KR102349591B1

KR102349591B1 - 터치 방식 표시장치 및 터치 감지방법

Info

Publication number: KR102349591B1
Application number: KR1020170092763A
Authority: KR
Inventors: 이태호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2022-01-10
Anticipated expiration: 2037-07-21
Also published as: CN109284026A; US10802653B2; CN109284026B; US20190025957A1; KR20190010244A

Abstract

본 발명에 따르면, 제 1 터치전극과의 간격에 비례하여 각 영역별 센싱패드의 단면적을 형성함으로써, 플레이트의 휨 또는 굴곡에 따른 제 1 터치전극과 센싱패드의 영역별 간격 차이와 무관하게 모든 영역이 균일한 정전용량을 형성할 수 있게 하여, 터치 방식 표시장치의 터치감도를 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

Description

터치 방식 표시장치 및 터치 감지방법{touch type display device and method for sensing touch}

본 발명은 터치 방식 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 간격에 대응하여 센싱 패드의 면적을 상이하게 설정하여 터치감도를 향상시킨 터치 방식 표시장치 및 터치 감지방법 관한 것이다.

정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)나 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED) 등이 개발되어 널리 적용되고 있다.

최근에는, 이러한 표시장치의 표시패널(display panel) 상에 터치패널(touch panel)을 부착한 터치표시장치가 각광받고 있다.

터치스크린으로 불리기도 하는 터치표시장치는, 영상을 표시하는 출력수단으로 사용되는 동시에, 표시된 영상의 특정부위를 터치하여 사용자의 명령을 입력 받는 입력수단으로 사용된다. 즉, 사용자가 표시패널에 표시되는 영상을 보면서 터치패널을 터치하면, 터치패널은 해당 터치부위의 위치정보를 검출하고 검출된 위치정보를 영상의 위치정보와 비교하여 사용자의 명령을 인식할 수 있다.

터치표시장치의 터치패널은 위치정보 검출방식에 따라 저항막 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 적외선 방식(infrared type), 초음파 방식(surface acoustic wave type) 등으로 구분될 수 있다.

이중, 정전용량 방식 터치패널은 다른 방식의 터치패널에 비해 내구성이 좋으며, 수명이 길고, 멀티 터치 지원이 용이하며, 높은 빛 투과율을 제공하여 널리 이용되고 있다.

이러한 정전용량 방식 터치패널은, 송신배선 및 수신배선을 독립적으로 형성하고 터치에 따른 송신배선 및 수신배선 사이의 커패시턴스의 변화를 검출하는 상호정전용량(mutual capacitance) 방식과, 영역별로 독립된 터치전극에 전압을 인가하고 터치에 따른 터치전극의 커패시턴스의 변화를 검출하는 자기정전용량(self capacitance) 방식으로 구분될 수 있다.

이러한 터치패널을 포함하는 터치표시장치는, 별도의 터치패널을 표시패널에 부착하거나, 터치패널을 표시패널의 기판에 형성하여 일체화하는 형태로 제조될 수 있다.

기존의 터치표시장치는 평면에서 터치 좌표 즉, X축 좌표와 Y축 좌표를 인식하므로, 2차원 터치 인터렉션(2D touch interaction)에 제한되었다.

이러한 기존의 2차원 터치 인터렉션의 한계를 극복하기 위해 포스 터치 센서를 이용하여 터치 힘(Z축 좌표)을 인식하는 포스 터치 인식 기술이 제안되고 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 포스 터치 방식 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 포스 터치 방식 표시장치(1)는 표시패널(10)에 형성된 터치 구동 전극(Tx: Tranceiver)(E1)과 플레이트에(40) 형성된 터치 센싱 전극(Rx: Receiver)(E2)이 일정 간격(d1)을 가지며 배치되어 있다.

그리고, 표시패널(10)을 누르면 터치 센서가 터치구동전극(E1)과 터치센싱전극(E2) 사이의 간격(d2)의 감소함에 따른 정전용량의 변화를 즉각적으로 측정하게 된다.

여기서, 터치 구동 전극(E1)은 터치 구동 전압을 인가하기 위한 구성요소가 되며, 터치 센싱 전극(E2)은 정전용량 변화등을 센싱(sensing)하기 위한 역할을 하게 된다.

터치감도 향상을 위하여, 터치 구동 전극(E1)과 터치 센싱 전극(E2)의 간격(d1)을 일정하게 유지되는 것이 중요하다.

도 2는 일반적인 터치 센싱 전극을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 플레이트의 변형을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 포스 터치 방식 표시장치(도 1의 1)의 터치 센싱 전극(도 1의 E2)은 다수의 센싱 패드(S)로 이루어질 수 있다.

여기서, 다수의 센싱 패드(S)는 영역별 동일한 면적을 가지며 배치되어 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 터치 센싱 전극(도 1의 E2)이 배치되는 플레이트(40)는 제조 공정상 굴곡(오목한 굴곡(도 3a) 또는 볼록한 굴곡(도 3b))을 가지며 형성된다.

즉, 플레이트(40)의 수직방향 중심선인 베이스 라인(base line) 값이 공정상 전체 동일한 값을 가지는 것이 아니라 편차가 발생한다. 즉, 상이한 베이스 라인을 가지는 복수의 영역이 존재하게 된다.

이와 같이, 플레이트(40)의 제조 공정상 터치 구동 전극(도 1의 E1)과 터치 센싱 전극(도 1의 E2)의 영역별 간격(도 1의 d1)을 일정하게 유지하는 것은 한계가 있다.

따라서, 플레이트(40)의 굴곡에 의하여 터치 구동 전극(도 1의 E1)과 터치 센싱 전극(도 1의 E2)의 간격(도 1의 d1)은 영역별로 편차가 발생되며, 이에 따라, 영역별 센싱 패드(도 2의 S)의 정전용량의 편차가 발생되어 터치감도가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 터치감도를 향상시킨 터치 방식 표시장치 및 터치 감지방법을 제공하는 것에 과제가 있다.

전술한 바와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 터치 전극을 포함하는 표시패널과 상기 표시패널 외부에 위치하는 다수의 센싱패드로 이루어진 제 2 터치 전극을 포함하고, 상기 다수의 센싱 패드 각각의 면적은 상기 제 1 터치 전극과 상기 다수의 센싱패드 각각의 간격에 비례하는 터치 방식 표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 터치 전극은 상기 표시패널에 입력되는 터치에 의한 수직하중 또는 압력을 측정할 수 있는 포스 센서(force sensor)일 수 있다.

또한, 상기 표시패널 하부에 배치되는 플레이트를 더 포함하고, 상기 제 2 터치 전극은 상기 플레이트 상면에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 표시패널 상부에 배치되는 커버글라스와, 상기 표시패널과 상기 제 2 터치 전극 사이에 배치되는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 포스 터치 전에 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 제 1 정전용량(을 측정하는 단계와 상기 제 1 정전용량을 이용하여, 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극이 모든 영역에서 동일한 설정간격을 갖도록 하는 센싱패드의 가상면적을 산출하는 단계와 포스 터치 후에 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극 사이의 제 2 정전용량을 측정하는 단계와 포스 터치 후에 상기 제 2 정전용량과 산출된 상기 센싱패드의 가상면적을 이용하여 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극 사이의 터치시 간격을 산출하는 단계와 상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 터치여부를 판단하는 단계를 포함하는 터치방식 표시장치의 터치 감지방법을 제공한다.

여기서, 포스 터치 전에, 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 제 1 정전용량(C1)을 측정하는 단계는, 터치 방식 표시장치의 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극의 영역별 간격을 측정하는 단계와, 상기 간격에 비례하여 상기 제 2 터치 전극에 포함된 다수의 센싱패드 각각의 면적을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 터치여부를 판단하는 단계는 상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 포스 터치 전 후의 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극의 간격 변화량을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 센싱패드는 상기 제 1 터치 전극과 상기 센싱패드 각각의 간격에 비례하여 상이한 면적을 가질 수 있다.

제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 간격에 비례하여 센싱 패드의 면적을 상이하게 설정하여, 영역별 정전용량의 균일성 높일 수 있게 되어 터치감도를 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 포스 터치 방식 표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 일반적인 터치 센싱 전극을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 플레이트의 변형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식 표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 각 영역별 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극의 간격을 설명하기 위하여 참조되는 도면이다.
도 7은 도 6 의 각 영역별 배치되는 제 2 터치 전극의 센싱패드를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 방식 표시장치의 터치 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9a 및 9b는 일반적인 센싱 패드가 배치된 터치 타입 표시장치와 본 발명의 실시예에 따른 센싱 패드가 배치된 터치 타입 표시장치를 비교한 표이다.
도 10a 및 10b는 포스 터치 전/후 간격 변화량을 비교한 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식 표시장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식 표시장치의 개략적인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식의 표시장치(100)는 제 1 터치 전극(E1)이 포함된 표시패널(110)과, 표시패널(110) 하부에 배치되며 제 2 터치 전극(E2)을 포함하는 플레이트 (140)와, 표시패널(110)과 플레이트(140) 사이에 배치되는 백라이트 유닛(120)과, 백라이트 유닛(120)의 측면을 두르는 사각 형상의 가이드 패널(130)을 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시예가 적용되는 표시패널(110)은 액정표시패널(liquid crystal display panel), 전계발광표시패널 (Electroluminescent display panel), 플라즈마 표시패널(plasma display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시패널(electrowetting display panel)등의 다양한 표시패널을 포함할 수 있다.

여기서, 표시패널(110)이 전계발광표시패널 (Electroluminescent display panel)인 경우, 다수의 게이트 라인과 데이터 라인 및 그 교차 영역에 정의되는 화소와, 각 화소에 제공된 발광층에 선택적으로 전기적 신호를 인가하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 어레이 기판과, 상부 보호 기판 등으로 구성될 수 있으며, 백라이트 유닛(120)은 생략될 수 있다.

이하에서는, 표시패널(110)이 액정패널인 경우를 일 예로 설명한다.

여기서, 액정패널(110)은 서로 대면 합착된 제 1 기판(112) 및 제 2 기판(114)과, 이의 사이에 개재되는 액정층(미도시)을 포함한다.

여기서, 설명의 편의상 도면상에서의 방향을 정의할 수 있을 것인데, 액정패널(110)의 표시면 방향을 전방 또는 상부 방향(혹은 상방), 이와 반대되는 방향을 후방 또는 하방(혹은 하부 방향)이라 한다.

구체적으로 도시하지는 않았지만, 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제1기판(112) 내면 상에는 다수의 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 화소가 정의되고, 각 화소에는 대응되는 게이트배선 및 데이터배선과 연결된 박막트랜지스터와 박막트랜지스터와 연결된 화소전극이 형성될 수 있다.

그리고, 하부기판에 대향하는 대향기판으로서 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(114)의 내면 상에는 각 화소에 대응되는 컬러필터패턴과, 컬러필터패턴을 두르며 게이트배선과 데이터배선 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스가 형성될 수 있다.

이때, 액정패널(110)로서는 모든 종류의 액정패널이 사용될 수 있는데, 예를 들면 IPS 방식, AH-IPS 방식, TN 방식, VA 방식, ECB 방식 등 모든 형태의 액정패널이 사용될 수 있다. 여기서, IPS 방식이나 AH-IPS 방식이 사용되는 경우에, 제1기판(112)에는 화소전극과 함께 횡전계를 형성하는 공통전극이 형성될 수 있다.

그리고, 제 1, 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 편광판(미도시)이 각각 부착될 수 있다.

그리고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)과 액정층(미도시)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 제 1 및 제 2 기판(112, 114) 사이로 충진되는 액정층(미도시)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(112, 114)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern: 미도시)이 형성될 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 기판(112, 114)의 외면으로는 특정 광 만을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판(미도시)이 각각 부착될 수 있다.

이러한 액정패널(110)의 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판이나 테이프캐리어패키지(tape carrier package: TCP)와 같은 연결부재를 매개로 인쇄회로기판(116)이 연결되어 모듈화 과정에서 가이드패널(130)의 측면으로 젖혀 밀착될 수 있다.

액정패널(110)은 게이트 라인으로 전달된 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트라인 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 해당 화소전극으로 데이터라인의 화상신호가 전달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.

특히, 본 발명의 실시예가 적용되는 터치 방식 표시장치(100)의 액정패널(110)은 제 1 터치 전극(E1)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 액정패널(110)의 배면에 제 1 터치 전극(E1)이 배치될 수 있다.

또한, 액정패널(110)의 제 1 기판(112)과 제 1 편광판(미도시) 사이에 제 1 터치 전극(E1)이 배치될 수도 있다.

여기서, 제 1 터치 전극(E1)은 터치 구동 전압을 인가하기 위한 터치 구동 전극(Tx: Tranceiver)일 수 있다.

또한, 제 1 터치 전극(E1)은 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 투명 전도성 재질은 Zn, In, 또는 Sn 계열의 산화물을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제 1 터치 전극(E1)은 ITO(Indium Tin Oxide) 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 제 1 터치 전극(E1)은 터치 구동부(미도시)에 연결될 수 있다.

한편, 액정패널(110)의 하부에는 액정패널과 일정거리 거리 이격되어 플레이트(140)가 배치될 수 있다.

그리고, 플레이트는(140) 백라이트 유닛(120)의 하부를 덮을 수 있다.

여기서, 플레이트(140)는 금속(Metal)재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 플레이트(140)의 상면에는 제 2 터치 전극(E2)이 배치될 수 있다.

즉, 백라이트 유닛(120)과 플레이트(140) 사이에 제 2 터치 전극(E2)이 배치될 수 있다.

여기서, 제 2 터치 전극(E2)은 터치 시 가해지는 힘(압력)에 해당하는 포스 터치 (Force Touch)인 Z축 방향의 터치를 센싱하기 위한 터치 센징 전극(Rx: Receiver)일 수 있다.

터치(Touch)는 사용자가 포인터로 액정패널(110)에 접촉하는 액션(Action)을 의미하며, 사용자가 화면을 터치하는 포인터는, 손가락 등의 인체 일부, 접촉부가 도체로 된 펜 등과 같은 도체 포인터일 수 있으며, 경우에 따라서는, 접촉부가 부도체로 된 펜 등과 같은 부도체 포인터일 수도 있다.

또한, 제 2 터치 전극(E2)은 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 투명 전도성 재질은 Zn, In, 또는 Sn 계열의 산화물을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제 2 터치 전극 (E2)은 ITO(Indium Tin Oxide) 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 제 2 터치 전극 (E2)은 터치 구동부(미도시)에 연결될 수 있다.

여기서, 제 2 터치 전극(E2)은 다수의 센싱 패드(도 2의 S)로 이루어질 수 있다.

또한, 플레이트(140)과 제 2 터치 전극(E2) 사이에는 절연층(미도시)이 배치될 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 터치 타입 표시장치(100)의 센싱 패드(도 2의 S)는 영역별 면적이 다르게 형성될 수 있다.

즉, 제 1 터치전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2)의 센싱 패드(도 2의 S) 사이의 간격(d)에 비례하여 센싱 패드(도 2의 S)의 면적이 형성될 수 있다.

센싱 패드(도 2의 S)의 면적에 대해서는 차후 좀 더 자세히 살펴보도록 한다.

다수의 센싱 패드(도 2의 S) 로 이루어지는 제 2 터치 전극(E2)은 제 1 터치 전극(E1)과 함께 구동되기 때문에, 액정패널(110)에 포함된 제 1 터치 전극(E1)과 플레이트(140) 상면에 형성된 제 2 터치 전극(E2)을 합하여 "포스 센서(Force Sensor)"라고 할 수 있다.

즉, 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이에는 정전용량 (Capacitance: C) 이 형성될 수 있으며, 정전용량은 포스 터치 (Force Touch)의 유무(크기)에 따라 달라질 수 있다.

즉, d = ε x A/C 의 관계를 가진다. 여기서, d는 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이의 간격이며, ε는 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이의 유전체의 유전율이고, A는 제 2 터치 전극(E2)을 이루는 센싱 패드(도 2의 S)의 면적이고, C는 정정용량이다.

따라서, 터치 시 가해지는 힘(압력)에 해당하는 Z축 방향의 터치인 포스 터치 (Force Touch)에 따라 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치전극(E2) 사이의 간격(d)이 감소하고, 정정용량(C)이 증가되므로, 터치 전/후 정정용량(C)을 비교하여 Z축 방향의 터치인 포스 터치 (Force Touch)를 센싱할 수 있게 된다.

한편, 액정패널(110)과 플레이트(140) 사이에 백라이트 유닛(120)이 배치될 수 있다. 구체적으로 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이에 백라이트 유닛(120)이 배치될 수 있다.

여기서, 백라이트 유닛(120)은 제 2 터치 전극(E2) 상의 반사판(125)과, 반사판(125) 상에 안착되는 도광판(123), 그리고 도광판(123) 상부로 위치하는 광학시트(127) 및 도광판(123)의 입광면에 대면하는 LED어셈블리(129)를 포함할 수 있다.

LED 어셈블리(129)는 백라이트 유닛(120)의 광원으로서, 도광판(123)의 입광면과 대면하도록 도광판(123)의 일측에 위치하며, 이러한 LED 어셈블리(129)는 다수개의 LED(129a)와, 다수개의 LED(129a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 PCB(129b)를 포함할 수 있다.

이때, 다수의 LED(129a)는 도광판(123)의 입광면을 향하는 전방으로 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(129a)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.

또한, 발광효율 및 휘도 향상을 위하여, 발광효율 및 휘도가 우수한 청색 LED칩을 포함하는 청색 LED(129a)를 사용하고, 형광체로서 '세륨이 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(YAG:Ce)', 즉 옐로우 형광체로 이루어진 청색 LED(129a)가 이용될 수 있다.

이러한, LED(129a)로부터 방출된 청색광은 형광체를 투과하여 형광체에 의해 방출된 옐로우광과 혼합됨으로써, 백색광을 구현하게 된다.

이러한 다수의 LED(129a)로부터 출사되는 광이 입사되는 도광판(123)은 LED(129a)로부터 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(123) 내를 진행하면서 도광판(123)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(110)에 면광원을 제공한다.

도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 하부면에 특정 모양의 패턴을 포함할 수 있다.

여기서, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 광을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성한다.

반사판(125)은 도광판(123)의 배면에 위치하여, 도광판(123)의 배면을 통과한 광을 액정패널(110) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.

도광판(123) 상부의 광학시트(127)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(123)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(110)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.

이러한, 액정패널(110)과 백라이트 유닛(120) 및 플레이트(140)는 가이드패널(130) 통해 모듈화될 수 있다

가이드패널(130)은 백라이트 유닛(120)의 측면을 두르는 수직부(132)와 반사판(125)의 배면 가장자리를 지지하기 위한 수평부(134)를 포함하는 사각테 형상을 가질 수 있다.

여기서, 수평부(134)는 반사판(125)과 플레이트(140)를 사이에 배치될 수 있다.

또한, 도광판(123)과 가이드 패널(130)의 수직부(132) 사이에는 도광판 홀더(160)가 배치될 수 있다.

여기서, 도광판 홀더(160)에 의하여 도광판(123)의 좌우 유동이 방지될 수 있다.

액정패널(110)은 배면 가장자리가 양면테이프와 같은 링 테이프(170)에 의하여 백라이트 유닛(120) 상에 접착되어 고정 및 지지될 수 있다.

즉, 링 테이프(170)는 배면으로는 광학시트(127)와, 도광판 홀더(160) 및 가이드 패널(130)의 수직부(132)와 접촉하며, 상면으로는 액정패널(110)과 접촉하여 백라이트 유닛(120)과 액정패널(110)을 고정 및 지지시킬 수 있게 된다.

그리고, 액정패널(110) 상면에는 액정패널을 보호하기 위한 커버클래스(미도시)가 배치될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 타입 표시장치(100)는 액정패널(110) 전방 가장자리를 둘러싸는 케이스탑을 별도로 구비하지 않도록 구성될 수 있다. 이와 같이 케이스탑을 구비하지 않고 표시패널(110)이 외부에 직접 노출되도록 구성되면, 터치 타입 표시장치(100)는 미려한 외관을 가질 수 있고 또한 보다 큰 면적으로 사용자에게 인식될 수 있는 장점을 갖게 된다.

도 6은 각 영역별 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극의 간격을 설명하기 위하여 참조되는 도면이고, 도 7은 도 6 의 각 영역별 배치되는 제 2 터치 전극의 센싱 패드를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 플레이트(도 5의 140)는 공정상 전체 영역이 동일한 베이스 라인(base line) 값을 가지는 것이 아니라 편차가 발생한다. 즉, 상이한 베이스 라인을 가지는 복수의 영역(A1, A2, A3, A4)이 존재하게 된다.

따라서, 액정패널(도 5의 110)에 포함된 제 1 터치전극(도5의 E1)과, 플레이트(도 5의 140) 상면에 배치되는 제 2 터치 전극(E2)의 센싱패드(S1, S2, S3, S4)는 영역별(A1, A2, A3, A4)로 다른 간격(도 5의 d)을 가지게 된다.

예를 들어, 제 1 영역(A1)이 제 1 간격(d1)을 가지고, 제 2 영역(A2)이 제 2 간격(d2)을 가지며, 제 3 영역(A3)이 제 3 간격(d3)을 가지고, 제 4 영역(A4)이 제 4 간격(d4)을 가지며, 각 간격(도5의 d)의 대소관계가 제 1 간격(d1) < 제 2 간격(d2) < 제 3간격(d3) < 제 4 간격(d4)으로 형성될 수 있다.

따라서, 종래와 같이 각 영역별(A1, A2, A3, A4)로 동일한 면적을 갖는 센싱 패드(S)를 배치할 경우, d = ε x A/C (d는 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 간격이며, ε는 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이의 유전체의 유전율이고, A는 제 2 터치 전극을 이루는 센싱패드의 면적이고, C는 정정용량)에 따라 터치 발생 전에 각 영역별(A1, A2, A3, A4)로 형성되는 정전용량(c)이 다르게 발생되게 된다.

이에 따라, 제 1 터치 전극(E1)과 제 2 터치 전극(E2) 사이 간격의 변화(압력)를 감지하여 작동하는 포스 터치 표시장치(도 5의 100)의 성능 저하를 유발하게 된다.

예를 들어, 터치 전에 상이한 정전용량(C)에 의하여, 터치 전후 정전용량의 변화량

도 영역별로 상이하게 되므로, 노이즈 제거를 위한 터치 감지용 임계값이 증가하여 터치감도가 감소한다.

반면에, 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 터치 전극(도5의 E1)과 제2 터치 전극(E2)의 간격(도5의 d)에 비례하여 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 상이한 면적의 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)를 배치할 수 있다.

예를 들어, 제 1 영역(A1)이 제 1 간격(d1)을 가지고, 제 2 영역(A2)이 제 2 간격(d2)을 가지며, 제 3 영역(A3)이 제 3 간격(d3)을 가지고, 제 4 영역(A4)이 제 4 간격(d4)을 가지며, 각 간격(도5의 d)의 대소관계가 제 1 간격(d1) < 제 2 간격(d2) < 제 3간격(d3) < 제 4 간격(d4) 경우, 제 1 영역(A1)에 배치되는 제 1 센싱 패드(S1)의 면적보다 제 2 영역(A2)에 배치되는 제 2 센싱 패드(S2)의 면적을 더 크게 형성할 수 있다.

또한, 제 2 영역(A2)에 배치되는 제 2 센싱 패드(S2)의 면적보다 제 3 영역(A3)에 배치되는 제 3 센싱 패드(S3)의 면적을 더 크게 형성할 수 있다.

그리고, 제 3 영역(A3)에 배치되는 제 3 센싱 패드(S3)의 면적보다 제 4 영역(A4)에 배치되는 제 4 센싱 패드(S4)의 면적을 더 크게 형성할 수 있다.

이와 같이, 제 1 터치 전극(도5의 E1)과의 간격(도5의 d)에 비례하여 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)의 면적을 상이하게 형성함으로써, 플레이트(도5의 140)의 휨 또는 굴곡에 따른 제 1 터치 전극(도5의 E1)과 제 2 터치 전극(E2)의 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)의 영역(A1, A2, A3, A4)별 간격(도5의 d) 차이와 무관하게 모든 영역(A1, A2, A3, A4)이 균일한 정전용량을 형성할 수 있게 되므로, 터치 감지용 임계값을 감소시키고, 노이즈를 최소화하여 터치감도를 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4)의 구분은 일 예시이며, 표시장치의 종류, 크기 등에 따라 다양한 영역으로 구분될 수 있다.

여기서, 제 1 터치전극(도 5의 E1)과 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)의 간격은 터치 발생 전에 제 1 터치전극(도 5의 E1)과 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 제 2 터치전극(E2)의 정전용량을 측정하여 산출할 수 있으며, 산출된 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 제 2 터치전극(E2)의 간격(도 5의 d)과 측정된 정전용량을 이용하여 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)의 면적을 설계할 수 있다.

센싱 패드(S1, S2, S3, S4)의 수는 96(8x12)개로 설계할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 표시장치의 종류, 크기 등에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 터치 방식 표시장치의 터치 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5 및 도 7을 함께 참조하여 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 부품 업체별 플레이트(140)의 수직방향 중심선인 베이스 라인(base line) 갭(G0)의 특성을 확인한다(st1).

다수의 플레이트(140)를 측정하여 평균값을 해당 특성값으로 정의할 수 있다.

예를 들어, 터치 방식 표시장치(도 5의 100)의 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2)의 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 간격(도 5의 d)을 베이스라인 갭(G0)으로 정의할 수 있다. 즉, 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별로 제 2 터치 전극(도 5의 E2)을 이루는 다수의 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)와 제 1 터치 전극(도 5의 E1)의 간격(도 5의 d)을 측정한다.

여기서, 터치 전 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2)의 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 간격(도 5의 d)은 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 정전용량을 측정하여 산출할 수 있다.

간격(도 5의 d)을 산출하기 위하여, 터치 전 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 정전용량을 측정을 할 때, 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 면적은 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 동일한 면적을 가질 수 있다.

이후, 확인된 베이스 라인 갭(G0) 특성을 반영하여 영역별 센싱패드(A0)를 설계한다(st2).

즉, 측정된 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 간격(도 5의 d)에 비례하여 제 2 터치 전극(도 5의 E2)에 포함된 다수의 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4) 각각의 면적(K)을 설계한다

이후, 포스 터치 전에, 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2) 사이의 제 1 정전용량(C1)을 측정한다(st3).

이때, 제 2 터치 전극(도 5의 E2)에 포함된 다수의 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4) 각각은 설계된 면적(K)을 적용한다.

그리고, 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2)이 모든 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)에서 동일한 설정간격(GB)을 갖도록 하는 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 가상면적 값(K1)을 제 1 정전용량(C1)을 이용하여 산출한다(st4).

즉, 제 1 터치 전극(도 5의 E1)으로부터 모든 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)의 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)가 동일한 설정간격(GB: 임의의 상수)을 가지며 배치된 경우를 상정하고, 포스 터치 전에, 산출된 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2) 사이의 제 1 정전용량(C1)을 이용하여, 모든 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)의 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)가 동일한 설정간격(GB)을 갖도록 하는 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 가상면적 값(K1)을 산출한다.

이후, 포스 터치 후에, 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2) 사이의 제 2 정전용량(C2)을 측정한다(st5)

즉, 터치 시 가해지는 힘(압력)에 해당하는 포스 터치(Force Touch)에 따라 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2) 제 1 간격(GB)이 감소되고, 이에 따라, 증가된 제 2 정전용량(C2)을 각 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별로 측정한다.

이후, 측정된 제 2 정정용량(C2)과 산출된 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)의 가상면적 값(K1)을 이용하여 포스 터치 후 제 1 터치전극(도 5의 E1)과 제 2 터치전극(도 5의 E2) 사이의 제 2 간격(GF)을 산출한다(st6).

예를 들어, 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)별 센싱 패드(도 7의 S1, S2, S3, S4)가 모든 영역(도 7의 A1, A2, A3, A4)에서 동일하게 680um의 설정간격(GB)을 갖는 것으로 상정하였다면, 680um의 설정간격(GB)으로부터 산출된 가상면적 값(K1)과 측정된 제 2 정정용량(C2)을 이용하여 제 1 터치 전극(도 5의 E1)과 제 2 터치 전극(도 5의 E2) 사이의 터치시 간격(GF)을 산출할 수 있다.

이후, 설정간격(GB)과 터치시 간격(GF)을 이용하여 포스 터치 전/후의 제 1 터치전극(도 5의 E1) 과 제 2 터치전극(도 5의 E1) 의 간격 변화량(GBF)을 산출한다(st7).

그리고, 포스 터치 전/후의 제 1 터치전극(도 5의 E1) 과 제 2 터치전극(도 5의 E1) 의 간격 변화량(GBF)을 이용하여 터치여부를 판단한다.

예를 들어, 터치시 간격(GF)- 설정간격(GB)= 간격 변화량(GBF)으로 산출할 수 있다.

이와 같은 단계를 통하여 각 영역별 터치 전/후 간격 변화량(GBF)을 균등하게 조정할 수 있게 되어, 터치의 오작동을 현저히 감소시켜 터치 감도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 9a 및 9b는 일반적인 센싱패드가 배치된 터치 타입 표시장치와 본 발명의 실시예에 따른 센싱패드가 배치된 터치 타입 표시장치를 비교한 표이고, 도 10a 및 도 10b는 포스 터치 전/후 간격 변화량을 비교한 그래프이다. 도 6 및 도 7을 함께 참조하여 설명한다.

도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 액정패널(도 5의 110)에 포함된 제 1 터치전극(도 5의 E1)과 플레이트 상면(도 5의 140)에 배치되는 제 2 터치 전극(도 5의 E2)의 센싱패드(S1, S2, S3, S4)는 영역(A1, A2, A3, A4)별로 다른 간격을 가지게 된다.

예를 들어, 제 1 영역(A1)이 제 1 간격을 가지고, 제 2 영역(A2)이 제 2 간격을 가지며, 제 3 영역(A3)이 제 3 간격을 가지고, 제 4 영역(A4)이 제 3 간격을 가질 수 있다.

여기서, 제 1 간격(d1)이 620um 이고, 제 2 간격(d2)이 660um 이며, 제 3 간격(d3)이 660um 이고, 제 4 간격(d4)이 740um인 경우를 일 예시로 설명한다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 서로 다른 간격(G0)을 갖는 제 1 영역 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4)에 모두 동일한 면적(K=20000um² )의 센싱 패드(S1, S2, S3, S4)를 배치할 경우, 각 영역(A1, A2, A3, A4)별 포스 터치 전 정전용량(C1)이 상대적으로 큰 편차로 발생하게 된다.

여기서, 정전용량(C1)은 딜레이 시간을 측정하기 위한 클락의 개수(count)로 나타내었으며, τ=RC이므로 클락의 개수는 정전용량(C1)에 비례하는 값이다.

이와 같이, 포스 터치 전 정전용량(C1)이 균일하게 형성되지 않으므로, 상이한 제 1 간격(GB)을 가지는 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4)이 존재하게 된다.

이에 따라, 포스 터치 이후 정전용량(C2)(모든 부분에서 터치가 발생된 경우를 가정), 포스 터치 이후 정전용량(C2)으로부터 산출되는 제 2 간격(GF)이 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4)에서 상이하게 나타나게 된다.

따라서, 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4)별로 포스 터치 전/후 간격 변화량(GBF)이 상대적으로 큰 편차를 가지게 된다.

여기서, 도 10a를 참조하면, 터치 감도 임계값(W)을 220으로 설정한 경우, 포스 터치 전/후 간격 변화량(GBF)이 199인 제 1 영역(A1)은 인식하지 못하는 터치의 오작동이 발생되며, 이는 터치 감도의 저하를 유발하게 된다.

반면에, 도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 타입 표시장치는 제 1 영역 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 각각에 간격(G0)에 비례하는 센싱패드(S1, S2, S3, S4)를 배치할 수 있다.

즉, 제 1 영역(A1)에는 19000

, 제 2 영역(A2)에는 21000

, 제 3 영역(A3)에는 22000

, 제 4 영역(A4)에는 23000

의 면적(K)을 갖는 센싱패드(S1, S2, S3, S4)를 배치할 수 있다.

이에 따라, 각 영역별 포스 터치 전 정전용량(C1)이 이론적으로 균일하게 발생될 수 있게 된다. 여기서, 정전용량(C1)은 딜레이 시간을 측정하기 위한 클락의 개수(count)로 나타내었으며, τ=RC이므로 클락의 개수는 정전용량(C1)에 비례하는 값이다.

그리고, 정전용량(C1)이 유사하게 되더라도 실제 간격(G0)은 상이하나, 간격(G0)이 동일한 경우 터치 감도가 향상되므로, 모든 영역에서 동일한 설정간격(GB)을 설정한다.

이 경우, 센싱패드의 가상면적 값(K1)은 정전용량(C1)과 설정간격(GB)으로 산출할 수 있다.

이에 따라, 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 이 동일한 베이스 라인(GB)을 가지는 것으로 설정될 수 있다.

그리고, 예시적으로 포스 터치 전정정용량(C1)보다 큰 값을 갖는 포스 터치 이후 정전용량(C2)(C1+10000)을 측정하고, 포스 터치 이후 정전용량(C2)과 가상 면적 값(K1)으로부터 터치시 간격(GF)을 산출한다. 여기서, 터치시 간격(GF)는 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 에서 상대적으로 작은 편차를 가지게 된다.

따라서, 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 에서 포스 터치 전/후 간격 변화량(GBF)이 상대적으로 작은 편차를 가지게 된다.

여기서, 도 10b을 참조하면, 터치 감도 임계값(W)을 220으로 설정한 경우, 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 의 포스 터치 전/후 간격 변화량(GBF)이 모두 220 이상의 값을 가지므로 제 1 내지 제 4 영역(A1, A2, A3, A4) 의 터치를 모두 인식할 수 있게 된다. 즉, 터치 감도가 효과적으로 개선될 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 방식 표시장치는, 제 1 터치전극과의 간격에 비례하여 각 영역별 센싱패드의 단면적을 형성함으로써, 플레이트의 휨 또는 굴곡에 따른 제 1 터치전극과 센싱패드의 영역별 간격 차이와 무관하게 모든 영역이 균일한 정전용량을 형성할 수 있게 되므로, 터치감도를 효과적으로 향상시킬 수 있게 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 터치 방식 표시장치 110: 표시패널
123: 도광판 125: 반사판
127: 광학시트 130: 가이드패널
132: 수직부 134: 수평부
140: 플레이트 160: 도광판 홀더
170: 링 테이프 E1: 제 1 터치 전극
E2: 제 2 터치 전극 A1: 제 1 영역
A2: 제 2 영역 A3: 제 3 영역
A4: 제 4 영역 S1: 제 1 센싱 패드
S2: 제 2 센싱 패드 S3: 제 3 센싱 패드
S4: 제 4 센싱 패드

Claims

제 1 터치 전극을 포함하는 표시패널과;
상기 표시패널 외부에 위치하는 다수의 센싱패드로 이루어진 제 2 터치 전극을 포함하고,
터치 전의 상기 제 1 터치 전극과 상기 센싱패드의 간격은 영역에 따라 서로 다르며,
상기 다수의 센싱 패드 각각의 면적은 터치 전의 상기 제 1 터치 전극과 상기 다수의 센싱패드 각각의 간격에 비례하는 터치 방식 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 터치 전극은 상기 표시패널에 입력되는 터치에 의한 수직하중 또는 압력을 측정할 수 있는 포스 센서(force sensor)인 터치 방식 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 표시패널 하부에 배치되는 플레이트를 더 포함하고,
상기 제 2 터치 전극은 상기 플레이트 상면에 배치되는 터치 방식 표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 표시패널 상부에 배치되는 커버글라스와, 상기 표시패널과 상기 제 2 터치 전극 사이에 배치되는 백라이트 유닛을 더 포함하는 터치 방식 표시장치.
포스 터치 전에 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 제 1 정전용량을 측정하는 단계와;
상기 제 1 정전용량을 이용하여, 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극이 모든 영역에서 동일한 설정간격을 갖도록 하는 센싱패드의 가상면적을 산출하는 단계와;
포스 터치 후에 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극 사이의 제 2 정전용량을 측정하는 단계와;
포스 터치 후에 상기 제 2 정전용량과 산출된 상기 센싱패드의 가상면적을 이용하여 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극 사이의 터치시 간격을 산출하는 단계와;
상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 터치여부를 판단하는 단계를 포함하는 터치방식 표시장치의 터치 감지방법.
제 5 항에 있어서,
포스 터치 전에, 제 1 터치 전극과 제 2 터치 전극 사이의 제 1 정전용량(C1)을 측정하는 단계는,
터치 방식 표시장치의 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극의 영역별 간격을 측정하는 단계와,
상기 간격에 비례하여 상기 제 2 터치 전극에 포함된 다수의 센싱패드 각각의 면적을 산출하는 단계를 더 포함하는 터치방식 표시장치의 터치 감지방법.
제 5 항에 있어서,
상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 터치여부를 판단하는 단계는,
상기 설정간격과 상기 터치시 간격을 이용하여 포스 터치 전 후의 상기 제 1 터치 전극과 상기 제 2 터치 전극의 간격 변화량을 산출하는 단계를 더 포함하는 터치방식 표시장치의 터치 감지방법.
제 5 항에 있어서,
상기 센싱패드는 상기 제 1 터치 전극과 상기 센싱패드 각각의 간격에 비례하여 상이한 면적을 갖는 터치방식 표시장치의 터치 감지방법.
제 3 항에 있어서, 상기 플레이트에는 굴곡이 발생하여 터치 전의 상기 제 1 터치 전극과 상기 센싱패드의 간격은 영역에 따라 서로 다르게 되는 터치 방식 표시장치.