KR101585918B1

KR101585918B1 - 터치 검출 장치

Info

Publication number: KR101585918B1
Application number: KR1020140045055A
Authority: KR
Inventors: 김동운
Original assignee: 크루셜텍 주식회사
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2016-01-15
Also published as: KR20150118862A

Abstract

본 발명은 복수의 신호배선들; 좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형 형태로 배열되어, 상기 신호배선과 각각 연결되는 복수의 서브패드들; 각각이 적어도 둘 이상의 상기 서브패드들을 포함하고, 상기 포함된 서브패드들에 연결된 상기 신호배선들을 하나의 채널로서 이용하는 복수의 메인 패드들; 및 상기 채널 단위로 구동신호를 인가하여 터치가 발생한 적어도 하나의 상기 메인 패드를 검출한 뒤, 검출된 상기 메인 패드에 속한 서브 패드들만 선택하여 각 서브 패드별로 터치 발생 여부를 감지하는 터치 검출부를 포함하는 터치 검출 장치를 제공한다.

Description

터치 검출 장치 {TOUCH DETECTING APPARATUS}

본 발명은 터치를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 한쌍의 서브패드로 구성된 메인패드를 포함하는 터치 검출 장치에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 상기 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.

도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(10)은 투명 기판(12)과 투명 기판(12) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(13), 제1 절연막층(14), 제2 센서 패턴층(15) 및 제2 절연막층(16)과 금속 배선(17)으로 이루어진다.

제1 센서 패턴층(13)은 투명 기판(12) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.

제2 센서 패턴층(15)은 제1 절연막층(14) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 제1 센서 패턴층(13)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(13)과 교호로 배치된다. 또한, 제2 센서 패턴층(15)은 열 단위로 금속 배선(17)과 연결된다.

터치 스크린 패널(10)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(13, 15) 및 금속 배선(17)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.

그러나 이러한 터치 스크린 패널(10)은 각 센서 패턴층(13, 15)에 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(13, 15) 사이에 절연막층(14)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.

또한, 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전용량 변화를 감지하여야 한다. 그리고, 정전용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적하기 위해서는 낮은 저항을 유지하기 위한 금속 배선을 필요로 하는데, 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치가 제안되었다.

도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 터치 패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.

터치 패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서패드(22) 및 각 센서패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호배선(23)을 포함한다.

각 신호배선(23)은 한쪽 끝이 센서패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서패드(22)와 신호배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.

구동 장치(30)는 복수의 센서패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.

신호배선(23)은 센서패드(22)와 구동 장치(30)를 연결하는데, 이러한 신호배선(23)은 전술한 바와 같이, ITO 로 패터닝 될 수 있다. 이에 따라, 터치 검출 장치 내에 ITO 패턴의 형성에 따른 제약이 발생할 수 있다. 예를 들어 수율을 고려한 ITO 패턴의 형성이 공차 30um의 허용오차가 있다고 가정하자. ITO 로 형성된 연결채널은 최소 30um 의 폭과 최소 30um 의 채널간 공간이 요구된다. 따라서 연결채널이 패널의 Y 방향으로 형성되고 Y 방향에 총 20개의 electrode 가 놓여진다고 한다면 electrode 사이의 연결채널의 폭은 최대 30*21+30*20 = 1230 um 가 된다.

일례로, 신호배선(23)이 Y축 방향으로 연장되어 형성되는 경우, Y축 방향에 배치된 센서패드(22)들 각각에서 연장된 신호배선(23) 각각은 모두 Y축 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

Y축 방향에 배치된 센서패드(22)의 개수에 비례하여 각각의 센서패드(22)와 연결된 신호배선(23)의 개수가 증가하게 되고, 신호배선을 중복되지 않게 패터닝하기 위하여, 동일한 열에 배치된 센서패드(22)에서 연장된 신호배선이 형성되는 영역의 폭은 증가할 수 밖에 없다.

신호배선(23)은 보통 센서패드(22)의 X축 방향 간격에 형성되는데, Y축 방향에 배치된 센서패드(22)들 개수에 비례하여, 신호배선(23)이 형성되는 센서패드(22) 간의 X축 간격은 증가하게 되고, 이에 따라 각각의 센서패드(22)들은 Y 방향으로는 근접해서 배치될 수 있으나 X축 방향으로는 근접하게 배치될 수 없다.

즉, 터치 검출 장치 내에 X축 방향으로 터치를 검출할 수 없는 영역(신호배선이 패터닝 되는 영역)이 크게 존재하게 되고, 이는 실제 터치를 검출할 때 터치를 검출할 수 있는 도전체의 최소 크기의 제약으로 작용하게 되어, 터치 검출의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 연결 채널 폭을 감소시키면서, 터치 검출의 정확도를 향상할 수 있는 터치 검출 장치를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따르면 복수의 신호배선들; 좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형 형태로 배열되어, 상기 신호배선과 각각 연결되는 복수의 서브패드들; 각각이 적어도 둘 이상의 상기 서브패드들을 포함하고, 상기 포함된 서브패드들에 연결된 상기 신호배선들을 하나의 채널로서 이용하는 복수의 메인 패드들; 및 상기 채널 단위로 구동신호를 인가하여 터치가 발생한 적어도 하나의 상기 메인 패드를 검출한 뒤, 검출된 상기 메인 패드에 속한 서브 패드들만 선택하여 각 서브 패드별로 터치 발생 여부를 감지하는 터치 검출부를 포함하는 터치 검출 장치를 제공한다.

상기 서브패드와 연결되는 신호배선 중 적어도 하나는, 열 방향으로 인접한 메인패드를 구성하는 서브패드들 사이의 영역을 통해 연장되고, 상기 메인패드가 제1 서브패드 및 제2 서브패드를 포함하는 경우, 상기 제1 서브패드는 제1 방향으로 갈수록 면적이 좁아지고, 상기 제2 서브패드는 상기 제1 방향으로 갈수록 면적이 넓어질 수 있으며, 상기 제1 서브패드 및 상기 제2 서브패드는, 직각 삼각형의 형상이며, 상기 제1 서브패드의 빗변 및 상기 제2 서브패드의 빗변이 대면하도록 배치 될 수 있다.

또한, 상기 신호배선들은 상기 서브패드들 각각의 제1방향 및 제2방향에서의 배열에 있어, 각 서브 패드들의 간격이 서로 균일하도록 배열될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 채널 단위로 구동신호를 인가하여, 터치 검출 장치에 복수개 포함된 메인패드들의 터치 발생 여부를 감지하는 단계; 상기 메인패드들 중 임계치 이상의 출력값을 갖는 메인패드가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과, 상기 임계치 이상의 출력 값을 갖는 메인패드에 포함되는 적어도 하나의 서브패드들을 선택하여, 상기 서브패드들의 터치 발생 여부를 감지하는 단계; 를 포함하고, 상기 서브패드들은 터치 좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형 형태로 배열된 것인, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법이 제공한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 의하면 신호배선이 패터닝 되는 공간을 확보하면서도 x축과 y축 각각에서의 터치 검출의 정확도가 일정하게 분포시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 터치 검출 장치에서의 특정 방향의 터치 검출 정확도가 우월할 수 있어, 패턴 배열시 대칭성에 대한 제약이 감소할 수 있다. 그 결과 터치 검출의 정확도를 전체적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 터치 스크린 패널의 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3a은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치에 도전체가 터치된 경우를 나타낸 예시도이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치가 터치를 감지하기 위하여 각각의 메인패드를 센싱하는 방법을 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함된 메인패드와 신호배선의 연결 관계를 도시한 예시도이다.
도 6a는, 종래의 메인패드 및 본 발명의 일 실시예에 따른 메인패드에서의 터치 위치에 따른 감지 면적의 차이를 도시한 예시도이다.
도 6b는, 도 6a에 도시된 메인패드에서의 터치 위치의 좌표 계산의 선형성 및 오차를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서의 동작을 나타낸 순서도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 그리고 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 시스템을 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 검출 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 패널(100)과 구동부(200)를 포함한다.

터치 패널(100)은 기판 위에 형성되어 있는 복수의 메인패드(110) 및 메인패드(110)에 연결되어 있는 복수의 신호배선(120)을 포함한다. 기판은 투명한 소재의 유리 또는 플라스틱 필름 등으로 만들어질 수 있다.

일 실시예에 따른, 메인패드(110)는 제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2)를 포함할 수 있다.

제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2)는, 동일한 형상으로 형성되어 서로 쌍을 이루어 하나의 메인패드(110)를 구성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2)는 도 3에 도시된 바와 같이 직각 삼각형의 형상일 수 있으며, 직각 삼각형 형상의 제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2)는 서로 빗변을 마주보고, 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1 서브패드(110-1)는, 제1 방향(도면의 X축 방향)으로 갈수록 면적이 좁아질 수 있고, 제1 서브패드(110-1)와 한쌍을 이루는 제2 서브패드(110-2)는, 반대로 제1 방향으로 갈수록 면적이 넓어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 서브패드(110-1, 110-2)는, 도 3 에 도시된 것과 같이, 직각삼각형의 형태이거나, 삼각형 형상에서 꼭지점 부근에 정전기(ESD) 등이 집중되는 것을 방지하기 위한 목적 등으로 꼭지점을 일부 잘라낸 사각형 형태 또는 꼭지점을 라운딩 처리한 형태일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 서브패드(110-1, 110-2)는, 터치 좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형의 형태로 배열될 수 있다. 또한, 이때 서브패드(110-1. 110-2)들의 제1방향(예를들어, X축) 및 제2 방향(예를들어, Y축)배열에 있어서, 각각의 서브패드(110-1, 110-2) 간의 간격은 서로 균일 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 메인패드(110)는 복수의 행과 열로 구성되는 매트릭스 형태로 배치될 수 있으며, 복수의 신호배선(120)은 서브패드(110-1, 110-2) 각각으로부터 기판의 아래 가장자리까지 연장되어 있어, 후술할 터치 검출부(210)와 접속될 수 있다.

신호배선(120)의 선폭은 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 수준으로 상당히 좁게 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호배선(120)이 패터닝되는 영역이 불필요하게 증가하는 것을 방지하기 위하여, 한 쌍의 서브패드(110-1, 110-2) 중 어느 하나(110-1)에서 연결되는 신호배선(120)은 서브패드(110-1)의 우측으로, 다른 하나(110-2)에서 연결되는 신호배선(120)은 서브패드(110-2)의 좌측으로 분할되어 기판의 아래 가장자리까지 연장되어 형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 서브패드(110-1, 110-2)와 연결되는 신호배선(120) 중 어느 하나가, 열 방향으로 인접한 메인패드(110)를 구성하는 서브패드(110-1, 110-2) 사이의 영역을 통해 연장될 수 있는데, 이에 대해서는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 살펴보도록 한다.

일 실시예에 따른, 메인패드(110)는, 메인패드에 포함된 서브패드(110-1, 110-2)들에 연결된 신호배선(120)을 하나의 채널로서 이용할 수 있다. 즉, 메인 패드(110)는, 메인패드(110)에 포함된 서브패드(110-1, 110-2)에 연결된 신호배선(120)들을 하나로 묶어서 단일 채널로 이용한다

메인패드(110)와 신호배선(120)은 ITO(indium-tin-oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), IZO(indium-zinc-oxide), CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.

메인패드(110)와 신호배선(120)은, 예를 들어 ITO 막을 기판 위에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 적층한 다음 포토리소그래피 (photolithography) 등의 에칭 방법을 사용하여 패터닝함으로써 동시에 형성할 수 있다. 기판은 투명 필름이 이용될 수 있다.

한편, 커버 유리에 메인패드(110)와 신호배선(120)이 직접 패터닝 될 수 있다. 이 경우 커버 유리, 메인패드(110), 신호배선(120)이 일체형으로 구현되기 때문에 기판은 생략될 수 있다.

터치 패널(100)을 구동하기 위한 구동부(200)는 인쇄 회로 기판이나 가요성 회로 필름과 같은 회로 기판 위에 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 기판 또는 커버 유리의 일부에 직접 실장될 수도 있다.

구동부(200)는 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240) 등을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 직접회로(IC) 칩으로 구현될 수 있으며, 터치 검출부(210), 터치 정보 처리부(220), 메모리(230), 제어부(240)는 각각 분리되거나, 둘 이상의 구성 요소들이 통합되어 구현될 수 있다.

터치 검출부(210)는 신호배선(120)과 연결된 복수의 스위치, 복수의 커패시터 및 복수의 임피던스 소자들을 포함할 수 있으며, 터치 검출을 위해 메인패드(110)를 선택적으로 연결하는 멀티플렉서(MUX, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 터치 검출부(210)는 제어부(240)로부터 신호를 받아 터치 검출을 위한 회로들을 구동하고, 터치 검출 결과에 대응하는 전압을 출력한다.

멀티플렉서는 복수의 메인패드(110)를 순서대로 선택하며, 터치 검출부(210)는 선택한 메인패드(110)의 터치 여부를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 터치 검출부(210)는, 메인패드(110)가 터치 입력도구와의 관계에서 형성한 터치 정전용량에 따라 상이한 신호를 출력하게 되고, 이에 따라 터치 여부를 검출할 수 있게 된다.

일 실시예에 따른, 멀티플렉서는 복수의 메인패드(110)를 순서대로 선택하고, 채널 단위로 구동 신호를 인가하여, 터치가 발생한 메인패드(110)를 터치 검출부(210)가 검출할 수 있다.

멀티플렉서는 복수의 메인패드(110)를 순차적으로 선택하거나, 임의의 순서로 선택하며, 터치 검출부(210)가 선택한 메인패드(110)의 출력 신호 값을 통해 터치 여부를 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 멀티플렉서는 메인패드(110)에 포함된 각각의 서브패드(110-1, 110-2)를 순차적으로 선택하여 감지하는 것이 아니라, 한쌍의 서브패드(110-1, 110-2) 즉, 메인패드(110)를 하나의 단위로 선택하며, 이를 통해 터치 검출부(210)가 메인패드(110)의 터치 여부를 감지할 수 있다.

일 실시예에 따른 멀티플렉서는 서브패드(110-1, 110-2) 한쌍을 포함하는 메인패드(110)를 선택하여, 감지된 신호가 미리 설정된 기준 이상이 되는 메인패드(110), 즉, 해당 영역에 터치가 발생한 것으로 감지되는 메인패드(110)에 대해서는 그에 포함된 각각의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택하고, 터치 검출부(210)가 이를 통해 각각의 서브패드(110-1, 110-2)의 터치 발생 여부를 감지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 검출부(210)가, 1차로 메인패드(110) 단위로 터치 발생 여부를 감지한 뒤, 2차로 기준치 이상 값의 출력 신호를 갖는 메인패드(110)에 포함된 각각의 서브패드(110-1, 110-2)에 대한 터치 발생 여부를 감지함으로써, 후술할 터치 정보 처리부(220)가 터치가 감지된 위치의 좌표를 정확하게 산출할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 경우, 터치 검출 장치에 포함되는 서브패드(110-1, 110-2)로 인해 센서패드들의 전체적인 개수는 늘어나더라도, 메인패드(110) 단위로 먼저 터치 여부를 감지한 후, 기준치 이상의 신호가 감지되는 메인패드(110)에 대해서만 해당 메인패드(110)에 포함된 서브패드(110-1, 110-2) 각각을 감지하게 된다. 그 결과 터치 검출부(210)가 각각의 서브패드를 모두 순차적으로 선택하여, 터치 발생 여부를 감지하는 것이 아니므로, 본 발명은 터치 여부 감지의 정확도는 증가하면서도, 터치 감지에 소요되는 시간을 절약할 수 있다.

일 실시예에 따른, 터치 검출부(210)는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있으며, 메인패드(110)의 전압 변화의 차이를 변환, 증폭 또는 디지털화하여 메모리(230)에 기억시킬 수 있다.

터치 정보 처리부(220)는 메모리(230)에 기억된 디지털 전압을 처리하여 터치 여부, 터치 면적 및 터치 좌표 등의 필요한 정보를 생성한다.

일 실시예에 따른, 터치 정보 처리부(220)는 터치가 감지된 위치의 좌표를 정확하게 산출할 수 있는데, 터치 감지 위치의 좌표를 산출하는 방법에 대해서는, 도 3b를 참조하여 후술하도록 한다.

제어부(240)는 터치 검출부(210) 및 터치 정보 처리부(220)를 제어하며, 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit, MCU)을 포함할 수 있으며, 펌 웨어를 통해 정해진 신호 처리를 수행할 수 있다.

메모리(230)는 터치 검출부(210)로부터 검출된 전압 변화의 차이에 기초한 디지털 전압과 터치 검출, 면적 산출, 터치 좌표 산출에 이용되는 미리 정해진 데이터 또는 실시간 수신되는 데이터를 기억한다.

이하, 도 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른, 터치 검출 장치가, 터치 감지 위치의 좌표를 산출하는 방법에 대하여 살펴보도록 한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함된 복수개의 서브패드들은, 기존 터치 검출 장치에 포함된 센서패드 보다 X 축 방향으로는 절반으로 축소되었고, Y 축 방향으로는 2배로 확장되어 형성될 수 있다.

이와 같은 서브패드의 형성을 통하여, 서브패드 간 간격에 형성되어야 할 신호배선의 개수가 줄어들 수 있어, 서브패드 간 간격의 폭이 절반으로 감소할 수 있으며, 동일한 크기의 도전체로 터치 검출을 시도할 시에X 축 방향으로 터치 감지의 정확도를 높일 수 있다.

X축 방향의 좌표 계산은 가장 높은 물리량이 얻어지는 서브패드가 배치된 열을 중심으로 하여 수행될 수 있다. 즉, 가장 높은 물리량이 얻어지는 열을 중심으로 해당 열에 인접한 열들에 배치된 서브패드에서 획득되는 물리량을 비교한다.

도 3b와 같이 도시된 서브패드 위에 빗금친 영역의 도전체가 접촉되어, 터치를 검출한다고 가정한다. 이때, 도시된 서브패드 C가 가장 물리량이 높은, 즉 가장 접촉 면적이 넓은 서브패드이고, 서브 패드 C와 인접한 서브 패드인 L1과 L2, R1과 R2를 비교하면, 도전체가 접촉한, 서브 패드 C가 위치한 지점에서 Y 축상의 중심축, 즉 도전체에 의한 터치 위치의 Y 좌표는, 아래와 같은 수학식 1 또는 수학식 2로 산출할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 노이즈를 고려하여, 상기 수학식 1 및 2를 통해 산출된 값 중, 보다 큰 값을 갖는, Y(C) 계산값을 Y축 좌표로, 사용할 수 있다. 또한, 두 개의 수학식 1 및 2를 통해 산출된 Y(C) 계산값을 모두 활용할 수도 있는데 이 경우에는 두 값의 평균값을 내거나 산출된 값이 큰 쪽의 값에 가중치를 두는 가중 평균값을 산출하여, Y축 좌표로, 사용할 수도 있다.

이하, 도 4a 내지 4c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치의 터치 검출 방법에 대하여 살펴보도록 한다. 도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치가 터치를 감지하기 위하여 각각의 메인패드를 센싱하는 방법을 도시한 예시도 이다.

도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치는, 제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2)로 이루어진 메인패드(110) 복수개를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 복수개의 메인패드(110)를 이루는 제1 서브패드(110-1) 및 제2 서브패드(110-2) 각각은 신호배선(120)을 통해 터치 검출부(210)와 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 메인패드(110)에 포함된 서브패드(110-1, 110-2)들은 직각 삼각형의 형상을 하고 있으며, 직각 삼각형 형상의 빗변이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따른, 터치 검출부(210)에 포함되는 멀티플렉서는 복수의 행과 열로 배열된 메인패드(110)들을 순차적으로 선택하고, 터치 검출부(210)는 멀티플렉서가 선택한 메인패드(110)의 터치 여부를 감지할 수 있다. 메인패드(110)가 터치 입력 도구와의 관계에서 형성한 터치 정전용량에 따라 상이한 신호를 출력하게 되므로, 터치 검출부(210)는 출력 신호값을 통해 터치 여부를 검출할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 멀티플렉서가 (1행1열), (1행, 2열), (1행, 3열)… 순으로 1행의 메인패드(110)들을 차례로 선택적으로 연결함에 따라, 터치 검출부(210)는 선택된 메인패드(110)의 터치 발생 여부를 감지할 수 있으며, 1행의 메인패드(110)들에 대한 감지가 완료되면, 멀티플렉서가 (2행, 1열), (2행, 2열), (2행, 3열)… 순으로 2행의 메인패드(110)들을 선택적으로 연결하는 방법을 통하여, 터치 검출부(210)는 순차적으로 메인패드(110)의 터치 발생 여부를 감지 할 수 있다.

도 4a에 도시된 바를 참고해보면, 멀티플렉서는, 1행×1열의 메인패드, 1행×2열의 메인패드, 1행×3열의 메인패드, 1행×4열의 메인패드, 1행×5열의 메인패드를 차례대로 선택하고, 터치검출부(210)는 선택된 메인패드에서 터치가 발생하였는지 여부를 감지할 수 있다. 다음으로, 멀티플렉서는, 2 × 1열의 메인패드, 2행 × 2열의 메인패드, 2행 × 3열의 메인패드, 2행 × 4열의 메인패드 등을 차례대로 선택하게 됨에 따라, 터치 검출부(210)가 2행의 메인패드들에 대한 터치 여부를 감지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 검출부(210)에 포함된 멀티플렉서는 각각의 서브패드(110-1, 110-2) 각각을 처음부터 차례로 선택하여 터치 여부를 검지하는 것이 아니라, 서브패드(110-1, 110-2) 한쌍이 포함된 메인패드(110)를 하나의 단위로 하여, 순차적으로 선택한 메인패드(110)의 터치 여부를 감지할 수 있다. 이와같이, 멀티플렉서에 의하여 하나의 패드가 아닌, 한쌍의 서브패드를 포함하는 메인패드가 선택되므로, 일 실시예에 따른 터치 검출부(210)는 최적화된 터치 발생 여부의 감지를 위해 보정 작업을 선행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 멀티플렉서가 1차로 메인패드(110) 즉, 한쌍의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택함에 따라, 터치 검출부(210)는 메인패드(110)의 출력값을 기초로, 터치가 발생한 것으로 예상되는 메인패드(110)를 선별할 수 있다. 그리고, 출력값을 기초로 터치가 발생한 위치의 좌표를 개략적으로 계산할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티플렉서는, 출력값을 기초로 산출된, 터치가 발생한 것으로 예상되는 위치의 좌표가 포함된 메인 패드(110)를 이루는 각각의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택하여, 각각의 개별 서브패드(110-1, 110-2)에 대하여 터치 발생 여부를 2차로 감지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인패드(110)의 터치 감지 결과에 따라 터치가 감지된 위치의 좌표를 산출한 뒤에, 개별 서브패드(110-1, 110-2)에 대한 터치 감지가 이루어지므로, 서브패드(110-1, 110-2)의 터치 감지 전, 터치 감지 좌표의 산출에 소요되는 시간만큼, 최종 터치 감지를 위해 소요되는 시간이 증가할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 멀티플렉서가 1차로 메인패드(110) 즉, 한쌍의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택하고, 터치 검출부(210)가 선택한 메인패드(110)의 출력값을 측정하여, 측정된 출력값이 미리 설정된 임계치 이상이 되는 메인패드(110)를 선별한다. 이후, 멀티플렉서가 출력값이 임계값 이상을 갖는 메인패드(110)를 이루는 각각의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택함으로써, 터치 검출부(210)가 개별 서브패드(110-1, 110-2)에 대하여 터치 발생 여부를 2차로 감지할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예와 같이 터치를 검출하는 경우, 2차 터치 감지의 대상이 되는 서브패드(110-1, 110-2)를 선정하기 위한 기준이 되는 임계값 설정이 중요하다. 임계값의 크기에 따라서 선정되는 서브패드의 개수가 달라질 수 있기 때문이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 검출 장치의 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, 터치 검출부(210)가 점선으로 도시된 복수개의 메인패드를 순차적으로 선택하여 터치 여부를 감지한 결과, 1행×2열의 메인패드(110)에서 기준치 이상의 출력값을 보인 경우, 터치 검출부(210)는 도 4 b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 기준치 이상의 출력값을 보인 1 행×2열의 메인패드에 포함된 각각의 서브패드(110-1, 110-2) 각각을 순서대로 선택하여, 터치 여부를 감지 할 수 있다. 이를 통해 서브패드(110-1, 110-2) 중 터치가 감지되는 서브패드를 정확하게 감지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 터치 검출부(210)가 기준치 이상의 출력값을 갖는, 즉 터치가 검출된 메인패드(110)에 대하여, 해당 메인패드(110)에 포함된 서브패드(110-1, 110-2) 각각을 선택하여 터치 여부를 감지함에 따라, 구동부(200)가 터치가 감지된 위치의 좌표를 정확하게 계산할 수 있게 된다.

전술한 예와 같이, 터치 검출 장치에 포함된 메인패드(110)들 중, 기준치 이상의 출력값을 보인 메인패드가 하나일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 기준치 이상의 출력값을 보인 메인패드는 하나 이상일 수 있으며, 터치 검출부(210)는 기준치 이상의 출력값을 보인 메인패드들에 포함된 모든 서브패드를 선택하여 터치 여부를 세밀하게 감지할 수 있다.

이때, 터치 검출부(210)가 서브패드 각각을 감지하게 될 대상이 되는 메인패드를 선정하는 기준이 되는 출력값은, 터치 검출 장치에 미리 설정된 값일 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함된 신호배선의 연결 형태에 대하여 살펴보도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널(100)은 3행과 5열의 매트릭스 형태로 배치된15개의 메인패드(511, 521, 531)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 메인패드(511)에 포함된 서브패드(511-1, 111-2)에서 연장된 신호배선 중 어느 하나(552)는 열방향으로 인접한 메인패드(521)를 구성하는 서브패드(521-1, 521-2) 사이 간격을 통해 연장되도록 형성될 수도 있다.

이와 같이, 각각의 메인패드에 포함된 서브패드 중 어느 하나에서 연장된 신호배선은 열 방향으로 인접한 메인패드에 포함된 서브패드 사이에 연장되어 형성될 수 있는데, 이러한 방법을 통해, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 서브패드에서 연결된 신호배선이 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 경우를 예로 들어 설명해보면, 서브패드에서 연장된 신호배선 중 어느 하나가 열 방향으로 인접한 메인패드에 포함된 서브패드 사이 간격을 통해 연장되도록 형성되므로, 서브패드 사이를 지나는 신호배선의 최대 개수는 3행 1열의 메인패드(531)의 서브패드 사이를 지나가는 신호배선의 개수인 2개이고, 메인패드 간의 행 방향 간격(570)을 지나가는 신호배선의 개수 역시 최대 2개이다.

반면, 도 5에 도시된 방법이 아닌, 1열에 배열된 모든 서브패드에서 연장된 신호배선이 메인패드 간의 행 방향 간격(170)로 연장되어 형성되면, 서브패드 사이를 지나는 신호배선의 개수가 최대 5개가 될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 신호배선을 형성하면, 신호배선 형성을 위해 요구되는 서브패드 간 간격 및 메인패드 간 간격이 좁아질 수 있어, 각각의 서브패드들이 근접하게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 신호배선 형성에 따라 존재할 수 밖에 없던 터치를 검출할 수 없는 영역(서브패드간 간격 및 메인패드 간 간격)이 줄어 들 수 있어, 터치를 검출할 수 있는 도전체의 최소 크기의 제약도 줄어들게 되고 이에 따라, 터치 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

이하, 도 6a를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에서 좌표를 계산하는 방법을 살펴보도록 한다. 도 6 a은 종래의 메인패드 및 본 발명의 일 실시예에 따른 메인패드에서의 터치 위치 변화에 따른 감지 면적의 차이를 도시한 예시도이다. 도 6a에서 빗금으로 표시된 부분에 전도성 물체, 즉 터치 입력 도구가 터치되었다고 가정한다.

도 6a의 좌측에 도시된 종래 사각 메인패드(610)의 경우, 전도성 물체가 터치된 위치가 (a) 또는 (b) 인지와 무관하게, 터치된 면적이 동일하다.

도 6a의 우측에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 메인패드(620)의 경우, 종래의 메인패드(610)에 비하여 2배 이상의 큰 면적을 가지고 있으며, 한쌍의 직각 삼각형 형상의 서브패드(621, 622)를 포함하고 있다. 전도성 물체가 제1 영역(c)에 터치된 경우와 제2 영역(d)에 터치된 경우 각 서브패드(621, 622)에서 터치로 인식된 면적은 각각 상이하다. 구체적으로, Y축 방향(도면상 세로방향)으로 올라갈수록 왼쪽의 서브패드(621)에서 터치로 인식되는 면적은 좁아지게 되나, 오른쪽의 서브패드(622)에서 터치로 인식되는 면적은 증가하게 된다.

이와 같이, 하나의 메인패드(610) 만으로 터치 위치를 산출해야 하는 종래의 터치 검출 장치에 비해, 본 발명에 따른 터치 검출 장치는, 일정 방향을 기준으로 면적이 증가 및 감소하는 한쌍의 서브패드(621, 622)를 이용하여, Y 축 방향의 좌표를 계산하게 되므로, 터치되는 지점을 기준으로 하는 무게중심을 보다 정확하게 계산할 수 있어 좌표 계산의 정확도가 향상될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 도 6a의 우측에 도시된 바와 같이, 한쌍의 서브패드(621, 622)를 포함하는 메인패드(620)에 전도성 물질이 터치된 경우, 왼쪽 서브패드(621)와 오른쪽 서브패드(622)에 전도성 물체가 터치된 면적을 각각 A(L), A(R) 로 측정할 수 있다고 가정하자.

각각의 서브패드(621, 622)의 Y 축 방향(도면상 세로방향)의 길이를 L 이라 할 때, Y 축 상의 터치 위치(y)는 아래의 수학식 1에 따라 산출될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 메인패드에 한쌍의 서브패드를 포함시킴으로써, 터치된 위치 변화에 따라 서브패드 각각에 대한 터치 면적 비율이 상이해질 수 있다. 이에 따라, 전술한 수식을 이용하여 터치 지점의 좌표를 산출할 수 있게 되므로, 터치 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 메인 패드(610)가 2개 배치될 영역에 하나의 메인패드(620)를 배치함에 따라, 동일한 면적의 터치 스크린 패널에 배치되는 메인 패드의 개수 및 신호 배선의 개수를 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 터치가 검출되지 않는 신호 배선 형성 영역이 감소 시킬 수 있어, 터치 검출의 정확도가 향상될 수 있다.

상기 수학식 3을 이용한, 좌표 계산의 예측치는 도 6b와 같이, 나타날 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 수학식 3을 이용하여 산출되는 터치 위치는, 선형성을 유지할 수 있다. 이때, 오차가 발생하는 부분은, 도전체의 크기에 의해서 발생하는 오차로서, 한 쌍의 서브패드만을 놓고 보는 경우에는 도전체의 크기가 클수록 오차가 커지는 경향이 있다. 다만, 실제로는 도전체의 크기가 클수록, 터치가 이루어진 메인패드에 인접한 메인패드 즉, 한 쌍의 서브패드 역시 좌표 계산시 고려되므로, 도 6b에 도시된 오차는 제거될 수 있다. 또한 도전체의 크기를 알 수 있는 경우에 선형성이 유지되지 못하는 지점을 알 수 있으므로 위치 보정이 가능해진다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 서브패드는, 좌표 계산의 선형성이 유지될 수 있는 형상일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 좌표 계산의 선형성을 유지하기 위해서, 서브패드의 면적이 일정 방향을 기준으로 증가 및 감소할 수 있으며, 일정 방향을 기준으로 면적이 증가하고, 감소하는 서브 패드 각각이 메인패드 한 쌍을 이룰 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 포함되는 멀티플렉서의 동작을 살펴보도록 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티플렉서의 동작을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 일 실시예 따른 멀티플렉서는, 터치 검출부(210)에 포함되며, 메인패드(110)에서 연장된 신호배선(120)과 연결될 수 있다. 멀티플렉서는 각각의 메인패드(110) 및/또는 서브패드(110-1, 110-2)를 선택적으로 터치 검출부(210)와 연결하여, 터치 검출부(210)는 연결된 메인패드(110) 및/또는 서브패드(110-1, 110-2)의 터치 발생 여부를 감지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실예에 따른 멀티플렉서는, 터치 패널에 포함된 메인패드(110)를 하나의 단위로 선택할 수 있다(S710). 이때, 멀티플렉서는 1행에 포함된 메인패드(110)들을 일정 방향으로 선택한 뒤, 다음 2행, 3행 순으로 메인패드(110)를 선택하거나, 1열에 포함된 메인패드(110)들을 일정 방향으로 선택한 뒤, 다음 2열, 3열 순으로 메인패드(110)를 선택하는 것과 같이, 차례로 메인패드(110)를 선택할 수도 있고, 임의의 순서대로 메인패드(110)를 선택할 수도 있다.

터치 검출부(210)는 멀티플렉서가 선택한 메인패드(110)에 대한 터치 발생 여부를 감지할 수 있다.

이와 같이, 메인패드(110)에 대한 선택 및 터치 발생 여부 감지가 완료된 후에, 멀티플렉서는 각각의 메인패드(110)의 출력값 중 임계치 이상의 값을 갖는, 즉 터치가 감지된 메인패드(110)가 존재하는지 여부를 판단한다(S720).

판단 결과, 임계치 이상의 출력 값을 갖는, 즉 터치가 감지된 메인패드(110)가 포함되어 있는 경우, 멀티플렉서는 터치가 감지된 메인패드(110)를 이루는 각각의 서브패드(110-1, 110-2)를 선택할 수 있다(S730).

그리고, 터치 검출부(210)가, 멀티플렉서가 선택한 서브패드(110-1, 110-2)에 대한 터치 발생 여부를 감지함에 따라, 터치 패널에 대한 터치 감지가 완료될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 경우, 터치 검출 장치에 포함되는 서브패드(110-1, 110-2)의 개수는 늘어나더라도, 각각의 서브패드를 모두 순차적으로 선택하여, 터치 발생 여부를 감지하는 것이 아닌, 메인패드(110) 단위로 먼저 터치 여부를 감지한 후, 기준치 이상의 신호가 감지되는 메인패드(110)에 대해서만 해당 메인패드(110)에 포함된 서브패드(110-1, 110-2) 각각을 감지하게 되므로, 터치 여부 감지의 정확도는 증가하면서도, 터치 감지에 소요되는 시간을 절약할 수 있다.

전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 개시의 보호 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 터치 검출 장치,
110: 메인패드
120: 신호배선
200: 구동부
210: 터치 검출부
220: 터치 정보 처리부
230: 메모리
240: 제어부

Claims

복수의 신호배선들;
좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형 형태로 배열되어, 상기 신호배선과 각각 연결되는 복수의 서브패드들;
각각이 적어도 둘 이상의 인접한 상기 서브패드들을 포함하는 복수의 메인 패드들; 및
구동신호를 인가하여 터치가 발생한 적어도 하나의 상기 메인 패드를 검출한 뒤, 검출된 상기 메인 패드에 속한 서브 패드들만 선택하여 각 서브 패드별로 터치 발생 여부를 감지하는 터치 검출부를 포함하는 터치 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 서브패드와 연결되는 신호배선 중 적어도 하나는, 열 방향으로 인접한 메인패드를 구성하는 서브패드들 사이의 영역을 통해 연장되는, 터치 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 메인패드가 제1 서브패드 및 제2 서브패드를 포함하는 경우,
상기 제1 서브패드는, 제1 방향으로 갈수록 면적이 좁아지고, 상기 제2 서브패드는 상기 제1 방향으로 갈수록 면적이 넓어지는, 터치 검출 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 서브패드 및 상기 제2 서브패드는, 직각 삼각형의 형상이며, 상기 제1 서브패드의 빗변 및 상기 제2 서브패드의 빗변이 대면하도록 배치된, 터치 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호배선들은
상기 서브패드들 각각의 제1방향 및 제2방향에서의 배열에 있어, 각 서브 패드들의 간격이 서로 균일하도록 배열되는 것인, 터치 검출 장치.
구동신호를 인가하여, 터치 검출 장치에 복수개 포함된 메인패드들의 터치 발생 여부를 감지하는 단계;
상기 메인패드들 중 임계치 이상의 출력값을 갖는 메인패드가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과, 상기 임계치 이상의 출력 값을 갖는 메인패드에 포함되는 적어도 둘 이상의 인접한 서브패드들을 선택하여, 상기 서브패드들의 터치 발생 여부를 감지하는 단계; 를 포함하고,
상기 서브패드들은 터치 좌표계산의 선형성을 유지하는 다각형 형태로 배열된 것인, 터치 검출 장치의 터치 검출 방법.