KR101339490B1 - 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 - Google Patents

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극, 및 상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하여 접촉 입력을 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.

Description

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 접촉 감지 장치에 유입되는 전기적 잡음 신호 및 접촉 위치에 관계없이 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있는 접촉 감지 방법 및 접촉 감지 장치에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 접촉 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
터치스크린은 통상 디스플레이 장치의 전면에 부착되며, 터치스크린이 아닌 다른 접촉 감지 장치 역시 전자 기기 내에 마련되는 것이 일반적이다. 따라서, 전자 기기 내에 함께 마련되는 다양한 전자 부품 - 무선 통신부, 디스플레이, 전원 장치 등 - 에서 발생하는 노이즈로 인해 접촉 입력 감지의 정확도가 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위해 디스플레이 장치와 터치스크린 사이에 별도의 차폐층을 마련할 수 있으나, 이 경우 전체적인 빛 투과율이 저하되고 두께가 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 터치스크린의 패널부는 접촉 입력에 따라 정전용량 변화가 생성되는 복수의 전극을 포함하며, 이 복수의 전극은 고유한 저항값을 갖는다. 따라서, 접촉 입력에 따른 정전용량 변화가 생성되는 전극의 저항값이 서로 다르기 때문에, 이 저항값 차이를 고려하지 않고 접촉 입력을 판단하는 경우, 접촉 입력 판단에 오차가 발생할 수 있다.
하기의 선행기술문헌 가운데, 특허문헌 1은 터치스크린의 감지 전극 하나에 2 개의 감지 채널을 연결하고, 각 채널별로 시간에 따른 전압 변화량에 의한 전압의 충방전 특성이 반영된 시간차를 고려하는 구성이며, 특허문헌 2는 터치스크린에 인가되는 구동 신호의 주파수 자체를 조절하는 구성이다.
1. 대한민국 특허공개공보 제10-2011-0009895 2. 미국 특허공개공보 제2011/0175847호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성함에 있어서, 패널부의 2차원 평면 위에서 정전용량 변화를 검출하고자 하는 위치에 따라 정전용량 변화 검출에 필요한 파라미터를 서로 다르게 적용한다. 따라서, 접촉 감지 장치와 인접하여 구비되는 다른 전자 부품들 - RF 모듈, 디스플레이 장치, 오디오/비디오 구동 회로부, 안테나부 - 에서 생성되는 전기적 잡음의 영향은 물론, 정전용량 변화를 검출하고자 하는 위치마다의 전기적 신호 전달 특성 차이를 반영하여 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극, 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극, 및 상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하여 접촉 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 정전용량 변화를 검출하는 적분 회로를 포함하는 신호 검출부, 상기 신호 검출부가 검출한 정전용량 변화로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부, 및 상기 디지털 신호로부터 상기 접촉 입력을 판단하는 연산부를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 검출부는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라서 상기 적분 회로가 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 검출부는, 상기 신호 검출부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리가 멀수록 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 길게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 검출부는, 상기 신호 검출부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리가 가까울수록 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 짧게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 변환부는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라서 상기 정전용량 변화로부터 상기 디지털 신호를 생성하는 시구간을 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 파라미터는, 상기 제어부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리에 따라서 결정되는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 제어부는, 전원 회로부, 무선 통신 회로부, 안테나부, 및 디스플레이 장치 구동 회로부 중 적어도 하나와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리에 따라서 상기 파라미터를 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 복수의 전극이 서로 교차하는 복수의 교차 지점으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계, 상기 정전용량 변화를 디지털 신호로 변환하는 단계, 및 상기 디지털 신호로부터 접촉 입력을 판단하는 단계를 포함하고, 상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 적용하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 적분하여 아날로그 신호를 생성하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 적분하는 시구간을 서로 다르게 적용하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점 각각에 유입되는 전기적 잡음 신호에 따라 상기 정전용량 변화를 적분하는 시구간을 서로 다르게 적용하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 변환 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 상기 디지털 신호로 변환하는 시구간을 서로 다르게 설정하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
본 발명에 따르면, 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성함에 있어서, 패널부의 2차원 평면 위에서 정전용량 변화를 검출하고자 하는 위치에 따라 정전용량 변화 검출에 필요한 파라미터를 서로 다르게 적용한다. 따라서, 접촉 감지 장치와 인접하여 구비되는 다른 전자 부품들 - RF 모듈, 디스플레이 장치, 오디오/비디오 구동 회로부, 안테나부 - 에서 생성되는 전기적 잡음의 영향은 물론, 정전용량 변화를 검출하고자 하는 위치마다의 전기적 신호 전달 특성 차이를 반영하여 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 전기적으로 연결되는 접촉 감지 패널을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 접촉 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 접촉 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 접촉 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
물론, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치가 노트북의 터치 패드 등과 같이 디스플레이 장치와 일체로 구비되지 않아도 되는 경우에는, 단순하게 회로기판에 금속으로 감지 전극을 패터닝하여 제조하는 것도 가능하다. 다만 설명의 편의를 위하여, 이하 터치스크린의 경우를 전제로 본 발명에 따른 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 전기적으로 연결되는 접촉 감지 패널을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(200)은 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 감지 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 감지 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 접촉 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 감지 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 감지 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 감지 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 감지 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 접촉 입력을 감지하는 장치는, 접촉 입력에 의해 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 접촉 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널(200)을 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도이며, 도 2에서 설명한 기판(310), 복수의 감지 전극(320, 330) 이외에 접촉을 인가받은 커버 렌즈(340, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(340)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(350)로부터 접촉 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(320)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(350)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(350)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(350)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치는 패널부(410), 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)를 포함한다. 패널부(410)는 제1축 - 도 4의 가로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극과, 제1축에 교차하는 제2축 - 도 4의 세로 방향 - 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하며, 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 정전용량 변화 C11~Cmn가 발생한다. 제1 전극과 제2 전극의 교차점에서 발생하는 정전용량 변화 C11~Cmn은 구동 회로부(420)에 의해 제1 전극에 인가되는 구동 신호에 의해 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화일 수 있다. 한편, 구동 회로부(420), 감지 회로부(430), 신호 변환부(440), 및 연산부(450)는 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
구동 회로부(420)는 패널부(410)의 제1 전극에 소정의 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는 소정 주기와 진폭을 갖는 구형파(Square Wave), 사인파(Sine Wave), 삼각파(Triangle Wave) 등일 수 있으며, 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 인가될 수 있다. 도 4에는 구동 신호를 생성 및 인가하기 위한 회로가 복수의 제1 전극 각각에 개별적으로 연결되는 것으로 도시하였으나, 하나의 구동 신호 생성 회로를 구비하고 스위칭 회로를 이용하여 복수의 제1 전극 각각에 구동 신호를 인가하는 구성 또한 가능함은 물론이다.
감지 회로부(430)는 제2 전극으로부터 정전용량 변화 C11~Cmn을 감지하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 적분 회로는 적어도 하나의 연산 증폭기와 소정 용량을 갖는 커패시터 C1을 포함할 수 있으며, 연산 증폭기의 반전 입력단이 제2 전극과 연결되어 정전용량 변화 C11~Cmn을 전압 신호 등와 같은 아날로그 신호로 변환, 출력한다. 복수의 제1 전극 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제2 전극으로부터 정전용량 변화를 동시에 검출할 수 있으므로, 적분 회로는 제2 전극의 갯수 m개 만큼 구비될 수 있다.
신호 변환부(440)는 적분 회로가 생성하는 아날로그 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(440)는 전압 형태로 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로 또는 감지 회로부(430)가 출력하는 아날로그 신호의 레벨이 소정 시간 동안 변화하는 양을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로를 포함할 수 있다. 연산부(450)는 디지털 신호 SD를 이용하여 패널부(410)에 인가된 접촉 입력을 판단한다. 일실시예로, 연산부(450)는 패널부(410)에 인가된 접촉 입력의 갯수, 좌표, 제스처 동작 등을 판단할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극은 서로 다른 방향으로 연장되어 복수의 교차 지점을 형성하며, 각 교차 지점에서 정전용량 변화 C11~Cmn이 생성된다. 정전용량 변화는 앞서 설명한 바와 같이 구동 신호가 인가된 제1 전극과, 제2 전극의 교차 지점에서 생성된다. 따라서, 정전용량 변화를 검출하고자 하는 교차 지점과 구동 신호를 출력하는 구동 회로부(420) 사이의 거리에 따라 결정되는 제1 저항 성분과, 정전용량 변화를 검출하고자 하는 교차 지점과 감지 회로부(430)의 적분 회로 사이의 거리에 따라 결정되는 제2 저항 성분에 의해 정전용량 변화에 오차가 포함될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 가장 위쪽에 배치된 제1 전극에 구동 신호가 인가된 경우를 가정하면, C11~C1n의 정전용량 변화를 검출함에 있어서, 정전용량 변화를 검출하고자 하는 각각의 교차 지점과 감지 회로부(430) 사이의 거리는 동일하다. 그러나, 정전용량 변화 C1n은 구동 회로부(420)로부터 멀리 떨어진 교차 지점까지 전달된 구동 신호에 의해 생성되므로, 다른 정전용량 변화에 비해 상대적으로 저항 성분의 영향을 크게 받는다. 이는 감지 회로부(430)에서 적분 회로를 이용하여 정전용량 변화를 적분하여 아날로그 전압 신호를 생성하는 데에 기준이 되는 파라미터인 RC 시정수(time constant)가 크다는 것을 의미한다.
또한, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극에 존재하는 저항 성분 이외에, 패널부(410)에 인접한 다른 전자 부품들, 예를 들어 RF 모듈, 안테나, 오디오 장치, 디스플레이 장치, 전원 회로 등으로부터 전달되는 전기적 잡음에 의해서도 감지 회로부(430)가 검출하는 정전용량 변화 C11~Cmn에 오차가 포함될 수 있다. 예를 들어, 안테나와 RF 모듈이 패널부(410)의 좌측에 인접하여 구비되면, 정전용량 변화 C11~Cm1에 상대적으로 많은 오차가 포함될 수 있다.
따라서 본 발명에서는 복수의 전극에 존재하는 저항 성분의 영향 및 접촉 감지 장치에 인접한 다른 전자 부품으로부터의 전기적 잡음에 의한 영향을 최소화하기 위해, 정전용량 변화 C11~Cmn을 검출하는 각 교차 지점마다 감지 회로부(430)가 정전용량 변화 C11~Cmn을 검출하는 데에 필요한 파라미터를 서로 다르게 결정한다. 예를 들어, 정전용량 변화 C11~Cmn을 적분하여 아날로그 전압 신호를 생성하는 데에 있어서, 각 전극의 저항 성분 및 다른 전자 부품에서 유입되는 전기적 잡음이 미치는 영향을 반영하기 위해 정전용량 변화 C11~Cmn이 검출되는 각 교차 지점마다 적분 시구간을 다르게 설정할 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 5를 참조하면, 정전용량 변화를 적분하여 아날로그 전압 신호를 생성하는 각 적분 회로와 연결된 전극에 존재하는 저항 성분 및 해당 전극에 유입되는 전기적 잡음의 크기에 따라 적분 시구간이 서로 다르게 설정된다. 즉, 저항 성분이 작거나 전기적 잡음이 유입될 가능성이 적은 전극에 연결된 적분 회로의 경우, 적분 시구간이 상대적으로 짧게 설정된다. 반면, 저항 성분이 크거나 전기적 잡음이 유입될 가능성이 큰 전극에 연결된 적분 회로의 경우, 적분 시구간이 상대적으로 길게 설정될 수 있다.
적분 시구간을 결정하는 데에 필요한 파라미터 중 하나인 저항 성분을 고려하여, 감지 회로부(430)에 포함된 각 적분 회로의 적분 시구간은 정전용량 변화를 검출하고자 하는 교차 지점과 적분 회로 사이의 거리, 및 정전용량 변화를 검출하고자 하는 교차 지점과 구동 회로부(420) 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 도 4를 참조하면, 정전용량 변화 C1n을 검출하고자 하는 경우의 적분 시구간이 정전용량 변화 Cm1을 검출하고자 하는 경우의 적분 시구간보다 길게 설정될 수 있다. 또한, 패널부(410)의 가로와 세로 길이가 서로 동일하다고 가정하면, 정전용량 변화 C11을 검출하고자 하는 경우의 적분 시구간은 정전용량 변화 Cmn을 검출하고자 하는 경우의 적분 시구간과 동일하게 설정될 수 있다.
또한, 접촉 감지 장치 주변에 인접한 다른 전자 부품에서 발생하는 전기적 잡음을 고려하여 적분 시구간을 각 적분 회로마다 서로 다르게 설정할 수도 있다. 예를 들어, 전원 회로, RF 회로부, 안테나 등과 특정 제1 전극 또는 제2 전극이 인접하는 경우를 가정하면, 해당 제1 전극 또는 제2 전극에 의해 정의되는 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 적분 회로의 적분 시구간을 상대적으로 길게 설정할 수 있다.
한편, 이와 같이 감지 회로부(430)에 포함되는 각 적분 회로마다 적분 시구간이 다르게 설정됨에 따라, 감지 회로부(430)에 포함된 적분 회로가 출력하는 아날로그 전압 신호를 디지털 신호 SD로 변환하는 시점 역시 각각의 적분 회로마다 서로 다르게 설정되어야 한다. 도 5를 참조하면, 상대적으로 긴 적분 시구간을 갖는 적분 회로에서 출력되는 아날로그 전압 신호로부터 디지털 신호 SD를 생성하는 경우, 다른 적분 회로보다 긴 적분 시구간을 고려하여 디지털 신호 SD를 생성하는 시점 역시 뒤로 이동(shift)한다. 즉, 도 4의 경우에서, 정전용량 변화 Cm1에 대응하는 아날로그 전압 신호로부터 디지털 신호를 생성하는 시점을 tm1으로, 정전용량 변화 Cmn에 대응하는 아날로그 전압 신호로부터 디지털 신호를 생성하는 시점을 tmn으로 정의하면, tm1 < tmn의 대소 관계를 갖도록 정의된다.
한편, 각 적분 회로마다 다르게 적용될 수 있는 적분 시구간은 각 전극의 저항 성분에 의한 영향, 및 접촉 감지 장치에 인접한 전자 부품의 전기적 잡음에 의한 영향 이외에, 각 전극에 존재하는 기생 정전용량(parasitic capacitance)의 영향이 반영되도록 설정될 수도 있다. 기생 정전용량은, 저항 성분과 유사하게, 정전용량 변화가 생성되는 교차 지점을 기준으로 구동 회로부(420) 또는 감지 회로부(430)까지의 거리에 비례할 수 있다. 따라서, 저항 성분과 마찬가지로, 구동 회로부(420) 및 감지 회로부(430)와 교차 지점까지의 거리에 비례하여 적분 시구간을 길게 설정함으로써, 각 전극의 기생 성분에 의한 영향을 반영할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 방법은 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극이 교차하는 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 것으로 시작된다(S60). S60 단계에서 검출하는 정전용량 변화는, 구동 신호가 인가된 제1 전극과, 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 제2 전극이 형성하는 교차 지점에서 생성되는 결합 정전용량 변화일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 각 교차 지점을 정의하는 제1 전극 또는 제2 전극에 존재하는 저항 성분(RE) 또는 기생 정전용량 성분(CP)과, 접촉 감지 장치에 인접한 다른 전자 부품에서 생성되는 전기적 잡음 신호(500)로 인해 감지 회로부(430)에서 검출하는 정전용량 변화에 오차가 포함될 수 있다. 따라서, 전극에 존재하는 저항 성분(RE) 및 기생 정전용량 성분(CP)과 전기적 잡음 신호(500)에 의한 영향을 보상하기 위해 감지 회로부(430)에 포함되는 각 적분 회로마다 적분 시구간을 서로 다르게 설정할 수 있다.
정전용량 변화가 검출되면, 검출한 정전용량 변화를 적분하여 아날로그 전압 신호를 생성한다(S62). 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 감지 회로부(430)는 복수의 제2 전극에 각각 연결되는 복수의 적분 회로를 포함할 수 있다. 각 적분 회로는 정전용량 변화를 검출하고자 하는 교차 지점마다 다르게 정의되는 저항 성분(RE) 또는 기생 정전용량 성분(CP)과 전기적 잡음 신호(500)의 영향을 보상하기 위해 서로 다른 적분 시구간을 가질 수 있다. 적분 회로가 정전용량 변화를 적분하여 생성한 아날로그 전압 신호를 이용하여 신호 변환부(440)는 디지털 신호 SD를 생성할 수 있다(S64).
신호 변환부(440)는 시간에 따라 증가 또는 감소하는 아날로그 전압 신호가 특정 기준 레벨까지 변화하는데 걸리는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC 회로부를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 각 적분 회로마다 서로 다른 적분 시구간을 가질 수 있으므로, 이에 대응하여 신호 변환부(440)로 입력되는 아날로그 전압 신호를 생성한 적분 회로의 적분 시구간에 따라 신호 변환부(440)가 디지털 신호 SD를 생성하는 시점도 서로 다르게 설정될 수 있다. 신호 변환부가 생성한 디지털 신호 SD를 이용하여 연산부(450)는 접촉 입력을 판단한다(S66).
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200 : 접촉 감지 장치
410 : 패널부
420 : 구동 회로부
430 : 감지 회로부
440 : 신호 변환부
450 : 연산부

Claims (13)

  1. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 적분 회로를 포함하는 신호 검출부;
    상기 신호 검출부가 검출한 정전용량 변화로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부; 및
    상기 디지털 신호로부터 접촉 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 신호 검출부는 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라서 상기 적분 회로가 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 검출부는,
    상기 신호 검출부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리가 멀수록 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 길게 결정하는 접촉 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신호 검출부는,
    상기 신호 검출부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리가 가까울수록 상기 정전용량 변화를 검출하는 시구간을 짧게 결정하는 접촉 감지 장치.
  6. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극;
    상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하는 적분 회로를 포함하는 신호 검출부;
    상기 신호 검출부가 검출한 정전용량 변화로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부; 및
    상기 디지털 신호로부터 접촉 입력을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 신호 변환부는 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라서 상기 정전용량 변화로부터 상기 디지털 신호를 생성하는 시점을 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치.
  7. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극; 및
    상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하여 접촉 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제어부와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리에 따라서 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 결정하는 접촉 감지 장치.
  8. 제1축 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극;
    상기 제1축과 교차하는 제2축 방향으로 연장되며, 상기 복수의 제1 전극과 교차하여 복수의 교차 지점을 형성하는 복수의 제2 전극; 및
    상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하여 접촉 입력을 판단하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 전원 회로부, 무선 통신 회로부, 안테나부, 및 디스플레이 장치 구동 회로부 중 적어도 하나와 상기 복수의 교차 지점 사이의 거리에 따라서 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 결정하는 접촉 감지 장치.
  9. 복수의 전극이 서로 교차하는 복수의 교차 지점으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계;
    상기 정전용량 변화를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 신호로부터 접촉 입력을 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 적용하며,
    상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점에서 생성되는 정전용량 변화를 적분하여 아날로그 신호를 생성하며,
    상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 적분하는 시구간을 서로 다르게 적용하는 접촉 감지 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서, 상기 검출 단계는,
    상기 복수의 교차 지점 각각에 유입되는 전기적 잡음 신호에 따라 상기 정전용량 변화를 적분하는 시구간을 서로 다르게 적용하는 접촉 감지 방법.
  13. 복수의 전극이 서로 교차하는 복수의 교차 지점으로부터 정전용량 변화를 검출하는 단계;
    상기 정전용량 변화를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 디지털 신호로부터 접촉 입력을 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 검출 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 검출하기 위한 파라미터를 서로 다르게 적용하며,
    상기 변환 단계는, 상기 복수의 교차 지점의 위치에 따라 상기 정전용량 변화를 상기 디지털 신호로 변환하는 시구간을 서로 다르게 설정하는 접촉 감지 방법.
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