KR102096861B1 - 통합 터치 시스템 및 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널과, 제1 포인터의 터치에 대하여 구동전극들을 구동하여 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로와, 제2 포인터의 터치에 대하여 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서와, 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하고, 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 통합 터치 프로세서를 포함하는 통합 터치 시스템 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

Description

통합 터치 시스템 및 표시장치{INTEGRATED TOUCH SYSTEM AND DIPLAY DEVICE}
본 발명은 통합 터치 시스템 및 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP, Plasma Display Panel), 유기전계발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Diode Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 방식을 제공하기 위해서는, 사용자가 터치한 지점의 좌표를 정확하게 검출할 수 있는 터치 시스템이 필요하다.
종래의 터치 시스템은, 저항막 방식, 정전용량 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등의 다양한 터치 방식 중 하나의 터치 방식을 채용하여 터치 센싱을 제공한다.
하지만, 종래 개발된 많은 다양한 종류의 터치 방식은 각기 다른 장단점이 있기 때문에, 한 종류의 터치 방식만으로는 사용자의 다양한 요구를 충족시켜 줄 수 없는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 다른 종류의 터치 방식인 정전용량 터치 방식과 적외선 터치 방식을 통합하여 효율적으로 제공할 수 있는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 싱글 패널 레이어 구조로 2가지의 다른 터치 방식을 제공할 수 있는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 대면적 터치 시 확장성이 용이한 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 다른 종류의 2가지 터치 방식을 동시에 구동하는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널; 제1 포인터의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로; 제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서; 및 상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러와, 상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 통합 터치 프로세서를 포함하는 통합 터치 시스템을 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 표시패널; 및 정전용량 터치 방식 및 적외선 터치 방식 중 하나 이상의 터치 방식으로 터치를 센싱하는 통합 터치 시스템을 포함하되, 상기 통합 터치 시스템은, 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널; 제1 포인터의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로; 제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서; 및 상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러와, 상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러를 포함하는 통합 터치 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 정전용량 터치 방식과 적외선 터치 방식을 통합하여 효율적으로 제공할 수 있는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 싱글 패널 레이어 구조로 2가지의 다른 터치 방식을 제공할 수 있는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 대면적 터치 시 확장성이 용이한 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다른 종류의 2가지 터치 방식을 동시에 구동하는 통합 터치 시스템 및 표시장치를 제공할 수 있다.
이에 따라, 여러 사람이, 한 화면의 한쪽에서는 손바닥 센싱 에러 문제 발생 없이 펜 터치를 하여 글자를 쓰거나 그림을 그리고, 이와 동시에, 한 화면의 다른 쪽에서는 손가락 터치를 하여 글자를 쓰거나 그림을 그릴 수 있다.
이러한 점을 고려하는, 공공장소, 학교, 유치원 등에 설치될 수 있는 대면적의 전자 칠판 등과 같은 매우 흥미로운 표시장치를 개발할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 3가지 터치 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드와, 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드 간의 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드 간의 우선순위 설정에 따른 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 통합 터치 모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 통합 터치 모드를 위한 화면 영역 분할을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 통합 터치 모드를 위한 화면 영역 분할의 예시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 적외선 터치 방식에 따른 터치 좌표 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템의 터치 압력 센싱 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템 및 표시장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, 정전용량(Capacitance) 터치 방식과 적외선(IR: infrared Ray) 터치 방식을 모두 제공할 수 있는 통합적인 터치 시스템으로서, 정전용량 터치 방식을 제공하기 위한 구성으로서, 터치 패널(110) 및 터치 집적회로(120, Touch IC: Touch Integrated Circuit) 등을 포함하고, 적외선 터치 방식을 제공하기 위한 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b, ...) 등을 포함할 수 있으며, 정전용량 및 적외선 터치 방식을 통합하여 제공하기 위한 각종 제어 기능을 수행하는 통합 터치 프로세서(140) 등을 포함한다.
정전용량 터치 방식과 관련하여, 터치 패널(110)에는, 구동전극들(Tx1~TxN)과 센싱전극들(Rx1~RxM)이 "정전용량 터치 방식을 위한 터치 센서(Touch Sensor)"로서 형성된다.
이러한 터치 패널(110)은, 구동전극들(Tx1~TxN)과 센싱전극들(Rx1~RxM)이 각기 다른 층(Layer)에 형성되는 더블 레이어(Double Layer) 구조로 되어 있을 수도 있고, 구동전극들(Tx1~TxN)과 센싱전극들(Rx1~RxM)이 하나의 동일한 층에 형성되는 싱글 레이어(Single Layer) 구조로 되어 있을 수도 있다.
또한, 이러한 터치 패널(110)에서의 구동전극들(Tx1~TxN)과 센싱전극들(Rx1~RxM)은 서로 교차하는 방향으로 형성되는 바(Bar) 형상의 전극들이거나, 사각형 또는 마름모 형상의 전극들일 수도 있다.
또한, 터치 집적회로(120)는, 제1 포인터(11)의 터치에 대하여 터치 패널(110)에 형성된 구동전극들(Tx1~TxN)을 순차적으로 구동하여 센싱전극들(Rx1~RxM)로부터 정전용량(Capacitance) 변화를 센싱한다.
이러한 터치 집적회로(120)는, 1개 또는 2개 이상으로 되어 있을 수도 있다.
또한, 이러한 터치 집적회로(120)는 Tx 구동부와 Rx 센싱부를 모두 포함할 수도 있다. 경우에 따라서는, 터치 집적회로(120)가 Tx 구동용 터치 집적회로와 Rx 센싱용 터치 집적회로로 분리되어 구현될 수도 있다.
위에서 언급한 제1 포인터(11)는, 터치 패널(110)에 형성된 구동전극들(Tx1~TxN)과 센싱전극들(Rx1~RxM)에서 정전용량 변화를 일으킬 수 있는 터치 입력 수단을 총칭하는 것으로서, 일 예로, 손가락, 정전용량 터치용 펜 등 중 하나일 수 있다.
한편, 적외선 터치 방식과 관련하여, 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, "적외선 터치 방식을 위한 터치 센서"로 역할을 하는 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b, ...)를 포함하는데, 이러한 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b, ...) 각각은, 제2 포인터(12)와 연동하여 동작하는 것으로서, 제2 포인터(12)의 터치에 대하여 제2 포인터(12)로부터 방사된 적외선(IR: infrared Ray)을 센싱한다.
이러한 적외선 센서(130a, 130b, ...)는, 일 예로, 적외선 카메라(IR Camera), 적외선 수광소자 등을 포함할 수 있다.
제2 포인터(12)에 의해 터치된 지점의 터치 좌표를 검출하기 위해서는, 적외선 센서(130a, 130b, ...)는 2개 이상이어야 하며, 보다 정확한 터치 좌표 검출을 위해서는, 삼각 측량법의 원리와 마찬가지로, 3개 이상일 수도 있다.
여기서, 제2 포인터(12)는, 적외선 터치 방식을 위한 전용 입력 수단으로서, 화면에 접촉 또는 근접되었을 때, 또는 제2 포인터(12)에 있는 버튼 등이 조작되었을 때, 적외선의 방사(Radiation 또는 Emission)가 이루어진다. 이에 따라, 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b, ...) 각각은 자신의 센싱 범위 내에서 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱하게 된다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, 정전용량 터치 방식과 적외선 터치 방식을 통합하여 제공하기 위해서, 정전용량 터치 방식과 관련된 구성(터치 집적회로(120) 등)과 적외선 터치 방식과 관련된 구성(적외선 센서(130a, 130b, ...) 등)의 동작을 제어하거나, 정전용량 터치 방식과 관련된 구성과 적외선 터치 방식과 관련된 구성으로부터 센싱된 정보를 수신하여 터치 좌표 등을 검출하는 등의 각종 제어 기능을 수행하는 통합 터치 프로세서(140)를 포함한다.
일 실시예에서 통합 터치 프로세서(140)는, 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit)으로 구현될 수 있다. 터치 집적회로(120)는, IC 칩(Chip) 형태로 구현될 수도 있다.
이러한 터치 집적회로(120), 통합 터치 프로세서(140) 등은, 터치 패널(110)의 일 측에 부착된 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 150)에 위치할 수 있다.
이러한 인쇄회로기판은 연성인쇄회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이상에서 설명한 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)에 대한 블록도를 도 2에 도시하고, 이를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통합 터치 프로세서(140)는, 정전용량 터치 방식의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와, 적외선 터치 방식의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러(220)와, 이러한 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 제2 터치 센서 컨트롤러(220)의 동작과 정전용량/적외선 터치와 관련된 각종 제어 기능을 수행하는 메인 컨트롤러(230) 등을 포함한다.
제1 터치 센서 컨트롤러(210)는, 터치 집적회로(120)가 터치 패널(110)에 형성된 구동전극들(Tx전극들)을 구동하여 센싱전극들(Rx전극들)에서 센싱한 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 정전용량 터치를 위한 입력수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표를 검출한다.
이러한 제1 터치 센서 컨트롤러(210)는, 터치 집적회로(120)로부터 정전용량 변화 센싱 정보를 수동적으로 수신할 수도 있지만, 터치 집적회로(120)의 동작을 능동적으로 제어할 수도 있다. 즉, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)는, 터치 집적회로(120)가 정전용량 터치 방식의 센싱 동작을 수행하거나 수행하지 못하도록 하는 제어 신호를 터치 집적회로(120)로 전달할 수 있다.
제2 터치 센서 컨트롤러(220)는, 적외선 센서(130a, 130b, ...)가 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱하는 적외선 센싱 정보를 토대로 제2 포인터(12)의 터치 좌표를 검출한다.
이러한 제2 터치 센서 컨트롤러(220)는, 적외선 센서(130a, 130b, ...)로부터 적외선 센싱 정보를 수동적으로 수신할 수도 있지만, 적외선 센서(130a, 130b, ...)의 동작을 능동적으로 제어할 수도 있다. 즉, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)는, 적외선 센서(130a, 130b, ...)가 적외선 터치 방식의 센싱 동작을 수행하거나 수행하지 못하도록 하는 제어 신호를 적외선 센서(130a, 130b, ...)로 전달할 수 있다.
제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및/또는 제2 터치 센서 컨트롤러(220)에서 검출된 터치 좌표에 대한 정보는 중앙 처리 장치(CPU: Centrol Process Unit) 등의 호스트(240)로 전달되어, 호스트(240)의 입력 기능, 표시 기능, 제어 기능 등을 위한 입력 정보로서 이용된다.
제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및/또는 제2 터치 센서 컨트롤러(220)에서 검출된 터치 좌표에 대한 정보는, 호스트(240)로 직접 전달될 수도 있고, 메인 컨트롤러(230)를 통해 호스트(240)로 전달될 수도 있다.
메인 컨트롤러(230)는, 정전용량 터치 방식으로 제1 포인터(11)의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와, 적외선 터치 방식으로 제2 포인터(12)의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, 메인 컨트롤러(230)에 의해 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 각각의 동작이 제어됨에 따라, 터치 모드 제공 및 전환을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, 일 예로, 정전용량 터치 모드, 적외선(IR) 터치 모드 및 통합 터치 모드를 포함하는 3가지 터치 모드를 제공한다.
정전용량 터치 모드는, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표만 검출(센싱)될 수 있는 터치 모드로서, 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 터치 센서 컨트롤러(210)만이 동작함으로써, 제공될 수 있다. 이러한 정전용량 터치 모드에서, 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표는 검출되지 않지만, 적외선 센서(130a, 130b, ...)에 의한 제2 포인터(12)의 터치 유무는 감지될 수 있다.
적외선 터치 모드는, 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표만 검출(센싱)될 수 있는 터치 모드로서, 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제2 터치 센서 컨트롤러(220)만이 동작함으로써, 제공될 수 있다. 이러한 적외선 터치 모드에서, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표는 검출되지 않지만, 터치 집적회로(120)가 터치 패널(110) 상의 터치 센서(TX, Rx)를 통해 제1 포인터(11)의 터치 유무는 감지할 수 있다.
통합 터치 모드는, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표와 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 동시에 검출(센싱)될 수 있는 터치 모드로서, 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 제2 터치 센서 컨트롤러(220)가 동시에 동작함으로써, 제공될 수 있다.
위에서 간단하게 설명한 3가지 터치 모드에 대하여, 도 3 내지 도 9를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 3가지 터치 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 정전용량 터치 모드는, 터치 입력 수단으로서, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표만 검출될 수 있는 터치 모드이다.
이러한 정전용량 터치 모드에서는, 통합 터치 프로세서(200) 내 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 터치 센서 컨트롤러(210)만이 동작하여, 터치 집적회로(120)가 터치 패널(110)에 형성된 구동전극(Tx전극)을 구동하여 센싱전극(Rx전극)으로부터 정전용량 변화를 센싱하고, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 터치 집적회로(120)로부터 정전용량 변화 센싱 정보를 수신하여 제1 포인터(11)의 터치 좌표를 검출한다.
이러한 정전용량 터치 모드에서, 제1 포인터(11)에 의해 터치가 이루어질 수 있는 영역, 즉, 제1 포인터(11)에 의해 터치를 센싱할 수 있는 터치 센싱 가능 영역은, 전체 화면 영역(터치 패널(110)의 액티브 영역(AA: Active Area)일 수 있음)일 수 있다.
이러한 정전용량 터치 모드에서, 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표는 검출되지 않지만, 적외선 센서(130a, 130b, ...)에 의한 제2 포인터(12)의 터치 유무는 감지될 수 있다. 이는 터치 모드 전환을 위한 것일 수 있다.
도 3을 참조하면, 적외선 터치 모드는, 터치 입력 수단으로서, 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표만 검출(센싱)될 수도 있는 터치 모드이다.
이러한 적외선 터치 모드에서는, 통합 터치 프로세서(200) 내 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제2 터치 센서 컨트롤러(220)만이 동작하여, 적외선 센서(130a, 130b, ...)가 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱하고, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 적외선 센서(130a, 130b, ...)로부터 적외선 센싱 정보를 수신하여 제2 포인터(12)의 터치 좌표를 검출한다.
이러한 적외선 터치 모드에서, 제2 포인터(12)에 의해 터치가 이루어질 수 있는 영역, 즉, 제2 포인터(12)에 의해 터치를 센싱할 수 있는 터치 센싱 가능 영역은, 전체 화면 영역(터치 패널(110)의 액티브 영역(AA: Active Area)일 수 있음)일 수 있다.
이러한 적외선 터치 모드에서, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표는 검출되지 않지만, 터치 집적회로(120)가 터치 패널(110) 상의 터치 센서(TX, Rx)를 통해 제1 포인터(11)의 터치 유무는 감지할 수 있다. 이는 터치 모드 전환을 위한 것일 수 있다.
도 3을 참조하면, 통합 터치 모드는, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표 및 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 동시에 검출될 수 있는 터치 모드로서, 정전용량 터치 모드와 적외선 터치 모드가 동시에 진행되는 터치 모드로 봐도 된다.
이러한 통합 터치 모드에서는, 통합 터치 프로세서(200) 내 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와 제2 터치 센서 컨트롤러(220)가 동시에 동작한다.
이에 따라, 터치 집적회로(120)가 터치 패널(110)에 형성된 구동전극(Tx전극)을 구동하여 센싱전극(Rx전극)으로부터 정전용량 변화를 센싱하고, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 터치 집적회로(120)로부터 정전용량 변화 센싱 정보를 수신하여 제1 포인터(11)의 터치 좌표를 검출한다.
이와 함께, 적외선 센서(130a, 130b, ...)가 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱할 수 있으며, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 적외선 센서(130)로부터 적외선 센싱 정보를 수신하여 제2 포인터(12)의 터치 좌표를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 통합 터치 모드에서는, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)에 의한 터치와 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)에 의한 터치가 동시에 이루어져 동시에 센싱될 수도 있다.
하지만, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)에 의한 터치와 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)에 의한 터치가 센싱될 수 있는 터치 센싱 가능 영역은, 서로 다를 수 있다.
일 예로, 전체 화면 영역을 2개(제1 화면 영역, 제2 화면 영역)로 분할하여, 분할된 2개의 영역 중 제1 화면 영역은 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표가 검출될 수 있는 영역, 즉, 정전용량 센싱 기반의 터치 좌표 검출 가능 영역이고, 분할된 2개의 영역 중 나머지 제2 화면 영역은 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 검출될 수 있는 영역, 즉, 적외선 센싱 기반의 터치 좌표 검출 가능 영역이다.
도 3을 참조하여 설명한 3가지 터치 모드(정전용량 터치 모드, 적외선 터치 모드, 통합 터치 모드)를 도 4 내지 도 9를 참조하여 다시 설명한다. 단, 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 2개의 적외선 센서(130a, 130b)만을 고려한다.
도 4는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드 간의 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 정전용량 터치 모드와 적외선 터치 모드는 한 시점에서 동시에 동작할 수 없고 정전용량 터치 모드와 적외선 터치 모드 중 하나만 동작할 수 있다.
이를 위해, 메인 컨트롤러(230)는, 정전용량 터치 모드를 위한 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 적외선 터치 모드를 위한 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 중 하나만이 한 시점에 동작 가능하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 정전용량 터치 모드가 터치 모드로 동작하고 있는 경우, 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 동작되어, 터치 집적회로(120)에 의한 구동전극의 구동(Tx 구동) 및 센싱전극의 센싱(Rx 센싱)을 통해 제1 포인터(11)가 터치한 지점(Pcap)의 터치 좌표 (x, y)를 검출할 수 있다.
적외선 터치 모드가 터치 모드로 동작하고 있는 경우, 메인 컨트롤러(230)의 제어에 따라 제2 터치 센서 컨트롤러(220)가 동작되어, 적외선 센서(130a, 130b)에 의한 제2 포인터(12)의 적외선 센싱("스캐닝(Scanning)"이라고도 함)을 통해 제2 포인터(12)가 터치한 지점(Pir)의 터치 좌표 (x, y)를 검출할 수 있다.
만약, 정전용량 터치 모드가 터치 모드로 동작하고 있는 경우, 적외선 터치 입력 수단인 적외선 펜 등의 제2 포인터(12)에 의한 터치가 감지되면, 터치 모드를 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로 전환하여, 적외선 센서(130a, 130b)에 의한 제2 포인터(12)의 적외선 센싱("스캐닝(Scanning)"이라고도 함)을 통해 제2 포인터(12)가 터치한 지점(Pir)의 터치 좌표 (x, y)를 검출할 수 있다.
반대로, 적외선 터치 모드가 터치 모드로 동작하고 있는 경우, 정전용량 터치 입력 수단인 손가략 등의 제1 포인터(11)에 의한 터치가 감지되면, 터치 모드를 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로 전환하여, 터치 집적회로(120)에 의한 구동전극의 구동(Tx 구동) 및 센싱전극의 센싱(Rx 센싱)을 통해 제1 포인터(11)가 터치한 지점(Pcap)의 터치 좌표 (x, y)를 검출할 수 있다.
이러한 터치 모드 전환(적외선 터치 모드⇔정전용량 터치 모드)은, 감지된 터치 입력 수단의 종류에 따라 양방향으로 모두 이루어질 수 있다. 즉, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로 전환이 가능하고, 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로도 전환이 가능하다. 이러한 터치 모드 전환을 "양방향 터치 모드 전환(Both-Way Touch Mode Switch)" 또는 "가역적 터치 모드 전환(Reversible Touch Mode Switch)"이라고 한다.
한편, 터치 모드 전환이 감지된 터치 입력 수단의 종류에 따라 이루어지되, 어느 한 방향(적외선 터치 모드→정전용량 터치 모드, 적외선 터치 모드←정전용량 터치 모드)으로만 이루어질 수 있다. 즉, 어떠한 조건에서는, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로 전환이 가능하지만, 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로는 전환이 불가능할 수 있다. 반대로, 어떠한 조건에서는, 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로 전환할 수 있지만, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로는 전환이 불가능할 수도 있다. 이러한 터치 모드 전환을 "단방향 터치 모드 전환(One-Way Touch Mode Switch)" 또는 "비가역적 터치 모드 전환(Irreversible Touch Mode Switch)"이라고 한다.
전술한 바와 같은 가역적(양방향) 터치 모드 전환 또는 비가역적(단방향) 터치 모드 전환이 이루어지도록, 메인 컨트롤러(230)는, 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 각각으로 제어 신호(예: 동작 여부 정보, 터치 모드 전환 정보, 터치 모드 정보 등)를 전달하여, 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
터치 모드 전환이 어느 한 방향(적외선 터치 모드→정전용량 터치 모드, 적외선 터치 모드←정전용량 터치 모드)으로만 이루어지는 비가역적(단방향) 터치 모드 전환의 일 예로서, 메인 컨트롤러(230)는, 정전용량 터치 모드와 적외선 터치 모드 각각에 대한 우선순위가 설정된 경우, 우선순위 설정 정보에 근거하여, 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
이러한 우선순위 설정 정보에 따른 비가역적 터치 모드 전환에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드 간의 우선순위 설정에 따른 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 5는 적외선 터치 모드가 정전용량 터치 모드보다 높은 우선순위를 설정된 경우, 비가역적 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 터치 모드가 정전용량 터치 모드보다 높은 우선순위를 설정된 경우, 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어질 수 있지만, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어질 수 없다.
도 5를 참조하면, 터치 모드가 우선순위가 낮은 정전용량 터치 모드인 경우, 우선순위가 높은 적외선 터치 모드의 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치가 적외선 센서(130a, 130b)에 의해 감지되면, 메인 컨트롤러(230)는 터치 모드를 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로 전환하고, 터치 모드 전환을 위해, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작을 중지시키고, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)의 동작이 개시되도록 하여 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 검출될 수 있도록 제어한다.
이때, 터치 모드 전환은 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와 제2 터치 센서 컨트롤러(220)와 연결된 핀(Pin)의 온 오프(On-Off)를 통해 이루어질 수 있다.
만약, 터치 모드가 우선순위가 높은 적외선 터치 모드인 경우, 우선순위가 낮은 정전용량 터치 모드의 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치가 감지되면, 메인 컨트롤러(230)는, 우선순위를 확인하여 우선순위가 높은 적외선 터치 모드에서 우선순위가 낮은 정전용량 터치 모드로 터치 모드 전환이 이루어지지 않도록 제어하고, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)의 동작이 계속해서 이루어지도록 하여 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 계속해서 검출될 수 있도록 제어한다.
도 6은 정전용량 터치 모드가 적외선 터치 모드보다 높은 우선순위를 설정된 경우, 비가역적 터치 모드 전환을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 정전용량 터치 모드가 적외선 터치 모드보다 높은 우선순위를 설정된 경우, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어질 수 있지만, 정전용량 터치 모드에서 적외선 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어질 수 없다.
도 6을 참조하면, 현재의 터치 모드가 우선순위가 낮은 적외선 터치 모드인 경우, 우선순위가 높은 정전용량 터치 모드의 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치가 감지되면, 메인 컨트롤러(230)는 터치 모드를 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로 전환하고, 터치 모드 전환을 위해, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)의 동작을 중지시키고, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작이 개시되도록 하여 제1 포인터(11)의 터치 좌표가 검출될 수 있도록 제어한다.
이때, 터치 모드 전환은 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와 제2 터치 센서 컨트롤러(220)와 연결된 핀(Pin)의 온 오프(On-Off)를 통해 이루어질 수 있다.
만약, 현재의 터치 모드가 우선순위가 높은 정전용량 터치 모드인 경우, 우선순위가 낮은 적외선 터치 모드의 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치가 감지되면, 메인 컨트롤러(230)는, 우선순위를 확인하여, 우선순위가 높은 정전용량 터치 모드에서 우선순위가 낮은 적외선 터치 모드로 터치 모드 전환이 이루어지지 않도록 제어하고, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)의 동작이 계속해서 이루어지도록 하여 제1 포인터(11)의 터치 좌표가 계속해서 검출될 수 있도록 제어한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 비가역 터치 모드 전환을 제어하기 위하여, 메인 컨트롤러(230)는, 낮은 우선순위의 터치 모드에서 높은 우선순위의 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어지도록 하고, 높은 우선순위의 터치 모드에서 낮은 우선순위의 터치 모드로는 터치 모드 전환이 금지되도록 제어한다.
위에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 어느 한 시점에 동시에 이루어질 수 없는 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드와, 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드 간의 터치 모드 전환에 대하여 설명하였으며, 아래에서는, 정전용량 터치 모드 및 적외선 터치 모드이 동시에 동작하는 것과 같은 통합 터치 모드에 대하여 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 통합 터치 모드를 나타낸 도면이다. 도 8은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 통합 터치 모드를 위한 화면 영역 분할을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 통합 터치 모드(Integrated Touch Mode)는, 정전용량 터치 입력 수단인 제1 포인터(11)의 터치 좌표(Pcap)와 적외선 터치 입력 수단인 제2 포인터(12)의 터치 좌표(Pir)가 동시에 검출(센싱)될 수 있는 터치 모드이다.
이러한 통합 터치 모드에서, 메인 컨트롤러(230)는, 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출하기 위한 제1 터치 센서 컨트롤러(210) 및 적외선 센싱 기반으로 터치 좌표(Pir)를 검출을 위한 제2 터치 센서 컨트롤러(220)가 동시에 동작 가능하도록 제어한다.
이러한 통합 터치 모드에서, 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 화면 영역(제1 화면 영역, 710)과 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 화면 영역(제2 화면 영역, 720)이 구분될 필요가 있다.
따라서, 전체 화면 영역(700)을 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제1 화면 영역(710)과 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제2 화면 영역(720)으로 분할될 수 있다.
여기서, 전체 화면 영역(700)은 터치 패널(110)의 액티브 영역(AA)이거나 이와 크기가 유사한 영역일 수 있다.
전체 화면 영역(700)은 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 두 개의 영역(710, 720)으로 분할되어, 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제1 화면 영역(710)과 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제2 화면 영역(720)이 만들어질 수 있다.
이러한 화면 영역 분할은, 사용자가 화면을 터치하여 영역 구분 가이드 라인(730)을 설정하여 설정된 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 이루어질 수 있다.
이러한 화면 영역 분할 시, 도 9의 (a)와 같이, 수직 방향의 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 전체 화면 영역(700)을 동일한 크기의 제1 화면 영역(710)과 제2 화면 영역(720)으로 분할할 수도 있고, 도 9의 (b)와 같이, 수직 방향의 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 전체 화면 영역(700)을 다른 크기의 제1 화면 영역(710)과 제2 화면 영역(720)으로 분할할 수도 있다.
또한, 도 9의 (c)와 같이, 대각선 방향의 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 전체 화면 영역(700)을 사다리꼴 모양의 제1 화면 영역(710)과 제2 화면 영역(720)으로 분할할 수도 있다.
화면 영역 분할은, 도 9의 예시에 제한되지 않고, 2개의 영역으로만 분할할 수 있다면, 다양하게 이루어질 수 있을 것이다.
여기서, 제1 화면 영역(710)과 제2 화면 영역(720)은, 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 분할된 2개의 영역인데, 도 7의 예시에서는, 영역 구분 가이드 라인(730)으로 분할된 2개의 영역 중 좌측 영역을 제1 화면 영역(710)으로 지정하고 우측 영역을 제2 화면 영역(720)으로 지정한 경우이다.
도 7 및 도 8의 예시와는 반대로, 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 분할된 2개의 영역 중 좌측 영역을 제2 화면 영역(720)으로 지정하고 우측 영역을 제1 화면 영역(710)으로 지정할 수도 있다.
이러한 화면 영역 분할 시, 분할 영역의 지정은, 사용자가 화면을 터치하여 영역 구분 가이드 라인(730)을 설정한 이후, 설정된 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 분할된 2개의 영역에 대하여, 사용자의 입력에 따라, 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제1 화면 영역(710)과 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출할 수 있는 제2 화면 영역(720)을 지정할 수 있다.
도 7 및 도 8에서와 같이, 전체 화면 영역(700)이 영역 구분 가이드 라인(730)을 기준으로 분할되어, 분할된 좌측 영역이 제1 화면 영역(710)으로 지정되고 분할된 우측 영역이 제2 화면 영역(720)으로 지정된 경우, 메인 컨트롤러(230)는, 디폴트 설정 정보 또는 사용자 입력 정보에 따라, 전체 화면 영역(700)을 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출하기 위한 제1 화면 영역(710)과 적외선 센싱 기반으로 터치 좌표(Pir)를 검출하기 위한 제2 화면 영역(720)으로 분할하며, 제1 터치 센서 컨트롤러(210)가 제1 화면 영역(710)에서 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하도록 제어하고, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)가 제2 화면 영역(720)에서 제2 포인터(12)의 터치 좌표(Pir)를 검출하도록 제어할 수 있다.
위에서 언급한 디폴트 설정 정보는, 일 예로, 영역 구분 가이드 라인(730)의 정보, 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역의 크기 비율을 나타내는 화면 영역 분할 비율, 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역의 형태나 모양 등의 패턴을 나타내는 화면 영역 분할 패턴(형태), 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역 각각에서 검출 가능한 터치 좌표 종류(정전용량 센싱 기반의 터치 좌표, 적외선 센싱 기반의 터치 좌표)를 지정하는 분할 영역 지정 정보 등 중 하나 이상의 기본 설정 정보를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 메인 컨트롤러(230)가, 제1 화면 영역(710)에서 제1 포인터의 터치 좌표가 검출되도록 제1 터치 센서 컨트롤러(210)를 제어하고, 제2 화면 영역(720)에서 제2 포인터(12)의 터치 좌표(Pir)가 검출되도록 제2 터치 센서 컨트롤러(220)를 제어하면, 이때, 터치 집적회로(120)는, 제2 화면 영역(720)에 형성된 센싱전극들로부터는 정전용량 변화를 센싱하지 않고 제1 화면 영역(710)에 형성된 센싱전극들로부터만 정전용량 변화를 센싱한다. 또한, 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b) 각각은, 제2 화면 영역(720)에서 제2 포인터(12)로부터 방사된 적외선을 센싱한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 적외선 센서(130a, 130b)가 설치되고, 그 중 하나(130a)는 제1 화면 영역(710)에 설치되고, 나머지 하나(130b)는 제2 화면 영역(720)에 설치된 것으로 예시할 때, 제1 화면 영역(710) 설치된 적외선 센서(130a)의 센싱 가능 범위와, 제2 화면 영역(720) 설치된 적외선 센서(130b)의 센싱 가능 범위는, 적외선 센서 스펙이 동일하다면 동일한 각도(예: 90°)를 가질 것이다.
하지만, 통합 터치 모드를 위해, 도 7 및 도 8에서와 같이, 전체 화면 영역(700)이 2개로 분할되어 좌측 분할 영역이 정전용량 센싱 기반으로 터치 좌표(Pcap)를 검출하기 위한 제1 화면 영역(710)으로 지정되고, 우측 분할 영역이 적외선 센싱 기반으로 터치 좌표(Pir)를 검출하기 위한 제2 화면 영역(720)으로 지정된 경우, 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서(130a)는, 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서(130a)와 영역 구분 가이드 라인(730)의 아래 끝단을 연결한 가상의 선(800)이 전체 화면 영역(700)의 좌측 모서리와 이루는 범위(NSR: Non-Sensing Range)에 대해서는 적외선 센싱을 할 수는 있지만 제2 포인터(12)의 터치 좌표가 검출되지 않는 범위이기 때문에, 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱할 필요가 없다.
따라서, 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b) 중에서, 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서(130a)의 센싱 범위와 제2 화면 영역(720)에 설치된 적외선 센서(130b)의 센싱 범위(SR)를 동일하게 하는 것보다, 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서(130a)의 센싱 범위가 제2 화면 영역(720)에 설치된 적외선 센서(130b)의 센싱 범위보다 좁아지게 하는 것이 센싱 효율이 더욱 높을 것이다(SR2>SR1).
즉, 제2 화면 영역(720)에 설치된 적외선 센서(130b)는, 자신이 설치된 제2 화면 영역(720)에서의 터치 좌표 검출을 위한 적외선 센싱을 하기 때문에, 자신의 센싱 가능 범위에 해당하는 SR2를 센싱 범위(Sensing Rage)로 하여, 제2 화면 영역(720)에서의 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱해야 하지만, 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서(130a)는, 자신이 설치되지 않은 반대편의 제2 화면 영역(720)에서의 터치 좌표 검출을 위한 적외선 센싱을 하기 때문에, 자신의 센싱 가능 범위에서 센싱 불필요 범위(NSR)를 뺀 SR1을 센싱 범위로 하여, 제2 화면 영역(720)에서의 제2 포인터(12)에서 방사된 적외선을 센싱하는 것이 보다 효율적일 것이다.
한편, 3개 이상의 적외선 센서(130a, 130b, 130c)가 설치되고, 3개 이상의 적외선 센서(130a, 130b, 130c) 중 제2 화면 영역(710)에 2개 이상이 설치되어 있을 때, 3개 이상의 적외선 센서(130a, 130b, 130c) 중에서, 정전용량 센싱 기반의 터치 좌표가 검출되는 제1 화면 영역(710)에 설치된 적외선 센서는 적외선 센싱 기반의 터치 좌표가 검출되는 제2 화면 영역(720)에서의 제2 포인터(12)로부터 방사된 적외선을 센싱하지 않고, 제2 화면 영역(720)에 설치된 2개 이상의 적외선 센서가 제2 포인터(12)로부터 방사된 적외선을 센싱할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 화면 영역 분할은 디폴트 설정 정보 또는 사용자 입력 정보에 따라 이루어질 수 있는데, 사용자 입력 정보에 따라 이루어지는 경우, 메인 컨트롤러(230)는, 제1 포인터(11) 또는 제2 포인터(12)를 통해 입력된 영역 구분 가이드 라인 터치 정보에 근거하여, 전체 화면 영역(700)이 정전용량 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제1 화면 영역(710)과 적외선 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제2 화면 영역(720)으로 분할하고, 화면 영역 분할 정보를 터치 집적회로(120) 및 상기 적외선 센서(130)로 전달할 수 있다. 여기서, 화면 영역 분할 정보는, 일 예로, 영역 구분 가이드 라인(730)의 정보, 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역의 크기 비율을 나타내는 화면 영역 분할 비율, 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역의 형태나 모양 등의 패턴을 나타내는 화면 영역 분할 패턴(형태), 전체 화면 영역(700)이 분할된 2개 영역 각각에서 검출 가능한 터치 좌표 종류(정전용량 센싱 기반의 터치 좌표, 적외선 센싱 기반의 터치 좌표)를 지정하는 분할 영역 지정 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이러한 화면 영역 분할 정보를 전달받은 터치 집적회로(120)는, 전체 센싱전극들(Rx1~RxM) 중에서 센싱해야 할 센싱전극만을 인식할 수 있고, 적외선 센서(130a, 130b, ...) 각각도 자신의 효율적인 센싱 범위를 정하게 되어, 효율적이고 신속한 센싱을 할 수 있다. 이에 따라, 통합 터치 프로세서(200)가 터치 좌표를 검출하기 위한 연산량이 줄어들고 연산속도도 그만큼 빨라진다.
아래에서는, 적외선 센싱 기반의 터치 좌표(Pir)를 검출하기 위한 원리를 도 10을 참조하여 설명하고, 이러한 적외선 센싱을 이용하여 터치 압력을 센싱하는 것을 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.
도 10은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 적외선 터치 방식에 따른 터치 좌표 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다. 단, 2개의 적외선 센서(130a, 130b)가 설치된 것으로 가정한다.
도 10을 참조하면, 적외선 펜 등의 제2 포인터(12)가 화면을 터치하면, 제2 포인터(12)에서 적외선 방사(IR Emission)가 된다.
도 10을 참조하면, 좌측의 적외선 센서(130a)는, 자신의 센싱 범위(SR1)를 정해진 개수(n)만큼 분할하여 분할된 범위들 순차적으로 스캐닝하면서 적외선을 센싱한다. 마찬가지로, 우측의 적외선 센서(130b)도, 자신의 센싱 범위(SR2)를 정해진 개수(n)만큼 분할하여 분할된 범위들 순차적으로 스캐닝하면서 적외선을 센싱한다.
도 10은, 좌측의 적외선 센서(130a)는 자신의 센싱 범위(SR1)가 분할 개수 n만큼 분할된 범위들 중에서 i(1≤i≤n)번째 범위(i*SR1/n)의 스캐닝 시, 제2 포인터(12)의 적외선(IR)을 센싱하고, 우측의 적외선 센서(130b)는 자신의 센싱 범위(SR2)가 분할 개수 n만큼 분할된 범위들 중에서 j(1≤j≤n)번째 범위(j*SR2/n)의 스캐닝 시, 제2 포인터(12)의 적외선(IR)을 센싱한 것이다.
이에 따라, 좌측의 적외선 센서(130a)는 제2 포인터(12)의 적외선(IR)을 센싱한 범위(i*SR1/n) 또는 이와 대응되는 정보를 제2 터치 센서 컨트롤러(220)로 보내고, 우측의 적외선 센서(130b)는 제2 포인터(12)의 적외선(IR)을 센싱한 범위(j*SR1/n) 또는 이와 대응되는 정보를 제2 터치 센서 컨트롤러(220)로 보낸다.
이에 따라, 제2 터치 센서 컨트롤러(220)는, 이미 알고 있는 화면 좌표 정보, 적외선 센서 위치 정보 등을 토대로, 좌측의 적외선 센서(130a)와 우측의 적외선 센서(130b)로부터 받은 정보를 이용하여, 터치 좌표를 산출해낼 수 있다.
도 11 및 도 12는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)의 터치 압력 센싱 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11의 (a) 및 (b)와, 도 12의 (a)를 참조하면, 사용자가 적외선 펜 등의 제2 포인터(12)로 화면을 더 큰 힘(Pa<Pb)으로 누르면 누를수록, 제2 포인터(12)는 내부에 내장된 압력 센서 등을 이용하여 전류를 증가시켜 적외선(IR)의 세기(빛의 세기)를 더 크게 하여 방사한다.
이와 같이, 사용자가 적외선 펜 등의 제2 포인터(12)로 화면을 더 큰 힘(Pa<Pb)으로 눌러, 제2 포인터(12)에서 더 큰 세기의 적외선(IR)가 방사되면, 도 11의 (a) 및 (b)와, 도 12의 (b)를 참조하면, 적외선 센서(130a, 130b)는 더 큰 세기의 적외선을 센싱하게 된다.
이에 따라, 적외선 센서(130a, 130b) 또는 제2 터치 센서 컨트롤러(220)는,제2 포인터(12)에 방사된 적외선 세기를 토대로, 제2 포인터(12)의 터치 압력을 산출할 수 있다.
적외선 센서(130a, 130b) 또는 제2 터치 센서 컨트롤러(220)는, 제2 포인터(12)에 방사된 적외선 세기와 비례하도록 제2 포인터(12)의 터치 압력을 산출한다.
이러한 터치 압력 산출 시, 적외선 세기와 터치 압력 간의 대응 관계식(도 12의 (b)의 그래프 대응식) 또는 대응 테이블이 이용될 수 있다.
이상에서 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)은, LCD 디스플레이, OLED 디스플레이 등의 표시장치에 포함될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100)을 포함하는 표시장치(1300)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시장치(1300)는, 표시패널(1310)과, 정전용량 터치 방식 및 적외선 터치 방식 중 하나 이상의 터치 방식으로 터치를 센싱하는 통합 터치 시스템(100)을 포함한다.
도 13을 참조하면, 통합 터치 시스템(100)은, 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널(110)과, 제1 포인터(11)의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로(120)와, 제2 포인터(12)의 터치에 대하여 상기 제2 포인터(12)로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서(130a, 130b, ...)와, 터치 집적회로(120)에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 제1 포인터(11)의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러(210)와, 적외선 센서(130a, 130b, ...)에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 제2 포인터(12)의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러(220) 등을 포함하는 통합 터치 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
터치 집적회로(120), 통합 터치 프로세서(140) 등은, 터치 패널(110)의 일 측에 부착된 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 150)에 위치할 수 있다. 이러한 인쇄회로기판은 연성인쇄회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
터치 패널(110)은, 애드 온(Add-On) 타입으로 표시패널(1310) 위에 부착될 수도 있고, 온 셀(On-Cell) 타입 또는 인 셀(In-Cell) 타입으로 표시패널(1310)에 내장될 수도 있다.
도 14 및 도 15는 일 실시예에 따른 통합 터치 시스템(100) 및 표시장치(1300)의 효과의 일부를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 사용자가 터치 모드를 적외선 터치 모드로 설정해두고 펜 등의 제2 포인터(12)를 이용하여 터치 입력을 하거나, 통합 터치 모드를 터치 모드로 설정해두고 적외선 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제2 화면 영역(720)에서 제2 포인터(12)를 이용하여 터치 입력을 하면, 정전용량 터치 방식에서는 발생할 수 있는 손바닥 부분에 의한 센싱 오류 문제로부터 자유로워질 수 있는 장점이 있다.
도 15를 참조하면, 전자기 유도 현상을 이용하는 EMR(Electro Magnetic Resonance) 터치 방식과 정전용량 터치 방식을 함께 제공하게 되면, 정전용량 터치 방식을 위한 터치 패널(1510)과, EMR 터치 방식을 위해 코일 등의 안테나가 배치된 EMR 패널(1520)이 필요하게 된다. 즉, EMR 터치 방식과 정전용량 터치 방식을 함께 제공하기 위해서는, 정전용량 터치 레이어와 EMR 터치 레이어로 이루어진 멀티 레이어의 패널 구조가 필요하다.
하지만, 본 실시예는, 정전용량 터치 방식과 별도의 패널이 필요 없는 적외선 터치 방식은 제공하기 때문에, 정전용량 터치 방식을 위한 터치 패널(1510)만 있으면 된다. 따라서, 본 실시예는 정전용량 터치 레이어만으로 이루어진 싱글 레이어의 패널 구조가 필요하다.
또한, 적외선 터치 방식과 EMR 터치 방식은 모두 펜 터치를 위한 것인데, 적외선 터치 방식은, EMR 터치 방식에 비해, 대면적 터치를 구현하기 위한 확장성이 용이하다.
본 실시예는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 한 화면 내에서, 화면을 분할하여, 한쪽에서는 손바닥 센싱 오류로부터 자유로워 팜 리젝선(Palm Rejection) 기능이 필요없는 적외선 터치 방식으로 펜 터치를 하고, 동시에, 다른 쪽에서는, 손가락 등으로 정전용량 터치 방식으로 터치할 수 있다. 이러한 특징 및 효과를 갖는 본 실시예의 통합 터시 시스템(100)을 공공장소, 학교, 유치원 등에 설치될 수 있는 대면적의 전자 칠판과 같은 초대형 표시장치(1300)에 적용하게 되면, 여러 사람이 한쪽에서 펜으로 그림이나 글자를 쓰고, 한쪽에서는 손가락으로 그림이나 글자를 쓸 수 있는 매우 흥미로운 표시장치(1300)를 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 제1 포인터
12: 제2 포인터
100: 통합 터치 시스템
110: 터치 패널
120: 터치 집적회로
130a, 130b, 130c: 적외선 센서
140: 통합 터치 프로세서
150: 인쇄회로기판

Claims (13)

  1. 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널;
    제1 포인터의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로;
    제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서; 및
    상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러와, 상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러와 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 통합 터치 프로세서를 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러는, 가역적 터치 모드 전환 또는 비가역적 터치 모드 전환이 이루어지도록, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러 및 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 통합 터치 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가역적 터치 모드 전환은, 적외선 터치 모드에서 정전용량 터치 모드로의 전환과, 상기 정전용량 터치 모드에서 상기 적외선 터치 모드로의 전환이 모두 가능한 터치 모드 전환이고,
    상기 비가역적 터치 모드 전환은, 상기 적외선 터치 모드에서 상기 정전용량 터치 모드로의 전환과, 상기 정전용량 터치 모드에서 상기 적외선 터치 모드로의 전환 중 하나만이 가능한 터치 모드 전환인 통합 터치 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널;
    제1 포인터의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로;
    제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서; 및
    상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러와, 상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러와 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 통합 터치 프로세서를 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러는,
    한 시점에, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러 및 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 중 하나만이 동작 가능하도록 제어하고,
    우선순위 설정 정보에 근거하여, 낮은 우선순위의 터치 모드에서 높은 우선순위의 터치 모드로는 터치 모드 전환이 이루어지도록 하고, 높은 우선순위의 터치 모드에서 낮은 우선순위의 터치 모드로는 터치 모드 전환이 금지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  6. 삭제
  7. 구동전극들과 센싱전극들이 형성된 터치 패널;
    제1 포인터의 터치에 대하여 상기 구동전극들을 구동하여 상기 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로;
    제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서; 및
    상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러와, 상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러를 포함하고, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러와 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 통합 터치 프로세서를 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러는,
    상기 제1 터치 센서 컨트롤러 및 상기 제2 터치 센서 컨트롤러가 동시에 동작 가능하도록 제어하고,
    전체 화면 영역을 정전용량 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제1 화면 영역과 적외선 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제2 화면 영역으로 분할하며,
    상기 제1 터치 센서 컨트롤러가 상기 제1 화면 영역에서 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하도록 제어하고,
    상기 제2 터치 센서 컨트롤러가 상기 제2 화면 영역에서 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 집적회로는,
    상기 제1 화면 영역에 형성된 센싱전극들로부터 정전용량 변화를 센싱하고,
    상기 둘 이상의 적외선 센서 각각은,
    상기 제2 화면 영역에서 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 둘 이상의 적외선 센서 중에서, 상기 제1 화면 영역에 설치된 적외선 센서는 상기 제2 화면 영역에 설치된 적외선 센서보다 좁은 센싱 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러는,
    상기 제1 포인터 또는 상기 제2 포인터를 통해 입력된 영역 구분 가이드 라인 터치 정보에 근거하여, 상기 전체 화면 영역이 정전용량 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제1 화면 영역과 적외선 센싱 기반의 터치 좌표 검출을 위한 제2 화면 영역으로 분할한 화면 영역 분할 정보를 상기 터치 집적회로 및 상기 적외선 센서로 전달하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  11. 제1항, 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 터치 센서 컨트롤러 또는 상기 적외선 센서는,
    상기 제2 포인터에서 방사된 적외선 세기를 토대로, 상기 제2 포인터의 터치 압력을 산출하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 터치 센서 컨트롤러 또는 상기 적외선 센서는,
    상기 제2 포인터에서 방사된 적외선 세기에 비례하도록 상기 제2 포인터의 터치 압력을 산출하는 것을 특징으로 하는 통합 터치 시스템.
  13. 표시패널;
    상기 표시패널에 부착되거나 상기 표시패널에 내장되며, 터치 센서들이 형성된 터치 패널;
    제1 포인터의 터치에 대하여 상기 터치 센서들에서의 정전용량 변화를 센싱하는 터치 집적회로;
    제2 포인터의 터치에 대하여 상기 제2 포인터로부터 방사된 적외선을 센싱하는 둘 이상의 적외선 센서;
    상기 터치 집적회로에서의 정전용량 변화 센싱 정보를 토대로 상기 제1 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제1 터치 센서 컨트롤러;
    상기 적외선 센서에서의 적외선 센싱 정보를 토대로 상기 제2 포인터의 터치 좌표를 검출하는 제2 터치 센서 컨트롤러; 및
    상기 제1 터치 센서 컨트롤러와 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하고,
    상기 메인 컨트롤러는, 가역적 터치 모드 전환 또는 비가역적 터치 모드 전환이 이루어지도록, 상기 제1 터치 센서 컨트롤러 및 상기 제2 터치 센서 컨트롤러 각각의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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