KR102427696B1

KR102427696B1 - 터치 패널

Info

Publication number: KR102427696B1
Application number: KR1020150147567A
Authority: KR
Inventors: 한상윤; 김경섭; 박성균; 최상규
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2022-08-01
Also published as: CN106610753B; CN106610753A; US10324568B2; US20170115770A1; KR20170047478A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널은 기판 위에 위치하는 터치 전극을 포함하며, 상기 터치 전극은, 금속층; 상기 금속층 위에 위치하는 위상 정합층; 및 상기 위상 정합층 위에 위치하는 박막층;을 포함한다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}

본 발명은 터치 센서를 포함하는 터치 패널에 관한 것이다.

유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED), 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전기영동 표시 장치(electrophoretic display, EPD) 등의 표시 장치는 표시 패널에 의한 영상을 표시하는 기능 이외에 사용자와의 상호 작용이 가능한 터치 감지 기능(touch sensing function)을 포함할 수 있다. 터치 감지 기능은 사용자가 화면 위에 손가락이나 터치 펜(touch pen) 등을 터치하면 표시 장치가 화면에 가한 압력, 전하, 광 등의 변화를 감지함으로써 물체가 화면에 터치되었는지 여부 및 그 터치 위치 등의 터치 정보를 알아내는 것이다. 표시 장치는 터치 정보(touch information)에 기초하여 영상 신호를 입력받을 수 있다.

터치 감지 기능은 예컨대 터치 전극(touch electrodes)을 포함하는 터치 센서에 의해 구현될 수 있다. 터치 전극으로 금속을 사용할 경우 플렉서블 터치 패널을 구현하는데 유리할 수 있지만, 금속에 의한 광 반사가 문제될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터치 전극에 의한 반사를 줄일 수 있는 터치 패널을 제공하는 것이다.

상기 금속층에 의해 반사되어 나오는 광이 상기 박막층에 의해 반사되는 광과 상쇄 간섭될 수 있다.

상기 금속층은 알루미늄계 금속을 포함할 수 있다.

상기 금속층은 300 내지 4000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

상기 위상 정합층은 광학적으로 투명할 수 있다.

상기 위상 정합층은 금속 산화물 또는 무기 물질을 포함할 수 있다.

상기 금속 산화물은 알루미늄 산화물일 수 있다.

상기 위상 정합층은 500 내지 750 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

상기 박막층은 금속을 포함할 수 있다.

상기 박막층의 상기 금속은 티타늄 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다.

상기 박막층은 50 내지 200 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

상기 터치 패널은, 상기 터치 전극 위에 무기 물질을 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 위에 규소 산질화물을 포함하는 반사 감소층;을 더 포함할 수 있다.

상기 절연층은 1000 내지 4000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

상기 반사 감소층은 500 내지 1000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

상기 터치 패널은 상기 터치 전극 위에 유기 물질을 포함하는 절연층을 더 포함할 수 있다.

상기 절연층은 1 내지 3 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.

상기 터치 전극은 메시 패턴으로 형성되어 있을 수 있다.

상기 터치 패널은 영상을 표시하는 표시 패널을 더 포함할 수 있다.

상기 터치 패널은 상기 터치 전극과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 편광판을 더 포함할 수 있다.

상기 터치 전극이 위치하는 상기 기판이 상기 편광판 위에 부착되어 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 터치 전극을 형성하는 금속층에 의한 광 반사를 방지하거나 최소화함으로써 터치 전극이 시인되거나 터치 전극으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 단면의 다른 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 시뮬레이션 반사율을 나타내는 그래프이다
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 실측 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 9 내지 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 터치 패널의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서에 인가되는 신호를 예시한 파형도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 및 터치 신호 처리부의 회로도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 배치도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 도시된 두께의 비율은 실제 비율을 반영하지는 않는다. 또한, 인접하는 구성요소 간의 간격, 각 구성요소의 폭 등이 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 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. 명세서에서 특별한 언급이 없으면, "중첩"은 평면도에서 볼 때 중첩을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 센서를 포함하는 터치 패널에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1에서 A-A 선을 따라 취한 단면의 다른 일 예를 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1에는 터치 패널(10)의 전체적인 모습이 도시된다. 도 1은 터치 패널(10)의 구성요소들의 예시적인 배치와 연결 관계를 개략적으로 나타내기 위한 것이지, 실제 형상이나 연결 관계, 각 구성요소의 비율, 간격 등을 그대로 반영하는 것은 아니며, 일부 구성요소는 도시되어 있지 않을 수 있다.

터치 패널(10)은 기판(200) 및 기판(200) 위에 형성되어 있는 복수의 터치 전극(410, 420)을 포함한다. 하지만 이들 터치 전극(410, 420)은 별도의 기판에 형성되어 유기 발광 표시 장치, 액정 표시 장치 등의 영상을 표시하는 표시 패널 위에 부착되어 있을 수 있다 (add-on type). 실시예에 따라서는, 터치 전극(410, 420)은 표시 패널의 외면(outer surface)에 형성될 수 있고 (on-cell type), 표시 패널 내부에 형성될 수도 있다 (in-cell type).

기판(200)은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌테레프탈레이드(polyethylene terephthalate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌에테르케톤(polyethylene ether ketone), 폴리에틸렌설포네이트(polyethylene sulfonate), 폴리아릴레이트(polyarylate) 등의 플라스틱으로 형성될 수 있고, 플렉서블(flexible)할 수 있다. 기판(200)은 유리 같이 리지드(rigid)한 물질로 형성될 수 있다.

복수의 터치 전극(410, 420)은 터치를 감지하는 터치 센서를 형성한다. 여기서 터치는 물체가 터치 패널에 접촉(contact)하는 경우(접촉 터치)뿐만 아니라, 근접하거나 접근한 상태에서 움직이는(hovering) 경우(비접촉 터치)를 포함할 수 있다. 이와 같이 터치 센서가 형성되어 있는 패널을 터치 패널(10)이라고 하며, 터치 센서 패널, 터치 스크린 패널 등으로도 불린다. 터치 센서 기능이 있는 표시 패널도 터치 패널이고 한다.

터치 전극(410, 420)은 서로 중첩하지 않도록 교호적으로 배치되어 있는 복수의 제1 터치 전극(410) 및 복수의 제2 터치 전극(420)을 포함한다. 복수의 제1 터치 전극(410)은 행 방향(x축 방향) 및 열 방향(y축 방향)을 따라 각각 복수 개 배치될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(420)도 행 방향 및 열 방향을 따라 각각 복수 개 배치될 수 있다. 이들 터치 전극(410, 420)은 전체적으로 대략 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 원형이나 타원형, 또는 육각형 등의 다각형일 수 있다. 또한, 감도 향상을 위해 돌출부를 가지는 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 터치 전극(410, 420)이 대략 사각형이더라도, 터치 패널(10)의 가장자리 쪽에 배치되어 있는 터치 전극은 대략 삼각형일 수 있다.

동일한 행 또는 열에 배열된 복수의 제1 터치 전극(410)의 적어도 일부는 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 마찬가지로, 동일한 행 또는 열에 배열된 복수의 제2 터치 전극(420)의 적어도 일부는 서로 연결되어 있을 수도 있고 분리되어 있을 수도 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 행에 배치된 복수의 제1 터치 전극(410)이 서로 연결되어 있는 경우, 동일한 열에 배치된 복수의 제2 터치 전극(420)이 서로 연결되어 있을 수 있다. 이때, 각 행에 위치하는 복수의 제1 터치 전극(410)은 제1 연결부(connector)(411)에 의해 서로 연결되어 전극행을 형성할 수 있고, 각 열에 위치하는 복수의 제2 터치 전극(420)은 제2 연결부(421)에 의해 서로 연결되어 전극열을 형성할 수 있다. 실시예에 따라서 제1 터치 전극(410)이 열 방향으로 연결되어 있고, 제2 터치 전극(420)이 행 방향으로 연결되어 있을 수 있다.

제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 물리적으로, 전기적으로 분리되어 있다. 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 사이에는 평면도에서 간격이 존재할 수 있고, 그러한 간격에 더미 전극(도시되지 않음)이 형성되어 있을 수 있다. 더미 전극은 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)이 형성되어 있는 영역과 그 사이의 간격이 반사율 등의 차이로 인해 다르게 시인되는 것을 막기 위해 형성될 수 있다. 실시예에 따라서 더미 전극은 생략될 수도 있다.

제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 층으로 형성될 수 있다. 하지만 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 층으로 형성될 수도 있다.

먼저 도 2를 참고하면, 기판(200) 위에 제2 터치 전극(420)이 위치하고, 제2 터치 전극(420) 위에 제1 절연층(441)이 위치하고, 제1 절연층(441) 위에 제1 터치 전극(410)이 위치한다. 따라서 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 제1 절연층(441)을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성되어 있다. 이와 같이 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)을 서로 다른 층으로 형성하는 경우, 제1 연결부(411)를 제1 터치 전극(410)과 동일한 층에 동일한 물질로 동시에 형성할 수 있고, 제2 연결부(421)를 제2 터치 전극(420)과 동일한 층에 동일한 물질로 동시에 형성할 수 있다. 제1 연결부(411)와 제2 연결부(421)가 서로 교차하더라도 제1 절연층(441)을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성되어 있기 때문에, 전기적으로 분리될 수 있다. 제2 터치 전극(420) 위에는 제2 절연층(442)이 위치한다. 따라서 제1 터치 전극(410) 위로는 하나의 절연층(442)이 위치하고, 제2 터치 전극(420) 위로는 두 개의 절연층(441, 442)이 위치한다. 실시예에 따라서 제1 절연층(441) 아래에 제1 터치 전극(410)이 위치하고 제1 절연층(441) 위에 제2 터치 전극(420)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(442) 위에는 반사 감소층(450)이 위치할 수 있다. 반사 감소층(450)에 대해서는 후술한다.

도 3을 참고하면, 기판(200) 위에 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)이 동일한 층으로 형성되어 있다. 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420) 위에는 제1 절연층(441)이 위치한다. 이 경우, 제1 연결부(411)와 제2 연결부(421)가 절연되게 교차하기 위해서, 제1 연결부(411)와 제2 연결부(421) 중 하나는 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)과 동일한 층으로 형성되고, 다른 하나는 절연층을 사이에 두고 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)과 다른 층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 연결부(411)와 제2 연결부(421) 중 하나는 제1 절연층(441) 위에 위치하면서 제1 절연층(441)에 형성된 접촉 구멍(도시되지 않음)을 통해 인접하는 제1 터치 전극(410) 또는 인접하는 제2 터치 전극(420)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)과 같은 층에 형성되는 연결부는 이들과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다. 다른 층에 형성되는 연결부는 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명한 도전성 산화물(TCO)로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 절연층(441) 위에는 반사 감소층(450)이 위치할 수 있다.

제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)은 복수의 선이 교차하여 이루어진 메시 패턴(mesh pattern)으로 형성될 수 있다. 메시 패턴은 유연하여 벤더블(bendable), 폴더블(foldable) 또는 롤러블(rollable)한 플렉서블 터치 패널을 구현하는데 유리할 수 있다. 또한, 메시 패턴으로 터치 전극을 형성할 경우, 개구부(메시 패턴에서 선이 형성되지 않은 부분)로 인해 같은 크기의 투명 전극(예컨대, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZ0) 등으로 형성된 전극)보다 표시 패널과 중첩하는 면적이 작으므로, 터치 전극과 표시 패널의 전극(예컨대, 공통 전극) 간에 발생하는 기생 정전 용량(parasitic capacitance)이 줄어들 수 있다. 기생 정전 용량을 줄이면 터치 감도가 증가하므로 구동 마진을 확보할 수 있으며, 예컨대, 구동 신호의 최대 주파수를 높여 높은 리포트 레이트(report rate)를 확보할 수 있다. 메시 패턴을 형성하는 선은 수 내지 수 십 마이크로미터의 폭을 가질 수 있다. 메시 패턴의 선 폭은 예컨대 약 1.7 마이크로미터 이하일 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극(410, 420)의 적층 구조가 도시된다. 터치 전극(410, 420)은 3중층 구조를 갖는다. 예컨대, 터치 전극(410, 420)은 아래부터 금속층(metal layer)(11), 위상 정합층(phase matching layer)(12) 및 박막층(thin layer)(13)을 포함한다. 금속층(11)은 터치 전극(410, 420)이 터치 센서로 기능하기 위해서 형성되는 도전층이다. 위상 정합층(12) 및 박막층(13)은 금속층(11)에 의한 광 반사를 줄이기 위해 형성되며, 따라서 위상 정합층(12)과 박막층(13)은 반사 방지층으로 불릴 수 있다. 위상 정합층(12)은 금속층(11) 바로 위에 접촉하도록 위치할 수 있고, 박막층(13)은 위상 정합층(12) 바로 위에 접촉하도록 위치할 수 있다. 실시예에 따라서는, 터치 전극(410, 420)은 3중층 이상의 적층 구조를 가질 수도 있다.

금속층(11), 위상 정합층(12) 및 박막층(13) 각각 및 이들의 관계에 대해서 아래에서 좀더 자세하게 설명한다.

먼저, 금속층(11)은 후술하는 상호 축전기(mutual capacitor) 또는 자기 축전기(self-capacitor)를 형성하는 축전기의 전극으로 기능하는 층이며, 구동 신호 또는 출력 신호를 전송하는 터치 신호선(41, 42)과 전기적으로 연결되어 있다.

금속층(11)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 같은 알루미늄계 금속(aluminum base metal)으로 이루어질 수 있다. 알루미늄 합금은 예컨대 알루미늄(Al)-네오디뮴(Nd) 합금을 포함한다. 알루미늄은 영률(Young's modulus)이 약 69 MPa이며, 배선으로 사용 가능한 금속 중에서 가장 낮은 것으로 알려져 있다. 알루미늄계 금속은 모듈러스가 낮으므로 변형(strain)에 대한 응력(stress)이 작아, 폴더블, 벤더블 등의 플렉서블 터치 패널을 구현하는데 다른 금속보다 유리할 수 있다. 알루미늄계 금속으로 형성된 층은 구리 같은 다른 금속으로 형성된 층에 비해, 건식 습각(dry etch) 등을 통해 매우 좁은 선 폭으로 패터닝하는 것이 가능하다. 특히, 무아레(Moire) 현상이 발생하는 것을 막기 위해서는 선 폭이 약 1.7 마이크로미터 이하인 것이 필요할 수 있는데, 알루미늄계 금속을 사용할 경우 그러한 미세 선 폭의 메시 패턴을 형성할 수 있다. 실시예에 따라서는, 금속층(11)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 등의 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 티타늄/알루미늄/티타늄(Ti/Al/Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등과 같이 다중층 구조를 가질 수도 있다.

알루미늄계 금속 등을 사용할 경우 미세 선 폭의 메시 패턴과 플렉서블 터치 패널을 형성하는데 유리할지라도, 외부 광이 그러한 금속에 의해 반사됨으로써 터치 전극이 시인되거나 표시 패널에 표시되는 영상의 품질이 저하될 수 있다. 터치 전극을 형성하는 금속층(11)으로 인한 광 반사를 줄이기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극(410, 420)은 금속층(11) 위에 위상 정합층(12) 및 박막층(13)이 형성되어 있다. 광 반사의 감소는 기본적으로 금속층(11)에 의해 반사되어 나오는 제1 반사광(L1)과 박막층(13)에 의해 반사되는 제2 반사광(L2)의 상쇄 간섭에 입각한다. 위상 정합층(12)은 이들 반사광(L1, L2)이 상쇄 간섭을 일으킬 수 있도록 위상차(phase difference)를 만들어 주기 위한 경로(path)를 제공하기 위해 금속층(11)과 박막층(13) 사이에 개재되어 있다.

금속층(11) 위에 형성된 위상 정합층(12)은 금속 산화물, 예컨대 금속층(11)을 구성하는 금속의 산화물 층일 수 있다. 위상 정합층(12)은 광학적으로 투명할 수 있다. 여기서 광학적으로 투명이란 가시광 파장의 광을 약 50% 이상, 예컨대 약 80% 이상 투과시키는 것을 의미할 수 있다. 금속층(11)이 알루미늄계 금속으로 형성된 경우, 위상 정합층(12)은 알루미늄 산화물(AlOx)로 이루어질 수 있다. 알루미늄 산화물층은 금속층(11)을 위해 형성된 알루미늄계 금속층의 표면을 산화시켜 형성되거나, 산소를 공급하면서 알루미늄을 스퍼터링하는 반응성 스퍼터링 증착(reactive sputtering deposition)에 의해 형성될 수 있다. 위상 정합층(12)은 규소 산화물(SiOx), 규소 질화물(SiNx) 같은 투명한 무기 물질이나, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명한 도전성 산화물을 증착하여 형성될 수도 있다.

위상 정합층(12) 위에 형성되는 박막층(13)은 입사광의 일부는 반사시키고 일부는 투과시키는 반투과층이다. 박막층(13)에 의해 반사되어 나오는 제2 반사광(L2)의 진폭(amplitude)과 금속층(11)에 의해 반사되는 나오는 제1 반사광(L1)의 진폭의 차가 작을 수 있도록 금속 물질로 형성될 수 있다. 진폭 차가 작을수록 상쇄 간섭 효과가 크게 나타날 수 있는데, 금속층(11)과 같이 (금속의 종류는 다를지라도) 금속 물질로 형성될 경우 제1 반사광(L1)과 제2 반사광(L2)의 진폭 차가 작을 수 있다. 박막층(13)은 광 흡수율이 높은 물질로 형성될 수 있으며, 그러한 물질로 예컨대 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 포함할 수 있다. 박막층(13)의 흡수율이 크면 박막층(13)에 의한 광 반사를 줄여, 박막층(13)으로 인한 반사율 증가를 억제할 수 있다.

위와 같은 3중층 구조를 가진 메시 패턴의 터치 전극(410, 420)은 기판(200) 또는 제1 절연층(441) 위에 금속층(11), 위상 정합층(12) 및 박막층(13)을 각각 형성하기 위한 층들을 적층한 후 이들 층을 하나의 마스크를 이용하는 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성될 수 있다.

터치 전극(410, 420)을 3중층 구조로 형성할 경우, 외부에서 터치 전극(410, 420)으로 입력되는 광(L0)의 일부는 박막층(13)에 의해 반사되고, 일부는 박막층(13)에 의해 흡수되고, 일부는 박막층(13)을 통과하여 위상 정합층(12)으로 진행한다. 위상 정합층(12)을 통과한 광은 금속층(11)에 의해 반사된다. 그러면 금속층(11)에 의해 반사되고 위상 정합층(12)을 통과하면서 위상 조절되어 터치 전극(410, 420) 외부로 나오는 제1 반사광(L1)이 박막층(13)에 의해 반사되는 제2 반사광(L2)과 상쇄 간섭되어, 터치 전극(410, 420)에 의해 반사되는 광을 제거하거나 감쇄시킬 수 있다. 위상 정합층(12)이 광학적으로 투명할 경우, 박막층(13)을 통과한 광은 대부분 금속층(11)에 도달하여 금속층(11)에 의해 반사되고 터치 전극(410, 420) 외부로 나올 것이므로, 제1 반사광(L1)과 제2 반사광(L2)의 광량을 유사하게 만드는데 유리할 수 있다.

금속층(11)은 선 폭, 저항 특성 등을 고려하여 두께가 설정될 수 있으며, 수 백 내지 수 천 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 금속층(11)이 알루미늄으로 형성되는 경우, 금속층(11)은 약 300 내지 약 4,000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

위상 정합층(12)의 두께는 금속층(11)에 의해 반사되는 제1 반사광(L1)과 박막층(13)에 의해 반사되는 제2 반사광(L2)이 상쇄 간섭을 일으킬 수 있도록 조절될 수 있으며, 예컨대 수 십 내지 수 백 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다. 제1 반사광(L1)과 제2 반사광(L2)의 위상차가 180도인 경우 상쇄 간섭의 효과가 가장 크므로, 위상 정합층(12)은 이들 반사광(L1, L2)이 역위상(out of phase)을 가질 수 있는 광 경로를 형성해 줄 수 있는 두께를 가지는 것이 유리할 수 있다.

박막층(13)은 예컨대 수 십 내지 수백 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 다만, 박막층(13)의 두께가 증가함에 따라 박막층(13)의 반사율이 과도하게 증가할 수 있으므로 (특히 박막층(13)이 금속층인 경우), 박막층(13)은 가급적 얇게, 예컨대 약 100 옹스트롬 이하의 두께를 가지도록 설계될 수 있다.

위상 정합층(12)과 박막층(13)의 두께는 이들의 구성 물질을 고려하여 상대적으로 설정될 수 있다. 예컨대, 위상 정합층(12)이 알루미늄 산화물(AlOx)로 형성되고 박막층(13)이 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 경우, 위상 정합층(12)은 약 550 내지 약 750 옹스트롬, 박막층(13)은 약 50 내지 약 200 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 위상 정합층(12)이 규소 산화물(SiOx)로 형성되고 박막층(13)이 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴(Mo)으로 형성되는 경우, 위상 정합층(12)은 약 500 내지 약 700 옹스트롬, 박막층(13)은 약 50 내지 약 200 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 박막층(13) 자체도 광 경로를 형성하므로, 위상 정합층(12)의 두께는 물론, 박막층(13)의 두께도 상쇄 간섭에 영향을 줄 수 있다.

표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중층 구조의 터치 전극의 반사율에 대한 시뮬레이션 및 실측 결과를 나타낸다. 터치 전극은 폴리카보네이트 기판 위에 알루미늄(Al)으로 금속층(11), 알루미늄 산화물(AlOx)로 위상 정합층(12), 티타늄(Ti)으로 박막층(13)이 형성된 구조를 가진다. 기판과 금속층(11)은 각각 50 마이크로미터와 3000 옹스트롬의 고정된 두께를 가지며, 위상 정합층(12)과 박막층(13)은 두께를 달리하면서 9가지 조합에 대해 반사율을 측정하였다. 측정된 반사율은 사람 눈에 민감한 약 550 나노미터 파장에 대한 반사율이다.

	시뮬레이션 반사율 (%)			실측 반사율 (%)
	AlOx 600Å	AlOx 650Å	AlOx 700Å	AlOx 600Å	AlOx 650Å	AlOx 700Å
Ti 100Å	2.33	1.11	1.00	3.40	1.89	2.97
Ti 110Å	2.22	1.20	1.21	3.88	3.89	4.69
Ti 120Å	2.47	1.65	1.76	5.78	5.89	7.02

시뮬레이션 데이터는 9가지 조합 모두에서 2.5% 미만의 매우 낮은 반사율을 나타냈으며, 특히 위상 정합층(12) 및 박막층(13)의 두께가 각각 700 옹스트롬 및 100 옹스트롬인 경우 반사율이 1%로 가장 낮게 나타났다. 실측 데이터는 시뮬레이션 데이터보다 반사율이 약간 증가하였지만, 한 가지 조합을 제외하고는 모두 6% 미만의 낮은 반사율을 나타냈고, 위상 정합층(12) 및 박막층(13)의 두께가 각각 650 옹스트롬 및 100 옹스트롬인 경우 최저 반사율(1.89%)을 나타냈다. 한편, 가시광선 전체 파장(약 380 내지 약 780 나노미터)에 따른 반사율에 대해서는 도 5 내지 도 8에 그래프로 나타내었다.

표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극에서 박막층의 두께에 따른 반사율에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 터치 전극은 폴리카보네이트 기판 위에 알루미늄(Al)으로 금속층(11), 알루미늄 산화물(AlOx)로 위상 정합층(12), 티타늄(Ti)으로 박막층(13)이 형성된 구조를 가진다. 기판, 금속층(11) 및 위상 정합층(12)은 각각 50 마이크로미터, 2500 옹스트롬 및 600 옹스트롬의 두께로 설정하고, 박막층(13)의 두께를 10 옹스트롬 단위로 변화시키면서 반사율을 측정하였다. 측정된 반사율은 약 550 나노미터 파장에 대한 반사율이다.

두께 (Å)	50	60	70	80	90	100	110	120
반사율 (%)	13.8	9.3	6.2	4.1	2.9	2.3	2.2	2.5
두께 (Å)	130	140	150	160	170	180	190	200
반사율 (%)	3.0	3.8	4.7	5.7	6.8	8.0	9.2	10.5

표 2에서 보는 바와 같이, 박막층(13)의 두께가 50 옹스트롬인 경우와 200 옹스트롬인 경우 반사율이 10%를 초과하였고, 박막층(13)의 두께가 60 옹스트롬과 190 옹스트롬 사이인 경우에는 모두 10% 이내인 것으로 나타났다. 따라서 반사율이 10% 이하로 요구되는 경우, 박막층(13)은 50 내지 200 옹스트롬의 두께, 또는 60 내지 190 옹스트롬의 두께를 갖는 것이 유리할 수 있다. 반사율이 5% 이하로 요구되는 경우, 박막층(13)은 80 내지 150 옹스트롬의 두께를 갖는 것이 유리할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 시뮬레이션 반사율을 나타내는 그래프이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극의 실측 반사율을 나타내는 그래프이다.

시뮬레이션 데이터는 티타늄(Ti)으로 된 박막층(13)의 두께가 110 옹스트롬인 경우에 대해 도 5에 도시하였고, 실측 데이터는 박막층(13)의 두께가 100, 110 및 120인 경우에 대해 도 6 내지 도 8에 각각 도시하였다. 도 5 내지 도 8을 참고하면, 위상 정합층(12)인 알루미늄 산화물(AlOx)층의 두께가 증가함에 따라 청색 파장의 반사율이 증가하는 것으로 나타났다. 박막층(13)인 티타늄(Ti) 층에 있어서, 티타늄(Ti) 층의 두께가 증가함에 따라 알루미늄 산화물(AlOx)층의 두께에 따른 반사율 편차가 약간 줄어드는 반면에, 약 550 나노미터 파장 부근의 반사율은 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 박막층(13)에 의한 반사가 두께가 증가함에 따라 증가하기 때문인 것으로 믿어진다.

다시 도 1을 참고하면, 각각의 전극행의 일단에는 제1 터치 신호선(41)이 연결되어 있고, 각각의 전극열의 일단에는 상부 제2 터치 신호선(42)이 연결되어 있다. 실시예에 따라서, 전극열 및/또는 전극행의 양단에 터치 신호선(41, 42)이 연결되어 있을 수 있다. 이들 터치 신호선(41, 42)을 통해 각각의 터치 전극(410, 420)은 터치 제어부(도시되지 않음)로부터 구동 신호를 전달받고 터치 제어부로 출력 신호를 전송할 수 있다.

제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)은 터치 전극(410, 420)의 금속층(11)과 동일한 물질로 형성될 수 있고, 예컨대 알루미늄계 금속으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42)은 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 등의 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 티타늄/알루미늄/티타늄(Ti/Al/Ti), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등과 같이 다중층 구조를 가질 수도 있다.

이웃하는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)은 터치 센서로서 기능하는 상호 축전기를 형성하며, 특히 제1 터치 전극(410)의 금속층(11)과 제2 터치 전극(420)의 금속층(11)이 상호 축전기를 형성한다. 터치 전극(410, 420)의 위상 정합층(12)이 투명 도전성 산화물로 형성되고 박막층(13)이 금속으로 형성되는 경우에는 금속층(11)에 위상 정합층(12)과 박막층(13)이 전기적으로 연결되므로, 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)의 모든 층이 상호 축전기를 형성할 수 있다.

상호 축전기는 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420) 중 하나를 통해 구동 신호를 입력 받고 외부 물체의 접촉에 의한 전하량 변화를 출력 신호로서 다른 하나를 통해 출력할 수 있다. 예컨대, 제1 터치 전극(410)은 입력 전극(Tx)이고 제2 터치 전극(420)은 출력 전극(Rx)일 수 있으며, 그 반대(vice versa)일 수도 있다. 제1 및 제2 터치 신호선(41, 42) 중 하나는 구동 신호를 터치 제어부로부터 제1 터치 전극(410) 또는 제2 터치 전극(420)으로 전송하고, 다른 하나는 출력 신호를 제2 터치 전극(420) 또는 제1 터치 전극(410)으로부터 터치 제어부로 전송한다.

도시된 것과 달리, 복수의 제1 터치 전극(410)이 서로 분리되고 복수의 제2 터치 전극(420)도 서로 분리되어 독립적인 터치 전극을 형성하고 각자의 터치 신호선(도시되지 않음)을 통해 터치 제어부와 연결될 수도 있다. 이 경우 각 터치 전극은 터치 센서로서 자기 축전기를 형성할 수 있다. 자기 축전기는 구동 신호를 입력 받아 소정 전하량으로 충전될 수 있고, 외부 물체의 접촉이 있으면 충전 전하량에 변화가 생겨 입력된 구동 신호와 다른 출력 신호를 출력할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420) 위에는 제1 절연층(441) 또는 제2 절연층(442)이 위치한다. 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)은 제1 터치 전극(410)과 제2 터치 전극(420)을 전기적으로 분리시키거나 제1 터치 전극(410) 및 제2 터치 전극(420)을 보호하기 위해 형성된다. 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)은 규소 질화물, 규소 산화물 같은 무기 물질이나, 아크릴계 폴리머 같은 유기 물질로 형성될 수 있다. 무기 물질로 형성되는 경우, 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)은 각각 수 천 옹스트롬, 예컨대 약 1000 내지 약 4000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다. 유기 물질로 형성되는 경우, 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)은 각각 수 마이크로미터, 예컨대 약 1 내지 약 3 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.

이러한 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)으로 인해 터치 전극(410, 420)의 반사율(좀더 정확하게는 터치 전극(410, 420)이 형성된 영역의 반사율)이 증가하며, 절연층이 무기 물질로 형성되는 경우 반사율 증가는 유기 물질로 형성되는 경우보다 크게 나타날 수 있다. 무기 물질의 절연층으로 인한 반사율 증가는 절연층(441, 442) 위에 반사 감소층(450)을 형성함으로써 방지되거나 줄어들 수 있다. 반사 감소층(450)은 규소 산질화물(SiOxNy) 같이 투명한 저굴절률 재료로 형성될 수 있다. 반사 감소층(450)은 예컨대 약 500 내지 약 1000 옹스트롬의 두께를 가질 수 있다.

표 3은 도 2에 도시된 것과 같이 제1 터치 전극(410), 제1 절연층(441), 제2 터치 전극(420) 및 제2 절연층(442)을 포함하는 구조를 가진 터치 패널에서, 터치 전극(410, 420)의 구조 및 반사 감소층(450)의 유무에 따른 반사율 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)이 형성되지 않은 터치 전극 자체에 의한 반사율을 No capping 난에 참고로 표시하였고, 본 발명의 실시예에 따른 3중층 구조의 터치 전극 외에 알루미늄 단일층으로 형성된 예도 함께 나타내었다. 표 3에서 '-'는 해당 층이 존재하지 않음을 의미한다.

각 층의 두께는, 기판(200)은 500 마이크로미터의 폴리카보네이트, 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)의 금속층(11)은 3000 옹스트롬의 알루미늄(Al), 제1 절연층(441) 및 제2 절연층(442)은 각각 2000 옹스트롬의 규소 질화물(SiNx) 또는 1.5 마이크로미터의 유기막, 반사 감소층(450)은 700 옹스트롬의 규소 산질화물(SiON)로 설정되었다. 터치 전극이 Ti/AlOx/Al의 3중층 구조로 된 실시예에 대해서는 도 9 내지 도 14에 단면도로 적층 구조 및 층 두께를 도시하였고, 표 3에 해당 실시예에 관련 도면으로 나타내었다.

구분	터치 전극 구조	제1절연층	제2절연층	반사 감소층	반사율 (%)	관련 도면
No capping	Ti/SiOx/Al	-	-	-	4.9
	Ti/AlOx/Al	-	-	-	6.0
	Al	-	-	-	90.0
제1 터치 전극	Ti/SiOx/Al	-	SiNx	-	8.2
	Ti/AlOx/Al	-	SiNx	-	8.4	도 9
	Al	-	SiNx	-	84.5
	Ti/SiOx/Al	-	SiNx	SiON	4.0
	Ti/AlOx/Al	-	SiNx	SiON	3.7	도 10
	Al	-	SiNx	SiON	81.4
	Ti/AlOx/Al	유기막	유기막	-	6.9	도 11
	Al	유기막	유기막	-	87.1
제2 터치 전극	Ti/SiOx/Al	SiNx	SiNx	-	9.4
	Ti/AlOx/Al	SiNx	SiNx	-	9.7	도 12
	Al	SiNx	SiNx	-	83.0
	Ti/SiOx/Al	SiNx	SiNx	SiON	3.9
	Ti/AlOx/Al	SiNx	SiNx	SiON	4.1	도 13
	Al	SiNx	SiNx	SiON	80.8
	Ti/AlOx/Al	유기막	유기막	-	7.0	도 14
	Al	유기막	유기막	-	87.0

표 3에서 보는 바와 같이, 절연층이 규소 질화물(SiNx)으로 형성되는 경우 반사율이 절연층이 없는 경우에 비해 2 내지 5% 정도 증가하였고, 절연층이 유기 물질로 형성되는 경우 터치 전극의 반사율이 절연층이 없는 경우에 비해 1% 정도 증가하였다. 하지만 규소 질화물(SiNx)로 이루어진 절연층 위에 규소 산질화물(SiON)로 이루어진 반사 감소층을 형성할 경우, 반사율이 약 4% 수준까지 또는 그 아래로 감소하였다. 터치 전극이 알루미늄 단일층으로 형성되는 경우 반사율이 80%를 상회하지만, 본 발명에 따른 3중층으로 형성되는 경우, 절연층 및 반사 감소층의 유무에 따라서 4 내지 10% 정도로 낮게 나타났다.

이제 도 15 및 도 16을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 터치 센서의 동작에 대해 설명하기로 한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서에 인가되는 신호를 예시한 파형도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 및 터치 신호 처리부의 회로도이다.

도 15와 도 1을 교차 참고하면, 제1 터치 전극(410)은 입력 전극(Tx)일 수 있고 제2 터치 전극(420)은 출력 전극(Rx)일 수 있고, 실시예에 따라서는 그 반대일 수 있다.

입력 전극(Tx)에는 구동 신호가 입력된다. 구동 신호는 다양한 파형 및 전압 레벨을 가질 수 있고, 예컨대 주기적으로 출력되는 펄스를 포함할 있고, 적어도 두 개의 서로 다른 전압 레벨을 포함할 수도 있다. 출력 전극(Rx)에는 직류 전압이 인가될 수 있다. 예컨대 입력 전극(Tx)에는 약 0 V와 약 3 V로 스윙하는(swing) 구형파가 인가될 수 있고, 출력 전극(Rx)에는 약 1.5 V의 직류 전압이 인가될 수 있다. 출력 전극(Rx)에 직류 전압이 인가될지라도, 스윙하는 구동 신호와 커플링에 의해 전압이 변동한다. 입력 전극(Tx)과 출력 전극(Rx) 사이에는 전위 차로 인한 전기장과 정전 용량이 형성되는데, 손가락, 터치펜 등의 접촉에 의해 정전 용량이 변하면 출력 전극(Rx)의 전압 변동의 폭이 변하므로, 이러한 변화에 기초하여 터치를 감지할 수 있다.

터치 센서의 감도는 기본 정전 용량(base capacitance)에 대해 터치 시 정전 용량의 변화량이 클수록 증가할 수 있다. 입력 전극(Tx) 또는 이의 연결부와 출력 전극(Rx) 또는 이의 연결부 간에 발생하는 기생 정전 용량은 기본 정전 용량을 증가시켜 터치 센서의 감도를 저하시키므로, 기생 정전 용량을 줄이는 것이 감도 향상에 유리하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 전극은 메시 패턴으로 형성되므로, 기생 정전 용량을 줄이는데 유리한 구조를 갖는다.

도 16을 참고하여, 회로 관점에서 터치 센서의 동작을 설명한다. 예컨대 도 1에 도시된 하나의 제1 터치 전극(410)과 하나의 제2 터치 전극(420)의 조합일 수 있는 하나의 터치 센서 유닛(TSU)는 제1 터치 전극(410)일 수 있는 입력선(IL)과 제2 터치 전극(420)일 수 있는 출력선(OL)에 의해 이루어지는 상호 축전기(Cm)를 포함한다. 상호 축전기(Cm)는 입력선(IL)과 출력선(OL)의 중첩에 의해 이루어지는 중첩 감지 축전기(overlap sensing capacitor), 또는 입력선(IL)과 출력선(OL)이 중첩하지 않으면서 서로 이웃하여 이루어지는 프린지 감지 축전기(fringe sensing capacitor)를 포함할 수 있다.

터치 센서 유닛(TSU)은 입력선(IL)이 전달하는 구동 신호를 입력받아 외부 물체의 접촉에 의한 상호 축전기(Cm)의 전하량 변화를 출력 신호로서 출력할 수 있다. 구체적으로, 터치 센서 유닛(TSU)에 구동 신호가 입력되면 상호 축전기(Cm)는 소정의 전하량으로 충전되고, 외부 물체의 접촉이 있으면 상호 축전기(Cm)에 충전된 전하량이 변하여 그에 따른 신호가 출력선(OL)으로 출력된다. 터치 패널에 물체가 접촉한 경우와 접촉하지 않은 경우의 출력 신호의 차이는 상호 축전기(Cm)의 전하의 변화량에 대략 비례할 수 있다.

터치 센서의 신호 처리부(710)는 출력선(OL)로부터 출력 신호를 입력받아 처리하여, 터치 여부 및 터치 위치 등의 터치 정보를 생성할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리부(710)는 출력선(OL)과 연결되어 있는 복수의 증폭기(AP)를 포함할 수 있다. 증폭기(AP)는 반전 단자(-)와 출력 단자 사이에 연결되어 있는 축전기(Cv)를 포함할 수 있다. 증폭기(AP)의 비반전 단자(+)는 접지 전압 등의 일정 전압과 연결되어 있고, 증폭기(AP)의 반전 단자(-)는 출력선(OL)에 연결되어 있다. 증폭기(AP)는 전류 적분기로서 출력선(OL)으로부터의 출력 신호를 소정 시간(예를 들어 한 프레임) 동안 적분하여 감지 신호(Vout)를 생성할 수 있다.

도 17 및 도 18을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치에 대해서 설명한다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 배치도이고, 도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 17 및 도 18을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널을 포함하는 표시 장치는 표시 패널(300), 이에 연결된 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500), 그리고 게이트 구동부(400)와 데이터 구동부(500)를 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다. 표시 장치는 또한 터치 패널(10) 및 이를 제어하는 터치 제어부(700)를 포함한다.

표시 패널(300)의 상면에는 편광판(30)이 부착되어 있다. 표시 패널(300)이 유기 발광 표시 패널인 경우, 표시 패널(300)의 하면에는 유색의 폴리이미드 필름 같은 보호 필름(40)이 부착되어 있을 수 있다. 표시 패널(300)이 액정 표시 패널인 경우, 표시 패널(300)의 하면에 부착되는 필름은 편광판일 수 있다.

편광판(30) 위에는 전술한 터치 전극이 형성되어 있는 터치 패널(10)이 부착되어 있다. 따라서 터치 전극이 편광판(30) 위에 위치하므로, 터치 전극에 의한 광 반사를 편광판(30)이 막아주지 못한다. 하지만 본 발명의 실시예에 따른 터치 전극은 전술한 바와 같이 광 반사를 최소화시킬 수 있는 구조를 가지므로, 터치 전극이 편광판(30) 위에 위치하더라도 터치 전극에 의한 광 반사를 방지할 수 있다. 실시예에 따라서는, 터치 전극이 표시 패널(300)의 외면이나 내부에 직접 형성되어, 표시 패널(300)이 터치 패널(10)이 될 수도 있다. 터치 패널(10) 위에는 유리 등으로 형성되는 윈도우(50)가 부착될 수 있다.

표시 패널(300)에 편광판(30)의 부착, 표시 패널(300)에 보호 필름(40)의 부착, 편광판(30)에 터치 패널(10)의 부착, 그리고 터치 패널(10)에 윈도우(50)의 부착을 위해서, 접착층(61, 62, 63, 64)이 위치할 수 있다. 접착층(61, 62, 63, 64)으로는 규소 압감 접착제(silicon PSA) 같은 PSA가 사용될 수 있으며, 광학 투명 접착체(optical clear adhesive, OCA)가 사용될 수도 있다.

표시 패널(300)은 복수의 게이트선(G1-Gn) 및 복수의 데이터선(D1-Dm), 그리고 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 터치 패널(10)은 복수의 터치 신호선(T1-Tp) 및 이에 연결되어 있으며 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 터치 센서 유닛(TSU)을 포함한다. 터치 센서 유닛(TSU)는 전술한 제1 및 제2 터치 전극(410, 420)에 의해 형성된다.

게이트선(G1-Gn)은 대략 가로 방향으로 연장되어 있으며, 각 화소(PX)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT) 같은 스위칭 소자를 턴 온 시키는 게이트 온 전압과 턴 오프 시키는 게이트 오프 전압을 포함하는 게이트 신호를 전달한다. 데이터선(D1-Dm)은 대략 세로 방향으로 연장되어 있으며, 데이터 전압을 전달한다. 게이트 온 전압에 따라 스위칭 소자가 턴 온 되면, 데이터선에 인가되는 데이터 전압이 화소에 인가된다.

화소(PX)는 영상을 표시하는 최소 단위로서, 하나의 화소가 적색, 녹색, 청색 등의 기본 색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나, 복수 개의 화소가 시간에 따라 번갈아 기본 색을 표시함으로써, 이들 기본 색의 공간적 또는 시간적 합으로 원하는 색상을 표시할 수 있다. 화소(PX)는 전체적으로 사각형일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 화소(PX)에는 공통 전압과 데이터 전압이 인가된다.

터치 신호선(T1-SLp)은 터치 센서 유닛(TSU)에 연결되어 구동 신호와 출력 신호를 전달한다. 터치 신호선(T1-Tp)의 일부는 터치 센서 유닛(TSU)에 구동 신호를 전달하는 입력선이고, 일부는 터치 센서 유닛(TSU)로부터 출력 신호를 전달하는 출력선일 수 있다.

터치 센서 유닛(TSU)은 상호 정전 용량 방식으로 터치에 따른 출력 신호를 생성할 수 있다. 터치 센서 유닛(TSU)은 터치 신호선(T1-Tp)으로부터 구동 신호를 수신하고 손가락, 펜 등의 외부 물체의 터치에 의한 정전 용량 변화에 기초한 출력 신호를 터치 신호선(T1-Tp)를 통해 출력할 수 있다. 터치 센서 유닛(TSU)은 자기 정전 용량 방식으로 동작할 수도 있다.

신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 처리부(도시되지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 제어 신호(CONT) 즉, 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 클록 신호(CLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 수신할 수 있다. 신호 제어부(600)는 영상 신호(R, G, B)와 제어 신호(CONT)를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 표시 패널(300)의 동작 조건에 적합하게 처리한 후, 영상 데이터(DAT), 게이트 제어 신호(CONT1), 데이터 제어 신호(CONT2) 및 클록 신호를 생성하여 출력한다. 신호 제어부(600)는 또한 터치 제어부(700)에 동기 신호(Sync)를 출력할 수 있고, 터치 제어부(700)로부터 터치 정보를 수신할 수 있다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 신호의 시작을 지시하는 수직 개시 신호(start pulse vertical signal, STV)와 게이트 온 전압의 생성의 기준이 되는 클록 신호(clock pulse vertical signal, CPV)를 포함한다. 수직 시작 신호(STV)의 출력 주기는 1 프레임(또는 리프레시 레이트(refresh rate))과 일치한다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 또한 게이트 온 전압의 지속 시간을 한정하는 출력 인에이블 신호(output enable signal)(OE)를 더 포함할 수 있다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(DAT)의 전송 시작을 지시하는 수평 시작 신호(start pulse horizontal signal)(STH)와 데이터선(D1-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(TP) 등을 포함한다. 표시 패널(300)이 액정 표시 패널인 경우 데이터 제어 신호(CONT2)는 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시키는 반전 신호(RVS)를 더 포함할 수 있다.

게이트 구동부(400)는 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라서 게이트 온 전압과 게이트 오프 전압인 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2) 및 영상 데이터(DAT)를 수신하고, 계조 전압 생성부(도시되지 않음)에서 생성된 계조 전압을 이용하여 영상 데이터(DAT)를 데이터 전압으로 변환하고 이를 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.

터치 제어부(700)는 터치 센서 유닛(TSU)에 입력 신호를 전송하고 터치 센서 유닛(TSU)으로부터 출력 신호를 수신하여 터치 정보를 생성한다. 터치 제어부(700)는 터치 센서 유닛(TSU)으로부터의 출력 신호를 처리하는 신호 처리부(710)를 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 터치 패널 11: 금속층
12: 위상 정합층 13: 박막층
200: 기판 30: 편광판
300: 표시 패널 41, 42: 터치 신호선
410: 제1 터치 전극 411: 제1 연결부
420: 제2 터치 전극 421: 제2 연결부
441: 제1 절연층 442: 제2 절연층
450: 반사 감소층 50: 윈도우

Claims

기판 위에 위치하는 터치 전극;
상기 터치 전극 위에 위치하는 절연층; 및
상기 절연층 위에 위치하는 반사 감소층
을 포함하며,
상기 터치 전극은
금속층;
상기 금속층 위에 위치하며 알루미늄 산화물을 포함하고 500 내지 750 옹스트롬의 두께를 가지는 위상 정합층; 및
상기 위상 정합층 위에 위치하는 박막층을 포함하고,
상기 절연층은 규소 질화물을 포함하고,
상기 반사 감소층은 규소 산질화물을 포함하고,
상기 터치 전극의 반사율이 3.7% 이하인 터치 패널.
제1항에서,
상기 금속층에 의해 반사되어 나오는 광이 상기 박막층에 의해 반사되는 광과 상쇄 간섭되는 터치 패널.
제1항에서,
상기 금속층은 알루미늄계 금속을 포함하는 터치 패널.
제3항에,
상기 금속층은 300 내지 4000 옹스트롬의 두께를 가지는 터치 패널.
제3항에서,
상기 위상 정합층은 광학적으로 투명한 터치 패널.
삭제
삭제
삭제
제1항에서,
상기 박막층은 금속을 포함하는 터치 패널.
제9항에서,
상기 박막층의 상기 금속은 티타늄 또는 몰리브덴을 포함하는 터치 패널.
제9항에서,
상기 박막층은 50 내지 200 옹스트롬의 두께를 가지는 터치 패널.
삭제
제1항에서,
상기 절연층은 1000 내지 4000 옹스트롬의 두께를 가지는 터치 패널.
제1항에서,
상기 반사 감소층은 500 내지 1000 옹스트롬의 두께를 가지는 터치 패널.
제1항에서,
상기 터치 전극 위에 유기 물질을 포함하는 절연층을 더 포함하는 터치 패널.
제15항에서,
상기 절연층은 1 내지 3 마이크로미터의 두께를 가지는 터치 패널.
제1항에서,
상기 터치 전극은 메시 패턴으로 형성되어 있는 터치 패널.
제1항에서,
영상을 표시하는 표시 패널을 더 포함하는 터치 패널.
제18항에서,
상기 터치 전극과 상기 표시 패널 사이에 위치하는 편광판을 더 포함하는 터치 패널.
제19항에서,
상기 터치 전극이 위치하는 상기 기판이 상기 편광판 위에 부착되어 있는 터치 패널.