KR101925485B1 - 근접 터치 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쉴드 레이어와, 상기 쉴드 레이어 위에 소정 거리를 두고 배치 정전용량 터치 패널 및 상기 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시키고 비접촉 터치를 감지하는 근접 터치 컨트롤러를 포함하는 근접 터치 감지 장치를 제공한다.

Description

근접 터치 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROXIMITY TOUCH SENSING}
본 발명은 근접 터치 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 휴대용 단말기 보급률의 급속한 증가로 휴대용 단말기는 이제 현대인의 생활필수품으로 자리매김하게 되었다. 이와 같은 휴대용 단말기는 고유의 음성 통화 서비스뿐만 아니라 각종 데이터 전송 서비스와 다양한 부가서비스도 제공할 수 있게 되어 기능상 멀티미디어 통신기기로 변모하게 되었다. 휴대용 단말기가 제공 가능한 서비스의 증가와 더불어 휴대용 단말기를 제어하는 UI(user Interface) 기술도 지속적으로 개발되었다.
최근에는 근접 센서를 구비한 휴대용 단말기가 출시되었으며, 휴대용 단말기는 사용자가 휴대용 단말기에 근접했는지 여부를 인식하여 소정의 기능을 수행하게 된다.
근접 센서는 대표적으로 포토 다이오드(photodiode) 기반의 근접 센서가 사용된다. 근접 센서는 발광부 및 수광부를 구비하며, 발광부는 일반적으로 LED(Light Emitting Diode)로 구성되며, 수광부는 포토 다이오드로 구성된다. 발광부가 빛을 투사하면 근접 센서에 근접된 물체에 의해 투사된 빛이 반사되고, 반사된 빛은 수광부로 전달되며, 수광부는 전달된 빛을 흡수함으로써 물체가 근접 센서에 근접했음을 인식하게 된다.
근접 센서를 이용한 휴대용 단말기의 대표적인 기능으로는 화면 잠금 및 잠금 해제 기능이 있다. 하지만, 이러한 근접 센서는 단순한 근접 여부만을 판단할 뿐이므로 이를 활용한 휴대용 단말기의 기능 또한 한정적일 수밖에 없다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 정전용량 터치 패널을 이용하여 비접촉 터치를 감지할 수 있는 근접 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 디스플레이의 노이즈 차폐용 쉴드 레이어를 비접촉 터치 감지를 위한 커패시턴스 형성의 송신(Tx) 채널로 전환할 수 있는 근접 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정전용량 터치 패널의 X 전극 라인들과 Y 전극 라인들 중 적어도 하나를 비접촉 터치 감지를 위한 커패시턴스 형성의 수신(Rx) 채널로 구성하는 근접 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 접촉 터치 감지와 비접촉 터치 감지를 상호 전환할 수 있는 근접 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하고, 정전용량 터치 패널의 하부에 배치되는 노이즈 차폐용 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널로 구성하며, 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어 간에 전기장을 형성시켜 비접촉 터치를 감지하는 근접 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 제1견지로서, 본 발명은 쉴드 레이어와, 상기 쉴드 레이어 상부에 소정 거리를 두고 배치되는 정전용량 터치 패널 및 상기 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시키고 비접촉 터치를 감지하는 근접 터치 컨트롤러를 포함하는 근접 터치 감지 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제2견지로서, 본 발명은 디스플레이와, 상기 디스플레이에 구성되는 쉴드 레이어와, 상기 디스플레이 상부에 배치되는 정전용량 터치 패널 및 상기 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시켜 비접촉 터치를 감지하고, 상기 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드로 동작시키고 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성시켜 접촉 터치를 감지하는 근접 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제3견지로서, 본 발명은 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하는 과정과, 상기 정전용량 터치 패널 아래 소정 거리를 두고 배치되는 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드에서 송신(Tx) 채널로 변경하는 과정 및 상기 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성하고 비접촉 터치를 감지하는 과정을 포함하는 근접 터치 감지 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 근접 터치 감지 장치 및 방법은 단순하게 근접 여부만을 판단하는 것에 국한하지 않고, 정전용량 터치 패널의 터치 영역을 비접촉 터치 감지를 위한 영역으로 구현할 수 있으므로 다양한 근접 제스처, 예컨대, 손바닥 인식, 핑거 스와이퍼 등에 대한 다양한 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 정전용량 터치 패널과 디스플레이의 노이즈 차폐용 쉴드 레이어를 전기장 발생의 수단으로 구성하는데, 정전용량 터치 패널의 전극라인들을 선택적으로 이용할 수 있고 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어 간의 거리를 조절하여 최적의 비접촉 터치 감지를 위한 전기장으로 발생시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명은 기 구성된 디스플레이의 노이즈 차폐용 쉴드 레이어를 비접촉 터치 감지를 위한 전기장 발생의 수단으로 이용하므로 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 터치 스크린을 통해 접촉 터치 감지와 비접촉 터치 감지를 상호적으로 변경할 수 있으므로 터치 스크린의 활용도를 높인다.
도 1은 본 발명에 따른 근접 감지 장치를 적용하는 휴대용 단말기의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 감지 장치를 적용하는 휴대용 단말기의 블럭 구성도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 터치 감지 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 터치 감지 절차를 나타내는 순서도;
도 5는 비접촉 터치 신호에 대한 호스트 장치의 동작 절차의 순서도;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 터치 감지에 대한 개념도;
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접촉 터치 감지에 대한 개념도; 및
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 터치 감지를 위하여 정전용량 터치 패널에서 수신(Tx) 채널로 선택되는 전극 라인들을 보여주는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 도면에서는 휴대용 단말기를 도시하고, 정전용량 터치 스크린을 이용하는 근접 터치 감지 장치를 도시하고 기술하였으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 본 발명은 정전용량 터치 스크린을 포함하는 다양한 휴대용 단말기에 적용 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 근접 감지 장치를 적용하는 휴대용 단말기의 사시도이다.
휴대용 단말기(10)의 전면(2)에 정전용량 터치 패널을 포함하는 터치 스크린 장치(20)가 설치된다. 이러한 터치 스크린 장치(20)는 데이터의 입, 출력 기능을 동시에 지원할 뿐만 아니라 본 발명의 기술적 구성을 적용하게 되면 근접 터치를 감지할 수 있다. 근접 터치는 터치 스크린에 대한 접촉 터치와 비접촉 터치를 모두 포함한다.
터치 스크린 장치(20)의 상부에는 전기 신호를 가청 주파수 대역으로 변환하여 출력하는 스피커(3)와, 인물이나 기타 음원들로부터 전달된 음파를 전기 신호로 변환하는 마이크로폰(4)이 설치된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 감지 장치를 적용하는 휴대용 단말기의 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 블록 구성도이다. 이러한 휴대용 단말기(10)는 이동 전화(mobile phone), 이동 패드(mobile pad), 미디어 플레이어(media player), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 핸드헬드 컴퓨터(handheld computer) 또는 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 장치일 수 있다. 또한, 이러한 장치들 중 두 가지 이상의 기능을 결합한 장치를 포함하는 임의의 휴대용 단말기일 수도 있다.
휴대용 단말기(10)는 호스트 장치(110), 외부 메모리 장치(120), 센서 장치(130), 카메라 장치(140), 무선 통신 장치(150), 오디오 장치(160), 외부 포트 장치(170), 터치 스크린 장치(180) 및 기타 입력/제어 장치들(190)을 포함한다. 메모리 장치(120)와 외부 포트 장치(170)는 다수 개 구성될 수 있다.
호스트 장치(110)는 내부 메모리(111), 하나 이상의 프로세서(112) 및 인페이스(113)를 포함한다. 내부 메모리(111), 하나 이상의 프로세서(112) 및 인터페이스(113)는 별개의 구성 요소일 수 있거나 하나 이상의 집적화된 회로에 구성될 수 있다.
프로세서(112)는 여러 가지의 소프트웨어 프로그램을 실행하여 휴대용 단말기(10)를 위한 여러 기능을 수행하며, 음성 통신, 영상 통신 및 데이터 통신을 위한 처리 및 제어를 수행한다. 또한, 이러한 통상적인 기능에 더하여, 프로세서(112)는 내부 메모리(111) 및/또는 외부 메모리 장치(120)에 저장되어 있는 소프트웨어 모듈(명령어 세트)을 실행하여 그 모듈에 대응하는 여러 기능을 수행한다. 또한, 프로세서(112)는 이러한 통상적인 기능에 더하여 내부 메모리(111) 및/또는 외부 메모리 장치(120)에 저장되어 있는 특정한 소프트웨어 모듈(명령어 세트)을 실행하여 그 모듈에 대응하는 특정한 여러 가지의 기능을 수행하는 역할도 한다. 즉, 프로세서(112)는 내부 메모리(111) 및/또는 외부 메모리 장치(120)에 저장된 소프트웨어 모듈들과 연동하여 본 발명의 실시 예의 방법을 수행한다. 또한, 프로세서(112)는 하나 이상의 데이터 프로세서, 이미지 프로세서, 또는 코덱(CODEC)을 포함할 수 있다. 더욱이, 휴대용 단말기(10)는 데이터 프로세서, 이미지 프로세서 또는 코덱을 별도로 구성할 수도 있다.
인터페이스(113)는 휴대용 단말기(10)의 여러 장치들과 호스트 장치(110)를 연결시킨다.
카메라 장치(130)는 사진 및 비디오 클립 레코딩 등의 카메라 기능을 수행할 수 있다. 카메라 장치(130)는 CCD(charged coupled device) 또는CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 등을 포함한다. 또한, 카메라 장치(130)는 프로세서(112)가 실행하는 카메라 모듈에 따라 하드웨어적인 구성의 변경, 예컨대, 렌즈 이동, 조리개의 F수 등을 조절한다.
휴대용 단말기(10)의 다양한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스(참조번호 미기재) 또는 스트림 라인(참조번호 미기재)을 통해서 연결될 수 있다.
센서 장치(140)는 움직임 센서, 광센서, 온도 센서 등을 포함하고 여러 가지 기능을 가능하게 한다. 예컨대, 움직임 센서는 휴대용 단말기(10)의 움직임을 감지하고, 광센서는 주변 빛을 감지할 수 있다.
무선 통신 장치(150)는 무선 통신을 가능하게 하는데, 무선 주파수 송·수신기, 광(예컨대, 적외선) 송·수신기를 포함할 수 있다. 무선 통신 장치(150)는 통신 네트워크에 따라 GSM(Global System for Mobile Communication) 네트워크, EDGE(Enhanced Data GSM Environment) 네트워크, CDMA(Code Division Multiple Access) 네트워크, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 네트워크, Wi-Fi(Wireless Fidelity) 네트워크, WiMax 네트워크 또는/및 Bluetooth 네트워크 중 하나를 통해 동작하도록 설계될 수 있다.
오디오 장치(160)는 스피커(161) 및 마이크로폰(162)에 연결되어 음성 인식, 음성 복제, 디지털 레코딩 및 통화 기능 등의 오디오 입력과 출력을 담당한다. 즉, 오디오 장치(160)는 스피커(161) 및 마이크로폰(162)를 통해 사용자와 소통시킨다. 또한, 오디오 장치(160)는 호스트 장치(110)와 데이터 신호를 수신하고, 수신한 데이터 신호를 전기 신호로 변환하며, 변환한 전기 신호를 스피커(161)를 통해 출력시킨다. 스피커(161)는 전기 신호를 가청 주파수 대역으로 변환하여 출력하고, 마이크로폰(162)은 인물이나 기타 음원들로부터 전달된 음파를 전기 신호로 변환한다. 또한, 오디오 장치(160)는 마이크로폰(162)으로부터 전기 신호를 수신하고, 수신한 전기 신호를 오디오 데이터 신호로 변환하며, 변환한 오디오 데이터 신호를 호스트 장치(110)로 전송한다. 오디오 장치(160)는 휴대용 단말기(10)에 탈부착 가능한 이어폰, 헤드폰 또는 헤드셋을 포함할 수 있다.
외부 포트 장치(170)는 휴대용 단말기(10)를 다른 휴대용 단말기로 직접 연결하거나, 네트워크(예컨대, 인터넷, 인트라넷, 무선 LAN 등)를 통하여 다른 휴대용 단말기로 간접적으로 연결한다.
터치 스크린 장치(180)는 휴대용 단말기(10)와 사용자 간의 입력 및 출력 인터페이스를 제공한다. 터치 스크린 장치(180)는 터치 감지 기술을 적용하고 사용자의 터치 입력을 호스트 장치(110)로 전달하고, 호스트 장치(110)로부터 제공되는 시각 정보, 예컨대, 텍스트, 그래픽, 비디오 등을 사용자에게 보여준다. 또한, 터치 스크린 장치(180)는 용량성, 저항성, 적외선 및 표면 음향파 기술뿐만 아니라 기타 근접 센서 배열 또는 기타 요소들을 포함하는 임의의 멀티 터치 감지 기술을 더 적용할 수 있다.
터치 스크린 장치(20)는 디스플레이 장치(21) 및 근접 터치 감지 장치(300)를 포함한다. 디스플레이 장치(21)는 디스플레이(22)와 쉴드 레이어(shield layer)(320)를 포함한다. 디스플레이(22)는 호스트 장치(26)의 제어하에 영상을 출력하고, 쉴드 레이어(320)는 디스플레이(22)에 적층 구성되고 터치 스크린 장치(20)로부터 발생하는 노이즈(noise)를 차폐한다.
근접 터치 감지 장치(300)는 정전용량 터치 패널(310), 쉴드 레이어(320) 및 근접 터치 컨트롤러(330)를 포함한다. 정전용량 터치 패널(310)은 쉴드 레이어(320) 위에 배치되고, 커패시턴스를 형성하기 위한 X 전극 라인들과 y 전극 라인들을 배치한다. 쉴드 레이어(320)는 전술한 바와 같이, 디스플레이(22)에 구성되고 노이즈를 차폐한다. 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널 상에서 발생한 근접 터치에 대한 신호를 감지하고, 이를 호스트 장치(26)로 전송한다. 근접 터치는 정전용량 터치 패널(310)에 대한 접촉 터치와 비접촉 터치를 모두 포함한다. 비접촉 터치 감지는 공지된 근접 인식을 포함하며, 근접 여부를 단순히 감지하는 것에 국한하지 않고 다양한 근접 제스처의 감지를 포함하는 개념이다. 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310) 상의 근접 터치를 감지하기 위하여 공지된 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter)를 포함한다.
근접 터치 컨트롤러(330)는 근접 터치 감지를 위한 구성을 취하는데 하기 도면을 참조하여 후술하겠다.
기타 입력/제어 장치들(190)는 볼륨 제어를 위한 업//다운 버튼을 포함할 수 있다. 이 밖에도, 기타 입력/제어 장치(190)는 해당 기능이 부여된 푸시 버튼(push button), 로커 버튼(locker button), 로커(locker) 스위치, 섬 휠(thumb-wheel), 다이얼(dial), 스틱(stick), 및 스타일러스 등의 포인터 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
외부 메모리 장치(120)는 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 메모리, 하나 이상의 광 저장 장치 및/또는 플래시 메모리(예컨대, NAND, NOR)를 포함한다. 외부 메모리 장치(120)는 소프트웨어를 저장하는데, 소프트웨어는 운영 체제 모듈, 통신 모듈, 그래픽 모듈, 사용자 인터페이스 모듈, 코덱 모듈, 카메라 모듈(116), 하나 이상의 애플리케이션 모듈 및 근접 터치 모듈을 포함한다. 모듈(module)이란 용어는 명령어들의 집합 또는 명령어 세트(instruction set) 또는 프로그램으로 표현하기도 한다.
운영 체제 모듈은 WINDOWS, LINUX, 다윈(Darwin), RTXC, UNIX, OS X, 또는 VxWorks와 같은 내장 운영 체제를 가리키며, 일반적인 시스템 작동(system operation)을 제어하는 여러 가지의 소프트웨어 구성요소를 포함한다. 이러한 일반적인 시스템 작동의 제어는 메모리 관리 및 제어, 저장 하드웨어(장치) 제어 및 관리, 전력 제어 및 관리 등을 포함한다. 게다가, 운영 체제 모듈은 여러 가지의 하드웨어(장치)와 소프트웨어 구성요소(모듈) 사이의 통신을 원활하게 하는 기능도 수행한다.
통신 모듈은 무선 통신 장치(150) 또는 외부 포트 장치(170)를 통해 컴퓨터, 서버 및 휴대용 단말기 등의 상대 휴대용 단말기와 통신을 가능하게 할 수 있다.
그래픽 모듈은 터치 스크린 장치(180)에 그래픽을 제공하고 표시하기 위한 여러 가지 소프트웨어 구성요소를 포함한다. 그래픽(graphics)이란 용어는 텍스트(text), 웹 페이지(web page), 아이콘(icon), 디지털 이미지(digital image), 비디오(video), 애니메이션(animation) 등을 가리킨다.
사용자 인터페이스 모듈은 사용자 인터페이스에 관련한 여러 가지 소프트웨어 구성요소를 포함한다. 게다가, 사용자 인터페이스 모듈은 사용자 인터페이스의 상태가 어떻게 변경되는지와, 사용자 인터페이스 상태의 변경이 어떤 조건에서 이루어지는지 등에 대한 내용을 포함한다.
코덱 모듈은 비디오 파일의 인코딩 및 디코딩 관련한 소프트웨어 구성요소를 포함한다.
카메라 모듈은 카메라 관련 프로세스 및 기능들을 가능하게 하는 카메라 관련 소프트웨어 구성요소를 포함한다.
애플리케이션 모듈은 브라우저(browser), 이메일(email), 즉석 메시지(instant message), 워드 프로세싱(word processing), 키보드 에뮬레이션(keyboard emulation), 어드레스 북(address book), 접촉 리스트(touch list), 위젯(widget), 디지털 저작권 관리(DRM, Digital Right Management), 음성 인식(voice recognition), 음성 복제, 위치 결정 기능(position determining function), 위치기반 서비스(location based service) 등을 포함한다. 메모리(110)는 상술한 모듈들 이외에 추가적인 모듈(명령어들)을 더 포함할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 근접 터치 모듈은 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하고, 상기 정전용량 터치 패널 아래 소정 거리를 두고 배치되는 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드에서 송신(Tx) 채널로 변경하는 하며, 상기 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성하고 비접촉 터치를 감지할 수 있다. 또한, 근접 터치 모듈은 상기 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널에서 노이즈 차폐용 그라운드로 전환하고, 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성하고 접촉 터치를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 단말기(10)의 다양한 기능들은 하나 이상의 스트림 프로세싱(processing) 및/또는 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC, Application Specific Integrated circuit)를 포함하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 및/또는 이들의 결합으로 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 터치 감지 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 근접 터치 감지 장치(300)는 정전용량 터치 패널(310), 쉴드 레이어(320) 및 근접 터치 컨트롤러(330)를 포함한다.
정전용량 터치 패널(310)은 수직으로 등거리 배열되는 x 전극 라인들(311)과, 상기 x 전극 라인들(311)과 절연하고 수평으로 등거리 배열되는 y 전극 라인들(312)을 포함한다.
쉴드 레이어(320)는 정전용량 터치 패널(310) 하부에 소정 거리를 두고 배치되고, 본 발명에 따라 노이즈 차폐용 그라운드 또는 비접촉 터치 감지를 위한 커패시턴스 형성의 전극이 된다.
근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)과 쉴드 레이어(320)와 전기적으로 연결되고, 근접 터치 감지를 위한 다음의 두 가지 제어를 할 수 있다.
첫째, 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)을 이용하여 접촉 터치 감지를 위한 커패시턴스를 발생시킨다. 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)의 x 전극 라인들(311)을 송신(Tx) 채널로 구성하고, y 전극 라인들(312)을 수신(Rx) 채널로 구성하며, 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 커패시턴스를 형성시킨다. 이때, 정전용량 터치 패널(310)에 도전체(예;손가락)가 접촉하는 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치(26)로 전송한다.
둘째, 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)과 쉴드 레이어(320)를 이용하여 비접촉 터치 감지를 위한 커패시턴스를 발생시킨다. 근접 터치 컨트롤러(330)는 쉴드 레이어(320)를 노이즈 차폐용 그라운드에서 전기장 발생 전극의 송신(Tx) 채널로 변경하고, 정전용량 터치 패널(310)의 적어도 하나의 전극 라인을 수신(Rx) 채널로 구성한다. 또한, 근접 터치 컨트롤러(330)는 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 커패시턴스를 형성시킨다. 이때, 정전 용량식 터치 패널(310)에 도전체가 임계 거리로 도달하는 비접촉이 있는 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 비접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치(26)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 터치 감지 절차를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 401 단계에서 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)의 x 전극 라인들과 y 전극 라인들 중 적어도 하나를 수신(Tx) 채널로 구성한다.
다음, 403 단계에서 근접 터치 컨트롤러(330)는 쉴드 레이어(320)를 노이즈 차폐용 그라운드에서 송신(Tx) 채널로 변경한다.
다음, 405 단계에서 근접 터치 컨트롤러(330)는 비접촉 터치 감지를 위하여 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시킨다.
다음, 407 단계에서 제1커패시턴스의 가변량이 제1임계값 이상이고 제2임계값 미만인 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 409 단계로 진행하여 비접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치로 전송한다. 한편, 407 단계에서 제1커패시턴스의 가변량이 제1임계값 이상이고 제2임계값 미만이 아닌 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 401 단계 이하를 수행한다.
다음, 411 단계에서 제1커패시턴스의 가변량이 제2임계값 이상인 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 413 단계로 진행하여 정전용량 터치 패널의 x 전극 라인들(311)을 송신(Tx) 채널로 구성하고, y 전극 라인들(312)을 수신(Rx) 채널로 구성한다. 한편, 411 단계에서 제1커패시턴스의 가변량이 제2임계값 이상이 아닌 경우,근접 터치 컨트롤러(330)는 401 단계 이하를 수행한다.
다음, 415 단계에서 근접 터치 컨트롤러(330)는 쉴드 레이어(320)를 송신(Tx) 채널에서 노이즈 차폐용 그라운드로 변경한다.
다음, 417 단계에서 접촉 터치 감지를 위하여 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성시킨다.
다음, 419 단계에서 제2커패시턴스의 가변량이 제3임계값 이상인 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 421 단계로 진행하여 접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치로 전송한다.
도 5는 비접촉 터치 신호에 대한 호스트 장치의 동작 절차의 순서도이다.
도 5를 참조하면, 501 단계에서 호스트 장치(26)는 근접 터치 컨트롤러(330)로부터 비접촉 터치에 대한 신호를 수신한다.
다음, 503 단계에서 호스트 장치(26)는 비접촉 터치에 대한 기능 수행을 허용하는 것으로 설정되었는지 확인한다. 예컨대, 사용자는 비접촉 터치에 대한 기능을 실행되지 않도록 미리 설정하거나, 반대로 비접촉 터치에 대한 기능이 실행되도록 미리 설정할 수 있다.
다음, 503 단계에서 비접촉 터치에 대한 기능 수행을 허용하는 것으로 설정된 경우, 호스트 장치(26)는 비접촉 터치에 대한 기능을 수행한다.
한편, 503 단계에서 비접촉 터치에 대한 기능 수행을 허용하지 않는 것으로 설정된 경우, 호스트 장치(26)는 비접촉 터치에 대한 기능을 수행하지 않고 본 절차를 종료한다.
이러한 도 5의 절차는 도 4의 실시 예에서 비접촉 터치를 감지하는 구성에서 접촉 터치를 감지하는 구성으로 변경하는 과정 중, 특히, 409 단계에서 발생한 신호의 처리와 연관한다.
또한, 미도시 되었지만, 근접 터치 컨트롤러(330)로부터 접촉 터치에 대한 신호를 수신하는 경우, 호스트 장치(26)는 접촉 터치에 대한 해당 기능을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 터치 감지에 대한 개념도이도, 정전용량 터치 패널(310)의 첫 번째 x 전극 라인(112-1st)과 마지막 x 전극 라인(112-end)을 수신(Rx) 채널로 구성하여 전기장을 발생시킨 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 근접 터치 감지 장치(300)는 정전용량 터치 패널(310)을 수신(Rx) 채널로 구성하고, 정전용량 터치 패널(310) 하부에 일정 거리(D)를 두고 배치되는 쉴드 레이어(320)를 송신(Tx) 채널로 구성한다. 송신(Tx) 채널과 수신(Rx) 채널에 전압을 인가되면 비접촉 터치 감지를 위한 전기장(350)이 형성된다.
커패시턴스(정전용량)(capacitance)는 전기장(350)과 관련된 에너지를 나타내는데, 그 크기가 크면 비접촉 터치 감지에 유리하다. 하지만, 최적의 비접촉 터치 감지를 위하여 다음의 사항들을 고려함이 바람직하다.
커패시턴스는 유전율, 전극 면적에 비례하고, 두 전극 간의 거리에 반비례한다. 따라서, 정전용량 터치 패널(310)에서 수신(Tx) 채널로 몇 개의 전극 라인들이 선택되는지, 어떠한 위치의 전극 라인들이 선택되는지는 커패시턴스를 결정하는 변수가 된다. 또한, 본 발명은 일반적인 터치 패널의 전극보다 상대적으로 큰 면적의 쉴드 레이어(320)를 송신(Tx) 채널로 구성하므로 커패시턴스를 높일 수 있다. 더욱이, 정전용량 터치 패널(310)과 쉴드 레이어(320)의 거리(D)는 커패시턴스를 결정하는 변수가 되는데, 거리(D)가 작을수록 커패시턴스는 높아진다. 한편, 정전용량 터치 패널(310)과 쉴드 레이어(320) 간의 거리(D)가 클수록 커패시턴스는 작아지지만, 도전체의 접근에 대한 커패시턴스의 가변량은 미세하므로 민감한 비접촉 터치 감지를 결정하는 고려 사항이 될 수 있다.
정전용량 터치 패널(310)에 사용자의 손을 정전용량 터치 패널(310)과 이격된 소정 거리로 가져가면, 제1커패시턴스의 가변량은 제1임계값(F1)에 도달하고 근접 터치 컨트롤러(330)는 비접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치(26)로 전송한다.
또한, 손을 정전용량 터치 패널(310)로 더 가까이 가져가면, 제1커패시턴스의 가변량은 제2임계값(F2)에 도달하고, 근접 터치 컨트롤러(330)는 쉴드 레이어(320)를 전기장 형성용 전극에서 노이즈 차폐용 그라운드로 전환하고 정전용량 터치패널만으로 전기장을 발생시켜 접촉 터치를 감지한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접촉 터치 감지에 대한 개념도이다.
정전용량 터치 패널(310)과 쉴드 레이어(320)를 이용한 전기장을 발생시키고 제1커패시턴스의 가변량이 제2임계값(F2)에 도달하는 경우, 근접 터치 컨트롤러(330)는 정전용량 터치 패널(310)의 X전극라인들(311)과 Y전극라인들(312)을 이용한 전기장을 발생시키고, 쉴드 레이어(320)를 전기장 형성용 전극에서 노이즈 차폐용 그라운드로 전환한다.
손을 정전용량 터치 패널(310)에 접촉하는 경우, 제2커패시턴스의 가변량은 제3임계값(F3) 이상이 되고, 근접 터치 컨트롤러(330)는 접촉 터치에 대한 신호를 호스트 장치(26)으로 전송한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 터치 감지를 위하여 정전용량 터치 패널에서 수신(Tx) 채널로 선택되는 전극 라인들을 보여주는 도면이다.
본 발명은 송신(Tx) 채널로 구성된 쉴드 레이어(320)와 상관하여 전기장을 형성하기 위한 수신(Rx) 채널을 결정함에 있어서, 비접촉 터치 감지를 위한 최적의 전기장을 형성하기 위하여 정전용량 터치 패널(310)의 적어도 하나의 전극 라인을 선택적으로 결정한다.
도 8에 도시된 본 발명의 일 실시 예는 정전용량 터치 패널(310)의 최외곽에 배치되는 첫 번째 X 전극 라인(311-1st), 마지막 x 전극 라인(311-end), 첫 번째 y 전극 라인(312-1st) 및 마지막 y 전극 라인(312-end)을 전기장 형성의 수신(Rx) 채널로 선택한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (21)

  1. 쉴드 레이어;
    상기 쉴드 레이어 상부에 소정 거리를 두고 배치되는 정전용량 터치 패널; 및
    상기 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널로 구성하고, 상기 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하며, 상기 송신 채널로 구성된 상기 쉴드 레이어 및 상기 수신 채널로 구성된 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시키고 비접촉 터치를 감지하는 근접 터치 컨트롤러를 포함하는 근접 터치 감지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드로 동작시키고 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성시키고 접촉 터치를 감지하는 근접 터치 감지 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    비접촉 터치를 감지하는 경우 상기 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드로 동작시키지 않는 근접 터치 감지 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 제1커패시턴스의 가변량이 임계값에 도달하는 경우 상기 비접촉 터치에 대한 신호를 출력하는 근접 터치 감지 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 제1커패시턴스의 가변량이 임계값에 도달하는 경우 상기 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드로 전환시키고 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성시키고 접촉 터치를 감지하는 근접 터치 감지 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 정전용량 터치 패널은 수직으로 배열되는 x 전극 라인들과, 상기 x 전극 라인들과 절연하고 수평으로 배열되는 y 전극 라인들을 포함하고,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 x 전극 라인들과 y 전극 라인들 중 적어도 하나를 상기 수신(Rx) 채널로 구성시키는 근접 터치 감지 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 정전용량 터치 패널의 첫 번째 x 전극 라인, 마지막 x 전극 라인, 첫 번째 y 전극 라인 및 마지막 y 전극 라인을 상기 수신(Rx) 채널로 구성시키는 근접 터치 감지 장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 정전용량 터치 패널은 수직으로 배열되는 x 전극 라인들과, 상기 x 전극 라인들과 절연하고 수평으로 배열되는 y 전극 라인들을 포함하고,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 x 전극 라인들과 y 전극 라인들에 전압을 인가하여 상기 제2커패시턴스를 형성시키는 근접 터치 감지 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    호스트 장치를 더 포함하고,
    상기 호스트 장치는,
    상기 근접 터치 컨트롤러로부터 상기 비접촉 터치에 대한 신호를 수신하고, 수신한 상기 신호에 대한 기능을 수행하는 근접 터치 감지 장치.
  11. 디스플레이;
    상기 디스플레이에 구성되는 쉴드 레이어;
    상기 디스플레이 상부에 배치되는 정전용량 터치 패널; 및
    상기 정전용량 터치 패널과 쉴드 레이어에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성시켜 비접촉 터치를 감지하고, 상기 제1커패시턴스의 가변량이 제 1 임계값에 도달하는 경우 상기 쉴드 레이어를 노이즈 차폐용 그라운드로 동작시키고 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성시켜 접촉 터치를 감지하는 근접 터치 컨트롤러를 포함하는 터치 스크린 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 제1커패시턴스의 가변량이 제 2 임계값에 도달하는 경우 상기 비접촉 터치에 대한 신호를 출력하는 터치 스크린 장치.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 정전용량 터치 패널은,
    수직으로 배열되는 x 전극 라인들과, 상기 x 전극 라인들과 절연하고 수평으로 배열되는 y 전극 라인들을 포함하고,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 쉴드 레이어와, 상기 정전용량 터치 패널의 x 전극 라인들과 y 전극 라인들 중 적어도 하나에 전압을 인가하여 상기 제1커패시턴스를 형성시키는 터치 스크린 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 근접 터치 컨트롤러는,
    상기 쉴드 레이어와, 상기 정전용량 터치 패널의 첫 번째 x 전극 라인, 마지막 x 전극 라인, 첫 번째 y 전극 라인 및 마지막 y 전극 라인에 전압을 인가하여 상기 제1커패시턴스를 형성시키는 터치 스크린 장치.
  16. 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하는 과정;
    상기 정전용량 터치 패널 아래 소정 거리를 두고 배치되는 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널로 구성하는 과정; 및
    상기 송신(Tx) 채널로 구성된 상기 쉴드 레이어 및 수신(Rx) 채널로 구성된 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제1커패시턴스를 형성하고 비접촉 터치를 감지하는 과정을 포함하는 근접 터치 감지 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널에서 노이즈 차폐용 그라운드로 전환하고, 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성하고 접촉 터치를 감지하는 과정을 더 포함하는 근접 터치 감지 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 제1커패시턴스의 가변량이 임계값에 도달하는 경우 상기 비접촉 터치에 대한 신호를 출력하는 과정을 더 포함하는 근접 터치 감지 방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제1커패시턴스의 가변량이 임계값에 도달하는 경우 상기 쉴드 레이어를 송신(Tx) 채널에서 노이즈 차폐용 그라운드로 전환하고, 상기 정전용량 터치 패널에 전압을 인가하여 제2커패시턴스를 형성하고 접촉 터치를 감지하는 과정을 더 포함하는 근접 터치 감지 방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 정전용량 터치 패널을 수신(Rx) 채널로 구성하는 과정은,
    상기 정전용량 터치 패널의 수직으로 배열되는 x 전극 라인들과, 상기 x 전극 라인들과 절연하고 수평으로 배열되는 y 전극 라인들 중 적어도 하나를 상기 수신(Rx) 채널로 구성하는 근접 터치 감지 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 비접촉 터치에 대한 신호를 수신하고, 수신한 상기 신호에 해당하는 기능을 수행하는 과정을 더 포함하는 근접 터치 감지 방법.
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