KR101766757B1 - 터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법 - Google Patents

터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절전을 위한 슬립 모드(sleep mode)에서 터치스크린 패널에 배치된 터치센서를 최소한 구동하여 소비 전력을 줄일 수 있는 터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 (a) 사전에 설정된 시간 내에 터치 신호가 입력되지 않으면 슬립 모드 전환을 위한 제어 신호를 발생시키는 단계, (b) 상기 제어 신호에 따라 사전에 동작 모드로 설정된 특정 열 또는 행의 터치센서를 구동하고, 나머지 터치센서는 비동작 모드로 구동하는 단계 및 (c) 상기 (b) 단계에서 동작 모드로 구동된 상기 터치센서 및 상기 터치센서와 연결된 센서 신호선을 이용하여 터치 신호를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법{Touch screen panel and touch sensor driving method of the touch screen panel}
본 발명은 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치입력수단의 터치 입력을 검출하는 터치스크린 패널에 관한 것으로, 더 상세하게는 절전을 위한 슬립 모드(sleep mode)에서 터치스크린 패널에 배치된 터치센서를 최소한 구동하여 소비 전력을 줄일 수 있는 터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치스크린 패널(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 표시장치에 형성되거나 또는 결합되는 것으로서, 손가락이나 펜 등의 물체가 터치될 때 해당 위치에 대응하는 위치 신호를 발생시키는 입력장치의 하나이다. 터치스크린 패널은 소형 휴대단말기, 산업용 단말기, DID(Digital Information Device) 등 매우 폭넓은 분야에서 이용되고 있으며, 이용 분야가 확대되고 있다.
정전식 터치스크린 패널이라 함은 대한민국 등록특허공보 제10-1374312호(2014.06.14)에 개시된 바와 같이, 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치 입력도구와 터치스크린 패널의 터치 패턴 간에 생성된 커패시턴스에 형성된 전기신호 변화를 기초로 터치 여부를 판단할 수 있는 디바이스(도 1)이다.
이러한 종래 터치스크린 패널은 일정 시간 내에 터치 신호가 입력되지 않으면 소비 전력을 감소시키기 위해 턴-오프하여 슬립 모드로 운용되는데 종래 슬립 모드로 운용하는 대표적인 방법은 터치 신호의 감지 동작 빈도를 줄이는 방법과 터치센서를 순차적으로 구동하는 방법을 들 수 있다.
터치 신호의 감지 동작 빈도를 줄이는 방법은 터치스크린 패널에 배치된 터치센서의 감지 동작의 빈도를 줄이고 터치 입력의 위치를 연산하는 회로만 구동하여 소비 전력을 저감시킬 수 있지만 감지 동작 빈도를 줄임에 따라 터치 신호를 실시간으로 감지하지 못하며, 디스플레이 장치를 신속하게 웨이크 업(wake up) 시키기 어려운 단점이 있다.
또한, 터치센서를 순차적으로 구동하는 방법은 터치스크린 패널에 배치된 터치센서에 관하여 열 방향 또는 행 방향으로 순차적으로 구동하는 것으로, 모든 터치센서를 구동할 때 비하여 소비 전력을 저감할 수 있지만 구동하지 않은 터치센서 위치에 터치가 이루어질 경우, 터치 신호가 감지되지 않거나 터치 신호의 위치를 정확하게 검출하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1374312호(2014.06.14).
본 발명의 상기와 같은 종래 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 터치스크린 패널의 슬립 모드 전환 시, 최소한의 터치센서만을 구동하여, 터치센서에서 생성된 터치정전용량(Ct) 및 선간등가정전용량(Ceq)을 통해 터치스크린 패널의 전체 영역에서 입력되는 터치 신호를 감지할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 (a) 사전에 설정된 시간 내에 터치 신호가 입력되지 않으면 슬립 모드 전환을 위한 제어 신호를 발생시키는 단계, (b) 상기 제어 신호에 따라 사전에 동작 모드로 설정된 특정 열 또는 행의 터치센서를 구동하고, 나머지 터치센서는 비동작 모드로 구동하는 단계 및 (c) 상기 (b) 단계에서 동작 모드로 구동된 상기 터치센서 및 상기 터치센서와 연결된 센서 신호선을 이용하여 터치 신호를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 (c) 단계 이후에 (d) 동작 모드의 상기 터치센서 중 어느 하나 이상에 터치 신호가 감지될 때, 터치스크린 패널의 전체 터치센서를 동작 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 (d) 단계 이후에 (e) 동작 모드로 전환된 전체 터치센서에서 검출된 터치 신호를 이용하여 터치 위치 좌표를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널은 복수 개의 열과 행으로 배치되어 손가락을 포함한 터치입력수단의 접근 또는 접촉을 감지하는 터치센서, 상기 터치센서의 구동을 제어하고, 상기 터치센서에서 감지된 터치 신호를 이용하여 터치 위치 좌표를 검출하는 터치IC 및 상기 터치센서 및 상기 터치IC를 연결하여, 상기 터치센서에서 감지된 신호를 상기 터치IC에 전달하는 센서 신호선을 포함하며, 상기 터치IC는 슬립 모드에서 적어도 하나 이상의 특정 열 또는 행에 배치된 터치센서를 동작 모드로 구동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치스크린 패널에 있어서, 터치센서는 상기 터치입력수단의 접근에 의해 발생하는 터치정전용량(Ct) 및 동작 모드의 상기 터치센서와 인접한 비동작 모드의 터치센서 사이에 형성되는 선간등가정전용량(Ceq)을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치스크린 패널에 있어서, 선간등가정전용량(Ceq)은 동작 모드의 상기 터치센서와 비동작 모드의 상기 터치센서와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 1차 선간정전용량과 동작 모드의 상기 터치센서와 적어도 하나 이상의 비동작 모드의 상기 터치센서와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 2차 선간정전용량을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치스크린 패널에 있어서, 터치IC는 슬립 모드 시, 상기 터치IC와 가장 원거리의 열 또는 행에 배치된 터치센서를 동작 모드로 구동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 터치스크린 패널에 있어서, 터치IC는 슬립 모드에서 구동된 상기 터치센서 중 어느 하나 이상에 터치 신호가 감지될 때, 터치스크린 패널의 전체 터치센서를 동작 모드로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법은 터치스크린 패널의 슬립 모드 전환 시, 최소한의 터치센서만을 구동 후, 터치센서에서 생성된 터치정전용량(Ct) 및 선간등가정전용량(Ceq)을 통해 터치스크린 패널의 전체 영역에서 입력되는 터치 신호를 감지함으로써, 소비 전력을 효율적으로 절감할 수 있으며, 터치 신호의 감지 정확성 및 속도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
터치IC 생산 시, 검사 시간 및 수율에 영향을 미치지 않고, 터치 성능의 저하 없이 대기 상태에서 전력 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 정전식 터치스크린 패널을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 터치정전용량 및 선간정전용량(Capacitance between lines)의 형성 원리를 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치검출수단의 기본적인 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 일실시예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 슬립 모드(sleep mode)의 제1구동실시예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 제1구동실시예에서 터치 신호가 감지 시, 전체 터치센서를 동작 모드로 구동하는 웨이크 업(wake up) 모드를 나타내는 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명에 있어서, 터치스크린 패널의 터치센서 구동에 따른 DAC 값의 변화를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 슬립 모드의 제2구동실시예를 적용하는 터치스크린 을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 슬립 모드의 제2구동실시예에서 동작 모드로 구동되는 터치 센서를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 슬립 모드의 제3구동실시예에서 동작 모드로 구동되는 터치 센서를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법의 전체 흐름도.
본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조한다.
본 발명에서의 터치스크린 패널이라 함은 정전식 터치스크린 패널을 지칭하는 것으로, 신체의 손가락 또는 이와 유사한 도전 특성을 갖는 터치 입력도구와 터치스크린 패널의 터치 패턴 간에 생성된 커패시턴스에 형성된 전기신호의 변화, 또는 이의 일실시예로 전압 변화를 기초로 터치 여부를 판단할 수 있는 디바이스를 말한다.
본 발명에서 정전용량은 물리적인 크기를 나타내며, 커패시턴스와 동일한 의미로 사용되며, 커패시터는 커패시턴스를 갖는 소자(element)를 지칭한다.
본 발명에서 터치 또는 터치신호를 검출한다는 의미는 손가락과 같은 도전체가 터치센서에 접촉 또는 접근하지 않아서 터치정전용량이 형성되지 않았을 때 검출된 전압과 손가락과 같은 도전체가 터치센서에 대향할 때 형성된 터치정전용량(Ct)에 의해 검출된 전압의 차이를 검출한다는 의미이다.
본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기에 앞서, 도 2를 참조하여 터치정전용량 및 선간정전용량(Capacitance between lines)이 형성되는 원리에 대하여 간략하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터치센서(10)에 손가락(25) 또는 이와 유사한 도전성의 터치입력수단(예, 정전식 터치펜)이 접근했을 때 터치센서(10)와 손가락(25)이 d의 간격으로 이격되며, A라는 대향면적(또는 대향 접촉 면적)을 갖는다고 가정하자. 그러면, 도 2의 우측등가회로 및 수학식 C=(eA)/D에서 확인할 수 있는 바와 같이, 손가락(25)과 터치센서(10) 사이에는 커패시턴스 "C"가 형성되는데 본 발명에서 손가락(25)과 터치센서(10)사이에 형성된 커패시턴스는 터치정전용량 또는 터치커패시턴스(Ct)라고 한다.
손가락(25)과 터치센서(10) 대신에 두 개의 평행한 신호선이 d의 간격으로 이격되고 A라는 대향면적을 가질 때, 두 신호선 사이에도 도 2의 등가회로 및 수학식 C=(eA)/D에 도시된 선간정전용량 C가 형성된다. 만일 신호선이 ITO나 금속물질로 만들어졌을 때 그 물질의 도포 두께 및 두 신호선의 대향길이를 곱한 값은 두 개의 평행한 신호선의 대향면적이 되며, 두 대향 신호선의 벌어진 정도는 이격 거리가 된다.
본 발명에서 두 신호선 사이에는 OCA(Optically Clear Adhesive)나 공기층이 형성되므로 도 2의 수학식 C=(eA)/D에서 유전율(e)은 OCA나 공기의 유전율이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 터치검출수단의 기본적인 구조를 보인 회로도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따라 특화된 터치검출수단은 충전수단(12), 터치센서(10), 센서 신호선(22), 공통전극커패시터(Cvcom), 부유용량커패시터(Cp) 및 터치검출부(14)로 구성된 기본적인 구조를 갖는다.
상기 충전수단(12)은 터치검출부(14)에 접속된 모든 커패시터에 프리차지신호(또는 충전신호)인 Vpre를 공급하고, Cont로 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(Operational amplifier) 등의 선형소자이다.
터치센서(10)는 터치검출부(14)에 연결되어 터치 신호를 검출하는 동작 모드와 터치검출부(14)와 연결되지 않은 비동작 모드로 구동되며, 도 3에 도시된 바와 같이, PC로 표기된 터치센서(10a)는 동작 모드로 구동되고 나머지 터치센서(PA, PB, PD, PE, PF, PG, PH, PI, PJ)는 비동작 모드이다.
프리차지전압(Vpre)이 터치센서 신호선(22a)을 통해 PC로 표기된 터치센서(10a)에 인가되고, PC 터치센서(10a)와 인접한 PB, PD, PE로 표기된 터치센서 및 이와 접속된 센서 신호선(22b-B, 22b-D, 22b-F)에 상기 프리차지전압(Vpre)과 소정의 전위를 가지는 임의의 전압 V1b1에 인가되면, 동작 모드의 터치센서(10a)와 비동작 모드의 터치센서 간에는 커패시턴스가 형성되고 이를 선간정전용량이라고 한다.
이러한 선간정전용량은 종래 터치 감도(touch sensitivity)를 저하시키는 노이즈로 작용하였다. 그러나 본 발명에서는 선간정전용량을 터치신호 검출에 적용하여, 터치 감도를 향상시킬 수 있도록 하였다.
즉, 선간정전용량은 도 3의 C1 내지 C3과 같이 동작모드의 터치센서(10a)와 연결된 센서 신호선(22a)과 비동작 모드의 센서 신호선(22b-B, 22b-D, 22b-F) 사이에 형성된 1차 선간정전용량과 C4와 같이 센서 신호선(22a)과 비동작 모드의 센서 신호선(22b-A) 사이에 적어도 하나 이상의 비동작 모드의 센서 신호선(22b-B)을 포함하는 2차 선간정전용량을 포함한다.
상기 2차 선간정전용량도 터치 검출에 적용하면 터치 감도가 향상되며, 2차 선간정전용량을 형성하기 위해서는 모든 비동작 모드의 터치센서와 연결된 센서 신호선은 V1b1에 접속시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 선간정전용량을 형성하기 위한 회로를 단순화하기 위하여 V1b1을 공통으로 사용하였다.
본 명세서에서 인접(Colsed)이라는 용어는 동작 모드의 터치센서(10a)와 연결된 센서 신호선(22a)을 기준으로 1차 선간정전용량을 형성하는 센서 신호선(22b-B, 22b-D, 22b-F)에도 적용되고, 2차 선간정전용량을 형성하는 센서 신호선(22b-A)에도 적용된다.
동작 모드의 터치센서(10a)는 1차 선간정전용량(C1 내지 C3)과 2차 선간정전용량(C4)이 공통 접속되어 있으므로 이들 모두를 하나의 등가커패시터로 표시할 수 있으며, 본 발명에 있어서 이를 선간등가정전용량(Ceq)이라 하며, 그 특징은 다음과 같다.
첫째, 대향하는 센서 신호선(22a 및 22b) 간의 대향 길이가 길수록 대향 면적이 넓어지므로 선간등가정전용량(Ceq)은 더 커진다. 따라서 터치IC와 원거리에 있는 터치센서(10a) 일수록 선간등가정전용량(Ceq)은 더 크다.
둘째, 대향하는 센서 신호선(22a 및 22b)의 대향 거리에 따라 선간등가정전용량(Ceq)의 크기를 조정하는 것이 가능하다. 대향 거리는 센서 신호선(22a 및 22b) 사이의 폭(Width)이므로 설계에 의해 선간등가정전용량(Ceq)의 크기를 변경하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 일실시예를 나타내는 구성도로 터치센서(10), 센서 신호선(22) 및 터치IC(30)를 포함한다.
상기 터치센서(10)는 복수 개의 열과 행으로 배치되어 손가락을 포함한 터치입력수단의 접근 또는 접촉을 감지하며, 구체적으로 상기 터치입력수단의 접근에 의해 발생하는 터치정전용량(Ct) 및 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 인접한 비동작 모드의 터치센서(10b)와의 선간등가정전용량(Ceq)을 감지한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선간등가정전용량(Ceq)은 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 비동작 모드의 상기 터치센서(10b)와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 1차 선간정전용량과 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 적어도 하나 이상의 비동작 모드의 상기 터치센서(10b)와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 2차 선간정전용량을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 터치센서(10)는 투명 도전체나 메탈(Metal)로 형성되며, 터치센서(10)가 표시장치 위에 설치되어 투명 도전체로 형성되는 경우, 투명 도전체는 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, 터치센서(10)가 표시장치와 같이 사용되지 않는 터치 키보드, 냉장고나 모니터 등의 터치키로 응용되는 경우 터치센서(10)는 메탈(metal) 등의 비투과 물질로 형성될 수도 있다.
상기 센서 신호선(22)은 상기 터치센서(10)에서 감지된 터치 신호를 터치IC(30)에 전달하며, 본 발명에 따른 상기 센서 신호선(22)은 상기 터치센서(10)와 동일한 마스크(mask)로 도전성 투명 물질로 형성될 수 있으며, 경우에 따라 상기 터치센서(10)와 이종의 마스크를 사용하여 메탈 등의 비투과 물질로 형성될 수 있다.
상기 터치IC(30)는 상기 터치센서(10)의 구동을 제어하고, 상기 센서 신호선(22)에서 전달된 터치 신호를 이용하여 터치 위치 좌표를 검출하며, 슬립 모드에서 적어도 하나 이상의 특정 열 또는 행에 배치된 터치센서(10)를 동작 모드로 구동한다.
즉, 상기 터치IC(30)는 슬립 모드 시, 동작 모드로 설정된 특정 열 또는 행의 터치센서(10a)에 프리차지전압을 인가하고, 비동작 모드로 설정된 열 또는 행의 터치센서(10b)에는 상기 프리차지전압과 소정의 전위차를 갖는 영전위 또는 그라운드 전위 또는 일정한 DC 전압을 인가한다.
또한, 상기 터치IC(30)는 슬립 모드 시, 상기 터치IC(30)와 가장 원거리의 열 또는 행에 배치된 터치센서(10)를 동작 모드로 구동할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 슬립 모드의 제1구동실시예를 나타내는 도면으로 터치IC(30)와 가장 원거리의 행인 제1행(Row 1)에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동한 것이다.
상기 터치IC(30)와 가장 원거리의 행에 배치된 터치센서(10a)에 연결된 센서신호선(22a)은 동일한 열(col)에 위치한 터치센서(10)와 연결된 센서 신호선 중에 가장 긴 신호선이며, 터치스크린 패널의 상부에서 하부까지 연결된다.
이때, 동작 모드로 동작하는 상기 터치센서(10a)에 연결된 센서신호선(22a)을 기준으로 비동작 모드인 터치센서(10b) 또는 이에 연결된 센서신호선(22b) 사이에는 선간등가정전용량(Ceq)이 형성되므로 터치스크린 패널의 대부분 영역에서 선간등가정전용량(Ceq)이 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 동작 모드의 터치센서(10a) 및 이와 연결된 센서 신호선(22a)에서 감지된 터치정전용량(Ct)과 선간등가정전용량(Ceq)으로 터치 신호의 입력을 검출할 수 있으며, 터치 신호를 검출할 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널의 전체 터치센서(10)를 동작 모드로 구동하는 웨이크 업(wake up) 모드로 전환하여 터치 신호의 위치 및 면적을 검출할 수 있다.
이처럼 본 발명에서는 상기 선간등가정전용량(Ceq)을 터치 신호 검출에 적용하므로 슬립 모드에서 최소한의 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하여 터치스크린 패널의 터치 신호를 감지할 수 있으며, 이를 통해 슬립 모드에서 소비 전력을 효율적으로 줄일 수 있는 것이다.
본 발명의 제1구동실시예에서는 슬립 모드에서 상기 터치IC(30)와 가장 원거리의 행에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하였으나 이에 한정되지 않고 적어도 하나 이상의 열 또는 행에 배치된 터치센서(10)를 동작 모드로 구동할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제1구동실시예를 적용 시, 터치스크린 패널의 전압 변화량을 수치화한 DAC(Digital-to-Analog Converter) 값을 나타내는 도면으로 도 7의 (a)는 슬립 모드에서 터치 신호의 입력이 검출되지 않은 상태이며, 도 7의 (b)는 터치입력수단(25)의 접촉 시, 동작 모드로 설정된 터치센서에 터치 신호가 검출되어 DAC 값이 변환된 영역(30)이 발생하였으며, 이 경우 도 8에 도시된 바와 같이 전체 터치센서를 구동하여 DAC 값의 변화가 가장 큰 영역을 검출하여 실제 터치 신호가 입력된 위치(33)를 확인할 수 있으며, 이때 터치 신호가 입력된 위치의 동일 열에는 선간등가정전용량(Ceq) 발생에 따른 DAC 값 변화(32)가 있음을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 터치IC(30)는 슬립 모드에서 터치스크린 패널 상의 특정 영역 내에 배치된 터치센서를 동작 모드로 구동한다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 슬립 모드의 제2구동실시예로 기능키가 위치한 영역의 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하였다.
이러한 본 발명의 제2구동실시예에서 터치스크린 패널은 상부 영역(51)과 하부 영역(50)으로 구분되며, 하부 영역(50)은 사용자 인터페이스(UI-User Interface)를 위한 입력 신호를 감지하는 영역으로 슬립 모드 또는 대기 모드에서 하부 영역(50)에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하고 동작 모드로 구동된 하부 영역(50)의 터치센서(10a)에 터치 신호가 입력되면 전체 터치 센서(10)를 동작 모드로 구동하였다.
이러한 본 발명의 제2구동실시예에서 동작 모드인 상기 터치 센서(10a)와 연결된 센서신호선(22a)을 기준으로 선간등가정전용량(Ceq)이 형성되므로, 선간등가정전용량(Ceq)을 터치 검출 시 적용할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 슬립 모드의 제3구동실시예로 열 방향 또는 행 방향으로 교대로 설정된 동작 모드의 터치센서(10a)와 비동작 모드의 터치센서(10b)를 구동하는 것으로 전체 매트릭스 구조의 터치센서(10)에서 동작 모드의 터치센서(10a)는 지그재그 형상으로 동작하게 되며, 인접한 동작 모드의 터치센서(10a)를 연결 시, 다이아몬드 형상을 형성하게 된다.
이러한 본 발명에 따른 슬립 모드의 제3구동실시예는 전체 터치센서(10)를 동작 모드로 구동하지 않고도 터치스크린 전체 영역에서 터치 신호를 감지할 수 있으며, 지그재그 구조로 동작하는 터치센서(10a) 및 센서신호선(20a)의 통해 지름이 작은 터치펜과 같은 터치입력수단의 터치 신호도 검출할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에서는 지그재그 구조로 동작 모드의 터치센서(10a)를 구동하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 매트릭스 구조에서 홀수 열 또는 행에 배치된 터치센서(10)만을 동작 모드로 구동하거나 짝수 열 또는 행에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동할 수도 있다.
더불어 사전에 설정된 복수 개의 터치센서를 하나의 그룹으로 설정하여 터치센서(10)의 그룹별로 동작 모드를 설정할 수도 있다.
본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명에 따른 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법의 전체 흐름을 나타내는 도면으로, 상기 터치IC(30)는 터치 신호의 입력을 감지하기 위한 대기 상태를 유지(S10)하다가 설정 시간 동안 터치 신호가 미입력 되었는지 판단하는 단계(S20)를 수행한다.
상기 S20 단계에서 설정 시간 내에 터치 신호의 입력이 없을 경우, 슬립 모드 전환을 위한 제어 신호를 발생시키는 단계(S30)를 수행하며, 상기 제어 신호에 따라 사전에 동작 모드로 설정된 특정 열 또는 행의 터치센서(10a)를 구동하고, 나머지 터치센서(10b)는 비동작 모드로 구동하는 단계(S40)를 수행한다.
본 발명에 있어서, 상기 S40 단계의 슬립 모드는 디스플레이 장치의 소비 전력을 저감시키기 위한 모드이며, 사전에 동작 모드로 설정된 특정 열 또는 행의 터치센서(10a)에 프리차지전압(Vpre)을 인가하고, 비동작 모드로 설정된 열 또는 행의 터치센서(10b)에는 상기 프리차지전압(Vpre)과 소정의 전위차를 갖는 영전위 또는 그라운드 전위 또는 일정한 DC 전압을 인가한다.
다음으로, 상기 S40 단계에서 동작 모드로 구동된 상기 터치센서(10a) 및 상기 터치센서(10a)와 연결된 센서 신호선(22a)을 이용하여 터치 신호를 감지하는 단계(S50)를 수행한다.
상기 S50 단계는 상기 터치입력수단의 접근에 의해 발생하는 터치정전용량(Ct) 및 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 인접한 비동작 모드의 터치센서(10b)와의 선간등가정전용량(Ceq)을 포함한 터치 신호를 감지하는 단계이다.
본 발명에 있어서, 선간등가정전용량(Ceq)은 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 비동작 모드의 상기 터치센서(10b)와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 1차 선간정전용량과 동작 모드의 상기 터치센서(10a)와 적어도 하나 이상의 비동작 모드의 상기 터치센서(10b)와 연결된 센서 신호선 간에 형성된 2차 선간정전용량을 포함한다.
앞서 설명한 도 5는 본 발명에 따른 S50 단계의 제1구동실시예를 나타내는 도면으로 터치IC(30)와 가장 원거리의 행인 제1행(row 1)에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하였다.
이러한 제1구동실시예는 상기 터치IC(30)와 가장 원거리의 행에 배치된 터치센서(10a)와 연결된 센서신호선(22a)은 동일한 열(col)에 배치된 터치센서(10)를 연결하는 센서신호선 중에 가장 긴 신호선이며, 터치스크린 패널의 상부에서 하부까지 연결된다. 이러한 상기 센서신호선(22a)을 기준으로 선간등가정전용량(Ceq)이 형성되므로 슬립 모드에서 최소한의 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하여 터치스크린 패널의 터치 신호를 감지할 수 있는 것이다.
또한, 앞서 설명한 도 10은 본 발명에 따른 S50 단계의 제2구동실시예를 나타내는 도면으로 슬립 모드에서 기능키가 위치한 영역의 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하였다.
이러한 제2구동실시예에서 터치스크린 패널은 상부 영역과 하부 영역으로 구분되며, 하부 영역은 사용자 인터페이스(UI-User Interface)를 위한 입력 신호를 감지하는 영역으로 슬립 모드 또는 대기 모드에서 하부 영역에 배치된 터치센서(10a)만을 동작 모드로 구동하고 하부 영역에 터치 신호의 입력되면 상부 영역에 배치된 터치 센서(10)도 동작 모드로 구동하였다.
제2구동실시예는 동작 모드인 상기 터치 센서(10a)와 연결된 센서신호선(22a)을 기준으로 선간등가정전용량(Ceq)이 형성되므로, 선간등가정전용량(Ceq)을 터치 검출 시 적용할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 S50 단계의 제3구동실시예로 열 방향 또는 행 방향으로 교대로 설정된 동작 모드의 터치센서(10a)와 비동작 모드의 터치센서(10b)를 구동하는 것으로 전체 매트릭스 구조의 터치센서(10)에서 동작 모드의 터치센서(10a)는 지그재그 형상으로 동작하게 된다.
이러한 본 발명에 따른 S50 단계의 제3구동실시예는 전체 터치센서(10)를 동작 모드로 구동하지 않고도 터치스크린 전체 영역에서 터치 신호를 감지할 수 있으며, 지그재그 구조로 동작하는 터치센서(10a) 및 센서신호선(20a)의 통해 지름이 작은 터치펜과 같은 터치입력수단의 터치 신호도 검출할 수 있는 것이다.
상기 S50 단계에서 동작 모드의 상기 터치센서(10a) 중 어느 하나 이상에 터치 신호가 감지되면 도 6에 도시된 바와 같이, 터치스크린 패널의 전체 터치센서(10)를 동작 모드로 구동하는 웨이크 업(wake up) 모드로 전환하는 단계(S60)를 수행한다.
상기 S60 단계 이후에 동작 모드로 전환된 전체 터치센서(10)에서 감지된 터치 신호를 이용하여 터치 입력의 위치 좌표를 검출하는 단계(S70)를 수행하고, 본 발명의 S70 단계에서 터치 신호 검출은 터치입력수단과 상기 터치센서 사이에 발생하는 터치정전용량(Ct)이 없을 때 검출된 전압과 터치정전용량(Ct)이 부가된 전압의 차이를 산출하여 터치 신호를 검출한다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 터치스크린 패널 및 터치스크린 패널의 터치센서 구동 방법으로 구현할 수 있다.
10 : 터치센서
10a, PC : 동작 모드의 터치센서
10b, PA, PB, PD, PE, PF, PG, PH, PI, PJ : 비동작 모드의 터치센서
12 : 충전수단
12-1 : 출력단
12-1 : 입력단
14 : 터치검출부
22 : 센서 신호선
22a : 동작 모드의 터치센서와 연결된 센서 신호선
22b, 22b-A, 22b-B, 22b-D, 22b-F : 비동작 모드의 터치센서와 연결된 센서 신호선
25 : 손가락
30 : 터치IC
31 : 슬립모드의 터치 신호 검출 영역
33 : 실제 터치 신호 위치
Cvcom : 공통전극커패시터
Cp : 부유용량커패시터
Ceq : 선간등가정전용량

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  11. 복수 개의 열과 행으로 배치되어 손가락을 포함한 터치입력수단의 접근 또는 접촉을 감지하는 터치센서;
    상기 터치센서의 구동을 제어하고, 상기 터치센서에서 감지된 터치 신호를 이용하여 터치 위치 좌표를 검출하는 터치IC 및
    상기 터치센서 및 상기 터치IC를 연결하여, 상기 터치센서에서 감지된 신호를 상기 터치IC에 전달하는 센서 신호선을 포함하며,
    상기 터치IC는 슬립 모드에서 사전에 동작 모드로 설정된 특정 터치센서를 구동하고, 나머지 터치센서는 비동작 모드로 구동하고,
    상기 특정 터치센서 및 상기 특정 터치센서와 연결된 센서 신호선을 이용하여 터치 신호를 감지하고,
    상기 특정 터치센서에서 발생하는 터치 신호와, 상기 특정 터치센서와 연결된 센서 신호선에서 발생하는 터치 신호 중 어느 하나 이상이 감지될 때, 상기 슬립 모드를 해제하되,
    상기 특정 터치센서는, 터치스크린 패널의 일측에 형성되는 터치IC와 가장 원거리의 열 또는 행에 배치된 터치센서이고,
    상기 특정 터치센서와 연결된 센서 신호선은, 상기 터치IC와 상기 특정 터치 센서를 연결하기 위해, 상기 터치스크린 패널 상에, 가장 길게 배선된 센서 신호선이므로,
    상기 터치IC는, 상기 가장 원거리의 특정 터치센서와, 상기 가장 길게 배선된 센서 신호선에서 발생하는 터치 신호에 의해 슬립 모드를 해제하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 터치센서는,
    상기 터치입력수단의 접근에 의해 터치정전용량(Ct)를 발생시키고, 동작 모드의 상기 터치센서의 센서 신호선과 인접한 비동작 모드의 터치센서의 센서 신호선 사이에는 선간등가정전용량(Ceq)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.
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  14. 제11항에 있어서,
    상기 터치IC는
    슬립 모드 시, 동작 모드로 설정된 터치센서에 프리차지전압을 인가하고, 비동작 모드로 설정된 터치센서에는 상기 프리차지전압과 소정의 전위차를 갖는 영전위 또는 그라운드 전위 또는 일정한 DC 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 터치스크린 패널.

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