JP6262321B2 - ワンチップタッチパネル駆動装置、これを含むタッチパネル装置、及びその駆動方法 - Google Patents

ワンチップタッチパネル駆動装置、これを含むタッチパネル装置、及びその駆動方法 Download PDF

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Description

本発明は、ワンチップタッチパネル駆動装置、これを含むタッチパネル装置、及びその駆動方法に関する。
液晶ディスプレイ装置の入力装置として従来適用されていたマウスやキーボードなどの入力装置に代えて、ユーザが指やペンを使ってスクリーンに情報を直接入力できるタッチパネルが適用されている。このようなタッチパネルは、誰でも容易に操作できるという長所から、適用が拡大されつつある。最近では、液晶ディスプレイ装置へのタッチスクリーンの適用において、スリム(Slim)化のために液晶パネルの内部にタッチセンサーが内蔵された形態が開発されている。
タッチパネルは、タッチ感知方式によって、抵抗方式、静電容量方式、赤外線感知方式などに区別できるが、近年、製造方式の便宜性及びセンシング感度などにおいて長所がある静電容量方式が注目を受けている。静電容量方式のタッチパネルは、相互静電容量(mutual capacitance)方式と自己静電容量(self capacitance)とに区別される。最近では、タッチの有無及び位置のセンシングだけでなく、タッチ時に加えられる力(force)もセンシングできるタッチパネルに対する関心が高まっている。
従来の技術に係るタッチパネル装置は、タッチ駆動部でタッチ位置センシングがなされ、力駆動部でタッチ力センシングがなされる。タッチ駆動部は、キャパシタ回路を具備したセンシングユニットを含む。センシングユニットは、タッチパネルに設けられたタッチ電極上のキャパシタの変化を検出する方式でタッチ位置センシングが行われる。力駆動部は、タッチパネル上に別に設けられる可変抵抗センサーの抵抗の変化を検出する方式でタッチ力センシングが行われる。
タッチ駆動部と力駆動部を別々に形成する場合、タッチパネル装置の体積が増加し、製造コストが増加するという問題がある。しかしながら、タッチ駆動部と力駆動部を一体に形成する場合には、センシングユニットで可変抵抗センサーの抵抗の変化を検出することが容易でないため、タッチ力センシングを行い難いという別の問題がある。
本発明の一実施形態は、タッチ駆動部と力駆動部を一体に形成しつつ、タッチ力センシングの実行を容易にさせ得るワンチップタッチパネル駆動装置、これを含むタッチパネル装置、及びその駆動方法を提供する。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置は、タッチ位置のセンシングのための複数の第1タッチ電極及び力センシングのための複数の第2タッチ電極が配置されたタッチパネルと、複数の第1タッチ電極に第1タッチ駆動信号を供給した後、複数の第1タッチ電極から第1タッチセンシング信号を受信し、複数の第2タッチ電極に第2タッチ駆動信号を供給した後、複数の第2タッチ電極から第2タッチセンシング信号を受信するタッチパネル駆動装置と、を具備する。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置は、第1タッチ駆動信号を複数の第1タッチ電極に出力し、第2タッチ駆動信号を複数の第2タッチ電極に出力し、第1タッチセンシング信号及び第2タッチセンシング信号を受信する駆動部と、第1タッチセンシング信号をセンシングユニットを介して駆動部に供給し、又は第2タッチセンシング信号をセンシングユニットを経由しないバイパス経路を通して駆動部に供給するスイッチング部と、第1タッチセンシング信号を用いてタッチ位置をセンシングし、第2タッチセンシング信号を用いてタッチ圧力をセンシングし、駆動部及びスイッチング部の動作を制御する制御部と、を具備する。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置は、第2タッチセンシング信号をセンシングユニットを経由しないで駆動部に伝達するバイパス経路を具備する。これによって、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置は、一つの駆動部を用いて第1タッチセンシング信号によるタッチセンシング及び第2タッチセンシング信号による力センシングの両方を行いながらも、センシングユニットによって誤った第2タッチセンシング信号が駆動部に伝達されることを防止し、力センシングを容易にさせることができる。
タッチパネル装置の区間別駆動形態を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルを示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルを示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネルを示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置を詳細に示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置を詳細に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置の駆動方法による波形図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置の駆動方法による波形図である。 本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置の駆動方法による波形図である。 本発明の一実施形態例に係るタッチパネル装置の駆動方法のフローチャートである。
本発明の利点及び特徴、並びにそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳しく後述する実施形態から明確になるであろう。しかしながら、本発明は以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態として具現してもよい。したがって、実施形態は、単に、本発明の開示を完全にさせ、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。
本発明の実施形態を説明するための図面に開示された形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであり、本発明は図示の事項に限定されない。明細書全体を通じて同一の参照符号は同一の構成要素を指す。また、本発明を説明する際に、関連した公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にし得ると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
本明細書において「含む」、「有する」、「構成される」などが使われる場合に、「〜のみ」が使われない限り、他の構成要素が追加されてもよい。構成要素を単数で表現した場合に、特別の明示的な記載事項がない限り、その構成要素が複数である場合を含む。
構成要素を解釈する際、明示的記載がない場合であっても誤差範囲を含むものとして解釈する。
位置関係の説明において、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などによって2つの部分の位置関係が説明される場合、「直ちに」又は「直接」が使われない限り、両部分の間に一つ以上の他の部分が位置してもよい。
時間関係の説明において、例えば、「〜後に」、「〜に続いて」、「〜次に」,「〜前に」などによって時間的な前後関係が説明される場合、「直ちに」又は「直接」が使われない限り、連続しない場合も含むことができる。
「第1」、「第2」などの用語が様々な構成要素を述べるために使われるが、それらの構成要素はそれらの用語によって制限されない。それらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使われるものである。したがって、以下に言及する第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素であってもよい。
「X軸方向」、「Y軸方向」及び「Z軸方向」は、相互間の関係が垂直になる幾何学的な関係だけで解釈してはならず、本発明の構成が機能的に作用できる範囲内でより広い方向性を有することを意味できる。
「少なくとも一つ」という用語は、一つ以上の関連項目から提示可能な全ての組み合わせを含むものとして理解しなければならない。例えば、「第1項目、第2項目及び第3項目のうち少なくとも一つ」という意味は、第1項目、第2項目又は第3項目のそれぞれだけでなく、第1項目、第2項目及び第3項目のうち2つ以上から提示可能な全ての項目の組み合わせを意味することもできる。
本発明の様々な実施形態の各特徴を部分的に又は全体的に互いに結合又は組み合わせしてもよく、技術的に様々に連動及び駆動してもよく、各実施形態をそれぞれ独立して実施してもよく、複数の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
以下では、本発明に係るタッチパネル装置の好ましい例を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、タッチパネル装置100の区間別駆動形態を示す図である。
タッチパネル装置100は、区間別にタッチ位置センシング及びタッチ力センシングがなされる。タッチセンシング(touch sensing)区間ではタッチパネル110のタッチの有無をセンシングする。力センシング(force sensing)区間では、タッチパネル110に加えられた力をセンシングする。タッチアルゴリズム(touch algorithm)区間では、センシングしたタッチパネル110のタッチの有無及びタッチパネル110に加えられた力に基づいてセンシング情報を生成する。座標(coordinate)区間ではセンシング情報を用いて、タッチが発生したり力が加えられたタッチパネル110の位置を測定する。
図2は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100を示す図である。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、タッチ位置(座標)を検出する第1タッチセンサー及びタッチ力を検出する第2タッチセンサーが形成されたタッチパネル110と、タッチパネル110を駆動させるためのタッチパネル駆動装置120と、を含む。
タッチパネル110は、映像を表示するディスプレイパネル(図示せず)を含むことができる。ディスプレイパネルとしては液晶パネル又はOLEDパネルを適用することができる。
一例として、ディスプレイパネルに液晶パネルが適用される場合、TFTアレイ基板、カラーフィルターアレイ基板及び液晶パネルに光を供給するバックライトユニットを含む。
タッチパネル110がディスプレイパネルを含む場合、映像を表示するためのディスプレイ駆動装置をさらに含むことができる。ディスプレイ駆動装置は、ディスプレイパネルの複数の画素にデータ信号及び制御信号を供給して画像が表示されるようにする。ディスプレイ駆動装置は、ゲートドライブIC、データドライブIC及びタイミングコントローラを含む。
ディスプレイ駆動装置の全体構成又は一部構成は、COG(Chip On Glass)又はCOF(Chip On Flexible Printed Circuit,Chip On Film)方式でタッチパネル110に形成され得る。
図3A乃至図3Cは、本発明の一実施形態に係るタッチパネル110を示す図である。
図3Aによれば、タッチパネル110は、タッチの有無及び位置をセンシングするための複数の第1タッチセンサーが配置された第1タッチレイヤ112、及びタッチ時に加えられた力をセンシングするための複数の第2タッチセンサーが配置された第2タッチレイヤ114を含む。
第1タッチレイヤ112に配置された第1タッチセンサーには、第1タッチ駆動信号TD1が供給される。第1タッチセンサーから出力される第1タッチセンシング信号TS1を用いて、タッチの有無及び位置をセンシングすることができる。
第2タッチレイヤ114に配置された第2タッチセンサーには、第2タッチ駆動信号TD2が供給される。第2タッチセンサーから出力される第2タッチセンシング信号TS2を用いて、タッチ時に加えられた力をセンシングすることができる。
図3Aでは、第1タッチレイヤ112が第2タッチレイヤ114の上部に配置された構成を一例として示している。しかしながら、第1タッチレイヤ112と第2タッチレイヤ114の配置はこれに限定されず、第1タッチレイヤ112と第2タッチレイヤ114の位置は異なっていてもよい。
複数の第1タッチセンサーのそれぞれは、第1タッチレイヤ112に対するユーザのタッチ位置をセンシングするものであり、複数の第1タッチ駆動ラインと第1タッチセンシング電極との間に形成される静電容量、例えば、相互静電容量(mutual capacitance)であってもよい。このような複数の第1タッチセンサーのそれぞれの相互静電容量は、ユーザタッチによる第1タッチ駆動ラインと第1タッチセンシングライン間の距離変化によって変化し得る。また、第1タッチレイヤ122に対するユーザの指(又は、伝導性物体)の接触の有無によっても変化し得る。一実施形態による複数の第1タッチ駆動ラインのそれぞれと複数の第1タッチセンシングラインのそれぞれは長く延長されたラインパターンであってもよく、ブリッジを介して互いに連結される複数の電極パターンであってもよい。ここで、第1タッチ駆動ラインと第1タッチセンシングラインは互いに交差するように上下に配置されてもよく、互いに隣接するように同一平面に配置されてもよい。
また、複数の第1タッチセンサーのそれぞれは、複数のタッチ電極のそれぞれに形成される静電容量、例えば、自己静電容量(self−capacitance)であってもよい。この場合、複数の第1タッチセンサーのそれぞれの自己静電容量は、タッチ電極に対するユーザの指(又は、伝導性物体)の接触の有無によって変化し得る。
複数の第2タッチセンサーのそれぞれは、第2タッチレイヤ114に対するユーザのタッチ力をセンシングするものであり、複数の第2タッチ駆動ラインと第2タッチセンシング電極との間に形成される抵抗であってもよい。上記第2タッチセンサーの抵抗値は、第2タッチレイヤ114に対するユーザのタッチ、すなわち、力タッチ(又は、接触荷重)による第2タッチ駆動ラインと第2タッチセンシング電極間の接触面積によって変化し得る。
一例では、第2タッチレイヤ114は、第1ベース基板に設けられた複数の第2タッチ駆動ライン、第2ベース基板に設けられた複数の第2タッチセンシングライン、第1ベース基板と第2ベース基板との間に配置された弾性抵抗体、及び第1ベース基板と第2ベース基板との間のギャップを維持させるスぺーサを含むことができる。
複数の第2タッチセンサーのそれぞれは、互いに交差する第2タッチ駆動ラインと第2タッチセンシング電極との間に配置される弾性抵抗体に設けられ、弾性抵抗体に接触する第2タッチ駆動ラインと第2タッチセンシング電極間の接触面積による抵抗値を有する。
図3Bによれば、タッチの有無及び位置をセンシングするための複数のタッチセンシング電極112a、及びタッチ時に加えられた力をセンシングするための複数の力センシング電極114aが同一のレイヤに配置され得る。
複数のタッチセンシング電極112aには第1タッチ駆動信号TD1が供給され、複数のタッチセンシング電極112aから第1タッチセンシング信号TS1を受信してタッチの有無及び位置をセンシングすることができる。
複数の力センシング電極114aには第2タッチ駆動信号TD2が供給され、複数の力センシング電極114aから第2タッチセンシング信号TS2を受信して、タッチ時に加えられた力をセンシングすることができる。
位置センシング及び力センシングの正確性を高めるために、複数のタッチセンシング電極112aの個数と力センシング電極114aの個数を同一にすることができる。しかしながら、これらの個数はこれに限定されず、タッチセンシング感度を上げる際には、力センシング電極114aよりもタッチセンシング電極112aを多く配置してもよい。逆に、力センシング感度を上げる際には、タッチセンシング電極112aよりも力センシング電極114aを多く配置してもよい。
図3Cによれば、一つのレイヤに複数のタッチ電極116を配置し、複数のタッチ電極116で位置センシング及び力センシングの両方を行うこともできる。
この場合には、タッチ区間を第1期間(位置センシング期間)と第2期間(力センシング期間)とに分けてタッチ位置センシング及びタッチ力センシングを行う。
第1期間には、複数のタッチ電極116に第1タッチ駆動信号TD1を供給し、複数のタッチ電極116から第1タッチセンシング信号TS1を受信して、タッチの有無及び位置をセンシングすることができる。
第2期間には、複数のタッチ電極116に第2タッチ駆動信号TD2を供給し、複数のタッチ電極116から第2タッチセンシング信号TS2を受信して、タッチ時に加えられた力をセンシングすることができる。
しかしながら、位置センシング及び力センシングの方法はこれに限定されない。第1期間には複数のタッチ電極116に第2タッチ駆動信号TD2を供給し、複数のタッチ電極116から第2タッチセンシング信号TS2を受信して、タッチ時に加えられた力をセンシングし、第2期間には複数のタッチ電極116に第1タッチ駆動信号TD1を供給し、複数のタッチ電極116から第1タッチセンシング信号TS1を受信して、タッチの有無及び位置をセンシングしてもよい。
図4は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置120を示す図である。
以下では、図4を図3A及び図3Bと関連付けて説明する。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置120は、駆動部210及び制御部220を含む。
駆動部210は、タッチパネル110に配置された複数のタッチセンシング電極112aに、第1タッチ駆動信号TD1を供給する。第1タッチ駆動信号TD1はタッチの有無及びタッチ位置をセンシングするための信号である。駆動部210は複数のタッチセンシング電極112aから第1タッチセンシング信号TS1を受信する。駆動部210は、複数の第1タッチ電極112aのそれぞれから受信した第1タッチセンシング信号TS1を、制御部220に伝達する。
また、駆動部210は、タッチパネル110に配置された複数の力センシング電極114aに、第2タッチ駆動信号TD2を供給する。第2タッチ駆動信号TD2は、タッチ時に加えられた圧力をセンシングするための信号である。駆動部210は複数の力センシング電極114aから第2タッチセンシング信号TS2を受信する。駆動部210は、複数の第2タッチ電極114aのそれぞれから受信した第2タッチセンシング信号TS2を、制御部220に伝達する。
制御部220は駆動部210の駆動を制御する駆動部制御信号を生成し、生成された駆動部制御信号を用いて、駆動部210で第1タッチ駆動信号TD1又は第2タッチ駆動信号TD2を生成するように制御することができる。
また、制御部220は、駆動部210から提供される第1タッチセンシング信号TS1を取り集めて分析し、タッチの有無、及びタッチのなされたタッチ位置を算出する。制御部220は、駆動部210から提供される第2タッチセンシング信号TS2を収集して分析し、タッチパネルに対するユーザタッチのタッチ圧力(又は、フォースレベル)をセンシングする。選択的に、第1タッチセンシング信号TS1と第2タッチセンシング信号TS2のそれぞれは、駆動部210を経由しないで制御部220に直接供給されてもよい。
タッチパネル駆動装置120は、FPC(flexible printed circuit)を介してタッチパネル110と連結され得る。
以下では、図4を図3Cと関連付けて説明する。
駆動部210は、タッチパネル110に配置された複数のタッチ電極116に、第1タッチ駆動信号TD1を供給する。駆動部210は、タッチパネル110に配置された複数のタッチ電極116に、第2タッチ駆動信号TD2を供給する。
一つのタッチ電極116でタッチの有無、タッチ位置及び力センシングが全て行われるため、タッチ期間を分割してタッチセンシングと力センシングを行わなければならない。そのために、タッチ期間を第1期間(位置センシング期間)と第2期間(力センシング期間)とに分割する。
第1期間には、駆動部210が複数のタッチ電極116に第1タッチ駆動信号TD1を供給する。駆動部210は複数のタッチ電極116から第1タッチセンシング信号TS1を受信して、タッチの有無及び位置をセンシングすることができる。
第2期間には、駆動部210が複数のタッチ電極116に第2タッチ駆動信号TD2を供給する。駆動部210は複数のタッチ電極116から第2タッチセンシング信号TS2を受信して、タッチ時に加えられた力をセンシングすることができる。
このような方式で一つのタッチ電極116を用いてタッチセンシング及び力センシングの両方を行うことができる。制御部220の制御信号に基づいて、駆動部210で第1タッチ駆動信号TD1又は第2タッチ駆動信号TD2が生成される。制御部220は、タッチの有無と位置センシング及び力センシングの結果値を生成及び出力する。
図5は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100を詳しく示すブロック図である。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、タッチパネル110とタッチパネル駆動装置120を具備する。本発明の一実施形態に係るタッチパネル110に関する説明は、図3A乃至図3Cで説明したタッチパネル110に関する説明と同一であり、本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置120に関する説明は、図4で説明したタッチパネル駆動装置120に関する説明と同一であるため、それに関する説明は省略する。本発明の一実施形態に係るタッチパネル駆動装置120は、駆動部210、制御部220、第1スイッチング部310,320、第2スイッチング部410,420、センシングユニット510,520、及びバイパス経路B1,B2を含む。
駆動部210は、第1タッチ駆動信号TD1を複数の第1タッチセンサーに出力する。第1タッチセンサーのそれぞれは、タッチパネル110に設けられるキャパシタCmとしてモデリングされ得る。ここで、キャパシタCmの容量はタッチの有無によって変化し、第1タッチセンシング信号TS1は第1タッチセンサーの容量に基づいて生成され得る。
駆動部210は第2タッチ駆動信号TD2を複数の第2タッチセンサーに出力する。第2タッチセンサーのそれぞれは、タッチパネル110に設けられる可変抵抗RFとしてモデリングされ得る。タッチ圧力が加えられた第2タッチ電極の可変抵抗RFの抵抗値は変化する。可変抵抗RFの抵抗値が変化するに従って可変抵抗RFとロード抵抗RL間の抵抗比も変化する。変化した可変抵抗RFとロード抵抗RL間の抵抗比によって、第2タッチセンサーで第2タッチセンシング信号TS2が生成される。
駆動部210は、第1タッチセンシング信号TS1及び第2タッチセンシング信号TS2を受信する。駆動部210は、受信した第1タッチセンシング信号TS1及び第2タッチセンシング信号TS2を制御部220に供給する。
制御部220は、第1タッチセンシング信号TS1を用いてタッチ位置を算出する。すなわち、制御部220は、駆動部210でセンシングした第1タッチセンシング信号TS1を収集して分析し、タッチの有無及びタッチのなされた位置を算出する。
制御部220は、第2タッチセンシング信号TS2を用いてタッチ圧力を算出する。すなわち、制御部220は、駆動部210でセンシングした第2タッチセンシング信号TS2を収集して分析し、タッチのなされた電極に加えられた圧力を算出する。
制御部220は、駆動部210の動作を制御する。すなわち、制御部220は駆動部制御信号CONDを用いて駆動部210の駆動時間を調節し、制御信号を用いて、駆動部210で第1タッチ駆動信号TD1又は第2タッチ駆動信号TD2を生成するように制御することができる。
また、制御部220は、第1スイッチング部310,320及び第2スイッチング部410,420の動作を制御する。タッチの有無及びタッチ位置を算出する場合、制御部220は、第1−1制御信号C1−1を第1スイッチング部310,320に供給し、第2−1制御信号C2−1を第2スイッチング部410,420に供給して、第1タッチセンシング信号TS1がセンシングユニット510,520を介して駆動部210に供給されるように制御する。タッチ圧力をセンシングする場合、制御部220は、第1−2制御信号C1−2を第1スイッチング部310,320に供給し、第2−2制御信号C2−2を第2スイッチング部410,420に供給して、第2タッチセンシング信号TS2がセンシングユニット510,520を経由しないバイパス経路B1,B2を通して駆動部210又は制御部220に伝達されるように制御する。
第1スイッチング部310,320は、第1タッチ電極から第1タッチセンシング信号TS1を供給されたり、第2タッチ電極から第2タッチセンシング信号TS2を供給される。図5では、一つの第1スイッチング部310が第1タッチセンシング信号TS1を受信し、他の第1スイッチング部320が第2タッチセンシング信号TS2を受信する場合を例示したが、これに限定されず、一つの第1スイッチング部310が第2タッチセンシング信号TS2を受信し、他の第1スイッチング部320が第1タッチセンシング信号TS1を受信してもよく、第1スイッチング部310,320の両方とも第1タッチセンシング信号TS1を受信してもよく、第1スイッチング部310,320の両方とも第2タッチセンシング信号TS2を受信してもよい。
第1スイッチング部310,320が第1タッチセンシング信号TS1を受信する場合、第1スイッチング部310,320は、制御部220から供給する第1−1制御信号C1−1に応じて、センシングユニット510,520の入力端子と接続する。センシングユニット510,520は、第1タッチセンシング信号TS1の出力タイミングを調節し、又は第1タッチセンシング信号TS1を増幅させた後、第2スイッチング部410,420に伝達する。
第1スイッチング部310,320が第2タッチセンシング信号TS2を受信する場合、第1スイッチング部310,320は、制御部220から供給する第1−2制御信号C1−2に応じて、バイパス経路B1,B2の一側と接続する。バイパス経路B1,B2は第2タッチセンシング信号TS2をセンシングユニット510,520を経由しないで第2スイッチング部410,420に伝達する。
第2スイッチング部410,420は、センシングユニット510,520からの出力タイミングが調節され、若しくは反転増幅された第1タッチセンシング信号TS1を受信し、又はバイパス経路B1,B2から第2タッチセンシング信号TS2を受信する。図5では、一つの第2スイッチング部410が第1タッチセンシング信号TS1を受信し、他の第2スイッチング部420が第2タッチセンシング信号TS2を受信する場合を例示しているが、これに限定されず、一つの第2スイッチング部410が第2タッチセンシング信号TS2を受信し、他の第2スイッチング部420が第1タッチセンシング信号TS1を受信してもよく、第2スイッチング部410,420の両方が第1タッチセンシング信号TS1を受信してもよく、第2スイッチング部410,420の両方が第2タッチセンシング信号TS2を受信してもよい。
第1スイッチング部310,320が第1−1制御信号C1−1を受信する場合、第2スイッチング部410,420は、制御部220から供給する第2−1制御信号C2−1に応じてセンシングユニット510,520の出力端子と接続する。第2スイッチング部410,420は第1タッチセンシング信号TS1を駆動部210又は制御部220に伝達する。
第1スイッチング部310,320が第1−2制御信号C1−2を受信する場合、第2スイッチング部410,420は制御部220から供給する第2−2制御信号C2−2に応じてバイパス経路B1,B2の他の側と接続する。第2スイッチング部410,420は第2タッチセンシング信号TS2を駆動部210又は制御部220に伝達する。
図5では第1タッチ電極と第2タッチ電極が別々に設けられた場合を例示しているが、これに限定されず、一つのタッチ電極でタッチの有無、タッチ位置及び力センシングを全て行ってもよい。この場合、タッチ期間を第1期間(位置センシング期間)と第2期間(力センシング期間)とに分割する。第1スイッチング部310,320と第2スイッチング部410,420は第1期間(タッチセンシング期間)にはタッチセンシングを行うことができるように制御部220から供給される第1−1制御信号C1−1及び第2−1制御信号C2−1に応じて、第1タッチセンシング信号TS1を駆動部210又は制御部220に伝達する。また、第1スイッチング部310,320と第2スイッチング部410,420は第2期間(力センシング期間)に力センシングを行うことができるように制御部220から供給される第2−1制御信号C2−1及び第2−2制御信号C2−2に応じて、第2タッチセンシング信号TS2を駆動部210又は制御部220に伝達する。
センシングユニット510,520は、第1タッチセンシング信号TS1を受信し、一定レベルの基準電圧(Vref)を受け取る。センシングユニット510,520は、内部のキャパシタ及びスイッチ回路を用いて第1タッチセンシング信号TS1の出力タイミングを調節することができる。センシングユニット510,520は、内部の演算増幅器を用いて第1タッチセンシング信号TS1を増幅させることができる。センシングユニット510,520は、出力タイミングを調節し、又は増幅した第1タッチセンシング信号TS1を、第2スイッチング部410,420に出力する。
バイパス経路B1,B2は、第2タッチ電極で生成される第2タッチセンシング信号TS2を、センシングユニット510,520を経由せずに第1スイッチング部310,320から第2スイッチング部410,420に伝達する。第2タッチセンシング信号TS2は第1タッチセンシング信号TS1に比べて変化の幅が大きいため、第2タッチセンシング信号TS2をセンシングユニット510,520内部のキャパシタ及びスイッチ回路を用いて制御することは容易でない。また、可変抵抗の変化量によって生成される第2タッチセンシング信号TS2が、内部にキャパシタを具備したセンシングユニット510,520を経由する場合、誤った第2タッチセンシング信号TS2が駆動部210に伝達される問題がある。バイパス経路B1,B2は、第2タッチセンシング信号TS2がセンシングユニット510,520を経由せずに駆動部210又は制御部220に供給され得るようにする。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、第2タッチセンシング信号TS2をセンシングユニット510,520を経由せずに駆動部210に伝達するバイパス経路B1,B2を具備する。これによって、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、一つの駆動部210を用いて第1タッチセンシング信号TS1によるタッチセンシングと第2タッチセンシング信号TS2による力センシングの両方を行いながらも、センシングユニット510,520によって誤った第2タッチセンシング信号TS2が駆動部210又は制御部220に伝達されることを防止することができる。
また、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、第2−1制御信号C2−1に応じてバイパス経路B1,B2の一側と接続する第1スイッチング部310,320と、第2−2制御信号C2−2に応じてバイパス経路B1,B2の他側と接続する第2スイッチング部410,420を具備する。これによって、本発明の一実施形態例に係るタッチパネル装置100は、別の素子又は構成要素を付加することなくバイパス経路B1,B2を通した第2タッチセンシング信号TS2の伝達を容易に行うことができ、タッチパネル駆動装置120の体積及び製造コストを低減することができる。
図6は、本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置100を詳細に示すブロック図である。
本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置100は、タッチパネル110とタッチパネル駆動装置120を具備する。本発明の他の実施形態に係るタッチパネル110に関する説明は、図3A乃至図3Cで説明したタッチパネル110に関する説明と同一であり、本発明の他の実施形態に係るタッチパネル駆動装置120に関する説明は、図4で説明したタッチパネル駆動装置120に関する説明と同一であるため、それに関する説明は省略する。
本発明の他の実施形態に係るタッチパネル駆動装置120は、駆動部210、制御部220、第1スイッチング部310,320、第2スイッチング部410,420、センシングユニット510,520、バイパス経路B1,B2、及び選択部610,620を含む。本発明の他の実施形態に係る駆動部210、制御部220、第1スイッチング部310,320、第2スイッチング部410,420、センシングユニット510,520及びバイパス経路B1,B2に関する説明は、本発明の一実施形態に係る駆動部210、制御部220、第1スイッチング部310,320、第2スイッチング部410,420、センシングユニット510,520及びバイパス経路B1,B2に関する説明と同一であり、それに関する説明は省略する。
選択部610,620は、複数の第1タッチ電極から第1タッチセンシング信号TS1−1,TS1−2を供給され、複数の第2タッチ電極から第2タッチセンシング信号TS2−1,TS2−2を供給される。図6では、一つの選択部610が2個の第1タッチセンシング信号TS1−1,TS1−2を受信し、他の選択部620が2個の第2タッチセンシング信号TS2−1,TS2−2を受信する場合を例示しているが、これに限定されず、一つの選択部610が3個以上の第1タッチセンシング信号TS1を受信し、他の選択部620が3個以上の第2タッチセンシング信号TS2を受信してもよい。又は、一つの選択部610は第1タッチセンシング信号TS1と第2タッチセンシング信号TS2を共に受信してもよく、他の選択部620は2個以上の第1タッチセンシング信号TS1と2個以上の第2タッチセンシング信号TS2を受信してもよい。
選択部610,620は、受信した第1タッチセンシング信号TS1−1,TS1−2及び第2タッチセンシング信号TS2−1,TS2−2のいずれか一つの第1タッチセンシング信号TS1又は第2タッチセンシング信号TS2を選択する。選択部610,620は、選択したいずれか一つの第1タッチセンシング信号TS1又は第2タッチセンシング信号TS2を第1スイッチング部310,320に供給する。
本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置100は、複数の第1タッチ電極から供給された第1タッチセンシング信号TS1と複数の第2タッチ電極から供給された第2タッチセンシング信号TS2のいずれか一つの第1タッチセンシング信号TS1又は第2タッチセンシング信号TS2を選択して第1スイッチング部310,320に供給する選択部610,620をさらに具備する。本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置100は、複数個の第1タッチ電極で生成する第1タッチセンシング信号TS1と複数個の第2タッチ電極で生成する第2タッチセンシング信号TS2を、一つの第1スイッチング部310、一つの第2スイッチング部410、一つのセンシングユニット510及び一つのバイパス経路(B1)を通して駆動部210に伝達することができる。これによって、本発明の他の実施形態に係るタッチパネル装置100は、タッチパネル駆動装置120の体積及び製造コストをより低減することができる。
図7A乃至図7Cは、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100の駆動方法による波形図である。
図7Aに示すように、制御部220はタッチ位置センシングとタッチ力センシングを期間別に分けて行うことができる。これを順次的(serial)駆動方法と定義することができ、順次的駆動方法において制御部220は、一定期間のタッチの有無に応じて、タッチパネル装置100を第1アクティブモード又は第2アクティブモードで駆動させる。
第1タッチ電極と第2タッチ電極が別々に形成されている場合、第1アクティブモードで、駆動部210は複数の第1タッチ電極に第1タッチ駆動信号TD1を供給してタッチ位置センシングを行う。第2アクティブモードで、駆動部210は複数の第2タッチ電極に第2タッチ駆動信号TD2を供給してタッチ力センシングを行う。
タッチ位置センシングとタッチ力センシングの両方を行うことができるタッチ電極が形成されている場合、第1アクティブモードで、駆動部210はタッチ電極に第1タッチ駆動信号TD1を供給してタッチ位置センシングを行い、第2アクティブモードで、駆動部210はタッチ電極に第2タッチ駆動信号TD2を供給してタッチ力センシングを行うことができる。
順次的駆動方法は、本発明の一実施形態のように、一つのタッチ駆動信号が一つの第1スイッチング部310に入力される場合と、本発明の他の実施形態のように、複数個のタッチ駆動信号が一つの第1スイッチング部310に選択的に入力される場合のいずれにも適用可能である。すなわち、順次的駆動方法は、いかなる種類のタッチパネル110、いかなる種類のタッチパネル駆動装置120にも適用可能である。また、タッチ位置センシングとタッチ力センシングを明確に区分して行うため、タッチパネル駆動装置120の内部で第1タッチセンシング信号TS1と第2タッチセンシング信号TS2が互いに影響を及ぼすことを防止することができる。
図7Bに示すように、制御部220は、一定期間にタッチが発生する場合、タッチパネル110をアクティブモードで駆動させることができる。このとき、制御部220は、アクティブモードで、駆動部210が複数の第1タッチ電極に第1タッチ駆動信号TD1を供給してタッチ位置センシングを行うと同時に、複数の第2タッチ電極に第2タッチ駆動信号TD2を供給してタッチ力センシングを行うことができる。
このような同時的(simultaneous)駆動方法は、第1タッチ電極と第2タッチ電極が別々に形成されている場合にのみ用いることができ、タッチ位置センシングとタッチ力センシングの両方を行うことができるタッチ電極が形成されている場合には用いることができない。また、同時的駆動方法は、本発明の一実施形態のように、一つのタッチ駆動信号が一つの第1スイッチング部310に入力される場合には適用可能であるが、本発明の他の実施形態のように、複数個のタッチ駆動信号が一つの第1スイッチング部310に選択的に入力される場合には、同じ種類のタッチ駆動信号が一つの第1スイッチング部310に入力される場合にのみ適用可能である。
同時的駆動方法ではタッチ位置センシングとタッチ力センシングが同時に行われるので、短時間でタッチセンシング及び力センシングを行うことができる。また、第1タッチセンシング信号TS1と第2タッチセンシング信号TS2を同時に用いることができ、全区間でタッチパネル駆動装置120内部の全構成要素がセンシング駆動を行うので、センシング効率を増加させることができる。
図7Cに示すように、制御部220は一定期間のタッチ持続期間を分割して、タッチパネル110をアクティブモードA又はブランクモードBで駆動させることができる。これをアクティブ−ブランク(active−blank)駆動方法と定義することができる。
アクティブモードAで駆動部210が複数の第1タッチ電極に第1タッチ駆動信号TD1を供給してタッチ位置センシングを行う。ブランクモードBで駆動部210が複数の第2タッチ電極に第2タッチ駆動信号TD2を供給してタッチ力センシングを行う。
アクティブ−ブランク(active−blank)駆動方法は、順次的駆動方法において1個のアクティブ期間であるタッチ持続期間をさらに分割して、タッチパネル110でタッチ位置センシングとタッチ力センシングを行うので、短時間でタッチセンシング及び力センシングを行うことができ、タッチ位置及び力を1個のアクティブ期間内で可変させる場合にもタッチセンシング及び力センシングを正確に行うことができる。
図8は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100の駆動方法を示すフローチャートである。
第1に、駆動部210から、タッチ位置のセンシングのための第1タッチ駆動信号TD1を供給し、力センシングのための第2タッチ駆動信号TD2をタッチパネル110に供給する。タッチ位置のセンシングのための複数の第1タッチ電極及び力センシングのための複数の第2タッチ電極がタッチパネル110上に別々に設けられている場合、第1タッチ駆動信号TD1を第1タッチ電極に、さらに、第2タッチ駆動信号TD2を第2タッチ電極に、順次的又は同時に供給することができる。又は、タッチ位置のセンシング及び力センシングの両方を行うタッチ電極がタッチパネル110上に設けられている場合、第1タッチ駆動信号TD1及び第2タッチ駆動信号TD2を順次にタッチ電極に供給することができる。(図8のS101)
第2に、タッチパネル駆動装置120は、複数の第1タッチ電極から第1タッチセンシング信号TS1を供給され、複数の第2タッチ電極から第2タッチセンシング信号TS2を供給される。
そのため、第1タッチ電極は、第1タッチ駆動信号TD1による内部のキャパシタ容量Cmの変化量を用いて第1タッチセンシング信号TS1を生成する。第2タッチ電極は、第2タッチ駆動信号TD2による内部の可変抵抗RFの変化量を用いて第2タッチセンシング信号TS2を生成する。(図8のS102)
一実施形態によるタッチパネル駆動装置120の場合、内部の第1スイッチング部310,320で第1タッチセンシング信号TS1又は第2タッチセンシング信号TS2を受信する。他の実施形態によるタッチパネル駆動装置120の場合、内部の選択部610,620が第1タッチセンシング信号TS1−1,TS1−2又は第2タッチセンシング信号TS2−1,TS2−2を受信し、選択部610,620が、受信した第1タッチセンシング信号TS1−1,TS1−2又は第2タッチセンシング信号TS2−1,TS2−2のいずれか一つのタッチセンシング信号を第1スイッチング部310,320に伝達する。
第3に、第1タッチセンシング信号TS1を、制御部220から供給する第1−1制御信号C1−1及び第2−1制御信号C2−1に応じて、センシングユニット510,520を介して駆動部210に供給し、第2タッチセンシング信号TS2を、制御部220から供給する第1−2制御信号C1−2及び第2−2制御信号C2−2に応じて、センシングユニット510,520を経由しないバイパス経路B1,B2を通して駆動部210に供給する。
第1タッチセンシング信号TS1を受信する場合、制御部220は第1スイッチング部310,320に第1−1制御信号C1−1を供給し、第2スイッチング部410,420に第2−1制御信号C2−1を供給する。第2タッチセンシング信号TS2を受信する場合、制御部220は、第1スイッチング部310,320に第1−2制御信号C1−2を供給し、第2スイッチング部410,420に第2−2制御信号C2−2を供給する。(図8のS103)
第1−1制御信号C1−1を受信する場合、第1スイッチング部310,320はセンシングユニット510,520の入力端子と接続し、第2−1制御信号C2−1を受信する場合、第2スイッチング部410,420はセンシングユニット510,520の出力端子と接続する。これによって、第1タッチセンシング信号TS1をセンシングユニット510,520を介して駆動部210に供給することができる。
第1−2制御信号C1−2を受信する場合、第1スイッチング部310,320はバイパス経路B1,B2の一側と接続し、第2−2制御信号C2−2を受信する場合、第2スイッチング部410,420はバイパス経路B1,B2の他側と接続する。これによって、第2タッチセンシング信号TS2をセンシングユニット510,520を経由しないバイパス経路B1,B2を通して駆動部210に供給することができる。(図8のS104)
第四に、第1タッチセンシング信号TS1を用いてタッチ位置をセンシングし、第2タッチセンシング信号TS2を用いてタッチ力をセンシングする。制御部220は駆動部210でセンシングした第1タッチセンシング信号TS1を収集して分析し、タッチの有無及びタッチのなされた位置をセンシングする。制御部220は、駆動部210でセンシングした第2タッチセンシング信号TS2を収集して分析し、タッチのなされた電極に加えられた圧力をセンシングする。
第1タッチセンサーと第2タッチセンサーを分けて段階別に整理すると、本発明の一実施形態に係るタッチ位置センシングのための第1タッチセンサー、及びタッチ力センシングのための第2タッチセンサーを有するタッチパネル装置の駆動方法において、第1タッチセンサーをセンシングユニットに連結する段階、センシングユニットを介して第1タッチセンサーから第1タッチセンシング信号をセンシングして制御部に供給する段階、制御部で第1タッチセンシング信号を用いてタッチ位置を算出する段階、センシングユニットに連結されないバイパス経路を介して第2タッチセンサーを制御部に連結する段階、及び制御部で第2タッチセンサーから第2タッチセンシング信号をセンシングし、第2タッチセンシング信号を用いてタッチ力を算出する段階を含む。
本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100の駆動方法は、第2タッチセンシング信号TS2を、センシングユニット510,520を経由しないバイパス経路B1,B2を通して駆動部210に伝達する。これによって、本発明の一実施形態に係るタッチパネル装置100は、一つの駆動部210を用いて、第1タッチセンシング信号TS1によるタッチセンシングと第2タッチセンシング信号TS2による力センシングの両方を行いながらも、センシングユニット510,520によって誤った第2タッチセンシング信号TS2が駆動部210に伝達されることを防止し、力センシングを容易にさせることができる。
以上説明した内容から、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で様々な変更及び修正が可能であることが理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されず、特許請求の範囲によって定められるべきであろう。
100 タッチパネル装置
110 タッチパネル
112 第1タッチレイヤ
114 第2タッチレイヤ
112a タッチセンシング電極
114a 力センシング電極
116 タッチ電極
120 タッチパネル駆動装置
210 駆動部
220 制御部
310,320 第1スイッチング部
410,420 第2スイッチング部
510,520 センシングユニット
610,620 選択部

Claims (11)

  1. タッチ位置センシングのための第1タッチセンサー、及びタッチ力センシングのための第2タッチセンサーを有するタッチパネルと、
    前記タッチパネルに連結されたタッチパネル駆動装置と、
    を具備し、
    前記タッチパネル駆動装置は、
    第1タッチ駆動信号を前記第1タッチセンサーに供給し、第2タッチ駆動信号を前記第2タッチセンサーに供給する駆動部と、
    前記第1タッチセンサーから第1タッチセンシング信号をセンシングするセンシングユニットと、
    前記第1タッチセンシング信号を用いてタッチ位置を算出し、前記第2タッチセンサーから第2タッチセンシング信号をセンシングしてタッチ力を算出する制御部と、
    前記第1タッチセンサーを前記センシングユニットに連結し、又は前記センシングユニットに連結されないバイパス経路を介して前記第2タッチセンサーを前記制御部に連結するスイッチング部と、を有する、タッチパネル装置。
  2. 前記スイッチング部は、
    前記第1タッチセンシング信号及び前記第2タッチセンシング信号を受信し、前記制御部から供給される第1制御信号に応じて前記センシングユニットの入力端子と接続し、又は前記制御部から供給される第2制御信号に応じて前記バイパス経路の一端と接続する第1スイッチング部と、
    前記第1制御信号に応じて、前記センシングユニットの出力端子と接続し、又は前記第2制御信号に応じて前記バイパス経路の他端と接続する第2スイッチング部と、を有する、請求項1に記載のタッチパネル装置。
  3. 前記タッチパネル駆動装置は、前記第1タッチセンシング信号及び前記第2タッチセンシング信号のいずれか一つを選択して前記スイッチング部に供給する選択部をさらに有する、請求項1に記載のタッチパネル装置。
  4. 前記制御部は一定期間のタッチの有無に応じて前記タッチパネルを第1アクティブモード又は第2アクティブモードで駆動させ、
    前記第1アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行い、
    前記第2アクティブモードで前記タッチ力センシングを行う、請求項1に記載のタッチパネル装置。
  5. 前記制御部は一定期間のタッチの有無に応じて前記タッチパネルをアクティブモードで駆動させ、
    前記アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行いながらタッチ力センシングを行う、請求項1に記載のタッチパネル装置。
  6. 前記制御部は一定期間のタッチ持続期間を分割して、前記タッチパネルをアクティブモード又はブランクモードで駆動させ、
    前記アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行い、
    前記ブランクモードで前記タッチ力センシングを行う、請求項1に記載のタッチパネル装置。
  7. タッチ位置センシングのための第1タッチセンサー、及びタッチ力センシングのための第2タッチセンサーを有するタッチパネル装置の駆動方法であって、
    前記第1タッチセンサーをセンシングユニットに連結するステップと、
    前記センシングユニットを介して前記第1タッチセンサーから第1タッチセンシング信号をセンシングして制御部に供給するステップと、
    前記制御部で前記第1タッチセンシング信号を用いてタッチ位置を算出するステップと、
    前記センシングユニットに連結されないバイパス経路を介して前記第2タッチセンサーを前記制御部に連結するステップと、
    前記制御部で前記第2タッチセンサーから第2タッチセンシング信号をセンシングし、前記第2タッチセンシング信号を用いてタッチ力を算出するステップと、
    を含むタッチパネル装置の駆動方法。
  8. 前記制御部は一定期間のタッチの有無に応じて前記タッチパネル装置を第1アクティブモード又は第2アクティブモードで駆動させ、
    前記第1アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行い、
    前記第2アクティブモードで前記タッチ力センシングを行う、請求項7に記載のタッチパネル装置の駆動方法。
  9. 前記制御部は一定期間のタッチの有無に応じて前記タッチパネル装置をアクティブモードで駆動させ、
    前記アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行いながらタッチ力センシングを行う、請求項7に記載のタッチパネル装置の駆動方法。
  10. 前記制御部は一定期間のタッチ持続期間を分割して前記タッチパネル装置をアクティブモード又はブランクモードで駆動させ、
    前記アクティブモードで前記タッチ位置センシングを行い、
    前記ブランクモードで前記タッチ力センシングを行う、請求項7に記載のタッチパネル装置の駆動方法。
  11. 第1タッチ駆動信号及び第2タッチ駆動信号を出力し、第1タッチセンシング信号及び第2タッチセンシング信号を受信する駆動部と、
    前記第1タッチセンシング信号をセンシングユニットを介して前記駆動部に供給し、又は前記第2タッチセンシング信号を前記センシングユニットを経由しないバイパス経路を通して前記駆動部に供給するスイッチング部と、
    前記第1タッチセンシング信号を用いてタッチ位置をセンシングし、前記第2タッチセンシング信号を用いてタッチ圧力をセンシングし、前記駆動部及び前記スイッチング部の動作を制御する制御部と、
    を具備するワンチップタッチパネル駆動装置。
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