KR100847813B1 - 터치패널 구동장치 및 방법 - Google Patents

터치패널 구동장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아날로그-디지털 컨버팅의 범위를 높여 효율을 증대시키도록 한 터치패널 구동장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 터치패널 구동장치는 X 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제1 및 제2 전극을 가지는 제1 저항층과, Y 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제3 및 제4 전극을 가지는 제2 저항층과, 상기 제1 내지 제4 전극들에 8 내지 12V인 고전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 고전위 제어수단과, 상기 제1 내지 제4 전극들에 저전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 저전위 제어수단과, 상기 고전위 제어수단과 고전위 전원전압 사이에 형성되어 상기 고전위 전압을 전압강하시키기 위한 가변저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 구동장치를 구비한다.

Description

터치패널 구동장치 및 방법{Apparatus And Method for Driving Touch Panel}
도 1은 종래의 터치패널 구동장치를 도시하는 회로도.
도 2는 도 1의 등가회로도.
도 3은 터치패널의 감지전압 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 구동장치를 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 등가회로도.
본 발명은 터치패널의 구동장치에 관한 것으로, 특히 아날로그-디지털 컨버팅의 범위를 높여 효율을 증대시키도록 한 터치패널 구동장치 및 방법에 관한 것이다.
저항층 타입 터치패널은 서로 대향됨과 아울러 일정한 갭만큼 분리되어진 두 개의 저항층들로 구성된다. 일측 저항층은 X 방향으로 대향된 가장자리들상에 설치되어진 한쌍의 전극들을 가지게 되고, 타측 저항층은 Y 방향으로 대향된 가장자 리들상에 설치되어진 한쌍의 전극들을 가진다. 이들 저항층들은 전류가 자신의 전극들을 통해 교번적으로 흐르게 되어 전류가 흐르지 않는 저항층에 유기되어진 전압을 측정한다. 유기된 전압에 의하여, 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치(X,Y)가 검출되게 된다. 이렇게 입력 대기 기간에 저항층들에 교번적으로 공급되는 전류는 전력을 낭비한다. 그러므로, 저항층 방식의 터치패널은 입력 대기 기간 전류의 공급이 중지됨과 아울러 압압 동작의 발생을 자동적으로 검출할 수 있게끔 설계되게 된다. 그러한 터치패널의 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은 터치패널을 들 수 있다. 도 1의 터치패널에 따르면, 한 쌍의 사각 저항층들(10,12)이 임의의 갭을 두고 서로 대향되게 설치되게 된다. 저항층(10)은 X 방향으로 대향될 자신의 가장자리들 상에 설치되어진 한 쌍의 전극들(a1,a2)과 함께 마련된다. 다른 저항층(12)도 Y 방향으로 대향되어진 자신의 가장자리들상에 설치되어진 한 쌍의 전극들(a3,a4)와 함께 마련되게 된다. 전극들(a2,a4) 각각은 트랜지스터(Tr1,Tr2)를 각각 경유하여 고정된 전압을 가지는 전원(Vcc)에 접속되게 된다. 전극들(a1,a3) 각각도 트랜지스터(Tr3,Tr4)를 각각 경유하여 접지되고, 이들 전극들(a3,a1)의 전압 변동은 X 방향에서의 위치검출신호(Vx) 및 Y 방향에서의 위치검출신호(Vy)로서 각각 지칭되게 된다. 입력 대기 기간에, 모든 트랜지스터들(Tr1 내지 Tr4)은 턴-오프(Turn-off) 됨과 아울러 전극(a1)은 하이레벨로 세트되게 된다. 두 개의 저항층들(10,12)은 압압됨에 따른 접촉점에서 서로 접촉될 때, 도 2에 도시된 바와 같은 등가회로가 구현되게 한다. 도 2의 등가회로에서, 전류는 저항층들(10,12) 및 저항(R2)을 거처 그라운드쪽으로 공급되게 된다. 이에 따라, 전 극(a3)의 전압레벨이 변하게 되어 압압 동작이 일어났음이 검출되게 된다. 이렇게 압압 동작이 일어났을 때, 두 개의 트랜지스터들(Tr1,Tr3)의 베이스들에는 스위칭 제어신호(SCS)가 인가되어 전극들(a1,a2) 사이에 전원전압(Vcc)가 주기적으로 인가되게 된다. 두 전극들(a1,a2) 사이에 전원전압(Vcc)가 공급된 때에 전극(a3)에서 접촉점에 대한 X 방향의 좌표 검출 신호(Vx)가 검출되게 된다. 또한, 두 개의 트랜지스터(Tr2,Tr4)의 베이스들에는 반전된 스위칭 제어신호(/SCS)가 공급되어 두 전극들(a3,a4) 사이에 전원전압(Vcc)가 주기적으로 인가되게 된다. 두 전극들(a3,a4) 사이에 전원전압(Vcc)이 인가된 경우, 접촉점에 대한 Y 방향에서의 좌표검출신호(Vy)가 전극(a1) 상에 나타나게 된다.
도 3은 종래기술에 따른 터치패널 구동장치를 이용하여 구동시 전압 측정 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 터치패널 구동장치를 이용하여 터치패널의 각 전극 간에는 5V 전압이 인가되어진다. 이 때 전극 인접점인 A, B점에서 전압을 측정하였을 경우 전원전압(Vcc)이 인가되는 쪽의 A점에서는 4.5 내지 4.7V의 전압이 측정되고, 0V 전압이 인가되는 쪽의 B점에서는 0.3 내지 0.5V 전압이 측정된다.
그러나, 아날로그-디지털 컨버터의 기준전압인 전원전압(Vcc)으로 5V로 사용함에도 불구하고 터치패널의 유효영역에는 상기에서와 같이 약 0.4 내지 4.6V 정도의 전압을 얻지 못하게 된다. 이에 따라서 현재 아날로그-디지털 컨버터로 10비트(Bit)를 사용함에도 불구하고 이의 성능을 제대로 구현할 수 없는 문제점이 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전원전압에 인가되는 전압 정도를 높임과 아울러 인가전압의 크기를 가변저항에 의해 제어함으로써 터치패널 상의 접촉점의 좌표 위치를 정확하게 검출할 수 있도록 한 터치패널 구동장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 터치패널 구동장치는 X 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제1 및 제2 전극을 가지는 제1 저항층과, Y 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제3 및 제4 전극을 가지는 제2 저항층과, 상기 제1 내지 제4 전극들에 8 내지 12V인 고전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 고전위 제어수단과, 상기 제1 내지 제4 전극들에 저전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 저전위 제어수단과, 상기 고전위 제어수단과 고전위 전원전압 사이에 형성되어 상기 고전위 전압을 전압강하시키기 위한 가변저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 구동장치를 구비한다.
본 발명에서의 상기 고전위 및 저전위 제어수단을 제어하기 위한 제어기와,
상기 터치패널에 포함되어진 전극들 상의 전압들을 디지털 데이터로 변환함과 아울러 상기 디지털 데이터를 압압동작검출신호, X 방향에서의 위치검출신호 및 Y 방향에서의 위치검출신호로서 제공하게 하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 고전위 전압은 약 8 내지 12V인 것과, 저전위 전압은 0V인 것 을 특징으로 한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 다음의 실시예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치패널 구동장치를 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 터치패널 구동장치는 터치패널 및 터치패널을 구동하기 위한 수단이 접속된 터치패널 구동부(30)와, 상기 터치패널 구동부(30)를 제어하기 위한 제어기(32)와, 터치패널 구동부(30) 및 제어기(32) 사이에 접속되어진 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital ; 이하 "A-D"라 함) 변환기(34)를 구비한다.
터치패널 구동부(30)는 한 쌍의 저항층들(20,22)로 이루어진 터치패널과, 상기 터치패널을 구동하기 위한 구동회로로 구성된다.
터치패널은 한 쌍의 사각 저항층들(20,22)이 임의의 갭을 두고 서로 대향되게 설치되게 된다. 저항층(20)은 X 방향으로 대향될 자신의 가장자리들 상에 설치되어진 한 쌍의 전극들(a1,a2)과 함께 마련된다. 다른 저항층(22)도 Y 방향으로 대향되어진 자신의 가장자리들상에 설치되어진 한 쌍의 전극들(a3,a4)와 함께 마련되게 된다. 전극들(a2,a4) 각각은 트랜지스터(Tr1,Tr2) 및 가변저항(VR1,VR2)를 각각 경유하여 고정된 전압을 가지는 전원(Vcc)에 접속되게 된다. 전극들(a1,a3) 각각도 트랜지스터(Tr3,Tr4)를 각각 경유하여 접지되고, 이들 전극들(a3,a1)의 전압 변동은 X 방향에서의 위치검출신호(Vx) 및 Y 방향에서의 위치검출신호(Vy)로서 각각 지칭되게 된다. 입력 대기 기간에, 모든 트랜지스터들(Tr1 내지 Tr4)은 턴-오프(Turn-off) 됨과 아울러 전극(a1)은 하이레벨로 세트되게 된다.
두 개의 저항층들(20,22)은 압압됨에 따른 접촉점에서 서로 접촉될 때, 도 5에 도시된 바와 같은 등가회로가 구현되게 한다. 도 5의 등가회로에서, 전류는 저항층들(20,22)과 가변저항(VR) 및 저항(R2)을 거처 그라운드쪽으로 공급되게 된다. 이에 따라, 전극(a3)의 전압레벨이 변하게 되어 압압 동작이 일어났음이 검출되게 된다. 이렇게 압압 동작이 일어났을 때, 두 개의 트랜지스터들(Tr1,Tr3)의 베이스들에는 스위칭 제어신호(SCS)가 인가되어 전극들(a1,a2) 사이에 전원전압(Vcc)가 주기적으로 인가되게 된다. 두 전극들(a1,a2) 사이에 전원전압(Vcc)가 공급된 때에 전극(a3)에서 접촉점에 대한 X 방향의 좌표 검출 신호(Vx)가 검출되게 된다. 또한, 두 개의 트랜지스터(Tr2,Tr4)의 베이스들에는 반전된 스위칭 제어신호(SCS)가 공급되어 두 전극들(a3,a4) 사이에 전원전압(Vcc)가 주기적으로 인가되게 된다. 두 전극들(a3,a4) 사이에 전원전압(Vcc)이 인가된 경우, 접촉점에 대한 Y 방향에서의 좌표검출신호(Vy)가 전극(a1) 상에 나타나게 된다.
이 때 터치패널의 상판(20) 및 하판(22)에 인가되는 전원전압(Vcc)은 8 내지 12V 사이에서 고정되어진다.
제어기(32)는 터치패널 구동부(30)내의 4개의 트랜지스터(Tr1 내지 Tr4)을 제어하기 위한 스위칭 제어신호(SCS) 및 반전된 스위칭 제어신호(SCS)를 제공한다. 이와 더불어, 제어기(32)는 A-D 변환기(34)로부터의 4개의 위치감지신호(Vx,lower 및 upper, Vy, left 및 right)를 포함하는 디지털 데이터를 호스트(도시하지 않음)에 공급하게 된다. 호스트는 4개의 위치감지신호(Vx,lower 및 upper, Vy, left 및 right)를 이용하여 Xu 및 Yu 를 산출하게 된다. 이들 Xu 및 Yu의 연산하기 전에 호스트은 4개의 위치검출신호가 입력될 때마다 그 각각에 따른 전류신호를 산출하게 된다.
A-D 변환기(34)는 터치패널에 포함되어진 전극들상의 전압들을 디지털 데이터로 변환하고, 그 디지털 데이터를 압압동작검출신호, X 방향에서의 위치검출신호 및 Y 방향에서의 위치검출신호로서 제공하게 된다. 이 때 디지털 데이터는 2n 비트값을 갖는다. 현재는 주로 10 비트(Bit) 디지털 데이터값이 사용되어진다.
구동 방법을 설명하면, 전원전압(Vcc)으로부터 약 8 내지 12V 정도의 전압이 인가되면 가변저항(VR1,VR2)에 의해 소정의 전압강하가 이루어진 후 제어기(32)로부터 트랜지스터(Tr)을 턴-온 시키기 위한 스위칭 제어신호(SCS)가 인가되면 전극에는 전압강하된 전압이 인가된다. 이 때 가변저항(VR)의 저항값은 전압원으로부터 인가된 8- 12V 내의 고정된 전원전압(Vcc)이 터치패널의 전극간에 5V의 전압차가 형성되도록 설정된다.
이로써, 터치패널 상의 전극들 간의 전압차가 5V를 유지하도록 전원전압으로부터 5V 이상의 전압을 인가하여 손실되는 저항값에 대한 보정을 한 후에 가변저항(VR)에 의해 측정값이 5V 전압차를 이루도록 한다. 가변 저항(VR)에 의해 측정값이 5V가 나오는 저항값을 실험적으로 찾아내어 고정 저항으로 회로를 구성하게 한 후 상기와 같은 터치패널 구동장치를 구동하게 되면 A-D 2n 비트를 사용하여 등간격 전위를 통하여 정확한 압압점 위치를 검출할 수 있다.
이 경우 5V 이상의 전압은 약 8 내지 12V 정도의 전압로 설정되어진다.
또한 본 발명에 따른 터치패널 구동장치는 각 전극단 양쪽에 각각 전원전압(Vcc)과 접지단을 형성하고 이를 제어하기 위한 스위치 소자를 부가함으로써 터치패널의 양방향 신호 구동할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치패널 구동장치에서는 공급되는 전원전압레벨을 높임과 아울러 전극들에 상기 전원전압을 인가하기 전단에 형성된 가변저항기를 이용하여 원하는 전압차를 가지도록 함으로써 터치패널로부터 여러개의 위치감지신호를 검출하고 그들 여러개의 위치검출신호들로부터 전류신호들과 Xu 및 Yu를 연산해 낸 다음 Xu 및 Yu를 X 및 Y 좌표의 산출에 이용함으로써 X 및 Y 좌표가 정확하게 검출되게 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. X 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제1 및 제2 전극을 가지는 제1 저항층과,
    Y 방향으로 대향되어진 가장자리들상에 설치되어진 제3 및 제4 전극을 가지는 제2 저항층과,
    상기 제1 내지 제4 전극들에 8 내지 12V인 고전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 고전위 제어수단과,
    상기 제1 내지 제4 전극들에 저전위 전압에 선택적으로 연결시키기 위한 저전위 제어수단과,
    상기 고전위 제어수단과 고전위 전원전압 사이에 형성되어 상기 고전위 전압을 전압강하시키기 위한 가변저항기를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전위 및 저전위 제어수단을 제어하기 위한 제어기와,
    상기 터치패널에 포함되어진 전극들 상의 전압들을 디지털 데이터로 변환함과 아울러 상기 디지털 데이터를 압압동작검출신호, X 방향에서의 위치검출신호 및 Y 방향에서의 위치검출신호로서 제공하게 하는 아날로그-디지털 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저전위 전압은 0V인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 데이터는 2n 비트 형태인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가변저항기에 의해 상기 제1 및 제2 저항층 상에 형성되는 전극들 간 전위차는 5V인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동장치.
  6. 제 1 방향으로 제 1 저항층의 가장자리를 따라 상호 대향되는 제 1 및 제 2 전극을 형성하는 단계와;
    제 2 방향으로 제 2 저항층의 가장자리를 따라 상호 대향되는 제 3 및 제 4 전극을 형성하는 단계와;
    소정의 갭을 사이에 두고 상기 제 1 및 제 2 저항층을 대향되도록 형성하는 단계와;
    상기 제1 및 제3 전극 중 어느 하나를 고전위 제어 수단을 통해 8 내지 12V인 고전위 전압에 선택적으로 연결시키는 단계와;
    상기 제2 및 제4 전극 중 어느 하나를 저전위 제어수단을 통해 저전위 전압에 선택적으로 연결시키는 단계와;
    가변 저항기를 통해 상기 고전위 제어수단와 고전위 전원전압 사이의 상기 고전위 전압을 전압강화시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 4 전극의 전압을 디지털 데이터로 변환시키는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디지털 데이터는 2n 비트 형태인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 저전위 전압은 0V인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 가변저항기에 의해 상기 제1 및 제2 저항층 상에 형성되는 전극들 간 전위차는 5V인 것을 특징으로 하는 터치패널의 구동방법.
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