KR20130131902A - 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법 - Google Patents

센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130131902A
KR20130131902A KR1020120055842A KR20120055842A KR20130131902A KR 20130131902 A KR20130131902 A KR 20130131902A KR 1020120055842 A KR1020120055842 A KR 1020120055842A KR 20120055842 A KR20120055842 A KR 20120055842A KR 20130131902 A KR20130131902 A KR 20130131902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
pattern subgroup
sensor pattern
subgroup
touch
Prior art date
Application number
KR1020120055842A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101360804B1 (ko
Inventor
김재흥
오영진
Original Assignee
크루셜텍 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크루셜텍 (주) filed Critical 크루셜텍 (주)
Priority to KR1020120055842A priority Critical patent/KR101360804B1/ko
Priority to PCT/KR2013/004576 priority patent/WO2013176518A1/ko
Priority to US13/902,786 priority patent/US20130314373A1/en
Priority to JP2013110858A priority patent/JP2013246833A/ja
Publication of KR20130131902A publication Critical patent/KR20130131902A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101360804B1 publication Critical patent/KR101360804B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시예는 제1축 방향으로 복수의 센서 패드들이 배치된 센서 패턴 서브 그룹을 갖는 정전식 터치 감지 장치에 있어서, 복수의 센서 패드를 포함하는 제1센서 패턴 서브 그룹; 제2축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제2센서 패턴 서브 그룹; 상기 제1축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제3센서 패턴 서브 그룹; 및 상기 제2축 방향으로 상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제4센서 패턴 서브 그룹을 포함하고, 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며, 상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며, 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들이 연결된 순서와, 상기 제2센서 패턴 서브그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이한 것인 정전식 터치 감지 장치를 제공한다.

Description

센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법{TOUCH SENSING APPARATUS USING SENSOR PAD SCRAMBLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 정전식 터치 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 제1축 방향으로 복수의 센서패드들이 배치된 하나 이상의 센서패턴 서브그룹을 포함하는 정전식 터치 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상 표시 장치에 의해 표시된 내용에 기초하여 사람의 손 또는 다른 접촉 수단으로 터치하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력 장치이다. 이를 위하여 터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 다른 접촉 수단으로 직접 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라 접촉 위치에서 선택된 지시 내용이 입력 신호로 받아들여진다.
터치 스크린 패널을 구현하는 방식으로는 저항막 방식, 광감지 방식 및 정전 용량 방식 등이 알려져 있다. 이 중 정전 용량 방식의 터치 패널은 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지 패턴이 주변의 다른 감지 패턴 또는 접지 전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 평면 구성도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널은 횡방향의 선형 센서패드(5a), 종방향의 선형 센서패드(5b), 터치 신호를 분석하는 터치드라이브IC를 포함한다. 이러한 터치 스크린 패널은 선형 센서패드(200)와 손가락 사이에 형성되는 커패시턴스의 크기를 검출하는 방식으로서, 횡방향의 선형 센서패드(5a)와 종방향의 선형 센서패드(5b)를 스캔하여 신호를 검출함으로써 복수개의 터치 지점을 인식할 수 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널은 횡방향의 선형 센서패드(5a), 종방향의 선형 센서패드(5b)가 고가의 ITO층으로 형성되어 있어서, 이를 적용한 제품의 비용이 상승하게 되며, 기판을 사이에 두고 양면으로 각 센서패드를 형성하는 공정이 필요하므로 제조공정 또한 복잡하게 된다.
도 1b는 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 다른 예에 관한 평면 구성도이다.
도 1b에 도시한 정전식 터치 스크린 패널은 도 1a와 다르게 단일 층에 센서패드(5)가 형성된다. 이러한 터치 스크린 패널은 센서패드(5)마다 배선이 연결되기 때문에 정전식 터치 스크린 패널이 커지고 센서패드(5)의 개수가 많아질수록 배선이 많아지게 된다. 따라서, 이러한 배선을 위한 공간이 필요하게 되므로, 도 1b에 도시한 정전식 터치 스크린 패널은 넓은 면적으로 확장하는데 제약이 될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1축 방향으로 복수의 센서패드들이 배치된 하나 이상의 센서패턴 서브그룹을 포함하는 정전식 터치 감지 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는 제1축 방향으로 복수의 센서 패드들이 배치된 센서 패턴 서브 그룹을 갖는 정전식 터치 감지 장치에 있어서, 복수의 센서 패드를 포함하는 제1센서 패턴 서브 그룹; 제2축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제2센서 패턴 서브 그룹; 상기 제1축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제3센서 패턴 서브 그룹; 및 상기 제2축 방향으로 상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제4센서 패턴 서브 그룹을 포함하고, 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며, 상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며, 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들이 연결된 순서와, 상기 제2센서 패턴 서브그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이한 것인 정전식 터치 감지 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 서로 전기적으로 연결된 센서 패드들은 센서 패드와 동일한 재질로 형성된 센서 신호선에 의해 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 센서 신호선은 터치 패널의 표시 영역 내부에서 상기 센서 패드들을 서로 연결시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 센서패드는 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 센서패드에 대한 터치 발생 및 터치 미발생시 상기 센서패드에서의 전압 변동분의 차분에 기초하여 터치를 감지하는 터치 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 복수의 센서 패드에 있어서 상기 터치 발생시의 전압 변동분의 차분이 발생한 패턴을 미리 정해진 패턴과 비교하여 제1 내지 제4 센서패턴 서브 그룹 중 어느 서브 그룹의 센서 패드가 터치되었는지를 결정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정전식 터치 패널이 단일 층으로 형성되어 있어, 생산 비용을 절감할 수 있고, 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 센서패드마다 배선이 연결되는 구조보다 적은 개수의 배선이 필요하기 때문에, 배선하기 위한 공간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 평면 구성도이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 다른 예에 관한 평면 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2b는 표시장치 위에 설치된 정전식 터치 스크린 패널을 나타내는 도면이다.
도 2c는 터치가 발생한 경우 터치 검출을 위한 등가회로를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 터치 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치(10)는 제1축 방향으로 복수의 센서 패드들이 배치된 센서 패턴 서브 그룹을 포함한다.
센서패드(200)는 터치 입력을 검출하기 위하여 기판 상에 패터닝 된 전극으로서 손가락이나 도전체와 같은 터치 입력 도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성한다. 이때, 터치정전용량(Ct)는 터치가 발생하는 경우, 센서패드(200)와 터치 입력 도구 사이에서 형성되는 정전용량을 의미한다.
이하에서는, 정전식 터치 스크린 감지 장치가 터치를 검출하는 방식에 대하여 설명하기로 한다.
도 2b는 표시장치 위에 설치된 정전식 터치 스크린 패널을 나타내는 도면이다.
도 2b를 참조하면, 표시장치(20) 위에 터치 스크린 패널이 배치된다. 따라서, 기판(1)의 상면에 센서패드(200)가 배치되며, 기판(1) 위에는 센서패드(200)를 보호하기 위한 보호패널(3)이 부착될 수 있다. 터치 스크린 패널은 접착부재(9)를 매개로 표시장치(20)에 접착되며, 표시장치(20)와의 사이에서 에어갭(9a)이 형성될 수 있다.
도 2b에서, 터치가 발생할 경우 손가락(8)과 센서패드(200) 사이에는 Ct와 같은 정전용량이 형성되고, 센서패드(200)와 공통전극(220) 사이에서도 Cvcom과 같은 정전용량이 형성되며, 센서패드(200)에는 미지의 기생정전용량인 Cp가 형성된다.
도 2c는 터치가 발생한 경우 터치 검출을 위한 등가회로를 나타낸다.
도 2c는 정전용량식 터치 검출 방식 중 레벨시프트를 측정하여 터치를 검출하는 방식의 등가 회로에 해당한다.
도 2c를 참고하면, 손가락이 센서패드(200)에 접촉되면 Cvcom, Cdrv, Cp, Ct 등이 생성된다. 여기서, 정전식 터치 스크린 패널은 Ct의 변화량을 검출하여 터치를 인식하게 된다.
터치정전용량(Ct)을 다음의 [수학식 1]에 대입하면 터치 입력 도구에 의한 터치의 면적을 측정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 1]에서 ε은 유전율로서 센서패드(200)와 손가락 사이의 매질로부터 획득할 수 있다. 만약 기판의 상면에 강화 글래스를 부착한다면, 강화 글래스의 비유전율에 진공의 유전율을 곱한 값으로부터 유전율 ε을 도출할 수 있다. S2는 센서패드(200)와 손가락의 대향 면적에 해당한다. 예를 들어, 손가락이 센서패드(200)를 모두 덮고 있다면 S2는 센서패드(200)의 면적에 해당하며, 손가락이 센서패드(200)의 일부를 덮고 있다면 S2는 손가락과 대향하지 않은 면적만큼 줄어들 것이다. D2는 센서패드(200)와 손가락 간의 거리이므로, 기판의 상면에 올려진 강화 글래스 또는 다른 종류의 보호패널 등의 두께에 해당할 것이다.
[수학식 1]에 의하면 Ct는 손가락과 센서패드(200)의 대향 면적에 비례하므로, 이로부터 센서패드(200)에 대한 손가락의 터치 점유율을 연산할 수 있다. 따라서, Ct에 기초하여 터치 신호의 검출 여부를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 다음의 [수학식 1]에 대입하면 손가락에 의한 터치의 면적을 구할 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 정전식 터치 감지 장치는 제1축 방향으로 복수의 센서패드들이 배치된 센서 패턴 서브 그룹(100)을 포함한다.
또한, 정전식 터치 감지 장치는 복수의 센서패드를 포함하는 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2축 방향으로 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 인접한 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제1축 방향으로 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 인접한 제3 센서패턴 서브그룹(130), 및 제2축 방향으로 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 인접한 제4 센서패턴 서브그룹(140)을 포함한다.
여기서, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결되고, 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 제4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들이 연결된 순서와, 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 제 4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이하다.
또한, 각 센서패드는 다른 센서패턴 서브그룹의 센서패드 중 복수 개의 센서패드와 연결되지 않고 어느 하나와 연결될 수 있으며, 동일한 센서패턴 서브그룹에 포함된 센서패드들끼리는 중복으로 연결되지 않는다.
서로 전기적으로 연결된 센서 패드들은 센서 패드와 동일한 재질로 형성된 센서 신호선에 의해 연결될 수 있다. 또한, 센서 신호선은 터치 패널의 표시 영역 내부에서 센서 패드들을 서로 연결시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 센서패턴 서브그룹(110) 및 제3 센서패턴 서브그룹(130)에서 서로 연결되는 센서패드들은 제1 센서신호선(도시 생략)에 의해 서로 연결될 수 있고, 제2 센서패턴 서브그룹(120) 및 제4 센서패턴 서브그룹(140)에서 서로 연결되는 센서패드들은 제2 센서신호선(도시 생략)에 의해 서로 연결될 수 있다. 이때, 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선은 동일 면에 배치되며 서로 교차되지 않는다.
또한, 센서패드(200)는 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선에 의해 후술할 터치 감지부(도시 생략)와 연결될 수 있다.
여기서, 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선은 센서패드(200)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 센서패드(200)가 ITO 등과 같은 투명 전도성 물질인 경우, 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선 또한 동일한 재질로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치는 터치 감지부(도시 생략)를 더 포함할 수 있다.
터치 감지부는 센서패드(200)에 대한 터치 발생 및 터치 미발생시 센서패드(200)에서의 전압 변동분의 차분에 기초하여 터치를 감지할 수 있다. 이 때, 터치 감지부는 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선에 의해 각 센서패드와 연결된다.
또한, 터치 감지부는 각 센서패드에서의 전압 변동분의 차분을 근거로 하여 각각의 센서패드에서의 터치 면적을 산출하여, 터치 스크린 상에서 터치 좌표를 산출할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 터치가 발생하는 경우에 터치를 감지하기 위한 감지 영역은 2개의 센서패드(200)를 합한 면적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제2축 방향으로 인접한 제2 센서패턴 서브그룹(120)에 속한 센서패드가 포함된 면적이 터치가 발생하였을 경우 터치를 감지할 수 있는 감지 영역이 될 수 있다. 감지 영역에 대한 설명은 도 3과 관련하여, 후술하기로 한다.
한편, 터치 감지부는 복수의 센서 패드에 있어서, 터치 발생시의 전압 변동분의 차분이 발생한 패턴을 미리 정해진 패턴과 비교하여, 제1 내지 제4 센서패턴 서브 그룹 중 어느 서브 그룹의 센서 패드가 터치되었는지를 결정할 수 있다. 이 때, 미리 정해진 패턴은 각 행마다 상이한 순서로 연결된 센서 패드가 복수 행에 걸쳐 동시에 터치되는 패턴일 수 있다.
이는, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 센서패드와 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 센서패드 중 어느 하나가 전기적으로 연결되어 있고, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 센서패드와 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 센서패드 중 어느 하나가 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 각 센서패드에서의 전압 변동분의 차분을 근거로 하게 되면, 터치 좌표를 산출하기가 쉽지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 센서패턴 서브그룹은, 제1 센서패턴 서브그룹(110) 및 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들이 전기적으로 연결된 순서와 제2 센서패턴 서브그룹(120) 및 제 4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들이 전기적으로 연결된 순서가 상이하므로, 터치를 감지하는 감지 영역이 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 센서패드 및 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 센서패드를 포함하면 각 센서패드에 대한 터치를 구별하여 감지할 수 있게 된다. 이와 관련한 일 예는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
종래에는 기판을 사이에 두고 양면으로 각 센서패턴을 형성하는 공정이 필요하여 제조공정이 복잡하였으며, 고가의 ITO층을 양면으로 형성해야 하는데 필요한 비용 또한 상승하였다. 하지만, 본 발명에 의한 정전식 터치 패널은 단층으로 형성되기 때문에 고가의 ITO층을 형성하는데 필요한 비용을 감소시킬 수 있으며, 동일한 면에 센서패드와 센서신호선이 형성되므로 제조공정 또한 단순화할 수 있다.
또한, 동일한 면에 센서패드를 배치하는 종래의 정전식 터치 패널의 경우에도, 각 센서패드마다 배선을 연결해야 하기 때문에 배선을 하기 위한 공간이 상당히 필요하였다. 하지만, 본 발명에 의한 정전식 터치 감지 장치에서 센서패턴 서브그룹(100)에 포함되는 복수 개의 센서패드들이 서로 연결되어 있기 때문에, 각각의 센서패드에 배선을 형성하는 종래기술에 비해 적은 개수의 배선이 필요하게 되므로, 배선을 위한 공간을 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치는 제1축 방향으로 복수 개의 센서패드(200)들이 배치된 센서패턴 서브그룹(100)을 포함할 수 있다.
센서패드(200)는 전하가 충전된 후 플로팅 상태에서 교번전압에 응답하여 터치 상태에 따른 신호를 출력한다. 예를 들어, 센서패드(200)는 소정 주파수로 교번하는 교번전압에 응답하여 터치입력도구의 터치 상태에 따른 터치 전하량 변동분 또는 미터치 전하량 변동분을 출력할 수 있으며, 후술할 터치 감지부(도시 생략)에서 센서패드(200)에서의 터치 전하량 변동분 또는 미터치 전하량 변동분을 이용하여 전압 변동분을 측정하고, 이에 기초하여 터치를 감지할 수 있다.
따라서, 정전식 터치 감지 장치는, 전압 변동분의 차분에 기초하여 센서패드(200)에서의 터치 면적을 측정할 수 있다. 여기서, 센서패드(200)는 각각 독립 상태의 다각형으로 터치 스크린 전면에 걸쳐 복수 개가 배치된다. 또한, 각각의 센서패드에서의 터치 면적이 산출되면 터치 스크린 상에서 터치 좌표를 산출할 수 있다.
한편, 센서패드(200)는 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서패드(200)는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 예에서는 센서패드(200)가 메탈로 형성될 수도 있다.
센서패턴 서브그룹(100)은 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제4 센서패턴 서브그룹(140)을 포함할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 센서패턴 서브그룹(100)은 복수의 센서패드를 포함하는 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2축 방향으로 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 인접한 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제1축 방향으로 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 인접한 제3 센서패턴 서브그룹(130), 및 제2축 방향으로 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 인접한 제4 센서패턴 서브그룹(140)을 포함할 수 있다. 즉, 센서패턴 서브그룹(100)은 도 3에서와 같이, 각 센서패턴 서브그룹(110 ~ 140)이 4개의 센서패드(200)를 각각 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결되고, 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 제4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들이 연결된 순서와, 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 제 4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이하다.
여기서, 제1 센서패턴 서브그룹(110) 및 제3 센서패턴 서브그룹(130)에서 서로 연결되는 센서패드들이 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4)에 의해 서로 연결될 수 있다. 또한, 제2 센서패턴 서브그룹(120) 및 제4 센서패턴 서브그룹(140)에서 서로 연결되는 센서패드들이 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)에 의해 서로 연결될 수 있다. 이때, 제1 센서신호선 및 제2 센서신호선은 동일 면에 배치되며 서로 교차되지 않는다.
이하에서는, 제1축 방향으로 배치된 센서패드들에 대하여, 설명의 편의를 위하여, 각 서브그룹에서 배치된 순서에 따라 제1열 내지 제4열에 위치한다고 설명하기로 한다.
예를 들어, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제1열에 위치하는 센서패드와 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 제1열에 위치하는 센서패드는 제1 센서신호선(a1)에 의해 연결되는 반면에, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치하는 센서패드와 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제4열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b1)에 의해 연결될 수 있다.
마찬가지로 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제2열에 위치하는 센서패드와 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 제2열에 위치하는 센서패드는 제1 센서신호선(a2)에 의해 연결되는 반면에, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제2열에 위치하는 센서패드와 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제1열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b2)에 의해 연결될 수 있다.
즉, 제1 센서패턴 서브그룹(110)과 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 속한 센서패드들이 연결된 순서와, 제2 센서패턴 서브그룹(120)과 제 4 센서패턴 서브그룹(140)에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이하게 된다.
또한, 각 서브그룹에 속한 센서패드와 다른 서브그룹에 속한 센서패드들 중 하나의 센서패드가 연결되는 형태는 다양한 실시예로 구현이 가능하다.
각각의 센서패드는 다른 센서패턴 서브그룹에 포함된 센서패드 중 하나와 서로 연결되고, 동일한 센서패턴 서브그룹에 포함된 복수 개의 센서패드와 연결되지 않는다.
예를 들어, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치하는 센서패드는 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제1열 내지 제4열 중 어느 하나의 센서패드와 연결될 수 있다. 하지만, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치하는 센서패드는 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제1열 내지 제4열에 위치하는 센서패드들 중 복수 개의 센서패드와 연결되지 않는다.
또한, 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4) 및 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)은 서로 교차되거나 겹치지 않도록 구성된다.
이때, 센서패턴 서브그룹(100)에 포함된 센서패드들이 제1 센서신호선 또는 제2 센서신호선에 의해 연결되는 형태, 위치 등은 다양한 실시예로 구현이 가능하다.
또한, 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4) 및 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)은 센서패드(200)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 센서패드(200)가 ITO 등과 같은 투명 전도성 물질인 경우, 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4) 및 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4) 또한 동일한 재질로 형성될 수 있다.
감지 영역(30)은 터치를 감지하기 위한 영역으로 2개의 센서패드(200)를 합한 면적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이 감지 영역(30)은 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제1열에 위치한 센서패드와 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치한 센서패드가 포함되는 면적을 포함할 수 있다.
한편, 센서패드(200)들은 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4) 및 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)에 의해 터치 감지부(도시 생략)와 연결됨으로써, 터치 발생시 터치가 감지될 수 있도록 한다.
또한, 터치 감지부는 센서패드(200)에 대한 터치 발생 및 터치 미발생시 센서패드(200)에서의 전압 변동분의 차분을 이용하여 터치 면적을 감지할 수 있다.
감지 영역(30)에 터치가 발생한 경우에 터치를 감지하는 일 예를 설명하기로 한다.
먼저 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제1열에 위치한 센스패드를 ‘센서패드 A’ 라 하고, ‘센서패드 A’가 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 제1열에 위치한 ‘센서패드 B’와 연결된다. 또한, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치한 ‘센서패드 a’가 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제4열에 위치한 ‘센서패드 b’와 연결된다.
제1 센서패턴 서브그룹(110)에 속한 ‘센서패드 A’가 제3 센서패턴 서브그룹(120)에 속한 ‘센서패드 B’와 연결된 상태에서 ‘센서패드 A’ 및 ‘센서패드 a’를 포함하는 감지 영역(30)에 터치가 발생된 경우, ‘센서패드 A’에서의 터치 미발생시 및 터치 발생시의 전압 변동분의 차분을 이용하여 터치 면적을 감지한다. 그러나, ‘센서패드 A’와 ‘센서패드 B’는 서로 전기적으로 연결되어 있기 때문에, ‘센서패드 A’와 ‘센서패드 B’ 둘에 대한 터치를 감지하게 되므로 분별하기 쉽지 않게 된다.
하지만, ‘센서패드 A’의 전압 변동분의 차분을 구하는 한편, 감지 영역(30)에 포함되는 ‘센서패드 a’에서의 터치 미발생시 및 터치 발생시의 전압 변동분의 차분을 이용하게 되면, 어느 센서패드에서 터치가 발생했는지를 알아낼 수 있다.
전술한 바와 같이, ‘센서패드 A’, ‘센서패드 B’가 서로 연결되고, ‘센서패드 a’와 ‘센서패드 b’가 서로 연결되어 있기 때문에, 각 센서패드에서의 전압 변동분의 차분을 근거로 하면, 감지 영역(30)에 포함되는 ‘센서패드 A’와 ‘센서패드 a’에 터치가 발생하였다는 것을 알아낼 수 있으며, ‘센서패드 B’ 및 ‘센서패드 b’에는 터치가 발생하지 않았다는 것을 확인할 수 있게 된다.
도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹은 도 2에서의 센서패턴 서브그룹과 유사한 구성을 포함하므로, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 2에서의 센서패턴 서브그룹에 관한 내용은 도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹에도 적용된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
도 4에 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹(100)은 도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹에서 확장된 형태로, 연결되는 방식은 도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹과 유사하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹(100)은 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제3 센서패턴 서브그룹(130), 제4 센서패턴 서브그룹(140), 제5 센서패턴 서브그룹(150) 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)을 포함할 수 있다. 즉, 센서패턴 서브그룹(100)은 도 4에서 도시한 바와 같이, 6개의 센서패턴 서브그룹(110 ~ 160)이 4개의 센서패드(200)를 각각 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제5 센서패턴 서브그룹(150)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결되고, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140) 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결된다.
또한, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제5 센서패턴 서브그룹(150)에 속한 센서패드들이 연결된 순서와, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140) 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이하다.
또한, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제5 센서패턴 서브그룹(150)에서 서로 연결되는 센서패드(200)들은 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140) 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)에서 서로 연결되는 센서패드(200)들은 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)에 의해 서로 연결될 수 있다.
이는, 도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹에서, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130)에 포함된 센서패드들이 연결되고, 부가적으로 제5 센서패턴 서브그룹(150)에 위치하는 센서패드들이 서로 연결된 형태이다. 또한, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140)에 포함된 센서패드들이 연결되고, 부가적으로 제6 센서패턴 서브그룹(160)에 위치하는 센서패드들이 서로 연결된 형태이다.
예를 들어, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제1열에 위치하는 센서패드는 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 제1열에 위치하는 센서패드 및 제5 센서패턴 서브그룹(150)의 제1열에 위치하는 센서패드와 제1 센서신호선(a1)에 의해 연결될 수 있으며, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제2열에 위치하는 센서패드는 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제5 센서패턴 서브그룹(150)의 제1열에 위치하는 센서패드들과 제1 센서신호선(a2)에 의해 연결될 수 있다.
또한, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제4열에 위치하는 센서패드 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제3열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b1)에 의해 연결될 수 있으며, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제2열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제1열에 위치하는 센서패드 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제4열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b2)에 의해 연결될 수 있다.
마찬가지로 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제3열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제2열에 위치하는 센서패드 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제1열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b3)에 의해 연결될 수 있으며, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제4열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제3열에 위치하는 센서패드 및 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제2열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b4)에 의해 연결될 수 있다.
이와 같이, 도 4에 도시한 센서패턴 서브그룹은 도3에 도시한 센서패턴 서브그룹과 유사한 구성을 포함하므로, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 3에 도시한 센서패턴 서브그룹에 관한 내용은 도4에 도시한 센서패턴 서브그룹에도 적용된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 예시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹은 도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 면에 배치되는 센서패드(200)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹은 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제3 센서패턴 서브그룹(130), 제4 센서패턴 서브그룹(140), 제5 센서패턴 서브그룹(150), 제6 센서패턴 서브그룹(160), 제7 센서패턴 서브그룹(170) 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)을 포함할 수 있다. 즉, 센서패턴 서브그룹(100)은 도 5에서 도시한 바와 같이, 8개의 센서패턴 서브그룹(110 ~ 180)이 4개의 센서패드(200)를 각각 포함하도록 구성될 수 있다.
도 5에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹(100)은 도 3 내지 도 4에 도시한 센서패턴 서브그룹과 유사한 방식으로 센서패턴 서브그룹에 포함된 센서패드들이 서로 연결될 수 있다.
제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130), 제5 센서패턴 서브그룹(150) 및 제7 센서패턴 서브그룹(170)에서 전기적으로 연결되는 센서패드(200)들이 제1 센서신호선(a1, a2, a3, a4)에 의해 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 센서패턴 서브그룹(110)의 제1열에 위치하는 센서패드, 제3 센서패턴 서브그룹(130)의 제1열에 위치하는 센서패드, 제5 센서패턴 서브그룹(150)의 제1열에 위치하는 센서패드 및 제7 센서패턴 서브그룹(170)의 제1열에 위치하는 센서패드는 제1 센서신호선(a1)에 의해 연결될 수 있다.
반면에, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140), 제6 센서패턴 서브그룹(160) 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)에서 전기적으로 연결되는 센서패드(200)들이 제2 센서신호선(b1, b2, b3, b4)에 의해 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제1열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제4열에 위치하는 센서패드, 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제3열에 위치하는 센서패드 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)의 제2열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b1)에 의해 연결될 수 있다. 또한, 제2 센서패턴 서브그룹(120)의 제2열에 위치하는 센서패드, 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 제1열에 위치하는 센서패드, 제6 센서패턴 서브그룹(160)의 제4열에 위치하는 센서패드 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)의 제3열에 위치하는 센서패드가 제2 센서신호선(b2)에 의해 연결될 수 있다.
즉, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130), 제5 센서패턴 서브그룹(150) 및 제7 센서패턴 서브그룹(170)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결되고, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140), 제6 센서패턴 서브그룹(160) 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)에 속한 센서패드들은 각각 전기적으로 연결된다.
또한, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제3 센서패턴 서브그룹(130), 제5 센서패턴 서브그룹(150) 및 제7 센서패턴 서브그룹(170에 속한 센서패드들이 연결된 순서와, 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제4 센서패턴 서브그룹(140), 제6 센서패턴 서브그룹(160) 및 제8 센서패턴 서브그룹(180)에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이하다.
이와 같이, 도 5에 도시한 센서패턴 서브그룹은 도 3 내지 도 4에 도시한 센서패턴 서브그룹과 유사한 구성을 포함하므로, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 3 내지 도 4에 도시한 센서패턴 서브그룹에 관한 내용은 도 5에 도시한 센서패턴 서브그룹에도 적용된다.
도 3 내지 도 5에 도시한 센서패턴 서브그룹에서, 제1 센서패턴 서브그룹(110), 제2 센서패턴 서브그룹(120), 제3 센서패턴 서브그룹(130) 및 제4 센서패턴 서브그룹(140)의 센서패드는 각각 동일한 열에 위치한 센서패드가 전기적으로 연결된 형태이나, 이에 한정되지 않으며, 동일하지 않은 열에 위치한 센서패드가 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹은 도 2 내지 도 5에 도시한 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹을 90도 회전시킨 것과 유사한 구성으로도 변형이 가능하며, 행 또는 열 방향으로 하나 이상의 센서패턴 서브그룹을 배치한 형태로도 구현이 가능하다.
즉, 도 2내지 도 5에 도시한 정전식 터치 감지 장치의 센서패턴 서브그룹은 행과 열이 서로 바뀐 형태로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 정전식 터치 감지 장치를 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전식 터치 감지 장치는 센서패드(200), 터치정전용량(Ct), 기생정전용량(Cp), 구동정전용량(Cdrv), 충전수단(SW) 및 레벨시프트 검출부(300)를 포함할 수 있다.
우선 터치 감지 장치의 터치 감지 동작에 대해 설명하기로 한다.
센서패드(200)는 터치입력을 검출하기 위하여 기판 상에 패터닝된 전극으로서 손가락이나 도전체와 같은 터치도구와의 사이에서 터치정전용량(Ct)을 형성한다. 센서패드(200)는 투명도전체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서패드(200)는 ITO(Indium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube), IZO(Indium Zinc Oxide)등의 투명 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 예에서는 센서패드(200)가 메탈로 형성될 수도 있다.
센서패드(200)는 소정 주파수로 교번하는 교번전압(Vdrv)에 응답하여 터치입력도구의 터치 상태에 따른 신호를 출력한다. 일 예로, 센서패드(200)는 교번전압(Vdrv)에 응답하여 터치된 경우와 터치되지 않은 경우에 상이한 레벨시프트 값을 출력한다.
충전수단(SW)은 센서패드(200)의 출력단에 연결되어 충전 신호(Vb)를 공급한다. 충전수단(SW)은 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 3단자형의 스위칭 소자이거나, 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OP-AMP 등의 선형소자일 수 있다. 충전수단(SW)의 출력단에는 센서패드(200)에 작용하는 터치정전용량(Ct), 기생정전용량(Cp), 구동정전용량(Cdrv)이 연결되며, 충전수단(SW)을 턴 온 시킨 상태에서 입력단에 충전 신호(Vb)을 인가하여 Ct, Cdrv, Cp 등을 충전시킨다. 이 후, 충전수단(SW)을 턴 오프 시키면 Ct, Cdrv 등에 충전된 신호는 별도로 방전시키지 않는 한 충전된 상태로 고립된다. 이 때, 충전된 신호를 안정적으로 고립시키기 위하여 후술할 레벨시프트 검출부(300)의 입력단은 하이 임피던스를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 충전 수단(SW)이 턴 온 되어 센서패드에 충전된 전하는 충전 수단(SW)가 턴 오프 됨에 의해 고립된다. 이러한 고립 상태를 플로팅(floating) 상태라 칭한다. 충전 수단(SW)과 레벨 시프트 검출부(300) 사이에 고립된 충전 신호의 전하는 외부에 인가되는 교번 신호에 의해 전압의 레벨이 변하게 된다. 상기 전압 레벨은 터치가 발생한 경우와 터치가 발생하지 않은 경우에 상이하다. 이러한 터치 전후의 레벨 차이를 레벨 시프트라고 칭한다.
한편, 터치 감지 장치는 교번전압생성수단(도시 생략)을 더 포함할 수 있다.
교번 전압 생성 수단(도시 생략)은 소정 주파수로 교번하는 교번전압(Vdrv)을 구동 정전 용량(Cdrv)을 거쳐 센서패드(200)의 출력단에 인가하여 센서패드(200)에서의 전위를 변동시킨다. 교번 전압 생성 수단은 듀티비(duty ratio)가 동일한 클락 신호를 생성할 수도 있으나, 듀티비가 상이한 교번전압을 생성할 수도 있다.
공통 전극(도시 생략)은 표시장치 내에서 공통 전압이 인가되는 전극 또는 표시장치 내에서 공통으로 역할하는 전극을 지칭한다. 예를 들어, 표시장치 중 하나인 LCD는 액정의 구동을 위하여 공통 전압을 필요로 한다. 중소형 LCD에서는 소비전류를 감소시키기 위하여 소정 주파수로 교번하는 교번전압을 공통 전압으로 사용하며 대형 LCD에서는 DC 전압을 공통 전압으로 사용한다.
만약 표시 장치에서 발생하는 공통 전극 전압(Vcom)을 교번 전압으로 이용하는 경우에는 공통 전극 정전 용량(Cvcom)이 구동 정전 용량(Cdrv)의 역할을 수행할 것이다. 이 경우에는 구동 정전 용량(Cdrv)는 일시적으로 제거될 수 있다.
앞으로 본 명세서에서는 공통 전극 전압을 교번 전압으로 이용하는 경우를 별도로 설명하지 않으나 공통 전극 전압을 교번 전압으로 이용하는 실시예 역시 동일한 원리가 적용되며 본 발명이 청구하는 범위에 포함됨이 이해될 것이다.
레벨 시프트 검출부(300)는 플로팅 상태에서 교번 전압(Vdrv)에 의해 발생하는 레벨 시프트를 검출한다. 즉, 센서패드의 전위는 인가된 교번 전압(Vdrv)에 의해 상승 또는 하강 하게 되는데, 터치가 발생한 경우의 전압 레벨 변동은 터치가 발생하지 않은 경우의 전압 레벨 변동 보다 작은 값을 가진다.
따라서, 레벨 시프트 검출부(300)는 터치 전후의 전압 레벨을 비교함으로써 레벨 시프트를 검출한다. 레벨시프트 검출부(300)는 다양한 소자 또는 회로의 조합으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 레벨시프트 검출부(300)는 센서패드(200)의 출력단의 신호를 증폭하는 증폭소자, ADC(Analogue to Digital Converter), VFC(Voltage to Frequency Converter), 플립플롭(Flip-Flop), 래치(Latch), 버퍼(Buffer), TR(Transistor), TFT(Thin Film Transistor), 비교기 중 적어도 하나를 조합하여 구성될 수 있다.
터치 감지부(도시 생략)는 레벨시프트 검출부(300)에 의해 검출된 레벨 시프트를 근거로 하여 터치 면적을 감지할 수 있다. 이 때, 레벨시프트 검출부(300)는 터치 감지부의 내부에 포함되거나, 별도로 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 터치 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 S110에서, 터치 감지 장치는 센서패드(200)를 구동한다. 구체적으로, 센서패드(200)의 출력단에 충전신호(Vb)를 인가하여 Cdrv 등과 같이 센서패드(200)에 연결된 정전용량을 충전시키고, 플로팅 시킨 후 센서패드(200)의 출력단에 교번 전압(Vdrv)을 인가한다.
단계 S120에서, 터치 감지 장치는 전압 변동분을 측정한다. 터치 감지 장치는 터치 미발생시에 센서패드(200)에서의 전압 변동분를 측정하고, 터치 발생시에 센서패드(200)에서의 전압 변동분을 측정할 수 있다.
단계 S130에서, 터치 감지 장치는 측정된 전압 변동분을 이용하여 레벨 시프트를 검출한다. 이때, 터치 감지 장치는 레벨시프트를 검출하기 위해 다양한 소자 또는 회로의 조합으로 구성될 수 있다.
단계 S140에서, 터치 감지 장치는 센서패턴 서브그룹을 결정한다. 즉, 터치 감지 장치는 센서패턴 서브그룹들 중에서 터치가 감지된 센서패턴 서브그룹을 결정한다. 이 때, 터치 감지 장치는 검출된 레벨 시프트들을 이용하여 어느 센서패턴 서브그룹인지를 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 동일한 행에 위치한 센서패턴 서브 그룹의 센서 패드들은 서로 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 특정 센서 패드에서 레벨 시프트값이 발생하면 터치가 발생한 것을 감지할 수 있으나, 그 센서 패드가 어떤 서브그룹에 속하는지는 알 수 없다. 그러나, 인접 행에 위치한 센서패턴의 서브 그룹의 센서 패드들은 해당 행과 상이한 순서로 서브 그룹내의 센서 패드들이 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 둘 이상의 행에 위치한 센서 패드들이 터치되었을 때의 패턴이 미리 정해진 패턴(즉, 각 행마다 상이한 순서로 연결된 센서 패드가 복수 행에 걸쳐 동시에 터치되는 패턴)만을 실제 터치된 것으로 인식하여 실제 터치가 이뤄진 센서패드가 속한 서브 그룹을 결정할 수 있다.
센서패드가 속한 서브 그룹이 결정되면 실제 터치가 이뤄진 센서 패드의 위치가 결정된다.
단계 S150에서, 터치 감지 장치는 터치 좌표를 산출한다. 터치 감지 장치는 결정된 센서패턴 서브그룹에 속한 센서패드에서 산출된 터치 면적을 이용하여 터치 좌표를 산출할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 제1축 방향으로 복수의 센서 패드들이 배치된 센서 패턴 서브 그룹을 갖는 정전식 터치 감지 장치에 있어서,
    복수의 센서 패드를 포함하는 제1센서 패턴 서브 그룹;
    제2축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제2센서 패턴 서브 그룹;
    상기 제1축 방향으로 상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제3센서 패턴 서브 그룹; 및
    상기 제2축 방향으로 상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 인접한 제4센서 패턴 서브 그룹을 포함하고,
    상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며,
    상기 제2센서 패턴 서브 그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들은 각각 전기적으로 연결되며,
    상기 제1센서 패턴 서브 그룹과 제3센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서 패드들이 연결된 순서와, 상기 제2센서 패턴 서브그룹과 제4센서 패턴 서브 그룹에 속한 센서패드들이 연결된 순서는 서로 상이한 것인 정전식 터치 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서로 전기적으로 연결된 센서 패드들은 센서 패드와 동일한 재질로 형성된 센서 신호선에 의해 연결되는 것인 정전식 터치 감지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 신호선은 터치 패널의 표시 영역 내부에서 상기 센서 패드들을 서로 연결시키는 것인 정전식 터치 감지 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서패드는 투명 전도성 물질로 형성되는 것인 정전식 터치 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서패드에 대한 터치 발생 및 터치 미발생시 상기 센서패드에서의 전압 변동분의 차분에 기초하여 터치를 감지하는 터치 감지부를 더 포함하는 것인 정전식 터치 감지 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 센서 패드에 있어서 상기 터치 발생시의 전압 변동분의 차분이 발생한 패턴을 미리 정해진 패턴과 비교하여 제1 내지 제4 센서패턴 서브 그룹 중 어느 서브 그룹의 센서 패드가 터치되었는지를 결정하는 것인 정전식 터치 검출 장치.
KR1020120055842A 2012-05-25 2012-05-25 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법 KR101360804B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120055842A KR101360804B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법
PCT/KR2013/004576 WO2013176518A1 (ko) 2012-05-25 2013-05-24 복수의 센서패드가 배치된 센서 패턴 서브 그룹을 포함하는 정전식 터치 감지 장치
US13/902,786 US20130314373A1 (en) 2012-05-25 2013-05-25 Touch detecting device using sensor pad scramble
JP2013110858A JP2013246833A (ja) 2012-05-25 2013-05-27 センサーパッドスクランブルを利用した接触感知装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120055842A KR101360804B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130131902A true KR20130131902A (ko) 2013-12-04
KR101360804B1 KR101360804B1 (ko) 2014-02-11

Family

ID=49621226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120055842A KR101360804B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130314373A1 (ko)
JP (1) JP2013246833A (ko)
KR (1) KR101360804B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118862A (ko) * 2014-04-15 2015-10-23 크루셜텍 (주) 터치 검출 장치
KR101852413B1 (ko) * 2017-01-26 2018-06-07 주식회사 하이딥 복수의 압력을 감지할 수 있는 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101963317B1 (ko) * 2013-04-08 2019-03-28 주식회사 지2터치 정전식 터치 검출수단 및 검출방법
KR101613116B1 (ko) 2014-08-18 2016-04-18 크루셜텍 (주) 플렉서블 터치 스크린 패널에 포함되는 터치 검출 장치
CN104267862B (zh) 2014-09-19 2017-05-03 京东方科技集团股份有限公司 一种触摸屏、其触控定位方法及显示装置
GB2533150A (en) * 2014-12-12 2016-06-15 Ge Oil & Gas Uk Ltd Locking mechanism
KR101602842B1 (ko) * 2015-03-05 2016-03-11 주식회사 지2터치 정전식 터치 신호 검출 장치 및 방법
US10168804B2 (en) 2015-09-08 2019-01-01 Apple Inc. Stylus for electronic devices
US10067603B1 (en) * 2017-05-03 2018-09-04 Himax Technologies Limited Touch panel and sensing method of touch panel capable of simultaneously activating columns of sensors within one drive cycle
CN109976567B (zh) * 2018-03-26 2020-08-04 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其驱动方法、触控装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6847354B2 (en) * 2000-03-23 2005-01-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Three dimensional interactive display
US8619054B2 (en) * 2006-05-31 2013-12-31 Atmel Corporation Two dimensional position sensor
GB2439614B (en) * 2006-05-31 2008-12-24 Harald Philipp Two-dimensional position sensor
TWI444876B (zh) * 2007-04-05 2014-07-11 Qrg Ltd 二維位置感應器
JP2010198615A (ja) * 2009-02-20 2010-09-09 Acrosense Technology Co Ltd 静電容量タッチパネル
TW201039217A (en) * 2009-04-17 2010-11-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd Sensor structure of touch panel and method for determining touch signal generating by sensor structure of touch panel
WO2011143594A2 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Tyco Electronic Corporation System and method for detecting locations of touches on a touch sensor
US9727175B2 (en) * 2010-05-14 2017-08-08 Elo Touch Solutions, Inc. System and method for detecting locations of touches on a projected capacitive touch sensor
US10001883B2 (en) * 2010-12-22 2018-06-19 Elo Touch Solutions, Inc. Mechanical deflection compensation for a capacitive touch input device
US9152278B2 (en) * 2010-12-22 2015-10-06 Elo Touch Solutions, Inc. Background capacitance compensation for a capacitive touch input device
KR102134490B1 (ko) * 2012-01-12 2020-07-16 시냅틱스 인코포레이티드 단일층 용량성 이미징 센서들

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118862A (ko) * 2014-04-15 2015-10-23 크루셜텍 (주) 터치 검출 장치
KR101852413B1 (ko) * 2017-01-26 2018-06-07 주식회사 하이딥 복수의 압력을 감지할 수 있는 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치
WO2018139815A1 (ko) * 2017-01-26 2018-08-02 주식회사 하이딥 복수의 압력을 감지할 수 있는 압력 감지부 및 이를 포함하는 터치 입력 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101360804B1 (ko) 2014-02-11
US20130314373A1 (en) 2013-11-28
JP2013246833A (ja) 2013-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101360804B1 (ko) 센서 패드 스크램블을 이용한 터치 감지 장치 및 방법
KR101339692B1 (ko) 그룹 식별을 이용한 터치 감지 장치 및 방법
US9740359B2 (en) Voltage difference-based capacitive touch detection device, capacitive touch detection method and capacitive touch screen panel, and display device with built-in capacitive touch screen panel
KR101085086B1 (ko) 레벨시프트를 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
JP6549976B2 (ja) タッチ検出装置及びタッチ検出機能付き表示装置
US9772732B2 (en) Capacitive touch detecting device and method using level shift, and display device using the same
US10545619B2 (en) Device and method for detecting capacitive touch signal
US9817535B2 (en) Mitigating spatially correlated noise in data from capacitive sensors
KR101220889B1 (ko) 선형성이 강화된 터치 검출 방법 및 터치 검출 장치
JP2015230599A (ja) センサ付き表示装置及びその駆動方法
KR101619302B1 (ko) 터치 신호 검출 장치 및 터치 신호 검출 방법
US20120182252A1 (en) Differential Capacitive Touchscreen or Touch Panel
KR20120076025A (ko) 터치 스크린 패널 및 그의 구동방법
KR101399009B1 (ko) 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출장치, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR101085088B1 (ko) 레벨시프트를 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR20130016651A (ko) 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR101374312B1 (ko) 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR101858825B1 (ko) 플렉서블 터치 스크린 패널
KR20140028219A (ko) 시인성 개선을 위한 터치 검출 장치 및 터치 검출 방법
KR101760062B1 (ko) 터치 신호 검출 장치 및 터치 신호 검출 방법
KR20160150630A (ko) 터치 신호 검출 장치 및 터치 신호 검출 방법
KR101909103B1 (ko) 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치
KR20160070729A (ko) 터치 신호 검출 장치 및 터치 신호 검출 방법
KR20160070727A (ko) 터치 신호 검출 장치 및 터치 신호 검출 방법
KR20120101968A (ko) 전압변동을 이용한 정전식 터치 검출수단, 검출방법 및 터치스크린패널과, 그러한 정전식 터치스크린패널을 내장한 표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161206

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 6