KR20140029118A - 터치 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 행 또는 열 방향으로 배치된 복수 개의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 교번전압이 인가되는 구동 라인; 상기 교번전압에 응답하여 전압 변화를 출력하는 감지 라인; 및 상기 감지 라인을 충전한 후 플로팅 상태에서 상기 구동 라인에 인가된 교번전압에 따른 상기 감지 라인의 전압 변화량 검출을 통해 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고, 상기 감지 라인은 상기 센서 패드 각각에 연결되며, 상기 구동 라인은 상기 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 것인, 터치 검출 장치를 제공한다.

Description

터치 검출 장치 및 방법{TOUCH DETECTING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 터치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구동 라인과 감지 라인에 의해 형성되는 상호 정전용량을 이용하여 터치를 검출하는 터치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 화면에 표시된 문자나 도형을 사람의 손가락이나 다른 접촉 수단으로 접촉하여 사용자의 명령을 입력하는 장치로서, 영상 표시 장치 위에 부착되어 사용된다. 터치 스크린 패널은 사람의 손가락 등으로 접촉된 접촉 위치를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 입력 신호로서 이용된다.

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 정전 용량의 변화를 감지함으로써 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다.

도 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.

도 1을 참고하면, 터치 스크린 패널(1)은 투명 기판(2)과 투명 기판(2) 위에 차례로 형성된 제1 센서 패턴층(3), 제1 절연막층(4), 제2 센서 패턴층(5) 및 제2 절연막층(6)과 금속 배선(7)으로 이루어진다.

제1 센서 패턴층(3)은 투명 기판(2) 위에 횡방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 복수의 다이아몬드 모양이 일렬로 연결된 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 센서 패턴층(3)은 Y 좌표가 동일한 하나의 행에 위치하는 제1 센서 패턴층(3)끼리 서로 연결되도록 형성된 복수의 Y 패턴으로 이루어질 수 있으며, 행 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.

제2 센서 패턴층(5)은 제1 절연막층(4) 위에 열방향을 따라 연결될 수 있으며, 예를 들어 제1 센서 패턴층(3)과 동일한 다이아몬드 모양으로 형성될 수 있다. 제2 센서 패턴층(5)은 X 좌표가 동일한 하나의 열에 위치하는 제2 센서 패턴층(5)끼리 서로 연결되며, 제1 센서 패턴층(3)과 중첩되지 않도록 제1 센서 패턴층(3)과 교호로 배치된다. 또한 제2 센서 패턴층(5)은 열 단위로 금속 배선(7)과 연결된다.

제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5)은 인듐-틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 제1 절연막층(4)은 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다.

하나의 센서 패턴층(3, 5)은 각각 금속 배선(7)을 통해 구동회로와 전기적으로 연결된다.

터치 스크린 패널(1)에 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉되면 제1 및 제2 센서 패턴층(3, 5) 및 금속 배선(7)을 통하여 구동 회로 측으로 접촉 위치에 따른 정전 용량의 변화가 전달된다. 그리고 이렇게 전달된 정전 용량의 변화가 X 및 Y 입력 처리 회로 등에 의하여 전기적 신호로 변환됨에 따라 접촉 위치가 파악된다.

그러나 이러한 터치 스크린 패널(1)은 각 센서 패턴층(3, 5)에 ITO 패턴을 별도로 구비하여야 하고, 센서 패턴층(3, 5) 사이에 절연막층(4)을 구비하여야 하므로 두께가 증가한다.

또한 종래 기술은 터치에 의해 미세하게 발생하는 정전 용량의 변화를 수차례 축적하여야 터치 검출이 가능하기 때문에 높은 주파수로 정전 용량 변화를 감지하여야 하므로 이를 위해서 복잡한 연산 및 통계 처리 과정이 요구된다.

그리고 종래 기술은 정전 용량의 변화를 정해진 시간 내에 충분히 축적해야 하기 때문에 낮은 저항을 유지하기 위하여 금속 배선을 필요로 한다. 이러한 금속 배선은 터치 스크린의 테두리에 베젤을 두껍게 하고 추가의 마스크 공정을 발생시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2에 도시되는 바와 같은 터치 검출 장치가 제안되었다.

도 2에 도시되는 터치 검출 장치는 터치 패널(20)과 구동 장치(30) 및 이 둘을 연결하는 회로 기판(40)을 포함한다.

터치 패널(20)은 기판(21) 위에 형성되며 다각형의 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 센서 패드(22) 및 센서 패드(22)에 연결되어 있는 복수의 신호 배선(23)을 포함한다.

각 신호 배선(23)은 한쪽 끝이 센서 패드(22)에 연결되어 있으며 다른 쪽 끝은 기판(21)의 아래 가장자리까지 뻗어 있다. 센서 패드(22)와 신호 배선(23)은 커버 유리(50)에 패터닝 될 수 있다.

구동 장치(30)는 복수의 센서 패드(22)를 순차적으로 하나씩 선택하여 해당 센서 패드(22)의 정전용량을 측정하고, 이를 통해 터치 발생 여부를 검출해낸다.

센서 패드(22)에 터치가 발생하는 경우, 사람의 손가락이나 접촉 수단이 접촉함에 따라 센서 패드(22) 사이에 형성되는 정전용량인 터치정전용량(Ct)을 이용하여 터치를 검출하게 된다.

그러나, 터치 패널(20) 위로 물이 떨어진 상태에서는, 물 또한 전기가 잘 통하는 도체이기 때문에, 센서 패드(22)의 정전용량에 변화를 유발시켜 센서 패드(22)에서 검출되는 출력값에 영향을 미치게 되고, 센서 패드(22)의 터치정전용량을 측정하는 것만으로는 터치 인식에 대한 오류를 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 터치가 발생한 위치를 정확히 찾기 어렵다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 센서 패드의 패턴, 위치 변화 등을 구현하는 연구가 이루어지고 있으나, 터치 패널의 감도 문제 등 터치 패널 상에 물이 떨어진 경우에 대한 오류를 완전히 해결하지 못하고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 구동 라인과 감지 라인에 의해 형성되는 상호 정전용량을 이용하여 터치를 검출하는 터치 검출 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예는 행 또는 열 방향으로 배치된 복수 개의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서, 교번전압이 인가되는 구동 라인; 상기 교번전압에 응답하여 전압 변화를 출력하는 감지 라인; 및 상기 감지 라인을 충전한 후 플로팅 상태에서 상기 구동 라인에 인가된 교번전압에 따른 상기 감지 라인의 전압 변화량 검출을 통해 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고, 상기 감지 라인은 상기 센서 패드 각각에 연결되며, 상기 구동 라인은 상기 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 것인, 터치 검출 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 구동 라인과 감지 라인에 의해 형성되는 상호 정전용량을 이용하여 터치를 검출할 수 있으며, 터치 검출을 위해 터치정전용량이 아닌 상호 정전용량을 이용하기 때문에, 터치 패널에 물이 떨어진 경우에도 터치 위치에 대한 정확도를 향상시킬 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 1은 종래 기술에 따른 정전식 터치 스크린 패널의 일 예에 관한 분해 평면도이다.
도 2는 통상적인 터치 검출 장치의 분해 평면도이다.
도 3은 구동 라인과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량에 관한 예시적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부를 예시한 회로도이다.
도 6은 센서 패드 상에 물이 있는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에서의 상호 정전용량에 대한 그래프의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 센서 패드 상에 물이 있는 상태에서 터치가 발생하는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에서의 상호 정전용량에 대한 그래프의 일 예를 나타낸 도면이다.

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 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.

본 발명의 실시예는 구동 라인과 감지 라인 사이의 상호 정전용량(Cm; Mutual Capacitance)의 변화로 터치 발생 여부를 검출하는 방식과 관련된다.

도 3은 이러한 터치 검출 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 도체 사이에는 플럭스(Flux)의 흐름에 따라 전기장(Electric Field)이 형성되고, 이 값에 의해 상호 간의 고유한 커패시턴스, 즉 상호 정전용량(Cm)이 형성된다.

도 3과 같이, 제1 도체(210)와 제2 도체(220)를 포함하는 구조의 상면에 임의의 도체(예를 들어, 제1 도체(210)와 제2 도체(220)가 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel; TSP)을 이루는 구성요소로 가정했을 경우에는 손가락 등)에 의한 접촉이 이루어지면 접촉 물체가 흡수하는 전기 플럭스(Electric Flux)의 양에 비례하여 제1 도체(210)와 제2 도체(220) 간의 상호 정전용량(Cm)의 값이 변화하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 패널은 이러한 도체(210, 220) 간의 상호 정전용량(Cm)의 변화를 감지하여 터치를 검출할 수 있다.

이러한 방식으로 터치 검출을 수행하는 터치 스크린 패널을 뮤추얼(Mutual) 방식의 터치 스크린 패널이라고 한다. 이러한 뮤추얼 방식의 터치 스크린 패널은 구동 신호가 인가되는 구동 라인 및 터치 검출을 위한 신호 감지 지점을 제공하는 감지 라인을 포함한다.

통상적으로 구동 라인과 감지 라인은 서로 접하지 않도록 교호적으로 배치되는데, 이러한 구동 라인과 감지 라인을 각각 도 3의 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)에 대응시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 터치정전용량을 대신하여 제1도체와 제2도체 사이에서 형성되는 상호 정전용량(Cm)을 이용하여 터치를 검출한다면, 터치 패널에 물이 떨어짐에 따른 영향을 감소시키고 터치 검출 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치에 대한 일 예를 나타낸 도면으로, 복수의 센서 패드(200)로 구성되는 하나의 열에 속해 있는 센서 패드(200)들을 포함하는 터치 검출 장치를 간략화하여 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 검출 장치(100)는 행 또는 열 방향으로 배치된 복수의 센서 패드(200), 구동 라인(210), 감지 라인(220) 및 더미 라인(230)을 포함한다.

예를 들어, 복수의 센서 패드(200)는 사각형 또는 마름모꼴일 수 있으나 이와 다른 형태일 수도 있으며, 균일한 형태의 다각형 형태일 수도 있다. 센서 패드(200)는 인접한 다각형의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

복수의 센서 패드(200)는 기판 위에 형성되고, 센서 패드(200)에 연결되어 있는 복수의 감지 라인(220)을 통해 구동 장치와 연결될 수 있다. 이때, 기판은 투명 필름 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판은 글라스(Glass), PET(Polyethylene Terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate), PI(Polymide) 또는 아크릴(Acryl) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 센서 패드(200)는 인듐틴옥사이드(ITO), 탄소나노튜브(CNT), 전도성 고분자(PEDOT; poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 은(Ag) 또는 금속(Metal) 투명잉크 중 적어도 어느 하나를 이용하여 이루어질 수 있다. 이때, 구동 라인(210), 감지 라인(220) 및 더미 라인(230) 또한 센서 패드(200)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.

복수의 센서 패드(200) 각각은 감지 라인(220)과 연결될 수 있으며, 구동 라인(210)은 센서 패드(200)의 열과 열 사이에 배치된다. 도 4에서 일부분을 확대한 우측의 도면과 같이, 감지 라인(220)은 센서 패드(200)와 각각 연결되는 반면에, 구동 라인(210)은 센서 패드(200)의 열과 열 사이, 예를 들어 센서 패드(200)의 좌측 및 우측 중 적어도 하나에 각각 배치될 수 있다. 이때, 구동 라인(210)은 막대 형상을 가지며 열 방향으로 길게 연장된 형태일 수 있으며, 구동 라인(210)은 감지 라인(220) 및 더미 라인(230)과 다르게 그 두께가 넓게 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 구동 라인(210)은 최소 센서 패드(200)의 열의 개수만큼 배치될 수 있다.

구동 라인(210)에는 전원(예를 들어, 교번전압)이 인가되며, 감지 라인(220)은 감지 라인(220)과 연결된 센서 패드(200)에 대한 터치 검출을 감지하기 위한 영역이다. 예를 들어, 구동 라인(210)에는 소정 주파수로 교번하는 교번전압이 인가되고, 감지 라인(220)은 교번전압에 응답하여 터치입력도구의 터치 상태에 따른 신호를 출력한다. 일 예로, 감지 라인(220)은 교번전압에 응답하여, 터치가 발생한 경우와 발생하지 않은 경우에 상이한 전압 레벨 값을 출력할 수 있다. 이것은, 구동 라인(210)과 감지 라인(220)에 의해 상호 간에 형성된 상호 정전용량(Cm)의 변화로부터 기인될 수 있다.

한편, 더미 라인(230)이 구동 라인(210)과 감지 라인(220) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 더미 라인(230)은 구동 라인(210)과 감지 라인(220) 사이에 배치되어 기생정전용량을 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출부(300)를 예시한 회로도이다.

터치 검출부(300)는 교번 전압 인가에 따라 구동 라인(210)과 감지 라인(220) 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 검출하여 터치를 검출할 수 있다.

터치 검출부(300)는 충전부(310) 및 교번전압 생성부(320)를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 충전부(310)는 감지 라인(220)을 충전 후 플로팅시킨다. 구체적으로, 충전부(310)는 감지 라인(220)에 연결되어 충전 신호(Vb)를 공급한다. 충전부(310)는 온/오프 제어단자에 공급되는 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 3단자 형의 스위칭 소자이거나, 제어신호에 따라 신호를 공급하는 OP-AMP 등의 선형 소자일 수 있다.

교번전압 생성부(320)는 구동 라인(210)에 교번전압을 인가한다. 즉, 교번전압 생성부(320)는 소정 주파수로 교번하는 교번전압을 구동 라인(210)의 출력단에 인가하여 전위를 변동시킨다. 교번전압 생성부(320)는 듀티비(duty ratio)가 동일한 클록 신호를 생성할 수도 있으나, 듀티비가 상이한 교번전압을 생성할 수도 있다.

충전부(310)를 턴 온 시킨 상태에서 충전부(310)의 입력단에 충전 신호(Vb)를 인가하면, 감지 라인(220)이 충전된다. 이 후, 충전부(310)를 턴 오프 시키면 감지 라인(220)에 충전된 신호는 별도로 방전시키지 않는 한 충전된 상태로 고립된다. 이러한 고립 상태를 플로팅(Floating) 상태라 칭한다.

즉, 플로팅 상태는, 충전부(310)에 의해 턴 온 시켜 전하를 충전시킨 후, 충전부(310)를 턴 오프 시켜 충전된 신호가 별도로 방전시키지 않는 한 충전된 상태에서 고립된 상태를 의미한다.

이 때, 충전된 전하를 안정적으로 고립시키기 위하여 감지 라인(220)의 입력단은 하이 임피던스를 가질 수 있다. 이를 위하여, 센서 패드(200)에 배치된 감지 라인(220)에서 분기된 하나 이상의 라인의 두께가 구동 라인(210)에서 분기된 하나 이상의 라인의 두께보다 작도록 하여, 하이 임피던스를 가지도록 할 수 있다.

감지 라인(220)이 플로팅 상태일 때, 구동 라인(210)에 공급되는 교번전압이, 예를 들면 0V에서 5V로 상승하면 감지 라인(220)의 출력 노드에서의 출력 전압(Vo)은 순간적으로 상승되고, 다시 교번전압이 5V에서 0V로 하강하면 출력 전압(Vo)의 레벨은 순간적으로 강하된다. 이 때의 전압 레벨의 상승과 강하는 연결된 정전용량에 따라 상이한 값을 갖게 된다. 이렇게 연결된 정전용량에 따라 전압 레벨의 상승 값 또는 하강 값이 바뀌는 현상은 "kick-back"이라고 불리기도 한다.

도 5를 참조하여, 터치 스크린 패널에 발생하는 터치를 검출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 충전부(310)가 충전 신호(Vb)를 인가하여 감지 라인(220)을 충전한다. 충전 신호(Vb)는 계속적으로 하이 신호를 유지할 수도 있고, 일정 주파수를 갖는 클록 신호 형태가 될 수도 있다.

충전부(310)의 스위치(SW)가 온 상태가 될 때 충전 신호(Vb)가 인가되어 감지 라인(220)을 충전할 수 있다. 스위치(SW)는 일정 주파수를 가지며, 온/오프 전환될 수 있다.

이후, 스위치(SW)가 오프 상태가 되면, 감지 라인(220)에 충전 신호(Vb)가 충전된 상태에서 고립되어 플로팅 상태가 될 수 있다.

이 때, 구동 라인(210)에 공급되는 교번전압(KB)의 레벨이 바뀌게 되면, 감지 라인(220)의 출력 노드 전압(Vo)의 레벨이 바뀌게 된다.

감지 라인(220)이 플로팅 상태로 유지되고 있는 동안 구동 라인(210)에 교번전압(KB)을 인가해줄 때, 감지 라인(220)의 출력 노드(Vo) 전압의 변화량(ΔV)은 비터치시와 터치시에 상이하게 나타나게 된다. 이것은, 감지 라인(220)과 구동 라인(210) 사이에서 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화에 의해 터치가 발생한 경우와 발생하지 않은 경우에 감지 라인(220)의 출력 노드 전압 변화량(ΔV) 값이 다르게 되기 때문이다.

터치정전용량(Ct)을 이용하여 터치를 검출하는 방식은 손가락 등의 터치입력수단이 터치 패널 위에 물이 있는 상태에서 터치하는 경우, 물이 센서 패드(200)에서 검출되는 출력 전압(Vo)에 영향을 미치게 되어 터치 인식에 오류를 일으킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치(100)는 구동 라인(210)과 감지 라인(220)에 의해 형성되는 상호 정전용량(Cm)이 터치정전용량(Ct)을 대신하도록 하여 터치 패널 위에 물이 떨어지는 경우에도 터치 위치를 정확히 검출할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 검출 장치(100)는 터치정전용량(Ct)을 대신하여 상호 정전용량(Cm)의 변화에 따라 터치를 검출할 수 있다.

이하에서는, 구동 라인과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량의 변화에 따른 터치 검출 방식을 이용한 시뮬레이션 및 그 결과에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 센서 패드 상에 물이 있는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6에서의 상호 정전용량에 대한 그래프의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6은 터치 검출 장치에 포함된 센서 패드(200) 위에 물이 있는 경우(Water Drop, 이하 WD)를 도시하였으며, 각 감지 라인을 구분하기 위해 감지 라인과 연결된 센서 패드 각각에 Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5를 표기하였다.

도 6에 도시된 바와 같이, 센서 패드(200)는 감지 라인(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5)과 각각 연결되어 있으며, 센서 패드(200)의 사이에 구동 라인(Tx1, Tx2)이 각각 배치될 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 센서 패드들 중 일부 센서 패드(감지 라인 Rx2, Rx3, Rx4와 연결된 센서 패드) 및 구동 라인 Tx1 위에 물이 있는 경우에 구동 라인 및 각각의 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이다. 이때, 실선(WD_Tx1)은 센서 패드에 터치가 발생하지 않고 물이 없는 상태에서 측정된 것이고, 점선(No_Tx1)은 센서 패드에 터치가 발생하지 않았으나, 도 6의 우측 도면에 도시된 바와 같이, 감지 라인 Rx2, Rx3, Rx4와 각각 연결된 센서 패드 및 구동 라인 Tx1 위에 물이 있는 상태에서 측정된 것이다.

또한, 도 7a는 구동 라인 Tx1를 기준으로 구동 라인 Tx1과 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이고, 도 7b는 구동 라인 Tx2를 기준으로 구동 라인 Tx2와 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 표면에 물이 있는 센서 패드들 각각과 연결된 감지 라인(Rx2, Rx3, Rx4) 및 구동 라인 Tx1 사이에서의 상호 정전용량이, 센서 패드 위에 물이 없는 경우보다 증가하여 위로 볼록한 형태를 가진다. 즉, 터치가 발생하지 않은 상태에서 센서 패드 위에 물이 있게 되면, 해당 센서 패드 각각에 연결된 감지 라인(Rx2, Rx3, Rx4)과 구동 라인 Tx1 사이에서의 상호 정전용량이 물이 없는 상태인 경우와 비교하여 증가하게 된다.

이로 인해, 터치가 발생하지 않더라도 센서 패드 위에 물이 있게 되면, 구동 라인과 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)이 터치가 발생하지 않는 경우에 형성되는 상호 정전용량보다 증가하게 됨을 알 수 있다.

따라서, 구동 라인 Tx1과 감지 라인(Rx2, Rx3, Rx4) 사이의 상호 정전용량이 증가하게 되면, 구동 라인 Tx1 및 감지 라인(Rx2, Rx3, Rx4)과 연결된 센서 패드 위에 물이 있다는 것을 의미한다.

반면에 도 7b에 도시된 바와 같이, 터치가 발생하지 않은 상태에서 측정된 상호 정전용량이 센서 패드 위에 물이 있는 경우(WD_Tx2)와 물이 없는 경우(No_Tx2)를 비교해볼 때 큰 변화가 없다. 이를 통해, 구동 라인 Tx2와 센서 패드 위에는 물이 없고 터치가 발생하지 않은 상태임을 확인할 수 있다.

여기서, 도 7b은, 도 2에 도시된 터치 패널과 유사하게 센서 패드가 상단 또는 하단에 위치하느냐에 따라 센서 패드 사이에 배치되는 감지 라인의 수가 달라지게 되어, 도 7a와는 다르게 상호 정전용량이 센서 패드 별로 차이가 나는 것이다.

도 8은 센서 패드 상에 물이 있는 상태에서 터치가 발생하는 경우에 대한 일 예를 나타낸 도면이고, 도 9는 도 8에서의 상호 정전용량에 대한 그래프의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 8은 터치 검출 장치에 포함된 센서 패드 위에 물이 있는 상태(WD)에서 원이 표시된 지점(Touch Point)에 터치가 발생하는 경우를 도시하였으며, 각 감지 라인을 구분하기 위해 감지 라인과 연결된 센서 패드 각각에 Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5를 표기하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 센서 패드(200)는 감지 라인(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4, Rx5)과 각각 연결되어 있으며, 센서 패드(200)의 사이에 구동 라인(Tx1, Tx2)이 각각 배치될 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 센서 패드들 중 일부 센서 패드(감지 라인 Rx2, Rx3, Rx4와 연결된 센서 패드) 및 구동 라인 Tx1 위에 물이 있는 상태에서 감지 라인 Rx 4와 연결된 센서 패드에 터치가 발생한 경우에 구동 라인 및 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이다. 이때, 실선(WD_Tx1)은 센서 패드에 터치가 발생하지 않고 센서 패드들 중 감지 라인 Rx2, Rx3, Rx4와 연결된 센서 패드 및 구동 라인 Tx1 위에 물이 있는 상태에서 측정된 것으로, 도 7a에서의 실선(WD_Tx1)과 동일한 상태임을 알 수 있다.

또한, 점선(WDT_Tx1)은 도 8에 도시된 바와 같이, 감지 라인 Rx2, Rx3, Rx4와 연결된 센서 패드 및 구동 라인 Tx1 위에 물이 있는 상태에서 감지 라인 Rx4와 연결된 센서 패드에 터치가 발생한 상태에서 측정된 것이다.

도 9a는 구동 라인 Tx1를 기준으로 구동 라인 Tx1과 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이고, 도 9b는 구동 라인 Tx2를 기준으로 구동 라인 Tx2와 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량을 측정한 그래프이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 터치 미발생시, 표면에 물이 있는 센서 패드와 연결된 감지 라인(Rx2, Rx3, Rx4)과 구동 라인 Tx1 사이의 상호 정전용량이 증가하는 반면에, 터치 발생시 물이 있는 센서 패드 중 터치가 발생한 센서 패드와 연결된 감지 라인(Rx4)과 구동 라인 Tx1 사이의 상호 정전용량이 다른 센서 패드와 연결된 감지 라인에 비하여 가장 크게 감소하였다.

즉, 센서 패드 위에 물이 있으면 상호 정전용량이 증가하는 변화를 보이지만, 센서 패드 위에 물이 있는 상태에서 터치가 발생하게 되면, 구동 라인과 터치가 발생한 센서 패드와 연결된 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량이 크게 감소하는 변화를 보이게 된다.

반면에 도 9b에 도시된 바와 같이, 센서 패드 위에 물이 있는 상태에서 터치가 발생한 경우(WDT_Tx2)의 구동 라인 Tx2와 감지 라인 사이에 형성된 상호 정전용량이, 터치가 발생하지 않은 경우(WD_Tx2)에 비하여 다소 감소하는 변화가 있긴 하나, 그 변화의 정도가 구동 라인 Tx1과 감지 라인 Rx4 사이에 형성된 상호 정전용량이 감소한 것에 비하여 작음을 알 수 있다. 이를 통해, 구동 라인 Tx2와 감지 라인 사이에는 터치가 발생하지 않은 상태임을 확인할 수 있다.

즉, 상호 정전용량이 증가하는 경우에는 센서 패드 위에 물이 있음을 의미하고, 상호 정전용량이 감소하는 경우에는 터치가 발생하였음을 의미하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 터치 검출 장치는 상호 정전용량이 증가하는 변화에 대해서는 터치로 인식하지 않도록 하고, 상호 정전용량이 감소하는 변화에 대해서는 터치로 인식하도록 할 수 있다. 예를 들어, 터치 미 발생시에서의 상호 정전용량에 대한 기준치를 미리 설정하였다가, 상호 정전용량이 기준치보다 높아지는 경우에는 터치로 인식하지 않고 상호 정전용량이 기준치보다 낮아지는 경우에만 터치로 인식하도록 할 수 있다. 이때, 상호 정전용량이 가장 낮은 값을 가진 지점을 터치 위치로 검출할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 터치 검출 장치는 센서 패드(200)의 열과 열 사이에 배치된 구동 라인 및 센서 패드(200)와 각각 연결된 감지 라인 사이에 형성되는 상호 정전용량(Cm)의 변화를 통해 터치를 검출하여, 센서 패드 위에 물이 있는 경우에 발생할 수 있는 터치 인식에 대한 오류를 최소화하고, 터치 위치를 정확하게 검출할 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 (1)

1. 행 또는 열 방향으로 배치된 복수 개의 센서 패드를 포함하는 터치 검출 장치에 있어서,
   교번전압이 인가되는 구동 라인;
   상기 교번전압에 응답하여 전압 변화를 출력하는 감지 라인; 및
   상기 감지 라인을 충전한 후 플로팅 상태에서 상기 구동 라인에 인가된 교번전압에 따른 상기 감지 라인의 전압 변화량 검출을 통해 터치를 검출하는 터치 검출부를 포함하고,
   상기 감지 라인은 상기 센서 패드 각각에 연결되며, 상기 구동 라인은 상기 센서 패드의 열과 열 사이에 배치되는 것인, 터치 검출 장치.

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