KR101356777B1 - 터치 스크린 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 단위 화소 및 복수의 터치 센서가 형성된 표시 패널과, 상기 표시 패널의 전면에 이격되게 배치된 보호 시트를 포함하는 터치 스크린 패널을 제공한다.
이와 같은, 본 발명은 펜 터치와 같이 단단한 터치 입력뿐만 아니라 손끝 터치와 같이 부드러운 터치 입력 또한 효과적으로 감지할 수 있다. 또한, 보호 시트를 통하여 간접적으로 터치 입력이 전달되므로 표시 패널이 오염되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보호 시트는 제조가 용이한 투광성 플라스틱을 사용할 수 있기 때문에 오염되거나 손상된 경우 큰 비용 없이 교체할 수 있다.
터치 스크린, 보호 시트, 터치 센서, 액정 표시 장치.

Description

터치 스크린 패널{TOUCH SCREEN PANEL}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 단위 화소를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서 터치 입력을 감지하는 과정을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명>
10 : 표시 패널 20 : 보호 시트
210: 하부 기판 211: 게이트 전극
212: 유지 전극 215: 소오스 전극
216: 드레인 전극 218: 화소 전극
220: 상부 기판 221: 블랙 매트릭스
222: 컬러 필터 223: 공통 전극
230: 액정층 240: 양면 테이프
S, S1, S2: 터치 센서
본 발명은 터치 스크린 패널에 관한 것으로, 특히, 손 또는 펜을 이용한 터치 입력을 통해 정보를 입력할 수 있는 터치 스크린 패널에 있어서 보다 효과적으로 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.
터치 스크린 패널(Touch Screen Panel)은 손이나 펜을 이용하여 사용자가 직접 스크린 상에 원하는 정보를 입력할 수 있는 터치 입력 방식의 표시 패널이다. 이러한 터치 입력 방식은 사용자가 스크린을 보면서 원하는 작업을 직접 수행할 수 있고, 누구나 쉽게 조작할 수 있기 때문에 GUI(Graphical User Interface) 환경 하에서 가장 이상적인 입력 방식으로 평가받고 있으며, 이러한 터치 스크린 패널은 현재 휴대폰, PDA, 의료 장비, 은행이나 관공서 등의 안내 장치 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 터치 스크린 패널에는 표시 소자에 따라 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)를 이용한 터치 스크린 패널, 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel)를 이용한 터치 스크린 패널 및 유기 전계 발광소자(Organic Electro Luminesc ence Display)를 이용한 터치 스크린 패널 등이 상용화되어 있으며, 터치 입력을 감지하는 센서 소자에 따라 저항성 방식의 터치 스크린 패널, 용량성 방식의 터치 스크린 패널 및 표면파 방식의 터치 스크린 패널 등이 상용화되어 있다.
이 중에서 저항성 방식 또는 용량성 방식 등과 같이 감압식 터치 센서를 사 용하는 터치 스크린 패널은 화상 표시 패널 내에 또는 별도의 터치 패널 내에 터치 센서가 배치된다. 이때, 터치 입력이 가능한 터치 영역은 화상이 출력되는 표시 영역에 마련된다.
이러한 감압식 터치 센서를 사용한 터치 스크린 패널은 외부로부터의 터치 입력에 의하여 터치 영역의 패널이 눌리면서 터치 센서가 반응하여, 터치 입력이 발생된 지점의 좌표가 계산되는데, 손 터치와 같이 부드러운 터치 입력은 가압력의 일부가 터치 수단 즉, 손의 변형력으로 흡수되고, 또한 가압력이 넓은 영역에 분산되어 패널의 변형이 작기 때문에 터치 입력이 작으면 터치 센서가 이를 잘 감지하지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 터치 입력이 패널에 직접적으로 전달되므로 과도한 터치 입력이 발생될 경우 표시 패널이 손상될 우려가 있었고, 장시간 사용할 경우 터치 영역이 오염되어 감지 능력이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명은 다양한 형태의 터치 입력을 효과적으로 감지할 수 있고, 터치 입력으로부터 터치 스크린의 파손 및 오염을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 터치 스크린 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 스크린 패널은, 복수의 단위 화소 및 복수의 터치 센서가 형성된 표시 패널과, 상기 표시 패널의 전면에 이격되게 배치된 보호 시트를 포함한다.
상기 터치 센서로는 저항성 방식의 터치 센서 또는 용량성 방식의 터치 센서를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 보호 시트로는 투광성 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 보호 시트는 상기 표시 패널의 가장자리를 따라 형성된 양면 테이프에 의하여 상기 표시 패널에 부착되는 것이 바람직하다.
상기 표시 패널은 액정 표시 패널을 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 스크린 패널은, 복수의 단위 화소가 형성된 표시 패널과, 상기 표시 패널의 전면에 배치되고 복수의 터치 센서가 형성된 터치 패널과, 상기 표시 패널의 전면에 이격되게 배치된 보호 시트를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널의 단위 화소를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 터치 스크린 패널은 복수의 단위 화소 및 복수의 터치 센서(S)가 형성된 표시 패널(10) 및 상기 표시 패널(10)의 전면에 이격되게 배치된 보호 시트(20)를 포함하며, 상기 표시 패널(10)은 복수의 단위 화소 및 복수의 터치 센서(S)가 형성된 표시 영역(A1) 및 상기 표시 영역(A1)의 외측에 마련되어 상기 표시 영역(A1)에 전기적 신호를 인가하는 주변 영역(A2)을 포함한다.
상기 표시 영역(A1)에는 터치 감지를 위한 복수의 터치 센서들(S)이 마련되는데, 이들은 표시 영역(A1)의 전체에 걸쳐 균일한 분포로 배치된다. 예를 들어, 본 실시예의 표시 영역(A1)에는 가로 세로로 구획된 각각의 센싱 영역(110) 내에 적어도 하나의 터치 센서(S)가 마련된다. 상기의 센싱 영역(110)은 같은 면적을 갖도록 같은 간격으로 구획되는 것이 바람직하고, 이들의 면적은 터치 센서(S)가 그 주변에서 발생하는 터치 입력을 감지할 수 있도록 터치 센서(S)의 유효 감지 범위 내에서 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 표시 영역(A1)의 전면에는 단위 화소의 오염을 방지하고 터치 감지 능력을 향상시키기 위한 보호 시트(20)가 배치된다.
상기 주변 영역(A2)에는 표시 영역(A1)의 단위 화소와 외부의 화상 구동 회로를 연결하기 위한 제 1 신호 배선부(120) 및 표시 영역(A1)의 터치 센서(S)와 외부의 센서 구동 회로를 연결하기 위한 제 2 신호 배선부(130)가 마련된다. 여기서, 상기 구동 회로들의 일부 또는 전체가 상기 주변 영역(A2)에 마련될 수도 있다. 예를 들어, 상기 화상 구동 회로는 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 포함하는데, 이들은 복수의 구동칩으로 제작되는 것이 바람직하다. 이때, 각각의 구동칩 은 주변 영역(A2)의 기판 상에 직접 형성될 수 있고(ASG 방식), 별도로 제작되어 COB(Chip On Board), TAB(Tape Automated Bonding), COG(Chip On Glass) 등과 같은 방식으로 주변 영역(A2)의 기판 상에 별도 실장될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 터치 스크린 패널은 서로 대향하는 하부 기판(210)과 상부 기판(220) 및 두 기판(210,220) 사이에 위치하는 액정층(230) 등으로 구성된 표시 패널(10)과 상기 표시 패널(10)의 전면에 이격 배치되는 보호 시트(20)를 더 포함한다. 본 실시예의 표시 패널(10)에는 하부 기판(210)과 상부 기판(220) 사이에 터치 입력을 감지하는 복수의 터치 센서(S1)가 일체형으로 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 보호 시트(20)는 터치 입력이 직접적으로 가해지는 직접 터치 영역이고, 상부 기판(220)은 터치 입력에 의해 변형된 보호 시트(20)에 의해 터치 입력이 간접적으로 가해지는 간접 터치 영역이다.
하부 기판(210)은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor;TFT) 및 화소 전극(218)이 격자 구조로 형성되고, 이들에 연결된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(미도시)이 형성된 투명 기판이다. 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인의 교차 영역에 의해 각각의 단위 화소가 한정되며, 단위 화소에는 박막 트랜지스터, 화소 전극(218) 및 유지 전극(212)이 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 활성층(214), 게이트 전극(211), 소오스 전극(215) 및 드레인 전극(216)을 포함한다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극(211)은 게이트 라인에 접속되고, 소오스 전극(215)은 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극(216)은 화소 전극(218)에 접속된다. 상기 화소 전극(218)은 대향 기판(220)에 형성된 공통 전극(223)과 함께 액정 커패시터(liquid crystal capacitor;Clc)를 형성한다. 이러한 액정 커패시터(Clc)는 화소 전압을 충전하여 액정층(300)의 분자 배열을 제어하는 역할을 수행한다. 상기 유지 전극(212)은 상부에 위치되는 화소 전극(218)과 함께 유지 커패시터(storage capacitor;Cst)를 형성한다. 이러한, 유지 커패시터(Cst)는 화소 전극(218)에 충전된 화소 전압을 다음 화소 전압이 충전될 때까지 안정적으로 유지하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 유지 전극(212)은 대략 게이트 라인과 평행하게 연장된 유지 라인(미도시)에 연결되어, 공통 전압과 같은 기준 전압을 인가받는다.
상부 기판(220)은 각 화소 영역 간의 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(221)와, 화소 영역으로 입사된 광을 채색하는 복수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터(222)가 격자 구조로 형성되고, 그 전면에 공통 전극(223)이 형성된 투명 기판이다. 여기서, 상기 컬러 필터(222)와 공통 전극(223) 사이에는 계면의 부착성 및 평탄성을 개선하기 위한 오버 코트막(over coat layer)(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 오버 코트막 상에는 셀갭(cell gap) 유지를 위한 소정 높이를 갖는 컬럼 스페이서(미도시)가 형성될 수 있다.
터치 센서(S1)는 저항성 방식의 센서로써, 공통 전극(223) 형성시 함께 형성된 상부 전극 패턴(300a) 및 화소 전극(218) 형성시 함께 형성된 하부 전극 패턴(300b)을 포함하여 구성된다. 이러한 터치 센서(S1)는 표시 영역(A1)에 균일하게 분포되어 있으며, 상부 전극 패턴(300a) 및 하부 전극 패턴(300b) 중의 적어도 하 나에는 기준 신호가 인가된다. 터치 입력이 발생된 지점에서는 보호 시트(20) 및 상부 기판(220)이 눌리면서 터치 센서(S1)의 두 전극 패턴(300a,300b)이 접촉하게 되고, 접촉 위치에 따른 전위차가 발생하여 기준 신호가 변화된다. 기준 신호의 변화는 터치 센서(S1)에 연결된 별도의 신호 라인을 통하여 외부의 센서 구동 회로로 전달되어 수집되고 해석되어 터치 지점의 좌표 즉, x축 및 y축 값이 계산됨으로써, 터치 입력이 발생된 지점을 알아내게 된다.
보호 시트(20)는 외부로부터 직접적으로 터치 입력이 가해지는 터치 영역으로써, 상부 기판(220)의 전면에 소정 거리 이격되게 배치된다. 이러한 보호 시트(20)는 투광성이 우수하고 비교적 단단한 재료 예컨대, 투명한 플라스틱을 사용하여 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 소정 두께를 갖는 양면 테이프(도 1의 240)를 사용하여 보호 시트(20)를 상부 기판(220)에 부착시킴으로써, 보호 시트(20)와 상부 기판(220) 사이에 소정의 이격 거리가 확보된다. 한편, 상기 보호 시트(20)에는 시야각 개선을 위하여 그 표면상에 렌즈 형상의 산란 패턴이 형성될 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 터치 입력이 가해진 보호 시트(20)를 통하여 간접적으로 터치 입력이 전달되므로 표시 패널이 오염되거나 파손될 우려가 적으며, 비교적 단단한 재질의 보호 시트(20)를 통하여 펜 터치와 같이 단단한 터치 입력은 물론 손끝 터치와 같이 비교적 부드러운 터치 입력 또한 효과적으로 감지할 수 있는데, 이에 대하여 도 3을 참조하여 설 명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서 터치 입력을 감지하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 터치 스크린 패널은 상부 기판(220)의 전면에 이격 배치된 보호 시트(20)가 외부로부터 직접적인 터치 입력을 전달받고, 상부 기판(220)은 보호 시트(20)를 통하여 간접적으로 터치 입력을 전달 받는다. 즉, 외부로부터 터치 입력이 발생되면 보호 시트(20)가 일정한 곡률을 가지며 1차로 변형되고, 상기 변형된 보호 시트(20)에 의해 간접적으로 터치 입력을 전달받은 상부 기판(220)이 2차로 변형되면서 터치 센서(S1)를 동작하게 한다. 이때, 비교적 단단한 재질로 형성된 보호 시트(20)는 손끝 터치와 같이 부드러운 터치 입력이 발생된 경우에도 이를 단단한 터치 입력으로 변환하여 상부 기판(220)에 전달하기 때문에 상부 기판(220)의 변형이 커지므로 터치 센서(S1)는 이를 효과적으로 감지할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 펜 터치와 같이 단단한 터치 입력뿐만 아니라 손끝 터치와 같이 부드러운 터치 입력 또한 효과적으로 감지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 터치 수단이 표시 패널(10)에 직접 접촉하지 않기 때문에 표시 패널(10)이 오염되거나 손상될 우려가 없다. 또한, 보호 시트(20)는 제조가 용이한 투광성 플라스틱을 사용할 수 있기 때문에 오염되거나 손상된 경우 큰 비용 없이 교체할 수 있다.
한편, 전술한 제 1 실시예에 따른 터치 스크린 패널에서는 저항성 방식의 터치 센서가 사용되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 여러 방식의 터치 센서가 사용될 수 있다. 이러한 가능성의 일 예로 용량성 방식의 터치 센서가 사용된 터치 스크린 패널에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 스크린 패널을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 터치 스크린 패널은 서로 대향하는 하부 기판(210)과 상부 기판(220) 및 두 기판(210,220) 사이에 위치하는 액정층(230)으로 구성된 표시 패널(10)과 상기 표시 패널(10)의 전면에 배치되는 보호 시트(20)를 더 포함한다. 본 실시예의 표시 패널에는 하부 기판(210)과 상부 기판(220) 사이에 터치 입력을 감지하는 복수의 터치 센서(S2)가 일체형으로 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 보호 시트(20)는 터치 입력이 직접적으로 가해지는 직접 터치 영역이고, 상부 기판(220)은 터치 입력에 의해 변형된 보호 시트(20)에 의해 터치 입력이 간접적으로 가해지는 간접 터치 영역이다.
상기 터치 센서(S2)는 용량성 방식의 터치 센서로써, 상부 기판(220)에 형성된 공통 전극(223)과 하부 기판(210)에 형성된 하부 전극 패턴(400) 및 그 사이에 형성된 액정층(230)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 액정층(230)이 유전체로 사용되어 소정의 정전 용량을 갖는 캐패시터(capacitor)가 구성된다. 터치 입력이 발생된 지점에서는 보호 시트(20) 및 상부 기판(220)이 눌리면서 캐패시터를 이루는 공통 전극(223)과 하부 전극 패턴(210)의 간격이 변화되어 정전 용량이 변화된다. 정전 용량의 변화는 터치 센서(S2)에 연결된 별도의 신호 라인을 통하여 외부의 센서 구동 회로로 전달되어 수집되고 해석되어 터치 지점의 좌표 즉, x축 및 y축 값이 계산됨으로써, 터치 입력이 발생된 지점을 알아내게 된다.
한편, 본 발명에 따른 제 1, 제 2 실시예에서는 터치 스크린 패널의 하나로 액정 표시 패널을 예시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 이외에도, 터치 센서가 내장된 다양한 표시 패널 예를 들어, 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Pannel;PDP), 유기 전계 발광 패널(Electro Luminescence Pannel) 등에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제 1, 제 2 실시예에서는 단위 화소가 형성된 표시 패널 내에 터치 소자가 형성된 일체형 터치 스크린 패널을 설명하였으나, 단위 화소가 형성된 표시 패널과 터치 소자가 형성된 터치 패널을 별도로 제작한 다음 이들을 결합시키고, 그 상부에 전술한 보호 시트를 부착하여 터치 스크린 패널을 구성할 수도 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술 적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 펜 터치와 같이 단단한 터치 입력뿐만 아니라 손끝 터치와 같이 부드러운 터치 입력 또한 효과적으로 감지할 수 있다. 또한, 보호 시트를 통하여 간접적으로 터치 입력이 전달되므로 표시 패널이 오염되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보호 시트는 제조가 용이한 투광성 플라스틱을 사용할 수 있기 때문에 오염되거나 손상된 경우 큰 비용 없이 교체할 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 단위 화소 및 복수의 터치 센서가 형성된 표시 패널과,
    상기 표시 패널의 전면에 이격되게 배치된 보호 시트를 포함하며,
    상기 표시 패널은 서로 대향하며 이격된 화소 전극과 공통 전극을 포함하고,
    상기 터치 센서는 상기 화소 전극의 형성시 함께 형성되며 상기 화소 전극과 이격된 하부 전극 패턴과, 상기 공통 전극의 형성시 상기 공통 전극으로부터 연장되게 형성되며 상기 하부 전극 패턴과 대향하는 상부 전극 패턴을 포함하는 터치 스크린 패널.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 센서는 저항성 방식의 터치 센서인 터치 스크린 패널.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치 센서는 용량성 방식의 터치 센서인 터치 스크린 패널.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 시트는 투광성 플라스틱인 터치 스크린 패널.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호 시트는 일정 두께의 양면 테이프에 의하여 상기 표시 패널에 부착된 터치 스크린 패널.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 양면 테이프는 상기 표시 패널의 가장자리를 따라 형성된 터치 스크린 패널.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널인 터치 스크린 패널.
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