KR101410414B1 - Touch screen panel having function of sensing motion - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 구성이 간단한 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널은 기판, 터치센서 및 모션 센서를 포함하여 이루어진다. 여기서, 터치센서는 기판의 일면에 행 방향 및 열 방향을 따라 복수개가 구비되고, 제1구동전압에 응답하여 제1신호를 출력한다. 그리고, 모션 센서는 기판에 구비되고, 제1구동전압보다 큰 제2구동전압에 응답하여 제2신호를 출력한다. An embodiment of the present invention provides a touch screen panel having a simple motion detection function. A touch screen panel having a motion sensing function according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a touch sensor, and a motion sensor. Here, a plurality of touch sensors are provided on one surface of the substrate along the row direction and the column direction, and output the first signal in response to the first drive voltage. The motion sensor is provided on the substrate and outputs a second signal in response to a second driving voltage greater than the first driving voltage.
Description
본 발명은 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a touch screen panel having a motion sensing function.
일반적으로, 터치스크린(touch screen) 장치는 디스플레이 화면상에서 사용자의 접촉 위치를 감지하고 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력하여 디스플레이 화면제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입력 장치이다.Generally, a touch screen device is an input device for sensing a touch position of a user on a display screen and inputting information about the detected touch position to perform overall control of the electronic device including the display screen control.
이러한 터치스크린 장치에는 저항막식(resistive), 정전용량식(capacitive), 초음파식, 광(적외선) 센서식, 전자 유도식 등이 있으며, 각각의 방식에 따라 신호 증폭의 문제나 해상도 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 차이 등이 다르게 나타나는 특징이 있다.Such touch screen devices include resistive, capacitive, ultrasonic, optical (infrared), and electromagnetic induction types. Depending on the respective methods, the problem of signal amplification, resolution difference, design and processing The difference in the degree of difficulty of the technology and the like.
따라서, 광학적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성 및 입력 특성 외에도 내구성과 경제성 등을 더 고려하여 그 방식을 선택하고 있다. Therefore, in addition to optical characteristics, mechanical properties, environmental characteristics and input characteristics, durability and economical efficiency are taken into account.
한편, 정전용량식 터치스크린은 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해 구동하는 방식이다. On the other hand, the capacitive touch screen is a method of sensing static electricity generated from the human body and driving the capacitive touch screen.
이러한 정전용량식 터치스크린은 기판에 코팅된 투명한 전도성 금속 등으로 이루어진 터치 전극을 포함하며, 터치 전극 상에 손가락 등 도전체가 닿을 경우 형성되는 정전용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. Such a capacitive touch screen includes a touch electrode made of a transparent conductive metal coated on a substrate and converts a contact position into an electrical signal by detecting a change in capacitance formed when a conductor such as a finger touches the touch electrode .
한편, 최근에는 손과 같은 도전체의 모션(motion)을 감지하는 기능이 더해진 터치 스크린 패널에 대한 개발이 이루어지고 있다. In recent years, a touch screen panel having a function of sensing the motion of a conductor such as a hand has been developed.
도 1은 종래 기술에 따른 사용자의 모션을 감지하는 휴대기기를 나타낸 예시도이다. 1 is a diagram illustrating an example of a portable device for sensing a user's motion according to the related art.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래 기술에 따른 사용자 모션을 감지하는 휴대기기에는 스크린(10)과 이격된 사용자의 움직임을 감지하기 위한 근접 센서(20)가 구비된다.As shown in FIG. 1, a portable device for sensing user motion according to the related art includes a
여기서, 근접 센서(20)는 휴대기기의 케이스(30)에 구비되며, 근접 센서(20)로는 IR(infrared) 센서 등이 이용된다.Here, the
IR 센서의 경우, 신호를 방출하는 센서와, 반사된 IR 신호를 수신하는 센서를 포함하여 구성되기 때문에, 케이스(30)의 내측에 근접 센서(20)를 설치하기 위한 공간이 요구된다.In the case of the IR sensor, a space for installing the
또한, 이러한 근접센서가 휴대기기의 각 모서리 등에 설치되는 경우에는 케이스(30)의 크기를 줄이는 것이 제약받을 수 있으며, 나아가, 다수의 근접센서를 구동하고 제어하기 위한 연결장치의 구성 또한 늘어나기 때문에, 조립성 및 경제성 면에서도 좋지 않을 수 있다.In addition, when such a proximity sensor is installed at each corner of the portable device, it may be restricted to reduce the size of the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구성이 간단한 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a touch screen panel having a simple motion detection function.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 기판; 상기 기판의 일면에 행 방향 및 열 방향을 따라 복수개가 구비되고, 제1구동전압에 응답하여 제1신호를 출력하는 터치 패드; 그리고 상기 기판에 구비되고, 상기 제1구동전압보다 큰 제2구동전압에 응답하여 제2신호를 출력하는 모션 센서를 포함하여 이루어지는 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate; A plurality of touch electrodes disposed on one surface of the substrate along a row direction and a column direction and outputting a first signal in response to a first drive voltage; And a motion sensor provided on the substrate and outputting a second signal in response to a second driving voltage greater than the first driving voltage.
여기서, 상기 제1구동전압은 3 내지 5V이고, 상기 제2구동전압은 15 내지 25V일 수 있다.Here, the first driving voltage may be 3 to 5V, and the second driving voltage may be 15 to 25V.
그리고, 상기 모션 센서는 상기 기판의 모서리에 구비되는 터치 패드일 수 있다.The motion sensor may be a touch pad provided at an edge of the substrate.
또한, 상기 모션 센서는 상기 기판의 상단부 또는 하단부의 양측에 구비되고, 상기 기판의 상단부 및 하단부는 베젤에 의해 가려질 수 있다.In addition, the motion sensor is provided on both sides of the upper or lower end of the substrate, and the upper and lower ends of the substrate can be covered by the bezel.
그리고, 상기 모션 센서는 하나 이상의 스트립으로 구성되며, 상기 스트립은 상기 기판의 일면에 상기 터치 패드와 접하지 않도록 배치될 수 있다.The motion sensor may include at least one strip, and the strip may be disposed on one surface of the substrate so as not to be in contact with the touch pad.
본 발명에 따르면, 기판에 제1구동전압이 인가되는 터치 패드와, 제1구동전압보다 큰 제2구동전압이 인가되는 모션 센서가 같이 구비됨으로써 구성이 간단할 수 있다.According to the present invention, a touch pad to which a first driving voltage is applied to a substrate and a motion sensor to which a second driving voltage higher than the first driving voltage are applied are provided together, so that the configuration can be simple.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1구동전압이 인가되어 터치를 감지하는 터치 패드에 제1구동전압보다 큰 제2구동전압을 인가하여 모션을 감지하는 모션 센서로 작동되도록 함으로써 구성이 더욱 간단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a first driving voltage is applied to a touch pad that senses a touch, and a second driving voltage greater than a first driving voltage is applied to the touch pad to operate as a motion sensor for sensing motion. can do.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 종래 기술에 따른 사용자의 모션을 감지하는 휴대기기를 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널의 단면예시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도. Brief Description of the Drawings Fig. 1 shows an example of a portable device for detecting a motion of a user according to the related art.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a touch detection apparatus according to the present invention.
FIG. 3 illustrates an exemplary touch screen panel having a motion sensing function according to a first embodiment of the present invention; FIG.
4 is a cross-sectional view illustrating a touch screen panel having a motion sensing function according to a first embodiment of the present invention;
5 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to the first embodiment of the present invention;
6 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 7 is an exemplary view illustrating a touch screen panel having a motion sensing function according to a second embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is an exemplary view illustrating a touch screen panel having a motion sensing function according to a third embodiment of the present invention; FIG.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명에서 "모션 감지"란 도전체가 터치 스크린 패널에 접촉하지 않은 상태에서 도전체의 움직임을 감지한다는 의미이며, "모션 센서"란 모션 감지를 위한 센서를 의미한다.In the present invention, the term "motion detection" means that a conductor detects movement of a conductor in a state where the conductor does not contact the touch screen panel, and "motion sensor" means a sensor for motion detection.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널의 단면예시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 검출부의 예시적인 파형도이다.FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of a touch detection apparatus according to the present invention, FIG. 3 is an exemplary view showing a touch screen panel having a motion sensing function according to a first embodiment of the present invention, FIG. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a touch detection unit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram of a touch screen panel having a motion detection function according to a first embodiment of the present invention. Fig. 8 is an exemplary waveform diagram of a touch detection unit according to the embodiment; Fig.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 검출 장치는 터치 스크린 패널(100)과 구동 장치(200) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판을 포함한다. Referring to FIG. 2, the touch detection apparatus according to the present invention includes a
터치 스크린 패널(100)은 기판 위에 형성되어 있는 복수의 터치 패드(110) 및 터치 패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함한다. 각 신호 배선(120)은 한쪽 끝이 터치 패드(110)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 터치 패드(110)와 신호 배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.The
터치 스크린 패널(100)을 구동하기 위한 구동 장치(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230) 및 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있으며, 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.The
터치 검출부(210)는 터치 패드(110) 및 신호 배선(120)과 연결된 복수의 스위치와 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다. 또한 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 터치 패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.The
터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.The touch
제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.The
메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.The
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널(100)은 표시장치(500)의 상부에 구비될 수 있다. 여기서, 표시장치(500)는 예컨대, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in FIGS. 3 to 5, the
그리고, 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널(100)은 기판(101), 터치 패드(110) 그리고 모션 센서(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. The
여기서, 기판(101)은 평판형으로 형성될 수 있고, 유리 등의 재질로 이루어질 수 있다. Here, the
그리고, 기판(101)의 일면에는 터치 패드(110)가 구비될 수 있다. A
여기서, 터치 패드(110)는 행 방향 및 열 방향을 따라 복수개가 구비되어, 매트릭스(matrix) 형태로 배치될 수 있다. 그리고, 터치 패드(110)의 일부 또는 전부는 다른 터치 패드(110)와 도전성 라인으로 연결되어 그룹핑(grouping)될 수 있다. 또한, 터치 패드(110) 중 일부는 다른 터치 패드와 상이한 형태, 예컨대, 바(bar) 형태를 가질 수도 있다. Here, the plurality of
또한, 기판(101)에는 절연을 위한 절연막(140)이 구비될 수 있다. In addition, the
도 5 및 도 6을 참고하여 터치 패널 및 터치 검출부의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.The operation of the touch panel and the touch detection unit will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
도 5를 참고하면, 터치 검출부(210)는 신호 배선(120)을 통하여 터치 패드(110)에 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 하는 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)를 포함한다.5, the
트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv), 공통 전압 커패시터(Cvcom) 및 레벨 시프트 검출부(212)는 터치 패드(110) 및 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있으며, 앞으로 터치 패드(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(211), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)를 합하여 "터치 센싱 유닛(touch sensing unit)"라 한다. 이 터치 센싱 유닛은 각각의 구성요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.The
한편, 본 발명의 실시예에서는 터치가 발생하지 않았을 경우의 전기적 특성 또는 데이터 값을 “비터치 기준값 (non-touch reference value)”이라고 칭한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the electrical characteristic or data value when no touch occurs is referred to as a " non-touch reference value ".
이하 편의상 커패시터와 그 정전용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For the sake of convenience, the same reference numerals are used for the capacitors and their capacitances.
트랜지스터(211)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor)로서, 게이트(gate)에는 제어 신호(Vg)가 인가되고, 소스(source)에는 충전 신호(Vb)가 인가될 수 있으며 드레인(drain)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다. 물론 소스가 신호 배선(120)에 연결되고 드레인에 충전 신호(Vb)가 인가될 수도 있다. 제어 신호(Vg)와 충전 신호(Vb)는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있으며, 트랜지스터(211) 대신 스위칭 동작을 할 수 있는 다른 소자가 사용될 수도 있다.The
기생 정전용량(Cp)은 터치 패드(110)에 부수되는 정전용량을 의미하는 것으로 터치 패드(110), 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량이다. 기생 정전용량(Cp)은 터치 검출부(210), 터치 패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The parasitic capacitance Cp refers to capacitance accompanying the
공통 전압 정전용량(Cvcom)은 터치 패널(100)이 LCD와 같은 표시 장치(500) 위에 장착될 때 표시 장치의 공통 전극(도시하지 않음)과 터치 패널(100) 사이에 형성되는 정전용량이다. 공통 전극에는 구형파 등의 공통 전압(Vcom)이 표시 장치에 의하여 인가된다. 한편 공통 전압 정전용량(Cvcom)도 일종의 기생 용량으로서 기생정전용량(Cp)에 포함될 수 있으며, 이하 공통 전압 정전용량(CVcom)에 대한 별도로 언급이 없으면 공통 전압 정전용량(Cvcom)은 기생정전용량(Cp)에 포함되는 것으로 하여 설명한다.The common voltage electrostatic capacitance Cvcom is a capacitance formed between the
구동 정전용량(Cdrv)은 터치 패드(110)별 소정 주파수로 교번하는 제1구동전압(Vdrv)을 공급하는 경로에 형성되는 정전용량이다. 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 제1구동전압(Vdrv)은 바람직하게는 구형파 신호이다. 제1구동전압(Vdrv)은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클럭 신호일 수도 있으나 듀티비가 상이할 수도 있다. 제1구동전압(Vdrv)은 별도의 교번 전압 생성 수단에 의하여 제공될 수도 있으나, 공통 전압(Vcom)을 이용할 수도 있다.The driving capacitance Cdrv is a capacitance formed in a path for supplying a first driving voltage Vdrv alternating at a predetermined frequency for each
한편, 도 4에서 터치 정전용량(Ct)은 사용자가 터치 패드(110)를 터치할 경우에 터치 패드(110)와 사용자 객체 사이에 형성되는 정전용량을 나타낸 것이다. 여기서, 사용자 객체는 손가락(600), 스타일러스 등의 도전체일 수 있다. 4, the touch capacitance Ct represents a capacitance formed between the
도 6을 참고하면, 충전 신호(Vb)와 제어 신호(Vg)가 각각 트랜지스터(211)의 소스와 게이트에 인가되어 있다.6, the charge signal Vb and the control signal Vg are applied to the source and the gate of the
먼저, 터치 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치되지 않은 경우(non-touch)에 대하여 살펴본다. 충전 신호(Vb)가 예를 들면 5V로 상승한 후에, 트랜지스터(211)의 게이트에 인가되는 제어 신호(Vg)가 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면 트랜지스터(211)가 턴온되면서 충전 구간(T1)이 시작된다. 이에 따라 터치 패드(110)는 5V의 충전 신호(Vb)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 충전 전압(Vb)이 된다. 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)에도 충전 전압(Vb)에 의하여 전하가 충전된다. 충전 구간(T1)에서는 트랜지스터(211)가 턴온되므로 제1구동전압(Vdrv)은 출력 전압(Vo)에 영향을 미치지 않는다. 이 때, 제1구동전압(Vdrv)은 3V 내지 5V로 교번전압 생성 수단에 의해 생성될 수 있으며, 듀티비(duty ratio)가 동일한 형태 또는 동일하지 않은 형태로 생성될 수 있다.First, a case where the touch input tool is not touched to the touch pad 110 (non-touch) will be described. When the control signal Vg applied to the gate of the
다음, 제어 신호(Vg)가 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면서 센싱 구간(T2)이 시작되면 트랜지스터(211)가 턴 오프되고, 터치 커패시터(Ct), 기생 커패시터(Cp), 구동 커패시터(Cdrv) 및 공통 전압 커패시터(Cvcom)가 충전된 상태로 고립된다. 이때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 레벨 시프트 검출부(212)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다.Next, when the sensing period T2 starts with the control signal Vg falling from the high voltage VH to the low voltage VL, the
이와 같이 터치 패드(110) 등에 충전된 전하가 고립되어 있는 상태를 플로팅(floating) 상태라 한다. 이때, 터치 패드(110)에 제1구동전압(Vdrv)이 인가되면, 터치 패드(110)는 제1구동전압(Vdrv)에 응답하여 제1신호를 출력한다. 즉, 구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 제1구동전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 5V로, 상승하면 터치 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전 용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전 용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.A state in which the charge charged to the
터치 패드(110)에 터치가 없는 경우, 즉 터치 패드(110)에 연결된 커패시터가 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 커패시터(Cdrv, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo1)은 다음 [수학식 1]과 같다.When there is no touch on the
여기서 VdrvH와 VdrvL은 각각 제1구동전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압 및 로우 레벨 전압이다. [수학식 1]의 ΔVo1는 터치가 발생하지 않은 터치 패드(110)의 전기적 특성에 대응하므로, 앞서 설명한 “비터치 기준값”으로 설정될 수 있다.Here, VdrvH and VdrvL are the high level voltage and the low level voltage of the first driving voltage Vdrv, respectively. [Delta] Vo1 in Equation (1) corresponds to the electrical characteristics of the
다음으로 터치 패드(110)에 터치 입력 도구가 터치된 경우에 대하여 살펴본다. 터치 발생 시에는 터치 패드(110)와 터치 입력 도구 사이에 터치 커패시터(Ct)가 형성되며, 이에 따라 터치 패드(110)에 연결된 커패시터는 구동 커패시터(Cdrv)와 기생 커패시터(Cp) 외에도 터치 커패시터(Ct)가 더해진다. 앞서 설명한 방식과 마찬가지로 충전 구간(T3)을 거쳐 센싱 구간(T4)에서 이들 세 커패시터(Cdrv, Cp, Ct)에 의한 터치 패드(110)의 전압 변동(ΔVo2)은 다음 [수학식 2]와 같아진다.Next, a case where the touch input tool is touched on the
[수학식 1]과 [수학식 2]를 비교하면, [수학식 2]의 분모 항목에 터치 정전용량(Ct)이 추가된 것이므로, 결국, 터치가 있는 경우의 전압 변동(ΔVo2)은 터치가 없는 경우의 전압 변동(ΔVo1)에 비하여 작고, 그 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라진다. 이와 같이 터치 전후의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1 - ΔVo2)를 "레벨 시프트"라고 칭하며, 이러한 “레벨 시프트”에 의해 터치 신호를 획득할 수 있으며, 이는 다음 [수학식 3]으로 나타날 수 있다. 본 명세서에서는 “레벨 시프트”는 전압 변동(ΔVo) 차이의 디지털 값을 의미하는 경우도 있다. Comparing Equations (1) and (2), the touch capacitance Ct is added to the denominator item of Equation (2), so that the voltage fluctuation? Is smaller than the voltage variation (? Vo1) in the case where the voltage is not present, and the difference is dependent on the touch capacitance (Ct). The difference (? Vo1 -? Vo2) of the voltage fluctuation? Vo before and after the touch is referred to as "level shift", and the touch signal can be obtained by this "level shift" have. In the present specification, the " level shift " may mean a digital value of the voltage variation ([Delta] Vo) difference.
[수학식 3]에서 보는 바와 같이, 터치 스크린 패널에 터치가 발생한 전후의 전압 변동 차이, 즉, “레벨 시프트”(△Vo1-△Vo2)는, 제1구동전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압(VdrvH)과 로우 레벨 전압(VdrvL)의 차분 및 구동정전용량(Cdrv)에 비례함을 알 수 있다. As shown in the formula (3), the difference in voltage variation before and after the touch occurs on the touch screen panel, that is, the "level shift" (? Vo1 -? Vo2) is the high level voltage of the first driving voltage Vdrv VdrvH) and the low level voltage (VdrvL) and the driving capacitance (Cdrv).
한편, 사용자 객체와 터치 패드(11) 사이의 터치정전용량(Ct)은 다음 [수학식 4]에 의해 결정될 수 있다.On the other hand, the touch capacitance Ct between the user object and the touch pad 11 can be determined by the following equation (4).
여기서, ε은 유전율로서 터치 패드(110)와 사용자 객체의 매질로부터 획득할 수 있다. Here, [epsilon] can be obtained as the dielectric constant from the medium of the
또한, S는 터치 패드(110)와 사용자 객체의 대향 면적에 해당하고, D는 터치 패드(110)와 사용자 객체 간의 거리이다.Also, S corresponds to the opposite area between the
따라서, 터치 면적이 커질수록 터치정전용량(Ct)이 커진다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(211)가 턴 오프 되는 센싱 구간(T2, T4)에서 구동 커패시터(Cdrv)에 인가되는 구동전압(Vdrv)의 변동이 발생하면, 출력 전압(Vo)의 전압 변화가 발생한다. 이와 같은 관계를 이용하여, 터치 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1- ΔVo2)를 이용하여 터치 여부 및 터치 면적을 산출할 수 있다.Therefore, as the touch area increases, the touch capacitance Ct increases. 6, when a variation in the driving voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv occurs in the sensing periods T2 and T4 during which the
한편, 기판(101)의 각 모서리에 구비되는 터치 패드(110)의 일부 또는 전부는 모션 센서(130)일 수 있다. A part or the whole of the
보다 상세하게는, 도 3을 참조하면, 기판(101)의 모서리에 구비되는 터치 패드(110)는 모션 센서(130)로써의 기능을 선택적으로 수행할 수 있다. More specifically, referring to FIG. 3, the
이를 위해, 기판(101)의 모서리에 구비되는 터치 패드(110)에는 제2구동전압(Vdrv)이 선택적으로 인가될 수 있으며, 이는 제어부(240)에 의해 제어될 수 있다.To this end, the second driving voltage Vdrv may be selectively applied to the
그리고, 터치 패드(110)에 제2구동전압(Vdrv)이 인가되고, 제2구동전압(Vdrv)에 응답하여 제2신호를 출력하게 되면, 터치 패드(110)는 모션 센서(130)로 작동할 수 있게 된다. 즉, 모션 센서(130)에 제2구동전압(Vdrv)이 인가되면, 모션 센서(130)는 제2구동전압(Vdrv)에 응답하여 제2신호를 출력할 수 있다. When the second driving voltage Vdrv is applied to the
구동 커패시터(Cdrv)에 인가된 제2구동전압(Vdrv)이, 예를 들면 0V에서 20V로, 상승하면 터치 패드(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 상승되고, 다시 20V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다.When the second driving voltage Vdrv applied to the driving capacitor Cdrv rises from 0 V to 20 V, for example, the voltage level of the output voltage Vo of the
여기서, 제2구동전압(Vdrv)은 소정 주파수로 교번하는 교번전압일 수 있으며, 터치 패드(110)에 인가되어 터치 패드(110)에서의 전위가 변동되도록 할 수 있다. Here, the second driving voltage Vdrv may be an alternating voltage alternating at a predetermined frequency, and may be applied to the
그리고, 제2구동전압(Vdrv)은 제1구동전압(Vdrv) 보다 큰 전압일 수 있으며, 예를 들면, 15 내지 25V 일 수 있다.The second driving voltage Vdrv may be a voltage larger than the first driving voltage Vdrv, for example, 15 to 25V.
따라서, 터치 패드(110)에 제1구동전압(Vdrv)보다 높은 제2구동전압(Vdrv)을 인가하여 제2구동전압(Vdrv)의 하이 레벨 전압과 로우 레벨 전압의 차분을 증가시키고/증가시키거나, 구동정전용량(Cdrv)를 증가시킴으로써 제2구동전압(Vdrv)이 인가된 터치 패드(110) 상에 더 높은 필드 강도를 형성할 수 있다. Therefore, by applying a second driving voltage Vdrv higher than the first driving voltage Vdrv to the
그리고 이를 통해, 터치 패드(110)와 사용자 객체 사이의 거리(D)가 증가하더라도 충분한 용량성 결합을 생성할 수 있다. Thus, even if the distance D between the
따라서, 제2구동전압(Vdrv)이 인가된 터치 패드(110)는 모션 센서(130)로 기능할 수 있어 모션 센서(130)로부터 떨어진 사용자 객체의 근접을 검출하는 것이 가능해진다. Accordingly, the
즉, 기판(101)의 모서리에 구비되는 터치 패드(110)에 제1구동전압(Vdrv)이 인가되는 경우, 이러한 터치 패드(110)는 사용자 객체의 터치를 인식할 수 있으며, 기판(101)의 모서리에 구비되는 터치 패드(110)에 제2구동전압(Vdrv)이 인가되는 경우, 이러한 터치 패드(110)는 모션 센서(130)가 되어 사용자 객체의 모션을 인식할 수 있게 된다. That is, when the first driving voltage Vdrv is applied to the
여기서, 모션 센서(130)는 기판(101)의 모서리에 구비되는 하나의 터치 패드(110)이거나, 기판(101)의 모서리에 구비되는 하나 이상의 터치 패드(110)의 그룹으로 이루어질 수 있다. Here, the
한편, 모션 센서(130)에 제2구동전압(Vdrv)이 인가된 후 모션 감지 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1- ΔVo2)값이 반드시 ADC(Analog to Digital Converter)(미도시)의 입력으로 인가될 필요는 없다. On the other hand, when the second drive voltage Vdrv is applied to the
즉, 모션 센서(130)에서는 사용자 객체의 모션을 감지하는 것으로 충분하며, 따라서, 모션 감지 전후의 출력 전압(Vo)의 전압 변동(ΔVo)의 차이(ΔVo1- ΔVo2)값 발생 유무를 감지하는 기능만 제공될 수도 있다.That is, it is enough to detect the motion of the user object in the
따라서, 종래와 같이 사용자 객체의 모션을 감지하기 위한 IR 센서 등의 추가 설치 없이, 터치 패드(110)를 모션 센서(130)로 사용할 수 있어 구성이 간단하고, 정보의 처리 속도 저하도 크게 야기하지 않을 수 있다. Accordingly, the
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도이다. 7 is a view illustrating an exemplary touch screen panel having a motion sensing function according to a second embodiment of the present invention.
도 7에서 보는 바와 같이, 모션 센서(320)는 기판(301)의 상단부의 양측과, 하부의 양단측에 각각 구비될 수 있다. 또는, 모션 센서(320)는 기판(301)의 상단부 및 하단부의 어느 일부에만 구비되는 것도 가능하다. 7, the
또한, 상기 기판(301)의 상단부 및 하단부는 베젤(350)의 하측에 구비되어 베젤(350)에 의해 가려질 수 있다. 따라서, 모션 센서(320)도 베젤(350)에 가려져 위치될 수 있다. The upper and lower ends of the
그리고, 모션 센서(320)는 터치 패드(310)와는 별도로 구비되게 되며, 따라서, 모션 센서(320)에는 제2구동전압(Vdrv) 만이 인가될 수 있다. In addition, the
나아가, 각각의 모션 센서(320)는 각각의 터치 패드(310) 보다 크게 형성될 수도 있으며, 이를 통해, 충분한 필드 강도를 형성할 수 있다. Further, each of the
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널을 나타낸 예시도이다. FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary touch screen panel having a motion sensing function according to a third exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 8에서 보는 바와 같이, 모션 센서(420a,420b)는 스트립의 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 이러한 스트립은 기판(401)의 일면에 터치 패드(410)에 접하지 않도록 배치될 수 있다. As shown in FIG. 8, the
예를 들면, 모션 센서(420a)는 행 방향으로 구비되는 터치 패드(410) 및 열 방향으로 구비되는 터치 패드(410)와 나란하게 구비될 수 있다. For example, the
특히, 모션 센서(420a,420b)는 상단부가 터치 스크린 패널의 스크린(440) 상단부에까지 위치되고, 하단부는 스크린(440)의 하단부에까지 위치될 수 있다. Particularly, the upper end of the
이를 통해, 모션 센서(420a,420b)는 사용자 객체의 모션 감지 영역을 넓게 가질 수 있게 된다. Accordingly, the
예를 들어, 스크린(440) 상에서 어느 한 축(예, Z축)방향에 대해서만 사용자 객체의 모션을 감지하고자 하는 경우에는, 도 8의 (a)에서 보는 바와 같이 모션 센서(420a)는 하나로 연결되도록 형성될 수 있다. 그리고, 스크린(440) 상에서 어느 두 축(예, X축, Y축)방향에 대하여 사용자 객체의 모션을 감지하고자 하는 경우에는, 도 8의 (b)에서 보는 바와 같이 모션 센서(420b)는 두 개로 분리되도록 형성될 수도 있다. 몰론, 사용자 객체의 모션을 더 세분화해서 감지하고 할 때에는 모션 센서가 3개 이상으로 분리될 수도 있다.For example, when it is desired to detect the motion of the user object only in the direction of an axis (e.g., the Z axis) on the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
101,301,401: 기판 110,310,410: 터치 패드
130,320,420a,420b: 모션 센서 350: 베젤
500: 표시장치101, 301, 401:
130, 320, 420a, 420b: Motion sensor 350:
500: display device
Claims (5)
상기 기판의 일면에 행 방향 및 열 방향을 따라 복수개가 구비되고, 제1구동전압에 응답하여 제1신호를 출력하는 터치 패드; 그리고
상기 기판에 구비되고, 상기 제1구동전압보다 큰 제2구동전압에 응답하여 제2신호를 출력하여, 도전체가 상기 터치 패드에 접촉하지 않은 상태에서 상기 도전체의 움직임을 감지하는 것인 모션 센서를 포함하여 이루어지는, 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널.Board;
A plurality of touch electrodes disposed on one surface of the substrate along a row direction and a column direction and outputting a first signal in response to a first drive voltage; And
Wherein the motion sensor detects movement of the conductor in a state in which the conductor does not contact the touch pad by outputting a second signal in response to a second drive voltage greater than the first drive voltage, The touch screen panel having a motion detection function.
상기 제1구동전압은 3 내지 5V이고, 상기 제2구동전압은 15 내지 25V인 것인 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the first drive voltage is between 3 and 5 volts and the second drive voltage is between 15 and 25 volts.
상기 모션 센서는 상기 기판의 모서리에 구비되는 터치 패드인 것인 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the motion sensor is a touch pad provided at an edge of the substrate.
상기 모션 센서는 상기 기판의 상단부 또는 하단부의 양측에 구비되고, 상기 기판의 상단부 및 하단부는 베젤에 의해 가려지는 것인 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the motion sensor is provided on both sides of the upper or lower end of the substrate, and the upper and lower ends of the substrate are covered by the bezel.
상기 모션 센서는 하나 이상의 스트립으로 구성되며, 상기 스트립은 상기 기판의 일면에 상기 터치 패드와 접하지 않도록 배치되는 것인 모션 감지 기능을 가지는 터치 스크린 패널.The method according to claim 1,
Wherein the motion sensor comprises at least one strip and the strip is disposed on one side of the substrate so as not to contact the touch pad.
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