KR101194662B1 - Method and device for detecting touch input - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치셀의 해상도에 비해 높은 필기 해상도를 제공하기 위한 터치입력 검출방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 터치입력 검출방법은 (a) 터치입력이 발생한 터치셀(50)을 검출하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 검출된 터치셀(50)이 주변으로부터 고립된 경우, 해당 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 단계(a)에서 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출된 경우, 검출된 터치셀(50)들의 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하는 단계;를 포함하며, 터치입력을 인식 가능한 지점의 수평방향 해상도와 수직방향 해상도가 터치셀의 해상도에 비해 각각 2배 가까이 높아지며, 터치입력을 인식할 수 있는 영역은 4배 가까이 증가하고, 높은 필기 해상도를 지원하여 터치입력으로 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 것이 용이한 효과를 갖는 것이다.The present invention relates to a touch input detection method and apparatus for providing a high writing resolution compared to the resolution of a touch cell, the touch input detection method of the present invention comprises the steps of (a) detecting the touch cell 50, the touch input ; (b) generating an input signal corresponding to the coordinate value of the touch cell when the touch cell 50 detected in the step (a) is isolated from the surroundings; And (c) generating an input signal corresponding to boundary point coordinate values of the detected touch cells 50 when two or more neighboring touch cells 50 are detected in step (a). The horizontal and vertical resolutions at the point where the touch input can be recognized are nearly doubled compared to the resolution of the touch cell, and the area capable of recognizing touch input is increased by almost 4 times and supports high handwriting resolution. It is easy to record text or draw an image.
터치입력장치, 터치셀, 경계지점, 해상도, 압력식, 용량식 Touch input device, touch cell, boundary point, resolution, pressure type, capacitive type
Description
본 발명은 터치입력 검출방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀 방식의 터치패널에서 터치셀의 해상도에 비해 터치입력을 인식 가능한 지점의 수평방향 해상도와 수직방향 해상도를 각각 2배 가까이 높일 수 있고, 높은 필기 해상도를 지원하여 터치입력으로 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 것이 용이한 터치입력 검출방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting a touch input, and more particularly, a horizontal resolution and a vertical resolution of a point where a touch input can be recognized are nearly doubled compared to the resolution of a touch cell in a cellular touch panel. The present invention relates to a touch input detection method and apparatus for easily writing a text or drawing an image with a touch input by supporting a high writing resolution.
터치입력 검출장치(또는 "터치입력장치")는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 표시장치 위에 부가되거나 표시장치 내에 내장 설계되는 입력장치로서, 손가락이나 터치펜 등의 물체가 스크린에 접촉될 때 이를 입력신호로 인식하는 장치이다. 터치입력장치는 근래 휴대폰(mobile phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기에 많이 장착되고 있으며, 그밖에도 네비게이션, 넷 북, 노트북, DID(Digital Information Device), 터치입력 지원 운영체제를 사용하는 테스크탑 컴퓨터, IPTV(Internet Protocol TV), 최첨단 전투기, 탱크, 장갑차 등 전 산업분야에 걸쳐 이용되고 있다.Touch input detection devices (or “touch input devices”) are added on top of display devices such as liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), organic light emitting diodes (OLEDs), and active matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs). Or an input device designed to be embedded in a display device, and recognizes an input signal when an object such as a finger or a touch pen touches a screen. Touch input devices are recently installed in mobile devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), and the like. In addition, navigation, netbooks, laptops, digital information devices (DIDs), It is used in all kinds of industries such as desktop computers using touch input operating systems, IPTV (Internet Protocol TV), high-tech fighters, tanks and armored vehicles.
종래 터치입력장치는 터치입력을 검출하는 방식에 따라 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 터치입력장치가 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 저항방식은 터치패널의 투과율이 낮고, 신호의 누락이 많고, 정확한 터치지점의 인식이 어렵고, 멀티 터치입력을 검출하는 것이 곤란한 문제점이 있다. 특히, 저항방식은 면저항의 균일성이 요구되므로, 기판의 면적이 커질수록 면저항을 균일하게 유지하는 것이 곤란하다. 이에 따라 소형 터치스크린에서만 제한적으로 이용되고 있다. 그에 반해, 최근에는 풀 터치(full touch) 폰의 수요가 증가하고, 터치입력을 지원하는 운영체제가 출시되어 노트북이나 데스크탑 컴퓨터 등에서 터치스크린의 수요가 발생하고 있는 바와 같이, 터치스크린이 점차 대형화되고 있다.Conventional touch input devices are disclosed in various types according to a method of detecting a touch input, but a resistive touch input device having a simple manufacturing process and a low manufacturing cost is most widely used. However, the resistive method has a problem in that the transmittance of the touch panel is low, a large number of missing signals, difficulty in recognizing an accurate touch point, and difficulty in detecting a multi-touch input. In particular, since the resistance method requires uniformity of sheet resistance, it is difficult to keep the sheet resistance uniform as the area of the substrate increases. As a result, it is used only in a small touch screen. On the other hand, as the demand for full touch phones has recently increased and operating systems supporting touch input have been released, the demand for touch screens has arisen in laptops and desktop computers. .
대안으로서, 최근에는 터치입력이 이루어지는 액티브영역을 매트릭스 형태로 분할하고, 분할된 각 영역별로 터치셀을 구성하는 셀 방식의 터치입력장치가 개발되고 있다. 셀 방식의 터치입력장치는 검출방식에 따라 압력식, 정전용량식(또는 용량식), 광학식 등 다양한 방식으로 터치셀을 구성한다. 예컨대, 압력식은 단위 터치셀별로 상하 전극을 구성하고, 터치 압력에 의해 상하전극이 접촉될 때 해당 터치셀의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다.As an alternative, recently, a cell type touch input device has been developed in which an active area in which touch input is made is divided into a matrix and a touch cell is configured for each divided area. The cell type touch input device configures the touch cell in various ways such as pressure type, capacitive type (or capacitive type), and optical type according to a detection method. For example, the pressure type configures the upper and lower electrodes for each unit touch cell, and generates an input signal corresponding to the coordinate value of the touch cell when the upper and lower electrodes are contacted by the touch pressure.
이와 같은 셀 방식의 터치입력장치는 신호의 누락이 적고, 터치지점의 좌표 값을 정확하게 검출할 수 있는 이점이 있다. 또한, 터치패널의 크기를 비교적 자유롭게 설계할 수 있다.Such a cell-type touch input device has an advantage that fewer signals are missing and the coordinate value of the touch point can be detected accurately. In addition, the size of the touch panel can be designed relatively freely.
그러나, 종래 셀 방식의 터치입력장치는 셀 폭을 좁히는 것이 기술적으로 어렵고, 이에 따라 터치입력을 인식 가능한 좌표가 매우 적은 문제점이 있다. 터치입력을 인식하는 좌표가 적으므로 필기 해상도 역시 떨어지며, 터치입력을 통해 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 등의 필기를 하는 것이 곤란하다.However, in the conventional cell type touch input device, it is technically difficult to narrow the cell width, and accordingly, there is a problem that the coordinates capable of recognizing the touch input are very small. Since the coordinates for recognizing the touch input are small, the writing resolution is also lowered, and it is difficult to write a text or draw an image through the touch input.
예컨대, 3.5인치 풀 터치 폰에서 가장 최근에 출시된 터치입력장치의 셀 폭은 대략 5mm이며, 개발중인 셀 폭이 대략 3mm이다. 예컨대, 3.5인치 터치스크린에 가로방향으로는 7개, 세로방향으로는 11개 이하의 터치셀이 배치된다. 이는 터치셀의 해상도가 7*11이며, 필기 해상도 역시 7*11이라는 것을 의미한다. 이러한 터치스크린에서, GUI(Graphic User Interface)로 표시되는 아이콘 등을 터치입력으로 선택하는 것은 큰 문제가 없다. 하지만, 터치입력을 검출하는 지점간 거리가 3mm 이상이므로, 글자, 숫자, 기호 등의 문자를 입력하거나 이미지를 그리는 등의 작업이 매우 불편하다.For example, the most recently released touch input device in a 3.5-inch full touch phone has a cell width of about 5 mm and a cell width under development of about 3 mm. For example, up to seven touch cells in a horizontal direction and eleven or less touch cells are disposed on a 3.5-inch touch screen. This means that the touch cell has a resolution of 7 * 11 and the handwriting resolution is also 7 * 11. In such a touch screen, it is not a big problem to select an icon or the like displayed by a GUI (Graphic User Interface) as a touch input. However, since the distance between the points for detecting the touch input is 3mm or more, it is very inconvenient to input a character such as letters, numbers, symbols, or draw an image.
도 1은 종래 셀 방식의 터치입력 검출장치에서 문자를 입력하는 예를 보여주는 것으로서, 터치셀(10)이 4*4의 해상도로 배치된 것을 예시하였다. 도 1에서 동그라미로 표시된 부분은 스타일러스 펜 등과 같은 터치수단(혹은 손가락의 단부)이 터치셀(10)에 접촉되는 접촉부(14)이다. 그리고, 도 2에서 우측 박스는 터치입력장치를 통해 문자를 입력했을 때 표시장치의 화면 디스플레이(15)이다.1 illustrates an example of inputting a character in a conventional cell-type touch input detecting apparatus, and illustrates that the
도시한 바와 같이, 터치셀(10)별로 좌표값을 인식하는 방식에서는 "가"를 입 력하기 최소한 4*3 행렬의 터치셀(10)이 필요하다. 만약, 셀 폭이 3mm라면, "가"를 입력하기 위해서, 가로방향으로는 12mm, 세로방향으로는 9mm의 공간이 필요할 것이다. 이와 같이, 종래 셀 방식의 터치입력장치는 문자를 입력하는데 많은 공간을 필요로 하며, 터치입력을 인식하는 좌표의 수가 적어 터치입력으로 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 것이 극히 곤란한 문제점이 있다.As shown in the figure, in the method of recognizing coordinate values for each
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 이웃하는 둘 이상의 터치셀이 동시에 입력되거나 매우 짧은 시간차로 입력되는 경우, 터치셀들의 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하여, 터치셀의 해상도에 비해 터치입력을 인식 가능한 지점의 해상도를 크게 높이고, 터치셀의 셀 폭을 물리적으로 줄이지 않고도 높은 필기 해상도를 구현할 수 있으며, 셀 방식의 터치스크린에서 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 작업의 편의성을 제공할 수 있는 새로운 방식의 터치입력 검출방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and when two or more neighboring touch cells are input at the same time or are input at a very short time difference, the touch signal is generated by generating an input signal corresponding to the boundary point coordinate value of the touch cells. Compared to the resolution of the cell, the resolution of the point where the touch input can be recognized is greatly increased, and the high handwriting resolution can be realized without physically reducing the cell width of the touch cell. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a touch input of a new method that can provide convenience.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치입력 검출방법은, 복수의 터치셀(50)을 구비한 터치패널로부터 터치수단의 터치입력을 검출하는 터치입력 검출방법에 있어서, (a) 터치입력이 발생한 터치셀(50)을 검출하는 단계; (b) 상기 단 계(a)에서 검출된 터치셀(50)이 주변으로부터 고립된 경우, 해당 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 단계(a)에서 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출된 경우, 검출된 터치셀(50)들의 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하는 단계;를 포함한다.In the touch input detection method of the present invention for achieving the above object, in the touch input detection method for detecting the touch input of the touch means from a touch panel having a plurality of
일실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 수평방향으로 이웃하는 두 개의 터치셀(50)이 검출된 경우, 두 터치셀(50)의 수평방향 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다.According to an embodiment, the step (c) generates an input signal corresponding to the horizontal boundary point coordinate values of the two
일실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 수직방향으로 이웃하는 두 개의 터치셀(50)이 검출된 경우, 두 터치셀(50)의 수직방향 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다.According to an embodiment, the step (c) generates an input signal corresponding to the vertical boundary point coordinate values of the two
일실시예에 따르면, 상기 단계(c)는 어느 하나의 터치셀(50)을 중심으로 수평방향으로 이웃하는 터치셀(50)과 수직방향으로 이웃하는 터치셀(50)이 함께 검출된 경우, 수평방향 경계선과 수직방향 경계선이 교차하는 지점의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다.According to one embodiment, the step (c) is a case where the
일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 대향하는 두 기판(40, 60)이 상호 접촉될 때 어느 일측 기판의 도전패드(45)와 타측 기판의 도전층(62)이 통전되는 것 을 검출하는 압력식 터치셀이다.According to one embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 도전패드(45)의 통전을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함한다.In the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 도전패드(45)는 상호 이격 배치되는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구성되며, 상기 도전층(62)과의 접촉에 의해 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)가 상호 통전된다.In the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단이나 제2도전패드(48)의 후단에 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함한다.In the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 제1도전패드(46)의 전단 및 제2도전패드(48)의 후단에 각각 설치되어 신호의 연결을 스위칭하는 제1스위칭소자(35a) 및 제2스위칭소자(35b)를 더 포함한다.In the present embodiment, the
일실시예에 따르면, 상기 터치셀(50)은 기판(30)의 일면에 형성된 터치패드(55)에 신체의 손가락(29) 또는 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 도전체로 이루어진 터치수단이 소정 거리(d)로 접근할 때, 터치패드(55)와 터치수단 사이에서 형성되는 정전용량을 이용하여 터치입력을 검출하는 용량식 터치셀이다.According to one embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)의 충전 및 방전을 스위칭하는 스위칭소자(35)를 더 포함한다.In the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(55)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 스위칭소자(35)를 더 포함한다.In the present embodiment, the
본 실시예에서, 상기 터치셀(50)은 상기 터치패드(55)에 출력단자가 접속되며, 온/오프 제어단자에 인가되는 제어신호에 따라 턴 온/오프 되어 상기 터치패드(55)에 충전전압을 공급하는 3단자형의 제1스위칭소자(35a); 및 상기 터치패드(55)에 온/오프 제어단자가 접속되며, 상기 터치패드(55)의 전위에 따라 서로 다른 출력 신호를 갖는 3단자형의 제2스위칭소자(35b);를 더 포함한다.In the present embodiment, the
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치입력 검출장치는, 전술한 터치입력 검출방법을 구현하기 위한 터치입력 검출장치로서, 복수의 터치셀(50)이 매트릭스 형태로 배치되는 패널; 상기 터치셀(50) 각각에 위치검출신호를 송수신하는 드라이브IC(71); 및 상기 드라이브IC(71)에서 검출된 위치검출신호로부터 터치셀(50) 또는 터치셀(50)의 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성하는 신호 처리부(73);를 포함하여 구성된다.The touch input detection device of the present invention for achieving the above object, the touch input detection device for implementing the above-described touch input detection method, a panel in which a plurality of
본 발명의 터치입력 검출방법 및 장치에 따르면, 단일의 터치셀에서 터치입력이 검출되는 경우 해당 터치셀의 좌표값을 획득하고, 이웃하는 둘 이상의 터치셀로부터 터치입력이 검출되면 검출된 터치셀들의 경계지점 좌표값을 획득하여 입력신호를 생성함으로써, 실제 터치셀의 해상도에 비해 터치입력을 인식 가능한 지점의 해상도를 가로방향 및 세로방향으로 각각 2배 가까이 높일 수 있으며, 그에 따라 터치셀의 셀 폭을 좁히지 않고도 높은 터치입력 포인트 해상도 및 필기 해상도를 구현할 수 있고, 셀 방식의 터치스크린에서 문자 기록 및 이미지 드로잉 작업이 용이하고, 유저의 편의성을 증진시키는 효과가 있다.According to the touch input detection method and apparatus of the present invention, when a touch input is detected in a single touch cell, the coordinate value of the corresponding touch cell is obtained, and when the touch input is detected from two or more neighboring touch cells, By generating the input signal by acquiring the boundary point coordinate value, the resolution of the point where the touch input can be recognized can be nearly doubled in the horizontal and vertical directions, respectively, compared to the resolution of the actual touch cell, and thus the cell width of the touch cell. It is possible to implement high touch input point resolution and handwriting resolution without narrowing the size, and to easily write texts and draw images on a cellular touch screen, and to enhance user convenience.
또한, 본 발명은 멀티 터치입력을 인식할 수 있도록 함으로써, 멀티 터치입력을 지원하는 어플리케이션에 적합할 뿐만 아니라 그러한 어플리케이션의 개발을 촉진할 수 있으며, 특히 전자칠판에서 다자 동시 판서를 하거나 단일 터치스크린 상에서 다수 유저가 동시에 어플리케이션을 실행하거나 게임을 진행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention enables to recognize multi-touch inputs, and is not only suitable for applications that support multi-touch inputs, but also facilitates the development of such applications, and in particular, multi-board simultaneous writing on an electronic blackboard or on a single touch screen. Many users can run an application or play a game at the same time.
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, AMOLED 등의 표시장치 상면에 부가하여 설치되거나, 표시장치 내에 내장되는 터치입력 검출방법 및 장치에 관한 것으로서, 액티브영역을 분할하여 형성된 터치셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 셀 방식의 터치입력장치에 관한 것이다. 본 발명은 셀 방식의 터치입력장치에서 터치셀들의 경계지점을 터치입력을 인식할 수 있는 영역으로 활용함으로써, 터치셀의 해상도에 비해 터치입력을 인식 가능한 지점의 해상도를 크게 높이고, 높은 필기 해상도를 제공한다.First, the present invention relates to a touch input detection method and apparatus installed in addition to the upper surface of a display device such as LCD, PDP, OLED, AMOLED, or embedded in the display device, wherein the touch cells formed by dividing the active area into a matrix form. A cell type touch input device is arranged. The present invention utilizes a boundary point of touch cells as a region capable of recognizing touch input in a cell-type touch input device, thereby greatly increasing the resolution of a point at which a touch input can be recognized compared to the resolution of a touch cell, and providing a high writing resolution. to provide.
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 셀 방식의 터치패널에 대하여 몇가지 실시예를 먼저 언급한 후에, 본 발명의 터치입력 검출방법에 대하여 언급하기로 한다. 비록 이하에서 언급되는 실시예는 압력식 터치셀 구조 및 용량식 터치셀 구조를 갖는 터치패널에 관한 것이지만, 본 발명의 기술사상은 이러한 실시예들에 국한되지 않고, 광학식 또는 기타 다른 방식으로 터치입력을 검출하는 셀 방식의 터치입력장치 모두에 적용될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, some embodiments of the cellular touch panel will be first described in order to facilitate understanding of the present invention, and then the touch input detection method of the present invention will be described. Although the embodiments mentioned below relate to a touch panel having a pressure touch cell structure and a capacitive touch cell structure, the technical idea of the present invention is not limited to these embodiments, and may be optically or otherwise touched. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be applied to all of the cellular touch input devices that detect the.
이하의 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 그리고, 층, 영역, 기판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상면" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, thicknesses or regions are enlarged in order to clearly express various layers and regions. And when a part of a layer, an area | region, a board | substrate, etc. is said to be "on" or "top" another part, this includes not only the case where another part is "right on" but also another part in the middle. Conversely, when a part is "directly over" another part, it means that there is no other part in the middle.
명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였 다. 또한, 이하에서 설명되는 실시예들에서 스위칭소자는 "TFT"로 대체되어 설명될 수 있으며, 스위칭소자와 TFT에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.The same reference numerals are used for similar parts throughout the specification. In addition, in the embodiments described below, the switching element may be replaced with "TFT", and the same reference numerals will be used for the switching element and the TFT.
도 2는 압력식 터치입력장치의 구성을 보여주는 분해사시도이다. 도시한 바와 같이 표시장치(20)의 상면에 터치패널이 설치된다. 여기서, "표시장치"라 함은 표시패널(예컨대, 액정패널 등과 같은)과 필요한 경우 백라이트(액정패널과 같은 비발광패널에서 그러하듯이) 등을 포함한 장치를 의미한다.2 is an exploded perspective view showing the configuration of a pressure type touch input device. As illustrated, a touch panel is installed on the upper surface of the
터치패널은 상호 대향 배치되는 제1기판(40) 및 제2기판(60)으로 구성되며, 어느 하나의 기판의 에지부에는 드라이브IC(71)가 실장된다. 바람직하게는, 드라이브IC는 하부에 위치한 제1기판(40)의 상면 에지부에 실장된다. 드라이브IC(71)는 위치검출신호를 송수신하기 위한 IC이며, 기판의 에지부에 COF(Chip On Film) 또는 COG(Chip On Glass) 형태로 실장된다. 도시된 예에서는 드라이브IC(71)가 단일 IC로 구성되는 예를 도시하였으나, 이는 발신용 드라이브IC와 수신용 드라이브IC가 각각 별도로 구성될 수도 있다.The touch panel includes a
도 2의 예시에서는 터치패널이 표시장치(20)의 상면에 부가하여 설치된 것을 예시하였으나, 터치패널은 표시장치(20)의 내부에 내장 설치될 수도 있다. 또한, 제1기판(40) 또는 제2기판(60)은 표시장치(30)를 구성하는 기판(예컨대, 액정패널의 TFT기판 또는 칼라필터기판, 아니면 AMOLED의 TFT기판 또는 봉지기판)과 동일한 기판일 수 있다. 이 경우, TFT기판 또는 칼라필터기판에는 화면 표시를 위한 구성품들과 터치입력 검출을 위한 구성품들이 함께 설치될 것이다.In the example of FIG. 2, the touch panel is installed in addition to the upper surface of the
제1기판(40)과 제2기판(60)은 모두 투명한 글래스, 플라스틱 또는 필름 등으 로 형성된다. 물론, 광투과성이 확보된 다른 재질로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 제1기판(40)으로는 글래스기판이 이용되며, 글래스기판 상에는 터치셀(50) 및 신호선들이 배선된다. 그리고 제2기판(60)으로는 필름기판이 이용되며, 이 필름기판이 손가락이나 스타일러스 펜 등과 같은 터치수단의 접촉에 의해 굴곡되어 제1기판(40)과 접촉된다. 도시하지 않았지만, 두 기판의 사이에는 볼 스페이서 또는 패턴 스페이서 등과 같은 스페이서가 설치된다.The
도 3은 압력식 터치셀의 회로구성을 예시한 것이다. 도 3에서 실선으로 표시된 부분은 제1기판(40) 상면에 설치되는 구성들이며, 점선으로 표시된 부분은 제2기판(60)의 하면에 설치되는 구성들이다. 도시된 바와 같이, 제1기판(40) 상에는 실제 터치입력이 이루어지는 액티브영역(active area)을 복수개로 분할한 영역별로 터치셀(50)이 형성된다. 실질적으로 터치셀(50)은 매우 높은 해상도로 배치되겠지만, 도시된 실시예들에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 3*3의 해상도로 배치된 구성을 가정하여 예시하였다.3 illustrates a circuit configuration of a pressure type touch cell. In FIG. 3, parts indicated by solid lines are components installed on the upper surface of the
각 단위 터치셀(50)은 도전패드(45)를 구비한다. 도시한 바와 같이, 도전패드(45)들은 이웃하는 터치셀(50)과 영역을 구획하도록 형성된다. 제2기판(60)의 하면에는 점선으로 도시한 바와 같이 도전층(62)이 형성된다. 도전패드(45) 및 도전층(62)은 기판 상에 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 등의 투명한 도전물질을 도포하여 형성된다. 도전층(62)은 제2기판(60)의 하면 전체 영역에 걸쳐 형성될 수도 있겠으나, 바람직하게는 행이나 열 방향으로 구획 형성되거나, 도 3에서와 같 이 단위 터치셀(50)별로 구획하여 형성된다. 도 3에서와 같이 도전층(62)을 단위 터치셀(50)별로 구획 형성하면, 각각의 터치셀(50)은 상하 패드간(Pad to Pad) 접속되며, 이웃하는 터치셀(50)과는 전기적으로 차단될 수 있다. 즉, 각 터치셀(50)들에 전달되는 신호만 분리해주면, 신호가 다른 터치셀(50)로 역류하는 것을 방지할 수 있고 멀티 터치입력을 인식할 수 있게 한다.Each
도시한 바와 같이, 도전층(62)과 도전패드(45) 각각에는 제1신호선(42)과 제2신호선(44)이 연결된다. 제1신호선(42)과 제2신호선(44)은 위치검출신호를 송수신하는 신호선으로서, 드라이브IC(71)에 의해 제어된다. 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)의 배선방향은 도시된 예에 국한되지 않으며, 또한 반드시 상호 교차되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1신호선(42)과 제2신호선(44)은 사선 형태, 지그재그 형태로 배선될 수 있으며, 서로 평행하게 배선될 수도 있다.As illustrated, a
신호선들은 일 실시예로, 알루미늄과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 제1신호선(42)과 제2신호선(44), 그리고 본 실시예에서는 언급되지 않았지만 후술되는 실시예에서 언급되는 다른 신호선들은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막(도시하지 않음)과 그 위의 상부막(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 상부막은 신호지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(Resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리 하부막은 ITO(Indium Tion Oxide) 및 IZO(Indium Zinc Oxide)와의 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금, 크롬(Cr) 등으로 이루어진다.The signal lines are, for example, aluminum-based metals such as aluminum and aluminum alloys, silver-based metals such as silver and silver alloys, copper-based metals such as copper and copper alloys, and molybdenum-based metals such as molybdenum and molybdenum alloys, chromium and titanium , Tantalum or the like is preferable. The
신호선들은 바람직하게는 투명도전체로 형성되어, 관측자에 의해 시인되는 것을 회피한다. 신호선들이 투명도전체로 형성되는 경우, 신호선의 저항을 감소시키기 위한 목적으로 부분적으로 금속계열의 신호선이 사용될 수 있다. 또한, 신호선들의 교차 지점에는 신호선 상호간에 발생하는 상호 커패시턴스(mutual capacitance)를 줄이기 위해 금속계열의 신호선이 사용될 수 있다. 그리고, 이종의 레이어에 형성된 신호선들은 콘택홀(59, contact hole)에 의해 다른 구성품들과 접속된다.The signal lines are preferably formed of a transparent conductor so as to avoid being viewed by the observer. When the signal lines are formed of a transparent conductor, a metal line signal line may be used in part for the purpose of reducing the resistance of the signal line. In addition, a metal line signal line may be used at the intersection of the signal lines to reduce mutual capacitance generated between the signal lines. The signal lines formed in the heterogeneous layers are connected to other components by contact holes 59.
도 4는 본 발명의 터치입력 검출장치의 시스템 구성을 예시한 블록도이고, 도 5는 도 3과 같은 실시예에서 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도이다. 도 4를 참조하면, 터치위치 검출부(70)는 각 터치셀(50)에 위치검출을 위한 신호들을 인가하고 터치셀(50)로부터 좌표값을 획득하여 입력신호를 생성하는 것으로서, 드라이브IC(71)와, 신호처리부(73)와, 타이밍 제어부(74), 메모리수단(75)을 포함하여 구성된다. 터치위치 검출부(70)에서 검출된 신호는 CPU(80)로 전달된다. CPU는 표시장치(20)의 CPU 혹은 컴퓨터장치의 메인 CPU이거나, 터치입력 검출장치 자체의 CPU일 수 있다. 도시하지 않았지만, 시스템 구성에는 터치입력 검출을 위한 신호들의 하이나 로우전압을 생성하기 위한 전원부가 더 포함된다.4 is a block diagram illustrating a system configuration of a touch input detection device of the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch input in the embodiment of FIG. 3. Referring to FIG. 4, the
타이밍 제어부(74)는 수십 ms 이하의 시분할 신호를 발생시키며, 신호처리부(73)는 드라이브IC(71)를 통해 제1신호선(42) 각각에 시분할된 위치검출신호를 인가하며, 제2신호선(44)으로 입수되는 신호를 검출하여 터치입력이 발생한 지점의 좌표값을 획득한다. 바람직하게는, 신호처리부(73)는 어느 하나의 제1신호선(42)에 위치검출신호를 인가하는 순간에 다른 제1신호선(42)들을 하이 임피던스(Hi Impedance) 또는 플로팅(Floating) 상태로 유지한다. 제2신호선(44)의 종단에는 터치입력이 발생하지 않을 경우 입력신호를 그라운드 레벨로 설정하기 위해, 그라운드와 연결된 저항이 설치될 수 있다.The
메모리수단(75)은 획득된 좌표값을 일시 저장하기 위한 수단이다. 신호처리부(73)는 많은 신호들을 처리하는 과정에서 "Busy" 상태에 있게 될 경우 일부 신호들을 놓칠 수 있다. 따라서, 신호처리부(73)가 입수된 신호들을 메모리수단(75)에 일시 저장하고, 전체 신호들을 1회 스캐닝한 후에 메모리수단(75)을 읽어 누락된 신호가 있는지를 판단한다. 누락된 신호가 있으면 해당 신호를 정상 입력신호로 생성하고, 다음 스캐닝 이전에 메모리수단(75)을 소거한다.The memory means 75 is a means for temporarily storing the obtained coordinate values. The
도 5의 파형도를 참조하면, 위치검출신호의 펄스의 주기는 "T"이다. 만약, 도 3에서 우하단의 터치셀(50)에 터치입력이 발생한다면, t3~t4 타임에 가장 우측의 제2신호선(44)을 통해 신호 S3가 입수될 것이다. 이때, 신호처리부(73)는 해당 터치셀(50)의 좌표값 "D3, S3"에 대응하는 입력신호를 생성한다.Referring to the waveform diagram of Fig. 5, the period of the pulse of the position detection signal is "T". If a touch input is generated in the
도 6은 압력식 터치셀의 다른 실시예를 보여준다. 도 6을 참조하면, 도 3의 실시예와 대비하여 터치셀(50)을 구성하는 도전패드(45)가 쌍을 이루도록 형성되며, 신호선들은 모두 제1기판(40) 상에 배치된다. 도시된 바와 같이, 터치셀(50)은 상호 소정 간격 이격 배치되는 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)로 구 성된다. 각 터치셀(50)에서 제1도전패드(46)는 제1신호선(42)에 접속되며, 제2도전패드(48)는 제2신호선(44)에 접속된다.6 shows another embodiment of a pressure touch cell. Referring to FIG. 6, in contrast to the embodiment of FIG. 3, the
이러한 실시예에서는 제2기판(60)의 하면에 형성된 도전층(62)에 별도의 신호를 인가할 필요가 없다. 도전층(62)은 단지 한 쌍의 제1도전패드(46) 및 제2도전패드(48)를 통전시키는 통전체로서 역할하면 족하다. 따라서, 제2기판(60)의 구성이 매우 간소화된다. 또한, 도전층(62)을 터치셀(50)별로 구획하여 형성하면, 각 터치셀(50)에서의 신호를 전기적으로 차단시킬 수 있고, 패널의 투과율을 향상시킬 수 있다.In this embodiment, a separate signal does not need to be applied to the
도 7 및 8은 압력식 터치셀의 또 다른 회로구성을 보인 것으로서, 스위칭소자를 이용하여 각 터치셀(50)에서의 신호를 스위칭하는 예를 보인 것이다.7 and 8 illustrate another circuit configuration of the pressure type touch cell, and show an example of switching a signal in each
도 7을 참조하면, 제2도전패드(48)와 제2신호선(44) 사이에는 스위칭소자(35)가 연결된다. 스위칭소자(35)는 신호가 역류하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 다이오드의 항복전압을 이용하여 구성될 수 있다. 바람직하게는, 스위칭소자(35)는 2단자형 소자보다는 제어가 용이한 3단자형 소자이다.Referring to FIG. 7, the switching
3단자형의 스위칭소자(35)는 제어단자에 인가되는 신호에 따라 입출력단자의 도통을 제어하는 소자로서, 릴레이(Relay), MOS(Metal Oxide Semiconductor) 스위치, BJT(Bipolar Junction Transistor), FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), TFT(Thin Film Transistor)일 수 있다. 릴레이(Relay)는 제어단자에 전류를 인가하면 입력단자에 인가된 전압이나 전류가 손실 없이 출 력되는 소자이며, BJT는 베이스(Base)의 문턱전압(Threshold voltage)보다 높은 전압을 베이스에 인가한 상태에서 베이스단자에 전류를 흘리면, 일정량 증폭된 전류가 콜렉터 (Collector)에서 에미터(Emitter)로 흐르는 소자이다. 또한 TFT는 LCD나 AMOLED등의 표시장치를 구성하는 화소부에 사용되는 스위칭소자로서 제어단자인 게이트(Gate)단자, 입력단자인 드레인(Drain)단자 및 출력단자인 소스(Source)단자로 구성되며, 게이트단자로 소스단자에 인가된 전압보다 문턱전압 이상되는 전압을 가하면, 도통되면서 게이트단자에 인가된 전압의 크기에 종속되는 전류가 입력단자에서 출력단자로 흐르는 소자이다. 이하의 설명에서는 스위칭소자(35)로서 LCD나 AMOLED에서 이미 신뢰성이 검증된 TFT가 이용된 것을 예시하여 설명하며, TFT에 대하여는 스위칭소자(35)와 동일한 도면부호를 부여한다.The three-
도 7을 참조하면, 제1기판(40) 상면에는 복수의 게이트신호선(38)이 더 배치된다. 드라이브IC(71)는 게이트신호선(38) 각각에 게이트신호 Gn을 인가한다. 각각의 터치셀(50)에서 TFT(35)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 접속되며, 입력단자인 드레인단자는 제2도전패드(48)에 접속되고 출력단자인 소스단자는 제2신호선(44)에 접속된다.Referring to FIG. 7, a plurality of
도 7의 실시예에서는 게이트신호 Gn을 순차적으로 인가하여, 터치입력 검출을 위한 터치셀(50)들만 선택적으로 활성화시키고, 다른 터치셀(50)들은 비활성화시킬 수 있다. 예컨대, G1이 온 신호를 인가될 때 G2 및 G3는 오프 신호를 인가한다. G1에 의해 첫째 행의 터치셀(50)들이 활성화 된 상태에서, 좌상단의 터치셀(50)에 터치입력이 발생하면 S1 신호가 입수된다. 이때 제2신호선(44)들은 열 방 향으로 배치되어 있으므로, 신호가 다른 터치셀(50)로 역류하지 않는다. 따라서, 멀티 터치입력을 검출할 수 있게 된다.In the embodiment of FIG. 7, the gate signal Gn is sequentially applied to selectively activate only the
한편, 도 7에서는 TFT(35)의 연결관계를 언급하였지만, TFT(35)는 다른 방식으로 연결될 수도 있다. 예컨대, 제2도전패드(48)에 게이트단자가 연결될 수도 있다. 다른 예로서, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 TFT(35)가 설치될 수도 있다.On the other hand, although Fig. 7 refers to the connection relationship of the
도 8은 터치셀(50)의 다른 회로구성을 보여준다. 도 8을 참조하면, 제1신호선(42)과 제1도전패드(46) 사이에 제1스위칭소자(35a)가 설치되고, 제2신호선(44)과 제2도전패드(48) 사이에 설치된 제2스위칭소자(35b)가 설치된다. 두 스위칭소자 역시 바람직하게는 TFT이다. 제2TFT(35b)의 회로 구성은 도 7과 동일하며, 제1TFT(35a)의 회로구성은 도시된 바와 같이 게이트신호선(38)에 게이트단자가 접속되는 구성이다.8 shows another circuit configuration of the
이러한 터치셀(50)의 구성에 따르면, 터치셀(50)을 구성하는 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 신호선과 완전히 격리될 수 있다. 예컨대, 게이트신호가 차단되는 경우, 터치셀(50)에서 한 쌍의 도전패드(46, 48)가 도전층(62)과 접촉되어도, 제1신호선(42)을 통해 위치검출신호가 제공되지 않으며 제2신호선(44)을 통해 위치검출신호가 입수되지도 않는다. 따라서, 제2기판(60)의 하면에서 도전층(62)을 구획 형성하지 않아도 게이트신호에 동기하여 위치검출신호를 정확하게 인식할 수 있으며, 보다 안정적으로 멀티 터치를 인식할 수 있게 된다.According to the configuration of the
이와 같이 TFT를 이용하여 각 터치셀에서의 신호를 스위칭하는 것은 흡사 LCD(또는 Active Matrix LCD)나 AMOLED에서 화면 표시를 위해 TFT를 이용하여 화소를 구성한 방식과 흡사하다. 즉, 본 발명에서 언급되는 터치셀(50)들은 Active Matrix 방식으로 터치입력을 검출한다. 그에 따르는 기술적 장점은 터치패널의 양산성, 신뢰성 등이 양호하다는 것과, 신호의 역류를 방지하여 터치입력을 오인식하는 것을 막고 동시에 다수의 지점이 접촉되는 멀티 터치입력을 인식할 수 있다는 것이다. As described above, switching signals in each touch cell using TFTs is similar to a method in which pixels are formed using TFTs for screen display in a similar LCD (or active matrix LCD) or AMOLED. That is, the
이상에서 압력식으로 터치셀(50)을 구성하는 터치입력장치에 대하여 살펴보았다. 다음에서는 용량식으로 터치셀(50)을 구성하는 터치입력장치에 대하여 설명한다.The touch input device constituting the
용량식 터치입력장치는 손가락과 같은 신체의 일부, 철제필기구, 소정 전기적신호를 발생시키는 전자펜, 또는 기타 이와 유사한 터치수단이 터치패드에 비접촉 방식으로 접근할 때(기판에 대해서는 접촉 상태일 수 있음), 터치수단과 터치패드 사이에 형성되는 가상의 커패시터에 축적된 전하를 다양한 방식으로 검출하여 터치신호를 획득한다.The capacitive touch input device may be a contactless part of a body such as a finger, an iron writing instrument, an electronic pen for generating a predetermined electrical signal, or other similar touch means in a non-contact manner (the substrate may be in contact with the substrate). ), The charge accumulated in the virtual capacitor formed between the touch means and the touch pad is detected in various ways to obtain a touch signal.
일실시예로서, 터치수단과 터치패드 사이에서 형성되는 가상의 커패시터에 의해 스위칭소자를 온/오프시켜 터치신호를 획득한다. 또한, 스위칭소자의 온/오프 제어신호를 별도로 인가하고, 터치수단과 도전패드 사이에 형성되는 가상의 커패시터에 축적된 전하를 검출하여 터치신호를 획득할 수도 있다. 또한, 소정 전기적 신호를 방출하는 전자펜이 도전패드에 접근할 때, 가상의 커패시터가 충전되거나 방전되는 것을 검출하여 터치신호를 획득할 수도 있다. 이하에서는 터치패드의 전위 를 이용하여 스위칭소자를 온/오프시키는 방식에 대하여 언급한다. 이하에서 설명되는 실시예에서도 스위칭소자는 바람직하게는 TFT이며, 동일한 도면부호를 사용한다.In one embodiment, the switching element is turned on / off by a virtual capacitor formed between the touch means and the touch pad to obtain a touch signal. In addition, the on / off control signal of the switching element may be separately applied, and the touch signal may be obtained by detecting the charge accumulated in the virtual capacitor formed between the touch means and the conductive pad. In addition, when the electronic pen emitting a predetermined electrical signal approaches the conductive pad, the touch signal may be acquired by detecting that the virtual capacitor is charged or discharged. Hereinafter, a method of turning on / off the switching device by using the potential of the touch pad will be described. In the embodiments described below, the switching element is preferably a TFT, and the same reference numerals are used.
도 9에 도시된 바와 같이, 용량식 터치입력장치는 단일 기판으로 패널을 구성할 수 있다. 도 9에서는 LCD나 AMOLED와 같은 표시장치(20)의 상면에 기판(30)이 설치된 구성을 예시하였으나, 이 기판(30)은 표시장치(20) 내에 내장될 수 있다. 또한, 표시장치(20)를 구성하는 어느 한 기판을 터치패널로 구성할 수도 있다. 예를 들어, LCD의 칼라필터기판 또는 AMOLED의 봉지기판 상면에 터치입력 검출을 위한 구성품들이 실장될 수 있다.As shown in FIG. 9, the capacitive touch input device may configure a panel using a single substrate. In FIG. 9, a configuration in which the
도시한 바와 같이, 기판(30)의 에지부에는 드라이브IC(71)가 실장되며, 드라이브IC(71) 및 터치입력 검출을 위한 시스템 구성은 도 4의 블록도를 참조하여 설명한다.As shown, the
먼저, 도 10을 참조하여 용량식으로 비접촉 터치입력을 검출하는 원리에 대하여 간략하게 설명한다. 도 10을 참조하면, 터치패드(55)에 손가락(29, 또는 이와 유사한 도전성의 터치수단)이 접근했을 때 터치패드(55)와 손가락(29)이 "d"의 간격으로 이격되며, "A"라는 대향면적을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 10의 우측 등가회로 및 수식에서 보여지듯이 손가락(29)과 터치패드(55) 사이에는 정전용량 "C"가 형성된다. 정전용량 "C"를 가지는 터치패드(55)에 전압이나 전류의 신호를 공급하여 전하량 "Q"의 크기를 갖는 전하가 축적되면, V=Q/C라는 전압관계식이 형성된다. 이때 신체는 대지에 대하여 가상으로 접지된다.First, the principle of detecting a non-contact touch input in a capacitive manner will be briefly described with reference to FIG. 10. Referring to FIG. 10, when the finger 29 (or similar conductive touch means) approaches the
만약 손가락(29)이 터치패드(55)와 d의 간격으로 대향된 상태에서 터치패드(55)에 신호를 인가한다면, 터치패드(55)와 손가락(29) 사이에 형성된 정전용량 C에는 전하가 충전된다. 이때, 도시한 바와 같이 터치패드(55)에는 TFT(35)의 게이트단자가 접속되어 있으므로, 터치패드(55)에 전하가 충전되는 시간 및 정전용량 C에 축적된 신호가 방전되는 임의의 시간동안 TFT(35)가 턴 온 된다. 방전된 신호의 크기는 시간이 경과함에 따라 점차 작아지며, 어느 정도 방전이 이루어지면 TFT(35)는 턴 오프 된다. 이하에서 설명되는 용량식 터치입력장치의 실시예는 이와 같이 터치수단과 터치패드(55) 사이의 정전용량에 의해 TFT(35)의 게이트단 전위가 변동되는 것을 이용하여 비접촉 터치입력을 검출한다.If the
도 11은 용량식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도이다. 이를 참조하면, 기판(30)의 상면 또는 하면에는 복수의 터치셀(50)들이 매트릭스 형태로 배열된다. 또한, 기판(30)에는 복수의 제1신호선(42), 제2신호선(44) 및 보조신호선(37)이 배치된다. 제1신호선(42) 및 제2신호선(44)은 위치검출신호를 송수신하기 위한 라인이며, 보조신호선(37)은 관측용 보조신호를 인가하기 위한 라인이다.11 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a capacitive touch cell. Referring to this, a plurality of
도 11에서와 같이, 단위 터치셀(50)에서 터치패드(55)들은 구획 형성되며, 터치패드(55)에 TFT(35)의 게이트단자가 접속된다. 그리고, 터치패드(55)에 충전신호를 인가하기 위해서, 터치패드(55)는 제1신호선(42)과도 접속된다. TFT(35)의 입력단자인 드레인단자는 보조선호선(37)에 접속되며, 출력단자인 소스단자는 제2신호선(44)에 접속된다.As shown in FIG. 11, the
드라이브IC(71)는 제1신호선(42)에 시분할된 위치검출신호를 인가한다. 위치검출신호가 인가될 때 터치셀(50)에 손가락(29)이 접근하면, 손가락(50)과 터치패드(55) 사이에 전하가 축적되면서 가상의 커패시터가 충전된다. 이후, 해당 터치셀(50)에 위치검출신호의 인가가 종료되면, 터치패드(55)는 방전을 개시한다. 이때, 터치입력이 발생하지 않을 때에 비하여 방전 전류는 완만하게 하강한다. 따라서, TFT(35)의 턴 오프가 지연된다. 즉, 신호처리부(73)는 제2신호선(44)으로 입수되는 신호가 지연된다면, 이를 검출하여 입력신호를 생성한다.The
도 12는 용량식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도이다. 도 12를 참조하면, 기판(30)의 일면에는 제1신호선(42), 제2신호선(44), 게이트신호선(38) 및 보조신호선(37)이 배치된다. 각각의 터치셀(50)은 터치패드(55) 및 제1TFT(35a)와 제2TFT(35b)로 구성된다. 제1TFT(35a)의 게이트단자는 게이트신호선(38)에 연결되며, 입력단자는 제1신호선(42)에 연결되고 출력단자는 터치패드(55)에 접속된다. 제2TFT(35b)의 게이트단자는 터치패드(55)에 접속되며, 입력단자는 보조신호선(37)에 연결되고 출력단자는 제2신호선(44)에 연결된다.12 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the capacitive touch cell. Referring to FIG. 12, a
본 실시예에서 터치입력 검출부(70)는 각각의 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 인가하여 제1TFT(35a)들을 순차적으로 도통시킨다. 또는, 게이트신호 Gn(n=1,2,3)을 동시에 턴 온하여 신체와의 충전을 유도한 후 보조신호선(37)에 관측용 보조신호를 인가하여 터치입력이 발생한 위치를 검출할 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the
도 13은 도 12의 실시예에서 터치신호를 획득하는 예를 보인 파형도이다. 이를 참조하면, 터치입력 검출부(70)는 각 게이트신호선(38)에 순차적으로 스캔펄스를 제공한다. 터치입력 검출부(70)에 의해 제공되는 게이트신호 Gn은 제1TFT(35a) 의 게이트를 활성영역에 진입할 수 있도록 충분한 크기의 전압레벨을 갖는다. 예컨대, 게이트신호 Gn은 제1신호선(42)을 통해 송신되는 위치검출신호 Dn에 비해 3V 이상 크게 설정되는 것이 좋다. 바람직한 실시예로는 Dn의 Hi 전압레벨은 13V이며, Gn의 Hi 전압레벨은 18V이다. 또한, 제1TFT(35a)를 안정적으로 턴 오프시키기 위하여 게이트 OFF 전압은 -5~-7V로 설정된다.FIG. 13 is a waveform diagram illustrating an example of obtaining a touch signal in the embodiment of FIG. 12. Referring to this, the
게이트신호 Gn은 각 신호들 사이에 충분한 관측시간을 갖는다. 이는 신체의 손가락(29)과 터치패드(55)가 형성하는 가상의 커패시터가 충분한 방전시간을 갖도록 하기 위함이다. 도시된 바와 같이, G1과 G2 사이에는 충분한 관측시간1의 휴지기가 주어진다. 제1신호선(42)을 통해 인가되는 위치검출신호 Dn은 어느 하나의 Gn이 Hi인 경우 반드시 Hi를 유지하도록 제공되며, 바람직하게는 Gn이 휴지기를 가질 때 역시 약간의 휴지기를 갖는다.The gate signal Gn has sufficient observation time between each signal. This is for the virtual capacitor formed by the
터치입력 검출부(70)는 보조신호선(37)을 통해 관측 전압을 제공한다. 보조신호 Auxn은 Hi 레벨에서 Dn에 의해 터치패드(55)에 충전되는 전압인 13V에 비해 3V 이상 낮은 관측전압을 제공한다. 예를 들어, Auxn의 관측전압은 5V 정도로 족하다.The
도 13을 참조하여 제2신호선(44)을 통해 입수되는 파형 및 이를 통해 터치신호를 획득하는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 13, a waveform obtained through the
만약, 게이트신호 G1 및 G2가 인가되는 경우에서처럼, 게이트신호가 인가되고 그 후의 관측시간이 지났는데도 손가락(29)의 접근이 이루어지지 않는다면, 제2신호선(44)을 통해 입수되는 신호 Sn은 도시된 바와 같은 파형을 갖는다. 이는 신 체의 접근이 이루어지지 않아 터치패드(55)에서 정전용량이 형성되지 않기 때문이다. 여기서, Sn의 파형이 Hi 레벨로 상승하는 구간 및 Low 레벨로 하강하는 구간에서 곡선을 갖는 것은 제2신호선(44)의 배선저항과 기생 정전용량이 존재하기 때문이다. 도시된 바와 같이, Gn의 관측시간에서 신호 Sn이 완전히 Low 레벨로 하강하기까지의 시간을 "T1"이라 하자. 단 본 파형도에서 입력신호 Dn에 비해 출력신호 Sn에서 발생되는 시간지연은 무시하였다.If, as in the case where the gate signals G1 and G2 are applied, if the gate signal is applied and the
만약, 어느 시점에서 도 12에서의 우하단 터치셀(50)에 손가락(29)의 접근이 이루어진다면, 해당 터치셀(50)의 터치패드(55)와 손가락(29) 사이에서 정전용량이 형성될 것이다. 도 13의 파형도에서 보여지듯이 G3가 Hi 레벨인 구간에서 터치가 발생하였다면, S3의 파형이 터치 발생시점에서 왜곡되듯이, 충전 초기에 충전전압의 변동이 있을 수 있다. 하지만, 곧 충전이 완료되면서 S3는 Hi 레벨로 상승한다.If the
그런데, G3 신호가 관측시간으로 모드가 변경되는 경우, 즉, G3가 OFF되는 경우, 가상의 커패시터에 충전된 전압이 방전되면서 제2TFT(35b)의 게이트측 전압은 서서히 하강되며, 제2TFT(35b)를 통해 흐르는 전류의 출력파형은 S3의 파형에서 보여지듯 고유의 출력특성을 보인다. 이때, Sn의 파형이 50% 이하로 저하되는데 걸리는 시간을 "T2"라 하자.However, when the mode is changed to the observation time of the G3 signal, that is, when the G3 is turned off, the voltage of the
도 13의 파형도를 참조하면, T1과 T2는 상당한 시간 차이를 보임을 알 수 있다. 터치입력 검출부(70)는 위와 같이 Gn의 OFF 이후 관측시간에서 신호 Sn의 파형이 하강하는 데 걸리는 시간 또는 일정시점에서 하강된 전압이나 전류의 크기를 판독하여, 터치신호를 획득할 수 있다. 본 예시에서 터치신호는 게이트신호 G3의 OFF 이후 관측시간에서 S3가 획득되었으므로, 획득된 터치신호는 "D3, S3"에 해당하는 좌표값이다.Referring to the waveform diagram of FIG. 13, it can be seen that T1 and T2 show a significant time difference. The touch
도 11 및 12는 각 터치셀(50)들이 TFT에 의해 다른 터치셀(50)들과 전기적으로 차단될 수 있는 실시예로서, 이에 따라 멀티 터치입력을 인식할 수 있다. 예를 들어, 터치위치 검출부(70)는 행 방향으로 Gn을 순차적으로 스캐닝하며, 제2신호선(44)은 열 방향으로 각 터치셀(50)로부터 검출신호를 수신한다. Gn의 1회 스캐닝 타임은 대략 수십 ㎲ 내지 수십 ms이다. 따라서, 동시에 수십개의 터치셀(50)들이 터치되는 경우에도, 행 방향으로 Gn이 스캐닝되고 열 방향으로 Sn이 입수되므로, 수십 ms 이내에 모든 터치지점들을 인식할 수 있다.11 and 12 illustrate embodiments in which each
도 14는 본 발명에 따라 터치입력을 검출하는 과정을 보인 흐름도이고, 도 15는 본 발명의 터치입력 검출방법에 따른 문자 입력 예를 보인 도면이다. 이를 참조하여, 터치셀(50)의 해상도에 비해 터치입력을 인식 가능한 지점의 해상도를 높이는 실시예를 설명한다. 도 15에서 좌측 박스는 터치셀(50)이 4*4의 해상도로 배치된 터치입력장치를 개념적으로 묘사한 것이고, 우측 박스는 터치입력에 의해 표시장치(20)의 화면에 문자가 표시되는 화면 디스플레이(25)를 예시한 것이다. 그리고, 도면부호 39는 터치수단의 접촉부(39)를 표시한 것이다.14 is a flowchart illustrating a process of detecting a touch input according to the present invention, and FIG. 15 is a diagram illustrating an example of character input according to the touch input detection method of the present invention. With reference to this, an embodiment of increasing the resolution of the point that can recognize the touch input compared to the resolution of the
이하에서 설명되는 실시예는 멀티 터치입력을 지원하지 않는 경우(혹은 멀티 터치입력을 지원해도 필기 입력 모드에서는 멀티 터치입력을 비활성화하는 경우)와, 멀티 터치입력을 지원하는 경우 모두에 해당된다. 이하의 설명에서 터치셀(50)이 "주변으로부터 고립"된다는 것은 터치입력이 검출된 터치셀(50)의 주변으로 인 접하는 다른 터치셀(50)은 검출되지 않은 상태를 의미한다. 또한, "이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출된 경우"라 함은 수평방향 또는 수직방향으로 인접하는 터치셀(50)들이 매우 짧은 시간차로 검출되거나(멀티 터치입력을 지원하지 않는 경우), 동시에 검출된(멀티 터치입력을 지원하는 경우) 상태를 의미한다.The embodiments described below correspond to both the case of not supporting the multi-touch input (or deactivating the multi-touch input in the handwriting input mode even if the multi-touch input is supported) and the case of supporting the multi-touch input. In the following description, that the
만약, 터치입력장치가 멀티 터치입력을 지원하지 않는 경우라면, 둘 이상의 터치셀(50)이 동시에 터치되는 경우에도 어느 하나의 터치셀(50)만 인식될 것이다. 이 경우, 검출된 터치셀(50)은 항상 주변으로부터 고립된 상태에 있게 된다. 문자를 기록하거나 이미지를 그리는 등과 같은 필기 입력 상태에서, 터치입력은 어느 한 터치셀(50)로부터 인접하는 다른 터치셀(50)로 이동한다. 이때, 본 발명에서는 터치입력이 어느 한 터치셀(50)에 소정 시간 머무르면, 해당 터치셀(50)을 주변으로부터 고립된 터치셀(50)로 인식한다. 필기를 진행하는 과정에서 터치입력이 어느 한 터치셀(50)로부터 이웃하는 다른 터치셀(50)로 이동하는 경우, 매우 짧은 시간차(예컨대, 하나의 터치입력을 검출하는데 걸리는 시간 정도의 차이)를 두고 이웃하는 두 터치셀(50)이 연속으로 검출될 것이다. 이 경우, 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출된 것으로 인식한다.If the touch input device does not support multi-touch input, only one
만약, 상술한 몇가지 실시예에서와 같이 터치입력장치가 멀티 터치입력을 지원하는 경우라면, 둘 이상의 터치셀(50)이 동시에 터치되는 경우 이를 모두 인식할 수 있다. 따라서, 멀티 터치입력을 지원하는 환경에서는 터치셀(50)이 주변으로부터 고립된 상태인지, 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 동시에 검출되었는지를 용이하게 식별할 수 있다. 다만, 멀티 터치입력을 지원하는 경우에서도, 용량식 터치 셀에 단면적이 매우 작은 철제필기구가 접촉되는 상황에서는 두 터치셀(50)의 경계지점에 철제필기구가 접촉될 때 터치수단과 터치패드(55)의 대향면적이 작아 이웃하는 두 터치셀(50)이 동시에 검출되지 않을 수 있다. 이러한 경우에서는 위에서와 같이, 두 터치셀(50)이 매우 짧은 시간차로 연속하여 검출될 때, 이웃하는 두 터치셀(50)이 함께 검출된 것으로 인식한다.If the touch input device supports multi-touch input as in the above-described exemplary embodiments, all of the two or
도 14를 참조하면, 터치입력이 발생한 터치셀(50)을 검출하는 것으로 단계가 시작된다(ST110). 앞서 언급한 바와 같이, 신호처리부(73)는 제1신호선(42)으로 위치검출신호를 인가하며, 제2신호선(44)으로 전압 또는 전류와 같은 검출신호를 수신하는 것으로 터치입력이 발생한 터치셀(50)을 검출한다. 도 3, 6 및 11의 실시예에서는 제1신호선(42)을 통해 인가되는 Dn을 스캐닝하는 것으로 각 터치셀(50)들을 순차적으로 활성화(터치입력을 검출 가능한 상태로 만드는 등과 같은) 시킨다. 도 7, 8 및 12의 실시예에서는 게이트신호선(38)을 통해 인가되는 Gn을 스캐닝하는 것으로 각 터치셀(50)들을 순차적으로 활성화 시킨다. 그리고, 활성화 된 터치셀(50)들로부터 Sn을 입수하여 터치입력이 발생한 터치셀(50)을 검출한다.Referring to FIG. 14, the step begins by detecting the
다음 단계로서, 검출된 터치셀(50)이 주변으로부터 고립되었는지 여부를 판단한다(ST120). 만약 검출된 터치셀(50)이 주변으로부터 고립되었다면, 해당 터치셀(50)의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다(ST130). 예컨대, 도 15에서 좌상단의 터치셀(50)이 검출되었다면(이하에서는 행 방향으로는 Hn, 열 방향으로는 Vn의 좌표를 이용하여 터치셀의 위치를 설명하기로 함), 단계 ST120에서 검출된 터치셀(50)의 고립 여부를 판단하고, 단계ST130에서 "H1, V1"의 좌표값에 대응하는 입 력신호를 생성한다.As a next step, it is determined whether the detected
다음 단계로서, 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출되었는지를 판단한다(ST140). 만약, 이웃하는 둘 이상의 터치셀(50)이 검출되었다면, 터치셀(50)들의 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다(ST150). 예컨대, 도 15에서 문자 "가"를 입력하기 위한 2번째 터치입력의 접촉부(39)는 "H1, V1" 좌표의 터치셀(50)과 "H1, V3" 좌표의 터치셀(50)의 경계지점에 위치한다. 따라서, 단계 ST140에서 이웃하는 두 개의 터치셀(50)이 검출된 것을 판단하며, 단계 ST150에서 두 터치셀(50)의 경계지점인 "H1, V2"의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다.As a next step, it is determined whether two or more
단계 ST140은 수평방향으로 이웃하는 두 개의 터치셀(50)이 검출된 경우, 두 터치셀(50)의 수평방향 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다. 예컨대, 도 15에서 문자 "가"를 입력하기 위한 2번째 터치입력은 좌표값 "H1, V2"의 입력신호로 인식된다. 또한, 수직방향으로 이웃하는 두 개의 터치셀(50)이 검출된 경우, 두 터치셀(50)의 수직방향 경계지점 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다. 예컨대, 도 15에서 문자 "가"를 입력하기 위한 6번째 터치입력은 좌표값 "H2, V3"의 입력신호로 인식된다. 또한, 어느 하나의 터치셀(50)을 중심으로 수평방향으로 이웃하는 터치셀(50)과 수직방향으로 이웃하는 터치셀(50)이 함께 검출된 경우(즉, 도 15에서 교차점을 중심으로 세 개의 터치셀(50)이 함께 검출되거나, 네 개의 터치셀(50)이 함께 검출되는 경우와 같은), 수평방향 경계선과 수직방향 경계선이 교차하는 지점의 좌표값에 대응하는 입력신호를 생성한다. 예컨대, 도 15에서 문자 "가"를 입력하기 위한 7번째 터치입력은 좌표값 "H2, V4"의 입력신호로 인식된다.In step ST140, when two
한편, 도 14에 도시된 터치입력 검출방법은 원격의 멀티 터치입력이 발생한 경우에도 적용 가능하다. 만약, 원격의 지점에서 멀티 터치입력이 발생한다면, 단계 ST110에서 원격의 터치셀(50) 복수개가 동시에 검출될 것이다. 이 경우, 검출된 터치셀(50) 각각에 대하여 단계 ST120 내지 ST150이 진행된다.Meanwhile, the touch input detection method illustrated in FIG. 14 may be applied to a case where a remote multi-touch input occurs. If a multi-touch input occurs at a remote point, a plurality of
예를 들어, 도 15에서 문자 "가"를 입력하기 위한 1번째 터치입력과, 문자 "라"를 입력하기 위한 5번째 터치입력이 동시에 발생했다고 가정해 보자. 이 경우, 문자 "가"의 1번째 터치입력에 대해서는 단계 ST120 및 ST130을 거쳐 좌표값 "H1, V1"의 입력신호가 생성되며, 문자 "라"의 5번째 터치입력에 대해서는 단계 ST140 및 ST150을 거쳐 좌표값 "H6, V6"의 입력신호가 생성된다.For example, suppose that the first touch input for inputting the letter "a" and the fifth touch input for inputting the letter "d" occur simultaneously in FIG. 15. In this case, an input signal having the coordinate values "H1, V1" is generated through steps ST120 and ST130 for the first touch input of the letter "A", and steps ST140 and ST150 for the fifth touch input of the letter "D". The input signal of coordinate value "H6, V6" is produced | generated.
도 15의 화면 디스플레이(25)를 참조하면, 터치셀(50)이 4*4의 해상도로 배치된 터치스크린을 통해 4개의 문자가 입력된다. 즉, 도 1에 도시된 예에서와 같이 종래 4*4 해상도의 터치셀(50) 배치에서는 하나의 문자만 입력 가능한 것에 비해, 본 발명의 터치입력 검출방법에 의해 필기 해상도가 크게 높아진 것을 알 수 있다. 이는 터치셀(50)이 4*4의 해상도로 배치되지만, 본 발명의 터치입력 검출방법을 적용할 경우 터치입력을 인식 가능한 지점의 해상도가 7*7로 높아지기 때문이다.Referring to the
여기서, 도 15에 도시된 예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 터치셀(50)이 4*4의 해상도로 배치된 것을 예시하였다. 하지만, 터치입력장치는 실제로 보다 높은 해상도의 터치셀(50)을 가질 것이다. 예를 들어, 3.5인치 모바일 단말기의 터치스크린에 3mm의 셀 폭으로 터치셀(50)을 배치한다면, 13*29의 해상도로 터치셀(50)을 배치할 수 있을 것이다. 노트북이나 데스크탑 컴퓨터의 모니터에서는 셀 폭을 5mm 이상으로 해도 행과 열에 각각 수십개의 터치셀(50)을 배치할 수 있을 것이다.Here, the example illustrated in FIG. 15 illustrates that the
3mm의 셀 폭을 갖는 터치셀(50)이 13*29의 해상도로 배치된 터치입력장치에 본 발명의 터치입력 검출방법이 적용된다고 예측해보자. 터치입력이 인식 가능한 지점의 해상도는 25*57로 높아진다. 즉, 해상도가 가로방향과 세로방향으로 각각 2배 가까이 늘어나며, 물리적으로 셀 폭을 줄이지 않으면서 효과적으로는 셀 폭이 절반 가까이 줄어들게 된다.Predict that the touch input detection method of the present invention is applied to a touch input device in which a
터치입력 포인트의 해상도가 증가하면, 터치입력을 지원하는 GUI 역시 높은 해상도로 구현될 수 있다. 무엇보다도, 셀 방식의 터치입력장치에서 필기 해상도가 높아지며, 글자, 숫자, 기호 등의 문자를 기록하거나 또는 도형, 그림 등의 이미지를 드로잉하는 작업이 매우 용이해지며, 터치스크린을 사용하는 유저의 편의성이 증진될 것이다.If the resolution of the touch input point is increased, the GUI supporting the touch input may also be implemented at a higher resolution. Above all, the handwriting resolution is increased in the cellular touch input device, and it is very easy to record characters such as letters, numbers, and symbols, or draw images such as figures and drawings, Convenience will be enhanced.
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 셀 방식의 터치입력 검출장치에서의 문자 입력 예를 보인 도면1 is a view showing an example of character input in a conventional cell-type touch input detection device
도 2는 압력식 터치입력 검출장치의 일예를 보인 분해사시도2 is an exploded perspective view showing an example of a pressure type touch input detection device;
도 3은 압력식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도Figure 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a pressure type touch cell
도 4는 본 발명의 터치입력 검출장치의 시스템 구성을 예시한 블록도4 is a block diagram illustrating a system configuration of a touch input detection device of the present invention.
도 5는 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도5 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch input.
도 6은 압력식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도6 is a circuit diagram showing another embodiment of the pressure type touch cell
도 7은 압력식 터치셀의 또 다른 실시예를 보인 회로구성도7 is a circuit diagram showing another embodiment of the pressure type touch cell
도 8은 압력식 터치셀의 또 다른 실시예를 보인 회로구성도8 is a circuit diagram showing another embodiment of the pressure type touch cell
도 9는 용량식 터치입력 검출장치의 일예를 보인 분해사시도9 is an exploded perspective view showing an example of a capacitive touch input detection device;
도 10은 신체와 터치패드간에 정전용량이 형성되는 예를 보인 도면10 illustrates an example in which a capacitance is formed between the body and the touch pad.
도 11은 용량식 터치셀의 일실시예를 보인 회로구성도11 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a capacitive touch cell.
도 12는 용량식 터치셀의 다른 실시예를 보인 회로구성도12 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the capacitive touch cell.
도 13은 터치입력을 인식하는 예를 보인 파형도13 is a waveform diagram illustrating an example of recognizing a touch input.
도 14는 본 발명에 따라 터치입력을 검출하는 과정을 보인 흐름도14 is a flowchart illustrating a process of detecting a touch input according to the present invention.
도 15는 본 발명에서 문자 입력 예를 보인 도면15 is a view showing a character input example in the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 : 표시장치 25 : 화면 디스플레이20: display device 25: screen display
29 : 손가락 30 : 기판29: finger 30: substrate
35 : 스위칭소자 35a : 제1스위칭소자35
35b : 제2스위칭소자 37 : 보조신호선35b: second switching element 37: auxiliary signal line
38 : 게이트신호선 39 : 접촉부38
40 : 제1기판 42 : 제1신호선40: first substrate 42: first signal line
44 : 제2신호선 45 : 도전패드44: second signal line 45: conductive pad
46 : 제1도전패드 48 : 제2도전패드46: first conductive pad 48: second conductive pad
50 : 터치셀 55 : 터치패드50: touch cell 55: touch pad
60 : 제2기판 62 : 도전층60: second substrate 62: conductive layer
70 : 터치위치 검출부 71 : 드라이브IC70: touch position detector 71: drive IC
73 : 신호처리부 74 : 타이밍 제어부73: signal processor 74: timing controller
75 : 메모리수단 80 : CPU75: memory means 80: CPU
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