WO2010056045A2 - 터치패널 - Google Patents

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WO2010056045A2
WO2010056045A2 PCT/KR2009/006632 KR2009006632W WO2010056045A2 WO 2010056045 A2 WO2010056045 A2 WO 2010056045A2 KR 2009006632 W KR2009006632 W KR 2009006632W WO 2010056045 A2 WO2010056045 A2 WO 2010056045A2
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WO
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touch
signal
conductive pad
signal line
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PCT/KR2009/006632
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Inventor
이성호
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Lee Sung Ho
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Publication date
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    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel installed on an upper surface of a display device. More specifically, the present invention relates to a touch panel that can recognize a multi-touch, has a fast response speed, no malfunction due to noise or an external environment, and a low manufacturing cost. The present invention relates to a touch panel having a new structure that is easy to manufacture.
  • the touch panel is attached to 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), and a finger or a pen. It is one of the input devices to generate a signal corresponding to the position when the object of contact. Touch panels are used in a wide range of fields, such as small portable terminals, industrial terminals, and digital information devices (DIDs).
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • OLED organic light emitting diode
  • AMOLED active matrix organic light emitting diode
  • FIG. 1 illustrates a resistive touch panel among the touch panels listed above.
  • a first substrate 3 and a second substrate 5 are disposed to face each other on an upper surface of the display device 1, and an upper surface of the first substrate 3 and a lower surface of the second substrate 5.
  • a transparent conductor such as indium tin oxide (ITO) is coated to form the conductive layers 7 and 9.
  • ITO indium tin oxide
  • a plurality of resistance points 11 are formed on the upper portion of the first substrate 3, and resistance points are formed on the lower portion of the second substrate 5, although not shown.
  • Such a resistive touch panel has a problem in that it cannot recognize a multi-touch in which a plurality of points are simultaneously touched on the panel. For example, in the case of writing with the back of a hand on a blackboard in the copyboard, or when multi-touch occurs, such as writing in a multi-party on the copyboard at the same time, a problem occurs that the multi-touch is not recognized or the touch panel malfunctions. .
  • the touch point is calculated by changing the resistance value, so that the zero point adjustment is necessary against the resistance points, and if the zero point is misaligned, the detection position becomes poor, and in most cases, the minute point A detection position error has occurred.
  • the resistive touch panel is coated with ITO on both the first substrate 3 and the second substrate 5, a problem in that the transmittance is remarkably lowered occurs. Such a decrease in transmittance is caused by the display device 1. Decreases the display quality.
  • the optical touch panel is a method of detecting a touch position based on an image detected by a camera or a signal received from an infrared sensor by installing a camera or an infrared sensor at a corner of the display device 1.
  • This type of touch panel has a relatively high response speed and can be freely adjusted in size, and thus is mainly applied to large display devices.
  • the above-described optical touch input device is too expensive, and since the position detection coordinate values are sensitively reacted according to the fixed state of the camera, it is difficult to fix and install the camera.
  • the resistive touch panel there is a problem that zero adjustment is required, and thus, it is difficult to accurately read the detection position.
  • the infrared touch panel is provided with a light emitting unit and a light receiving unit that transmit infrared light to the left and right of the display device, and detects a position where the infrared ray is cut off by an object. There is a problem of malfunction due to foreign matter in the location.
  • the present invention has been proposed to solve the problems of the conventional touch panel as described above, and wires a signal line vertically and horizontally to a first substrate or a second substrate facing each other, and a pair of conductive pads connected to the signal line to the touch cell.
  • a switching element for each unit touch cell when the touch position is detected in the unit touch cell by the conduction of the conductive pad is configured to enable the position detection for the multi-touch using the switching element, At the same time, even if a touch is made, each signal can be detected and processed without loss, and a digital signal can be used to detect a touch to greatly improve the reaction speed and do not malfunction due to noise or external environmental factors. Manufacturing process of display device with proven reliability can be used, so manufacturing cost is very low To provide an easily produced by this touch panel, it is an object.
  • Another object of the present invention is to provide a touch panel capable of wiring the signal lines to have the same rules as the wiring of the gate line and the data line of the display device, thereby ultimately improving the light transmittance of the display device and preventing the moiré phenomenon. There is this.
  • the present invention has another object to prevent the moiré phenomenon by installing a diffuser sheet (diffuser sheet) between the display device and the touch panel.
  • a diffuser sheet diffuser sheet
  • the present invention has a further object to prevent the loss of the signal by storing the detected touch signal in the memory means to recognize the call stored in the memory when the touch signal is missing because a large amount of signal processing.
  • the present invention has a further object to ensure that the pair of conductive pads are arranged in the form of interdigital teeth to secure the conduction of the conductive pad.
  • the present invention can be formed by partitioning the conductors for conducting the conductive pads to easily configure the switching device to recognize the multi-touch, overlapping the touch during manufacturing and installation to be located in the TFT or non-transmissive area of the display device Another purpose is to improve the transmittance of the panel and to improve the display quality of the display device.
  • another object of the present invention is to provide a touch panel having various structures that detect multi-position more stably by using three-terminal switching elements such as TFTs.
  • the touch panel of the present invention for achieving the above object, is installed on the upper surface of the display device 20, in the touch panel for detecting a contact of the human body or an object to generate a signal corresponding to the location, as a light transmissive material
  • a first substrate 40 and a second substrate 60 facing each other and spaced apart from each other by a spacer 25;
  • a plurality of first signal lines 42 and second signal lines 44 disposed in the longitudinal direction or the transverse direction on the first substrate 40 or the second substrate 60;
  • a first conductive pad formed on the first substrate 40 or the second substrate 60 and formed in a plurality of divided active regions in which a touch is made, and connected to the first signal line 42 in each region;
  • a touch cell 50 connected to the second signal line 44 and formed in pairs with the second conductive pads 48 spaced apart from the first conductive pads 46 by a predetermined distance;
  • the display device 20 is a display device in which unit pixels are arranged in a matrix form, and the touch cell 50 is disposed at the same resolution as the unit pixels of the display device 20, and the first The signal line 42 and the second signal line 44 are wired to have the same pitch as the signal line of the display device 20.
  • the display device 20 is a display device in which unit pixels are arranged in a matrix form, and the touch cell 50 is disposed at a reduced resolution compared to the unit pixels of the display device 20.
  • the first signal line 42 and the second signal line 44 are wired at a pitch that is expanded in an integer ratio relative to the signal lines of the display device 20.
  • the diffusion sheet 90 is further provided between the display device 20 and the first substrate 40.
  • the position detection signal transmitting and receiving unit 70 further includes a memory means 75 having addresses corresponding to the coordinate values of the touch cell 50, and when the position detection signal is received corresponding touch cell The coordinate value of 50 is stored in the corresponding address of the memory means 75.
  • each of the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 in each of the touch cells 50 is formed in a concave-convex shape in which the concave portion 52 and the convex portion 54 are continuous.
  • the first conductive pads 46 and the second conductive pads 48 are arranged to engage with each other with the concave portion 52 and the convex portion 54.
  • the conductor is a transparent conductive layer 62 formed on a substrate facing the substrate on which the touch cell 50 is formed.
  • the transparent conductive layer 62 is formed by partitioning to cover at least one or more touch cells 50.
  • one end of the conductor is fixed to the side of the substrate facing the substrate on which the touch cell 50 is formed, and the other end is spaced apart from the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48. It is arrange
  • a plurality of gate signal lines 28 in the longitudinal or transverse direction is further disposed on the first substrate 40 or the second substrate 60, the switching element 30 is connected to the input terminal
  • the output terminal is a three-terminal switching device connected between the first signal line 42 and the first conductive pad 46 and the gate terminal is connected to the gate signal line 28, the position detection signal transceiver 70 is Scan pulses are sequentially applied to each of the gate signal lines 28.
  • a plurality of gate signal lines 28 in the longitudinal or transverse direction is further disposed on the first substrate 40 or the second substrate 60, the switching element 30 is an input terminal and an output terminal
  • a plurality of gate signal lines 28 in the longitudinal or transverse direction is further disposed on the first substrate 40 or the second substrate 60, the switching element 30 is an input terminal and an output terminal A first switching device 30a connected between the first signal line 42 and the first conductive pad 46 and a gate terminal connected to the gate signal line 28, and an input terminal and an output terminal connected to the second signal line 44. ) And a second switching element 30b connected between the second conductive pad 48 and a gate terminal connected to the gate signal line 28, wherein the position detection signal transmitting and receiving unit 70 includes the gate signal line 28) Scan pulses are sequentially applied to each.
  • the touch panel of the present invention for achieving the above object, is installed on the upper surface of the display device 20, in the touch panel for detecting a contact of the human body or an object to generate a signal corresponding to the position, a light transmissive material
  • a first substrate 40 and a second substrate 60 disposed to face each other so as to be spaced apart from each other by a spacer 25;
  • a plurality of first signal lines 42, second signal lines 44, and gate signal lines 28 disposed in the longitudinal or transverse directions on the first substrate 40 or the second substrate 60;
  • First conductive pads 46 formed on the first substrate 40 or the second substrate 60 and formed in a plurality of divided active regions in which touch is applied, and connected to the gate signal lines 28 in each region.
  • a touch cell 50 formed as a pair of second conductive pads 48 spaced apart from the first conductive pads 46 by a predetermined distance;
  • a conductor formed on a side of the substrate facing the substrate on which the touch cell 50 is formed and being in electrical contact with the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 by contact with a human body or an object;
  • a three-terminal switching element in which an input terminal and an output terminal are connected between the first signal line 42 and the second signal line 44 and a gate terminal is connected to the second conductive pad 48 in the touch cell 50. 30c;
  • the gate signal is applied to the gate signal line 28
  • the position detection signal is applied to the first signal line 42, and the second conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are energized.
  • a position detection signal transmission / reception unit 70 for receiving a position detection signal from the signal line 44;
  • a touch position detector 80 connected to the position detection signal transceiver 70 to obtain a coordinate value of the touch cell 50 touched from the received position detection signal.
  • the position detection signal transmission and reception unit 70 is characterized in that to sequentially apply the scan pulse to each of the gate signal line (28).
  • each of the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 in each of the touch cells 50 is formed in a concave-convex shape in which the concave portion 52 and the convex portion 54 are continuous.
  • the first conductive pads 46 and the second conductive pads 48 are arranged to engage with each other with the concave portion 52 and the convex portion 54.
  • the conductor is a transparent conductive layer 62 formed on a substrate facing the substrate on which the touch cell 50 is formed.
  • the transparent conductive layer 62 is formed by partitioning to cover at least one or more touch cells 50.
  • one end of the conductor is fixed to the side of the substrate facing the substrate on which the touch cell 50 is formed, and the other end is spaced apart from the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48. It is arrange
  • a plurality of first signal lines and second signal lines are vertically and horizontally disposed on a first substrate or a second substrate provided on an upper surface of a display device, and a pair of conductive pads connected to each signal line includes a touch cell.
  • a switching element installed at the connection portion between the signal line and the conductive pad, and detecting the energization of the conductive pad to prevent the signal from flowing back by the switching element when the position detection signal is obtained, thereby simultaneously touching at a plurality of points. It can recognize multi-touch that is generated, and it can process digital signal as position detection signal so that the reaction speed is very fast and it can prevent the malfunction due to noise or other external environmental factors. Production process of display device such as LCD or AMOLED with proven mass production, etc. can be used, making mass production easy and producing defective products The effect is very reduced.
  • the transmittance can be improved, and the touch can be detected with a very high resolution.
  • the wiring process is greatly simplified, and manufacturing cost can be greatly reduced, and the signal lines of the touch panel are located on the same line perpendicular to the wiring lines of the display device, thereby preventing the moiré phenomenon in which an afterimage of waves occurs. have.
  • the moiré phenomenon can be prevented by diffusion of the diffusion sheet even if the wiring of the display device and the wiring of the touch panel are not located vertically on the same line. It has an effect.
  • the position detection signal when the position detection signal is temporarily stored in the memory means, and the amount of signal processing in the touch position detection unit is not recognized, the position detection signal received in real time may be called and processed by calling the signal stored in the memory means. Therefore, there is an effect that can prevent the loss of the signal.
  • the pair of conductive pads are disposed in the form of toothed engagement with each other, thereby extending the area where the conductive pads can be bonded to each other, and has the effect of more stably detecting the touch position.
  • the present invention by forming a transparent conductive layer formed on the second substrate corresponding to the area of the touch cell, it is possible to minimize the application area of ITO on the second substrate, thereby further improving the transmittance of the touch panel. It is effective.
  • the touch can be detected even when the second substrate is smooth, which allows the thickness of the glass substrate to be selected to be thicker. As well as ensuring the stable operation of the effect is to expect a longer life.
  • a three-terminal switching element such as a TFT
  • a three-terminal switching element such as a TFT
  • ITO is applied to the front surface of the second substrate
  • multi-touch can be recognized, and TFT substrate manufacturing processes such as LCD and AMOLED can be used, thereby increasing the reliability of the manufacturing process.
  • the drive ICs used in the present invention do not drive a load, unlike a gate IC or a source IC of a display device such as an LCD or an AD converter used in a conventional touch panel, and thus only transmit and receive a signal, thereby driving the IC itself. It requires only minimal power consumption.
  • the receiving drive IC receives a signal with high impedance (Hi-impedance), so there is little current consumption.
  • a portable terminal such as a cellular phone is an important factor to improve portability, and it is required to minimize current consumption.
  • the touch panel of the present invention is applied to a portable terminal, the use of a battery can be extended more than other touch panels. Have
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration view showing a conventional resistive touch panel
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of a touch panel according to the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a touch cell is formed on a first substrate
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example in which the diffusion sheet is installed
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a system configuration of the present invention.
  • FIG. 7 is a waveform diagram illustrating a pulse applied to a signal line
  • FIG. 8 is a block diagram conceptually showing one embodiment of a memory means
  • FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an example in which a transparent conductive layer is formed on a second substrate.
  • FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example in which a transparent conductive layer is formed on a second substrate.
  • FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example in which a transparent conductive layer is formed on a second substrate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a state in which the second substrate is pressed in the embodiment of FIG. 12.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a case where a multi-touch occurs in the embodiment of FIG.
  • 16 is a block diagram showing an example of implementing a multi-touch
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a unit touch cell in the embodiment of FIG. 16.
  • FIG. 18 is a waveform diagram illustrating a pulse applied to signal lines in the embodiment of FIG. 16.
  • 19 is a block diagram showing another example of implementing a multi-touch
  • 20 is a configuration diagram showing another example of implementing a multi-touch
  • 21 is a block diagram showing another example of implementing a multi-touch
  • the present invention relates to a touch panel installed in addition to an upper surface of a display device such as an LCD, a PDP, an OLED, or an AMOLED.
  • the present invention relates to a touch panel that detects contact of a human body or an object and generates a position signal corresponding to a touched point. It is about.
  • signal lines, drive ICs, and TFTs which are internal components, include gate lines, data lines, and drive ICs of display devices such as LCDs and AMOLEDs. , The same or similar rules as the TFTs are installed. Of course, these components are similar in appearance but differ in actual function and function.
  • 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.
  • the first substrate 40 and the second substrate 60 are disposed to face each other on the upper surface of the display device 20.
  • Both the first substrate 40 and the second substrate 60 may be made of transparent glass or film. Of course, it may be formed of another material having a light transmittance.
  • a glass substrate is used as the first substrate 40 and signal lines are wired on the upper surface of the first substrate 40.
  • an outgoing drive IC 71 for transmitting a position detection signal and a receiving drive IC 72 for receiving a position detection signal are provided at an edge portion of the first substrate 40. It is mounted.
  • the transmission drive IC 71 and the reception drive IC 72 may be mounted in the form of a chip on film (COF) or a chip on glass (COG) at an edge portion of the second substrate 60.
  • the touch panel of the present invention since many components are usually mounted in the display device, the space allowed at the device edge is very small. However, since the touch panel of the present invention only applies the position detection signal through the transmission drive IC 71 and receives the position detection signal through the reception drive IC 72, the transmission drive IC 71 is used. And receiving drive IC 72 may be integrated into one chip and installed. That is, the transmission drive IC 71 and the reception drive IC 72 described in the present invention are merely conceptually separated. In addition, the transmission drive IC 71 and the reception drive IC 72 may be mounted on the second substrate 60 side, and signal lines may be installed on the second substrate.
  • FIG. 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.
  • the first substrate 40 and the second substrate 60 are disposed to be spaced apart from each other by a plurality of spacers 25.
  • the spacer 25 is made of an insulator, and the ball spacer 25a, which is in contact with the cloud between the first substrate 40 and the second substrate 60, or one end of the spacer 25 is patterned and fixed to the other side of the substrate.
  • the pattern spacer 25b is in contact with or bonded to the opposing substrate, and two spacers may be used together.
  • the first signal line 42 and the second signal line 44 are disposed on the upper surface of the first substrate 40 with different layers. As shown, the metal layer of the first signal line 42 and the metal layer of the second signal line 44 are insulated by the insulating layer 33. A transparent conductive layer 62 is formed on the bottom surface of the second substrate 60.
  • the first signal line 42 is wired in the horizontal direction
  • the second signal line 44 is wired in the longitudinal direction to intersect the first signal line 42. As shown in FIG. .
  • the first signal line 42 is a line connected to the transmission drive IC 71 to transmit a position detection signal
  • the second signal line 44 is connected to a reception drive IC 72 to receive the position detection signal. to be.
  • a first conductive pad 46 is connected to the first signal line 42, and a second conductive pad 48 is connected to the second signal line 44.
  • These two conductive pads are formed by applying ITO or the like to the upper surface of the first substrate 40.
  • the two conductive pads are spaced apart from each other, and form a pair to form the touch cell 50 as shown in FIG. 4.
  • insulating layers 35 and 37 are formed to insulate each conductive pad from the metal layer for signal line wiring.
  • the conductive pads may be installed to cover the entire area of the touch cell 50.
  • the conductive pads are installed only in the local area of the touch cell 50.
  • the conductive pads may cover only the local area of the touch cell 50.
  • the touch of the finger 22 or the touch pen of the human body may be recognized.
  • the installation area may be minimized when the transparent conductive layer 62 is partitioned as described below.
  • the transmittance of the touch panel can be greatly increased. Therefore, in forming the conductive pad, it is desirable to minimize the coating area as much as possible to reduce the manufacturing cost and to greatly increase the transmittance of the touch panel.
  • the second substrate 60 is in contact with the first substrate 40 side. If the contact of the second substrate 60 occurs at the box lined portion in the dotted line in FIG. 4, the first conductive pad 46 and the second conductive pad are formed by the transparent conductive layer 62 on the bottom surface of the second substrate 60. 48 is energized. Accordingly, the position detection signal sourced from the transmission drive IC 71 and applied to the first signal line 42 is transmitted to the second signal line 44 by energization of the conductive pads in the corresponding touch cell 50. Obtained by credit drive IC 72. Thus, a coordinate value for the point where the touch is generated is obtained.
  • the coordinate values obtained in FIG. 4 may be the coordinates of the touch cell 50 at the point where the third first signal line 42 and the third second signal line 44 intersect.
  • the configuration of wiring signal lines vertically and horizontally on the first substrate 40, and insulating heterogeneous metal layers with an insulating layer is almost the same as that of the TFT substrate of LCD or AMOLED. same. Therefore, the touch panel of the present invention can be manufactured using the production process of the TFT substrate, which has been verified for mass production, as it is, thereby facilitating mass production, realizing stable quality, and enabling low-cost manufacturing.
  • the gate and source process and the ITO process are used in the TFT manufacturing process of the LCD, color filters and liquid crystals are not used, and thus manufacturing cost can be significantly reduced compared to the LCD process. This can be applied not only to LCD but also to established processes such as OLED.
  • the touch panel of the present invention is proportional to the size of the display device 20 and is preferably designed to have the same resolution as that of the unit pixel of the display device 20 capable of the touch cell 50.
  • the touch cell 50 will have a resolution of 1366x768 or 1920x1080, as the resolution of the unit pixel of the LCD.
  • the resolution of 1366X768 means that 1366 touch cells 50 are arranged horizontally and 768 touch cells 50 are arranged vertically.
  • the touch cell 50 may be configured with a resolution reduced by an integer ratio compared to the unit pixel of the LCD.
  • the first signal line 40 and the second signal line 60 of the touch panel become the gate line of the LCD. And may be positioned on the same vertical line as the data line.
  • the transmittance of the touch panel is improved to improve the display quality of the display device 20, and the moiré appears as a wave pattern due to interference between the signal lines. The phenomenon can be prevented.
  • a diffusion sheet 90 may be further disposed between the display device 20 and the touch panel.
  • the moiré phenomenon can be prevented by the diffusion effect of the diffusion sheet 90 even if the wiring of the display device and the wire of the touch panel are not located vertically on the same line. Can be.
  • the touch cell 50 is shown at a resolution of 3 ⁇ 3. This is illustrated assuming that the touch cell 50 has a resolution of 3 ⁇ 3 to aid in understanding of the present invention, and embodiments described below also illustrate the touch cell 50 having a resolution of 3 ⁇ 3.
  • the upper box represents the position detection signal transceiver 70
  • the lower box represents the touch position detector 80.
  • the position detection signal transmission / reception unit 70 applies a position detection signal to the first signal line 42 and receives a position detection signal from the second signal line 44.
  • a drive IC 72, a signal processor 73, a timing controller 74, and a memory means 75 are configured.
  • the touch position detecting unit 80 obtains the coordinate value of the touch position by communicating with the position detecting signal transmitting and receiving unit 70 and is composed of components such as a CPU.
  • the timing controller 74 of the position detection signal transmission / reception unit 70 generates a time division signal of several tens of ms or less, and the signal processing unit 73 generates the transmission drive IC 71 as shown in FIG. 7.
  • the time-divided position detection signal is applied to each of the first signal lines 42 through the signal. The period of each pulse is "T". If the touch occurs in the touch cell 50 at the lower right in FIG. 4, the position detection signal may be obtained through the rightmost second signal line 44 at t3 to t4 time.
  • the detected signal is transmitted to the touch position detector 80, and the touch position detector 80 may generate an input signal corresponding to the corresponding coordinate values “D3, S3”.
  • the position detection signal transmitting and receiving unit 70 is provided with a memory means 75 having more than the number of bits of the touch cell (50).
  • the memory means 75 has an absolute address corresponding to the coordinate value of the touch cell 50, as shown in FIG.
  • the memory means 75 has a capacity of at least 9 bits, and the position detection signal received by the position detection signal transmission / reception unit 70 is stored at the address “m9” as coordinate values “D3, S3”. .
  • the signals thus stored may be called and used by the touch position detector 80. For example, after the touch position detection unit 80 scans the transmission signal, the touch position detection unit 80 reads the memory means 75 to check whether there is a missing signal. If the resolution of the touch cell 50 is 1366x768, the memory means 75 needs a capacity of at least 1049088 bits or more, and secures a capacity of about 132k bytes.
  • FIG. 9 to 11 illustrate examples in which the transparent conductive layer 62 is formed on the bottom surface of the second substrate 60 in the present invention.
  • the planar configuration of the first substrate 40 and the transparent conductive layer 62 are shown for clarity. Added with dotted lines.
  • the transparent conductive layer 62 may be formed to cover the entire first substrate 40 as shown in FIG. 9.
  • the process of forming the transparent conductive layer 62 on the second substrate 60 is simple, but it is possible to predict the result of decreasing the transmittance.
  • a partition may be formed corresponding to the region where the touch cell 50 is formed.
  • the transparent conductive layer 62 is formed by partitioning the touch cells 50 in the lateral direction.
  • 11 illustrates that the transparent conductive layer 62 is formed by dividing the touch cells 50 into units.
  • forming the transparent conductive layer 62 to have a minimum area so as to be in contact with the conductive pads can greatly improve the transmittance, thereby improving the display quality of the display device 20.
  • the transparent conductive layer 62 is formed so as to partition the region, the transmittance is greatly improved, whereas the manufacturing process of the second substrate 60 may be more complicated and the manufacturing cost may be increased, and the first substrate 40 and the first substrate may be increased. More precision is required in the process of aligning and assembling the two substrates 60. That is, according to the touch panel of the present invention, the transparent conductive layer 62 may be selected among the embodiments of FIGS. 9 to 11.
  • the first substrate 40 is composed of a glass substrate. This is because signal lines can be wired and conductive pads can be easily connected to the signal lines using the manufacturing process of the display device 20 as it is. If all the signal lines are wired to the first substrate 40 and the drive ICs are mounted, the second substrate 60 is relatively free of component mounting, and thus the film substrate is selected as the second substrate 60. It becomes possible.
  • the film is selected as the second substrate 60
  • a larger number of ball spacers 25a must be disposed between the first substrate 40 and the second substrate 60.
  • a plurality of pattern spacers 25b may be mixed to maintain a stable gap.
  • the film substrate is used as the second substrate 60, since the flexibility of the film is excellent, stable contact between the first substrate 40 and the second substrate 60 can be ensured.
  • the film substrate has a weak surface strength and is used for a long time by a sharp object such as a pen, scratching is inevitable and deterioration of display quality may be caused.
  • the number of spacers 25 may be reduced as compared with the case where the film substrate is selected.
  • the glass substrate is inferior in flexibility, it is difficult to guarantee a stable touch, and when the thickness of the glass substrate is thinner as in the prior art, the manufacturing process becomes complicated and structurally weak.
  • FIG. 12 shows embodiments that ensure a stable contact between the first substrate 40 and the second substrate 60 without making the glass substrate too thin when the glass substrate is selected.
  • the transparent conductive layer 62 is formed by applying ITO to the lower surface of the second substrate 60 as a conductor for conducting the conductive pads.
  • FIG. An embodiment in which conductive pads are energized without applying ITO or the like to the substrate 60 is shown.
  • the conductive layer 64 is formed by applying or coating a transparent conductor such as ITO to the end of the conductive spacer 25c.
  • the electrically conductive spacer 25c is disposed such that an end thereof is spaced apart from the conductive pads, and when the bending occurs on the second substrate 60, the first conductive pad 46 may be formed.
  • the second conductive pad 48 is disposed at an appropriate position so as to energize the second conductive pad 48.
  • the alignment of the second substrate 60 will be a very important process for the arrangement of the electrically conductive spacer 25c.
  • the plurality of spacers 25c for electricity transmission may be installed on the upper portion of the unit touch cell 50.
  • the second substrate 60 when the second substrate 60 is pressed by the finger 22 or the like, the second substrate 60 is bent downward, and the conductive spacer 25c is applied to the conductive pads. In contact with each other, the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are energized by the conductive layer 64 formed outside the conductive spacer 25c. At this time, as shown in FIG. 13, the second substrate 60 is gently bent to conduct electricity of the conductive pads. This makes it possible to ensure stable conduction of the conductive pads even when the glass substrate is used as the second substrate 60, even if the glass is not too thinly polished or etched to impart flexibility to the glass substrate.
  • the first conductive pads 46 and the second conductive pads 48 are formed in a sawtooth shape in which the concave portions 52 and the convex portions 54 are continuous, respectively, and the mutual concave portions 52 and the convex portions. 54 is arranged to engage in a state spaced apart by a predetermined gap. According to this structure, the conductive pads can be energized stably even when the spacers are at any point.
  • FIG. 15 illustrates a case where multi-touch occurs in the embodiment of FIG. 4.
  • a touch occurs simultaneously at three points A, B, and C as shown.
  • the transmitting drive IC 71 sequentially applies the position detection signals of D1, D2, and D3 to each of the first signal lines 42, when the D1 signal is applied, the touch cell 50 of the area A
  • the energized and receiving drive IC 72 will receive the S1 signal.
  • the touch on point A is correctly recognized.
  • the touch panel of the present invention provides a structure for accurately recognizing a multi-touch as described above, and the embodiments of FIGS. 16 to 21 show embodiments in which the touch panel of the present invention can recognize the multi-touch. .
  • each touch cell 50 is provided with a switching element 30 for switching the connection of the signal line and the conductive pad.
  • the switching element 30 in the present invention prevents a signal obtained through the second signal line 44 from flowing back to the first signal line 42 and also the signal.
  • various switching elements 30 can be used.
  • the switching device 30 may be configured using the breakdown voltage of the diode. If a diode is provided between the first signal line 42 and the first conductive pad 46 in each touch cell 50, the diode can prevent the reverse flow of the signal.
  • a three-terminal switching element 30 such as a TFT is used as the switching element 30.
  • Such a three-terminal switching device controls the opening and closing of the switch by using a pulse applied to the gate terminal to prevent the reverse flow of the signal and stably block the flow of the signal, and has the advantage of being a proven device in LCD or AMOLED. .
  • the TFT will be described as an example of the switching element 30, and the same reference numerals as those of the switching element are used for the TFT.
  • a TFT which is a three-terminal switching element 30, is provided between the first signal line 42 and the first conductive pad 46.
  • a source terminal which is an input terminal of the TFT 30, is connected to the first signal line 42, and a drain terminal, which is an output terminal, is connected to the first conductive pad 46.
  • a gate signal line 28 is further disposed on the first substrate 40 in the lateral direction, and a gate terminal of the TFT 30 is connected to the gate signal line 28.
  • the first signal line 42 and the gate signal line 28 are arranged in the horizontal direction, and the second signal line 44 is arranged in the longitudinal direction. As illustrated, when the first signal line 42 and the gate signal line 28 are arranged side by side, the first signal line 42 and the gate signal line 28 can be wired using the same metal layer.
  • the first conductive pad 46 is connected to the first signal line 42 via the TFT 30, and the second conductive pad 48 is connected to the second signal line 44.
  • the gate electrode 56 of the TFT 30 is connected to the gate signal line 28
  • the source electrode 57 is connected to the first signal line 42
  • the drain electrode 58 is the first conductive pad. Connected to 46.
  • the signal line, the conductive pad, the TFT, and the like are connected by the connection point 39 of the contact process using ITO.
  • the above-described position detection signal transmitting and receiving unit 70 further includes a gate IC 77 is mounted on the edge portion of the first substrate 40, the gate IC 77 sequentially on each gate signal line 28 Apply scan pulse.
  • the transmission driver IC 71 applies the time division signals to the first signal lines 42, unlike the pulse waveform of FIG. There is no need to do it. Accordingly, the transmission drive IC 71 applies the common position detection signal Dn to the entire first signal line 42 as shown in FIG.
  • the gate IC 77 sequentially supplies scan pulses to the respective gate signal lines 28, there is a pause between the signals G1, G2, and G3.
  • the transmission drive IC 71 applies the common position detection signal Dn to the first signal line 42 as a whole.
  • the position detection signal Dn supplied from the transmission drive IC 71 may also have the same rest period as the gate signal. That is, Dn may be applied only when any one of G1, G2, and G3 is On. Of course, Dn may be applied continuously. Also, as shown by the waveform of the gate signal G3, the position detection signal Dn may have more pauses.
  • the gate signal of one line of the plurality of gate signals 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 TFTs 30 connected to the third gate signal line 28, and the TFT Off voltage is supplied to the other gate signal lines 28. In one embodiment, the TFT On voltage is 12-18V and the TFT Off voltage is -5-10V.
  • 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 TFT 30 operates completely in the active region.
  • the difference is too small, a separate process of amplifying the obtained signal is required in the process of acquiring and processing the signal, so it is important to select an appropriate voltage to avoid this.
  • the on voltage of the gate signal is 15V and the voltage of the position detection signal is selected to 5V.
  • the position detection signal transmitting / receiving unit 70 may recognize that a touch has occurred at the coordinates D3 and S3.
  • FIG. 16 shows an excellent embodiment of recognizing a multi-touch using the TFT 30, but the premise here is the challenge of energizing the conductive pads of each touch cell 50 for multi-touch.
  • the sieve must be partitioned as in FIGS. 10 and 11, or must be comprised of a conductive spacer 25c as in FIG. If the transparent conductive layer 62 is formed on the entire surface of the second substrate 60 as shown in FIG. 9, the signal may move through the transparent conductive layer 62 when multi-touch occurs.
  • 19 and 20 show examples in which a multi-touch can be recognized even when the transparent conductive layer 62 is formed on the front surface of the second substrate 60, unlike the embodiment of FIG. 16.
  • FIG. 19 shows that a TFT is used as the switching element 30, and this TFT 30 is provided between the second signal line 44 and the second conductive pad 48 in each touch cell 50.
  • the gate signal line 28 is further disposed on the first substrate 40, and the gate signal line 28 is connected to the gate terminal of each TFT 30.
  • the position detection signal when the gate signal is blocked, the position detection signal is not obtained through the second signal line 44 even when the conductive pads are energized in the touch cell 50. Therefore, even when the conductor is formed by forming the transparent conductive layer 62 on the front surface of the second substrate 60, the position detection signal can be accurately recognized in synchronization with the gate signal, and the multi-touch can be recognized more safely. do.
  • the switching element 30 includes the first switching element 30a provided between the first signal line 42 and the first conductive pad 46, the second signal line 44, and the second conductive line.
  • the second switching element 30b is provided between the pads 48.
  • Each of the switching elements 30a and 30b is composed of TFTs, and the gate terminals of the first TFT 30a and the second TFT 30b are common in the touch cell 50 and are connected to the gate signal line 28. Therefore, when the gate signal is blocked, the conductive pads of each touch cell 50 are completely isolated from the signal line.
  • the touch cells 50 of the corresponding line are activated only when the gate signal is applied, and the touch cells 50 of the corresponding line are completely inactivated when the gate signal is blocked. Therefore, the multi-touch can be recognized more completely, and malfunctions caused by static electricity can be reliably blocked. However, there is a burden of providing two TFTs for each unit touch cell 50.
  • FIG. 21 shows another embodiment of the present invention.
  • 16, 19, and 20 described above are a method of changing a signal at an input terminal and an output terminal of a TFT by a touch and obtaining a touch signal in conjunction with a scan voltage of a gate terminal.
  • a touch signal acquisition method using a state change of a stage is provided.
  • a first signal line 42 and a second signal line 44 are arranged side by side on the first substrate 40, and the gate signal line 28 intersects the first and second signal lines 42 and 44. Is arranged to.
  • a gate IC 77 for applying a gate signal to each gate signal line 28 is mounted at one edge portion of the first substrate 40, and a position detection signal is applied to the first signal line 42 at the other edge portion.
  • a receiving drive IC 72 for applying a position detection signal to the transmitting drive IC 71 and the second signal line 44 is mounted.
  • the first conductive pad 46 is connected to the gate signal line 28, and the third conductive pad 48 is spaced apart from the first conductive pad 48 by a predetermined distance.
  • the gate terminal of the switching element 30c is connected.
  • This three-terminal switching element 30c is also a TFT. The input terminal and the output terminal of the TFT 30c are connected between the first signal line 42 and the second signal line 44.
  • the touch panel having such a configuration is similar to the aforementioned embodiment of FIG. 16 in a method of recognizing a touch using a gate signal and a position detection signal.
  • the only difference is that the TFT 30c is turned on when the conductive pads are energized in the touch cell 50.
  • the touch position can be recognized even if the gate signal is not provided in the form of a scan pulse.
  • the gate IC 77 sequentially applies a scan pulse to each gate signal line 28 to isolate the signal from the touch cells 50 of other lines. There is a need to.
  • the conductor is formed on the second substrate 60, as illustrated in FIGS. 10 to 11, there is a need for the conductor to be partitioned to correspond to the touch cell 50.
  • the touch panel of the present invention as described above, signal lines are vertically and horizontally disposed on the first substrate 40, the touch cell 50 is formed using a pair of conductive pads, and the conductive pads are formed on the second substrate 60. Forming a conductor for energizing them, it is configured by installing a switching element 30, such as a TFT in each touch cell 50.
  • a switching element 30, such as a TFT in each touch cell 50.
  • the biggest technical advantage of the present invention is to prevent the position detection signal from flowing back or moving to another touch cell 50, thereby recognizing a multi-touch.
  • the touch panel of the present invention is able to secure mass production and greatly reduce the manufacturing cost by using a TFT substrate manufacturing process such as LCD.
  • the manufacturing process of the LCD has already secured high technology and reliability, it can be brought as it is.
  • the technical advantage of the present invention is to arrange the signal line on the same line as the signal line arrangement of the display device 20 in a virtual vertical line, it is possible to use the TFT substrate manufacturing process of the display device 20 as it is, as well as display This is to prevent the moiré phenomenon in which the signal of the device 20 and the signal of the touch panel are mutually interfered to generate an afterimage of a wave pattern.
  • the moiré phenomenon may also be solved by adding a diffusion sheet 90 between the display device 20 and the touch panel.
  • the present invention can bring about the effect of compensating for poor flexibility of the glass substrate with the spacer 25c for electricity transmission. Therefore, a thicker glass substrate can be used, except for a complicated manufacturing process such as grinding or etching the thickness of a conventional glass substrate to about 0.2 to 0.3 mm. It will make up for structural problems such as occurrence.

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Abstract

본 발명은 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 관한 것으로서, 광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 복수의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성된 복수 개의 분할 영역 내에 상기 제1신호선(42)에 연결되는 제1도전패드(46) 및 상기 제2신호선(44)에 연결되며 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)가 쌍을 이루어 형성되는 터치셀(50); 상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되어 통전되는 도전체; 상기 터치셀(50) 내에서 신호선과 도전패드의 연결을 스위칭하거나 제2신호선(44)과 제2도전패드(48)의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(30); 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성되어 영점조정 없이멀티 터치를 인식할 수 있는 특징을 갖는 것이다.

Description

터치패널
본 발명은 표시장치의 상면에 설치되는 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티 터치를 인식할 수 있으며, 반응속도가 빠르고 노이즈나 외부 환경에 의한 오작동이 발생하지 않으며, 제조코스트가 저렴하고 양산제작이 용이한 새로운 구조의 터치 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 터치 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 접촉될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의의 하나이다. 터치 패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.
종래 터치 패널은 저항방식, 광학방식 등 여러 가지 유형이 개시되어 있다.
도 1은 위에 열거된 터치 패널 중 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.
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.
그러나, 이러한 저항방식의 터치 패널은 패널 상에서 복수의 지점이 동시에 터치되는 멀티 터치를 인식할 수 없는 문제점이 있다. 예컨대, 전자칠판 등에서 칠판에 손등을 대고 판서를 하는 경우, 전자칠판 상에서 동시에 다자가 판서를 하는 경우 등과 같이 멀티 터치가 발생하는 경우, 멀티 터치의 인식이 안되거나 터치 패널이 오작동하는 문제점이 발생한다.
또한, 터치를 아날로그 신호로 감지함에 따라, 비교적 고가인 AD컨버터(13)가 필요하게 되며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 불가피하게 시간지연이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 저항방식의 가장 큰 문제점은 저항값의 변화로 터치 지점을 연산함으로 인해, 저항점들에 대항 영점 조정이 반드시 필요하며, 만약 영점 조정이 어긋나면 검출위치가 불량해지며, 대개의 경우 미세한 검출위치 오차가 발생하고 있다.
그 밖에도, 저항방식의 터치 패널은 제1기판(3)과 제2기판(5)에 모두 ITO가 도포됨으로 인해, 투과율이 현저하게 저하되는 문제점이 발생되며, 이러한 투과율 저하는 표시장치(1)의 표시품질을 저하시킨다. 또한, 표시장치(1)의 크기에 비례하여 터치 패널의 사이즈가 커질수록 ITO의 균일도를 맞추는 것이 힘들어지고, 이로 인해 ITO의 균일도가 일정치 않아 저항값의 선형성을 확보하는 것이 어려우므로 대형 사이즈의 표시장치에는 사실상 적용하기 불가능한 문제점이 있다
광학방식의 터치 패널은 표시장치(1)의 모서리에 카메라를 설치하거나 적외선 센서를 설치하여, 카메라에서 검출된 영상 또는 적외선 센서에서 수신된 신호를 바탕으로 터치 위치를 검출하는 방식이다. 이러한 방식의 터치 패널은 비교적 반응속도가 빠르고 사이즈를 자유롭게 조정할 수 있으므로, 주로 대형 표시장치에 많이 적용되고 있다.
그러나 위와 같은 광학방식의 터치 입력장치는 너무 고가이며, 카메라의 고정상태에 따라 위치검출 좌표값이 민감하게 반응하므로 카메라를 고정 설치하는 작업이 까다로운 문제점이 있다. 그리고 저항방식의 터치 패널과 마찬가지로, 영점 조절을 해야 하는 문제점이 있으며, 이에 따라 검출 위치를 정밀하게 판독하기 어렵다.
적외선방식의 터치 패널은 표시장치의 상하와 좌우로 적외선을 주고 받는 발광부와 수광부를 설치하고, 물체에 의해 적외선이 단절된 위치를 검출하는 방식으로서, 태양광 노출 시 태양광의 적외선에 의한 오작동 및 검출위치의 이물에 의해 오작동을 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 터치 패널의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 상호 대향하는 제1기판 또는 제2기판에 종횡으로 신호선을 배선하고, 이 신호선에 연결되는 한 쌍의 도전패드로 터치셀을 형성하되, 단위 터치셀마다 스위칭소자를 설치하여, 도전패드의 통전에 의해 단위 터치셀에서 터치 위치를 검출할 때 스위칭소자를 이용하여 멀티 터치에 대한 위치 검출이 가능하도록 구성함으로써, 멀티 지점에서 동시에 터치가 이루어진 경우에도 각 신호들을 손실없이 검출하여 처리할 수 있으며, 디지털 신호를 이용하여 터치를 검출하여 반응속도를 크게 향상시키고 노이즈나 외부환경 요인에 의해 오작동되지 않으며, 기존에 양산성 및 제품 신뢰성이 검증된 표시장치의 제조공정을 이용할 수 있어 제조코스트가 매우 저렴함은 물론 양산제작이 용이한 터치 패널을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 표시장치의 게이트라인 및 데이터라인의 배선과 동일한 규칙을 갖도록 신호선을 배선하여 궁극적으로는 표시장치의 광투과성을 향상시키며, 모아레 현상을 방지할 수 있는 터치 패널을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 표시장치와 터치 패널 사이에 확산시트(Diffuser sheet)를 설치하여 모아레 현상을 방지함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 검출된 터치 신호를 메모리수단에 저장하여 신호 처리량이 많아 터치 신호가 누락되는 경우, 메모리에 저장된 신호를 호출하여 인식할 수 있도록 하여 신호의 손실을 방지함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 한 쌍의 도전패드가 상호 맞물리는 톱니 형상으로 배치되어 도전패드의 통전을 보다 안전하게 보장할 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 도전패드들을 통전시키는 도전체들을 구획 형성하여 스위칭소자를 간소하게 구성하여 멀티 터치를 인식하도록 할 수 있고, 이를 표시장치의 TFT나 비투과영역에 위치되도록 제조 및 설치시 오버랩시켜 터치 패널의 투과율을 향상시켜 표시장치의 표시품질 향상을 기대함에 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 TFT와 같은 3단자형 스위칭소자들을 이용하여, 보다 안정적으로 멀티 위치를 검출하는 다양한 구조의 터치 패널을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은, 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 있어서, 광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 복수의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성되되 터치가 이루어지는 액티브 영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 각 영역 내에 상기 제1신호선(42)에 연결되는 제1도전패드(46) 및 상기 제2신호선(44)에 연결되며 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)가 쌍을 이루어 형성되는 터치셀(50); 상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되며 인체 또는 물체의 접촉에 의해 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 통전되는 도전체; 상기 터치셀(50) 내에서 상기 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 연결을 스위칭하거나 제2신호선(44)과 제2도전패드(48)의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(30); 상기 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하며 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 상기 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및 상기 위치검출신호 송수신부(70)에 연결되며 수신된 위치검출신호로부터 터치가 이루어진 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소와 동일한 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치를 갖도록 배선된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)와 제1기판(40)의 사이에 확산시트(90)가 더 설치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(75)을 더 포함하며, 위치검출신호가 수신되면 해당 터치셀(50)의 좌표값이 메모리수단(75)의 대응 주소에 저장된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 터치셀(50) 각각에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54) 치합되도록 배치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판상에 형성되는 투명도전층(62)이다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되고, 타단부에는 도전층(64)이 형성된 통전용 스페이서(25c)이다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자이며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28)각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자이며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 제1스위칭소자(30a)와, 입력단자와 출력단자가 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 제2스위칭소자(30b)를 포함하며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은, 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 있어서, 광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 복수의 제1신호선(42), 제2신호선(44) 및 게이트신호선(28); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성되되 터치가 이루어지는 액티브 영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 각 영역 내에 상기 게이트신호선(28)에 연결되는 제1도전패드(46) 및 상기 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)가 쌍을 이루어 형성되는 터치셀(50); 상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되며 인체 또는 물체의 접촉에 의해 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 통전되는 도전체; 상기 터치셀(50) 내에서 입력단자와 출력단자가 상기 제1신호선(42)과 제2신호선(44) 사이에 연결되고 상기 제2도전패드(48)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자(30c); 상기 게이트신호선(28)에 게이트신호를 인가하며, 상기 제1신호선(42)으로 위치검출신호를 인가하고 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 상기 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및 상기 위치검출신호 송수신부(70)에 연결되며 수신된 위치검출신호로부터 터치가 이루어진 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 터치셀(50) 각각에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54) 치합되도록 배치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판상에 형성되는 투명도전층(62)이다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되고, 타단부에는 도전층(64)이 형성된 통전용 스페이서(25c)이다.
본 발명의 터치 패널에 따르면, 표시장치의 상면에 설치되는 제1기판 또는 제2기판에 종횡으로 복수의 제1신호선 및 제2신호선을 배치하고, 각 신호선에 연결된 한 쌍의 도전패드가 터치셀을 형성하며, 신호선과 도전패드의 연결 부위에 스위칭소자를 설치하여, 도전패드의 통전을 감지하여 위치검출신호를 획득할 때 스위칭소자에 의해 신호가 역류하는 것을 방지함으로써, 복수의 지점에서 동시에 터치가 발생하는 멀티 터치를 인식할 수 있으며, 위치검출신호로 디지털 신호를 인가하여 처리하여 반응속도가 매우 빠르고 노이즈나 기타 외부 환경요인에 의한 오작동을 방지할 수 있으며, 태양광 아래에서도 사용이 가능하며, 양산성 등이 검증된 LCD 또는 AMOLED 등과 같은 표시장치의 제조공정을 이용할 수 있어서 양산제작이 용이함은 물론 불량품 발생률이 매우 저감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 신호선을 배선함에 있어 표시장치의 게이트라인 및 데이터라인과 동일한 배선규칙으로 배선함으로써, 투과율을 향상시킬 수 있으며, 매우 높은 분해능으로 터치를 검출할 수 있도록 할 뿐만 아니라 터치 패널의 배선 공정이 매우 간소화되어 제조코스트를 대폭 절감할 수 있고, 터치 패널의 신호선들이 표시장치의 배선들과 수직으로 동일선상에 위치하게 되어 물결 무늬의 잔상이 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 표시장치와 터치 패널 사이에 확산시트를 설치함으로써, 표시장치의 배선과 터치 패널의 배선이 수직으로 동일선상에 위치하지 않아도 확산시트의 확산에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 위치검출신호를 메모리수단에 일시 저장하여, 터치위치 검출부에서의 신호 처리량이 많아 실시간으로 수신되는 위치검출신호를 인식하지 못할 경우, 메모리수단에 저장된 신호를 호출하여 처리할 수 있으므로, 신호의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 한 쌍의 도전패드가 상호 맞물리는 톱니 형상으로 배치됨으로써, 도전패드들이 상호 접합 가능한 영역을 넓혀주며 터치 위치를 보다 안정적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제2기판에 형성되는 투명도전층을 터치셀의 영역에 대응하여 구획 형성함으로써, 제2기판에서도 ITO의 도포영역을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 터치 패널의 투과율은 더욱 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도전패드로부터 이격 배치되는 통전용 스페이서를 구비함에 따라, 제2기판의 굴곡이 완만해도 터치를 검출할 수 있으며, 이는 글래스 기판의 두께를 보다 두껍게 선택할 수 있도록 하여 터치 패널의 안정적인 동작을 확보함은 물론 보다 장수명화를 기대할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, TFT와 같은 3단자형 스위칭소자를 이용하여 터치셀에서 발생되는 신호가 다른 터치셀의 신호로 오인되는 것을 방지할 수 있으며, 제2기판의 전면에 ITO가 도포되는 경우에도 멀티 터치를 인식할 수 있도록 하며, LCD나 AMOLED 등의 TFT기판 제조공정을 이용할 수 있어 제조공정에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
나아가서, 본 발명에서 사용되는 드라이브IC들은 LCD와 같은 표시장치의 게이트IC나 소스IC 혹은 종래 터치패널에서 사용되는 AD컨버터 등과 달리 부하를 구동하지 않고 단지 신호의 송수신만 수행하게 되므로, IC 자체를 구동하기 위한 최소한의 소모전력만을 필요로 한다. 특히, 수신용 드라이브IC는 하이 임피던스(Hi-impedance)로 신호를 수신하므로 소비전류가 거의 없다. 휴대전화 등과 같은 휴대단말기는 휴대성을 향상시키는 중요한 요소로 소비전류의 최소화가 요구되며, 본 발명의 터치 패널은 휴대단말기에 적용될 경우, 다른 터치 패널에 비해 배터리 사용을 보다 연장시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 종래 저항 방식의 터치 패널을 보인 단면 구성도
도 2는 본 발명에 따른 터치 패널의 구조를 보인 분해사시도
도 3은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도
도 4는 제1기판에 터치셀이 형성된 일예를 보인 구성도
도 5는 확산시트가 설치된 예를 보인 분해사시도
도 6은 본 발명의 시스템 구성을 예시한 블록도
도 7은 신호선에 인가되는 펄스를 예시한 파형도
도 8은 메모리수단의 일실시예를 개념적으로 보인 블록도
도 9는 제2기판에 투명도전층이 형성되는 예를 보인 구성도
도 10은 제2기판에 투명도전층이 구획 형성되는 예를 보인 구성도
도 11은 제2기판에 투명도전층이 구획 형성되는 예를 보인 구성도
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도
도 13은 도 12의 실시예에서 제2기판이 눌려진 상태를 보인 단면도
도 14는 도전패드의 다른 예를 보인 평면 구성도
도 15는 도 4의 실시예에서 멀티 터치가 일어나는 경우를 예시한 구성도
도 16은 멀티 터치를 구현하는 일예를 보인 구성도
도 17은 도 16의 실시예에서 단위 터치셀의 구성예를 보인 도면
도 18은 도 16의 실시예에서 신호선들에 인가되는 펄스를 예시한 파형도
도 19는 멀티 터치를 구현하는 다른 예를 보인 구성도
도 20은 멀티 터치를 구현하는 또 다른 예를 보인 구성도
도 21은 멀티 터치를 구현하는 또 다른 예를 보인 구성도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명은 LCD, PDP, OLED, AMOLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되는 터치 패널에 관한 것으로서, 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 터치가 이루어진 지점에 대응하는 위치신호를 발생시키는 터치 패널에 관한 것이다. 본 발명의 터치 패널은 비록 표시장치와 별체를 이루어 표시장치의 상면에 설치되는 것이지만, 내부의 구성품들인 신호선, 드라이브IC, TFT 등은 LCD나 AMOLED 등과 같은 표시장치의 게이트라인, 데이터라인, 드라이브IC, TFT들과 동일 또는 유사한 규칙으로 설치된다. 물론, 이들 구성품들은 외형적으로 유사할 뿐, 실제 기능 및 작용은 서로 다르다.
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.
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.
통상 표시장치에는 많은 구성품들이 실장되므로, 장치 에지부에 허용된 공간이 매우 협소하다. 하지만, 본 발명의 터치 패널은 단지 발신용 드라이브IC(71)를 통해 위치검출신호를 인가하고, 수신용 드라이브IC(72)를 통해 위치검출신호를 수신하면 족하므로, 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)가 하나의 칩에 통합되어 설치될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 설명되는 발신용 드라이브IC(71)와 수신용 드라이브IC(72)는 개념적으로 구분되는 것일 뿐이다. 또한, 발신용 드라이브IC(71) 및 수신용 드라이브IC(72)는 제2기판(60)측에 실장될 수도 있을 것이며 신호선들도 제 2기판에 설치될 수 있다.
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.
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 또는 접합되는 패턴스페이서(25b)이며, 두 스페이서가 함께 이용될 수도 있다.
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 투명도전층(62)이 형성된다.
도 4는 제1기판(40)의 평면 구성을 보인 것으로서, 제1신호선(42)은 횡방향으로 배선되며, 제2신호선(44)은 제1신호선(42)과 교차하도록 종방향으로 배선된다. 이는 단지 바람직한 실시예이며, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 반드시 교차하도록 배선되어야 하는 것은 아니다. 제1신호선(42)은 발신용 드라이브IC(71)에 연결되어 위치검출신호를 송신하는 라인이며, 제2신호선(44)는 수신용 드라이브IC(72)에 연결되어 위치검출신호를 수신하는 라인이다.
도시된 바와 같이, 제1신호선(42)에는 제1도전패드(46)가 접속되고, 제2신호선(44)에는 제2도전패드(48)가 접속된다. 이 두 도전패드는 제1기판(40)의 상면에 ITO 등을 도포하여 형성된다. 두 도전패드는 상호 이격 배치되며, 쌍을 이루어 도 4에서 보여지는 바와 같이 터치셀(50)을 형성한다. 이때, 도 3에서와 같이, 각각의 도전패드를 신호선 배선을 위한 메탈레이어와 절연시키기 위하여 절연층(35, 37)이 형성된다.
상기 도전패드들은 터치셀(50)의 전체 영역을 커버하도록 설치될 수도 있겠으나, 바람직하게는, 터치셀(50)의 국부 영역에만 설치된다. 예컨대, 제2기판(60)의 외면에 접촉되는 터치펜의 펜끝이 대략 0.7mm 정도인데, 각 터치셀의 너비가 이보다 작은 경우, 상기 도전패드들은 터치셀(50)의 국부 영역만을 커버하여도 인체의 손가락(22) 또는 터치펜의 접촉을 인식할 수 있다. 또한, 제1신호선(42)과 제2신호선(44) 상에 도전패드들을 오버랩(Overlap)되도록 설치하면, 후술하는 바와 같이 투명도전층(62)이 구획 설치되는 경우 그 설치면적을 최소화할 수 있어서 터치패널의 투과율을 크게 높일 수 있다. 따라서 도전패드를 형성함에 있어 가급적 그 도포영역을 최소화하여 제조코스트를 절감함은 물론, 터치 패널의 투과율을 크게 높이는 것이 바람직하다.
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 투명도전층(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.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판(40) 상에 종횡으로 신호선을 배선하고, 절연층으로 이종의 메탈레이어를 절연시키는 등의 구성은 LCD나 AMOLED의 TFT기판의 구성과 거의 동일하다. 따라서, 본 발명의 터치 패널은 양산성이 검증된 TFT기판의 제조공정을 거의 그대로 이용하여 제조될 수 있으며, 이로써 대량생산이 용이할 뿐만 아니라 안정된 품질을 구현할 수 있고 저비용 제조가 가능하다. 또한, LCD의 TFT 제조공정 중 게이트 및 소스 공정과 ITO 공정만 이용할 뿐, 칼라필터와 액정 등은 사용하지 않으므로 LCD 공정에 비해 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다. 이는 비단 LCD 뿐만이 아니라 OLED 등의 기 확립된 프로세스를 적용하는 것도 가능하다.
본 발명의 터치 패널은 표시장치(20)의 크기에 비례하는 것으로서, 상기 터치셀(50)이 가능한 표시장치(20)의 단위화소가 갖는 분해능과 동일한 분해능으로 설계되는 것이 바람직하다.
예컨대, 22인치 LCD에 본 발명의 터치 패널이 적용된다면, LCD의 단위화소의 분해능이 그러하듯이 터치셀(50)은 1366X768 또는 1920X1080의 분해능을 가질 것이다. 1366X768의 분해능은 가로로 1366개의 터치셀(50)이 배치되며 세로로 768개의 터치셀(50)이 배치됨을 의미한다.
물론, 터치셀(50)은 LCD의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 구성될 수도 있다.
이와 같이 터치셀(50)의 분해능이 표시장치(20)의 단위화소가 갖는 분해능과 동일하거나 정수비로 축소되면, 터치 패널의 제1신호선(40) 및 제2신호선(60)이 LCD의 게이트라인 및 데이터라인과 동일한 수직선상에 위치할 수 있다. 이처럼 터치 패널의 신호선들을 LCD의 TFT기판의 신호선들과 동일 수직선상에 위치시킨다면, 터치 패널의 투과율을 높여 표시장치(20)의 표시품질을 향상시키며, 신호선들간의 간섭에 의해 물결 무늬가 나타나는 모아레 현상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 5에 도시된 실시예는 모아레 현상을 방지하는 다른 방법을 제공한다. 도 5를 참조하면, 표시장치(20)와 터치 패널 사이에는 확산시트(90)가 더 설치될 수 있다. 이처럼 표시장치(20)와 터치 패널 사이에 확산시트를 설치하면, 표시장치의 배선과 터치 패널의 배선이 수직으로 동일선상에 위치하지 않아도 확산시트(90)의 확산효과에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 터치셀(50)이 3X3의 분해능으로 도시되어 있음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 3X3의 분해능을 갖는 것을 가정하여 예시한 것이며, 후술되는 실시예들도 3X3의 분해능을 갖는 터치셀(50)을 예시하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 시스템 구성을 보여준다. 상측 박스는 위치검출신호 송수신부(70)를 나타내며, 하측 박스는 터치위치 검출부(80)를 나타낸다. 위치검출신호 송수신부(70)는 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하고 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 것으로서, 상술한 발신용 드라이브IC(71)와, 수신용 드라이브IC(72) 및 신호처리부(73), 타이밍 제어부(74), 메모리수단(75)을 포함하여 구성된다. 터치위치 검출부(80)는 위치검출신호 송수신부(70)와 통신하여 터치 위치에 대한 좌표값을 획득하는 것으로서, CPU 등의 구성품으로 구성된다.
바람직하게는, 위치검출신호 송수신부(70)의 타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리부(73)는 도 7에 도시된 바와 같이 발신용 드라이브IC(71)를 통해 각 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 각 펄스의 주기는 “T”이다. 만약, 도 4에서 우하단의 터치셀(50)에서 터치가 발생한다면, t3~t4 타임에 가장 우측의 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수될 것이다. 이렇게 검출된 신호는 터치위치 검출부(80)로 전달되며, 터치위치 검출부(80)는 해당 좌표값 “D3, S3”에 대응하는 입력신호를 발생시킬 것이다.
그러나 많은 신호들을 처리하는 과정에서, 터치위치 검출부(80)가 “Busy” 상태일 경우, 위치검출신호를 인식하지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 이미 인식하지 못한 터치 신호는 다시 재생할 수 없으므로, 이는 신호를 잃어버리는 결과를 초래하며 터치 패널의 신뢰성 저하를 불러올 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 위치검출신호 송수신부(70)는 터치셀(50)의 개수 이상의 비트를 갖는 메모리수단(75)을 구비한다. 바람직하게는, 메모리수단(75)은 도 8에 도시된 바와 같이, 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 절대주소를 갖는다. 본 실시예에서, 메모리수단(75)은 적어도 9비트의 용량을 가지며, 위치검출신호 송수신부(70)가 수신한 위치검출신호는 좌표값 “D3, S3”로서, “m9” 주소에 저장된다. 이렇게 저장된 신호들은 터치위치 검출부(80)에 의해 호출되어 이용될 수 있다. 예컨대, 터치위치 검출부(80)는 발신용 신호를 스캐닝한 후에, 메모리수단(75)을 읽어 누락된 신호가 있는지를 확인한다. 만약, 터치셀(50)의 분해능이 1366X768인 경우, 메모리수단(75)은 적어도 1049088비트 이상의 용량이 필요하며, 약 132k바이트의 용량을 확보해야 한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에서 제2기판(60) 하면에 투명도전층(62)이 형성된 예들을 보여주는 것으로서, 이해를 돕기 위해 제1기판(40)의 평면 구성을 도시하고 투명도전층(62)은 점선으로 부가하였다.
투명도전층(62)은 도 9에 도시된 바와 같이 제1기판(40) 전체를 커버하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제2기판(60)에 투명도전층(62)을 형성하는 공정은 간단하지만 투과율이 저하되는 결과를 예측할 수 있다. 이와 같이 투명도전층(62)에 의해 투과율이 저하되는 현상을 해결하기 위하여, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 터치셀(50)이 형성된 영역에 대응하여 구획 형성될 수도 있다.
도 10의 실시예는 투명도전층(62)이 터치셀(50)들을 횡방향으로 구획하여 형성된 것을 보여준다. 그리고 도 11은 투명도전층(62)이 터치셀(50)들을 단위별로 구획하여 형성된 것을 보여준다. 이처럼 투명도전층(62)을 도전패드들과 접촉할 수 있도록 최소한의 면적을 갖도록 형성하는 것은 투과율을 크게 향상시켜 표시장치(20)의 표시품질을 높인다. 하지만, 투명도전층(62)이 그 영역이 구획되도록 형성될수록 투과율은 매우 향상됨에 반해 제2기판(60)의 제조공정이 좀 더 복잡해지고 제조원가가 상승될 수 있으며, 제1기판(40)과 제2기판(60)을 정렬시켜 조립시키는 공정에서 보다 정밀성이 요구된다. 즉, 본 발명의 터치 패널은 적용되는 용도에 따라 투명도전층(62)을 도 9 내지 11의 실시예 중 선택할 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 제1기판(40)은 글래스 기판으로 구성된다. 이는 표시장치(20)의 제조공정을 그대로 이용하여 신호선들을 배선하고 도전패드들을 신호선들에 접속하기 용이하기 때문이다. 제1기판(40)에 모든 신호선이 배선되고 드라이브IC들이 실장된다면, 제2기판(60)은 상대적으로 부품 실장에 대한 부담이 없어지게 되며, 이에 따라 제2기판(60)으로서 필름 기판을 선택할 수 있게 된다.
제2기판(60)으로 필름이 선택될 경우, 필름은 플랙시블한 성격을 가지기 때문에 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이에는 보다 많은 수의 볼스페이서(25a)가 배치되어야 한다. 그리고, 안정된 간격유지를 위하여 다수의 패턴스페이서(25b)들이 혼용 될 수 있다. 제2기판(60)으로 필름 기판이 이용되는 경우, 필름의 굴곡성이 우수하므로 제1기판(40)과 제2기판(60)의 안정된 접촉을 보장할 수 있다. 하지만, 필름 기판은 표면 강도가 연약해서 펜과 같은 날카로운 물체에 의해 장기적으로 사용되는 경우 스크래치의 발생이 불가피하고, 표시품질의 저하가 유발될 수 있다.
제2기판(60)으로 글래스 기판이 선택되는 경우, 필름 기판이 선택되는 경우에 비해 스페이서(25)들의 개수를 줄일 수 있을 것이다. 하지만, 글래스 기판은 굴곡성이 떨어지므로 안정된 터치를 보장하기 어려우며, 글래스 기판의 두께를 종래와 같이 얇게 하면 제조공정의 복잡해지고 구조적으로 취약해진다.
도 12에 도시된 실시예는 글래스 기판이 선택될 때, 글래스 기판의 두께를 지나치게 얇게 하지 않으면서, 제1기판(40)과 제2기판(60)간 안정된 접촉을 보장해주는 실시예들을 보여준다.
또한, 앞서 설명한 실시예들은 도전패드들을 통전시키기 위한 도전체로서, 제2기판(60)의 하면에 ITO를 도포하여 투명도전층(62)을 형성한 것을 예시하였지만, 도 12의 실시예는 제2기판(60)에 ITO 등을 도포하지 않고 도전패드들을 통전시키는 실시예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 제2기판(60)의 하면에 투명도전층이 형성되지 않은 대신에, 패터닝된 다수의 통전용 스페이서(25c)들이 설치된 것을 볼 수 있다. 통전용 스페이서(25c)의 단부에는 ITO와 같은 투명도전체를 도포하거나 코팅하여 도전층(64)을 형성한다. 바람직하게는, 도 12에 도시된 바와 같이, 통전용 스페이서(25c)는 그 단부가 도전패드들로부터 이격되도록 배치되며, 제2기판(60)에 굴곡이 발생할 경우 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)를 통전시킬 수 있도록 적절한 위치에 배치된다. 이와 같은 통전용 스페이서(25c)의 배치를 위하여 제2기판(60)의 정렬작업은 매우 중요한 공정이 될 것이다. 또한, 도시된 바와 같이, 그리고 통전용 스페이서(25c)는 단위 터치셀(50)의 상부에 복수개가 설치될 수 있다.
이러한 구성에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제2기판(60)이 손가락(22) 등에 의해 눌려지면, 제2기판(60)이 하측으로 굴곡되면서 통전용 스페이서(25c)가 도전패드들에 접촉되며, 통전용 스페이서(25c)의 외부에 형성된 도전층(64)에 의해 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)간 통전이 이루어진다. 이때, 도 13에서와 같이 제2기판(60)이 완만하게 굴곡되면서 도전패드들의 통전이 이루어진다. 이는 제2기판(60)으로서 글래스 기판이 이용되는 경우, 글래스 기판에 굴곡성을 부여하기 위해 글래스를 지나치게 얇게 연마하거나 에칭처리하지 않아도 도전패드들의 안정된 통전을 보장할 수 있도록 한다.
도 14는 본 발명에서 도전패드들의 다른 예를 보여준다. 이를 참조하면, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 톱니 모양으로 형성되며, 상호 오목부(52)와 볼록부(54)가 소정 간극 이격된 상태로 치합하도록 배치된다. 이러한 구조에 따르면, 스페이서들이 임의의 지점에 있어도 도전패드들이 안정적으로 통전될 수 있다.
전술한 실시예들은 본 발명의 터치 패널이 갖는 기본적인 구조들을 보여준다. 하지만, 위와 같은 기본적인 구조들에서는 멀티 터치에 대한 인식이 어려운 문제점이 있다.
도 15는 도 4의 실시예에서 멀티 터치가 일어나는 경우를 예시한 것이다. 도시된 바와 같이 A, B, C 지점 3곳에서 동시에 터치가 일어났다고 가정하자. 앞서 설명한 바와 같이 발신용 드라이브IC(71)가 제1신호선(42) 각각에 D1, D2, D3의 위치검출신호를 순차적으로 인가한다면, D1 신호가 인가될 때 A 영역의 터치셀(50)이 통전되고 수신용 드라이브IC(72)에는 S1 신호가 입수될 것이다. 따라서 A 지점에 대한 터치는 정확히 인식된다.
그러나, B 지점 및 C 지점에서도 터치가 발생하고 있기 때문에, 도 15에서 점선으로 표시된 경로를 따라 신호가 이동하게 되고, 아직 발신용 드라이브IC(71)에서 D3 신호를 인가하지 않아도 수신용 드라이브IC(72)에는 S3 신호가 입수된다. 즉, D1 신호가 인가되는 시점에서 S3 신호가 입수되므로, 위치검출신호 송수신부(70)는 S3 신호 입수에 대해 D 지점에서 터치가 발생한 것으로 인식하게 된다.
이에 본 발명의 터치 패널은 위와 같이 멀티 터치가 일어나는 경우, 이를 정확하게 인식하기 위한 구조를 제공하며, 도 16 내지 21의 실시예들은 본 발명의 터치 패널이 멀티 터치를 인식할 수 있는 실시예들을 보여준다.
도 16 내지 도 21에 도시된 바와 같이, 각 터치셀(50)에는 신호선과 도전패드의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(30)가 설치된다. 도 16 내지 도 21의 실시예들을 설명하기에 앞서, 본 발명에서의 스위칭소자(30)는 제2신호선(44)을 통해 입수되는 신호가 제1신호선(42)으로 역류하는 것을 방지하며 또한 신호의 흐름을 차단하는 것으로서, 다양한 스위칭소자(30)들이 이용될 수 있다. 예컨대, 다이오드의 항복전압을 이용하여 스위칭소자(30)를 구성할 수 있을 것이다. 각 터치셀(50) 내에서 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 다이오드를 설치하면, 다이오드가 신호의 역류를 방지할 수 있다.
하지만, 보다 바람직하게는 스위칭소자(30)로서 TFT와 같은 3단자형 스위칭소자(30)가 이용된다. 이러한 3단자형 스위칭소자는 게이트단자에 인가되는 펄스를 이용하여 스위치의 개폐를 제어함으로써 신호의 역류를 방지하고 신호의 흐름을 안정적으로 차단할 수 있으며, LCD나 AMOLED에서 이미 검증된 소자라는 장점이 있다.
이하에서는 스위칭소자(30)로서 TFT를 예시하여 설명하며, TFT에 대하여 스위칭소자와 동일한 도면부호를 사용한다.
도 16을 참조하면, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에는 3단자형 스위칭소자(30)인 TFT가 설치된다. TFT(30)의 입력단자인 소스단자가 제1신호선(42)에 연결되고 출력단자인 드레인단자가 제1도전패드(46)에 연결된다. 그리고 제1기판(40)상에는 횡방향으로 게이트신호선(28)이 더 배치되며, TFT(30)의 게이트단자가 이 게이트신호선(28)에 연결된다.
도 17은 단위 터치셀의 구성예를 보다 상세하게 보여준다. 횡방향으로 제1신호선(42)과 게이트신호선(28)이 배치되고, 종방향으로 제2신호선(44)이 배치된다. 도시한 바와 같이 제1신호선(42)과 게이트신호선(28)을 나란하게 배치하면, 동일한 메탈레이어를 이용하여 제1신호선(42)과 게이트신호선(28)을 배선할 수 있다.
제1신호선(42)에는 TFT(30)를 매개로 하여 제1도전패드(46)가 연결되고, 제2신호선(44)에는 제2도전패드(48)가 연결된다. 바람직하게는, TFT(30)의 게이트전극(56)은 게이트신호선(28)에 연결되며, 소스전극(57)은 제1신호선(42)에 연결되며, 드레인전극(58)은 제1도전패드(46)에 연결된다. 신호선, 도전패드, TFT 등은 ITO를 이용한 contact공정의 접속점(39)에 의해 연결된다.
한편, 상술한 위치검출신호 송수신부(70)는 제1기판(40)의 에지부 실장되는 게이트IC(77)를 더 포함하며, 이 게이트IC(77)는 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가한다. 이와 같이 각 터치셀(50)의 TFT(30)에 순차적인 게이트신호를 인가하면, 도 7의 펄스파형과 달리 발신용 드라이브IC(71)는 각각의 제1신호선(42)에 시분할 신호를 인가할 필요가 없어진다. 이에 따라, 발신용 드라이브IC(71)는 도 18에서 보여지듯이 제1신호선(42) 전체에 공통의 위치검출신호 Dn을 인가한다.
도 18에 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.
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.
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.
도 18에 도시된 바와 같이 G3 신호 On 상태에서 수신용 드라이브IC(72)에 S3 신호가 입수된다면, 위치검출신호 송수신부(70)는 D3, S3 좌표에서 터치가 발생한 것으로 인식할 것이다.
한편, 도 16의 실시예는 TFT(30)를 이용하여 멀티 터치를 인식하는 훌륭한 실시예를 보여주지만, 여기에서 전제되어야 할 것은 멀티터치를 위해서는 각 터치셀(50)의 도전패드들을 통전시키는 도전체가 도 10과 11처럼 구획 형성되거나, 도 12에서처럼 통전용 스페이서(25c)로 구성되어야 한다는 점이다. 만약, 도 9에서와같이 제2기판(60)의 전면에 투명도전층(62)이 형성된 경우라면, 멀티 터치가 발생할 때 투명도전층(62)을 통해 신호가 이동할 수 있기 때문이다.
도 19 및 도 20의 실시예들은 도 16의 실시예와는 달리, 제2기판(60)의 전면에 투명도전층(62)이 형성된 경우에도 멀티 터치를 인식할 수 있는 예들을 보여준다.
도 19의 실시예는 스위칭소자(30)로서 TFT가 이용되며, 이 TFT(30)가 각 터치셀(50) 내에서 제2신호선(44)와 제2도전패드(48) 사이에 설치된 것을 보여준다. 도 16에서와 마찬가지로, 제1기판(40) 상에는 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 각 TFT(30)의 게이트단자에는 게이트신호선(28)이 연결된다.
이러한 구성에 따르면, 게이트신호가 차단되는 경우, 터치셀(50)에서 도전패드들의 통전이 발생하여도 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수되지 않는다. 따라서, 제2기판(60)의 전면에 투명도전층(62)을 형성하여 도전체를 구성하여도, 게이트신호에 동기하여 위치검출신호를 정확하게 인식할 수 있으며, 보다 안전하게 멀티 터치를 인식할 수 있게 된다.
도 20의 실시예 각 터치셀(50)에 2개의 스위칭소자(30)를 설치하여 멀티 터치를 인식하는 예를 보여준다. 도 20에 도시된 바와 같이, 스위칭소자(30)는 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치된 제1스위칭소자(30a)와, 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치된 제2스위칭소자(30b)로 구성된다. 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.
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. 다만, 단위 터치셀(50)마다 2개의 TFT를 설치해야 하는 부담이 생긴다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 앞서 설명한 도 16, 19 및 20의 실시예는 TFT의 입력단 및 출력단의 신호를 터치에 의해 변화시키고 게이트단의 스캔 전압과 연동하여 터치 신호를 획득하는 방법인데, 도 21의 실시예는 이와 달리 게이트단의 상태 변화를 이용한 터치 신호 획득 방법을 제공한다.
도 21을 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.
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.
이러한 구성을 가진 터치 패널은 앞서 언급한 도 16의 실시예와 게이트신호 및 위치검출신호를 이용하여 터치를 인식하는 방법은 유사하다. 단지 다른점은 터치셀(50)에서 도전패드들의 통전이 이루어질 때 TFT(30c)가 턴온된다는 점이다. 이러한 방법에서는, 게이트신호가 스캔펄스 형태로 제공되지 않아도 터치 위치를 인식할 수 있다.
하지만, 도 21의 실시예를 이용하여 멀티 터치를 인식하기 위해서는, 게이트IC(77)가 각 게이트신호선(28)에 순차적으로 스캔펄스를 인가하여 다른 라인의 터치셀(50)들과 신호를 격리시킬 필요성이 있다. 또한, 제2기판(60)에 도전체를 형성할 때 도 10 내지 11에 도시된 바와 같이, 도전체가 터치셀(50)에 대응하여 구획 형성되도록 할 필요성이 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 터치 패널은 제1기판(40)에 종횡으로 신호선을 배치하고, 한 쌍의 도전패드를 이용하여 터치셀(50)을 형성하며, 제2기판(60)에는 도전패드들을 통전시키기 위한 도전체를 형성하되, 각 터치셀(50)에 TFT와 같은 스위칭소자(30)를 설치하여 구성된다. 이러한 본 발명의 가장 큰 기술적 장점은 위치검출신호가 역류하거나 타 터치셀(50)로 이동하는 것을 방지하여, 멀티 터치를 인식할 수 있다는 데 있다. 또한, 본 발명의 터치 패널은 LCD 등의 TFT기판 제조공정을 이용하여 양산성을 확보하고 제조코스트를 크게 절감할 수 있다는 데 있다. 또한, LCD의 제조공정은 이미 높은 기술력과 신뢰성을 확보하고 있어, 이를 그대로 가져올 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 장점은 신호선의 배치를 표시장치(20)의 신호선 배치와 가상의 수직선상으로 동일선상에 하여, 표시장치(20)의 TFT기판 제조공정을 그대로 이용할 수 있음은 물론, 표시장치(20)의 신호와 터치 패널의 신호가 상호 간섭되어 물결 무늬의 잔상이 발생되는 모아레 현상을 방지하는 데 있다. 이러한 모아레 현상은 표시장치(20)와 터치 패널 사이에 확산시트(90)를 부가하는 것으로도 해결될 수 있다.
나아가서, 본 발명은 제2기판(60)으로 글래스 기판이 선택되는 경우, 글래스 기판의 굴곡성이 좋지 않은 것을 통전용 스페이서(25c)로 보상하는 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 종래 글래스 기판의 두께를 0.2~0.3mm 정도로 얇게 연마하거나 에칭처리하는 등의 복잡한 제조공정을 배제하고, 보다 두꺼운 글래스 기판을 이용할 수 있으며, 이는 터치 패널이 장시간 이용되는 경우 글래스 기판에 크랙이 발생되는 등의 구조적 문제점을 보완해줄 것이다.
그 밖에도, 본원발명의 청구범위에 기재된 발명들은 많은 기술적 장점을 포함하고 있다.
이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (18)

  1. 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 있어서,
    광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60);
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 복수의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44);
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성되되 터치가 이루어지는 액티브 영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 각 영역 내에 상기 제1신호선(42)에 연결되는 제1도전패드(46) 및 상기 제2신호선(44)에 연결되며 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)가 쌍을 이루어 형성되는 터치셀(50);
    상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되며 인체 또는 물체의 접촉에 의해 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 통전되는 도전체;
    상기 터치셀(50) 내에서 상기 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 연결을 스위칭하거나 제2신호선(44)과 제2도전패드(48)의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(30);
    상기 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하며 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 상기 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및
    상기 위치검출신호 송수신부(70)에 연결되며 수신된 위치검출신호로부터 터치가 이루어진 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소와 동일한 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치를 갖도록 배선되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 표시장치(20)와 제1기판(40)의 사이에 확산시트(90)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(75)을 더 포함하며, 위치검출신호가 수신되면 해당 터치셀(50)의 좌표값이 메모리수단(75)의 대응 주소에 저장되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 터치셀(50) 각각에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54) 치합되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판상에 형성되는 투명도전층(62)인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되고, 타단부에는 도전층(64)이 형성된 통전용 스페이서(25c)인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자이며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28)각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자이며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에는 종방향 또는 횡방향으로 복수의 게이트신호선(28)이 더 배치되고, 상기 스위칭소자(30)는 입력단자와 출력단자가 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 제1스위칭소자(30a)와, 입력단자와 출력단자가 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 연결되고 상기 게이트신호선(28)에 게이트단자가 연결되는 제2스위칭소자(30b)를 포함하며, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  13. 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 있어서,
    광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60);
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 종방향 또는 횡방향으로 배치되는 복수의 제1신호선(42), 제2신호선(44) 및 게이트신호선(28);
    상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성되되 터치가 이루어지는 액티브 영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 각 영역 내에 상기 게이트신호선(28)에 연결되는 제1도전패드(46) 및 상기 제1도전패드(46)와 소정 간격 이격 배치되는 제2도전패드(48)가 쌍을 이루어 형성되는 터치셀(50);
    상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되며 인체 또는 물체의 접촉에 의해 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 통전되는 도전체;
    상기 터치셀(50) 내에서 입력단자와 출력단자가 상기 제1신호선(42)과 제2신호선(44) 사이에 연결되고 상기 제2도전패드(48)에 게이트단자가 연결되는 3단자형 스위칭소자(30c);
    상기 게이트신호선(28)에 게이트신호를 인가하며, 상기 제1신호선(42)으로 위치검출신호를 인가하고 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 상기 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및
    상기 위치검출신호 송수신부(70)에 연결되며 수신된 위치검출신호로부터 터치가 이루어진 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 위치검출신호 송수신부(70)는 게이트신호선(28) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 터치셀(50) 각각에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54) 치합되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판상에 형성되는 투명도전층(62)인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 투명도전층(62)은 적어도 하나 이상의 터치셀(50)을 커버하도록 구획하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치 패널.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되고, 타단부에는 도전층(64)이 형성된 통전용 스페이서(25c)인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
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