KR20140021815A - 터치스크린을 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 입력된 터치 신호에 따라 어느 하나의 방식으로 동작하는 터치스크린에 있어서, 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 센싱 전극열; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 구동 전극열; 상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 상기 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제1 스위치들; 및 상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제2 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린에 관한 것이다.

Description

터치스크린을 포함하는 표시장치 및 그 구동 방법 {DISPLAY DEVICE WITH TOUCH SCREEN AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 감지가 가능한 표시장치 및 구동 방법에 관한 것이다.
컴퓨터(예를 들어 랩탑(laptop)형 컴퓨터, 타블렛(tablet)형 컴퓨터, 퍼스널 디지털 컴퓨터) 및 통신 장치(예를 들어 휴대 전화기, 무선 핸드 헬드(handheld) 통신 장치)를 비롯한, 다양하고 다른 전자 시스템에 다양하고 다른 형식의 입력 장치가 사용되고 있다.
다양하고 다른 형식의 입력 장치 중 핑거(finger) 등의 근접 대상물의 위치를 결정하여 근접 대상물이 존재하는 것에 의해 생기는 정전용량의 변화를 판단함으로써 터치된 위치를 결정하는 입력 장치를 일반적으로 정전용량 방식의 터치스크린이라고 한다.
또한, 스타일러스(stylus) 또는 다른 펜 형상의 묘화 장치로서 실현되는 위치 지시기를 사용하여 터치된 위치를 결정하는 입력 장치를 일반적으로 디지타이저 또는 타블렛 PC하고 한다.
일반적으로, 디지타이저는 일반적인 터치 센서와 비교하여, 위치 검출 정밀도 및 분해능(分解能)이 뛰어지만 입력 전용의 위치 지시기(스타일러스 또는 다른 펜)를 필요로 한다는 단점이 있다. 그러므로 터치 센서의 속성(예를 들어 편리성)을 디지타이저의 개량 정밀도 및 분해능과 조합하는 것이 지금까지 소망되어 왔다.
이하에서는 종래의 핑거 및 펜을 모두 사용할 수 있는 표시장치 대해서 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)를 나타낸 단면도이다.
종래의 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)는 도 1에 도시된 바와 같이, 커버(10), 정전용량 방식의 터치 패널(20), 액정 패널(30) 및 전자기 방식의 터치 패널(40)을 포함하고 있다.
여기서, 커버(10)는 접촉물체가 접촉되는 면으로, 강화처리를 하여 표시장치의 윈도우의 기능을 할 수도 있다. 또한 커버는 유리 재질을 포함하여 형성될 수도 있다.
다음으로, 정전용량 방식의 터치 패널(20)은 터치 전후의 정전용량의 변화를 측정하여 터치 유무 및 터치된 영역의 좌표를 판단하는 기능을 하며, 터치 입력 시 터치 센싱을 위한 센싱 전극 및 구동 전극으로 이루어진다.
다음으로, 액정 패널(30)은 두 장의 유리기판 사이에 액정층이 형성되어 있는 형태이며, 액정 패널(30)의 상부에는 정전용량 방식의 터치 패널(20)이 형성되어 있고, 액정 패널(30)의 하부에는 전자기 방식의 터치 패널(40)이 형성되어 있다.
다음으로, 전자기 방식의 터치 패널(40)은 스타일러스(stylus) 또는 다른 펜 등의 묘화장치를 사용하여 전자기 방식의 터치 패널에 유도전류를 흐르게 하여 터치 유무 및 터치된 영역의 좌표를 판단하는 기능을 하며, 터치 센싱을 위해 전자기장을 발생시키기 위해 폐루프로 구성되어 있는 센싱 전극 및 폐루프로 구성되어 있는 구동 전극으로 이루어진다.
하지만, 종래의 정전용량 방식의 터치 센싱 및 전자기 방식의 터치 센싱이 모두 가능한 터치스크린의 경우 정전용량 방식의 터치 패널(20) 및 전자기 방식의 터치 패널(40)이 액정 패널(30) 상하부에 형성되어 있는 구조로 되어 있어, 종래의 터치스크린을 제조하기 위해서는 제품 두께 및 제조 비용의 증가, 양산 수율이 감소 하는 등의 문제점이 있다.
또한, 정전용량 방식의 터치 센싱을 할 때, 전자기 방식으로 터치 센싱을 하게 되면, 스타일러스 또는 다른 펜 등의 묘화장치로 인해 생긴 노이즈가 정전용량 방식의 터치 패널 쪽으로 유입되어 정전용량 방식의 터치 센싱에서 오동작이 발생할 수 있다.
또한, 정전용량 방식의 터치 패널을 구동하기 위한 구동부와 전자기 방식의 터치 패널을 구동하기 위한 각각의 구동부가 동시에 구동될 수도 있으므로, 소비전력이 상승할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 정전용량 방식의 터치패널 및 전자기 방식의 터치 패널을 공용화할 수 있는 터치스크린을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른, 입력된 터치 신호에 따라 어느 하나의 방식으로 동작하는 터치스크린에 있어서, 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 센싱 전극열; 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 구동 전극열; 상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 상기 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제1 스위치들; 및 상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제2 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구동 방법에 따른, 복수의 터치 구동 전극열 및 복수의 터치 구동 전극열을 포함하며, 입력된 터치 신호에 따라 어느 하나의 방식으로 동작하는 터치스크린에 있어서, 상기 입력된 터치 신호를 구분하는 단계; 상기 터치 신호에 따라, 상기 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하고, 상기 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 정전용량 방식의 터치 패널 및 전자기 방식의 터치 패널의 구동 전극과 센싱 전극을 입력된 터치 방식에 따라 공용화하여, 제품 두께 및 제조 비용을 줄이고, 양산 수율을 높일 수 있다.
또한, 정전용량 방식의 터치 센싱을 할 때, 전자기 방식의 터치 센싱으로 인행 발생할 수 있는 노이즈가 정전용량 방식의 패널에 인가되는 것을 방지할 수 있어 정전용량 방식의 터치 센싱 시 오동작을 없앨 수 있다.
또한, 정전용량 방식의 터치 패널을 구동하기 위한 구동부와 전자기 방식의 터치 패널을 구동하기 위한 구동부를 하나로 사용할 수 있으므로 소비전력을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 터치스크린의 패널부를 나타낸 단면도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부를 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구성을 나타낸 도면;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 전자기 방식의 터치 센싱 원리를 나타내는 도면;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 정전용량 방식의 터치 센싱 원리를 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린의 패널부를 나타낸 단면도; 및
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치스크린의 패널부를 나타낸 단면도.
이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)는 도 2에 도시된 바와 같이 커버(100), 터치 패널(200) 및 액정 패널(300)를 포함한다.
먼저, 커버(100)는 접촉물체가 접촉되는 면으로, 강화처리를 하여 터치 패널(200)의 윈도우의 기능을 할 수도 있다. 또한, 커버(100)는 유리 재질을 포함하여 형성되거나 아크릴 판재로 형성될 수도 있다. 특히, 유리 재질을 포함하여 형성되는 커버(100)는 강화유리를 포함할 수 있으며 상술된 강화유리는 압축한 냉각 공기에 의해 급랭시켜 유리 표면을 압축 변형시키고 내부를 인장 변형시켜 강화한 유리 또는 이온 치환에 의하여 화학적으로 강화한 유리를 포함한다.
다음으로, 터치 패널(200)은 복수의 센싱 전극열(210), 필름(220), 복수의 구동 전극열(230)을 포함한다.
여기서, 복수의 센싱 전극열(210)은 서로 이격되도록 배열되어 있으며, 복수의 구동 전극열(230)은 복수의 센싱 전극열(210)과 교차하는 다른 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되어 있다. 복수의 센싱 전극열(210)과 복수의 구동 전극열(230)은 필름 또는 유리 재질의 기판을 사이에 두고 절연되어 형성되어 있으며, 복수의 구동 전극열(230) 하부에는 필름 또는 유리 재질의 기판이 추가적으로 형성될 수도 있다. 또한, 필름 또는 유리 재질의 기판의 한쪽 면에만 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)이 절연되어 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널(200)은 정전용량 방식의 터치 센싱 및 전자기 방식의 터치 센싱이 모두 가능하다. 예를 들어, 전자기 방식의 터치 센싱 및 정전용량 방식의 터치 센싱을 교번(alternation)적으로 수행하여, 입력된 터치 정보가 전자기 방식의 터치 정보인지 정전용량 방식의 터치 정보인지 확인하고, 입력된 터치 신호에 따라 정전용량 방식의 터치 패널로 동작하거나 전자기 방식의 터치 패널로 동작한다.
다시 말해, 터치 패널(200) 내의 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)의 단락 여부를 스위치부가 제어하여 정전용량 방식의 터치 전극으로 동작하거나 전자기 방식의 터치 전극으로 동작하도록 한다.
예를 들어, 입력된 터치 신호가 핑거(finger) 또는 팜(palm) 등의 사람인 신체 일부분에 의한 정전용량 방식의 터치 신호이면, 터치 패널(200) 내의 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 스위치부의 제어를 통해 단일 전극열로 변환되어 핑거 또는 팜 사이에 생성되는 정전용량의 변화를 감지하여 터치 위치를 판별하고, 입력된 터치 신호가 스타일러스(stylus) 또는 다른 펜 형상의 묘화 장치로 인한 전자기 방식의 터치 신호이면, 터치 패널(200) 내의 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 스위치부의 제어를 통해 폐루프 형태의 전극열로 변환되어 스타일러스 또는 펜 형태의 입력수단 사이에 생성되는 전자기 값의 변화에 따라 터치 위치를 판별한다.
다음으로, 액정 패널(300)은 컬러 필터 기판(310) 및 TFT 기판(320)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 패널(300)은 컬러필터 기판(310) 및 TFT 기판(320) 사이에 액정층이 형성되어 있고, TFT 기판(320)에는 복수의 데이터라인들 및 데이터라인들과 교차되는 복수의 게이트라인들이 형성되어 있다. 또한, 게이트라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor), 및 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소 전극, 및 화소 전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지하는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등이 형성되어 있다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차 구조에 의해 액정셀들은 매트릭스 형태로 배치된다.
액정 패널(300)의 컬러 필터 기판(310)에는 블랙 매트릭스, 컬러필터, 공통전극 등이 형성되어 있으며, 공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동방식에서 컬러 필터 기판(310)에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 구동방식에 서 화소 전극과 함께 TFT 기판(320) 상에 형성된다.
또한, 액정 패널(300)의 컬러필터 기판(310) 및 TFT 기판(320) 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서(Column Spacer)가 형성될 수 있다.
상술한 터치 패널(200) 및 액정 패널(300)은 접착수단(250)을 통해 접착되어 있으며, 접착수단은 OCA(Optical Clear Adhesive)를 포함한다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 터치스크린의 구성에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치는 패널부(P), 스위칭 제어부(400), 복수의 제1 스위치(410), 복수의 제2 스위치(420), 멀티플렉서 제어부(500), 복수의 멀티플렉서(510), 구동 신호 인가부(600), 터치 신호 센싱부(700) 및 제어부(800)를 포함한다.
패널부(P)는 앞선 도 2에서 설명한대로 커버(100), 터치 패널(200) 및 액정 패널(300)로 구성되어 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 패널부(P)의 터치 패널(200) 내에는 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)이 형성되어 있다.
복수의 센싱 전극열(210)은 패널부(P)의 터치 패널(200) 내의 제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되어 있으며, 복수의 구동 전극열(230)은 패널부(P)의 터치 패널(200) 내의 복수의 센싱 전극열(210)이 형성되어 있는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되어 있다.
여기서, 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 투명 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 복수의 터치 센싱 전극열(210) 및 복수의 터치 구동 전극열과 대응되게 형성된 메탈 와이어(wire)를 더 포함할 수 있으며, 상기 메탈 와이어는 은(ag)으로 형성될 수 있다. 이는 전극열에 시인성이 적고 저항이 낮은 금속을 중첩하여 형성함으로써, 전자기 방식의 터치 센싱에서 전자기장 방사 효율을 높이는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 일직선으로 표현되어 있으나, 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)을 형성하고 있는 각각의 전극들은 사각형, 오각형, 육각형, 또는 원 등 특정 형상에 한정되지 않으므로, 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)은 일직선에 외에 다른 형상일 수도 있다.
다음으로, 스위칭 제어부(400)는 패널부(P)에 입력된 터치 신호에 따라 복수의 제1 스위치(410) 및 복수의 제2 스위치(420)를 온/오프 시키는 제어신호를 발생한다.
예를 들어, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 복수의 제1 스위치(410)가 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리의 연결을 끊고, 복수의 제2 스위치(420)가 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 연결을 끊도록 하는 제어신호를 발생한다.
만약, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 복수의 제1 스위치(410)가 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리 연결시키고, 복수의 제2 스위치(420)가 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리 연결을 시키도록 하는 제어신호를 발생한다.
다음으로, 복수의 제1 스위치(410)는 패널부(P)에 입력된 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어한다.
예를 들어, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 스위칭 제어부(400)의 제어 신호에 따라, 복수의 제1 스위치(410)는 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리의 연결을 끊어 단일 전극열 형태를 유지하며, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 스위칭 제어부(400)의 제어 신호에 따라, 복수의 제1 스위치(410)는 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리 연결시켜 한 쌍의 터치 센싱 전극열을 폐루프 형태로 변형시킨다.
다음으로, 복수의 제2 스위치(420)는 패널부(P)에 입력된 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어한다.
예를 들어, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 스위칭 제어부(400)의 제어 신호에 따라, 복수의 제2 스위치(420)는 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 연결을 끊어 단일 전극열 형태를 유지하며, 패널부(P)에 입력된 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 스위칭 제어부(400)의 제어 신호에 따라, 복수의 제2 스위치(420)는 한 쌍의 상기 터치 구동 전극열끼리 연결시켜 한 쌍의 터치 구동 전극열을 폐루프 형태로 변형시킨다. 상기 폐루프 형태의 터치 센싱 전극열에 구동 신호가 인가되면 폐루프 내에 전자기장이 형성되게 된다.
다음으로, 멀티플렉서 제어부(500)는 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 센싱 전극열 및 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 구동 전극열을 구동 신호 인가부(600) 및 터치 신호 센싱부(700)와 연결시키는 신호를 복수의 멀티플렉서(510)에 인가한다.
만약, 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 복수의 멀티플렉서(510)가 연결된 터치 센싱 전극열 및 복수의 멀티플렉서(510)가 연결된 터치 구동 전극열을 접지단과 연결시키는 신호를 복수의 멀티플렉서(510)에 인가한다.
다음으로, 복수의 멀티플렉서(510)는, 구동 신호 인가부(600)와 한 쌍의 터치 구동 전극열(230) 중 선택된 터치 구동 전극열과 연결되어 있으며, 터치 신호 센싱부(700)와 한 쌍의 터치 센싱 전극열 중 선택된 터치 센싱 전극열과 연결되어 있다.
예를 들어, 멀티플렉서 제어부(500)의 제어 신호가 정전용량 방식의 터치 신호에 따른 제어신호이면, 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 센싱 전극열(210)을 터치 신호 센싱부(700)와 연결시키고 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 구동 전극열(230)을 구동 신호 인가부(600)와 연결시킨다,
만약, 멀티플렉서 제어부(500)의 제어 신호가 전자기 방식의 터치 신호에 따른 제어신호이면, 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 센싱 전극열(210) 및 복수의 멀티플렉서(510)와 연결된 터치 구동 전극열(230)을 접지단과 연결시킨다. 이때, 제1 스위치를 통해 폐루프 형태로 변형된 터치 센싱 전극열은 터치 센싱 신호부(700)로부터 센싱 신호를 인가받아 접지단으로 흘려보내는 과정을 통해 터치 위치를 감지하게 된다. 또한, 제2 스위치를 통해 폐루프 형태로 변형된 터치 구동 전극열은 구동 신호 인가부(600)로부터 구동 신호를 인가 받아 접지단으로 흘려보내는 과정을 통해 터치 구동 전극열로 이루어진 폐루프 내에 전자기장이 형성되게 된다.
다음으로, 구동 신호 인가부(600)는 입력된 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 복수의 터치 구동 전극열(230)에 정전용량 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 인가하고, 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 복수의 터치 구동 전극열(230)에 전자기 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 인가하는 역할을 한다. 여기서, 터치 구동 신호는 구동 전류를 포함한다.
다음으로, 터치 신호 센싱부(700)는 정전용량 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호가 인가되면, 입력된 터치 신호와 복수의 터치 센싱 전극열(210) 및 복수의 터치 구동 전극열(230)에서 발생한 정전용량의 변화를 복수의 터치 센싱 전극열(210)을 통해 감지하여 터치 위치를 센싱하고, 전자기 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호가 인가되면, 입력된 터치 신호와 폐루프 형태의 복수의 터치 구동 전극열에서 발생한 유도 전류의 변화를 루프 형태의 복수의 터치 센싱 전극열을 통해 감지하여 터치 위치를 센싱한다.
마지막으로, 제어부(800)는 입력된 터치 신호에 따라 정전용량 방식의 터치 센싱 방식 및 전자기 방식의 터치 센싱 방식을 구분하고, 구분된 터치 센싱 방식에 따른 구동 신호를 인가하도록 구동 신호 인가부(600)를 제어한다.
또한, 제어부(800)는 터치 센싱 방식에 따라 터치 위치를 감지하도록 터치 신호 센싱부(700)를 제어하며, 스위칭 제어부(400) 및 멀티플렉서 제어부(500)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린의 전자기 방식의 터치 원리 및 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량 방식의 터치 원리에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 알아보기로 한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 전자기 방식의 터치 센싱 원리를 나타내는 도면이다.
먼저, 패널에서 전자기 방식의 터치 센싱 및 정전용량 방식의 터치 센싱을 교번(alternation)적으로 수행하여, 입력된 터치 정보가 전자기 방식의 터치 정보인지 정전용량 방식의 터치 정보인지 확인한다.
다음으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 패널의 구동 모드가 전자기 방식의 터치 구동 모드이면 복수의 센싱 전극열(210)을 한 쌍씩 제1 스위치(410)를 통해 연결하여 상기 폐루프로 형성된 센싱 전극열을 형성하고, 복수의 구동 전극열(230)을 한 쌍씩 제2 스위치(420)를 통해 연결하여 상기 폐루프로 형성된 구동 전극열을 형성한다. 그 후, 폐루프로 형성되어 있는 구동 전극열에 구동 신호를 인가하여 전자기장을 발생시킨다. 상기 구동 신호는 구동 전류를 포함한다.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 폐루프로 형성되어 있는 구동 전극열을 포함하는 터치 패널을 공진회로를 포함하는 스타일러스(stylus) 또는 다른 펜 등의 묘화장치를 이용하여 터치하면, 폐루프로 형성되어 있는 구동 전극열에 발생되어 있는 전자기장이 스타일러스 또는 다른 펜 등의 묘화장치에 반사되어 증폭된 형태로 터치 패널에 재입사된다.
다음으로, 도 4c에 도시된 바와 같이, 터치 패널 내에서 스타일러스 등에 의해 반사되어 증폭된 전자기장으로 인해, 폐루프로 형성되어 있는 센싱 전극열에 센싱 신호가 인가되게 되고, 센싱 신호를 통해 초기 전자기장에 비해 정전용량의 변화가 일어난 부분을 찾아 터치 위치로 인식한다. 상기 센싱 신호는 센싱 전류를 포함한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 정전용량 방식의 터치 센싱 원리를 나타내는 도면이다.
먼저, 패널에서 전자기 방식의 터치 센싱 및 정전용량 방식의 터치 센싱을 교번(alternation)적으로 수행하여, 입력된 터치 정보가 전자기 방식의 터치 정보인지 정전용량 방식의 터치 정보인지 확인한다.
다음으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 패널의 구동 모드가 정전용량 방식의 터치 구동 모드이면 복수의 구동 전극열에 구동 신호을 인가하여, 복수의 구동 전극열(230)과 복수의 센싱 전극열(210) 사이에 정전용량을 발생시킨다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 정전용량이 발생되어 있는 터치 패널을 핑거(finger) 또는 팜(palm) 등의 사람인 신체 일부분을 이용하여 터치하면, 터치 패널의 터치된 부분에 정전용량의 변화가 일어난다. 예를 들어, 초기 복수의 구동 전극열(230)과 복수의 센싱 전극열(210) 사이에 형성되어 있는 초기 정전용량이 신체 일부분에 의해 감소되는 변화가 일어난다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 복수의 센싱 전극열(210)에 의해 전체적인 터치 패널의 정전용량의 변화를 감지하고, 초기 정전용량에 비해 정전용량의 변화가 일어난 부분을 찾아 터치 위치로 인식한다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부에 대해 알아보기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)는 도 6에 도시된 바와 같이 커버(100), 터치 패널(200) 및 액정 패널(300)를 포함한다. 여기서, 커버(100) 및 액정 패널(300)에 대한 설명은 도 3에서 이미 설명하였으므로 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)에 포함되어 있는 터치 패널(200)은 복수의 센싱 전극열(210), 복수의 구동 전극열(230)을 포함한다.
예를 들어, 복수의 센싱 전극열(210)은 서로 이격되도록 배열되어 있으며, 복수의 구동 전극열(230) 복수의 센싱 전극열(210)과 교차하는 다른 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되어 있다. 복수의 센싱 전극열(210)과 복수의 구동 전극열(230)은 절연되어 형성되어 있으며, 액정 패널(300) 상에 직접 형성되어 있다.
복수의 센싱 전극열(210)과 복수의 구동 전극열(230)은 접착수단(250)을 통해 커버(100)에 접착되어 있으며, 접착수단은 OCA(Optical Clear Adhesive)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 패널부(P)는 도 7에 도시된 바와 같이 커버(100), 액정 패널(300)를 포함한다. 여기서 액정 패널(300)은 내부에 복수의 센싱 전극열(210) 및 복수의 구동 전극열(230)을 포함하고 있으며, 터치 패널(200)은 액정 패널(300) 내부에 형성되어 있다.
예를 들어, 복수의 센싱 전극열(210)은 서로 이격되도록 배열되어 있으며, 복수의 구동 전극열(230) 복수의 센싱 전극열(210)과 교차하는 다른 방향을 따라 서로 이격되도록 배치되어 있다. 복수의 센싱 전극열(210)과 복수의 구동 전극열(230)은 액정 패널(300)의 컬러필터 기판(310) 및 TFT 기판(320) 사이에 절연되어 형성되어 있다.
액정 패널(300)은 접착수단(250)을 통해 커버(100)에 접착되어 있으며, 접착수단은 OCA(Optical Clear Adhesive)를 포함한다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법에 대해 다시 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법에서, 터치스크린은 복수의 터치 센싱 전극열(210) 및 복수의 터치 구동 전극열(230)을 포함하며, 전자기 방식의 터치 센싱 및 정전용량 방식의 터치 센싱을 교번(alternation)적으로 수행하여, 입력된 터치 정보가 전자기 방식의 터치 정보인지 정전용량 방식의 터치 정보인지 확인한다.
그 후, 입력된 터치 신호에 따라 복수의 터치 센싱 전극열(210) 중 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하고, 복수의 터치 구동 전극열(230) 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어한다.
예를 들어, 입력된 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 복수의 터치 센싱 전극열(210) 중 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리의 연결을 끊고, 복수의 터치 센싱 전극열(230) 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 연결을 끊는다.
다시 상세히 설명하면, 먼저, 터치스크린에 정전용량 방식의 터치 신호가 입력되면, 멀티플렉서(510)는 멀티플렉서(510)와 연결되어 있는 터치 센싱 전극열을 터치 신호 센싱부(700)와 연결시키고, 멀티플렉서(510)와 연결되어 있는 터치 구동 전극열을 구동 신호 인가부(600)와 연결시킨다.
다음으로, 복수의 제1 스위치들(410)은 복수의 터치 센싱 전극열(210)끼리의 연결을 끊어, 터치 센싱 전극열들이 복수의 터치 센싱 전극열(210) 중 어느 하나의 터치 센싱 전극열끼리도 연결되지 않은 단일 터치 센싱 전극열을 형성되게 한다. 또한, 복수의 제2 스위치들(420)은 복수의 터치 구동 전극열(210)끼리의 연결을 끊어, 터치 구동 전극열들이 복수의 터치 구동 전극열(210) 중 어느 하나의 터치 구동 전극열끼리도 연결되지 않은 단일 터치 구동 전극열을 형성되게 한다.
다음으로, 구동 신호 인가부(600)는 복수의 터치 구동 전극열(230)에 구동 신호를 인가해 복수의 터치 센싱 전극열(210) 및 복수의 터치 구동 전극열(230) 사이에 초기 정전용량이 형성되게 한다.
다음으로, 터치 신호 센싱부(700)는 터치 패널(200)에 인가된 터치 입력에 의해 변화된 초기 정전용량이 변화를 감지하여 정전용량 방식에 따른 터치 위치를 센싱한다.
만약, 입력된 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 복수의 터치 센싱 전극열(210) 중 한 쌍의 터치 센싱 전극열끼리 연결시키고, 복수의 터치 센싱 전극열(230) 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리 연결시킨다.
다시 상세히 설명하면, 먼저, 터치스크린에 전자기 방식의 터치 신호가 입력되면, 멀티플렉서(510)는 멀티플렉서(510)와 연결되어 있는 터치 센싱 전극열을 접지단과 연결시키고, 멀티플렉서(510)와 연결되어 있는 터치 구동 전극열을 접지단과 연결시킨다.
다음으로, 복수의 제1 스위치들(410)은 복수의 터치 센싱 전극열(210)끼리 한 쌍씩 연결시켜 터치 센싱 전극열(210)이 폐루프로 형성되게 한다. 또한, 복수의 제2 스위치들(420)은 복수의 터치 구동 전극열(210)끼리 한 쌍씩 연결시켜 터치 구동 전극열(210)이 폐루프로 형성되게 한다.
다음으로, 구동 신호 인가부(600)는 폐루프로 형성되어 있는 복수의 터치 구동 전극열(230)에 구동 신호를 인가해 터치 패널(200) 내에 전자기장을 발생시킨다. 여기서, 구동 신호 인가부(600)에 의해 인가된 구동 신호는 구동 신호 인가부(600) 및 접지단과 연결되어 있는 폐루프를 통해 전자기장을 발생시킨다.
다음으로, 터치신호 센싱부(700)는 터치 패널 내에서 스타일러스 등에 의해 반사되어 증폭된 전자기장으로 인해 전자기장의 변화가 일어난 부분을 찾아 터치 위치로 인식한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 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.
100 : 커버 200 : 터치 패널
210 : 센싱 전극열 230 : 구동 전극열
300 : 액정 패널 310 : 컬러 필터 기판
320 : TFT 기판 400 : 스위칭 제어부
410 : 제1 스위치 420 : 제2 스위치
500 : 멀티플렉서 제어부 510 : 멀티플레서
600 : 구동 신호 인가부 700 : 터치 신호 센싱부
800 : 제어부 P : 패널부

Claims (18)

  1. 입력된 터치 신호에 따라 어느 하나의 방식으로 동작하는 터치스크린에 있어서,
    제1 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 센싱 전극열;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로 이격되도록 배열되는 복수의 터치 구동 전극열;
    상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 상기 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제1 스위치들; 및
    상기 터치 신호에 따라 온/오프 동작하여, 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 복수의 제2 스위치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 상기 복수의 제1 스위치들은 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 연결을 끊고, 상기 복수의 제2 스위치들은 한 쌍의 상기 터치 구동 전극열끼리의 연결을 끊는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 상기 복수의 제1 스위치들은 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리 연결시키고, 상기 복수의 제2 스위치들은 한 쌍의 상기 터치 구동 전극열끼리 연결시키는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 상기 복수의 터치 구동 전극열에 정전용량 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 상기 복수의 터치 구동 전극열에 전자기 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 인가하는 구동 신호 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 정전용량 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 인가되면, 상기 입력된 터치 신호와 상기 복수의 터치 센싱 전극열에서 발생한 정전용량의 변화를 통해 정전용량 방식의 터치 위치를 감지하며,
    상기 전자기 방식의 터치 센싱을 위한 터치 구동 신호가 인가되면, 상기 입력된 터치 신호와 상기 복수의 터치 센싱 전극열에서 발생한 유도 전류를 통해 전자기 방식의 터치 위치를 감지하는 터치 신호 센싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    한 쌍의 상기 터치 구동 전극열 중 선택된 터치 구동 전극열과 상기 구동 신호 인가부는 멀티플렉서를 통해 연결되어 있으며, 한 쌍의 터치 센싱 전극열 중 선택된 터치 센싱 전극열과 상기 터치 신호 센싱부는 멀티플렉서를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 신호에 따라 상기 복수의 제1 스위치들 및 상기 복수의 제2 스위치들을 온/오프 시키는 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면,
    상기 멀티플렉서와 연결된 상기 터치 센싱 전극열과 상기 터치 신호 센싱부를 연결시키는 신호를 멀티플렉서에 인가하며, 상기 멀티플렉서와 연결된 터치 구동 전극열을 상기 구동 신호 인가부와 연결시키는 신호를 상기 멀티플렉서에 인가하고,
    상기 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면,
    상기 멀티플렉서와 연결된 상기 터치 센싱 전극열 및 상기 멀티플렉서와 연결된 상기 터치 구동 전극열을 접지단과 연결시키는 신호를 상기 멀티플렉서에 인가하는 멀티플렉서 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 터치 센싱 전극열 및 상기 복수의 터치 구동 전극열과 대응되게 형성된 메탈 와이어(wire)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 메탈 와이어는 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 터치 센싱 전극열 및 상기 복수의 터치 구동 전극열은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 입력된 터치 신호에 따라 상기 정전용량 방식의 터치 센싱 방식 및 상기 전자기 방식의 터치 센싱 방식을 구분하고,
    상기 구분된 터치 센싱 방식에 따른 구동 신호를 인가하도록 상기 구동 신호 인가부를 제어하고, 상기 터치 위치를 감지하도록 상기 터치 신호 센싱부를 제어하며,
    상기 터치 센싱 방식에 따라 상기 스위칭 제어부 및 상기 멀티플렉서 제어부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치.
  13. 복수의 터치 구동 전극열 및 복수의 터치 구동 전극열을 포함하며, 입력된 터치 신호에 따라 어느 하나의 방식으로 동작하는 터치스크린에 있어서,
    상기 입력된 터치 신호를 구분하는 단계;
    상기 터치 신호에 따라, 상기 복수의 터치 센싱 전극열 중 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 단락 여부를 제어하고, 상기 복수의 터치 구동 전극열 중 한 쌍의 터치 구동 전극열끼리의 단락 여부를 제어하는 단계를 포함하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 터치 신호가 정전용량 방식의 터치 신호이면, 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리의 연결을 끊고, 한 쌍의 상기 터치 구동 전극열끼리의 연결을 끊는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 터치 신호가 전자기 방식의 터치 신호이면, 한 쌍의 상기 터치 센싱 전극열끼리 연결시키고, 한 쌍의 상기 터치 구동 전극열끼리 연결시키는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 터치 센싱 전극열 및 상기 복수의 터치 구동 전극열과 대응되게 형성된 메탈 와이어(wire)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 메탈 와이어는 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 터치 센싱 전극열 및 터치 구동 전극열은 투명 전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린을 포함하는 표시장치의 구동 방법.
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