KR20110059949A - Touch cell structure of touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터치패널의 터치셀 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력식 터치 입력장치이면서 검출 감도가 높고, 양산성이 용이하고 수율이 양호하며, 멀티 터치입력을 검출하는 것이 용이한 새로운 Pad to Pad 방식의 터치셀 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a touch cell structure of a touch panel. More specifically, the present invention relates to a new touch pad, which is a pressure type touch input device and has high detection sensitivity, easy mass production, good yield, and easy to detect multi-touch input. The present invention relates to a pad touch cell structure.
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.The touch input device is an input device that is added to or embedded in a display device such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED), an active matrix organic light emitting diode (AMOLED), or the like. As an object, when an object such as a finger or a touch pen comes into contact with the screen, the device recognizes it as an input signal. Touch input devices are recently installed in mobile devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), and the like. In addition, navigation, netbooks, laptops, digital information devices (DIDs), and touches are available. It is used across all industries, such as desktop computers with input-enabled operating systems, IPTV (Internet Protocol TV), high-tech fighters, tanks and armored vehicles.
종래 터치 패널은 터치입력을 검출하는 방식에 따라 여러 가지 유형으로 분류된다. 통상 압력식 터치입력을 검출하는 터치 입력장치로 저항방식의 터치 입력장치가 널리 보급되고 있다. 도 1은 저항방식의 터치 패널을 보여준다. 도 1을 참조하면, 표시장치(1)의 상면에 제1기판(3)과 제2기판(5)이 상호 대향 배치되며, 제1기판(3)의 상면과 제2기판(5)의 하면에는 각각 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체가 도포되어 도전층(7, 9)을 형성한다. 제1기판(3)의 상부에는 복수의 저항점(11)들이 형성되며, 도시하지 않았지만 제2기판(5)의 하부에도 이에 대응하여 저항점들이 형성된다.Conventional touch panels are classified into various types according to a method of detecting a touch input. In general, a resistive touch input device is widely used as a touch input device for detecting a pressure type touch input. 1 shows a resistive touch panel. Referring to FIG. 1, a
도시된 바와 같이, 펜(17) 등의 물체가 제2기판(5)에 접촉되면, 제2기판(5)에 굴곡이 발생하면서 제2기판(5) 하면의 도전층(9)이 제1기판(3)의 상면의 도전층(7)에 접촉된다. 이때 도전층(7, 9)에 인가되는 전압은 해당 저항점(11)에서 얻어지는 저항값에 의해 전압강하되며, 저항값의 변화로 인해 검출된 전압이 AD컨버터(13)를 통해 디지털 신호로 변환되고, 변환된 신호가 CPU(15)에 전달되어 터치가 이루어진 지점의 좌표값을 획득한다. 이와 같은 저항방식의 터치 패털은 제조공정이 간단하며, 코스트가 저렴하여 가장 널리 사용되는 터치 패널이다.As illustrated, when an object such as a
그러나 저항방식은 여러 가지 제반 문제점들을 안고 있다. 우선, 터치입력을 검출하는 방식의 특성상 터치지점을 정확하게 인식하는 것이 곤란하고, 신호의 누락이 많아 검출감도가 크게 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 상하 기판의 전체 영 역에 도전층(7, 9)을 형성해야 하므로 광투과율이 크게 저하된다. 또한, 도전층(7, 9)을 형성하는 과정에서 면저항의 균일도가 엄정하게 요구되므로, ITO를 균일한 두께로 도포해야 하는데 이러한 ITO 공정이 매우 까다로워 제조공정이 복잡해지고 수율이 크게 나빠지는 문제점이 있다. 면저항을 균일하게 맞춰야 하는 문제점에 따라, 저항방식의 터치 입력장치는 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.But resistance has many problems. First, it is difficult to accurately recognize the touch point due to the nature of the method of detecting the touch input, and there is a problem in that the detection sensitivity is largely reduced due to a large number of missing signals. In addition, since the
또한, 저항방식의 터치 입력장치는 고가의 AD컨버터(13)를 필요로 하며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 불가피하게 시간지연이 발생되는 문제점이 있다. 또한, 저항값의 변화로 터치 지점을 연산함으로 인해 저항점들에 대항 영점 조정이 반드시 필요하다.In addition, the resistive touch input device requires an
나아가서, 저항방식의 터치 입력장치는 태생적으로 복수의 지점이 동시에 터치되는 멀티 터치입력을 인식할 수 없다. 최근에 두 지점에 대한 터치입력을 검출하는 저항방식 터치 입력장치가 개발되고 있으나, 이는 소프트웨어적으로 두 지점의 터치입력에 대한 시간차를 인식하는 것으로서, 진정한 멀티 터치입력 검출이라 할 수 없다(fake multi touch). 또한, 두 지점에 대한 터치입력 검출시에 정확한 포인트를 인식하기 어려우며, 셋 이상의 복수 터치입력은 사실상 검출이 불가능하다.Furthermore, the resistive touch input device is inherently unable to recognize a multi-touch input in which a plurality of points are simultaneously touched. Recently, a resistive touch input device for detecting touch inputs to two points has been developed. However, this is a software that recognizes a time difference between touch inputs of two points, and cannot be called true multi-touch input detection. touch). In addition, it is difficult to recognize an accurate point when detecting touch inputs to two points, and three or more touch inputs are virtually impossible to detect.
본 발명은 상기와 같은 종래 압력식 터치 입력장치의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 새로운 방식의 특화된 터치셀 구조를 제공하여 투명 도전층의 면저항을 고려할 필요가 없고, 터치입력에 대한 검출감도가 매우 좋고, 양산성이 우수하고 수율이 양호하며, 복수의 멀티 터치입력이 동시에 발생해도 각각의 터치입력을 놓치지 않고 정확하게 검출하는 진정한 멀티 터치(real multi touch) 환경을 제공할 수 있는 터치패널의 터치셀 구조를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the conventional pressure-type touch input device as described above, and does not need to consider the sheet resistance of the transparent conductive layer by providing a new type of specialized touch cell structure. The touch cell of the touch panel is good, excellent in mass production, good in yield, and capable of providing a real multi-touch environment that accurately detects each touch input even when a plurality of multi-touch inputs occur simultaneously. The purpose is to provide a structure.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치셀 구조는, 터치패널의 단위 터치셀(50)을 구성하는 터치셀 구조에 있어서, 제1도전패드(46) 및 이 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48); 및 압력식 터치입력에 의해 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)에 접촉되어 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 상호 통전시키는 도전층(62);을 포함하여 구성된다.The touch cell structure of the present invention for achieving the above object, in the touch cell structure constituting the
일실시예에 따르면, 상기 도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)별로 구획하여 형성된다.According to one embodiment, the
일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목 부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 상호 오목부(52)와 볼록부(54) 치합되도록 배치된다.According to one embodiment, the first
일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 또는 제2도전패드(48)에는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48) 상호간 통전을 스위칭하는 스위칭소자(30)가 설치된다.According to one embodiment, the first
바람직한 실시예에 따르면, 상기 스위칭소자(30)는 TFT이다.According to a preferred embodiment, the
일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48) 각각에는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48) 상호간 통전을 스위칭하는 제1스위칭소자(30a) 및 제2스위칭소자(30b)가 설치된다.According to one embodiment, each of the first
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1스위칭소자(30a) 및 제2스위칭소자(30b)는 각각 TFT이다.According to a preferred embodiment, the
본 발명의 터치셀 구조에 따르면, 상호 대향하는 두 패드가 압력식 터치입력에 의해 접촉되는 구조에서, 일측의 패드는 한 쌍의 도전패드로 구성하고, 타측의 패드인 도전층이 압력에 의해 한 쌍의 도전패드에 접촉될 때 두 도전패드를 통전시 키는 P2P(Pad to Pad) 혹은 P2DP(Pad to Double Pad) 방식의 새로운 터치셀 구조를 제공함으로써, 도전층이 형성되는 기판측에는 어떤 신호선도 배선할 필요가 없어 구조가 간소화되고 표시장치에 내장하는 설계하는 것이 용이하며, 도전층의 면저항이 균일할 필요가 없을 뿐만 아니라 도전층에 크랙이 발생해도 두 도전패드를 통전시키는데는 아무런 지장이 없으므로 안정된 작동 특성을 보장할 수 있으며, 양산성이 매우 우수하고 수율을 크게 향상시킬 수 있으며, 셋 이상의 지점이 동시에 터치되는 멀티 터치입력을 정확하고 안정적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.According to the touch cell structure of the present invention, in a structure in which two mutually opposing pads are contacted by a pressure touch input, one pad is composed of a pair of conductive pads, and the other pad is a conductive layer formed by pressure. By providing a new touch cell structure of pad to pad (P2P) or pad to double pad (P2DP) method that energizes two conductive pads when they are in contact with a pair of conductive pads, no signal lines are formed on the substrate side where the conductive layer is formed. There is no need for wiring, which simplifies the structure and makes it easy to design the built-in display device.It does not need to have a uniform sheet resistance of the conductive layer, and there is no problem in energizing the two conductive pads even if a crack occurs in the conductive layer. Stable operation characteristics can be guaranteed, mass production is very good, yield can be greatly improved, and multi-touch inputs in which three or more points are simultaneously touched are accurate. It can be detected stably.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
우선, 본 발명은 LCD, PDP, OLED, AMOLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되거나 표시장치에 내장 설계되는 터치 패널의 터치셀 구조에 관한 것으로서, 손가락 또는 터치펜 등과 같은 터치수단의 압력식 터치입력을 검출하는 터치셀 구조에 관한 것이다. 이하에서 설명되는 여러 가지 실시예는 본 발명에 따른 터치셀이 매트릭스 형태로 배열된 터치패널(혹은 터치입력장치)에 대한 것으로서, 본 발명의 기술사상을 구현하는 일부 실시예들에 불과하다. 즉, 본 발명에 따른 터치셀 구조는 이하에서 언급되지 않는 다른 실시예들에도 적용될 수 있다는 것이 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.First, the present invention relates to a touch cell structure of a touch panel that is installed in addition to an upper surface of a display device such as LCD, PDP, OLED, AMOLED, or the like, and is designed to be built in the display device. A touch cell structure for detecting an input is provided. The various embodiments described below are for a touch panel (or touch input device) in which touch cells according to the present invention are arranged in a matrix form, and are merely some embodiments for implementing the technical idea of the present invention. That is, it will be apparent to those skilled in the art that the touch cell structure according to the present invention can be applied to other embodiments not mentioned below.
첨부된 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역 을 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. 또한, 본 명세서에 도시된 실시예들은 터치셀이 3*3의 해상도로 배치된 것을 예시하였으나, 이는 단지 이해를 돕기 위한 실시예일 뿐이며, 실제 터치패널에서는 터치셀이 더 높은 해상도로 배치될 것이다.In the accompanying drawings, the thickness or area is enlarged in order to clearly express the various layers and areas. Here, when a portion of a layer, film, region, substrate, etc. is said to be "on" or "top" of another portion, this includes not only the case where the other portion is "right over" but also another portion in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. In addition, the signals described herein collectively refer to voltage or current, unless otherwise noted. In addition, the embodiments shown in the present specification illustrate that the touch cells are arranged at a resolution of 3 * 3, but this is merely an example for the sake of understanding, and in a real touch panel, the touch cells will be arranged at a higher resolution.
본 명세서에서 언급되는 터치패널은 패널 상에 복수의 터치셀이 매트릭스 형태로 배열된 구조를 가지며, 각 단위 터치셀은 터치입력을 센싱(sensing)하기 위한 한 쌍의 도전패드를 구비한다. 한 쌍의 도전패드는 ITO, CNT(Carbon Nano Tube), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명도전체로 형성되며, 압력식 터치입력에 의해 대향하는 기판의 도전층과 접촉되어 상호 통전된다. 도전층 역시 ITO, CNT, ATO, IZO 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명도전체로 형성된다.The touch panel referred to herein has a structure in which a plurality of touch cells are arranged in a matrix form on the panel, and each unit touch cell includes a pair of conductive pads for sensing a touch input. The pair of conductive pads are formed of a transparent conductor having ITO, carbon nano tube (CNT), antimony tin oxide (ATO), indium zinc oxide (IZO), or similar conductive properties, and are opposed to each other by a pressure touch input. Is in contact with each other and is energized. The conductive layer is also formed of a transparent conductor having ITO, CNT, ATO, IZO or similar conductive properties.
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 가하면, 도통되면서 게이트단자에 인가된 전압의 크기에 종속되는 전류가 입력단자에서 출력단자로 흐르는 소자이다.Each unit touch cell may include one or more switching elements. The switching element may be of a two-terminal type, such as a diode, but is preferably of a three-terminal type. The three-terminal switching element has a circuit configuration for switching a position detection signal input to each touch cell, a position detection signal output from each touch cell, or both signals. For example, a three-terminal switching device is a device that controls the conduction of an input / output terminal according to a signal applied to a control terminal, and includes a relay, a metal oxide semiconductor (MOS) switch, a bipolar junction transistor (BJT), and a field effect (FET). Transistors, metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs), insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and thin film transistors (TFTs). Relay is a device that outputs voltage or current applied to input terminal without loss when current is applied to control terminal, and BJT is applied to base that is higher than threshold voltage of base. When current flows to the base terminal at, a certain amount of amplified current flows from the collector to the emitter. In addition, TFT is a switching element used in the pixel portion of a display device such as LCD or AMOLED. It is composed of a gate terminal as a control terminal, a drain terminal as an input terminal, and a source terminal as an output terminal. When a voltage that is more than a threshold voltage is applied to the gate terminal as a voltage applied to the gate terminal, a current flowing through the input terminal to the output terminal while conducting is applied to the gate terminal.
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. Hereinafter, an example in which a TFT is used as the switching element will be described, and the same reference numerals will be given to the switching element and the TFT. As described above, switching signals in each touch cell using TFTs is similar to a method in which pixels are formed using TFTs for screen display in a similar LCD (or active matrix LCD) or AMOLED. That is, the
도 2는 본 발명에 따른 터치 패널의 구조를 보인 분해사시도로서, 본 발명의 터치 패널의 기본 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 표시장치(20)의 상면에 제1기판(40)과 제2기판(60)이 상호 대향하여 배치된다. 제1기판(40) 및 제2기판(60)은 모두 투명한 글래스 또는 필름 등이 이용될 수 있다. 물론 광투과성이 확보된 다른 재질로 형성될 수도 있을 것이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing the structure of a touch panel according to the present invention, schematically showing the basic structure of the touch panel of the present invention. As illustrated, the
바람직하게는 제1기판(40)으로는 글래스 기판이 이용되고 제1기판(40)의 상면에는 신호선들이 배선된다. 그리고 통상의 표시장치들과 유사하게, 제1기판(40)의 에지부에는 위치검출신호를 발신하기 위한 발신용 드라이브IC(71)와 위치검출신호를 수신하기 위한 수신용 드라이브IC(72)가 실장된다. 발신용 드라이브IC(71) 및 수신용 드라이브IC(72)는 제2기판(60)의 에지부에 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장될 수 있다. 또한, 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)는 단일의 IC로 통합될 수도 있다.Preferably, a glass substrate is used as the
도 3은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도이고, 도 4는 제1기판에 터치셀이 형성된 일예를 보인 구성도이다. 이 두 도면을 참조하여, 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, Figure 4 is a configuration diagram showing an example in which a touch cell is formed on the first substrate. With reference to these two drawings, the structure of this invention is demonstrated more concretely.
먼저 도 3을 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 또 는 접합되는 패턴스페이서(25b)이며, 두 스페이서가 함께 이용될 수도 있다.First, referring to FIG. 3, the
도 3에 도시된 바와 같이, 제1기판(40)의 상면에는 서로 층을 달리하여 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 배치된다. 도시된 바와 같이, 제1신호선(42)의 메탈레이어와 제2신호선(44)의 메탈레이어는 절연층(33)에 의해 절연된다. 그리고 제2기판(60)의 하면에는 도전층(62)이 형성된다.As shown in FIG. 3, the
한편, 신호선들은 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.Signal lines include aluminum-based metals such as aluminum and aluminum alloys, silver-based metals such as silver and silver alloys, copper-based metals such as copper and copper alloys, and molybdenum-based metals such as molybdenum and molybdenum alloys, such as chromium, titanium, and tantalum It is preferable that it consists of. The
도 3에서는 신호선들이 메탈레이어로 형성된 것을 예시하였지만, 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.Although FIG. 3 illustrates that the signal lines are formed of a metal layer, the signal lines are preferably formed of a transparent conductor, thereby avoiding visual recognition by the observer. When the signal lines are formed of a transparent conductor, a metal line signal line may be used in part for the purpose of reducing the resistance of the signal line. In addition, a metal line signal line may be used at the intersection of the signal lines to reduce mutual capacitance generated between the signal lines. The signal lines formed in the heterogeneous layers are connected to other components by contact holes 59.
도 4는 제1기판(40)의 평면 구성을 보인 것으로서, 제1신호선(42)은 횡방향으로 배선되며, 제2신호선(44)은 제1신호선(42)과 교차하도록 종방향으로 배선된다. 제1신호선(42)은 발신용 드라이브IC(71)에 연결되어 위치검출신호를 송신하는 라인이며, 제2신호선(44)는 수신용 드라이브IC(72)에 연결되어 위치검출신호를 수신하는 라인이다.4 shows a planar configuration of the
도시된 신호선의 배선 예는 단지 바람직한 실시예이며, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 반드시 교차하도록 배선되어야 하는 것은 아니다. 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)의 배선방향은 도시된 예에 국한되지 않으며, 또한 반드시 직선 형태로 배선되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)은 서로 평행하게 배선될 수 있다. 또한, 제1신호선(42)과 제2신호선(44), 그리고 후술하는 다른 신호선들은 사선 형태, 지그재그 형태로 배선되어 표시장치(20)의 신호선이나 BM(Black Matrix)와 광간섭을 회피함으로써 모아레를 방지할 수도 있다.The wiring example of the signal lines shown is merely a preferred embodiment, and does not have to be wired so that the
도시된 바와 같이, 제1신호선(42)에는 제1도전패드(46)가 접속되고, 제2신호선(44)에는 제2도전패드(48)가 접속된다. 두 도전패드는 상호 이격 배치되며, 쌍을 이루어 터치셀(50)을 형성한다. 이때, 도 3에서와 같이, 각각의 도전패드를 신호선 배선을 위한 메탈레이어와 절연시키기 위하여 절연층(35, 37)이 형성된다.As illustrated, a first
위와 같은 구성에서, 인체 또는 물체가 제2기판(60)에 접촉하여 제2기판(60) 에 굴곡이 발생되면, 제2기판(60)이 제1기판(40)측에 접촉된다. 만약, 도 4에서 점선으로 박스 친 부분에서 제2기판(60)의 접촉이 발생되었다면, 제2기판(60) 하면의 도전층(62)에 의해 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)가 통전된다. 이에 따라 발신용 드라이브IC(71)로부터 발원되어 제1신호선(42)에 인가된 위치검출신호는 해당 터치셀(50)에서 도전패드들의 통전에 의해 제2신호선(44)으로 전달되며, 이는 수신용 드라이브IC(72)로 입수된다. 따라서, 터치가 발생된 지점에 대한 좌표값을 얻게 된다. 도 4에서 얻어진 좌표값은 세 번째 제1신호선(42)과 세 번째 제2신호선(44)이 교차하는 지점의 터치셀(50) 좌표일 것이다.In the above configuration, when the human body or the object is in contact with the
도 6은 본 발명의 시스템 구성을 보여준다. 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), 신호처리부(73), 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, 터치 입력장치 자체의 CPU일 수 있다. 도시하지 않았지만, 시스템 구성에는 터치입력 검출을 위한 신호들의 하이나 로우전압을 생성하기 위한 전원부가 더 포함된다.6 shows a system configuration of the present invention. The upper box represents the
타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리부(73)는 발신용 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 제1신호 선(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.The
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.The memory means 75 is a means for temporarily storing the obtained coordinate values. The
도 6의 파형도를 참조하면, 위치검출신호의 펄스의 주기는 "T"이다. 만약, 도 3에서 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.Referring to the waveform diagram of FIG. 6, the period of the pulse of the position detection signal is "T". If a touch input is generated in the
도 7은 본 발명에서 제2기판(60) 하면에 도전층(62)이 형성된 예들을 보여주는 것으로서, 이해를 돕기 위해 제1기판(40)의 평면 구성을 도시하고 도전층(62)은 점선으로 부가하였다.FIG. 7 illustrates an example in which the
도전층(62)은 액티브영역(active area, 실제 터치가 이루어지는 영역) 전체를 커버하도록 형성될 수 있겠으나, 바람직하게는 투과율의 향상을 기대하기 위해, 또한, 각 터치셀(50)들을 전기적으로 격리시키기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 터치셀(50)이 형성된 영역에 대응하여 구획 형성될 수 있다.The
도 8은 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)의 배치예를 보인 평면 구성도이다. 도 8의 실시예는 터치입력 면적이 미소 면적인 경우에도 안정적으로 터치입력을 검출할 수 있는 예를 보여준다.8 is a plan view showing an arrangement example of the first
도 8에 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.As shown in FIG. 8, the first
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 터치펜의 접촉부(39)가 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다.For example, suppose that the end area of the touch pen is very small compared to the area of the
도 9 이하의 실시예들은 본 발명에서 안정적으로 멀티 터치입력을 검출하는 예를 보여준다. 이하에서는 각 도면을 참조하여 멀티 터치입력을 검출하는 예에 대하여 설명한다.9 and below illustrate examples of stably detecting a multi-touch input in the present invention. Hereinafter, an example of detecting a multi-touch input will be described with reference to the drawings.
도시된 바와 같이, 각 터치셀(50)은 위치검출신호를 스위칭하는 스위칭소 자(30)를 구비한다. 각 터치셀(50)에서 스위칭소자(30)로 위치검출신호를 스위칭하면, 신호의 역류를 방지하여 터치입력을 오인식하는 것을 막을 수 있으며, 동시에 다수의 지점이 접촉되는 멀티 터치입력을 인식할 수 있게 된다. 서두에서 언급한 바와 같이, 스위칭소자(30)는 2단자형으로 구성될 수도 있겠으나(예컨대, 다이오드의 항복전압을 이용하는 등과 같이), 바람직하게는 3단자형으로 구성되며, 보다 바람직하게는 TFT(30)로 구성된다. TFT는 AMLCD나 AMOLED에서 검증된 소자이다.As shown, each
도 9를 참조하면, 제1기판(40) 상에는 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 게이트IC(77)가 게이트신호선(28)에 게이트신호 Gn을 인가한다. 그리고, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에는 TFT(30)가 설치된다. TFT(30)의 게이트단자는 게이트신호선(28)에 접속되고, 입력단자는 제1신호선(42)에 연결되며 출력단자는 제1도전패드(46)에 연결된다.9, a plurality of
도 10의 파형도는 도 9의 실시예를 통해 터치입력을 검출하는 예를 보여준다. 도 10에 도시된 파형도를 참조하면, 게이트IC(77)가 각각의 게이트신호선(28)에 순차적으로 스캔펄스를 공급할 때 G1, G2, G3 신호간에는 휴지기가 존재한다. 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.10 illustrates an example of detecting a touch input through the embodiment of FIG. 9. Referring to the waveform diagram shown in FIG. 10, there is a pause between G1, G2, and G3 signals when the
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(28)에 연결된 TFT(30)들에는 TFT On 전압이 공급되며, 다른 게이트신호선(28)들에는 TFT Off 전압이 공급된다. 일실시예로서, TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다.As shown in the drawing, when the gate signal of one line of the plurality of gate signals is turned on, the remaining gate signals are turned off. If G3 signal is On, G1 and G2 signal are Off. When the G3 signal is turned on, the TFT On voltage is supplied to the
바람직하게는, 위치검출신호 Dn의 입력전압은 게이트신호의 입력전압보다 대략 3V 이상 작게 선택한다. 게이트신호의 전압과 위치검출신호의 전압의 차이가 크면 TFT(30)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(30)의 완전한 동작을 보장하고, 증폭기 등의 추가회로를 필요로 하지 않는 전압값들이다.Preferably, the input voltage of the position detection signal Dn is selected to be approximately 3 V or less than the input voltage of the gate signal. The large difference between the voltage of the gate signal and the voltage of the position detection signal ensures that the
도 10에 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.As shown in FIG. 10, when the S3 signal is received by the receiving
도 11 및 도 12의 실시예들은 멀티 터치입력을 검출하기 위한 다른 실시예들을 보여준다.11 and 12 illustrate other embodiments for detecting a multi-touch input.
도 9의 실시예와 달리, 도 11의 실시예는 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에 TFT(30)가 설치된다. 이러한 구성에 따르면, 게이트신호가 차단되는 경우, 터치셀(50)에서 도전패드들의 통전이 발생하여도 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수되지 않는다. 따라서, 제2기판(60)의 전면에 도전층(62)을 형성하여 도전체를 구성하여도, 게이트신호에 동기하여 위치검출신호를 정확하게 인식할 수 있으며, 보다 안전하게 멀티 터치를 인식할 수 있게 된다.Unlike the embodiment of FIG. 9, in the embodiment of FIG. 11, a
한편, 도 9의 실시예는 도 11의 실시예에 비해, 위치검출신호의 입력단을 차단함으로써, 외부의 노이즈에 의해 오작동되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, compared to the embodiment of FIG. 11, the embodiment of FIG. 9 blocks the input terminal of the position detection signal, thereby preventing malfunction from external noise.
도 12는 도 9 및 도 11의 실시예가 각각 갖는 장점을 통합한 예이다. 도 12를 참조하면, 각 터치셀(50)은 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치된 제1스위칭소자(30a)와, 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치된 제2스위칭소자(30b)를 구비한다. 각 스위칭소자(30a, 30b)는 모두 TFT로 구성되고, 터치셀(50) 내에서 제1TFT(30a)와 제2TFT(30b)의 게이트단자들은 Common되어 게이트신호선(28)에 연결된다. 따라서, 게이트신호가 차단될 때 각 터치셀(50)의 도전패드들은 신호선으로부터 완전히 격리된다.12 is an example incorporating advantages of the embodiments of FIGS. 9 and 11, respectively. Referring to FIG. 12, each
이러한 구성에 따르면, 게이트신호가 인가되는 경우에만 해당 라인의 터치셀(50)들이 활성화 되며, 게이트신호가 차단되는 경우 해당 라인의 터치셀(50)들은 완전하게 비활성화 된다. 따라서, 보다 완전하게 멀티 터치를 인식할 수 있음은 물론 정전기 등에 의한 오작동도 확실하게 차단할 수 있다.According to this configuration, the
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 앞서 설명한 실시예들은 TFT의 입력단 및 출력단의 신호를 터치에 의해 변화시키고 게이트단의 스캔 전압과 연 동하여 터치 신호를 획득하는 방법인데, 도 13의 실시예는 이와 달리 게이트단의 상태 변화를 이용한 터치 신호 획득 방법을 제공한다.Figure 13 shows another embodiment of the present invention. The above-described embodiments are a method of changing the signals of the input terminal and the output terminal of the TFT by touch and obtaining the touch signal by interlocking with the scan voltage of the gate terminal. In contrast, the embodiment of FIG. A touch signal acquisition method is provided.
도 13을 참조하면, 제1기판(40)에는 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 나란하게 배치되고, 게이트신호선(28)이 제1,2신호선(42, 44)에 교차하도록 배치된다. 제1기판(40)의 일측 에지부에는 각각의 게이트신호선(28)에 게이트신호를 인가하는 게이트IC(77)가 실장되며, 타측 에지부에는 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하는 발신용 드라이브IC(71)와 제2신호선(44)에 위치검출신호를 인가하는 수신용 드라이브IC(72)가 실장된다.Referring to FIG. 13, a
단위 터치셀(50) 내에서는, 게이트신호선(28)에 제1도전패드(46)가 연결되고, 제1도전패드(48)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)에는 3단자형 스위칭소자(30c)의 게이트단자가 연결된다. 이 3단자형 스위칭소자(30c) 역시 TFT이다. TFT(30c)의 입력단자와 출력단자는 제1신호선(42)과 제2신호선(44) 사이에 연결된다.In the
이러한 구성을 가진 터치패널은 앞서 언급한 실시예들과 게이트신호 및 위치검출신호를 이용하여 터치를 인식하는 방법은 유사하다. 단지 다른점은 터치셀(50)에서 도전패드들의 통전이 이루어질 때 TFT(30c)가 턴 온 된다는 점이다. 이러한 방법에서는, 게이트신호가 스캔펄스 형태로 제공되지 않아도 터치 위치를 인식할 수 있다.The touch panel having such a configuration is similar to the above-described embodiments in a method of recognizing a touch using a gate signal and a position detection signal. The only difference is that the
하지만, 도 21의 실시예를 이용하여 멀티 터치를 인식하기 위해서는, 게이트IC(77)가 각 게이트신호선(28)에 순차적으로 스캔펄스를 인가하여 다른 라인의 터 치셀(50)들과 신호를 격리시킬 필요성이 있다.However, in order to recognize the multi-touch using the embodiment of FIG. 21, the
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.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
도 1은 종래 저항 방식의 터치 패널을 보인 단면 구성도1 is a cross-sectional configuration view showing a conventional resistive touch panel
도 2는 본 발명에 따른 터치 패널의 구조를 보인 분해사시도2 is an exploded perspective view showing the structure of a touch panel according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 터치셀 구조를 예시한 단면도3 is a cross-sectional view illustrating a touch cell structure according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 터치셀 구조를 예시한 회로구성도4 is a circuit diagram illustrating a touch cell structure according to the present invention.
도 5는 본 발명의 시스템 구성을 예시한 블록도5 is a block diagram illustrating a system configuration of the present invention.
도 6은 신호선에 인가되는 펄스를 예시한 파형도6 is a waveform diagram illustrating a pulse applied to a signal line;
도 7은 도전층이 구획 형성되는 예를 보인 회로구성도7 is a circuit diagram illustrating an example in which a conductive layer is formed in a compartment.
도 8은 도전패드 쌍의 일실시예를 보인 평면도8 is a plan view illustrating one embodiment of a pair of conductive pads;
도 9는 멀티 터치를 구현하는 일예를 보인 회로구성도9 is a circuit diagram illustrating an example of implementing multi-touch.
도 10은 신호선에 인가되는 펄스를 예시한 파형도10 is a waveform diagram illustrating a pulse applied to a signal line;
도 11은 멀티 터치를 구현하는 다른 예를 보인 회로구성도11 is a circuit diagram showing another example of implementing a multi-touch
도 12는 멀티 터치를 구현하는 또 다른 예를 보인 회로구성도12 is a circuit diagram illustrating another example of implementing a multi-touch.
도 13은 본 발명에 따른 터치셀 구조의 또 다른 예를 보인 회로구성도13 is a circuit diagram showing another example of a touch cell structure according to the present invention;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 : 표시장치 25 : 스페이서20: display device 25: spacer
25a : 볼스페이서 25b : 패턴스페이서25a:
28 : 게이트신호선 30 : 스위칭소자28
39 : 접촉부 40 : 제1기판39: contact portion 40: first substrate
42 : 제1신호선 44 : 제2신호선42: first signal line 44: second signal line
46 : 제1도전패드 48 : 제2도전패드46: first conductive pad 48: second conductive pad
50 : 터치셀 52 : 오목부50: touch cell 52: recessed portion
54 : 볼록부 60 : 제2기판54: convex portion 60: second substrate
62 : 도전층 70 : 터치위치 검출부62: conductive layer 70: touch position detection unit
71 : 발신용 드라이브IC 72 : 수신용 드라이브IC71: Outgoing drive IC 72: Outgoing drive IC
73 : 신호처리부 74 : 타이밍 제어부73: signal processor 74: timing controller
77 : 게이트IC 75 : 메모리수단77: gate IC 75: memory means
80 : CPU80: CPU
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2009
- 2009-11-30 KR KR1020090116402A patent/KR101144725B1/en active IP Right Grant
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