KR101144723B1 - 터치 입력장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀 방식의 터치 입력장치에서 신호선의 배선 구성에 관한 것으로서, 본 발명의 터치 입력장치는 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50); 상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선; 상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및 상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하여 구성되며, 상기 신호선이 투명배선(56)으로 구성됨으로써 신호선들이 관찰자에게 시인되는 것을 회피하고, 표시장치의 화면 표시를 위한 신호선 혹은 화소간 형성된 BM(Black Matrix)과의 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

터치 입력장치, 터치셀, 신호선, 투명배선, 메탈배선, 콘택홀, 모아레

Description

터치 입력장치{Touch input device}

본 발명은 터치 입력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치셀에 위치검출신호를 송수신하기 위한 신호선들이 투명한 도전체로 배선되어, 신호선들이 관찰자에게 시인되는 것을 회피하고, 표시장치의 화면 표시를 위한 신호선 혹은 BM과의 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 터치 입력장치에 관한 것이다.

터치 입력장치는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 표시장치 위에 부가되거나 표시장치 내에 내장 설계되는 입력장치로서, 손가락이나 터치펜 등의 물체가 스크린에 접촉될 때 이를 입력신호로 인식하는 장치이다. 터치 입력장치는 근래 휴대폰(mobile phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기에 많이 장착되고 있으며, 그밖에도 네비게이션, 넷북, 노트북, DID(Digital Information Device), 터치입력 지원 운영체제를 사용하는 테스크탑 컴퓨터, IPTV(Internet Protocol TV), 최첨단 전투기, 탱크, 장갑차 등 전 산업분야에 걸쳐 이용되고 있다.

종래 터치 입력장치는 터치입력을 검출하는 방식에 따라 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 터치 입력장치가 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 저항방식은 터치패널의 투과율이 낮고, 신호의 누락이 많고, 정확한 터치지점의 인식이 어렵고, 멀티 터치입력을 검출하는 것이 곤란한 문제점이 있다. 특히, 저항방식은 면저항의 균일성이 요구되므로, 기판의 면적이 커질수록 면저항을 균일하게 유지하는 것이 곤란하다. 이에 따라 소형 터치스크린에서만 제한적으로 이용되고 있다. 그에 반해, 최근에는 풀 터치(full touch) 폰의 수요가 증가하고, 터치입력을 지원하는 운영체제가 출시되어 노트북이나 데스크탑 컴퓨터 등에서 터치스크린의 수요가 발생하고 있는 바와 같이, 터치스크린이 점차 대형화되고 있다.

대안으로서, 최근에는 정전용량식 및 광학식 터치 입력장치의 수요가 증가하고 있다. 정전용량식 터치 입력장치는 신체의 손가락이 터치패널에 가볍게 접촉되는 소프트 터치를 검출하는 방식으로서, 패널의 투과율을 높게 할 수 있으며, 터치 감도가 좋아 신호의 누락이 적은 장점이 있다. 그러나, 정전기 등과 같은 노이즈에 의한 오작동이 야기되며, 미소 전류를 검출하기 위해 고가의 검출장치를 필요로 하며, 신호를 검출하기 위해 영점 조정이 필요하다. 또한, 광학식 터치 입력장치는 적외선 또는 카메라를 이용하여 터치입력을 인식하는 방식으로서, 주로 대화면 터치패널에 적용되고 있으나, 장치가 매우 고가이고 오작동의 발생빈도가 높은 문제 점이 있다.

나아가서, 종래 알려진 터치입력장치는 신호들을 검출하여 AD(Analog to Digital) 변환하고, 검출된 신호를 연산하여 터치지점을 측정하는 구조인 PM(Passive Matrix) 방식으로 구성되어 있어, 신호의 처리가 늦고 장치의 대형화가 극히 곤란하며, 멀티 터치입력을 인식하는 것이 실질적으로 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 액티브영역을 복수개로 분할하여 터치셀을 형성하고, 각 터치셀들을 독립적으로 동작시키기 위하여 패널 상에 복수의 신호선을 배치하는 특화된 셀 구조의 터치패널을 제공하는 동시에, 각 신호선들을 투명 도전체로 배선하여 신호선이 관찰자에게 시인되는 것을 방지하고 표시장치의 신호선들과의 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지하는 새로운 구조의 터치 입력장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 신호선들의 교차지점에서의 절연을 용이하게 하고, 배선 저항을 감소시키는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 신호선들의 교차지점에서 커플링(coupling) 효과를 저감시키는 배선 구조를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 신호선들의 교차지점에서 메탈배선이 시인되는 영역을 최소 화시키는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 PM 방식의 터치 입력장치와 달리 각 터치셀이 AM(Active Matrix) 방식으로 동작하며, 기존의 터치 입력장치가 하드웨어적으로 멀티 터치를 검출할 수 없고 소프트웨어적으로 2지점 터치를 검출하는 정도(fake multi touch)에 그치는 것과 달리 3지점 이상의 복수 지점이 동시에 터치되는 경우에도 모든 터치입력을 정확하게 검출하는 진정한 멀티 터치(real multi touch) 환경을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 유형의 터치셀 구조를 제공하며, 서로 다른 유형이 이종 터치셀이 복합적으로 구성되어, 다양한 터치수단의 터치입력을 모두 검출할 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 입력장치는, 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서, 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50); 상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선; 상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및 상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하여 구성된다.

일실시예에 따르면, 서로 다른 신호선이 교차하는 교차부에서, 적어도 어느 하나의 신호선은 금속 도전체로 이루어진 메탈배선(58)으로 구성된다.

일실시예에 따르면, 상기 교차부에서, 각 신호선이 모두 메탈배선(58)으로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 상기 교차부에서, 어느 하나의 신호선은 상기 투명배선(56)으로 구성되고, 다른 신호선은 메탈배선(58)으로 구성된다.

일실시예에 따르면, 상기 교차부에서의 투명배선(56)은 교차부가 아닌 다른 영역의 투명배선(56)에 비해 작은 배선 폭을 갖는 내로우배선(57)으로 구성된다.

일실시예에 따르면, 상기 터치패널의 에지부에 형성된 차광영역에서, 상기 신호선은 금속 도전체로 이루어진 메탈배선(58)으로 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 투명배선(56)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 중 어느 하나의 투명한 도전물질로 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 메탈배선(58)은 게이트메탈 또는 소스메탈로 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 투명배선(56)과 상기 메탈배선(58)은 콘택홀(59)에 의해 서로 접속된다.

본 발명에 따른 터치 입력장치에서, 상기 터치셀(50)은 다음과 같은 구성을 가질 수 있다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 대향하는 두 기판(40, 60)이 상호 접촉될 때 어느 일측 기판의 도전패드(45)와 타측 기판의 도전층(62)이 통전되는 것을 검출하는 압력식 터치셀이다.

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

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

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

다른 실시예에 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.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 기판(30)의 일면에 형성된 터치패드(55)에 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단이 소정 거리(d)로 접근할 때, 터치패드(55)와 터치수단 사이에서 형성되는 정전용량을 이용하여 터치입력을 검출하는 용량식 터치셀이다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)의 충전 및 방전을 스위칭하는 3단자형의 스위칭소자(35)를 더 포함한다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)에 온/오프 제어단 자가 접속되며, 상기 터치패드(55)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 스위칭소자(35)를 더 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)에 출력단자가 접속되며, 온/오프 제어단자에 인가되는 제어신호에 따라 턴 온/오프 되어 상기 터치패드(55)에 충전전압을 공급하는 3단자형의 제1스위칭소자(35a); 및 상기 터치패드(55)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(55)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 제2스위칭소자(35b);를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 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.

보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 스위칭소자(35)는 TFT(Thin Film Transistor)이다.

바람직한 실시예에 따르면, 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.

보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)는 TFT(Thin Film Transistor)이다.

일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 서로 다른 유형의 이종 터치셀(81, 82)이 복합적으로 구성된다.

본 발명의 터치 입력장치에 따르면, 터치셀에 위치검출신호를 전달하는 신호선들이 투명배선으로 구성됨으로써, 관찰자에게 터치패널의 신호선이 관측되는 것을 방지할 수 있으며, 신호선이 투명하게 형성됨으로써 표시장치의 신호선 혹은 화소 사이의 BM과 광간섭이 발생하지 않아 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 신호선들의 교차지점에서 어느 하나의 신호선을 메탈배선으로 구성함으로써, 교차부에서의 절연이 용이하고 신호선의 배선저항을 감소시키며, 메탈배선의 사용을 줄여 관측자에게 신호선이 시인되는 것을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 신호선들의 교차지점에서 소스메탈과 게이트메탈을 이용하여 메탈배선이 교차하도록 구성함으로써, 커플링(coupling) 효과에 따른 신호의 지연을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 신호선들의 교차지점에서 투명배선과 메탈배선이 교차하도록 함과 동시에, 투명배선은 배선 폭이 좁아지는 내로우배선으로 구성함으로써, 메탈배선의 사용을 줄여 배선의 시인성을 최소화시킴은 물론 커플링 효과에 따른 신호의 지연도 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식의 터치셀 구조를 제공함으로써, 각 터치셀들이 독립적으로 동작되도록 하며, 복수의 지점에 발생하는 멀티 터치를 검출할 수 있어, 멀티 입력을 지원하는 어플리케이션에 적합할 뿐만 아니라 그러한 어플리케이션의 개발을 촉진할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단위 터치셀 내에 서로 다른 유형이 이종 터치셀이 복합적으로 구성됨으로써, 터치수단의 종류나 터치입력 유형에 구애받지 않고 모든 터치입력을 검출할 수 있으며, 이종 터치셀이 서로 셀 폭을 달리하도록 함으로써, 셀 폭이 큰 터치셀에서는 GUI(Graphic User Interface) 상에서 아이콘을 터치하는 등의 터치입력을 지원하고, 셀 폭이 작은 터치셀에서는 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 등의 필기 터치입력을 지원할 수 있는 효과가 있다.

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

우선, 본 발명은 LCD, PDP, OLED, AMOLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되거나, 표시장치 내에 내장되는 터치 입력장치에 관한 것으로서, 액티브영역을 분할하여 형성된 터치셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 셀 방식의 터치 입력장치에 관한 것이다. 본 발명은 셀 방식의 터치 입력장치에서 터치셀의 구성이 특화되어 있으며 신호선들을 투명 도전체로 배선함으로써, 신호선들이 관찰자에게 시인되는 것을 방지하고, 표시장치의 화면 표시를 위한 신호선(예컨대, LCD의 게이트라인 및 소스라인 등과 같은) 혹은 화소들 사이에 형성되어 신호선을 은폐하는 BM(Black Matrix)과의 광간섭에 의한 모아레 현상을 방지하는 특징을 갖는다.

이하에서 여러 가지 실시예를 설명하는 과정에서, 각 실시예에는 터치패널 및 터치셀의 구성에 대하여 먼저 언급한 후, 신호선을 투명하게 배선하는 예에 대하여 언급하기로 한다. 언급되는 실시예는 비록 셀 방식의 터치 입력장치 중 압력식 터치셀 구조 및 용량식 터치셀 구조를 갖는 터치패널에 관한 것이지만, 본 발명의 기술사상은 이러한 실시예들에 국한되지 않고, 광학식 또는 기타 다른 방식으로 터치입력을 검출하는 셀 방식의 터치 입력장치 모두에 적용될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

본 명세서에서 언급되는 터치패널은 패널 상에 복수의 터치셀이 매트릭스 형태로 배열된 구조를 가지며, 단위 압력식 터치셀은 터치입력을 센싱(sensing)하기 위한 한 쌍의 도전패드를 구비하며, 단위 용량식 터치셀은 사용자의 손가락과 이격된 상태에서 정전용량을 형성하는 터치패드를 구비한다. 도전패드 및 터치패드는 ITO, CNT(Carbon Nano Tube), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명도전체로 형성된다. 또한, 압력식 터치 입력장치에서 한 쌍의 도전패드를 통전시키기 위한 대향 기판의 도전층 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 위치검출신호, 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 가 하면, 도통되면서 게이트단자에 인가된 전압의 크기에 종속되는 전류가 입력단자에서 출력단자로 흐르는 소자이다.

이하에서는 스위칭소자로서 TFT가 사용되는 예를 설명하겠으며, 스위칭소자와 TFT에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다. 이와 같이 TFT를 이용하여 각 터치셀에서의 신호를 스위칭하는 것은 흡사 LCD(또는 Active Matrix LCD)나 AMOLED에서 화면 표시를 위해 TFT를 이용하여 화소를 구성한 방식과 흡사하다. 즉, 본 발명에서 언급되는 터치셀(50)들은 Active Matrix 방식으로 터치입력을 검출한다. 그에 따르는 기술적 장점은 터치패널의 양산성, 신뢰성 등이 양호하다는 것과, 신호의 역류를 방지하여 터치입력을 오인식하는 것을 막고 동시에 다수의 지점이 접촉되는 멀티 터치입력을 인식할 수 있다는 것이다.

본 발명의 터치 입력장치는 터치셀마다 하나 이상의 TFT를 구비한 Active Matrix 구조의 터치 입력장치로서, 종래의 압력식 및 용량식 터치 입력장치와 확연하게 구분된다. 종래의 터치 입력장치와 그 명명방식을 구분짓기 위해서, 이하에서는 본 발명에 따른 터치 입력장치를 종래와 다른 방식으로 언급할 수 있다. 압력식 터치 입력장치는 상,하기판의 패드가 접촉되어 통전되는 방식으로서 P2P(Pad to Pad) 방식이라 칭하거나, 하부기판에 한 쌍의 도전패드를 설치하므로 P2DP(Pad to Double Pad) 방식이라 칭할 수 있다. 용량식 터치 입력장치는 터치패드에 TFT의 게이트단자가 연결된 구조로서 P2G(Pad to Gate) 방식이라 칭하거나, 손가락에 의해 생성된 커패시턴스가 게이트의 전위를 변화시키므로 F2G(Finger to Gate) 방식이라 칭할 수 있다. 서로 다른 유형이 이종 터치셀이 단위 터치셀을 형성하는 구조는 H(Hybrid) 방식이라 칭할 수 있다.

이하의 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 그리고, 층, 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 명세서에서 투명 도전체로 신호선을 배선한 부분에 대하여는 "투명배선"이라 언급하며, 도전성 금속으로 신호선을 배선한 부분에 대하여는 "메탈배선"이라 언급한다. 또한, 투명배선과 메탈배선은 서로 다른 레이어에 형성되며, 메탈배선의 층 구조에서 "게이트메탈"은 게이트전극을 형성하는 메탈 층을 의미하고, "소스메탈"은 드레인전극이나 소스전극을 형성하는 메탈 층을 의미한다. 게이트메탈, 소스메탈, 투명배선은 서로 다른 레이어에 형성된다. 레이어들의 적층 순서는 자유롭게 설계할 수 있겠으나, 바람직하게는 게이트메탈이 최하위 레이어에 위치하며, 그 상면에 게이트 절연막, 소스메탈, 보호막, 투명배선이 순차로 적층된 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 압력식 터치 입력장치의 구성을 보여주는 분해사시도이다. 도시한 바와 같이 표시장치(20)의 상면에 터치패널이 설치된다. 여기서, "표시장치"라 함은 표시패널(예컨대, 액정패널 등과 같은)과, 필요한 경우 백라이트(액정패널과 같은 비발광패널에서 그러하듯이) 등을 포함한 장치를 의미한다.

터치패널은 상호 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60)으로 구성되며, 어느 하나의 기판의 에지부에는 드라이브IC(71)가 실장된다. 바람직하게는, 드라이브IC는 하부에 위치한 제1기판(40)의 상면 에지부에 실장된다. 드라이브IC(71)는 위치검출신호를 송수신하기 위한 IC이며, 기판의 에지부에 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장된다. 도시된 예에서는 드라이브IC(71)가 단일 IC로 구성되는 예를 도시하였으나, 이는 발신용 드라이브IC와 수신용 드라이브IC가 각각 별도로 구성될 수도 있다.

도 1의 예시에서는 터치패널이 표시장치(20)의 상면에 부가하여 설치된 것을 예시하였으나, 터치패널은 표시장치(20)의 내부에 내장 설치될 수도 있다. 또한, 제1기판(40) 또는 제2기판(60)은 표시장치(30)를 구성하는 기판(예컨대, 액정패널의 TFT기판 또는 칼라필터기판, 아니면 AMOLED의 TFT기판 또는 봉지기판)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 필름기판이 손가락이나 스타일러스 펜 등과 같은 터치수단의 접촉에 의해 굴곡되어 제1기판(40)과 접촉된다. 도시하지 않았지만, 두 기판의 사이에는 볼 스페이서 또는 패턴 스페이서 등과 같은 스페이서가 설치된다.

도 2는 P2P 방식 터치셀의 회로구성을 예시한 것이다. 도 2에서 실선으로 표 시된 부분은 제1기판(40) 상면에 설치되는 구성들이며, 점선으로 표시된 부분은 제2기판(60)의 하면에 설치되는 구성들이다. 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 해상도로 배치되겠지만, 도시된 실시예들에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 3*3의 해상도로 배치된 구성을 가정하여 예시하였다.

각 단위 터치셀(50)은 도전패드(45)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 도전패드(45)들은 이웃하는 터치셀(50)과 영역을 구획하도록 형성된다. 제2기판(60)의 하면에는 점선으로 도시한 바와 같이 도전층(62)이 형성된다. 도전패드(45) 및 도전층(62)은 기판 상에 ITO, IZO, ATO, CNT 등의 투명한 도전물질을 도포하여 형성된다. 도전층(62)은 제2기판(60)의 하면 전체 영역에 걸쳐 형성될 수도 있겠으나, 바람직하게는 행이나 열 방향으로 구획 형성되거나, 도 2에서와 같이 단위 터치셀(50)별로 구획하여 형성된다. 도 2에서와 같이 도전층(62)을 단위 터치셀(50)별로 구획 형성하면, 각각의 터치셀(50)은 상하 패드간(Pad to Pad) 접속되며, 이웃하는 터치셀(50)과는 전기적으로 차단될 수 있다. 즉, 각 터치셀(50)들에 전달되는 신호만 분리해주면, 신호가 다른 터치셀(50)로 역류하는 것을 방지할 수 있고 멀티 터치입력을 인식할 수 있게 한다.

도시한 바와 같이, 도전층(62)과 도전패드(45) 각각에는 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 연결된다. 제1신호선(42)과 제2신호선(44)은 위치검출신호를 송수신하는 신호선으로서, 드라이브IC(71)에 의해 제어된다. 제1신호선(42) 및 제2신호 선(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.

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. 이하에서는 투명한 부분의 신호선을 "투명배선"이라 언급하며, 금속계열의 신호선을 "메탈배선"이라 언급하며, 투명배선과 메탈배선에 대하여는 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 터치입력 검출장치의 시스템 구성을 예시한 블록도이고, 도 4는 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도이다. 도 3을 참조하면, 터치위치 검출부(70)는 각 터치셀(50)에 위치검출을 위한 신호들을 인가하고 터치셀(50)로부터 좌표값을 획득하여 입력신호를 생성하는 것으로서, 드라이브IC(71)와, 신호처리부(73)와, 타이밍 제어부(74), 메모리수단(75)을 포함하여 구성된다. 터치위치 검출부(70)에서 검출된 신호는 CPU(80)로 전달된다. CPU는 표시장치(20)의 CPU 혹은 컴퓨터장치의 메인 CPU이거나, 터치입력 검출장치 자체의 CPU일 수 있다. 도시하지 않았지만, 시스템 구성에는 터치입력 검출을 위한 신호들의 하이나 로우전압을 생성하기 위한 전원부가 더 포함된다.

타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리 부(73)는 드라이브IC(71)를 통해 제1신호선(42) 각각에 시분할된 위치검출신호를 인가하며, 제2신호선(44)으로 입수되는 신호를 검출하여 터치입력이 발생한 지점의 좌표값을 획득한다. 바람직하게는, 신호처리부(73)는 어느 하나의 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하는 순간에 다른 제1신호선(42)들을 하이 임피던스(Hi Impedance) 또는 플로팅(Floating) 상태로 유지한다. 제2신호선(44)의 종단에는 터치입력이 발생하지 않을 경우 입력신호를 그라운드 레벨로 설정하기 위해, 그라운드와 연결된 저항이 설치될 수 있다.

메모리수단(75)은 획득된 좌표값을 일시 저장하기 위한 수단이다. 신호처리부(73)는 많은 신호들을 처리하는 과정에서 "Busy" 상태에 있게 될 경우 일부 신호들을 놓칠 수 있다. 따라서, 신호처리부(73)가 입수된 신호들을 메모리수단(75)에 일시 저장하고, 전체 신호들을 1회 스캐닝한 후에 메모리수단(75)을 읽어 누락된 신호가 있는지를 판단한다. 누락된 신호가 있으면 해당 신호를 정상 입력신호로 생성하고, 다음 스캐닝 이전에 메모리수단(75)을 소거한다.

도 4의 파형도를 참조하면, 위치검출신호의 펄스의 주기는 "T"이다. 만약, 도 2에서 우하단의 터치셀(50)에 터치입력이 발생한다면, t3~t4 타임에 가장 우측의 제2신호선(44)을 통해 신호 S3가 입수될 것이다. 이때, 신호처리부(73)는 해당 터치셀(50)의 좌표값 "D3, S3"에 대응하는 입력신호를 생성한다.

도 5는 P2DP 방식의 터치셀 구조를 보여준다. 도시된 바와 같이, 터치셀(50)을 구성하는 도전패드(45)가 쌍을 이루도록 형성되며, 신호선들은 모두 제1기판(40) 상에 배치된다. 도전패드(45)는 상호 소정 간격 이격 배치되는 한 쌍의 제1 도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성된다. 각 터치셀(50)에서 제1도전패드(46)는 제1신호선(42)에 접속되며, 제2도전패드(48)는 제2신호선(44)에 접속된다.

이러한 실시예에서는 제2기판(60)의 하면에 형성된 도전층(62)에 별도의 신호를 인가할 필요가 없다. 도전층(62)은 단지 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 통전시키는 통전체로서 역할하면 족하다. 따라서, 제2기판(60)의 구성이 매우 간소화된다. 또한, 도전층(62)을 터치셀(50)별로 구획하여 형성하면, 각 터치셀(50)에서의 신호를 전기적으로 차단시킬 수 있고, 패널의 투과율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 P2DP 방식의 터치셀에 스위칭소자가 부가된 예를 보인 것이다. 도 6을 참조하면, 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에는 스위칭소자(35)가 연결된다. 스위칭소자(35)는 신호가 역류하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 다이오드의 항복전압을 이용하여 구성될 수 있다. 바람직하게는, 스위칭소자(35)는 2단자형 소자보다는 제어가 용이한 3단자형 스위칭소자이며, 보다 바람직하게는 TFT이다.

도 6을 참조하면, 제1기판(40) 상면에는 복수의 게이트신호선(38)이 더 배치된다. 드라이브IC(71)는 게이트신호선(38) 각각에 게이트신호 Gn을 인가한다. 각각의 터치셀(50)에서 TFT(35)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 접속되며, 입력단자인 드레인단자는 제2도전패드(48)에 접속되고 출력단자인 소스단자는 제2신호선(44)에 접속된다.

도 6의 실시예에서는 게이트신호 Gn을 순차적으로 인가하여, 터치입력 검출을 위한 터치셀(50)들만 선택적으로 활성화시키고, 다른 터치셀(50)들은 비활성화 시킬 수 있다. 예컨대, G1이 온 신호를 인가될 때 G2 및 G3는 오프 신호를 인가한다. G1에 의해 첫째 행의 터치셀(50)들이 활성화 된 상태에서, 좌상단의 터치셀(50)에 터치입력이 발생하면 S1 신호가 입수된다. 이때 제2신호선(44)들은 열 방향으로 배치되어 있으므로, 신호가 다른 터치셀(50)로 역류하지 않는다. 따라서, 멀티 터치입력을 검출할 수 있게 된다.

한편, 각 터치셀(50)에서 TFT(35)는 도 6의 실시예와 다른 방식으로 연결될 수도 있다. 예컨대, 제2도전패드(48)에 게이트단자가 연결될 수도 있다. 다른 예로서, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 TFT(35)가 설치될 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 신호선 배선의 예를 보인 터치패널의 평면도로서, 풀 터치 폰에 본 발명이 적용되는 예를 보인 것이다. 도 7에서는 터치셀(50)이 7*8의 해상도로 배치된 것을 예시하였으나, 이는 단지 이해를 돕기 위한 실시예일 뿐 실제로는 보다 높은 해상도로 배치될 것이다.

도 7을 참조하면, 테두리의 해칭부분은 터치패널의 테두리 구성품들을 은폐하기 위한 차광영역(A3)으로서, 검정 잉크 등을 도포한 부분이다. 이 차광영역(A3)은 베젤 등에 의해 커버될 수도 있다. 차광영역(A3)의 내측은 사용자에 의해 시인되는 가시영역(A2)이다. 도 7에서 은선으로 박스 친 영역은 터치입력이 가능한 액티브영역(A1)이다. 액티브영역(A1)에 비해 가시영역(A2)이 넓은 것은, 베젤의 조립공차를 조정하기 위해 남겨두거나 화면을 크게 보이기 위해서이다.

도 7의 실시예에서는 액티브영역(A1) 내에서 터치셀(50)에 연결된 신호선만을 과장하여 나타내었다. 신호선 중에서 폭이 넓은 부분은 투명배선(56)이며, 신호 선의 교차부에서 폭이 좁은 부분은 메탈배선(58)이다. 도 7을 참조하여, 본 발명에 따라 신호선이 투명배선(56)으로 구성된 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

앞선 실시예들에서 살펴보았듯이, 본 발명에서의 터치패널은 각 터치셀(50)들을 액티브 구동시키기 위해, 패널 상으로 신호선들이 지나간다. 이때, 모든 신호선들은 바람직하게는 적어도 일부분이 투명배선(56)으로 구성된다. 투명배선(56)은 도전패드(45)와 마찬가지로, ITO, IZO, ATO, CNT 등의 투명한 물질로 형성된다. 투명배선(56)은 광을 투과시켜 관측자에게 신호선이 시인되지 않도록 한다. 또한, 투명배선(56)은 표시장치(20)의 화면 표시를 위한 메탈 계열의 신호선 혹은 화소 사이에 형성된 BM과 광간섭이 발생하지 않아 모아레 현상을 일으키지 않는다.

시각적 인지 및 모아레를 최소화하기 위해서, 가능한 신호선들은 대부분의 영역이 투명배선(56)으로 구성된다. 그러나, 통상 ITO 층은 단층으로 구성되므로, ITO 층만 사용하여 신호선들을 배선할 경우 신호선들의 교차부에서 신호선들 상호간 쇼트(short)가 발생할 수 있다. 따라서, 도시한 바와 같이, 신호선들간의 쇼트를 방지하기 위해 신호선의 교차부에서 메탈배선(58)이 적용된다.

메탈배선(58)은 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. 메탈배선(58)은 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. 그리고, 이종의 레이어에 형성된 신호선들은 콘택홀(59, contact hole)에 의해 신호선 상호간에 또는 다른 구성품들과 접속된다.

바람직하게는, 교차부의 메탈배선(58)은 각각 게이트메탈과 소스메탈이 교차하도록 구성되며, 게이트메탈과 소스메탈 사이에는 게이트 절연막이 존재하여 두 메탈층을 절연시킨다. 도 7에서는 가로방향의 메탈배선(58)은 게이트메탈이고, 세로방향의 메탈배선(58)은 게이트메탈 상층의 소스메탈이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 액티브영역(A1)을 제외한 가시영역(A2)에서 신호선은 투명배선(56)으로 구성된다. 이는 가시영역에서 신호선이 관측자에 시인되는 것을 최대한 회피하기 위함이다.

반면, 차광영역(A3)에서는, 신호선들은 메탈배선(58)으로 구성된다. 차광영역(A3)은 검정 잉크 등으로 은폐되는 영역으로서, 차광영역(A3)의 하면은 관측자에게 시인되지 않는다. 따라서, 가능한 신호선의 배선저항을 낮추기 위하여 차광영역(A3)에서는 메탈배선(58)이 이용된다. 그리고, 도시한 바와 같이 차광영역(A3)에서 메탈배선(58)과 투명배선(56)이 콘택홀(59)에 의해 접속된다.

도시하지 않았지만, 터치패널의 하부에는 드라이브IC(71)가 COF나 COG 형태로 실장된다. 드라이브IC(71)에서 인출된 신호선들의 메탈배선(58)은 가능한 짧은 경로로 가시영역(A2)의 투명배선(56)에 연결된다. 도시한 바와 같이, 차광영역(A3) 에서 세로방향의 메탈배선(58)은 신호선들은 드라이브IC(71)가 설치된 하부에서 투명배선(56)과 접속된다. 그리고, 가로방향의 메탈배선(58)은 좌우측에서 투명배선(56)과 접속된다. 이때, 도시된 예에서는 메탈배선(58)이 차광영역(A3)의 좌우측에서 even odds 방식으로 배치된 구조를 예시하였으나, 어느 일측으로만 배치될 수도 있다.

도 8은 도 6의 실시예에서 투명배선이 사용된 예를 보인 것이며, 도 9는 도 7에서 I-II 선을 따라 절단한 단면 구성을 보인 것이다. 이를 참조하여, 도 7과 같은 신호선의 배선이 터치셀(50)에 적용되는 예에 대하여 설명한다.

도 8을 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.

도 8을 참조하면, 모든 신호선들의 대부분의 영역이 투명배선(56)으로 구성된 것을 알 수 있다. 이와 같이 신호선들을 투명배선(56)으로 구성함에 따라, 신호선과 도전패드들을 동일한 레이어에 형성할 수 있다. 따라서, 도 8에서와 같이 제1도전패드(46)는 제1신호선(42)과 동일한 레이어로 연결된다. 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에 설치되는 TFT(35)는 다음과 같은 회로 구성을 갖는다. TFT(35)의 각 전극들은 메탈 레이어로 구성되므로, 모든 전극들이 콘택홀(59)을 매개로 도전패드 및 신호선에 접속된다. 도시된 실시예에서, TFT(35)의 드레인전극(51)은 제2도전패드(48)에 접속되고, 소스전극(52)은 제2신호선(44)에 접속되고, 게이트전 극(53)은 게이트신호선(38)에 접속된다.

도 8에는 신호선들의 교차부 네 부분이 도시되어 있다. 실제로는 터치패널에서 신호선의 교차부 구성은 통일된 구조를 갖겠지만, 도 8에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해, 신호선들의 교차부에서 메탈배선(58)이 적용되는 네가지 예를 도시하였다. 각각의 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫 번째는, "영역A"로 표시된 부분의 실시예로서, 가로방향의 신호선에 메탈배선(58)을 사용하여 상부층의 투명배선(56)과 절연시키는 방법이다. 영역A에서, 제1신호선(42)은 메탈배선(58)으로 지나가며, 제2신호선(44)은 투명배선(56)으로 지나간다. 두 번째는, "영역B"로 표시된 부분의 실시예로서, 세로방향의 신호선에 메탈배선(58)을 사용하여 상부층의 투명배선(56)과 절연시킨다. 영역C에서, 제2신호선(42)은 메탈배선(58)으로 지나가며, 게이트신호선(38)은 투명배선(56)으로 지나간다.

도 9의 단면도에서 영역A에서의 신호선 단면구조를 살펴보면, 최상층에 제2신호선(44)의 투명배선(56)이 위치하며, 게이트메탈을 이용하여 제1신호선의 메탈배선층(42a)이 형성된 것을 볼 수 있다. 그리고, 제2신호선(44)과 제1신호선의 메탈배선층(42a)은 게이트 절연막(66) 및 보호막(67)에 의해 절연되어 있다. 영역C에서의 신호선 단면구조를 살펴보면, 최상층에 게이트신호선(38)의 투명배선(56)이 위치하며, 소스메탈을 이용하여 제2신호선의 메탈배선층(44a)이 형성된 것을 볼 수 있다. 그리고, 게이트신호선(38)과 제2신호선의 메탈배선층(44a)은 보호막(67)에 의해 절연되어 있다.

이와 같이 신호선의 교차부에서 어느 하나의 신호선만을 메탈배선(58)으로 구성하는 것으로서 교차부에서의 절연이 가능하다. 그런데, 일반적으로 투명도전물질의 저항은 메탈에 비해 상당히 높으므로(수십 배 또는 수백 배 이상), 신호선의 저항값을 줄이기 위해서는 투명배선(56)의 폭이 메탈배선(58)의 폭에 비해 넓어야 한다. 이에 따라, 영역A 및 영역C와 같은 실시예에서는 신호선의 교차부에서 투명배선(56)과 메탈배선(58)의 대향면적이 넓어져 커플링(coupling) 효과에 의한 커패시턴스가 발생할 수 있다. 그리고, 이러한 커플링 효과가 투명배선(56)을 사용함으로 인해 커지는 배선저항과 반응하여 신호의 지연을 발생시킬 수 있다. 반면에, 영역A 및 영역C와 같은 실시예는 메탈배선(58)의 사용을 최소화함으로써, 관측자에게 신호선의 배선이 시인되는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

세 번째는, "영역B"로 표시된 부분의 실시예로서, 교차부의 세로방향 및 가로방향 모두에 메탈배선(58)을 사용하는 것이다. 이러한 실시예에 있어서는, 두 메탈배선(58)이 각각 게이트메탈과 소스메탈로 구성되고, 게이트 절연막(66)에 의해 상호 절연된다. 도 8의 영역B에서는 제1신호선(42)의 메탈배선(58)이 게이트메탈로 구성되었으며, 제2신호선(44)의 메탈배선(58)은 게이트메탈 상층의 소스메탈로 구성되었다.

이와 같이 신호선의 교차부를 모두 메탈배선(58)으로 구성하면, 메탈배선(58)의 폭은 투명배선(56)에 비해 상당히 좁게 할 수 있으므로 커플링 효과에 기인한 신호의 지연을 방지할 수 있다. 반면에, 메탈배선(58)의 증가로 관측자에게 신호선이 잘 시인될 수 있으며, 표시장치(20)와의 관계에서 모아레가 발생할 개연 성이 높아진다.

네 번째는, "영역D"로 표시된 부분의 실시예로서, 신호선의 교차부가 투명배선(56)과 메탈배선(58)이 교차하도록 구성되며, 교차부의 투명배선(56)은 다른 영역의 투명배선(56)에 비해 작은 배선 폭을 갖는 내로우배선(57)으로 구성된다. 일실시예로서, 일반적인 투명배선(56)의 폭이 50 ㎛인 경우, 교차부의 내로우배선(57)의 폭은 10 ㎛ 이하이다. 이와 같이, 신호선의 교차부에서만 투명배선(56)을 내로우배선(57)으로 구성하면, 투명배선(56)의 배선저항을 낮게 유지하면서 메탈배선(58)과의 대향면적을 줄여 커플링 효과를 최소화할 수 있다. 또한, 메탈배선(58)의 사용을 최대한 줄여 관측자에게 신호선이 시인되는 것을 최소화할 수 있다.

도 9의 단면 층 구조를 참조하면, TFT(35)의 게이트전극(53) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(66)이 있으며, 게이트 절연막(66) 위에는 게이트전극(53)과 중첩되며 드레인전극(51)과 소스전극(52) 사이에 채널을 형성하기 위한 활성층(69)이 형성된다. 활성층(69)은 수소화 비정질 규소(Hydrogenated Amorphous Silicon) 또는 다결정규소(Poly Crystalline Silicon) 등으로 형성된다. 활성층(69) 위에는 드레인전극(51)과 소스전극(52)의 오믹(Ohmic) 접촉을 위한 오믹접촉층(68)이 형성된다. 오믹접촉층(68)은 실리사이드(Silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 구성된다. 드레인전극(51)과 소스전극(52) 위에는 보호막(67)이 형성되며, 보호막(67)의 상면에는 ITO 또는 CNT 등의 투명한 도전물질로 형성된 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 위치한다.

도시된 바와 같이, 신호선들의 투명배선(56)과 메탈배선(58)을 접속하기 위해서, 또한, 다른 구성품들을 접속하기 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(51)이나 소스전극(52)의 제조에 사용된 메탈, 게이트전극(53)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 10은 터치셀(50)의 다른 회로구성을 보여준다. 도 10을 참조하면, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 제1스위칭소자(35a)가 설치되고, 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 제2스위칭소자(35b)가 설치된다. 두 스위칭소자 역시 바람직하게는 TFT이다. 제2TFT(35b)의 회로 구성은 도 6과 동일하며, 제1TFT(35a)의 회로구성은 도시된 바와 같이 게이트신호선(38)에 게이트단자가 접속되는 구성이다.

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 도전층(62)과 접촉되어도, 제1신호선(42)을 통해 위치검출신호가 제공되지 않으며 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수되지도 않는다. 따라서, 제2기판(60)의 하면에서 도전층(62)을 구획 형 성하지 않아도 게이트신호에 동기하여 위치검출신호를 정확하게 인식할 수 있으며, 보다 안정적으로 멀티 터치를 인식할 수 있게 된다.

이상에서 압력식으로 터치셀(50)을 구성하는 P2P 방식과 P2DP 방식의 터치 입력장치에 대하여 살펴보았다. 다음에서는 용량식으로 터치셀(50)을 구성하는 터치 입력장치에 대하여 설명한다.

용량식 터치 입력장치는 손가락과 같은 신체의 일부, 철제필기구, 소정 전기적신호를 발생시키는 전자펜, 또는 기타 이와 유사한 터치수단이 터치패드에 비접촉 방식으로 접근할 때(기판에 대해서는 접촉 상태일 수 있음), 터치수단과 터치패드 사이에 형성되는 가상의 커패시터에 축적된 전하를 다양한 방식으로 검출하여 터치신호를 획득한다.

일실시예로서, 터치수단과 터치패드 사이에서 형성되는 가상의 커패시터에 의해 스위칭소자를 온/오프시켜 터치신호를 획득한다. 또한, 스위칭소자의 온/오프 제어신호를 별도로 인가하고, 터치수단과 도전패드 사이에 형성되는 가상의 커패시터에 축적된 전하를 검출하여 터치신호를 획득할 수도 있다. 또한, 소정 전기적 신호를 방출하는 전자펜이 도전패드에 접근할 때, 가상의 커패시터가 충전되거나 방전되는 것을 검출하여 터치신호를 획득할 수도 있다. 이하에서는 터치패드의 전위를 이용하여 스위칭소자를 온/오프시키는 방식에 대하여 언급한다. 이하에서 설명되는 실시예에서도 스위칭소자는 바람직하게는 TFT이며, 동일한 도면부호를 사용한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 용량식 터치 입력장치는 단일 기판으로 패널을 구성할 수 있다. 도 11에서는 LCD나 AMOLED와 같은 표시장치(20)의 상면에 기판(30)이 설치된 구성을 예시하였으나, 이 기판(30)은 표시장치(20) 내에 내장될 수 있다. 또한, 표시장치(20)를 구성하는 어느 한 기판을 터치패널로 구성할 수도 있다. 예를 들어, LCD의 칼라필터기판 또는 AMOLED의 봉지기판 상면 또는 하면에 터치입력 검출을 위한 구성품들이 실장될 수 있다.

도시한 바와 같이, 기판(30)의 에지부에는 드라이브IC(71)가 실장되며, 드라이브IC(71) 및 터치입력 검출을 위한 시스템 구성은 도 3의 블록도를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 12를 참조하여 용량식으로 비접촉 터치입력을 검출하는 원리에 대하여 간략하게 설명한다. 도 12를 참조하면, 터치패드(55)에 손가락(29, 또는 이와 유사한 도전성의 터치수단)이 접근했을 때 터치패드(55)와 손가락(29)이 "d"의 간격으로 이격되며, "A"라는 대향면적을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 12의 우측 등가회로 및 수식에서 보여지듯이 손가락(29)과 터치패드(55) 사이에는 정전용량 "C"가 형성된다. 정전용량 "C"를 가지는 터치패드(55)에 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(55)와 d의 간격으로 대향된 상태에서 터치패드(55)에 신호를 인가한다면, 터치패드(55)와 손가락(29) 사이에 형성된 정전용량 C에는 전하가 충전된다. 이때, 도시한 바와 같이 터치패드(55)에는 TFT(35)의 게이트단자가 접속되어 있으므로, 터치패드(55)에 전하가 충전되는 시간 및 정전용량 C 에 축적된 신호가 방전되는 임의의 시간동안 TFT(35)가 턴 온 된다. 방전된 신호의 크기는 시간이 경과함에 따라 점차 작아지며, 어느 정도 방전이 이루어지면 TFT(35)는 턴 오프 된다. 이하에서 설명되는 용량식 터치 입력장치의 실시예는 이와 같이 터치수단과 터치패드(55) 사이의 정전용량에 의해 TFT(35)의 게이트단 전위가 변동되는 것을 이용하여 비접촉 터치입력을 검출한다.

본 실시예는 터치패드(55)와 손가락(29) 사이에 형성된 정전용량에 의해 터치패드(55)의 전위가 변동되고, TFT(35)의 게이트단의 전위 변동에 따라 TFT(35)의 출력은 수십 배 내지 수만 배의 출력 차이를 갖는 것을 이용하여 터치입력을 검출한다. 이러한 방식은 종래 알려진 정전용량식 터치 입력장치와 차별된다. 터치패드(55)의 전위가 TFT(35)의 게이트단 전위를 결정하므로 P2G(Pad to Gate) 방식이라 명명할 수 있으며, 손가락에 의해 TFT(35)의 게이트단 전위가 결정되므로 F2G(Finger to Gate) 방식이라 명명할 수도 있다.

도 13은 본 발명에 따른 용량식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도로서, P2G(또는 F2G) 방식의 터치 입력장치의 기본적인 구조를 보여준다. 도 13을 참조하면, 기판(30)의 상면 또는 하면에는 복수의 터치셀(50)들이 매트릭스 형태로 배열된다. 또한, 기판(30)에는 복수의 제1신호선(42), 제2신호선(44) 및 보조신호선(37)이 배치된다. 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 위치검출신호를 송수신하기 위한 라인이며, 보조신호선(37)은 관측용 보조신호를 인가하기 위한 라인이다.

도 13에서와 같이, 단위 터치셀(50)에서 터치패드(55)들은 구획 형성되며, 터치패드(55)에 TFT(35)의 게이트단자가 접속된다. 그리고, 터치패드(55)에 충전신 호를 인가하기 위해서, 터치패드(55)는 제1신호선(42)과도 접속된다. TFT(35)의 입력단자인 드레인단자는 보조선호선(37)에 접속되며, 출력단자인 소스단자는 제2신호선(44)에 접속된다.

드라이브IC(71)는 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 위치검출신호가 인가될 때 터치셀(50)에 손가락(29)이 접근하면, 손가락(50)과 터치패드(55) 사이에 전하가 축적되면서 가상의 커패시터가 충전된다. 이후, 해당 터치셀(50)에 위치검출신호의 인가가 종료되면, 터치패드(55)는 방전을 개시한다. 이때, 터치입력이 발생하지 않을 때에 비하여 방전 전류는 완만하게 하강한다. 따라서, TFT(35)의 턴 오프가 지연된다. 즉, 신호처리부(73)는 제2신호선(44)으로 입수되는 신호가 지연된다면, 이를 검출하여 입력신호를 생성한다.

도 14는 용량식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도이다. 도 14를 참조하면, 기판(30)의 일면에는 제1신호선(42), 제2신호선(44), 게이트신호선(38) 및 보조신호선(37)이 배치된다. 각각의 터치셀(50)은 터치패드(55) 및 제1TFT(35a)와 제2TFT(35b)로 구성된다. 제1TFT(35a)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 연결되며, 입력단자는 제1신호선(42)에 연결되고 출력단자는 터치패드(55)에 접속된다. 제2TFT(35b)의 게이트단자는 터치패드(55)에 접속되며, 입력단자는 보조신호선(37)에 연결되고 출력단자는 제2신호선(44)에 연결된다.

본 실시예에서 터치입력 검출부(70)는 각각의 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 인가하여 제1TFT(35a)들을 순차적으로 도통시킨다. 또는, 게이트신호 Gn(n=1,2,3)을 동시에 턴 온하여 신체와의 충전을 유도한 후 보조신호선(37)에 관측용 보조신호를 인가하여 터치입력이 발생한 위치를 검출할 수도 있다.

도 15는 도 14의 실시예에 투명배선이 적용된 예를 보여준다. 도시된 실시예에서는 액티브영역 내에서 세로방향의 신호선들은 모두 투명배선(56)으로 구성된다. 그리고, 신호선의 교차지점에서는 가로방향의 신호선들에 메탈배선(58)이 이용된다. 앞서 살펴본 바와 같이 이와 같은 배선규칙에서는 메탈배선(58)의 이용을 최대한 줄여, 관측자에게 신호선이 시인되는 것을 회피할 수 있으며, 표시장치(20)와의 관계에서 모아레가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

한편, 도 15에서는 도 8의 영역A와 같은 배선규칙으로 신호선들이 배선되었으나, 신호선들은 영역B, C, D와 같은 배선규칙을 가질 수도 있을 것이다. 또한, 바람직하게는 도 8의 영역D와 같은 배선규칙을 갖는다면, 신호선의 시인성을 낮추는 동시에 커플링 효과도 방지할 수 있을 것이다.

도 16은 도 14의 실시예에서 터치신호를 획득하는 예를 보인 파형도이다. 이를 참조하면, 터치입력 검출부(70)는 각 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 제공한다. 터치입력 검출부(70)에 의해 제공되는 게이트신호 Gn은 제1TFT(35a)의 게이트를 활성영역에 진입할 수 있도록 충분한 크기의 전압레벨을 갖는다. 예컨대, 게이트신호 Gn은 제1신호선(42)을 통해 송신되는 위치검출신호 Dn에 비해 3V 이상 크게 설정되는 것이 좋다. 바람직한 실시예로는 Dn의 Hi 전압레벨은 13V이며, Gn의 Hi 전압레벨은 18V이다. 또한, 제1TFT(35a)를 안정적으로 턴 오프시키기 위하여 게이트 OFF 전압은 -5~-7V로 설정된다.

게이트신호 Gn은 각 신호들 사이에 충분한 관측시간을 갖는다. 이는 신체의 손가락(29)과 터치패드(55)가 형성하는 가상의 커패시터가 충분한 방전시간을 갖도록 하기 위함이다. 도시된 바와 같이, G1과 G2 사이에는 충분한 관측시간1의 휴지기가 주어진다. 제1신호선(42)을 통해 인가되는 위치검출신호 Dn은 어느 하나의 Gn이 Hi인 경우 반드시 Hi를 유지하도록 제공되며, 바람직하게는 Gn이 휴지기를 가질 때 역시 약간의 휴지기를 갖는다.

터치입력 검출부(70)는 보조신호선(37)을 통해 관측 전압을 제공한다. 보조신호 Auxn은 Hi 레벨에서 Dn에 의해 터치패드(55)에 충전되는 전압인 13V에 비해 3V 이상 낮은 관측전압을 제공한다. 예를 들어, Auxn의 관측전압은 5V 정도로 족하다.

도 16을 참조하여 제2신호선(44)을 통해 입수되는 파형 및 이를 통해 터치신호를 획득하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

만약, 게이트신호 G1 및 G2가 인가되는 경우에서처럼, 게이트신호가 인가되고 그 후의 관측시간이 지났는데도 손가락(29)의 접근이 이루어지지 않는다면, 제2신호선(44)을 통해 입수되는 신호 Sn은 도시된 바와 같은 파형을 갖는다. 이는 신체의 접근이 이루어지지 않아 터치패드(55)에서 정전용량이 형성되지 않기 때문이다. 여기서, Sn의 파형이 Hi 레벨로 상승하는 구간 및 Low 레벨로 하강하는 구간에서 곡선을 갖는 것은 제2신호선(44)의 배선저항과 기생 정전용량이 존재하기 때문이다. 도시된 바와 같이, Gn의 관측시간에서 신호 Sn이 완전히 Low 레벨로 하강하기까지의 시간을 "T1"이라 하자. 단 본 파형도에서 입력신호 Dn에 비해 출력신호 Sn에서 발생되는 시간지연은 무시하였다.

만약, 어느 시점에서 도 14에서의 우하단 터치셀(50)에 손가락(29)의 접근이 이루어진다면, 해당 터치셀(50)의 터치패드(55)와 손가락(29) 사이에서 정전용량이 형성될 것이다. 도 16의 파형도에서 보여지듯이 G3가 Hi 레벨인 구간에서 터치가 발생하였다면, S3의 파형이 터치 발생시점에서 왜곡되듯이, 충전 초기에 충전전압의 변동이 있을 수 있다. 하지만, 곧 충전이 완료되면서 S3는 Hi 레벨로 상승한다.

그런데, G3 신호가 관측시간으로 모드가 변경되는 경우, 즉, G3가 OFF되는 경우, 가상의 커패시터에 충전된 전압이 방전되면서 제2TFT(35b)의 게이트측 전압은 서서히 하강되며, 제2TFT(35b)를 통해 흐르는 전류의 출력파형은 S3의 파형에서 보여지듯 고유의 출력특성을 보인다. 이때, Sn의 파형이 50% 이하로 저하되는데 걸리는 시간을 "T2"라 하자.

도 16의 파형도를 참조하면, T1과 T2는 상당한 시간 차이를 보임을 알 수 있다. 터치입력 검출부(70)는 위와 같이 Gn의 OFF 이후 관측시간에서 신호 Sn의 파형이 하강하는 데 걸리는 시간 또는 일정시점에서 하강된 전압이나 전류의 크기를 판독하여, 터치신호를 획득할 수 있다. 본 예시에서 터치신호는 게이트신호 G3의 OFF 이후 관측시간에서 S3가 획득되었으므로, 획득된 터치신호는 "D3, S3"에 해당하는 좌표값이다.

도 13 및 14는 각 터치셀(50)들이 TFT에 의해 다른 터치셀(50)들과 전기적으로 차단될 수 있는 실시예로서, 이에 따라 멀티 터치입력을 인식할 수 있다. 예를 들어, 터치위치 검출부(70)는 행 방향으로 Gn을 순차적으로 스캐닝하며, 제2신호선(44)은 열 방향으로 각 터치셀(50)로부터 검출신호를 수신한다. Gn의 1회 스캐닝 타임은 대략 수십 ㎲ 내지 수십 ms이다. 따라서, 동시에 수십개의 터치셀(50)들이 터치되는 경우에도, 행 방향으로 Gn이 스캐닝되고 열 방향으로 Sn이 입수되므로, 수십 ms 이내에 모든 터치지점들을 인식할 수 있다.

이상 P2G(혹은 F2G) 방식의 용량식 터치 입력장치에 대해 살펴보았다. 그런데, 본 발명은 P2G 방식이 아닌 다른 용량식 터치 입력장치에도 적용될 수 있다. 도 17의 실시예는 다른 구조의 용량식 터치 입력장치의 일실시예를 보여준다. 본 실시예에서도, 도 3의 시스템 구성도, 도 11의 분해사시도, 도 12의 개념도는 동일하게 적용된다.

도 17을 참조하면, 각각의 터치셀(50)은 터치패드(55)와 TFT(35)로 구성된다. 그리고, 터치패널에는 복수의 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 배선된다. 각 터치셀(50)의 TFT(35)는 게이트단자가 제1신호선(42)에 접속되고, 입출력단자는 각각 제2신호선(44)과 터치패드(55)에 접속된다. 제1신호선(42)은 TFT(35)의 게이트단자에 온/오프 제어신호를 인가한다. 제2신호선(44)은 각 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신한다.

이러한 구조에서의 동작은 다음과 같이 이루어진다. 우선 드라이브IC(71)는 SWn을 순차로 인가하여 각 터치셀(50)들을 활성화시킨다. 바람직하게는, 드라이브IC(71)는 온/오프 제어신호 SWn을 위치검출신호 입력구간과 출력구간을 구분하여 인가한다. 위치검출신호 입력구간에서는 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 인가되고 TFT가 턴 온 되어, 터치패드(55)에 충전신호를 제공한다. 만약, 이때 소프트 터치입력이 발생하거나 발생중이라면, 터치패드(55)는 위치검출신호에 의해 소 정 전하가 충전된다. 위치검출신호 입력구간 이후 짧은 휴지기를 갖고 나서 위치검출신호 출력구간에 해당하는 SWn이 인가된다. 위치검출신호 출력구간에서는 터치패드(55)에 충전된 전하기 제2신호선(44)을 통해 방전되고, 드라이브IC는 제2신호선(44)을 통해 수신되는 신호를 입수한다. 신호처리부(73)는 입수되는 신호의 지연시간 혹은 전압이나 전류 레벨을 판독하여 입력신호를 생성한다.

여기서, 도 17에 도시된 바와 같이, 각 신호선(42, 44)은 은선으로 표시된 표시장치(20)의 화면 표시를 위한 신호선(89)에 대해 사선 방향으로 배선된다. 바람직하게는 각 신호선(42, 44)은 표시장치의 신호선(89)에 대해 교호로 어긋나는 지그재그 형태로 배선된다.

이와 같은 신호선의 배선구조에 따르면, 터치패널의 신호선이 표시장치(20)의 신호선(89) 또는 신호선(89)을 은폐시키기 위한 BM과 겹쳐지는 영역이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 신호선의 교차지점에 배선된 메탈배선(58)과 표시장치간 모아레가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 도 17과 같은 신호선의 배선 구조는 비단 도 17의 실시예에 국한되는 것이 아니라, 전술한 다른 실시예들에도 적용 가능하다.

도 18은 서로 다른 유형의 이종 터치셀(81, 82)이 복합적으로 구성된 복합식 터치 입력장치를 예시한 것이다. 이러한 복합식 터치 입력장치는 H 방식이라 언급할 수도 있다.

도 18을 참조하면, 단위 터치셀(50)은 4개의 압력식 터치셀(81)과 하나의 용량식 터치셀(82)이 복합적으로 형성된 구성을 갖는다. 각각의 압력식 터치셀(81)은 도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로 P2DP 방식으로 구성된다. 압력식 터치셀(81)은 한 쌍의 도전패드(46, 48)로 구성되며, 각 도전패드(46, 48)에는 압력식 제1신호선(83)과 압력식 제2신호선(84)이 연결된다. 각각의 용량식 터치셀(82)은 도 13에 도시된 실시예와 마찬가지로 P2G 방식으로 구성된다. 용량식 터치셀(82)은 터치패드(55)와 TFT(35)로 구성되며, 터치패드(55)는 TFT(35)의 게이트단자에 접속되고 용량식 제1신호선(86)으로부터 충전신호를 인가받는다. TFT(35)의 입력단자는 관측용 보조신호를 인가하는 용량식 제2신호선(87)에 접속되고, 출력단자는 터치패드(55)의 방전신호를 전송하기 위한 용량식 제3신호선(88)에 접속된다. 앞선 실시예들에서 각각의 동작에 대하여 설명하였으므로, 그에 대한 설명은 생략한다.

각각의 압력식 터치셀(81) 및 용량식 터치셀(82)은 전술한 다른 실시예들로 대체될 수 있으며, 언급되지 않은 회로 구성을 가질 수도 있다. 또한, 터치셀(50)의 구성은 하나의 압력식 터치셀(81)과 하나의 용량식 터치셀(82)이 중복된 영역에 형성되도록 구성될 수도 있으며, 압력식 터치셀(81)과 용량식 터치셀(82)이 서로 다른 영역에 형성될 수도 있다. 또한, 광학식이나 기타 다른 유형의 터치셀들이 복합적으로 구성될 수도 있다.

이와 같은 복합식 터치 입력장치는 다양한 터치수단의 다양한 터치 입력을 검출할 수 있으며, GUI(Graphic User Interface) 상에서 터치로 아이콘을 클릭하는 등의 입력과, 터치로 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 등의 필기입력을 구분하여 검출하는 등에 매우 효과적이다.

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 1은 압력식 터치 입력장치의 일예를 보인 분해사시도

도 2는 압력식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도

도 3은 본 발명에 따른 터치 입력장치의 시스템 구성을 예시한 블록도

도 4는 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도

도 5는 압력식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도

도 6은 압력식 터치셀의 또 다른 실시예를 보인 회로구성도

도 7은 본 발명에 따른 신호선의 배선 예를 보인 터치패널의 평면도

도 8은 도 6의 실시예에 투명배선이 적용된 예를 보인 터치셀 평면도

도 9는 도 7에서 I-II 선을 따라 절단한 단면 구성을 보인 단면도

도 10은 압력식 터치셀의 또 다른 실시예를 보인 회로구성도

도 11은 용량식 터치 입력장치의 일예를 보인 분해사시도

도 12는 신체와 터치패드간에 정전용량이 형성되는 예를 보인 도면

도 13은 용량식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도

도 14는 용량식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도

도 15는 도 13의 실시에에 투명배선이 적용된 예를 보인 터치셀 평면도

도 16은 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도

도 17은 용량식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도

도 18은 복합식 터치셀 구조를 예시한 회로구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 표시장치 25 : 스페이서

29 : 손가락 30 : 기판

35 : 스위칭소자 35a : 제1스위칭소자

35b : 제2스위칭소자 37 : 보조신호선

38 : 게이트신호선 40 : 제1기판

42 : 제1신호선 42a : 제1신호선의 메탈배선층

44 : 제2신호선 44a : 제2신호선의 메탈배선층

45 : 도전패드 46 : 제1도전패드

48 : 제2도전패드 50 : 터치셀

51 : 드레인전극 52 : 소스전극

53 : 게이트전극 55 : 터치패드

56 : 투명배선 57 : 내로우배선

58 : 메탈배선 59 : 콘택홀

60 : 제2기판 62 : 도전층

66 : 게이트 절연막 67 : 보호막

68 : 오믹접촉층 69 : 활성층

70 : 터치위치 검출부 71 : 드라이브IC

73 : 신호처리부 74 : 타이밍 제어부

75 : 메모리수단 80 : CPU

81 : 압력식 터치셀 82 : 용량식 터치셀

83 : 압력식 제1신호선 84 : 압력식 제2신호선

86 : 용량식 제1신호선 87 : 용량식 제2신호선

88 : 용량식 제3신호선 89 : 표시장치의 신호선

Claims (24)

1. 삭제
2. 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서,

   터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50);

   상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선;

   상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및

   상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하며,

   서로 다른 신호선이 교차하는 교차부에서, 적어도 어느 하나의 신호선은 금속 도전체로 이루어진 메탈배선(58)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 교차부에서, 각 신호선이 모두 메탈배선(58)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 교차부에서, 어느 하나의 신호선은 상기 투명배선(56)으로 구성되고, 다른 신호선은 메탈배선(58)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 교차부에서의 투명배선(56)은 교차부가 아닌 다른 영역의 투명배선(56)에 비해 작은 배선 폭을 갖는 내로우배선(57)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
6. 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서,

   터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50);

   상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선;

   상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및

   상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하며,

   상기 터치패널의 에지부에 형성된 차광영역에서, 상기 신호선은 금속 도전체로 이루어진 메탈배선(58)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 터치셀(50)은 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
8. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투명배선(56)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 중 어느 하나의 투명한 도전물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
9. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 메탈배선(58)은 게이트메탈 또는 소스메탈로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 투명배선(56)과 상기 메탈배선(58)은 콘택홀(59)에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
11. 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서,

    터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50);

    상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선;

    상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및

    상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하며,

    상기 터치셀(50)은 대향하는 두 기판(40, 60)이 상호 접촉될 때 어느 일측 기판의 도전패드(45)와 타측 기판의 도전층(62)이 통전되는 것을 검출하는 압력식 터치셀인 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 터치셀(50)은 도전패드(45)의 통전을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 도전패드(45)는 상호 이격 배치되는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성되며, 상기 도전층(62)과의 접촉에 의해 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전되는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
14. 제 13항에 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 터치 입력장치.
15. 제 13항에 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 터치 입력장치.
16. 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서,

    터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50);

    상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선;

    상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및

    상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하며,

    상기 터치셀(50)은 기판(30)의 일면에 형성된 터치패드(55)에 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단이 소정 거리(d)로 접근할 때, 터치패드(55)와 터치수단 사이에서 형성되는 정전용량을 이용하여 터치입력을 검출하는 용량식 터치셀이고,

    상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)에 출력단자가 접속되며, 온/오프 제어단자에 인가되는 제어신호에 따라 턴 온/오프 되어 상기 터치패드(55)에 충전전압을 공급하는 3단자형의 제1스위칭소자(35a)을 포함하고,

    상기 터치패드(55)가 충전되고, 상기 제1스위칭소자(35a)가 턴 오프된 후 미리 정해진 관측시간 동안 관측된 출력 전위 변화에 따라 터치를 검출하는 것인 터치 입력장치.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제 16항에 있어서,

    상기 터치패드(55)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(55)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 제2스위칭소자(35b);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
20. 제 12항 또는 제 14항에 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 터치 입력장치.
21. 제 12항 또는 제 14항에 있어서,

    상기 스위칭소자(35)는 TFT(Thin Film Transistor)인 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
22. 제 15항 또는 제 19항에 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 터치 입력장치.
23. 제 15항 또는 제 19항에 있어서,

    상기 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)는 TFT(Thin Film Transistor)인 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.
24. 터치패널 상에 터치수단이 접촉 또는 접근될 때, 터치수단의 터치입력을 검출하여 터치가 발생한 지점에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치 입력장치에 있어서,

    터치입력이 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역별로 형성되는 터치셀(50);

    상기 터치셀(50)에 위치검출신호를 송수신하며, 적어도 일부분은 투명 도전체로 이루어진 투명배선(56)으로 구성된 복수의 신호선;

    상기 신호선에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(71); 및

    상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 입력신호를 생성하는 신호처리부(73);를 포함하며,

    상기 터치셀(50)은 서로 다른 유형의 이종 터치셀(81, 82)이 복합적으로 구성된 것을 특징으로 하는 터치 입력장치.

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