KR101566939B1 - 정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법 - Google Patents

정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치입력수단의 정전식 터치신호를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 센싱패드와 난센싱패드 사이에 형성된 센싱등가커패시터의 일측에 교번하는 구동전압이 인가되고, 터치유무에 따라 센싱 패드에서 발생하는 전압차를 터치검출부에서 검출하여 터치여부를 판단하는 정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법에 따르면, 센싱패드 및 센싱패드와 인접한 난센싱패드 사이에 형성된 센싱등가커패시터에 교번하는 구동전압을 인가하고, 손가락등의 터치입력에 의해 부가된 터치 정전용량의 차이에 의해 터치검출부에서 전압의 차이가 발생하는 것을 검출하여 터치신호를 획득함으로써, 기존에는 노이즈로 작용하던 센서신호선 사이에 발생하는 기생커패시턴스를 터치신호를 검출하는 수단으로 역이용함으로 인해 터치패널의 설계가 용이하고 감도가 향상 되는 효과가 있다.

Description

정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법 {CAPACITIVE TYPE TOUCH SIGNAL DETECTION APPARATUS AND MENTOD}
본 발명은 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 터치입력수단의 정전식 터치신호를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센싱패드와 난센싱패드 사이에 형성된 센싱등가커패시터를 이용하여 터치신호를 검출하는 정전식 터치 신호 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치스크린패널(Touch Screen Panel)은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부착되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 터치될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의 하나이다. 터치스크린패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.
종래 터치스크린패널은 다양한 유형이 개시되어 있으나, 제조공정이 간단하고 제조코스트가 저렴한 저항방식의 터치스크린패널이 가장 널리 이용되고 있다. 그러나 저항방식의 터치스크린패널은 투과율이 낮고 압력을 인가해야 하므로 사용이 불편하고 멀티터치 및 제스처 인식이 곤란하고 검출오류가 발생하는 등의 문제점을 안고 있다.
이에 반해, 정전식 터치스크린패널은 투과율이 높고 소프트 터치를 인식할 수 있고 멀티터치 및 제스처 인식이 양호한 장점을 갖고 있어 점차 시장을 넓혀가고 있다.
도 1은 종래 정전식 터치스크린패널의 일예를 보여준다. 도 1을 참조하면, 플라스틱 또는 유리 등으로 제조된 투명기판(2)의 상하면에 투명도전막이 형성되며, 투명기판(2)의 네 모서리 각각에 전압인가용 금속전극(4)이 형성되어 있다. 상기 투명도전막은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 투명한 금속으로 형성된다. 그리고 상기 투명도전막의 네 모서리에 형성되는 금속전극(4)들은 은(Ag) 등의 저항률이 낮은 도전성 금속으로 프린팅하여 형성한다. 상기 금속전극(4)들의 주변에는 저항 네트워크가 형성된다. 상기 저항 네트워크는 상기 투명도전막의 표면 전체에 균등하게 컨트롤신호를 송출하기 위하여 선형성 패턴(Linearization Pattern)으로 형성된다. 그리고 금속전극(4)을 포함한 투명도전막의 상부에는 보호막이 코팅된다.
위와 같은 정전식 터치스크린패널은 상기 금속전극(4)에 고주파의 교번 전압을 인가하면 이는 투명기판(2)의 전면에 퍼지게 된다. 이때 손가락(8)이나 도전성 터치입력수단으로 투명기판(2) 상면의 투명도전막을 가볍게 터치하면, 일정량의 전류가 체내로 흡수되면서 컨트롤러(6)에 내장된 전류센서에서 전류의 변화를 감지하고 4개의 금속전극(4) 각각에서의 전류량을 연산하여 터치 지점을 인식하게 된다.
그런데, 도 1과 같은 정전식 터치스크린패널은 미소 전류의 크기를 검출하는 방식으로서, 고가의 검출장치를 필요로 하므로 가격이 상승하며 복수개의 터치를 인식하는 멀티터치가 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 근래에는 도 2와 같은 정전식 터치스크린패널이 주로 사용되고 있다. 도 2의 터치스크린패널은 횡방향의 선형터치검출센서(5a) 및 종방향의 선형터치검출센서(5b), 터치신호를 분석하는 터치드라이브IC(7)로 이루어져 있다. 이러한 터치스크린패널은 선형터치검출센서(5)과 손가락(8) 사이에 형성되는 커패시턴스의 크기를 검출하는 방식으로서, 횡방향의 선형터치검출센서(5a)과 종방향의 선형터치검출센서(5b)을 스캔하여 신호를 검출하므로 복수개의 터치지점을 인식할 수 있다.
그런데, 위와 같은 터치스크린패널은 LCD와 같은 표시장치 위에 실장되어 사용될 때, 노이즈에 의해 신호 검출이 어려운 현상이 발생한다. 예컨대, LCD는 공통전극을 사용하며 경우에 따라 이 공통전극에 교번의 공통전압(Vcom)이 인가된다. 그리고 공통전극의 공통전압(Vcom)은 터치지점 검출 시 노이즈로 작용한다.
도 3은 LCD 위에 종래 정전식 터치스크린패널이 설치된 실시태양을 보여준다. 표시장치(200)는 하측의 TFT기판(205)과 상측의 칼라필터(215) 사이에 액정이 봉입되어 액정층(210)을 형성하는 구조를 갖는다. 액정의 봉입을 위하여 TFT기판(205)과 칼라필터(215)는 그 외곽부에서 실런트(230)에 의해 접합된다. 도시하지 않았지만, 액정패널의 상하로는 편광판이 부착되며, 그밖에도 BLU(Back Light Unit)가 설치된다.
표시장치(200)의 상부에는 도시한 바와 같이 터치스크린패널이 설치된다. 터치스크린패널은 기판(1)의 상면에 상기한 선형터치검출센서(5)가 올려진 구조를 갖는다. 기판(1)의 위에는 선형터치검출센서(5)을 보호하기 위한 보호패널(3)이 부착된다. 터치스크린패널은 DAT(Double Adhesive Tape) 등과 같은 접착부재(9)를 매개로 표시장치(200)의 에지부에 접착되며, 표시장치(200)와의 사이에서 에어갭(9a)을 형성한다.
이러한 구성에서 도 3에서와 같은 터치가 발생할 경우, 손가락(8)과 선형터치검출센서(5) 사이에는 Ct와 같은 커패시턴스가 형성된다. 그런데, 도시한 바와 같이 선형터치검출센서(5)과 표시장치(200)의 칼라필터(215) 하면에 형성된 공통전극(220) 사이에서도 공통전극커패시턴스(Cvcom)와 같은 커패시턴스가 형성되며, 선형터치검출센서(5)에는 패턴 사이의 커패시턴스결합 또는 제조 공정 요인 등에 의한 미지의 기생커패시턴스인 Cp도 작용하고 있다. 따라서, 도 4의 등가회로와 같은 회로가 구성된다.
여기서, 종래 터치스크린패널은 터치 정전용량인 Ct의 변화량을 검출해서 터치를 인식하며, Cvcom 및 Cp와 같은 성분은 Ct의 검출에 있어 노이즈로 작용한다. 특히 패턴과 표시장치 사이에서 발생하는 공통전극 정전용량(Cvcom)은 터치 정전용량인 Ct보다 열배 이상 큰 경우도 있기 때문에 Cvom으로 인해 터치 감도가 저하 된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 터치스크린패널의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 터치검출부에 접속된 센싱패드 및 센싱패드와 인접한 난센싱패드 사이에 형성되고, 기존에는 기생커패시터로 동작하던 센싱등가커패시터의 일측에 교번하는 구동전압을 인가하고, 손과 같은 터치입력수단과 센싱패드간에 터치 정전용량이 형성될 때, 터치 정전용량의 크기에 따라 터치검출부에서 검출되는 전압의 크기에 차이가 생기는 현상을 이용하여 터치신호를 획득함으로써, 기생 커패시턴스에 의한 영향을 최소화하고 터치신호를 안정적으로 획득하는 정전식 터치 검출수단 및 검출방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 정전식 터치 신호 검출 장치의 일 측면에 따라,
제 1 프레임 형태로 배열된 복수개의 터치검출 센서를 포함하는 터치패널에서의 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력수단의 터치 여부를 검출하는 정전식 터치 신호 검출장치에 있어서,
각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치 신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통하여 터치 신호를 수신 및 저장하는 메모리부로서, 상기 메모리부의 저장 어레이(array)는 상기 터치검출 센서의 상기 제 1 프레임 형태와 다른 제 2 프레임 형태를 갖는 상기 메모리부; 및
상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 검출하여 터치여부를 판단하는 터치 드라이브 IC(TDI : Touch Drive IC);를 포함하되,
상기 터치 드라이브 IC는 상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 센싱 패드(sensing pad)와 난-센싱 패드(non-sensing pad)사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 센싱등가커패시터(sensing equivalent capacitor)(Ceq)를 이용하여 상기 터치여부를 판단하고, 상기 메모리부는 상기 제 1 프레임 형태로 재매핑(re-map)하는 프로세스를 수행하여 상기 터치여부 결과를 저장한다.
바람직하게는,
각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통해 상기 터치 신호를 수신하는 복수개의 멀티플렉서(multiplexer); 및
각각의 상기 멀티플렉서에 수신된 상기 터치 신호 중 일부의 터치 신호를 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 적어도 하나 이상의 선택신호 생성기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 재매핑은 상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 상기 터치검출 센서의 컬럼의 좌표를 기준으로 재배열하는 과정인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되는 패드이며, 상기 난-센싱 패드는 상기 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되지 않는 패드이며,
상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드는 시간에 따라 가변하되, 상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 선택되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱등가커패시터(Ceq)는 상기 센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 센싱패드 신호선과 상기 난-센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 난-센싱패드 신호선간에 생성되는 복수개의 선간커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱등가커패시터의 크기는 상기 센싱 패드를 제 1 전압으로 충전하고, 상기 난-센싱 패드에 제 2 전압을 인가함으로써 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 직류전압 또는 교번전압 또는 직류 전압과 교번전압이 조합된 형태이고, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 상이한 전위를 가져 전위차가 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압을 상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드에 인가하여 상기 터치 패널을 전체 구동 상태(FULL 구동)로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드 중 일부는 상기 제 2 전압에 연결하고, 상기 난-센싱 패드 중 일부는 DC전원에 연결되거나 플로팅(floating) 상태를 유지하여 상기 터치 패널을 블록 구동(BLOCK 구동) 상태로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 검출은
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)과 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)의 차에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch) 및 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)은 상기 센싱등가커패시터 크기에 비례하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)은 상기 터치커패시턴스(Ct)의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압은 교번 전압이며,
상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 여부 검출은 상기 제 2 전압의 하이레벨에서 로우레벨로 하강하는 타임(Ft : falling time)에 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서
터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 교번 전압이며, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V를 포함한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 로우[j]는 컬럼마다 상이하며,
로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서이고,
상기 난-센싱 패드는 로우 [1]과 로우[j-1] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들이거나 또는 로우 [j+1]과 로우 [m] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 로우 [j]는 컬럼마다 상이하며,
로우[j]는 로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
동일 컬럼에 두개이상의 센싱 패드가 위치되되,
상기 두개이상의 센싱 패드는 서로 다른 멀티플렉서에 연결된 터치검출센서이며, 서로 다른 선택신호에 의해 결정된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드들의 로우(row) 개수를 결정하는 수단; 및
상기 난-센싱 패드들이 존재하는 위치를 결정하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서는 복수개의 서브셋으로 분할하여 스캔하되, 상기 서브셋은 적어도 하나이상의 터치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 서브셋은 짝수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 제 1 서브셋 및 홀수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 복수개의 제 2 서브셋으로 이루어진다.
바람직하게는,
상기 서브셋은 두개의 서브셋으로 구성되되, 제 1 서브셋은 중앙 컬럼을 기준으로 좌측에 위치된 터치검출센서들이고, 제 2 서브셋은 상기 중앙 컬럼에 위치된 터치검출센서들인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드이며,
상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압이고, 상기 센싱난-센싱패드에 인가되는 교번전압은 상기 제 2 전압과 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱난-센싱 패드의 일부에만 상기 제 2 전압과 역위상의 교번전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압은 교번전압이며,
상기 로우 [1] 내지 로우 [j-1] 및 상기 로우 [j+1] 내지 로우[m] 중 적어도 하나이상의 로우에 위치된 난-센싱 패드는 제 1 위상인 제 1 그룹과 상기 제 1 위상과 역위상인 제 2 그룹으로 분류되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우[j-1]에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상과
상기 로우 [1] 내지 로우[j-2] 에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+2] 내지 로우 [m]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상은 서로 역위상의 관계를 유지한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드는 상기 로우[j-1] 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 터치검출센서이고, 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드 및 상기 난-센싱 패드를 제외한 모든 터치검출센서는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V 또는 그라운드(ground)를 포함한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 난-센싱 패드는 로우 [2] 내지 로우[m] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [2] 및 로우 [m]인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [2]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 로우 [m]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 난-센싱 패드는 로우 [1] 내지 로우[m-1] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 설정되면,
상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [m-1] 및 로우 [1]인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m-1]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [1]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 센싱등가커패시터는 상기 센싱 패드가 위치된 제 1 컬럼의 다음 컬럼인 제 2 컬럼에 위치된 복수개의 터치검출센서에 연결된 복수개의 센서신호선과의 선간정전용량을 포함한다.
바람직하게는,
상기 제 2 컬럼에 위치된 상기 터치검출센서의 센서신호선은 상기 제 2 컬럼의 터치검출센서를 기준으로 좌측과 우측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 우측에 형성된 센서신호선은 상기 터치 드라이브 IC와 연결되고, 상기 좌측에 형성된 센서신호선은 상기 제 1 컬럼의 로우 [1]의 센서 신호선과 일정간격으로 이격되어 배치되어 상기 제 2 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정전식 터치 신호 검출 방법의 일 측면에 따라,
제 1 프레임 형태로 배열된 복수개의 터치검출 센서를 포함하는 터치패널에서의 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력수단의 터치 여부를 검출하는 정전식 터치 신호 검출 방법에 있어서,
메모리부에 의해 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치 신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통하여 터치 신호를 수신 및 저장하는 단계로서, 상기 메모리부의 저장 어레이(array)는 상기 터치검출 센서의 상기 제 1 프레임 형태와 다른 제 2 프레임 형태를 갖는 상기 저장하는 단계;
상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 센싱 패드(sensing pad)를 제 1 전압으로 충전하는 단계;
상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 난-센싱 패드(non-sensing pad)에 제 2 전압을 인가하는 단계;
터치 드라이브 IC(TDI : touch drive IC)에 의해 상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 센싱등가커패시터(sensing equivalent capacitor)(Ceq)를 이용하여 상기 터치입력 수단의 접근에 의한 터치여부를 검출하는 단계; 및
상기 메모리부에 의해 상기 제 1 프레임 형태로 재매핑(re-map)하는 프로세스를 수행하여 상기 터치여부 결과를 저장하는 단계를 포함한다.
바람직하게는,
복수개의 멀티플렉서(multiplexer)에 의해 각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통해 상기 터치 신호를 수신하는 단계; 및
복수개의 선택신호 생성기를 통하여 각각의 상기 멀티플렉서에 수신된 상기 터치 신호 중 일부의 터치 신호를 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 재매핑은 상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 상기 터치검출 센서의 컬럼의 좌표를 기준으로 재배열하는 과정인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되는 패드이며, 상기 난-센싱 패드는 상기 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되지 않는 패드이며,
상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드는 시간에 따라 가변하되, 상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 선택되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱등가커패시터(Ceq)는 상기 센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 센싱패드 신호선과 상기 난-센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 난-센싱패드 신호선간에 생성되는 복수개의 선간커패시터인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱등가커패시터의 크기는 상기 센싱 패드를 제 1 전압으로 충전하고, 상기 난-센싱 패드에 제 2 전압을 인가함으로써 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 직류전압 또는 교번전압 또는 직류 전압과 교번전압이 조합된 형태이고, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 상이한 전위를 가져 전위차가 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압을 상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드에 인가하여 상기 터치 패널을 전체 구동 상태(FULL 구동)로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드 중 일부는 상기 제 2 전압에 연결하고, 상기 난-센싱 패드 중 일부는 DC전원에 연결되거나 플로팅(floating) 상태를 유지하여 상기 터치 패널을 블록 구동(BLOCK 구동) 상태로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 검출은
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)과 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)의 차에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch) 및 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)은 상기 센싱등가커패시터 크기에 비례하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)은 상기 터치커패시턴스(Ct)의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압은 교번 전압이며,
상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 여부 검출은 상기 제 2 전압의 하이레벨에서 로우레벨로 하강하는 타임(Ft : falling time)에 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서
상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 터치 드라이브 IC에서
터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 교번 전압이며, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V를 포함한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 로우[j]는 컬럼마다 상이하며,
로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서이고,
상기 난-센싱 패드는 로우 [1]과 로우[j-1] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들이거나 또는 로우 [j+1]과 로우 [m] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 로우 [j]는 컬럼마다 상이하며,
로우[j]는 로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
동일 컬럼에 두개이상의 센싱 패드가 위치되되,
상기 두개이상의 센싱 패드는 서로 다른 멀티플렉서에 연결된 터치검출센서이며, 서로 다른 선택신호에 의해 결정된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드들의 로우(row) 개수를 결정하는 수단; 및
상기 난-센싱 패드들이 존재하는 위치를 결정하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서는 복수개의 서브셋으로 분할하여 스캔하되, 상기 서브셋은 적어도 하나이상의 터치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 서브셋은 짝수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 제 1 서브셋 및 홀수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 복수개의 제 2 서브셋으로 이루어진다.
바람직하게는,
상기 서브셋은 두개의 서브셋으로 구성되되, 제 1 서브셋은 중앙 컬럼을 기준으로 좌측에 위치된 터치검출센서들이고, 제 2 서브셋은 상기 중앙 컬럼에 위치된 터치검출센서들인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드이며,
상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압이고, 상기 센싱난-센싱패드에 인가되는 교번전압은 상기 제 2 전압과 역위상인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱난-센싱 패드의 일부에만 상기 제 2 전압과 역위상의 교번전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 제 2 전압은 교번전압이며,
상기 로우 [1] 내지 로우 [j-1] 및 상기 로우 [j+1] 내지 로우[m] 중 적어도 하나이상의 로우에 위치된 난-센싱 패드는 제 1 위상인 제 1 그룹과 상기 제 1 위상과 역위상인 제 2 그룹으로 분류되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 로우[j-1]에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상과
상기 로우 [1] 내지 로우[j-2] 에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+2] 내지 로우 [m]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상은 서로 역위상의 관계를 유지한다.
바람직하게는,
상기 난-센싱 패드는 상기 로우[j-1] 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 터치검출센서이고, 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드 및 상기 난-센싱 패드를 제외한 모든 터치검출센서는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V 또는 그라운드(ground)를 포함한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 난-센싱 패드는 로우 [2] 내지 로우[m] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [2] 및 로우 [m]인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [2]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드는 로우 [m]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 난-센싱 패드는 로우 [1] 내지 로우[m-1] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 설정되면,
상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [m-1] 및 로우 [1]인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m-1]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [1]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
상기 센싱등가커패시터는 상기 센싱 패드가 위치된 제 1 컬럼의 다음 컬럼인 제 2 컬럼에 위치된 복수개의 터치검출센서에 연결된 복수개의 센서신호선과의 선간정전용량을 포함한다.
바람직하게는,
상기 제 2 컬럼에 위치된 상기 터치검출센서의 센서신호선은 상기 제 2 컬럼의 터치검출센서를 기준으로 좌측과 우측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 우측에 형성된 센서신호선은 상기 터치 드라이브 IC와 연결되고, 상기 좌측에 형성된 센서신호선은 상기 제 1 컬럼의 로우 [1]의 센서 신호선과 일정간격으로 이격되어 배치되어 상기 제 2 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정전식 터치 신호 검출 및 방법에 따르면, 센싱패드 및 센싱패드와 인접한 난센싱패드 사이에 형성된 센싱등가커패시터에 교번하는 구동전압을 인가하고, 손가락등의 터치입력에 의해 부가된 터치 정전용량의 차이에 의해 터치검출부에서 전압의 차이가 발생하는 것을 검출하여 터치신호를 획득함으로써, 기존에는 노이즈로 작용하던 센서신호선 사이에 발생하는 기생커패시턴스를 터치신호를 검출하는 수단으로 역이용하는 효과가 있다.
본 발명에 정전식 터치 신호 검출 및 방법에 따르면, 센싱등가커패시터에 인가된 구동전압의 크기를 조절하여 터치신호의 감도를 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 터치스크린패널의 일 예의 사시도를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 터치스크린패널의 다른 예의 평면도를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 터치스크린패널이 표시장치 위에 설치된 예의 단면도를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 터치스크린패널에서 터치커패시턴스를 검출하는 등가 회로도를 보여주는 도면이다.
도 5는 액정표시장치의 공통전압 파형을 예시한 파형도를 보여주는 도면이다.
도 6은 통상적인 3단자형 스위칭소자를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7은 터치입력을 검출하는 원리를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 터치검출장치의 기본 회로도를 보여주는 도면이다
도 9는 도 8의 등가회로를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 터치검출센서 구성의 일예의 단면도를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 터치검출센서 구성의 다른예의 단면도를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 센싱패드 신호선과 난센싱패드 신호선간의 센싱등가커패시터에 교번전압을 인가하는 실시예를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 정전식 터치신호 검출장치의 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 정전식 터치신호 검출장치가 멀티플렉서를 포함하여 구성된 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 블록구동의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 블록구동의 다른 실시예(로테이션(rotation) 기능)를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명에 따른 정전식 터치신호 검출장치의 다른 실시예(재매핑(RE-MAP))를 보여주는 도면이다.
도 19은 도 18의 재매핑 과정을 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 메모리 저장장치에 저장되는 재매핑의 결과를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명은 정전식 터치 신호 검출방법에 관한 것으로서, 종래의 터치 검출수단이 손가락 등의 접촉에 의한 정전용량의 크기를 검출하는 방식인 것과 달리, 터치를 검출중인 센싱패드와 인접한 난센싱패드 사이에 형성된 센싱등가커패시터에 교번하는 구동전압을 인가할 때, 부가된 터치 정전용량의 크기 차이에 의해 검출전압에 차이가 발생하는 현상을 이용하여 터치를 검출하는 방식에 관한 것이다.
본원 발명에서의 센싱등가커패시터는 센싱패드와 인접한 난센싱패드사이에 형성된 커패시터 뿐만 아니라 정확하게는 센싱패드와 연결되는 신호선과 난센싱패드와 연결되는 신호선간에 형성되는 선간등가커패시터를 말한다.
본원 발명에서의 전체 구동 방법(FULL 구동방법)은 적어도 하나 이상의 센싱 패드를 제외한 모든 난센싱패드에 교번하는 구동 전압을 가하여 터치검출에 관여시키는 구동 방법을 지칭하는 것이다.
본원 발명에서의 블럭 구동 방법(BLOCK 구동방법)은 전체 구동 방법에 대응되는 개념으로서, 난센싱패드의 일부 특히, 센싱패드와 인접한 난센싱 패드에 대하여만 교번하는 구동 전압을 가하여 터치검출에 관여시키는 구동 방법을 지칭하는 것이다.
본 발명에 따른 터치 검출 장치는 터치 미발생시 검출된 전압과, 터치 발생에 의해 터치 정전용량이 부가될 때 검출된 전압의 크기를 비교하고, 두 전압의 크기 차이로 터치를 검출하여, 기생커패시턴스 등에 의한 영향이 최소화 되며, 보다 안정적으로 터치신호를 획득할 수 있다.
본 발명에서 언급되는 표시장치는 LCD, PDP, OLED 중 어느 하나이거나, 기타 화상을 표시하는 모든 수단을 의미한다.
위에 나열한 표시장치 중 LCD는 액정의 구동을 위해 공통전압(Vcom)을 필요로 한다. 일예로서, 휴대기기용 중소형 LCD에서는 소비전류를 감소시키기 위하여 공통전극의 공통전압이 하나 또는 복수의 게이트 라인별로 교번하는 라인 인버전(Line inversion) 방식을 사용한다. 다른 예로서, 대형 LCD는 공통전극의 공통전압이 일정한 DC 레벨을 가지며 도트 인버젼(Dot Inversion) 구동방식을 사용한다. 또 다른 예로서, 횡전계 모드 LCD의 경우, 공통전극은 LCD TFT 기판의 일부영역에 형성되어 라인인버전이나 도트인버전 구동방식에 의해 화상이 표시된다. 이러한 횡전계모드 LCD의 경우, 백 그라운드(Back Ground)가 배면 ITO를 통해 외부로 노출된 칼라필터 전체에 공통으로 형성되며, ESD 차단을 위해 그라운드 신호와 접지시킨다.
본 발명에서는 위와 같이 공통전압(Vcom)이 인가되는 전극 이외에, 표시장치 내에서 공통으로 역할하는 모든 전극들을 “공통전극”이라 칭하기로 하며 표시장치의 공통전극에 인가되는 교번전압이나 DC 전압 또는 불특정 주파수로 교번하는 형태의 전압을 “공통전압”이라 칭하기로 한다.
본 발명은 손가락이나 이와 유사한 전기적 특성을 갖는 터치입력수단의 비접촉 터치입력을 검출한다. 여기서 “비접촉 터치입력”이라 함은 손가락 등의 터치입력수단이 입력수단과 터치검출센서 사이에 존재하는 기판에 의해 터치검출센서와 소정 거리 이격된 상태에서 터치입력을 하는 것을 의미한다. 터치입력수단이 기판의 외면에 대하여는 접촉될 수 있다. 하지만 이 경우에도 터치입력수단과 터치검출센서는 비접촉 상태를 유지한다. 따라서, 터치검출센서에 대한 손가락의 터치 행위는 “접근”이라는 용어로 표현될 수 있다. 한편, 기판의 외면에 대하여는 손가락이 접촉된 상태일 수 있으므로, 기판에 대한 손가락의 터치 행위는 “접촉”이라는 용어로 표현될 수 있다. 본 명세서에서 “접근”과 “접촉”은 통용된다.
또한, 이하에서 설명되는 “~부”와 같은 구성들은, 특정기능을 수행하는 단위 기능 요소(Unit Function Element)들의 집합체로서, 예를 들면 어떤 신호의 증폭기는 단위 기능 요소이며 증폭기나 신호변환기들이 모인 집합체는 신호변환부로 명명할 수 있다. 또한, “~부”는 더 큰 구성요소 또는 “~부”에 포함되거나, 더 작은 구성요소들 및 “~부”들을 포함할 수 있다. 또한, “~부”는 자체적으로 독자적인 CPU를 가질 수도 있다.
이하의 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 영역을 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하였다. 층, 영역, 기판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상면” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
또한, 본 명세서에 기재된 “신호”는 특별한 언급이 없는 한, 전압 또는 전류를 총칭한다.
또한, 본 명세서에서 “커패시턴스”는 물리적인 크기를 나타내며, “정전용량”과 동일한 의미로 사용된다. 한편,“커패시터”는 물리적인 크기인 커패시턴스를 갖는 소자(element)를 지칭한다. 본 발명에서 보상커패시터(Cbal)는 터치드라이브IC 내부에 만들어진 것과 같이 설계된 값에 의해 제조공정에 의해 만들어 지기도 하며, 임의의 거리로 평행한 두개의 센서신호선 사이에 만들어진 본 명세서의 선간커패시터와 같이 자연적으로 생성되기도 한다. 본 명세서에서는 직접 만들어진 커패시터나 자연적으로 형성된 커패시터 모두를 구분하지 않고 “커패시터”로 명명한다.
본 명세서에서 커패시터의 기호로 사용된 부호인 C는 커패시터를 지칭하는 부호로 사용되며 또한 커패시터의 크기인 커패시턴스를 나타낸다. 예를들어 C1은 커패시터를 지칭하는 부호이기도 하며 또한 그 커패시터의 크기인 커패시턴스가 C1임을 의미한다.
또한, 본 명세서에서“신호(signal)를 인가(forcing)"한다는 의미는 어떤 상태를 유지하고 있던 신호의 레벨(Level)이 바뀐다는 의미이다. 예를 들어, 스위칭소자의 온/오프 제어단자에 신호를 인가한다는 의미는, 기존의 로우(Low) 레벨 전압이 하이(Hi)레벨로 바뀐다는 의미이다,
또한 본 명세서에서 터치검출센서(10)는 센싱패드(10a)와 난센싱패드(10b)로 구성된다. 센싱패드(10a)는 복수의 터치검출센서(10) 중, 터치를 검출하기 위해 터치검출부(14)에 접속된 터치검출센서(10)이며, 난센싱패드(10b)는 터치검출을 수행하지 않고 터치검출부(14)에 접속되지 않은 터치검출센서(10)이다.
센싱패드(10a)는 터치 검출이 완료된 후 난센싱패드(10b)가 되며, 사전에 정해진 순서에 따라 임의의 난센싱패드(10b)가 센싱패드(10a)로 절환된다. 따라서 센싱패드와 난센싱패드는 고정되지 않으며 사전에 정해진 순서에 의해 순차적으로 결정된다. 시분할방법(Time Sharing Technique)은 센싱패드와 난센싱패드의 순서를 정하는 일 실시예이다.
또한 본 명세서에서 터치 또는 터치신호를 검출한다는 의미는 동일한 의미이며, 손가락과 같은 도전체가 터치검출센서(10)에 접촉 또는 접근하지 않아서 터치정전용량(Ct)이 형성되지 않았을 때 터치검출부에서 검출한 전압과, 손가락과 같은 도전체가 터치검출센서와 대향할 때 형성된 터치정전용량(Ct)에 의해 터치검출부에서 검출된 전압의 차이를 검출한다는 의미이다.
또한 본 명세서에서 터치드라이브IC(Touch Drive IC)는 TDI로 축약하여 사용한다.
또한 본 명세서에서 프리차지와 충전 그리고 프리차지전압과 충전전압은 동일한 의미로 사용된다.
또한 본 명세서에서 센싱패드(10a)는 센싱패드(10a) 그 자체 뿐만아니라 센싱패드(10a)와 연결된 센서신호선을 포함하는 의미이고, 난센싱패드(10b)도 동일하게 난센싱패드(10b) 그 자체 뿐만아니라 난센싱패드(10b)와 연결된 난센싱패드신호선을 포함하는 의미이다.
또한 본 명세서에서 사용되는 컬럼과 로우는 센싱패드 또는 센서신호선의 배열과 관련된 방향성을 나타내는 용어로서, 컬럼(COLumn)은 센서신호선이 다발(group)로 무리지어 형성되어 TDI(30)로 향하는 방향이며 로우(ROW)는 컬럼방향과 직각인 방향이다. 본원 발명에서의 컬럼과 로우 방향은 절대적인 의미로 사용된 것은 아니며, TDI의 배치 위치에 따라 또는 다른 요인들에 의하며 변할 수 있는 방향성을 표시하는 용어이다.
도 6은 본 발명에서 충전수단의 한 예시로서 사용되는 스위칭 소자 중 3단자형 스위칭소자를 개념적으로 묘사한 것이다. 도 6을 참조하면, 3단자형 스위칭소자는 일반적으로 온/오프 제어단자(Cont), 입력단자(In), 출력단자(Out)의 3개 단자를 구비한다.
온/오프 제어단자(Cont)는 스위칭소자의 턴 온 / 턴 오프를 제어하는 단자로서, 이 단자에 소정 크기의 전압이나 전류를 인가하면 입력단자(In)로 인가된 전압 또는 전류는 출력단자(Out)에 전압이나 전류형태로 출력된다.
본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기에 앞서, 도 7을 참조하여 터치정전용량과 선간 정전용량(Capacitance between lines)이 형성되는 원리에 대하여 간략하게 설명한다.
도 7의 예시에서, 터치검출센서(10)에 손가락(25) 또는 이와 유사한 터치수단이 접근했을 때 터치검출센서(10)와 손가락(25)이 "d"의 간격으로 이격되며, "A"라는 대향면적을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 7의 우측 등가회로 및 수학식에 개시된 바와 같이, 손가락(25)과 터치검출센서(10) 사이에는 커패시턴스 "C"가 형성된다. 본 명세서에서는 손가락(25)과 터치검출센서(10)사이에 형성된 커패시턴스를 터치정전용량 또는 터치커패시턴스(Ct)라고 한다.
또한 도 7의 예시에서 손가락(25)과 터치검출센서(10) 대신에 두 개의 평행한 신호선이 “d"의 간격으로 이격되고 "A"라는 대향면적을 가질 때, 두 신호선 사이에도 도 7의 등가회로 및 수학식에는 보이는 선간커패시턴스 C가 형성된다.
만일 신호선이 ITO나 금속물질로 만들어 졌을 때 그 물질의 도포 두께 및 두 신호선의 대향길이를 곱한 값은 두 개의 평행한 신호선의 대향면적이 되며, 두 대향 신호선의 벌어진 정도는 이격거리가 된다. 본 발명세서 두 신호선 사이에는 OCA(Optically Clear Adhesive)나 공기층이 형성되므로 도 7의 수학식에서 유전율은 OCA나 공기의 유전율이 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 터치검출수단의 기본적인 구조를 보인 회로도이다. 도8을 참조하여, 본 발명에 따라 특화된 터치검출수단은, 충전수단(12), 터치검출센서(10), 센서신호선(22), 공통전극커패시터(Cvcom), 부유용량커패시터(Cp) 및 터치검출부(14)를 포함하여 구성된다.
충전수단(12)은 터치검출부(14)에 접속된 모든 커패시터에 프리차지신호(또는 충전신호)인 Vpre를 공급하고,“Cont"로 명명된 "온/오프 제어단자"에 인가된 턴 오프(Turn Off) 신호에 턴 오프되어, 출력단(12-1)을 하이 임피던스로 만드는 스위칭소자이거나, 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OP-AMP 등의 선형소자이다.
도 8의 실시예와 같이 충전수단(12)으로 3단자형 스위칭소자가 사용될 경우, 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호와 입력단(12-2)에 공급되는 신호(Vpre)를 이용하여, 필요한 시점에 적절한 충전전압을 충전수단(12)의 출력단(12-1)에 접속된 모든 커패시터에 공급할 수 있다.
충전 전압은 영 볼트(Zero Volt)를 포함한 DC 전압 또는 구형파나 삼각파, 또는 싸인파(Sine Wave)와 같이 교번하는 AC 전압이나 DC 및 AC전압이 결합된 형태의 전압이 사용될 수 있다.
터치검출센서(10)는 터치검출부(14)에 연결되어 터치신호를 검출하는 센싱패드(Sensing Pad, 10a)와, 터치검출부(14)에 연결되지 않았으며 터치신호를 검출하지 않는 난센싱패드(Non Sensing Pad, 10b)로 이루어진다.
센싱패드(10a)와 난센싱패드(10b)는 고정되지 않으며, 동일한 터치검출센서(10)가 시분할방법(Time Sharing)으로 터치 검출을 위해 터치검출부(14)에 접속되면 센싱패드(10a)라고 하며 터치검출부(14)에서 이격되면 난센싱패드(10b)라고 한다. 따라서 임의의 터치검출센서(10)가 터치검출부(14)와 접속되었는지 여부에 따라 센싱패드나 난센싱패드로 구분된다.
도 8의 실시예에서 하나의 터치검출센서(10)가 순차적으로 센싱패드가 되며 나머지는 난센싱패드인 경우를 가정하였으며, “PC"로 표기된 터치검출센서(10)가 센싱패드(10a)로 동작하고 있고 나머지는 모두 난센싱패드인 경우이다.(FULL 구동의 실시예).
"PC"로 표기된 센싱패드의 동작 이전 시점에는 "PB"로 표기된 터치검출센서가 센싱패드 역할을 수행했고, "PC"로 표기된 센싱패드의 동작 이후에는“PD"로 표기된 터치검출센서가 난센싱패드에서 센싱패드로 역할이 변경될 것이다. 이처럼 터치검출센서(10)의 센싱패드 및 난센싱패드로의 절환은 후술하게 될 도 13의 타이밍제어부(33)의 개입에 의해 수행된다.
도 8의 하나의 센싱패드를 이용한 터치신호 검출법은 편의상 도출된 실시예이며 실제적으로는 복수의 터치검출센서가 동시에 센싱패드로 동작할 수 있다.
도 8에서 프리차지전압 Vpre가 센싱패드신호선(22a) 및 PC의 부호를 가지는 센싱패드(10a)에 인가되고, 센싱패드(10a)와 인접한 PB, PD, PF의 부호를 가지는 난센싱패드 및 이와 접속된 난센싱패드신호선(22b-B, 22b-D, 22b-F)이 Vpre와 소정의 전위차를 가지는 임의의 전압 Vlbl에 접속되면, 도 7에서 설명한 원리에 의해 센싱패드(10a)와 난센싱패드(22b) 사이에는 커패시턴스가 형성된다.
구체적으로 설명하면, 센싱패드신호선(22a) 및 센싱패드(10a)에는 소정의 전위를 가지는 Vpre가 인가되고, Vlbl에 접속된 난센싱패드신호선(22b-B)이 센싱패드신호선(22a)과 소정의 대향거리와 대향면적을 갖고 있으므로 도 7에서 설명한 원리에 의해 상호간에 C1이라는 커패시턴스를 가지는 선간정전용량(Capacitance between lines)이 형성되며, 동일한 원리로 센싱패드신호선(22a)와 난센싱패드신호선(22b-D) 사이에는 C2라는 선간정전용량이 형성되고, 센싱패드(PC,10a)와 대향하는 난센싱패드신호선(22b-F) 사이에도 동일한 원리로 선간정전용량 C3가 형성된다.
후술하게될 <수학식1>이나 <수학식2>를 참조하면, 기존에는 이러한 선간 정전용량 C1, C2 및 C3는 기생커패시터(Cp)로 작용하여 터치감도를 저하시키는 노이즈로 작용하였다.
그러나 본 발명에서는 선간커패시터를 역이용하여 터치신호 검출에 사용하므로, 수학식 1 또는 수학식 2에서 Cp를 줄여서 터치 감도를 향상시키고, 줄어든 Cp인 선간정전용량이 수학식1 또는 수학식 2의 분자에 위치하도록 하여 터치감도를 향상시키는 복수의 감도향상 효과를 갖는다.
한편, C4와 같이 센싱패드신호선(22a)과 난센싱패드신호선(22b-A) 사이에 난센싱패드신호선(22b-B)이 있어도 선간 정전용량이 형성된다. 본 명세서에서 C1내지 C3과 같이 센싱패드신호선(22a)과 난센싱패드신호선사이에 선간정전용량이 형성된 경우를 1차 선간정전용량이라고 하며 C4와 같이 센싱패드신호선(22a)과 난센싱패드신호선사이에 하나 또는 복수의 난센싱패드신호선이 있는 상태에서 형성된 정전용량을 2차 선간정전용량이라고 정의한다.
따라서, 센싱패드(10a) 및 센싱패드신호선(22a)에는 복수의 2차 선간정전용량이 형성된다. 2차 선간정전용량도 터치검출에 사용하면 터치감도가 향상되므로, 2차 선간정전용량을 형성하기 위한 모든 난센싱패드신호선을 1차 선간정전용량 형성에 사용된 Vlbl에 접속하는 것이 바람직하다. 이러한 방법을 “전체구동방법(FULL 구동방법)”이라고 정의한다.
후술하겠지만, 난센싱패드의 일부만 2차 선간정전용량을 형성하기 위해 사용되어지는 경우가 있으며 이는 “블럭 구동방법(BLOCK 구동방법)”이라고 정의한다. 2차 선간정전용량을 형성하기위한 난센싱패드신호선은 Vlbl가 아닌 다른 전위에 접속될 수도 있으나, 회로를 단순화하기 위하여 Vlbl을 공통으로 사용하는 것이 바람직하다.
회로의 단순화나 터치감도를 약화시키기 위하여 2차 선간정전용량을 생성하는 난센싱패드신호선(도 8의 실시예에서 22b-A나 22b-E와 같은 신호선들)을 플로팅 또는 하이임피던스상태로 유지하는 것도 가능하며, 이로 인해 플로팅된 난센싱패드신호선과 센싱패드신호선 사이에는 2차 선간정전용량이 발생하지 않는다. TDI는 2차 선간정전용량을 생성하며 센싱패드신호선(22a)과 인접한 난센싱패드신호선(22b)을 소정의 전위로 접속할 지 플로팅 또는 하이임피던스 상태로 유지할 지를 결정하는 수단을 갖는다. 난센싱패드신호선(22b)에 접속되는 전압 Vlbl은 0(zero)V를 포함한 DC 전위 또는 AC 전압이다.
본 명세서에서 인접(Closed)이라는 용어는, 센싱패드신호선을 기준으로 1차 선간정전용량을 형성하는 난센싱패드신호선에도 적용되며 2차 선간정전용량을 형성하는 난센싱패드신호선에도 적용된다.
도 8의 센싱패드(10a)에는 1차 선간정전용량(C1내지 C3)및 2차 선간정전용량이 공통접속되어 있으므로, 이들 모두를 하나의 등가커패시터로 표시할 수 있으며 이를 선간등가커패시터(Ceq)라고 하면 도 8을 도 9와 같은 등가회로로 표시하는 것이 가능하다.
한편, 선간등가커패시터(Ceq)는 다음과 같은 특징을 갖는다.
1. 대향하는 센서신호선(22a 및 22b)의 대향길이가 길수록 대향면적이 넓어지므로 선간등가커패시턴스(Ceq)는 더 커진다. 이로 인해 TDI에서 원거리에 있는 센싱패드(10a)일 수록 선간등가커패시턴스(Ceq)는 더 크다.
2. 대향하는 센서신호선(22a 및 22b)의 대향거리에 따라 선간등가커패시턴스(Ceq)의 크기를 조정하는 것이 가능하다. 대향거리는 대향하는 센서신호선(22a 및 22b) 사이의 폭(Width)이므로 설계에 의해 선간등가커패시턴스(Ceq)의 크기를 변경하는 것이 가능하다.
도 9를 참조하면, 센싱패드(10a)와 인접한 난센싱패드(10b) 사이에 선간등가커패시터(Ceq)가 형성되며 난센싱패드(10b)는 임의의 전압(Vlbl)에 접속되어 있다. 또한 도 9의 난센싱패드(10b) 및 난센싱패드신호선(22b)은, 도 8에서 1차 선간정전용량 및 2차 선간정전용량을 형성하는 복수의 난센싱패드 및 난센싱패드신호선을 하나의 등가 난센싱패드(10b) 및 등가 난센싱패드신호선(22b)으로 표시한것이다. 도 8에서 센싱패드(10a)를 제외한 모든 난센싱패드신호선(22b)에는 구동전압 Vlbl이 연결되므로 도 9에서도 난센싱패드신호선(22b)에 전압 Vlbl이 연결되었다.
따라서 도 9에서는 비록 하나의 난센싱패드신호선(22b)에 Vlbl이 연결된 것처럼 표시되었으나 실제로는 1차 또는 2차 선간정전용량을 생성하는 복수의 난센싱패드신호선에 Vlbl이 연결된 것이다.
Vlbl은 프리차지전압 Vpre가 인가될 때 난센싱신호선(22b)의 일측에 인가되는 전압이며 구체적으로, 프리차지 전압과 상호작용하여 선간등가정전용량(Ceq)를 형성하기 위한 전압이다. 터치신호를 검출하기 위해 난센싱신호선(22b)에는 교번하는 Vlbl이 인가된다.
충전수단(12)의 출력단(12-1) 및 출력단(12-1)과 접속된 모든 커패시터들은 터치검출부(14)와 접속된다. 버퍼(Buffer,14-1)는 터치검출부(14)를 구성하는 구성품의 하나로서 입력단이 하이 임피던스(Hi Impedance, 이하 Hi-z) 특성을 갖는다. 충전수단(12)의 출력단(12-1)이 Hi-z 상태로 터치검출부(14)의 Hi-z 입력단에 연결되면 충전수단의 출력단(12-1)와 Buffer(14-1) 사이에 접속된 모든 커패시터들(Ceq, Ct, Cvcom, Cp)도 Hi-z 상태가 된다.
후술하겠지만, 센싱패드(10a)를 연결하는 센싱패드신호선(22a)의 길이에 따라 Ceq의 크기가 다르므로 충전시간도 센싱패드의 위치에 따라 달라지게 된다. 하나의 고정된 시간으로 충전시간을 결정할 시 충전시간이 가장 긴 시간으로 결정할 수 밖에 없으므로 터치검출시간이 느려진다는 단점이 있다.
따라서 TDI는 충전시간을 결정할 수 있는 수단을 갖는다. 충전시간은 충전수단(12)의 턴 온 시간으로 결정된다.
도 9의 실시예에서는 충전수단(12)의 출력단(12-1)이 Buffer(14-1)에 직접 접속되는 것을 예시하였으나, MOS의 gate나 TFT의 gate등 입력이 Hi-z 상태인 모든 소자가 버퍼(14-1)을 대체하여 사용되는 것이 가능하다. 충전수단(12)의 출력단(12-1)과 터치검출부(14)를 Hi-z 상태로 만드는 이유는, Hi-z상태에서 고립된 전하의 방전경로가 없으므로 도 9의 P점에 형성된 전압의 크기가 오래 유지되어 전압의 크기를 검출하는 것이 용이하기 때문이다.
Buffer(14-1)에서 출력된 신호는 증폭기(14-2)로 입력된다. 터치여부에 따라 도 9의 P점에서 검출되는 전압의 변화량이 작은 경우, 증폭기(14-2)를 사용하여 신호를 증폭하는 것이 바람직하다. 증폭기에는 DAC(14-3)이 사용될 수 있으며 DAC은 ref(14-4) 전압을 이용하여 생성된다.
또한 터치검출부(14)에서 검출되고 증폭된 신호는 도 13의 신호처리부(35)로 전달되기 위해 ADC 변환부(14-5)를 거칠 수 있다. 이러한 ADC 변환부(14-5)는 하나 또는 복수개가 사용될 수 있으며, 복수개를 사용하면 보다 빠른 신호처리가 가능하다.
도 9에 도시하지는 않았으나, 터치검출부(14) 안에 표시된 여러 기능부 사이에는 필터(filter)가 사용될 수 있다. 예를 들어, Buffer(14-1)의 전단(Previous stage)에도 필터가 사용될 수 있으며, 증폭기(14-2)의 전단이나 증폭기의 구성부품중의 일부로 필터가 사용될 수 있다. 이러한 필터는 대역폭 로우패스 필터(Bandwidth Low Pass Filter)나 하이패스 필터(Bandwidth High Pass Filter) 또는 GCF(Grass Cut Filter), Ranking Filter, 쵸핑(Chopping)에 의한 평균필터(Average Filter)등 다양한 필터들이 사용될 수 있다.
터치검출센서(10)는 투명도전체나 메탈(Metal)로 형성된다. 터치검출센서(10)가 표시장치 위에 설치되어 투명도전체로 형성되는 경우, 투명도전체는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 도전성 투명 물질 또는 이와 유사한 도전특성을 갖는 투명 물질로 형성된다.
만약, 터치검출센서(10)가 표시장치와 같이 사용되지 않는 터치 키보드, 냉장고나 모니터 등의 터치키로 응용될 경우 터치검출센서(10)는 메탈(metal) 등의 비투과 물질로 형성될 수도 있다.
센서신호선(22)은 터치검출센서(10)에 손가락(25)과 같은 터치수단이 접근할 때 형성된 터치정전용량의 일극(Polarity)을 터치검출부(14)에 접속하는 신호선(Signal Line)으로서, 터치검출센서(10)와 동일한 마스크(mask)로 도전성 투명 물질로 형성될 수 있다.
어떤 경우에는, 센서신호선(22)은 터치검출센서(10)와 이종(different)의 마스크를 사용하며 메탈 등의 비투과 물질로 형성될 수도 있다. 센서신호선(22)은 저항의 크기를 Rt로 표시하였으며, 난센싱패드(10b)의 저항의 크기를 Rnt로 명기하였다.
이러한 저항 성분들은 터치신호 검출 시 신호의 지연을 발생시키는 요인으로 작용하므로 크기가 작을 수록 좋다. 따라서, TDI에서 원거리에 배치된 터치검출센서(10)와 연결된 센서신호선(22)은 저항을 낮추기 위해 그 폭을 넓게 해주는 것이 바람직하며 TDI와 근거리에 배치된 터치검출센서(10)의 센서신호선(22)의 폭이 좁아서 저항이 증가하여도 절대적인 저항값이 작으므로 TDI와 근거리에 배치된 터치검출센서(10)의 센서신호선(22)의 폭을 좁게하여 센서신호선들이 지나가는 경로의 폭을 좁게하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에서는 터치검출센서(10)의 위치에 따라 센서신호선의 폭이 다르게 형성될 수 있다.
도 8내지 도 9의 공통전극 커패시터(Cvcom)는 터치검출센서(10)가 표시장치의 공통전극과 대향할 때 형성되는 커패시턴스이며, 일측은 터치검출부(14)에 접속되고 타측은 표시장치의 공통전압에 접속된다.
이때, 표시장치의 공통전압과 직접 접속되어 인가될 수도 있지만, 대부분 유리나 공기등의 매질을 통해 전자기적으로 유도되어 인가될 수도 있다.
다시 도 9를 참조하면, 인체의 손가락(25)이 터치검출센서(10)에 일정 간격으로 접근하면, 손가락(25)과 터치검출센서(10) 사이에는 "Ct"라고 하는 터치정전용량(Ct)이 형성된다. Ct는 도 7의 관계식에 의해 설정되는 값으로, 손가락(25)과 같은 터치수단과 터치검출센서(10)의 간격, 대향면적 등을 조절하는 것에 의해 조정될 수 있다.
예컨대, 터치검출센서(10)의 면적을 넓게 하면, 도 7의 관계식에 따라 Ct 역시 커진다. 반대로, 터치검출센서(10)의 면적을 작게 구성하는 것으로서 Ct는 작아진다. 일실시예로, Ct는 수 fF(femto Farada) 내지 수십 uF(micro Farad)으로 설계될 수 있다.
도 9의 Cp는 기생커패시터로서, TDI내부에서 형성되어 TDI를 구성하는 반도체와 패키지(Package)의 와이어 본딩(wire bonding)등에서 형성되는 기생커패시터들의 등가회로이다.
기생커패시터는 그라운드가 서로 다른 복수개의 기생커패시터(Cp)로 구성될 수 있으며, 본 명세서에서는 하나의 그라운드만을 가정하여 이에 연결된 하나의 기생커패시터만을 표시하였다.
다시 도 9를 참조하면, 충전수단(12)의 입력단(12-2)에는 프리차지전압(Pre charge Voltage)인 Vpre가 인가되고, 온/오프 제어단자(cont)에 인가되는 제어전압(Vg)에 의해 충전수단(12)인 스위칭소자가 턴 온(Turn on)될 때 프리차지전압(Vpre)은 출력단(12-1)을 통해 출력된다. 따라서 충전수단(12)의 출력단(12-1)에 접속된 모든 커패시터들은 프리차지전압(Vpre)으로 충전된다.
일실시예로, Vpre가 3V이며 Vg가 0V(Zero Volt)에서 10V로 변화될 때 충전수단(12)인 스위칭소자가 턴 온이 된다고 한다면, 스위칭소자의 턴 온 이후 터치를 검출중인 센싱패드(10a)와 손가락(25) 사이에 형성된 터치커패시터(Ct), 선간등가커패시터(Ceq), 기생정전용량(Cp), 공통전극정전용량(Cvcom)의 전위는 각 정전용량의 일측에 접속된 그라운드전위를 기준으로 3V이다.
예를 들어, 공통전압인 Vcom이 4V라고 하면 도 9의 P점의 전위가 3V일 때, 공통전극정전용량(Cvcom)의 전위 3V는 공통전압 Vcom이 4V일 때를 기준으로 3V라는 의미이다. 즉, 공통전극정전용량(Cvcom)의 전위는 공통전압과의 차이를 의미한다.
도 9의 P점을 충전한 이후 충전수단(12)의 제어전압(Vg)을 10V에서 0V로 하강시켜 충전수단(12)를 턴 오프 시키면, 터치검출부인 P점은 Hi-z가 되고 P점의 전하는 고립되므로, 선간등가커패시터(Ceq)에 교번하는 전압을 인가하면, P점에서 검출되는 전압의 크기는 선간등가커패시터(Ceq)에 인가된 교번하는 전압의 크기에 비례하고 P점에 접속된 커패시턴스들과 상관관계를 갖는다.
도 10은 본 발명에 따른 터치검출센서 구성의 일예를 보인 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 터치검출센서 구성의 다른 예를 보인 단면도이다. 도 10는 터치검출센서(10)가 표시장치와 별체로 형성된 기판에 실장 되는 경우를 예시하며, 도 11은 터치검출센서(10)가 표시장치 내에 내장된 경우를 예시한다. 도 10 및 도 11을 참조하여 공통전극커패시터(Cvcom)의 형성관계를 설명하면 다음과 같다.
도 10에 도시된 바와 같이 표시장치(200)는 공통전극(220)을 갖는다. AMOLED나 PDP의 경우에는 화질을 표시하기 위해 기능이 부여된 공통전극을 갖지는 않으나, AMOLED의 TFT기판이나 PDP의 구동기판에 형성된 다양한 전위 및 이와 대향하는 터치검출센서(10) 사이에 도 8 내지 도 9 의 Cvcom이 형성되므로, AMOLED의 TFT기판이나 PDP의 구동기판에 형성된 다양한 전위로 이루어진 가상의 전위도 공통전극으로 명명하기로 한다.
표시장치(200)는 앞서 언급한 다양한 형태의 표시장치일 수 있으며, 공통전극(220)은 LCD의 Vcom 전극이거나, 기타 다른 유형의 전극일 수 있다. 도 10의 실시예는 표시장치들 중 LCD를 예시하였다.
도 10에 도시된 표시장치(200)는 하측의 TFT기판(205)과 상측의 칼라필터(215) 사이에 액정이 봉입되어 액정층(210)을 형성하는 구조를 갖는다. 액정의 봉입을 위하여 TFT기판(205)과 칼라필터(215)는 그 외곽부에서 실런트(230)에 의해 접합된다. 도시하지 않았지만, 액정패널의 상하로는 편광판이 부착되며, 그밖에도 BLU(Back Light Unit)와, BEF(Brightness Enhancement Film)를 구성하는 광학시트들이 BLU와 같이 설치될 수 있다.
표시장치(200)의 상부에는 도시한 바와 같이 터치스크린패널(50)이 설치된다. 도 10의 예시에서 터치스크린패널(50)은 그 외곽부에서 DAT(Double Adhesive Tape) 등과 같은 접착부재(57)를 매개로 표시장치(200)의 상부에 부착된다. 그리고 터치스크린패널(50)과 표시장치(200) 사이에는 에어갭(58)이 형성되거나 또는 접촉부재(58)로 충전된다. 접촉부재(58)는 투과성 실리콘이나 OCA(Optically Clear Adhesive)나 접착성 레진(Resin)등 터치스크린패널(50)과 표시장치(200)을 부착시키는 소재이다.
표시장치(200)의 공통전극(220)에는 화상표시를 위한 공통전압 레벨이 인가되며 공통전압은 DC이거나 일정 진폭을 소정의 주파수로 교번하는 전압이다. 예컨대, 라인반전을 하는 소형 LCD는 공통전극(220)의 공통전압이 도 5에서와 같이 교번하며, 도트반전을 하는 노트북이나 모니터/TV등의 LCD는 일정크기의 전압인 DC 레벨의 공통전압이 인가된다.
도시한 바와 같이, 터치검출센서(10)와 표시장치(200)의 공통전극(220) 사이에는 공통전극커패시터(Cvcom)가 형성되며 터치검출센서(10)와 손가락(25) 사이에는 터치정전용량(Ct)이 형성된다. 이와 같이, 터치검출센서(10)에는 공통전극커패시턴스(Cvcom) 및 터치정전용량(Ct)이 같이 형성된다.
한편, 도면 중 미설명 부호 24는 터치검출센서(10)을 보호하기 위한 보호층(24)이며 유리나 플라스틱 또는 비닐이나 천(cloth)등이 사용된다.
도 11은 터치검출센서 구성의 다른 예로서, 표시장치에 터치검출센서(10)가 내장된 경우의 실시예이다. 도 11을 참조하면, 터치스크린패널(50)은 표시장치의 일부인 칼라필터(215)의 상면에 형성될 수 있다. 도시한 바와 같이 칼라필터(215)의 하부에는 공통전극(220)이 형성되어 있으며 칼라필터의 상면에는 터치검출센서(10)가 패터닝(Patterning) 되어 있다.
도 11의 실시예에서 보호층(24)은 편광판(Polarizer)으로 대체된다. 도 11의 실시예에서도 공통전극(220)과 터치검출센서(10) 사이에는 공통전극커패시턴스(Cvcom)가 형성되며, 터치검출센서(10)에는 공통전극커패시턴스(Cvcom) 및 터치정전용량(Ct)이 같이 형성된다.
도 12는 터치신호를 검출하기 위해 선간등가커패시터(Ceq)에 교번전압을 인가하는 실시예이다.
도 12를 참조하면, 충전수단(12)의 출력단(12-1)에는 터치검출센서(10)와 손가락(25)과 같은 도전체 사이에 형성된 터치커패시턴스(Ct) 및 Ceq, Cvcom 및 Cp가 접속되어 있다.
따라서, 충전수단(12)을 턴 온 시킨 상태에서 충전수단(12)의 입력단(12-2)에 프리차지 신호(Vpre)를 인가하면 Ceq, Ct, Cvcom, 및 Cp가 프라차지 레벨(Vpre)로 충전되어 터치검출부(14) 입력단의 전위는 프리차지 레벨(Vpre)이 된다. 이후, 만약 충전수단(12)을 턴 오프 시키면 4개의 커패시터에 충전된 신호는 별도로 방전시키지 않는 한 프리차지 신호 레벨(Vpre)을 유지하게 된다.
충전된 신호를 안정적으로 고립시키기 위해서, 충전수단(12)의 출력단(12-1)과 터치검출부(14)의 입력단은 Hi-z 상태이며, 바람직하게는 적어도 100Kohm 이상의 임피던스를 갖는다. 만약 4개의 커패시터에 충전된 신호를 방전시키면서 터치입력을 관찰하거나, 다른 수단으로 충전된 신호를 고립시키거나, 방전 개시 시점에서 신속하게 신호를 관찰한다면, 터치검출부(14)의 입력단이 반드시 Hi-z이어야 하는 것은 아니다.
터치검출부(14)는 센싱패드(10a)의 전압(또는 P점의 전압)을 검출한다. 터치검출부(14)는 터치 미발생시(즉, Ct가 형성되지 않았을 때) P점의 전압을 검출하고, 터치 발생 시(즉, Ct가 형성되었을 때) P점의 전압을 검출하여 검출된 두 전압의 크기 차이를 이용하여 터치신호를 획득한다.
도 12의 실시예에서 센싱패드(10a)와 P점인 터치검출부 입력단에는 센싱신호선저항(Rt)이 있으나 일정시점 후 Rt 양단의 신호의 크기는 동일하므로 Rt의 영향은 무시하였다. 따라서 본 명세서에서 센싱패드(10a)에서 검출된 전압과 P점에서 검출된 전압은 동일한 의미를 갖는다.
본 발명에서 도 12의 P점이 충전전압(Vpre)으로 충전될 때 난센싱패드(10b)와 연결된 난센싱패드신호선(22b)의 일측에는 소정의 전압 Vl이나 Vh가 인가된다. Vl은 본 발명의 교번하는 전압의 로우(Low) 전압이며 Vh는 본 발명의 교번하는 전압의 하이(Hi) 전압이며 교번하는 전압은 Vh와 Vl을 교번한다.
Vh나 Vl은 앞에서 설명한 Vlbl와 동일한 역할, 즉 선간등가커패시터(Ceq)를 형성하는 역할을 한다.
충전전압이 인가되고 소정의 시간이 지난 후 터치신호를 검출하기 위하여 난센싱패드신호선(22b)에는 교번전압이 인가된다. 교번전압의 절대크기는 Vh-Vl이며 하이전압(Vh)에서 로우전압(Vl)으로 또는 로우전압(Vl)에서 하이전압(Vh)으로 전위를 변경할 수 있다. 교번전압은 구형파나 삼각파 또는 사인파 또는 톱니파등의 다양한 형태의 전압이며, 본 발명의 TDI는 교번전압의 크기나 주파수를 가변하는 것이 가능하다.
터치검출부(14)는 교번전압이 로우전압(Vl)에서 하이전압(Vh)로 상승하는 상승엣지(Edge)(Rt : rising time)이나 하이전압(Vh)에서 로우전압(Vl)으로 하강하는 하강엣지(edge)(Ft : falling time)에 동기하여 전압을 검출한다. TDI는 상기 상승 또는 하강 엣지에 동기하여 전압을 검출할 때, 엣지(edge)부터 소정의 시간만큼 지연된 후 전압을 검출하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 센싱패드신호선(22a)의 저항성분인 Rt나 난센싱패드의 저항성분인 Rnt에 의해 검출전압이 안정화되기까지는 어느정도의 시간이 필요하기 때문이다. 본 TDI는 상기 소정의 시간을 결정할 수단을 가지며 이는 레지스터에 의해 결정될 수 있다. 그리고 레지스터는 여러종류의 시간을 가지며 그 중 하나를 선택하는 것이 가능하다.
또한, 교번전압의 상승엣지(edge) 또는 하강엣지에서 발생하는 전자파로 인해 본 발명의 정전식 터치검출 수단과 결합된 기기에 영향을 미칠 수 있으므로 본 발명의 TDI는 교번전압의 상승엣지나 하강엣지의 기울기를 조정하는 수단을 갖는다.
TDI내부의 기울기를 조정하는 수단의 일 실시예로 레지스터(Registor)가 사용될 수 있다. 복수개의 레지스터에는 상승엣지나 하강엣지의 시간이 매핑(mapping)되어 있으며 복수개의 레지스터중 하나를 선택하면 도 13의 교번전압생성부(42)는 교번전압의 상승엣지나 하강엣지의 기울기를 조정하는 것이 가능하다.
Vh가 5V라고 가정하고 Vl이 0V라고 가정하면 교번전압의 절대크기(Vh-Vl)는 5V이다. 교번하는 전압이 로우에서 하이로 변할 때 교번전압은 양(Positive)의 극성인 +5V이며, 하이에서 로우로 교번할 때 교번전압은 음(Negative)의 극성인 -5V다. 이러한 극성(polarity)은 후술하게될 터치신호검출 수학식에 적용된다.
도 12의 P점이 충전전압 Vpre로 충전될 때, 난센싱패드신호선(22b)에 인가된 전압이 Vh 또는 Vl이라고 가정하면, 선간등가커패시터(Ceq)는 Vpre와 Vh의 차이 또는 Vpre와 Vl의 차이를 가지는 전압으로 충전된다.
예를 들어 Ceq가 Vpre로 충전될 때 난센싱패드신호선(22b)에 연결된 최초전압이 하이전압(Vh)이면 교번하는 전압은 하이(Vh)에서 로우(Vl)로 교번하며 교번전압의 극성은 Negative(-) 이다. 또한 Ceq가 Vpre로 충전될 때 난센싱패드신호선(22b)에 연결된 최초전압이 로우전압(Vl)이면 교번하는 전압은 로우(Vl)에서 하이(Vh)로 교번하며 극성은 Positive(+)이다.
난센싱패드신호선(22b)에 인가된 교번전압에 의해 터치검출부(14)에서 검출되는 전압은 다음과 같다.
1. 터치 미발생시 검출되는 전압
Figure 112015021824445-pat00001
2. 터치 발생시 검출되는 전압
터치 발생시 터치검출부(14)에는 터치커패시턴스(Ct)가 부가되므로, 터치검출부(14)에서 검출된 전압은 다음의 <수학식2>에 의해 결정된다.
Figure 112015021824445-pat00002
위 <수학식1> 및 <수학식2>에서,
Figure 112015021824445-pat00003
는 터치가 안 되었을 때 터치검출부(14)부에서 검출된 전압이며,
Figure 112015021824445-pat00004
는 터치가 되었을 때 터치검출부(14)에서 검출된 전압이며, Vpre는 프리차지 전압이며, Vh는 난센싱패드신호선(22b)에 인가되는 교번전압의 하이 레벨 전압이며, Vl은 난센싱패드신호선(22b)에 인가되는 교번전압의 로우 레벨 전압이며, Ceq는 선간등가커패시턴스이며, Cvcom은 공통전극커패시턴스이며, Cp는 기생커패시턴스이며, Ct는 터치커패시턴스이다. 교번전압이 로우에서 하이로 교번할 때 (Vh-Vl)의 극성은 양(Positive 또는 plus )이며, 교번전압이 하이에서 로우로 교번할 때 (Vh-Vl)의 극성은 음(Negative 또는 minus)이다.
<수학식1>과 <수학식2>의 차이를 보면, <수학식2>는 분모에 Ct가 존재한다. 터치커패시턴스 Ct는 센싱패드(10a)와 손가락(25) 같은 터치수단 사이에 형성되는 커패시터이므로, Ct의 크기인 커패시턴스는 터치의 유무에 따라서 또는, 터치수단과 터치센싱패드(10a)의 대향거리나 대향면적에 따라서 달라지게 되며, 이러한 Ct의 차이는 <수학식1>과 <수학식2>로 유도된 전압의 차이를 유발하므로, 이러한 전압차(<수학식1>-<수학식2> 또는 <수학식2>-<수학식1>)를 검출하면 터치여부나 터치면적 연산이 가능하다.
<수학식1>은 터치가 안 되었을 때 터치검출부(14)에서 검출된 값이므로 고정값이다. 그러나 <수학식2>와 같이 터치정전용량이 부가되었을 때 터치검출부(14)에서 검출된 전압은 터치정전용량이 가변적이므로 <수학식2>에 의해 검출된 전압의 크기는 가변적이다. 본 발명은 <수학식1>과 <수학식2> 또는 <수학식2>와 <수학식1>의 전압차이에 의해 터치여부 또는 터치면적을 검출하므로 고정값인 <수학식1>의 전압은 기억장치(메모리부, 도 13의 28)에 저장하는 것이 바람직하다.
메모리부(도 13의 28)에 저장된 <수학식1>의 전압이 DAC(도 9의 14-3)로 대체될 수 있다면 <수학식1>-<수학식2> 또는 <수학식2>-<수학식1)은 차동증폭기같은 단순회로에서 검출이 가능하다. 따라서 본 발명은 터치가 안되었을 때 <수학식1>의 형태로 터치검출부(14)에서 검출된 전압을 메모리에 저장하는 수단을 가지며, 또한 메모리에 저장된 터치가 안 되었을 때의 전압을 DAC(14-3)으로 대체하는 수단을 갖는다.
예를들어 도 8의 센싱패드(10a)의 터치가 안 되었을시 터치검출부(14)에서 검출된 전압이 3V인 경우, 도 8의 센싱패드(10a)의 난터치(non-touch)시 전압을 표시하는 DAC은 3V이다. 또한 DAC은 일정 offset을 포함하여 3V를 표시할 수 있다. 예를들어 DAC이 3.5V인 경우 0.5V의 offset를 포함하고 있다고 한다.
이와 같이 모든 터치검출센서(10)의 난터치시 터치검출부(14)에서 검출된 전압을 메모리에 저장하여, 해당 터치검출센서(10)가 센싱패드로 동작할 때 터치검출부에서 검출된 전압과의 차이를 검출하면 손쉽게 터치여부 및 터치면적을 검출하는 것이 가능하다.
한편, Vh와 Vl은 TDI 내부의 전원부(도 13의 47)에서 생성되며 Vh와 Vl의 교번전압은 TDI 내부의 교번전압생성부(도 13의 42)에서 생성된다.
한편, Cvcom은 다음의 <수학식3>으로부터 얻을 수 있다.
Figure 112015021824445-pat00005
<수학식3>에서
Figure 112015021824445-pat00006
은 터치검출센서(10)와 공통전극(220) 사이에 존재하는 매질들의 복합유전율이다. 도 10의 경우 터치검출센서(10)와 공통전극(220) 사이에는 유리, 공기층, 편광판 및 편광판을 유리에 부착하기 위한 접착제가 존재하므로 이들의 복합유전율이 수학식3의
Figure 112015021824445-pat00007
이 된다. S1은 터치검출센서(10)와 공통전극(220)의 대향면적이므로 쉽게 구할 수 있다. 도 10의 예에서와 같이 공통전극(220)이 칼라필터(215)의 하측면 전체에 걸쳐 형성된 경우, 대향면적 S1은 터치검출센서(10)의 면적에 의해 결정된다. 또한, D1은 터치검출센서(10)와 공통전극(220)간 거리이므로, 매질의 두께에 해당된다.
살펴 본 바와 같이 Cvcom은 쉽게 구할 수 있는 값인 동시에, 설정할 수 있는 값이다.
Ct는 다음의 <수학식4>로부터 얻을 수 있다.
Figure 112015021824445-pat00008
<수학식4>에서
Figure 112015021824445-pat00009
는 터치검출센서(10)와 손가락(25) 사이의 매질로부터 얻을 수 있으며 복수의 매질이 사용되면 이들의 복합유전율로 구할 수 있다. 만약, 도 10에서 터치스크린패널(50)의 상면에 강화 글래스를 부착한다면, 강화 글래스의 비유전율에 진공의 유전율을 곱한 값으로부터 유전율
Figure 112015021824445-pat00010
를 얻을 수 있다. S2는 센싱패드(10a)와 손가락(25)의 대향면적에 해당한다.
만약 손가락(25)이 어떤 센싱패드(10a)를 모두 덮고 있다면 S2는 터치검출센서(10)의 면적에 해당한다. 만약 손가락(25)이 터치검출센서(10)의 일부를 덮고 있다면 S2는 센싱패드(10a)의 면적에서 손가락(25)과 대향하지 않은 면적만큼 줄어들 것이다.
또한, D2는 센싱패드(10a)와 손가락(25)간 거리이므로, 터치스크린패널(50) 상면에 올려진 보호층(24)의 두께에 해당할 것이다.
살펴 본 바와 같이 Ct 역시 쉽게 구할 수 있는 값이며, 터치스크린패널(50) 상부에 올려지는 보호층(24) 또는 강화글래스 등의 재질 밑 두께를 이용하여 쉽게 설정할 수 있는 값이다.
<수학식4>에 의하면 Ct는 손가락(25)과 터치검출센서(10)의 대향면적에 비례하므로, 이로부터 터치검출센서(10)에 대한 손가락(25)의 터치 점유율을 연산할 수 있다.
손가락(25)의 터치 점유율을 연산하는 방법은 다음과 같다. <수학식1>과 <수학식2>를 참조하면, 차이점은 터치 유무에 따른 터치커패시턴스(Ct)의 유무 차이이다. 만일, <수학식1>에 인용된 모든 커패시턴스가 고정된 일정크기를 가진다고 가정하고 Vpre도 고정된 값이라고 가정하면 <수학식1>과 <수학식2>에서 검출된 전압을 이용하여 Ct만을 산출할 수 있다.
<수학식4>에서 ε2와 D2가 고정값일 때, 터치커패시턴스(Ct)와 터치면적은 비례하게 된다. 따라서 추출된 Ct에 의해 면적연산을 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 <수학식1>과 <수학식2>를 이용하여 면적을 구할 때, <수학식1>에 의해 검출된 전압과 <수학식2>에 의해 검출된 전압이 모두 사용된다. 또한 본 발명은 터치검출부(14)에서 검출된 전압에 기초하여 터치면적을 연산하는 것이 가능하다.
도 13은 본 발명의 터치스크린패널의 일 실시예를 보인 구성도로서, 터치검출센서(10)가 도트 매트릭스 형태로 배열된 예를 보인 것이다.
도 13의 하단에는 TDI(30)의 구성이 도시되어 있다. TDI(30)는 구동부(31)와, 터치검출부(14)와, 타이밍 제어부(33)와, 신호처리부(35)와, 메모리부(28)와, 교번전압생성부(42)와 전원부(47)와 통신부(46)로 구성되며, 그 밖에 CPU(40)를 더 구비할 수 있다. CPU(40)는 연산기능을 가진 마이크로 프로세서이며 TDI(30)의 외부에 위치할 수도 있다.
구동부(31)에는 충전수단(12)이 있으며, 복수개의 터치검출센서(10) 중 센싱패드와 난센싱패드를 선택하여 터치검출부(14)에 접속하는 기능을 포함한다. 또한 충전수단(12)을 이용한 충전동작 중에, 난센싱패드신호선(22b)의 일측을 Vh나 Vl로 접속하는 기능을 포함한다.
<수학식1>이나 <수학식2>를 참조하면, 교번전압인 (Vh-Vl)의 크기에 의해 검출전압의 크기에 차이가 발생하므로 터치 감도를 조정하기 위해 TDI 내부에는 교번전압의 크기를 변경할 수 있는 수단을 구비할 수 있다. 교번전압의 크기가 클수록 검출전압의 크기가 커지며 이는 검출감도가 좋은 것을 의미한다.
TDI의 내부에는 교번하는 전압의 크기인 Vh-Vl의 크기를 조절하기 위한 레지스터가 설치된다. 레지스터는 복수개의 어드레스(Address)를 가지며 각 어드레스에는 서로 다른 교번전압의 크기가 매핑(mapping) 되어 있다. 선택된 레지스터의 값에 해당되는 교번전압의 크기가 구동부(31)에 전달되어 터치신호 검출시 인가된다.
타이밍제어부(33)는 TDI에서 필요한 서로 다른 복수개의 클럭(Clock)을 생성하는 역할을 한다. 예를 들어 CPU(40)을 동작시키기 위해서는 클럭이 필요하며, ADC를 동작시키거나 구동부(31)의 멀티플렉서를 순차적으로 동작시키기 위해서도 클럭이 필요하다. 이처럼 각 기능별로 필요한 클럭은 여러개의 종류가 있으며 타이밍제어부(33)는 이러한 복수개의 다양한 클럭을 생성하여 공급한다.
신호처리부(35)는 터치검출부(14)에서 생성된 ADC 값을 CPU(40)로 전달하거나, 통신부(46)를 제어하여 ADC 값을 I2C나 SPI 신호선을 통해 TDI(30) 외부로 전송하거나, 터치검출부(35)나 구동부등 TDI(30) 내부의 모든 기능별 요소에서 필요로 하는 신호를 생성하여 공급한다.
기능별요소 또는 기능별 BLOCK은 도 13에 표시된 각 기능을 일컫는 말이다. 예컨대, 현재 TDI 내부에는 기능별 블럭이 9개 포함되어 있으며 CPU(40)은 그중의 하나이다. 신호처리부(35)는 터치검출부(14)에서 생성된 ADC 값을 메모리부(28)에 수납하기도 하며 필요한 연산을 시행하기도 한다.
예를 들어 신호처리부(35)는 터치검출부(14)에서 생성된 ADC 값을 참조하여 터치검출센서(10)와 접촉수단의 터치로 인한 터치면적을 연산할 수도 있으며, 또한 ADC 값이나 연산된 면적값을 이용하여 터치좌표를 연산할 수도 있다.
메모리부(28)는 Flash memory나 E2PROM 또는 SRAM 또는 DRAM으로 구성되어 있다. 또한 메모리부(28)는 센싱패드(10a)에서 검출된 터치신호를 저장하는 frame memory를 포함한다. Frame memory는 터치검출센서(10)와 일대일로 매핑(mapping)된다. Flash memory나 E2PROM에는 TDI(30)의 구동에 필요한 여러 레지스터값 또는 CPU(40)을 동작시키는데 필요한 프로그램이 저장된다.
CPU(40)는 신호처리부(35)와 많은 기능이 중첩된다. 따라서 CPU(40)는 TDI(30)에 포함하지 않거나 TDI(30) 외부에 위치할 수 있다. CPU(40)와 신호처리부(35)가 동시에 사용되면 하나는 사용되지 않을 수 있다.
CPU는 신호처리부(35)가 하는 대부분의 역할을 할 수 있으며, 터치좌표를 추출하거나 줌(zoom), 회전(rotation), 이동(move)등의 제스쳐를 시행하거나 여러가지 기능(Function)을 수행한다.
또한, 터치입력의 면적을 연산하여 주밍 신호를 생성하거나, 터치입력의 강도를 산출하거나, 키패드 같은 GUI 객체가 동시에 터치된 경우 사용자가 원하는(예를 들어, 면적이 많이 검출된) GUI 객체만을 유효한 입력으로 인식하는 등 다양한 형태로 데이터를 가공하여 TDI(30) 내부에서 사용하거나 통신선을 이용하여 외부로 전송할 수 있다.
CPU(40)를 통제하기 위한 프로그램은 메모리부(28)에 설치되며 수정사항이 발생할 시 새로운 프로그램으로 대체가능하다. 새로운 프로그램은 통신부(46)에 포함된 통신버스, 예를 들어 I2C나 SPI나 USB 등의 serial 통신이나 CPU Interface(이하 I/F)등의 parallel 통신을 이용하여 시행된다.
통신부(46)는 TDI(30)외부로 필요한 정보를 출력하거나 TDI(30)외부에서 제공하는 정보를 TDI 내부로 입력하는 기능을 수행한다. 통신부에는 I2C나 SPI등의 serial 통신이나 CPU Interface등의 Parallel I/F가 사용된다.
교번전압생성부(42)는 선간등가커패시터(Ceq)에 인가되는 교번전압을 생성한다. 교번전압의 하이전압(Vh) 및 로우전압(Vl)은 전원부(47)에서 생성되며 교번전압생성부(42)는 이들을 조합하여 교번전압을 생성하여 구동부에서 교번전압을 사용가능하게 한다. 또한 교번전압생성부(42)는 교번전압의 상승 또는 하강엣지의 기울기를 조정하는 수단을 갖는다.
도 13은 본 발명의 센싱등가커패시터를 이용하여 터치를 검출하는 정전식 터치 검출 장치의 일 실시예이다. 도 13을 참조하면, 도 13의 빗금친 터치검출센서(10)는 터치신호를 검출하고 있는 센싱패드(10a)이고 빗금이 없는 터치검출센서(10)는 터치를 검출하고 있지 않는 난센싱패드(10b)이다.
이때 COL1과 COL2처럼 센싱패드(10a))가 서로 엇갈리게 하는 것이 가능하며, COL3와 COL4와 같이 동일 ROW에서 터치신호를 검출하는 것이 가능하다. COL3과 COL4와 같이 동일 ROW에서 터치신호를 검출할시 (C3,R1)과 (C4,R1)은 상호 간섭이 발생하므로, 도시된 바와 같이 이들 사이에 영전위나 그라운드나 DC전압을 가지는 DC line(1310)을 배치하는 것이 바람직하다.
도 13에서와 같이 너무 많은 터치검출센서(10)가 터치신호를 검출 하는 경우 하나의 ADC를 이용하여 터치신호를 검출할 때 많은 시간이 소요되므로, 터치신호를 유실(lost)할 수 있다.
물론 ADC의 수량을 많이 하여 빠른 시간 내에 터치신호를 검출하는 것이 가능하겠으나, ADC가 많아지면 TDI(30)의 부피가 증가하여 TDI의 가격이 상승하고 소비전류가 증가한다는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 바람직한 실시예는, 하나의 컬럼에서 하나의 센싱패드(10a)를 선택하는 것이다. 하나의 컬럼에 포함된 복수개의 터치검출센서(10)에서 하나의 센싱패드(10a)를 추출하는 방법중의 하나는 멀티플렉서(Multiplexer, 이하 먹스, mux)를 사용하는 것이다.
도 14는 멀티플렉서의 사용에 관한 실시예이다. 도 14의 실시예는 5개의 그룹(Group)을 가지며 하나의 그룹에 6개의 터치검출센서(10)를 포함한 경우이다.(이러한 그룹이 개수와 터치검출센서의 갯수는 단지 설명을 위한 일실시예일 뿐이고 실제로는 더 많은 그룹과, 하나의 그룹내에도 더 많은 터치검출센서(10)가 추가될 수 있다.)
도 14의 실시예에서 그룹(Group)은 먹스(31a)를 공유하는 터치검출센서(10)의 집합체이다. 먹스(31a)는 6개의 입력에 대하여 하나의 신호를 출력하는 6 in x 1 out 타입(type)이다. 먹스도 실제의 사용예에서는 20 in x 1 out(20개의 입력중 하나를 선택) 또는 30 in x 1 out(30개의 입력중 하나를 선택)의 경우와 같이 다양한 실시예가 선택될 수 있다.
먹스(31a)에 입력되는 여러 개의 신호 중 하나를 선택하기 위해서는, 선택신호(select control)가 필요하다. 4개의 입력신호중 하나를 선택하기 위해서는 2개의 선택신호가 필요하고, 8개의 입력신호 중 하나를 선택하기 위해서는 3개의 선택신호가 필요할 것이다.
도 14의 실시예에서는 6개의 입력신호중 하나의 출력신호를 결정해야 하므로, 적어도 3개의 선택신호가 필요하며 이는“A,B,C"(400)로 표시하였다.
이러한 선택신호가 모든 먹스(31a)에 공통으로 적용되면 선택신호 생성기(400)는 하나만 있어도 되므로 선택신호 생성기를 위한 회로는 단순해지며 TDI(30)도 단순해 진다. 본 발명의 일 실시예는 하나의 선택신호 생성기에서 생성된 선택신호가 모든 먹스에 공통으로 적용된다.
또한 회로의 단순화를 위하여 먹스(31a)는 동일한 타입을 쓰는 것이 바람직하다. 동일한 타입의 먹스라는 것은 1) 동일한 입력의 개수 2)동일한 출력의 개수 3)동일한 선택신호의 개수 4)임의의 선택신호에 대해 선택된 입력신호의 순서가 동일한 경우를 의미한다.(즉, ABC가 Hi(1)/Lo(0)/Lo(0)인 경우 먹스에 입력된 6개의 신호 중 5번째가 선택되고 이 5번째 신호가 출력되는 것을 의미함).
본 발명의 먹스는 모두 동일한 타입이므로, 먹스(31a)와 접속된 그룹에서 터치검출센서(10)와 먹스의 연결방법도 동일하다.
다시 도 14를 참조하면, 먹스(31a)의 입력 1번에는 모두 ROW1번이 할당되고 먹스의 입력 2번에는 ROW2번이 할당된다. 마지막인 ROW6번은 먹스입력 6번에 할당되며 이러한 배선방법은 각각의 먹스에서 동일하다. 따라서 예외적인 경우를 제외하고는 동일한 ROW에 있는 터치검출센서(10)가 터치신호 검출을 위해 사용된다.
도 14를 참조하면, 처음에는 ROW1이 센싱패드(10a)가 되고 나머지 ROW는 난센싱패드(10b)가 되며 ROW1에서의 터치신호 검출이 끝나면 ROW1은 난센싱패드가 되고 ROW2가 센싱패드가 되며 ROW2를 제외한 모든 ROW의 터치검출센서는 난센싱패드가 된다. 즉, 센싱패드는 ROW1->ROW2->ROW3->ROW4->ROW5->ROW6->ROW1->ROW2->....의 과정을 거치며 이러한 센싱패드를 제외한 나머지는 모두 난센싱패드가 된다.
후술하겠지만, 블록구동방법에서 난센싱패드의 일부는 2차 선간정전용량을 형성하기 위해 사용되어지며 일부는 DC 전원에 연결되거나 플로팅(floating) 된다.
본 발명의 기술사상의 하나인 전체 구동방법(FULL 구동방법)에 대한 설명을 하면 다음과 같다.
앞서 설명한 바와 같이 2차 선간정전용량이 많을수록 터치 감도가 향상되므로 가급적 많은 2차 선간 정전용량을 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위해 센싱패드(10a)를 제외한 나머지 모든 터치검출센서(10)가 난센싱패드인 상태에서 난센싱패드 모두에 동일한 교번전압을 인가하는 것이다.
즉, 전체 구동 (FULL 구동)이란, 터치신호를 검출중인 센싱패드(10a)를 제외한 모든 난센싱패드(10b)에 교번전압을 인가하고 교번 전압에 동기하여 터치신호를 검출하는 것을 의미한다.
하나의 ROW에 많은 센싱패드(10a)가 있는 경우, 예를들어 센싱패드(10a)가 30개라고 가정하면, 하나의 ADC로 터치신호를 처리하는 것은 터치신호의 유실의 가능성으로 인해 바람직하지 않는 경우가 생길 수 있다. 이러한 경우에, 하나의 ROW를 홀수(컬럼)와 짝수(컬럼)으로 나누어서 센싱패드(10a)와 난센싱패드(10b)로 구분하는 것이 가능하다.
즉, 임의의 ROW중 홀수컬럼이 센싱패드가 되면 짝수컬럼은 난센싱패드가 되므로 FULL 구동시, 센싱패드가 포함된 ROW의 짝수컬럼도 난센싱패드(10b)가 될 수 있다. 예를들어, 도 13의 실시예에서, ROW1에서 터치신호를 검출하는 경우, 홀수 컬럼인 (C1,R1),(C3,R1),(C5,R1)만 터치신호를 검출하는 센싱패드(10a)이고 짝수 컬럼인(C2,R1),(C4,R1)은 터치신호를 검출하지않는 난센싱패드가 된다는 의미이다. 동일하게, 짝수컬럼이 센싱패드가 되면 동일 로우의 홀수컬럼은 난센싱패드가 되는 것이 가능하다.
또한 상기와 같이 짝수와 홀수로 나누는것 외에 1/2 씩 나누는 방법도 있다. 즉, 1번부터 15번의 컬럼이 센싱패드가 되고 16번부터 30번까지의 컬럼이 난센싱패드가 되는 방법이다.
또는 3회 이상의 복수(Multiple)회(times)로 나누어서 터치를 검출하는 것도 가능하다. 예를들어 하나의 로우에 45개의 터치검출센서(10)가 존재하는 경우 15개씩 3개로 분할하여 3회에 걸쳐 하나의 로우를 스캔하는 방법이다. 이 경우에 15개씩 분할된 터치검출센서들은 하나의 서브셋을 이루며, 3개의 서브셋으로 분할하여 스캔하는 것이다.
난센싱패드에는 하이에서 로우로 하강하는 교번전압이 인가될 수 있으며 또는 로우에서 하이로 상승하는 교번하는 전압이 인가될 수 있다.
만일 로우(LOW)에서 하이(HIGH)로 상승하는 교번전압을 인가하는 시점에 동기하여 터치신호를 검출하는때에는 고려해야할 문제가 있다.
[수학식1]이나 [수학식2]를 참조하면, (Vh-Vl)이 상승하는 교번전압인 경우 (Vh-Vl)의 극성이 plus가 되므로 수학식1이나 수학식2의 계산값은 (Vh-Vl)이 하강하는 교번전압일때에 비해 커지게 된다. 예를들어, 수학식1과 수학식2에 포함된
Figure 112015021824445-pat00011
의 계산값을 0.5라고 가정하고 (Vh-Vl)이 10V 및 상승교번전압이라고 가정하면 Vpre가 1V인 경우에 수학식1의 계산값은 6V가 된다.
CPU나 로직(Logic)의 동작전압이 3V이하인 경우가 대부분이며 ADC나 DAC도 낮은 전압에서 동작하는 것이 소비전류나 동작전압의 생성을 위해 유리하므로 6V의 검출전압은 조작하기에 어려운 전압이다.
이러한 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예는 교번전압의 하강하는 시점에 동기화하여 터치를 검출한다.
Figure 112015021824445-pat00012
의 계산값이 0.5이고 (Vh-Vl)이 10V 및 하강교번전압이면 Vpre의 크기를 조정하는것에 따라 수학식1이나 수학식2의 계산값을 원하는 전압대역으로 유도하는 것이 가능하다.
예를들어 Vpre가 7V인 경우에 수학식1의 계산값은 2V가 된다. 이와 같이 본 발명은 터치 검출시 하이에서 로우로 하강하는 교번전압을 사용하며, 하강하는 교번전압 및 수학식1 또는 수학식2의 계산식에 기초하여 원하는 전압내에 계산값이 유도되도록 Vpre를 결정한다. 이때 Vpre는 수학식1이나 수학식2에서 Vpre를 제외한 항목의 계산값이나 실측값보다는 크게 설정된다.
동일 로우에 센싱패드와 난센싱패드가 존재하는 경우, FULL 구동방법의 경우 센싱패드가 존재하는 로우에 같이 포함된 난센싱패드도 그 외의 난센싱패드와 동일하게 상승교번전압이나 바람직하게는 하강교번전압이 인가된다.
그러나 표시장치가 LCD인 경우 교번전압이 LCD에 영향을 미쳐 LCD의 표시품질에 영향을 미칠수 있다. 또한 표시장치가 LCD가 아닌 다른 모든 표시장치의 경우에도 표시장치에 전기적인 간섭을 유발하여 표시장치의 표시품질의 저하를 유발할 수 있다.
이를 극복하기 위한 방안의 하나가 블록구동방법이며 이는 후술하겠으며, 또 하나의 방법은 FULL 구동방법에서 센싱패드와 동일 ROW에 있는 난센싱패드(이하 센싱-난센싱패드, sensing-nonsensing pad)의 교번전압의 교번극성을 달리하거나 센싱패드가 위치한 로우와 상이한 로우의 난센싱패드의 교번전압의 극성을 달리하는 것이다.
교번전압의 극성을 달리한다는 의미는, 동일한 (Vh-Vl)의 크기로 극성을 달리하는 경우도 있을 수 있으며 크기도 다르고 극성도 다른 경우가 있을 수 있다. FULL 구동시 표시장치에 인가되는 영향을 최소화 하기 위해 난센싱패드에 인가되는 교번전압과 반대 극성의 교번전압을 인가하면 전자기 에너지가 서로 상쇄되어 표시장치에 인가되는 영향이 줄어든다.
FULL 구동에서 전기적인 간섭을 해결하기 위해 다음의 방안이 제시된다.
1. 제1방안
1) 전제조건: 센싱패드가 존재하는 ROW를 제외한 난센싱패드에는 하강하는 교번전압이 인가되고 있다.(상승하는 교번전압이 인가될 수도 있다.)
2) 제1방안의 실현법: 동일 ROW에 센싱패드와 난센싱패드(센싱난센싱패드)가 존재할 때 센싱난센싱패드의 일부 또는 전부를 상승하는 교번전압으로 인가함.(난센싱패드에 상승교번전압 인가시 센싱난센싱패드에는 하강하는 교번전압이 인가될 수 있음). 즉, 센싱난센싱패드에는 난센싱패드에 인가되는 교번전압과 역위상의 교번전압이 인가된다.
2. 제2방안
1) 전제조건: 난센싱패드에 하강교번전압이 인가되고 있다.
2) 제2방안의 실현법
(1) 센싱난센싱패드(센싱패드와 동일 ROW에 있는 난센싱패드)에는 난센싱패드에 인가되는 교번전압과 동위상 또는 역위상의 교번전압이 인가될 수 있다.
(2) 센싱패드가 포함된 ROW를 제외한 하나 또는 복수의 ROW의 난센싱패드에는 센싱난센싱패드에 인가된 교번전압과 역위상의 교번전압이 인가된다.
도 13을 참조하여 제2방안을 설명하면 다음과 같다.
만일 도 13의 ROW4에 센싱패드(10a)가 존재한다고 가정하면 ROW3과 ROW5에는 상승교번전압을 인가하고 나머지에는 하강교번전압을 인가하는 것이다. ROW3과 ROW5는 ROW4의 전후로서 각각 하나씩의 ROW이지만 이는 각각 두 개씩 또는 각 3개씩 또는 그 이상의 복수개가 사용될 수 있다.
이와 같이 센싱패드(10a)가 포함된 ROW의 전후로 역위상의 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 그러나 한쪽으로만 역위상을 인가하는 것도 가능하다. 또한 상승교번전압을 인가하는 선택된 ROW의 일부에서만 상승교번전압을 인가하고 일부는 하강하는 교번전압을 인가하는 것도 가능하다.
도 15는 블럭구동의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 15를 참조하면, 8개의 컬럼과 10개의 로우로 구성한 터치제품이다. 8개의 컬럼은 8개의 먹스를 사용한 8개의 그룹이다.(그룹은 먹스를 공유하는 터치검출센서의 모음임).
만일 ROW6이 터치를 검출하고 있다고 가정하자. 블록구동에서도, (앞에서 설명한 바와 같이) ROW6전체가 또는 ROW6의 짝수컬럼이나 홀수컬럼같이 일부가 터치를 검출하는 센싱패드의 역할을 하는 것도 가능하다.
블록구동은 센싱패드와 인접한 터치검출센서(10)만 난센싱패드가 되고 나머지는 DC전위에 연결되거나 플로팅되는 상태를 갖는 것이다. 도 15를 참조하면, ROW6에 센싱패드가 있으므로 ROW의 전후로 각 두 개의 로우에만 하강하는 교번전압이 인가되는 것이다.(상승교번전압도 인가될 수 있으나 바람직하게는 하강 교번전압임을 앞에서 설명하였다.) 센싱패드가 포함된 로우의 전후로 하나씩 로우가 선택될 수도 있으며 도 15와 같이 두 개 또는 그 이상 복수개의 로우가 난센싱패드로 선택될 수 있다.
센싱패드가 포함된 로우의 상측이나 하측에만 난센싱패드가 하나 또는 복수개 위치할 수 있다. 또한 센싱패드의 상하에 위치한 난센싱패드에만 교번전압을 인가할 수 있으며 센싱-난센싱패드의 상하에 위치한 난센싱패드에는 교번전압이 인가되지 않을 수 있다.
난센싱패드로 선택되어 교번전압이 인가되는 로우를 제외한 나머지 모든 로우는 영전위(zero voltage)나 그라운드나 소정의 전위를 가지는 DC 전위에 접속되거나 또는 어디에도 연결되지 않은 플로팅상태를 유지할 수 있다.
다시 도 15를 참조하면, ROW6의 터치검출이 완료되면 ROW7이 터치검출을 할것이고 난센싱패드가 전후로 2개라고 가정하면, ROW7에 센싱패드가 존재하는 경우 ROW5 및 ROW6 그리고 ROW8 및 ROW9가 난센싱패드가 될 것이다.
또한 본 발명은 블록구동 또는 FULL구동중에서 하나를 선택하는 수단을 가지며 일 실시예로 이는 레지스터의 설정으로 가능하다. 예를들어 "FULL_BLOCK"이라는 레지스터를 설계하고 하이(HIGH) 상태면 FULL 구동 그리고 로우(LOW) 상태면 블록구동을 하는 것이 가능할 것이다.
또한 본 발명은 블럭구동에서 난센싱패드가 존재하는 위치를 결정하는 수단을 갖는다. 일실시예로 BLOCK_position이라는 2bit의 레지스터에 의해 레지스터값이 0일때는 센싱패드의 전후에 난센싱패드가 위치하고 1일때는 센싱패드의 전단(센싱패드가 위치된 로우를 기준으로 TDI로부터 더 원거리에 있는 로우 즉, ROW 1에 가까워지는 로우)에 난센싱패드가 위치하고 2일때는 센싱패드의 후단(센싱패드가 위치된 로우를 기준으로 TDI로부터 더 근거리에 있는 로우 즉, 로우8에 가까워지는 로우) 난센싱패드가 위치하게 할 수 있을 것이다.
구체적인 예로서, ROW6은 ROW7의 전단이고 ROW5의 후단이다.
또한 본 발명은 블록구동에서 난센싱패드가 포함된 ROW의 개수를 설정하는 수단을 갖는다. 예를들어, ROW_num이라는 2bit 레지스터의 값이 0일때는 하나의 로우가 선택되고 1이면 두 개의 로우가 선택되고 2면 세 개의 로우가 선택될 것이다.
블록구동에서 센싱패드의 전후로 2개의 ROW가 난센싱패드의 역할을 하여 1차 선간정전용량 및 2차 선간정전용량을 형성하는 경우 스캔시작의 두 개 ROW 즉, ROW1과 ROW2 그리고 스캔마지막의 두 개 ROW 즉, ROW9 및 ROW10은 1차 및 2차 선간정전용량의 양이 다른 ROW와는 차이가 나는 문제가 발생하고 이는 터치감도의 차이를 유발하는 문제가 될 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 시작점과 끝점을 지속적으로 연결하는 로테이션(Rotation) 기능이 필요하다.
도 16은 로테이션 기능에 대한 일 실시예이다. 도 16을 참조하면 센싱패드의 전후로 2개의 ROW에 대해 난센싱패드의 역할을 하는 경우를 예로 들면 ROW6이 센싱패드의 역할을 할때에는 ROW4/5 및 ROW7/8이 난센싱패드의 역할을 하고 ROW1번이 센싱패드의 역할을 할때에는 ROW9/10 및 ROW2/3이 난센싱패드의 역할을 하는것이다. 이와 같이 시점과 종점이 서로 연결된것처럼 난센싱패드의 역할을 수행하는 것을 로테이션기능이라고 정의한다.
도 17은 로테이션기능에 기반한 터치검출센서(10)의 새로운 설계기법이다. 도 17을 참조하면 종점 ROW(ROW9/10)의 센서신호선(22)(1700)이 인접한 그룹의 시점(ROW1)의 센서신호선(22)과 대향하여 1차 또는 2차 선간정전용량을 형성하고 있다.
이러한 별도의 대향하는 센서신호선은 미리 설정된 난센싱패드가 포함된 ROW의 개수와 동일한 것이 바라직하다. 본 실시예에서는 센싱패드 전후 각 2개씩이므로 2개의 별도의 대향하는 센서신호선을 배치하는 것이 바람직하다.
또한 별도의 대향하는 센서신호선의 특징은, 하나의 터치검출센서(10)에서 2개가 발원하여 일측은 TDI(30)에 접속되고 타측은 다른 그룹의 시점의 센서신호선과 소정의 간격을 유격하여 배치된다. 또한 발원된 터치검출센서의 좌측과 우측으로 각 각 배선된다.
종점의 배선이 타 그룹의 시점의 터치검출센서와 유격된 간격은 터치검출신호선(22)들끼리의 일반적인 간격과 + -500%를 넘지 않는것이 바람직하다.
본원 발명에서의 전체(FULL) 구동 방식 및 블록(BLOCK) 구동 방식은 상기에서 설명된 터치패널이외에 다양한 형태의 터치패널에 응용될 수 있다.
특별히, 이하의 실시예는 터치검출센서의 재매핑에 관하여 전체구동 및 블록구동을 적용하는 실시예를 검토한다.
우선 재매핑(re-mapping)에 관하여 검토한다.
본원 발명에서 사용되는 재매핑(re-map)은 TDI의 메모리부에 저장된 터치 신호를 터치검출센서의 배치에 일치하도록 재배열하는 과정등의 연산작용을 의미하는 것이다. 재매핑 과정에서는 도전체의 터치가 발생한 정확한 터치좌표를 산출하기 위해서 TDI의 메모리부에 저장된 터치검출 신호를 터치검출 센서의 배치와 일치시키는 일련의 연산과정을 추가로 수행하여야 한다.
이 재매핑(re-map)의 과정은 X x Y의 터치 검출 센서의 배열을 갖는 표시장치에서 이를 검출하기 위해 채용된 TDI가 X x Y의 배열이 아니 다른 배열의 메모리를 갖는 경우에 발생한다.
도 14을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 5개의 그룹에는 각 각 6개의 터치검출 센서(10)가 있으므로, TDI(30)에서 하나의 그룹(또는 먹스)에는 6개의 입력핀이 할당된다. 즉, 도 14에서 1~6번, 7~12번등 한 컬럼을 구성하는 6개의 터치 신호선에 대하여 동일한 개수의 입력핀을 갖는 먹스가 각각 할당되어 TDI 구성한다는 의미이다. 도 14의 실시예는 앞에서 설명한 재매핑(re-map)의 연산단계가 별도로 요구되지 않는다.
그러나, 도 14의 실시예와는 다르게 TDI를 구성하는 그룹의 각 먹스가 터치검출 센서에서의 하나의 그룹을 전부 수용하지 못하고 다른 먹스로 천이되는 경우에 발생할 수 있다.
표시장치가 커짐에 따라서 가로 또는 세로로 또는 가로와 세로의 모든 방향에 대해 터치검출센서(10)가 추가되고 이에 따라 TDI의 개수가 증가해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어 7인치 표시장치에 최적화된 터치검출센서의 해상도가 가로 20개, 세로 20개인 경우에, 7인치 표시장치에 사용되는 TDI와 동일한 TDI를 14인치 표시장치에 사용하기 위해서는 7인치에 사용된 TDI 개수보다 4개가 더 요구된다.
또한 8인치로 표시장치가 7인치 보다 약간 커지면 가로 20개 세로 22개의 터치검출 센서가 최적의 배치일 수 있다. 이를 위해 기존의 20x20의 해상도 즉 400개의 터치검출센서(10)에서의 터치신호를 검출해야 하는 TDI(30)는 440개로 검출대상의 터치 검출개수가 늘어난다.
20 x 22를 수용할 수 있는 별도의 TDI를 제작하지 않는 이상, 7인치 표시장치에서 사용된 TDI를 활용하여 터치 신호를 검출하는 경우라면 400개로 한정된 터치 신호 검출신호의 개수를 늘릴수는 없으므로, X방향이나 Y방향의 한쪽에 대해 검출하는 터치 신호의 해상도를 일부 포기하고 한쪽의 해상도를 맞추는 경우가 발생할 수 있다.
8인치의 경우에는 18 x 22의 터치검출 센서의 배치가 최적이라고 가정하는 경우에, 이때 X x Y (또는 가로 x 세로)의 터치 해상도에서 X(또는 가로)가 그룹의 개수이고, Y(또는 세로)의 개수가 하나의 그룹에 포함된 터치검출센서(10)의 개수라고 가정한다. 20x20의 터치검출 센서의 구성에 최적화로 설계된 TDI(30)을 18x22의 표시장치에서 사용하기 위해서는 재매핑(Re-map)이라는 기술을 사용해야 하며 본 발명에서의 센싱 등가커패시터를 이용한 터치검출 장치 및 방법은 재매핑과 관련된 터치패널에도 동일하게 적용된다.
도 18은 도 14의 실시예에서 센서신호선(22)만 우측에서 좌측으로 배치하고 터치검출센서(10)를 재매핑(re-map)를 설명하기 위한 실시예이다.
가로 방향의 터치 해상도가 더 중요한 경우에는 가로방향으로 6개나 7개 컬럼을 가지고 세로 방향의 센서 개수가 줄어든 배열의 표시장치를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에서의 터치 패널은 세로 방향으로 다른 그룹에서 사용하는 터치검출센서(10)를 연결하여 터치검출 해상도를 증가시키는 것이 가능하다.
도 18의 실시예에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 센서신호선이 터치검출센서(10)의 좌측이나 우측중 어느 쪽이든 배치하는 것이 가능하다.
도 14의 일실시예에 사용된 TDI(30)는 5개의 먹스(mux) 그룹과, 각각의 그룹에서 6개의 터치검출센서(10)를 수용할 수 있는 즉, 6개의 터치 신호선을 수용하는 경우이다.
도 18은 재매핑을 설명하기 위한 도면으로, 6 x 5 배열의 터치검출 센서를 위해 최적화된 TDI(30)가 4 x 7 배열의 터치검출 센서에서의 사용을 위해 채용되는 일 예를 도시한 것이다.
구체적으로 각 먹스 그룹에서는 각 컬럼의 터치 신호선을 모두 수용하지는 못하지만 TDI(30) 전체의 입력핀의 개수는 터치검출 센서의 터치 신호선을 모두를 수용할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이 제 1 컬럼의 (C2,R1)의 터치 검출 센서의 터치 신호는 그룹 1의 먹스(31-1)에서 수신되지 못하고, 그룹 2의 먹스(31-2)에서 수신된다.
유사하게, 제 2 컬럼의 (C3,R1) 및 (C3,R2)의 터치검출 센서의 터치 신호는 그룹 2의 먹스(31-2)에서 수신되지 못하고, 그룹 3의 먹스 (31-3)에서 수신된다.
또한, 제 3 컬럼의 (C4,R1), (C4,R2) 및 (C4,R3)는 그룹 3의 먹스(31-3)에서 수신되지 못하고, 그룹 4의 먹스(31-4)에서 수신된다.
도 18에서의 각 컬럼의 7개의 터치 신호선은 6개의 입력핀을 가진 각각의 먹스 그룹에서 개별적으로 수용하지는 못하지만, 28개의 터치 신호선은 총 30개의 입력핀을 가진 먹스 그룹에서 전부 수용할 수 있는 경우이다.
그룹 5 먹스의 두개의 입력핀은 터치 신호선이 연결되지 않은 상태로 유지된다.
도 18에서의 먹스(mux)의 동작은 도 14에서 설명된 바와 동일하게 동작된다. 즉, 선택신호 생성기(400)에 생성된 선택신호에 의해 하나의 출력이 배출되며 모든 먹스그룹에 대하여 동일한 선택신호가 채택될 수 있다. 이러한 경우에 동일한 row에 있는 터치검출센서(10)가 터치신호 검출을 위해 선택된다.
도 14의 실시예에서는 동일한 선택신호가 선택되는 경우에 TDI에서 동시에 검출되는 터치검출 센서는 (C1,R1), (C2,R1), (C3,R1), (C4,R1) 및 (C5,R1)이 된다. 터치검출 센서의 배치가 도 14와 달라진 결과로서, 동일한 선택신호에 의하여도 도 14에서는 동일한 로우(row)의 터치검출센서가 선택되었으나, 도 18에서는 도 14와는 다르게 다른 로우에서(도 18의 빗금친 부분들) 터치검출 센서가 선택됨을 확인할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 재매핑(Re-map) 기술에서는 동일 로우(row)별로 스캔하던 규칙이 깨지고 여러개의 로우(row)에서 동시에 스캔된다.
도 18의 빗금친 부분은 도 14의 Row1으로서 최초 스캔하는 센서(10)이나 재매핑에 의해 로우(row)가 변하는 모습을 보여 주고 있다. 또한, 하나의 컬럼에서 하나의 센서(10)만 선택되는 것이 아니라 도 18의 좌측 컬럼을 보면, 하나의 컬럼에서 두 개의 센서(10)가 선택되는 경우도 있다.
도 18과 같은 센서(10)의 재매핑(re-map) 환경에서 터치가 발생하여 도 19와 같은 면적이 검출되었다고 가정하자.
터치검출센서(10)는 re-map이 가능하지만 TDI(30)에서 터치검출센서(10)와 일대일로 매핑(mapping)된 메모리부(28)의 특정영역(이하 frame memory)은 re-map이 불가하므로 TDI(30)의 메모리부(28)의 frame memory를 읽으면 도 20와 같이 읽힐 것이다.
메모리부(28)는 각 그룹의 먹스에서 수신된 터치신호별로 구별하여 저장할 것이기 때문에 도 20와 같이 저장되고 또한 읽힐 것이다.
즉, 도 18의 (C2,R1)은 터치검출센서에서 그룹 1에 배치되어 있으나, (C2,R1)에 연결된 센서신호선은 그룹 2의 먹스에 연결되어 도 20에 도시된 바와 같이 column 2의 1열에 저장되는 것이다.
마찬가지로, (C3,R1), (C3,R2), (C4,R1), (C4,R2), (C4,R3), (C5,R1), (C5,R2), (C5,R3), (C5,R4)등은 터치검출 센서에서의 그룹과 먹스 그룹에서의 각 위치가 달라지게 된다.
도 20와 같은 상황 즉, 터치 신호가 개별적으로 분리된 상황에서 터치신호를 이용한 터치좌표를 추출하는 것은 불가하므로, 메모리부(28)의 RAM 영역에서 도 19와 같은 frame memory으로 re-map을 해줘야 한다.
본원 발명에서의 메모리부(28)에서의 프레임 메모리(frame memory)는 먹스의 그룹과 관련이 있고, 이는 반드시 터치검출센서의 프레임 메모리와 동일하지는 않을 것이다.
메모리부(28)의 프레임 메모리가 터치검출센서의 프레임 메모리와 일대일로 매핑되지 않은 경우에는 메모리부(28)의 RAM 영역에서 재매핑(re-map)의 추가 프로세스가 요구된다.
즉, 본 발명은 터치검출센서(10)와 일대일로 매핑되는 원시데이터에 기초하여 Re-map된 터치검출센서(10)와 매핑되도록 메모리에 저장된 원시데이터를 re-map한다.
재매핑의 과정은 메모리부의 프레임 메모리를 터치검출센서의 컬럼좌표에 따라 재배열하는 과정을 지칭하는 것이다.
본 발명에서의 재매핑과정을 이용하면 TDI의 생산 비용 절감 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 터치 패널은 멀티플렉서의 전체 입력핀의 개수가 터치검출센서의 전체 터치 신호선의 개수보다 많지만 각각의 멀티플렉서의 터치 신호를 입력받는 입력핀의 개수가 입력핀에 연결되는 터치검출 센서의 각 컬럼에서의 터치 신호선의 개수 보다 작게 구성된 경우에 터치검출 센서의 각 컬럼의 개수와 각 멀티플렉서의 입력핀의 개수가 일대일로 매칭되는 경우에서 사용되는 TDI를 그대로 활용할 수 있게 할 수 있는 특징이 있다.
본원 발명의 특징인 재매핑은 메모리부에 저장된 터치 신호를 터치검출 센서의 배열과 매칭되도록 프로세스를 지칭한다. 즉, 재매핑은 메모리부에 저장된 터치 신호를 터치검출 센서의 컬럼의 좌표를 기준으로 재배열하는 과정을 말하는 것이다.
본원 발명의 전체 구동(FULL구동) 또는 블록구동(BLOCK구동)시 재매핑(re-map)에 의해 ROW 스캔의 규칙이 도 14에서의 실시예와 달라진다.
즉,리맵을 하지 않을 때는 ROW 단위(도 14의 실시예)로 스캔하였으나 재매핑을 수행하게 되면 도 18의 실시예와 같이 ROW단위(즉, line의 개념)로 스캔을 하는 것이 아니라 포인트단위(즉, random의 개념)으로 스캔을 하게 된다.
재매핑은 단지 터치검출센서(10)의 위치만 바꾼 것이므로 FULL구동이나 블록구동에서 적용되는 모든 전술한 기술사상은 동일하게 적용된다. 즉, 재매핑에 의해 터치검출센서의 물리적인 위치만 변경된 것이다.
이로 인해 FULL구동의 경우 센싱난센싱패드가 동일 ROW에 위치하지 않는 경우도 발생할 것이다.
또한 블록구동시 난센싱패드가 동일 ROW에 위치하지 않고 여러곳의 ROW에 분산하여 위치 할 수 있다.
또한 본 발명은 리맵에 의해 하나의 컬럼에서 두 개의 터치검출센서(10)가 터치를 검출하는 센싱패드(10a)의 역할을 할 수 있다. 또한 본 발명은 도 18의 리맵된 형태를 리맵이 안된 형태의 TDI(30)로 설계하는 것도 가능하다. 즉,도 18을 참조하면 4개의 그룹 즉, 4개의 먹스를 가지며 7개의 터치검출센서를 가지는 TDI인 경우이다.
이로 인해 도 18의 컬럼1에서는 동시에 두 개의 터치검출센서(10)가 터치신호를 획득하기 위한 센싱패드(10a)의 역할을 수행해야 한다. 그러나 이러한 방법은 먹스의 설계가 모든 그룹마다 달라져야 하고 선택 신호도 개별적으로 주어져야 한다.
도 18을 참조하여 메모리부(28)의 프레임 메모리(6 X 5)가 터치검출센서의 프레임 메모리(7 X 4)가 상이하여 재매핑이 요구되는 터치 패널에서 기존에 기생커패시터로 동작하던 센싱등가커패시터를 터치검출에 이용하여 터치감도를 높이는 동작을 구체적으로 설명한다.
전체구동(FULL구동) 동작
상기에서 언급한 바와 같이, 재매칭이 요구되는 터치패드에서는 도 14에서의 실시예와는 달리 포인트단위(또는 컬럼단위)로 스캔을 하게 된다.
도 18을 참조하여, 그룹 1(또는 컬럼 1)에서는 (C1,R1)과 (C2, R1)의 터치검술센서는 센싱패드가 되고, 나머지 (C1,R2), (C1,R3), (C1,R4), (C1,R5) 및 (C1,R6)의 터치검출센서는 난-센싱패드가 된다. 그룹 2에서는 (C3, R1)의 터치검출센서는 센싱패드가 되고, 나머지 (C2,R2), (C2,R3), (C2,R4), (C2,R5), (C2,R6) 및 (C3, R1)의 터치검출센서는 난-센싱패드가 된다. 그룹 3에서는 (C4, R1)의 터치검출센서는 센싱패드가 되고, 나머지 (C3,R3), (C3,R4), (C3,R5), (C3,R6), (C4,R2) 및 (C4, R3)의 터치검출센서는 난-센싱패드가 된다. 그룹 4에서는 (C5, R1)의 터치검출센서는 센싱패드가 되고, 나머지 (C4,R4), (C4,R5), (C4,R6), (C5,R2), (C5,R3) 및 (C5, R4)의 터치검출센서는 난-센싱패드가 된다.
전체구동(FULL)상태에서는 충전수단(12)을 이용하여 터치검출부(14)에 접속된 모든 커패시터가 프리차지신호(또는 충전신호)인 Vpre로 충전된다.
충전수단(12)는 3단자형스위칭 소자이거나 또는 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OPAMP등의 선형소자이다.
충전 전압은 영 볼트(Zero Volt)를 포함한 DC 전압 또는 구형파나 삼각파, 또는 싸인파(Sine Wave)와 같이 교번하는 AC전압이나 DC 및 AC전압이 결합된 형태의 전압이 사용될 수 있다.
도 18의 실시예는 하나의 선택신호 생성기(400)에서 생성된 선택신호를 모든 먹스에 공통으로 적용함으로써 센싱패드를 설정한 결과이다.
물론, 먹스마다 다른 별개의 선택신호를 제공하여 도14에서의 실시예서와 같이 같은 로우(Row)에 위치된 터치검출센서를 센싱패드로 선정할 수도 있다.
예를 들어, 그룹 1 내지 그룹 5의 먹스 (31-1 내지 31-5)에 대한 선택신호를 서로 달리하여 (C1,R1), (C2,R2), (C3,R3), (C4,R4)의 제 1 로우에 위치된 터치검출센서가 센싱패드가 된다.
이러한 실시예에서는 도 14에서 적용된 실시예가 그대로 적용될 수 있다.
구체적으로 (1) 센싱난-센싱패드의 설정 (2) 센싱난-센싱패드와 나머지 난-센싱패드와 인가되는 교번전압이 서로 역위상 관계를 유지하는 실시예 (3) 센싱패드에 인접한 일부 난-센싱 패드(예를 들어, 로우1에 위치된 터치검출센서가 센싱패드인 경우에 로우2에 위치된 터치검출센서)에 인가되는 교번전압과 나머지 난-센싱패드에 인가되는 교번전압이 서로 역위상 관계를 유지하는 실시예등은 그대로 도 18의 실시예에 적용될 수 있다.
FULL 구동상태이므로, 센싱패드를 제외한 모든 터치검출센서는 Vpre와 소정의 전위차를 가지는 임의의 전압 Vlbl에 접속된다.
Vpre의 충전과 Vlbl의 인가에 의해 센싱패드와 난센싱패드사이에는 커패시턴스가 형성되며, 구체적으로 1차 선간정전용량 또는 2차 선간정전용량으로 구분될 수 있으나, 총칭하여 센싱등가커패시터 또는 센싱등가커패시턴스로 칭한다.
난센싱패드신호선은 Vlbl이 아닌 다른 전위에 접속될 수도 있으나, 회로를 단순화하기 위하여 Vlbl을 공통으로 사용하는 것이 바람직하다.
난센싱패드신호선에 접속되는 전압 Vlbl은 0(zero)V를 포함한 DC전위 또는 AC전압이다.
도 18의 실시예에서는 터치신호를 검출하기 위해 선간등가커패시터에 교번전압을 인가한다. 또한, 충전된 신호를 안정적으로 고립시키기 위해서, 충전수단의 출력단과 터치검출부(14)의 입력단은 Hi-z이며, 바람직하게는 적어도 100Kohm 이상의 임피던스를 갖는다. 만약 커패시터에 충전된 신호를 방전시키면서 터치입력을 관찰하거나, 다른 수단으로 충전된 신호를 고립시키거나, 방전 개시 시점에서 신속하게 신호를 관찰한다면, 터치검출부(14)의 입력단이 반드시 Hi-z이어야 하는 것은 아니다.
터치검출부(14)는 센싱패드의 전압을 검출한다. 터치검출부(14)는 터치 미발생시(즉, Ct가 형성되지 않았을 때) P점의 전압을 검출하고, 터치 발생 시(즉, Ct가 형성되었을 때) P점의 전압을 검출하여 검출된 두 전압의 크기 차이를 이용하여 터치신호를 획득한다.
도 18의 실시예에서, 난센싱패드와 연결된 난센싱패드신호선의 일측에는 소정의 전압 Vl이나 Vh가 인가된다. Vl은 본 발명의 교번하는 전압의 로우(Low) 전압이며 Vh는 본 발명의 교번하는 전압의 하이(Hi) 전압이며 교번하는 전압은 Vh와 Vl을 교번한다. Vh나 Vl은 앞에서 설명한 Vlbl와 동일한 역할, 즉 선간등가커패시터(Ceq)를 형성하는 역할을 한다.
충전전압이 인가되고 소정의 시간이 지난 후 터치신호를 검출하기 위하여 난센싱패드신호선에는 교번전압이 인가되고, 교번전압의 절대크기는 Vh-Vl이며 하이전압(Vh)에서 로우전압(Vl)으로 또는 로우전압(Vl)에서 하이전압(Vh)으로 전위를 변경할 수 있다.
터치검출부(14)는 교번전압이 로우전압(Vl)에서 하이전압(Vh)로 상승하는 상승엣지(Edge)나 하이전압(Vh)에서 로우전압(Vl)으로 하강하는 하강엣지(edge)에 동기하여 전압을 검출한다. TDI는 상기 상승 또는 하강 엣지에 동기하여 전압을 검출할 때, 엣지(edge)부터 소정의 시간만큼 지연된 후 전압을 검출하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 센싱패드신호선(22a)의 저항성분인 Rt나 난센싱패드의 저항성분인 Rnt에 의해 검출전압이 안정화되기까지는 어느정도의 시간이 필요하기 때문이다.
도 18의 각 그룹의 먹스에 선택신호가 서로 다르게 생성되어 각 컬럼에서의 센싱패드가 동일한 로우(Row)에 위치되지 않는 경우의 실시예에서, 컬럼 1에서의 (C1,R1) 및 (C2,R1)을 제외한 모든 난-센싱 패드는 교번전압에 접속된다.
특별히, 표치가 LCD인 경우 교번전압이 LCD에 영향을 미쳐 LCD의 표시품질에 영향을 미칠수 있다. 또한 표시장치가 LCD가 아닌 다른 모든 표시장치의 경우에도 표시장치에 전기적인 간섭을 유발하여 표시장치의 표시품질의 저하를 유발할 수 있다. 이를 극복위한 방안의 하나의 방법은 full 구동방법에서 센싱패드와 동일 row에 있는 난센싱패드(이하 센싱난센싱패드, sensing-nonsensing pad)의 교번전압의 교번극성을 달리하거나 센싱패드가 위치한 로우와 상이한 로우의 난센싱패드의 교번전압의 극성을 달리하는 것이다.
이미 언급한 바와 같이 로우 1에서 (C2,R2), (C3,R3) 및 (C4, R4)는 센싱난-센싱패드가 되고 이런 센싱난-센싱패드와 나머지 난센싱 패드(예를 들어, (C1,R2),(C2,R3)등등)에 적용되는 교번전압의 위상이 역위상의 관계를 유지하도록 하여 표시장치의 표시품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 제 1 그룹의 터치검출센서(C1,R2)와 (C1, R6)와 같이 센싱 패드에 인접한 터치검출센서에 인가되는 교번전압과 나머지 제 1 그룹의 터치검출센서(C1,R3), (C1,R4), (C1,R5) 및 (C1, R6)에 인가되는 교번전압의 위상을 역위상 관계로 유지하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 2 그룹, 제 3 그룹 및 제 4 그룹과 동일하게 적용된다. 즉, 센싱패드의 전후로 하나의 터치검출센서에 대해서는 각 컬럼의 나머지 터치검출센서에 적용되는 교번전압과는 역위상의 관계를 유지하도록 한다.
full 구동시 표시장치에 인가되는 영향을 최소화 하기 위해 난센싱패드에 인가되는 교번전압과 반대 극성의 교번전압을 인가하면 전자기 에너지가 서로 상쇄되어 표시장치에 인가되는 영향이 줄어든다.
블럭구동(BLOCK 구동)동작
도 18의 실시예에 대하여 블럭구동(Block 구동)상태도 도 14에서의 실시예와 같이 그대로 적용될 수 있다.
즉, 선택신호가 각 그룹의 먹스마다 달라서 동일한 로우에 위치된 (C1,R1), (C2,R2), (C3,R3), (C4,R4)의 제 1 로우에 위치된 터치검출센서가 센싱패드가 될 수 있다.
Block 구동의 경우에는 센싱패드이외의 터치 검출센서 중 일부에 대해서만 Vlbl의 교번전압이 인가되고 나머지 터치 검출센서는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하여 센싱등가정전용량이 생성되지 않도록 한다.
동일한 로우에 대한 블럭구동의 동작은 도 14의 실시예에서 상세하게 살펴보았으므로, 여기서는 도 18에서와 같이 각 컬럼마다 서로 다른 로우에 센싱패드가 결정된 경우의 실시예를 상세하게 설명한다.
그룹 1에서 (C1,R1) 및 (C2,R1)이 센싱패드가 되므로 이와 근접한 (C1,R2) 및 (C1, R6)가 난-센싱 패드가 되어 Vlbl이 인가될 수 있다.
또한, 그룹 2에서도 그룹 1의 컬럼1과 동일하게 적용될 수 있다.
그룹 3과 그룹 4의 컬럼 3와 컬럼 4에서는 난-센싱패드의 개수를 센싱패드를 기준으로 하여 전후에 2개씩 설정하여, 컬럼3에서는 (C3,R5), (C3,R6), (C4,R2) 및 (C4, R3)가 난-센싱 패드가 되어 Vlbl에 접속되고, 나머지 (C3,R3) 및 (C3,R4)는 플로팅 상태를 유지할 수 있다.
컬럼 4에서는 컬럼 3와 유사하게 (C4,R5), (C4,R6), (C5,R2) 및 (C5,R3)가 난-센싱 패드가 되어 Vlbl에 접속되고, 나머지 (C4,R4) 및 (C5, R4)는 플로팅 상태로 유지하여 센싱등가커패시턴스가 생성되지 않도록 구성한다.
도 18의 재매핑의 실시예에서도 도 14에서 설명한 로테이션(Rotation)기능도 그대로 적용될 수 있다.
즉, 시작점인 로우 1의 터치검출센서가 센싱 패드인 경우에 난-센싱 패드는 (C2,R1) 및 (C1, R2)가 되고, (C1, R1) 및 (C2, R1)이 동시에 센싱 패드인 경우에 (C1, R2) 및 (C1,R6)가 난-센싱 패드가 되어 시작점과 끝점을 지속적으로 연결하는 구성으로 터치를 검출할 수도 있다.
도 18의 실시예에서, 도 17에서와 같이 별도의 신호선을 두어 로테이션 기능을 수행하도록 표시장치를 구성할 수도 있다.
구체적으로 살펴본 바와 같이, 도 18의 재매핑의 경우에도 도14에서 적용된 터치검출 방법이 그대로 적용될 수 있으나, 선택신호 생성기를 각 그룹의 먹스마다 별도로 가져서 각 컬럼에서 센싱패드가 서로 다른 로우에 위치하는 경우에는 센싱 패드와 난-센싱패드의 위치가 도 14에서의 실시예와는 다르다는 차이가 있을 뿐이다.
이와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 터치검출센서 10a : 센싱패드(Sensing Pad)
10b : 난센싱패드(Non Sensing Pad) 12 : 충전수단
12-1 : 충전수단의 출력단 12-2 : 충전수단의 입력단
14 : 터치검출부 22 : 센서신호선
22a : 센싱패드 센서신호선 22b : 난센싱패드 센서신호선
25 : 손가락 28 : 메모리부
30 : Touch Drive IC (TDI) 31 : 구동부
33 : 타이밍 제어부 35 : 신호처리부
40 : CPU 42 : 교번전압생성부
46 : 통신부 47 : 전원부
50 : 터치스크린패널 57 : 접착부재
58 : 에어갭 또는 접촉부재 200 : 표시장치
205 : TFT기판 210 : 액정층
215 : 칼라필터 220 : 공통전극
230 : 실런트

Claims (80)

  1. 제 1 프레임 형태로 배열된 복수개의 터치검출 센서를 포함하는 터치패널에서의 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력수단의 터치 여부를 검출하는 정전식 터치 신호 검출장치에 있어서,
    각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치 신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통하여 터치 신호를 수신 및 저장하는 메모리부로서, 상기 메모리부의 저장 어레이(array)는 상기 터치검출 센서의 상기 제 1 프레임 형태와 다른 제 2 프레임 형태를 갖는 상기 메모리부; 및
    상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 검출하여 터치여부를 판단하는 터치 드라이브 IC(TDI : Touch Drive IC);를 포함하되,
    상기 터치 드라이브 IC는 상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 센싱 패드(sensing pad)와 난-센싱 패드(non-sensing pad)사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 센싱등가커패시터(sensing equivalent capacitor)(Ceq)를 이용하여 상기 터치여부를 판단하고, 상기 메모리부는 상기 제 1 프레임 형태로 재매핑(re-map)하는 프로세스를 수행하여 상기 터치여부 결과를 저장하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통해 상기 터치 신호를 수신하는 복수개의 멀티플렉서(multiplexer); 및
    각각의 상기 멀티플렉서에 수신된 상기 터치 신호 중 일부의 터치 신호를 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 적어도 하나 이상의 선택신호 생성기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 재매핑은 상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 상기 터치검출 센서의 컬럼의 좌표를 기준으로 재배열하는 과정인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 센싱 패드는 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되는 패드이며, 상기 난-센싱 패드는 상기 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되지 않는 패드이며,
    상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드는 시간에 따라 가변하되, 상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱등가커패시터(Ceq)는 상기 센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 센싱패드 신호선과 상기 난-센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 난-센싱패드 신호선간에 생성되는 복수개의 선간커패시터인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 센싱등가커패시터의 크기는 상기 센싱 패드를 제 1 전압으로 충전하고, 상기 난-센싱 패드에 제 2 전압을 인가함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 직류전압 또는 교번전압 또는 직류 전압과 교번전압이 조합된 형태이고, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 상이한 전위를 가져 전위차가 발생하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2 전압을 상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드에 인가하여 상기 터치 패널을 전체 구동 상태(FULL 구동)로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 난-센싱 패드 중 일부는 상기 제 2 전압에 연결하고, 상기 난-센싱 패드 중 일부는 DC전원에 연결되거나 플로팅(floating) 상태를 유지하여 상기 터치 패널을 블록 구동(BLOCK 구동) 상태로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 검출은
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)과 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)의 차에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  11. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch) 및 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)은 상기 센싱등가커패시터 크기에 비례하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  12. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)은 상기 터치커패시턴스(Ct)의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  13. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 전압은 교번 전압이며,
    상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 여부 검출은 상기 제 2 전압의 하이레벨에서 로우레벨로 하강하는 타임(Ft : falling time)에 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  14. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  15. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서
    터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  16. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 교번 전압이며, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 역위상인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  17. 청구항 9에 있어서,
    상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V를 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  18. 청구항 8에 있어서,
    상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
    여기서, 상기 로우[j]는 컬럼마다 상이하며,
    로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
    로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
  19. 청구항 9에 있어서,
    상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서이고,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [1]과 로우[j-1] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들이거나 또는 로우 [j+1]과 로우 [m] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
    여기서, 상기 로우 [j]는 컬럼마다 상이하며,
    로우[j]는 로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
    로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
    상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  21. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    동일 컬럼에 두개이상의 센싱 패드가 위치되되,
    상기 두개이상의 센싱 패드는 서로 다른 멀티플렉서에 연결된 터치검출센서이며, 서로 다른 선택신호에 의해 결정된 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 난-센싱 패드들의 로우(row) 개수를 결정하는 수단; 및
    상기 난-센싱 패드들이 존재하는 위치를 결정하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  23. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서는 복수개의 서브셋으로 분할하여 스캔하되, 상기 서브셋은 적어도 하나이상의 터치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 서브셋은 짝수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 제 1 서브셋 및 홀수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 복수개의 제 2 서브셋으로 이루어진, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 서브셋은 두개의 서브셋으로 구성되되, 제 1 서브셋은 중앙 컬럼을 기준으로 좌측에 위치된 터치검출센서들이고, 제 2 서브셋은 상기 중앙 컬럼에 위치된 터치검출센서들인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  26. 청구항 18에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
    상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드이며,
    상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압이고, 상기 센싱난-센싱패드에 인가되는 교번전압은 상기 제 2 전압과 역위상인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 센싱난-센싱 패드의 일부에만 상기 제 2 전압과 역위상의 교번전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  28. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 2 전압은 교번전압이며,
    상기 로우 [1] 내지 로우 [j-1] 및 상기 로우 [j+1] 내지 로우[m] 중 적어도 하나이상의 로우에 위치된 난-센싱 패드는 제 1 위상인 제 1 그룹과 상기 제 1 위상과 역위상인 제 2 그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 로우[j-1]에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상과
    상기 로우 [1] 내지 로우[j-2] 에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+2] 내지 로우 [m]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상은 서로 역위상의 관계를 유지하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  30. 청구항 19에 있어서,
    상기 난-센싱 패드는 상기 로우[j-1] 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 터치검출센서이고, 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  31. 청구항 19에 있어서,
    상기 센싱 패드 및 상기 난-센싱 패드를 제외한 모든 터치검출센서는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V 또는 그라운드(ground)를 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  32. 청구항 19에 있어서,
    상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [2] 내지 로우[m] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [2] 및 로우 [m]인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  34. 청구항 32에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [2]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  35. 청구항 19에 있어서,
    상기 센싱 패드는 로우 [m]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [1] 내지 로우[m-1] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 설정되면,
    상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [m-1] 및 로우 [1]인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  37. 청구항 35에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m-1]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [1]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  38. 청구항 32에 있어서,
    상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 센싱등가커패시터는 상기 센싱 패드가 위치된 제 1 컬럼의 다음 컬럼인 제 2 컬럼에 위치된 복수개의 터치검출센서에 연결된 복수개의 센서신호선과의 선간정전용량을 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 제 2 컬럼에 위치된 상기 터치검출센서의 센서신호선은 상기 제 2 컬럼의 터치검출센서를 기준으로 좌측과 우측에 형성되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  40. 청구항 39에 있어서,
    상기 우측에 형성된 센서신호선은 상기 터치 드라이브 IC와 연결되고, 상기 좌측에 형성된 센서신호선은 상기 제 1 컬럼의 로우 [1]의 센서 신호선과 일정간격으로 이격되어 배치되어 상기 제 2 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 장치.
  41. 제 1 프레임 형태로 배열된 복수개의 터치검출 센서를 포함하는 터치패널에서의 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전체와 같은 터치입력수단의 터치 여부를 검출하는 정전식 터치 신호 검출 방법에 있어서,
    메모리부에 의해 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치 신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통하여 터치 신호를 수신 및 저장하는 단계로서, 상기 메모리부의 저장 어레이(array)는 상기 터치검출 센서의 상기 제 1 프레임 형태와 다른 제 2 프레임 형태를 갖는 상기 저장하는 단계;
    상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 센싱 패드(sensing pad)를 제 1 전압으로 충전하는 단계;
    상기 터치검출센서 중 적어도 하나이상의 난-센싱 패드(non-sensing pad)에 제 2 전압을 인가하는 단계;
    터치 드라이브 IC(TDI : touch drive IC)에 의해 상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드사이에 형성되는 적어도 하나 이상의 센싱등가커패시터(sensing equivalent capacitor)(Ceq)를 이용하여 상기 터치입력 수단의 접근에 의한 터치여부를 검출하는 단계; 및
    상기 메모리부에 의해 상기 제 1 프레임 형태로 재매핑(re-map)하는 프로세스를 수행하여 상기 터치여부 결과를 저장하는 단계를 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  42. 청구항 41에 있어서,
    복수개의 멀티플렉서(multiplexer)에 의해 각 컬럼의 복수개의 상기 터치검출 센서에 연결되어 상기 터치검출 센서에서 발생된 터치신호를 전달하는 복수개의 터치 신호선을 통해 상기 터치 신호를 수신하는 단계; 및
    복수개의 선택신호 생성기를 통하여 각각의 상기 멀티플렉서에 수신된 상기 터치 신호 중 일부의 터치 신호를 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  43. 청구항 41에 있어서,
    상기 재매핑은 상기 메모리부에 저장된 상기 터치 신호를 상기 터치검출 센서의 컬럼의 좌표를 기준으로 재배열하는 과정인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  44. 청구항 42에 있어서,
    상기 센싱 패드는 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되는 패드이며, 상기 난-센싱 패드는 상기 제 1 시점에 상기 터치 드라이브 IC에 의해 터치 검출이 수행되지 않는 패드이며,
    상기 센싱 패드와 상기 난-센싱 패드는 시간에 따라 가변하되, 상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 선택되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  45. 청구항 41에 있어서,
    상기 센싱등가커패시터(Ceq)는 상기 센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 센싱패드 신호선과 상기 난-센싱 패드와 상기 터치 드라이브 IC를 연결하는 난-센싱패드 신호선간에 생성되는 복수개의 선간커패시터인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  46. 청구항 44에 있어서,
    상기 센싱등가커패시터의 크기는 상기 센싱 패드를 상기 제 1 전압으로 충전하고, 상기 난-센싱 패드에 상기 제 2 전압을 인가함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 직류전압 또는 교번전압 또는 직류 전압과 교번전압이 조합된 형태이고, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 상이한 전위를 가져 전위차가 발생하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  48. 청구항 46에 있어서,
    상기 제 2 전압을 상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드에 인가하여 상기 터치 패널을 전체 구동 상태(FULL 구동)로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  49. 청구항 46에 있어서,
    상기 난-센싱 패드 중 일부는 상기 제 2 전압에 연결하고, 상기 난-센싱 패드 중 일부는 DC전원에 연결되거나 플로팅(floating) 상태를 유지하여 상기 터치 패널을 블록 구동(BLOCK 구동) 상태로 동작시키는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  50. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 검출은
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)과 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)의 차에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  51. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch) 및 상기 터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)은 상기 센싱등가커패시터 크기에 비례하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  52. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)은 상기 터치커패시턴스(Ct)의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  53. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 제 2 전압은 교번 전압이며,
    상기 터치 드라이브 IC에서의 터치 여부 검출은 상기 제 2 전압의 하이레벨에서 로우레벨로 하강하는 타임(Ft : falling time)에 동기화되어 수행되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  54. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서
    상기 터치검출센서에 대한 상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치커패시턴스(Ct)가 생성된 때의 전압(Vsensortouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  55. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 터치 드라이브 IC에서
    터치커패시턴스가 생성되지 않은 때의 전압(Vsensornontouch)를 구할 때 상기 제 1 전압의 크기는 상기 제 2 전압의 크기보다 더 크거나 또는 상기 제 2 전압의 하이값과 상기 제 2 전압의 로우값의 차이보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  56. 청구항 48 또는 청구항 49에 있어서,
    상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압은 교번 전압이며, 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압은 역위상인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  57. 청구항 49에 있어서,
    상기 센싱 패드를 제외한 모든 상기 난-센싱 패드는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V를 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  58. 청구항 48에 있어서,
    상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
    여기서, 상기 로우[j]는 컬럼마다 상이하며,
    로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
    로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
  59. 청구항 49에 있어서,
    상기 센싱 패드는 상기 선택신호에 의해 결정된 로우 [j]에 위치된 터치검출센서이고,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [1]과 로우[j-1] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들이거나 또는 로우 [j+1]과 로우 [m] 사이에 위치된 적어도 하나이상의 로우에 위치된 복수개의 터치검출센서들인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
    여기서, 상기 로우 [j]는 컬럼마다 상이하며,
    로우[j]는 로우 [1] ≤ 로우 [j] ≤ 로우 [m]의 관계를 유지하며,
    로우 [1]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 가장 먼 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 1 로우를 나타내고, 로우 [m]은 상기 터치 드라이브 IC로부터 최단 거리에 위치된 터치검출센서들이 위치된 제 m 로우를 나타낸다.
  60. 청구항 58 또는 청구항 59에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
    상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  61. 청구항 58 또는 청구항 59에 있어서,
    동일 컬럼에 두개이상의 센싱 패드가 위치되되,
    상기 두개이상의 센싱 패드는 서로 다른 멀티플렉서에 연결된 터치검출센서이며, 서로 다른 선택신호에 의해 결정된 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  62. 청구항 59에 있어서,
    상기 난-센싱 패드들의 로우(row) 개수를 결정하는 수단; 및
    상기 난-센싱 패드들이 존재하는 위치를 결정하는 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  63. 청구항 58 또는 청구항 59에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서는 복수개의 서브셋으로 분할하여 스캔하되, 상기 서브셋은 적어도 하나이상의 터치검출센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  64. 청구항 63에 있어서,
    상기 서브셋은 짝수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 제 1 서브셋 및 홀수 컬럼의 터치검출센서를 포함하는 복수개의 제 2 서브셋으로 이루어진, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  65. 청구항 63에 있어서,
    상기 서브셋은 두개의 서브셋으로 구성되되, 제 1 서브셋은 중앙 컬럼을 기준으로 좌측에 위치된 터치검출센서들이고, 제 2 서브셋은 상기 중앙 컬럼에 위치된 터치검출센서들인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  66. 청구항 58에 있어서,
    상기 로우 [j]에 위치된 터치검출센서 중 일부는 센싱난-센싱패드를 포함하되,
    상기 센싱난-센싱 패드는 상기 로우 [j]에 위치된 난-센싱 패드이며,
    상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압이고, 상기 센싱난-센싱패드에 인가되는 교번전압은 상기 제 2 전압과 역위상인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  67. 청구항 66에 있어서,
    상기 센싱난-센싱 패드의 일부에만 상기 제 2 전압과 역위상의 교번전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  68. 청구항 58에 있어서,
    상기 제 2 전압은 교번전압이며,
    상기 로우 [1] 내지 로우 [j-1] 및 상기 로우 [j+1] 내지 로우[m] 중 적어도 하나이상의 로우에 위치된 난-센싱 패드는 제 1 위상인 제 1 그룹과 상기 제 1 위상과 역위상인 제 2 그룹으로 분류되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  69. 청구항 58에 있어서,
    상기 로우[j-1]에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상과
    상기 로우 [1] 내지 로우[j-2] 에 위치된 상기 난-센싱 패드 및 상기 로우 [j+2] 내지 로우 [m]에 위치된 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압의 교번전압의 위상은 서로 역위상의 관계를 유지하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  70. 청구항 59에 있어서,
    상기 난-센싱 패드는 상기 로우[j-1] 및 상기 로우 [j+1]에 위치된 터치검출센서이고, 상기 난-센싱 패드에 인가되는 상기 제 2 전압은 교번전압인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  71. 청구항 59에 있어서,
    상기 센싱 패드 및 상기 난-센싱 패드를 제외한 모든 터치검출센서는 DC 전위 또는 플로팅(floating) 상태를 유지하되, 상기 DC 전위는 영(0)V 또는 그라운드(ground)를 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  72. 청구항 59에 있어서,
    상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [2] 내지 로우[m] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  73. 청구항 72에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [2] 및 로우 [m]인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  74. 청구항 72에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [1]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [2]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  75. 청구항 59에 있어서,
    상기 센싱 패드는 로우 [m]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 난-센싱 패드는 로우 [1] 내지 로우[m-1] 사이에 위치된 터치검출센서인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  76. 청구항 75에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 하나씩의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 설정되면,
    상기 난-센싱 패드가 위치된 로우는 각각 로우 [m-1] 및 로우 [1]인 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  77. 청구항 75에 있어서,
    상기 센싱 패드가 위치된 로우 [m]를 기준으로 하여 앞쪽과 뒤쪽의 복수개의 로우(row)로 상기 난-센싱 패드가 결정되면,
    상기 앞쪽의 로우는 중앙에 위치된 로우로부터 상기 로우 [m-1]사이에 위치된 복수개의 로우를 지칭하고, 상기 뒤쪽의 로우는 상기 로우 [1]로부터 상기 중앙에 위치된 로우에 위치된 복수개의 로우를 지칭하는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  78. 청구항 72에 있어서,
    상기 센싱 패드가 로우 [1]에 위치된 터치검출센서이면,
    상기 센싱등가커패시터는 상기 센싱 패드가 위치된 제 1 컬럼의 다음 컬럼인 제 2 컬럼에 위치된 복수개의 터치검출센서에 연결된 복수개의 센서신호선과의 선간정전용량을 포함하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  79. 청구항 78에 있어서,
    상기 제 2 컬럼에 위치된 상기 터치검출센서의 센서신호선은 상기 제 2 컬럼의 터치검출센서를 기준으로 좌측과 우측에 형성되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
  80. 청구항 79에 있어서,
    상기 우측에 형성된 센서신호선은 상기 터치 드라이브 IC와 연결되고, 상기 좌측에 형성된 센서신호선은 상기 제 1 컬럼의 로우 [1]의 센서 신호선과 일정간격으로 이격되어 배치되어 상기 제 2 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 정전식 터치 신호 검출 방법.
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