KR102482398B1 - 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평면과 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이에 적용 가능한 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 출력하는 터치 센싱 회로를 포함한다.

Description

터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기{APPARATUS FOR TOUCH SCREEN AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
터치 스크린 장치는 각종 전자 기기에서 별도의 입력 장치 없이 표시 장치의 화면 접촉을 통해 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다. 이러한 터치 스크린 장치는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.
최근에는, 포스 터치, 3차원 터치 정보를 필요로 하는 어플리케이션 등의 사용자 인터페이스 환경이 구축됨에 따라 터치 포스를 센싱할 수 있는 터치 스크린 장치 및 이를 적용한 전자 기기가 개발 및 연구되고 있다.
종래의 터치 포스 기능을 갖는 터치 스크린 장치는 정전 용량 변화를 이용하여 터치 위치와 터치 포스 각각을 센싱하여 3차원 터치 정보를 산출한다.
정전 용량 변화를 이용한 터치 포스 센싱은 터치 전극 사이의 거리 변화에 의존하기 때문에 정확한 터치 포스를 센싱하기 위해서는 터치 전극 사이의 수직 갭(gap) 유지를 필요로 한다. 일반적으로 터치 전극 사이의 수직 갭은 에어층 또는 탄성체 등과 같은 갭 유지 부재에 의해 유지되지만, 반복성 및 온도에 대한 갭 유지 부재의 신뢰성을 확보하는데 어려움이 있다. 이에 따라, 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이에 적용되는 터치 스크린 장치는 터치 전극 사이의 갭 유지가 어렵기 때문에 정확한 터치 포스를 센싱하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 터치 포스 기능을 갖는 터치 스크린 장치는 터치 위치를 센싱하기 위한 터치 센서와 터치 포스를 센싱하기 위한 터치 센서가 서로 터치 전극을 공유하고 있기 때문에 시분할 방식(또는 순차 구동 방식)을 이용하여 터치 위치와 터치 포스 각각을 센싱한 후 센싱 데이터에 대한 터치 알고리즘 연산을 통해 3차원 터치 정보를 산출한다. 이에 따라, 종래의 터치 포스 기능을 갖는 터치 스크린 장치는 시분할 구동시 터치 레포트 레이트(touch report rate)를 고속으로 수행하는데 어려움이 있다. 여기서, 터치 레포트 레이트는 터치 센싱에 의해 센싱된 터치 데이터의 좌표 정보를 호스트 시스템으로 전송하는 속도 또는 주파수를 의미한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 평면과 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이에 적용 가능한 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱시 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있는 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 출력하는 터치 센싱 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 전자 기기는 영상을 표시하는 디스플레이 패널 및 터치 스크린 장치를 포함하고, 터치 스크린 장치는 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 출력하는 터치 센싱 회로를 포함한다.
본 발명에 따르면, 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화됨에 따라 센싱 감도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 평면과 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이에 적용 가능한 터치 스크린 장치를 제공할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 제 1 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 제 2 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 제 2 터치 패널의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 제 2 터치 패널에서 제 2 터치 센서의 형성 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 터치 스크린 장치 및 이를 포함하는 전자 기기의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 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.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 터치 스크린 장치는 제 1 터치 패널(30), 제 2 터치 패널(50), 및 터치 센싱 회로(70)를 포함한다.
상기 제 1 터치 패널(30)은 영상을 표시하는 디스플레이 패널(10) 위에 배치되거나 디스플레이 패널(10)의 상면에 부착될 수 있다. 제 1 터치 패널(30)은 사용자 터치에 대해 정전 용량이 변화되는 복수의 제 1 터치 센서를 포함한다.
상기 복수의 제 1 터치 센서 각각은 제 1 터치 패널(30)에 대한 사용자의 터치 위치를 센싱하기 위한 것으로, 복수의 제 1 터치 구동 라인과 제 1 터치 센싱 전극 사이에 형성되는 정전 용량, 예를 들어, 상호 정전 용량(mutual capacitance)일 수 있다. 이러한 복수의 제 1 터치 센서 각각의 상호 정전 용량은 사용자 터치에 따른 제 1 터치 구동 라인과 제 1 터치 센싱 라인 간의 거리 변화에 따라서 변화되거나 제 1 터치 패널(30)에 대한 사용자 손가락(또는 전도성 물체)의 접촉 여부에 따라서 변화될 수 있다. 일 예에 따른 복수의 제 1 터치 구동 라인 각각과 복수의 제 1 터치 센싱 라인 각각은 길게 연장된 라인 패턴이거나 브릿지를 통해 서로 연결되는 복수의 전극 패턴일 수 있다. 여기서, 제 1 터치 구동 라인과 제 1 터치 센싱 라인은 서로 교차하도록 상하로 배치되거나 서로 인접하도록 동일 평면에 배치될 수 있다.
선택적으로, 복수의 제 1 터치 센서 각각은 복수의 터치 전극 각각에 형성되는 정전 용량, 예를 들어, 자기 정전 용량(self-capacitance)일 수 있으며, 이 경우, 복수의 제 1 터치 센서 각각의 자기 정전 용량은 터치 전극에 대한 사용자 손가락(또는 전도성 물체)의 접촉 여부에 따라서 변화될 수 있다.
상기 제 2 터치 패널(50)은 영상을 표시하는 디스플레이 패널(10)의 아래에 배치되거나 제 1 터치 패널(30) 위에 배치될 수 있다. 이러한 제 2 터치 패널(50)은 사용자 터치에 대해 저항값이 변화되는 복수의 제 2 터치 센서를 포함한다.
상기 복수의 제 2 터치 센서 각각은 제 2 터치 패널(50)에 대한 사용자의 터치 포스를 센싱하기 위한 것으로, 복수의 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 전극 사이에 형성되는 저항일 수 있다. 상기 제 2 터치 센서의 저항값은 제 2 터치 패널(50)에 대한 사용자 터치, 즉 포스 터치(또는 접촉 하중)에 따른 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 전극 간의 접촉 면적에 따라서 변화될 수 있다.
일 예에 따른 제 2 터치 패널(50)은 제 1 베이스 기판에 마련된 복수의 제 2 터치 구동 라인, 제 2 베이스 기판에 마련된 복수의 제 2 터치 센싱 라인, 제 1 베이스 기판과 제 2 베이스 기판 사이에 배치된 탄성 저항체, 및 제 1 베이스 기판과 제 2 베이스 기판 사이의 갭을 유지시키는 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제 2 터치 센서 각각은 서로 교차하는 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 전극 사이에 배치되는 탄성 저항체에 마련되고, 탄성 저항체에 접촉되는 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 전극 간의 접촉 면적에 따른 저항값을 갖는다.
이러한 제 2 터치 패널(50)은 사용자 터치에 대해 저항값이 변화되는 제 2 터치 센서를 포함함으로써 정전 용량 방식의 터치 포스 센서 대비 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 전극 사이의 수직 갭(gap)을 용이하게 유지할 수 있으며, 이로 인하여 평면 형태뿐만 아니라 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이를 갖는 전자 기기에 적용 가능한 장점이 있다.
상기 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)를 기반으로 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고, 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하고, 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 포함하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 외부의 호스트 처리 회로(90)로 출력한다. 여기서, 상기 터치 위치 데이터는 터치 위치에 대한 X축 좌표 및 Y축 좌표 각각의 디지털 정보로 정의될 수 있고, 상기 터치 포스 데이터는 터치 위치에 대한 Z축 좌표 또는 포스 레벨의 디지털 정보로 정의될 수 있다.
상기 터치 동기 신호(Tsync)는 제 1 구간과 제 2 구간을 포함한다. 여기서, 제 1 구간은 터치 센싱 구간으로 정의될 수 있고, 제 2 구간은 디스플레이 구간으로 정의될 수 있다. 상기 터치 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 패널(10)의 프레임 동기 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 이 경우, 터치 동기 신호(Tsync)는 디스플레이 패널(10)을 구동하는 디스플레이 패널 구동부, 즉 타이밍 제어부로부터 제공되거나, 호스트 처리 회로(90)로부터 제공될 수도 있다.
일 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에서 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하고, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간에서 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하고 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 포함하는 3차원 터치 정보를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력할 수 있다. 이때, 일 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간에서, 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하면서 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 위치 데이터를 동시에 산출한 다음, 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 포스 데이터를 산출한 후 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 일 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 위치 산출 알고리즘의 실행 시간이 감소됨에 따라 3차원 터치 정보(TI)를 생성하는 알고리즘 실행 시간이 감소될 수 있고, 이로 인하여 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있다.
다른 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에서 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱한 다음 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하고, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간에서 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 포함하는 3차원 터치 정보를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력할 수 있다. 이때, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간은 적어도 1회의 제 1 센싱 기간, 및 상기 제 1 센싱 기간과 다른 적어도 1회의 제 2 센싱 기간을 포함할 수 있다. 다른 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에서, 제 1 센싱 기간마다 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하고, 제 2 센싱 기간마다 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱할 수 있다. 그리고, 다른 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에서, 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 위치 데이터와 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 포스 데이터를 각각 순차적으로 산출하거나 동시에 산출하여 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성할 수 있다. 따라서, 다른 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에서 터치 위치의 센싱과 터치 포스의 센싱을 교번적으로 수행함으로써 제 1 터치 패널(30)의 터치 구동과 제 2 터치 패널(50)의 터치 구동시 상호 간의 신호 간섭 노이즈를 최소화할 수 있고, 이로 인하여 센싱 감도가 향상될 수 있다.
상기 호스트 처리 회로(90)는 포스 터치 기능(또는 3차원 터치 기능)을 갖는 전자 기기의 어플리케이션 프로세서(application processor)일 수 있다. 이러한 호스트 처리 회로(90)는 터치 센싱 회로(70)로부터 출력되는 3차원 터치 정보(TI)를 수신하고, 수신된 3차원 터치 정보(TI)에 해당되는 어플리케이션을 실행한다.
이와 같은, 본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 제 1 터치 패널(30)을 이용한 정전 용량 방식의 터치 위치를 센싱하고 제 2 터치 패널(50)을 이용한 저항 방식의 터치 포스를 센싱함으로써 평면과 곡면 또는 벤딩 형태의 디스플레이에 적용 가능하면서도 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱시 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간에 따른 터치 센싱 구간 동안 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱을 교번적으로 수행함으로써 제 1 터치 패널(30)의 터치 구동과 제 2 터치 패널(50)의 터치 구동 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화될 수 있고, 이로 인하여 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 터치 집적 회로(71) 및 제 2 터치 집적 회로(73)를 포함하는 것으로, 2개의 집적 회로로 이루어진다. 여기서, 제 1 터치 집적 회로(71)는 마스터(master) 회로이거나 호스트 처리 회로(90)에 종속되는 슬레이브(slave) 회로일 수 있다. 그리고, 제 2 터치 집적 회로(73)은 제 1 터치 집적 회로(71)와 호스트 처리 회로(90)에 종속되는 슬레이브 회로일 수 있다.
상기 제 1 터치 집적 회로(71)는 정전 용량 방식의 터치 구동 방법에 따라 제 1 터치 패널(30)을 구동하여 제 1 터치 패널(30)에 대한 사용자 터치의 터치 위치를 센싱한다. 즉, 제 1 터치 집적 회로(71)는 제 1 터치 패널(30)에 마련된 제 1 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터(TRD)를 생성하고 터치 로우 데이터(TRD)부터 터치 위치 데이터를 산출한다. 일 예에 따른 제 1 터치 집적 회로(71)는 제 1 터치 제어 회로(71a), 제 1 전극 구동 회로(71b), 제 1 센싱 유닛(71c), 제 1 아날로그-디지털 변환 회로(71d), 및 제 1 터치 처리 회로(71e)를 포함한다.
상기 제 1 터치 제어 회로(71a)는 외부로부터 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신하고, 이를 기반으로 제 1 터치 집적 회로(71)를 구성하는 내부 회로의 구동 타이밍을 제어한다. 특히, 제 1 터치 제어 회로(71a)는 터치 동기 신호(Tsync)를 기반으로 제 2 터치 집적 회로(73)의 동작을 제어하기 위한 포스 동기 신호(Fsync)를 생성한다. 선택적으로, 제 1 터치 제어 회로(71a)는 제 1 터치 처리 회로(71e)에 내장될 수 있으며, 이 경우, 제 1 터치 제어 회로(71a)는 생략 가능하다.
상기 제 1 전극 구동 회로(71b)는 제 1 터치 패널(30)에 마련된 복수의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)을 개별적으로 구동하거나 2개 이상의 터치 구동 라인(T_Tx) 단위로 그룹화하여 구동한다. 제 1 전극 구동 회로(71b)는 제 1 터치 구동 신호를 생성하고, 제 1 터치 제어 회로(71a)의 채널 제어에 대응되는 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 제 1 터치 구동 신호를 공급한다.
상기 제 1 센싱 유닛(71c)은 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)에 연결되고, 제 1 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화에 따른 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)의 전하를 증폭하여 아날로그 형태의 터치 센싱 신호(TSS)를 생성한다. 일 예에 따른 복수의 제 1 센싱 유닛(71c)은 하나의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)으로부터 수신되는 신호와 기준 전압을 비교하여 터치 센싱 신호(TSS)를 생성하는 비교기를 포함하는 적분 회로일 수 있다. 다른 예에 따른 제 1 센싱 유닛(71c)은 인접한 2개의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)으로부터 수신되는 신호들의 차를 증폭하여 터치 센싱 신호(TSS)를 생성하는 차동 증폭기를 포함하는 적분 회로일 수 있다.
상기 제 1 아날로그-디지털 변환 회로(71d)는 제 1 센싱 유닛(71c)으로부터 공급되는 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 형태의 터치 로우 데이터(touch raw data)(TRD)를 생성하고, 생성된 터치 로우 데이터(TRD)를 제 1 터치 처리 회로(71e)로 출력한다.
상기 제 1 터치 처리 회로(71e)는 제 1 아날로그-디지털 변환 회로(71d)로부터 공급되는 터치 로우 데이터(TRD)를 기반으로 터치 위치 데이터를 산출한다. 예를 들어, 제 1 터치 처리 회로(71e)는 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 제 1 아날로그-디지털 변환 회로(71d)로부터 출력되는 터치 로우 데이터(TRD)를 수신하여 내부 저장 회로에 임시 저장하고, 미리 설정된 터치 위치 산출 알고리즘을 실행하여 임시 저장된 터치 로우 데이터(TRD)에 대한 터치 위치 데이터를 산출하여 내부 저장 회로에 임시 저장한다. 여기서, 상기 터치 위치 산출 알고리즘은 공지된 어떠한 알고리즘도 가능하다. 예를 들어, 터치 위치 산출 알고리즘은 터치 로우 데이터(TRD)를 미리 설정된 문턱값과 비교하고, 그 문턱값 이상의 터치 로우 데이터(TRD)를 터치 입력 위치의 제 1 터치 센서들로부터 얻어진 터치 로우 데이터(TRD)들 각각에 식별 코드를 부여하고 제 1 터치 센서들 각각의 XY 좌표를 계산하여 터치 위치 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 제 1 터치 처리 회로(71e)는 제 2 터치 집적 회로(73)로부터 공급되는 터치 포스 데이터를 수신하고, 수신된 터치 포스 데이터와 저장 회로에 임시 저장된 터치 위치 데이터를 기반으로 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다.
상기 제 2 터치 집적 회로(73)는 저항 방식의 터치 구동 방법에 따라 제 2 터치 패널(50)을 구동하여 제 2 터치 패널(50)에 대한 사용자 터치의 터치 포스를 센싱한다. 즉, 제 2 터치 집적 회로(73)는 제 2 터치 패널(50)에 마련된 제 2 터치 센서(Rm)의 저항값 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터(FRD)를 생성하고 포스 로우 데이터(FRD)로부터 터치 포스 데이터(Fdata)를 산출한다. 일 예에 따른 제 2 터치 집적 회로(73)는 제 2 터치 제어 회로(73a), 제 2 전극 구동 회로(73b), 제 2 센싱 유닛(73c), 제 2 아날로그-디지털 변환 회로(73d), 및 제 2 터치 처리 회로(73e)를 포함한다.
상기 제 2 터치 제어 회로(73a)는 제 1 터치 집적 회로(71)로부터 공급되는 포스 동기 신호(Fsync)를 수신하고, 이를 기반으로 제 2 터치 집적 회로(73)의 내부 회로의 구동 타이밍을 제어한다. 선택적으로, 제 2 터치 제어 회로(73a)는 제 2 터치 처리 회로(73e)에 내장될 수 있으며, 이 경우, 제 2 터치 제어 회로(73a)는 생략 가능하다.
상기 제 2 전극 구동 회로(73b)는 제 2 터치 패널(50)에 마련된 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)을 개별적으로 구동하거나 2개 이상의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 단위로 그룹화하여 구동한다. 제 2 전극 구동 회로(73b)는 제 2 터치 구동 신호를 생성하고, 제 2 터치 제어 회로(73a)의 채널 제어에 대응되는 제 2 터치 구동 라인(R_Tx)에 제 2 터치 구동 신호를 공급한다. 여기서, 제 2 터치 구동 신호 는 제 1 터치 구동 신호와 동일하거나 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 터치 구동 신호는 복수의 펄스로 이루어질 수 있으며, 제 2 터치 구동 신호를 직류 신호, 교류 신호 또는 접지일 수 있다.
상기 제 2 센싱 유닛(73c)은 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)에 연결되고, 제 2 터치 센서(Rm)의 저항값 변화에 따른 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)의 전압을 증폭하여 아날로그 형태의 포스 센싱 신호(FSS)를 생성한다. 일 예에 따른 복수의 제 2 센싱 유닛(73c)은 하나의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)으로부터 수신되는 제 2 터치 센서(Rm)의 저항값 변화에 따른 전압을 증폭하여 포스 센싱 신호(FSS)를 생성하는 반전 증폭기일 수 있다.
상기 제 2 아날로그-디지털 변환 회로(73d)는 제 2 센싱 유닛(73c)으로부터 공급되는 포스 센싱 신호(FSS)를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 형태의 포스 로우 데이터(force raw data)(FRD)를 생성하고, 생성된 포스 로우 데이터(FRD)를 제 2 터치 처리 회로(73e)로 출력한다.
상기 제 2 터치 처리 회로(73e)는 제 2 아날로그-디지털 변환 회로(73d)로부터 공급되는 포스 로우 데이터(FRD)를 기반으로 터치 포스 데이터(Fdata)를 산출하고, 산출된 터치 포스 데이터(Fdata)를 제 1 터치 접적 회로(71)의 제 1 터치 처리 회로(71e)에 제공한다. 예를 들어, 제 2 터치 처리 회로(73e)는 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 제 2 아날로그-디지털 변환 회로(73d)로부터 출력되는 포스 로우 데이터(FRD)를 수신하여 내부 저장 회로에 임시 저장하고, 미리 설정된 터치 포스 산출 알고리즘을 실행하여 임시 저장된 포스 로우 데이터(FRD)에 대한 터치 포스 데이터를 산출하여 내부 저장 회로에 임시 저장한다. 여기서, 상기 터치 포스 산출 알고리즘은 공지된 어떠한 알고리즘도 가능하다. 예를 들어, 터치 포스 산출 알고리즘은 포스 로우 데이터(FRD)를 미리 설정된 문턱값과 비교하고, 그 문턱값 이상의 포스 로우 데이터(FRD)를 터치 입력 위치의 제 2 터치 센서들로부터 얻어진 포스 로우 데이터들(FRD) 각각에 식별 코드를 부여하고 제 2 터치 센서들 각각의 Z 좌표 또는 레벨을 계산하여 터치 포스 데이터를 생성할 수 있다.
선택적으로, 제 2 터치 처리 회로(73e)는 제 1 터치 집적 회로(71)로부터 공급되는 터치 위치 데이터를 수신하고, 수신된 터치 위치 데이터와 내부 저장 회로에 임시 저장된 터치 포스 데이터(Fdata)를 기반으로 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력할 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 제 1 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서 터치 위치 센싱을 수행하고, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서 터치 포스 센싱과 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 병렬로 처리한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 터치 집적 회로(71)의 구동에 따라 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터(TRD)를 생성한다.
그런 다음, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 2 터치 집적 회로(73)의 구동에 따라 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터(FRD)를 생성하면서 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 로우 데이터(TRD)로부터 터치 위치 데이터(Tdata)를 동시에 산출하고 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 포스 로우 데이터(FRD)로부터 터치 포스 데이터(Fdata)를 산출한 다음, 제 1 터치 집적 회로(71)의 구동에 따라 터치 위치 데이터(Tdata)와 터치 포스 데이터(Fdata)를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다.
따라서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 포스 센싱과 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 병렬로 처리함으로써 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화됨에 따라 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로의 제 2 동작 시퀀스를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱을 교번적으로 수행하고, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서 터치 위치 산출 알고리즘과 포스 레벨 산출 알고리즘의 실행을 순차적 또는 동시에 처리한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)은 복수의 제 1 센싱 기간(SP1), 및 복수의 제 1 센싱 기간(SP1) 사이사이로 설정되는 복수의 제 2 센싱 기간(SP2)을 포함한다. 이때, 복수의 제 2 센싱 기간(SP2) 각각은 인접한 제 1 센싱 기간(SP1) 사이의 블랭크 기간일 수 있다.
상기 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 센싱 기간(SP1)마다 수행되는 제 1 터치 집적 회로(71)의 구동에 따라 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터(TRD)를 생성하고, 제 2 센싱 기간(SP3)마다 수행되는 제 2 터치 집적 회로(73)의 구동에 따라 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터(FRD)를 생성한다. 여기서, 제 1 터치 집적 회로(71)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서 제 1 터치 패널(30)에 마련된 모든 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)에 대한 터치 위치 센싱을 수행하되, 제 1 센싱 기간(SP1)마다 적어도 하나의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)에 대한 터치 위치 센싱을 수행할 수 있다. 이와 마찬가지로, 제 2 터치 집적 회로(73)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서 제 2 터치 패널(50)에 마련된 모든 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)에 대한 터치 포스 센싱을 수행하되, 제 2 센싱 기간(SP2)마다 적어도 하나의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)에 대한 터치 포스 센싱을 수행할 수 있다.
그런 다음, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 터치 집적 회로(71)의 구동에 따라 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 로우 데이터(TRD)로부터 터치 위치 데이터(Tdata) 및 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 포스 로우 데이터(FRD)로부터 터치 포스 데이터(Fdata)를 동시에 또는 순차적으로 산출한 다음, 터치 위치 데이터(Tdata)와 터치 포스 데이터(Fdata)를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다.
따라서, 제 1 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 위치 센싱의 블랭크 기간에 터치 포스 센싱을 수행함으로써 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화됨에 따라 센싱 감도가 향상될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 및 제 2 터치 패널(30, 50)에 공통적으로 연결된 하나의 집적 회로로 구성된다. 예를 들어, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 제어 회로(75a), 전극 구동 회로(75b), 제 1 선택부(75c), 제 2 선택부(75d), 제 1 센싱 유닛(75e), 제 2 센싱 유닛(75f), 아날로그-디지털 변환 회로(75g), 및 터치 처리 회로(75h)를 포함한다.
상기 터치 제어 회로(75a)는 외부로부터 공급되는 터치 동기 신호(Tsync)를 수신하고, 이를 기반으로 터치 센싱 회로(70)를 구성하는 내부 회로의 구동 타이밍을 제어한다. 예를 들어, 터치 제어 회로(75a)는 터치 동기 신호(Tsync)를 기반으로 미리 설정된 터치 센싱 회로(70)의 동작 시퀀스에 대응되는 센싱 모드 신호(SMS)를 생성한다. 여기서, 센싱 모드 신호(SMS)는 터치 위치 센싱을 위한 제 1 논리 상태와 터치 포스 센싱을 위한 제 2 논리 상태를 가질 수 있다. 선택적으로, 터치 제어 회로(75a)는 터치 처리 회로(75h)에 내장될 수 있으며, 이 경우, 터치 제어 회로(75a)는 생략 가능하다.
상기 전극 구동 회로(75b)는 터치 제어 회로(75a)의 제어에 응답하여 제 1 터치 패널(30)과 제 2 터치 패널(50) 각각의 터치 센싱 구동을 위한 터치 구동 신호(TDS)를 생성한다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)는 복수의 펄스로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 선택부(75c)는 터치 제어 회로(75a)로부터 제공되는 센싱 모드 신호(SMS)와 채널 선택 신호에 기초하여, 전극 구동 회로(75b)로부터 공급되는 터치 구동 신호(TDS)를 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 공급하거나 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 공급한다. 예를 들어, 제 1 선택부(75c)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 응답하여 터치 구동 신호(TDS)를 적어도 하나의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 공급할 수 있다. 이때, 제 1 선택부(75c)는 채널 선택 신호에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 복수의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 순차적으로 공급하거나 2개 이상의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 동시에 공급할 수 있다. 그리고, 제 1 선택부(75c)는 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 응답하여 터치 구동 신호(TDS)를 적어도 하나의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 공급할 수 있다. 이때, 제 1 선택부(75c)는 채널 선택 신호에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 순차적으로 공급하거나 2개 이상의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 동시에 공급할 수 있다.
상기 제 2 선택부(75d)는 터치 제어 회로(75a)로부터 제공되는 센싱 모드 신호(SMS)와 채널 선택 신호에 기초하여, 제 1 터치 패널(30)에 마련된 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)을 제 1 센싱 유닛(75e)에 연결하거나 제 2 터치 패널(50)에 마련된 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 제 2 센싱 유닛(75f)에 연결한다. 예를 들어, 제 2 선택부(75d)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 응답하여 복수의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)을 제 1 센싱 유닛(75e)에 순차적으로 연결하거나 채널 선택 신호에 해당되는 2개의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)을 제 1 센싱 유닛(75e)에 연결할 수 있다. 그리고, 제 2 선택부(75d)는 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 응답하여 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 제 2 센싱 유닛(75f)에 순차적으로 연결하거나 채널 선택 신호에 해당되는 2개의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 제 2 센싱 유닛(75f)에 연결할 수 있다.
상기 제 1 센싱 유닛(75e)은 제 2 선택부(75d)을 통해 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)에 연결되고, 제 1 터치 센서(Cm)의 정전 용량 변화에 따른 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)의 전하를 증폭하여 아날로그 형태의 터치 센싱 신호(TSS)를 생성한다. 일 예에 따른 복수의 제 1 센싱 유닛(75e)은 하나의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)으로부터 수신되는 신호와 기준 전압을 비교하여 터치 센싱 신호(TSS)를 생성하는 비교기를 포함하는 적분 회로일 수 있다. 다른 예에 따른 제 1 센싱 유닛(75e)은 인접한 2개의 제 1 터치 센싱 라인(T_Rx)으로부터 수신되는 신호들의 차를 증폭하여 터치 센싱 신호(TSS)를 생성하는 차동 증폭기를 포함하는 적분 회로일 수 있다.
상기 제 2 센싱 유닛(75f)은 제 2 선택부(75d)을 통해 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)에 연결되고, 제 2 터치 센서(Rm)의 저항값 변화에 따른 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)의 전압을 증폭하여 아날로그 형태의 포스 센싱 신호(FSS)를 생성한다. 일 예에 따른 복수의 제 2 센싱 유닛(75f)은 하나의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)으로부터 수신되는 제 2 터치 센서(Rm)의 저항값 변화에 따른 전압을 증폭하여 포스 센싱 신호(FSS)를 생성하는 반전 증폭기일 수 있다.
상기 아날로그-디지털 변환 회로(75g)는 제 1 센싱 유닛(75e)으로부터 공급되는 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 형태의 터치 로우 데이터(TRD)를 생성하고, 생성된 터치 로우 데이터(TRD)를 터치 처리 회로(75h)로 출력하고, 제 2 센싱 유닛(75f)으로부터 공급되는 포스 센싱 신호(FSS)를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 형태의 포스 로우 데이터(FRD)를 생성하고, 생성된 포스 로우 데이터(FRD)를 터치 처리 회로(75h)로 출력한다.
상기 터치 처리 회로(75g)는 MCU(Micro Controller Unit)으로서, 아날로그-디지털 변환 회로(75g)로부터 공급되는 터치 로우 데이터(TRD)와 포스 로우 데이터(FRD)를 기반으로 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다. 일 예에 따른 터치 처리 회로(75g)는 아날로그-디지털 변환 회로(75g)로부터 공급되는 터치 로우 데이터(TRD)를 기반으로 터치 위치 데이터를 산출하여 내부 저장 회로에 임시 저장하고, 아날로그-디지털 변환 회로(75g)로부터 공급되는 포스 로우 데이터(FRD)를 기반으로 터치 포스 데이터를 산출하여 내부 저장 회로에 임시 저장한 다음, 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터를 기반으로 3차원 터치 정보(TI)를 생성한다. 여기서, 터치 처리 회로(75g)는 터치 위치 데이터와 터치 포스 데이터 각각에 대해 미리 설정된 알고리즘의 실행을 통해 산출하는 것으로, 도 2를 참조하여 설명과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은, 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 도 3에 도시된 제 1 동작 시퀀스에 의해 구동될 수 있는데, 도 3 및 도 5를 참조하여 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)의 구동을 설명하면 다음과 같다.
제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서 터치 위치 센싱을 수행하고, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서 터치 포스 센싱과 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 병렬로 처리한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 위치 센싱을 수행한다. 즉, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 공급하고, 제 1 센싱 유닛(75e)을 통해 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 신호(TSS)를 센싱하고 아날로그-디지털 변환 회로(75g)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그-디지털 변환하여 터치 로우 데이터(TRD)를 생성한 다음, 터치 로우 데이터(TRD)를 터치 처리 회로(75g)에 임시 저장한다.
그런 다음, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 포스 센싱을 수행하면서 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 로우 데이터(TRD)를 기반으로 터치 위치 데이터(Tdata)를 생성한다. 즉, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 공급하고, 제 2 센싱 유닛(75f)을 통해 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 센싱 신호(FSS)를 센싱하고 아날로그-디지털 변환 회로(75g)를 통해 포스 센싱 신호(FSS)를 아날로그-디지털 변환하여 포스 로우 데이터(FRD)를 생성한 다음, 포스 로우 데이터(FRD)를 터치 처리 회로(75g)에 임시 저장한다. 이와 동시에, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 집적 회로(75h)의 터치 위치 산출 알고리즘 실행을 통해 터치 로우 데이터(TRD)로부터 터치 위치 데이터(Tdata)를 산출한다.
그런 다음, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 집적 회로(75h)의 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 포스 로우 데이터(FRD)로부터 터치 포스 데이터(Fdata)를 산출한 다음, 터치 위치 데이터(Tdata)와 터치 포스 데이터(Fdata)를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다.
따라서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 포스 센싱과 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 병렬로 처리함으로써 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화됨에 따라 센싱 감도가 향상될 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 도 4에 도시된 제 2 동작 시퀀스에 의해 구동될 수 있는데, 도 4 및 도 5를 참조하여 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)의 구동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 터치 동기 신호(Tsync)의 제 1 구간(P1)에서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 제 1 센싱 기간(SP1)마다 터치 위치 센싱을 수행하고, 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 제 2 센싱 기간(SP1)마다 터치 포스 센싱을 수행한다. 즉, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 1 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 제 1 터치 패널(30)의 제 1 터치 구동 라인(T_Tx)에 공급하고, 제 1 센싱 유닛(75e)을 통해 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 신호(TSS)를 센싱하고 아날로그-디지털 변환 회로(75g)를 통해 터치 센싱 신호(TSS)를 아날로그-디지털 변환하여 터치 로우 데이터(TRD)를 생성한 다음, 터치 로우 데이터(TRD)를 터치 처리 회로(75g)에 임시 저장한다. 그리고, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 제 2 논리 상태의 센싱 모드 신호(SMS)에 따라 터치 구동 신호(TDS)를 제 2 터치 패널(50)의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 공급하고, 제 2 센싱 유닛(75f)을 통해 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 센싱 신호(FSS)를 센싱하고 아날로그-디지털 변환 회로(75g)를 통해 포스 센싱 신호(FSS)를 아날로그-디지털 변환하여 포스 로우 데이터(FRD)를 생성한 다음, 포스 로우 데이터(FRD)를 터치 처리 회로(75g)에 임시 저장한다.
그런 다음, 터치 동기 신호(Tsync)의 제 2 구간(P2)에서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 집적 회로(75h)의 터치 위치 산출 알고리즘의 실행을 통해 터치 로우 데이터(TRD)로부터 터치 위치 데이터(Tdata)와 터치 집적 회로(75h)의 터치 포스 산출 알고리즘의 실행을 통해 포스 로우 데이터(FRD)로부터 터치 포스 데이터(Fdata)를 동시에 또는 순차적으로 산출한 다음, 터치 위치 데이터(Tdata)와 터치 포스 데이터(Fdata)를 기반으로 하는 3차원 터치 정보(TI)를 생성하여 호스트 처리 회로(90)로 출력한다.
따라서, 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 터치 위치 센싱의 블랭크 기간에 터치 포스 센싱을 수행함으로써 터치 레포트 레이트를 고속으로 수행할 수 있으며, 터치 위치 센싱과 터치 포스 센싱 간의 신호 간섭 노이즈가 최소화됨에 따라 센싱 감도가 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 제 2 예에 따른 터치 센싱 회로(70)는 하나의 집적 회로로 구성됨으로써 터치 스크린 장치의 부품 수를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 하우징(110), 커버 윈도우(130), 디스플레이 패널(150), 제 1 터치 패널(30), 및 제 2 터치 패널(50)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 디스플레이 패널(150)과 제 1 및 제 2 터치 패널(30, 50)이 수납되는 수납 공간을 갖는다. 즉, 하우징(110)은 바닥면과 바닥면의 가장자리에 수직하게 마련된 측벽을 포함하고, 수납 공간은 측벽에 의해 둘러싸이는 바닥면 위에 마련될 수 있다.
추가적으로, 하우징(110)은 시스템 배치부를 더 포함할 수 있다. 일 예에 따른 시스템 배치부는 일부분이 수납 공간과 연통되도록 하우징(110)의 후면에 마련될 수 있으며, 전자 기기의 후면 커버에 의해 개폐 가능할 수 있다. 다른 예에 따른 시스템 배치부는 하우징(110)의 바닥면 상에 배치된 중간 프레임과 하우징(110)의 바닥면 사이에 마련될 수 있다.
상기 커버 윈도우(130)는 하우징(110)의 수납 공간을 덮도록 하우징(110)의 측벽에 설치된다. 이때, 하우징(110)의 측벽과 커버 윈도우(130) 사이에는 폼 패드(foam pad) 등의 완충 부재가 배치될 수 있다.
상기 디스플레이 패널(150)은 유기 발광 소자의 발광을 이용하여 영상을 표시하는 플렉서블 유기 발광 디스플레이 패널일 수 있다. 이때, 디스플레이 패널(150)은 평면 형태, 곡면 형태, 또는 벤딩 형태를 가질 수 있다. 일 예에 따른 디스플레이 패널(150)은 백 플레이트(151), 화소 어레이 기판(153), 및 봉지층(encapsulation layer)(155)을 포함할 수 있다.
상기 백 플레이트(151)는 광학 접착제(미도시)에 의해 화소 어레이 기판(153)의 후면에 부착됨으로써 화소 어레이 기판(153)의 평면 상태를 유지시킨다.
상기 화소 어레이 기판(153)는 백 플레이트(151) 상에 마련되는 것으로, 패널 구동 회로로부터 공급되는 데이터 신호에 대응되는 영상을 표시한다. 일 예에 따른 화소 어레이 기판(153)은 베이스 기판과 화소 어레이를 포함한다.
상기 베이스 기판은 플렉서블 재질로 이루어져 백 플레이트(151)의 상면에 부착된다. 예를 들어 베이스 기판은 PI(polyimide) 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 화소 어레이는 도시하지 않은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 마련된 복수의 화소를 포함한다. 각 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터로부터 데이터 신호를 제공받는 구동 트랜지스터, 구동 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전류에 의해 발광하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 유기 발광 소자는 구동 트랜지스터에 연결된 애노드 전극, 애노드 전극 상에 마련된 유기 발광층, 및 유기 발광층 상에 마련된 캐소드 전극을 포함한다. 그리고, 각 화소는 뱅크 패턴에 의해 정의된다.
상기 베이스 기판의 일측 가장자리 부분에는 화소 어레이에 마련된 각 신호 라인에 접속되어 있는 패드부(미도시)가 마련되고, 패드부는 패널 구동 회로와 연결된다.
상기 봉지층(155)은 화소 어레이를 덮도록 베이스 기판의 상면 전체에 마련된다. 이러한 봉지층(155)은 산소 또는 수분으로부터 유기 발광 소자를 보호하는 역할을 한다.
상기 제 1 터치 패널(30)은 디스플레이 패널(150) 상에 배치되어 사용자의 터치 위치를 센싱하기 위한 것으로, 사용자 터치에 대해 정전 용량이 변화되는 복수의 제 1 터치 센서를 포함한다. 상기 제 1 터치 패널(30)은 도 1를 참조하여 설명한 제 1 터치 패널과 동일하므로, 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
일 예에 따른 제 1 터치 패널(30)은 디스플레이 패널(150)의 봉지층(155) 상에 부착될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(150)은 제 1 터치 패널(30)에 부착된 편광 필름(157)을 더 포함할 수 있다. 상기 편광 필름(157)은 외부 광에 의해 반사를 방지하여 디스플레이 패널(150)의 시인성을 개선하는 역할을 할 수 있다.
상기 편광 필름(157)은 투명 점착 부재(160)에 의해 커버 윈도우(130)의 하면에 부착될 수 있다. 여기서, 투명 점착 부재(160)는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)일 수 있다.
상기 제 2 터치 패널(50)은 디스플레이 패널(150)의 아래에 배치되어 사용자의 터치 포스를 센싱하기 위한 것으로, 사용자 터치에 대해 저항값이 변화되는 복수의 제 2 터치 센서를 포함한다. 예를 들어, 제 2 터치 패널(50)은 하우징(110)의 바닥면과 디스플레이 패널(150) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제 2 터치 패널(50)은 디스플레이 패널(150)의 열을 열 복사 방식과 열 전달 방식에 따라 하우징(110)으로 전달하여 방열시키는 역할을 할 수 있다.
일 예에 따른 제 2 터치 패널(50)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(51), 제 2 기판(53), 저항체 부재(55), 및 기판 합착 부재(57)를 포함한다.
상기 제 1 기판(51)은 투명 플라스틱 재질, 예를 들어, PET(polyethyleneterephthalate) 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 1 기판(51)은 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 포함한다.
상기 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 각각은 제 1 기판(51)의 제 1 방향(X)과 나란하면서 제 1 방향(X)과 교차하는 제 2 방향(Y)을 따라 일정한 간격을 가지도록 바(bar) 형태로 마련될 수 있다. 이러한 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 각각은 터치 센싱 회로에 연결됨으로써 포스 터치를 센싱하기 위한 센싱 전극의 역할을 한다.
상기 제 2 기판(53)은 제 1 기판(51)과 동일한 투명 플라스틱 재질, 예를 들어, PET 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 2 기판(53)은 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)을 포함한다.
상기 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 각각은 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 각각과 교차하도록 제 2 기판(53)의 하면에 마련되고, 투명 전도성 재질로 이루어질 수 있다. 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 각각은 제 1 기판(51)의 제 2 방향(Y)과 나란하면서 제 1 방향(X)을 따라 일정한 간격을 가지도록 바(bar) 형태로 마련될 수 있다. 이러한 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 각각은 터치 센싱 회로에 연결됨으로써 포스 터치를 센싱하기 위한 구동 전극의 역할을 한다.
상기 저항체 부재(55)는 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)과 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)의 교차부에 마련된다. 이러한 저항체 부재(55)는 사용자의 포스 터치에 따라 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)과 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)의 교차부에 제 2 터치 센서(Rm), 즉 저항을 형성한다. 상기 제 2 터치 센서(Rm)는 제 2 기판(53)에 대한 사용자의 포스 터치(또는 접촉 하중)에 따른 저항체 부재(55)와 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 간의 접촉 면적에 따라 저항 값이 변화됨으로써 사용자의 포스 터치가 센싱될 수 있도록 한다.
제 1 예에 따른 저항체 부재(55)는 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 덮도록 제 1 기판(51)의 상면에 마련될 수 있다. 제 2 예에 따른 저항체 부재(55)는 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)을 덮도록 제 1 기판(51)과 마주하는 제 2 기판(53)의 후면에 마련될 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 예에 따른 저항체 부재(55)는 단일 몸체로 이루어짐으로써 싱글 포스 터치를 센싱하는데 적합하다.
제 3 예에 따른 저항체 부재(55)는 복수의 제 1 탄성 저항체 패턴(55a) 및 복수의 제 2 탄성 저항체 패턴(55b)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제 1 탄성 저항체 패턴(55a)은 복수의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 각각을 일대일로 덮도록 제 1 기판(51)의 상면에 마련될 수 있다. 즉, 하나의 제 1 탄성 저항체 패턴(55a)은 하나의 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)을 덮도록 제 1 기판(51)의 상면에 패턴 형성된다.
상기 복수의 제 2 탄성 저항체 패턴(55b)은 복수의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx) 각각을 일대일로 덮도록 제 1 기판(51)의 상면과 마주하는 제 2 기판(53)의 하면에 마련될 수 있다. 즉, 하나의 제 2 탄성 저항체 패턴(55b)은 하나의 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)을 덮도록 제 2 기판(53)의 하면에 패턴 형성된다.
제 3 예에 따른 저항체 부재(55)는 복수의 제 1 탄성 저항체 패턴(55a) 각각이 서로 분리되고, 복수의 제 2 탄성 저항체 패턴(55b) 각각이 서로 분리됨으로써 멀티 포스 터치를 센싱하는데 적합하다.
일 예에 따른 저항체 부재(55)는 QTC(quantum tunneling composites), EAP(electro-active polymer), 아크릴(Acrylic) 및 고무(rubber) 계열의 솔벤트(solvent) 중 어느 하나를 기반으로 하는 감압 접착제 재료, 또는 압전 저항(piezo-resistive) 계열의 재료로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 감압 접착제 재료는 면적에 따라 저항이 가변되는 특성을 갖는다. 그리고, 상기 압전 저항 계열의 재료는 실리콘 반도체 결정에 외력을 가하면 전도 에너지가 발생하여 전하가 전도 대역으로 이동하면서 비저항이 변화되는 압전 저항 효과를 갖는 것으로, 압력의 크기에 따라 비저항의 변화가 큰 특성을 갖는다. 이러한 저항체 부재(55)는 프린팅 공정에 의해 제 1 및/또는 제 2 기판(51, 53)에 코팅되거나 접착제를 이용한 부착 공정에 의해 제 1 및/또는 제 2 기판(51, 53)에 부착될 수 있다.
상기 기판 합착 부재(57)는 제 1 및 제 2 기판(51, 53) 사이에 갭 공간(GS)(또는 수직 갭)을 마련하면서 제 1 및 제 2 기판(51, 53)을 대향 합착시킨다. 예를 들어, 기판 합착 부재(57)는 쿠션 재질을 갖는 접착제일 수 있다. 이러한 상기 기판 합착 부재(57)는 갭 공간(GS)을 사이에 두고 제 1 기판(51)과 제 2 기판(53)을 지지하는 지지대의 기능을 한다.
추가적으로, 상기 제 2 터치 패널(50)은 스페이서(59)를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서(59)는 서로 마주하는 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)과 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 사이에 개재되어 제 1 및 제 2 기판(51, 53) 간의 갭 공간(GS)을 유지시키거나 사용자 포스 터치 이후에 가압 또는 벤딩된 제 1 기판(53)을 원위치로 복원시키는 기능을 한다.
이와 같은, 일 예에 따른 제 2 터치 패널(50)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자 터치에 의해 가해지는 포스 터치(FT)에 따라 제 2 탄성 저항체 패턴(55b)이 제 1 탄성 저항체 패턴(115a)과 물리적으로 접촉되면, 서로 교차하는 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)과 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx) 사이의 저항체 부재(55), 즉 제 2 터치 센서(Rm)에 저항이 형성되고, 이 저항을 통해 제 2 터치 구동 라인(F_Tx)에 공급되는 터치 구동 신호에 따른 전류가 해당하는 제 2 터치 센싱 라인(F_Rx)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 터치 센싱 회로는 제 2 터치 센서(Rm)에 흐르는 전류에 대응되는 전압을 증폭하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 포스 로우 데이터를 기반으로 터치 포스 데이터를 생성한다.
한편, 다른 예에 따른 제 2 터치 패널(50)은 제 1 기판, 제 1 기판 상에 일정한 간격으로 배치된 복수의 제 2 터치 구동 라인, 복수의 제 2 터치 구동 라인 각각과 인접하면서 나란하도록 제 1 기판 상에 배치된 복수의 제 2 터치 센싱 라인, 제 1 기판을 덮는 제 2 기판, 제 1 기판과 마주하도록 제 2 기판의 하면에 배치된 저항체 부재, 및 제 1 및 제 2 기판 사이에 갭 공간(또는 수직 갭)을 마련하면서 제 1 및 제 2 기판을 대향 합착시키는 기판 합착 부재를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예에 따른 제 2 터치 패널(50)은 제 2 터치 구동 라인과 제 2 터치 센싱 라인이 서로 교차하지 않고 서로 나란하도록 제 1 기판에 형성되는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 제 2 터치 패널(50)과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 시스템 구동 회로를 더 포함하고, 시스템 구동 회로는 하우징(110)에 마련된 시스템 배치부에 수납된다. 일 예에 따른 시스템 구동 회로는 패널 구동 회로, 터치 센싱 회로, 및 호스트 처리 회로를 포함할 수 있다.
상기 패널 구동 회로는 디스플레이 패널(150)에 연결되어 디스플레이 패널(150)에 영상을 표시한다.
상기 터치 센싱 회로는 미리 설정된 동작 시퀀스에 따라 제 1 터치 패널(30)을 통해 터치 위치를 센싱하고 제 2 터치 패널(50)을 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 생성한다. 이러한 터치 센싱 회로는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 터치 센싱 회로(70)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 호스트 처리 회로는 터치 센싱 회로로부터 공급되는 3차원 터치 정보에 해당되는 어플리케이션을 실행시킨다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면으로서, 이는 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기에서 제 2 터치 패널의 배치 위치를 변경하여 구성한 것이다. 이에 따라, 이하에서는 제 2 터치 패널의 배치 구조에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 다른 예에 따른 전자 기기는 하우징(110), 커버 윈도우(130), 디스플레이 패널(150), 제 1 터치 패널(30), 및 제 2 터치 패널(50)를 포함하며, 이러한 구성들은 도 6과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 제 2 터치 패널(50)은 상기 커버 윈도우(130)의 아래에 배치된다. 즉, 제 2 터치 패널(50)은 커버 윈도우(130)와 디스플레이 패널(150) 사이에 배치됨으로써 제 1 터치 패널(30) 대비 사용자 터치 부분에 상대적으로 가깝게 위치한다. 이에 따라, 제 2 터치 패널(50)에 마련된 제 2 터치 센서는 사용자 터치에 대해 보다 용이하게 반응할 수 있고, 이로 인하여 포스 터치 센싱의 감도가 향상될 수 있다.
상기 제 2 터치 패널(50)은 투명 점착 부재(160)에 의해 커버 윈도우(160)의 하면에 부착될 수 있다.
선택적으로, 상기 제 2 터치 패널(50)은 디스플레이 패널(150)에 내장될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 터치 패널(50)은 편광 필름(157)과 제 1 터치 패널(30) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제 1 터치 패널(30)은 디스플레이 패널(150)의 봉지층(155)에 부착되고, 제 2 터치 패널(50)은 제 1 터치 패널(30)에 부착되고, 편광 필름(157)은 제 2 터치 패널(50)에 부착될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 패널(150)과 제 1 터치 패널(30) 및 제 2 터치 패널(50)은 서로 물리적으로 결합된 하나의 모듈 형태로 구성될 수 있다.
이상과 같은, 본 발명에 따른 전자 기기는 본 발명에 따른 터치 스크린 장치를 포함함으로써 평면과 곡면 또는 벤딩 형태를 가질 수 있으며, 터치 포스의 센싱 감도가 향상될 수 있다.
부가적으로, 도 6 및 도 7에서는 본 발명에 따른 전자 기기의 디스플레이 패널(150)이 유기 발광 디스플레이 패널인 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널로 변경될 수 있으며, 이 경우 본 발명에 따른 전자 기기는 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하도록 하우징(110)의 수납 공간에 수납된 백라이트 유닛을 더 포함한다.
전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 전자 기기는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(wearable device), 이동 통신 단말기, 텔레비전, 노트북, 및 모니터 중 어느 하나일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 150: 디스플레이 패널 30: 제 1 터치 패널
50: 제 2 터치 패널 51: 제 1 기판
53: 제 2 기판 55: 저항체 부재
57: 기판 합착 부재 59: 스페이서
70: 터치 센싱 회로 71: 제 1 터치 집적 회로
73: 제 2 터치 집적 회로 90: 호스트 처리 회로
110: 하우징 130: 커버 윈도우

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 사용자 터치에 대해 정전 용량이 변화되는 제 1 터치 센서를 갖는 제 1 터치 패널;
    상기 사용자 터치에 대해 저항값이 변화되는 제 2 터치 센서를 갖는 제 2 터치 패널; 및
    터치 동기 신호를 기반으로 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고 상기 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 출력하는 터치 센싱 회로를 포함하고,
    상기 터치 동기 신호는 제 1 구간과 제 2 구간을 가지며,
    상기 터치 센싱 회로는,
    상기 제 1 구간에서 상기 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터(touch raw data)를 생성하고,
    상기 제 2 구간에서 상기 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하고, 상기 터치 로우 데이터로부터 터치 위치 데이터를 산출하며, 상기 터치 위치 데이터와 상기 포스 로우 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 출력하는, 터치 스크린 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는 상기 제 2 구간에서 상기 터치 로우 데이터로부터 상기 터치 위치 데이터를 산출한 다음, 상기 포스 로우 데이터로부터 터치 포스 데이터를 산출한 후, 상기 터치 위치 데이터와 상기 터치 포스 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 출력하는, 터치 스크린 장치.
  4. 사용자 터치에 대해 정전 용량이 변화되는 제 1 터치 센서를 갖는 제 1 터치 패널;
    상기 사용자 터치에 대해 저항값이 변화되는 제 2 터치 센서를 갖는 제 2 터치 패널; 및
    터치 동기 신호를 기반으로 제 1 터치 센서를 통해 터치 위치를 센싱하고 상기 제 2 터치 센서를 통해 터치 포스를 센싱하여 3차원 터치 정보를 출력하는 터치 센싱 회로를 포함하고,
    상기 터치 동기 신호는 제 1 구간과 제 2 구간을 가지며,
    상기 제 1 구간은 적어도 1회의 제 1 센싱 기간, 및 상기 제 1 센싱 기간과 다른 적어도 1회의 제 2 센싱 기간을 포함하며,
    상기 터치 센싱 회로는,
    상기 제 1 구간의 상기 제 1 센싱 기간에서 상기 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 로우 데이터를 생성하고,
    상기 제 1 구간의 상기 제 2 센싱 기간에서 상기 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 포스 로우 데이터를 생성하며,
    상기 제 2 구간에서 상기 터치 로우 데이터와 상기 포스 로우 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 출력하는, 터치 스크린 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 센싱 회로는,
    상기 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 상기 터치 로우 데이터를 생성하고 상기 터치 로우 데이터로부터 터치 위치 데이터를 산출하는 제 1 터치 집적 회로; 및
    상기 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 상기 포스 로우 데이터를 생성하고 상기 포스 로우 데이터로부터 터치 포스 데이터를 산출하는 제 2 터치 터치 집적 회로를 포함하며,
    상기 제 1 터치 집적 회로 또는 상기 제 2 터치 집적 회로는 상기 터치 위치 데이터와 상기 터치 포스 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 출력하는, 터치 스크린 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 집적 회로는 상기 터치 동기 신호를 기반으로 포스 터치 동기 신호를 생성하고, 상기 터치 위치 데이터와 상기 터치 포스 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 출력하며,
    상기 제 2 터치 집적 회로는 상기 포스 터치 동기 신호를 기반으로 상기 터치 포스 데이터를 산출하여 상기 제 1 터치 집적 회로에 제공하는, 터치 스크린 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 터치 패널은,
    터치 구동 라인을 갖는 제 1 기판;
    상기 터치 구동 라인과 교차하는 터치 센싱 라인을 갖는 제 2 기판; 및
    상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인 사이에 마련된 저항체 부재를 포함하고,
    상기 제 2 터치 센서는 상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인의 교차부에 형성되는, 터치 스크린 장치.
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 터치 패널은,
    서로 나란한 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판을 덮는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 마주하도록 상기 제 2 기판의 하면에 마련된 저항체 부재; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 갭을 마련하는 기판 합착 부재를 포함하고,
    상기 제 2 터치 센서는 상기 저항체 부재와 접촉되는 상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인 사이에 형성되는, 터치 스크린 장치.
  9. 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및
    제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 터치 스크린 장치를 포함하며,
    상기 터치 스크린 장치의 제 1 및 제 2 터치 패널 각각은 상기 디스플레이 패널과 중첩되는, 전자 기기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널과 제 1 및 제 2 터치 패널이 수납되는 수납 공간을 갖는 하우징; 및
    상기 하우징의 수납 공간을 덮는 커버 윈도우를 포함하며,
    상기 제 2 터치 패널은 상기 디스플레이 패널의 아래에 배치되거나 상기 커버 윈도우의 아래에 배치된, 전자 기기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 터치 스크린 장치의 터치 센싱 회로는,
    상기 제 1 터치 센서의 정전 용량 변화를 센싱하여 상기 터치 로우 데이터를 생성하고 상기 터치 로우 데이터로부터 터치 위치 데이터를 산출하는 제 1 터치 집적 회로; 및
    상기 제 2 터치 센서의 저항값 변화를 센싱하여 상기 포스 로우 데이터를 생성하고 상기 포스 로우 데이터로부터 터치 포스 데이터를 산출하는 제 2 터치 터치 집적 회로를 포함하며,
    상기 제 1 터치 집적 회로 또는 상기 제 2 터치 집적 회로는 상기 터치 위치 데이터와 상기 터치 포스 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 호스트 처리 회로로 출력하는, 전자 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 터치 집적 회로는 상기 터치 동기 신호를 기반으로 포스 터치 동기 신호를 생성하고, 상기 터치 위치 데이터와 상기 터치 포스 데이터를 기반으로 상기 3차원 터치 정보를 생성하여 상기 호스트 처리 회로로 출력하며,
    상기 제 2 터치 집적 회로는 상기 포스 터치 동기 신호를 기반으로 상기 터치 포스 데이터를 산출하여 상기 제 1 터치 집적 회로에 제공하는, 전자 기기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 터치 패널은,
    터치 구동 라인을 갖는 제 1 기판;
    상기 터치 구동 라인과 교차하는 터치 센싱 라인을 갖는 제 2 기판; 및
    상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인 사이에 마련된 저항체 부재를 포함하고,
    상기 제 2 터치 센서는 상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인의 교차부에 형성되는, 전자 기기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 터치 패널은,
    서로 나란한 터치 구동 라인과 터치 센싱 라인을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판을 덮는 제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 마주하도록 상기 제 2 기판의 하면에 마련된 저항체 부재; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 갭을 마련하는 기판 합착 부재를 포함하고,
    상기 제 2 터치 센서는 상기 저항체 부재와 접촉되는 상기 터치 구동 라인과 상기 터치 센싱 라인 사이에 형성되는, 전자 기기.
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