KR101690941B1 - 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전용량 방식 터치패널의 터치 여부를 검출하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 터치패널의 터치셀 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용함으로써 터치 감도 차이를 최소화하여 사용자의 터치 여부를 검출하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명에 대하여 설명하면, 본 발명은 정전용량 터치패널의 터치 검출 시스템에 있어서, 상기 터치패널에 전하를 충전하는 충전부, 상기 터치패널에 충전된 전하를 방전하는 방전부 및 상기 터치패널의 전압을 이용하여 터치 여부를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 검출부는 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 전압 비교부 및 터치패널의 충/방전 시정수를 계산하는 시정수 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템을 제공한다.

Description

충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법{CAPACITANCE TOUCH PANEL TOUCH DETECTION SYSTEM SENSING CHARGE/DISCHARGE TIME CONSTANT AND ITS METHOD}

본 발명은 정전용량 방식 터치패널의 터치 여부를 검출하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 터치패널의 터치셀 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용하고 그 시정수 변화를 감지함으로써 터치 감도 차이를 최소화하여 사용자의 터치 여부를 검출하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 터치패널(Touch Panel)/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 것으로, 손가락이나 펜 등의 물체로 터치될 때 해당 위치에 대응하는 신호를 발생시키는 입력장치의 하나이다.

이러한 터치패널은 스마트폰이나 MP3 등의 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있다.

현재 터치패널은 다양한 유형들이 개시되어 있으며, 종래에는 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴한 저항 방식의 터치패널이 널리 이용되었다. 그러나 저항 방식의 터치패널은 투과율이 낮고 일정 수준 이상의 압력을 인가해야 하므로 사용이 불편하며 멀티터치 및 제스처 인식이 곤란하여 검출오류가 발생하는 등의 문제점을 가지고 있다.

이에 반해, 정전용량 방식의 터치패널은 투과율이 높고 소프트 터치를 인식할 수 있으며 멀티터치 및 제스처 인식이 양호한 장점을 가지고 있어 최근에는 저항 방식의 터치패널보다 정전용량 방식의 터치패널이 더 많이 이용되고 있는 실정이다.

정전용량 방식의 터치패널은 플라스틱이나 유리 등의 재질을 가지는 투명기판의 상·하면에 투명도전막이 형성되고, 투명기판의 네 모서리 각각에 전압인가용 금속전극이 형성된다. 그리고 상기 투명도전막은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등의 투명한 금속으로 형성되고, 상기 투명도전막의 네 모서리에 형성되는 금속전극은 은(Ag) 등의 저항률이 낮은 도전성 금속으로 프린팅되어 형성된다. 또한, 상기 금속전극의 주변에는 저항 네트워크가 형성되며, 상기 저항 네트워크는 투명도전막의 표면 전체에 균등한 컨트롤신호를 송출하기 위하여 선형성 패턴으로 형성되고, 상기 투명도전막의 상부에는 보호막이 코팅되는 특징을 가진다.

이러한 종래의 정전용량 방식의 터치패널 중 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 제로-베젤 디스플레이(Zero-Bezel Display), 인-셀 디스플레이(In-Cell Display) 등을 위한 터치 솔루션으로 1-Layer 터치패널을 이용한 방식이 현재 주목을 받고 있다.

1-Layer 터치패널은 기존의 상호용량(Mutual Capacitance)을 이용한 2-Layer 터치패널과 달리 단일 ITO 전극을 패널에 2차원적으로 배열하여 터치패널의 구조를 단순화시킴으로써 플렉시블 디스플레이와 인-셀 디스플레이에 적용하기가 유리하고, 측면 베젤로 ITO 전극을 배치하지 않도록 패널 레이아웃이 가능하여 제로-베젤 디스플레이에 대응할 수 있는 장점이 있다.

기존의 1-Layer 터치 컨트롤러(Touch Controller) IC의 AFE는 ROW 단위로 병렬 동시 구동과 샘플링을 수행하는 구조이며, 샘플링한 데이터를 1-channel PGA/ADC를 통해 디지털로 변환한다. 디지털 필터 블록(Digital Filter Block)은 변환된 디지털 값을 받아 시간축을 기준으로 한 랭킹 필터(Ranking Filter)와 에버리지 필터(Average Filter)를 병렬적으로 수행하도록 한다. 터치 데이터 프로세서(Touch Data Processor)는 필터 처리된 디지털 값을 메모리에 저장하여 터치패널에 대응하는 2D 터치데이터 이미지를 형성하는 특징이 있다.

상술한 터치 컨트롤러 IC의 구성을 나타낸 예시도가 도 1에 도시된다.

이러한 1-Layer 터치패널은 터치 솔루션이 독립된 전극에 의해 형성되므로 터치 컨트롤러 IC에서 각 전극을 모두 입력으로 받아 AFE에서 선택된 전극을 병렬적으로 모두 구동시킨 후 전기용량을 샘플링하는 방식으로 동작하고, 정해진 터치 솔루션에 해당되는 모든 전극을 터치 환경에 무관하게 항상 구동하는 방식을 취해왔다.

그리고 1-Layer 터치패널은 터치패널을 충전한 후 방전 시 사용자 터치에 의한 최종 방전 전압 차이를 통해 터치 유무를 판단하게 되는데, 위와 같은 1-Layer 터치패널은 연결부가 존재하는 하단부 터치셀의 정전용량은 작고 이에 비해 상단부 터치셀의 정전용량은 크게 되어 사용자 터치에 의해 발생하는 일정한 정전용량의 변화는 기존의 정전용량이 작은 하단부 터치셀에서는 상대적으로 크게 작용하고 기존의 정전용량이 큰 상단부 터치셀에서는 상대적으로 작게 작용하는 특징을 가진다.

결과적으로 이는 사용자의 터치 위치에 따라 터치 감도가 차이나게 되는 문제를 발생시키게 되며, 이와 같은 문제를 해소하기 위해 터치패널 전체적으로 정전용량의 차이를 감소시키기 위한 기술이 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 1-Layer 정전용량 터치 검출 방식에서 터치패널의 위치에 따른 터치감도 차이를 최소화하는 터치 검출 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 터치셀의 위치에 따라 적용되는 저항 값을 다르게 설정하여 터치패널의 시정수를 조절함으로써 터치패널의 방전 시 전압강하 속도 및 시간을 일정 범위 내로 제한하여 터치패널의 위치에 따른 터치감도 차이를 최소화하고자 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 정전용량 터치패널의 터치 검출 시스템에 있어서, 상기 터치패널에 전하를 충전하는 충전부, 상기 터치패널에 충전된 전하를 방전하는 방전부 및 상기 터치패널의 전압을 이용하여 터치 여부를 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 검출부는 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 전압 비교부 및 터치패널의 충/방전 시정수를 계산하는 시정수 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템을 제공한다.

본 발명에서 상기 시정수 계산부는 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 이용하여 충/방전 시정수를 계산하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 터치패널은 터치셀(cell)의 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용하여 시정수 변동 범위를 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 터치셀과 터치패널 제어IC 사이의 거리 및 상기 저항 값은 반비례관계에 있는 것이 바람직하다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 충전부를 이용해 상기 터치패널을 충전하는 단계, 방전부를 이용해 상기 터치패널을 방전하는 단계, 상기 터치패널의 방전으로 인해 감소하는 터치패널의 전압을 기준전압과 비교하는 단계, 상기 터치패널의 충/방전 시정수 변화를 감지하는 단계 및 감지한 시정수 변화를 이용해 상기 터치패널의 터치 여부를 검출하는 단계를 포함하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 방법을 제공한다.

본 발명에서 터치패널의 충/방전 시정수 변화 감지 단계 전, 상기 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 계산하는 단계가 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명은 1-Layer 정전용량 터치 검출 방식에서 터치셀의 위치에 따라 적용되는 저항 값을 다르게 설정함으로써 터치패널의 위치에 따른 터치감도 차이를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기존의 터치 검출 동작 방식에 시정수 변화 감지 방식을 선택적으로 적용할 수 있으며, 따라서 같은 조건에서도 더 높은 터치 감도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명은 TSP load가 클수록 감도가 높아지므로, TSP load가 작을수록 감도가 높아지는 종래의 기술과 동시에 활용할 시 TSP load에 따른 감도의 최소값 및 최대값의 차이를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 터치 컨트롤러 IC의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 종래의 AFE 회로 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 종래의 AFE의 스위칭 동작에 따른 결과 값을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템의 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템의 회로 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 터치패널 터치 검출 방법의 순서도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 동작에 따른 터치셀의 전압 변화를 나타낸 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저항 값 변경을 통한 터치패널 특성 편차 보상을 나타낸 예시도.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.

본 발명을 기술하기에 앞서, 기존의 AFE 동작 특성을 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 2에 종래의 AFE 회로 구성을 나타낸 예시도가 도시되는데 이를 간략히 설명하면, 먼저 제1스위치(SW1)가 on 상태에, 제2스위치(SW2)가 off 상태에 놓여 프리차징(Pre-Charging)이 이루어지고, 이후 제1스위치가 off 상태로, 제2스위치가 on 상태로 변경되어 드라이빙(Driving)을 통해 C_load와 C_drv 간의 전하 공유(Charge Sharing)가 이루어진다.

최종적으로 상기 전하 공유의 결과인 검출부 전압(V_out)의 전압 변화(V_{out _ fin})를 검출함으로써 터치패널의 터치 여부를 검출하게 된다.

도 3에 종래의 AFE의 스위칭 동작에 따른 결과 값을 나타낸 예시도가 도시되며, 이는 상술한 검출부 전압(V_out)의 전압 변화(V_{out _ fin})를 설명한다.

즉, 제1스위치가 on, 제2스위치가 off일 때 V_{out _ fin}은 가하여준 전압인 V_pre를 향해 상승하고, 이와 반대로 제1스위치가 off, 제2스위치가 on일 때 V_{out _ fin}은 전하 공유로 인해 기존의 전하가 아예 없었던 때보다는 높은 전압 값으로 떨어져 유지됨을 알 수 있다.

수식을 통해 V_{out _ fin}을 나타내면 다음과 같다.

앞의 내용은 종래의 AFE 동작을 설명한 것으로, 상술한 종래의 AFE의 문제점을 해결함과 동시에 더욱 개선된 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템 및 방법을 구현하기 위한 본 발명은 정전용량 방식 터치패널(10)의 터치셀 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용함으로써 터치 감도 차이를 최소화하여 사용자의 터치 여부를 검출하기 위한 목적을 가지며, 상기 터치패널에 전하를 충전하는 충전부(100), 상기 터치패널에 충전된 전하를 방전하는 방전부(200) 및 상기 터치패널의 전압을 이용하여 터치 여부를 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 검출부는 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 전압 비교부(310) 및 터치패널의 충/방전 시정수를 계산하는 시정수 계산부(320)를 포함하여 구성되는 특징을 가진다.

이에 대한 설명을 돕기 위해, 도 4에 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템의 구성도가, 도 5에 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템의 회로 구성도가 도시된다.

먼저 도 4를 살펴보면, 본 발명은 터치패널(10)에 전하를 충전하기 위한 충전부(100)와 상기 터치패널에 충전된 전하를 방전하기 위한 방전부(200) 및 상기 터치패널의 전압을 이용해 터치 여부 결과를 검출하기 위한 검출부(300)가 구비된다.

그리고 상기 검출부(300)는 터치패(10)널의 방전에 의해 떨어지는 전압이 일정 전압 이하로 떨어지기까지 걸린 시간을 측정하여 터치셀의 시정수를 도출하기 위해, 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 전압 비교부(310) 및 터치패널의 충/방전 시정수를 계산하는 시정수 계산부(320)를 구비한다.

여기서 상기 시정수 계산부(320)는 터치패널(10)의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 측정하고, 이를 이용함으로써 충/방전 시정수를 계산한다.

그러나 이 때, 터치패널(10)은 연결부가 존재하는 하단부 터치셀의 정전용량은 작고 반대로 상단부 터치셀의 정전용량은 크게 되어 사용자 터치에 의해 발생하는 일정한 정전용량의 변화는 기존의 정전용량이 작은 하단부 터치셀에서는 상대적으로 크게 작용하고 기존의 정전용량이 큰 상단부 터치셀에서는 상대적으로 작게 작용하는 특징을 가지므로, 상기 터치패널은 터치셀의 위치에 따라 적용되는 저항 값을 다르게 하여 시정수의 변동 범위를 가능한 동일하게 제한하도록 한다.

그 결과는 후술할 도 8에서 그래프를 통해 확인할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템의 회로 구성도를 통해 본 발명의 동작 특성을 순서대로 살펴보면 다음과 같으며, 그 순서도가 도 6에 도시된다.

먼저 충전부(100)를 이용해 터치패널(10)을 충전하는 단계(S10)가 시행된다.

제1스위치가 on, 그리고 제2스위치가 off 상태에서 터치패널의 터치셀을 V_pre 전압으로 충전하고, C_drv 양단은 각각 V_pre와 V_drv로 충전된다. C_drv에 인접한 R_drv는 시정수 변동 범위를 제한하기 위한 것으로 이는 후술하기로 한다.

그리고 방전부(200)를 이용해 상기 터치패널(10)을 방전하는 단계(S20)가 이루어진다.

C_drv의 일측 단 전압이 V_drv에서 접지를 통해 0으로 떨어지면서 V_pre로 충전되어 있던 반대 쪽 전압도 또한 따라서 떨어지게 된다. 이 때 C_load와 C_drv에 충전되어 있던 전하량의 차이에 의해 터치패널의 검출단 전압 감소 속도는 차이가 발생하며, 터치패널의 하단부에서는 상대적으로 빠르게, 터치패널의 상단부에서는 상대적으로 느리게 떨어지게 된다.

여기서 R_drv는 터치패널 위치에 따른 전압 감소 속도 차이를 보완하도록 시정수를 조절하는 역할을 수행하는데, 시정수란 본 발명인 R-C 직렬회로에서 직류 전원을 투입하였을 때 충전 전압이 전원 전압의 63.2%까지 충전되는 시간을 말하며, 반대로 특정 전압으로 충전되어 있었던 커패시터를 저항을 통해 방전시켰을 때 커패시터의 전압이 최초 전압의 36.8%가 되는 시간을 말한다.

즉, R-C 직렬회로에서의 시정수는 R × C [sec]가 되는 것으로, 예를 들어 100㏀ 저항과 10㎌의 커패시터인 경우 1 × 10⁵ × 1 × 10^-5 = 1[sec]가 된다.

마찬가지로, R-L 직렬회로에서의 시정수는 직류 전원을 투입했을 때 흐르는 전류가 V/R의 63.2%가 되는 시간을 말하고, 어떤 값의 직류 전류가 흐르고 있었을 때 전원을 제거하고 특정 저항과 병렬로 연결하여 흐르는 전류가 원래 전류의 36.8%가 되는 시간을 말하나, 본 발명에서는 R-C 직렬회로에서의 특성만 논하면 될 것이다.

본 발명의 터치패널은 존재하는 터치셀의 위치에 따라 터치 검출 시 적용되는 R_load와 C_load가 다른데, 터치패널 제어IC의 가까운 부분에 존재하는 터치셀은 R_load와 C_load가 작아 이로 인한 시정수도 작고, 터치패널 제어IC와 멀리 떨어진 부분에 존재하는 터치셀은 R_load와 C_load가 상대적으로 커 이로 인한 시정수도 상대적으로 크게 된다.

터치셀 위치에 따른 시정수의 편차가 크면 실제 시정수를 검출하는 시정수 계산부(크게는 검출부)의 구성, 구조 및 동작이 더욱 복잡해지는 결과를 초래한다. 따라서, 이를 보완하기 위해 본 발명은 R_drv 값을 터치셀 위치에 따라 다르게 적용하여 일정한 시정수 범위에서 동작하도록 한다.

보다 구체적으로, 상기 터치셀이 터치패널 제어IC와 가까운 경우에는 R_drv의 값을 크게 설정하여 시정수를 증가시키고, 상기 터치셀이 터치패널 제어IC와 먼 경우에는 R_drv의 값을 작게 설정하여 시정수를 상대적으로 작게 만든다. 다시 말해, 상기 터치셀과 터치패널 제어IC 사이의 거리 및 상기 R_drv의 값은 반비례관계에 있게 된다.

R_drv는 터치셀 위치에 따른 시정수 보상의 의미 이외에도 전체적인 터치패널에서 터치 검출 감도가 더 높은 먼 거리의 터치셀을 기준으로 편차보상을 함으로써 전체 터치패널의 터치 검출 감도를 평탄화할 수 있다는 의미도 있음은 물론이다.

이후 상기 터치패널(10)의 방전으로 인해 감소하는 터치패널의 전압을 기준전압과 비교하는 단계(S30)가 수행된다.

검출부의 전압 비교부에서 상기 터치패널의 방전으로 인해 감소하는 전압이 기준전압(V_detect) 이하로 떨어지는지를 파악함으로써 특정 신호를 발생시켜 시정수 계산부에서 기준전압 이하로 떨어진 시점을 판단할 수 있도록 한다.

즉, 본 단계에서는 단순히 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 것만이 수행되는 것이 아니라, 상기 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 계산하는 단계가 수행됨으로써 상기 시간차를 이용해 보다 정확한 시정수를 파악하게 된다.

그리고 상기 터치패널(10)의 충/방전 시정수 변화를 감지하는 단계(S40)를 거친다.

사용자가 터치패널을 터치하게 되면 상기 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차는 터치패널의 터치 없이 일반적인 방전으로 인한 시간차보다 더 커지게 되며 결과적으로 시정수 변화를 가져오게 된다.

따라서, 본 단계에서는 터치패널의 터치 여부에 따라 달라지는 시정수 변화를 감지한다.

마지막으로 감지한 시정수 변화를 이용해 상기 터치패널(10)의 터치 여부를 검출하는 단계(S50)가 이루어진다.

앞서 언급한 바와 같이, 사용자가 터치패널을 터치하게 되면 기존의 시정수와 다른 변화된 시정수가 검출부를 통해 도출되며, 이를 통해 상기 터치패널에 터치가 이루어졌음을 판단하게 된다.

위 설명을 돕기 위해, 도 7에 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 동작에 따른 터치셀의 전압 변화를 나타낸 예시도가 도시된다.

프리차징이 시작되면(Pre-Charging Start) 즉, 제2스위치(SW2)가 off 상태에 놓인 동안 제1스위치(SW1)가 on 상태에 돌입하면, 터치셀의 전압(V_out)은 가해진 전원에 따라 특정 전압으로 상승하게 되고, 이후 드라이빙이 시작되면(Driving Start) 즉, 제1스위치가 off 상태로 변함과 동시에 제2스위치가 on 상태에 놓이면 방전이 시작되어 상기 터치셀의 전압은 시정수에 따른 기울기에 대응하여 점점 떨어지게 된다.

그리고 터치셀의 전압(V_out)이 기준전압(V_detect)과 동일해지는 시점을 파악하여 터치패널(10)의 방전 시작 시점으로부터 터치셀의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차(Discharge Time)를 도출하고, 이를 이용해 시정수를 계산한다.

이 때, 앞에서 말했듯이 터치패널 제어IC의 가까운 부분에 존재하는 터치셀은 R_load와 C_load가 작아 시정수도 작고, 터치패널 제어IC와 멀리 떨어진 부분에 존재하는 터치셀은 R_load와 C_load가 상대적으로 커 시정수도 상대적으로 크게 형성되므로 본 발명에서는 터치셀 및 터치패널 제어IC 사이의 거리 값과 반비례한 관계에 있는 R_drv를 통해 이를 보상한다.

도 8에 본 발명의 일실시예에 따른 저항 값 변경을 통한 터치패널 특성 편차 보상을 나타낸 예시도가 도시된다.

도면에 도시된 바와 같이, 터치패널 제어IC와 거리가 가까운 터치셀은 보다 큰 R_drv 값을 통해 시정수를 크게 보상하여 터치패널 제어IC와 거리가 먼 터치셀의 시정수와 비슷하게 만들고, 이에 따라 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치셀의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차가 터치패널 제어IC와의 거리와 상관 없이 터치셀마다 큰 편차를 보이지 않게 된다.

본 발명은 종래의 AFE 동작 방식에 이용되는 ADC 출력 코드(ADC Output Code) 값과 터치패널(10)의 방전 시작 시점으로부터 터치셀의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차 측정 값을 함께 사용하여 최종 센싱 데이터를 계산할 수도 있으며, 전압 변화와 시간차 측정에 대한 수학식은 다음과 같다.

여기서 V_sense는 센싱 노드(Sensing Node)의 전압 값을 말한다.

여기서 사용자의 터치패널(10) 터치에 의한 시간차를 계산하는 수학식은 다음과 같다.

결과적으로 본 발명은, 1-Layer 정전용량 터치패널의 터치셀의 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용하여 일정한 시정수를 갖도록 함으로써 터치패널의 위치에 관계 없이 평탄한 터치감도를 가질 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명은 기존의 터치 검출 동작 방식에 시정수 변화 감지 방식을 선택적으로 적용할 수 있어 동일한 조건에서도 향상된 터치 감도를 달성할 수 있고, TSP load에 따른 감도의 최소값 및 최대값의 차이를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

10: 터치패널
100: 충전부
200: 방전부
300: 검출부
310: 전압 비교부
320: 시정수 계산부

Claims (6)

1. 정전용량 터치패널의 터치 검출 시스템에 있어서,
   상기 터치패널에 전하를 충전하는 충전부;
   상기 터치패널에 충전된 전하를 방전하는 방전부; 및
   상기 터치패널의 전압을 이용하여 터치 여부를 검출하는 검출부; 를 포함하되,
   상기 검출부는 터치패널의 전압과 기준전압을 비교하는 전압 비교부 및 터치패널의 충/방전 시정수를 계산하는 시정수 계산부를 포함하여 구성되며,
   상기 터치패널은 터치셀(cell)의 위치에 따라 저항 값을 다르게 적용하여 시정수 변동 범위를 제한하는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시정수 계산부는 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 이용하여 충/방전 시정수를 계산하는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 터치셀과 터치패널 제어IC 사이의 거리 및 상기 저항 값은 반비례관계에 있는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 시스템.
   
5. 제 1항, 제 2항 또는 제 4항 중 어느 한 항의 시스템을 이용한 터치패널의 터치 검출 방법에 있어서,
   충전부를 이용해 상기 터치패널을 충전하는 단계;
   방전부를 이용해 상기 터치패널을 방전하는 단계;
   상기 터치패널의 방전으로 인해 감소하는 터치패널의 전압을 기준전압과 비교하는 단계;
   상기 터치패널의 충/방전 시정수 변화를 감지하는 단계; 및
   감지한 시정수 변화를 이용해 상기 터치패널의 터치 여부를 검출하는 단계; 를 포함하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 방법.
   
6. 제 5항에 있어서 터치패널의 충/방전 시정수 변화 감지 단계 전,
   상기 터치패널의 방전 시작 시점으로부터 터치패널의 전압이 기준전압과 동일해지는 시점까지의 시간차를 계산하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 충/방전 시정수 변화를 감지하는 정전용량 터치패널 터치 검출 방법.

Images