KR101113516B1 - 터치 스크린용 전극 패턴, 터치 스크린용 구동 장치 및 터치 스크린 - Google Patents

터치 스크린용 전극 패턴, 터치 스크린용 구동 장치 및 터치 스크린 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전 용량이 다르게 형성된 터치 스크린용 전극 패턴에 차동 신호를 인가하여 사용자의 선택을 정확하게 입력받을 수 있는 터치 스크린에 관한 것으로, 행으로 배치되는 복수의 행 패턴 중 홀수번째 행 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 행 패턴 중 짝수번째 행 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제1 전극 패턴부와, 열로 배치되는 복수의 열 패턴 중 홀수번째 열 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 열 패턴 중 짝수번째 열 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제2 전극 패턴부를 구비하는 전극 패턴과, 상기 전극 패턴의 복수의 행 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호를 제공하는 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 제공하는 것이다.
터치 스크린(Touch Screen), 터치 패드(Touch Pad), 차동 신호(Differential Signal)

Description

터치 스크린용 전극 패턴, 터치 스크린용 구동 장치 및 터치 스크린{ELECTRODE PATTERN FOR TOUCH SCREEN, DRIVER FOR TOUCH SCREEN AND TOUCH SCREEN}
본 발명은 터치 스크린에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전 용량이 다르게 형성된 터치 스크린용 전극 패턴에 차동 신호를 인가하여 사용자의 선택을 정확하게 입력받을 수 있는 터치 스크린에 관한 것이다.
최근 들어, 입력 절차의 편의성 및 전자 기기의 경박 단소화의 이점에 따라 PDA, PMP, 휴대폰과 같은 개인 정보 단말기나 ATM과 같은 금융 정보 단말기에 터치 스크린 입력 방식이 많이 사용되는 추세이다.
이러한 터치 스크린 입력 방식은 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등 다양한 입력 방식이 있으며, 이러한 입력 방식 중 정전 용량 방식은 저전력 구동 및 높은 투명도로 인해 PDA, PMP, 휴대폰과 같은 휴대 개인 정보 단말기 또는 HD급 이상의 고화질 디스플레이 기기에 널리 이용되고 있다.
상술한 정전 용량 방식은 일반적으로 2층의 ITO(Indum Thin Oxide) 필름에 각각 형성된 전극 패턴의 직교 교차에 따라 형성된 2개의 전도영역 간의 오버랩 및 커플링에 의해 사용자의 입력을 받을 수 있다.
즉, 한 층의 ITO 필름에 형성된 전극 패턴 중 하나의 전극 패턴의 일측에 구동 신호를 인가하고, 다른 한 층의 TO 필름에 형성된 전극 패턴의 일측에서 정전 용량의 변화를 감지하여 사용자의 터치 유무를 결정할 수 있다.
그러나, 이러한 정전 용량 방식의 터치 스크린은 각 구동 라인과 감지 라인의 간섭 현상으로 인해 잡음이 발생하고, 넓은 면적의 ITO 필름이 외부에 노출되어 외부 잡음의 영향을 받게 된다.
이와 같은 잡음은 해당 전압 변화량에 영향을 끼쳐 정확한 사용자의 터치 유무를 결정할 수 없게 하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 정전 용량이 다르게 형성된 터치 스크린용 전극 패턴에 차동 신호를 인가하여 사용자의 선택을 정확하게 입력받을 수 있는 터치 스크린을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 행으로 배치되는 복수의 행 패턴을 구비하고, 상기 복수의 행 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 행 패턴 중 홀수번째 행 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 행 패턴 중 짝수번째 행 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제1 전극 패턴부와, 상기 제1 전극 패턴부의 하면에 열로 배치되는 복수의 열 패턴을 구비하고, 상기 복수의 열 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 마련되어 상기 행 패턴의 복수의 패드 위치와 마주하는 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 열 패턴 중 홀수번째 열 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 열 패턴 중 짝수번째 열 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제2 전극 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 전극 패턴부와 상기 제 2 전극 패턴부 사이에는 유전체가 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 전극 패턴부의 전극 패드의 면적은 상기 제2 전극 패턴부의 전극 패드 면적과 동일할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제2 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 복수의 행 패턴과 복수의 열 패턴이 교차된 전극 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호를 제공하는 신호 제공부와, 상기 복수의 열 패턴 중 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 감지하는 감지부와, 상기 신호 제공부의 차동 신호 제공과 상기 감지부의 정전 용량 감지를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 신호 제공부는 사전에 설정된 위상차를 갖는 위상차 신호를 생성하는 신호 생성기와, 상기 신호 생성기로 부터의 위상차 신호를 상기 전극 패턴에 공급할 수 있는 상기 차동 신호 변조하는 신호 변조기와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 행 패턴 중 적어도 한쌍의 행패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 행 패턴 별로 상기 신호 변조기로부터의 상기 차동 신호를 제공하는 제1 다중 멀티 플렉서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 감지부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 열 패턴 중 적어도 한쌍의 열패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 전달받는 상기 제2 다중 멀티 플렉서와, 전달받은 정전 용량을 상기 정전 용량에 따른 전압을 갖는 검출 신호로 변환하는 Q-V 컨버터와, 상기 Q-V 컨버터로부터의 검출 신호의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거기와, 상기 노이즈 제거기에 의해 노이즈가 제거된 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 전극 패턴의 스캔을 설정하는 채널 스캔 로직부와, 상기 채널 스캔 로직부의 설정에 따라 상기 신호 제공부의 행 패턴 선택과 상기 감지부의 열 패턴 선택을 제어하는 채널 디코더를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 다중 멀티 플렉서는 서로 인접한 행 패턴을 한 쌍의 행 패턴으로 선택할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제2 다중 멀티 플럭서는 서로 인접한 열 패턴을 한 쌍의 열 패턴으로 선택할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 하나의 기술적인 측면은 행으로 배치되는 복수의 행 패턴을 구비하고, 상기 복수의 행 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 행 패턴 중 홀수번째 행 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 행 패턴 중 짝수번째 행 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제1 전극 패턴부와, 상기 제1 전극 패턴부의 하면에 열로 배치되는 복수의 열 패턴을 구비하고, 상기 복수의 열 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 마련되어 상기 행 패턴의 복수의 패드 위치와 마주하는 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 열 패턴 중 홀수번째 열 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 열 패턴 중 짝수번째 열 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제2 전극 패턴부를 구비하는 전극 패턴과, 상기 전극 패턴의 복수의 행 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호를 제공하는 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 정전 용량이 다르게 형성된 터치 스크린용 전극 패턴에 차동 신호를 인가하여 잡음을 제거함으로써 사용자의 선택을 정확하게 입력받을 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 터치 스크린의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 스크린(100)은 전극 패턴(110)과 구동 회로(120)를 포함할 수 있다.
전극 패턴(110)은 제1 전극 패턴부(111)과 제2 전극 패턴부(112)를 포함할 수 있다. 제1 전극 패턴부(111)는 복수의 행 패턴을 구비하고, 제2 전극 패턴부(112)는 복수의 열 패턴을 구비할 수 있으며, 제1 전극 패턴부(111)와 제2 전극 패턴부(112)는 서로 교차되어 형성될 수 있다.
즉, 전극 패턴(110)은 행렬로 구성된 복수의 패턴을 구비할 수 있고, 제1 전극 패턴부(111)의 복수의 행 패턴은 행으로 배치되고, 제2 전극 패턴부의 복수의 열 패턴은 제1 전극 패턴부(111)의 복수의 행 패턴의 하면에 열로 배치되어 서로 교차되어 형성될 수 있다.
상술한 전극 패턴에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 제1 전극 패턴부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 제2 전극 패턴부의 구성도이며, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 제1 전극 패턴부(111)와 제2 전극 패턴부(112)가 결합된 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제1 전극 패턴부(111)는 예를 들어 16개의 행으로 배치된 행 패턴(111a~111p)을 포함할 수 있다. 상술한 16개의 행 패턴(111a~111p)은 각각 사전에 설정된 간격 별로 형성된 8개의 전극 패드 위치(a~h)를 갖는데, 첫번째 행 패턴(111a)은 첫번째, 세번째, 다섯번째 및 일곱번째 전극 패드 위치(a,c,e,g)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(A)를 마련할 수 있다. 또한, 두번째 행 패턴(111b)은 두번째, 네번째, 여섯번째 및 여덟번째 전극 패드 위치(b,d,f,h)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(B)를 마련할 수 있다.
상술한 전극 패드의 형성은 이후의 행 패턴에 적용될 수 있다. 즉, 세번째 행 패턴, 다섯번째 행 패턴, 일곱번째 행 패턴, 아홉번째 행 패턴, 열한번째 행 패턴, 열세번째 행 패턴 및 열다섯번째 행 패턴(111c,111e,111g,111i,111k,111m,111o)는 상술한 첫번째 행 패턴(111a)와 같이 첫번째, 세번째, 다섯번째 및 일곱번째 전극 패드 위치(a,c,e,g)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(A)를 마련할 수 있다. 또한, 네번째 행 패턴, 여섯번째 행 패턴, 여덟번째 행 패턴, 열번째 행 패턴, 열두째 행 패턴, 열네번째 행 패턴 및 열여섯번째 행 패턴(111d,111f,111h,111j,111l,111n,111p)는 상술한 두번째 행 패턴(111b)와 같이 두번째, 네번째, 여섯번째 및 여덟번째 전극 패드 위치(b,d,f,h)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(B)를 마련할 수 있다.
상술한 복수의 행 패턴에는 구동 회로(120)로부터 차동 신호를 입력받을 수 있다. 이때, 차동 신호는 사전에 설정된 위상차를 가지며, 이에 따라 상기 차동 신호는 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 제공될 수 있다. 예를 들어, 차동 신호는 일정 위상을 가는 제1 신호와 상기 제1 신호와 사전에 설정된 위상차를 갖는 제2 신호로 구성될 수 있고, 상기 제1 신호는 첫번째 행 패턴(111a)의 일단에 제공되고, 상기 제2 신호는 두번째 행 패턴(111b)의 일단에 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 차동 신호는 세번째 및 네 번째 행 패턴(111c,111d)의 일단에 제공될 수 있으며, 세번째 및 네 번째 행 패턴(111c,111d)에는 첫번째 및 두번째 행 패턴(111a,111b)의 일단에 제공된 이후에 순차적으로 제공될 수 있다.
상술한 차동 신호는 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 제공될 수 있으며, 동시에 두 쌍의 행 패턴 또는 세 쌍 이상의 행 패턴에 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 전극 패턴부(112)는 예를 들어 8개의 열로 배치된 열 패턴(112a~111h)을 포함할 수 있다. 상술한 8개의 열 패턴(112a~112h)은 각각 사전에 설정된 간격 별로 형성된 16개의 전극 패드 위치(<1>~<16>)를 갖는데, 첫번째 열 패턴(112a)은 첫번째, 세번째, 다섯번째, 일곱번째, 아홉번째, 열한번째, 열세번째 및 열다섯번째 전극 패드 위치(<1>,<3>,<5>,<7>,<9>,<11>,<13>,<15>)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(C)를 마련할 수 있다. 또한, 두번째 열 패턴(112b)은 두번째, 네번째, 여섯번째, 여덟번째, 열번째, 열두번째, 열네번째 및 열여섯번째 전극 패드 위치(<2>,<4>,<6>,<8>,<10>,<12>,<14>,<16>)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(D)를 마련할 수 있다.
상술한 전극 패드의 형성은 이후의 열 패턴에 적용될 수 있다. 즉, 세번째 열 패턴, 다섯번째 열 패턴, 일곱번째 열 패턴(112c,112e,112g)는 상술한 첫번째 열 패턴(112a)와 같이 첫번째, 세번째, 다섯번째, 일곱번째, 아홉번째, 열한번째, 열세번째 및 열다섯번째 전극 패드 위치(<1>,<3>,<5>,<7>,<9>,<11>,<13>,<15>)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(C)를 마련할 수 있다. 또한, 네번째 열 패턴, 여섯번째 열 패턴, 여덟번째 열 패턴(112d,112f,112h)는 상술한 두번째 열 패턴(112b)와 같이 두번째, 네번째, 여섯번째, 여덟번째, 열번째, 열두번째, 열네번째 및 열여섯번째 전극 패드 위치(<2>,<4>,<6>,<8>,<10>,<12>,<14>,<16>)에 각각 일정 면적을 갖는 전극 패드(D)를 마련할 수 있다.
상술한 복수의 열 패턴은 구동 회로(120)로부터 정전 용량을 감지받을 수 있다. 이때, 정전 용량은 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 감지될 수 있다. 예를 들어,첫번째 열 패턴(112a)과 두번째 열 패턴(112b)의 일단으로부터 동시에 정전 용량을 감지받을 수 있다. 상술한 바와 같이, 정전 용량 감지는 세번째 및 네 번째 열 패턴(112c,112d)의 일단으로부터 감지될 수 있으며, 세번째 및 네 번째 열 패턴(112c,112d)은 첫번째 및 두번째 열 패턴(112a,112b)의 일단으로부터 정전 용량이 감지된 이후에 순차적으로 감지될 수 있다.
상술한 정전 용량 감지는 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 감지될 수 있으며, 동시에 두 쌍의 열 패턴 또는 세 쌍 이상의 열 패턴 별로 감지될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 제1 패턴부(111)와 도 3에 도시된 제2 패턴부(112)는 서로 겹쳐서 배치될 수 있다. 이때, 제1 패턴부(111)와 제2 패턴부(112)는 터치 스크린에 적용되기 위해 투명 전극 패턴으로 제조될 수 있으며, 제1 패턴부(111)와 제2 패턴부(112) 사이에는 사용자의 터치를 감지하기 위해 일정 유전율을 갖는 투명 필름 또는 유리와 같은 유전체가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 패턴부(111)와 제2 패턴부(112) 사이에는 상기 차동 신호에 의한 정전 용량이 감지될 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 구동 회로(120)는 신호 제공부(121), 감지부(122) 및 제어부(123)를 포함할 수 있다. 신호 제공부(121)는 전극 패턴(110)의 한 쌍의 행 패턴 별로 상기 차동 신호를 제공할 수 있다.
신호 제공부(121)는 신호 생성기(121a), 신호 변조기(121b) 및 제1 멀티 플렉서(121c)를 포함할 수 있다.
신호 생성기(121a)는 사전에 설정된 위상차를 갖는 제1 및 제2 위상차 신호(△Vdrive,p, △Vdrive,n)를 생성할 수 있다.
신호 변조기(121b)는 신호 생성기(121a)로부터의 제1 및 제2 위상차 신호(△Vdrive,p, △Vdrive,n)를 전극 패턴에 제공될 수 있는 제1 및 제2 신호(Vdrive,p, Vdrive,n)를 갖는 차동 신호로 변조할 수 있다.
제1 멀티 플렉서(121c)는 신호 변조기(121b)로부터의 상기 차동 신호를 선택된 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 제공할 수 있다.
제어부(122)는 신호 제공부(121)의 차동 신호 제공과 감지부(123)의 정전 용량 감지를 제어할 수 있다.
이에 따라, 제어부(122)는 채널 스캔 로직부(122a)와, 채널 디코더(122b)를 포함할 수 있고, 채널 스캔 로직부(122a)는 전극 패턴(110)에 차동 신호가 제공될 행 패턴의 선택, 제공 순서와 정전 용량을 감지할 열 패턴의 선택 및 감지 순서를 설정할 수 있다. 채널 디코더(122b)는 채널 스캔 로직부(122a)의 설정에 따라 제1 멀티 플렉서(121c)를 제어하여 적어도 한 쌍의 행 패턴을 선택하여 상기 차동 신호를 제공하도록 제어하고, 상기 차동 신호가 제공되는 순서를 제어할 수 있다. 또한, 감지부(123)의 정전 용량 감지를 제어할 수 있다.
감지부(123)는 제어부(122)의 제어에 따라 전극 패턴(110)의 정전 용량을 감지할 수 있다.
이에 따라, 감지부(123)는 제2 멀티 플렉서(123a), Q-V 컨버터(123b), 노이즈 제거기(123c) 및 A/D 컨버터(123d)를 포함할 수 있다.
제2 멀티 플렉서(123a)는 채널 디코더(122b)의 제어에 따라 적어도 한 쌍의 열 패턴을 선택하여 정전 용량을 감지할 수 있고, 순차적으로 한 쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 감지할 수 있다.
Q-V 컨버터(123b)는 감지된 정전 용량을, 감지된 정전 용량에 따른 전압을 갖는 검출 신호로 변환할 수 있다.
노이즈 제거기(123c)는 변환된 검출 신호를 버퍼링 및 필터링하여 검출 신호에 포함될 수 있는 노이즈를 제거할 수 있다.
노이즈가 제거된 검출 신호는 아날로그 형태의 신호일 수 있으며, A/D 컨버터(123d)는 아날로그 형태의 검출 신호를 디지털 형태의 검출 신호로 변환할 수 있다.
도 5는 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴을 구동하는 일 실시예이다.
도 5를 참조하면, 예를 들어, 한 쌍의 행 패턴에 서로 위상이 다른 제1 및 제2 신호(Vdrive,p, Vdrive,n)를 갖는 구동 신호를 동시에 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 신호와 제2 신호(Vdrive,p, Vdrive,n)의 위상차는 90도 일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 위상차를 가질 수 있다.
한 쌍의 행 패턴(111)의 각 전극 패드(A,B)는 서로 동일한 면적을 가질 수 있고, 한 쌍의 행 패턴과 대응하는 한 쌍의 열 패턴(112)의 각 전극 패드(C,D)는 서로 동일한 면적을 가질 수 있으며, 또한 한 쌍의 행 패턴(111)의 각 전극 패드(A,B)와 동일한 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 전극 패드가 형성되지 않은 패드 위치에 대비하여 다른 정전 용량을 가질 수 있다. 이는 해당 영역의 정전 용량에 의한 간섭 효과를 최소화하여 차동효과를 극대화하기 위함이다. 즉, 전극 패드가 형성되지 않은 패드 위치에서의 정전 용량은 전극 패드의 정전 용량에 대비하여 지극히 적을 수 있으므로, 정전 용량이 없다고 가정할 수 있다.
이에 따라, 열 패턴으로부터의 정전 용량이 변환된 검출 신호는 다음의 수식1와 같은 관계를 가질 수 있다.
(수식1)
Figure 112009061400712-pat00001
여기서, 한 쌍의 행 패턴 중 첫번째 행 패턴에는 제1 신호(Vdrive,p)를 인가하고, 동시에 두번째 행 패턴에는 제2 신호(Vdrive,n)를 인가하며, 한 쌍의 열 패턴에서 동시에 정전 용량을 검출할 수 있다.
상술한 차동 신호와 정전 용량은 다음의 수식2와 같은 관계를 가질 수 있다.
(수식2)
Figure 112009061400712-pat00002
여기서, Cstray는 패턴 자체의 정전 용량, Qp는 한 쌍의 열 패턴 중 첫번째 열 패턴의 정전 용량, Qn은 한 쌍의 열 패턴 중 두번째 열 패턴의 정전 용량을 나타낼 수 있다.
이때, 제1 신호(Vdrive,p)와, 제2 신호(Vdrive,n)는 90도의 위상차를 가질 수 있으므로, 한 쌍의 열 패턴으로부터 감지되는 검출 신호의 차동 전압(Vsense)는 다음의 수식3과 같은 관계를 가질 수 있다.
(수식3)
Figure 112009061400712-pat00003
여기서, 제1 검출 신호(Vsense,p)와 제2 검출 신호(Vsense,n)는 다음의 수식4와 같은 관계를 가질 수 있다.
(수식4)
Figure 112009061400712-pat00004
(여기서, Cbody *는 기생 용량 성분을 의미할 수 있다.)
상술한 바와 같이 차동 신호를 제공하고 정전 용량 검출을 차동적으로 감지하면 잡음에 관한 영향을 크게 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 수식4에서의 관계에서 패턴에 제공되는 신호에 잡음이 발생하는 경우 수식5와 같은 관계를 가질 수 있다.
(수식5)
Figure 112009061400712-pat00005
여기서, 전극 패드의 면적은 동일하므로, Csense,p와 Csense,n은 같은 값이므로, Vnoise 성분은 상쇄되어 제거되는 것을 알 수 있다. 따라서, 행 패턴에 입력 되는 △신호의 잡음은 차동 신호를 제공함으로써 제거되는 것을 알 수 있다.
다음으로, 외부 전자기기에 의하여 패턴상에 잡음이 발생할 수 있으며, 이는 다음의 수식6과 같이 정전 용량에 영향을 주게 된다.
(수식6)
Figure 112009061400712-pat00006
여기서, Qpo는 전극 패드에 의한 정전 용량, △qnoise는 잡음에 의한 정전 용량을 의미할 수 있다.
즉, 잡음에 의한 정전 용량의 변화는 근접한 정전 용량에 균일한 영향을 주는 것으로 가정할 수 있으므로, 다음의 수식7과 같은 관계가 성립될 수 있다.
(수식7)
Figure 112009061400712-pat00007
이에 따라, 열 패턴에서 감지되는 검출 신호는 다음의 수식8과 같을 수 있다.
(수식8)
Figure 112009061400712-pat00008
이와 같은 ,제1 및 제2 검출신호(Vsense,p,Vsense,n)는 다음의 수식9와 같이 차동 전압이 형성될 수 있다.
(수식9)
Figure 112009061400712-pat00009
수식9에서 볼 수 있듯이, 외부 잡음에 의한 정전 용량 변화 또한 차동 신호 및 차동 감지에 의해 상쇄된 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 터치 스크린의 전극 패턴에 차동 신호를 제공하고, 사용자의 터치에 의한 정전 용량 변화를 차동 감지함으로써, 구동 신호의 잡음 및 외부 전자 기기에 의한 잡음으로부터 영향을 최소화하여 정확한 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 터치 스크린의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 제1 전극 패턴부의 구성도.
도 3은 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 제2 전극 패턴부의 구성도.
도 4는 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴의 구성도.
도 5는 본 발명의 터치 스크린에 채용된 전극 패턴을 구동하는 일 실시예.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...터치 스크린 110...전극 패턴
111...제1 전극 패턴부 112...제2 전극 패턴부
120...구동 회로 121...신호 제공부
122...제어부 123...감지부

Claims (20)

  1. 행으로 배치되는 복수의 행 패턴을 구비하고, 상기 복수의 행 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 행 패턴 중 홀수번째 행 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 행 패턴 중 짝수번째 행 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제1 전극 패턴부; 및
    상기 제1 전극 패턴부의 하면에 열로 배치되는 복수의 열 패턴을 구비하고, 상기 복수의 열 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 마련되어 상기 행 패턴의 복수의 패드 위치와 마주하는 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 열 패턴 중 홀수번째 열 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 열 패턴 중 짝수번째 열 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제2 전극 패턴부를 포함하고,
    상기 제1 전극 패턴부의 복수의 행 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 정전 용량 검출을 위한 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호가 공급되고,
    상기 제2 전극 패턴부의 복수의 열 패턴 중 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 검출하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴부와 상기 제2 전극 패턴부 사이에는 유전체가 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴부의 전극 패드의 면적은 상기 제2 전극 패턴부의 전극 패드 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 전극 패턴.
  6. 복수의 행 패턴과 복수의 열 패턴이 교차된 전극 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호를 제공하는 신호 제공부;
    상기 복수의 열 패턴 중 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 감지하는 감지부; 및
    상기 신호 제공부의 차동 신호 제공과 상기 감지부의 정전 용량 감지를 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 신호 제공부는
    사전에 설정된 위상차를 갖는 위상차 신호를 생성하는 신호 생성기;
    상기 신호 생성기로부터의 위상차 신호를 상기 전극 패턴에 공급할 수 있는 상기 차동 신호 변조하는 신호 변조기; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 행 패턴 중 적어도 한쌍의 행패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 행 패턴 별로 상기 신호 변조기로부터의 상기 차동 신호를 제공하는 제1 멀티 플렉서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 감지부는
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 열 패턴 중 적어도 한쌍의 열패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 전달받는 제2 멀티 플렉서;
    전달받은 정전 용량을 상기 정전 용량에 따른 전압을 갖는 검출 신호로 변환하는 Q-V 컨버터;
    상기 Q-V 컨버터로부터의 검출 신호의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거기; 및
    상기 노이즈 제거기에 의해 노이즈가 제거된 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전극 패턴의 스캔을 설정하는 채널 스캔 로직부; 및
    상기 채널 스캔 로직부의 설정에 따라 상기 신호 제공부의 행 패턴 선택과 상기 감지부의 열 패턴 선택을 제어하는 채널 디코더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 멀티 플렉서는 상기 복수의 행 패턴 중 서로 인접한 행 패턴을 한 쌍의 행 패턴으로 선택하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 멀티 플렉서는 상기 복수의 열 패턴 중 서로 인접한 열 패턴을 한 쌍의 열 패턴으로 선택하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린용 구동 장치.
  12. 행으로 배치되는 복수의 행 패턴을 구비하고, 상기 복수의 행 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 복수의 패드 위치가 마련되고, 상기 복수의 행 패턴 중 홀수번째 행 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 행 패턴 중 짝수번째 행 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제1 전극 패턴부와, 상기 제1 전극 패턴부의 하면에 열로 배치되는 복수의 열 패턴을 구비하고, 상기 복수의 열 패턴 각각은 사전에 설정된 간격 별로 마련되어 상기 행 패턴의 복수의 패드 위치와 마주하는 복수의 패 드 위치가 마련되고, 상기 복수의 열 패턴 중 홀수번째 열 패턴은 각각 홀수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되고, 상기 복수의 열 패턴 중 짝수번째 열 패턴은 각각 짝수번째 패드 위치에 일정 면적의 전극 패드가 형성되는 제2 전극 패턴부를 구비하는 전극 패턴; 및
    상기 전극 패턴의 복수의 행 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 사전에 설정된 위상차를 갖는 차동 신호를 제공하는 구동 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전극 패턴의 상기 제1 전극 패턴부와 상기 제2 전극 패턴부 사이에는 유전체가 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일하고, 상기 제2 전극 패턴부의 홀수번째 전극 패드와 짝수번째 전극 패드의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴부의 전극 패드의 면적은 상기 제2 전극 패턴부의 전극 패드 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  16. 제12항에 있어서, 상기 구동 회로는
    상기 전극 패턴 중 적어도 한 쌍의 행 패턴 별로 상기 차동 신호를 제공하는 신호 제공부;
    상기 복수의 열 패턴 중 적어도 한 쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 감지하는 감지부; 및
    상기 신호 제공부의 차동 신호 제공과 상기 감지부의 정전 용량 감지를 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  17. 제16항에 있어서, 상기 신호 제공부는
    사전에 설정된 위상차를 갖는 위상차 신호를 생성하는 신호 생성기;
    상기 신호 생성기로부터의 위상차 신호를 상기 전극 패턴에 공급할 수 있는 상기 차동 신호 변조하는 신호 변조기; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 행 패턴 중 적어도 한쌍의 행패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 행 패턴 별로 상기 신호 변조기로부터의 상기 차동 신호를 제공하는 제1 멀티 플렉서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  18. 제16항에 있어서, 상기 감지부는
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 전극 패턴의 열 패턴 중 적어도 한쌍의 열패턴을 선택하여 선택된 한쌍의 열 패턴 별로 정전 용량을 전달받는 상기 제2 멀티 플렉서;
    전달받은 정전 용량을 상기 정전 용량에 따른 전압을 갖는 검출 신호로 변환하는 Q-V 컨버터;
    상기 Q-V 컨버터로부터의 검출 신호의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거기; 및
    상기 노이즈 제거기에 의해 노이즈가 제거된 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 전극 패턴의 스캔을 설정하는 채널 스캔 로직부; 및
    상기 채널 스캔 로직부의 설정에 따라 상기 신호 제공부의 행 패턴 선택과 상기 감지부의 열 패턴 선택을 제어하는 채널 디코더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 다중 멀티 플렉서는 상기 복수의 행 패턴 중 서로 인접한 행 패턴을 한 쌍의 행 패턴으로 선택하고, 상기 제2 다중 멀티 플렉서는 상기 복수의 열 패턴 중 서로 인접한 열 패턴을 한 쌍의 열 패턴으로 선택하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린.
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