KR100935499B1 - Touch panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표시장치의 상면에 설치되거나 단독으로 동작하는 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티 터치를 인식할 수 있으며, 반응속도가 빠르고 노이즈나 외부 환경에 의한 오작동이 발생하지 않으며, 제조코스트가 저렴하고 양산제작이 용이한 새로운 구조의 터치 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a touch panel installed on an upper surface of a display device or operating alone. More particularly, the present invention relates to a touch panel that can recognize multi-touch in detail, has a fast response speed, and does not cause malfunction due to noise or external environment. The present invention relates to a touch panel having a new structure which is inexpensive and easy to mass produce.
일반적으로, 터치 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 접촉될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의의 하나이다. 터치 패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.In general, 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).
종래 터치 패널은 저항방식, 광학방식 등 여러 가지 유형이 개시되어 있다.Conventional touch panels have been disclosed in various types such as resistive, optical.
도 1은 위에 열거된 터치 패널 중 저항방식의 터치 패널을 보여준다. 도 1을 참조하면, 표시장치(1)의 상면에 제1기판(3)과 제2기판(5)이 상호 대향 배치되며, 제1기판(3)의 상면과 제2기판(5)의 하면에는 각각 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전체가 도포되어 도전층(7, 9)을 형성한다. 제1기판(3)의 상부에는 복수의 저항점(11)들이 형성되며, 도시하지 않았지만 제2기판(5)의 하부에도 이에 대응하여 저항점들이 형성된다.1 illustrates a resistive touch panel among the touch panels listed above. Referring to FIG. 1, a
도시된 바와 같이, 펜(17) 등의 물체가 제2기판(5)에 접촉되면, 제2기판(5)에 굴곡이 발생하면서 제2기판(5) 하면의 도전층(9)이 제1기판(3)의 상면의 도전층(7)에 접촉된다. 이때 도전층(7, 9)에 인가되는 전압은 해당 저항점(11)의 저항값에 의해 분할되며, 터치시 검출된 전압이 AD컨버터(13)를 통해 디지털 신호로 변환되고, 변환된 신호가 CPU(15)에 전달되어 터치가 이루어진 지점의 좌표값을 획득한다. 이와 같은 저항방식의 터치 패털은 제조공정이 간단하며, 코스트가 저렴하여 가장 널리 사용되는 터치 패널이다.As illustrated, when an object such as a
그러나, 이러한 저항방식의 터치 패널은 패널 상에서 복수의 지점이 동시에 터치되는 멀티 터치를 인식할 수 없는 문제점이 있다. 예컨대, 전자칠판 등에서 칠판에 손등을 대고 판서를 하는 경우, 전자칠판 상에서 동시에 다자가 판서를 하는 경우 등과 같이 멀티 터치가 발생하는 경우, 멀티 터치의 인식이 안 되거나 터치 패널이 오작동하는 문제점이 발생한다.However, such a resistive touch panel has a problem in that it cannot recognize a multi-touch in which a plurality of points are simultaneously touched on the panel. For example, in the case of writing with the back of a hand on the blackboard in the copyboard, or in the case of multi-touch writing at the same time on the copyboard, the multi-touch may not be recognized or the touch panel may malfunction. .
또한, 터치를 아날로그 신호로 감지함에 따라, 비교적 고가인 AD컨버터(13)가 필요하게 되며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서 불가피하게 시간지연이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 저항방식의 가장 큰 문제점은 저항값의 변화로 터치 지점을 연산함으로 인해, 저항점들에 대항 영점 조정이 반드시 필요하며, 만약 영점 조정이 어긋나면 검출위치가 불량해지며, 대개의 경우 미세한 검출위치 오차가 발생하고 있다.In addition, as a touch is sensed as an analog signal, a relatively
그 밖에도, 저항방식의 터치 패널은 제1기판(3)과 제2기판(5)에 모두 ITO가 도포됨으로 인해, 투과율이 현저하게 저하되는 문제점이 발생되며, 이러한 투과율 저하는 표시장치(1)의 표시품질을 저하시킨다. 또한, 표시장치(1)의 크기에 비례하여 터치 패널의 사이즈가 커질수록 ITO의 균일도를 맞추는 것이 힘들어지고, 이로 인해 ITO의 균일도가 일정치 않아 저항값의 선형성을 확보하는 것이 어려우므로 대형 사이즈의 표시장치에는 사실상 적용하기 불가능한 문제점이 있다.In addition, since the resistive touch panel is coated with ITO on both the
광학방식의 터치 패널은 표시장치(1)의 모서리에 카메라를 설치하거나 적외선 센서를 설치하여, 카메라에서 검출된 영상 또는 적외선 센서에서 수신된 신호를 바탕으로 터치 위치를 검출하는 방식이다. 이러한 방식의 터치 패널은 비교적 반응속도가 빠르고 사이즈를 자유롭게 조정할 수 있으므로, 주로 대형 표시장치에 많이 적용되고 있다.The optical touch panel is a method of detecting a touch position based on an image detected by a camera or a signal received from an infrared sensor by installing a camera or an infrared sensor at a corner of the display device 1. This type of touch panel has a relatively high response speed and can be freely adjusted in size, and thus is mainly applied to large display devices.
그러나 위와 같은 광학방식의 터치 입력장치는 너무 고가이며, 카메라의 고정상태에 따라 위치검출 좌표값이 민감하게 반응하므로 카메라를 고정 설치하는 작업이 까다로운 문제점이 있다. 그리고 저항방식의 터치 패널과 마찬가지로, 영점 조절을 해야 하는 문제점이 있으며, 이에 따라 검출 위치를 정밀하게 판독하기 어렵다.However, the above-described optical touch input device is too expensive, and since the position detection coordinate values are sensitively reacted according to the fixed state of the camera, it is difficult to fix and install the camera. In addition, as in the resistive touch panel, there is a problem that zero adjustment is required, and thus, it is difficult to accurately read the detection position.
적외선방식의 터치 패널은 표시장치의 상하와 좌우로 적외선을 주고 받는 발 광부와 수광부를 설치하고, 물체에 의해 적외선이 단절된 위치를 검출하는 방식으로서, 태양광 노출 시 태양광의 적외선에 의한 오작동 및 검출위치의 이물에 의해 오작동을 하는 문제점이 있다.The infrared touch panel is provided with a light emitting unit and a light receiving unit that transmit infrared light to the top, bottom, left and right of the display device, and detects the position where the infrared ray is cut off by the object. There is a problem of malfunction due to foreign matter in the location.
본 발명은 상기와 같은 종래 터치 패널의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 상호 대향 하는 제1기판 또는 제2기판에 신호선을 배선하고, 이 신호선에 연결되는 도전패드로 터치셀을 형성하되, 대향 하는 기판에 분할된 도전체를 설치하고 연결된 신호선에 스캔펄스를 인가하여 멀티 터치에 대한 위치 검출이 가능하도록 구성함으로써, 멀티 지점에서 동시에 터치가 이루어진 경우에도 각 신호들을 손실 없이 검출하여 처리할 수 있으며, 디지털 신호를 이용하여 터치를 검출하여 반응속도를 크게 향상시키고 노이즈나 외부환경 요인에 의해 오작동 되지 않으며, 기존에 양산성 및 제품 신뢰성이 검증된 표시장치의 제조공정을 이용할 수 있어 제조코스트가 매우 저렴함은 물론 양산제작이 용이한 터치 패널을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is proposed to solve the problems of the conventional touch panel as described above, wiring a signal line to the first substrate or the second substrate facing each other, and forming a touch cell with a conductive pad connected to the signal line, By installing the divided conductors on the substrate and applying scan pulses to the connected signal lines, it is possible to detect the position of the multi-touch, so that the signals can be detected and processed without loss even when the touch is made at the multi-point at the same time. The detection cost is greatly improved by detecting the touch using digital signal, and it is not malfunctioned due to noise or external environmental factors, and it is possible to use the manufacturing process of the display device that has been proved mass production and product reliability. Its purpose is to provide a touch panel that is inexpensive as well as easy to mass-produce.
또한, 본 발명은 표시장치의 횡방향배선 및 종방향 배선과 동일한 규칙을 갖도록 신호선을 배선하여 궁극적으로는 표시장치의 광투과성을 향상시키며, 모아레 현상을 방지할 수 있는 터치 패널을 제공함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a touch panel capable of wiring the signal lines to have the same rules as the horizontal wiring and the vertical wiring of the display device, thereby ultimately improving the light transmittance of the display device and preventing the moiré phenomenon. There is this.
또한, 본 발명은 표시장치와 터치 패널 사이에 확산시트(Diffuser sheet)를 설치하여 모아레 현상을 방지함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to prevent the moiré phenomenon by installing a diffuser sheet (diffuser sheet) between the display device and the touch panel.
또한, 본 발명은 검출된 터치 신호를 메모리수단에 저장하여 신호 처리량이 많아 터치 신호가 누락되는 경우, 메모리에 저장된 신호를 호출하여 인식할 수 있도록 하여 신호의 손실을 방지함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has a further object to prevent the loss of the signal by storing the detected touch signal in the memory means to recognize the call stored in the memory when the touch signal is missing because a large amount of signal processing.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 패널은, 표시장치(20)의 상면에 설치되며 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 터치 패널에 있어서, 광투과성 재료로 이루어지며 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 배치되는 복수의 제1신호선(42); 상기 제1신호선(42)이 형성된 기판과 대향하는 기판에 배치되는 복수의 제2신호선(44); 상기 제1기판(40) 또는 제2기판(60)에 형성되되 터치가 이루어지는 액티브 영역을 복수개로 분할한 영역에 형성되며, 분할된 각 영역 내에서 구획된 영역에 배치되며 상기 제2신호선(44)에 연결되는 도전패드(48)를 구비한 터치셀(50); 상기 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 형성되어 상기 제1신호선(42)과 연결되며, 인체 또는 물체의 접촉에 의해 압력식 터치입력이 발생할 때 상기 도전패드(48)와 접촉되어 통전되는 도전체; 상기 제1신호선(42)에 각각에 시분할된 위치검출신호를 인가하며, 임의의 터치셀(50)에서 상기 도전체와 도전패드(48)의 통전이 이루어질 때 상기 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 위치검출신호 송수신부(70); 및 상기 위치검출신호 송수신부(70)에 연결되며 수신된 위치검출신호로부터 터치가 이루어진 터치셀(50)의 좌표값을 획득하는 터치위치 검출부(80);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The touch panel of the present invention for achieving the above object, is installed on the upper surface of the
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소와 동일한 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선과 동일한 피치를 갖도록 배선되되 표시장치(20)의 신호선과 동일한 수직선상에 배치된다.According to a preferred embodiment, the
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)는 단위화소들이 매트릭스 형태로 배치되는 표시장치이며, 상기 터치셀(50)은 표시장치(20)의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 배치되고, 상기 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 표시장치(20)의 신호선에 비해 정수비로 확장된 피치로 배선되되 표시장치(20)의 신호선과 동일한 수직선상에 배치된다.According to a preferred embodiment, the
바람직한 실시예에 따르면, 상기 표시장치(20)와 제1기판(40)의 사이에 확산시트(90)가 더 설치된다.According to a preferred embodiment, the
바람직한 실시예에 따르면, 상기 위치검출신호 송수신부(70)는 상기 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 주소들을 갖는 메모리수단(75)을 더 포함하며, 위치검출신호가 수신되면 해당 터치셀(50)의 좌표값이 메모리수단(75)의 대응 주소에 저장된다.According to a preferred embodiment, the position detection signal transmitting and receiving
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판 상에 형성된 투명도전층(62)이며, 이 투명도전층(62)은 각각의 제1신호선(42)별로 종방향 또는 횡방향으로 구획 형성된다.According to a preferred embodiment, the conductor is a transparent
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판 상에 형성된 투명도전층(62)이며, 이 투명도전층(62)은 단위 터치셀(50)별로 구획 형성된다.According to a preferred embodiment, the conductor is a transparent
바람직한 실시예에 따르면, 상기 도전체는 터치셀(50)이 형성된 기판과 대향하는 기판측에 일단부가 고정 설치되며 타단부는 상기 도전패드(48)와 이격 배치되고, 타단부에는 도전층(64)이 형성된 통전용 스페이서(25c)이다.According to a preferred embodiment, one end of the conductor is fixedly installed on the side of the substrate facing the substrate on which the
본 발명의 터치 패널에 따르면, 제1기판 또는 제2기판에 복수의 제2신호선을 배치하고, 이 제2신호선에 연결된 도전패드가 터치셀을 형성하고, 터치셀이 형성된 기판에 대향하는 기판에 제1신호선과 연결되도록 도전체를 형성하며, 제1신호선에 시분할된 위치검출신호를 인가한 후 도전체와 도전패드가 상호 통전될 때 제2신호선으로 입수되는 위치검출신호를 통해 터치 위치를 인식함으로써, 복수의 지점에서 동시에 터치가 발생하는 멀티 터치를 인식할 수 있으며, 위치검출신호로 디지털 신호를 인가하여 처리하여 반응속도가 매우 빠르고 노이즈나 기타 외부 환경요인에 의한 오작동을 방지할 수 있으며, 태양광 아래에서도 사용이 가능하며, 양산성 등이 검증된 LCD 또는 OLED 등과 같은 표시장치의 제조공정을 이용할 수 있어서 양산제작이 용이함은 물론 불량품 발생률이 매우 저감되는 효과가 있다.According to the touch panel of the present invention, a plurality of second signal lines are disposed on a first substrate or a second substrate, and a conductive pad connected to the second signal lines forms a touch cell, and the substrate is opposed to a substrate on which the touch cell is formed. The conductor is formed to be connected to the first signal line, and the touch position is recognized through the position detection signal obtained as the second signal line when the conductor and the conductive pad are energized after applying the time-divided position detection signal to the first signal line. Therefore, it is possible to recognize the multi-touch at the same time the touch occurs at a plurality of points, by applying a digital signal as a position detection signal and processing, very fast response speed and can prevent malfunction due to noise or other external environmental factors, It can be used even under sunlight, and it is easy to manufacture mass production because it can use the manufacturing process of display device such as LCD or OLED that has been proven mass production. The effect is that loans defective rate is very reduced.
또한, 본 발명에 따르면 신호선을 배선함에 있어 표시장치의 게이트라인 및 데이터라인과 동일한 배선규칙으로 배선함으로써, 투과율을 향상시킬 수 있으며, 매우 높은 분해능으로 터치를 검출할 수 있도록 할 뿐만 아니라 터치 패널의 배선 공정이 매우 간소화되어 제조코스트를 대폭 절감할 수 있고, 터치 패널의 신호선들이 표시장치의 배선들과 수직으로 동일선상에 위치하게 되어 물결 무늬의 잔상이 발생하는 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, in the wiring of the signal lines by the same wiring rules as the gate lines and the data lines of the display device, the transmittance can be improved, and the touch can be detected with a very high resolution. The wiring process is greatly simplified, and manufacturing cost can be greatly reduced, and the signal lines of the touch panel are located on the same line perpendicular to the wiring lines of the display device, thereby preventing the moiré phenomenon in which an afterimage of waves occurs. have.
또한, 본 발명에 따르면, 터치셀의 일부영역에만 도전패드를 설치하여 투과율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of improving the transmittance by providing a conductive pad only on a portion of the touch cell.
또한, 본 발명에 따르면, 표시장치와 터치 패널 사이에 확산시트를 설치함으로써, 표시장치의 배선과 터치 패널의 배선이 수직으로 동일선상에 위치하지 않아도 확산시트의 확산에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, by providing a diffusion sheet between the display device and the touch panel, the moiré phenomenon can be prevented by diffusion of the diffusion sheet even if the wiring of the display device and the wiring of the touch panel are not located vertically on the same line. It has an effect.
또한, 본 발명에 따르면, 위치검출신호를 메모리수단에 일시 저장하여, 터치위치 검출부에서의 신호 처리량이 많아 실시간으로 수신되는 위치검출신호를 인식하지 못할 경우, 메모리수단에 저장된 신호를 호출하여 처리할 수 있으므로, 신호의 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, when the position detection signal is temporarily stored in the memory means, and the amount of signal processing in the touch position detection unit is not recognized, the position detection signal received in real time may be called and processed by calling the signal stored in the memory means. Therefore, there is an effect that can prevent the loss of the signal.
또한, 본 발명에 따르면, 터치셀의 대향기판에 투명도전층을 형성하여 도전체를 구성하되, 투명도전층이 각각의 제1신호선별로 구획 형성되거나 각각의 터치셀별로 구획 형성되어, 위치검출신호를 열방향 또는 터치셀별로 전기적으로 절연시켜 멀티 터치를 용이하게 인식할 수 있으며, 투명도전층의 도포영역을 최소화하고 터치 패널의 투과율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the conductive layer is formed by forming a transparent conductive layer on the opposing substrate of the touch cell, wherein the transparent conductive layer is formed by each first signal line or by each touch cell to open a position detection signal. It is possible to easily recognize the multi-touch by electrically insulating each direction or touch cell, it has the effect of minimizing the coating area of the transparent conductive layer and improve the transmittance of the touch panel.
또한, 본 발명에 따르면, 도전패드로부터 이격 배치되는 통전용 스페이서를 구비함에 따라, 제2기판의 굴곡이 완만해도 터치를 검출할 수 있으며, 이는 글래스 기판의 두께를 보다 두껍게 선택할 수 있도록 하여 터치 패널의 안정적인 동작을 확보함은 물론 보다 장수명화를 기대할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by providing a conductive spacer spaced apart from the conductive pad, the touch can be detected even when the second substrate is smooth, which allows the thickness of the glass substrate to be selected to be thicker. As well as ensuring the stable operation of the effect is to expect a longer life.
나아가서, 본 발명에서 사용되는 콘트롤IC들은 LCD와 같은 표시장치의 게이트IC나 소스IC 혹은 종래 터치패널에서 사용되는 AD컨버터 등과 달리 부하를 구동하지 않고 단지 신호의 송수신만 수행하게 되므로, IC 자체를 구동하기 위한 최소한의 소모전력만을 필요로 한다. 특히, 수신용 콘트롤IC는 하이 임피던스(Hi-impedance)로 신호를 수신하므로 소비전류가 거의 없다. 휴대전화 등과 같은 휴대단말기는 휴대성을 향상시키는 중요한 요소로 소비전류의 최소화가 요구되며, 본 발명의 터치 패널은 휴대단말기에 적용될 경우, 다른 터치 패널에 비해 배터리 사용을 보다 연장시킬 수 있는 장점을 가진다.Furthermore, the control ICs used in the present invention do not drive a load, unlike a gate IC or a source IC of a display device such as an LCD or an AD converter used in a conventional touch panel, and thus only transmit and receive a signal, thereby driving the IC itself. It requires only minimal power consumption. In particular, the receiving control IC receives the signal with high impedance (Hi-impedance), so there is little current consumption. A portable terminal such as a cellular phone is an important factor to improve portability, and it is required to minimize current consumption. When the touch panel of the present invention is applied to a portable terminal, the use of a battery can be extended more than other touch panels. Have
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
우선, 본 발명은 LCD, PDP, OLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되거나 단독으로 사용되는 터치 패널에 관한 것으로서, 인체 또는 물체의 접촉을 감지하여 터치가 이루어진 지점에 대응하는 위치신호를 발생시키는 터치 패널에 관한 것이다. 본 발명의 터치 패널이 표시장치와 같이 사용되는 경우, 비록 표시장치와 별체를 이루어 표시장치의 상면에 설치되는 것이지만, 내부의 구성품들인 신호선, 콘트롤IC, 투명도전층 등은 LCD나 OLED 등과 같은 표시장치의 게이트라인, 데이터라인, 콘트롤IC, 투명전극들과 동일 또는 유사한 규칙으로 설치된다. 물론, 이들 구성품들은 외형적으로 유사할 뿐, 실제 기능 및 작용은 서로 다르다.First, the present invention relates to a touch panel that is installed or used alone in addition to an upper surface of a display device such as an LCD, a PDP, or an OLED, and detects contact of a human body or an object to generate a position signal corresponding to a touched point. It relates to a touch panel. When the touch panel of the present invention is used together with a display device, although it is installed separately from the display device and installed on the upper surface of the display device, signal lines, control ICs, transparent conductive layers, etc., which are internal components, are displayed on the display device such as an LCD or an OLED. The gate line, data line, control IC and transparent electrodes of the same or similar rules are installed. Of course, these components are similar in appearance but differ in actual function and function.
도 2는 본 발명에 따른 터치 패널의 구조를 보인 분해사시도로서, 본 발명의 터치 패널의 기본 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 표시장치(20)의 상면에 제1기판(40)과 제2기판(60)이 상호 대향하여 배치된다. 제1기판(40) 및 제2기판(60)은 투명한 글래스 또는 플라스틱이나 필름 등이 이용될 수 있다. 물론 광투과성이 확보된 다른 재질로 형성될 수도 있을 것이다.Figure 2 is an exploded perspective view showing the structure of a touch panel according to the present invention, schematically showing the basic structure of the touch panel of the present invention. As illustrated, the
바람직하게는 제1기판(40)으로는 글래스 기판이 이용되고 제2기판으로는 글래스 기판 또는 플라스틱 기판이 이용되며, 제1기판(40)의 상면에는 제2신호선(44)이 배선되며 제2기판의 하면에는 제1신호선(42)이 배선된다. 그리고 통상의 표시장치들과 유사하게, 제1기판(40) 또는 제2기판(60)의 에지부에는 위치검출신호를 발신하기 위한 발신용 콘트롤IC(71)와 위치검출신호를 수신하기 위한 수신용 콘트롤IC(72)가 실장된다. 발신용 콘트롤IC(71) 및 수신용 콘트롤IC(72)는 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장될 수 있다.Preferably, a glass substrate is used as the
본 발명의 터치 패널은 발신용 콘트롤IC(71)를 통해 위치검출신호를 인가하고, 수신용 콘트롤IC(72)를 통해 위치검출신호를 수신하며, 발신용 콘트롤IC(71)와 수신용 콘트롤IC(72)가 하나의 칩에 통합되어 설치될 수도 있다. 즉, 본 발명에서 설명되는 발신용 콘트롤IC(71)와 수신용 콘트롤IC(72)는 개념적으로 구분되는 것일 뿐이다. 만일, 하나의 칩에 통합된 콘트롤IC가 단독의 기판에만 실장 되는 경우, 콘트롤IC가 설치된 기판의 대향기판으로 신호전달을 하기 위하여 FPC(Flexible Printed Circuit)와 같은 신호전달 매개체가 사용될 수 있다.The touch panel of the present invention applies the position detection signal through the
도 3은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 터치셀이 형성된 일예를 보인 구성도이다. 이 두 도면을 참조하여, 본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram showing an example in which the touch cell of the present invention is formed. With reference to these two drawings, the structure of this invention is demonstrated more concretely.
먼저 도 3을 참조하면, 제1기판(40)과 제2기판(60)은 복수의 스페이서(25)에 의해 소정 간격 이격되도록 배치된다. 스페이서(25)는 절연체로 이루어지는 것으로서, 제1기판(40)과 제2기판(60) 사이에서 구름 접촉되는 볼스페이서(25a), 또는, 일단부가 어느 일측의 기판에 패터닝되어 고정되며 타단부는 대향 기판에 접촉 또는 접합되는 패턴스페이서(25b)이며, 두 스페이서가 함께 이용될 수도 있다.First, referring to FIG. 3, the
도 3에 도시된 바와 같이, 제1기판(40)의 상면에는 메탈로 이루어진 제2신호선(44)이 배치되며 제2신호선(44)의 메탈 레이어는 절연층(33)에 의해 절연된다. 그리고 제2기판(60)의 하면에는 메탈로 이루어진 제1신호선(42)이 배치되며, 메탈레이어는 절연층(33)에 의해 절연된다.As shown in FIG. 3, a
메탈레이어는 표시장치(20)의 소스나 게이트 메탈 또는 로우나 컬럼의 배선을 위하여 사용되는 메탈로 이루어진다.The metal layer is made of a source or gate metal of the
도 4는 제1기판(40) 및 제2기판(60)의 평면 구성을 보인 것으로서 제2기판의 구성은 점선을 부가하여 표시하였다, 제2기판(60) 하면의 제1신호선(42)은 횡방향으로 배선되며, 제1기판(40) 상면의 제2신호선(44)은 종방향으로 배선된다. 이는 단지 바람직한 실시예이며, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 반드시 교차하도록 배선되어야 하는 것은 아니다. 제1신호선(42)은 발신용 콘트롤IC(71)에 연결되어 위치검출신호를 송신하는 라인이며, 제2신호선(44)는 수신용 콘트롤IC(72)에 연결되어 위치검출신호를 수신하는 라인이다.4 illustrates a planar configuration of the
도시된 바와 같이, 횡방향의 제1신호선(42)에는 이 제1신호선(42)별로 횡방향으로 구획 형성되는 투명도전층(62)이 접속되고, 제2신호선(44)에는 도전패드(48)가 접속된다. 만약, 제1신호선(42)이 종방향으로 배선된다면, 투명도전층(62)도 이에 대응하여 종방향으로로 구획 형성될 것이다. 이와 같이 투명도전층(62)이 제1신호선(42)별로 구획 형성됨에 따라, 각각의 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호가 인가될 때 투명도전층(62)간 전기적 절연을 보장할 수 있게 된다. 투명도전층(62)과 도전패드(48)는 투명성 도전물질인 ITO 등을 도포하여 형성된다. 도전패드(48)와 투명도전층(62)은 각각 대향하는 기판 상에 형성되어 상호 이격되도록 배치된다. 그리고, 도 4에서 보여지는 바와 같이 각각의 도전패드(48)는 제1신호선(42)과 접속되어 단위 터치셀(50)을 형성한다. 이때, 도 3에서와 같이, 도전패드(48) 및 투명도전층(62)이 각각의 기판에서 신호선 배선을 위한 메탈 레이어와 절연되도록 하기 위하여 절연층(33)이 사용되는데, 이 절연층(33)은 메탈의 부식을 방지하기 위한 것으로서, 만약 메탈의 부식방지를 위한 별도의 조치가 있을 경우 절연층(33) 없이 신호선과 투명도전층(62)이 직접 접속되는 것도 가능하다.As shown, a transparent
상기 도전패드(48)는 터치셀(50)의 전체 영역을 커버하도록 설치될 수도 있겠으나, 바람직하게는, 터치셀(50)의 국부 영역에만 설치된다. 예컨대, 제2기판(60)의 외면에 접촉되는 터치펜의 펜끝이 대략 0.7mm 정도인데, 각 터치셀의 너비가 이보다 작은 경우, 상기 도전패드들은 터치셀(50)의 국부 영역만을 커버하여도 인체의 손가락(22) 또는 터치펜의 접촉을 인식할 수 있다. 또한, 도전패드(48)를 국부 영역에 형성하면서, 신호선과 오버랩(Overlap)되도록 설치하면, 터치패널의 투과율을 높일 수 있다. 따라서 도전패드(48)를 형성함에 있어 가급적 그 도포영역을 최소화하여 제조코스트를 절감함은 물론, 신호선과 오버랩되도록 형성하여 터치 패널의 투과율을 크게 높이는 것이 바람직하다. The
위와 같은 구성에서, 인체 또는 물체가 제2기판(60)에 접촉하여 제2기판(60)에 굴곡이 발생되면, 제2기판(60)이 제1기판(40)측에 접촉된다. 만약, 도 4에서 하단 우측의 점선으로 박스 친 부분에서 제2기판(60)의 접촉이 발생되었다면, 제2기판(60) 하면의 투명도전층(62)과 도전패드(48)의 통전이 발생된다. 이에 따라 발신용 콘트롤IC(71)로부터 발원되어 제1신호선(42)에 인가된 위치검출신호는 해당 터치셀(50)에서 투명도전층(62)과 도전패드(48)간의 통전에 의해 제2신호선(44)으로 전달되며, 이는 수신용 콘트롤IC(72)로 입수된다. 따라서, 터치가 발생된 지점에 대한 좌표값을 얻게 된다. 도 4에서 얻어진 좌표값은 세 번째 제1신호선(42)과 세 번째 제2신호선(44)이 교차하는 지점의 터치셀(50) 좌표일 것이다.In the above configuration, when the human body or the object is in contact with the
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1기판(40)과 제2기판(60)에 종이나 횡으로 신호선을 배선하고, 절연층으로 이종의 레이어를 절연시키는 등의 구성은 LCD나 OLED 기판의 구성과 거의 동일하다. 따라서, 본 발명의 터치 패널은 양산성이 검증된 표시기판(20)의 제조공정을 거의 그대로 이용하여 제조될 수 있으며, 이로써 대량생산이 용이할 뿐만 아니라 안정된 품질을 구현할 수 있고 저비용 제조가 가능하다. 또한, 표시장치의 제조공정 중 배선 제조 공정만 이용할 뿐, 액정공정 등은 사용하지 않으므로 표시장치(20)의 공정에 비해 제조원가를 획기적으로 절감할 수 있다. As shown in Figs. 3 and 4, the configuration such as wiring signal lines on the
본 발명의 터치 패널은 표시장치(20)의 크기에 비례하는 것으로서, 상기 터치셀(50)이 가능한 표시장치(20)의 단위화소가 갖는 분해능과 동일한 분해능으로 설계되는 것이 바람직하다.The touch panel of the present invention is proportional to the size of the
예컨대, 22인치 LCD에 본 발명의 터치 패널이 적용된다면, LCD의 단위화소의 분해능이 그러하듯이 터치셀(50)은 1366X768 또는 1920X1080의 분해능을 가질 것이 다. 1366X768의 분해능은 가로로 1366개의 터치셀(50)이 배치되며 세로로 768개의 터치셀(50)이 배치됨을 의미한다.For example, if the touch panel of the present invention is applied to a 22-inch LCD, the
물론, 터치셀(50)은 LCD의 단위화소에 비해 정수비로 축소된 분해능으로 구성될 수도 있다. Of course, the
이와 같이 터치셀(50)의 분해능이 표시장치(20)의 단위화소가 갖는 분해능과 동일하거나 정수비로 축소되면, 터치 패널의 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)이 LCD의 게이트라인 및 데이터라인과 동일한 수직선상에 위치할 수 있다. 이처럼 터치 패널의 신호선들을 LCD의 TFT기판의 신호선들과 동일 수직선상에 위치시킨다면, 터치 패널의 투과율을 높여 표시장치(20)의 표시품질을 향상시키며, 신호선들간의 간섭에 의해 물결 무늬가 나타나는 모아레 현상을 방지할 수 있게 된다.As such, when the resolution of the
한편, 도 5에 도시된 실시예는 모아레 현상을 방지하는 다른 방법을 제공한다. 도 5를 참조하면, 표시장치(20)와 터치 패널 사이에는 확산시트(90)가 더 설치될 수 있다. 이처럼 표시장치(20)와 터치 패널 사이에 확산시트를 설치하면, 표시장치의 배선과 터치 패널의 배선이 수직으로 동일선상에 위치하지 않아도 확산시트(90)의 확산효과에 의해 모아레 현상을 방지할 수 있다.On the other hand, the embodiment shown in Figure 5 provides another method for preventing the moiré phenomenon. Referring to FIG. 5, a
다시 도 4를 참조하면, 터치셀(50)이 3X3의 분해능으로 도시되어 있음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 3X3의 분해능을 갖는 것을 가정하여 예시한 것이며, 후술되는 실시예들도 3X3의 분해능을 갖는 터치셀(50)을 예시하여 설명한다.Referring back to FIG. 4, it can be seen that the
도 6은 본 발명의 시스템 구성을 보여준다. 상측 박스는 위치검출신호 송수 신부(70)를 나타내며, 하측 박스는 터치위치 검출부(80)를 나타낸다. 위치검출신호 송수신부(70)는 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하고 제2신호선(44)으로부터 위치검출신호를 수신하는 것으로서, 상술한 발신용 콘트롤IC(71)와, 수신용 콘트롤IC(72) 및 신호처리부(73), 타이밍 제어부(74), 메모리수단(75)을 포함하여 구성된다. 터치위치 검출부(80)는 위치검출신호 송수신부(70)와 통신하여 터치 위치에 대한 좌표값을 획득하는 것으로서, CPU 등의 구성품으로 구성된다.6 shows a system configuration of the present invention. The upper box represents the position detection signal transmission and
바람직하게는, 위치검출신호 송수신부(70)의 타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리부(73)는 도 7에 도시된 바와 같이 발신용 콘트롤IC(71)를 통해 각 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 어느 하나의 제1신호선(42)에 위치검출신호가 인가되는 순간에, 위치검출신호가 인가되지 않는 다른 제1신호선(42)들은 하이 임피던스(Hi Impedance) 이거나 플로팅(Floating) 상태로 유지된다. 수신용 콘트롤IC(72)에 연결된 제2신호선(44)의 종단에는 그라운드와 연결된 저항이 설치될 수 있으며 이는 터치신호 입력이 없을 시의 입력을 그라운드 레벨로 설정한다.Preferably, the
각 펄스의 주기는 “T”이다. 만약, 도 4에서 우하단의 터치셀(50)에서 터치가 발생한다면, t3~t4 타임에 가장 우측의 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수될 것이다. 이렇게 검출된 신호는 터치위치 검출부(80)로 전달되며, 터치위치 검출부(80)는 해당 좌표값 “D3, S3”에 대응하는 입력신호를 발생시킬 것이다.The period of each pulse is "T". If the touch occurs in the
그러나 많은 신호들을 처리하는 과정에서, 터치위치 검출부(80)가 “Busy” 상태일 경우, 위치검출신호를 인식하지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 이미 인식하지 못한 터치 신호는 다시 재생할 수 없으므로, 이는 신호를 잃어버리는 결과를 초래하며 터치 패널의 신뢰성 저하를 불러올 수 있다.However, in the process of processing a large number of signals, when the touch
이를 방지하기 위하여, 위치검출신호 송수신부(70)는 터치셀(50)의 개수 이상의 비트를 갖는 메모리수단(75)을 구비한다. 바람직하게는, 메모리수단(75)은 도 8에 도시된 바와 같이, 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 절대주소를 갖는다. 본 실시예에서, 메모리수단(75)은 적어도 9비트의 용량을 가지며, 위치검출신호 송수신부(70)가 수신한 위치검출신호는 좌표값 “D3, S3”로서, “m9” 주소에 저장된다. 이렇게 저장된 신호들은 터치위치 검출부(80)에 의해 호출되어 이용될 수 있다. 예컨대, 터치위치 검출부(80)는 발신용 신호를 스캐닝한 후에, 메모리수단(75)을 읽어 누락된 신호가 있는지를 확인한다. 만약, 터치셀(50)의 분해능이 1366X768인 경우, 메모리수단(75)은 적어도 1049088비트 이상의 용량이 필요하며, 약 132k바이트의 용량을 확보해야 한다.In order to prevent this, the position detection signal transmitting and receiving
도 9는 본 발명에서 제2기판(60) 하면에 형성된 투명도전층(62)이 각 터치셀(50)별로 구획 형성된 예를 보여주는 것으로서, 이해를 돕기 위해 제1기판(40)의 평면 구성을 도시하고 제2기판(60)의 구성요소는 점선으로 부가하였다.FIG. 9 illustrates an example in which the transparent
투명도전층(62)은 도 9에 도시된 바와 같이 터치셀(50)들을 단위별로 구획하여 형성될 수 있으며 각 터치셀(50)에서 국부 영역만 커버하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 투명도전층(62)을 단위 터치셀(50)별로 구획 형성하면, 각 터치셀(50)별로 위치검출신호를 전기적으로 절연시키는 효과를 갖게 된다. 또한, 투명도전층(62)을 도전패드(48)들과 최소한의 접촉 면적을 갖도록 형성하는 것은 투과율을 크게 향상시켜 표시장치(20)의 표시품질을 높인다. 하지만, 투명도전층(62)이 그 영역이 구획되도록 형성될수록 투과율은 매우 향상됨에 반해 제2기판(60)의 제조공정이 좀 더 복잡해지고 제조원가가 상승될 수 있으며, 제1기판(40)과 제2기판(60)을 정렬시켜 조립시키는 공정에서 보다 정밀성이 요구된다. As illustrated in FIG. 9, the transparent
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 제1기판(40)은 글래스 기판으로 그리고 제2기판(60)은 글래스기판이나 플라스틱기판으로 구성된다. 이는 표시장치(20)의 제조공정을 그대로 이용하여 신호선들을 배선하고 도전패드와 투명도전체를 신호선들에 접속하기 용이하기 때문이다. According to a preferred embodiment of the present invention, the
제2기판(60)으로 글래스 기판이 선택되는 경우, 굴곡성이 떨어지므로 안정된 터치를 보장하기 어려우며, 따라서 글래스 기판을 얇게 하여 굴곡성을 확보해야 한다. 그러나 글래스 기판을 얇게 하면 제조공정이 복잡해지고 구조적으로 취약해진다.When the glass substrate is selected as the
도 10에 도시된 실시예는 글래스 기판이 선택될 때, 글래스 기판의 두께를 지나치게 얇게 하지 않으면서, 제1기판(40)과 제2기판(60)간 안정된 접촉을 보장해주는 실시예를 보여준다.The embodiment shown in FIG. 10 shows an embodiment that ensures stable contact between the
도 10을 참조하면, 제2기판(60)의 하면에 투명도전층과 연결된 통전용 스페이서(25c)가 설치된 것을 볼 수 있다. 통전용 스페이서(25c)의 단부에는 ITO와 같은 투명도전체를 도포하거나 코팅하여 도전층(64)을 형성한다. 바람직하게는, 도 10에 도시된 바와 같이, 통전용 스페이서(25c)는 그 단부가 도전패드(48)들로부터 이격되도록 배치되며, 제2기판(60)에 굴곡이 발생할 경우 투명도전체(62)와 도전패드(48)를 통전시킬 수 있도록 적절한 위치에 배치된다. 이와 같은 통전용 스페이서(25c)의 배치를 위하여 제1기판(40)과 제2기판(60)의 정렬작업은 매우 정밀한 공정이 될 것이다. 또한, 통전용 스페이서(25c)는 단위 터치셀(50)의 상부에 복수개 가 설치될 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that a
이러한 구성에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2기판(60)이 손가락(22) 등에 의해 눌려지면, 제2기판(60)이 하측으로 굴곡되면서 통전용 스페이서(25c)가 도전패드에 접촉되며, 통전용 스페이서(25c)의 외부에 형성된 도전층(64)에 의해 도전패드(48)와 투명도전체(62)간 통전이 이루어진다. 이때, 제2기판(60)이 완만하게 굴곡 되면서 도전패드들의 통전이 이루어진다. 이는 제2기판(60)으로서 글래스 기판이 이용되는 경우, 글래스 기판에 굴곡성을 부여하기 위해 글래스를 지나치게 얇게 연마하거나 에칭처리하지 않아도 도전패드들의 안정된 통전을 보장할 수 있도록 한다.In this configuration, as shown in FIG. 10, when the
전술한 본 발명의 터치 패널은, 제1신호선(42)의 신호가 시분할 되어 있고, 제1신호선(42)에 연결된 도전체인 투명도전층(62) 또는 통전용 스페이서(25c)가 각 제1신호선(42)별로 또는 각 터치셀(50)별로 전기적으로 절연되어 있어서 위치검출신호의 간섭이 없으며, 절대좌표를 갖는 각각의 터치셀(50)에서의 멀티 터치입력을 검출할 수 있음은 물론 영점조정이 필요 없게 된다.In the above-described touch panel of the present invention, the signal of the
즉, 전술한 바와 같은 본 발명의 터치 패널은 제1기판(40)에 종이나 횡으로 신호선을 배치하여 도전패드를 접속하고 제2기판(60)에는 스캔펄스를 인가하기 위한 신호선과 이에 접속된 도전체로 이루어진 것을 특징으로 하며, 이에 따라 멀티 터치를 인식할 수 있고 영점조정이 필요 없다는 기술적 장점을 갖는다. That is, in the touch panel of the present invention as described above, a signal line is disposed on the
또한, 본 발명의 터치 패널은 LCD 등의 기판 제조공정을 이용하여 양산성을 확보하고 제조코스트를 크게 절감할 수 있다는 데 있다. 또한, LCD의 제조공정은 이미 높은 기술력과 신뢰성을 확보하고 있어, 이를 그대로 가져올 수 있다.In addition, the touch panel of the present invention can be secured mass production by using a substrate manufacturing process such as LCD and can significantly reduce the manufacturing cost. In addition, the manufacturing process of the LCD has already secured high technology and reliability, it can be brought as it is.
또한, 본 발명의 기술적 장점은 신호선의 배치를 표시장치(20)의 신호선 배치와 가상의 수직선상으로 동일선상에 하여, 표시장치(20)의 신호와 터치 패널의 신호가 상호 간섭되어 발생하는 모아레 현상을 방지하는 데 있다. 이러한 모아레 현상은 표시장치(20)와 터치 패널 사이에 확산시트(90)를 부가하는 것으로도 해결될 수 있다.In addition, a technical advantage of the present invention is that the arrangement of the signal lines on the same line as the signal line arrangement of the
나아가서, 본 발명은 제2기판(60)으로 글래스 기판이 선택되는 경우, 글래스 기판의 굴곡성이 좋지 않은 것을 통전용 스페이서(25c)로 보상하는 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 종래 글래스 기판의 두께를 0.2~0.3mm 정도로 얇게 연마하거나 에칭처리하는 등의 복잡한 제조공정을 배제하고, 보다 두꺼운 글래스 기판을 이용할 수 있으며, 이는 터치 패널이 장시간 이용되는 경우 글래스 기판에 크랙이 발생되는 등의 구조적 문제점을 보완해줄 것이다.Furthermore, when the glass substrate is selected as the
그 밖에도, 본원발명의 청구범위에 기재된 발명들은 많은 기술적 장점을 포함하고 있다.In addition, the inventions described in the claims of the present invention contain many technical advantages.
이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
도 1은 종래 저항 방식의 터치 패널을 보인 단면 구성도1 is a cross-sectional configuration view showing a conventional resistive touch panel
도 2는 본 발명에 따른 터치 패널의 구조를 보인 분해사시도2 is an exploded perspective view showing the structure of a touch panel according to the present invention;
도 3은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도Figure 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 터치셀이 형성된 일예를 보인 구성도4 is a configuration diagram showing an example in which the touch cell of the present invention is formed
도 5는 확산시트가 설치된 예를 보인 분해사시도5 is an exploded perspective view showing an example in which the diffusion sheet is installed
도 6은 본 발명의 시스템 구성을 예시한 블록도6 is a block diagram illustrating a system configuration of the present invention.
도 7은 신호선에 인가되는 펄스를 예시한 파형도7 is a waveform diagram illustrating a pulse applied to a signal line;
도 8은 메모리수단의 일실시예를 개념적으로 보인 블록도8 is a block diagram conceptually showing one embodiment of a memory means;
도 9는 제2기판에 투명도전층이 구획 형성되는 예를 보인 구성도9 is a configuration diagram illustrating an example in which a transparent conductive layer is formed on a second substrate.
도 10은 제2기판이 눌려진 상태를 보인 단면도10 is a cross-sectional view showing a state in which the second substrate is pressed down
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 : 표시장치 25 : 스페이서20: display device 25: spacer
25a : 볼스페이서 25b : 패턴스페이서25a:
25c : 통전용 스페이서 40 : 제1기판25c: Electrical spacer 40: First substrate
42 : 제1신호선 44 : 제2신호선42: first signal line 44: second signal line
48 : 도전패드 50 : 터치셀48: challenge pad 50: touch cell
60 : 제2기판 62 : 투명도전층60: second substrate 62: transparent conductive layer
64 : 도전층 70 : 위치검출신호 송수신부 64: conductive layer 70: position detection signal transceiver
71 : 발신용 콘트롤IC 72 : 수신용 콘트롤IC71: Outgoing control IC 72: Outgoing control IC
73 : 신호처리부 74 : 타이밍 제어부 73: signal processor 74: timing controller
75 : 메모리수단 80 : 터치위치 검출부75: memory means 80: touch position detector
90 : 확산시트90: diffusion sheet
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