KR100510729B1 - Liquid Crystal Display Device Having Electro Magnetic Type Touch Panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 기판에 ITO 계열의 투명 도전막으로 전자기 유도형 코일이 형성되도록 EM 센서를 형성하여 표시장치의 표시면에 상기 EM 센서를 구성함으로써 공정을 단순화한 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 액정 패널과, 상기 액정 패널의 상부 배면 및 하부 배면에 각각 대응된 상부 편광판 및 하부 편광판과, 상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 어느 일측과 일체형으로 형성되는 X축, Y축 투명 전극 코일군이 배치된 EM 센서부와, 상기 하부 편광판 하부에 빛을 조사하는 백 라이트 유닛과, 상기 백 라이트 유닛 하부에 상기 EM 센서부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention provides a liquid crystal having an electromagnetic inductive touch panel which simplifies the process by forming an EM sensor on the display surface of a display device by forming an EM sensor to form an electromagnetic inductive coil with a transparent conductive film of ITO series on a transparent substrate. A display device, comprising: a liquid crystal panel, an upper polarizing plate and a lower polarizing plate corresponding to an upper rear surface and a lower rear surface of the liquid crystal panel, and an X-axis and a Y-axis transparent body integrally formed with any one of the upper and lower polarizing plates. And an EM sensor unit in which an electrode coil group is disposed, a backlight unit for irradiating light to the lower polarizing plate, and a control unit for controlling the EM sensor unit under the backlight unit.
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 투명 기판에 ITO 계열의 투명 도전막으로 전자기 유도형 코일이 형성되도록 EM 센서를 형성하여 표시장치의 표시면에 EM 센서를 구성함으로써 공정을 단순화한 전자기 유도형의 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device. In particular, an EM sensor is formed such that an electromagnetic induction coil is formed on a transparent substrate using an ITO-based transparent conductive film. It relates to a liquid crystal display device provided with a touch panel of the type.
개인용 컴퓨터, 휴대용 전송 장치 그 밖의 개인전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행한다. Personal computers, portable transmission devices, and other personal information processing devices perform text and graphic processing using various input devices such as a keyboard, a mouse, and a digitizer.
이러한 입력장치들은 PC(Personal Computer)의 용도 확대에 따라 인터페이스로서의 입력장치로서 키보드 및 마우스만으로는 제품 대응이 어렵고 보다 간단하고 오조작은 적으면서 누구라도 입력할 수 있고 또 휴대하면서 손으로 문자입력도 가능한 필요성에 의해 발전했다. These input devices are input devices as interfaces as PCs (Personal Computers) expand, and it is difficult to respond to products only with a keyboard and a mouse, and it is simpler and less misoperable. Developed by.
현재는 이러한 입력장치의 일반적 기능과 관련된 필요성을 충족시키는 수준을 넘어 고 신뢰성, 새로운 기능의 제공, 내구성, 재료나 물질을 포함한 설계 및 가공과 관련된 제조 기술 등과 같이 미세한 기술로 관심이 바뀌고 있다. Nowadays, attention is shifting to more sophisticated technologies such as high reliability, the provision of new functions, durability, and manufacturing techniques related to design and processing involving materials or materials, beyond meeting the general needs of these input devices.
특히 간단하고, 오조작이 적으며, 휴대하면서 누구라도 입력이 가능하고, 다른 입력기기 없이 문자입력도 가능한 입력장치로서 터치 패널(Touch Panel)이 알려져 있으며, 그에 따른 검출방식, 구조 및 성능 등에 있어서도 자세히 알려져 있다.In particular, a touch panel is known as an input device that is simple, has less misoperation, can be input by anyone while carrying it, and can input characters without any other input device. Known in detail.
간단히 살펴보면, 스페이서에 의해 격리되고 눌림에 의해 서로 접촉될 수 있도록 배치된 두 개의 저항 성분의 시트를 합쳐놓아 구성되는 저항막 방식(Resistive)과, 정전용량 방식(Capacitive), 전자기 유도형 등이 있다.In brief, there are resistive, capacitive, electromagnetic inductive, etc., which are formed by combining two sheets of resistive components separated by a spacer and arranged to be in contact with each other by pressing. .
상기 저항막 방식은 직류전압을 인가한 상태에서 압력에 의해 눌려진 위치를 전류량의 변화로써 감지하고, 정전용량방식은 교류전압을 인가한 상태에서 커패시턴스 커플링(Capacitance Coupling)을 이용하여 감지한다. 또한, 전자 유도 방식은 자계를 인가한 상태에서 선택된 위치를 유도 전압으로 공진되는 공진 주파수를 검출하여 감지한다.The resistive film method detects a position pressed by pressure in a state in which a DC voltage is applied as a change in the amount of current, and the capacitive method senses a capacitance coupling in a state in which an AC voltage is applied. In addition, the electromagnetic induction method detects and detects a resonance frequency in which a selected position is resonated with an induced voltage while a magnetic field is applied.
각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있어 장점을 잘 살릴 수 있게 구분하여 그 방식을 선택한다. 선택 기준은 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력특성 등 외에 내구성과 경제성 등도 고려된다. Each method has different characteristics such as signal amplification problem, resolution difference, and difficulty in design and processing technology. Selection criteria include optical, electrical, mechanical, environmental and input characteristics, and durability and economics.
최근 전자기 유도형의 터치 패널이 정확한 위치 감별이 가능하다는 점에서 그 개발이 주목되고 있다.Recently, the development of the electromagnetic inductive touch panel has been focused on the fact that it is possible to accurately discriminate the position.
이하, 일반적인 전자기 유도형의 터치 패널의 구성과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of a general electromagnetic induction type touch panel will be described.
일반적인 전자기 유도형의 터치 패널은 한 세트가 다른 세트에 대해 직교 배열되는 두 세트의 어레이 코일(또는 코일)을 구비한 디지타이저 평판 및 상기 디지타이저 평판 상의 소정 위치를 핸드 인(hand in)하는 전용 펜을 구비한다.A typical electromagnetic inductive touch panel includes a digitizer plate having two sets of array coils (or coils), one set orthogonal to the other set, and a dedicated pen for handing in a predetermined position on the digitizer plate. Equipped.
상기 디지타이저 평판의 코일의 구성은 여러개의 코일이 플렉서블 PCB(flexible Printed Circuit Board) 평면위에 겹쳐서 배열되어 있는 형태로서, 각 코일은 X, Y축에 대하여 각각 소정 간격 이격되어 배열되어 있으며 각 축의 각 코일들은 한 쪽은 접지 전압과 연결되고, 다른 한 쪽은 선택 신호를 인가받는 하나의 공통기준 전위선에 연결되어 있다. The coil of the digitizer plate has a configuration in which a plurality of coils are arranged overlapping on a flexible printed circuit board (PCB) plane, and each coil is arranged at a predetermined interval apart from the X and Y axes, and each coil of each axis One side is connected to the ground voltage and the other side is connected to one common reference potential line to which a selection signal is applied.
이러한 형태의 시스템에서, 전용 펜은 공진 회로를 구비하고, 상기 디지타이저 평판은 어레이 코일에 교류 신호를 인가받아 동작한다. 상기 어레이 코일에 교류 신호 인가 후, 전용 펜이 디지타이저 평판에 인접하면, 전용 펜과 인접한 코일이 자계를 형성하고, 상기 자계와 공진하여 전용 펜이 구비된 공진 회로에서는 공진 주파수를 발생하고, 발생된 공진 주파수는 터치 패널부의 제어부에서 감지되어 비교되는 과정을 거쳐 이차원으로 평판의 표면에 대한 위치가 결정된다.In this type of system, the dedicated pen has a resonant circuit, and the digitizer plate is operated by applying an alternating current signal to the array coil. After an AC signal is applied to the array coil, when a dedicated pen is adjacent to the digitizer plate, a coil adjacent to the dedicated pen forms a magnetic field, and the resonance circuit generates a resonance frequency in the resonant circuit provided with the dedicated pen. The resonant frequency is detected by the control unit of the touch panel unit and compared to determine the position of the surface of the flat plate in two dimensions.
상기 다수개의 코일이 장착된 디지타이저는, 상기 코일이 차광 성분의 도체로 형성되어 있어서, 표시 장치의 광원 하부에 위치하는 것이 상기 코일로 인한 투과율 손실을 방지한다.In the digitizer equipped with the plurality of coils, the coil is formed of a light shielding conductor so that the coil is positioned below the light source of the display device to prevent loss of transmittance due to the coil.
전자파를 감지하여 구동되는 전자기 유도형의 터치 패널은, 표시장치 상부에 형성되어야 위치 검출이 가능한 저항막 방식이나 정전용량 방식의 터치 패널과 달리, 표시장치 및 광원을 통과하여도 전자기력이 관통가능하여, 실제 터치가 일어나는 표시 면에서 센서부가 이격되어 있어도 터치 위치를 판단할 수 있다.Electromagnetic inductive touch panel driven by sensing electromagnetic waves, unlike the resistive or capacitive touch panel that can be detected by position formed on the display device, electromagnetic force can penetrate through the display device and the light source. The touch position may be determined even if the sensor unit is spaced apart from the display surface on which the actual touch occurs.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 전자기 유도형의 터치 패널을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional electromagnetic induction type touch panel will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a liquid crystal display device having a conventional electromagnetic inductive touch panel.
도 1과 같이, 종래의 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치는 상하 기판이 일정 공간을 갖고 합착되고 상기 상하기판 사이에 액정이 주입되어 외부의 구동신호 및 화상신호에 따라 영상을 표시하는 액정 패널(10)과, 상기 액정 패널(10)의 상하부에 각각 접착되어 빛을 편광시키는 상부 편광판(11) 및 하부 편광판(12)과, 빛을 발광하여 상기 액정 패널(10)의 배면에서 균일하게 빛을 조사하는 백 라이트 유닛(13)과, 상기 액정 패널(10) 하측에 구성되어 전자 펜(17)이 터치되는 위치에서 공진되는 전자파를 송수신하여 터치 위치를 인식하는 센서부(14)와, 상기 센서부(14)를 제어하는 제어부(15)와, 상기 액정 패널(10), 백 라이트 유닛(13), 센서부(14), 제어부(15)를 일체로 지지하는 금속성의 케이스 탑(미도시) 및 상기 센서부(14)와 전자파를 송수신하는 전자 펜(17)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device having a conventional electromagnetic inductive touch panel has an upper and lower substrates bonded to each other with a predetermined space and a liquid crystal is injected between the upper and lower substrates to display an image according to an external driving signal and an image signal. The liquid crystal panel 10, the upper polarizing plate 11 and the lower polarizing plate 12, which are attached to upper and lower portions of the liquid crystal panel 10 and polarize light, and are uniformly disposed on the rear surface of the liquid crystal panel 10 by emitting light. A backlight unit 13 for irradiating light and a sensor unit 14 which is configured under the liquid crystal panel 10 and transmits and receives electromagnetic waves resonant at a position where the electronic pen 17 is touched, and recognizes a touch position; And a metallic case top for integrally supporting the control unit 15 for controlling the sensor unit 14, the liquid crystal panel 10, the backlight unit 13, the sensor unit 14, and the control unit 15. Not shown) and the electric field for transmitting and receiving the electromagnetic wave with the sensor unit 14 It consists of a pen (17).
상기 센서부(14) 및 제어부(15)를 전자기 유도형 터치 패널 또는 디지타이저(digitizer)라 한다.The sensor unit 14 and the control unit 15 are called electromagnetic inductive touch panels or digitizers.
도시되어 있지 않지만, 상기 액정 패널(10) 상측에 일정한 갭을 갖고 형성되어 액정 패널(10)이 보호 및 유전체층으로 사용되는 보호막이 더 형성되어 있다. 또한, 상기 액정 패널(10), 백 라이트 유닛(13), 센서부(14), 제어부(15)를 일체로 지지하도록 상기한 층들의 측부와 상기 액정 패널(10)의 상부 외측면을 감싸도록 금속성의 케이스 탑이 형성된다.Although not shown, a protective film is formed on the upper side of the liquid crystal panel 10 so that the liquid crystal panel 10 is used as a protective layer and a dielectric layer. In addition, the side of the layers and the upper outer side surface of the liquid crystal panel 10 to integrally support the liquid crystal panel 10, the backlight unit 13, the sensor unit 14, and the control unit 15. A metallic case top is formed.
여기서, 상기 센서부(14)는 복수개의 X축 코일 및 Y축 코일이 배치되어 있는 센서 PCB와, 상기 센서 PCB의 하부에 외부 전자파를 차단하는 쉴드 플레이트(shield plate)와, 상기 센서 PCB의 송수신 모드를 지시하고, 상기 X축 코일 및 Y축 코일을 선택하는 스위칭 수단을 포함하는 커넥터(connector)로 이루어진다.The sensor unit 14 may include a sensor PCB in which a plurality of X-axis coils and Y-axis coils are disposed, a shield plate that blocks external electromagnetic waves below the sensor PCB, and transmission and reception of the sensor PCB. And a connector including a switching means for indicating a mode and selecting the X-axis coil and the Y-axis coil.
그리고, 상기 제어부(15)는 상기 센서부(14) 하측에 구성되어 상기 센서부(14)에 신호를 보내고 다시 입력되는 신호를 읽어서 상기 전자 펜(17)의 위치를 감지하는 역할을 수행하기 위한 CPU(Control Processor Unit)가 형성되어 있다.In addition, the control unit 15 is configured under the sensor unit 14 to send a signal to the sensor unit 14 and read a signal input again to serve to detect the position of the electronic pen 17. A CPU (Control Processor Unit) is formed.
또한, 상기 전자 펜(17)은 내부에 코일과 콘덴서로 이루어진 공진회로를 내장하고 있다.In addition, the electronic pen 17 has a resonant circuit composed of a coil and a capacitor therein.
종래의 전자기 유도형 터치 패널의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the conventional electromagnetic induction touch panel as follows.
상기 제어부(15)로부터 신호를 인가받아 동작하여 상기 센서부(14)는 X축 및 Y축 코일을 선택하여 전자기를 유도하여 전자파를 발생시키고, 이에 상기 전자 펜(17)이 공진되어, 공진 주파수를 일정 시간 홀딩하고, 이를 다시 상기 센서부(14)에서 수신하여 위치를 감지한다.The sensor unit 14 operates by receiving a signal from the control unit 15 to select the X-axis and the Y-axis coil to induce electromagnetic waves to generate electromagnetic waves. Hold for a predetermined time, and receives it again from the sensor unit 14 to detect the position.
여기서, 상기 전자 펜(17)에는 공진 회로가 구비되어 있으며, 이 때의 공진 회로는 RLC 복합회로로서 인가되는 전원의 특정 주파수에서 최대 전류가 흐르게 되는 회로이다. 상기 공진 주파수는 특정 주파수대의 출력 특성만을 추출할 수 있다.Here, the electronic pen 17 is provided with a resonant circuit, in which the maximum current flows at a specific frequency of the power source applied as the RLC composite circuit. The resonance frequency may extract only output characteristics of a specific frequency band.
상기 공진 주파수(f)는 다음과 같은 수학식으로 표현할 수 있다.The resonance frequency f can be expressed by the following equation.
즉, (여기서, L은 코일의 인덕턴스, C는 콘덴서의 용량이다),In other words, (Where L is the inductance of the coil and C is the capacitance of the capacitor),
상기와 같은 전자기 유도형의 터치 패널은 저항막 방식과 전혀 다른 방법으로 전자기장이 유기되어 공진하는 성질을 이용하여 펜의 위치를 감지하는 방법으로 정확한 위치를 검출하고, 내구성 있는 방법을 구사하고 화질에 전혀 영향이 없으며 표시 장치의 배면에 센서부 및 제어부가 형성되므로 표시 장치의 투과율이 좋다.Electromagnetic inductive touch panel as described above detects the exact position of the pen by using the property that the electromagnetic field is induced and resonates in a completely different way of the resistive film method, using a durable method and the image quality Since there is no influence at all and the sensor unit and the control unit are formed on the back of the display device, the transmittance of the display device is good.
또한, 손에 의한 접촉에 전혀 영향을 받지 않고 펜에 의해서만 써지므로 종이에 쓰는 것처럼 자연스럽게 쓸 수 있어 디자인, 학회, 세미나 등에서 많이 쓰이고 있다.In addition, since it is only written by a pen without being affected by hand contact at all, it can be written as naturally as it is written on paper, and is widely used in design, society, and seminars.
도 2는 종래의 전자기 유도형 터치 패널의 구동 회로 및 구동 방식을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a driving circuit and a driving method of a conventional electromagnetic inductive touch panel.
도 2와 같이, 센서부(14)는 또한 각각 X축 어레이 및 Y축 어레이의 코일에 제각기 결합되는 X-MUX 및 Y-MUX를 포함한다. 특정 Y축 코일은 Y 어드레스 신호(Y-ADDR)에 의해 판독되도록 선택되며, 특정 X축 코일은 X 어드레스 신호(X-ADDR)에 의해 선택되는데, 양 신호 모두 제어부(15)에 의해 발생된다.As shown in FIG. 2, the sensor unit 14 also includes X-MUX and Y-MUX, each coupled to a coil of the X-axis array and the Y-axis array, respectively. The specific Y-axis coil is selected to be read by the Y address signal Y-ADDR, and the specific X-axis coil is selected by the X address signal X-ADDR, both signals being generated by the controller 15.
선택된 Y축 코일 및 X축 코일로부터의 출력신호는 제어부(15)에 제공된다. 상기 제어부는 출력 신호를 차등하여 증폭하는 증폭기(24)를 포함하며, 증폭기(24)의 출력은 검파기(25)와, 로우 패스 필터(LPF)(26) 및 샘플 앤드 홀드(sample and hold : S/H)부(27)를 통해 아날로그-디지탈 변환부(Analog-Digital Converter)(28)에 공급된다. Output signals from the selected Y-axis coil and the X-axis coil are provided to the controller 15. The control unit includes an amplifier 24 for differentially amplifying an output signal, and an output of the amplifier 24 includes a detector 25, a low pass filter (LPF) 26, and a sample and hold (S). / H) is supplied to the analog-to-digital converter (28) via the (27).
상기 아날로그-디지털 컨버터(28)는 아날로그 신호의 크기와 극성을 디지털 포맷(digital format)으로 변환하여 프로세서(23)에 입력한다.The analog-to-digital converter 28 converts the magnitude and polarity of the analog signal into a digital format and inputs it to the processor 23.
상기 증폭기(24)의 출력은 검파기(25)에 공급되고, 이것은 다시 로우 래프 필터(26) 및 샘플 앤드 홀드부(27)에 공급된다. 상기 샘플 앤드 홀드부(27)는 한 코일의 측정치를 상기 아날로그-디지털 변환부(28)가 디지털화하는 동안 유지(hold)되도록 하며, 그 동안 앞의 회로에서는 두 번째의 후속 코일 측정이 개시된다. The output of the amplifier 24 is supplied to the detector 25, which in turn is supplied to the low lap filter 26 and the sample and hold section 27. The sample and hold section 27 allows the measurement of one coil to be held while the analog-to-digital converter 28 is digitized, during which a second subsequent coil measurement is initiated in the preceding circuit.
상기 센서부(14)의 구성은 여러개의 코일이 플랙서블 PCB 평면위에 겹쳐서 배열되어 있는 형태로서, 각 코일은 X,Y축에 대하여 각각 알맞게 배열되어 있으며 각축의 코일들은 일측은 접지전압과 연결되어 있으며, 다른 한 측은 먹스부와 연결되어 하나가 선택되어 소정 레벨의 전위선에 연결되어 있다. The sensor unit 14 has a configuration in which a plurality of coils are arranged overlapping on a flexible PCB plane, each coil is appropriately arranged with respect to the X and Y axes, and coils of each axis are connected to the ground voltage. The other side is connected to the mux part, and one is selected and connected to a potential line of a predetermined level.
사용자가 전자펜(17)을 핸드 인(hand in)하게 되면 상기 프로세서(23)의 제어에 의해 사인파 발생기(21)에서 발생하는 사인파 전류(22)가 상기 전자 펜(17)에 인가되며 그로 인해 상기 전자 펜(17) 주위에 사인파 자속이 형성된다. When a user hands in the electronic pen 17, a sine wave current 22 generated by the sine wave generator 21 is applied to the electronic pen 17 under the control of the processor 23. A sinusoidal magnetic flux is formed around the electronic pen 17.
이때, 사용자가 센서부(14) 위에 상기 전자 펜(17)을 근접시키면 전자 펜(17)의 위치에 따라 센서부(14)에 배치되어 있는 각각의 코일에 각각 다른 크기의 사인파 전압이 유기되어 검파기(25) 및 상기 아날로그-디지털 변환기(28)를 통하여 상기 CPU(23)에 입력된다.At this time, when the user approaches the electronic pen 17 on the sensor unit 14, a sinusoidal voltage having a different magnitude is induced in each of the coils arranged in the sensor unit 14 according to the position of the electronic pen 17. It is input to the CPU 23 through the detector 25 and the analog-to-digital converter 28.
이후, 상기 CPU(23)는 코일에 유기되어진 전압값으로부터 상기 센서부(14) 상의 전자 펜(17)의 위치를 산출하여 0°에서 360°사이의 각도 값으로 출력하고, 상기 전자 펜(17)의 출력 데이타는 액정 패널(10)에 인가되거나 상기 CPU(23)에 저장되어 진다.Thereafter, the CPU 23 calculates the position of the electronic pen 17 on the sensor unit 14 from the voltage value induced by the coil and outputs the angle as an angle value between 0 ° and 360 °, and the electronic pen 17 ) Output data is applied to the liquid crystal panel 10 or stored in the CPU 23.
상기와 같이 동작하는 전자기 유도형 터치 패널에서 사용자는 센서부(14)의 면적이 넓을수록 원하는 도형을 도시하기 편리하며, 해상도는 높을수록 효율이 뛰어나며, 상기 해상도는 센서부(14) 내의 코일간격에 반비례한다. 즉, 코일간격이 좁을수록 해상도는 높은 것이다.In the electromagnetic inductive touch panel operating as described above, the larger the area of the sensor unit 14 is, the more convenient the user is to show the desired figure, and the higher the resolution, the better the efficiency, and the resolution is the coil interval in the sensor unit 14 Inversely proportional to In other words, the narrower the coil interval, the higher the resolution.
이와 같이, 전자기 유도형 터치 패널은 센서부(14) 내부에 다수개의 코일이 장착되어 있어서 전자기적 변화를 감지하여 전자 펜(17)의 위치를 파악한다. 따라서, 저항막 방식 등과 달리, 센서부(14)가 반드시 액정 패널(10)의 전면에 배치될 필요는 없으며 LCM의 배면에 디지타이저의 장착이 가능하다.As such, the electromagnetic inductive touch panel has a plurality of coils mounted inside the sensor unit 14 to detect the electromagnetic change to determine the position of the electronic pen 17. Therefore, unlike the resistive film method, the sensor unit 14 does not necessarily need to be disposed on the front surface of the liquid crystal panel 10, and the digitizer may be mounted on the back of the LCM.
즉, 센서부(14) 상부에 액정 패널(10) 등이 배치되더라도, 전자기력이 관통가능하고 전자기적으로 균일한 물질이 있는 경우에는 상기 센서부(14)가 액정 패널(10)의 상면에서 움직이는 전자펜(17) 등에 대한 위치인식이 가능하게 된다. That is, even when the liquid crystal panel 10 or the like is disposed above the sensor unit 14, when there is a material that is capable of penetrating electromagnetic force and is uniformly electromagnetic, the sensor unit 14 moves on the upper surface of the liquid crystal panel 10. Position recognition with respect to the electronic pen 17 or the like becomes possible.
그러나, 상기와 같은 종래의 전자기 유도형의 터치 패널은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional electromagnetic induction type touch panel has the following problems.
종래의 전자기 유도형 터치 패널은 센서부에 빛을 차단하는 마그네틱 재질의 코일이 형성되기 때문에, 센서부를 백 라이트 상부에 위치시키게 되면 백 라이트로부터 나오는 빛이 상기 코일로 인해 일부 차단되어 투과율이 떨어지는 문제점이 있어, 센서부를 백 라이트 하부에 위치시켜 왔다.In the conventional electromagnetic inductive touch panel, since a magnetic coil is formed to block light in the sensor unit, when the sensor unit is positioned above the backlight, the light emitted from the backlight is partially blocked by the coil, resulting in a drop in transmittance. There has been a sensor unit located under the backlight.
이러한 센서부는 별도의 층으로 금속 몰드에 장착되어, 이러한 전자기 유도형 터치 패널을 포함하는 액정 표시 장치의 전체 두께가 상당히 두꺼워지고, 무게가 증가하는 문제점이 있었다.The sensor unit is mounted on the metal mold as a separate layer, and thus the overall thickness of the liquid crystal display including the electromagnetic inductive touch panel is considerably thicker, and the weight increases.
또한, 액정 패널의 구동 회로가 형성된 PCB(Printed Circuit Board) 백 라이트 유닛 하부에 위치함으로 인해, 구동 회로에 상기 센서부가 끼칠 수 있는 영향을 방지하기 위해 PCB 하부에 쉴드층(shield plate)을 형성해야만 했다.In addition, since the liquid crystal panel is located under the printed circuit board (PCB) backlight unit on which the driving circuit is formed, a shield plate must be formed under the PCB to prevent the sensor unit from affecting the driving circuit. did.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 투명 기판에 ITO 계열의 투명 도전막으로 전자기 유도형 코일이 형성되도록 EM 센서를 형성하여 표시장치의 표시면에 상기 EM 센서를 구성함으로써, 공정을 단순화한 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems by forming an EM sensor to form an electromagnetic induction coil with a transparent conductive film of the ITO series on a transparent substrate to configure the EM sensor on the display surface of the display device, SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having an electromagnetic inductive touch panel which is simplified.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자기형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치는 액정 패널과, 상기 액정 패널의 상부 배면 및 하부 배면에 각각 대응된 상부 편광판 및 하부 편광판과, 상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 어느 일측과 일체형으로 형성되는 X축, Y축 투명 전극 코일군이 배치된 EM 센서부와, 상기 하부 편광판 하부에 빛을 조사하는 백 라이트 유닛과, 상기 백 라이트 유닛 하부에 상기 EM 센서부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, a liquid crystal display device having an electromagnetic touch panel according to the present invention includes a liquid crystal panel, an upper polarizing plate and a lower polarizing plate corresponding to upper and lower rear surfaces of the liquid crystal panel, and the upper polarizing plate and An EM sensor unit including an X-axis and a Y-axis transparent electrode coil group formed integrally with any one side of the lower polarizer, a backlight unit for irradiating light to the lower polarizer, and the EM sensor under the backlight unit. It is characterized by including a control unit for controlling the wealth.
상기 상부 편광판 및 하부 편광판 중 어느 일측과 상기 EM 센서부는 둘 사이에 구비된 접착층에 의해 서로 부착된다.One of the upper polarizer and the lower polarizer and the EM sensor are attached to each other by an adhesive layer provided between the two.
상기 EM 센서부는 상기 액정 패널과 만나는 면에 대응되어 접착층을 더 구비한다.The EM sensor unit further includes an adhesive layer corresponding to a surface meeting the liquid crystal panel.
상기 투명 전극은 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 인듐-주석 복합 산화물, 주석-안티몬 복합 산화물, 인듐-아연 복합 산화물 중 어느 하나이다.The transparent electrode is any one of indium oxide, tin oxide, zinc oxide, indium-tin composite oxide, tin-antimony composite oxide, and indium-zinc composite oxide.
상기 EM 센서부는 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 투명 전극으로 이루어진 X축 코일군과, 상기 X축 코일군을 포함한 상기 투명 기판 전면에 형성되어 표면을 평탄화하는 제 1 투명 절연막과, 상기 투명 절연막 상에 투명 전극으로 이루어진 복수개의 Y축 코일군과, 상기 Y축 코일군을 포함한 상기 제 1 투명 절연막 상에 형성되어 표면을 평탄화하는 제 2 투명 절연막으로 이루어진다.The EM sensor unit includes a transparent substrate, an X-axis coil group including transparent electrodes on the transparent substrate, a first transparent insulating film formed on an entire surface of the transparent substrate including the X-axis coil group, and planarizing a surface thereof; And a plurality of Y-axis coil groups formed of transparent electrodes on the second transparent insulating film, and a second transparent insulating film formed on the first transparent insulating film including the Y-axis coil group to planarize a surface thereof.
상기 X축 코일군 및 Y축 코일군은 상기 투명 기판의 일측면에서 오픈된 루프 형상을 한 코일이 복수개로 이루어진다.The X-axis coil group and the Y-axis coil group includes a plurality of coils having a loop shape opened at one side of the transparent substrate.
상기 X축 코일군 및 Y축 코일군의 각 코일의 한쪽은 접지 전원에 연결된다.One of each coil of the X-axis coil group and the Y-axis coil group is connected to a ground power source.
상기 X축 코일군 및 Y축 코일군의 각 코일의 다른 쪽은 먹스(MUX)와 연결되어, 복수개의 코일 중 어느 하나의 코일이 선택되어 소정 레벨의 전원에 연결된다.The other side of each of the coils of the X-axis coil group and the Y-axis coil group is connected to a mux, and any one coil of the plurality of coils is selected and connected to a power supply of a predetermined level.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전자기 유도형의 터치 패널 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an electromagnetic induction type touch panel and a liquid crystal display using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전자기 유도형 터치 패널의 X축 코일군 및 Y축 코일군을 나타낸 구성 평면도이다.3A and 3B are configuration plan views illustrating an X-axis coil group and a Y-axis coil group of an electromagnetic induction touch panel according to the present invention.
도 3a와 같이, 본 발명에 따른 전자기 유도형 터치 패널의 X축 코일군(31)은 투명 기판(30) 상에 일측이 오픈된 코일이 일정 간격을 갖고 복수개 형성된다.As shown in FIG. 3A, in the X-axis coil group 31 of the electromagnetic induction touch panel according to the present invention, a plurality of coils having one side open on the transparent substrate 30 are formed at a predetermined interval.
각 코일의 한 쪽 단자는 접지 전압 인가 라인(32)을 통해 외부의 접지 전원(Vss)과 연결되어 있으며, 다른 한 쪽 단자는 X-MUX(33)와 연결되어 전자 펜의 터치시 최인접한 X축 코일이 선택되어 소정 레벨의 전원 전압이 상기 코일에 인가되도록 한다.One terminal of each coil is connected to the external ground power supply (Vss) through the ground voltage applying line 32, and the other terminal is connected to the X-MUX 33 so that the closest X when the electronic pen is touched. A shaft coil is selected to allow a predetermined level of supply voltage to be applied to the coil.
상기 X-MUX(33)는 송수신 전환부(20)와 연결되어, 송신(T : Transmitting mode)시는 위치 감지된 신호를 CPU에 전달하고, 수신(R-mode : Receiving mode)시는 전자 펜의 위치를 감지하도록 한다.The X-MUX 33 is connected to the transmission / reception switching unit 20 to transmit a position-detected signal to the CPU during transmission (T: Transmitting mode) and the electronic pen during reception (R-mode: Receiving mode). To detect the position of.
도 3b와 같이, Y축 코일군(35)은 상기 X축 코일군(31)과 수직한 방향으로 Y축 코일이 투명 절연막(34) 상에 일측이 오픈된 코일이 일정 간격을 갖고 복수개 형성되며, X축 코일군(31)과 마찬가지로, 각 코일의 한 쪽 단자는 접지 전압 인가 라인(36)을 통해 외부의 접지 전원(Vss)과 연결되어 있으며, 다른 한 쪽 단자는 Y-MUX(37)와 연결되어 전자 펜의 터치시 최인접한 Y축 코일이 선택되어 소정 레벨의 전원 전압이 상기 코일에 인가되도록 한다.As shown in FIG. 3B, in the Y-axis coil group 35, a plurality of coils having one side open on a transparent insulating film 34 in the Y-axis coil in a direction perpendicular to the X-axis coil group 31 are formed at a predetermined interval. Like the X-axis coil group 31, one terminal of each coil is connected to the external ground power supply (Vss) through the ground voltage applying line 36, the other terminal is Y-MUX (37) The Y-axis coil closest to the touch of the electronic pen is selected so that a power supply voltage of a predetermined level is applied to the coil.
마찬가지로, 상기 Y-MUX(37)는 송수신 전환부(20)와 연결되어, 송신(T : Transmitting mode)시는 위치 감지된 신호를 CPU에 전달하고, 수신(R-mode : Receiving mode)시는 전자 펜의 위치를 감지하도록 한다.Similarly, the Y-MUX 37 is connected to the transmission / reception switching unit 20 to transmit a position-detected signal to the CPU during transmission (T: Transmitting mode), and during reception (R-mode: Receiving mode). The position of the electronic pen is detected.
상기 송수신 전환부(20)는 X축 코일군(31)과 Y축 코일군(35)이 동일한 모드를 선택하도록 한다.The transmission / reception switching unit 20 allows the X-axis coil group 31 and the Y-axis coil group 35 to select the same mode.
여기서, 상기 X축 코일군(31)과 Y축 코일군(35)은 모두 투명 전극으로 이루어져 있어, 액정 패널 상부에 이러한 코일군이 배치된 센서부가 형성되더라도 투과율에 영향이 없도록 한다.Here, both the X-axis coil group 31 and the Y-axis coil group 35 is made of a transparent electrode, so that even if the sensor portion in which the coil group is disposed on the liquid crystal panel is formed, there is no effect on the transmittance.
상기 투명 전극은 산화인듐, 산화주석, 산화아연, 인듐-주석 복합 산화물, 주석-안티몬 복합 산화물, 인듐-아연 복합 산화물 등이다.The transparent electrode is indium oxide, tin oxide, zinc oxide, indium-tin composite oxide, tin-antimony composite oxide, indium-zinc composite oxide, or the like.
또한, 상기 접지 전압 인가 라인(32, 36) 및 X-MUX(33) 또는 Y-MUX(37)과 연결되는 라인은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 도전성 라인으로 형성하며, 상기 센서부의 비표시 영역에 위치시켜, 투과율에 손실이 없도록 한다.In addition, the line connected to the ground voltage applying lines 32 and 36 and the X-MUX 33 or Y-MUX 37 may be formed of a conductive line such as silver (Ag) or copper (Cu), and the sensor It is located in the negative non-display area so that there is no loss in transmittance.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 X, Y축 코일을 포함한 EM 센서부의 I~I'선상의 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the EM sensor unit including the X and Y axis coils of FIGS. 3A and 3B.
도 4와 같이, 본 발명의 EM 센서부는 투명 기판(30) 상에 소정 간격 이격되어 형성된 일측이 오픈된 루프 코일로 투명 전극 성분의 X축 코일군(31)과, 상기 X축 코일군(31)을 포함한 투명 기판(30) 전면에 표면을 평탄화하는 제 1 투명 절연막(34)과, X축 코일군(31)과 수직하여 배치되는 Y축 코일군(35)과, 상기 제 1 투명 절연막 전면에 표면을 평탄화하는 제 2 투명 절연막(38)으로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the EM sensor unit of the present invention is an open loop coil formed at one side spaced apart from each other on the transparent substrate 30 by an X-axis coil group 31 of transparent electrode components, and the X-axis coil group 31. The first transparent insulating film 34 planarizing the surface of the transparent substrate 30 including the surface of the transparent substrate 30, the Y-axis coil group 35 disposed perpendicular to the X-axis coil group 31, and the entire first transparent insulating film It consists of a 2nd transparent insulating film 38 which planarizes the surface.
도 4에서는, 상기 투명 기판(30)의 하부면에 접착층(39)이 형성되도록 도시되어 있는데, 이는 EM 센서부(50)가 액정 패널의 상부 편광판에 부착시를 나타낸 것이고, 상기 접착층(39)이 상기 제 2 투명 절연막(38) 상부면에 형성될 때는 상기EM 센서부(50)가 액정 패널의 하부 편광판에 부착시 형성된다.In FIG. 4, the adhesive layer 39 is formed on the lower surface of the transparent substrate 30, which shows when the EM sensor unit 50 is attached to the upper polarizing plate of the liquid crystal panel, and the adhesive layer 39 is formed. When the second transparent insulating layer 38 is formed on the upper surface, the EM sensor unit 50 is formed when the lower polarizing plate of the liquid crystal panel is attached.
이를 도 5와, 도 6에 도시된 상기 EM 센서부를 이용하는 본 발명의 액정 표시 장치를 통해 설명한다.This will be described through the liquid crystal display of the present invention using the EM sensor unit shown in FIGS. 5 and 6.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device having an electromagnetic induction touch panel according to a first embodiment of the present invention.
도 5와 같이, 본 발명의 EM 센서부를 포함한 액정 표시 장치는 위에서부터 차례로 EM 센서부(50), 접착층(39), 제 1 편광판(40)과, 액정 패널(60), 제 2 편광판(41), 백 라이트 유닛(61) 및 제어부(62)로 이루어진다.As shown in FIG. 5, the liquid crystal display device including the EM sensor unit according to the present invention includes the EM sensor unit 50, the adhesive layer 39, the first polarizing plate 40, the liquid crystal panel 60, and the second polarizing plate 41 in order from above. ), The backlight unit 61 and the control unit 62.
상기 EM 센서부(50)는 도 4에 도시된 EM 센서와 같이, 투명 기판(30) 상에 투명 전극 코일군(31, 35)이 형성된 것이다. 이러한 EM 센서부(50)는 상기 제 1, 제 2 편광판(40, 41)과 일체형으로 제조된 것이며, 상기 EM 센서부(50)는 각각 대응되는 제 1 편광판(50)에 대응하여 상기 EM 센서부(50) 하부에 접착층(39)을 더 구비한다.In the EM sensor unit 50, as in the EM sensor illustrated in FIG. 4, transparent electrode coil groups 31 and 35 are formed on the transparent substrate 30. The EM sensor unit 50 is manufactured integrally with the first and second polarizing plates 40 and 41, and the EM sensor unit 50 corresponds to the corresponding first polarizing plate 50, respectively. An adhesive layer 39 is further provided below the portion 50.
여기서, 상기 백 라이트 유닛(61) 및 액정 패널(60) 상부에 EM 센서부(50)가 위치하게 된다는 것은, 상기 EM 센서부(50)를 액정 모듈(LCM : Liquid Crystal Module)과 일체형으로 형성한다는 것이다.Here, the fact that the EM sensor unit 50 is positioned above the backlight unit 61 and the liquid crystal panel 60 means that the EM sensor unit 50 is integrally formed with a liquid crystal module (LCM). Is that.
이와 같이, EM 센서부(50)를 액정 모듈 형성 공정에서 형성하게 되면, 백 라이트 유닛을 비롯한 제어부 등의 구성 요소와의 조립 공정에서 EM 센서부(50)를 위한 갭을 두지 않고 형성할 수 있으므로, 상기 EM 센서부(50)를 백 라이트 유닛(61) 하부에 위치시켰을 때에 비해 집적도가 향상된다. As such, when the EM sensor unit 50 is formed in the liquid crystal module forming process, the EM sensor unit 50 may be formed without placing a gap for the EM sensor unit 50 in an assembly process with components such as a control unit including a backlight unit. When the EM sensor unit 50 is positioned below the backlight unit 61, the degree of integration is improved.
이 때, 상기 EM 센서부(50)를 구동하며, 제어하는 기능을 갖는 제어부(62)는 상기 백 라이트 유닛(61) 하부에 위치하게 된다.At this time, the control unit 62 having a function of driving and controlling the EM sensor unit 50 is located under the backlight unit 61.
제 1 편광판(40)과 상기 EM 센서부(50)가 상기 접착층(39)을 통해 부착되며, 상기 제 1 편광판(40)은 구비된 내부 접착층을 통해 액정 패널(60)과 부착되어 있다.The first polarizing plate 40 and the EM sensor unit 50 are attached through the adhesive layer 39, and the first polarizing plate 40 is attached to the liquid crystal panel 60 through the provided inner adhesive layer.
따라서, 액정 패널을 형성하는 공정 중에 EM 센서부(50)를 위치시킬 수 있으므로, 이후, 백 라이트 유닛 등과 상기 EM 센서부(50)를 조립하는 공정이 필요치 않고, 상기 EM 센서부(50)에 의한 전자기장의 영향을 받기 위해 별도로 PCB 하부에 쉴드층(shield plate)을 구비할 필요가 없다.Therefore, since the EM sensor unit 50 can be positioned during the process of forming the liquid crystal panel, a process of assembling the backlight unit and the EM sensor unit 50 is not necessary. There is no need to provide a shield plate under the PCB separately in order to be affected by electromagnetic fields.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기 유도형 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display including an electromagnetic induction touch panel according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6과 같이, 제 2 실시예에 따른 본 발명의 전자기 유도형 터치 패널을 포함한 액정 표시 장치는 제 2 편광판(41) 하부에 투명 기판(30) 상에 투명 전극 코일군(31, 35)이 형성된 EM 센서부(50)를 형성한다. As shown in FIG. 6, in the liquid crystal display including the electromagnetic inductive touch panel according to the second exemplary embodiment, the transparent electrode coil groups 31 and 35 are disposed on the transparent substrate 30 under the second polarizing plate 41. The formed EM sensor unit 50 is formed.
제 2 실시예에서는 액정 패널(60) 하부에 EM 센서부(50)가 위치한 것으로, 제 1 실시예와는 액정 패널(60)에 대해 상기 EM 센서부(50)의 상하 관계가 역전된 것이다.In the second embodiment, the EM sensor unit 50 is positioned below the liquid crystal panel 60, and the upper and lower relations of the EM sensor unit 50 are reversed with respect to the liquid crystal panel 60 in the first embodiment.
따라서, 상기 EM 센서부(50)는 상부에 접착층(39)을 구비하고, 상기 접착층(39)은 상기 제 2 편광판(41)의 하부면과 만나게 되고, 이 부위에서 부착이 이루어진다.Therefore, the EM sensor unit 50 includes an adhesive layer 39 on the upper side, and the adhesive layer 39 meets the lower surface of the second polarizing plate 41 and is attached at this site.
도 6은 상기 EM 센서부(50)의 위치가 액정 패널(60)에 대해 역전된 것 외에는 도 5와 동일하므로, 동일 참조 부호를 부여하였다.6 is the same as FIG. 5 except that the position of the EM sensor unit 50 is inverted with respect to the liquid crystal panel 60, and thus the same reference numerals are given.
상기와 같은 본 발명의 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display device having the electromagnetic inductive touch panel of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 투명 전극으로 이루어진 코일군을 형성함으로써, 투과율의 손실없이 편광판과 일체형으로 전자기 유도형 터치 패널을 형성할 수 있다.First, by forming a coil group consisting of a transparent electrode, it is possible to form an electromagnetic inductive touch panel integrally with the polarizing plate without loss of transmittance.
둘째, 전자기 유도형 터치 패널의 각 코일에 전압을 인가하기 위한 라인을 비 표시 영역에서 배치하여 표시 영역의 손실없이 전자기 유도형 터치 패널을 구동시킬 수 있다.Second, a line for applying a voltage to each coil of the electromagnetic inductive touch panel may be arranged in the non-display area to drive the electromagnetic inductive touch panel without losing the display area.
셋째, 액정 패널 및 백 라이트 유닛 등의 요소들을 조립하는 공정이 아닌, 액정 패널 형성 공정에서 전자기 유도형 터치 패널을 형성함으로써, 공정을 단순화하며, 무게 및 두께를 줄일 수 있고, 집적도를 향상시킬 수 있다. Third, by forming the electromagnetic inductive touch panel in the liquid crystal panel forming process, rather than assembling elements such as the liquid crystal panel and the backlight unit, the process can be simplified, weight and thickness can be reduced, and the degree of integration can be improved. have.
도 1은 종래의 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 개략적 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device having a conventional electromagnetic inductive touch panel.
도 2는 종래의 전자기 유도형 터치 패널의 구동 회로 및 구동 방식을 나타낸 블록도 2 is a block diagram illustrating a driving circuit and a driving method of a conventional electromagnetic inductive touch panel.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전자기 유도형 터치 패널의 X축 코일군 및 Y축 코일군을 나타낸 구성 평면도3A and 3B are configuration plan views illustrating an X-axis coil group and a Y-axis coil group of an electromagnetic induction touch panel according to the present invention.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 X, Y축 코일을 포함한 EM 센서부의 I~I'선상의 단면도4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the EM sensor unit including the X and Y axis coils of FIGS. 3A and 3B.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device having an electromagnetic inductive touch panel according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자기 유도형 터치 패널을 구비한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device having an electromagnetic inductive touch panel according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
20 : 송수신 전환부20: transmission and reception switching unit
30 : 투명 기판 31 : X축 코일30: transparent substrate 31: X-axis coil
32 : 접지 전압 인가 라인 33 : X-MUX32: ground voltage application line 33: X-MUX
34 : 제 1 투명 절연막 35 : Y축 코일34: 1st transparent insulating film 35: Y-axis coil
36 : 접지 전압 인가 라인 37 : Y-MUX36: ground voltage application line 37: Y-MUX
38 : 제 2 투명 절연막 39 : 접착증38: second transparent insulating film 39: adhesion
40 : 제 1 편광판 41 : 제 2 편광판40: first polarizing plate 41: second polarizing plate
50 : EM 센서 60 : 액정 패널50: EM sensor 60: liquid crystal panel
61 : 백 라이트 유닛 62 : 제어부61: backlight unit 62: control unit
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