KR101871667B1 - 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연성인쇄회로기판에 관한 것으로서, 특히, 패널에서 발생된 노이즈를 상쇄시키기 위한 피드백보상신호가 입력되는 피드백보상신호전극 및 터치스크린에 형성된 터치전극과 연결된 터치배선이 형성되어 있는, 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판은, 복수의 터치전극배선들과 각각 연결되는 복수의 터치배선; 상기 터치배선이 부착되어 있는 제1필름; 상기 제1필름의 상단면에서 상기 제1필름과 겹쳐져 상기 터치배선을 커버하기 위한 제2필름; 상기 제1필름의 하단면에 부착되어 노이즈 제거를 위한 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극을 포함한다.

Description

터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT FOR CONNECTING TOUCH SCREEN AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 연성인쇄회로기판(FPC)에 관한 것으로서, 특히, 터치IC가 장착되어 있는 터치보드와 터치스크린을 연결시키기 위한, 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
다양한 종류의 평판표시장치 중, 액정표시장치(Liquid Crystal DISPLAY DEVICE)는 양산 기술, 구동수단의 용이성, 고화질 및 대화면 구현의 장점으로 인해 적용 분야가 확대되고 있다.
최근 들어, 액정표시장치의 입력 장치로서 종래에 적용되었던 마우스나 키보드 등의 입력 장치를 대체하여, 사용자가 손가락이나 펜을 이용하여 직접 정보를 입력할 수 있는 터치스크린이 적용되고 있다.
특히, 스마트폰과 같은 휴대용 단말기의 경우에는, 액정표시장치에 터치스크린을 적용함에 있어서, 슬림(Slim)화를 위해 액정패널 내부에 터치스크린이 내장된 터치스크린 내장형 액정표시장치가 개발되고 있다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 터치스크린의 등가회로를 나타낸 예시도로서, 도 1a는 등가회로를 나타낸 것이며, 도 1b는 터치감지를 위해 구동신호(Tx신호)가 터치스크린에 인가된 경우, 공통전압에 의한 노이즈(노이즈 공통전압)(Vcom Noise)가 포함되어 출력되고 있는 감지신호(Rx신호)의 파형을 나타낸 것이다.
종래의 터치스크린을 구비한 액정표시장치는 터치스크린(20)을 구비하고 있는 패널, 외부시스템과 연결되어 있으며 패널 내부의 게이트라인과 데이터라인을 제어하기 위한 타이밍 컨트롤러 또는 디스플레이 드라이버 IC(DDI: Display Driver IC)(이하, 간단히 '제어부'라 함)가 장착되어 있는 메인보드(메인PCB), 패널과 제어부를 연결시켜주기 위한 패널연결부, 터치스크린을 구동하기 위한 터치스크린 드라이버 IC(이하, 간단히 '터치IC'라 함)(30)가 장착되어 있는 터치보드(터치PCB) 및 터치스크린과 터치IC를 연결시키기 위한 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판을 포함하고 있다.
터치스크린을 구비한 액정표시장치에서 터치스크린(20)을 등가회로로 나타내면 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 구동신호(Tx신호)를 터치스크린920)으로 인가시키는 터치구동부(10)과 연결된 구동신호저항(RTX), 터치IC(30)의 터치감지부과 연결된 감지신호저항(RRX) 및 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 커패시터(CMutual, CTX, CRX)들로 나타낼 수 있다. 여기서, 터치구동부(10) 터치감지부는 터치보드에 구비되어 있는 터치IC(30)에 포함될 수 있다.
종래의 터치스크린을 구비한 액정표시장치는, 터치감지를 위해 터치구동부(10)에서 구동신호를 터치스크린(20)의 구동전극으로 출력시킨 후, 터치스크린의 수신전극을 통해 터치감지부로 입력되는 감지신호의 크기 등을 이용하여, 터치IC(30)가 터치여부를 판단하고 있다.
액정표시장치는 패널 구동을 위해 공통전압(Vcom)을 패널로 인가하고 있다. 공통전압(Vcom)은 패널의 공통전극들 및 공통라인들을 거치면서, 패널에 형성되어 있는 구성요소들(게이트라인, 데이터라인, 화소전극 등)과의 상호작용에 의해 노이즈를 포함하게 된다.
구동신호와 감지신호를 이용하여 터치IC(30)가 터치여부를 감지하는 동안, 감지신호는 노이즈를 포함하고 있는 공통전압(이하, 간단히 '노이즈공통전압'이라 함)과 중첩하게 된다. 이로 인해, 터치IC(30)의 터치감지부로 입력되는 감지신호는, 터치구동부(10)에서 출력되는 구동신호(Tx신호)와 달리 노이즈를 포함하게 된다, 따라서, 구동신호와 감지신호는 서로 다른 형태가 된다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, 수신전극을 통해 수신되는 감지신호(Rx신호)는, 안정적이지 못한 노이즈공통전압(Vcom Noise)의 영향으로, 노이즈가 포함된 상태로 터치IC(30)로 입력된다.
노이즈가 포함된 상태로 터치IC로 입력된 감지신호(Rx신호)에 의해, 터치IC(30)의 터치감지 성능이 저하될 수 있다. 즉, 터치IC로 입력되는 감지신호(Rx신호)에는 패널에서 발생된 노이즈에 의하여 영향을 받는 신호가 입력되어 있기 때문에, 터치 감지시, 터치IC(30)의 노이즈에 대한 면역력(Immunity)이 저하된다. 이로 인하여, 터치IC(30)의 터치감도가 저감될 수 있으며, 이것은, 터치IC의 터치 인식에 큰 영향을 미쳐 원하는 결과를 얻지 못하는 결과를 초래할 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 노이즈공통전압을 상쇄시키기 위한 피드백보상신호를 터치IC에 인가하여, 터치IC(30)가 감지신호로부터 노이즈를 제거하는 기술이 개발되고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 기술은, 터치IC(30)에 새로운 기능을 추가시키고 있기 때문에, 터치IC(30)의 구조를 복잡하게 만들고 있다.
또한, 종래의 기술은 터치IC(30)에 새로운 기능 및 구조가 추가되어야 하기 때문에, 터치IC 및 액정표시장치의 비용을 상승시키고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 패널에서 발생된 노이즈를 상쇄시키기 위한 피드백보상신호가 입력되는 피드백보상신호전극 및 터치스크린에 형성된 터치전극과 연결된 터치배선이 형성되어 있는, 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판 및 이를 이용한 액정표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판은, 복수의 터치전극배선들과 각각 연결되는 복수의 터치배선; 상기 터치배선이 부착되어 있는 제1필름; 상기 제1필름의 상단면에서 상기 제1필름과 겹쳐져 상기 터치배선을 커버하기 위한 제2필름; 상기 제1필름의 하단면에 부착되어 노이즈 제거를 위한 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극을 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 데이터라인과 게이트라인이 형성되어 있는 패널; 터치를 감지하기 위해 복수의 터치전극들로 형성되는 터치스크린; 상기 터치전극들과 연결되어 있는 터치전극배선들; 상기 터치전극들에 인가된 구동신호에 따른 감지신호를 이용하여 상기 터치전극의 터치여부를 감지하기 위한 터치IC; 상기 터치IC가 장착되어 있는 터치보드에 장착되어 상기 터치IC와 연결되어 있는 터치보드커넥터; 상기 터치전극배선들과 상기 터치보드커넥터를 연결시키기 위한 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판; 상기 패널에 형성되어 있는 공통전극에 공통전압을 공급하기 위한 공통전압생성부; 및 상기 패널로부터 피드백된 노이즈신호를 반전시킨 피드백보상신호를 상기 터치보드커넥터로 전송하기 위한 보상신호생성부를 포함하며, 상기 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판에는 상기 터치보드커넥터를 통해 상기 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 패널에서 발생된 노이즈를 상쇄시키기 위한 피드백보상신호가 입력되는 피드백보상신호전극 및 터치스크린에 형성된 터치전극과 연결된 터치배선이 형성됨으로써, 터치IC로 인가되는 감지신호에 포함되어 있는 노이즈를 제거시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 터치스크린의 등가회로를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성 중 제어부가 장착되어 있는 메인보드와 터치IC가 장착되어 있는 터치보드의 구성을 나타낸 예시도.
도 4a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 패널에서 공통전압의 인가에 의해 발생되는 노이즈공통전압 및 패널로부터 보상신호생성부로 수신되는 피드백공통전압의 파형을 나타낸 예시도.
도 4b는 본 발명에 따른 액정표시장치에 적용되는 보상신호 생성부의 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판에서 피드백보상신호에 의해 노이즈감지신호로부터 노이즈가 제거되는 과정을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판을 통해 분석된 신호대잡음비(SNR)를 나타낸 일실시예 그래프.
도 7a는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판의 단면도.
도 7b는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판이 터치보드커넥터에 연결되어 있는 상태를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 구성 중 제어부(510)가 장착되어 있는 메인보드(500)와 터치IC(610)가 장착되어 있는 터치보드(600)의 구성을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 정전용량 방식으로 구동되는 터치스크린을 구비한 액정표시장치에 관한 것으로서, 특히, 터치스크린과 터치보드(터치PCB)를 연결시키기 위한 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판에, 패널에서 발생된 노이즈를 상쇄시키기 위한 피드백보상신호가 입력되는 피드백보상신호전극 및 터치스크린에 형성된 터치전극과 연결된 터치전극배선을 형성시킴으로써, 노이즈가 제거된 감지신호를 터치IC로 인가시킬 수 있으며, 이를 통해, 터치IC의 터치 감도를 향상시킬 수 있다는 특징을 가지고 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 액정표시장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터라인과 게이트라인의 교차에 의해 정의되는 픽셀이 형성되어 있는 패널(110), 터치를 감지하기 위한 터치전극들(131, 132)로 형성되는 터치스크린(130), 비표시영역에서 상기 터치전극들과 연결되어 있는 터치전극배선들(133, 134), 패널 내에 형성되어 있는 데이터라인과 게이트라인을 제어하기 위한 제어부(510), 상기 복수의 터치전극들에 인가된 구동신호에 따른 감지신호를 이용하여 상기 터치전극의 터치여부를 감지하기 위한 터치IC(610), 상기 터치IC가 장착되어 있는 터치보드에 장착되어 있으며 터치IC와 연결되어 있는 터치보드커넥터(620), 상기 터치전극배선들과 상기 터치보드커넥터(620)를 전기적으로 연결시키기 위한 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(FPC)(630), 상기 패널 내에 형성되어 있는 공통전극에 공통전압을 공급하기 위한 공통전압생성부(520) 및 상기 패널(110)로부터 피드백된 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전시켜 상기 터치보드커넥터(620)로 전송하기 위한 보상신호생성부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 패널(110)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성되는 형태로 구성될 수 있다.
패널(110)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들, 데이터라인들과 교차되는 다수의 게이트라인들, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin FilmTransistor), 픽셀에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 픽셀전극들 및 픽셀전극과 함께 액정층에 충전된 액정을 구동하기 위한 공통전극을 포함하며, 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 픽셀(화소)들이 매트릭스 형태로 배치된다.
패널(110)의 상부 유리기판에는 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터가 형성된다. 공통전극은 상기한 바와 같이 하부 유리기판에 형성될 수도 있으나, 상부 유리기판에 형성될 수도 있다.
패널(110)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에는 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 패널(110)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(CS)가 형성될 수 있다.
다음, 터치스크린(130)은 사용자의 터치여부를 감지하는 기능을 수행하는 것으로서, 본 발명에 적용되는 터치스크린(130)은 뮤츄얼(mutual) 방식을 적용한 정전용량 방식의 터치스크린이 될 수도 있으며, 셀프캡(Self Cap) 방식을 적용한 정전용량 방식의 터치스크린이 될 수도 있다. 이러한 터치스크린(130)은 복수의 터치전극(131, 132)과 복수의 터치전극배선(133, 134)을 포함하고 있다. 셀프캡 방식의 경우에는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 인쇄회로기판(630)이 하나만 구비될 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의상, 뮤추얼 방식의 터치스크린을 일예로 하여 본 발명이 설명된다.
복수의 터치전극은 다시, 복수의 구동전극(131) 및 복수의 수신전극(132)으로 구분될 수 있으며, 복수의 터치전극배선은 다시, 구동전극들과 연결되어 있는 구동전극배선들(133) 및 수신전극들과 연결되어 있는 수신전극배선들(134)로 구분될 수 있다.
구동전극배선(133) 및 수신전극배선(134)은 패널(110)의 비표시영역에 형성되어 있다. 구동전극배선(133) 및 수신전극배선(134)은 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)을 통해 터치IC(610)에 연결될 수 있다.
터치전극을 형성하는 구동전극(131)들 및 수신전극(132)들 각각은 게이트라인 및 데이터라인 각각과 평행을 이루어 격자 상태로 패널 상에 형성될 수도 있으며, 그 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.
터치스크린(130)이 액정표시장치에 구비되는 형태는 다양하다.
첫째, 터치전극들을 포함하는 터치스크린(130)은 데이터라인 및 게이트라인들과 하부 유리기판 상에 내장되어 형성될 수도 있으며, 이 경우, 터치전극들은 상기한 바와 같은 공통전극으로도 이용될 수 있다. 둘째, 터치스크린(130)은 상부 유리기판 상에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 터치전극들은 공통전극으로도 이용될 수 있다. 셋째, 터치스크린(130)은 패널(110)과는 독립된 객체로 제작된 후, 패널(110)을 형성하는 상부 유리기판의 상단에 부착될 수도 있으며, 이 경우, 패널에 형성되어 있는 공통전극과, 터치스크린에 형성되어 있는 터치전극은 서로 다른 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 공통전압이 패널(110)에 인가되고 있는 상태에서, 터치감지를 위한 구동신호(구동전압)가 터치스크린으로 인가된 경우, 공통전압에 의해 구동신호 또는 감지신호가 왜곡되는 현상을 방지하기 위한 것으로서, 상기한 바와 같은 세 가지 구조의 액정표시장치에 모두 적용될 수 있다.
즉, 첫 번째와 두 번째 방법과 같이, 터치감지를 위한 구동신호와 공통전압이 시분할 방법 등에 의해 패널 또는 터치스크린으로 인가되는 경우에도, 구동신호 및 감지신호는 공통전압에 의해 왜곡되거나 노이즈가 포함될 수 있다. 따라서, 이러한 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다.
그러나, 이하에서는 설명의 편의상, 세 번째 방법의 경우와 같이, 패널(110)의 공통전극과 독립되게 형성된 터치전극(131, 132)들을 구비하고 있는 터치스크린(130)을 일예로 하여 본 발명이 설명된다.
다음, 패널연결부(550)는 메인보드(500)에 장착되어 있는 제어부(510)와 패널(110)을 전기적으로 연결시키는 기능을 수행한다. 패널연결부(550)를 통해 영상데이터신호(RGB), 데이터제어신호, 게이트제어신호, 공통전압 등이 패널(110)로 전송될 수 있다.
패널연결부(550)는 연성인쇄회로기판 상에, 상기한 바와 같은 신호 또는 전압이 전송되는 배선이 형성되어 있는 형태로 구성될 수도 있고, 데이터 드라이브 IC가 장착되어 있는 칩온필름(COF) 형태로 구성될 수도 있으며, 그 이외에도, 패널의 특성 및 종류에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 본 발명에 적용되는 패널연결부(550)는 일반적으로 액정표시장치에 이용되고 있는 패널연결부(550)가 적용될 수 있음으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
다음, 메인보드커넥터(540)는 메인보드(500)에 장착되어 있는 상태에서, 패널연결부(550)의 일측 끝단과 연결되어, 패널연결부(550)의 타측 끝단에 연결되어 있는 패널(110)과 제어부(510)를 연결시켜주는 기능을 수행한다. 본 발명에 적용되는 메인보드커넥터(540)는 일반적으로 액정표시장치에 이용되고 있는 메인보드커넥터가 적용될 수 있음으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
다음, 제어부(510)는 패널(110)에 영상을 출력하기 위해, 외부 시스템으로부터 전송되어오는 타이밍신호를 이용하여 게이트제어신호(GCS) 및 데이터제어신호(DCS) 등을 생성하며, 입력된 영상데이터신호를 패널의 구조에 맞게 재정렬하는 기능을 수행한다.
제어부(510)는 본 발명이, 텔레비전 또는 모니터 등에 적용되는 경우에는 타이밍 컨트롤러가 될 수도 있으며, 본 발명이 스마트폰과 같은 휴대용 단말기에 적용되는 경우에는 디스플레이 드라이버 IC((DDI: Display Driver IC)가 될 수도 있다.
제어부(510)는 공통전압 생성부(520)를 제어하여, 공통전압이 패널의 공통전극에 인가되도록 할 수도 있다.
본 발명에 적용되는 제어부(510)는 상기한 바와 같이 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 제어부의 구성 및 기능은 일반적으로 액정표시장치에 이용되고 있는 제어부가 적용될 수 있음으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
다음, 공통전압 생성부(520)는 패널(110)에 형성되어 있는 공통전극에 공통전압을 인가하는 기능을 수행한다. 공통전압 생성부(520)의 구성 및 기능은 일반적인 공통전압 생성부의 기능과 동일함으로, 그에 대한 상세한 설명은 생략된다.
다음, 보상신호생성부(530)는 패널(110)로부터 피드백된 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전시켜 터치보드커넥터(620)로 전송하는 기능을 수행한다. 보상신호생성부(530)의 구성 및 기능에 대하여는 이하에서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상세히 설명된다.
다음, 터치IC(610)는 터치전극(131, 132)들로 구동신호를 인가시키는 한편, 터치전극(131, 132)으로부터 수신된 감지신호를 이용하여, 터치 여부 또는 터치 위치를 판단하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 터치IC(610)는 구동신호를 터치전극들로 인가하기 위한 터치구동부 및 터치전극들로부터 수신된 감지신호를 이용하여 터치 여부 또는 터치 위치를 판단하기 위한 터치감지부를 포함하여 구성될 수 있다.
터치IC(610)의 구성 및 기능은 현재 일반적으로 이용되고 있는 터치IC의 구성 및 기능과 동일함으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
다음, 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(FPC)(630)은, 패널의 비표시영역에 형성되는 터치전극배선(133, 134)들을 터치보드(600)에 장착되어 있는 터치IC(610)와 연결시키기 위한 것으로서, 일측은 패널(110)의 비표시영역에 형성되어 있는 터치전극배선들의 패드에 부착되며, 타측은 터치보드(600)에 장착되어 있는 터치보드커넥터(620)에 연결된다.
터치스크린 연결용 연성인홰회로기판(FPC)(630)은 구동신호를 터치스크린에 인가시키는 기능을 수행하는 터치스크린 연결용 구동부 연성인쇄회로기판(Tx FPC) 및 터치스크린으로부터 발생된 감지신호를 터치IC(610)로 전송하기 위한 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판(Rx FPC)으로 구분될 수 있다.
터치스크린 연결용 구동부 연성인쇄회로기판 및 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판(630) 각각은, 패널(110)에서 발생된 노이즈를 상쇄시키기 위한 피드백보상신호가 입력되는 피드백보상신호전극 및 터치전극배선과 연결된 터치배선이 절연층을 사이에 두고 형성되어 있다.
터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)의 구성 및 기능에 대하여는 이하에서 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상세히 설명된다.
마지막으로, 터치보드커넥터(620)는 터치보드(600)에 장착되어, 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)과 터치IC(610)를 연결시키는 기능을 수행한다. 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)에는 종래의 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판과 달리, 피드백보상신호전극이 더 포함되어 있기 때문에, 터치보드커넥터(620)에도 피드백보상신호전극을 보상신호생성부(530)와 연결시키기 위한 추가적인 핀이 더 형성되어 있다.
터치보드커넥터(620)의 구성 및 기능 역시, 이하에서 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상세히 설명된다.
도 4a는 본 발명에 따른 액정표시장치의 패널에서 공통전압의 인가에 의해 발생되는 노이즈공통전압(Vcom Noise) 및 패널로부터 보상신호생성부로 수신되는 피드백공통전압(Vcom_FB)의 파형을 나타낸 예시도이다. 도 4b는 본 발명에 따른 액정표시장치에 적용되는 보상신호 생성부(530)의 구성을 나타낸 예시도이다. 도 5는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판에서 피드백보상신호에 의해 노이즈감지신호로부터 노이즈가 제거되는 과정을 나타낸 예시도이다. 도 6은 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판을 통해 분석된 신호대잡음비(SNR)를 나타낸 일실시예 그래프이다.
본 발명에 따른 액정표시장치에서 공통전압(Vcom)은 패널의 공통전극들 및 공통라인들을 거치면서, 패널에 형성되어 있는 구성요소들(게이트라인, 데이터라인, 화소전극 등)과의 상호작용에 의해 노이즈를 포함하게 된다.
구동전극에 인가되어 노이즈를 포함하고 있는 공통전압을 노이즈공통전압(Vcom Noise)이라 하며, 이러한 노이즈공통전압은 패널을 거친 후, 보상신호생성부(530)로 입력된다. 즉, 패널을 거치는 동안 노이즈가 포함된 노이즈공통전압은 피드백공통전압(Vcom_FB)의 형태로 보상신호생성부(530)에 입력된다. 따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 보상신호생성부(530)로 입력되는 피드백공통전압(Vcom_FB)은 노이즈공통전압(Vcom Noise)과 유사한 형태를 가지고 있다.
보상신호생성부(530)는 패널(110)로부터 피드백된 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전시켜 터치보드커넥터(620)로 전송하는 기능을 수행한다. 이를 위해 보상신호생성부(530)는 도 4b에 도시된 바와 같이 증폭기를 구비하고 있고, 피드백공통전압(Vcom_FB)과 연결된 입력단에는 제1저항(R1)이 형성되어 있으며, 출력단(Vout)과 입력단 사이의 피드백라인에는 제2저항(R2)이 형성되어 있다.
보상신호생성부(530)의 출력단을 통해 출력되는 출력신호는 피드백공통전압이 반전된 신호로서, 상기한 바와 같이, 터치보드커넥터(620)로 인가되는 피드백보상신호이다. 즉, 본 발명은 보상신호생성부(530)를 이용하여, 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전(Inversion)시켜 피드백보상신호를 생성한 후, 피드백보상신호를 터치보드커넥터(620)를 통해 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)의 피드백보상신호전극에 인가시키는 기능을 수행한다.
피드백보상신호는 상기한 바와 같이 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전시킨 신호(인버전된 Vcom_FB)이다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)의 피드백보상신호전극으로 인가되는 피드백보상신호(인버전된 Vcom_FB)는, 터치배선을 통해 전송되는 노이즈감지신호에 포함되어 있는 노이즈공통전압(Vcom Noise)과 상쇄되어 노이즈감지신호로부터 노이즈를 제거시킬 수 있다.
노이즈가 제거된 보상 감지신호는, 터치IC(610)로 인가되며, 터치IC(610)는 노이즈가 제거된 보상 감지신호를 이용하여, 터치여부 또는 터치위치를 감지할 수 있다. 도 5에서는 뮤추얼 방식의 감지신호에 대하여 본 발명이 적용된 일예가 도시되어 있으나, 본 발명은 상기한 바와 같이 뮤추얼 방식의 구동신호에 대하여도 적용될 수 있으며, 셀프캡(Self Cap) 방식을 적용한 터치스크린에도 적용될 수 있다.
또한, 도 5에는 피드백보상신호를 이용하여 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 감지신호로부터 노이즈를 제거하는 과정이 도시되어 있으나, 본 발명은 피드백보상신호를 이용하여 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 구동신호로부터 노이즈를 제거하는 과정에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 검증 실험은 다음과 같은 방법을 통해 이루어질 수 있다.
우선, 10.1”의 온셀터치스크린이 준비된다.
다음, 터치IC의 터치감지부와 연결된 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판(Rx FPC)에 도전 테이프를 붙인 후, 메인보드(source PCB)(500)에서 생성된 피드백보상신호(인버전된 Vcom_FB)를 도전 테이프에 연결시킨다.
다음, 피드백보상신호(인버전된 Vcom_FB)가 인가된 상태에서, 감지신호의 제1로우데이터(Raw Data)를 측정한다.
다음, 터치스크린의 특정위치(Rx:20, Tx:13)에서 도전봉을 이용하여 터치(Touch)한 후, 감지신호의 제2로우데이터(Raw Data)를 측정한다.
마지막으로, 상기에서 측정된 제1로우데이터와 제2로우데이터의 신호대 잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio) 데이터를 분석하여, 감지신호로부터 노이즈가 얼마만큼 제거되었는지를 검증할 수 있다.
상기한 바와 같은 분석결과의 일예가 도 6에 도시되어 있다. 즉, 노멀 화이트(White)로 구동되는 패널의 경우, 본 발명을 적용하기 전과, 본 발명을 적용한 후의 신호대잡음비를 비교해 보면, 신호대잡음비가, 3.77에서 4.5로 약 12% 증가하였음을 알 수 있다. 또한, 노멀 블랙(Black)으로 구동되는 패널의 경우, 본 발명을 적용하기 전과, 본 발명을 적용한 후의 신호대잡음비를 비교해 보면, 신호대 잡음비가, 2.57에서 4.83으로 약 88% 증가하였음을 알 수 있다.
신호대잡음비(SNR)는 아래의 [수학식 1]에 기재된 바와 같이, 신호의 크기를, 노이즈의 크기로 나눈 값을 의미하며, 신호대잡음비가 증가하였다는 것은, 노이즈의 크기가 감소되었다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명을 적용한 경우, 신호대잡음비가 개선되고 있음을 알 수 있다.
Figure 112012021294634-pat00001
[수학식 1]에서, 노이즈(Noise) = Max [T_V, NT_V]로 표현될 수 있는바, 노이즈는, T_V와 NT_V 중 큰 값을 의미한다. 여기서, T_V(Touch_Variation)는 Touch Raw Data(Max-Min)를 말하는 것으로서, 터치 되었을 때의 Raw data의 변화 량을 나타낸다. NT_V(Nontouch_Variation)는 Non_Touch Raw Data(Max-Min)를 말하는 것으로서, 터치를 하지 않을 때의 Raw data의 변화 량을 말한다.
[수학식 1]에서, 시그널(Signal) = (Touch Average(T_V) - Non_Touch Average(NT_V))로 표현될 수 있다. 여기서, Touch Average(T_V)는 T_V의 평균 값을 의미하며, Non_Touch Average(NT_V)는 NT_V의 평균 값을 의미한다.
도 7a는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판의 단면도이며, 도 7b는 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판이 터치보드커넥터에 연결되어 있는 상태를 나타낸 예시도이다.
본 발명은 상기한 바와 같이, 패널에서 발생되는 피드백공통전압(Vcom_FB)을 반전시킨 피드백보상신호(인버전된 Vcom_FB)를 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 감지신호 또는 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 구동신호가 전송되고 있는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)에 인가시켜, 노이즈 감지신호 또는 노이즈 구동신호로부터 노이즈를 제거하는 기능을 수행하고 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 터치전극배선(133 또는 134)과 연결되는 복수의 터치배선(633), 터치배선(633)이 부착되어 있는 연성(軟性)의 제1필름(634), 제1필름의 상단면에서 제1필름과 겹쳐져 터치배선(633)을 커버하기 위한 연성의 제2필름(632), 제1필름(634)의 하단면에 부착되어 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극(635), 제2필름(632)의 일측끝단에 형성되어 있으며 복수의 터치배선들 각각과 연결되어 있는 복수의 터치배선패드(631) 및 제2필름의 일측끝단에서 복수의 터치배선패드와 나란하게 형성되어 있으며 피드백보상신호전극(635)과 연결되어 있는 피드백보상신호전극패드(639)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 터치배선(633)은, 패널의 비표시영역에 형성되어 있는 구동전극배선(133) 또는 수신전극배선(134)에 연결되어 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판(630)이, 수신전극배선(134)과 연결되어 있는 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판인 경우, 터치배선(633)은 수신전극배선(134)과 연결된 감지부 터치배선이며, 구동전극배선(133)과 연결되어 있는 터치스크린 연결용 구동부 연성인쇄회로기판인 경우, 터치배선(633)은 구동전극배선(133)과 연결된 구동부 터치배선이다. 이하에서는, 설명의 편의상, 터치배선(633)이 감지부 터치배선인 경우를 일예로 하여 본 발명이 설명된다.
터치배선(633)이 상기한 바와 같이, 감지부 터치배선인 경우, 터치스크린(130)과 연결되어 있는 감지부 터치배선의 타측으로부터, 패드들(631, 639)이 형성되어 있는 감지부 터치배선의 일측으로는, 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 감지신호가 전송된다.
다음, 제1필름(634)은 연성이면서도 절연성을 가지고 있는 필름으로 구성되며, 제1필름의 상단면에는 터치배선(633)이 배치된다. 이러한, 제1필름의 재질로는 폴리이미드(Polyimide) 수지 등이 적용될 수 있으며, 그 이외에도, 연성인쇄회로기판의 베이스필름으로 이용되고 있는 물질들이 적용될 수 있다.
다음, 제2필름(632)은 제1필름과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 복수의 터치배선(633)을 사이에 두고 제1필름의 상단면에 부착된다.
다음, 피드백보상신호전극(635)는 상기한 바와 같은 피드백보상신호가 인가되는 전극으로서, 피드백보상신호전극(635)은 각각의 터치배선(633)과 대응되는 복수의 배선으로 형성될 수도 있으나, 하나의 판(필름) 형상으로 구성될 수도 있다.
다음, 터치배선패드(631)는 터치배선과 연결되어 있으며, 터치보드커넥터(620)의 터치배선패드핀(미도시)과 연결된다. 터치배선패드(631)와 터치배선(633)이 연결될 수 있도록, 터치배선의 끝단은 제2필름(632)으로부터 노출된 상태로 제1필름상에 형성될 수 있다. 또 다른 방법으로서, 터치배선패드(631)는 터치배선이 노출되도록 제2필름(632) 상에 형성되어 있는 터치배선홀을 통해 터치배선(633)과 연결될 수 있다.
마지막으로, 피드백보상신호전극패드(639)는 피드백보상신호전극(635)과 연결되어 있다. 피드백보상신호전극패드(639)와 피드백보상신호전극(635)이 연결될 수 있도록, 제1필름(634) 및 제2필름(632)에는 피드백보상신호전극홀이 형성되어 있을 수 있다. 피드백보상신호전극패드(639)는 터치보드커넥터(620)의 피드백보상신호전극패드핀(미도시)과 연결된다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판의 패드들(631, 639)은, 감지부 터치보드커넥터(620)에 형성되어 있는 핀들과 전기적으로 연결된다.
터치배선패드(631)들과 연결되어 있는 터치배선패드핀(미도시)들은 터치IC(610)의 터치감지부와 연결되어 있으며, 피드백보상신호전극패드(639)와 연결되어 있는 피드백보상신호전극패드핀(미도시)은 피드백보상신호 전송라인(700)을 통해 보상신호 생성부(530)와 연결되어 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 패널 130 : 터치스크린
131 : 구동전극 132 : 수신전극
133 : 구동전극배선 134 : 수신전극배선
600 : 터치보드
630 : 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판
631 : 터치배선패드 632 : 제2필름
633 : 터치배선 634 : 제1필름
653 : 피드백보상신호전극 639 : 피드백보상신호전극패드
620 : 터치보드커넥터 610 : 터치IC
700 : 피드백보상신호 전송라인 500 : 메인보드
510 : 제어부 520 : 공통전압생성부
530 : 보상신호생성부 540 : 메인보드커넥터
550 : 패널연결부

Claims (10)

  1. 복수의 터치전극배선들과 각각 연결되는 복수의 터치배선;
    상기 터치배선이 부착되어 있는 제1필름;
    상기 제1필름의 상단면에서 상기 제1필름과 겹쳐져 상기 터치배선을 커버하기 위한 제2필름;
    상기 제1필름의 하단면에 부착되어 노이즈 제거를 위한 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극을 포함하며,
    상기 터치배선과 상기 피드백보상신호전극은 상기 제1필름을 사이에 두고 배치되어 있는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치배선들 각각의 끝단에는, 터치보드커넥터의 터치배선핀들과 각각 연결되는 복수의 터치배선패드들이 형성되어 있으며,
    상기 피드백보상신호전극의 끝단에는, 상기 터치보드커넥터의 피드백보상신호전극핀과 연결되는 피드백보상신호전극패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치배선들은 상기 터치전극배선들 중 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 구동신호가 인가되는 구동전극배선들과 연결되며, 상기 터치배선패드들은 상기 터치보드커넥터에 형성되어 있는 핀들 중 터치IC의 터치구동부와 연결되어 있는 터치배선핀들과 연결되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치배선은 상기 터치전극배선들 중 노이즈가 포함되어 있는 노이즈 감지신호가 인가되는 수신전극배선들과 연결되며, 상기 터치배선패드들은 상기 터치보드커넥터에 형성되어 있는 핀들 중 터치IC의 터치감지부와 연결되어 있는 터치배선핀들과 연결되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백보상신호전극은 상기 터치배선들 각각과 대응되는 복수의 배선으로 형성되거나, 또는, 판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판.
  6. 데이터라인과 게이트라인이 형성되어 있는 패널;
    터치를 감지하기 위해 복수의 터치전극들로 형성되는 터치스크린;
    상기 터치전극들과 연결되어 있는 터치전극배선들;
    상기 터치전극들에 인가된 구동신호에 따른 감지신호를 이용하여 상기 터치전극의 터치여부를 감지하기 위한 터치IC;
    상기 터치IC가 장착되어 있는 터치보드에 장착되어 상기 터치IC와 연결되어 있는 터치보드커넥터;
    상기 터치전극배선들과 상기 터치보드커넥터를 연결시키기 위한 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판;
    상기 패널에 형성되어 있는 공통전극에 공통전압을 공급하기 위한 공통전압생성부; 및
    상기 패널로부터 피드백된 노이즈신호를 반전시킨 피드백보상신호를 상기 터치보드커넥터로 전송하기 위한 보상신호생성부를 포함하고,
    상기 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판에는 상기 터치보드커넥터를 통해 상기 피드백보상신호를 인가받기 위한 피드백보상신호전극이 형성되어 있고,
    상기 연성인쇄회로기판에는 상기 터치전극배선들과 연결된 터치배선들이 배치되어 있으며,
    상기 터치배선들과 상기 피드백보상신호전극은 제1필름을 사이에 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노이즈신호는,
    상기 공통전압 생성부로부터 상기 패널로 인가된 후, 노이즈가 포함되어진 상태로 피드백된 피드백공통전압이며,
    상기 피드백보상신호는,
    상기 피드백공통전압을 반전시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 터치스크린 연결용 연성인쇄회로기판은,
    상기 터치스크린으로 인가되는 구동신호를 전송하기 위한 터치스크린 연결용 구동부 연성인쇄회로기판이거나, 또는, 상기 터치스크린으로부터 인가되는 감지신호를 상기 터치IC로 인가하기 위한 터치스크린 연결용 감지부 연성인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 터치스크린은,
    뮤츄얼 방식을 적용한 정전용량 방식의 터치스크린이거나, 또는, 셀프캡 방식을 적용한 정전용량 방식의 터치스크린인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 터치스크린은,
    상기 패널과 일체로 형성되어 있거나, 또는 상기 패널을 구성하는 상부 유리기판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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