KR20130043865A - 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 - Google Patents

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 접촉 감지 장치는, 디스플레이 장치와 일체로 마련되며, 복수의 감지 전극을 포함하는 패널부, 상기 복수의 감지 전극에서 발생하는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성하는 감지 회로부, 상기 아날로그 신호로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부, 및 상기 디지털 신호로부터 접촉을 판단하는 연산부를 포함하고, 상기 신호 변환부는 상기 아날로그 신호가 소정의 기준 신호레벨에 도달하는 시간을 측정하여 상기 디지털 신호를 생성하고, 상기 측정한 시간이 상기 디스플레이 장치의 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되는지를 판단하여 상기 감지 회로부가 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 제어한다. 본 발명에 따르면, 디스플레이 장치에서 노이즈가 발생하는 시점을 반영하여 감지 전극에서 생성되는 정전용량 변화를 측정하는 시점을 제어함으로써, 별도의 차폐층이나 필터없이 노이즈의 영향을 최소화하여 정확하게 접촉 입력을 판단할 수 있다.

Description

접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법{DEVICE AND METHOD FOR SENSING TOUCH INPUT}
본 발명은 외부, 특히 디스플레이에서 발생하는 노이즈의 영향을 제거하여 정확하게 접촉 입력을 판단할 수 있는 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법에 관한 것이다.
터치스크린, 터치패드 등과 같은 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치에 부착되어 사용자에게 직관적인 입력 방법을 제공할 수 있는 입력 장치로서, 최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 네비게이션 등과 같은 다양한 전자 기기에 널리 적용되고 있다. 특히 최근 스마트폰에 대한 수요가 증가하면서, 제한된 폼팩터에서 다양한 입력 방법을 제공할 수 있는 접촉 감지 장치로 터치스크린의 채용 비율이 날로 증가하고 있다.
휴대용 기기에 적용되는 터치스크린은 접촉 입력을 감지하는 방법에 따라 크게 저항막 방식과 정전용량 방식으로 구분할 수 있으며, 이 중 정전용량 방식은 상대적으로 수명이 길고 다양한 입력 방법과 제스처를 손쉽게 구현할 수 있는 장점으로 인해 그 적용 비율이 갈수록 높아지고 있다. 특히 정전용량 방식은 저항막 방식에 비해 멀티 터치 인터페이스를 구현하기가 용이하여 스마트폰 등의 기기에 폭넓게 적용된다.
터치스크린은 통상 디스플레이 장치의 전면에 부착되며, 터치스크린이 아닌 다른 접촉 감지 장치 역시 전자 기기 내에 마련되는 것이 일반적이다. 따라서, 전자 기기 내에 함께 마련되는 다양한 전자 부품 - 무선 통신부, 디스플레이, 전원 장치 등 - 에서 발생하는 노이즈로 인해 접촉 입력 감지의 정확도가 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위해 디스플레이 장치와 터치스크린 사이에 별도의 차폐층을 마련할 수 있으나, 이 경우 전체적인 빛 투과율이 저하되고 두께가 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 디스플레이 장치에서 노이즈가 발생할 확률이 높은 타이밍과 접촉 감지 장치의 감지 신호 검출 타이밍이 서로 일치하지 않도록 제어함으로써 별도의 차폐층 없이 노이즈의 영향을 최소화하여 정확하게 접촉 입력을 판단할 수 있는 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 디스플레이 장치와 일체로 마련되며, 복수의 감지 전극을 포함하는 패널부, 상기 복수의 감지 전극에서 발생하는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성하는 감지 회로부, 상기 아날로그 신호로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부, 및 상기 디지털 신호로부터 접촉을 판단하는 연산부를 포함하고, 상기 신호 변환부는 상기 아날로그 신호가 소정의 기준 신호레벨에 도달하는 시간을 측정하여 상기 디지털 신호를 생성하고, 상기 측정한 시간이 상기 디스플레이 장치의 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되는지를 판단하여 상기 감지 회로부가 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 제어하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 변환부는, 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면 상기 감지 회로부가 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시키는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 감지 회로부는, 상기 정전용량 변화로부터 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 감지 회로부는, 상기 정전용량 변화로부터 상기 전압 신호를 생성하기 위한 적분 회로를 포함하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 변환부는, 상기 전압 신호가 소정의 기준 전압레벨에 도달하는 시간을 측정하여 상기 디지털 신호를 생성하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 변환부는, 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면, 상기 적분 회로가 상기 정전용량 변화를 적분하기 시작하는 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시키는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 신호 변환부는, 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 비활성화 구간에 포함되면, 상기 측정한 시간으로부터 상기 디지털 신호를 생성하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 감지 회로부는, 상기 복수의 감지 전극 사이에서 발생하는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화로부터 상기 아날로그 신호를 생성하는 접촉 감지 장치를 제안한다.
또한, 상기 감지 회로부, 상기 신호 변환부, 및 상기 연산부는 하나의 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 구현되는 접촉 감지 장치를 제안한다.
한편, 본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, 디스플레이 장치의 클럭 신호 정보를 획득하는 단계, 복수의 감지 전극에서 발생하는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성하는 단계, 상기 아날로그 신호가 소정의 기준 신호레벨에 도달하는 시간을 측정하여 디지털 신호를 생성하는 단계, 및 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되는지 여부를 판단하여 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 제어하는 단계를 포함하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 제어 단계는, 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 소정의 타이밍만큼 이동시키는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 디지털 신호에 기초하여 접촉을 판단하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 아날로그 신호 생성 단계는, 상기 정전용량 변화를 적분하여 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 제어 단계는, 상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면, 상기 정전용량 변화를 적분하는 시작 시점을 소정의 타이밍만큼 이동시키는 접촉 감지 방법을 제안한다.
또한, 상기 아날로그 신호 생성 단계는, 상기 복수의 감지 전극 사이에서 발생하는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화로부터 상기 아날로그 신호를 생성하는 접촉 감지 방법을 제안한다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 장치의 클럭 신호의 활성화 타이밍에 따라서 신호 변환부가 아날로그 신호를 검출하여 디지털 신호로 변환하는 시점을 제어한다. 따라서, 별도의 차폐층 없이 디스플레이 장치에서 발생하는 노이즈의 영향을 최소화하여 접촉 입력을 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 구비한 전자 기기의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 전기적으로 연결되는 접촉 감지 패널을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 타이밍 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치가 적용될 수 있는 전자 기기를 나타낸 도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(100)는 화면을 출력하기 위한 디스플레이 장치(110), 입력부(120), 음성 출력을 위한 오디오부(130) 등을 포함하며, 디스플레이 장치(110)와 일체화되어 접촉 감지 장치를 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모바일 기기 같은 경우 접촉 감지 장치가 디스플레이 장치에 일체화되어 구비되는 것이 일반적이며, 접촉 감지 장치는 디스플레이 장치가 표시하는 화면이 투과할 수 있을 정도로 높은 빛 투과율을 가져야 한다. 따라서 접촉 감지 장치는 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide) 등과 같이 투명한 필름 재질의 베이스 기판에 투명하고 전기 전도성을 갖는 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), 탄소 나노 튜브(CNT, Carbon Nano Tube), 또는 그라핀(Graphene)과 같은 물질로 감지 전극을 형성함으로써 구현될 수 있다. 디스플레이 장치의 베젤 영역(115)에는 투명 전도성 물질로 형성된 감지 전극과 연결되는 배선 패턴이 배치되며, 배선 패턴은 베젤 영역(115)에 의해 시각적으로 차폐되므로 은(Ag), 구리(Cu) 등과 같은 금속 물질로도 형성이 가능하다.
물론, 본 발명에 따른 접촉 감지 장치가 노트북의 터치 패드 등과 같이 디스플레이 장치와 일체로 구비되지 않아도 되는 경우에는, 단순하게 회로기판에 금속으로 감지 전극을 패터닝하여 제조하는 것도 가능하다. 다만 설명의 편의를 위하여, 이하 터치스크린의 경우를 전제로 본 발명에 따른 접촉 감지 장치 및 접촉 감지 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 접촉 감지 장치와 전기적으로 연결되는 접촉 감지 패널을 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 패널(200)은 기판(210), 기판(210) 상에 마련되는 복수의 감지 전극(220, 230)을 포함한다. 도 2에는 도시되지 않았으나, 복수의 감지 전극(220, 230) 각각은 배선 및 본딩 패드를 통해 기판(210)의 일단에 부착되는 회로 기판의 배선 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판에는 컨트롤러 집적회로가 실장되어 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 감지 신호를 검출하고, 그로부터 접촉 입력을 판단할 수 있다.
터치스크린 장치의 경우, 기판(210)은 감지 전극(220, 230)이 형성되기 위한 투명한 기판일 수 있으며, PI(Polyimide), PMMA(Polymethylmethacrylate), PET(Polyethyleneterephthalate), PC(Polycarbonate)과 같은 플라스틱 재료, 또는 강화 글라스(tempered glass)로 마련될 수 있다. 또한, 감지 전극(220, 230)이 형성되는 영역 이외에, 감지 전극(220, 230)과 연결되는 배선이 마련되는 영역에 대해서는 통상 불투명한 금속 물질로 형성되는 배선을 시각적으로 차폐하기 위한 소정의 인쇄 영역이 기판(210)에 형성될 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 기판(210)의 일면 또는 양면에 마련될 수 있으며, 터치스크린 장치의 경우 투명하고 전도성을 갖는 ITO(Indium Tin-Oxide), IZO(Indium Zinc-Oxide), ZnO(Zinc Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), 그라핀 계열 물질 등으로 형성될 수 있다. 도 2에는 마름모, 또는 다이아몬드 형상의 패턴을 갖는 감지 전극(220, 230)이 도시되었으나, 이 외에 직사각형, 삼각형 등의 다양한 다각형 형상의 패턴을 가질 수 있음은 물론이다.
복수의 감지 전극(220, 230)은 X 축 방향으로 연장되는 제1 전극(220)과, Y 축 방향으로 연장되는 제2 전극(230)을 포함한다. 제1 전극(220)과 제2 전극(230)은 기판(210)의 양면에 마련되거나, 또는 서로 다른 기판(210)에 마련되어 교차될 수 있으며, 기판(210)의 일면에 모두 마련되는 경우에는 제1 전극(220)과 제2 전극(230)의 교차 지점에 부분적으로 소정의 절연층을 형성할 수 있다.
복수의 감지 전극(220, 230)과 전기적으로 연결되어 접촉 입력을 감지하는 장치는, 접촉 입력에 의해 복수의 감지 전극(220, 230)에서 생성되는 정전용량 변화를 검출하고 그로부터 접촉 입력을 감지한다. 제1 전극(220)은 컨트롤러 집적 회로에서 D1~D8로 정의되는 채널에 연결되어 소정의 구동 신호를 인가받을 수 있으며, 제2 전극(230)은 S1~S8로 정의되는 채널에 연결되어 접촉 감지 장치가 감지 신호를 검출하는 데에 이용될 수 있다. 이때, 컨트롤러 집적 회로는 제1 전극(220)과 제2 전극(230) 사이에서 생성되는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화를 감지 신호로 검출할 수 있으며, 제1 전극(220) 각각에 순차적으로 구동 신호를 인가하고, 제2 전극(230)에서 동시에 정전용량 변화를 검출하는 방식으로 동작할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 접촉 감지 패널(200)을 Y-Z 평면으로 잘라서 나타낸 단면도이며, 도 2에서 설명한 기판(310), 복수의 감지 전극(320, 330) 이외에 접촉을 인가받은 커버 렌즈(340, Cover Lens)를 더 포함할 수 있다. 커버 렌즈(340)는 감지 신호 검출에 이용되는 제2 전극(330) 상에 마련되어 손가락 등의 접촉 물체(350)로부터 접촉 입력을 인가받는다.
채널 D1~D8을 통해 순차적으로 제1 전극(320)에 구동 신호가 인가되면, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과, 제2 전극(330) 사이에서 결합 정전용량이 생성된다. 제1 전극(320)에 순차적으로 구동 신호가 인가되면, 접촉 물체(350)가 접촉된 영역과 인접한 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성되는 결합 정전용량에서 정전용량 변화가 발생한다. 상기 정전용량 변화는 접촉 물체(350)와 구동 신호가 인가된 제1 전극(320) 및 제2 전극(330) 사이의 중첩된 영역의 면적에 비례할 수 있으며, 도 3에서는 채널 D2 및 D3에 각각 연결된 제1 전극(320)과 제2 전극(330) 사이에서 생성된 결합 정전용량이 접촉 물체(350)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(400)는 감지 회로부(410), 신호 변환부(420), 및 연산부(430)를 포함한다. 감지 회로부(410)는 복수의 제2 전극(330)과 연결되며, 센싱 채널 S1~S8를 통해 정전용량 변화를 감지하여 아날로그 신호 SA를 생성하여 신호 변환부(420)로 전달하며, 신호 변환부(420)는 아날로그 신호 SA를 디지털 신호 SD로 변환하여 연산부(430)로 전달한다. 연산부(430)는 디지털 신호 SD로부터 접촉 입력의 위치, 제스처, 접촉 입력이 인가된 시간 등을 판단할 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 감지 회로부(410), 신호 변환부(420), 및 연산부(430) 등은 하나의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다.
감지 회로부(410)는 복수의 제2 전극(330) 각각에서 생성되는 정전용량 변화를 전압 형태의 아날로그 신호 SA로 변환하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 따라서, 8개의 채널 S1~S8에 각각 연결되는 복수의 제2 전극(330)으로부터 정전용량 변화를 감지하기 위해 총 8개의 적분 회로가 감지 회로부(410)에 포함될 수 있다. 또한, 감지 회로부(410)의 동작은 신호 변환부(420)에서 전달되는 제어 신호 SC에 의해 제어될 수 있다.
신호 변환부(420)는 아날로그 신호 SA로부터 디지털 신호 SD를 생성한다. 일례로, 신호 변환부(420)는 전압 형태로 감지 회로부(410)로부터 전달되는 아날로그 신호 SA가 소정의 기준 전압 레벨까지 도달하는 시간을 측정하여 이를 디지털 신호 SD로 변환하는 TDC(Time-to-Digital Converter) 회로일 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 기준 신호 레벨 ref까지 도달하는 시간이 V1의 경우에는 t1, V2의 경우에는 t2로 측정된다. 즉, 감지 회로부(410)에서 측정하는 전압 신호에 따라서 기준 신호 레벨 ref까지 도달하는 시간이 서로 다르게 나타나며, 신호 변환부(420)는 시간 t1과 t2를 측정하여 이를 버퍼와 래치로 구성된 지연 셀(delay cell) 회로에서 디지털 신호로 변환할 수 있다.
복수의 감지 전극(320, 330)에서 생성되는 정전용량 변화는 접촉 물체와 복수의 감지 전극(320, 330) 사이의 접촉 영역 면적에 비례한다. 따라서, 감지 전극(320, 330)과 접촉 영역 사이에서 접촉 영역의 면적이 크게 생성되면 정전용량 변화도 상대적으로 크게 생성되고, 따라서 전압 신호가 상대적으로 천천히 변화하게 된다. 즉, TDC 회로로 구현되는 신호 변환부(420)에서 전압이 증가하는 시간을 측정한다면, 정전용량 변화가 크게 생성되는 경우가 도 5의 V2에 해당하고, 정전용량 변화가 작게 생성되는 경우가 도 5의 V1에 해당한다.
TDC 회로로 구현되는 신호 변환부(420)는 전압 신호 V1 또는 V2가 기준 레벨 ref까지 도달했을 때의 시간 t1 또는 t2를 측정하므로, 신호 변환부(420)가 측정하는 시간 t1 또는 t2의 시점에 디스플레이 장치 등에서 노이즈가 발생하면 정확한 시간을 측정할 수 없다. 따라서, 이를 위해 본 실시예에서는 신호 변환부(420)가 측정한 시간 t1과 t2의 시점에 노이즈가 발생한 경우, 감지 회로부(410)가 정전용량 변화를 측정하기 위해 적분 회로를 동작시키는 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시켜 노이즈의 영향을 최소화한다. 이하, 도 6의 타이밍 다이어그램을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 타이밍 다이어그램이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 장치가 LCD(Liquid Crystal Display)인 것으로 가정하며, LCD 장치로부터 노이즈가 발생하는 타이밍과 LCD 장치를 구동하기 위한 클럭 신호의 타이밍, 및 아날로그 신호 SA로 측정되는 전압 신호의 그래프 등이 도시되어 있다. 도 6에 도시된 LCD 노이즈와 LCD 장치를 구동하기 위한 클럭 신호 타이밍 다이어그램을 참조하면, LCD 장치를 구동하기 위한 클럭 신호가 활성화되는 시점에 LCD에서 상대적으로 많은 노이즈가 발생한다.
도 6에는 아날로그 신호 SA로 측정되는 전압 신호가 총 4번의 주기로 도시되어 있다. 첫 번째 주기를 참조하면, 적분 시작 펄스(pulse)에 의해 감지 전극(320, 330)에서 발생한 정전용량 변화를 충전 또는 방전함으로써 전압 신호 SA가 생성되기 시작하며, 전압 신호 SA가 소정의 기준 전압 ref에 도달하는 시점을 신호 변환부(420)가 읽어들여 디지털 신호 SD를 생성한다. 그러나 도 6의 첫 번째 주기에서는 신호 변환부(420)가 전압 신호 SA를 읽어들이는 시점에 LCD에서 많은 노이즈가 발생하므로, 신호 변환부(420)가 측정한 시간이 실제로 측정해야 하는 시간과 어긋날 수 있다.
따라서, 특정 주기에서 신호 변환부(420)가 전압 신호 SA를 읽어들이는 시점이 LCD에서 많은 노이즈가 발생한 시점, 즉, LCD를 구동하기 위한 클럭 신호가 활성화되는 타이밍과 일치 또는 그 내에 포함되거나 그 타이밍으로부터 소정 범위에 포함되는것으로 판단되면 그 다음 주기에서 전압 신호 SA를 생성하기 위해 감지 회로부(410)의 적분 회로를 동작시키는 시점을 이동(shift)시킨다. 도 6을 참조하면, 두 번째 주기에서 적분 시작 펄스가 인가되는 시점이 소정의 타이밍만큼 지연된 것을 확인할 수 있으며, 그로부터 신호 변환부(420)가 전압 신호 SA를 읽어들이는 시점이 LCD에서 많은 노이즈가 발생한 시점과 일치하지 않도록 제어된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 감지 회로부(410)에서 적분 회로를 동작시키는 시점은 신호 변환부(420)가 전압 신호 SA를 읽어들이는 시점에 LCD 노이즈가 발생했는지 여부에 따라서 조절되는 제어 신호 SC에 의해 결정될 수 있다. 신호 변환부(420)가 전압 신호 SA를 읽어들이는 시점에 LCD 노이즈가 발생하지 않은 것으로 판단되면, 신호 변환부(420)는 감지 회로부(410)의 적분 회로가 동작하는 시점을 지연하거나 하지 않고 그대로 다음 감지 전극으로부터 전압 신호 SA를 읽어들여 디지털 신호를 생성한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 접촉 감지 방법을 설명하는 데에 제공되는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 방법은 디스플레이 장치의 클럭 신호 정보를 획득하는 것으로 시작된다(S700). 디스플레이 장치는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 스위칭 소자를 구동하기 위한 게이트 드라이버 회로와 데이터 드라이버 회로를 포함할 수 있으며, 접촉 감지 장치는 게이트 드라이버 회로, 또는 데이터 드라이버 회로의 동작 클럭 신호의 주기와 클럭 신호가 활성화되는 타이밍 등을 상기 클럭 신호 정보로 획득할 수 있다.
감지 회로부(410)는 복수의 감지 전극(320, 330)으로부터 정전용량 변화를 검출한다(S710). 감지 회로부(410)는 복수의 감지 전극(320, 330) 중 제1 전극(320)에 소정의 구동 신호를 인가하고, 구동 신호가 인가된 제1 전극(320)과 교차하는 제2 전극(330)으로부터 결합 정전용량 변화를 검출할 수 있으며, 정전용량 변화를 전압 신호 형태로 검출하기 위한 적분 회로를 포함할 수 있다. 즉, 감지 회로부(410)는 복수의 감지 전극(320, 330)에서 생성되는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호 SA를 생성한다(S720).
감지 회로부(410)가 생성한 아날로그 신호 SA는 신호 변환부(420)로 전달되어 디지털 신호 SD로 변환된다(S730). 디지털 신호 SD는 연산부(430)에 전달되어 접촉 입력을 판단하는 데에 이용될 수 있다.
한편 본 실시예에서는, S700 단계에서 획득한 클럭 신호 정보에 기초하여 디지털 신호 변환 동작을 제어한다(S740). 즉, S730 단계에서 디지털 신호 SD를 변환하는 과정에서, 변환된 디지털 신호 SD에 디스플레이 장치에서 생성한 노이즈의 영향이 포함되어 있는 것으로 판단되면, S710 단계에서 정전용량 변화를 검출하기 위한 적분 동작의 시작 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시킴으로써, 그 다음 주기부터 디스플레이 장치의 노이즈에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 디지털 신호 SD가 노이즈의 영향을 받았는지 여부는, S700 단계에서 획득한 클럭 신호 정보에 포함된 클럭 신호의 활성화 타이밍에, 디지털 신호 SD를 측정한 시점이 포함되는지 여부로 결정할 수 있다.
지금까지 본 발명의 다양한 실시예를 설명함에 있어서, 신호 변환부(420)가 TDC 회로로 구현되는 것을 가정하였으나, 이와 달리 ADC(Analog-to-Digital Converter) 회로로 신호 변환부(420)를 구현하는 것도 가능하다. TDC 회로와 달리 ADC 회로는 소정의 기준 시간 동안 변하는 전압 신호의 레벨을 측정하여 정전용량 변화를 검출하는 방식을 이용한다. 따라서, 전압 신호 레벨의 변화량을 측정하기 위해 미리 정해진 기준 시점이 클럭 신호의 활성화 타이밍에 포함되어 디스플레이 장치의 노이즈 영향을 받는 것으로 판단되면, 적분 시작 시점을 지연시켜 노이즈의 영향을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
200 : 접촉 감지 패널
220, 230, 320, 330 : 감지 전극
410 : 감지 회로부
420 : 신호 변환부
430 : 연산부

Claims (15)

  1. 디스플레이 장치와 일체로 마련되며, 복수의 감지 전극을 포함하는 패널부;
    상기 복수의 감지 전극에서 발생하는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성하는 감지 회로부;
    상기 아날로그 신호로부터 디지털 신호를 생성하는 신호 변환부; 및
    상기 디지털 신호로부터 접촉을 판단하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 신호 변환부는 상기 아날로그 신호가 소정의 기준 신호레벨에 도달하는 시간을 측정하여 상기 디지털 신호를 생성하고, 상기 측정한 시간이 상기 디스플레이 장치의 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되는지를 판단하여 상기 감지 회로부가 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 제어하는 접촉 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면 상기 감지 회로부가 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시키는 접촉 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 정전용량 변화로부터 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 정전용량 변화로부터 상기 전압 신호를 생성하기 위한 적분 회로; 를 포함하는 접촉 감지 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 전압 신호가 소정의 기준 전압레벨에 도달하는 시간을 측정하여 상기 디지털 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면, 상기 적분 회로가 상기 정전용량 변화를 적분하기 시작하는 시점을 소정의 타이밍만큼 지연시키는 접촉 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 신호 변환부는,
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 비활성화 구간에 포함되면, 상기 측정한 시간으로부터 상기 디지털 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 복수의 감지 전극 사이에서 발생하는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화로부터 상기 아날로그 신호를 생성하는 접촉 감지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지 회로부, 상기 신호 변환부, 및 상기 연산부는 하나의 집적 회로(Integrated Circuit, IC)로 구현되는 접촉 감지 장치.
  10. 디스플레이 장치의 클럭 신호 정보를 획득하는 단계;
    복수의 감지 전극에서 발생하는 정전용량 변화로부터 아날로그 신호를 생성하는 단계;
    상기 아날로그 신호가 소정의 기준 신호레벨에 도달하는 시간을 측정하여 디지털 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되는지 여부를 판단하여 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 제어하는 단계; 를 포함하는 접촉 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 단계는,
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면 상기 아날로그 신호를 생성하는 시점을 소정의 타이밍만큼 이동시키는 접촉 감지 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 디지털 신호에 기초하여 접촉을 판단하는 접촉 감지 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 아날로그 신호 생성 단계는,
    상기 정전용량 변화를 적분하여 전압 신호를 생성하는 접촉 감지 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 단계는,
    상기 측정한 시간이 상기 클럭 신호의 활성화 구간에 포함되면, 상기 정전용량 변화를 적분하는 시작 시점을 소정의 타이밍만큼 이동시키는 접촉 감지 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 아날로그 신호 생성 단계는,
    상기 복수의 감지 전극 사이에서 발생하는 결합 정전용량(mutual-capacitance) 변화로부터 상기 아날로그 신호를 생성하는 접촉 감지 방법.
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