KR20110102794A

KR20110102794A - 터치스크린 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR20110102794A
Application number: KR1020100042553A
Authority: KR
Inventors: 정일권
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2011-09-19
Also published as: US20110273395A1

Abstract

본 발명은 터치스크린 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 두 장의 투명기판, 상기 두 장의 투명기판의 일면에 각각 형성되고 사용자의 입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극, 및 상기 두 장의 투명기판의 일면 간을 접착하는 스페이서를 포함하고, 상기 투명전극이 감지한 정전용량의 변화를 검출하여, 상기 정전용량이 커지면 감도를 낮추어 상기 입력이 발생한 좌표를 측정하는 것을 특징으로 하며, 정전용량의 변화에 따라 감도를 조절하여 정확한 좌표측정이 가능한 터치스크린 및 이의 제어방법을 제공한다.

Description

터치스크린 및 이의 제어방법{Touch screen and method for controlling the same}

본 발명은 터치스크린 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

전자공학기술과 정보기술이 발전을 거듭함에 따라 업무환경을 포함한 일상생활에서 전자기기가 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있다. 특히, 전자기술이 계속 발전함에 따라, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치 등은 키보드, 마우스, 디지타이저(Digitizer) 등의 다양한 입력 장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리 등을 수행하고 있다. 그러나, 이러한 입력 장치들은 개인용 컴퓨터의 용도 확대에 따라 개발된 것으로서 최근의 소형화, 박형화 추세에 있는 휴대용 기기에 적용되기에는 문제점이 있다. 이에 따라, 휴대용 기기에 적합한 입력 수단으로 터치스크린이 대두되고 있다.

터치스크린은 일반적으로 디스플레이 장치에 설치되어 사용자가 접촉하는 화면상의 위치를 감지하고, 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 입력 정보로 하여 디스플레이의 화면 제어를 포함한 전자기기의 제어를 수행하기 위한 장치로서, 간단하면서도 오조작이 적고 공간 절약이 가능하며, IT 기기와의 연동성이 용이한 점 등 다양한 장점이 있다.

한편, 터치스크린은 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 전기자기장 방식(Electro-Magnetic Type), 소오 방식(Saw Type), 및 인프라레드 방식(Infrared Type) 등 여러 방식으로 사용되고 있는데, 기능적인 측면과 경제적인 측면을 모두 고려한 저항막 방식과 정전용량 방식이 많이 이용되고 있는 실정이다.

저항막 방식의 터치스크린은 사용자의 입력이 있을 때, 두 장의 투명기판에 형성된 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐-주석 산화물) 전극이 상호 접촉되어 발생되는 저항의 변화를 측정하는 방식이다. 따라서, 사용자의 입력이 있을 때마다 상부에 형성된 ITO 전극은 하부에 형성된 ITO 전극을 향하여 계속 휘어야 하고, 이에 따라, 기계적인 피로가 쌓여 터치스크린이 파손되는 경우가 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 상부와 하부의 ITO 전극이 맞닿는 경우에만 입력의 위치를 검출할 수 있으므로, 가벼운 터치, 즉, 입력의 세기가 일정수준 이상이 되지 않는 경우에는 터치 여부를 검출하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 터치감과 내구성이 좋고, 멀티터치가 가능한 정전용량 방식의 터치스크린에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 정전용량 방식의 터치스크린의 경우, 투명기판에 형성된 ITO 전극이 정전용량의 변화를 측정하는데, ITO 전극이 커패시터의 전극이 되고 투명기판이 커패시터의 유전체가 되어 기생용량을 검출함으로써 이루어진다.

이때, 정확한 좌표 측정을 위해서는 감도의 조절이 중요한데, 감도를 너무 낮추면 터치 자체를 인식하기가 어렵고, 감도를 너무 높이면 노이즈에 의해 터치 인식이 어려워지기 때문에, 적절한 감도를 맞추는 일이 중요하다.

그러나, 정전용량 방식의 터치스크린은 ITO 전극이 직접 맞닿는 형태가 아니기 때문에, 가벼운 터치에도 입력의 좌표를 측정할 수는 있지만 노이즈에 의하여 기생용량이 발생되면 오측정이 되는 경우가 생기는 문제점이 있었다. 또한, 사용자의 입력이 근접하더라도 감도를 동일하게 유지하기 때문에, 정확한 좌표측정이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 입력에 따른 정전용량의 변화에 따라 감도를 조절함으로써, 정확한 좌표측정이 가능한 터치스크린 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린은, 두 장의 투명기판, 상기 두 장의 투명기판의 일면에 각각 형성되고 사용자의 입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극, 및 상기 두 장의 투명기판의 일면 간을 접착하는 스페이서를 포함하고, 상기 투명전극이 감지한 정전용량의 변화를 검출하여, 상기 정전용량이 커지면 감도를 낮추어 상기 입력이 발생한 좌표를 측정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 두 장의 투명기판의 일면에 각각 형성되고 상기 투명전극에 전압을 인가하는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 두 장의 투명기판 중 어느 하나의 투명기판에 형성되어 화상을 표시하는 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 투명전극이 감지한 상기 정전용량이 작아지면 감도를 높여 상기 입력의 발생 여부를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 제어방법은, 정전용량 방식의 터치스크린에 있어서, (A) 사용자의 입력이 있을 때 상기 터치스크린에서 정전용량의 변화를 감지하는 단계, (B) 상기 감지되는 정전용량이 커지는 경우 상기 터치스크린의 감도를 낮추고, 상기 입력의 좌표를 측정하는 단계, 및 (C) 상기 (A) 단계와 상기 (B) 단계를 반복하고, 상기 사용자의 입력이 상기 터치스크린의 표면과 접촉하였을 때 상기 입력의 좌표를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 사용자의 입력이 상기 터치스크린의 표면에 다가오면 상기 정전용량이 커지고, 상기 정전용량이 커지면 상기 사용자의 입력이 다가오는 상기 터치스크린의 표면에 보이는 아이콘이 확대되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (B) 단계에서, 상기 감지되는 정전용량이 작아지는 경우 상기 터치스크린의 감도를 높이고, 상기 입력의 발생 여부를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 터치스크린 및 이의 제어방법은, 사용자의 입력이 접근하여 측정되는 정전용량이 커지면, 감도를 낮춰 노이즈와 사용자의 입력을 구분하고, 입력에 대한 정확한 좌표의 측정이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 입력이 터치스크린으로부터 멀어져 정전용량이 작아지면, 감도를 높여 감지거리를 늘림으로써, 사용자의 입력에 대한 존재 여부를 파악할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 디스플레이로부터 표시되는 아이콘이 작더라도, 사용자의 입력이 다가오면 감도를 낮추고 아이콘을 확대하여, 사용자가 아이콘을 터치하는데 편의를 제공하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 터치스크린의 제어방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 터치스크린의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 도 1에 도시한 터치스크린의 제어에 따른 아이콘의 확대를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린(100)의 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 터치스크린(100)에 대해 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 터치스크린(100)은 두 장의 투명기판(110), 투명전극(120), 전극(130), 스페이서(140), 및 디스플레이(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

투명기판(110)은 터치스크린(100)을 보호함과 동시에 투명전극(120)이 형성되는 공간을 제공하는 부재이다.

여기서, 투명기판(110)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 입력을 받는 부분으로, 내구성이 큰 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 사용자가 디스플레이(150)로부터의 영상을 잘 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되는바, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 유리(Glass) 등으로 구성될 수 있다.

한편, 투명기판(110)의 일면에는 투명전극(120)과의 결합력을 향상시키기 위하여, 고주파 처리 또는 프라이머(Primer) 처리를 하는 것이 바람직하다.

투명전극(120)은 투명기판(110)의 일면에 형성되어, 사용자의 입력으로부터 신호를 인지하는 부재이다.

여기서, 투명전극(120)은 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등과 같은 특정물체의 입력으로부터 정전용량의 변화를 감지하여 이를 제어부(미도시)에 전달하고, 제어부(미도시)는 눌림 위치의 좌표를 인식하여 원하는 동작을 구현할 수 있다. 구체적으로, 전극(130)에 의해 전압을 인가하여 고주파를 투명전극(120)의 전면에 퍼지게 한 후, 신체 등이 입력을 인가하면, 투명전극(120)을 전극으로 하고 투명기판(110)을 유전체로하여 소정의 커패시턴스 변화가 발생하고, 제어부(미도시)에서 변형된 파형을 감지하여 접촉 위치, 또는 접촉 발생 여부 등을 인식할 수 있다.

한편, 투명전극(120)은 하부의 디스플레이(150)를 사용자가 볼 수 있도록 투명한 물질로 구성되고, 도전성이 있는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명전극(120)은 폴리-3, 4-에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS), 폴리 아닐린 등을 단독 또는 혼합한 전도성 고분자, 또는 인듐-주석 산화물(ITO; Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물로 구성될 수 있다. 또한, 투명전극(120)은 막대형, 마름모형, 육각형, 팔각형, 삼각형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

전극(130)은 투명기판(110)에 형성되어 투명전극(120)에 전압을 인가하는 부재이다.

여기서, 전극(130)은 투명전극(120)에 전압을 공급할 수 있도록 전기전도성이 우수한 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전극(130)은 은 페이스트(Ag Paste) 또는 유기은으로 조성된 물질로 구성될 수 있다. 또한, 베젤 영역을 줄이기 위하여 전극(130)은 투명전극(120)과 같이 투명한 물질로서, 전도성 고분자 또는 금속 산화물로 구성될 수 있다.

스페이서(140)는 두 장의 투명기판(110)을 접착시키는 동시에, 각각의 투명기판(110)에 형성된 투명전극(120)을 상호 절연시키는 역할을 수행한다. 여기서 스페이서(140)의 재질은 특별히 제한되지는 않지만, 절연성과 접착성을 모두 겸비한 광학 투명 접착제(OCA)를 이용하는 것이 바람직하다.

디스플레이(150)는 사용자에게 화상을 표시하는 부재로서, 어느 일면의 투명기판(110)에 접착층(151)을 통해 접착된다.

여기서, 디스플레이(150)는 사용자에게 정보를 전달하기 위한 영상을 보여주고, 사용자가 터치스크린(100)을 터치하였을 때의 반응을 사용자에게 보여주기 위한 수단이다. 디스플레이(150)는 예를 들어, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense), 또는 CRT(Cathod Ray Tube) 등으로 구성될 수 있다.

한편, 도 1에서는 접착층(151)이 투명기판(110)과 디스플레이(150) 간 외측에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 투명기판(110)과 디스플레이(150) 간 전면에 접착층(151)이 형성될 수 있다. 이때, 접착층(151)이 투명기판(110)과 디스플레이(150) 간 외측에만 형성되는 경우, 예를 들어 양면 접착 테이프(DAT)를 이용할 수 있고, 접착층(151)이 투명기판(110)과 디스플레이(150) 간 전면에 형성되는 경우, 예를 들어 광학 투명 접착제(OCA)를 이용할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 터치스크린(100)의 제어방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 터치스크린(100)의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 4는 도 1에 도시한 터치스크린(100)의 제어에 따른 아이콘(160)의 확대를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 정전용량에 따라 감도가 자동으로 변환되는 터치스크린(100)의 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 사용자의 입력이 있을 때, 터치스크린(100)의 투명전극(120)은 정전용량의 변화를 감지한다(S100).

이때, 사용자가 투명기판(110)에 접촉하였을 때뿐만 아니라, 접근할 때에도 정전용량의 측정이 가능하다. 또한, 사용자의 입력이 터치스크린(100)의 투명기판(110)에 다가옴에 따라서 정전용량은 더욱 커진다. 정전용량 C = ε₀A/d 이고, 정전용량(C)과 거리(d)는 반비례 관계에 있기 때문에, 사용자의 입력과 투명기판(110) 간 거리(d)가 가까워질수록 투명전극(120)에서 감지되는 정전용량(C)은 커진다.

다음, 측정된 정전용량의 변화를 기초로 감도를 조절하고, 입력의 좌표를 측정한다(S200).

이때, 제어부(미도시)는 투명전극(120)에서 측정한 정전용량의 데이터를 토대로, 터치스크린(100)의 감도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 정전용량이 커지면 사용자의 입력이 다가오는 것이므로 감도를 낮추고, 정전용량이 작아지면 사용자의 입력이 멀어지는 것이므로 감도를 높인다. 여기서, 감도가 낮아지는 경우 감지할 수 있는 거리는 작아지지만 정확도는 향상되고, 감도가 높아지는 경우 감지할 수 있는 거리는 커지지만 정확도는 떨어질 수 있다.

즉, 도 2a에 도시한 바와 같이, 사용자의 입력이 터치스크린(100)에 근접함으로 인해 정전용량이 커지는 경우, 터치스크린(100)의 감도를 낮춰 정확도를 향상시킴으로써 노이즈와 사용자의 입력을 구분하고, 사용자의 입력 위치를 명확하게 판별할 수 있다. 또한, 도 2b에 도시한 바와 같이, 사용자의 입력이 터치스크린(100)으로부터 멀어짐으로 인해 정전용량이 작아지는 경우, 감지거리를 증가시키기 위해 터치스크린(100)의 감도를 높여 사용자의 입력에 대한 존재 여부를 파악할 수 있다. 이때, 감도가 높은 경우에는 정확도는 떨어지므로, 노이즈와 사용자의 입력을 명확히 구분하지는 못하기 때문에 입력의 좌표까지는 검출하지 못할 수 있다.

한편, 감도의 조절은 살핀 바와 같이, 정전용량의 변화에 따라 연속적으로 진행될 수 있고, 또는 단계적으로 진행될 수도 있다. 예를 들어, 측정된 정전용량이 1.0~1.5 pF 일 때 감도를 3으로 하고, 1.5~2.0 pF 일 때 감도를 2로 하며, 0.5~1.0 pF 일 때 감도를 4로 하는 등의 방식으로 구현할 수 있다. 이 경우, 정전용량이 1 pF 에서 1.5 pF 까지 변화될 때에는 감도가 3으로 일정하다가 1.5 pF 이 넘어서는 순간 감도가 2로 한 단계 낮아질 수 있다.

다음, 상기의 정전용량의 변화를 감지하는 단계와 감도를 조절하는 단계를 반복한다(S300).

이때, 사용자의 입력이 점점 터치스크린(100)의 투명기판(110)에 접근하여, 사용자의 입력이 투명기판(110)에 맞닿는 경우, 사용자의 입력에 대한 좌표를 최종적으로 측정한다. 사용자의 입력이 가까워짐에 따라 정전용량은 더욱 커지고, 정전용량이 커짐에 따라 감도는 점점 낮아지며, 감도가 낮아지므로 사용자의 입력을 노이즈와 구분하여 사용자의 입력에 대한 좌표를 명확히 측정하는 것이 가능하다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 터치스크린(100)의 하부에는 디스플레이(150)가 설치되고, 디스플레이(150)로부터의 영상은 터치스크린(100)의 감도조절에 따라 변화될 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 사용자의 입력이 터치스크린(100)의 투명기판(110)에 다가오면 감도를 낮추고, 감도가 낮아짐에 따라서 디스플레이(150)로부터 표시되는 아이콘(160)이 확대되도록 제어부(미도시)를 구성할 수 있다. 일반적으로 터치스크린(100)에 표시되는 아이콘(160)은 공간의 제약 상 작게 표시되는데, 사용자의 입력이 다가옴에 따라 아이콘(160)이 확대되는 경우, 아이콘(160)을 정확히 터치하는데 편의를 제공할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린 및 이의 제어방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 투명기판 120 : 투명전극
130 : 전극 140 : 스페이서
150 : 디스플레이 151 : 접착층
160 : 아이콘

Claims

두 장의 투명기판;
상기 두 장의 투명기판의 일면에 각각 형성되고 사용자의 입력시 정전용량의 변화를 감지하는 투명전극; 및
상기 두 장의 투명기판의 일면 간을 접착하는 스페이서;
를 포함하고,
상기 투명전극이 감지한 정전용량의 변화를 검출하여, 상기 정전용량이 커지면 감도를 낮추어 상기 입력이 발생한 좌표를 측정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 두 장의 투명기판의 일면에 각각 형성되고 상기 투명전극에 전압을 인가하는 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 두 장의 투명기판 중 어느 하나의 투명기판에 형성되어 화상을 표시하는 디스플레이;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극이 감지한 상기 정전용량이 작아지면 감도를 높여 상기 입력의 발생 여부를 측정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
정전용량 방식의 터치스크린에 있어서,
(A) 사용자의 입력이 있을 때 상기 터치스크린에서 정전용량의 변화를 감지하는 단계;
(B) 상기 감지되는 정전용량이 커지는 경우 상기 터치스크린의 감도를 낮추고, 상기 입력의 좌표를 측정하는 단계; 및
(C) 상기 (A) 단계와 상기 (B) 단계를 반복하고, 상기 사용자의 입력이 상기 터치스크린의 표면과 접촉하였을 때 상기 입력의 좌표를 측정하는 단계;
를 포함하는 터치스크린의 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 사용자의 입력이 상기 터치스크린의 표면에 다가오면 상기 정전용량이 커지고, 상기 정전용량이 커지면 상기 사용자의 입력이 다가오는 상기 터치스크린의 표면에 보이는 아이콘이 확대되는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 (B) 단계에서, 상기 감지되는 정전용량이 작아지는 경우 상기 터치스크린의 감도를 높이고, 상기 입력의 발생 여부를 측정하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 제어방법.