WO2010107271A2 - 복합 입력 방식의 터치패널 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a touch panel, and more particularly, to generate a touch signal by complexly detecting a soft touch such as contact or non-contact of a body without a pressure touch caused by bending of the substrate and a bending of the substrate.
  • the present invention relates to a touch panel having a new structure that can be recognized.
  • 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 shows an example of a resistive touch panel.
  • 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.
  • the sheet resistance values of the transparent conductors applied to the conductive layers 7 and 9 should be uniform in order to detect the voltage difference according to the position. It is very difficult to satisfy such a condition, There is a problem that the process cost increases due to the strict control of the thickness.
  • the conductive layer 9 of the second substrate 5 causes a gradual change in characteristics, such as a weak durability, thereby causing the damage of the conductive layer 9, there is a problem such as a position reading error occurs. .
  • Another problem of the resistance method is that two substrates 3 and 5 are used, and ITO or the like is applied over the entire area of each substrate 3 and 5.
  • ITO in this way and multilayer ITO is applied, the transmittance of the touch panel is lowered, which causes a decrease in display quality of the display device.
  • the conventional 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 a multi-touch occurs, such as writing in a multi-party at the same time on the copyboard, a problem occurs that the multi-touch is not recognized or the touch panel malfunctions. .
  • the conventional resistive touch panel requires an expensive AD converter 13 as a touch is sensed as an analog signal, time delay occurs during signal processing, and zero adjustment of resistance points is necessary.
  • the large display device 1 have various problems, such as being difficult to apply.
  • a capacitive touch panel which generates a touch signal by detecting light contact of a finger or a conductor.
  • 2 shows a conventional capacitive touch panel.
  • a transparent conductive film is formed on upper and lower surfaces of the transparent substrate 10 made of film, plastic, or glass, and a metal electrode for voltage application at each of four corners of the transparent substrate 10. (12) is formed.
  • the transparent conductive film is formed of a transparent metal such as indium tin oxide (ITO) or antimony tin oxide (ATO).
  • the metal electrodes 12 formed at four corners of the transparent conductive film are formed by printing a conductive metal having a low resistivity such as silver (Ag).
  • a resistance network is formed around the metal electrodes 12. The resistance network is formed in a linearization pattern in order to transmit control signals evenly over the entire surface of the transparent conductive film.
  • a protective film is coated on the transparent conductive film including the metal electrode 12.
  • the capacitive touch panel As described above, when an alternating current voltage of high frequency is applied to the metal electrode 12, it is spread on the front surface of the transparent substrate 10. At this time, if you lightly touch the transparent conductive film on the upper surface of the transparent substrate 10 with the finger 16 or a conductive material, a certain amount of current is absorbed into the body and the current sensor built in the controller 14 detects the change of current and the four metals The amount of current in each of the electrodes 12 is calculated to recognize the touch point.
  • the capacitive touch panel has a soft touch method, its lifespan is long, and since only one transparent substrate 10 is used, the light transmittance is high. In particular, since the width of the non-operation area is narrow at the edge portion of the panel, the mechanism can be made slim when combined with the display device.
  • a non-conductor such as nails or gloves and a touch pen made of plastic have a disadvantage in that the touch position cannot be detected, and a malfunction is caused by noise such as external static electricity.
  • the capacitive touch panel as described above is a method of detecting a small current, and requires an expensive detection device. Furthermore, as in the resistance method, there is a problem in that zero adjustment is required and a problem in which a plurality of points are touched at the same time cannot be recognized.
  • the present invention has been proposed to solve the problems occurring in the conventional resistive touch panel and the capacitive touch panel, and is a soft touch input in which a body or a touch device having similar conductivity characteristics is lightly touched or approached. And it is configured to detect all of the pressure-type touch input pressing the second substrate with a touch means such as a touch pen or other non-conductor, that is, to obtain a touch signal without limitation on the type and touch input method of the touch means, Both the capacitive touch cell and the pressure touch cell are configured to acquire a touch signal using a digital position detection signal, so that the signal processing is quick and accurate, and there is no need for zero adjustment.
  • a touch means such as a touch pen or other non-conductor
  • Multi-touch can be recognized and signal line of display device when touch panel is installed on top of display device. It is an object of the present invention to provide a touch panel of a new composite input method, which can prevent a moiré phenomenon in which a wave pattern appears due to interference between signal lines of the touch panel and the touch panel.
  • Composite input method touch panel of the present invention for achieving the above object, in the touch panel for detecting the contact or approach of the touch means including the body to generate a coordinate signal corresponding to the position, made of a light transmissive material
  • the capacitive first signal line 32, the capacitive second signal line 34, and the capacitive agent are formed in a plurality of divided regions of the active region 100 where touch is applied on the touch panel.
  • a three-terminal capacitive switching element 40 having a gate terminal and an input / output terminal connected to the three signal lines 36, and a touch pad 50 made of a conductor connected to the gate terminal of the capacitive switching element 40.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are formed in a plurality of divided regions of the active region 100 where touch is formed on the touch panel, and are spaced apart from each other in the divided regions.
  • the pressure outputting the position detection signal obtained through the pressure type first signal line 42 to the pressure type second signal line 44.
  • Type touch cell 70 a position detection signal is applied to each of the capacitive first signal line 32 and the pressure first signal line 42, and the capacitive touch cell 31 has a capacitance according to a change of state of the capacitive switching element 40.
  • the position detection signal is received from the third signal line 36, and the pressure-type second signal line is applied when the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are energized in the pressure touch cell 70.
  • a touch position detector 80 that receives the position detection signal from 44 and obtains the coordinate value of the point where the touch is made.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed in an area separated from each other in the active area 100.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed in an overlapping area in the active area 100.
  • the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 is cut in a predetermined area, at least one pressure touch to be spaced apart from the touch pad 50 in the cut area.
  • a conductive pad of the cell 70 is formed.
  • the touch panel is installed on the upper surface of the display device 20 in which the unit pixels are arranged in a matrix form, and the capacitive touch cell 31 is mounted on the unit pixel of the display device 20.
  • the capacitive first signal line 32, the capacitive second signal line 34, and the capacitive third signal line 36 extend at an integer ratio compared to the signal lines of the display device 20. Wiring is done.
  • the touch panel is installed on the upper surface of the display device 20 in which the unit pixels are arranged in a matrix form, the pressure-type touch cell 70 and the unit pixel of the display device 20
  • the pressure first signal line 42 and the pressure second signal line 44 are arranged to have the same pitch as the signal line of the display device 20.
  • the touch panel is installed on the upper surface of the display device 20 in which the unit pixels are arranged in a matrix form, and the pressure type touch cell 70 is mounted on the unit pixel of the display device 20.
  • the pressure-type first signal line 42 and the pressure-type second signal line 44 are wired at a pitch that is expanded at an integral ratio relative to the signal line of the display device 20.
  • the touch panel is installed on an upper surface of the display device 20 in which unit pixels are arranged in a matrix form, and a diffusion sheet is disposed between the display device 20 and the first substrate 30. 90 is further installed.
  • the touch panel is installed on the upper surface of the display device 20 in which the unit pixels are arranged in a matrix form, and the capacitive first signal line 32 and the capacitive second signal line 34 are disposed on the touch panel.
  • the capacitive third signal line 36, the pressure first signal line 42, and the pressure second signal line 44 are each wired in an oblique direction with respect to the signal line of the display device.
  • the touch position detector 80 further includes a memory means 85 having addresses corresponding to the coordinate values of the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70.
  • the position detection signal is received from the capacitive third signal line 36 and the pressure second signal line 44, the coordinate values of the corresponding touch cell are stored in the corresponding address of the memory means 85.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are spaced apart from each other on the same substrate, and the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 is touched.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are disposed on opposing substrates so as to energize the two conductive pads.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are disposed on opposite substrates, and are energized while being in contact with each other when pressure is applied to the touch panel by the touch means. do.
  • the first conductive pads 46 and the second conductive pads 48 are spaced apart from each other on the same substrate, and when the pressure is applied to the touch panel by the touch means on the opposite substrate, A transparent conductive layer 62 is formed in contact with the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 to conduct the two conductive pads.
  • the transparent conductive layer 62 is formed by partitioning to cover at least one or more pressure-type touch cell 70 on any one substrate.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are arranged in the same diagonal direction
  • the transparent conductive layer 62 is the first conductive pad 46 and the second conductive It is formed in the diagonal direction crossing the pad 48.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are spaced apart from each other on the same substrate, and the spacer 25 is formed of the first conductive pad 46 and the first conductive pad 46.
  • One end is fixedly installed on the side of the substrate facing the substrate on which the two conductive pads 48 are formed, and the other end is spaced apart from the first conductive pads 46 and the second conductive pads 48, and is touched by the touch panel.
  • a conductive spacer 25c having a conductive layer 65 that contacts the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 to energize the two conductive pads when pressure is applied thereto.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are each formed in a concave-convex shape in which the concave portion 52 and the convex portion 54 are continuous, and each pressure-type touch cell ( In the 70, the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are arranged such that the concave portion 52 and the convex portion 54 engage with each other.
  • the pressure type touch cell 70 has a first conductive pad 46 connected to the pressure type first signal line 42, and a second conductivity type on the pressure type second signal line 44.
  • the pad 48 is configured to be connected.
  • the pressure touch cell 70 is provided between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46 or the pressure-type second signal line 44 and the second conductive pad 48. It further comprises a pressure switching device 41 installed between).
  • a plurality of pressure auxiliary signal lines 49 are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60, and the pressure switching element 41 is the pressure auxiliary signal line.
  • a three-terminal switching element connected to a gate terminal at 49 is turned on / off by a signal applied through the pressure auxiliary signal line 49.
  • the pressure type touch cell 70 is a pressure-type first switching element 41a and a pressure-type second installed between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46. And a pressure-type second switching element 41b disposed between the signal line 44 and the second conductive pad 48.
  • a plurality of pressure auxiliary signal lines 49 are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60, and the pressure-type first switching element 41a and the pressure-type first substrate 30 are further disposed.
  • the two-switching element 41b is a three-terminal switching element having a gate terminal connected to the pressure auxiliary signal line 49 and turned on / off by a signal applied through the pressure auxiliary signal line 49.
  • the capacitive touch cell 31 further includes a capacitive auxiliary switching element 40a installed between the capacitive first signal line 32 and the capacitive switching element 40. do.
  • a plurality of capacitive auxiliary signal lines 37 are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60, and the capacitive auxiliary switching element 40a is the capacitive auxiliary signal line.
  • a three-terminal switching element connected to a gate terminal at 37 is turned on / off by a signal applied through the capacitive auxiliary signal line 37.
  • a plurality of capacitive first auxiliary signal lines 37a and capacitive second auxiliary signal lines 37b are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60.
  • the auxiliary switching device 40a is a three-terminal switching device in which a gate terminal is connected to the capacitive first auxiliary signal line 37a, and is turned on / off by a signal applied through the capacitive first auxiliary signal line 37a.
  • a capacitor 55 is further connected between the gate terminal of the capacitive switching element 40 and the capacitive second auxiliary signal line 37b.
  • the first substrate 30 or the second substrate 60 is formed in the same manner as the capacitive touch cell 31, but the reference time measurement cell 120 without the touch pad is further formed. do.
  • the reference time measurement cell 120 is formed in a non active area of the first substrate 30 or the second substrate 60.
  • only the capacitive touch cell 31 or the pressure touch cell 70 is installed in a portion of the active area 100.
  • only the capacitive touch cell 31 is installed in a portion of the active area 100, and the capacitive touch cell 31 is disposed on the upper surface of the first substrate 30.
  • the second substrate 60 is formed to face the region in which only the capacitive touch cell 31 is provided alone.
  • the transparent insulating film is coated on the surface of the capacitive touch cell 31 in a region where only the capacitive touch cell 31 is installed alone.
  • a plurality of pressure auxiliary signal lines 49 are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60, and the pressure type touch cell 70 is the pressure type. It further includes a three-terminal pressure switching element 41 connected to the first signal line 42 and the second pressure-type signal line 44, respectively, the input terminal and the output terminal, each of the two in each pressure touch cell (70) One of the conductive pads 46 and 48 is connected to the gate terminal of the pressure switching element 41 and the other conductive pad is connected to the pressure auxiliary signal line 49.
  • a signal blocking switching element 41c is further installed at any one of the three terminals of the pressure switching element 41.
  • a plurality of signal blocking gate signal lines 49c are further disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60, and the signal blocking switching element 41c is the signal blocking member.
  • the signal blocking switching element 41c is the signal blocking member.
  • the touch panel of the complex input method of the present invention by configuring the capacitive touch cell and the pressure touch cell together in the touch panel, all touch inputs can be detected regardless of the type of touch means and the touch input method.
  • the manufacturing process of LCD and AMOLED is similar to that of TFT substrates, which have already been proven to be reliable and mass-produced. A more stable manufacturing process can be secured and high product reliability can be expected.
  • the signal processing is very fast and there is no need to go through the zero adjustment process.
  • Drive ICs can be installed to make the product slim It can be made, and can be easily applied regardless of the type of application such as the display screen of a large display device and a portable device.
  • both touch inputs can be effectively detected at any point on the active area.
  • each touch cell by arranging each touch cell at a resolution corresponding to the unit pixel of the display device, not only can the touch panel be manufactured using a large portion of the manufacturing process of the display device but also a wave pattern due to interference of signal lines. It is effective to prevent the appearance of the moire phenomenon.
  • the diffusion sheet by installing the diffusion sheet on the lower portion of the first substrate, there is an effect that can prevent the moiré phenomenon caused by the interference of the signal lines when the touch panel is installed on the upper surface of the display device.
  • the signal lines of the display device and the signal lines of the touch panel are alternated, thereby preventing the moiré phenomenon caused by the interference of the signal lines.
  • the present invention in the construction of the pressure-sensitive touch cell by placing the first conductive pad and the second conductive pad on the mutually opposing substrate, and when the pressure-sensitive touch occurs, the two conductive pads are in contact with each other to conduct electricity, There is no need to separately configure a current supply means for energizing the touch cell, there is an effect that can greatly improve the transmittance of the touch panel.
  • the transparent conductive layer is formed by partitioning to cover one or more pressure-sensitive touch cells, thereby improving the transmittance of the touch panel and electrically isolating each of the pressure-sensitive touch cells to enable multi-touch recognition. It works.
  • the present invention by forming the conductive pads and the transparent conductive layer of the pressure-sensitive touch cell in an oblique direction crossing each other, when the transparent conductive layer is formed to form a stable touch signal without having to precisely position the effect There is.
  • the two conductive pads of the pressure type touch cell are energized by using a plurality of spacers for energizing, so that the thickness of the second substrate does not have to be made too thin, thereby greatly improving the durability of the second substrate.
  • the two conductive pads are disposed so as to be mutually meshed with each other in a tooth shape, so that the position of the conductive spacer does not need to be precisely arranged in the unit pressure type touch cell, and the number of the conductive spacers is used. This can greatly reduce the effect.
  • the capacitance of the capacitor is appropriately selected to adjust the output wave slope of the capacitive touch cell due to the charge sharing effect between the added capacitor and the virtual capacitor. It can be effective.
  • a touch signal is applied to the capacitive touch cell by forming a reference time measuring cell, which is configured in the same manner as the capacitive touch cell in the non-operation area on the substrate, excluding the touch pad.
  • the absence of wiring resistance and parasitic capacitors can easily identify the waveform characteristics.
  • a capacitive touch cell or a pressure touch cell is installed alone in a part of the active area, so that the resolution of the touch cell can be partially increased, and in the case of the capacitive touch cell, the detection sensitivity can be increased. It works.
  • each pressure touch cell is electrically isolated using the switching device for signal blocking. By doing so, it is possible to more stably recognize the multi-touch.
  • 1 is a cross-sectional view showing a conventional resistive touch panel
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a conventional capacitive touch panel
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the appearance of the touch panel according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually representing a method using the body's capacitance
  • FIG. 6 is a plan view showing an example in which a touch cell is disposed on a first substrate
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 4.
  • FIG. 9 is a block diagram conceptually showing one embodiment of a memory means
  • FIG. 10 is a plan view showing an example in which the transparent conductive layer is formed by partitioning
  • FIG. 11 is a plan view showing another example in which the transparent conductive layer is formed by partitioning
  • FIG. 12 is a plan view showing another example in which the transparent conductive layer is formed by partitioning
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example in which the spacer for power transmission in the present invention is applied
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the second substrate is pressed in the embodiment of FIG.
  • 15 is a plan view showing a configuration example of two conductive pads of a pressure touch cell
  • 16 is a schematic view showing another example of a pressure touch cell
  • FIG. 17 is a configuration diagram schematically showing another example of a capacitive touch cell
  • FIG. 18 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 17.
  • 19 is a front view showing an example of a reference time measurement cell
  • FIG. 20 is a configuration diagram illustrating an example in which the pressure touch cell is different from the embodiment of FIG. 17.
  • FIG. 21 is a view illustrating an example in which the pressure touch cell is different from the embodiment of FIG. 17.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example in which a capacitive touch cell is configured differently from the embodiment of FIG. 17; FIG.
  • FIG. 23 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 22.
  • 24 is a configuration diagram showing an example in which only a capacitive touch cell is installed alone in some areas;
  • 25 is a configuration diagram showing another example of a pressure type touch cell
  • FIG. 26 is a view illustrating an example in which the pressure touch cell is different from the embodiment of FIG. 25.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example in which the pressure touch cell is different from the embodiment of FIG. 25.
  • FIG. 28 is a view illustrating an example in which the pressure touch cell is different from the embodiment of FIG. 25;
  • the present invention relates to a touch panel that is installed in addition to the upper surface of a display device such as LCD, PDP, OLED, AMOLED, or used alone, and detects contact or approach of a touch means having a finger or a similar conductive property. Detects both capacitive touch input (or soft touch input) for acquiring touch signals and pressure touch input for acquiring touch signals when the two substrates come into contact with each other by touch pressure of the touch means.
  • the present invention also relates to a touch panel of a complex input method capable of recognizing multi-touch.
  • the composite input touch panel according to the present invention basically includes two touch cells of different types.
  • One of the two types of touch cells is a capacitive touch cell consisting of a three-terminal switching element and a touch pad connected to the gate terminal of the switching element, and the other is a pressure touch cell consisting of two conductive pads spaced apart from each other. .
  • the capacitive touch cell is formed in a region in which a plurality of active areas where actual touch is made in the touch panel is divided, and each divided region has a three-terminal capacitive switching element and a gate of the capacitive switching element. Touch pads connected to the terminals are arranged to constitute a unit touch cell.
  • the gate terminal, the source terminal (hereinafter referred to as "input terminal"), and the drain terminal (hereinafter referred to as "output terminal”) of the capacitive switching element are connected to the capacitive first signal line, second signal line, and third signal line, respectively.
  • the pressure type touch cell is also formed in a plurality of regions in which active touches are actually touched on the touch panel, and in each divided region, a first touch pad and a second conductive pad spaced apart from each other are paired to form a unit touch cell. Configure.
  • the first conductive pad and the second conductive pad are connected to the pressure type first signal line and the second signal line, respectively.
  • touch means such as a touch pen
  • the first conductive pad and the second conductive pad are energized with each other to obtain a touch signal.
  • touch cells two different types have the basic structure as mentioned above.
  • the switching element may be replaced with "TFT”, and the same reference numerals are used for the switching element and the TFT.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the external structure of the touch panel according to the present invention.
  • the touch panel of the present invention is installed on the upper surface of the display device 20, and the first and second substrates 30 and 60 are disposed to face each other.
  • the first substrate 30 and the second substrate 60 are made of a light transmissive material such as transparent glass, film, plastic, and the like.
  • the drive IC 81 is formed at an edge of the first substrate 30 or the second substrate 60.
  • the drive IC 81 may be mounted inside the panel with polysilicon (P-Si) using a low temperature polyprocess.
  • the drive ICs 81 are ICs for applying and obtaining a position detection signal and a gate signal to signal lines described later.
  • a diffusion sheet 90 is further provided between the display device 20 and the first substrate 30, which will be described later.
  • the first substrate 30 and the second substrate 60 are illustrated on the upper surface of the display device 20, but the two substrates may be installed inside the display device 20. It may be.
  • the first substrate 30 and the second substrate 60 are laminated on a liquid crystal panel on which a TFT substrate and a color filter substrate are bonded, and then installed in a housing of a BLU (Back Light Unit).
  • the touch panel of the present invention may be embedded in the display device 20.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a basic configuration of the present invention.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are arranged in a matrix in the active area 100 where actual touch is made on the touch panel.
  • the illustrated example illustrates that the capacitive touch cell 31 is arranged at a resolution of 2 * 2 and the pressure touch cell 70 is arranged at a resolution of 4 * 4, this is merely to help understand the present invention. Only for illustrative purposes, each touch cell is actually arranged at a higher resolution.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 may be formed in areas separated from each other in the active area.
  • pads may be mounted in a larger area in forming each touch cell, and a process of connecting the pads to signal lines may be facilitated.
  • This method can only detect the touch input selected from the pressure type touch input and the soft touch input at a predetermined point on the active area 100, but is very useful for the purpose of partitioning the area for the touch input.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed to overlap at least a portion of the active area.
  • one capacitive touch cell 31 is formed in an area covering four pressure touch cells 70.
  • FIG. 4 is just one embodiment, and some capacitive touch cells 31 or pressure touch cells 70, as in the embodiment shown in FIG. 24 (which will be described later) will be described.
  • the active area 100 may be installed independently.
  • a plurality of capacitive first signal lines 32, capacitive second signal lines 34, and capacitive third signal lines 36 are disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60 for inputting and outputting position detection signals. do.
  • the capacitive first signal line 32 is horizontally wired
  • the capacitive second signal line 34 and the third signal line 36 are vertically wired, but this is only one embodiment, and the respective The signal lines are wired on the substrate irrespective of their wiring directions such as longitudinal, transverse and oblique directions.
  • each of the capacitive touch cells 31 includes at least one three-terminal capacitive switching element 40 and a touch pad 50.
  • the capacitive switching element 40 is preferably a TFT, and in each capacitive touch cell 31, the capacitive TFT 40 is connected with a gate terminal to the capacitive first signal line 32 as shown, An input terminal and an output terminal are respectively connected to the capacitive second signal line 34 and the third signal line 36.
  • a touch pad 50 made of a conductor is connected to the gate terminal of the capacitive TFT 40.
  • the gate terminal turns on / off the switching element by a virtual capacitance generated during contact or approach of a touch means having a body or similar conductive characteristics. More specifically, the touch position detector 80 applies a position detection signal to the capacitive first signal line 32 and the capacitive second signal line 34, and applies the position detection signal to the virtual capacitance generated by the touch pad 50. When the capacitive TFT 40 is turned on, the position detection signal is received from the capacitive third signal line 36 to detect the touch position.
  • a signal input / output method is only an embodiment of the present invention, and transmits and receives a position detection signal to one of the three capacitive signal lines 32, 34, and 36, and the other one of the capacitive signal lines.
  • the gate signal may be applied to the gate terminal of the capacitive TFT 40 by a signal signal line, and the impedance signal may be applied to the input terminal or output terminal of the capacitive TFT 40 by another capacitive signal line.
  • FIG. 5 clearly illustrates that a virtual capacitance is formed in the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31.
  • the finger 26 and the touch pad 50 have a distance d when the human finger 26 approaches the touch pad 50, the finger 26 is shown in the equivalent circuit on the right.
  • the capacitance C exists between the touch pad 50 and the touch pad 50. This is because the earth acts as a virtual ground.
  • the number of dielectric constants e in between is approximately a few.
  • the capacitance of pF can be present. Therefore, the capacitive TFT 40 can be turned on / off by using the capacitance characteristics of the body.
  • the capacitive first signal line 32 is provided to detect a voltage formed in a virtual capacitor formed in the touch pad 50. For example, it becomes high resistance and enlarges a discharge constant.
  • at least two capacitive TFTs are provided in each capacitive touch cell 31 to further stabilize the signal processing without making the capacitive first signal line 32 high resistance. This will be described later.
  • a plurality of pressure type first signal lines 42 and pressure type second signal lines 44 for inputting and outputting position detection signals are disposed on the first substrate 30 or the second substrate 60.
  • the pressure-type first signal line 42 is horizontally wired and the pressure-type second signal line 44 is vertically wired, but as with the capacitive signal lines, this is only one embodiment and each signal line They are wired on the substrate irrespective of the wiring direction such as the longitudinal direction, the transverse direction, the oblique direction and the like.
  • each of the pressure type touch cells 70 includes a first conductive pad 46 and a second conductive pad 48 arranged in pairs and spaced apart from each other.
  • the first conductive pad 46 is connected to the pressure first signal line 42
  • the second conductive pad 48 is connected to the pressure second signal line 44.
  • the pressure-sensitive touch cell 70 When the pressure-sensitive touch cell 70 is pressed by the second substrate 60 by a pressure touch of a touch means such as a touch pen, two pairs of conductive pads 46 and 48 are energized to generate a touch signal. Configured to obtain.
  • the position detection signal originated from the drive IC 81 of the touch position detector 80 is applied to the pressure-type first signal line 42, and the two conductive pads 46 and 48 are applied to the specific pressure-type touch cell 70.
  • the energization of is generated is transmitted to the pressure-type second signal line (44).
  • the touch position detector 80 reads a signal obtained by the pressure-type second signal line 44 to obtain a coordinate value of the pressure-type touch cell 70.
  • Such a signal input / output method is just an embodiment of the present invention, and transmits and receives a position detection signal by one of the two pressure signal lines 42 and 44, and an impedance signal by the other pressure signal line. It can also be applied.
  • the touch panel according to the present invention includes a capacitive touch cell 31 and a pressure touch cell 70 having different input methods, but both input and output states of the position detection signal are high and low.
  • the touch signal can be detected.
  • the signal control method of the two input methods is different from each other and the same control IC can be used, unlike a different type of controller. That is, in the present invention, as shown in FIG. 4, the drive IC 81 for transmitting and receiving a position detection signal to the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 may be integrated into a single IC. .
  • the touch position detector 80 includes a drive IC 81 for transmitting and receiving a position detection signal, a timing controller 82 for generating a time division signal, and a timing controller 82.
  • the signal processing unit 83 provides a time division position detection signal to the drive IC 81 side according to the clock provided by the signal processing unit, and processes the signal received from the drive IC 81 to read the touch position, and the capacitive touch cell 31.
  • a memory means 85 having addresses corresponding to the coordinate values of the pressure touch cell 70, respectively, but may include a power supply unit. The operation relationship of the touch position detector 80 will be described later together with the waveform diagram.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example in which touch cells are disposed on a first substrate
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, and shows a layer structure of each touch cell 31, 70.
  • the capacitive touch cell 31 is formed at a resolution of 2 * 2
  • the pressure type touch cell 70 is formed at a resolution of 4 * 4 as in FIG. 4.
  • both touch cells 31 and 70 may be formed on the first substrate 30.
  • the second substrate 60 is energized by the two conductive pads 46 and 48 of the pressure type touch cell 70.
  • An energization means is installed.
  • the transparent conductive layer 62 or the conductive spacer 25c is formed on the second substrate 60 so that the two conductive pads 46 and 48 can be energized.
  • the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed to cover overlapping areas, but the touch pad 50 and the pressure touch cell ( The two conductive pads 46 and 48 of 70 are formed so as not to overlap as shown for isolation. More specifically, referring to FIG. 6, a predetermined area is cut inside the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31, and the pressure type touch cell 70 is spaced apart from the touch pad 50 in the cut area. It can be seen that two conductive pads 46 and 48 are formed. Of course, only one conductive pad of the pressure type touch cell 70 may be formed in the cutout region of the touch pad 50, and the other conductive pad may be formed on the opposing substrate. According to such a configuration, while the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed together on the overlapped area of the first substrate 30, two touch inputs can be independently detected in the same area. have.
  • both the touch cells 31 and 70 cover the overlapped areas, when the pressure of the body or the conductive material occurs, it can be predicted that both the touch cells 31 and 70 react. . Therefore, if both value touch signals are detected, a method of processing them is required. As a solution for such a situation, for example, when both touch signals are detected at a certain point, there is a method of recognizing the touch signal of the high-pressure touch cell 31 as a valid touch input. That is, two types of touch inputs may be processed by giving priority to signals sensed by the pressure type touch cell 31.
  • the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 should have a width of several mm or more. Therefore, in the capacitive touch input, high-resolution touch input such as text or picture is difficult.
  • the pressure-type touch cell 70 can not only touch input of a non-conductor such as a touch pen, gloves or nails, but can also place the pressure-type touch cell 70 at intervals of several hundred um to enable high-resolution touch input. .
  • the capacitive touch cell 31 has a unit touch cell of 8 mm * 8 mm
  • the pressure touch cell 70 has a unit touch cell of 0.8 mm * 0.8 mm.
  • 100 capacitive touch cells 70 may be included in one capacitive touch cell 31. That is, again, the example of FIG. 6 is merely an example to help understanding of the present invention, and in reality, the pressure-type touch cell 70 is disposed at a resolution 100 times higher than the resolution of the capacitive touch cell 31. Can be.
  • the spacer 25 is made of an insulator, and is formed of a ball spacer 25a which is cloud-contacted between the first and second substrates 30 and 60, and is also made of an insulator, and one end is patterned and fixed to a substrate on either side.
  • the other end includes a pattern spacer 25b that is in contact with or bonded to the opposing substrate.
  • the ball spacer 25a is compressively deformed when bending occurs in the second substrate 60, and supports the periphery of the point where the substrate is bent.
  • the pattern space 25b is fixed between the two substrates 30 and 60 and is provided at the boundary between the touch cells 31 and 70. As shown, the two spacers 25a and 25b can be used together.
  • FIG. 7 shows that the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are formed together on the upper surface of the first substrate 30 as in FIG. 6.
  • 7 shows an example in which a capacitive touch cell 31 is formed, and an example in which a pressure touch cell 70 is formed on a right side.
  • an electrification means for energizing the two conductive pads 46 and 48 of the pressure type touch cell 70 is required for the opposing substrate.
  • the energizing means is a transparent conductive layer 62 formed on the lower surface of the second substrate 30.
  • the two touch cells 31 and 70 may be formed on different substrates, in which case the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 is a pressure-type touch cell 70.
  • the two conductive pads (46, 48) of the can act as an energization means for energizing.
  • the two conductive pads 46 and 48 may be formed on different substrates to be energized by mutual contact.
  • two conductive pads 46 and 48 may be formed on opposite substrates, respectively, and may be formed by partitioning each of the pressure-sensitive touch cells 70. In this case, it will be very important to form the alignment of the conductive pads 46 and 48 so that the two conductive pads 46 and 48 can stably contact each other.
  • one conductive pad is formed by partitioning every pressure touch cell 70, and the other conductive pad is formed over the entire surface of the opposing substrate (similar to that in which the transparent conductive layer is formed in FIG. 7). May be. In this case, it is possible to expect stable contact between the conductive pads without having to align the conductive pads in the correct position.
  • the touch pad 50, the first conductive pad 46, and the second conductive pad 48 on the first substrate 30 are formed to overlap on the respective signal lines. . This is to form the area of the touch pad 50 and the two conductive pads 46 and 48 as wide as possible and to improve the transmittance.
  • the gate electrode 56 is connected to the capacitive first signal line 32, and the source electrode 57 is connected to the capacitive second signal line 34.
  • the drain electrode 58 is connected to the capacitive third signal line 36.
  • An active layer 28 overlapping the gate electrode 56 and forming a channel between the source electrode 57 and the drain electrode 58 is provided.
  • the active layer 28 is formed so that the source electrode 57 and the drain electrode 58 overlap each other.
  • An ohmic contact layer 29 for ohmic contact between the source electrode 57 and the drain electrode 58 is further formed on the active layer 28.
  • the active layer 28 is formed of amorphous silicon (A-Si) or polysilicon (P-Si).
  • the gate insulating layer 45 is disposed on the gate electrode 56, and the insulating layer 47 is formed on the source electrode 57 and the drain electrode 58.
  • the touch pad 50 and the two conductive pads 46 and 48 are formed using ITO, ATO, or Indium Zinc Oxide (IZO), Carbon Nano Tube, or the like.
  • IZO Indium Zinc Oxide
  • a connection point 39 of a contact process using ITO or the like is used to connect the touch pad 50 and the two conductive pads 46 and 48 to the signal lines.
  • reference numeral 51 denotes a planarization layer 51 coated with an insulating material for planarization of the first substrate 30, which may not be used if necessary.
  • the capacitive TFT 40 may be provided with a layer for blocking light.
  • the light blocking layer may be formed using a source metal or a gate metal. Forming a light blocking layer on the upper surface of the capacitive TFT 40 is to prevent the capacitive TFT 40 from malfunctioning in response to light.
  • a plurality of TFTs and the like are additionally used, and light blocking layers may be formed in all of these devices.
  • the two touch cells 31 and 70 have different input methods, and the reaction mechanism for recognizing the coordinates in response to the touch input from each touch cell 31 and 70 is also different.
  • the drive IC 81 of the touch position detector 80 integrates and controls these signals.
  • the signal lines of the capacitive touch cell 31 and the signal lines of the pressure touch cell 70 are disposed independently of each other, but the single drive IC 81 transmits and receives a position detection signal to each signal line.
  • the signal lines of the capacitive touch cell 31 and the signal lines of the pressure touch cell 70 may be operated as signals that are individually asynchronous, but preferably as synchronized signals.
  • the touch position detector 80 provides a sequential scan pulse to each of the capacitive first signal line 32 and the pressure first signal line 42 through the drive IC 81.
  • scan pulses are supplied over the entire area of the touch panel, scan pulses are sequentially supplied to all signal lines after a short pause.
  • the time taken to supply one cycle of the scan pulse to all the signal lines is approximately tens to hundreds of ms in one embodiment. Therefore, each unit touch cell 31, 70 receives a position detection signal at a very short period.
  • the capacitive TFT 40 is turned on when a high voltage of the position detection signal is applied through the capacitive first signal line 32, and then the position detection signal is set low. When shut off, the capacitive TFT 40 is turned off. However, if a touch input for approaching the touch pad 50 with a finger in a capacitive touch cell 31 occurs, the virtual capacitor formed between the finger and the touch pad 50 is charged. Thereafter, when the position detection signal is blocked at the gate terminal of the capacitive TFT 40 and the high resistance state described above is reached, a discharge operation occurs in the virtual capacitor, and the turn-off time of the capacitive TFT 40 is delayed. Therefore, the touch position detector 80 measures the delay time of the signal output to the capacitive third signal line 36 to obtain a touch signal in the corresponding touch cell.
  • the transparent conductive layer 62 on the bottom surface of the second substrate 60 is pressurized while the second substrate 60 is bent downward.
  • the two conductive pads 46 and 48 of the type touch cell 70 will be energized with each other.
  • the position detection signal applied through the pressure-type first signal line 42 is transmitted to the second conductive pad 48 through the first conductive pad 46, and is connected to the second conductive pad 48. It is supplied to the drive IC 81 along the two signal lines 44. Therefore, the touch position detector 80 reads the signal output to the pressure-type second signal line 44 to obtain a touch signal from the corresponding touch cell.
  • FIG. 8 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 4, and FIG. 9 is a block diagram conceptually illustrating an embodiment of a memory unit in the present invention.
  • the drive IC 81 applies a time-divided position detection signal of DC1 and DC2 to the capacitive first signal line 32, and also applies DP1, DP2, to the pressure first signal line 42.
  • the time-divided position detection signals of DP3 and DP4 are applied.
  • the period of the pulse applied to each of the pressure-type first signal lines 42 is "T1".
  • the period of the pulse applied to each of the capacitive first signal lines 32 is " T2 " and includes the high period and the observation time after the high period of the pulse.
  • the addresses of the memory means 85 shown in the block diagram of FIG. 9 correspond to the positions of each touch cell 31, 70 in the embodiment of FIG.
  • the capacitive touch cell 31 on the upper left side corresponds to the M1 address in the block diagram of FIG. 9
  • the pressure type touch cell 70 on the upper left side corresponds to the M3 address in the block diagram of FIG. 9.
  • M1, M2, M11, and M12 are addresses corresponding to respective positions of the capacitive touch cell 31 in the embodiment of FIG. 4
  • M3 to M10 and M13 to M20 are pressure type.
  • the addresses correspond to the respective positions of the touch cell 70.
  • the capacitive touch cell 31 If a body or a conductive object approaches and a soft touch input occurs in the capacitive touch cell 31 at the upper left in FIG. 4, that is, the capacitive touch cell 31 at a position corresponding to the M1 address, the capacitive touch cell 31
  • the turn-off of the capacitive TFT 40 is delayed due to the timing when the application of the position detection signal is terminated in the touch cell 31, that is, the charge accumulated by the capacitance at the point t3, and the gate voltage turns during the observation time. It is in the on state.
  • the touch position detector 80 acquires a touch signal corresponding to the M1 point when the signal received through the capacitive third signal line 36 connected to the capacitive touch cell 31 is delayed as described above.
  • the touch signal is transmitted to a CPU (not shown), and the obtained touch signal is stored in the M1 address of the memory means 85.
  • the touch means (or touch by a part of the body) may be included, such as a touch pen, the pressure touch cell 70 at the lower right in FIG. 4, that is, the pressure touch cell at a position corresponding to the M20 address
  • the position detection signal SP4 may be obtained through the pressure type second signal line 44 at a time t5 to t6.
  • the touch position detector 80 determines a timing of a signal received through the pressure-type second signal line 44 connected to the pressure-type touch cell 70 to obtain a touch signal corresponding to the M20 point.
  • the touch signal is transmitted to the CPU, and the obtained touch signal is stored in the M20 address of the memory means 85.
  • the pressure touch input in the capacitive touch cell 31 and the pressure touch input in the pressure touch cell 70 occur together in the same area, the pressure touch input is selected as a valid signal. It is preferable to be. However, in some cases, two types of touch inputs detected in the same area may be given priority to the touch inputs in the capacitive touch cell 31, and both signals may be processed as valid signals. will be.
  • the memory means 85 has an absolute address corresponding to the coordinate value of each of the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70.
  • the touch position detector 80 transmits the acquired touch signal to the CPU and temporarily stores the touch signal at the designated address of the memory means 85.
  • the touch position detection unit 80 scans the position detection signal once for the entire active area 100 and then calls up the memory means 85 to determine whether there is a lost signal during the rest period, and if there is a lost signal, reproduces it. .
  • the basic configuration as above is to wire the signal lines in the active region 100, the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 are arranged in a matrix form, each TFT is installed in the touch cell, It has a structure similar to that of the display device 20 such as LCD or AMOLED. Therefore, it can be manufactured using the TFT substrate manufacturing process of the display device which has already been verified product reliability and mass production.
  • the touch panel of the present invention is installed on the upper surface of the display device, a moiré phenomenon may occur in which a wave pattern appears due to interference between the signal line of the display device 20 and the signal line of the touch panel.
  • the present invention provides several solutions for preventing this moiré phenomenon.
  • Each of the capacitive touch cell 31 and the pressure touch cell 70 is arranged in a matrix form in the same way that the unit pixels are arranged in a matrix form in the display device 20 such as an LCD. Accordingly, the size of the capacitive touch cell 31 and the pressure type touch cell 70 correspond to the unit pixel size of the display device 20 at an integer ratio, and the signal lines of the touch panel are connected to the signal lines (gate lines) of the display device 20. And a data line) and a virtual vertical line, the interference of signals between the signal lines can be greatly reduced.
  • the capacitive touch cell 31 is disposed at a resolution reduced by an integer ratio compared to the unit pixels of the display device 20, and the capacitive signal lines 32, 34, and 36 are disposed on the signal lines of the display device 20. In comparison, the wires are expanded at an integer ratio.
  • the pressure touch cell 70 since the pressure touch cell 70 may be arranged at a very high resolution, the pressure touch cells 70 may be arranged in the same manner as the unit pixels of the display device 20, and the pressure signal lines 42 and 44 may be arranged in the display device 20.
  • the pressure type touch cell 70 is also arranged at a resolution reduced by an integer ratio compared to the unit pixels of the display device 20 as in the capacitive type, and the pressure signal lines 42 and 44 are arranged in the signal line of the display device 20. It can also be wired at an extended pitch compared to. For example, if the unit pixel applies the touch panel of the present invention to a 22-inch LCD having a resolution of 1366 * 768, the capacitive touch cell 31 is configured with a resolution of 136 * 76, and the pressure touch cell 70 is It can be arranged with a resolution of 1366 * 768.
  • the touch panel and the display device are aligned such that both signal lines are positioned on the same vertical line, and thus, between the signal lines in the same direction between the display device and the touch panel. Moiré phenomenon due to interference can be prevented.
  • Another example of preventing moiré is to further install a diffusion sheet 90 between the second substrate 60 and the display device 20 as shown in FIG. As such, when the diffusion sheet 90 is disposed below the second substrate 60, the diffusion lines 90 do not have to be vertically aligned with the signal lines of the display device 20 and the signal lines of the touch panel. The moiré phenomenon can be prevented by this.
  • the second signal lines 44 are all wired diagonally.
  • signal lines such as gate lines and data lines are vertically and horizontally wired. Therefore, when the signal lines of the touch panel are wired in an oblique direction, the signal lines of the display device and the signal lines of the touch panel are staggered, so that signal interference is greatly reduced, thereby preventing the moiré phenomenon.
  • the transparent conductive layer 62 is formed on the bottom surface of the second substrate 60 as the current carrying means for energizing the two conductive pads 46 and 48 of the pressure type touch cell 70.
  • the transparent conductive layer 62 is preferably formed to cover at least one or more pressure-type touch cells 70.
  • each of the transparent conductive layers 62 may be applied only to a minimum local area capable of energizing the two conductive pads 46 and 48 corresponding to each pressure-type touch cell 70.
  • the touch panel of the present invention provides a method of forming the pressure type touch cell 70 and the transparent conductive layer 62 while simplifying the manufacturing process.
  • 10 to 12 show examples in which the transparent conductive layer is formed in the present invention.
  • the capacitive touch cell 31 is disposed at a resolution of 4 * 4, and 2 * 2 of each capacitive touch cell 31 is disposed.
  • the pressure type touch cell 70 is disposed at a resolution. 10 to 12 are all for showing the configuration of the pressure-type touch cell 70 in the present invention, the capacitive touch cell 31 is not shown for each configuration, only the region is shown in a grid pattern.
  • the pressure type touch cell 70 conceptually illustrates two conductive pads 46 and 48 and a transparent conductive layer 62 is formed thereon.
  • two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 are disposed in the same diagonal direction, and the transparent conductive layer 62 is in a diagonal direction crossing the two conductive pads 46 and 48. Is formed.
  • the pressure type touch cell 70 and the transparent conductive layer 62 are configured as described above, a region in which the transparent conductive layer 62 is formed can be greatly reduced.
  • the diagonal lines of the transparent conductive layer 62 partitioned in the diagonal direction are partially cut off. Cutting the diagonal transparent conductive layer 62 in this manner can be carried out in a simple process, it is possible to partition the pressure-type touch cell 70 by region.
  • the transparent conductive layer 62 is partitioned by unit touch cell.
  • the transparent conductive layer 62 is partitioned for each unit touch cell as described above, although the manufacturing process may be more complicated, the transmittance of the touch panel is greatly improved.
  • the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 are formed on different substrates, and when the bending occurs in the substrate, the two conductive pads 46 and 48 contact each other. It may be configured to be energized. In this embodiment, only one conductive pad is formed in each pressure-type touch cell 70 on the first substrate 30, and the other conductive pad is formed on the second substrate 60 in FIGS. 10 to 12. It may be formed as (62).
  • the first substrate 30 is composed of a glass substrate. It wires the signal lines using the manufacturing process of the display device 20 as it is, installs the capacitive switching element 40, the touch pad 50, and the two conductive pads 46 and 48, and connects the signal lines to the respective pads. This is because the process of making it is easy. If all the components are mounted on the first substrate 30 as in the above-described embodiment, since only the transparent conductive layer 62 is formed on the second substrate 60, the film is excellent in flexibility because there is no burden on component mounting. It may be made of a material. However, the film substrate has a problem in that the surface strength is weak and the scratch is easily caused by a sharp object such as a pen. When the glass substrate is selected as the second substrate 60, it is difficult to secure flexibility. If the glass substrate is made too thin, the flexibility is improved, but the weakness of the impact is caused.
  • FIG. 13 shows an example for solving the above problem. That is, when the glass substrate is selected as the second substrate 60, the two conductive pads 46 and 48 can be stably energized in the pressure touch cell 70 without making the thickness of the glass substrate too thin. To provide.
  • FIG. 13 other configurations are the same as the cross-sectional view of FIG. 7, but it can be seen that a transparent conductive layer is not formed on the lower surface of the second substrate 60.
  • a plurality of spacers 25c for electricity transmission are installed on the lower surface of the second substrate 60.
  • the conductive spacer 25c is patterned such that one end is fixed to the bottom surface of the second substrate 60.
  • the other end of the conductive spacer 25c is coated with ITO to form a conductive layer 65, which is spaced apart from the two conductive pads 46 and 48 in each pressure-sensitive touch cell 70. Is placed. More preferably, a plurality of power supply spacers 25c are provided in correspondence with the unit pressure type touch cell 70.
  • FIG. 14 illustrates a case in which a pressure touch input occurs on the second substrate 60 in the embodiment of FIG. 13.
  • the conductive layer 65 at the end of the conductive spacer 25c is Both conductive pads 46 and 48 are energized. Accordingly, even when the second substrate 60 is gently curved, the two conductive pads 46 and 48 of the pressure type touch cell 70 can be stably energized. This means that when the glass substrate is used as the second substrate 60, the glass substrate does not need to be too thinly polished or etched.
  • the installation position of the conductive spacers 25c serves as a very important factor.
  • the embodiment of FIG. 15 shows a structure of energizing the two conductive pads 46 and 48 more stably without applying the spacer 25c for precisely applying the embodiment of FIG. 13.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 are each 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 in each of the pressure-type touch cells 70 are engaged with each other while keeping the recess 52 and the convex portion 54 spaced apart from each other by a predetermined interval. Is placed. Accordingly, as shown in FIG. 2, the conductive spacers 25c may be stably energized between the two conductive pads 46 and 48 even if the spacer 25c is disposed on any of the upper portions of the two conductive pads 46 and 48.
  • the energizing means for energizing the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 has been described.
  • FIGS. 10 to 12 An example in which the transparent conductive layer 62 is formed by partitioning the pressure-sensitive touch cells 70 and an example in which the two conductive pads 46 and 48 and the transparent conductive layer 62 cross each other are arranged in diagonal directions. 13 to 15, an example in which two conductive pads 46 and 48 are energized by using a spacer 25c for conducting electricity instead of forming a transparent conductive layer on the second substrate 60 is described.
  • the touch panel of the present invention may energize the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 in a different manner.
  • the capacitive touch cell 31 may be installed on the first substrate 30, and the pressure type touch cell 70 may be installed on the second substrate 60.
  • the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 energizes the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70.
  • the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 can be energized with respect to the pressure touch input without using the transparent conductive layer 62 and the conductive spacer 25c as described above.
  • the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46 are formed on the first substrate 30, and the pressure-type second signal line 44 and the second conductivity are formed on the second substrate 60.
  • the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 may be energized while being in contact with each other when a pressure type touch input occurs.
  • the two conductive pads 46 and 48 of the pressure touch cell 70 may be energized by various energization means with respect to the pressure touch input.
  • the touch panel of the present invention includes a capacitive touch cell 31 and a pressure touch cell 70 of different input methods.
  • the capacitive touch cell 31 is provided with a capacitive switching element 40, by using the capacitive switching element 40 can block the input and output of signals in each touch cell, which is a capacitive touch cell It is possible to recognize the multi-touch in (31).
  • the basic structure of the pressure type touch cell 70 is difficult to recognize the multi-touch.
  • the transparent conductive layer 62 is formed over the entire area of the lower surface of the second substrate 60, when the touch input is made at the pressure touch cells 70 at several points at the same time, the transparent conductive layer 62 may be used for various purposes.
  • the transparent conductive layer 62 is divided into unit pressure-type touch cells 70 and the example of energizing the pressure-type touch cell 70 using the spacer 25c for conducting the above error.
  • Multi-touch recognition is possible without However, in some environments (for example, when a touch panel is applied to a small display device such as a mobile phone LCD screen), the transparent conductive layer 62 may be formed by partitioning the pressure-sensitive touch cell 70, or the electricity supply spacer 25c may be used. It can be difficult to install. Accordingly, the present invention provides a method for more stable multi-touch recognition in the pressure type touch cell 70.
  • each of the pressure type touch cells 70 is a pressure switching element 41 disposed between the pressure type second signal line 44 and the second conductive pad 48. It further includes.
  • the pressure switching element 41 is to switch the connection of the pressure signal line and any one of the conductive pads in each pressure touch cell 70, unlike the embodiment of FIG. 16, each pressure touch cell 70 It may be provided between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46.
  • a pressure-type first switching element 41a is provided between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46, and between the pressure-type second signal line 44 and the second conductive pad 48.
  • a plurality of pressure switching elements 41 may be used as in the case where the pressure type second switching elements 41b are provided.
  • the pressure switching element 41 may be used as the pressure switching element 41.
  • a diode It can be configured to prevent the position detection signal from flowing backward.
  • the pressure switching element 41 is a three-terminal switching element such as a TFT.
  • Such a three-terminal switching device can be turned on / off using a pulse applied to the gate terminal, thereby stably preventing the backflow of the signal and blocking the signal.
  • the TFT has the advantage that the device has already been verified in the manufacture of the display device 20 such as LCD and AMOLED.
  • the pressure TFT 41 has an input terminal connected to the second conductive pad 48 in each pressure touch cell 70 and an output terminal connected to the pressure second signal line 44. Self-connecting.
  • a plurality of pressure auxiliary signal lines 49 are further disposed on the first substrate 30, and the gate terminal of the pressure TFT 41 is connected to the pressure auxiliary signal lines 49.
  • the pressure auxiliary signal line 49 is connected to the drive IC 81 and controlled by the drive IC 81.
  • the drive IC 81 sequentially applies a scan pulse to each of the pressure auxiliary signal lines 49.
  • the gate signal applied to the pressure auxiliary signal line 49 is Off, energization occurs between the first conductive pad 46 and the second conductive pad 48 in the pressure touch cell 70.
  • the position detection signal may not be shipped through the pressure-type second signal line 44. That is, the pressure type touch input can be effectively recognized only when the gate signal applied through the pressure type auxiliary signal line 49 is turned on. Therefore, by controlling the turn on / off of the pressure type TFT 41 in each pressure type touch cell 70, the multi-touch can be recognized.
  • FIG. 17 shows an embodiment in which the structure of the capacitive touch cell 31 is reinforced in the embodiment of FIG. 16.
  • the capacitive touch cells 31 in the lateral direction are all connected to the common capacitive first signal line 32, the touch pads 50 in the lateral direction are also the common capacitive first signal line ( 32).
  • the capacitive touch cell 31 may affect other capacitive touch cells 31 connected to the common capacitive first signal line 32.
  • This phenomenon may be solved by separately installing the capacitive first signal line for each capacitive unit touch cell 31.
  • this method has a problem in that the transmittance of the substrate is lowered due to the increase in the capacitive first signal line.
  • a more reliable solution is to disconnect the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 from the common capacitive first signal line 32, and FIG. 17 shows this embodiment.
  • a capacitive auxiliary switching device 40a is connected between the capacitive first signal line 32 and the gate terminal of the capacitive TFT 40.
  • the capacitive auxiliary switching device 40a since it has a RDS (on) resistance of about 10 Mohm, the signals between the touch pads 50 are blocked, and the RDS (on) resistance is used when soft touch occurs. It serves to determine the discharge constant of the voltage formed in the virtual capacitor between the touch pad 50 and the body.
  • the capacitive auxiliary switching element 40a may be composed of various switching elements like the pressure switching element 41, but is preferably composed of a three-terminal switching element such as a TFT.
  • the capacitive auxiliary TFT 40a has an input terminal connected to the capacitive first signal line 32 in each capacitive touch cell 31 and an output terminal connected to the gate terminal of the capacitive TFT 40.
  • a plurality of capacitive auxiliary signal lines 37 are further disposed on the first substrate 30, and the gate terminal of the capacitive auxiliary TFT 40a is connected to the added capacitive auxiliary signal line 37.
  • the capacitive auxiliary signal line 37 is also connected to the drive IC 81 and controlled by the drive IC 81.
  • the drive IC 81 may sequentially apply scan pulses to each of the capacitive auxiliary signal lines 37 and may apply a turn-on voltage at all times.
  • the capacitive auxiliary TFT 40a when the gate signal applied to the capacitive auxiliary signal line 37 is turned off, the capacitive auxiliary TFT 40a is turned off, and at this point, the pressure type touch signal is detected and the pressure
  • the pressure switching element 41 is turned off, and at this point, the capacitive touch signal is detected. Therefore, since the detection time of the capacitive touch cell 31 and the detection time of the pressure type touch cell 70 are different from each other, it is possible to stably prevent the influence of each other.
  • FIG. 18 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 17. An operation relationship according to the embodiment of FIG. 17 will be described with reference to the following.
  • area 1 is an area for detecting whether the pressure touch cell 70 is touched
  • area 2 is for detecting whether the capacitive touch cell 31 is touched. It is an area for.
  • "Area 3" and “Area 4" are repetition sections of Area 1 and Area 2, respectively.
  • a signal applied to the capacitive first signal line 32 is DCn
  • a signal applied to the capacitive second signal line 34 is AUXn
  • a capacitive third signal is a signal applied to the capacitive third signal.
  • the signal supplied to the signal line 36 is SCn
  • the gate signal applied to the capacitive auxiliary signal line 37 is GCn
  • the signal applied to the pressure first signal line 42 is DPn
  • the pressure second signal line 44 is The acquired signal is SPn and the gate signal applied to the pressure auxiliary signal line 49 is GPn.
  • the signal in the area 2 for detecting the capacitive touch input when the signal in the area 2 for detecting the capacitive touch input is advanced, it is preferable that the signal in the area 1 for detecting the pressure touch input is not given. That is, the signal DPn applied to the pressure-type first signal line 42 in the region 2 and the region 4 should be high impedance or floating. In FIG. 18, the pressure-type first signal line in the region 2 and the region 4 The signal DPn applied to 42 is shown as being a low signal, but this is a high impedance or floating section.
  • the touch pad 50 of the capacitive touch cell 31 is high impedance or floated.
  • the detection voltage is applied to the transparent conductive layer 62 of the second substrate 60 by the pressure type touch input. If the capacitive touch cell 31 operates, the transparent conductive layer 62 and the capacitance are applied. This is because the touch pad 50 of the type touch cell 31 may be in contact with each other, resulting in over current due to a short. That is, by blocking the input and output of the signal of the capacitive touch cell 31 in the region 1, even if the contact between the transparent conductive layer 62 and the touch pad 50 of the second substrate 60 occurs, no current consumption occurs.
  • the noise of DPn which is a detection voltage of the pressure type touch input, can be reduced and operated with a stable signal.
  • the GCn used as the gate voltage of the capacitive auxiliary TFT 40a is turned off in the region 1, the DCn and the capacitive second signal line applied to the capacitive first signal line 32 in the region 1 are therefore turned off.
  • the touch pad 50 of the capacitive touch cells 31 is determined to be in a high impedance state.
  • the touch position detector 80 sequentially applies a scan pulse to the pressure auxiliary signal line 49 and the pressure first signal line 42 in the region 1 and the region 3, which are the detection sections of the pressure type touch input. to provide.
  • the gate signal of any one of the plurality of gate signals GPn is turned on, the remaining gate signals remain in the off state. If the GP3 signal is turned on, all of the other gate signals GP1, GP2, and GP4 remain off.
  • the GP3 signal is turned on, the TFT On voltage is supplied to the gate terminal of the pressure TFT 41 connected to the third pressure auxiliary signal line 49.
  • the TFT Off voltage is supplied to the gate terminal of the pressure TFT 41 connected to the other pressure auxiliary signal line 49.
  • the TFT On voltage of GPn is 12-18V, and the TFT Off voltage is -5-10V.
  • the DPn applied to the pressure-type first signal line 42 for the stable switching operation of the pressure-type TFT 41 is lower than the threshold voltage of the TFT by more than the GPn corresponding to the gate signal of the pressure-type TFT 41.
  • the touch position detector 80 sequentially applies a scan pulse to each of the capacitive auxiliary signal line 37 and the capacitive first signal line 32 in areas 2 and 4, which are detection sections of the capacitive touch input. to provide.
  • the gate signal GCn may be applied to several capacitive auxiliary signal lines 37 simultaneously.
  • SCn which is a signal output from the capacitive touch cell 31
  • the other DCn maintains the Off state regardless of the gate signal GCn. For example, when DC1 is applied, DC2 remains Off even when GC2 is applied, thereby causing the capacitive TFT 40 connected to DC2 to be in the Off state.
  • the TFT On voltage of GCn is 12-18V
  • the TFT Off voltage is -5-10V.
  • DCn which is the input signal of the capacitive auxiliary TFT 40a
  • the signal AUXn applied to the capacitive second signal line 34 as an input signal of the capacitive TFT 40 is preferably lower than the threshold voltage of the TFT by DCn, which is the gate voltage of the capacitive TFT 40, for example, AUXn. 5V is used.
  • the On voltage of the gate signal GCn applied to the capacitive touch cell 31 is applied to detect the capacitive touch input, there is sufficient observation time between successive signals. This is to allow sufficient time to measure the signal discharged from the virtual capacitor formed by the finger 26 and the touch pad 50 by the approach of the body.
  • a process of obtaining a touch signal from the capacitive touch cell 31 in the embodiment of FIG. 17 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 18 as follows.
  • SCn which is the output waveform of the capacitive touch cell 31 since the wiring resistance and the parasitic capacitor exist in the capacitive third signal line 36 to which the signal is obtained, the section rising to the Hi level and Low as shown in the figure. You will have a curve in the section that descends to the level. If touch between the body and the touch pad 50 does not occur, the gate voltage of the capacitive TFT 40 is drastically lowered immediately after the signal transmission is completed by GCn and changed to the observation time, and the SCn is lowered to 50% level. Let's call it "T1". However, in this waveform diagram, the time delay generated in the output signal SCn and the transient response characteristics at the time of touch with the body are ignored in comparison with the gate signal GCn and the input signals DCn and AUXn.
  • the capacitive touch cell 31 at the corresponding point may have a finger 26 and a touch pad 50 of the body.
  • the capacitance is formed in between.
  • the gate voltage of the capacitive TFT 40 gradually decreases, and the output waveform of the capacitive TFT 40 exhibits a unique waveform reflecting the threshold voltage characteristic of the TFT as shown by the waveform of SC1.
  • T2 the time taken until the waveform of SC1 falls to the 50% level
  • the touch position detector 80 reads the time taken for the waveform of SCn, which is a signal obtained through the capacitive third signal line 36, to fall to a predetermined level at the observation time, or the magnitude of the voltage dropped at a predetermined time point. A touch signal can be obtained.
  • a timer may be used to measure T2, which is a falling time delayed by the capacitance formed between the finger 26 and the touch pad 50 of the body, and a reference voltage may be used to read the magnitude of the voltage dropped at a predetermined time. Reference voltage may be used. The reference voltage may be generated by a power supply unit (not shown) installed in the touch position detection unit 80. The rising time or falling time, which is a unique output waveform of SCn when the capacitive touch input does not occur, may be used as a reference time of the timer.
  • the reference time of the above timer may be changed due to the wiring resistance of the signal lines or the parasitic capacitors, and may be changed by the coupling state of the touch panel and the display device 20. That is, the reference time of the timer may vary depending on the manufacturing state of the touch panel. This means that much time and effort is required to accurately measure the reference time and there is a chance that it will be measured incorrectly from time to time.
  • 19 shows an embodiment for solving the above problem.
  • 19 illustrates a frame 110 of a hand held device such as a mobile phone, and the touch panel of the present invention is mounted below the frame 11.
  • a plurality of reference time measurement cells 120 may be formed in the touch panel coupled to the lower portion of the frame 110 of the mobile device, and FIG. 19 shows that the reference time measurement cells 120 formed in the touch panel It is a form projected onto the frame 11.
  • the reference time measurement cell 120 is preferably formed on a non active area of the first substrate 30 or the second substrate 60, but may also be formed on the active area.
  • the reference time measurement cell 120 has the same structure as the capacitive touch cell 31, but the touch pad 50 is configured to exclude the response to the touch.
  • the reference time measurement cell 120 is to determine the waveform characteristics due to the difference in the presence and size of the wiring resistance and the parasitic capacitor in the capacitive touch cell 31. That is, the reference time measurement cell 120 is for capturing waveform characteristics of the capacitive touch cell 31 in which the touch pad 50 does not participate in signal detection, and touches the reference time measurement cell 120. The pad 50 is omitted.
  • the reference time measurement cell 120 is used as follows.
  • the reference time measurement cell 120 has the same structure as the capacitive touch cell 31 (except the touch pad), and a method of acquiring a touch signal from the capacitive touch cell 31 in the manufacturing process of the touch panel.
  • a signal is applied to the reference time measurement cell 120 and the signal output from the reference time measurement cell 120 is read.
  • T1 shown in the waveform diagram of FIG. 18 is measured from the signal output from the reference time measurement cell 120.
  • the measured T1 is used to detect the touch input at the capacitive touch cell 31.
  • the reference time measurement cell 120 is installed in each of the touch panel regions below the points P1, P2, and P3 on the frame 110 of the mobile device.
  • the reference time measured by the reference time measurement cell 120 at the point P1 is used as a reference time for obtaining a touch signal of the capacitive touch cell 31 located in the area A.
  • the reference time at the points P2 and P3 is used.
  • the measurement cell 120 provides a reference time for acquiring touch signals of the capacitive touch cells 31 located in the B area and the C area, respectively.
  • the reference time measured at each point P1, P2, or P3 may vary due to differences in wiring resistance or parasitic capacitors. Therefore, the detection sensitivity of the capacitive touch input can be increased by using the plurality of reference time measurement cells 120 as described above. The more places of installation of the reference time measurement cell 120, the higher the detection sensitivity of the capacitive touch input will be.
  • a touch signal from the capacitive touch cell 31 in other ways.
  • all the capacitive TFTs 40 in a state where all of the signals DPn applied to the pressure touch cell 70 are turned off at a certain time that is, in a state in which all operations of the pressure touch cell 70 are turned off.
  • the gate signal GCn is turned on simultaneously, and a charge is induced to a virtual capacitor formed between the body and the touch pad 50 at an arbitrary point, and then a signal is sequentially applied to the capacitive second signal line 34 to generate the capacitance.
  • the waveform output from the third signal line 36 is observed.
  • those skilled in the art will be able to detect the capacitive touch input in various ways using the technical idea of the present invention.
  • FIG. 20 shows an example in which the pressure touch cell 70 is configured differently than the embodiment of FIG. 17.
  • a pressure TFT 41 is provided between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46 in each pressure-type touch cell 70.
  • the gate terminal of the pressure TFT 41 is connected to the pressure auxiliary signal line 49, and the input terminal and the output terminal are connected to the pressure first signal line 42 and the first conductive pad 46, respectively.
  • the pressure-type TFT 41 is applied to any one of the pressure-type first signal line 42 by static electricity or disturbance. It is possible to prevent the signal from affecting other pressure-type first signal lines 42.
  • FIG. 20 selectively switches the connection of the pressure-type first signal line 42 in each pressure-type touch cell 70, and at the time of energization, the position detection signal of the second substrate is changed to a transparent conductor ( Since it may be applied to the second conductive pad 48 of the arbitrary pressure type touch cell 70 through 62, it is difficult to recognize the multi-touch.
  • each pressure touch cell 70 includes two pressure switching elements 41.
  • a pressure-type first switching element 41a is provided between the pressure-type first signal line 42 and the first conductive pad 46, and a pressure between the pressure-type second signal line 44 and the second conductive pad 48.
  • the second switching element 41b is provided.
  • both the pressure-type first switching element 41a and the pressure-type second switching element 41b are constituted by TFTs, and the gate terminals of both TFTs are commonly connected to the pressure-type auxiliary signal line 49.
  • FIG. 22 shows an example in which the capacitive touch cell 31 is configured differently than FIG. 17.
  • a plurality of capacitive first auxiliary signal lines 37a and a capacitive second auxiliary signal line 37b are disposed on the first substrate 30.
  • a capacitive auxiliary switching element 40a is provided in each capacitive touch cell 31, and the capacitive auxiliary switching element 40a is composed of TFTs as in the embodiment of FIG.
  • the capacitive auxiliary TFT 40a has an input terminal connected to the capacitive first signal line 32, an output terminal connected to a gate terminal of the capacitive TFT 40, and a gate terminal connected to the capacitive first auxiliary signal line 37a. Is connected.
  • the embodiment of FIG. 22 further includes a capacitor 55 in each capacitive touch cell 31.
  • a capacitor 55 is further connected between the gate terminal of the capacitive switching element 40 and the capacitive second auxiliary signal line 37b in each capacitive touch cell 31.
  • FIG. 23 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch signal in the embodiment of FIG. 22.
  • the waveform diagram of FIG. 23 is similar to the waveform diagram of FIG. 18, and the operation and waveform of acquiring the touch signal in the pressure type touch cell 70 are the same as those of FIG. 18. Accordingly, a basic description of the operation of the pressure type touch cell 70 is omitted in the waveform diagram of FIG. 23.
  • the On voltage of GCn is 18V, and the Hi level potential of DCn is about 12V as a voltage for turning on the capacitive TFT 40.
  • the capacitive second auxiliary signal line AUX2-n connected to the other end of the capacitor 55 is a signal line for observation and may have a zero potential in one embodiment.
  • an additional capacitor 55 is further installed in each capacitive touch cell 31 as compared to the embodiment of FIG. 17.
  • This additional capacitor 55 in conjunction with a virtual capacitor formed between the body and the touch pad 50, serves to delay the time it takes for the waveform of the SCn signal to fall. If no capacitive touch input occurs, as in the SC1 signal in the region 4, the waveform of the signal output to the capacitive third signal line 36 falls to the falling time of T1. If the finger 26 approaches one of the capacitive touch cells 31, a virtual capacitor is formed between the body and the touch pad 50, which is added to the capacitor 55 as in the SC1 signal in area 2. ) And extend the falling time to T2. Accordingly, the touch position detector 80 may detect the time difference between T1 and T2 to obtain a touch signal.
  • the embodiment of FIG. 22 may obtain a touch signal from the capacitive touch cell 31 in another manner.
  • the charging of the capacitor 55 is completed in advance.
  • the charge charged in the capacitor 55 is charged sharing with the virtual capacitor, and the falling time is equal to T1 as in the SC2 signal of the region 4. It can be seen that it has a reduced T4. That is, in the method of detecting the touch input after precharging the capacitor 55, the time taken for the output waveform of SCn to fall by charge sharing is shorter than the reference time, and the touch position detector 80 is the T1 and T4.
  • the touch difference may be obtained by detecting a time difference of.
  • the embodiment of FIG. 22 may adjust the voltage applied to the gate side of the capacitive TFT 40 by variously adjusting the capacitance of the additional capacitor 55. Therefore, by appropriately selecting the capacitance of the capacitor 55, the falling slope of the SCn signal can be selected when the touch is made, which makes it possible to more stably detect the capacitive touch.
  • FIG. 24 shows an example in which some capacitive touch cells 31 are installed alone.
  • three capacitive touch cells 31 disposed below are not formed to overlap with the pressure type touch cell 70, but may be formed in an independent area.
  • the second substrate 60 may be partially removed at the corresponding position. This is because the capacitive touch cell 31 detects a soft touch input such as contact or approach of a body, and all components can be installed on a single substrate.
  • the capacitive touch cell 31 detects a soft touch input such as contact or approach of a body, and all components can be installed on a single substrate.
  • the second substrate 60 is removed from the region where only the capacitive touch cell 31 is formed, the distance d between the finger 26 and the touch pad 50 becomes small, which increases the sensitivity of the capacitive touch signal. Have an effect. In this case, however, it is necessary to protect the capacitive touch cell 31 by applying a transparent insulator to the surface of the capacitive touch cell 31.
  • the capacitive touch cell 31 is installed on the second substrate 60, it is not necessary to remove the first substrate 30 in the region where only the capacitive touch cell 31 is formed in FIG. 24. Since the touch cell 31 is formed on the lower surface of the second substrate 60, it is not necessary to apply a transparent insulator to the capacitive touch cell 31. Nevertheless, it will have an effect of increasing the sensitivity of the capacitive touch signal by reducing the distance d between the finger 26 and the touch pad 50 as above.
  • the pressure type touch cells 70 may be installed in some regions on the touch panel. As such, in the region where only the pressure type touch cell 70 is installed, the correlation with the touch pad 50 may not be considered in the process of forming the two conductive pads 46 and 48. Thus, the pressure touch cells 70 can be integrated at high resolution.
  • the touch panel of the present invention increases the touch sensitivity of the capacitive touch cell 31, or when a high resolution touch input is partially required on the touch panel.
  • the pressure-sensitive touch cell 70 may be formed in a modified form.
  • FIG. 25 and below show examples in which the pressure touch cell 70 is configured differently, and a method of detecting a touch input from the pressure touch cell 70 by a state change of the pressure switching element 41. Show the configurations. These embodiments show a slight difference in circuit configuration and operating mechanism compared to the configuration of the pressure touch cell 70 mentioned above.
  • the pressure touch cell 70 further includes a three-terminal pressure switching element 41 connected to an input terminal and an output terminal, respectively, to the pressure first signal line 42 and the pressure second signal line 44.
  • a three-terminal pressure switching element 41 connected to an input terminal and an output terminal, respectively, to the pressure first signal line 42 and the pressure second signal line 44.
  • one of the two conductive pads 46 and 48 is connected to the gate terminal of the pressure switching element 41, and the other conductive pad is connected to the pressure auxiliary signal line 49.
  • the first conductive pad 46 is connected to the gate terminal of the pressure switching element 41
  • the second conductive pad 48 is connected to the pressure auxiliary signal line 49.
  • the pressure switching element 41 in this embodiment is preferably a TFT.
  • the pressure auxiliary signal line 49 is a scan signal line for turning on / off the pressure TFT 41, and an on voltage is applied to a signal line for detecting a touch signal, and an off voltage is applied to other signal lines.
  • the always-off voltage applied to the pressure auxiliary signal line 49 is -5 to -10V and the turn-on voltage is, for example, 12 to 18V.
  • a touch input occurs in any pressure touch cell 70 while all the pressure TFTs 41 are turned off, a time point at which a scan pulse is applied to the pressure touch cell 70 is applied.
  • the pressure TFT 41 is turned on.
  • the position detection signal applied to the pressure type first signal line 42 is output to the pressure type second signal line 44 by the pressure type TFT 41.
  • the touch position detector 80 detects this to obtain a touch signal.
  • 26 to 28 show a configuration in which the signal blocking switching element 41c is further installed in addition to the embodiment of FIG. 25, and illustrates only a circuit configuration of the unit pressure type touch cell 70 for better understanding.
  • the signal blocking switching element 41c may be composed of a diode or the like, similarly to the switching elements for preventing and blocking the reverse flow of the aforementioned signal, but is preferably composed of a TFT. As shown in the drawing, the switching element 41c for signal blocking is provided at any one of three terminals of the pressure type TFT 41 in each pressure type touch cell 70. A plurality of signal blocking gate signal lines 49c are further disposed on the first substrate 30 to turn on / off the signal blocking switching element 41c.
  • FIG. 26 shows that the signal blocking TFT 41c is provided in the gate terminal of the pressure type TFT 41.
  • the gate terminal is connected to the signal blocking gate signal line 49c, and the second conductive pad 48 and the pressure TFT are shown in FIG.
  • the input terminal and the output terminal are connected to the gate terminal of (41), respectively.
  • FIG. 27 shows that the signal blocking TFT 41c is provided at the input terminal of the pressure type TFT 41, the gate terminal is connected to the signal blocking gate signal line 49c, and the pressure type first signal line 42 and the pressure type.
  • the input terminal and the output terminal are connected to the input terminal of the TFT 41, respectively.
  • the signal blocking TFT 41c is provided at the output terminal of the pressure type TFT 41, the gate terminal is connected to the signal blocking gate signal line 49c, and the output terminal and the pressure of the pressure type TFT 41 are connected.
  • the second signal line 44 an input terminal and an output terminal are respectively connected to each other.
  • the signal blocking TFT 41c which is added in addition, blocks the flow of signals in each pressure touch cell 70 to prevent signal interference, and each pressure touch cell 70. ) Can be energized only when desired. Accordingly, the multi-touch input is stable in the pressure type touch cell 70.

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Abstract

본 발명은 단일의 터치패널로 신체 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치수단이 가볍게 접촉하거나 접근되는 소프트 터치입력 및 터치펜 또는 기타 부도체 등의 터치수단으로 제2기판을 누르는 압력식 터치입력 모두를 검출할 수 있도록 구성된 복합 입력 방식의 터치패널에 관한 것이다. 본 발명은, 광투과성 재료로 이루어지며 복수의 스페이서(25)에 의해 이격 배치되는 제1기판(30) 및 제2기판(60); 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36); 3단자형의 용량식 스위칭소자(40)와 터치패드(50)를 구비한 용량식 터치셀(31); 복수의 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44); 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 구비하는 압력식 터치셀(70); 및 상기 용량식 제1신호선(32) 및 압력식 제1신호선(42) 각각에 위치검출신호를 인가하는 터치위치 검출부(80)를 포함하여 구성된다.

Description

복합 입력 방식의 터치패널
본 발명은 터치패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 굴곡에 의한 압력식 터치 및 기판의 굴곡 없이 신체의 접촉 또는 비접촉과 같은 소프트 터치를 복합적으로 감지하여 터치신호를 발생시키며, 멀티 터치 지점에 대한 인식이 가능한 새로운 구조의 터치패널에 관한 것이다.
일반적으로, 터치패널은 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. 터치패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.
종래 터치패널은 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 터치패널이 가장 널리 이용되고 있다.
도 1은 저항방식 터치패널의 일예를 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, 터치펜(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 터치패널은 제조공정이 간단하며, 코스트가 저렴하여 가장 널리 사용되는 터치패널이다.
그러나 이러한 저항방식의 터치패널은 위치에 따른 전압차를 검출하기 위하여 도전층(7, 9)에 도포된 투명도전체의 면저항값이 균일해야 하는데, 이러한 조건을 만족시키는 것이 매우 어려우며, 투명도전체 도포시 두께를 엄밀하게 관리해야 하는 등으로 인해 공정비용의 상승이 초래되는 문제점이 있다. 또한 장시간 사용시 제2기판(5)의 도전층(9)이 점진적인 특성변화를 일으키는 등 내구성이 약하며, 이에 따라 도전층(9)의 손상이 유발되어 위치판독의 오류가 발생되는 등의 문제점이 있다.
저항방식의 다른 문제점은 2장의 기판(3, 5)이 사용되며, 각 기판(3, 5)의 전체 영역에 걸쳐 ITO 등이 도포된다는 점이다. 이와 같이 2장의 기판(3, 5)을 이용하고 다층의 ITO가 도포되면, 터치패널의 투과율이 저하되고 이는 곧 표시장치의 표시품질을 저하시키는 원인으로 작용한다.
나아가서, 종래 터치패널은 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 되지 않거나 터치패널이 오작동하는 문제점이 발생한다.
그 밖에도, 종래 저항방식의 터치패널은 터치를 아날로그 신호로 감지함에 따라 고가의 AD컨버터(13)가 필요하게 되며 신호처리 과정에서 시간지연이 발생되고, 저항점들에 대한 영점 조정이 반드시 필요하며, 대형의 표시장치(1)에는 적용하기 곤란한 등의 제반 문제점들을 갖고 있다.
종래 다른 유형의 터치패널 중에서 손가락이나 도전체의 가벼운 접촉을 감지하여 터치신호를 발생시키는 정전용량 방식의 터치패널이 개시되어 있다. 도 2는 종래 정전용량 방식의 터치패널을 보여준다.
도 2에 도시된 정전용량 방식의 터치패널은 필름, 플라스틱 또는 유리 등으로 제조된 투명기판(10)의 상하면에 투명도전막이 형성되며, 투명기판(10)의 네 모서리 각각에 전압인가용 금속전극(12)이 형성되어 있다. 상기 투명도전막은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 투명한 금속으로 형성된다. 그리고 상기 투명도전막의 네 모서리에 형성되는 금속전극(12)들은 은(Ag) 등의 저항률이 낮은 도전성 금속으로 프린팅하여 형성한다. 상기 금속전극(12)들의 주변에는 저항 네트워크가 형성된다. 상기 저항 네트워크는 상기 투명도전막의 표면 전체에 균등하게 컨트롤신호를 송출하기 위하여 선형성 패턴(Linearization Pattern)으로 형성된다. 그리고 금속전극(12)을 포함한 투명도전막의 상부에는 보호막이 코팅된다.
위와 같은 정전용량 방식의 터치패널은 상기 금속전극(12)에 고주파의 교류 전압을 인가하면 이는 투명기판(10)의 전면에 퍼지게 된다. 이때 손가락(16)이나 도전성 물질로 투명기판(10) 상면의 투명도전막을 가볍게 터치하면, 일정량의 전류가 체내로 흡수되며 컨트롤러(14)에 내장된 전류센서에서 전류의 변화를 감지하고 4개의 금속전극(12) 각각에서의 전류량을 연산하여 터치 지점을 인식하게 된다.
이러한 정전용량 방식의 터치패널은 소프트터치 방식이므로 수명이 길며, 1장의 투명기판(10)만 사용하므로 광 투과율이 높으며, 접촉표면에 특수금속 코팅처리를 하므로 견고하다는 장점을 가지고 있다. 특히 패널 에지부분에서 비동작영역의 폭이 좁으므로 표시장치와 결합시에 기구를 슬림하게 만들 수 있다는 장점이 있다.
그러나 손톱이나 장갑 등과 같은 부도체 및 플라스틱 재질의 터치펜 등에 대하여는 터치 위치 검출이 불가능한 단점이 있으며, 외부 정전기 등과 같은 노이즈에 의해 오작동이 야기되는 문제점을 갖고 있다.
또한, 위와 같은 정전용량 방식의 터치패널은 미소 전류를 검출하는 방식으로서, 고가의 검출장치를 필요로 한다. 나아가서, 저항방식에서와 마찬가지로 영점조정이 필요한 문제점 및 복수의 지점이 동시에 터치되는 멀티터치를 인식할 수 없는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 저항방식의 터치패널 및 정전용량 방식의 터치패널에서 발생되는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 신체 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치수단이 가볍게 접촉하거나 접근되는 소프트 터치입력 및 터치펜 또는 기타 부도체 등의 터치수단으로 제2기판을 누르는 압력식 터치입력 모두를 검출할 수 있도록, 즉, 터치수단의 종류 및 터치입력 방식에 제한없이 터치신호를 획득할 수 있도록 구성되며, 용량식 터치셀 및 압력식 터치셀 모두 디지털 방식의 위치검출신호를 이용하여 터치신호를 획득하도록 구성하여 신호의 처리가 신속하고 정확하며 영점조정 등을 할 필요가 없으며, 서로 다른 두가지 터치입력에 대하여 멀티터치를 인식할 수 있으며, 표시장치의 상면에 터치패널을 설치할 때 표시장치의 신호선들과 터치패널의 신호선들간 간섭에 의해 물결무늬의 모양이 나타나는 모아레 현상을 방지할 수 있는 등 새로운 구조의 복합 입력 방식의 터치패널을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합 입력 방식의 터치패널은, 신체를 포함한 터치수단의 접촉 또는 접근을 감지하여 해당 위치에 대응하는 좌표신호를 발생시키는 터치패널에 있어서, 광투과성 재료로 이루어지며 복수의 스페이서(25)에 의해 이격 배치되는 제1기판(30) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에 배치되며 위치검출신호의 입출력을 위한 복수의 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36); 상기 터치패널 상에서 터치가 이루어지는 액티브영역(100)을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역 내에서 상기 용량식 제1신호선(32)과 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36)에 게이트단자 및 입출력단자가 연결되는 3단자형의 용량식 스위칭소자(40)와 상기 용량식 스위칭소자(40)의 게이트단자에 접속되며 도전체로 이루어진 터치패드(50)를 구비한 용량식 터치셀(31); 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에 배치되며 위치검출신호 입출력을 위한 복수의 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44); 상기 터치패널 상에서 터치가 이루어지는 액티브영역(100)을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역 내에서 상호 이격 배치되는 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 구비하고, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전될 때 상기 압력식 제1신호선(42)으로 입수된 위치검출신호를 압력식 제2신호선(44)으로 출력하는 압력식 터치셀(70); 및 상기 용량식 제1신호선(32) 및 압력식 제1신호선(42) 각각에 위치검출신호를 인가하고, 상기 용량식 터치셀(31)에서는 용량식 스위칭소자(40)의 상태변화에 따라 용량식 제3신호선(36)으로부터 위치검출신호를 입수하며, 상기 압력식 터치셀(70)에서는 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 압력식 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하여 터치가 이루어진 지점의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 액티브영역(100) 내에서 서로 격리된 영역에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 액티브영역(100) 내에서 중복된 영역에 형성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역 내에는 상기 터치패드(50)와 이격되도록 적어도 어느 하나의 압력식 터치셀(70)의 도전패드가 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 용량식 터치셀(31)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 표시장치(20)의 단위화소와 동일한 분해능으로 배치되고, 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치를 갖도록 배선된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 표시장치(20)와 제1기판(30)의 사이에는 확산시트(90)가 더 설치된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34), 용량식 제3신호선(36), 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 각각 표시장치의 신호선에 대해 사선 방향으로 배선된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치위치 검출부(80)는 상기 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70)의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(85)을 더 포함하며, 상기 용량식 제3신호선(36) 및 압력식 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호가 수신되면 대응하는 터치셀의 좌표값이 메모리수단(85)의 대응 주소에 저장된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 상기 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)는 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키도록 대향하는 기판 상에 배치된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 대향하는 기판 상에 배치되며, 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상호 접촉되면서 통전된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 대향하는 기판에는 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키는 투명도전층(62)이 형성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 투명도전층(62)은 어느 일측의 기판 상에서 적어도 하나 이상의 압력식 터치셀(70)을 커버하도록 구획하여 형성된다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 사선방향으로 배치되며, 상기 투명도전층(62)은 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 교차하는 사선방향으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 상기 스페이서(25)는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되되 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키는 도전층(65)을 구비한 통전용 스페이서(25c)를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 각 압력식 터치셀(70) 내에서 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54)가 치합되도록 배치된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)에 제1도전패드(46)가 연결되고, 압력식 제2신호선(44)에 제2도전패드(48)가 연결되도록 구성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 사이에 또는 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치되는 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함한다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되고, 상기 압력식 스위칭소자(41)는 상기 압력식 보조신호선(49)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 압력식 보조신호선(49)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 사이에 설치되는 압력식 제1스위칭소자(41a) 및 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치되는 압력식 제2스위칭소자(41b)를 더 포함한다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되고, 상기 압력식 제1스위칭소자(41a) 및 압력식 제2스위칭소자(41b)는 상기 압력식 보조신호선(49)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 압력식 보조신호선(49)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(31)은 용량식 제1신호선(32)과 용량식 스위칭소자(40)의 사이에 설치되는 용량식 보조스위칭소자(40a)를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 용량식 보조신호선(37)이 더 배치되고, 상기 용량식 보조스위칭소자(40a)는 상기 용량식 보조신호선(37)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 용량식 보조신호선(37)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 용량식 제1보조신호선(37a) 및 용량식 제2보조신호선(37b)이 더 배치되고, 상기 용량식 보조스위칭소자(40a)는 상기 용량식 제1보조신호선(37a)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 용량식 제1보조신호선(37a)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되며, 상기 용량식 스위칭소자(40)의 게이트단자와 상기 용량식 제2보조신호선(37b) 사이에는 커패시터(55)가 더 접속된다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 상기 용량식 터치셀(31)과 동일하게 구성되되 터치패드가 제외된 기준시간 측정셀(120)이 더 형성된다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기준시간 측정셀(120)은 제1기판(30) 또는 제2기판(60)의 비동작영역(non active area)에 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 액티브영역(100)에서 일부 영역에는 상기 용량식 터치셀(31) 또는 상기 압력식 터치셀(70)만 단독으로 설치된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 액티브영역(100)에서 일부 영역에는 상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치되며, 상기 용량식 터치셀(31)은 제1기판(30) 상면에 형성되고, 상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치된 영역에 대향하는 제2기판(60)은 제거된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치된 영역에서 용량식 터치셀(31) 표면에는 투명절연막이 코팅된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)에 각각 입력단자와 출력단자가 연결된 3단자형의 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함하며, 각 압력식 터치셀(70) 내에서 두 도전패드(46, 48) 중 어느 하나의 도전패드는 상기 압력식 스위칭소자(41)의 게이트단자에 연결되고 다른 도전패드는 상기 압력식 보조신호선(49)에 연결된다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 압력식 스위칭소자(41)의 3단자 중 어느 하나의 단자에는 신호차단용 스위칭소자(41c)가 더 설치된다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 신호차단용 게이트신호선(49c)이 더 배치되고, 상기 신호차단용 스위칭소자(41c)는 상기 신호차단용 게이트신호선(49c)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 신호차단용 게이트신호선(49c)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 된다.
본 발명의 복합 입력 방식의 터치패널에 따르면, 터치패널 내에 용량식 터치셀과 압력식 터치셀을 함께 구성함으로써 터치수단의 종류 및 터치입력 방법에 구애받지 않고 모든 터치입력을 검출할 수 있으며, 비록 실제 기능 및 작용은 다르지만 LCD나 AMOLED 등의 제조공정에서 이미 제품 신뢰성 및 양산성이 검증된 TFT기판과 유사한 구조를 갖고 있어 위 디스플레이장치들의 제조공정을 그대로 이용할 수 있으며 이에 따라 제조코스트를 크게 절감하면서 보다 안정적인 제조공정을 확보할 수 있고 높은 제품 신뢰성을 기대할 수 있으며, 서로 다른 두가지 터치입력에 대하여 모두 디지털 신호를 이용하여 검출함으로써 신호의 처리가 매우 빠르고 영점조정 등의 과정을 거칠 필요가 없을 뿐만 아니라 드라이브IC를 통합하여 설치할 수 있어 제품을 슬림하게 만들 수 있으며, 대형 표시장치 및 휴대기기의 표시화면 등 어플리케이션의 종류에 관계없이 용이하게 적용할 수 있는 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 용량식 터치셀과 압력식 터치셀이 중복된 영역을 커버함으로써, 액티브영역 상의 임의 지점에서 두가지 터치입력이 모두 유효하게 검출될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 터치셀들을 표시장치의 단위화소와 대응하는 분해능으로 배치함으로써, 표시장치의 제조공정을 상당부분 이용하여 터치패널을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 신호선들의 간섭에 의해 물결무늬의 모양이 나타나는 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1기판의 하부에 확산시트를 설치함으로써 표시장치의 상면에 터치패널이 설치될 때 신호선들의 간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 신호선들을 사선방향으로 배치함으로써 표시장치의 신호선들과 터치패널의 신호선들이 엇갈리게 하여 신호선들의 간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압력식 터치셀을 구성함에 있어 제1도전패드와 제2도전패드를 상호 대향하는 기판에 배치하고 압력식 터치가 발생할 때 두 도전패드가 상호 접촉하면서 통전되도록 함으로써, 압력식 터치셀을 통전시키기 위한 통전수단을 별도로 구성할 필요가 없으며 터치패널의 투과율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 투명도전층이 하나 이상의 압력식 터치셀들을 커버하도록 구획하여 형성됨으로써, 터치패널의 투과율이 향상되고 각 압력식 터치셀들을 전기적으로 고립시켜 멀티터치에 대한 인식이 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압력식 터치셀의 도전패드들과 투명도전층을 서로 교차하는 사선방향으로 형성함으로써, 투명도전층을 구획 형성할 때 그 위치를 정밀하게 배치하지 않아도 안정적인 터치신호 획득이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 통전용 스페이서를 이용하여 압력식 터치셀의 두 도전패드를 통전시키도록 구성함으로써, 제2기판의 두께를 지나치게 얇게 할 필요가 없어 제2기판의 내구성이 크게 향상되며, 압력식 터치셀들을 전기적으로 고립시켜 멀티터치에 대한 인식이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 통전용 스페이서를 이용하는 경우 두 도전패드가 톱니모양으로 상호 치합되도록 배치함으로써, 단위 압력식 터치셀에서 통전용 스페이서의 위치를 정밀하게 배치할 필요가 없으며 통전용 스페이서의 개수를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압력식 터치셀 내에 적어도 하나 이상의 압력식 스위칭소자를 설치하여 신호의 역류를 방지하고 각 압력식 터치셀들을 전기적으로 고립시킴으로써, 멀티터치에 대한 인식이 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 용량식 터치셀 내에 용량식 보조스위칭소자를 설치하여, 신호 상호간의 간섭을 방지하고 보다 안정적으로 멀티터치를 인식하게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 용량식 터치셀 내에 커패시터를 추가함으로써, 이 커패시터의 용량을 적절하게 선택하여 추가된 커패시터와 가상의 커패시터간 Charge Sharing 효과에 의한 용량식 터치셀의 출력파형 하강기울기를 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판 상에 보다 바람직하게는 기판 상의 비동작영역에 용량식 터치셀과 동일하게 구성되되 터치패드가 제외된 기준시간 측정셀을 형성함으로써, 용량식 터치셀에 터치신호가 없을 때 배선저항 및 기생 커패시터에 의한 파형특성을 쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 액티브영역의 일부 영역에서 용량식 터치셀 또는 압력식 터치셀만 단독으로 설치하여, 부분적으로 터치셀의 해상도는 높일 수 있고 용량식 터치셀의 경우 검출감도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압력식 터치셀이 압력식 스위칭소자의 상태변화에 따라 압력식 터치입력을 검출하도록 구성되는 경우, 신호차단용 스위칭소자를 이용하여 각각의 압력식 터치셀을 전기적으로 고립시킴으로써 보다 안정적으로 멀티터치를 인식할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 저항 방식의 터치패널을 보인 단면 구성도
도 2는 종래 정전용량 방식의 터치패널을 예시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 터치패널의 외관구조를 보인 분해사시도
도 4는 본 발명의 기본 구성을 개략적으로 보인 구성도
도 5는 신체의 정전용량을 이용한 방식을 개념적으로 표현한 도면
도 6은 제1기판상에서 터치셀이 배치되는 예를 보인 평면구성도
도 7은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도
도 8은 도 4의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도
도 9는 메모리수단의 일실시예를 개념적으로 보인 블록도
도 10은 투명도전층이 구획되어 형성되는 일예를 보인 평면구성도
도 11은 투명도전층이 구획되어 형성되는 다른 예를 보인 평면구성도
도 12는 투명도전층이 구획되어 형성되는 또 다른 예를 보인 평면구성도
도 13은 본 발명에서 통전용 스페이서가 적용된 일예를 보인 단면도
도 14는 도 13의 실시예에서 제2기판이 눌려진 상태를 보인 단면도
도 15는 압력식 터치셀의 두 도전패드 구성예를 보인 평면구성도
도 16은 압력식 터치셀의 다른 예를 개략적으로 보인 구성도
도 17은 용량식 터치셀의 다른 예를 개략적으로 보인 구성도
도 18은 도 17의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도
도 19는 기준시간 측정셀의 예를 보인 정면도
도 20은 도 17의 실시예와 압력식 터치셀을 다르게 구성한 예를 보인 구성도
도 21은 도 17의 실시예와 압력식 터치셀을 다르게 구성한 예를 보인 구성도
도 22는 도 17의 실시예와 용량식 터치셀을 다르게 구성한 예를 보인 구성도
도 23은 도 22의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도
도 24는 일부 영역에서 용량식 터치셀만 단독으로 설치된 예를 보인 구성도
도 25는 압력식 터치셀의 다른 예를 보인 구성도
도 26은 도 25의 실시예와 압력식 터치셀을 다르게 구성한 예를 보인 구성도
도 27은 도 25의 실시예와 압력식 터치셀을 다르게 구성한 예를 보인 구성도
도 28은 도 25의 실시예와 압력식 터치셀을 다르게 구성한 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 설치되거나 또는 단독으로 사용되는 터치패널에 관한 것으로서, 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치수단의 접촉 또는 접근을 감지하여 터치신호를 획득하는 정전용량식(이하 용량식) 터치입력(또는 소프트 터치입력)과, 2장의 기판이 터치수단의 터치압력에 의해 상호 맞닿을 때 터치신호를 획득하는 압력식 터치입력 모두를 검출할 수 있으며, 아울러 멀티 터치에 대한 인식이 가능한 복합 입력 방식의 터치패널에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 복합 입력 방식의 터치패널은 기본적으로 서로 다른 유형의 두가지 터치셀을 구비한다. 두가지 유형의 터치셀 중 하나는 3단자형 스위칭소자 및 이 스위칭소자의 게이트단자에 접속되는 터치패드로 구성된 용량식 터치셀이며, 다른 하나는 상호 이격 배치되는 두 도전패드로 구성된 압력식 터치셀이다.
용량식 터치셀은 터치패널에서 실제 터치가 이루어지는 액티브영역(active area)을 복수개로 분할한 영역에 형성되는 것으로서, 분할된 각 영역에는 3단자형의 용량식 스위칭소자 및 이 용량식 스위칭소자의 게이트단자에 접속되는 터치패드가 배치되어 단위 터치셀을 구성한다. 용량식 스위칭소자의 게이트단자, 소스단자(이하 "입력단자"라 칭함), 드레인단자(이하 "출력단자"라 칭함)는 각각 용량식 제1신호선, 제2신호선, 제3신호선에 연결된다. 그리고 상기 터치패드에 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 가진 터치수단이 가볍게 접촉되거나 접근할 때 발생되는 가상의 정전용량에 의해 상기 용량식 스위칭소자의 상태가 변화하면, 이를 감지하여 터치신호를 획득한다.
압력식 터치셀 역시 터치패널에서 실제 터치가 이루어지는 액티브영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역에는 상호 이격 배치되는 제1도전패드 및 제2도전패드가 쌍을 이루어 단위 터치셀을 구성한다. 제1도전패드 및 제2도전패드는 각각 압력식 제1신호선 및 제2신호선에 연결된다. 그리고 터치펜 등과 같은 터치수단에 의해 터치패널을 구성하는 두 기판이 상호 맞닿을 때 상기 제1도전패드 및 제2도전패드가 상호 통전되면서 터치신호를 획득한다.
본 발명에서 서로 다른 두가지 유형의 터치셀은 위에 언급된 바와 같은 기본구조를 가지며, 이하에서는 도면들을 참조하여 각 터치셀의 보다 상세한 구성 및 다양한 실시예들에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 한편, 이하에서 설명되는 실시예들에서 스위칭소자는 "TFT"로 대체되어 설명될 수 있으며, 스위칭소자와 TFT에 대하여는 동일한 도면부호를 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 터치패널의 외관구조를 보인 사시도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 터치패널은 표시장치(20)의 상면에 설치되는 것으로서, 제1기판(30)과 제2기판(60)이 상호 대향하도록 배치된다. 제1기판(30) 및 제2기판(60)은 투명한 글래스, 필름, 플라스틱 등과 같은 광투과성 재료로 이루어지며, 제1기판(30) 또는 제2기판(60)의 에지부에는 드라이브IC(81)가 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장된다. 또는 드라이브IC(81)는 저온 폴리공정을 이용한 폴리 실리콘(P-Si)으로 패널 내부에 실장될 수도 있다. 드라이브IC(81)는 후술하는 신호선들에 위치검출신호 및 게이트신호를 인가하고 입수하기 위한 IC들이다. 그리고, 본 발명의 바람직한 실시에에 따르면, 표시장치(20)와 제1기판(30)의 사이에 확산시트(90)가 더 설치되는데, 이 확산시트(90)에 대하여는 후술하기로 한다.
한편, 도 3의 실시예에서는 제1기판(30) 및 제2기판(60)이 표시장치(20)의 상면에 설치되는 것을 예시하였지만, 이 두 기판은 표시장치(20)의 내부에 설치될 수도 있다. 예컨대, LCD의 경우에 있어서, TFT기판과 칼라필터기판이 접합된 액정패널 위에 상기 제1기판(30) 및 제2기판(60)을 적층한 후, BLU(Back Light Unit)의 하우징 내에 이들을 설치하는 것으로서 본 발명의 터치패널을 표시장치(20)의 내부에 내장시킬 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 기본 구성을 개략적으로 보인 구성도이다. 이를 참조하면, 터치패널 상에서 실제 터치가 이루어지는 액티브영역(100) 내에는 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70)이 각각 매트릭스 형태로 배치된다. 비록 도시된 예에서는 용량식 터치셀(31)이 2*2의 분해능으로 배치되고, 압력식 터치셀(70)이 4*4의 분해능으로 배치된 것을 예시하였지만, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 각 터치셀들은 실제로는 보다 큰 분해능으로 배치된다.
용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 액티브영역 내에서 서로 격리된 영역에 형성될 수 있다. 이와 같이 두 터치셀(70)을 격리하여 형성하면, 각 터치셀들을 형성함에 있어 패드들을 보다 넓은 면적으로 실장할 수 있으며, 신호선들에 패드들을 접속하는 공정 등이 수월해진다. 이러한 방식은 액티브영역(100) 상의 소정 지점에서 압력식 터치입력과 소프트 터치입력 중 선택된 터치입력만을 검출할 수밖에 없으나 터치입력에 대한 영역을 구획하는 용도에서는 매우 유용하다.
또 다른 일실시예로, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)이 액티브영역의 적어도 일부 영역에 중복하여 형성된다. 도 4에서 하나의 용량식 터치셀(31)은 네 개의 압력식 터치셀(70)을 커버하는 영역에 형성된다. 이와 같이, 두 터치셀(31)들이 중복된 영역에 형성되면 액티브영역(100)상의 어느 지점에서든지 두가지 터치입력을 유효하게 검출할 수 있다. 물론, 도 4는 단지 하나의 실시예일 뿐이며, 도 24에 도시된 실시예(이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다)에서와 같이 일부 용량식 터치셀(31) 또는 압력식 터치셀(70)들은 액티브영역(100) 상에서 독립적으로 설치될 수도 있다.
먼저, 도 4를 참조하여 용량식 터치셀(31)의 기본 구성에 대하여 설명한다.
제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 위치검출신호 입출력을 위한 복수의 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34), 용량식 제3신호선(36)이 배치된다. 도시된 예에서 용량식 제1신호선(32)은 횡으로 배선되고, 용량식 제2신호선(34)과 제3신호선(36)은 종으로 배선된 것을 예시하였지만, 이는 단지 일실시예일 뿐이며 각각의 신호선들은 기판상에서 종방향, 횡방향, 사선방향 등 그 배선방향에 구애받지 않고 배선된다.
도 4는 용량식 터치셀(31)의 기본 구조를 보인 것으로서, 용량식 터치셀(31) 각각은 적어도 하나의 3단자형 용량식 스위칭소자(40)와 터치패드(50)로 구성된다. 용량식 스위칭소자(40)는 바람직하게는 TFT이며, 각각의 용량식 터치셀(31)에서 용량식 TFT(40)는 도시된 바와 같이 용량식 제1신호선(32)에 게이트단자가 접속되고, 용량식 제2신호선(34) 및 제3신호선(36)에 각각 입력단자와 출력단자가 접속되도록 설치된다. 그리고 용량식 TFT(40)의 게이트단자에는 도전체로 이루어진 터치패드(50)가 접속된다.
게이트단자는 신체나 이와 유사한 도전특성을 가진 터치수단의 접촉 또는 접근시 발생되는 가상의 정전용량에 의해 스위칭소자를 턴 온/오프 시킨다. 보다 상세하게는, 터치위치 검출부(80)는 용량식 제1신호선(32) 및 용량식 제2신호선(34)에 위치검출신호를 인가하고, 터치패드(50)에서 발생되는 가상의 정전용량에 의해 용량식 TFT(40)가 턴온될 때 용량식 제3신호선(36)으로부터 위치검출신호를 수신하여 터치위치를 검출한다. 하지만, 이와 같은 신호 입출력 방식은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 3개의 용량식 신호선(32, 34, 36)들 중 어느 하나의 용량식 신호선으로 위치검출신호를 송수신하고, 다른 하나의 용량식 신호선으로 용량식 TFT(40)의 게이트단자에 게이트신호를 인가하고, 또 다른 하나의 용량식 신호선으로 용량식 TFT(40)의 입력단자 또는 출력단자에 임피던스 신호를 인가하도록 할 수도 있다.
도 5는 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)에서 가상의 정전용량이 형성되는 것을 알기 쉽게 도해한 것이다. 도 5를 참조하면, 사람의 손가락(26)이 터치패드(50)에 접근했을 때 손가락(26)과 터치패드(50)가 d의 간격을 갖는다면, 우측의 등가회로에서 보여지듯이 손가락(26)과 터치패드(50) 사이에는 정전용량 C가 존재하게 된다. 이는 대지가 가상의 접지(ground) 역할을 하기 때문이다. 통상 신체가 도전체에 접촉할 때 대지를 가상의 접지로 하여 수 십 pF의 정전용량이 존재하며, 신체가 도전체에 비접촉 상태로 접근할 경우 그 사이에 유전율 e인 물체의 유전율에 따라 대략 수 pF의 정전용량이 존재하게 할 수 있다. 따라서 이러한 신체의 정전용량 특성을 이용하여 용량식 TFT(40)를 턴 온/오프할 수 있게 된다.
도 4와 같이 하나의 용량식 TFT(40)로 소프트 터치를 검출하기 위한 일 실시예로, 터치패드(50)에 형성된 가상의 커패시터에 형성된 전압을 검출하기 위해 용량식 제1신호선(32)이 고저항이 되어 방전상수를 크게 하는 것을 예로 들 수 있다. 하지만 보다 바람직하게는 각각의 용량식 터치셀(31)에 둘 이상의 용량식 TFT를 설치하여, 용량식 제1신호선(32)을 고저항으로 하지 않고 신호의 처리를 더욱 안정화시키는 방법도 있으며, 이에 대하여는 후술한다.
다음으로, 도 4를 참조하여 압력식 터치셀(70)의 기본 구성에 대하여 설명한다.
제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 위치검출신호 입출력을 위한 복수의 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)이 배치된다. 도시된 예에서 압력식 제1신호선(42)은 횡으로 배선되고, 압력식 제2신호선(44)은 종으로 배선된 것을 예시하였지만, 용량식 신호선들과 마찬가지로 이는 단지 일실시예일 뿐이며 각각의 신호선들은 기판상에서 종방향, 횡방향, 사선방향 등 그 배선방향에 구애받지 않고 배선된다.
압력식 터치셀(70) 각각은 용량식 터치셀(31)과 달리, 쌍을 이루며 상호 이격 배치되는 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성된다. 제1도전패드(46)는 압력식 제1신호선(42)에 접속되며, 제2도전패드(48)는 압력식 제2신호선(44)에 접속된다.
이러한 압력식 터치셀(70)은 터치펜과 같은 터치수단의 압력 터치에 의해 제2기판(60)에 눌림이 발생될 때, 쌍을 이루는 두 도전패드(46, 48)가 통전되면서 터치신호를 획득하도록 구성된다. 예컨대, 터치위치 검출부(80)의 드라이브IC(81)에서 발원된 위치검출신호가 압력식 제1신호선(42)으로 인가되고, 특정 압력식 터치셀(70)에서 두 도전패드(46, 48)의 통전이 발생될 때 압력식 제2신호선(44)으로 전달된다. 터치위치 검출부(80)는 압력식 제2신호선(44)로 입수되는 신호를 판독하여 해당 압력식 터치셀(70)의 좌표값을 획득한다. 이와 같은 신호 입출력 방식은 본 발명의 일실시예에 불과하며, 2개의 압력식 신호선(42, 44) 중 어느 하나의 압력식 신호선으로 위치검출신호를 송수신하고, 다른 하나의 압력식 신호선으로 임피던스 신호를 인가하도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 터치패널은 서로 입력방식이 다른 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)을 함께 구비하지만, 두가지 입력방식 모두 위치검출신호의 하이(Hi)와 로우(Low) 상태로 터치신호를 검출할 수 있다. 이는 종래 두가지 입력방식의 신호검출방식이 서로 다르고 서로 다른 유형의 컨트롤러를 사용하던 것과 달리, 동일한 컨트롤IC를 사용할 수 있음을 의미한다. 즉, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)에 위치검출신호를 송수신하기 위한 드라이브IC(81)가 단일 IC로 통합 제조 될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 4에 도시된 바와 같이 터치위치 검출부(80)는 위치검출신호 송수신을 위한 드라이브IC(81)와, 시분할 신호를 발생시키기 위한 타이밍 제어부(82)와, 타이밍 제어부(82)에서 제공되는 클록에 따라 드라이브IC(81)측으로 시분할의 위치검출신호를 제공하며 터치위치 판독을 위해 드라이브IC(81)에서 수신되는 신호를 처리하는 신호처리부(83)와, 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70) 각각의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(85)으로 구성되며, 도시하지는 않았으나 전원부가 포함될 수 있다. 이와 같은 터치위치 검출부(80)의 작동관계에 대하여는 파형도와 함께 후술하기로 한다.
도 6은 제1기판상에서 터치셀이 배치되는 예를 보인 평면구성도이고, 도 7은 도 7은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도로서 각 터치셀(31, 70)의 층구조를 보여준다.
도 6을 참조하면, 도 4에서와 같이 2*2의 분해능으로 용량식 터치셀(31)이 형성되며, 4*4의 분해능으로 압력식 터치셀(70)이 형성되어 있다. 도 6에서와 같이 제1기판(30) 상에 두 터치셀(31, 70)이 모두 형성될 수 있다. 이와 같이 제1기판(30) 상에 두 터치셀(31, 70)이 모두 형성되는 경우, 제2기판(60)에는 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 통전수단이 설치된다. 후술하겠지만, 제2기판(60)에 투명도전층(62) 또는 통전용 스페이서(25c)가 형성되어 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다.
도 6의 실시예에서 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 중복된 영역을 커버하도록 형성되지만, 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)와 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)는 절연을 위하여 도시된 바와 같이 중첩되지 않도록 형성된다. 보다 상세하게는, 도 6을 참조하면 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50) 내부에 소정 영역이 절개되어 있고, 절개된 영역 내에 터치패드(50)와 이격되도록 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)가 형성된 것을 볼 수 있다. 물론, 터치패드(50) 내의 절개된 영역에는 압력식 터치셀(70)의 어느 하나의 도전패드만 형성되고, 대향하는 기판상에 다른 하나의 도전패드가 형성될 수도 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 제1기판(30)의 중복된 영역 상에 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)이 함께 형성하면서, 동일한 영역에서 두가지 터치입력을 독립적으로 검출할 수 있다.
용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)이 중복된 영역을 커버함에 따라 신체나 도전성 물질의 압력이 발생할 경우, 두 터치셀(31, 70)이 모두 반응하게 되는 것을 예측할 수 있다. 따라서, 두가치 터치신호가 모두 감지된 경우에는 이를 처리하는 방안이 필요하다. 이와 같은 상황에 대한 방안으로서, 예컨대, 어느 지점에서 두가지 터치신호가 모두 감지된 경우에는 분해능이 높은 압력식 터치셀(31)에서의 터치신호를 유효한 터치입력으로 인식하는 방안이 있다. 즉, 압력식 터치셀(31)에서 감지된 신호에 우선순위를 부여하는 것으로서 두가지 터치입력을 처리할 수 있을 것이다.
한편, 통상적으로 정전용량 방식의 터치입력이 유효하게 이루어지기 위해서는, 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)가 수 mm 이상의 너비를 가져야 한다. 따라서, 이러한 정전용량 방식의 터치입력에서는 문자나 그림 등 고해상도의 터치입력이 어렵다. 반면에 압력식 터치셀(70)은 터치펜이나 장갑 또는 손톱 등의 부도체의 터치입력이 가능할 뿐만 아니라, 압력식 터치셀(70)을 수백 um 간격으로 배치할 수 있어 고해상도의 터치입력이 가능하다. 예컨대, 용량식 터치셀(31)은 단위 터치셀이 8mm*8mm의 크기로 형성되고, 압력식 터치셀(70)은 단위 터치셀이 0.8mm*0.8mm의 크기로 형성된다. 이에 따르면, 1개의 용량식 터치셀(31) 내에 100개의 압력식 터치셀(70)이 포함되도록 배치될 수 있다. 즉, 다시 밝히지만 도 6의 예시는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐이며, 실제로는 용량식 터치셀(31)의 분해능에 비해 압력식 터치셀(70)이 100배 이상 높은 분해능으로 배치될 수 있다.
도 7의 단면도를 참조하면, 제1기판(30)과 제2기판(60)은 복수의 스페이서(25)에 의해 이격 배치된다. 스페이서(25)는 절연체로 이루어지며 제1기판(30)과 제2기판(60) 사이에서 구름접촉되는 볼스페이서(25a)와, 역시 절연체로 이루어지며 일단부는 어느 일측의 기판에 패터닝되어 고정되고 타단부는 대향 기판에 접촉 또는 접합되는 패턴스페이서(25b)를 포함한다. 볼스페이서(25a)는 제2기판(60)에 굴곡이 발생될 때 압축 변형되며, 기판이 굴곡되는 지점의 주변을 지지한다. 패턴스페이스(25b)는 두 기판(30, 60) 사이에 고정되는 것으로서, 터치셀(31, 70)들의 경계부에 설치된다. 도시된 바와 같이, 두 스페이서(25a, 25b)는 함께 이용될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예는 도 6에서와 마찬가지로 제1기판(30) 상면에 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)이 함께 형성된 것을 보여준다. 도 7의 좌측에는 용량식 터치셀(31)이 형성된 예를 보여주며, 우측에는 압력식 터치셀(70)이 형성된 예를 보여준다. 이처럼 어느 하나의 기판 상에 두 터치셀(31, 70)이 모두 형성된 경우, 대향하는 기판에는 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 통전수단이 필요하다. 도 7의 예시에서 통전수단은 제2기판(30)의 하면에 형성된 투명도전층(62)이다.
도 7과 다른 실시예로서, 두 터치셀(31, 70)은 서로 다른 기판 상에 형성될 수도 있으며, 이 경우 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)가 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키는 통전수단으로 역할 할 수 있다. 또한, 두 도전패드(46, 48)는 서로 다른 기판에 형성되어 상호간 접촉에 의해 통전될 수도 있다. 예컨대, 두 도전패드(46, 48)가 각기 대향하는 기판 상에 형성되되 압력식 터치셀(70)마다 구획하여 형성될 수 있다. 이 경우 두 도전패드(46, 48)가 상호 안정적으로 접촉되도록 하기 위하여 도전패드(46, 48)를 정렬시키는 형성하는 공정이 매우 중요할 것이다. 다른 예로서, 어느 하나의 도전패드는 압력식 터치셀(70)마다 구획하여 형성되고, 다른 하나의 도전패드는 대향하는 기판의 전면에 걸쳐 형성될(마치 도 7에서 투명도전층이 형성된 것과 유사하게) 수도 있다. 이 경우 도전패드를 정확한 위치에 정렬시킬 필요 없이 도전패드들간 안정적인 접촉을 기대할 수 있다.
비록 도 4에서는 개념적으로 묘사하였지만, 바람직하게는, 제1기판(30) 상에서 터치패드(50) 및 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)는 각각의 신호선 위에 오버랩되도록 형성된다. 이는 터치패드(50) 및 두 도전패드(46, 48)의 면적을 가능한 넓게 형성하고 투과율을 향상시키기 위함이다.
도 6 및 7을 참조하면, 용량식 스위칭소자(40)는 용량식 제1신호선(32)에 게이트전극(56)이 접속되고, 용량식 제2신호선(34)에 소스전극(57)이 접속되고, 용량식 제3신호선(36)에 드레인전극(58)이 접속된다. 그리고 게이트전극(56)과 중첩되고 소스전극(57)과 드레인전극(58) 사이에 채널을 형성하는 활성층(28)을 구비한다. 활성층(28)은 소스전극(57)과 드레인전극(58)이 중첩되게 형성한다. 활성층(28) 위에는 소스전극(57)과 드레인전극(58)과의 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(29)이 더 형성된다. 활성층(28)은 아몰퍼스실리콘(A-Si) 또는 폴리실리콘(P-Si)으로 형성된다.
이때, 게이트전극(56) 위에는 게이트절연막(45)이 있으며, 소스전극(57)과 드레인전극(58) 위에는 절연막(47)이 형성된다. 터치패드(50) 및 두 도전패드(46, 48)는 ITO나 ATO 또는 IZO(Indium Zinc Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 등을 이용하여 형성된다. 그리고 터치패드(50) 및 두 도전패드(46, 48)와 신호선들을 접속하기 위해 ITO 등을 이용한 contact 공정의 접속점(39)이 사용된다. 한편, 도면 중 미설명 부호 51은 제1기판(30)의 평탄화를 위해 절연물질이 도포된 평탄화층(51)으로서, 이는 필요에 따라 사용되지 않을 수도 있다.
도시하지 않았지만, 용량식 TFT(40)에는 광(light)을 차단하기 위한 레이어가 설치될 수 있다. 이러한 광차단 레이어는 소스메탈이나 게이트메탈을 이용하여 형성될 수 있다. 용량식 TFT(40) 상면에 광차단 레이어를 형성하는 것은 용량식 TFT(40)가 광에 반응하여 오작동하는 것을 방지하기 위함이다. 후술하는 실시예들에서 복수의 TFT 등이 추가로 사용되는데, 이러한 소자들에도 모두 광차단 레이어가 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 기본적인 구성에 대하여 예시한 것으로서, 이러한 기본적인 구성에 의한 본 발명의 동작관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 터치패널은 두 개의 터치셀(31, 70)이 서로 다른 입력방식을 가지며, 각 터치셀(31, 70)에서의 터치입력에 반응하여 좌표를 인식하는 반응 메커니즘도 다르다. 이와 같이 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)이 개별적인 동작을 하지만, 터치위치 검출부(80)의 드라이브IC(81)는 이들의 신호를 통합하여 제어한다. 용량식 터치셀(31)의 신호선들과 압력식 터치셀(70)의 신호선들은 서로 독립적으로 배치되지만, 단일의 드라이브IC(81)로 각 신호선들에 위치검출신호를 송수신한다. 용량식 터치셀(31)의 신호선들과 압력식 터치셀(70)들의 신호선들은 개별적으로 비동기된 신호로 동작될 수도 있지만, 바람직하게는 동기된 신호로 동작한다.
터치위치 검출부(80)는 드라이브IC(81)를 통해 용량식 제1신호선(32) 및 압력식 제1신호선(42) 각각에 순차적인 스캔펄스를 제공한다. 터치패널의 전 영역에 걸쳐 스캔펄스가 공급되면, 짧은 휴지기 이후, 다시 순차적으로 전 신호선들에 스캔펄스가 공급된다. 전체 신호선들에 1주기의 스캔펄스가 공급되는데 걸리는 시간은 일실시예로 대략 수십~수백 ms이다. 따라서 각각의 단위 터치셀(31, 70)에서는 매우 짧은 주기로 위치검출신호가 입수된다.
우선, 각각의 용량식 터치셀(31)에서는 용량식 제1신호선(32)을 통해 위치검출신호의 하이 전압이 인가될 때 용량식 TFT(40)가 턴 온 되며, 이후 위치검출신호가 로우가 되어 차단되면 용량식 TFT(40)는 턴 오프 된다. 그런데, 만약 어느 용량식 터치셀(31)에서 손가락으로 터치패드(50)에 접근시키는 터치입력이 발생하면, 손가락과 터치패드(50)간에 형성된 가상의 커패시터에 충전이 이루어진다. 이후, 용량식 TFT(40)의 게이트단자에서 위치검출신호가 차단되고 전술한 고저항 상태가 되면, 가상의 커패시터에서 방전동작이 일어나면서 용량식 TFT(40)의 턴 오프 시간은 지연된다. 따라서 터치위치 검출부(80)는 용량식 제3신호선(36)으로 출력되는 신호의 지연시간을 측정하여 해당 터치셀에서 터치신호를 획득한다.
만약, 터치펜 또는 손톱 등과 같은 터치수단에 의해 제2기판(60)에 눌림이 발생한다면, 제2기판(60)이 하방으로 굴곡되면서 제2기판(60) 하면의 투명도전층(62)이 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 상호 통전시킬 것이다. 이때, 압력식 제1신호선(42)을 통해 인가되는 위치검출신호는 제1도전패드(46)를 통해 제2도전패드(48)에 전달되고, 제2도전패드(48)에 연결된 압력식 제2신호선(44)을 따라 드라이브IC(81)로 입수된다. 따라서 터치위치 검출부(80)는 압력식 제2신호선(44)으로 출력되는 신호를 읽어 해당 터치셀에서의 터치신호를 획득한다.
도 8은 도 4의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도이고, 도 9는 본 발명에서 메모리수단의 일실시예를 개념적으로 보인 블록도이다.
도 8의 파형도를 참조하면, 드라이브IC(81)에서 용량식 제1신호선(32)에 DC1, DC2의 시분할된 위치검출신호를 인가하며, 압력식 제1신호선(42)에도 DP1, DP2, DP3, DP4의 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 압력식 제1신호선(42) 각각에 인가되는 펄스의 주기는 "T1"이다. 용량식 제1신호선(32) 각각에 인가되는 펄스의 주기는 "T2"로서 펄스의 하이 구간과 하이 구간 이후의 관측시간을 포함한다.
도 9의 블록도에 도시된 메모리수단(85)의 주소들은 도 4의 실시예에서의 각 터치셀(31, 70)의 위치에 대응한다. 도 4에서 좌측 상단의 용량식 터치셀(31)은 도 9의 블록도에서 M1 주소에 대응하며, 좌측 상단의 압력식 터치셀(70)은 도 9의 블록도에서 M3 주소에 대응한다. 이러한 방식으로, 도 9의 블록도에서 M1, M2, M11, M12는 도 4의 실시예에서 용량식 터치셀(31)의 각 위치에 대응하는 주소들이며, M3~M10 및 M13~M20은 압력식 터치셀(70)의 각 위치에 대응하는 주소들이다.
만약, 신체 또는 도전성 물체가 접근하여 도 4에서 좌측 상단의 용량식 터치셀(31), 즉, M1 주소에 대응하는 위치의 용량식 터치셀(31)에서 소프트 터치입력이 발생하면, 해당 용량식 터치셀(31)에서 위치검출신호의 인가가 종료되는 타이밍, 즉, t3 지점에서 정전용량에 의해 축적된 전하로 인해 용량식 TFT(40)의 턴 오프가 지연되고, 관측시간동안 게이트전압이 턴 온 상태에 있게 된다. 터치위치 검출부(80)는 해당 용량식 터치셀(31)에 연결된 용량식 제3신호선(36)으로 입수되는 신호가 위와 같이 지연된 경우, M1 지점에 대응하는 터치신호를 획득한다. 그리고 도시되지 않은 CPU에 터치신호를 전달하며, 획득된 터치신호는 메모리수단(85)의 M1 주소에 저장한다.
만약, 터치펜과 같은 터치수단(또는 신체의 일부에 의한 터치도 포함될 수 있음)에 의해 도 4에서 우측 하단의 압력식 터치셀(70), 즉, M20 주소에 대응하는 위치의 압력식 터치셀(70)에서 압력식 터치입력이 발생하면, 압력식 제1신호선(42)에 DP4 신호가 인가될 때 t5~t6 타임에서 압력식 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호 SP4가 입수될 것이다. 터치위치 검출부(80)는 해당 압력식 터치셀(70)에 연결된 압력식 제2신호선(44)으로 입수되는 신호의 타이밍을 판단하여, M20 지점에 대응하는 터치신호를 획득한다. 그리고 CPU에 터치신호를 전달하고, 획득된 터치신호를 메모리수단(85)의 M20 주소에 저장한다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이 동일한 영역에서 용량식 터치셀(31)에서의 소프트 터치입력과 압력식 터치셀(70)에서의 압력식 터치입력이 함께 발생할 경우, 압력식 터치입력이 유효한 신호로 선택되는 것이 바람직하다. 그러나 경우에 따라서는 동일한 영역에서 검출된 서로 다른 유형의 두가지 터치입력에 대하여 용량식 터치셀(31)에서의 터치입력에 우선순위를 부여할 수도 있으며, 두 신호 모두를 유효한 신호로 처리할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 메모리수단(85)에 획득된 터치신호를 저장하는 것은 많은 신호들을 처리하는 과정에서 터치위치 검출부(80) 또는 CPU의 상태가 "Busy"상태일 경우, 획득된 터치신호를 인식하지 못하고 잃어버리는 경우가 종종 발생할 수 있기 때문이다. 이를 방지하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이 메모리수단(85)은 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70) 각각의 좌표값에 대응하는 절대주소를 갖는다. 그리고 터치위치 검출부(80)는 획득된 터치신호를 CPU에 전달하는 동시에 이를 메모리수단(85)의 지정 주소에 일시 저장한다. 터치위치 검출부(80)는 액티브영역(100) 전체에 대하여 위치검출신호를 1회 스캐닝한 후, 휴지기 동안 메모리수단(85)을 불러 손실된 신호가 없는지 판단하며, 손실된 신호가 있으면 이를 재생한다.
전술한 실시예는 본 발명의 기본적 구성 및 작동관계에 대하여 설명한 것이다. 그런데, 위와 같은 기본 구성은 액티브영역(100)에 신호선들을 배선하고, 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70)이 각각 매트릭스 형태로 배열되며, 터치셀 내에 TFT가 설치되는 것으로서, 흡사 LCD나 AMOLED 등의 표시장치(20)와 유사한 구조를 갖는다. 따라서 이미 제품 신뢰성 및 양산성이 검증된 표시장치의 TFT기판 제조공정을 이용하여 제조될 수 있다. 그런데, 본 발명의 터치패널이 표시장치 상면에 설치될 경우, 표시장치(20)의 신호선과 터치패널의 신호선간 간섭에 의해 물결무늬가 나타나는 모아레 현상이 나타날 수 있다.
본 발명은 이러한 모아레 현상을 방지하기 위한 몇가지 해법을 제공한다.
상기 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70) 각각은 LCD 등의 표시장치(20)에서 단위화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 것과 마찬가지로 매트릭스 형태로 배열된다. 따라서 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70)의 규격과 표시장치(20)의 단위화소 규격을 정수비로 대응시키고, 터치패널의 신호선들을 표시장치(20)의 신호선들(게이트라인 및 데이트라인 등과 같은)과 가상의 수직선상으로 동일한 라인에 위치시킨다면, 양자의 신호선간 신호의 간섭을 크게 줄일 수 있다.
표시장치(20)의 단위화소들이 매우 높은 분해능으로 설계되는 것에 반해, 앞서 언급한 바와 같이 용량식 터치셀(31)은 터치패드(50)의 면적이 수 mm 이상 확보되어야 하므로, 단위화소의 분해능보다는 낮게 배열될 수밖에 없다. 따라서 용량식 터치셀(31)이 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되도록 하고, 용량식 신호선들(32, 34, 36)을 표시장치(20)의 신호선들에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선한다. 한편, 압력식 터치셀(70)은 매우 높은 분해능으로 배열될 수 있으므로, 표시장치(20)의 단위화소에 비해 동일하게 배열할 수 있으며, 압력식 신호선들(42, 44)을 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치로 배선할 수 있다. 물론, 압력식 터치셀(70) 역시 용량식에서와 마찬가지로 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배열하고, 압력식 신호선들(42, 44)을 표시장치(20)의 신호선에 비해 확장된 피치로 배선할 수도 있다. 예컨대, 단위화소가 1366*768의 분해능을 갖는 22인치 LCD에 본 발명의 터치패널을 적용한다면, 용량식 터치셀(31)은 136*76의 분해능으로 구성하고, 압력식 터치셀(70)은 1366*768의 분해능으로 배열할 수 있다. 그리고 터치패널의 신호선들과 표시장치의 신호선들을 동일한 규칙에 의해 배선한 후, 양자의 신호선들이 동일한 수직선상에 위치되도록 터치패널과 표시장치를 정렬시키면, 표시장치와 터치패널간 동일방향의 신호선간의 간섭에 의한 모아레 현상을 방지할 수 있다.
모아레 현상을 방지하는 다른 예는 도 3에 도시된 바와 같이 제2기판(60)과 표시장치(20) 사이에 확산시트(90)를 더 설치하는 것이다. 이처럼 제2기판(60)의 하부에 확산시트(90)를 설치하면, 표시장치(20)의 신호선들과 터치패널의 신호선들이 수직으로 동일선상에 위치하지 않아도 확산시트(90)의 확산효과에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있다.
모아레 현상을 방지하는 또 다른 예는 도시하지 않았지만, 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34), 용량식 제3신호선(36), 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)을 모두 사선방향으로 배선하는 것이다. 통상 표시장치(20)에서 게이트라인 및 데이터라인 등과 같은 신호선들은 종횡으로 배선된다. 따라서 터치패널의 신호선들을 사선방향으로 배선하면, 표시장치의 신호선들과 터치패널의 신호선들이 모두 엇갈리게 됨으로써, 신호 간섭이 크게 줄어들어 모아레 현상을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 복합 입력 방식의 터치패널의 다양한 변형 실시예들에 대하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 통전수단으로서, 제2기판(60)의 하면에 투명도전층(62)이 형성된 것을 예시하였다. 그런데, 도 7에서와 같이 제2기판(60)의 하면 전체에 걸쳐 투명도전층(62)을 형성하면, 터치패널의 투과율이 저하되는 문제점을 야기할 수 있다. 따라서 터치패널의 투과율 향상을 위해, 바람직하게는 투명도전층(62)이 적어도 하나 이상의 압력식 터치셀(70)을 커버하도록 형성된다. 이때, 각 투명도전층(62)은 각 압력식 터치셀(70)에 대응하여 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있는 최소한의 국부적인 영역에만 도포되어도 충분하다. 그러나 투명도전층(62)을 지나치게 국부적으로 형성하는 것은 터치패널의 제조공정이 좀 더 복잡해지는 것을 초래할 수 있다. 이에 본 발명의 터치패널은 제조공정을 보다 간소화하면서, 압력식 터치셀(70) 및 투명도전층(62)을 형성하는 방법을 제공한다.
도 10 내지 12는 본 발명에서 투명도전층이 구획되어 형성되는 예들을 보여주는 것으로서, 4*4의 분해능으로 용량식 터치셀(31)이 배치되고, 각 용량식 터치셀(31) 내에 2*2의 분해능으로 압력식 터치셀(70)이 배치된 것을 예시한 것이다. 도 10 내지 12는 공히 본 발명에서 압력식 터치셀(70)의 구성을 보이기 위한 것으로서, 용량식 터치셀(31)은 각 구성에 대하여 도시하지 않고 단지 격자무늬로 그 영역만을 표시하였다. 그리고 압력식 터치셀(70)은 두 도전패드(46, 48)를 도시하고 그 위에 투명도전층(62)이 형성되는 것을 개념적으로 예시하였다.
도 10을 참조하면, 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)가 동일한 사선방향으로 배치되며, 투명도전층(62)은 두 도전패드(46, 48)와 교차하는 사선방향으로 형성된다. 이와 같이 압력식 터치셀(70) 및 투명도전층(62)을 구성하면, 투명도전층(62)이 형성되는 영역을 대폭 줄일 수 있다. 아울러 투명도전층(62)이 형성되는 위치를 정밀하게 하지 않아도 투명도전층(62)에 의해 두 도전패드(46, 48)가 통전되는 것을 안전하게 보장할 수 있다. 나아가서, 압력식 신호선들을 사선으로 배치하는 것이 간단할 뿐만 아니라, 모아레 현상을 방지할 수 있는 장점도 있다.
도 11을 참조하며, 사선방향으로 구획 형성된 투명도전층(62)의 각 사선들이부분적으로 단절되어 형성된 것을 볼 수 있다. 이와 같이 사선 형태의 투명도전층(62)을 단절시키는 것은 간단한 공정으로 실시할 수 있는 것으로서, 압력식 터치셀(70)들을 영역별로 구획시킬 수 있다.
나아가서, 도 12에 도시된 실시예를 참조하면, 투명도전층(62)이 단위 터치셀별로 구획되어 형성된 것을 볼 수 있다. 이와 같이 단위 터치셀별로 투명도전층(62)을 구획 형성하면, 비록 제조공정은 좀 더 복잡해질 수 있겠으나, 터치패널의 투과율은 매우 크게 향상된다. 무엇보다도 각각의 압력식 터치셀(70)들 상호간을 전기적으로 완전히 절연시키는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 압력식 터치셀(70) 각각에서의 터치입력을 독립적으로 처리할 수 있으며, 이는 궁극적으로 멀티터치를 가능하게 한다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)가 서로 다른 기판에 형성되고, 기판에 굴곡이 발생될 때 두 도전패드(46, 48)가 상호 접촉하여 통전되도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 실시예에서는, 제1기판(30) 상의 각 압력식 터치셀(70)에 하나의 도전패드만 형성되고, 제2기판(60)에 다른 하나의 도전패드가 도 10 내지 12의 투명도전층(62)과 같이 형성될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 제1기판(30)은 글래스 기판으로 구성된다. 이는 표시장치(20)의 제조공정을 그대로 이용하여 신호선들을 배선하고 용량식 스위칭소자(40), 터치패드(50) 및 두 도전패드(46, 48)를 설치하며, 각 패드들에 신호선을 접속하는 공정 등이 용이하기 때문이다. 만약, 상기한 실시예와 같이 제1기판(30)에 모든 구성품들이 실장된다면, 제2기판(60)에는 투명도전층(62)만 형성하면 되므로 상대적으로 부품 실장에 대한 부담이 없어져 굴곡성이 우수한 필름 재질로 제조될 수 있다. 하지만, 필름 기판은 표면 강도가 연약하고 펜과 같은 날카로운 물체에 의해 스크래치가 발생되기 쉬운 문제점이 있다. 그리고, 제2기판(60)으로서 글래스 기판을 선택하면, 굴곡성 확보가 어렵다. 만약 글래스 기판을 지나치게 얇게 하면 굴곡성은 좋아지지만 충격에 약한 문제점을 갖게 된다.
도 13의 실시예는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 예를 보여준다. 즉, 제2기판(60)으로서 글래스 기판을 선택하는 경우, 글래스 기판의 두께를 지나치게 얇게 하지 않으면서 압력식 터치셀(70)에서 두 도전패드(46, 48)가 안정적으로 통전할 수 있는 방안을 제공한다.
도 13의 단면도를 참조하면, 다른 구성들은 도 7의 단면도와 동일하지만, 제2기판(60)의 하면에 투명도전층이 형성되지 않은 것을 볼 수 있다. 이를 대신하여 제2기판(60)의 하면에는 복수의 통전용 스페이서(25c)가 설치된다. 도시된 바와 같이, 통전용 스페이서(25c)는 제2기판(60)의 하면에 일단부가 고정되도록 패터닝된다. 통전용 스페이서(25c)의 타단에는 ITO 등을 도포하여 도전층(65)을 형성하며, 이 도전층(65)은 각 압력식 터치셀(70)에서 두 도전패드(46, 48)와 이격되도록 배치된다. 보다 바람직하게는, 단위 압력식 터치셀(70)에 대응하여 통전용 스페이서(25c)는 복수개가 설치된다.
도 14는 도 13의 실시에에서 제2기판(60)에 압력 터치입력이 발생한 경우를 예시한 것이다. 이를 참조하면, 도시된 바와 같이 손가락(26)으로 제2기판(60)을 누를 경우, 제2기판(60)에 굴곡이 발생하는데, 이때 통전용 스페이서(25c) 단부의 도전층(65)이 두 도전패드(46, 48)를 통전시킨다. 따라서 제2기판(60)이 완만하게 굴곡되어도 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 안정적으로 통전시킬 수 있다. 이는 제2기판(60)으로 글래스 기판을 이용할 때 글래스 기판을 지나치게 얇게 연마하거나 에칭처리하지 않아도 됨을 의미한다.
이와 같이 통전용 스페이서(25c)를 이용하여 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키는 경우, 통전용 스페이서(25c)들의 설치 위치가 매우 중요한 요소로 작용한다. 하지만, 도 15의 실시예는 도 13의 실시예를 적용할 때 통전용 스페이서(25c)를 정밀하게 위치시키지 않아도 보다 안정적으로 두 도전패드(46, 48)를 통전시키는 구조를 보여준다. 도 15에 도시된 실시예에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성된다. 그리고 각각의 압력식 터치셀(70)에서 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)는 오목부(52)와 볼록부(54)가 소정 간격 이격된 상태를 유지하면서 상호 치합되도록 배치된다. 따라서, 도시된 바와 같이 통전용 스페이서(25c)가 두 도전패드(46, 48) 상부의 어느 영역에 배치되어도, 두 도전패드(46, 48)를 안정적으로 통전시킬 수 있게 된다.
앞선 실시예들에서, 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키기 위한 통전수단들에 대하여 살펴보았다. 도 7의 단면도를 참조하여 제2기판(60)의 하면 전 영역에 걸쳐 투명도전층(62)을 형성하여 두 도전패드(46, 48)를 통전시키는 예를 설명하였으며, 도 10 내지 12를 참조하여 투명도전층(62)이 압력식 터치셀(70)들에 대해 구획하여 형성되는 예 및 두 도전패드(46, 48)와 투명도전층(62)이 교차하는 사선방향으로 배치되는 예에 대하여 설명하였다. 그리고 도 13 내지 15를 참조하여 제2기판(60)에 투명도전층을 형성하는 대신에 통전용 스페이서(25c)를 이용하여 두 도전패드(46, 48)를 통전시키는 예에 대하여 설명하였다.
이러한 실시예들은 단지 본 발명의 일실시예이며, 본 발명의 터치패널은 위와 다른 방법으로 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수도 있다. 예컨대, 도시하지는 않았지만 제1기판(30) 상에 용량식 터치셀(31)을 설치하고, 제2기판(60) 상에 압력식 터치셀(70)을 설치할 수 있다. 이처럼 두 터치셀(31)을 상호 대향하는 기판상에 설치하면서, 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)가 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시키도록 위치시킨다면, 위와 같은 투명도전층(62) 및 통전용 스페이서(25c)를 사용하지 않고도 압력식 터치입력에 대해 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)를 통전시킬 수 있다. 다른 예로서, 제1기판(30)에 압력식 제1신호선(42) 및 제1도전패드(46)를 형성하고, 제2기판(60)에 압력식 제2신호선(44) 및 제2도전패드(48)를 형성한 다음, 압력식 터치입력이 발생할 때 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)가 상호 맞닿으면서 통전되도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 압력식 터치입력에 대해 압력식 터치셀(70)의 두 도전패드(46, 48)는 다양한 통전수단에 의해 통전될 수 있다.
다음에는 본 발명의 터치패널을 이용하여 멀티터치를 인식하는 실시예들에 대하여 설명한다.
본 발명의 터치패널은 서로 다른 입력방식의 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)을 구비한다. 이때, 용량식 터치셀(31)에는 용량식 스위칭소자(40)가 설치되어 있어, 용량식 스위칭소자(40)를 이용하여 각 터치셀에서의 신호의 입출력을 차단할 수 있으며, 이는 용량식 터치셀(31)에서의 멀티터치에 대한 인식을 가능하게 한다. 하지만, 압력식 터치셀(70)의 기본 구조는 멀티터치에 대한 인식이 어렵다. 예컨대, 제2기판(60)의 하면 전 영역에 걸쳐 투명도전층(62)이 형성된 경우, 동시에 여러 지점의 압력식 터치셀(70)에서의 터치입력이 이루어지면, 투명도전층(62)에 의해 여러 압력식 터치셀(70)들이 전기적으로 연결되면서 터치신호 획득에 오류가 발생된다. 앞선 실시에들 중에서 투명도전층(62)을 단위 압력식 터치셀(70)별로 구획 형성하는 예와, 통전용 스페이서(25c)를 이용하여 압력식 터치셀(70)을 통전시키는 예는 위와 같은 오류 없이 멀티터치에 대한 인식이 가능하다. 하지만, 어떤 환경(예를 들어 휴대폰 액정화면과 같은 소형 디스플레이장치에 터치패널이 적용되는 경우 등과 같은)에서는 투명도전층(62)을 압력식 터치셀(70)별로 구획 형성하거나 통전용 스페이서(25c)를 설치하기 곤란할 수 있다. 이에 본 발명은 압력식 터치셀(70)에서 보다 안정적으로 멀티터치를 인식할 수 있는 방안을 제공한다.
도 16을 참조하면, 도 4의 구성도와 비교하여 각각의 압력식 터치셀(70)은 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치되는 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함한다. 압력식 스위칭소자(41)는 각각의 압력식 터치셀(70) 내에서 압력식 신호선과 어느 하나의 도전패드의 연결을 스위칭하는 것으로서, 도 16의 실시예와 달리 각 압력식 터치셀(70) 내에서 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치될 수도 있다. 또한, 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 압력식 제1스위칭소자(41a)가 설치되고, 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 압력식 제2스위칭소자(41b)가 설치되는 것과 같이 복수의 압력식 스위칭소자(41)가 이용될 수도 있다.
압력식 스위칭소자(41)로는 다양한 스위칭소자들이 이용될 수 있다. 예컨대, 다이오드를 이용하여 위치검출신호가 역류되는 것을 방지하도록 구성할 수 있다. 하지만, 보다 바람직하게는 압력식 스위칭소자(41)는 TFT와 같은 3단자형 스위칭소자이다. 이러한 3단자형 스위칭소자는 게이트단자에 인가되는 펄스를 이용하여 턴 온/오프 할 수 있어, 신호의 역류 방지 및 차단을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한, TFT는 LCD나 AMOLED와 같은 표시장치(20)의 제조에서 이미 검증된 소자라는 장점이 있다.
도 16에 도시된 실시예에서, 압력식 TFT(41)는 각각의 압력식 터치셀(70) 내에서 제2도전패드(48)에 입력단자가 연결되고 압력식 제2신호선(44)에 출력단자가 연결된다. 그리고 제1기판(30) 상에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되며, 압력식 TFT(41)의 게이트단자는 압력식 보조신호선(49)에 연결된다. 압력식 보조신호선(49)은 드라이브IC(81)에 연결되어, 드라이브IC(81)에 의해 제어된다. 드라이브IC(81)는 압력식 보조신호선(49) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가한다.
이러한 구성에 따르면, 압력식 보조신호선(49)으로 인가되는 게이트신호가 Off인 경우, 압력식 터치셀(70)에서 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)간 통전이 발생하여도 압력식 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 출하되지 못한다. 즉, 압력식 보조신호선(49)을 통해 인가되는 게이트신호가 On 되는 경우에만 압력식 터치입력을 유효하게 인식할 수 있게 된다. 따라서 각각의 압력식 터치셀(70)에서 압력식 TFT(41)의 턴 온/오프를 제어함으로써, 멀티터치에 대한 인식이 가능하게 되는 것이다.
도 17은 도 16의 실시예에서, 용량식 터치셀(31)의 구조를 보강한 실시예를 보여준다. 도 16에서 횡방향의 용량식 터치셀(31)들은 모두 공통의 용량식 제1신호선(32)에 접속되어 있기 때문에, 횡방향에 놓인 터치패드(50)들 역시 공통의 용량식 제1신호선(32)에 접속된 상태에 놓여 있다. 이러한 구조에서는 어느 한 용량식 터치셀(31)에서 터치입력이 발생할 때, 공통의 용량식 제1신호선(32)에 접속된 다른 용량식 터치셀(31)에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 현상은 각 용량식 단위 터치셀(31)마다 용량식 제1신호선을 개별적으로 설치하여 해결할 수 있을 것이다. 하지만 이러한 방법은 용량식 제1신호선이 많아짐으로 인해 기판의 투과율이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 보다 확실한 해결책은 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)를 공통의 용량식 제1신호선(32)으로부터 단절시키는 것이며, 도 17은 이러한 실시예를 보여준다.
도 17을 참조하면, 도 16의 실시예에 더하여 용량식 제1신호선(32)과 용량식 TFT(40)의 게이트단자 사이에 용량식 보조스위칭소자(40a)가 연결되어 있다. 용량식 보조스위칭소자(40a)로 TFT가 사용되는 경우, 통상적으로 10Mohm 정도의 RDS(on) 저항을 가지므로 터치패드(50) 끼리의 신호를 차단하며, 또한 RDS(on) 저항은 소프트터치 발생시 터치패드(50)와 신체사이의 가상의 커패시터에 형성된 전압의 방전상수를 결정하는 역할을 한다. 용량식 보조스위칭소자(40a)는 압력식 스위칭소자(41)와 마찬가지로 다양한 스위칭소자로 구성될 수 있지만, 바람직하게는 TFT와 같은 3단자형 스위칭소자로 구성된다.
그리고 용량식 보조TFT(40a)는 각각의 용량식 터치셀(31) 내에서 용량식 제1신호선(32)에 입력단자가 연결되고 용량식 TFT(40)의 게이트단자에 출력단자가 연결된다. 제1기판(30) 상에는 복수의 용량식 보조신호선(37)이 더 배치되며, 용량식 보조TFT(40a)의 게이트단자는 추가된 용량식 보조신호선(37)에 연결된다. 용량식 보조신호선(37) 역시 드라이브IC(81)에 연결되어, 드라이브IC(81)에 의해 제어된다. 드라이브IC(81)는 용량식 보조신호선(37) 각각에 순차적으로 스캔펄스를 인가할 수도 있으며 상시 턴 온 전압을 인가 할 수도 있다.
이러한 구성에서의 바람직한 일실시예로서, 용량식 보조신호선(37)으로 인가되는 게이트신호가 Off 되는 경우 용량식 보조TFT(40a)가 턴 오프되고, 이러한 시점에서는 압력식 터치신호를 검출하며, 압력식 보조신호선(49)으로 인가되는 게이트 신호가 Off 되는 경우 압력식 스위칭소자(41)가 턴 오프되고, 이 시점에서 용량식 터치신호를 검출하는 것이다. 따라서, 용량식 터치셀(31)의 검출시간과 압력식 터치셀(70)의 검출시간이 서로 다르므로, 상호간에 영향을 미치는 것을 안정적으로 방지할 수 있다.
도 18은 도 17의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도이다. 이를 참조하여 도 17의 실시예에 따른 동작관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 18의 하단에 도시된 구간표에서 "영역1"은 압력식 터치셀(70)의 터치여부를 검출하기 위한 영역이며, "영역2"는 용량식 터치셀(31)의 터치여부를 검출하기 위한 영역이다. "영역3"과 "영역4"는 각각 영역1과 영역2의 반복 구간이다. 그리고 본 파형도에 도시된 각각의 신호들에 대하여 설명하면, 용량식 제1신호선(32)으로 인가되는 신호는 DCn, 용량식 제2신호선(34)으로 인가되는 신호는 AUXn, 용량식 제3신호선(36)으로 입수되는 신호는 SCn, 용량식 보조신호선(37)으로 인가되는 게이트신호는 GCn, 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호는 DPn, 압력식 제2신호선(44)으로 입수되는 신호는 SPn, 압력식 보조신호선(49)으로 인가되는 게이트신호는 GPn이다.
도 18에서, 용량식 터치입력을 검출하는 영역2의 신호가 진행될 때, 압력식 터치입력을 검출하는 영역1의 신호는 주어지지 않는 것이 바람직하다. 즉, 영역2 및 영역4에서 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호 DPn은 하이 임피던스이거나 플로팅(floating)이 되어야 바람직하며, 도 18에서는 영역2 및 영역4에서의 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 신호 DPn이 로우 신호인 것처럼 도시되어 있으나 이는 하이 임피던스이거나 플로팅(floating)이 되는 구간이다. 이는 영역2에서도 DPn이 계속 인가되고 있을 경우, 압력식 터치입력이 발생하여 제2기판(60)의 투명도전층(62)에 압력식 터치입력에 대응하는 검출전압이 인가되면, 이로 인해 형성된 전계에 의해 터치패드(50)와 신체와의 정전용량 형성이 어려워지기 때문이다.
이와 마찬가지로, 압력식 터치입력 검출구간인 영역1에서는 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)가 하이 임피던스이거나 플로팅되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 영역1에서는 압력식 터치입력에 의해 제2기판(60)의 투명도전층(62)에 검출전압이 인가되는 상태인데, 이때 용량식 터치셀(31)이 동작한다면 투명도전층(62)과 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)가 접촉되어 쇼트로 인한 과전류(Over current)가 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 영역1에서 용량식 터치셀(31)의 신호의 입출력을 차단함으로써, 제2기판(60)의 투명도전층(62)과 터치패드(50)의 접촉이 발생하여도 소비전류가 발생하지 않게 되며, 압력식 터치입력의 검출전압인 DPn의 노이즈를 줄이고 안정적인 신호로 동작되게 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 영역1에서는 용량식 보조TFT(40a)의 게이트전압으로 이용되는 GCn을 모두 Off 시키면, 이에 따라 영역1에서는 용량식 제1신호선(32)으로 인가되는 DCn 및 용량식 제2신호선(34)으로 인가되는 AUXn의 상태와 무관하게 용량식 터치셀(31)들의 터치패드(50)는 하이 임피던스 상태로 결정된다.
도 18을 참조하면, 터치위치 검출부(80)는 압력식 터치입력의 검출구간인 영역1과 영역3에서 압력식 보조신호선(49)과 압력식 제1신호선(42)에 각각 순차적인 스캔펄스를 제공한다. 도시한 바와 같이, 여러 개의 게이트신호 GPn 중 어느 1라인의 게이트신호가 On 될 경우, 나머지 게이트신호들은 Off 상태를 유지한다. 만약, GP3 신호가 On 되면, 다른 게이트신호들인 GP1, GP2, GP4는 모두 Off 상태를 유지한다. GP3 신호가 On 되는 경우, 세 번째 압력식 보조신호선(49)에 연결된 압력식 TFT(41)의 게이트단자에는 TFT On 전압이 공급된다. 그리고 다른 압력식 보조신호선(49)에 연결된 압력식 TFT(41)의 게이트단자에는 TFT Off 전압이 공급된다. 일예로서, GPn의 TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다. 그리고 압력식 TFT(41)의 안정된 스위칭동작을 위하여 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 DPn은 압력식 TFT(41)의 게이트신호에 해당하는 GPn보다 TFT의 문턱전압(Threshold voltage) 이상 낮은 전압을 사용한다. 일예로서, DPn으로는 5V가 사용된다.
도 18을 참조하면, 터치위치 검출부(80)는 용량식 터치입력의 검출구간인 영역2와 영역4에서 용량식 보조신호선(37) 및 용량식 제1신호선(32) 각각에 순차적인 스캔펄스를 제공한다. 도시한 바와 같이, 여러개의 용량식 보조신호선(37)에 동시에 게이트신호 GCn이 인가될 수 있다. 하지만, 용량식 터치셀(31)에서 출력되는 신호인 SCn의 상호간 간섭을 방지하기 위하여, 어느 하나의 DCn이 인가될 때 다른 DCn은 게이트신호 GCn에 관계없이 Off 상태를 유지한다. 예컨대, DC1이 인가될 때에는 비록 GC2가 인가되어도 DC2가 Off 상태를 유지하여, DC2에 접속된 용량식 TFT(40)를 Off 상태에 있게 한다. 일예로서, GCn의 TFT On 전압은 12~18V이고, TFT Off 전압은 -5~-10V이다. 용량식 보조TFT(40a)의 입력신호인 DCn은 게이트전압 GCn보다 TFT의 문턱전압 이상 낮게 하는 것이 바람직하며, 예컨대 DCn으로는 12V가 사용된다. 용량식 TFT(40)의 입력신호로서 용량식 제2신호선(34)에 인가되는 신호 AUXn은 용량식 TFT(40)의 게이트전압인 DCn보다 TFT의 문턱전압 이상 낮게 하는 것이 바람직하며, 예컨대 AUXn으로는 5V가 사용된다.
도시한 바와 같이, 용량식 터치입력을 검출하기 위하여 용량식 터치셀(31)에 인가되는 게이트신호인 GCn의 On 전압인가 후, 연속되는 신호들 사이에 충분한 관측시간을 갖는다. 이는 신체의 접근에 의해 손가락(26)과 터치패드(50)가 형성하는 가상의 커패시터에서 방전되는 신호를 측정함에 있어 충분한 시간을 갖도록 하기 위함이다.
안정적인 신호의 처리를 위해서, 그리고 신호들의 오버랩을 방지하기 위해서 각각의 신호들 사이에는 휴지기를 갖는 것이 바람직하다.
도 18의 파형도를 참조하여 도 17의 실시에에서 용량식 터치셀(31)로부터 터치신호를 획득하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
용량식 터치셀(31)에서의 출력파형인 SCn에 있어서, 신호가 입수되는 용량식 제3신호선(36)에는 배선저항과 기생 커패시터가 존재하므로, 도시한 바와 같이 Hi 레벨로 상승하는 구간 및 Low 레벨로 하강하는 구간에서 곡선을 갖게 된다. 신체와 터치패드(50)간 터치가 발생하지 않는 경우, GCn에 의해 신호전달이 완료되고 관측시간으로 변경된 직후부터 용량식 TFT(40)의 게이트전압이 급격하게 하강하여 SCn이 50% 레벨로 하강하기까지의 시간을 "T1"이라 하자. 단, 본 파형도에서 게이트신호 GCn 및 입력신호 DCn과 AUXn에 비해 출력신호 SCn에서 발생하는 시간지연 및 신체와의 터치가 발생되는 시점에서의 과도응답 특성은 무시하였다.
만약, 어느 시점에서 도 17의 좌상단 용량식 터치셀(31)에 신체의 접근에 터치입력이 발생한다면, 해당 지점의 용량식 터치셀(31)에서는 신체의 손가락(26)과 터치패드(50) 사이에 정전용량이 형성된다. 도 18의 파형도에서 보여지듯이 영역2의 시점에서 터치가 발생하였다면, 영역2의 관측시간 모드에서, 즉, DC1이 로우 레벨이 되는 시점부터 정전용량에 의해 충전된 전압의 방전이 개시될 것이다. 이에 따라 용량식 TFT(40)의 게이트전압은 서서히 하강되며, 용량식 TFT(40)의 출력파형은 SC1의 파형에서 보여지듯이 TFT의 문턱전압(Threshold voltage) 특성을 반영한 고유의 파형을 보인다. 이때, SC1의 파형이 50% 레벨로 하강하기까지 걸리는 시간을 "T2"라 한다면, 이 T2는 T1에 비해 상당히 크다.
따라서 터치위치 검출부(80)는 관측시간에서 용량식 제3신호선(36)을 통해 입수되는 신호인 SCn의 파형이 소정 레벨까지 하강하는데 걸리는 시간, 또는, 소정 시점에서 하강된 전압의 크기를 판독하여 터치신호를 획득할 수 있다.
신체의 손가락(26)과 터치패드(50) 사이에 형성된 정전용량에 의해 지연된 Falling time인 T2를 측정하기 위해서는 타이머가 이용될 수 있으며, 소정 시점에서 하강된 전압의 크기를 판독하기 위해서는 기준전압(Reference voltage)이 사용될 수 있다. 기준전압은 터치위치 검출부(80) 내에 설치된 전원부(도시안됨)에서 생성될 수 있다. 그리고 용량식 터치입력이 발생하지 않았을 때의 SCn의 고유한 출력파형인 상승하는 Rising time이나 하강하는 Falling time은, 타이머의 기준시간으로 사용될 수 있다.
그런데 위와 같은 타이머의 기준시간은 신호선들의 배선저항이나 기생 커패시터들로 인해 변경될 수 있으며, 터치패널과 표시장치(20)의 결합상태에 의해 변경될 수 있는 가변성 있는 시간이다. 즉, 타이머의 기준시간은 터치패널의 제조상태에 따라 달라질 수 있다. 이는 기준시간을 정확하게 측정하는 데 많은 시간과 노력이 필요하고 때때로 부정확하게 측정될 개연성이 있다는 것을 의미한다.
도 19는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 실시예를 보여준다. 도 19는 휴대폰 등과 같은 휴대기기(Hand held device)의 프레임(110)을 보인 것이며 프레임(11)의 하부에는 본 발명의 터치패널이 실장된다. 도시된 바와 같이, 휴대기기의 프레임(110) 하부에 결합된 터치패널에는 복수의 기준시간 측정셀(120)이 형성될 수 있으며, 도 19는 이러한 터치패널에 형성된 기준시간 측정셀(120)이 프레임(11)에 투영된 형태이다. 기준시간 측정셀(120)은 제1기판(30) 또는 제2기판(60)의 비동작영역(non active area) 상에 형성되는 것이 바람직하지만, 동작영역(active area)에 형성될 수도 있다. 그리고 기준시간 측정셀(120)은 용량식 터치셀(31)과 동일한 구조를 가지되, 터치패드(50)는 제외된 구조로 구성되어 터치에 대한 반응을 하지 않는다. 기준시간 측정셀(120)은 용량식 터치셀(31)에서 배선저항과 기생 커패시터의 존재 및 크기의 차이에 의한 파형특성을 알아내기 위한 것이다. 즉, 기준시간 측정셀(120)은 용량식 터치셀(31)에서 터치패드(50)가 신호 검출에 어떠한 관여도 하지 않는 상태의 파형특성을 파악하기 위한 것으로서, 기준시간 측정셀(120)에서 터치패드(50)는 생략된다.
기준시간 측정셀(120)은 다음과 같이 이용된다. 기준시간 측정셀(120)은 용량식 터치셀(31)과 동일한 구조(터치패드를 제외하고)를 갖는 것으로서, 터치패널의 제조단계에서 용량식 터치셀(31)에서 터치신호를 획득하는 방식과 동일한 방식으로 기준시간 측정셀(120)에 신호를 인가하고 기준시간 측정셀(120)로부터 출력되는 신호를 판독한다. 그리고 기준시간 측정셀(120)에서 출력된 신호에서 도 18의 파형도에 도시된 T1을 측정한다. 측정된 T1은 용량식 터치셀(31)에서의 터치입력을 검출하는데 이용된다.
도 19의 일예를 참조하면, 기준시간 측정셀(120)은 휴대기기의 프레임(110) 상의 P1, P2, P3 지점의 하부의 터치패널 영역에 각각 설치된다. 그리고, P1 지점의 기준시간 측정셀(120)에서 측정된 기준시간은 A영역에 위치한 용량식 터치셀(31)의 터치신호를 획득하는 기준시간으로 이용되며, 이와 마찬가지로 P2 및 P3 지점의 기준시간 측정셀(120)은 각각 B영역 및 C영역에 위치한 용량식 터치셀(31)의 터치신호 획득을 위한 기준시간을 제공한다. P1, P2, P3 각 지점에서 측정된 기준시간은 배선저항이나 기생 커패시터의 차이로 인해 달라질 수 있다. 따라서 위와 같이 복수의 기준시간 측정셀(120)을 사용하여 용량식 터치입력에 대한 검출 감도를 높일 수 있다. 기준시간 측정셀(120)의 설치개소가 많을수록 용량식 터치입력에 대한 검출 감도는 더욱 높아질 것이다.
한편, 도 18의 파형도를 참조하여 설명한 예시 이외에 다른 방법으로도 용량식 터치셀(31)로부터 터치신호를 획득하는 것이 가능하다. 예를 들어, 임의의 시점에 압력식 터치셀(70)에 인가되는 신호 DPn을 모두 Off 시킨 상태에서, 즉, 압력식 터치셀(70)의 동작을 모두 Off 시킨 상태에서 모든 용량식 TFT(40)의 게이트신호인 GCn을 동시에 On 하고, 임의의 지점에서 신체와 터치패드(50)간에 형성된 가상의 커패시터에 충전을 유도한 후, 용량식 제2신호선(34)에 순차적으로 신호를 인가하여 용량식 제3신호선(36)으로 출력되는 파형을 관측한다. 그밖에도 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이용하여 다양한 여러 가지 방법으로 용량식 터치입력을 검출할 수 있을 것이다.
도 20은 도 17의 실시예와 비교하여 압력식 터치셀(70)이 다르게 구성된 예를 보여준다. 도 20의 실시예는 각각의 압력식 터치셀(70) 내에서 압력식 TFT(41)가 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 설치된다. 압력식 TFT(41)의 게이트단자는 압력식 보조신호선(49)에 연결되며, 입력단자 및 출력단자는 각각 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)에 연결된다. 이와 같이 압력식 TFT(41)가 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 연결을 스위칭하면, 정전기 또는 외란 등에 의해 어느 하나의 압력식 제1신호선(42)에 인가되는 신호가 다른 압력식 제1신호선(42)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
하지만, 도 20의 실시예는 각각의 압력식 터치셀(70)에서 압력식 제1신호선(42)의 연결을 선택적으로 스위칭하는 것으로서, 통전되는 시점에서 제2기판의 위치검출신호가 투명도전체(62)를 통해 임의의 압력식 터치셀(70)의 제2도전패드(48)에 인가될 수 있으므로 멀티터치를 인식하기 어렵다.
도 21의 실시예는 투명도전층(62)의 존재에도 불구하고, 각각의 압력식 터치셀(70)들을 보다 완전하게 격리시켜 안정적인 멀티터치 인식인 가능한 실시예를 보여준다. 도 21을 참조하면, 각각의 압력식 터치셀(70)은 두 개의 압력식 스위칭소자(41)를 구비한다. 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에는 압력식 제1스위칭소자(41a)가 설치되고, 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에는 압력식 제2스위칭소자(41b)가 설치된다. 바람직하게는 압력식 제1스위칭소자(41a) 및 압력식 제2스위칭소자(41b)는 모두 TFT로 구성되며, 두 TFT의 게이트단자는 압력식 보조신호선(49)에 공통으로 접속된다.
이와 같은 구성은 압력식 보조신호선(49)으로 인가되는 게이트신호가 Off 될 경우, 해당 라인의 압력식 터치셀(70)들은 신호선으로부터 두 도전패드(46, 48)가 완전히 격리된다. 따라서 투명도전층(62)에 접촉된 도전패드(46, 48)를 타고 신호가 역류하는 것을 완전히 방지할 수 있으며, 정전기나 외란에 의해 압력식 제1신호선(42)에서 오작동이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 다만, 도 21의 실시예에서는 각각의 압력식 터치셀(70)마다 2개의 TFT를 설치해야 하는 부담이 생긴다.
도 22는 도 17과 비교하여 용량식 터치셀(31)을 다르게 구성한 예를 보여준다. 도 22를 참조하면, 도 17의 실시예에 더하여 제1기판(30) 상에 복수의 용량식 제1보조신호선(37a)과 용량식 제2보조신호선(37b)이 배치된다. 각 용량식 터치셀(31) 내에는 용량식 보조스위칭소자(40a)가 설치되고, 이 용량식 보조스위칭소자(40a)가 TFT로 구성되는 것은 도 17의 실시예와 동일하다. 용량식 보조TFT(40a)는 용량식 제1신호선(32)에 입력단자가 연결되고, 용량식 TFT(40)의 게이트단자에 출력단자가 연결되며, 용량식 제1보조신호선(37a)에 게이트단자가 연결된다.
도 22의 실시예는 이러한 구성에 추가하여, 각각의 용량식 터치셀(31) 내에서 커패시터(55)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이 각 용량식 터치셀(31)에서 용량식 스위칭소자(40)의 게이트단자와 상기 용량식 제2보조신호선(37b) 사이에는 커패시터(55)가 더 접속된다.
도 23은 도 22의 실시예에서 터치신호를 인식하는 예를 보인 파형도이다. 도 23의 파형도는 앞서 도 18의 파형도와 유사한 것으로서, 압력식 터치셀(70)에서 터치신호를 획득하는 동작 및 파형은 도 18의 파형과 동일하다. 따라서 도 23의 파형도에서 압력식 터치셀(70)의 동작에 대한 기본적인 설명은 생략한다.
용량식 터치신호 획득에 관한 일실시예로서, GCn의 On 전압은 18V이며, DCn의 Hi 레벨 전위는 용량식 TFT(40)를 On 시키는 전압으로서 약 12V가 적당하다. 커패시터(55)의 타단에 연결된 용량식 제2보조신호선(AUX2-n)은 관측을 위한 신호선으로서, 일실시예로서 0(zero)의 전위를 갖게 할 수 있다.
도 22의 실시예는 도 17의 실시예에 비해 각 용량식 터치셀(31) 내에 추가의 커패시터(55)가 더 설치된 것이다. 이 추가의 커패시터(55)는 신체와 터치패드(50) 사이에 형성되는 가상의 커패시터와 결합하여 SCn 신호의 파형이 하강하는데 걸리는 시간을 지연시키는 역할을 한다. 만약 어떤 용량식 터치입력도 발생하지 않는다면, 영역4에서 SC1 신호에서와 같이, 용량식 제3신호선(36)으로 출력되는 신호의 파형은 T1의 Falling time으로 하강한다. 만약 어느 하나의 용량식 터치셀(31)에서 손가락(26)이 접근할 경우 신체와 터치패드(50) 사이에 가상의 커패시터가 형성되며, 이는 영역2에서 SC1 신호에서와 같이 추가된 커패시터(55)와 결합하여 Falling time을 T2로 연장시킨다. 따라서 터치위치 검출부(80)는 이와 같은 T1과 T2의 시간차이를 검출하여 터치신호를 획득할 수 있다.
한편, 도 22의 실시예는 다른 방법으로 용량식 터치셀(31)로부터 터치신호를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 터치입력이 일어나기 전에 미리 커패시터(55)의 충전을 완료하는 방법이다. 이와 같이, 커패시터(55)의 충전이 완료된 후, 소프트 터치입력이 발생하면 커패시터(55)에 충전된 전하는 가상의 커패시터와 Charge Sharing을 하게 되고, 영역4의 SC2 신호에서와 같이 Falling time은 T1에 비해 줄어든 T4를 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 커패시터(55)를 미리 충전시킨 후 터치입력을 검출하는 방법에서는, Charge Sharing에 의해 SCn의 출력파형이 하강하는데 걸리는 시간이 기준시간보다 줄어들고, 터치위치 검출부(80)는 이와 같은 T1과 T4의 시간차이를 검출하여 터치신호를 획득할 수 있다.
이와 같이 도 22의 실시예는 추가되는 커패시터(55)의 정전용량을 다양하게 조정하여 용량식 TFT(40)의 게이트측에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 따라서 커패시터(55)의 용량을 적절하게 선택함으로써 터치가 이루어졌을 때 SCn 신호의 하강 기울기를 선택할 수 있고, 이는 용량식 터치를 보다 안정적으로 검출할 수 있게 한다.
도 24는 일부 용량식 터치셀(31)이 단독으로 설치된 예를 보여준다. 도 24를 참조하면, 하부에 위치한 세 개의 용량식 터치셀(31)은 압력식 터치셀(70)과 중복하여 형성되지 않고, 독립된 영역에 형성된 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 용량식 터치셀(31)을 단독으로 형성할 경우, 해당 위치에서 제2기판(60)을 부분적으로 제거할 수도 있다. 왜냐하면, 용량식 터치셀(31)은 신체의 접촉이나 접근과 같은 소프트 터치입력을 검출하는 것으로서, 1장의 기판 상에 모든 구성들이 설치될 수 있기 때문이다. 이와 같이, 용량식 터치셀(31)만 형성된 영역에서 제2기판(60)을 제거하면, 손가락(26)과 터치패드(50)간 간격 d가 작아지고, 이는 용량식 터치신호의 감도를 높이는 효과를 갖게 한다. 다만, 이 경우 용량식 터치셀(31)의 표면에 투명절연체를 도포하여 용량식 터치셀(31)을 보호할 필요가 있다.
그런데, 만약 용량식 터치셀(31)이 제2기판(60)에 설치된다면, 도 24에서 용량식 터치셀(31)만 형성된 영역에서는 제1기판(30)을 제거할 필요가 없으며, 용량식 터치셀(31)은 제2기판(60)의 하면에 형성되므로 용량식 터치셀(31)에 투명절연체를 도포할 필요도 없다. 그래도 위와 같이 손가락(26)과 터치패드(50)간 간격 d를 줄여 용량식 터치신호의 감도를 높이는 효과를 가질 것이다.
한편, 도24의 실시예와 달리, 터치패널 상에서 일부 영역에는 압력식 터치셀(70)들만 설치할 수도 있다. 이와 같이, 압력식 터치셀(70)만 설치된 영역에서는 두 도전패드(46, 48)를 형성하는 공정에서 터치패드(50)와의 상관관계를 고려하지 않아도 된다. 따라서, 압력식 터치셀(70)들을 고해상도로 집적할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 터치패널은 용량식 터치셀(31)에서의 터치감도를 높이거나, 터치패널 상에서 부분적으로 고해상도 터치입력이 필요한 경우 등에 위와 같이 터치패널의 일부 영역에 용량식 터치셀(31) 또는 압력식 터치셀(70)만을 형성하는 등으로 변형 설계될 수 있다.
도 25 이하의 실시예들은 압력식 터치셀(70)을 다르게 구성한 예들을 보여주는 것으로서, 압력식 스위칭소자(41)의 상태변화에 의해 압력식 터치셀(70)에서의 터치입력을 검출하는 방식의 구성들을 보여준다. 이러한 실시예들은 앞서서 언급한 압력식 터치셀(70)의 구성과 비교하여, 회로구성 및 작동 메카니즘에서 약간 차이를 보인다.
도 25를 참조하면, 제1기판(30) 상에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치된다. 그리고 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)에 각각 입력단자와 출력단자가 연결된 3단자형의 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함한다. 각 압력식 터치셀(70) 내에서 두 도전패드(46, 48) 중 어느 하나의 도전패드는 상기 압력식 스위칭소자(41)의 게이트단자에 연결되고 다른 도전패드는 상기 압력식 보조신호선(49)에 연결된다. 도시된 예에서는, 압력식 스위칭소자(41)의 게이트단자에 제1도전패드(46)가 연결되고, 압력식 보조신호선(49)에 제2도전패드(48)가 연결되도록 구성되었다. 본 실시예에서 압력식 스위칭소자(41)는 바람직하게는 TFT이다.
위 실시예에서 압력식 보조신호선(49)은 압력식 TFT(41)를 On/Off 시키는 스캔 신호선이며, 터치 신호 검출을 위한 신호선에는 온 전압을 인가하며 그 외의 신호선에는 오프전압이 인가된다. 이때 압력식 보조신호선(49)에 인가되는 상시 오프전압은 -5~-10V이며 턴 온 전압은, 일예로 12~18V이다.
이러한 구성에 따르면, 모든 압력식 TFT(41)가 턴 오프 되어 있는 상태에서 만약 어떤 압력식 터치셀(70)에서 터치입력이 발생하면, 해당 압력식 터치셀(70)에 스캔펄스가 인가되는 시점에서 압력식 TFT(41)가 턴 온 된다. 그리고, 압력식 제1신호선(42)으로 인가되는 위치검출신호는 압력식 TFT(41)에 의해 압력식 제2신호선(44)으로 출력된다. 터치위치 검출부(80)는 이를 검출하여 터치신호를 획득한다.
도 26 내지 도 28은 도 25의 실시예에 더하여 신호차단용 스위칭소자(41c)가 더 설치된 구성을 보여주는 것으로서, 이해를 돕기 위해 단위 압력식 터치셀(70)의 회로구성만을 도시하였다.
신호차단용 스위칭소자(41c)는 앞서 언급한 신호의 역류 방지 및 차단을 위한 스위칭소자들과 마찬가지로 다이오드 등으로 구성될 수도 있겠으나, 바람직하게는 TFT로 구성된다. 도시된 바와 같이 신호차단용 스위칭소자(41c)는 각 압력식 터치셀(70)에서 압력식 TFT(41)의 3단자 중 어느 하나의 단자에 설치된다. 그리고 신호차단용 스위칭소자(41c)를 턴 온/오프 시키기 위하여 제1기판(30) 상에는 복수의 신호차단용 게이트신호선(49c)이 더 배치된다.
도 26은 신호차단용 TFT(41c)가 압력식 TFT(41)의 게이트단자에 설치된 것으로서, 신호차단용 게이트신호선(49c)에 게이트단자가 연결되고, 제2도전패드(48)와 압력식 TFT(41)의 게이트단자에 각각 입력단자와 출력단자가 연결되도록 설치된 실시예이다. 도 27은 신호차단용 TFT(41c)가 압력식 TFT(41)의 입력단자에 설치된 것으로서, 신호차단용 게이트신호선(49c)에 게이트단자가 연결되고, 압력식 제1신호선(42)과 압력식 TFT(41)의 입력단자에 각각 입력단자와 출력단자가 연결되도록 설치된 실시예이다. 도 28은 신호차단용 TFT(41c)가 압력식 TFT(41)의 출력단자에 설치된 것으로서, 신호차단용 게이트신호선(49c)에 게이트단자가 연결되고, 압력식 TFT(41)의 출력단자와 압력식 제2신호선(44)에 각각 입력단자와 출력단자가 연결되도록 설치된 실시예이다.
도 26 내지 28에 도시된 실시예들은 공히 추가된 신호차단용 TFT(41c)가 각 압력식 터치셀(70)에서 신호의 흐름을 차단하여 신호의 간섭을 방지하며, 각 압력식 터치셀(70)들을 원하는 시점에서만 통전 가능하게 한다. 따라서, 압력식 터치셀(70)에서 안정적인 멀티터치 입력을 가능하게 한다.
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 (33)

  1. 신체를 포함한 터치수단의 접촉 또는 접근을 감지하여 해당 위치에 대응하는 좌표신호를 발생시키는 터치패널에 있어서,
    광투과성 재료로 이루어지며 복수의 스페이서(25)에 의해 이격 배치되는 제1기판(30) 및 제2기판(60);
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에 배치되며 위치검출신호의 입출력을 위한 복수의 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36);
    상기 터치패널 상에서 터치가 이루어지는 액티브영역(100)을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역 내에서 상기 용량식 제1신호선(32)과 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36)에 게이트단자 및 입출력단자가 연결되는 3단자형의 용량식 스위칭소자(40)와 상기 용량식 스위칭소자(40)의 게이트단자에 접속되며 도전체로 이루어진 터치패드(50)를 구비한 용량식 터치셀(31);
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에 배치되며 위치검출신호 입출력을 위한 복수의 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44);
    상기 터치패널 상에서 터치가 이루어지는 액티브영역(100)을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역 내에서 상호 이격 배치되는 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 구비하고, 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전될 때 상기 압력식 제1신호선(42)으로 입수된 위치검출신호를 압력식 제2신호선(44)으로 출력하는 압력식 터치셀(70); 및
    상기 용량식 제1신호선(32) 및 압력식 제1신호선(42) 각각에 위치검출신호를 인가하고, 상기 용량식 터치셀(31)에서는 용량식 스위칭소자(40)의 상태변화에 따라 용량식 제3신호선(36)으로부터 위치검출신호를 입수하며, 상기 압력식 터치셀(70)에서는 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 압력식 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하여 터치가 이루어진 지점의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 액티브영역(100) 내에서 서로 격리된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 용량식 터치셀(31)과 압력식 터치셀(70)은 액티브영역(100) 내에서 중복된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)는 내부가 소정 영역만큼 절개되며, 절개된 영역 내에는 상기 터치패드(50)와 이격되도록 적어도 어느 하나의 압력식 터치셀(70)의 도전패드가 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 용량식 터치셀(31)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34) 및 용량식 제3신호선(36)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 표시장치(20)의 단위화소와 동일한 분해능으로 배치되고, 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치를 갖도록 배선되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 표시장치(20)와 제1기판(30)의 사이에는 확산시트(90)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 터치패널은 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치(20)의 상면에 설치되며, 상기 용량식 제1신호선(32), 용량식 제2신호선(34), 용량식 제3신호선(36), 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)은 각각 표시장치의 신호선에 대해 사선 방향으로 배선되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 터치위치 검출부(80)는 상기 용량식 터치셀(31) 및 압력식 터치셀(70)의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(85)을 더 포함하며, 상기 용량식 제3신호선(36) 및 압력식 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호가 수신되면 대응하는 터치셀의 좌표값이 메모리수단(85)의 대응 주소에 저장되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 상기 용량식 터치셀(31)의 터치패드(50)는 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키도록 대향하는 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 상호 대향하는 기판 상에 배치되며, 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상호 접촉되면서 통전되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 대향하는 기판에는 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키는 투명도전층(62)이 형성된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 투명도전층(62)은 어느 일측의 기판 상에서 적어도 하나 이상의 압력식 터치셀(70)을 커버하도록 구획하여 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 사선방향으로 배치되며, 상기 투명도전층(62)은 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 교차하는 사선방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 동일한 기판 상에서 상호 이격 배치되며, 상기 스페이서(25)는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 이격 배치되되 터치수단에 의해 터치패널에 압력이 가해질 때 상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)와 접촉되어 두 도전패드를 통전시키는 도전층(65)을 구비한 통전용 스페이서(25c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)는 각각 오목부(52)와 볼록부(54)가 연속하는 요철 형상으로 형성되며, 각 압력식 터치셀(70) 내에서 제1도전패드(46)와 제2도전패드(48)는 상호 오목부(52)와 볼록부(54)가 치합되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)에 제1도전패드(46)가 연결되고, 압력식 제2신호선(44)에 제2도전패드(48)가 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  19. 제 18에 있어서,
    상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 사이에 또는 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치되는 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되고, 상기 압력식 스위칭소자(41)는 상기 압력식 보조신호선(49)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 압력식 보조신호선(49)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 압력식 터치셀(70)은 압력식 제1신호선(42)과 제1도전패드(46)의 사이에 설치되는 압력식 제1스위칭소자(41a) 및 압력식 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치되는 압력식 제2스위칭소자(41b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되고, 상기 압력식 제1스위칭소자(41a) 및 압력식 제2스위칭소자(41b)는 상기 압력식 보조신호선(49)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 압력식 보조신호선(49)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  23. 제 1항에 있어서,
    상기 용량식 터치셀(31)은 용량식 제1신호선(32)과 용량식 스위칭소자(40)의 사이에 설치되는 용량식 보조스위칭소자(40a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 용량식 보조신호선(37)이 더 배치되고, 상기 용량식 보조스위칭소자(40a)는 상기 용량식 보조신호선(37)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 용량식 보조신호선(37)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 용량식 제1보조신호선(37a) 및 용량식 제2보조신호선(37b)이 더 배치되고, 상기 용량식 보조스위칭소자(40a)는 상기 용량식 제1보조신호선(37a)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 용량식 제1보조신호선(37a)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되며, 상기 용량식 스위칭소자(40)의 게이트단자와 상기 용량식 제2보조신호선(37b) 사이에는 커패시터(55)가 더 접속되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  26. 제 23항 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 상기 용량식 터치셀(31)과 동일하게 구성되되 터치패드가 제외된 기준시간 측정셀(120)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 기준시간 측정셀(120)은 제1기판(30) 또는 제2기판(60)의 비동작영역(non active area)에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  28. 제 1항에 있어서,
    상기 액티브영역(100)에서 일부 영역에는 상기 용량식 터치셀(31) 또는 상기 압력식 터치셀(70)만 단독으로 설치되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  29. 제 1항에 있어서,
    상기 액티브영역(100)에서 일부 영역에는 상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치되며, 상기 용량식 터치셀(31)은 제1기판(30) 상면에 형성되고, 상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치된 영역에 대향하는 제2기판(60)은 제거되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 용량식 터치셀(31)만 단독으로 설치된 영역에서 용량식 터치셀(31) 표면에는 투명절연막이 코팅된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  31. 제 1항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 압력식 보조신호선(49)이 더 배치되며, 상기 압력식 터치셀(70)은 상기 압력식 제1신호선(42) 및 압력식 제2신호선(44)에 각각 입력단자와 출력단자가 연결된 3단자형의 압력식 스위칭소자(41)를 더 포함하며, 각 압력식 터치셀(70) 내에서 두 도전패드(46, 48) 중 어느 하나의 도전패드는 상기 압력식 스위칭소자(41)의 게이트단자에 연결되고 다른 도전패드는 상기 압력식 보조신호선(49)에 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 압력식 스위칭소자(41)의 3단자 중 어느 하나의 단자에는 신호차단용 스위칭소자(41c)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 제1기판(30) 또는 제2기판(60)에는 복수의 신호차단용 게이트신호선(49c)이 더 배치되고, 상기 신호차단용 스위칭소자(41c)는 상기 신호차단용 게이트신호선(49c)에 게이트단자가 접속되는 3단자형 스위칭소자로서 신호차단용 게이트신호선(49c)을 통해 인가되는 신호에 의해 턴 온/오프 되는 것을 특징으로 하는 복합 입력 방식의 터치패널.
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