KR101652028B1 - 터치 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 터치 입력 장치는 n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널; 상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부; 상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는데이터 처리부; 및 제1구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극 중 k개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 하는 제어부를 포함하며, 여기서, 상기 n, m 및 k는 2보다 큰 자연수이고 k는 n보다 작다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 터치 입력 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 해상도를 제공하면서도 상대적으로 전력 소모가 낮은 터치 입력 장치에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 스크린은 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 센서 패널(touch sensor panel)을 포함할 수 있다. 이러한 터치 센서 패널은 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 터치 스크린은 사용자가 손가락 등으로 디스플레이 스크린을 단순히 접촉함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 터치 스크린은 디스플레이 스크린 상의 접촉 및 접촉 위치를 인식하고 컴퓨팅 시스템은 이러한 접촉을 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
터치 센서 패널은 손가락 또는 스타일러스펜과 같은 다양한 객체(object)가 접근 및/또는 접촉할 때 해당 객체의 움직임을 터치 스크린상에 표시하는 것이 가능하다. 이때, 필요에 따라 객체의 움직임을 높은 해상도(resolution)로 검출 및 표현하면서도 전력 소모가 낮은 터치 입력 장치를 제공할 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 종래의 필요성을 충족시킬 수 있도록 고안된 것으로서 필요에 따라 터치 센서 패널의 표면에 대한 객체의 움직임을 높은 해상도로 검출 및/또는 표현할 수 있도록 하는 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 전력 소모가 낮은 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 터치 입력 장치는 n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널; 상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부; 상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부; 및 제1구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극 중 k개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 하는 제어부를 포함하며, 여기서, 상기 n, m 및 k는 2보다 큰 자연수이고 k는 n보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 터치 입력 장치는 n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널; 상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부; 상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부; 및 제1구동모드에서 상기 데이터 처리부로 하여금 상기 m개의 수신전극 중 s개의 수신전극을 통해 상기 신호를 수신하여 상기 터치 정보를 검출하도록 제어하는 제어부를 포함하며, 여기서, 상기 n, m 및 s는 2보다 큰 자연수이고 s는 m보다 작을 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 터치 입력 장치는 n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널; 상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부; 상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부; 및 제1구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극 중 적어도 2개 이상의 구동전극이 동시에 구동되도록 상기 구동신호를 인가하도록 하는 제어부를 포함하며, 여기서, 상기 n 및 m은 2 이상의 자연수일 수 있다.
본 발명에 따르면 필요에 따라 터치 센서 패널의 표면에 대한 객체의 움직임을 높은 해상도로 검출 및/또는 표현할 수 있도록 하는 터치 입력 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전력 소모가 낮은 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치의 구조도이다.
도2는 도1에 도시된 노드 캐패시터, 구동부 및 데이터 처리부의 연결관계를 예시하는 회로도이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 실시예의 터치 센서 패널을 스타일러스펜으로 터치한 경우의 정전 용량 변화량의 값을 나타낸다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 실시예의 터치 센서 패널을 손가락으로 터치한 경우의 정전 용량 변화량의 값을 나타낸다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 터치 입력 장치를 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 구조도이다. 도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn), m개의 수신전극(RX1 내지 RXm) 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터(C11 내지 Cnm)를 복수개 포함하는 터치 센서 패널(100), 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(200), 및 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 노드 캐패시터(C11 내지 Cnm)의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 터치 정보라함은 터치 센서 패널(100)에 터치 객체로부터 터치가 있었는지 여부, 터치의 위치, 터치 면적, 터치 압력 등을 포함할 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 터치 센서 패널(100)은 n개의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)은 디스플레이 패널(미도시)의 상부 또는 내부에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)의 터치 센서 패널(100)이 형성될 수 있는 디스플레이 패널은 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등에 포함된 디스플레이 패널일 수 있다.
이하의 설명 및 첨부되는 도면에서는 터치 센서 패널(100)의 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)이 대각선, 동심원 및 3차원 랜덤 배열 등을 비롯한 임의의 수의 차원 및 이의 응용 배열을 갖도록 할 수 있다. 여기서, n 및 m은 2보다 큰 자연수로서 서로 같거나 다른 값을 가질 수 있으며 실시예에 따라 크기가 달라질 수 있다. 예컨대, 터치 센서 패널(100)의 크기 및/또는 제공하는 해상도에 따라 n 및 m의 크기가 결정될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고 수신전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 센서 패널(100)에서 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 동일한 층에 형성될 수 있다. 예컨대, n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 절연막(미도시)의 동일한 면에 형성될 수 있다. 또한, n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 하나의 절연막(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)은 제1절연막(미도시)의 일면에 그리고 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)은 상기 제1절연막과 다른 제2절연막(미도시)의 일면상에 형성될 수 있다.
터치 센서 패널(100)에서 각각의 노드 캐패시터(101)는 하나의 구동전극(TX)과 하나의 수신전극(RX)의 교차 지점에서 생성될 수 있다. 도1에서 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)과 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)을 각각 선으로 표시하였지만 실제로는 전극 패턴으로 구현될 수 있다. 또한, 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm)은 서로 폭이 다르게 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극 (RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide)) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동전극(TX) 및 수신전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 구리 등의 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동부(200)는 구동신호를 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 구동신호는 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 순차적으로 한번에 하나의 구동전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이때, 데이터 처리부(300)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동전극(TX1 내지 TXn)과 수신전극(RX1 내지 RXm) 사이의 상호 정전 용량(C: 101)에 관한 정보를 포함하는 신호를 제1수신전극(RX1)부터 제m수신전극(RXm)으로부터 순차적으로 수신함으로써 해당 정전 용량의 변화량을 감지할 수 있다. 이와 같이, 제1구동전극(TX1)부터 제n구동전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 터치 센서 패널(100)을 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다. 매회 스캔시에 제1구동전극(TX1) 내지 제n구동전극(TXn)에 순차적으로 구동신호가 인가되고 제1수신전극(RX1) 내지 제m수신전극(RXm)으로부터 신호를 순차적으로 수신하는 절차가 반복될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전 용량(101: C)이 생성되며, 손가락과 같은 객체가 터치 센서 패널(100)에 접근 및/또는 접촉하는 경우 이러한 정전 용량의 값이 변경될 수 있다. 이러한 전기적 특성 변화를 데이터 처리부(300)에서 감지하여 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 객체의 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다. 예컨대, 제1축과 제2축으로 이루어진 2차원 평면에서 터치 센서 패널(100)에 대한 터치의 여부 및/또는 그 위치를 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치가 일어날 때 구동신호가 인가된 구동전극(TX)을 검출함으로써 터치의 제2축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 이와 마찬가지로, 터치 센서 패널(100)에 대한 터치시 수신전극(RX)을 통해 수신된 수신신호로부터 정전용량 변화를 검출함으로써 터치의 제1축 방향의 위치를 검출할 수 있다. 본원 명세서에서 터치 센서 패널(100)에 대한 터치는 객체가 터치 센서 패널(100)에 직접 터치한 경우뿐 아니라 노드 캐패시터(101)의 정전 용량값을 충분히 변화시킬 정도로 객체가 터치 센서 패널(100)에 근접한 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서, 수신전극(RX1 내지 RXm)은 구동부(200)에 의해 구동전극(TX1 내지 TXn)에 인가된 구동신호가 해당 노드 캐패시터(101)의 상호 정전용량(mutual capacitance)에 의해 커플링된 신호를 수신할 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 수신전극(RX1 내지 RXm)을 통해 노드 캐패시터(C11 내지 Cnm)의 정전 용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부(300)를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(300)에 대해서는 도2를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
본 발명의 실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 터치를 상대적으로 낮은 해상도로 검출할 수 있는 제1구동모드와 상대적으로 높은 해상대로 검출할 수 있는 제2구동모드를 구분하여 구동부(200) 및/또는 데이터 처리부(300)를 제어할 수 있다.
예컨대, 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(400)는 제1구동모드에서 구동부(200)로 하여금 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn) 중 k개의 구동전극에만 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에서 k는 2보다 큰 자연수로서 n보다 작은 값을 가질 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(400)는 제1구동모드에서 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn) 중 일부의 구동전극(TX)만을 사용하여 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 객체의 터치를 검출할 수 있도록 구성된다. 제1구동모드에서 매회 스캔시 k개의 구동전극에 순차적으로 구동신호가 인가되며 (n-k)개의 구동전극에는 구동신호가 인가되지 않는다.
도1에서, 제1구동모드에서 홀수 번째 구동전극(TX1, TX3...)만이 구동부(200)에 의해 구동될 수 있다. 나머지 짝수 번째 구동전극(TX2, TX4...)에는 구동신호가 인가되지 않을 수 있다. 도1에서는 제어부(400)와 구동전극(TX1 내지 TXn)에 대응하는 구동부(200) 사이에 스위치(ST1 내지 STn)가 위치하고 제1구동모드에서 짝수 번째 스위치(ST2, ST4...)가 열린(open) 상태일 수 있다. . 제1구동모드에서 홀수 번째 스위치(ST1, ST3...)는 닫힌(close) 상태일 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 도1에 도시된 바와 같은 스위치(ST1 내지 STn)를 구성함이 없이 제1구동모드에서 짝수 번째 구동전극(TX2, TX4...)로 구동신호가 인가되지 않도록 제어부(400)가 제어할 수 있다. 이때, 구동부(200)의 동작은 도2와 관련하여 상세하게 설명된다. 또한, 이러한 스위치(ST1 내지 STn)는 제어부(400) 또는 구동부(200)에 포함되어 구성될 수도 있다.
또한, 제1구동모드에서 홀수 번째 구동전극(TX1, TX3...)이 구동되는 것은 단지 예시이며 k개의 구동전극 중 인접한 2개의 구동전극(예컨대, TX1 및 TX3)은 상기 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn) 중 구동되지 않는 나머지 구동전극(TX2, TX4...) 중 적어도 하나(예컨대, TX2)를 사이에 두고 이격되어 있는 것으로 충분하다. 예컨대, 제1구동모드에서 짝수 번째 구동전극(TX2, TX4...)이 구동부(200)에 의해 구동되는 것도 가능하다. 또한, 실시예에 따라 제1구동모드에서 연속하여 인접한 3개의 구동전극(3a-2, 3a-1, 3a, 여기서 a는 1 이상) 중 하나의 구동전극(예컨대, 3a)만이 구동되도록 제어될 수도 있다. 이때, 제1구동모드에서 구동되는 구동전극은 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn) 중 균등한 이격 거리를 갖도록 선택될 수 있다. 이는 균일한 해상도를 제공하기 위함이다.
본 발명의 제1실시예에 따라, 제1구동모드에서 본 발명의 제어부(400)는 데이터 처리부(300)에서 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 s개의 수신전극을 통해 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 터치 정보를 검출하는데 이용하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 S는 2보다 큰 자연수로서 m보다 작은 값을 가질 수 있다. 본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(400)는 제1구동모드에서 m개의 수신전극(RX1 내지 RXn) 중 일부의 수신전극만을 사용하여 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 객체의 터치를 검출할 수 있도록 구성된다. 제1구동모드에서 매회 스캔시 s개의 수신전극을 통해 순차적으로 신호를 수신하여 터치 정보를 획득하는데 이용하며 (m-s)개의 수신전극을 통해서는 정전용량 변화에 대한 신호를 이용하지 않을 수 있다.
제1실시예에서는 제1구동모드에서 홀수 번째 수신전극(RX1, RX3...)만을 통해서 신호가 데이터 처리부(300)에 전달될 수 있다. 나머지 짝수 번째 수신전극(RX2, RX4...)으로부터의 신호는 데이터 처리부(300)에서 터치 정보를 검출하는데 이용되지 않는다. 도1에서는 데이터 처리부(300)에서 수신전극(RX1 내지 RXm)에 연결된 스위치(SR1 내지 SRm)가 포함되고 제1구동모드에서 짝수 번째 스위치(SR2, SR4...)가 열린(open) 상태이고 홀수 번째 스위치(SR1, SR3...)가 닫힌(close) 상태일 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 실시예에 따라 구현은 달라질 수 있다.
또한, 제1구동모드에서 홀수 번째 수신전극(RX1, RX3...)으로부터의 신호만이 데이터 처리부(300)에서 처리되는 것은 단지 예시이며 선택된 s개의 수신전극 중 인접한 2개의 수신전극(예컨대, RX1 및 RX3)은 상기 m개의 수신전극(RX1 내지 RXn) 중 선택되지 않는 나머지 수신전극(RX2, RX4...) 중 적어도 하나(예컨대, RX2)를 사이에 두고 이격되어 있는 것으로 충분하다. 예컨대, 제1구동모드에서 짝수 번째 수신전극(RX2, RX4...)으로부터의 신호가 데이터 처리부(300)에서 수집되어 처리되는 것도 가능하다. 또한, 실시예에 따라 제1구동모드에서 연속하여 인접한 3개의 수신전극(3a-2, 3a-1, 3a, 여기서 a는 1 이상) 중 하나의 수신전극(예컨대, 3a)으로부터 신호만이 데이터 처리부(300)에서 터치 정보를 검출하는데 이용될 수 있다. 이때, 제1구동모드에서 구동되는 구동전극은 m개의 수신전극(RX1 내지 RXn) 중 균등한 이격 거리를 갖도록 선택될 수 있다. 이는 균일한 해상도를 제공하기 위함이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 제어부(400)는 보다 높은 해상도로 터치 센서 패널(100)에 대한 터치의 움직임을 검출 및 표현할 수 있도록 제2구동모드에서는 터치 센서 패널(100)에 포함된 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 이와 마찬가지로 제2구동모드에서는 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)으로부터 신호를 모두 수신하여 데이터 처리부(300)에서 터치 정보를 검출하는데 이용할 수 있다. 이때, 스위치(ST1 내지 STn 및 SR1 내지 SRm 등)은 닫힌(close) 상태일 수 있다.
도2는 도1에 도시된 노드 캐패시터(101), 구동부(200) 및 데이터 처리부(300)의 연결관계를 예시하는 회로도이다. 도2를 참조하면, 구동부(200)는 n개의 구동회로(211 내지 21n)을 포함하고 n개의 구동회로(211 내지 21n)은 n개의 구동전극(TX1,TX2,TX3,TX4,...,TXn) 각각에 연결되어 구동신호를 전달할 수 있다. 데이터 처리부(300)는 m개의 데이터 처리기(300m)를 포함할 수 있으며 데이터 처리기마다 노드 캐패시터(C1m 내지 Cnm)의 정전용량을 감지하여 터치 정보를 획득할 수 있다. 도2에는, 설명의 편의를 위해 제m수신전극(RXm)을 통해 전달되는 노드 캐패시터(C11 내지 Cnm)의 정전용량을 감지하는 것만이 도시되므로, 복수의 데이터 처리기 중 제m데이터 처리기(300m)만이 도시되어 있다.
제1노드 캐패시터(C11)는 일단이 제1구동전극(TX1)을 통해 제1구동회로(211)와 연결되고 타단은 제m수신전극(RXm)을 통해 제m데이터 처리기(300m)와 연결된다. 이와 마찬가지로 제2노드 캐피시터(C21) 내지 제n노드 캐피시터(Cnm)도 구동부(200)와 제m데이터 처리기(300m)에 연결될 수 있다.
또한, 제m데이터 처리기(300m)는 예컨대 캐패시턴스-전압 증폭기(310m)를 포함하여 제m수신전극(RXm)을 통해 수신된 노드 캐패시터(C1m 내지 Cnm)의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 적분할 수 있다. 캐패시턴스-전압 증폭기(310m)를 통해 적분된 데이터는 ADC(320m)를 통해 디지털 데이터로 변환될 수 있다. 차후, 디지털 데이터는 프로세서(330m)에 입력되어 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캐패시턴스-전압 증폭기(310m)는 증폭기(311m)와 증폭기(311m)의 입출력 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 캐패시터(312m)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 캐패시턴스-전압 증폭기(310m)는 캐패시터(312m)와 병렬로 연결되는 리셋 스위치(313m)을 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치(313m)는 캐패시턴스-전압 증폭기(310)에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋(reset)할 수 있다. 증폭기(311m)의 부(-) 입력단은 제m수신전극(RXm)과 연결되어 노드 캐패시터(C1m 내지 Cnm)로부터 전달되는 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서, 제1구동모드에서 짝수 번째 구동전극(TX2, TX4...)에 대응하는 구동회로(212, 214...)에 연결되는 스위치(ST2, ST4...)가 열린 상태일 수 있고 홀수 번째 구동전극(TX1, TX3...)에 대응하는 구동회로(211, 213...)에 연결되는 스위치(ST1, ST3...)는 닫힌 상태일 수 있다. 따라서, 제1구동모드에서 제2구동회로(212)는 제2구동전극(TX2)에 구동신호를 인가하지 않고 제4구동회로(214)를 포함한 짝수 번째 구동회로(21n)는 해당 구동전극(TX4,...,Xn)에 구동신호를 인가하지 않는다. 스위치(ST1 내지 STn)가 반드시 위치하여 해당 스위치의 개폐에 따라 구동신호의 인가여부가 결정될 필요는 없으며, 실시예에 따라 스위치(ST1 내지 STn)가 없이 구현될 수도 있다. 이때, 제어부(300)는 단순히 짝수 번째 구동회로(212, 214...)가 해당 구동전극(TX2, TX4...)에 구동신호를 인가하지 않도록 제어할 수 있다. 제어부(400)는 나머지 구동되어야 하는 k개의 구동전극(TX1, TX3...) 사이에 시분할하여 순차적으로 구동신호가 인가되도록 k개의 구동회로(211, 213...)를 제어할 수 있다.
이와 마찬가지로 제1구동모드에서 짝수 번째 수신전극(RX2, RX4...)과 해당 데이터 처리기(300) 사이에 연결되는 스위치(SR2, SR4...)가 열린 상태일 수 있다. 도2에서 m번째 수신전극(RXm)과 해당 데이터 처리기(300m) 사이에 연결된 스위치(SRm)가 열린 상태인 것이 도2에 도시된다(본원 명세서에서 n 및 m은 짝수인 것이 예시된다). 따라서, 제1구동모드에서 데이터 처리부(300)는 짝수 번째 수신전극(RXm)으로부터 신호를 터치 정보를 검출하는데 이용하지 않는다. 데이터 처리기(300m)와 해당 수신전극(RXm) 사이에 스위치(SRm)가 위치하여 해당 스위치의 개폐에 따라 수신 신호가 데이터 처리기(300m)로 인가되는지 여부가 결정될 필요는 없으며, 실시예에 따라 스위치(SRm)가 없이 구현될 수도 있다. 이때, 제어부(300)는 단순히 짝수 번째 데이터 처리기(300m)가 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 이는 도2에 도시되지 않은 나머지 짝수 번째 수신전극(RX2, RX4...) 해당 데이터 처리기에도 적용될 수 있다.
도2를 참조하여 설명된 데이터 처리기(300m)는 단지 예시일 뿐이며 실시예에 따라 수신전극(RX)으로부터 신호를 수신하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치를 검출할 수 있는 다양한 데이터 처리기(300m)가 이용될 수 있다.
이와 마찬가지로 제1구동모드 보다 높은 해상도를 요구하는 제2구동모드에서는 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호가 인가되고 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)에 연결된 m개의 데이터 처리기가 모두 신호를 수신하여 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 검출을 하는데 이용될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)는 제1구동모드와 제2구동모드를 구분하여 작동할 수 있다.
예컨대, 제1구동모드에서는 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX) 중 일부만을 터치 검출하는데 이용할 수 있다. 또는, 제1구동모드에서는 터치 센서 패널(100)에 포함된 수신전극(RX) 중 일부만을 터치 검출하는데 이용할 수 있다. 이때, 제1구동모드에서 전체 구동전극(TX)과 일부 수신전극(RX)을 이용하는 경우, 일부 구동전극(TX)과 전체 수신전극(RX)을 이용하는 경우, 그리고 일부 구동전극(TX)과 일부 수신전극(RX)을 이용하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
제2구동모드에서는 터치 센서 패널(100)에 포함된 전체 구동전극(TX)과 전체 수신전극(RX)이 모두 터치를 검출하는데 이용될 수 있다. 이와 같은 제2구동모드에서는 터치 센서 패널(100)의 표면에 대한 객체의 터치시에 터치의 움직임을 높은 해상도로 검출 및 표현할 수 있다. 하지만, 이러한 경우 전체 구동전극(TX)을 구동시켜야 하고 전체 수신전극(RX)으로부터의 신호를 모두 적분하여 데이터 처리하는데 많은 전력이 소모된다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에서는 높은 해상도를 필요로 하지 않는 경우에는 제1구동모드와 같이 터치 입력 장치(1000)가 작동하도록 함으로써 전력 소모를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에 따르면 필요시 제2구동모드로 터치 입력 장치(1000)를 구동하여 높은 해상도로 터치 센서 패널(100)에 대한 터치를 검출할 수 있으면서도, 높은 해상도가 요구되지 않는 경우에는 터치 입력 장치(1000)를 제1구동모드로 동작시킴으로써 전력 소모를 줄일 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 터치 입력 장치(1000)에서 제어부(400)는 터치 입력 장치(1000)에 대한 선택 입력을 통해서 제1구동모드와 제2구동모드를 인식할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(1000)에서는 물리적인 스위치 또는 버튼 등을 구비하여 사용자가 필요에 따라 제1구동모드와 제2구동모드로 선택이 가능하도록 구현될 수 있다. 또는 본 발명의 터치 입력 장치(1000)를 구비하는 터치 스크린 상에 제1구동모드와 제2구동모드를 선택하도록 하는 옵션이 디스플레이되고 사용자의 선택 입력에 따라 제1구동모드와 제2구동모드가 인식될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따라 제어부(400)는 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 객체에 따라 제1구동모드와 제2구동모드를 구분할 수 있다. 여기서 객체는 터치 센서 패널(100)에 접근 및/또는 접촉시에 터치 센서 패널(100)에 포함된 구동전극(TX) 및 수신전극(RX) 사이의 노드 캐패시터(101)의 정전용량을 변화시킬 수 있는 물체를 일컫는다.
예컨대, 손가락(finger) 및 스타일러스 펜(stylus pen)이 터치 객체로 이용될 수 있다. 여기서, 스타일러스 펜은 예컨대 터치 스크린에 명령(command)을 입력하는데 사용되는 예컨대 연필과 같은 형상의 기구로서 일반적으로 손가락에 비해서 터치 센서 패널(100)에 터치되는 면적이 작고 날카롭다. 따라서, 사용자가 터치 센서 패널(100)에 스타일러스 펜을 사용할 때는 손가락을 사용할 때에 비해 상대적으로 섬세한 움직임을 표현할 수 있다.
따라서, 사용자가 스타일러스 펜을 터치 객체로 이용하는 경우에는 상대적으로 높은 해상도로 터치 센서 패널(100)에 대한 움직임을 검출하는 것이 요구될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에서는 터치 객체가 스타일러스 펜인 경우 제2구동모드에서 터치 입력 장치(1000)가 동작하도록 하고 터치 객체가 손가락인 경우 제1구동모드에서 터치 입력 장치(1000)가 동작하도록 제어될 수 있다. 본원 명세서에서는 높은 해상도가 요구되는 터치 객체로 스타일러스 펜 그리고 상대적으로 낮은 해상도가 요구되는 터치 객체로 손가락을 예로서 설명한다. 하지만, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1구동모드와 제2구동모드는 상대적으로 터치 센서 패널(100)에 대한 터치 면적에 차이가 있는 임의의 2개의 터치 객체에 대해서도 적용될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 제1실시예에서 제어부(400)는 터치 센서 패널(100)에 대한 터치를 수행하는 객체를 판단하여 자동적으로 제1구동모드에서 터치 입력 장치(1000)를 동작시킬지 제2구동모드에서 동작시킬지를 판단할 수 있다. 예컨대, 터치 입력 장치(1000)는 터치 센서 패널(100)에 대한 객체의 터치가 개시된 때 디폴트 설정으로서 구동될 수 있다. 예컨대, 제1구동모드 또는 제2구동모드가 디폴트로 설정되어 있을 수 있다. 이하에서는 제2구동모드가 디폴트로 설정된 것을 예시한다.
터치 센서 패널(100)에 대해 임의의 객체의 터치가 개시된 후 소정 시간 동안 디폴트 구동모드(제2구동모드)로 터치 입력 장치(1000)가 구동되는 동안 제어부(400)는 상기 객체가 제1구동모드에 적합한지 또는 제2구동모드에 적합한지를 판단할 수 있다.
이후, 판단된 구동모드에 따라 터치 입력 장치(1000)가 구동되도록 제어부(400)가 구동부(200)와 데이터 처리부(300)를 제어할 수 있다.
이때, 객체가 제1구동모드에 적합한지 또는 제2구동모드에 적합한지는 구동전극(TX) 사이의 피치(pitch), 수신전극(RX) 사이의 피치 및/또는 제1구동모드와 제2구동모드에서 동작하는 구동전극의 피치 그리고 수신전극의 피치 등을 고려하여 판단될 수 있다. 여기서, 피치는 두 개의 인접한 전극들 사이의 거리를 의미한다. 이때, 거리는 두 개의 전극들 각각의 중점 사이의 거리로 측정될 수 있다.
예컨대, 구동모드는 터치 객체가 터치 센서 패널(100)의 표면에 닿는 부분의 크기에 따라 결정될 수 있다. 터치 객체가 터치 센서 패널(100)의 표면에 닿는 형태가 원모양이라고 가정할 때, 구동되어야 하는 구동전극(또는 수신전극) 사이의 피치는 상기 원의 직경 이하가 되도록 설정될 수 있다. 터치 객체가 터치 센서 패널(100)의 표면에 닿는 형태가 원모양인 경우를 예로 들어 설명하나 이는 단지 예시일 뿐이며 터치 객체가 터치 센서 패널(100)의 표면에 닿는 형태는 임의의 형상일 수 있다. 이때, 임의의 형상 내부에 위치할 수 있는 가장 긴 직선의 길이가 상기 직경으로서 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 터치 객체가 닿는 형태가 사각형인 경우, 사각형의 대각선의 길이가 상기 직경으로서 이용될 수 있다.
제1구동전극(TX1) 내지 제n구동전극(TXn)에서 인접한 구동전극 사이의 피치가 1mm로 구성되고, 제1구동모드와 제2구동모드는 전술한 실시예의 경우와 동일한 때는 가정한다. 만약, 터치 객체가 터치 센서 패널(100)의 표면에 닿는 원모양의 직경이 2mm보다 작은 경우에는 제2구동모드에서 터치 입력 장치(1000)가 구동되도록 판단될 수 있다. 만약 직경이 2mm 이상인 경우에는 제1구동모드에서 동작하도록 판단될 수 있다.
동일한 조건에서, 구동모드가 제1구동모드 및 제2구동모드 외에 제3구동모드를 포함하고, 제3구동모드에서는 3개의 인접한 구동전극(TX) 중 하나의 구동전극만이 구동되는 경우로 가정하자. 즉, 제3구동모드에서 구동되는 구동전극(TX1, TX4...) 사이의 피치는 3mm에 해당한다. 따라서, 직경이 3mm 이상인 경우에는 제3구동모드에서 구동하도록 판단될 수 있고, 직경이 3mm 보다 작고 2mm 이상인 경우에는 제1구동모드, 그리고 직경이 2mm 보다 작은 경우에는 제2구동모드에서 동작하도록 판단될 수 있다.
제어부(400)는 터치 센서 패널(100)에 대해 터치 객체가 닿는 형태의 직경이, 구동되는 구동전극 사이의 피치 이상이 되되, 상대적으로 더 적은 수의 구동전극에 구동신호가 인가되도록 구동모드를 선택되도록 제어할 수 있다. 즉, 직경이 3mm 보다 작고 2mm 이상인 경우에는 제1구동모드 및 제2구동모드 모두에서 직경이 피치 이상인 조건을 만족하나, 이때 더 적은 수의 구동 전극을 이용하는 제1구동모드가 선택되도록 제어되는 것이다.
이상의 설명은 수신전극(RX)의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
이하에서는 스타일러스 펜과 손가락을 구분하는 또 다른 방법을 예시한다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 실시예의 터치 센서 패널을 스타일러스펜으로 터치한 경우의 정전 용량 변화량의 값을 나타낸다. 도4a 및 도4b는 본 발명의 실시예의 터치 센서 패널을 손가락으로 터치한 경우의 정전 용량 변화량의 값을 나타낸다. 도3a 내지 도4b에서 3X3으로 배열된 9개의 사각형상을 포함하며, 각각의 사각형상은 터치 센서 패널에 포함된 감지셀(sensor cell)로 지칭될 수 있다. 각 감지셀은 하나의 구동전극(TX)과 하나의 수신전극(RX)이 교차하는 지점에 형성될 수 있으며, 각각 감지셀은 동일한 너비를 가질 수 있다. 도3a 내지 도4b에서 9개의 감지셀은 제1구동전극(TX1) 내지 제3구동전극(TX3)과 교차되는 제1수신전극(RX1) 내지 제3수신전극(RX3)이 각각 교차하는 영역이다.
도3a와 도4a는 각각 터치 센서 패널(100) 내 최대 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀이 하나인 경우를 나타낸 도면이고, 도3b와 도4b는 각각 터치 센서 패널(100) 내 최대 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀이 하나 이상인 경우를 나타낸 도면이다.
그리고 하기 표1은 스타일러스 펜과 손가락을 구분하는 방법을 설명하기 위한 도표이다.
도 7a 도 7b 임계치 도 8a 도 8b
정전용량 변화량 값의 합 152 141 180 260 226
정전용량 변화량이 20을 넘는 감지셀 수 1 2 3 5 6
최대 정전용량 변화량의 25％이상 의 정전용량 변화량을 갖는 감지셀 수 0 (〉25) 1 (〉12.5) 3 4 (〉25) 5 (〉12.5)
정전용량 변화량 상위4개의 정전용량 변화량의 합/ 정전용량 변화량 하위4개의 정전용량 변화량의 합 10.8 (130/12) 6.8 (116/17) 6 4.75 (190/40) 2.9 (150/51)
예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)는 상기 터치 센서 패널(100)내의 각각의 감지셀의 정전 용량 변화량의 합, 상기 터치 센서 패널 내에서 소정의 정전 용량 변화량을 초과하는 감지셀의 개수, 상기 터치 센서 패널 내에서 최대 정전용량 변화량 또는 최소 정전 용량 변화량의 소정 비율을 초과하는 감지셀의 개수, 상기 터치 센서 패널 내의 정전 용량 변화량 상위 및 하위 소정 개수의 정전용량 변화량의 합의 비율 중 어느 하나 이상을 소정의 임계치와 비교하여 상기 제1구동모드와 상기 제2구동모드를 구분할 수 있다.
도3a와 도3b 및 도 4a와 도4b의 도면과 표1의 도표를 참조하면, 터치 센서 패널(100) 내의 각각의 감지셀의 정전 용량 변화량의 합을 비교한다. 즉, 터치 센서 패널(100) 내의 감지셀의 정전 용량 변화량의 합이, 180인 임계치보다 작은 값인 경우에, 터치 객체가 스타일러스 펜인 것으로 판정할 수 있다. 예컨대, 도3a에 도시된 바와 같이, 152(100+10+10+10+10+3+3+3+3)이거나 도3b에 도시된 바와 같이, 141인 경우이다. 이와 대조적으로, 터치 센서 패널(100) 내의 감지셀의 정전 용량 변화량의 합이 상기 임계치보다 큰 값인 경우에는 터치 객체가 손가락인 것으로 판정할 수 있다. 예컨대, 도4a에 도시된 바와 같이, 260이거나 도4b에 도시된 바와 같이, 226인 경우이다.
또한, 스타일러스 펜과 손가락을 구분하는 방법으로서 터치 센서 패널(100) 내에서 소정의 정전 용량 변화량을 넘는 감지셀의 개수를 비교할 수 있다. 즉, 상기 소정의 정전 용량 변화량을 20으로 정한 경우에, 상기 터치 센서 패널(100)에서 20보다 큰 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀의 개수가, 임계치(3개)보다 작은 경우에, 터치 객체는 스타일러스 펜으로 판정될 수 있다. 예컨대, 도3a에 도시된 바와 같이, 1개(100)이거나 도3b에 도시된 바와 같이, 2개(50,50)인 경우이다. 이와 대조적으로, 터치 센서 패널(100) 내에서 20보다 큰 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀의 개수가, 상기 임계치보다 큰 경우에, 터치 객체는 손가락으로 판정될 수 있다. 예컨대, 도4a에 도시된 바와 같이, 5개이거나 도4b에 도시된 바와 같이, 6개인 경우이다.
또한, 스타일러스 펜과 손가락을 구분하는 방법으로서 터치 센서 패널(100) 내에서 최대 정전 용량 변화량 또는 최소 정전 용량 변화량의 소정 비율을 넘는 감지셀의 수를 비교할 수 있다. 즉, 상기 소정 비율을 25%로 정한 경우에, 상기 터치 센서 패널(100) 내에서 최대 정전용량 변화량의 25%를 넘는 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀의 개수가, 3개인 임계치보다 작은 경우에, 터치 객체는 스타일러스 펜으로 판정될 수 있다. 예컨대, 도3a에 도시된 바와 같이, 0개이거나 도3b에 도시된 바와 같이, 1개(50)인 경우이다. 그 반대로, 상기 터치 센서 패널(100) 내에서 최대 정전 용량 변화량의 25%를 넘는 정전 용량 변화량을 갖는 감지셀의 개수가, 상기 임계치보다 큰 경우에, 터치 객체는 손가락으로 판정될 수 있다. 예컨대, 도4a에 도시된 바와 같이, 4개이거나 도4b에 도시된 바와 같이, 5개인 경우이다.
또한, 스타일러스 펜과 손가락을 구분하는 방법으로는 터치 센서 패널(100) 내의 정전 용량 변화량 상위 및 하위 소정 개수의 정전 용량 변화량의 합의 비율을 비교할 수 있다. 즉, 상기 소정개수를 4개로 정한 경우에, 상기 터치 센서 패널(100) 내의 정전 용량 변화량 상위 4개의 정전 용량 변화량의 합과 상기 터치 센서 패널(100) 내의 정전 용량 변화량 하위 4개의 정전용량 변화량의 합의 비율이, 6인 임계치보다 큰 경우에, 터치 객체는 스타일러스 펜으로 판정될 수 있다. 예컨대, 도3a에 도시된 바와 같이, 10.8(130÷12)이거나 도3b에 도시된 바와 같이, 6.8(116÷17)인 경우이다. 이와 대조적으로, 터치 센서 패널(100) 내의 정전 용량 변화량 상위 4개의 정전 용량 변화량의 합과 상기 터치 센서 패널(100) 내의 정전 용량 변화량 하위 4개의 정전 용량 변화량의 합의 비율이, 상기 임계치보다 작은 경우에, 터치 객체는 손가락을 판정될 수 있다. 예컨대, 도4a에 도시된 바와 같이, 4.75(190÷40)이거나 도4b에 도시된 바와 같이, 2.9(150÷51)인 경우이다.
상기 각 방법들의 임계치는 실험을 통해서 그리고 실시예에 따라 이용되는 터치 객체를 구별할 수 있도록 조정될 수 있다. 즉, 이상에서는 손가락과 스타일러스 펜을 구분하여 제1구동모드와 제2구동모드를 결정할 수 있지만, 임의의 다른 터치 면적을 가지는 터치 객체를 구분하도록 임계치 및 터치 객체를 구분하는 방법이 적용될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서, 상대적으로 낮은 해상도가 요구되는 제1구동모드에서 제어부(400)는 구동부(200)로 하여금 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn) 중 적어도 2개 이상의 구동전극이 동시에 구동되도록 구동신호를 인가하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서 제1구동모드에서는 매회 스캔시에 n개의 구동전극(TX1 내지 TXn)에 대해서 구동신호가 인가되나, 동시에 두 개 이상의 구동전극에 구동신호가 동시에 인가될 수 있다.
예컨대, 동시에 2개의 구동전극에 구동신호가 인가되는 경우를 예로 들면, 매회 스캔시에 n개의 구동전극에 구동신호가 인가되되 한번에 두 개의 구동전극에 동일한 구동신호가 동시에 인가된다. 예컨대, 제1시간구간에서 제1 및 제2스위치(ST1, ST2)가 닫히고 제1 및 제2구동전극(TX1 및 TX2)에 동시에 동일한 구동신호가 인가되고, 이어서 제2시간구간에서 제3 및 제4스위치(ST3, ST4)가 닫히고 제3구동전극(TX3 및 TX4)에 동시에 동일한 구동신호가 인가될 수 있다. 이러한 순차적인 구동신호의 인가는 마지막 시간구간에서 제n-1 및 제n스위치(STn-1 및 STn)가 닫히고 제n-1 및 제n구동전극(TXn-1 및 TXn)에 동시에 동일한 구동신호가 인가될 수 있다. 이러한 스캔 과정은 반복될 수 있다. 이때, 하나의 시간구간에서 동시에 구동신호가 인가되는 구동전극의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 실시예에 따라, 동시에 구동신호가 인가되는 2개 이상의 구동전극들(예컨대, TX1 및 TX2)의 경우 하나의 구동회로로부터 해당 구동신호를 인가 받을 수 있다.
이와 마찬가지로, 본 발명의 제2실시예에서 제어부(400)는 제1구동모드에서 데이터 처리부(300)로 하여금 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm) 중 적어도 2개 이상의 수신전극으로부터 동시에 신호를 수신하여 터치 정보를 검출하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서 제1구동모드에서는 매회 스캔시에 m개의 수신전극(RX1 내지 RXm)으로부터 신호를 수신하나, 동시에 두 개 이상의 수신전극으로부터 신호를 동시에 수신할 수 있다.
예컨대, 동시에 2개의 수신전극으로부터 신호를 수신하는 경우를 예로 들면, 매회 스캔시에 m개의 수신전극으로부터 신호를 수신하되 한번에 두 개의 수신전극으로부터 신호를 수신하여 처리할 수 있다. 예컨대, 제1시간구간에서 제1 및 제2스위치(SR1, SR2)가 닫히고 제1 및 제2수신전극(RX1 및 RX2)으로부터 동시에 신호가 데이터 처리부(300)에 수신되어 처리되고, 이어서 제2시간구간에서 제3 및 제4스위치(SR3, SR4)가 닫히고 제3수신전극(RX3 및 RX4)으로부터 동시에 신호가 데이터 처리부(300)에 수신되어 처리될 수 있다. 이러한 순차적인 신호 처리는 마지막 시간구간에서 제m-1 및 제m스위치(SRm-1 및 SRm)가 닫히고 제m-1 및 제m수신전극(RXm-1 및 RXm)으로부터 동시에 신호가 데이터 처리부(300)에 수신되어 처리될 수 있다. 이러한 스캔 과정은 반복될 수 있다. 이때, 하나의 시간구간에서 동시에 신호가 수신되는 수신전극의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 실시예에 따라, 동시에 신호가 수신되는 2개 이상의 수신전극들의 경우 하나의 데이터 처리기(300m)에서 해당 신호를 입력받아 데이터를 처리할 수 있다.
본 발명의 제2실시예의 경우 제1구동모드에서 구동되는 구동전극 조합 및 신호가 수신되는 수신전극의 조합을 제외하고, 본 발명의 제1실시예와 동일하며 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 따라 제1구동모드에서 터치 입력 장치(1000)가 동작하는 경우 매회 스캔 시간을 예컨대 절반 이하로 줄일 수 있으므로 터치 입력 장치(1000)에서 터치 정보를 획득하는 리포팅 비율(reporting rate)이 높아질 수 있다. 실시예에 따라 제1구동모드에서 동시에 구동되는 구동전극이 구동회로를 공유하고 및/또는 동시에 신호가 수신되는 수신전극이 데이터 처리기(300m)를 공유하는 경우 제2구동모드에 비해서 전력 소모가 감소될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터치 센서 패널
200: 구동부
300: 데이터 처리부
400: 제어부
1000: 터치 입력 장치

Claims (19)

  1. n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널;
    상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부;
    상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부; 및
    제1구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극 중 k개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 하는 제어부를 포함하며,
    여기서, 상기 n, m 및 k는 2보다 큰 자연수이고 k는 n보다 작고,
    상기 제어부는, 제2구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 하고 상기 데이터 처리부로 하여금 상기 m개의 수신전극을 통해 상기 신호를 수신하여 상기 터치 정보를 검출하도록 제어하며,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 패널에 대해 터치되는 터치 객체를 구분하여 상기 구분된 상기 터치 객체에 따라 상기 제1구동모드와 상기 제2구동모드 중 어느 하나가 선택되도록 제어하는,
    터치 입력 장치.
  2. n개의 구동전극, m개의 수신전극 및 상기 구동전극과 상기 수신전극에 의해 형성되는 노드 캐패시터를 복수개 포함하는 터치 센서 패널;
    상기 구동전극에 구동신호를 인가하는 구동부;
    상기 수신전극을 통해 상기 노드 캐패시터의 정전용량에 대한 정보를 포함하는 신호를 수신하여 상기 터치 센서 패널에 대한 터치 정보를 검출하는 데이터 처리부; 및
    제1구동모드에서 상기 데이터 처리부로 하여금 상기 m개의 수신전극 중 s개의 수신전극을 통해 상기 신호를 수신하여 상기 터치 정보를 검출하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    여기서, 상기 n, m 및 s는 2보다 큰 자연수이고 s는 m보다 작고,
    상기 제어부는, 제2구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 하고 상기 데이터 처리부로 하여금 상기 m개의 수신전극을 통해 상기 신호를 수신하여 상기 터치 정보를 검출하도록 제어하며,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 패널에 대해 터치되는 터치 객체를 구분하여 상기 구분된 상기 터치 객체에 따라 상기 제1구동모드와 상기 제2구동모드 중 어느 하나가 선택되도록 제어하는,
    터치 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1구동모드에서 상기 데이터 처리부로 하여금 상기 m개의 수신전극 중 s개의 수신전극을 통해 상기 신호를 수신하여 상기 터치 정보를 검출하도록 제어하며,
    여기서, 상기 s는 2보다 크고 m보다 작은 자연수인, 터치 입력 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1구동모드에서 상기 구동부로 하여금 상기 n개의 구동전극 중 k개의 구동전극에 상기 구동신호를 인가하도록 제어하며,
    여기서, 상기 k는 2보다 크고 n보다 작은 자연수인, 터치 입력 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 k개의 구동전극 중 인접한 2개의 구동전극은, 상기 n개의 구동전극 중 상기 k개의 구동전극을 제외한 나머지 구동전극 중 적어도 하나를 사이에 두고 이격되어 있는, 터치 입력 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 s개의 수신전극 중 인접한 2개의 수신전극은, 상기 m개의 수신전극 중 상기 s개의 수신전극을 제외한 나머지 수신전극 중 적어도 하나를 사이에 두고 이격되어 있는, 터치 입력 장치.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 k는 n/2의 값을 가지는, 터치 입력 장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 s는 m/2의 값을 가지는, 터치 입력 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는:
    상기 터치 센서 패널에 대해 터치 객체가 닿는 형태의 직경이, 구동되는 구동전극 사이의 피치 또는 상기 터치 정보를 검출하는데 이용되는 수신전극 사이의 피치 이상이 되되, 상대적으로 더 적은 수의 구동전극 또는 수신전극이 이용되도록 상기 제1구동모드와 상기 제2구동모드 중 어느 하나가 선택되도록 제어하는,
    터치 입력 장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 센서 패널내의 각각의 감지셀의 정전 용량 변화량의 합, 상기 터치 센서 패널 내에서 소정의 정전 용량 변화량을 초과하는 감지셀의 개수, 상기 터치 센서 패널 내에서 최대 정전용량 변화량 또는 최소 정전 용량 변화량의 소정 비율을 초과하는 감지셀의 개수, 상기 터치 센서 패널 내의 정전 용량 변화량 상위 및 하위 소정 개수의 정전용량 변화량의 합의 비율 중 어느 하나 이상을 소정의 임계치와 비교하여 상기 터치 객체를 구분하는,
    터치 입력 장치.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 객체는 상기 제1구동모드에서 손가락이고 상기 제2구동모드에서 스타일러스펜인,
    터치 입력 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
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  18. 삭제
  19. 삭제
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