KR20110100872A - 터치 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 구조를 변경하여, 멀티 터치를 위해 상호 정전 용량 방식을 적용시 터치 전후 용량 차를 크게 하여 터치 감지 감도를 높일 수 있는 터치 패널에 관한 것으로, 기판 상에 서로 교차하여 센싱부를 정의하며, 각 센싱부에 대응하여 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 각각 구비한 다수의 스캔 배선 및 다수의 리드 아웃 배선;과, 상기 각 센싱부에 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부와 중첩하여 형성된 센싱 전극;과, 상기 스캔 배선의 제 1 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 1 정전 용량;과, 상기 리드 아웃 배선의 제 2 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 2 정전 용량을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

터치 패널 {Touch Panel}
본 발명은 터치 패널에 관한 것으로 특히, 전극 구조를 변경하여, 멀티 터치를 위해 상호 정전 용량 방식을 적용시 터치 전후 용량 차를 크게 하여 터치 감지 감도를 높일 수 있는 터치 패널에 관한 것이다.
평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들은 공통적으로 화상을 구현하는 평판 표시패널을 필수적인 구성요소로 하는 바, 평판 표시패널은 고유의 발광 또는 편광 물질층을 사이에 두고 한 쌍의 투명 절연기판을 대면 합착시킨 구성을 갖는다.
이 중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 화상 표시장치는 액정셀을 가지는 표시패널과, 표시패널에 광을 조사하는 백 라이트 유닛 및 액정셀을 구동하기 위한 구동회로를 포함하여 구성된다.
최근 이러한 표시 장치에, 사람의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 터치 부위를 인식하고 이에 대응하여 별도의 정보를 전달할 수 있는 터치 패널을 부가하는 요구가 늘고 있다. 현재 이러한 터치 패널은 표시 장치의 외부 표면에 부착하는 형태로 적용되고 있다.
그리고, 터치 감지 방식에 따라, 저항 방식, 정전 용량 방식, 적외선 감지 방지 등으로 나뉘며, 제조 방식의 편이성 및 센싱력 등을 감안하여 소형 모델에 있어서는 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널의 터치 전후의 전기장이 걸리는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 대한 등가 회로도이다.
도 1a 및 도 2a와 같이, 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널은 상호 정전 용량 방식을 채택한 것으로, 기판(10) 상에 서로 다른 방향으로 형성된 복수개의 구동 전극(13)(Tx)과 복수개의 센싱 전극(11)(Rx)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 구동 전극(13)과 센싱 전극(11)들의 사이의 층간에는 절연막(12)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 구동 전극(13)과 센싱 전극(11)은 평면적으로 서로 인접하게 배치한다. 이에 따라, 상기 구동 전극(13)(Tx: Txn, Txn+1)들에 차례로 전압을 인가하게 되면, 이와 인접하게 형성된 센싱 전극(11)(Rx)와의 사이에 프린지 필드(fringe field)가 발생하고, 이에 의해 정전 캐패시터(C0)가 걸린다.
도 1b 및 도 2b와 같이, 손가락이나 펜과 같은 터치물체에 의한 터치시에는, 상기 터치물체가 접지원으로 기능하여, 상기 센싱 전극(11)과는 접촉 정전 용량 Cf가 형성되고, 상기 센싱 전극(11)과 구동 전극(13)간에 형성된 프린지 필드에 변화가 생겨 상기 센싱 전극(11)과 구동 전극(13)간의 형성된 정전 캐패시터의 값이 C0'로 변화하게 된다.
이에 따라, 터치시 상기 구동 전극(13)들에 차례로 구동 전압이 걸리면, 터치시 정전 용량 변화량(C0-C0')과 구동 전압의 크기에 비례하여 상기 센싱 전극(11)으로 센싱 신호가 출력된다.
이 경우, 출력 신호를 크게 하기 위해서는 터치시의 정전 용량 변화(C0-C0')를 크게 하여야 하나 도시된 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널 구조에 있어서는, 센싱 전극과 구동 전극과의 프린지 필드를 이용한 방식으로, 실제로 상기 구동 전극과 센싱 전극간의 상호 정전 용량 값은 프린지 필드의 영향이 작아 검출되는 정전 용량 값이 작아 터치 감도가 낮은 문제점이 있다.
또한, 이와 같이, 터치 감도가 낮을 경우에는 구동 전극 및 센싱 전극이 길어지는 대형 터치 패널에는, 전극의 구동 전압의 인가에서 멀어질수록 로드(load)가 커져 로드 값에 대비한 터치시의 상호 정전 용량 값의 변화의 값이 작아 터치 감지의 신뢰성이 떨어진다.
상기와 같은 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널은 다음과 같은 문제점이 있다.
최근 이용하는 정전 용량 방식은 멀티 터치를 인식하기 위해 상호 정전 용량 감지 방식을 이용하고 있다.
이 경우, 구동 전극(Tx)에 구동 전압을 인가하면 센싱 전극(Rx)에 터치시의 센싱 전압이 출력된다. 터치시 손과 각 전극의 정전 용량이 생성되고, 프린지 필드(fringe field)의 변화에 의해 구동 전극과 센싱 전극 사이에 형성된 초기 정전 용량(C0)이 감지 정전 용량(C0') 값으로 변화된다. 따라서, 터치시 구동 전극에 구동 신호가 인가되면, 터치시 정전 용량 변화량과 구동 전압의 크기에 비례하여 센싱 전극으로 센싱 신호가 출력된다. 현재 사용되는 대부분의 터치 전극은 프린지 필드를 이용한 방식으로 이 때 형성되는 상호 정전 용량 값은 구동 전극과 센싱 전극 사이의 인접 부분에 사이에 걸리는 프린지 필드의 영향이 작아 검출되는 정전 용량 값이 작아 터치 감도가 낮아지는 문제점이 있다.
또한, 이와 같이, 터치 감도가 낮을 경우에는 구동 전극 및 센싱 전극이 길어지는 대형 터치 패널에는 터치 여부 신뢰도의 감소로 적용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전극 구조를 변경하여, 멀티 터치를 위해 상호 정전 용량 방식을 적용시 터치 전후 용량 차를 크게 하여 터치 감지 감도를 높일 수 있는 터치 패널을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은 기판 상에 서로 교차하여 센싱부를 정의하며, 각 센싱부에 대응하여 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 각각 구비한 다수의 스캔 배선 및 다수의 리드 아웃 배선;과, 상기 각 센싱부에 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부와 중첩하여 형성된 센싱 전극;과, 상기 스캔 배선의 제 1 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 1 정전 용량;과, 상기 리드 아웃 배선의 제 2 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 2 정전 용량을 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.
상기 센싱 전극은 상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선의 상측에 위치한다.
그리고, 상기 센싱 전극과 상기 리드 아웃 배선의 층간에 제 1 절연막과, 상기 센싱 전극 상에 제 2 절연막을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선은 동일층 상에 형성되며, 상기 제 1 정전 용량은, 상기 제 1 절연막과 상기 스캔 배선 및 센싱 전극 사이에 형성되며, 상기 제 2 정전 용량은, 상기 제 1 절연막과 상기 리드 아웃 배선 및 센싱 전극 사이에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 절연막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이며, 제 2 절연막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막중 어느 하나이거나 편광판일 수 있다.
혹은 상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선 사이의 층간에 제 3 절연막을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 정전 용량은, 상기 제 1 절연막 및 제 3 절연막과 상기 스캔 배선 및 센싱 전극 사이에 형성되며, 상기 제 2 정전 용량은, 상기 제 2 절연막과 상기 리드 아웃 배선 및 센싱 전극 사이에 형성된다. 이 때, 상기 제 3 절연막은, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이다.
또한, 상기 센싱 전극은 ITO, IZO, AZO, ZnO 및 SnO2 중 적어도 어느 하나이다.
그리고, 상기 스캔 배선 및 상기 리드 아웃 배선은 각각 투명 전극 전도체로 이루어지거나 투명 전도체와 금속의 적층체로 이루어질 수 있다.
상기 기판은 글래스, 플래스틱 필름, 금속막 중 어느 하나이다.
한편, 상기 다수의 스캔 배선의 단부에, 제 1 도전성 접속 필름을 통해 연결되어, 상기 다수의 스캔 배선에 순차적으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 드라이버와, 상기 다수의 리드 아웃 배선의 단부에, 제 2 도전성 접속 필름을 통해 연결되어, 상기 스캔 신호 공급시 상기 제 1 정전 용량과 상기 센서 정전 용량과 상기 제 2 정전 용량의 커플링 정전 용량에 의해 생성된 전압 변화 또는 전하 변화량을 검출하는 리드아웃 드라이버를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 도전성 접속 필름 및 제 2 도전성 접속 필름은 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Film)이다.
상기와 같은 본 발명의 터치 패널은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스캔 배선과 리드아웃 배선 사이에 이들과 각각 오버랩하는 형태의 센싱 전극을 더 구비하여, 플레이트(plate) 형으로 전극들이 오버랩하게 하여 이들 사이에 형성되는 정전 용량 값이 크며, 손가락이나 펜 등과 같은 터치 물체의 터치시 정전 용량 변화가 크게 되어, 이 변화에 센싱이 용이하여 터치 감도가 우수하다.
둘째, 스캔 배선과 리드아웃 배선들이 길어지는 대형 터치 패널에서도, 상기 터치 전후의 정전 용량 값의 변화가 배선들의 걸리는 로드보다 크게 되어, 대형 터치 패널에서도 터치 오작동없이 동작 가능하다. 이 경우, 배선의 로드는 지연에만 영향을 주고, 상기 리드 아웃 배선에 센싱이 미치는 영향이 적기 때문이다.
셋째, 터치 패널을 표시 패널의 표면 상에 직접 형성하는 온셀 방식의 적용이 용이하다. 이 경우, 스캔 드라이버의 제어가 순차적으로 차례로 인가하는 방식으로 그 제어가 쉬워, 터치 패널의 구동 회로부를 표시 패널 상의 일측에 직접 접속되도록 하여 형성 가능하다. 이러한 온셀 방식으로 형성시, 표시 패널의 신호와 연동 구동이 가능하여, 표시 패널의 신호 간섭 제어에 효과적이다.
넷째, 액티브 매트릭스 방식으로, 멀티 터치가 이루어지더라도, 터치된 센싱 전극과 스캔 전극 및 리드아웃 배선의 교차부에 걸리는 커플링 정전 용량을 개별적으로 센싱하여, 고스트 현상없이 검출 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 정전 용량 방식의 터치 패널의 터치 전후의 전기장이 걸리는 상태를 나타낸 단면도
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 대한 등가 회로도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 일 센싱부를 나타낸 평면도
도 4a 및 도 4b는 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 터치 전의 I~I' 선상의 단면도 및 이의 등가 회로도
도 5a 및 도 5b는 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 I~I' 선상의 터치 시의 단면도 및 이의 등가 회로도
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 센싱 회로부를 나타낸 등가 회로도
도 7은 도 6의 센싱 회로부의 구동을 위한 타이밍 차트
도 8은 본 발명의 터치 패널에 있어서, 센싱 전극 크기에 따른 센싱 출력 전압을 나타낸 그래프
도 9는 본 발명의 터치 패널에 있어서, 정전 용량 Ccy 크기에 따른 센싱 출력 전압의 출력 특성을 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 터치 패널을 나타낸 블럭도
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 일 센싱부를 나타낸 평면도
도 12a 및 도 12b는 도 11의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 터치전과 터치시를 나타낸 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 패널을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 터치 패널은 정전 용량 방식으로, 그 중 상호 정전 용량 방식으로 서로 인접한 전극들간의 정전 용량을 감지하여, 터치시 그 정전 용량의 변화로 터치 여부 및 위치를 검출하는 것이다.
정전 용량 방식은 크게 그 감지 방식에 따라, 셀프 정전 용량 방식과 상호 정전 용량 방식으로 나뉜다. 전자는 서로 교차하는 방향으로 두개의 전극을 배치하고, 상기 두개의 전극이 오버랩된 부위에서 정전 용량을 감지하여 터치시 정전 용량의 감지를 센싱하는 것으로, 멀티 터치가 발생시 서로 다른 터치부위를 센싱하도록 지나는 선상의 교차점들이 센싱되어, 실제 터치부위와 더불어 고스트 터치(ghost touch)까지 함께 인식되는 문제가 있다. 이를 개선하도록 본 발명의 ㅌ터치 패널은, 터치 부위를 영역별로 센싱하도록 상호 정전 용량 방식을 적용하는 것이다.
*제 1 실시예*
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 일 센싱부를 나타낸 평면도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 터치 전의 I~I' 선상의 단면도 및 이의 등가 회로도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 3의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 터치 시의 I~I' 선상의 단면도 및 이의 등가 회로도이다.
도 3 내지 도 4b와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널은, 기판 상(100)에 서로 교차하여 센싱부를 정의하며, 각 센싱부에 대응하여 제 1 돌출부(110a)와 제 2 돌출부(120a)를 각각 구비한 다수의 스캔 배선(110) 및 다수의 리드 아웃 배선(120)과, 상기 각 센싱부에 상기 제 1 돌출부(110a) 및 제 2 돌출부(120a)와 중첩하여 형성된 센싱 전극(130)과, 상기 스캔 배선(110)의 제 1 돌출부(110a)와 상기 센싱 전극(130) 사이에 형성된 제 1 정전 용량(Ccx)과, 상기 리드 아웃 배선(120)의 제 2 돌출부(120a)와 상기 센싱 전극(130) 사이에 형성된 제 2 정전 용량(Ccy)을 포함하여 이루어진다.
상기 센싱 전극(130)은 상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선의 상측에 위치한다. 이는 손가락이나 펜 등의 터치 물체가 터치시 상기 센싱 전극(130)과의 사이에 형성하는 접촉 정전 용량 (Css, 도 5a, 5b 참조)을 감지하기 위함이다.
여기서, 상기 스캔 배선(110) 및 리드아웃 배선(120)은 기판(100) 상의 동일층(도시된 도면에는 기판 상에 바로 형성)에 형성되는 것으로, 상기 스캔 배선(110)과 리드 아웃 배선(120) 상에는 제 1 절연막(115)이 더 형성되어, 상기 제 1 절연막(115)을 개재로 하여 각각 상기 센싱 전극(130)과 상기 스캔 배선(110)의 제 1 돌출부(110a)의 사이에 제 1 정전 용량(Ccx)와, 상기 센싱 전극(130)과 상기 리드 아웃 배선(120)의 제 2 돌출부(120a)의 사이에 제 2 정전 용량(Ccy)이 형성된다.
그리고, 상기 제 1 절연막(115) 상에 상기 센싱 전극(130)이 형성되며, 상기 센싱 전극(130)을 보호하도록 제 2 절연막(125)이 형성된다.
여기서, 상기 제 1 절연막(115)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이며, 제 2 절연막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이거나 혹은 상기 터치 패널과 일체형으로 형성되는 표시 패널의 편광 기능을 수행하는 편광판일 수 있다. 후자의 경우에는 별도로 표시 패널 상측에 형성되는 편광판을 생략할 수 있을 것이다.
한편, 상기 스캔 배선(110) 및 리드아웃 배선(120)은 각각 라인형으로 한 방향으로 길게 형성하며, 센싱 전극(130)은 상기 스캔 배선(110)과 리드 아웃 배선(120) 사이의 센싱부에 형성되는 것으로, 상기 센싱 전극(130)의 면적이 기판(100) 상에 대부분을 차지하므로, 투명 도전체로 형성한다. 즉, 본 발명의 제 2 1 실시예에 따른 터치 패널을 표시패널의 상측에 적용시 상기 센싱 전극(130)에 의해 개구율의 저하를 방지한다. 이 경우, 상기 센싱 전극(130)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Antimony Zinc Oxide), ZnO 및 SnO2 중 적어도 어느 하나이다.
그리고, 각 센싱부에 형성되는 상기 센싱 전극(130)의 면적은 터치 물체의 일 터치 면적보다는 작은 크기로, 예를 들어, 손가락을 이용하여 터치가 수행된다고 할 때 그 임계치수는 약 0.7cm 이하로 설정한다.
또한, 상기 스캔 배선(110) 및 상기 리드 아웃 배선(120)은 각각 투명 전극 전도체로 이루어지거나 투명 전도체와 금속의 적층체로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널에 있어서는, 상기 스캔 배선(110)과 리드 아웃 배선(120)이 동일층에 형성되는 것으로, 두 배선이 서로 교차하는 부위에서는 도 3과 같이, 상기 스캔 배선(110)을 경계로 그 상하로 상기 리드 아웃 배선(120)을 분리하여 형성하고, 분리된 상하 리드 아웃 배선(120) 상에 상기 센싱 전극(130)과 동일층에 형성되는 연결 패턴(140)을 구비하여, 상기 연결 패턴(140)과 분리된 상하 리드 아웃 배선(120)을 콘택홀(150)을 통해 연결시킨다. 이 경우, 상기 콘택홀(150)은 상기 제 1 절연막(115)에 형성될 것이다.
한편, 상기 기판(100)은 글래스, 플래스틱 필름, 금속막 중 어느 하나이다. 예를 들어, 글래스일 경우, 온셀(On-cell) 방식으로 액정 표시 패널이나 기타 표시 패널의 표면 상에, 별도의 기판을 생략하여 상기 터치 패널의 구성 (스캔 배선 이상의 구조)을 형성할 수 있을 것이다. 물론 그 밖의 온셀 방식이 아닌 애드온 방식으로, 표시 패널과는 별도로 부착식으로 상기 터치 패널을 형성하는 것도 가능하다 할 것이다.
상술한 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 동작은 다음과 같다.
터치가 없는 경우, 도 4a 및 도 4b와 같이, 스캔 배선(110)과 리드 아웃 배선(120) 사이에는 제 1 정전 용량(Ccx)와 제 2 정전 용량(Ccy)의 정전 용량으로 구성되고, 터치가 인가되는 경우, 도 5a, 도 5b와 같이, 터치 물체와 센싱 전극(130) 사이에 접촉 정전 용량 (Css)가 추가로 형성된다. 즉, 터치가 없는 경우, 상기 센싱 전극(130)은 일종의 저항으로 작용하고, 터치가 있는 경우에는 터치물과의 사이에 접촉 정전 용량(Css)을 형성한다.
따라서, 도 5a 및 도 5b와 같이, 해당 스캔 배선에 스캔 신호 인가시 노드 A에서의 전압은, 터치시에 접촉 정전 용량(Css)에 의해 터치가 없는 경우 대비 낮은 전압을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터치 패널의 센싱 회로부를 나타낸 등가 회로도이며, 도 7은 도 6의 센싱 회로부의 구동을 위한 타이밍 차트이다.
도 6과 같이, 상기 리드 아웃 배선으로부터 신호를 검출하는 센싱 회로부는, 상기 리드 아웃 배선의 신호와 기준 전압을 입력단에 인가받는 앰플리파이어(Amp)과 상기 리드 아웃 배선과 앰플리파이어(Amp)의 출력단 사이에 연결된 앰프스위치(sr)와, 상기 앰프 스위치(sr)와 병렬 연결된 앰프 캐패시터(Cro)를포함하며, 상기 앰프의 출력단에 병렬로 접속된 제 1, 제 2 스위치(sw1, sw2)와, 각각 제 1, 제 2 스위치(sw1, sw2)에 그 일단이 접속되며 타단이 접지된 제 1, 제 2 캐패시터 (C1, C2)를 포함한다.
상기 센싱 회로부의 동작은 다음과 같다.
도 7과 같이, 먼저 t1 시간 동안 앰프 스위치(sr)은 온(on)되어, 리드아웃 배선(120)은 기준 전압(Vref)의 값이 유지되고, 상기 앰프 캐패시터(Cro)에 저장된 신호가 리셋(reset)된다.
이어, t2 시간에, 상기 앰프 스위치(sr)가 오프(off)된 후 잠시 뒤 제 1 스위치(sw1)에 신호가 인가된다. 이 때, 상술한 터치 패널의 상기 리드 아웃 배선(120)측에 전압 신호(V1)가 제 1 캐패시터(C1)에 저장된다. n 번째 라인의 스캔 라인에 스캔 신호(Sn) 인가시 터치 패널의 센싱부의 제 1, 제 2 정전 용량 사이의 노드 A에서 전압 Va 전압은 상승하고, 터치시의 접촉 정전 용량(Css)의 형성 유무에 따라 상기 리드 아웃 배선(120)에 인가되는 전압이 달라진다. 이 때의 전압은 상기 앰프 캐패시터(Cro)에 저장되었다가 스위치 제 2 스위치(sw2) 의 온시 전압 V2가 상기 제 2 캐패시터(C2)에 저장된다.
그리고, 제 2 스위치(sw2)가 오프된 후, 스캔 전압은 로우 상태로 떨어진다.
이어, 상기 제 1, 제 2 캐패시터(C1, C2)에 저장된 신호는 그 차이를 구하여 아날로그 디지털 컨버터(ADC:Analog digital converter)로 전송된다. 온/오프시 스캔 전압이 각각 Vsh, Vsl(Vsl은 스캔 배선에 인가되는 로우 전압이며, Vsh는 스캔 배선에 인가되는 하이 전압)인 경우 센싱 출력 전압 ΔVout (= V1 - V2)은 다음과 같다.
즉, 터치 전에는
Figure pat00001
이며,
터치시에는,
Figure pat00002
이다.
도 8은 본 발명의 터치 패널에 있어서, 센싱 전극 크기에 따른 센싱 출력 전압을 나타낸 그래프이다.
도 8에서는 상술한 도 6의 센싱 회로부의 등가회로에서 출력되는 전압을 계산한 결과이다.
예를 들어, 제 1, 제 2 정전 용량(Ccx, Ccy)과 앰프 캐패시터(Cro)는 모두 1pF로 하였으며, 상기 스캔 배선에 인가되는 로우 스캔 전압(Vsl)은 0V로 하였다.
도 8과 같이, 센싱 회로부의 출력 특성은, 상기 센싱 전극(130)의 정전 용량의 값에 비례함을 알 수 있고, 상기 스캔 배선에 인가되는 하이 전압(Vsh)의 크기에도 비례하여 증가함을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 터치 패널에 있어서, 정전 용량 Ccy 크기에 따른 센싱 출력 전압의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9와 같이, 센싱 전극과 리드아웃 배선 사이에 걸리는 제 2 정전 용량(Ccy)의 크기에 따른 출력 특성을 비교하면 다음과 같다.
이 경우, 상기 하이 스캔 전압(Vsh)과 로우 스캔 전압(Vsl)은 각각 5V, 0V로 하고, 접촉 정전 용량(Css)은 1pF로 하여 실험하였다.
도 9의 그래프에 따르면, 상기 제 1, 제 2 정전 용량(Ccx, Ccy)의 크기가 같은 경우, 센싱 회로부에서 출력되는 센싱 출력 전압(ΔVout)의 값이 가장 효과적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 터치 패널을 나타낸 블럭도이다.
도 10과 같이, 본 발명의 터치 패널은, 그 구동을 위해, 상기 다수의 스캔 배선(110)의 단부에, 제 1 도전성 접속 필름(미도시)을 통해 연결되어, 상기 다수의 스캔 배선(110)에 순차적으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 드라이버(210)와, 상기 다수의 리드 아웃 배선(120)의 단부에, 제 2 도전성 접속 필름(미도시)을 통해 연결되어, 상기 스캔 신호 공급시 상기 제 1 정전 용량(Ccx)과 상기 제 2 정전 용량(Ccy)의 커플링 정전 용량에 의해 생성된 전압 변화 또는 전하 변화량을 검출하는 리드아웃 드라이버(220) 및 상기 스캔 드라이버(210) 및 리드아웃 드라이버(220)와 연결하여 이들을 제어하는 컨트롤러(230)를 포함한다.
상술한 센싱 회로부와 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 상기 리드아웃 드라이버(220)측에 포함되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 도전성 접속 필름 및 제 2 도전성 접속 필름은 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Film)이다.
도 10에 도시된 터치 패널은, 상술한 제 1 실시예를 포함하여 후술하는 제 2 실시예에도 적용하는 등가회로로서, 기판(100) 상에 스캔 배선(110)과 스캔 배선과 수직으로 리드아웃 배선(120)과, 스캔 배선과 리드 아웃 배선 사이의 센싱 전극(130)이 형성되고, 상시 센싱 전극(130)과 상기 스캔 배선(110) 및 리드 아웃 배선(120)의 사이에 제 1, 제 2 정전 용량(Ccx, Ccy)의 커플링으로 정전 용량이 형성된다.
여기서, 상기 스캔 드라이버(210)는 순차적으로 구동 신호를 다수의 스캔 배선들(110)에 인가하며, 스캔 신호 인가시 각 리드 아웃 배선(120)에서 감지되는 센싱 신호는 상기 리드아웃 드라이버(120)에 의해 읽혀지게 된다. 상기 스캔 드라이버(210) 및 리드아웃 드라이버(120)는 상기 컨트롤러(230)에 의해 구동되며, 상기 컨트롤러(230)는 좌표 검출을 위한 알고리즘과 좌표 신호를 시스템에 전달하기 위한 인터페이스 등을 포함한 구동 IC를 포함한다.
상술한 제 1 실시예에 따른 터치 패널은, 마스크 수를 줄이기 위해 스캔 배선과 리드아웃 배선이 동일층에 형성된 예를 나타내고 있다. 그런데, 이 경우에는 교차부에서 로드가 커져 신호의 지연이 커질 수 있는 우려가 있기도 하다.
이를 방지하도록 하기에서는 상기 스캔 배선과 리드아웃배선을 서로 다른 층상에 형성하는 예를 살펴본다.
*제 2 실시예*
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 일 센싱부를 나타낸 평면도이며, 도 12a 및 도 12b는 도 11의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널의 터치전과 터치시를 나타낸 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 터치 패널은, 기판 상(300)에 서로 교차하여 센싱부를 정의하며, 각 센싱부에 대응하여 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 각각 구비한 다수의 스캔 배선(310) 및 다수의 리드 아웃 배선(320)과, 상기 각 센싱부에 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부와 중첩하여 형성된 센싱 전극(330)과, 상기 스캔 배선(310)의 제 1 돌출부와 상기 센싱 전극(330) 사이에 형성된 제 1 정전 용량(Ccx)과, 상기 리드 아웃 배선(320)의 제 2 돌출부(320a)와 상기 센싱 전극(330) 사이에 형성된 제 2 정전 용량(Ccy)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 스캔 배선(310)은 기판(300) 상에 형성되며, 상기 스캔 배선(310)을 덮도록 제 1 절연막(305)이 더 형성되고, 상기 제 1 절연막(305) 상에 상기 리드 아웃 배선(320)이 형성되고, 상기 리드 아웃 배선(320)을 덮도록 제 2 절연막(315)이 더 형성되고, 상기 제 2 절연막(315) 상에 상기 센싱 전극(330)이 형성되며 상기 센싱 전극(330)을 보호하도록 상기 센싱 전극(330)을 포함한 상기 제 2 절연막(315) 상에 제 3 절연막(325)이 형성된다.
제 1 실시예에서 기술한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 절연막(305, 315)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이며, 제 3 절연막(325)은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나이거나 혹은 상기 터치 패널과 일체형으로 형성되는 표시 패널의 편광 기능을 수행하는 편광판일 수 있다. 후자의 경우에는 별도로 표시 패널 상측에 형성되는 편광판을 생략할 수 있을 것이다.
이러한 제 2실시예는 제 1 실시예와 비교하여, 제 2 절연막이 제 3 절연막으로 대체되고, 상기 리드아웃 배선(320)과 상기 스캔 배선(310)간의 층간 차를 두도록 제 1 절연막을 제 1, 제 2 절연막으로 분리하여 형성한 것에 특징인 것으로, 이러한 구조상의 특징을 제외한 나머지 특징, 예를 들어, 스캔 배선, 리드 아웃 배선, 센싱 전극의 평면적 배치 혹은 이들의 성분 등은 제 1 실시예와 같으며, 동일 부분에 대한 설명은 생략한다.
100, 300: 기판 110, 310: 스캔 배선
120, 320: 리드아웃 배선 130, 330: 센싱 전극
140: 연결 패턴 150: 콘택홀
115, 305: 제 1 절연막 125, 315: 제 2 절연막
210: 스캔 드라이버 IC 220: 리드아웃 드라이버 IC
230: 컨트롤러 325: 제 3 절연막

Claims (14)

  1. 기판 상에 서로 교차하여 센싱부를 정의하며, 각 센싱부에 대응하여 제 1 돌출부와 제 2 돌출부를 각각 구비한 다수의 스캔 배선 및 다수의 리드 아웃 배선;
    상기 각 센싱부에 상기 제 1 돌출부 및 제 2 돌출부와 중첩하여 형성된 센싱 전극;
    상기 스캔 배선의 제 1 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 1 정전 용량;
    상기 리드 아웃 배선의 제 2 돌출부와 상기 센싱 전극 사이에 형성된 제 2 정전 용량을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극은 상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 센싱 전극과 상기 리드 아웃 배선의 층간에 제 1 절연막과,
    상기 센싱 전극 상에 제 2 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선은 동일층 상에 형성되며,
    상기 제 1 정전 용량은, 상기 제 1 절연막과 상기 스캔 배선 및 센싱 전극 사이에 형성되며,
    상기 제 2 정전 용량은, 상기 제 1 절연막과 상기 리드 아웃 배선 및 센싱 전극 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 절연막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  6. 제 3항에 있어서,
    제 2 절연막은 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막중 어느 하나이거나 편광판인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 스캔 배선과 상기 리드 아웃 배선 사이의 층간에 제 3 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 정전 용량은, 상기 제 1 절연막 및 제 3 절연막과 상기 스캔 배선 및 센싱 전극 사이에 형성되며,
    상기 제 2 정전 용량은, 상기 제 2 절연막과 상기 리드 아웃 배선 및 센싱 전극 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 3 절연막은, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘산화막(SiOx), 실리콘 질화산화막(SiNxOy) 및 유기 절연막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 전극은 ITO, IZO, AZO, ZnO 및 SnO2 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 스캔 배선 및 상기 리드 아웃 배선은 각각 투명 전극 전도체로 이루어지거나 투명 전도체와 금속의 적층체로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 글래스, 플래스틱 필름, 금속막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 스캔 배선의 단부에, 제 1 도전성 접속 필름을 통해 연결되어, 상기 다수의 스캔 배선에 순차적으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 드라이버와,
    상기 다수의 리드 아웃 배선의 단부에, 제 2 도전성 접속 필름을 통해 연결되어, 상기 스캔 신호 공급시 상기 제 1 정전 용량과 상기 제 2 정전 용량의 커플링 정전 용량에 의해 생성된 전압 변화 또는 전하 변화량을 검출하는 리드아웃 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 접속 필름 및 제 2 도전성 접속 필름은 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Film)인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
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