 비교기 22 : 센서신호선
22a : 투명신호선 22b : 메탈신호선
25 : 손가락 28 : 메모리부
30 : 드라이브IC 30a : 마스터 드라이브IC
30b : 슬레이브 드라이브IC 31 : 구동부
33 : 타이밍 제어부 35 : 신호처리부
37 : 교번전압 생성부 40 : CPU
41a : 대향면적부 41b : 연결부
42 : 교차부 43 : 공통전압 검출부
45 : 공통전압 수신부 47 : 셀렉터
50 : 기판 52 : 보호패널
57 : 접착부재 58 : 에어갭
59 : 접속부 60 : 드라이브IC
90 : 액티브영역 92 : 비가시영역
94 : 통신채널 96 : FPC
97 : FPC 98 : 자외선 경화수지
200 : 표시장치 205 : TFT기판
210 : 액정층 215 : 칼라필터
220 : 공통전극 230 : 실런트
242 : 게이트라인 244 : 데이터라인
246 : 공통전극라인 248 : 화소전극라인
250 : TFT 251 : 게이트전극
253 : 소스전극 255 : 드레인전극
257 : 반도체층 270 : 도트
275 : BM10:
10b: y-axis linear sensor pattern 12: charging means
14:
18:
19: comparator 22: sensor signal line
22a:
25: finger 28: memory part
30:
30b: Slave drive IC 31: Driving part
33: timing control section 35: signal processing section
37: alternating voltage generation unit 40: CPU
41a: opposing
42: intersection 43: common voltage detector
45: common voltage receiving unit 47: selector
50: substrate 52: protective panel
57: Adhesive member 58: Air gap
59: connection part 60: drive IC
90: Active area 92: Invisible area
94: Communication channel 96: FPC
97: FPC 98: ultraviolet ray hardening resin
200: Display device 205: TFT substrate
210: liquid crystal layer 215: color filter
220: common electrode 230: sealant
242: gate line 244: data line
246: common electrode line 248: pixel electrode line
250: TFT 251: gate electrode
253: source electrode 255: drain electrode
257: semiconductor layer 270: dot
275: BM
Claims (19)
터치수단의 접촉 또는 접근에 상응하는 터치신호를 발생하는 복수의 센서패턴;
상기 복수의 센서패턴과 연결되는 복수의 센서신호선; 및
상기 복수의 센서신호선을 통해 상기 터치신호를 전달받는 터치드라이브IC를 포함하되,
상기 센서패턴은, 상기 표시장치의 화소와 화소를 구분하는 경계면에, 상기 각 화소와 비 중첩되는 격자 형상으로 형성되고,
상기 센서신호선은, 상기 표시장치의 화소와 화소를 구분하는 경계면에, 상기 각 화소와 비 중첩됨과 아울러, 상기 각 센서패턴으로부터 각각 독립적으로 연장되어, 상기 터치드라이브IC를 향해 길이 방향으로 형성되는 정전식 터치스크린 패널.An electrostatic touch screen panel of a display device,
A plurality of sensor patterns for generating touch signals corresponding to touching or approaching of the touching means;
A plurality of sensor signal lines connected to the plurality of sensor patterns; And
And a touch drive IC receiving the touch signal through the plurality of sensor signal lines,
Wherein the sensor pattern is formed in a lattice shape that is not overlapped with each of the pixels on an interface separating pixels of the display device from each other,
Wherein the sensor signal line is non-overlapping with each of the pixels on an interface separating pixels of the display device from each other and extends independently from each of the sensor patterns, Expression touch screen panel.
상기 표시장치는, RGB(RED/GREEN/BLUE)의 각 레진을 포함하고,
상기 경계면은, 상기 RGB 레진의 RED 화소, GREEN 화소, 그리고 BLUE 화소를 각각 분리시키는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
The display device includes respective resin of RGB (RED / GREEN / BLUE)
Wherein the interface separates RED pixels, GREEN pixels, and BLUE pixels of the RGB resin, respectively.
상기 표시장치는, RGB(RED/GREEN/BLUE)의 각 화소를 포함하고,
상기 경계면은, 상기 RGB 화소의 RED 화소, GREEN 화소, 그리고 BLUE 화소를 각각 분리시키는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
The display device includes each pixel of RGB (RED / GREEN / BLUE)
Wherein the interface separates the RED pixel, the GREEN pixel, and the BLUE pixel of the RGB pixel, respectively.
상기 센서패턴은, 매트릭스 형상으로 배열되는 정전식 터치스크린 패널. The method according to claim 1,
Wherein the sensor pattern is arranged in a matrix form.
상기 터치신호는, 상기 센서패턴의 자기 커패시턴스에 의해 발생하는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the touch signal is generated by a magnetic capacitance of the sensor pattern.
상기 센서패턴과 센서신호선은, 메탈인 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the sensor pattern and the sensor signal line are metal inductive touch panels.
상기 센서패턴과 센서신호선은, 투명 도전 물질인 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the sensor pattern and the sensor signal line are transparent conductive materials.
상기 센서패턴과 센서신호선은, 단일 마스크로 형성되는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the sensor pattern and the sensor signal line are formed as a single mask.
상기 센서신호선은, 상기 센서패턴과 상기 센서패턴 사이의 화소와 화소를 구분하는 경계면에 형성되는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the sensor signal line is formed at an interface separating a pixel and a pixel between the sensor pattern and the sensor pattern.
상기 매트릭스 형상의 이웃하는 컬럼(column)에 배치된 센서패턴은, 상기 센서신호선이 형성된 화소와 화소를 구분하는 경계면을 갖는 적어도 한 쌍의 RGB(RED/GREEN/BLUE) 레진에 의하여 분리되는 정전식 터치스크린 패널.The method of claim 6,
The sensor pattern disposed in the adjacent column of the matrix includes at least one pair of RGB (RED / GREEN / BLUE) resin separated by a pixel having the pixel signal line formed thereon, Touch screen panel.
상기 매트릭스 형상의 이웃하는 컬럼(column)에 배치된 센서패턴은, 상기 센서신호선이 형성된 화소와 화소를 구분하는 경계면을 갖는 적어도 한 쌍의 RGB(RED/GREEN/BLUE) 화소에 의하여 분리되는 정전식 터치스크린 패널.The method of claim 6,
Wherein the sensor pattern disposed in the adjacent column of the matrix includes at least one pair of RGB (RED / GREEN / BLUE) pixels separated by a pixel having the sensor signal line, Touch screen panel.
상기 매트릭스 형상의 이웃하는 로우(row)에 배치된 센서패턴은, 상기 센서신호선이 형성되지 않은 화소와 화소를 구분하는 경계면을 갖는 적어도 한 쌍의 RGB(RED/GREEN/BLUE) 레진에 의하여 분리되는 정전식 터치스크린 패널.The method of claim 6,
The sensor pattern disposed in the adjacent row of the matrix is separated by at least one pair of RGB (RED / GREEN / BLUE) resin having an interface separating the pixel and the pixel on which the sensor signal line is not formed Electrostatic touch screen panel.
상기 매트릭스 형상의 이웃하는 로우(row)에 배치된 센서패턴은, 상기 센서신호선이 형성되지 않은 화소와 화소를 구분하는 경계면을 갖는 적어도 한 쌍의 RGB(RED/GREEN/BLUE) 화소에 의하여 분리되는 정전식 터치스크린 패널.The method of claim 6,
The sensor pattern disposed in the adjacent row of the matrix is separated by at least one pair of RGB (RED / GREEN / BLUE) pixels having an interface separating pixels from the pixel in which the sensor signal line is not formed Electrostatic touch screen panel.
상기 센서신호선의 선폭 및 상기 센서패턴을 형성하는 상기 격자 형상의 사이즈는, 상기 터치드라이브IC와의 거리에 기반하여 결정되는 정전식 터치스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the line width of the sensor signal line and the size of the lattice shape forming the sensor pattern are determined based on a distance from the touch drive IC.
상기 센서패턴은, 상기 표시장치에 포함된 칼라필터의 상면에 형성되고,
상기 RGB(RED/GREEN/BLUE) 레진은, 상기 칼라필터의 하면에 형성되는 정전식 터치스크린 패널.The method of claim 2,
Wherein the sensor pattern is formed on an upper surface of the color filter included in the display device,
Wherein the RGB (RED / GREEN / BLUE) resin is formed on the bottom surface of the color filter.
상기 센서패턴은, 상기 표시장치에 포함된 칼라필터의 상면과 상기 RGB(RED/GREEN/BLUE) 레진 사이에 형성되고,
상기 RGB(RED/GREEN/BLUE) 레진은, 상기 칼라필터의 하면에 형성되는 정전식 터치스크린 패널.
The method of claim 2,
The sensor pattern is formed between the upper surface of the color filter included in the display device and the RGB (RED / GREEN / BLUE)
Wherein the RGB (RED / GREEN / BLUE) resin is formed on the bottom surface of the color filter.
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