KR100933037B1 - 커패시터 충전시간을 통하여 다중터치좌표를 인식하는 다중터치인식 저항막방식 터치스크린 - Google Patents

커패시터 충전시간을 통하여 다중터치좌표를 인식하는 다중터치인식 저항막방식 터치스크린 Download PDF

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정상보
주재홍
양민성
남승현
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Abstract

본 발명은 커패시터 충전 시정수를 통하여 터치좌표를 인식하는 저항막방식 터치스크린에 관한 것으로서, 구체적으로 충전시정수 측정수단(201, 202)으로 커패시터 CconL와 CconR의 충전시정수를 측정한 후 동일저항선 연산수단(301, 302)에서 충전 시정수를 이용하여 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선(152)과 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선(151)을 얻고, 좌표계산수단(400)에서 이들의 교차점을 얻음으로써 교차점을 터치위치로 파악하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 제1저항막(200a)은 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되어 이루어지도록 하고, 제2저항막(300a)은 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠로 이루어지도록 함으로써 다중터치인식이 가능하게 한다. 본 발명에 의하면, 커패시터 충전 시정수를 통하여 터치위치를 파악하기 때문에 종래와 같은 ADC를 사용하지 않을 수 있어 IC 집적화에 유리하다. 이 때 커패시터를 복수 개 설치하여 번갈아 동작시키거나 전하 방전 장치를 이용하여 캐패시터 내부에 충전된 전하를 강제 방전하면 방전시간에 따른 시간 지연을 최소화 시킬 수 있다. 또한, 다중터치인식도 가능하게 된다.
Figure R1020090035025
다중터치인식 저항막 방식 터치스크린, 커패시터, 충전 시정수, 동일 저항선

Description

커패시터 충전시간을 통하여 다중터치좌표를 인식하는 다중터치인식 저항막방식 터치스크린 {Resistive touch screen identifying multi-touch coordinates by using charging time of capacitor}
본 발명은 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린에 관한 것으로서, 특히 커패시터 충전시간을 통하여 다중터치좌표를 인식하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린에 관한 것이다.
도 1은 종래의 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제1투명필름(30)과 제2투명필름(20)이 소정간격 이격되도록 설치되며, 제1투명필름(30)의 아랫면에는 제1저항막(30a)이 설치되고, 제2투명필름(20)의 윗면에는 제2저항막(20a)이 설치된다.
제1저항막(30a)의 양단에는 X+ 전극과 X- 전극이 서로 나란하게 마주보도록 설치되며, 제2저항막(20a)의 양단에도 Y+ 전극과 Y- 전극이 서로 나란하게 마주보도록 설치된다. 여기서, X+/X- 전극과 Y+/Y- 전극은 서로 수직하게 위치하도록 배 치된다.
특정 위치에 터치가 이루어지면 터치압력에 의하여 그 지점에서 제1저항막(30a)과 제2저항막(20a)이 접촉되며 그 접촉점을 통하여 제1저항막(30a)과 제2저항막(20a) 사이에 전류가 흐르게 된다. 종래에는 이 때 X+ 전극과 Y+ 전극에 교대로 전압을 인가하면서 터치점에서의 전압을 읽음으로써 터치좌표를 파악하였다.
종래의 방식에서 전압을 읽기 위해서는 반드시 ADC(analog to digital convertor)가 필요하다. 따라서 ADC의 성능에 따라 터치에 따른 화면변환 및 분해능에 차이가 생긴다. 그런데, ADC는 특성상 사이즈가 크기 때문에 IC에 집적화하는데 비용면에서 불리하고, 전류소모가 크다는 단점이 있다.
그리고 종래와 같이 면(sheet) 형태의 저항막(20a, 30a)을 사용하면 다중터치인식이 불가능하고, 저항막(20a, 30a)이 폭이 넓어서 면저항 형태를 띠기 때문에 중앙에서 멀어질수록 오차가 커지게 되어 정확한 좌표를 구하기 위해서는 반드시 보정이 필요하다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, ADC를 사용하지 않고서 터치좌표를 파악할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 저항막을 하나의 면 형태가 아닌 여러개의 띠(stripe)로 분리되게 설치하여 다중터치인식이 가능하고 터치위치의 감지오차를 줄일 수 있는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린은, 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되는 제1저항막; 상기 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠를 포함하여 상기 제1저항막과 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 제2저항막; 상기 복수개의 제1저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X+ 전극; 상기 복수개의 제1저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X- 전극; 상기 복수개의 제2저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y+ 전극; 상기 복수개의 제2저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y- 전극; 상기 복수개의 Y+ 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y+ 띠선택 스위치; 상기 복수개의 Y- 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y- 띠선택 스위치; 한쪽단이 접지되는 Y+ 커패시터; 상기 Y+ 커패시터의 다른 한쪽단과 상기 복수개의 Y+ 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 Y+ 커패시터와 상기 Y+ 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y+ 동일 저항선 스위치; 한쪽단이 접지되는 Y- 커패시터; 상기 Y- 커패시터의 다른 한쪽단과 상기 복수개의 Y- 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 Y+ 커패시터와 상기 Y- 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y- 동일 저항선 스위치; 터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고, 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가되며, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y+ 띠선택 스위치와 상기 Y+ 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 Y+ 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 Y+ 커패시터 전압검출수단; 터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고, 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가되며, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y- 띠선택 스위치와 상기 Y- 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 Y- 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 Y- 커패시터 전압검출수단; 상기 Y+ 커패시터 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할때에
Figure 112009050445023-pat00001
로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 Y+ 커패시터 충전시간 측정수단; 상기 Y- 커패시터 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할때에
Figure 112009050445023-pat00002
로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 Y- 커패시터 충전시간 측정수단; 상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY+라 할 때에, 상기 Y+ 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 Y+ 커패시터(CconR)의 충전시간 t가
Figure 112009050445023-pat00003
의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 Y+ 동일 저항선 연산수단; 상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY-라 할 때에, 상기 Y- 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 Y- 커패시터(CconL)의 충전시간 t가
Figure 112009050445023-pat00004
의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 Y- 동일 저항선 연산수단; 상기 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선과 상기 (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 상기 교차점을 터치좌표로 인식하는 터치좌표계산수단; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 Y+ 커패시터 전압검출수단과 상기 Y+ 커패시터 사이 및 상기 Y- 커패시터 전압검출수단과 상기 Y- 커패시터 사이에 상기 Y+ 및 Y- 커패시터의 충전전압을 외부로 방전시키기 위한 방전스위치가 달린 방전수단이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린은, 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되는 제1저항막; 상기 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠를 포함하여 상기 제1저항막과 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 제2저항막; 상기 복수개의 제1저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X+ 전극; 상기 복수개의 제1저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X- 전극; 상기 복수개의 제2저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y+ 전극; 상기 복수개의 제2저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y- 전극; 상기 복수개의 Y+ 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y+ 띠선택 스위치; 상기 복수개의 Y- 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y- 띠선택 스위치; 한쪽단이 접지되는 공통 커패시터; 상기 공통 커패시터와 상기 복수개의 Y+ 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 공통 커패시터와 상기 Y+ 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y+ 동일 저항선 스위치; 상기 공통 커패시터와 상기 복수개의 Y- 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 공통 커패시터와 상기 Y- 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y- 동일 저항선 스위치; 터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가될 때에, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y+ 띠선택 스위치와 상기 Y+ 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 공통 커패시터에 걸리는 전압과, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y- 띠선택 스위치와 상기 Y- 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 공통 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 공통 커패시터 전압검출수단; 상기 공통 커패시터의 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할 때
Figure 112009050445023-pat00005
로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 공통 커패시터 충전시간 측정수단; 상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY+라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY-라 할 때에, 상기 공통 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 공통 커패시터의 충전시간 t가
Figure 112009050445023-pat00006
의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선과 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 동일 저항선 연산수단; 상기 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선과 상기 (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 상기 교차점을 터치좌표로 인식하는 터치좌표계산수단; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 Y+ 동일 저항선 스위치 및 상기 Y- 동일 저항선 스위치는 복수개 설치 되어 서로 교대로 동작하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 커패시터 충전 시정수를 통하여 터치위치를 파악하기 때문에 종래와 같은 ADC(analog to digital convertor)를 사용하지 않을 수 있어 IC 집적화에 유리하다. 이 때 커패시터를 복수 개 설치하여 번갈아 동작시키거나 전하 방전 장치(예컨대, 도 13 참고)를 이용하여 커패시터 내부에 충전된 전하를 강제 방전하면, 도 14에 도시한 바와 같이 빠른 방전 때문에 방전시간에 따른 시간 지연을 최소화 시킬 수 있다. 그리고 저항막이 하나의 면 형태가 아닌 여러개의 띠(stripe)로 분리되게 설치되므로 다중터치인식이 가능할 뿐만 아니라 면저항에 의해 터치위치의 감지오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
[본 발명의 개념]
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 도면들이고, 도 3은 도 2a의 점 A에서 측정되는 충전시간(T)에 따른 충전전압(V) 그래프이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 도 1과 마찬가지로 제1저항막(30a)에 X+ 전극과 X- 전극이 서로 나란하게 설치되며, 제2저항막(20a)에는 상기 X+ 전극 및 X- 전극과는 수직하게 위치하도록 Y+ 전극 및 Y- 전극이 서로 나란하게 설치된다.
Y+ 커패시터(CconR)는 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 상기 Y+ 전극에 연결되며, Y+ 커패시터(CconR)와 상기 Y+ 전극 사이에는 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)가 설치된다. Y- 커패시터(CconL)는 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 상기 Y- 전극에 연결되며, Y- 커패시터(CconL)와 상기 Y- 전극 사이에는 Y- 동일 저항선 스위치(SL)가 설치된다.
상기 X+ 전극에 전압 VDD를 인가하고 Y- 동일 저항선 스위치(SL)는 열고 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)는 닫은 상태에서 점 P를 누르면 제1저항막(30a)과 제2저항막(20a)이 점 P에서 서로 접촉하게 되어 제1저항막(30a)과 제2저항막(20a) 사이에 전류가 흐르므로 제1저항막(30a)에는 저항값 Rv가 형성되고 제2저항막(20a)에는 저항값 RY+가 형성된다.
VDD의 인가가 지속되면 Y+ 커패시터(CconR)에 걸리는 전압 즉, 점 A에서 측정되는 충전시간(T)에 따른 충전전압(V)은 도 3과 같으며, 충전시간(T)이 무한대로 가면 점 A에서의 충전 전압(V)은 VDD가 된다. 점 A에서의 충전시간(T)에 따른 충전전압(V)은 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)을 통해서 얻는다.
Y+ 커패시터 충전 시정수 측정수단(202)은 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)에서 측정되는 전압을 통하여 0.632 x VDD일 때의 시간 즉 Y+ 커패시터(CconR)의 충전 시정수(τ)를 얻는다.
Y+ 동일 저항선 연산수단(302)은 Y+ 커패시터(CconR)의 충전 시정수(τ)가 (Rv + RY+) x CconR 로 주어짐을 이용하여 (Rv + RY+) 값을 구한다. 이 때 (Rv + RY+) 값은 대각선 형태의 동일 저항선(152)을 따라 분포한다. 즉, 점 P1이 터치된 경우의 (Rv + RY+)값과 점 P가 터치된 경우의(Rv + RY+)값이 동일하기 때문에 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선(152)만 가지고는 터치위치(점P)를 파악할 수 없다.
따라서 도 2a에서와 같이 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선(152) 이외에 도 2b에서와 같이 (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선(151)을 얻는 과정을 거친다. 구체적으로 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)를 열고 Y- 동일 저항선 스위치(SL)를 닫는다. 그러면, 도 2a에서 설명한 바와 마찬가지로 Y- 커패시터(CconL)에 걸리는 전압 즉, 점 B에서의 충전시간(T)에 따른 충전전압(V)을 Y- 커패시터 전압검출수단(101)을 통해서 얻을 수 있고, Y- 커패시터 충전시정수 측정수단(201)은 이를 통해 Y- 커패시터(CconL)의 충전 시정수(τ)를 얻는다.
그러면 Y- 동일 저항선 연산수단(301)은 Y- 커패시터(CconL)의 충전 시정수(τ)가 (Rv + RY-) x CconL 로 주어짐을 이용하여 (Rv + RY-) 값을 구한다. 이 때 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선(151)만 가지고는 점 P2가 터치되었는지 점 P가 터치되었는지 구분할 수 없게 된다.
터치좌표계산수단(400)은 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선(152)과 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선(151)의 교차점을 찾아 정확한 터치좌표(P)를 파악한다.
한편, 임의의 충전시간(t)에서 Y+ 커패시터(CconR)에의 충전전압을 Vc라 하면,
Figure 112009024321511-pat00007
의 관계가 성립한다. 상기에서는 충전레벨(
Figure 112009024321511-pat00008
)이 0.632 일 때의 충전시간 즉, t = (Rv + RY+) x CconR 일 때의 시간을 예로 들었지만, 임의의 충전레벨(
Figure 112009024321511-pat00009
)을 사용자가 선택할 수 있다.
이 경우 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)을 통해서 측정되는 충전전압을 통하여 Y+ 커패시터 충전 시정수 측정수단(202)은 사용자가 원하는 충전레벨(
Figure 112009024321511-pat00010
)에 도달하는 시간(t)을 측정하고, 동일저항선 연산수단(302)은 충전레벨(
Figure 112009024321511-pat00011
)과 이에 도달하는 시간(t)을 통하여
Figure 112009024321511-pat00012
값을 구한다.
아래에서 설명의 편의상 충전레벨(
Figure 112009024321511-pat00013
)이 0.632 일 때의 충전시간인 충전시정수(τ)를 예로 들어 설명하였지만, 충전레벨은 사용자가 임의로 선택할 수 있다는 것을 밝혀둔다.
도 4는 도 2c의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. Y+ 커패시터(CconR)와 Y- 커패시터(CconL)가 구별되어 설치되는 도 2c의 경우와 달리 공통 커패시터(Ccon)가 설치되는 것이 특징이다.
공통 커패시터(Ccon)는 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 Y+ 전극과 Y- 전극에 연결되며, 공통 커패시터(Ccon)와 Y+ 전극 사이에는 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)가 설치되고, 공통 커패시터(Ccon)와 Y- 전극 사이에는 Y- 동일 저항선 스위치(SL)가 설치된다.
공통 커패시터 전압검출수단(100)은 X+ 전극에 VDD를 인가하고 상기 Y- 동일 저항선 스위치(SL)는 열고 상기 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)는 닫은 상태에서 제1저항막(20a)과 제2저항막(30a)이 터치압력에 의하여 점 P에서 접촉되는 경우 그 접촉점(점 P)을 통하여 제1저항막(20a)과 제2저항막(30a) 사이에 전류가 흐를 때에 공통 커패시터(Ccon)에 걸리는 점 A에서의 전압과, 상기 X+ 전극에 VDD를 인가하고 상기 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)는 열고 상기 Y- 동일 저항선 스위치(SL)는 닫은 상태에서 제1저항막(20a)과 제2저항막(30a)이 터치압력에 의하여 점 P에서 서로 접촉되는 경우 그 접촉점(점 P)을 통하여 제1저항막(20a)과 제2저항막(30a) 사이에 전류가 흐를 때에 공통 커패시터(Ccon)에 걸리는 점 A에서의 전압을 측정한다.
공통 커패시터 충전시정수 측정수단(200)은 공통 커패시터 전압검출수단(200)에서 측정되는 전압을 통하여 공통 커패시터의 충전 시정수(τ)를 얻는다.
동일 저항선 연산수단(300)은 도 2a 및 도 2b에서와 마찬가지로 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선과, (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선을 얻고, 터치좌표연산수단(400)은 상기 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선과 상기 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 상기 교차점을 터치좌표(점 P)로 인식한다.
도 5는 도 2a의 점 A에서 측정되는 충방전시간(T)에 따른 충방전전압(V) 그래프이다. 도 5에서 도시된 바와 같이 Y+ 커패시터(CconR)가 Tcharge초 동안 충전된 후 방전되는 데에는 마찬가지로 (Tdischarge-Tcharge)초의 시간의 걸린다. 따라서 터치 시 마다 충전 시정수(τ)를 측정하는데 시간이 요구된다.
도 6은 도 2c에서 이러한 충전시정수(τ)의 측정시간을 단축시킨 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 경우에는 2개의 커패시터(CconR, CconL)가 설치되는 도 2c의 경우와 달리 4개의 커패시터(CconR1, CconR2, CconL1, CconL2)가 설치된다.
2개의 Y+ 커패시터(CconR1, CconR2) 각각은 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 Y+ 전극에 연결된다. 2개의 Y- 커패시터(CconL1, CconL2) 각각은 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 Y- 전극에 연결된다.
상기 Y+ 전극과 Y+ 제1커패시터(CconR1)사이에는 Y+ 동일 저항선 제1스위치(SR1)가 설치되고, 상기 Y+ 전극과 Y+ 제2커패시터(CconR2)사이에는 Y+ 동일 저항선 제2스위치(SR2)가 설치된다. 상기 Y- 전극과 Y- 제1커패시터(CconL1)사이에는 Y- 동일 저항선 제1스위치(SL1)가 설치되고, 상기 Y- 전극과 Y- 제2커패시터(CconL2) 사이에는 Y- 동일 저항선 제2스위치(SL2)가 설치된다.
Y+ 동일 저항선 제1스위치(SR1)와 Y+ 동일 저항선 제2스위치(SR2)는 서로 교번하여 열리고 닫히며, Y- 동일 저항선 제1스위치(SL1)와 Y- 동일 저항선 제2스위치(SL2)도 서로 교번하여 열리고 닫힌다.
따라서 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)은 번갈아 가면서 Y+ 제1커패시터(CconR1)와 Y+ 제2커패시터(CconR2)의 양단에 걸리는 전압 즉, 점 A와 A'에서의 전압을 읽으며, Y- 커패시터 전압검출수단(101)은 번갈아 가면서 Y- 제1커패시터(CconL1)와 Y- 제2커패시터(CconL2)의 양단에 걸리는 전압 즉, 점 B와 B'에서의 전압을 읽는다.
이와 같이 커패시터에 걸리는 전압을 번갈아 읽음으로써 방전시간(Tdischarge-Tcharge)을 고려하지 않아도 되기 때문에 도 2의 경우에 비하여 최고 2배의 빠른 속도로 충전 시정수(τ)를 구할 수 있게 된다.
도 7은 도 6의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 경우와 달리 2개의 공통 커패시터(Ccon1, Ccon2)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 2개의 공통 커패시터(Ccon1, Ccon2) 각각은 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단은 Y+ 전극과 Y1 전극에 연결된다. 제1공통커패시터(Ccon1)와 상기 Y+ 전극 사이에는 Y+ 동일 저항선 제1스위치(SR1)가 설치되고, 제2공통커패시터(Ccon2)와 상기 Y+ 전극 사이에는 Y+ 동일 저항선 제2스위치(SR2)가 설치된다. 제1공통커패시터(Ccon1)와 상기 Y- 전극 사이에는 Y- 동일 저항선 제1스위치(SL1)가 설치되며, 제2커패시터(Ccon2)와 상기 Y-전극 사이에는 Y- 동일 저항선 제2스위치(SL2)가 설치된다.
2개의 커패시터(Ccon1,Ccon2)에 걸리는 전압 즉, 점 A 및 A'에 걸리는 시간에 따른 전압은 공통 커패시터 전압검출수단(100)에 의해 측정된다.
도 8은 도 2c의 충전시정수(τ)의 측정시간을 단축시킨 다른 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우는 도 2c에 추가로 2개의 전하방전수단(501, 502)과 2개의 방전용 스위치(SDR, SDL)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
Y+ 스위치(SR)가 닫히면서 점 A에서의 전압을 읽으며, 점 A에서의 전압이 0.632 x VDD에 이를 때, Y+스위치를 열고 방전스위치(SDR)을 닫으면 도 14에 도시한 바와 같이 0.632 x VDD 전압 레벨의 충전시정수(τ)에 곧 바로 방전이 이루어진다. 마찬 가지로 Y- 커패시터(CconL)에 충전되는 전압이 사용자가 원하는 전위에 이를 때 Y- 스위치를 열고 방전 스위치(SDL)을 닫으면 도 14에 도시한 바와 같이 0.632 x VDD 전압 레벨의 충전시정수(τ)에 곧 바로 방전이 이루어진다. 이와 같이 커패시터에 걸리는 전압을 곧바로 방전함으로써 방전시간(Tdischarge-Tcharge)을 고려하지 않아도 되기 때문에 제1실시예의 경우에 비하여 최고 4배의 빠른 속도로 충전 시정수(τ)를 구할 수 있게 된다.
[실시예1]
도 9는 본 발명에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린의 기본 구조를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제1투명필름(300)과 제2투명필름(200)은 소정간격 이격되도록 설치되며, 제1투명필름(300)의 아랫면에는 제1저항막(300a)이 설치되고, 제2투명필름(200)의 윗면에는 제2저항막(200a)이 설치된다. 이 때 다중터치인식을 위해서 도 1의 경우와 달리 제1저항막(300a)은 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되어 이루어지며, 제2저항막(200a)은 상기 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠를 포함하여 이루어진다.
상기 복수개의 제1저항띠의 양단에는 복수개의 X+ 전극(X1+ ~ Xn+)과 X- 전극(X1- ~Xn-)이 설치된다. 상기 복수개의 제2저항띠의 양단에는 복수개의 Y+ 전극(Y1+ ~ Yn+)과 Y- 전극(Y1- ~Yn-)이 각각 설치된다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 복수개의 Y+ 전극(Y1+ ~ Y9+)에는 복수개의 Y+ 띠선택 스위치(SY1+ ~SY9+)가 일대일 대응하도록 설치되며, 복수개의 Y- 전극(Y1- ~ Y9-)에는 복수개의 Y- 띠선택 스위치(SY1- ~SY9-)가 일대일 대응하도록 설치된다.
Y+ 커패시터(CconR)는 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단과 Y+ 띠선택 스위 치(SY1+ ~SY9+) 사이에는 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)가 설치된다. Y- 커패시터(CconL)는 한쪽단은 접지되고 다른 한쪽단과 Y- 띠선택 스위치(SY1- ~SY9-) 사이에는 Y- 동일 저항선 스위치(SL)가 설치된다.
점 A의 좌표
X1+ 전극부터 X6- 전극에는 순차적으로 VDD가 인가되는데, 점 A의 터치좌표가 인식되는 경우는 X2+ 전극에 VDD가 인가될 때이다.
SY1+ 띠선택 스위치와 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)는 닫고, 나머지 스위치들은 모두 열면 제1저항막에는 저항값 Rv가 형성되고 제2저항막에는 저항값 RY+가 형성된다. 이 때 Y+ 커패시터(CconR)의 충전시간(T)에 따른 충전전압(V)은 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)을 통해서 얻는다.
Y+ 커패시터 충전 시정수 측정수단(202)은 Y+ 커패시터 전압검출수단(102)에서 측정되는 전압을 통하여 0.632 x VDD일 때의 시간 즉 Y+ 커패시터(CconR)의 충전 시정수(τ)를 얻는다.
Y+ 동일 저항선 연산수단(302)은 Y+ 커패시터(CconR)의 충전 시정수(τ)가 (Rv + RY+) x CconR 로 주어짐을 이용하여 (Rv + RY+) 값을 구한다.
SY1- 띠선택 스위치와 Y- 동일 저항선 스위치(SL)는 닫고, 나머지 스위치들 은 모두 열면 제1저항막에는 저항값 Rv가 형성되고 제2저항막에는 저항값 RY-가 형성된다. 이 때 Y- 커패시터(CconL)의 충전시간(T)에 따른 충전전압(V)은 Y- 커패시터 전압검출수단(101)을 통해서 얻는다. Y- 커패시터 충전시정수 측정수단(201)은 이를 통해 Y- 커패시터(CconL)의 충전 시정수(τ)를 얻는다. 그러면 Y- 동일 저항선 연산수단(301)은 Y- 커패시터(CconL)의 충전 시정수(τ)가 (Rv + RY-) x CconL 로 주어짐을 이용하여 (Rv + RY-) 값을 구한다.
터치좌표계산수단(400)은 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선과 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 정확한 터치좌표(A)를 파악한다.
점 B의 좌표
X4+ 전극에 VDD를 인가하고, SY1+ 띠선택 스위치와 Y+ 동일 저항선 스위치(SR)는 닫고 나머지 스위치들은 모두 열고, 다음에 SY1- 띠선택 스위치와 Y- 동일 저항선 스위치(SL)는 닫고 나머지 스위치들은 모두 열어서 상기 점 A의 좌표인식과 동일한 방법으로 점 B의 터치좌표를 구할 수 있다.
다만, B의 좌표가 인근셀에도 걸쳐져 있으므로 나머지 3개의 셀 즉, (X4, Y2), (X5, Y1), (X5, Y2)에 대해서도 동일한 방법으로 좌표를 측정하고 그 평균값을 가지고 정확히 점 B의 좌표를 계산하는 과정을 거친다.
점 C의 좌표
특히 점 C의 경우에는 일반적인 매트릭스 방법으로는 점 A 와 점 D를 터치한 상태에서 점 C를 터치하게 되면 감지가 되지 않으나 본 발명과 같은 방식에서는 이와 같은 경우에도 점 C도 독립적으로 감지된다.
[실시예2]
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 경우와 마찬가지로 Y+ 전극과 Y-전극에 공통 커패시터(Ccon)가 설치되는 것이 특징이다.
[실시예3]
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 설명한 바와 같이 Y+ 커패시터(CconR1, CconR2)와 Y- 커패시터(CconL1, CconL2R)를 복수개 설치하여 이들을 교대로 동작시킴으로서 방전시간에 따른 지연을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
[실시예4]
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면으로서, 제1실시예에 추가로 2개의 전하방전수단(501, 502)과 2개의 방전용 스위치(SDR, SDL)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
Y+ 스위치(SR)가 닫히면서 점 A에서의 전압을 읽으며, 점 A에서의 전압이 0.632 x VDD에 이를 때, Y+스위치를 열고 방전스위치(SDR)을 닫으면 곧 바로 방전이 이루어진다. 마찬 가지로 Y- 커패시터(CconL)에 충전되는 전압이 사용자가 원하는 전위에 이를 때 Y- 스위치를 열고 방전 스위치(SDL)을 닫으면 도 14에 도시한 바와 같이 0.632*VDD 전압 레벨의 충전시정수(τ)에 곧바로 방전이 이루어진다. 이와 같이 커패시터에 걸리는 전압을 곧바로 방전함으로써 방전시간(Tdischarge-Tcharge)을 고려하지 않아도 되기 때문에 제1실시예의 경우에 비하여 최고 4배의 빠른 속도로 충전 시정수(τ)를 구할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 커패시터 충전 시정수를 통하여 터치위치를 파악하기 때문에 종래와 같은 ADC(analog to digital convertor)를 사용하지 않을 수 있어 IC 집적화에 유리하다. 이 때 커패시터를 복수개 설치하여 번갈아 동작시키거나 전하 방전장치를 이용하여 캐패시터 내부에 충전된 전하를 강제 방전하면 방전시간에 따른 시간 지연을 최소화 시킬 수 있다. 그리고 저항막이 하나의 면 형태가 아닌 여러개의 띠(stripe)로 분리되게 설치되므로 다중터치인식이 가능할 뿐만 아니라 면저항에 의해 터치위치의 감지오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면;
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 도면들;
도 3은 도 2a의 점 A에서 측정되는 충전시간(T)에 따른 충전전압(V) 그래프;
도 4는 도 2c의 변형예를 설명하기 위한 도면;
도 5는 도 2a의 점 A에서 측정되는 충방전시간(T)에 따른 충방전전압(V) 그래프;
도 6은 도 2c에서 충전시정수(τ)의 측정시간을 단축시킨 변형예를 설명하기 위한 도면;
도 7은 도 6의 변형예를 설명하기 위한 도면;
도 8은 도 2c에서 충전시정수(τ)의 측정시간을 단축시킨 다른 변형예를 설명하기 위한 도면;
도 9는 본 발명에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린의 기본 구조를 설명하기 위한 도면;
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린의 동작원리를 설명하기 위한 도면;
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면;
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면;
도 13은 본 발명의 제4실시예에 따른 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린을 설명하기 위한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예의 일부에 적용된 강제 방전에 대한 전압 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
20, 200: 제2투명필름
20a, 200a: 제2저항막
30, 300: 제1투명필름
30a, 300a: 제1저항막
101: Y- 커패시터 전압검출수단
102: Y+ 커패시터 전압검출수단
201: Y- 커패시터 충전 시정수 측정수단
202: Y+ 커패시터 충전 시정수 측정수단
301: Y- 동일 저항선 연산수단
302: Y+ 동일 저항선 연산수단
151: (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선
152: (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선
400: 터치좌표계산수단

Claims (7)

  1. 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되는 제1저항막;
    상기 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠를 포함하여 상기 제1저항막과 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 제2저항막;
    상기 복수개의 제1저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X+ 전극;
    상기 복수개의 제1저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X- 전극;
    상기 복수개의 제2저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y+ 전극;
    상기 복수개의 제2저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y- 전극;
    상기 복수개의 Y+ 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y+ 띠선택 스위치;
    상기 복수개의 Y- 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y- 띠선택 스위치;
    한쪽단이 접지되는 Y+ 커패시터;
    상기 Y+ 커패시터의 다른 한쪽단과 상기 복수개의 Y+ 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 Y+ 커패시터와 상기 Y+ 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y+ 동일 저항선 스위치;
    한쪽단이 접지되는 Y- 커패시터;
    상기 Y- 커패시터의 다른 한쪽단과 상기 복수개의 Y- 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 Y+ 커패시터와 상기 Y- 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y- 동일 저항선 스위치;
    터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고, 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가되며, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y+ 띠선택 스위치와 상기 Y+ 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 Y+ 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 Y+ 커패시터 전압검출수단;
    터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고, 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가되며, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y- 띠선택 스위치와 상기 Y- 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 Y- 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 Y- 커패시터 전압검출수단;
    상기 Y+ 커패시터 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할때에
    Figure 112009050445023-pat00014
    로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 Y+ 커패시터 충전시간 측정수단;
    상기 Y- 커패시터 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할때에
    Figure 112009050445023-pat00015
    로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 Y- 커패시터 충전시간 측정수단;
    상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY+라 할 때에, 상기 Y+ 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 Y+ 커패시터(CconR)의 충전시간 t가
    Figure 112009050445023-pat00016
    의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 Y+ 동일 저항선 연산수단;
    상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY-라 할 때에, 상기 Y- 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 Y- 커패시터(CconL)의 충전시간 t가
    Figure 112009050445023-pat00017
    의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 Y- 동일 저항선 연산수단;
    상기 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선과 상기 (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 상기 교차점을 터치좌표로 인식하는 터치좌표계산수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Y+ 커패시터 충전시간 측정수단 및 상기 Y- 커패시터 충전시간 측정수단은 상기 충전레벨값(
    Figure 112009024321511-pat00018
    )이 0.632일 때의 충전시간을 얻는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  3. 제1항에 있어서, 상기 Y+ 커패시터 전압검출수단과 상기 Y+ 커패시터 사이 및 상기 Y- 커패시터 전압검출수단과 상기 Y- 커패시터 사이에 상기 Y+ 및 Y- 커패시터의 충전전압을 외부로 방전시키기 위한 방전스위치가 달린 방전수단이 설치되 는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  4. 복수개의 제1저항띠가 서로 나란하게 배열되는 제1저항막;
    상기 제1저항띠와 수직하게 꼬인 위치에 있는 복수개의 제2저항띠를 포함하여 상기 제1저항막과 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 제2저항막;
    상기 복수개의 제1저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X+ 전극;
    상기 복수개의 제1저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 X- 전극;
    상기 복수개의 제2저항띠의 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y+ 전극;
    상기 복수개의 제2저항띠의 다른 한쪽단에 각각 설치되는 복수개의 Y- 전극;
    상기 복수개의 Y+ 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y+ 띠선택 스위치;
    상기 복수개의 Y- 전극에 일대일로 대응하도록 설치되는 복수개의 Y- 띠선택 스위치;
    한쪽단이 접지되는 공통 커패시터;
    상기 공통 커패시터와 상기 복수개의 Y+ 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 공통 커패시터와 상기 Y+ 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y+ 동일 저항선 스위치;
    상기 공통 커패시터와 상기 복수개의 Y- 띠선택 스위치의 연결여부를 결정하도록 상기 공통 커패시터와 상기 Y- 띠선택 스위치 사이에 설치되는 Y- 동일 저항선 스위치;
    터치에 의하여 제1저항띠와 제2저항띠가 접촉되고 상기 접촉되는 제1저항띠의 X+ 전극에 VDD가 인가될 때에, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y+ 띠선택 스위치와 상기 Y+ 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 공통 커패시터에 걸리는 전압과, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 Y- 띠선택 스위치와 상기 Y- 동일저항선 스위치가 닫히고 나머지 스위치들은 모두 열린 상태에서 상기 공통 커패시터에 걸리는 전압을 측정하는 공통 커패시터 전압검출수단;
    상기 공통 커패시터의 전압검출수단에서 측정되는 전압을 Vc라 할 때
    Figure 112009050445023-pat00019
    로 주어지는 충전레벨값이 사용자가 원하는 값에 도달할 때까지의 충전시간을 얻는 공통 커패시터 충전시간 측정수단;
    상기 접촉이 이루어지는 제1저항띠의 저항값을 Rv라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY+라 하고, 상기 접촉이 이루어지는 제2저항띠의 저항값을 RY-라 할 때에, 상기 공통 커패시터 충전시간 측정수단을 통하여 얻어지는 상기 공통 커패시터의 충전시간 t가
    Figure 112009050445023-pat00020
    의 관계에 있음을 이용하여 (Rv + RY+) 값에 따른 동일 저항선과 (Rv + RY-) 값에 따른 동일 저항선을 얻는 동일 저항선 연산수단;
    상기 (Rv + RY+)값에 따른 동일 저항선과 상기 (Rv + RY-)값에 따른 동일 저항선의 교차점을 찾아 상기 교차점을 터치좌표로 인식하는 터치좌표계산수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  5. 제4항에 있어서, 상기 공통 커패시터 전압검출수단과 상기 공통 커패시터 사이에 상기 공통 커패시터의 충전전압을 외부로 방전시키기 위한 방전스위치가 달린 방전수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 Y+ 동일 저항선 스위치가 복수개 설치되어 서로 교대로 동작하는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 Y- 동일 저항선 스위치가 복수개 설치되어 서로 교대로 동작하는 것을 특징으로 하는 다중터치인식 저항막 방식 터치스크린.
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