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KR102408442B1 - 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치 - Google Patents

터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치 Download PDF

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KR102408442B1
KR102408442B1 KR1020150146036A KR20150146036A KR102408442B1 KR 102408442 B1 KR102408442 B1 KR 102408442B1 KR 1020150146036 A KR1020150146036 A KR 1020150146036A KR 20150146036 A KR20150146036 A KR 20150146036A KR 102408442 B1 KR102408442 B1 KR 102408442B1
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KR
South Korea
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electrodes
sensing
driving
driving electrodes
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KR1020150146036A
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김상미
고준철
임경호
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삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 다수의 구동 전극들; 상기 구동 전극들과 교차하여 위치하는 다수의 감지 전극들; 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들의 각 교차 부위에서, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이에 위치하는 다수의 압전 물질들; 및 상기 감지 전극들로부터 출력되는 센싱 신호들을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출하는 터치 제어부를 포함하는 터치 센서 및 이를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

Description

터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치{TOUCH SENSOR AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예는 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 표시장치에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다.
특히, 이러한 표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 TV, 노트북, 모니터, 태블릿, 휴대폰 등에 널리 적용되고 있다.
최근에는 사용자의 터치를 인식할 수 있는 터치 센서가 액정 표시장치에 내장됨으로써, 사용자는 보다 편리하게 액정 표시장치를 이용할 수 있게 되었다.
다만, 종래의 터치 센서는 터치 위치를 검출하는 역할만을 수행하였을 뿐, 사용자의 터치 압력까지는 검출하지 못하였고, 터치 압력을 검출하기 위해서는 별도의 압력 센서가 추가적으로 설치되어야만 하였다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 실시예는 사용자의 터치 위치뿐만 아니라 터치 압력도 함께 검출할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서는, 다수의 구동 전극들, 상기 구동 전극들과 교차하여 위치하는 다수의 감지 전극들, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들의 각 교차 부위에서, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이에 위치하는 다수의 압전 물질들 및 상기 감지 전극들로부터 출력되는 센싱 신호들을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출하는 터치 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 이용하여 상기 터치 위치를 검출하는 터치 위치 검출부 및 상기 센싱 신호들의 DC 성분을 이용하여 상기 터치 압력을 검출하는 터치 압력 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 감지 전극들과 상기 터치 위치 검출부 사이에 위치하고, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 상기 터치 위치 검출부로 전달하는 다수의 AC 바이패스 커패시터들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 압력 검출부는, 상기 센싱 신호들의 DC 성분을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터 및 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 출력된 디지털 데이터를 터치 압력 정보로 변환하는 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 구동 전극들로 구동 신호들을 공급하는 구동 신호 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치는, 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판 상에 형성된 다수의 구동 전극들, 상기 제2 기판의 하부에 형성된 블랙 매트릭스, 상기 블랙 매트릭스 하부에 위치하고, 상기 제1 기판을 향하여 연장되는 다수의 컬럼 스페이서들, 상기 컬럼 스페이서들과 상기 블랙 매트릭스 상에 형성되며, 상기 구동 전극들과 교차하는 다수의 감지 전극들, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들의 각 교차 부위에서, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이에 위치하는 다수의 압전 물질들 및 상기 감지 전극들로부터 출력되는 센싱 신호들을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출하는 터치 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동 전극들은, 상기 블랙 매트릭스와 중첩될 수 있다.
또한, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 이용하여 상기 터치 위치를 검출하는 터치 위치 검출부 및 상기 센싱 신호들의 DC 성분을 이용하여 상기 터치 압력을 검출하는 터치 압력 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 감지 전극들과 상기 터치 위치 검출부 사이에 위치하고, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 상기 터치 위치 검출부로 전달하는 다수의 AC 바이패스 커패시터들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 압력 검출부는, 상기 센싱 신호들의 DC 성분을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터 및 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 출력된 디지털 데이터를 터치 압력 정보로 변환하는 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 제어부는, 상기 구동 전극들로 구동 신호들을 공급하는 구동 신호 공급부를 더 포함할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 터치 위치뿐만 아니라 터치 압력도 함께 검출할 수 있는 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기존의 컬럼 스페이서를 활용하여 터치 압력을 검출할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 센싱 신호를 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 터치 압력 검출부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 액정 표시 장치의 단면을 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서 및 이를 포함한 액정 표시 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 터치 센서의 단면을 나타낸 도면이다. 특히, 도 2에서는 도 1의 A-A' 선을 기준으로 한 터치 센서(100)의 단면을 도시하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(100)는 구동 전극들(110), 감지 전극들(120), 압전 물질들(210), 및 터치 제어부(150)를 포함할 수 있다.
구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)은 상호 교차되도록 배치될 수 있다.
구동 전극들(110)은 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향과 교차하는 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
또한, 구동 전극들(110)은 터치 제어부(150)로부터 구동 신호들(Ds)을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 구동 전극들(110)은 제1 구동 전극(Tx1) 내지 제4 구동 전극(Tx4)을 포함할 수 있다. 즉, 도 1에서는 4개의 구동 전극들(Tx1 ~ Tx4)이 존재하는 경우를 도시하였다.
다만, 구동 전극들(110)의 개수는 그에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
감지 전극들(120)은 구동 전극들(110)과 이격 배치됨으로써, 상기 구동 전극들(110)과 함께 정전용량 방식의 터치 센서로 동작할 수 있다.
또한, 감지 전극들(120)은 제2 방향(예를 들어, Y축 방향)으로 길게 형성되어 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 복수개가 배열될 수 있다.
감지 전극들(120)은 터치 제어부(150)로 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)를 출력할 수 있다.
예를 들어, 감지 전극들(120)은 제1 감지 전극(Rx1) 내지 제4 감지 전극(Rx4)을 포함할 수 있다. 즉, 도 1에서는 4개의 감지 전극(Rx1 ~ Rx4)이 존재하는 경우를 도시하였다.
다만, 감지 전극들(120)의 개수는 그에 한정되지 않고, 다양하게 변화될 수 있다.
도 1에서는 바(bar) 형상의 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)을 도시하였으나, 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에서는 구동 전극들(110)이 감지 전극들(120)의 하측에 위치하는 경우를 도시하였으나, 그와 반대로 구동 전극들(110)이 감지 전극들(120)의 상측에 위치하여도 무방하다.
상기와 같은 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)의 배치에 의해, 서로 교차되는 지점에는 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120) 간의 상호 정전용량(Mutual Capacitance)이 형성되며, 상기 상호 정전용량이 형성되는 각 교차 부위(Rc)는 터치 인식을 구현하는 각각의 감지셀로 동작할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 압전 물질들(210)은 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)의 각 교차 부위(Rc)에서, 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120) 사이에 위치할 수 있다.
이 때, 압전 물질들(210)은 구동 전극들(110)과 감지 전극들(120)에 접촉될 수 있다.
압전 물질들(210)은 가해지는 압력에 대응하여 소정의 전압을 발생시키는 물질로서, 증착 공정 등을 통해 특정 형태로 패터닝될 수 있다.
터치 제어부(150)는 감지 전극들(120)로부터 출력되는 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 터치 제어부(150)는 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 AC(교류, Alternating Current) 성분을 이용하여 터치 위치를 검출하고, 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 DC(직류, Direct Current) 성분을 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 터치 제어부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 제어부(150)는 터치 위치 검출부(310), 터치 압력 검출부(320), 구동 신호 공급부(350), 및 AC 바이패스 커패시터들(Cb1 ~ Cb4)를 포함할 수 있다.
터치 위치 검출부(310)는 감지 전극들(120)로부터 출력된 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 AC 성분(Ac1 ~ Ac4)을 이용하여 터치 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 터치가 특정 위치에 발생하는 경우, 상기 특정 위치와 인접한 교차 부위(Rc)의 상호 정전용량이 변화하므로, 상기 교차 부위(Rc)와 관련된 감지 전극(120)으로부터 출력되는 센싱 신호의 AC 성분은 변화하게 된다.
따라서, 터치 위치 검출부(310)는 AC 성분(Ac1 ~ Ac4)의 변화량을 통해 터치 위치를 검출할 수 있다.
터치 압력 검출부(320)는 감지 전극들(120)로부터 출력된 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 DC 성분(Dc1 ~ Dc4)을 이용하여 터치 압력을 검출할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 터치가 특정 위치에 발생하는 경우, 상기 특정 위치와 인접한 교차 부위(Rc)의 압전 물질(210)이 압력을 받아 소정의 전압을 발생시키게 되므로, 상기 교차 부위(Rc)와 관련된 감지 전극(120)으로부터 출력되는 센싱 신호의 DC 성분은 변화하게 된다.
따라서, 터치 압력 검출부(320)는 DC 성분(Dc1 ~ Dc4)의 변화량을 통해 터치 압력을 검출할 수 있다.
AC 바이패스 커패시터들(Cb1 ~ Cb4)은 감지 전극들(120)과 터치 위치 검출부(310) 사이에 위치하고, 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 AC 성분(Ac1 ~ Ac4)을 터치 위치 검출부(310)로 전달할 수 있다.
예를 들어, 제1 AC 바이패스 커패시터(Cb1)는 제1 센싱 신호(Vs1)의 AC 성분(Ac1)을 터치 위치 검출부(310)로 바이패스(bypass) 시키고, 제2 AC 바이패스 커패시터(Cb2)는 제2 센싱 신호(Vs2)의 AC 성분(Ac2)을 터치 위치 검출부(310)로 바이패스 시키며, 제3 AC 바이패스 커패시터(Cb3)는 제3 센싱 신호(Vs3)의 AC 성분(Ac3)을 터치 위치 검출부(310)로 바이패스 시키고, 제4 AC 바이패스 커패시터(Cb4)는 제4 센싱 신호(Vs4)의 AC 성분(Ac4)을 터치 위치 검출부(310)로 바이패스 시킬 수 있다.
이 때, AC 바이패스 커패시터들(Cb1 ~ Cb4)에 의해 바이패스 되지 못한 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 DC 성분(Dc1 ~ Dc4)은 터치 압력 검출부(320)로 입력될 수 있다.
구동 신호 공급부(350)는 구동 전극들(110)로 구동 신호들(Ds)을 공급할 수 있다.
예를 들어, 구동 신호 공급부(350)는 구동 신호들(Ds)을 구동 전극들(110)에 대하여 순차적으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 터치 센서(100)가 표시 장치에 채용된 경우, 구동 신호 공급부(350)는 터치 구동 기간 동안에 구동 신호들(Ds)을 공급할 수 있고, 영상 표시 기간 동안에는 구동 신호들(Ds)의 공급을 중지할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 센싱 신호를 나타낸 파형도이다. 도 4a 및 도 4b에서는 제1 감지 전극(Rx1)로부터 출력되는 제1 센싱 신호(Vs1)를 대표적으로 도시하였으며, 제1 센싱 신호(Vs1)의 AC 성분(Ac1)과 DC 성분(Dc1)도 함께 도시하였다.
도 1의 제4 구동 전극(Tx4)과 제1 감지 전극(Rx1)의 교차 부위(Rct)에 터치가 발생한 경우를 가정하여, 터치 센서(100)의 동작을 설명하도록 한다.
제1 구동 전극(Tx1), 제2 구동 전극(Tx2), 및 제3 구동 전극(Tx3)에 순차적으로 구동 신호(Ds)가 공급되는 동안, 제1 센싱 신호(Vs1)는 구동 신호(Ds)의 영향으로 도 4a에 도시된 형태의 파형을 가지게 된다.
제4 구동 전극(Tx4)에 구동 신호(Ds)가 공급되는 동안, 사용자의 터치에 의해 교차 부위(Rct)의 상호 정전용량이 감소함과 동시에 상기 교차 부위(Rct)에 위치한 압전 물질(210)에 압력이 가해지므로, 제1 센싱 신호(Vs1)는 도 4b에 도시된 바와 같이 변화하게 된다.
즉, 제1 센싱 신호(Vs1)의 AC 성분(Ac1)은 상호 정전용량의 감소에 따라 그 진폭이 줄어들게 되고, 제1 센싱 신호(Vs1)의 DC 성분(Dc1)은 압전 물질(210)에서 생성된 전압에 의해 그 값이 증가하게 된다.
따라서, 터치 위치 검출부(310)는 제1 센싱 신호(Vs1)의 AC 성분(Ac1)의 변화량을 인식함으로써 특정 교차 부위(Rct)에 터치가 발생한 것을 파악할 수 있다.
또한, 터치 압력 검출부(320)는 제1 센싱 신호(Vs1)의 DC 성분(Dc1)의 변화량(DC offset)을 인식함으로써 특정 교차 부위(Rct)의 인가된 압력을 검출할 수 있다.
즉, 터치 압력의 크기가 증가할수록 DC 성분(Dc1)의 변화량(DC offset)이 증가하므로, DC 성분(Dc1)의 변화량(DC offset)으로부터 터치 압력의 크기를 추정할 수 있다.
한편, 제2 감지 전극(Rx2), 제3 감지 전극(Rx3), 제4 감지 전극(Rx4)과 관련한 교차 부위(Rc)에는 터치가 발생하지 않았으므로, 제2 센싱 신호(Vs2), 제3 센싱 신호(Vs3), 및 제4 센싱 신호(Vs4)는 모두 도 4a와 같은 파형을 가지게 된다.
터치 위치 검출부(310)에 의해 검출된 터치 위치 정보와, 터치 압력 검출부(320)에 의해 검출된 터치 압력 정보는 타이밍 제어부(T-CON, Timing Controller) 또는 응용 프로세서(AP, Application Processor)로 전달될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 터치 압력 검출부를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 터치 압력 검출부(320)는 아날로그-디지털 컨버터(ADC, Analog-Digital Converter, 510), 변환부(520), 및 메모리(550)를 포함할 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(510)는 센싱 신호들(Vs1 ~ Vs4)의 DC 성분(Dc1 ~ Dc4)을 입력받고, 상기 DC 성분(Dc1 ~ Dc4)을 디지털 데이터(G1 ~ G4)로 변환할 수 있다.
DC 성분(Dc1 ~ Dc4)의 값은 터치 압력의 크기에 따라 변화되므로, 디지털 데이터(G1 ~ G4) 역시 터치 압력의 크기에 따라 변화될 수 있다.
변환부(520)는 아날로그-디지털 컨버터(510)로부터 디지털 데이터(G1 ~ G4)를 입력받고, 디지털 데이터(G1 ~ G4)를 터치 압력 정보로 변환할 수 있다. 예를 들어, 터치 압력 정보는 터치 압력 크기를 포함할 수 있다.
메모리(550)는 디지털 데이터 별로 설정된 터치 압력 정보를 포함하는 룩업 테이블(Look-Up Table)를 저장할 수 있다.
따라서, 변환부(520)는 메모리(550)에 저장된 룩업 테이블을 참조하여, 디지털 데이터(G1 ~ G4)를 터치 압력 정보로 변환할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타낸 도면이고, 도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 액정 표시 장치의 단면을 나타낸 도면이다. 특히, 도 7에서는 도 6의 B-B' 선을 기준으로 한 액정 표시 장치(600)의 단면을 도시하였고, 도 8은 도 6의 C-C' 선을 기준으로 한 액정 표시 장치(600)의 단면을 도시하였다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치(600)는 앞서 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명한 터치 센서(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치(600)는 구동 전극들(110'), 감지 전극들(120'), 압전 물질들(210'), 제1 기판(610), 제2 기판(620), 블랙 매트릭스(650), 컬럼 스페이서들(710)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치(600)는 앞서 설명한 터치 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
다만, 터치 제어부(150)의 구성 및 동작은 앞서 설명한 실시예와 동일하므로, 여기서는 생략하도록 한다.
또한, 여기서 설명되는 구동 전극들(110'), 감지 전극들(120'), 압전 물질들(210')은 앞서 설명한 구동 전극들(110), 감지 전극들(120), 압전 물질들(210)에 대응되는 구성 요소로서, 액정 표시 장치(600)에 내장되어 터치 센서(100)로 동작할 수 있다.
제1 기판(610)과 제2 기판(620)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 기판(610)과 제2 기판(620) 사이에는 액정층(700)이 위치할 수 있다.
제2 기판(620)의 하부에는 다수의 컬러필터 패턴들(640)과 블랙 매트릭스(650)가 배치될 수 있다.
컬러필터 패턴들(640)은 적색 컬러필터 패턴들, 녹색 컬러필터 패턴들, 및 청색 컬러필터 패턴들을 포함할 수 있고, 블랙 매트릭스(650)는 컬러필터 패턴들(640)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다.
컬럼 스페이서들(710)은 제1 기판(610)과 제2 기판(620) 사이의 갭을 유지하기 위한 것으로서, 블랙 매트릭스(650)의 하부에 위치하여 제1 기판(610)을 향하여 연장될 수 있다.
감지 전극들(120')은 사용자에 의해 시인되지 않도록, 블랙 매트릭스(650)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 감지 전극들(120')은 컬럼 스페이서들(710)과 블랙 매트릭스(650) 상에 형성될 수 있다.
구동 전극들(110')은 제1 기판(610) 상에 위치할 수 있다. 이 때, 구동 전극들(110')은 사용자에 의해 시인되지 않도록, 블랙 매트릭스(650)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 구동 전극들(110')은 보호층(740) 상에 위치할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 구동 전극들(110')과 감지 전극들(120')는 상호 교차하도록 배치될 수 있다.
압전 물질들(210')은 구동 전극들(110')과 감지 전극들(120')의 각 교차 부위에서, 구동 전극들(110')과 감지 전극들(120') 사이에 위치할 수 있다.
그러므로, 액정 표시 장치(600)에 존재하는 컬럼 스페이서(710)를 활용하여 구동 전극들(110'), 감지 전극들(120'), 및 압전 물질들(210')을 배치함으로써, 기판들(610, 620) 사이의 갭을 종전과 같이 유지함과 동시에 터치 위치 및 압력을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치(600)는 영상을 표시하기 위한 구성 요소를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 기판(610) 상에는 추가적으로 화소 트랜지스터들(TFT), 공통 전극들(810), 및 화소 전극들(870)이 위치할 수 있다.
화소 트랜지스터들(TFT)는 게이트 배선(미도시)과 연결되는 게이트 전극(815), 제1 전극(833, 예를 들어 소스 전극)과 제2 전극(835, 예를 들어 드레인 전극), 상기 게이트 전극(815)과 제1, 2 전극(833, 835) 사이에 형성되는 반도체층(823)으로 구성된다. 여기서, 상기 반도체층(823)은 액티브층(823a)과 오믹 콘택층(823b)을 포함한다.
또한, 상기 게이트 전극(815) 상부에는 게이트 절연막(720)이 형성되고, 제1, 2 전극(833, 835) 상부에는 보호층(740)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(740)은 제2 전극(835)을 노출시키는 콘택홀(843)을 구비한다.
또한, 보호층(740) 상부에는 화소 전극(870)이 형성되며, 상기 화소 전극(870)은 콘택홀(843)을 통해 제2 전극(835)과 연결된다.
예를 들어, 화소 전극들(870)은 구동 전극들(110')과 동일한 층에 위치할 수 있다.
공통 전극들(810)은 제1 기판(610) 상에 위치할 수 있다. 도 8에서는 공통 전극들(810)이 화소 전극들(870)의 하측에 위치하는 경우를 도시하였으나, 공통 전극들(810)은 화소 전극들(870)의 상측에 위치하거나 화소 전극들(870)과 동일한 층에 위치할 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 액정 표시 장치(600)의 화상 표시 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저 각 화소에 구비된 화소 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(815)으로 게이트 신호가 인가되면 상기 액티브층(823a)이 활성화되며, 이에 제1 전극(833)은 상기 제1 전극(833)과 연결된 데이터 배선(미도시)으로부터 인가되는 데이터 신호를 하부의 액티브층(823a)을 거쳐 소정 간격 이격된 제2 전극(835)으로 전달한다.
이 때, 제2 전극(835)은 콘택홀(843)을 통해 화소 전극(870)과 전기적으로 연결되므로, 상기 데이터 신호의 전압은 화소 전극(870)에 인가된다.
이에 따라, 화소 전극(870)에 인가된 전압과 공통 전극(810)에 인가된 전압의 차이에 해당하는 전압에 대응하여 액정층(700) 내의 액정분자 배열이 조절됨으로써 소정의 화상이 표시될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 터치 센서 110, 110': 구동 전극들
120, 120': 감지 전극들 150: 터치 제어부
210, 201': 압전 물질들 310: 터치 위치 검출부
320: 터치 압력 검출부 350: 구동 신호 공급부
510: 아날로그-디지털 컨버터 520: 변환부
550: 메모리 600: 액정 표시 장치
610: 제1 기판 620: 제2 기판
650: 블랙 매트릭스 710: 컬럼 스페이서

Claims (12)

  1. 다수의 구동 전극들;
    상기 구동 전극들과 교차하여 위치하는 다수의 감지 전극들;
    상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들의 각 교차 부위에서, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이에 위치하는 다수의 압전 물질들; 및
    상기 감지 전극들로부터 출력되는 센싱 신호들을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출하는 터치 제어부를 포함하고,
    상기 터치 제어부는,
    상기 센싱 신호들의 AC 성분을 이용하여 상기 터치 위치를 검출하는 터치 위치 검출부; 및
    상기 센싱 신호들의 DC 성분을 이용하여 상기 터치 압력을 검출하는 터치 압력 검출부를 포함하는 터치 센서.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치 제어부는,
    상기 감지 전극들과 상기 터치 위치 검출부 사이에 위치하고, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 상기 터치 위치 검출부로 전달하는 다수의 AC 바이패스 커패시터들을 더 포함하는 터치 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 터치 압력 검출부는,
    상기 센싱 신호들의 DC 성분을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
    상기 아날로그-디지털 컨버터에서 출력된 디지털 데이터를 터치 압력 정보로 변환하는 변환부를 포함하는 터치 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 구동 전극들로 구동 신호들을 공급하는 구동 신호 공급부를 더 포함하는 터치 센서.
  6. 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성된 다수의 구동 전극들;
    상기 제2 기판의 하부에 형성된 블랙 매트릭스;
    상기 블랙 매트릭스 하부에 위치하고, 상기 제1 기판을 향하여 연장되는 다수의 컬럼 스페이서들;
    상기 컬럼 스페이서들과 상기 블랙 매트릭스 상에 형성되며, 상기 구동 전극들과 교차하는 다수의 감지 전극들;
    상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들의 각 교차 부위에서, 상기 구동 전극들과 상기 감지 전극들 사이에 위치하는 다수의 압전 물질들; 및
    상기 감지 전극들로부터 출력되는 센싱 신호들을 이용하여, 터치 위치와 터치 압력을 검출하는 터치 제어부를 포함하고,
    상기 터치 제어부는,
    상기 센싱 신호들의 AC 성분을 이용하여 상기 터치 위치를 검출하는 터치 위치 검출부; 및
    상기 센싱 신호들의 DC 성분을 이용하여 상기 터치 압력을 검출하는 터치 압력 검출부를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 전극들은, 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는 액정 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 터치 제어부는,
    상기 감지 전극들과 상기 터치 위치 검출부 사이에 위치하고, 상기 센싱 신호들의 AC 성분을 상기 터치 위치 검출부로 전달하는 다수의 AC 바이패스 커패시터들을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 터치 압력 검출부는,
    상기 센싱 신호들의 DC 성분을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
    상기 아날로그-디지털 컨버터에서 출력된 디지털 데이터를 터치 압력 정보로 변환하는 변환부를 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 터치 제어부는, 상기 구동 전극들로 구동 신호들을 공급하는 구동 신호 공급부를 더 포함하는 액정 표시 장치.
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