KR101493494B1 - User device including fingerprint sensing region in touch screen - Google Patents

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KR101493494B1
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서종철
편백범
주효민
조성미
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크루셜텍 (주)
크루셜소프트 주식회사
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    • G06F2203/04112Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Abstract

사용자 단말기가 제공된다. 사용자 단말기는 투명 소재의 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 정전 센서, 상기 복수의 정전 센서와 전기적으로 연결된 스위치 및 축전기를 포함하고, 상기 스위치를 이용하여 상기 정전 센서를 충전 및 플로팅(floating) 시킨 후, 상기 축전기에 인가된 전압 신호에 따라 변화하는 전압 변화를 출력하는 구동부, 터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 근거하여 터치 검출값을 출력하는 검출부 및 상기 출력된 터치 검출값에 근거하여 터치 면적 및 터치 좌표를 산출하는 신호 처리부를 포함하되, 상기 복수의 정전 센서 중 일부는 지문을 인식할 수 있도록 특정 크기의 정전 센서가 밀집하여 배치된 지문 인식 영역이다.A user terminal is provided. The user terminal comprises a plurality of electrostatic sensors arranged in a matrix on a substrate of transparent material, a switch electrically connected to the plurality of electrostatic sensors, and a capacitor, wherein the electrostatic sensor is charged and floating using the switch, A detection unit for outputting a touch detection value based on a difference between the voltage changes before and after the touch, and a controller for outputting a touch detection value based on the output touch detection value, And a signal processing unit for calculating a touch area and touch coordinates, wherein a part of the plurality of electrostatic sensors is a fingerprint recognition area in which electrostatic sensors of a specific size are densely arranged so as to recognize a fingerprint.

Description

터치 스크린 내에 지문 인식 영역을 포함하는 사용자 단말기{USER DEVICE INCLUDING FINGERPRINT SENSING REGION IN TOUCH SCREEN}USER DEVICE INCLUDING FINGERPRINT SENSING REGION IN TOUCH SCREEN < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 사용자 단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 스크린 내에 지문 인식 영역을 포함하는 사용자 단말기에 관한 것이다.
The present invention relates to a user terminal, and more particularly, to a user terminal including a fingerprint recognition area within a touch screen.

최근 이동 통신 단말기를 통해서는 전화 또는 문자 메시지 전송 서비스와 같은 통신 기능뿐만 아니라, 모바일 뱅킹 등 개인 정보가 활용되는 다양한 부가 기능이 제공되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, various additional functions utilizing personal information such as mobile banking have been provided as well as communication functions such as telephone or text message transmission service through a mobile communication terminal.

이에 따라, 이동 통신 단말기의 잠금 장치에 대한 필요성이 더욱 중요하게 부각되고 있다.Accordingly, the need for a locking device of a mobile communication terminal is becoming more important.

이동 통신 단말기에 적용되었던 기존의 잠금 장치는 비밀번호를 이용하는 전통적인 방식이 대부분이었다.Conventional locking devices applied to mobile communication terminals are mostly conventional methods using passwords.

예를 들면, 전화 기능, 부가 기능, 또는 국제 전화 기능 등에 잠금 장치를 적용시키고, 해당 기능을 이용하기 위해서는 해당 비밀번호를 입력해야만 이용이 가능하도록 하는 방식이었다. For example, a lock device is applied to a telephone function, an additional function, or an international telephone function, and the user must input the password in order to use the function.

그러나, 이러한 방식은 비밀번호가 노출되었을 때 무용지물이 된다는 점, 안정성 확보를 위해 주기적으로 비밀번호를 변경하여야 한다는 점, 사용자 입장에서 비밀번호를 기억해 두어야 한다는 점 등에서 불편함이 있었다.However, this method is inconvenient in that the password becomes useless when the password is exposed, the password must be periodically changed to secure stability, and the password must be remembered from the user's point of view.

따라서, 최근에는 이러한 방식을 보완하고 잠금 효과를 향상시키기 위하여, 지문 인식을 통한 잠금 장치가 장착된 단말기를 본격적으로 개발하고 있다.Therefore, in recent years, a terminal equipped with a locking device through fingerprint recognition has been developed in earnest in order to supplement such a method and improve the locking effect.

이러한 지문 인식 장치를 소형으로 제작되고 있는 이동 통신 단말기에 탑재하기 위해서는 그 센서의 크기를 최소화하여야 하는데, 이러한 필요에 따라, 좌우로 긴 바(Bar) 형태의 센서에 손가락을 긁듯이 지문을 인식시키는 '슬라이딩 방식' 지문 인식 센서에 대한 개발이 이루어지고 있다.In order to mount such a fingerprint recognition device on a small-sized mobile communication terminal, the size of the sensor must be minimized. If necessary, the fingerprint recognition device may recognize a fingerprint 'Sliding type' fingerprint sensor is being developed.

한편, 지문 인식 센서가 이동 통신 단말기에 탑재됨에 따라, 다른 기능과 접목하고자 하는 노력도 행해지고 있다.
Meanwhile, as the fingerprint recognition sensor is mounted on the mobile communication terminal, efforts have been made to combine it with other functions.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 터치 스크린 내에 지문 인식 영역을 포함하는 사용자 단말기를 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to provide a user terminal including a fingerprint recognition area in a touch screen.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 터치 스크린 내에 지문 인식 영역을 포함하는 사용자 단말기는, 투명 소재의 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 정전 센서, 상기 복수의 정전 센서와 전기적으로 연결된 스위치 및 축전기를 포함하고, 상기 스위치를 이용하여 상기 정전 센서를 충전 및 플로팅(floating) 시킨 후, 상기 축전기에 인가된 전압 신호에 따라 변화하는 전압 변화를 출력하는 구동부, 터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 근거하여 터치 검출값을 출력하는 검출부 및 상기 출력된 터치 검출값에 근거하여 터치 면적 및 터치 좌표를 산출하는 신호 처리부를 포함하되, 상기 복수의 정전 센서 중 일부는 지문을 인식할 수 있도록 특정 크기의 정전 센서가 밀집하여 배치된 지문 인식 영역이다.In order to achieve the above object, a user terminal including a fingerprint recognition area in a touch screen of the present invention includes a plurality of electrostatic sensors arranged in a matrix form on a substrate of a transparent material, a plurality of electrostatic sensors electrically connected to the plurality of electrostatic sensors A driver for charging and floating the electrostatic sensor using the switch and outputting a voltage change that varies according to a voltage signal applied to the capacitor, And a signal processing unit for calculating a touch area and a touch coordinate based on the output touch detection value, wherein a part of the plurality of the electrostatic sensors is capable of recognizing a fingerprint A fingerprint recognition area in which electrostatic sensors of a specific size are densely arranged.

본 발명의 일 측면에서, 상기 신호 처리부는 상기 지문 인식 영역에 특정 시간 이상 터치가 발생하고, 상기 지문 인식 영역에 발생한 상기 터치의 면적이 임계치 이상이면 상기 터치된 지문을 인식한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit recognizes the touched fingerprint when a touch occurs in the fingerprint recognition area for a specific time or longer and an area of the touch generated in the fingerprint recognition area is equal to or greater than a threshold value.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 지문 인식 영역에 배치된 복수의 정전 센서 중 이웃하는 정전 센서간 간격은 지문의 융선(ridge)과 이웃하는 골(valley) 간의 간격 이하이다.Further, in one aspect of the present invention, the interval between the adjacent electrostatic sensors among the plurality of electrostatic sensors disposed in the fingerprint recognition area is equal to or less than the interval between the ridge of the fingerprint and neighboring valleys.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 신호 처리부는 상기 지문 인식 영역에 배치된 각 정전 센서의 터치 여부와 터치 면적과 터치 좌표에 근거하여 지문 정보를 생성한다.According to an aspect of the present invention, the signal processing unit generates fingerprint information based on whether or not each electrostatic sensor disposed in the fingerprint recognition area is touched, the touch area, and the touch coordinates.

또한, 본 발명의 일 측면에서, 상기 지문 인식 영역은 특정 애플리케이션의 실행으로 인한 지문 입력 요청 시 하이라이팅되어 표시된다.
Further, in one aspect of the present invention, the fingerprint recognition area is highlighted and displayed when a fingerprint input request due to the execution of a specific application is displayed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 지문 센서가 위치했던 공간까지 터치 스크린의 사이즈를 확대할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the size of the touch screen can be enlarged to the space where the conventional fingerprint sensor is located.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 지문 센서를 동작시키기 위한 전력을 감소시킴으로써 터치 스크린 장치의 전력 소모 감소에 기여할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce power consumption for operating the conventional fingerprint sensor, thereby contributing to reduction of power consumption of the touch screen device.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 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 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀의 파형도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치셀 및 검출부의 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 차 전압과 터치 용량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀과 메모리의 대응 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 면적 및 터치 좌표를 산출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 면적 및 접촉 위치를 산출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 사용을 나타낸 도면이다.
1 is a block diagram illustrating a configuration of a user terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a touch cell according to an embodiment of the present invention.
3 is a waveform diagram of a touch cell according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic block diagram of a touch cell and a detection unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the output of an amplifier according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a relationship between a difference voltage and a touch capacitance in an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram for explaining a correspondence relationship between a touch cell and a memory according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of calculating a touch area and touch coordinates according to an embodiment of the present invention.
9 to 12 are diagrams illustrating a process of calculating a contact area and a contact position according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating use of a user terminal in accordance with an embodiment of the present invention.

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.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a user terminal according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기는 터치 패널과 구동 장치를 포함할 수 있다.A user terminal according to an embodiment of the present invention may include a touch panel and a driving device.

터치 패널은 투명 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등의 기판(100) 위에 형성되어 있는 복수의 정전 센서(110)와 이에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(120)을 포함할 수 있다.The touch panel may include a plurality of electrostatic sensors 110 formed on a substrate 100 such as a transparent glass or plastic film, and a plurality of signal lines 120 connected thereto.

또한, 복수의 정전 센서(110)는 예를 들어 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 균일한 형태의 다각형 형태로 구현될 수 있고, 실질적으로 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.In addition, the plurality of electrostatic sensors 110 may be, for example, rectangular or rhombic, but are not limited thereto. The electrostatic sensors 110 may be implemented as a uniform polygonal shape, and may be arranged in a matrix form of substantially adjacent polygonal shapes.

여기서, 복수의 정전 센서(110) 중 일부는 지문을 인식할 수 있도록 특정 크기의 정전 센서가 밀집하여 배치된 지문 인식 영역(111)일 수 있다.Here, some of the plurality of electrostatic sensors 110 may be a fingerprint recognition area 111 in which electrostatic sensors of a specific size are closely arranged to recognize fingerprints.

예를 들어, 지문 인식 영역(111)은 50㎛Ⅹ50㎛ 크기의 정전 센서를 하나의 픽셀(pixel)로 하여 128Ⅹ128 픽셀이 밀집하여 배치된 영역일 수 있으며, 상기 픽셀의 크기와 픽셀이 밀집된 정도(nⅩm)에 따라 지문 인식 영역(111)에 대한 지문 센싱 정확도는 달리질 수 있다.For example, the fingerprint recognition area 111 may be an area in which 128 x 128 pixels are densely arranged with an electrostatic sensor having a size of 50 mu m and 50 mu m as one pixel, and the size of the pixel and the degree the fingerprint sensing accuracy for the fingerprint recognition area 111 can be varied depending on the number of pixels.

참고로, 지문 인식 영역(111)의 신호 배선은 각 정전 센서에 연결될 수 있으며, 도 1에서는 편의상 회색 영역으로 표시하였다.For reference, the signal lines of the fingerprint recognition area 111 can be connected to the respective electrostatic sensors, and are shown in gray area for convenience in FIG.

또한, 지문 인식 영역(111)은 터치의 접속 시간과 접촉 면적에 따라서 복수의 정전 센서(110)와 같이 터치가 검출될 수 있고 지문이 인식될 수 있다.In addition, the fingerprint recognition area 111 can be touched and can recognize fingerprints like the plurality of electrostatic sensors 110, depending on the touch connection time and contact area.

이하에서는, 지문 인식 영역(111)에 배치된 특정 크기의 정전 센서를 ‘픽셀’이라 칭하도록 한다.Hereinafter, the electrostatic sensor of a specific size disposed in the fingerprint recognition area 111 will be referred to as a 'pixel'.

한편, 각 신호 배선(120)은 한 쪽 끝이 정전 센서(110)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(100)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다.Each signal line 120 has one end connected to the electrostatic sensor 110 and the other end extending to the lower edge of the substrate 100.

참고로, 신호 배선(120)의 선폭은 수~수십 마이크로미터(㎛) 수준으로 상당히 좁게 설계될 수 있다.For reference, the line width of the signal wiring 120 can be designed to be quite narrow to the order of several to several tens of micrometers (占 퐉).

이러한 정전 센서(110)와 신호 배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.The electrostatic sensor 110 and the signal line 120 may be made of a transparent conductive material such as ITO (indium-tin-oxide), IZO (indium-zinc-oxide), CNT (carbon nanotube), or graphene. have.

또한, 정전 센서(110)와 신호 배선(120)은, 예를 들어 ITO막을 기판(100) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다.The electrostatic sensor 110 and the signal wiring 120 can be simultaneously formed by, for example, laminating an ITO film on the substrate 100 by a method such as sputtering and then patterning using an etching method such as photolithography.

또한, 정전 센서(110)와 신호 배선(120)은 투명한 절연막(도시하지 않음)으로 덮일 수 있다.In addition, the electrostatic sensor 110 and the signal wiring 120 may be covered with a transparent insulating film (not shown).

한편, 터치 패널을 구동하기 위한 구동 장치는 기판(100)의 일부에 직접 실장되거나, 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판(200) 위에 형성될 수 있다.On the other hand, the driving device for driving the touch panel may be directly mounted on a part of the substrate 100, or formed on a circuit board 200 such as a printed circuit board or a flexible circuit film.

여기서, 구동 장치는 구동부(210), 검출부(220), 신호 처리부(230) 및 메모리(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현이 가능하다.Here, the driving device may include a driving unit 210, a detecting unit 220, a signal processing unit 230, a memory 240, and the like, and may be implemented by one or more integrated circuit (IC) chips.

구동 장치의 각 구성 요소를 설명하면, 구동부(210)는 신호 배선(120)과 연결되어 있으며, 신호 처리부(230)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출의 판단 결과에 대응하는 전압을 출력할 수 있다.The driving unit 210 is connected to the signal line 120. The driving unit 210 receives signals from the signal processing unit 230 and drives circuits for touch detection. Can be output.

또한, 구동부(210)는 정전 센서(110)와 전기적으로 연결된 다수의 스위치와 축전기를 포함할 수 있으며, 스위치를 이용하여 정전 센서(110)를 충전 및 플로팅(floating) 시킨 후 축전기에 인가된 전압 신호에 응답하는 전압 변화를 출력할 수 있다.The driving unit 210 may include a plurality of switches and capacitors electrically connected to the electrostatic sensor 110. The electrostatic sensor 110 may be charged and floated by using a switch, A voltage change responding to the signal can be output.

한편, 검출부(220)는 구동부(210)와 연결되어 있으며, 구동부(210)로부터 받은 정전 센서(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(240)에 저장할 수 있다.The detecting unit 220 is connected to the driving unit 210 and may convert the difference in voltage of the electrostatic sensor 110 received from the driving unit 210 into a digital signal.

또한, 검출부(220)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.In addition, the detector 220 may include an amplifier and an analog-to-digital converter.

한편, 신호 처리부(230)는 구동부(210)를 제어하는 신호를 인가하거나, 메모리(240)에 저장된 디지털 전압을 처리하여 필요한 정보를 생성할 수 있으며, 이를 위해, 신호 처리부(230)는 아날로그 신호 처리부(미도시)와 디지털 신호 처리부(미도시)를 포함할 수 있다.The signal processing unit 230 may apply a signal for controlling the driving unit 210 or may process the digital voltage stored in the memory 240 to generate necessary information. (Not shown) and a digital signal processor (not shown).

여기서 아날로그 신호 처리부(미도시)는 구동부(210)를 제어하며, 디지털 신호 처리부(미도시)는 검출부(220)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초하여 터치 면적 및 터치 좌표를 산출할 수 있다.Here, the analog signal processing unit (not shown) controls the driving unit 210, and the digital signal processing unit (not shown) can calculate the touch area and the touch coordinates based on the difference in the voltage change detected from the detection unit 220.

또한, 신호 처리부(230)는 지문 인식 영역(111)에 대하여 특정 시간 이상 터치가 발생하고 터치의 면적이 임계치 이상이면, 터치된 지문을 인식하여 지문 정보를 생성할 수 있다.Also, the signal processing unit 230 can generate fingerprint information by recognizing the touched fingerprint when the touched fingerprint area 111 is touched for a specific time or more and the area of the touch is equal to or greater than a threshold value.

참고로, 지문은 사람의 손가락 끝 마디에 있는 융기된 주름으로서 융선(ridge)과 융선 사이의 공간인 골(valley)로 구성된다.For reference, a fingerprint consists of a valley, which is the space between the ridge and the ridge, as raised ridges in the fingertip of a person.

이러한 지문이 지문 인식 영역(111)에 터치되면, 상기 융선(ridge)은 지문 인식 영역(111)의 일부 픽셀과 접촉하게 되고, 상기 골(valley)은 지문 인식 영역(111)의 픽셀과 접촉하지 않게 된다.When such a fingerprint is touched to the fingerprint recognition area 111, the ridge comes into contact with some pixels of the fingerprint recognition area 111, and the valley does not contact the pixels of the fingerprint recognition area 111 .

따라서, 신호 처리부(230)는 지문 인식 영역(111)의 픽셀이 융선(ridge)과 접촉했는지의 여부, 또는 지문 인식 영역(111)의 픽셀에 융선(ridge)이 접촉된 면적 및 좌표에 근거하여 지문 정보를 생성할 수 있다.Therefore, the signal processing unit 230 determines whether or not the pixel of the fingerprint recognition area 111 is in contact with the ridge, or based on the area and coordinate of the ridge contacted with the pixel of the fingerprint recognition area 111 Fingerprint information can be generated.

또한, 신호 처리부(230)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)를 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다. In addition, the signal processing unit 230 may include a microcontroller unit (MCU), and may perform predetermined signal processing through the firmware.

한편, 메모리(240)는 신호 처리부(230)의 명령에 따라 터치 검출, 면적 산출, 터치 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 저장할 수 있다.Meanwhile, the memory 240 may store predetermined data or real-time data to be used for touch detection, area calculation, and touch calculation according to an instruction of the signal processing unit 230.

전술한 바와 같이, 구동부(210), 검출부(220), 신호 처리부(230), 메모리(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다. As described above, the driving unit 210, the detection unit 220, the signal processing unit 230, and the memory 240 may be separated, or two or more components may be integrated.

이하, 도 2를 참고하여 도 1에 도시한 터치 패널 및 구동부의 구체적인 실시예 및 그 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a specific embodiment of the touch panel and the driving unit shown in FIG. 1 and its operation will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀의 등가 회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a touch cell according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 구동부(210)는 스위칭 동작을 하는 복수의 트랜지스터(Q) 및 복수의 제1축전기(C1)를 포함하며, 복수의 센서 축전기(Cp)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.2, the driving unit 210 includes a plurality of transistors Q and a plurality of first capacitors C1 for performing a switching operation, and may further include a plurality of sensor capacitors Cp.

여기서, 트랜지스터(Q), 제1축전기(C1) 및 센서 축전기(Cp)는 정전 센서(110) 및 신호 배선(120) 당 하나씩 그룹을 이룰 수 있으며, 이하 정전 센서(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(Q), 제1축전기(C1) 및 센서 축전기(Cp)를 합하여 "터치 셀"이라 칭하도록 한다.Here, the transistor Q, the first capacitor C1, and the sensor capacitor Cp can be grouped one by one for each of the electrostatic sensor 110 and the signal line 120, and the electrostatic sensor 110, the signal line 120 ), The transistor Q, the first capacitor C1, and the sensor capacitor Cp are collectively referred to as a "touch cell ".

참고로 ‘터치셀’은 각각의 구성 요소가 멀티플렉서에 의해 전기적으로 연결된 경우를 포함하는 개념이다.For reference, 'touch cell' is a concept that includes the case where each component is electrically connected by a multiplexer.

구동부(210)의 구성 요소 중 트랜지스터(Q)는 예를 들어 전계 효과 트랜지스터로서, 게이트에는 제어 전압(Vc)이 인가되고, 소스(또는 드레인)에는 데이터 전압(Vd)이 인가될 수 있으며, 드레인(또는 소스)은 신호 배선(120)에 연결될 수 있다.The transistor Q of the driving unit 210 may be a field effect transistor, for example, a control voltage Vc may be applied to the gate, a data voltage Vd may be applied to the source (or drain) (Or source) may be coupled to the signal line 120.

여기서, 제어 전압(Vc)과 데이터 전압(Vd)은 신호 처리부(230)의 제어에 의해 인가될 수 있으며, 트랜지스터(Q) 대신 스위칭을 할 수 있는 다른 소자가 사용되어도 무방하다.Here, the control voltage Vc and the data voltage Vd may be applied under the control of the signal processing unit 230, and other elements that can perform switching instead of the transistor Q may be used.

한편, 제1축전기(C1)는 트랜지스터(Q)의 게이트와 드레인 사이에 형성될 수 있으며, 필요한 용량 확보를 위하여 설계자가 트랜지스터(Q)와 분리하여 별도로 형성할 수도 있다.Meanwhile, the first capacitor C1 may be formed between the gate and the drain of the transistor Q, and may be formed separately from the transistor Q by a designer in order to secure a necessary capacity.

또한, 제1축전기(C1)에 인가되는 전압 신호는 트랜지스터(Q)의 게이트에 인가되는 전압 신호와 동일한 신호가 될 수도 있지만, 트랜지스터(Q)와 별도로 제1축전기(C1)가 형성된다면 별도의 전압 신호가 인가될 수도 있다.The voltage signal applied to the first capacitor C1 may be the same as the voltage signal applied to the gate of the transistor Q. However, if the first capacitor C1 is formed separately from the transistor Q, A voltage signal may be applied.

참고로, 제1축전기(C1)에 인가되는 전압 신호는 바람직하게는 구형파 신호이다.For reference, the voltage signal applied to the first capacitor C1 is preferably a square wave signal.

한편, 센서 축전기(Cp)는 정전 센서(110) 또는 신호 배선(120) 등에 의해 형성되는 일종의 기생 용량으로서, 구동부(210), 터치패널, 영상 표시 장치에 의해 발생하는 임의의 기생 용량을 포함할 수 있다.The sensor capacitor Cp is a kind of parasitic capacitance formed by the electrostatic sensor 110 or the signal wiring 120 and includes any parasitic capacitance generated by the driving unit 210, the touch panel, .

참고로, 사용자가 터치할 수 없는 위치에 배치되거나, 항상 터치되지 않는 전기적 특성을 갖는 셀을 배치할 수 있는데, 이를 "기준 셀"이라 칭하도록 한다.For reference, a cell having an electrical characteristic that is placed at a position that the user can not touch or is not always touched can be disposed, which is referred to as a "reference cell ".

여기서 "기준 셀"은 물리적으로 존재할 수도 있지만, 데이터 값만 갖는 가상의 셀이 될 수도 있다.Here, the "reference cell" may physically exist, but it may be a virtual cell having only a data value.

또한, 도 2에서 도면 부호 Ct는 사용자가 정전 센서(110)를 터치할 경우에 정전 센서(110)와 사용자의 손가락 사이에 형성되는 용량을 나타낸 것이다.2, reference character Ct denotes a capacitance formed between the electrostatic sensor 110 and the user's finger when the user touches the electrostatic sensor 110. [

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀의 파형도를 도시한 도면이다.3 is a waveform diagram of a touch cell according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 신호 처리부(230)는 데이터 전압(Vd)과 제어 전압(Vc)을 각각 트랜지스터(Q)의 소스와 게이트에 인가할 수 있다.3, the signal processing unit 230 may apply the data voltage Vd and the control voltage Vc to the source and gate of the transistor Q, respectively.

데이터 전압(Vd)이 상승한 후에, 게이트에 인가되는 제어 전압(Vc)이 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 올라가면 트랜지스터(Q)가 턴 온(turn-on)된다.After the data voltage Vd rises, when the control voltage Vc applied to the gate rises from the low voltage VL to the high voltage VH, the transistor Q is turned on.

이에 따라 정전 센서는 데이터 전압(Vd)로 충전되며, 출력 전압(Vo)은 데이터 전압(Vd)이 될 것이다.Accordingly, the electrostatic sensor is charged with the data voltage Vd, and the output voltage Vo will be the data voltage Vd.

이후, 제어 전압(Vc)이 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 내려가면 트랜지스터(Q)가 턴 오프(turn-off)되면서, 정전 센서(110)는 플로팅(floating) 상태가 된다.Thereafter, when the control voltage Vc falls from the high voltage VH to the low voltage VL, the transistor Q is turned off, and the electrostatic sensor 110 is in a floating state.

이때, 제1축전기(C1)에 인가된 구형파의 레벨 강하에 의하여 정전 센서(110)의 출력 전압(Vo)은 전압 레벨이 순간적으로 강하되는 현상이 발생하는데, 이러한 전압 강하 현상은 "킥 백(kick-back)"이라고 불리기도 한다.At this time, the voltage level of the output voltage Vo of the electrostatic sensor 110 is instantaneously dropped due to the level drop of the square wave applied to the first capacitor C1. Such a voltage drop phenomenon is called " kick-back ".

터치 셀에 터치가 없을 경우나 기준 셀의 경우(Case 1), 즉 정전 센서(110)에 연결된 축전기가 제1 축전기(C1)와 센서 축전기(Cp)밖에 없는 경우에는 이들 축전기(C1, Cp)에 의한 출력 전압(Vo)의 전압 강하(V1)는,In the case where there is no touch on the touch cell or the reference cell (Case 1), that is, when the capacitors connected to the electrostatic sensor 110 are only the first capacitor C1 and the sensor capacitor Cp, these capacitors C1, The voltage drop (V1) of the output voltage (Vo)

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112012082734180-pat00001
Figure 112012082734180-pat00001

로 나타낼 수 있다. .

여기에서 편의상 축전기와 그 용량의 도면 부호는 동일하게 사용한다.For the sake of convenience, the same reference numerals are used for the capacitors and their capacitances.

[수학식 1]은 전압 강하 전, 후에 총 전하량을 구하는 수식들로부터 용이하게 도출될 수 있다.Equation (1) can be easily derived from the equations for obtaining the total amount of charge before and after the voltage drop.

그러나 도 2에 도시한 것처럼, 사용자가 정전 센서(110)를 터치하고 있는 경우(Case 2), 정전 센서(110)와 사용자의 손가락이나 접촉 수단 사이에 축전기(Ct)가 형성되며, 이에 따라 정전 센서(110)에 연결된 축전기는 제1 축전기(C1)와 센서 축전기(Cp) 외에도 터치 축전기(Ct)가 더해질 수 있다..However, as shown in FIG. 2, when the user touches the electrostatic sensor 110 (Case 2), a capacitor Ct is formed between the electrostatic sensor 110 and the finger or contact means of the user, The capacitors connected to the sensor 110 may be added with the touch capacitors Ct in addition to the first capacitors C1 and the sensor capacitors Cp.

이들 세 축전기(C1, Cp, Ct)에 의한 정전 센서(110)의 전압 강하(V2)는 아래의 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.The voltage drop V2 of the electrostatic sensor 110 by these three capacitors C1, Cp, and Ct can be expressed by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112012082734180-pat00002
Figure 112012082734180-pat00002

결국, 터치가 발생하는 경우(Case 2)의 전압 강하(V2)는 터치가 발생하지 않는 경우(Case 1)의 전압 강하(V1)에 비하여 작아지며, 전압 강하(V2)와 전압 강하 (V1)의 차이는 터치 용량(Ct)에 따라 달라질 수 있다.As a result, the voltage drop V2 in Case 2 is smaller than the voltage drop V1 in Case 1 where no touch occurs, and the voltage drop V2 and the voltage drop V1, May vary depending on the touch capacitance Ct.

일반적으로 축전기의 정전 용량(C)은 전극의 면적(A)에 비례하고 전극 사이의 거리(d)에 비례하므로, 즉 C=εA/d (ε은 유전 상수)이다.In general, the capacitance C of the capacitor is proportional to the area A of the electrode and is proportional to the distance d between the electrodes, that is, C = εA / d (ε is the dielectric constant).

따라서, 터치 면적이 커질수록 터치 용량(Ct)이 커지며, 이와 같은 관계를 이용하여, 터치 전후의 정전 센서(110)의 전압 강하의 차이를 이용하여 터치 면적을 산출할 수 있다. 터치 면적 산출에 관한 자세한 설명은 후술하기로 한다.Accordingly, as the touch area increases, the touch capacitance Ct increases. Using this relationship, it is possible to calculate the touch area using the difference in the voltage drop of the electrostatic sensor 110 before and after the touch. Details of the calculation of the touch area will be described later.

도 3에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(Q)가 턴 오프 되었을 때 제1축전기(C1)에 인가되는 제어 전압(Vc)의 변동이 발생하면, 출력 전압(Vo)의 전압 변화가 발생한다.As shown in Fig. 3, when the control voltage Vc applied to the first capacitor C1 changes when the transistor Q is turned off, a change in the voltage of the output voltage Vo occurs.

본 발명의 실시예에서는 터치 전후의 출력 전압(Vo)의 변동 값의 차이(즉, 전압 강하 (V2)와 전압 강하(V1)의 차이)로부터 터치를 검출할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the touch can be detected from the difference of the variation value of the output voltage Vo before and after the touch (that is, the difference between the voltage drop V2 and the voltage drop V1).

참고로, 도 3에 도시되지 않았지만, 트랜지스터(Q)가 턴 오프 되어 플로팅 상태가 되었을 때, 제1 축전기(C1)에 인가되는 전압이 저전압(VL)에서 고전압(VH)으로 상승할 때에는, 출력 전압 레벨이 상승하는 현상이 발생할 수 있다.3, when the voltage applied to the first capacitor C1 rises from the low voltage VL to the high voltage VH when the transistor Q is turned off and becomes a floating state, The voltage level may rise.

이 경우 터치가 있는 경우(Case 2)의 전체 정전 용량이 터치가 없는 경우(Case 1)의 전체 정전 용량에 비하여 크기 때문에 전압 상승이 적게 발생될 것이다(수학식 1및 2 참조).In this case, the total capacitance of Case 2 (Case 2) is larger than the total capacitance of Case 1 (Case 1), so that the voltage rise will be small (see Equations 1 and 2).

따라서, 플로팅 상태에서 제 1 축전기(C1)에 인가되는 전압이 상승하는 순간에도 앞서 설명한 실시예와 동일한 원리로 터치를 검출할 수 있으며, 전압 상승/하강 시점 중 어느 시점을 터치 검출에 사용할 것인지는 설계자가 선택 가능하다.Therefore, even when the voltage applied to the first capacitor C1 rises in the floating state, the touch can be detected on the same principle as in the above-described embodiment, and the point of time during which the voltage rise / Is selectable.

이하, 편의 상 플로팅 상태에서 제 1 축전기(C1)에 인가되는 전압이 VH로부터 VL로 하강하는 순간에 터치를 검출하는 구성을 위주로 설명한다.Hereinafter, a description will be given mainly to a configuration in which a touch is detected at a moment when the voltage applied to the first capacitor C1 falls from VH to VL in a floating state for convenience.

이하, 도 4 내지 도 6을 참고하여 도 2에 도시한 검출부의 구체적인 예 및 그 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a specific example of the detection unit shown in FIG. 2 and its operation will be described in detail with reference to FIG. 4 to FIG.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치셀 및 검출부의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of a touch cell and a detection unit according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 검출부는 증폭기(222) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)(224)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the detector according to the present embodiment may include an amplifier 222 and an analog-to-digital converter (ADC) 224.

증폭기(222)의 두 입력은 터치 셀(250)의 출력 전압(Vo)과 기준 셀(260)의 출력 전압(Vr)일 수 있으며, 증폭기(222)는 두 출력 전압(Vo, Vr)의 차를 증폭하여 출력하는 차동 증폭기일 수 있다.The two inputs of the amplifier 222 may be the output voltage Vo of the touch cell 250 and the output voltage Vr of the reference cell 260 and the amplifier 222 may be controlled by the difference between the two output voltages Vo and Vr And outputs the amplified signal.

도 4에서 Va는 증폭기(222)의 출력 전압을 나타내며, VaD는 증폭기(222)의 출력 전압을 디지털화한 것을 나타낸다.In Fig. 4, Va represents the output voltage of the amplifier 222, and VaD represents the output voltage of the amplifier 222 digitized.

여기에서 터치 셀(250)은 도 2에 도시한 정전 센서(110), 신호 배선(120), 트랜지스터(Q), 제1축전기(C1) 및 센서 축전기(Cp)를 포함할 수 있으며, 터치가 발생한 경우에는 터치 축전기(Ct)를 더 포함하는 통상의 터치 셀을 의미하고, 기준 셀(260)은 앞서 언급한 것처럼 사용자의 터치가 발생하지 않아 터치 축전기(Ct)를 포함하지 않는 터치 셀을 의미한다.Here, the touch cell 250 may include the electrostatic sensor 110, the signal wiring 120, the transistor Q, the first capacitor C1, and the sensor capacitor Cp shown in FIG. Refers to a normal touch cell that further includes a touch capacitor Ct. The reference cell 260 refers to a touch cell that does not include a touch capacitor Ct because no user touch occurs as described above do.

또한, 터치 셀(250)의 출력 전압(Vo)과 기준 셀(260)의 출력 전압(Vr)의 전압 차이(ΔV = Vo - Vr)는 제어 전압(Vc)이 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 떨어질 때의 전압 차이를 의미한다.The difference (? V = Vo - Vr) between the output voltage Vo of the touch cell 250 and the output voltage Vr of the reference cell 260 indicates that the control voltage Vc is lower than the high voltage VH ) Of the voltage drop.

제어 전압(Vc)이 고전압(VH)에서 저전압(VL)으로 떨어지는 시점에서의 터치 셀(Vo)과 기준 셀(Vr)의 전압 차이(ΔV)는 이하의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.The voltage difference? V between the touch cell Vo and the reference cell Vr at the time when the control voltage Vc falls from the high voltage VH to the low voltage VL can be expressed by the following equation 3 .

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112012082734180-pat00003
Figure 112012082734180-pat00003

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력을 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the output of an amplifier according to an embodiment of the present invention.

증폭기(222)가 차동 증폭기인 경우 차 전압(ΔV)은 선형적으로 증폭되다가, 특정값 이상에서는 포화되어 일정한 값을 출력하게 된다.When the amplifier 222 is a differential amplifier, the differential voltage? V is amplified linearly, and saturated at a specific value or more and output a constant value.

도 5를 참고하면, 증폭기(222)의 출력 전압(Va)은 차 전압(ΔV)이 포화 전압(ΔVs) 이상인 경우에는 Vas이고, 이보다 작은 경우에는 차 전압(ΔV)에 비례하는 크기를 가질 수 있다.5, the output voltage Va of the amplifier 222 is Vas when the difference voltage? V is equal to or higher than the saturation voltage? Vs, and has a magnitude proportional to the difference voltage? have.

예를 들어, 차 전압(ΔV)이 0이면 출력 전압(Va)도 0, 차 전압(ΔV)이 ΔV1이면 출력 전압(Va)은 Va1, 차 전압(ΔV)이 ΔV2이면 출력 전압(Va)은 Va2, 차 전압(ΔV)이 ΔV3이면 출력 전압(Va)은 Va3일 수 있다.For example, if the difference voltage V is 0, the output voltage Va is 0 and the difference voltage V is? V1, the output voltage Va is Va1 and the difference voltage? V is? Va2 and the difference voltage? V is? V3, the output voltage Va can be Va3.

참고로, 지문 인식 영역(111)에 배치된 정전 센서와 같이, 정전 센서(110)가 충분히 작은 사이즈이며, 터치 발생시 손가락에 의해 정전 센서(110)가 전부 덮이는 경우, 차 전압(ΔV)은 최대값을 가질 수 있으며, 더 이상 증가하지 않을 수 있다.When the electrostatic sensor 110 is sufficiently small in size such as an electrostatic sensor disposed in the fingerprint recognition area 111 and the electrostatic sensor 110 is completely covered by a finger when a touch is generated, May have a maximum value, and may not increase any more.

따라서, 포화 전압 (ΔVs)이 차 전압(ΔV)의 최대값보다 크거나 같게 증폭기(222)를 설계함에 의해 증폭기에 선형성을 부여할 수 있으며, 상기 선형성은 정확한 터치 면적의 산출에 이용될 수 있다.Therefore, by designing the amplifier 222 such that the saturation voltage? Vs is greater than or equal to the maximum value of the difference voltage? V, linearity can be imparted to the amplifier, and the linearity can be used to calculate an accurate touch area .

또한, 증폭기(222)의 출력 전압(Va)은 ADC(224)로 입력되며, ADC(224)는 입력된 아날로그 전압(Va)을 디지털 신호(VaD)로 바꾸어 출력할 수 있다.The output voltage Va of the amplifier 222 is input to the ADC 224 and the ADC 224 outputs the analog voltage Va to the digital signal VaD.

예를 들어, ADC(224)는 증폭기(222)의 출력 전압(Va)을 4 개의 구간으로 나누고 각 구간에 대하여 크기 순서대로 2 비트의 디지털 값을 부여할 수 있다.For example, the ADC 224 may divide the output voltage Va of the amplifier 222 into four sections and apply a digital value of 2 bits in the order of magnitude to each section.

도 5를 참고하면, 증폭기(222) 출력 전압(Va)이 약 0 ~ Va1인 경우에는 00, Va1 ~ Va2 인 경우에는 01, Va2 ~ Va3 인 경우에는 10, 그리고 Va3 이상인 경우에는 11의 디지털 값을 부여할 수 있다.5, 00 is output when the output voltage Va of the amplifier 222 is about 0 to Va1, 01 is selected when Va1 to Va2, 10 when Va2 to Va3, and 11 when Va3 or more. Can be given.

그러나 디지털 값을 2 비트로 한다는 것은 하나의 예일 뿐 4 비트, 8 비트, 10 비트 등 다른 예로 가능하다However, the digital value of 2 bits is only an example, and other examples such as 4 bits, 8 bits, and 10 bits are possible

도 6은 본 발명의 일 실시예에서 차 전압과 터치 용량과의 관계를 도시한 그래프이다.6 is a graph showing a relationship between a difference voltage and a touch capacitance in an embodiment of the present invention.

[수학식 3]을 터치 용량(Ct)을 차 전압(ΔV)의 함수로 다시 정리하면 이하와 같다. Equation (3) is rewritten as a function of the difference voltage (V) as follows.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112012082734180-pat00004
Figure 112012082734180-pat00004

(여기서, K1=C1(VH-VL), K2=C1+Cp, 따라서, K1 및 K2는 상수이며, 0보다 크다)(Where K1 = C1 (VH-VL), K2 = C1 + Cp, where K1 and K2 are constants,

도 6에 도시된 것처럼 차 전압(ΔV)이 0일 때 터치 용량(Ct)은 0이고 차 전압(ΔV)이 증가할수록 터치 용량(Ct)은 증가한다.As shown in FIG. 6, when the differential voltage V is 0, the touch capacitance Ct is 0 and the touch capacitance Ct increases as the difference voltage V increases.

여기서, 터치 용량(Ct)은 터치 면적(A)에 비례하고 터치 수단과 정전 센서(110) 사이의 거리(d)에 반비례하므로, 즉 Ct=εA/d (ε은 유전 상수)이므로, 거리(d)가 일정한 경우 터치 면적(A)과 터치 용량(Ct)은 선형 비례 관계이며, 차 전압(ΔV)이 클수록 터치 면적(A)도 큰 것을 이해할 수 있다.Here, since the touch capacitance Ct is proportional to the touch area A and inversely proportional to the distance d between the touch means and the electrostatic sensor 110, that is, Ct =? A / d (? Is a dielectric constant) the touch area A and the touch capacitance Ct are linearly proportional to each other and the larger the difference voltage V is, the larger the touch area A is.

앞서 설명한 바와 같이, 정전 센서(110)의 전체 면적이 손가락 등의 터치에 의해 완전히 덮인 경우, 터치 면적(A)은 정전 센서(110)의 면적보다 클 수 없기 때문에 차 전압(ΔV)은 최대값이 되며, 터치 면적(A)도 최대값이 된다.As described above, when the entire area of the electrostatic sensor 110 is completely covered by the touch of a finger or the like, the touch area A can not be larger than the area of the electrostatic sensor 110, And the touch area A becomes the maximum value.

결국, 도 6의 그래프에서, 차 전압(ΔV)은 0에서 최대값 (ΔV_max) 사이의 구간에서 유효하며, 이러한 특성을 이용하여 차 전압(ΔV)과 터치 면적(A)과의 선형성을 부여할 수 있다.As a result, in the graph of FIG. 6, the difference voltage? V is effective in a section between 0 and the maximum value? V_max, and the linearity between the difference voltage? V and the touch area A is given .

예를 들어, 상기 유효 구간에서 선형 함수를 생성하고 각각의 차 전압(ΔV)에 대해 상기 생성된 선형 함수의 출력 값을 매칭시킬 수 있다.For example, a linear function may be generated in the valid period and an output value of the generated linear function may be matched to each of the difference voltages? V.

다른 방법으로는, 각각의 차 전압(ΔV)의 출력에 미리 정해진 가중치를 부여하여 보정함으로써, 차 전압(ΔV)과 터치 면적(A) 사이에 선형성을 부여할 수 있다.Alternatively, linearity can be given between the differential voltage? V and the touch area A by applying a predetermined weight to the output of each differential voltage? V and correcting it.

또는 감마 보정과 같이, 차 전압(ΔV)과 터치 면적(A)의 역함수를 이용하여 선형성을 부여할 수 있다.Or linearity can be imparted by using the inverse function of the differential voltage? V and the touch area A, such as gamma correction.

이러한 선형성 부여를 위한 보정은 아날로그-디지털 변환 후 또는 변환과 동시에 처리하면 처리해야 할 샘플 개수가 제한되므로 연산량을 감소 시킬 수 있다. Such correction for linearity can reduce the amount of computation since the number of samples to be processed is limited after processing after analog-to-digital conversion or conversion.

또는, 차 전압과(ΔV)과의 터치 면적(A)의 관계가 완벽한 선형 비례가 아니더라도 기울기가 충분히 완만하여 면적 산출에 충분한 정확도를 제공하는 경우, 실질적으로 선형 비례하는 것으로 취급하고, 특별한 보정 처리 없이 차 전압(ΔV)을 터치 면적(A) 산출에 이용할 수 있다.Alternatively, when the relationship between the differential voltage and the touch area A of the voltage difference? Is not perfectly linear, the inclination is sufficiently gentle to provide sufficient accuracy for area calculation, and is treated as being substantially linear proportional, The differential voltage DELTA V can be used for calculating the touch area A.

참고로, 도 5와 관련된 실시예에서 설명한 바와 같이, 증폭기(222)에 의해 차 전압(ΔV)과 증폭값(Va) 역시 선형성을 가지므로, 차 전압(ΔV)의 증폭값(Va) 역시 터치 면적(A)과 선형성을 가질 수 있으며, 증폭값(Va)의 디지털화된 값(VaD)도 터치 면적 (A)와 선형성을 가질 수 있다.5, since the difference voltage V and the amplified value Va also have a linearity by the amplifier 222, the amplified value Va of the differential voltage V is also changed to a touch And the digitized value VaD of the amplification value Va can have a linearity with the touch area A. [

이상 설명한 다양한 실시예에 의해 정의된 차 전압(ΔV), 그의 증폭값(Va 또는 VaD)과 터치 면적(A)의 관계를 "실질적 선형 비례"라고 칭하도록 한다.The relation between the differential voltage (? V) and its amplification value (Va or VaD) defined by the various embodiments described above and the touch area (A) is referred to as "substantially linear proportional ".

이러한 "실질적 선형 비례" 관계를 이용하면 본 발명의 한 실시예에 따른 사용자 단말기는 매우 정확한 터치 면적과 좌표를 검출할 수 있다.Using this "substantially linear proportional" relationship, a user terminal according to an embodiment of the present invention can detect a very accurate touch area and coordinates.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 셀과 메모리의 대응 관계를 설명하기 위한 개략도이다.7 is a schematic diagram for explaining a correspondence relationship between a touch cell and a memory according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 메모리(240)는 예를 들어 터치 셀(250) - 엄밀하게 말하면 정전 센서(110)라고 해야 하나 설명의 편의상 터치 셀(250)로 사용함 - 에 대응하는 주소를 가지는 복수의 메모리 셀을 포함할 수 있으며, 각 메모리 셀은 증폭기(222)와 ADC(224)를 통하여 증폭 및 디지털화된 차 전압(VaD)을 기억할 수 있다. The memory 240 shown in FIG. 1 includes a plurality of memories 240 having addresses corresponding to, for example, the touch cell 250 (strictly speaking, the electrostatic sensor 110) And each memory cell may store a difference voltage VaD that is amplified and digitized through the amplifier 222 and the ADC 224.

앞서 설명한 바와 같이, 증폭되고 디지털화된 차 전압(VaD)은 정전 센서(110)에 대한 터치 면적과 실질적으로 선형 비례할 수 있으므로, 증폭 및 디지털화된 차 전압(VaD)을 터치된 디지털 면적 값과 동일하게 취급할 수 있다.As described above, since the amplified and digitized difference voltage VaD can be substantially linearly proportional to the touch area for the electrostatic sensor 110, the amplified and digitized difference voltage VaD is equal to the tapped digital area value .

따라서, 증폭 및 디지털화된 차 전압(VaD)은 터치 검출과 관련된 값이므로 설명의 편의상 이하 "터치 검출값(VaD)"이라 칭하도록 한다.Therefore, the amplified and digitized difference voltage VaD is a value related to the touch detection, and will be referred to as "touch detection value VaD" for convenience of explanation.

참고로, 터치 검출값(VaD)의 크기는 하나의 정전 센서에 대한 터치 면적의 크기에 대응할 수 있으며, 터치 검출값(VaD)은 2bit로 디지털화되었을 때, 00, 01, 10, 11의 4개의 값을 가질 수 있다.For reference, the magnitude of the touch detection value VaD can correspond to the magnitude of the touch area with respect to one electrostatic sensor. When the touch detection value VaD is digitized to 2 bits, four values of 00, 01, 10, Value. ≪ / RTI >

여기서, 00은 터치가 되지 않은 것을 의미하며, 11은 정전 센서 전체가 터치되어 덮인 것을 의미한다.Here, 00 means that no touch is made, and 11 means that the entire electrostatic sensor is covered by touching.

도 7에는 C1 내지 C16의 터치 셀과 M1 내지 M16의 메모리 셀이 도시되어 있으며, M1 내지 M16은 각각 C1 내지 C16에 대응된다.In FIG. 7, the touch cells C1 to C16 and the memory cells M1 to M16 are shown, and M1 to M16 correspond to C1 to C16, respectively.

터치 셀(C6, C7, C10, C11, C14, C15)에 터치가 발생하고, C6은 전체 면적의 약 2/5, C7은 약 3/5, C10 및 C11은 전체, C14 및 C15는 약 1/10 이하가 손가락과 접촉했다고 하자.Touches are generated in the touch cells C6, C7, C10, C11, C14 and C15, C6 is about 2/5 of the total area, C7 is about 3/5, C10 and C11 are all, C14 and C15 are about 1 Let's say that less than 10 touches your finger.

그러면 터치가 없거나 거의 없는 터치 셀(C1~C5, C8, C9, C12~C16)에 대응하는 메모리 셀(C1~C5, C8, C9, C12~C16)에는 00이 기억되고, M6에는 01, M7에는 10, M10 및 M11에는 11이 기억될 수 있다.00 is stored in the memory cells C1 to C5, C8, C9, and C12 to C16 corresponding to the touch cells C1 to C5, C8, C9, and C12 to C16 11, 10 for M10 and 11 for M11.

따라서, 신호 처리부(230)는 메모리(240)로부터 이러한 터치 셀(C1~C16)의 디지털 면적값들을 읽어 와서 접촉 면적과 접촉 위치를 판단할 수 있다.Therefore, the signal processing unit 230 can read the digital area values of the touch cells (C1 to C16) from the memory 240 to determine the contact area and the contact position.

또한, 신호 처리부(230)는 메모리(240)로부터 터치 검출값들을 읽어 와서 터치 영역의 형상 정보를 생성하고, 터치 영역의 형상이 변경되었는지에 따라 소정의 제어 신호를 생성할 수 있다.In addition, the signal processing unit 230 may read the touch detection values from the memory 240 to generate shape information of the touch region, and may generate a predetermined control signal according to whether the shape of the touch region is changed.

또한, 신호 처리부(230)는 지문 인식 영역(111)에 배치된 각 픽셀의 터치 여부에 근거하여 지문 정보를 생성할 수 있다.In addition, the signal processing unit 230 can generate fingerprint information based on whether each pixel disposed in the fingerprint recognition area 111 is touched.

더 상세히 설명하면, 도 7은 터치 발생 시 터치 발생 영역을 검출하기 위한 터치 셀의 배치를 도시한 것이며, 지문 인식 영역(111)에 배치된 픽셀은 도 7에 도시된 것보다 더 세밀히 배치될 수 있는데, 예를 들어, 지문 인식 영역(111)에 배치된 픽셀 중 이웃하는 픽셀간 간격은 지문의 융선(ridge)과 이웃하는 골(valley) 간의 간격 이하일 수 있다.More specifically, FIG. 7 shows the arrangement of the touch cells for detecting the touch generation area at the time of occurrence of the touch, and the pixels arranged in the fingerprint recognition area 111 can be arranged more finely than shown in FIG. 7 For example, the spacing between neighboring pixels among the pixels disposed in the fingerprint recognition area 111 may be less than the interval between the ridge of the fingerprint and neighboring valleys.

따라서, 지문 인식 영역(111)에 사용자의 손가락이 접촉되는 경우, 지문 인식 영역(111)에 세밀히 배치된 각 픽셀은 지문의 융선(ridge)과 접촉하거나 지문의 골(valley)로 인하여 비접촉되며, 신호 처리부(230)는 지문의 융선(ridge)과 접촉된 픽셀에 대한 정보를 조합하여 지문 정보를 생성할 수 있다.Therefore, when the user's finger touches the fingerprint recognition area 111, each pixel disposed in the fingerprint recognition area 111 is in contact with a ridge of the fingerprint or due to a valley of the fingerprint, The signal processing unit 230 may generate fingerprint information by combining information on pixels in contact with ridges of the fingerprint.

이때, 신호 처리부(230)는 지문 인식 영역(111)에 배치된 각 픽셀의 크기와 배치 간격에 따라서, 단순히 각 픽셀의 터치 여부에 근거하여 지문 정보를 생성할 수도 있고, 각 픽셀의 터치 면적 및 좌표에 근거하여 지문 정보를 생성할 수도 있다.At this time, the signal processing unit 230 may generate fingerprint information based on whether or not each pixel is simply touched according to the size and layout interval of each pixel disposed in the fingerprint recognition area 111, Fingerprint information may be generated based on the coordinates.

여기서, 각 픽셀의 터치 면적은 각 픽셀에 대한 융선(ridge)의 접촉 면적을 의미하며, 각 픽셀의 터치 좌표는 융선(ridge)이 접촉된 좌표를 의미할 수 있다.Here, the touch area of each pixel means a contact area of a ridge to each pixel, and the touch coordinates of each pixel may be a coordinate in which a ridge is contacted.

예를 들어, 지문 인식 영역(111)에 배치된 각 픽셀의 크기가 융선(ridge)의 두께보다 작은 경우, 신호 처리부(230)는 각 픽셀의 접촉 여부에 근거하여 지문 정보를 생성할 수 있고, 지문 인식 영역(111)에 배치된 각 픽셀의 크기가 융선(ridge)의 두께보다 큰 경우, 신호 처리부(230)는 각 픽셀에 접촉된 융선의 접촉 면적 및 좌표에 근거하여 지문 정보를 생성할 수 있다.For example, when the size of each pixel disposed in the fingerprint recognition area 111 is smaller than the thickness of a ridge, the signal processing unit 230 can generate fingerprint information based on whether or not each pixel is in contact, When the size of each pixel disposed in the fingerprint recognition area 111 is larger than the thickness of the ridge, the signal processing unit 230 can generate fingerprint information based on the contact area and coordinate of the ridge contacted to each pixel have.

참고로, 신호 처리부(230)는 지문 인식 영역(111)에 대하여 특정 시간 이상 터치가 발생하고 터치의 면적이 임계치 이상이면, 지문 인식 영역(111)에 접촉된 터치에 대한 지문 인식을 수행할 수 있다.For reference, the signal processing unit 230 can perform the fingerprint recognition for the touch touched to the fingerprint recognition area 111 if a touch occurs for a specific time or longer with respect to the fingerprint recognition area 111 and the area of the touch is equal to or greater than a threshold value have.

신호 처리부(230)의 접촉 면적과 접촉 위치의 판단 방법에 대해서는 도 9 내지 도 12를 참고하여 상세하게 설명하도록 한다.A method of determining the contact area and the contact position of the signal processing unit 230 will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 12. FIG.

도 9 내지 도 12에 도시된 신호 처리부(230)의 접촉 면적과 접촉 위치의 판단 방법은 정전 센서(110) 뿐만 아니라 지문 인식 영역(111)에 배치된 정전 센서에 모두 적용될 수 있다.9 to 12 can be applied not only to the electrostatic sensor 110 but also to the electrostatic sensor disposed in the fingerprint recognition area 111. [

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 면적 및 터치 좌표를 산출 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of calculating a touch area and touch coordinates according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도 8에 도시된 흐름도는 신호 처리부(230)에서 수행될 수 있으며, 이하, 신호 처리부(230)를 포함하는 사용자 단말기를 수행 주체로 하여 도 8의 흐름도를 설명하도록 한다.8 can be performed in the signal processing unit 230. Hereinafter, the flowchart of FIG. 8 will be described with a user terminal including the signal processing unit 230 as a main unit.

먼저, 사용자 단말기는 각각의 터치 셀의 터치 검출값(VaD)을 측정한다(S10).First, the user terminal measures a touch detection value (VaD) of each touch cell (S10).

이때, 터치 검출값(VaD)의 측정을 위하여 각각의 정전 센서(110)가 미리 정해진 주파수와 순서로 스캔된다.At this time, each electrostatic sensor 110 is scanned in order with a predetermined frequency in order to measure the touch detection value VaD.

또한, 터치 검출값(VaD)이 0이 아닌 터치셀은 터치가 발생한 것으로 판단되고, 터치 검출값(VaD)은 메모리(240)에 각각의 터치셀에 대응되어 기록된다.A touch cell having a non-zero touch detection value (VaD) is determined to have generated a touch, and a touch detection value (VaD) is recorded corresponding to each touch cell in the memory (240).

S10 후, 사용자 단말기는 터치 검출값(VaD)이 0이 아닌 인접 터치 셀로 이루어진 터치 셀 그룹을 추출한다(S20).After step S10, the user terminal extracts a touch cell group including adjacent touch cells whose touch detection value (VaD) is not 0 (S20).

참고로, 정전 센서(110)는 각각 고립된 매트릭스 형태로 구현되기 때문에 멀티 입력 감지 기능을 제공할 수 있다. 따라서, 멀티 터치가 발생했을 경우, 각각의 터치 면적과 좌표를 산출하기 위하여 터치가 발생한 터치 셀을 그룹핑하는 단계가 필요하다.For reference, since the electrostatic sensors 110 are implemented in the form of an isolated matrix, they can provide a multi-input sensing function. Accordingly, when multi-touch occurs, a step of grouping the touch cells in which the touch occurs is required to calculate the respective touch areas and coordinates.

S20 후, 사용자 단말기는 터치 셀 그룹의 터치 검출값(VaD)을 기초로 하여, 터치 영역의 면적을 산출한다(S30).After S20, the user terminal calculates the area of the touch area based on the touch detection value VaD of the touch cell group (S30).

여기서, 터치 검출값(VaD)과 터치 면적은 상호 비례하기 때문에 터치 셀 그룹 내의 터치 검출값(VaD)을 합산함으로써 터치 면적을 산출할 수 있다.Here, since the touch detection value VaD and the touch area are mutually proportional, the touch area can be calculated by summing the touch detection values VaD in the touch cell group.

S30 후, 사용자 단말기는 산출된 터치 영역의 면적으로부터 터치 영역의 좌표를 산출한다(S40).After S30, the user terminal calculates coordinates of the touch area from the area of the calculated touch area (S40).

참고로, 터치 면적으로부터 각각의 정전 센서에 대해 터치 점유 면적에 관한 정보가 산출되면, 정전 센서 매트릭스의 X축과 Y축의 터치 면적 분포를 구할 수 있으며, 상기 면적 분포에 기초하여 X축 및 Y축의 면적 중심점을 구하면, 전체 터치 면적의 중심점에 대응하는 터치 좌표의 산출이 가능하다.When the information about the touch occupied area is calculated for each electrostatic sensor from the touch area, the touch area distribution of the X axis and the Y axis of the electrostatic sensor matrix can be obtained. Based on the area distribution, the X axis and Y axis When the area center point is found, the touch coordinates corresponding to the center point of the entire touch area can be calculated.

이러한 터치 패널의 구조와 상기 산출된 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 매우 정확하게 산출할 수 있다.The touch coordinates can be calculated very accurately using the structure of the touch panel and the calculated touch area.

도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 면적 및 접촉 위치를 산출하는 과정을 설명하는 도면이다.9 to 12 are diagrams illustrating a process of calculating a contact area and a contact position according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 접촉 위치를 도 9에서 표시하면 도 9의 빗금친 영역이 된다.When the contact position shown in Fig. 7 is displayed in Fig. 9, it becomes a hatched area in Fig.

이때 00이 아닌 디지털 면적값을 가지는 인접한 4 개의 터치 셀로 이루어진 그룹, 예를 들면 2X2 셀을 잡고, 이 그룹에 속하는 터치 셀의 디지털 면적값, 즉 01, 10, 11, 11을 합한 것을 이산화된 터치 면적으로 간주할 수 있다.At this time, for example, a group consisting of four adjacent touch cells having a digital area value other than 00, for example, 2X2 cells is held and the sum of the digital area values of the touch cells belonging to this group, i.e., 01, 10, 11, It can be regarded as an area.

상기 면적값은 터치 검출값(VaD)과 터치 면적이 실질적으로 선형 비례 관계에 있기 때문에 산출 가능하다.The area value can be calculated because the touch detection value VaD and the touch area are substantially linearly proportional to each other.

여기서 2X2 셀 그룹을 예로 들어 설명하였지만, 정전 센서의 크기와 터치 면적의 크기에 따라 더 많거나 적은 셀로 이루어진 그룹이 선택될 수 있다.Although a 2x2 cell group has been described as an example, a group consisting of more or less cells may be selected depending on the size of the electrostatic sensor and the size of the touch area.

또한, 터치 셀의 값을 디지털화된 터치 검출값(VaD)를 2비트로 표시하는 경우에는 하나의 셀에 대해서 총 4개의 면적값을 얻을 수 있으며, 2X2 셀 그룹에서 16개의 면적값을 얻을 수 있다.When the digitized touch detection value (VaD) of the touch cell is represented by 2 bits, a total of 4 area values can be obtained for one cell and 16 area values can be obtained from the 2X2 cell group.

또한, 디지털화된 전압 변화값의 차이를 더 높은 bit로 디지털화하면, 산출되는 면적값은 더욱 정확해질 수 있으며, 0이 아닌 디지털 면적값을 가지는 인접한 터치 셀 그룹의 사이즈는 더 커질 수 있다.Further, if the difference between the digitalized voltage variation values is digitized to a higher bit, the calculated area value can be more accurate, and the size of the adjacent touch cell group having a non-zero digital area value can be larger.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 좌표를 산출하는 방법을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a method of calculating touch coordinates according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 도 9에 도시된 터치 영역의 중심 위치는 X로 표시한 지점이 될 수 있다.Referring to FIG. 10, the center position of the touch region shown in FIG. 9 may be a point indicated by X. FIG.

2X2 터치 셀 그룹에 대해서 좌상, 우상, 좌하, 우하의 터치 셀의 디지털 면적값, 즉 01, 10, 11, 11을 연이어 기재한 값인 01101111을 접촉 위치를 나타내는 값으로 정하고, 이 값과 이에 대응하는 중심 위치(X)의 좌표를 룩업 테이블의 형태로 만들어 내부 또는 외부 메모리에 기억해 둘 수 있다.01101111, which is a successive value of the digital area values of the upper left, upper right, lower left, and lower right touch cells for the 2x2 touch cell group, is defined as a value indicating the contact position, and this value and the corresponding The coordinates of the center position X can be stored in the internal or external memory in the form of a look-up table.

또는, 터치가 발생한 터치셀 그룹이 결정되면, 터치셀의 좌표와 터치셀의 디지털 면적값의 상호 대응 관계에 기초하여 실시간으로 터치 좌표를 산출할 수도 있다.Alternatively, when the touch cell group in which the touch occurs is determined, the touch coordinates may be calculated in real time based on the mutual correspondence relationship between the coordinates of the touch cell and the digital area value of the touch cell.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 좌표를 산출하는 방법을 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a method of calculating touch coordinates according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 2X2 행렬의 형태인 터치 셀 그룹의 각 행 X축과 각 열 Y축에 대해서 터치 셀의 디지털 면적값을 합하고 이를 그래프로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 11, the digital area values of the touch cells can be summed and plotted for each row X-axis and each column Y-axis of the touch cell group in the form of a 2x2 matrix.

예를 들어 도 11에는 아래쪽과 오른쪽에 각각 그래프가 도시되어 있는데, 아래쪽 그래프에서, 제1열에 대응하는 디지털 면적값의 합은 01+11이며, 마찬가지로, 제2열에 대응하는 디지털 면적값의 합인 10+11이다.11, the sum of the digital area values corresponding to the first column is 01 + 11 and the sum of the digital area values corresponding to the second column is 10 +11.

이어 이 그래프에서 X 축으로 적분한 값(즉,가로축 사이에 놓인 영역의 면적)을 이등분하는 X 좌표를 찾는다.In this graph, an X coordinate is obtained by bisecting the value integrated on the X axis (that is, the area of the area between the horizontal axes).

예를 들어 터치 셀의 너비가 1이고 블록의 왼쪽 경계를 0이라고 한다면, 가로축이 0~1인 범위에서는 높이가 십진법으로 4(=01+11)이고 가로축과 평행한 직선이 그려질 것이고, 가로축이 1~2인 범위에서는 높이가 십진법으로 5(=10+11)이고 가로축과 평행한 직선이 그려질 것이다.For example, if the width of the touch cell is 1 and the left boundary of the block is 0, a straight line parallel to the horizontal axis will be drawn with a height of 4 (= 01 + 11) in decimal notation in the range of 0 to 1, In the range of 1 ~ 2, the height will be 5 (= 10 + 11) in decimal and a straight line parallel to the horizontal axis will be drawn.

이때, 가로축과 이들 직선 사이의 영역은 도 11에서처럼 계단형 도형이 될 것이고, 이 도형의 면적은 9(=4+5)이다.At this time, the horizontal axis and the area between these straight lines will be a stepped shape as shown in Fig. 11, and the area of this figure is 9 (= 4 + 5).

이 도형의 면적을 이등분하는 세로선의 가로 좌표를 (1+x)로 놓으면 (4+5x)=5(1-x)이어야 하므로 x=0.1이 된다. 따라서 세로선의 가로 좌표는 1.1이 된다.(4 + 5x) = 5 (1-x) when the abscissa of the vertical line bisecting the area of the figure is set to (1 + x). Therefore, the horizontal coordinate of the vertical line becomes 1.1.

이와 마찬가지로 오른쪽 그래프에서 제1행에 대한 디지털 면적값은 01+10이며, 제2행에 대한 디지털 면적값의 합인 11+11이 된다.Similarly, in the right graph, the digital area value for the first row is 01 + 10, which is the sum of the digital area values for the second row, 11 + 11.

이 경우에도 역시, Y 축으로 적분한 값(즉,세로축 사이에 놓인 영역의 면적)을 이등분하는 Y 좌표를 찾는다.In this case as well, a Y coordinate that bisects the value integrated in the Y axis (i.e., the area of the area between the vertical axes) is found.

예를 들어 터치 셀의 높이가 1이고 블록의 위쪽 경계를 0이라고 하며, 아래 쪽으로 갈수록 좌표 값이 커진다고 하면, 세로축이 0~1인 범위에서는 높이가 십진법으로 3(=01+10)이고 세로축과 평행한 직선이 그려질 것이고, 세로축이 1~2인 범위에서는 높이가 십진법으로 6(=11+11)이고 세로축과 평행한 직선이 그려질 것이다.For example, if the height of the touch cell is 1, the upper boundary of the block is 0, and the coordinate value becomes larger toward the lower side, the height is 3 (= 01 + 10) A parallel straight line will be drawn. In the range of 1 to 2 on the vertical axis, the height will be 6 (= 11 + 11) in decimal and a straight line parallel to the longitudinal axis will be drawn.

여기서, 세로축과 이들 직선 사이의 영역은 도 11에서처럼 계단형 도형이 될 것이고, 이 도형의 면적은 9(=3+6)이다.Here, the vertical axis and the area between these straight lines will be a stepped shape as shown in Fig. 11, and the area of this figure is 9 (= 3 + 6).

이 도형의 면적을 이등분하는 가로선의 세로 좌표를 (1+x)로 놓으면 (3+6x)=6(1-x)이어야 하므로 x=0.25가 되고, 가로선의 세로 좌표는 1.25가 된다.(3 + 6x) = 6 (1-x), x = 0.25, and the ordinate of the horizontal line is 1.25, when the ordinate of the horizontal line bisecting the area of the figure is set to (1 + x).

이와 같은 방법으로 터치 면적의 중심이 되는 x 좌표와 y 좌표를 구함으로써, 터치 좌표를 산출할 수 있다.In this manner, touch coordinates can be calculated by obtaining the x-coordinate and the y-coordinate which are the centers of the touch area.

정전 센서(110)는 매트릭스 형태로 영상 표시 장치 위에 배치되기 때문에, 정전 센서 매트릭스에서의 좌표는 영상 표시 장치의 좌표와 매칭될 수 있다. 따라서, 터치가 발생한 터치 셀 그룹에서 X축과 Y축의 면적 분포의 중심 위치의 좌표를 이용하면, 영상 표시 장치에서 전체 터치 면적의 중심 위치를 산출할 수 있다.Since the electrostatic sensor 110 is disposed on the image display device in a matrix form, the coordinates in the electrostatic sensor matrix can be matched with the coordinates of the image display device. Therefore, by using the coordinates of the center position of the area distribution of the X axis and the Y axis in the touch cell group in which the touch occurs, the center position of the entire touch area can be calculated in the image display apparatus.

신호 처리부(230)는 이와 같은 방법으로 각각의 셀을 점유하는 터치 면적을 이용하여 터치 위치를 판단할 수 있다.The signal processing unit 230 can determine the touch position using the touch area occupying each cell in this manner.

터치 셀의 값을 2비트로 표시하는 경우에도 하나의 블록에 대해서 총 256개의 위치를 얻을 수 있을 정도이므로 터치 셀의 개수 보다 더 높은 터치 좌표 해상도를 얻을 수 있다. Even if the value of the touch cell is represented by 2 bits, since a total of 256 positions can be obtained for one block, a touch coordinate resolution higher than the number of touch cells can be obtained.

만약, 디지털화된 면적값이 더 높은 bit로 제공된다면, 터치 좌표의 해상도는 훨씬 더 높아지게 된다.If the digitized area value is provided with a higher bit, the resolution of the touch coordinates will be much higher.

즉, 디지털화된 면적값이 더 높은 bit로 제공된다면, 미세한 터치 면적 분포의 변화를 감지할 수 있고, 이를 이용하여 미세한 터치 좌표의 변화를 감지할 수 있다. That is, if the digitized area value is provided with a higher bit, the change of the fine touch area distribution can be detected, and the change of the fine touch coordinates can be detected using the digitized area value.

도 11은 상당히 간단한 예시를 들어 설명한 것이며, 터치셀 그룹 내에서 더 정확한 면적 분포를 산출하기 위하여 추가의 통계 처리가 더 수행될 수도 있다.FIG. 11 illustrates a fairly simple example, and additional statistical processing may be performed to produce a more accurate area distribution within the touch cell group.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 좌표와 터치 면적을 함께 도시한 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing touch coordinates and a touch area according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참고하면, 소정 영역에 터치가 발생한 경우 00이 아닌 디지털 면적값을 가지는 터치 셀들의 집합인 터치 셀 그룹에 속하는 터치 셀들의 디지털 면적값들을 더하여 정확한 접촉 면적을 산출하고, 이들 디지털 면적값들의 분포를 적절히 처리하여 접촉의 정확한 중심 위치를 찾아낼 수 있다.Referring to FIG. 12, when a touch occurs in a predetermined area, an accurate contact area is calculated by adding digital area values of touch cells belonging to a touch cell group, which is a set of touch cells having a digital area value other than 00, The exact center position of the contact can be found.

또한, 터치가 발생한 터치 셀의 좌표 정보를 이용하여 터치가 발생한 영역의 형상 정보를 제공할 수도 있다.In addition, by using the coordinate information of the touch cell in which the touch occurs, the shape information of the area where the touch is generated can be provided.

예를 들어, 도 12에서는 2x2의 터치셀 그룹에 터치가 발생하였으므로, 검출된 면적을 가지는 원형의 터치 영역이 산출될 수 있을 것이다.For example, in FIG. 12, since a touch occurs in a 2x2 touch cell group, a circular touch area having a detected area can be calculated.

그러나, 2x3의 터치셀 그룹에서 터치가 발생하였다면 세로축이 긴 타원형의 터치 영역이 산출될 수 있다.However, if a touch occurs in the 2x3 touch cell group, a long oval touch region having a vertical axis can be calculated.

따라서, 본 발명의 한 실시예에 따르면 터치 영역의 형상도 사용자 입력의 하나로 이용할 수 있을 것이다. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the shape of the touch region may also be used as one of the user inputs.

더불어, 터치 셀 그룹의 터치 셀 내의 터치 면적값까지 고려한다면 더 정밀한 터치 영역의 형상이 산출될 수 있다. In addition, if the touch area value in the touch cell of the touch cell group is taken into consideration, a more precise shape of the touch area can be calculated.

이렇게 구한 터치 면적과 터치 위치는 입력 감지 장치와 관련된 표시 장치를 포함하는 전자 장치, 예를 들면 스마트폰 등을 구동하는 입력 제스추어로 사용될 수 있다.The touch area and the touch position thus obtained can be used as an input gesture for driving an electronic device including a display device related to the input sensing device, for example, a smart phone or the like.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 사용을 나타낸 도면이다.13 is a diagram illustrating use of a user terminal in accordance with an embodiment of the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 내에 지문 인식 영역(111)이 포함되어 있으며, 사용자는 지문 인식 영역(111)을 포함하는 터치 스크린을 통하여 사용자 단말기(사용자 단말기에 설치된 애플리케이션)의 특정 메뉴를 선택하거나 특정 기능 등을 실행시킬 수 있다.As shown in FIG. 13, the fingerprint recognition area 111 is included in the touch screen, and the user can select a specific menu of the user terminal (application installed in the user terminal) through the touch screen including the fingerprint recognition area 111 You can select or run specific functions.

이때, 특정 애플리케이션이 실행되어 지문 입력이 요구되는 경우, 사용자 단말기는 도 13에 도시된 바와 같이, 지문 인식 영역(111)에 특정 색상을 표시하거나 하이라이팅시킴으로써 지문 인식 영역(111)을 표시할 수 있으며, 사용자 단말기의 지문 인식 영역(111)에 대한 표시 방법은 상기 예로 한정되지 않는다.At this time, when a specific application is executed and a fingerprint input is required, the user terminal can display the fingerprint recognition area 111 by displaying or highlighting a specific color in the fingerprint recognition area 111 as shown in FIG. 13 , The display method of the fingerprint recognition area 111 of the user terminal is not limited to the above example.

이후, 사용자의 지문이 지문 인식 영역(111)에 입력되면, 사용자 단말기는 입력된 지문의 터치 시간과 터치된 면적에 근거하여, 해당 터치가 지문 입력인지를 판단하고 입력된 지문을 센싱할 수 있다.Then, when the user's fingerprint is input to the fingerprint recognition area 111, the user terminal can determine whether the corresponding touch is a fingerprint input based on the touch time and the touched area of the input fingerprint, and sense the input fingerprint .

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.

100 : 기판
110 : 정전 센서
111 : 지문 인식 영역
120 : 신호 배선
200 : 회로 기판
210 : 구동부
220 : 검출부
230 : 신호 처리부
240 : 메모리
100: substrate
110: electrostatic sensor
111: fingerprint recognition area
120: Signal wiring
200: circuit board
210:
220:
230: Signal processor
240: Memory

Claims (5)

터치 스크린 내에 지문 인식 영역을 포함하는 사용자 단말기에 있어서,
투명 소재의 기판 상에 매트릭스 형태로 배치된 복수의 정전 센서;
상기 복수의 정전 센서와 전기적으로 연결된 스위치 및 축전기를 포함하고, 상기 스위치를 이용하여 상기 정전 센서를 충전 및 플로팅(floating) 시킨 후, 상기 축전기에 인가된 전압 신호에 따라 변화하는 전압 변화를 출력하는 구동부;
터치 전후의 상기 출력된 전압 변화의 차이에 근거하여 상기 복수의 정전 센서 각각의 터치 면적의 크기에 비례하는 터치 검출값을 출력하는 검출부; 및
상기 출력된 터치 검출값에 근거하여 터치 면적 및 터치 좌표를 산출하는 신호 처리부;
를 포함하되, 상기 복수의 정전 센서 중 일부는 지문을 인식할 수 있도록 특정 크기를 갖는 동일한 종류의 정전 센서가 밀집하여 배치된 지문 인식 영역인 것인, 사용자 단말기.
A user terminal comprising a fingerprint recognition area within a touch screen,
A plurality of electrostatic sensors arranged in a matrix on a substrate of a transparent material;
And a switch and a capacitor electrically connected to the plurality of electrostatic sensors, wherein the electrostatic sensor is charged and floating using the switch, and then a voltage change varying according to a voltage signal applied to the capacitor is outputted A driving unit;
A detection unit for outputting a touch detection value proportional to a magnitude of a touch area of each of the plurality of electrostatic sensors based on a difference between the output voltage changes before and after the touch; And
A signal processing unit for calculating a touch area and touch coordinates based on the output touch detection value;
Wherein some of the plurality of electrostatic sensors are fingerprint recognition areas in which electrostatic sensors of the same type having a specific size are densely arranged so that fingerprints can be recognized.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 지문 인식 영역에 특정 시간 이상 터치가 발생하고, 상기 지문 인식 영역에 발생한 상기 터치의 면적이 임계치 이상이면 상기 터치된 지문을 인식하는, 사용자 단말기.
The method according to claim 1,
Wherein the signal processor recognizes the touched fingerprint when a touch occurs in the fingerprint recognition area for a predetermined time or longer and an area of the touch generated in the fingerprint recognition area is equal to or greater than a threshold value.
제 1 항에 있어서,
상기 지문 인식 영역에 배치된 복수의 정전 센서 중 이웃하는 정전 센서간 간격은 지문의 융선(ridge)과 이웃하는 골(valley) 간의 간격 이하인, 사용자 단말기.
The method according to claim 1,
Wherein an interval between adjacent electrostatic sensors among the plurality of electrostatic sensors disposed in the fingerprint recognition area is equal to or less than an interval between a ridge of a fingerprint and neighboring valleys.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 처리부는 상기 지문 인식 영역에 배치된 각 정전 센서의 터치 여부와 터치 면적과 터치 좌표에 근거하여 지문 정보를 생성하는, 사용자 단말기.
The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit generates fingerprint information based on whether or not each electrostatic sensor disposed in the fingerprint recognition area is touched, based on the touch area and the touch coordinates.
제 1 항에 있어서,
상기 지문 인식 영역은 특정 애플리케이션의 실행으로 인한 지문 입력 요청 시 하이라이팅되어 표시되는, 사용자 단말기.
The method according to claim 1,
Wherein the fingerprint recognition area is highlighted and displayed when a fingerprint input request due to the execution of a specific application is displayed.
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