KR101071159B1

KR101071159B1 - 접촉 감지장치

Info

Publication number: KR101071159B1
Application number: KR1020090111477A
Authority: KR
Inventors: 이성호
Original assignee: 이성호
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-10-10
Also published as: KR20110054722A

Abstract

본 발명은 인체의 손가락(29) 또는 터치펜과 같은 터치수단의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 입력신호를 발생시키는 접촉 감지장치에 관한 것으로서, 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40)의 상면에서 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되며, 투명한 도전성 물질의 도전패드(45)를 구비한 터치셀(50); 상기 제2기판의 하면에 형성되며, 압력식 터치입력에 의해 상기 도전패드(45)에 접촉되는 투명도전층(62); 및 상기 제2기판(60)의 에지부에 차광물질이 인쇄되거나 코팅되어 차광영역을 형성하며 차광영역 내에 그래픽이미지로 구성된 로고이미지(36)가 형성되는 차광층(37)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 상기 차광층(37)에는 회사의 명칭, 로고, 브랜드 등과 같은 그래픽이미지로 구성된 로고이미지(36)가 형성된다. 또한, 본 발명은 상기 터치셀(50)과는 다른 방식으로 터치입력을 검출하도록 구성된 이종 터치셀(85)이 복합적으로 구성된 터치패널을 제공한다. 본 발명에 따르면, 종래 터치패널과 달리 접촉 감지부를 구성하는 제2기판(60)에 투명도전층(62), 차광층(37), 로고이미지(36)를 올인원(All In One) 기판으로 구성함으로써, 터치입력에 대한 검출 감도가 높고, 패널의 투과율이 크게 향상되며, 제조공정의 간소화 및 수율 상승을 기대할 수 있다.

접촉 감지장치, 터치셀, 스위칭소자, 올인원, 차광층, 로고이미지

Description

접촉 감지장치{Contact Sensing device}

본 발명은 표시장치의 상면에 설치되거나 표시장치의 구성품으로 사용되는 접촉 감지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치입력에 대한 검출감도를 높일 수 있고, 투과율이 크게 향상되며, 제조공정이 간소화되어 제조코스트의 절감 및 양산제작의 용이성을 확보할 수 있는 접촉 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 접촉 감지장치는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되거나 표시장치를 구성하는 구성품의 일부로 설치되는 입력장치로서, 손가락이나 터치펜(예컨대, 스타일러스 펜) 등의 물체가 접촉될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 입력장치이다. 터치 입력장치는 최근 들어 점차 그 수요가 급증하고 있는 추세이며, 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.

종래 접촉 감지장치는 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 접촉 감지장치가 가장 널리 이용되고 있다.

도 1 은 종래 저항방식 접촉 감지장치의 분해사시도이며, 도 2는 도 1을 C-C' 방면으로 절단한 측단면도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 제1기판(2) 및 제2기판(4)이 상호 대향 배치되며, 제1기판(2)의 상면과 제2기판(4)의 하면에는 각각 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체가 도포되어 하부도전층(6) 및 상부도전층(8)을 형성한다. 하부도전층(6)의 가로방향(도 1의 y축과 평행한 방향)으로 마주하는 양측단에는 한 쌍의 제1전극(10)이 위치하고, 상부도전층(8)의 세로방향(도 1의 x축과 평행한 방향)으로 마주하는 양측단에는 한 쌍의 제2전극(12)이 위치한다. 하부도전층(6)의 표면에는 상, 하부도전층(6, 8)을 일정한 간격으로 이격시키는 다수개의 스페이서(14)가 위치한다. 제1기판(2) 및 제2기판(4)은 에지부에서 양면접착테이프(16)에 의해 상호 접합된다.

제2기판(4)은 접촉 입력을 받아들이는 접촉 감지부로서, 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET;Polyethylene Terephthalate) 필름으로 구성되며, PET 필름 표면에는 표면 손상을 방지하기 위하여 고경도막이 코팅되거나, 표면 반사를 최소화하기 위하여 엠보싱 처리된 요철막이 부착된다. 그리고 표시장치의 상면에 올려지거나 표시장치 내부의 구성품으로 설치되는 제1기판(2)은 통상 유리 기판이나 플라스틱 기판으로 구성된다.

한 쌍의 제1전극(10)은 콘트롤IC(18) 내부의 구동회로로부터 특정 전위차의 개별 전압을 각각 인가받아 하부도전층(6) 전체에 세로방향으로 균일한 전류가 흐 르도록 한다. 한 쌍의 제2전극(12) 또한 위와 동일한 방법으로 상부도전층(8) 전체에 가로방향으로 균일한 전류가 흐르도록 한다. 이때, FPC(Flexible Printed Circuit)나 COF(Chip On Film) 등의 연성회로기판(20)은 제1기판(2) 및 제2기판(4)에 공통 접속되며, 콘트롤IC(18)의 신호를 제 1전극(10)과 제2전극(12)으로 전달한다.

위와 같은 구성의 저항방식의 접촉 감지장치는 신체나 펜 등의 접촉수단이 제2기판(4)에 접촉되어 소정의 압력이 인가되면, 제2기판(4)에 굴곡이 발생하면서 상부도전층(8)이 하부도전층(6)에 접촉하여 통전 된다. 이때 상, 하부도전층(6, 8)의 접촉지점에 따라 다른 전압이 검출된다. 검출된 전압은 콘트롤IC(18)에 전달되어 접촉이 이루어진 지점의 좌표값을 획득한다.

여기서, 종래 접촉 감지장치는 위에서 살펴본 바와 같이 상, 하부도전층(6, 8)의 에지부에 제1전극(10) 및 제2전극(12)이 형성되어 있으므로, 이를 은폐시키기 위한 구성이 반드시 필요하다. 예컨대, 검정 잉크를 이용하여 전극들을 은폐시켜야 한다. 또한, 가장 외측에 위치하는 제2기판(4)에 제품의 브랜드나 회사의 로고를 인쇄하고자 하는 경우, 브랜드나 로고가 지워지는 것을 방지하기 위해서는 제2기판(4)의 하면에 인쇄해야 하는데, 제2기판(4)의 에지부에는 제2전극(12)이 형성되어 있고 연성회로기판(20)이 부착되어 있으므로, 제2기판(4)의 하면에 검정 잉크를 인쇄하고 브랜드나 로고를 직접 형성하는 것이 곤란하다.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 아이콘시트가 이용된다. 도 3은 아이콘시트가 이용된 접촉 감지장치의 분해사시도이고, 도 4는 도 3을 D-D'로 절단한 측단면 도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 도 1과 같은 기존 실시예에 아이콘시트(24)가 추가로 올려진 것을 볼 수 있다. 도시한 바와 같이, 아이콘시트(24)의 하면에는 둘레를 따라 제1전극(10), 제2전극(12) 및 연성회로기판(20)을 은폐시키기 위해 차광물질을 인쇄한 차광층(27)이 형성된다. 차광물질은 일실시예로서 검정계통의 잉크이다. 또한, 차광층(27)에는 회사의 로고나 제품의 브랜드와 같은 로고이미지(26)가 삽입된다.

도시된 바와 같이, 아이콘시트(24)는 통상 투명양면접착테이프(22, 예컨대, OCA(Optically Clear Adhesive) 등과 같은)를 매개로 제2기판(4)의 상면에 접합된다. 또한, 아이콘시트(24)의 상면에는 표면손상을 방지하기 위한 고경도막이 형성된다.

그러나, 아이콘시트(24)를 사용하는 경우 외관이 미려한 장점은 있으나, 제2기판(4)의 상면에 투명양면접착테이프(22)가 올려지고, 여기에 아이콘시트(24)가 부가되는 구조를 가짐으로 인해, 접촉 감지부가 두꺼워지는 문제점이 있다. 접촉 감지부의 두께 증가는 손가락이나 터치펜 등의 접촉 감도를 크게 저하시킨다. 또한, 투명양면접착테이프(22), 아이콘시트(24) 등 적층되는 레이어의 증가로 인해 패널의 투과율 저하가 불가피하다.

나아가서, 제1기판(2)으로 글래스나 플라스틱 등이 사용되고 제2기판(4)으로 필름이 사용되는 등 열팽창계수가 서로 다른 이종 재질을 접합하기 위해서는 양면접착테이프(16)의 선정에 엄격한 규정이 수반되며, 투명양면접착테이프(22)의 가공 및 부착 공정 등이 부수적으로 발생한다. 그리고, 아이콘시트(24)에 차광층(27)을 형성하고, 고경도막을 코팅하며, 아이콘시트(24)를 부착하는 등의 공정 역시 수반된다. 즉, 아이콘시트(24)를 별도로 부착하는 것은 제조공정을 더욱 복잡하게 하여 생산성을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 제2기판(4)에 아이콘시트(24)를 접합하는 과정에서, 투명양면접착테이프(22)에 기포가 발생하거나 이물질이 침투하는 등으로 공정불량이 야기되며, 이는 수율을 저하시키는 큰 요인으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 접촉 감지장치의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 접촉 감지부를 구성하는 제2기판의 하면 구성을 크게 간소화하고 제2기판에 투명도전층, 차광층, 로고이미지를 함께 형성함으로써, 접촉 감지부가 단일 기판으로 구성되도록 하며, 이에 따라 터치입력에 대한 검출감도를 높이고, 패널의 투과율을 향상시키며, 제조공정을 간소화하여 양산성의 증가 및 수율 개선을 기대할 수 있는 접촉 감지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액체 정량 토출기를 사용하여 제1기판 또는 제2기판의 에지부에 액상경화제를 도포하고 두 기판을 접합할 수 있도록 하여, 공정시간을 단축시키고 제조코스트가 매우 저렴함은 물론, 양산제작이 용이한 접촉 감지장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액상경화제에 간격조정용 스페이서를 혼입하여 접착층을 형 성함으로써, COF나 COG의 압착에 의한 높이 단차에 따라 접착층의 높이를 조절할 수 있는 접촉 감지장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기판의 에지부에 댐 스페이서를 설치하여 공정 중 액상경화제가 외부로 흘러나오거나 내부로 침투되는 것을 방지함으로써, 공정시간을 크게 단축시키고 품질불량을 방지할 수 있도록 한 접촉 감지장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접촉 감지장치는, 인체의 손가락(29) 또는 터치펜과 같은 터치수단의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 입력신호를 발생시키는 접촉 감지장치에 있어서, 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40)의 상면에서 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되며, 투명한 도전성 물질의 도전패드(45)를 구비한 터치셀(50); 상기 제2기판의 하면에 형성되며, 압력식 터치입력에 의해 상기 도전패드(45)에 접촉되는 투명도전층(62); 및 상기 제2기판(60)의 에지부에 차광물질이 인쇄되거나 코팅되어 차광영역을 형성하며 차광영역 내에 그래픽이미지로 구성된 로고이미지(36)가 형성되는 차광층(37)을 포함하여 구성된다.

일실시예에 따르면, 상기 차광물질은 검정 잉크이다.

삭제

상기 실시예에서, 상기 로고이미지(36)는 상기 차광층(37)의 상면 또는 하면에 인쇄되거나 코팅되어 형성된다.

상기 실시예에서, 상기 로고이미지(36)는 상기 차광층(37)을 부분적으로 절개하여 형성되거나, 부분적으로 절개하고 절개된 영역에 다른 물질을 충전하여 형성된다.

일실시예에 따르면, 상기 제2기판(60)의 상면에는 고경도 보호막이 더 형성된다.

일실시예에 따르면, 상기 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이의 에지부에는 양면접착테이프가 부착되어 접착층(66)을 형성한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이의 에지부에는 액상경화제(68)가 도포되어 접착층(66)을 형성한다.

상기한 실시예에서, 상기 액상경화제(68)는 자외선 경화수지이다.

상기한 실시예에서, 상기 액상경화제(68)에는 접합 간격 조정을 위한 간격조정용 스페이서(69)가 혼입된다.

상기한 실시예에서, 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)의 에지부에는 상기 액상경화제(68)가 외부로 흘러나오거나 기판 내측으로 침입하는 것을 방지하기 위한 댐 스페이서(64)가 설치된다.

바람직하게는, 상기 댐 스페이서(64)는 이중 벽 구조로 이루어진다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 도전패드(45)의 통전을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함한다.

상기한 실시예에서, 상기 스위칭소자(35)는 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나인 3단자형 스위칭소자이다.

일실시예에 따르면, 상기 도전패드(45)는 상호 이격 배치되는 한 쌍의 제1도 전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성되며, 상기 투명도전층(62)과의 접촉에 의해 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전된다.

상기한 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단이나 제2도전패드(48)의 후단에 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함한다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단 및 제2도전패드(48)의 후단에 각각 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)를 더 포함한다.

상기한 실시예에서, 상기 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)는 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나인 3단자형 스위칭소자이다.

일실시예에 따르면, 상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된다.

일실시예에 따르면, 상기 제1기판(40)의 하부에는 확산시트(90)가 더 설치된다.

일실시예에 따르면, 상기 제1기판(40)은 글래스기판이며, 상기 제2기판(60)은 필름기판이다.

일실시예에 따르면, 상기 제1기판(40) 및 제2기판(60)은 글래스기판이다.

일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 상호 오목부(52)와 볼록부(54)가 치합되도록 배치된다.

어느 한 실시예는, 상기 제1기판(60) 상에는 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되며, 상기 터치셀(50)과 다른 방식으로 터 치입력을 검출하는 이종 터치셀이 더 설치된다.

바람직하게는, 상기 이종 터치셀은 정전용량 방식으로 터치입력을 검출하는 용량식 터치셀(85)이다.

일실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(85)은 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단과 소정 거리로 이격될 때 터치수단과의 사이에서 정전용량을 형성하는 터치패드(84); 및 상기 터치패드(84)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(84)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 용량식 스위칭소자(83);를 포함하여 구성된다.

일실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(85)은 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단과 소정 거리로 이격될 때 터치수단과의 사이에서 정전용량을 형성하는 터치패드(84); 상기 터치패드(84)에 출력단자가 접속되며, 온/오프 제어단자에 인가되는 제어신호에 따라 턴 온/오프 되어 상기 터치패드(84)에 충전전압을 공급하는 3단자형의 용량식 제1스위칭소자(83a); 및 상기 터치패드(84)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(84)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 용량식 제2스위칭소자(83b);를 포함하여 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(85)은 터치패드(84)에 접속된 커패시터(81)를 더 포함한다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)과 상기 용량식 터치셀(85)은 액티브영역 내에서 서로 격리된 영역에 형성된다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)과 상기 용량식 터치셀(85)은 액티브영역 내에서 중복된 영역에 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역에는 터치패드(84)와 이격되도록 상기 터치셀(50)의 도전패드(45)가 형성된다.

상기한 실시예에서, 상기 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역에는 터치패드(84)와 이격되도록 상기 터치셀(50)의 도전패드(45)가 형성된다.

본 발명의 접촉 감지장치는 종래 저항식 접촉 감지장치와는 다른 구성을 갖는 압력식 접촉 감지장치로서, 기판의 에지부에 금속전극이 설치되지 않으며 대부 분의 터치 구성품들을 제1기판에 설치하고 접촉 감지부를 구성하는 제2기판에는 ITO나 CNT를 증착하여 투명도전층을 형성하는 등 매우 간소한 구성품만 설치된다. 이에 따라 제2기판의 에지부에 차광층 및 로고이미지를 형성할 수 있고, 종래 아이콘시트를 투명 양면접착테이프로 부착하는 방식과 대비하여 접촉 감도가 향상되며, 패널의 투과율이 향상되어 표시품질을 좋게 하며, 아이콘시트의 절단 및 부착 등의 공정을 제거하여 제조공정이 크게 간소화되고 불량품 발생률을 낮춰 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 올인원(All In One) 방식의 제2기판을 제공하면서, 터치패널 에지부의 폭을 슬림하게 설계할 수 있으며, 풀 터치 폰 등과 같은 휴대 단말기에 적용될 경우 터치입력 인식이 가능한 액티브영역을 가능한 크게 설계할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제1기판과 제2기판의 에지부를 양면접착테이프가 아닌 액상경화제를 이용하여 접합함으로써, 접합공정을 자동화하여 공정시간을 단축시키고 양산성을 증대시키고 제조코스트를 절감하며, 수분의 침투를 차단하여 내부 구성품의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액상경화제에 간격조정용 스페이서를 혼입하여 접착층을 형성함으로써 접착층의 높이를 용이하게 조정할 수 있고, COF나 COG를 압착할 때 발생하는 높이 단차를 접착층에서 보상할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판의 에지부에 댐 스페이서를 설치하여 액상경화제가 외부로 흘러나오거나 내부로 침투하는 것을 방지함으로써, 액상경화제의 유출에 의한 공정지연 및 내부 침투에 의한 품질불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 터치셀의 도전패들 이격 배치되는 도전패드 쌍으로 구성함으로써, 제1기판에는 단지 투명도전층만을 형성하여도 터치입력 검출이 가능하게 할 수 있으며, 투명도전층의 두께, 면저항 등을 고려할 필요가 없고, 투명도전층에 크랙이 발생해도 터치입력을 안정적으로 검출할 수 있으며, 투명도전층에 신호선을 연결하는 전기적 연결부가 없으므로 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 투명도전층을 터치셀별로 구획 형성하여, 단위 터치셀들에서의 신호가 다른 터치셀로 역류하는 것을 방지하며, 신호의 오인식이 발생하지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 TFT와 같은 스위칭소자를 이용하여, 각 터치셀에서의 신호들을 스위칭 제어함으로써 복수의 지점이 동시에 터치되는 멀티터치 입력을 인식할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 표시장치와 터치패널 사이에 확산시트를 설치하거나, 신호선의 배선간격 또는 배선방향을 적절하게 하는 것으로 표시장치의 화면 표시를 위한 신호선과의 광 간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기판 상에 압력식 터치셀 및 다른 검출방식을 갖는 이종 터치셀을 복합적으로 구성하여, 터치수단의 종류 및 터치입력 방법에 구애받지 않고 터치입력을 검출할 수 있으며, 서로 다른 종류의 터치수단이 동시에 터치되는 경우에도 모든 신호를 놓치지 않고 인식할 수 있으며, 여러 가지 유형의 접촉 감지장치를 단일의 패널 제조공정으로 제조할 수 있어 제조라인을 일원화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 본 발명은 LCD, PDP, OLED, AMOLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되거나, 표시장치 내에 내장되는 접촉 감지장치에 관한 것으로서, 신체의 손가락 또는 터치펜 등과 같은 터치수단의 접촉을 감지하여 터치입력을 검출하는 접촉 감지장치에 관한 것이다.

첨부된 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 여기서, 층, 막, 영역, 기판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상면" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 본 명세서에 기재된 신호는 특별한 언급이 없는 한, 전압 또는 전류를 총칭한다.

본 발명은 종래의 접촉 감지장치가 제1기판과 제2기판을 적층하고, 접촉 감지부를 구성하는 제2기판의 상면에 별도로 아이콘시트를 투명양면접착테이프로 접착하는 구조와 달리, 접촉 감지부를 구성하는 제2기판과 아이콘시트를 단일 기판으로 구성한 접촉 감지장치를 제공한다. 이와 같은 구성을 가능하게 하기 위하여, 본 발명은 종래와 터치패널의 구성을 달리한다. 또한, 접촉 감지부를 구성하는 제2기 판의 하면에는 ITO나 CNT 등과 같은 투명도전층, 차광층 및 로고이미지를 올인원(All In One) 방식으로 형성한다.

나아가서, 본 발명의 접촉 감지장치는 종래 저항방식에서 사용되는 에지부 전극을 제거하고, 다중점 감지에 기초한 터치셀 방식으로 구성된다. 본 발명은 압력식 터치입력을 검출하는 접촉 감지장치에 관한 것이지만, 단지 저항방식의 접촉 감지장치에 국한되지는 않는다. 후술하겠지만, 본 발명의 접촉 감지장치는 종래 4선식 또는 5선식 저항방식의 접촉 감지장치와 다른 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 접촉 감지장치는 압력방식의 패널 구조를 기본적으로 갖는 동시에 여기에 저항방식, 광학방식, 정전용량방식 등 다양한 방식이 복합된(예컨대, 후술하는 예에서와 같이 압력방식과 정전용량방식이 복합되는 등과 같이) 복합방식으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 접촉 감지장치는 패널 상에 복수의 터치셀이 매트릭스 형태로 배열된 구조를 가지며, 각 단위 터치셀은 도전패드 터치입력을 센싱(sensing)하기 위한 도전패드를 구비한다. 도전패드는 ITO, CNT(Carbon Nano Tube), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명도전체로 형성되며, 압력식 터치입력에 의해 다른 도전체와 통전된다. 예컨대, 다른 도전체는 대향하는 기판에 형성된 투명도전층이다. 투명도전층 역시 ITO, CNT, ATO, IZO 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명도전체로 형성된다.

각 단위 터치셀은 하나 이상의 스위칭소자를 포함할 수 있다. 스위칭소자는 다이오드 등과 같은 2단자형으로 구성될 수도 있겠으나, 바람직하게는 3단자형으로 구성된다. 3단자형 스위칭소자는 각 터치셀로 입력되는 위치검출신호, 각 터치셀로부터 출력되는 검출신호, 또는, 두 신호를 모두 스위칭하는 회로 구성을 갖는다. 예컨대, 3단자형 스위칭소자는 제어단자에 인가되는 신호에 따라 입출력단자의 도통을 제어하는 소자로서, 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor)일 수 있다. 릴레이(Relay)는 제어단자에 전류를 인가하면 입력단자에 인가된 전압이나 전류가 손실 없이 출력되는 소자이며, BJT는 베이스(Base)의 문턱전압(Threshold voltage)보다 높은 전압을 베이스에 인가한 상태에서 베이스단자에 전류를 흘리면, 일정량 증폭된 전류가 콜렉터 (Collector)에서 에미터(Emitter)로 흐르는 소자이다. 또한 TFT는 LCD나 AMOLED등의 표시장치를 구성하는 화소부에 사용되는 스위칭소자로서 제어단자인 게이트(Gate)단자, 입력단자인 드레인(Drain)단자 및 출력단자인 소스(Source)단자로 구성되며, 게이트단자로 소스단자에 인가된 전압보다 문턱전압 이상되는 전압을 가하면, 도통되면서 게이트단자에 인가된 전압의 크기에 종속되는 전류가 입력단자에서 출력단자로 흐르는 소자이다.

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 다양한 방식의 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 비록 설명되는 실시예는 몇 가지 방식에 국한되겠지만, 본 발명의 기술사상이 설명되지 않은 다른 방식의 접촉 감지장치에도 적용될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 점촉 감지장치의 구조를 보인 분해사시도로서, 본 발명의 터치패널의 기본 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 표시장치(30)의 상면에 본 발명의 터치패널이 설치된다. 여기서, "표시장치"라 함은 표시패널(예컨대, 액정패널 등과 같은)과 필요한 경우 백라이트(액정패널과 같은 비발광패널에서 그러하듯이) 등을 포함한 장치를 의미한다. 본 발명의 터치패널은 기본적으로 상호 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60)으로 구성되며, 어느 하나의 기판의 에지부에는 발신용 드라이브IC(71)과 수신용 드라이브IC(72)가 실장된다. 바람직하게는, 드라이브IC는 하부의 제1기판(40) 상면 에지부에 실장된다.

발신용 드라이브IC(71)는 위치검출신호를 발신하기 위한 IC이며, 수신용 드라이브IC(72)는 검출신호를 수신하기 위한 IC이다. 발신용 드라이브IC(71) 및 수신용 드라이브IC(72)는 제2기판(60)의 에지부에 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장된다. 도시된 예에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)를 별도의 구성으로 도시하였으나, 실질적으로는 드라이브IC의 실장 면적을 최소화하기 위하여 기능적으로 구분된 두 IC가 단일 IC에 통합되는 것이 바람직하다.

한편, 도시하지는 않았으나, 제1기판(40) 및 제2기판(60)은 표시장치(30) 내에 내장될 수도 있다. 또한, 다른 예로서, 제2기판(60)은 표시장치(30)를 구성하는 기판(예컨대, 액정패널의 TFT기판 또는 칼라필터기판)과 동일한 기판일 수 있다. 이 경우, TFT기판 또는 칼라필터기판에는 화면 표시를 위한 구성품들과 터치입력 검출을 위한 구성품들이 함께 설치될 것이다.

제1기판(40)과 제2기판(60)은 모두 투명한 글래스, 플라스틱 또는 필름 등으로 형성된다. 물론, 광투과성이 확보된 다른 재질로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 제1기판(40)으로는 글래스기판이 이용되며, 글래스기판 상에는 터치셀(50) 및 신호선들이 배선된다. 그리고 제2기판(60)으로는 필름기판이 이용되며, 이 필름기판은 투명도전층(62)과 차광층(37)과 로고이미지(36)가 단일 필름기판에 형성된 올인원 필름이다. 제2기판(60)으로 글래스기판이 이용되는 경우 역시 단일 글래스기판에 투명도전층(62)과 차광층(37)과 로고이미지(36)가 함께 형성된 올인원 글래스이다. 제1기판(40) 및 제2기판(60) 각각의 구성에 대하여는 후술되는 실시예들에서 상세히 설명하기로 한다.

이하에서는 터치패널의 구성에 대하여 실시예를 구분하여 설명하기로 한다. 이하의 설명에서는, 터치패널의 여러 가지 실시예들에 대하여 우선적으로 설명한 후에, 제2기판(60)이 올인원 필름 또는 다른 재질의 기판으로 구성되는 예에 대하여 설명하기로 한다.

<실시예1>

도 6 내지 도 12는 본 발명에 따른 터치패널의 일실시예를 보여준다. 본 실시예는 제1기판(40)의 상면에 단일의 도전패드(45)를 형성하여 단위 터치셀(50)을 구성하고, 제2기판(60)의 하면에 투명도전층(62)을 형성하는 실시예이다. 본 실시예에서는 제2기판(60)의 투명도전층(62)이 제1기판(40)의 도전패드(45)에 접촉되는 것을 검출하여, 해당 터치셀(50)에 대한 터치입력을 인식한다.

도 6은 본 실시예에 따른 터치패널의 단면 구성도이고, 도 7 및 8은 각각 본 실시예의 평면 구성도이다. 도 6을 참조하면, 제1기판(40)과 제2기판(60)은 복수의 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 배치된다. 스페이서(25)는 절연체로 이루어지는 것으로서, 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이에서 구름 접촉되는 볼스페이서(25a), 또는, 일단부가 어느 일측의 기판에 패터닝되어 고정되며 타단부는 대향 기판에 접촉 또는 접합되는 패턴스페이서(25b, 혹은 rigid spacer)이며, 두가지 형태의 스페이서가 함께 이용될 수도 있다.

도 7 및 8은 제1기판(40)의 평면 구성을 보인 것으로서, 여기에 부가하여 제2기판(60)의 구성을 점선으로 표시하였다. 도시된 바와 같이, 제1기판(40) 상에는 실제 터치입력이 이루어지는 액티브영역(active area)을 복수개로 분할한 영역별로 터치셀(50)이 형성된다. 실질적으로 터치셀(50)은 매우 높은 분해능으로 배치되겠지만, 도 7에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 3*3의 분해능으로 배치된 구성을 가정하여 예시하였다.

각 단위 터치셀(50)은 단일의 도전패드(45)을 구비한다. 도시한 바와 같이, 도전패드(45)들은 이웃하는 터치셀(50)과 영역을 구획하도록 형성된다. 제2기판(60)의 하면에는 점선으로 도시한 바와 같이 투명도전층(62)이 형성된다. 바람직하게는 투명도전층(62)은 제2기판(60)의 하면 전체 영역에 걸쳐 형성되지 않고, 도 7에서와 같이 열이나 행 방향으로 구획되거나, 도 8에서와 같이 단위 터치셀(50)별로 구획하여 형성된다.

제2기판(60) 하면에는 점선으로 도시한 바와 같이 위치검출신호를 송신하는 복수개의 제1신호선(42)이 배치되며, 제1기판(40)의 상면에는 위치검출신호를 수신하기 위한 복수개의 제2신호선(44)이 배치된다. 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)의 배선방향은 도시된 예에 국한되지 않으며, 또한 반드시 상호 교차되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)은 사선 형태, 지그재그 형태로 배선될 수 있으며, 서로 평행하게 배선될 수도 있다.

도 6의 단면도를 참조하면, 제2기판(60)에서 투명도전층(62)과 제1신호선(42)을 접속하는 예, 및 제1기판(40)에서 도전패드(45)와 제2신호선(44)을 접속하는 예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)의 상부에는 이 신호선들이 외부와 절연되도록 절연층(33)이 형성된다. 그리고, 도전패드(45) 및 투명도전층(62)은 각각 콘택홀(59, contact hole)에 의해 제2신호선(44) 및 제1신호선(42)에 접속된다. 한편, 도면 중 미설명 부호 49는 제1기판(40) 상면의 평탄화를 위해 절연물질이 도포된 평탄화층(49)으로서, 이는 필요에 따라 사용되지 않을 수도 있다.

신호선들은 일 실시예로, 알루미늄과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 제1신호선(42)과 제2신호선(44), 그리고 본 실시예에서는 언급되지 않았지만 후술되는 실시예에서 언급되는 다른 신호선들은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(도시하지 않음)과 그 위의 상부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상부막은 신호지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(Resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리 하부막은 ITO(Indium Tion Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금, 크롬(Cr) 등으로 이루어진다.

신호선들은 바람직하게는 투명도전체로 형성되어, 관측자에 의해 시인되는 것을 회피한다. 신호선들이 투명도전체로 형성되는 경우, 신호선의 저항을 감소시키기 위한 목적으로 부분적으로 금속계열의 신호선이 사용될 수 있다. 또한, 신호선들의 교차 지점에는 신호선 상호간에 발생하는 상호 커패시턴스(mutual capacitance)를 줄이기 위해 금속계열의 신호선이 사용될 수 있다. 그리고, 이종의 레이어에 형성된 신호선들은 콘택홀(59, contact hole)에 의해 다른 구성품들과 접속된다.

도 7 및 8에서 보여지는 바와 같이, 제1신호선(42)들은 발신용 드라이브IC(71)에 연결되며, 제2신호선(44)들은 수신용 드라이브IC(72)에 연결된다. 발신용 드라이브IC(71)는 위치검출신호를 제1신호선(42)에 인가하며, 수신용 드라이브IC(72)는 제2신호선으로부터 위치검출신호를 수신한다. 여기서, 앞서 살펴본 바와 같이, 투명도전층(62)이 영역을 구획하여 형성됨에 따라, 각 터치셀(50)에서의 신호를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 이러한 실시예는 신호의 처리가 용이하며, 신호의 역류를 방지하여 오작동을 막을 수 있으며, 궁극적으로는 멀티 터치입력을 인식할 수 있게 한다. 멀티 터치입력을 인식하는 예에 대하여는 다른 실시예에서 상세하게 언급하기로 한다.

상기 도전패드(45)는 터치셀(50)의 전체 영역을 커버하도록 설치될 수도 있겠으나, 바람직하게는, 터치셀(50)의 국부 영역에만 설치된다. 예컨대, 제2기판(60)의 외면에 접촉되는 터치펜의 펜끝이 대략 0.7mm의 폭을 갖는다면, 각 터치셀(50)의 너비가 이보다 작은 경우, 상기 도전패드(45)들은 터치셀(50)의 국부 영역에만 형성되어도 인체의 손가락 또는 터치펜의 접촉을 검출할 수 있다. 또한, 도전패드(45)를 국부 영역에만 형성하면서, 신호선과 오버랩(Overlap)되도록 형성하면, 터치패널의 투과율을 크게 높일 수 있다. 따라서 도전패드(45)를 형성함에 있어 가급적 그 도포영역을 최소화하여 제조코스트를 절감함은 물론, 신호선과 오버랩되도록 형성하여 터치 패널의 투과율을 크게 높이는 것이 바람직하다.

위와 같은 구성에서, 인체의 손가락 또는 스타일러스 펜 등과 같은 터치수단이 제2기판(60)에 접촉하여 제2기판(60)에 굴곡이 발생되면, 제2기판(60)이 제1기판(40)측에 접촉된다. 만약, 도 7에서 하단 우측의 점선으로 박스 친 터치셀(50) 부분에서 압력식 터치입력이 발생되었다면, 해당 영역에서 제2기판(60) 하면의 투명도전층(62)과 도전패드(48)의 통전이 발생된다. 이에 따라 발신용 드라이브IC(71)로부터 발원되어 제1신호선(42)에 인가된 위치검출신호는 투명도전층(62)과 도전패드(48)간의 통전에 의해 제2신호선(44)으로 전달되며, 이는 수신용 드라이브IC(72)로 입수된다. 따라서, 터치가 발생된 지점에 대한 좌표값을 얻을 수 있다. 도 7의 예에서 얻어진 좌표값은 세 번째 제1신호선(42)과 세 번째 제2신호선(44)이 교차하는 지점의 터치셀(50) 좌표일 것이다.

본 실시예에서, 제1기판(40)과 제2기판(60)에 종이나 횡으로 신호선을 배선 하고, 절연층으로 이종의 레이어를 절연시키는 등의 구성은 LCD나 AMOLED의 표시패널 기판 구성과 거의 동일하다. 따라서, 본 발명의 터치 패널은 양산성이 검증된 표시기판(20)의 제조공정을 거의 그대로 이용하여 제조될 수 있으며, 이로써 대량생산이 용이할 뿐만 아니라 안정된 품질을 구현할 수 있고 저비용 제조가 가능하다. 또한, 표시장치의 제조공정 중 배선 제조 공정만 이용할 뿐, 액정공정 등은 사용하지 않으므로 표시장치(30)의 공정에 비해 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 터치셀(50)이 표시장치(30)의 단위화소가 갖는 분해능에 비해 소정 배율의 분해능으로 설계될 수 있는 장점을 갖는다. 예컨대, LCD의 단위화소가 1920*1080의 분해능을 갖는다면, 본 발명의 터치셀(50)은 1920*1080 또는 960*540(단위화소 4개당 1개의 터치셀이 배치되는 규격)의 분해능을 가질 수 있다. 이와 같이 터치셀(50)의 분해능이 표시장치(30)의 단위화소가 갖는 분해능에 비해 소정 배율로 설계되면, 터치패널의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)이 LCD의 게이트라인 및 데이터라인(화면 표시를 위한 신호선들)과 동일한 수직선상에 위치할 수 있다. 이러한 신호선의 배치는 투과율을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 신호선들간의 간섭에 의해 물결무늬가 나타나는 모아레 현상을 방지할 수 있게 한다.

한편, 도 9에 도시된 실시예는 모아레 현상을 방지하는 다른 예를 보여준다. 도 9를 참조하면, 표시장치(30)와 터치 패널 사이에는 확산시트(90)가 더 설치될 수 있다. 이처럼 표시장치(30)와 터치 패널 사이에 확산시트를 설치하면, 표시장치의 배선과 터치 패널의 배선이 동일한 수직선상에 위치하지 않아도 확산시트(90)의 확산효과에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있다.

모아레 현상을 방지하기 위한 다른 실시예로서, 도시하지 않았지만 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)을 사선방향으로 배선하거나 지그재그 형태로 배선할 수도 있다. 또한, 후술되는 다른 실시예들의 다른 신호선들 역시 사선방향으로 배선하거나 지그재그 형태로 배선할 수 있다. 이와 같은 신호선 배선에 따르면, 표시장치(30)의 화면표시를 위한 신호선(예컨대, LCD의 게이트신호선과 데이터신호선)과 터치패널의 신호선이 나란하게 배치되지 않으므로(즉, 엇갈리게 배치되므로), 신호선들간 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 터치패널의 신호선들을 투명도전체로 형성하면, 표시장치의 화면표시를 위한 신호선(게이트메탈이나 소스메탈로 구성된)과 투명도전체로 형성된 신호선간 광간섭이 발생하지 않으므로, 모아레 현상을 회피할 수 있다.

도 10은 본 발명에서 터치입력 검출을 위한 시스템 구성이며, 도 11은 터치입력 검출을 예시한 파형도이다. 도 10을 참조하면, 상측 박스는 터치위치 검출부(70)를 나타내며, 하측 박스는 CPU(80)를 나타낸다. 터치위치 검출부(70)는 상술한 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브(72) 및 신호처리부(73), 타이밍 제어부(74), 메모리수단(75)을 포함하여 구성된다. 터치위치 검출부(70)에서 검출된 신호는 CPU(80)로 전달되며, CPU(80)는 수신된 신호로부터 입력신호를 발생시킨다. 도시하지 않았지만, 시스템 구성에는 전원부가 더 포함된다.

타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리 부(73)는 도 11에 도시된 바와 같이 발신용 드라이브IC(71)를 통해 각각의 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 어느 하나의 제1신호선(42)에 위치검출신호가 인가되는 순간에, 위치검출신호가 인가되지 않는 다른 제1신호선(42)들은 하이 임피던스(Hi Impedance) 이거나 플로팅(Floating) 상태로 유지된다. 수신용 드라이브IC(72)에 연결된 제2신호선(44)의 종단에는 그라운드와 연결된 저항이 설치될 수 있으며 이는 터치신호 입력이 없을 시의 입력을 그라운드 레벨로 설정한다.

도 11에서 각 펄스의 주기는 "T"이다. 만약, 도 7에서와 같이 우하단의 터치셀(50)에서 터치입력이 발생한다면, t3~t4 타임에 가장 우측의 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수될 것이다. 이렇게 검출된 신호는 CPU(80)로 전달되며, CPU(80)는 해당 좌표값 "D3, S3"에 대응하는 입력신호를 발생시킬 것이다.

메모리수단(75)은 위치검출신호를 일시 저장하는 수단이다. 도시된 실시예는 터치셀(50)이 3*3의 분해능인 경우를 예시하였으나, 실제로는 더욱 높은 분해능(예컨대, 1366*768의 분해능)을 갖기 때문에, 많은 신호들을 처리하는 과정에서 신호가 손실될 수 있다. 예를 들어, 터치위치 검출부(70)가 "Busy" 상태일 경우, 위치검출신호를 인식하지 못하여 신호를 놓칠 수 있는데, 메모리수단(75)은 이와 같은 신호의 손실을 방지한다.

메모리수단(75)은 도 12에 도시된 바와 같이, 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 절대주소를 갖는다. 이를 위하여, 메모리수단(75)은 터치셀(50)의 개수 이상의 비트를 갖는다. 만약, 도 7의 실시예에서 가장 우하단의 터치셀(50)에서 터치입력 이 발생하였다면, 신호처리부(73)는 도 12에서 점선으로 보인 바와 같이 메모리수단(75)의 "m9" 주소에 해당 위치검출신호를 저장한다. 이렇게 저장된 신호는 신호처리부(73)에 의해 호출될 수 있다.

예를 들어, 터치위치 검출부(70)에서 제1신호선(42) 전체에 걸쳐 신호의 인가를 1회 스캐닝한 후에, 신호처리부(73)는 메모리수단(75)을 읽는다. 그리고, 누락된 신호를 확인한다. 메모리수단(75)에 저장된 신호 중 누락된 신호가 있다면, 다음 스캐닝 이전에 해당 신호를 정당한 입력신호로 처리한다. 그리고, 메모리수단(75)을 소거한 후, 다음 스캐닝을 진행한다. 도시한 실시예에서는 메모리수단(75) 9비트 이상의 용량을 가지면 족하지만, 실제로는 터치셀(50)이 1366*768의 분해능을 가질 때 메모리수단은 적어도 1049088비트 이상의 용량(예컨대, 132k바이트의 용량)을 확보해야 한다.

<실시예2>

도 13 내지 도 15는 본 발명에 따른 터치패널의 다른 실시예를 보여준다. 본 실시예는 앞선 <실시예1>과 대비하여 터치셀(50)을 구성하는 도전패드(45)가 쌍을 이루도록 형성되고, 신호선들이 모두 제1기판(40) 상에 배치되는 점이 다르다. 그리고, 접촉 감지부를 구성하는 제2기판(60)의 하면에는 단지 투명도전층(62)만 형성하면 족하다. 그 밖에 다른 구성과 터치입력 검출을 위한 시스템 구성은 <실시예1>과 동일 또는 유사하다. 이하의 <실시예2>에 대한 설명에서는, <실시예1>과 대비되는 구성 및 작용에 대하여만 언급하기로 한다.

도 13은 본 실시예에 따른 제1기판(40)의 평면 구성도이다. 도 13을 참조하면, 각각의 단위 터치셀(50)은 상호 소정 간격 이격 배치되는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성된다. 위치검출신호 송수신을 위한 복수의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 모두 제1기판(40) 상면에 배치된다. 도시한 바와 같이, 각 터치셀(50)에서 제1도전패드(46)는 제1신호선(42)에 접속되며, 제2도전패드(48)는 제2신호선(44)에 접속된다.

제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 각각 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)에 연결되고, 두 드라이브IC에 의해 위치검출신호를 송수신하는 것은 <실시예1>과 동일하다.

여기서, 본 실시예는 제2기판(60)의 하면에 형성된 투명도전층(62)에 별도의 신호를 인가할 필요가 없다. 투명도전층(62)은 단지 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 통전시키는 통전체로서 역할하면 족하다. 따라서, 제2기판(60)에 FPC 등을 통해 신호를 인가할 필요가 없으며, 이는 제2기판(60)의 설계 자유도를 높이고, 특히 에지부(액티브영역을 제외한 테두리 영역)에 가용면적이 발생한다. 따라서, 제2기판(60)의 하면 에지부에 하기에서 상술하는 바와 같이 차광층(37) 및 로고이미지(36)를 형성할 수 있다. 나아가서, 제2기판(60)의 하면에 ITO 또는 CNT를 증착하는 과정에서, 투명도전층(62)의 두께 및 면저항을 자유롭게 할 수 있다. 이는 제조공정 및 수율 관리에 있어 막대한 기술적 장점을 갖게 한다.

본 실시예에서도, 도 14에서 점선 박스로 도시한 바와 같이, 제2기판(60) 하면의 투명도전층(62)을 터치셀(50)별로 구획하여 형성할 수 있다. 이와 같이 구성 하면, 비록 ITO 등을 에칭하는 등의 추가공정이 요구되지만, 패널의 투과율을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 터치셀(50)에서의 신호를 전기적으로 분리할 수 있다.

도 15는 본 실시예에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)의 배치예를 보인 평면 구성도이다. 도 15의 실시예는 터치입력 면적이 미소 면적인 경우에도 안정적으로 터치입력을 검출할 수 있는 예를 보여준다.

도 15에 도시된 바와 같이, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 톱니 모양으로 형성되며, 오목부(52)와 볼록부(54)가 소정 간극 이격된 상태로 치합하도록 배치된다. 이러한 구조에 따르면, 터치입력의 접촉면적이 미소 면적을 가져도 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)가 안정적으로 통전될 수 있다.

예컨대, 터치셀(50)의 면적에 비해 터치펜의 단부 면적이 매우 작다고 가정해 보자. 이 경우, 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)를 단순히 나란하게 이격 배치한다면, 투명도전층(52)이 눌러져서 제1기판(40)에 대해 접촉되는 접촉부(39)가 어느 하나의 도전패드에만 접촉될 수 있을 것이다. 그렇다면, 터치입력을 검출하지 못할 것이다. 그러나, 도 15에서 보여지는 바와 같이 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 배치한다면, 터치펜이 어느 부위에 접촉하든지 접촉부(39)가 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다.

<실시예3>

도 16 내지 21은 본 발명에 따른 터치패널의 또 다른 실시예를 보여준다. 본 실시예는 앞선 <실시예2>와 동일하게 단위 터치셀(50)에 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 배치되는 실시예이며, 다른점은 스위칭소자를 이용하여 위치검출신호를 스위칭한다는 점이다. 본 실시예에 대한 이하의 설명에서, 상술한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대하여는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

본 실시예가 갖는 기술적 장점은, 각 터치셀(50)에서 스위칭소자로 위치검출신호를 스위칭하면, 신호의 역류를 방지하여 터치입력을 오인식하는 것을 막을 수 있으며, 동시에 다수의 지점이 접촉되는 멀티 터치입력을 인식할 수 있게 된다는 것이다.

도 16은 본 실시예에 따른 제1기판의 구성을 보인 평면 구성도이다. 도시된 바와 같이, 각 터치셀(50)에는 도전패드와 신호선의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(35)가 설치된다. 스위칭소자(35)는 신호의 흐름을 차단하여 제2신호선(44)을 통해 입수되는 위치검출신호가 다른 터치셀(50)을 경유하여 제1신호선(42)으로 역류하는 것을 방지한다. 스위칭소자(35)는 다이오드의 항복전압을 이용하여 구성될 수도 있겠으나, 바람직하게는 3단자형으로 구성된다. 3단자형 스위칭소자에 대하여는 앞서 언급한 바 있으며, 본 실시예에서는 LCD나 AMOLED에서 검증된 소자인 TFT를 예시하여 설명한다. 이하에서는 스위칭소자(35)로서 TFT를 예시하여 설명하며, TFT에 대하여 스위칭소자와 동일한 도면부호를 사용한다.

도 16을 참조하면, <실시예2>와 비교하여 제1기판(40) 상면에 복수의 게이트신호선(38)이 더 배치된 것을 볼 수 있다. 본 실시예에서, 터치위치 검출부(70)는 게이트IC(77)를 더 포함하며, 게이트IC(77)는 복수의 게이트신호선(38) 각각에 온/오프 제어신호를 인가한다. 또한, 본 실시예는 <실시예2>와 비교하여 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에 TFT(35)가 더 설치된다. TFT(35)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 접속되며, 입력단자인 드레인단자는 제2도전패드(48)에 접속되고 출력단자인 소스단자는 제2신호선(44)에 접속된다.

도 17은 도 16의 실시예에서 단위 터치셀의 구성을 예시한 평면도이고, 도 18은 도 17에서 I-II 선을 따라 절개한 단면을 보인 단면 구성도이다. 도 17을 참조하면, 횡방향으로 제1신호선(42)과 게이트신호선(38)이 배치되고, 종방향으로 제2신호선(44)이 배치된다. 도시한 바와 같이 제1신호선(42)과 게이트신호선(38)을 나란하게 배치하면, 동일한 레이어를 이용하여 제1신호선(42)과 게이트신호선(38)을 배선할 수 있다.

제1도전패드(46)는 콘택홀(59)을 매개로 제1신호선(42)에 접속된다. 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에 설치되는 TFT(35)는 다음과 같은 회로 구성을 갖는다. TFT(35)의 드레인전극(55)은 콘택홀(59)을 매개로 제2도전패드(48)에 접속된다. TFT(35)의 소스전극(56)은 제2신호선(44)과 연결되며, 게이트전극(57)은 게이트신호선(38)과 연결된다.

도 18의 단면 층 구조를 참조하면, TFT(35)의 게이트전극(57) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(58)이 있으며, 게이트 절연막(58) 위에는 게이트전극(57)과 중첩되며 드레인전극(55)과 소스전극(56) 사이에 채널을 형성하기 위한 활성층(65)이 형성된다. 활성층(65)은 수소화 비정질 규소(Hydrogenated Amorphous Silicon) 또는 다결정규소(Poly Crystalline Silicon) 등으로 형성된다. 활성층(65) 위에는 드레인전극(55)과 소스전극(56)의 오믹(Ohmic) 접촉을 위한 오믹접촉층(61)이 형성된다. 오믹접촉층(61)은 실리사이드(Silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 구성된다. 드레인전극(55)과 소스전극(56) 위에는 보호막(63)이 형성되며, 보호막(63)의 상면에는 ITO 또는 CNT 등의 투명한 도전물질로 형성된 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 위치한다.

앞서 살펴본 바와 같이, 서로 다른 층에 위치한 신호선들의 연결과 한 쌍의 도전패드(46, 48)를 다른 구성품들과 접속하기 위해 콘택홀(59)이 사용되며, 콘택홀(59)은 다각형 또는 원 모양 등 다양한 모양으로 만들어 질 수 있다.

또한, 도시되지는 않았으나, TFT(35)의 위에는 광(Light)을 차단하기 위한 광차폐층이 설치될 수 있다. 광차폐층은 TFT(35)의 드레인전극(55)이나 소스전극(56)의 제조에 사용된 메탈, 게이트전극(57)의 제조에 사용된 메탈, 또는, 불투과성 절연막 등으로 형성될 수 있다. 불투과성 절연막은 산화막이나 질화막 또는 절연성 폴리 실리콘막 등으로 형성된다. 광차폐층이는 TFT(35)가 광(Light)에 반응하여 오작동하는 것을 방지한다.

도 19는 본 실시예에서 터치입력을 검출하는 과정을 예시한 파형도이다. 이를 참조하면, 게이트IC(77)가 각각의 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 공급할 때 G1, G2, G3 신호간에는 휴지기가 존재한다. 앞선 실시예에서 발신용 드라이브IC(71)가 제1신호선(42) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 제공하던 것과 달리, 본 실시예에서 발신용 드라이브IC(71)는 제1신호선(42)에 전체적으로 공통의 위치검출신호 Dn을 인가한다. 이때, 발신용 드라이브IC(71)에서 공급되는 위치검출신호 Dn 역시 게이트신호와 동일한 휴지기를 가질 수 있다. 즉, Dn은 G1, G2, G3 중 어느 하나가 On 될 경우에만 인가될 수 있다. 물론, Dn은 연속적으로 인가될 수도 있다. 또한, 게이트신호 G3의 파형에서 보여지듯이 위치검출신호 Dn이 더 많은 휴지기를 가질 수도 있다.

도시한 바와 같이, 여러개의 게이트신호 중 1라인의 게이트신호가 On 될 경우, 나머지 게이트신호들은 Off 된다. 만약, G3 신호가 On 될 경우, G1과 G2 신호는 Off 된다. G3 신호가 On 되는 경우, 세 번째 게이트신호선(38)에 연결된 TFT(35)들에는 TFT On 전압이 공급되며, 다른 게이트신호선(38)들에는 TFT Off 전압이 공급된다. 일실시예로서, TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다.

바람직하게는, 위치검출신호 Dn의 입력전압은 게이트신호의 입력전압보다 대략 3V 이상 작게, 즉, TFT의 문턱전압(threshold voltage)인 3V 이상 작게 선택한다. 게이트신호의 전압과 위치검출신호의 전압의 차이가 크면 TFT(35)가 활성 영역에서 완전하게 동작하는 것을 보장한다. 하지만, 차이가 너무 작으면 신호를 입수하여 처리하는 과정에서 입수된 신호를 증폭하는 별도의 과정이 필요하므로, 이를 회피하기 위한 적절한 전압 선택이 중요하다. 예컨대, 게이트신호의 On 전압은 15V이며, 위치검출신호의 전압은 5V로 선택된다. 이러한 전압값들은 TFT(35)의 완전한 동작을 보장하고, 증폭기 등의 추가회로를 필요로 하지 않는 전압값들이다.

도 19에 도시된 바와 같이 G3 신호 On 상태에서 수신용 드라이브IC(72)에 S3 신호가 입수된다면, 터치위치 검출부(70)는 D3, S3 좌표에서 터치가 발생한 것으로 인식할 것이다.

이와 같은 실시예는 TFT(35)를 이용하여 멀티 터치입력을 인식하는 일실시예를 보여준다. 한편, 본 발명에서 멀티 터치입력을 인식하는 실시예는 이에 국한되지 않는다. 도 20의 실시예는 멀티 터치입력을 인식하는 또 다른 실시예를 보여준다.

도 20을 참조하면, 도 16의 실시예와 대비하여 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 TFT가 더 설치된 것을 알 수 있다. 도 20의 실시예에서는 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치된 TFT를 제1TFT(35a)라 하고, 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치된 TFT를 제2TFT(35b)라 하자.

제2TFT(35b)의 회로 구성은 도 16의 실시예와 동일하다. 그리고 제2TFT(35b)는 다음과 같은 회로 구성을 갖는다. 제2TFT(35b)의 게이트단자는 제1TFT(35a)와 동일하게 게이트신호선(38)에 접속되며, 드레인단자는 제1신호선(42)에 접속되며, 소스단자는 제1도전패드(46)에 접속된다.

이러한 터치셀(50)의 구성에 따르면, 터치셀(50)을 구성하는 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 신호선과 완전히 격리될 수 있다. 예컨대, 게이트신호가 차단되는 경우, 터치셀(50)에서 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 투명도전층(62)과 접촉되어도, 제1신호선(42)을 통해 위치검출신호가 제공되지 않으며 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수되지도 않는다. 따라서, 제2기판(60)의 하면 전 영역에 투명도전 층(62)을 형성하여도, 게이트신호에 동기하여 위치검출신호를 정확하게 인식할 수 있으며, 보다 안전하게 멀티 터치를 인식할 수 있게 된다.

도 21은 또 다른 실시예를 보여준다. 본 <실시예3>에서 앞서 언급한 실시예들은 TFT의 입력단 및 출력단의 신호를 터치입력에 의해 변화시키고 게이트단의 스캔 전압과 연동하여 터치 신호를 획득하는 방법임에 비해, 도 21의 실시예는 이와 달리 게이트단의 상태 변화를 이용하여 터치입력을 검출하는 방법을 제공한다.

도 21을 참조하면, 제1기판(40)의 상면에는 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 나란하게 배치되고, 게이트신호선(38)이 제1,2신호선(42, 44)에 교차하도록 배치된다. 그리고, 도 16의 실시예와 대비하여 터치셀(50)의 회로 구성이 다르며, 터치셀(50)의 회로 구성은 다음과 같다.

게이트신호선(38)에 제1도전패드(46)가 접속되며, 제2도전패드(48)는 제1도전패드(46)와 이격 배치된다. 제2도전패드(48)에는 TFT(35)의 게이트단자가 접속된다. TFT의 드레인단자와 소스단자는 각각 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)에 연결된다.

이러한 구성을 가진 터치패널은 앞서 언급한 도 16의 실시예와 게이트신호 및 위치검출신호를 이용하여 터치를 인식하는 방법은 유사하다. 단지 다른점은 터치셀(50)에서 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 상호 통전되면, 비로소 게이트신호가 TFT(35)의 게이트단자에 인가되어 TFT(35)가 턴 온 된다는 점이다. 이러한 방법에서는, 게이트신호가 스캔펄스 형태로 제공되지 않아도 터치입력을 검출할 수 있다.

하지만, 도 21의 실시예를 이용하여 멀티 터치입력을 인식하기 위해서는, 게 이트IC(77)가 각 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 인가하여 다른 라인의 터치셀(50)들과 신호를 격리시킬 필요성이 있다. 또한, 제2기판(60)에 투명도전층(62)을 형성할 때, 투명도전층(62)이 터치셀(50)에 대응하여 구획 형성되도록 할 필요성이 있다.

<실시예4>

도 22 내지 33은 본 발명에 따른 터치패널의 또 다른 실시예를 보여준다. 본 실시예는 앞서 언급한 <실시예1> 내지 <실시예3>의 터치셀(50)에 부가하여, 제1기판(40)에 상기 터치셀(50)과 다른 방식으로 터치입력을 검출하는 이종 터치셀(85)이 복합적으로 구성된 실시예이다. 에컨대, 앞선 실시예에서 언급된 터치셀(50)은 압력식으로 터치입력을 검출하는 것에 비해, 이종 터치셀(50)은 정전용량식(이하 "용량식"이라 칭함), 광학식 등 압력식과 다른 유형으로 터치입력을 검출하는 터치셀이다. 본 실시예에서는 이종 터치셀(85)로 용량식 터치셀을 예시하여 설명하며, 용량식 터치셀에 이종 터치셀(85)과 동일한 도면부호를 사용한다.

또한, 본 실시예에서는 앞서 언급된 터치셀(85)과 용량식 터치셀(85)을 구분하기 위하여, 앞선 실시예들에서는 터치셀, 스위칭소자, 신호선들로 명명한 구성들이 압력식 터치셀, 압력식 스위칭소자, 압력식 신호선들로 명명된다. 이들 구성은 비록 명칭을 달리 하지만 동일한 구성이므로 동일한 도면부호를 사용한다. 압력식 터치셀(50)의 구성에 대하여는 앞서 상세하게 살펴보았으므로 간략하게만 언급하기로 한다.

본 실시예에서는 손가락(29) 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치수단의 비접촉 터치입력(제2기판(60)의 상면에는 터치수단이 접촉될 수 있겠으나, 용량식 터치셀(85)을 구성하는 터치패드(84)에 대하여는 비접촉 상태인 터치입력)을 감지하여 터치신호를 획득하는 용량식 터치셀 구조와, 2장의 기판(40, 60)이 터치수단의 터치압력에 의해 상호 맞닿을 때 터치신호를 획득하는 압력식 터치셀 구조를 함께 구비한 터치패널을 제공한다.

용량식 터치셀(85)은 압력식 터치셀(50)과 마찬가지로 터치패널에서 실제 터치가 이루어지는 액티브영역(active area)을 복수개로 분할한 영역에 형성되는 것으로서, 분할된 각 영역에는 3단자형의 용량식 스위칭소자(83) 및 이 용량식 스위칭소자(83)의 온/오프 제어단자에 접속되는 터치패드(84)가 배치되어 단위 터치셀을 구성한다. 용량식 스위칭소자(83)는 앞서 <실시예1>에서 언급한 3단자형 스위칭소자들 중 어느 하나의 스위칭소자이며, 바람직하게는 TFT이다. 본 실시예에서는 용량식 스위칭소자로 TFT가 적용된 예에 대하여 설명하겠으며, 용량식 스위칭소자(83)와 용량식 TFT(83)에 대하여는 동일한 도면부호를 사용한다.

본 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 22를 참조하여 용량식 터치셀(85)을 이용하여 비접촉 터치입력을 검출하는 원리에 대하여 간략하게 설명한다. 도 22를 참조하면, 터치패드(84)에 손가락(29, 또는 이와 유사한 도전성의 터치수단)이 접근했을 때 터치패드(84)와 손가락(29)이 "d"의 간격으로 이격되며, "A"라는 대향면적을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 22의 우측 등가회로 및 수식에서 보여지듯이 손가락(29)과 터치패드(84) 사이에는 정전용량 "C"가 형성된다. 정 전용량 "C"를 가지는 터치패드(84)의 신호입력선에 전압이나 전류의 신호를 공급하여 전하량 "Q"의 크기를 갖는 전하가 축적되면, V=Q/C라는 전압관계식이 형성된다. 이때 신체는 대지에 대하여 가상으로 접지된다.

만약 손가락(29)이 터치패드(84)와 d의 간격으로 대향된 상태에서 터치패드(84)에 신호를 인가한다면, 터치패드(84)와 손가락(29) 사이에 형성된 정전용량 C에는 전하가 충전된다. 이때, 도시한 바와 같이 터치패드(84)에는 용량식 TFT(83)의 게이트단자가 접속되어 있으므로, 터치패드(84)에 전하가 충전되는 시간 및 정전용량 C에 축적된 신호가 방전되는 임의의 시간동안 용량식 TFT(83)가 턴 온 된다. 방전되는 신호의 크기는 시간이 경과함에 따라 점차 작아지며, 어느 정도 방전이 이루어지면 용량식 TFT(83)는 다시 턴 오프 된다. 본 실시예에서는 이와 같이 터치수단과 터치패드(84) 사이의 정전용량에 의해 용량식 TFT(83)의 게이트단 전위가 변동되는 것을 이용하여 비접촉 터치입력을 검출한다.

여기서, 정전용량 C는 터치수단과 터치패드(84)의 간격, 대향면적 등을 조절하는 것에 의해 자유롭게 설계될 수 있다. 예컨대, 터치패드(84)의 면적을 크게 선택하는 것으로서 도 22의 관계식에 의거하여 C 역시 크게 설계된다. 반대로, 터치패드(84)의 면적을 작게 선택하는(예를 들어, 1mm² 이하로 선택하는 등으로) 것으로서 C는 작게 설계된다. 바람직하게는, C는 수십 fF(femto F) 내지 수십 pF(pico F)으로 설계될 수 있다.

도 23은 본 실시예에서 제1기판의 구성예를 보인 평면 구성도이다. 이를 참 조하면, 패널 상에서 실제 터치가 이루어지는 액티브영역 내에는 용량식 터치셀(85) 및 압력식 터치셀(50)이 각각 매트릭스 형태로 배치된다. 비록 도시된 예에서는 용량식 터치셀(85)이 2*2의 분해능으로 배치되고, 압력식 터치셀(50)이 4*4의 분해능으로 배치된 것을 예시하였지만, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 각 터치셀들은 실제로는 보다 큰 분해능으로 배치된다.

용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)은 액티브영역 내에서 서로 격리된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같이 두 터치셀을 격리하여 형성하면, 각 터치셀들을 형성함에 있어 도전패드(45) 및 터치패드(84)들을 보다 넓은 면적으로 실장할 수 있으며, 신호선들에 패드들을 접속하는 공정 등이 수월해진다. 이러한 방식은 액티브영역 상에 터치입력에 대한 영역을 구획할 수 있다. 즉, 어떤 영역에서는 압력식 터치입력만을 인식하고, 또 다른 영역에서는 용량식 터치입력(또는 "소프트 터치입력")만을 인식한다.

다른 예로서, 도 23에 도시된 바와 같이 용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)이 액티브영역의 적어도 일부 영역에 중복하여 형성된다. 도 23에서 하나의 용량식 터치셀(85)은 네 개의 압력식 터치셀(50)을 커버하는 영역에 형성된다. 만약, 액티브영역 상의 전체 영역에 걸쳐 두 터치셀들이 중복된 영역에 형성되면, 액티브영역 상의 어느 지점에서든지 서로 다른 두 가지 터치입력을 유효하게 검출할 수 있다. 물론, 도 23은 단지 하나의 실시예일 뿐이며, 두 터치셀들은 일부 영역에서만 중복 형성되도록 구성될 수도 있다.

도 23에 도시된 바와 같이, 제1기판(40)에는 위치검출신호 및 기타의 신호들 을 입출력하기 위한 위한 복수의 용량식 제1신호선(86), 용량식 제2신호선(87), 용량식 제3신호선(88)이 배치된다. 도시된 예에서 용량식 제1신호선(86)은 횡으로 배선되고, 용량식 제2신호선(87)과 제3신호선(88)은 종으로 배선된 것을 예시하였지만, 이는 단지 일실시예일 뿐이며 각각의 신호선들은 기판 상에서 배선방향을 자유롭게 설계할 수 있으며, 사선방향으로 배선되거나 지그재그 형태로 배선될 수도 있다.

용량식 터치셀(85) 각각은 적어도 하나의 용량식 TFT(83)와 터치패드(84)로 구성된다. 도 23의 실시예에서 용량식 TFT(83)는 도시된 바와 같이 용량식 제1신호선(86)에 게이트단자가 접속되고, 용량식 제2신호선(87) 및 제3신호선(88)에 각각 드레인단자와 소스단자가 접속되도록 설치된다. 그리고 용량식 TFT(83)의 게이트단자에는 터치패드(84)가 접속된다.

도시한 바와 같이, 터치위치 검출부(70)는 통합 드라이브IC(76), 신호처리부(73), 타이밍 제어부(74) 및 메모리수단(75)으로 구성된다. 이러한 구성은 도 10에 도시된 시스템 구성과 유사하며, 다만 도 10에서는 이해를 돕기 위해 드라이브IC를 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)로 구분하여 표시한 것에 비해, 본 예시에서는 두 드라이브IC를 통합 드라이브IC(76)로 표시하였다.

통합 드라이브IC(76)는 용량식 제1신호선(86) 및 용량식 제2신호선(87)에 위치검출신호를 인가하고, 터치수단과 터치패드(84) 사이에서 발생되는 정전용량에 의해 용량식 TFT(83)가 턴 온 될 때 용량식 제3신호선(88)으로부터 위치검출신호를 수신하여 터치입력을 검출한다. 하지만, 이와 같은 신호 입출력 방식은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 3개의 용량식 신호선(86, 87, 88)들 중 어느 하나의 용량식 신호선으로 위치검출신호를 송수신하고, 다른 하나의 용량식 신호선으로 용량식 TFT(83)의 게이트단자에 게이트신호를 인가하고, 또 다른 하나의 용량식 신호선으로 용량식 TFT(83)의 드레인단자 또는 소스단자에 임피던스 신호를 인가하도록 할 수도 있다.

도 23과 같이 하나의 용량식 TFT(83)로 소프트 터치입력을 검출하기 위한 예로서, 터치패드(84)의 전위를 검출하기 위해 용량식 제1신호선(86)이 고저항이 되어 방전상수를 크게 하는 것을 예로 들 수 있다. 하지만 보다 바람직하게는 각각의 용량식 터치셀(85)에 둘 이상의 용량식 TFT를 설치하여, 용량식 제1신호선(86)을 고저항으로 하지 않고 신호의 처리를 더욱 안정화시키는 방법도 있으며, 이에 대하여는 후술한다.

도 23을 참조하면, 압력식 터치셀(50)은 <실시예2>에서의 구성과 실질적으로 동일하다. 제1기판(40) 상에는 위치검출신호 입출력을 위한 복수의 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)이 배치된다. 압력식 터치셀(50)을 구성하는 한 쌍의 도전패드(46, 48)는 서로 이격 배치되며, 각각 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)에 접속된다. 도 23에는 표시하지 않았으나, 제2기판(60)의 하면에는 한 쌍의 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 투명도전층(62)이 형성된다.

도 23에서 보여지는 바와 같이, 본 발명에서의 터치패널은 서로 다른 입력방식을 검출하기 위한 서로 다른 유형의 터치셀(50, 85)이 복합적으로 구성되지만, 두 가지 입력방식 모두 위치검출신호의 하이(Hi)와 로우(Low) 상태로 터치입력을 검출할 수 있다. 따라서, 비록 터치입력 방식은 다르지만, 서로 다른 두 가지 터치입력을 검출하기 위하여 별도의 드라이브IC를 사용하지 않고, 도시한 바와 같이 단일의 통합 드라이브IC(76)를 사용할 수 있다.

도 24는 제1기판 상에서 터치셀이 배치되는 예를 보인 평면 구성도이고, 도 25는 도 23의 실시예에서 터치셀의 단면 구성을 예시한 단면도이다.

도 24를 참조하면, 용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)은 중복된 영역을 커버하도록 형성되지만, 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)와 압력식 터치셀(50)의 두 도전패드(46, 48)는 절연을 위하여 도시된 바와 같이 중첩되지 않도록 형성된다. 보다 상세하게는, 도 24에 도시된 바와 같이 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84) 내부에 소정 영역이 절개되어 있고, 절개된 영역 내에 터치패드(84)와 이격되도록 압력식 터치셀(50)의 두 도전패드(46, 48)가 형성된다.

도 24는 터치패드(84)가 신호선들에 비해 하부 레이어에 형성된 것으로 도시하였으나, 이는 터치패드(84)와 한 쌍의 도전패드(46, 48)간 상대적 위치를 알기 쉽게 표시하기 위한 것일 뿐이며, 실제로 터치패드(84)는 한 쌍의 도전패드(46, 48)와 동일한 레이어에 형성될 것이며, 신호선들에 대해서는 상부 레이어에 형성될 것이다.

여기서, 실시예로 도시하지 않았지만, 터치패드(84) 내의 절개된 영역에는 압력식 터치셀(50)의 어느 하나의 도전패드만 형성되고, 대향하는 제2기판(60)의 하면에 다른 하나의 도전패드가 형성될 수도 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 제1기판(40)의 중복된 영역 상에 용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)을 함께 형성 하면서, 동일한 영역에서 두 가지 터치입력을 유효하게 검출할 수 있다.

용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)이 중복된 영역을 커버함에 따라 신체의 손가락(29)이나 도전성 물질의 압력이 발생할 경우, 두 터치셀(50, 85)이 모두 반응하게 되는 것을 예측할 수 있다. 따라서, 어느 한 지점에서 두 가지 터치입력이 모두 감지된 경우에는 이를 처리하는 방안이 필요하다. 이와 같은 상황에 대한 방안으로서, 예컨대, 어느 지점에서 두 가지 터치입력이 모두 감지된 경우에는 분해능이 높은 압력식 터치셀(50)에서의 터치신호를 유효한 터치입력으로 인식하는 방안이 있다. 즉, 압력식 터치셀(50)에서 감지된 신호에 우선순위를 부여하는 것으로서 동일 지점에 대한 두 가지 터치입력을 처리할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 용량식 터치셀(85)에서 감지된 신호에 우선순위를 부여할 수도 있으며, 두 신호 모두를 유효한 신호로 처리할 수도 있다.

도 25의 단면도를 참조하면, 제1기판(40)과 제2기판(60)은 앞선 실시예에서 살펴본 복수의 스페이서(25)에 의해 이격 배치된다. 도 25의 좌측에는 용량식 터치셀(85)의 단면 구성이 도시되어 있고, 우측에는 압력식 터치셀(50)의 단면 구성이 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 제1기판(40)의 상면에는 용량식 터치셀(85), 압력식 터치셀(50) 및 신호선들과 같은 구성품들이 설치되며, 제2기판(60)의 하면에는 단지 투명도전층(62)만 형성된다.

도 24 및 25를 참조하면, 용량식 TFT(83)의 게이트전극(57)은 용량식 제1신호선(86)에 접속되고, 드레인전극(55)은 용량식 제2신호선(87)에 접속되고, 소스전극(56)은 용량식 제3신호선(88)에 접속된다. 도시된 게이트 절연막(58), 콘택 홀(59), 오믹접촉층(61), 보호막(63) 및 활성층(65)은 앞서 도 18에 대한 설명에서와 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다. 또한, 용량식 TFT(83)의 위에는 TFT가 광에 반응하여 오작동하는 것을 방지하기 위한 광차단층(도시 안됨)이 형성될 수 있다.

터치패드(84) 및 두 도전패드(46, 48)는 ITO, CNT, ATO, IZO 등을 이용하여 형성된다. 압력식 터치셀(50)의 두 도전패드(46, 48)에 대한 연결관계는 앞서 언급하였으므로, 설명을 생략한다.

도 23 내지 도 25는 두 개의 터치셀(50, 85)이 서로 다른 입력방식을 가지며, 각 터치셀(50, 85)에서의 터치입력에 반응하여 좌표를 인식하는 반응 메커니즘도 다르다. 이와 같이 용량식 터치셀(85)과 압력식 터치셀(50)이 개별적인 동작을 하지만, 터치위치 검출부(70)의 통합 드라이브IC(76)는 이들의 신호를 통합하여 제어한다. 용량식 터치셀(85)의 신호선들과 압력식 터치셀(50)의 신호선들은 서로 독립적으로 배치되지만, 단일의 통합 드라이브IC(76)로 각 신호선들에 위치검출신호를 송수신한다. 용량식 터치셀(85)의 신호선들과 압력식 터치셀(50)들의 신호선들은 개별적으로 비동기된 신호로 동작될 수도 있지만, 바람직하게는 동기된 신호로 동작한다.

터치위치 검출부(70)는 통합 드라이브IC(76)를 통해 용량식 제1신호선(86) 및 압력식 제1신호선(42) 각각에 순차적인 스캔펄스를 제공할 수 있다. 터치패널의 전 영역에 걸쳐 신호의 스캐닝이 완료되면, 짧은 휴지기 이후, 다시 순차적으로 입력신호의 스캐닝이 진행된다. 전체 신호선들에 1주기의 스캔펄스가 공급되는데 걸 리는 시간은 일실시예로 대략 수십~수백 ms이다. 따라서 각각의 단위 터치셀(50, 85)에서는 매우 짧은 주기로 위치검출신호가 입수된다.

우선, 각각의 용량식 터치셀(85)에서는 용량식 제1신호선(86)을 통해 위치검출신호의 하이 전압이 인가될 때 용량식 TFT(83)가 턴 온 되며, 이후 위치검출신호가 로우가 되어 차단되면 용량식 TFT(83)는 턴 오프 된다. 그런데, 만약 어느 용량식 터치셀(85)에서 비접촉 터치입력이 발생하면, 손가락(29)과 터치패드(84)간에 형성된 가상의 커패시터에 충전이 이루어진다. 이후, 용량식 TFT(83)의 게이트단자에서 위치검출신호가 차단되고 전술한 고저항 상태가 되면, 가상의 커패시터에서 방전동작이 일어나면서 용량식 TFT(83)의 턴 오프 시간은 지연된다. 따라서 터치위치 검출부(70)는 용량식 제3신호선(88)으로 출력되는 신호의 지연시간을 측정하여 해당 터치셀에서의 터치입력을 검출한다.

압력식 터치셀(50)로부터 터치입력을 검출하는 방식에 대하여는 앞선 실시예들에서 언급한 바와 같다.

도 26은 도 23의 실시예에서 터치입력을 검출하는 예를 보인 파형도이고, 도 27은 본 실시예에서 메모리수단의 구성예를 개념적으로 보인 블록도이다.

도 26의 파형도를 참조하면, 통합 드라이브IC(76)에서 용량식 제1신호선(86)에 DC1, DC2의 시분할된 위치검출신호를 인가하며, 압력식 제1신호선(42)에도 DP1, DP2, DP3, DP4의 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 압력식 제1신호선(42) 각각에 인가되는 펄스의 주기는 "T1"이다. 용량식 제1신호선(86) 각각에 인가되는 펄스의 주기는 "T2"로서 펄스의 하이 구간과 하이 구간 이후의 관측시간을 포함한다.

도 27의 블록도에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 메모리수단(75)은 용량식 터치셀(85)의 좌표값에 대응하는 주소와, 압력식 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 주소가 개별적으로 구성된다. 도 23에서 좌측 상단의 용량식 터치셀(85)은 도 27의 블록도에서 M1 주소에 대응하며, 좌측 상단의 압력식 터치셀(50)은 도27의 블록도에서 M3 주소에 대응한다. 이러한 방식으로, 도 27의 블록도에서 M1, M2, M11, M12는 용량식 터치셀(85)의 각 좌표값에 대응하는 주소들이며, M3~M10 및 M13~M20은 압력식 터치셀(50)의 각 좌표값에 대응하는 주소들이다.

만약, 신체의 손가락(29) 또는 도전성 물체가 접근하여 도 23에서 좌측 상단의 용량식 터치셀(85), 즉, M1 주소에 대응하는 위치의 용량식 터치셀(85)에서 비접촉 터치입력이 발생하면, 해당 용량식 터치셀(85)에서 위치검출신호의 인가가 종료되는 타이밍, 즉, t3 지점에서 정전용량에 의해 축적된 전하가 방전되기 시작한다. 이때, 도시한 바와 같이 방전 전류가 완만하게 하강하게 되며, 이로 인해 용량식 TFT(83)의 턴 오프가 지연된다. 도시된 파형에서와 같이, 관측시간동안 용량식 TFT(83)의 게이트전압이 턴 온 상태에 있게 된다. 터치위치 검출부(70)는 해당 용량식 터치셀(85)에 연결된 용량식 제3신호선(88)으로 입수되는 신호가 위와 같이 지연된 경우, M1 지점에 대응하는 터치신호를 획득한다. 그리고 CPU(80)에 터치신호를 전달하며, 획득된 터치신호를 메모리수단(75)의 M1 주소에 저장한다.

만약, 터치펜과 같은 터치수단에 의해 도 23에서 우측 하단의 압력식 터치셀(50), 즉, M20 주소에 대응하는 위치의 압력식 터치셀(50)에서 압력식 터치입력이 발생하면, 압력식 제1신호선(42)에 DP4 신호가 인가될 때 t5~t6 타임에서 압력 식 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호 SP4가 입수될 것이다. 터치위치 검출부(70)는 압력식 제2신호선(44)으로 입수되는 신호의 타이밍을 판단하여, M20 지점에 대응하는 터치신호를 획득한다. 그리고 CPU(80)에 터치신호를 전달하고, 획득된 터치신호를 메모리수단(75)의 M20 주소에 저장한다.

도 28 내지 도 32는 본 실시예의 변형 실시예들로서, 용량식 터치셀(85) 및 압력식 터치셀(50)의 다른 구성들을 보여준다. 여기에서 언급된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 도 28 내지 도 32에 묘사되지 않은 다른 터치셀 구조를 가질 수도 있음은 당업자에게 자명하다.

도 28을 참조하면, 도 23의 구성과 대비하여 압력식 터치셀(50)에 압력식 TFT(35)가 더 설치되어 있다. 압력식 터치셀(50)이 도 28과 같이 구성되고 압력식 TFT(35)의 게이트단자가 압력식 게이트신호선(38)에 접속되는 구성을 갖는 것은 앞서 도 16을 참조하여 설명한 바 있으며, 이러한 구성은 압력식 터치셀(50)에 대한 멀티 터치입력을 보다 안정적으로 검출할 수 있게 한다.

도 28에서 횡방향의 용량식 터치셀(85)들은 터치패드(84)들이 공통의 용량식 제1신호선(86)에 접속되어 있다. 이러한 구조에서는 어느 한 용량식 터치셀(85)에서 비접촉 터치입력이 발생할 때, 공통의 용량식 제1신호선(86)에 접속된 다른 용량식 터치셀(85)에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 현상은 각각의 용량식 터치셀(85)마다 용량식 제1신호선(86)을 개별적으로 연결하여 해결할 수 있을 것이다. 하지만 용량식 터치셀(85)의 분해능이 높게 배열된 경우, 용량식 터치셀(85)마다 용량식 제1신호선(86)을 개별적으로 연결하는 것은 신호선의 배선이 복잡해지고 패널의 투 과율이 현저하게 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 보다 확실한 해결책은 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)들을 공통의 용량식 제1신호선(86)으로부터 회로적으로 단절시키는 것이며, 도 29는 이러한 실시예를 보여준다.

도 29는 도 28의 실시예와 대비하여, 용량식 터치셀(85)의 다른 구성을 보여준다. 도 29을 참조하면, 도 28의 실시예에 더하여 용량식 게이트신호선(89)이 더 배치되며, 용량식 터치셀(85)에 두 개의 용량식 TFT(83a, 83b)가 설치된다. 용량식 제1TFT(83a)의 게이트단자는 용량식 게이트신호선(89)에 접속되고, 드레인단자는 용량식 제1신호선(86)에 접속되고, 소스단자는 터치패드(84)에 접속된다. 용량식 제2TFT(83b)의 게이트단자는 터치패드(84)에 접속되고, 드레인단자는 용량식 제2신호선(87)에 접속되고, 소스단자는 용량식 제3신호선(88)에 접속된다.

용량식 제1TFT(83a)는 통상적으로 10Mohm 정도의 RDS(on) 저항을 가지므로, 동일한 용량식 제1신호선(86)으로부터 위치검출신호를 인가받는 터치패드(84)들간 신호의 이동을 차단한다. 또한, 용량식 제1TFT(83a) 및 용량식 제2TFT(83b)에 기생하는 기생 커패시터는 용량식 제1TFT(83a)의 출력단에서의 전압강하를 결정하는 인자로 작용하며, 이에 따라 용량식 터치셀(85)에서의 터치 감도를 높이는 결정적 역할을 한다.

예를 들어, 용량식 제1TFT(83a)의 게이트단자에 하이 전압과 로우 전압을 인가했을 때의 전압강하에 대하여 생각해 보자. 비접촉 터치입력이 발생하지 않은 경우에는 용량식 제1TFT(83a) 및 용량식 제2TFT(83b)의 기생 커패시터에 의해 용량식 제1TFT(83a)의 출력단에서의 전압강하 값이 결정된다. 이와 같은 비접촉 터치입력 미발생시의 전압강하 값을 "X"라 가정한다.

그런데, 비접촉 터치입력이 발생하면, 손가락(29)과 터치패드(84) 사이에서의 가상 커패시터 C가 작용한다. 가상 커패시터 C는 분모의 인자로서, 가상 커패시터 C가 부가됨에 따라 용량식 제1TFT(83a)의 출력단에서의 전압강하 값은 상기 X에 비해 적어진다. 즉, 비접촉 터치입력 발생시의 전압강하 값을 "Y"라 한다면, "X>Y"의 수식이 성립된다.

X와 Y의 차이는 가상 커패시터 C의 값과 TFT의 기생 커패시터 값의 비율에 의해 결정된다. 도 22를 참조하여 살펴본 바와 같이 가상 커패시터 C의 값은 수십 fF 내지 수십 pF 사이에서 결정될 수 있으며, TFT의 기생 커패시터 값은 TFT의 너비와 길이에 의해 결정되는 것으로서 대략 10fF 내지 300fF 정도이다. 가상 커패시터와 기생 커패시터의 차이를 크게 할수록 X와 Y의 차이는 커지며, 이는 비접촉 터치입력 발생 여부에 따라 용량식 제2TFT(83b)의 출력전류의 차를 크게 하여 터치입력 검출 감도를 높게 한다.

통합 드라이브IC(76)는 용량식 게이트신호선(89) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가할 수도 있으며 상시 턴 온 전압을 인가 할 수도 있다. 바람직한 일실시예로서, 용량식 게이트신호선(89)으로 인가되는 게이트신호가 Off 되어 용량식 제1TFT(83a)가 턴 오프 될 때, 압력식 터치셀(50)을 활성화시켜 압력식 터치입력을 검출한다. 또한, 압력식 게이트신호선(38)으로 인가되는 게이트신호가 Off 되어 압력식 TFT(35)가 턴 오프 될 때, 용량식 터치셀(85)을 활성화시켜 비접촉 터치입력을 검출한다. 이러한 방법에 의하면, 용량식 터치셀(85)에서의 검출시간과 압력식 터치셀(50)에서의 검출시간이 서로 다르므로, 상호간에 영향을 미치는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.

도 30은 도 29의 실시예에서 터치입력을 검출하는 예를 보인 파형도이다. 도 30의 하단에 도시된 구간표에서 "영역1"은 압력식 터치셀(50)에서의 터치입력을 검출하기 위한 영역이며, "영역2"는 용량식 터치셀(85)에서의 터치입력을 검출하기 위한 영역이다. "영역3"과 "영역4"는 각각 영역1과 영역2의 반복 구간이다. 그리고 본 파형도에 도시된 각각의 신호들에 대하여 설명하면, 용량식 제1신호선(86)으로 인가되는 신호는 DCn, 용량식 제2신호선(87)으로 인가되는 신호는 AUXn, 용량식 제3신호선(88)으로 입수되는 신호는 SCn, 용량식 게이트신호선(89)으로 인가되는 게이트신호는 GCn, 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호는 DPn, 압력식 제2신호선(44)으로 입수되는 신호는 SPn, 압력식 게이트신호선(38)으로 인가되는 게이트신호는 GPn이다.

도 30에서, 용량식 터치입력을 검출하는 구간인 영역2 및 영역4의 신호가 진행될 때, 압력식 터치입력을 검출하기 위한 신호는 주어지지 않는 것이 바람직하다. 즉, 영역2 및 영역4에서 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호 DPn은 하이 임피던스이거나 플로팅(floating)이 되어야 바람직하며, 도 30에서는 영역2 및 영역4에서 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호 DPn이 로우 신호인 것처럼 도시되어 있으나, 이는 하이 임피던스이거나 플로팅(floating)이 되는 구간이다. 이는 영역2에서도 DPn이 계속 인가되고 있을 경우, 압력식 터치입력이 발생하여 제2기판(60)의 투명도전층(62)에 압력식 터치입력에 대응하는 검출전압이 인가되면, 이 로 인해 형성된 전계에 의해 손가락(29)과 터치패드(84) 사이에서 정전용량의 형성이 어려워지기 때문이다.

이와 마찬가지로, 압력식 터치입력 검출구간인 영역1 및 영역3에서는 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)가 하이 임피던스이거나 플로팅되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 영역1 및 영역3에서는 압력식 터치입력에 의해 제2기판(60)의 투명도전층(62)에 검출전압이 인가되는 상태인데, 이때 용량식 터치셀(85)이 동작한다면 투명도전층(62)과 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)가 접촉되어 쇼트로 인한 과전류(Over current)가 발생할 수 있기 때문이다. 이와 같이 영역1 및 영역3에서 용량식 터치셀(85)에서의 신호의 입출력을 차단함으로써, 제2기판(60)의 투명도전층(62)과 터치패드(84)의 접촉이 발생하여도 소비전류가 발생하지 않게 되며, 압력식 터치입력의 검출전압인 DPn의 노이즈를 줄이고 안정적인 신호로 동작되게 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 영역1에서는 용량식 제1TFT(83a)의 게이트전압인 GCn을 모두 Off 시키면, 용량식 제1신호선(86)으로 인가되는 DCn 및 용량식 제2신호선(87)으로 인가되는 AUXn의 상태와 무관하게 용량식 터치셀(85)들의 터치패드(84)는 하이 임피던스 상태로 결정된다.

도 30을 참조하면, 터치위치 검출부(70)는 압력식 터치입력의 검출구간인 영역1과 영역3에서 압력식 게이트신호선(38)과 압력식 제1신호선(42)에 각각 순차적인 스캔펄스를 제공한다. 도시한 바와 같이, 여러 개의 게이트신호 GPn 중 어느 1라인의 게이트신호가 On 될 경우, 나머지 게이트신호들은 Off 상태를 유지한다. 만약, GP3이 On 되면, 다른 게이트신호들인 GP1, GP2, GP4는 모두 Off 상태를 유지한 다. GP3이 On 되는 경우, 세 번째 압력식 게이트신호선(38)에 연결된 압력식 TFT(35)의 게이트단자에는 TFT On 전압이 공급된다. 그리고 다른 게이트신호선(38)에 연결된 압력식 TFT(35)의 게이트단자에는 TFT Off 전압이 공급된다. 일예로서, GPn의 TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다. 그리고 압력식 TFT(35)의 안정된 스위칭동작을 위하여 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 DPn은 압력식 TFT(35)의 게이트신호에 해당하는 GPn보다 TFT의 문턱전압(Threshold voltage) 이상 낮은 전압을 사용한다. 일예로서, DPn으로는 5V가 사용된다.

도 30에서와 같이, GP3이 On 되고 DP3으로 위치검출신호가 공급된 상태에서, 압력식 터치입력이 발생하고 그에 따라 SP4 신호가 검출되었다면, 이는 "DP3, SP4"의 좌표값에 대응하는 위치에서 압력식 터치입력이 검출된 것을 의미한다.

터치위치 검출부(70)는 비접촉 터치입력의 검출구간인 영역2와 영역4에서 용량식 게이트신호선(89) 및 용량식 제1신호선(86) 각각에 순차적인 스캔펄스를 제공한다. 도시한 바와 같이, 여러 개의 용량식 보조신호선(37)에 동시에 게이트신호 GCn이 인가될 수 있다. 하지만, 용량식 터치셀(85)에서 출력되는 신호인 SCn의 상호간 간섭을 방지하기 위하여, 어느 하나의 DCn이 인가될 때 다른 DCn은 게이트신호 GCn에 관계없이 Off 상태를 유지한다. 예컨대, DC1이 인가될 때에는 비록 GC2가 인가되어도 DC2가 Off 상태를 유지하여, DC2에 접속된 용량식 제1TFT(83a)를 Off 상태에 있게 한다. 일예로서, GCn의 TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다. 용량식 제1TFT(83a)의 입력신호인 DCn은 게이트전압 GCn보다 TFT의 문턱전압 이상 낮게 하는 것이 바람직하며, 예컨대 DCn으로는 12V가 사용된다. 용 량식 제2TFT(83b)의 입력신호로서 용량식 제2신호선(87)을 통해 인가되는 신호 AUXn은 용량식 제2TFT(83b)의 게이트전압인 DCn보다 TFT의 문턱전압 이상 낮게 하는 것이 바람직하며, 예컨대 AUXn으로는 5V가 사용된다.

도시한 바와 같이, 비접촉 터치입력을 검출하기 위하여 용량식 터치셀(85)에 게이트신호 GCn의 On 전압이 인가된 상태에서, DCn이 하이에서 로우로 떨어진 이후 GCn은 어느 정도 On 상태를 유지하여 충분한 관측시간을 갖는다. 이는 가상의 커패시터가 방전되는 신호를 측정함에 있어 충분한 시간을 갖도록 하기 위함이다. 안정적인 신호의 처리를 위해서, 그리고 신호들의 오버랩을 방지하기 위해서 각각의 신호들 사이에는 휴지기를 갖는 것이 바람직하다.

도 30의 파형도를 참조하여 도 29의 실시예에서 용량식 터치셀(85)로부터 터치입력을 검출하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 30에서 용량식 터치셀(85)에서의 출력파형인 SCn이 도시한 바와 같이 Hi 레벨로 상승하는 구간 및 Low 레벨로 하강하는 구간에서 곡선을 갖는 이유는, 용량식 제3신호선(88)에 배선저항과 기생 커패시터가 존재하기 때문이다.

비접촉 터치입력이 발생하지 않은 경우, 영역4에서 보여지듯이 GCn에 의해 신호전달이 완료되고 관측시간으로 변경된 직후부터 용량식 제2TFT(83b)의 게이트전압이 급격하게 하강한다. 이때, 용량식 제2TFT(83b)의 출력신호인 SC2 역시 급격하게 하강하며, SC2가 50% 레벨로 하강하기까지의 시간을 "T1"이라 하자. 단, 본 파형도에서 출력신호 SCn에서 발생하는 시간지연 및 손가락(29)에 의한 비접촉 터치입력이 발생되는 시점에서의 과도응답 특성은 무시하였다.

만약, 어느 시점에서 도 29의 좌상단 용량식 터치셀(85)에 손가락(29)이 접근하여 비접촉 터치입력이 발생한다면, 해당 지점의 용량식 터치셀(85)에서는 손가락(29)과 터치패드(84) 사이에 정전용량이 형성된다. 도 30의 파형도에서 보여지듯이 영역2에서 비접촉 터치입력이 발생하였다면, 영역2의 관측시간 모드에서, 즉, DC1이 로우 레벨이 되는 시점부터 정전용량에 의해 충전된 전압의 방전이 개시될 것이다. 이에 따라 용량식 제2TFT(83b)의 출력인 SC1은 어느 정도 하이 레벨을 유지하다가 서서히 하강된다. 즉, 용량식 제2TFT(83b)의 출력파형은 SC1의 파형에서 보여지듯이 TFT의 문턱전압(Threshold voltage) 특성을 반영한 고유의 파형을 보인다. 이때, SC1의 파형이 50% 레벨로 하강하기까지 걸리는 시간을 "T2"라 한다면, 이 T2는 T1에 비해 상당히 크다.

따라서 터치위치 검출부(70)는 관측시간에서 용량식 제3신호선(88)을 통해 입수되는 신호인 SCn의 파형이 소정 레벨까지 하강하는데 걸리는 시간, 또는, 소정 시점에서 하강된 전압의 크기를 판독하여 터치신호를 획득할 수 있다.

비접촉 터치입력이 발생한 경우 손가락(29)과 터치패드(84) 사이에 형성된 정전용량에 의해 지연된 Falling time인 T2를 측정하기 위해서는 타이머가 이용될 수 있으며, 소정 시점에서 하강된 전압의 크기를 판독하기 위해서는 기준전압(Reference voltage)이 사용될 수 있다. 기준전압은 터치위치 검출부(70) 내에 설치된 전원부(도시안됨)에서 생성될 수 있다.

여기서, 터치패널의 에지부에 용량식 터치셀(85)과 유사한 센싱셀을 구성하고, 센싱셀로부터 비접촉 터치입력이 미발생시의 SCn의 Rising time이나 Falling time을 얻어 타이머의 기준시간으로 사용할 수 있다. 또한, 센싱셀로부터 기준전압(또는 기준신호)를 얻고, 용량식 터치셀(85)의 출력과 기준전압을 비교기로 비교하여 비접촉 터치입력을 검출할 수도 있다. 이와 같이 센싱셀을 이용하는 경우, 용량식 터치셀(85)을 구성하는 TFT가 온도 조건 또는 경년변화에 의해 전압변동을 일으킬 때, 센싱셀 역시 동일한 온도 조건 또는 경년변화에 의한 전압변동을 일으키므로, 외부 요인에 의한 오작동을 방지할 수 있다.

도 31은 도 29의 실시예와 대비하여 압력식 터치셀(50)이 다르게 구성된 예를 보여준다. 도 31의 실시예는 각각의 압력식 터치셀(50) 내에서 압력식 TFT(35)가 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치된다. 압력식 TFT(35)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 연결되며, 입력단자 및 출력단자는 각각 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)에 연결된다. 이와 같이 압력식 TFT(35)가 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 연결을 스위칭하면, 정전기 또는 외란 등에 의해 어느 하나의 압력식 제1신호선(42)에 인가되는 신호가 다른 압력식 제1신호선(42)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 32는 도 31의 실시예와 대비하여 압력식 터치셀(50)의 또 다른 구성예를 보여준다. 도 32의 압력식 터치셀(50) 구성은 앞선 <실시예3>에서 도 20에 도시된 실시예와 동일하다. 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에는 압력식 제1TFT(35a)가 설치되고, 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에는 압력식 제2TFT(35b)가 설치된다.

앞서 언급한 바와 같이, 도 32의 압력식 터치셀(50) 구성은 제1신호선(42)으 로부터 인가되는 노이즈를 효과적으로 차단하면서 멀티 터치입력을 검출할 수 있게 한다.

도 33은 도 29와 대비하여 용량식 터치셀(85)을 다르게 구성한 예를 보여준다. 용량식 터치셀(85)이 두 개의 TFT를 사용하는 구성에 대하여는 도 31을 참조하여 설명한 바 있다. 도 33은 이와 같이 용량식 터치셀(85)에 두 개의 TFT를 설치하고, 여기에 추가로 커패시터(81)를 더 설치한 구성을 갖는다.

제1기판(40)의 상면에는 복수의 용량식 보조신호선(91)이 배치된다. 커패시터(81)의 일단은 터치패드(84)에 접속되며, 타단은 용량식 보조신호선(91)에 접속된다. 용량식 보조신호선(91)은 관측을 위한 신호선으로서, 일실시예로서 0(zero)의 전위를 갖는다. 도 33의 실시예에서 추가된 커패시터(81)는 신체와 터치패드(84) 사이에 형성되는 가상의 커패시터와 결합하여 SCn 신호의 파형이 하강하는데 걸리는 시간을 지연시키는 역할을 한다. 보다 상세하게는, 커패시터(81)의 추가로 터치입력 발생 여부에 따른 용량식 제1TFT(83a)의 출력단 전압강하 차이가 커진다. TFT의 기생 커패시터는 설계값이 제한적이라면, 추가된 커패시터(81)는 그 용량을 자유롭게 설계할 수 있다. 따라서, 추가된 커패시터(81)를 이용하여 터치입력의 검출 감도를 더욱 높일 수 있을 것이다.

본 <실시예4>에서 언급하지는 않았지만, 압력식 터치셀(50)은 <실시예1>에서 설명된 바와 같이 도전패드 쌍이 아닌, 단일의 도전패드(45)로 구성될 수도 있다. 이 경우 <실시예1>에서와 같이 압력식 제1신호선(42)이 제2기판(60) 하면에 배치되고 투명도전층(62)에 위치검출신호를 인가할 것이다.

또한, 압력식 터치셀(50)의 도전패드(45)를 제2기판(60)의 하면에 형성하고, 도전패드(45)에 대향하여 제1기판(40)의 상면에 터치패드(84)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 앞선 실시예들이 투명도전층(62)과 도전패드(45)의 접촉으로 압력식 터치입력을 검출하는 것과 달리, 도전패드(45)와 터치패드(84)의 접촉을 통해 압력식 터치입력을 검출할 수 있다.

이와 같이, 압력식 터치셀(50)과 용량식 터치셀(85) 혹은 또 다른 유형의 터치셀이 복합적으로 구성되는 것은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 다양한 형태로 변경될 수 있다.

한편, 살펴본 실시예에서는 통합 드라이브IC(76)가 압력식 터치셀(50)과 용량식 터치셀(85) 각각에 신호를 송수신하는 것에 대해 언급하였다. 하지만, 패널은 도시된 실시예와 같이 압력식 터치셀(50)과 용량식 터치셀(85)이 복합적으로 구성되지만, 드라이브IC는 어느 하나의 터치셀 전용으로 설치될 수도 있다. 예컨대, 패널은 복합식으로 구성되지만, 드라이브IC는 용량식 터치셀(85) 전용으로 구성될 수 있다. 이 경우, 압력식 터치셀(50)은 실제 터치입력 검출을 위해 사용되지 않는다. 다른 한편으로, 통합 드라이브IC(76)가 설치되지만, 프로그램으로 어느 하나의 터치셀만을 활성화시킬 수도 있다. 예컨대, 패널도 복합식으로 구성되고, 통합 드라이브IC(76) 역시 이종의 터치셀을 모두 동작시키도록 구성되지만, 프로그램은 용량식 터치셀(85)만을 구동시킬 수 있다.

이와 같은 구성에 따르면, 압력식 접촉 감지장치, 용량식 접촉 감지장치 및 기타 다른 유형의 접촉 감지장치를 각각 별도의 제조라인으로 제조하지 않고 통합 된 제조라인으로 제조할 수 있다. 즉, 패널은 복합식으로 구성하고 드라이브IC 또는 ROM에 기록(writing)되는 프로그램을 어느 하나의 터치셀 전용으로 구성한다면, 여러 유형의 접촉 감지장치들에 대해 패널 제조공정을 통합시킬 수 있다. 만약, 패널에 여러 가지 방식의 터치셀들을 복합식으로 구성함에도 불구하고 만족스러운 투과율을 얻을 수 있다면, 패널(또는 통합 드라이브IC가 포함된 패널) 제조공정을 일원화하여 양산성을 크게 확대시킬 수 있을 것이다.

<올인원 기판>

앞서 살펴본 네가지 실시예들은 모두 압력식 터치입력을 검출하는 접촉 감지장치이거나 압력식 터치입력과 다른 방식의 터치입력을 함께 검출하는 접촉 감지장치이면서, 접촉 감지부를 구성하는 제2기판(60)에 구성품들이 거의 실장되지 않는 특징을 갖는다.

일부 실시예들은 제2기판(60)에 투명도전층(62)과 신호선이 형성되지만, 대부분의 실시예들은 제2기판(60)의 하면에 단지 투명도전층(62)만 형성된다. <실시예2>에서와 같이 제2기판(60)의 하면에 단지 투명도전층(62)만 형성되는 경우, 이 투명도전층(62)은 하부에 위치한 한 쌍의 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 도전체로만 기능하면 된다. 따라서, 제2기판(60)으로는 어떤 신호도 전달할 필요가 없으므로 종래 저항방식과 달리 제2기판(60)의 에지부에 금속전극을 형성하지 않는다.

또한, 본 발명의 접촉 감지장치는 투명도전층(62)의 저항값, 면저항의 균일 도, 두께 편차 등을 고려할 필요가 없다. 앞선 실시예에서 살펴본 바와 같이, 투명도전층(62)은 터치셀별로 구획 형성되어도, 즉, 터치셀의 개수에 대응하는 복수의 투명도전층(62)들이 각각 전기적으로 격리되어 있어도 쌍을 이루는 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다. 나아가서, 제조공정 중 또는 사용 중에 충격이나 온도변화 등에 기인하여 투명도전층(62)에 크랙(crack)이 발생해도 한 쌍의 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다.

<실시예1>에서 보여지듯이 제2기판(60)의 하면에 제1신호선(42)이 형성되는 경우에는 제1신호선(42)에 위치검출신호를 전달해야 하지만, 이 경우에도 제2기판(60)의 에지부에 금속전극을 형성하지 않고, 제1기판(40)의 에지부에 COF나 COG 형태로 실장된 통합 드라이브IC(76)에 도전볼(conductive ball)을 올려 제1신호선(42)을 접합할 수 있다.

따라서, 전술한 실시예들은 제2기판(60)의 설계 자유도가 매우 높고, 에지부에 상당한 가용면적을 확보할 수 있다. 이에 따라, 본 발명이 목적하는 바 제2기판(60)을 올인원 기판으로 구성하는 것이 가능해진다.

이하에서는 도시된 실시예들을 참조하여 제2기판(60)에 투명도전층(62), 차광층(37), 로고이미지(36)를 함께 형성하여, 제2기판(60)을 올인원 기판으로 구성하는 예에 대하여 설명한다.

도 34는 본 발명에 따라 제2기판(60)을 올인원 기판으로 구성한 예를 보인 분해사시도이고, 도 35는 도 34를 E-E' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도시된 실시예는 제1기판(40)의 상면에 형성되는 터치 구성품들(예컨대, 도전패드 및 신호선 등과 같은)의 도시를 생략하였다. 이들 터치 구성품들에 대하여는 앞선 실시예들에 대하여 구체적으로 설명한 바 있다.

도시된 예에서, 제1기판(40)의 에지부에는 COF 형태로 통합 드라이브IC(76)가 실장되며, 제2기판(60)의 하면에는 단지 투명도전층(62)만 형성된다. 도 34 및 도 35에서 투명도전층(62)은 제2기판(60)의 하면 전체에 걸쳐 도포된 것을 예시하였으나, 이는 실시예들에서 살펴본 바와 같이 일부 영역별로 구획 형성될 수 있다. 도 34에서는 도시하지 않았으나, 통합 드라이브IC(76)에서 인출되는 신호선들은 제1기판(40)의 에지부를 따라 배선된다.

제2기판(60)의 하면 에지부에는 도시한 바와 같이 차광층(37)이 형성된다. 차광층(37)은 검정 계통의 잉크 등과 같은 차광물질을 인쇄 기법에 의해 제2기판(60)의 하면에 인쇄하는 것으로 형성된다. 바람직한 실시예는 차광층(37)이 제2기판(60)의 하면에 형성되는 것이지만, 제2기판(60)의 상면에 다른 구성품들이 더 올려지는 경우, 또는, 차광층(37) 위에 별도의 코팅층이 부가되는 경우 등에서 차광층(37)은 제2기판(60)의 상면에 형성될 수도 있을 것이다.

도 35의 예시를 참조하면, 차광층(37)이 투명도전층(62) 위에 형성된 것을 예시하였으나, 제2기판(60)의 하면에 차광층(37)을 먼저 형성하고 차광층(37)을 커버하도록 투명도전층(62)이 형성될 수도 있다. 또한, 차광층(37)이 형성되는 영역과 투명도전층(62)이 형성된 영역이 구획될 수도 있다. 예를 들어, 앞선 실시예에서와 같이 투명도전층(62)을 터치셀별로 구획하여 형성하면, 터치입력 검출이 이루어지지 않는 에지부의 비동작영역(non active area)에는 투명도전층(62)을 형성할 필요가 없다. 따라서, 제2기판(60)의 하면 에지부에 바로 차광층(37)을 형성할 수 있게 된다.

도시한 바와 같이, 차광층(37)에는 로고이미지(36)가 형성된다. 로고이미지(36)는 제조회사의 명칭, 로고, 브랜드 등 기타 다양한 그래픽이미지이며, 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 차광층(37)의 상면 또는 하면에 실버 페이스트를 인쇄하여 로고이미지(36)를 형성할 수 있다. 다른 예로서, 차광층(37)을 부분적으로 절개하여 투명하게 하거나, 절개된 영역에 장식시트나 기타 다른 물질을 충전하여 로고이미지(36)를 형성할 수 있다. 그 밖에도 공지된 다양한 인쇄기법, 코팅기법 등으로 로고이미지(36)를 형성할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 제2기판(60)의 상면에는 터치수단이나 기타 다른 물체에 의해 제2기판(60)의 표면에 스크래치 등이 발생되는 것을 방지하기 위하여 고경도의 보호막이 형성될 수 있다. 예컨대, 3H 경도의 보호막이 형성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제2기판(60)의 하면에도 투과율을 향상시키거나 투명도전층(62) 또는 차광층(37)의 형성을 용이하게 하기 위하여 보호막이 형성될 수 있다.

도 36은 제1기판(40)과 제2기판(60)을 상호 접합하는 예를 보인 사시도이다. 이를 참조하여, 제1기판(40)과 제2기판(60)의 에지부를 접합하는 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제1기판(40)과 제2기판(60)은 도 34에 도시된 바와 같이, 에지부에서 상호 접합된다. 일예로서, 통상 알려진 바와 같이 양면접착테이프를 접착하 여 접착층(66)을 형성한다. 그런데, 이러한 접착방식은 양면접착테이프를 절단하고, 수작업으로 가압착을 하고, 압력을 가하거나 롤러를 이용하여 본압착을 하는 등으로 접착공정에 많은 시간이 소요된다. 또한, 접착되는 폭이 좁은 경우, 제2기판(60)이 쉽게 박리될 수 있다.

도 36은 양면접착테이프를 대체하는 다른 접착방식을 보여준다. 도 36에 도시된 바와 같이, 두 기판(40, 60)의 접합부위에 액상경화제(68)를 도포하여 접착층(66)을 형성할 수 있다. 액상경화제(68)는 토출기(67)를 통해 공급되어 제1기판(40)의 에지부에 도포된다. 다른 예로서, 스크린 인쇄기법을 이용하여 액상경화제(68)를 도포할 수도 있다. 액상경화제(68)는 실리콘계열의 경화제이며, 열 또는 자외선(UV)의 조사에 의해 경화되거나 시간이 경과함에 따라 자연경화 되기도 한다.

이와 같이, 액상경화제(68)를 이용하여 제1기판(40)과 제2기판(60)을 접합하면, 제1기판(40)과 제2기판(60)을 보다 강한 강도로 접합할 수 있다. 특히, 제1기판(40)과 제2기판(60)의 접합공정을 자동화할 수 있어 생산성과 수율이 증대되며, 수분의 침투를 방지하여 신호선들이나 기타 터치입력 검출을 위한 구성품들이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 제1기판(40)과 제2기판(60)의 접합 간격을 조절하기 위해서 간격조정용 스페이서(69)가 이용된다. 간격조정용 스페이서(69)는 볼스페이서 또는 다른 형태의 스페이서일 수 있으며, 바람직하게는 액상경화제(68)에 혼입된 상태로 설치된다. 예컨대, 간격조정용 스페이서(69)가 혼입된 액상경화제(68)를 기판의 에 지부에 도포하면, 액상경화제(68)의 점도에 의해 간격조정용 스페이서(69)가 위치 이탈하지 않게 된다. 이 상태에서 액상경화제(68)가 경화되면, 간격조정용 스페이서(69)에 의해 접합부의 높이가 일정하게 유지될 수 있다.

이와 같이 간격조정용 스페이서(69)를 사용하면, 도시된 바와 같이 제1기판(40)에 통합 드라이브IC(76)가 COF 형태(또는 COG 형태)로 올려진 경우에도, COF의 설치높이에 의해 접착층(66)과 높이 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 간격조정용 스페이서(69)는 기판의 에지부 전체영역에 형성되지 않고, 일부 영역에만 형성될 수 있다.

액상경화제(68)를 이용하여 두 기판(40, 60)을 접합할 때, 액상경화제(68)의 점도가 낮아서 공정 중 액상경화제(68)가 외부로 흘러나오거나 기판의 내측으로 침투되는 현상이 발생할 수 있다. 액상경화제(68)가 흘러나오는 경우, 부직포를 이용하여 수작업으로 흘러나온 액상경화제(68)를 닦아내야 하므로, 수작업 공정이 수반되고 공정지연의 요인이 된다. 액상경화제(68)가 액티브영역 내로 침투되는 경우, 접촉 감도를 저하시키거나 표시품질이 불량해질 수 있다.

도 37의 실시예는 댐 스페이서(64)를 사용하여 액상경화제(68)의 유출 및 내부 침투를 방지하는 예를 보여준다. 도 37을 참조하면, 제1기판(40)의 에지부에는 액상경화제(68)의 외부 유출을 차단하는 댐 스페이서(64)가 설치된다. 댐 스페이서(64)는 제1기판(40)의 상면에 패터닝된 패턴스페이서이거나 다른 형태의 스페이서일 수 있다. 이와 같이 제1기판(40)의 에지부에 댐 스페이서(64)를 설치하는 경우, 공정 중 액상경화제(68)가 기판 외부로 새어나가는 것을 방지할 수 있다.

도시하지 않았지만, 댐 스페이서(64)는 액상경화제(68)가 기판 내측으로 침투하는 것을 차단하는 위치에 설치될 수도 있다. 이 경우, 액상경화제(68)가 액티브영역 내로 침범되어 감도를 저하시키거나 표시품질을 불량하게 하는 것을 방지할 수 있다.

보다 바람직하게는, 댐 스페이서(64)는 이중 벽 구조로 이루어진다. 이와 같이 이중 벽 구조인 경우, 액상경화제(68)를 이중 벽 내부에 가둠으로써 액상경화제(68)의 외부 유출 및 내부 침투를 모두 방지할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1 은 종래 저항방식 접촉 감지장치의 분해사시도

도 2는 도 1을 C-C' 방면으로 절단한 측단면도

도 3은 아이콘시트가 이용된 접촉 감지장치의 분해사시도

도 4는 도 3을 D-D'로 절단한 측단면도

도 5는 본 발명에 따른 점촉 감지장치의 구조를 보인 분해사시도

도 6은 일실시예에 따른 터치패널의 단면 구성도

도 7은 터치셀이 형성된 일예를 보인 평면 구성도

도 8은 터치셀이 형성된 다른 예를 보인 평면 구성도

도 9는 확산시트를 이용하여 모아레를 방지한 실시예를 보인 분해사시도

도 10은 터치입력 검출을 위한 시스템 구성을 예시한 블록도

도 11은 터치입력 검출과정을 예시한 파형도

도 12는 메모리수단의 실시예를 개념적으로 보인 블록도

도 13은 다른 실시예에 따른 제1기판의 평면 구성도

도 14는 도 13의 실시예에서 투명도전층의 형성 예를 보인 평면 구성도

도 15는 도전패드 쌍의 배치예를 개략적으로 보인 평면 구성도

도 16은 또 다른 실시예에 따른 제1기판의 평면 구성도

도 17은 도 16의 실시예에서 단위 터치셀의 구조를 예시한 평면도

도 18은 도 17에서 I-II 선을 따라 절개한 단면을 보인 단면 구성도

도 19는 도 16의 실시예에서 터치입력 검출과정을 보인 파형도

도 20은 또 다른 실시예에 따른 제1기판의 평면 구성도

도 21은 또 다른 실시예에 따른 제1기판의 평면 구성도

도 22는 용량식 터치입력의 검출 예를 보인 도면

도 23은 또 다른 실시예에 따른 제1기판의 평면 구성도

도 24는 도 23에서 단위 터치셀의 구조를 예시한 평면도

도 25는 도 23에서 단위 터치셀의 구조를 예시한 단면 구성도

도 26은 도 23의 실시예를 이용하여 터치입력을 검출하는 예를 보인 파형도

도 27은 본 실시예에서 메모리수단을 개념적으로 예시한 블록도

도 28은 도 23의 예와 대비하여 압력식 터치셀을 다르게 구성한 평면 구성도

도 29는 도 28의 예와 대비하여 용량식 터치셀을 다르게 구성한 평면 구성도

도 30은 도 29의 실시예에서 터치입력을 검출하는 예를 보인 파형도

도 31은 도 29의 예와 대비하여 압력식 터치셀을 다르게 구성한 평면 구성도

도 32는 압력식 터치셀의 또 다른 예를 보인 평면 구성도

도 33은 용량식 터치셀의 또 다른 예를 보인 평면 구성도

도 34는 제2기판이 올인원 기판으로 구성되는 예를 보인 분해사시도

도 35는 도 34를 E-E' 선을 따라 절단한 단면도

도 36은 제1기판 및 제2기판의 접착 구조를 예시한 사시도

도 37은 댐 스페이서의 사용을 예시한 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

25 : 스페이서 25a : 볼스페이서

25b : 패턴스페이서 29 : 손가락

30 : 표시장치 33 : 절연층

35 : 스위칭소자(또는 압력식 스위칭소자)

35a : 제1스위칭소자(또는 압력식 제1스위칭소자)

35b : 제2스위칭소자(또는 압력식 제2스위칭소자)

36 : 로고이미지 37 : 차광층

38 : 게이트신호선(또는 압력식 게이트신호선)

39 : 접촉부 40 : 제1기판

42 : 제1신호선(또는 압력식 제1신호선)

44 : 제2신호선(또는 압력식 제2신호선)

45 : 도전패드 46 : 제1도전패드

48 : 제2도전패드 49 : 평탄화층

50 : 터치셀(또는 압력식 터치셀)

52 : 오목부 54 : 볼록부

55 : 드레인전극 56 : 소스전극

57 : 게이트전극 58 : 게이트 절연막

59 : 콘택홀 60 : 제2기판

61 : 오믹접촉층 62 : 투명도전층

64 : 댐 스페이서 65 : 활성층

66 : 접착층 67 : 토출기

68 : 액상경화제 69 : 간격조정용 스페이서

70 : 터치위치 검출부 71 : 발신용 드라이브IC

72 : 수신용 드라이브IC 73 : 신호처리부

74 : 타이밍 제어부 75 : 메모리수단

76 : 통합 드라이브IC 77 : 게이트IC

80 : CPU 81 : 커패시터

83 : 용량식 스위칭소자 83a : 용량식 제1스위칭소자

83b : 용량식 제2스위칭소자 84 : 터치패드

85 : 이종 터치셀(또는 용량식 터치셀)

86 : 용량식 제1신호선 87 : 용량식 제2신호선

88 : 용량식 제3신호선 89 : 용량식 게이트신호선

90 : 확산시트 91 : 용량식 보조신호선

Claims

인체의 손가락(29) 또는 터치펜과 같은 터치수단의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 입력신호를 발생시키는 접촉 감지장치에 있어서,

스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60);

상기 제1기판(40)의 상면에서 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되며, 투명한 도전성 물질의 도전패드(45)를 구비한 터치셀(50);

상기 제2기판의 하면에 형성되며, 압력식 터치입력에 의해 상기 도전패드(45)에 접촉되는 투명도전층(62); 및

상기 제2기판(60)의 에지부에 차광물질이 인쇄되거나 코팅되어 차광영역을 형성하며 차광영역 내에 그래픽이미지로 구성된 로고이미지(36)가 형성되는 차광층(37)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 차광물질은 검정 잉크인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 로고이미지(36)는 상기 차광층(37)의 상면 또는 하면에 인쇄되거나 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 로고이미지(36)는 상기 차광층(37)을 부분적으로 절개하여 형성되거나, 부분적으로 절개하고 절개된 영역에 다른 물질을 충전하여 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2기판(60)의 상면에는 고경도 보호막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이의 에지부에는 양면접착테이프가 부착되어 접착층(66)을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이의 에지부에는 액상경화제(68)가 도포되어 접착층(66)을 형성하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 8항에 있어서,

상기 액상경화제(68)는 자외선 경화수지인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 8항에 있어서,

상기 액상경화제(68)에는 접합 간격 조정을 위한 간격조정용 스페이서(69)가 혼입되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 8항에 있어서,

상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)의 에지부에는 상기 액상경화제(68)가 외부로 흘러나오거나 기판 내측으로 침입되는 것을 방지하기 위한 댐 스페이서(64)가 설치되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 11항에 있어서,

상기 댐 스페이서(64)는 이중 벽 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 터치셀(50)은 도전패드(45)의 통전을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 13항에 있어서,

상기 스위칭소자(35)는 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나인 3단자형 스위칭소자인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 도전패드(45)는 상호 이격 배치되는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성되며, 상기 투명도전층(62)과의 접촉에 의해 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 15항에 있어서,

상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단이나 제2도전패드(48)의 후단에 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 16항에 있어서,

상기 스위칭소자(35)는 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나인 3단자형 스위칭소자인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 15항에 있어서,

상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단 및 제2도전패드(48)의 후단에 각각 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 18항에 있어서,

상기 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)는 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor) 중 어느 하나인 3단자형 스위칭소자인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판(40)의 하부에는 확산시트(90)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판(40)은 글래스기판이며, 상기 제2기판(60)은 필름기판인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1기판(40) 및 제2기판(60)은 글래스기판인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 15항에 있어서,

상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 상호 오목부(52)와 볼록부(54)가 치합되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 1항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1기판(60) 상에는 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되며, 상기 터치셀(50)과 다른 방식으로 터치입력을 검출하는 이종 터치셀이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 25항에 있어서,

상기 이종 터치셀은 정전용량 방식으로 터치입력을 검출하는 용량식 터치셀(85)인 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 26항에 있어서,

상기 용량식 터치셀(85)은 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단과 소정 거리로 이격될 때 터치수단과의 사이에서 정전용량을 형성하는 터치패드(84); 및

상기 터치패드(84)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(84)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 용량식 스위칭소자(83);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 26항에 있어서,

상기 용량식 터치셀(85)은 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단과 소정 거리로 이격될 때 터치수단과의 사이에서 정전용량을 형성하는 터치패드(84);

상기 터치패드(84)에 출력단자가 접속되며, 온/오프 제어단자에 인가되는 제어신호에 따라 턴 온/오프 되어 상기 터치패드(84)에 충전전압을 공급하는 3단자형의 용량식 제1스위칭소자(83a); 및

상기 터치패드(84)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(84)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 용량식 제2스위칭소자(83b);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 28항에 있어서,

상기 용량식 터치셀(85)은 터치패드(84)에 접속된 커패시터(81)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 26항에 있어서,

상기 터치셀(50)과 상기 용량식 터치셀(85)은 액티브영역 내에서 서로 격리된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 26항에 있어서,

상기 터치셀(50)과 상기 용량식 터치셀(85)은 액티브영역 내에서 중복된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 27항에 있어서,

상기 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역에는 터치패드(84)와 이격되도록 상기 터치셀(50)의 도전패드(45)가 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.
제 28항에 있어서,

상기 용량식 터치셀(85)의 터치패드(84)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역에는 터치패드(84)와 이격되도록 상기 터치셀(50)의 도전패드(45)가 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지장치.