KR101520051B1 - 복수의 제어부를 갖는 접촉 감지 장치 및 그를 이용한 접촉감지 방법 - Google Patents

복수의 제어부를 갖는 접촉 감지 장치 및 그를 이용한 접촉감지 방법 Download PDF

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Abstract

기판, 제 1 축을 따라 연장되도록 상기 기판 상에 배치되고, 접촉에 의해 감지 신호가 생성되는 감지 전극, 상기 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하며, 서로 통신 가능하도록 연결되는 복수의 제어부를 포함하는 접촉 감지 장치가 개시된다. 이로써, 배선에 의한 공간 낭비를 방지하고 장치의 유효 표시 면적 및 해상도를 증가시킬 수 있다.
Figure R1020080098725
접촉 감지, 제어부, 배선, 유효 표시 면적

Description

복수의 제어부를 갖는 접촉 감지 장치 및 그를 이용한 접촉 감지 방법{TOUCH SENSING APPARATUS HAVING A PLURALITY OF CONTORLLERS AND TOUCH SENSING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 사용자의 접촉을 입력으로 감지하는 접촉 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 유효 표시 면적 및 해상도를 증가시킬 수 있는 접촉 감지 장치 및 그를 이용한 접촉 감지 방법에 관한 것이다.
최근 다양한 사용자 전자 기기가 사용되고 있으며, 이들 기기는 대부분 사용자에게 출력을 표시하는 디스플레이를 필수적으로 포함하고 있다. 또한 전자 기기는 사용자의 입력을 받기 위한 입력 장치로서 키패드, 키보드 등을 포함하고 있다. 그러나 기기가 날로 소형화되고 휴대성의 요구가 높아지는 동시에 사용자에게 보다 다양한 화상을 제공하려는 시도가 이루어지면서 디스플레이의 면적이 확장되고 있는 한편, 입력 장치의 형성을 위한 공간은 점점 축소되어 입력 장치가 소형화되고 있다.
이러한 상반된 요구에 대응하여, 입력 장치를 별도로 포함하지 않고 (또는 최소한의 입력 장치를 포함하면서) 디스플레이 자체를 입력장치로 사용할 수 있도 록 하는 기술이 알려져 있다. 예를 들어 디스플레이로서 사용자의 접촉을 감지할 수 있는 장치, 소위 터치 패드를 사용함으로써 디스플레이가 입력 장치의 기능을 동시에 달성하도록 한 것이다. 이러한 기술은 휴대 전화에 적용될 수 있다. 종래 기술의 일 예에서 디스플레이 장치에 키패드의 화상이 표시되며, 사용자는 표시되는 화상을 키패드로 이용하고 키에 접촉함으로써 정보를 입력할 수 있다. 또 다른 예에서는 디스플레이 장치에 아이콘이 표시되고 사용자는 원하는 아이콘에 접촉함으로써 아이콘에 관련하는 기능을 활성화할 수 있다. 이와 같은 접촉 감지 장치는, 주로 감지 전극과 이를 제어하는 제어부를 포함하고, 이들은 디스플레이 장치와 결합된다.
도 1은 종래의 접촉 감지 장치의 예를 나타내는 도면으로서, 도 1은 2층 구조의 접촉 감지 장치를 도시하고, 도 2는 단층 구조의 접촉 감지 장치를 도시한다.
도 1의 2층 구조 접촉 감지 장치는, 복수의 Y축 전극(12)과 복수의 X축 전극(14)를 포함한다. 각각의 Y축 전극(12)은 X 방향으로 일렬로 연결된 도체(예를 들어, 12a, 12b)들로 구성되고, 각각의 X축 전극(14)은 Y 방향으로 일렬로 연결된 도체(예를 들어, 14a, 14b)들로 구성된다. 이들 전극은 절연층을 사이에 두고 서로 상이한 층으로 형성되므로, 이러한 구조의 접촉 감지 장치를 2층 구조라고 한다.
사용자의 접촉이 도체에 인가되면, 전극(12, 14)은 그에 따른 전기적 신호의 변화를 감지하여 제어부(32)로 신호를 전송하게 된다. 이를 위해, Y축 전극(12) 및 X축 전극(14)은 배선(22) 및 배선(24)에 각각 연결되어 도면의 아래쪽의 제어 부(32)에 접속된다.
그러나, 도시된 바와 같이, 2 가지의 전극(12, 14)이 각각 X와 Y방향으로 연장하고 있으므로, 배선(22 및 24)도 X와 Y방향으로 배열되어야 한다. 즉, 장치의 하부에 X축 전극(14)을 위한 배선(24)이 배치될 뿐만 아니라, 장치의 측면에 Y축 전극(12)을 위한 배선(22)이 배치되어야 한다. 따라서 장치의 측면과 하부 모두에 배선을 위한 공간이 형성되어야 하는데, 디스플레이와 결합된 접촉 감지 장치에 있어서는 이는 장치 측면의 비동작 영역, 즉 소위 베젤부 면적의 확장 및 그에 따른 유효 표시 면적의 감소를 초래한다. 이러한 문제는, 접촉 감지 장치의 해상도(resolution)를 증가시키기 위해 전극을 더욱 많이 설치하여 배선의 수가 증가되는 경우, 더욱 심각해진다.
이는 도 2에 도시된 단층 구조의 접촉 감지 장치에 있어서도 동일하다. 도 2에 예시된 단층 구조 접촉 감지 장치는, Y축 방향으로 연장하며 쌍을 이루어 배치되는 전극(16, 18)을 포함한다. 접촉 감지 장치에 사용자의 접촉이 인가되면 이들 쌍을 이루어 배치되는 전극(16, 18) 상에 형성되는 접촉 면적의 비를 이용하여 접촉의 위치를 판단하게 된다.
이러한 구성에 있어서도, 장치의 일측에 배치된 제어부(34)와 각각의 전극(16, 18)을 연결하기 위해 배선(26, 28)이 필요하다. 특히, 접촉의 위치를 산출하기 위해서는 배선(26, 28)은 전극(16, 18)의 단부에 접속되어야 한다. 그러나, 제어부(34)가 장치의 아래쪽에 하나 배치되어 있으므로 전극(16)의 일단에 접속되는 배선(26)은 장치의 측면을 거쳐 제어부(34)에 연결될 수 밖에 없으며, 결과적으 로 2층 구조의 장치에서와 마찬가지로 베젤부 면적 확장 및 유효 표시 면적 감소의 문제가 발생하는 것을 피할 수 없다.
본 발명은 상술한 문제를 인식한 것으로, 장치의 측면의 배선 영역의 면적을 최소화하여 배선에 의한 공간의 낭비를 방지하고, 접촉 감지 장치와 결합되는 디스플레이 장치의 유효 표시 면적을 최대화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배선에 의한 공간 낭비를 최소화함으로써 동일 면적에서 더 많은 전극을 사용할 수 있도록 하여, 장치의 감지 해상도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따르면 기판, 제 1 축을 따라 연장되도록 상기 기판 상에 배치되고, 접촉에 의해 감지 신호가 생성되는 감지 전극, 및 상기 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하는 복수의 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제어부는 서로 통신 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치가 제공된다. 상기 제 1 축은, 상기 기판의 장축일 수 있다. 또한, 상기 감지 전극은 상기 기판의 일면에만 형성되며, 상기 기판은 상기 접촉 감지 장치에 포함되는 유일한 감지 전극 형성 기판일 수 있다.
상기 복수의 제어부는, 마스터로 동작하는 주제어부, 및 슬레이브로 동작하는 부제어부를 포함하고, 상기 주제어부는, 상기 주제어부와 상기 부제어부 사이의 통신을 관리하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부 각각은 그와 접속되는 상기 감지 전극의 일단부 측에 배 치되고, 상기 제어부 각각과 상기 감지 전극을 접속하는 배선은 상기 감지 전극의 상기 일단부 측에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제어부를 서로 연결하는 배선은 상기 기판의 외곽 영역 또는 상기 기판의 내측 영역에 형성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 제어부를 서로 연결하는 배선은 도체 사이에 절연체가 포함되는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 복수의 제어부는, 상기 접촉을 판단하는 제 1 제어부, 및 상기 제 1 제어부와 통신 가능하도록 연결되는 적어도 하나의 제 2 제어부를 포함하고, 상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부와 연결된 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 상기 제 2 제어부로부터 수신하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 제어부는, 제 2 제어부와 연결된 감지 전극으로부터 획득된 감지 신호를 전처리하는 전처리부를 포함하고, 상기 제 1 제어부는 상기 제 2 제어부로부터 상기 전처리된 감지 신호를 수신하는 것도 바람직하다.
상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부로부터 수신한 감지 신호, 및 상기 제 1 제어부와 연결된 감지 전극으로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단할 수 있다.
상기 제 1 제어부는, 상기 접촉의 위치를 판정하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제어부는 전용 라인을 통해 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 상기 복수의 제어부는 시리얼 통신 라인을 통해 연결될 수도 있다.
상기 제 1 제어부는, 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부와 각각 연결된 감지 전극으로부터의 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 감지 신호 획득을 동기화 제어 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 제어부는, 상기 감지 전극으로부터의 감지 신호 수신 시퀀스와, 상기 제 1 제어부와 제 2 제어부간의 통신 시퀀스를 동기화 제어할 수도 있다.
상기 복수의 제어부는, 서로 인접하지 않은 감지 전극으로부터 동시에 감지 신호를 수신하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 감지 전극 및 상기 감지 전극에 연결된 복수의 제어부를 포함하는 접촉 감지 장치의 제어 방법에 있어서, 제 1 감지 전극에 연결된 제 1 제어부와 제 2 감지 전극에 연결된 제 2 제어부가 각각 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 감지 신호를 획득하는 단계, 상기 제 1 제어부가 상기 제 2 제어부에서 획득된 감지 신호를 수신하는 단계, 및 상기 제 1 제어부가 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 이용하여 접촉을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법이 제공된다.
상기 접촉 판단 단계는, 상기 접촉의 위치를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 감지 신호 수신 단계는, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부를 연결하는 전용 라인을 통해 상기 제 2 제어부에서 획득된 감지 신호를 상기 제 1 제어부가 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 감지 신호 획득 단계는, 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 감 지 신호 획득을 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 동기화 단계는, 상기 제 1 제어부 및 상기 제 2 제어부가 동일 시간대에 각각 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 획득하도록 동기화하는 것이 바람직하다. 상기 동기화 단계는, 상기 제 1 제어부 및 상기 제 2 제어부가 동시에 서로 인접하지 않은 전극으로부터 상기 감지 신호를 획득하도록 동기화하는 것도 바람직하다.
상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는 마스터/슬레이브 방식으로 상호 동작할 수 있다. 또한, 상기 감지 신호 획득 단계는, 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 1차 신호를 획득하는 단계 및 상기 획득된 1차 신호를 전처리하여 상기 감지 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 장치의 측면의 배선 영역 면적이 최소화되므로 배선에 의한 공간의 낭비를 방지하고, 접촉 감지 장치와 결합되는 디스플레이 장치의 유효 표시 면적을 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배선에 의한 공간 낭비가 최소화되므로 동일 면적에서 더 많은 전극을 사용할 수 있고, 장치의 감지 해상도가 향상된다.
더욱이, 본 발명의 접촉 감지 장치는 복수의 제어부를 포함하므로, 이들 간의 기능 분배 및 계산 부하 분배를 통해 장치의 기능을 다양화하고 처리 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 도면이다. 본 실시형태의 접촉 감지 장치는 Y축을 따라 연장하는 제 1 감지 전극(120)과 역시 Y축을 따라 연장하지만 제 1 감지 전극(120)과는 반대 방향으로 연장하는 제 2 감지 전극(140)을 포함한다. 그러나, 일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 감지 전극은 서로 다른 방향으로 연장하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 1 감지 전극은 X축 방향으로 연장하고, 제 2 감지 전극은 Y축 방향으로 연장할 수도 있다. 다만, 장치 구조의 대칭성, 제조의 편의성, 단층 구조로의 구성 가능성 등을 고려하면 제 1 감지 전극과 제 2 감지 전극이 평행하지만 반대인 방향으로 연장하는 것이 바람직하다. 참고로, 언급된 것처럼 본 발명은 특히 단층형 접촉 감지 장치에 적용될 경우 그 효과가 극대화될 수 있다. 여기서 단층형 접촉 감지 장치라 함은, 감지 전극(120, 140)이 일면에 형성된 기판을 한 개만 구비한 장치를 의미한다.
이들 감지 전극(120, 140)은 단일한 기판(도 4의 800) 상에 형성된다. 또한, 후술하는 제어부와 감지 전극을 연결하는 배선 역시 기판 상에 형성될 수 있다. 감지 전극(120, 140)이 형성되는 기판의 면과 상기 배선이 형성되는 기판의 면은 동일한 면일 수도 있고 대향하는 면일 수도 있다.
한편, 제어부는 감지 전극(120, 140)과 동일한 기판 상에 형성될 수도 있지만, 감지 전극(120, 140)이 형성되는 기판과는 별도의 기판에 형성될 수도 있다. 후자의 경우, 감지 전극(120, 140)이 형성된 기판과 제어부가 형성된 기판을 ACF(anisotropic conductive film) 본딩, ACP(anisotropic conductive paste) 본 딩, 또는 솔더링 등의 방법으로 부착하거나 커넥터를 이용하여 연결함으로써 제어부와 감지 전극(120, 140)을 연결할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판은 접촉 감지 장치에 포함될 수 있는 디스플레이 장치의 표시 내용이 사용자에게 전달될 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다.
기판은 접촉 감지 장치의 외형을 유지하는 역할을 하며, 적어도 일부 영역이 외부로 노출되어 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 도전성 물체의 접촉을 수용한다. 이때, 접촉에 따른 기판의 손상 또는 파괴를 방지하기 위해 보호층(미도시)을 선택적으로 추가하는 것이 가능하다. 참고로, 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 '접촉'이라는 용어는 접촉 수용면에 대한 직접적인 접촉을 의미하는 것에 더해 접촉 수용면으로부터 도전성 물체가 상당한 거리만큼 근접하는 것을 의미하는 것으로 넓게 해석된다. 즉, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는 도전성 물체의 접촉을 인식하거나, 또는 상당 거리 이내로의 근접을 인식하는 기능을 구비한 패널 또는 장치로 해석해야 할 것이다.
본 명세서에서, 감지 전극의 연장 방향은 감지 전극의 배선이 접속된 단부에서 배선이 접속되지 않은 단부의 방향으로 정의한다. 따라서, 제 1 감지 전극(120)은 위에서 아래로 연장하며, 제 2 감지 전극(140)은 아래에서 위로 연장하는 것으로 설명된다. 이때, 감지 전극(120, 140)의 연장 방향은 기판의 장축에 대응할 수 있다. 이로써, 흔히 디스플레이의 단축의 양측 가장자리에 대해 좁은 베젤 폭을 요구하는 많은 휴대용 기기에 적용되어 베젤부에 형성되는 배선의 폭을 줄임으로써 베젤 폭을 단축하는 동시에 유효 표시 면적을 증가시킬 수 있다. 베젤 폭 단축과 유효 표시 면적 증가 효과에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하도록 한다. 한편, 감지 전극(120, 140)은 상기 기판의 양 단부측까지 연장되는 것이 바람직한데, 이것은 상기 연장 방향으로 유효 표시 면적을 최대화하기 위함이다.
이들 감지 전극(120, 140)은 일례로서 직각 삼각형 형태로 형성되며, 서로 상보적으로 배열되어 전극쌍(100)을 이룰 수 있다. 이 경우, 감지 전극(120, 140)은 동일한 층에 형성되어 접촉 감지 장치가 단층 구조를 이룰 수 있다. 도 3에서는 직각 삼각형 형상의 감지 전극(120, 140)을 예시하고 있지만, 맞물린 톱니 형상, 테이퍼 형상, 사다리꼴 형상, 곡선 형태의 경계부를 갖는 형상 등 쌍을 이루어 배치 가능한 모든 형상으로 감지 전극(120, 140)을 형성할 수 있다. 한편, 이와 달리 감지 전극(120, 140)이 상이한 층에 배치되는 것도 가능하다. 감지 전극(120, 140)이 상이한 층에 배치되는 경우, 이들은 반드시 쌍을 이루어 배치될 필요는 없으며 도 1에 도시된 바와 같은 형상을 가질 수도 있다.
제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(140)은 각각 제 1 제어부(600) 및 제 2 제어부(700)에 연결된다. 제 1 제어부(600)는, 제 1 감지 전극(120)의 일 단부 측에 배치되어 제 1 감지 전극(120)에 연결되며, 제 2 제어부(700)는, 제 2 감지 전극(140)의 일 단부 측에 배치되어 제 2 감지 전극(140)에 연결된다. 이들 제어부(600, 700)와 감지 전극(120, 140)을 연결하는 배선 역시 각각의 감지 전극(120, 140)의 상기 일 단부 측에 형성된다. 즉, 제 1 제어부(600)는 제 1 감지 전극(120)의 상단부 측에 배치되고, 제 1 제어부(600)와 제 1 감지 전극(120)을 연결하는 배선 역시 제 1 감지 전극(120)의 상단부 측에 형성된다. 마찬가지로, 제 2 제어부(700)는 제 2 감지 전극(140)의 하단부 측에 배치되고, 제 2 제어부(700)와 제 2 감지 전극(140)을 연결하는 배선 역시 제 2 감지 전극(140)의 하단부 측에 형성된다. 따라서, 제어부(600, 700)와 전극(120, 140)을 연결하는 배선이, 감지 전극(120, 140)이 형성되는 감지 영역의 측면에 형성될 필요가 없게 되므로, 감지 영역의 측면 베젤 영역의 폭을 최소화할 수 있다. 그 결과, 감지 영역 측면의 베젤 폭을 줄이고 접촉 감지 장치에 결합되는 디스플레이의 유효 표시 면적을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 배선이 차지하는 면적이 축소되어, 장치를 대형화하지 않으면서도 감지 전극의 수를 증가시켜 장치의 해상도를 높일 수 있게 된다.
일 실시형태에 의하면 감지 전극(120, 140)과 제어부(600, 700)의 접속은 단자부를 통해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제 1 감지 전극(120)은 배선(220)을 통해 단자(320)에 연결되고, 단자(320)는 다시 배선(420)을 통해 단자(520)에 연결됨으로써, 제 1 감지 전극(120)이 제 1 제어부(600)에 접속될 수 있다. 유사하게, 제 2 감지 전극(140)은 배선(240)을 통해 단자(340)에 연결되고, 단자(340)는 다시 배선(440)을 통해 단자(540)에 연결됨으로써, 제 2 감지 전극(140)이 제 2 제어부(700)에 접속될 수 있다. 이 때, 단자(320, 340)와 단자(520, 540)를 연결하는 배선(420, 440)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 FPCB(Flexible PCB) 상에 미리 형성될 수 있다. 따라서, 실질적으로 감지 전극(120, 140)과 제어부(600, 700)의 연결은, 배선(220, 240)을 이용하여 최단 거리로 전극(120, 140)과 PCB 또는 FPCB 상의 단자(320, 340)를 연결하는 것으로 간단하게 이루어질 수 있다. 또한, 기판 상에 제어부(600, 700)가 실장되는 것도 가능하므로, 전체적인 제조 공정이 간소화되고 접 속 구조가 안정화될 수 있다.
한편, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)는 전극(120, 140)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하도록 감지 전극(120, 140)에 각각 신호를 인가하거나, 및/또는 접촉에 의해 감지 전극(120, 140)으로부터 발생하는 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 커패시턴스를 이용하는 접촉 감지 방식에 있어서, 제어부(600, 700)는 한 사이클 내에 감지 전극(120, 140)에 각각 전기 신호를 인가하고, 또한 각각으로부터 전기 신호를 수신한다. 만약 사용자의 접촉이 있는 경우에는 커패시턴스의 발생으로 인해 전기 신호가 변화되므로, 이를 감지하여 접촉 감지 신호를 추출할 수 있는 것이다. 물론, 커패시턴스를 이용하지 않고, 압력, 온도, 저항 등 다른 다양한 요소의 접촉에 따른 변화를 감지하는 방식도 가능하다.
제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)는 이러한 접촉 감지 신호 추출 동작, 예를 들어 신호의 인가 및/또는 수신을 효율적으로 수행하기 위해, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)는 서로 접속되어 통신할 수 있다. 일 실시형태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(600, 700) 사이를 접속하는 배선(460a)은 전극쌍(100)들의 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 배선(460a)의 형성은 전체 접촉 감지 장치의 면적에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 배선(460a)은, 차지하는 면적을 최소화하기 위하여 도체 사이에 개재된 절연체를 포함하는 다층 구조로 형성 될 수 있으며, 이를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 1의 실시형태의 접촉 감지 장치의 단면을 도시한다. 접촉 감지 장치는 절연성의 기판(800), 기판 상에 형성된 감지 전극(120), 그리고 감지 전 극(120) 상에 형성된 절연층(900)을 포함한다. 사용자의 접촉이 절연층(900)에 인가된 경우, 인체 등의 접촉 물체와 감지 전극(120) 사이에 발생하는 커패시턴스에 의해 접촉 감지 신호가 생성되며, 제어부(600, 700)는 이 감지 신호를 수신하여 접촉을 감지한다. 한편, 제어부(600, 700) 사이를 연결하는 배선(460a)은 감지 전극(120)들 사이에 배치되는데, 인터페이스 신호 라인(462, 466)과 전원 라인(464)을 포함한다. 전원 라인(464)은 VDD 라인(464a)과 GND 라인(464b)을 포함할 수 있다. 이들 다수의 라인(462, 464, 466)은 절연체(468)를 사이에 두고 적층되어 다층 구조를 이룬다. 따라서 다수의 라인을 포함하는 배선(460a)에 의해 점유되는 면적을 최소화 할 수 있다.
다른 실시형태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 배선(460b)은 접촉 감지 장치의 감지 영역 측면, 다시 말해 최외곽의 전극쌍(100)의 외측을 통과하도록 배치될 수 있다. 이 실시형태에 따르더라도, 접촉 감지 장치의 측면에 감지 전극(120, 140)을 제어부(600, 700)로 연결하는 배선(220, 240)을 배치하지 않게 되므로, 종래의 구조에 비해 낭비되는 면적(예를 들어, 베젤 면적)을 감소시킬 수 있다. 배선(460b) 역시 도 4에 도시된 것과 같은 다층 구조로 형성되어 최소한의 면적만을 점유할 수 있다.
한편 다른 실시형태에 의하면, 제어부(600, 700)가 각각 실장되는 PCB 또는 FPCB에 기기의 메인보드에 연결되는 커넥터를 마련하거나 제어부(600, 700)를 기기의 메인보드에 실장하고, 기기의 메인보드에 양 제어부(600, 700) 간의 인터페이스 신호 라인(462, 466) 및/또는 전원 라인(464)을 배치함으로써, 양 제어부(600, 700) 간의 접속 배선 일부 또는 전부를 메인보드에 형성하고 접촉 감지 장치 상에는 형성하지 않는 것도 가능하다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 서로 통신하는 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)의 동작, 즉 신호의 인가 및/또는 수신은 서로 동기화되어 이루어질 수 있다. 제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(140)의 신호는 동일 시간대에 인가 및/또는 수신되어야 한다. 제 1 감지 전극(120)의 신호를 수신할 때에 사용자의 접촉 상태와 제 2 감지 전극(140)의 신호를 수신할 때의 사용자의 접촉 상태가 크게 상이하면 정확한 접촉 감지가 이루어질 수 없기 때문이다. 이 점은, 특히 접촉 위치가 시간에 따라 이동하거나 접촉 인가와 해제가 빠르게 반복되는 경우에 더욱 그러하다. 따라서, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)의 동작은 서로 동기화될 필요가 있으며, 이는 배선(460)을 통해 서로 동기 신호를 교환함으로써 이루어질 수 있다.
동기 신호의 교환에 의해 제어부(600, 700)들이 감지 전극(120, 140)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하는 타이밍이 동일하게 할 수 있다. 이 경우, 제 1 제어부(600)가 제어하는 제 1 감지 전극(120)과 제 2 제어부(700)가 제어하는 제 2 감지 전극(140)이 서로 인접한다면, 감지 전극(120, 140) 간의 커플링(coupling)에 의해 접촉 감지 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 감지 신호 획득을 위해 동시에 각각 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)에 의해 제어되는 감지 전극(120, 140)은 서로 인접하지 않은 전극인 것이 바람직하다. 그러나, 제어부(600, 700)에는 둘 이상의 감지 전극이 접속될 수 있으므로, 제 1 제어부(600)에 접속된 감지 전 극(120)과 제 2 제어부(700)에 접속된 감지 전극(140)이 전부 인접하지 않아야 하는 것은 아니다.
제어부(600, 700)는 복수의 감지 전극(120, 140)에 대해 순차적으로 또는 일괄적으로 접촉 감지 신호를 추출할 수 있다. 순차적으로 추출하는 경우에 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)는 각각 연결된 복수의 감지 전극(120, 140)으로부터 전체적으로 동일 시간대에 접촉 감지 신호를 추출하되, 특정 시점에 서로 인접하지 않은 전극을 동시에 제어함으로써 인접한 감지 전극(120, 140) 간의 커플링을 최소화할 수 있다.
한편, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)가 각각 연결된 복수의 제 1 감지 전극(120) 및 복수의 제 2 감지 전극(140)을 일괄적으로 제어하여 동시에 복수의 제 1 및 제 2 감지 전극(120, 140)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하는 경우에는, 제 1 제어부(600)에 연결된 제 1 감지 전극(120)과 제 2 제어부(700)에 연결된 제 2 감지 전극(140)이 동시에 제어되지 않도록 동기화함으로써 교대로 인접하여 배치된 제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(140)간의 커플링을 최소화할 수 있다. 즉, 제 1 제어부(600)가 제 1 감지 전극(120)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하는 타이밍과 제 2 제어부(700)가 제 2 감지 전극(140)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하는 타이밍 간에 약간의 시간차를 두어, 전체적으로 동일 시간대에 복수의 감지 전극(120, 140)으로부터 접촉 감지 신호를 추출하면서도 제 1 감지 전극(120)과 제 2 감지 전극(140) 간의 커플링이 최소화되도록 할 수 있다. 이때, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)의 접촉 감지 신호 추출 타이밍 간의 시간차를 접촉 감 지 사이클의 주기에 비해 매우 짧게 설정함으로써 접촉 감지 성능을 저하시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.
제 1 제어부(600)는 제 2 제어부(700)에 명령을 내리도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)가 마스터/슬레이브 방식의 제어를 수행하여, 제 2 제어부(700)는 제 1 제어부(600)의 명령에 따라 동작하고 제 1 제어부(600)를 통해 외부와 통신할 수 있다. 따라서, 제 2 제어부(700)는 제 1 제어부(600)에 접촉 감지 신호를 전송하고, 제 1 제어부(600)는 이를 외부 호스트에 전달할 수 있다. 다르게는, 제 1 제어부(600)가 제 2 제어부(700)로부터 수신된 접촉 감지 신호 및 제 1 감지 전극으로부터 획득된 접촉 감지 신호에 기초하여 접촉 위치를 산출하고, 산출된 결과를 외부의 호스트에 제공할 수 있다. 또한 제 1 제어부(600)는 호스트로부터 제어 신호를 수신하여 제 2 제어부(700)를 제어할 수 있다. 이와 같이 제 1 제어부(600)만이 외부와 통신하도록 구성된 경우, 도 4의 인터페이스 신호 라인(462, 468)을 전용 라인으로 구성하여, 제 1 제어부(600)가 외부와 통신하는 동안에도 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)간의 통신이 유지될 수 있도록 하는 것이 유리하다. 제 1 제어부(600)는 각 제어부의 감지 신호 수신 시퀀스와 제어부 간의 통신 시퀀스를 동기화함으로써 감지 신호 수신과 제어부 간의 통신이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 제 2 제어부(700)가 제 1 제어부(600)로 감지 신호를 전송하도록 구성된 경우, 제 2 제어부(700)는 제 1 제어부(600)에 신호를 전송하기 전에, 신호에 대한 전처리를 수행할 수 있으며 이를 위한 전처리부를 포함할 수 있다. 이 전처 리는 제 1 제어부(600)가 신호를 용이하게 수신하고 처리하기 위한 목적, 또는 다양한 요인으로부터 발생하는 잡음 신호를 제거하기 위한 목적으로 수행될 수 있다. 상기 전처리는 증폭, 필터링, 샘플링, 인터폴레이션(interpolation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 구성은 복수의 제어부(600, 700) 간의 기능 분담의 몇 가지 예이고, 이와 다른 형태의 기능 분담도 가능하다는 점을 유의하여야 한다. 예컨대, 제 1 제어부(600)가 호스트와의 통신을 담당하고, 제 2 제어부(700)에서 접촉 위치에 관계된 연산을 수행하거나, 제 1 제어부(600)가 두 제어부(600, 700)의 감지 신호 추출 동기를 제어하고 제 2 제어부(700)가 접촉 위치 연산을 담당할 수 있다.
본 발명의 접촉 감지 장치는 둘 이상의 제어부를 포함하므로 이들을 이용하여 다양한 방식의 제어가 가능하다. 이를, 도 3과 함께 도 6을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 도 3에 개시된 접촉 감지 장치를 제어하는 방법에 한정되는 것이 아니고 도 4에 개시된 장치 및 기타 다양한 구성의 접촉 감지 장치에도 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 방법을 도시하는 흐름도이다. 본 실시형태의 제어 방법은 먼저, 제 1 및 제 2 제어부(600, 700)에서 제 1 및 제 2 감지 전극(120, 140)을 이용하여 감지 신호를 추출한다(S100). 이 때, 제 1 및 제 2 감지 전극(120, 140)의 감지 신호 추출은 서로 동기화되어 동일한 시간대에, 또는 소정 간격을 두고 이루어질 수 있다. 또한, 제어부(600, 700)가 동시에 감지 신호를 추출하는 경우에는 제어부(600, 700) 각각이 제어하는 전극이 서로 인접하 지 않도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 제 2 제어부(700)의 동작은 제 1 제어부(600)의 제어에 의하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 제 2 제어부(700)에 의한 신호 추출 타이밍 및 동작은 제 1 제어부(600)의 명령에 따라 제어된다.
다음, 단계 S110에서, 제 2 제어부(700)는 일부 감지 전극으로부터 추출한 감지 신호를 제 1 제어부(600)로 전송하고, 제 1 제어부(600)는 이 감지 신호를 수신한다. 이러한 신호의 전송은 제 1 제어부(600)와 제 2 제어부(700)를 접속하는 배선(460)을 통해 이루어진다. 배선(460)의 구조는 전술한 바와 같이 절연체를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 또한, 제 2 제어부(700)는 제 1 제어부(600)에 신호를 전송하기 전에, 신호에 대한 전처리를 수행할 수 있다. 이러한 전처리는 제 1 제어부(600)가 신호를 용이하게 수신하고 처리할 수 있게 하기 위한 증폭, 필터링, 샘플링, 인터폴레이션(interpolation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계 S120에서, 제 1 제어부(600)에서는, 제 2 제어부(700)로부터 수신된 감지 신호와, 제 1 감지 전극(120)을 이용하여 제 1 제어부(600)가 추출한 감지 신호를 처리한다. 이 처리는 이들 감지 신호를 이용한 접촉 위치 판정을 포함한다. 다르게는, 제 1 제어부(600)는 접촉 위치를 판정하지 않고 호스트로의 전송을 위한 증폭, 필터링, 샘플링 등의 전처리 만을 수행할 수도 있다.
마지막으로, 단계 S130에서, 제 1 제어부(600)는 처리된 신호를 제 1 제어부(600)와 연결된 호스트로 전송한다. 호스트는 전송된 신호에 기초하여, 디스플레이의 표시 내용을 변경하는 등의 기능을 수행하도록 접촉 감지 장치 또는 이와 연결된 다른 장치를 제어할 수 있다. 제 1 제어부(600)에서 접촉 위치를 판정하는 경우, 호스트는 판정된 위치에 기초하여 제어를 수행하면 족하지만, 제 1 제어부(600)에서 전처리 만을 수행하는 경우에는 호스트는 위치 판정을 수행하여야 한다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시형태들을 변경 또는 변형할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에는 두 개의 제어부를 포함하는 실시형태를 설명하였으나, 더 많은 수의 제어부가 포함되는 것도 가능하다. 본 명세서에서 설명된 각 기능 블록들 또는 수단들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 둘 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에서 별개인 것으로 설명된 수단 등의 구성요소는 단순히 기능상 구별된 것으로 물리적으로는 하나의 수단으로 구현될 수 있으며, 단일한 것으로 설명된 수단 등의 구성요소도 수개의 구성요소의 결합으로 이루어질 수 있다. 또한 본 명세서에서 설명된 각 방법 단계들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그 순서가 변경될 수 있고, 다른 단계가 부가될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 설명된 다양한 실시형태들은 각각 독립하여서뿐만 아니라 적절하게 결합되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
도 1 및 도 2는 종래의 접촉 감지 장치를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 접촉 감지 장치를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 접촉 감지 방법을 도시하는 흐름도.

Claims (24)

  1. 기판;
    제 1 축을 따라 연장되도록 상기 기판 상에 배치되고, 접촉에 의해 감지 신호가 생성되는 감지 전극; 및
    상기 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하는 복수의 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제어부는 서로 통신 가능하도록 연결되며,
    상기 복수의 제어부는,
    마스터로 동작하는 주제어부; 및
    슬레이브로 동작하는 부제어부를 포함하고,
    상기 주제어부는, 상기 주제어부와 상기 부제어부 사이의 통신을 관리하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 축은, 상기 기판의 장축인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 전극은 상기 기판의 일면에만 형성되며, 상기 기판은 상기 접촉 감지 장치에 포함되는 유일한 감지 전극 형성 기판인 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부 각각은 그와 접속되는 상기 감지 전극의 일단부 측에 배치되고,
    상기 제어부 각각과 상기 감지 전극을 접속하는 배선은 상기 감지 전극의 상기 일단부 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부를 서로 연결하는 배선은 상기 기판의 외곽 영역 또는 상기 기판의 내측 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부를 서로 연결하는 배선은 도체 사이에 절연체가 포함되는 다층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부는,
    상기 접촉을 판단하는 제 1 제어부; 및
    상기 제 1 제어부와 통신 가능하도록 연결되는 적어도 하나의 제 2 제어부
    를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부와 연결된 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 상기 제 2 제어부로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 제어부는, 제 2 제어부와 연결된 감지 전극으로부터 획득된 감지 신호를 전처리하는 전처리부를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는 상기 제 2 제어부로부터 상기 전처리된 감지 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부로부터 수신한 감지 신호, 및 상기 제 1 제어부와 연결된 감지 전극으로부터 획득한 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 제어부는, 상기 접촉의 위치를 판정하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부는 전용 라인을 통해 서로 통신 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부는 시리얼 통신 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  14. 기판;
    제 1 축을 따라 연장되도록 상기 기판 상에 배치되고, 접촉에 의해 감지 신호가 생성되는 감지 전극; 및
    상기 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하는 복수의 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제어부는 서로 통신 가능하도록 연결되며,
    상기 복수의 제어부는,
    상기 접촉을 판단하는 제 1 제어부; 및
    상기 제 1 제어부와 통신 가능하도록 연결되는 적어도 하나의 제 2 제어부를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부와 연결된 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 상기 제 2 제어부로부터 수신하며,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부와 각각 연결된 감지 전극으로부터의 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 감지 신호 획득을 동기화 제어하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  15. 기판;
    제 1 축을 따라 연장되도록 상기 기판 상에 배치되고, 접촉에 의해 감지 신호가 생성되는 감지 전극; 및
    상기 감지 신호를 이용하여 상기 접촉을 판단하는 복수의 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제어부는 서로 통신 가능하도록 연결되며,
    상기 복수의 제어부는,
    상기 접촉을 판단하는 제 1 제어부; 및
    상기 제 1 제어부와 통신 가능하도록 연결되는 적어도 하나의 제 2 제어부를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는, 상기 제 2 제어부와 연결된 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 상기 제 2 제어부로부터 수신하며,
    상기 제 1 제어부는, 상기 감지 전극으로부터의 감지 신호 수신 시퀀스와, 상기 제 1 제어부와 제 2 제어부간의 통신 시퀀스를 동기화 제어하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제어부는, 동시에 서로 인접하지 않은 감지 전극으로부터 감지 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치.
  17. 감지 전극 및 상기 감지 전극에 연결된 복수의 제어부를 포함하는 접촉 감지 장치의 제어 방법에 있어서,
    제 1 감지 전극에 연결된 제 1 제어부와 제 2 감지 전극에 연결된 제 2 제어부가 각각 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 감지 신호를 획득하는 단계;
    상기 제 1 제어부가 상기 제 2 제어부에서 획득된 감지 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 제어부가 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 이용하여 접촉을 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 감지 신호 획득 단계는, 상기 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 감지 신호 획득을 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 접촉 판단 단계는, 상기 접촉의 위치를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 감지 신호 수신 단계는, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부를 연결하는 전용 라인을 통해 상기 제 2 제어부에서 획득된 감지 신호를 상기 제 1 제어부가 수신하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  20. 삭제
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 제 1 제어부 및 상기 제 2 제어부가 동일 시간대에 각각 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극으로부터 상기 감지 신호를 획득하도록 동기화하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 제 1 제어부 및 상기 제 2 제어부가 동시에 서로 인접하지 않은 전극으로부터 상기 감지 신호를 획득하도록 동기화하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  23. 감지 전극 및 상기 감지 전극에 연결된 복수의 제어부를 포함하는 접촉 감지 장치의 제어 방법에 있어서,
    제 1 감지 전극에 연결된 제 1 제어부와 제 2 감지 전극에 연결된 제 2 제어부가 각각 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 감지 신호를 획득하는 단계;
    상기 제 1 제어부가 상기 제 2 제어부에서 획득된 감지 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 제어부가 상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 획득된 감지 신호를 이용하여 접촉을 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는 마스터/슬레이브 방식으로 상호 동작하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 감지 신호 획득 단계는,
    상기 제 1 감지 전극 및 제 2 감지 전극에 대해 1차 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 1차 신호를 전처리하여 상기 감지 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 감지 장치의 제어 방법.
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